JP2017117482A - 液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インテリジェンス部を再利用することにより資産の効率的な利用を可能とした液分析用スマートセンサを実現する。【解決手段】液分析センサ１０と、その測定結果を処理しディジタルデータとしてケーブル手段３０を介して変換器４０に渡すインテリジェンス部１００とが一体に結合した液分析用スマートセンサにおいて、インテリジェンス部１００と液分析センサ１０との結合部およびインテリジェンス部１００とケーブル手段３０との結合部を、着脱可能にするコネクタ手段１１、３１、１０７、１０８を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液分析センサと、その測定結果を処理しディジタルデータとしてケーブル手段を介して変換器に渡すインテリジェンス部とが一体に結合した液分析用スマートセンサに関するものである。

図３は、従来の液分析用スマートセンサの構成例を示す機能ブロック図である。図３（Ａ）は、基本的なシステム構成を示している。液分析センサ１０の測定結果は、液分析センサ１０と一体化され、エレクトロニクスで実現されるインテリジェンス部２０で信号処理される。

インテリジェンス部２０で処理されたディジタルデータは、ケーブル手段３０を介して変換器４０に入力され４−２０ｍＡ等の伝送信号に変換され外部出力される。変換器４０は、必要に応じてアナログ出力、フィールドバスＨＡＲＴ通信等を介して上位のＤＣＳ（分散型制御システム）５０と通信する。

液分析用スマートセンサでは、エレクトロニクスで実現されるインテリジェンス部２０を液分析センサと一体化することにより、液分析センサの微弱信号への外部ノイズの影響を防止すると共に、液分析センサ毎に固有の校正値をメモリに保持させ、変換器４０の構成を標準化する効果がある。

図３（Ｂ）は、エレクトロニクスで実現されるインテリジェンス部２０内部の機能構成を示している。液分析センサ１０の測定結果は、信号調整部２１でレベル、スパン、レンジ等が調整され、データ変換部２２でディジタル信号に変換される。

変換されたディジタル信号は、ＣＰＵによる制御・データ処理部２３で演算処理等が実行され、インターフェイス部２４を介して変換器４０に出力する。制御・データ処理部２３が利用するアプリケーションプログラムや液分析センサ１０の校正値は、メモリ２５に保持される。変換器４０側から給電される電源部２６は、インテリジェンス部２０を構成するエレクトロニクスに電源電圧を供給する。

特開平１０−２５３５７２号公報

従来構成の液分析用スマートセンサでは、次のような問題がある。
（１）液分析用スマートセンサは、液分析センサ１０と、エレクトロニクスで実現されるインテリジェンス部２０とが一体化されているため、液分析センサ１０の寿命によりセンサを廃棄する時、インテリジェンス部２０共々に廃棄するしか選択肢がなかった。

液分析センサ１０としてガラス電極式ｐＨセンサを用いる場合、液分析センサ１０の劣化による交換周期は、エレクトロニクスで実現されるインテリジェンス部２０の寿命に対して極めて短い。従って、十分な寿命を持ち、再利用できるインテリジェンス部２０を液分析センサ１０の寿命と共に同時に廃棄するのは、資源の効率的な利用形態ではない。

（２）また、インテリジェンスを持たない一般的な液分析センサを、スマートセンサ化する時、センサ毎にインテリジェンス部２０を開発する必要があり、コストアップの要因となっている。

本発明の目的の第１は、インテリジェンス部を再利用することにより資源の効率的な利用を可能とした液分析用スマートセンサを実現することにある。

本発明の目的の第２は、インテリジェンス部を持たない一般的な液分析センサに対しても、簡単にスマートセンサ化でき、システムのコストダウンに貢献できる液分析用スマートセンサを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法において、
劣化により第１の液分析センサを廃棄する場合、前記第１の液分析センサから取得した測定結果をディジタル信号に変換するデータ変換部とこのディジタル信号を演算処理する制御部と前記第１の液分析センサの校正値を格納するメモリとを備え、前記インテリジェンス部に形成されこのインテリジェンス部と前記第１の液分析センサとの結合部を着脱可能にするコネクタ手段を介して、前記インテリジェンス部と前記第１の液分析センサとが着脱可能に一体結合される第１の液分析用スマートセンサにおける、前記コネクタ手段と前記第１の液分析センサの係合を分離し、前記第１の液分析用スマートセンサから前記インテリジェンス部または前記第１の液分析センサを取り外す第１ステップと、
この第１の液分析センサの代わりに、前記取り外されたインテリジェンス部の前記コネクタ手段と電気的仕様が同一仕様である第２の液分析センサを前記コネクタ手段に係合させ、前記第２の液分析センサと前記インテリジェンス部とを一体結合させて新たに第２の液分析用スマートセンサを形成する第２のステップと、
前記第２の液分析用スマートセンサにおける前記第２の液分析センサの校正を実行し、前記インテリジェンス部の前記メモリに格納されていた前記第１の液分析センサの校正値を前記第２の液分析センサの校正値に更新する第３のステップと、
前記インテリジェンス部の前記データ変換部がディジタル信号として変換した前記第２の液分析センサから前記コネクタ手段を介して取得した測定結果に基づき、前記インテリジェンス部の前記制御部が演算処理する第４のステップと、
を含むことを特徴とする液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法。

（２）前記第１の液分析センサと第２の液分析センサとは互いに同じ種類の液分析センサであることを特徴とする（１）に記載の液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法。

（３）前記第１の液分析センサと第２の液分析センサとは互いに種類の異なる液分析センサであることを特徴とする（１）に記載の液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法。

（４）前記インテリジェンス部は、ケーブル手段を介し、前記制御部により演算処理された前記センサ部の測定結果に基づくディジタル信号が送信される変換器側から給電されるエレクトロニクスにより構成されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法。

（５）単一の液分析センサから構成されるセンサ部から取得した測定結果に基づいてディジタル信号を出力する液分析用スマートセンサにおける、前記センサ部との結合部を着脱可能にするコネクタ手段を介して、前記センサ部と着脱可能に一体結合して構成する、スマートセンサ用のインテリジェンス部であって、
前記センサ部を構成する第１の液分析センサから取得した測定結果を前記ディジタル信号に変換するデータ変換部と、
前記ディジタル信号に基づき演算処理する制御部と、
前記第１の液分析センサの校正値を格納するメモリと、
前記第１の液分析センサとの係合に基づき前記センサ部と自機とを着脱可能に一体結合して第１の液分析スマートセンサを形成するコネクタ手段と、を備え、
廃棄される前記第１の液分析センサに代わり、新たに前記センサ部を構成する第２の液分析センサが前記コネクタ手段に係合される場合、前記コネクタ手段と前記第１の液分析センサの係合が分離されて前記第１の液分析用スマートセンサから前記センサ部または自機が取り外され、前記コネクタ手段とこのコネクタ手段の電気的仕様と同一仕様である前記第２の液分析センサとの係合に基づき、自機と前記センサ部とが着脱可能に結合されて第２の液分析用スマートセンサが構成され、
前記制御部は、前記センサ部を構成する前記第２の液分析センサの校正を実行して前記メモリに格納されていた前記第１の液分析センサの校正値を前記第２の液分析センサの校正値に更新し、
前記制御部は、さらに、前記インテリジェンス部の前記データ変換部がディジタル信号として変換した前記第２の液分析センサから前記コネクタ手段を介して取得した測定結果に基づいて演算処理し、
前記第２の液分析用スマートセンサを構成する自機と前記センサ部との結合部が前記コネクタ部により着脱可能であることを特徴とするスマートセンサ用のインテリジェンス部。

（６）前記第１の液分析センサと前記第２の液分析センサとは、互いに同じ種類の液分析センサであることを特徴とする（５）に記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。

（７）前記第１の液分析センサと前記第２の液分析センサとは、互いに種類の異なる液分析センサであることを特徴とする（５）に記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。

（８）前記制御部により演算処理された前記センサ部の測定結果に基づくディジタル信号はケーブル手段を介して変換器に送信され、この変換器側から給電されるエレクトロニクスにより構成されることを特徴とする（５）〜（７）のいずれかに記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）従来の液分析用スマートセンサでは、液分析センサの寿命がきた時、インテリジェンス部をセンサごと廃棄するしか選択肢がなかったが、液分析センサとインテリジェンス部をコネクタ手段により分離する本発明の構成により、インテリジェンス部については、再利用が可能となる。

（２）また、一般的な液分析センサをスマートセンサ化する時、インテリジェンス部をセンサ毎に開発する必要であったが、本発明によれば、インテリジェンス部のコネクタ手段のピン配列と、液分析センサおよびケーブル手段との電気的仕様が同一であれば、どのような液分析センサでもスマートセンサ化することが可能となる。

本発明を適用した液分析用スマートセンサの一実施例を示す機能ブロック図である。 本発明を適用した液分析用スマートセンサの運用状態を示す機能ブロック図である。 従来の液分析用スマートセンサの構成例を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した液分析用スマートセンサの一実施例を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

図１（Ａ）は、基本的なシステム構成を示している。本発明におけるインテリジェンス部１００の機能構成は、図１（Ｂ）に示す機能ブロック１０１乃至１０６よりなる。これら要素は、図３（Ｂ）に示した要素２１乃至２６に対応し、同一機能を備える。

本発明におけるインテリジェンス部１００の構成上の特徴部は、液分析センサ１０側に形成されたコネクタ手段１１と着脱可能に係合するコネクタ手段１０７、およびケーブル手段３０側に形成されたコネクタ手段３１と着脱可能に係合するコネクタ手段１０８を設けた構成にある。

図２は、コネクタ手段１０７および１０８を、コネクタ手段１１および３１に係合させた液分析用スマートセンサの運用状態を示す機能ブロック図である。この運用状態では、図３に示した従来構成の液分析用スマートセンサの構成と同一構成となる。

液分析センサ１０の劣化によりこれを廃棄する場合には、図１（Ａ）に示すようにコネクタ手段１０７とコネクタ手段１１の係合、およびコネクタ手段１０８とコネクタ手段３１の係合を分離させ、液分析センサ１０を廃棄し、インテリジェンス部１００を保存して再利用する。

液分析センサ１０を更新する場合には、更新する液分析センサ１０のコネクタ手段１１およびケーブル手段３のコネクタ手段３１を、再利用するインテリジェンス部１００のコネクタ手段１０７および１０８に夫々係合させて校正を実行し、インテリジェンス部１００のメモリ１０５に保持されている校正データを新たな液分析センサ１０に対応させて更新する。

また、一般的な液分析センサをスマートセンサ化する時には、取り外して保存されているインテリジェンス部１００のコネクタ手段のピン配列が、液分析センサおよびケーブル手段との電気的仕様と同一仕様であれば、インテリジェンス部１００のコネクタ手段と、液分析センサおよびケーブル手段のコネクタ手段とを単純に係合することにより、容易にスマートセンサ化することが可能となる。

液分析センサが、劣化による交換寿命が極めて短い電極式ｐＨセンサを用いた液分析用スマートセンサに適用した場合に本発明の効果が特に大きい。しかしながら、本発明の液分析センサは、電極式ｐＨセンサに限定されるものではなく、ＯＰＲ計、電気化学式酸素計、残留塩素計、導電率計等、各種の化学分析センサへの適用が可能である。

１０ 液分析センサ
１１ コネクタ手段
３０ ケーブル手段
３１ コネクタ手段
４０ 変換器
５０ 上位ＤＣＳ
１００ インテリジェンス部
１０１ 信号調整部
１０２ データ変換部
１０３ 制御・データ処理部
１０４ インターフェイス部
１０５ メモリ
１０６ 電源部
１０７ コネクタ手段
１０８ コネクタ手段

Claims (8)

1. 液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法において、
   劣化により第１の液分析センサを廃棄する場合、前記第１の液分析センサから取得した測定結果をディジタル信号に変換するデータ変換部とこのディジタル信号を演算処理する制御部と前記第１の液分析センサの校正値を格納するメモリとを備え、前記インテリジェンス部に形成されこのインテリジェンス部と前記第１の液分析センサとの結合部を着脱可能にするコネクタ手段を介して、前記インテリジェンス部と前記第１の液分析センサとが着脱可能に一体結合される第１の液分析用スマートセンサにおける、前記コネクタ手段と前記第１の液分析センサの係合を分離し、前記第１の液分析用スマートセンサから前記インテリジェンス部または前記第１の液分析センサを取り外す第１ステップと、
   この第１の液分析センサの代わりに、前記取り外されたインテリジェンス部の前記コネクタ手段と電気的仕様が同一仕様である第２の液分析センサを前記コネクタ手段に係合させ、前記第２の液分析センサと前記インテリジェンス部とを一体結合させて新たに第２の液分析用スマートセンサを形成する第２のステップと、
   前記第２の液分析用スマートセンサにおける前記第２の液分析センサの校正を実行し、前記インテリジェンス部の前記メモリに格納されていた前記第１の液分析センサの校正値を前記第２の液分析センサの校正値に更新する第３のステップと、
   前記インテリジェンス部の前記データ変換部がディジタル信号として変換した前記第２の液分析センサから前記コネクタ手段を介して取得した測定結果に基づき、前記インテリジェンス部の前記制御部が演算処理する第４のステップと、
   を含むことを特徴とする液分析用スマートセンサにおけるインテリジェンス部の再利用方法。
2. 前記第１の液分析センサと第２の液分析センサとは互いに同じ種類の液分析センサであることを特徴とする、
   請求項１記載の液分析用スマートセンサのインテリジェンス部の再利用方法。
3. 前記第１の液分析センサと第２の液分析センサとは互いに種類の異なる液分析センサであることを特徴とする、
   請求項１記載の液分析用スマートセンサのインテリジェンス部の再利用方法。
4. 前記インテリジェンス部は、ケーブル手段を介し、前記制御部により演算処理された前記センサ部の測定結果に基づくディジタル信号が送信される変換器側から給電されるエレクトロニクスにより構成されることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれかに記載の液分析用スマートセンサのインテリジェンス部の再利用方法。
5. 単一の液分析センサから構成されるセンサ部から取得した測定結果に基づいてディジタル信号を出力する液分析用スマートセンサにおける、前記センサ部との結合部を着脱可能にするコネクタ手段を介して、前記センサ部と着脱可能に一体結合して構成する、スマートセンサ用のインテリジェンス部であって、
   前記センサ部を構成する第１の液分析センサから取得した測定結果を前記ディジタル信号に変換するデータ変換部と、
   前記ディジタル信号に基づき演算処理する制御部と、
   前記第１の液分析センサの校正値を格納するメモリと、
   前記第１の液分析センサとの係合に基づき前記センサ部と自機とを着脱可能に一体結合して第１の液分析スマートセンサを形成するコネクタ手段と、を備え、
   廃棄される前記第１の液分析センサに代わり、新たに前記センサ部を構成する第２の液分析センサが前記コネクタ手段に係合される場合、前記コネクタ手段と前記第１の液分析センサの係合が分離されて前記第１の液分析用スマートセンサから前記センサ部または自機が取り外され、前記コネクタ手段とこのコネクタ手段の電気的仕様と同一仕様である前記第２の液分析センサとの係合に基づき、自機と前記センサ部とが着脱可能に結合されて第２の液分析用スマートセンサが構成され、
   前記制御部は、前記センサ部を構成する前記第２の液分析センサの校正を実行して前記メモリに格納されていた前記第１の液分析センサの校正値を前記第２の液分析センサの校正値に更新し、
   前記制御部は、さらに、前記インテリジェンス部の前記データ変換部がディジタル信号として変換した前記第２の液分析センサから前記コネクタ手段を介して取得した測定結果に基づいて演算処理し、
   前記第２の液分析用スマートセンサを構成する自機と前記センサ部との結合部が前記コネクタ部により着脱可能であることを特徴とするスマートセンサ用のインテリジェンス部。
6. 前記第１の液分析センサと前記第２の液分析センサとは、互いに同じ種類の液分析センサであることを特徴とする
   請求項５に記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。
7. 前記第１の液分析センサと前記第２の液分析センサとは、互いに種類の異なる液分析センサであることを特徴とする、
   請求項５に記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。
8. 前記制御部により演算処理された前記センサ部の測定結果に基づくディジタル信号はケーブル手段を介して変換器に送信され、この変換器側から給電されるエレクトロニクスにより構成されることを特徴とする、
   請求項５〜８のいずれかに記載のスマートセンサ用のインテリジェンス部。

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