(57)【要約】【課題】従来の電磁流量計で使用される磁気回路はケイ素鋼板を始めとする電磁鋼帯を使用するため重量が重く、組立のために強固な固定具を必要とし、施工には資格を有する作業者が従事しなければならず、施工時の作業効率の向上が困難であった。【解決手段】電磁流量計において、内面が絶縁体でライニングされ導電性流体を流す測定配管と、測定配管の軸方向線に直交する磁界を発生させる一対の励磁コイルと、一対の励磁コイルの周辺を覆うように設けられた帰磁回路と、測定配管の軸方向線に直交するとともに、一対の励磁コイルが発生する磁界方向線に直交する方向に配置され、導電性流体の流量に比例した起電力を検出する一対の検出電極とを有し、帰磁回路が柔軟性を有する磁性薄膜材料で構成されていることを特徴とする。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が絶縁体でライニングされ導電性流体を流す測定配管と、
前記測定配管の軸方向線に直交する磁界を発生させる一対の励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの周辺を覆うように設けられた帰磁回路と、
前記測定配管の軸方向線に直交するとともに、前記一対の励磁コイルが発生する磁界方向線に直交する方向に配置され、前記導電性流体の流量に比例した起電力を検出する一対の検出電極と、を有し、
前記帰磁回路が柔軟性を有する磁性薄膜材料で構成されている
ことを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記磁性薄膜材料は、磁性セラミックスで構成された柔軟性を有するシートである
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項３】
前記磁性薄膜材料は、磁性材料が塗布されてなる柔軟性を有する樹脂材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記一対の励磁コイルと前記測定配管との間に設けられ前記一対の励磁コイルが発生する磁界を調整する補助磁極を有し、
前記補助磁極は、磁性セラミックスで構成された柔軟性を有するシートからなる
ことを特徴とする請求項１記載の電磁流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料に磁場を印加し起電力を検出して流速を出力する電磁流量計に係わり、特に、給水配管やプロセス配管、上下水道配管に取付ける電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体試料に磁場を印加し起電力を検出して流速を測定する測定方法で用いられる電磁流量計の磁気回路は、液体試料に印加する磁束を発生させる１対の励磁コイルと、漏えい磁束を防ぐための帰磁回路と、帰磁回路を通る磁束を測定配管内部に導き磁束密度をより高くするための補助磁極とで構成されている。コイルケースは、磁性材料を使用して帰磁回路として使用できる。なお、電磁鋼帯を数枚重ねたものを帰磁回路に利用して、励磁応答を速くすることができる。電磁鋼帯は硬く、プレスで加工しやすいという利点があるので、微小口径電磁流量計の磁気回路ではよく用いられている。
【０００３】
また、軽量化を目的として、電磁鋼帯の代わりにセラミックス材料が使用される。例えば、特許文献１には、配管がセラミックス材料であるセラミックス電磁流量計において、セラミックスと磁性材料の混合材よりなる柱状の磁極部を、配管全体焼成時に同時に焼成形成することが開示されている。磁極と測定電極を、パイプ全体と同時に焼成形成するため密着性がよく、良好なシール性、耐圧性を得られるメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１で開示されるようなセラミックスパイプは、脆性破壊するため、大口径電磁流量計に適用することは難しい。
【０００６】
また、従来使用されている電磁鋼帯には、上記背景技術で説明した利点の反面、質量が大きいために大口径電磁流量計では取り扱いが難しく、特に製造工程での取り扱いが難しくなる。取付けに用いる固定具を強固にしなければならず、重量は増大し、部品点数が多くなる。また、重量物を扱う際に玉掛けなどの資格を有する作業者が従事しなければならない、薄く硬い電磁鋼帯で作業者が負傷するリスクがあるなど、製造における作業効率が低下する。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、大口径電磁流量計の磁気回路に磁性セラミックを適用し、脆性破壊することなく、軽量化を実現する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の電磁流量計の主な特徴は以下の通りである。
内面が絶縁体でライニングされ導電性流体を流す測定配管と、測定配管の軸方向線に直交する磁界を発生させる一対の励磁コイルと、一対の励磁コイルの周辺を覆うように設けられた帰磁回路と、測定配管の軸方向線に直交するとともに、一対の励磁コイルが発生する磁界方向線に直交する方向に配置され、導電性流体の流量に比例した起電力を検出する一対の検出電極とを有し、帰磁回路が可撓性を有する磁性薄膜材料で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は磁気回路の構成部品に磁性セラミックスを使用する。磁性セラミックは軽量であるが脆性破壊する性質があるため、磁性セラミックスを柔軟性のあるシート状に加工して使用する、または磁性セラミックスを塗布できる磁性塗料に加工して使用することで、セラミックスの組立作業時の破損を防ぎ、作業を容易にする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大口径電磁流量計の磁気回路に磁性セラミックを適用し、脆性破壊することなく、軽量化を実現することができる。また、軽量化に伴い、資格を有する作業者や強固な固定具を必要とせず、組立作業や設置作業を容易にすることができる。さらに、一般的に軽量とされる磁性セラミックは劣化が少ないので、連続使用によるドリフト影響が少なく、長期間安定して使用できる電磁流量計を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】実施例１で示す電磁流量計の断面図（Ａ−Ａ及びＢ−Ｂ断面）。
【図１Ｂ】実施例１で示す電磁流量計の断面図（Ｃ−Ｃ断面）。
【図２】実施例２で示す電磁流量計の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、本実施例に係る電磁流量計の構成を以下に説明する。
≪電磁流量計の構成≫
図１Ａは、電磁流量計の構成を示す断面図である。（ａ）は、（ｂ）で示すＡ−Ａ断面の断面図であり、（ｂ）は（ａ）で示すＢ−Ｂ断面の断面図である。
図１Ａ（ａ）に示すように、電磁流量計は、測定配管０１と、その外周に沿って充填剤０９を介して取り付けられた帰磁回路０５と、さらに帰磁回路０５の外周に沿って設けられたコイルカバー０３とで構成されている。また、測定配管０１と帰磁回路０５との間隙には一対の励磁コイル０４が取り付けられ、測定配管０１の内周に沿って絶縁体からなるライニングが設けられている。
【００１４】
また、測定配管０１には対向する１対の検出電極が配置されている。この検出電極は、一対の励磁コイル０４が発生する磁場の方向と、測定配管０１を流れる流体の流れ方向とのそれぞれに直交するように配置され、一対の励磁コイル０４で発生した磁場に直交する方向に発生する起電力を検出可能としている。
【００１５】
図１Ａ（ｂ）に示すように、一対の励磁コイル０４は、図の上側と下側にそれぞれコイルが１個づつ設けられ、閉じたループ形状をなし、測定配管０１内を流れる測定流体（図１Ａ（ｂ）の左右方向に流れる）に対して垂直方向（図１Ａ（ａ）のＢ−Ｂ方向）に磁場が印加されるように配置されている。
帰磁回路０５は、一般的にはコイルカバー０３に磁性がある金属を使用することで代用できるが、励磁応答を速くするために、コイルカバー０３と励磁コイル０４の間に電磁鋼帯を巻くように設置している。
【００１６】
図１Ｂは、電磁流量計の構成を示す断面図を示し、図１Ｂ（ａ）は、図１Ａ（ａ）と同じ断面を示し、（ｂ）は（ａ）で示すＣ−Ｃ断面の断面図である。
本発明では、帰磁回路０５に電磁鋼帯ではなく、磁性セラミックスシートを使用する。磁性セラミックシートを励磁コイル０４に巻きつけるようにして取り付けている。本実施例では、磁性セラミックスシートを例に説明するが、柔軟性がある樹脂材料に磁性材料を塗布、あるいは吹付などで表面に磁性体を形成する方法でも構わない。磁性材料としては、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、磁性フェライトステンレスなどがあり、適宜選択すればよい。
【００１７】
ここで、図１Ｂ（ｂ）に示すように、磁性セラミックシーシートの一端と他端とが一部で重畳され、その重畳部分（磁路接着部１０）が接着剤で接着される。コイルカバー０３と測定配管０１との間の空間は、エポキシなどの充填剤０９を用いて充填する。
【００１８】
なお、従来の電磁鋼帯を用いた場合は、上記の重畳部分（磁路接着部１０）は、ねじなど固定具を用いるので、本発明で用いた磁性セラミックスシートに比べて、固定具の突出が大きくなり、コイルカバー０３との間に余分なスペースが必要となるが、本発明ではそのようなスペースの確保は不要となる効果もある。
【００１９】
≪電磁流量計の動作及び使用形態≫
本電磁流量計の動作及び使用形態を以下に説明する。
磁励回路（図示せず）から励磁コイル０４へ、通常、矩形状に切り替わる電流を流し測定配管０１に磁場を発生させる。測定配管０１を流れる流体は、導電性を有するものを適用する。
【００２０】
上記は発生した磁場内を流れる導電性を有する流体には、起電力が発生する。この発生した電圧は、流体の平均流速と磁界の磁束密度に比例する。検出電極０４は、発生した電圧は、通常は、微弱（通常は、μＶからｍＶオーダー）であるので検出した電圧をアンプ回路（図示せず）へ伝達し増幅し、さらにデジタル回路（図示せず）などへ伝達して流量を算出する。
【００２１】
発明に係る電磁流量計の具体的な適用例は、給水配管やプロセス配管、上下水道配管などを流れる導電性を有する流体の流量測定に適用される。例えば、水道配管を流れる水や浄水場へ注入される下水などの流量を測定する。あるいは、工場などで用いるプロセス配管を流れる流体の測定などがある。これらの適用例は、いずれも流量が多量の場合であり、それに伴い配管口径も大口径となる。従って、電磁流量計も大口径となる。
【００２２】
例えば、上下水道の市中配管あるいは基幹配管は、その配管口径が５００乃至２６００ｍｍ程度の大口径となる。
【００２３】
≪電磁流量計の製造≫
帰磁回路０５に、電磁鋼帯を使用する場合は、ロール状に巻きつけられた電磁鋼帯から所定の大きさに切り出し、所定の形状に加工する作業が必要となる。その際、ロール状に巻きつけられた電磁鋼帯は、重量物であるので玉掛け作業が必要であり、さらに薄く固い電磁鋼帯は鋭利であり負傷を負うリスクも抱えている。
【００２４】
一方、本発明の場合は、帰磁回路０５に、磁性セラミックスシートを用いるので、電磁鋼帯に比べ軽量であるので、玉掛け作業などが不要となり、資格を有する者でなくとも取り扱いが可能となる。
【００２５】
因みに、電磁鋼帯として用いる珪素鋼板と磁性セラミックスシートとのそれぞれの属性を以下に比較する。
従来使用されている珪素鋼板は、重量が２．７［ｋｇ／ｍ２］で、板厚が０．３５［ｍｍ］である。
【００２６】
一方、本実施例で用いた磁気シールドシート（日立金属（株）製）は、重量が０．２［ｋｇ／ｍ２］で、板厚が０．１２［ｍｍ］である。よって、同じ面積の場合には、約３９倍ほど磁性セラミックスシートが軽量化されていることになる。
【００２７】
また、磁性セラミックスシートは、焼成形成されるので、鋼材の切断や加工作業が不要となり、負傷のリスクもなくなる。従って、帰磁回路０５の加工が容易となる効果がある。
【００２８】
さらに、磁性セラミックスシートの端末の接合には、ねじなどの固定具を使用していないために、製造時に発生するねじなどの止め忘れをなくすことができ、また、経時変化によりねじなどに錆びが生じる問題も防止することができる。
【００２９】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として、特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【実施例２】
【００３０】
本実施例で示す電磁流量計の構成は、補助磁極０６を設けたこと以外は、上記実施例１で述べたものと同じである。
以下に、図２を用いて、補助磁極０６を使用する場合について説明する。
まず、図２（ａ）は、（ｂ）で示すＡ−Ａ断面の断面図であり、（ｂ）は側面図である。
補助磁極０６には、柔軟性がある磁性シートを使用する。この補助磁極０６は、測定配管０１と一対の励磁コイル０４との間に設けられている。磁性シートを使用することで、補助磁極の形状の自由度が増大するので、柔軟性を持つ帰磁回路０５によって帰磁回路０５と補助磁極０６の接着面積を大きくすることができる。補助磁極０６は、ねじのような強固な固定具ではなく、測定配管０１に接着剤で接着して固定する。
【００３１】
図２（ａ）で示すように、当該シートの一端と他端とが一部で重畳され、その重畳部分（磁路接着部１０）が接着剤で接着される。実施例１と同様に、コイルカバー０３と測定管０１の間は充填剤０９で充填する。
実施例１で説明したように、一対の励磁コイル０４には、図の上側と下側にそれぞれコイルが１個づつ設けられ、測定配管０１内を流れる測定流体に対して垂直方向に磁場が印加されるように配置されている。それぞれコイルが発生する磁場は、図１Ａ（ａ）中のＢ−Ｂ方向のみでなく、周辺に拡がった磁束となる。
【００３２】
そこで、本実施例は、一対の励磁コイル０４の近傍に補助磁極０６を用いることにより、磁束は、透磁率が高い磁性体である補助磁極０６を通過し、磁束の拡がりが抑制される。
【００３３】
このように磁束の拡がり抑制により、測定管０１内の磁場分布が一様な状態に近づく。
従って、均一性の良い磁場内での流体が発生する起電力を計測することになるので、電磁流量計のリーディング誤差を小さくすることができる。
【００３４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として、特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【符号の説明】
【００３５】
０１：測定配管、
０２：検出電極、
０３：コイルカバー、
０４：励磁コイル、
０５：帰磁回路、
０６：補助磁極、
０７：ライニング、
０８：磁気回路固定具、
０９：充填剤、
１０：磁路接着部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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