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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-18
(54)【発明の名称】フィールドデバイスハウジングアセンブリ
(51)【国際特許分類】
G01D 11/26 20060101AFI20231011BHJP
G01D 11/24 20060101ALI20231011BHJP
【ＦＩ】
G01D11/26 D
G01D11/24 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023519927
(86)(22)【出願日】2021-05-19
(85)【翻訳文提出日】2023-04-20
(86)【国際出願番号】 US2021033067
(87)【国際公開番号】W WO2022072001
(87)【国際公開日】2022-04-07
(31)【優先権主張番号】17/039,222
(32)【優先日】2020-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515231553
【氏名又は名称】ローズマウント インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ホルム、ジェイコブ ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】ジャフレイ、ベンジャミン ハマーリンド
(72)【発明者】
【氏名】エドワーズ、グレン ロドニー
(72)【発明者】
【氏名】リンジー、ライアン トーマス
(72)【発明者】
【氏名】サンデット、ポール カーティス
(72)【発明者】
【氏名】メシュケ、ティモシー リチャード
(57)【要約】
本開示の実施形態は、フィールドデバイスハウジングアセンブリ（１２４）およびハウジングアセンブリ（１２４）を含むフィールドデバイス（１０２）を対象とする。フィールドデバイスハウジングアセンブリ（１２４）の一実施形態は、主ハウジング（１２６）と、主ハウジング（１２６）に接続された近位端（１９０）を有するカバー（１２８）と、透明パネルと、保持リング（２０８）とを含む。カバー（１２８）の内壁は、中心軸（２０４）と同心であるねじ部（１９２）と、内壁から中心軸（２０４）に向かって半径方向内向きに延びるフランジ（２０６）とを含む。透明パネル（１５０）は、内壁およびフランジ（２０６）によって画定されるソケット内に受容されている。保持リング（２０８）は、内壁のねじ部（１９２）に固定される。透明パネル（１５０）は、保持リング（２０８）とフランジ（２０６）との間にクランプされている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主ハウジングと、前記主ハウジングに接続された近位端と、中心軸と同心であるねじ部を有する内壁と、前記内壁から前記中心軸に向かって半径方向内向きに延びるフランジと、を有するカバーと、
前記内壁および前記フランジによって画定されるソケット内に受容される透明パネルと、
前記内壁の前記ねじ部に固定された保持リングと、
を含み、
前記透明パネルが前記保持リングと前記フランジとの間にクランプされている、
フィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項2】
前記フィールドデバイスハウジングアセンブリは、前記透明パネルと前記カバーとの間に封止材ジョイントを含まない、請求項１に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項3】
前記透明パネルと、前記カバーの前記内壁と、前記保持リングとの間に、マルチステップジョイントおよび栓プラスフランジジョイントが形成されている、請求項２に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項4】
前記保持リングは、前記内壁の前記ねじ部とねじ係合するねじ部分を含む、請求項１に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項5】
前記保持リングは前記透明パネルの第一の面にわたって前記中心軸に対して前記ねじ部分から半径方向に延びるフランジ部を含み、前記透明パネルは前記保持リングの前記のフランジ部と前記カバーの前記フランジとの間にクランプされている、
請求項４に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項6】
前記保持リングの前記ねじ部分が前記カバーと前記透明パネルとの間に延在し、前記中心軸に直交する平面が、前記透明パネルおよび前記保持リングを通って延在する、
請求項５に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項7】
前記透明パネルの内側は、前記カバーの前記フランジに対してクランプされている、請求項５に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項8】
前記透明パネルの内側は前記カバーの内部に露出され、前記保持リングのフランジ部に対してクランプされ、前記透明パネルの外側は前記カバーの前記フランジに対してクランプされている、
請求項４に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項9】
前記透明パネルの内側は前記カバーの内部に露出され、前記カバーの前記フランジに対してクランプされ、前記透明パネルの外側は前記保持リングのフランジ部に対してクランプされている、
請求項４に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項10】
前記保持リングは、スタンピングされた保持リングである、請求項１に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項11】
前記透明パネルが外側の反対側にある内側と、前記内側と外側との間に延在する側壁とを含み、前記側壁が、異なる直径を有する第１の円筒形部および第２の円筒形部を含む環状ステップを含む、請求項１に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項12】
前記カバーの前記内壁は第１の壁部と、第２の壁部と、前記第１の壁部から前記第２の壁部まで前記中心軸に対して半径方向に延びるフランジ部とを含み、前記透明パネルの前記第１の円筒形部は前記第１の壁部および前記フランジ部によって形成される前記カバーの第１の内部空洞部内に受容され、
前記透明パネルの前記第２の円筒形部は前記第２の壁部および前記フランジによって形成される前記カバーの第２の内部空洞部内に受容される、
請求項１１に記載のフィールドデバイスハウジングアセンブリ。
【請求項13】
主ハウジングと、前記主ハウジングに接続された近位端と、中心軸と同心であるねじ部を有する内壁と、前記内壁から前記中心軸に向かって半径方向内向きに延びるフランジと、を有するカバーと、
前記内壁および前記フランジによって画定されるソケット内に受容される透明パネルと、
前記内壁の前記ねじ部に固定された保持リングであって、前記保持リングと前記フランジとの間に前記透明パネルがクランプされている保持リングと、
を含むハウジングアセンブリと、
前記ハウジングアセンブリの内部空洞に含まれるディスプレイを含むデバイス回路と、
を含み、
前記ディスプレイは前記透明パネルを通して視認可能である、
フィールドデバイス。
【請求項14】
前記ハウジングアセンブリは前記透明パネルと前記カバーとの間に封止材ジョイントを含まない、請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項15】
前記透明パネルと、前記カバーの前記内壁と、前記保持リングとの間に、マルチステップジョイントおよび差込みプラスフランジジョイントが形成されている、請求項１４に記載のフィールドデバイス。
【請求項16】
前記保持リングは、前記内壁の前記ねじ部とねじ係合するねじ部分を含む、請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項17】
前記保持リングは前記透明パネルの第一の面にわたって前記中心軸に対して前記ねじ部分から半径方向に延びるフランジ部を含み、前記透明パネルは前記保持リングの前記フランジ部と前記カバーの前記フランジとの間にクランプされている、
請求項１６に記載のフィールドデバイス。
【請求項18】
前記保持リングの前記ねじ部分は前記カバーと前記透明パネルとの間に延在し、前記中心軸に直交する平面は、前記透明パネルおよび前記保持リングを通って延在する、
請求項１７に記載のフィールドデバイス。
【請求項19】
前記透明パネルの内側は、前記カバーの前記フランジに対してクランプされている、請求項１７に記載のフィールドデバイス。
【請求項20】
前記透明パネルの内側は前記カバーの内部に露出され、前記保持リングのフランジ部に対してクランプされ、前記透明パネルの外側は前記カバーの前記フランジに対してクランプされている、
請求項１６に記載のフィールドデバイス。
【請求項21】
前記透明パネルの内側は前記カバーの内部に露出され、前記カバーの前記フランジに対してクランプされ、前記透明パネルの外側は前記保持リングのフランジ部に対してクランプされている、
請求項１６に記載のフィールドデバイス。
【請求項22】
前記保持リングは、スタンピングされた保持リングである、請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項23】
前記透明パネルは外側と反対側の内側と、前記内側と外側との間に延在する側壁とを含み、前記側壁は、異なる直径を有する第１の円筒形部および第２の円筒形部を含む環状ステップを含む、
請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項24】
前記カバーの前記内壁は、第１の壁部と、第２の壁部と、前記第１の壁部から前記第２の壁部まで前記中心軸に対して半径方向に延びるフランジ部と、を含み、前記透明パネルの前記第１の円筒形部は、前記第１の壁部および前記フランジ部によって形成される前記カバーの第１の内部空洞部内に受容され、
前記透明パネルの前記第２の円筒形部は、前記第２の壁部および前記フランジによって形成される前記カバーの第２の内部空洞部内に受容されている、
請求項２３に記載のフィールドデバイス。
【請求項25】
前記フィールドデバイスが、前記フィールドデバイスのハウジングアセンブリに取り付けられたモジュールを含み、前記モジュールは、感知されたプロセスパラメータに対応するセンサ出力を有するプロセスセンサを含み、
前記デバイス回路は、前記センサ出力に基づいて、パラメータ値を外部位置に通信するように構成され、
前記プロセスセンサは、圧力センサ、温度センサ、レベルセンサ、流量センサ、およびｐＨセンサを含む群から選択される、
請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項26】
前記デバイス回路は、アクチュエータ、ソレノイド、およびバルブを含む群から選択されるプロセス制御デバイスを制御するように構成されている、請求項１３に記載のフィールドデバイス。
【請求項27】
中心軸と同心であり、遠位端にねじ部を含む円筒形側壁を有する主ハウジングと、前記中心軸と同心である環状ソケットを含むカバーであって、
前記円筒形側壁の遠位端が前記環状ソケット内に受容され、
前記環状ソケットが前記円筒形側壁のねじ部とねじ係合するねじ部分を有する側壁を含む、
カバーと、
前記円筒形側壁と前記環状ソケットとの間にシーリングを形成するシール部材と、
を含む、ハウジングアセンブリと、
前記ハウジングアセンブリの内部空洞内に含まれ、受信されたプロセスセンサの出力に基づいて、外部位置にプロセスパラメータ値を通信し、および／またはプロセス制御デバイスを制御するように構成されているデバイス回路と、
を含む、フィールドデバイス。
【請求項28】
前記シール部材は封止材ジョイントを含まない、請求項２７に記載のフィールドデバイス。
【請求項29】
前記シール部材は、Ｏリングを含む、請求項２８に記載のフィールドデバイス。
【請求項30】
前記ハウジングアセンブリに取り付けられ、感知されたプロセスパラメータに基づいて、前記プロセスセンサの出力を生成するように構成されたセンサを含むモジュールをさらに含み、前記プロセスセンサは、圧力センサ、温度センサ、レベルセンサ、流量センサ、およびｐＨセンサを含む群から選択される、
請求項２７に記載のフィールドデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、産業プロセスフィールドデバイスハウジングアセンブリに関し、より具体的には、防炎防爆要件を満たすためのマルチステップジョイントを有するフィールドデバイスハウジングアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
工業プロセストランスミッタなどの工業プロセスフィールドデバイスは工業プロセスと相互作用するプロセスセンサ（例えば、圧力センサ、温度センサなど）および／または１つ以上の制御デバイス（例えば、アクチュエータ、バルブなど）を使用して工業プロセス変数を監視するために、工業プロセス制御および監視システムにおいて使用される。
【0003】
多くの工業プロセス施設は、腐食性環境に位置しているか、または火災、爆発、もしくは振動の危険を被る可能性がある。その結果、産業用フィールドデバイスは一般に、防爆性であり、そうでなければ動作環境条件に耐えることができるように構築されなければならない。たとえば、フィールドデバイスは一般に、国際電気標準会議(ＩＥＣ)(たとえば、ＡＴＥＸおよびＩＥＣｘ難燃／防爆証明書を必要とする）、カナダ規格協会（ＣＳＡ）、およびＦＭグローバルによって課されるものなど、適用可能な難燃および防爆規格を満たすように構成される、送信機の回路を含むハウジングアセンブリを含む。
【0004】
いくつかのフィールドデバイスは、技術者がハウジングアセンブリの内部にアクセスする必要なくフィールドデバイスを構成することを可能にするユーザインターフェースを装備する。ユーザインターフェースは、ハウジングアセンブリのカバー内に形成されたプラスチックまたはガラスで形成された窓を通して見ることができるディスプレイと、メニュー項目にアクセスし設定を入力するために使用することができるボタンとを含むことができる。
【0005】
カバーに形成された窓は、ハウジングアセンブリのための防炎性及び防爆性の要件を満たすための課題を提示する。従来の技術は、封止材で満たされた窓の周囲の封止材ジョイントを利用する。このような封止材ジョイントは、最小ジョイント長さ、著しい製造スクラップ、ハウジングアセンブリの複雑さの追加、封止材制御のオーバーヘッドの追加、適格性および試験、調達に関連する制約、ならびに封止材の温度制限を含む多くの理由で問題がある。加えて、封止材ジョイントは再加工を可能にしないので、窓とカバーとの間の位置合わせ不良は、部品を廃棄することを必要とし得る。さらに、封止材材料に空間が発生する可能性があり、この空間は検出されず、製品の故障を引き起こす可能性がある。
【0006】
封止材ジョイントの代替は一般に、適用可能な承認基準における最小ギャップ間隔要件を満たすために、極めて厳しい耐性を必要とする。このような厳格な許容は、部品コストの高さをもたらす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の実施形態は、フィールドデバイスハウジングアセンブリ、およびハウジングアセンブリを含むフィールドデバイスを対象とする。フィールドデバイスハウジングアセンブリの一実施形態は、主ハウジングと、主ハウジングに接続された近位端を有するカバーと、透明パネルと、保持リングとを含む。カバーの内壁は、中心軸と同心であるねじ部と、内壁から中心軸に向かって半径方向内向きに延びるフランジとを含む。透明パネルは、内壁およびフランジによって画定されるソケット内に受容される。保持リングは、内壁のねじ部に固定される。透明パネルは、保持リングとフランジとの間にクランプされている。
【0008】
フィールドデバイスの一実施形態は、ハウジングアセンブリと、ハウジングアセンブリの内部空洞内に収容されたデバイス回路とを含む。ハウジングアセンブリは、主ハウジングと、主ハウジングに接続された近位端を有するカバーと、透明パネルと、保持リングとを含む。カバーの内壁は、中心軸と同心であるねじ部と、内壁から中心軸に向かって半径方向内向きに延びるフランジとを含む。透明パネルは、内壁およびフランジによって画定されるソケット内に受容されている。保持リングは、内壁のねじ部に固定されている。透明パネルは、保持リングとフランジとの間にクランプされている。デバイス回路は、透明パネルを通して見ることができるディスプレイを含む。
【0009】
フィールドデバイスの別の実施形態は、ハウジングアセンブリと、ハウジングアセンブリの内部空洞内に収容されたデバイス回路とを含む。ハウジングアセンブリは、主ハウジングと、カバーと、シール部材とを含む。主ハウジングは中心軸と同心であり、遠位端にねじ部を有する円筒形側壁を含む。カバーは、中心軸と同心である環状ソケットを含む。円筒形側壁の遠位端は、環状ソケット内に受容される。環状ソケットは、円筒形側壁のねじ部とねじ係合するねじ部を有する側壁を含む。シール部材は、円筒形側壁と環状ソケットとの間にシーリングを形成する。デバイス回路は受信されたプロセスセンサ出力に基づいて、プロセスパラメータ値を外部位置に通信し、および／またはプロセス制御デバイスを制御するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の実施形態による、例示的な産業プロセス測定システムの簡略図である。
【図2】本開示の実施形態によるフィールドデバイス１０２の一例の簡略図である。
【図3】本開示の実施形態による、フィールドデバイスハウジングアセンブリの例の簡略化された正面図である。
【図4】従来技術による、フィールドデバイスハウジングアセンブリの一部の簡略化された側面断面図である。
【図5】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図6】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図7】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図8】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図9】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図10】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図11】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【図12】本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリの例の一部の簡略化された側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
上記概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される簡潔な形態で概念の選択を紹介するために提供される。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。特許請求される主題は、背景技術において言及される任意のまたはすべての欠点を解決する実施形態に限定されない。
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。同一または類似の参照符号を使用して識別される要素は、同一または類似の要素を指す。本開示の様々な実施形態は多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載される特定の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は本開示が網羅的かつ完全であり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
【0013】
図１は、本開示の実施形態による、例示的な産業プロセス測定および／または制御システム１００の簡略図である。システム１００は材料をより価値のない状態から、石油、化学物質、紙、食品などのより価値のある有用な製品に変換するために、材料の処理に使用され得る。例えば、システム１００は、原油をガソリン、燃料油、及び他の石油化学製品に加工することができる工業プロセスを実行する石油精製所で使用することができる。
【0014】
システム１００はプロセス媒体１０４などのプロセスを測定および／または制御するために使用される、プロセス送信機（たとえば、圧力送信機）などのフィールドデバイス１０２を含む。いくつかの実施形態では、プロセス媒体１０４がパイプ（図示）、タンク、または別のプロセス容器などのプロセス容器１０６を通して収容または輸送される流体（すなわち、液体または気体）であってもよい。フィールドデバイス１０２は例えば、アダプタ１０８、マニホールド１１０およびプロセスインターフェース１１２を介して容器１０６に結合され得る。
【0015】
フィールドデバイス１０２は図１に示されるように、制御室１１６などのフィールドデバイス１０２から遠隔に配置され得るコンピュータ化された制御ユニット１１４と通信し得る。制御ユニット１１４は、２線式制御ループ１１８などの適切な物理通信リンク、またはワイヤレス通信リンクを介して、フィールドデバイス１０２に通信可能に結合され得る。制御ユニット１１４とフィールドデバイス１０２との間の通信は、従来のアナログおよび／またはデジタル通信プロトコルに従って、制御ループ１１８を介して実行され得る。いくつかの実施形態では制御ループ１１８が４～２０ミリアンペア制御ループを含み、プロセス変数または他の値は制御ループ１１８を通って流れるループ電流Ｉのレベルによって表され得る。例示的なデジタル通信プロトコルは、ＨＡＲＴ（登録商標）通信規格などに従って、２線式制御ループ１１８のアナログ電流レベルへのデジタル信号の変調を含む。ＦｉｅｌｄＢｕｓおよびＰｒｏｆｉｂｕｓ通信プロトコルを含む他の純粋なデジタル技術も使用され得る。
【0016】
フィールドデバイス１０２はまた、従来のワイヤレス通信プロトコルを使用して制御ユニット１１４とワイヤレスに通信するように構成され得る。たとえば、フィールドデバイス１０２は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）（ＩＥＣ ６２５９１）もしくはＩＳＡ １００．１１ａ(ＩＥＣ ６２７３４）などのワイヤレスメッシュネットワークプロトコル、またはＷｉＦｉ、ＬｏＲａ、Ｓｉｇｆｏｘ、ＢＬＥ、もしくは任意の他の適切なプロトコルなどの別のワイヤレス通信プロトコルを実装するように構成され得る。
【0017】
電力は、任意の適切な電源からフィールドデバイス１０２に供給することができる。例えば、フィールドデバイス１０２は、制御ループ１１８を通って流れる電流Ｉによって完全に電力供給されてもよい。１つまたは複数の電源もまた、内部バッテリまたは外部バッテリなど、フィールドデバイス１０２に電力を供給するために利用され得る。発電機（例えば、ソーラーパネル、風力発電機など）もまた、フィールドデバイス１０２に電力を供給するために、またはフィールドデバイス１０２によって使用される電源を充電するために使用され得る。
【0018】
図２は、本開示の実施形態によるフィールドデバイス１０２の一例の簡略図である。いくつかの実施形態では、フィールドデバイス１０２がハウジングアセンブリ１２４の内部空洞１２２内に含まれるデバイス回路１２０を含む。ハウジングアセンブリ１２４は、主ハウジング１２６と、内部空洞１２２を封止するように動作する１つ以上のカバー１２８とを含む。いくつかの実施形態では、ハウジングアセンブリ１２４が例えば、ＩＥＣ(例えば、ＩＥＣ ６００７９－１：２０１４§５．２．９）、ＣＳＡ(例えば、ＣＳＡ Ｃ２２．２ Ｎｏ．３０ Ｒ２０１６）、およびＦＭ Ｇｌｏｂａｌ(例えば、ＦＭ３６１５：２０１８）によって課されるものなど、封止材を使用することなく、フィールドデバイスのための適用可能な防炎および防爆規格を満たすように設計される。
【0019】
デバイス回路１２０の実施形態は測定または制御回路１３２と通信するように構成されたコントローラ１３０を含み、これは、ハウジングアセンブリ１２４が接続される別個のモジュール１３４内に含まれ得る。コントローラ１３０はハウジングアセンブリ１２４の防炎性および耐爆性を維持しながら、従来の技術（例えば、フィードスルーワイヤなど）を使用して回路１３２と通信することができる。
【0020】
コントローラ１３０は命令の実行に応答して本明細書で説明される１つまたは複数の機能を実行するようにフィールドデバイス１０２の構成要素を制御する１つまたは複数のプロセッサ（すなわち、マイクロプロセッサ、中央処理デバイスなど）を表し得、命令は、特許対象として適格なコンピュータ可読媒体またはデバイス１０２のメモリにローカルに記憶され得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０のプロセッサが１つまたは複数のコンピュータベースのシステムの構成要素である。いくつかの実施形態では、コントローラ１３０が１つまたは複数の制御回路、マイクロプロセッサベースのエンジン制御システム、たとえばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つまたは複数のプログラマブルハードウェア構成要素を含む。コントローラ１３０はまた、他の従来のフィールドデバイス回路を表してもよい。
【0021】
測定または制御回路１３２は、プロセスセンサおよび／または制御デバイスの形態のアクティブコンポーネント１３６と相互作用する回路を表す。アクティブコンポーネント１３６のプロセスセンサ形態は、アクティブコンポーネント１３６によって表される１つまたは複数のセンサを使用して、プロセス１０４の温度、レベル、圧力、流量、または別のパラメータなどのプロセス１０４のパラメータを感知または測定するために使用され得る。例示的なプロセスセンサ１３６は、圧力センサ、温度センサ、レベルセンサ、流量センサ、ｐＨセンサ、および／またはプロセスパラメータを感知または測定するために使用される他のセンサを含む。例えば、図１に示されるフィールドデバイス１０２は、１つ以上の圧力センサを有する圧力送信機である。測定または制御回路１３２はプロセスセンサ１３６からの出力（たとえば、プロセスパラメータ値）を変換し、変換された出力をコントローラ１３０に通信することができる。
【0022】
アクティブコンポーネント１３６の制御デバイス形態は一般に、プロセス１０４の態様と対話するように構成されたデバイスを表す。例示的な制御デバイス１３６は、アクチュエータ、ソレノイド、バルブ、およびプロセス材料１０４を伴うプロセスを制御するためにフィールドデバイスにおいて使用される他の従来のプロセス制御デバイスを含む。測定または制御回路１３２は、コントローラ１３０からの信号に基づいて制御デバイス１３６を制御することができる。
【0023】
デバイス回路１２０はまた、概して、上述のもののうちの１つなどの適切な通信プロトコルを使用して、制御ユニット１１４（図１）などの外部デバイスと通信するように構成された通信回路１４０を含み得る。例えば、通信回路１４０はプロセスパラメータ値などの信号をコントローラ１３０から受信し、その値を制御ユニット１１４に通信することができる。同様に、通信回路１４０は、制御デバイス１３６を制御するためにコントローラ１３０によって使用される制御信号を受信することができる。いくつかの実施形態では、通信回路１４０がフィールドデバイスと制御ユニットとの間の通信を容易にするために、２線プロセス制御ループ１１８（図１）に接続され得るターミナルブロック１４２を利用する。
【0024】
いくつかの実施形態では、デバイス回路１２０がディスプレイ１４６を備えるユーザインターフェース１４４を提供するための回路を含む。ディスプレイ１４６は、任意のバックライト機能を有する１つまたは複数の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含んでもよく、または視覚出力を生成することができる任意の他のタイプのデジタルまたはアナログディスプレイとして含んでもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１４６が本開示の実施形態による、フィールドデバイスハウジングアセンブリ１２４の一例の簡略化された正面図で図３に示されるように、ハウジングアセンブリ１２４のカバー１２８内の透明パネル（例えば、ガラスまたはプラスチック）によって形成される窓１４８を通して見ることができる。
【0025】
ユーザインターフェース１４４はまた、オペレータによるユーザインターフェース１４４へのタッチ作動入力を可能にするための１つまたは複数の入力デバイス１５２を含み得る。一実施形態では、入力デバイス１５２が１つまたは複数のボタン１５４（たとえば、容量性ボタン）を含むことができ、その例を図３に示す。ボタン１５４は、特定の用途に望まれるように構成することができる。いくつかの実施形態では、入力デバイス１５２およびディスプレイ１４６が図３に示されるように、互いに隣接して配置される。例えば、ボタン１５４は、窓１４８の隣のカバー１２８上に形成されてもよい。
【0026】
上述のように、工業プロセスフィールドデバイスのための防炎防爆基準を満たすための従来の技術は、透明パネルの円周の周りに封止材ジョイントを利用してきた。そのような技術の一例が図４に示されており、これは、従来技術によるフィールドデバイスハウジングアセンブリ１６０の一部の簡略化された側面断面図である。ハウジングアセンブリ１６０は主ハウジング１６２およびカバー１６４を含み、これは、主ハウジング１６２の内部空洞１６６をシーリングして、特定の防炎防爆基準を満たしながらフィールドデバイスの回路を保護するように動作する。
【0027】
カバー１６４は、主ハウジング１６２のねじ部１６６と、中心軸１７０と同心であるカバー１６４のねじ部１６８との間のねじ係合によって形成される適切なねじ付アタッチメントを介して主ハウジング１６２に接続することができる。カバー１６４は、カバーの端部の開口部を通してハウジング１６０内のディスプレイを見るための窓１７４を形成する透明パネル１７２を含む。金属スナップリング１７６は肩部１７８の下に配置され、パネル１７２は金属スナップリング１７６とパネル１７２との間で圧縮される金属波形バネ１８２によってフランジ１８０に押し付けられる。Ｏリング１８４はパネル１７２とフランジ１８０との間の接合部を封止するために、フランジの環状溝内に配置されてもよい。
【0028】
防炎防爆規格を満たすために、透明パネル１７２とカバー１６４との間に封止材ジョイント１８６が形成される。封止材ジョイント１８６は一般に、ウレタン封止材（例えば、部品ＡおよびＢ）を使用して形成される。そのような封止材ジョイント１８６は、最小ジョイント長さ、著しい製造スクラップ、ハウジングアセンブリの複雑さの追加、封止材制御のオーバーヘッドの追加、適格性確認および試験、調達に関連する制約、ならびに封止材の温度制限を含む多くの理由で問題がある。さらに、封止材ジョイント１８６の代替物は一般に、適用可能な承認基準における最小ギャップ間隔要件を満たすために、極めて厳しい耐性を必要とする。そのような厳しい許容は、高い部品コストにつながる。加えて、封止材ジョイントは再加工を可能にしないので、窓とカバーとの間の不整合または他の問題は部品を廃棄することを必要とし得る。さらに、封止材材料に空間が発生する可能性があり、この空間は検出されず、製品の故障を引き起こす可能性がある。
【0029】
本開示の実施形態は概して、封止材の使用に伴う問題を回避しながら、シーリングする封止材の使用に代えて、図４に示される従来技術のハウジングアセンブリ１６０の封止材ジョイント１８６など、防炎性および防爆基準を満たすフィールドデバイスハウジングアセンブリ１２４を対象とする。追加の実施形態は、フィールドデバイスハウジングアセンブリ１２４（図２）を含むフィールドデバイス１０２を対象とする。
【0030】
図５～図１２は、本開示の実施形態による、ハウジングアセンブリ１２４の例の一部の簡略化された側面断面図である。ユーザインターフェース１４４（図２および図３）の構成要素および他のフィールドデバイス特徴は、本開示の実施形態を不必要に詳細に不明瞭にすることを避けるために示されていない。ハウジングアセンブリ１２４の各々は例えば、ＩＥＣ(例えば、ＩＥＣ ６００７９－１：２０１４§５．２．９）、ＣＳＡ（例えば、ＣＳＡ Ｃ ２２．２ Ｎｏ．３０ Ｒ２０１６）、およびＦＭ Ｇｌｏｂａｌ（例えば、ＦＭ３６１５：２０１８）によって課されるものなどの封止材を使用することなく、フィールドデバイス１０２のための適用可能な防炎および防爆規格を満たすように構成される。したがって、いくつかの実施形態では、ハウジングアセンブリ１２４およびハウジングアセンブリ１２４を利用するフィールドデバイス１０２が封止材または封止材ジョイントを含まない。代わりに、ハウジングアセンブリ１２４は、透明パネル１５０とカバー１２８との接合部にマルチステップジョイント及び栓プラスフランジジョイントを形成することによって、このような防炎性及び防爆性の要件を満たす。マルチステップジョイント分類はＩＥＣ規格によるＡＴＥＸおよびＩＥＣＥｘ防炎／防爆承認に適用され、栓プラスフランジジョイントはＦＭグローバルおよびＣＳＡ規格に適用される。いくつかの実施形態では、栓プラスフランジジョイントが非コンプライアントギャップを有し、これにより、厳しい公差の必要性がなくなる。いくつかの実施形態では、マルチステップジョイント／栓プラスフランジジョイントが最低２回、９０度（＋／－５度）以上回転する火炎伝搬路をもたらす。
【0031】
図５に示すハウジングアセンブリ１２４の例は、カバー１２８の近位端１９０と主ハウジング１２６との間の接続部の例を示す。いくつかの実施形態では、カバー１２８が主ハウジングの対応するねじ部１９４とねじ係合して配置され得るねじ部１９２を含む。図示の例はカバーの近位端１９０が主ハウジング１２６の内部１２２内に受容されていることを示しているが、この構成は逆にすることができることが理解される。本明細書に記載されるハウジングアセンブリ１２４の他の例は、図５に示されるものと同様の方法で、または別の適切な技術によって、主ハウジング１２６に接続されてもよい。Ｏリング（図示）または別の適切なシール部材などの適切なシール部材１９６を使用して、カバー１２８と主ハウジング１２６との間にシーリングを形成することができる。
【0032】
図５～図１１に示すように、例示的なハウジングアセンブリ１２４のカバー１２８は、中心軸２０４と同心のねじ部２０２を有する内壁２００と、内壁２００から中心軸２０４に向かって半径方向内向きに延びるフランジ２０６とを含むことができる。ねじ部２０２は、ねじ部１９２の代わりに使用して、カバー１２８を主ハウジング１２６（図示せず）に接続することができる。透明パネル１５０は、内壁２００およびフランジ２０６によって画定されるカバー１２８のソケット２０７内に受容されてもよい。保持リング２０８は透明パネル１５０が保持リング２０８とフランジ２０６との間にクランプされるように、内壁２００のねじ部２０２に固定される。栓プラスフランジジョイントおよびマルチステップジョイントは、パネル１５０、内壁２００およびフランジ２０６の間に形成される。
【0033】
いくつかの実施形態では、Ｏリング（図示）または別の適切な封止部材などの封止部材２１０を使用して、パネル１５０の外側２１２とフランジ２０６（図５～８、１０および１１）との間、またはパネル１５０の内部２１４とフランジ２０６（図９）との間など、フランジ２０６と透明パネル１５０との間の接合部にシーリングを形成することができる。
【0034】
いくつかの実施形態では、保持リング２０８が中心軸２０４と同心であり、内壁２００のねじ部２０２にねじ留めされ得るねじ部２１６を含む。この例では、保持リング２０８が機械加工部品であってもよい。保持リング２０８のねじ部２１６と内壁２００のねじ部２０２との間のねじ係合は保持リング２０８をカバー１２８に固定し、図５～図９および図１１に示すように、フランジ２０６に対して透明パネル１５０をクランプする。
【0035】
図５～図９および図１１にも示されるように、保持リング２０８は中心軸２０４に対してねじ部２１６から半径方向に延び、カバー１２８の内部１２２またはハウジングアセンブリ１２４（図５～図８および図１１）に露出されるパネル１５０の内側２１４、またはパネル１５０の外側２１７（図９）のいずれかの上に延びるフランジ部２１８を含むことができる。いくつかの実施形態では、クランプ力が保持リング２０８のフランジ部２１８を通して透明パネル１５０に加えられ、カバー１２８のフランジ２０６によって釣り合わされる。
【0036】
保持リング２０８のねじ部２１６は図６～図８および図１１に示されるように、透明パネル１５０の上方の中心軸２０４に沿って配置されてもよい。この構成は、パネル１５０およびビューイングウィンドウ１４８の幅を最大化するために使用され得る。いくつかの実施形態では、保持リング２０８のねじ部２１６がカバー１２８の内壁２００と透明パネル１５０との間に延在し、その結果、中心軸２０４に垂直な平面２２０は図５に示されるように、透明パネル１５０および保持リング２０８を通って延在する。この構成は、カバー１２８の内部空洞１２２内の空間を節約するために使用され得る。
【0037】
一実施形態では、保持リング２０８が図１０に示すように、スタンピング（打ち抜き）加工された板金部品の形態をとることができる。ここで、保持リング２０８はカバー１２８の内部空洞１２２内に、パネル１５０に押し付けられてもよい。保持リング２０８の肩部２２２は内壁２００のねじ部２０２と係合して、保持リング２０８をカバー１２８に固定し、透明パネル１５０をフランジ２０６に対してクランプする。スタンピング加工されたシートメタル保持リング２０８は、内壁２００のねじ部２０２にねじ込まれることを可能にするらせんねじ山を含むこともできる。
【0038】
透明パネル１５０、カバー１２８、および保持リング２０８の間に形成されたマルチステップジョイントおよびフランジプラス栓ジョイントは、上述のものなどの防炎防爆基準を満たすように構成された火炎伝搬路を形成する。図５～図９および図１１に示す例では第１の火炎伝搬路が保持リング２０８のねじ部２１６とカバー１２８の内壁２００のねじ部２０２との間に延在し、第２の火炎伝搬路は保持リング１２８とパネル１５０との間、およびパネル１５０とフランジ２０６との間に延在する。これらの火炎伝搬路によって遭遇される複数のステップまたは９０度のターンは、防炎および防爆要件を満たすように動作する。
【0039】
図５～図１１のハウジングアセンブリは、フィールドデバイスの防炎／防爆要件を満たすためにマルチステップの火炎伝搬路を提供するための異なる技術を示す。例えば、図５及び図６において、保持リング２０８のねじ部２１６とカバー１２８の内壁２００のねじ部２０２との間の火炎伝搬路の長さは、例えば、ねじ部２１６及びねじ部２０２のために最小で８つのねじ山を有することなどによって、防炎／防爆要件を満たすために必要に応じて延長されてもよい。
【0040】
図７に示される例示的なハウジングアセンブリ１２４では、カバー１２８の内壁２００がねじ部２１６から中心軸２０４に対して半径方向に延びる肩部またはフランジ２２４を含む。これにより、保持リング２０８とカバー１２８との間にマルチステップの火炎伝搬路が形成される。この火炎伝搬路と、保持リング２０８とパネル１５０との間、およびパネル１５０とカバー１２８との間に延在するマルチステップ火炎伝搬路との組み合わせは、防炎および防爆要件を満たしながら、図５に示される設計によって、保持リング２０８のねじ山部２１６およびカバー１２８の内壁２０２のねじ山部２０２のねじ山の数の低減を可能にする。
【0041】
図８の例示的なハウジングアセンブリ１２４では、パネルの内部２１４と外側２１７との間に延在する側壁２３２に環状ステップ２３０を有するようにパネル１５０を構成することによって、透明パネル１５０とカバー１２８との間にマルチステップ経路が形成される。環状ステップ２３０は、直径２３６を有する円筒形部２３４と、直径２３６よりも小さい直径２４０を有する円筒形部２３８とを含む。カバー１２８の内壁２００は、第１の壁部２４２、第２の壁部２４４、および第１の壁部２４２から第２の壁部２４４まで中心軸２０４に対して半径方向に延在するフランジ部２４６を含むことによって、環状ステップ２３０の輪郭に従うように形成され得る。第１の壁部２４２とフランジ部２４６との間に形成された内部空洞部２４８は円筒形部２３４を受容し、第２の壁部２４４とフランジ２０６との間に形成された内部空洞部２５０は、円筒形部２３８を受容する。したがって、この設計はパネル１５０とカバー１２８との間に、４つのセグメントにわたって９０度の３ターンを有する火炎伝搬路を含み、ＨＬＡＣ防炎／防爆承認試験などの防炎防爆要件を満たす所望のマルチステップ経路を提供する。
【0042】
図１２は、本開示の実施形態による、フィールドデバイスハウジングアセンブリ２６０の一部分の簡略化された側面断面図である。この実施形態では、ハウジングアセンブリ２６０が主ハウジング１２６に関して上述した１つまたは複数の実施形態に従って形成された主ハウジング２６２と、フィールドデバイスの防炎および防爆要件を満たしながら主ハウジング２６２の内部空洞２６６をシーリングするように構成されたカバー２６４とを含む。
【0043】
主ハウジングは、中心軸２７０と同心の円筒形側壁２６８を含む。側壁２６８の遠位端２７２は、ねじ部２７４を含む。一実施形態では、カバー２６４が中心軸２７０と同心の環状ソケット２７６を含む。環状ソケット２７６はねじ部２８０をねじ部２７４とねじ係合させ、カバー２６４を主ハウジング２６２に固定するために、主ハウジング２６２の円筒形側壁２６８のねじ部２７４にねじ込まれるように構成されたねじ部２８０を有する側壁２７８を含む。Ｏリングなどのシール部材２８２を使用して、円筒形側壁２６８とカバー２６４との間にシーリングを形成することができる。
【0044】
フィールドデバイス１０２はハウジングアセンブリ１２４の代わりにハウジングアセンブリ２６０を使用することができ、その結果、デバイス回路１２０は、ハウジングアセンブリ２６０の内部空洞２６６内に収容される。デバイス回路１２０は上述のように、受信されたプロセスセンサ出力に基づいて、プロセスパラメータ値を外部ロケーションに通信し、および／またはプロセス制御デバイスを制御するように構成され得る。
【0045】
図５～図１１のハウジングアセンブリ１２４と同様に、ハウジングアセンブリ２６０の実施形態は防炎および防爆要件を満たすために、封止材ジョイントまたは封止材を利用しない。むしろ、環状ソケット２７６は、このような要件を満たすためのマルチステップの火炎伝搬路を形成する。例えば、ハウジングアセンブリ２６０の火炎伝搬路は内部空洞２６６から、環状ソケット２７６のねじ部２８０と側壁２６８のねじ部２７４との接合部に沿って、環状ソケット２７６のフランジ部２８４と側壁２６８の端部２８６との間に、および側壁２６８の外部２８８と環状ソケット２７６のセグメント２９０との間に延在する。そのような火炎伝搬路はねじ部２７４およびねじ部２８０によって必要とされるねじ山の数を低減し、これは、ねじ山摩耗問題の可能性を低減するのに役立つ。
【0046】
好ましい実施形態を参照して本開示の実施形態を説明してきたが、当業者は本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】