JPH109912A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非満水状態から満水状態に変わる付近での計
測誤差の増大をなくす。 【解決手段】 測定管１に設けたフリューム２の側壁に
取付けた電極３ａと３ｂをフリューム２の底部２ａから
側壁の上端部まで延長する。フリューム２の上方、測定
管１の側壁１ａ，１ｂに別の電極３Ａと３Ｂを取付け
る。電極３ａと３Ａを電気的に接続する。電極３ｂと３
Ｂを電気的に接続する。測定管１の上部に励磁コイル４
Ａを設けて垂直方向の磁界をかける。検出器１０Ａの信
号電圧を変換器１１Ａで処理して流量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下水や排水などのよ
うに非満水状態から満水状態までの広い流量範囲の計測
に好適な電磁流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願の出願人は、この種の電磁流量計と
して、測定管にいわゆるパーマ・ボーラスフリュームを
有し、そのスロート部の側壁に対向配置した一対の電極
と、測定管の上部又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とを具備した電
磁流量計を特開平５−２７３０１５号公報で提案した。

【０００３】この従来技術は、例えば図７に示すように
円筒形の測定管１内にパーマ・ボーラスフリューム２を
有し、このフリューム２の左右の側壁に水平方向に対向
して配置した一対の電極３を設けている。

【０００４】測定管１の下部には励磁コイル４を設けて
図示上下方向の磁界を発生させる。電極３に誘起する流
速に比例した信号電圧を増幅器５で増幅し、Ａ／Ｄ変換
器６でディジタル信号に変換してから、演算回路７で流
量を算出する。

【０００５】８は励磁コイル４を励磁する励磁電源、９
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。このように、従来の技術では測定管１
〜励磁コイル４で構成される検出器１０と、増幅器５〜
タイミング回路１１で構成される変換器１１とで電磁流
量計が構成されていた。

【０００６】電極３に誘起する信号電圧をｅとすると、
流量Ｑは信号電圧ｅの関数Ｆ（ｅ）として、 Ｑ＝Ｆ（ｅ） であらわされる。

【０００７】関数Ｆ（ｅ）は流管１とパーマ・ボーラス
フリューム２の形状、電磁流量計検出器１０の設置位
置、電極３の形状、励磁磁束密度分布により決定される
関数で、予めこれらのパラメータを固定して、流量Ｑを
変えて信号電圧ｅを実測で求めて関数関係Ｆを演算回路
７に記憶しておく。

【０００８】そして、実際に流量を計測するときには、
電極３に誘起した信号電圧ｅを演算回路７に記憶してあ
る関数関係Ｆに照らして流量Ｑを算出していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】発明者は前記従来の技
術を実用的に利用可能な高い計測精度で実現すべく研究
を重ねた結果、次の事柄に気付いた。

【００１０】口径２００ｍｍで図７の電磁流量計を作
り、流量Ｑと信号電圧ｅとの関係を実測して図８の曲線
を得た。また同じ口径で励磁コイルだけを測定管１の
下部から上部に変更して流量Ｑと信号電圧ｅとの関係を
実測して図８の曲線を得た。

【００１１】図８の曲線では、パーマ・ボーラスフ
リューム２の左右両側壁に設けた一対の電極３が、フリ
ューム２の側壁の下端に図７に示すように設けた小電
極、つまり上下方向の背の低い電極である。

【００１２】流量計としては、流量Ｑに対する信号電圧
ｅの関係が右上がりの直線になると最も扱い易く、かつ
癖のないものと言える。即ち、信号電圧ｅと流量Ｑとが
正比例関係に近づくのが望ましい。

【００１３】そこで、口径やフリュームの寸法を同じに
したままで、電極３だけをフリューム２の左右側壁に沿
って斜め上方に延長して、後述する図１〜４の場合のよ
うにフリューム２のほぼ側壁上端まで上下方向に背を高
くして、励磁コイルを測定管１の下部においた場合と上
部においた場合について、それぞれ流量Ｑと信号電圧ｅ
との関係を実測したところ、それぞれ図９の曲線を
得た。

【００１４】図８と図９の四つの特性曲線を比較する
と、図９の曲線の特性が一番良いことが明らかであ
る。即ち、電極３はフリューム２の側壁に沿って上方ま
で長く延在している方がよく、励磁コイルは測定管１の
上部に配設した方がよい。

【００１５】なお、励磁コイルを測定管１の上部と下部
とに配設して、両励磁コイルを同時に使用することも考
えられるが、この場合には、信号電圧ｅが曲線の値と
の値との和になるため、図９の曲線よりも良い特性
になることはない。

【００１６】ところで、図９の曲線の特性を示す上記
従来技術で、流量Ｑと測定誤差との関係を示すと図１０
で明らかなように、流量が８０ｍ³ ／ｈと９０ｍ³ ／ｈ
の場合で測定誤差が極端に大きくなっている。

【００１７】これは、図１１に示すように、曲線にお
いて、満水直前の水位での感度が２点鎖線で示す直線イ
の勾配であり、この勾配であらわされる流量計の感度よ
りも満水時の感度が１点鎖線で示す直線ロの勾配のよう
に小さいために、非満水状態から満水状態になる付近の
水位で、流量Ｑが信号電圧ｅの２価関数となる領域が存
在するためで、関数関係Ｆを用いて信号電圧ｅから流量
Ｑを算出するのに、この２価関数の領域では正しい流量
が求められなくなるためである。

【００１８】このようになる更に元の原因は、前記従来
技術では、フリューム２の側壁の上端より上方には電極
が存在しないため、非満水状態から満水状態になる付近
の水位で、フリューム側壁上端より上方を流れる流体に
よる誘起電圧を有効に捕らえることができないからであ
る。

【００１９】そこで、本発明では、満水直前の非満水状
態から、満水状態に水位が変わる付近の前記図１０で説
明した大きな測定誤差を軽減できる電磁流量計を提供す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、測定管（１）内に設けたフリュ
ーム（２）の側壁に対向して配置した一対の電極（３
ａ）（３ｂ）を備えると共に、測定管（１）内を流れる
流体に垂直方向の磁界をかける励磁コイルを有し、非満
水状態から満水状態に亘る範囲の流量を計測する電磁流
量計において、測定管（１）の上部内周のうちフリュー
ム（２）の側壁の上端より上方に位置する側壁（１ａ）
（１ｂ）に別の一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）を対向して
配設して、該別の一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）のそれぞ
れを、前記フリューム（２）の側壁に対向配置した一対
の電極（３ａ）（３ｂ）の対応する側の電極とそれぞれ
電気的に接続したことを特徴とする電磁流量計である。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の電磁流量計
において、励磁コイルを測定管（１）の上部に配設した
ことを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に図１〜図６に基づいて本発明
の好ましい実施の形態を説明する。１０Ａは電磁流量計
の検出器で、円筒形の測定管１、測定管１内に設けたフ
リューム２、フリューム２の側壁に対向して配置した一
対の電極３ａ，３ｂ、測定管１内を流れる流体に垂直方
向の磁界をかけるために測定管１の上部に配設された一
つの励磁コイル４Ａ、測定管１の上部内周のうちフリュ
ーム２の側壁の上端より上方に位置する側壁１ａ，１ｂ
に対向配置した別の一対の電極３Ａ，３Ｂ、一方の側の
電極同士３Ａと３ａを測定管１の外側で電気的に接続す
る導線１２Ａ、他方の側の電極同士３Ｂと３ｂを測定管
１の外側で電気的に接続する導線１２Ｂで構成されてい
る。

【００２３】１１Ａは電磁流量計の変換器で、電極３
ａ，３Ａと３ｂ，３Ｂに誘起する信号電圧を増幅する増
幅器５、増幅器５の出力をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器６、Ａ／Ｄ変換器６の出力から流量を算出す
ると共に変換器１１Ａ全体の制御を行うマイクロプロセ
ッサ７Ａ、励磁コイル４Ａを励磁する励磁電源８Ａ、電
極に誘起する信号電圧ｅと流量Ｑとの関数関係 Ｑ＝Ｆ（ｅ） の関数Ｆ（ｅ）等を予め記憶しておくＲＯＭ（メモリ）
１３等で構成されている。

【００２４】２ａはフリューム２の底部である。電極３
ａと３ｂは、フリューム２の左側の側壁と右側の側壁に
それぞれ配置された電極で、フリューム２の底部２ａか
ら各側壁の上端またはほぼ上端まで延在している。

【００２５】マイクロプロセッサ７Ａは、Ａ／Ｄ変換器
６で変換された信号のディジタル信号を読み取って、Ｒ
ＯＭ１３に記憶された前記関係Ｆを参照して流量を算出
し出力する。

【００２６】上記実施の態様で、口径が前記従来の技術
と同じ２００ｍｍで、フリューム２の寸法も同じにし、
かつ電極３ａと３ｂの寸法を前記図９，図１１の曲線
の特性を得たときのものと同じに定めたときの流量Ｑと
信号電圧ｅの関係は図５の曲線のようになった。

【００２７】この曲線を得た上記実施態様は、図９，
図１１の曲線の特性を得た場合の変換器と比較して、
別の一対の電極３Ａと３Ｂが追加して配設され、それぞ
れ対応する側のフリューム側壁の電極３ａと３ｂに電気
的に導線１２Ａ，１２Ｂで接続されていて、水位がフリ
ューム２の側壁の上端を超える満水状態または満水状態
に近い流量のときの流体の上部に発生する誘起電圧を有
効に検出できるため、曲線よりも、より改善された特
性を発揮できた。

【００２８】そして、このときの測定誤差は、図６に示
すように、広い流量範囲に亘って小さい価に改善され、
図１０のように非満水状態から満水状態に移る領域付近
で極端に誤差が大きくなる傾向を無くすことができた。

【００２９】なお、ＲＯＭ１３には、予め実験で求めた
曲線の信号電圧ｅと流量Ｑの関数関係Ｆ（ｅ）を記憶
しておくものである。

【００３０】

【実施例】上記実施形態では最も良い特性を示す構造に
ついて記述したが、図８，図９及び図１１で説明したこ
とからも明らかなように、本発明では、励磁コイルは図
１のように測定管１の上部のみに限る唯一の励磁コイル
４Ａに限定されるものではない。

【００３１】更にまた、フリューム２の側壁に設けた一
対の電極３ａ，３ｂは、フリューム２の底部から側壁の
上端または、ほぼ上端まで延在するのが最も良い特性を
示すが、フリューム２の上端まで延在することを必ずし
も限定していなくて、図７のようにフリューム２の側面
の下端部近くに設けた小形のものであってもよい。

【００３２】また、フリューム（２）の側壁に対向配置
した前記一対の電極（３ａ）（３ｂ）と、測定管の上部
内周の側壁に対向配置した前記別の一対の電極（３Ａ）
（３Ｂ）の、一方の側壁に設けた電極同士（３ａと３
Ａ）、及び他方の側壁に設けた電極同士（３ｂと３Ｂ）
を、測定管（１）の外側で電気的に導線（１２Ａ）（１
２Ｂ）などで接続すると、一対の電極（３ａ）（３ｂ）
と別の一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）の対応する側の電極
同士、例えば電極（３ａ）と（３Ａ）、または電極（３
ｂ）と（３Ｂ）を一体として設ける必要がなく、製作が
容易でコストを低減できる。両電極（３ａ）と（３Ａ）
や、（３ｂ）と（３Ｂ）を一体として設けると電極自体
の作成が難しいばかりでなく、電極をフリュームの側壁
と測定管の内面（側壁）にぴったりと取り付けるのが難
しいからである。

【００３３】

【発明の効果】本発明の電磁流量計は上述のように構成
されていて、フリューム側壁の上端より上の部分に発生
する誘起電圧を別の一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）によっ
て捕らえることで、満水時の感度を高めて、信号電圧に
対して流量が２価関数にならないようにしたので、流量
計の測定精度、特に非満水状態から満水状態に移る領域
付近での測定精度を大幅に改善できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の検出器の横断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態のブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の検出器の正面図である。

【図４】本発明の実施の形態の検出器の側面図である。

【図５】本発明の電磁流量計の実施の形態の流量と信号
電圧との関係を示す特性線図である。

【図６】本発明の電磁流量計の実施の形態の流量と測定
誤差の関係を示す特性線図である。

【図７】従来技術のブロック図である。

【図８】従来技術で励磁コイルの位置を変えた場合の流
量と信号電圧との関係を比較して示す線図である。

【図９】従来技術で電極を上方に延長して、かつ励磁コ
イルの位置を変えた場合の流量と信号電圧との関係を比
較して示す線図である。

【図１０】従来技術の測定誤差を示す特性線図である。

【図１１】従来技術の電磁流量計の感度を説明する線図
である。

【符号の説明】

１ 測定管 １ａ，１ｂ 測定管１の側壁 ２ フリューム ２ａ 底部 ３Ａ，３Ｂ 別の電極 ３ａ，３ｂ 電極 ４Ａ 励磁コイル １０Ａ 検出器 １１Ａ 変換器 １２Ａ，１２Ｂ 導線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定管（１）内に設けたフリューム
   （２）の側壁に対向して配置した一対の電極（３ａ）
   （３ｂ）を備えると共に、測定管（１）内を流れる流体
   に垂直方向の磁界をかける励磁コイルを有し、非満水状
   態から満水状態に亘る範囲の流量を計測する電磁流量計
   において、 測定管（１）の上部内周のうちフリューム（２）の側壁
   の上端より上方に位置する側壁（１ａ）（１ｂ）に別の
   一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）を対向して配設して、 該別の一対の電極（３Ａ）（３Ｂ）のそれぞれを、前記
   フリューム（２）の側壁に対向配置した一対の電極（３
   ａ）（３ｂ）の対応する側の電極とそれぞれ電気的に接
   続したことを特徴とする電磁流量計。
2. 【請求項２】 励磁コイルを測定管（１）の上部に配設
   したことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。