JPH05172601A

JPH05172601A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPH05172601A
Application number: JP3338245A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Wada; 一郎和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1993-07-09
Also published as: US5461771A; US5542301A

Abstract

(57)【要約】【目的】渦電流の小さい電磁流量計を容易に製造でき
る製造方法を提供することである。【構成】外筒１の内側に台座４を固定する。次に、台
座４の上にコア２を固定する。コア２が固定された外筒
１をパワーローラにより回転させつつ、レーザーガンに
より、コア２を切断し、渦電流を減少するためのスリッ
トを形成する。外筒１の回転に合わせて、レーザーガン
を移動させると、螺旋状のスリット３が形成される。一
周分のスリット３が形成された後に、レーザーガンを移
動させるようにすれば、環状のスリット３が形成され
る。その後、励磁コイル５、測定管１２等を外筒１に固
定して電磁流量計を完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電磁流量計及びその製
造方法に関し、特に、渦電流の小さい電磁流量計及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】外筒を透磁性の材料で構成して励磁コイ
ルのコアとして使用する電磁流量計では、外筒に渦電流
が発生し、磁束の立上がりが遅くなる。このため、大型
の電磁流量計では、励磁周波数を著しく下げなければ特
性を発揮できなくなる。ところが、励磁周波数を著しく
下げると電気化学ノイズに起因する１／ｆノイズが発生
した場合、Ｓ／Ｎの分離が困難となる。

【０００３】このため、一般に、比較的大口径の電磁流
量計では、外筒の内面に成層鉄心を固定し、この成層鉄
心を励磁コイルのコアとしている。しかし、たとえ、成
層鉄心をコアとして使用した場合でも、渦電流が発生
し、効率が悪い。

【０００４】この渦電流を低減するため、コアにパンチ
を切ることが、例えば、実用新案公告公報昭４８−４４
９９６に開示されている。しかし、この公報では、コア
にパンチを形成する方法、パンチを形成したコアを外筒
に固定する方法等について、開示がない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、上記公
報開示の技術では、パンチを形成する方法や、コアを外
筒に固定する方法については全く開示していない。

【０００６】コアにパンチを形成してコアを外筒に固定
する場合、例えば、コアにパンチを形成した後で、コア
を外筒に固定することが考えられるが、パンチを形成し
たコアは腰が弱く、取り付けが非常に困難である。

【０００７】この発明は上記実用に鑑みてされたもの
で、渦電流の小さいコアを備える電磁流量計を簡単にか
つ特性よく製造できる電磁流量計の製造方法を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】上記目的を達成す
るため、この発明にかかる電磁流量計の製造方法は、前
記外筒の内面に磁性板を固定し、固定後、前記磁性板に
渦電流を減少させるためのスリットを切ることを特徴と
する。スリットは、レーザーカッタ、刃物、グラインダ
等のカッタを使用して形成できる。また、スリットの形
状は、螺旋状、環状等、必要に応じて選択される。カッ
タでによるスリットの形成を可能とするため、前記磁性
板は、例えば、台座を介して外筒に取り付けられる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照してこの発明の第１実施例に
ついて説明する。

【００１０】図１に示されるように、この実施例の電磁
流量計はライニング８を備える測定管１２上に一対の鞍
型励磁コイル５が配置されている。この鞍型コイル５に
は、励磁線１８を介して励磁電力が供給される。鞍型コ
イル５とほぼ直交する位置に一対の電極１０が配置され
る。電極１０により検出された誘導起電力は信号取出し
線１７を介して外部に引き出される。

【００１１】鞍型コイル５の磁路を構成するコア２が台
座４を介してフランジ６を備える外筒１に固定され、測
定管１２を覆っている。コア２には、渦電流を低減する
ための螺旋状のスリット３が形成されている。次に、図
１に示される電磁流量計の製造方法を図２乃至図９を参
照して説明する。

【００１２】まず、図２に示されるように、フランジ６
を備える外筒１の内側に台座４を溶接により固定する。
溶接は点溶接でかまわない。なお、台座４の間隔はほぼ
一定間隔とする。なお、外筒１はＳＳ４１鋼のような磁
性体から構成されても、ＳＵＳ３１６のような非磁性体
から構成されてもよい。また、台座４は外筒１が磁性体
の場合はＳＵＳ３０４程度の非磁性体が好ましく、外筒
１が非磁性体の場合には、磁性体、非磁性体から構成さ
れても、ＳＵＳ３１６のような非磁性体材料から構成さ
れてもよい。

【００１３】次に、図３、４に示されるように、台座４
の上にコア２を敷いて、さらに、重ね合わせ部を重ね合
わせつつ点溶接で仮止めし、その後、レーザー等により
連続溶接する。コア２は、Ｓｉを３％程度含有したＳｉ
鋼が望ましいが、ＳＳ４１鋼でもよい。また、コア２の
厚さは１．６，２．３，３．２ｍｍ程度であり、励磁コ
イル５の発生する磁界の強さにより決定される。

【００１４】次に、図５に示されるように、コア２が固
定された外筒１をパワーローラ２１により回転させる。
この状態で、図６に示されるように、レーザーガン１５
により、コア２を切断する。外筒１の回転に合わせて、
コントローラ２３によりレーザーガン１５を移動させな
がらコア２を切断すると、螺旋状のスリット３が形成さ
れる。なお、一周分のスリット３が形成された後に、レ
ーザーガン１５を移動させるようにすれば、図７に示さ
れるような、環状のスリット３が形成される。コア２の
台座４上の部分では、スリット３に溶融物が残るため、
完全なスリットを形成できない可能性があるが、特に問
題はない。また、台座４に、図８に示されるように、予
め窪み部を形成しておけば、完全なスリット３を形成で
きる。また、台座４としてレーザーで簡単に溶断できる
材料を使用してもよい。この場合、レーザーカッタによ
る溶融物は酸素ガスの風圧で吹き飛ばすと共に酸素によ
り燃焼させる。酸素による燃焼を行っても、レーザーカ
ッタによるカット時にレーザービームが通過した面の裏
側に溶融かすがたまることがあるが、外筒１を縦にして
周囲をたたいたり、エアジェットにより吹き飛ばせば除
去できる。また、取り除けないかすはそのままでよい。
ただし、後で動かないことが望ましい。その後、励磁コ
イル５、測定管１２等を外筒１に固定して電磁流量計を
完成する。

【００１５】なお、台座４として金属以外の材料、例え
ば、繊維入り樹脂（ベークライト、エポキシ樹脂）など
を用いることもできる。この場合、外筒１、台座４、コ
ア２を溶接できないので、図９に示されるように、コア
２を台座４を介して外筒１に捩子止めする。

【００１６】なお、レーザー１５によるスリットの形成
時には、コア２にカット圧を与えないため、台座４の間
隔を広く取ることができる。しかし、台座４の間隔を広
く取り、スリット３の間隔Ｌを狭く取った場合には、磁
場を印加した場合に、コア２が振動する虞が在る。この
問題は、スリット３、或いはコア２と外筒１の間に布の
ような充填剤（フィラ）をいれ、樹脂で固めれば、解決
できる。

【００１７】第２実施例上記実施例においては、スリット形成のためにレーザー
カッタを使用したが、図１０に示されるように、旋盤を
用いてスリット３を形成してもよい。旋盤の刃物１９を
コア２に食い込ませて切断することになるので、かなり
強い切削圧がコア２に加わる。このため、台座４の間隔
を第１実施例の場合に比較して狭くしたり、コア２と外
筒１の間に固着層（ガラス、ポリエステル繊維等の布を
樹脂等で固めて作る）を配置すればよい。また、台座４
も切削可能なように、図８に示されるように窪み部を形
成しておくか、台座４自体を樹脂等の旋盤で切断可能な
もで形成すればよい。なお、刃物１９の代わりに、グラ
インダやソー型カッタを使用してスリットを形成しても
よい。

【００１８】第３実施例上記実施例においては、コア２のスリット３の方向は一
様であった、しかし、図１１に概略的に示されるよう
に、励磁コイルにより生成される磁界の方向は一様では
ない。したがって、励磁コイル５の構造が、例えば、図
１に示されるようなものの場合には、図１２に示される
ように、スリット３の向きを変更すればよい。図１２の
例では、コア２の端部のスリット３が流体の流れの方向
と同一方向に形成されている。このようなスリットの形
成により、コア２の端部で、効率よく、渦電流を防止で
きる。

【００１９】その他、スリットの形状は、上記実施例に
限定されず、種々の形状を組み合わせて使用可能であ
る。例えば、図１３（ａ）に示され示されるように、中
央部は対称性がよい環状スリットを用い、その両端は加
工性能のよい螺旋状のスリットを用いるようにしてもよ
い。また、コアは１枚の磁性板から構成される必要はな
く、図１３（ｂ）に示されるように、複数の磁性板を組
み合わせて使用してもよい。

【００２０】本願発明は上記実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例においては、
電極として、接液型の１対の電極を使用したが、例え
ば、図１４に示されるように接液しない静電容量型電極
を使用してもよい。

【００２１】図１４においては、静電容量型電極１０ａ
を測定管１２とライニング８の間に取り付け、静電容量
電極１０ａを覆うようにシールドドライブ帰還シールド
１１を測定管１２の外側に取り付け、電極１０ａの検出
信号を外筒１のＳ０点付近から取りだし、プリアンプ１
３に接続する。一方、電極１０ａの測定信号と同一電位
のインピーダンスの低い電位をアンプ１３のＳ，Ｓ₁か
ら取りだし、帰還シールド１１に供給し、Ａ，Ａ₁の信
号をシールドライブで取り出す。

【００２２】即ち、電極１０ａは著しくインピーダンス
が高いが、帰還シールド１１が同一電位のため、シール
ド１１に静電容量を介して信号が流れ出すことがない。
このようにして電極１０ａからのハイインピーダンスの
流量信号を静電容量電極用プリアンプ１３に伝送して、
低インピーダンスに変換し、電磁流量計としての変換器
回路１４に送り４〜２０ｍＡの出力信号に変換する。

【００２３】また、図１５は２対の接液型電極を使用し
た例を示す。電極１０ｂ同士と１０ｃ同士が電極対を形
成しており、それぞれの信号をプリアンプ１３ａ，１３
ｂで安定な流量信号に変換し、平均化回路を含む変換器
回路１４で平均化して４〜２０ｍＡの信号に変換する。

【００２４】口径１５００を越えた電磁流量計や、口径
４００〜１５００程度のドレッジャー用電磁流量計は励
磁周波数をできる限り高くし、３０Ｈｚ程度間で引き上
げる必要がある。この場合、たとえば、コイルを複数対
に分割し、各コイルのインダクタンスを低く押さえるよ
うにすればよい。このためには、例えば、励磁コイル５
を上側と下側で別々の巻線とし、個別に励磁すればよ
い。

【００２５】また、例えば、図１６（ａ）に示されるよ
うに、上または下側の励磁コイルの巻線を複数に分割
し、例えば、１６（ｂ）、（ｃ）に示されるように、こ
れらを個別の励磁回路２３で励磁するようにすればよ
い。このようにすれば、励磁コイルを構成する各コイル
のインダクタンスが小さくなり、励磁電流が急速に立上
がり或いは立ち下がり、励磁周波数を高めることができ
ると共に測定精度を高めることができる。

【００２６】上記実施例では、台座４にコア２を固定し
たが、これに限定されず、例えば、外筒１の内面を絶縁
処理するか、或いは、コア２の外筒側の表面を絶縁処理
するか、或いは双方を絶縁処理し、外筒１は非磁性体を
用い、外筒１とコア２を所々重ね合わせて溶接してもよ
い。この場合、コア２の内面にスリット３が形成され
る。

【００２７】実験例口径２４００ｍｍ，外筒の厚さ２２ｍｍ，コアの厚さ
３．２ｍｍ，スリット間隔１０ｍｍ、スリット幅０．４
±０．２の電磁流量計を作成した。

【００２８】この仕様において、厚さ０．３５ｍｍ、幅
７０ｍｍの珪素鋼帯を重ねて厚さ７ｍｍ程度とし、これ
を３ｍｍ間隔で配置して形成した従来のコイルと比較し
て、渦電流は１／２０程度となった。

【００２９】スリットは、２ＫＷのヤグレーザーを用い
て行ったが、カットスピードは１ｍ／分程度であった。
また、炭酸ガスレーザーを使用したところ、同一仕様で
３ｍ／分にカットスピードが向上した。また、スリット
加工にレーザーを使用したので、幅切り圧が機械加工と
異なってコアに加わらないため、台座の間隔を広くして
も問題が発生せず、スリット形成が容易であった。ま
た、スリット幅を狭くできるので、漏洩磁束も小さくな
った。さらに、レーザーは高温でエネルギー集中度が高
いため、コアの残留応力も小さかった。旋盤によるスリ
ットの形成は、スリット幅１ｍｍで行った、コアの裏に
クッション性の小さい樹脂材を充填することにより、良
好な切削ができた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれ
ば、渦電流の小さい電磁流量計を効率よく製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の第１実施例にかかる電磁流
量計の正面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】外筒に台座を取り付ける工程を説明する図であ
る。

【図３】台座をコアを取り付ける工程を説明する図であ
る。

【図４】コアの重ね合わせ部の取付工程を説明する図で
ある。

【図５】レーザーカッタによるスリットの形成工程を説
明する図である。

【図６】レーザーガンからのレーザービームをコア２に
照射している状態を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は側面図である。

【図７】コアに環状のスリットを形成して例を示す断面
図である。

【図８】台座４の変形例を示す図である。

【図９】コアを外筒にネジ止した状態を説明する断面図
である。

【図１０】旋盤によるスリットの形成工程を説明する図
である。

【図１１】励磁コイルにより生成される磁界の向きを説
明する図である。

【図１２】スリットの他の例を示す断面図である。

【図１３】スリットの他の例を示す図であり、（ａ）は
コアを１枚の磁性板で構成する場合の例、（ｂ）はコア
を３枚の磁性板で構成する場合の例を示す。

【図１４】静電容量型電極を使用した電磁流量計の構造
図である。

【図１５】２対の接液型電極を使用した電磁流量計の構
造図である。

【図１６】（ａ）は励磁コイルの変形例を示す図であ
り、（ｂ），（ｃ）はその駆動方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…外筒、２…コア、３…スリット、４…台座、５…励
磁コイル、６…フランジ、８…ライニング、１０、１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ…電極、１１…静電シールド、１２
…測定管、１３…プリアンプ、１４…変換回路、１５…
レーザーガン、１７…信号線、１８…励磁線、１９…旋
盤の刃物、２１…パワーローラ、２３…レーザーコント
ローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定流体が通過する測定管と、起電力を
検出する電極と、磁界発生装置と、前記磁界発生装置に
より発生された磁束の磁路となるコアを構成する磁性板
と、これらを保護する外筒を有する電磁流量計の製造方
法であって、前記外筒の内面に磁性板を固定し、前記磁
性板にカッタにより渦電流を減少させるためのスリット
を切ることを特徴とする電磁流量計の製造方法。
【請求項２】前記磁性板と前記非磁性体の外筒を絶縁し
て、前記磁性板を前記外筒に直接固定する工程を備える
ことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計の製造方
法。
【請求項３】前記外筒の内側に台座を配置し、前記外筒
に前記磁性板を前記台座を介して取り付ることを特徴と
する請求項１記載の電磁流量計の製造方法。
【請求項４】外筒に非磁性台座を溶接し、この台座に前
記磁性板を溶接し、前記外筒と前記磁性板を磁気的に絶
縁することを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計の
製造方法。
【請求項５】前記スリットを螺旋状または環状に形成す
ることを特徴とする請求項１記載の電磁流量計の製造方
法。
【請求項６】前記スリットの少なくとも一部は環状又は
螺旋状であることを特徴とする請求項１記載の電磁流量
計の製造方法。
【請求項７】中央部の前記スリットを環状又は螺旋状と
し、両端部を流体軸方向に平行のスリットとしたことを
特徴とする請求項１記載の電磁流量計の製造方法。