JPS597933B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速増殖炉の冷却材として用いられる液体
ナトリウム等の導電性液体の流量を測定するのに好適な
電磁流量計に関する。

高速増殖炉内で液体ナトリウム等の流量を測定する場合
には、一般に電磁流量計が使用されている。

この電磁流量計は第１図ａ、ｂに示すように、配管１を
挾んで対向配置された一対の永久磁石２ａ、２ｂによつ
て同配管１の軸方向に垂直な磁界を与え、この磁界及び
配管１の軸方向にそれぞれ垂直な方向に対向して設けら
れた電極３ａ、３ｂに生起される電圧から配管１内を流
れる液体ナトリウムの流量を求めるものである。ところ
で、前記永久磁石２ａ、２ｂは温度の上昇に伴つてその
磁力が低下するものである。

このため、流量計の周囲温度が上昇すると前記配管１内
の磁束が減少して電極３ａ、３ｂに生起される電圧が減
少することになる。つまり、温度が変化すると前記流量
の測定に誤差が生じるという問題があつた。そこで近年
、第２図に示すように整磁鋼４ａ、４ｂを用いて温度変
化に起因する起動力のドリフトを補償することが考えら
れている。これは温度の上昇に伴つて整磁鋼４ａ、４ｂ
の透磁率が減少する特性を利用したものである。つまり
、永久磁石２ａ、２ｂの発生する磁界を強磁性体５を介
して上記整磁鋼４ａ、４ｂと配管１の内部とに分割して
与えるようにしている。このようにすれば、常温では配
管１内に磁束φ４、整磁鋼４ａ、４ｂ内に磁束φ２が分
割して与えられ、配管１からみた永久磁石２ａ、２ｂの
磁力を見かけ上弱くすることができる。一方、流量計の
周囲温度が上昇すると永久磁石２ａ）２ｂの磁力が低下
し、同時に整磁鋼４ａ、４ｂの透磁率が小さくなる。こ
のため、整磁鋼４ａ、４ｂによる閉ループがなくなつて
永久磁石２ａ、２ｂによる磁束のほとんどが配管１内に
与えられるようになる。つまり、永久磁石２ａ、２ｂの
磁力低下による磁束の減少分が先に整磁鋼４ａ、４ｂに
与えられていた磁束φ２により補償されて、前記配管１
内の磁束φ７を一定にすることができる。これによつて
前記温度変化に伴う起動力のドリフトを防止することが
できる。ところが、この種の流量計では温度の変化に対
する前記整磁鋼４ａ、４ｂの透磁率の変化が直線的でな
いため、効果的な補償を行うことが困難であつた。

しかも、整磁鋼４ａ、４ｂのキューリ点は一般に５００
〜８００℃程度であり、このキューリ点近辺では前記透
磁率の変化が非常に大きい。このため、広い温度範囲に
亘る温度補償が困難であつた。さらに、構造が非常に複
雑であり、製作が難しいという欠点があつた。本発明は
このような事情を考慮してなされたもので、その目的と
するところは、温度変化に伴う永久磁石の磁力変化によ
る出力信号（起電力）の温度ドリフトを磁界の端効果を
利用することによつて、導電性液体の流量を常に正確に
測定することのできる簡易な構成の電磁流量計を提供す
ることにある。

まず、磁界に生じる端効果について説明する。

一般に磁場中のｘ点を流れる金属に生じる起電力ｅは、
磁場分布をφ（ｘ）とすると次式のように示？れる。こ
こで、流速をυ（υ＝Ｄｘ／Ｄｔ）とするととなる。

（３）式第２項は磁場分布が均一でない所に生じる電位
である。前記第１図に示す流量計の場合、永久磁石２ａ
，２ｂによる磁場の分布は第３図に示すように、中心部
で一定（φ（ｓ））で両端部で小さくなつている。この
端部の磁場が一定でない部分に上記２）式第２項に起因
する微少電位が発生し、この電位によつて第４図に示す
ように渦電流１，，ｉ２が流れる。これらの渦電流１１
，ｉ２により発生する磁束φｉによつて、前記永久磁石
２ａ，２ｂによる磁束φ８が乱？れ、これにより前記電
極部の磁場強度が弱められる。この現象が端効果と称さ
れるもので、この端効果が生じると前記電極３ａ，３ｂ
間に誘起▲れる電圧が減少する。また、温度の上昇に伴
つて流体の電気抵抗は直線的に大きくなり、前記渦電流
が生じ難くなる。このため、前記端効果による影響は、
前記永久磁石２ａ，２ｂの温度変化による誘起電圧の変
化と相反するという特徴がある。さらに、端効果は前記
（２）式より磁場分布が急峻な程、また配管１の径が大
きい程生じ易いという特性を有している。本発明はこの
端効果を有効利用したものである。以下、この発明の一
実施例を図面を参照して説明する。第５図は同実施例の
概略構成を示す模式図である。なお、第１図と同一部分
には同一符番を付してその詳しい説明は省略する。この
実施例が従来の雷磁流量計と異なる所は、配管１に沿つ
て前記永久磁石（主永久磁石）２ａ，２ｂにそれぞれ隣
接して補助永久磁石６ａ，６ｂ及び補助永久磁石７ａ，
７ｂを対向配置したことである。これらの補助永久磁石
６ａ，６ｂ及び補助永久磁石７ａ，７ｂは前記永久磁石
２ａ，２ｂに対して逆極性に配置されたもので、前記永
久磁石２ａ，２ｂによる磁界と逆向きの磁界を前記配管
１内に与えている。このように構成された電磁流量計で
は、永久磁石２ａ，２ｂ及び補助永久磁石６ａ，６ｂ，
７ａ１７ｂによつて、配管１内には第６図に示すような
磁場が生成される。

この場合、永久磁石２ａ，２ｂによる磁場の中央部の磁
場分布は一定であるが、その両端部の磁場分布は補助永
久磁石６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの影響によつて急激に反
転され、その変化部は非常に急峻なものとなる。このた
め、前記端効果が非常に生じ易くなる。したがつていま
、常温状態に訃いて配管１内を液体ナトリウムが通流す
ると、前記電極３ａ，３ｂ間には端効果によつてそのレ
ベルが抑えられた起電力が発生する。そして、周囲温度
が高くなると前記端効果が生じ難くなり、この結果上記
起電力の抑制力が減少する。この反面先に説明したよう
に、温度上昇に伴つて永久磁石２ａ，２ｂによる磁界の
強さが低下するから、前記起電力が減少の傾向を示す。
このため、上記磁界強度の低下による起電力の下降分と
、前記端効果の低減による起電力の上昇分とを等しくす
るように設定しておけば、温度変化に係らず常に一定し
た起電力を抽出することが可能となる。すなわち、温度
変化に伴う出力電圧のドリフトを効果的に防止すること
ができる。かくしてここに、温度の変化に係ることなく
液体ナトリウムの流量を正確に測定することが可能にな
る。このように本実施例によれば、配管１の軸方向に沿
つて永久磁石２ａ，２ｂの両側に同磁石２ａ，２ｂと逆
極性の補助永久磁石２ａ，２ｂによる磁場の端部の磁場
分布を急峻にすることにより端効果を生じ易くさせ、こ
の端効果を利用することによつて、温度変化に伴う永久
磁石２ａ，２ｂの磁力低下を相対的に補償することがで
きる。このため、常に液体ナトリウムの流量を正確に測
定することが可能になる。また、配管１の径が細くても
十分に端効果を生じ？せることができるから、小型化が
可能で高速増殖炉内で用いるのに非常に好適である。さ
らに、補助永久磁石６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを設けるだ
けで温度補償を行い得るから、簡易な構成で廉価に実施
できるという利点がある。また、補償できる温度幅も広
範囲にすることができ、さらに線形的な補償を行い得る
等の種種の効果を奏する。なお、この発明は上述した実
施例に限定されるものではない。

例えば、被測定物は液体ナトリウムに限らず水銀等の導
電性液体ならよい。また、補助永久磁石は主永久磁石の
片側にのみ配置しても同様の効果が得られる。さらに、
各永久磁石の大きさ及びその磁力は仕様に応じて適宜定
めればよいのは勿論である。また、配管の形状も適宜変
更することができる。要するにこの発明は、その要旨を
逸脱しない範囲で、種ｈ変形して実施することができる
。以上説明したようにこの発明によねば、配管上に対向
配置された主永久磁石に隣接して同磁石と逆向きの磁界
を与える補助永久磁石を配置Ｌ上記主永久磁石による磁
場の端部の磁場分布を急峻にして端効果を生じ易くし、
この端効果をオ１１１＋ｌすることによつて前記出力電
圧の温度ドリフトを補償することができる。

このため、導電性液体の流量を常に正確に測定すること
のできる小型で、かつ簡易な構成の電磁流量計を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁流量計の原理を示す模式図で同図ａは断面
図、同図ｂは側面図、第２図は従来の電磁流量計の概略
構造を示す断面図、第３図は永久磁石２ａ，２ｂにより
生じる磁場分布を示すグラフ、第４図は端効果の生じる
原理を説明するための模式図、第５図はこの発明の一実
施例を示す概略構成図、第６図は同実施例の作用を説明
するための図である。 １・・・・・・配管、２ａ，２ｂ・・・・・・永久磁石
、３ａ，３ｂ・・・・・・電極、４ａ，４ｂ・・・・・
・整磁鋼、５・・・・・・強磁性体、６ａ，６ｂ・・・
・・・補助永久磁石、７ａ，７ｂ・・・・・・補助永久
磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性液体を通流する配管と、この配管を挾んで対
   向配置されて同配管の軸方向に垂直な磁界を与える主永
   久磁石と、この主永久磁石による磁界の方向及び前記配
   管の軸方向にそれぞれ垂直な方向に前記配管を挾んで対
   向して設けられた一対の電極と、前記配管の軸方向に沿
   つて前記主永久磁石に隣接して配置され前記主永久磁石
   と逆向きの磁界を与える補助永久磁石とを具備したこと
   を特徴とする電磁流量計。