低価格、オンライン腐食モニターおよび高性能腐食プローブ
【課題】工業プロセスをモニターするための装置、方法、およびシステムを提供する。
【解決手段】特定の冶金を有するプローブモジュール（３）に繋がれたコントローラーモジュール（２）、および、コントローラーモジュール（２）のために特定の抵抗値を見極め、プローブ（３）の冶金を識別できるレジスターモジュール（３６）を有する装置およびシステムを提供する。冶金材料の種類を識別する抵抗を測定できるレジスター装置も提供される。提供される装置およびシステムは低価格であり、携帯可能であり、電気的に安全であり、熟練していない作業者による設置および作動が容易であり、デスクトップおよび携帯用の両方のコンピューター化された装置に接続可能であり、工業プロセスのリアルタイムモニタリングが可能である。
【解決手段】特定の冶金を有するプローブモジュール（３）に繋がれたコントローラーモジュール（２）、および、コントローラーモジュール（２）のために特定の抵抗値を見極め、プローブ（３）の冶金を識別できるレジスターモジュール（３６）を有する装置およびシステムを提供する。冶金材料の種類を識別する抵抗を測定できるレジスター装置も提供される。提供される装置およびシステムは低価格であり、携帯可能であり、電気的に安全であり、熟練していない作業者による設置および作動が容易であり、デスクトップおよび携帯用の両方のコンピューター化された装置に接続可能であり、工業プロセスのリアルタイムモニタリングが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に工業プロセス用の装置、方法、および、システムに関する。特に、本発明は腐食性の工業プロセスをモニターするための装置、方法、およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の工業プロセスが腐食性の副産物を生産することは一般的に当然知られている。このような腐食性副産物は、たびたび工業機器を腐食させたり、生産コストを増大させたり、生産の遅れを引き起こしたりする。従って、腐食をモニタリングは、上記のような工程の混乱を軽減する有用な手段である。
【０００３】
現在では、一般的な工業プロセス用オンライン腐食モニター装置は比較的高価であり、使いづらい。このような腐食モニター装置は、大きくて複雑なモニター部品を有することが多く、持ち運びができず、工業プロセスをモニターするには恒久的に固定されなければならない。また、このような装置は大きく、複雑で扱いにくいので、据え付けて効果的に稼動させることは、熟練した者にとっても、熟練していない者にとっても困難であろう。
【０００４】
現在入手可能な腐食モニター装置は、データを保存して、後に他のコンピューター化された装置にダウンロードできることが一般的に知られている。しかし、このような腐食装置はリアルタイムの腐食モニタリングを供給する能力に欠け、ラップトップや手のひらサイズのコンピューターなどのより持ち運びがしやすいコンピューター化された装置と交信する能力に欠けることが多い。
【０００５】
現在入手可能な腐食モニター装置に伴うその他の問題としては、このような装置の廃棄が容易ではないことである。一部の腐食モニター装置は交換可能な部品を提供しているが、多くが誤作動をし、とても高価なことが多い。
【０００６】
現在入手可能な多くのモニター装置は防水性や防水壁を有していないので、上記の廃棄問題はますます悪化する可能性がある。このように、湿気や、その他の環境要素に曝されることで、このような装置の多くの内部部品は害される。従って、少なくとも一部の現在入手可能な腐食モニター装置の寿命、機能整合性、およびモニタリングの信頼性は著しく低下する。これらの環境による有害な影響は、これらの装置の稼動および整備経費を著しく増大させる。
【０００７】
少なくとも一部の従来の腐食モニター装置に伴う更なる問題は、相当数の不正確な読み取りである。多くの場合、この誤りはモニター装置が、腐食度合いを測定するために装置に利用されている冶金材料の種類を識別する能力がないことから発生する。
【０００８】
例えば、ほとんどの腐食モニター装置では、工業プロセスの腐食度合いを測定するために、特定の冶金を有する電極プローブを用いている。腐食度合いは、用いられる特定の種類の金属プローブ電極に基づく工業プロセスの腐食性に基づいて測定される。もし、プローブの冶金が変化、またはモニター装置によって測定できないと、後に原因を調べて修正されなくてはならない不正確な読みが頻繁に相当数発生する。このような読み違いを修正するためには、更なる稼動経費を招く。
【０００９】
それゆえ、工業プロセスをモニターするための、改良された装置、方法、および、システムが望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、工業プロセスをモニターするための、改良された装置、方法、および、システムに関するものである。特に、本発明は工業的な腐食性冷却水処理プロセスをモニターする、改良された装置、方法、および、システムに関する。
【００１１】
このために、本発明はコントローラーモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する装置において、レジスターモジュールがコントローラーモジュールに対して、プローブモジュールを識別可能な装置を提供する。
【００１２】
また、本発明はコントローラーモジュールと、少なくとも１つの冶金プローブ電極を有しコントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと、を有する腐食モニターシステムにおいて、コントローラーモジュールに対して、前記抵抗値がプローブ電極の冶金を識別する腐食モニターシステムを提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、コントローラーモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する腐食モニター装置を提供し；前記プローブモジュールを溶液内に設置し；コントローラーモジュールを介して電流によりプローブモジュールとレジスターモジュールとを帯電させ；帯電されたレジスターモジュールの抵抗値に基づいて、コントローラーモジュールによりプローブモジュールの種類を識別し；プローブモジュールが識別された後に腐食度合いをコントローラーモジュールにより測定する工程を有する腐食度合いを測定する方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、電極と、前記電極を識別する抵抗値を有するレジスターとを有するプローブ装置を提供する。
【００１５】
本発明の更なる特徴および利点は、発明の詳細な説明および図において説明されており、それらから明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、腐食性の工業プロセスをモニターするための装置、方法、および、システムに関するものである。特に、本発明は工業的な冷却水処理システムの腐食をモニターするための装置、方法、および、システムに関する。
【００１７】
同一の数字は同一の部分を指す図を参照すると、図１は、透視図により本発明のモニター装置１の１態様を例証する。例証された態様においては、モニター装置１は２つの主要構成部品を有する。図１に見られるように、これらの主要構成部品はコントローラーモジュール２と、ケーブル３０を介して互いに交信可能なプローブモジュール３と、を有する。
【００１８】
特に、コントローラーモジュール２に注目すると、前記モジュールは更に、サーキットボード８、表示装置１２、および、電源１４を有するコントローラーボディー１０を有する。サーキットボード８は更に、マイクロコントローラー１６と交信可能である。サーキットボード８は、電源１４から電線２４を介して電力を供給されており、サーキットボード８はその電力をマイクロコントローラー１６、および、コンダクター対２０，２２に分配する。
【００１９】
また、工業プロセスが本発明のモニター装置１によりモニターされるに際し、他のコンピューター化された装置に後にダウンロードするために、マイクロコントローラー１６によりデータが収集されて保存される。そのような情報をマイクロコントローラー１６からコンピューター化された装置にダウンロードするには、サーキットボード８から伸びるデータケーブル１８が用いられる。
【００２０】
更に、サーキットボード８に電流が供給されると、サーキットボード８へ繋がり、サーキットボード８から伸びるコンダクター対２０，２２に分配される。その電流は次に、図１のようにコンダクター対２０，２２を覆うことによりコントローラーモジュール２とプローブモジュール３との間の交信を可能にするケーブル３０を介してプローブモジュール３、および、その内部構成部品に供給される。
【００２１】
モニター装置１のコントローラーボディー１０はどのような材料から製造されてもよいが、腐食性物質や環境の影響などの工業的な複合物に耐え得るプラスチック材料が好ましい。本発明の好ましい態様においては、コントローラーボディー１０は、屋内および屋外の環境要素と共に、腐食に耐え得るプラスチック材料からできている。
【００２２】
本発明の利点は、モニター装置１は、好ましくは工業プロセスやその環境において見られる過酷な要素に耐え得る材料で製造されていることである。そのようにすることにより、本発明は上記の影響による中断や不正確な読み取りがない工業プロセスモニター装置を提供することができる。
【００２３】
このように、電源１４がモニター装置１内の複数の構成部品に電流を供給し、本発明の理念に沿うように装置を作動させるために必要な種々の方法やレベルで利用されることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００２４】
本発明の好ましい１態様においては、電源１４は電池である。それにより、モニター装置１はコンセントの近くの一箇所に恒久的に設置されなくてもよい。電池式にすることにより、適正に作動させるために他のコンセントに繋がなくてはならない従来のモニター装置とは異なり、モニター装置１はより小型で、携帯可能であり、電気ショックによる災害の危険がないという利点を有する。
【００２５】
電源１４用に好適に用いられる電池の種類としては、これらに限定されるものではないが、アルカリ電池、リチウム電池、亜鉛空気電池、充電式ニッケル―カドミウム電池、および、充電式ニッケル―水素電池などが挙げられる。広く市販されており、低価格なことからアルカリ電池が最も好ましい。
【００２６】
本発明のマイクロコントローラー１６は、ソフトウェア技術に見られるいかなる従来のマイクロコントローラーでもよい。好ましくは、マイクロコントローラー１６は、３２．７６８キロヘルツウォッチクリスタルの使用に際して履行時間が早く、消費電力が低い６８ピン、１６ビットＲＩＳＣマイクロチップ等のミックスドシグナルのマイクロコントローラーである。また、マイクロコントローラー１６が本発明のモニタリング、表示、データ交信理念を達成するために、液晶表示ドライバー、ＡＤ変換器、タイマー、および、デジタルＩ/Ｏピンの配列を有することも好ましい。
【００２７】
本発明のマイクロコントローラー１６は、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の一般的にマイクロコントローラーに付随するメモリ保存装置を利用して、収集されたデータの保存も可能である。更に、マイクロコントローラー１６は、データケーブル１８を用いて情報をダウンロードすることにより、保存されたデータを他のコンピューター化された装置やインターネットベースの装置に提供することができる。
【００２８】
データケーブル１８は、コントローラーモジュール２と、従来のデスクトップや携帯用のコンピューター化された装置との間の交信を可能にすることができる。データケーブル１８はいかなる既製のコミュニケーションポートでもよく、これらには限定されないが、平行接続、直列接続、光学接続ファイヤライン接続、アナログピン接続、それらの派生的なもの、および、それらの組み合わせ等が挙げられることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００２９】
本発明の利点は、モニター装置１が種々のコンピューター化された装置やインターネットベースの装置に接続が可能なことである。このように、本発明のモニター装置１は、データケーブル１８を介してデスクトップのコンピューター化された装置、ラップトップや手のひらサイズコンピューター等の携帯用装置、および、ＬＡＮネットワークのようなインターネットベースの装置に接続可能である。
【００３０】
このようにすることにより、本発明のモニター装置１は、その装置が作動中のコンピューターやインターネットに接続されている場合、瞬時に最新の情報を産業消費者に提供することができる。このようなオンライン機能は、特に、繊細であり、継続的にモニターされなければならない工業プロセスのより綿密なモニタリングを可能にする。本発明は、多くの従来のモニター装置と異なり、オンライン方式により工業プロセスのリアルタイムのモニタリングを可能にする。
【００３１】
また、モニター装置１に携帯用やデスクトップのコンピューター化された装置との相互交流機能を付与することにより、本発明は産業消費者により保存された情報を簡単にダウンロードする種々の方法を提供する。このように、本発明のモニター装置は、全てではないかもしれないが、従来のほとんどのコンピューター化されたシステムやネットワークと交信可能であることから、工業において幅広い方法で用いることが可能である。
【００３２】
情報を表示するために、サーキットボード８と連結されたマイクロコントローラー１６は、表示装置１２と交信可能である。表示装置１２は、好ましくは、種々の数字、文字、記号を表示できる液晶表示装置である。例えば、本発明の好ましい１態様においては、表示装置１２はエラーコードを示し表示する「Ｅ」の文字のようなテキスト文字と共に、小数点を含む．００〜９９の範囲の数字を表示可能である。
【００３３】
本発明の追加的な利点は、表示装置１２を介した情報のリアルタイム表示を通じて提供される。単なるマイクロコントローラー１６からの、サーキットボード８やデータカーブル１８を介した保存された情報のダウンロードというよりはむしろ、モニター装置１の使用者は表示装置１２をその時々の情報を得るために利用できる。
【００３４】
コントローラーモジュール２をケーブル３０を介してプローブモジュール３に繋げるために、モニター装置１にはケーブル接続口２６が設けてある。（図１）ケーブル接続口２６は、ケーブル３０がコントローラーモジュール２からプローブモジュール３およびその種々の内部構成部品への、コンダクター対２０，２２を介した交信を可能にするように、ケーブルコネクター２８用の接続口を提供する。このように、ケーブル接続口２６が、本発明のモニター装置１に２つの機能を提供することは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。このようにすることにより、ケーブル接続口２６はモニター装置１に必要な接続口の数を減らし、その低価格、携帯性、小型化を促進する。
【００３５】
ケーブル３０は、コンダクター対２０，２２のような電線やケーブルを覆うことができるいかなる材料からできていてもよい。好ましくは、ケーブル３０は、工業的および環境的な影響に耐え得るプラスチックのような付加材料によりコーティングされている絶縁材料である。
【００３６】
プローブモジュール３に関しては、プローブモジュールは、エポキシ３４を有するプローブモジュールボディー３２を有する。コンダクター対２０，２２、レジスターモジュール３６、プローブ電極３８対の一端を含むケーブル３０がエポキシ３４に埋め込まれている。（図１）
図１のように、コンダクター対２０はプローブボディー３２およびエポキシ３４の中のケーブル３０から、プローブ電極３８へ伸びる。このようにすることにより、電源１４からサーキットボード８へ供給された電流は、サーキットボード８からコンダクター対２０を介してプローブ電極３８へ分配される。一方、コンダクター対２２は、プローブボディー３２およびエポキシ３４の中のケーブル３０からレジスターモジュール３６へ伸び、コンダクター対２２は、電源１４から電力を供給されているサーキットボード８から電力を供給される。
【００３７】
コンダクター対２０、２２、レジスターモジュール３６、プローブ電極３８を含むケーブル３０は、特に湿気などの屋内および屋外の要素へ曝されないように、エポキシ３４へ埋め込まれている。これらのプローブモジュール３の内部構成部品をエポキシ３４に埋め込むことにより、混乱させる環境的な影響は減少または除去されるので、このモジュールは他の従来のモニター装置がすでに達成しているよりもはるかに正確な工業プロセスの測定が可能になる。
【００３８】
例えば、図１に示すようにエポキシ３４にプローブ電極３８を埋め込むことにより、それらのプローブ電極は互いに離れたところに位置し、コンダクター対２２への接続口において水を含む物質への接触を防止する。これは、言い換えると、プローブ電極３８がショートすることを減少または防止する。このようなプローブ電極３８のショートを除去することは、マイクロコントローラー１６による電極からの不正確な電圧の読みを大幅に減少または除去する。
【００３９】
また、エポキシ３４にプローブ電極３８を埋め込むことにより、割れ目や孔食などの局部腐食現象もまた大幅に減少または除去される。このような耐食性は、プローブ電極３８のみならずモニター装置１の稼動寿命を向上させる。
【００４０】
プローブモジュール３は、工業的のみならず環境的な影響に耐え得るいかなる適する材料から製造されてもよい。プローブモジュール３の好ましい態様においては、プローブボディー３２はガロライト(Garolite)からできている。ガロライトは、とても強く、腐食性物質に対し化学的な耐久性があるエポキシ繊維積層体であり、水を吸収せず、エポキシポッティング物質と強く結合する。しかし、プローブボディー３２はポリ塩化ビニール等の水に対して化学的に耐久性があり、しかもエポキシと化学的に結合するいかなる材料から製造されてもよいことは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００４１】
プローブモジュール３の耐水性を向上させるために、プローブボディー３２は更にエポキシ３４を含む。工業プロセスにおける使用に適し、環境的な圧力に耐え得るいかなる従来のエポキシ材料を利用することができる。プローブモジュール３にエポキシ３４を用いることは、コンダクター対２０、２２、ケーブル３０、レジスターモジュール３６、およびプローブ電極３８の一端の周りに、プローブボディー３２との耐水および耐候のシールを提供する。
【００４２】
そのようなシールを形成することにより、それらの構成部品を保護性を高めることができる。その寿命が大幅に伸びるので、それらの保護性は本発明の交換費用を減少させる。
【００４３】
図１中のレジスターモジュール３６は、現在入手可能ないかなるレジスターでもよい。
その電流に対するインピーダンスが容易に計測できるように、レジスターモジュール３６は小型であり、安定であり、低価格であることが好ましい。本発明の好ましい１態様においては、レジスターモジュール３６は１％公差と１００ｐｐｍ／℃係数を有する金属フィルムレジスターである。
【００４４】
マイクロコントローラー１６の制御のもとで、電源１４からの電流はコンダクター対２２によりレジスターモジュール３６へ送られる。その電流に対するレジスターモジュール３６の抵抗は、マイクロコントローラー１６により計測されモニターされる。
【００４５】
そのようにすることにより、従来のモニター装置と異なり、本発明のモニター装置は、識別機能を提供する。レジスターモジュール３６を電流が通過する際に、マイクロコントローラー１６が抵抗値を測定する。その抵抗値に基づいて、マイクロコントローラー１６はコントローラーモジュール２に対してプローブモジュール３の種類を識別することが可能になる。
【００４６】
より具体的には、マイクロコントローラー１６はプローブモジュール３のプローブ電極３８の種類を識別可能である。プローブ電極３８を構成する材料の種類を識別するために、モニター装置１は特定のレジスターモジュール３６を利用しているのでそのような識別が可能になる。
【００４７】
例えば、プローブ電極３８が銅のような特定の種類の冶金を有する場合は、銅のプローブ電極のみを識別するために、モニター装置１の１態様において１１００オームのインピーダンス値を有するレジスターモジュール３６が特に用いられる。このようにすることにより、マイクロコントローラー１６がレジスターモジュール３６からの１１００オームの抵抗値を測定するたびに、そのマイクロコントローラーはプローブ電極３８を銅電極と識別することが可能になる。
【００４８】
プローブ電極を利用する従来のモニター装置と異なり、本発明は工業プロセスの様々な形式で用いられる種々の電極を識別する方法を提供する。プローブモジュール３のレジスターモジュール３６を用いてコントローラーモジュール２のマイクロコントローラー１６に対して自己を識別することができるので、基本的には、プローブ電極３８は「高性能」プローブとして機能する。
【００４９】
コントローラーモジュール２が、異なる態様のプローブモジュール３や異なる形式のプローブ電極３８と共に使用されると、コントローラーモジュール２は自分が繋がれている、種々の工業プロセスにおいて用いられるプローブモジュールの種類を瞬時に効率的に識別することができる。また、コントローラーモジュール２はプローブモジュール３のプローブ電極３８を識別できるので、コントローラーモジュール２は工業プロセスのより正確なモニターが可能になる。
【００５０】
例えば、モニター装置１は、プローブモジュール３に設置されたそれぞれの種類の冶金プローブ電極３８に対し異なって作用する腐食性工業プロセスのモニターに用いることができる。レジスターモジュール３６を介して冶金プローブ電極３８の種類を識別することにより、一旦プローブ電極３８の冶金特性が推定されると、それに基づいてコントローラーモジュール２は腐食性の測定を調整することができる。
【００５１】
プローブの識別ができないので、従来のモニター装置は本発明のモニター装置１よりも正確性が劣る。従って、本発明は工業プロセスのモニターの正確性を従来よりもはるかに増大させる。
【００５２】
本発明のプローブ電極３８は、工業プロセスをモニターするために用いられる従来のいかなるモニター材料から成ってもよい。プローブ電極３８は、これらに限定はされないが、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの組み合わせを含む冶金材料からできていることが好ましい。
【００５３】
さらに、工業プロセスのモニターをする装置をグレードアップさせ、単純化させるために、従来のモニター装置と共にプローブモジュール３とレジスターモジュール３６とをそれぞれ別に用いることができることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００５４】
本発明の更なる態様においては、プローブ装置が設けられている。その装置は、電極と、電極を識別する抵抗値を有するレジスターを有する。プローブ装置の電極は、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの組み合わせから成る群から選択される材料からなる。プローブ装置は携帯可能であり、電池式であることが好ましい。
【００５５】
本発明のモニター装置は、一旦本発明の理念が理解されると、数々の態様の選択肢を取れることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００５６】
本発明のモニター装置１は、従来技術のモニター装置よりも数々の利点を提供する。モニター装置１のコントローラーモジュール２やプローブモジュール３が携帯可能であるように、モニター装置１は大型ではない構成部品から構成される。更に、モニター装置１の小型性に加え、本発明の全ての構成部品は小型である。
【００５７】
さらに、小型化され、電池式であることから、本発明のモニター装置１の製造費用は低価格である。このように、本発明は、現在入手可能なモニター装置よりもはるかに安い、携帯可能な、しかも精度の高いモニター装置を提供する。
【００５８】
また、本発明のモニター装置１は、組み立ておよび使用が容易であるように設計されていることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。この装置は、熟練していない者にも簡単かつ電気的に安全に設置して操作できるように構成されている。
【００５９】
モニター装置１を設置するには、熟練していない作業者は単にコントローラーモジュール２を適切な場所に位置するだけでよく、フローイングサンプル４０の近傍に取り付け、ケーブル３０のコネクター２８をコントローラーモジュール２の接続口２６に繋げることによりプローブモジュール３をコントローラーモジュール２に繋ぎ、フローイングサンプル４０の中に電極３８が完全に浸かるようにプローブモジュール３をフローイングサンプル４０に接触させてもよい。モニター装置１は好ましくは電池式なので、一旦電池が取り付けられれば、装置は常に作動中である。
【００６０】
装置の取り付け全体は単純であり、作業者は本発明のモニター装置１を作動させるために、プログラミング、ボタンの操作、作業手順、キャリブレーション、または、補助電源を繋げるなどを更に行う必要がない。更に、モニター装置１は電池式なので、熟練していない作業者が継続的に装置を点けたり消したりしなくてよく、設置および作動の単純性を更に向上させる。
【００６１】
設置および作動が簡単なので、本発明は、作業者によりモニターされる工業プロセスの方式を大幅に単純化する。このような単純さは、複雑で設置および作動が厄介な現在入手可能なモニター装置と比べた利点を提供する。
【００６２】
作動に際し、本発明のモニター装置１は、種々の工業プロセスをモニターするために用いることができる。モニター装置１は、それらに限定はされないが、腐食、導電性、温度、局部腐食現象、孔が開く傾向、それらの誘導体、およびそれらの組み合わせを含む工程等のモニターに用いることができる。本発明のモニター装置１は、工業プロセス中に発生する腐食のモニターに用いられることが好ましい。本発明のモニター装置１は、冷却水工業処理システムの腐食モニターに用いられることがより好ましい。
【００６３】
本発明のその他の態様においては、腐食度合いを測定する方法が提供される。その方法は、コントローラーモジュール２と、前記コントローラーモジュール２と交信可能なプローブモジュール３と、前記コントローラーモジュールに対しプローブモジュールを識別可能なレジスターモジュールと、を有するモニター装置１等の腐食モニター装置を提供する工程を有する。
【００６４】
プローブモジュール３は、プローブ電極３８が完全に溶液に浸かるように試料溶液４０中に位置される。そして、プローブモジュール３においては、レジスターモジュール３６はコントローラーモジュール２を介して電流により帯電される。そして、帯電されたレジスターモジュールの抵抗値に基づいてコントローラーモジュール２によりプローブモジュール３の識別がされる。最後に、プローブモジュール３が識別された後、公知の公式に基づいて腐食度合いがコントローラーモジュール２により測定される。
【００６５】
この方法の好ましい１態様においては、本発明のモニター装置１は、電線２４を介してサーキットボード８に繋がり、マイクロコントローラー１６およびコンダクター対２０、２２に分配される電源１４を介して電流を供給する。それにより、電流はコンダクター対２０を介してプローブ電極３８へ流れ、試料溶液４０への連続なサーキットを形成する。
【００６６】
マイクロコントローラー１６は、レジスターモジュール３６の抵抗値またはインピーダンスに基づいてプローブ電極３８の冶金を判断することができる。一旦プローブ電極３８が識別されてしまえば、資料溶液４０中の電極の腐食度合いは、よく知られた直線偏光抵抗式を用いて割り出される。
【００６７】
腐食金属の直線偏光抵抗は、電極の腐食ポテンシャルにおける、電流密度に対するポテンシャルの傾きであり、腐食電流や腐食度合いに反比例する。腐食度合いは、シンプルな係数を用いて、直線偏光抵抗の測定値から計算することができる。
【００６８】
更に、溶液抵抗、つまり、プローブ電極３８間の試料４０の電気抵抗も明らかにされなければならない。多くの場合、それは測定された全抵抗の大部分を占め、腐食度合いに関する正確な直線偏光抵抗値を得るために、差し引く必要がある。溶液抵抗は、冶金とは係わりなく、試料の構成物及ぶ温度によって異なる。
【００６９】
より定量的には、水性試料中の電極と同等なサーキットは、平行に繋がれたレジスターおよびキャパシターである。抵抗は、ダブルレイヤーと呼ばれる金属と液体との接触面の特性による偏光抵抗ＲＰ、および、キャパシターＣＰである。
【００７０】
例えば、プローブ電極３８対は、試料溶液４０の溶液抵抗ＲＳと直列に繋がれた２つのＲＰＣＰエレメントにより表すことができる。従って、全直流抵抗Ｒｔｏｔは、Ｒｔｏｔ＝Ｒｓ＋２Ｒｐの式で表すことができる。
【００７１】
２つの抵抗は、次に本発明のモニター装置１により直接測定される。それらの抵抗はＲｔｏｔおよびＲＳであり、それらの差からＲＰが得られる。腐食度合いは、ｍｐｙ＝ｋ／ＲＰの式から計算され、ｍｐｙはミル／年（mils per year）であり、ｋは技術的に知られているプローブ電極３８の冶金固有の比例定数である。
【００７２】
ＲｔｏｔおよびＲＳを知るには、２つのプローブ電極３８逆配置（inverting configuration）のＯＰアンプのフィードバックループに挿入される。プローブ電極３８の１つは電源１４の接地電位に維持され、他のプローブ電極３８は、そのプローブ電極の通る電流が、ＯＰアンプの入力ノード（input node）に注入されたものと大きさが同じになるようにＯＰアンプの出力により駆動される。入力電力ｉと出力電圧ｖを知ることにより、抵抗はＲ＝ｖ／ｉで計算される。
【００７３】
従って、腐食度合いを計測するには、全抵抗Ｒｔｏｔを計測するために直流電流ｉｄｃがプローブ電極３８に加えられる。両方のプローブ電極３８のＣＰが充電されると、出力電圧はＲｔｏｔ×ｉｄｃの値に近づく。プローブ電極３８の分極を防止するために、帯電電圧は２５ｍＶ以内に維持され、両極のステップが用いられる。プローブ電極３８に小さな試験電流を送ることにより、次にＲｔｏｔを推測する。結果の電圧変更およびインピーダンスはマイクロコントローラー１６によりモニターされる。その結果に基づいて、２５ｍＶに適正な電流が算出される。
【００７４】
次に、プローブ電極３８にＶ０の電圧をもたらすゼロ電流を加え、その後に電流ｉｄｃを加える。それは約＋２５ｍＶ（Ｖ１）の変化をもたらす。次に、−２５ｍＶ（Ｖ２）の変化をもたらす電流が加えられ、その後Ｖ３をもたらす他のゼロ電流ステップを行う。このような順番で電流を加えることにより、Ｒｔｏｔは４つのデータからＲｔｏｔ＝（２Ｖ１−Ｖ０＋Ｖ３−２Ｖ２）／４ｉｄｃの式を用いて計算することができる。
【００７５】
＋／−４０ｍＶの変化をさせるために、１．３ｋＨｚの方形波の十分な電流増幅を加えることによる同様の手法がＲＳを見極めるために用いられる。これにより、ダブルレイヤーキャパシタンスは、両方のプローブ電極３８をショートさせるわずかなインピーダンスを効果的に加える。従って、増幅電圧変化の最大振幅はＲＳ×ｉｐｋになる。ＲＳ＝Ｖ／ｉｐｋ。一旦ＲＳが計測されると、それはＲｔｏｔおよびＲＰから引かれて、腐食度合いが計算される。ＲＰは、ＲＰ＝１/２（Ｒｔｏｔ−ＲＳ）として見い出され、腐食度合い＝ｋ／ＲＰである。
【００７６】
本発明のモニター装置１の腐食測定機能は多くのオペレーションから成ることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。例えば、モニター装置１は、最初に電源１４の電池の読みを受け取り、マイクロコントローラー１６を介してアナログ電源を点け、プローブ電極をサーキットに繋げ、上記のように腐食測定を行う。
【００７７】
従って、この方法は、熟練していない作業者が追加のキャリブレーション、プログラミング、およびモニター工程を行うことなく腐食度合いを計算するので、本発明の方法は熟練していない作業者のための簡略化された腐食度合いを計測する方式を提供する。これらの全ての工程は、この方法に用いられる統一されたモニター装置によりなされる。
【００７８】
本発明の更なる態様においては、腐食モニターシステムが提供される。前記腐食モニターシステムは、図１に見られるように、コントローラーモジュール２と、少なくとも１つの冶金プローブ電極３８を有し前記コントローラーモジュール２と交信可能なプローブモジュール３と、前記コントローラーモジュール２と交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと、を有する腐食モニターシステムにおいて、前記コントローラーモジュール２に対して、前記抵抗値が前記プローブ電極３８の冶金の種類を識別する。
【００７９】
このシステムは、コントローラーモジュール２と交信可能な表示装置１２をさらに有してもよい。さらに、このシステムのコントローラーモジュール２は、腐食度合いを計測し、腐食度合いデータを保存することができる。
【００８０】
このシステムも、コントローラーモジュール２を介してデスクトップや携帯用のコンピューター化された装置と交信可能である。システムは、電池式であり、携帯可能であることが好ましい。
【００８１】
本発明のシステムは、低価格であり、設置および作動が容易であり、かつ、保存されたデータだけでなく、リアルタイムのデータを供給する種々のコンピューター化された装置と繋げることができる単動装置を工業プロセス消費者に提供する。また、本発明のモニター装置１のようなシステムは低価格な材料からできており、小型であるので、使われていたシステム全体を大きな費用を伴うことなく廃棄できる。従来のモニター装置やシステムにはこのような廃棄性はない。
【００８２】
従って、本発明の装置、方法、およびシステムは、現在入手可能なモニター装置よりも正確な、簡略化された腐食度合いを測定する方式を提供する。また、本発明の装置、方法、および、システムは、従来技術の装置においては達成できなかった、小型、携帯可能、電池式、オンライン、廃棄可能、および、低価格な方法で提供する。
【００８３】
ここに説明されている好ましい態様への種々の変更や改良は、この技術に精通する者には明白であることを理解されなければならない。そのような変更や改良は本発明の精神および範囲を逸脱することなく、それの意図した利点を損なうことなくなされうる。従って、そのような変更や改良は、添付された請求の範囲に含まれることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、本発明の装置の１実施態様を例証する透視図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に工業プロセス用の装置、方法、および、システムに関する。特に、本発明は腐食性の工業プロセスをモニターするための装置、方法、およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の工業プロセスが腐食性の副産物を生産することは一般的に当然知られている。このような腐食性副産物は、たびたび工業機器を腐食させたり、生産コストを増大させたり、生産の遅れを引き起こしたりする。従って、腐食をモニタリングは、上記のような工程の混乱を軽減する有用な手段である。
【０００３】
現在では、一般的な工業プロセス用オンライン腐食モニター装置は比較的高価であり、使いづらい。このような腐食モニター装置は、大きくて複雑なモニター部品を有することが多く、持ち運びができず、工業プロセスをモニターするには恒久的に固定されなければならない。また、このような装置は大きく、複雑で扱いにくいので、据え付けて効果的に稼動させることは、熟練した者にとっても、熟練していない者にとっても困難であろう。
【０００４】
現在入手可能な腐食モニター装置は、データを保存して、後に他のコンピューター化された装置にダウンロードできることが一般的に知られている。しかし、このような腐食装置はリアルタイムの腐食モニタリングを供給する能力に欠け、ラップトップや手のひらサイズのコンピューターなどのより持ち運びがしやすいコンピューター化された装置と交信する能力に欠けることが多い。
【０００５】
現在入手可能な腐食モニター装置に伴うその他の問題としては、このような装置の廃棄が容易ではないことである。一部の腐食モニター装置は交換可能な部品を提供しているが、多くが誤作動をし、とても高価なことが多い。
【０００６】
現在入手可能な多くのモニター装置は防水性や防水壁を有していないので、上記の廃棄問題はますます悪化する可能性がある。このように、湿気や、その他の環境要素に曝されることで、このような装置の多くの内部部品は害される。従って、少なくとも一部の現在入手可能な腐食モニター装置の寿命、機能整合性、およびモニタリングの信頼性は著しく低下する。これらの環境による有害な影響は、これらの装置の稼動および整備経費を著しく増大させる。
【０００７】
少なくとも一部の従来の腐食モニター装置に伴う更なる問題は、相当数の不正確な読み取りである。多くの場合、この誤りはモニター装置が、腐食度合いを測定するために装置に利用されている冶金材料の種類を識別する能力がないことから発生する。
【０００８】
例えば、ほとんどの腐食モニター装置では、工業プロセスの腐食度合いを測定するために、特定の冶金を有する電極プローブを用いている。腐食度合いは、用いられる特定の種類の金属プローブ電極に基づく工業プロセスの腐食性に基づいて測定される。もし、プローブの冶金が変化、またはモニター装置によって測定できないと、後に原因を調べて修正されなくてはならない不正確な読みが頻繁に相当数発生する。このような読み違いを修正するためには、更なる稼動経費を招く。
【０００９】
それゆえ、工業プロセスをモニターするための、改良された装置、方法、および、システムが望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、工業プロセスをモニターするための、改良された装置、方法、および、システムに関するものである。特に、本発明は工業的な腐食性冷却水処理プロセスをモニターする、改良された装置、方法、および、システムに関する。
【００１１】
このために、本発明はコントローラーモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する装置において、レジスターモジュールがコントローラーモジュールに対して、プローブモジュールを識別可能な装置を提供する。
【００１２】
また、本発明はコントローラーモジュールと、少なくとも１つの冶金プローブ電極を有しコントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと、を有する腐食モニターシステムにおいて、コントローラーモジュールに対して、前記抵抗値がプローブ電極の冶金を識別する腐食モニターシステムを提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、コントローラーモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する腐食モニター装置を提供し；前記プローブモジュールを溶液内に設置し；コントローラーモジュールを介して電流によりプローブモジュールとレジスターモジュールとを帯電させ；帯電されたレジスターモジュールの抵抗値に基づいて、コントローラーモジュールによりプローブモジュールの種類を識別し；プローブモジュールが識別された後に腐食度合いをコントローラーモジュールにより測定する工程を有する腐食度合いを測定する方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、電極と、前記電極を識別する抵抗値を有するレジスターとを有するプローブ装置を提供する。
【００１５】
本発明の更なる特徴および利点は、発明の詳細な説明および図において説明されており、それらから明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、腐食性の工業プロセスをモニターするための装置、方法、および、システムに関するものである。特に、本発明は工業的な冷却水処理システムの腐食をモニターするための装置、方法、および、システムに関する。
【００１７】
同一の数字は同一の部分を指す図を参照すると、図１は、透視図により本発明のモニター装置１の１態様を例証する。例証された態様においては、モニター装置１は２つの主要構成部品を有する。図１に見られるように、これらの主要構成部品はコントローラーモジュール２と、ケーブル３０を介して互いに交信可能なプローブモジュール３と、を有する。
【００１８】
特に、コントローラーモジュール２に注目すると、前記モジュールは更に、サーキットボード８、表示装置１２、および、電源１４を有するコントローラーボディー１０を有する。サーキットボード８は更に、マイクロコントローラー１６と交信可能である。サーキットボード８は、電源１４から電線２４を介して電力を供給されており、サーキットボード８はその電力をマイクロコントローラー１６、および、コンダクター対２０，２２に分配する。
【００１９】
また、工業プロセスが本発明のモニター装置１によりモニターされるに際し、他のコンピューター化された装置に後にダウンロードするために、マイクロコントローラー１６によりデータが収集されて保存される。そのような情報をマイクロコントローラー１６からコンピューター化された装置にダウンロードするには、サーキットボード８から伸びるデータケーブル１８が用いられる。
【００２０】
更に、サーキットボード８に電流が供給されると、サーキットボード８へ繋がり、サーキットボード８から伸びるコンダクター対２０，２２に分配される。その電流は次に、図１のようにコンダクター対２０，２２を覆うことによりコントローラーモジュール２とプローブモジュール３との間の交信を可能にするケーブル３０を介してプローブモジュール３、および、その内部構成部品に供給される。
【００２１】
モニター装置１のコントローラーボディー１０はどのような材料から製造されてもよいが、腐食性物質や環境の影響などの工業的な複合物に耐え得るプラスチック材料が好ましい。本発明の好ましい態様においては、コントローラーボディー１０は、屋内および屋外の環境要素と共に、腐食に耐え得るプラスチック材料からできている。
【００２２】
本発明の利点は、モニター装置１は、好ましくは工業プロセスやその環境において見られる過酷な要素に耐え得る材料で製造されていることである。そのようにすることにより、本発明は上記の影響による中断や不正確な読み取りがない工業プロセスモニター装置を提供することができる。
【００２３】
このように、電源１４がモニター装置１内の複数の構成部品に電流を供給し、本発明の理念に沿うように装置を作動させるために必要な種々の方法やレベルで利用されることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００２４】
本発明の好ましい１態様においては、電源１４は電池である。それにより、モニター装置１はコンセントの近くの一箇所に恒久的に設置されなくてもよい。電池式にすることにより、適正に作動させるために他のコンセントに繋がなくてはならない従来のモニター装置とは異なり、モニター装置１はより小型で、携帯可能であり、電気ショックによる災害の危険がないという利点を有する。
【００２５】
電源１４用に好適に用いられる電池の種類としては、これらに限定されるものではないが、アルカリ電池、リチウム電池、亜鉛空気電池、充電式ニッケル―カドミウム電池、および、充電式ニッケル―水素電池などが挙げられる。広く市販されており、低価格なことからアルカリ電池が最も好ましい。
【００２６】
本発明のマイクロコントローラー１６は、ソフトウェア技術に見られるいかなる従来のマイクロコントローラーでもよい。好ましくは、マイクロコントローラー１６は、３２．７６８キロヘルツウォッチクリスタルの使用に際して履行時間が早く、消費電力が低い６８ピン、１６ビットＲＩＳＣマイクロチップ等のミックスドシグナルのマイクロコントローラーである。また、マイクロコントローラー１６が本発明のモニタリング、表示、データ交信理念を達成するために、液晶表示ドライバー、ＡＤ変換器、タイマー、および、デジタルＩ/Ｏピンの配列を有することも好ましい。
【００２７】
本発明のマイクロコントローラー１６は、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の一般的にマイクロコントローラーに付随するメモリ保存装置を利用して、収集されたデータの保存も可能である。更に、マイクロコントローラー１６は、データケーブル１８を用いて情報をダウンロードすることにより、保存されたデータを他のコンピューター化された装置やインターネットベースの装置に提供することができる。
【００２８】
データケーブル１８は、コントローラーモジュール２と、従来のデスクトップや携帯用のコンピューター化された装置との間の交信を可能にすることができる。データケーブル１８はいかなる既製のコミュニケーションポートでもよく、これらには限定されないが、平行接続、直列接続、光学接続ファイヤライン接続、アナログピン接続、それらの派生的なもの、および、それらの組み合わせ等が挙げられることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００２９】
本発明の利点は、モニター装置１が種々のコンピューター化された装置やインターネットベースの装置に接続が可能なことである。このように、本発明のモニター装置１は、データケーブル１８を介してデスクトップのコンピューター化された装置、ラップトップや手のひらサイズコンピューター等の携帯用装置、および、ＬＡＮネットワークのようなインターネットベースの装置に接続可能である。
【００３０】
このようにすることにより、本発明のモニター装置１は、その装置が作動中のコンピューターやインターネットに接続されている場合、瞬時に最新の情報を産業消費者に提供することができる。このようなオンライン機能は、特に、繊細であり、継続的にモニターされなければならない工業プロセスのより綿密なモニタリングを可能にする。本発明は、多くの従来のモニター装置と異なり、オンライン方式により工業プロセスのリアルタイムのモニタリングを可能にする。
【００３１】
また、モニター装置１に携帯用やデスクトップのコンピューター化された装置との相互交流機能を付与することにより、本発明は産業消費者により保存された情報を簡単にダウンロードする種々の方法を提供する。このように、本発明のモニター装置は、全てではないかもしれないが、従来のほとんどのコンピューター化されたシステムやネットワークと交信可能であることから、工業において幅広い方法で用いることが可能である。
【００３２】
情報を表示するために、サーキットボード８と連結されたマイクロコントローラー１６は、表示装置１２と交信可能である。表示装置１２は、好ましくは、種々の数字、文字、記号を表示できる液晶表示装置である。例えば、本発明の好ましい１態様においては、表示装置１２はエラーコードを示し表示する「Ｅ」の文字のようなテキスト文字と共に、小数点を含む．００〜９９の範囲の数字を表示可能である。
【００３３】
本発明の追加的な利点は、表示装置１２を介した情報のリアルタイム表示を通じて提供される。単なるマイクロコントローラー１６からの、サーキットボード８やデータカーブル１８を介した保存された情報のダウンロードというよりはむしろ、モニター装置１の使用者は表示装置１２をその時々の情報を得るために利用できる。
【００３４】
コントローラーモジュール２をケーブル３０を介してプローブモジュール３に繋げるために、モニター装置１にはケーブル接続口２６が設けてある。（図１）ケーブル接続口２６は、ケーブル３０がコントローラーモジュール２からプローブモジュール３およびその種々の内部構成部品への、コンダクター対２０，２２を介した交信を可能にするように、ケーブルコネクター２８用の接続口を提供する。このように、ケーブル接続口２６が、本発明のモニター装置１に２つの機能を提供することは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。このようにすることにより、ケーブル接続口２６はモニター装置１に必要な接続口の数を減らし、その低価格、携帯性、小型化を促進する。
【００３５】
ケーブル３０は、コンダクター対２０，２２のような電線やケーブルを覆うことができるいかなる材料からできていてもよい。好ましくは、ケーブル３０は、工業的および環境的な影響に耐え得るプラスチックのような付加材料によりコーティングされている絶縁材料である。
【００３６】
プローブモジュール３に関しては、プローブモジュールは、エポキシ３４を有するプローブモジュールボディー３２を有する。コンダクター対２０，２２、レジスターモジュール３６、プローブ電極３８対の一端を含むケーブル３０がエポキシ３４に埋め込まれている。（図１）
図１のように、コンダクター対２０はプローブボディー３２およびエポキシ３４の中のケーブル３０から、プローブ電極３８へ伸びる。このようにすることにより、電源１４からサーキットボード８へ供給された電流は、サーキットボード８からコンダクター対２０を介してプローブ電極３８へ分配される。一方、コンダクター対２２は、プローブボディー３２およびエポキシ３４の中のケーブル３０からレジスターモジュール３６へ伸び、コンダクター対２２は、電源１４から電力を供給されているサーキットボード８から電力を供給される。
【００３７】
コンダクター対２０、２２、レジスターモジュール３６、プローブ電極３８を含むケーブル３０は、特に湿気などの屋内および屋外の要素へ曝されないように、エポキシ３４へ埋め込まれている。これらのプローブモジュール３の内部構成部品をエポキシ３４に埋め込むことにより、混乱させる環境的な影響は減少または除去されるので、このモジュールは他の従来のモニター装置がすでに達成しているよりもはるかに正確な工業プロセスの測定が可能になる。
【００３８】
例えば、図１に示すようにエポキシ３４にプローブ電極３８を埋め込むことにより、それらのプローブ電極は互いに離れたところに位置し、コンダクター対２２への接続口において水を含む物質への接触を防止する。これは、言い換えると、プローブ電極３８がショートすることを減少または防止する。このようなプローブ電極３８のショートを除去することは、マイクロコントローラー１６による電極からの不正確な電圧の読みを大幅に減少または除去する。
【００３９】
また、エポキシ３４にプローブ電極３８を埋め込むことにより、割れ目や孔食などの局部腐食現象もまた大幅に減少または除去される。このような耐食性は、プローブ電極３８のみならずモニター装置１の稼動寿命を向上させる。
【００４０】
プローブモジュール３は、工業的のみならず環境的な影響に耐え得るいかなる適する材料から製造されてもよい。プローブモジュール３の好ましい態様においては、プローブボディー３２はガロライト(Garolite)からできている。ガロライトは、とても強く、腐食性物質に対し化学的な耐久性があるエポキシ繊維積層体であり、水を吸収せず、エポキシポッティング物質と強く結合する。しかし、プローブボディー３２はポリ塩化ビニール等の水に対して化学的に耐久性があり、しかもエポキシと化学的に結合するいかなる材料から製造されてもよいことは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００４１】
プローブモジュール３の耐水性を向上させるために、プローブボディー３２は更にエポキシ３４を含む。工業プロセスにおける使用に適し、環境的な圧力に耐え得るいかなる従来のエポキシ材料を利用することができる。プローブモジュール３にエポキシ３４を用いることは、コンダクター対２０、２２、ケーブル３０、レジスターモジュール３６、およびプローブ電極３８の一端の周りに、プローブボディー３２との耐水および耐候のシールを提供する。
【００４２】
そのようなシールを形成することにより、それらの構成部品を保護性を高めることができる。その寿命が大幅に伸びるので、それらの保護性は本発明の交換費用を減少させる。
【００４３】
図１中のレジスターモジュール３６は、現在入手可能ないかなるレジスターでもよい。
その電流に対するインピーダンスが容易に計測できるように、レジスターモジュール３６は小型であり、安定であり、低価格であることが好ましい。本発明の好ましい１態様においては、レジスターモジュール３６は１％公差と１００ｐｐｍ／℃係数を有する金属フィルムレジスターである。
【００４４】
マイクロコントローラー１６の制御のもとで、電源１４からの電流はコンダクター対２２によりレジスターモジュール３６へ送られる。その電流に対するレジスターモジュール３６の抵抗は、マイクロコントローラー１６により計測されモニターされる。
【００４５】
そのようにすることにより、従来のモニター装置と異なり、本発明のモニター装置は、識別機能を提供する。レジスターモジュール３６を電流が通過する際に、マイクロコントローラー１６が抵抗値を測定する。その抵抗値に基づいて、マイクロコントローラー１６はコントローラーモジュール２に対してプローブモジュール３の種類を識別することが可能になる。
【００４６】
より具体的には、マイクロコントローラー１６はプローブモジュール３のプローブ電極３８の種類を識別可能である。プローブ電極３８を構成する材料の種類を識別するために、モニター装置１は特定のレジスターモジュール３６を利用しているのでそのような識別が可能になる。
【００４７】
例えば、プローブ電極３８が銅のような特定の種類の冶金を有する場合は、銅のプローブ電極のみを識別するために、モニター装置１の１態様において１１００オームのインピーダンス値を有するレジスターモジュール３６が特に用いられる。このようにすることにより、マイクロコントローラー１６がレジスターモジュール３６からの１１００オームの抵抗値を測定するたびに、そのマイクロコントローラーはプローブ電極３８を銅電極と識別することが可能になる。
【００４８】
プローブ電極を利用する従来のモニター装置と異なり、本発明は工業プロセスの様々な形式で用いられる種々の電極を識別する方法を提供する。プローブモジュール３のレジスターモジュール３６を用いてコントローラーモジュール２のマイクロコントローラー１６に対して自己を識別することができるので、基本的には、プローブ電極３８は「高性能」プローブとして機能する。
【００４９】
コントローラーモジュール２が、異なる態様のプローブモジュール３や異なる形式のプローブ電極３８と共に使用されると、コントローラーモジュール２は自分が繋がれている、種々の工業プロセスにおいて用いられるプローブモジュールの種類を瞬時に効率的に識別することができる。また、コントローラーモジュール２はプローブモジュール３のプローブ電極３８を識別できるので、コントローラーモジュール２は工業プロセスのより正確なモニターが可能になる。
【００５０】
例えば、モニター装置１は、プローブモジュール３に設置されたそれぞれの種類の冶金プローブ電極３８に対し異なって作用する腐食性工業プロセスのモニターに用いることができる。レジスターモジュール３６を介して冶金プローブ電極３８の種類を識別することにより、一旦プローブ電極３８の冶金特性が推定されると、それに基づいてコントローラーモジュール２は腐食性の測定を調整することができる。
【００５１】
プローブの識別ができないので、従来のモニター装置は本発明のモニター装置１よりも正確性が劣る。従って、本発明は工業プロセスのモニターの正確性を従来よりもはるかに増大させる。
【００５２】
本発明のプローブ電極３８は、工業プロセスをモニターするために用いられる従来のいかなるモニター材料から成ってもよい。プローブ電極３８は、これらに限定はされないが、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの組み合わせを含む冶金材料からできていることが好ましい。
【００５３】
さらに、工業プロセスのモニターをする装置をグレードアップさせ、単純化させるために、従来のモニター装置と共にプローブモジュール３とレジスターモジュール３６とをそれぞれ別に用いることができることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００５４】
本発明の更なる態様においては、プローブ装置が設けられている。その装置は、電極と、電極を識別する抵抗値を有するレジスターを有する。プローブ装置の電極は、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの組み合わせから成る群から選択される材料からなる。プローブ装置は携帯可能であり、電池式であることが好ましい。
【００５５】
本発明のモニター装置は、一旦本発明の理念が理解されると、数々の態様の選択肢を取れることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。
【００５６】
本発明のモニター装置１は、従来技術のモニター装置よりも数々の利点を提供する。モニター装置１のコントローラーモジュール２やプローブモジュール３が携帯可能であるように、モニター装置１は大型ではない構成部品から構成される。更に、モニター装置１の小型性に加え、本発明の全ての構成部品は小型である。
【００５７】
さらに、小型化され、電池式であることから、本発明のモニター装置１の製造費用は低価格である。このように、本発明は、現在入手可能なモニター装置よりもはるかに安い、携帯可能な、しかも精度の高いモニター装置を提供する。
【００５８】
また、本発明のモニター装置１は、組み立ておよび使用が容易であるように設計されていることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。この装置は、熟練していない者にも簡単かつ電気的に安全に設置して操作できるように構成されている。
【００５９】
モニター装置１を設置するには、熟練していない作業者は単にコントローラーモジュール２を適切な場所に位置するだけでよく、フローイングサンプル４０の近傍に取り付け、ケーブル３０のコネクター２８をコントローラーモジュール２の接続口２６に繋げることによりプローブモジュール３をコントローラーモジュール２に繋ぎ、フローイングサンプル４０の中に電極３８が完全に浸かるようにプローブモジュール３をフローイングサンプル４０に接触させてもよい。モニター装置１は好ましくは電池式なので、一旦電池が取り付けられれば、装置は常に作動中である。
【００６０】
装置の取り付け全体は単純であり、作業者は本発明のモニター装置１を作動させるために、プログラミング、ボタンの操作、作業手順、キャリブレーション、または、補助電源を繋げるなどを更に行う必要がない。更に、モニター装置１は電池式なので、熟練していない作業者が継続的に装置を点けたり消したりしなくてよく、設置および作動の単純性を更に向上させる。
【００６１】
設置および作動が簡単なので、本発明は、作業者によりモニターされる工業プロセスの方式を大幅に単純化する。このような単純さは、複雑で設置および作動が厄介な現在入手可能なモニター装置と比べた利点を提供する。
【００６２】
作動に際し、本発明のモニター装置１は、種々の工業プロセスをモニターするために用いることができる。モニター装置１は、それらに限定はされないが、腐食、導電性、温度、局部腐食現象、孔が開く傾向、それらの誘導体、およびそれらの組み合わせを含む工程等のモニターに用いることができる。本発明のモニター装置１は、工業プロセス中に発生する腐食のモニターに用いられることが好ましい。本発明のモニター装置１は、冷却水工業処理システムの腐食モニターに用いられることがより好ましい。
【００６３】
本発明のその他の態様においては、腐食度合いを測定する方法が提供される。その方法は、コントローラーモジュール２と、前記コントローラーモジュール２と交信可能なプローブモジュール３と、前記コントローラーモジュールに対しプローブモジュールを識別可能なレジスターモジュールと、を有するモニター装置１等の腐食モニター装置を提供する工程を有する。
【００６４】
プローブモジュール３は、プローブ電極３８が完全に溶液に浸かるように試料溶液４０中に位置される。そして、プローブモジュール３においては、レジスターモジュール３６はコントローラーモジュール２を介して電流により帯電される。そして、帯電されたレジスターモジュールの抵抗値に基づいてコントローラーモジュール２によりプローブモジュール３の識別がされる。最後に、プローブモジュール３が識別された後、公知の公式に基づいて腐食度合いがコントローラーモジュール２により測定される。
【００６５】
この方法の好ましい１態様においては、本発明のモニター装置１は、電線２４を介してサーキットボード８に繋がり、マイクロコントローラー１６およびコンダクター対２０、２２に分配される電源１４を介して電流を供給する。それにより、電流はコンダクター対２０を介してプローブ電極３８へ流れ、試料溶液４０への連続なサーキットを形成する。
【００６６】
マイクロコントローラー１６は、レジスターモジュール３６の抵抗値またはインピーダンスに基づいてプローブ電極３８の冶金を判断することができる。一旦プローブ電極３８が識別されてしまえば、資料溶液４０中の電極の腐食度合いは、よく知られた直線偏光抵抗式を用いて割り出される。
【００６７】
腐食金属の直線偏光抵抗は、電極の腐食ポテンシャルにおける、電流密度に対するポテンシャルの傾きであり、腐食電流や腐食度合いに反比例する。腐食度合いは、シンプルな係数を用いて、直線偏光抵抗の測定値から計算することができる。
【００６８】
更に、溶液抵抗、つまり、プローブ電極３８間の試料４０の電気抵抗も明らかにされなければならない。多くの場合、それは測定された全抵抗の大部分を占め、腐食度合いに関する正確な直線偏光抵抗値を得るために、差し引く必要がある。溶液抵抗は、冶金とは係わりなく、試料の構成物及ぶ温度によって異なる。
【００６９】
より定量的には、水性試料中の電極と同等なサーキットは、平行に繋がれたレジスターおよびキャパシターである。抵抗は、ダブルレイヤーと呼ばれる金属と液体との接触面の特性による偏光抵抗ＲＰ、および、キャパシターＣＰである。
【００７０】
例えば、プローブ電極３８対は、試料溶液４０の溶液抵抗ＲＳと直列に繋がれた２つのＲＰＣＰエレメントにより表すことができる。従って、全直流抵抗Ｒｔｏｔは、Ｒｔｏｔ＝Ｒｓ＋２Ｒｐの式で表すことができる。
【００７１】
２つの抵抗は、次に本発明のモニター装置１により直接測定される。それらの抵抗はＲｔｏｔおよびＲＳであり、それらの差からＲＰが得られる。腐食度合いは、ｍｐｙ＝ｋ／ＲＰの式から計算され、ｍｐｙはミル／年（mils per year）であり、ｋは技術的に知られているプローブ電極３８の冶金固有の比例定数である。
【００７２】
ＲｔｏｔおよびＲＳを知るには、２つのプローブ電極３８逆配置（inverting configuration）のＯＰアンプのフィードバックループに挿入される。プローブ電極３８の１つは電源１４の接地電位に維持され、他のプローブ電極３８は、そのプローブ電極の通る電流が、ＯＰアンプの入力ノード（input node）に注入されたものと大きさが同じになるようにＯＰアンプの出力により駆動される。入力電力ｉと出力電圧ｖを知ることにより、抵抗はＲ＝ｖ／ｉで計算される。
【００７３】
従って、腐食度合いを計測するには、全抵抗Ｒｔｏｔを計測するために直流電流ｉｄｃがプローブ電極３８に加えられる。両方のプローブ電極３８のＣＰが充電されると、出力電圧はＲｔｏｔ×ｉｄｃの値に近づく。プローブ電極３８の分極を防止するために、帯電電圧は２５ｍＶ以内に維持され、両極のステップが用いられる。プローブ電極３８に小さな試験電流を送ることにより、次にＲｔｏｔを推測する。結果の電圧変更およびインピーダンスはマイクロコントローラー１６によりモニターされる。その結果に基づいて、２５ｍＶに適正な電流が算出される。
【００７４】
次に、プローブ電極３８にＶ０の電圧をもたらすゼロ電流を加え、その後に電流ｉｄｃを加える。それは約＋２５ｍＶ（Ｖ１）の変化をもたらす。次に、−２５ｍＶ（Ｖ２）の変化をもたらす電流が加えられ、その後Ｖ３をもたらす他のゼロ電流ステップを行う。このような順番で電流を加えることにより、Ｒｔｏｔは４つのデータからＲｔｏｔ＝（２Ｖ１−Ｖ０＋Ｖ３−２Ｖ２）／４ｉｄｃの式を用いて計算することができる。
【００７５】
＋／−４０ｍＶの変化をさせるために、１．３ｋＨｚの方形波の十分な電流増幅を加えることによる同様の手法がＲＳを見極めるために用いられる。これにより、ダブルレイヤーキャパシタンスは、両方のプローブ電極３８をショートさせるわずかなインピーダンスを効果的に加える。従って、増幅電圧変化の最大振幅はＲＳ×ｉｐｋになる。ＲＳ＝Ｖ／ｉｐｋ。一旦ＲＳが計測されると、それはＲｔｏｔおよびＲＰから引かれて、腐食度合いが計算される。ＲＰは、ＲＰ＝１/２（Ｒｔｏｔ−ＲＳ）として見い出され、腐食度合い＝ｋ／ＲＰである。
【００７６】
本発明のモニター装置１の腐食測定機能は多くのオペレーションから成ることは、この技術に精通する者によって高く評価されるであろう。例えば、モニター装置１は、最初に電源１４の電池の読みを受け取り、マイクロコントローラー１６を介してアナログ電源を点け、プローブ電極をサーキットに繋げ、上記のように腐食測定を行う。
【００７７】
従って、この方法は、熟練していない作業者が追加のキャリブレーション、プログラミング、およびモニター工程を行うことなく腐食度合いを計算するので、本発明の方法は熟練していない作業者のための簡略化された腐食度合いを計測する方式を提供する。これらの全ての工程は、この方法に用いられる統一されたモニター装置によりなされる。
【００７８】
本発明の更なる態様においては、腐食モニターシステムが提供される。前記腐食モニターシステムは、図１に見られるように、コントローラーモジュール２と、少なくとも１つの冶金プローブ電極３８を有し前記コントローラーモジュール２と交信可能なプローブモジュール３と、前記コントローラーモジュール２と交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと、を有する腐食モニターシステムにおいて、前記コントローラーモジュール２に対して、前記抵抗値が前記プローブ電極３８の冶金の種類を識別する。
【００７９】
このシステムは、コントローラーモジュール２と交信可能な表示装置１２をさらに有してもよい。さらに、このシステムのコントローラーモジュール２は、腐食度合いを計測し、腐食度合いデータを保存することができる。
【００８０】
このシステムも、コントローラーモジュール２を介してデスクトップや携帯用のコンピューター化された装置と交信可能である。システムは、電池式であり、携帯可能であることが好ましい。
【００８１】
本発明のシステムは、低価格であり、設置および作動が容易であり、かつ、保存されたデータだけでなく、リアルタイムのデータを供給する種々のコンピューター化された装置と繋げることができる単動装置を工業プロセス消費者に提供する。また、本発明のモニター装置１のようなシステムは低価格な材料からできており、小型であるので、使われていたシステム全体を大きな費用を伴うことなく廃棄できる。従来のモニター装置やシステムにはこのような廃棄性はない。
【００８２】
従って、本発明の装置、方法、およびシステムは、現在入手可能なモニター装置よりも正確な、簡略化された腐食度合いを測定する方式を提供する。また、本発明の装置、方法、および、システムは、従来技術の装置においては達成できなかった、小型、携帯可能、電池式、オンライン、廃棄可能、および、低価格な方法で提供する。
【００８３】
ここに説明されている好ましい態様への種々の変更や改良は、この技術に精通する者には明白であることを理解されなければならない。そのような変更や改良は本発明の精神および範囲を逸脱することなく、それの意図した利点を損なうことなくなされうる。従って、そのような変更や改良は、添付された請求の範囲に含まれることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、本発明の装置の１実施態様を例証する透視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラーモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュール；とを有する装置において、前記レジスターモジュールが、前記コントローラーモジュールに対して前記プローブモジュールの種類を識別可能な装置。
【請求項２】
前記プローブモジュールが少なくとも２つの冶金プローブ電極を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レジスターモジュールが、前記コントローラーモジュールに対して前記プローブ電極冶金の種類を識別する抵抗値を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が更に、前記コントローラーモジュールと交信可能な表示装置を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が携帯可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が電池式であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が腐食モニター装置であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラーモジュールが更に、腐食度合いを測定可能なマイクロコントローラーを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記マイクロコントローラーが、腐食度合いのデータの供給、および、保存可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラーモジュールが、デスクトップや携帯可能なコンピューター化された装置と交信可能であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
コントローラーモジュールと；
少なくとも１つの冶金プローブ電極を有し前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと；を有する腐食モニターシステムにおいて、前記コントローラーモジュールに対して、前記抵抗値が前記プローブ電極を構成する材料の種類を識別することを特徴とする腐食モニターシステム。
【請求項１２】
前記システムが更に、前記コントローラーモジュールと交信可能な表示装置を有することを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１３】
前記コントローラーモジュールが、腐食度合いの測定、および、腐食度合いのデータの保存が可能であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１４】
前記コントローラーモジュールが、デスクトップや携帯可能なコンピューター化された装置と交信可能であることを特徴とする請求項１３に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１５】
前記システムが携帯可能であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１６】
前記システムが電池式であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１７】
コントローラーモジュールと、前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、前記コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する腐食モニター装置を提供し；
前記プローブモジュールを溶液内に設置し；
前記コントローラーモジュールを介して電流により前記レジスターモジュールを帯電させ；
帯電された前記レジスターモジュールの抵抗値に基づいて、前記コントローラーモジュールにより前記プローブモジュールの種類を識別し；
前記プローブモジュールが識別された後に腐食度合いを前記コントローラーモジュールにより測定する；
工程を有する腐食度合いを測定する方法。
【請求項１８】
電極と；
前記電極を識別する抵抗値を有するレジスターと；
を有するプローブ装置。
【請求項１９】
前記電極が、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの化合物からなる群から選択された材料で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のプローブ装置。
【請求項２０】
前記装置が携帯可能であることを特徴とする請求項１８に記載のプローブ装置。
【請求項１】
コントローラーモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュール；とを有する装置において、前記レジスターモジュールが、前記コントローラーモジュールに対して前記プローブモジュールの種類を識別可能な装置。
【請求項２】
前記プローブモジュールが少なくとも２つの冶金プローブ電極を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レジスターモジュールが、前記コントローラーモジュールに対して前記プローブ電極冶金の種類を識別する抵抗値を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が更に、前記コントローラーモジュールと交信可能な表示装置を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が携帯可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が電池式であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が腐食モニター装置であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラーモジュールが更に、腐食度合いを測定可能なマイクロコントローラーを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記マイクロコントローラーが、腐食度合いのデータの供給、および、保存可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラーモジュールが、デスクトップや携帯可能なコンピューター化された装置と交信可能であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
コントローラーモジュールと；
少なくとも１つの冶金プローブ電極を有し前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと；
前記コントローラーモジュールと交信可能な抵抗値を有するレジスターモジュールと；を有する腐食モニターシステムにおいて、前記コントローラーモジュールに対して、前記抵抗値が前記プローブ電極を構成する材料の種類を識別することを特徴とする腐食モニターシステム。
【請求項１２】
前記システムが更に、前記コントローラーモジュールと交信可能な表示装置を有することを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１３】
前記コントローラーモジュールが、腐食度合いの測定、および、腐食度合いのデータの保存が可能であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１４】
前記コントローラーモジュールが、デスクトップや携帯可能なコンピューター化された装置と交信可能であることを特徴とする請求項１３に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１５】
前記システムが携帯可能であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１６】
前記システムが電池式であることを特徴とする請求項１１に記載の腐食モニターシステム。
【請求項１７】
コントローラーモジュールと、前記コントローラーモジュールと交信可能なプローブモジュールと、前記コントローラーモジュールと交信可能なレジスターモジュールと、を有する腐食モニター装置を提供し；
前記プローブモジュールを溶液内に設置し；
前記コントローラーモジュールを介して電流により前記レジスターモジュールを帯電させ；
帯電された前記レジスターモジュールの抵抗値に基づいて、前記コントローラーモジュールにより前記プローブモジュールの種類を識別し；
前記プローブモジュールが識別された後に腐食度合いを前記コントローラーモジュールにより測定する；
工程を有する腐食度合いを測定する方法。
【請求項１８】
電極と；
前記電極を識別する抵抗値を有するレジスターと；
を有するプローブ装置。
【請求項１９】
前記電極が、銅、ニッケル、銅とニッケルの合金、スチール、アドミラルティー黄銅、それらの誘導体、および、それらの化合物からなる群から選択された材料で構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のプローブ装置。
【請求項２０】
前記装置が携帯可能であることを特徴とする請求項１８に記載のプローブ装置。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１８０７２７（Ｐ２００８−１８０７２７Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４６９３（Ｐ２００８−５４６９３）
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【分割の表示】特願２００２−５５６２３９（Ｐ２００２−５５６２３９）の分割
【原出願日】平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８）
【出願人】（５０２３８３４１０）ナルコ カンパニー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＬＣＯ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１６０１ Ｗ．Ｄｉｅｈｌ Ｒｏａｄ，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬ ６０５６３−１１９８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【分割の表示】特願２００２−５５６２３９（Ｐ２００２−５５６２３９）の分割
【原出願日】平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８）
【出願人】（５０２３８３４１０）ナルコ カンパニー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＬＣＯ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１６０１ Ｗ．Ｄｉｅｈｌ Ｒｏａｄ，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬ ６０５６３−１１９８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
【Ｆターム（参考）】
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