JP2013024810A - 温度計測システムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現場伝送技術を適用する温度計測システムの信頼性を向上させることができる温度計測システムを提供する。
【解決手段】複数の熱電対１１ａ〜１１ｄと、熱電対１１ａ〜１１ｄにより生成された熱起電力を伝送信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄと、Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄより出力された伝送信号を送信するアダプタ１７ａ〜１７ｄとを備える。伝送ケーブル１９ｂ〜１９ｄは、各アダプタ１７ａ〜１７ｄ間を接続する。伝送ケーブル１９ａは、アダプタ１７ａと監視制御装置１３とを接続する。伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは、筐体１２により収容される。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、産業プラントの温度計測システムおよびその製造方法に関する。

産業プラントは、監視や制御に供するために種々の計器センサが設置される。これら計器センサと、計器センサで計測された計測値を監視する監視制御装置との間にはケーブルが布設される。電流信号や電圧信号は、このケーブルにより送信される。

産業プラントで監視・制御されるプロセス量には、主に圧力、流量、温度がある。このうち、圧力や流量の計測にはトランスミッタが使用される。温度の計測には熱電対が使用される。

熱電対は、産業プラント内の測定エリアに取り付けられる。この測定エリアは、産業プラント内においてポンプ、ファン、タービン、弁などの設備機器や配管などが配置されるエリア（以下、「機器設置現場エリア」という。）である。機器設置現場エリアには、産業プラントの中でも主要な設備機器が特に集中的に配置される。

一般的に、測定エリア（機器設置現場エリア）から監視制御装置までの距離は、２００ｍから４００ｍ程度である。この距離を熱電対で接続しようとすると、長大な熱電対が必要となり、高コストを生じ、現実的ではない。

布設工事費や工事期間の合理化を目的として、熱電対が生成する熱起電力信号を伝送信号に変換して送信する現場伝送技術が実用化されつつある。現場伝送技術は、昨今のＩＴ技術などの活用により、ケーブル物量を大幅に削減・合理化することができる。

特開平２−１４７９２７号公報 特開２００８−２１０５７号公報

上述したとおり、機器設置現場エリアは、産業プラントの設備機器や配管が最も輻輳するエリアである。このため、機器設置現場エリアには、熱水・蒸気・ガスがリークする可能性がある。伝送ケーブルは、物理的に脆弱な場合があり、このような機器設置現場エリアの周囲環境から保護される必要がある。

また、伝送ケーブルは、保守・巡回点検のための人間活動の支障とならないような措置が施される必要がある。伝送ケーブルは、人間活動を含めた周囲環境から保護されると供に、人間活動に対して邪魔にならないようにする必要がある。人間活動への支障は、設備機器にアクセスするための経路との干渉や、保守のために分解した設備機器との接触などである。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、現場伝送技術を適用する温度計測システムの信頼性を向上させることができる温度計測システムおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の温度計測システムの実施形態は、上述した課題を解決するために、複数の熱電対と、前記熱電対により生成された熱起電力を伝送信号に変換して出力する伝送信号変換手段と、前記伝送信号変換手段より出力された前記伝送信号を送信する送信手段と、各前記送信手段間を接続する第１の接続手段と、少なくとも一の前記送信手段と前記伝送信号を処理する処理手段とを接続する少なくとも一の第２の接続手段と、少なくとも前記第１の接続手段を収容する収容手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る温度計測システムの第１実施形態の構成図。 第１実施形態における温度計測システムの比較例としての温度計測システムの構成図。 第１実施形態における温度計測システムの参考例としての計測システムの構成図。 第１実施形態における温度計測システムの変形例の構成図。 本発明に係る温度計測システムの第２実施形態の構成図。 本発明に係る温度計測システムの第３実施形態の構成図。

［第１実施形態］
本発明に係る温度計測システムおよびその製造方法の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る温度計測システムの第１実施形態の構成図である。

本実施形態における温度計測システム１は、例えば火力発電プラント、原子力発電プラント、化学プラント、各種工場などの産業プラントに設けられる。

温度計測システム１は、主に産業プラント２内に設けられ、産業プラント２外に設けられる監視制御装置３に伝送ケーブル１９ａで接続される。

監視制御装置３は、熱電対１１ａ〜１１ｄで計測され、現場伝送により送信される伝送信号に基づいて計測値を監視する。監視制御装置３は、伝送信号（計測信号）を入力するハードウェア部である入力装置を有する。この入力装置は、リモートＩ／Ｏ装置として分離されて、より温度計測システム１近くの産業プラント２内外に設置されてもよい。この場合、リモートＩ／Ｏ装置と熱電対１１ａ〜１１ｄの間およびリモートＩ／Ｏ装置と監視制御装置３との間にケーブルが布設される。

熱電対１１ａ〜１１ｄは、産業プラント２内に例えば２００〜３００体（例えば全計器センサが５００体設けられる場合）設けられる。第１実施形態においては、説明の便宜上４体の熱電対１１ａ〜１１ｄを図示して説明する。熱電対１１ａ〜１１ｄは、機器設置現場エリアである測定エリア１４に設けられる。

測定エリア１４は、ポンプ、ファン、タービン、弁などの設備機器や配管などが配置される産業プラント２内のエリアである。測定エリア１４は、産業プラント２の中でも主要な設備機器が特に集中的に配置されるエリアである。なお、測定エリア１４は、他のエリアと明確な区切りや線引きされるわけではなく、他のエリアにおいても一部の設備機器などは設置される。

熱電対１１ａ〜１１ｄは、熱電対の先端部に計測箇所であるホットジャンクション、計測箇所とは逆の終端部にコールドジャンクション（ヘッド部）を有する。熱電対１１ａ〜１１ｄは、コールドジャンクションにＡ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄおよびアダプタ１７ａ〜１７ｄを順次有する。

Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄ（伝送信号変換手段）は、熱電対１１ａ〜１１ｄが生成した熱起電力を伝送信号にＡ／Ｄ変換して出力する。アダプタ１７ａ〜１７ｄ（送信手段）は、Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄより送信される伝送信号を伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄに送信する。

なお、熱電対１１ａ〜１１ｄは、Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄとアダプタ１７ａ〜１７ｄとを一体にした機器をコールドジャンクションなどに内蔵してもよい。伝送信号は、監視制御装置３とアダプタ１７ａ〜１７ｄの間に設けられる中継機器を介して監視制御装置３に送信されてもよい。

伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは、例えば光ケーブルであり、アダプタ１７ａ〜１７ｄより送信された伝送信号を監視制御装置３に送信する。

伝送ケーブル１９ａ（第２の接続手段）は、アダプタ１７ａと監視制御装置３とを接続する。伝送ケーブル１９ｂ（第１の接続手段）は、アダプタ１７ａとアダプタ１７ｂとを接続する。伝送ケーブル１９ｃ（第１の接続手段）は、アダプタ１７ｂとアダプタ１７ｃとを接続する。伝送ケーブル１９ｄ（第１の接続手段）は、アダプタ１７ｃとアダプタ１７ｄとを接続する。

伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは、数珠繋ぎにつないでいく配線方式である、いわゆるＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ（デイジーチェイン）方式で接続される。各アダプタ１７ｂ〜１７ｄより送信される各伝送信号は、所要の伝送ケーブル１９ｂ〜１９ｄを順次通り、アダプタ１７ａへ送信される。各伝送信号は、最終的には伝送ケーブル１９ａを通り監視制御装置３へ送信される。

Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式においては、監視制御装置３と接続する長い距離（一般的には２００ｍから４００ｍの長さ）に布設される伝送ケーブルは、伝送ケーブル１９ａの１本だけである。伝送ケーブル１９ａ以外の伝送ケーブル１９ｂ〜１９ｄは、隣同士のアダプタ１７ａ〜１７ｄが接続できればよく、ケーブル長は極短いもの（一般的には１０ｍから２０ｍ程度）でよい。

熱電対１１ａ〜１１ｄの台数が増加した場合であっても、隣同士のアダプタ間で短い伝送ケーブル１９ｂ〜１９ｄを布設すればよいので、ケーブル物量の削減の観点からＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式は有利である。

なお、伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは、１芯のケーブルまたは２芯のケーブルのいずれであってもよい。２芯のケーブルを適用した場合、伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは伝送信号の送信に加え、監視制御装置３からＡ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄやアダプタ１７ａ〜１７ｄへの電源供給を兼ねる。この伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄは、プラス電圧を供給する１芯とマイナス電源を与える１芯とがペアとなり、所定の機能が満たされて１本のケーブルを構成する。

筐体１２（収容手段）は、例えば鉄製やＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の閉鎖性を有する筐体である。筐体１２は、高所に設置される場合などには、ＦＲＰ製にすることで軽量化されるのが好ましい。筐体１２は、筐体１２に収容される熱電対数に応じた寸法を有する。

筐体１２は、伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄ（伝送ケーブル１９ａの一部）、Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄ、アダプタ１７ａ〜１７ｄ、および熱電対１１ａ〜１１ｄがＡ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄと接続するコールドジャンクションを収容する。

筐体１２は、伝送ケーブル１９ａ、熱電対１１ａ〜１１ｄを貫通させる。筐体１２は、産業プラント２内、特に測定エリア１４である機器設置現場エリアの周囲環境からの熱水・蒸気・ガスや人間活動から、内部に設置された機器を充分保護し得る、所要の防護性を有する。

なお、筐体１２は伝送ケーブルを周囲環境から保護することを目的とするため、少なくとも伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄを収容すればよい。

筐体１２は、人間活動などの影響を受けない、測定エリア１４である機器設置現場エリアから所要距離離れた位置であって、熱電対１１ａ〜１１ｄのコールドジャンクションと接続し得る適切な場所に設置されるのが好ましい。

ここで、第１実施形態における温度計測システム１の比較例としての温度計測システムについて説明する。

図２は、第１実施形態における温度計測システム１の比較例としての温度計測システム２１の構成図である。

温度計測システム２１は、産業プラント２２内に主に設けられ、産業プラント２２外に設けられる監視制御装置２３に伝送ケーブル３９ａで接続される。

温度計測システム２１は、第１実施形態における温度計測システム１の熱電対１１ａ〜１１ｄ、Ａ／Ｄ変換器１６ａ〜１６ｄ、アダプタ１７ａ〜１７ｄ、および伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄとほぼ同様の熱電対３１ａ〜３１ｄ、Ａ／Ｄ変換器３６ａ〜３６ｄ、アダプタ３７ａ〜３７ｄ、および伝送ケーブル３９ａ〜３９ｄを有する。

温度計測システム２１は、第１実施形態における温度計測システム１と異なり、伝送ケーブル３９ａ〜３９ｄが筐体に収容されていない。また、熱電対３１ａ〜３１ｄ、Ａ／Ｄ変換器３６ａ〜３６ｄ、アダプタ３７ａ〜３７ｄおよび伝送ケーブル３９ａ〜３９ｄが測定エリア３４としての機器設置現場エリアに設置される。

このような温度計測システム２１に設けられる伝送ケーブル３９ａ〜３９ｄは、設備機器や配管が最も輻輳する機器設置現場エリアである測定エリア３４の周囲環境や人間活動の影響により損傷を受けたり切断されたりしないように、保護される必要がある。そこで、伝送ケーブル３９ａ〜３９ｄは、保護鞘として鉄製の配管４０ａ〜４０ｃ（いわゆるコンジット配管）により保護される。

この温度計測システム２１は、余分なコンジット配管４０ａ〜４０ｃを設ける必要があり、コンジット配管４０ａ〜４０ｃの材料分のコスト上昇を生じさせる。また、コンジット配管４０ａ〜４０ｃは、設備機器や配管が最も輻輳する機器設置現場エリアである測定エリア３４に、設備機器などとの配置関係を配慮しながら敷設・工事されるため、多大な設計と手間が必要となる。

よって、この比較例としての温度計測システム２１は、Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式によるケーブル合理化のメリットをコンジット配管４０ａ〜４０ｃにより目減り・相殺させてしまうという欠点があった。

次に、第１実施形態における温度計測システム１の参考例としての、圧力や流量を計測するトランスミッタに現場伝送を適用した計測システム５１を説明する。

図３は、第１実施形態における温度計測システム１の参考例としての計測システム５１の構成図である。

計測システム５１は、産業プラント５２内に主に設けられ、産業プラント５２外に設けられる監視制御装置５３に伝送ケーブル６９ａで接続される。

この計測システム５１は、トランスミッタから得られる信号をＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式で接続された伝送ケーブル６９ａ〜６９ｄで伝送する。計測システム５１は、計器センサの計測原理の違いに起因して、第１実施形態における温度計測システム１とは異なる構成となっている。すなわち、トランスミッタ６１ａ〜６１ｄは、計装現場盤６２ａ、６２ｂの盤内（または計装現場ラック）に設置される。

トランスミッタ６１ａ〜６１ｄは、計測対象のプロセス（水、蒸気、油など）の物理的圧力をキャピュラリチューブ（計装配管）６５ａ〜６５ｄを経由して計装現場盤６２ａ、６２ｂに伝える。トランスミッタ６１ａ〜６１ｄは、熱電対１１ａ〜１１ｄと同様にＡ／Ｄ変換器６６ａ〜６６ｄおよびアダプタ６７ａ〜６７ｄを有する。各アダプタ６７ａ〜６７ｄは、Ａ／Ｄ変換器６６ａ〜６６ｄより送信される伝送信号を伝送ケーブル６９ａ〜６９ｄに送信する。

計装現場盤６２ａ、６２ｂは、設備機器が最も輻輳する測定エリア６４としての機器設置現場エリアから離れた箇所に設置される。計装現場盤６２ａは、トランスミッタ６１ａ、６１ｂ、Ａ／Ｄ変換器６６ａ、６６ｂ、アダプタ６７ａ、６７ｂおよび伝送ケーブル６９ａ〜６９ｃを収容する。計装現場盤６２ｂは、トランスミッタ６１ｃ、６１ｄ、Ａ／Ｄ変換器６６ｃ、６６ｄ、アダプタ６７ｃ、６７ｄおよび伝送ケーブル６９ｃ、６９ｄを収容する。

伝送ケーブル６９ｃは、計装現場盤６２ａ内のアダプタ６７ｂと計装現場盤６２ｂ内のアダプタ６７ｃとを接続する。伝送ケーブル６９ｃは、比較例としての温度計測システム２１と同様に、コンジット配管７０により保護される。計装現場盤６２ａ、６２ｂの内部は、熱水、蒸気、保守・巡回業務員の影響を配慮する必要がないため、計装現場盤６２ａ、６２ｂに収容される伝送ケーブル６９ｂ、６９ｄは、コンジット配管による保護は不要である。

すなわち、計装現場盤６２ａ、６２ｂ間を接続する伝送ケーブル６９ｃに限りコンジット配管７０を必要とし、コンジット配管の必要量は比較的少量である。

ここで、Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式を適用可能なトランスミッタ台数には技術的限界があり、無限台数のトランスミッタに対して本方式が適用され得るわけではない。監視制御装置５３と接続される１本の伝送ケーブル６９ａにより許容される伝送容量やその他の技術要素に起因する制約条件により、Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式で接続できるトランスミッタの個数は、上限がある。

この上限個数を、説明の便宜上２０体とする。例えば２０体のトランスミッタがある場合、２０体全てが同じ計装現場盤６２（６２ａ、６２ｂ）に収納されれば、全ての伝送ケーブル６９（６９ａ〜６９ｄ）が計装現場盤６２内で接続されるため、コンジット配管７０は全く不要になる。しかし、キャピュラリチューブ６５（６５ａ〜６５ｄ）の長さは、限界を有する。このため、ひとつの計装現場盤６２には計測箇所が比較的近傍のトランスミッタ６１（６１ａ〜６１ｄ）しか設置することができず、現実的には多くても５体程度しか収納できない。

そこで、２０体のトランスミッタ間にＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式を適用する場合、２０体のトランスミッタは、例えば５体―４体―４体―３体―４体に分割・グループ化され、５つの計装現場盤６２に収納される。従って、計装現場盤６２間を接続する４本の伝送ケーブル６９は、コンジット配管７０が施工され、保護される必要がある。

これに対し、第１実施形態における温度計測システム１は、設置場所や設置数に影響されることなく、伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄを収容可能な筐体１２を有する。これにより、温度計測システム１は、苛酷な周囲環境から伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄを個別に保護するための手段を設ける必要がなく、Ｄａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式で接続された伝送ケーブル１９ａ〜１９ｄで伝送信号を伝送する現場伝送のメリットを最大限に生かすことができる。

また、産業プラント２内においては、プラントの性能を測る指標である熱電対１１（１１ａ〜１１ｄ）の設置数はトランスミッタ６１より多く、計測センサの過半数（例えば２００〜３００体）を占める。このような熱電対１１に対して温度計測システム１を適用することにより、ケーブル合理化の観点から大きなメリットを享受できる。

なお、第１実施形態の温度計測システム１は、１本の伝送ケーブル１９ａにより各熱電対１１ａ〜１１ｄの計測結果を監視制御装置３に伝送したが、２本以上の伝送ケーブルにより伝送してもよい。

図４は、第１実施形態における温度計測システム１の変形例の構成図である。

変形例としての温度計測システム８１において、第１実施形態の温度計測システム１と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

変形例としての温度計測システム８１は、監視制御装置８３とアダプタ１７ｄとの間に、伝送ケーブル１９ｅ（第２の接続手段）を新たに設けた。

第１実施形態の温度計測システム１の場合、例えば伝送ケーブル１９ｂが切断されると熱電対１１ａ以外の熱電対１１ｂ〜１１ｄから得られる計測結果を監視制御装置３に送信することができない。

これに対し、変形例としての温度計測システム８１は、伝送ケーブル１９ｅを有することにより熱電対１１ａ〜１１ｄの計測結果を確実に監視制御装置８３に送信することができる。

すなわち、例えば伝送ケーブル１９ｂが切断した場合であっても、熱電対１１ａの計測結果は伝送ケーブル１９ａを介して監視制御装置８３に送信され、熱電対１１ｂ〜１１ｄの計測結果はそれぞれ所要の伝送ケーブル１９ｃ〜１９ｅを介して監視制御装置８３に送信することができる。

この温度計測システム８１は、伝送ケーブルの接続にＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式を採用する場合において、温度計測システム８１の信頼性をさらに向上させることができる。

［第２実施形態］
本発明の温度計測システムおよびその製造方法の第２実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図５は、本発明に係る温度計測システムの第２実施形態の構成図である。

第１実施形態の温度計測システム１と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２実施形態における温度計測システム１０１が第１実施形態と異なる主な点は、熱電対による測定エリア１１４が広く、ｎ体（第２実施形態においては２０体（ｎ＝２０））の熱電対が１つの筐体１１２に収容された点である。「多数」は、例えばＤａｉｓｙ ｃｈａｉｎ方式により接続可能な熱電対の上限数である。

温度計測システム１０１は、産業プラント２内に主に設けられ、産業プラント２外に設けられる監視制御装置１０３に伝送ケーブル１１９ａで接続される。

第１の方式で熱起電力を伝える熱電対である熱電対１１１ａ、１１１ｂは、コールドジャンクションにＡ／Ｄ変換器１１６ａ、１１６ｂおよびアダプタ１１７ａ、１１７ｂをそれぞれ有する。Ａ／Ｄ変換器１１６ａ、１１６ｂ（伝送信号変換手段）は、熱電対１１１ａ、１１１ｂが生成した熱起電力をＡ／Ｄ変換して伝送信号を出力する。アダプタ１１７ａ、１１７ｂ（伝送信号変換手段）は、Ａ／Ｄ変換器１１６ａ、１１６ｂより送信される伝送信号を伝送ケーブル１１９ａ、１１９ｂにそれぞれ送信する。

第２の方式で熱起電力を伝える熱電対である熱電対１１１ｃは、コールドジャンクションに端子ボックス１２１ｃ、Ａ／Ｄ変換器１１６ｃ、およびアダプタ１１７ｃを順次有する。端子ボックス１２１ｃは、補償導線１２２ｃによりＡ／Ｄ変換器１１６ｃと接続される。

端子ボックス１２１ｃ（中継装置）は、熱電対１１１ｃと補償導線１２２ｃとを接続する。端子ボックス１２１ｃは、熱電対１１１ｃが生成した熱起電力（小さい熱起電力）を補償導線１２２ｃ（第３の接続手段）に供給する。Ａ／Ｄ変換器１１６ｃ（伝送信号変換手段）は、補償導線１２２ｃを介して送信された熱起電力をＡ／Ｄ変換して伝送信号を出力する。アダプタ１１７ｃ（伝送信号変換手段）は、Ａ／Ｄ変換器１１６ｃより送信される伝送信号を伝送ケーブル１１９ｃに送信する。

第３の方式で熱起電力を伝える熱電対である熱電対１１１ｎは、コールドジャンクションに変換器１２３ｎ、Ａ／Ｄ変換器１１６ｎおよびアダプタ１１７ｎを順次有する。変換器１２３ｎは、ハードケーブル１２４ｎによりＡ／Ｄ変換器１１６ｎと接続される。

変換器１２３ｎ（電流信号変換手段）は、熱電対１１１ｎが生成した熱起電力（小さい熱起電力）を４−２０ｍＡの電流信号（または１−５Ｖの電圧信号）に変換して出力する。電流信号（電圧信号）は、ハードケーブル１２４ｎ（第３の接続手段）を介してＡ／Ｄ変換器１１６ｎに送信される。Ａ／Ｄ変換器１１６ｎ（伝送信号変換手段）は、送信された熱起電力をＡ／Ｄ変換して伝送信号を出力する。アダプタ１１７ｎ（伝送信号変換手段）は、Ａ／Ｄ変換器１１６ｎより送信される伝送信号を伝送ケーブル１１９ｎに送信する。

なお、補償導線１２２ｃは、同一の長さの熱電対と比べて安価である。このため、筐体１１２と熱電対１１１ａ〜１１１ｄのホットジャンクション（測定エリア１１４）との距離が大きい場合には、第１の方式により熱電対１１１ａ、１１１ｂのコールドジャンクションとＡ／Ｄ変換器１１６ａ、１１６ｂとを接続する場合より、第２の方式により補償導線１２２ｃを介してコールドジャンクションとＡ／Ｄ変換器１１６ｃとを接続する方が、設備費用を低減できる。

また、ハードケーブル１２４ｎは、同一長さの補償導線１２２ｃと比べて安価である。このため、上記と同様の趣旨から、第２の方式より第３の方式を採用する方が設備費用を低減できる。

第２および第３の方式は、ホットジャンクション(測定エリア１１４)と筐体１１２との距離が大きく（例えば１０ｍから３０ｍ程度）、例えば熱電対１１ｃ、１１１ｎのコールドジャンクションを筐体１１２に収容することが非現実的となる程度の距離である場合に効果的である。

伝送ケーブル１１９ａ〜１１９ｎは、例えば光ケーブルであり、アダプタ１１７ａ〜１１７ｎより伝送された伝送信号を監視制御装置１０３に送信する。伝送ケーブル１１９ｂ〜１１９ｎ（第１の接続手段）は、隣接するアダプタ１１７ａ〜１１７ｎ間を接続する。各アダプタ１１７ｂ〜１１７ｎより送信される伝送信号は、所要の伝送ケーブル１１９ｂ〜１１９ｎを通りアダプタ１１７ａ〜１１７（ｎ−１）へ順次送信され、最終的には伝送ケーブル１１９ａ（第２の接続手段）を介して監視制御装置１０３へ送信される。伝送ケーブル１１９ａ〜１１９ｎは、数珠繋ぎにつないでいく配線方式であるＤａｉｓｙ Ｃｈａｉｎ方式で接続される。

筐体１１２（収容手段）は、伝送ケーブル１１９ａ〜１１９ｎ（伝送ケーブル１１９ａの一部）、Ａ／Ｄ変換器１１６ａ〜１１６ｎ、アダプタ１１７ａ〜１１７ｎ、および熱電対１１１ａ〜１１１ｎがＡ／Ｄ変換器１１６ａ、１１６ｂと接続するコールドジャンクション、補償導線１２２ｃまたはハードケーブル１２４ｎを収容する。

このような第２実施形態における温度計測システム１０１は、多数（第２実施形態においては２０体）の熱電対１１１ａ〜１１１ｎに対しても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

すなわち、多数の熱電対１１１ａ〜１１１ｎを設置する場合には、筐体１１２と一部の熱電対との距離は大きくなるが、補償導線１２２ｃやハードケーブル１２４ｎを用いて熱起電力を送信することにより、筐体１１２と熱電対との距離によらずに、伝送ケーブル１１９ａ〜１１９ｎを筐体１１２に収容することができる。

よって、温度計測システム１０１は、多数の熱電対１１１ａ〜１１１ｎが設けられた場合であっても、数の影響を受けずに筐体１１２にまとめて伝送ケーブル１１９ａ〜１１９ｎを収容することができる。特に、多数の熱電対１１１ａ〜１１１ｎが設けられた場合には、伝送ケーブル１１９ｂ〜１１９ｎを保護するためのコンジット配管などの設備コストや施工作業を大きく削減することができる。

さらに、補償導線１２２ｃやハードケーブル１２４ｎは、その一部は機器設置現場エリアである測定エリア１１４を通って布設されるが、その布設ルートは熱電対１１１ａ〜１１１ｎのコールドジャンクションとその近傍だけの極短い区間であり、その工事設計と施工の負担は小さいものである。また、機器設置現場エリアである測定エリア１１４を離れると、補償導線１２２ｃやハードケーブル１２４ｎの敷設ルートは、周囲環境が整理されたエリア（機器設置現場エリア外）となるので、工事設計と施工は容易である。

なお、２０体設けた例を説明したが、１つの筐体１１２に収容される熱電対数はこれに限らない。また、多数の熱電対１１１ａ〜１１１ｎが設置される大規模な産業プラントにおいては、複数の筐体１１２を設け、各筐体１１２に所定数ごとの熱電対１１１ａ〜１１１ｎを収容するようにしてもよい。

［第３実施形態］
本発明の温度計測システムおよびその製造方法の第３実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図６は、本発明に係る温度計測システムの第３実施形態の構成図である。

第１および第２実施形態の温度計測システム１、１０１と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、上述した第１および第２実施形態の温度計測システムに対して考え得る課題について説明する。

測定エリア（機器設置現場エリア）も含む産業プラントの初期計画時より、機器配置、建屋構造を含めた詳細な計画が立案される場合には、筐体の設置場所も初期段階で計画し、その設置場所も確保することができる。

しかし、実際には、筐体の設置場所は主要計画・配置がなされた後に、周囲の設備機器などとの関係を調整しながら決定される。このため、筐体の設置場所がないという状況も蓋然性を伴って充分に発生し得る。

このような場合、例えばフロア面に設置される筐体以外にも、産業プラントの建屋構造物（例えば壁、柱、梁や天井面）に取り付けることで、３次元的な高さも利用することができる。

取り付けられる壁や柱が産業プラント建設の初期段階で決定され得る場合には、柱などの構造物に、筐体を考慮した荷重設計を反映させることもできる。しかし、上述のように設置場所の決定時期は初期段階ではないので、高所に設置される設備は重量を軽くすることが要件となる。

そこで、第３実施形態における温度計測システムは、架台を用いて高所に伝送ケーブルなどを設置することにより、伝送ケーブルは輻輳する機器設置現場エリアから隔離され、熱水・蒸気・ガスなどの周囲環境や人間活動との干渉を低減することができる。

以下、第３実施形態における温度計測システム１３１を具体的に説明する。

温度計測システム１３１は、産業プラント２内に主に設けられ、産業プラント２外に設けられる監視制御装置１３３に伝送ケーブル１４９ａ（第２の接続手段）で接続される。

熱電対１４１ａ〜１４１ｆは、コールドジャンクションに端子ボックス１５３ａ〜１５３ｆ、Ａ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂおよびアダプタ１４７ａ、１４７ｂを順次有する。端子ボックス１５３ａ〜１５３ｆは、補償導線１５４ａ〜１５４ｆによりＡ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂと接続される。

端子ボックス１５３ａ〜１５３ｆは、中継手段であり、熱電対１４１ａ〜１４１ｆが生成した熱起電力（小さい熱起電力）を補償導線１５４ａ〜１５４ｆを介してＡ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂにそれぞれ送信する。Ａ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂ（伝送信号変換手段）は、送信された熱起電力をＡ／Ｄ変換して伝送信号を出力する。アダプタ１４７ａ、１４７ｂ（伝送信号変換手段）は、Ａ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂより送信される伝送信号を伝送ケーブル１４９ａ、１４９ｂにそれぞれ送信する。Ａ／Ｄ変換器１４６ａおよびアダプタ１４７ａは、補償導線１５４ａ〜１５４ｃに対して共通に設けられる。Ａ／Ｄ変換器１４６ｂおよびアダプタ１４７ｂは、補償導線１５４ｄ〜１５４ｆに対して共通に設けられる。

筐体１４２（収容手段）は、伝送ケーブル１４９ｂ（伝送ケーブル１４９ａ、１４９ｃの一部）、Ａ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂ、アダプタ１４７ａ、１４７ｂ、および熱電対１４１ａ〜１４１ｆとＡ／Ｄ変換器１４６ａ、１４６ｂとを接続する補償導線１５４ａ〜１５４ｆを収容する。筐体１４２は、例えば産業プラント２のフロア面に設置される。

熱電対１４１ｇ〜１４１ｉは、コールドジャンクションに端子ボックス１５３ｇ〜１５３ｉ、Ａ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉ、およびアダプタ１４７ｇ〜１４７ｉを順次有する。端子ボックス１５３ｇ〜１５３ｉは、補償導線１５４ｇ〜１５４ｉによりＡ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉとそれぞれ接続される。

端子ボックス１５３ｇ〜１５３ｉは、中継手段であり、熱電対１４１ｇ〜１４１ｉが生成した熱起電力（小さい熱起電力）を補償導線１５４ｇ〜１５４ｉを介してＡ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉに送信する。Ａ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉ（伝送信号変換手段）は、送信された熱起電力をＡ／Ｄ変換して伝送信号を出力する。アダプタ１４７ｇ〜１４７ｉ（伝送信号変換手段）は、Ａ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉより送信される伝送信号を伝送ケーブル１４９ｃ〜１４９ｅ（第１の接続手段）に送信する。

なお、熱電対１４１ａ〜１４１ｉは、端子ボックス１５３ａ〜１５３ｉおよび補償導線１５４ａ〜１５４ｉに代えて、変換器およびハードケーブルを備えてもよい（第２実施形態参照）。

各Ａ／Ｄ変換器１４６ｇ〜１４６ｉおよびアダプタ１４７ｇ〜１４７ｉは、留め具などの固定手段により支持パイプ１５７に固定されることにより架台１５６に収容される。

架台１５６（収容手段）は、産業プラント２の建屋構造物に所定の高さを持って支持される。図６においては、架台１５６は、産業プラント２の建屋構造物である柱１５８から水平に伸びるサポート１５９ａにより支持される。架台１５６は、筐体１４２のような閉鎖型の箱ではなく、例えば金属製、ＦＲＰ製の支持パイプ１５７を組み合わせたオープンラックである。

アダプタ１４７ｇに接続される伝送ケーブル１４９ｃは、筐体１４２に収容されるアダプタ１４７ｂに接続される。伝送ケーブル１４９ｃは、熱水・蒸気・ガスなどの周囲環境や人間活動の影響が無視できない箇所を通ってアダプタ１４７ｂに接続される。このため、伝送ケーブル１４９ｃは、コンジット配管１６０中を通り、コンジット配管１６０により保護される。コンジット配管１６０は、サポート１５９ｂ、１５９ｃに支持され、柱１５８に沿って上下方向に設けられる。

架台１５６は、測定エリア１４４である機器設置現場エリアから隔離された熱水・蒸気・ガスなどの周囲環境や人間活動の影響を無視できるエリアに設置される。このため、アダプタ１４７ｇ〜１４７ｉに接続される伝送ケーブル１４９ｃ〜１４９ｅは、筐体１４２のように閉鎖された空間に収容されたり、保護されたりする必要がない。

すなわち、第３実施形態における温度計測システム１３１は、伝送ケーブル１４９ａ〜１４９ｅを保護するための設備の重量軽減とともに、設備費用を低減させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、８１、１０１、１３１ 温度計測システム
２ 産業プラント
３、８３、１０３ 監視制御装置
１１ａ〜１１ｄ、１１１ａ〜１１１ｎ、１４１ａ〜１４１ｉ 熱電対
１２、１１２、１４２ 筐体
１４、１１４、１４４ 測定エリア
１６ａ〜１６ｄ、１１６ａ〜１１６ｎ、１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｇ〜１４６ｉ Ａ／Ｄ変換器
１７ａ〜１７ｄ、１１７ａ〜１１７ｎ、１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｇ〜１４７ｉ アダプタ
１９ａ〜１９ｅ、１１９ａ〜１１９ｎ、１４９ａ〜１４９ｅ 伝送ケーブル
１２１ｃ、１５３ａ〜１５３ｉ 端子ボックス
１２２ｃ、１５４ａ〜１５４ｉ 補償導線
１２３ｎ 変換器
１２４ｎ ハードケーブル
１５６ 架台
１５８ 柱
１６０ コンジット配管

Claims (10)

1. 複数の熱電対と、
   前記熱電対により生成された熱起電力を伝送信号に変換して出力する伝送信号変換手段と、
   前記伝送信号変換手段より出力された前記伝送信号を送信する送信手段と、
   各前記送信手段間を接続する第１の接続手段と、
   少なくとも一の前記送信手段と前記伝送信号を処理する処理手段とを接続する少なくとも一の第２の接続手段と、
   少なくとも前記第１の接続手段を収容する収容手段とを備えたことを特徴とする温度計測システム。
2. 前記収容手段は、筐体である請求項１記載の温度計測システム。
3. 前記第１の接続手段は、各前記送信手段間を数珠つなぎに接続し、
   前記送信手段は、前記伝送信号が前記第２の接続手段を介して前記処理手段に送信されるように前記伝送信号を前記第１の接続手段を介して送信する請求項２記載の温度計測システム。
4. 前記収容手段は、前記伝送信号変換手段および前記送信手段をさらに収容し、
   各前記熱電対は、前記収容手段内で前記伝送信号変換手段と接続される請求項３記載の温度計測システム。
5. 前記熱電対と接続される中継手段と、
   前記中継手段と前記伝送信号変換手段とを接続する第３の接続手段とをさらに備えた請求項１または２記載の温度計測システム。
6. 前記第３の接続手段は、補償導線であり、
   前記中継手段は、前記熱起電力を前記補償導線に供給する中継装置である請求項５記載の温度計測システム。
7. 前記中継手段は、前記熱電対が生成した熱起電力を電流信号または電圧信号に変換する電流信号変換手段であり、
   前記第３の接続手段は、前記電流信号または前記電圧信号を前記伝送信号変換手段に送信するケーブルである請求項５記載の温度計測システム。
8. 前記第２の接続手段は、二以上設けられる請求項１または２記載の温度計測システム。
9. 前記収容手段は、前記温度計測システムが設けられる建屋構造物に支持される架台である請求項１記載の温度計測システム。
10. 複数の熱電対を測定エリアに設置する工程と、
    前記熱電対により生成された熱起電力を伝送信号に変換して出力する伝送信号変換手段を前記熱電対に接続する工程と、
    前記伝送信号変換手段より出力された前記伝送信号を送信する送信手段を前記伝送信号変換手段に接続する工程と、
    各前記送信手段間を第１の接続手段で接続する工程と、
    少なくとも一の前記送信手段と前記伝送信号を処理する処理手段とを第２の接続手段で接続する工程と、
    少なくとも前記第１の接続手段を収容手段に収容する工程とを備えたことを特徴とする温度計測システムの製造方法。

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