KR20130129290A - 전자 유량계, 전자 유량 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액체 금속이 흐르는 유로(1)의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석(5a ,5b, 5c)이 설치되며, 유로(1)의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 여자 부재(5)와, 여자 부재(5)의 자석(5a ,5b, 5c) 사이에 설치되며, 자계를 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하는 전극(6a, 6b)을 구비하는 전자 유량계이다. 그리고, 여자 부재(5)에 펄스상의 여자 전류를 공급하는 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)를 설치함으로써, 액체 금속의 유속이 낮은 경우에도, 유로(1)의 둘레 방향에 있어서의 유속 분포의 발생을 방지하여, 유량을 정확하게 계측 가능해진다.

Description

전자 유량계, 전자 유량 계측 시스템 및 방법{ELECTROMAGNETIC FLOW METER, ELECTROMAGNETIC FLOW MEASUREMENT SYSTEM, AND METHOD}

본 발명은, 예를 들면 고속로(高速爐)의 노심(爐心)이나 배관과 같이 대구경의 관로(管路)를 흐르는 액체 금속의 유량을 계측하기 위한 전자(電磁) 유량계, 전자 유량 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래, 환상(環狀) 유로 등의 다양한 형상의 유량은, 전자 유량계에 의해 측정 가능하다. 이러한 전자 유량계로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 기술은, 자장 발생 장치를 양 자극 모두 외벽 편측(片側)에 설치하는 것이다.

구체적으로는, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술은, 관로 외벽과 직교하는 자계를 형성하기 위한 여자(勵磁) 장치와, 상기 자계를 도전성 유체가 횡단함으로써 발생하는 기전력을 계측하기 위한 한 쌍의 전극을 가지며, 이들 전극과 상기 여자 장치의 양 자극이 관로 외벽의 편측에 집약해서 배치되어 있다.

일본국 특개2007-47071호 공보

상술한 종래의 환상 유로용 전자 유량계는, 환상 유로를 통과하는 유체의 유속의 증가에 따라, 전극으로부터의 출력 전압도 증가한다. 계측 대상의 유속이 낮은 경우에는, 여자 전류를 크게 함으로써, 전극으로부터 큰 출력 전압을 얻을 필요가 있다.

그러나, 상기 여자 전류가 클수록, 상기 여자 장치의 코일로부터 발생하는 자장의 자속(磁束) 밀도가 커져, 상기 환상 유로를 통과하는 유체에 국소적으로 저항력으로서 작용하기 때문에, 상기 환상 유로의 둘레 방향에 있어서의 유속 분포가 발생한다. 그 결과, 종래의 환상 유로용 전자 유량계에서는, 계측 대상의 유속이 낮은 경우, 정확한 유량값이 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.

이를테면, 종래의 전자 유량계에서는, 여자 전류는 상기 여자 장치의 전자석에 항상 공급되고 있으며, 여자 전류[A], 자장[T], 전극 출력[㎷], 및 전자석 근방의 나트륨(Na) 유속[m/s]의 경시(經時) 변화는 도 10에 나타내는 상태로 된다. 도 10에 따르면, 여자 전류가 공급되어 발생한 자장의 영향을 받아 Na 유속이 변화하여, 전극 출력에 영향을 미치고 있다.

본 발명은 상술한 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 액체 금속의 유속이 낮은 경우에도, 유로의 둘레 방향에 있어서의 유속 분포의 발생을 방지하여, 유량을 정확하게 계측 가능한 전자 유량계, 전자 유량 계측 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 실시형태에 따른 전자 유량계는, 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치되며, 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 여자 부재와, 상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하는 전극을 구비하는 전자 유량계로서, 상기 여자 부재에 펄스상(狀)의 여자 전류를 공급하는 펄스 여자 전류 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 실시형태에 따른 전자 유량 계측 시스템은, 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치되며, 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 여자 부재와, 상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하는 전극을 구비하는 전자 유량계가 상기 유로의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 복수 설치된 전자 유량 계측 시스템으로서, 상기 전자 유량계의 여자 부재에 펄스상의 여자 전류를 공급하는 펄스 여자 전류 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 한다.

실시형태에 따른 전자 유량 계측 방법은, 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치된 여자 부재에 의해 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 자계 형성 스텝과, 상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 전극에 의해 계측하는 전압 계측 스텝을 구비하는 전자 유량 계측 방법으로서, 상기 자계 형성 스텝에서 상기 여자 부재에 펄스 여자 전류 공급 장치로부터 펄스상의 여자 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자 유량계, 전자 유량 계측 시스템 및 방법에 따르면, 유로의 둘레 방향에 있어서의 유속 분포의 발생을 방지하여, 유량을 정확하게 계측할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제1 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 2는 도 1의 전자 유량계를 나타내는 확대도.
도 3은 도 1의 전자 유량계의 여자 전류, 자장, 전극 출력, 나트륨 유속의 경시 변화를 나타내는 타이밍 차트.
도 4는 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제2 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제3 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제4 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제5 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제6 실시형태를 나타내는 단면 구성도.
도 9의 (a), (b)는 유로의 변형예를 나타내는 단면 구성도.
도 10은 종래의 전자 유량계의 여자 전류, 자장, 전극 출력, 나트륨 유속의 경시 변화를 나타내는 타이밍 차트.

이하, 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템 및 전자 유량 계측 방법의 각 실시형태에 대하여, 도면을 참조해서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제1 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다. 도 2는 도 1의 전자 유량계를 나타내는 확대도이다. 도 3은 도 1의 전자 유량계의 여자 전류, 자장, 전극 출력, 나트륨 유속의 경시 변화를 나타내는 타이밍 차트이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 환상 유로(1)는, 단면 형상이 원환상(圓環狀)인 대형(대구경)의 관로이며, 예를 들면 고속로의 노심이나 배관과 같이 계측 대상으로서 나트륨 등의 액체 금속이 흐르고 있는 유로이다. 또한, 환상 유로(1)는, 비자성체제(非磁性體製)의 내측 덕트(2) 및 외측 덕트(3)에 의해 구성되어 있다. 이 외측 덕트(3)의 외주면에는, 6개의 전자 유량계(4)가 둘레 방향으로 서로 일정한 간격을 두고 설치되어 있다. 여기에서, 외측 덕트(3)의 외주면에 설치되는 전자 유량계(4)의 수는, 환상 유로(1)의 외주의 길이와 전자 유량계(4)의 폭의 양자의 관계에 따라 결정된다. 본 실시형태에서는 상기한 바와 같이 6개의 전자 유량계(4)가 설치되어 있다.

전자 유량계(4)는, 환상 유로(1)의 축선과 직교하는 방향으로 자계를 형성하기 위한 여자 부재(5)와, 상기 자계를 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하기 위한 한 쌍의 전극(6a, 6b)을 구비하고 있다. 이 한 쌍의 전극(6a, 6b)을 통해서 전압이 외부로 취출되고, 그 전압의 계측값에 의거하여 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

여자 부재(5)는, 서로 일정한 간격을 둔 3개의 전자석(5a, 5b, 5c)을 가지며, 각각의 선단이 환상 유로(1)의 외주면에 접해 있다. 중앙의 전자석(5b)의 양측에는, 전극(6a, 6b)이 대칭적으로 배치되어 있다. 또한, 전자석(5a, 5b, 5c)의 후단은, 각각 접속부(5d)에 의해 접속되어 있다.

이들 전자석(5a, 5b, 5c)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각각 여자 코일(15a, 15b, 15c)이 감겨 장착되어 있다. 이들 여자 코일(15a, 15b, 15c)에는, 중앙의 전자석(5b)의 선단에 나타나는 자극(磁極)과, 양측의 전자석(5a, 5c)의 선단에 나타나는 자극에서, 서로 극성이 다르도록 전류가 흐르고 있다. 즉, 전자석(5a, 5b, 5c)은, 외측 덕트(3)의 외주면에 접하는 극성이 N극과 S극이 교호(交互)가 되도록 설치되어 있다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7a)는, 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 펄스 신호상(信號狀)의 여자 전류를 공급한다. 이 여자 전류는, 수 msec의 짧은 시간만 공급된다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

각 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)로부터 각 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 펄스 신호상의 여자 전류를 흘려보냈을 때에는, 각 전자 유량계(4)에 있어서 양측의 전자석(5a, 5c)의 선단(N극)으로부터 중앙의 전자석(5b)의 선단(S극)에 이르는 자속이 발생하여, 중앙의 전자석(5b)의 선단 근방에, 외측 덕트(3)와 직교하는 방향(환상 유로(1)의 직경 방향)의 합성 자계가 형성된다.

그 결과, 중앙의 전자석(5b)의 선단 근방의 액체 금속에는, 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 자계의 방향(환상 유로(1)의 직경 방향)과 액체 금속이 흐르는 방향(환상 유로(1)의 축 방향)의 쌍방에 직교하는 방향(즉, 양 전극(6a, 6b)을 잇는 선분의 방향)으로, 액체 금속의 유속에 따른 기전력(전압)이 발생한다. 이 기전력은, 양 전극(6a, 6b)을 통해서 외부로 취출되며, 그 계측값에 의거하여 도시하지 않은 유량 환산 처리 회로에 의해 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

그런데, 전자 유량계(4)의 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 여자 전류를 흘려보내면, 자장이 발생하고, 전극 출력이 발생하기까지의 시간은, 양 전극(6a, 6b) 사이의 경로를 이동하는 자유 전자의 속도에 지배되고 있다. 이 속도는 극히 순식간인데 비하여, 자장의 영향을 받은 액체 금속의 유속(Na 유속)의 변화는 완만하다.

그 때문에, 본 실시형태에서는 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)로부터 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하도록 하고 있다. 이에 따라, 도 3에 나타내는 바와 같이, 발생하는 자장에 의한 Na 유속의 변화가 진전되기 전에, 전극 출력을 얻을 수 있다.

여기에서, 상기 액체 금속의 유량 또는 유속의 계측 샘플링은, 원자력 발전 플랜트에 있어서 예를 들면 24시간 간격 등과 같이 일정한 타이밍으로 행해진다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)로부터 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하도록 했으므로, 액체 금속의 유속이 낮은 경우에도, 환상 유로(1)의 둘레 방향에 있어서의 유속 분포의 발생을 방지하여, 유량을 정확하게 계측하는 것이 가능해진다.

한편, 본 실시형태에서는, 전자석(5a, 5b, 5c)의 수를 3개, 전극(6a, 6b)의 수를 1쌍 설치하도록 했지만, 이들의 수는, 적절히 변경 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는, 액체 금속의 유량 또는 유속을 구하기 위하여, 6개의 전자 유량계(4)를 사용했지만, 이에 한하지 않고 적어도 하나의 전자 유량계(4)를 사용해도, 마찬가지의 계측 결과가 얻어진다.

(제2 실시형태)

도 4는 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제2 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다.

또, 이하의 각 실시형태에서는 상기 제1 실시형태와 동일한 구성 및 작용 효과를 생략하고, 다른 구성 및 작용 효과를 설명한다. 또한, 이하의 각 실시형태에 있어서의 각 전자 유량계(4)의 구성 및 작용은, 상기 제1 실시형태와 마찬가지이므로, 동일한 부분에 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는, 6개의 전자 유량계(4)가 각각 하나의 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)에 접속되어 있다. 이 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)는, 6개의 전자 유량계(4) 중, 임의의 전자 유량계(4)를 선택하는 기능과, 그 여자 부재(5)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 단시간의 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하는 기능의 2개의 기능을 구비하고 있다.

또한, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)에는, 평균화 처리 장치(8)가 접속되어 있다. 이 평균화 처리 장치(8)는, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)에서 순차 선택해서 여자 전류를 공급한 전자 유량계(4)의 전극(6a, 6b)으로부터 발생하는 출력 전압을 수시로 얻고, 이 출력 전압을 평균화 처리한다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7b)는, 6개의 전자 유량계(4) 중, 임의의 전자 유량계(4)를 순차 선택해서 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하면, 선택된 전자 유량계(4)의 전자석(5a, 5b, 5c)으로부터 자장이 발생한다. 이 자장에 의해 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 전극(6a, 6b)으로부터 기전압 신호가 발생한다. 그리고, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)는, 순차 선택한 전자 유량계(4)의 전극(6a, 6b)으로부터 발생하는 출력 전압을 평균화 처리 장치(8)에 수시로 인가한다. 이 평균화 처리 장치(8)는, 순차 선택된 전자 유량계(4)의 출력 전압을 얻어, 평균화 처리한다.

한편, 그 외의 구성 및 작용은, 상기 제1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)에 의해 전자 유량계(4)를 순차 선택함과 함께, 여자 코일(15a, 15b, 15c)에의 여자 전류의 공급을 고속으로 행하고, 계측한 출력 전압을 평균화 처리 장치(8)에 의해 평균화 처리해서 대표값으로 함으로써, 상기 제1 실시형태의 효과에 부가하여, 개체차의 영향을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)에 의해 전자 유량계(4)를 순차 선택해서 여자 전류를 공급하도록 했으므로, 펄스 여자 전류 공급 장치(7b)가 하나로 충분하여, 구조를 간소화하는 것이 가능해진다.

(제3 실시형태)

도 5는 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제3 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는, 6개의 전자 유량계(4)에 있어서의 각각의 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c) 전부가 순차 직렬로 접속되어 있다. 이렇게 해서 전부가 직렬로 접속된 여자 코일(15a, 15b, 15c)은, 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)에 접속되어 있다.

이 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)는, 직렬로 접속한 6개의 전자 유량계(4)의 각 여자 코일(15a, 15b, 15c)에, 동일한 여자 전류값인 단시간의 펄스상의 여자 전류를 흘려보내는 것이 가능하다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7c)는, 6개의 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 동일한 여자 전류값인 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하면, 이들의 전자석(5a, 5b, 5c)으로부터 자장이 발생한다. 이 자장에 의해 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 전극(6a, 6b)으로부터 기전압 신호가 발생한다. 이 기전압 신호는, 외부로 취출되고, 그 계측값에 의거하여 도시하지 않은 유량 환산 처리 회로에 의해 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)로부터 동일한 여자 전류값이 복수의 전자 유량계(4)에 공급되기 때문에, 전자 유량계(4)에 개별적으로 여자 전류를 공급하는 경우에 비하여, 전자 유량계(4)의 출력 전압의 개체차를 저감할 수 있다. 또한, 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)가 하나로 충분하므로, 구조를 간소화하는 것이 가능해진다.

(제4 실시형태)

도 6은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제4 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는, 환상 유로(1)를 개재하여 서로 대향해서 배치한 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)을 직렬로 접속해서 한 쌍으로 하고, 이것을 3쌍 설치하여, 각각 한 쌍의 전자 유량계(4)를 1대의 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)와 접속해서 1세트로 하고, 이들을 3세트로 구성하고 있다.

3대의 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)는, 상기 제3 실시형태와 마찬가지로, 직렬 접속한 한 쌍의 전자 유량계(4)의 각 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 동일한 여자 전류값인 단시간의 펄스상의 여자 전류를 흘려보내는 것이 가능하다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

3대의 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)는, 각각 2개의 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 동일한 여자 전류값인 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하면, 이들의 전자석(5a, 5b, 5c)으로부터 자장이 발생한다. 이 자장에 의해 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 각각의 전극(6a, 6b)으로부터 기전압 신호가 발생한다. 이들 기전압 신호는, 외부로 취출되고, 그 계측값에 의거하여 도시하지 않은 유량 환산 처리 회로에 의해 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 펄스 여자 전류 공급 장치(7c)에서 한 쌍의 전자 유량계(4)에 동일한 여자 전류값의 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하고, 도시하지 않은 3대의 유량 환산 처리 회로에서 각각의 기전압 신호를 얻음으로써, 일반적인 원자력 발전 플랜트에 있어서 동일 3계통으로부터 2출력의 구성이 요구되는 안전 보호계의 유량계에 적용하는 것이 가능해진다.

(제5 실시형태)

도 7은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제5 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는, 도 5에 나타내는 제3 실시형태의 구성에 부가하여, 6개의 전자 유량계(4) 중, 하나의 전자 유량계(4)의 근방에 자장 계측 장치로서의 서치 코일(9)이 배치되어 있다.

구체적으로는, 6개의 전자 유량계(4)에 있어서의 각각의 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c) 전부가 순차 직렬로 접속되어 있다. 이렇게 해서 전부가 직렬로 접속된 여자 코일(15a, 15b, 15c)은, 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)에 접속되어 있다.

이 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)는, 직렬로 접속한 6개의 전자 유량계(4)의 각 여자 코일에, 동일한 여자 전류값인 단시간의 펄스상의 여자 전류를 흘려보내는 것이 가능하다.

6개의 전자 유량계(4) 중, 하나의 전자 유량계(4)의 편측 근방에는, 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)에 신호 전송 가능한 서치 코일(9)이 배치되어 있다. 즉, 이 서치 코일(9)은, 전자 유량계(4)의 전자석(5c)의 편측 근방에 배치되어 있다. 서치 코일(9)은, 전자 유량계(4)에 여자 전류가 공급되었을 때에 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장의 자속 밀도를 계측한다. 그 때문에, 서치 코일(9)은, 전자석(5c)의 자장의 범위 내에 설치되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7d)는, 6개의 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 동일한 여자 전류값인 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하면, 이들의 전자석(5a, 5b, 5c)으로부터 자장이 발생한다. 이 자장에 의해 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 전극(6a, 6b)으로부터 기전압 신호가 발생한다. 이 기전압 신호는, 외부로 취출되고, 그 계측값에 의거하여 도시하지 않은 유량 환산 처리 회로에 의해 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

그리고, 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)로부터 여자 전류가 공급되었을 때, 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장의 자속 밀도가 서치 코일(9)에서 계측된다. 이 계측 신호가 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)에 전송된다. 이에 따라, 전자 유량계(4)의 자장의 경년(經年) 변화를 감시할 수 있다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 여자 전류가 공급되었을 때에 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장을 서치 코일(9)에서 계측하고, 이 계측 신호를 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)에 전송함으로써, 자장의 경년 변화를 감시할 수 있다. 그 결과, 전자 유량계(4)의 고장이나 기능 열화를 조기에 발견함과 함께, 자장의 경년 변화에 따라, 소정의 출력 전압이 얻어지는 여자 전류값으로 제어할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 전자석(5c)의 편측에 서치 코일(9)을 배치한 예에 대하여 설명했지만, 이에 한하지 않고 전자석(5a)의 편측에 배치해도 된다. 또한, 전자석(5a, 5c)의 각각의 편측에 서치 코일(9)을 배치하도록 해도 된다. 이렇게 전자석(5a, 5c)의 각각에 서치 코일(9)을 배치하면, 자장의 계측 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 서치 코일(9)에서 계측한 계측 신호를 펄스 여자 전류 공급 장치(7d)에 전송하도록 했지만, 이에 한하지 않고 감시 장치에 전송하도록 해도 된다. 이것은, 다음의 제6 실시형태에서도 마찬가지이다.

(제6 실시형태)

도 8은 본 발명에 따른 전자 유량 계측 시스템의 제6 실시형태를 나타내는 단면 구성도이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는, 도 1에 나타내는 제1 실시형태의 구성에 부가하여, 6개의 전자 유량계(4)의 편측 근방에, 각각 서치 코일(9)이 배치되어 있다. 즉, 이들 서치 코일(9)은, 각 전자 유량계(4)의 전자석(5c)의 편측 근방에 배치되어 있다. 이들 서치 코일(9)은, 각 전자 유량계(4)에 여자 전류가 공급되었을 때에 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장의 자속 밀도를 계측한다. 따라서, 각 서치 코일(9)은, 각 전자석(5c)의 자장의 범위 내에 설치되어 있다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7a)는, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 전자석(5a, 5b, 5c)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 펄스 신호상의 여자 전류를 공급한다.

다음으로, 본 실시형태의 작용을 설명한다.

펄스 여자 전류 공급 장치(7a)는, 6개의 전자 유량계(4)의 여자 코일(15a, 15b, 15c)에 동일한 여자 전류값인 펄스 신호상의 여자 전류를 공급하면, 이들의 전자석(5a, 5b, 5c)으로부터 자장이 발생한다. 이 자장에 의해 플래밍의 오른손 법칙에 따라, 전극(6a, 6b)으로부터 기전압 신호가 발생한다. 이 기전압 신호는, 외부로 취출되고, 그 계측값에 의거하여 도시하지 않은 유량 환산 처리 회로에 의해 액체 금속의 유량 또는 유속이 구해진다.

그리고, 각 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)로부터 여자 전류가 공급되었을 때, 각 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장의 자속 밀도가 각각의 서치 코일(9)에서 계측된다. 이들 계측 신호가 각 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)에 전송된다. 이에 따라, 각 전자 유량계(4)의 자장의 경년 변화를 감시할 수 있다.

이렇게 본 실시형태에 따르면, 6개의 전자 유량계(4)에 여자 전류가 공급되었을 때에 전자석(5c)으로부터 발생하는 자장을 각각 서치 코일(9)에서 계측하고, 이들의 계측 신호를 각각의 펄스 여자 전류 공급 장치(7a)에 전송함으로써, 자장의 경년 변화를 감시할 수 있다. 그 결과, 각 전자 유량계(4)의 고장이나 기능 열화를 조기에 발견함과 함께, 자장의 경년 변화에 따라, 소정의 출력 전압이 얻어지는 여자 전류값으로 제어할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 복수의 전자 유량계(4)에 개별적으로 임의의 값의 여자 전류의 공급이 가능하고, 복수의 전자 유량계(4)에 각각 서치 코일(9)을 배치하고 있기 때문에, 복수의 전자 유량계(4) 중에서의 단체(單體)의 고장이나 기능 열화를 발견하여, 자장의 경년 변화에 따라, 소정의 출력 전압이 얻어지는 여자 전류값으로 제어할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 이 실시형태는, 단순한 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이 신규인 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경할 수 있다.

예를 들면, 상기 각 실시형태에서는 환상 유로(1)의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 6개의 전자 유량계(4)를 배치한 예에 대하여 설명했지만, 이에 한하지 않고 환상 유로(1)의 외주면에 적어도 1개 이상의 전자 유량계(4)를 배치해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 유로로서, 원환상의 단면을 갖는 환상 유로(1)를 예시했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 단면이 세로로 긴 또는 가로로 긴 직사각형상의 유로 등, 그 외의 단면 형상의 유로여도 된다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 여자 장치로서 직류 여자 방식의 여자 장치가 포함되는 것 외에, 영구 자석 방식이나 교류 여자 방식의 여자 장치로도 실시할 수 있다.

또한, 상기 각 실시형태에서는 펄스 신호상의 여자 전류에 구형파(矩形波)를 예로서 설명했지만, 그 이외에 예를 들면 삼각파, 거치상파(鋸齒狀波) 등의 파형을 사용해도 된다. 부가하여, 구형파의 여자 전류에 한하지 않고, 잔류 자장의 영향을 없앤 파형이어도 된다.

이들 각 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 아울러, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

예를 들면 각 실시형태에서는 원환상의 유로를 사용하는 것으로서 설명했지만, 유로의 형상은 이것에 한하지 않는다. 전자 유량계의 자석을 정상적으로 여자하면, 그 자속에 의해 유로에 유속 분포가 발생할 수 있는 경우에 각 실시형태의 구성을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 유로 전체를 자속이 통하는 것이 아닌, 유로의 일부에 강한 자속이 통하는 구성이면, 각 실시형태의 구성을 적용할 수 있다.

환언하면, 환상 유로의 다른 예로서는, 예를 들면 도 9의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 유로의 축 방향에 수직인 단면이 원호상(圓弧狀)(원환의 일부) 유로(1a), 직사각형상 유로(1b) 등이 상정된다. 또는, 원관상(圓管狀)의 유로(유로의 축 방향에 수직인 단면이 원) 등에서, 자속의 영향이 국소적이지 않은 경우이어도, 냉각재의 유속이 낮은 조건(예를 들면, 펌프를 사용하지 않고 자연 순환하는 경우)이면, 각 실시형태의 구성을 적용함으로써 전자 유량계의 여자에 따른 영향을 저감한다는 효과를 발휘할 수 있다.

1 : 환상 유로
1a : 원호상 유로
1b : 직사각형상 유로
2 : 내측 덕트
3 : 외측 덕트
4 : 전자 유량계
5 : 여자 부재
5a, 5b, 5c : 전자석
6a, 6b : 전극
7 : 펄스 여자 전류 공급 장치
7a : 펄스 여자 전류 공급 장치
7b : 펄스 여자 전류 공급 장치
7c : 펄스 여자 전류 공급 장치
7d : 펄스 여자 전류 공급 장치
8 : 평균화 처리 장치
9 : 서치 코일(자장 계측 장치)
15a, 15b, 15c : 여자 코일

Claims (10)

1. 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치되며, 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 여자(勵磁) 부재와,
   상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하는 전극을 구비하는 전자(電磁) 유량계로서,
   상기 여자 부재에 펄스상(狀)의 여자 전류를 공급하는 펄스 여자 전류 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유로가 환상(環狀) 유로인 것을 특징으로 하는 전자 유량계.
3. 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치되며, 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 여자 부재와,
   상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 계측하는 전극을 구비하는 전자 유량계가 상기 유로의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 복수 설치된 전자 유량 계측 시스템으로서,
   상기 전자 유량계의 여자 부재에 펄스상의 여자 전류를 공급하는 펄스 여자 전류 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 전자 유량계에 대응해서 각각 상기 펄스 여자 전류 공급 장치를 복수 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 전자 유량계의 각각에, 이들 전자 유량계에 여자 전류가 공급되었을 때에 상기 여자 부재로부터 발생하는 자장을 계측하는 자장 계측 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
6. 제3항에 있어서,
   상기 펄스 여자 전류 공급 장치는, 1대의 장치이며, 상기 복수의 전자 유량계 중 어느 하나를 선택해서 펄스상의 여자 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
7. 제3항에 있어서,
   상기 펄스 여자 전류 공급 장치는, 1대의 장치이며, 상기 복수의 전자 유량계의 여자 부재를 직렬로 접속하고, 이들 여자 부재에 펄스상의 여자 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 전자 유량계 중 하나에, 그 전자 유량계에 여자 전류가 공급되었을 때에 상기 여자 부재로부터 발생하는 자장을 계측하는 자장 계측 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
9. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 전자 유량계는, 서로 대향하는 전자 유량계를 한 쌍으로 하고, 이것을 복수 쌍 설치하여, 각각의 쌍마다 상기 펄스 여자 전류 공급 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 시스템.
10. 액체 금속이 흐르는 유로의 외주면을 따라 서로 간격을 두고 복수의 자석이 설치된 여자 부재에 의해 상기 유로의 외주면과 직교하는 방향으로 자계를 형성하는 자계 형성 스텝과,
    상기 여자 부재의 자석 사이에 설치되며, 상기 자계를 상기 액체 금속이 횡단함으로써 발생하는 전압을 전극에 의해 계측하는 전압 계측 스텝을 구비하는 전자 유량 계측 방법으로서,
    상기 자계 형성 스텝에서 상기 여자 부재에 펄스 여자 전류 공급 장치로부터 펄스상의 여자 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 전자 유량 계측 방법.

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