(57)【要約】【課題】フィールド伝送器の測定動作に悪影響を及ぼすことなく必要なときにフィールド伝送器を駆動するのに必要な駆動電力を確実に供給できるフィールド伝送器を実現すること。【解決手段】  プロセス流体制御系を構成する配管に設けられ、必要に応じて一時的に駆動電力が供給されるフィールド伝送器において、前記フィールド機器の一部に、駆動電力を供給する手動発電機を取り出し可能に格納する格納部を有することを特徴とするもの。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体制御系を構成する配管に設けられ、必要に応じて一時的に駆動電力が供給されるフィールド伝送器において、
前記フィールド機器の一部に、駆動電力を供給する手動発電機を取り出し可能に格納する格納部を有することを特徴とするフィールド伝送器。
【請求項２】
前記手動発電機は、照明用発光素子を有することを特徴とする請求項１記載のフィールド伝送器。
【請求項３】
前記手動発電機は、充電可能な電池と、この電池の充電状況を検出して表示する充電検出表示手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のフィールド伝送器。
【請求項４】
前記フィールド機器は、プロセス流体制御系を制御するホスト機器との間で無線通信を行う無線通信部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のフィールド伝送器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド伝送器に関し、詳しくは、無線通信を行うように構成された伝送器における駆動電源に関するものである。
【０００２】
図７は、一般的なプロセス流体制御系の一例を示すブロック図である。プロセス流体が流れる配管１の一部には、上下流の圧力差からプロセス流量を測定するために、オリフィスプレート２と差圧式伝送器３が設けられている。このオリフィスプレート２の下流には、コントロールバルブの開閉を制御するバルブポジショナ４が設けられている。これら差圧式伝送器３およびバルブポジショナ４は、それぞれ２線式伝送路Ｗ１、Ｗ２を介してホスト機器５に接続されている。
【０００３】
ホスト機器５は、これら差圧式伝送器３およびバルブポジショナ４に電源を供給するとともに、プロセス値の受信、制御信号の送信、各部の設定、アラーム情報の監視などを行う。ホスト機器５としては、ＤＣＳ（Distributed Control System；分散制御システム）やＰＬＣ（Programmable Logic Controller；シーケンサ）などが用いられる。
【０００４】
オリフィスプレート２の上流には、差圧式伝送器６が設けられている。差圧式伝送器６は、たとえば電気、ガス、水道、下水道などのプラント設備や長大なパイプラインプラントなどにおいて、配管１内を流れるプロセス流体の圧力、温度、流量などの巡視点検用に設けられている現場指示計であり、作業員が巡回して指示値を確認するものである。
【０００５】
このような巡視点検用の差圧式伝送器６は、点検時のみに一時的に駆動電力を供給すればよいことから、２線伝送路代や敷設代などのコストを削減するために、２線式伝送路によるホスト機器５との接続は行われていない。
【０００６】
図８は差圧式伝送器６の構成例を示すブロック図である。センサモジュール６１は、配管１内を流れるプロセス流体の圧力、温度、流量などのプロセス量ＰＶを検出して測定部６２に出力する。
【０００７】
測定部６２は、マイクロプロセッサなどの演算手段やＲＡＭ, ＥＥＰＲＯＭなどの記録手段を有するものであり、センサモジュール６１で検出されたプロセス量をデジタルデータに変換するとともに、必要に応じて、たとえば補正処理やユーザー指定の％値などのスケーリング値換算、センサモジュール６１の制御や診断などを行う。
【０００８】
入出力インターフェース６３は、測定部６２の診断情報や測定部６２で演算された計測値やスケーリング値を外部に出力するための出力信号を生成するとともに、外部機器から設定される設定内容を測定部６２に転送入力する。なお、入出力インターフェース６３には、必要に応じてセンサモジュール６１や測定部６２とは別に演算手段や記録手段を設けられる。
【０００９】
表示部６４はＬＣＤなどで構成される外部指示計であり、測定部６２で演算された計測値やスケーリング値などを表示する。
【００１０】
電源部６５は、差圧式伝送器６の各部に駆動電力を供給するものであり、内蔵電池が用いられる。内蔵電池としては、太陽光・波・風・ガスなどの周辺環境のエネルギーを電気に変換するエネルギー変換部６６から充電可能な二次電池が用いられる。
【００１１】
特許文献１には太陽光などの周辺環境エネルギーを電気に変換するエネルギー変換部を備えたフィールド伝送器の構成例が記載され、特許文献２には手動発電機を組み込んだフィールド伝送器の構成例が記載されている。
【特許文献１】特表２００８−５００６５９号公報
【特許文献２】米国公開２００７−１６９５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、周辺環境エネルギーをエネルギー源として電気に変換するエネルギー変換部を備えたフィールド伝送器では、周辺環境エネルギー自体が比較的自然環境の影響を受けて変化することから、電源部６５の二次電池がいつでも必ず完全に充電されている保障はなく、作業員が巡回してきて指示値を確認したいにもかかわらず駆動電力が不足していることも考えられる。
【００１３】
一方、手動発電機を組み込んだフィールド伝送器では、作業員が巡回してきて指示値を確認したい場合に作業員が手動発電機を回転させることによりフィールド伝送器を駆動するのに必要な駆動電力を確実に発生させることができるが、手動発電機がフィールド伝送器本体に組み込まれているために、手動発電機の回転に伴う振動や揺れなどが機械的な雑音としてフィールド伝送器の測定動作に干渉して悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、フィールド伝送器の測定動作に悪影響を及ぼすことなく必要なときにフィールド伝送器を駆動するのに必要な駆動電力を確実に供給できるフィールド伝送器を実現することにある。
【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、
プロセス流体制御系を構成する配管に設けられ、必要に応じて一時的に駆動電力が供給されるフィールド伝送器において、
前記フィールド機器の一部に、駆動電力を供給する手動発電機を取り出し可能に格納する格納部を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィールド伝送器において、
前記手動発電機は、照明用発光素子を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のフィールド伝送器において、
前記手動発電機は、充電可能な電池と、この電池の充電状況を検出して表示する充電検出表示手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のフィールド伝送器において、
前記フィールド機器は、プロセス流体制御系を制御するホスト機器との間で無線通信を行う無線通信部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フィールド伝送器の測定動作に悪影響を及ぼすことなく、必要なときにフィールド伝送器を駆動するのに必要な駆動電力を確実に供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成説明図である。図１において、本発明に係る差圧式伝送器６の側面には外部から駆動電力を供給する電源入力コネクタＣＮｉｎが設けられるとともに、上面には差圧式伝送器６に電源入力コネクタＣＮｉｎを介して外部から駆動電力を供給するための手動発電機７を取り出し可能に格納する格納部８が設けられている。
【００２１】
差圧式伝送器６の設置現場に巡回してきた作業員は、格納部８の蓋を開けて手動発電機７を取り出し、差圧式伝送器６の電源入力コネクタＣＮｉｎと手動発電機７の電源出力コネクタＣＮｏｕｔを電源ケーブル９で接続する。そして、手動発電機７のハンドル７ａを回転させることにより、差圧式伝送器６を駆動するのに必要な駆動電力を発生させ、電源ケーブル９を介して差圧式伝送器６に供給する。
【００２２】
このように構成することにより、手動発電機７を手動駆動している状態では、差圧式伝送器６と手動発電機７は電源ケーブル９を介して接続されてはいるものの、機械的には完全に絶縁されているので、手動発電機がフィールド伝送器本体に組み込まれている従来の一体構造のように手動発電機の回転に伴う振動や揺れなどが機械的な雑音として差圧式伝送器６の測定動作に干渉して悪影響を及ぼす恐れはなく、安定した測定動作が得られる。
【００２３】
図２は図１で用いる手動発電機７の具体例を示す構成説明図である。作業員がハンドル７ａを回転させると、回転は内蔵されている歯車列７ｂにより増速され、歯車列７ｂの最終段に連結されている発電部７ｃのローターを高速回転させて駆動電力を発生させる。この駆動電力は、電源ケーブル９を介して差圧式伝送器６に供給される。
【００２４】
図３は発電部７ｃの具体例を示す構成説明図である。カップ状に形成されたマグネットローター７ｃ１の内周面には、永久磁石７ｃ２がＮ極とＳ極が交互になるように貼り付けられている。マグネットローター７ｃ１の内部には、等しい角度間隔で放射状に複数のコイル７ｃ３が固定配置されている。ハンドル７ａを回転させてこれらマグネットローター７ｃ１および永久磁石７ｃ２を高速回転させることにより、コイル７ｃ３には電磁誘導現象による起電力が生成されて交流発電が行われる。
【００２５】
図４は図１の具体例を示すブロック図であり、図１および図８と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００２６】
図４において、差圧式伝送器６には、図８の電源モジュール６５に代えて各部に駆動電力を供給する電源供給部６６が設けられている。この電源供給部６６には電源入力コネクタＣＮｉｎが接続されている。また、プロセス流体制御系を制御するホスト機器との間で無線通信を行う無線通信部６７も設けられているが、ホスト機器との間での無線通信を必要としない場合には設けなくてもよい。さらに、図示しない携帯型設定器との間で入出力インターフェース６３を介して設定信号や測定データの授受を行うためのコネクタ６８も設けられている。
【００２７】
手動発電機７において、交流発電部７ｃから出力される交流信号は、整流回路７ｄに入力されて直流に変換され、蓄電回路７ｅに入力されて電荷が蓄えられる。蓄電回路７ｅに蓄えられた電荷は、昇圧回路７ｆで所定の電圧に昇圧され、充電電池７ｇに蓄えられる。なお、充電電池７ｇに蓄えられる電力は保護回路７ｈによりモニタされている。保護回路７ｈは、充電電池７ｇに蓄えられる電力を調整するために、整流回路７ｄの駆動と停止を制御する。充電電池７ｇに蓄えられた電力は、電源ケーブル９を介して差圧式伝送器６の電源供給部６６に供給され、電源供給部６６から差圧式伝送器６の各部に供給される。
【００２８】
さらに、手動発電機７には、照明用発光素子７ｉが設けられるとともに、充電電池７ｇの充電電圧を監視して充電完了を作業員に視覚的または聴覚的に通知する充電監視通知部７ｊが設けられている。
【００２９】
差圧式伝送器６を含むフィールド機器の表示器の多くは、厳しい消費電力制限に基づく設計のため、バックライトが実装されていないことから、暗がりでは測定値を読み取ることが困難である。照明用発光素子７ｉが実装されていることにより、夜間や暗がりでの巡回点検作業時に懐中電灯などの光源を別途携帯する必要はなく、効率よく作業を行うことができる。
【００３０】
また、充電監視通知部７ｊを実装することにより、無駄な過充電を防止できる。通知手段としては、ブザー、ＬＥＤ、ＬＣＤなどを用いることができる。これら通知手段を、フィールド機器側に設けてもよい。
【００３１】
なお、これら照明用発光素子７ｉおよび充電監視表示部７ｊは、必要に応じて設けるようにしてもよい。
【００３２】
上記実施例では手動発電機７が手回し構造の例を示したが、これに限るものではなく、たとえば図５に示すようなグリップ構造にしてもよい。図５は、手回しハンドル７ａをグリップ１０ａに置き換えた手動発電機１０の構成例であって、グリップ１０ａの可動範囲は９０°未満とし、一端はねじ１０ｂにより内蔵の歯車１０ｃと結合されている。ばね１０ｄはグリップ１０ａと発電機本体の間に取り付けられている。グリップ１０ａをばね１０ｄを押す方向に握ると、ねじ１０ｂと結合されている歯車１０ｃと歯車１０ｅがかみ合い、歯車１０ｅが発電部10ｆを回転させる。ばね１０ｄの復元力でグリップ１０ａが元に戻る方向では歯車１０ｃと歯車１０ｅはかみ合わず、歯車１０ｅは回転しない。
【００３３】
図６は、手動発電機１１自体を振ることで発電する構成例である。手動発電機１１を上下に振ると、内蔵されている可動式磁石１１ａが上下に動く。手動発電機１１の内部にはコイル１１ｂが固定されていて、磁石１１ａがコイル１１ｂ内を横切るとき、電磁誘導現象により起電力が発生して発電が行われる。
【００３４】
なお、上記実施例では差圧式伝送器の例について説明したが、本発明は各種のフィールド機器にも適用できるものである。
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、手動発電機を組み込んだフィールド伝送器のように測定動作に悪影響を及ぼすことなく、また太陽電池や風力発電などのように周辺環境条件の影響を受けることなく、必要なときにフィールド伝送器を駆動するのに必要な駆動電力を確実に供給できるフィールド伝送器が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】図１で用いる手動発電機７の具体例を示す構成説明図である。
【図３】発電部７ｃの具体例を示す構成説明図である。
【図４】図１の具体例を示すブロック図である。
【図５】手動発電機の他の構成説明図である。
【図６】手動発電機の他の構成説明図である。
【図７】一般的なプロセス流体制御系の一例を示すブロック図である。
【図８】差圧式伝送器６の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
６  差圧式伝送器（フィールド機器）
６６  電源供給部
６７  無線通信部
６８  コネクタ
７  手動発電機
７ａ  ハンドル
７ｂ  歯車列
７ｃ  発電部
７ｄ  整流回路
７ｅ  蓄電回路
７ｆ  昇圧回路
７ｇ  充電電池
７ｈ  保護回路
７ｉ  照明用発光素子
７ｊ  充電監視通知部
８  格納部
９  電源ケーブル
【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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