JP2557531B2 - 電磁流量計 - Google Patents
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- JP2557531B2 JP2557531B2 JP1236490A JP23649089A JP2557531B2 JP 2557531 B2 JP2557531 B2 JP 2557531B2 JP 1236490 A JP1236490 A JP 1236490A JP 23649089 A JP23649089 A JP 23649089A JP 2557531 B2 JP2557531 B2 JP 2557531B2
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- pole piece
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- coils
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01F1/58—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 by electromagnetic flowmeters
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- G01F1/588—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 by electromagnetic flowmeters combined constructions of electrodes, coils or magnetic circuits, accessories therefor
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- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
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- Measuring Volume Flow (AREA)
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量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個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
を含有するスラリー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いわゆる偏流状態
が生じている。
送する移送管路の所要個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
を含有するスラリー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
に等価的に近い時速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、２φＲ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。
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
に等価的に近い時速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、２φＲ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,2a′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′をもった外筐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
覆う如く前記外筐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
図の電極流量計は、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成するものである。
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,2a′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′をもった外筐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
覆う如く前記外筐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
図の電極流量計は、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成するものである。
一方第９図の電磁流量計は一組の鞍形励磁コイル3a,3
a′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。
a′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′）束
部中心との開き角度φは、コイル長Ｌ≒0.5Dの場合φ≒
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≒30゜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′）束
部中心との開き角度φは、コイル長Ｌ≒0.5Dの場合φ≒
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≒30゜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,3a′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。
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,3a′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、 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は極座表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間１内の流速である。
そのうち、係数Wxは電磁気学を応用することにより、 Wx＝（R2 sin2θ）／ （１−2R2 cos2θ＋R4） …（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。
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、 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は極座表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間１内の流速である。
そのうち、係数Wxは電磁気学を応用することにより、 Wx＝（R2 sin2θ）／ （１−2R2 cos2θ＋R4） …（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＋R4） …（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WxBy,WyBx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。
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WxBy,WyBx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、前述した如く電流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、一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。
量計では、前述した如く電流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、一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。
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。
また、他の発明の目的とするところは、コンパクト化
しない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。
しない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提供する
ことにある。
りを速めて高速測定を可能とする電磁流量計を提供する
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、４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
ピース付き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。
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
ピース付き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、４は、コイルを包囲する磁性材製コ
アや外筐の有るなしに拘らず成り立つものである。
アや外筐の有るなしに拘らず成り立つものである。
次に、請求項２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筐の内面とを
密着しまたギャップを形成するごとく構成したものであ
り、その他の構成、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、４に対
応する発明と同じである。
ース付コイルのポールピースの後端面と外筐の内面とを
密着しまたギャップを形成するごとく構成したものであ
り、その他の構成、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、４に対
応する発明と同じである。
さらに、請求項３に対応する発明は、外筐の内側に成
層鉄心またはパウダ磁性材を樹脂で固めたダストコア等
のコアを配置する構成であり、その他の構成、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、４に対応する発明と同じである。
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、その他の構成、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、４に対応する発明と同じである。
（作用） 請求項１、４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成る磁界
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。
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成る磁界
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。
次に、請求項２に対応する発明は、外筐が磁性材で形
成されている場合、ポールピースの後端面と外筐の内面
とを密着させることにより、前記外筐が磁界発生用コイ
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
筐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。
成されている場合、ポールピースの後端面と外筐の内面
とを密着させることにより、前記外筐が磁界発生用コイ
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
筐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３に対応する発明は、外筐の内側に成層鉄心ま
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。
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。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明するために先立ち、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。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。
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。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。
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、By≒０となり、（１）式
は、 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、By≒０となり、（１）式
は、 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、 となる。
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、 となる。
そこで、（1b）式に基づいて起電力が得られれば理想
的であるが、WyBx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、WyBx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（1a）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筐（ロ）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。
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筐（ロ）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11に対して絶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
れら一対の電極12,12′を結ぶラインを挟むようにそれ
ぞれのコイル端部が電極近傍位置まで近づけて測定管11
の外周に一組の鞍形励磁コイル13,13′が配置されてい
る。さらに、前記一対の電極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
周に図示２点鎖線で示すsin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ル14,14′が設
けられている。14a,14a′はポールピース、14b,14b′は
コイル部である。
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11に対して絶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
れら一対の電極12,12′を結ぶラインを挟むようにそれ
ぞれのコイル端部が電極近傍位置まで近づけて測定管11
の外周に一組の鞍形励磁コイル13,13′が配置されてい
る。さらに、前記一対の電極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
周に図示２点鎖線で示すsin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ル14,14′が設
けられている。14a,14a′はポールピース、14b,14b′は
コイル部である。
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
計算によってコイル総数2T（Ｔ＝コイル13と14との巻数
＝コイル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sin分割
の計算式により決定することができる。
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
計算によってコイル総数2T（Ｔ＝コイル13と14との巻数
＝コイル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sin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（13,1
3′）と（14,14′）のターン数を容易に求めることがで
きる。
3′）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2T＝14
40ターン、Ｔ＝720ターンとし、かつ、コンピュータシ
ュミレーションと実験によってφm1＝０゜、φn1＝40
゜、φn2＝90゜と定めた場合、前記（４）式、（５）式
を用いて、 T1ターン数＝−720▲［cosφ］40゜ ０▼＝168 T2ターン数＝−720▲［cosφ］90゜ 40゜▼＝552 成るターン数を得ることができる。つまり、コイル13,1
3′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。
40ターン、Ｔ＝720ターンとし、かつ、コンピュータシ
ュミレーションと実験によってφm1＝０゜、φn1＝40
゜、φn2＝90゜と定めた場合、前記（４）式、（５）式
を用いて、 T1ターン数＝−720▲［cosφ］40゜ ０▼＝168 T2ターン数＝−720▲［cosφ］90゜ 40゜▼＝552 成るターン数を得ることができる。つまり、コイル13,1
3′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図の如くT1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、T1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図の如くT1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、T1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）に示す如く
T1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1
3,13′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。
計では、例えば第４図（ａ）、第５図（ａ）に示す如く
T1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1
3,13′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筐
であって、この外筐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,14a′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
に突出して外筐と対する面をいう。なお、この外筐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、さらには外筐内側にコアを設ける場合等種
々考えられる。つまり、外筐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筐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、外筐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、外筐15に非磁性材を
用いた場合、外筐全体が空芯的な特性を有し、コイルに
は磁性材外筐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、外筐内側に成層鉄心を
設ける場合にはその成層鉄心を外筐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,14a′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、成層鉄心または
ダストコア自体が外筐の役目をする場合には外筐15は必
ずしも必要としない。
であって、この外筐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,14a′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
に突出して外筐と対する面をいう。なお、この外筐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、さらには外筐内側にコアを設ける場合等種
々考えられる。つまり、外筐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筐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、外筐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、外筐15に非磁性材を
用いた場合、外筐全体が空芯的な特性を有し、コイルに
は磁性材外筐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、外筐内側に成層鉄心を
設ける場合にはその成層鉄心を外筐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,14a′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、成層鉄心または
ダストコア自体が外筐の役目をする場合には外筐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14,14′
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。
鞍形励磁コイル13,13′とポールピース付コイル14,14′
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
有する電極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14,1
4′を設けた構成である。
これは、複数対の電極（12a,12a′）、（12b,12b′）を
有する電極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14,1
4′を設けた構成である。
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14,14′にしたも
ので、この場合の各対の励磁コイル13a,13a′、13b,13
b′、13c,13c′およびポールピース付コイル14,14′の
巻数は前記（４）式〜（６）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14,14′にしたも
ので、この場合の各対の励磁コイル13a,13a′、13b,13
b′、13c,13c′およびポールピース付コイル14,14′の
巻数は前記（４）式〜（６）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。外筐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。
い。外筐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。
［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。
種々の効果を奏する。
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。
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。
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筐との間にギャップを形成する
ようにすれば、組み立て等の簡素化を図ることができ
る。
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筐との間にギャップを形成する
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。
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。
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。 11……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、1
4,14′……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……外筐。
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。 11……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、1
4,14′……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……外筐。
Claims (4)
- 【請求項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してその１つのコイルを磁性材
製ポールピース付コイルとするとともに、このポールピ
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
遠い位置に配置し、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配置したことを特
徴とする電磁流量計。 - 【請求項２】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
側に外筐を設けた電極流量計において、 前記コイルを複数に分割してその１つのコイルを磁性材
製ポールピース付コイルとするとともに、このポールピ
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
遠い位置に配置し、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配置し、かつ、前
記ポールピース付コイルのポールピース後端面と前記外
筐の内面とを密着またはギャップを形成するように設け
たことを特徴とする電磁流量計。 - 【請求項３】測定管に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
側に外筐を設けた電磁流量計において、 前記コイルを複数に分割してその１つのコイルを磁性材
製ポールピース付コイルとするとともに、このポールピ
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
遠い位置に配置し、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配置し、かつ、前
記ポールピース付コイルと前記外筐との間にコアを配置
したことを特徴とする電磁流量計。 - 【請求項４】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配置し、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端部を前記電極近
くまで近ずけるように設けたことを特徴とする請求項１
ないし請求項３の何れか１つに記載の電磁流量計。
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 JPH0399229A (ja) | 1991-04-24 |
| JP2557531B2 true 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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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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 |
| EP0649005B1 (de) * | 1993-10-14 | 1997-04-23 | Endress + Hauser Flowtec AG | Magnetisch-induktive Durchflussaufnehmer |
| US5773724A (en) * | 1995-10-13 | 1998-06-30 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Method of manufacturing saddle coils having different dimensions |
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| US5693892A (en) * | 1996-05-01 | 1997-12-02 | Amj Equipment Corporation | Apparatus for sensing liquid flow in a conduit or open channel and associated method |
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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 |
| JP4174725B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2008-11-05 | 横河電機株式会社 | 電磁流量計 |
| DE102005002903A1 (de) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Abb Patent Gmbh | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
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| DE102008035739A1 (de) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Abb Technology Ag | Magnetisch induktiver Durchflussmesser mit einer gleichartige magnetische Flussleitmittel umfassenden Elektromagneteinheit |
| US8857267B2 (en) * | 2012-09-04 | 2014-10-14 | King Fahd University of Pretroleum and Minerals | Multiphase flow detector |
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| US9021890B2 (en) * | 2012-09-26 | 2015-05-05 | Rosemount Inc. | Magnetic flowmeter with multiple coils |
| DE202012104036U1 (de) * | 2012-10-19 | 2014-01-20 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät |
| US9097566B2 (en) | 2013-09-26 | 2015-08-04 | Rosemount Inc. | Magnetic core configuration for magnetic flowmeters |
| US9631962B2 (en) | 2014-03-18 | 2017-04-25 | Rosemount Inc. | Magnetic core configuration for magnetic flowmeters having a plurality of layers of magnetically permeable material |
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| WO2019130163A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Abb Schweiz Ag | A clamp on electromagnetic flowmeter |
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