(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス電源端子と、マイナス電源端子と、信号端子とを備えた計装機器において、
前記プラス電源端子に電源回路を介して接続される制御回路と、
前記プラス電源端子にコレクタ端子が接続され、且つ前記マイナス電源端子にエミッタ端子が接続され、且つ前記制御回路にベース端子が接続されるＮＰＮ型トランジスタと、
前記マイナス電源端子及び前記エミッタ端子の間に接続され、且つ前記制御回路に接続されるフィードバック回路と、
前記信号端子に直列に接続されるＰＴＣサーミスタと、
前記ＰＴＣサーミスタを介して前記信号端子にドレイン端子が接続され、且つ前記フィードバック回路の下流側において前記マイナス電源端子にソース端子が接続され、且つ前記制御回路にゲート端子が接続されるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴと、
を設けて構成してなることを特徴とするパルス出力機能を有する計装機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス出力機能を有する計装機器に関する。例えば、容積流量計などの流量計や、この流量計に備えられる計数部の分野が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
上記容積流量計としては、例えば本願出願人により提案された下記特許文献１のものが知られる。以下、図面を参照しながら従来の容積流量計の構成及び構造について説明をする。
【０００３】
図７において、容積流量計１０１は、本体部１０２と、この本体部１０２に取り付けられる計数部１０３とを備えて構成される。容積流量計１０１は、図８に示す如く、配管１０４の途中に取り付けられて、配管１０４の内部を流れる被測定流体を計量し、そして、計数部１０３の内部で流量に係る演算をして表示をすることができる流量計（計装機器）である。上記表示に関しては、後述する表示部１０５にて行われる。
【０００４】
図８において、上流側の配管１０４と、本体部１０２の上流側フランジ１０６との間には、ストレーナ１０７が設けられる。図８中の引用符号１０８はバイパス管を示す。また、引用符号１０９はバルブを示す。バイパス管１０８は、容積流量計１０１の分解点検の際に用いる部分として設けられる。
【０００５】
図７及び図９において、本体部１０２は、計数部１０３の取付台座１１２が取り付く前蓋部１１３と、計量室１１４を有する計量室形成部１１５と、計量室１１４に収納されて回転子軸１１６、１１６により回転する二つの回転子１１７、１１８と、計量室形成部１１５に連続する上流側フランジ１０６及び下流側フランジ１１０とを備えて構成される。前蓋部１１３は、回転子１１７、１１８を回転自在に収納した状態で計量室１１４を覆う部材に形成される。このような前蓋部１１３は、ネジ１１９により計量室形成部１１５に対して固定される。
【０００６】
回転子１１７には、Ｓ極とＮ極の二つの磁石１２２が設けられる。二つの磁石１２２は、図示の如く離れて配置される。二つの磁石１２２は、前蓋部１１３の凹部１２３に収納される検出部、すなわち計数部１０３の流量検出部（図示省略）により検知される。
【０００７】
引用符号１２７はパルス発信器を示す。このパルス発信器１２７は、出力ケーブル１２８を介して例えば図示しないＦ／Ｉ変換器、積算計に接続される。尚、Ｆ／Ｉ変換器や積算計は、例えば遠隔の管理室等に設置される。
【０００８】
表示器本体ユニット１２４は、ユニットケース１２９と、表示部１０５を実装してなる基板と、この基板への電力供給用の電池（図示省略）とを有する。基板は、ユニットケース１２９内に収納されてネジ止めにて固定される。電池もユニットケース１２９内に収納される。カバー１２５は、表示部１０５を臨む透明な視認部１３０と、操作用のスイッチ１３１、１３２とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−４７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の流量計（計装機器）にあっては、外部からの電源の接続の際に誤結線をしてしまい、そのため例えば大きな電流が流れしまった場合には、パルス発信器１２７に設けられた図示しないスイッチ素子（トランジスタ）が破壊されるという問題点を有する。そこで、ヒューズを設けることを検討してみたが、ヒューズの交換が必要になり、結果、メンテナンス性が悪くなってしまうという問題点を有する。
【００１１】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、誤結線がなされた場合でもスイッチ素子の破壊を防止することが可能な、パルス出力機能を有する計装機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明のパルス出力機能を有する計装機器は、プラス電源端子と、マイナス電源端子と、信号端子とを備えた計装機器において、
前記プラス電源端子に電源回路を介して接続される制御回路と、
前記プラス電源端子にコレクタ端子が接続され、且つ前記マイナス電源端子にエミッタ端子が接続され、且つ前記制御回路にベース端子が接続されるＮＰＮ型トランジスタと、
前記マイナス電源端子及び前記エミッタ端子の間に接続され、且つ前記制御回路に接続されるフィードバック回路と、
前記信号端子に直列に接続されるＰＴＣサーミスタと、
前記ＰＴＣサーミスタを介して前記信号端子にドレイン端子が接続され、且つ前記フィードバック回路の下流側において前記マイナス電源端子にソース端子が接続され、且つ前記制御回路にゲート端子が接続されるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴと、
を設けて構成してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載された本発明によれば、例えば外部電源端子（＋）が信号端子に接続され、且つ、外部電源端子（−）がマイナス電源端子に接続されるような誤結線の場合、さらには大きな電流が流れた場合であっても、リセット可能な保護素子、すなわちＰＴＣサーミスタによりスイッチ素子を保護することができるという効果を奏する。また、本発明によれば、例えば外部電源端子（＋）がマイナス電源端子に接続され、且つ、外部電源端子（−）が信号端子に接続されるような誤結線（逆結線）の場合であっても、本発明ではスイッチ素子をＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとするとともに、リセット可能な保護素子（ＰＴＣサーミスタ）を備えることから、上記同様にスイッチ素子を保護することができるという効果を奏する。この他、本発明によれば、実施例の欄で後述するが、信号の誤差を抑えることができるという効果も奏する。従って、本発明によれば、誤結線がなされた場合でもスイッチ素子の破壊を防止することができ、以てより良い計装機器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のパルス出力機能を有する計装機器の一形態となる流量計の計数部の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。
【図３】図１に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。
【図４】比較例としての流量計計数部の回路構成を示すブロック図である。
【図５】図４に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。
【図６】図４に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。
【図７】従来例の容積流量計の斜視図である。
【図８】図７の容積流量計を配管の途中に取り付けた状態の斜視図である。
【図９】図７の容積流量計における本体部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
流量計の計数部は、プラス電源端子、マイナス電源端子、及び信号端子と、制御回路と、ＮＰＮ型トランジスタと、フィードバック回路と、ＰＴＣサーミスタと、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとを備えて構成される。制御回路は、電源回路を介してプラス電源端子に接続される。ＮＰＮ型トランジスタは、コレクタ端子がプラス電源端子に接続され、且つエミッタ端子がマイナス電源端子に接続され、且つベース端子が制御回路に接続される。フィードバック回路は、マイナス電源端子及びエミッタ端子の間に配設されて制御回路に接続される。ＰＴＣサーミスタは、リセット可能な保護素子であり信号端子に直列に接続される。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン端子がＰＴＣサーミスタを介して信号端子に接続され、且つソース端子がフィードバック回路の下流側においてマイナス電源端子に接続され、且つゲート端子が制御回路に接続される。
【実施例】
【００１６】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。図１は本発明のパルス出力機能を有する計装機器の一形態となる流量計の計数部の回路構成を示すブロック図である。また、図２及び図３は図１に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、例えば容積流量計における計数部１には、プラス電源端子２と、マイナス電源端子３と、信号端子４とが設けられる。尚、本実施例において信号端子４の数が一つであるが、この数は特に限定されないものとする。また、上記容積流量計の基本的な構成としては、図７ないし図９を参照しながら説明した従来例の容積流量計１０１と同様であり、ここでの説明は省略するものとする。
【００１８】
プラス電源端子２には、電源回路５が接続される。この電源回路５には、制御回路６が接続される。制御回路６は、計数部１における各種制御を行うものとして備えられる（制御の一例を挙げるとすると、後述するＮＰＮ型トランジスタ７やＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０のオン／オフ制御、フィードバック回路８の制御等である）。また、プラス電源端子２には、ＮＰＮ型トランジスタ７も接続される。
【００１９】
ＮＰＮ型トランジスタ７は、公知のＮＰＮ型のトランジスタである。このＮＰＮ型トランジスタ７のコレクタ端子（符号省略）は、プラス電源端子２に接続される。また、エミッタ端子（符号省略）は、電流制御のためのフィードバック回路８を介してマイナス電源端子３に接続される。さらに、ベース端子（符号省略）は、制御回路６に接続される。
【００２０】
信号端子４には、ＰＴＣサーミスタ９が直列に接続される。このＰＴＣサーミスタ９は、ポリマ系のデバイスであり、また、素子温度がある温度よりも上昇すると急激に抵抗値が変化するデバイスでもある。もう少し詳しく説明をすると、過電流により熱が発生し、そして、素子内部の温度が上昇して抵抗値が増大すると、回路電流を微少に制限することができるデバイスである。このようなＰＴＣサーミスタ９は、素子温度が下がると元の抵抗値に戻ることから、ヒューズのように交換する必要性がないという利点を有する。
【００２１】
ＰＴＣサーミスタ９は、後述するＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０とセットで用いることにより、本発明の重要な機能を発揮する。
【００２２】
上記Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、Ｎチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Efect ）である。このＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン端子（符号省略）は、ＰＴＣサーミスタ９を介して信号端子４に接続される。また、ソース端子（符号省略）は、フィードバック回路８の下流側においてマイナス電源端子３に接続される。さらに、ゲート端子（符号省略）は、制御回路６に接続される。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、ゲート端子とソース端子との間に電圧を印加し、電圧の大きさでドレイン端子からの電流を制御することができる素子である。また、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、ゲート端子への入力抵抗が非常に高くほとんど電流が流れることのない素子である。
【００２３】
図１から分かるように、計数部１には、オープンコレクタ出力回路とオープンドレイン出力回路の二つの回路が形成される。このような計数部１では、外部の電源１１から引き込む電流量により現在計測中の瞬時信号値がどの程度のレベルなのかを制御する役割が持たされている。本実施例においては、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲で消費電流の引き込み量を変化させて瞬時の計測信号を外部に伝送し、例えば図示しないＦ／Ｉ変換器、積算計などで使用されるようになる。
【００２４】
例えば、図２に示すように、外部電源端子（＋）１２が信号端子４に接続され、且つ、外部電源端子（−）１３がマイナス電源端子３に接続されるような誤結線の場合を考えてみると、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０の状態がオンの時は、ＰＴＣサーミスタ９があることによりＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は過電流に対し保護される。一方、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０の状態がオフの時は、大きな電流が流れることもなく、結果、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は破壊されることがない。従って、上記のような誤結線があってもＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０を保護することができるという効果を奏する。
【００２５】
図３では、外部電源端子（＋）１２がマイナス電源端子３に接続され、且つ、外部電源端子（−）１３が信号端子４に接続されるような誤結線（図２の例の逆結線）の場合を示す。このような場合においては、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０の状態がオンの時、電流の流れがあるもののＰＴＣサーミスタ９があることによりＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は過電流に対し保護される。一方、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０の状態がオフの時は、大きな電流がＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０のボディダイオード（図示省略。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０が元々持つ機能）を介してＰＴＣサーミスタ９に流れ、結果、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は破壊されることがない。従って、上記のような誤結線があってもＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０を保護することができるという効果を奏する。
【００２６】
ここで、図４ないし図６を参照しながら比較例について説明をする。図４は比較例としての流量計計数部の回路構成を示すブロック図である。また、図５及び図６は図４に対し誤結線がなされた状態を示すブロック図である。尚、比較例は図１ないし図３のＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０に替えてＮＰＮ型のトランジスタ１４を採用したものである。
【００２７】
図４において、比較例では、トランジスタ１４のコレクタ端子（符号省略）がＰＴＣサーミスタ９を介して信号端子４に接続される。また、エミッタ端子（符号省略）は、フィードバック回路８の下流側においてマイナス電源端子３に接続される。さらに、ベース端子（符号省略）は、制御回路６に接続される。比較例では、トランジスタ１４の部分に示すように、ベース電流Ｉｂが電流制御のためのフィードバック回路８の外側に漏れだしてしまう虞がある。仮にベース電流Ｉｂの漏れ出しがあった場合には、電流信号の誤差に繋がってしまうことになる（図１ないし図３の本発明ではこのようなことがない）。
【００２８】
例えば、図５に示すように、外部電源端子（＋）１２が信号端子４に接続され、且つ、外部電源端子（−）１３がマイナス電源端子３に接続されるような誤結線の場合を考えてみると、トランジスタ１４の状態がオンの時は、ＰＴＣサーミスタ９があることによりトランジスタ１４は過電流に対し保護される。一方、トランジスタ１４の状態がオフの時は、大きな電流が流れることもなく、結果、トランジスタ１４は破壊されることがない。従って、上記のような誤結線があってもトランジスタ１４を保護することができる。
【００２９】
しかしながら、図６に示すように外部電源端子（＋）１２がマイナス電源端子３に接続され、且つ、外部電源端子（−）１３が信号端子４に接続されるような誤結線（図５の例の逆結線）の場合を考えてみると、このような場合においては、トランジスタ１４の状態がオンの時、エミッタ端子からコレクタ端子に向けて大きな電流が逆流してしまうためトランジスタ１４の著しい劣化が懸念される。一方、トランジスタ１４の状態がオフの時は、エミッタ端子とベース端子との間の降伏電圧が小さいため、ベース電流がない状態であっても大きな電流が流れてしまうことになり、結果、トランジスタ１４は破壊されてしまう。尚、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０（図１ないし図３参照）のような機能をもたせるためにダイオードを付加することが考えられるが、ダイオードからの漏れ電流が電流信号の誤差に繋がってしまうことから有効ではない。
【００３０】
以上、図１ないし図６を参照しながら説明してきたように、オープンコレクタ出力回路とオープンドレイン出力回路の二つの回路が電気的に絶縁されてない状態（図１ないし図３参照）では、ＰＴＣサーミスタ９とＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０とをセットで用いることが有効である。また、比較例（図４ないし図６参照）と比べてみて分かるように、本発明（図１ないし図３参照）の方が有効であるのは勿論である。
【００３１】
本発明の構成及び効果をまとめると、容積流量計における計数部１は、プラス電源端子２、マイナス電源端子３、及び信号端子４と、制御回路６と、ＮＰＮ型トランジスタ７と、フィードバック回路８と、ＰＴＣサーミスタ９と、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０とを備えて構成される。制御回路６は、電源回路５を介してプラス電源端子２に接続される。ＮＰＮ型トランジスタ７は、コレクタ端子がプラス電源端子２に接続され、且つエミッタ端子がマイナス電源端子３に接続され、且つベース端子が制御回路６に接続される。フィードバック回路８は、マイナス電源端子３及びエミッタ端子の間に配設されて制御回路６に接続される。ＰＴＣサーミスタ９は、リセット可能な保護素子であり信号端子４に直列に接続される。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、ドレイン端子がＰＴＣサーミスタ９を介して信号端子４に接続され、且つソース端子がフィードバック回路８の下流側においてマイナス電源端子３に接続され、且つゲート端子が制御回路６に接続される。
【００３２】
従って、本発明によれば、誤結線がなされてもスイッチ素子の破壊を防止することができ、以てより良い計数部１を提供することができるという効果を奏する。
【００３３】
尚、本実施例では、パルス出力機能を有する計装機器の一形態として容積流量計（流量計）を挙げた。そのため発明を流量計に限定する場合は、特許請求の範囲を次のようにする。すなわち、
「プラス電源端子と、マイナス電源端子と、信号端子とを備え、
前記プラス電源端子に電源回路を介して接続される制御回路と、
前記プラス電源端子にコレクタ端子が接続され、且つ前記マイナス電源端子にエミッタ端子が接続され、且つ前記制御回路にベース端子が接続されるＮＰＮ型トランジスタと、
前記マイナス電源端子及び前記エミッタ端子の間に接続され、且つ前記制御回路に接続されるフィードバック回路と、
前記信号端子に直列に接続されるＰＴＣサーミスタと、
前記ＰＴＣサーミスタを介して前記信号端子にドレイン端子が接続され、且つ前記フィードバック回路の下流側において前記マイナス電源端子にソース端子が接続され、且つ前記制御回路にゲート端子が接続されるＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴと、
を備えて構成される
ことを特徴とする流量計。」にする。
【００３４】
本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１…計数部
２…プラス電源端子
３…マイナス電源端子
４…信号端子
５…電源回路
６…制御回路
７…ＮＰＮ型トランジスタ
８…フィードバック回路
９…ＰＴＣサーミスタ
１０…Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ
１１…外部の電源
１２…外部電源端子（＋）
１３…外部電源端子（−）
１４…トランジスタ
【要約】
【課題】誤結線がなされた場合でもスイッチ素子の破壊を防止することが可能な、パルス出力機能を有する計装機器を提供する。
【解決手段】計数部１は、プラス電源端子２、マイナス電源端子３、及び信号端子４と、制御回路６と、ＮＰＮ型トランジスタ７と、フィードバック回路８と、ＰＴＣサーミスタ９と、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０とを備えて構成される。ＮＰＮ型トランジスタ７は、コレクタ端子がプラス電源端子２に接続され、且つエミッタ端子がマイナス電源端子３に接続され、且つベース端子が制御回路６に接続される。ＰＴＣサーミスタ９は、リセット可能な保護素子であり信号端子４に直列に接続される。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ１０は、ドレイン端子がＰＴＣサーミスタ９を介して信号端子４に接続され、且つソース端子がフィードバック回路８の下流側においてマイナス電源端子３に接続され、且つゲート端子が制御回路６に接続される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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