JP2009527990A - 調節式の産業アンテナ取り付け具 - Google Patents

Abstract

フィールド装置（１００）は、外面（１０３）と、主空洞（１１７）を囲む内面（１０５）とを有するハウジング（１０２）を備えている。さらにハウジング（１０２）は、主空洞（１１７）から外面（１０３）まで延びる開口（１１４）を有している。電気部品（２８）が、ハウジングの主空洞（１１７）内に配置される。アンテナ（１８）は、電気部品（２８）と電気的に連通する。さらにフィールド装置（１００）は、ハウジング（１０２）に取り付けられた回転式の取り付け具（１１０）を備えている。取り付け具（１１０）は、該取り付け具の第１の端部（１１８）から第２の端部（１２２）まで延びるチャネル（１２０）を有している。ケーブル（１８２）は、電気部品（２８）およびアンテナ（１８）に電気的に接続され、チャネル（１２０）の少なくとも一部分を通って延びている。

Description

本発明は、産業プロセス制御監視装置に関する。特に本発明は、厳しい環境条件において使用されるように適合されたプロセス制御システムにおいて遠方の装置と無線で通信するように構成されたフィールド装置に関する。

電子フィールド装置（プロセス送信機など）は、精油所、化学処理プラント、紙加工プラント、バイオテクノロジープラント、製薬工場、食品および飲料工場などにおける産業プロセスの運転を監視するために使用することができる。産業プロセスを監視するためのプロセス送信機は、プロセスに関係し、あるいはプロセスに影響を及ぼす可能性がある１つ以上の現象を測定するために、使用することができる。産業プロセスにおいて測定することが考えられるいくつかの現象として、圧力、流量、タンク内の流体または物質のレベル、温度、および振動が挙げられる。さらには、そのようなフィールド装置は、１つ以上の現象に関する測定データの分析を行うことのできる電子機器、診断用電子機器、または他のプロセス監視用電子装置を備えることができ、さらには産業プロセスの制御に使用される電子機器、油圧装置、または空気圧のアクチュエータ装置をも備えることができる。

さらに、フィールド装置は、例えば他に設置されたフィールド装置、携帯型のツール、または遠方に配置することができる制御室などの設備などを含む、他の監視用または制御用の装置とプロセス制御ループを介して通信するための回路を備えることができる。プロセス制御ループを介して伝送されるデータは、アナログまたはデジタル形式のいずれかにて伝送することが可能である。アナログのフィールド装置は、２線式のプロセス制御電流ループを介して他の装置に接続されることが多い。例えば、いくつかのフィールド装置を、ただ１つの２線式の制御ループによってプロセス制御室に接続することができる。

これに加え、あるいはこれに代えて、フィールド装置は、他の遠方に位置する監視および制御装置との通信を容易にするために、無線通信技術と組み合わせてもよい。有線通信に依存しないフィールド装置はフィールド装置までの配線を設ける必要がないため、無線通信技術は、フィールド装置の実装を簡単化するという利点をもたらす。特定の種類の無線通信においては、送信される信号を増幅するため、アンテナがフィールド装置に取り付けられ、フィールド装置の内部に位置する無線通信回路に電気的に連絡する。

プロセス送信機などのフィールド装置は、比較的厳しい環境に配置されることが少なくない。そのような環境は、２線式の通信ループおよび／またはアンテナのための接続部などの、例えばフィールド装置の電気部品および／または電気コネクタにとって潜在的に有害でありうる。例えば、プロセス送信機は、液体、粉塵および湿気、ならびに種々の産業汚染物にさらされる場所に設置される可能性がある。これらのフィールド装置の一部は、酸または塩基の溶液などの、特定の産業プロセスの一部である潜在的に腐食性のプロセス液体にさらされる可能性がある。そのような液体が、フィールドに滴り落ち、はね飛び、あるいは吹き付けられる可能性がある。さらに、フィールド装置は、洗浄剤などといった他の物質にさらされる可能性がある。また、フィールド装置は、プロセス送信機および無線通信装置などの、フィールド装置の内部の電気部品の動作を妨げかねない電磁波にさらされる可能性もある。さらに、フィールド装置は、例えば最高最低気温、振動、降水、紫外光、および風にさらされうる外部環境に配置される可能性もある。

フィールド装置が設置される厳しい環境に照らし、さらにはそのような環境において遠方の装置へ無線信号を送信する必要性に照らしてこの技術分野では、産業プロセス送信機のハウジングの構成に対して継続的なニーズが存在する。そのようなハウジングの構成は、粉塵、液体、湿気、および電磁エネルギーへの曝露を含む厳しい環境条件に対して、優れた頑健性を必要とする。さらに、そのような装置は、他の無線装置と適切に通信する能力を必要とする。

本発明の目的は、産業プロセス制御システムにおいて無線通信を提供するための装置および方法を提供することにある。特に、本発明は、そのような装置のために回転可能なアンテナ取り付け具を用いるシステムおよび方法を提供することにある。

一実施形態においては、フィールド装置が検討される。このフィールド装置は、外面と、主空洞を囲む内面と、主空洞から外面まで延びる開口とを有するハウジングを備えている。電気部品は、ハウジングの主空洞内に配置される。アンテナは、部品に電気的に連通する。さらにフィールド装置は、ハウジングに取り付けられる回転式の取り付け具を備えている。この回転式の取り付け具は、第１の端部から第２の端部まで延びるチャネルを有している。ケーブルは、電気部品およびアンテナに電気的に接続される。このケーブルは、チャネルの少なくとも一部分を通って延びている。

別の実施形態においては、フィールド用堅牢産業装置のためのアンテナ取り付け具が検討される。このアンテナ取り付け具は、外面および内面を有しており、内面が第１の端部から第２の端部の外面の開口まで延びる第１の空洞を定めている第１の部位を備えている。さらにアンテナ取り付け具は、外面および内面を有しており、内面が第１の端部から第２の端部の外面の開口まで延びる第２の空洞を定めている第２の部位を備えている。これら第１および第２の部位が、これら第１および第２の部位の第１の端部において、おおむね平坦な取り付け面に沿って互いに取り付けられている。取り付け面は、第１および第２の部位の第２の端部の外面のいずれに対しても直角でない。

さらに別の実施形態においては、アンテナをフィールド用堅牢産業装置に取り付ける方法が検討される。この方法は、回転式の取り付け具をフィールド用堅牢産業装置のハウジングに取り付けるステップを含んでいる。この方法は、アンテナとハウジングの内部に配置された電気部品との間に電気的な接続を設けるステップをさらに含んでいる。取り付け具が、アンテナの位置を調節すべくハウジングに対して回転させられる。

本発明は、プロセス送信機などといったフィールド用堅牢産業装置に関する。本明細書において使用されるとき、「フィールド用堅牢産業装置」あるいは「フィールド装置」という表現は、屋外用途を含む厳しい環境条件で使用するためのハウジングを有する装置を指す。本明細書のフィールド用堅牢産業装置のハウジングは、中味を環境からの汚染に対して保護するために密閉されている。さらに、ハウジングは、電磁干渉および／または無線周波干渉に耐えるように設計されている。さもないと、電磁干渉および／または無線周波干渉が、ハウジングの内部に収容された電気装置または回路に誘起または伝導を起こしかねない。

本発明が目標とする種類のフィールド用堅牢産業装置は、遠方の装置と無線で通信することが可能である。遠方の装置は、問題としている特定のフィールド用堅牢産業装置の外部の任意の装置であってよい。例えば、遠方の装置は、携帯型の装置、同じ環境（同じプロセス室または通常の領域など）に位置する別のフィールド用堅牢産業装置、あるいは同じ環境の外部に位置する装置（例えば、制御室の装置など）であってよい。

図１は、フィールド用堅牢産業装置１２が使用されるプロセス環境１０を例示するブロック図である。プロセス環境１０は、例えば製造、精製、または他の多数の用途などの、１つ以上の現象の監視および／または特定のプロセスの制御に好都合である多数の産業環境のうちの１つであってよい。フィールド用堅牢産業装置１２は、一実施形態においては、このフィールド用堅牢産業装置１２が周りから受ける１つ以上のプロセス現象１４を検出し、この所与のプロセス現象の状態を表わす信号を提供することができる。フィールド用堅牢産業装置１２が周りから受ける現象１４の種類の例として、温度、圧力、流体の流れ、ｐＨレベル、などが挙げられる。あるいは、フィールド用堅牢産業装置１２は、周りからの影響を受ける複数の現象１４を測定するように構成してもよい。これに代え、あるいはこれに加えて、フィールド用堅牢産業装置１２は、プロセスまたはプロセスの一部を制御することができる駆動装置を備えてもよい。

フィールド用堅牢産業装置１２は、例えば、トランスデューサ（図２に示されている２６）を内蔵するハウジング２０を備えている。このトランスデューサ２６は、トランスデューサ２６が周りから受けている現象１４を表わす信号を提供することができる。さらに、フィールド用堅牢産業装置１２は、例えば、ハウジング２０に接続されたアンテナ１８を備えている。アンテナ１８は、遠方の電気装置１６と電気的に通信し、フィールド用堅牢産業装置１２の電気部品と遠方の電気装置１６との間を伝送される信号を送信および受信することができる。

図２は、一実施形態によるフィールド装置１２をさらに詳しく示した機能ブロック図である。フィールド装置１２は、フィールド装置１２の内部の他の構成部品に電力を供給するための電源モジュール２２を備えている。電源モジュール２２は、フィールド装置１２の内部の種々の装置へ適切な電気信号レベルを供給するための適切な技術を利用することができる。例えば、電源モジュール２２は、これらに限られるわけではないが熱電ダイオード、固体熱発電機、および半導体熱電発電機などの、ペルチェ効果を使用して異なる温度から電気を生成する公知の熱電対装置を用いることができる。あるいは、電源モジュール２２は、太陽電池を含むことができる。他の種類の電源モジュールとしては、例えば電池などを使用することができる。例えば、内蔵の電源モジュール２２に代えて、外部の電源（図示されていない）によって電力信号をフィールド装置１２に供給することができる。

さらにフィールド装置１２は、例えばコントローラ２４および無線通信装置２８を、トランスデューサ２６とともにハウジング２０内に備えている。例えば、電源モジュール２２は、コントローラ２４、トランスデューサ２６、および無線通信装置２８のそれぞれに電力を供給する。上述のように、トランスデューサ２６は、一実施形態においては、周りから受けている現象を測定するように構成されている。あるいは、トランスデューサ２６は、外部の構成部品（図示されていない）を制御するための出力信号を生成できる。コントローラ２４は、信号をトランスデューサ２６へ送信し、および／あるいはトランスデューサ２６から受信するために、トランスデューサ２６と通信する。また、コントローラ２４は、遠方の装置と情報をやり取りできる無線通信装置２８へ信号を供給する。

無線通信装置２８は、プロセス関連の情報ならびに装置関連の情報を通信することができる。用途に応じ、無線通信装置２８を、任意の適切な無線通信プロトコルに従って通信を行うように構成することができる。そのような無線通信プロトコルとして、これらに限られるわけではないが、無線ネットワーク技術（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＩｒｖｉｎｅのＬｉｎｋｓｙｓ社によるＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ無線アクセスポイントおよび無線ネットワーク装置など）、携帯電話またはデジタルネットワーク技術（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＡｅｒｉｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｃ．によるＭｉｃｒｏｂｕｒｓｔ（登録商標）など）、超広帯域自由空間光通信、移動体通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、スペクトラム拡散技術、赤外線通信技術、ＳＭＳ（ショートメッセージングサービス／テキストメッセージング）、あるいは他の任意の適切な無線技術が挙げられる。さらに、複数のユニットが互いの無線動作範囲内に共存することができるよう、公知のデータ衝突防止技術を用いることができる。そのような衝突防止技術は、多くの異なる高周波チャネルおよび／またはスペクトラム拡散技術の使用を含むことができる。

また、無線通信装置２８は、複数の無線通信方法のためのトランスデューサを備えることができる。例えば、主要な無線通信を、ＧＳＭまたはＧＰＲＳなどといった比較的長距離の通信方法を使用して実行できる一方で、二次または追加の通信方法を、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１ｂまたはブルートゥースを使用してユニットの近くの技師または作業者のために提供することができる。

いくつかの無線通信モジュールは、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）とやり取りできる回路を備えることができる。ＧＰＳは、遠方の位置にある個々のフィールド装置１２を発見できるように、移動式の装置のためのフィールド装置１２に対して好都合に使用することができる。しかしながら、他の技法にもとづく位置検出も、同様に使用可能である。

フィールド装置１２は、例えば、無線通信の能力を備えている。さらにフィールド装置１２は、必須ではないが、他のフィールド装置、表示装置、ならびに他の監視または制御装置などといった他の遠方の装置と有線の通信プロトコルによって通信するための能力を備えることができる。有線の通信は、フィールド装置１２が無線通信の能力を持たない他の装置と通信する必要がある場合に、好都合である。この目的のため、フィールド装置１２に、例えば２線式のプロセスループ（図示されていない）を介して装置と通信を行える手段を備え付けることができる。取り込むことができるプロセス制御ループの例として、アナログの４〜２０ｍＡ通信、アナログ通信およびハイウェイ・アドレサブル・リモート・トランスデューサ（ＨＡＲＴ（登録商標））規格などのデジタル通信の両方を備える混成プロトコル、ならびにＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）フィールドバス規格などの全デジタルのプロトコルが挙げられる。

図３は、一実施形態による上述の種類のフィールド用堅牢産業装置１００の一部分を示している。フィールド装置１００は、上述の電気装置などといった構成部品に囲いを提供するハウジング１０２を備えている。ハウジング１０２は、一実施形態においては、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の適切な材料などの、高強度の材料から形成されている。ハウジング１０２は、例えば特定の現象を測定する目的のために、液体、気体、または他の物質に触れるように意図された１つ以上の検出装置（図示されていない）に取り付けることができる。それぞれの検出装置は、ハウジング１０２の内部の電気部品へ信号を提供する。そのような電気部品は、例えば、検出装置によって提供された信号にもとづいて測定値を得るように構成されている。

これに代え、あるいはこれに加えて、駆動装置（図示されていない）をハウジング１０２に取り付け、ハウジング１０２の内部に位置する電気部品と電気的に連絡させることができる。ハウジング１０２の内部の電気部品は、例えば、駆動装置が、特定のプロセスのある状態を制御することができるように、該駆動装置を制御するための信号を提供することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、ハウジング１０２に取り付けられたただ１つの装置が検出および駆動の両方の機能を果してもよいことを、理解すべきである。

図３に示した代表的なハウジングは、検出装置および／または駆動装置を取り付けることができる３つのポート１０４、１０６、および１０８を備えている。したがって、ハウジング１０２は、例えば多数の異なる向きの検出装置および／または駆動装置に接続することが可能である。ポート１０４、１０６、および１０８は、一つには本明細書の一部である種々の図におけるハウジング１０２の向きを示すために、部分的に詳細に示されている。任意の構成のポートがハウジング１０２に用いることができ、本明細書は、フィールド装置１００のハウジング１０２のポートの配置構成を限定しようと意図するものではない。また、フィールド装置１００は、ハウジング１０２に取り付けられた回転式のアンテナ取り付け具１１０を有している。さらに、図３は１つ以上の検出装置および／または駆動装置に取り付けられるように構成されたハウジング１０２を示しているが、ハウジング１０２は、本発明の範囲から逸脱することなく、検出装置および／または駆動装置をハウジング１０２の内部に備えてもよいことを、理解すべきである。

図４は、一実施形態による回転式の取り付け具１１０の斜視図を示している。回転式の取り付け具１１０は、一実施形態においては、ポリマー材料から形成された本体１１２を備えているが、例えばアルミニウムなどの導電性材料を含む他の適切な材料も使用可能である。本体１１２は、例えば、上部１１１および下部１１３を備えている。上部１１１および下部１１３は、一実施形態においては、斜めの取り付け面１１５に沿って互いに接続または取り付けされている。上部１１１および下部１１３が互いに接続または取り付けされているものとして説明を行うが、上部１１１および下部１１３を、ただ１つの一体の素材片から形成してもよいことを、理解すべきである。上部１１１および下部１１３は、例えば、それぞれの両端の一方に沿って互いに接続される。斜めの面１１５は、上部１１１および下部１１３のそれぞれの向きに対して傾けられている。一実施形態においては、上部１１１および下部１１３は、互いに対して約４５度の角度で斜めの表面１１５から延びている。

本体１１２は、上部１１１の開口１２２から下部１１３の開口１１８へと延びるチャネル１２０を備えている。上部１１１および下部１１３は、互いに対して傾けられているものとして示されているため、チャネル１２０は、例えば開口１１８から開口１２２までの角のある経路となっている。回転式の取り付け具１１０は、例えば、本体１１２の下部１１３の周囲を巡って延びる１対の溝１３０および１３２を備えている。溝１３０および１３２はそれぞれ、さらに詳しく後述されるシール装置を受け入れるように構成されている。

さらに、回転式の取り付け具１１０は、例えば上部１１１上にねじ山部１２４を備えている。ねじ山部１２４は、さらに詳しく後述されるレードーム（図４には示されていない）などのカバーと係合するように構成されている。溝１２８は、ねじ山部１２４の端部（本体１１２の下部１１３に近い方の端部）において、上部１１１中に形成されている。溝１２８に捕捉されるように、Ｏリングなどのシール要素（図４には示されていない）を、本体１１２上に配置することができる。したがって、溝１２８中に位置するシール要素は、カバーが回転式の取り付け具１１０に取り付けられたときには、水分、粉塵、または他の物質が回転式の取り付け具１１０のチャネル１２０へと侵入することがないようにするシールを提供することができる。

図５および図６は、図３に示したフィールド装置１００の断面図を示している。回転式の取り付け具１１０は、図５（および図６の分解図）において、ハウジング１０２の外面１０３からハウジング１０２を貫いて延びて主空洞１１７へつながる開口１１４に配置されている。主空洞１１７は、ハウジング１０２の内面１０５によって定められている。電源モジュール２２、コントローラ２４、トランスデューサ２６、および無線通信装置２８などといった図２に関して上述した電気部品が、例えば主空洞１１７の内部に配置される。アンテナは、回転式の取り付け具１１０に取り付けることができ、あるいは回転式の取り付け具１１０に隣接して配置することができる（図５および図６には示されていない）。アンテナと電気部品との間の接続は、例えば主空洞１１７から回転式の取り付け具１１０へ延びる同軸ケーブルによって行うことができる（図５および図６には示されていない）。同軸ケーブルは、回転式の取り付け具１１０の内部または外部においてアンテナに接続されることができる。主空洞１１７の内部の電気部品とアンテナとの間の接続について、他の構成も、本発明の実施形態の思想および範囲から逸脱することなく用いることが可能である。

一実施形態によれば、ノッチ１１６は、開口１１４を定めているハウジング１０２の一部位に形成されている。ノッチ１１６は、例えば、開口１１４の周囲を回って延びている。回転式の取り付け具１１０は、例えば溝１３０および１３２内にそれぞれシール要素１３４および１３６が配置された状態で示されている。一実施形態においては、シール要素１３４および１３６はＯリングであるが、他のものも使用可能である。例えば、保持リングまたはクリップは、シール要素１３４の代わりに、あるいはシール要素１３４に追加して、溝１３０に挿入することができる。回転式の取り付け具１１０は、シール要素１３４（あるいは、保持リングまたはクリップ）が溝１３０およびノッチ１１６の両方に係合するように、開口１１４に配置される。これに代え、あるいはこれに加えて、セットねじまたは１つ以上の戻り止め（図示されていない）を、取り付け具１１０を所望の向きに保持するために用いることができる。

シール要素１３４が溝１３０およびノッチ１１６に係合することで、開口１１４の内部に配置された回転式の取り付け具１１０を保持する保持力が提供される。さらに、回転式の取り付け具１１０は、開口１１４において軸１２６を中心にして回転することができる。チャネル１２０が角度を有しているため、回転式の取り付け具１１０を軸を中心にして回転させることで、回転式の取り付け具１１０に取り付けられるアンテナの向きを変えることができる。これにより、アンテナを所望のとおりに位置させることができる。またさらには、シール要素１３４、溝１３０、およびノッチ１１６の係合は、外部からの力が取り付け具１１０に加えられない限りは取り付け具１１０の回転を防止する充分な保持力を提供する。シール要素１３６は、取り付け具１１０の回転を許しつつ、開口１１４を通ってハウジング１０２の主空洞１１７に入ろうとする異物からの保護を提供する。

上述のように、取り付け具１１０の本体１１２は、例えばポリマー材料で製作される。したがって、チャネル１２０は、例えばそのような材料によって囲まれている。

図７〜図９は、取り付け具１１０の代替の実施形態を示している。取り付け具１４０は、スリーブ１４２を有する本体１１２を備えており、スリーブ１４２は、例えば本体１１２の下部１１３に位置するチャネル１２０の部位へ、しかしながらそのような部位を超えないように挿入されている。スリーブ１４２は、例えば、本体１１２の材料と異なる材料で製作されている。一例示の実施例として、スリーブはアルミニウムで製作されるが、多数の別の材料も使用可能である。スリーブ１４２は、例えば本体１１２内モードルされているが、本体１１２の成型後にスリーブ１４２を本体１１２内に挿入してもよい。スリーブ１４２は、一実施形態においては、スリーブ１４２が本体１１０内に保持されることを保証すべく保持力を提供するために、本体１１２内に延びるタブ１４４を備えている。スリーブ１４２は、取り付け具１４０に追加の強度をも提供している。スリーブ１４２が、下部１１３内へ延びるものとして示されているが、任意の距離まで本体１１２内へ延ばすことが可能である。例として図８に示されているよに、取り付け具１５０は、開口１１８から開口１２２までチャネル１２０の全体にわたって延びるスリーブ１５２を備えている。取り付け具１５０は、取り付け具１５０に取り付けられたアンテナに加わる力によって引き起こされる可能性がある疲労または衝撃関連の不具合に対抗するための強度を提供するアルミニウムなどの材料から形成される。

さらに、スリーブ１４２は、回転式の取り付け具１１０の内部に挿入または配置されたときにチャネル１２０を規定するものとして示されているが、代案として、スリーブまたは他の補強要素が、別の位置において回転式の取り付け具に装着されても、あるいは取り付けられてもよい。例えば、構造的な補強を、回転式の取り付け具を形成しているポリマー材料の内部に収容することができる。別の代案においては、補強要素が、本体１１２の外面１０３の一部または全体を規定してもよい。

図９を参照すると、取り付け具１６０は、開口１１８から開口１２２までのチャネル１２０を通って延びるスリーブ１６２を備えている。しかしながら、さらにスリーブ１６２は、その中に形成されたノッチ１６４を有している。スリーブ１６２は、上述のようにアルミニウムなどの材料から形成することができる。スリーブ１４２は、例えば真っ直ぐなチューブから形成される。真っ直ぐなチューブをこのような角度へと曲げる加工は困難である。ノッチ１６４などの逃げを形成することによって、スリーブ１６２はより容易に製造されることができる。

図１０は、さらに別の実施形態による取り付け具１７０を示している。取り付け具１７０は、取り付け具１７０の本体１１２に装着されるフェライト素子１７２を備えている。フェライト素子１７２は、例えば、その中心を貫いて形成された開口１７４を有する円筒形の部材である。フェライト素子１７２は、好都合なことに、例えばチャネル１２０内に延びるケーブル上に伝導または誘起される電気的干渉をフィルタする働きをする。フェライト素子１７２は、任意の適切なサイズであってよい。さらに、代案として、フェライト素子１７２は、例えば取り付け具１４０などといった別の取り付け具に備えてもよい。フェライト素子が、取り付け具１４０の本体１０２装着されるものとして示されているが、フェライト素子はチャネル１２０に挿入されてもよいし、種々の異なる構造および方法を使用することによってチャネル１２０に固定されてもよい。

図１１Ａは、さらに別の実施形態による取り付け具１８０を示している。取り付け具１８０は、本体１１２を備えている。上述のように、本体１１２は、多数のさまざまな材料で形成することができる。この特定の実施形態においては、本体１１２は、例えば非導電性の材料で形成されている取り付け具１８０は、本体１１２の開口１２２内に配置されている。回路基板または回路カードアセンブリ１８４を備えている。回路基板１８４には、アンテナを係合するためのコネクタ１８６が取り付けられている。一実施形態においては、コネクタ１８６は、サブミニチュアバージョンＡ（ＳＭＡ）コネクタである。

回路基板１８４は、例えば、回路基板１８４上に形成された導電性材料１８８の層を備えている。導電性材料１８８は、図１１Ａに示されているとおり、回路基板１８４の主表面の一方または両方に位置することができる。回路基板１８４は、アンテナから受信される信号またはアンテナに供給される信号の雑音を低減するために、フィルタ部品１８５などのフィルタ処理回路を備えることができる。接続装置１８７を有するケーブル１８２は、アンテナと主空洞（図５に示した１１７）の内部に位置する電子機器との間の接続を提供するために、例えばコネクタ１８９に取り付けられる。

一実施形態においては、ケーブル１８３は、導電層１８８に取り付けられ、ハウジング１０２に取り付けられるように構成されたコネクタ１８１を備えている。ケーブル１８３は、適切な位置にてハウジング１０２に取り付けられるような任意の長さであってよい。ケーブル１８３は、ケーブル１８３の長さがケーブル１８３を任意の位置でハウジング１０２に取り付けることができるようにさまざまであってよいことを示すために、途中で中断されて図示されている。このようして、導電性材料１８８の層は、ケーブル１８３がハウジング１０２に取り付けられたときにハウジング１０２に電気的に接続させることができる。フィルタ部品１８５は、例えば、導電層１８８とアンテナに取り付けられる任意の導体との間に配置される。結果として、アンテナからの信号は、アンテナに誘起される電気的な雑音を低減するようにフィルタ処理される。

図１１Ｂおよび図１１Ｃは、別の例示の実施形態による取り付け具１９０を示している。取り付け具１９０は、導電性材料から形成された本体１１２を備えている。さらに取り付け具１９０は、本体１１２の開口１２２に配置される回路基板または回路カードアセンブリ１９２を備えている。回路カードアセンブリ１９２は、回路カードアセンブリ１９２の縁１９６を回って延びる材料の導電層１９４を有している。回路カードアセンブリ１９２は、例えば、導電層１９４と本体１１２との間に形成されるはんだ接合部１９８などによって、取り付け具１９０の本体１１２へ取り付けられる。はんだ接合部１９８は、本体１１２と回路カードアセンブリ１９２との間の接続を提供する。さらに、はんだ接合部１９８は、導電層１９２と本体１１２との間に導電路を提供する。

上述のように、この例示の実施形態における本体１１２は、導電性材料から形成されている。したがって、本体１１２がハウジング１０２に取り付けられたとき、導電層１９４はハウジング１０２と電気的に接続される。コネクタ１８６と導電層１９２との間に位置するフィルタ部品１８５は、アンテナに誘起されうる電気的な雑音を低減するためのフィルタ処理を提供する。

図１２および図１３は、一実施形態によるフィールド装置３００を示している。フィールド装置３００は、回転式のアンテナ取り付け具１１０が取り付けられたハウジング１０２を備えている。レードーム３０２は、取り付け具１１０に取り付けられている。レードーム３０２は、一実施形態においては、取り付け具１１０上に位置するねじ山（図４に示した１２４）との係合によって取り付け具１１０に取り付けられる。図１２においては、回転式の取り付け具１１０は、レードーム３０２が開口１０４および１０６を貫いて延びる軸３０４に沿って延びるように向けられて、図示されている。図１３においては、回転式の取り付け具は、レードーム３０２が軸３０４に対しておおむね垂直に延びるように向けられている。取り付け具１１０は、これら２つの位置に限定されるわけではなく、アンテナがフィールド装置３００の設置の向きに応じて適切に向けられるよう保証するために、必要に応じて任意のいくつかの位置に配置できることを理解すべきである。レードーム３０２は、レードーム３０２の内部に位置するアンテナ（図示されていない）に環境からの保護を提供する。シール要素１２９は溝１２８（図５に示されている）の回りに配置され、さらなる密封の保護をもたらしている。

図１４は、別の例示の実施形態によるアンテナ取り付け具２００を示している。アンテナ取り付け具２００は、断面で示されており、一実施形態においては、この断面に含まれる軸を中心にしておおむね対称である。アンテナ取り付け具２００は、フィールド装置２０４のハウジング２０２に取り付けられている。アンテナ取り付け具２００は、本体２０６を備えており、この本体には、本体２０６の第１の端部２１０から第２の端部２１２まで延びるチャンネル２０８が備えられている。アンテナ取り付け具２００は、例えば、すでに述べた実施形態と同じ種類の材料で製作される。さらに、図１４には示されていないが、取り付け具２００は、代替として図７〜図９に示した種類のスリーブ、図１０に示した種類のフェライト素子、および／または図１１に示した種類のコネクタを備えてもよい。

アンテナ取り付け具２００は、ハウジング２０２に形成された開口２１８の中へ延びている。取り付け具は、例えば第１の開口２１０から第２の開口２１２へと延びるチャネル２０８を有する本体２０６を備えている。チャネル２０８は、電気部品（図１４には示されていない）とアンテナ取り付け具２００に接続されるアンテナ（やはり図１４には示されていない）との間の接続をも提供するために、ケーブルまたは他の装置を受け入れるように構成されている。アンテナ取り付け具２００は、１対の溝２１４および２２０を備えている。溝２１４は、一実施形態においてはＯリングであるシール要素２１６を受け入れて、取り付け具２００のうちの溝２１４を規定する部位および開口２１８の周囲を規定するハウジングの部位の両方に係合するように構成されている。さらに、カラー２２２は、本体２０６の下部２２６に係合するように構成されている。カラー２２２は、アンテナ取り付け具２００をハウジング２０２に係合した状態に保つための保持力を提供するように、下部２２６およびハウジング２０２に係合する。さらに、本体２０６は、本体２０６の上部２２８に位置するねじ山２２４を備えている。レードーム（図１４には示されていない）または他の装置は、アンテナおよびハウジング２０２の主空洞２３０の内部に位置する任意の構成部品に環境からの保護を提供するために、ねじ山２２４においてアンテナ取り付け具２００に取り付けられることができる。

アンテナ取り付け具２００は、図１４に示されているとおり、ハウジング２０２に対して回転させることが可能である。しかしながら、チャネル２０８は、先の実施形態のチャネル１２０と異なり、形状が第１の開口２１０から第２の開口２１２までおおむね直線状であり、回転可能なアンテナ取り付け具の回転の中心軸におおむね整列している。したがって、アンテナ取り付け具２００を回転させても、ハウジング２０２に対するアンテナの向きは通常は変化しない。

図１５は、アンテナ取り付け具１１０を有するフィールド装置３００（図１２および図１３に示されている）の使用の方法４００を説明するフローチャートである。ステップ４０２において、アンテナ取り付け具１１０が、ハウジング１０２に取り付けられる。アンテナ（図１２および図１３には示されていない）は、ステップ４０４によって示されているとおり、ハウジング１０２の内部に位置する電子機器に接続される。アンテナを、レードーム３０２などのカバーで覆うことができる。アンテナを、回転式の取り付け具に取り付けることができ、回転式の取り付け具１１０の内部に配置することができ、あるいは回転式の取り付け具１１０に対して外部に配置することができる。例えば、アンテナをレードームに取り付けることができる。次いで、アンテナは、ブロック４０６に示されるとおり、回転式の取り付け具１１０を回転させることによって所望の向きに置かれる。回転式の取り付け具１１０を、任意のいくつかの位置へと回転させることができる。一実施形態においては、回転式の取り付け具１１０は、容認される回転の範囲にわたって無限の数の位置を有している。回転の範囲は、無制限であってよく、あるいは所定の大きさの回転角に限定されてもよい。

上述の実施形態は、重要な利点を提供する。上述の取り付け具は、アンテナを特定のフィールド装置の設置の向きによって決定されるとおりに適切な向きへと回転させるための簡単な方法を提供する。また、取り付け具は、フィールド装置の内部空洞に密閉を提供する。さらに、いくつかの実施形態は、必要に応じて追加の強度を提供するための補強スリーブを提供する。アンテナを、カバーの内部に配置することができ、あるいは取り付け具に直接に取り付けることができるであろう。

本明細書の検討は、いくつかの例示の実施形態に焦点を当てて説明されているが、本発明の思想および範囲から逸脱することなく、形状および細部において変更が可能であることを、当業者であれば理解できる。

本発明による調節式の産業用アンテナ取り付け具がとくに有用であるフィールド用堅牢産業装置を説明するプロセス環境のブロック図である。 図１のフィールド装置のブロック図であり、回転式の取り付け具でアンテナに接続される、一実施形態による電気回路を説明している。 図１のフィールド装置の概略図であり、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具が示されている。 図３の産業用アンテナ取り付け具の斜視図である。 図３のフィールド装置の線５−５に沿って得た断面図である。 図４の断面図の拡大部分である。 取り付け具の一部分へ延在するスリーブを含む、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 アンテナ取り付け具の一端から他端まで延在するスリーブを含む、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 取り付け具を貫いて延びるノッチが形成されているスリーブを有する、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 埋め込まれたフェライト素子を有する、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 アンテナの基部のためのアタッチメントが取り付け具に一体化されている、一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 アタッチメントの導電性部分が取り付け具に電気的に連通している、アンテナの基部のためのアタッチメントを有している一実施形態による産業用アンテナ取り付け具の断面図である。 図１１Ｂの産業用アンテナ取り付け具の拡大部分である、一実施形態によるアタッチメントと取り付け具との間の接続を詳しく示している。 レードームがある向きのアンテナ取り付け具に取り付けられている、一実施形態による図３のフィールド装置の斜視図である。 アンテナ取り付け具が別の向きにある、図１２のフィールド装置の斜視図である。 おおむね真っ直ぐな構成を有する一実施形態によるアンテナ取り付け具の斜視図である。 アンテナを無線フィールド装置に配置する一実施形態による方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１２…フィールド装置、１８…アンテナ、２０…ハウジング、１０５…内面、１０６…ポート、１１０…回転式アンテナ取り付け具 、１１２…本体、１１５…斜めの取り付け面、１１６…ノッチ、１１７…主空洞、１２０…チャネル、１４２…スリーブ。

Claims (22)

1. 外面と、主空洞を囲んでいる内面と、前記主空洞から前記外面まで延びている開口とを有しているハウジング、
   前記ハウジングの前記主空洞内に配置された電気部品、
   前記電気部品と電気的に連通するアンテナ、
   前記ハウジングに取り付けられ、第１の端部から第２の端部まで延びるチャネルを有する回転式の取り付け具、および、
   前記電気部品および前記アンテナに電気的に接続されたケーブルを備えており、
   前記ケーブルが、前記チャネルの少なくとも一部分を通って延びている、フィールド装置。
2. 前記回転式の取り付け具の少なくとも一部分が、ポリマー材料から形成される請求項１に記載のフィールド装置。
3. 前記回転式の取り付け具が、
   導電性材料から形成され、前記チャネル内に配置され、かつ前記チャンネルの少なくとも一部分に取り付けられたおおむね中空のスリーブをさらに備えている、請求項２に記載のフィールド装置。
4. 前記スリーブが、前記チャネルの第１の端部から第２の端部まで延びる請求項３に記載のフィールド装置。
5. 前記スリーブが、前記第１の端部と前記第２の端部の間であって、その中に形成されるノッチを有する請求項３に記載のフィールド装置。
6. 前記回転式の取り付け具が、第１の部分と第２の部分を有し、前記第１の部分が前記開口内に挿入されるように構成された請求項１に記載のフィールド装置。
7. 前記第１の部分が、前記第２の部分に対してある角度で位置決めされた請求項６に記載のフィールド装置。
8. 前記第１の部分が、前記第２の部分に対して約４５度の角度で位置決めされた請求項７に記載のフィールド装置。
9. 前記回転式の取り付け具の前記第１の部分に取り付けられたシール要素をさらに備えており、
   前記ハウジングは、前記開口に隣接したくぼみを備えており、前記シール要素は、前記回転式の取り付け具が前記ハウジングに取り付けられたときに前記くぼみに係合するように配置される、請求項６に記載のフィールド装置。
10. 少なくとも一部分が前記回転式の取り付け具の内部に配置された回路基板、および
    前記回路基板に取り付けられたコネクタをさらに備えており、
    前記アンテナが、前記コネクタに接続される、請求項１に記載のフィールド装置。
11. 前記回路基板上に配置されたフィルタ部品をさらに備える、請求項１０に記載のフィールド装置。
12. 前記回転式の取り付け具に接続され、前記ケーブルの一部分を受け入れて囲むように設けられている、フェライト素子をさらに備える、請求項１に記載のフィールド装置。
13. 前記回転式の取り付け具に取り付けられたカバーをさらに備えており、
    前記アンテナの少なくとも一部分が、前記カバーの内部に位置している、請求項１に記載のフィールド装置。
14. フィールド用堅牢産業装置のためのアンテナ取り付け具であって、
    外面および内面を有しており、内面が、第１の端部から第２の端部の前記外面の開口まで延びる内部チャネルの第１のセグメントを定めている第１の部位、および、
    外面および内面を有しており、内面が、前記内部チャネルの前記第１のセグメントに連通した第２のセグメントであって、第１の端部から第２の端部の前記外面の開口まで延びる第２のセグメントを定めている第２の部位を備えており、
    前記第１および第２の部位が、第１および第２の部位の前記第１の端部において、平坦な取り付け面に沿って互いに取り付けられており、前記取り付け面が、第１および第２の部位の前記第２の端部において、前記外面のいずれに対しても直角でない、アンテナ取り付け具。
15. 前記第１および第２の部位が、前記平坦な取り付け面において約４５度の角度で互いから離れるように延びている第１および第２の部位である、請求項１４に記載のアンテナ取り付け具。
16. 前記内部チャネルの前記第２のセグメント内に配置および取り付けされた中空のスリーブをさらに備えている、請求項１４に記載のアンテナ取り付け具。
17. 前記中空スリーブの少なくとも一部分が、前記内部チャネルの前記第１のセグメント内へ延びている、請求項１６に記載のアンテナ取り付け具。
18. アンテナをフィールド用堅牢産業装置に取り付ける方法であって、
    回転式の取り付け具をフィールド用堅牢産業装置のハウジングに取り付けるステップ、
    アンテナと前記ハウジングの内部に配置された電気部品との間に電気的な接続を設けるステップ、および、
    前記取り付け具を前記ハウジングに対して回転させて、前記アンテナの位置を調節するステップを含む方法。
19. 前記電気的な接続を設けるステップが、前記アンテナと前記電気部品との間をケーブルで接続することを含む請求項１８に記載の方法。
20. シール要素を前記回転式の取り付け具の第１の部位に配置するステップをさらに含み、
    前記回転式の取り付け具をハウジングに取り付けるステップが、前記回転式の取り付け具の前記第１の部位を前記ハウジングに位置する開口内へ挿入するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
21. 前記ハウジングが、前記開口に隣接した内部くぼみを備えており、
    前記取り付け具の前記第１の部位を前記開口内へ挿入するステップは、前記シール要素が前記内部くぼみに係合するまで前記第１の部位を挿入するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記取り付け具を回転させるステップが、前記開口に対しておおむね直角な軸に従って前記取り付け具を回転させるステップを含む、請求項２１に記載の方法。

Images