JP2012037275A

JP2012037275A - 内圧防爆型測定機器

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Publication number: JP2012037275A
Application number: JP2010175386A
Authority: JP
Inventors: Taro Endo; 太郎遠藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-02-23

Abstract

【課題】電池を内蔵ぜす、かつ停電復帰後にユーザーによる時刻設定を行わないで、測定値と測定時刻を出力する内圧防爆型測定機器の提供を目的とする。
【解決手段】測定値とこの測定値の測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器１００において、外部の時刻発生装置２００、２１０から定期的に時刻情報を受信する時刻受信部１１０と、測定値を求め、時刻受信部１１０によって受信された時刻情報を測定時刻として取得する測定値演算部１２０と、測定値演算部１２０によって求められた測定値および取得された測定時刻を記憶する記憶部１３０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定値と測定時刻を出力する内圧防爆型測定機器に関し、特に、内蔵電池によるバックアップに頼らずに測定時刻を得ることができる内圧防爆型測定機器に関する。

測定機器には様々な種類の機器が存在するが、その一種である分析計にはプロセスガスクロマトグラフ分析計などが知られている。このような分析計の内部を動作させるための電源に、外部から供給される外部電源および内蔵された電池の両方が用いられる。

被測定対象を分析するためのセンサ、測定値を演算するＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）、タイマーおよび出力回路などは、外部電源から電源が供給されて動作する。タイマーは、測定時刻を得るために用いられ、停電によって外部電源からの電源供給が断たれた場合、内蔵電池から電源供給を受けて動作を継続する。

このようなタイマーが必要なのは以下の理由による。プロセスガスクロマトグラフ分析計は、被測定ガスをゆっくり移動させて測定するので、測定周期が３０分と長くなる場合がある。

このため、ユーザーは、出力または表示された測定値がいつ測定されたのかを示す測定時刻を知りたいという要求がある。この要求に基づいて、分析計は測定値とその測定時刻とを記憶し、出力を行う。

分析計は、タイマーがカウントしたカウント値を用いて測定時刻を得ている。そして、タイマーが外部電源のみから電源供給を受けていると、停電時にカウントを継続できず、正確な測定時刻が得られなくなってしまう。このため、上述したように、タイマーは、停電時に内蔵電池から電源供給を受けてカウントを継続し、正確な測定時刻を得られるようにしている。

停電時に、タイマーへの電源供給が、外部電源から内蔵電池に切り替わる動作について、図２の構成図を用いて説明する。図２は、タイマー、電池などを含む内圧防爆型測定機器１（分析計）の構成図を示す。

図２において、外部電源（図示しない）からの供給電圧をＶＤとし、電圧ＶＤと電池２の電池電圧とは等しい。外部電源から供給されている間、ＰＮＰトランジスタ４はオフ（遮断）し、タイマー３は電圧ＶＤによって駆動されてカウントを行う。

つぎに、停電した場合、電圧ＶＤはゼロボルトに低下するので、ＰＮＰトランジスタ４はオン（導通）する。そして、電池２の電池電圧は、抵抗５およびＰＮＰトランジスタ４を介してタイマー３に供給され、タイマー３はカウントを継続する。このように、停電中および停電から復帰してもカウントは継続されるので、正確な測定時刻を得ることができる。

なお、特許文献１には、時間計測に用いられるクロック発生器と電池とを備えた分析計が記載されている。

実開平５−６２８７６号公報

しかし、電池を内蔵することによって、定期的な電池交換を必要とすること、また、電池からの液漏れが発生した場合、他の回路などに腐食などを発生させ最悪火災などの事故に至る、という問題がある。

さらに、内圧防爆型測定機器では、電池の有する電気エネルギーによって周囲に爆発を発生させないという防爆要件を満足するために、電池や電池で駆動するタイマーなどの回路と他の回路とを離さなければならない（沿面距離、空間距離の確保）。このため、内部回路の占有面積が大きくなり、内圧防爆型測定機器が大型になるという問題がある。

このような問題を避けるために電池を内蔵しないことも考えられるが、電池を内蔵しない場合、停電時にタイマーは動作しないので、停電復帰後、ユーザーは時刻を再設定しなければならないという問題がある。

本発明は、電池を内蔵ぜす、かつ停電復帰後にユーザーによる時刻設定を行わないで、測定値と測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器の提供を目的とするものである。

このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
測定値とこの測定値の測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器において、
外部の時刻発生装置から定期的に時刻情報を受信する時刻受信部と、
前記測定値を求め、前記時刻受信部によって受信された前記時刻情報を前記測定時刻として取得する測定値演算部と、
前記測定値演算部によって求められた前記測定値および取得された前記測定時刻を記憶する記憶部と、
を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、
外部の電源発生装置から入力された電源を安定化して前記内圧防爆型測定機器の各部に供給する電源部と、この電源部から前記各部に供給される電圧の起動を検出する起動検出部とを備え、
前記測定値演算部は、前記起動検出部によって検出された起動検出信号を受け取った後、前記測定値を求める前に、前記時刻受信部によって受信された前記時刻情報を起動時刻として取得し、
前記記憶部は、前記測定値演算部によって取得された前記起動時刻を記憶する、
ことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記電源部は、前記内圧防爆型測定機器の内部圧力が所定値以上の場合、前記外部の電源発生装置から前記電源が入力され、前記所定値以下の場合、前記電源が入力されない、
ことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、
前記時刻受信部は、前記外部の時刻発生装置として、グローバルポジショニングシステム用通信衛星または標準電波局から定期的に前記時刻情報を受信する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、外部の時刻発生装置から定期的に時刻情報を受信し、この時刻情報を用いて測定時刻とすることによって、電池を内蔵ぜす、かつ停電復帰後にユーザーによる時刻設定を行わないで、測定値と測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器を実現できる。

本発明を適用した内圧防爆型測定機器と外部電源発生装置の構成図の例である。背景技術で示した内圧防爆型測定機器の構成図の例である。

本実施例を適用した内圧防爆型測定機器について、図１を用いて説明する。図１は内圧防爆型測定機器１００と外部電源発生装置３００との構成図である。

図１において、内圧防爆型測定機器１００は、時刻受信部１１０、測定値演算部（ＣＰＵ）１２０、記憶部１３０、出力部１４０、分析センサ部１５０、電源部１６０、起動検出部１７０および圧力検出部１８０を備える。なお、内圧防爆型測定機器１００には、図２に示した電池は存在しない。

測定値演算部（ＣＰＵ）１２０は、時刻受信部１１０、記憶部１３０、出力部１４０、分析センサ部１５０および起動検出部１７０に接続される。時刻受信部１１０は、外部のＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）用通信衛星２００または標準電波局２１０から時刻情報信号を受信する。分析センサ部１５０は、被測定対象Ｍが入力される。

電源部１６０は、外部電源発生装置３００から電源が入力され、この電源を安定化して直流電圧ＶＰに変換し、直流電圧ＶＰを内圧防爆型測定機器１００内の各部に供給する。さらに、直流電圧ＶＰの起動検出のために、電源部１６０と起動検出部１７０とが接続される。

圧力検出部１８０は、内圧防爆型測定機器１００内部の圧力Ｐが入力され、検出した圧力値を外部電源発生装置３００のスイッチ制御部３３０へ出力する。

つぎに、内圧防爆型測定機器１００の動作について説明する。分析センサ部１５０は、例えば、ガスクロマトグラフィー法によって被測定対象Ｍの成分を検出するセンサであり、成分検出信号を測定値演算部１２０へ出力する。

測定値演算部１２０は、成分検出信号を受け取り、これに基づいて被測定対象Ｍの成分値（測定値）を演算する。

一方、内圧防爆型測定機器１００は、測定時刻を得るために以下の動作を行う。内圧防爆型測定機器１００の外部に位置するＧＰＳ用通信衛星２００および標準電波局２１０（例えば、日本の場合はＪＪＹ（登録商標））は、現在の時刻情報を定期的に発する時刻発生装置の例である。

時刻受信部１１０は、ＧＰＳ用通信衛星２００または標準電波局２１０から定期的に発せられる時刻情報信号を受信し格納する。時刻受信部１１０は、例えば、アンテナおよび時刻情報格納部（いずれも図示しない）から構成されている。

そして、測定値演算部１２０は、被測定対象Ｍの成分値を演算した後、時刻受信部１１０よって受信および格納された時刻情報を取得する。

測定値演算部１２０は、取得した時刻情報を被測定対象Ｍを測定したときの測定時刻とし、この測定時刻と被測定対象Ｍの成分値とを出力部１４０を介して出力する（表示を含む）とともに、記憶部１３０に記憶させる。

このように、外部の時刻発生装置から定期的に時刻情報を時刻受信部１１０によって受信し、この時刻情報を測定時刻とすることによって、電池を内蔵しないで、測定値と測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器を実現できる。

さらに、外部電源発生装置３００の入力源である交流電源４００が停電して、外部電源発生装置３００から電源部１６０への電源入力が無くなっても、停電復帰後に時刻受信部１１０によって時刻情報を受信できるので、停電復帰後にユーザーによる時刻設定を行わないで、測定値と測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器を実現できる。

つぎに、起動検出部１７０の動作について説明する。図１において、起動検出部１７０は、電源部１６０から直流電圧ＶＰを受け取る。

起動検出部１７０は、外部電源発生装置３００からの電源投入または停電復帰を検出するために、直流電圧ＶＰが所定電圧以下から以上へと変化したときに直流電圧ＶＰが起動したと判断し、起動検出信号を測定値演算部１２０へ出力する。

そして、測定値演算部１２０は、起動検出信号を受け取った後、被測定対象Ｍの成分値を演算する前に、時刻受信部１１０に時刻情報要求信号を送って時刻情報を取得し、この時刻情報を電源投入時刻または停電復帰時刻（起動時刻）として、記憶部１３０に記憶させる。

このような起動検出部１７０によって、電源投入または停電復帰後、迅速に時刻情報および測定時刻を得られるとともに、記憶部１３０に記憶された電源投入時刻または停電復帰時刻を事後的に確認することによって、停電などの電源異常診断に役立てることができる。

つぎに、外部電源発生装置３００から電源部１６０に入力される電源について説明する。図１において、外部電源発生装置３００は、電源出力部３１０、スイッチ３２０およびスイッチ制御部３３０を備える。

電源出力部３１０は、外部の交流電源４００およびスイッチ３２０の一端に接続される。スイッチ３２０の他端は、内圧防爆型測定機器１００の電源部１６０に接続される。スイッチ制御部３３０は、スイッチ３２０の開閉制御端子および内圧防爆型測定機器１００の圧力検出部１８０に接続される。

電源出力部３１０は、交流電源４００から入力された電源を、電源部１６０へ出力する電源に変換する。スイッチ３２０が閉じていれば、電源部１６０へ電源出力部３１０から電源が入力され、開いていれば入力されない。

このように、電源部１６０へ電源が入力されるか否かは、スイッチ３２０の開閉状態に依存する。スイッチ３２０の開閉を制御するのは、スイッチ制御部３３０と圧力検出部１８０である。

以下に説明するスイッチ３２０の開閉制御は、内圧防爆型測定機器１００の防爆要件を満足するために行われる。

防爆要件を満足するために、内圧防爆型測定機器１００の内部圧力Ｐが所定圧力値以上の場合には電源を供給しても良いが、所定圧力値以下の場合には内部および周囲の爆発を防止するため、電源を供給してはならない。

これを実現するために、圧力検出部１８０は内部圧力Ｐを検出し、検出した圧力値をスイッチ制御部３３０へ出力する。

スイッチ制御部３３０は、受け取った圧力値が所定圧力値以上の場合、スイッチ３２０を閉じるように制御し、電源部１６０へ電源を入力する。一方、受け取った圧力値が所定圧力値以下の場合、スイッチ３２０を開くように制御し、電源部１６０へ電源を入力しない。

なお、圧力値が所定圧力値以上または以下であるかの判断はスイッチ制御部３３０で行ったが、圧力検出部１８０でこの判断を行い、開閉を指示するデジタル信号（例えば、開信号は「１」、閉信号は「０」）をスイッチ制御部３３０へ出力するようにしてもよい。

このような電源部１６０への電源入力制御を行うことによって、内圧防爆型測定機器１００は防爆要件を満足することができる。さらに、電池を内蔵していないので、大きな沿面距離、空間距離を確保する必要がなく、内部回路の占有面積を小さくし、小型の内圧防爆型測定機器１００を実現できる。

なお、外部電源発生装置３００は、内圧防爆型測定機器１００の防爆上の安全保持装置として機能し、内圧防爆型測定機器１００と外部電源発生装置３００との組合せによって、内圧防爆型測定システムを構成できる。

以上、プロセスガスクロマトグラフ分析計を中心に説明したが、本発明は、他のプロセス分析計のほか、内圧防爆型の測定機器に用いることができる。

なお、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲で、さらに多くの変更および変形を含む。また、前述した各手段の組み合わせ以外の組み合わせを含むことができる。

１００内圧防爆型測定機器
１１０時刻受信部
１２０測定値演算部
１３０記憶部
１４０出力部
１５０分析センサ部
１６０電源部
１７０起動検出部
１８０圧力検出部
２００ＧＰＳ用通信衛星（外部時刻発生装置）
２１０標準電波局（外部時刻発生装置）
３００外部電源発生装置
３１０電源出力部
３２０スイッチ
３３０スイッチ制御部

Claims

測定値とこの測定値の測定時刻とを出力する内圧防爆型測定機器において、
外部の時刻発生装置から定期的に時刻情報を受信する時刻受信部と、
前記測定値を求め、前記時刻受信部によって受信された前記時刻情報を前記測定時刻として取得する測定値演算部と、
前記測定値演算部によって求められた前記測定値および取得された前記測定時刻を記憶する記憶部と、
を備えたことを特徴とする内圧防爆型測定機器。
外部の電源発生装置から入力された電源を安定化して前記内圧防爆型測定機器の各部に供給する電源部と、この電源部から前記各部に供給される電圧の起動を検出する起動検出部とを備え、
前記測定値演算部は、前記起動検出部によって検出された起動検出信号を受け取った後、前記測定値を求める前に、前記時刻受信部によって受信された前記時刻情報を起動時刻として取得し、
前記記憶部は、前記測定値演算部によって取得された前記起動時刻を記憶する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内圧防爆型測定機器。
前記電源部は、前記内圧防爆型測定機器の内部圧力が所定値以上の場合、前記外部の電源発生装置から前記電源が入力され、前記所定値以下の場合、前記電源が入力されない、
ことを特徴とする請求項２に記載の内圧防爆型測定機器。
前記時刻受信部は、前記外部の時刻発生装置として、グローバルポジショニングシステム用通信衛星または標準電波局から定期的に前記時刻情報を受信する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内圧防爆型測定機器。