(57)【要約】【課題】危険雰囲気の領域でも安全に使用できる防爆型端末機器を提供する。【解決手段】携帯型の非防爆機器で使用されるバッテリーを備えたガス検知機能付き防爆型電源ユニットと、このガス検知機能付き防爆型電源ユニットが備えるバッテリーに接続して電源の供給を受ける非防爆機器と、からなり、ガス検知機能付き防爆型電源ユニットは、危険雰囲気が発生している状態を検知するガスセンサーに基づいて、非防爆機器に供給するバッテリーからの電源を遮断制御する手段を備えた防爆型端末機器である。【選択図】      図１
2005020929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非防爆機器で使用されるバッテリーを備えたガス検知機能付き防爆型電源ユニットと、該ガス検知機能付き防爆型電源ユニットが備えるバッテリーに接続して電源の供給を受ける非防爆機器と、からなり、
前記ガス検知機能付き防爆型電源ユニットは、危険雰囲気が発生している状態を検知するガスセンサーに基づいて、前記非防爆機器に供給する前記バッテリーからの電源を遮断制御する手段を備えたことを特徴とする防爆型端末機器。
【請求項２】
前記非防爆機器は、携帯型の機器であることを特徴とする請求項１に記載の防爆型端末機器。
【請求項３】
操作端末機器を内部に収容することができる密封構造の容器に、
外部からの保護ガスを送入する保護ガス送入口と、容器内部の保護ガスを排出する保護ガス送出口とを備え、
前記保護ガス送入口から送り込まれた保護ガスにより容器内部の圧力を一定以上に保ち、外部の危険ガスの侵入を防止する内圧防爆構造にすると共に、
入出力処理装置の表示出力を透過させる画面透過性を有する面と、入力位置検出装置からの検出光を通過させる光路透過性を有する面と、
無線通信部の電波を通過させる電磁波透過性を有する面とを持つことを特徴とする防爆型端末機器。
【請求項４】
前記光路透過性を有する面は、前記容器の頂部の凹部位置に設けられ、前記検出光が前記光路透過性を有する面を通過して凹部位置にある遮蔽部材による入力位置を光学的に検出し、その検出した入力情報を前記入出力処理装置に伝えることを特徴とする請求項３に記載の防爆型端末機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防爆型端末機器に関するものであり、詳しくはプラントの制御、監視を行うプロセス制御システムにおいて、特に石油化学工場等の爆発性雰囲気を生成する恐れのある現場環境での操作、監視、点検、保全などの業務の効率化を図るための防爆手段を具現化できる防爆型端末機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工場やプラントの省人化に対応し、現場作業の効率化を図る手段として、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃ）等のモバイル携帯機器とＩＴ技術を利用した現場作業支援システムの導入が期待されている。
図８は、携帯端末を利用した制御システムと防爆エリアにおける端末の様子を示したものであり、制御用通信バス１１１に接続されたＦＣＳ（Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御手段１１２に、通信制御装置１１３を接続して携帯端末１１４を様々に制御する構成とし、危険領域の端末１１５には、制御する信号等を電気信号から光信号に変換して制御する構成にして、防爆エリアで使用する防爆規格適合端末として採用する。
【０００３】
しかし、危険場所で電気機器を使用する場合には、労働安全衛生法で定められた“電気機械器具防爆構造規格”の型式検定（略称：労検防爆）に合格した機器でなければ使用することはできない。
ここで、“危険場所”とは、図９に示すように、危険雰囲気の存在する時間及び頻度に応じて、０種場所、１種場所、２種場所に分類され（産業安全研究所技術指針）、危険ガスを生成又は取扱う各工場やプラントの安全管理責任者によって定められるものである。
このような危険場所での電気機器の使用可否をみると、電気機器が非防爆品である場合には、２種場所、１種場所、０種場所での使用はできず、労検防爆本安品であれば、非危険場所でも、２種場所、１種場所、０種場所での使用が認められている。
【０００４】
防爆構造規格には、耐圧防爆、内圧防爆、本質安全防爆などの技術的要求事項があるが、モバイル機器の場合、携帯性の観点から耐圧防爆、内圧防爆に比べ小型、軽量化の比較的容易な本質安全防爆規格への適合が必要になる。
本質安全防爆規格は、電気回路の動作電圧や電流を制限することにより、危険雰囲気で着火する電気エネルギーレベルを本質的に抑制する防爆構造規格である。
また、機器の回路故障時まで同様の要求をしている。
そのため、電圧制限や電流制限を目的とした部品は、冗長化する必要があり、回路規模の増大や部品点数の増加による機器の寸法、重量の増大及び製品コストを上げる原因となっている。
そのため、本質安全防爆規格適合モバイル機器が市場に普及していない状況にある。
【０００５】
一方、米国や欧州では２種場所（異常時にのみ危険雰囲気が生成される可能性ある場所）相当に適用する規格として、ＤｉｖｉｓｉｏｎＩＩやＴｙｐｅＮがある。
これらの規格は、機器の正常動作状態においてのみ、一定の防爆性能を要求している。そのため、本質安全防爆規格のように故障時まで考慮した機器設計をする必要がなく、回路構成やコストの面でモバイル機器への適用も比較的容易であることから、汎用ＰＤＡでＤｉｖｉｓｉｏｎＩＩに適合している製品もある。
【０００６】
又、非防爆機器を使用した防爆対策に関する先行技術として、危険場所における簡易防爆システム（特開２０００−０５９９８５号公報）がある。この技術は、非危険場所の商用電源またはバックアップ電源から隔壁を介して、危険場所に設置された電気機器用の電源回路に接続される構造になっており、非防爆の携帯機器への防爆対策としては適用することができないものである。
【０００７】
さて、非防爆電気機器を使用するとしても、図１０に示すように、先ず危険場所区分では、ガス検知器１２１で危険雰囲気が生成されていないことを確認した後に、非防爆電気機器１２２を使用することが従来から採用されている手法である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−０５９９８５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明した危険場所の認定は、プラントまたは工場の安全管理責任者の判断で危険雰囲気の生成部位からの距離や発生頻度、停滞時間に応じて０，１，２種場所の区分がされている。この区分は物理的に固定的なものであり、安全重視の観点からやや過剰な管理体制となっている場合が多く、一般に工場やプラントの広域に渡り危険場所が設定されている。そのため、構内の非危険場所エリアは狭く、現場作業用のモバイル機器として非防爆品を使用する場合もある限られた狭い範囲での使用となることから実用的ではない。そのため、現場作業用のモバイル機器としては防爆規格適合品が重要な要求事項になっている。
【００１０】
しかし、防爆規格適合機器は重量、寸法、コスト、操作性の面で技術的課題も多く、現状では安価で高機能な防爆モバイル機器が市場にない。そのため、化学プラント等の危険雰囲気を生成する環境においては現場支援システムの導入に踏み切れず、現場作業の業務効率改善が進んでいないという問題があった。
【００１１】
一方、モバイル機器メーカーにおいても防爆規格適合製品の開発に当たっては防爆構造設計及び、規格適合評価の長期化により、最新技術に追従した製品開発が難しく、市場投入時には既に製品が陳腐化することが懸念されている。そのため、投資効果の観点から防爆機器市場に参入するメーカーも少なく、より防爆モバイル機器市場が低迷する悪循環の状況となっている。
【００１２】
これらの背景から、現状の工場やプラントでは、主に２種場所において安全管理責任者の判断、承認により、非防爆機器とガス検知機を同時に携帯し、作業実施の都度、作業現場に危険性雰囲気が生成されていないかをガス検知器で予め確認して非防爆機器を使用する場合がある。しかし、この場合、２つの機器を同時に携帯して広い工場構内を移動する必要があり、更に各々の機器を作業場所の移動のたびに個別に操作する必要があるため、現場作業員の移動や操作に際しての負担が大きいという問題があった。具体的には、以下のような問題が挙げられる。
（ａ）ガス検知器と非防爆機器を別々に携帯して移動する場合の重量的な負担。
（ｂ）移動時の非防爆機器の電源の切り忘れによる安全確保上の問題。
（ｃ）ガス検知器の検出レベルに対する作業者の危険雰囲気の生成状態に関する認識の誤りや確認不備等による安全性確保上の問題。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するために、工場の現場作業者の移動や機器操作の負担を軽減し、効率的な作業環境を提供し、危険場所での高い安全性を確保し、安価に実現できることを目的とした防爆型端末機器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る防爆型端末機器は、次に示す構成にすることである。
【００１５】
（１）防爆型端末機器は、非防爆機器で使用されるバッテリーを備えたガス検知機能付き防爆型電源ユニットと、該ガス検知機能付き防爆型電源ユニットが備えるバッテリーに接続して電源の供給を受ける非防爆機器と、からなり、前記ガス検知機能付き防爆型電源ユニットは、危険雰囲気が発生している状態を検知するガスセンサーに基づいて、前記非防爆機器に供給する前記バッテリーからの電源を遮断制御する手段を備えたことである。
（２）前記非防爆機器は、携帯型の機器であることを特徴とする（１）に記載の防爆型端末機器。
【００１６】
（３）防爆型端末機器は、操作端末機器を内部に収容することができる密封構造の容器に、外部からの保護ガスを送入する保護ガス送入口と、容器内部の保護ガスを排出する保護ガス送出口とを備え、前記保護ガス送入口から送り込まれた保護ガスにより容器内部の圧力を一定以上に保ち、外部の危険ガスの侵入を防止する内圧防爆構造にすると共に、入出力処理装置の表示出力を透過させる画面透過性を有する面と、入力位置検出装置からの検出光を通過させる光路透過性を有する面と、無線通信部の電波を通過させる電磁波透過性を有する面とを持つことを特徴とする。
（４）前記光路透過性を有する面は、前記容器の頂部の凹部位置に設けられ、前記検出光が前記光路透過性を有する面を通過して凹部位置にある遮蔽部材による入力位置を光学的に検出し、その検出した入力情報を前記入出力処理装置に伝えることを特徴とする（３）に記載の防爆型端末機器。
【００１７】
このように、防爆型端末機器においては、非防爆機器で使用するバッテリーを別のユニットにおき、このユニットで危険雰囲気を検出するようにし、危険雰囲気であるときにはバッテリーからの電源供給を遮断させることで非防爆機器の所在が例え危険雰囲気の領域にあるとしてもその危険性を自動的に検知して火花による爆発を未然に防止することが可能になる。
【００１８】
又、防爆型端末機器においては、予め密封した容器内に操作端末機器を収納させると共に容器内に保護ガスを充填させ、所定の圧力を維持させるようにしたことで、外部の危険ガスの侵入を防止することで、携帯端末機器が危険雰囲気の領域に存在する場合でも危険ガスによる影響を受けることなく操作できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る防爆型端末機器の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明に係る第１の実施形態の防爆型端末機器は、１種場所、２種場所等の危険雰囲気が生成される危険場所で、安全に非防爆機器を使用可能にするために、ガス検知器と非防爆機器を機能的に一体化させ、危険雰囲気を検知すると非防爆機器の電源を自動的にＯＦＦする動作を有している。即ち、非防爆機器の動作電圧や動作電流による電気エネルギーや機器の動作温度による危険雰囲気に着火し爆発に至ることを防ぐものである。
【００２１】
このような機能を備えた防爆型端末機器１０は、図１に示すように、非防爆機器２１で使用されるバッテリー１２を備えたガス検知機能付き防爆型電源ユニット１１と、このガス検知機能付き防爆型電源ユニット１１が備えるバッテリー１２に接続して電源の供給を行う非防爆機器２１とからなる。
【００２２】
ガス検知機能付き防爆型電源ユニット１１は、非防爆機器用電源、所謂、バッテリー１２を備え、このバッテリー１２に直列に手動電源ＳＷ１３、自動電源ＳＷ１４を接続し、その自動電源ＳＷ１４を介して電源出力ポート１５ａ、１５ｂが非防爆機器２１に接続されている。
自動電源ＳＷ１４は、ガスセンサー１６の検出により開閉するスイッチであり、ガスセンサー１６からの信号を受信して制御する自動電源ＳＷ制御回路１７を備えた構成になっている。請求範囲でいう電源を遮断制御する手段は、自動電源ＳＷ制御回路１７である。
【００２３】
非防爆機器２１は、危険場所に携帯して現場作業を実施するために使用される非防爆モバイル端末である。
【００２４】
このような構成からなる防爆型端末機器において、ガス検知機能付防爆電源ユニット１１は、電源出力ポート１５ａ、１５ｂにより、非防爆機器２１に接続される。そして、バッテリー１２の電気エネルギーを自動電源ＳＷ１４、手動電源ＳＷ１３のＯＮ条件の場合のみ電源出力ポート１５ａ、１５ｂから非防爆機器２１に電源を供給される構造になっている。
【００２５】
このような構成からなる防爆型端末機器は、図２に示すように、危険雰囲気の領域に入ると、防爆型端末機器１０の非防爆機器２１への電源供給は自動的にＯＦＦされる。即ち、非危険場所では、防爆型端末機器１０の非防爆機器２１への電源供給は円滑に行われるが、危険雰囲気の領域に入るとガスセンサー１６がその危険領域であることを検出して、自動電源ＳＷ１４をＯＦＦにすることで、非防爆機器２１への電源の供給が遮断される。
【００２６】
次に、この防爆型端末機器の動作について、図３に示すフローチャートを参照して以下説明する。
【００２７】
先ず、ガス検知機能付き防爆電源ユニット１２と非防爆機器２１を接続し、ガス検知機能付き防爆電源ユニット１２の手動電源ＳＷ１３をＯＮする。
このとき、ガスセンサー１６が可燃性気体の濃度を測定し、ある一定以下の濃度である場合（可燃性気体検知信号ＯＦＦ）でかつ、自動電源ＳＷ制御回路１７の出力条件（一定時間以上可燃性気体検知信号がＯＦＦの場合：危険ガスが生成されていない状態）を満足するときに、自動電源ＳＷ１４がＯＮ状態となる。
そして、バッテリー１２の電気エネルギーが電源出力ポート１５ａ、１５ｂを介して非防爆機器２１に供給され、非防爆機器２１のモバイル機器への電源供給が可能になる。この状態で非防爆機器２１のモバイル機器は使用可能になる。
【００２８】
次に、非防爆機器２１が動作状態でガスセンサー１６がある一定以上の可燃性気体の濃度を検知すると、可燃性気体検知信号がＯＮになり、自動電源ＳＷ制御回路１７の出力は直ちにＯＦＦ状態となる。
そして、自動電源ＳＷ１４はＯＮ状態からＯＦＦ状態になり、その結果、電源出力ポート１５ａ、１５ｂから非防爆機器２１に供給されるバッテリー１２の電源が断たれるため、非防爆機器２１はＯＦＦし、動作を停止する（ステップＳＴ１１）。そのため、非防爆機器２１の動作電圧、動作電流、動作時温度等の要因で危険雰囲気に着火し爆発することを避けることができる。
【００２９】
更に、この状態でガスセンサー１６が可燃性気体検知信号をＯＦＦした状態に復帰しても、可燃性気体の無効時間がある一定時間（実施例においては１０分間）継続しないと自動電源ＳＷ制御回路１７の出力は再びＯＮ状態にならない（ステップＳＴ１２、ＳＴ１３）。これは、ある一定時間以上危険雰囲気が生成されていない条件で自動電源ＳＷ１４をＯＮする機能により、安全性を高めている。
【００３０】
そして、一定時間以上の危険ガス無効時間であるときには、自動電源ＳＷ１３をＯＮに制御することでバッテリー１２からの電源を供給できるようにする（ステップＳＴ１４）。
【００３１】
ステップＳＴ１２において、ガスセンサーで危険ガスを検知しているときには自動電源ＳＷ１４をＯＦＦに制御して、危険ガスが発生しているかを監視する（ステップＳＴ１５）。
【００３２】
また、非防爆機器２１を使用しない場合には自動電源ＳＷ１４に直列に接続された手動電源ＳＷ１３により、非防爆機器２１への電源供給を断ち、無駄なバッテリーエネルギーの消費を抑えることができる。
【００３３】
このように、２種場所におけるガス検知器と非防爆品の併用による運用について、本発明の防爆型端末機器を導入することにより、携帯性、操作性、機能性、安全性に優れた、現場作業支援ツールを提供することが可能になる。
【００３４】
又、これまで異常時のみ危険雰囲気が生成される２種場所においては、通常時の危険雰囲気が生成されていない状況においても基本的には”電気機械器具防爆構造規格”の型式検定に合格した”検定合格証”が機器に貼付されていなければ使用することはできなかった。そのため、工場内の広い範囲に渡って、機能的に制限された、重たく携帯性の悪い防爆機器を使用するしかなかった。しかし、本発明の防爆型端末機器１０はガス検知器と非防爆機器を組み合わせることで、労検防爆品に比べ、安価で、機能的に優れた防爆システムを実現することができる。そして工場内の広い範囲を占める従来の２種場所での使用を可能（工場内安全管理者の許可必要）にし、現場作業効率を向上させることができる。現場作業者は非防爆機器の携帯に際して従来のように、危険場所区分を意識することなく安心して作業現場を移動や保全作業等を行うことができる。
【００３５】
従来の固定的な危険場所の設定に対して安全管理する方法に対し、危険ガスを検知して機器の電源を自動的に遮断する機能により実質的安全管理が可能となる。実際の現場では非危険場所と危険場所の境界がしっかりと明示されていない場合もあることから、非防爆機器２１を携帯したまま危険場所に侵入してしまう場合も有り、実質的な安全管理の面で問題があったが、本発明の防爆型端末機器１０では危険ガスを検出するとモバイル機器は自動的に電源ＯＦＦすることから実質的な保全管理の観点からも有効である。
【００３６】
更に、非防爆機器２１として汎用ＰＤＡやタブレットＰＣとガス検知器を組み合せることにより、最新技術に追従した安価な簡易型防爆モバイル機器を実現可能である。汎用モバイル機器を利用するため、機種変更へも柔軟に対応でき、現場支援ツールのバーションアップ等に機敏に追従できる。
即ち、作業効率と安全性を両立しかつ安価に実現できる防爆型端末機器を提供することが可能になる。
【００３７】
次に、本発明に係る第２の実施形態の防爆型端末機器について、図面を参照して説明する。
【００３８】
第２の実施形態の防爆型端末機器は、非防爆機器のバッテリーをガス検知機能付き防爆型電源ユニットに設けることに加えて、非防爆機器と通信する機能を付加させたことで、ユニットの状態（正常、異常、自己診断結果）、情報（危険ガス検知データ）、警報などを非防爆機器の表示画面で確認することができる。
【００３９】
その構成は、図４に示すように、非防爆機器で使用されるバッテリーを備えたガス検知機能付き防爆型電源ユニット１１Ａと、このガス検知機能付き防爆型電源ユニット１２Ａが備えるバッテリーに接続して電源の供給を行う非防爆機器２１Ａとからなる。
【００４０】
ガス検知機能付き防爆型電源ユニット１１Ａは、非防爆機器用電源、所謂、バッテリー１２を備え、このバッテリー１２に直列に手動電源ＳＷ１３、バッテリー電圧／電流監視部１８、自動電源ＳＷ１４を接続し、その自動電源ＳＷ１４を介して電源出力ポート１５ａ、１５ｂが非防爆機器２１Ａに接続されている。
又、ガスセンサー１６は非防爆機器２１Ａと通信するＩ／Ｆ回路部１９に接続され、Ｉ／Ｆ回路部１９を介して非防爆機器２１Ａと通信ポート２０を介して通信を行う構成になっている。
自動電源ＳＷ１４は、ガスセンサー１６の検出により開閉するスイッチであり、ガスセンサー１６からの信号を受信して制御する自動電源ＳＷ制御回路１７を備えた構成になっている。
【００４１】
自動電源ＳＷ制御回路１７は、ガスセンサー１６からの検知信号、バッテリー温度監視部２２からの監視信号、バッテリー電圧／電流監視部１８からの監視信号に基づいて自動電源ＳＷ１４をＯＮ／ＯＦＦ制御するもので、その情報はＩ／Ｆ回路部１９に伝達される構成になっている。
【００４２】
非防爆機器２１Ａは、危険場所に携帯して現場作業を実施するために使用される非防爆モバイル端末であり、ユニット１２Ａに備えてあるバッテリー１２から電源が供給され、且つ管理ソフトウェアが内蔵されており、Ｉ／Ｆ回路部１９に繋がっている通信ポート２０を介して、様々なデータが更新され、表示画面上に表示される構成になっている。
【００４３】
このような構成からなる防爆型端末機器において、非防爆機器２１Ａとガス検知機能付き防爆型電源ユニット１２Ａ間でデータ転送を行うことにより、ガス検知機能付き防爆型電源ユニット１２Ａの状態（正常、異常、自己診断結果）、情報（危険ガス検知データ）、警報などを非防爆機器２１Ａの表示画面で確認することができる。
例えば、前回値とのガス濃度や発生時間帯などの差分情報やトレンドを表示したり、プラントの工程や時間帯におけるガス濃度のフィールドデータをデータベース化して、危険場所管理の品質を向上させることが期待できる。また、ガス検知器本体についても、従来品に対し、より高度な機能をもったインテリジェントなガス検知器を実現することも可能となる。
【００４４】
又、本願発明において、ガスセンサー１６とバッテリー１２の構成を分離させることにより、ガスセンサー１６の種類や非防爆機器２１Ａに応じた電源（バッテリー）と組み合わせて使用できるため、より汎用性の高い製品を実現できる。
【００４５】
また、変形例として、位置情報を取得するＧＰＳを備えた構成にすると、例えば、現場作業場所（位置）の危険ガスの発生状態をマッピングすることができる。このデータをもとに、従来の危険場所区分をより、実質的で精度の高い区分、及び安全管理が可能になる。
【００４６】
更に、非防爆機器２１ＡにＰＡＳ（プロセス制御システム）情報等のプラントのプロセス工程に関する情報をもたせることにより、危険雰囲気を発生させる工程にあるかどうかなどを事前に知る事が可能となり、ガスセンサー１６による危険雰囲気検知と合わせて、危険雰囲気の発生予報を事前に発報することもできる。
【００４７】
更なる変形例として、ガスセンサー１６の部分を現場据置き型にして、無線ＬＡＮやＰＨＳ回線により非防爆機器２１Ａと接続して非防爆機器２１Ａ自体の軽量化を図ることが可能になる。また、この構成の場合、現場据置き型のガスセンサーを複数の非防爆機器２１Ａで共用することになり、非防爆機器２１Ａの軽量化、携帯性を向上することもできる。
【００４８】
次に、本発明に係る第３の実施形態の防爆型端末機器について、図面を参照して説明する。
【００４９】
第３の実施形態の防爆型携帯端末機器は、図５に示すように、操作端末機器を内部に収容することができる密封構造の容器３１に、外部からの保護ガス３４を送入する保護ガス送入口３２と、容器３１内部の保護ガスを排出する保護ガス送出口３３とを備えたものであり、これは、保護ガス送入口３２から送り込まれた保護ガス３４により容器３１内部の圧力を一定以上に保ち、外部の危険ガスの侵入を防止する内圧防爆構造にしたものである。
【００５０】
この保護ガス送入口３２には、外部の保護ガス送出装置３５に接続され、容器３１内部の圧力を高めるために不燃性の保護ガス３４を注入する。
【００５１】
保護ガス送出口３３は容器３１内部の保護ガス３４を排出する穴であり、容器３１の内圧を高めるため保護ガス送入口３２に対し、極小さな穴寸法で形成されている。
【００５２】
そして、この容器３１には、入出力処理装置３６の表示出力を透過させる画面透過性を有する面３７と、入力位置検出装置３８からの検出光を通過させる光路透過性を有する面３９、４０と、無線通信部４１の電波を通過させる電磁波透過性を有する面４２とを備えた構成になっている。
画面透過性とは、端末機器の入出力処理装置３６の表示出力部４３の表示画面を透過して見ることができる性質を有するものであり、光路透過性とは入力位置検出装置３８の発光部４４からの入力検出光を透過することができる性質を有するものであり、電磁波透過性は無線通信部４１からの送信／受信電波を透過する性質を有するものである。
【００５３】
そして、この入力位置検出装置３８からの検出光を通過させる光路透過性を有する面３９、４０は、容器３１の頂部の凹部４６位置に設けられ、検出光が光路透過性を有する面３９を通過して凹部位置にある遮蔽部材（実施例の場合人の指）４５による入力位置を光学的に検出し、その検出した入力情報を入出力処理装置３６に伝える構成になっている。
【００５４】
入力位置検出装置３８は、入力位置検出光が遮断されたか否かを検出し入力位置を検出する光学方式を備えたもので、入力位置検出光を出す発光部４４を備え、光路透過性の面３９、４０に対峙した状態で配置されている。この発光部４４からの光が光路透過性の面３９を通過して、凹部４６の反対側にある入力位置検出光を受け取る受光部４７で受光される。
【００５５】
入出力処理装置３６は、非防爆の携帯端末であり、入力位置検出装置３８からの入力位置情報を取得する入力部４８と、入力部４８からの情報を演算処理し、表示出力部４３や無線通信部４１に情報を伝える処理部４９と、入出力処理装置３６の操作者に対して表示出力する表示出力部４３と、処理部４９で処理されたデータを電磁波を媒体にして送信或いは情報の受信を行う無線通信部４１とからなる。この表示出力部４３が容器３１の画面透過性を有する面３７に対峙した状態で配置され、無線通信部４１が電磁波透過性の面４２に対峙した状態で配置されている。
【００５６】
このような構成からなる防爆型端末機器においては、先ず、保護ガス送出装置３５から容器３１へ保護ガスを送り込み、容器３１内の内圧を外部より高め、容器３１外部の危険ガスが容器３１内部に侵入しないような内圧防爆構造を形成する。容器３１内部には入出力処置装置３６と入力位置検出装置３８が収納されており、入出力処理装置３６に表示される内容を容器３１の外部から画面透過性を有する面３７を介して透過して操作者は見ることができる。
ここで、入出力処理装置３６の表示出力部４３に入力要求を与える内容が表示された場合、操作者は、入力要求に対する応答を判断して表示画面から選択した応答ボタン等の表示部位の位置を容器３１の外部から入出力処理装置３６の表示出力部４３に向かって触れる。すると、入力位置検出装置３８は、操作者が入力要求に対して触れた入出力処理装置３６の表示出力部４３の位置を検出するために容器３１内部から光路透過性を有する面３９、４０を介して容器３１外部に検出光を走査することにより入力位置情報を検知する。
そして、入力位置情報を入出力処理装置３６に伝える。入出力処理装置３６は入力部４８を介して処理部４９で所望の演算処理を実行し、表示出力部４３や無線通信部４１に情報を送り、操作端末としての機能を実現する。
【００５７】
このように、本発明の防爆型端末機器は、安価で容易に入手できる汎用的な携帯端末を入出力処理装置３６として使用し、本発明の容器３１に収納することにより、安価でかつ操作性の優れた入力手段を具備した、内圧防爆構造の携帯型操作端末装置を提供することが可能となる。そのため、これまで可燃性雰囲気の存在する化学工場等の危険場所での巡視、点検、保守等の現場の保全作業の効率改善を安価に実現することが可能になる。
【００５８】
また、本質安全防爆構造の機器の場合、市場の技術動向に追従した製品を提供するには労検防爆への適合手続きに要する時間や開発、防爆規格適合申請手続きなどのコストがかかることから、非常に困難である。しかし、本発明の場合、入力処置装置として汎用製品を利用するため、市場の端末機器の技術動向に素早くかつ安価に追従することが可能であり、保守性に優れた現場作業支援用の防爆型操作端末を容易にかつ継続的に提供することができるのである。
【００５９】
次に、本発明に係る第４の実施形態の防爆型端末機器について、図面を参照して説明する。
【００６０】
本発明に係る第４の実施形態の防爆型端末機器は、内圧を高めて密封式構造の強化プラスチック容器内に光学式タッチパネルを備えた端末機器を収納した構造の防爆型端末機器である。この防爆型端末機器は、図６及び図７に示すように、操作端末機器を内部に収容することができる密封構造の強化プラスチック容器５１に、外部からの保護ガスを送入する保護ガス送入口５２と、強化プラスチック容器５１内部の保護ガス５３を排出する保護ガス送出口５４とを備えたものである。
これは、保護ガス送入口５２から送り込まれた保護ガス５３により強化プラスチック容器５１内部の圧力を一定以上に保ち、外部の危険ガスの侵入を防止する内圧防爆構造にしたものである。
【００６１】
この保護ガス送入口５２には、携帯型保護ガスボンベ５５に接続され、強化プラスチック容器５１内部の圧力を高めるために不燃性の保護ガス５３を注入する。
【００６２】
保護ガス送出口５４は強化プラスチック容器５１内部の保護ガス５３を排出する穴であり、強化プラスチック容器５１の内圧を高めるため保護ガス送入口５２に対し、極小さな穴寸法で形成されている。
【００６３】
そして、この強化プラスチック容器５１には、非防爆品であるタブレットＰＣ５８のタブレットＰＣ表示部５９の表示出力を透過させる画面透過性を有する面５５と、タッチパネル発光部６０からの検出光を通過させる光路透過性を有する面５６、５７と、を備えた構成になっている。
【００６４】
画面透過性とは、タブレットＰＣ５８のタブレットＰＣ表示部５９の光学式タッチパネル６１を透過して見ることができる性質を有するものであり、光路透過性とはタッチパネル発光部６０からの入力検出光を透過することができる性質を有するものである。
【００６５】
この強化プラスチック容器５１内には、画面透過性を有する面５５に備えた光学式タッチパネル６１、光路透過性を有する面５６にタッチパネル発光部６０、反対側の光路透過性を有する面５７にタッチパネル受光部６１、タッチパネル発光部６０に接続されたタッチパネルＩ／Ｆ回路６２、タッチパネルＩ／Ｆ回路６２に接続されタッチパネルインターフェースドライバ及びタッチパネルの操作を制御するアプリケーションソフトウェアを備えたタブレットＰＣ５８、内圧測定回路や電源、電源遮断回路からなる内圧防爆構造適合回路６３を備えた構造になっている。
【００６６】
そして、このタッチパネル発光部６０からの検出光を通過させる光路透過性を有する面５６、５７は、強化プラスチック容器５１の頂部の凹部位置に設けられ、検出光が光路透過性を有する面５６を通過して凹部位置にある遮蔽部材（例えば、指）による入力位置を光学的に検出し、その検出した入力情報をタッチパネルＩ／Ｆ回路６２を介してタブレットＰＣ５８に伝える構成になっている。
【００６７】
タッチパネル発光部６０及びタッチパネルＩ／Ｆ回路６２は、入力位置検出光が遮断されたか否かを検出し入力位置検出する光学方式を備えたもので、タッチパネル発光部６０が光路透過性を有する面５６に対峙した状態で配置されている。このタッチパネル発光部６０からの光が光路透過性を有する面５６を通過して、凹部の反対側にあるタッチパネル受光部６１で受光される。
【００６８】
このような構成の防爆型端末機器は、密閉構造の強化プラスチック容器５１内は携帯型保護ガスボンベ５５に封入された空気、窒素、炭酸ガス等の保護ガス５３が強化プラスチック容器５１内に送入され、強化プラスチック容器５１内の圧力を外気より高めることにより、外気の可燃性気体が強化プラスチック容器５１内に侵入することを防止する内圧防爆構をしている。
そして、この強化プラスチック容器５１内は、内圧防爆構造に適合するための内圧測定回路や電源遮断回路などの内圧防爆構造上要求される内圧防爆構造適合回路６３と非防爆品のタブレットＰＣ５８と光学式タッチパネル６１とタッチパネルＩ／Ｆ回路６２が収納されている。保護ガス送入口５２には携帯型保護ガスボンベ５５から容器５１内に送出されるガス圧を調節するバルブが設けられている。
【００６９】
強化プラスチック容器５１内に収納された、タブレットＰＣ５８の表示画面は強化プラスチック容器５１の画面透過性を有する面５５から透過して表示内容を見ることができる構造になっている。また、強化プラスチック容器５１内に収納された光学式タッチパネル６１は、タッチパネル発光部６０からの赤外線等のタッチ位置検出用スキャン信号がタッチパネルの横方向（Ｘ軸）、縦方向（Ｙ軸）に順次出力（スキャン）され、タブレットＰＣ表示部５９上を通り、対向するタッチパネル受光部６１に入力される。
このとき、操作者がこのタッチ位置検出用スキャン信号を遮る位置にタッチした場合、光学式タッチパネル６１はタッチされた位置信号（Ｘ、Ｙの座標信号）をタッチパネルＩ／Ｆ回路６２に出力する。タッチパネルＩ／Ｆ回路６２はタッチ位置信号をタブレットＰＣ５８の通信ポート（例えば、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ等）に応じて通信プロトコルに変換する。
プロトコル変換された信号は、タブレットＰＣ５８に入力され、タブレットＰＣ５８内のインターフェースドライバーを介して、タブレットＰＣ５８の表示画面上のタッチ位置を認識するとともに、タッチ位置に応じた応答動作を実行するアプリケーションソフトが駆動して、タッチした位置に応答する操作がなされる。
【００７０】
このようにして、保護ガス５３で加圧した強化プラスチック容器５１内に携帯端末機器であるタブレットＰＣ５８を装備した構成にし、入力手段であるタッチパネル操作はＸＹ方向からの光線の遮蔽状態で検出するようにしたことで、容器５１内部は保護ガス５３を充満させた密封状態にでき、危険雰囲気領域においても爆発性ガスによる影響を遮蔽した状態で操作できる。
【００７１】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明における防爆型端末機器は、非防爆機器で使用するバッテリーを別のユニットにおき、このユニットで危険雰囲気を検出するようにし、危険雰囲気であるときにはバッテリーからの電源供給を遮断させることで非防爆機器の所在が例え危険雰囲気の領域にあるとしてもその危険性を自動的に検知して火花による爆発を未然に防止できるという効果がある。
【００７２】
又、防爆型端末機器においては、予め密封した容器内に操作端末機器を収納させると共に容器内に保護ガスを充填させ、所定の圧力を維持させるようにしたことで、外部の危険ガスの侵入を防止することで、携帯端末機器が危険雰囲気の領域に存在する場合でも危険ガスによる影響を受けることなく操作できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の防爆型端末機器を略示的に示した構成図である。
【図２】防爆型端末機器の危険雰囲気における電源の状態を示した説明図である。
【図３】防爆型端末機器の動作を示したフローチャートである。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の防爆型端末機器を略示的に示した構成図である。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の防爆型端末機器を略示的に示した構成図である。
【図６】本発明に係る第４の実施形態の防爆型端末機器を略示的に示した構成図である。
【図７】図６の側面からみた側面図である。
【図８】従来技術における防爆制御システムと防爆エリアを示した説明図である。
【図９】従来技術における危険場所区分と端末機器（電気機器）の使用範囲を示した説明図である。
【図１０】従来技術におけるガス検知器と非防爆機器を併用した利用形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  防爆型端末機器
１１、１１Ａ  ガス検知機能付防爆型電源ユニット
１２  バッテリー
１６  ガスセンサー
１７  自動電源ＳＷ制御回路
２１、２１Ａ  非防爆機器
３１  容器
３２、５２  保護ガス送入口
３３、５４  保護ガス送出口
３４、５３      保護ガス
３５  保護ガス送出装置
３６  入出力処理装置
３７  画面透過性を有する面
３８  入力位置検出装置
３９  光路透過性を有する面
４０  光路透過性を有する面
４１  無線通信部
４２  電磁波透過性を有する面
４４  発光部
４６  凹部
４７  受光部
４８  入力部
４９  処理部
５６  光路透過性を有する面
５７  光路透過性を有する面
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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