JP2001183210A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２線式回路と多線式回路を備える流量計にお
いて、各回路の切換作業を現場で行わなくても済む流量
計を提供すること。 【解決手段】 ２線式回路２３と多線式回路２４は、監
視室から電力が供給されると、電源線５２、６４を介し
てＤＣ５Ｖ電圧を切換部２５にそれぞれ出力する。多線
式回路２４の電圧検出回路２４１は、当該回路２４に電
力の供給がなされると、その旨を示す信号を信号線６５
を介して切換部２５に出力する。切換部２５は、この信
号を受信すると電源線６４と７０とを電気的に接続させ
る。これにより、多線式回路２４からの電力がＣＰＵ回
路２１へ供給される。一方、多線式回路２４に電力供給
がなされていない場合には、切換部２５により電源線５
２と電源線７０とが電気的に接続される。これにより、
２線式回路２３からの電力がＣＰＵ回路２１へ供給され
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、被測定流体の流量
を測定して、これを遠隔の監視装置に応じた信号に変換
処理する信号処理回路と、信号処理回路への電力供給線
と信号処理回路からの信号出力線とを兼用する２線式回
路と、信号処理回路への電力供給線と信号処理回路から
の信号出力線とが分離された多線式回路とを備える流量
計に関し、特に信号処理回路へ電力を供給するため、当
該信号処理回路に対する２線式回路と多線式回路との接
続を切換える技術の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体などの流量計を大規模な工場などに
多数設置する場合は、通常、各流量計にて測定された流
量データを中央の監視室にて集中して監視、管理するこ
とが行われている。この場合、各流量計から監視室へ流
量データを伝送する必要があり、これに対応するため、
従来から２線式が用いられたり、流量計へ電力を供給す
るための電力供給ラインと監視室へ流量データを伝送す
るための信号ラインとを分離させた多線式が用いられた
りしている。

【０００３】これら２線式と多線式のいずれの方式が用
いられるかは、流量計の設置される工場などの設備環境
による。そのため、近年の流量計には、２線式に対応す
るための２線式回路と、多線式に対応するための多線式
回路とを備えたものが出現している。この双方の回路を
備えた流量計は、使用すべき回路を選択的に切り換える
ためのスライドスイッチを備えており、流量計設置時な
どに当該スライドスイッチを設置環境に合わせて現場に
て切り換えるようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように切換手段としてスライドスイッチを用いると、流
量計設置時などに現場では必ずスライドスイッチの設定
状態を確認する作業が発生し、仮にその確認作業を怠っ
て、スライドスイッチが使用すべき回路に切り換わって
いないことが後で判明した場合、改めて切換作業を行わ
ねばならず、この確認作業と切換作業が大変手間となっ
ていた。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、２線式回路と多線式回路を備える流量計に
おいて、２線式回路と多線式回路の切換作業を現場で行
わなくても済む流量計を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は流量計であって、被測定流体の流量を検出
する流量センサと、前記流量センサの検出信号を遠隔の
監視装置の仕様に応じた信号に処理する信号処理回路
と、前記信号処理回路への電力供給線と前記信号処理回
路からの出力信号線とを兼用した２線式信号・電力伝送
回路と、前記信号処理回路への電力供給線と前記信号処
理回路からの出力信号線とが分離された多線式信号・電
力伝送回路と、前記多線式信号・電力伝送回路の電力供
給線に電力の伝送がされているか否かを検出する電力検
出回路と、前記多線式信号・電力伝送回路の電力供給線
に電力の伝送がされていることが検出されると、当該回
路の電力供給線と前記信号処理回路とを接続し、前記多
線式信号・電力伝送回路の電力供給線への電力の伝送が
されていないことが検出されると、前記２線式信号・電
力伝送回路と前記信号処理回路とを接続する接続切換回
路とを備えることを特徴とする。

【０００７】さらに、前記信号処理回路に対するバック
アップ用電源と、前記２線式信号・電力伝送回路と前記
信号処理回路とが接続されており、当該２線式信号・電
力伝送回路に電力の伝送がされていないときに、前記バ
ックアップ用電源と前記信号処理回路とを接続する接続
回路とを備えることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流量計の実施
の形態を、ロータリーピストン式の流量計に適用した場
合を例にとって説明する。図１は、当該流量計の全体構
成を示す図である。同図に示すように、この流量計は、
大きく分けて計量部１０と計数部２０とからなる。

【０００９】計量部１０は、流入口１１と流出口１２を
有する円環状の空間からなる計量室１３と、その内部に
配された円筒状のロータ１４などからなり、流入口１１
から計量室１３を介して流出口１２へ流出していく液体
によりロータ１４が回転し、その回転が面上に複数のマ
グネットが埋設されたマグネット板１５に伝達され、当
該マグネット板１５が回転すると、その回転を磁気セン
サ１６、１７により検出して、その検出信号を計数部２
０に出力するものである。

【００１０】計数部２０は、磁気センサ１６、１７から
の検出信号に基づいて液体の流量を算出し、その算出結
果を遠方の監視室へ送出することができるように構成さ
れたものであり、また現場にて流量を確認するための表
示部２２も備えている。図２は、この計数部２０の構成
を示すブロック図である。同図に示すように、計数部２
０は、ＣＰＵ回路２１と、２線式回路２３と、多線式回
路２４と、切換部２５と、絶縁部２６、２７と、表示部
２２などからなる。

【００１１】ＣＰＵ回路２１は、磁気センサ１６、１７
から送られてくる検出信号を受信してロータ１４の回転
数を検出し、その検出結果から瞬時流量と、ある期間中
に流れた総流量（積算流量）を算出する。そして、ＣＰ
Ｕ回路２１は、瞬時流量のデータをデジタル信号に変換
し、これを絶縁部２６を介して２線式回路２３に出力す
る。ここで、絶縁部２６は、発光ダイオードなどの発光
素子とフォトトランジスタなどの受光素子とからなるフ
ォトカプラで構成されており、入出力間が電気的に絶縁
された状態で入力側に加えられた電気信号が出力側から
再び出力されるものである。これを両回路間に介在させ
ることにより、外部から進入してくるノイズのＣＰＵ回
路２１への流入を防止している。

【００１２】また、ＣＰＵ回路２１は、積算流量の値を
モニターし、これがある一定の値に達する毎に１パルス
の信号（デジタル信号）を積算流量信号として出力する
ようにしており、これが絶縁部２７を介して多線式回路
２４に送出される。なお、絶縁部２７は、上記絶縁部２
６と同じものである。ＣＰＵ回路２１へは、通常、切換
部２５から出力されるＤＣ５Ｖ電圧がダイオード３０を
介して供給されており、これがＣＰＵ回路２１の電源と
なる。この切換部２５からＤＣ５Ｖ電圧が出力される動
作については、後述する。

【００１３】２線式回路２３は、監視室からＣＰＵ回路
２１へ電力を供給するためのラインとＣＰＵ回路２１か
らの信号を監視室へ送出するためのラインとを電力信号
ライン５１で兼用した回路である。図３は、２線式回路
２３の構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、２線式回路２３は、定電流回路２３１と、Ｄ／Ａコ
ンバータ２３２と、電流出力回路２３３からなる。

【００１４】定電流回路２３１は、監視室から電力信号
ライン５１を介して供給される電流を４ｍＡに制限して
ＤＣ５Ｖに変換する回路であって、これをＣＰＵ回路２
１を動作させるための電力として、電源線５２を介して
切換部２５へ出力する。一方、Ｄ／Ａコンバータ２３２
は、ＣＰＵ回路２１から出力される瞬時流量のデータ
（デジタル信号）を絶縁部２６を介して受信し、これを
アナログ信号（電圧）に変換して、電流出力回路２３３
へ出力する。電流出力回路２３３は、入力電圧の大きさ
に応じて出力電流を可変制御する公知の回路であり、こ
こでは０〜１６ｍＡの範囲の電流が入力電圧の大きさに
応じて電力信号ライン５１に出力される。上記のように
定電流回路２３１に流れる電流が４ｍＡに制限されるの
で、電流出力回路２３３の出力電流が０〜１６ｍＡの範
囲で変化すると、実際に電力信号ライン５１に流れる電
流は、４〜２０ｍＡの範囲となり、これが瞬時流量を表
わすアナログ信号になる。監視室では、この電流の変化
を検出してＡ／Ｄ変換し、これを瞬時流量の値に換算す
ることで、瞬時流量を取得することになる。なお、２線
式回路２３を構成する各電気部品は、電力信号ライン５
１から供給される電力により動作するものである。

【００１５】図２に戻って、多線式回路２４は、ＣＰＵ
回路２１への電力供給ライン６１とＣＰＵ回路２１から
の信号ライン６２とを分離させた回路であって、上記２
線式回路２３が送出すべきデータを電力信号ライン５１
を介してアナログ信号で監視室へ送出するのに対し、本
回路は、データ伝送専用の信号ライン６２を介してデジ
タル信号にて送出している。

【００１６】多線式回路２４は、電力供給ライン６１を
介して供給される電力（ＤＣ１２Ｖ）をＤＣ５Ｖに変換
する公知の電圧変換回路（不図示）を備えており、変換
されたＤＣ５Ｖは、ＣＰＵ回路２１を動作させるための
電力として電源線６４を介して切換部２５に出力され
る。この電圧変換回路として、例えば３端子電圧安定器
などを用いることができる。また、ＤＣ１２Ｖ電圧を切
換部２５を動作させるための電源として電源線６３を介
して切換部２５に出力している。さらに、ＣＰＵ回路２
１から出力される上記積算流量信号を絶縁部２７を介し
て受信して、これを信号ライン６２を介して監視室に出
力する。監視室では、この信号を受信することで、積算
流量が一定の値に達したことを知ることができる。

【００１７】また、多線式回路２４には、電圧検出回路
２４１が設けられている。電圧検出回路２４１は、基準
電圧発生回路とコンパレータとからなり、コンパレータ
の一方の入力端子に印加された基準電圧と他方の入力端
子に入力する信号の電圧を比較して、当該信号の電圧が
基準電圧以下のときと基準電圧を越えたときとでコンパ
レータの出力レベルを変化させる公知の回路である。こ
こでは、監視室から電力供給ライン６１を介して供給さ
れる電圧が所定の基準電圧を越えると「Ｌ」レベルの信
号が、基準電圧以下となると「Ｈ」レベルの信号が信号
線６５を介して切換部２５へ出力されるように構成され
ており、これにより多線式回路２４へ監視室から電力が
供給されていることが検出される。なお、電圧検出回路
２４１など多線式回路２４を構成する各電気部品は、電
力供給ライン６１から供給される電力により動作するよ
うになっている。

【００１８】図４は、切換部２５の回路構成を示す図で
ある。同図に示すように、切換部２５は、フォトカプラ
２５１、２５２と、ＦＥＴ２５３、２５４と、インバー
タ２５５などからなる。また、２線式回路２３から出力
されるＤＣ５Ｖ電圧は、電源線５２を介してフォトカプ
ラ２５１の８番端子に印加されるように配線されてい
る。また、多線式回路２４から出力されるＤＣ１２Ｖ電
圧が、電源線６３を介してフォトカプラ２５１の１番、
３番端子に、ＤＣ５Ｖ電圧が、電源線６４を介してフォ
トカプラ２５１の６番端子に印加されるようになってい
る。なお、図２では、アース（ＧＮＤ）ラインを図示し
なかったが、実際にはアースラインが図４に示すように
配線されている。なお、フォトカプラ２５１の受光素子
側の７番と８番端子は、ノーマルクローズ（ＮＣ）、５
番と６番端子は、ノーマルオープン（ＮＯ）となってい
る。これは、他方のフォトカプラ２５２も同じである。

【００１９】このような構成において、例えば多線式回
路２４と監視室とが接続されると、切換部２５は次のよ
うに動作する。すなわち、上記したように、多線式回路
２４の電圧検出回路２４１（図２）は、監視室から多線
式回路２４に電力が安定的に供給されている場合、信号
線６５を介して「Ｌ」レベルの信号を出力する。

【００２０】この信号は、切換部２５のインバータ２５
５にて「Ｈ」レベルに反転されて、これがＦＥＴ２５
３、２５４のゲートに印加される。これによりＦＥＴ２
５３、２５４がＯＮ状態となって、フォトカプラ２５
１、２５２の発光素子側のフォトダイオードに電流が流
れて当該フォトダイオードが発光し、受光素子側の５番
と６番端子が導通、７番と８番端子が非導通の状態にな
る。他方のフォトカプラ２５２も同様の状態になる。

【００２１】こうなると、多線式回路２４の電源線６４
とＣＰＵ回路２１への電源線７０が電気的に接続された
状態となると共に、両回路のアースラインが電気的に接
続された状態となり、多線式回路２４から出力されるＤ
Ｃ５Ｖ電圧がフォトカプラ２５１を介してＣＰＵ回路２
１へ印加されることになる。一方、２線式回路２３とＣ
ＰＵ回路２１とは、電気的に切り離された状態となる。
その結果、ＣＰＵ回路２１は、多線式回路２４からの電
力により動作することになる。

【００２２】これとは逆に、２線式回路２３と監視室と
が接続され、多線式回路２４からのＤＣ１２Ｖ電圧が切
換部２５に供給されないとき、フォトカプラ２５１、２
５２の発光ダイオードが点灯することがなく、フォトカ
プラ２５１、２５２の受光素子側の端子間の導通、非導
通の状態が図に示す状態となる。すなわち、２線式回路
２３の電源線５２とＣＰＵ回路２１への電源線７０とが
電気的に接続されることになり、ＣＰＵ回路２１は、２
線式回路２３からの電力で動作することになる。

【００２３】また、２線式回路２３と多線式回路２４の
双方が監視室と接続されると、上記多線式回路２４のみ
が接続される場合と同じく、電圧検出回路２４１（図
２）から切換部２５に「Ｌ」レベルの信号が出力され
て、ＦＥＴ２５３、２５４がＯＮ状態となるので、ＣＰ
Ｕ回路２１は多線式回路２４からの電力で動作すること
になる。

【００２４】このような接続状態で、例えば多線式回路
２４の方に故障が生じて電力供給が停止した場合には、
フォトカプラ２５１、２５２の発光ダイオードが点灯か
ら消灯に代わり、これまで電気的に接続されていた多線
式回路２４の電源線６４とＣＰＵ回路２１の電源線７０
とが切り離され、逆に２線式回路２３の電源線５２と電
源線７０とが電気的に接続されて、２線式回路２３から
のＤＣ５Ｖ電圧がＣＰＵ回路２１へ印加されるようにな
る。

【００２５】さらに、２線式回路２３と多線式回路２４
双方に故障が生じて電力が全く供給されなくなった場合
には、ダイオード２９、３０の作用により、バックアッ
プ用に配された電池２８（ＤＣ３．６Ｖ）（図２）とＣ
ＰＵ回路２１とが電気的に接続されて、当該電池２８か
らＣＰＵ回路２１へ電力が供給されるようになり、流量
の算出が継続される。また、その算出結果を液晶表示器
からなる表示部２２に表示させることにより、現場にて
瞬時流量などを確認できる。

【００２６】このように、本実施の形態では、多線式回
路２４に電力が供給されている場合には、２線式回路２
３に電力が供給されているか否かに関らず多線式回路２
４からの電力が優先してＣＰＵ回路２１へ供給され、多
線式回路２４に電力が供給されず、２線式回路２３に電
力が供給されている場合には、当該２線式回路２３から
の電力がＣＰＵ回路２１へ供給されるように、回路が自
動的に切り換わるようになっている。したがって、従来
のように現場でいちいちスライドスイッチの設定状態を
確認したり、切り換えたりするといった手間が一切かか
らない。

【００２７】また、２線式回路２３と多線式回路２４双
方が使用される場合には、供給される電力の量に制限が
課せられない多線式回路２４からＣＰＵ回路２１へ電力
が供給されるので、通常、最大で２０ｍＡまでの電流し
か流せない２線式回路２３から電力をとるよりもＣＰＵ
回路２１や切換部２５などに対し安定した電力供給を行
え、各回路の動作がより安定するという効果がある。

【００２８】さらに、ＣＰＵ回路２１への電力供給の切
換にフォトカプラ２５１、２５２を用いている。これに
より２線式回路２３の電源線５２と多線式回路２４の電
源線６４とが電気的に切り離された状態になり、一方の
電源の故障が他方の電源に影響を与えるといったことが
生じない。なお、本発明は、上記実施の形態に限定され
ないのは言うまでもなく、以下のような変形例を考える
ことができる。

【００２９】（１）上記実施の形態では、多線式回路２
４に電圧検出回路２４１を設け、ある一定以上の電圧に
なると「Ｌ」レベルの信号が出力されるようにしたが、
供給される電力が安定したことを検出できる回路であれ
ばよいので、例えば公知の電流検出回路を用いて電流値
を検出し、これがある値を越えたときに「Ｌ」レベルの
信号を出力する回路を用いることもできる。

【００３０】（２）上記実施の形態では、ＣＰＵ回路２
１への電力供給の切換をフォトカプラ２５１、２５２を
用いて行ったが、リレーなど入力信号に応じて回路の接
続切換を行える装置（回路）一般を用いることができ
る。（３）上記実施の形態では、本発明をロータリーピ
ストン式の容積式流量計に適用した場合の例を説明した
が、本発明は、これに限られず液体、気体、蒸気などの
被測定流体を流量を計測する流量計であって、２線式回
路と多線式回路とを備える流量計一般に適用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明にかかる流量
計によれば、多線式信号・電力伝送回路の電力供給線に
電力の伝送がされているか否かを検出する電力検出回路
と、前記多線式信号・電力伝送回路の電力供給線に電力
の伝送がされていることが検出されると、当該回路の電
力供給線と信号処理回路とを接続し、前記多線式信号・
電力伝送回路の電力供給線に電力の伝送がされていない
ことが検出されると、２線式信号・電力伝送回路と前記
信号処理回路とを接続する接続切換回路とを備えている
ので、従来のように現場でのスライドスイッチの設定確
認作業や手動による切換作業を一切行わなくて済み、手
間が省ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計の全体構成を示す図であ
る。

【図２】上記流量計の計数部の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】上記計数部の２線式回路の構成を示すブロック
図である。

【図４】上記計数部の切換部の回路構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 計量部 ２０ 計数部 ２１ ＣＰＵ回路 ２２ 表示部 ２３ ２線式回路 ２４ 多線式回路 ２５ 切換部 ２６、２７ 絶縁部 ２８ 電池 ２９、３０ ダイオード ５１ 電力信号ライン ５２、６３、６４、７０ 電源線 ６１ 電力供給ライン ６２ 信号ライン ６５ 信号線 ２３１ 定電流回路 ２３２ Ｄ／Ａコンバータ ２３３ 電流出力回路 ２４１ 電圧検出回路 ２５１、２５２ フォトカプラ ２５３、２５４ ＦＥＴ ２５５ インバータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体の流量を検出する流量センサ
   と、 前記流量センサの検出信号を遠隔の監視装置の仕様に応
   じた信号に処理する信号処理回路と、 前記信号処理回路への電力供給線と前記信号処理回路か
   らの出力信号線とを兼用した２線式信号・電力伝送回路
   と、 前記信号処理回路への電力供給線と前記信号処理回路か
   らの出力信号線とが分離された多線式信号・電力伝送回
   路と、 前記多線式信号・電力伝送回路の電力供給線に電力の伝
   送がされているか否かを検出する電力検出回路と、 前記多線式信号・電力伝送回路の電力供給線に電力の伝
   送がされていることが検出されると、当該回路の電力供
   給線と前記信号処理回路とを接続し、前記多線式信号・
   電力伝送回路の電力供給線への電力の伝送がされていな
   いことが検出されると、前記２線式信号・電力伝送回路
   と前記信号処理回路とを接続する接続切換回路とを備え
   ることを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】 さらに、 前記信号処理回路に対するバックアップ用電源と、 前記２線式信号・電力伝送回路と前記信号処理回路とが
   接続されており、当該２線式信号・電力伝送回路に電力
   の伝送がされていないときに、前記バックアップ用電源
   と前記信号処理回路とを接続する接続回路とを備えるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の流量計。