JPH0226030Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は電磁流量計に関し、特にライニングを
持たない電磁流量計に適用して有用な考案に関す
る。

〈従来技術〉 一般的な従来の電磁流量計は導電性管路の内面
に絶縁材からなるライニング材が内張りされこれ
に被測定流体を流す管路が用いられている。この
管路に磁界発生手段、例えば励磁コイルに励磁電
流を流すことによつて生ずる磁場を印加すると、
前記のライニング材の内面に導電性管路とは絶縁
されて半径方向に取り付けられた一対の信号検出
電極に被測定流体の流速Ｖと磁場Ｂとの積に比例
した信号電圧が発生する。この信号電圧は管路の
内側に張られたライニング材により導電性管路で
短絡されるのが防止されている。

しかし、最近は導電性管路に直接被測定流体を
流すことのできるライニングレス電磁流量計が実
用化のため提案されている（例えば、特願昭56−
55821号、発明の名称：「電磁流量計」）。これは、
被測定流体が導電性管路に流れることによつて生
ずる導電性管路管近傍の流体中の電位分布と同じ
電位分布を導電性管路に形成して、流体と導電性
管路との間に電流の出入りがない状態として等価
的にライニングを施した状態にすることを基本原
理としている。

次に、この種の従来の電磁流量計のうち本考案
の改良のベースとなる従来技術を第１図に示し、
その内容を説明する。第１図において、１は導電
性管路、Ｂは導電性管路１を介して軸Ｙ−Y′方
向に被測定流体２に印加される磁場、３ａ，３ｂ
は被測定流体２に発生した信号電圧を発生する信
号検出電極であり、前記Ｙ−Y′軸と直交し導電
性管路１の軸を通るＸ−X′軸上に設けられる。
４ａ，４ｂは導電性管路１の信号検出電極３ａ，
３ｂの近傍に設けられその近傍の導電性管路１の
電位を発生する管電位検出電極、５ａ，５ｂは給
電増幅器でありその入力端子は信号検出電極３
ａ，３ｂと管電位検出電極４ａ，４ｂにそれぞれ
接続されている。６ａ，６ｂは給電電極であり信
号検出電極３ａ，３ｂの近傍の導電性管路１に固
定され、Ｙ−Y′軸上の導電性管路１の管軸との
なす角度がθoの位置にある。この給電電極は給
電増幅器の出力端と接続されている。Ｇは導電性
管路１のＹ−Y′軸上に固定された接地電極であ
る。

この様な構成において被測定流体２が流れると
信号検出電極３ａ，３ｂに被測定流体の流量に対
応した信号電圧が発生する。給電増幅器５ａ，５
ｂで各々検出され管電位検出電極４ａ，４ｂの電
位と信号電圧とが等しくなるように給電電極６
ａ，６ｂに給電増幅器５ａ，５ｂより電流が供給
される。この様な動作により給電電極６ａ，６ｂ
と接地電極Ｇとの間に電流が流れ導電性管路１に
流体が流れたときに生ずる信号電圧の電位分布と
近似した電位分布が形成され、ライニングレスの
目的が達成される。

ところで、この従来技術の場合の理想的な導電
性管路１の電位分布と現実の電位分布との関係を
示したのが第２図である。第２図において、実線
で示すサイン波状の曲線Ａは導電性管路に形成さ
れる理想的な電位分布であり、その最大電位が
φoであることを示している。点線で示す台形波
状の曲線Ｂは現実に導電性管路に形成される電位
分布である。図示の電位分布はＹ−Y′軸に対し
て右半分の導電性管路の電位分布であるが、左半
分に関しても全く同じ電位分布を示す。θは導電
性管路１の管軸を中心としてＹ−Y′軸より反時
計方向に右半分の象限について測つた角度であ
る。曲線Ｂは給電電極６ｂがθ＝θoおよびπ−
θoに設定されたときの導電性管路１に形成され
る電位分布φであり、給電電極の電位がφc（＝
φo）であることを示している。換言すれば、給
電電極６ｂの電位を信号検出電極３ｂの電位（理
想的な電位分布の最大）電位に一致させていた。
また給電電極６ｂの位置（θ＝θo）については
特に決められた位置はなく適当に選択されてい
た。

この様に従来は給電電極６ａ，６ｂの位置θo
が適当に決められていたために導電性管路１と被
測定流体２との境界面を横切る電流は必ずしも最
小とならず、したがつて流体の導電率の影響を完
全に除去することができず誤差発生の要因となつ
ていた。

〈考案の目的〉 本考案は、前記の従来技術に鑑み、流体の導電
率などの影響を受けず精度の高いライニングレス
電磁流量計を提供することを目的とする。

〈考案の構成〉 この目的を達成する本考案の構成は、被測定流
体を流す導電性管路と、前記導電性管路に磁界を
印加する磁界発生手段と、前記被測定流体中に発
生する信号電圧を取り出す信号検出電極と、前記
信号検出電極の近傍の前記導電性管路に電流を供
給する給電電極と、前記信号検出電極と前記給電
電極との間に設けられ前記導電性管路の電位を検
出する管電位検出電極と、前記信号検出電極に発
生する電圧と前記管電位検出電極に発生する管電
位とが入力され前記信号検出電極に発生する電圧
に対応した電流を前記給電電極に給電する給電増
幅器とを具備し、前記給電電極の電位と前記信号
検出電極に発生する電圧との比αと前記導電性管
路の管軸を通り前記信号検出電極を左右に対称に
分ける面と前記給電電極とのなす角度θoとの関
係がα＝２／π−θo（０＜α＜１）になるように前 記給電電極の位置を設定するようにしたものであ
る。

〈実施例〉 以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を
付し、重複する説明は省略する。

第３図は本考案の実施例を示す構成図である。
７ａ，７ｂは給電増幅器であり、信号検出電極３
ａ，３ｂに発生する電圧φoと管電位検出電極４
ａ，４ｂとを入力し、その出力は給電電極６ａ，
６ｂに供給されるようになつている。給電増幅器
７ａ，７ｂは少くともバツフア増幅器８ａ，８
ｂ、その出力を減衰する減衰器９ａ，９ｂ及び偏
差増幅器１０ａ，１０ｂから構成されている。信
号検出電極３ａ，３ｂとバツフア増幅器８ａ，８
ｂの非反転入力端子とは接続され、その出力は減
衰器９ａ，９ｂの一端に加えられ、減衰器の他端
は接地されている。その中点は偏差増幅器１０
ａ，１０ｂの非反転入力端子に接続されている。
一方、その反転入力端子は管電位検出電極４ａ，
４ｂと接続され、その出力端は給電電極と接続さ
れている。従つて管電位検出電極４ａ，４ｂの電
位つまり給電電極の電位φcは減衰器９ａ，９ｂ
の減衰度に対応して信号検出電極３ａ，３ｂの電
位φoと相対的に定められる。つまり電位φoに対
する電位φcの減衰係数をαとするとφc＝αφo（０
＜α＜１）の関係に減衰器９ａ，９ｂで調節し得
る。

次に以上の構成において給電電極の電位φcと
給電電極の位置θoが如何なる関係にあれば被測
定流体と導電性管路の境界面を横切る電流が零と
なるかについて説明する。

第４図は本実施例における導電性管路１に形成
される電位分布Ｃと理想的な電位分布Ａとの関係
を示した電位分布図である。図において、給電電
極から与えられる台形電位分布Ｃは、次式で与え
られる。なお、電位分布は各々Ｘ−X′軸及びＹ
−Y′軸に関して対称のため、０≦θ≦π／２で
検討する。

φ＝φcθ／θo＝αφoθ／θo（０≦θ≦θo） φ＝φc＝αφo （θo＜θ≦π／２） (1) 従つて、理想的な電位分布はφosinθであるの
で、(1)式との差の積分値が０≦θ≦π／２の範囲
で零となるαとθoとの関係が求める条件となる。
すなわち、 ∫〓^/2 _p（φ−φosinθ）dθ＝０ (2) (1)式を(2)式に代入すれば ∫〓^/2 _p（φ−φosinθ）φo∫〓^o _p（αθ／θo−sin
θ）dθ ＋φo∫〓^/2〓_p（α−sinθ）dθ ＝φo［α（π／２−θo／２）−１］＝０ 従つて、α＝１／π／２−θo／２＝２／π−θo (3) の条件が求める関係となる。このαとθoとの関
係をグラフで示したのが第５図である。この様な
関係にあれば、被測定流体と導電性管路の境界面
を横切る電流が零となる。

〈考案の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、導電性管路と被測定流体との間の
電流の出入りがなくなるので流体の導電率、接触
抵抗などの影響を受けることがなくなり高精度の
ライニングレス電磁流量計が実現できる。更に、
給電電極の電位やその位置を適宜組合せて実際の
使用状況に応じた最適の組合せが得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のライニングレス電磁流量計の実
施例、第２図は第１図の実施例における導電性管
路の電位分布図、第３図は本考案の実施例、第４
図は第３図の実施例における導電性管路の電位分
布図、第５図は本考案におけるαとθoとの関係
を示すグラフを示す。 図面中、１は導電性管路、２は被測定流体、３
ａ，３ｂは信号検出電極、４ａ，４ｂは管電位検
出電極、５ａ，５ｂ及び７ａ，７ｂは給電増幅
器、６ａ，６ｂは給電電極、８ａ，８ｂはバツフ
ア増幅器、９ａ，９ｂは減衰器、１０ａ，１０ｂ
は偏差増幅器である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被測定流体を流す導電性管路と、前記導電性管
   路に磁界を印加する磁界発生手段と、前記被測定
   流体中に発生する信号電圧を取り出す信号検出電
   極と、前記信号検出電極の近傍の前記導電性管路
   に電流を供給する給電電極と、前記信号検出電極
   と前記給電電極との間に設けられ前記導電性管路
   の電位を検出する管電位検出電極と、前記信号検
   出電極に発生する電圧と前記管電位検出電極に発
   生する管電位とが入力され前記信号検出電極に発
   生する電圧に対応した電流を前記給電電極に給電
   する給電増幅器とを具備し前記給電電極の電位と
   前記信号検出電極に発生する電圧との比αと前記
   導電性管路の管軸を通り前記信号検出電極を左右
   に対称に分ける面と前記給電電極とのなす角度
   θoとの関係がα＝２／π−θo（０＜α＜１）になる ように前記給電電極の位置を設定したことを特徴
   とする電磁流量計。