電磁流量計
【課題】従来より高い計測精度で流量を計測可能な電磁流量計の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の電磁流量計１０は、励磁回路１４によって励磁電流を励磁コイル１３，１３に流して計測流路１１を横切す磁束を発生させ、流体の流量に応じた１対の検知電極１２，１２の間に電位差を発生させる。そして、電磁流量計１０が外部電源５５から受電していない場合に、電池２０Ａから電力を受けて磁束密度を比較的低くした節電計測モードになり、外部電源５５から受電したときに、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードに切り替わる。
【解決手段】本発明の電磁流量計１０は、励磁回路１４によって励磁電流を励磁コイル１３，１３に流して計測流路１１を横切す磁束を発生させ、流体の流量に応じた１対の検知電極１２，１２の間に電位差を発生させる。そして、電磁流量計１０が外部電源５５から受電していない場合に、電池２０Ａから電力を受けて磁束密度を比較的低くした節電計測モードになり、外部電源５５から受電したときに、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードに切り替わる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と計測流路に流れる流体の流速とに応じて計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、流体の流量を計測する電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電磁流量計として、内部電源（例えば、電池）でのみ作動するもの、外部電源（例えば、商用電源や、４−２０ｍＡ出力の定電流電源）でのみ作動するもの、内部電源と外部電源の何れか任意の一方で作動するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３７１１３号公報（図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した何れの種類の電磁流量計でも、励磁コイルにて発生させる磁束の磁束密度を高くすればするほど、１対の検知電極にて検出される検知電圧が大きくなって耐ノイズ性が向上し、計測精度が向上する。
【０００５】
しかしながら、磁束密度を高くするほど励磁コイルに通電する励磁電流が大きくなって消費電力も高くなるので、励磁コイルに出力させることが可能な最大の磁束密度より低い磁束密度の磁束を励磁コイルが出力するように設定していた。このため、ノイズを受けやすい環境では十分な計測精度を得ることができない場合があった。特に、内部電源で作動可能な電磁流量計では、節電の必要性が高いので、外部電源でのみ作動する電磁流量計に比べて磁束密度が低く設定されていて、計測精度も低いという問題があった。また、積算流量を計測する場合に比べて、単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する場合の方がノイズの影響を受け易く、瞬時流量の計測時に十分な計測精度を得ることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来より高い計測精度で流量を計測可能な電磁流量計の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電磁流量計は、計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と計測流路に流れる流体の流速とに応じて計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、流体の流量を計測する電磁流量計において、磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁流量計において、計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部と、瞬時・積算切替操作部の操作に連動して積算流量計測モードでは節電計測モードとする一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードとするように切り替えるモード連動切替手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載の電磁流量計において、外部電源に接続可能な外部電源接続部と、内部電源と、外部電源から受電していない場合に、内部電源からの電力で励磁コイルに比較的低い磁束を発生させて節電計測モードとする一方、外部電源から受電している場合に、外部電源からの電力で励磁コイルに比較的高い磁束を発生させて高精度計測モードとするように切り替える電源関連モード切替手段とを備えたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電磁流量計において、計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部を備えると共に、外部電源から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の電磁流量計において、計測流路を備えかつ１対の検知電極を保持した本体ケースに励磁コイル及び内部電源を収容してなり、内部電源のみで流体の流量を計測可能な本体ユニットと、本体ケースに着脱可能な外付ケースに外部電源接続部を保持させた外付ユニットとを備え、外付ケースに収容した１次コイルと本体ケースに収容した２次コイルとのトランス結合によって外部電源から励磁コイルへと給電可能としたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５に記載の電磁流量計において、外付ケースに収容され、外部電源接続部を通して外部電源から受電して作動する外付演算処理回路を設け、本体ケースが保持した発光素子と外付ケースが保持した受光素子とからなるフォトカプラを通して本体ユニットから外付演算処理回路に流量の計測結果を付与可能とすると共に、外付演算処理回路が流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するためのパルス出力部を外付ケースに保持して備えたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
［請求項１の発明］
請求項１の電磁流量計の構成によれば、励磁コイルにて発生させる磁束の磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であるから、磁束密度が一定に低く設定されていた従来のものに比べて、高い計測精度で流量を計測することが可能になる。
【００１４】
［請求項２の発明］
請求項２の電磁流量計の構成によれば、積算流量を計測する積算流量計測モードと、瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替えることが可能である。ここで、瞬時流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け易くなるが、瞬時流量計測モードになったときに自動的に高精度計測モードに切り替わるので、従来より高い精度で瞬時流量を計測することができる。また、積算流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け難くなる一方で長時間に亘る計測が必要であるが、積算流量計測モードになったときに自動的に節電計測モードに切り替わるので、消費電力の低減が効果的に図られる。
【００１５】
［請求項３の発明］
請求項３の電磁流量計の構成によれば、電力の総供給に上限がある内部電源が励磁コイルに給電しているときには節電計測モードになる一方、電力の総供給に上限がない外部電源が励磁コイルに給電しているときには高精度計測モードになるように自動的に切り替わるので、内部電源の使用可能期間（寿命）を長くすることができると共に、節電の必要性が比較的低い外部電源の使用時に高い精度で流量の計測を行うことができる。
【００１６】
なお、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えるための電磁流量計に節電切替操作スイッチを設けて、積算流量計測モードか瞬時流量計測モードかに拘わらず、また、外部電源に接続されたか否かに拘わらず、節電切替操作スイッチの操作に応じて節電計測モードと高精度計測モードとの任意の一方に切り替わるようにしてもよい。
【００１７】
［請求項４の発明］
請求項４の電磁流量計は、外部電源から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたので、内部電源の使用中に瞬時流量を計測するために高精度計測モードに切り替えて内部電源の残容量を大きく減らしたり、節電計測モード中に瞬時流量を低い精度で計測してしまうようなことがなくなる。即ち、内部電源の残容量を大きく減らすことなく、高い精度で瞬時流量を計測することが可能になる。
【００１８】
［請求項５の発明］
請求項５の電磁流量計は、内部電源を有した本体ユニットと外部電源接続部を有した外付ユニットとに分割可能になっていて、外部電源に接続しない場合には、外付ユニットが取り外された本体ユニットのみで流量を計測することができる。また、本体ユニットと外付ユニットとの間は、トランス結合にて給電可能になっているので、本体ユニットの防水・防塵を容易に図ることができると共に、外部電源から本体ユニットへのノイズを低減させることができる。
【００１９】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、電磁流量計が外部出力した流量の計測結果を、電磁流量計以外の装置で受信して、例えば、流量の異常監視や流量を調整するための弁の調整等の処理に利用することができる。また、請求項６の構成では、流量の計測結果を本体ユニットから外付ユニットの外付演算処理回路へとフォトカプラを通して付与し、その外付演算処理回路が流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するので、本体ユニットの防水・防塵を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図２】電磁流量計の動作を説明するためのタイムチャート
【図３】第２実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図４】第３実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図５】第４実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図６】変形例に係る電磁流量計のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１には、本実施形態の電磁流量計１０の電気的構成がブロック図にして示されている。この電磁流量計１０は、計測管４１の側部に回路収容部屋４２を有してなる流量計ケース４０を備えている。計測管４１の内側は、本発明に係る計測流路１１になっていて、計測管４１の両端部が例えば図示しないパイプに接続され、そのパイプを流れる流体が計測流路１１を通過する。また、計測管４１には、１対の検知電極１２，１２が貫通した状態で保持され、それら１対の検知電極１２，１２の先端部が、計測流路１１内で露出しかつ計測流路１１の軸方向（流体が流れる方向）に対して交差する方向で対向している。一方、１対の検知電極１２，１２の基端部は、回路収容部屋４２内に露出して、増幅回路１５を介してメイン制御回路１６に接続されている。
【００２２】
回路収容部屋４２には、計測管４１を間に挟んで対向する位置に１対の励磁コイル１３，１３が配置されている。これら１対の励磁コイル１３，１３は、回路収容部屋４２に収容された励磁回路１４における１対の出力部の間に直列接続されている。そして、励磁回路１４が周期的に反転する励磁電流を励磁コイル１３，１３に通電する。また、励磁コイル１３，１３は、共通の励磁電流で励磁されて互いに同じ向きの磁束を発生させ、その磁束が、計測流路１１のうち検知電極１２，１２に挟まれた部分を横切るようになっている。これにより、計測流路１１を流れる流体の流速と磁束の磁束密度とに応じた電位差が、１対の検知電極１２，１２の間に検知電圧として発生し、その検知電圧が、増幅回路１５で増幅されてメイン制御回路１６に取り込まれる。メイン制御回路１６は、取り込んだ検知電圧と、励磁コイル１３にて発生させた磁束の磁束密度とから計測流路１１を通過する流体の流速を演算し、その流速に計測流路１１の流体通過面積を乗じて流量を演算し、出力する。また、電磁流量計１０に備えた図示しない表示スイッチをオンすれば、メイン制御回路１６が演算した流量等を電磁流量計１０に備えたモニタ１７で視認することができる。
【００２３】
また、電磁流量計１０には、例えば、瞬時・積算切替操作部３５が設けられていて、この瞬時・積算切替操作部３５を操作することで、計測流路１１を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路１１を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替えることができる。具体的には、瞬時流量計測モード及び積算流量計測モードでは、ともに、最新のｎ回の計測結果の平均値から瞬時流量を演算している。そして、そのｎの値が、瞬時流量計測モードでは、積算流量計測モードよりも小さく設定されている。このため、瞬時流量計測モードでは、例えば、ノイズによって突発的な異常値が計測された場合に、演算される瞬時流量が異常値の影響を受け易くなっている。なお、平均値の求め方は、最新のｎ回の計測結果を単純に平均してもよいし、最新の計測結果と、それ以前のｎ−１回分の計測結果をもとに指数平均処理を行ってもよい。
【００２４】
電磁流量計１０は、第１と第２の電源回路２１，２２と本発明の「内部電源」に相当する電池２０Ａとを回路収容部屋４２に収容して備えると共に、受電用コネクタ３１とパルス信号出力用コネクタ３２と４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３とを、本発明に係る「外部電源接続部」として流量計ケース４０の外面に備えている。
【００２５】
第２電源回路２２は１つの入力部と少なくとも２つの出力部とを備え、受電用コネクタ３１に接続される外部電源５５から直流出力を受けて、それを制御用直流電圧に変圧して一方の出力部から出力すると共に、交流に変換して他方の出力部から出力する。
【００２６】
第１電源回路２１は２つの入力部と少なくとも２つの出力部とを備え、電池２０Ａからの直流出力か第２電源回路２２からの交流出力かの何れかを受けて、一方の出力部から制御用直流電圧を出力すると共に、他方の出力部から励磁・増幅用直流電圧を出力する。また、第２電源回路２２からの交流出力は、トランス２４を介して第１電源回路２１に取り込まれるようになっている。詳細には、第１電源回路２１は、第２電源回路２２及びトランス２４を通して外部電源５５から受電している場合には、電池２０Ａからの受電ラインを遮断し、外部電源５５からの電力を使用して制御用直流電圧と励磁・増幅用直流電圧とを出力する。一方、第１電源回路２１は、外部電源５５から受電していない場合には、電池２０Ａから受電した電力を使用して制御用直流電圧のみを出力し、励磁・増幅用直流電圧は出力しない。ここで、電池２０Ａの出力電圧を第１電圧とすると、第１電源回路２１が出力する励磁・増幅用直流電圧は、第１電圧より大きな第２電圧になっている。
【００２７】
受電用コネクタ３１は、公知な４−２０ｍＡ出力の定電流電源である外部電源５５のコネクタと接続可能になっていて、外部電源５５の４−２０ｍＡ出力を受ける。なお、外部電源５５は、本発明に係る「外部電源」に相当し、商用電源から電力を受けて作動するようになっている。
【００２８】
パルス信号出力用コネクタ３２は、電磁流量計１０による流量の計測結果を電気パルス信号にして出力するために備えられている。また、４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３は、電磁流量計１０による流量の計測結果を４−２０ｍＡの電流信号にして出力するために備えられている。また、それら電気パルス信号及び４−２０ｍＡの電流信号を生成するために、メイン制御回路１６とは別個にサブ制御回路２６が回路収容部屋４２内に備えられ、そのサブ制御回路２６は、第２電源回路２２から制御用直流電圧を受けて作動すると共に、メイン制御回路１６の出力をフォトカプラ２５を介して取得する。そして、サブ制御回路２６は、メイン制御回路１６から取得した流量等の演算結果を、パルス信号出力用コネクタ３２の接続相手となる外部装置５６との間のプロトコルに従ったパルス信号に変換してパルス信号出力用コネクタ３２に出力すると共に、４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３の接続相手となる外部装置５６との間のプロトコルに従った４−２０ｍＡの電流信号に変換して４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３に出力する。なお、サブ制御回路２６は、４−２０ｍＡの電流信号を生成するために、受電用コネクタ３１を通して外部電源５５からの４−２０ｍＡ出力を取り込んでいる。
【００２９】
電磁流量計１０は、外部電源５５から受電していない状態では、本発明に係る節電計測モードになる一方、外部電源５５から受電している状態では、本発明に係る高精度計測モードになる。即ち、電磁流量計１０に外部電源５５から給電されているか否かに応じて節電計測モードか高精度計測モードかの何れかに切り替わるようになっている。具体的には、励磁回路１４には、切替回路１８を介して電池２０Ａ又は第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部の何れか一方が選択的に導通接続されるようになっている。また、第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部には、切替回路１８と共に増幅回路１５が共通接続されている。そして、切替回路１８は、第１電源回路２１から励磁・増幅用直流電圧を受けていない場合には、切替回路１８と電池２０Ａとの間を導通させる。
【００３０】
これにより、電磁流量計１０が、外部電源５５から受電していない状態では（図２のｔ０〜ｔ１の期間参照）、励磁回路１４は、電池２０Ａによる第１電圧の出力電圧を所定周期で切り替えて励磁コイル１３，１３に印加して、その第１電圧に対応した磁束密度Ｂ１（図２参照）の磁束が計測流路１１を横切るように発生する。また、増幅回路１５は、電池２０Ａによる第１電圧の出力電圧に対応した第１ゲインで、検知電極１２，１２間の検知電圧を増幅してメイン制御回路１６に付与する。
【００３１】
一方、電磁流量計１０が、外部電源５５から受電している状態では（図２のｔ１〜ｔ３の期間参照）、励磁回路１４は、第１電源回路２１による第２電圧の出力電圧を所定周期で切り替えて励磁コイル１３，１３に印加し、これにより第２電圧に対応した磁束密度Ｂ２（図２参照）の磁束が計測流路１１を横切るように発生する。また、増幅回路１５は、第１電源回路２１による第２電圧の出力電圧に対応した第２ゲインで、検知電極１２，１２間の検知電圧を増幅してメイン制御回路１６に付与する。なお、上述の切替回路１８、第１電源回路２１及び励磁回路１４とから本発明に係る「電源関連モード切替手段」が構成されている。
【００３２】
メイン制御回路１６は、第１電源回路２１が外部電源５５から受電しているか否かの判別信号を第１電源回路２１から取得する。そして、第１電源回路２１が外部電源５５から受電していない場合用の演算処理と、第１電源回路２１が外部電源５５から受電している場合用の演算処理とを切り替えて検知電圧から流量を演算する。即ち、メイン制御回路１６は、上記した磁束密度Ｂ１，Ｂ２の値と、第１と第２ゲインの値とを記憶している。そして、第１電源回路２１が外部電源５５から受電していない場合には、メイン制御回路１６は、磁束密度Ｂ１と第１ゲインを含んだ演算式か、或いは、磁束密度Ｂ１及び第１ゲイン用に予め設定しておいた検知電圧と流量との対応マップを使用して、検知電圧から流量を求める。一方、第１電源回路２１が外部電源５５から受電している場合には、メイン制御回路１６は、磁束密度Ｂ２と第２ゲインを含んだ演算式か、或いは、磁束密度Ｂ２及び第２ゲイン用に予め設定しておいた検知電圧と流量との対応マップを使用して、検知電圧から流量を求める。
【００３３】
なお、図２の最下端部には、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えた場合に、電磁流量計１０のパルス信号出力用コネクタ３２から出力される４−２０ｍＡの電流信号の変化が示されている。
【００３４】
このように本実施形態の電磁流量計１０は、電力の総供給に上限がある電池２０Ａ（内部電源）で作動しているときには、励磁コイル１３，１３が出力する磁束の磁束密度が比較的低く、消費電力が小さい節電計測モードになる一方、電力の総供給に上限がない外部電源５５で作動しているときには、励磁コイル１３，１３が出力する磁束の磁束密度が比較的高く、高精度の計測が可能な高精度計測モードになるように自動的に切り替わるので、電池２０Ａの使用可能期間（寿命）を長くすることができると共に、節電の必要性が比較的低い外部電源５５の使用時に高い精度で流量の計測を行うことができる。
ここで、特に、流体の瞬時流量を計測する場合には、計測時の突発的なノイズの影響を受け易く、従来のように磁束密度が比較的低いと、精度よく計測することは困難である。ところが、本実施形態では、磁束密度が比較的高い高精度計測モードで瞬時流量を計測することができるので、瞬時流量を精度よく計測することができる。
また、外部電源５５からの電力が、トランス２４を通して第１電源回路２１に付与されるので、外部電源５５からのノイズを低減させることができる。また、電磁流量計１０は計測結果をパルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３から外部出力するので、その計測結果を、電磁流量計１０以外の外部装置５６で受信して、例えば、流量の異常監視や流量を調整するための弁の調整等の処理に利用することができる。さらには、メイン制御回路１６とパルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３の間にフォトカプラ２５を設けたので、パルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３にノイズが入力されてもメイン制御回路１６が影響を受けることがない。
【００３５】
［第２実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｖは、図３に示されており、第１実施形態の電磁流量計１０を本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとに２分割した構成になっている。即ち、電磁流量計１０Ｖの流量計ケース４０Ｖは、本体ケース４５と外付ケース４６とに分割され、外付ケース４６が本体ケース４５に対して着脱可能に結合されるようになっている。そして、外付ケース４６に前記第１実施形態で説明した第２電源回路２２及びサブ制御回路２６と、トランス２４における１次コイルＬ１及びフォトカプラ２５におけるフォトトランジスタＴ１（本発明の「受光素子」に相当する）をパッケージしかつ、外付ケース４６の外面に、受電用コネクタ３１，パルス信号出力用コネクタ３２，４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３を固定して外付ユニット１０Ｊが構成されている。また、トランス２４における２次コイルＬ２及びフォトカプラ２５における発光ダイオードＤ１（本発明の「発光素子」に相当する。）を含む、外付ケース４６にパッケージされていない電磁流量計１０の全ての電気回路が本体ケース４５にパッケージされて本体ユニット１０Ｈが構成され、本体ユニット１０Ｈが電池２０Ａのみで流体の流量を計測することができるようになっている。そして、本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとを合体させることで、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とが隣接配置されて外付ユニット１０Ｊから本体ユニット１０Ｈへと給電可能となり、かつ、発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＴ１とが隣接配置されて本体ユニット１０Ｈから外付ユニット１０Ｊへと信号を送信することができるようになる。なお、本実施形態におけるサブ制御回路２６が、本発明の「外付演算処理回路」に相当する。
【００３６】
本実施形態の電磁流量計１０Ｖは、外部電源５５に接続しない場合には、外付ユニット１０Ｊが取り外された本体ユニット１０Ｈのみで流量を計測することができる。また、本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとの間は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのトランス結合にて給電可能になっているので、本体ユニット１０Ｈの防水・防塵を容易に図ることができる。また、流量の計測結果を本体ユニット１０Ｈから外付ユニット１０Ｊへと発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＴ１とからなるフォトカプラ２５を通して付与しているので、本体ユニット１０Ｈの防水・防塵を容易に図ることができる。
【００３７】
［第３実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｗは、図４に示されており、前記第２実施形態の電磁流量計１０Ｖにおける外付ユニット１０Ｊと２次コイルＬ２と発光ダイオードＤ１とを有しない構造になっている。即ち、この電磁流量計１０Ｗは、外部電源５５から受電不能になっていて、電池２０Ａのみで作動する。また、この電磁流量計１０Ｖには、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えるための節電切替操作スイッチ３４が備えられている。そして、節電切替操作スイッチ３４の操作に応じて節電計測モードと高精度計測モードとに切り替ることができる。
【００３８】
具体的には、第１電源回路２１は、高精度計測モードに設定された場合にのみ、メイン制御回路１６からの指令に応じて励磁・増幅用直流電圧を出力するようになっている。そして、節電切替操作スイッチ３４にて節電計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｗが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５とに接続した第１接続状態になり、高精度計測モードに設定されると、切替回路１８Ｗが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５から遮断し、第１電源回路２１の励磁・増幅用直流電圧の出力部を励磁回路１４に接続した第２接続状態に切り替わるようになっている。これにより電磁流量計１０Ｗは節電計測モードと高精度計測モードとに手動で切り替えることができる。
【００３９】
［第４実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｙは、図５に示されており、前記第１実施形態の電磁流量計１０を変形したもので、外部電源５５から受電していない場合には、瞬時・積算切替操作部３５の操作に連動して積算流量計測モードでは節電計測モードとなる一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードとになるように構成されている。
【００４０】
具体的には、電磁流量計１０Ｙが外部電源５５から受電していない状態では、第１電源回路２１は、瞬時流量計測モードに設定された場合にのみ、メイン制御回路１６からの指令に応じて励磁・増幅用直流電圧を出力する。そして、瞬時・積算切替操作部３５の操作により積算流量計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｙが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５とに接続した第１接続状態になり、瞬時流量計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｙが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５から遮断して、第１電源回路２１の励磁・増幅用直流電圧の出力部を励磁回路１４に接続した第２接続状態に切り替わるようになっている。これにより、電磁流量計１０Ｙは、外部電源５５から受電していない場合に、積算流量計測モードでは節電計測モードとなる一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードになるように自動で切り替わる。その他の構成に関しては、第１実施形態の電磁流量計１０と同じである。
【００４１】
上記したように本実施形態の電磁流量計１０Ｙは、瞬時流量計測モードになったときに自動的に高精度計測モードに切り替わるので、積算流量の計測より比較的ノイズの影響を受け易くい瞬時流量の計測を精度よく行うことができる。また、積算流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け難くなる一方で長時間に亘る計測が必要であるが、積算流量計測モードになったときに自動的に節電計測モードに切り替わるので、消費電力の低減が効果的に図られる。
【００４２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４３】
（１）図６に示した電磁流量計１０Ｘのように、第１実施形態の電池２０Ａの代わりに二次電池２０Ｂを設けておき、切替回路１８を排除して、二次電池２０Ｂの出力と、第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部とを、励磁回路１４と増幅回路１５に共通接続してした構成にしてもよい。このような構成にすれば、第１電源回路２１が第２電圧を出力しているときには（外部電源５５から受電しているときには）、二次電池２０Ｂの第１電圧より高電位になるので、第１電源回路２１が励磁回路１４及び増幅回路１５に接続されると共に、二次電池２０Ｂを充電することができ、第１電源回路２１が第２電圧を出力していないときには（外部電源５５から受電していないときには）、二次電池２０Ｂの第１電圧が、第１電源回路２１の出力より高電位になるので、二次電池２０Ｂが励磁回路１４及び増幅回路１５に接続される。
【００４４】
（２）前記第１実施形態の電磁流量計１０を、外部電源５５から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能な構成にしてもよい。このような構成にすれば、電池２０Ａの使用中に瞬時流量を計測すべく、高精度計測モードに切り替えて電池２０Ａの残容量を大きく減らしたり、瞬時流量を低い精度で計測してしまうようなことがなくなる。即ち、電池２０Ａの残容量を大きく減らすことなく、高い精度で瞬時流量を計測することが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０Ｖ，１０Ｗ，１０Ｘ，１０Ｙ 電磁流量計
１０Ｈ 本体ユニット
１０Ｊ 外付ユニット
１１ 計測流路
１２ 検知電極
１３ 励磁コイル
１４ 励磁回路
１６ メイン制御回路
２０Ａ，２０Ｂ 内部電源
２４ トランス
２５ フォトカプラ
２６ サブ制御回路
３５ 瞬時・積算切替操作部
４５ 本体ケース
４６ 外付ケース
５５ 外部電源
Ｌ１ １次コイル
Ｌ２ ２次コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と計測流路に流れる流体の流速とに応じて計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、流体の流量を計測する電磁流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電磁流量計として、内部電源（例えば、電池）でのみ作動するもの、外部電源（例えば、商用電源や、４−２０ｍＡ出力の定電流電源）でのみ作動するもの、内部電源と外部電源の何れか任意の一方で作動するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３７１１３号公報（図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した何れの種類の電磁流量計でも、励磁コイルにて発生させる磁束の磁束密度を高くすればするほど、１対の検知電極にて検出される検知電圧が大きくなって耐ノイズ性が向上し、計測精度が向上する。
【０００５】
しかしながら、磁束密度を高くするほど励磁コイルに通電する励磁電流が大きくなって消費電力も高くなるので、励磁コイルに出力させることが可能な最大の磁束密度より低い磁束密度の磁束を励磁コイルが出力するように設定していた。このため、ノイズを受けやすい環境では十分な計測精度を得ることができない場合があった。特に、内部電源で作動可能な電磁流量計では、節電の必要性が高いので、外部電源でのみ作動する電磁流量計に比べて磁束密度が低く設定されていて、計測精度も低いという問題があった。また、積算流量を計測する場合に比べて、単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する場合の方がノイズの影響を受け易く、瞬時流量の計測時に十分な計測精度を得ることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来より高い計測精度で流量を計測可能な電磁流量計の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電磁流量計は、計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と計測流路に流れる流体の流速とに応じて計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、流体の流量を計測する電磁流量計において、磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁流量計において、計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部と、瞬時・積算切替操作部の操作に連動して積算流量計測モードでは節電計測モードとする一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードとするように切り替えるモード連動切替手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載の電磁流量計において、外部電源に接続可能な外部電源接続部と、内部電源と、外部電源から受電していない場合に、内部電源からの電力で励磁コイルに比較的低い磁束を発生させて節電計測モードとする一方、外部電源から受電している場合に、外部電源からの電力で励磁コイルに比較的高い磁束を発生させて高精度計測モードとするように切り替える電源関連モード切替手段とを備えたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電磁流量計において、計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部を備えると共に、外部電源から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の電磁流量計において、計測流路を備えかつ１対の検知電極を保持した本体ケースに励磁コイル及び内部電源を収容してなり、内部電源のみで流体の流量を計測可能な本体ユニットと、本体ケースに着脱可能な外付ケースに外部電源接続部を保持させた外付ユニットとを備え、外付ケースに収容した１次コイルと本体ケースに収容した２次コイルとのトランス結合によって外部電源から励磁コイルへと給電可能としたところに特徴を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５に記載の電磁流量計において、外付ケースに収容され、外部電源接続部を通して外部電源から受電して作動する外付演算処理回路を設け、本体ケースが保持した発光素子と外付ケースが保持した受光素子とからなるフォトカプラを通して本体ユニットから外付演算処理回路に流量の計測結果を付与可能とすると共に、外付演算処理回路が流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するためのパルス出力部を外付ケースに保持して備えたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
［請求項１の発明］
請求項１の電磁流量計の構成によれば、励磁コイルにて発生させる磁束の磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であるから、磁束密度が一定に低く設定されていた従来のものに比べて、高い計測精度で流量を計測することが可能になる。
【００１４】
［請求項２の発明］
請求項２の電磁流量計の構成によれば、積算流量を計測する積算流量計測モードと、瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替えることが可能である。ここで、瞬時流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け易くなるが、瞬時流量計測モードになったときに自動的に高精度計測モードに切り替わるので、従来より高い精度で瞬時流量を計測することができる。また、積算流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け難くなる一方で長時間に亘る計測が必要であるが、積算流量計測モードになったときに自動的に節電計測モードに切り替わるので、消費電力の低減が効果的に図られる。
【００１５】
［請求項３の発明］
請求項３の電磁流量計の構成によれば、電力の総供給に上限がある内部電源が励磁コイルに給電しているときには節電計測モードになる一方、電力の総供給に上限がない外部電源が励磁コイルに給電しているときには高精度計測モードになるように自動的に切り替わるので、内部電源の使用可能期間（寿命）を長くすることができると共に、節電の必要性が比較的低い外部電源の使用時に高い精度で流量の計測を行うことができる。
【００１６】
なお、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えるための電磁流量計に節電切替操作スイッチを設けて、積算流量計測モードか瞬時流量計測モードかに拘わらず、また、外部電源に接続されたか否かに拘わらず、節電切替操作スイッチの操作に応じて節電計測モードと高精度計測モードとの任意の一方に切り替わるようにしてもよい。
【００１７】
［請求項４の発明］
請求項４の電磁流量計は、外部電源から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたので、内部電源の使用中に瞬時流量を計測するために高精度計測モードに切り替えて内部電源の残容量を大きく減らしたり、節電計測モード中に瞬時流量を低い精度で計測してしまうようなことがなくなる。即ち、内部電源の残容量を大きく減らすことなく、高い精度で瞬時流量を計測することが可能になる。
【００１８】
［請求項５の発明］
請求項５の電磁流量計は、内部電源を有した本体ユニットと外部電源接続部を有した外付ユニットとに分割可能になっていて、外部電源に接続しない場合には、外付ユニットが取り外された本体ユニットのみで流量を計測することができる。また、本体ユニットと外付ユニットとの間は、トランス結合にて給電可能になっているので、本体ユニットの防水・防塵を容易に図ることができると共に、外部電源から本体ユニットへのノイズを低減させることができる。
【００１９】
［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、電磁流量計が外部出力した流量の計測結果を、電磁流量計以外の装置で受信して、例えば、流量の異常監視や流量を調整するための弁の調整等の処理に利用することができる。また、請求項６の構成では、流量の計測結果を本体ユニットから外付ユニットの外付演算処理回路へとフォトカプラを通して付与し、その外付演算処理回路が流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するので、本体ユニットの防水・防塵を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図２】電磁流量計の動作を説明するためのタイムチャート
【図３】第２実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図４】第３実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図５】第４実施形態に係る電磁流量計のブロック図
【図６】変形例に係る電磁流量計のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１には、本実施形態の電磁流量計１０の電気的構成がブロック図にして示されている。この電磁流量計１０は、計測管４１の側部に回路収容部屋４２を有してなる流量計ケース４０を備えている。計測管４１の内側は、本発明に係る計測流路１１になっていて、計測管４１の両端部が例えば図示しないパイプに接続され、そのパイプを流れる流体が計測流路１１を通過する。また、計測管４１には、１対の検知電極１２，１２が貫通した状態で保持され、それら１対の検知電極１２，１２の先端部が、計測流路１１内で露出しかつ計測流路１１の軸方向（流体が流れる方向）に対して交差する方向で対向している。一方、１対の検知電極１２，１２の基端部は、回路収容部屋４２内に露出して、増幅回路１５を介してメイン制御回路１６に接続されている。
【００２２】
回路収容部屋４２には、計測管４１を間に挟んで対向する位置に１対の励磁コイル１３，１３が配置されている。これら１対の励磁コイル１３，１３は、回路収容部屋４２に収容された励磁回路１４における１対の出力部の間に直列接続されている。そして、励磁回路１４が周期的に反転する励磁電流を励磁コイル１３，１３に通電する。また、励磁コイル１３，１３は、共通の励磁電流で励磁されて互いに同じ向きの磁束を発生させ、その磁束が、計測流路１１のうち検知電極１２，１２に挟まれた部分を横切るようになっている。これにより、計測流路１１を流れる流体の流速と磁束の磁束密度とに応じた電位差が、１対の検知電極１２，１２の間に検知電圧として発生し、その検知電圧が、増幅回路１５で増幅されてメイン制御回路１６に取り込まれる。メイン制御回路１６は、取り込んだ検知電圧と、励磁コイル１３にて発生させた磁束の磁束密度とから計測流路１１を通過する流体の流速を演算し、その流速に計測流路１１の流体通過面積を乗じて流量を演算し、出力する。また、電磁流量計１０に備えた図示しない表示スイッチをオンすれば、メイン制御回路１６が演算した流量等を電磁流量計１０に備えたモニタ１７で視認することができる。
【００２３】
また、電磁流量計１０には、例えば、瞬時・積算切替操作部３５が設けられていて、この瞬時・積算切替操作部３５を操作することで、計測流路１１を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、計測流路１１を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替えることができる。具体的には、瞬時流量計測モード及び積算流量計測モードでは、ともに、最新のｎ回の計測結果の平均値から瞬時流量を演算している。そして、そのｎの値が、瞬時流量計測モードでは、積算流量計測モードよりも小さく設定されている。このため、瞬時流量計測モードでは、例えば、ノイズによって突発的な異常値が計測された場合に、演算される瞬時流量が異常値の影響を受け易くなっている。なお、平均値の求め方は、最新のｎ回の計測結果を単純に平均してもよいし、最新の計測結果と、それ以前のｎ−１回分の計測結果をもとに指数平均処理を行ってもよい。
【００２４】
電磁流量計１０は、第１と第２の電源回路２１，２２と本発明の「内部電源」に相当する電池２０Ａとを回路収容部屋４２に収容して備えると共に、受電用コネクタ３１とパルス信号出力用コネクタ３２と４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３とを、本発明に係る「外部電源接続部」として流量計ケース４０の外面に備えている。
【００２５】
第２電源回路２２は１つの入力部と少なくとも２つの出力部とを備え、受電用コネクタ３１に接続される外部電源５５から直流出力を受けて、それを制御用直流電圧に変圧して一方の出力部から出力すると共に、交流に変換して他方の出力部から出力する。
【００２６】
第１電源回路２１は２つの入力部と少なくとも２つの出力部とを備え、電池２０Ａからの直流出力か第２電源回路２２からの交流出力かの何れかを受けて、一方の出力部から制御用直流電圧を出力すると共に、他方の出力部から励磁・増幅用直流電圧を出力する。また、第２電源回路２２からの交流出力は、トランス２４を介して第１電源回路２１に取り込まれるようになっている。詳細には、第１電源回路２１は、第２電源回路２２及びトランス２４を通して外部電源５５から受電している場合には、電池２０Ａからの受電ラインを遮断し、外部電源５５からの電力を使用して制御用直流電圧と励磁・増幅用直流電圧とを出力する。一方、第１電源回路２１は、外部電源５５から受電していない場合には、電池２０Ａから受電した電力を使用して制御用直流電圧のみを出力し、励磁・増幅用直流電圧は出力しない。ここで、電池２０Ａの出力電圧を第１電圧とすると、第１電源回路２１が出力する励磁・増幅用直流電圧は、第１電圧より大きな第２電圧になっている。
【００２７】
受電用コネクタ３１は、公知な４−２０ｍＡ出力の定電流電源である外部電源５５のコネクタと接続可能になっていて、外部電源５５の４−２０ｍＡ出力を受ける。なお、外部電源５５は、本発明に係る「外部電源」に相当し、商用電源から電力を受けて作動するようになっている。
【００２８】
パルス信号出力用コネクタ３２は、電磁流量計１０による流量の計測結果を電気パルス信号にして出力するために備えられている。また、４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３は、電磁流量計１０による流量の計測結果を４−２０ｍＡの電流信号にして出力するために備えられている。また、それら電気パルス信号及び４−２０ｍＡの電流信号を生成するために、メイン制御回路１６とは別個にサブ制御回路２６が回路収容部屋４２内に備えられ、そのサブ制御回路２６は、第２電源回路２２から制御用直流電圧を受けて作動すると共に、メイン制御回路１６の出力をフォトカプラ２５を介して取得する。そして、サブ制御回路２６は、メイン制御回路１６から取得した流量等の演算結果を、パルス信号出力用コネクタ３２の接続相手となる外部装置５６との間のプロトコルに従ったパルス信号に変換してパルス信号出力用コネクタ３２に出力すると共に、４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３の接続相手となる外部装置５６との間のプロトコルに従った４−２０ｍＡの電流信号に変換して４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３に出力する。なお、サブ制御回路２６は、４−２０ｍＡの電流信号を生成するために、受電用コネクタ３１を通して外部電源５５からの４−２０ｍＡ出力を取り込んでいる。
【００２９】
電磁流量計１０は、外部電源５５から受電していない状態では、本発明に係る節電計測モードになる一方、外部電源５５から受電している状態では、本発明に係る高精度計測モードになる。即ち、電磁流量計１０に外部電源５５から給電されているか否かに応じて節電計測モードか高精度計測モードかの何れかに切り替わるようになっている。具体的には、励磁回路１４には、切替回路１８を介して電池２０Ａ又は第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部の何れか一方が選択的に導通接続されるようになっている。また、第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部には、切替回路１８と共に増幅回路１５が共通接続されている。そして、切替回路１８は、第１電源回路２１から励磁・増幅用直流電圧を受けていない場合には、切替回路１８と電池２０Ａとの間を導通させる。
【００３０】
これにより、電磁流量計１０が、外部電源５５から受電していない状態では（図２のｔ０〜ｔ１の期間参照）、励磁回路１４は、電池２０Ａによる第１電圧の出力電圧を所定周期で切り替えて励磁コイル１３，１３に印加して、その第１電圧に対応した磁束密度Ｂ１（図２参照）の磁束が計測流路１１を横切るように発生する。また、増幅回路１５は、電池２０Ａによる第１電圧の出力電圧に対応した第１ゲインで、検知電極１２，１２間の検知電圧を増幅してメイン制御回路１６に付与する。
【００３１】
一方、電磁流量計１０が、外部電源５５から受電している状態では（図２のｔ１〜ｔ３の期間参照）、励磁回路１４は、第１電源回路２１による第２電圧の出力電圧を所定周期で切り替えて励磁コイル１３，１３に印加し、これにより第２電圧に対応した磁束密度Ｂ２（図２参照）の磁束が計測流路１１を横切るように発生する。また、増幅回路１５は、第１電源回路２１による第２電圧の出力電圧に対応した第２ゲインで、検知電極１２，１２間の検知電圧を増幅してメイン制御回路１６に付与する。なお、上述の切替回路１８、第１電源回路２１及び励磁回路１４とから本発明に係る「電源関連モード切替手段」が構成されている。
【００３２】
メイン制御回路１６は、第１電源回路２１が外部電源５５から受電しているか否かの判別信号を第１電源回路２１から取得する。そして、第１電源回路２１が外部電源５５から受電していない場合用の演算処理と、第１電源回路２１が外部電源５５から受電している場合用の演算処理とを切り替えて検知電圧から流量を演算する。即ち、メイン制御回路１６は、上記した磁束密度Ｂ１，Ｂ２の値と、第１と第２ゲインの値とを記憶している。そして、第１電源回路２１が外部電源５５から受電していない場合には、メイン制御回路１６は、磁束密度Ｂ１と第１ゲインを含んだ演算式か、或いは、磁束密度Ｂ１及び第１ゲイン用に予め設定しておいた検知電圧と流量との対応マップを使用して、検知電圧から流量を求める。一方、第１電源回路２１が外部電源５５から受電している場合には、メイン制御回路１６は、磁束密度Ｂ２と第２ゲインを含んだ演算式か、或いは、磁束密度Ｂ２及び第２ゲイン用に予め設定しておいた検知電圧と流量との対応マップを使用して、検知電圧から流量を求める。
【００３３】
なお、図２の最下端部には、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えた場合に、電磁流量計１０のパルス信号出力用コネクタ３２から出力される４−２０ｍＡの電流信号の変化が示されている。
【００３４】
このように本実施形態の電磁流量計１０は、電力の総供給に上限がある電池２０Ａ（内部電源）で作動しているときには、励磁コイル１３，１３が出力する磁束の磁束密度が比較的低く、消費電力が小さい節電計測モードになる一方、電力の総供給に上限がない外部電源５５で作動しているときには、励磁コイル１３，１３が出力する磁束の磁束密度が比較的高く、高精度の計測が可能な高精度計測モードになるように自動的に切り替わるので、電池２０Ａの使用可能期間（寿命）を長くすることができると共に、節電の必要性が比較的低い外部電源５５の使用時に高い精度で流量の計測を行うことができる。
ここで、特に、流体の瞬時流量を計測する場合には、計測時の突発的なノイズの影響を受け易く、従来のように磁束密度が比較的低いと、精度よく計測することは困難である。ところが、本実施形態では、磁束密度が比較的高い高精度計測モードで瞬時流量を計測することができるので、瞬時流量を精度よく計測することができる。
また、外部電源５５からの電力が、トランス２４を通して第１電源回路２１に付与されるので、外部電源５５からのノイズを低減させることができる。また、電磁流量計１０は計測結果をパルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３から外部出力するので、その計測結果を、電磁流量計１０以外の外部装置５６で受信して、例えば、流量の異常監視や流量を調整するための弁の調整等の処理に利用することができる。さらには、メイン制御回路１６とパルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３の間にフォトカプラ２５を設けたので、パルス信号出力用コネクタ３２及び４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３にノイズが入力されてもメイン制御回路１６が影響を受けることがない。
【００３５】
［第２実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｖは、図３に示されており、第１実施形態の電磁流量計１０を本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとに２分割した構成になっている。即ち、電磁流量計１０Ｖの流量計ケース４０Ｖは、本体ケース４５と外付ケース４６とに分割され、外付ケース４６が本体ケース４５に対して着脱可能に結合されるようになっている。そして、外付ケース４６に前記第１実施形態で説明した第２電源回路２２及びサブ制御回路２６と、トランス２４における１次コイルＬ１及びフォトカプラ２５におけるフォトトランジスタＴ１（本発明の「受光素子」に相当する）をパッケージしかつ、外付ケース４６の外面に、受電用コネクタ３１，パルス信号出力用コネクタ３２，４−２０ｍＡ信号出力用コネクタ３３を固定して外付ユニット１０Ｊが構成されている。また、トランス２４における２次コイルＬ２及びフォトカプラ２５における発光ダイオードＤ１（本発明の「発光素子」に相当する。）を含む、外付ケース４６にパッケージされていない電磁流量計１０の全ての電気回路が本体ケース４５にパッケージされて本体ユニット１０Ｈが構成され、本体ユニット１０Ｈが電池２０Ａのみで流体の流量を計測することができるようになっている。そして、本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとを合体させることで、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とが隣接配置されて外付ユニット１０Ｊから本体ユニット１０Ｈへと給電可能となり、かつ、発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＴ１とが隣接配置されて本体ユニット１０Ｈから外付ユニット１０Ｊへと信号を送信することができるようになる。なお、本実施形態におけるサブ制御回路２６が、本発明の「外付演算処理回路」に相当する。
【００３６】
本実施形態の電磁流量計１０Ｖは、外部電源５５に接続しない場合には、外付ユニット１０Ｊが取り外された本体ユニット１０Ｈのみで流量を計測することができる。また、本体ユニット１０Ｈと外付ユニット１０Ｊとの間は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２とのトランス結合にて給電可能になっているので、本体ユニット１０Ｈの防水・防塵を容易に図ることができる。また、流量の計測結果を本体ユニット１０Ｈから外付ユニット１０Ｊへと発光ダイオードＤ１とフォトトランジスタＴ１とからなるフォトカプラ２５を通して付与しているので、本体ユニット１０Ｈの防水・防塵を容易に図ることができる。
【００３７】
［第３実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｗは、図４に示されており、前記第２実施形態の電磁流量計１０Ｖにおける外付ユニット１０Ｊと２次コイルＬ２と発光ダイオードＤ１とを有しない構造になっている。即ち、この電磁流量計１０Ｗは、外部電源５５から受電不能になっていて、電池２０Ａのみで作動する。また、この電磁流量計１０Ｖには、節電計測モードと高精度計測モードとに切り替えるための節電切替操作スイッチ３４が備えられている。そして、節電切替操作スイッチ３４の操作に応じて節電計測モードと高精度計測モードとに切り替ることができる。
【００３８】
具体的には、第１電源回路２１は、高精度計測モードに設定された場合にのみ、メイン制御回路１６からの指令に応じて励磁・増幅用直流電圧を出力するようになっている。そして、節電切替操作スイッチ３４にて節電計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｗが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５とに接続した第１接続状態になり、高精度計測モードに設定されると、切替回路１８Ｗが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５から遮断し、第１電源回路２１の励磁・増幅用直流電圧の出力部を励磁回路１４に接続した第２接続状態に切り替わるようになっている。これにより電磁流量計１０Ｗは節電計測モードと高精度計測モードとに手動で切り替えることができる。
【００３９】
［第４実施形態］
本実施形態の電磁流量計１０Ｙは、図５に示されており、前記第１実施形態の電磁流量計１０を変形したもので、外部電源５５から受電していない場合には、瞬時・積算切替操作部３５の操作に連動して積算流量計測モードでは節電計測モードとなる一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードとになるように構成されている。
【００４０】
具体的には、電磁流量計１０Ｙが外部電源５５から受電していない状態では、第１電源回路２１は、瞬時流量計測モードに設定された場合にのみ、メイン制御回路１６からの指令に応じて励磁・増幅用直流電圧を出力する。そして、瞬時・積算切替操作部３５の操作により積算流量計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｙが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５とに接続した第１接続状態になり、瞬時流量計測モードに設定された状態では、切替回路１８Ｙが、電池２０Ａを励磁回路１４と増幅回路１５から遮断して、第１電源回路２１の励磁・増幅用直流電圧の出力部を励磁回路１４に接続した第２接続状態に切り替わるようになっている。これにより、電磁流量計１０Ｙは、外部電源５５から受電していない場合に、積算流量計測モードでは節電計測モードとなる一方、瞬時流量計測モードでは高精度計測モードになるように自動で切り替わる。その他の構成に関しては、第１実施形態の電磁流量計１０と同じである。
【００４１】
上記したように本実施形態の電磁流量計１０Ｙは、瞬時流量計測モードになったときに自動的に高精度計測モードに切り替わるので、積算流量の計測より比較的ノイズの影響を受け易くい瞬時流量の計測を精度よく行うことができる。また、積算流量を計測する場合は、比較的ノイズの影響を受け難くなる一方で長時間に亘る計測が必要であるが、積算流量計測モードになったときに自動的に節電計測モードに切り替わるので、消費電力の低減が効果的に図られる。
【００４２】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００４３】
（１）図６に示した電磁流量計１０Ｘのように、第１実施形態の電池２０Ａの代わりに二次電池２０Ｂを設けておき、切替回路１８を排除して、二次電池２０Ｂの出力と、第１電源回路２１における励磁・増幅用直流電圧の出力部とを、励磁回路１４と増幅回路１５に共通接続してした構成にしてもよい。このような構成にすれば、第１電源回路２１が第２電圧を出力しているときには（外部電源５５から受電しているときには）、二次電池２０Ｂの第１電圧より高電位になるので、第１電源回路２１が励磁回路１４及び増幅回路１５に接続されると共に、二次電池２０Ｂを充電することができ、第１電源回路２１が第２電圧を出力していないときには（外部電源５５から受電していないときには）、二次電池２０Ｂの第１電圧が、第１電源回路２１の出力より高電位になるので、二次電池２０Ｂが励磁回路１４及び増幅回路１５に接続される。
【００４４】
（２）前記第１実施形態の電磁流量計１０を、外部電源５５から受電しかつ高精度計測モードになっていることを条件にして積算流量計測モードから瞬時流量計測モードへと切り替え可能な構成にしてもよい。このような構成にすれば、電池２０Ａの使用中に瞬時流量を計測すべく、高精度計測モードに切り替えて電池２０Ａの残容量を大きく減らしたり、瞬時流量を低い精度で計測してしまうようなことがなくなる。即ち、電池２０Ａの残容量を大きく減らすことなく、高い精度で瞬時流量を計測することが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１０Ｖ，１０Ｗ，１０Ｘ，１０Ｙ 電磁流量計
１０Ｈ 本体ユニット
１０Ｊ 外付ユニット
１１ 計測流路
１２ 検知電極
１３ 励磁コイル
１４ 励磁回路
１６ メイン制御回路
２０Ａ，２０Ｂ 内部電源
２４ トランス
２５ フォトカプラ
２６ サブ制御回路
３５ 瞬時・積算切替操作部
４５ 本体ケース
４６ 外付ケース
５５ 外部電源
Ｌ１ １次コイル
Ｌ２ ２次コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と前記計測流路に流れる流体の流速とに応じて前記計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、前記流体の流量を計測する電磁流量計において、
前記磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、前記磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、前記計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部と、
前記瞬時・積算切替操作部の操作に連動して前記積算流量計測モードでは前記節電計測モードとする一方、前記瞬時流量計測モードでは前記高精度計測モードとするように切り替えるモード連動切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項３】
外部電源に接続可能な外部電源接続部と、
内部電源と、
前記外部電源から受電していない場合に、前記内部電源からの電力で前記励磁コイルに比較的低い磁束を発生させて前記節電計測モードとする一方、前記外部電源から受電している場合に、前記外部電源からの電力で前記励磁コイルに比較的高い磁束を発生させて前記高精度計測モードとするように切り替える電源関連モード切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、前記計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部を備えると共に、前記外部電源から受電しかつ前記高精度計測モードになっていることを条件にして前記積算流量計測モードから前記瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたことを特徴とする請求項３に記載の電磁流量計。
【請求項５】
前記計測流路を備えかつ前記１対の検知電極を保持した本体ケースに前記励磁コイル及び前記内部電源を収容してなり、前記内部電源のみで前記流体の流量を計測可能な本体ユニットと、前記本体ケースに着脱可能な外付ケースに前記外部電源接続部を保持させた外付ユニットとを備え、前記外付ケースに収容した１次コイルと前記本体ケースに収容した２次コイルとのトランス結合によって前記外部電源から前記励磁コイルへと給電可能としたことを特徴とする請求項３又は４に記載の電磁流量計。
【請求項６】
前記外付ケースに収容され、前記外部電源接続部を通して前記外部電源から受電して作動する外付演算処理回路を設け、
前記本体ケースが保持した発光素子と前記外付ケースが保持した受光素子とからなるフォトカプラを通して前記本体ユニットから前記外付演算処理回路に前記流量の計測結果を付与可能とすると共に、前記外付演算処理回路が前記流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するためのパルス出力部を前記外付ケースに保持して備えたことを特徴とする請求項５に記載の電磁流量計。
【請求項１】
計測流路を横切る磁束を励磁コイルにて発生させて、その磁束の磁束密度と前記計測流路に流れる流体の流速とに応じて前記計測流路の２点間に生じる電位差を１対の検知電極間にて検出して、前記流体の流量を計測する電磁流量計において、
前記磁束密度を比較的低くした節電計測モードと、前記磁束密度を比較的高くした高精度計測モードとに切り替え可能であることを特徴とする電磁流量計。
【請求項２】
前記計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、前記計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部と、
前記瞬時・積算切替操作部の操作に連動して前記積算流量計測モードでは前記節電計測モードとする一方、前記瞬時流量計測モードでは前記高精度計測モードとするように切り替えるモード連動切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項３】
外部電源に接続可能な外部電源接続部と、
内部電源と、
前記外部電源から受電していない場合に、前記内部電源からの電力で前記励磁コイルに比較的低い磁束を発生させて前記節電計測モードとする一方、前記外部電源から受電している場合に、前記外部電源からの電力で前記励磁コイルに比較的高い磁束を発生させて前記高精度計測モードとするように切り替える電源関連モード切替手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計。
【請求項４】
前記計測流路を通過する流体の積算流量を計測する積算流量計測モードと、前記計測流路を通過する流体の単位時間当たりの流量である瞬時流量を計測する瞬時流量計測モードとに切り替え操作するための瞬時・積算切替操作部を備えると共に、前記外部電源から受電しかつ前記高精度計測モードになっていることを条件にして前記積算流量計測モードから前記瞬時流量計測モードへと切り替え可能としたことを特徴とする請求項３に記載の電磁流量計。
【請求項５】
前記計測流路を備えかつ前記１対の検知電極を保持した本体ケースに前記励磁コイル及び前記内部電源を収容してなり、前記内部電源のみで前記流体の流量を計測可能な本体ユニットと、前記本体ケースに着脱可能な外付ケースに前記外部電源接続部を保持させた外付ユニットとを備え、前記外付ケースに収容した１次コイルと前記本体ケースに収容した２次コイルとのトランス結合によって前記外部電源から前記励磁コイルへと給電可能としたことを特徴とする請求項３又は４に記載の電磁流量計。
【請求項６】
前記外付ケースに収容され、前記外部電源接続部を通して前記外部電源から受電して作動する外付演算処理回路を設け、
前記本体ケースが保持した発光素子と前記外付ケースが保持した受光素子とからなるフォトカプラを通して前記本体ユニットから前記外付演算処理回路に前記流量の計測結果を付与可能とすると共に、前記外付演算処理回路が前記流量の計測結果を電気パルス信号にして外部出力するためのパルス出力部を前記外付ケースに保持して備えたことを特徴とする請求項５に記載の電磁流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６３３８１（Ｐ２０１２−１６３３８１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３００（Ｐ２０１１−２２３００）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００１１６６３３）愛知時計電機株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００１１６６３３）愛知時計電機株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
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