JP3130729B2

JP3130729B2 - 電磁流量計

Info

Publication number: JP3130729B2
Application number: JP06045663A
Authority: JP
Inventors: 征治山口; 利一畑ケ
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH07253346A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定管内を流れる導電
性を持つ被測定流体に対してその流れ方向と直交するよ
うに磁場を印加し、被測定流体中に誘起する起電力を一
対の電極で取り出し検出することによって被測定流体の
流量を測定する電磁流量計に係り、特に励磁回路を不要
として省電力化ならびにコストの低廉化を図るようにし
た電磁流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被測定流体の流量を測定する
計器の一つとして、電磁流量計が多く用いられてきてい
る。この電磁流量計は、測定管内を流れる導電性を持つ
被測定流体の流れ方向と直交するように磁場を印加した
時、被測定流体中に誘起する起電力の大きさが被測定流
体の流速度に比例するという「ファラデーの電磁誘導の
法則」を利用して、被測定流体の流量を測定するもので
ある。

【０００３】この場合、起電力の誘起方向は「フレミン
グの右手の法則」に従う。そして、誘起する起電力Ｅは
（１）式で示される。Ｅ＝Ｋ・Ｂ・Ｄ・Ｖ …（１）ただし、Ｋ：定数、Ｂ：磁束密度、Ｄ：管の内径、Ｖ：
平均流速である。

【０００４】従って、誘起起電力Ｅを測定できれば、被
測定流体の平均流速Ｖを求めることができ、測定管内を
流れる被測定流体の流量Ｑは（２）式で求められる。Ｑ＝（π／４）Ｄ² Ｖ …（２）図５はこの種の従来の電磁流量計の検出器の原理構成例
を示す概要図、図６は変換器まで含めた電磁流量計の電
気的系統構成例を示す回路図である。

【０００５】図５において、被測定流体１を通す測定管
２には、その内壁は絶縁物のライニング３が施工され、
誘起起電力を取り出すための一対の金属電極４，５が、
流れと磁界それぞれに直角な方向線上の管壁上の対向す
る位置に気密に取り付けられている。また、磁界発生部
は、測定管２を囲んで配置されており、励磁コイル６，
７と、コアー８，９とで構成されている。

【０００６】次に、かかる構成の電磁流量においては、
変換器１０内の励磁回路１１で、励磁コイル６，７に交
流の励磁電流（正弦波や方形波）を流して、交流磁場を
発生させる。被測定流体１中で誘起した起電力Ｅは、一
対の金属電極４，５で取り出され、変換器１０内の増幅
器１２により信号増幅され、さらに出力回路１３で信号
変換され、最終的に流量信号として出力される。

【０００７】ところで、このような電磁流量計において
は、誘起起電力を取り出すための電極として金属電極
４，５を用いていることから、直流磁場を用いると、金
属と被測定流体１との界面で分極現象が起り、被測定流
体１と金属電極４，５との間の接触電位が変動して、電
気的ノイズが発生するため、前述のように分極現象の影
響を受けない交流磁場を用いている。

【０００８】従って、交流の励磁回路が必要であり、ま
た励磁のための電力も必要となり、計器の省電力化には
限界がある。一方、計器の省電力化のためには、励磁の
ための電力を必要としない永久磁石による直流磁場方式
が理想であるが、従来の金属電極４，５を用いた電磁流
量計では実現することは困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電磁流量計においては、交流の励磁回路が必要であるこ
とから、計器の省電力化に限界があるばかりでなく、コ
ストも高いという問題があった。本発明の目的は、励磁
回路を不要として省電力化ならびにコストの低廉化を図
ることが可能な電磁流量計を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に係る発明では、測定管内を流れ
る導電性を持つ被測定流体に対してその流れ方向と直交
するように磁場を印加し、当該被測定流体中に誘起する
起電力を一対の電極で取り出し検出することによって被
測定流体の流量を測定する電磁流量計において、上記電
極として、導電性を持つ内部液を有する少なくとも一対
の液絡式電極を用いて成る。

【００１１】また、請求項２に係る発明では、上記請求
項１に係る発明の電磁流量計において、被測定流体と液
絡式電極の内部液との間に、当該被測定流体圧力と内部
液圧力とのバランスをとる受圧部を付設して成る。

【００１２】ここで、特に上記液絡式電極としては、絶
縁性材質からなる電極容器内に導電性を持つ内部液を大
気圧以上の圧力で加圧して入れ、電極容器の先端部に多
孔質セラミックからなる液絡部を設け、かつ金属製の電
極を内部液に浸した形で電極容器に気密に取り付けて構
成された液絡式電極本体を、シール材により気密を保つ
ような形で測定管に、液絡部が被測定流体に接するよう
に取り付けている。また、上記磁場としては、測定管を
挟むような形で配置した一対の永久磁石を用いて直流磁
場を印加するようにしている。

【００１３】

【作用】従って、本発明の電磁流量計においては、誘起
起電力を取り出す電極として、導電性を持つ内部液を有
する少なくとも一対の液絡式電極を用い、被測定流体に
金属製の電極自体が直接接触することなく、導電性を持
つ内部液が液絡部を通して被測定流体に接し、金属製の
電極は常に内部液と接するようにすることにより、金属
製の電極は常に一定条件の内部液と接して、この内部液
を介して被測定流体との電気的導通を持ち、被測定流体
の種類や状態によって接触電位が変化することがなくな
るため、直流磁場方式、すなわち永久磁石を用いた省電
力形の電磁流量計を実現することが可能となる。

【００１４】これにより、励磁回路を不要として、省電
力化、ならびにコストの低廉化を図ることができる。さ
らに、請求項２に係る発明の電磁流量計においては、被
測定流体と液絡式電極の内部液との間に、被測定流体圧
力と内部液圧力とのバランスをとる受圧部を設けること
により、被測定流体の圧力が高い場合に、内部液が液絡
部から流出しなくなり、逆に被測定流体が浸入してくる
のを防止することができる。

【００１５】

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。ガ
ラス電極法によるｐＨ測定等の場合に用いられる比較電
極のように、被測定流体に金属製の電極自体が直接接触
することなく、ＫＣｌ（塩化カリウム）溶液等の導電性
を持つ内部液が液絡部を通して被測定流体に接し、Ａｇ
Ｃｌ（塩化銀）等の金属製の電極は、常にＫＣｌ等の導
電性を持つ内部液と接するようにする。このようにする
ことにより、金属製の電極は、常に一定条件の内部液と
接して、この液を介して被測定流体との電気的導通を持
ち、被測定流体の種類や状態によって接触電位が変化す
ることがなくなるので、直流磁場方式、すなわち永久磁
石を用いた省電力形の電磁流量計を実現することができ
る。

【００１６】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による液絡式電極を用いた永久磁石式の電
磁流量計の検出器の構成例を示す概要図、図２は液絡式
電極の詳細な構成例を示す断面図、図３は変換器まで含
めた本発明による永久磁石式の電磁流量計の電気的系統
構成例を示す回路図である。なお、図１ないし図３にお
いて、図５および図６と同一部分には同一符号を付して
示している。

【００１７】図１において、導電性を持つ被測定流体１
が流れている測定管２（内壁にはライニング３が従来の
場合と同様に施工されている）に、流れ方向と直交する
ように直流磁場が形成されるように一対の永久磁石２
３，２４を、帰還磁路となる磁性体２５で支持しながら
測定管２を挟むような形で配置している。

【００１８】また、流れの方向と磁場それぞれに直角な
方向線上の管壁上の対向する位置に、一対の液絡式電極
２１，２２を気密に取り付けている。一方、液絡式電極
２１，２２は、図２に示すように、ガラス、プラスチッ
ク等の絶縁性材質で形成されている電極容器２６内に、
ＫＣｌ（塩化カリウム）溶液等の導電性を持つ内部液２
８を、内部液補給・加圧口３１から大気圧以上の圧力で
加圧して入れてある。また、電極容器２６の先端部に
は、多孔質セラミック等で形成された液絡部２７を設け
ており、さらにＡｇＣｌ（塩化銀）等で形成された金属
製の電極２９を、内部液２８に浸した形で電極容器２６
に気密に取り付けている。

【００１９】そして、かかる液絡式電極２１および２２
を、ゴム製Ｏ−リング等のシール材３０により気密を保
つような形で測定管２に、液絡部２７が被測定流体１に
接するように取り付けている。

【００２０】一方、変換器まで含めた部分は、図３に示
すように、一対の永久磁石２３，２４で、直流磁場を発
生させる。そして、被測定流体１中で誘起した起電力Ｅ
を、一対の金属製の電極２９で取り出し、変換器３６内
の直流増幅器３７により信号増幅し、さらに出力回路１
３で信号変換し、最終的に流量信号として出力するよう
にしている。

【００２１】次に、以上のように構成した本実施例の電
磁流量計の作用について説明する。被測定流体１の流速
Ｖ、磁束密度Ｂ、管内径Ｄに比例して誘起された起電力
Ｅ（前記（１）式の通り）は、液絡式電極２１，２２を
通して取り出され、変換器３６に送られて、直流増幅器
３７で信号増幅され、さらに出力回路１３で信号変換さ
れ、最終的に流量信号として出力される。

【００２２】この場合、液絡式電極２１，２２において
は、ＫＣｌ溶液等の導電性を持つ内部液２８が、極微量
ずつ液絡部２７を通して被測定流体１中に流出してい
る。そして、被測定流体１と金属製の電極２９との間の
電気的導通は、内部液２８を介して保たれており、被測
定液体１中で誘起された起電力は、金属製の電極２９か
ら取り出すことができる。

【００２３】また、金属製の電極２９と常時接している
のは内部液２８であり、被測定流体１とは直接接触する
ことがないので、金属製の電極２９の界面での接触電位
の変動もなく、起電力Ｅを測定できる。

【００２４】従って、直流磁場を用いた電磁流量計を構
成することができ、永久磁石２３，２４を用いることに
より、省電力形の電磁流量計を実現することができる。
上述したように、本実施例では、測定管２内を流れる導
電性を持つ被測定流体１に対してその流れ方向と直交す
るように磁場を印加し、被測定流体１中に誘起する起電
力を一対の電極で取り出し検出することによって被測定
流体１の流量を測定する電磁流量計において、上記電極
として、絶縁性材質からなる電極容器２６内に導電性を
持つ内部液２８を内部液補給・加圧口３１から大気圧以
上の圧力で加圧して入れ、電極容器２６の先端部に多孔
質セラミックからなる液絡部２７を設け、かつ金属製の
電極２９を内部液２８に浸した形で電極容器２６に気密
に取り付けて構成された液絡式電極本体を、シール材３
０により気密を保つような形で測定管２に、液絡部２７
が被測定流体１に接するように取り付けた液絡式電極２
１，２２を用いると共に、上記磁場として、測定管２を
挟むような形で配置した一対の永久磁石２３，２４を用
いて直流磁場を印加するようにしたものである。

【００２５】従って、誘起起電力を取り出す電極とし
て、導電性を持つ内部液２８を有する液絡式電極２１，
２２を用いているので、被測定流体１に金属製の電極２
９自体が直接接触することなく、導電性を持つ内部液２
８が液絡部２７を通して被測定流体１に接し、金属製の
電極２９は常に内部液２８と接するようになり、金属製
の電極２９は常に一定条件の内部液２８と接して、この
内部液２８を介して被測定流体１との電気的導通を持
ち、被測定流体１の種類や状態によって接触電位が変化
することがなくなるため、直流磁場方式、すなわち永久
磁石２３，２４を用いた電磁流量計を実現することがで
き、省電力形でしかも励磁回路を必要としない安価な変
換器３６を実現することができる。

【００２６】以上により、励磁回路を不要として、省電
力化、ならびにコストの低廉化を図ることが可能とな
る。尚、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、次のようにしても同様に実施できるものである。

【００２７】（ａ）本発明に適用する液絡式電極として
は、前述した図２の構成のものに限定されるものではな
い。すなわち、液絡式電極として、例えば図４に断面図
を示すように、被測定流体１と液絡式電極２１，２２の
内部液２８との間に、被測定流体１圧力と内部液２８圧
力とのバランスをとるベローズ等で構成された受圧部３
８を設けて、圧力バランスを取るようにしてもよい。な
お、図４において、図２と同一部分には同一符号を付し
て示している。

【００２８】かかる液体圧力バランス形の液絡式電極２
１，２２を、誘起起電力を取り出す電極として用いるこ
とにより、被測定流体１の圧力が高い場合に、内部液２
８が液絡部２７から流出しなくなり、逆に被測定流体１
が浸入してくるのを防止することができる。

【００２９】（ｂ）上記実施例では、被測定流体１中に
誘起する起電力を一対の電極で取り出す場合について説
明したが、これに限らず、被測定流体１中に誘起する起
電力を二対以上の電極で取り出すようにしてもよく、こ
の場合には、その分だけ被測定流体１の流量の測定精度
を高めることが可能となる。

【００３０】（ｃ）上記実施例では、測定管２を挟むよ
うな形で配置した一対の永久磁石２３，２４を用いて直
流磁場を印加する場合について説明したが、これに限ら
ず、測定管２を挟むような形で一対の励磁コイルを配置
して、この励磁コイルに直流励磁回路から通電すること
により、直流磁場を印加するようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定管内を流れる導電性を持つ被測定流体に対してその流
れ方向と直交するように磁場を印加し、当該被測定流体
中に誘起する起電力を一対の電極で取り出し検出するこ
とによって被測定流体の流量を測定する電磁流量計にお
いて、上記電極として、導電性を持つ内部液を有する少
なくとも一対の液絡式電極を用い、さらに必要に応じ
て、被測定流体と液絡式電極の内部液との間に、当該被
測定流体圧力と内部液圧力とのバランスをとる受圧部を
付設するようにしたので、励磁回路を不要として省電力
化ならびにコストの低廉化を図ることが可能な電磁流量
計が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液絡式電極を用いた永久磁石式の
電磁流量計の検出器の一実施例を示す概要図。

【図２】同実施例における液絡式電極の詳細な構成例を
示す断面図。

【図３】変換器まで含めた本発明による永久磁石式の電
磁流量計の電気的系統構成例を示す回路図。

【図４】本発明による液絡式電極の他の構成例を示す断
面図。

【図５】従来の電磁流量計の検出器の原理構成例を示す
概要図。

【図６】変換器まで含めた従来の電磁流量計の電気的系
統構成例を示す回路図。

【符号の説明】

１…被測定流体、２…測定管、３…ライニング、１３…
出力回路、２１，２２…液絡式電極、２３，２４…永久
磁石、２５…磁性体、２６…電極容器、２７…液絡部、
２８…内部液、２９…金属製の電極、３０…シール材、
３１…内部液補給・加圧口、３６…変換器、３７…直流
増幅器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定管内を流れる導電性を持つ被測定流
体に対してその流れ方向と直交するように磁場を印加
し、当該被測定流体中に誘起する起電力を一対の電極で
取り出し検出することによって前記被測定流体の流量を
測定する電磁流量計において、前記電極として、導電性を持つ内部液を有する少なくと
も一対の液絡式電極を用いて成ることを特徴とする電磁
流量計。
【請求項２】前記請求項１に記載の電磁流量計におい
て、前記被測定流体と液絡式電極の内部液との間に、当該被
測定流体圧力と内部液圧力とのバランスをとる受圧部を
付設して成ることを特徴とする電磁流量計。
【請求項３】前記液絡式電極としては、絶縁性材質か
らなる電極容器内に導電性を持つ内部液を大気圧以上の
圧力で加圧して入れ、前記電極容器の先端部に多孔質セ
ラミックからなる液絡部を設け、かつ金属製の電極を前
記内部液に浸した形で電極容器に気密に取り付けて構成
された液絡式電極本体を、シール材により気密を保つよ
うな形で前記測定管に、前記液絡部が被測定流体に接す
るように取り付けていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の電磁流量計。
【請求項４】前記磁場としては、前記測定管を挟むよ
うな形で配置した一対の永久磁石を用いて直流磁場を印
加するようにしたことを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の電磁流量計。