(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を検知する温度プローブであって、感温素子に接続されたプローブ配線を備える温度プローブと、
前記プローブ配線に接続され、検知した温度に応答した出力を発生する電気回路と、
前記電気回路を含み、前記温度プローブに接続された第１の面および前記電気回路に接続された複数の電気端子を備えた第２の面を有するハウジングと、
ハウジングの第１の面の外表面内に形成されて前記プローブに隣接し、前記プローブから離れる方向へ延びた細長い凹部とを具備し、
前記細長い凹部はプローブ配線を受け入れ、かつプローブ配線を、プローブから離れる方向へ外表面に沿って導き、そしてハウジングの第２の面上の複数の電気端子へ導き、電気回路とプローブ配線との結合が電気端子を介することを特徴とする温度トランスミッタ。
【請求項２】
前記温度プローブは、前記細長い凹部の少なくとも一部を覆うようにハウジングに装着された装着面を含むことを特徴とする請求項１の温度トランスミッタ。
【請求項３】
前記ハウジングは第１および第２のハウジングによって構成され、前記細長い凹部は第１のハウジング内に形成され、温度プローブは第１のハウジングに装着されたことを特徴とする請求項１の温度トランスミッタ。
【請求項４】
前記電気端子が第２のハウジング上に設けられたことを特徴とする請求項３の温度トランスミッタ。
【請求項５】
前記ハウジングが、前記回路をプロセス制御ループに結合するために当該回路に接続されたループコネクタを含むことを特徴とする請求項１の温度トランスミッタ。
【請求項６】
前記ループコネクタが前記ハウジングの第２の面に配置されていることを特徴とする請求項５の温度トランスミッタ。
【請求項７】
前記感温素子が抵抗型温度検知器を含むことを特徴とする請求項１の温度トランスミッタ。
【請求項８】
前記感温素子が熱電対を含むことを特徴とする請求項１の温度トランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、温度を検知して検知温度に応答した出力を供給するために用いられる温度トランスミッタに関する。さらに具体的にいえば、本発明は温度トランスミッタのハウジングに関する。
温度トランスミッタは、温度を検知して検知温度を代表する出力を伝送するために用いられる装置である。例えば、温度トランスミッタは、工業プロセスの制御系において、プロセスの温度を検知し、プロセスを制御する制御室のような遠隔地へ２線式の電流ループで情報を伝送する目的で用いられる。
温度トランスミッタは、一般的にハウジングと、このハウジングに取り付けられる温度プローブとを含む。代表的な温度プローブは、電気プローブ配線に接続された抵抗式温度検知素子（RTD）または熱電対センサを内蔵した、細長い素子である。トランスミッタは各種の異なるプローブと共に機能することができ、各プローブはハウジングから取り外せるように設計されている。プローブ配線はトランスミッタハウジング内の電気回路に接続されている。この電気回路は、RTDあるいは熱電対からの出力を、遠隔地への伝送に適した、プローブ温度に応答する出力に変換する。例えば、出力は標準規格である４−20mAのプロセス制御電流ループによって伝送されることができる。
従来のトランスミッタハウジングでは、温度プローブがハウジングの底面に装着され、内部の電気回路に結合するための電気的な接続部が本体の上面に設けられていた。ハウジングを通る通路は、例えば、RTD用の４線のような、電気的プローブ配線を通す。この通路は、トランスミッタ底部のプローブと上部の電気的接続部との間での電気配線の通り道になる。
従来の“パックスタイル（puck−style）”の温度トランスミッタは、トランスミッタハウジングの中心部を通る配線通路を有していた。ユーザは、検知プローブ（ハウジングの底部にネジ込まれる）からの配線を配線通路を経由して通し、ハウジング上面の端子へ接続する。センサは２線ケーブルないしは４線ケーブルを必要とし、２つのセンサを有するプローブは２つの２線ケーブルを必要とする。ハウジングに配線を通すには時間を要し、その結果、配線の絶縁材がしばしば擦り切れていた。
トランスミッタハウジングのサイズを小さく保つことは、既存の装置内で従来品との互換性を持たせる上でも、また新しい装置内で空間を有効活用する上でも望ましい。しかしながら、ハウジングを通る従来からの通路は、トランスミッタの内部空間を制限するので、回路ボードの設計が非常に複雑にならざるを得なかった。利用し得る限られた内部空間内に部品を適合させるためには、より高価な電気部品を用いなければならない。事実、電気部品の数やサイズを制限しなければならないので、電子的に特徴的な機能を付加することができない。
ボード設計や部品の選別が容易になり、結果的に電子的な特徴や部品コストを改善できる、改良された小型の２線式温度トランスミッタが要求されている。
発明の要約
温度トランスミッタは、温度プローブおよびトランスミッタハウジングを含む。トランスミッタハウジングは、その内部に、温度プローブと結合されてプローブの温度を表す出力を供給する電気回路を含む。トランスミッタハウジングは、温度プローブが結合されるように適合された第１の面、および内部に設けられた電気回路と接続された電気端子を有する第２の面を含む。ハウジングの第１の面内の細長い凹部は、温度プローブからの配線を収容し、これをプローブから離れる方向へ導き、そしてトランスミッタハウジングの第２の面上の電気端子へ導くように適合される。
電気接続のための通路（溝）を、トランスミッタハウジングの外周に沿って這うように設けたので、トランスミッタハウジング内での有効空間の量が増加する。この空間は電子的な機能を付加するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の温度トランスミッタの側面図である。
図２は、図１のトランスミッタのコネクタ部の断面図である。
図３は、図１の温度トランスミッタを囲む容器の一部破断側面図である。
図４は、図１の温度トランスミッタの斜視図である。
図５は、図１の温度トランスミッタの平面図である。
図６は、図１の温度トランスミッタの底面図である。
図７は、図１の温度トランスミッタの、図５における７−７線に沿った断面図である。
図８は、図１の温度トランスミッタの、図５における８−８線に沿った断面図である。
図９は、図１の温度トランスミッタの、図７における９−９線に沿った断面図である。
図10は、図１の温度トランスミッタ内の電気回路のブロック図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、温度ハウジング12および温度プローブ14を含む温度トランスミッタ10の側面図である。ハウジング12は、下部ハウジング16および上部ハウジング18からなる。電気配線20A,20B,20C,20Dは、プローブ14内の感温素子（図示せず）に接続されている。この感温素子は、例えばRTDや熱電対であることができる。下部ハウジング16には細長い窪み（スロット）22が設けられている。スロット22は、配線20A−20Dを、ハウジング12の底面に設けられたプローブ14の細長い部分24から離れる方向へ導き、そしてハウジング12の上面に設けられた電気的な接続部26A,26B,26C,26Dへと導く。スロット22は、下部ハウジング16とプローブ支持部（装着面）28との間に、配線20A−20Dのための空間を提供する。ネジ30は、プローブ14を下部ハウジング16の支持部28にネジ止めする。
図２は、図１に示したように配線20Dに接続された電気コネクタ26Dの断面図である。コネクタ26Dは、ネジ36Dによって一体に押し付けられ、配線20Dを確実に固定する金属接点32D,34Dを含む。接点32Dは、ハウジング12（図２には図示せず）内に装備された電気回路ボードに接続される。
図３は、容器40によって密封されたハウジング12の一部破断断面図である。容器40は、底部44に対してネジ止めされ、Ｏリング46によってシールされた上部42を含む。トランスミッタハウジング12にアクセスするために上部42を底部44から取り外すときは、上部42はチェーン48によって底部44の近傍に保持される。
図４は、図１のトランスミッタハウジング12の斜視図である。上部ハウジング18は、コネクタ26A,26B,26C,26Dのネジ36A−36D（図４には図示せず）をそれぞれ受け入れる４つのネジ孔50A,50B,50C,50Dを含む。図４では、例えば４−20mA電流ループのような２線式のプロセス電流ループに接続されるループコネクタ52A,52Bも示されている。コネクタ52A,52Bはコネクタ26A−26Dと似ている。上部ハウジング18はON/OFFスイッチ54も含む。
図５は、上部ハウジング18の平面図であり、ここでもコネクタ52A,52Bのネジ56A,56Bがそれぞれ示されている。図５の平面図には装着孔58も示されている
図６は、底部ハウジング16の底面図であり、スロット22、装着孔60およびネジ付のプローブ装着孔62が示されている。各装着孔60は、図５に示した上部カバー18の各装着孔58と同軸上に配置されている。装着孔62は、例えば、図１に示したネジ30を用いてプローブ14をハウジング12に装着するために利用される。図７は、コネクタ26A−26D、52A,52Bおよびスイッチ54が接続されるコネクタ回路ボード70を示している。回路ボード70は上部ハウジング18に固定され、支柱72によって上部ハウジング18と下部ハウジング16との間の所定位置に保持されている。部品回路ボード74は下部ハウジング16内に組み込まれ、符号76で示した電気部品を収容する。各部品76は、コネクタ回路ボード70を介してコネクタ26A−26D、52A,52Bおよびスイッチ54と接続される。
図８は、図５における８−８線でのハウジング12の断面図である。図８は、コネクタ80によって相互に電気的に接続された回路ボード70,74を示している。ケーブル82は、コネクタ26A−26D、52A,52Bおよびスイッチ54を回路ボード70と接続する。
図９は、図７における９−９線でのハウジング12の断面図である。図９では、下側の回路ボード74の平面図が示されている。図９に示したように、ここでは従来技術のトランスミッタハウジングを通るプローブ配線用の通路が除去され、電子回路用の内部スペースが拡張されている。
図10は、回路ボード70,74上に形成されたトランスミッタの電気回路のブロック図である。レギュレータ（電源）102はスイッチ54によって制御され、コネクタ52A,52Bを介して、例えばプロセス制御工業の分野で用いられる標準的な４−20mAの電流ループのような、プロセス制御ループ120に接続される。トランスミッタ10は、抵抗100Aおよび電圧源100Bによって模式的に表現した制御室100から提供されるループ120によって供給される電流によって完全に動作する。レギュレータ102は、非接地電源回路106を電流ループから絶縁する変圧器104に接続される。電流ループは、マイクロプロセッサ110の制御下で動作するASIC108にも接続されている。マイクロプロセッサ110は、EEPROM112および、変圧器104を介してASIC114にも接続されている。ASIC114は、配線20A−20Dおよびコネクタ26A−26Dを介して、プローブ14内に収容されたRTD116に接続されている。
動作中、ASIC114はRTD116の抵抗値を表すデジタル出力をマイクロプロセッサ110へ供給する。マイクロプロセッサ110は、EEPROM112から受け取る指令およびデータ、ならびに例えばHART（ミネソタ州エデンプレーリー、ローズマウント社の登録商標）通信プロトコルに従って電流ループから受け取ったコマンドに従って動作する。ASIC108は電流ループからコマンドを受け取り、これらのコマンドをマイクロプロセッサ110へ伝える。さらに、マイクロプロセッサ110からのデジタル情報を制御システム（図示せず）へ返送するために、ASIC108はマイクロプロセッサ110からのデジタル情報を変調してループ120へ流すことができる。さらにASIC108は、RTD116の温度に応じてループ120に流れる電流を、マイクロプロセッサ110のコマンドにしたがって制御する。その代わりに、ASIC114には熱電対センサ122を含むプローブ14を接続することができる。
本発明によれば、温度トランスミッタハウジングの内部空間を増やすことができる。本発明の一つの特徴は、ハウジングの外周に沿って、プローブからハウジング上部のコネクタまで延びる電気的接続のための通路を提供することである。通路はプローブの支持面とトランスミッタハウジングの底部との間に設けられる。これにより、プローブ配線がトランスミッタハウジングの回りを通るための十分な空間が確保される。さらに、これにより、組み立て時間を短縮できると共に、配線接続の困難性が減少する。サイズが小さいので既存の装置内で従来品との互換性を持たせることができ、新しい装置内の空間を有効に活用できる。さらに、増加した内部空間のおかげで、回路ボード設計が複雑とならず、部品費用を削減できる。
ここでは、本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および細部において変更できることを認識できるであろう。
【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８】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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