JP5522474B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

本発明は、電極に直流電流を流し、前記電極に発生する直流電位に基づいて管路の空検出を実行する直流成分信号処理部と、前記電極に交流電流を流し、前記電極に発生する交流信号をコンデンサを介して入力し付着物検出を実行する交流成分信号処理部とを具備する電磁流量計に関するものである。

図４は、従来の電磁流量計の構成例を示す機能ブロック図である。空・付着検出は、測定管路１０に設けられた一対の対向電極１０Ａ、１０Ｂとコモン間の等価抵抗ＲＡ、ＲＢに電流（付着検出は交流電流、空検出は直流電流）を流し、ＲＡ、ＲＢに発生する電圧を電極１０Ａ，１０Ｂで検出し、この検出電圧が所定の閾値を超えたときに警報する。空・付着検出機能を備えた電磁流量計としては、特許文献１に技術開示がある。

以下、電極１０Ａ側の空・付着検出の機能構成を説明する。電極１０Ｂ側も同一の機能構成をとるので、以降説明を省略する。電極１０Ａには、空・付着検出信号発生部２０より付着検出のための交流電流、空検出のための直流電流が与えられる。

電極１０Ａに発生する付着に関する交流信号は、交流結合部３０を介して交流成分信号処理部４０に入力され付着検出を実現している。電極１０Ａに発生する管路の空に関する直流信号は、直流成分処理部５０に入力され空検出を実現している。

図５は、交流結合部の構成例を示す回路図である。直流カット用のコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路構成である。交流結合部３０は、交流成分信号処理部４０に存在するオペアンプのダイナミックレンジの範囲によって信号に重畳して入力される直流電位による飽和を防止するためである。

電源投入時のコンデンサＣの電荷はゼロ状態であり、このコンデンサＣは空検出のための直流電流で充電されるので、このコンデンサが満充電され電流の流入が停止するまでの期間は電極１０Ａから管路内に空検出用の電流が流れないので、直流成分処理部５０での空検出の処理ができない。

コンデンサの充電時間Ｔ[s]は定電流Ｉに対して、Ｃ:コンデンサ[F]，Ｖ:コンデンサ間電圧[V]，Ｉ：定電流 [A]とするとき、Ｔ＝ＣＶ／Ｉで表記することができる。例えば、Ｃ＝１μ[F]，Ｖ＝１[V]，Ｉ=１n[A]とした場合は、Ｔ＝１０００[s]となる。つまり、１５分ほどのコンデンサ充電時間が必要となり、この期間は空検出の処理ができない。

図６は、従来手法による管路空の検出手順を示すフローチャートである。ステップＳ１で処理をスタートし、ステップＳ２で電極電位を測定し、ステップＳ３のチェックで電極電位が閾値である空判定基準値以上であればステップＳ４で空状態と判定し、空判定基準値に満たない場合にはステップＳ５で正常状態と判定する。

上述したように、交流結合部３０のコンデンサＣへの空検出用の直流電流による充電時間があるため、管路が空状態であっても電極電位の測定値が空状態と判定する電圧値に達するまで相当の時間を要する。

特開２００３−９７９８６号公報

従来構成の電磁流量計では、交流結合部にコンデンサを持つ場合、このコンデンサの充電時間の影響により、直流成分信号処理部における判定処理時間が数分から数十分かかることがある。

本発明の目的は、交流結合部にコンデンサが存在する場合でも、このコンデンサが満充電される時間までに、電極電位が所定の閾値を超えるか否かを推定し、管路空の判定時間を大幅に短縮することができる電磁流計を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）電極に直流電流を流し、前記電極に発生する直流電位に基づいて管路の空検出を実行する直流成分信号処理部と、前記電極に交流電流を流し、前記電極に発生する交流信号をコンデンサを介して入力し付着物検出を実行する交流成分信号処理部とを具備する電磁流量計において、
前記直流成分信号処理部は、
前記コンデンサの電荷がゼロのスタート時点以降に所定の時間間隔で少なくとも２回測定される前記電極の直流電位に基づいて、前記直流電位の増加傾向を推定する電極電位推定手段と、
前記コンデンサが満充電される時間までに、推定された前記直流電位が所定の閾値を超えるか否かを判定する管路空検出手段と、
を備えることを特徴とする電磁流量計。

（２）前記コンデンサは、前記直流電流により充電されることを特徴とする（１）に記載の電磁流量計。

（３）前記電極電位推定手段は、所定の時間を隔てて測定された２点の電極電位を結ぶ直線近似により前記直流電位の増加傾向を推定することを特徴とする（１）または（２）に記載の電磁流量計。

（４）前記電極電位推定手段は、所定の時間間隔で測定された３点以上の電極電位に基づく多次関数近似により前記直流電位の増加傾向を推定することを特徴とする（１）または（２）に記載の電磁流量計。

本発明によれば、交流結合部のコンデンサの充電中に管路の空検出を早期に予測することが可能であり、空検出の処理時間を大幅に短縮することができる。

本発明を適用した電磁流量計の一実施例を示す機能ブロック図である。 本発明の動作を説明するコンデンサの充電特性図である。 本発明による管路空の検出手順を示すフローチャートである。 従来の電磁流量計の構成例を示す機能ブロック図である。 交流結合部の構成例を示す回路図である。 従来手法による管路空の検出手順を示すフローチャートである。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した電磁流量計の一実施例を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

図１において、本発明が適用された特徴部は、従来構成における直流成分信号処理部５０に相当する直流成分信号処理部１００を設けた構成にある。直流成分信号処理部１００は、電極電位増加推定手段１０１と、管路空検出手段１０２を備える。

図２は、本発明の動作を説明するコンデンサの充電特性図である。時間Ｘ軸のスタート時刻ｔ０からｔ１までがコンデンサＣの充電時間である。Ｙ軸のＶmaxは充電電圧の最大電圧、Ｖempは空状態と判定する基準値（閾値）である。

充電特性Ｆ１は、時刻ｔ１での最大充電電圧は基準値Ｖemp以下であり、従来の判定手法では時刻ｔ１の時点で正常と判定される。充電特性Ｆ２は、時刻ｔ１より前で基準値Ｖempを超えているので、従来の判定手法では時刻ｔ１の時点で空と判定される。

電極電位増加推定手段１０１は、スタート時刻ｔ０直後において所定の時間間隔で電極の直流電位を少なくとも２回測定し、測定値の増加量に基づいて充電特性を推定し、時刻ｔ１での最終到達電極電位を推定計算する。

管路空検出手段１０２は、電極電位増加推定手段１０１による計算値が基準値Ｖemp以上であれば空と判定してアラームＡＬを外部出力する。電極電位増加推定手段１０１による計算値が基準値Ｖempに満たない場合には正常と判定する。

このように、本発明によればコンデンサＣが充電し終わるまでに、充電特性を推定して測定を行い、最終到達電極電位を計算することで空の検出処理を早期に実現することが可能となる。

最も少ない測定回数は２回であり、所定の時間を隔てて測定された２点の電極電位を結ぶ直線近似により電極電位の増加傾向を推定する。尚、所定の時間間隔で測定された３点以上の電極電位に基づく多次関数近似により電極電位の増加傾向を高精度で推定することも可能である。

図３は、本発明による管路空の検出手順を示すフローチャートである。ステップＳ１で処理をスタートし、ステップＳ２乃至Ｓ４で所定の待ち時間を介してＸ回電極電位を測定し、ステップＳ５でＸ回の測定値に基づいて最終到達電位を計算する。

ステップＳ６のチェックで電極電位計算値が閾値である空判定基準値以上であればステップＳ７で空状態と判定し、空判定基準値に満たない場合にはステップＳ８で正常状態と判定する。

１０ 測定管路
１０Ａ、１０Ｂ 電極
ＲＡ、ＲＢ 空・付着抵抗
２０ 空・付着検出信号発生部
３０ 交流結合部
４０ 交流成分信号処理部
１００ 直流成分信号処理部
１０１ 電極電位増加推定手段
１０２ 管路空検出手段

Claims (4)

1. 電極に直流電流を流し、前記電極に発生する直流電位に基づいて管路の空検出を実行する直流成分信号処理部と、前記電極に交流電流を流し、前記電極に発生する交流信号をコンデンサを介して入力し付着物検出を実行する交流成分信号処理部とを具備する電磁流量計において、
   前記直流成分信号処理部は、
   前記コンデンサの電荷がゼロのスタート時点以降に所定の時間間隔で少なくとも２回測定される前記電極の直流電位に基づいて、前記直流電位の増加傾向を推定する電極電位推定手段と、
   前記コンデンサが満充電される時間までに、推定された前記直流電位が所定の閾値を超えるか否かを判定する管路空検出手段と、
   を備えることを特徴とする電磁流量計。
2. 前記コンデンサは、前記直流電流により充電されることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
3. 前記電極電位推定手段は、所定の時間を隔てて測定された２点の電極電位を結ぶ直線近似により前記直流電位の増加傾向を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁流量計。
4. 前記電極電位推定手段は、所定の時間間隔で測定された３点以上の電極電位に基づく多次関数近似により前記直流電位の増加傾向を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁流量計。

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