JP2007232721A - 非本質安全防爆供給測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明の目的は、簡単且つ経済的に製造され、爆発危険領域において安全に操作される非本質的安全供給測定装置を提供する。
【解決手段】本願発明は、「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型防護を有する測定装置（１）に電力を供給するために給電接続に測定装置を接続するための接続手段（３）と、測定装置（１）の電子回路構成要素を有する電子回路手段（４）と、表示手段（８）と、「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」及び「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護の一つを具備するセンサ（７）と、少なくとも「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護なしに製造された少なくとも一つの出力手段（９）を具備する測定装置において、前記電子回路手段（４）は、「カプセル封入（Ｅｘ−ｍ）」型防護を有し、前記表示手段（８）は、「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有し、前記表示手段、前記センサ（７）及び前記出力回路（９）は、「安全増防爆（ＥＸ−ｅ）」型防護を有する接続を介して前記電子回路手段（４）に接続されることにある。
【選択図】 図１

Description

この発明は、測定装置を、この測定装置に電力を供給するために供給接続に接続するための「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型防護を有する接続手段、測定装置の電子回路構成要素を含む電子回路手段、「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）又は「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型の防護で製造されたセンサ及び「本質安全（Ｅｘ−ｉ）」型の防護で製造されていない出力回路を有する非本質安全防爆供給測定装置に関する。

爆発性雰囲気における電気的装置の操作において、発火の危険は、測定装置のスイッチ及び電気的変換の電気火花に起因する。その他の発火は、測定装置の熱い表面で起こる。爆発傾向にある領域において電気的測定装置を操作するために、爆発防護測定が必要となる。

ヨーロッパにおいて、爆発防護は、ＡＴＥＸ基準によって、標準化されている。電気装置の爆発防護は、基準ＤＩＮ ＥＮ５００１４〜５００２８及びＥＮ６００７９に記述されており、下記する基準にはそれぞれの型の防護が記述されている。最後に、基準ＤＩＮ ＥＮ６００７９は、それの使用の現場でのある種の防護で製造された装置の配備を記述している。

基本的に、ガスや蒸気のような引火性媒体が、十分に高い濃度で生じ、空気や純粋な酸素と混合できるところには、常に爆発の危険があることが、明らかである。これらの爆発傾向領域は、化学工場のプラント及び採鉱設備の中及び周囲でだけでなく、アルコール分の多い蒸留酒の瓶詰めプラント又は穀物サイロのような他の領域においても、主に見出される。

しかしながら、基本的に、そこでの爆発を打ち消す２つの異なる可能性、特にいわゆる「第１」及び「第２の」爆発防護がある。これに関して、「第１の」爆発防護は、可燃性媒体の無効化に基づく。しかしながら、可燃性媒体は、加工又は製造方法の本質は、所定の可燃性媒体の使用にある。この場合、「第２の」の爆発防護の測定は、例えば爆発雰囲気を発火することができる発火源を避けるために、使用されなければならない。

それらの周囲の爆発雰囲気の発火を防止するための電気的装置に入力される測定は、上述された型の防護に分割される。これに関して、１つ又はそれ以上の型の防護が、要求された爆発防護を達成するために実行される。

最初に記載された測定装置において、供給接続に接続するための「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型の防護で製造された接続手段は、測定装置に電力を供給するために、設けられなければならない。ここで、「Ｅｘ−ｅ」と省略される「安全増防爆」型防護は、測定が火花形成及び高温の確率を減少させるために取得されることを指摘する。このように、通常の操作において、いかなる発火源も存在することがないようにできる。これは、主として、使用される部品を必要以上の大きさにすること、及び火花が通過する間の配置を相対的に大きな間隔にすることによって達成される。

さもなければ、最初に記載された測定装置において、例えば「Ｅｘ−ｉ」と省略される「本質的安全」型の防護で製造されたセンサであるべきである。これに関して、「本質的安全」型の防護は、爆発に要求される発火エネルギーを有する過度の高温及び／若しくは点火火花又は放電とならない値に制限する測定を記述する。ここで、本質的安全は、それぞれの装置に関連せず、全体的な本質安全回路に関連している。この本質安全回路は、接続線だけでなく、少なくとも一つの本質的安全装置及び関連装置を含むものである。

本質的安全装置は、定義づけによって全ての回路が本質的安全である装置として定義される。これは、それぞれの本質的安全回路の電圧及び電流が、短絡、不通又は地絡において、引火が実行されない程度に小さいこと、例えば引火エネルギーが、爆発雰囲気に引火する最小引火エネルギーより小さいことを意味する。下記に記載するような関連装置と比較して、本質的安全装置は、爆発危険領域において直接的に操作されるのに適している。

「本質的安全」型の防護の枠組み内の関連装置は、全ての回路が本質的安全でない装置として定義される。しかしながら、関連装置は、爆発危険領域に経路を有する少なくとも一つの本質的安全回路を有する。そのため、一般的に、関連装置において、非本質的安全信号は、本質的安全信号に変換される。このため、関連装置は、例えば異なる種類の防護で製造された装置である。

最初に記載されたように、測定装置の電子回路要素を含む電子回路手段を有する非本質安全防爆供給測定装置について、この電子回路手段は、「Ｅｘ−ｄ」と省略される「防爆性閉鎖容器」型の防護において製造される。これは、電子回路手段が、囲い内において発火した場合に、囲いのハウジングが圧力に耐え、囲い内から外部への爆発の伝達が、例えば電気リードのための装置貫通に対して対応して小さく維持される囲いからの開口部のギャップ幅によって除外されるような囲いを有することを意味する。

「防爆性閉鎖容器」型の防護における電気回路手段の実行は、多くの不利益点を有する。そのような閉鎖容器は、電気回路手段を大変重くし、形状に関して自由度が少ない。防爆性閉鎖容器は、一般的に、安定性の問題から、円形又は球形に形成される。その上、指摘されたことから、ほんの小さい許容できるギャップ幅、電子回路手段への他の構成要素の接続のための複雑なケーブルの貫通を設けなければならない。
特開２０００−６５６２７号公報 特開２００１−２９８２８０号公報 特開２００５−１６５８１５号公報

このように、本願発明の目的は、簡単且つ経済的に製造され、爆発危険領域において安全に操作される非本質的安全供給測定装置を提供することにある。

最初に記載された測定装置から前進して、この目的は、電子回路手段が、「カプセル封入（Ｅｘ−ｍ）」型の防護を有すること、表示手段が、「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有すること及び前記表示手段、センサ及び出力回路が「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型防護を有する接続を介して電子回路手段に接続されることにおいて達成される。

「カプセル封入」型の防護は、危険爆発雰囲気が発火できないように、潜在的発火源を注封本体に埋め込むものとして定義される。このように、本発明は、「防爆性閉鎖容器」型の防護における複雑さを決して必要せず、本質的安全がなされた表示手段及び「安全増防爆」型防護がなされた接続と結合された「カプセル封入」型防護における電子回路手段による新しいアプローチをとる。このように、複雑配線敷設が排除され、表示手段は、防爆性閉鎖容器を設ける必要がなくなる。さらに、これは、圧力耐性観察窓を設ける必要がなくなり、さらに、電子回路手段及びそのハウジングの形状に自由度を持たせることが可能となる。

初期回路の実行に関して、種々の可能性がある。本発明の好ましい発展形によれば、出力回路は、「プロフィバスＰＡ」（Process Automation）又は「プロフィバスＤＰ」（Decentralized Periphery）のようなフィールドバスであり、ここで、本質安全防爆及びそれに代わる非本質安全防爆形状が可能となる。プロフィバスＰＡ及びプロフィバスＤＰは、３つの異なるプロフィバス販売品の内の２つであり、ドイツＤＩＮ１９２４５において標準化され、ヨーロッパ規格ＥＮ５０１７０第２巻に変更なしに嵌め込まれたオープンバスシステムである。

本願発明の好ましい例によれば、少なくとも「本質的安全」型防護で製造されない少なくとも２つの出力回路がある。本願発明の好ましい例によれば、少なくとも「本質的安全」型防護で製造されない特に好ましくは電流出力、パルス出力及び状態出力である３つの出力回路がある。

本願発明の好ましい例によれば、表示手段は、電子回路手段によって供給されることが提供される。これは、表示手段が、本質的安全防爆方法において前記電子回路手段の「安全増防爆」型防護で製造された接続を介して電気が供給されることを意味する。

本願発明による測定装置が、非本質安全防爆であることは最初に述べられた。本願発明の好ましい例によれば、前記測定装置は、この目的に関して、標準電力供給ラインの形の供給接続、又は標準の２４Ｖ接続のような標準低電圧接続に接続される。そのため、本願発明に係る測定装置について、「本質的安全」型防護を条件とする必要がない供給接続が可能である。

基本的に、本願発明に係る測定装置は、いろいろな異なるタイプの測定装置において具体化が可能である。本願発明の好ましい例によれば、前記測定装置は、測定チューブを流れる流媒体の流量を測定するための磁気誘導流量測定装置であり、流媒体を貫通する磁界を発生させるための「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型で製造されたフィールドコイルと、流媒体で誘導される電圧を検出するための「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護で製造された電極を有するものが提供される。

本願発明の別の例によれば、前記測定装置は、測定チューブを流れる流媒体の流量を測定するための超音波流量測定装置であり、流媒体を通過する超音波信号を送受信するための「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護で製造された超音波変換器を有するものが提供される。

最後に、本願発明の別の例によれば、前記測定装置は、測定チューブを流れる流媒体の流量を測定するためのコリオリ型流量測定装置であり、測定チューブの振動を励起する少なくとも一つの振動発生器、発生した測定チューブの振動を検出する少なくとも一つの振動センサ、電子回路手段からずれた位置にあり、前記振動発生器及び前記振動センサへの接続のために「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護が供給される電子回路前端部、及び前記電子回路前端部から延出し、同様に「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護で競り増される信号ラインを有するものが提供される。

前記表示手段、前記センサ及び前記出力回路は、「安全増防爆」型防護を有する接続を介して電子回路手段に接続されることが以前に述べた。これについて、本願発明の好ましい例によれば、電子回路手段の共通側に配置される電子回路装置のいくつかの接続端子がある。これらの接続端子は、それぞれ領域において封止され、カプセル封入された電子回路手段に導かれ、金属的導通接着として利用可能であるように、カプセル封入から外側に突出する。

この接続において、本願発明の好ましい例によれば、電子回路手段は、プラスチックカップ内に設けられ、このカップは、封止される。この方法において、電子回路手段の簡単で経済的な製造が達成される。

本願発明の好ましい例は、添付図面を参照した下記に詳細に説明される。

図１は、非本質的安全給電接続２を有する本願発明の実施例に係る測定装置１を概略的に示す。この給電接続２は、標準の電力供給線（１１０Ｖ／２２０Ｖ）又は標準の２４Ｖ接続のような標準の低電圧接続である。

給電接続２へ接続するために、測定装置１は、接続手段３を有する。この接続手段３は、給電接続２との接続のための実際の接続可能性及び個別には示されない通常Ｉ／Ｏ回路を有する。前記接続手段３は、「安全増防爆」型防護を有し、いわゆる発火火花が、測定装置の操作において生じないような大きさに形成される。

前記接続手段３は、前記測定装置のすべての電子回路要素を有する電子回路手段４に接続される。電子回路手段４は、「カプセル封入」型防護を有する。いわゆるそれは全体的に封止５内に配置される。電子回路手段４（詳細には図示されない）電子回路手段４の電子回路構成要素への給電線は、「安全増防爆」型防護で製造され、一方の側で封止５内に突出し、他方の側でガルバーニ電気導通接続可能性を形成する。

既に開示したように、前記電子回路手段４は、これらの接続６を介して接続手段３に接続される。さらに、センサ７及び表示装置８が、これらの接続６を介して電子回路手段４に接続される。これについて、前記センサは、「安全増防爆」型防護又は「本質的安全」型防護のいずれかで製造される。

本願発明の実施例に係る測定装置が、測定チューブを通過する流媒体の流量を測定する電磁誘導流量測定装置である場合には、流媒体を貫通する磁界を生じさせるための「安全増防爆」型防護で製造されたフィールドコイルと、流媒体に誘導された電圧を検出するための「本質的安全」型防護で製造された電極とが設けられる。

本願発明の実施例に係る測定装置が、測定チューブを流れる流媒体の流量を測定する超音波流量測定装置である場合には、「本質的安全」型防護を有する超音波変換器が、流媒体を通過する超音波を送受信するために設計される。

本願発明の実施例に係る測定装置が、測定チューブを流れる流媒体の流量を測定するための測定チューブの振動を励起するための少なくとも一つの振動発生器と、測定チューブに生じた振動を検出する少なくとも一つの振動センサと、さらに電子回路手段４とを有するコリオリ型質量流量計である場合には、振動発生器及び振動センサへの接続のための「本質的安全」型防護を有する電子回路前端部と、この電子回路前端部から延出し、同様に「本質的安全」型防護で形成される信号線とが設けられる。

本願発明の実施例に係る上述された測定装置には、そのどちらも「本質的安全」型防護を有さない２つの出力回路９，１０が設けられる。前記表示手段８は、同様に、接続6を介して電子回路手段４に接続され、前記表示手段８は「本質的安全」型防護を有し、且つ非本質的安全法において前記電子回路手段４から供給される。

図２は、本願発明の実施例に係る測定装置の電子回路手段４の概略図である。これについて、前記電子回路手段４は、プラスチックカップ（カップ型容器）１１内に配置され、封止５が設けられる。接続６は、封止５から突出し、複数の接続端子１２によって形成される。このように、経済的に製造することのできる電子回路手段４の特に簡単な設計は、同じ側にこれらの接続端子１２を配置することによって達成される。

この点について、重要な利点は、複雑線の敷設が必要なくなり、表示手段及びそのハウジングを防爆容器内に設ける必要がないという事実によって生じる。

本願発明の好ましい例にかかる測定装置を概略的に示す。 本願発明の好ましい例によってカップ内に設けられ、それに封止された測定装置の電子回路手段を示す。

符号の説明

１ 測定装置
２ 給電接続
３ 接続手段
４ 電子回路手段
５ 封止
６ 接続
７ センサ
８ 表示手段
９，１０ 出力回路
１１ プラスチックカップ
１２ 接続端子

Claims (11)

1. 「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型防護を有する測定装置に電力を供給するために給電接続に測定装置を接続するための接続手段と、測定装置の電子回路構成要素を有する電子回路手段と、表示手段と、「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」及び「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護の一つを具備するセンサと、少なくとも「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護なしに製造された少なくとも一つの出力手段を具備する測定装置において、
   前記電子回路手段は、「カプセル封入（Ｅｘ−ｍ）」型防護を有し、
   前記表示手段は、「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有し、
   前記表示手段、前記センサ及び前記出力回路は、「安全増防爆（ＥＸ−ｅ）」型防護を有する接続を介して前記電子回路手段に接続されることを特徴とする非本質的安全供給測定装置。
2. 前記出力手段は、フィールドバスであることを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
3. 前記少なくとも一つの出力手段は、少なくとも２つの出力回路を具備することを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
4. 前記少なくとも一つの出力手段は、３つの出力回路を具備し、３つの出力回路は、電流出力、パルス出力及び状態出力であることを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
5. 前記表示手段は、電子回路手段によって供給されることを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
6. 前記測定装置は、少なくとも「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護なしであり、標準電力供給線又は標準低電圧線の形である給電接続に接続可能であることを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
7. 前記測定装置は、測定チューブを通過する流媒体の流量を測定する電磁誘導流量測定装置であり、流媒体を通過する磁界を励起する「安全増防爆（Ｅｘ−ｅ）」型防護を有するフィールドコイルと、流媒体に誘導された電圧を検出する「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有する電極とを有することを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
8. 前記測定装置は、測定チューブを通過する流媒体の流量を測定する超音波流量測定装置であり、流媒体を通過する超音波を送受信するための超音波変換器を有することを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
9. 前記測定装置は、測定チューブを通過する流媒体の流量を測定するコリオリ型質量流量計であり、測定チューブに振動を励起する少なくとも一つの振動発生器と、測定チューブに発生した振動を検出する少なくとも一つの振動センサと、前記振動発生器への接続のために前記電子回路手段からずれた位置に配され、「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有する電子回路前端部と、該電子回路前端部から延出し、「本質的安全（Ｅｘ−ｉ）」型防護を有する信号線とを有することを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
10. 前記電子回路手段は、前記電子回路手段の同じ側にはすべて配置された複数の接続端子を有することを特徴とする請求項１記載の非本質的安全供給測定装置。
11. 前記電子回路手段は、プラスチックカップ形状容器に封止されていることを特徴とする請求項１０記載の非本質的安全供給測定装置。

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