特開2021-77821(P2021-77821A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-77821(P2021-77821A)
(43)【公開日】2021年5月20日
(54)【発明の名称】通信機器
(51)【国際特許分類】
   H05K 5/03 20060101AFI20210423BHJP
   G05B 19/05 20060101ALI20210423BHJP
【FI】
   H05K5/03 B
   G05B19/05 N
   G05B19/05 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2019-205317(P2019-205317)
(22)【出願日】2019年11月13日
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】籠浦 守
(72)【発明者】
【氏名】古澤 直樹
(72)【発明者】
【氏名】深尾 直之
(72)【発明者】
【氏名】津金 宏行
【テーマコード(参考)】
4E360
5H220
【Fターム(参考)】
4E360AB01
4E360BA08
4E360BA11
4E360BD05
4E360CA02
4E360EA27
4E360EC11
4E360EC12
4E360FA08
4E360FA12
4E360GA11
4E360GA32
4E360GA42
4E360GB21
4E360GB95
5H220BB05
5H220CC02
5H220CX05
5H220JJ04
5H220JJ17
(57)【要約】      (修正有)
【課題】本質安全防爆対応と本質安全防爆非対応を容易に切り替え可能な通信機器を提供する。
【解決手段】通信機器1は、筐体10の内部に設けられ、フィールド機器と上位のホスト装置との通信を中継する通信回路と、筐体10の内部に設けられ、フィールド機器に電源電圧を供給するための給電モジュール16を着脱自在に装着可能なコネクタ17と、給電モジュール16をコネクタ17に装着するために筐体10に設けられた開口10aを塞ぐように、筐体10に装着可能な蓋11bとを備える。給電モジュール16をコネクタ17に装着するときに使用される蓋11bの他に、給電モジュール16をコネクタ17に装着しないときに使用される蓋が用意される。2種類の蓋は、色、表記、形状の3つの特徴のうち少なくとも1つが異なる。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体の内部に設けられ、フィールド機器と上位のホスト装置との通信を中継するように構成された通信回路と、
前記筐体の内部に設けられ、前記フィールド機器に電源電圧を供給するための給電モジュールを着脱自在に装着可能なコネクタと、
前記給電モジュールを前記筐体の内部のコネクタに装着するために前記筐体に設けられた開口を塞ぐように、前記筐体に装着可能な蓋とを備えることを特徴とする通信機器。
【請求項2】
請求項1記載の通信機器において、
前記蓋は、前記給電モジュールを前記コネクタに装着しないときに使用される第1の蓋と、前記給電モジュールを前記コネクタに装着するときに使用される第2の蓋の2種類が用意され、
前記第1の蓋と前記第2の蓋とは、色、表記、形状の3つの特徴のうち少なくとも1つが異なることを特徴とする通信機器。
【請求項3】
請求項2記載の通信機器において、
前記第1の蓋は、前記コネクタに前記給電モジュールが装着されている状態で第1の蓋と前記筐体とが嵌合することを阻む突起が設けられていることを特徴とする通信機器。
【請求項4】
請求項2記載の通信機器において、
前記第2の蓋は、前記給電モジュールと一体で、前記コネクタに前記給電モジュールが装着されたときに前記筐体と嵌合することを特徴とする通信機器。
【請求項5】
請求項2記載の通信機器において、
前記第2の蓋は、前記給電モジュールとワイヤで連結され、前記コネクタに前記給電モジュールが装着され、前記ワイヤが前記筐体の内部に収納された後に、前記筐体と嵌合可能であることを特徴とする通信機器。
【請求項6】
請求項2記載の通信機器において、
前記第2の蓋は、前記コネクタに装着された前記給電モジュールの少なくとも一部が透視可能な材料からなることを特徴とする通信機器。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信機器において、
前記蓋が前記筐体に装着されていないときに、前記通信機器の電源を遮断するように構成されたスイッチをさらに備えることを特徴とする通信機器。
【請求項8】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信機器において、
前記蓋が前記筐体に装着されていないときに、前記給電モジュールから前記フィールド機器への電源供給を遮断するように構成されたスイッチをさらに備えることを特徴とする通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィールド機器と上位のホスト装置との通信を中継する通信機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
通信機器を利用することで現場のフィールド機器の状態監視や設定調整作業等を、計器室等の遠隔地にある機器管理システムから行うことが可能となってきている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
従来は、機能の有無や使用状況に応じて、本質安全防爆対応の通信機器と本質安全防爆非対応の通信機器とをそれぞれ用意する必要があった。本質安全防爆対応の通信機器は、可燃性ガスなどが存在する危険場所で使用することが可能であるが、電気の制限が必要な事からフィールド機器への給電機能を搭載することができない。同じ通信機器を用いて、制御システムから取り外されているなど、給電が無いフィールド機器を調整・設定する際には、フィールド機器への給電装置を別途使用する必要がある。
【0004】
一方、本質安全防爆非対応の通信機器をプラント運転中に使用することはできない。ただし、本質安全防爆非対応の通信機器は、フィールド機器への給電機能を搭載することが可能で、その給電機能を用いて、給電されていないフィールド機器の調整・設定を容易に行うことが可能である。
以上のように従来は、本質安全防爆対応の通信機器と、フィールド機器への給電機能を持つ本質安全防爆非対応の通信機器とは別々に用意する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第5886714号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本質安全防爆対応と本質安全防爆非対応の給電機能付きを容易に切り替え可能な通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の通信機器は、筐体の内部に設けられ、フィールド機器と上位のホスト装置との通信を中継するように構成された通信回路と、前記筐体の内部に設けられ、前記フィールド機器に電源電圧を供給するための給電モジュールを着脱自在に装着可能なコネクタと、前記給電モジュールを前記筐体の内部のコネクタに装着するために前記筐体に設けられた開口を塞ぐように、前記筐体に装着可能な蓋とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の通信機器の1構成例において、前記蓋は、前記給電モジュールを前記コネクタに装着しないときに使用される第1の蓋と、前記給電モジュールを前記コネクタに装着するときに使用される第2の蓋の2種類が用意され、前記第1の蓋と前記第2の蓋とは、色、表記、形状の3つの特徴のうち少なくとも1つが異なる。
【0008】
また、本発明の通信機器の1構成例において、前記第1の蓋は、前記コネクタに前記給電モジュールが装着されている状態で第1の蓋と前記筐体とが嵌合することを阻む突起が設けられている。
また、本発明の通信機器の1構成例において、前記第2の蓋は、前記給電モジュールと一体で、前記コネクタに前記給電モジュールが装着されたときに前記筐体と嵌合することを特徴とするものである。
また、本発明の通信機器の1構成例において、前記第2の蓋は、前記給電モジュールとワイヤで連結され、前記コネクタに前記給電モジュールが装着され、前記ワイヤが前記筐体の内部に収納された後に、前記筐体と嵌合可能であることを特徴とするものである。
また、本発明の通信機器の1構成例において、前記第2の蓋は、前記コネクタに装着された前記給電モジュールの少なくとも一部が透視可能な材料からなることを特徴とするものである。
また、本発明の通信機器の1構成例は、前記蓋が前記筐体に装着されていないときに、前記通信機器の電源を遮断するように構成されたスイッチをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の通信機器の1構成例は、前記蓋が前記筐体に装着されていないときに、前記給電モジュールから前記フィールド機器への電源供給を遮断するように構成されたスイッチをさらに備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、本質安全防爆対応を阻害する最小の回路部品である給電モジュールを着脱可能にすることにより、本質安全防爆対応と本質安全防爆非対応とを容易に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、本発明の第1の実施例に係る通信機器の外観図である。
図2図2は、本発明の第1の実施例に係る通信機器の電気的な接続を示すブロック図である。
図3図3は、本発明の第1の実施例に係る通信機器に給電モジュールを装着した例を示す図である。
図4図4は、本発明の第1の実施例に係る通信機器に給電モジュールを装着する様子を示す図である。
図5図5は、本発明の第1の実施例における本質安全防爆非対応の蓋と給電モジュールの別の例を示す図である。
図6図6は、本発明の第1の実施例における本質安全防爆非対応の蓋と給電モジュールの別の例を示す図である。
図7図7は、本発明の第1の実施例に係る通信機器に給電モジュールを装着した別の例を示す図である。
図8図8は、本発明の第1の実施例における本質安全防爆対応の蓋の例を示す図である。
図9図9は、本発明の第2の実施例に係る通信機器に給電モジュールを装着する様子を示す図である。
図10図10は、本発明の第2の実施例に係る通信機器に給電モジュールを装着した例を示す図である。
図11図11は、本発明の第2の実施例に係る通信機器の電気的な接続を示すブロック図である。
図12図12は、本発明の第2の実施例における本質安全防爆非対応の蓋の別の例を示す図である。
図13図13は、本発明の第2の実施例における本質安全防爆非対応の蓋の別の例を示す図である。
図14図14は、本発明の第2の実施例における本質安全防爆対応の蓋の例を示す図である。
図15図15は、本発明の第2の実施例に係る通信機器に本質安全防爆対応の蓋を装着した例を示す図である。
図16図16は、本発明の第2の実施例に係る通信機器の電気的な接続の別の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
[第1の実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る通信機器の外観図である。通信機器1は、筐体10と、後述のように給電モジュールを筐体10の内部のコネクタに装着するために筐体10に設けられた開口を塞ぐように、筐体に装着可能な蓋とを備えている。蓋には、本質安全防爆対応の蓋11aと、後述する本質安全防爆非対応の蓋とがある。
【0012】
図2は通信機器1の電気的な接続を示すブロック図である。通信機器1は、例えば圧力発信機やポジショナ等のフィールド機器であるHART(Highway Addressable Remote Transducer)デバイス2と接続するための端子12と、HARTデバイス2との通信を制御する通信部13と、周波数信号とデジタル信号との変換処理を実行する変復調部14と、ホスト装置3との無線通信を制御する通信部15と、HARTデバイス2に電源電圧を供給するための給電モジュール16を着脱自在に装着可能なコネクタ17と、通信機器1の電源である電池18とを備えている。通信部13,15と変復調部14とは、HARTデバイス2と上位のホスト装置3との通信を中継する通信回路を構成している。
【0013】
通信機器1は、端子12およびHART信号線20,21を介してHARTデバイス2と接続される。通信部13は、HARTデバイス2から送出された4〜20mA電流信号に重畳されている周波数信号を取り出す。変復調部14は、通信部13によって取り出された周波数信号をデジタル信号に変換する。通信部15は、変復調部14によって得られたデジタル信号をホスト装置3に送信する。
【0014】
また、通信部15は、ホスト装置3から送信されたデジタル信号を受信する。変復調部14は、通信部15によって受信されたデジタル信号を周波数信号に変換する。通信部13は、変復調部14によって得られた周波数信号を4〜20mA電流信号に重畳させ、端子12を介してHART信号線20,21に送り出す。
【0015】
こうして、通信機器1を介してHARTデバイス2とホスト装置3とを接続することができ、HARTデバイス2の状態をホスト装置3で監視したり、ホスト装置3からHARTデバイス2の設定作業を行ったりすることが可能となる。
【0016】
次に、本実施例の特徴について説明する。通信機器1の動作に必要な電源電圧は、通信機器1に内蔵された電池18から供給される。
一方、通信機器1を給電機能付き(本質安全防爆非対応)の機器として使用する場合、通信機器1のコネクタ17に給電モジュール16を装着し、この給電モジュール16から端子12およびHART信号線20,21を介してHARTデバイス2に電源電圧を供給することが可能である。給電モジュール16は、防爆対応の1次電池である。
【0017】
図3は通信機器1に給電モジュール16を装着した様子を示す図である。なお、図3では、構造を見易くするために、筐体10の内部を透視して記載している。
コネクタ17は、基板19上に搭載されている。図3では図示していないが、基板19上には、端子12と通信部13,15と変復調部14と電池18とが搭載されている。
【0018】
図4に示すように、本質安全防爆非対応の蓋11bは、給電モジュール16と一体になっている。コネクタ17の給電モジュール16との結合面と向かい合う筐体10の面(図3図4では上面)には、給電モジュール16を装着するための開口10aが設けられている。この開口10aから給電モジュール16を筐体10の内部に入れてコネクタ17に装着すると、蓋11bは筐体10と嵌合し、図3に示した状態となる。
このように、本質安全防爆非対応の蓋11bは、給電モジュール16の装着時のみ使用可能となっている。
【0019】
蓋11bは、本質安全防爆対応の蓋11aと色を変えたり、上面に例えば「非本安」と記載したりすることにより、本質安全防爆非対応であることが一目で分かるようにしてもよい。
【0020】
また、図4の例では、蓋11bと給電モジュール16とが完全に一体となった例を示しているが、図5に示すように蓋11bと給電モジュール16とがワイヤ30で連結されていてもよい。この場合には、通信機器1のコネクタ17に給電モジュール16を装着し、ワイヤ30を筐体10の内部に収納した後に、蓋11bを筐体10と嵌合させる。これにより、図3と同様の状態となる。
【0021】
また、コネクタ17に装着された給電モジュール16の少なくとも一部が透視可能なように、蓋11bを例えば透明な樹脂からなるものとしてもよい(図6)。上記と同様に、通信機器1の筐体10の開口10aから給電モジュール16を筐体10の内部に入れてコネクタ17に装着した後に、蓋11bを筐体10と嵌合させる。蓋11bを筐体10と嵌合させると、図7に示すように透明な蓋11bを通して給電モジュール16の上面が見える。給電モジュール16の上面に、例えば「非本安」と記載しておくことにより、本質安全防爆非対応であることが一目で分かるようになっている。
【0022】
一方、図8に示すように、本質安全防爆対応の蓋11aには、コネクタ17に給電モジュール16が装着されている状態で蓋11aと筐体10とが嵌合することを阻む突起111が設けられている。具体的には、蓋11aを筐体10と嵌合させたときに隠れる下面に突起111が設けられている。したがって、通信機器1のコネクタ17に給電モジュール16が装着されているときには、突起111が給電モジュール16と当たってしまうので、蓋11aを筐体10と嵌合させることはできない。コネクタ17に給電モジュール16が装着されていないときに、蓋11aを筐体10と嵌合させると、図1に示した状態となる。
このように、本質安全防爆対応の蓋11aは、給電モジュール16の未装着時のみ使用可能となっている。
【0023】
蓋11aと蓋11bとは、色、表記、形状の3つの特徴のうち少なくとも1つが異なる。図8に示したように蓋11aは、蓋11bと形状が異なるが、さらに蓋11bと色を変えたり、上面に例えば「本安」と記載したり、FM Approvals承認を受けたことを示すマークを記載したり、ATEX指令に適合していることを示すマークを記載したりすることにより、本質安全防爆対応であることが一目で分かるようにしてもよい。
【0024】
以上のように、本実施例の通信機器1では、本質安全防爆対応を阻害する最小の回路部品である給電モジュール16を着脱可能にすることにより、本質安全防爆対応と本質安全防爆非対応とを容易に切り替えることができる。
また、本実施例では、本質安全防爆対応の蓋11aと本質安全防爆非対応の蓋11bの色や表記、または形状を変えることにより、通信機器1が本質安全防爆対応の状態か本質安全防爆非対応の状態かを容易に識別することができる。
【0025】
また、本実施例では、図3図8に示した構造を採用することにより、本質安全防爆対応の状態であることを明示しながら本質安全防爆非対応の状態になっていたり、本質安全防爆非対応の状態であることを明示しながら本質安全防爆対応の状態になっていたりすることを防ぐことができる。
【0026】
[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。本実施例では、図9に示すように基板19上のコネクタ17と隣接する位置に、スイッチ31のハウジング32が設けられ、このハウジング32の上面に接点33,34が設けられている。
これに対応して、本質安全防爆非対応の蓋11bの下面には突起112が設けられ、蓋11bが筐体10と嵌合したときにハウジング32の上面と接する突起112の下面には、金属板113が設けられている。
【0027】
図10に示すように、筐体10の開口10aから給電モジュール16と突起112とを筐体10の内部に入れて給電モジュール16をコネクタ17に装着し、蓋11bを筐体10と嵌合させたとき、突起112の下面はスイッチ31のハウジング32の上面と接触し、金属板113が接点33,34と接触する。
【0028】
図11は本実施例の通信機器1の電気的な接続を示すブロック図である。本実施例では、スイッチ31は、電池18と通信機器1の回路との間に設けられている。図9のように筐体10に蓋11bを装着していない場合、スイッチ31の接点33,34が開いているので、電池18から通信部13,15と変復調部14とに電源電圧を供給することはできず、通信機器1の電源を入れることはできない。上記のように、蓋11bを筐体10と嵌合させると、スイッチ31の接点33,34が金属板113によって短絡し、電池18からスイッチ31を介して通信部13,15と変復調部14とに電源電圧が供給される。これにより、通信機器1の電源をオンにすることが可能となる。
【0029】
図9図10の例では、図3図4に示した蓋11bに突起112と金属板113とを追加した例で説明したが、図5に示した蓋11bに図12に示すように突起112と金属板113とを追加してもよいし、図6図7に示した蓋11bに図13に示すように突起112と金属板113とを追加してもよいことは言うまでもない。
【0030】
本質安全防爆対応の蓋11aについても、図14に示すように下面に突起112と金属板113とが設けられている。
図15は、蓋11aを筐体10と嵌合させた状態を示している。蓋11bの場合と同様に、蓋11aを筐体10と嵌合させると、スイッチ31の接点33,34が金属板113によって短絡し、電池18からスイッチ31を介して通信部13,15と変復調部14とに電源電圧が供給される。
【0031】
上記の例では、蓋11aまたは11bが筐体10に装着されていない場合、通信機器1の電源が入らない構成としたが、給電機能を使用することができない構成としてもよい。この場合の通信機器1の電気的な接続を図16に示す。図16の例では、スイッチ31は、端子12とコネクタ17との間に挿入されている。
【0032】
給電モジュール16をコネクタ17に装着し、蓋11bを筐体10と嵌合させたとき、スイッチ31の接点33,34が金属板113によって短絡すると、給電モジュール16から端子12およびHART信号線20,21を介してHARTデバイス2に電源電圧が供給される。
【0033】
図13に示した例では、給電モジュール16と蓋11bとが分離しているので、給電モジュール16をコネクタ17に装着した後で、蓋11bを筐体10に装着するが、蓋11bが筐体10に装着されていない状態では、スイッチ31がオフになっているので、給電モジュール16からHARTデバイス2に電源電圧を供給することはできない。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明は、フィールド機器と上位のホスト装置との通信を中継する通信機器に適用することができる。
【符号の説明】
【0035】
1…通信機器、2…HARTデバイス、3…ホスト装置、10…筐体、11a,11b…蓋、12…端子、13,15…通信部、14…変復調部、16…給電モジュール、17…コネクタ、18…電池、19…基板、30…ワイヤ、31…スイッチ、32…ハウジング、33,34…接点、111,112…突起、113…金属板。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16