(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス配管を流れる流体の固化、凍結および所定の温度保持を行うための電気トレースが施され、物理量を電気信号に変換して電流信号として上位システムに伝送する信号伝送器からなり、前記信号伝送器の温度補償用温度センサの出力を前記電気トレース制御用センサとして利用することを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
前記温度補償用温度センサの出力で前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記電気トレース電源のオンオフ制御は信号伝送器が有するファームウエアに機能を追加して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記追加した機能は凍結・固化防止機能であって、タイマーによりオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記凍結・固化防止機能では上下限の設定温度を設け設定温度を超えた場合は警報を発するとともに前記電気トレース電源のオンオフを行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記凍結・固化防止機能において上下限の設定温度範囲内にある場合、一定時間ごとに前記電気トレース電源のオンオフを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の温度制御システム。
【請求項７】
前記上下限の設定温度範囲は信号伝送器自身が有する内部の時間カウンタを見て夏、冬、日中および夜間において自動的に設定可能としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御システム。
【請求項８】
前記電気トレース電源のオンオフの切換履歴を信号伝送器が有するメモリに記録することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の温度制御システム。
【請求項９】
信号伝送器自身が有する温度計測手段と外部のプロセス配管に設けた温度計測手段からの温度監視を行うに際し、信号伝送器自身が有する温度計測手段が計測した温度より前記外部のプロセス配管に設けた温度計測手段で計測した温度が低い場合には一定時間ごとに前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保温用の電気トレースが施されたプロセス配管内の流体の圧力や流量を測定して上位機器に伝送する温度制御システムに関し、例えば差圧・圧力伝送器やマルチバリアブル伝送器（以下、ＭＶ伝送器という）を用いた場合のプロセス配管の温度制御システムの改善を図った温度制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配管中を流れる流体の流量測定には、差圧・圧力伝送器やＭＶ伝送器を含む各種の測定装置が用いられ、伝送器から接点出力により例えば電磁弁のオンオフ信号を出力して所定の流量に制御している。
そして、配管を流れる流体を一定の温度を維持したり固化または凍結を防止するために、配管に保温用電気トレースが施されたものがある。
【０００３】
図３は保温用の電気トレースが施されたプロセス配管内の流体の流量を測定するためのシステム構成図である。図において、１０はＭＶ伝送器、１１はＭＶの近傍に配置された測温抵抗体、１２は圧力伝送器であり、プロセス配管８の所定の箇所に設置されている。
【０００４】
プロセス配管８には流体の温度を一定に保持したり、固化や冬季における凍結を測定するために帯または紐状の電気トレース（ヒータ）９が巻き回されており、電気トレースが施された配管には通常保温部材が巻きつけられて熱の発散を防止している。なお、電気トレースのほかに配管にスチームを流すスチームトレースも知られている。
【０００５】
１３は配管の温度を測定するための温度センサ、１４は電気トレース温度コントローラで、内部に電気トレース電源１５が備えられている。１６はＤＣＳ（分散型計装制御システム）である。
【０００６】
上述の構成においてＭＶ伝送器１０や圧力伝送器１２の出力は４−２０ｍＡの統一信号に変換されてＤＣＳ１６へ測定信号を送出している。一方温度センサ１３の測定信号は電気トレース電源１５を有する電気トレース温度コントローラ１４へ送出され、予め定められた上下限の設定温度に配管の温度が制御される。
【０００７】
図４（ａ，ｂ）はこのような伝送器１２の全体構成図（ａ）および端子筐の詳細を示す詳細図（ｂ）である。
これらの図において、２は端子筐、３は内側接地端子、４は外側接地端子、５，５ａは電源供給端子、６，６ａはチェックまたは警報端子である。なお、７はコミニュケーションターミナル接続用フックである。
【０００８】
図５は差圧・圧力伝送器の電源供給、デジタル通信および信号接点信号配線図を示すもので、ディストリビュータ２０からの２４ＶＤＣ電圧がシールド線２１を介して電源供給端子５ａ，５ｂに接続されている。またこの直流電流にＨＡＲＴ通信やＢＲＡＩＮ通信のデジタル信号が重畳される。チェック端子６，６ａにはプロセス流体の流量を制御するために用いることができ、ユーザの用途や必要に応じて電磁弁２２が接続されＯＮ／ＯＦＦスイッチとして使用されている。
【０００９】
図６はＭＶ伝送器１０や圧力伝送器１２の出力が上下限の設定値を超えた場合のアラームの内容を示すもので、伝送器の接点信号出力は、プロセス(差圧・静圧・温度)の上下限アラームを接点のＯＮ／ＯＦＦ信号として警報（ＡＬＭ）端子から出力する機能である。
【００１０】
接点に出力できるアラームは、差圧／圧力のＨｉアラーム、差圧／圧力のＬｏアラーム、静圧のＨｉアラーム、静圧のＬｏアラーム、カプセル温度のＨｉアラーム、カプセル温度のＬｏアラームがあり、どれを出力するかは選択することができる（複数選択可・組合せ自由）。
【００１１】
また、接点出力の動作（アラーム発生時に接点ＯＮまたはＯＦＦ）を変更することができる。ただし接点の出力は一つであるので、複数を選択した場合はどれか一つでもアラームが発生している場合はＯＮ（またはＯＦＦ）となる。
接点出力がＯＦＦの場合、図４のＡＬＭ端子間は切断された状態となり、接点出力がＯＮの場合はＡＬＭ端子間は連結された状態となる。接点出力は使用しないことも可能である。
【００１２】
なお、温度制御システムの先行技術としては下記の特許文献が知られている。
【特許文献１】特開平６−２７６５８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５７８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、電気トレースの温度を制御するためにはたくさんの場所に温度センサやサーモスタットなどのコントローラを設置する必要がある。
また、局所的に冷やされていたり局所的に熱くなってしまう場合があり、従来からトラブル事例の原因として知られている。
また、プロセス配管トラブルの事例としてスチームトレースによる局所的な加温により腐食が進む例も知られている。
【００１４】
従って本発明は、プロセスに設置された既存の差圧・圧力伝送器やＭＶ伝送器によって測定された温度を用いて、電気トレース制御用のコントロール信号を出力し、その信号によって、電気トレースの温度コントローラは電気トレースのＯＮ／ＯＦＦ制御を実施する。そして、見落とされがちな局所的な冷却や過熱を効率よく防ぎ、さらに、季節・気温によって細やかに温度制御を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項１に記載の温度制御システムの発明においては、
プロセス配管を流れる流体の固化、凍結および所定の温度保持を行うための電気トレースが施され、物理量を電気信号に変換して電流信号として上位システムに伝送する温度制御システムにおいて、前記信号伝送器の温度補償用温度センサの出力を前記電気トレース制御用センサとして利用することを特徴とする。
【００１６】
請求項２においては、請求項１に記載の温度制御システムの発明において、
前記温度補償用温度センサの出力で前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項３においては、請求項１または２に記載の温度制御システムの発明において、
前記電気トレース電源のオンオフ制御は信号伝送器が有するファームウエアに機能を追加して行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御システムの発明において、
前記追加した機能は凍結・固化防止機能であって、タイマーによりオンオフ制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御システムの発明において、
前記凍結・固化防止機能では上下限の設定温度を設け設定温度を超えた場合は警報を発するとともに前記電気トレース電源のオンオフを行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項６においては、請求項１乃至５のいずれかに記載の温度制御システムの発明において、
前記凍結・固化防止機能において上下限の設定温度範囲内にある場合、一定時間ごとに前記電気トレース電源のオンオフを行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項７においては、請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御システムにおいて、
前記上下限の設定温度範囲は信号伝送器自身が有する内部の時間カウンタを見て夏、冬、日中および夜間において自動的に設定可能としたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８においては、請求項１乃至７のいずれかに記載の温度制御システムの発明において、
前記電気トレース電源のオンオフの切換履歴を信号伝送器が有するメモリに記録することを特徴とする。
【００２３】
請求項９においては、請求項１乃至８のいずれかに記載の温度制御システムの発明において、
信号伝送器自身が有する温度計測手段と外部のプロセス配管に設けた温度計測手段からの温度監視を行うに際し、信号伝送器自身が有する温度計測手段が計測した温度より前記外部のプロセス配管に設けた温度計測手段で計測した温度が低い場合には一定時間ごとに前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１，２によれば、信号伝送器の温度補償用温度センサの出力を前記電気トレース制御用センサとして利用し、温度補償用温度センサの出力で前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うので、温度センサやサーモスタットのコントローラの数を少なくすることができる。
【００２５】
請求項３によれば、電気トレース電源のオンオフ制御は信号伝送器が有するファームウエアにソフトウエアを追加して行うので、新規部品が不要で構成が簡単になる。
【００２６】
請求項４，５，６によれば、追加された凍結・固化防止機能では上下限の設定温度を設け設定温度を超えた場合は警報を発するとともに、凍結・固化防止機能おいて上下限の設定温度範囲内にある場合、一定時間ごとにタイマーにより電気トレース電源のオンオフを行うので、凍結や固化を防止することができる。
【００２７】
請求項７によれば、上下限の設定温度範囲は夏、冬、日中および夜間において任意に設定可能としたので、凍結や固化のないきめ細かな制御を行うことができる。
【００２８】
請求項８によれば、電気トレース電源のオンオフの切換履歴を信号伝送器が有するメモリに記録するのでメンテナンス効率を向上させることができる。
【００２９】
請求項９によれば、信号伝送器自身が有する温度計測手段が計測した温度より前記外部のプロセス配管に設けた温度計測手段で計測した温度が低い場合には一定時間ごとに前記電気トレース電源のオンオフ制御を行うので凍結や固化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１（ａ，ｂ）は本発明の信号伝送器を用いた電気トレースの実施形態の一例を示すシステム構成図である。図１（ａ）は信号伝送器としてＭＶ伝送器を用いた場合のシステム構成図、図１（ｂ）は信号伝送器として圧力伝送器を用いた場合のシステム構成図である。なお、図１（ａ，ｂ）は信号伝送器の種類が異なるのみである。
【００３１】
これらの図において、１０はＭＶ伝送器であり、伝送器の外部に設けた測温抵抗体１１の出力に基づいてＭＶ伝送器の出力が補正される。本発明ではこの測温抵抗体１１の出力を電気温度コントローラ１５にも出力するようにＭＶ伝送器が本来有するファームウエアに追加する。
【００３２】
ＭＶ伝送器１０からはＤＣＳ１６に対してプロセス制御ラインを介して４−２０ｍＡの信号が送信され、電気トレース制御ライン１９を介して電気トレース温度コントローラ１４ａに接点出力が送信される。電気トレース電源はその接点出力に応じてオンオフされる。
【００３３】
本発明の概要は次のとおりである。
１）伝送器で測定された温度を元に、配管凍結監視機能をＭＶ伝送器に実装する。
２）電気トレースのＯＮ／ＯＦＦ切り替え専用の制御信号をＭＶ伝送器から出力するようにファームウェアを変更する。
３）従来の接点出力機能は、プロセス流体の流量を制御するために、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦスイッチとして用意されている。ユーザは必要に応じてプロセス制御のためにこの機能を選択し、これを電気トレースの制御信号として使用する。
【００３４】
次に、本発明信号伝送装置の詳細について説明する。
電気トレース温度コントローラ１４ａには電気トレース用のアラーム温度設定がなされている。そして、電気トレースを制御するための温度幅を設け、出力のＯＮ／ＯＦＦはタイマーによりコントロールを行う。また、正常温度範囲を超えた場合は電気トレース専用のアラームを発生させる。これにより敏感に温度変化に対応可能となる。
またＭＶ伝送器１０はＯＮ／ＯＦＦの切換履歴（時刻、ステータス）を伝送器自身のメモリに記録する。このことによりメインテナンス効率が向上する。
【００３５】
具体的には凍結・固化防止機能を接点出力の選択肢として用意する。凍結・固化防止機能は特に冬季のプロセス配管の凍結防止、および配管内の流体の固化を防止することを目的とする。
ＭＶ（差圧・圧力）伝送器の場合、測温抵抗体を備えている。測温抵抗体は流量を測定するために不可欠であるが、これを電気トレースの温度アラーム検知としても使用する。差圧・圧力伝送器の測定値よりも精度高く温度制御用の信号が出力できる。
【００３６】
凍結・固化防止機能
このモードを選択した場合は、ユーザーの設定した温度幅を超える場合、ＭＶ伝送器から電気トレース凍結Ｈｉアラームを発生させ、接点信号にＯｎまたはＯｆｆを設定する。
図２は横軸を時間、縦軸を温度とし、凍結防止モードの上限値（Ｔｆｕ）と下限値（Ｔｆｌ）を示したものである。
【００３７】
即ち、凍結防止モードではＯＮ／ＯＦＦについて閾幅を設ける。そして、プロセス温度がＴｆｕよりも高い場合は常に接点出力としてＯＦＦをする。また、測定したプロセス温度がＴｆｌよりも低い間は常に接点出力としてＯＮを出力する。
配管に温度ムラが発生している場合、局所的に冷える場所が出てしまうことがあるが、その予防のために一定時間ごとにヒートスイッチをＯＮする。ＯＮとＯＦＦの時間割合ｔｉｎｔはユーザーが任意に設定可能となってる。
【００３８】
ＭＶ伝送器１０では測温抵抗体１１で測定する温度と伝送器側で測定するアンプ温度（≒外気温度）が存在する。測温抵抗体で測定されたプロセス温度が正常範囲内であっても、伝送器側のアンプ温度(≒外気温)が低い場合には、予防のために一定時間ごとにヒートスイッチをＯＮする機能を持たせる。配管に温度ムラが発生している場合、局所的に冷える場所が出てしまうことが予想されるため。これらはすべてＭＶ伝送器１０内部のＣＰＵによって自動的に処理される。
【００３９】
一般に伝送器は内部にいくつかの温度センサを有している。即ち、外部のアンプに取付けられ、外気温度を測定する温度センサ、プロセス配管内に取付けられ配管内の温度を計測する温度センサ（測温抵抗体）がある。本発明ではその差を電気トレースの制御に利用する。
【００４０】
また、上下限の設定温度範囲はユーザーが任意に設定できる。また、複数の閾値設定を可能とする。これは、夏や冬など季節ごとや一日ごと、もしくは流れる流体ごとでの別々の温度範囲設定を可能とするものである。たとえば、バッチ運転を実施している場合は、流体毎にそれぞれ温度閾値（Tfu, Tfl）を設定できる。また、季節や、一定時間毎に閾値を変更したい場合、伝送器は伝送器自身が有する内部の時間カウンタを見て夏、冬、日中および夜間において自動的にその閾値の切り替えることができる。
【００４１】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。たとえば本実施例においては信号伝送器としてＭＶ伝送器や圧力伝送器を用いたが、伝送器自身が温度検出手段を備えたものであれば他の伝送器であってもよい。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の信号伝送器を用いた電気トレースシステムの実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】凍結防止モードの上限値（Ｔｆｕ）と下限値（Ｔｆｌ）を示す図である。
【図３】従来の電気トレースシステムの一例を示す構成図である。
【図４】差圧・圧力伝送器の全体構成図（ａ）および端子筐の詳細を示す詳細図（ｂ）である。
【図５】差圧・圧力伝送器の接点信号配線図を示す図である。
【図６】出力が上下限の設定値を超えた場合のアラームの内容を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      差圧・圧力伝送器器
２      端子筐
３      内部接地端子
４      外部接地端子
５      電源供給端子
６      チェックまたは警報端子
７      チェック接続用フック
８      プロセス配管
９      電気トレース
１０    マルチバリアブル（ＭＶ）伝送器
１１    測温抵抗体
１２    圧力伝送器
１３    温度センサ
１４    電気トレース温度コントローラ
１５    電気トレース電源
１６    制御ＤＣＳ
１８    プロセス制御ライン
１９    電気トレース制御用ライン
２０    ディストリビュータ
２１    シールド線
２２    電磁弁
【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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