JP2007018046A

JP2007018046A - 防爆装置

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Publication number: JP2007018046A
Application number: JP2005195988A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Osugi; 典史大杉; Shigetoshi Inoue; 繁俊井上; Hiroshi Yonezawa; 浩米澤
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP4845176B2

Abstract

【課題】耐圧防爆容器内に配置すべき安全保持回路の数を削減して内部の回路基板及び耐圧防爆容器を小型化し、コストの低廉化を実現する。
【解決手段】タッチパネル２２は、水平成分及び垂直成分の各複数の走査ライン毎のオン／オフ信号を操作位置信号として各個別の複数の信号線２３，２４を介して出力する。複数の信号線２３，２４は、単一のケーブルとして引込部１８を貫通し、タッチパネル制御回路２６に接続されている。タッチパネル制御回路２６は、複数の信号線２３，２４におけるオン／オフ信号を単一のシリアル信号に変換して出力し、このシリアル信号はフォトカプラによって構成された単一の安全保持回路２１を介してレベル変換回路２７に入力される。レベル変換回路２７は、電圧レベルを調整したシリアル信号を表示器１３に入力する。
【選択図】図３

Description

この発明は、電気機器に対して防爆性及び耐爆性が要求される危険場所に設置され、例えば入力部として耐圧防爆容器内部の表示器に対向して耐圧防爆容器外部に配置されるタッチパネルを備えた防爆装置に関する。

制御対象となる機器の動作情報を表示する表示器と、この表示器に表示された動作情報に基づく制御情報の入力を受け付ける操作部材と、を備え、電気機器に対して防爆性及び耐爆性が要求される危険場所に配置される防爆装置として、従来より、入力操作の利便性を考慮して、入力部としてのタッチパネルを用いたものがある（例えば、特許文献１及び２参照。）。

この構成では、開口窓が耐圧性の透光板で封止される耐圧防爆型の容器と、表示面を透光板に対向させるようにして容器内に配設した表示器と、透光板の外側に沿って配設され、表示器への入力が可能なタッチパネルと、容器内で表示器とタッチパネルとを接続する回路に介装され、タッチパネルの本質安全防爆化が可能な安全保持回路と、を具備している。

この構成により、外部から容器の開口窓の透光板に沿って設けられたタッチパネルを介して内部の表示器上の入力位置を指示し、操作にかかわる事項を容易かつ安全に入力することができるとされている。しかも、タッチパネルと表示器との間の回路には安全保持回路が配設されているので、外部のタッチパネルにおける断線や短絡事故によって火花が発生する状態となっても安全保持回路によりタッチパネルを本質安全防爆の状態に保つことができ、爆発の虞があるような危険領域においても安心して使用することができるとされている。

このように、タッチパネルを用いて防爆装置を構成する場合、表示器及び電源回路等を収納する耐圧防爆容器の外部に露出して配置されるべきタッチパネルに対する配線に断線や短絡が生じた際にも火花を発生することがないようにタッチパネルに供給される電気エネルギを制御する必要があり、タッチパネルは安全保持回路を介して耐圧防爆容器内の回路に接続される。この安全保持回路は、一般にツェナダイオード又はフォトカプラを含む。
特許第２７６３２４７号公報実用新案登録第２６０６７７０号公報

しかしながら、ツェナダイオード又はフォトカプラを含む安全保持回路は、タッチパネルと表示器との間に配線される信号ラインのそれぞれに配置する必要があり、部品点数が増加するとともに、回路基板の大型化によって大容量の耐圧防爆容器を用いなければならず、コストの上昇を招く問題がある。

例えば、図１に示すように、３０本の水平方向の走査ライン１０３、及び、４０本の垂直方向の走査ライン１０４を備えたディジタルタッチパネル１０２を用いた場合、表示器とタッチパネルとの間に合計７０本の信号線が配線され、少なくとも７０個の安全保持回路が必要になる。

各安全保持回路は、例えば、抵抗１１１、ツェナダイオード１１２及びヒューズ１１３からなり、耐圧防爆容器１０１内でレベル変換回路１０６とレベル変換回路１０７との間に配置される。レベル変換回路１０６と電源回路１０９との間にも安全保持回路が必要となる。

この発明の目的は、耐圧防爆容器内の表示器と耐圧防爆容器外の入力部との間で遣り取りされる複数の信号を一旦シリアルデータに変換することにより、耐圧防爆容器内に配置すべき安全保持回路の数を削減することができ、内部の回路基板及び耐圧防爆容器を小型化してコストの低廉化を実現することができる防爆装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、この発明は、以下の構成を備えている。

（１）窓部及び引込部を備えた耐圧防爆容器と、前記窓部の内側面に対向して前記耐圧防爆容器内に収納される表示器と、前記窓部の外側面に配置されるとともに操作位置を特定する複数の操作位置信号のそれぞれを個別の信号線を介して出力するタッチパネルと、前記耐圧防爆容器内で前記引込部を貫通した前記信号線を介して前記タッチパネルに接続されるとともに前記複数の操作位置信号をより少数のシリアル信号に変換して出力するシリアル変換回路と、前記耐圧防爆容器内で安全保持回路を介して前記シリアル変換回路に接続されるとともに前記シリアル信号に基づいて前記表示器の表示状態を制御する表示制御回路と、を備えたことを特徴とする。

この構成においては、耐圧防爆容器の外部に配置されたタッチパネルの複数の操作位置信号のそれぞれが引込部を貫通する個別の信号線を介して耐圧防爆容器の内部に配置されたシリアル変換回路に入力される。シリアル変換回路は、複数の操作位置信号をより少数のシリアル信号に変換して表示制御回路に出力する。したがって、シリアル変換回路と表示制御回路との間には、操作位置信号数よりも少ない数の安全保持回路が配置される。例えば、シリアル変換回路が複数の操作位置信号の全てを単一のシリアル信号に変換する場合には、単一の安全保持回路が配置される。

（２）前記タッチパネルは操作位置に応じたレベルの電圧信号を前記操作位置信号として出力するアナログ式タッチパネルであり、前記シリアル変換回路はアナログ式タッチパネルから出力された複数の操作位置信号のそれぞれをディジタル信号に変換した後にシリアル信号に変換することを特徴とする。

この構成においては、耐圧防爆容器の外部にアナログ式タッチパネルが配置され、アナログ式タッチパネルから出力された複数の操作位置信号のそれぞれがディジタル信号に変換された後にシリアル信号に変換される。したがって、水平成分及び垂直成分の各複数の走査ライン毎のオン／オフ信号を操作位置信号として出力するディジタル式タッチパネルを用いた場合に比較して信号線の総数が減少し、信号線が貫通する引込部の開口面積が小さくなる。

（３）前記タッチパネルは、操作面に配置した水平成分及び垂直成分の各複数の走査ライン毎のオン／オフ信号を前記操作位置信号として出力するディジタル式タッチパネルであることを特徴とする。

この構成においては、耐圧防爆容器の外部にディジタル式タッチパネルが配置され、ディジタル式タッチパネルから出力された複数の操作位置信号がシリアル信号に変換される。したがって、複数の操作位置信号をシリアル信号に変換することなく表示制御回路に入力する場合に比較して、安全保持回路の必要数が著しく減少する。

（４）前記安全保持回路は、フォトカプラを含むことを特徴とする。

この構成においては、シリアル変換回路と表示制御回路との間に、フォトカプラによって構成された安全保持回路が配置される。したがって、耐圧防爆容器の外部に露出して配置されるべきタッチパネルに対する配線に断線や短絡が生じた際にも火花を発生するような電気エネルギがタッチパネルに供給されることがない。

（５）前記安全保持回路は、ツェナダイオードを含むことを特徴とする。

この構成においては、シリアル変換回路と表示制御回路との間に、ツェナダイオードを含む安全保持回路が配置される。したがって、耐圧防爆容器の外部に露出して配置されるべきタッチパネルに対する配線に断線や短絡が生じた際にも火花を発生することがないようにタッチパネルに供給される電気エネルギがツェナダイオードによって制限される。

（６）引込部を備えた耐圧防爆容器と、前記耐圧防爆容器内に収納されるとともに所定の出力内容を前記耐圧防爆容器の外部へ出力する出力部と、前記耐圧防爆容器の外部に配置されるとともに複数の入力信号のそれぞれを個別の信号線を介して出力する入力部と、前記耐圧防爆容器内で前記引込部を貫通した前記信号線を介して前記入力部に接続されるとともに前記複数の入力信号をより少数のシリアル信号に変換して出力するシリアル変換回路と、前記耐圧防爆容器内で安全保持回路を介して前記シリアル変換回路に接続されるとともに前記シリアル信号に基づいて前記出力部の出力状態を制御する出力制御回路と、を備えたことを特徴とする。

この構成においては、耐圧防爆容器の外部に配置された入力部の複数の入力信号のそれぞれが引込部を貫通する個別の信号線を介して耐圧防爆容器の内部に配置されたシリアル変換回路に入力される。シリアル変換回路は、複数の入力信号をより少数のシリアル信号に変換して出力制御回路に出力する。したがって、シリアル変換回路と出力制御回路との間には、入力信号数よりも少ない数の安全保持回路が配置される。例えば、シリアル変換回路が複数の入力信号の全てを単一のシリアル信号に変換する場合には、単一の安全保持回路が配置される。

上記の構成により、この発明は以下の効果を奏する。

（１）シリアル変換回路と表示制御回路との間に配置すべき安全保持回路の数を削減させることができ、内部の回路基板及び耐圧防爆容器を小型化してコストを低廉化できる。特に、入力部として信号線の多いタッチパネルを用いた場合に有益である。

（２）ディジタル式タッチパネルを用いた場合に比較して耐圧防爆容器内に引き込むべき信号線の総数を減少させて信号線が貫通する引込部の開口面積を小さくすることができ、耐圧防爆容器の強度を高めることができる。これによって、耐圧防爆容器の設計の自由度を増すことができるとともに、小型化が容易になる。

（３）複数の操作位置信号をシリアル信号に変換することなく表示制御回路に入力する場合に比較して、安全保持回路の必要数を著しく減少させることができる。

（４）耐圧防爆容器の外部に露出して配置されるべきタッチパネルに対する配線に断線や短絡が生じた際にも火花を発生するような電気エネルギがタッチパネルに供給されることを確実に防止できる。

（５）耐圧防爆容器の外部に露出して配置されるべきタッチパネルに対する配線に断線や短絡が生じた際にも火花を発生することがないようにタッチパネルに供給される電気エネルギがツェナダイオードによって確実に制限することができる。

図２は、この発明の実施形態に係る防爆装置１の構成を示す図である。防爆装置１は、本体１１及び蓋体１２からなる耐圧防爆容器１０、表示画面１４を備えた表示器（出力部）１３、内部回路が実装された回路基板１５、透光板１７、タッチパネル（入力部）２２等から構成されている。

耐圧防爆容器１０の本体１１は、前面において開口した略直方体の筐体であり、前面の周囲にフランジ部が形成されている。本体１１は、内部に表示器１３及び回路基板１５を収納する。蓋体１２は、本体１１のフランジ部において図示しない固定ネジを介して本体１１の前面に固定される。蓋体１２には、窓部１６及び引込部１８が形成されている。

表示器１３は、表示画面１４が蓋体１２の窓部１６に対向する位置に配置され、回路基板１５に実装された内部回路の駆動制御によって制御対象となる図示しない機器の動作状態を表す動作情報、及び、この動作情報に基づく制御情報の入力のためのキーやスイッチ等の操作部材の画像（所定の出力内容）を窓部１６を介して耐圧防爆容器１０の外部へ表示する。

蓋体１２の窓部１６には、透光板１７が配置されている。透光板１７は、耐圧性を有し、外部から表示器１３の表示画面１４における表示内容を視認可能にしつつ蓋体１２の窓部１６を本体１１の内部側から封止する。

タッチパネル２２は、図示しないケーブル内の複数の信号線を介して回路基板１５に実装された内部回路に接続される。ケーブルは、蓋体１２の引込部１８を貫通する。引込部１８は、蓋体１２に形成された孔部であり、ケーブルを貫通させた後、例えば熱硬化性樹脂等を充填して封止される。

図３は、上記防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。タッチパネル２２は、垂直方向に３０本の走査ラインが配置されているとともに、水平方向に４０本の走査ラインを配置したディジタル式タッチパネルである。タッチパネル２２は、水平成分及び垂直成分の各複数の走査ライン毎のオン／オフ信号を操作位置信号（入力信号）として各個別の合計７０本の信号線２３，２４を介して出力する。

耐圧防爆容器１０の内部に収納されている回路基板１５には、内部回路として安全保持回路２１、タッチパネル制御回路（シリアル変換回路）２６、レベル変換回路（表示制御回路、出力制御回路）２７及び本安用回路３０が実装されている。

７０本の信号線２３，２４は、単一のケーブルとして引込部１８を貫通し、タッチパネル制御回路２６に接続されている。タッチパネル制御回路２６は、７０本の信号線２３，２４におけるオン／オフ信号を単一のシリアル信号に変換して出力する。タッチパネル制御回路２６とレベル変換回路２７との間には、フォトカプラによって構成された安全保持回路２１が配置されている。タッチパネル制御回路２６から出力されたシリアル信号は、シリアル信号の内容に応じてオン／オフするフォトカプラを介してレベル変換回路２７に入力される。

タッチパネル制御回路２６からは単一のシリアル信号が出力されるため、タッチパネル制御回路２６とレベル変換回路２７との間には単一の安全保持回路２１のみを配置すればよい。タッチパネル２２から出力された操作位置信号をそのままレベル変換回路２７に入力する場合に７０個の安全保持回路が必要になるのと比較して、部品点数を著しく削減することができ、回路基板１５及び耐圧防爆容器１０を極めて小型に構成することができる。

また、安全保持回路２１はフォトカプラによって構成されているため、タッチパネル制御回路２６とレベル変換回路２７とは電気的に絶縁されている。このため、タッチパネル２２に対する配線に断線や短絡が生じた際にも電気エネルギがタッチパネル２２に供給されることがなく、耐圧防爆容器１の外部において火花を生じることがない。

さらに、回路基板１５上には単一のフォトカプラのみが実装されるため、多数のフォトカプラを実装する場合のようにクロストークを防止する手段を備える必要もない。

レベル変換回路２７は、入力されたシリアル信号の電圧レベルを表示器１３において使用可能な電圧レベルに変換して表示器１３に出力する。表示器１３は、レベル変換回路２７から入力されたシリアル信号に基づいてタッチパネル２２における操作状態を判別し、操作状態に応じた画面を表示画面１４に表示する。

なお、タッチパネル制御回路２６には本安用回路３０を介して電源２９から電力が供給される。このため、タッチパネル２２に対する配線に断線や短絡が生じた際にも、タッチパネル２２に供給される電気エネルギが確実に制限される。

図４は、この発明の別の実施形態に係る防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。この実施形態に係る防爆装置１は、安全保持回路として抵抗５１、ツェナダイオード５２及びヒューズ５３を備えたものである。その他は、図３に示した構成と同様であるため、同一の番号を付して説明を省略する。

この構成により、タッチパネル制御回路２６とレベル変換回路２７との間に接続された信号線に流れる電気エネルギがツェナダイオード５２によって確実に制限される。このため、タッチパネル２２に対する配線に断線や短絡が生じた際にも電気エネルギがタッチパネル２２に供給されることがなく、耐圧防爆容器１の外部において火花を生じることがない。

なお、本安用回路３０は、安全保持回路と同様に、抵抗、ツェナダイオード及びヒューズによって構成されている。図２に示した構成においても同様である。

図５は、この発明のさらに別の実施形態に係る防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。この実施形態に係る防爆装置１は、タッチパネルとして操作位置に応じたレベルの電圧信号を前記操作位置信号として出力するアナログ式タッチパネル３２を用いたものである。

アナログ式タッチパネル３２は、一例として図６に示すように構成されており、パネル側コネクタ４１と回路基板１５に装着されている基板側コネクタ４２との間に、８本の信号線を含むケーブルが接続される。例えば、垂直方向については、１番の信号線と４番の信号線とにタッチパネル制御回路３６から一例として５Ｖの検出用信号を供給し、２番の信号線と３番の信号線とにより電圧値を補正し、５番の信号線と６番の信号線との電圧値から操作位置が検出される。水平方向については、５番の信号線と６番の信号線とにタッチパネル制御回路３６から一例として５Ｖの検出用信号を供給し、７番の信号線と８番の信号線とにより電圧値を補正し、１番の信号線と４番の信号線との電圧値から操作位置が検出される。

タッチパネル制御回路３６は、タッチパネル３２の１番〜８番の信号線の各電圧値をディジタル信号に変換した後、シリアル信号を作成して出力する。

このように、アナログ式タッチパネル３２を用いることにより、ディジタル式タッチパネルを用いた場合に比較して、タッチパネル３２とタッチパネル制御回路３６との間に接続すべき信号線の本数が少なくなり、引込部３８を貫通するケーブルの幅を小さくすることができる。これによって、引込部３８の開口面積を小さくすることができ、蓋体１２の強度が高くなることによって設計の自由度が増し、耐圧防爆容器１をより小型に構成することができる。

なお、アナログ式タッチパネル３２を用いる場合にも、ディジタル式タッチパネル２２を用いた場合と同様に、安全保持回路安全保持回路として抵抗５１、ツェナダイオード５２及びヒューズ５３を備えることができる。

また、本発明の防爆装置は、上記の実施形態に限らない。上記の実施形態では入力部としてタッチパネルを備えた防爆装置を例にあげて説明したが、例えばスイッチやセンサのように複数の入力信号のそれぞれを個別の信号線を介して出力する他の部材を用いることもできる。さらに、出力部は表示器のほか、発光ダイオードの点灯（所定の出力内容）を耐圧防爆容器の窓部を介して外部へ出力するものでもよく、無線信号（所定の出力内容）を耐圧防爆容器の外部へ出力するものでもよい。

従来の防爆装置の要部の回路構成を示す概略図である。この発明の実施形態に係る防爆装置１の構成を示す図である。上記防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。この発明の別の実施形態に係る防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。この発明のさらに別の実施形態に係る防爆装置１の要部の回路構成を示す概略図である。上記さらに別の実施形態に係る防爆装置１に備えられるアナログ式タッチパネルの構成を示す図である。

符号の説明

１防爆装置
１０耐圧防爆容器
１１本体
１２蓋体
１３表示器
１５回路基板
１６窓部
１７透光板
１８引込部
２１安全保持回路
２２タッチパネル
２６タッチパネル制御回路

Claims

窓部及び引込部を備えた耐圧防爆容器と、前記窓部の内側面に対向して前記耐圧防爆容器内に収納される表示器と、前記窓部の外側面に配置されるとともに操作位置を特定する複数の操作位置信号のそれぞれを個別の信号線を介して出力するタッチパネルと、前記耐圧防爆容器内で前記引込部を貫通した前記信号線を介して前記タッチパネルに接続されるとともに前記複数の操作位置信号をより少数のシリアル信号に変換して出力するシリアル変換回路と、前記耐圧防爆容器内で安全保持回路を介して前記シリアル変換回路に接続されるとともに前記シリアル信号に基づいて前記表示器の表示状態を制御する表示制御回路と、を備えたことを特徴とする防爆装置。
前記タッチパネルは操作位置に応じたレベルの電圧信号を操作位置信号として出力するアナログ式タッチパネルであり、前記シリアル変換回路はアナログ式タッチパネルから出力された複数の操作位置信号のそれぞれをディジタル信号に変換した後にシリアル信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の防爆装置。
前記タッチパネルは、操作面に配置した水平成分及び垂直成分の各複数の走査ライン毎のオン／オフ信号を前記操作位置信号として出力するディジタル式タッチパネルであることを特徴とする請求項１に記載の防爆装置。
前記安全保持回路は、フォトカプラを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の防爆装置。
前記安全保持回路は、ツェナダイオードを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の防爆装置。
引込部を備えた耐圧防爆容器と、前記耐圧防爆容器内に収納されるとともに所定の出力内容を前記耐圧防爆容器の外部へ出力する出力部と、前記耐圧防爆容器の外部に配置されるとともに複数の入力信号のそれぞれを個別の信号線を介して出力する入力部と、前記耐圧防爆容器内で前記引込部を貫通した前記信号線を介して前記入力部に接続されるとともに前記複数の入力信号をより少数のシリアル信号に変換して出力するシリアル変換回路と、前記耐圧防爆容器内で安全保持回路を介して前記シリアル変換回路に接続されるとともに前記シリアル信号に基づいて前記出力部の出力状態を制御する出力制御回路と、を備えたことを特徴とする防爆装置。