JPH0355062Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 考案の目的 イ−１ 産業上の利用分野 この考案は電磁流量計に関する。

イ−２ 従来技術 出願人は先に、内ヨークを紡錘形の絶縁物（以
下コーンと呼ぶ）で覆つて流路の中心部に配置し
たコーン型電磁流量計を提案した。

かゝるコーン型電磁流量計の例を第１０図と第
１１図に示す。１は流路２の中心部に同心的に配
置された軟質磁性材料からなる円柱形の内ヨーク
で、流れをスムーズにするために紡錘形のコーン
３で覆われている。流路２を形成するパイプ４は
非磁性材料で構成されており内側に絶縁ライニン
グが施され、左右に電極５，６が取付けられてい
る。この電極を結ぶ直径と流体の流れとに直角な
方向に一対の軟質磁性材からなる外ヨーク７，８
がパイプ４の外周に接して設けられ、これら外ヨ
ークの左右延長部の間に強磁性材料からなる柱状
をしたコアー９，１０が挿入配置されている。コ
アー９，１０にはそれぞれ励磁用のコイル１１，
１２が巻かれている。

電極５，６の間に誘起する信号電圧は、環状流
路２を流れる流体の各部の流速とその部分の磁束
密度と重み関数の積を電極間にわたり積分した値
となる。

イ−３ 本考案が解決しようとする問題点 上記従来技術では、外ヨークの左右延長部にコ
イルを巻いたコアー９，１０が配置されているた
め、この付近に外側に向けて漏れ磁束Φ１，Φ２
が生じる。従つて、この付近に鉄材など強磁性体
が近づくと漏れ磁束が増加し、流路２を通る磁束
が減少するため計測誤差が生じる。このような計
測誤差を小さくするには、外ヨーク７，８の左右
両端部や、コアー９，１０、コイル１１，１２に
強磁性体が近づくことがないように、図示されて
ないハウジングを左右方向や流れの方向にヨーク
から十分離す必要があり、流量計全体が大形にな
るという問題点があつた。

又、上記従来技術においてθ１，θ２などの漏
れ磁束を考えない場合の磁気回路のギヤツプ（空
隙）の長さは、外ヨーク７又は８の内径（パイプ
４の外周に接している）と内ヨーク１の外径の差
となりこのギヤツプの大部分を構成する流路２に
必要な磁束密度を生じるために励磁電力を要す
る。

この考案は、磁気回路の構造を工夫し、外部の
強磁性体による悪影響を受けることがない小形の
電磁流量計を提案するのが目的である。さらにこ
の考案は、ギヤツプ（空隙）の磁気抵抗を小さく
して、電磁流量計の感度を向上することが目的で
ある。

ロ 考案の構成 ロ−１ 問題点を解決するための手段 この考案の電磁流量計は、軟質磁性材料からな
る内ヨークを絶縁物からなる紡錘形のコーンで覆
つて流路の中心部に配置したコーン型電磁流量計
において、流路の周りを囲む外ヨークと、コーン
と内ヨークの一部分に収納され流路の中心線に対
し直角な向きに配置された励磁用コイルを巻いた
コアーとを設け、このコアーは内ヨークと外ヨー
クとの間に配置されて両ヨークを磁気的に連結す
る磁路を構成することを特徴とするものである。

ロ−２ 作用 この考案の電磁流量計では、流路が外ヨークで
囲まれており、しかも内ヨークと外ヨークとの間
がコアーにより磁気的に連結されている。

コイルに一定方向の励磁電流を流すと、磁力線
はコアーから出て内ヨーク、内ヨークから磁路で
ある磁気ギヤツプ（空隙）を通つて外ヨーク、外
ヨークからコアーへと戻つて磁気回路を一周す
る。

励磁電流の向きを変えると磁力線は磁気回路を
逆方向に周回する。

従つて、この考案の電磁流量計は、外ヨークの
外部に漏れ磁束が生じない。又、磁気ギヤツプ
（空隙）の長さは、外ヨークの内径と内ヨークの
外径との差の半分となり、従来技術の半分とな
り、 又、磁気ギヤツプ（空隙）の磁極面積は従来技
術の２倍となり磁気回路の磁気抵抗は従来技術の
１／４となる。磁極面積が２倍になつても磁気抵抗
が1/4になつたため従来技術と同じ励磁エネルギ
ーで、磁気ギヤツプの磁束面積の値は、従来のも
のと変わらなくなる。電極に誘起する電圧は、流
路を流れる各部の流速とその部分の磁束密度と重
み関数の積を電極間にわたり積分した値となる。
この考案では積分距離が２倍になるため同じ励磁
エネルギーでほぼ２倍の誘起電圧が得られる。

ロ−３ 実施例 第１図乃至第５図に示す実施例で、１は軟質磁
性材料からなる内ヨークで全体がほゞ円柱形で、
その一部分に凹部を有し後述するコイルとコアー
がこの凹部に嵌まる。３は絶縁物からなる紡錘形
のコーンで内ヨーク１を覆つている。１３は流路
２の周りを囲む管状の外ヨークで軟質強磁性材料
で作られ、内周に絶縁ライニング１４が施されて
いる。この外ヨーク１３は流路を形成するパイプ
としての役目も果す。外ヨーク１３の上流と下流
の端には、流量計を図示されてない配管に装着す
るための口金１５と１６がそれぞれ固着され、外
ヨーク１３と両口金との間には水密を保つための
Ｏリング１７，１８が設けてある。３０は口金１
５と１６にボルトで取付けたハウジングである。
口金１５と１６は第２図に示すように、コーン３
の上流と下流の端をそれぞれ支承するとともに、
半球形部分１５ａ，１５ｂを有し、この半球形部
分１５ａと１５ｂがコーン３の上流端と下流端に
連結された状態で全体として紡錘形を形成するよ
うに、コーンと半球形部分の形状が定めてある。

コーン３には紡錘形部分の上方へ突出する突出
部３ａが一体的に形成されていて、その上面には
組立時に外ヨーク１３の内面のライニング１４と
の間を水密に保ち、後述の空所３ｃや凹部１ａに
水が侵入しないようにするためのＯリング１９を
装着する溝３ｂが設けてある（第１，３，４，５
図）。突出部３ａの左右両側には、電極２０，２
１がガスケツト２２，２３を介して水密的に固着
されている（第１，４図）。

内ヨーク１の中心部には上方に開口する凹部１
ａが、又、コーン３の突出部３ａには上方に開口
する空所３ｃが設けてあり、この凹部１ａと空所
３ｃとに励磁用コイル２４を巻いたコアー２５が
収納され、コアー２５の下端は内ヨーク１に嵌着
されている。電極２０，２１とコイル２４のリー
ド線は外ヨーク１３に明けた穴を通してハウジン
グ３０内の（図示されてない）電子回路に接続さ
れる。なおコアー２５は強磁性体材料であれば軟
質、硬質又は半硬質の何れでも良い。コアー２５
の上端は組立状態では第１図と第２図に示すよう
に外ヨーク１３の貫通穴の内側に密着し、コアー
２５が外ヨーク１３と内ヨーク１の中心部とを磁
気的に連結している。

上述の実施例において、コイル２４に一定方向
の励磁電流を流すと、磁力線がコアー２５から内
ヨーク１、内ヨーク１から流路２を通つて放射状
に外ヨーク１３へ、外ヨーク１３を通つてコアー
２５へ戻るように生じ、流体が流路２内を第１図
で紙面に直角に表から裏に向かつて流れていると
すると、同図に矢印Ａで示すように電極２０から
２１へ周方向に誘起電圧が生じ、これを流量信号
電圧として取り出すことができる。

励磁電流の向きを反転すれば信号電圧も逆向き
となる。

磁気回路のギヤツプ（空隙）の長さは、内ヨー
ク１の外周から外ヨーク１３の内周までの半径方
向の距離であり、従来技術の第１０図の場合に比
し半分に減少する。又、ギヤツプの断面積は従来
の約２倍となる。

第６図と第７図に示す実施例は、上記実施例の
ようなライニング加工を無くしたもので、プラス
チツク材料を用いて、コーン３′とその上方突出
部３a′と円筒状の管路１４′と支柱２６とを一体
的に形成したもので、内ヨーク１と短絡電極２７
をインサートして射出成形又は注型で製造する。
紡錘形のコーン３′が、突出部３a′と支柱２６と
により管路１４′の中心に同心的に支承された一
体構造となつており、管路１４′の中央外周に外
ヨーク１３が嵌着される。

第８図Ａ，Ｂ，Ｃにこの考案の電磁流量計の磁
気回路のそれぞれ異なる形状を示す。

コアー２５の内ヨーク１と密着している部分、
すなわち磁気的に結合している。（図で網目状に
ハツチングを施した）部分が、同図Ａでは内ヨー
クの中心より上方に、同図Ｂでは内ヨークの中心
に、同図Ｃでは内ヨークの中心より下方に位置し
ている。内ヨーク１の半径をRi、外ヨーク１３
の内周の半径をRo、コーン１の中心とコアー２
５の中心を通る線を角度の基準として、コーン１
の中心を通る動径までの角度ψの関数として流路
の磁束密度の分布を第９図に示す。

なお、第９図の磁束密度は、第８図においてコ
ーン１の中心から半径Rm＝（Ro＋Ri）／２の点
ｍにおける値で、両図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ対応
している。

第８図Ａの形状では、第９図Ａに示すように、
コアー２５と反対側にあるψ＝180°の流路では、
電極に近い角度ψが0°又は360°近辺における値よ
りも磁束密度が下がり、第８図Ｃの形状ではこの
傾向が第９図Ｃに示すように逆の傾向になる。

電極には、平均的には、重み関数Ｗと磁束密度
の積の値にその点の流速を掛けた値を電極間につ
いて積分した値が検出される。従つて、第９図に
示すように重み関数Ｗとほゞ逆の傾向の同図Ｃの
ような磁束分布になる第８図Ｃに示す磁気回路の
形状に内ヨーク１とコアー２５の形状を定める
と、流速分布が変化しても検出感度が変わらない
ため、流量特性の曲がりやヒステリシスの無い電
磁流量計ができる。又、第８図Ｂでは内ヨーク１
の一部ａを削ぐことで、電極近くに磁束が集中し
ないように磁束分布を制御している。

ハ 考案の効果 この考案によれば、磁束発生部分が流速とほゞ
同径の外ヨーク内部に配置されるので、流量計を
小形化できるばかりでなく、外部の強磁性体の悪
影響をう受けることが無い。すなわち、流量検出
安定性がすぐれている。このことは、ハウジング
の材料として従来は非磁性体しか使えなかつたの
を、どのような材料でも使えることとなり、コス
トを下げることができる。又、磁気回路の磁気抵
抗が小さくなり、同じ励磁エネルギーでも流量感
度が向上することになり、高感度流量計の実現に
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの考案の一実施例で、第１
図は流れに直角な断面、第２図は流れに平行な断
面、第３図はコイル、コア、内ヨークをコーンに
組み付けた状態の上面図、第４図は第３図の−
断面、第５図は第３図の−断面、第６図と
第７図は他の実施例の流れと直角な断面と流れに
平行な断面、第８図Ａ，Ｂ，Ｃはこの考案の磁気
回路の異なる形状を説明する図、第９図は磁束分
布と重み関数を説明する線図、第１０図は従来の
電磁流量計の流れに直角な断面、第１１図は従来
の電磁流量計のコーンと内ヨークの関係を示す縦
断面図である。 １……内ヨーク、２……流量、３，３′……コ
ーン、１３……外ヨーク、２４……コイル、２５
……コアー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 軟質磁性体材料からなる内ヨークを絶縁物か
   らなる紡錘形のコーンで覆つて流路の中心部に
   配置したコーン型電磁流量計において、流路の
   周りを囲む外ヨークと、コーンと内ヨークの一
   部分に収納され流路の中心線に対し直角な向き
   に配置された励磁用コイルを巻いたコアーとを
   設け、このコアーは内ヨークと外ヨークとの間
   に配置されて両ヨークを磁気的に連結する磁路
   を構成することを特徴とする電磁流量計。 ２ 内ヨークとコアーが連結する位置を、電極の
   重み関数と逆の磁束分布となるように、内ヨー
   クの中心からずらしたことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の電磁流量計。 ３ コアーを構成する強磁性体が軟質磁性材料で
   ある実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項
   記載の電磁流量計。 ４ コアーを構成する強磁性体が硬質又は半硬質
   磁性材料である実用新案登録請求の範囲第１項
   又は第２項記載の電磁流量計。