JPH01155216A - 放射磁束電滋流量計とその生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 イー１．産業上の利用分野 この発明は放射磁束電磁流量計の改良に関する。

イー２．従来技術 放射磁束電磁流量計の従来技術として、特公昭５６−５
４５６５号公報の発明がある。　この発明は、第５図と
第６図に示すように、同一磁性の磁極を互いに離間し対
向して配置された一対の電磁石＋１）　（２）より成る
磁界発生装置と、この′磁界発生装置からの放射磁束（
３）の一部に沿って設けられた絶縁板（４）と、この絶
縁板（４）の両側近傍に装着された一対の電極（５ａ）
　　（５ｂ）とを備え、前記磁界発生装置が外筒（６）
内の被測定流体（７）中に配置され、前記離間された磁
極間に発生される放射磁束（３）を横切って前記被測定
流体が移動するとき前記絶縁板（４）を介して装着され
ている電極（５ａ）と（５ｂ）との間にファンデーの原
理に基づく流量に関係した起電力が発生され、この起電
力を前記電極（５ａ）（５ｂ）を介して取出している電
磁流量計で、（８）はアース板で、絶縁板（４）と共に
電磁石（１１（２）を支持している。　外筒（６）の内
側には絶縁ライニング（９）が施されている。　同一磁
性の磁極であるＮ極から出発した磁束（７）は帰還磁束
αΦとしてＳ極に戻る。

（１１）は流体（７）が流される外筒（６）の中心線に
沿って配置した一対の電磁石（１）　（２）を包囲する
絶縁磁石ケース、（１２）は電極（５ａ）　　（５ｂ）
から絶縁板（４）を通して導出される出力リード線、（
１３）は磁界　　。

発生装置を励磁する外部電源に接続する付勢用の界磁線
である。

放射磁束電磁流量計の第２の従来技術として、実願昭５
９−１９７１９号の考案が周知である。

この考案は第７図のように、軟質磁性材料の外筒（６）
の中心線に沿うて配置した棒状のコア（１４）とこのコ
ア（１４）に巻いたコイル（１５）と磁極（１６）とか
らなる磁界発生装置が被測定流体（７）中に設けられ、
コア（１４）の左端が、外筒（６）の中心線に沿って配
置された全体が円柱形の軟質磁性材料からなる磁極（１
６）の右端中心に明けた穴に嵌合され、コア（１４）の
右端が、外筒（６）の中心線に沿って配置されたアース
リング（１７）の円錐形部分（１７ａ　）の左端中心に
明けた穴に嵌合されている。　アースリング（１７）は
、円錐形部分（１７ａ　）と、これから半径方向に延び
る４本の放射状のリプ（１７ｂ　）と、このリプ（１４
ｂ　）の外端を連結する環状部分（１７ｃ　）とで構成
され、軟質磁性材料で形成されている。　絶縁磁石ケー
ス（１１）は、第５図の従来技術と形状は異なるが、磁
界発生装置を収納している点は同じである。　即ち、全
体が有底円筒形で、内側に磁極（１６）　、コイル（１
５）を巻いたコア（１４）を収納し、右端開口部をアー
スリング（１７）の月錐形部分（１７ａ　）で水密的に
蓋をしたからたになっている。　（４）は第５図の従来
技術と同様に、放射磁束（３）の一部に沿って設けられ
た絶縁板で、被測定流体（７）の流れ方向に沿って絶縁
磁石ケース（１１）の長さと同じ長さに、絶縁磁石ケー
スと一体的に形成されている。　　（１８）は前記アー
スリング（１７）と同様の形状をしたアースリングで、
アースリング（１７）と同様に、一体に形成された円錐
形部分（１８ａ　）　、４本の放射状リブ（１８ｂ　）
及び環状部分（１８ｃ　）とから成る。　　（１２）は
絶縁板（４）を介して装着されている電極（５ａ）（５
ｂ）から導出されたリード線、（１３）はコイル（１５
）に接続された界磁線である。　外筒（６）の内側には
絶縁ライニング（９）が施されている。　第７図に示す
第２の従来技術では、磁界発生装置のコア（１４）とコ
イル（１５）からなる電磁石でコアの左端がＮ極になる
ように励磁すると、円柱形の磁極（１６）の外周から放
射磁束（３）が外筒（６）の内側に向って生じ、帰還磁
束は外筒（６）からアースリング（１７）の環状部分（
１７ｃ　）　、リブ（１７ｂ　）　、円錐形部分（１７
ａ　）を通ってコア（１４）に達する。

そして放射磁束（３）に対し直角方向に流れる被測定流
体の流量に関係した起電力が電極（５ａ）　、（５ｂ）
間に発生する。　なお、第７図では電極（５ｂ）が現れ
ていないが、電極の配置は第５図と第６図に示す第１の
従来技術の場合と同じである。

上記二つの従来技術を示す図面で、同じ作用をする構成
要素は同じ符号で示した。　例えば、絶縁磁石ケースは
第５図と第７図の場合で形状が異なるが、何れも同じ符
号（１１）で示しである。

イー３０本発明が解決しようとする問題点前記第１の従
来技術、すなわち特公昭５６−５４５６５号公報の流量
計は、第５図のように、放射磁束（３）の中心線方向（
図の左右方向）の厚みが小さいため、被測定流体の偏流
による測定誤差の増大、零点の不安定さの増加及び流速
の増加に伴って増大する高速流体ノイズ（信号のばらつ
き）が極めて大きいという問題がある。　この問題点を
解消するために、放射磁束の中心線方向の厚みを大きく
しようとして、第８図に示すように、電磁石（１）と（
２）のＮ極同志の離間距離りを大きくすると、Ｎ極から
外筒を経ないで（すなわち放射磁束とならないで）Ｓ極
に戻る磁束（１９）が増加し、離間距離りが大きくなる
程放射磁束の集中が急激に減少するため、前記問題点を
解消するには役立たない。

前記第２の従来技術、すなわち実願昭５９−１９７１９
号の電磁流量計は、第７図のように磁極（１６）の右側
にだけ磁界発生装置のコア（１４）とコイル（１５）が
ある構造のため、コイル（１５）に電流を流して矩形波
励磁をすると、磁束の立上り時に磁束の変化に応じて、
電極（５ａ）　　（５ｂ）間にスパイク状の電圧が発生
する（第９図）。　これは、第１Ｏ図で、流体の流れ方
向に対して直角で、電極（５ａ）　　（５ｂ）を含む部
分の断面の近くにある流体を環状の導体（７ａ）として
仮想すると理解できる。　すなわち、この環状の導体（
７ａ）に鎖交する磁束（３ａ）が変化するとき、つまり
第９図の励磁波形における立上り時（変化時）に、電極
にスパイク状の電圧が発生する。　この電圧は、被測定
流体の導電率により変化するため、電磁流量計の零点変
動の原因となり小流での精度が悪くなるという問題点が
あった。

そこで、この発明は、か＼る問題点を解決する新規な放
射磁束電磁流量計とその生産方法を提案することが目的
である。

口１発明の構成 ロー１０問題点を解決するための手段 箱１の発明は上記問題点を解決するための手段として、
被測定流体中に放射磁束を発生する磁界発生装置が外筒
内の被測定流体中に配置されている電磁流量計において
、前記磁界発生装置が、その中心線が外筒（６）の中心
線に沿った円柱形で、軟質磁性材からなる磁極（１６）
と、これを挟んで、外筒（６）の中心線に沿って配置し
たコアと、このコアに巻いたコイル（１５ａ　）　　（
１５ｂ　）とから成り、コアの端部にアース電極とコア
から外パイプへの帰還磁路を兼ねる軟質磁性材料よりな
るアースリングと、コアの端部に磁気的に接続したアー
スリング（１７）と（１８）の各円錐形部分（１７ａ　
）　　（１８ａ　）と、軟質磁性材の外筒（６）とコア
との間の帰還磁路として働くアースリング（１’？）　
　（１Ｂ）の他の部分を構成する環状部分（１７ｃ　）
　　（１８ｃ　）及び放射状のリブ（１７ｂ　）　　（
１８ｂ　）と、外筒（６）の内側に施した絶縁ライニン
グ（９）と、前記磁極（１６）　、コア、コイル（１５
ａ　）　　（１５ｂ　）を囲んで被測定流体との間を絶
縁する絶縁磁石ケース（１１）と、前記絶縁ライニング
（９）と絶縁磁石ケース（１１）の間に外筒（６）の半
径方向に沿ってかつ磁極（１６）から発生する放射磁束
の一部に沿って設けられた絶縁板（４）と、この絶縁板
の両側近傍に装着された一対の電極（５ａ）　　（５ｂ
）とを設けた。

第２の発明は、前記第１の発明の構成要件に、次の手段
を追加した。　すなわち、接地接続と、コイル（１５ａ
　）　　（１５ｂ　）への電気的接続を行なうために磁
極（１６）と電極の近くに配置したプリント配線基板（
２２）と、このプリント配線基板（２２）へ励磁電源を
接続するコイルリードピン（２３）と、プリント配線基
板（２２）へ接地線を接続するアースピン（２４）とを
追加して設けた。

第３の発明は、上記発明の放射磁束電磁流量計の生産方
法であって、樹脂成形用の金型に外筒（６）を装着し、
その中心線上にコア、コイル（１５ａ　）、磁極（１６
）　、コイルを挿入し、放射方向より、コイルリードピ
ン（２３）　、アースピン（２４）及び電極（５ａ）　
　（５ｂ）を挿入して、樹脂射出成形により絶縁ライニ
ング（９）と絶縁板（４）と絶縁磁石ケース（１１）を
一体成形することを特徴とするものである。

ロー２１作　用 リードピンとプリント配線基板（２２）を経て、磁界発
生装置のコイル（１５ａ　）　　（１５ｂ　）に励磁電
流を供給すると、コア（１４ａ　）　　（１４ｂ　）の
端、特に磁極（１６）に面している側の端が同一極性に
励磁され、磁極（１６）の外周と、外筒（６）の内側と
の間の環状の流路に放射状の磁束が発生する。　外筒（
６）の中心線方向の放射磁束の厚みは、磁極（１６）の
中心線方向の長さと同じで、この長さの範囲にわたりは
ソ゛均一な磁束密度となる。　コア（１４ａ　）（１４
ｂ　）の他方の端部は夫々、アースリング（１７）（１
Ｂ）を介して磁気的に外筒（６）に接続されているため
、これらのアースリング（１７）　　（１８）が帰還磁
束を通す磁路となるとともにアース電極として働く。　
従って、この部分では磁気抵抗は実質的に零で、磁界発
生装置は前記磁極（１６）の外周と外筒（６）の内側と
の間の環状の流路で構成される磁気空隙に放射磁束を発
生させるためにのみ、実質的な励磁電力を消費する。　
しかも、電極と磁極（１６）を中心とし、流れの上流と
下流方向での磁界発生装置や磁路が対称形に配置されて
いるので、磁極（１６）と外筒（６）との間の放射磁束
も、電極を中心として対称に分布する。被測定流体の流
量に関係した起電力は、絶縁板の両側近傍に装着された
一対の電極に発生する。

ロー３．実施例 第１図の実施例において、（６）は円筒形の外筒で軟質
磁性材料でつくられている。　　（１４ａ　）は半硬質
磁性材料よりなるコアで、これに巻いたコイル（１５ａ
　）とで一つの電磁石を構成している。

（１４ｂ　）はもう一つのコアで、これも半硬質磁性材
料よりなり、これに巻いたコイル（１５ｂ　）とでもう
一つの電磁石を構成し、これら両型磁石と磁極（１６）
とが放射磁束を発生する磁界発生装置として働く。　　
（１６）は上記コア（Ｈａ　）　　（１４ｂ　）の間に
設けた軟質磁性材料からなる磁極で、その中心線が外筒
（６）の中心線に沿った円柱形で、左右両端中心部にコ
ア（１４ａ　）　　（１４ｂ　）の対向する端を挿入す
る穴が設けである。　この磁極の左右方向の長さはコイ
ル（１５ａ　）　　（１５ｂ　）の直径の１．５倍位に
しである。　コア（１４ａ　）　、磁極（１６）、コア
（１４ｂ　）は外筒（６）の中心線に沿って順に配置さ
れている。　コア（１４ａ　）の右端と、コア（１４ｂ
　）の左端には、アースリング（１７）と（１Ｂ）が配
置されている。　アースリング（１７）と（１８）は夫
々、円錐形部分（１７ａ　）　　（１８ａ　）と環状部
分（１７ｃ　）（１８ｃ　）と放射状のリブ（１７ｂ　
）　　（１８ｂ　）とからなり、軟質磁性材料で形成さ
れている。　円錐形部分と環状部分と両者を連結する放
射状のリブは一体に形成されて一つのアースリングを形
成し、円錐形部分（１７ａ　）　　（１８ａ　）は中心
部に穴があけられ、この穴にコア（１４ａ　）の右端と
コア（１４ｂ　）の左端が夫々挿入される。　又、環状
部分（１７ｃ　）（１８ｃ　）は、外筒（６）の内面に
嵌合固定されている。

（１１）は絶縁磁石ケースで、円筒形をなし、磁極（１
６）とコア（１４ａ　）　　（１４ｂ　）とを収納し、
水密的に絶縁している。　外筒（６）の内側は、アース
リング（１７）と（１８）との間は絶縁ライニング（９
）が施され、この絶縁ライニングと前記絶縁磁石ケース
（１１）の間に、外筒（６）の半径方向に沿って、かつ
アースリング（１７）と（１８）との間にわたり絶縁板
（４）が設けである。　この絶縁板（４）の両側に電極
（５ａ）と（５ｂ）が装着されている。　なお、−方の
電極（５ｂ）は第１図には現れていない。　　（１２）
は電極（５ａ）　　（５ｂ）から絶縁板（４）を通して
導出される出力リード線、（１３）はコイル（１５ａ　
）（１５ｂ　）を励磁する外部電源に接続する付勢用の
界磁線である。　符号（３）で示す放射磁束は磁極（１
６）と外筒（６）との間に放射状に分布し、電極（５ａ
）（５ｂ）は磁極（１６）の左右の長さの中央部に対向
した位置に装着されている。そのため、磁束の方向が逆
転するときに、従来技術の第７図の場合のように電極間
に大きなスパイク状の電圧が発生することがない。

第２図と第３図は第２の発明の実施例である。

この実施例の基本的な構造は先の第１図の実施例とはソ
°同じであるので、以下に異なる部分について説明する
。　絶縁磁石ケース（１１）は右端がアースリング（１
７）の円錐形部分（１７ａ　）との間に設けた０リング
（２０ａ　）と（２１ａ　）とで水密を保たれ、左端は
アースリング（１８）の円錐形部分（１８ａ）との間に
設けた０リング（２０ｂ　）と（２１ｂ　）とで水密を
保たれている。　絶縁磁石ケース（１１）と絶縁板（４
）と接続ライニング（９）とは後述するように、射出成
形で一体的に形成される。　　（２２）はスルーホール
を有するプリント配線板で、コイル（１５ａ　）　　（
１５ｂ　）への励磁電流の給電と、アースリング（１７
）　　（１Ｂ）への接地線の接続のために設けられ、図
示のように、磁極（１６）の上の電極に近い部分に装着
されている。　　〈２３）は４本のコイルリードピンで
、プリント配線基板（２２）を介して外部の励磁電源か
らの励磁電流をコイル（１５ａ　）（１５ｂ　）に給電
するためのもので、その下端をプリント配線基板（２２
）のスルーホールに直接差し込んで電気的接続を完了さ
せる。　　（２４）　＋！テア−ピンで、プリント配線
基板（２２）の所定のスルーホールにその下端を挿入し
電気的に接続する。

なお前記コイルリードピン（１１）を挿入したスルーホ
ールは基板の銅箔パターンを介して、コイル（１５ａ　
）　　（５ｂ）のリード線に電気的に接続されている。

　同様にアースピン（２４）を挿入したスルーホールは
、アースリング（１７）　　（１Ｂ）にプリント配線を
介して電気的に接続されている。　なお、第３図の左半
分は第２図のＡ−Ａ線断面、右半分は第３図の右側面図
で、（５ａ）　　（５ｂ）は一対の電極で、上方に外筒
（６）の外部まで引き出されている。

第４図の実施例は、コアを磁極（１６）を左右に貫通す
る一つのコア（１４）で構成した意思外は第２図の実施
例と同じである。

上記、本発明による放射磁束電磁流量計を生産するに当
り、特に外筒（６）の内側の絶縁ライニング（９）、絶
縁板（４）及び絶縁磁石ケース（１１）を射出成形で一
体的に形成することにより、外筒（６）と磁極（１６）
及び磁界発生装置などの組立も成形工程とともに行ない
、生産工程の合理化を行なうのが、第３の発明である。

　この第３の発明では、樹脂成形用の金型に外筒（６）
を装着し、その中心線上にコア（１４ａ　）　、コイル
（１５ａ　）　、磁極（１６）　、コイル（１５ｂ　）
　、コア（１４ａ　）を挿入し、放射方向すなわち外筒
（６）の半径方向より、コイルリードピン（２３）　、
アースピン（２４）及び電極（５ａ）　　（５ｂ）を挿
入して、樹脂射出成形により絶縁ライニング（９）と絶
縁板（４）と絶縁磁石ケース（１１）を一体成形するよ
うにした。

なお、この放射磁束電磁流量計で、樹脂材料で形成され
る絶縁板（４）、絶縁ライニング（９）、絶縁磁石ケー
ス（１１）にインサートされる磁極（１６）の材料に軟
質磁性材料の微粉又は繊維を樹脂で固めたものを用いる
と、絶縁板（４）、絶縁ライニング（９）、絶縁磁石ケ
ース（１１）の射出成形に用いる樹脂と磁極（１６）と
の熱膨張係数の差を少なくでき、温度変化により絶縁磁
石ケース等にクランクが入るのを防止できる。

また、アースリング（１７）　　（１８）の材料に、耐
食性で導電性のある透磁率の高い、例えば５ＵＳ４３０
の微粉又は繊維を樹脂で固めたものを用いると、製造コ
ストを下げることができる。

ハ０発明の効果 被測定流体の流れ方向に放射磁束の幅を大きくとれるの
で、被測定流体の偏流による計測誤差の減少と、流速の
増加に伴い増大する高速流体ノイズ（信号のばらつき）
の減少という効果がある。

また放射磁束の幅が広く、かつ対称形であるため、電極
の短絡効果が小さく、電極と両アースリングとの寸法的
非対称から生じる流体導電率の変化による零点変動が減
少する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はこの発明の放射磁束電磁流量計の異な
る実施例の縦断面図、第３図は第２図のもの＼、側面図
と横断面図、第４図はさらに他の実施例の縦断面図、第
５図と第６図は従来技術の縦断面と横断面、第７図は従
来技術の異なる例の縦断面、第８図は第５図の従来技術
の問題点を説明する縦断面、第９図は励磁波形と電極の
電圧波形を説明する線図、第１０図は第７図の従来技術
の斜めからみた透視図で細部を省略した図である。 （４）・・・絶縁板 （５ａ）　　（５ｂ）　　・・・電極 （６）・・・外筒 （９）・・・絶縁ライニング （１１）・・・絶縁磁石ケース （１４）（１４ａ）（１４ｂ）・・・コア（１５ａ）（
１５ｂ）・・・コイル （１６）・・・磁極 （１７）　　（１Ｂ）　　・・・アースリング（１７ａ
　）　　（１８ａ　）　　・・・円錐形部分（１７ｂ　
）　　（１８ｂ　）　　・・・放射状のリプ（１７ｃ　
）　　（１８ｃ　）　　−−・環状部分（２２）　　・
・・プリント配線基板 （２３）　　・・・コイルリードピン （２４）・・・アースビン ２５ｍ ７８１Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定流体中に放射磁束を発生する磁界発生装置が
   外筒内の被測定流体中に配置されている電磁流量計にお
   いて、前記磁界発生装置が、その中心線が外筒（６）の
   中心線に沿った円柱形で軟質磁性材からなる磁極（１６
   ）と、これを挟んで、外筒（６）の中心線に沿って配置
   したコアと、このコアに巻いたコイル（１５ａ）（１５
   ｂ）とから成り、コアの端部にアース電極とコアから外
   パイプへの帰還磁路を兼ねる軟質磁性材料よりなるアー
   スリングと、外筒（６）の内側に施した絶縁ライニング
   （９）と、前記磁極（１６）、コア、コイル（１５ａ）
   （１５ｂ）を囲んで被測定流体との間を絶縁する絶縁磁
   石ケース（１１）と、前記絶縁ライニング（９）と絶縁
   磁石ケース（１１）の間に外筒（６）の半径方向に沿っ
   てかつ磁極（１６）から発生する放射磁束の一部に沿っ
   て設けられた絶縁板（４）と、この絶縁板の両側近傍に
   装着された一対の電極（５ａ）（５ｂ）とを有する放射
   磁束電磁流量計。 ２、コアが磁極（１６）を貫通する１本のコア（１４）
   で構成されている特許請求の範囲第１項記載の放射磁束
   電磁流量計。 ３、磁極（１６）の材料は、軟質磁性材料の微粉又は繊
   維を樹脂で固めたものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の放射磁束電磁流量計。 ４、アースリング（１７）（１８）の材料は、磁性のあ
   るステンレス綱の微粉又は繊維を樹脂で固めたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射磁
   束電磁流量計。 ５、被測定流体中に放射磁束を発生する磁界発生装置が
   外筒内の被測定流体中に配置されている電磁流量計にお
   いて、前記磁界発生装置が、その中心線が外筒（６）の
   中心線に沿った円柱形で軟質磁性材からなる磁極（１６
   ）と、これを挟んで、外筒（６）の中心線に沿って配置
   したコアと、このコアに巻いたコイル（１５ａ）（１５
   ｂ）とから成り、コアの端部にアース電極とコアから外
   パイプへの帰還磁路を兼ねる軟質磁性材料よりなるアー
   スリングと、外筒（６）の内側に施した絶縁ライニング
   （９）と、前記磁極（１６）、コア（１４ａ）（１４ｂ
   ）、コイル（１５ａ）（１５ｂ）を囲んで被測定流体と
   の間を絶縁する絶縁磁石ケース（１１）と、前記絶縁ラ
   イニング（９）と絶縁磁石ケース（１１）の間に外筒（
   ６）の半径方向に沿ってかつ磁極（１６）から発生する
   放射磁束の一部に沿って設けられた絶縁板（４）と、こ
   の絶縁板の両側近傍に装着された一対の電極（５ａ）（
   ５ｂ）と、接地接続とコイル（１５ａ）（１５ｂ）への
   電気的接続を行なうために磁極（１６）と電極の近くに
   配置したプリント配線基板（２２）と、このプリント配
   線基板へ励磁電源を接続するコイルリードピン（２３）
   と、プリント配線基板へ接地線を接続するアースピン（
   ２４）とを有する放射磁束電磁流量計。 ６、プリント配線基板（２２）のスルーホールにコイル
   リードピン（２３）を直接差し込んで電気的接続をした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の放射磁束
   電磁流量計。 ７、樹脂成形用の金型に外筒（６）を装着し、その中心
   線上にコア、磁極（１６）、コイル（１５ｂ）、コア（
   １４ａ）を挿入し、放射方向より、コイルリードピン（
   ２３）、アースピン（２４）及び電極（５ａ）（５ｂ）
   を挿入して、樹脂射出成形により絶縁ライニング（９）
   と絶縁板（４）と絶縁磁石ケース（１１）を一体成形す
   ることを特徴とする放射磁束電磁流量計の生産方法。