JPH02156115A - 電磁流量計検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁流量計の磁界発生装置に係り、特に微小
口径において、小形軽量化及び低消費電力化を図るに好
適な電磁流量計検出器に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６１−１２４８２３号に記載のよ
うに、電磁流量計の導管に関する形状及び構造に対する
検討はなされていたが、微小口径の検出器における、小
形軽量と低消費電力化に関する考慮がなされていなかっ
た。このため、流速に比例した起電力を得るために、大
きな励磁コイルを使用したり、励磁電流を増大する等の
方法を採用していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、磁界発生装置の大形化及び、励磁コイ
ルの直流抵抗・インダクタンス等に代表されるインピー
ダンスの増加により、自己発熱が大きくなり、測定流体
への熱伝導による影響が生じたり、検出器全体が大形化
するため取り扱いが不便になる等の問題があった。

従来技術の磁界発生装置と測定流体を通す導管との相対
位置は、下記のものである。

電磁流量計は、ファラデーの電磁誘導の法則を応用した
流量計である６ ｅ＝ＫＢＤｖ　　　　　　　　　　　　　　−４１）こ
こに、ｅ：起電力（Ｖ） Ｂ：磁束密度（Ｗｌ、／イ） Ｄ：電磁間距離（または、検出器の呼 び径）（ｍ） Ｖ：流速（ｍ／ｓ） Ｋ：補正係数（磁束分布・短絡及び修 正係数など） そのため、（１）式において流速Ｖと起電力ｅを一定に
しながら微小口径を作るとすれば、電磁間距離と磁束密
度の積（ＤＸＢ）をも一定にするため、磁束密度自体を
大きくしなければ、ならなかった。ここで、一対の電極
を含む導管面で所定の磁束密度（これを以下、磁界強度
と表現する）を得るには、磁界発生装置の励磁コイルを
（２）式の関係で作る必要がある。

■・μｇ ここに、Ｎ：励磁コイルの巻数 Ｂ：所要磁束密度（Ｗ、／イ） ■＝励磁電流（Ａ） Ｑｇ＝磁極間距離（ｍ） μｇ：空気の透磁率（一般に１．２６ Ｘ１０−６Ｈ／ｍ） （２）式において、Ｂを大きくするために（３）式のよ
うに変形して、Ｑｇ　を極小化することなく、ＮＩを大
きくしていたため、微小口径の検出器は大形で消費電力
の大きいものであった。

ｌｌａ ２ｇの極小化を図れなかった理由は、合成樹脂を導管内
面に所定の厚さで形成し、且つ、導管自身の測定流体圧
力からくる、動的・静的応力に耐える導管の厚みが必要
であったためである。

本発明の目的は、導管の強度を損うことなく。

小形軽量で低消費電力化を図った検出器で、安定した流
量計測を行うことにある。

〔課題前解決するための手段〕

上記目的は、磁極間距離を極小化する他に、ポールピー
ス先端の断面形状を絞り込むことにより。

励磁コイルの巻数と励磁電流の積を大きくすることなく
、高効率の磁界強度が得られ、達成される。

第４図から第６図は、磁界発生装置をポールピースの軸
を対称軸にとり、有限要素法にて２次元の磁場解析を行
った結果である。上記ポールピースの先端を絞り込むこ
とにより、図中記載の「φｄｒ＝７．φｄ２＝５Ｊの形
状が、導管内の磁束密度を効果的に上げれることがわか
る。

〔作用〕

所定の磁界強度を確保するため、（２）式の磁極間距離
Ｑｇを最小にした配置にて、ポールピース根元は、材料
固有の透磁率の制限から磁気飽和状態にならぬよう第１
図のφｄｌの如く太くし、ポールピース先端部は、同図
φｄ２の如く絞り込むことより、磁界の広がりを押え集
中磁界が形成され、導管内の磁界強度を上げるように動
作する。

これによって、低消費電力化を図った微小口径電磁流量
計検出器を提供することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図に示した実施例および、第２図か
ら第６図を用いて詳細に説明する。

第１図において、１は測定流体を通す導管、２ａ、２ｂ
は導管に取り付けた流量信号を検出する一対の電極、３
は励磁コイルで、４はボビン、５はポールピース、６は
補助ヨークで測定流体が通る導管内に効果的に磁界を作
る磁極、７は主ヨークを兼ねる外筒、８は上記磁界発生
装置の防水性を確保して収容するケース、９は測定流体
を接地するアースリング、１０は配管フランジに本器を
挟み込んで取り付けた場合、液洩れを防止するガスケッ
ト、ｌｌａ、ｌｌｂは２ａ、２ｂで検出した流量信号を
変換器に伝送する信号引出線、１２ａ、１２ｂは励磁コ
イルに変換器より励磁電流を供給する励磁線で、これら
で電磁流量計検出器を構成している。

第２図は、本実施例のポールピースの詳細を示す図であ
る。

第４図は、磁界発生装置をポールピースの軸を対称軸に
とり、有限要素法にて２次元の磁場解析を行った結果で
ある。解析モデルを図の上方に横向きで示す。ポールピ
ース磁極間Ｑ６を４ｍｍとし、電流密度ＩＮ＝７２０　
（ＡＴ）　、ポールピース５は純鉄を用いて透磁率５０
００、補助ヨーク６及び外筒７は炭Ｍ鋼を用いて透磁率
１ｏｏｏ、導管内径２．５ｒ＠　とじ、所要磁束密度１
　、６　ｋｇａｕｓｓを得る形状を決める。解析モデル
の座標軸は、対向するポールピース５の軸をＹ軸とし、
一対のＩｔ２ａ、２ｂの軸をＸ軸とする。第・１図は、
Ｙ軸上の磁束密度を示し、ポールピース５の材料が純鉄
であるため、磁気飽和を起さぬ１．５　ｋｇａｕｓｓ以
下によるには、導管内径の２６４倍以上のφｄｌが必要
である。第５図は、電極２ａ、２ｂを結ぶＸ軸上の磁束
密度を示し、ポールピース［φｄｚ＝７゜φｄｚ＝　５
４のみが、所要磁束密度１　、６　ｋｇａｕｓｓに達す
る。この図かられかるように、「φｄ　ｓ　＝　６　。

及びφｄｔ＝７．１に比べ、本発明の実施例は、導管付
近の磁界の広がりを押え、集中磁界を形成できる。つま
り、ポールピースの先端絞り込み比は、φｄｚ／φｄｔ
：ｏ、７に取ることが望ましい。

第６図は、対向するポールピース５内のＹ軸方向の磁束
密度を示し、「φｄｘ＝７．φｄ２＝５４は、導管を十
分に包み込む磁場を形成していることがわかる。

第３図は、本発明の他の実施例で、先端絞り込みを円錐
形にしたもので、同様の効果が得られる。

また、本発明では、ポールピース５を純鉄とし、補助ヨ
ーク６及び外筒７を炭素鋼としたが、他の磁性材料であ
っても、ポールピース先端の絞り込みを実施すれば、同
様の磁気効率を得られることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、最小の励磁コイルで励磁電流を従来（
７）０，３〜０．４Ａに対し、０．１５〜０．２Ａと半
減できるため、磁界発生装置の自己発熱を小さくでき、
安価で小形軽量・低消費電力化を図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例を示す電
磁流量計検出器の縦断面図およびＡ−Ａ’断面図、第２
図は本発明のポールピースを示す図。 第３図は本発明の他の実施例のポールピースを示す図、
第４図はポールピース内の磁束密度を示す図、第５図、
第６図は導管近傍の磁界の強さを示す図である。 １・・導管、３・・・励磁コイル、４・・・ボビン、５
・・・ポールピース、６・・・補助ヨーク、７−・外筒
、８・・・カバー、９・・・アースリング、１０・・・
ガスケット、２ａ、２ｂ−７Ｅ！極、ｌｌａ、１ｌｂ−
信号引出線。 １２ａ、１２ｂ−励磁線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定流体を通す導管と導管の径方向に磁界を加える
   励磁コイルを有し、磁界の方向と導管の軸方向に直角を
   なす、導管面に設けられた一対の電極、そして全体を固
   定する外筒、流体の接地を行うアースリングからなる電
   磁流量計において、磁界発生装置である対向するポール
   ピースの軸方向の断面形状を、根元部は太く、先端部を
   絞り込んだ形状を具備したことを特徴とする電磁流量計
   検出器。 ２、上記第１項において、ポールピースの先端部は、根
   元部直径より小さい直径にした段付軸としたことを特徴
   とする電磁流量計検出器。 ３、上記第１項において、ポールピースの先端部は、円
   錐状に絞り込んだことを特徴とする電磁流量計検出器。