(57)【要約】【課題】  危険場所で使用する機器は本質安全防爆規格を満足しなければならないので、回路規模が増加し、機器の寸法、重量、コストが増大してしまうという課題を解決する。【解決手段】  耐圧防爆構造規格を満足し、その一部が光透過面になった容器内に、前記光透過面から前記非防爆機器の表示部が見えるように非防爆機器を配置し、かつこの容器の外部から操作することによって前記非防爆機器に信号を伝達することができる操作手段を設けた。安価かつ高性能で操作性、可搬性に優れ、かつ危険場所で使用できる携帯機器を実現できる。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧防爆構造規格に適合し、その一部に光透過性の窓を有する容器と、
その表示部が前記容器外から前記窓を通して見ることができるように、前記容器の内部に配置された機器と、
前記容器の外部から操作することにより前記機器に信号を伝達することができる操作手段と、
を具備したことを特徴とする防爆型端末装置。
【請求項２】
前記機器は、ＣＦまたはＣＦ＋、ＳＤまたはＳＤＩＯまたは、ＵＳＢまたは、ＲＳ２３２Ｃまたは、ＩＥＥＥ１３９４または、ＩＤＥまたは、ＰＣＭＣＩＡまたはこれらを組み合わせたインターフェイスを有することを特徴とする請求項１記載の防爆型端末装置。
【請求項３】
前記機器に内蔵され、あるいは前記容器に内蔵されかつ前記機器に接続される無線通信部を有し、前記容器は少なくともその一部が電磁波を透過させる特性を有することを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の防爆型端末装置。
【請求項４】
前記無線通信部は、IEEE802.11aまたはIEEE802.11bまたは、IEEE802.11gまたは、IEEE802.15.4または、IrDA、UWB、または微弱電波無線または、簡易業務無線または、無線ページャーまたは、PDC方式または、PHSまたは、GSM方式または、CDMA方式または、TDMA方式または、W-CDMA方式または、その複数の組合せの機能を備えたことを特徴とする請求項３記載の防爆端末装置。
【請求項５】
前記機器は、非防爆性の機器であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項６】
前記光透過性の窓は、ガラスまたはプラスチック材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項７】
前記容器の材質は、硬質合成樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項８】
前記表示部は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイまたは無機ＥＬディスプレイまたはプラズマディスプレイまたは発光ダイオードディスプレイであるか、あるいはこれらのディスプレイを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項９】
前記操作手段は、前記容器に内蔵されかつその光路が前記容器の外部を通るように配置された発光部および受光部を有し、前記容器の外部を通る前記光路を遮ることにより、前記機器に信号を伝達するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項１０】
前記容器に凹部を形成し、この凹部の側面の対向する位置に光透過面を設け、これら光透過面のそれぞれに近接して前記発光部および前記受光部を配置するようにしたことを特徴とする請求項９記載の防爆型端末装置。
【請求項１１】
光路の方向を略９０度変えることができる２個の光学手段を有し、この光学手段によって前記発光部の出力光の光路を前記容器の外部に導き、また前記容器の内部に導入するようにしたことを特徴とする請求項９記載の防爆型端末装置。
【請求項１２】
前記２個の光学手段は一体になっていることを特徴とする請求項１１記載の防爆型端末装置。
【請求項１３】
前記容器に凹部を形成し、この凹部の側面に前記２個の光学手段を対向して設置するようにしたことを特徴とする請求項１１若しくは請求項１２記載の防爆型端末装置。
【請求項１４】
複数の前記光路を交差して配置し、これら交差点の光路を遮蔽することにより、複数の異なる信号を前記機器に入力するようにしたことを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【請求項１５】
前記交差点の近辺に、信号の種類を表す表示を配置したことを特徴とする請求項１４記載の防爆型端末装置。
【請求項１６】
前記発光部の出力光は、可視光あるいは赤外光であることを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれかに記載の防爆型端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油化学工場など爆発性雰囲気を生成するおそれのある環境で操作、監視、点検、保全などの業務を効率的に行うことができる防爆型端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場やプラントの省人化のために、ＰＤＡ(Personal Digital Assistance)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を導入して、現場作業の効率化を図るようになってきた。図５にこのようなプロセス制御システムの構成を示す。
【０００３】
図５において、ＦＣＳ(Field Control Station)５１，ＨＩＳ(Human Machine Interface Station)５２および携帯用端末サーバー５３１は制御用通信バス５４に接続される。ＦＣＳ５１はプロセス現場に設置されたセンサからプロセス量を取得し、バルブなどを制御する。オペレータはＨＩＳ５２を用いてプラントの制御、監視を行う。
【０００４】
ＨＩＳ５２、携帯用端末サーバー５３１および携帯端末通信制御装置５３２はイーサネットバス等（イーサネットは登録商標）の通信バス５５に接続される。ＦＣＳ５１は携帯端末サーバー５３１，携帯端末通信制御装置５３２、アンテナ５３３を経由して、無線で携帯端末５６にデータを送信し、また携帯端末５６から送信されたデータを受信する。
【０００５】
ＦＣＳ５１，ＨＩＳ５２、携帯端末サーバー５３１，携帯端末通信制御装置５３２および携帯端末５６は非危険場所に設置され、危険場所には防爆規格適合端末５８が設置される。防爆規格適合端末５８に送信する制御信号等は、電気／光変換器５７によって電気信号を光信号に変換してから送信する。
【０００６】
図６に、危険場所区分と電気機器の使用範囲を説明した図を示す。防爆の観点で考えると、プラントは非危険場所と危険場所に分類される。危険場所は、危険雰囲気の存在する時間および頻度に応じて２種場所、１種場所および０種場所の３種類に分けられる。これらの分類は、危険ガスの生成または取り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。図６中、６１は危険雰囲気の生成確率と停滞時間の割合を表し、６２は各場所に設置される電気機器を表す。
【０００７】
図６に示すように、非防爆品は非危険場所でのみ使用できる。危険場所で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に合格した電気機器でなければ使用することができない。
【０００８】
防爆構造規格には、耐圧防爆、内圧防爆、本質安全防爆があり、それぞれ技術的要求事項が規定されている。携帯端末の場合は、可搬性の観点から耐圧防爆、内圧防爆は採用し難たく、小型軽量化が可能な本質安全防爆規格に適合させることが必要になる。本質安全防爆とは、電気回路の動作電圧や電流を制御することにより、危険場所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。
【０００９】
米国や欧州では、異常時のみ危険雰囲気が生成される可能性がある場所である２種場所に適合する規格として、DivisionIIやTypeNがある。これらの規格は、電気機器が正常状態であるときのみ、一定の防爆性能を要求している。そのため、携帯端末を比較的容易にこれらの規格に適合させることができる。実際に、汎用ＰＤＡでこれらの規格に適合している製品が存在している。
【００１０】
しかし、日本では電気機器が故障時であっても電気エネルギーレベルを本質的に抑制することが求められている。そのため、電圧や電流を制限することを目的とした部品を冗長化しなければならない。そのため、回路規模の増大や部品点数の増加によって機器の寸法、重量が増大し、製品コストを上げる原因になっている。従って、本質安全防爆規格に適合した携帯端末が市場に普及していない。
【００１１】
特許文献１には、非防爆電気機器を使用して防爆対策を行う簡易防爆システムが記載されている。しかしながら、このシステムは非危険場所にある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の電源回路に電力を供給する構成になっており、非防爆の携帯端末には適用することができない。
【００１２】
非防爆機器を使用した防爆対策に関する先行技術文献としては、次のようなものがある。
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−０５９９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述したように、日本の本質安全防爆規格に適合させるためには、電圧や電流を制限する部品を冗長化しなければならないため部品点数が増加し、回路規模が増大する。そのため、機器の寸法や重量が増加し、また製品コストが高くなってしまう。そのため、本質安全防爆規格に適合した携帯端末が普及していないという課題があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、安価、高機能で操作性、可搬性に優れ、現場作業を効率化することができる防爆型携帯端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
耐圧防爆構造規格に適合し、その一部に光透過性の窓を有する容器と、
その表示部が前記容器外から前記窓を通して見ることができるように、前記容器の内部に配置された機器と、
前記容器の外部から操作することにより前記機器に信号を伝達することができる操作手段と、
を具備したものである。簡単に防爆型携帯端末を構成できる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記機器は、ＣＦまたはＣＦ＋、ＳＤまたはＳＤＩＯまたは、ＵＳＢまたは、ＲＳ２３２Ｃまたは、ＩＥＥＥ１３９４または、ＩＤＥまたは、ＰＣＭＣＩＡまたはこれらを組み合わせたインターフェイスを有したものである。インターフェイスが簡単になる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記機器に内蔵され、あるいは前記容器に内蔵されかつ前記機器に接続される無線通信部を有し、前記容器は少なくともその一部が電磁波を透過させる特性を有するようにしたものである。外部と通信できる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記無線通信部は、IEEE802.11aまたはIEEE802.11bまたは、IEEE802.11gまたは、IEEE802.15.4または、IrDA、UWB、または微弱電波無線または、簡易業務無線または、無線ページャーまたは、PDC方式または、PHSまたは、GSM方式または、CDMA方式または、TDMA方式または、W-CDMA方式または、その複数の組合せの機能を備えたものである。既存の無線通信手段を応用できる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、
前記機器は、非防爆性の機器を用いるようにしたものである。市販の機器を使用できる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、
前記光透過性の窓は、ガラスまたはプラスチック材で構成されているするようにしたものである。防爆型構造を実現できる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、
前記容器の材質として、硬質合成樹脂を使用したものである。簡単に容器を製作できる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の発明において、
前記表示部は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイまたは無機ＥＬディスプレイまたはプラズマディスプレイまたは発光ダイオードディスプレイであるか、あるいはこれらのディスプレイを組み合わせたものである。既存のディスプレイを使用できる。
【００２３】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発明において、
前記操作手段は、前記容器に内蔵されかつその光路が前記容器の外部を通るように配置された発光部および受光部を有し、前記容器の外部を通る前記光路を遮ることにより、前記機器に信号を伝達するようにしたものである。簡単に操作手段を実現できる。
【００２４】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、
前記容器に凹部を形成し、この凹部の側面の対向する位置に光透過面を設け、これら光透過面のそれぞれに近接して前記発光部および受光部を配置するようにしたものである。構成が簡単になる。
【００２５】
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の発明において、
光路の方向を略９０度変えることができる２個の光学手段を有し、この光学手段によって前記発光部の出力光の光路を前記容器の外部に導き、また前記容器の内部に導入するようにしたものである。構成が簡単になる。
【００２６】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、
前記２個の光学手段を一体化したものである。部品点数が少なくなる。
【００２７】
請求項１３記載の発明は、請求項１１若しくは請求項１２記載の発明において、
前記容器に凹部を形成し、この凹部の側面に前記２個の光学手段を対向して設置するようにしたものである。構成が簡単になる。
【００２８】
請求項１４記載の発明は、請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の発明において、
複数の前記光路を交差して配置し、これら交差点の光路を遮蔽することにより、複数の異なる信号を前記機器に入力するようにしたものである。複数の信号を入力できる。
【００２９】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、
前記交差点の近辺に、信号の種類を表す表示を配置したものである。操作しやすくなる。
【００３０】
請求項１６記載の発明は、請求項９乃至請求項１５のいずれかに記載の発明において、
前記発光部の出力光として、可視光あるいは赤外光を用いるようにしたものである。簡単に実現できる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
本発明では、耐圧防爆構造規格に適合した容器内に非防爆機器を配置し、外部から操作できる操作手段を用いてこの非防爆機器に信号を入力するようにした。
【００３２】
構成が簡単であり、安価でかつ操作性の優れた耐圧防爆構造の端末装置を製作することができるので、これまで可燃性雰囲気の存在する化学工場などの危険場所での巡視、点検、保守等現場における保全作業の効率改善を実現することが可能になるという効果がある。
【００３３】
また、容器内部に配置する機器は市販の汎用機器を利用することができるので、最新技術を用いた端末を素早くかつ安価に製作することができるという効果もある。そのため、保守性に優れた現場作業支援用の防爆型端末装置を容易にかつ継続的に提供することが可能になる。
【００３４】
さらに、容器内に無線通信部を配置することにより、プロセス制御システムその他と簡単に通信を行うことができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る防爆型端末装置の一実施例を示す構成図である。図１において、１は容器である。容器１は硬質合成樹脂製であり、耐圧防爆容器を構成している。１１はこの容器１の１つの面である。この面１１は電磁波を透過するように作られている。
【００３６】
１２は容器１の１部に作られた光透過面、１３も同じ光透過面である。光透過面１２は可視光を透過し、光透過面１３は可視光または赤外光を透過する。２１は容器１内に配置された非防爆機器であり、表示部を有している。この非防爆機器２１はその表示部が光透過面１２に対向する位置に配置されている。
光透過面１３は、耐圧防爆構造規格を満足する機械的強度と、所定の帯電防止特性を有する。光透過面１３は、ガラス、プラスチック材等で構成されている。
【００３７】
２４は容器１内に配置された操作入力検出部であり、一面が光透過面１３に対向する位置に配置されている。２３は付加機能部であり、非防爆機器２１の機能を付加する。２２はＩ／Ｆ回路であり、非防爆機器２１と操作入力検出部２４，付加機能部２３との間のインターフェイスを司る。２５は操作部であり、容器１の外にあり、光透過面１３に対向して配置されている。
【００３８】
次にこの実施例の各部を詳細に説明する。容器１は軽量で可搬性に優れた素材で作られており、下記に示す耐圧防爆構造規格で要求される要件を満たしている。すなわち、
熱的に安定な素材、構造を有していること。
容器内で爆発が発生しても、火炎が外部に逸走しないような密閉構造であること。
容器内での爆発や容器の落下による衝撃によって容器自体が破損し、容器内部の電気回路が露出して、その電気エネルギーが着火源となって外部の危険雰囲気に印可しないように、十分な強度と耐久性がある構造であること。
【００３９】
非防爆機器２１はＰＤＡやタブレットＰＣ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話などであり、下記の機能部を有している。
操作者に対して表示出力する表示出力部。
操作者からの操作信号を取得する操作入力部。
操作入力部からの情報を演算処理して表示出力部や無線通信部に情報を伝える処理部。
電磁波を媒体にして情報の送受信を行う無線通信部。
外部周辺機器に接続してデータ転送や制御を行う標準インターフェイス部。この標準インターフェイス部は汎用のＰＤＡやタブレットＰＣ等が備えているＣＦ（Compact Flash）またはＣＦ＋（Compact Flash Plus）、ＳＤ（Secure Digital）またはＳＤＩＯ（Secure Digital  Input Output）または、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）または、ＲＳ２３２Ｃまたは、ＩＥＥＥ１３９４または、ＩＤＥまたは、ＰＣＭＣＩＡまたはこれらを組み合わせたインターフェイス等の通信インターフェイス回路を備えている。
【００４０】
Ｉ／Ｆ回路２２は非防爆機器２１の標準インターフェイス部に接続してデータ転送や制御を実行する機能部と、非防爆機器２１の内蔵バッテリを外部電源から充電する際の接続部を有している。
【００４１】
操作入力検出部２４は、操作部２５の出力を光透過面１３を介して受信する。この受信信号はＩ／Ｆ回路２２を経由して非防爆機器２１に入力される。すなわち、操作部２５によって非防爆機器２１を操作する。
【００４２】
付加機能部２３は、Ｉ／Ｆ回路２２を介して入力された非防爆機器２１からのデータを処理して所望の機能を実現する。また、ＣＦ、ＳＤ、ＵＳＢなどの標準インターフェイスでＩ／Ｆ回路２２と接続することにより、ＣＦメモリカード、ＣＦ無線ＬＡＮカードなどが利用できる構造とする。
【００４３】
さらに、容易に機能の変更、拡張あるいは増設できる着脱可能な構造とする。付加機能の例としては、Bluetooth（登録商標）, PHS, ZigBee, USBなどの無線通信、カメラ、ＧＰＳ、ＲＦＩＤ、ＴＶチューナー、ラジオ、万歩計（登録商標）、傾きセンサ、振動計などの加速度計、温度センサがある。
【００４４】
この実施例では、耐圧防爆構造規格で作られた容器１内に非防爆機器２１，Ｉ／Ｆ回路２２，付加機能部２３，操作入力検出部２４を収納し、非防爆機器２１の表示部を光り透過面１２を介して見ることができるようにする。また、操作入力検出部２４，操作部２５，光透過面１３によって容器１の外部から操作入力を与えることができるようにする。
【００４５】
この操作入力はＩ／Ｆ回路２２を介して非防爆機器２１に入力される。非防爆機器２１はこの操作入力に基づいて所望の演算処理を実行し、その結果を自身の表示部に表示し、また内蔵した無線機器によって外部に出力する。この無線信号は電磁波透過面１１から外部に出力される。
【００４６】
図２に操作入力検出部２４と操作部２５の一例の構成を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、容器１の一部に凹部を設け、光透過面１３をこの凹部の側面に対向して設ける。操作部２５はこの凹部の底面であり、ボタンが表示されている。操作入力検出部２４はこの凹部を囲むように容器１の内部に配置されている。
【００４７】
２４１発光部、２４２は受光部であり、その発光面、受光面が光透過面１３に対向するように、操作入力検出部２４内に設置される。すなわち、発光部２４１の出力光は２つの光透過面１３を透過して受光部に入力される。指などの遮蔽部材３を操作部２５に置くと、この光路が遮断されて発光部２４１の出力光が受光部２４２に届かなくなり、遮蔽部材３が置かれたことを検出することができる。
【００４８】
なお、発光部２４１と受光部２４２を複数個並列に並べることにより、複数の入力に対応することができる。また、光路がクロスするように凹部の４側面に発光部２４１と受光部２４２を並べるようにすると、より多くの入力に対応させることができる。これらの場合、遮蔽部材の位置によって操作入力の値を変えることができる。
【００４９】
図３に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図３の左側は正面図、中央は正面内部構成図、右側は側面断面図である。本体正面には非防爆機器２１が収納されており、その表示部を光透過面１２を介して見ることができる。
【００５０】
操作部２５は容器１の外部にあり、容器１の外部から操作入力を与えることができる。Ｉ／Ｆ回路２２は非防爆機器２１の底部にあり、非防爆機器２１の標準Ｉ／Ｆと接続されている。
【００５１】
付加機能部２３には無線通信、カメラ、ＧＰＳがあり、Ｉ／Ｆ回路２２を通じて非防爆機器２１の標準Ｉ／Ｆに接続されている。付加機能部２３には、この他非接触式識別タグ読みとり装置などが容易に実装できる構造になっている。
付加機能部２３に設けた無線通信機能は、前記無線通信部は、IEEE802.11aまたはIEEE802.11bまたは、IEEE802.11gまたは、IEEE802.15.4または、Bluetooth（登録商標）または、IrDA（Infrared Data Association）、UWB(Ultra Wide Band 超広帯域無線)、または微弱電波無線または、簡易業務無線または、無線ページャーまたは、PDC方式（Personal Digital Cellular）または、PHS（Personal Handyphone System）または、GSM方式（Global System for Mobile Communications）または、CDMA方式（＝Code Division Mutiple Access＝符号分割多重方式）または、TDMA方式（＝Time Division Multiple Access＝時分割多元多重方式）または、W-CDMA方式（＝広帯域符号分割多重方式＝ Wide Code Division Multiple Access）または、その複数の組合せの機能を備えている。
【００５２】
このように、容器１内部に収納された各部を独立して着脱可能な構造とすることにより、操作者の用途に応じて必要な拡張機能を組み合わせることができる。また、Ｉ／Ｆ回路２２と非防爆機器２１を接続するコネクタの形状や通信規約を標準的な仕様とすることにより、非防爆機器２１を変更しても、設計変更することなく実装が可能になる。
【００５３】
図４に操作部２５，光透過面１３，操作入力検出部２４の構成の他の実施例を示す。なお、図１および図２と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４において、４はガラス製の光路部材である。発光部２４１の出力光はこの光路部材４に入射し、面４１で９０度光路を曲げられて面４２から出射し、面４３から再度入射して面４４で９０度光路を曲げられて受光部２４２に入射する。
【００５４】
面４２と４３の間に遮蔽部材３を置くことにより、操作入力を得ることができる。このようにすると、図２実施例に比べて実装部品点数を減らすことができる。
【００５５】
なお、２１は防爆性を有しない非防爆の機器としたが、防爆性を有する機器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】操作手段の一実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】操作手段の他の実施例を示す構成図である。
【図５】プロセス制御システムの構成図である。
【図６】危険場所を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  容器
１１  電磁波透過面
１２、１３  光透過面
２１  非防爆機器
２２  Ｉ／Ｆ回路
２３  付加機能部
２４  操作入力検出部
２４１  発光部
２４２  受光部
２５  操作部
３  遮蔽部材
４  光路部材
【図１】
2005276045.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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【図６】
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