(57)【要約】【課題】電磁流量計において、簡単な方法で電極への異物の付着の有無を検知すること。【解決手段】測定管と、測定管に備えられた電極と、前記電極の先端部に内蔵された温度センサとを備えて、測定管内の流体の流量を測定する電磁流量計の電極付着検知方法であって、前記流体の温度を外部の温度計から受信するステップと、前記流体の温度と前記電極の先端部温度との差異を求めるステップと、その差異に基づいて前記電極への付着を検知するステップとを有する電磁流量計の電極付着検知方法である。さらに、前記電極の先端部温度は、電極の前部と後部に備えられた２点の温度値から、所定の計算により求められることを特徴とする電磁流量計の電極付着検知方法である。【選択図】  図４
2014137316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定管と、測定管に備えられた電極と、前記電極の先端部に内蔵された温度センサとを備えて、測定管内の流体の流量を測定する電磁流量計の電極付着検知方法であって、
前記流体の温度を外部の温度計から受信するステップと、
前記流体の温度と前記電極の先端部温度との差異を求めるステップと、
その差異に基づいて前記電極への付着を検知するステップとを有する電磁流量計の電極付着検知方法。
【請求項２】
測定管と、測定管に備えられた電極と、前記電極の２箇所に内蔵された温度センサとを備えて、測定管内の流体の流量を測定する電磁流量計の電極付着検知方法であって、
前記流体の温度を外部の温度計から受信するステップと、
前記電極の先端部温度を、電極の前部と後部に備えられた前記２つの温度センサからの温度値から所定の計算により求めるステップと、
前記流体の温度と前記電極の先端部温度との差異を求めるステップと、
その差異から求まる付着物の厚みが所定の閾値よりも大きい場合に前記電極への付着を検知するステップとを有する電磁流量計の電極付着検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に関するものであり、
特に、その電極に異物が付着したことを検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電磁流量計では、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルへ、その極性が交互に変化する所定の周波数の電流を励磁電流として供給するようにして、さらに直交する方向に設けられた電極における信号起電力により流量を検出する構成をとる。その電磁流量計では、電極に異物が付着した場合、この異物の付着によるノイズ成分が信号起電力に影響を及ぼし、流体の流量を正確に測定することができなくなることが知られている。すなわち、電極間に生じる信号起電力には流量信号成分とノイズ成分とが含まれ、この信号起電力に含まれるノイズ成分の比率が大きくなり、流体の流量を正確に測定することができなくなることが知られている。
【０００３】
特許文献１において、測定管内を流れる流体に磁界を与え、測定管内に設けられた検出電極に発生する検出信号に基づいて前記流体の流量を測定する電磁流量計において、検出電極と流体に基準電位を与える基準電極との間の複素インピーダンスを算出するインピーダンス演算回路と、複素インピーダンスの周波数特性に基づいて検出電極についての腐食電流指標値を算出する腐食診断回路とを備える発明が示されている。そこでは、前記複素インピーダンスの算出のために、前記検出電極に印加する交流信号を出力する交流信号源をさらに備えることを特徴とする。
【０００４】
一方、特許文献２にある同様の電磁流量計において、電極間に生じる起電力がアナログの流量信号として検出され、この検出されたアナログの流量信号がデジタル信号に変換され、このデジタル信号に変換されたノイズ成分を含む流量信号が所定の周期でサンプリングされる。そして、サンプリングされた所定期間のサンプルデータ全ての周波数成分を積算して、サンプリングされた所定期間のサンプルデータの周波数成分のうち高い所定の周波数以上の周波数成分を積算した値の比率が付着ノイズ評価値として算出される。そして、この算出された付着ノイズ評価値と診断用閾値とが比較され、その比較結果に基づいて電極に対する異物の付着の有無が判定される発明がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０７８２８０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９３１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１の発明では、前記複素インピーダンスの算出のために、前記検出電極に印加する交流信号を出力する交流信号源を用意し、および複素インピーダンスを算出する演算回路が備えられる必要があり、この種の電磁流量計のハードウエア、ソフトウエア両面に負担は大きい。
【０００７】
一方、特許文献２の発明では、特別なハードウエアの追加はないとしても、周波数領域においてデジタル信号処理（ＤＳＰ）の機能を装備する必要がある。
そこで、本発明は、さらに簡単な方法で電極への異物の付着の有無を検知することを課題とするものである。    
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、測定管と、測定管に備えられた電極と、前記電極の先端部に内蔵された温度センサとを備えて、測定管内の流体の流量を測定する電磁流量計の電極付着検知方法であって、前記流体の温度を外部の温度計から受信するステップと、
前記流体の温度と前記電極の先端部温度との差異を求めるステップと、
その差異に基づいて前記電極への付着を検知するステップとを有する電磁流量計の電極付着検知方法である。
【０００９】
また、本発明は、前記電極の先端部温度は、電極の前部と後部に備えられた２点の温度値から、所定の計算により求められることを特徴とする電磁流量計の電極付着検知方法である。これは、先端部に温度センサを装備することが難しい場合に、電極内の２点の温度値から先端部温度を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、現場設置型で２線式等のローパワー設計の電磁流量計でも実施できるように、備える構成がより簡単な方法で、電極への異物の付着の有無を検知する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の電磁流量計と測定管の斜視図
【図２】従来の電磁流量計にかかる電極の取り付け構造の断面図
【図３】本発明の電極における温度センサ配置の模式図
【図４】本発明にかかる処理フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）  
本発明の実施の形態に係る電磁流量計の概要
図１および図２に示す本発明にかかる主構成要素について説明をしていくが、それ以外の構成については従来技術（特開平０９−０６１２０９号）と同様であるので省略する。
【００１３】
まず、電磁流量計２０は非磁性材からなる測定管１と、これを覆うケース２１(図外)および変換器２２によって概ね構成されている。ケース２１は、測定管１の両端部に設けた
接続配管用フランジ１ａ，１ｂに取り付けられる。
【００１４】
前記測定管１の外周には、測定管１の軸線と直交する磁束を形成する一対の励磁コイル２３(図外)が互いに対向するように設けられている。さらに直交する方向に軸線をもつ一対の起電力を測定する検出用の電極２が設けられている。この電極２は温度センサ１０を内蔵しており、その内端面がライニング５を貫通して管路２６内に臨むことにより接液面を形成している(図２)。また、電極２は、測定管１に対して電気的に絶縁されるとともに液シールされており、その信号取出用リード線１７が前記変換器２２に接続される。なお、電極２としては、通常ステンレス等の非磁性材によって製作され、耐食性が要求される場合は、白金、タンタル、チタン等の貴金属で製作される。
【００１５】
温度センサ１０を収納する電極２の構造等を図２に基づいてさらに詳述すると、この電極２は、導電材料によって２つに分けて形成された第１、第２の電極構成部材３１，３２とで構成される。
第１の電極構成部材３１は前記測定管１の外部から電極取付孔３に嵌合され、その接液壁３３が測定管１内に臨み接液面を形成している。前記第２の電極構成部材３２は、ステンレス等の導電性を有する非耐食性材料からなる棒状体によって形成されている。
【００１６】
前記温度センサ１０は、第１の電極構成部材３１のセンサ収納部３６内に収納され、かつ熱伝導性のよい接着剤１８によって接液壁３３に固着されている。温度センサ１０のリード線１１は、前記リード線導出孔３７およびリード線用孔３９を通って電極収納部４の側方に導出され、前記変換器２２に接続される。温度センサ１０は、第１の電極構成部材３１のセンサ収納部３６内にあってその接液壁３３に対接することにより接液壁３３の温度を測定する。この接液壁３３は測定管１内に臨み被測定流体６に接液していれば、被測定流体６の温度と略等しく、したがって、接液壁３３の温度を測定すれば実質的に被測定流体６の温度を測定したことになるのが理想的である。
【００１７】
（２）本発明の原理
測定管内の付着物は層状に堆積しており、そうすると電極の先端部の接液位置での熱伝導性は上記の理想状態と異なり、付着物の上下で温度差が生じる。
付着物は液状である間は流れやすく堆積しないが、いったん固化を始めると内壁への付着が始まり、電極先端部にも異物の付着が発生する。そこで、測定管内の流体の温度と電極先端部の温度との差異が生じることになるので、各温度データおよび付着物質の熱伝導率がわかれば、その温度差から付着物の厚さが計算できる。
すなわち基本的には、両温度差が所定の閾値以上の場合には、付着が有ると検知できるのである。
【００１８】
（３）実施例
以下に、図３を参照して、具体的な本発明の構成を述べる。電極部材の構成において、先端部位に温度センサを設けることが困難なケースを想定している。
【００１９】
まず、電極２の第２電極構成部材３２の棒状体を模式的に示す。図で上部は外側方向（電極後部）、下部は接液方向（電極前部）である。ここで付着物を１００で示す（時間とともに堆積が進んで、電極先端に付着する様を示している）。
この実施例では、温度センサ１０を二つ設けている。１０＿Ｔｏが電極後部の温度を測定するセンサ、１０＿Ｔｐが電極前部の温度を測定するセンサである。センサ間の距離を
Ｌｐ，電極後部センサから電極先端部までの距離をＬｓとする。
また、付着物の厚さはＸとし、流体の温度はＴfluidとする。
【００２０】
電極先端部の温度Ｔｓをこれら二点の温度から求めることができる。なお、熱伝導率は電極構成部材３２に依存するが、温度センサの配置間は均一と仮定する。また、付着物１００の熱伝導率は既知のものとする（現場実験などから得ることが可能であるからである）。
なお、本来熱伝導率には断面積のファクタが要るが、ここでは簡略のために単位面積として説明を進める。
【００２１】
さて、図４のフローにしたがって、本発明の処理を述べる。
ステップ１（図中  Ｓ１）で、流体温度Ｔfluidは、外部の温度計により測定されることになる。電極と同所に設置する温度プローブではやはり付着が発生するからである。
測定管の上流、もしくは下流に設けられた温度計から温度値を受信する。またはその上流値と下流値の平均などで求めることでもよい。さらに、電極近傍の温度値を求めるならば、非接触型の温度計を用いることが望ましい。
そして、測定された温度データは電磁流量計に通信される。
【００２２】
次にステップ２（Ｓ２）で、電極後部の温度センサ１０＿Ｔｏから温度Ｔｏを測定する。続いて、ステップ３（Ｓ３）で、電極前部の温度センサ１０＿Ｔｐから温度Ｔｐを測定する。
【００２３】
次にステップ４（Ｓ４）で、電極先端部温度Ｔｓを式（１）の外分法により計算する。
ＴＳ＝｛ＬＳ＊Ｔｐ―（Ｌｓ−Ｌｐ）＊Ｔｏ｝／Ｌｐ      ・・・（１）
【００２４】
次にステップ５（Ｓ５）で、流体温度Ｔfluidと電極先端部温度Ｔｓの差異を式（２）で求める。
ΔＴ＝Ｔfluid−Ｔｓ                              ・・・（２）
それを、付着物の熱伝導率Ｋで乗すれば、付着物の厚みＸが擬似的に求まる。
熱伝導率Ｋは物質の熱の伝えやすさを示すものであるから、所定の温度差ΔＴが発生すれば、熱伝導率Ｋが大きいならば、厚みＸも大きくなる。
Ｘ＝ΔＴ＊Ｋ  ＝（Ｔfluid―Ｔｓ）＊Ｋ            ・・・（３）
さらに、式（１）を代入し、式（４）にしてもよい。
Ｘ＝｛Ｔfluid―（ＬＳ＊Ｔｐ―（Ｌｓ−Ｌｐ）＊Ｔｏ）／Ｌｐ｝＊Ｋ  ・・(４）
【００２５】
最後にステップ６（Ｓ６）で、上式で求めた付着物厚みＸが、予め定めた所定の閾値を超えた場合に、付着ありと検知する。その旨、電磁流量計本体の表示、または外部へ接点、通信などで発信する。
【００２６】
上記の実施例にかかる式（１）の計算法以外に、外分法に代えて二点温度間で勾配とバイアスを用いてＴｓを求めるることでも結果は同じで、また熱伝導率Ｋを用いないで直接（ＴfluidとＴｓ）の温度差をみて付着有りか検知することも可能であるので、上記演算式に拘るものではない。
【００２７】
なお、本発明は方法の発明であって、例えば流体温度Ｔfluidの温度計から電磁流量計への信号の通信方法は任意であり、デジタルアナログ通信などを問わない。
また電磁流量計自体は流量および当該温度を測定するだけで、これを統合した監視システムが、外部温度計および電磁流量計から規定のデータを収集して、本発明の検知方法を実施する構成をとってもよい。
【図１】
2014137316.tif 000003
【図２】
2014137316.tif 000004
【図３】
2014137316.tif 000005
【図４】
2014137316.tif 000006