JPH06109504A

JPH06109504A - 静電容量式電磁流量計

Info

Publication number: JPH06109504A
Application number: JP4261077A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sakurai; 裕桜居; Tamio Ishihara; 民雄石原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-19
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: US5526698A; JP2770675B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は静電容量式電磁流量計に係り、とくに
外部振動による出力変動の小さな静電容量式電磁流量計
を提供することを目的とする。【構成】測定管１を例えばＯリング１０ａ，１０ｂ，１
２ａ，１２ｂような弾性を粘性のある部材を介してケー
シング部材２で支持する。またコイル３，コア４等の磁
気部品を測定管１との間に空間を設けた状態でケーシン
グ部材２に固定する。保護リング６ａ，６ｂと測定管１
との間はＯリング１２ａ，１２ｂによって液密を保つ。【効果】測定管と一体に振動する部分の等価質量が小さ
くなるため共振周波数が高くなり、また、保護リングの
振動から絶縁されるため、測定管の振動が小さくなり、
振動による出力変動を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電容量式電磁流量計の
中でも特に、測定管と、該測定管を包含するケーシング
部材の接合部の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁流量計の中でも静電式電磁流
量計に関する出願は様々なものが成されていた。その代
表的な構造については米国特許第4,539,853 号に示され
ている。

【０００３】図２は該従来技術の側面図である。

【０００４】図において、測定管３１の両端にはフラン
ジ部３１ａ，３１ｂが設けられており、いずれもセラミ
ックスで形成されている。この測定管３１はケーシング
部材３２に、包含されている。また、フランジ部３１
ａ，３１ｂの外周外殻はケーシング部材３２に嵌合し、
その接合部は金属接合或いは樹脂接着等の方法で固着さ
れている。この測定管３１の円筒外周面には、測定管内
に磁場を発生させるための一対のコイル３３とコア３４
が固着されている。更に測定管３１の外周面には、該測
定管の円筒垂直方向、及び前記コイル３３が放出する磁
束の垂直方向に位置するように一対の測定電極が設置さ
れ、更には、該測定電極を包囲するようにシールド電極
が設けられている（図示せず）。前記測定管１のフラン
ジ部３１ａ，３１ｂの端面に夫々第１のガスケット５
ａ,５ｂを介して保護リング６ａ,６ｂが取付けられてい
る。保護リング６ａ，６ｂは測定管３１の保護と、保護
リング部の流体の電位を接地電位にするために使用され
る。保護リング６ａ，６ｂの反対面には第２のガスケッ
ト７ａ，７ｂが取付けられている。尚、ガスケット５
ａ，５ｂ，７ａ，７ｂは主として防水性の高い４フッ化
エチレン樹脂等の密閉材で形成されている。電磁流量計
は前記ガスケット７ａ，７ｂを介して、プロセス配管の
フランジ８ａ，８ｂ間に挿入され、ボルト９によって締
め付けられ、液密の状態でプロセス配管に保持されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上、示したような静
電容量式電磁流量計は、絶縁性付着物の影響を受けにく
い電極部を設けたことにより、測定液のリークの発生要
因を解消したこと等、電極式電磁流量計には無い優れた
特徴をもつ反面、配管振動など、外部から伝わる振動の
大きさによっては、出力が変動してしまうという欠点を
有している。この出力変動の生じるのは、外部振動によ
って測定管が振動すると、特定の振動周波数を有する振
動が電磁流量計を共振させ、測定管外周のセラミックス
面と該セラミックス面に設けられた測定電極間に歪が発
生し、この歪が電極にマイクロフォンノイズを発生させ
るためである。

【０００６】本発明は、上記の如き従来技術の問題点を
解消する、外部振動による出力振動を低減させた静電容
量式電磁流量計を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下に示す如き構成とした。

【０００８】ケーシング部材内に測定流体を流す測定管
と、前記測定流体に任意の大きさの磁場を印加する磁場
印加手段と、電極を備えた静電容量式電磁流量計であっ
て、測定管を他の部材に対して接触しないようにするた
めに、前記測定管の外周上に弾性及び粘性を有する部材
を巻回し、該部材をもって、前記測定管とケーシング部
材間を支持することによって、両者間が非接触となる構
成とした。

【０００９】また、測定流体が流れるプロセス配管の接
合面と前記測定管の両端間に弾性及び粘性を有する部材
を挟持させることによって、両者間を非接触とする構成
とした。

【００１０】更に、前記測定管の外周面上と前記ケーシ
ング部材間、及び前記測定管の両端と前記プロセス配管
の接合面間に、前記部材を介し、且つ両部材間を非接触
とする構成とする。

【００１１】そして、前記磁場印加手段とケーシング部
材を固着すると共に、前記磁場発生手段と測定管の間が
非接触になるように構成する。

【００１２】

【作用】上記の如く、前記測定管の外周上に弾性及び粘
性を有する部材を巻回し、該部材を持って、前記測定管
とケーシング部材間を支持させ、両者間が非接触となる
構成とすることによって、ケーシング部材からの振動の
伝達を前記部材で吸収することができ、測定管とケーシ
ング部材とを振動的に絶縁することができる。そして、
このような構成により測定管と一体になって振動する測
定管の振動系の質量を小さくすることができるため、こ
の振動系が持つ共振周波数が高くなり、測定管の振動を
抑えることができる。

【００１３】そして、測定流体が流れるプロセス配管の
接合面と前記測定管の両端間に弾性及び粘性を有する部
材を挟持させ、両者間を非接触とする構成とすること
で、プロセス配管からの振動の伝達を前記部材で吸収す
ることができ、且つケーシング部と振動的に絶縁するこ
とができるため、等価的に測定管と一体に振動する部分
の質量が小さくなり、共振周波数を高くすることができ
る。

【００１４】更に前記測定管の外周面上と前記ケーシン
グ部材間、及び前記測定管の両端と前記プロセス配管の
接合面間に、前記部材を介し、且つ両部材間を非接触と
する構成とすることにより、プロセス配管及びケーシン
グ部材からの振動の伝達を前記部材で吸収することがで
き、且つケーシング部材及びプロセス配管を振動的に絶
縁することができるため、等価的に測定管と一体に振動
する部分の質量が更に小さくなり、共振周波数を高くす
ることができる。

【００１５】また、前記磁場発生手段とケーシング部材
を固着すると共に、前記磁場発生手段と測定管の間を非
接触に構成することで磁場発生手段を振動的に絶縁する
ことができるため、等価的に測定管と一体に振動する部
分の質量が更に小さくなり、共振周波数を更に高くする
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図１，図３及び図４に図示した実施例
に基づいて本発明を説明する。図１においてセラミック
スで形成された測定管１はフランジ部がないストレート
パイプ形状となっている。測定管１はプロセス配管８
ａ，８ｂ間にボルト９を持って固定され、ケーシング部
材２と保護リング６ａ，６ｂ間は固着状態となってい
る。その接続部周辺は、図４の測定管保持部の詳細図に
示す如く、パイプ端の外周に取り付けられた第１のＯリ
ング１０ａ及び第２のＯリング１２ａによって、ケーシ
ング部材２に液密状態で取り付けられている。第２のＯ
リング１２ａは更に保護リング６ａにも液密状態で保持
されている。保護リング６ａとプロセス配管８ａの間に
はガスケット７ａが介挿され、保護リング６ａとプロセ
ス配管８ａ間の液密を保っている。第２のＯリング１２
ａは弾性及び粘性を有する物質で構成され、可撓性を有
するため、測定管固定時の保護リング６ａの押圧力によ
る変形によりケーシング部材２の溝部と測定管１に密着
する。尚、測定管１と保護リング６ａ間にはＯリング６
ａの径より狭い幅を有する隙間が設けられている。

【００１７】図３にはコイル３及びコア４の取付部分の
詳細図を示す。測定流体に磁場を印加するコイル３は、
コア４と保持部材１６間に挟持される。この挟持された
状態で、コア４と保持部品１６を、ケーシング部材２に
固定するため、コイル３は両者間に固着された状態とな
る。尚、コア４と保持部品１６は、螺子１３を持ってケ
ーシング部材２に固定する。またこの時、保持部材１６
と測定管１の間には空間が存在し、両者は非接触となっ
ている。

【００１８】そして、図面には記載されていないが本発
明の静電容量式電磁流量系に使用できる電極としては米
国特許第4,539,853 号に示されたようにコイル３の取付
位置より直角方向の測定管１の外周面上に形成され、そ
の周囲にシールド電極を有する電極，測定管１のセラミ
ック材質の中に形成された電極。そして、測定管の内周
面に形成されてその上にライニングを施された電極であ
っても使用することが可能である。

【００１９】このような構造から成る静電容量式電磁流
量計に外部振動が加わった場合の動作を以下に説明す
る。該部振動はプロセス配管８ａ，８ｂ、ガスケット７
ａ，７ｂを介して保護リング６ａ，６ｂに伝達される。
この振動は保護リング６ａ，６ｂと接触するケーシング
部材２に伝達されると共に、第１のＯリング１０ａ，１
０ｂ及び第２のＯリング１２ａ，１２ｂを介して一部が
伝達される。ここで測定管１はＯリングにより弾性及び
粘性を有する状態で、ケーシング部材２と保護リング６
ａ，６ｂに支持されるため、等価的に図５に示すような
ダンパ(粘性物)で構成される振動絶縁系となる。この図
５は図１の静電容量式電磁流量計の振動系の等価図を示
し、両図の同符号は同部材を表しており、Ｋ１は測定管
１とケーシング部材間の弾性係数即ち第１のＯリング１
０ａ，１０ｂと第２のＯリング１２ａ，１２ｂの弾性係
数を示し、Ｃ１はこの粘性係数を示している。同様にＫ
２は測定管１と保護リング６ａ，６ｂ間の弾性係数即ち
第２のＯリング１２ａ，１２ｂの弾性係数を示し、Ｃ２
はこの粘性係数を示している。

【００２０】このように保護リング６ａ，６ｂ及びケー
シング部材２と測定管１の間は振動絶縁系となるため保
護リング６ａ，６ｂ及びケーシング部材２に発生した振
動は一部しか測定管に伝達されない。

【００２１】尚、測定管１の特に測定電極または該近傍
に発生する歪は、時間微分量に応じて出力を変動させ
る。これらの歪によって発生する出力変動は前記米国特
許4,539,853 号明細書中に記されているマイクロフォン
ノイズに起因する。

【００２２】次に、Ｏリングの他の施工例を図６より図
９に示した測定管保持部の構造拡大図を用いて詳述す
る。

【００２３】図６は、図１で示した実施例の構成を持
ち、図１との相違点はＯリングを１つにしたことにあ
る。即ち、１対のＯリング２５ａのみで測定管１とケー
シング部材２間の振動吸収を行うというものである。こ
のような構成にすることにより、図１に示した実施例に
比して構造を簡単にすることができる。

【００２４】図７は、測定管１とケーシング部材２間の
振動吸収をＯリング２６ａで行い、Ｏリング２７ａでケ
ーシング部材２と保護リング６ａ間の液密を保持したも
のである。

【００２５】図８は、測定管とプロセス配管、この間で
のみ振動を絶縁させた場合のＯリングの施工例である。
図の如き溝を設けた測定管１と保護リング６ａ間にＯリ
ング２８ａを配設することでプロセス配管８ａからの振
動を吸収すると共に、測定管１と保護リング６ａとの液
密の保持も行うというものである。

【００２６】図９は、プロセス配管８ａからの振動を、
特に低減させるための構成として振動伝達系を２段に分
けたものである。即ち、保護リング６ａ，ガスケット７
ａを介して伝達される、プロセス配管８ａからの振動を
Ｏリング４６ａ，Ｏリング４５ａの２つに分けて吸収す
ることで振動吸収効果を更に高めたものである。

【００２７】また、図１０はケーシング部材２からの振
動影響を特に考慮にいれたＯリングの施工例であって、
測定管１を第１のガスケット５ａ，５ｂ、保護リング６
ａ，６ｂ、第２のガスケット７ａ，７ｂを介してプロセ
ス配管８ａ，８ｂに固定している。そして、図１１の拡
大図に示す如く、測定管１とケーシング部材２の間は、
Ｏリング４７ａ，４７ｂによって粘弾性的に、且つ非接
触に保持されている。このような構成とすることによ
り、質量の大きなケーシング部材２とは振動的に絶縁さ
れているため、測定管の共振周波数は高くなり、共振現
象の発生が抑制されるという効果を奏する。更に図３に
示したように、コイル３，コア４をケーシング部材２に
固定する構成にすると、測定管１はそれらと接触しなく
なり、測定管１の振動系の質量を更に小さくできる。こ
のため測定管１の共振周波数は、更に高くなり共振現象
が抑制されると共に、振動発生時に測定管１に加わる力
が小さくなり、発生する歪が小さくなる。

【００２８】次に、前記Ｏリング、即ち弾性及び粘性を
有する環形状部材の替わりに、筒形状部材を用いたとき
の実施例を図１２及び図１３を用いて詳述する。

【００２９】測定管５１の両端外周面には筒形状に形成
された弾性を有する部材１４が配設されており、該部材
１４は図１３の拡大図に示すが如く、コの字型に形成さ
れ、測定管５１をケーシング部材５２に支持している。
この部材１４は例えば波形断面のダイヤフラムを用いて
もよい。また測定管５１とケーシング部材間にはシリコ
ンゴムのような粘性を有する部材１５を充填することで
筒形状を成してもよい。以上のような筒形状の振動絶縁
系を構成しても、Ｏリングによって測定管を支持した場
合と同様の効果を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、上記に示したような構成要
件により、以下のような効果を得るに至った。

【００３１】プロセス配管等からの振動の伝達を、測定
管とケーシング部材との間、或いは測定管とプロセス配
管との間に振動を吸収する部材を設けるという構成にす
ることによって、減少することができ、外部振動による
電磁流量計の測定誤差を縮小することができる。

【００３２】また磁場発生素子と測定管の間に、空隙を
設けたことによって、前記効果と同様、外部振動による
電磁流量計の測定誤差を縮小することができる。

【００３３】更に、上記のような２つの構成要件を包含
する構成とすることで、外部振動の伝達を更に低減する
ことができ、その結果、上記以上に電磁流量計の誤差を
縮小することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電容量式電磁流量計のプロセス
配管への配設図。

【図２】従来の静電容量式電磁流量計のプロセス配管へ
の配設図。

【図３】図１に示した静電容量式電磁流量計のコイル取
付部の拡大図。

【図４】図１に示した静電容量式電磁流量計の測定管保
持部の拡大図。

【図５】図１に示した静電容量式電磁流量計の振動系に
おける等価図。

【図６】本発明に係る静電容量式電磁流量計の測定管保
持部のＯリング施工例図その１。

【図７】本発明に係る静電容量式電磁流量計の測定管保
持部のＯリング施工例図その２。

【図８】本発明に係る静電容量式電磁流量計の測定管保
持部のＯリング施工例図その３。

【図９】本発明に係る静電容量式電磁流量計の測定管保
持部のＯリング施工例図その４。

【図１０】本発明に係る静電容量式電磁流量計のケーシ
ング部材からの振動に対するＯリングの施工例図。

【図１１】図１０に示した静電容量式電磁流量計の測定
管保持部の拡大図。

【図１２】本発明に係る静電容量式電磁流量計の測定管
保持に筒形状部材を用いたときの施工例図。

【図１３】図１２に示した静電容量式電磁流量計の測定
管保持部の拡大図。

【符号の説明】

１…測定管、２…ケーシング部材、３…コイル、４…コ
ア、５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ…ガスケット、６ａ，６ｂ
…保護リング、８ａ，８ｂ…プロセス配管、９…ボル
ト、１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ…Ｏリング、１３
…螺子、１４…弾性を有する部材、１５…粘性を有する
部材、１６…保持部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング部材内に配設され測定流体を流
す測定管と、前記測定流体に磁場を印加する磁場印加手
段と、前記測定管と結合し、且つ前記測定流体と非接触
となる電極とを備えた静電容量式電磁流量計に於いて、
前記測定管を弾性及び粘性を有する部材で前記ケーシン
グ部材に支持し、前記測定管と前記ケーシング部材を非
接触にすることを特徴とする静電容量式電磁流量計。
【請求項２】前記磁場発生手段が、ケーシング部材に固
着され、且つ測定管に対しては非接触であることを特徴
とする、請求項１に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項３】前記部材が環形状又は筒形状であることを
特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量式電磁流
量計。
【請求項４】少なくとも２つ以上の前記環形状部材を介
して、前記ケーシング部材と測定管の間を液密且つ非接
触に支持し、該非接触空間を保持することを特徴とす
る、請求項１乃至３に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項５】前記環形状部材がＯリングであることを特
徴とする請求項１乃至４に記載の静電容量式電磁流量
計。
【請求項６】前記ケーシング部材内に、前期環形状部材
と同じ周長を有する溝を設けることを特徴とする請求項
１乃至５に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項７】プロセス配管の間隙に挿入され、前記プロ
セス配管からの測定流体を流す測定管と、前記測定流体
に磁場を印加する磁場発生手段と、前記測定管と結合
し、且つ前記測定流体と非接触となる電極とを備えた静
電容量式電磁流量計に於いて、前記プロセス配管と前記
測定管の間に、弾性及び粘性を有する部材を配置し、前
記プロセス配管と前記測定管を非接触とすることを特徴
とする静電容量式電磁流量計。
【請求項８】前記プロセス配管と、測定管及びプロセス
配管間に保護リングを介在させることを特徴とする請求
項７に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項９】前記環状部材がＯリングであることを特徴
とする請求項７又は８に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項１０】プロセス配管の間隙に挿入され、ケーシ
ング部材内に配設され測定流体を流す測定管と、前記測
定流体に磁場を印加する磁場印加手段と、前記測定管と
結合し、且つ前記測定流体と非接触となる電極とを備え
た静電容量式電磁流量計に於いて、前記測定管と前記ケ
ーシング部材の間、及び前記測定管とプロセス配管の間
に、弾性及び粘性物質を有する部材を配設し、前記測定
管と前記ケーシング部材の間、及び、前記測定管と前記
プロセス配管の間を非接触とすることを特徴とする静電
容量式電磁流量計。
【請求項１１】前記プロセス配管と、測定管及びケーシ
ング部材間に保護リングを介在させることを特徴とする
請求項１０に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項１２】前記磁場発生手段が、ケーシング部材に
固着され、且つ測定管に対しては非接触に構成すること
を特徴とする、請求項１０または１１に記載の静電容量
式電磁流量計。
【請求項１３】前記部材が環形状又は筒形状であること
を特徴とする、請求項１０乃至は１２に記載の静電容量
式電磁流量計。
【請求項１４】少なくとも２つ以上の前記環形状部材を
介して、前記ケーシング部材と、測定管と、保護リング
又はプロセス配管との間を非接触に支持し、該非接触空
間を保持することを特徴とする、請求項１０乃至１３に
記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項１５】少なくとも２つ以上の前記環形状部材を
介して、前記筒形状部材に包囲された測定管と保護リン
グ間を液密且つ非接触に支持し、該非接触空間を保持す
ることを特徴とする、請求項１０乃至１４に記載の静電
容量式電磁流量計。
【請求項１６】前記環形状部材がＯリングであることを
特徴とする請求項１０乃至１５に記載の静電容量式電磁
流量計。
【請求項１７】前記ケーシング部材内に、前期環形状部
材と同じ周長を有する溝を設けることを特徴とする請求
項１０乃至１６に記載の静電容量式電磁流量計。
【請求項１８】前記ケーシング部材に前記プロセス配
管、又は前記保護リングが固着されていることを特徴と
する請求項１０乃至１７に記載の静電容量式電磁流量
計。
【請求項１９】ケーシング部材内に配設され測定流体を
流す測定管と、前記測定流体に磁場を印加する磁場印加
手段と、前記測定管と結合し、且つ前記測定流体と非接
触となる電極とを備えた静電容量式電磁流量計に於い
て、前記磁場印加手段とケーシング部材を固着し、且つ
前記測定管と磁場印加手段間を非接触とすることを特徴
とする静電容量式電磁流量計。
【請求項２０】プロセス配管の間隙に挿入され、測定流
体を流す測定管と、該測定管とプロセス配管を支持する
支持部材と、前記測定流体に磁場を印加する磁場印加手
段と、前記測定管と結合し、且つ前記測定流体と非接触
となる電極とを備えた静電容量式電磁流量計に於いて、
前記支持部材と前記測定管を振動的に絶縁させたことを
特徴とする静電容量式電磁流量計。