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JPH10253411A - 低導電率電磁流量計 - Google Patents

低導電率電磁流量計

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Publication number
JPH10253411A
JPH10253411A JP5159397A JP5159397A JPH10253411A JP H10253411 A JPH10253411 A JP H10253411A JP 5159397 A JP5159397 A JP 5159397A JP 5159397 A JP5159397 A JP 5159397A JP H10253411 A JPH10253411 A JP H10253411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductivity
fluid
low
measurement fluid
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5159397A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichizo Ito
一造 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP5159397A priority Critical patent/JPH10253411A/ja
Publication of JPH10253411A publication Critical patent/JPH10253411A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低導電率の測定流体の流量を測定し得る低導
電率電磁流量計を提供するにある。 【解決手段】 低導電率の測定流体の流量を測定する低
導電率電磁流量計において、測定流体の流量を測定する
電磁流量計本体と、該電磁流量計本体の上流側の管路に
設けられ前記測定流体に電荷を付与する電荷発生装置と
を具備したことを特徴とする低導電率電磁流量計であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低導電率の測定流
体の流量を測定し得る低導電率電磁流量計に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図9は従来より一般に使用されている従
来例の構成説明図で、例えば、書名;工業計測ハンドブ
ック(トランジスタ式計器編)、発行日;昭和42年6
月10日、編著者;株式会社 横河電機製作所、発行
所;東京電機大学出版局 に示されている。
【0003】図において、1は測定流体が流れる測定管
路である。2,3は測定管路1に設けられた電極であ
る。4は測定管路1を挟んで設けられた鉄心である。5
は鉄心4に巻回された励磁コイルである。6は電極2,
3出力を変換する変換器である。
【0004】以上の構成において、流速Vで流れる測定
流体に対して、磁界Bを与えると、測定流体中には、次
式で示される電位Uが発生する。 Δ2U=((σ+jω(ε−ε0))/(σ+jωε))
div(V×B) σ:導電率、ε:誘電率、ε0:真空中の誘電率
【0005】ここで、σ>>ωεとすると、 Δ2U=div(V×B) 磁界Bと流速Vが直交し、管路1上の2点間に電極2,
3が配置されているとすると、電極2,3間の電位差E
は E∝V・B・D D:電極2,3間の距離
【0006】よって、Eを計測することにより、Vが測
定できる。なお、電極2,3間の測定流体を流れる電流
は、測定流体中に解離して存在するプラス、マイナスの
イオンの移動によるものである。以上が、電磁流量計の
基本原理である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
説明は測定流体の導電率σはσ>>ωεであることが前
提となっている。このため、測定流体中にはオームの法
則に従う伝導電流が流れる。精度よく、Eを測定するた
めには、変換器6の入力インピーダンスは、電圧源Eの
内部インピーダンス(∝1/σd)より充分大きくして
おくことが必要となる。ここで、d:電極2,3の直径
【0008】現実には、変換器6の入力インピーダンス
を無限大にすることは不可能であるので、接液電極式電
磁流量計では、10ー5〜10ー6S・cm-1が、また、容
量式電磁流量計においても10ー8S・cm-1程度が、測
定出来る導電率の最低値となっている。すなわち、電磁
流量計の測定対象となる測定流体は、イオン性の流体で
あり、イオン性を殆ど示さないアルコール類や、石油類
の測定は出来ない。
【0009】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は低導電率の測定流体の流量を測定
し得る低導電率電磁流量計を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)低導電率の測定流体の流量を測定する低導電率電
磁流量計において、測定流体の流量を測定する電磁流量
計本体と、該電磁流量計本体の上流側の管路に設けられ
前記測定流体に電荷を付与する電荷発生装置とを具備し
たことを特徴とする低導電率電磁流量計。 (2)前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の流路に
細分化する集合体よりなる電荷発生装置を具備したこと
を特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流量計。 (3)前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の流路に
細分化する格子形状体よりなる電荷発生装置を具備した
ことを特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流量計。 (4)前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の小口径
の円管の集合体よりなる電荷発生装置を具備したことを
特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流量計。を構成
したものである。
【0011】
【作用】以上の構成において、電荷発生装置において、
測定流体に電荷を付与した後、電磁流量計本体におい
て、測定流体の流速を測定する。以下、実施例に基づき
詳細に説明する。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例の要部構
成説明図、図2は図1の電荷発生装置の詳細説明図、図
3は図2の側面図である。図において、図9と同一記号
の構成は同一機能を表わす。以下、図9と相違部分のみ
説明する。
【0013】11は、測定流体の流量を測定する電磁流
量計本体である。12は、電磁流量計本体11の上流側
の管路に設けられた電荷発生装置である。この場合は、
電荷発生装置12は、管路を、管路の軸方向に平行な複
数の流路に細分化し金属よりなる格子形状体よりなる。
【0014】以上の構成において、後述する如く、電荷
発生装置12において、測定流体を負にチャージした
後、電磁流量計本体11において、測定流体の流速を測
定する。
【0015】ここで、測定流体が絶縁流体(誘電体流
体)の場合は、通常は、イオンの解離はなく、分極電荷
しか存在しない。このため、電界が印加されても連続し
て電流は流れる事はない。
【0016】ところで、図4に示す如く、測定流体が固
体壁Aに接する付近には、電気2重層Bが形成される。
この時、固体壁Aはプラス電荷、また、固体壁A付近の
測定流体中にはマイナス電荷が過剰に存在する。
【0017】測定流体の内部には拡散層Cが形成され、
固体壁Aから離れるに従ってマイナス電荷の濃度は減少
する。ここで、測定流体に流れが有り、固体壁Aが接地
されているとすると、プラス電荷は大地に流れ、固体壁
A付近のマイナス電荷は測定流体中に運びさられる。
【0018】この結果、測定流体中には、マイナス電荷
が多くなる。これを、流動帯電現象と言う。測定流体の
導電率が高い場合、此等の過剰電荷は測定流体中を伝導
し、最終的には、固体壁Aに流入して消滅する。
【0019】即ち、導電率が高い場合には、電荷の発生
から消滅までの時間(緩和時間)が短いので、測定流体
が負にチャージされることが顕著な現象として現れな
い。しかしながら、絶縁流体の場合は、緩和時間が長
く、測定流体は長時間にわたって負にチャージされた状
態となる。緩和時間τはτ=ε/σで示される。
【0020】図5(A)(B)は電磁流量計本体11に
おいて、磁界Bを印加した時の、電磁流量計本体11の
電極13,14間での電流の様子を示したものである。
イオン性流体の場合、解離したマイナスイオンとプラス
イオンとが、各々の電極13,14に移動し、電流が流
れるが、本発明では、電荷を運ぶキャリヤは過剰電荷で
あり、図5(B)においては、電極14から電極13の
方向に移動する。
【0021】測定流体の導電率は、キャリヤとなる電荷
の濃度と移動速度の積で示される事から、過剰電荷の数
が多ければ、導電率は高くなる。なお、電荷がそのまま
測定流体中を移動することは不自然であり、結局、分子
イオンとして移動するか、一部は解離イオンとなりイオ
ンとして移動するものと考えられる。
【0022】すなわち、誘導電圧源Eの内部インピーダ
ンスZi(∝1/σd)は小さい。ここで、d:電極1
3,14の直径
【0023】ところで、図1に示す如く、電荷発生装置
12は流路全体に対して、格子状になっており、測定流
体は格子に区切られた狭い流路に沿って流れる。電気2
重層Bは固体壁Aに接する部分にて発生するので、固体
壁Aの接液面積が大きい方が電荷の発生効率が良い。ま
た、流路断面全体にわたって格子状体12を設けるの
は、流れ去る過剰電荷が流路全体に均一に存在すること
が好ましいからである。
【0024】なお、電極の種類については、接液タイプ
でも、容量式タイプでも、原理的には、どちらにでも適
用できる。接液タイプの電極材としては、有効直径が数
千倍となる白金黒付き電極が好ましい。但し、図6に示
す如く、電極13,14への電荷の流入は、誘導電圧E
に基づいて移動して来る電荷だけでなく、測定流体の流
れによって直接、電極13,14に衝突し流入すること
が考えられる。
【0025】また、電極13,14の表面においても、
電気2重層Bの形成と、測定流体の流れによる電荷の剥
離が生じる。以上のことから、図7に示す如く、電極1
3,14の表面は、流路より凹部15になるようにし、
測定流体の流れが淀む方が好ましいと考えられる。
【0026】次に、図9従来例の電磁流量計において
は、測定流体の導電率が低くなると、測定流体の流速の
増加につれて、フローノイズと称されるノイズ電圧が発
生する。これは、上述の電極面におけるプラス電荷の流
入にあると推定されている。
【0027】この場合の測定流体の内部インピーダンス
iは大きいので、変換器の入力段におけるノイズ電圧
(VN=IN・Zi)は、ノイズ電流INが小でも大きくな
る。本発明では、内部インピーダンスZiが小となるこ
とから、ノイズ電流INが生じてもノイズ電圧VNは、従
来例よりも、小さくする事ができる。
【0028】次に、零点の決定については、測定流体の
流速が零の時には、発生電荷はないので、導電率は低く
なる。一方、導電率と変換回路6の入力インピーダンス
との関係から、演算可能な導電率が決まる。測定可能の
最小流速は、この導電率により決まるので、これ以下の
流速は不感帯となる。そこで、図8に示す如く、変換器
6側にゼロカット機能を付加する。
【0029】この結果、低導電率の測定流体に電荷を付
与する、簡単な構造の電荷発生装置12を付加すること
により、従来測定出来なかった低伝導率の測定流体の流
速を測定することができる低導電率電磁流量計が得られ
る。
【0030】なお、前述の実施例においては、電荷発生
装置12は格子形状体よりなると説明したが、これに限
ることはなく、例えば、小口径の円管を束ねて構成して
も良い。要するに、管路を該管路の軸方向に平行な複数
の流路に細分化する集合体であればよい。
【0031】また、前述の実施例においては、電荷発生
装置12は電気2重層を利用した装置について説明した
が、これに限ることはなく、例えば、電子照射による帯
電、或いは、イオン交換樹脂によるイオン注入でも良
い。要するに、低導電率の測定流体に電荷を付与する装
置であればよい。
【0032】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
請求項1の発明によれば、低導電率の測定流体に電荷を
付与する、簡単な構造の電荷発生装置を付加することに
より、従来測定出来なかった低伝導率の測定流体の流速
を測定することが出来る低導電率電磁流量計が得られ
る。
【0033】本発明の請求項2の発明によれば、測定流
体と接する固定壁の面積を増大出来るので、電荷発生効
率が良い。このため、低流量域まで安定な流量計測が出
来る低導電率電磁流量計が得られる。
【0034】本発明の請求項3の発明によれば、流速分
布を乱すことなく、固定壁の面積を増大でき、低流量域
まで安定な流量計測が出来る低導電率電磁流量計が得ら
れる。
【0035】本発明の請求項4の発明によれば、流速分
布を乱すことなく、固定壁の面積を増大でき、単純に細
円管束ねれば良いので、製造コストが低減でき、安価な
低導電率電磁流量計が得られる。
【0036】従って、本発明によれば、低導電率の測定
流体の流量を測定し得る低導電率電磁流量計を実現する
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の電荷発生装置の詳細説明図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】図1の動作説明図である。
【図6】図1の動作説明図である。
【図7】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図8】図1の動作説明図である。
【図9】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【符号の説明】
1 測定管路 4 鉄心 5 励磁コイル 6 変換器 11 電磁流量計本体 12 電荷発生装置 13 電極 14 電極 A 固体壁 B 電気2重層 C 拡散層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低導電率の測定流体の流量を測定する低導
    電率電磁流量計において、 測定流体の流量を測定する電磁流量計本体と、 該電磁流量計本体の上流側の管路に設けられ前記測定流
    体に電荷を付与する電荷発生装置とを具備したことを特
    徴とする低導電率電磁流量計。
  2. 【請求項2】前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の
    流路に細分化する集合体よりなる電荷発生装置を具備し
    たことを特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流量
    計。
  3. 【請求項3】前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の
    流路に細分化する格子形状体よりなる電荷発生装置を具
    備したことを特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流
    量計。
  4. 【請求項4】前記管路を該管路の軸方向に平行な複数の
    小口径の円管の集合体よりなる電荷発生装置を具備した
    ことを特徴とする請求項1記載の低導電率電磁流量計。
JP5159397A 1997-03-06 1997-03-06 低導電率電磁流量計 Pending JPH10253411A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000266772A (ja) * 1999-03-19 2000-09-29 Yoshijiro Watanabe 粉粒体の流動計測装置
DE10322550A1 (de) * 2003-05-20 2004-12-30 Abb Patent Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Durchflussmesseinrichtung, sowie Durchflussmesseinrichtung selbst
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JP2013521910A (ja) * 2010-03-15 2013-06-13 フレゼニウス メディカル ケアー ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 第1流体流と第2流体流の差異を測定するセンサを備えたカセット

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