(57)【要約】【課題】  消費電流を増やすことなく、本質安全防爆関連機器側から見て本質安全防爆機器の内部のインダクタンス及びキャパシタンスを無視出来るようにして、本質安全防爆機器の要求事項を満足することを目的としている。【解決手段】  流量計（本質安全防爆機器）は危険場所に設置される一方、計測器（非本質安全防爆機器）が非危険場所に設置されている。両者の間には、非危険場所において安全保持器が挿入されて、非危険場所側から危険場所側へのエネルギーの伝達を事故時にも安全な値に制限している。流量計の信号線は、分離回路を介して、そしてさらに安全保持器を介して、計測器に接続されている。この場合、本質安全防爆上、安全保持器側から見て流量計の内部インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来る値となるように分離するために、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３と抵抗器Ｒ１〜Ｒ３が挿入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
危険場所に設置される本質安全防爆機器からの出力信号を、安全保持器を介して非危険場所に設置されている非本質安全防爆機器に伝達するに際して、前記安全保持器と前記本質安全防爆機器とを分離する防爆用分離回路において、
前記安全保持器に信号を伝達する出力回路を備え、
該出力回路の入力端子に抵抗器を接続し、
該抵抗器の前段に並列接続の複数のツェナーダイオードをコモンラインとの間に接続し、
更にその前段に別の抵抗器の一端を直列接続し、その他端に前記本質安全防爆機器からの出力信号を結合して、
前記安全保持器側から見て前記本質安全防爆機器の内部インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来るよう構成したことを特徴とする防爆用分離回路。
【請求項２】
前記出力回路をトランジスタによって構成し、その入力端子が該トランジスタのベースである請求項１に記載の防爆用分離回路。
【請求項３】
前記並列接続のツェナーダイオードは、防爆等級に応じた数だけ並列に挿入される請求項１に記載の防爆用分離回路。
【請求項４】
前記本質安全防爆機器の筐体内部に組み込まれて、該本質安全防爆機器の出力側に接続される請求項１に記載の防爆用分離回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、危険場所に設置される本質安全防爆機器からの出力信号を、安全保持器を介して非危険場所に設置されている非本質安全防爆機器に伝達するに際して、安全保持器と本質安全防爆機器とを分離する防爆用分離回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来から用いられている一般的な絶縁分離の手法を説明する図である。危険場所(現場)に設置した流量計の信号線(出力信号等)は、非危険場所に設置した計測器(例えば積算計)に接続される。この場合、流量計を耐圧防爆構造（容器内部で火花が発生しても容器の外では発火させない機械的保護構成）にした場合は、直接接続することが出来るが、しかし、流量計の構造上などの問題で耐圧防爆構造に出来ない場合は、本質安全防爆機器などの機器(本質安全防爆機器：危険なガスに着火しないように電気的にエネルギーを制限する電気的安全回路構成)に設計する必要がある。
【０００３】
その場合、流量計と計測器の間には、非危険場所側から危険場所側へのエネルギーの伝達を事故時にも安全な値に制限するための安全保持器(本質安全防爆関連機器)を入れなければならないが、本質安全防爆上、安全保持器側から見て流量計の内部インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来る値となるように何らかの手法で分離しなければならない。
【０００４】
従来、このような分離をするために、フォトカプラを使用することが多いが、流量計が電池駆動で動作するようなものである場合、その電源も限られたものになるので、フォトカプラを使用するとその分、消費電流が大きくなり、電池の消耗が早くなってしまうという問題がある。
【０００５】
また、光ファイバーを使用して入出力間を絶縁分離する方法もあるが、その場合においても、光電変換モジュールを動作させる為に、同様に、消費電流が大きくなってしまう問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、本質安全防爆上における要求事項を満足しつつ、電池で駆動するような流量計の場合においては、出来るだけ消費電流を抑える必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、掛かる問題点を解決して、消費電流を増やすことなく、本質安全防爆関連機器側から見て本質安全防爆機器の内部のインダクタンス及びキャパシタンスを無視出来るようにして、本質安全防爆機器の要求事項を満足することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一般的に用いられるトランジスタ出力回路に、本質安全防爆構造の要求事項を満足したツェナーダイオードと抵抗器を追加し、インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来る構成とした。
【０００９】
本発明の防爆用分離回路は、危険場所に設置される本質安全防爆機器からの出力信号を、安全保持器を介して非危険場所に設置されている非本質安全防爆機器に伝達するに際して、安全保持器と本質安全防爆機器とを分離するものである。安全保持器に信号を伝達する出力回路を備え、この出力回路の入力端子に抵抗器を接続する。この抵抗器の前段に並列接続の複数のツェナーダイオードをコモンラインとの間に接続し、更にその前段に別の抵抗器の一端を直列接続し、その他端に本質安全防爆機器からの出力信号を結合する。これによって、安全保持器側から見て本質安全防爆機器の内部インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来るよう構成したことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の防爆用分離回路は、入力端子がベースであるトランジスタによって出力回路を構成することができる。
【００１１】
また、並列接続のツェナーダイオードは、防爆等級に応じた数だけ並列に挿入することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、本質安全防爆関連機器側から見て本質安全防爆機器の内部のインダクタンス及びキャパシタンスを無視出来るように構成したことにより、一般的な電気回路と同じ消費電流で、本質安全防爆上における要求事項を満足することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明の防爆用分離回路を例示する図である。流量計（本質安全防爆機器）は危険場所(現場)に設置される一方、積算計等の計測器（非本質安全防爆機器）が非危険場所に設置されている。両者の間には、非危険場所において安全保持器が挿入されて、非危険場所側から危険場所側へのエネルギーの伝達を事故時にも安全な値に制限している。
【００１４】
流量計の信号線(出力信号等)は、分離回路を介して、そしてさらに安全保持器を介して、計測器に接続されている。この場合、本質安全防爆上、安全保持器側から見て流量計の内部インダクタンス及びキャパシタンスを無視出来る値となるように分離するために、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３と抵抗器Ｒ１，Ｒ２が挿入されている。なお、Ｒ３は電気回路上必要な部品を示す。
【００１５】
本質安全防爆機器を満足する分離回路の構成の一例は、図１に示す通りである。即ち、安全保持器に接続される２つの端子に、トランジスタＱ１のコレクタとエミッタが接続される。このトランジスタのベースには、流量計からのパルス信号が、２つの直列接続の抵抗Ｒ１及びＲ２を介して入力される。さらに、コモンライン（共通ライン）と、トランジスタのベースの間には抵抗Ｒ３が接続され、そして、２つの直列接続の抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点とコモンラインとの間に、３つの並列接続のツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３が接続されている。さらに、分離回路の安全保持器側に、異常電圧吸収のためのツェナーダイオードＺＤ４を挿入することができる。なお、図中に矢印で示す部品は、本質安全防爆上の必要要求事項を満足した安全保持部品を使用し、短絡・開路故障を生じないものとしている。
【００１６】
この並列接続のツェナーダイオードは、防爆等級に応じた数だけ並列に挿入する。これによって、トランジスタＱ１が故障したと仮定した場合、安全保持器側から加わる電圧(Uo)をＺＤ１〜ＺＤ３で制限して本質安全防爆機器内部への印加電圧を制限することができる(Uo≧VZD1〜ZD3)。
【００１７】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ１のベース−コレクタ間の短絡故障及びベース−エミッタ間の開路故障を仮定した場合、安全保持器の内部抵抗によって制限された電流(Io)がＺＤ１〜ＺＤ３に流れ込むのに対して電流制限するためのものである。また、流量計の内部インダクタンス及びキャパシタンスの放電エネルギーが安全保持器側へ放出するのを抑制する。
【００１８】
抵抗Ｒ２は、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３で制限された電圧に対して、流量計内部に印加される電流を制限するためのものである。また、流量計内部インダクタンス及びキャパシタンスの放電エネルギーが安全保持器側へ放出するのを抑制する役目も備える。
【００１９】
通常であれば、トランジスタ出力回路の出力段のトランジスタのベース端子には、数十kΩ程度の抵抗が一つ挿入されればよいが、防爆性能を保持するために、ツェナーダイオードの前後に分けて回路に挿入する。
【００２０】
このような分離回路に、流量計からの信号、例えば計測値に比例したパルス周波数を有するパルス信号が入力される。さらに、パルス信号は、安全保持器に伝達される。なお、この分離回路は、流量計とは別個のものとして例示したが、通常は、流量計筐体内部に組み込んで、筐体内部で流量計の出力側に接続して使用することが、コスト的及び防爆構成的に望ましい。
【００２１】
この分離回路の動作について、さらに図２及び図３を参照して説明する。図２は、分離回路の出力側に接続されているそれ自体一般的なトランジスタ出力回路を示している。この回路のままだと、トランジスタＱ１の故障仮定時、本質安全防爆機器内部のキャパシタンスには本質安全防爆関連機器の最大電圧Uｏが印加され、且つ、インダクタンスに対しても本質安全防爆関連機器の故障時電流Ioが流れると仮定される。また、この回路の場合、本質安全防爆機器内部のキャパシタンス及びインダクタンスに蓄積されたエネルギーが本質安全防爆関連機器に放出されると仮定されるので内部インダクタンス及びキャパシタンスは無視出来る値とすることが出来ない。
【００２２】
図３に例示の防爆用分離回路は、図２に示すような一般的なトランジスタ出力回路に、本質安全防爆機器を満足するための回路（図中で点線矩形で囲んだ回路）を追加したものであり、ツェナーダイオードのツェナー電圧がパルス信号電圧（トランジスタのベース電圧）より高いものを使用した回路にすれば、通常使用時においては、ツェナーダイオードの電圧以下となり、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３に電流が流れることはないので、消費電流は変わらなく出来る。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３は安全保持部品としているので、本質安全防爆上仮定される事故時の条件でも、本質安全防爆機器内部のキャパシタンス及びインダクタンスに蓄積されたエネルギーが本質安全防爆関連機器に放出することはなくなるので内部インダクタンス及びキャパシタンスは無視出来る値とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の防爆用分離回路を例示する図である。
【図２】分離回路の出力側に接続されているそれ自体一般的なトランジスタ出力回路を示す図である。
【図３】図２に示すような一般的なトランジスタ出力回路に、本質安全防爆機器を満足するための回路を追加した防爆用分離回路を例示する図である。
【図４】従来から用いられている一般的な絶縁分離の手法を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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