(57)【要約】【課題】単機能センサ同士を接続、通信可能としてセンサのみで異種計測値に基づく演算、制御が可能なセンサシステムを構築する。【解決手段】第１の物理量を検出するための検出手段と、検出手段で検出された検出量に基づいて所定の処理を行う演算手段と、検出手段で検出された物理量と異なる第２の物理量を検出可能な他のセンサ装置と電気的に接続可能で、該他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信インターフェース３と、通信インターフェース３に接続されている他のセンサ装置の有無、及び通信インターフェース３を介して、接続される他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定可能な種別判定手段とを備えており、演算手段は、検出手段で検出された第１の物理量に関する検出量と、他のセンサ装置で検出された第２の物理量に関する検出量とに基づいて演算可能としている。【選択図】図２
2007316770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
何らかの物理量を検出可能なセンサ装置であって、
第１の物理量を検出するための検出手段と、
前記検出手段で検出された検出量に基づいて所定の処理を行う演算手段と、
前記検出手段で検出された物理量と異なる第２の物理量を検出可能な他のセンサ装置と電気的に接続可能で、該他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信インターフェースと、
前記通信インターフェースに接続されている他のセンサ装置の有無、及び前記通信インターフェースを介して、接続される他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定可能な種別判定手段と、
を備えており、
前記演算手段は、前記検出手段で検出された第１の物理量に関する検出量と、他のセンサ装置で検出された第２の物理量に関する検出量とに基づいて演算可能としたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ装置であって、さらに、
前記検出手段で検出される検出量に対して所定の閾値を設定するための閾値設定部と、
前記検出手段で検出される検出量と、前記閾値設定部で設定された閾値とを比較して、比較結果に基づき所定の出力を出力可能な出力部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセンサ装置であって、
前記検出手段が流量を検出する流量検出手段として、
被検出流体に交番磁場を印加するための磁場印加手段と、
被検出流体と非接触となるよう前記測定管と結合される電極と、
前記測定管を通過する被検出流体の流量を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載のセンサ装置であって、
前記種別判定手段が、他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定するための判定信号を生成可能であり、
前記判定信号が、センサ装置の起動時に前記通信インターフェースから他のセンサ装置に対して送信され、判定信号に対する他のセンサ装置からの応答信号に基づいて前記演算手段が、該センサ装置に接続されている他のセンサ装置の台数と各センサ装置の種別を判別可能に構成してなることを特徴とするセンサシステム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載のセンサ装置であって、さらに、
前記演算手段を内蔵する本体ケースと、
前記検出手段を内蔵するヘッドケースと、
を備えており、
前記ヘッドケースを、前記本体ケースと分離可能に構成してなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ装置であって、
前記本体ケースが、各々が異なる物理量を検出可能な検出手段を内蔵するヘッドケースを複数、接続可能に構成してなり、
前記本体ケースの演算手段は、複数のヘッドケースの各々の検出手段で検出された異なる検出量に基づいて所定の演算を実行可能に構成してなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一に記載のセンサ装置であって、さらに、
前記検出手段で検出される検出量を表示可能な表示部を備え、
前記表示部を、前記本体ケースと分離可能に構成してなることを特徴とするセンサ装置。
【請求項８】
異なる物理量を検出可能な複数のセンサ装置同士を接続したセンサシステムであって、
第１の物理量を検出するための検出手段と、
前記検出手段で検出された物理量と異なる第２の物理量を検出可能な他のセンサ装置と電気的に接続可能で、該他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信インターフェースと、
を備える複数のセンサ装置と、
前記センサ装置と電気的に接続可能で、該センサ装置とデータ通信を行うための演算側通信インターフェースと、
前記演算側通信インターフェースに接続されている他のセンサ装置の有無、及び前記通信インターフェースを介して、接続される他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定可能な演算側種別判定手段と、
前記演算側通信インターフェースに接続された前記複数のセンサ装置から各々送信される検出量に基づいて、所定の処理を行う演算側演算手段と、
を備える演算ユニットと、
を備えることを特徴とするセンサシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のセンサシステムであって、
前記演算側種別判定手段が、他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定するための判定信号を生成可能であり、
前記判定信号が、センサシステムの起動時に前記演算ユニットから各センサ装置に対して送信され、判定信号に対する各センサ装置からの応答信号に基づいて前記演算ユニットは、該演算ユニットに接続されているセンサ装置の台数と各センサ装置の種別を前記演算側演算手段で判別可能に構成してなることを特徴とするセンサシステム。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のセンサシステムであって、
前記複数のセンサ装置が、流量を検出可能な流量センサ、圧力を検出可能な圧力センサ、温度を検出可能な温度センサの少なくともいずれかを含むことを特徴とするセンサシステム。
【請求項１１】
何らかの物理量を検出可能なセンサ装置と、これとは異なる第１の物理量を検出可能な第２のセンサ装置とを接続したセンサシステムにおいて、これら異種物理量を検出可能なセンサ装置同士を接続する接続方法であって、
センサ装置同士を、各センサ装置が備える通信インターフェースを介して電気的に接続する工程と、
センサ装置が備える種別判定手段が、判定信号を生成して通信インターフェースから第２のセンサ装置に送信し、第２のセンサ装置から判定信号に対する応答信号の返信を待機する工程と、
応答信号を受けた場合に、該応答信号に基づいて前記通信インターフェースに接続されている第２のセンサ装置の有無、及び該第２のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定する工程と、
を含むことを特徴とする異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法であって、
前記判定が、センサシステムの起動時に実行されることを特徴とする異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の物理量を検出するセンサ装置に関し、特に出力回路を備えるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の物理量を検出するセンサとして、光電センサ、近接センサ、圧力センサ、流量センサ、変位センサ、温度センサ、画像センサ等が開発、利用されている。光電センサは、可視光線や赤外線などの光を投光部から信号光として被検出物に対して放出し、反射された光を受光部で受光して検出、あるいは遮光される光量の変化を検出することにより、出力信号を得る。近接センサは、非接触で被検出物の接近を検出するセンサであり、電磁誘導を利用した高周波発振型、磁石を用いた磁気型、静電容量の変化を利用した静電容量型等がある。圧力センサは、空気圧の変化を感圧素子で検出し、電気信号に変換する。流量センサは、液体や気体等の流体の流量を検出するセンサであり、被検出流体を羽根車に当てて、その回転数を流量値に換算する羽根車式や、鉛直方向に設置されたパイプ中に浮きを配置し浮きの上昇度合いで流量を検出する浮き子式、ファラデーの電磁誘導の原理を使用して流路内に可動部や障害物を配置することなく流量を測定可能な電磁式等がある。変位センサは、被検出物の移動量を測定したり、被検出物の寸法測定に利用できる。温度センサはゼーベック効果で温度差に応じて発生する電圧を利用した熱電対や、白金などを利用した測温抵抗体等で温度を検出する。画像センサは、ＣＣＤカメラ等の撮像素子で撮像した被検出物の画像をデジタル信号に変換し、演算処理を行うことで特徴量を検出するものである。
【０００３】
このようにセンサ装置は、何らかの物理量を検出して演算や出力を行う。このような単機能のセンサ装置は、単独で使用する他、センサ装置同士を接続して使用可能なタイプが存在する。例えば、図１に示すように流量センサ４００を複数台接続してデータ通信可能とし、他の流量センサで測定した流量値を取得して加算・減算して表示したり、或いは平均値などを演算したり、演算値を所定の閾値と比較して、制御信号をＯＮ／ＯＦＦする等の制御が可能である。このような複数接続可能なセンサ装置を接続して相互に通信することにより、必要に応じてセンサ装置を増設して複数の検出対象に基づいた制御を行うことが可能となる。
【０００４】
しかしながら、従来のセンサ装置では、同一の物理量を検出・測定可能なセンサ同士の接続は可能であるものの、異なる物理量を検出・測定可能なセンサ同士を接続して互いのセンサ測定値を共有し、演算や処理を行うことはできなかった。例えば、上述した図１に示す流量計では、あくまでも流量計同士を接続可能であるに過ぎず、他の種類のセンサ装置、例えば温度を検出する温度センサや圧力を検出する圧力センサをそのまま接続することはできず、また検出された流量に温度や温度を組み合わせた制御を行わせることもできなかった。
【０００５】
一方で特にプロセス制御においては、圧力、流量、温度等の計測値を組み合わせて状態を判断する用途も多い。このような異種計測値を用いた判定、制御を行うには、各センサ装置をＰＬＣなどのプログラミング可能なコントローラに接続して、制御システムを組む必要がある。しかしながら、ＰＬＣに複数の異なるセンサ装置を接続するには、ＰＬＣと各センサ装置とを接続するＩ／ＯユニットやＡ／Ｄ変換ユニット、通信ユニット等の専用のインターフェースを、センサ装置毎に用意する必要がある。またＰＬＣ自体が高価である上、プログラミング等の専門知識が要求され、システムが複雑化、大型化し、設置・運用も大掛かりとなるといった問題があった。
【特許文献１】特開平９−６４７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、簡単且つ安価に異種計測値に基づく判定を行うセンサシステムを構築可能なセンサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するために、第１発明に係るセンサ装置は、何らかの物理量を検出可能なセンサ装置であって、第１の物理量を検出するための検出手段と、検出手段で検出された検出量に基づいて所定の処理を行う演算手段と、検出手段で検出された物理量と異なる第２の物理量を検出可能な他のセンサ装置と電気的に接続可能で、該他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信インターフェースと、通信インターフェースに接続されている他のセンサ装置の有無、及び通信インターフェースを介して、接続される他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定可能な種別判定手段とを備えており、演算手段は、検出手段で検出された第１の物理量に関する検出量と、他のセンサ装置で検出された第２の物理量に関する検出量とに基づいて演算可能としている。
【０００８】
また第２発明に係るセンサ装置はさらに、検出手段で検出される検出量に対して所定の閾値を設定するための閾値設定部と、検出手段で検出される検出量と、閾値設定部で設定された閾値とを比較して、比較結果に基づき所定の出力を出力可能な出力部とを備える。
【０００９】
さらに第３発明に係るセンサ装置は、検出手段が流量を検出する流量検出手段として、被検出流体に交番磁場を印加するための磁場印加手段と、被検出流体と非接触となるよう測定管と結合される電極と、測定管を通過する被検出流体の流量を演算する演算手段とを備える。
【００１０】
さらにまた第４発明に係るセンサ装置は、種別判定手段が、他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定するための判定信号を生成可能であり、判定信号が、センサ装置の起動時に通信インターフェースから他のセンサ装置に対して送信され、判定信号に対する他のセンサ装置からの応答信号に基づいて演算手段が、該センサ装置に接続されている他のセンサ装置の台数と各センサ装置の種別を判別可能に構成している。
【００１１】
加えて第５発明に係るセンサ装置は、さらに、演算手段を内蔵する本体ケースと、検出手段を内蔵するヘッドケースとを備えており、ヘッドケースを本体ケースと分離可能に構成している。
【００１２】
さらに加えて第６発明に係るセンサ装置は、本体ケースが、各々が異なる物理量を検出可能な検出手段を内蔵するヘッドケースを複数、接続可能に構成してなり、本体ケースの演算手段は、複数のヘッドケースの各々の検出手段で検出された異なる検出量に基づいて所定の演算を実行可能に構成している。
【００１３】
さらに第７発明に係るセンサ装置は、さらに、検出手段で検出される検出量を表示可能な表示部を備え、表示部を、本体ケースと分離可能に構成している。
【００１４】
一方第８発明に係るセンサシステムは、異なる物理量を検出可能な複数のセンサ装置同士を接続したセンサシステムであって、第１の物理量を検出するための検出手段と、検出手段で検出された物理量と異なる第２の物理量を検出可能な他のセンサ装置と電気的に接続可能で、該他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信インターフェースとを備える複数のセンサ装置と、センサ装置と電気的に接続するための演算側通信インターフェースと、演算側通信インターフェースを介してデータ通信を行うための演算側通信インターフェースと、演算側通信インターフェースに接続されている他のセンサ装置の有無、及び通信インターフェースを介して、接続される他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定可能な演算側種別判定手段と、演算側通信インターフェースに接続された複数のセンサ装置から各々送信される検出量に基づいて、所定の処理を行う演算側演算手段とを備える演算ユニットとを備える。
【００１５】
また第９発明に係るセンサシステムは、演算側種別判定手段が、他のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定するための判定信号を生成可能であり、判定信号が、センサシステムの起動時に演算ユニットから各センサ装置に対して送信され、判定信号に対する各センサ装置からの応答信号に基づいて演算ユニットは、該演算ユニットに接続されているセンサ装置の台数と各センサ装置の種別を演算側演算手段で判別可能に構成している。
【００１６】
さらに第１０発明に係るセンサシステムは、複数のセンサ装置が、流量を検出可能な流量センサ、圧力を検出可能な圧力センサ、温度を検出可能な温度センサの少なくともいずれかを含む。
【００１７】
加えて第１１発明に係る異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法は、何らかの物理量を検出可能なセンサ装置と、これとは異なる第１の物理量を検出可能な第２のセンサ装置とを接続したセンサシステムにおいて、これら異種物理量を検出可能なセンサ装置同士を接続する接続方法であって、センサ装置同士を、各センサ装置が備える通信インターフェースを介して電気的に接続する工程と、センサ装置が備える種別判定手段が、判定信号を生成して通信インターフェースから第２のセンサ装置に送信し、第２のセンサ装置から判定信号に対する応答信号の返信を待機する工程と、応答信号を受けた場合に、該応答信号に基づいて通信インターフェースに接続されている第２のセンサ装置の有無、及び該第２のセンサ装置が検出する第２の物理量の種別を判定する工程とを含む。
【００１８】
また第１２発明に係る異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法は、判定が、センサシステムの起動時に実行される。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明、第８発明、第１１発明によれば、ＰＬＣ等を介することなく、センサ装置同士を接続して異種計測値のデータを共有して演算、処理等を行うことができ、簡単かつ安価に異種計測値に基づく判定を行うセンサシステムを構築することができる。
【００２０】
第２発明によれば異種計測値を利用した演算結果で出力を制御でき、ＰＬＣなどを使用せずともセンサ装置のみで制御システムを構築できる。第４発明、第９発明によれば、複数台のセンサ装置を接続しても判定信号により接続中のセンサ装置の台数や種別を自動判別できるので、接続作業も容易となる。第１２発明によれば、センサシステムの起動時に接続機器の自動認識が実行されるので、システム構築の変更などにも容易に対応できる。
【００２１】
第３発明によれば、特に容量式電磁流量計において流量以外の情報に基づき計測や演算が可能となる。第１０発明によれば、流量や圧力、温度、又はこれらの組み合わせに基づいた高度な制御が実現される。
【００２２】
第５発明によれば、センサ装置の本体ケースに検出手段を有しないため、所望の位置に検出手段を含むヘッドケースを配置し易くなりレイアウトの自由度が増す。第６発明によれば、一の本体ケースに、異なる物理量を検出可能なヘッドケースを複数接続可能とすることで、各検出手段で検出された異なる検出量に基づいて演算でき、ＰＬＣなどを使用することなく簡素な構成で高度な制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのセンサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法を例示するものであって、本発明はセンサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２４】
本明細書においてセンサ装置、センサシステム、その制御装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにセンサ装置のデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
（実施の形態１  通信機能付センサ装置）
【００２５】
図２に、本発明の実施の形態１に係るセンサ装置３００のブロック図を示す。このセンサ装置３００は、検出手段と、演算手段と、種別判定手段と、通信インターフェース３と、表示部２５１とを含んでいる。具体的には、検出手段を含む検出ブロック１と、演算手段を含む演算ブロック２で構成される。検出ブロック１と演算ブロック２とは、接続部４を介して接続されている。検出ブロック１には、検出手段として所定の物理量を検出するセンサ部２０２と、センサ部２０２を駆動するセンサ駆動回路２０４と、センサ部２０２で検出された検出信号を検出する検出回路２３４とを備える。また必要に応じて、検出された検出信号を必要に応じて増幅するためのアンプ回路２０６や、各部材に電力を供給する電源回路２０８を付加する。
（検出ブロック１）
【００２６】
センサ部２０２は、現在利用可能な或いは将来開発される各種センサが適宜使用できる。センサ部２０２が検出可能な物理量としては、流量や温度、圧力、湿度、照度、距離、等が挙げられる。センサ駆動回路２０４や検出回路２３４は、検出すべき物理量に応じて選択される。また、検出信号の強度やノイズなどに応じて信号増幅用のアンプ部やシールド等を設けてもよい。さらに、センサ駆動回路等を検出ブロック側に設けず、演算ブロック側に設ける構成も採用できる。なおこのセンサ部は、一の物理量のみを検出可能な単機能のセンサを構成している。
【００２７】
電源回路は、検出ブロック側に設ける構成の他、検出ブロック側には電源回路を設けず、代わりに演算ブロック側に設けて、演算ブロック側から電源線を介して必要な電力を供給する形態としてもよい。この場合は、電源供給用の電源線を別途用意して演算ブロックと検出ブロックとを配線する。あるいは、信号線用のケーブルで電源も併せて供給する形態としてもよい。
（演算ブロック２）
【００２８】
一方、演算ブロック２は、制御部２４０と、メモリ部２４２と、表示部２５１と、通信インターフェース３と、出力部２６０と、入力部２７０と、電源回路２０９とを備える。制御部２４０は演算ブロック２側のセンサ駆動回路２０４Ｂと電気的に接続されて、センサ部２０２を駆動制御すると共に、センサ部２０２で検出された検出量を取得し、所定の演算処理を行う。なおセンサ駆動回路は、検出ブロック側のみならず、上述の通り制御ブロック側に配置することもできる。一方、検出ブロック１の検出回路２３４は、センサ計測回路２３４Ｂを介して制御部２４０と接続される。センサ計測回路２３４Ｂでは、検出信号に対する前処理などを行うことができる。またセンサ計測回路２３４Ｂは省略し、制御部２４０にて必要な演算を行わせることもできる。
【００２９】
制御部２４０は、センサ駆動回路２０４Ｂでセンサ部２０２を駆動し、さらにセンサ部２０２で検出した検出信号をセンサ計測回路２３４Ｂを介して受信する。この制御部２４０は、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサで構成され、演算手段や種別判定手段の機能を実現する。また制御部２４０には設定値等の必要な情報を保持するためのＥＥＰＲＯＭなどのメモリ部２４２や、リセット回路２３７が接続される。
（表示部２５１）
【００３０】
表示部２５１は、センサ部２０２で検出された検出量や閾値等を表示したり、必要な設定を行ったり、入力・出力状態等のモニタを行うための表示画面を備える。図２の表示部２５１は、７セグメント式表示器２５１ａを有している。また、液晶や有機ＥＬなどで表示画面を構成してもよい。
【００３１】
またこの表示部２５１は、各種設定を行うための設定部２８０も備える。設定部２８０は、入力のためのキーやコンソール、スイッチなどで構成される。また、タッチパネルを使用して入力部と表示部を一体化することもできる。この設定部２８０は、センサ部２０２の検出量に対して何らかの制御を行う際の閾値を設定するための閾値設定部としても機能する。
（入力部２７０）
【００３２】
さらに演算ブロック２は、センサ装置３００として要求される入力、出力を行うための入力部２７０と出力部２６０を備えており、いずれも制御部２４０に接続されて入出力を制御される。入力部２７０は、外部機器からのトリガ入力等を入力するための入力端子台であり、複数の入力回路を備える。図２の例では入力回路１〜３の３系統を備えている。
（出力部２６０）
【００３３】
出力部２６０は、アナログ信号出力や制御出力を行うための出力端子台であり、図２の例では出力回路１〜３の３系統を備える。また、過電流検知回路２６０Ａを設けて出力電流が過電流とならないよう保護する。
【００３４】
電源回路２０９は、演算ブロック２を構成する各部材の電力を供給するための回路であり、外部電源を入力して必要な電力に変換し、各部材に供給する。
（通信インターフェース３）
【００３５】
さらにこのセンサ装置３００は、異種計測値を測定する他のセンサ装置を接続可能な通信インターフェース３を備えている。通信インターフェース３は、他のセンサ装置とデータ通信を行うための通信回路であり、異なる物理量を扱うセンサ装置との間でデータ通信が行えるよう、通信仕様を共通化する。通信インターフェース３で採用する通信方式としては、仕様が公開され、多くのユーザ、メーカが共通に利用することのできるフィールドネットワークが好ましく、DeviceNet（デバイスネット）、CC-Link （シーシーリンク）、PROFIBUS（プロフィバス）、Modbus（モドバス）、LonWorks（ロンワークス）、Ethernet（イーサネット（登録商標））、Modbus-TCP Ethernet、HART（ハート）等のフィールドバスが利用できる。通信インターフェース３は制御部２４０で制御され、所定のタイミングで同期されて通信される。
（センサシステム）
【００３６】
このセンサ装置は、通信インターフェース３を介してセンサ装置と接続することで、複数の物理量に基づく演算制御が可能なセンサシステムを構築できる。特に、従来のセンサ装置では、同じ物理量を検出するセンサ装置同士を増設できるに止まり、異なる物理量に基づいた高度な制御をセンサのみで行うことはできなかった。これを実現するには、各センサ装置をＩ／Ｏユニットなどの専用インターフェースを介してＰＬＣに接続して専用のシステムを構築せねばならず、複雑且つ高価になる。また、そもそも直接ＰＬＣに接続可能なセンサ装置が存在せず、専用インターフェースを介しても各センサ装置をＰＬＣに接続するのみで、センサ装置同士を接続して通信、演算を行わせることはできなかった。
【００３７】
これに対して図２に示すセンサ装置は、他の物理量を扱う異なるセンサ装置とも接続可能な共通の通信インターフェース３を備えているため、同種のセンサ装置のみならず種別の異なるセンサ装置とも接続可能で、さらにこのような外部接続した他のセンサ装置からの検出量を利用した演算も可能であるため、センサ装置のみでセンサシステムを構築できる。
（実施の形態２  ヘッド分離型センサ装置）
【００３８】
上述した図２の例では、検出ブロックと制御ブロックを同一の本体ケースに一体に組み込んだセンサ装置を説明した。ただ、検出ブロックは制御ブロックと一体にする必要はなく、別体で構成して制御ブロックと分離することもできる。この例を図３に基づいて説明する。図３においては、図２と同種の部材については同一符号を付して詳細説明を省略する。図３に示すセンサ装置は、演算ブロック２を本体ケース２１０Ｂに組み込む一方、検出ブロック１を収納するヘッドケース２１１を本体ケース２１０Ｂと個別に構成して、これらをケーブルやコネクタなどにより電気的に接続する形態としている。本体ケース２１０Ｂは、ヘッドケース２１１と接続するためのヘッド接続インターフェース５を設けている。ヘッド接続インターフェース５にケーブルを接続することにより、センサ部２０２を内蔵したヘッドケース２１１と電気的に接続して検出量を演算ブロックに送出する。これにより、例えば離れた位置にヘッドケース２１１を配置して、本体ケース２１０Ｂと接続するケーブルを延長し、別の位置に本体ケース２１０Ｂを設置し、表示部で検出結果をモニタすることができる。
（実施の形態３  複数ヘッド接続可能なセンサ装置）
【００３９】
さらに、この本体ケースは、ヘッド接続インターフェースを複数備えることもできる。図４に示すセンサ装置は、本体ケース２１０Ｃに３つのヘッド接続インターフェース５Ｂを設けている。特に、ヘッド接続インターフェース５Ｂを単なるＩ／Ｏとする他、通信機能を持たせることにより、同種の物理量を検出するヘッドケース２１１Ｃのみならず、異なる物理量を検出するヘッドケース２１１Ｃを一の本体ケース２１０Ｃに混在させて接続することも可能となる。これによって、ＰＬＣを用いることなく、また本体ケースを複数用意することなく、一のセンサ装置の本体ケース２１０Ｃを利用して、複数のヘッドケース２１１Ｃを接続して、しかも各ヘッドケース２１１Ｃで検出する物理量に異なる物理量を混在させて使用できるので、システム構成を極めて単純化して、異種計測値に基づく高度な制御を安価に且つ容易に実現できる。
（実施の形態４  接続ユニット型センサ装置）
【００４０】
さらにヘッド接続インターフェースは、通信インターフェースと共通にすることも可能である。すなわち、図５に示すように、本体ケース２１０Ｄに備えた通信インターフェース３Ｄに、他のセンサ装置の本体ケースを接続することも可能であるし、また検出可能な物理量の異なるヘッドケースを接続することも可能とできる。これにより、さらに構成の自由度を増してセンサシステムを一層柔軟に構築することができる。接続方法は、図５に示すようなマルチドロップ型が採用できる。ただ、接続先毎に通信インターフェースを設けたスター型やデイジーチェーン型としてもよい。
【００４１】
さらにこの構成によれば、既存の通信機能を設けないセンサ装置をヘッドケースとして利用し、センサ機能を備えない本体ケースを接続ユニットとして提供することで、既存のセンサ装置に通信機能を付加することができる。すなわち、センサ装置に外付けする接続ユニットを介して、異種のセンサ装置同士を通信させることが可能となり、既存のセンサ装置を利用して、ＰＬＣ等を使用することなく異種の物理量を混在させたセンサシステムを構築でき、異種計測値を用いた高度な制御も可能となる。
【００４２】
さらに、本体ケースと接続されるのは、物理量を検出するセンサに限られず、物理量を制御可能なコントローラを接続することも可能である。これにより、センサで検出された検出量に基づいて、所望の値となるようにフィードバック制御を行わせるようなセンサシステムを構築することも可能である。
（親機の設定）
【００４３】
複数のセンサ装置を接続し、これらのデータを統合した制御を行うセンサシステムを構築する場合は、制御を行う親機（マスターコントローラ）を予め決定する必要がある。また親機は、接続されている子機すなわち各センサ装置が、何台あり、どのような物理量を検出して送出してくるのかを把握しておく必要がある。以下、このような親機の設定手順や、接続先の外部機器を認識する手順について、説明する。
【００４４】
まず、親機の決定方法については、接続されているセンサ装置の内から、ユーザが任意のセンサ装置を指定する方法が挙げられる。親機の設定には、例えばディップスイッチや専用ボタン、或いは特定のキー操作によって指定するなどの方法が利用できる。
【００４５】
一方、センサシステム中のいずれのセンサ装置が親機になっても問題がないようなシステムにおいては、接続順や起動順などに従って自動的に親機を決定するように構成することもできる。また、特に親機を設定しなくとも運用できるセンサシステムにおいては、このような操作を省略しても良い。
【００４６】
また、複数のセンサ装置を接続したセンサシステムを構築するに際して、すべてのセンサ装置を親機として動作可能とすることができる。この場合は、任意のセンサ装置を親機として利用できるので、使い勝手がよい。例えば、接続の終端に位置するセンサ装置を親機として動作させる。
（親機の動作モード）
【００４７】
親機として機能するセンサ装置は、同種のセンサ装置を接続して演算処理を行う同種演算モード、異種のセンサ装置を混在させて演算処理を行う異種演算モードに加えて、子機あるいは単独のセンサとして動作する単独動作モードを備え、これらの動作モードを、接続される他のセンサ装置に応じて自動的に切り替える。親機の制御部２４０は、動作モードを切り替える動作モード切替手段として機能する。
【００４８】
あるいは、親機として動作可能なセンサ装置を限定して、センサシステムを構築することもできる。さらにまた、親機からセンサ部を省略してもよく、例えば演算ブロックを備える本体ケースを親機として動作させ、この本体ケースに接続されたヘッドケースやセンサ装置等のユニットを子機として制御することもできる。
（接続先の自動認識）
【００４９】
また、親機に接続されているセンサ装置（子機）の種別及び台数を、親機側で把握させるためには、ユーザが手動で親機に対して情報を入力することもできるが、親機側で接続機器と通信を行って自動的に検出する構成の方が、簡便且つ確実であり望ましい。このような、親機側で自動的に接続先のセンサ装置の種別及び台数を検出する手順を、図６のタイミングチャート及び図７のフローチャートに基づいて説明する。図６は、親機に対して３台の子機が接続されている例において、親機が子機の台数（ユニット数）及び子機の検出する検出（センサ種別）を認識するための通信シーケンスを示している。この例では親機から接続順に各々の子機に対して問い合わせを行っていく。子機からの返信を受けると、次段の子機にさらに問い合わせを行い、すべての子機に対して順次通信を確立していく。また各センサ機器は、問い合わせを受けて他のセンサ機器との通信許可を発する。最終段の子機に対する通信を終えて、返信が得られなくなった段階で問い合わせを終了し、子機の台数と各子機のセンサ種別を確定すると共に、確定されたセンサ種別に応じて親機の動作モードを確定する。また図７のフローチャートは、上記手順を示しており、親機はステップＳ１〜Ｓ６において、親機に接続されている子機の接続台数とセンサ種別を確認し、さらにステップＳ７〜Ｓ１２で、接続状態に応じて親機の動作モードを決定する。
【００５０】
具体的には、まずステップＳ１で、親機は接続先のセンサ装置とのデータ通信のための準備として、接続台数に関するｎをｎ＝０に初期化する。次にステップＳ２に進み、ｎを１インクリメントする。さらにステップＳ３でｎ台目に通信許可を与え、ステップＳ４でｎ台目のセンサ装置に対して問い合わせを実行する。
【００５１】
この問い合わせは、種別判定手段として機能する親機の制御部２４０が、子機であるセンサ装置の有無及び存在する場合は自身のセンサ部２０２が検出する物理量を示すセンサ種別を判定するための判定信号を生成し、通信インターフェース３を介して外部の子機に対して送出される。判定信号は、例えばパケット状データのヘッダ部に、センサ種別を示すフラグなどを設けておき、子機は判定信号を受信すると、自身のセンサ種別をフラグに書き込んで応答信号として返信する。そしてステップＳ５では、親機はｎ台目のセンサ装置からの返信の有無を判定する。すなわち、子機側から、判定信号に対する応答信号の返信を待つ状態となり、応答信号の返信があった場合はステップＳ６に進みｎ台目のセンサ装置を確定する。すなわち子機は、センサ種別を応答信号に含めて返信し、親機は応答信号から子機のセンサ種別を判定して、メモリ部２４２に記録する。さらにステップＳ２に戻って、接続先のすべてのセンサ装置を確定するまで処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ５でセンサ装置からの返信が無い場合、すなわち接続先のすべてのセンサ装置が確定されたか、あるいはセンサ装置が接続されていない場合は、ステップＳ７に進み、センサ装置の接続台数（ｎ−１）を確定する。そしてステップＳ８に進み、ｎが１かどうかを判定する。ｎ＝１の場合は、接続台数が０すなわち親機単独での使用となるため、ステップＳ９に進み、親機を単独動作モードに設定して終了する。またステップＳ８でｎ＝１でない場合は、複数台のセンサ装置が連結されていると判断されるため、ステップＳ１０に進んでさらに接続先のセンサ装置のセンサ種別が親機と異種であるかどうかを判定する。異種の場合は、ステップＳ１１に進んで異種演算モードに設定し、一方同種の場合は、ステップＳ１２に進んで同種演算モードに設定して終了する。このようにして、親機に設定されたセンサ装置は、自身に接続されている他のセンサ装置の台数とセンサ種別を把握し、これに応じた動作モードに自動で設定できる。いいかえると、ユーザが手動で接続先のセンサ装置の種別や台数を一々入力する手間を省き、接続状態に応じた適切な背亭を自動で行わせることができるので、極めて簡単に、かつ設定ミスを無くしてセンサシステムを構築できる。
（センサシステム構築例）
【００５３】
以下、このようなセンサ装置で構成したセンサシステムの具体例を図８〜図１０に基づいて説明する。図８は、圧力センサＡと流量センサＢを組み合わせたセンサシステムを構築し、配管Ｈ内流体状態の監視を行う例を示している。この例では、圧力センサＡを親機とし、流量センサＢで計測した流量を、圧力センサＡに伝送するよう構成している。この構成において、異なる検出量である流量および圧力のそれぞれに対して適正な設定値や閾値を設けることで、配管Ｈ内を流れる流体の正常状態を検知できる。例えば、流量が適正値で、かつ圧力が適正値である場合は、配管Ｈ内が正常状態であると判定でき、一方、流量が不適正と検出されれば、流量が異常になる原因、例えば配管ポンプに異常の可能性があると判定できる。また圧力が不適正と検出されれれば、配管詰まり、配管漏れ等の異常と判定できる。このように、複数のパラメータを組み合わせたセンサシステムによって、より高度な制御が実現できる。
【００５４】
また別の例として、図９に示すように流量センサＢに温度センサＣを増設して、金型Ｋを冷却するための冷却水を監視するセンサシステムを構築することもできる。この例においては、流量センサＢを親機とし、温度センサＣで測定した温度を流量センサＢに送出するよう構成している。この構成において、温度センサＣ及び流量センサＢの計測値それぞれに対して適正な設定値や閾値を設けることで、配管Ｈ内の正常状態を検知できる。例えば、流量が適正値であり、かつ冷却水が適温であれば、冷却水は正常状態にあると判定できる。一方、流量が不適正と検出されれば、冷却機能が損なわれる可能性があると判断でき、また温度が不適正と検出されれば、冷却ができていない可能性があると判断でき、いずれの場合も異常の原因をある程度推測することが可能となる。
【００５５】
このように、複数のセンサを接続したセンサシステムを構築して複数の物理量を監視し、異常を判定、予測する構成の他、さらに物理量の制御が可能なコントローラを増設し、異常状態となった場合に所定の正常状態に戻すような制御を行わせることもできる。図１０に示す例では、圧力センサＡ及び圧力コントローラＤを接続して、配管Ｈ内の圧力自動制御を行うセンサシステムを構築している。ここでは、圧力コントローラＤを親機として、圧力センサＡで検出した圧力を圧力コントローラＤに伝送可能としている。このように、用途の異なる圧力センサＡ及び圧力コントローラＤのような、物理量の検出と制御を行う機器を組み合わせることで、柔軟に制御システムを構築することもできる。さらに図１０の例において、圧力センサＡに加えて温度センサＣや流量センサＢも増設すれば、温度や流量の計測値も織り交ぜたさらに高度な制御も可能となる。
【００５６】
なお本明細書において、センサシステムとは単にセンサ装置のみで構成したシステムを指すのみならず、物理量を検出するセンサ装置に加えて、物理量の制御が可能なコントローラを含むシステムも、センサシステムと呼ぶ。
【００５７】
以上のように、異種計測値を用いた計測や制御が可能となり、従来のような同種のセンサ装置で構築したセンサシステムよりも、さらに高度な制御システムを構築できる。また、ＰＬＣを使用した高価で複雑なシステムを構築せずとも、センサ装置同士を接続するのみで簡単にセンサシステムを構築でき、また親機が自動で接続先の子機を認識できるため設定も容易で、極めて使い勝手の良いセンサシステムの構築が実現される。
（容量式電磁流量計）
【００５８】
以下、本発明で利用可能なセンサ装置の一例として、容量式電磁流量計を図１１〜図２９に基づいて説明する。ただ、これに限らず接液式の電磁流量計をはじめ、他のセンサ装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【００５９】
これらの図において、図１１は容量式電磁流量計１００の構成を示すブロック図、図１２は本体ケースの断面図、図１３は容量式電磁流量計１００の回路構成のさらに詳細なブロック図、図１４は容量式電磁流量計の斜視図、図１５は図１４の容量式電磁流量計の表示ユニットを外した分解斜視図、図１６は図１５の本体ケースから口金と補強板を外した分解斜視図、図１７はサイドカバーを本体カバーで固定する状態の分解斜視図、図１８はハウジングを本体カバーで保持する状態の断面図、図１９は測定管の斜視図及び電極を外した分解斜視図、図２０は図１６の本体ケースの分解斜視図、図２１はプリアンプモジュールの分解斜視図、図２２は励磁モジュールの斜視図、図２３は励磁プレートの斜視図、図２４は励磁コイルの分解斜視図、図２５は一体型表示ユニットの分解斜視図、図２６は本体ケースに、表示ユニットを固定する様子を示す斜視図、図２７は分離型表示ユニットを使用した容量式電磁流量計の斜視図、図２８はこの電磁流量計のブロック図、図２９は分離型表示ユニットの分解斜視図を、それぞれ示している。
（ブロック図）
【００６０】
図１１のブロック図及び図１２の本体ケース断面図に示すように、容量式電磁流量計１００は、被検出流体を通過させる測定管１０と、ポールピース１７８の周囲に巻回され、測定管１０の外部から被検出流体に磁場を印加する励磁コイル２２と、励磁コイル２２で交番磁界を発生させるための励磁回路２４と、励磁コイル２２で発生される磁界中を被検出流体が通過して発生される起電力を検出するための電極３０と、電極３０を介して起電力を検出する検出回路３４と、励磁回路２４及び検出回路３４を駆動制御し、さらに検出された信号から流量を演算するための制御部４０と、制御部４０で演算された流量を表示する表示部５１とを備える。この制御部４０は、流量検出手段を構成する本体ケース１１０で検出された被検出流体の流量に基づき、積算流量を演算可能な流量演算部として機能する。また必要に応じて、出力信号を出力するための出力部６０や、外部からのリセット信号等の各種入力信号を入力するための入力部７０、各種設定を行うための設定部８０等を設けてもよい。これら制御部４０、表示部５１、出力部６０、入力部７０、設定部８０等は、表示ユニット５０として、本体ケース１１０と別部材のユニット状に構成される。
【００６１】
この容量式電磁流量計１００の回路構成のさらに詳細なブロック図を図１３に示す。この図では、容量式電磁流量計１００を構成する本体ケース１１０と表示ユニット５０各々について、これらを構成する部材を示している。まず本体ケース１１０側には、電極３０とプリアンプ１６３を一対、測定管に配置している。そしてこれらの電極３０で起電力を検出する検出回路３４として、差動増幅器３５と、増幅器３６と、周期性リセット回路３７を備える。図１３の例では、プリアンプ１６３の出力は差動増幅器３５に入力され、電極３０間に発生した起電力を検出する。差動増幅器３５の出力はさらに増幅器３６で増幅されて、周期性リセット回路３７を介して、Ａ／Ｄ変換器３８でＡ／Ｄ変換され、制御部４０に入力される。周期性リセット回路３７は、制御部４０から周期的に送られるリセット信号を受けて、検出された電圧をリセットするための回路である。
【００６２】
一方、測定管に励磁コイル２２で磁界を生じさせる励磁回路２４としては、励磁用の励磁電源２５、励磁コイル２２と励磁電源２５との間に介在され、励磁の極性を切り替える励磁極性切替回路２８、及び励磁コイル２２に所定の定電流を通電させるための定電流回路２９を備える。この励磁回路２４では、励磁極性切替回路２８が励磁電源２５より供給される電力をスイッチングして交流電流を励磁コイル２２に供給し、交番磁界を発生させる。図１３の例では、励磁電源２５として、初期励磁電源２６及び励磁継続電源２７の２つを備えており、これらを切り替えて使用する。すなわち、励磁コイル２２の立ち上げ時には高電圧が必要であるため、より高出力を得られる初期励磁電源２６を使用する。そして励磁が安定すると、励磁を継続させるために必要な電圧は低くなるので、励磁継続電源２７に切り替える。これにより、起動時の高電圧と安定動作時の定電圧とを供給するために、専用の電源を用意することで、電源が大型化したり電力損失が増すことを回避でき、装置の小型化や発熱防止が図られる。
【００６３】
さらに、励磁極性切替回路２８の出力は、表示ユニット５０側の制御部４０に入力される。表示ユニット５０は、Ａ／Ｄ変換器３８と、制御部４０と、表示部５１と、設定部８０と、入力部７０と、出力部６０を備える。制御部４０は、マイクロコンピュータ等で構成され、これら励磁回路２４と検出回路３４を同期させて駆動、制御する。また設定部８０は、各種の設定や操作を行うためのスイッチやコンソールである。表示部５１は、７セグメント式表示器等を備え、検出された瞬時流量や積算流量、あるいは設定値などを切り替えて、又は同時に表示する。入力部７０は、外部信号を入力する入力回路である。出力部６０は、制御信号等を出力するための外部出力回路６１とアナログ電流出力回路６２を備える。
【００６４】
なお、これら表示ユニットや本体ケース、あるいは励磁回路や検出回路などの区分けは一例であり、各構成部材が属するユニットや回路を適宜変更しても同様の機能が実現できることはいうまでもない。また、機能が実現される限りにおいて任意の部材を統合することも可能である。
【００６５】
この容量式電磁流量計１００の動作原理を、図１１に基づいて説明する。被検出流体を導く測定管１０は、測定管１０の左右に配置された一対の励磁コイル２２により発生し、ポールピース１７８に導かれたほぼ平行な磁界と直交するよう配置されている。また、測定管１０の上下面に対向して配置された一対の電極３０は、励磁コイル２２で発生される磁界及び被検出流体の通過方向と直交する方向に発生する起電力を検出するよう配置されている。この構成において、測定管１０内に被検出流体が流れる、すなわち磁界と直交する方向に導電性流体が移動すると、ファラデーの電磁誘導の法則に従い被検出流体中には、その移動速度（流速）に比例した起電力が発生する。このとき起電力はファラデーの法則により磁束密度、流速及び測定管径の積に比例する。電極３０は、誘導体からなる測定管１０の管壁を介して被検出流体と対向し、静電容量結合されており、流体内部に発生した起電力を電気的に取り出す働きをする。取り出された起電力は、制御部４０に伝達され、流量信号に変換されて表示部５１に表示され、あるいは電気信号として出力される。
（本体ケース１１０）
【００６６】
次に、容量式電磁流量計の各部材の詳細を図面に基づき説明する。図１４及び図１５に示す容量式電磁流量計１００は、容量式電磁流量計本体を構成する本体ケース１１０と、表示ユニット５０とで構成される。この容量式電磁流量計は、本体ケース１１０の両端面に開口された流路口１１１から被検出流体を内部に通過させ、その流量を検出して表示ユニット５０に表示する。
【００６７】
本体ケース１１０には、ＰＰＳ樹脂等が利用できる。特に本体ケース１１０を金属でなく樹脂で形成することにより、軽量化を図ると共に複雑な形状にも容易に形成でき、安価に構成できる利点が得られる。本体ケース１１０の上面には、図１５に示すように、表示ユニット５０が固定される。また本体ケース１１０の側面には、図１６に示すように測定管１０を収納するハウジング１２０の前後に各々サイドカバー１３０を固定している。各サイドカバー１３０には被検出流体を流入、排出するための流路口１１１を開口している。
【００６８】
さらにサイドカバー１３０の上面はヨーク蓋１４０で、下面は補強板１４２で各々閉塞している。さらに補強板１４２を覆うように、断面コ字状の本体カバー１５０で被覆し、本体カバー１５０の両端でサイドカバー１３０を固定して補強している。本体ケース１１０を本体カバー１５０で被覆して、サイドカバー１３０同士を本体カバー１５０で固定する状態を図１７に示す。この図に示すように、ハウジング１２０の前後にサイドカバー１３０を固定した状態で、本体カバー１５０の側板１５５を挿入できる段差を形成している。さらに本体カバー１５０で本体ケース１１０を被覆した状態で、側板１５５に開口された螺子孔１５６に螺子を挿入して、本体カバー１５０の両端でサイドカバー１３０を螺号して固定する。さらに螺子孔１５６は、ハウジング１２０とサイドカバー１３０との連結に兼用することもでき、これにより組み立て作業効率も向上される。
【００６９】
本体カバー１５０は、板金等剛性のある部材で構成し、両端でサイドカバー１３０と螺子で螺号する等して、容量式電磁流量計の筐体に強度を持たせる。これにより、容量式電磁流量計を配管する際に、容量式電磁流量計の両側に設けられた配管固定機構に応力が加えられても、十分対抗できる強度を付与できる。例えば流路口１１１の内面に設けられた螺子溝１１２を螺号すると、両端から逆向きのトルクが加えられるが、このような捻れ応力で本体ケース１１０が破損しないよう本体カバー１５０が補強する。
【００７０】
また、容量式電磁流量計の筐体全体を金属製とするのでなく、本体ケース１１０を樹脂部材とすることで軽量化も図られる。本体カバー１５０は金属製ではあるが比較的軽量な板金で構成することにより、全体としての軽量化が実現できる。さらに本体ケース１１０を複雑な形状としても、金属製の場合と比較して安価に形成でき、コスト面でも有利となる。特に金属部品は単純な板金形状とすることで、安価とできる。さらにまた、容量式電磁流量計の本体ケース１１０表面を板金等の本体カバー１５０で被覆することにより、筐体表面を保護する効果も得られる。加えて、両端のサイドカバー１３０同士を金属製の本体カバー１５０で連結することにより、両端面を導通させてアース電位を共通にできるという副次的な効果も得られる。一方、本体ケース１１０には液アース端子１４４を備えており、被検出流体の電位をサイドカバー１３０の接地電位とする。
【００７１】
本体カバー１５０は、上記の例では図１８（ａ）に示すように一枚の断面コ字状本体カバー１５０でハウジング１２０全体をカバーする構成とした。特に板金を断面コ字状に折曲することで、曲げ強度を一層増すことができる。また本体カバー１５０一枚でサイドカバー１３０同士を連結できるので、部品点数も最小限とでき、組み立て作業性にも優れる。ただ、本体カバーは、上記の構成に限られず、複数枚で構成してもよい。例えば図１８（ｂ）に示すように、本体カバー１５１を２枚、それぞれ断面コ字状とし、これらをハウジング１２０の上下から覆うように構成することもできる。あるいは図１８（ｃ）に示すように、断面Ｌ字状の本体カバー１５２とし、これらをハウジング１２０の対角線方向から狭持する構成としてもよい。さらに図１８（ｄ）に示すように、２枚の平板状本体カバー１５３を使用して、サイドカバー同士を橋渡しする構成としても良い。
（サイドカバー１３０）
【００７２】
サイドカバー１３０は、流路口１１１を開口している。流路口１１１は、本体ケース１１０に内蔵される測定管１０とで流路を構成する。流路の口径は、流路口１１１の一端から他端までほぼ同じ直径として、この流路に被検出流体を一方向に流す際の損失を低減する。流路口１１１の部分には、容量式電磁流量計を設置する工場等の外部配管（図示せず）と接続するための配管固定機構として、流路口１１１の内面に螺子溝１１２が形成されている。螺合により配管する際の機械的強度を確保するために、好ましくはサイドカバー１３０を金属で一体に形成する。なお外部配管と流路との他の接続方法としては、本体ケースの開口端面にボルトを植設し、他方、外部配管の端にフランジを設け、このフランジの挿通孔にボルトを通した後にナットを螺着させることによって本体ケースと外部配管とを接続するようにしてもよい。
（測定管１０）
【００７３】
測定管１０は、管状の内部に被検出流体を通過させる絶縁性ライニングである。測定管１０には、被検出流体を通過させるパイプとしての優れた耐薬品性能と、コンデンサを構成するための電気的特性とが要求される。機械的特性の面からは、測定管１０は、被検出流体の圧力、温度変化による配管の伸縮に基づく引張又は圧縮の力を担う強度母体とし、かつそれに耐える所要の内径、肉厚、長さを有する剛構造部材とする。一方、電気的特性の面からは、測定管１０は非磁性の絶縁性部材として誘電体材料であることが望まれる。特に測定管１０の周囲に貼付される電極３０と被検出流体との静電容量結合を高めＳ／Ｎ比を改善するために、誘電率の高い材質で構成する。このような材質としてはセラミックスやプラスチック等が利用できる。一般的にはセラミックスが用いられるが、測定管の外周面に、後述する位置決めのための突起１２や段差１４を一体的に形成する場合、成形時の熱収縮による位置決め精度の低下や、後加工でこのような突起や段差を形成するとコスト的に高くなるおそれがある。このため、本実施の形態では比較的強度があり、且つ成形精度と高誘電性を確保できるセラミックスを混入したＰＰＳ樹脂を採用している。ＰＰＳ樹脂は、耐油、耐薬品性等に優れる。本実施の形態では、ポリプラスチックス株式会社製フレクティス（登録商標）を使用した。また測定管１０の内面には必要に応じてライニングが施工される。
【００７４】
被検出流体は、水や非腐食性の液体であり、所定の導電率を備える液体である。容量式電磁流量計は、接液式の電磁流量計と異なり、電極３０を被検出流体に直接接触させないため、従来は使用できなかった電極を腐食するような液体であっても測定できる。また、測定管１０の材質を選択することによって、様々な被検出流体に対応できる。特に、測定精度等に対応して要求される誘電率と、被検出流体に対する耐性に応じて、測定管１０の材質を選択できる。特に本実施の形態に係る容量式電磁流量計は、測定管１０を本体ケース１１０と別部材としているので、測定管１０のみを変更し、他の構成部品を共通化して様々な仕様の容量式電磁流量計を構成でき、製品仕込みの上で有利なものとなる。
【００７５】
さらに測定管１０には、円柱状の測定管１０の回転を阻止するための回転阻止機構を設けている。すなわち、測定管１０の周囲で電極３０と励磁コイル２２とを直交させる必要があるため、円柱状の測定管１０が回転して位置ずれを生じると、正確な検出に支障を来すおそれがある。このため、図１９（ａ）に示すように測定管１０の外周に突起１２を設けている。突起１２を支承する孔をプリアンプモジュール１６０や本体ケース１１０等に形成することで、測定管１０を所定の姿勢に位置決めし、回転を阻止する。
【００７６】
測定管１０は、本体ケース１１０と別部材とする。これにより、測定管１０を構成する部材にはコンデンサに適した材質を選択できる。一方で本体ケース１１０は、複雑な形状にも容易に成型可能な樹脂が使用できる。このように、測定管１０を本体ケース１１０と別部材とすることにより、各々に適した部材で構成できる。特に測定管を構成する高誘電材料は一般に高価であるため、必要な部分のみを高価な部材で構成し、他の部材はより安価な材質として全体のコストを低減できる。また、容量式電磁流量計に要求される精度等に応じて、適切な材質の測定管１０を選定できる。さらに、口径の異なる測定管に交換することもできる。このように、容量式電磁流量計の検出目的や用途、求められる仕様やコストに応じて、適切な材質の測定管を選定することができる。また、複数の測定管を一の容量式電磁流量計にセット可能とすることで、多品種の容量式電磁流量計の部材を共通化して、安価に提供できる。
（電極３０）
【００７７】
測定管１０の周囲には電極３０が配置される。電極３０は、ポリイミド等の絶縁テープに銅箔をコーティングしたものが使用できる。この電極３０は、図１９（ｂ）に示すように、円筒状の測定管１０の外周に沿うように湾曲された面状の導電体であり、一対の電極３０を測定管１０を挟んで対向するように配置する。このように一対の電極３０と被検出流体との静電結合により、流体中に発生した起電力を測定管１０から外部に取り出して、流量を検出できる。各電極３０は、測定管１０の外周に隙間なく貼付される。貼付にはテープや接着剤等が利用できる。電極３０は、好ましくは可撓性部材で構成することにより、測定管１０の外面に隙間なく固定できる。
【００７８】
また面状の導電体である電極の腐食や結露による一対の電極間の導通を防止するために、導電体は絶縁層で被覆することが好ましい。図１９の例では、シリコーン樹脂等の絶縁性の接着材を介して測定管１０の外周に接着することにより、絶縁層の形成と接着を同時に実現している。また、その他の構成として絶縁層としてポリイミド樹脂テープを使用し、ポリイミド樹脂テープ上に銅箔の面状導電体を予め設けた電極３０を、測定管１０上に配置する構成とすることもできる。測定管１０の周囲には、電極３０を配置する位置及び大きさに段差１４を形成しており、電極３０の位置決めを実現する。段差１４は、測定管１０外周の肉厚を薄くすることで形成している。
【００７９】
さらに電極３０は、プリアンプモジュール１６０と電気接続するためのリードを設ける。図１９の例では、銅箔の面状導電体の一部に切り込みを入れてリード片３２とし、これを引き出している。この構成は、リードの配線等を不要とし、極めて安価且つ容易に電極３０の配線を行うことができる。
【００８０】
なおこの例では一対の電極を使用したが、２組以上の電極を使用することも可能である。複数組の電極を使用する場合、各電極で検出する電界が磁界と直交するように、電極の位置は調整される。
（ハウジング１２０）
【００８１】
次にハウジング１２０の内部に収納される部材を、図２０の分解斜視図に基づいて説明する。この図に示すように、ハウジング１２０は測定管１０と、一対のプリアンプと、励磁モジュール１７０とを備える。またハウジング１２０の前後には貫通孔１２１が開口され、ここに測定管１０が挿入される。またハウジング１２０内部に保持される測定管１０の上下に、プリアンプが配置される。図２１に示すように、電極３０を装着した状態で、測定管１０の上下からプリアンプモジュール１６０にて狭持する。
（プリアンプ）
【００８２】
プリアンプモジュール１６０は、信号増幅用のプリアンプを構成する。容量式電磁流量計においては、電極３０と被検出流体との静電容量結合が一般に数十ｐＦ程度と小さいため、電気信号を通すためのフィルタを設ける際の抵抗のインピーダンスが極めて高くなっている。このため、各電極３０に検出回路３４としてプリアンプを接続してインピーダンスを下げる。図２０に示すプリアンプは、測定管１０に配置される一対の電極３０と電気的に接続され、検出された電気信号を増幅して制御部４０に送出する。このプリアンプは、プリアンプモジュール１６０を、シールドケース１６１に収納し、さらにシールドカバー１６２で閉塞し、電極３０を含むプリアンプを確実にシールドして電気信号をノイズから保護する。
（プリアンプモジュール１６０）
【００８３】
プリアンプモジュール１６０の外観を図２１に示す。この図において、図２１（ａ）は一対のプリアンプモジュール１６０の斜視図を、図２１（ｂ）はプリアンプモジュール１６０の分解斜視図を、それぞれ示している。各プリアンプモジュール１６０は、図２１（ｂ）に示すように、プリアンプ基板１６４と、プリアンプ基板ホルダ１６５と、電極保護シート１６６とで構成される。プリアンプ基板１６４は、電極３０で検出された電気信号増幅用の電子部品を実装する。プリアンプ基板１６４は、プリアンプ基板ホルダ１６５に保持される。図２１（ｂ）に示すプリアンプ基板ホルダ１６５は、上面にプリアンプ基板１６４を保持する開口を形成している。またプリアンプ基板ホルダ１６５は、下面を測定管１０の側面に沿うようアーチ状に湾曲させており、この湾曲面に電極保護シート１６６を固定する。電極保護シート１６６は、ゴム等の弾性体で構成され、プリアンプ基板ホルダ１６５の湾曲面で押圧されて、電極３０を測定管１０の周囲に隙間なく押圧する。特に電極３０による静電容量結合を高めるため、電極３０と測定管１０との間に隙間が生じないように固定する必要がある。この作業を、電極保護シート１６６を利用することで、プリアンプモジュール１６０を測定管１０にセットする際に、電極３０を測定管１０の周囲に確実に押圧して隙間なく固定でき、信頼性を高めると共に構成を簡素化して作業能率も向上する。
（励磁モジュール１７０）
【００８４】
さらに、図２０に示すハウジング１２０は、測定管１０の左右側面を挟むように、励磁モジュール１７０が配置される。励磁モジュール１７０は、励磁コイル２２を備えており、測定管１０の左右から磁界を付与する。したがって、電極３０により検出される電界と磁界が直交するように、励磁モジュール１７０とプリアンプの配置位置が設定される。
【００８５】
励磁モジュール１７０の斜視図を図２２に示す。図２２（ａ）は励磁モジュール１７０を斜め上方から見た斜視図、図２２（ｂ）は斜め下方から見た斜視図を、それぞれ示している。この図に示す励磁モジュール１７０は、励磁コイル２２を保持するコイルケース１７２と、コイルケース１７２を一対、対向するように固定する励磁プレート１７４と、中継基板１７６で構成される。
（励磁プレート１７４）
【００８６】
励磁プレート１７４の斜視図を図２３（ａ）、（ｂ）に示す。励磁プレート１７４は、一対のコイルケース１７２を離間させて保持し、コイルケース１７２のポールピース１７８同士の間で磁界を生じさせる。この励磁プレート１７４は、ほぼ平行に離間させた対向片１７４ａを、連結片１７４ｂの両端で連結した断面ほぼコ字状に形成され、対向片１７４ａに各々コイルケース１７２を保持して、これらを平行に離間させて保持する。また励磁プレート１７４の上面の両端部には、ヨーク蓋固定用のヨーク片１７４ｃが各々形成される。
【００８７】
励磁プレート１７４は、励磁コイル２２で発生される磁界で磁気回路を構成するため、強磁性体材料で構成する。この励磁プレート１７４は、金属等で一体に形成している。また対向するポールピース１７８同士の間で磁界が効率よく発生されるように、いいかえるとポールピース１７８から発される磁束が、下方向の連結片１７４ｂに向かう漏れ磁束を低減するため、励磁プレート１７４の一部を部分的に開口している。特に、連結片１７４ｂと対向片１７４ａとの接合部分を大きく開口して開口部１７４ｄを形成することにより、磁気回路の短絡を防止する。このような形状の励磁プレート１７４を使用することで、漏れ磁場を低減し、磁気回路の効率を高めることができる。
（中継基板１７６）
【００８８】
また図２２（ｂ）に示すように、励磁プレート１７４の連結片１７４ｂの裏面には、中継基板１７６が固定される。中継基板１７６は、励磁コイル２２の励磁する励磁回路２４として、図１３に示す初期励磁電源２６、励磁継続電源２７、励磁極性切替回路２８、定電流回路２９を構成する。励磁回路２４でポールピース１７８同士の間で交番磁界を発生させるように、中継基板１７６には必要な電気回路が実装される。この励磁モジュール１７０は、商用周波数と異なる周波数で交番磁界を発生させる。好ましくは、励磁周波数は商用周波数よりも高い周波数、例えば７５ｋＨｚとする。これにより、商用周波数で生じるノイズを回避することができる。
（コイルケース１７２）
【００８９】
コイルケース１７２は、コアを挿入し、コアの周囲に励磁コイル２２を捲回する構成とする。コイルケース１７２の分解斜視図を図２４に示す。この図に示すように、コイルケース１７２は中空の軸で平板１７２ａ、１７２ｂを連結した形状とし、平板１７２ａ、１７２ｂ同士の間に励磁コイル２２を捲回するコイル捲回空間１７２ｃが形成される。一方の平板１７２ａには、コアとしてポールピース１７８を挿入するポールピース挿入口１７２ｄが開口される。またポールピース挿入口１７２ｄは中空の軸状とし、コイル捲回空間１７２ｃを貫通している。さらに他方の平板１７２ｂは矩形状とし、図２２（ａ）に示すように励磁プレート１７４の対向片１７４ａに固定される。
（ポールピース１７８）
【００９０】
励磁コイル２２はポールピースコア１７８ａの周囲に捲回される。ポールピース１７８は、ポールピースコア１７８ａをなす鉄芯の一端に矩形状の平板１７８ｂを固定し、平板１７８ｂを介して磁束が出入りする。ポールピースコア１７８ａには積層鉄心等の導電性の磁性材が好適に使用できる。またポールピースコアを使用しないで、この部分で生じる磁気回路遅れを低減する構成としてもよい。
【００９１】
この励磁モジュール１７０は、内蔵される一対の励磁コイル２２を離間して配置し、中継基板１７６で励磁コイル２２を励磁してポールピース１７８同士の間に磁界を生じさせる。これにより、ポールピース１７８の間に設置された測定管１０に対して、被検出流体として導電率を有する液体を流すと、液体の運動方向と直交する方向に起電力を生じさせる。
【００９２】
なお図１１の例では、励磁コイル２２を２つ使用し、測定管１０の左右に設けているが、コイルを一とすることもできる。例えば図３０に示すようにコア１７８Ｂの両端で測定管１０Ｂを挟むようにすれば、コア１７８Ｂに捲回する励磁コイル２２Ｂを一とできる。この図に示す容量式電磁流量計も、図１１等と同様に、励磁回路２４Ｂで励磁コイル２２Ｂを励磁し、測定管１０Ｂを通過する被検出流体により生じる起電力を検出回路３４Ｂが電極３０Ｂで検出し、制御部４０Ｂに送出して表示部５１Ｂにて表示する。
【００９３】
さらに図１５に戻り、容量式電磁流量計は、本体ケース１１０の上面に、表示ユニット５０を固定している。本体ケース１１０の上面には、表示ユニット５０を固定するための螺子孔１２２をハウジング１２０の四隅に形成している。また、サイドカバー１３０の上端は、本体ケース１１０上面に固定された表示ユニット５０の表面と同一平面となるよう、窪ませた段差空間が形成されている。この段差空間は、表示ユニット５０の外形及び大きさとほぼ等しいか、これよりも若干大きく形成される。
（表示ユニット５０）
【００９４】
表示ユニット５０は被検出流体の流量等の情報を表示するための部材であり、図１４等に示すように表示部５１として表示画面５２を備える。図１４の例では表示画面５２に数値を表示する数値表示領域として、７セグメント式表示器を使用しており、流量等を数値で表示する。７セグメント式表示器には、検出した流量について、瞬時流量や積算流量等の数値を表示する。この図に示す表示画面５２は、７セグメント式表示器を２段備えており（５２ａ、５２ｂ）、積算流量と設定値とを同時に表示可能としている。ただ、７セグメント式表示器を１画面のみ設けて、積算流量や瞬時流量、設定値等の表示を切り替え可能とすることも可能であることはいうまでもない。
【００９５】
また表示画面５２は、被検出流体の流速や流れ方向を示す表示灯５３を備える。表示灯５３は、直線状のバー型に配置されたＬＥＤで構成される。表示灯５３は、例えば流量に応じた速さでＬＥＤを流れ方向に順次点灯、さらに消灯させ、流速と流れ方向を感覚的に表現できる。またバー状ＬＥＤに代わって、矢印形の表示灯等も利用できる。さらに、ＬＥＤ等を使用したセグメント式の表示画面５２に代わって、液晶や有機ＥＬ等を使用した表示画面とすることも可能である。このように表示画面５２には、流量等の数値のみならず矢印等の図形やイメージを併せて、あるいは択一的に表示させることができ、検出した流量等の情報をユーザに視認しやすい形で表示できる。
（設定部８０）
【００９６】
表示ユニット５０は、各種の設定を行う設定部８０として操作パネル５４を備えている。操作パネル５４は、各種の設定を行うためのキーやボタンを備えている。図１４等の例では、表示画面５２に４桁の７セグメント式表示器を２段に配置し、さらに右下に操作パネル５４を設け、十字方向にキーを配置している。この設定部８０は、後述する積算流量の初期値や所定のリセット値を設定するためのリセット設定部等として機能する。
【００９７】
なお、この例では表示画面５２を表示する表示回路に、検出回路３４及び励磁回路２４と接続されてこれらを制御する制御部４０を組み込んでいる。ただ、制御回路を個別の部材で構成し、本体ケース１１０内に組み込むことも可能であることは言うまでもない。また制御回路や検出回路、励磁回路等を統合することも可能である。
（出力部６０）
【００９８】
表示ユニット５０は出力部６０を備えている。この例では、出力部６０は制御出力、アナログ出力、タイムアウト出力を備え、各々の出力に応じた外部出力端子を備えている。制御出力は、容量式電磁流量計で外部機器のＯＮ／ＯＦＦ動作を直接制御するＯＮ／ＯＦＦ出力として使用できる。この場合は、検出された瞬時流量が所定値に達したときにＯＮ／ＯＦＦ出力を切り替えるように、ＨＩＧＨ／ＬＯＷの２つの状態に出力するスイッチとして機能する。スイッチ機能は、ノーマルオープン、ノーマルクローズのいずれとしてもよい。あるいは、制御出力として、検出された積算流量に応じたパルス電圧を出力することもできる。この場合は、外部の電圧入力機器に対して、積算流量で制御する用途等に利用できる。また、積算流量をリセットするリセット信号入力端子を備えてもよい。
【００９９】
一方、アナログ出力は、測定された瞬時流量や積算流量等に応じたアナログ電流を出力できる。この例では、瞬時流量が０〜定格値の範囲で変化すると、４〜２０ｍＡの範囲でアナログ電流を出力する。このため出力部６０は、アナログ電流出力回路６２を備える。アナログ電流は電圧信号に比べてノイズ耐性に優れており、これを外部に出力することで、データの記録や解析に利用できる。さらにタイムアウト出力は、後述するようにタイムアウト時にタイムアウト信号を出力する。
【０１００】
このように出力部６０は積算値出力部や瞬時値出力部として機能できる。なお出力部は、上記の制御出力、アナログ出力、タイムアウト出力のいずれかを省略したり、あるいはさらに別の出力端子を備えてもよい。さらに、各出力端子の出力状態を示す出力表示灯を設けてもよい。
（閾値設定部）
【０１０１】
さらに設定部８０は、流体検出手段で検出された被検出流体の流量に対して所定の閾値を設定するための閾値設定部として機能する。すなわち、検出された流量を、予め閾値設定部で設定された閾値と比較し、これを上回る（或いは下回る）と出力部から出力信号を出力するセンサとして動作できる。
（入力部７０）
【０１０２】
さらに表示ユニット５０は入力部７０を備えることもできる。入力部７０は、温度センサ等の外部機器からの入力信号や、積算値をリセットするためのリセット信号、各種設定情報等を入力するためのインターフェースである。入力部としては、データ通信可能な通信ユニットやＩ／Ｏ端子、メモリカード等が利用できる。
（表示ユニット５０）
【０１０３】
一方、表示ユニット５０としては、本体ケース１１０に表示ユニット５０を設ける一体型表示ユニット５０と、本体ケース１１０とは別の位置に表示ユニットを配置する分離型表示ユニット５０Ｂとが利用できる。図２５に、一体型表示ユニット５０の分解斜視図を示す。
（一体型表示ユニット５０）
【０１０４】
この図に示す一体型表示ユニット５０は、フロントケース５５と、電源ケーブル５６と、表示基板５７と、電源基板５８とを備える。フロントケース５５は、表示ユニット５０の筐体であり、表示基板５７を内部に保持すると共に、開口窓を通じて表示基板５７上に設けられた７セグメント式表示器が外部に表出するように位置決めして固定する。また表示基板５７の裏面には電源基板５８が離間して配置される。電源ケーブル５６は、容量式電磁流量計を駆動するための外部電源と接続されて、容量式電磁流量計に電力を供給する。表示基板５７は、７セグメント式表示器や各種インジケータを構成するＬＥＤ等の表示素子の駆動回路や、操作パネル５４のスイッチ等を含む電子部品やＣＰＵ等の制御部品が実装されている。さらに、表示基板５７と別に電源基板５８が用意され、電源回路部品が電源基板５８に実装される。表示用駆動回路を実装した表示基板５７と、電源回路を実装した電源基板５８とを分離することにより、電源回路の発熱を表示回路の電子部品から分離できる。
（択一固定機構）
【０１０５】
表示ユニット５０は、容量式電磁流量計の取り付け位置や姿勢に応じて、ユーザが表示画面５２を目視しやすい姿勢に表示ユニット５０の取り付け方向を変更可能としている。図２６に、容量式電磁流量計の本体ケース１１０に、表示ユニット５０を固定する様子を示す。図２６（ａ）は、分離型表示ユニット５０Ｂ、図２６（ｂ）は一体型表示ユニット５０を固定する状態、非検出流体の流れ方向と水平に固定する状態、図２６（ｃ）は図２６（ｂ）と同じ一体型表示ユニット５０を、非検出流体の流れ方向と垂直な姿勢に固定する状態を、それぞれ示している。
【０１０６】
具体的には、表示ユニット５０及び本体ケース１１０上面の段差空間をほぼ正方形状として、表示ユニット５０の取り付け角度を９０°回転させても、固定可能としている。このため、表示ユニット５０を本体ケース１１０上面に固定するための螺子孔１２２は、正確に四隅に穿孔されている。これにより、表示ユニット５０を９０°回転させた姿勢でも本体ケース１１０に固定でき、表示画面５２の表示方向を変更できる。すなわち、被検出流体の流れ方向（例えば上下又は左右）に沿う姿勢に測定管１０を固定すると共に、この容量式電磁流量計に固定する表示ユニット５０の姿勢は、ユーザが表示画面５２を目視しやすい方向に固定できる。
【０１０７】
従来、容量式電磁流量計を配管等に固定する際、容量式電磁流量計が横置きの姿勢のみならず、縦置きの姿勢で固定されることもあった。この場合、表示器が縦方向に配置されるため、横書きで表示される数値が読みづらくなるという問題があった。一方、上述した特許文献２に示すように、縦横いずれの方向でも表示画面５２を視認できるよう、表示ユニット５０を本体ケース１１０と回転させる機構を備えた流量計も存在したが、回転機構が必要となり、その分構造が複雑となり、コストアップやサイズの大型化等の問題があった。これに対し、上記の構成では、取り付け姿勢を変更してねじ止めするという極めて簡単な構成であるため、部品点数が増えることもなく、小型化を実現しつつ、表示画面５２が水平となるように、すなわちユーザが直立した姿勢から目視できる姿勢に、固定することができ、視認性がよくなる。
【０１０８】
また、必ずしもユーザが見て水平位置に固定する必要はなく、設置位置やユーザの視認方向等に応じて、適切な姿勢に固定できることは言うまでもない。このように、表示部を本体ケースに対して回転させる構造等を必要とせず、９０°単位で縦、横いずれかの姿勢を選択して固定する方式のため、容量式電磁流量計の設置方向に応じて見易い方向に表示部を固定できると共に、固定位置を変更するための構造を簡素化でき、装置の小型化に寄与する。
【０１０９】
なお、表示ユニット５０を固定する方法は四隅の螺合に限られず、例えば正方形の各辺の中間に螺子孔を穿孔したり、フック等による係合や嵌合とすることもできる。
【０１１０】
また、必ずしも一の表示ユニットの取り付け角度を変更する構成に限られず、例えば水平方向表示用の表示ユニット、垂直方向表示用の表示ユニットを個別に用意し、用途に応じて適切な表示ユニットを選択して固定するように構成してもよい。この構成であれば９０°回転可能な構成とする必要がないので、本体ケースの上面形状をほぼ正方形状とする必要がなく、本体ケースの形状を長方形状等様々な形状とすることができる利点が得られる。
【０１１１】
さらに、本体ケース１１０に固定する表示ユニット５０を交換式とできる。これにより、本体ケース１１０は一体型、分離型のいずれの表示ユニット５０に対しても共通に使用でき、部材の共通化を図れるという利点が得られる。
（分離型表示ユニット５０Ｂ）
【０１１２】
図２６（ａ）は、分離型の表示ユニット５０Ｂの一例を示している。分離型表示ユニット５０Ｂは、図２７に示すように表示画面５２を本体ケース１１０から離間させて、本体ケース１１０には表示パネル５０Ｃを配置し、ケーブル等により電気信号をやりとりして、本体ケース１１０と離れた位置で流量等の情報を表示画面５２に表示する。表示パネル５０Ｃは、上述した一体型表示ユニット５０と同様の構成とできる。
【０１１３】
図２８に、分離型表示ユニットを使用した電磁流量計２００のブロック図を示す。この図に示す電磁流量計２００は、本体ケースについては、上述した図１３に係る一体型表示ユニットを使用した電磁流量計の本体ケース１１０と同じものが使用でき、詳細説明は省略する。図２８のブロック図では、表示ユニット５０Ｂに、Ａ／Ｄ変換器３８Ｂと、制御部４０Ｃと、表示部として動作表示画面５２Ｂと、出力部としてアナログ電流出力回路６２Ｂと、通信インターフェース３としてシリアル通信回路６３を備える。シリアル通信回路６３は、表示パネル５０Ｃとデータ通信を行い、表示パネル５０Ｃで表示すべき必要なデータを送信する。
【０１１４】
図２６（ａ）の例では、７セグメント式表示器に代わって、本体ケース１１０の上面に動作表示画面５２Ｂとして、被検出流体の通過を示すインジケータ５３Ｂを設けている。動作表示画面５２Ｂは、流量を検出中であること等、容量式電磁流量計の動作状態を示す他、被検出流体の移動方向を示すことができる。図２６（ａ）の例ではインジケータ５３Ｂとして、測定管１０の検出方向に沿って矢印状の表示灯を４つ水平に並べており、ＬＥＤ等によって表示灯を点灯させる。インジケータ５３Ｂは、被検出流体の通過方向に向かってインジケータ５３Ｂを点滅させ、光を移動させるように点灯させることによって流れ方向を視覚的に表示する。
【０１１５】
例えば、検出方向に沿って被検出流体が流れている場合は表示灯を青色に点灯させ、一方被検出流体が逆方向に流れている場合は赤色に表示させる。また、表示灯の点滅パターンを動的に変化させて被検出流体の移動方向を表示させることで、さらに視覚的に流体の移動を容易に認識することができる。
【０１１６】
分離型表示ユニット５０Ｂを構成する動作表示画面５２Ｂの分解斜視図を図２９に示す。この図に示す分離型表示ユニット５０Ｂは、フロントケース５５Ｂと、表示基板５７Ｂと、電源基板５８Ｂと、電源ケーブル５６Ｂと、温度センサケーブル５９Ｂとを備える。フロントケース５５Ｂは、インジケータ５３Ｂをインサート成形している。表示基板５７Ｂや電源基板５８Ｂは、上述した一体型表示ユニット５０と同様の部品を実装して構成できる。さらにこの例では、被検出流体の温度を検出する温度センサからの入力信号を温度センサケーブル５９Ｂを介して入力部７０に入力し、被検出流体の温度を、離間して配置した表示パネル５０Ｃ側に送出して表示させることもできる。
【０１１７】
なお、本体ケース上面の動作表示画面からインジケータを省いたり、逆に分離型表示ユニットであっても本体ケース側に流量等を表示する表示画面を設けること、すなわち表示ユニットを本体ケースと、それ以外の位置の２カ所に設けることも可能であることは言うまでもない。
【０１１８】
なお上記では容量式電磁流量計に適用した例を説明したが、本発明はこれに限られず接液式の電磁流量計やその他の流量検出手段を備える電磁流量計、例えばタービン式、カルマン渦式、ダイヤフラム式、パドル式、超音波式等、様々な既知のセンサを適宜採用することができる。さらに、液体に限られず気体の流量を検出する流量センサにも適用できる。さらにまた、流量センサに限られず、光電センサ、近接センサ、圧力センサ、変位センサ、温度センサ、画像センサ等の各種センサ装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明のセンサ装置、センサシステム及び異種物理量を検出可能なセンサ装置の接続方法は、導電性液体の流量を検出する容量式電磁流量計として好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】流量センサ同士を接続した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るセンサ装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るセンサ装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るセンサ装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係るセンサ装置のブロック図である。
【図６】センサ装置が接続先機器の自動認識を行う様子を示すタイミングチャートである。
【図７】センサ装置が接続先機器の自動認識を行う手順を示すフローチャートである。
【図８】センサシステムの一例を示す模式図である。
【図９】センサシステムの他の例を示す模式図である。
【図１０】センサシステムのさらに他の例を示す模式図である。
【図１１】電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図１２】本体ケースの断面図である。
【図１３】容量式電磁流量計の詳細なブロック図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る電磁流量計を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す電磁流量計の表示ユニットを外した分解斜視図である。
【図１６】図１５の本体ケースから口金と補強板を外した分解斜視図である。
【図１７】サイドカバーを本体カバーで固定する状態を示す分解斜視図である。
【図１８】ハウジングを本体カバーで保持する状態を示す断面図である。る。
【図１９】測定管の斜視図及び電極を外した分解斜視図である。
【図２０】図１６の本体ケースの分解斜視図である。
【図２１】プリアンプモジュールの分解斜視図である。
【図２２】励磁モジュールの斜視図である。
【図２３】励磁プレートの斜視図である。
【図２４】励磁コイルの分解斜視図である。
【図２５】一体型表示ユニットの分解斜視図である。
【図２６】電磁流量計の本体ケースに、表示ユニットを固定する様子を示す斜視図である。
【図２７】分離型表示ユニットを使用した電磁流量計を示す斜視図である。
【図２８】分離型表示ユニットを使用した電磁流量計を示すブロック図である。
【図２９】分離型表示ユニットの分解斜視図である。
【図３０】電磁流量計の他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００、２００…電磁流量計；３００…センサ装置；４００…流量センサ
１…検出ブロック；２…演算ブロック；３、３Ｄ…通信インターフェース
４…接続部；５、５Ｂ…ヘッド接続インターフェース
１０、１０Ｂ…測定管；１２…突起；１４…段差
２２、２２Ｂ…励磁コイル；２４、２４Ｂ…励磁回路；２５…励磁電源
２６…初期励磁電源；２７…励磁継続電源；２８…励磁極性切替回路；２９…定電流回路
３０、３０Ｂ…電極；３２…リード片；３４、３４Ｂ…検出回路
３５…差動増幅器；３６…増幅器；３７…周期性リセット回路
３８、３８Ｂ…Ａ／Ｄ変換器
４０、４０Ｂ、４０Ｃ…制御部；４２…メモリ部
５０…表示ユニット；５０Ｂ…分離型表示ユニット；５０Ｃ…表示パネル
５１、５１Ｂ…表示部；５２…表示画面
５２ａ…上段の７セグメント式表示器；５２ｂ…下段の７セグメント式表示器
５２Ｂ…動作表示画面
５３…表示灯；５３Ｂ…インジケータ
５４…操作パネル
５５、５５Ｂ…フロントケース；５６、５６Ｂ…電源ケーブル
５７、５７Ｂ…表示基板；５８、５８Ｂ…電源基板；５９Ｂ…温度センサケーブル
６０…出力部；６１…外部出力回路；６２、６２Ｂ…アナログ電流出力回路
６３…シリアル通信回路
７０…入力部
８０…設定部
１１０…本体ケース；１１１…流路口；１１２…螺子溝
１２０…ハウジング；１２１…貫通孔；１２２…螺子孔
１３０…サイドカバー
１４０…ヨーク蓋；１４２…補強板；１４４…液アース端子
１５０、１５１、１５２、１５３…本体カバー；１５５…側板；１５６…螺子孔
１６０…プリアンプモジュール；１６１…シールドケース；１６２…シールドカバー
１６３…プリアンプ；１６４…プリアンプ基板；１６５…プリアンプ基板ホルダ
１６６…電極保護シート
１７０…励磁モジュール
１７２…コイルケース
１７２ａ、１７２ｂ…平板；１７２ｃ…コイル捲回空間；１７２ｄ…ポールピース挿入口
１７４…励磁プレート
１７４ａ…対向片；１７４ｂ…連結片；１７４ｃ…ヨーク片；１７４ｄ…開口部
１７６…中継基板；１７８…ポールピース
１７８ａ…ポールピースコア；１７８ｂ…平板
１７８Ｂ…コア
２０２…センサ部；２０４、２０４Ｂ…センサ駆動回路；２０６…アンプ回路
２０８…電源回路；２０９…電源回路
２１０、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ…本体ケース；２１１、２１１Ｃ…ヘッドケース
２３４…検出回路；２３４Ｂ…センサ計測回路；２３７…リセット回路
２４０…制御部；２４２…メモリ部
２５１…表示部；２５１ａ…７セグメント式表示器
２６０…出力部；２６０Ａ…過電流検知回路
２７０…入力部
２８０…設定部
Ａ…圧力センサ；Ｂ…流量センサ；Ｃ…温度センサ；Ｄ…圧力コントローラ
Ｈ…配管；Ｋ…金型
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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