JP2013521496A - ディスプレイを有するプロセス変数トランスミッタ - Google Patents

Abstract

工業用プロセスのプロセス変数の測定に用いるためのプロセス変数トランスミッタ（１２）は、ディスプレイ（５０）を含む。トランスミッタ（１２）は、ハウジング（２０）と、工業用プロセスのプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサ（４０）と、トランスミッタ出力を提供するように構成されたプロセス変数センサ（４０）に結合されたトランスミッタ回路（４２）と、トランスミッタ回路に結合されるように構成された、ハウジング（２０）内の接続部材（４４）とを含む。接続部材上（４４）の第１の回転可能なコネクタ（６２）は、複数の第１のコンダクタを含む。ディスプレイモジュール（２２）は、複数の第２のコンダクタを有する第２の回転可能なコネクタ（６０）を含む。複数の第１及び第２のコンダクタがともに電気接続されるように構成される。

Description

本発明は、工業用プロセス又は監視システムで用いられるタイプの工業用プロセス制御トランスミッタに関する。より具体的には、本発明は、ディスプレイを含む工業用プロセス制御トランスミッタに関する。

工業用プロセス制御トランスミッタは、工業用プロセスでプロセス変数を測定するために用いられる。プロセス変数の例は、温度、圧力、流量、水位、ｐＨ等を含む。通常、プロセス制御トランスミッタは、離れた位置に配置されて、中心的な位置、たとえば制御室に情報を送る。いくつかの工業用プロセス制御トランスミッタは、トランスミッタ上に情報を表示するための局所的なディスプレイをさらに含む。

多くの場合、プロセス制御トランスミッタは、過酷な環境下に配置される。ディスプレイは、プロセス変数トランスミッタ内の回路に、そのような環境で用いるために適切な方法で結合される必要がある。

工業用プロセスのプロセス変数の測定に用いるための、ディスプレイを有するプロセス変数トランスミッタは、ディスプレイを含む。トランスミッタは、ハウジングと、工業用プロセスのプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサと、トランスミッタ出力を提供するように構成されたプロセス変数センサに結合されたトランスミッタ回路と、トランスミッタ回路に結合されるように構成された、ハウジング内の接続部材とを含む。接続部材上の第１の回転可能なコネクタは、複数の第１のコンダクタを含む。ディスプレイは、複数の第２のコンダクタを有する第２の回転可能なコネクタを含む。複数の第１及び第２のコンダクタがともに電気接続されるように構成される。

本発明のプロセス変数トランスミッタを含む、工業用プロセスの簡略化された図である。 図１のプロセス変数トランスミッタの分解図である。 ディスプレイを示している、図１のトランスミッタの部分断面図である。 図３のディスプレイの背面分解斜視図である。 図３のディスプレイの正面分解斜視図である。 別の実施形態のディスプレイの断面図である。 図５のディスプレイの正面分解斜視図である。 図５のディスプレイの背面分解斜視図である。

詳細な説明
本発明は、情報を局所的に表示するためのディスプレイを含むプロセス変数トランスミッタを提供する。本トランスミッタは、局所的な場所、たとえば制御室に情報を送信する一方で、トランスミッタ自体は離れて配置されるように構成される。図１は、工業用プロセスのプロセス流体の監視又は制御に用いるための工業用プロセス制御又は監視システム１０を示す、簡略化された図である。図１では、トランスミッタ１２は、２線式プロセス制御ループ１６によって制御室１４に結合されているとして示される。しかし、他の通信技術、たとえば無線技術、他の配線構成等を使用することができる。通常の２線式プロセス制御ループは、４−２０ｍＡ制御ループを含み、これは、アナログ電流表現として伝送されるアナログデータに加えて、又はそれに代えて、ディジタル情報を伝送し得る。プロセス制御室１４は、電源（電圧源）１４Ａ及び抵抗１４Ｂとして図示されている。同じ２線式プロセス制御ループはまた、トランスミッタ１２内の電気回路用の単独の電力源として用いることができる。加えて、通信は、情報が、たとえばＲＦ通信技術を用いて無線送信される無線プロセス制御ループを経由してもよい。プロセス変数トランスミッタ１２は、プロセス配管１８に結合されて示され、本実施形態では、配管１８内のプロセス流体のプロセス変数を測定するように構成される。プロセス変数の例は、温度、圧力、流量等を含む。

プロセス変数トランスミッタ１２は、トランスミッタ１２の回路を囲むように構成されたハウジング２０を含む。トランスミッタ１２は、エンドキャップ２４によってハウジング２０内に密閉されたディスプレイモジュール２２をさらに含む。図１に示される構成では、エンドキャップ２４が円形でハウジング２０に螺合されることができるように、プロセス変数トランスミッタハウジング２０が円筒形状を有する。

本実施形態によると、図２はプロセス変数トランスミッタ１２の分解図であり、ディスプレイを図示し、または、ディスプレイモジュール２２およびエンドキャップ２４を示している。図２に図示されるように、プロセス変数トランスミッタ１２は、プロセス流体のプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサ４０を含む。トランスミッタ１２内の測定回路４２は、プロセス変数センサ４０に結合され、ハウジング２０内の端子ブロック４４に出力を提供するように構成される。端子ブロック４４は、２線式プロセス制御ループ１６に結合されたコネクタ４６を含む。測定回路４２は、２線式プロセス制御ループ１６を経由して、検知されたプロセス変数に関連する情報を送信するように構成されることができる。２線式プロセス変数ループが示されているが、無線通信技術を含む任意の適切なプロセス制御ループを用いてもよい。

図２に図示されるように、ディスプレイモジュール２２は、その上でディスプレイ５０を支える回路基板等を含む。ディスプレイ５０は、任意の適切なディスプレイ技術、たとえばＬＣＤコンポーネント、ＬＥＤエレメント等を用いることができる。ディスプレイ５０は、エンドキャップ２４に配置された窓５２の位置に合わせることができ、これによりディスプレイ５０は、それを通して可視化される。ディスプレイモジュール２２は、端子ブロック４４の円形コネクタ６２に結合するように構成される円形コネクタ６０を含む。以下により詳細に説明されるように、コネクタ６０及び６２は、ひとつに結合されると密閉されることができる。ディスプレイモジュール２２は、コネクタ６０及び６２において、端子ブロック４４の周りを回転可能である。本構成では、エレメント６０は、突出しているか又は細長いポスト又はピンとして示され、エレメント６２は、ポストを受けるように構成されたソケット又はレセプタクルとして図示される。

動作中、ハウジング２０に湿気が侵入することが可能である。より具体的には、ハウジング２０は、２つの部分を含む。部分２０Ａは、湿気又は環境からの他の成分にさらされ得る。しかし、部分２０Ｂは、部分２０Ａ内に位置付けられた端子ブロック４４を支える内壁７０によって密閉される。

プロセス制御ループ１６は、２線式プロセス制御ループとして図示される。しかし、無線技術を含む任意の適切なループ技術を用いてもよい。２線式プロセス制御ループ向けに、プロセス変数トランスミッタ１２内の回路は、ループ１６から受けた電力によって電力供給され得る。また、ループ１６を用いて情報を通信することができ、たとえば、ループ１６は、検知されたプロセス変数のアナログ電流表現を伝送することができる。トランスミッタ１２内の回路は、たとえば、４〜２０ｍＡのループ電流を制御し、これにより、検知されたプロセス変数を表現することができる。また、ディジタルデータは、電流上で変調されて、制御室１４内の回路と通信するために用いられることができる。通信技術の例は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコル、フィールドバス（ＦｉｅｌｄＢｕｓ）通信プロトコル、又は他を含む。上述したように、そのような技術は、無線通信技術を含む。

通常の従来技術設計では、ディスプレイモジュール２２は、マルチピン電気コネクタ及び各ソケットを用いて、端子ブロック４４に電気結合される。しかし、そのような構成に密閉を提供すること、及びディスプレイモジュール２２を回転させる能力は、さまざまな方向及び位置の複数のピン及びレセプタクルを必要とする。さらに、電気接続を環境から密閉することは困難である。本発明の１つの実施形態では、図３は、プロセス変数トランスミッタ１２の一部の切取図であり、ハウジング２０内の端子ブロック４４に結合されたディスプレイモジュール２２が示される。図３に図示されるように、コネクタ６０は、複数の電気コンダクタ６０Ａ、６０Ｂ及び６０Ｃを有する細長いコネクタであり、コネクタ６２は、コネクタ６０上の各コンダクタと接合するように構成された複数のコンダクタ６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃを有するレセプタクルとして図示される。図３に図示されるように、ディスプレイシール８０は、端子ブロックシール８２に接合して、それによってコネクタ６０及び６２を密閉するように構成される。両方のコネクタ６０及び６２が、円形の、または環状の断面を有し、ディスプレイモジュール２２が、端子ブロック４４に対して、コネクタ６０及び６２を中心として回転し得ることに留意されたい。

図４Ａ及び４Ｂは、ディスプレイモジュール２２及び端子ブロック４４の正面分解及び背面分解斜視図である。図４Ａ及び４Ｂは、コネクタ６０及び６２、ならびにそれら各々のシール８０及び８２を図示する。図４Ａは、図１及び２に示された２線式制御プロセス制御ループに結合する端子９０をさらに図示する。

１つの構成では、コネクタ６０及び６２は、３つの別個の電気接点又はコンダクタをそれぞれ含む。これらの接点を用いて、ディスプレイ５０に情報を提供し、測定回路４２によるディスプレイ５０の制御を提供する。たとえば、これは操作者に、検知されたプロセス変数、診断情報、較正情報等に関する局所的な表示を提供することができる。任意の数の電気接点を、所望するとおりに用いることができる。各々のコネクタ６０／６２の各接点は、絶縁体によって分離されて、短絡が防止される。本構成では、ディスプレイモジュール２２を端子ブロック４４に対して容易に回転させて、所望の方向を実現することができる。シール８０及び８２は、任意の適切な材料、たとえばゴム、プラスチック等の微弾性材料を用いて製造されることができ、互いに対してしっかりと適合して、所望の密閉を提供するように構成される必要がある。

図５は、ディスプレイモジュール２２及び端子ブロック４４の断面図であり、本発明のコネクタの別の構成例を示している。図６Ａ及び６Ｂはそれぞれ、本構成の正面及び背面分解斜視図である。図５、６Ａ及び６Ｂでは、ディスプレイモジュール２２は、複数のばね荷重コンダクタ１１２を含むコネクタ１１０を含む。これらのコンダクタ１１２は、端子ブロック４４上のコネクタ１１４の電気コンダクタ１１６に接合するように構成される。これらの図は、円形フランジ及びＯ−リングをそれぞれ含むシール１２０及び１２２をさらに図示する。Ｏ−リングシール１２２は、円形フランジの内部に適合し、これによりコネクタ１１０及び１１４を環境から密閉する。先の実施形態に関連して述べられたように、個々のコンダクタ１１２及び１１６は、電気絶縁体によって分離され、任意の数のコネクタを所望のように使用し得る。これらの実施形態では、ディスプレイモジュール２２は、ディスプレイ５０に加えて、ユーザ入力を提供するためのボタン１００を含むとして図示されている。ボタン１００の操作は、電気コンダクタ１１２／１１６を通して、図２に示された測定回路４２によって監視されることができる。本構成では、ディスプレイモジュール２２は、端子ブロック４４に対して所望するように回転させることができると同時に、環境から容易に密閉されることができる構成もまた提供する。

好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者においては、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、形状及び詳細に変更がなされてもよいことが認識されよう。本明細書で使用される場合、「円形コネクタ」は、図３、４Ａ、４Ｂ、５、６Ａ及び６Ｂに示されたコネクタを指すが、構成によっては個々のコンダクタが円形でない場合がある。たとえば、コネクタ１１０及び１１４の例では、コネクタ自体は円形であり、含まれるフランジ又はシール１２０を有する。そのようなコネクタは、「回転可能」と呼ばれる場合もまたある。本明細書では２例の構成のみが示されているが、本発明はこれらの構成に限定されず、複数の電気接続の回転を可能にする任意のコネクタが使用されてもよい。１つの実施形態では、回転は継続的な回転を含む。ディスプレイモジュール２２は、端子ブロック４４にディスプレイモジュール２２を固定するためのさらなる構成部品を含んでもよい。たとえば、図６Ａは、ディスプレイモジュール２２の外周に対して押圧することができるフランジ１３０を示す。回転可能なコネクタは、端子ブロックのいずれの側の壁にもあることができ、ここで示された構成に限定されない。端子ブロックが特に示されているが、ディスプレイは任意の接続部材と結合することができる。

Claims (16)

1. 工業用プロセスのプロセス変数の測定に用いるためのディスプレイを有するプロセス変数トランスミッタであって、
   ハウジングの内部空洞を、環境に晒し得る第１の部分と、第２の部分とに分割する内壁を有するハウジングと、
   工業用プロセスのプロセス変数を検知するように構成されたプロセス変数センサと、
   トランスミッタ出力を提供するように構成されたプロセス変数センサに結合されたハウジングの第２の部分の中のトランスミッタ回路と、
   内壁に取り付けられ、内壁を通してトランスミッタ回路に結合されるように構成され、ハウジングの第１の部分の中の端子ブロックと、
   複数の第１のコンダクタを含み、端子ブロック上に取り付けられ、第１の部分の中に配置された、接続部材上の第１の回転可能なコネクタと、
   ディスプレイと、該ディスプレイに結合された複数の第２のコンダクタを有する第２の回転可能なコネクタとを有し、複数の第１のコンダクタが、複数の第２のコンダクタに電気接続されるように構成されるディスプレイモジュールとを含み、
   前記ディスプレイモジュールは、第１及び第２のコネクタにおいて、接続部材の周りを回転可能であり、ディスプレイモジュールが第１の部分に配置されるプロセス変数トランスミッタ。
2. 第１及び第２の回転可能なコネクタのうち少なくとも一方が突出したポストを含み、第１及び第２の回転可能なコネクタの他方が、突出したポストを受けるように構成されたソケットを含む、請求項１記載のプロセス変数トランスミッタ。
3. ポストの複数のコンダクタが、絶縁体によって分離された、長手方向に間隔を置いた複数のコンダクタを含む、請求項２記載のプロセス変数トランスミッタ。
4. 第１及び第２の回転可能なコネクタの周囲に延びるシールを含む、請求項１記載のプロセス変数トランスミッタ。
5. 端子ブロックが、２線式プロセス制御ループに結合するように構成されたコネクタを含む、請求項１記載のプロセス変数トランスミッタ。
6. 第１及び第２の回転可能なコネクタのうち少なくとも一方が、複数の同心導電リングを含み、第１及び第２のコンダクタのうち他方が、複数の導電リングに電気接続するように構成された、半径方向に間隔を置いた複数の電気接点を含む、請求項１記載のプロセス変数トランスミッタ。
7. ディスプレイモジュールが、手動入力を受けるように構成された入力部を含む、請求項１記載のプロセス変数トランスミッタ。
8. 第１の回転可能なコネクタが、第２の回転可能なコネクタを通して、入力部に電気接続される、請求項７記載のプロセス変数トランスミッタ。
9. 工業用プロセスで用いられるタイプのプロセス変数トランスミッタにおける、端子ブロックにディスプレイを結合するための方法であって、
   ハウジングの第１の部分に端子ブロックを設置することと、
   環境に晒され得る第１の部分と、第２の部分とを画定する内壁をハウジング内に設けることと、
   プロセス変数センサを用いてプロセス変数を検知することと、
   ハウジングの第２の部分内の測定回路を用いて、プロセス変数センサからプロセス変数を受信し、応答してトランスミッタ出力を提供することと、
   複数のコンダクタを含む端子ブロック上に、第１の回転可能なコネクタを設けることと、
   第１の部分に位置する内壁に端子ブロックを装着することと、
   その上に支えられた表示エレメントおよび、複数の第２のコンダクタを有する第２の回転可能なコネクタを有する第１の部分に、ディスプレイを設けることと、
   第２の回転可能なコネクタに第１の回転可能なコネクタを接続し、これにより第１及び第２の電気コンダクタ間に電気接続を提供することと、
   ハウジング上にエンドキャップを配置することと、
   を含む方法。
10. 第１及び第２の回転可能なコネクタのうち少なくとも一方が突出したポストを含み、第１及び第２の回転可能なコネクタの他方が、突出したポストを受けるように構成されたソケットを含む、請求項９記載の方法。
11. ポストの複数のコンダクタが、絶縁体によって分離された、長手方向に間隔を置いた複数のコンダクタを含む、請求項１０記載の方法。
12. 第１及び第２の回転可能なコネクタの周囲に延びるシールを含む、請求項９記載の方法。
13. 端子ブロックが、２線式プロセス制御ループに結合するように構成される、請求項９記載の方法。
14. 第１及び第２の回転可能なコネクタのうち少なくとも一方が、複数の同心導電リングを含み、第１及び第２のコンダクタのうち他方が、複数の導電リングに電気接続するように構成された、半径方向に間隔を置いた複数の電気接点を含む、請求項９記載の方法。
15. ディスプレイモジュールが、手動入力を受けるように構成された入力部を含む、請求項９記載の方法。
16. 第１の回転可能なコネクタが、第２の回転可能なコネクタを通して、入力部に電気接続される、請求項１５記載の方法。

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