JP2005321239A - 温度伝送器 - Google Patents

Abstract

【課題】流路の温度を測定するための測温抵抗体あるいは熱電対を並列接続して配置するようにしたことでバックアップ機能を持たせた演算処理手段を備えた温度伝送器を提供する。
【解決手段】 温度伝送器は、流路内に設置される測温抵抗体で検出された検出信号を演算処理して温度抵抗値を算出する演算処理手段と、を備えた温度伝送器であって、測温抵抗体は、２つの測温抵抗体を並列に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度伝送器に関し、詳しくは測温抵抗体による温度測定に係り、温度測定の信頼性を高めた温度伝送器に関するものである。

従来技術における温度伝送器あるいは温度変換器は、測定する流路内に複数の測温抵抗体を配置し、それぞれの測温抵抗体に演算処理手段を備えた構成になっている。その構成は、図５に示すように、流路１０内に設置した３線式の測温抵抗体Ｐｔ１００（１）と、この測温抵抗体Ｐｔ１００（１）に接続したマルチプレクサ１１ａと、マルチプレクサ１１ａで得られた測温抵抗体Ｐｔ１００（１）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２ａと、温度変換回路部１２ａで変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３ａと、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４ａと、制御部１４ａにより演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５ａと、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６ａとから構成されている。
この構成を２つ揃えて、片方がバックアップとして作用する構成になっている。実施例におけるバックアップは、流路１０内に設置した３線式の測温抵抗体Ｐｔ１００（２）と、この測温抵抗体Ｐｔ１００（２）に接続したマルチプレクサ１１ｂと、マルチプレクサ１１ｂで得られた測温抵抗体Ｐｔ１００（２）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２ｂと、温度変換回路部１２ｂで変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３ｂと、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４ｂと、制御部１４ｂにより演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５ｂと、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６ｂとから構成されている。
このようにして、一方の測温抵抗体の断線や故障などに備えてもう一方をバックアップとして常時作用させることで、測温抵抗体の断線や故障に即座に対応できる体制を整えている。

図６に示すものは、測温抵抗体を２つ設けて、スイッチングして使用するというもので、演算処理手段を１つで構成したものであり、３線式からなる２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）と、この２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）を切替える切替器１７と、切替器１７で切替えられた測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）に接続したマルチプレクサ１１と、マルチプレクサ１１で得られた測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２と、温度変換回路部１２で変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３と、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４と、制御部１４により演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５と、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６とから構成されている。

このように、測温抵抗体を常時２つ用意しておき、必要なときに切替えるようにしたことで、１つの測温抵抗体が断線等しても、もう一方の測温抵抗体に切替えることで、温度の測定を継続することができるのである。

図７に示すものは、熱電対を２つ設けて、それぞれの熱電対に対して演算処理手段を備えた構成になっており、その構成は流路１０内に設置した１つの熱電対Ｔｃセンサ（１）と、この熱電対Ｔｃセンサ（１）に接続したマルチプレクサ１１ａと、マルチプレクサ１１ａで得られた熱電対Ｔｃセンサ（１）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２ａと、温度変換回路部１２ａで変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３ａと、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４ａと、制御部１４ａにより演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５ａと、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６ａとから構成されている。
この構成を２つ揃えて、片方の熱電対及び演算処理手段がバックアップとして作用する構成になっている。実施例におけるバックアップは、流路１０内に設置した熱電対Ｔｃセンサ（２）と、この熱電対Ｔｃセンサ（２）に接続したマルチプレクサ１１ｂと、マルチプレクサ１１ｂで得られた熱電対Ｔｃセンサ（２）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２ｂと、温度変換回路部１２ｂで変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３ｂと、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４ｂと、制御部１４ｂにより演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５ｂと、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６ｂとから構成されている。
このように、一方の熱電対の断線や故障などに備えてもう一方をバックアップとして常時作用させることで、熱電対の断線や故障に即座に対応できる体制を整えている。

図８に示すものは、熱電対を２つ設けて、スイッチングして使用するというもので、演算処理手段を１つで構成したものであり、測定する流路１０内に配置した２つの熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）と、この２つの熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）を切替える切替器１７と、切替器１７で切替えられた熱電対Ｔｃセンサ（１）（、Ｔｃセンサ（２））に接続したマルチプレクサ１１と、マルチプレクサ１１で得られた熱電対Ｔｃセンサ（１）（Ｔｃセンサ（２））の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２と、温度変換回路部１２で変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３と、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４と、制御部１４により演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５と、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６とから構成されている。

このように、熱電対を常時２つ用意しておき、必要なときに切替えるようにしたことで、１つの熱電対が断線等しても、もう一方の熱電対に切替えることで、温度の測定を継続することができるのである。

特開２００３−４２８５５号公報（第３頁〜４頁 第２図）

しかし、従来技術で説明した測温抵抗体による温度測定あるいは熱電対による温度測定において、測温抵抗体あるいは熱電対の断線や故障などに備えてバックアップ用の測温抵抗体あるいは熱電対を設置する場合には、２つの温度測定回路（温度変換器や温度伝送器）を設けるか又は２入力タイプの温度入力回路（温度変換器や温度伝送器）を用いる必要があり、予備としての温度測定回路の増加あるいは、２つの測温抵抗体あるいは２つの熱電対を用いる場合には切替える回路が必要で、その分回路構成が複雑になっているという問題がある。

従って、測温抵抗体あるいは熱電対による温度測定において、２つの測温抵抗体あるいは２つの熱電対を並列接続して１つの温度入力回路（温度変換器や温度伝送器）で測定させることにより、設置コストの削減と温度測定の信頼性を高めることに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の温度伝送器は、次に示す構成にしたことである。
（１）温度伝送器は、流路内に設置される測温抵抗体で検出された検出信号を演算処理して温度抵抗値を算出する演算処理手段を備えた温度伝送器であって、前記測温抵抗体は、複数の測温抵抗体を並列に接続したことである。
（２）前記複数の測温抵抗体は、２つの測温抵抗体であることを特徴とする（１）に記載の温度伝送器。
（３）前記演算処理手段は、前記複数の測温抵抗体が２つの測温抵抗体であるときに、この２つの測温抵抗体を並列に接続したときには、その抵抗値を２倍にした値で読み替えた検出信号にすることを特徴とする（１）又は（２）に記載の温度伝送器。
（４）前記演算処理手段は、複数の測温抵抗体が２つの測温抵抗体であるときに、この２つの測温抵抗体のいずれかが断線した場合に発生する急激な抵抗値変化を検出する抵抗値検出手段を備え、該抵抗値検出手段により急激な抵抗値の変化を検出したときに、１つの測温抵抗体入力の場合の温度演算モードに遷移させるようにしたことを特徴とする（１）又は（３）に記載の温度伝送器。

（５）温度伝送器は、流路内に設置される熱電対で検出された検出信号を演算処理して温度抵抗値を算出する演算処理手段と、を備えた温度伝送器であって、前記熱電対は、複数の熱電対を並列に接続したことを特徴とする温度伝送器。
（６）前記複数の熱電対は、２つの熱電対であることを特徴とする（５）に記載の温度伝送器。
（７）前記演算処理手段には、複数の熱電対に定期的に所定の電流を流して、熱電対の抵抗値を測定し、その抵抗値の変化から熱電対の断線を検知する抵抗値検出手段を備えたことを特徴とする（５）又は（６）に記載の温度伝送器。

本発明の温度伝送器は、複数の測温抵抗体あるいは熱電対、具体的には２つの測温抵抗体あるいは２つの熱電対を並列に接続して、どちらかの測温抵抗体あるいは熱電対が断線等したことを演算処理手段で検出するようにしたことで、１入力タイプの演算処理手段でもバックアップ機能を持たせることが可能になり、設置費用のコストダウンが可能になる。

以下、本発明の第１の実施例の温度伝送器について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明の第１の実施例の温度伝送器は、図１に示すように、複数の測温抵抗体、実施例の場合２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）を並列に接続した構成にして、その信号処理する回路群の演算処理手段を１つにした１入力タイプの演算処理手段にしたものである。その構成は、測定する流路１０内に設置した並列接続した２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）と、この測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）に接続したマルチプレクサ１１と、マルチプレクサ１１で得られた測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２と、温度変換回路部１２で変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３と、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４と、制御部１４により演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５と、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６とから構成されている。
このようにして、２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）を並列に接続した構成にすると、演算処理手段側からみた測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）の抵抗値は測温抵抗体が１つの場合の半分の抵抗値となる。そのため、制御部１４においては抵抗値を２倍にして温度値に読み替えて制御することで、正常な温度値が得られる。

又、この制御部１４には、２つの測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）のいずれかが断線した場合に発生する急激な抵抗値変化を検出する抵抗値検出手段を備え、この抵抗値検出手段により急激な抵抗値の変化を検出したときに、１つの測温抵抗体入力の場合の温度演算モードに遷移させるように制御する。

上記構成からなる並列接続した測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）を備えた演算処理手段における動作について、図１に示すブロック図を参照して、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、並列接続してある測温抵抗体Ｐｔ１００（１）、Ｐｔ１００（２）からの信号を得た温度変換回路部１２においては、その信号を電圧値に変換して、Ａ／Ｄ変換部１３によりディジタル値に変換する（ステップＳＴ１１）

Ａ／Ｄ変換部１３でディジタル値に変換された信号は、制御部１４において、抵抗値演算が行われる（ステップＳＴ１２）。
そして、配置してある測温抵抗体Ｐｔ１００（１）（、Ｐｔ１００（２））が並列接続したものでないときには、通常の温度演算を行う（ステップＳＴ１３、ＳＴ１４）。

ステップＳＴ１３で、配置してある測温抵抗体が並列接続したものであるときには、急激な抵抗値の変化があるか否かを検出する（ステップＳＴ１５）。急激な抵抗値の変化があるときにはアラームを発生させ、１つの測温抵抗体入力の場合の通常温度演算モードに遷移する（ステップＳＴ１５、ＳＴ１６、ＳＴ１４）。

ステップＳＴ１５で急激な抵抗値の変化がないときには、並列接続した測温抵抗体で並列温度演算モードで温度演算をする（ステップＳＴ１７）。

尚、上記実施例において３線式の測温抵抗体を用いたが、これに限定されることなく、例えば、２線式、４線式の測温抵抗体であってもよい。

次に、本願発明の第２の実施例の温度伝送器について、図面を参照して説明する。

第２の実施例の温度伝送器は、図３に示すように、複数の熱電対、実施例の場合２つの熱電対を並列に接続した構成にして、その信号処理する回路群の演算処理手段を１つにした１入力タイプの演算処理手段にしたものである。その構成は、測定する流路１０内に設置した並列接続した２つの熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）と、この熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）の抵抗値を電圧値に変換する温度変換回路部１２と、温度変換回路部１２で変換された信号をディジタル値にして出力するＡＤ変換部１３と、ディジタル値にされた信号を演算処理するＣＰＵを備えた制御部１４と、制御部１４により演算処理された信号を一次コイルに印加し、二次コイルに誘起発生させる絶縁回路１５と、二次コイルの信号を出力する電源・出力回路部１６とから構成されている。
このようにして、２つの熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）を並列に接続した構成にすると、演算処理手段からみた熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）の起電力は熱電対が１つの場合と変わらない。従って、両方の熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）が断線しない限り正常な温度値が得られる。然し、このままでは２つの熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）が断線しないと断線検知ができないので、熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）に定期的に電流を流し、熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）の抵抗値を測定し、測定値の変化から断線を検知する抵抗値検出手段を備えるようにする。

この動作について、図３に示すブロック図を参照して、図４に示すフローチャートに基づいて、以下説明する。

先ず、並列接続してある熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）からの信号を得た温度変換回路部１２においては、その信号を電圧値に変換して、Ａ／Ｄ変換部１３によりディジタル値に変換する（ステップＳＴ２１）

Ａ／Ｄ変換部１３でディジタル値に変換された信号は、制御部１４において、温度演算が行われる（ステップＳＴ２２）。
そして、複数の熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）に定期的に所定の電流を流して、熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）の抵抗値を測定する（ステップＳＴ２３）。

ステップＳＴ２３で電流を流して得られた熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）の抵抗値に変化があったときには、アラームを発生させ、配線検査やセンサ交換等を要求する（ステップＳＴ２４、ＳＴ２５、ＳＴ２６）。

ステップＳＴ２４で、熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）に電流を流したときの抵抗値に変化がないときには、再びステップＳＴ２１に戻り熱電対Ｔｃセンサ（１）、Ｔｃセンサ（２）からの信号をディジタル値に変換して温度演算を行うことを繰り返す。

このようにして、１入力タイプの演算処理手段において熱電対の断線などによるバックアップ機能を、大幅なコストや必要スペースを増加することなく持たせることができるのである。

測温抵抗体あるいは熱電対を用いて流路の温度を測定する際に、これらを並列接続することで、１つの演算処理手段を用いて、バックアップ機能も兼ねた構成にした温度伝送器を提供する。

本願発明の第１の実施例の温度伝送器のブロック図である。 同、温度伝送器の動作を示したフローチャートである。 本願発明の第２の実施例の温度伝送器のブロック図である。 同、温度伝送器の動作を示したフローチャートである。 従来技術における複数の測温抵抗体のそれぞれに演算処理手段を備えた構成のブロック図である。 従来技術における複数の測温抵抗体のそれぞれを切替える切替器を備えた演算処理手段のブロック図である。 従来技術における複数の熱電対のそれぞれに演算処理手段を備えた構成のブロック図である。 従来技術における複数の熱電対のそれぞれを切替える切替器を備えた演算処理手段のブロック図である。

符号の説明

１１ マルチプレクサ
１２ 温度変換回路部
１３ Ａ／Ｄ変換回路部
１４ 制御部
１５ 絶縁回路
１６ 電源・出力回路部
Ｐｔ１００（１） 測温抵抗体
Ｐｔ１００（２） 測温抵抗体
Ｔｃセンサ（１） 熱電対
Ｔｃセンサ（２） 熱電対。

Claims (7)

1. 流路内に設置される測温抵抗体で検出された検出信号を演算処理して温度抵抗値を算出する演算処理手段を備えた温度伝送器であって、
   前記測温抵抗体は、複数の測温抵抗体を並列に接続したことを特徴とする温度伝送器。
2. 前記複数の測温抵抗体は、２つの測温抵抗体であることを特徴とする請求項１に記載の温度伝送器。
3. 前記演算処理手段は、前記複数の測温抵抗体が２つの測温抵抗体であるときに、この２つの測温抵抗体を並列に接続したときには、その抵抗値を２倍にした値で読み替えた検出信号にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度伝送器。
4. 前記演算処理手段は、複数の測温抵抗体が２つの測温抵抗体であるときに、この２つの測温抵抗体のいずれかが断線した場合に発生する急激な抵抗値変化を検出する抵抗値検出手段を備え、該抵抗値検出手段により急激な抵抗値の変化を検出したときに、１つの測温抵抗体入力の場合の温度演算モードに遷移させるようにしたことを特徴とする請求項１又は３に記載の温度伝送器。
5. 流路内に設置される熱電対で検出された検出信号を演算処理して温度抵抗値を算出する演算処理手段を備えた温度伝送器であって、
   前記熱電対は、複数の熱電対を並列に接続したことを特徴とする温度伝送器。
6. 前記複数の熱電対は、２つの熱電対であることを特徴とする請求項５に記載の温度伝送器。
7. 前記演算処理手段には、複数の熱電対に定期的に所定の電流を流して、熱電対の抵抗値を測定し、その抵抗値の変化から熱電対の断線を検知する抵抗値検出手段を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の温度伝送器。
   

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