(57)【要約】【課題】  ハウジング内の貫通孔の数を削減し、付加的なバッテリまたは電力を不要とすることにより、コストの低減に寄与するプロセス送信機を提供する。【解決手段】  プロセス送信機（１０）は、産業プロセスのプロセス変数を測定するように構成されている。ハウジング（１２）は、第１の送信機電子回路（５０）を収容し、第１の送信機電子回路（５０）と第２の送信機電子回路（６０）の間に障壁を提供する第１の空所（４２）を有している。前記第１の送信機電子回路（５０）と第２の送信機電子回路（６０）の間の非接触電磁気リンクは、それらの間をデータを伝送するように構成されている。
2005523503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス変数を感知し、応答的にプロセス変数センサ出力を提供するように構成されたプロセス変数センサと、
該プロセス変数センサに接続された第１の送信機電子回路と、
該第１の送信機電子回路と協働するように構成された第２の送信機電子回路と、
２線式プロセス制御ループから前記回路へ電力を供給するように構成された２線式プロセス制御ループカップリングと、
前記第１の送信機電子回路を収容する第１の空所をもち、該第１の送信機電子回路と前記第２の送信機電子回路との間の障壁を含むハウジングと、
前記第１の送信機電子回路と前記第２の送信機電子回路との間に、データを伝送するように構成された非接触電磁気リンクとを含む、
産業プロセスのプロセス変数を測定するように構成されたプロセス送信機。
【請求項２】
プロセス変数を感知するように構成されたプロセス変数センサに第１の送信機電子回路を接続し、
密封された空所内に前記第１の送信機電子回路を収容し、
前記空所の外側に、障壁によって前記第１の送信機電子回路から分離された第２の送信機電子回路を設置し、
２線式プロセス制御ループに、該プロセス制御ループから完全に電力を供給されるように構成された送信機を接続するようにループ接続部を提供し、
非接触電磁気リンクにより、前記第１の送信機電子回路を前記第２の送信機電子回路に接続することを含む送信機から出力を提供する方法。
【請求項３】
前記非接触電磁波リンクが無線周波数（ＲＦ）リンクからなる請求項１又は２の発明。
【請求項４】
前記非接触電磁波リンクが容量性のカップリングからなる請求項１又は２の発明。
【請求項５】
前記非接触電磁波リンクが誘導性のカップリングからなる請求項１又は２の発明。
【請求項６】
前記第２の送信機電子回路が前記ハウジング内に設置される請求項１又は２の発明。
【請求項７】
前記第２の送信機電子回路が前記ハウジングから離れて設置される請求項１又は２の発明。
【請求項８】
前記データがプロセス変数、較正データ、プログラミングデータ及び／又は形状データからなる請求項１又は２の発明。
【請求項９】
前記第２の送信機電子回路が前記非接触電磁気リンクを経て、前記第１の送信機電子回路から完全に電力を供給される請求項１又は２の発明。
【請求項１０】
産業プロセスのプロセス変数を測定するように構成されたプロセス送信機が、
プロセス変数を感知し、応答的にプロセス変数センサ出力を提供するように構成されたプロセス変数センサと、
該プロセス変数センサに接続された第１の送信機電子回路と、
２線式プロセス制御ループから前記回路へ電力を供給するように構成された２線式プロセス制御ループカップリングと、
前記第１の送信機電子回路を収容する第１の空所をもち、該第１の送信機電子回路との間の障壁を含むハウジングと、
前記第１の送信機電子回路と協働するように構成されたプロセス送信機から離れて設けられた第２の送信機電子回路と、
前記第１の送信機電子回路と前記第２の送信機電子回路との間に、データを伝送するように構成された非接触電磁気リンクとを含むプロセスモニタリングシステム。
【請求項１１】
前記第２の送信機電子回路が、複数の非接触電磁気リンクを経て複数の送信機内の複数の第１の送信機電子回路と通信するように構成されている請求項１０の装置。
【請求項１２】
前記第２の送信機電子回路が、複数の送信機からのデータを表示するための表示器からなる請求項１１の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセスのプロセス変数を測定するために使用されるタイプの送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業プロセスの動作を制御するかモニタするために、プロセス制御ループは様々な産業の中で使用されている。プロセス送信機は典型的にはプロセス制御ループの一部であり、例えば圧力、流量あるいは温度のようなプロセス変数を測定しコントロール室へ送信するために、現場に設置されている。いくつかのプロセス制御ループは、送信機によって感知されたプロセス変数に応じて制御されるバルブコントローラのようなコントローラを含んでいる。
【０００３】
プロセス送信機は、過酷な環境、腐食性の環境、あるいは潜在的に爆発性のガスあるいはその混合を含んでいる環境の中で頻繁に使用される。したがって、腐食性の環境からの送信機の内部コンポーネントに対する損傷の可能性を低減し、かつ内部回路が爆発性のガスの点火を引き起こす可能性を低減するために、送信機は、典型的にはしっかりと内部コンポーネントを密閉する送信機ハウジングを含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、送信機回路が外部回路に連結されることができるように、ハウジング内に開口が設けられなければならない。これらの開口を封じしこれを保持するために、ハウジング内の各開口は、特別の隔離技術およびブロッキング技術を用いて、封じ（シール）されなければならない。送信機ハウジングを通る各開口は、余分の製造ステップを必要とし、送信機のコストを増すことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
プロセス送信機は、産業プロセスのプロセス変数を測定するように構成され、プロセス変数を感知するプロセス変数センサを含んでいる。第１の送信機電子回路は前記プロセス変数センサに接続され、第２の送信機電子回路は、前記第１の送信機電子回路に接続される。送信機ハウジングは、第１の送信機電子回路を収容する第１の空所を有する。前記ハウジング中の障壁は、前記第１の送信機電子回路と第２の送信機電子回路の間に延びている。非接触電磁気リンクは、前記第１の送信機電子回路を前記第２の送信機電子回路に接続し、それらの間をデータを伝送する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
１つの実施形態では、本発明は、産業プロセス送信機のハウジングを通って提供される開口又は貫通孔の数を削減するための技術を提供する。
【０００７】
図１は、産業プロセスをモニタするために形成されたプロセスモニタリングシステムの簡単化されたブロック図である。システム１０は、プロセス制御ループ１６を介してコントロール室１４に結合される送信機１２を含んでいる。プロセス制御ループ１６は、２線式プロセス制御ループとして図示されているが、任意のフォーマットに従うことができ、送信機１２に電力を供給すると共にデータを導くために使用される。コントロール室１４の回路は、電圧源１８および抵抗２０としてモデル化されている。プロセス制御ループは、例えばＨＡＲＴ（登録商標）標準およびフィールドバス標準に従うループである４−２０ｍＡのループを含んでいる。
【０００８】
送信機１２は、第１の空所４０および第２の空所４２を有する送信機ハウジング３８を含む。障壁４４は空所４０および４２を分離している。空所４２は腐食性のプロセス流体が空所４２から入るのを防止し、さらに空所４２内の回路からのエネルギ放出のために火炎プロセス流体が点火されるのを防止するために、密閉されている。送信機電子回路５０は空所４２内に入れられ、貫通孔５２を通って２線式プロセス制御ループ１６に接続される。貫通孔５２は障壁４４を通る１以上の開口からなり、エネルギの放出を低減するための素子、フィルタ等の電機部品を収容することができる。送信機電子回路５０はプロセスの変数を感知するように構成されているプロセス変数センサ５４に接続されている。例えば、このセンサは温度、圧力および流体センサを含む。センサ５４は、空所４２内に設置されるかまたは空所４２の外部に設置されることができる。
【０００９】
空所４０は、２線式プロセス制御ループ１６に接続される送信機電子回路６０を収容している。送信機１２は、ループ接続部９０を通ってループ１６に接続されている。ある実施形態では、ループ１６は、回路５０と回路６０で消費される全ての電力を供給する。本発明の一実施形態に従うと、非接触の電磁気リンク７０が障壁４４を通って延び、回路５０と回路６０間に通信リンクを提供する。リンク７０は一方向又は双方向であり得る。通信リンク７０は、送信機電子回路５０に接続される変換器６４と送信機電子回路６０に接続される変換器６２との間に形成されている。変換器６２と６４は、例えば、アンテナ、コンデンサ板、又はインダクタ部品から構成することができる。
【００１０】
非接触電磁気リンク７０は、物理的な結合を必要としないあらゆるタイプの電磁気リンクであり得る。例えば、ＲＦ（無線周波数）リンク、電磁気誘導リンク（inductive link）又は容量リンクを含む。もし、リンク７０がＲＦリンクであるなら、変換器６２と６４は、無線周波数信号を送信する及び／又は受信するように構成されたアンテナから構成することができる。ＲＦ信号の周波数は、変換器６２と６４を提供するアンテナの形状と構成の中から所望のものを選択することができる。もし、リンク７０が電磁気誘導リンクであれば、変換器６２と６４は、両者間の信号伝送ができる程に十分に近接して設けられるコイル（inductor）から構成されることができる。同様に、もしリンク７０が容量性のリンクであれば、変換器６２と６４は、容量板から構成することができる。
【００１１】
リンク７０はいかなる所望のデータ速度でデータを伝送することができる。データの通信速度が速くなればなるほど大きな電力が必要となる傾向がある。リンク７０で使用されるデータおよびプロトコルの特別なフォーマットは、標準化されたまたは私的のフォーマットに従うことができる。データリンク７０は、回路５０と回路６０間の２方向の一つである一方向にデータを伝送するものであってよい。回路５０又は６０が十分に低い電力を必要とする実施形態では、リンク７０はまた、ループ１６から分岐して回路に電力を供給する必要をなくするために、回路５０または６０に電力を伝送することができる。
【００１２】
動作においては、送信機電子回路５０はセンサ５４に結合し、圧力、温度、流量、レベルなどのプロセス変数を感知し測定するために使用される。一実施形態では、送信機１２は、プロセス制御ループ１６を経て受信される電力から完全にまかなわれる。感知されたプロセス変数に関するデータは、デジタルまたはアナログフォーマットで、ループ１６を経てコントロール室１４またはループ１６上の他の装置に伝送される。
【００１３】
リンク７０は、障壁４４を通る貫通孔を設けずに、電子回路６０に対して安全な通信リンクを提供する。さらに、該リンク７０は、動作のためのさらなる電力を必要としない。貫通孔の数を低減し、さらなる電力の必要を低減することにより、製造コストは低減される。さらに、この構成は、パッケージに柔軟性を提供する。
【００１４】
送信機電子回路６０は、回路５０から分離された回路を持つことが必要とされるいかなるタイプの回路から構成することができる。特別な例では、情報が送信機１２において局所的に表示されることができるようなメータまたは表示器が含まれている。例えば、センサ５４からの読みは、送信機電子回路５０に関連する情報として、表示される、またはセットする。回路６０の他の例は、バルブや他の要素のようなプロセス制御要素を局所的に制御するスイッチを含む。他の例では、回路６０は、手入力を受け入れるためのプッシュボタン、またはモニタ回路に結合するように構成された電子的カップリングのような入力回路から構成することができる。そのような実施形態では、回路６０を通る入力は、送信機電子回路５０をプログラムする、較正する及び／又は問い合わせするのに使用される。
【００１５】
図２は、送信機１２の斜視図である。図２において、送信機電子回路６０は、表示器として示されている。該表示器は、センサ値、較正情報、診断情報などを表示することができる。又、センサ５４，回路５０，障壁４４、および変換器６４と６２の位置が、図２で概略的に示されている。
【００１６】
図３は、本発明の他の実施形態による、制御システム１００の簡単化されたブロック図である。制御システム１００は、プロセス制御ループ１６に接続される複数の送信機１２Ａ，１２Ｂ，および１２Ｃを含むように示されている。図３は、一個のプロセス制御ループ１６を図示するが、複数のプロセス制御ループ１６を必要に応じて使用することができる。現場メータ（field meter）１０２は、プロセス制御ループに接続される。メータ１０２は、送信機１２と同じループ１６に、または異なる制御ループ１６に接続することができる。非接触電磁気リンク１０６は、送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃとメータ１０２間の通信リンクを提供する。該リンクは、図３に示されているように一方向であっても良いし、双方向であっても良い。該リンクは、異なる周波数であっても良く、異なる時間に通信しても良く、または異なる送信機へのまたはからのデータが区別できるように、符号化技術を用いても良い。
【００１７】
図３の実施形態では、一個のメータ１０２が複数の送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃをモニタするのに使用される。さらに、ある例では、送信機１２は観察するのが難しい位置に配置されている。このような実施形態では、メータ１０２は、送信機１２からの出力が観察されることができるようなより容易に目に見える位置に設置されることができる。
【００１８】
メータ１０２は送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃと共に、プロセス制御ループを経て受信される電力により完全に電力を供給されることができる。一実施形態では、図３に示される要素１０２は、プロセスを制御するスイッチ又は他の装置、または送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃに入力を提供するための入力から構成することができる。送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃは、また特殊な送信機１２Ａ、１２Ｂ、および１２Ｃ内に配置される送信機電子回路６０と通信するために、図１に示されるような内部非接触通信リンク７０を含むことができる。
【００１９】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者は本発明の精神と範囲を逸脱することなしに変形できることを認識するであろう。本発明の種々の実施形態において、送信機のハウジング内の貫通孔の数の削減が達成される。本発明は、付加的なバッテリまたは電力を必要としないので、削減された貫通孔と共にコストの低減に寄与する。さらに、本発明はプロセス送信機のパッケージ及び形状においてより大きな柔軟性を提供する。本発明は、他のタイプの送信機形状、プロセス変数センサ、又はプロセス制御ループに用いられることができる。通信リンク上のデータは、いかなる所望のフォーマットであっても良い。該リンク上を運ばれるデータは、プロセス変数、プログラム、較正および形状データを含むいかなるタイプのデータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるプロセス送信機を含むプロセスシステムの簡単化されたブロック図である。
【図２】図１のプロセス送信機の一実施形態の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるプロセスシステムのブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０……プロセスモニタリングシステム
１２……送信機
１４……コントロール室
１６……プロセス制御ループ
１８……電圧源
２０……抵抗
３８……送信機ハウジング
４０、４２……空所
４４……障壁
５０、６０……送信機電子回路
５２……貫通孔
５４……プロセス変数センサ
６２、６４……変換器
７０……通信リンク
９０……ループ接続部
【図１】
2005523503.tif 000003
【図２】
2005523503.tif 000004
【図３】
2005523503.tif 000005
【国際調査報告】
2005523503.tif 000006
2005523503.tif 000007