JPH07306068A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 いわゆるせき式電磁流量計と同じような原理
で流量計測ができ、しかも堆積物による測定精度の悪化
やメンテ回数の増大をなくす。又、水溜りをなくし、悪
臭や管路の傷みをなくす。 【構成】 流管１の左右内側面から出っ張り部分７，８
を内方に向って設ける。これらの出っ張り７，８が流路
を狹め、流れを遮る。励磁コイル１１，１２は上下方向
の磁界を発生する。流路を流れる流体の速さに対応した
電極９，１０間の信号電圧еから流量ＱをＱ＝Ｆ（ｖ）
の関係を使って演算する。関数Ｆは流路の形状などで決
まるため、予め実験して求め記憶しておく。流管１の底
部に盛り上がり部分がないので、堆積物や水溜りが生じ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁流量計の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−２７３０１５号公報で、狭義
のせきとかフリュームに電磁流量計を組合わせたせき式
電磁流量計が公知である。

【０００３】このせき式電磁流量計は、広義のせきの上
またはその上流側の流速が流れの流量と一定の関係をも
っていることに注目して、水位を直接測定しないで電磁
流量計の原理で流速に関連する電極の誘起電圧から流量
を求めるものであった。

【０００４】これらの従来技術では、少なくとも流管底
部にいわゆるせき等の盛り上り部分を設け、この盛り上
り部分を越えて水が流れる。これら盛り上り部分の機能
は、流れをせき止めることで、その上流側には常流状態
を作り、一方下流側には射流部分を作ることにより、そ
の転換点に水深ｈと流速ｖが一定の関係になる臨界状態
を現出させることにある。

【０００５】図１３の従来技術で流管１の底部にフリュ
ームを構成する盛り上り部分２が設けてある。水は図示
右方から左方に向って流れる。３は水面である。図１４
の従来技術では流管１の底部から上方にせき４が盛り上
がって形成されている。水はせき４を越えて右方から左
方へ流れる。３Ａは水が流れていないときの水面であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
フリュームやせきが流管底部からの盛り上がり部分を備
えているので、図１に示すように、盛り上がり部分の上
流部に堆積物５が溜って、フリュームの実質的な特性が
変わり、流量測定の精度が悪くなるという問題点があっ
た。このことは、盛り上がり部分がせきを形成している
場合でも同じである。

【０００７】また、下水管などに使用した場合に、図２
に示すようにせき４などの盛り上がり部分の上流に水溜
り６ができ、腐敗するとか、汚物が滞溜して悪臭の原因
になったり、Ｈ₂ Ｓが発生して管路の傷みを早めたりす
るという問題点があった。

【０００８】また、これらの問題点のために、清掃など
のメンテナンス（保守作業）を高い頻度で必要とすると
いう問題点もあった。そこで、本発明はこのような問題
点のない非満水状態の流量を測定できる電磁流量計を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記従来技術を提案した
本発明の発明者は、前記のいわゆるせき式電磁流量計に
ついて深く研究した結果、流れをせき止めて、その上流
側に常流状態を作り、下流側に射流状態を作ることで、
その転換点に水深ｈと流速ｖが一定の関係になる臨界状
態を現出させるには、必ずしも流管の底部から上方に盛
り上がる盛り上がり部分２、４を設ける必要はなく、と
にかく、流れを遮るものがあれば、とりあえず良いこと
に気付いた。

【００１０】そこで、流管底部の盛り上がり部分をなく
して、従来の盛り上がり部分によると同様に前記臨界状
態を現出させることのできる流量計の構成を発明した。
即ち、前記目的を達成するために、本発明の電磁流量計
のうち第１の発明は、左右両側面から内方に向う出っ張
り部分（７）（８）を設けて流路を絞るとともに、絞っ
た部分の底部には盛り上がり部分を設けない流管（１）
と、出っ張り部分（７）（８）またはその上流部の流管
（１）に水平方向に対向配置した一対の電極（９）（１
０）と、流管の上部または下部の少なくとも一方に設け
られて上下方向の磁界を発生する励磁コイル（１１、１
２）とを具備したことを特徴とする。

【００１１】第２の発明は、左右両側面から内方に向う
とともに、流管底部近くまで延長した出っ張り部分
（７）（８）を設けて流路を絞った流管（１）と、出っ
張り部分（７）（８）またはその上流部の流管（１）に
水平方向に対向配置するとともに、その下端を、流管
（１）の底部近くまで延長した一対の電極（９）（１
０）と、流管（１）の底部に設けられ、前記電極（９）
（１０）の下端まで盛り上げた盛り上げ部分（２１）
と、流管の上部または下部の少なくとも一方に設けられ
て上下方向の磁界を発生する励磁コイル（１１、１２）
とを具備したことを特徴とする。

【００１２】そして、第３の発明は、第１又は第２の発
明において、左右の出っ張り部分（７）（８）同士の間
隔を、下方で狹く、上方で広くしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】流れの水位が流管（１）の出っ張り部分（７）
（８）の最下端よりも若干でも高くなると、出っ張り部
分（７）（８）によって流れが遮られて、上流側には常
流状態を、下流側には射流部分を作り、その転換点（臨
界点）に水深ｈと流速ｖが一定の関係になる臨界状態を
現出させる。

【００１４】臨界点では水位（水深）ｈは流速ｖの関数
φとして ｈ＝φ（ｖ） とあらわすことができる。

【００１５】また、流れの断面積Ｓは水位ｈの関数とし
て Ｓ＝Ｓ（ｈ） とあらわせる。

【００１６】電極の信号電圧еは流速ｖの関数ψとして е＝ψ（ｖ） である。

【００１７】そして流量Ｑは流れの断面積Ｓと流速Ｖと
の積で Ｑ＝Ｓ・Ｖ であるから、Ｑ＝Ｓ（ｈ）・Ｖ ＝Ｓ（φ（ｖ））・Ｖ ＝Ｓ（φ（ψ^-1（е））・ψ^-1（е） ＝Ｆ（е） となり、電極（９）（１０）に誘起する信号電圧еに基
づいて流量Ｑを演算して求めることができる。

【００１８】なお、ψ^-1は関数ψの逆関数である。ま
た、関数Ｆはあらかじめ試験により求めておき、使用時
はこの関数Ｆを用いて、流量信号еを流量Ｑに換算す
る。

【００１９】第２の発明では、微小流量でも電極が接液
するため、不感帯がなくなる。第３の発明では、少流量
でも流れを遮ることができ、かつ大流量時の抵抗を小さ
くできるので、測定する流量範囲を広くできる。

【００２０】

【実施例】図１〜図４は本発明の第１実施例で、１は断
面が円形の流管で、ほぼ水平に配設されて使用される。
７と８は流管１の左右側面から内方に向う出っ張り部分
で、これらの出っ張り部分７，８により流路が絞られて
いる。各出っ張り部分７と８は、図１３の盛り上がり部
分２と類似の形をしているが、盛り上がり部分２が管底
部に上方に盛り上って形成されているのに対し、出っ張
り部分７と８は、流管１の左右側面から内方に向かって
出っ張っていて、盛り上がり部分２とはその向き（姿
勢）が違う点に特徴がある。

【００２１】９，１０は出っ張り部分７，８の内側に対
向配置した一対の電極、１１，１２は流管１の上方と下
方に配置した励磁コイルで、流路に上下方向の磁界を発
生する。

【００２２】１３は電極９，１０間に発生する信号電圧
を増幅する増幅器、１４は増幅器１３の出力をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、１５は演算処理回
路、１６は出力回路、１７は励磁コイル１１，１２に励
磁電流を供給する励磁電源回路、１８は測定や励磁に必
要なタイミング信号を発生するタイミング回路である。

【００２３】なお、図３、図４で、符号１９，２０で示
すのはアース電極である。出っ張り部分７と８によっ
て、そこで流れが常流から射流に相転位するので、出っ
張り部分での臨界点及びその上流側では水深ｈと流速ｖ
との間に一定の関係 ｈ＝φ（ｖ） が成り立つ。この関係は流管１と出っ張り部分７，８の
形状によって一意的に定まる関数関係である。

【００２４】流速Ｖは電極９，１０間の信号電圧еか
ら、前記作用欄で説明したように Ｖ＝ψ^-1（е） で求められ、しかも、水位ｈの関数である流れの断面積
Ｓは Ｓ＝Ｓ（ｈ） であるから、流れの断面積Ｓと流速Ｖの積である流量Ｑ
は前述のように信号電圧еの関数Ｆとして Ｑ＝Ｆ（е） で求められる。

【００２５】関数Ｆは、流管１と出っ張り部分７，８の
形状、電極の設置位置や形状、励磁磁束分布により決定
される関数で、これらのパラメータを固定して予め一度
実測して求め、演算処理回路１５のメモリに記憶してお
く。そして、本発明の電磁流量計を使用するときに、演
算処理回路がこの関数Ｆに基づいて流量Ｑを求める。

【００２６】図５と図６は本発明の第２実施例の要部
で、前記第２の発明に対応する。流管１の左右両側面か
ら内側に向う出っ張り部分７，８は流管底部近くまで延
長され、電極９，１０の下端も流管底部近くまで延長さ
れている。そして、流管底部には盛り上がり部２が電極
９，１０の下端まで盛り上げ形成されている。

【００２７】こうすることで、小流量時に水が盛り上げ
部２１を越えて流れ、電極９，１０に接液するため、不
感帯をなくすことができる。この場合の盛り上げ部２１
は、流れをせき止めるフリュームやせきの役割りを担う
必要がないため、低くてよく、堆積や滞溜の心配は少な
い。

【００２８】図７、図８の第３実施例は電極９，１０を
前記第１、第２実施例のような面電極でなく、小形の点
電極にした点が異なる。この場合電極９，１０は出っ張
り部分７，８のなるべく下部に取り付けて、微小流量ま
で測定できるようにする。

【００２９】図９、図１０の第４実施例は電極９，１０
を出っ張り部分７，８より上流側へわずか離れた位置の
流管１の内壁に取り付けたものである。この場合、励磁
コイル１１，１２は電極９，１０を取付けた流管部分の
上方と下方に位置する（図９）。

【００３０】なお前記第１〜第４実施例では、励磁コイ
ルを流管の上方と下方に配置しているが、上方の励磁コ
イル１１をなくして、下方の励磁コイルだけにしても良
く、逆に上方の励磁コイルだけにしてもよい。このこと
は後述する第５、第６実施例でも同様である。

【００３１】図１１は第５実施例で、出っ張り部分７，
８同士の間隔が下方で狹く、上方で広く形成されてい
る。なお、この図１１と次の図１２では励磁コイルの図
示は省略してある。

【００３２】図１２の第６実施例も同様に出っ張り部分
７，８同士の間隔が下方で狹く、上方で広く形成されて
いるが、両出っ張り部分７，８の内面が、流管１の形に
いくらか沿った曲面に形成されている。

【００３３】これら第５、第６実施例では、少ない流量
でも流れを遮る作用が他の実施例に比較して大きいた
め、小流量を精度良く測定でき、しかも大流量時の抵抗
が小さい利点がある。

【００３４】

【発明の効果】本発明の電磁流量計は上述のように構成
されているので、従来のような流れをせき止める盛り上
がり部分がないため堆積物が溜まりにくく、それを取り
除く作業があまり必要でない。従ってメンテナンスの頻
度が低くできる。

【００３５】また、上流部の滞溜による有害ガスの発生
が少ないので管路を傷めにくい。また、上流部に汚水が
滞溜しないので、悪臭の原因となりにくい。更にまた、
堆積物による計測精度の低下が少なく、流量計の精度を
長期間にわたり維持できる。

【００３６】そして請求項２の発明では、上記効果に加
えて、微小流量時でも流体が電極に接液するために、不
感帯をなくすことができる。更にまた、請求項３の発明
では、少ない流量でも出っ張り部分が流れを遮る作用が
大きいため、少流量を精度良く測定でき、しかも大流量
における抵抗が小さくて好都合である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の系統図で検出器は横断面
を示す。

【図２】図１の第１実施例の検出器の横断面図である。

【図３】図１の第１実施例の検出器の管軸を含む鉛直断
面図である。

【図４】図１の第１実施例の検出器の管軸を含む水平断
面図である。

【図５】本発明の第２実施例の検出器の横断面図であ
る。

【図６】図５の検出器の管軸を含む鉛直断面図である。

【図７】本発明の第３実施例の検出器の横断面図であ
る。

【図８】図７の検出器の管軸を含む鉛直断面図である。

【図９】本発明の第４実施例の検出器の管軸を含む鉛直
断面図である。

【図１０】図９の検出器のＡ−Ａ′断面視図である。

【図１１】本発明の第５実施例の検出器の横断面図であ
る。

【図１２】本発明の第６実施例の検出器の横断面図であ
る。

【図１３】従来技術の流路部分の縦断面図である。

【図１４】他の従来技術の流路部分の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 流管 ７，８ 出っ張り部分 ９，１０ 電極 １１，１２ 励磁コイル ２１ 盛り上げ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右両側面から内方に向う出っ張り部分
   （７）（８）を設けて流路を絞るとともに、絞った部分
   の底部には盛り上がり部分を設けない流管（１）と、 出っ張り部分（７）（８）またはその上流部の流管
   （１）に水平方向に対向配置した一対の電極（９）（１
   ０）と、 流管の上部または下部の少なくとも一方に設けられて上
   下方向の磁界を発生する励磁コイル（１１、１２）とを
   具備したことを特徴とする電磁流量計。
2. 【請求項２】 左右両側面から内方に向うとともに、流
   管底部近くまで延長した出っ張り部分（７）（８）を設
   けて流路を絞った流管（１）と、 出っ張り部分（７）（８）またはその上流部の流管
   （１）に水平方向に対向配置するとともに、その下端
   を、流管（１）の底部近くまで延長した一対の電極
   （９）（１０）と、 流管（１）の底部に設けられ、前記電極（９）（１０）
   の下端まで盛り上げた盛り上げ部分（２１）と、 流管の上部または下部の少なくとも一方に設けられて上
   下方向の磁界を発生する励磁コイル（１１、１２）とを
   具備したことを特徴とする電磁流量計。
3. 【請求項３】 左右の出っ張り部分（７）（８）同士の
   間隔を、下方で狹く、上方で広くしたことを特徴とする
   請求項１又は２記載の電磁流量計。