(57)【要約】  プロセストランスミッタ（１０２）のトランスミッタハウジング（１１２）内の過剰圧力ベント（１６０）。トランスミッタ（１０２）は、工業用プロセスに結合して、プロセス変数を測定するように構成される。トランスミッタ（１０２）は、内部に形成されたキャビティ（１４６）を有する筐体を含む。プロセス結合部（１１４）は、工業用プロセスにキャビティ（１４６）を結合させるように構成される。過剰圧力ベント（１６０）が配置されて、トランスミッタ用筐体の外に、キャビティ（１４６）内の過剰圧力を逃がす。
2009516300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用プロセスに結合して、プロセス変数を測定するためのトランスミッタであって、
内部に形成されたキャビティを有し、プロセス変数を測定するように構成された測定回路を保持するトランスミッタ用筐体と、
工業用プロセスにキャビティを結合させるように構成されたプロセス結合部と、
トランスミッタ用筐体の外に、第一のキャビティ内の過剰圧力を逃がすように配置された過剰圧力ベントと、
を含むトランスミッタ。
【請求項２】
キャビティを、第一のキャビティと第二のキャビティとに分割して、それらの間にシールを形成するように位置付けられたキャビティ内の隔壁を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
測定回路が、第二のキャビティ内に保持される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
隔壁が、測定回路を保持する、請求項２記載の装置。
【請求項５】
第一のキャビティ内の圧力センサを含む、請求項２記載の装置。
【請求項６】
測定回路が、２線式プロセス制御ループに結合するように構成される、請求項１記載の装置。
【請求項７】
トランスミッタの回路が、２線式プロセス制御ループを通じて受電された電力で完全に電力供給される、請求項６記載の装置。
【請求項８】
圧力センサと、過剰圧力ベントへのベント接続部とを含む、請求項１記載の装置。
【請求項９】
過剰圧力ベントが、トランスミッタ用筐体を通して延び、それらの間に耐火シールを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
過剰圧力ベントが、キャビティ内の過剰圧力に応じて変形し、キャビティと、トランスミッタ用筐体の外側との間に逃がし通路を提供するように構成された変形部材を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
過剰圧力ベントが、過剰圧力ベントの状態を感知するように構成されたセンサを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
測定回路が、過剰圧力センサに結合され、感知された過剰圧力状態に応じて出力を供給するように構成される、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
過剰圧力ベントが、第一のキャビティ内の過剰圧力を逃がすように配置される、請求項２記載の装置。
【請求項１４】
プロセス変数を測定するように構成されたタイプの工業用プロセス測定トランスミッタ内の過剰圧力を制御する方法であって、
内部に形成されたキャビティを有し、プロセス変数を測定するように構成された測定回路を保持するトランスミッタ用筐体を備えることと、
工業用プロセスにキャビティを結合させることと、
トランスミッタ用筐体の外に、キャビティ内の過剰圧力を逃がすことと、
を含む方法。
【請求項１５】
キャビティをシーリングして、第一のキャビティ及び第二のキャビティを形成することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
測定回路が、第二のキャビティ内に保持される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
隔壁が、測定回路を保持する、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
第一のキャビティ内に圧力センサを備えることを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
２線式プロセス制御ループに測定回路を結合することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
２線式プロセス制御ループを通じて受電された電力で、トランスミッタの回路に電力供給することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
圧力センサと、過剰圧力ベントへのベント接続部とを備えることを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
過剰圧力を逃がすことが、キャビティ内の過剰圧力に応じて変形部材を変形させ、キャビティと、トランスミッタ用筐体の外側との間に逃がし通路を提供することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
過剰圧力ベントの状態を感知することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２４】
感知された過剰圧力状態に応じて出力を供給することを含む、請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、工業用プロセスで用いるためのフィールド装置に関する。より具体的には、本発明は、プロセス変数を送信して、そのような工業用プロセスを監視又は制御するために用いられるトランスミッタに関する。
【０００２】
発明の背景
一般的に、電子フィールド装置（たとえばプロセストランスミッタ）を用いて、工業用プロセス、たとえば精油所、化学処理プラント、紙処理プラント、バイオテクノロジプラント、製薬プラント、飲食品プラント等の操業を監視する。工業用プロセスを監視するためのプロセストランスミッタは、圧力、流量、タンク内の流体又は材料のレベル、温度、振動等を測定することがある。加えて、そのようなフィールド装置は、分析用電子機器、診断用電子機器、又はその他のプロセス監視電子装置、もしくは工業用プロセス制御のために用いられる電子的、油圧又は空気圧アクチュエータ装置までも含む場合がある。
【０００３】
プロセストランスミッタは通常、液体、塵埃及び湿気ならびに各種の工業汚染物質が存在し得る場所にある処理プラント内部に位置付けられる。いくつかの環境では、処理液、たとえば酸性溶液又は基礎液を存在させることができる。また、液体は、プラント機器を洗浄するために用いられるホースからの噴霧を含んでもよい。液体は、プロセストランスミッタ及びその電気接続部上に、滴下するか、散布するか又は噴霧することができる。加えて、この環境下での塵埃、湿気、及び液体は、プロセストランスミッタへの、及びその内部の電気接続部を、汚染し劣化させる可能性がある。
【０００４】
トランスミッタ内部の回路を保護するために、トランスミッタハウジングは通常、ローカルな環境に対するシールを備える。このシールは、爆発物防護基準に適合させて、可燃性材料の発火の可能性を低減させるように構成することができる。2000年7月18日に発行されたFrickらの米国特許番号第6,089,097号には、内部バリアを図示している一つのトランスミッタ構成が示されて記載されている。
【０００５】
発明の概要
本発明は、プロセストランスミッタのシーリングされたトランスミッタハウジング内の過剰圧力ベントを提供する。一つの構成では、トランスミッタが備えられ、工業用プロセスに結合して、プロセス変数を測定する。トランスミッタは、内部に形成されたキャビティを有する筐体を含む。プロセス結合部は、工業用プロセスにキャビティを結合させるように構成される。過剰圧力ベントが配置されて、トランスミッタ用筐体の外に、キャビティ内の過剰圧力を逃がす。
【０００６】
詳細な説明
背景の項で述べられたように、プロセストランスミッタは工業用プロセスで用いられて、プロセスに結合して、プロセス変数を測定する。プロセス変数の例は、圧力、温度、流量等を含む。通常、プロセストランスミッタは、プロセストランスミッタのセンサ及び回路を保持する、シーリングされたトランスミッタハウジング又は筐体を含む。プロセストランスミッタの一つの構成では、隔壁を用いて、トランスミッタ用筐体のキャビティを、第一のキャビティと第二のキャビティとに分割する。そのような構成は、2004年9月16日に出願され、本願と同一譲受人に譲渡された、Kelly M. Orth及びChad M. McGuireの同時継続出願番号第10/942,340号、発明の名称“Field Assembly Incorporating Circuit Card Assembly as Environmental and EMI/RFI Shield”に記載され、これは参照により、その全体が本明細書に組み入れられる。そのような構成では、隔壁は、第一及び第二のキャビティ間のシールを提供するように構成することができる。しかし、トランスミッタの構成要素が故障して、プロセス圧力がキャビティの一方に直接加えられることが許された場合、プロセス圧力が、隔壁シールを越えて第二のキャビティに入ることが可能になることがある。そのようなことの発生は、たとえば、第二のキャビティがさらなる回路を包含している場合、望ましくないことがある。本発明は、第一のキャビティ内の過剰圧力を、トランスミッタ用筐体の外に逃がすように配置された、第一のキャビティ内の過剰圧力ベントを備える。これにより、隔壁シールに加えられる圧力が低減されるため、プロセス圧力が隔壁シールを破って、第二のキャビティに入る可能性が低減される。
【０００７】
図１は、本発明の実施形態のプロセストランスミッタシステム１００の、簡略化された図を図示している。プロセストランスミッタ１０２は、プロセス管セグメント１０４に結合されて、プロセス管セグメント１０４の内部に包含される流体に関連するパラメータ又はプロセス変数を測定する。トランスミッタ１０２は、フィールド配線１０８を介して、制御センタ１０６に結合される。一般的に、フィールド配線は、電力／接地ケーブリング及び通信リンクの両方を含む。フィールド配線１０８は、２以上の電線を含んでもよい。代替の実施形態では、フィールド配線１０８は、電力及び接地接続を備えるが、トランスミッタ１０２と制御センタ１０６との間の通信は、無線通信リンク（図示せず）を介して行われる。一つの具体的な構成では、フィールド配線１０８は、当技術分野において既知であるタイプの、２線式プロセス制御ループを含む。プロセス制御ループの例は、4-20ｍＡ信号を用いて通信するものか、又は、たとえばHART（登録商標）通信プロトコル、フィールドバスプロトコル等を含むディジタルプロトコルを用いて通信するものかを含む。そのような構成では、トランスミッタ内部の回路は、２線式プロセス制御ループを通して受電された電力によって、完全に電力供給されることができる。
【０００８】
一般的に、トランスミッタ１０２は、カバー１１２を備えるハウジング１１０を含む。ハウジング１１０は、シーリングされたベース又はプロセス結合部１１４を介して管セグメント１０４に結合され、これは、特定の設置用に客先によって設けられた結合フランジ又はその他の取り付け機構に結合してもよい。配線管路１１６は、ハウジング本体１１０上に設けられて、トランスミッタハウジング１１０内部の電子機器を制御センタ１０６に接続させるために、フィールド配線１０８がハウジング１１０に入るためのアクセス開口を提供する。
【０００９】
図２は、本発明の簡略化された実施形態の例を示す、プロセストランスミッタ１０２の側断面図である。トランスミッタ１０２は、一般的に、内部にキャビティ１４２を形成するトランスミッタハウジング１１２を含む。隔壁１４４は、キャビティ１４２内に位置付けられて、キャビティ１４２を第一のキャビティ１４６と第二のキャビティ１４８とに分割する。隔壁１４４は、キャビティ１４６及び１４８間のシールを提供する。
【００１０】
図２に示す構成では、第一のキャビティ１４６は、工業用プロセスに結合されて、プロセス結合部１１４でプロセス圧力を受けるように構成される。プロセス変数センサ１５０及びセンサ電子機器１５２は、第一のキャビティ１４６内部に位置付けられる。センサ１５０は、たとえば、プロセス圧力を受けて、センサ圧力に関連するセンサ電子機器１５２に電気出力を提供するように構成された圧力センサにすることができる。測定回路１５６は、第二のキャビティ１４８内部に位置付けられ、感知された圧力に関連するプロセス制御ループ１０８に出力を提供するように構成される。一つの構成では、隔壁１４４は、測定回路１５６を保持するように構成された電気回路基板を含む。隔壁１４４の構成の例は、2004年9月16日出願のKelly M. Orth及びChad M. McGuireの同時継続出願番号第10/942,340号、発明の名称”Field Assembly Incorporating Circuit Card Assembly as Environmental and EMI/RFI Shield”で述べられている。
【００１１】
本発明によれば、過剰圧力ベント１６０は、第一のキャビティ１４６及びトランスミッタハウジング１１２内に配置されて、キャビティ１４６とハウジング１１２の外側との間に延びる。過剰圧力ベント１６０は、キャビティ１４６内部の圧力と、周囲圧力との間の差が、所定の閾値を超えた場合、キャビティ１４６を、トランスミッタハウジング１１２の外側の環境に結合させるように構成される。たとえば、所定の閾値は、バリア１４４によって提供されるシールに故障を生じさせる可能性があるような、キャビティ１４６内の圧力よりも低くなるように設定することができる。
【００１２】
図３は、図２のものよりも幾分詳細なプロセストランスミッタ１０２の側断面図である。図３の構成でもまた、隔壁１４４は測定回路１５６を保持しているものとして図示されている。端子ブロック１６２は、測定回路１５６に結合し、その上に端子１６４を保持する。端子１６４を用いて、プロセス制御ループ１０８に測定回路１５６を結合させる。
【００１３】
図３には、シール１７０が図示され、ここではキャビティ１４６及び１４８間で隔壁１４４をシーリングするように構成されている。シーリング技術は、隔壁をシーリングするための、又はキャビティ１４６及び１４８間での隔壁１４４のシールを提供するための、任意の好適な技術又は方法を用いることができる。
【００１４】
図３では、ベント管１７２は、過剰圧力ベント１６０にセンサ１５０を結合させているものとして図示されている。この構成では、過剰圧力ベント１６０は、２つの機能、すなわちセンサ１５０の通常の逃がしに加え、キャビティ１４６の過剰圧力の逃がしを提供する。圧力センサ１５０は、一次シール１７４を通して、プロセス流体に結合される。一次シールは、たとえば、一方側にプロセス流体を備え、他方側に毛細管１７８内に保持された分離流体１７６を備える分離ダイヤフラムを含むことができる。ダイヤフラムに圧力が加えられると、圧力は、分離流体１７６と、圧力センサ１５０とに伝達される。プロセスインターフェイス１８０、たとえばマニホールド等を用いて、工業用プロセスにプロセス結合部１４４を結合させる。たとえば、マニホールドを用いて、プロセス配管にトランスミッタ１０２を結合させることができる。
【００１５】
図３の構成では、過剰圧力ベント１６０は、キャビティ１４６内に、２つの炎路１８２Ａ及び１８２Ｂを導入する。一つの炎路１８２Ｂは、ベント自体を通して設けられる一方、他方の炎路１８２Ａは、ベント１６０がハウジング１１２に結合する場合に導入される。炎路１８２Ａ及び１８２Ｂは、特定の設備のためのあらゆる耐火要求に適合するように構成されなければならない。図４Ａ及び４Ｂは、過剰圧力ベント１６０の側断面図である。図４Ａでは、通常動作中の弁１６０が示され、一方、図４Ｂでは、過剰圧力を逃がしているときの弁１６０が示されている。過剰圧力ベント１６０は、カウリング１８６によって固定されているハウジング１１２を通して延びる中央挿入部１８４を含む。シーリング結合部１８８は、過剰圧力ベント１６０に、ベント管１７２を結合させる。炎路１８２Ｂは、焼結等の好適な技術を用いて、結合部１８８にシーリングすることができる、挿入部１８４を通る開口を含む。また、挿入部１８４とハウジング１１２との間の炎路１８２Ａは、任意の好適な技術を用いてシーリングすることができる。たとえば、挿入部１８４は、ハウジング１１２内のねじ切りされた開口に螺合することができる。ベントカバー１９０は、開口１８２Ｂが詰まるかあるいは遮断されて、清掃プロセス中に水噴射が直接吹き付けられた効果が低減することを防止する。
【００１６】
図４Ａでは、ベント管１７２は、図３に示すセンサ１５０を、開口１８２Ｂを通して、環境に連通させるように構成される。しかし、筐体１４６内部で過剰圧力状態が生じると、図４Ｂに図示するように、ベント管１７２と結合部１８８との間に、開口１９１が形成される。これにより、逃がし通路１９２が、第一のキャビティ１４６から、開口１８２Ｂを通した環境まで形成されることが可能になる。逃がし通路１９２が形成された地点での過剰圧力は、ベント管１７２と結合部１８８との間のシールの強度を制御することによって制御することができる。
【００１７】
一つの構成では、過剰圧力ベント１６０は、複数回生じる過剰圧力の発生を逃がすことができる。しかし、別の構成では、いったん過剰圧力が生じて、過剰圧力が逃がされると、過剰圧力ベント１６０は、第一のキャビティ１４６と環境との間で開放されたままになる。別の例では、たとえば測定回路１５６に結合して、過剰圧力ベント１６０のステータス又は状態を示す出力信号を提供するセンサ１９４が備えられる。たとえば、信号を供給して、過剰圧力ベント１６０が第一のキャビティ１４６と環境との間で開放されていることか、又はベントが予め開放されていることかを示すことができる。この情報を、プロセス制御ループ１０８を通じて送信し、作業者に保守が必要であることを知らせることができる。さらに、これにより、プロセス流体が環境に逃がされていることを示す警告を提供することもできる。過剰圧力ベント１６０は、任意の好適な材料から形成することができる。たとえば、ベント管１７２は、過剰圧力の発生時に曲がるかあるいは圧縮されるように構成された非金属管で形成することができる。
【００１８】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者においては、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、形状及び詳細に変更を加えてもよいことが認識されよう。本明細書で示される特定の構成は、トランスミッタハウジングを、第一及び第二のキャビティに分割する隔壁を含むが、一つの構成では、隔壁がなく、トランスミッタが単一のキャビティのみを含むタイプがある。過剰圧力ベントは、上述の特定の構成に限定されないような、任意のベント構成を含むことができる。別の例の構成は、たとえば、ボール及びばね逆止弁である。好ましくは、過剰圧力ベントは、特定の設備のためのあらゆる耐火又は防爆要求に適合するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態のフィールド装置の簡略化されたブロック図である。
【図２】図１のトランスミッタの簡略化された断面図である。
【図３】図１のトランスミッタのより詳細な断面図である。
【図４Ａ】通常動作中の本発明の一つの実施形態の、過剰圧力ベントの側断面図である。
【図４Ｂ】過剰圧力状態発生時の、図４Ａの過剰圧力ベントの側断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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