【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイル部の絶縁低
下を測定することによりコイルの絶縁劣化の状態を診断
する機能を備えた電磁流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般の電磁流量計においては、検出器内
の電極から検出された電圧から測定管内の流速を測定し
ている。具体的には、励磁回路から検出器内の励磁コイ
ルに電流が供給されることによって、検出器内に磁場が
発生する。このとき、検出器内に導電性流体が流れる
と、前記磁場を発生するコイルと垂直に配置された電極
から検出される信号として電圧を発生する。これは、測
定対象となる導電性流体が流れる測定管内の磁束密度と
流速とに比例した電圧が発生することになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
電磁流量計においては、検出器内のシール部から（導電
性）流体が進入すると、コイル間抵抗の低下・コイル−
アース（金属の測定管）間抵抗が低下する。また、流体
がコイル部分に侵入すると、抵抗値が数から数十ＭΩの
抵抗が、コイル端子間・コイル−アース（金属の測定
管）間に並列に接続されることになる。この抵抗を測定
する場合、コイル間ではコイル抵抗が数十から数百Ωで
あるため、並列に接続される抵抗が数から数十ＭΩの抵
抗値の場合には検知することはできない。この状態を検
知しないままでいると、いずれコイルショートが発生
し、測定管内に磁場を発生させることができず、流量測
定ができなくなる。
【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
であり、正常な流量測定を可能にするためにコイルの絶
縁劣化の状態を診断する機能を備えた電磁流量計を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、励磁回路から検出器内の励磁コイルに電流を供
給し、前記検出器内に磁場を発生させて測定対象となる
導電性流体の流速に比例する電圧を前記検出器内の電極
により検出して流量測定を行う電磁流量計であって、前
記励磁コイルとアース電極との間の絶縁抵抗を測定する
回路を具備することを特徴とする電磁流量計である。
【０００６】従って、励磁コイルとアース電極間の絶縁
抵抗（コイル部）の絶縁低下を測定する回路を備えてお
り、コイル部の絶縁劣化の状態を診断することが可能に
なり、電磁流量計による流量測定が正常に行えているか
検知することが可能になる。
【０００７】また、本発明は、前記励磁回路と前記アー
ス電極とは絶縁されるとともに、前記励磁コイルと前記
アース電極との間に電圧を加え、前記励磁コイルと前記
アース電極との間に流れる電流から、前記励磁コイルと
前記アース電極との間の絶縁抵抗を測定する回路を備え
たことを特徴とする（１）に記載の電磁流量計である。
【０００８】従って、絶縁された励磁回路とアース電極
との間に電圧を加え、そこに流れる電流から励磁コイル
とアース電極間の絶縁抵抗を測定することにより、励磁
コイルの絶縁低下をオンラインで検知することが可能に
なる。
【０００９】また、本発明は、前記流量測定を行う流量
測定回路とは別に、絶縁抵抗劣化を診断する絶縁抵抗検
出回路と、前記流量測定回路と前記絶縁抵抗検出回路と
を切り換える切換手段と、を具備することを特徴とする
（１）に記載の電磁流量計である。
【００１０】従って、電磁流量計の流量測定回路（励磁
回路）とは別に、絶縁抵抗劣化を診断するための絶縁抵
抗検出回路と、その流量測定回路と絶縁抵抗検出回路と
を切り換えるための切換手段とを備えることにより、絶
縁抵抗測定の際には流量測定回路との接続を切換手段
（例えば、リレー）により切り、励磁コイルと絶縁抵抗
検出回路を切換手段（例えば、リレー）で接続する。ま
た、流量測定の際は絶縁抵抗検出回路との接続を切換手
段（例えば、リレー）で切り、励磁コイルと流量測定回
路を切換手段（例えば、リレー）で接続することにな
る。
【００１１】また、本発明は、前記絶縁抵抗検出回路
は、前記切換手段により前記流量測定回路とは電気的に
絶縁される前記励磁コイルと前記アース電極との間の絶
縁抵抗を測定することを特徴とする（３）に記載の電磁
流量計である。
【００１２】従って、励磁コイルとアース電極間に電圧
を加え、そこに流れる電流から励磁コイルとアース電極
間の絶縁抵抗を測定することにより、オフラインの場合
であっても、励磁コイルと流量測定回路とが絶縁されて
いない場合でも、コイル部の絶縁低下を検知することが
可能になる
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【００１３】以下に示す本発明の実施の形態における電
磁流量計の流量測定は以下のように行われる。具体的に
は、励磁回路１０から検出器６内の励磁コイル８に電流
が供給されることによって、検出器６内に磁場が発生す
る。このとき、検出器６内に導電性流体が流れると、前
記磁場を発生する励磁コイル８と垂直に配置された電極
（不図示）から検出される信号として、測定管（不図
示）内の磁束密度と流速に比例した電圧が発生する。電
磁流量計は、前記電極から検出された電圧から、測定管
内の流速を測定する、というものである。
【００１４】図１は、本発明を２線式電磁流量計に適用
した回路ブロック図である。ＤＣ電源（外部電源）１１
には、電流出力回路９、励磁回路１０、デジタル回路
（ＣＰＵ）７及びＳＷ制御回路５が、電源ライン１及び
コモンライン２によって並列に接続されている。また、
ＳＷ制御回路５はＤＣ−ＤＣ変換回路１２の一部を成し
ている。この絶縁型のＤＣ−ＤＣ変換器１２はアナログ
増幅回路１３及びＡ／Ｄ変換器１５の電源として機能し
ている。電流出力回路９では、出力電流検出信号を出力
するための機能を備えており、デジタル回路（ＣＰＵ）
７と励磁回路１０との間ではタイミング信号・励磁電流
検出信号の入出力が行われている。また、電流出力回路
９とデジタル回路（ＣＰＵ）との間では、ＰＷＭ信号の
入出力が行われている。
【００１５】デジタル回路（ＣＰＵ）７と絶縁回路１７
との間では、Ａ／Ｄ変換信号の入出力が行われており、
絶縁回路１７にはＡ／Ｄ変換器１５が接続されており、
さらに電源ライン３及びコモンライン４によっても接続
されている。また、このコモンライン４と励磁回路１０
は絶縁されている。そして、この電源ライン２及びコモ
ンライン２はアナログ増幅回路１３に接続されている。
アナログ増幅回路１３内の各バッファは検出器６に接続
されている。また、デジタル回路（ＣＰＵ）７は絶縁回
路１９に接続されており、デジタル回路（ＣＰＵ）７と
絶縁回路１９との間でコイル異常検知信号の入出力が行
われている。さらに、絶縁回路１９にはＡ／Ｄ変換器２
１が接続されている。
【００１６】つぎに、検出器６内で検出された信号の処
理の状況を示す。図示しない電極から検出された信号
は、図１に示すアナログ増幅回路１３において、バッフ
ァ１３ａ及び差動増幅器１３ｂによりバッファ・差動増
幅され、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され
る。ＤＣ電源（励磁回路基準と同じ）１１の基準電位と
検出器６側の基準電位とは同一ではないので、このデジ
タル信号は、絶縁回路１７を通して、演算処理を行うデ
ジタル回路（ＣＰＵ）７に伝送される。
【００１７】図２は、本発明を４線式電磁流量計に適用
した回路ブロック図である。電源２５には電源制御回路
２７が設けられている。電流出力回路２８には絶縁回路
２９が接続されており、その絶縁回路２９はＣＰＵ３１
と接続され、電流出力信号の入出力が行われる。さら
に、ＣＰＵ３１はアナログ増幅回路３５及びＡ／Ｄ変換
器３２に接続されて、検出器２２内の電極からの信号を
処理することになっている。また、ＣＰＵ３１は絶縁回
路３３及び励磁回路３０に接続され、絶縁回路３３との
間で励磁制御信号の入出力が行われる。さらにＣＰＵ３
１はＡ／Ｄ変換器３６と接続され、Ａ／Ｄ変換器３６と
の間でコイル異常検知信号の入出力を行う。
【００１８】検出器２２内の電極から検出された信号の
処理の状況を示す。検出器２２内の電極から検出された
信号は、図２に示すアナログ増幅回路３５において、バ
ッファ３５ａ及び差動増幅器３５ｂによりバッファ・差
動増幅され、Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタル信号に変
換された後に、ＣＰＵ３１へデータを伝送する。伝送さ
れたデータに基づきＣＰＵ３２は流量演算を行う。そし
て、電源２５から供給された電圧を電源制御回路２７を
通して、絶縁した状態で電流出力回路２８、流量信号測
定回路（ＣＰＵ３２）及び励磁回路３０に電力を供給す
る。ここで、図１と同様に励磁回路３０とコモンライン
２０（検出器のアース電極）は絶縁されている。
【００１９】図３に図１及び図２に示す電磁流量計で用
いられる一般的な励磁回路の構成の一例を示す。この励
磁回路は、電流方向切替回路４０と定電流制御回路４１
から構成される。電流方向切替回路４０は、トランジス
タＱ１〜Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦさせることで、励磁コイル
４３に流れる電流の方向を制御する。このタイミング信
号は、デジタル回路で生成したＴ１〜Ｔ４を、絶縁回路
を通して、Ｑ１〜Ｑ４のゲートに与えられる。そして、
タイミングは以下に示す表１のようになる。
【００２０】
【表１】
【００２１】図１では、電流出力回路９と励磁回路１０
の回路基準を同一としているので、定電流制御回路４１
から検出された励磁電流に比例する信号をＡ／Ｄ変換
し、絶縁することなく演算処理を行う、デジタル回路
（ＣＰＵ）７に信号を伝送できる。これにより、容易に
流量信号を励磁電流で割り算できる。また、この図３に
示す励磁回路を図２に適用する場合、図１でＰＷＭ信号
を与えていたところに基準のＤＣ電圧を与えて定電流制
御を行うことになる。
【００２２】ここで、コイル絶縁抵抗を測定するための
回路は、図１及び図２で共通であり、交流または直流の
電圧Ｅｃｈｋを抵抗Ｒ１を介して、励磁コイル両端４３
に接続する。ここで、Ｒ１の値は、測定したい絶縁抵抗
Ｒｚのオーダーにあわせる。例えば、コイル−アース電
極間の絶縁抵抗Ｒｚとして、１０ＭΩを測定したい場
合、Ｒ１は１０ＭΩとする。そうすると、つぎの（１）
式が成立する。
【００２３】Ｅ１＝Ｒｚ／（Ｒ１＋Ｒｚ）×Ｅｃｈｋ … （１）
【００２４】正常時は、コイル−アース電極間は絶縁さ
れているので、Ｅ１＝Ｅｃｈｋとなる。ここで、コイル
−アース電極間Ｒｚ＝１０ＭΩの場合、Ｅ１＝Ｅｃｈｋ
／２である。このように、Ｅ１をモニタすることで、コ
イルの流体進入による絶縁低下を検知することができ
る。
【００２５】次に励磁コイルに対し、励磁回路と絶縁抵
抗測定回路を並列に接続し、リレーなどのＳＷで切り替
えることにより、励磁回路とアース電極とが絶縁されて
いる場合でも、励磁回路とアース電極とが絶縁されてい
ない場合でも、コイル部の絶縁低下を測定する実施の形
態を示す。図４には、励磁回路４５と絶縁抵抗測定回路
４９を並列に接続し、リレーなどのＳＷで切り換えるこ
とにより、コイル部の絶縁低下を測定する実施の形態が
示されている。
【００２６】図４では、励磁コイルと検出器内アース
（パイプ・フランジ等）との絶縁抵抗を測定するための
回路である絶縁抵抗検出回路４９が示されている。本実
施の形態では、従来の電磁流量計の流量測定回路（励磁
回路４５）とは別に、検出器内絶縁抵抗劣化診断のため
の絶縁抵抗検出回路４９回路を具備しており、流量測定
回路（励磁回路４５）と絶縁抵抗診断回路４９とをＳＷ
・リレーにより切り換える構成になっている。つまり、
絶縁抵抗測定時は、図３に示す励磁回路４５との接続を
リレー（リレーの制御信号４７）で切り、検出器内のコ
イルと絶縁抵抗測定回路４９をリレー（リレーの制御信
号４７）で接続する。
【００２７】また、図４に示すＤＣ電圧をＶｃｈｋ・検
出抵抗をＲｄｅｔ・絶縁抵抗をＲｚとし、検出抵抗間の
電圧をＶｄｅｔとすると、絶縁抵抗Ｒｚは、以下式で与
えられる。
【００２８】 Ｒｚ＝｛（Ｖｃｈｋ／Ｖｄｅｔ）−１｝×Ｒｄｅｔ・・・（２）
【００２９】コイル抵抗の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗
検出回路４９については、図５に示してある。図５に示
すように、絶縁抵抗検出回路４９内にはＡ／Ｄ変換器４
９ａ及びバッファ・増幅器４９ｂが直列に接続され、バ
ッファ・増幅器４９ｂが検出抵抗４９ｃ及びリレーまた
はアナログスイッチ４９ｄに接続されている。検出抵抗
４９ｃの一端は、検出器内のコイル（励磁コイル）５０
に接続されたコイル絶縁抵抗５２に接続されている。そ
して、励磁コイルとアース電極との間に電圧をかけ、流
れる電流により絶縁抵抗を測定しようとするものであ
る。この例では、直流を用いた例を示しているが、交流
を用いることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】励磁回路とアース電極が絶縁されている
電磁流量計において、励磁コイルとアース電極間に電圧
を与え、そこに流れる電流から励磁コイル−アース電極
間の絶縁抵抗を測定することにより、コイル部の絶縁低
下を検知することが可能になり、流量測定が正常に行わ
れているか検知することができる。この場合には、励磁
方式が限定されるが、オンライン監視ができる利点があ
る。
【００３１】励磁コイルに対し、励磁回路と絶縁抵抗測
定回路を並列に接続し、リレーなどのＳＷで切り替える
ことにより、励磁回路とアース電極が絶縁されている場
合でも、励磁回路とアース電極が絶縁されていない場合
でも、コイル部の絶縁低下を測定することが可能であ
り、流量測定が正常に行なえているかを検知することが
できる。この場合には、オフライン監視であるが、励磁
回路方式に依存しない測定ができる利点がある。
【図面の簡単な説明】【図１】本発明を２線式電磁流量計に適用した回路ブロ
ック図である。
【図２】本発明を４線式電磁流量計に適用した回路ブロ
ック図である。
【図３】図１及び図２で用いた励磁回路の回路ブロック
図である。
【図４】並列に接続した励磁回路と絶縁抵抗検出回路
と、励磁回路と絶縁抵抗検出回路の切り換えを行う切換
手段とを示す回路ブロック図である。
【図５】図４における絶縁抵抗検出回路の詳細を示す回
路ブロック図である。
【符号の説明】４５ 励磁回路４７ リレーの制御信号４９ 絶縁抵抗検出回路５０ 検出器内のコイル５２ コイル絶縁抵抗