JP3857849B2

JP3857849B2 - 流量計

Info

Publication number: JP3857849B2
Application number: JP36435299A
Authority: JP
Inventors: 晴夫安田; 正幸白波瀬
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001183210A

Description

【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２０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２０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、ＣＰＵ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２６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２１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５１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２１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２５５にて「Ｈ」レベルに反転されて、これがＦＥＴ２５３、２５４のゲートに印加される。これによりＦＥＴ２５３、２５４がＯＮ状態となって、フォトカプラ２５１、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ＤＣ５Ｖ電圧がフォトカプラ２５１を介してＣＰＵ回路２１へ印加されることになる。一方、２線式回路２３とＣＰＵ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、２５２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、ＣＰＵ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ＣＰＵ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２３に電力が供給されているか否かに関らず多線式回路２４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２４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２１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
２１ＣＰＵ回路
２２表示部
２３２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
２３２Ｄ／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、２５４ＦＥＴ
２５５インバータ

Claims

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。
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。