特開 2024-68898 計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068898

(43)【公開日】2024-05-21

(54)【発明の名称】計測装置

(51)【国際特許分類】

   F16T 1/48 20060101AFI20240514BHJP

   G01K 1/14 20210101ALI20240514BHJP

   G01K 7/01 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

F16T1/48

G01K1/14 L

G01K7/01 C

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179560

(22)【出願日】2022-11-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000137889

【氏名又は名称】株式会社ミヤワキ

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100136353

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 建吾

(72)【発明者】

【氏名】吉川 成雄

【テーマコード（参考）】

2F056

【Ｆターム（参考）】

2F056CL12

2F056JT08

(57)【要約】

【課題】電源ＩＣの電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続されるという事態を回避することが可能な計測装置を得る。
【解決手段】電源回路は、電池と、保護回路を含み、電池からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を電気回路に対して出力する電源ＩＣと、電源ＩＣを制御する制御部と、を有する。保護回路は、電源ＩＣの温度がしきい値以上となった場合に電源ＩＣの電圧出力動作を停止させ、電源ＩＣの温度がしきい値未満となった場合に電源ＩＣの電圧出力動作を再開させる。制御部は、所定期間内において保護回路が電源ＩＣの電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、電源ＩＣの駆動を停止する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スチームトラップの物理量を計測する計測装置であって、
前記スチームトラップに当接されるプローブと、
前記プローブから伝達される前記スチームトラップの前記物理量に対して、電気信号への変換を含む電気的な処理を施すことにより、前記スチームトラップの計測データを出力する電気回路と、
前記電気回路に駆動用の電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記電源回路は、
電池と、
保護回路を含み、前記電池からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を前記電気回路に対して出力する電源ＩＣと、
前記電源ＩＣを制御する制御部と、
を有し、
前記保護回路は、前記電源ＩＣの温度がしきい値以上となった場合に前記電源ＩＣの電圧出力動作を停止させ、前記電源ＩＣの温度が前記しきい値未満となった場合に前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させ、
前記制御部は、所定期間内において前記保護回路が前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、前記電源ＩＣの駆動を停止する、計測装置。

【請求項2】

表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記電源ＩＣの駆動を停止する前に、異常発生情報を前記表示部に表示する、請求項１に記載の計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測装置に関し、特に、スチームトラップの物理量を計測する計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気配管系を備えたプラント等においては、熱交換又は放熱等によって配管系内に復水（ドレン）が生じることがある。この復水を配管系内に滞留させると運転効率が低下する原因となるため、一般には、配管系の適所にスチームトラップを設置し、このスチームトラップによって復水を配管系の外部に排出するようにしている。

【0003】

経年劣化又は作動不良等によってスチームトラップのシール性能が損なわれると、蒸気配管系内の蒸気がスチームトラップを介して外部に漏出し、無駄な蒸気損失を招くこととなる。そのため、１年に１回等の定期的に、スチームトラップの状態を点検する作業が行われる。

【0004】

下記特許文献１には、スチームトラップの状態を診断するための計測装置及び診断装置が開示されている。計測装置は可搬型の計測装置であり、診断装置はタブレット端末又はノートパソコン等であり、計測装置と診断装置とは相互に無線通信が可能である。計測装置は、各スチームトラップの表面温度を計測する温度センサと、各スチームトラップの振動強度を計測する振動センサと、温度センサ及び振動センサから出力された計測データを記憶する記憶部と、当該計測データを診断装置に送信する通信部と、表示部とを備えている。診断装置は、計測装置から受信した計測データに基づいて各スチームトラップの状態（正常又は異常）を診断し、その診断の結果を示す診断データを計測装置に送信する。計測装置は、診断装置から受信した診断データに基づいて、各スチームトラップに関する診断の結果を表示部に表示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－８４４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

計測装置は、電気回路が形成された回路基板を内蔵しており、当該電気回路には、電源回路から駆動用電力が供給される。

【0007】

図３は、計測装置が備える電源回路１００の構成を示す図である。電源回路１００は、電池１６１、ヒューズ素子１６２、及び、電源ＩＣ１６４を備えている。電源ＩＣ１６４は、電池１６１からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を電気回路１０３に対して出力する。

【0008】

結露又は異物等に起因して電源配線又は電気回路１０３内において負荷ショートが発生すると、通常動作時の電流値より大きい第１電流値以上の過大な電流が、電源ＩＣ１６４から電気回路１０３に流れる。それによって、電源ＩＣ１６４の温度はやがて上昇する。電源ＩＣ１６４は、内部に保護回路１７１を有している。保護回路１７１は、電源ＩＣ１６４の温度がしきい値以上となった場合に、電源ＩＣ１６４の電圧出力動作を停止させる。これによって、第１電流値以上の過電流によって電源ＩＣ１６４内部のＦＥＴ等の回路素子が熱破壊することが防止される。その後、電源ＩＣ１６４の温度が低下してしきい値未満となった場合、保護回路１７１は電源ＩＣ１６４の電圧出力動作を再開させる。

【0009】

ヒューズ素子１６２は、上記第１電流値より大きい第２電流値（例えば数アンペア）以上の電流が流れた場合に、電池１６１と電源ＩＣ１６４との接続を遮断する。これよって、第２電流値以上の過電流から電源ＩＣ１６４及び電気回路１０３を保護する。

【0010】

上記の通り、保護回路１７１は、電源ＩＣ１６４の温度がしきい値未満となった場合に、電源ＩＣ１６４の電圧出力動作を再開させる。この時、負荷ショートが継続していると、第１電流値以上の過大な電流が再び流れ、保護回路１７１は再び電源ＩＣ１６４の電圧出力動作を停止させる。その結果、保護回路１７１による電源ＩＣ１６４の電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続される。

【0011】

本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、電源ＩＣの電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続されるという事態を回避することが可能な計測装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の第１態様に係る計測装置は、スチームトラップの物理量を計測する計測装置であって、前記スチームトラップに当接されるプローブと、前記プローブから伝達される前記スチームトラップの前記物理量に対して、電気信号への変換を含む電気的な処理を施すことにより、前記スチームトラップの計測データを出力する電気回路と、前記電気回路に駆動用の電力を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、電池と、保護回路を含み、前記電池からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を前記電気回路に対して出力する電源ＩＣと、前記電源ＩＣを制御する制御部と、を有し、前記保護回路は、前記電源ＩＣの温度がしきい値以上となった場合に前記電源ＩＣの電圧出力動作を停止させ、前記電源ＩＣの温度が前記しきい値未満となった場合に前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させ、前記制御部は、所定期間内において前記保護回路が前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、前記電源ＩＣの駆動を停止する。

【0013】

第１態様によれば、制御部は、所定期間内において保護回路が電源ＩＣの電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、電源ＩＣの駆動を停止する。これにより、電源ＩＣの電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続されるという事態を回避することが可能となる。

【0014】

本発明の第２態様に係る計測装置は、第１態様において、表示部をさらに備え、前記制御部は、前記電源ＩＣの駆動を停止する前に、異常発生情報を前記表示部に表示する。

【0015】

第２態様によれば、制御部は、電源ＩＣの駆動を停止する前に、異常発生情報を表示部に表示する。これにより、計測装置の故障を作業者に知らせることが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、電源ＩＣの電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続されるという事態を回避することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る可搬型の計測装置の構成を簡略化して示す図である。

【図2】電源回路の構成を簡略化して示す図である。

【図3】背景技術に係る計測装置が備える電源回路の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

【0019】

図１は、本発明の実施の形態に係る可搬型の計測装置１の構成を簡略化して示す図である。計測装置１は、スチームトラップの物理量（温度及び振動）を計測する機能と、その計測結果に基づいてスチームトラップの状態を診断する機能とを備えている。但し、診断機能は、計測装置１の外部装置（診断装置又はサーバ装置等）が備えても良い。

【0020】

蒸気配管系を備えたプラント等においては、配管系内に生じた復水（ドレン）を配管系の外部に排出するために、配管系の適所に複数のスチームトラップが設置されている。スチームトラップは、１年に１回等の定期点検によって、その状態が点検される。定期点検の作業者は、可搬型の計測装置１を携帯してプラント内を移動することにより、計測装置１によって各スチームトラップを順に点検する。なお、スチームトラップの点検は、定期点検に限らず、不定期な点検であっても良い。

【0021】

計測装置１は、プローブ（温度プローブＰ１及び振動プローブＰ２）と、電源回路２と、電気回路３とを備えている。電気回路３は、計測装置１が内蔵する回路基板上に形成されており、温度センサ１１、増幅回路１２、ＡＤ変換回路１３、振動センサ２１、フィルタ回路２２、増幅回路２３、ＡＤ変換回路２４、制御部３１、操作部４１、表示部４２、記憶部４３、及び通信部４４を有している。

【0022】

温度プローブＰ１及び振動プローブＰ２は、例えばステンレス製の円筒状パイプの外観形状を有している。温度プローブＰ１は、振動プローブＰ２の内側の空間において、振動プローブＰ２の内周面に対して非接触に、同心の位置関係で配置されている。温度プローブＰ１及び振動プローブＰ２は、計測対象であるスチームトラップに当接されることによって、当該スチームトラップの温度及び振動を温度センサ１１及び振動センサ２１に伝達する。

【0023】

温度センサ１１は、例えば一対の熱電対素線と温度計測回路とを備えて構成されており、温度プローブＰ１から伝達された温度を電気信号に変換して出力する。温度センサ１１から出力された電気信号は、増幅回路１２に入力される。増幅回路１２は、入力された電気信号を増幅して出力する。増幅回路１２から出力された電気信号は、ＡＤ変換回路１３に入力される。ＡＤ変換回路１３は、入力されたアナログの電気信号をディジタルデータに変換して出力する。ＡＤ変換回路１３から出力された、温度計測値を示すディジタルデータ（温度データ）は、制御部３１に入力される。

【0024】

振動センサ２１は、例えば圧電型加速度センサを備えて構成されており、振動プローブＰ２から伝達された振動を電気信号に変換して出力する。振動センサ２１から出力された電気信号は、フィルタ回路２２に入力される。フィルタ回路２２は、入力された電気信号のうち所定の周波数帯域の電気信号を通過して出力する。フィルタ回路２２から出力された電気信号は、増幅回路２３に入力される。増幅回路２３は、入力された電気信号を増幅して出力する。増幅回路２３から出力された電気信号は、ＡＤ変換回路２４に入力される。ＡＤ変換回路２４は、入力されたアナログの電気信号をディジタルデータに変換して出力する。ＡＤ変換回路２４から出力された、振動計測値を示すディジタルデータ（振動データ）は、制御部３１に入力される。

【0025】

操作部４１は、作業者が各種の情報を入力するための操作スイッチ等によって構成されている。表示部４２は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等を用いて構成されている。但し、タッチパネル式ディスプレイを使用することにより、操作部４１と表示部４２とが一体として構成されても良い。記憶部４３は、フラッシュメモリ等の書き換え可能な半導体メモリ等を用いて構成されている。通信部４４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の任意の通信方式に対応した通信モジュールを備えて構成されている。

【0026】

制御部３１は、ＣＰＵ等を備えて構成されている。制御部３１は、当該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される機能として、診断部５１を有している。診断部５１は、ＡＤ変換回路１３，２４から入力された測定データ（温度データ及び振動データ）に基づいてスチームトラップの状態を診断し、その診断の結果を示す診断データを出力する。例えば、診断部５１は、入力された温度データと予め設定された所定の温度しきい値とを比較し、また、入力された振動データと予め設定された所定の振動しきい値とを比較する。診断部５１は、これら二つの比較結果の組合せに応じて、スチームトラップが正常であるか異常（蒸気漏出、ドレン排出不良、又は閉塞）であるかを診断する。制御部３１は、スチームトラップの診断データを含めて診断結果情報（点検日及び診断結果等）を作成し、当該診断結果情報を記憶部４３に記憶する。また、制御部３１は、診断データを表示部４２に入力する。これにより、スチームトラップの診断結果が表示部４２に表示される。さらに、制御部３１は、スチームトラップの診断結果情報を通信部４４に入力する。通信部４４は、入力された診断結果情報を、計測装置１の外部のデータ処理装置に送信する。

【0027】

電源回路２は、電気回路３が備える複数の要素（素子、回路、及び装置等）の各々を駆動するための電力を、電気回路３に供給する。

【0028】

図２は、電源回路２の構成を簡略化して示す図である。電源回路２は、電池６１、ヒューズ素子６２、電源ＩＣ６４、電源スイッチ８０、シリーズレギュレータ８１、及び制御部８２を備えている。制御部８２は、マイコン等を用いて構成されている。電池６１の後段にヒューズ素子６２が接続されており、ヒューズ素子６２の後段に電源ＩＣ６４が接続されており、電源ＩＣ６４の後段に、負荷回路である電気回路３が接続されている。電池６１は、例えばアルカリ乾電池である。電源ＩＣ６４は、例えばスイッチングレギュレータを備えて構成されている。電源回路２は、電池６１から電気回路３に駆動用電力を供給する。

【0029】

電源ＩＣ６４は、電池６１からの入力電圧Ｖ１に基づく所定の出力電圧Ｖ２を電気回路３に対して出力する。つまり、電源ＩＣ６４は、電池６１からヒューズ素子６２を介して入力された入力電圧Ｖ１を、ＦＥＴのスイッチング動作によって出力電圧Ｖ２に変換する。そして、出力電圧Ｖ２を出力する電圧出力動作によって、出力電圧Ｖ２を電気回路３の駆動電力として出力する。電源ＩＣ６４は、内部に保護回路７１を有している。また、電源ＩＣ６４は、Ｌｏｗアクティブのイネーブル端子７０を有している。イネーブル端子７０は制御部８２に接続されており、制御部８２からイネーブル端子７０にイネーブル信号Ｓ１が入力される。

【0030】

結露又は異物等に起因して電源配線又は電気回路３内において負荷ショートが発生すると、通常動作時の電流値より大きい第１電流値以上の過大な電流が、電源ＩＣ６４から電気回路３に流れる。それによって、電源ＩＣ６４の温度はやがて上昇する。保護回路７１は、電源ＩＣ６４の温度がしきい値以上となったことを温度センサによって検出すると、電源ＩＣ６４の電圧出力動作を停止させる。これによって、第１電流値以上の過電流によって電源ＩＣ６４内部のＦＥＴ等の回路素子が熱破壊することが防止される。その後、電源ＩＣ６４の温度が低下して上記しきい値未満となったことを温度センサによって検出すると、保護回路７１は電源ＩＣ６４の電圧出力動作を再開させる。

【0031】

ヒューズ素子６２は、上記第１電流値より大きい第２電流値（例えば数アンペア）以上の電流が流れた場合に、電池６１と電源ＩＣ６４との接続を遮断する。これよって、第２電流値以上の過電流から電源ＩＣ６４及び電気回路３を保護する。

【0032】

制御部８２は、電源ＩＣ６４を制御する。作業者によって電源スイッチ８０がオンされると、その旨を示す検出信号がシリーズレギュレータ８１から制御部８２に入力される。当該検出信号が入力されることにより、制御部８２は、Ｌｏｗレベルのイネーブル信号Ｓ１をイネーブル端子７０に入力することによって、電源ＩＣ６４を起動してその駆動を開始する。

【0033】

また、制御部８２には、電源ＩＣ６４からの出力電圧Ｖ２が入力される。制御部８２は、出力電圧Ｖ２の変化を検出することによって、保護回路７１による電源ＩＣ６４の電圧出力動作の停止及び再開を検出することができる。制御部８２は、所定期間内（例えば数秒間）において保護回路７１が電源ＩＣ６４の電圧出力動作を再開させた回数をカウントし、その回数が所定値（例えば３回）以上であることを検出した場合、Ｈｉｇｈレベルのイネーブル信号Ｓ１をイネーブル端子７０に入力することによって、電源ＩＣ６４をシャットダウンしてその駆動を停止する。また、制御部８２は、電源ＩＣ６４の駆動を停止する前に、「異常が検出されました。シャットダウンします。」等の文字メッセージのテキストデータを含む異常発生情報を表示部４２に入力する。表示部４２は、上記文字メッセージを含む異常発生情報を表示することにより、作業者にエラーの発生を通知する。制御部８２が電源ＩＣ６４をシャットダウンしてその駆動を停止することにより、作業者は計測装置１を使用不能な状態となる。

【0034】

本実施形態に係る計測装置１によれば、制御部８２は、所定期間内において保護回路７１が電源ＩＣ６４の電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、電源ＩＣ６４の駆動を停止する。これにより、電源ＩＣ６４の電圧出力動作の停止と再開とが繰り返し継続されるという事態を回避することが可能となる。

【0035】

また、制御部８２は、電源ＩＣ６４の駆動を停止する前に、異常発生情報を表示部４２に表示する。これにより、計測装置１の故障を作業者に知らせることが可能となる。

【符号の説明】

【0036】

１ 計測装置
２ 電源回路
３ 電気回路
４２ 表示部
６１ 電池
６４ 電源ＩＣ
７１ 保護回路
８２ 制御部
Ｐ１ 温度プローブ
Ｐ２ 振動プローブ

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

スチームトラップの物理量を計測する計測装置であって、
前記スチームトラップに当接されるプローブと、
前記プローブから伝達される前記スチームトラップの前記物理量に対して、電気信号への変換を含む電気的な処理を施すことにより、前記スチームトラップの計測データを出力する電気回路と、
前記電気回路に駆動用の電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記電源回路は、
電池と、
保護回路を含み、前記電池からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を前記電気回路に対して出力する電源ＩＣと、
前記電源ＩＣとは異なる出力安定化回路によって駆動され、前記電源ＩＣの外部から前記電源ＩＣを制御する制御部と、
を有し、
前記保護回路は、前記電源ＩＣの温度がしきい値以上となった場合に前記電源ＩＣの電圧出力動作を停止させ、前記電源ＩＣの温度が前記しきい値未満となった場合に前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させ、
前記制御部は、所定期間内において前記保護回路が前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、前記電源ＩＣの駆動を停止する、計測装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

本発明の第１態様に係る計測装置は、スチームトラップの物理量を計測する計測装置であって、前記スチームトラップに当接されるプローブと、前記プローブから伝達される前記スチームトラップの前記物理量に対して、電気信号への変換を含む電気的な処理を施すことにより、前記スチームトラップの計測データを出力する電気回路と、前記電気回路に駆動用の電力を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、電池と、保護回路を含み、前記電池からの入力電圧に基づく所定の出力電圧を前記電気回路に対して出力する電源ＩＣと、前記電源ＩＣとは異なる出力安定化回路によって駆動され、前記電源ＩＣの外部から前記電源ＩＣを制御する制御部と、を有し、前記保護回路は、前記電源ＩＣの温度がしきい値以上となった場合に前記電源ＩＣの電圧出力動作を停止させ、前記電源ＩＣの温度が前記しきい値未満となった場合に前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させ、前記制御部は、所定期間内において前記保護回路が前記電源ＩＣの前記電圧出力動作を再開させた回数が所定値以上である場合、前記電源ＩＣの駆動を停止する。