JPH06235649A - 脈動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁界内の管路近傍に脈動検出用導体を配設して
磁界の乱れによる起電力の脈動を検出し、流体の乱れ、
および異常検出と、電磁流量計における測定精度向上等
が可能な脈動検出装置を提供する。 【構成】高導電率の冷却材２を内包する非磁性体の管路
３に流体の流れ方向と直交した磁界を与える磁石４を設
置すると共に、この磁石４と前記管路３の間に脈動検出
用導体８，11，13を配設したことを特徴とする。また脈
動検出用導体８，11，13は、流体の流れ方向に対して直
交および平行に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却材（流体）として
液体金属を使用する高速増殖炉等の配管等における流体
の脈動検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より高速増殖炉等においては、冷却
材としてナトリウム等の導電率の高い液体金属を使用す
るため、この流量計測には電磁流量計が使用されてい
る。図７の要部斜視図に示すように、電磁流量計１は冷
却材２が流れる非磁性体の管路３と、これを囲って永久
磁石４を設置し、管路３の上下に電極５，５を設けると
共に、この電極５，５より引出したリード線６，６と端
子６ａ，６ａで構成されている。

【０００３】この電磁流量計１はファラデーの電磁誘導
の法則を利用したもので、非磁性体で内径ｄの管路３に
高導電体の冷却材２を流し、これに永久磁石４で直交し
た磁界Ｂを与えると、その直角方向に起電力Ｅが発生し
てリード線６，６を介して端子６ａ，６ａ間に流量出力
信号が現れる。

【０００４】冷却材２の平均速度をｖとすると、次の式
(1) に示す関係が成立する。 Ｅ＝Ｂ・ｄ・ｖ …(1)

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】永久磁石４で加えてい
る磁界内に配された管路３内には冷却材２としてナトリ
ウム等の導電率の高い液体金属が流れるため、発生した
起電力により冷却材２に電流が流れて磁束を発生させ
る。この磁束が永久磁石で加えている磁界を乱す（変動
させる）ことになり、電極５からの流量出力信号に脈動
信号として重畳される。また磁界の乱れ（変動）は、冷
却材２である流体の乱れ（流況）によっても影響を受け
る。

【０００６】一方、磁界の乱れ（変動）は永久磁石４と
管路３の間にも現れるため、電極５からのリード線６に
も起電力が発生し、脈動信号として更に重畳されて、端
子６ａ，６ａにて得られる流量出力信号が脈動して測定
精度が低下する不具合があった。

【０００７】本発明の目的とするところは、磁界内の管
路近傍に脈動検出用導体を配設して磁界の乱れによる起
電力の脈動を検出し、流体の乱れ、および異常検出と、
電磁流量計における測定精度向上等が可能な脈動検出装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、高導電率の流
体を内包する非磁性体の管路に流体の流れ方向と直交に
磁界を与える磁石を設置すると共に、この磁石と前記管
路の間に脈動検出用導体を配設したことを特徴とする。
また脈動検出用導体は、流体の流れ方向と直交および平
行に配設する。

【０００９】

【作用】磁界と直交方向に流れる高導電率の流体には起
電力が発生して、この起電力による磁束により前記磁界
が乱される。さらに、流体の乱れにより磁界が変化す
る。この磁界の変化により磁界内に配設された脈動検出
用導体に起電力が発生するので、脈動出力信号として取
り出す。

【００１０】この脈動出力信号の大きさにより流体の乱
れ（変化）を検出し、所定値より大きい場合には異常と
して警報できる。また複数の脈動検出用導体を流体の流
れ方向に若干の距離を隔てて配設し、各脈動出力信号の
ほぼ同一のパターンから時間遅れを測定して流体速度が
検知できる。さらに、この流体速度と既知の管路断面積
から流量の測定が可能となる。

【００１１】本発明を従来の電磁流量計に適用して、検
出した脈動出力信号を電磁流量計の出力信号より差引く
ことにより、電磁流量計の出力信号に重畳される脈動分
が補償されて電磁流量計の精度が向上する。なお磁界内
での電極のリード線と脈動検出用導体のリード線を平行
に配置することにより、さらに補償精度向上する。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分につい
ては同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１の要
部斜視図は本発明の第１の実施例を示し、脈動検出装置
７は、例えばナトリウム等の導電率の高い液体金属の冷
却材２が流れる非磁性体の管路３と、これを囲って直交
する磁界を発生する永久磁石４を設置すると共に、この
永久磁石４と管路３の間で管路３と直交して脈動検出用
導体８を配設し、この引出し線の端を端子８ａ，８ａと
して構成する。

【００１３】次に上記構成による作用について説明す
る。永久磁石４により加えられた磁界中に配設された管
路３に導電率の高い冷却材２が流れると冷却材２に起電
力が発生し、この起電力により冷却材２に電流が流れて
磁束を発生させる。従って、この磁束により永久磁石４
により加えられている磁界を乱す（変動させる）ことに
なる。また永久磁石４による磁界は、冷却材２の流れの
乱れ（流況）によっても影響を受ける。

【００１４】この磁界の乱れ（変動）は永久磁石４と管
路３の間にも現れて、脈動検出用導体８に起電力を発生
させ、端子８ａ，８ａ間に脈動出力信号が得られる。こ
の脈動出力信号は図示しない増幅手段により適宜増幅し
て脈動信号となる。また冷却材２である流体の乱れ（流
況）についても同様に磁界が変動することから脈動信号
として検出することができる。

【００１５】なお、この脈動検出装置７は、構造が簡単
なことから既設の管路３の任意の場所に任意の角度で適
宜設置することが容易で、かつ簡素な構成であることか
ら取扱いが簡便で故障が起き難い。

【００１６】図２の要部斜視図は本発明の第２の実施例
で、図７に示した電磁流量計１の脈動補償に適用した脈
動測定装置９を示す。冷却材２が流れる非磁性体の管路
３と、これを囲って管路３に直交する磁界の永久磁石４
を設置し、管路３断面の上下に電極５，５を設置すると
共に、この電極５，５より引出したリード線６，６と端
子６ａ，６ａにより電磁流量計部が形成されている。

【００１７】さらに、前記永久磁石４と管路３との間に
管路３と直交して脈動検出用導体８を配設すると共に、
引出し線を前記電磁流量計部のリード線６，６と併行し
て敷設し、端部を端子８ａ，８ａとした構成としてい
る。ここで、電磁流量計部では永久磁石４により加わる
磁界Ｂで、内径ｄの管路３内に導電体の冷却材２が平均
速度ｖで流れると、前記式 (1)による起電力Ｅが発生し
て電極５，５から、リード線６，６を通じて端子６ａ，
６ａ間に流量出力信号が出力される。

【００１８】しかしながら、この流量出力信号には冷却
材２に流れる電流により発生した磁束により、永久磁石
４の磁界Ｂが乱され（変動して）、起電力Ｅには磁界Ｂ
の乱れ（変動）による脈動出力信号と、さらに磁界内に
おけるリード線６，６に発生した起電力による脈動出力
信号が重畳される。一方、この時に脈動検出用導体８に
は、その引出し線部を含めて前記磁界の乱れ（変動）に
よる起電力が発生して、端子８ａ，８ａ間に脈動出力信
号が出力される。

【００１９】これにより脈動検出装置９においては、図
示しない減算手段により前記端子６ａ，６ａ間の流量出
力信号から、端子８ａ，８ａ間の脈動出力信号を差引く
補償演算を行うことにより、流量出力信号に重畳されて
いたリード線６，６を含む脈動分が削除されて、電磁流
量計としての流量出力信号の精度が向上する。なお、こ
の脈動検出装置９においても、前記端子６ａ，６ａ間の
流量出力信号、および端子８ａ，８ａ間の脈動出力信号
を夫々図示しない増幅手段により適宜増幅して夫々流量
信号、および脈動信号とすることができる。

【００２０】図３の要部斜視図は本発明の第３の実施例
を示すもので、この脈動検出装置10は、永久磁石４と管
路３との間に、管路３と直交（Ｙ軸方向）して配設して
引出し線の端部を端子８ａ，８ａとした第１の脈動検出
用導体８と、前記管路３と平行（Ｘ軸方向）に配設して
引出し端を端子11ａ，11ａとした第２の脈動検出用導体
11との、２つの脈動検出用導体を設けて構成されてい
る。

【００２１】この構成により、管路３内における流体の
乱れ（流況）を、脈動検出用導体８はＹ軸方向の、また
脈動検出用導体11はＸ軸方向の脈動出力信号として同時
に検出できるので、流体の乱れ（流況）の検出精度をよ
り向上させることができる。

【００２２】図４の要部斜視図は本発明の第４の実施例
を示す。この脈動検出装置12については、永久磁石４と
冷却材２が流れる管路３との間で、管路３と直交して配
設した第１の脈動検出用導体８を上流側とし、この下流
側に距離Ｌを隔てて引出し端部を端子13ａ，13ａとした
第２の脈動検出用導体13の、２つの脈動検出用導体を配
設して構成されている。

【００２３】上記構成によれば、第１の脈動検出用導体
８により、永久磁石４における磁界の乱れ（変動）によ
る脈動が検出されるが、この磁界の乱れ（変動）は管路
３内に流れる冷却材２の流体の乱れ（流況）によっても
影響を受けるので、この脈動部分に注目することによ
り、流体の乱れ（流況）を検出することができること
は、上記図１に示した第１の実施例で述べた通りであ
る。

【００２４】この流体の乱れ（流況）は、距離が短けれ
ばそのままの状態で下流に移行するので、第１の脈動検
出用導体８の下流に第２の脈動検出用導体13を配置し
て、第１の脈動検出用導体８で得られる第１の脈動出力
信号とほぼ同様の第２の脈動出力信号を取出し、前記第
１の脈動出力信号との相関をとり、時間差を割出すこと
によって流速を知り、流量を測定することができる。

【００２５】この第４の実施例によれば、従来の電磁流
量計１と異なり、構造が簡単で管路３の外周に電極５を
設置する必要がないので、既設の管路３の任意の場所に
容易に設置することができ、簡便に所望の場所における
流量の測定を行うことができる。

【００２６】図５のブロック構成図と図６の特性図は、
前記第４の実施例の脈動検出装置に組合わせる脈動信号
処理装置14の実施例を示す。図５に示すように脈動信号
処理装置14は、脈動検出用導体８および脈動検出用導体
13からの脈動出力信号Ｓ８，Ｓ13を夫々増幅器およびパ
ルス変換器15，16において脈動パルス信号Ｓ15，Ｓ16に
変換する。

【００２７】具体的には脈動出力信号Ｓ８，Ｓ13を微分
し、その値が零または正の時を１とし、微分値が負の時
を０とする。この２つの脈動パルス信号Ｓ15，Ｓ16を減
算器17で引き算をすると、脈動信号検出用導体８，13か
らの脈動出力信号Ｓ８，Ｓ13の位相差に相当する時間幅
のパルス信号Ｓ17が得られる。このパルス信号Ｓ17の時
間幅を速度演算器18で平均処理し、脈動検出用導体８お
よび脈動検出用導体13間の距離Ｌを平均時間幅で割れば
流速ｖが求められる。

【００２８】次いで流量演算器19にて流速ｖに管路３の
内径ｄを掛けると流量が得られ、これを指示計20に表示
すれば流量を知ることができる。図６の特性図は脈動信
号処理装置14の各部における信号波形の関係を示したも
のである。

【００２９】なお、この脈動信号処理装置14において
は、系統が正常の時の流体の乱れ（流況）をパルス信号
のパターンとしてメモリしておき、運転時のパルス信号
のパターンと比較すれば、流況の異常を検出することが
できる。すなわち、系統が正常な時の減算器17のパルス
信号Ｓ17をパルスパターンメモリ21でパルス信号Ｓ21と
してメモリしておく。

【００３０】このパルス信号Ｓ21と、運転時における減
算器17からのパルス信号Ｓ17とをパルスパターン比較器
22で比較し、系統が正常な時のパターンと異なるパルス
が入力された時にはパルスパターン比較器22から異常信
号Ｓ22を警報器23に出力して警報を発して、運転員に流
体の乱れ（流況）の異常を通報する。

【００３１】なお、このパルスパターンの比較はパルス
時間幅ｔをキーにして行い、図５では２つの脈動出力信
号Ｓ８，Ｓ13による処理を示したが、上記図１乃至図３
に示す１つの脈動出力信号Ｓ８のみの場合でも、演算過
程は複雑になるが同様な手法で流体の乱れの異常を検出
することができる。

【００３２】さらに、上記図１乃至図４に示した脈動検
出用導体８，11，13は管路３の反対側の磁石との間に配
設しても上記実施例と同様な作用と効果が得られる。ま
た前記永久磁石４は、電磁石としても良く、従って、本
発明では脈動信号から流体の乱れと、異常の検出や流量
測定、および従来の電磁流量計に適用して脈動補償によ
り、電磁流量計１の精度向上ができる。

【００３３】なお、上記特許請求の範囲に対応した実施
態様として下記のものがある。 (1) 脈動検出装置において磁石と管路の間に配設した脈
動検出用導体が、管路に内包された流体の流れ方向と直
交させたことを特徴とする脈動検出装置。

【００３４】(2) 高導電率の流体を内包する非磁性体の
管路に流体の流れ方向と直交した磁界を与える磁石を設
置してこの磁石と前記管路の間に管路と直交して脈動検
出用導体を配設した脈動検出装置において、前記管路断
面の対称位置に電極を設けると共に電極のリード線と前
記脈動検出用導体のリード線を平行して配置したことを
特徴とする流量検出装置。

【００３５】(3) 脈動検出装置において磁石と管路の間
に配設した脈動検出用導体が、管路に内包された流体の
流れ方向と直交するものと、平行するものを備えたこと
を特徴とする脈動検出装置。

【００３６】(4) 脈動検出装置において磁石と管路の間
に配設した脈動検出用導体が、管路に内包された流体の
流れ方向と直交させると共に互いに間隔を持って複数設
けたことを特徴とする脈動検出装置。

【００３７】

【発明の効果】以上本発明によれば、簡易な構成で高導
電率流体の脈動を検出し、流体の乱れと異常の検出、お
よび流量測定や電磁流量計に適用して磁界、流体の脈動
による誤差を補償して測定精度を向上させる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の脈動検出装置の要
部斜視図。

【図２】本発明に係る第２の実施例の脈動検出装置の要
部斜視図。

【図３】本発明に係る第３の実施例の脈動検出装置の要
部斜視図。

【図４】本発明に係る第４の実施例の脈動検出装置の要
部斜視図。

【図５】本発明に係る脈動信号処理装置のブロック構成
図。

【図６】本発明に係る脈動信号処理装置における各部信
号波形特性図。

【図７】従来の電磁流量計の要部斜視図。

【符号の説明】

１…電磁流量計、２…冷却材、３…管路、４…永久磁
石、５…電極、６…リード線、６ａ，８ａ，11ａ，13ａ
…端子、７，９，10，12…脈動検出装置、８…脈動検出
用導体（Ｘ軸方向、上流）、11…脈動検出用導体（Ｙ軸
方向）、13…脈動検出用導体（下流）、14…脈動信号処
理装置、15，16…増幅器およびパルス変換器、17…減算
器、18…速度演算器、19…流量演算器、20…指示計、21
…パルスパターンメモリ、22…パルスパターン比較器、
23…警報器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高導電率の流体を内包する非磁性体の管
   路に流体の流れ方向と直交する磁界を与える磁石を設置
   すると共に、この磁石と前記管路の間に脈動検出用導体
   を配設したことを特徴とする脈動検出装置。