JPS6038182Y2 - 電磁流量計ユニツト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔開示の摘要〕 管路を通過する流体を測定するため上流側管路と下流側
管路のフランジ付端部間に挿入することができる極めて
小型の電磁流量計ユニット。

この流量計は強磁性体製リングで構成してあり、このリ
ング内に１対の励磁コイルがリングの長子軸線に対して
直角をなす軸線に沿って対向して支持してあり、その長
手軸線は環状圧力容器の中央流動通路を貫通する。

高強度の絶縁体製の圧力容器がリング内に鋳造され、コ
イルとコイル軸線に直角をなす軸線に沿う流動通路につ
いて直径的に対向する位置に配設された１対の電極とを
一体構造として収容する。

この流量計ユニットは圧力容器の孔を通るか或いはリン
グの外側にあるホルトて管路の端部フランジ間に挟持さ
れる。

〔考案の背景〕

この考案は電磁流量計、より詳しく言うと構成要素を頗
る小型のユニットにまとめられ、流動管路に容易に取付
けることのできる低価格の電磁流量計ユニットに関する
。

米国特許第３．６９５．１０４号、同第３．８２４．８
５６号、同第３．７８３．６８７号、同第３．９６５．
７３８号に開示されているような電磁流量計は腐食性酸
類、下水、スラリなとの処理し難い問題のある流体の体
積流体を測定するのに特に適する。

それというのは、その流量計は流れの障害物がないから
、詰ったりからまったりする心配がない。

この流量計は処理する液体が均質コンシスチンシーのも
のであっても支障なくその液体の流量を測定するのに使
うことができる。

障害物がない構造であることのさらに利点とするところ
は、圧力損失が等直径の管路の等細長さの出会うレベル
に低下されることで、他の流量測定方式に比べて新設ま
たは現用水圧管路の圧力源に関する要件を軽減または節
約する。

電磁流量計においては、磁界が発生され、その磁束は測
定しようとする流体を通す流れ管の長手軸線と流れ管に
ついて直径的に対向する位置に配した電極についての横
軸線とに相互に垂直をなすものである。

その作動原理は、導体を磁界について直角に移動すると
その導体に誘導される電圧はその導体の速度に比例する
と言うファラデーの誘導の法則に基づくものである。

測定される流体は磁界を通って移動する一連の流体導体
を効果的に構成し、流体の流速が早けれは早いほど電極
に生する電圧の瞬間値が大きくなる。

市販の電磁流量計の代表的なものはアメリカ合衆国ペン
シルバニア州つオーミンスクーのフィッシャー・エンド
・ポーター・カンパニーにて製造されているもので、そ
のモデル１０Ｄ１４３幌量計は同社発行のインストラク
ション・ブレティン＜Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｂｕ
ｌｌｅｔｉｎ ＞ １０Ｄ１４３０Ａ −１Ｒｅｖｉ
ｓｉｏｎ４に説明されている。

サドル形磁気コイルが流量計本体の内面の対向面に取付
けてあり、磁気を透過する管状スプールがこれらコイル
によって発生された磁界のコア或いは帰路として作用す
る。

流量計のこの周知の形式のコイルはエポキシ化合物内に
入れられている。

ネオプレンまたは類似の絶縁体製の内部ライナが管内に
挿入されていて、取付は用フランジの表面に露呈されて
いる。

流量計本体の中央部内の直径的に対向する位置に管と絶
縁して２個の円筒形電極が配設してあり、電極の表面は
管の内面と同一平面で、測定すべき流体と接触している
。

校正手段と前置増幅器とがこれら電極に接続してあり、
これらは管の外部の箱に収納されている。

以上に述べた型式の標準電磁流量計を取付けるには、流
量計を流体通路のそれぞれ端部フランジ付き上流側の管
と下流側の管との間に挿入し、流量計の取付は用フラン
ジを上流側と下流側の管のフランジにボルト締めする。

この場合、流量計の取付は用フランジは、電磁流量計が
小型になると、小型軽量化の妨げとなっていた。

即ち、電磁流量計に設けられた取付は用フランジは、流
量計が小型になったったからといって、直ちに薄く、小
型に出来るものではない。

強度、あるいは相手配管フランジとの関係等の種々の制
約があり、成る限度以下には薄く出来ない。

小型の電磁流量計では、上記取付は用フランジ部分の厚
さの流量計端面間の長さに占める割合も大きく、小型軽
量化の妨げとなっていた。

更に、上流側の管と下流側の管の取付は用フランジのボ
ルト孔に、電磁流量計の取付は用フランジのボルト孔を
合せる必要があり、相手配管フランジの規格毎に電磁流
量計を用意する必要があった。

〔考案の要約〕

以上に述べた点からして、この考案の主目的は現用の流
量計よりも軽量で小さく、取付けやすい電磁流量計を提
供することにある。

この考案による電磁流量計の重要な特徴は、その体積が
小さく重量が軽いにもかかわらす、高流体圧力に耐え、
正確に流量を測定するよう効果的にしかも確実に作動す
るという点にある。

さらに、この考案の流量計は現用の諸型式のものより製
造費がはるかに低順である。

事実、周知の流量計の製造費は数百ドルもするが、この
考案の流量計は普通の労賃と材料費で百ドル以下で製造
できるので、現行の型式のものではその費用が高額のた
めに取付けられていなかった多くの工業上の応用範囲に
流量計を使用することができる。

より詳しく述べると、この考案の目的は小型の電磁流量
計を提供するもので、その流量計は鋳型として役立つ強
磁性体リングを具備し、このリング内に高強度の絶縁体
製の環状圧力容器が形成され、その中に励磁コイルと電
極とが収容され、圧力容器には測定すべき流体を導く中
央通路が設けてあって、鋳型リングはコイルの磁気帰路
として役立つだけでなく、その内部に構成された圧力容
器の補強体としても役立つのである。

簡単に述べれば、以上の諸目的は流体通路を通る流体を
測定する上流側管部と下流側管部のフランジ付端部間に
挿入することのできるフランジの無い流量計にて遠戚さ
れるのである。

この考案の流量計は圧力容器の孔を通るか或いは流量計
を収容するリングの外部にあるボルトを締めることによ
って上流側管と下流側管の端部フランジ間に挟持するこ
とができる。

〔考案の説明〕

第一の実施態様： 第１図と第１Ａ図と第１Ｂ図とについて説明する。

これらの図には円筒形の強磁性体リング１０、好ましく
は常温圧延鋼で成型したリングを具備するこの考案の流
量計の好ましい実施態様を示す。

リング１０内に１対の励磁コイル１１と１２が取付けら
れている。

これらコイルはリングの長手軸線Ｙに直角をなす直径上
の軸線２に沿って対向する位置を占めている。

コイル１１と１２とは、常温圧延鋼製とすることもでき
る強磁性体製の鉄心を備えた通常のソレノイドで、鉄心
はリング１０にボルト締めまたはねじ止めしであるので
、リングはコイル間の磁気通路となっている。

リング１０内には同心にスプール状プラスチック製円筒
体１３が配設しである。

この円筒体は長手軸線Ｙに沿って伸長する中央流動通路
１４を構成する。

円筒体１３には直径の小さい前端フランジ１３Ａが設け
てあり、このフランジの面はりング１０の前端と同一平
面にある。

また円筒体にはリングの内径と同径の後端フランジ１３
Ｂが設けてあり、その面はリングの後端と同一平面にな
っている。

前端フランジ１３Ａと後端フランジ１３Ｂは何れも相手
配管との取付は用フランジ部ではなく、後述する上流側
管フランジと下流側管フランジとに面接のみする端面を
形成する。

第１Ｂ図で良く判るように、フランジ１３Ｂには円形リ
ム１３Ｃが設けてあり、このリムがリングの後端内に嵌
合し、リングと共に前端が開放する鋳型カップを形成し
ている。

円筒体１３にはそのフランジの中間に１対の内部にねじ
の切っである管状ソケット１５と１６とが設けてあり、
これらソケットは中央流動通路１４について直径的に対
向する位置に横方向に突出している。

ソケット１５と１６との中に電極１７と１８とがねじ込
んであり、電極の表面は通路１４と壁面と面一にしであ
るので、通路を通る流体とじかに接触する。

後方フランジ１３Ｂにはフランジと同心の円上に等しい
間隔をとって４本の管１９． １９Ａ、 ２０．２１が
取付けである。

これらの管は取付は用孔を構成するもので、管は絶縁体
の（商品名）テフロン（ＴＦＥ）製とすることが好まし
い。

リング１０と円筒体１３の間の鋳込み用空所には絶縁性
のすぐれていると共に粘り強く、粘着性のすぐれていて
、耐食性、耐薬品性に富むしっかりとした交さ結合重合
体網状組織を構成する反応性のエポキシ樹脂のような充
填用化合物で充たす。

このエポキシ化合物はエポキシ基の反応性に基づくかま
たは過酢酸で酸化されたポリオレフィン類から選択した
熱硬化性樹脂とすることができる。

リング１０に粘着する反応生成物はコイル１１と１２及
び電極１７と１８とを収容して一体とした流量計構造体
となる環状圧力容器２２を構成する。

円筒体１３は高引張り強度、高圧縮強度を持ち、熱的に
安定しており、酸類、アルカリ類およびハロゲン類に耐
えるＫＹＮＡＲ（ポリフッ化ビニリデン）を射出成形し
たものとすることが好ましく、それによってこれを極め
て広い温度範囲にて腐食性の、実質的に凡ゆる種類の流
体に適応するものとする。

したがって、この考案の流量計のユニットを製造するに
当っては、コイル１１と１２をリング１０に締付け、電
極を円筒体１３に取付け、リング内に円筒体を挿入し、
その後、充填化合物をリングと円筒体との間の空所を満
すように注入して環状圧力容器２２を構成するだけで良
い。

コイルと電極とに接続したリード線（図示してない）を
圧力容器内に埋設し、リングの開口から引き出す。

実際には、雑音をなくすために、各電極に分圧器に導か
れる２本のリード線を設け、電極の出力を２個の分圧器
のスライダから取り出す。

動作に当って、高強度の圧力容器２２を測定しようとす
る流体の圧力にさらす。

流体をユニットを挿入する下流側の管と上流側の管の内
径と一致する直径の通路１４に通す。

外部リング１０は電磁石の磁気帰路として磁束が軸線２
に対して平行で、軸ＸとＹとについて互に直角をなす磁
界を生ずるのに役立つだけでなく、圧力容器を構造的に
補強し、そのユニットをして極度に高い流体圧力に耐え
るものとすることができる。

この考案の流量計のユニットは２．５４ｍｍから５．０
８咽並びに７６．２ｍｍから１０１．６ｍｍの範囲の寸
法のものに流量計を小型化するという性質を備えている
。

管１９，２０．２１はユニットの永久部材とする必要が
なく、離型剤を塗布しておけば、圧力容器を成形してか
ら、これら管を取り去って、取付は用孔を容器にじかに
形成させることができる。

この考案による流量計ユニットの取付は方を第９図と第
１０図に示す。

第９図では、上流側管２４と下流側管２５とにそれぞれ
端部フランジ２４Ａと２５Ａとが設けてあり、そのフラ
ンジの各々にはユニットの管１９，２０．２１の孔と一
致スるボルト孔が設けである。

管１９，２０．２１を通して３本のボルト２６をフラン
ジ２４Ａと２５Ａに取付け、その管のフランジ間に流量
計ユニットを押圧する。

実際には、ユニットの両端にガスケットを取付けて流体
の漏洩を阻止するよう効果的にシールすることができる
。

しかし必須要件ではないが、上流側管と下流側管とに流
体ユニットの孔と一致する孔を備えたフランジを設ける
ようにすることも出来る。

すなわち、第１０図に示すように、上流側管２７と下流
側管２８とにフランジ２７Ａと２８Ａとを設け、その孔
をリング１０の周縁より外方に設ける。

この場合、ボトル２６はユニットを支持すると共に、管
のフランジ間にユニットを押圧する。

第二の実施態様： この実施態様は第２図に示すように第１図のものと同じ
であるが、流量計ユニットの永久部材を形成しているフ
ランジ付プラスチック製円筒体１３の代りに取り外すこ
との出来る中子（図示してない）が用いである。

この中子はリング１０と共に、コイル１１と１２と電極
１７と１８とを収容する充填化合物の鋳型を構成し、環
状圧力容器２２を構成させる。

鋳造作業の終了時に、中子を取り去って圧力容器に円筒
体でなく、じかに流動通路１４を構成する。

この流量計ユニットは第一の実施態様のユニットと同様
に取付けることが出来る。

第三の実施態様： 第３図、第３Ａ図、第３Ｂ図に示す実施態様では、第一
の実施態様と第二の実施態様の外部の鋼製リングの代り
に、第１図の円筒体１３と類似で、それと同じ物質（Ｋ
ＹＮＡＲ）を射出形成したプラスチック製円筒体２９を
鋼製スプール３０で囲繞して補強させ、スプールの前後
のフランジ３０Ａと３０Ｂとを円筒体の前後のフランジ
２９Ａと２９Ｂと一致させてそれを支持させである。

電極１７と１８とが鋼製スプールの開口を突出するソケ
ット１５と１６内に配設するよう円筒体中に鋳込んであ
る。

これにはリングがないので、この場合、電磁コイル１１
と１２の鉄心を相連絡する強磁性体ストリップ３１を設
けて磁気の帰路にしである。

電極１７と１８及びコイル１１と１２とは前述した型式
の注入化合物で構成した鋳造圧力容器３２内に収容され
ている。

しかし、この場合には、プラスチック円筒体と共に鋳型
を構威し、流量計ユニットの永久構造成分となる強磁性
体リングの代りに、プラスチックその他適当な物質製の
取り外すことができる鋳型リングを使用している。

したがって、圧力容器が出来上ってからリングを外すと
、ユニットの外面が圧力容器３２の外面となる。

第四の実施態様： 米国特許第３．１７４．８３１号と１９７師９月２９日
出願の米国特許願第６１７．９８夢に開示しであるよう
に、面積の大きい１対の平坦な検出電極を備え、各検出
電極と関連する大面積の駆動シールド電極を備えていて
交流磁界で付勢される流量計は周知である。

誘電流体を測定するため、電極を流れ管の誘電体のライ
ナでカバーし流体から保護しである。

このライナは誘電体の流体と共にコンデンサの誘電体を
構威し、このコンデンサの板体は平坦な測定電極で形成
されている。

第４図、第４Ａ図、第４Ｂ図においては、鋳造環状圧力
容器３３内に１対の平坦な検出電極３４と３５とが埋設
しである。

これら電極は圧力容器を貫通する中央通路３６に合致す
るように湾曲されている。

注入化合物中には検出電極の背後に１対のシールド電極
３７と３８が埋設されている。

これらシールド電極は検出電極の面積よりも大面積であ
るが、同心の湾曲をなしている。

検出電極りリード線３９と４０とは同軸線の内部導体で
、その外部導体４１と４２とはシールド電極に接続され
ている。

この回路の励磁コイル４３と４４は通常の円筒状のソレ
ノイドでなくて、長四角形の鉄心と共に長四角形の横断
面積のものである。

これを長四角形の構造としたのは、長手軸方向の流動軸
線と交わる磁力線が電極の広い面積に亘る広い範囲内で
作動する磁界を構成させるためである。

この実施態様に於ては、検出電極３４と３５とは通路３
６を通過する流体に露呈されそれとじかに接触する。

コイル４３と４４とは、磁気帰路として役立ち、また圧
力容器３３の補強部材としても役立つ強磁性体製の外部
リング４５に固定されている。

この実施例では、流量計ユニットを流動管路の端部フラ
ンジ間に挟持するために、４個の対照的に配設した孔４
６，４７，４８，４９が設けである。

第五の実施態様： 第５図に示す流量計の構造は第４図に示すものと同じで
、平坦な検出電極３４と３５及び平坦なシールド電極３
７と３８とを具備しているが、この実施例では電極３４
と３５とが通路３６の壁部から内方に移動されていて、
圧力容器５０の誘電体物質によって流体から隔離されて
いる。

第六の実施態様： 第６図に示す構造は第４図に示すものと本質的に同一で
、平坦な検出電極３４と３５と、平坦なシールド電極３
７と３８とを具備している。

しかし、この実施例では、普通のもののように、これら
電極から流量計ユニットの外部の前置増幅器にまでリー
ド線を伸長させずに、前置増幅器成分を印刷回路ストリ
ップ５１に取付けである。

そしてこの回路ストリップをシールド電極３８に接続し
圧力容器３３内に埋込んである。

流量計ユニット内に前置増幅器を埋設することにより、
前置増幅器を収容するための外箱を必要としないばかり
か、前置増幅器の取付は位置が安定していて、その回路
がリング１０でシールドされているからして、外部に取
付けた増幅器によって生ずるマイクロホニック雑音その
他の雑音が回避される。

第七の実施態様： 米国特許第３．７８３．６８７号の全文の記載を参考と
してここに取り入れるが、この特許に開示されている電
磁流量計では、励磁コイルはコイルに濾過されない全波
整流器の出力電圧を加え電子スイッチで低周波数で電圧
極性を周期的に反転して生ずる低周波方形波で駆動され
る。

検出電極からの出力は交流前置増幅器に送られる。

第７図に示す実施態様は第６図に示すものと同じである
が、圧力容器に前置増幅器５１を埋設しであるだけでな
く、前記米国特許第３．７８３．６８７号に開示しであ
る型式の駆動回路５２も圧力容器内に埋設されている。

駆動回路５２は最初にシールド電極３８の後方に取付け
た湾曲印刷回路ストリップで支持しておく。

第８図はこの流量計ユニットを囲繞するボルト５６で管
路５４と５５のフランジ５４Ａと５５Ａの間に圧縮装架
する状態を示す。

それゆえ、この取付は方法では圧力容器に孔を必要とし
ない。

以上、この考案の一体構造の電磁流量計の好ましい実施
態様について述べたが、この考案の精神から逸脱するこ
となく多くの変更と変形態様を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のリング型電磁流量計の第一の実施態
様で、その内部成分を点線で示す斜視図、第１Ａ図は第
１図と同じで、その一部を切り取って内部成分の若干を
露呈させた斜視図、第１Ｂ図は第１図に示す流量計を組
み立てる型枠の構成を示す断面図、第２図はこの考案の
リング型電磁流量計で、中央円筒体を備えない点で第１
図のものと異なる第二の実施態様の斜視図、第３図はリ
ング無しのこの考案の流量計の第３の実施態様の斜視図
、第３Ａ図は内部成分の若干を示すよう一部を切り去っ
た第３図と同一の図、第３Ｂ図は第３図に示す流量計を
組み立てる型枠の構成を示す断面図、第４図はこの考案
の駆動シールド型の電磁流量計の第四の実施態様の斜視
図、第４Ａ図は円筒の扇形部を切り去って内部成分の若
干を露呈させた第４図と同じ斜視図、第４Ｂ図は第４図
の流量計の横断面図、＄５図は電極を測定すべき流体と
じかに接触させずに隔離した点だけが第４図と異なる駆
動シールド型の円筒形流量計の第五の実施態様の横断面
図、第６図は電極の前置増幅器を流量計内に収容したこ
の考案の流量計の第六の実施態様の一部を切欠いて内部
成分の若干を露呈させた斜視図、第７図は電極の駆動回
路をも流量計内に収容つせたこの考案の電磁流量計の第
七の実施態様の斜視図、第７Ａ図は内部成分の若干を露
出するよう流量計を半分に切った第７図と同じ図、第７
Ｂ図は第７図の横断面図、第８図は第７図に示した流量
計を管路に取付ける状態を示す斜視図、第９図は管路の
フランジ孔と一致する孔を具備するこの考案の流量計を
管路に圧路装架する状態を示す図、第１０図は管路のフ
ランジ孔と一致しない孔を具備するこの考案の流量計を
管路に圧縮装架する状態を示す図である。 図面において、この考案の主要部を参照符号と対照して
示すと次の通りである。 １０・・・・・・強磁性体製のリング、１１．１２・・
・・・・励磁コイル、１３・・・・・・スプール状円筒
体、１４・・・・・・中央流動通路、１５，１６・・・
・・・ソケット、１７．１８・・・・・・電極、１９，
１９Ａ、２０，２１・・・・・・管、２２・・・・・・
環状圧力容器、２４，２７・・・・・・上流側管、２５
．２８・・・・・・下流側管、２６・・・・・・ボルト
、２９・・・・・・プラスチック製円筒体、３１・・・
・・・強磁性体ストリップ、３３・・・・・・圧力容器
、３４，３５・・・・・・検出電極、３６・・・・・・
中央通路、３７，３８・・・・・・シールド電極、３９
，４０・・・・・・リード線、４３．４４・・・・・・
励磁コイル、５１・・・・・・前置増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 強磁性体製の円筒形リングの長手軸線と同軸に測定すべ
   き流体を通す絶縁体製の中央通路を配設し、前記円筒形
   リングの前記長手軸線と直交して前記流体の流量を検出
   する１対の電極を前記中央通路に対向して配設し、前記
   円筒形リングの長手軸線と直交し、かつ前記電極に対し
   て直角方向の軸線上に１対の鉄心を対向して配設して前
   記円筒形リングで支持し、前記鉄心に励磁コイルを巻回
   して電磁石を構成してその磁界を前記中央通路内に集中
   するものとし、前記円筒形リングと前記中央通路との間
   に充填剤を詰めて前記電磁石を固定し、前記測定すべき
   流体を通す上流側の管体のフランジと下流側の管体のフ
   ランジとの間に前記円筒形リングと前記中央通路とで形
   成される環状端面を圧縮保持して成るフランジレスの電
   磁流量計ユニット。