JPH10227672A - 電磁流量計の検出器 - Google Patents

電磁流量計の検出器

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JPH10227672A
JPH10227672A JP3005597A JP3005597A JPH10227672A JP H10227672 A JPH10227672 A JP H10227672A JP 3005597 A JP3005597 A JP 3005597A JP 3005597 A JP3005597 A JP 3005597A JP H10227672 A JPH10227672 A JP H10227672A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
electrodes
detector
electrode
electromagnetic flowmeter
Prior art date
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Pending
Application number
JP3005597A
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English (en)
Inventor
省三 ▲葛▼西
Shozo Kasai
Souzou Fujimoto
創造 藤本
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Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Instruments Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP3005597A priority Critical patent/JPH10227672A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁流量計検出器の省電力化を図る。 【解決手段】電磁流量計検出器は磁界を発生する磁気回
路が電極の上下にコイル3とコイル3の内側に磁極9を
配置し、コイル3の外側に外磁路4を設けて上下のコイ
ル3と磁極9を接続し、一組の磁気回路とする。磁気回
路は両電極部に設けられ、四つのコイル3は同じ電源5
に接続され、矩形波の交流で励磁される。流体に印加す
る磁束密度を強くするため、磁極9は電極側へ曲げて空
隙を小さくし、パイプ1の外周に沿わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁流量計の検出器
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来装置は図2に示すように流体を通す
パイプ1の内側をゴムやフッ素樹脂の絶縁材のライニン
グ2で絶縁し、ライニングの内側を流れる導電性流体に
流れ方向と直角に交流矩形波で励磁されたコイル3と外
磁路4で磁界を印加し、流体内に発生した流量信号を検
出する一対の電極5を流れ方向と磁界の方向のいずれと
も直角をなす方向に取り付けている。なお、電極はライ
ニングで高絶縁でフロートしている。このような構造は
JIS B 7554にも概略示されており、現在、上下水道や農
業用水,化学プラント,食品工業などで使用されてい
る。
【0003】電磁流量計はファラデーの電磁誘導の法則
により、パイプに発生する流量信号Eは下式で示され
る。
【0004】
【数1】 E=kBDv(V) …(数1) B:磁束密度 D:パイプの内径(口径) v:流体の速度 k:比例定数 数1から流量信号は検出器の大きさが決まれば磁束密度
の大きさと流体の速度の積に比例する。また、流体速度
は計器の測定範囲に比例し、現状はv:0.1〜10m
/sのスパンが常用されている。したがって、流量信号
を大きく得るためには磁界を大きくすることが効果的で
ある。
【0005】また、流量信号は流体のどの部分でも同じ
という訳ではなく、JIS B 7554の解説III の3、測定原
理解説図4にも示すように電極の近くでは寄与率が大き
く、電極から離れるにしたがって小さくなる。
【0006】現在実用になっている電磁流量計では流体
に印加する磁界分布を、電極を結ぶ軸上で均一磁界(特
開昭56−2507号公報)になるようにするか、または、コ
イルや磁極が軸上にあるため若干中央部が上に凸な分布
となることが多い。また、このような均一磁界で発生す
る流量信号のベクトルは流体内のどの部分でも図2に矢
印で示すように電極を結ぶ軸にほぼ平行である。しかる
に、流量信号を検出する電極は2個所であるために、信
号発生点Pの発生電圧をEでも電極を見込む角度δ1
δ2とすれば、電極で得られる信号はcos((δ1+δ2
/2)に比例する。したがって、流量信号は電極を結ぶ
軸から離れるにしたがって小さくなる。
【0007】図において6はパイプや磁気回路を収納す
るケース、7はスプリング、8を介して電極を固定する
電極押さえ、10は流量信号を外部に引き出す電極リー
ド、11はコイルを励磁回路に接続するコイルリード、
12は測定流体をアース電位にするアースリング、13
は変換器と検出器を接続するためのフランジである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明では大きな流量
信号を効率的に得ることを目的としている。従来の電磁
流量計では図2(b)に示すように流量信号が磁界と直
角方向に発生するため、電極で得られる流体内各部の信
号は電極を結ぶ軸から離れるにしたがって小さくなる。
これを改善するため、流量信号ベクトルの向きを電極方
向に改善することにより効率的に得るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】大きな流量信号を効率的
に得るための手段として、以下の三つの方法がある。第
1の方法は一般的に実施されており、第2の方法は特願
昭62−89151 号にも示されている。本発明では第3の方
法による。
【0010】(1)磁束密度を大きくするため空隙を小さ
くする。
【0011】(2)磁束密度のピークを重み関数の大きい
電極近くに発生する。
【0012】(3)流体内に発生する流量信号のベクトル
が電極を見込む方向とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の電磁流量計検出器を図1
に示す。(a)は流れに沿って上下に切断した断面で、
中心線から下側はケース6のみ断面して内部が見えるよ
うにしたものである。(b)は電極を含む流れに垂直な
断面である。
【0014】本発明の電磁流量計検出器の特徴は下記の
7項目である。
【0015】(1)二つの開磁気回路を二つの電極の近く
に設ける。
【0016】(2)一つの磁気回路には2コのコイルを使
用する。
【0017】(3)磁極の位置は相対するコイルを結ぶ軸
と電極を結ぶ軸がなす角度θ1 が±15°〜±45°の
範囲とする。
【0018】(4)流れ方向と電極を結ぶ軸方向のいずれ
とも直角の方向の中央ぶには磁気回路を構成する部品を
配置しない。
【0019】(5)コイルの流れ方向の長さをL,Lと直
角方向の長さをHとすればL>Hである。
【0020】(6)磁極はパイプの円弧外周に沿って配置
する。
【0021】(7)外磁路と磁極の磁気的な接続はコイル
内で面と面の接続とする。
【0022】この電磁流量計検出器は(b)図から判る
ように、磁界を発生する磁気回路が電極の上下にコイル
とコイルの内側に磁極を配置し、コイルの外側に外磁路
を設けて上下のコイルと磁極を接続し、一組の磁気回路
とする。この磁気回路は両電極部に設けられ、四つのコ
イルは同じ電源に接続され、矩形波の交流で励磁され
る。流体に印加する磁束密度を強くするため、磁極は電
極側へ曲げて空隙を小さくし、パイプの外周に沿わせて
いる。このような構成で得られる磁束線は(b)図に大
きな矢印で示すように流体側に凸の形となる。流体内に
発生する流量信号ベクトルは磁束線に直角であるため磁
束線の矢印に直行する小さな矢印で示すように流量信号
は電極の方向を向いており、効果的に電極で検出され
る。
【0023】(a)図は外磁路,磁極(点線で示す),
コイルの取付け状態を示し、磁極の先端は幅を狭くして
磁束の集中を図っている。また、電極で検出した流量信
号を外部に引出す電極リードとコイルリードは相互干渉
がないようにそれぞれツイストしている。
【0024】図3は本発明を詳細に説明するための磁気
回路の半断面で、磁束線を長い矢印で示し、流量信号を
小さい矢印で示している。流体内に発生した流量信号の
ベクトルは電極を見込む方向となり、流体内各部で発生
する流量信号が全て合成され、効果的に電極で検出され
る。
【0025】図4は本発明の実施例で、磁気回路の半断
面を示すものである。この実施例では磁極の先端を電極
側に曲げて磁極間隔を小さくすると同時に磁極をパイプ
に沿わせて配置することにより、磁束線のわん曲が大き
くなり流量信号ベクトルの電極指向性が良くなった。ま
た、図5は図3と図4の電極を結ぶ軸上の磁束密度分布
を示すもので、Aは磁極がパイプに沿った部分がない場
合(図3)、Bは磁極がパイプに沿った部分がある場合
(図4)の結果を示す。2点鎖線は電極位置を示すもの
である。
【0026】この結果から、パイプに沿った磁極がある
と流量信号ベクトルの検出効率が向上出来るばかりでな
く、磁束密度も2倍以上強くなるためより大きな信号が
得られる。図6は本発明に使用するコイルの形状を示
す。(a)は正面の形を示し、(b)は断面図を示す。
コイルは流れ方向の長さLがLと直角方向の長さHに比
べて3倍以上長く、Lの部分で磁束密度を大きくし、コ
イルを組立てたときに検出器が大きくならないようにし
ている。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば流量信号を大きく、か
つ、効率的に得られ、省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を示す説明図。
【図2】従来装置を示す説明図。
【図3】本発明を詳細に示す説明図。
【図4】実施例を示す説明図。
【図5】本発明を詳細に示す特性図。
【図6】別の実施例を示す説明図。
【符号の説明】
1…パイプ、2…ライニング、3…コイル、4…外磁
路、5…電極、6…ケース、7…電極押さえ、8…スプ
リング、9…磁極、10…電極リード、11…コイルリ
ード、12…アースリング、13…フランジ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体を通すパイプの内側を絶縁材のライニ
    ングで絶縁し、流体と直角方向にライニングで絶縁フロ
    ートした一対の電極を設けて流量信号を検出する電磁流
    量計の検出器において、流量信号を検出する両電極の近
    くに上記電極を股いで上下にコイルと磁極を設け、上記
    上下の磁極を外磁路で接続した開磁気回路を設け、流れ
    方向と上記電極を結ぶ軸方向のいずれともほぼ直角な方
    向に矩形波の交流磁界を発生させたことを特徴とする電
    磁流量計の検出器。
  2. 【請求項2】流体を通すパイプの内側を絶縁材のライニ
    ングで絶縁し、流体と直角方向にライニングで絶縁フロ
    ートした一対の電極を設けて流量信号を検出する電磁流
    量計の検出器において、流量信号を検出する両電極の近
    くに電極を股いで上下にコイルと磁極を設け、上記上下
    の磁極を外磁路で接続した開磁気回路を設け、相対する
    上記コイル軸と上記電極を結ぶ軸がなす角度が±15°
    〜±45°の範囲であり、流れ方向と上記電極を結ぶ軸
    方向のいずれともほぼ直角な方向に矩形波の交流磁界を
    発生させたことを特徴とする電磁流量計の検出器。
  3. 【請求項3】請求項1において、上記磁極と上記外磁路
    を上記コイル内の面で磁気的に接続した電磁流量計の検
    出器。
  4. 【請求項4】請求項1において、上記磁極の先端を上記
    電極側に曲げた電磁流量計の検出器。
JP3005597A 1997-02-14 1997-02-14 電磁流量計の検出器 Pending JPH10227672A (ja)

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