JP2012215434A

JP2012215434A - 電磁流量計

Info

Publication number: JP2012215434A
Application number: JP2011079899A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Mitsutake; 一郎光武
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP5555654B2

Abstract

【課題】低消費電力化を図る。
【解決手段】内蔵電池７からの励磁回路３への電源電圧ＶＢの供給ラインＬ１にスイッチＳＷ１を設け、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行う励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオンとし、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオフとする。このスイッチＳＷ１への指示は流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１が行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種プロセス系において導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に関し、特に内蔵電池を備えた電磁流量計に関するものである。

従来より、この種の電磁流量計として、電池駆動形の電磁流量計がある（以下、電池式電磁流量計と称す）。電池式電磁流量計は、商用電源によって電源が供給される代わりに、内部に電池を搭載して、その電池を電源として励磁回路を駆動するとともに、測定管内に設置された一対の電極間に生じる信号起電力より流量測定信号を生成する流量測定回路を駆動する。

図５に従来の電池式電磁流量計の要部を示す（例えば、特許文献１，２参照）。同図において、１は測定管、２は測定管１内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイル、３は励磁コイル２へ無励磁期間を挾んで正方向および逆方向への励磁電流Ｉｅｘ（図６参照）を交互に供給する励磁回路、４ａ，４ｂは測定管１内を流れる流体の流れ方向および励磁コイル２の発生磁界の方向と直交して測定管１内に配置された一対の検出電極、５は接地電極、６は検出電極４ａ，４ｂ間に生じる信号起電力を検出し、この検出される信号起電力に基づいて測定管１内を流れる流体の流量に応じたデューティ比のパルス信号を流量測定信号として出力する流量測定回路、７は内蔵電池である。励磁回路３および流量測定回路６には内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが供給される。

この電池式電磁流量計において、励磁回路３は、励磁電流方向切替回路３−１や励磁電流値調整回路３−２などを備えている。励磁電流方向切替回路３−１は、流量測定回路６からの指示を受けて、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの方向を無励磁期間を挟んで正方向および逆方向へ交互に切り替える。励磁電流値調整回路３−２は、流量測定回路６からの指示を受けて、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの値を調整する。流量測定回路６はＣＰＵ６−１を備えている。このＣＰＵ６−１から励磁電流方向切替回路３−１や励磁電流値調整回路３−２へ指示が出される。また、ＣＰＵ６−１によって、検出電極４ａ，４ｂ間に生じる信号起電力に基づく流量の算出が行われる。

特開平９−１２９８４８号公報特開２００１−２８１０２９号公報

この電池式電磁流量計では、動作電源を内蔵電池７に依存しており、内蔵電池７が消耗すれば新しい電池に交換しなければならない。このため、電池交換の周期を延ばすことが求められ、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給に際して無励磁期間を設けることによって、電力消費の削減を図っている。

しかしながら、励磁回路３には内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが常時印加されており、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間であっても、励磁回路３内の励磁電流値調整回路３−２などで電力が消費されており、低消費電力化が十分に図られているとは言えなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低消費電力化をさらに図ることができる電磁流量計を提供することにある。

このような目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明（第１発明）は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、測定管内を流れる流体の流れ方向および励磁コイルの発生磁界の方向と直交して測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、励磁回路および流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、内蔵電池からの励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段と、励磁コイルへの励磁電流の供給を行う励磁期間の間、スイッチ手段をオンとする一方、励磁コイルへの励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、スイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段とを設けたものである。

この発明（第１発明）によれば、励磁コイルへ励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段がオフとされ、励磁回路全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られる。

本願の請求項２に係る発明（第２発明）は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、測定管内を流れる流体の流れ方向および励磁コイルの発生磁界の方向と直交して測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、励磁回路および流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、内蔵電池からの電源電圧を所定の電圧に降圧する降圧手段と、内蔵電池からの励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられた第１のスイッチ手段と、降圧手段からの励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられた第２のスイッチ手段と、励磁コイルへの励磁電流の供給を行う励磁期間の開始時に第１のスイッチ手段をオン，第２のスイッチ手段をオフとし、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、第１のスイッチ手段をオフ，第２のスイッチ手段をオンとする一方、励磁コイルへの励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、第１のスイッチ手段をオフ，第２のスイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段とを設けたものである。

この発明（第２発明）によれば、励磁コイルへ励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられた第１のスイッチ手段と励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられた第２のスイッチ手段とが共にオフとされ、励磁回路全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られる。また、励磁期間の開始時には、第１のスイッチ手段がオン、第２のスイッチ手段がオフとされ、内蔵電池からの電源電圧が励磁回路へ供給され、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、第１のスイッチ手段がオフ，第２のスイッチ手段がオンとされ、内蔵電池からの電源電圧ではなく、この電源電圧を降圧した降圧電圧が励磁回路へ供給されるので、励磁期間の開始後の残された励磁期間における電力消費が少なくなり、低消費電力化がさらに図られる。

本願の請求項３に係る発明（第３発明）は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、測定管内を流れる流体の流れ方向および励磁コイルの発生磁界の方向と直交して測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、励磁回路および流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、内蔵電池からの電源電圧を所定の電圧に降圧する降圧手段と、降圧手段からの励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段と、励磁コイルへの励磁電流の供給を行う励磁期間の間、スイッチ手段をオンとする一方、励磁コイルへの励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、スイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段とを設けたものである。

この発明（第３発明）によれば、励磁コイルへ励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段がオフとされ、励磁回路全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られる。また、励磁期間の間、スイッチ手段がオンとされ、内蔵電池からの電源電圧ではなく、この電源電圧を降圧した降圧電圧が励磁回路へ供給されるので、励磁期間の全期間における電力消費が少なくなり、低消費電力化がさらに図られる。

本発明によれば、第１発明では、内蔵電池からの励磁回路への電源電圧の供給通路にスイッチ手段を設け、第２発明では、内蔵電池からの励磁回路への電源電圧の供給通路および降圧手段からの励磁回路への降圧電圧の供給通路にスイッチ手段を設け、第３発明では、降圧手段からの励磁回路への降圧電圧の供給通路にスイッチ手段を設け、励磁コイルへの励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、これらスイッチ手段をオフとするようにしたので、無励磁期間の間、励磁回路内で電力が消費されないようにして、低消費電力化をさらに図ることができるようになる。

本発明に係る電磁流量計の第１の実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。本発明に係る電磁流量計の第２の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。１回路２接点の切替スイッチの要部を示す図である。本発明に係る電磁流量計の第２の実施の形態（実施の形態３）の要部を示す図である。従来の電池式電磁流量計の要部を示す図である。無励磁期間を挟んで正方向および逆方向へ供給される励磁電流を示す図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る電磁流量計の第１の実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。同図において、図５と同一符号は図５を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態１の電磁流量計（電池式電磁流量計）１００では、内蔵電池７からの励磁回路３への電源電圧ＶＢの供給ラインＬ１にスイッチＳＷ１を設け、このスイッチＳＷ１のオン／オフを流量測定回路６からの指示によって切り替えるようにしている。このスイッチＳＷ１への指示は流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１が行う。

この例において、ＣＰＵ６−１は、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行う励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオンとし、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオフとする。これにより、励磁回路３には、励磁期間の間、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが印加され、無励磁期間の間、電源電圧ＶＢの印加が中断される。

この電池式電磁流量計１００では、励磁コイル２へ励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１がオフとされることにより、励磁回路３全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路３内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られるものとなる。

この電池式電磁流量計１００は、本願の第１発明の電磁流量計に対応し、スイッチＳＷ１がスイッチ手段に相当し、流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１がスイッチ制御手段に相当する。

〔実施の形態２〕
図２にこの発明に係る電磁流量計の第２の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す。この実施の形態２の電磁流量計（電池式電磁流量計）２００では、パルストランス８を使用し、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢを所定の電圧に降圧し、この降圧した電圧を降圧電圧ＶＤとして得るようにしている。

また、内蔵電池７からの励磁回路３への電源電圧ＶＢの供給ラインＬ１にスイッチＳＷ１を設ける一方、パルストランス８を使用して生成される降圧電圧ＶＤの励磁回路３への供給ラインＬ２にスイッチＳＷ２を設け、このスイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン／オフを流量測定回路６からの指示によって切り替えるようにしている。このスイッチＳＷ１，ＳＷ２への指示は流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１が行う。なお、電源電圧ＶＢの供給ラインＬ１と降圧電圧ＶＤの供給ラインＬ２とは、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を介する励磁回路３への電源の供給側において、共通のラインＬ３に接続されている。

この例において、ＣＰＵ６−１は、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行う励磁期間の開始時にスイッチＳＷ１をオン，スイッチＳＷ２をオフとし、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、スイッチＳＷ１をオフ，スイッチＳＷ２をオンとし、励磁コイル２への励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオフ，スイッチＳＷ２をオフとする。

これにより、励磁回路３には、励磁期間の開始時に内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが印加され、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、パルストランス８によって作成された降圧電圧ＶＤが印加される。そして、無励磁期間の間、励磁回路３への電源電圧ＶＢおよび降圧電圧ＶＤの何れの印加も中断される。

この電池式電磁流量計１００では、励磁コイル２へ励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフとされることにより、励磁回路３全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路３内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られるものとなる。

また、励磁期間の開始時には、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフとされることにより、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが励磁回路３へ供給され、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、スイッチＳＷ１がオフ，スイッチＳＷ２がオンとさ、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢではなく、この電源電圧ＶＢを降圧した降圧電圧ＶＤが励磁回路３へ供給される。

この場合、励磁期間の開始時には、所定時間が経過するまで、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢが励磁回路３へ供給されるので、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給が速やかに行われる。また、その後、残された励磁期間が終了するまでの間、パルストランス８によって生成される降圧電圧ＶＤが励磁回路３へ供給されるので、励磁期間の開始後の残された励磁期間における電力消費が少なくなる。これにより、低消費電力化がさらに図られるものとなる。

例えば、励磁電流Ｉｅｘが２ｍＡで、電源電圧ＶＢが３Ｖ、降圧電圧ＶＤが０．５Ｖとすると、実質的に、残された励磁期間では、内蔵電池７からは励磁電流２ｍＡの１／６（降圧電圧ＶＤ／電源電圧ＶＢ）程度の電力しか消費されないものとなる。

この電池式電磁流量計２００は、本願の第２発明の電磁流量計に対応し、スイッチＳＷ１が第１のスイッチ手段、スイッチＳＷ２が第２のスイッチ手段、流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１がスイッチ制御手段、パルストランス８が降圧手段に相当する。

なお、この例では、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とを独立して設けたが、図３に示すような１回路２接点の切替スイッチＳＷ３を使用してもよい。この切替スイッチＳＷ３を使用した場合、第１の接点ａとコモン接点との間の導通路を開閉する機構が第１のスイッチ手段、第２の接点ｂとコモン接点ｃとの間の導通路を開閉する機構が第２のスイッチ手段に相当する。

〔実施の形態３〕
図４にこの発明に係る電磁流量計の第３の実施の形態（実施の形態３）の要部を示す。この実施の形態３の電磁流量計（電池式電磁流量計）３００でも、実施の形態２と同様に、パルストランス８を使用し、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢを降圧した降圧電圧ＶＤを作成するようにしている。

但し、この実施の形態３では、パルストランス８を使用して生成される降圧電圧ＶＤを電源電圧ＶＢに代えて励磁回路３へ供給するようにし、この降圧電圧ＶＤの励磁回路３への供給ラインＬ１にスイッチＳＷ１を設け、このスイッチＳＷ１のオン／オフを流量測定回路６からの指示によって切り替えるようにしている。このスイッチＳＷ１への指示は流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１が行う。

この例において、ＣＰＵ６−１は、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行う励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオンとし、励磁コイル２への励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１をオフとする。これにより、励磁回路３には、励磁期間の間、パルストランス８を使用して生成される降圧電圧ＶＤが印加され、無励磁期間の間、降圧電圧ＶＤの印加が中断される。

この電池式電磁流量計３００では、励磁コイル２へ励磁電流Ｉｅｘの供給を行わない無励磁期間の間、スイッチＳＷ１がオフとされることにより、励磁回路３全体への電力の供給が遮断される。これにより、無励磁期間の間、励磁回路３内で電力が消費されることがなく、低消費電力化が図られるものとなる。

また、励磁期間の間、スイッチＳＷ１がオンとされることにより、内蔵電池７からの電源電圧ＶＢではなく、この電源電圧ＶＢを降圧した降圧電圧ＶＤが励磁回路３へ供給されるので、励磁期間の全期間における電力消費が少なくなる。これにより、低消費電力化がさらに図られるものとなる。

この電池式電磁流量計３００は、本願の第３発明の電磁流量計に対応し、スイッチＳＷ１がスイッチ手段、流量測定回路６におけるＣＰＵ６−１がスイッチ制御手段、パルストランス８が降圧手段に相当する。

なお、上述した実施の形態２や３（図２や図４に示した電池式電磁流量計）では、流量測定回路６を内蔵電池７からの電源電圧ＶＢの供給を受けて動作させるようにしているが、パルストランス８を使用して生成される降圧電圧ＶＤの供給を受けて動作させるようにしてもよい。このようにすることにより、流量測定回路６での電力消費を少なくし、低消費電力化をさらに図ることができるようになる。

また、上述した実施の形態１〜３では、内蔵電池７に対して励磁回路３と流量測定回路６とを並列に接続した構成としているが、内蔵電池７に対して励磁回路３と流量測定回路６とを直列に接続した構成としてもよい。励磁回路３と流量測定回路６とを直列に接続する構成では、ＣＰＵ６−１へ常時電源を供給するものとし、スイッチＳＷ１やＳＷ２のオン／オフの切り替えを行えるようにしておけばよい。

本発明の電磁流量計は、導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計として、各種プロセス系において利用することが可能である。

１…測定管、２…励磁コイル、３…励磁回路、３−１…励磁電流方向切替回路、３−２…励磁電流値調整回路、４ａ，４ｂ…検出電極、５…接地電極、６…流量測定回路、６−１…ＣＰＵ、７…内蔵電池、８…パルストランス、ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ、Ｌ１〜Ｌ３…電源の供給ライン、１００〜３００…電池式電磁流量計、ＶＢ…電源電圧、ＶＤ…降圧電圧、Ｉｅｘ…励磁電流。

Claims

測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて前記測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、前記励磁回路および前記流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、
前記内蔵電池からの前記励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段と、
前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行う励磁期間の間、前記スイッチ手段をオンとする一方、前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、前記スイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて前記測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、前記励磁回路および前記流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、
前記内蔵電池からの電源電圧を所定の電圧に降圧する降圧手段と、
前記内蔵電池からの前記励磁回路への電源電圧の供給通路に設けられた第１のスイッチ手段と、
前記降圧手段からの前記励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられた第２のスイッチ手段と、
前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行う励磁期間の開始時に前記第１のスイッチ手段をオン，前記第２のスイッチ手段をオフとし、所定時間経過後、残された励磁期間が終了するまでの間、前記第１のスイッチ手段をオフ，前記第２のスイッチ手段をオンとする一方、前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、前記第１のスイッチ手段をオフ，前記第２のスイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルと、この励磁コイルへ無励磁期間を挟んで正方向および逆方向への励磁電流を交互に供給する励磁回路と、前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された一対の電極と、この電極間に生じる信号起電力に基づいて前記測定管内を流れる流体の流量に応じた信号を流量測定信号として出力する流量測定回路と、前記励磁回路および前記流量測定回路に電源を供給する内蔵電池とを備えた電磁流量計において、
前記内蔵電池からの電源電圧を所定の電圧に降圧する降圧手段と、
前記降圧手段からの前記励磁回路への降圧電圧の供給通路に設けられたスイッチ手段と、
前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行う励磁期間の間、前記スイッチ手段をオンとする一方、前記励磁コイルへの前記励磁電流の供給を行わない無励磁期間の間、前記スイッチ手段をオフとするスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とする電磁流量計。
請求項２又は３に記載された電磁流量計において、
前記流量測定回路は、
前記降圧手段からの降圧電圧の供給を受けて動作する
ことを特徴とする電磁流量計。