JPH0399229A - 電磁流量計 - Google Patents
電磁流量計Info
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- JPH0399229A JPH0399229A JP1236490A JP23649089A JPH0399229A JP H0399229 A JPH0399229 A JP H0399229A JP 1236490 A JP1236490 A JP 1236490A JP 23649089 A JP23649089 A JP 23649089A JP H0399229 A JPH0399229 A JP H0399229A
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は偏流流体の流１１測定に好適な電磁流量計に関
する。
する。
（従来の技術）
一般に、導電性流体の流量を測定する場合、流体を移送
する移送管路の所要箇所に流体の流量を測定する電磁流
量計を設置しているが、この電磁流量計の設置位置より
上流側の移送管路に十分な長さの直管部を有していない
場合、或いは電磁流量計より上流側の管内に錆や固形物
が不均一に付着し、または固形物が沈殿している場合、
さらには流体中に沈殿気味または浮上気味の固形物を含
有するスラリ一流体等の場合にも同様に流体の流れに乱
れが発生し、電磁流量計の内部ではいわゆる偏流状態が
生じている。
する移送管路の所要箇所に流体の流量を測定する電磁流
量計を設置しているが、この電磁流量計の設置位置より
上流側の移送管路に十分な長さの直管部を有していない
場合、或いは電磁流量計より上流側の管内に錆や固形物
が不均一に付着し、または固形物が沈殿している場合、
さらには流体中に沈殿気味または浮上気味の固形物を含
有するスラリ一流体等の場合にも同様に流体の流れに乱
れが発生し、電磁流量計の内部ではいわゆる偏流状態が
生じている。
そこで、従来、以上のような偏流状態が生じても流体の
流量を精度よく測定するために、関数分布磁界を発生す
る機能を持った第８図（ａ） ，（ｂ）および第９図（
ａ） ． （ｂ）に示すような電磁流量計が用いられて
いる。なお、関数磁界とは第１０図に示す重みＷの値の
逆数に等価的に近い磁束密度分布を有する磁界である。
流量を精度よく測定するために、関数分布磁界を発生す
る機能を持った第８図（ａ） ，（ｂ）および第９図（
ａ） ． （ｂ）に示すような電磁流量計が用いられて
いる。なお、関数磁界とは第１０図に示す重みＷの値の
逆数に等価的に近い磁束密度分布を有する磁界である。
第１０図において２φＢは電磁流量計中心から重みＷ
− ２．０に接する広がりをもつ角度、２φ。は同じく
重みＷ − １．２に接する広がりをもつ角度を示して
いる。
− ２．０に接する広がりをもつ角度、２φ。は同じく
重みＷ − １．２に接する広がりをもつ角度を示して
いる。
すなわち、第８図（ａ） ．（ｂ）は、測定管１の外周
に接してほぼＴ字状に形成された一組のヨーク部２，２
′が対向設置され、そのうち外側に伸びるヨーク突出部
分２ａ，２８′にそれぞれ励磁コイル３．３′が巻装さ
れている。前記測定管１の外側には所定の間隔を有し、
かつ、両端側にフランジ４ａ，４ａ’をもった外筺４が
取り付けられ、さらにヨーク突出部分２ａ，２ａ’およ
び励磁コイル３，３′を覆う如く前記外筺４からフラン
ジ付き筒状部４ｂ，４ｂ’が突設されている。そして、
前記ヨーク突出部分２ａ，２ａ’ に接して筒状部４ｂ
．４ｂ’のフランジに継鉄の蓋体５，５′が着脱自在に
取り付けられている。６，６′は一対の電極、７は励磁
コイル３，３′の取出線、８ａ，８ｂは電極信号取出線
、ｅは測定管１からのアース線である。つまり、第８図
の電磁流量計は、励磁コイル３，３′から発生した磁束
を前記ヨーク部２．２′を利用して測定管内に導くこと
により、測定管内に関数磁界を形或するものである。
に接してほぼＴ字状に形成された一組のヨーク部２，２
′が対向設置され、そのうち外側に伸びるヨーク突出部
分２ａ，２８′にそれぞれ励磁コイル３．３′が巻装さ
れている。前記測定管１の外側には所定の間隔を有し、
かつ、両端側にフランジ４ａ，４ａ’をもった外筺４が
取り付けられ、さらにヨーク突出部分２ａ，２ａ’およ
び励磁コイル３，３′を覆う如く前記外筺４からフラン
ジ付き筒状部４ｂ，４ｂ’が突設されている。そして、
前記ヨーク突出部分２ａ，２ａ’ に接して筒状部４ｂ
．４ｂ’のフランジに継鉄の蓋体５，５′が着脱自在に
取り付けられている。６，６′は一対の電極、７は励磁
コイル３，３′の取出線、８ａ，８ｂは電極信号取出線
、ｅは測定管１からのアース線である。つまり、第８図
の電磁流量計は、励磁コイル３，３′から発生した磁束
を前記ヨーク部２．２′を利用して測定管内に導くこと
により、測定管内に関数磁界を形或するものである。
一方第９図の電磁流量計は一組の鞍形励磁コイル３ａ，
３ａ’の設置方法に工夫を講じて測定管内に関数磁界を
形成する構成である。
３ａ’の設置方法に工夫を講じて測定管内に関数磁界を
形成する構成である。
従って、第８図はヨーク部２．２′の配置、第９図は励
磁コイル３ａ，３ａ’の配置によって関数磁界を形成す
ることにあるが、この場合に一対の電極６，６′を結ぶ
線上とヨーク部２ （２”）端部または励磁コイル３ａ
（３ａ’ ）東部中心との開き角度φは、コイル長Ｌ
＠ ０．５Ｄの場合φ二４０″となる。Ｄは測定管１の
内径である。また、Ｌが■の場合にはφ実３００となり
、Ｌ＜０．５Ｄの場合にはφ＞４０’となる。
磁コイル３ａ，３ａ’の配置によって関数磁界を形成す
ることにあるが、この場合に一対の電極６，６′を結ぶ
線上とヨーク部２ （２”）端部または励磁コイル３ａ
（３ａ’ ）東部中心との開き角度φは、コイル長Ｌ
＠ ０．５Ｄの場合φ二４０″となる。Ｄは測定管１の
内径である。また、Ｌが■の場合にはφ実３００となり
、Ｌ＜０．５Ｄの場合にはφ＞４０’となる。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、以上のような電磁流量計においては、関数分布
磁界を発生する観点から予め開き角度φが決定されるが
、逆に第１１図および第１２図に示す如くヨーク部２，
２′間、励磁コイル３ａ，３ ａ ／間が十分離れてい
るので、その間を通る磁束によって一対の電極６．６′
で得られる測定信号にふらつきが生ずる。
磁界を発生する観点から予め開き角度φが決定されるが
、逆に第１１図および第１２図に示す如くヨーク部２，
２′間、励磁コイル３ａ，３ ａ ／間が十分離れてい
るので、その間を通る磁束によって一対の電極６．６′
で得られる測定信号にふらつきが生ずる。
以下、具体的に関数分布磁界と測定信号のふらつきとの
関係について説明する。一般に、流体軸方向の磁場の長
さが比較的短い電磁流量計では、第１３図に示すように
一対の電極６，６′間に発生する起電力（測定信号）と
流速の関係は、・ｖｚ −Ｒ− ｄθ − ｄ Ｒ
・（１）で表される。但し、Ｄは測定管１の内径、ａは
測定管の内半径、Ｒ − ｒ ／ ａ ，θは極座標変
換を行うために用いた角度、Ｂｘ，ＢｙはＰ点でのＸ方
向、ｙ方向の磁束密度、Ｗｘ，ＷｙはＰ点にＸ方向また
はｙ方向の起電力が発生したとき一対の電極６．６′間
にどの程度となって現れるかを示す係数、Ｖｚは紙面に
直角方向の測定管１内の流速である。そのうち、係数Ｗ
ｘは電磁気学を応用することにより、 Ｗｘ − （Ｒ２ｓｌｎ２θ）／ （１−２Ｒ２ｃｏｓ２θ十Ｒ’） −（２）で現わす
ことができ、一方、係数ｗｙは第１０図に示すごとく単
位起電力が測定管１内の任意の点に発生したとき、電極
６，６′に寄与する重み関数であって、次の（３）式で
表わすことができる。
関係について説明する。一般に、流体軸方向の磁場の長
さが比較的短い電磁流量計では、第１３図に示すように
一対の電極６，６′間に発生する起電力（測定信号）と
流速の関係は、・ｖｚ −Ｒ− ｄθ − ｄ Ｒ
・（１）で表される。但し、Ｄは測定管１の内径、ａは
測定管の内半径、Ｒ − ｒ ／ ａ ，θは極座標変
換を行うために用いた角度、Ｂｘ，ＢｙはＰ点でのＸ方
向、ｙ方向の磁束密度、Ｗｘ，ＷｙはＰ点にＸ方向また
はｙ方向の起電力が発生したとき一対の電極６．６′間
にどの程度となって現れるかを示す係数、Ｖｚは紙面に
直角方向の測定管１内の流速である。そのうち、係数Ｗ
ｘは電磁気学を応用することにより、 Ｗｘ − （Ｒ２ｓｌｎ２θ）／ （１−２Ｒ２ｃｏｓ２θ十Ｒ’） −（２）で現わす
ことができ、一方、係数ｗｙは第１０図に示すごとく単
位起電力が測定管１内の任意の点に発生したとき、電極
６，６′に寄与する重み関数であって、次の（３）式で
表わすことができる。
Ｗｙ− （１−Ｒ２ ｃｏｓ２θ）／
（１−２Ｒ２ ｃｏｓ２θ＋Ｒ’） −（３）ところ
で、従来の電磁流量計の場合には、第１１図、第１２図
に示す如く電極近傍では一対の電極６．６′を結ぶ線ｙ
．ｙ’方向に磁束が発生し、かつ、その紙面に垂直であ
ってｙ−ｙ’軸を包含する面に対して対称で方向反対の
磁束線が発生することから、第１４図の如く電極近傍の
磁束密度Ｂｘ，Ｂｙが複雑に分布し、しかも電極近傍の
重み関数Ｗｘ，Ｗｙと組み合わさってＷ ｘ Ｂ ｙ
，Ｗ ｙ Ｂ ｘとなり、この部分に偏流した流体が通
過したとき流体に起電力が発生し、これが一対の電極６
，６′に測定信号のふらつきとなって現れてくる。この
ように複雑な磁束の発生は関数磁束を発生させるために
第１４図に示す２ｈを大きくしているためである。
で、従来の電磁流量計の場合には、第１１図、第１２図
に示す如く電極近傍では一対の電極６．６′を結ぶ線ｙ
．ｙ’方向に磁束が発生し、かつ、その紙面に垂直であ
ってｙ−ｙ’軸を包含する面に対して対称で方向反対の
磁束線が発生することから、第１４図の如く電極近傍の
磁束密度Ｂｘ，Ｂｙが複雑に分布し、しかも電極近傍の
重み関数Ｗｘ，Ｗｙと組み合わさってＷ ｘ Ｂ ｙ
，Ｗ ｙ Ｂ ｘとなり、この部分に偏流した流体が通
過したとき流体に起電力が発生し、これが一対の電極６
，６′に測定信号のふらつきとなって現れてくる。この
ように複雑な磁束の発生は関数磁束を発生させるために
第１４図に示す２ｈを大きくしているためである。
勿論、関数分布磁界を発生する機能を持たない電磁流量
計では、前述した如く電磁流量計の設置位置より上流側
の移送管路に十分な長さの直管部を有していない場合、
或いは電磁流量計より上流側の管内に錆や固形物の不均
一な付着、または固形物の沈殿等によって偏流が生じた
場合には、般的な流量測定誤差の他、前述同様に測定信
号のふらつきが問題となる。
計では、前述した如く電磁流量計の設置位置より上流側
の移送管路に十分な長さの直管部を有していない場合、
或いは電磁流量計より上流側の管内に錆や固形物の不均
一な付着、または固形物の沈殿等によって偏流が生じた
場合には、般的な流量測定誤差の他、前述同様に測定信
号のふらつきが問題となる。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、関数分布磁
界を発生する機能を持たせつつ測定信号のふらつきを大
幅に低減化しうる電磁流量計を提供することを目的とす
る。
界を発生する機能を持たせつつ測定信号のふらつきを大
幅に低減化しうる電磁流量計を提供することを目的とす
る。
また、他の発明の目的とするところは、コンパクト化な
いし構造の簡素化を実現しうる電磁流量計を提供するこ
とにある。
いし構造の簡素化を実現しうる電磁流量計を提供するこ
とにある。
更に、他の発明の目的とするところは、磁束の立上がり
を速めて高速測定を可能とする電磁流量計を堤供するこ
とにある。
を速めて高速測定を可能とする電磁流量計を堤供するこ
とにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
先ず、請求項１〜３に対応する発明は上記課題を解決す
るために、一対または複数対の電極を結ぶラインを挟む
ように測定管の外側に配置される組をなす磁界発生用コ
イルの当該各組の磁界発生用コイルとして、少なくとも
複数のコイルに分割するとともに、そのうち１つのコイ
ルは前記対をなす電極を結ぶラインから最も遠い位置に
磁性材製ポールピース付コイルをもって構成し、他のコ
イルつまり前記磁性材製ポールピース以外のコイルは前
記一対をなす電極を結ぶラインと前記磁性材製ポールピ
ース付コイルとの間に位置するごとく設けてなる構成で
ある。更に、前記磁性材製ポールピース以外のコイルの
うち前記対をなす電極を結ぶラインに最も近いコイルの
端部は電極に近づけるように設けるものである。
るために、一対または複数対の電極を結ぶラインを挟む
ように測定管の外側に配置される組をなす磁界発生用コ
イルの当該各組の磁界発生用コイルとして、少なくとも
複数のコイルに分割するとともに、そのうち１つのコイ
ルは前記対をなす電極を結ぶラインから最も遠い位置に
磁性材製ポールピース付コイルをもって構成し、他のコ
イルつまり前記磁性材製ポールピース以外のコイルは前
記一対をなす電極を結ぶラインと前記磁性材製ポールピ
ース付コイルとの間に位置するごとく設けてなる構成で
ある。更に、前記磁性材製ポールピース以外のコイルの
うち前記対をなす電極を結ぶラインに最も近いコイルの
端部は電極に近づけるように設けるものである。
なお、請求項１〜３は、コイルを包囲する磁性材製コア
や外筺の有るなしに拘らず或り立っものである。
や外筺の有るなしに拘らず或り立っものである。
次に、請求項４に対応する発明は、磁性材製ポールピー
ス付コイルのポールピースの後端面と外筺の内面とを密
着しまたはギャップを形成するごとく構威したものであ
り、その他の構戊、つまり磁界発生用コイルを複数のコ
イルに分割するとともに、そのうち１つのコイルを磁性
材製ポールピース付コイルとする点は請求項１〜３に対
応する発明と同じである。
ス付コイルのポールピースの後端面と外筺の内面とを密
着しまたはギャップを形成するごとく構威したものであ
り、その他の構戊、つまり磁界発生用コイルを複数のコ
イルに分割するとともに、そのうち１つのコイルを磁性
材製ポールピース付コイルとする点は請求項１〜３に対
応する発明と同じである。
さらに、請求項５に対応する発明は、外筺の内側に或層
鉄心またはパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコア等の
コアを配置する構成であり、その他の構戊、つまり磁界
発生用コイルを複数のコイルに分割するとともに、その
うち１つのコイルを磁性材製ポールピース付コイルとす
る点は請求項１〜３に対応する発明と同じである。
鉄心またはパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコア等の
コアを配置する構成であり、その他の構戊、つまり磁界
発生用コイルを複数のコイルに分割するとともに、その
うち１つのコイルを磁性材製ポールピース付コイルとす
る点は請求項１〜３に対応する発明と同じである。
（作用）
請求項１〜３に対応する発明は以上のような手段を講じ
たことにより、磁性材製ポールピース付コイルと磁性材
製ポールピース付コイル以外のコイルとから或る磁界発
生用コイルにより測定管内に関数分布磁界を形成し、か
つ、磁性材製ポールピース付コイル以外のコイルのうち
対をなす電極を結ぶラインに最も近いコイルの端部を電
極近くまで近づけることによって電極を結ぶライン方向
の磁界を零或いは著しく少なくすることにより、偏流に
よる測定信号のふらつきをなくすものである。
たことにより、磁性材製ポールピース付コイルと磁性材
製ポールピース付コイル以外のコイルとから或る磁界発
生用コイルにより測定管内に関数分布磁界を形成し、か
つ、磁性材製ポールピース付コイル以外のコイルのうち
対をなす電極を結ぶラインに最も近いコイルの端部を電
極近くまで近づけることによって電極を結ぶライン方向
の磁界を零或いは著しく少なくすることにより、偏流に
よる測定信号のふらつきをなくすものである。
５
次に、請求項４に対応すね発明は、外筺が磁性与′
材で形成されている場合、ポールピースの後端面と外筺
の内面とを密着させることにより、前記外筺が磁界発生
用コイルの帰還磁路となりひいては電磁流量計全体の外
形を小さくすることができ、一方、ポールピースの後端
面と外筺との間のギャップを形成するようにすれば、構
成を簡素化することができる。
の内面とを密着させることにより、前記外筺が磁界発生
用コイルの帰還磁路となりひいては電磁流量計全体の外
形を小さくすることができ、一方、ポールピースの後端
面と外筺との間のギャップを形成するようにすれば、構
成を簡素化することができる。
請求項５に対応する発明は、外筺の内側に或層鉄心また
はパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコア等のコアを配
置することにより、磁界発生用コイルから発生する正負
方向の磁束の立上がりが速くなり、流量測定の高速化を
図ることができる。
はパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコア等のコアを配
置することにより、磁界発生用コイルから発生する正負
方向の磁束の立上がりが速くなり、流量測定の高速化を
図ることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を説明するに先立ち、本発明を容
易に理解するための原理について説明する。一般の電磁
流量計では、例えば第１０図に示す重み関数のうち０．
５および２．０の重み関数についてみれば、測定管内に
偏流があるとき電極６，６′への影響は０．５： ２．
０ − １ ： ４となり、４倍の測定誤差が生ずる。
易に理解するための原理について説明する。一般の電磁
流量計では、例えば第１０図に示す重み関数のうち０．
５および２．０の重み関数についてみれば、測定管内に
偏流があるとき電極６，６′への影響は０．５： ２．
０ − １ ： ４となり、４倍の測定誤差が生ずる。
従って、関数磁界に近づけて偏流の影響を小さくするこ
とが非常に重要になってくる。
とが非常に重要になってくる。
そこで今、第１５図（ａ）に示す如く一組の励磁コイル
３ａ，３ａ’間の距離２ｈを十分小さくするか、或いは
２ｈ−０とした場合にはコイル間の磁束は互いに反対方
向の磁束によって相殺されてほぼ零となり、第１５図（
ｂ）のようにすべての磁束が一対の電極６，６′を結ぶ
線と直交する方向に形成する。その結果、Ｓｙ＝Ｏとな
り、（１）式は、Ｅ＝ （Ｄ／π）ｆ’ ｆ”−Ｗｙ＊
Ｂｘ＊Ｖｚ００ −Ｒ−ｄθ− ｄ Ｒ ・（ｌａ） とすることができる。
３ａ，３ａ’間の距離２ｈを十分小さくするか、或いは
２ｈ−０とした場合にはコイル間の磁束は互いに反対方
向の磁束によって相殺されてほぼ零となり、第１５図（
ｂ）のようにすべての磁束が一対の電極６，６′を結ぶ
線と直交する方向に形成する。その結果、Ｓｙ＝Ｏとな
り、（１）式は、Ｅ＝ （Ｄ／π）ｆ’ ｆ”−Ｗｙ＊
Ｂｘ＊Ｖｚ００ −Ｒ−ｄθ− ｄ Ｒ ・（ｌａ） とすることができる。
さらに、励磁コイル等により関数磁界を得るように作れ
ば、等価的にＢｘ−（１／Ｗｙ）の磁束密度となり、（
１ａ〉式は簡略化されるため、Ｅ − （Ｄ／ π）
ｆ’． ｆ’．π．ｖｚａＲ●ｄθ−ｄＲ・・・（ｌｂ
） となる。
ば、等価的にＢｘ−（１／Ｗｙ）の磁束密度となり、（
１ａ〉式は簡略化されるため、Ｅ − （Ｄ／ π）
ｆ’． ｆ’．π．ｖｚａＲ●ｄθ−ｄＲ・・・（ｌｂ
） となる。
そこで、（ｌｂ）式に基づいて起電力が得られれば理想
的であるが、Ｗ ｙ Ｂ ｘの値がＷｙより小さくなれ
ば、偏流の改善に役立つ。そして、かかる改善によって
４倍の測定誤差を２倍の測定誤差、さらには１倍に減少
させ得れば非常に大きな効果が得られることになる。
的であるが、Ｗ ｙ Ｂ ｘの値がＷｙより小さくなれ
ば、偏流の改善に役立つ。そして、かかる改善によって
４倍の測定誤差を２倍の測定誤差、さらには１倍に減少
させ得れば非常に大きな効果が得られることになる。
そこで、本発明の電磁流量計としては、前記（ｌａ）式
を適用できる磁束発生構造を目指すことにより、流体の
流れが軸対称でなくても偏流による測定誤差を大幅に低
減できることになる。
を適用できる磁束発生構造を目指すことにより、流体の
流れが軸対称でなくても偏流による測定誤差を大幅に低
減できることになる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。本来、理想的には第１図に２点鎖線で示す如く励磁コ
イル（イ）の端部を電極近傍まで近づけ、かつ、その位
置から外方に突出するｓｉｎ分布励磁コイルとなるよう
に形成すれば、２ｈをほぼ零とすることができ、かつ、
関数磁界を得ることが可能であるが、コイル最大突出部
分の断面積が非常に大きくなって外筺（口）が大型化し
、またコイルの製造作業が煩雑化し、コスト的にも高く
なる。
。本来、理想的には第１図に２点鎖線で示す如く励磁コ
イル（イ）の端部を電極近傍まで近づけ、かつ、その位
置から外方に突出するｓｉｎ分布励磁コイルとなるよう
に形成すれば、２ｈをほぼ零とすることができ、かつ、
関数磁界を得ることが可能であるが、コイル最大突出部
分の断面積が非常に大きくなって外筺（口）が大型化し
、またコイルの製造作業が煩雑化し、コスト的にも高く
なる。
そこで、以上のような点に対処するために、第１図の実
線で示すような構造とする。すなわち、測定管１１に流
体の流れおよび磁束の方向と直交する方向に位置し、か
つ、測定管１１１こ対して李色縁を施して接液するよう
に一対の電極１２．１２’が対向して設けられている。
線で示すような構造とする。すなわち、測定管１１に流
体の流れおよび磁束の方向と直交する方向に位置し、か
つ、測定管１１１こ対して李色縁を施して接液するよう
に一対の電極１２．１２’が対向して設けられている。
そして、これら一文１の電極１２．１２’を結ぶライン
を挟むよう１こそれぞれのコイル端部が電極近傍位置ま
で近づＣナて測定管１１の外周に一組の鞍形励磁コイノ
レ１３，１３′が配置されている。さらに、前記一文１
の電極１２．１２’を結ぶラインの中心点を通る直交軸
線ｘ−ｘ’上に位置して測定管１１の外周１こ図示２点
鎖線で示すｓ１ｎ分布コイル（イ）としたときに断面積
大となる部分と巻数的に等価な機能を持つほぼＴ字状の
磁性材製ポールピース付コイノレ１４．１４’が設けら
れている。１４ａ，１４ａ’はポールピース、１４ｂ，
１４ｂ’ ４よコイノレ部である。
を挟むよう１こそれぞれのコイル端部が電極近傍位置ま
で近づＣナて測定管１１の外周に一組の鞍形励磁コイノ
レ１３，１３′が配置されている。さらに、前記一文１
の電極１２．１２’を結ぶラインの中心点を通る直交軸
線ｘ−ｘ’上に位置して測定管１１の外周１こ図示２点
鎖線で示すｓ１ｎ分布コイル（イ）としたときに断面積
大となる部分と巻数的に等価な機能を持つほぼＴ字状の
磁性材製ポールピース付コイノレ１４．１４’が設けら
れている。１４ａ，１４ａ’はポールピース、１４ｂ，
１４ｂ’ ４よコイノレ部である。
なお、これらコイル（１３．１３’ ）と（１４．１４
′）の巻数は予め定まっている目標とする起電力Ｅを用
いているが計算によってコイノレ総数２７（Ｔ−コイル
１３と１４との巻数一コイノレ１３′と１４′との巻数
）を求めることができるので、この片側のコイル巻数Ｔ
を用いて下記するｓ１ｎ分割の計算式により決定するこ
とができる。
′）の巻数は予め定まっている目標とする起電力Ｅを用
いているが計算によってコイノレ総数２７（Ｔ−コイル
１３と１４との巻数一コイノレ１３′と１４′との巻数
）を求めることができるので、この片側のコイル巻数Ｔ
を用いて下記するｓ１ｎ分割の計算式により決定するこ
とができる。
因みに、Ｔをｎ個にｓｉｎ分割する計算は、で表わされ
、第１図の如く２分割するコイル（１３．１３’ ）と
（１４．１４’ ）のターン数を容易に求めることがで
きる。
、第１図の如く２分割するコイル（１３．１３’ ）と
（１４．１４’ ）のターン数を容易に求めることがで
きる。
具体的には、分割数〔２〕、口径７５ｍｍ，総巻数２７
−１４４０ターン、Ｔ−７２０ターンとし、かつ、コン
ピュータシミュレーションと実験によってφ，−０°
φ．．−４０° φ，，ｓ＋ｍ９Ｑ’と定めた場合、前
記（４）式、（５）式を用いて、ＴＩターン数一− ７
２０［ ｃｏｓφ］。 −１６８９０° Ｔ２ターン数一−７２０［ ｃｏｓφ］４ｏ． −５
５２成るターン数を得ることができる。つまり、コイル
１３．１３’側にそれぞれ１６８ターン、磁性材製ポー
ルピース付コイル１４．１４’側にそれぞれ５５２ター
ンを巻装すればよい。
−１４４０ターン、Ｔ−７２０ターンとし、かつ、コン
ピュータシミュレーションと実験によってφ，−０°
φ．．−４０° φ，，ｓ＋ｍ９Ｑ’と定めた場合、前
記（４）式、（５）式を用いて、ＴＩターン数一− ７
２０［ ｃｏｓφ］。 −１６８９０° Ｔ２ターン数一−７２０［ ｃｏｓφ］４ｏ． −５
５２成るターン数を得ることができる。つまり、コイル
１３．１３’側にそれぞれ１６８ターン、磁性材製ポー
ルピース付コイル１４．１４’側にそれぞれ５５２ター
ンを巻装すればよい。
なお、（小励磁゛電流）×（多巻コイル形）の電磁流量
計では第２図の如＜Ｔ＋側に相当するコイル１３．１３
’を薄くして４０＠全域にわたってはわせるように配置
するのが理想的であるが、コイル１３．１３’を集中ま
とめ巻とし、かつ、製作上２ｈを小さくおさえるために
コイル１３，１３′を電極近くに寄せる場合、すなわち
第３図のような場合、Ｔ，の巻数は多少減らす改善が必
要である第３図の構造は作業効率等の点から有効である
。
計では第２図の如＜Ｔ＋側に相当するコイル１３．１３
’を薄くして４０＠全域にわたってはわせるように配置
するのが理想的であるが、コイル１３．１３’を集中ま
とめ巻とし、かつ、製作上２ｈを小さくおさえるために
コイル１３，１３′を電極近くに寄せる場合、すなわち
第３図のような場合、Ｔ，の巻数は多少減らす改善が必
要である第３図の構造は作業効率等の点から有効である
。
また、（大励磁電流）×（小巻コイル形）の電磁流量計
では、例えば第４図（ａ）、第５図（ａ）に示す如＜
Ｔ ｒ側に相当するコイル１３．１３’に小巻コイル例
えば板状コイルを１ターンまたは複数ターンを設けるよ
うにすれば、ｙ−ｙ’方向の磁束がなくなるか、著しく
小さくなり、測定信号のふらつきを最小限におさえるこ
とができる。第４図（ｂ〉、第５図（ｂ）は第４図（ａ
）、第５図（ａ）の等価回路図である。なお、この板状
コイル１３．１３′としては例えば超電導材を用いて形
成してもよい。このとき、ポールピース付コイル１４，
１４′のコイル部１４ｂ，１４ｂ’ もコイル１３，
１３′と同様に小巻数の場合には太い板状コイルまたは
超電導コイルを用いてもよい。
では、例えば第４図（ａ）、第５図（ａ）に示す如＜
Ｔ ｒ側に相当するコイル１３．１３’に小巻コイル例
えば板状コイルを１ターンまたは複数ターンを設けるよ
うにすれば、ｙ−ｙ’方向の磁束がなくなるか、著しく
小さくなり、測定信号のふらつきを最小限におさえるこ
とができる。第４図（ｂ〉、第５図（ｂ）は第４図（ａ
）、第５図（ａ）の等価回路図である。なお、この板状
コイル１３．１３′としては例えば超電導材を用いて形
成してもよい。このとき、ポールピース付コイル１４，
１４′のコイル部１４ｂ，１４ｂ’ もコイル１３，
１３′と同様に小巻数の場合には太い板状コイルまたは
超電導コイルを用いてもよい。
１５はコイル１３．１３’ １４．１４’等を保護
するための外筺であって、この外筺内面は例えばポール
ピース付コイル１４．１４’のポールピース１４ａ，１
４ａ’後端面と密着接合する如く設けられている。この
ポールピース後端面とは外側に突出して外筺と対する面
をいう。なお、この外筺１５は磁性材を用いて帰還磁路
としての機能を持たせる場合、或いは非磁性材を用いる
ことにより空間部分を帰還磁路とする場合、さらには外
筺内側にコアを設ける場合等種々考えられる。
するための外筺であって、この外筺内面は例えばポール
ピース付コイル１４．１４’のポールピース１４ａ，１
４ａ’後端面と密着接合する如く設けられている。この
ポールピース後端面とは外側に突出して外筺と対する面
をいう。なお、この外筺１５は磁性材を用いて帰還磁路
としての機能を持たせる場合、或いは非磁性材を用いる
ことにより空間部分を帰還磁路とする場合、さらには外
筺内側にコアを設ける場合等種々考えられる。
つまり、外筺１５内面とポールピース１４ａ，１４ａ′
後端面とは密着接合するのが望ましいが、構造上その他
の理由から外筺１５とポールピース１４ａ，１４ａ’
との間にギャップを設けてもよく、この場合には所定の
磁束密度を得るために２０％程度励磁電流を大きくする
必要があるが、外筺１５をポールピース付コイル１４．
１４’とは無関係に取り付けられるので、構造の簡素化
、組み立て作業の効率アップに寄与する。また、外筺１
５に非磁性材を用いた場合、外筺全体が空芯的な特性を
有し、コイルには磁性材外筺の場合よりも大きな励磁電
流を流す必要があるが、磁束の立上がりが速く、高速測
定用の電磁流量計を作ることができる。この様に高速化
が可能になれば、電極１２．１２’から発生する電気化
学的ノイズと無関係に流量を測定できる。さらに、外筺
内側に成層鉄心を設ける場合にはその成層鉄心を外筺内
面に密着させてもよく、或いは所定距離離して設けても
よく、しかも成層鉄心内面とポールピース１４ａ．１４
ａ’後端面との間にギャップを形成してもよく、或いは
密着形としてもよい。なお、成層鉄心に代えてパウダ磁
性材を樹脂で固めたダストコアを用いてもよく、この点
ポールピース１４ａ， １４ａ’ も同様であって成
層鉄心またはパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコアを
用いてもよい。なお、或層鉄心またはダストコア自体が
外筺の役目をする場合には外筺１５は必ずしも必要とし
ない。
後端面とは密着接合するのが望ましいが、構造上その他
の理由から外筺１５とポールピース１４ａ，１４ａ’
との間にギャップを設けてもよく、この場合には所定の
磁束密度を得るために２０％程度励磁電流を大きくする
必要があるが、外筺１５をポールピース付コイル１４．
１４’とは無関係に取り付けられるので、構造の簡素化
、組み立て作業の効率アップに寄与する。また、外筺１
５に非磁性材を用いた場合、外筺全体が空芯的な特性を
有し、コイルには磁性材外筺の場合よりも大きな励磁電
流を流す必要があるが、磁束の立上がりが速く、高速測
定用の電磁流量計を作ることができる。この様に高速化
が可能になれば、電極１２．１２’から発生する電気化
学的ノイズと無関係に流量を測定できる。さらに、外筺
内側に成層鉄心を設ける場合にはその成層鉄心を外筺内
面に密着させてもよく、或いは所定距離離して設けても
よく、しかも成層鉄心内面とポールピース１４ａ．１４
ａ’後端面との間にギャップを形成してもよく、或いは
密着形としてもよい。なお、成層鉄心に代えてパウダ磁
性材を樹脂で固めたダストコアを用いてもよく、この点
ポールピース１４ａ， １４ａ’ も同様であって成
層鉄心またはパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコアを
用いてもよい。なお、或層鉄心またはダストコア自体が
外筺の役目をする場合には外筺１５は必ずしも必要とし
ない。
従って、以上のような実施例の構成によれば、通常の鞍
形励磁コイル１３．１３’ とポールピース付コイル１
４．１４’ に分割することにより、ｓｉｎ分布コイル
と等価に設計でき、偏流の影響を小さく抑えることがで
きる。また、励磁コイル１３．１３’の端部を電極１２
．１２’近傍まで寄せることにより、２ｈを十分小さく
でき、測定信号のふらつきを低減化できる。しかも、ポ
ールピース付コイル１４．１４’を用いてｓｉｎ分布コ
イルと等価な機能を持たせたので、コンパクトな電磁流
量計を実現でき、コイルの製造も容易になる。
形励磁コイル１３．１３’ とポールピース付コイル１
４．１４’ に分割することにより、ｓｉｎ分布コイル
と等価に設計でき、偏流の影響を小さく抑えることがで
きる。また、励磁コイル１３．１３’の端部を電極１２
．１２’近傍まで寄せることにより、２ｈを十分小さく
でき、測定信号のふらつきを低減化できる。しかも、ポ
ールピース付コイル１４．１４’を用いてｓｉｎ分布コ
イルと等価な機能を持たせたので、コンパクトな電磁流
量計を実現でき、コイルの製造も容易になる。
次に、第６図は本発明の他の実施例を示す図である。こ
れは、複数対の電極（１２ａ，１２ａ’ ）（１２ｂ，
１２ｂ’ ）を有する電磁流量計において偏流の影響を
小さくするために鞍形励磁コイル１３．１３’ とポー
ルピース付コイル１４．１４’を設けた措成である。
れは、複数対の電極（１２ａ，１２ａ’ ）（１２ｂ，
１２ｂ’ ）を有する電磁流量計において偏流の影響を
小さくするために鞍形励磁コイル１３．１３’ とポー
ルピース付コイル１４．１４’を設けた措成である。
さらに、第７図（ａ） ．（ｂ）は４分割コイルとした
例である。この４分割コイルのうち、鞍形励磁コイル１
３．１３’を３分割し、電極１２．１２’から最も遠い
１つのコイルを磁性材製ポールピース付コイル１４．１
４’ にしたもので、この場合の各対の励磁コイル１３
ａ．１３ａ’ １３ｂ，１３ｂ’ １３ｃ，１
３ｃ’およびポールピース付コイル１４．１４’の巻数
は前記（４）式〜（８）式に基づいて決定し、コイルを
計算から異なる位置に多少ずらせて位置する場合は計算
、実験等により修正を行って決定する。
例である。この４分割コイルのうち、鞍形励磁コイル１
３．１３’を３分割し、電極１２．１２’から最も遠い
１つのコイルを磁性材製ポールピース付コイル１４．１
４’ にしたもので、この場合の各対の励磁コイル１３
ａ．１３ａ’ １３ｂ，１３ｂ’ １３ｃ，１
３ｃ’およびポールピース付コイル１４．１４’の巻数
は前記（４）式〜（８）式に基づいて決定し、コイルを
計算から異なる位置に多少ずらせて位置する場合は計算
、実験等により修正を行って決定する。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
外筺１５として円筒状のものを用いたが、四角形の筒体
ものを用いてもよい。
ものを用いてもよい。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば次に述べるような種
々の効果を奏する。
々の効果を奏する。
先ず、請求項１〜３記載の発明においては、磁界発生用
コイルを分割してその１つを磁性材製ポールピース付コ
イルとし、かつ、対をなす電極を結ぶラインに最も近い
ポールピース付コイル以外のコイル端部を電極近くまで
近づけたことにより、コンパクトな構成で関数分布磁界
を形成でき、流体の偏流に影響されずに流速または流量
を正確に測定できる。
コイルを分割してその１つを磁性材製ポールピース付コ
イルとし、かつ、対をなす電極を結ぶラインに最も近い
ポールピース付コイル以外のコイル端部を電極近くまで
近づけたことにより、コンパクトな構成で関数分布磁界
を形成でき、流体の偏流に影響されずに流速または流量
を正確に測定できる。
次に、請求項４記載の発明では、電磁流量計全体の外形
を小さくすることができ、一方、磁性材製ポールピース
付コイルの後端面と外筺との間にギャップを形或するよ
うにすれば、組み立て等の簡素化を図ることができる。
を小さくすることができ、一方、磁性材製ポールピース
付コイルの後端面と外筺との間にギャップを形或するよ
うにすれば、組み立て等の簡素化を図ることができる。
さらに、請求項５記載の発明では、磁界発生用コイルか
ら発生する磁束の立上がりを速くすることができ、これ
によって電極からの電気化学ノイズを除去でき、流量測
定の高速化を図ることができる。
ら発生する磁束の立上がりを速くすることができ、これ
によって電極からの電気化学ノイズを除去でき、流量測
定の高速化を図ることができる。
第１図ないし第５図（ａ） ， （ｂ）は本発明に係わ
る一実施例を説明するために示したもので、第１図は電
磁流量計の横断面図、第２図および第３図は小励磁電流
・多巻コイル形におけるポールピース付コイル以外のコ
イルの理想配置図および作業効率等から考えたコイルの
配置図、第４図（ａ）および第５図（ａ）は大励磁電流
・小巻コイル形におけるコイル配置図、第４図（ｂ）お
よび第５図（ｂ）は第４図（ａ）および第５図（ａ）の
等価回路図、第６図は本発明の他の実施例を示す横断面
図、第７図は同じく本発明の他の実施例を示す横断面図
、第８図（ａ） ． （ｂ）ないし第１４図は従来例を
説明するために示したもので、第８図（ａ）は横断面図
、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、第９図（ａ）は従
来の他の電磁流量計の横断面図、同図（ｂ）は同図（ａ
）の正面図、第１０図は均一磁界下での測定管内の起電
力寄与率（重み関数）を示す図、第１１図および第１２
図は第８図および第９図の電磁流量計での対をなす電極
を結ぶ方向の磁束等の分布図、第１３図は関数磁界と測
定信号のふらつきとの関係を説明する図、第１４図は励
磁コイル間の複雑な磁束分布状態を示す図、第１５図は
本発明を実現するための原理を説明するための図である
。 １ １−・・測定管、１２．１２’ ，１２ａ．１２ａ
１２ｂ，１２ｂ’・・・電極、１３．１３’・・・ポー
ルピース付コイル以外のコイル、１４．１４’ ・・・
ポールピース付コイル、１４ａ，１４ａ′・・・ポール
ピース、１４ｂ，１４ｂ’ ・・・コイル部、１５・・
・外筺。
る一実施例を説明するために示したもので、第１図は電
磁流量計の横断面図、第２図および第３図は小励磁電流
・多巻コイル形におけるポールピース付コイル以外のコ
イルの理想配置図および作業効率等から考えたコイルの
配置図、第４図（ａ）および第５図（ａ）は大励磁電流
・小巻コイル形におけるコイル配置図、第４図（ｂ）お
よび第５図（ｂ）は第４図（ａ）および第５図（ａ）の
等価回路図、第６図は本発明の他の実施例を示す横断面
図、第７図は同じく本発明の他の実施例を示す横断面図
、第８図（ａ） ． （ｂ）ないし第１４図は従来例を
説明するために示したもので、第８図（ａ）は横断面図
、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、第９図（ａ）は従
来の他の電磁流量計の横断面図、同図（ｂ）は同図（ａ
）の正面図、第１０図は均一磁界下での測定管内の起電
力寄与率（重み関数）を示す図、第１１図および第１２
図は第８図および第９図の電磁流量計での対をなす電極
を結ぶ方向の磁束等の分布図、第１３図は関数磁界と測
定信号のふらつきとの関係を説明する図、第１４図は励
磁コイル間の複雑な磁束分布状態を示す図、第１５図は
本発明を実現するための原理を説明するための図である
。 １ １−・・測定管、１２．１２’ ，１２ａ．１２ａ
１２ｂ，１２ｂ’・・・電極、１３．１３’・・・ポー
ルピース付コイル以外のコイル、１４．１４’ ・・・
ポールピース付コイル、１４ａ，１４ａ′・・・ポール
ピース、１４ｂ，１４ｂ’ ・・・コイル部、１５・・
・外筺。
Claims (5)
- （１）測定管の外側に磁界発生用コイルが配置され、こ
のコイルから発生されて前記測定管内に形成される磁界
と作用して流体に誘起する起電力を一対または複数対の
電極を用いて取り出す電磁流量計において、 前記コイルを複数に分割するとともにその１つのコイル
を磁性材製ポールピース付コイルとしたことを特徴とす
る電磁流量計。 - （２）ポールピース付コイルは前記対をなす電極を結ぶ
ラインから最も遠い位置に設け、一方、ポールピース付
コイル以外のコイルは前記対をなす電極を結ぶラインと
前記ポールピース付コイルとの間に位置するごとく設け
た請求項１記載の電磁流量計。 - （３）ポールピース付コイルは前記対をなす電極を結ぶ
ラインから最も遠い位置に設け、一方、ポールピース付
コイル以外のコイルは前記対をなす電極を結ぶラインと
前記ポールピース付コイルとの間に位置するごとく設け
、かつ、前記対をなす電極を結ぶライン側に位置するコ
イルのコイル端部を電極近くまで近ずけるように設けた
請求項１記載の電磁流量計。 - （４）測定管の外側に磁界発生用コイルが配置され、こ
のコイルから発生されて前記測定管内に形成される磁界
と作用して流体に誘起する起電力を一対または複数対の
電極を用いて取り出すとともに、前記コイルの外側に外
筺を設けた電磁流量計において、 前記コイルを複数に分割するとともにその１つのコイル
を磁性材製ポールピース付コイルとし、かつ、この磁性
材製ポールピース付コイルのポールピース後端面と前記
外筺の内面とを密着またはギャップを形成するごとく設
けたことを特徴とする電磁流量計。 - （５）測定管の外側に磁界発生用コイルが配置され、こ
のコイルから発生されて前記測定管内に形成される磁界
と作用して流体に誘起する起電力を一対または複数対の
電極を用いて取り出すとともに、前記コイルの外側に外
筺を設けた電磁流量計において、 前記コイルを複数に分割するとともにその１つのコイル
を磁性材製ポールピース付コイルとし、かつ、この磁性
材製ポールピース付コイルと前記外筺との間にコアを配
置したことを特徴とする電磁流量計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236490A JP2557531B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 電磁流量計 |
| EP90309933A EP0418033B1 (en) | 1989-09-12 | 1990-09-11 | Electromagnetic flowmeter |
| DE69015526T DE69015526T2 (de) | 1989-09-12 | 1990-09-11 | Elektromagnetischer Durchflussmesser. |
| KR1019900014360A KR930007156B1 (ko) | 1989-09-12 | 1990-09-12 | 전자 유량계(electromagnetic flowmeter) |
| US07/581,059 US5125276A (en) | 1989-09-12 | 1990-09-12 | Electromagnetic flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1236490A JP2557531B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 電磁流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0399229A true JPH0399229A (ja) | 1991-04-24 |
| JP2557531B2 JP2557531B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17001504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236490A Expired - Lifetime JP2557531B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 電磁流量計 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5125276A (ja) |
| EP (1) | EP0418033B1 (ja) |
| JP (1) | JP2557531B2 (ja) |
| KR (1) | KR930007156B1 (ja) |
| DE (1) | DE69015526T2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| DK0543054T3 (da) * | 1991-11-22 | 1995-05-08 | Fischer & Porter Gmbh | Indretning til måling af strømningshastigheden af en væske, som indeholder elektriske ladninger |
| JPH05172601A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Toshiba Corp | 電磁流量計 |
| DK0649005T3 (da) * | 1993-10-14 | 1997-10-13 | Flowtec Ag | Magnetisk-induktiv gennemstrømningsføler |
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| US5708213A (en) * | 1996-05-01 | 1998-01-13 | Amj Equipment Corporation | Apparatus and associated method for sensing liquid flow and a liquid characteristic |
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| US5708212A (en) * | 1996-05-01 | 1998-01-13 | Amj Equipment Corporation | Apparatus for sensing liquid flow rate and conditioning velocity profile and associated methods |
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| DE102005002903A1 (de) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Abb Patent Gmbh | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
| WO2008123543A1 (ja) | 2007-04-02 | 2008-10-16 | Mitoshi Ishii | 蓄電池、蓄電池収納装置、蓄電池充電装置、及び、蓄電池の使用量精算装置 |
| DE102008035740A1 (de) | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Abb Technology Ag | Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einer kombinierte magnetische Flussleitmittel umfassenden Elektromagenteinheit |
| DE102008035739A1 (de) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Abb Technology Ag | Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einer gleichartige magnetische Flussleitmittel umfassenden Elektromagneteinheit |
| DE102008035724A1 (de) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Abb Technology Ag | Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einer magnetische Flussleitmittel aus einem Materialverbund umfassenden Elektromagneteinheit |
| US8857267B2 (en) * | 2012-09-04 | 2014-10-14 | King Fahd University of Pretroleum and Minerals | Multiphase flow detector |
| US8991264B2 (en) | 2012-09-26 | 2015-03-31 | Rosemount Inc. | Integrally molded magnetic flowmeter |
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