(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業プロセスに用いられるプロセス変数トランスミッタにおいて、
その内部に形成されて第１および第２の開口間に拡がる空洞、および当該空洞を第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとに分割する一体化端子ブロックを含み、当該一体化端子ブロックと一体に形成されるハウジングと、
産業プロセスのプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサと、
第１のコンパートメントに設けられ、プロセス変数センサからプロセス変数信号を受け取り、出力を提供するように構成された測定回路と、
第２のコンパートメントにおいて前記一体化端子ブロックに設けられ、前記測定回路と電気的に接続される接続端子と、
前記一体化端子ブロックを貫通するように延設されて測定回路と接続端子との間に電気的接続を提供する端子ピンと、
前記端子ピンに連結され、第２のコンパートメント内に晒される端子ネジアッセンブリと、
前記端子ネジアッセンブリが、当該端子ネジアッセンブリを一体化端子ブロックに固定するために当該一体化端子ブロックを貫通するように延設された先鋭部とを含み、
前記一体化端子ブロックを貫通する位置が、前記端子ピンと先鋭部とで異なることを特徴とするプロセス変数トランスミッタ。
【請求項２】
前記ハウジングがポリマ製であることを特徴とする請求項１に記載のプロセス変数トランスミッタ。
【請求項３】
前記接続端子は、プロセス変数センサに対して電気的接続を提供することを特徴とする請求項１に記載のプロセス変数トランスミッタ。
【請求項４】
前記接続端子は、２線式プロセス制御ループに対して電気的接続を提供することを特徴とする請求項１に記載のプロセス変数トランスミッタ。
【請求項５】
電気的接続をネジアッセンブリに対して固定するように構成されたネジを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス変数トランスミッタ。
【請求項６】
前記プロセス変数センサが温度センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス変数トランスミッタ。
【請求項７】
産業プロセスに用いられるプロセス変数トランスミッタの製造方法において、
一体化端子ブロックを含む空洞が内部に形成され、当該空洞が前記一体化端子ブロックにより第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとに分割されるプロセス変数トラヒックのハウジングを形成し、
一体化端子ブロックを通って第１のコンパートメントから第２のコンパートメントまで延設された電気的接続を提供し、
前記電気的接続と結合される測定回路を第１のコンパートメント内に取り付け、
プロセス変数センサを第２のコンパートメント内で、一体化端子ブロックを通って延設された電気接続と電気的に接続される端子ネジアッセンブリに接続し、
前記電気接続が、前記一体化端子ブロックを貫通するように延設されて測定回路と接続端子との間に電気的接続を提供する端子ピンを含み、
前記端子ネジアッセンブリが、当該端子ネジアッセンブリを一体化端子ブロックに固定するために当該一体化端子ブロックを貫通するように延設された先鋭部を含み、
前記一体化端子ブロックを貫通する位置が、前記端子ピンと先鋭部とで異なることを特徴とするプロセス変数トランスミッタの製造方法。
【請求項８】
前記測定回路が、電気接続を介して２線式プロセス制御ループと、第２のコンパートメント内で端子ネジアッセンブリを用いて接続されたことを特徴とする請求項７に記載のプロセス変数トランスミッタの製造方法。
【請求項９】
前記プロセス変数センサが温度センサを含むことを特徴とする請求項７に記載のプロセス変数トランスミッタの製造方法。
【請求項１０】
前記第１および第２のコンパートメントをエンドキャップでシールすることを含むことを特徴とする請求項７に記載のプロセス変数トランスミッタの製造方法。
【請求項１１】
第２のコンパートメント内でプロセス制御ループを接続端子に接続することを含むことを特徴とする請求項７に記載のプロセス変数トランスミッタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセスの制御または監視システムに関する。特に、本発明は、そのようなシステム内でプロセス変数を検知するために構成されたプロセス変数トランスミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス変数トランスミッタは産業プロセスの制御環境において用いられる。そのようなトランスミッタは、プロセスに関連した計測結果を提供するためにプロセス流体に結合される。プロセス可変トランスミッタは、化学、パルプ、石油、ガス、調剤、食物および他の流動性の処理プラントにおけるスラリ、液体、蒸気およびガスなどのプロセスプラント内の流体と関連した１つ以上のプロセス変数を監視するために構成される。監視されるプロセス変数の例には、流体の圧力、温度、流量、量、pH、伝導率、汚濁、密度、濃度、化学組成あるいは他の特性が含まれる。典型的には、プロセス変数トランスミッタは遠隔地の一般的には現場内に設けられ、制御室のような集中化場所へ情報を送る。プロセス変数トランスミッタは、油およびガスの精製所、化学貯蔵タンクファームあるいは化学処理プラントを含む様々な適用内でプロセス変数を検知する。そのため、プロセス変数トランスミッタには厳しい環境に晒されることを要求されることが多い。
【０００３】
ある種のプロセス変数トランスミッタは、２つの別々のコンパートメントに分割されたハウジングを有する。一方のコンパートメントは電気回路を含み、他方のコンパートメントはプロセス制御ループに接続される端子ブロックを含む。このような構成の一つが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第5,546,804号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が提供する産業の制御またはプロセス監視に用いられるプロセス変数トランスミッタは、その内部に空洞を備えたハウジングを含む。ハウジングは空洞内を第１および第２のコンパートメントに分割する一体化端子ブロックを含む。トランスミッタはさらに、産業プロセスのプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサを含む。測定回路は第１コンパートメント内に実装され、プロセス変数センサからプロセス変数信号を受け取って出力を提供するように構成されている。電気接続は第２コンパートメント内の一体化端子ブロックで実現され、測定回路の出力と電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) プロセス変数トランスミッタのハウジングを一回の成形ステップで製作できる。
(2) 測定回路をプロセス環境にさらすことなく、オペレータによるハウジング内のコンパートメントへのアクセスが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ポリマ壁およびピンアセンブリを含むプロセス変数トランスミッタの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る図１に示したプロセス変数トランスミッタのピンアッセンブリの拡大図である。
【図３】図１に示したトランスミッタの端子ブロック接続を示した正面図である。
【図４】図１に示したトランスミッタの電気回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、２つのコンパートメントに分割されたハウジングを有し、産業プロセスにおいて使用されるプロセス可変トランスミッタを提供する。２つのコンパートメントは、第１のコンパートメント内で測定回路をシールし、２つのコンポーネント間にシールを提供する一体化端子ブロックにより定義される。
【０００９】
図１は、産業プロセス内でプロセス流体を監視または制御するために用いる産業プロセス制御・監視システム１０を単純化して示した図である。一般的に、プロセス変数トランスミッタ１２は、離れた場所の現場内に設置され、検知したプロセス変数を中央位置制御室１４へ送信する。プロセス変数を送信するために、有線および無線の通信を含む様々な技術が用いられる。１つの一般的な有線通信は２線式プロセス制御ループ１６として知られ、トランスミッタ１２への情報伝送および電源供給の双方に一対の有線ペアが利用される。情報を送信するための1つの技術は、プロセス制御ループ１６に流れる電流を4mAから20mAの範囲に制御することである。4-20mAの範囲内の電流値は、プロセス変数に対応する各値にマップされる。デジタル通信プロトコルの例としては、HART（登録商標：標準的な4-20mAのアナログ信号にデジタル通信信号を重畳して構成される複合的（ハイブリッド）な物理層）、FOUNDATIONTMフィールドバス（1992年にISAによって広められた全デジタルの通信プロトコル）、プロフィバス通信プロトコルなどを含む。WirelessHART（登録商標）のような無線通信技術も用いることができる。
【００１０】
１つの具体例では、プロセス変数トランスミッタ１２は、プロセス配管１８内に達するように延びて当該プロセス配管１８内のプロセス流体のプロセス変化を測定するように構成されたプローブ１９を含む。プロセス変数としては、例えば、圧力、温度、流量、レベル、pH、伝導率、汚濁、密度、濃度、化学組成などが含まれる。プロセス変数トランスミッタ１２は、その内部に空洞４０が形成されたハウジング２０を有し、空洞４０は第１開口４２と第２開口４６との間に拡がっている。第１の開口４２はエンドキャップ２６でハウジング２０をシールできるように、好ましくは円筒形状である。第２のコンパートメントの開口４６は類似のエンドキャップ２４でシールされる。
【００１１】
単一コンパートメント構造のプロセス変数トランスミッタが知られている。このようなトランスミッタは、終端接続を含むハウジング内に設置されたトランスミッタパック上で動作する電子機器モジュールを有する。しかしながら、単一コンパートメント構造では、カバーが取り外されたときに、内部の電子機器や他のデリケイトな構成要素がプロセス環境にさらされてしまう。したがって、いくつかの先行技術の構成は二重コンパートメント構造を採用し、トランスミッタハウジングが隔壁で第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとに分割される。隔壁には２つのコンパートメント間での配線用の通路とし利用される開口部が設けられる。
【００１２】
図１に示したように、トランスミッタ１２は、空洞４０内を第１のコンパートメント５２および第２のコンパートメント５０に分割する環境シールを提供するように構成されるポリマ壁５３を含む。 ポリマ壁５３は、ハウジング２０と一体化（単一ピース）するように構成される。より詳しくは、壁５３とハウジング２０との間に繋ぎ目が生じないように、壁５３はハウジング２０と共に１回の成形手順で成形される。測定回路２３は第１のコンパートメント５２のポリマ壁５３実装される。測定回路２３は、プロセス変数センサからプロセス変数信号を受け取って出力を提供するように構成される。
【００１３】
ポリマ壁５３は、ハウジング内２０に形成された空洞４０内で第１のコンパートメント５２と第２のコンパートメント５０との間にシールを提供する。図１に示したように、トランスミッタ１２は、端子ネジアッセンブリ５９に接続される端子ピン５７を含むピンアッセンブリ５５を含む。端子ピン５７は第２のコンパートメント５０内に設けられ、測定回路２３と電気的に接続されるように構成されている。端子ピン５７は既知の成形または他の技術を使用してポリマ壁５３を貫通するように固定され、第１のコンパートメント５２内の測定回路２２に既知の半田付けまたは他の技術により接続されている。
【００１４】
図２は、ピンアセンブリ５５の部分断面図である。ピンアセンブリ５５は端子ピン５７を含む。第１の端部において、端子ピン５７は横方向に第２のコンパートメント５０内まで延設されて端子ネジアッセンブリ５９へ達する。端子ピン５７はポリマ壁５３により固定されてポリマ壁５３を貫通し、ハンダ付けまたは他の技術により測定回路２３に接続される。端子ネジアセンブリ５９は電気接続に適合するに構成されている。端子ネジアセンブリ５９は、好ましくは端子ネジ６４、保持ブラケット６５および先鋭部６７を含み、当該先鋭部６７は、端子ネジアセンブリ５９が壁５３に対して固定されるようにポリマ壁５３の対応する空洞内に達する。図２に示したように、先鋭部６７はポリマ壁５３を完全に貫通し、端子ネジアセンブリ５９が壁５３に対して強固に固定されるように曲げられることができる。先鋭部６７は、適宜の連結技術を利用して端子ピン５７と連結され、一体の要素として製作されても良い。ピンアセンブリ５７は、典型的には要素５７，６５およびネジ６４を含む型押し部分により形成される。
【００１５】
図３は、第２のコンパートメント５０内に設けられる端子アセンブリ５９Ａ，５９Ｂを示したトランスミッタ１２の正面図である。制御ループ端子アセンブリ５９Ｂはポリマ壁５３の端子ブロック側に配置され、プロセス制御ループ１６と接続されるように構成されている。このポリマ壁５３の端子ブロック側にはセンサ端子アセンブリ５９Ａも配置され、温度センサのようなプロセス変数センサ１９と接続されるように構成されている。図３に示したように、壁５３の端子ブロック側は、測定回路２３をプロセス環境にさらすことなく、オペレータによるコンパートメント５０内へのアクセスが可能になっている。
【００１６】
図４は、測定回路２３を更に詳細に示したプロセス変数トランスミッタ１２の概略ブロック図である。図４に示したように、測定回路２３は第１のコンパートメント５２内に実装され、メモリ１５２に記憶された指令に従って動作するマイクロプロセッサ１５０を含む。マイクロプロセッサ１５０は、A/D変換器１５６および第２コンパートメント５０内のセンサ端子１３０を介してプロセス変数センサ１５４と接続される。センサ１５４は、たとえば温度センサのような、あらゆる種類のプロセス変数センサであって良い。マイクロプロセッサ１５０は、入出力回路１６０を介して２線式プロセス制御ループ１６および第２のコンパートメント５０内の各端子１２０に接続される。入出力回路１６０も、２線式プロセス制御ループ１６が提供する電力と共に測定回路２３へ供給する電力を発生するように構成されている。オプションのディスプレイ２２も、現場で情報を表示するためにハウジング２０内に設けられている。
【００１７】
図４に示したように、トランスミッタハウジング２０はポリマ壁５３により空洞５０，５２に分離される。端子５９Ａ，５９Ｂは空洞５０に置かれ、測定回路２３は空洞５２に置かれる。先に述べたように、エンドキャップ２６は、オペレータが端子５９Ａ，５９Ｂおよび空洞５０内にアクセスできるようにトランスミッタハウジング２０から取り外すことができる。このような構造は、例えば、測定回路２３をプロセス可変センサ１９に接続するためのみならず、トランスミッタ１２を２線式プロセス制御ループ１６に接続するためにも利用される。
【００１８】
本発明によれば、プロセス変数トランスミッタのハウジングは一回の成形ステップによって製作され、このステップにおいて、ハウジングと一体形成される端子ブロックをポリマ壁５３が実現する。ここに使われる「一体化端子ブロック」という用語は、トランスミッタ１２のハウジング内の空洞を２つの別々のコンパートメントに分割するポリマ壁５３のことを示す。ポリマ壁５３を含むトランスミッタハウジング２０を同時に形成するために用いられるモールディングは、射出成形を含むあらゆる適切な成形技術であることができる。この技術を用いれば、端子ブロックを通って延びるピン５７がトランスミッタハウジングと一体化成形され、端子ブロック／ポリマ壁５３を通って延びる。ピン５７は、ハウジングが成形されるのと同時またはその直後に、所定の位置に確実に固定される。同様に、ピン５７は追加的な挿入手順やシール手順を必要とすることなく、ポリマ壁５３を貫通するように位置決めされて強固に固定される。これにより、２つの空洞５０，５２間のシールに失敗するあらゆる可能性を排除できる。
【００１９】
本発明が好ましい実施形態を参照して説明されたが、当該技術分野における当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細において変更がなされ得ることを認識するであろう。温度センサが示されているが、あらゆるタイプのプロセス変数センサを利用できる。ポリマの一つの実施形態はプラスチックである。空洞５０には、センサ端子、電力端子、ループ端子などのあらゆるタイプの端子を設置することができる。空洞５０に端子５９Ａ、５９Ｂの両方を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００２０】
１０…産業プロセス制御・監視システム，１２…プロセス変数トランスミッタ，１４…中央位置制御室，１６…２線式プロセス制御ループ，１８…プロセス配管，１９…プローブ，２０…ハウジング，２３…測定回路，２４，２６…エンドキャップ，４０…空洞，４２…第１開口，４６…第２開口，５０…第２のコンパートメント，５２…第１のコンパートメント，５３…ポリマ壁，５５…ピンアッセンブリ，５７…端子ピン，５９，５９Ａ，５９Ｂ…端子ネジアッセンブリ，６４…端子ネジ，６５…保持ブラケット，６７…先鋭部
【図１】
0006279087.tif 000002
【図２】
0006279087.tif 000003
【図３】
0006279087.tif 000004
【図４】
0006279087.tif 000005