JP5854217B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

本発明は、電極に付着する異物の除去手段を備えた電磁流量計に関するものである。

流体に磁界を印加して流体から得られる信号起電力に基づいて流量を測定する電磁流量計として、図４（ａ，ｂ）に示すような構成のものが知られている。
図４（ａ）は配管３５０中に取付けられた電磁流量計検出器３０１及び変換器１０１の外観図、図４（ｂ）は信号処理回路１０２、励磁電流出力回路１０３が格納された電磁流量計変換器１０１及び測定管３００に配置された電極とコイルの関係を示す概略構成図であり、電極４００からの検出信号が信号処理回路１０２に接続され、励磁電流出力回路１０３からの信号がコイル２００に送信されている。

図５（ａ）は空検出器１９０を備えた従来例を示すもので、一点鎖線イで囲った部分がコイル電流出力回路１０３に相当し、一点鎖線ロで囲った部分が信号処理回路１０２に相当する。この電磁流量計は、所定の磁界を発生させて流体に発生する信号起電力を検出する検出器１００と、検出器１００からの信号起電力を信号処理して流量を算出し、所定のプロセス制御信号に変換出力する変換器１０１とから構成されている。

検出器１００は、所定の磁界を発生させるコイル２００、測定される流体が流れる測定管３００、その測定管３００の内側面に対向して流体に接液するように配設された検出電極４００ａ，４００ｂ、測定管３００内の流体に測定管と同一の電位（接地電位）を与えるためのコモン電極（アースリング）５００を備えている。

変換器１０１では、図示しないプロセス制御装置側から供給されるループ電流から所定の電源電圧を生成する電源部１１０、所定周波数の励磁電流をコイル２００に出力する励磁部１２０、バッファ１３０、検出電極４００ａ，４００ｂから得られた信号起電力を差動増幅する交流増幅器１４０、この交流増幅器の出力のうち流体ノイズなどの低周波成分を減衰させるハイパスフィルタ１５０、このハイパスフィルタの出力を所定の間隔でサンプリングするとともにディジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換部１６０、このＡ／Ｄ変換部の出力から流量を算出するとともに変換器１０１内の各部を制御する制御部１７０、この制御部からの流量情報に基づき所定のプロセス制御信号を出力する出力インターフェース部１８０を備えている。そして、交流増幅器１４０、ハイパスフィルタ１５０、Ａ／Ｄ変換部１６０及び制御部１７０で流量検出系を構成している。

Ｒａ，Ｒｂは検出電極４００ａ，４００ｂに対して空検出のための微小な抵抗であり、空検出部１９０はバッファ１３０を介して得られた検出電極４００ａ，４００ｂの電位と各検出電極４００ａ，４００ｂに対して設けられた基準電圧Ｖａ，Ｖｂとを比較するコンパレータ１９０ａ，１９０ｂを有し、各検出電極４００ａ，４００ｂの電位がそれぞれ対応する基準電圧Ｖａ，Ｖｂを越えた場合に空検出信号を制御部１７０に出力する。なお、＋Ｖは接地電位より高い正の電源電圧、−Ｖは接地電位より低い負の電源電圧であり、また基準電圧Ｖａ，Ｖｂは、それぞれ電源電圧＋Ｖ，−Ｖと接地電位との間の所定値に設定されている。

図５（ｂ）は、空検出に関する回路部分を示す説明図であり、図５（ｃ）は検出電極４００ａ側を示す説明図である。図５（ｂ）において、Ｚａ，Ｚｂは流体により検出電極４００ａ，４００ｂとコモン電極５００との間にそれぞれ発生する流体抵抗、Ｉａは電源電圧＋Ｖから抵抗Ｒａ、検出電極４００ａ、流体抵抗Ｚａ及びコモン電極５００を介して接地電位に流れる電流、Ｉｂは接地電位からコモン電極５００、流体抵抗Ｒｂ、検出電極４００ｂ及び抵抗Ｒｂを介して電源電圧−Ｖに流れる電流である。

図５（ｃ）に示すように、抵抗Ｒａを介して電源電圧＋Ｖから流体抵抗Ｚａに対して、常時、微小な電流Ｉａを供給しておき、抵抗Ｒａと流体抵抗Ｚａとの中点電位すなわち検出電極４００ａの電位と基準電圧Ｖａとをコンパレータ１９０ａにより比較することにより、流体抵抗Ｚａの変化に伴う電流Ｉａの変化を検出する。

この場合には、流量の減少により流体が検出電極４００ａに接液しなくなって、流体抵抗Ｚａが増加しあるいは無限大となり、検出電極４００ａの電位が基準電圧Ｖａより上昇した場合に、コンパレータ１９０ａの出力が反転し、測定管３００内の流体、特に検出電極４００ａとコモン電極５００側の流体が空状態であると検出され、直前に検出された流量の有効無効判断や空検出警報の出力に利用される。

なお、電源電圧−Ｖが常時供給される検出電極４００ｂでは、前述とは逆に中点電位、即ち検出電極４００ｂの電位が基準電圧Ｖｂより降下した場合に空状態が検出される。

特開２００３−２８６８４号公報 特開２００４−２９４１６２号公報 特開２００５−８３８９１号公報

従って、このような従来の電磁流量計では、空検出のために、検出電極４００ａ，４００ｂに対してそれぞれ電源電圧＋Ｖ，−Ｖから、常時、電流を供給しているので、流体抵抗Ｚａ，Ｚｂを介して一方向に電荷の移動が発生し、この電荷により検出電極４００ａ，４００ｂの材質と流体との関係から、検出電極４００ａ，４００ｂと流体との界面で電気化学反応が起こって、検出電極４００ａまたは４００ｂの接液表面に絶縁物が付着することがあり、この絶縁物と流体との接触抵抗が増大すると、本来の流量を示す信号起電力を検出電極４００ａ，４００ｂにより正確に検出することが不可能になる、という問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、検出器内の検出電極に絶縁物等が付着して生じる電極のインピーダンスの変化や出力ドリフト、揺動の防止を図った電磁流量計を提供することを目的としている。

また、電磁流量計は測定原理上、配管内部を流れている導電性の液体に対して磁界を印加し、これにより発生した起電力を測定しているため、従来であれば電極部の付着を取り除くためには、プラントを止めて配管から取り外し、清掃する必要がある。
したがって、本発明では配管から取り外すことなく、電極部の付着を取り除くことが可能な電磁流量計を提供することを目的としている。

上記の目的を達成する本発明は、請求項１においては、
管体中を流れる流体にコイルを介して励磁電流（交流）を印加し、流体から得られる信号起電力を一対の電極により検出して流量を測定する電磁流量計において、前記一対の電極に前記励磁電流を印加するための励磁電流切換手段を備えたことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載の電磁流量計において、
前記励磁電流切換手段は前記一対の電極により検出した流量の揺動に基づいて切換えを行うことを特徴とする。

請求項３においては、請求項１に記載の電磁流量計において、
前記励磁電流切換手段は手動又は所定時間ごと、又は電極汚れ検知器からの信号や予め
定めたタイマーからの指令により切換え可能としたことを特徴とする。

本発明の電磁流量計によれば、電極に励磁電流を印加するための励磁電流切換手段を備えたので、検出器を配管から取り外すことなく、電極部の付着物を取り除くことができる。
その結果、プラントを止めて配管から取り外して清掃する必要のない電磁流量計を実現することができる。

本発明の電磁流量計の要部概略構成図である。 本発明の電磁流量計の要部構成説明図である。 本発明の電磁流量計の切換回路の具体例を示す構成説明図である。 従来の電磁流量計の要部概略構成図である。 空検出器を有する従来の電磁流量計の構成説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
導電性物質の表面に付着している物質に対して、その導電性物質へ交流電流を流すことで、付着物を取り除く現象があることが一般的に知られている。本発明はこのような付着物除去現象を応用したものである。

図１は、本発明の電磁流量計の概念を示す説明図である。従来例と異なる箇所は信号処理回路と励磁電流出力回路の切替回路を設けている点である。
図１において、１０４は励磁電流切替回路であり、この切替回路１０４には信号処理回路１０２及び電極４００からの配線と励磁電流出力回路１０３とコイル２００からの配線が接続されている。

図２は通常時（ａ）と電極洗浄時（ｂ）の配線の状態を示すもので、図２（ａ）の通常時は電極４００からの信号は励磁電流切替回路１０４を介して信号処理回路１０２に入力され、励磁電流出力回路１０３からの出力は励磁電流切替回路１０４を介してコイル２００に入力されている。

図２（ｂ）に示す電極洗浄時は電極４００からの信号は励磁電流切替回路１０４にて信号処理回路１０２とは切断され、励磁電流出力回路１０３からの出力が電極４００に接続されている。

図３は図５（ａ）で示した従来の空検出器を有する電磁流量計に本発明を適用した実施例を示すもので、図３（ａ）は通常時の配線の状態を示し、図３（ｂ）は電極洗浄時における配線の状態を示している。
即ち、図３（ａ）の通常時は電極４００（ａ，ｂ）からの信号は信号切替回路１０４を介して信号処理回路１０２に入力され、励磁電流出力回路１０３からの出力は励磁電流切替回路１０４を介してコイル２００に入力されている。

図３（ｂ）の電極洗浄時は電極４００からの信号は励磁電流切替回路１０４にて信号処理回路１０２とは切断され、励磁電流出回路１０３からの出力が電極４００に接続されている。
なお、励磁電流切替回路１０４の切替動作は、手動または検出した流量の揺動や図示しない電極汚れ検知器からの信号や予め定めたタイマーからの指令によりに行われるものとする。また、電極洗浄完了後は通常状態に戻るように設定されており、洗浄時間は測定流体の状態や経験則に従って任意に定めるものとする。

以上説明したように、本発明の電磁流量計によれば、流体に含まれる異物の電極への付着状況を電極汚れ検知器で検出したり、予め定めた時間に従って定期的に切替えることで、出力が安定し、誤差のない電磁流量計を実現することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。本発明では空検出器を有する従来例を示したが、空検出器の有無に関係なく電極の汚れを除去することができる。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１００ 検出部
１０１ 電磁流量計変換器
１１０ 電源部
１０２ 信号処理回路
１０３ コイル電流出力回路
１０４ 励磁電流切替回路
１１０ 電源部
１２０ 励磁部
１３０ バッファ
１４０ 交流増幅器
１５０ ハイパスフィルタ
１６０ Ａ／Ｄ変換部
１７０ 出力制御部
１８０ 出力Ｉ／Ｆ部
１９０ 空検出器
２００ コイル
３００ 測定管
３０１ 電磁流量計検出器
４００ 電極
５００ コモン電極（アースリング）

Claims (3)

1. 管体中を流れる流体にコイルを介して励磁電流（交流）を印加し、流体から得られる信
   号起電力を一対の電極により検出して流量を測定する電磁流量計において、前記一対の電
   極に前記励磁電流を印加するための励磁電流切換手段を備えたことを特徴とする電磁流量
   計。
2. 前記励磁電流切換手段は前記一対の電極により検出した流量の揺動に基づいて切換えを行うことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
3. 前記励磁電流切換手段は手動又は所定時間ごと、又は電極汚れ検知器からの信号や予め
   定めたタイマーからの指令により切換え可能としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。

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