JPH0552618A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】渦電流の時定数を抑制する。 【構成】ヨークを電極と直角方向管軸方向に分割すると
ともに、測定管にスリットまたは薄肉部を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】交番磁場を印加し、ファラディー
の法則による起電力に基づいて、流量を測定する電磁流
量計に係り、とくに高速励磁に好適な検出器の構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁流量計の検出器の簡略化した
構造は下記のようになっている。一対の電極Ｅ１，Ｅ２
を有する測定管は、内側を絶縁材Ｌでライニングされた
非磁性金属材で構成されている。電極Ｅ１，Ｅ２と垂直
方向に、一対のくら形コイルを装着し、その外側に磁性
材で作られたヨークＹが磁路を構成する。コイルは一般
に１〜１２.５Ｈｚ の交番方形波定電流で駆動される。
磁束は電極と直角方向に形成される。管内を導電気液体
が流れると、ファラディーの法則に従い微小な起電力ｅ
が電極Ｅ１，Ｅ２間に誘起される。ヨークＹは、一般に
電極Ｅ１，Ｅ２を含み管軸方向に２分割されている。起
電力はｅ＝ｋ・Ｂ・ｄ・ｖ(但しｋ：定数,Ｂ：磁場の強
さ，ｄ：電極間距離，ｖ：流速）で表される。図７のよ
うに台形波交番定電流でコイルを駆動すると、磁場波形
は（２）ように、電流波形より若干、前縁のなまった波
形となる。

【０００３】起電力ｅの測定は、磁場が一定の部分（ａ
部）で一般にサンプリングされる。これは、電極および
そのリード線が１ターンコイルを形成し、かつ磁束が前
記１ターンコイル面と完全に平行でないと、過渡的に誘
起電圧が発生するので、ファラディーの法則に基づく起
電力のみを測定するには、磁場が変化している時間帯を
避ける必要があるためである。経験則によれば、上記条
件を満足する範囲で、なるべく交番定電流の周期を高く
することによりノイズ低減が図れるが、磁場波形のなま
りのため、高速励磁には限界があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高速励磁を達成するた
めには、（１）電流波形の立上り時間ｂを短縮する。

【０００５】（２）磁場波形のなまりを減少する。の２
項を達成する必要がある。（１）の課題は、高電圧まで
駆動できる定減流回路を用いることで達成できる。磁場
波形のなまりの改善は、図７のｃを小さくするかｄの時
間を短縮するかのいずれかが必要である。

【０００６】本発明は、電磁流量計の構造上、幾何学的
寸法関係で定まるｃを小さくするのではなく、なまりｄ
の時間を短縮することにより、高速励磁すなわち低ノイ
ズ電磁流量計を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、なまり波形
がコイルの作る磁束変化に伴う渦電流が、コイルの内側
の導電物、具体的にはヨークの磁極部分ＰＰと、コイル
直下の金属性パイプを主に流れることに着目し、その部
分の抵抗を増加させることを狙いとしている。

【０００８】

【作用】第１の手段は、ヨークを磁極部で管軸方向に２
分割することである。磁極部はコイル内径にそって、一
般に測定管の外周に接するように作られている。従って
一見組み立てが困難に見えるが、ヨーク部の板厚は１〜
３mm程度でも設計が可能であるので、ヨークの弾性を利
用し、コイルにはめ込み装着ができる。この方法のみで
ヨーク部を流れる渦電流の消滅時定数を半減できる。さ
らに時定数を短くするには、２分割した磁極部に円周方
向スリットを設ける。この方法により、新たなヨーク固
定を行わないでも、ヨーク部の渦電流の時定数を数分の
１まで低減できる。

【０００９】第２の手段は、測定管の金属部分に強度を
損なわない範囲で、コイル直下のパイプに、軸方向に溝
加工を実施する。本方法はφ４０以上の口径で、強度的
余裕がある場合、カマボコ状に、コイル直下のパイプを
加工し取り去ることでも実現できる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。絶縁物のラ
イニングＬと金属非磁性パイプＰに電極Ｅ１，Ｅ２を気
密・絶縁装着し測定管を構成する。一組のくら形コイル
Ｃは、図の上下から測定管をはさみ込むように装着され
ている。ヨークＹは、コイルＣの外側から、測定管を囲
む形で取り付けられており、コイルＣの内側部が測定管
Ｐに接するようにくぼんでおり、磁極ＰＰ１あるいはＰ
Ｐ２としている。磁束はＰＰ１からでてＰＰ２を経由
し、左右のヨークに別れ、ＰＰ１に戻る。電流方向を変
えるとこの逆となる。電極位置で管軸方向にヨークを分
割する従来例と異なり、ヨークＹは磁極部でＰＰ１およ
びＰＰ２で管軸方向に分割されている。渦電流は主にく
ら形コイルに対面する金属部に発生し、コイルの電流と
逆方向に流れる。従って本発明のヨーク分割法により渦
電流の経路は分断される。この結果ヨークを流れる渦電
流の周回面積／周回経路すなわちインダクタンス／抵抗
は小さくなり時定数が減少する。

【００１１】ヨーク分割点Ｓは、磁束が左右に分かれる
位置であるため、分割したヨークに生じるギャップは、
磁場の強さ，形状にはほとんど影響を及ぼさない。本実
施例では、磁極部に、周方向にスリットＳＳも入れ、周
回面積／周長の比を更に小さくしている。ヨークは薄肉
部材であることが多いので、その弾性を利用しはめ込み
装着が可能である。

【００１２】コイルが径方向に厚い場合には、例えば電
極Ｅ１，Ｅ２に対抗する部分で分割し組み立てれば良
い。ポールピース部は、パイプＰに接しかつヨークＹの
端部であるから、この部分でボルトＢにより固定すれ
ば、ヨークを安定に保持できかつ、パイプＰに支柱やボ
ス等を設ける必要がない。ポールピース部以外の部分の
渦電流の時定数を低減するには、ヨークを例えば硅素鋼
版などで積層形成することで達成できる。

【００１３】渦電流の発生個所は、主にコイルＣの外側
にある磁路と内側のパイプ部分である。効果的に渦電流
を抑制するには、両者とも対策する必要がある。パイプ
Ｐは単にライニングを担持するものであるから、部分的
に薄肉部を形成すれば良い。加工の便宜上、図４のよう
にスリットを形成し、その断面形状を図５のように加工
する。口径が小さく強度的に余裕がある場合には、図６
のように平坦薄肉部を形成する。

【００１４】図３は本発明の他の実施例である。ヨーク
部は、先の実施例と同様に電極軸と直角方向で分割され
ているが、ポールピースＰＰ部は他の部材で形成されて
いる。ポールピース部材は比較的小さいので、圧粉鉄心
又フェライト材などを用いることが可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、電磁流量計の内部で発
生する渦電流の時定数を効果的に低減でき、その結果高
速励磁が可能となりノイズの少ない流量計測が可能とな
る。信号のＳ／Ｎは概略、励磁周波数ｆの平方根に逆比
例することから、本発明の構造により、例えば渦電流の
時定数を１／２〜１／４とすることによりＳ／Ｎを1.4
〜２倍改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の一実施例の上面図である。

【図３】本発明の他の実施例の断面図である。

【図４】本発明のパイプ構造図である。

【図５】本発明のパイプ断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す図である。

【図７】渦電流の効果を示す図である。

【符号の説明】

Ｅ１，Ｅ２…電極、Ｃ…励磁コイル、Ｌ…ライニング、
Ｐ…測定管、ＰＰ１，ＰＰ２…ポールピース、Ｙ…ヨー
ク、Ｓ…スリット、ＳＳ…周方向スリット、Ｂ…ボル
ト、Ｆ…フランジ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１組の励磁コイル，測定管の外周に磁性材
   による磁路を形成するヨーク，ライニングされた非磁性
   の金属管又は非磁性電機絶縁性の測定管、および電極を
   有する電磁流量計において、磁路を電極と直角に管軸方
   向に分割したことを特徴とする電磁流量計。
2. 【請求項２】請求項１において、円周方向にスリットを
   設けたヨークを有することを特徴とする電磁流量計。
3. 【請求項３】請求項１において、スリットを有する磁極
   部を別部材で形成したことを特徴とする電磁流量計。
4. 【請求項４】請求項１において、ヨークが、積層磁性板
   で形成されたことを特徴とする電磁流量計。
5. 【請求項５】請求項１において、別部材で形成する磁極
   が、圧粉鉄心又はフェライト材であることを特徴とする
   電磁流量計。
6. 【請求項６】１組の励磁コイル測定管の外周にヨーク，
   ライニングされた非磁性金属管の測定管および電極を有
   する電磁流量計において、コイルと測定管の対向部分の
   一部に、管軸方向の薄肉部を設けた非磁性金属を使用し
   たことを特徴とする電磁流量計。
7. 【請求項７】請求項６において、スリットが一対で、幅
   広の薄肉部として形成されたことを特徴とする電磁流量
   計。