JP2008072176A - Explosion-proof antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工場のプラント等で使用される防爆アンテナに関するものである。 The present invention relates to an explosion-proof antenna used in a factory plant or the like.
近年、石油精製や石油化学等の危険物を取り扱うプラントでは、安全監視のため、無線LAN(Local Area Network)網の構築二−ズが高まっている。 2. Description of the Related Art In recent years, plants for handling hazardous materials such as petroleum refining and petrochemicals have increased the need to build a wireless local area network (LAN) network for safety monitoring.
従来、このような工場内の無線LAN網に使用される防爆アンテナとして、ロッド(棒状)タイプのアンテナが既に実用化されている。しかし、ロッドタイプのアンテナでは、到達距離や伝達データ量が少なく、監視カメラの映像を伝送したり、パソコン間でデータを送受信したりするには性能が不足している。 Conventionally, rod (rod-shaped) type antennas have already been put into practical use as explosion-proof antennas used in such wireless LAN networks in factories. However, rod-type antennas have a short reach and a small amount of data to be transmitted, and have insufficient performance for transmitting surveillance camera images and transmitting / receiving data between personal computers.
このため、より伝送距離、伝達容量の大きい平面アンテナのニーズが高まっている。このような平面アンテナを使用した防爆アンテナとして、例えば、筐体の内部に、平面アンテナ及び無線基地局装置を収納したものが公知である(例えば、特許文献1参照)。この防爆アンテナでは、筐体のうち、平面アンテナとの対向面を非金属材料で構成することにより、筐体の外部にアンテナを突出させることなく、外部との送受信を行うことができるようになっている。
しかしながら、前記従来の防爆アンテナでは、アンテナのみならず無線基地局装置をも筐体内に収納した構成となっている。このため、非常に大型で、高価なものとなる。また、アンテナとの対向面が非金属材料で構成された筐体内に収納するように構成されている。実際には、筐体は耐熱ガラスで構成されており、電波が届く範囲が制限されている(約100m)。このため、プラント等の広い場所であれば、多数必要となり、大型で、重量が大きく、しかも高価なため、実用的ではない(実際の商品については、http://www.miyaki-elec.co.jp/hp/catalog/boubaku/eap-50.pdfを参照)。 However, the conventional explosion-proof antenna has a configuration in which not only the antenna but also the radio base station apparatus is accommodated in the casing. For this reason, it becomes very large and expensive. Moreover, it is comprised so that the opposing surface with an antenna may be accommodated in the housing | casing comprised with the nonmetallic material. Actually, the casing is made of heat-resistant glass, and the range over which radio waves can reach is limited (about 100 m). For this reason, if it is a large place such as a plant, a large number is required, and it is not practical because it is large, heavy and expensive (for actual products, see http://www.miyaki-elec.co (See .jp / hp / catalog / boubaku / eap-50.pdf).
そこで、本発明は、小型・軽量で、安価な上、長距離での電波の送受信を実現できる防爆アンテナを提供することを課題とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an explosion-proof antenna that is small, lightweight, inexpensive, and capable of transmitting and receiving radio waves over a long distance.
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
防爆アンテナを、
アース板に対し、ラジエータ素子及び無給電素子を順次平行に配置してなり、前記アース板と前記無給電素子とを互いに電気接続してなるアンテナ部と、
前記アース板に装着され、前記ラジエータ素子及び前記無給電素子を封止状態で覆うフロントパネルと、
前記アース板を貫通し、前記フロントパネルによって形成された内部空間で露出する芯線に圧着端子を接続され、該圧着端子が前記ラジエータ素子に固定されるケーブルと、
前記アース板に固定され、前記ケーブルのアース板からの引出部分が収容される接続箱と、
を備えた構成としたものである。
As a means for solving the above problems, the present invention provides:
Explosion-proof antenna
An antenna unit formed by sequentially arranging a radiator element and a parasitic element with respect to the ground plate, and electrically connecting the ground plate and the parasitic element to each other;
A front panel mounted on the ground plate and covering the radiator element and the parasitic element in a sealed state;
A cable that passes through the ground plate and is connected to a core wire exposed in an internal space formed by the front panel, and the crimp terminal is fixed to the radiator element;
A junction box that is fixed to the ground plate and accommodates a lead-out portion of the cable from the ground plate;
It is set as the structure provided with.
この構成により、アンテナ部をフロントパネルで覆い、引き出したケーブルの一部を接続箱で覆うだけで防爆アンテナを形成することができる。形成された防爆アンテナは、小型で軽量な上、前記部品のみで構成することができるので、安価に制作可能である。また、ケーブルの芯線をラジエータ素子に接続するのに圧着端子を使用することにより、強固な接続状態を得ることができる。このため、アンテナ性能に優れ、長期に亘って良好な状態で使用することが可能である。 With this configuration, the explosion-proof antenna can be formed by simply covering the antenna portion with the front panel and covering a part of the drawn cable with the connection box. The formed explosion-proof antenna can be manufactured at low cost because it is small and light and can be composed of only the above components. Moreover, a firm connection state can be obtained by using a crimp terminal to connect the core wire of the cable to the radiator element. For this reason, it is excellent in antenna performance and can be used in a good state for a long time.
前記アース板は、通気を可能とすると共に、蒸気を内部空間から外部へのみ排出可能なベントフィルタを備えるのが好ましい。 It is preferable that the ground plate includes a vent filter that allows ventilation and can discharge steam only from the internal space to the outside.
前記アース板と前記接続箱の間にケーブルホルダを配設し、
該ケーブルホルダは、前記ケーブルが貫通し、前記アース板に圧接してケーブルの周囲を封止する鍔部と、前記接続箱を貫通して内部に延び、ケーブルを接続箱の内部へと導く筒部とからなり、
前記接続箱の固定は、接続箱、ケーブルホルダ、及び、アース板を貫通し、これら部材を挟持するボルト及びナットにより行うのが好ましい。
A cable holder is disposed between the ground plate and the junction box,
The cable holder includes a flange through which the cable passes, presses against the ground plate and seals the periphery of the cable, and a tube that extends through the connection box and leads the cable to the inside of the connection box. And consists of
The connection box is preferably fixed by bolts and nuts that pass through the connection box, the cable holder, and the ground plate and sandwich these members.
この構成により、フロントパネルで覆われた内部空間から引き出すケーブルを、ケーブルホルダによって封止状態で接続箱へと導くことができる。しかも、アース板への接続箱の固定を、ケーブルホルダと共に一括して行うことが可能となる。 With this configuration, the cable drawn from the internal space covered by the front panel can be guided to the connection box in a sealed state by the cable holder. Moreover, the connection box can be fixed to the ground plate together with the cable holder.
前記アース板への前記接続箱の固定場所を、前記アース板の一部とすることにより、フロントパネル側のみならず、該フロントパネルとは反対側でも電波を送受信可能とするのが好ましい。 It is preferable that radio waves can be transmitted and received not only on the front panel side but also on the side opposite to the front panel by fixing the connection box to the ground plate as a part of the ground plate.
この構成により、電波を広範囲に伝播させることができ、少ない数の防爆アンテナで無線LAN網を構築することが可能となる。 With this configuration, radio waves can be propagated over a wide range, and a wireless LAN network can be constructed with a small number of explosion-proof antennas.
本発明によれば、アンテナ部をフロントパネルで覆い、ケーブルの引出部分を、アンテナ部に固定する接続箱で覆った構成としたので、シンプルで小型な上、安価に製作することができる。ケーブルの芯線をラジエータ素子に接続するのに圧着端子を使用できるようにしたので、所望のアンテナ性能を長期に亘って維持することが可能である。 According to the present invention, the antenna portion is covered with the front panel, and the cable lead-out portion is covered with the connection box fixed to the antenna portion. Therefore, the antenna portion is simple and small, and can be manufactured at low cost. Since the crimp terminal can be used to connect the core wire of the cable to the radiator element, the desired antenna performance can be maintained over a long period of time.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、図1での上下左右をそのまま方向(位置)を示す用語として使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the top, bottom, left, and right in FIG. 1 are used as terms indicating the direction (position) as they are.
図1乃至図3は、本実施形態に係る防爆アンテナ1を示す。この防爆アンテナ1は、大略、フロントパネル2に、アンテナ部3を装着し、接続箱4を介してケーブル5を引き出した構成である(本実施形態では、図1に示すフロントパネル2の寸法が、縦×横=約10cm×約10cmの非常にコンパクトな構成となっている。)。
1 to 3 show an explosion-
フロントパネル2は、図6に示すように、AES樹脂(アクリロニトリル/エチレン−プロピレン−ジエン/スチレンプラスチック)を成形加工することによりドーム状としたものである。フロントパネル2の内面には十字にリブ6が形成され、膨出部分の補強が図られている。また、フロントパネル2の開口縁部の内側には、この開口縁部に沿って所定間隔でガイド部7が設けられることにより略V字形の溝部8が形成されている。この溝部8にはシリコン製のパッキン9が配置される。さらに、フロントパネル2の内側4隅にはボルトB1が螺合されるボス部10が形成されている。
As shown in FIG. 6, the
アンテナ部3は、図4に示すように、アース板11、ラジエータ素子12、及び、無給電素子13で構成されている。
As shown in FIG. 4, the
アース板11は、図7に示すように、ステンレス製で、平面視矩形状の板材で構成されている。アース板11の4隅には、前記フロントパネル2の各ボス部10に対応する位置に第1取付孔14がそれぞれ形成されている。また、アース板11には、上側に形成される2つの第1取付孔14の中間部分に開口部15が形成され、そこにはベントフィルタ16が装着されている(この位置は、アンテナ性能に与える影響の少ない位置として選択されている)。ベントフィルタ16には、空気を挿通可能であるが、蒸気は一方向のみ、すなわちフロントパネル2の内部から外部へのみ通過可能とする素材が使用されている(例えば、ゴアテックス(登録商標)が使用できる。)。また、アース板11には、前記開口部15とは反対側にコード用挿通孔17が形成され、その周囲4箇所には第2取付孔18が形成されている。さらに、アース板11には、中心位置の両側に第3取付孔19が形成され、その一方の近傍にはネジ穴20が形成されている。
As shown in FIG. 7, the ground plate 11 is made of stainless steel and is made of a plate material having a rectangular shape in plan view.
ラジエータ素子12は、図8に示すように、真鍮を平面視矩形状の薄板とし、その表面にニッケルメッキを施したものである。ラジエータ素子12の両側中央部には切欠12aがそれぞれ形成され、その近傍には貫通孔12bがそれぞれ穿設されている。また、ラジエータ素子12の下縁側には、後述するケーブル5が挿通するケーブル挿通孔21と、芯線5aの先端に固定した圧着端子5bを固定するためのボルト穴22とが形成されている。また、ケーブル挿通孔21の近傍2箇所には逃がし孔12cが形成されている。
As shown in FIG. 8, the
無給電素子13は、図4に示すように、前記ラジエータ素子12と同様に、真鍮を平面視矩形状の薄板とし、その表面をニッケルメッキしたものである。無給電素子13の下縁には切欠13aが形成されている。また、無給電素子13には、2箇所の逃がし孔13bと、各逃がし孔の近傍にそれぞれ設けた貫通孔(図示せず)とが形成されている。
As shown in FIG. 4, the
ラジエータ素子12及び無給電素子13は、スペーサ23を介して前記アース板11に固定される。このとき、ラジエータ素子12に対する無給電素子13の固定位置は、図4(a)に示すように、若干(ここでは、数mm程度)上方にずらせた位置とする。これにより、後述するようにケーブル5の芯線5aに圧着端子29を接続し、この圧着端子29をラジエータ素子12にボルトB2・ナットN2により固定する場合であっても、所望のアンテナ性能を維持しつつ、ボルトB2の頭部(又はナットN2)に対する絶縁距離を確保することができる。
The
スペーサ23は、図4(b)に示すように、ポリオキシメチレン(polyoxymethylene)を成形加工することにより、高さの異なる第1支持部24と第2支持部25とを形成したものである。第1支持部24には貫通孔24aが形成され、第2支持部25には雌ネジ部25aが形成されている。また、第1支持部24と第2支持部25との間には、前記雌ネジ部25aとは反対側の面に逃がし凹部23aが形成されている。第1支持部24は、アース板11と無給電素子13の間に位置する。両部材11、13は、アース板11の第3取付孔19からボルトB3を挿通し、スペーサ23の貫通孔24a、さらには無給電素子13の貫通孔13cを貫通させてナットN3を螺合することにより一体化される。これにより、アース板11と無給電素子13とが同電位となり、アース接続されることになる。また、第2支持部25は、アース板11とラジエータ素子12の間に位置し、ラジエータ素子12はボルトB4を雌ネジ部25aに螺合することによりスペーサ23に一体化される。
As shown in FIG. 4B, the
接続箱4は、図2及び図3に示すように、箱本体26、蓋体27、及び、箱本体26に接続されたケーブルグランド28で構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
箱本体26及び蓋体27は、アルミダイカスト製で、箱本体26の底面には連通孔26aが形成され、その周囲4箇所には取付孔26bが穿設されている。ケーブルグランド28は、箱本体26からケーブル5を引き出す部分での封止状態を確保する。
The
ケーブル5は、図5に示すように、一端部で露出する芯線5aに圧着端子29が接続されている。圧着端子29は、先端のドーナツ状の接続部29aが前記ラジエータ素子12に形成したボルト穴22にボルトB2及びナットN2により固定される。また、ケーブル5の一端側にはケーブルホルダ30が設けられている。一方、ケーブル5の他端側には引込器具31が設けられ、他端部には接栓32が接続されている。
As shown in FIG. 5, the
ケーブルホルダ30は、図9に示すように、外周面をローレット加工された筒状部33と、その一端側の鍔部34とで構成されている。鍔部34の端面には中心孔30aの周囲に環状溝30bが形成され、そこにはOリング35が配設されている。また、鍔部34の4隅には、前記箱本体26の連通孔26aに対応する貫通孔34aが穿設されている。ケーブルホルダ30は、アース板11と箱本体26の間に配置される。そして、箱本体26の連通孔26aを介してボルトB3を挿通し、ケーブルホルダ30の中心孔30aからアース板11の第2取付孔18を貫通してナットN3を螺合することにより、これらは一体化される。なお、前記筒状部33はケーブル5が挿通された状態で、ポリオレフィン製の熱収縮チューブ36で覆われる。また、ナットN5と、箱本体26との間には、防水パッキン37及びパッキン押え板38を介在させることにより、箱本体26の連通孔26aでの防水性が確保されている。また、ボルトB5の頭部と、アース板11との間にも、図示しないパッキンが設けられることにより、第2取付孔18の防水性が保たれている。
As shown in FIG. 9, the
前記構成の防爆アンテナ1は次のようにして組み立てる。
The explosion-
まず、スペーサ23にラジエータ素子12を固定し、アース板11に、スペーサ23を介して無給電素子13を固定する。このとき、アース板11、ラジエータ素子12、及び、無給電素子13の間には、3mm以上の最短距離(絶縁距離)が確保される。また、アース板11に無給電素子13を固定する際、無給電素子13の両側部には切欠13aが形成されているため、ナットN3と無給電素子13との間にも3mm以上の絶縁距離を確保することができる。さらに、スペーサ23へのラジエータ素子12の固定に使用されるボルトB4の頭部がラジエータ素子12の上面から突出することになるが、その上方の無給電素子13には逃がし孔13bが形成されているため、ボルトB4と無給電素子13の間にも3mm以上の絶縁距離を確保することができる。
First, the
次に、アンテナ部3、詳しくはアース板11に接続箱4を固定する。接続箱4の固定では、まず箱本体26の下端面にケーブルグランド28を固定し、ケーブル5を挿通させる。そして、アース板11と箱本体26とは、両者の間にケーブルホルダ30を介在させた状態で、ボルトB5・ナットN5により固定一体化する。そして、箱本体26に蓋体27を被せて特殊ボルトB6(一般のドライバーでは開放できないもの)で接続箱4を完成する。このようにして固定された接続箱4は、アンテナ部3の下半分の中央部分のみを占有する。したがって、ラジエータ素子12で送受信される電波を、フロントパネル2を設けた前方側のみならず、接続箱4を固定した後方側(詳しくは、主に接続箱4のない上半部)でも伝播させることが可能となる。
Next, the
さらに、ラジエータ素子12にケーブル5を接続する。ケーブル5の接続では、ラジエータ素子12のケーブル挿通孔21にケーブル5を挿通し、芯線5aに圧着端子29を圧着してボルトB2・ナットN2により圧着端子29の接続部をボルト穴22に固定する。ラジエータ素子12への芯線の接続に、圧着端子29を使用してボルトB2・ナットN2により固定する方法を採用しているため、接続状態は強固なものとすることができる。また、圧着端子29の固定部分(正確には、ナットN2)と、この部分に対向する無給電素子13との間には、前述のように、無給電素子13の縁部に形成した切欠13aにより十分な絶縁距離(3mm以上)を確保することができる。
Further, the
その後、アース板11にフロントパネル2を装着する。フロントパネル2の装着では、フロントパネル2の内側に形成した溝部8にパッキン9を介在させた状態で、アース板11の第1取付孔14からボス部10にボルトB1を螺合する。これにより、内部空間は密封状態となる。但し、アース板11には、前述のように、予めベントフィルタ16が装着されている。したがって、内部で発生した蒸気はベントフィルタ16を介して外部に排出可能である。
Thereafter, the
なお、前記各部材の固定で使用したボルトのうち、外部に露出するものについては、特殊ボルトを使用して市販のドライバーでは開放できないようにする。また、使用場所に応じてボルト部分をエポキシ樹脂等によって完全に被覆するのが好ましい。これにより、防爆アンテナ1の内部空間への水等の侵入をより一層確実に防止することが可能となる。
Of the bolts used for fixing each member, those that are exposed to the outside cannot be opened with a commercially available screwdriver using special bolts. Further, it is preferable to completely cover the bolt portion with an epoxy resin or the like according to the place of use. This makes it possible to more reliably prevent water and the like from entering the internal space of the explosion-
このようにして完成した防爆アンテナ1は、アンテナ部3をフロントパネル2で覆い、接続箱4を固定しただけの小型でシンプルな構成であり、安価に製作することができる。また、例えば、接続箱4にU字形のベルト(図示せず)を取り付け、このベルトを鉄柱等に巻き付けることにより、防爆アンテナ1を工場内の適宜場所に設置して、工場内に構築される無線LANでの信号の送受信に使用できる。前記構成の防爆アンテナ1によれば、工場電気設備防爆指針で2種の危険場所での使用が可能である。
The explosion-
この場合、図10に示すように、防爆アンテナ1から延びるケーブル5には制御装置(無線LANボックス)37を接続する。また、制御装置37には、ケーブル5を介して防爆カメラ38(例えば、特許第3526814号参照)を接続する。制御装置37には、必要に応じてパソコン39を接続することも可能である。また、工場内あるいは工場外にも防爆アンテナ1を設け、そのケーブルにはハブ41を介してサーバ40を接続する。ここでは、防爆アンテナ1を2.4GHz帯で使用するが、2.5GHz帯等、他の帯域で使用することも可能である。そして、例えば、防爆カメラ38で撮影した映像データを、サーバ40との間で送信する場合には、通信距離を約1200mとすることができる。また、防爆カメラ38を2台接続すれば、データ量は倍になるので、通信距離は600mとなる。さらに、パソコン39のデータ通信であれば、約2000mの伝送が可能である。
In this case, as shown in FIG. 10, a control device (wireless LAN box) 37 is connected to the
1…防爆アンテナ
2…フロントパネル
3…アンテナ部
4…接続箱
5…ケーブル
5a…芯線
6…リブ
7…ガイド部
8…溝部
9…パッキン
10…ボス部
11…アース板
12…ラジエータ素子
12a…切欠
12b…貫通孔
12c…逃がし孔
13…無給電素子
13a…切欠
13b…逃がし孔
13c…貫通孔
14…第1取付孔
15…開口部
16…ベントフィルタ
17…コード用挿通孔
18…第2取付孔
19…第3取付孔
20…ネジ穴
21…ケーブル挿通孔
22…ボルト穴
23…スペーサ
23a…逃がし凹部
24…第1支持部
24a…貫通孔
25…第2支持部
25a…雌ネジ部
26…箱本体
26a…連通孔
26b…取付孔
27…蓋体
28…ケーブルグランド
29…圧着端子
29a…接続部
30…ケーブルホルダ
30a…中心孔
30b…環状溝
31…引込器具
32…接栓
33…筒状部
34…鍔部
34a…貫通孔
35…Oリング
36…熱収縮チューブ
37…防水パッキン
38…パッキン押え板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アース板に装着され、前記ラジエータ素子及び前記無給電素子を封止状態で覆うフロントパネルと、
前記アース板を貫通し、前記フロントパネルによって形成された内部空間で露出する芯線に圧着端子を接続され、該圧着端子が前記ラジエータ素子に固定されるケーブルと、
前記アース板に固定され、前記ケーブルのアース板からの引出部分が収容される接続箱と、
を備えたことを特徴とする防爆アンテナ。 An antenna unit formed by sequentially arranging a radiator element and a parasitic element with respect to the ground plate, and electrically connecting the ground plate and the parasitic element to each other;
A front panel mounted on the ground plate and covering the radiator element and the parasitic element in a sealed state;
A cable that passes through the ground plate and is connected to a core wire exposed in an internal space formed by the front panel, and the crimp terminal is fixed to the radiator element;
A junction box that is fixed to the ground plate and accommodates a lead-out portion of the cable from the ground plate;
An explosion-proof antenna characterized by comprising:
該ケーブルホルダは、前記ケーブルが貫通し、前記アース板に圧接してケーブルの周囲を封止する鍔部と、前記接続箱を貫通して内部に延び、ケーブルを接続箱の内部へと導く筒部とからなり、
前記接続箱の固定は、接続箱、ケーブルホルダ、及び、アース板を貫通し、これら部材を挟持するボルト及びナットにより行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の防爆アンテナ。 A cable holder is disposed between the ground plate and the junction box,
The cable holder includes a flange through which the cable penetrates, presses against the ground plate and seals the periphery of the cable, and a tube that penetrates the connection box and extends to the inside, and guides the cable into the connection box And consists of
The explosion-proof antenna according to claim 1 or 2, wherein the connection box is fixed by a bolt and a nut that pass through the connection box, the cable holder, and the ground plate and sandwich these members.
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