JP3043825B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は流体のカロリー等を測定
するときなどに使用される電磁流量計に関する。

【０００３】

【従来の技術】流体の熱量を測定するためには、それぞ
れ別個に設置された流量計と、温度計とを用いて流体の
体積と流体温度とを個々に測定し、これらの測定動作に
よって得られたデータや予め設定されている熱量換算係
数等に基づいて演算を行なって前記流体の熱量を求めて
いる。

【０００４】しかしながら、このような測定方法では、
設置スペースが大きくなってしまうとともに、各データ
を個別に測定しているので、流体の熱量を正確に求める
ことが難しいという問題があった。

【０００５】そこで、このような問題を解決する方法と
して実開昭６２−１９５７２０号公報で示す如く電磁流
量計の検出器に熱電対や測温抵抗体等によって構成され
る温度検出器を取り付けて流量と温度とを１台の検出器
で同時に測定し、設置スペースを小さくしたり、測定誤
差を低減させる技術が開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電磁流量計においては、熱電対や測温抵抗体等
によって得られた温度信号と、検出器の電極によって得
られた流量信号とを個々に変換器に送るようにしていた
ので、検出器と変換器との間に温度信号伝送用のケーブ
ルを余分に設置しなければならない。

【０００７】そして、温度検出素子として熱電対を使用
した場合、熱電対をそのまま延長して変換器に接続する
と、配線コストが高くなりすぎてしまうため、補償導線
を用いて熱電対と変換器とを接続することが多いが、こ
のような接続方法にしても、通常の配線に比べて配線コ
ストが高くなってしまうという問題があった。

【０００８】また、温度検出素子として測温抵抗体を使
用した場合、測温抵抗体の抵抗値を精度、良く測定する
ために３線式あるいは４線式で測温抵抗体の抵抗値を変
換器側に伝送しなければならないので、配線コストが高
くなってしまうという問題があった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑み、通常の計装用
信号ケーブル（ＣＶＶなど）によって検出器から変換器
に温度信号や流量信号等を伝送することができ、これに
よって必要な測定精度を確保しながら配線コストを大幅
に低減させることができる電磁流量計を提供することを
目的としている。

【００１０】［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による電磁流量計は、一定時間毎に極性の反
転する励磁電流が供給されて交番の磁界を発生する励磁
コイルと、内部を流体が流れ前記励磁コイルで発生する
磁界が前記流体に作用されてその流体の流量に基づく信
号を検出する電極が設けられた測定管と、この励磁コイ
ルで発生する磁界を作用させて電極からの流体の流量を
示す情報から流量伝送信号を生成する流量検出部と、前
記流体の温度を検出する温度検出部によって検出された
前記流体の温度を示す情報から、前記励磁電流が反転し
た直後から前記交番周期よりも短い所定時間内に電力が
供給されて温度伝送信号を生成する温度伝送信号生成部
を有する検出器と、この検出器によって得られた温度伝
送信号および流量伝送信号のうち、前記温度伝送信号は
温度伝送信号が生成されている期間に伝送するよう、温
度伝送信号と流量伝送信号とを切り換え伝送する信号ケ
ーブルと、この信号ケーブルによって伝送された温度伝
送信号および流量伝送信号とから温度データと流体デー
タとを取り出すデータ抽出部およびこのデータ抽出部に
よって取り出された温度データおよび流体データに基づ
いて前記流体の熱量を演算する熱量演算部を有する変換
器とを備えたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】上記の構成において、検出器側において測定管
内を流れる流体の流量が検出されて流量伝送信号が生成
されるとともに、前記流体の温度を測定して得られた温
度情報から温度伝送信号が生成される。この温度伝送信
号は、前記励磁電流の極性が反転した直後の所定時間の
み生成され、この温度伝送信号が生成されている時間は
信号ケーブルから温度伝送信号が伝送される。このた
め、変換器側においては、信号ケーブルから送られてく
る信号から流量伝送信号および温度伝送信号を抽出し、
それぞれの流量データと温度データに基づいて前記流体
の熱量が演算される。

【００１３】

【実施例】図１は本発明による電磁流量計の一実施例を
示す構成図である。

【００１４】この図に示す電磁流量計は検出器１と、変
換器２と、励磁電流ケーブル３と、温度信号ケーブル４
と、流量信号ケーブル５とを備えており、変換器２側か
ら検出器１側に励磁電流を供給して流量測定と温度測定
とを行なわせ、これらの各測定動作によって得られた流
量信号と温度信号とを出力させるとともに、変換器２で
これら流量信号と温度信号とを取り込ませて前記検出器
１内を流れている流体６の熱量を演算させる。

【００１５】検出器１は測定対象となる流体６が流れる
測定管７と、この測定管７の外部に設けられ前記励磁電
流ケーブル３を介して供給された励磁電流によって励磁
されて前記測定管７内に磁束を発生させる１対の励磁コ
イル８と、前記測定管７内に設けられ前記励磁コイル８
によって励磁されている流体６の平均流量に応じた流量
信号（起電圧）を発生してこれを流量信号ケーブル５を
介して前記変換器２に供給する１対の電極９と、熱電対
等によって構成され、前記測定管７に取り付けられてこ
の測定管７内を流れる流体６の温度を測定する温度検出
部１０と、前記励磁電流ケーブル３を介して供給された
励磁電流を取り込むコンデンサ１１と、このコンデンサ
１１と協調動作して前記励磁電流の切り変わり部分の電
圧を変圧するトランス１２と、このトランス１２によっ
て変圧された電圧を整流した後、平滑して電源電圧を生
成する整流平滑回路１３と、この整流平滑回路１３から
出力される直流電圧を電源として前記温度検出部１０で
得られた温度検出信号（熱電流信号）を温度信号（電圧
信号）に変換した後、温度信号ケーブル４を介して前記
変換器２に供給する温度変換器１４とを備えている。

【００１６】そして、励磁電流ケーブル３を介して励磁
電流が供給されているとき、この励磁電流によって励磁
コイル８を励磁して測定管７内に磁束を発生させこの磁
束の密度と前記測定管７内を流れる流体６の平均流量に
応じた電圧を電極９に発生させてこれを流量信号として
流量信号ケーブル５上に送出して前記変換器２に供給す
るとともに、前記励磁電流から得られた電圧を電源とし
て温度検出部１０によって得られた温度検出信号を温度
信号に変換させてこれを温度信号ケーブル４上に送出し
て前記変換器２に供給する。

【００１７】この場合、コンデンサ１１のインピーダン
スとトランス１２のリアクタンスとによって励磁電流の
変化分を抽出するようにこれらコンデンサ１１のインピ
ーダンスおよびトランス１２のリアクタンスが設定され
ているので、検出器１に矩形状の励磁電流が供給された
とき、コンデンサ１１によって励磁電流の変化部分が強
調されてコンデンサに図２（ｃ）に示すような波形の電
圧が印加され、トランス１２の一次コイルに図２（ｄ）
に示すような波形の電流、すなわち前記励磁電流が切り
替わるときだけ流れる電流が供給される。そして、この
電流が整流平滑回路１３によって整流、平滑されて直流
電圧に変換されるので、温度変換器１４は前記温度検出
部１０から出力される温度検出信号を常時、取り込んで
温度信号に変換しこれを変換器２に供給する。

【００１８】また、前記整流平滑回路１３によって励磁
電流の切り替わり部分が使用されるので、図２（ａ）に
示す如く励磁コイル８に流れる励磁電流の切り替わり部
分の立ち上がり、立ち下がりが鈍くなるが、それ以外の
部分では前記整流平滑回路１３によって前記励磁電流が
取り込まれないため、前記励磁電流の切り替わり部分以
外では電流値が安定して前記測定管７に設けられた電極
８に流体６の平均流量に応じて安定した値の流量信号が
発生してこれが前記変換器２に供給される。

【００１９】変換器２は予め設定されている周波数の励
磁電流を生成してこれを前記励磁電流ケーブル３を介し
て前記検出器１に供給する励磁回路１５と、前記温度信
号ケーブル４を介して供給される温度信号と前記流量信
号ケーブル５を介して供給される流量信号とをサンプリ
ングして前記測定管７内を流れる流体６の熱量を演算す
る信号処理回路１６とを備えており、励磁電流を発生し
てこれを前記検出器１に供給するとともに、前記検出器
１から出力される温度信号と流量信号とを予め設定され
ているタイミングで個々にサンプリングして温度データ
と流量データとを求め、これら温度データと、流量デー
タと、予め設定されている係数とに基づいて前記流体６
の熱量を演算する。

【００２０】この場合、信号処理回路１６は前記温度信
号ケーブル４を介して供給される温度信号に対しては、
この温度信号の値が常時、安定しているので、予め設定
されている任意のタイミングで前記温度信号をサンプリ
ングして温度データを抽出し、また前記流量信号ケーブ
ル５を介して供給される流量信号に対しては、この流量
信号の値が、前記励磁電流の切り替わる前で安定するの
で、図２（ｂ）に示す如く前記励磁電流の切り替わる前
で前記流量信号をサンプリングして流量データを抽出し
た後、これら温度データおよび流量データ、予め設定さ
れている係数に基づいて前記流体６の熱量を演算する。

【００２１】このようにこの実施例においては、検出器
１内に温度変換器１４を設け、この温度変換器１４によ
って測定管７に取り付けられた温度検出部１０から出力
される温度検出信号を温度信号に変換してこれを温度信
号ケーブル４を介して変換器２に供給するようにしたの
で、温度検出部１０を構成する熱電対を温度変換器１４
部分まで延長するだけで、温度信号を得ることができ、
これによって通常の計装用信号ケーブル（ＣＶＶなど）
によって検出器１から変換器２に温度信号や流量信号等
を伝送することができ、この結果必要な測定精度を確保
しながら配線コストを大幅に低減させることができる。

【００２２】図３は本発明による電磁流量計の他の実施
例を示す構成図である。なお、この図において、図１の
各部と同じ部分には同じ符号が付してある。

【００２３】この図に示す電磁流量計が図１に示すもの
と異なる点は、検出器１内に増幅器２０と、スイッチ制
御回路２１と、スイッチ２２とを付加し、温度測定動作
によって得られる温度信号と流量測定動作によって得ら
れる流量信号とを時分割で信号ケーブル２３上に送出し
て変換器２に供給するようにしたことである。

【００２４】増幅器２０は整流平滑回路１３から出力さ
れる直流電圧を電源として動作するように構成されてお
り、励磁回路１５から励磁電流が出力され図４（ａ）に
示すような波形の励磁電流によって励磁コイル８が励磁
され、これに対応して前記測定管７に取り付けられた１
対の電極８から図４（ｂ）に示すような流量信号が出力
されているとき、これを取り込んで増幅した後、スイッ
チ２２に供給する。

【００２５】また、スイッチ制御回路２１は整流平滑回
路１３から出力される直流電圧を電源として動作するよ
うに構成されており、前記トランス１２の一次コイルに
印加される励磁電流が立ち上がる毎に、これを検出して
図４（ｄ）に示す如く前記励磁電流の立ち上がりに同期
し、かつ予め設定されている幅を有するワンショットパ
ルスを生成してスイッチ２２を駆動する。

【００２６】スイッチ２２は前記スイッチ駆動回路２１
からワンショットパルスが供給されているときには、温
度変換器１４から出力される図４（ｃ）に示す温度信号
を選択し、この後前記スイッチ駆動回路２１からワンシ
ョットパルスが出力されなくなったとき、前記増幅器２
０から出力される流量信号を選択して図４（ｅ）に示す
ような温度流量信号を生成しこれを信号ケーブル２３上
に送出して前記変換器２に送る。

【００２７】またこの動作と並行して、変換器２側の信
号処理回路１６において、図４（ｆ）に示す如く前記励
磁電流の立ち上がりから少し遅れたタイミングで温度サ
ンプリング信号が生成され、この温度サンプリング信号
によって前記温度流量信号中に含まれている温度信号が
サンプリングされて温度データが抽出されるとともに、
図４（ｇ）に示す如く前記励磁電流が安定して前記電極
８によって得られる流量信号が安定したタイミングで流
量サンプリング信号が生成され、この流量サンプリング
信号によって前記温度流量信号中に含まれている流量信
号がサンプリングされて流量データが抽出される。

【００２８】このようにこの実施例においては、励磁電
流に同期させて前記励磁電流が立ち上がる毎に、温度変
換器１４から出力される温度信号を選択してこれを１つ
の信号ケーブル２３で変換器２側に伝送するようにして
いるので、上述した実施例と同様に温度検出部１０を構
成する熱電対を温度変換器１４部分まで延長するだけ
で、温度信号を得ることができるとともに、１本の信号
ケーブル２３によって検出器１から変換器２に温度信号
と流量信号とを伝送することができ、これによって特別
な配線を不要にして配線コストを大幅に低減させること
ができる。

【００２９】また、上述した各実施例においては、熱電
対等によって温度検出部１０を構成するようにしている
が、測温抵抗体を用いて温度検出部１０を構成しても上
述した各実施例と同様に検出器１内に温度変換器１４を
設け、温度検出部１０から出力される温度検出信号を前
記温度変換器１４によって温度信号に変換して温度信号
ケーブル４や信号ケーブル２３上に送出することによ
り、温度検出部１０と温度変換器１４との間のみに３線
式または４線式のケーブルを使用するだけ温度信号を送
出することができるので、上述した各実施例の同様に通
常の計装用信号ケーブル（ＣＶＶなど）によって検出器
１から変換器２に温度信号や流量信号等を伝送すること
ができ、これによって必要な測定精度を確保しながら配
線コストを大幅に低減させることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常の計装用信号ケーブル（ＣＶＶなど）によって検出器
から変換器に温度信号や流量信号等を伝送することがで
き、これによって必要な測定精度を確保しながら配線コ
ストを大幅に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁流量計の一実施例を示す構成
図である。

【図２】図１に示す電磁流量計の動作例を示す波形図で
ある。

【図３】本発明による電磁流量計の他の実施例を示す構
成図である。

【図４】図３に示す電磁流量計の動作例を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１ 検出器 ２ 変換器 ４ 信号ケーブル（温度信号ケーブル） ５ 信号ケーブル（流量信号ケーブル） ６ 流体 ７ 測定管 ９ 流量検出部（電極） １０ 温度検出部 １４ 温度伝送信号生成部（温度変換器） １６ 熱量演算部（信号処理回路）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定時間毎に極性の反転する励磁電流が供
   給されて交番の磁界を発生する励磁コイルと、内部を流
   体が流れ前記励磁コイルで発生する磁界が前記流体に作
   用されてその流体の流量に基づく信号を検出する電極が
   設けられた測定管と、この励磁コイルで発生する磁界を
   作用させて電極からの流体の流量を示す情報から流量伝
   送信号を生成する流量検出部と、 前記流体の温度を検出する温度検出部によって検出され
   た前記流体の温度を示す情報から、前記励磁電流が反転
   した直後から前記交番周期よりも短い所定時間内に電力
   が供給されて温度伝送信号を生成する温度伝送信号生成
   部を有する検出器と、 この検出器によって得られた温度伝送信号および流量伝
   送信号のうち、前記温度伝送信号は温度伝送信号が生成
   されている期間に伝送するよう、温度伝送信号と流量伝
   送信号とを切り換え伝送する信号ケーブルと、 この信号ケーブルによって伝送された温度伝送信号およ
   び流量伝送信号とから温度データと流体データとを取り
   出すデータ抽出部およびこのデータ抽出部によって取り
   出された温度データおよび流体データに基づいて前記流
   体の熱量を演算する熱量演算部を有する変換器と、 を備えたことを特徴とする電磁流量計。