JPH0328335Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は電磁流量計に関し、特にライニングを
持たない電磁流量計に適用して有用なものであ
る。

〈従来技術〉 従来の一般的な電磁流量計は被測定流体を流す
管路として内面に絶縁材からなるライニング材の
内張りされた導電性管路が用いられている。この
管路に磁界発生手段としての励磁コイルに励磁電
流を流すことによつて生ずる磁場を印加すると、
前記のライニング材の内面に導電性管路とは絶縁
されて半径方向に取付けられた一対の信号検出電
極に被測定流体の流速と磁場との積に比例した信
号電圧が誘起される。この信号電圧は管路に内張
りされたライニング材により導電性管路で短絡さ
れないようになつている。

しかし、導電性管路の内面にライニングを施す
とそのライニング材の耐食、摩耗、使用温度、圧
力、コストなどの点から使用に際して制約が生ず
る欠点がある。

そこで、最近は導電性管路に被測定流体を直接
に流すことのできるライニングレス電磁流量計が
実用化のために提案されている（例えば、特願昭
56−55821号、発明の名称：「電磁流量計」）。これ
は、被測定流体が導電性管路に流れることによつ
て生ずる導電性管路の近傍の流体中の電位分布と
同じ電位分布を導電性管路に形成して、流体と導
電性管路との間に電流の出入りがない状態として
等価的にライニングを施した状態にすることを基
本原理としている。

次に、この種の従来の電磁流量計のうち本考案
の改良のベースとなる従来技術を第１図に示し、
その内容について説明する。第１図において、１
は導電性管路、Ｂは導電性管路を介して被測定流
体２に印加される磁場、３_a，３_bは被測定流体中
に発生した信号電圧を検出する信号検出電電極、
４_a，４_bは導電性管路１の信号検出電極３_a，３_b
の近傍に設けられその近傍の導電性管路１の電位
を検出する管電位検出電極、５_a，５_bは給電増幅
器でありその入力端子は信号検出電極３_a，３_bと
管電位検出電極４_a，４_bにそれぞれ接続されてい
る。６_a，６_bは給電電極であり信号検出電極３_a，
３_bの近傍の導電性管路１に固定されている。こ
の給電電極は給電増幅器の出力端と接続されてい
る。Ｇは接地電極である。この様な構成において
被測定流体２が流れると信号検出電極３_a，３_bに
被測定流体の流量に対応した信号電圧が発生す
る。給電増幅器５_a，５_bはこの信号電圧と管電位
検出電極４_a，４_bの電位とが等しくなるように給
電電極６_a，６_bに電流を供給する。このため給電
電極６_a，６_bと接地電極Ｇとの間の導電性管路１
には、絶縁性管路に流体が流れたときに生ずる信
号電圧の電位分布と近似した電位分布が形成され
る。従つて、被測定流体と導電性管路との間には
電流の流出入がなく、あたかもそれ等の間に絶縁
物が介在したかようになり、ライニングレスの目
的が達成される。

しかしながら、この様な構成のライニングレス
電磁流量計には次の様な欠点がある。

(イ) 第２図は導電性管路１の内部に発生する信号
電圧e_3a，e_3bと管路に発生するコモンモード電
圧e_cとの関係を分解して示したものであるが、
この図から判るように導電性管路１内にコモン
モード電圧e_cが存在する場合には、コモンモー
ドの電圧も含めた電圧に対してこれと同じ電位
になるように給電増幅器より導電性管路に電流
を流して管路に電位分布を形成する。コモンモ
ード電圧e_cは具体的には商用電源からの誘導電
圧などがありこれは信号電圧に比べて数倍の大
きさになることがある。従つて前記の従来の構
成では、信号電圧e_3a，e_3bを補償するためにコ
モンモード電圧e_cも含めた数倍の電流を給電増
幅器より各給電電極へ流す必要があり給電増幅
器として必要以上の定格のものを用いなければ
ならない。

(ロ) 第１図の構成の場合は信号検出電極３_a，３_b
に発生する信号電圧e３_a，e３_bは接地電極Ｇに
対して大きさが等しく極性が反対となるため、
通常給電増幅器５_aから供給された電流は給電
増幅器５_bに流れ込み接地電極Ｇに流れる電流
はほとんどない。しかし、温度などの周囲条件
が変動することによつて給電増幅器５_a，５_bの
オフセツトが変化した場合、給電増幅器のアン
バランス分の電流は接地電極Ｇに流れ込み信号
電圧に対しノーマルモードを生じ誤差となる。

(ハ) 電磁流量計の信号電圧は通常数mV程度に設
計されており、また導電性管路の抵抗はｍΩオ
ーダ程度であるので、給電増幅器より供給され
る電流は数アンペアのオーダとなる。計測用と
しては大電流を要すこの様な給電増幅器がａ電
極側とｂ電極側にそれぞれ１個、合計２個を必
要とする。従つてコストの上昇、広に取付スペ
ース、放熱対策などに対して考慮を払わねばな
らない。

〈考案の目的〉 本考案は、前記の従来技術に鑑み、１個の給電
増幅器により導電性管路に電位分布形成のための
電流を供給し精度向上とコストの低減を図ること
を目的とする。

〈考案の構成〉 この目的を達成する本考案の構成は、被測定流
体を流す導電性管路と、導電性管路に磁界を印加
する磁界発生手段と、被測定流体中に発生する信
号電圧を取り出す１対の信号検出電極と、各信号
検出電極の近傍に配置された導電性管路の電位を
検出する一対の管電位検出電極と、信号検出電極
の近傍の導電性管路に配置された一対の給電電極
と、一対の正負の電源が接続点で直列接続されて
正負電圧を供給する給電電源と、出力端が一対の
給電電極のいずれか一方に接続されると共に他方
の給電電極には接続点が接続され正負電圧で付勢
されて一対の各信号検出電極の信号電圧の信号差
電圧と一対の各管電位検出電極に発生する管電位
の管電位差電圧との差を等価的に演算し信号差電
圧と管電位差電圧が等しくなるように導電性管路
に電流を供給する給電増幅器とを具備することを
特徴とするものである。

〈実施例〉 以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を
付し重複する説明は省略する。

第３図は本考案の第１の実施例を示す。７_a，
７_bは加減算器でありその入力端はそれぞれ信号
検出電極３_a，３_bと管電位検出電極４_a，４_bに接
続されている。５は給電増幅器でありその入力端
はそれぞれ加減算器７_a，７_bの出力端と接続され
ている。給電増幅器５の出力端は給電電極６_aに
接続されている。また、給電増幅器の電源端子は
それぞれ電源８_a，８_bに接続されている。電源８
_ａと８_bとの接続点は給電端子６_bに接続される構
成である。更に加減算器７_a，７_bと給電増幅器５
の具体的構成を第４図に示す。図に示すように給
電増幅器５は加減算器５１と偏差増幅器５２とで
構成されている。加減算器７_aの出力端子は給電
増幅器５の中の加減算器５１の加算側に接続さ
れ、加減算器７_bの出力端子は加減算器５１の減
算側に接続されている。偏差増幅器５２の非反転
入力端子は加減算器５１の出力端子と接続され、
その反転入力端子は接地されている。偏差増幅器
５２の出力端は給電電極６_aと接続されている。
給電端子６_aと接地電極Ｇとの間は導電性管路１
の管路抵抗ｒ／２を介して接地され、同様に給電
端子６_bと接地電極Ｇとの間も管路抵抗ｒ／２を
介して接続される構成である。

以上の構成により本実施例では次の様に動作す
る。信号検出電極３_a，３_bとの接地電極Ｇとの間
の電圧e_3a＋e_c又は−e_3b＋e_cと管電位電極４_a，４_b
の電位e_4a，e_4bとは加減算器７_a，７_bでそれぞれ
減算され、その出力e_a，e_bとして次の値を出力す
る。

e_a＝e_3a＋e_c−e_4a (1) e_b＝−e_3b＋e_c−e_4b (2) この加減算器７_a，７_bの出力e_a，e_bにはコモン
モード電圧e_cを含んでいる。この出力e_a，e_bは加
減算機能を持つ給電増幅器５中の加減算器５１で
減算し次式の通りコモンモードを除去した出力
e_abとする。

e_ab＝e_a−e_b ＝（e_3a＋e_3b）−（e_4a−e_4b） (3) この出力e_abが偏差増幅器５２の入力となる。
偏差増幅器５２は加減算器５１の出力e_abが零に
なるように出力電圧e_pを制御する。ここで、偏差
増幅器５２の増幅度をＡとすれば、次式が成立す
る。

Ae_ab＝e_p (4) 給電端子６_a，６_bと接地電極Ｇとの間に流れる電
流をｉとすれば、 e_4a＝ｒ／２ｉ，e_4b＝−ｒ／２ｉ，e_p＝ｒ／２ｉ(5
) (3)，(5)式を(4)式に代入すると Ａ［（e_3a＋e_3b）−ri］＝ｒ／２ｉ ｉ＝１／ｒ（e_3a＋e_3b）１／１＋〓〓 増幅度Ａが大きいときは、 ｉ＝e_3a＋e_3b／ｒ (6) となり、コモンモード電圧e_cは含まず信号電圧
e_3a，e_3bのみを比例した電流が導電性管路の管壁
に流れ電位分布を形成する。

第５図は本考案の第２の実施例を示す。本実施
例は従来の電磁流量計変換器の入力段が例えば差
動増幅器で構成され、コモンモード電圧が除去さ
れた電圧を後段で処理する構成をとつている点に
着目して、この電圧を利用して構成を簡単にした
ものである。図において９は従来の電磁流量計変
換器でありその初段はバツフア増幅器９１_a，９
１_bで構成され、それ等の増幅器の出力は差動増
幅器９２に入力されている。その出力にはコモン
モード電圧e_cが除去された信号電圧（e_3a＋e_3b）
が得られる。このコモンモード電圧e_cが除去され
た電圧と、加減算器７により管電位電極４_aと４_b
の電位e_4aとe_4bの差が演算されて出力された電圧
が加減算機能を有する給電増幅器５に入力される
構成である。以上の構成により、給電増幅器５中
の加減算器５１の出力には第１の実施例と同じく
第(3)式で示す電圧が得られる。従つて第１の実施
例と同じくコモンモード電圧e_acが除去された形
で、信号電圧e_3a，e_3bのみに比例した電流が導電
性管路の管壁に流れ電位分布を形成する。

〈考案の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本
考案によれば、以下のような効果を生ずる。

(イ) コモンモード電圧を含まないので、信号電圧
と平衡する導電性管路の電位分布を形成する分
だけ給電増幅器より電流を供給すれば良い。従
つて小容量の定格の給電増幅器を使用できる。

(ロ) 給電増幅器が１個であるので、従来技術のよ
うに２個の給電増幅器のオフセツトのアンバラ
ンスに起因する誤差を生じさせない。

(ハ) 高価な給電増幅器を１個にすることができる
のでコスト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のライニングレス電磁流量計の実
施例、第２図は信号電圧とコモンモード電圧との
関係を示す説明図、第３図は本考案の１実施例、
第４図は加減算器と給電増幅器の構成を示すブロ
ツク図、第５図は本考案の他の実施例を示す。 図面中、１は導電性管路、２は被測定流体、３
_ａ，３_bは信号検出電極、４_a，４_bは管電位検出電
極、５，５_a，５_bは給電増幅器、６_a，６_bは給電
電極、７_a，７_bは加減算器、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定流体を流す導電性管路と、前記導電性管
   路に磁界を印加する磁界発生手段と、前記被測定
   流体中に発生する信号電圧を取り出す１対の信号
   検出電極と、前記各信号検出電極の近傍に配置さ
   れた前記導電性管路の電位を検出する一対の管電
   位検出電極と、前記信号検出電極の近傍の前記導
   電性管路に配置された一対の給電電極と、一対の
   正負の電源が接続点で直列接続されて正負電圧を
   供給する給電電源と、出力端が前記一対の給電電
   極のいずれか一方に接続されると共に他方の給電
   電極には前記接続点が接続され前記正負電圧で付
   勢されて一対の前記各信号検出電極の信号電圧の
   信号差電圧と一対の前記各管電位検出電極に発生
   する管電位の管電位差電圧との差を等価的に演算
   し前記信号差電圧と前記管電位差電圧が等しくな
   るように前記導電性管路に電流を供給する給電増
   幅器とを具備する電磁流量計。