(57)【要約】【課題】産業プロセストランスミッタにおいて、トランスミッタハウジングをセンサモジュールと結合するための応力低減結合構造を提供する。【解決手段】産業プロセストランスミッタは、センサモジュール、ハウジング、及び圧縮リングを備える。センサモジュール内にはプロセスセンサが配設される。ハウジングは、トランスミッタ電子回路が配設される内部空間を有した電子回路室、及びセンサモジュールが挿入される開口を有したモジュール室を備える。圧縮リングは、センサモジュールまたはハウジングに装着され、センサモジュールに対するハウジングの回転を阻むように構成されている。【選択図】図３
2014170933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスセンサが設けられるセンサモジュールと、
トランスミッタ電子回路が設けられる内部空間を有した電子回路室、及び前記センサモジュールが配設される開口を有したモジュール室を備えるハウジングと、
前記ハウジングと前記センサモジュールとの相対回転を阻む圧縮力を印加する圧縮リングと
を備えることを特徴とする産業プロセストランスミッタ。
【請求項２】
前記圧縮リングは、前記ハウジングの回転を規制する固定位置決め部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記固定位置決め部材に係合する回転防止機構を備えることを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項４】
前記ハウジングは、高分子材料により形成されることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項５】
前記圧縮リングは、
互いに対向する１対の立設フランジを有した分割バンドと、
前記１対の立設フランジを連結するファスナと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項６】
前記分割バンドは、前記センサモジュールの周囲に配設され、
前記モジュール室は、前記立設フランジが通過して延設される開口窓を更に備える
ことを特徴とする請求項５に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項７】
前記開口窓は、
前記立設フランジの一方を受容する第１窓部と、前記立設フランジの他方を受容する第２窓部とに前記開口窓を仕切る仕切りと、
前記仕切りに設けられて前記ファスナが延設される通路と
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記開口の内周面に形成された溝を更に備え、
前記分割バンドは、前記溝内に配設される
ことを特徴とする請求項６に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項９】
前記圧縮リングは、掛け金式留め具、ホースクランプ、及びスプリングクランプからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項１０】
前記ハウジングは、前記モジュール室を形成する筒状体を備えることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項１１】
前記筒状体は、スリットを備え、
前記圧縮リングは前記筒状体を取り囲むと共に前記溝を横切って配設される
ことを特徴とする請求項１０に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項１２】
前記センサモジュールと前記モジュール室との間に位置して、前記圧縮リング内に前記圧縮リングと同心状に配設される環状スペーサを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項１３】
内部空間を少なくとも部分的に画成する壁を有した筒状体と、
前記壁に形成された開口窓と、
前記開口窓に近接して前記筒状体の内側に設けられ、周の長さを調整可能なバンドと、
前記開口窓を通して前記バンドに連結された圧縮機構と
を備えることを特徴とする産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１４】
前記圧縮機構は、掛け金式留め具、ホースクランプ、及びスプリングクランプからなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１５】
前記バンドは、第１端部と第２端部とを有した分割リングを備え、
前記分割リングは、前記第１端部に第１フランジを有すると共に、前記第２端部に第２フランジを有し、前記第１フランジと前記第２フランジとが互いに対向すると共に前記開口窓を通って延設され、
前記圧縮機構は、前記第１フランジ及び前記第２フランジに形成された孔を通して延設されるネジ山付きのファスナを備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１６】
前記開口窓は、前記第１フランジと前記第２フランジとの間に介装される仕切りと、
前記ファスナが延設されて前記第１フランジと前記第２フランジとが連結される切り欠きと
を備えることを特徴とする請求項１５に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１７】
前記開口窓は、前記開口窓を横切る方向で対向する複数の補強部を更に備え、
前記圧縮機構は、前記補強部の間に配設される
ことを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１８】
前記筒状体は、高分子材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項１９】
前記筒状体の内周面に形成されて前記バンドが配設される溝を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項２０】
前記産業プロセストランスミッタ用ハウジング内の前記バンドの内側に配設されるスペーサを更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項２１】
センサを有して前記筒状体の内部に配設され、前記バンドが周囲に装着されるセンサモジュールと、
前記内部空間に配設され、前記センサモジュール内の前記センサと電気的に接続されたトランスミッタ電子回路と
を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の産業プロセストランスミッタ用ハウジング。
【請求項２２】
センサを備えるセンサモジュールと、
前記センサと電気的な伝送を行うトランスミッタ電子回路と、
前記トランスミッタ電子回路が配設される内部区画、及び可撓性を有して前記センサモジュールが挿入される開口部を備えたハウジングと、
前記センサモジュールに隣設して前記ハウジングを締め付けるように取り付けられ、前記センサモジュールに対して前記ハウジングを固定する圧縮リングと
を備えることを特徴とする産業プロセストランスミッタ。
【請求項２３】
可撓性を有する前記開口部は、前記ハウジングに形成された複数のスリットによって分離された複数のフランジを備えることを特徴とする請求項２２に記載の産業プロセストランスミッタ。
【請求項２４】
前記圧縮リングは、ネジ山付きのファスナを有した分割リング、掛け金式留め具を有した分割リング、ホースクランプ、及びスプリングクランプからなる群から選択されることを特徴とする請求項２２に記載の産業プロセストランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセス制御用トランスミッタに関するものであり、より具体的には当該トランスミッタで使用される電子部品やセンサを保護するためのハウジングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業プロセスにおいて使用されるプロセス流体の圧力、温度、流量、及び液面レベルなどのプロセスパラメータを監視するために、プロセス機器が用いられる。例えば、様々な製造ラインに沿って様々なプロセスパラメータを監視するために、プロセストランスミッタを製造設備の複数箇所で使用するのが一般的である。プロセストランスミッタは、プロセスパラメータにおける物理的変化に応じて電気的出力を生成するセンサを備えている。例えば、圧力トランスミッタは、給水管やケミカルタンクなどにおけるプロセス流体の圧力と相関関係にある電気的出力を生成する容量型圧力センサを備える。また、それぞれのプロセストランスミッタは、当該プロセストランスミッタ及びプロセスパラメータを現地または遠隔地で監視することができるように、センサの電気的出力を受け取って処理するトランスミッタ電子回路も備えている。現地で監視されるトランスミッタは、プロセストランスミッタのある場所において電気的出力の表示を行うＬＣＤ画面などのディスプレイを備える。遠隔地で監視されるトランスミッタは、コントロールループまたはネットワークを介し、コントロールルームなどの中央監視場所に電気的出力を伝送する電子回路を備えている。このような構成により、自動化されたスイッチ、バルブ、ポンプ、及びその他の類似する構成部材をコントロールループ内に設けることで、コントロールルームからプロセスパラメータを調整することが可能となる。
【０００３】
これらの電気部品は、プロセス流体と組み合わせるため、フランジ、マニホールド、或いはダイヤフラムなど、プロセス流体に接するトランスミッタ取付部材を用いて貯蔵タンクや配管などのプロセス流体容器に装着可能なケーシング内に収容される。一般的に、このケーシングは、センサが取り付けられてダイヤフラム機構を介するなどしてプロセス流体と相互作用するモジュールと、トランスミッタ電子回路が配設されるハウジングとを備える。このハウジングは、モジュールを受容してセンサからの配線を行うためのポートを備える。更に、ハウジングは、トランスミッタ電子回路をネットワークの回線に接続するための接続用開口を備える。これに代えて、トランスミッタ電子回路によるワイヤレスネットワークとの通信を可能とするアンテナを接続用開口に装着することも可能である。近年の技術革新によりアンテナが小型化し、アンテナを完全にハウジング内に収容することが可能となって、接続用開口が不要となった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ハウジングは金属材料で形成されているが、金属材料はワイヤレス信号に対して高い透過性を有していない。このため、ワイヤレスネットワーク技術に一層適合した産業プロセストランスミッタ用ハウジングが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
産業プロセストランスミッタは、センサモジュール、ハウジング、及び圧縮リングを備える。センサモジュール内にはセンサが配設される。ハウジングは、トランスミッタ電子回路が配設される内部空間を有した電子回路室と、センサモジュールが挿入される開口を有したモジュール室とを備える。圧縮リングは、センサモジュールまたはハウジングに取り付けられ、センサモジュールに対するハウジングの回転を阻むように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明による応力低減結合構造を有したプロセストランスミッタを示す、プロセス制御システムの概略図である。
【図２】トランスミッタハウジングをセンサモジュールに結合する応力低減結合構造における内部圧縮リングを示す、図１のプロセストランスミッタの斜視図である。
【図３】内部圧縮リングの分割バンドと環状スペーサとを示す、図２のプロセストランスミッタの分解斜視図である。
【図４】トランスミッタハウジングにおける開口窓を通して延設される内部圧縮リングのタブを示す、図２のプロセストランスミッタの拡大正面図である。
【図５】ファスナ及び環状スペーサを備えた、図３の内部圧縮リングの斜視図である。
【図６】内部圧縮リング及び環状スペーサを、センサモジュールが取り外された状態で示す、図２のトランスミッタハウジングの下方からの背面側斜視図である。
【図７】トランスミッタハウジングにおける開口窓を通して延設される内部圧縮リングのタブを、センサモジュールが取り外された状態で示す、図２のトランスミッタハウジングの下方からの正面側斜視図である。
【図８】内部圧縮リングのない状態で開口窓を示す、図２のトランスミッタハウジングの正面側斜視図である。
【図９】外部圧縮リングを備えた本発明の別の実施形態の応力低減結合構造を有する産業プロセストランスミッタの斜視図である。
【図１０】掛け金留め具を備え、本発明による応力低減結合構造に使用可能な圧縮リングの実施形態を示す図である。
【図１１】ホースクランプを備え、本発明による応力低減結合構造に使用可能な圧縮リングの実施形態を示す図である。
【図１２】スプリングクランプを備え、本発明による応力低減結合構造に使用可能な圧縮リングの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本発明のプロセストランスミッタ１２が用いられるプロセス制御システム１０を示している。プロセス制御システム１０は、プロセストランスミッタ１２、配管１４、コントロールルーム１６、及びコントロールループ１８を備える。コントロールルーム１６は、通信システム２０及び電源２２を備える。本実施形態では、プロセスフランジ２４及びマニホールド２６を介し、プロセストランスミッタ１２が配管１４に結合され、配管１４内をプロセス流体が流動する。プロセストランスミッタ１２は、トランスミッタ電子回路を有したトランスミッタハウジング２８と、プロセスセンサを有したセンサモジュール３０とを備える。トランスミッタ電子回路及びプロセスセンサは、検出したプロセス流体の圧力に基づき電気信号を生成する。また、プロセストランスミッタ１２は、コントロールループ１８を介して電気信号をコントロールルーム１６に伝送するための電気的構成部品、及びカバー３１を通して視認可能なＬＣＤ画面３１などのローカルディスプレイの一方または両方を備えている。
【０００８】
一実施形態において、プロセストランスミッタ１２は、４−２０ｍＡループで作動する２線式トランスミッタである。このような実施形態では、コントロールループ１８が、電源２２からプロセストランスミッタ１２に電力を供給する１対の電線を有する。また、コントロールループ１８は、通信システム２０を用いたコントロールルーム１６とプロセストランスミッタ１２との間のデータの送受信を可能とする。一般的に、４ｍＡの直流電流により、プロセストランスミッタ１２のセンサ及びトランスミッタ電子回路、並びに任意のローカルディスプレイの作動に必要なエネルギが得られる。別の実施形態では、プロセストランスミッタ１２がワイヤレスネットワークを介してコントロールルーム１６と通信を行う。トランスミッタハウジング２８は、図２〜図９に基づき後述するように、応力低減結合構造を介してセンサモジュール３０に取り付けられる。
【０００９】
図２は、トランスミッタハウジング２８をセンサモジュール３０に結合する応力低減結合構造における内部圧縮リング３２を示す、図１のプロセストランスミッタ１２の斜視図である。図２のトランスミッタハウジング２８は、図１に示すような有線ネットワークと共に用いるようには構成されておらず、バッテリ駆動式のワイヤレスネットワーク用電子回路と共に用いるように構成されている。トランスミッタハウジング２８は、電子回路室３４、バッテリ室３６、及びモジュール室３８を備えている。センサモジュール３０は、フランジ４０内に設けられたダイヤフラムを介してプロセス流体の作用を受けるセンサが組み込まれたハウジングを有している。例えば、センサモジュール３０は、ファンドレイ（Fandrey）に与えられてミネソタ州エデンプレイリーのローズマウント（Rosemount）社に譲渡された米国特許第６，９０１，８０３号に示されるような圧力センサモジュールを備える。但し、センサモジュール３０は、温度、液面レベル、または流量などを検出するような別の形式のセンサを収容するように構成されていてもよい。
【００１０】
図示した実施形態において、電子回路室３４は、シグナルプロセッサ及び通信回路などの電子回路が収容された筒状体を備える。例えば、電子回路室３４は、ネルソン（Nelson）らに与えられてミネソタ州エデンプレイリーのローズマウント（Rosemount）社に譲渡された米国特許第８，２１７，７８２号に示されるような電子回路を備えていてもよい。電子回路室３４は、電子回路室３４から取り外して内部空間６８（図６）にある電子回路に触れることができるようにするためのカバー３１を備える。一般的にカバー３１は、電子回路室３４に螺合する円形の板状部材からなる。同様に、バッテリ室３６は、トランスミッタハウジング２８から取り外してバッテリ室３６内の空間にあるバッテリに触れることができるようにするためのカバー４４を備える。これらのカバーは、既に知られているような、防炎構造を形成しながらトランスミッタハウジング２８に螺合するのが一般的である。一実施形態において、トランスミッタハウジング２８及びそのカバーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどのような高分子材料により形成される。別の実施形態では、トランスミッタハウジング２８及びそのカバーが、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼などの金属材料からなる。本発明の一実施形態において、プロセストランスミッタ１２は、電子回路室３４内に全体が収容されたワイヤレスアンテナを有する電子回路を備え、トランスミッタハウジング２８は、ワイヤレス信号が透過可能な高分子材料からなる。
【００１１】
代表的な実施形態において、センサモジュール３０は、トランスミッタハウジング２８のモジュール室３８内に延びる部分を有する。図示した実施形態において、モジュール室３８は筒状体を備え、これに対応したセンサモジュール３０の筒状体部（図９に示すセンサハウジング８６）が螺合するようになっている。このような螺合により、トランスミッタハウジング２８をセンサモジュール３０に安定的に固定する結合が得られる。一実施形態として、螺合により防炎シール構造を形成するようにしてもよい。また、螺合構造とすることにより、トランスミッタハウジング２８を回転させて様々な状態でセンサモジュール３０に取り付けることが可能となる。例えば、センサモジュール３０は、位置を調整できないように、プロセス配管に固定的に取り付けられる。このため、センサモジュール３０に対するトランスミッタハウジング２８の位置を変更して、電子回路室３４やバッテリ室３６のカバーを操作できるようにしたり、トランスミッタハウジング２８に配設される情報ディスプレイ画面の位置を変更できるようにしたりするのが好ましい。但し、トランスミッタハウジング２８が一旦好ましい状態で設けられてしまえば、センサモジュール３０にトランスミッタハウジング２８を固定するのが有益である。従来のプロセストランスミッタは固定ネジを備えており、この固定ネジをトランスミッタハウジングにねじ込み、センサモジュールに押し付けることによって、回転を妨げる張力を両者の間に生成するようにしている。しかしながら、固定ネジをトランスミッタハウジングに繰り返し強く締め付けすぎると、トランスミッタハウジングのネジ山を摩滅させるという問題がある。このような欠点は、トランスミッタハウジングがプラスチックや高分子化合物からなるような態様の場合に一層悪化する可能性がある。更に、固定ネジによってプラスチックまたは高分子化合物に生じる応力により、薬品浸食または疲労亀裂が生じやすくなる。また、金属製のトランスミッタハウジングに組み付けられる金属製の固定ネジによって、電界腐食の可能性も生じる。本発明では、センサモジュール３０に対するトランスミッタハウジング２８の回転を妨げるような、トランスミッタハウジング２８とセンサモジュール３０との応力低減結合構造を形成する内部圧縮リング３２がプロセストランスミッタ１２に設けられる。
【００１２】
図３は、内部圧縮リング３２の分割バンド４８と環状スペーサ５４とを示す、図２のプロセストランスミッタ１２の分解斜視図である。図４は、トランスミッタハウジング２８における開口窓５０を通して延設される内部圧縮リング３２のタブ４６Ａ及びタブ４６Ｂを示す、図２のプロセストランスミッタ１２の拡大正面図である。図３及び図４に示す実施形態について説明する。タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂは分割バンド４８から延設されており、分割バンド４８はファスナ５２及び環状スペーサ５４と結合されている。トランスミッタハウジング２８は、更に仕切り５６、補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂ、リム６０、並びに窪み６２を備えているのが好ましい。センサモジュール３０はトランスミッタハウジング２８内に挿入される。図示した実施形態において、モジュール室３８は、内部空間７０（図６）を画成する筒状の壁で形成されており、この内部空間７０には、センサモジュール３０のセンサハウジング８６（図９）の筒状体部が挿入されるようになっている。
【００１３】
環状スペーサ５４は、センサモジュール３０の外周に適合して装着される分割リングからなる。分割バンド４８は、トランスミッタハウジング２８内において環状スペーサ５４の外周を取り囲んで配設される。トランスミッタハウジング２８は、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂが開口窓５０を通って延びるように、分割バンド４８を覆って取り付けられる。開口窓５０は、タブ４６Ａとタブ４６Ｂとの間に延設された仕切り５６を備える。補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂは、開口窓５０に沿ってトランスミッタハウジング２８から延設される。仕切り５６は、開口窓５０を横断して補強壁５８Ａから補強壁５８Ｂまで延設される。ファスナ５２が補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂの孔に挿入され、仕切り５６の切欠部を通過する。リム６０は、トランスミッタハウジング２８の縁部を画成している。窪み６２により、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂにファスナ５２を組み付けるための隙間が設けられる。
【００１４】
ファスナ５２をタブ４６Ａ及びタブ４６Ｂにねじ込むことにより、環状スペーサ５４及びセンサモジュール３０を取り囲んでいる分割バンド４８を締め付ける。これにより、分割バンド４８は環状スペーサ５４及びセンサモジュール３０の外周に圧縮力を加え、これら環状スペーサ５４及びセンサモジュール３０と分割バンド４８との間で相対的な移動が生じないようにする。タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂは開口窓５０を通して延設されており、トランスミッタハウジング２８の移動を規制する固定位置決め部材となる。また、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂによって仕切り５６に圧接力が加わることにより、センサモジュール３０に対するトランスミッタハウジング２８の回転も生じないようになる。これにより、仕切り５６はトランスミッタハウジング２８の位置を固定する回転防止機構を構成する。内部圧縮リング３２による圧縮荷重はセンサモジュール３０の周面で分散され、固定ネジなどを用いることによって生じるようなモジュール室３８への応力集中が防止される。
【００１５】
図５は、ファスナ５２と環状スペーサ５４とを備えた、図３の内部圧縮リング３２の一実施形態の斜視図である。内部圧縮リング３２は、一方にタブ４６Ａが、また他方にタブ４６Ｂがそれぞれ設けられて対向する端部を有した分割バンド４８を備える。分割バンド４８は、タブ４６Ａとタブ４６Ｂとが互いに対向するように環状、即ち円形状に湾曲している。従って、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂは、分割バンド４８から径方向外方に延設された立設フランジを構成する。タブ４６Ａは孔６４Ａを、またタブ４６Ｂは孔６４Ｂをそれぞれ備え、これらの孔６４Ａ及び孔６４Ｂにはファスナ５２が挿入される。孔６４Ａは、ネジ山を有するカラー６６を備えているが、孔６４Ｂは、ネジ山のない孔として設けられる。従って、ファスナ５２を孔６４Ａに螺合して、タブ４６Ｂをタブ４６Ａに結合することにより、分割バンド４８の径を縮小することが可能となる。本実施形態において分割バンド４８は、ステンレス鋼などの金属材料で形成される。但し、分割バンド４８は、高分子材料のような任意の適切な材料で形成することが可能である。分割バンド４８は、タブ４６Ａとタブ４６Ｂとが切り離された状態にあるときには、センサモジュール３０の筒状体部よりも大きな径を有し、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂが仕切り５６（図３、図４）に係合した状態にあるときには、センサモジュール３０の筒状体部とほぼ同じ径を有するように寸法が定められる。別の実施形態では、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂが仕切り５６と係合した状態にあるときに、分割バンド４８とセンサモジュール３０との隙間を環状スペーサ５４が塞いだ状態にあって、分割バンド４８がセンサモジュール３０の筒状体部の径よりも僅かに大きくなるようになっている。
【００１６】
環状スペーサ５４は、分割バンド４８の内側に配設される環状、即ち円形のリングからなる。環状スペーサ５４は、ギャップＧを挟んで端部６４Ａと端部６４Ｂとが対向するように分断されている。このため、ファスナ５２がタブ４６Ａとタブ４６Ｂとを近接させるに従い、環状スペーサ５４が曲がってギャップＧの幅が変化することにより、環状スペーサ５４の径が変化する。これにより、様々な大きさのセンサモジュールの外周に環状スペーサ５４を適合させて取り付けることができる。更に、様々な形態において、環状スペーサ５４は、センサモジュール３０の外周、及び分割バンド４８の内側のいずれかで弾性的に変形可能であり、組み付けが容易となる。環状スペーサ５４は、モジュール室３８の内周面とセンサモジュール３０の外周面との隙間を塞ぐように構成されている。一形態として環状スペーサ５４は、分割バンド４８及びセンサモジュール３０と密着するような滑らかな表面を有している。このようにすることで、分割バンド４８はセンサモジュール３０の外周に分散して圧縮力を作用させる。本実施形態において、環状スペーサ５４は高分子材料により形成される。但し、環状スペーサ５４は金属材料などの任意の適切な材料によって形成することが可能である。
【００１７】
図６は、内部圧縮リング３２及び環状スペーサ５４を、センサモジュール３０が取り外された状態で示す、図２のトランスミッタハウジング２８の下方からの背面側斜視図である。トランスミッタハウジング２８は、内部空間６８を有した電子回路室３４と、内部空間７０を有したモジュール室３８とを備える。電子回路室３４は、内部空間６８を内部空間７０に連通させる開口７３を有する。このように構成することにより、センサモジュール３０をモジュール室３８内に挿入する際、電子回路室３４内に配設された電子回路にセンサからの配線８８（図９）を接続することが可能となる。モジュール室３８にはネジ山７２が設けられており、このネジ山７２は、これに対応してセンサモジュール３０に設けられたネジ山９０（図９）に螺合するようになっている。
【００１８】
モジュール室３８は、開口窓５０を有したリム６０を備える。内部圧縮リング３２は、リム６０に近接してモジュール室３８内に配設される。タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂは、分割リング４８から径方向外方に向けて延設され、開口窓５０を通って延設されている。タブ４６Ａとタブ４６Ｂとの間には、仕切り５６が位置している。分割バンド４８の内側には、環状スペーサ５４が配設される。一実施形態において、分割バンド４８は、弾性的に変形することにより、径方向外方に向けて付勢され、モジュール室３８の内周に当接しており、組み付けが容易になっている。一実施形態において環状スペーサ５４は、弾性的に変形することにより、径方向外方に向けて付勢され、分割バンド４８に当接する。環状スペーサ５４は、当該環状スペーサ５４がモジュール室３８のリム６０の内側に配設されたときに、分割バンド４８の内周面をセンサモジュール３０の外周面に結合するような寸法で形成することができる。
【００１９】
環状スペーサ５４の素材は、センサモジュール３０とトランスミッタハウジング２８とで材料間の相互作用がないものまたは抑制されるものを選択することができる。例えば、いくつかの実施形態として、センサモジュール３０をステンレス鋼で形成する一方で、トランスミッタハウジング２８をアルミニウムまたはアルミ合金で形成する場合がある。このようなタイプの素材では、時間の経過と共に相互に作用し合い、特に腐食性の環境に晒される場合には、その特性を劣化させる可能性がある。このため、環状スペーサ５４は、センサモジュール３０の金属表面とトランスミッタハウジング２８の金属表面との間の緩衝材となるようなプラスチックまたは高分子材料で形成すればよい。但し、別の実施形態では、環状スペーサ５４を、アルミニウムやステンレス鋼などの金属材料で形成することも可能である。
【００２０】
図７は、モジュール室３８における開口窓５０を通して延設される分割バンド４８のタブ４６Ａ及びタブ４６Ｂを、センサモジュール３０が取り外された状態で示す、図２のトランスミッタハウジング２８の下方からの正面側斜視図である。リム６０は、内部空間７０への入口を形成するモジュール室３８の端縁部分を取り囲んでいる。リム６０の外周面６０Ａは、開口窓５０及び窪み６２の部分を除いて円弧状になっている。補強壁５８Ａと補強壁５８Ｂとの間に開口窓５０が位置しており、仕切り５６は、開口窓５０を横切って補強壁５８Ａから補強壁５８Ｂまで延設されている。リム６０の内周面６０Ｂには、分割バンド４８が配設される溝７４が設けられている。開口窓５０は、リム６０の外周面６０Ａから溝７４まで貫通して設けられる。溝７４は、トランスミッタハウジング２８をセンサモジュール３０から取り外したときに、分割バンド４８が係止可能な段部を形成している。これにより、溝７４は、分割バンド４８がモジュール室３８から外れてしまうのを防止する。図示した実施形態では、溝７４の深さが分割バンド４８の厚みと同程度となっている。従って、分割バンド４８は、リム６０の内周面６０Ｂとほぼ面一となる。但し、別の実施形態として、溝７４を分割バンド４８の厚みよりも深くしたり、浅くしたりしてもよい。図６に示すように、環状スペーサ５４は分割バンド４８に隣接して配置され、トランスミッタハウジング２８へのセンサモジュール３０の結合に適合している。分割バンド４８のタブ４６Ａ及びタブ４６Ｂは、ファスナ５２を介してしっかり結合され、仕切り５６に固定される。
【００２１】
図８は、内部圧縮リング３２のない状態で開口窓５０を示す、トランスミッタハウジング２８の部分斜視図である。トランスミッタハウジング２８のモジュール室３８は、開口窓５０が貫通して設けられたリム６０を備える。仕切り５６は、開口窓５０を窓部５０Ａと窓部５０Ｂとに仕切って延設される。窪み６２は、モジュール室３８の周面とリム６０とを部分的に連続させて仕切り５６への作業性を高めるものである。仕切り５６には通路７６が設けられて、図３に示すファスナ５２などの留め具が仕切り５６を通過できるようになっている。窓部５０Ｂは窓部５０Ａに比べて狭くなっており、一実施形態では、分割バンド４８のタブ４６Ｂが窓部５０Ｂを通って延設される際に、タブ４６Ｂが実質的に固定されるように、窓部５０Ｂがタブ４６Ｂよりも僅かに大きくなっている。また、窓部４６Ａは、タブ４６Ａの厚みに比べ、当該厚みの方向で大きく形成されている。このような構成により、タブ４６Ａが窓部５０Ａ内で移動可能となり、分割バンド４８の弾性によって内部圧縮リング３２の径を拡大できる一方で、ファスナ５２によって内部圧縮リング３２の径を縮小し、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂを仕切り５６に当接させることができる。
【００２２】
補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂは、開口窓５０の近傍におけるモジュール室３８の補強を行う。補強壁５８Ａは、開口窓５０に近接するリム６０の縁部を補強する。また、補強壁５８Ａは、溝７４（図７）による内部圧縮リング３２の保持を補助する。補強壁５８Ｂは、リム６０を補強し、従来のトランスミッタにおいて固定ネジが配設される台座の外観に類似した形状を有している。このため補強壁５８Ｂは、固定ネジが螺合するカラーの円形状の外観に類似した円弧状の外面を有している。また、補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂは、仕切り５６をモジュール室３８に結合するための表面領域も有している。仕切り５６の長さは、ファスナ５２のための通路７６として利用可能な十分なスペースを得ながら、タブ４６Ａ及びタブ４６Ｂを係合させるためのより大きな面積が得られるよう，補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂの間隔まで増加させることができる。本発明の別の実施形態では、トランスミッタハウジング２８から仕切り５６、並びに補強壁５８Ａ及び補強壁５８Ｂを省略し、例えば別の形式の圧縮リングを用いるようにしてもよい。
【００２３】
図２〜図７に示した環状スペーサ５４について説明したが、分割バンド４８とセンサモジュール３０との間には任意の形式のスペーサを設けることが可能である。例えば、複数の薄片、または分断した複数の円弧状パッドの切片を、分割バンド４８及びセンサモジュール３０のいずれかに配設してもよい。このような薄片または切片は、接着剤などを用いて、センサモジュール３０及びモジュール室３８のいずれかに貼り付けることができる。但し、完全な環状体または完全な環状体に近似するものとすることで、分割バンド４８からセンサモジュール３０の全周に対して圧縮力を一層良好に伝達することが可能となり、圧縮荷重をより一層良好に分散させることができる。別の実施形態として、環状スペーサ５４を省略することにより、分割バンド４８がセンサモジュール３０と直接的に接するようにしてもよい。
【００２４】
図９は、外部圧縮リング７８を備えた本発明の別の実施形態の応力低減結合構造を有する、産業プロセストランスミッタ１２の斜視図である。図示した実施形態において、外部圧縮リング７８は、図１〜図８の実施形態における内部圧縮リングと同様のものである。但し、分割バンド４８はモジュール室３８のリム８０の外側に取り付けられる。図９の実施形態において、リム８０は、リム８０の可撓性を増大させるスリット８２Ａ、スリット８２Ｂ、及びスリット８２Ｃを備える。リム８０は、図１〜図８の実施形態における開口窓５０のような開口窓を有していない。図９に示すトランスミッタハウジング２８の構成部材のうち、図１〜図８に示すものと同様のものは、同じ参照符号を有している。
【００２５】
外部圧縮リング７８は、トランスミッタハウジング２８をセンサモジュール３０に結合する。センサモジュール３０は、フランジ８４、センサハウジング８６、及び配線８８を備えている。フランジ８４は、隔離ダイヤフラムなどのように、プロセス流体と相互作用する手段を備える。流体伝達機構は、圧力のようなプロセス状態を、センサハウジング８６内に配設されたセンサに伝達する。センサハウジング８６は、トランスミッタハウジング２８にあるモジュール室３８内に挿入される。センサハウジング８６は、モジュール室３８内のネジ山７２（図６）に螺合するネジ山９０を備えている。配線８８は、電子回路室３４に形成された開口７３（図６）を通って延設され、電子回路室３４の内部空間６８に配設された電子回路に接続される。図示した実施形態において、センサハウジング８６及びモジュール室３８は、組み付けられた状態において共通の中心軸線を有する筒状体を備える。
【００２６】
トランスミッタハウジング２８にセンサモジュール３０を組み付けるため、環状スペーサ５４がセンサハウジング８６のスペーサ取付座９２の外周に装着され、分割バンド４８がリム８０の外周に装着される。具体的には、外部圧縮リング７８のファスナ５２が緩められ、リム８０の外周に分割バンド４８を装着できるようにする。次に、リム８０がスペーサ取付座９２に近付くまで、モジュール室３８がセンサハウジング８６を覆うように配置される。具体的には、トランスミッタハウジング２８を回転させ、センサハウジング８６のネジ山９０にモジュール室３８を螺合させる。次に、タブ４６Ａとタブ４６Ｂとが互いに引き寄せ合うようにファスナ５２を締め付け、分割バンド４８の径を縮小させる。このようにして、分割バンド４８がリム８０の外周に圧縮力を作用させる。スリット８２Ａ〜８２Ｃに加え、リム８０に分散配置された図示していないスリットは、センサハウジング８６の方に徐々に曲がっていく。これにより、フランジ８１Ａ、フランジ８１Ｂ、及びフランジ８１Ｃが分割バンド４８からの圧縮力を、モジュール室３８内に位置する環状スペーサ５４（図５）に加えていく。このとき、環状スペーサ５４が圧縮力をセンサハウジング８６に伝達する。この圧縮力により、センサハウジング３０に対するトランスミッタハウジング２８の動きが防止される。即ち、センサハウジング８６に対するモジュール室３８の周方向の回転が防止される。圧縮力によってセンサハウジング８６に対するモジュール室３８の軸線方向の変位も防止されるが、モジュール室３８内のネジ山７２（図６）とのネジ山９０の螺合が軸線方向の荷重の多くを支える。
【００２７】
図１０は、圧縮リングが掛け金式留め具９４を備えた、本発明による応力低減結合構造の一実施形態を示す図である。掛け金式留め具９４は、従来から知られた構造のものであり、掛け金９４Ｂによって連結された両端を有する分割バンド９４Ａを備えている。掛け金９４Ｂは、支持点９４Ｃで分割バンド９４Ａに回転可能に保持されると共に、支持点９４Ｅでレバー９４Ｄに回転可能に連結されている。レバー９４Ｄは、支持点９４Ｆで分割バンド９４Ａに回転可能に保持されている。このような構成により、レバー９４Ｄを支持点９４Ｆの周りに回転させて支持点９４Ｃと支持点９４Ｅとの距離を増加させることが可能となる。従って、分割バンド９４Ａの径が縮小するので、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）を分割バンド９４Ａの内側に配置すれば、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）に圧縮力が加わる。
【００２８】
図１１は、圧縮リングがホースクランプ９６を備えた、本発明による応力低減結合構造の一実施形態を示す図である。ホースクランプ９６は、従来から知られた構造のものであり、ウォームギヤ９６Ｂにより連結された両端を有する分割バンド９６Ａを備えている。分割バンド９６Ａの一端は、ネジ山付きスリーブ９６Ｃに結合され、分割バンド９６Ａの他端は、複数の溝孔９６Ｄを備えている。ファスナ９６Ｅをネジ山付きスリーブ９６Ｃ内で回転させると、ファスナ９６Ｅに形成されたネジ山がスロット９６Ｄを押し出したり引き込んだりすることにより、ホースクランプ９６の径が調整される。従って、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）を分割バンド９６Ａの内側に配置すれば、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）への圧縮力の印加にホースクランプ９６を用いることができる。
【００２９】
図１２は、圧縮リングがスプリングクランプ９８を備えた、本発明による応力低減結合構造の一実施形態を示す図である。スプリングクランプ９８は、従来から知られた構造のものであって、立設端部９８Ｂ及び立設端部９８Ｃを有した分割バンド９８Ａを備えている。分割バンド９８Ａはコイル状に巻かれており、立設端部９８Ｂ及び立設端部９８Ｃを互いに近付く方向に押すことにより、径を拡大することができる。立設端部９８Ｂ及び立設端部９８Ｃを解放すると、コイル状に巻かれた分割バンド９８Ａの弾性力により、分割バンド９８Ａは径を縮小する方向に戻るので、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）を分割バンド９８Ａの内側に配置すれば、センサモジュール３０（図３及び図４）またはリム８０（図９）に圧縮力が加わる。
【００３０】
掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、及びスプリングクランプ９８は、トランスミッタハウジング２８の内側及び外側のいずれの応力低減結合構造においても使用することが可能である。外側に取り付ける実施形態では、図９に示すように、リム８０のフランジ８１Ａ〜８１Ｃを取り囲むように、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、またはスプリングクランプ９８が配置される。外部圧縮リング７８（図９）を用いる場合と同様に、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、及びスプリングクランプ９８は、フランジ８１Ａ〜８１Ｃに圧縮力を印加し、トランスミッタハウジング２８とセンサモジュール３０との相対的な移動、特に回転移動を防止する。内側に取り付ける実施形態では、図９に示すような、センサモジュール３０の環状スペーサ５４及びスペーサ取付座９２を取り囲むように、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、またはスプリングクランプ９８が配置される。圧縮リングの構成部品が開口窓５０を通って延びるように、トランスミッタハウジング２８が圧縮リングを覆って配置され、トランスミッタハウジング２８の回転が規制される。例えば、開口窓５０を通してレバー９４Ｄ、スリーブ９６Ｃ、または立設端部９８Ａ及び立設端部９８Ｂを延設し、センサモジュール３０の周囲におけるモジュール室３８の回転を防止する固定位置決め部材を形成することができる。このような実施形態においては、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、またはスプリングクランプ９８がリム６０を貫通する上で、リム６０の開口窓５０に仕切り５６を備える必要がない。更に別の実施形態では、開口窓５０から補強壁５８Ａを省略して、センサモジュール３０をモジュール室３８内に挿入することも可能である。但し、別の回転防止機構を開口窓５０から突設し、開口窓５０に、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、またはスプリングクランプ９８を通すことができるようにする一方で、当該別の回転防止機構が、掛け金式留め具９４、ホースクランプ９６、またはスプリングクランプ９８に係合して回転移動を規制するように、開口窓５０を構成してもよい。
【００３１】
本発明は、産業プロセストランスミッタにおいて、トランスミッタハウジングをセンサモジュールと結合するための応力低減結合構造を提供するものである。この応力低減結合構造は、センサモジュール及びトランスミッタハウジングのいずれかに圧縮荷重を加えるリング、バンド、または環状体を備える。圧縮荷重により、センサモジュールに対してトランスミッタハウジングを圧接することで、トランスミッタハウジングとセンサモジュールとの相対回転を直接的に抑制することができる。また、センサモジュールから延設されてトランスミッタハウジングの回転を規制する固定位置決め部材を設けることで、圧縮荷重によってトランスミッタハウジングとセンサモジュールとの相対回転を間接的に抑制することができる。更に、固定位置決め部材を、プロセストランスミッタハウジングの回転防止機構に付随して設け、センサモジュールに対するトランスミッタハウジングの位置を固定するように構成することが可能である。圧縮荷重は、センサモジュールのほぼ全周にわたって印加されるので、応力集中が回避される。従って、本発明による応力低減結合構造は、産業プロセストランスミッタで用いられるワイヤレスネットワークの信号が透過可能な高分子材料などの素材で形成されたトランスミッタハウジングにおいて採用するのに特に適したものである。
【００３２】
以上、好ましい実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、形態を詳細に変更可能であることを当業者は認識しうるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０    プロセス制御システム
１２    プロセストランスミッタ
２８    トランスミッタハウジング
３０    センサモジュール
３２    内部圧縮リング
３４    電子回路室
３８    モジュール室
４８    分割バンド
５０    開口窓
７８    外部圧縮リング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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