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公開番号2025179539
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-10
出願番号2024086367
出願日2024-05-28
発明の名称電磁流量計の励磁回路
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G01F 1/60 20060101AFI20251203BHJP(測定;試験)
要約【課題】励磁コイルの直列抵抗値の違いによる部品の発熱を抑える。
【解決手段】電磁流量計の励磁回路は、励磁コイルL1に供給する励磁電流の極性を切り替える励磁切替回路1と、カソードが励磁切替回路1の電圧入力端子に接続されたダイオードD1,D2と、低電圧VexLを供給するDC/DCコンバータ2と、入力端子がDC/DCコンバータ2の出力端子に接続され、出力端子がダイオードD1のアノードに接続された定電流回路3と、第1の接点端子が高電圧VexHに接続され、第2の接点端子がダイオードD2のアノードに接続され、励磁期間のうち、励磁期間開始時点から励磁電流の立上り時点までの期間にオンし、立上り時点から励磁期間終了時点までの期間にオフするスイッチSW5とを備える。DC/DCコンバータ2へのフィードバック電圧を、ダイオードD1のアノード側電圧とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一定周期で繰り返される正／負の励磁期間ごとに、電磁流量計の励磁コイルに供給する励磁電流の極性を正極性／負極性に切り替えるように構成された励磁切替回路と、
カソードが前記励磁切替回路の電圧入力端子に接続された第１、第２の逆流防止ダイオードと、
第１の電圧を供給するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
入力端子が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続され、出力端子が前記第１の逆流防止ダイオードのアノードに接続された定電流回路と、
第１の接点端子が前記第１の電圧よりも高い第２の電圧に接続され、第２の接点端子が前記第２の逆流防止ダイオードのアノードに接続され、前記励磁期間のうち、励磁期間開始時点から前記励磁電流の立上り時点までの期間にオンし、前記立上り時点から励磁期間終了時点までの期間にオフするように構成されたスイッチとを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータへのフィードバック電圧を、前記第１の逆流防止ダイオードのアノード側電圧とすることを特徴とする電磁流量計の励磁回路。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電磁流量計の励磁回路において、
前記定電流回路は、
一端が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子に接続された電流検出用抵抗と、
ドレインが前記電流検出用抵抗の他端に接続され、ソースが定電流回路の出力端子に接続されたトランジスタと、
出力端子が前記トランジスタのゲートに接続され、前記電流検出用抵抗の他端の電圧と基準電圧とを比較し、得られた比較結果に基づいて前記トランジスタを制御するように構成されたオペアンプとから構成されることを特徴とする電磁流量計の励磁回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁流量計の励磁回路において、
前記励磁期間ごとに、前記励磁電流の立上り時点を検出するように構成された立上り検出回路をさらに備え、
前記立上り検出回路は、前記励磁期間開始時点から前記励磁電流の立上り時点までの期間は前記スイッチをオンにし、前記立上り時点から励磁期間終了時点までの期間は前記スイッチをオフにする制御信号を出力することを特徴とする電磁流量計の励磁回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁流量計の励磁回路に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電磁流量計は、測定管内を流れる流体の流れ方向に対して垂直な方向に磁界を発生させる励磁コイルと、測定管内に配置され、励磁コイルによって発生した磁界と直交する方向に配置された一対の検出電極を備えている。電磁流量計では、励磁コイルに流す励磁電流の極性を交互に切り替えながら検出電極間に発生する起電力を検出することにより、測定管内を流れる流体の流量を測定している。
【０００３】
一般に電磁流量計の計測安定性を向上させる方法として、励磁電流を大きくし得られる流量信号レベルＳを上げるか、または励磁周波数を上げて、流量信号に含まれる１／ｆノイズＮを低減し、Ｓ／Ｎ比（Signal to Nosie Ratio）を改善する方法が考えられる。
【０００４】
特許文献１に開示された電磁流量計の励磁回路を図５に示す。図５において、１００は定電流回路、１０１は励磁電流Ｉｅｘの極性切替信号ＥＸＤ１，ＥＸＤ２を出力する制御回路、１０２は励磁電流立上り検出回路、Ｌ１は励磁コイル、Ａ１はオペアンプ、Ｑ１はパワーＭＯＳ－ＦＥＴ、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｒ１，Ｒ２は電流検出用抵抗、ＳＷ１～ＳＷ５はスイッチである。定電流回路１００は、オペアンプＡ１と、パワーＭＯＳ－ＦＥＴＱ１と、電流検出用抵抗Ｒ２とから構成される。
【０００５】
図５に示した励磁回路では、励磁極性切替え時の励磁電流Ｉｅｘの立ち上がりを早くするために、予め高電圧ＶｅｘＨと低電圧ＶｅｘＬの２つの電源を用意しておき、励磁電流Ｉｅｘの立上げ時は高電圧ＶｅｘＨで励磁し、定常時は低電圧ＶｅｘＬで励磁するようにしている。この高電圧ＶｅｘＨから低電圧ＶｅｘＬへの切り替えにより、定電流回路１００のパワーＭＯＳ－ＦＥＴＱ１の発熱を低減している。
【０００６】
さらに図５に示した励磁回路では、定電流回路１００を低電圧電源側に移動しており、高電圧励磁時は、定電流回路１００を通さず励磁コイルＬ１に直接電圧供給駆動する構成となっている。よって、高電圧励磁時の印加電圧を従来レベルより高くしてもパワーＭＯＳ－ＦＥＴＱ１の発熱は大きくならない。このため、高電圧励磁により励磁電流Ｉｅｘの立ち上がりを早くして、励磁周波数を高くすることが可能となる。
【０００７】
図５に示した励磁回路では、低電圧励磁時には、スイッチＳＷ５がオフになることにより、励磁電流Ｉｅｘが定電流回路１００のパワーＭＯＳ－ＦＥＴＱ１を通る。一般に低電圧ＶｅｘＬを供給する電源は、定電圧電源である。この定電圧電源の電圧値ＶｅｘＬは、励磁コイルＬ１の直流抵抗値などを考慮して余裕をもって設計される。一方で、電磁流量計が利用される用途等により、励磁コイルＬ１の口径は様々なサイズのものが使用される。よって、口径ごとに励磁コイルＬ１の巻き数や線径などの仕様を変更する必要があるので、励磁コイルＬ１の直流抵抗値も大きく異なる。さらに、励磁コイルＬ１に流す流体の温度によってもその流体からの熱の影響を受けて、励磁コイルＬ１の直流抵抗値が変化する。
【０００８】
以上のような想定し得る励磁コイルＬ１の直流抵抗値の範囲において、最大となる直流抵抗値の励磁コイルＬ１に所定の励磁電流Ｉｅｘを供給できるように、低電圧ＶｅｘＬをある程度高い値とする必要がある。その場合、直流抵抗値が低い励磁コイルＬ１が接続された際に、余分な電力を定電流回路１００が消費することになり、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１の発熱が大きくなってしまうという課題があった。
【０００９】
図６（Ａ）は励磁コイルＬ１の直流抵抗値が大きいときのパワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン－ソース間電圧Ｖｄ－ｓと励磁コイルＬ１の電圧Ｖｃｏｉｌの電圧分布を示し、図６（Ｂ）は励磁コイルＬ１の直流抵抗値が小さいときの電圧分布を示している。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）では、ダイオードＤ１の順方向降下電圧や電流検出用抵抗Ｒ１，Ｒ２による降下電圧などの残留電圧分を無視して記載している。図６（Ｂ）によれば、励磁コイルＬ１の直流抵抗値が小さいときに励磁コイルＬ１の電圧Ｖｃｏｉｌも小さくなり、その分パワーＭＯＳＦＥＴＱ１のドレイン－ソース間電圧Ｖｄ－ｓが大きくなるので、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１の発熱が増大することが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許第６９８５１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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