(57)【要約】【課題】  比較的短い内部充填物離隔距離の小さなパッケージのフォトカプラを使用可能にして、消費電流を小さく維持しつつ、防爆構造要件を満足させることを目的としている。【解決手段】  流量計は危険場所に設置される一方、積算計等の計測器が非危険場所に設置されている。両者の間には、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、絶縁分離回路を介して、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、２段構成のフォトカプラPC1,PC2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絶縁分離する防爆用絶縁分離回路において、
前記本質安全防爆機器の安全保持器側に接続された１段目のフォトカプラと、
該１段目のフォトカプラと従属接続された２段目のフォトカプラとから構成して、
前記本質安全防爆機器からの出力信号を２段目のフォトカプラに結合して、これら従属接続のフォトカプラにより絶縁分離しつつ信号を伝達することを特徴とする防爆用絶縁分離回路。
【請求項２】
前記２段目のフォトカプラには、さらに別の１段又はそれ以上の段数のフォトカプラを従属接続して、前記本質安全防爆機器からの出力信号を最終段のフォトカプラに結合した請求項１に記載の防爆用絶縁分離回路。
【請求項３】
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に記載の防爆用絶縁分離回路。
【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絶縁分離する防爆用絶縁分離回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は、従来から用いられている一般的な電気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、本質安全防爆構造などの機器(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。このような分離のために用いられるフォトカプラは、防爆構造を満足する規定値のものを使用しなければならない。
【０００４】
一般的に電気回路の絶縁にフォトカプラを使用することは周知であるが、防爆構造を満足させるには、本質安全防爆構造の規格で要求される沿面距離・絶縁空間距離等を満足する必要がある。図３〜図５は、フォトカプラの沿面距離・絶縁空間距離を説明する図であり、各図はそれぞれフォトカプラの概略形状を示している。即ち、図３に矢印で示すようなフォトカプラの外部沿面距離、図４に矢印で示すような外部絶縁空間距離、及び図５に矢印で示すような内部充填物離隔距離が、いずれも規定の距離以上でなければならない。
【０００５】
しかし、その殆どのフォトカプラは、図５に示す内部充填物離隔距離を満足するものがない。また、防爆構造を適合する為に作られたフォトカプラも存在するが、その場合、物理的な距離を保持するのにパッケージの大きさも大きくなり、また、発光・受光素子間の距離を確保しなければならないので、それに伴い順電流も大きく取らなければならなく、消費電流が大きくなってしまうなどの問題がある。
【０００６】
そのため、電池で動作するような流量計の場合には、その電源容量も限られたものになるので、上述したような防爆構造要件を満足するフォトカプラは適さないのが現実である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、掛かる問題点を解決して、電池で動作するような電源容量の限られた流量計に使用する場合等において、比較的短い内部充填物離隔距離の小さなパッケージの汎用的なフォトカプラを使用可能にして、消費電流を小さく維持しつつ、防爆構造要件を満足させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
流量計(本質安全防爆機器)の入力段に、複数段の小さなパッケージのフォトカプラを挿入して使用することで、消費電流も抑えられ、同時に本質安全防爆構造も満足することができる。
【０００９】
本発明の防爆用絶縁分離回路は、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、前記安全保持器と前記本質安全防爆機器とを絶縁分離するものである。この絶縁分離回路は、本質安全防爆機器の安全保持器側に接続された１段目のフォトカプラと、該１段目のフォトカプラと従属接続された２段目のフォトカプラとから構成される。本質安全防爆機器からの出力信号は、２段目のフォトカプラに結合して、これら従属接続のフォトカプラにより絶縁分離しつつ信号を伝達する。
【００１０】
また、本発明の防爆用絶縁分離回路は、２段目のフォトカプラには、さらに別の１段又はそれ以上の段数のフォトカプラを従属接続して、本質安全防爆機器からの出力信号を最終段のフォトカプラに結合することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、それ自体で本質安全防爆構造を満足する特別なフォトカプラを使用する必要がなく、消費電流やパッケージの大きさも小さいものが選定できる為、比較的安価で小スペースな構成とすることが可能となり、部品の選択範囲が広がる。また、電池駆動の機器に採用しても電池の消費が少なく済むため実用的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明の防爆用絶縁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、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。
【００１３】
流量計の信号線(出力信号等)は、絶縁分離回路を介して、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、２段構成のフォトカプラPC1,PC2が挿入されている。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・開路故障は生じないものを使用する。
【００１４】
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は、絶縁分離回路の２段目のフォトカプラPC2に、入力トランジスタを介して入力される。さらに、この２段目のフォトカプラPC2を介して、パルス信号は、１段目のフォトカプラPC1に入力され、そして、それを介して安全保持器に伝達される。なお、絶縁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ZDを挿入することができる。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。
【００１５】
このように、例示の回路は、２段構成の従属接続フォトカプラを用いるものであるが、３段或いはそれ以上の従属接続のフォトカプラを用いることができる。このように複数段のフォトカプラにより絶縁分離回路を構成することにより、本質安全防爆上のあらゆる防爆等級（ia、ib）に対応することが可能となる。これによって、流量計の内部に存在するインダクタンスやキャパシタンスに蓄積された電気エネルギーが安全保持器側へ放出されなくなるので、インダクタンスやキャパシタンスは無視出来る値とすることが出来る。
【００１６】
本発明は、複数のフォトカプラを使用するものの、フォトカプラ自体は、本質安全防爆構造を満足するような特別なフォトカプラを使用する必要がなく、消費電流やパッケージの大きさも小さいものを選定することが可能となる。例えば、本質安全防爆機器の入力部(外部配線引込み部近傍)に防爆で要求される規定値（沿面距離・絶縁空間距離等）の1/3以上を満足するフォトカプラを、防爆等級に応じた段数設けることで、所望の防爆要求を満足することができる。
【００１７】
なお、例示の絶縁分離回路の最終段は、フォトトランジスタ出力としているが、これに代えて、フォトＭＯＳリレーを使用し、ＭＯＳ−ＦＥＴ出力とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の防爆用絶縁分離回路を例示する図である。
【図２】従来から用いられている一般的な電気的な絶縁分離の手法を説明する図である。
【図３】フォトカプラの外部沿面距離を説明するための図である。
【図４】フォトカプラの外部絶縁空間距離を説明するための図である。
【図５】フォトカプラの内部充填物離隔距離を説明するための図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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