JP2022130004A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】配線を取り外すことなくリアユニットからフロントユニットを取り外すことができるパネル取付式の電気機器を提供する。【解決手段】電気機器は、前面と背面とを有するパネルに設けられる。電気機器は、パネルの前面に設けられたフロントユニットと、パネルの背面に設けられたリアユニットとを備える。リアユニットは、電力をフロントユニットに無線により送電する送電部を備える。フロントユニットは、電力を受電する受電部と、外部機器との間で無線通信を行う無線通信部とを備える。フロントユニットは、パネルに略直交する方向の軸を有する円筒形の凸部を有する。凸部は、パネルの開口部に挿入される。【選択図】図２

Description

本開示は、電気機器に関する。

特許文献１は、パネルに取り付けて使用されるパネル計器を開示する。このフロントユニットであるパネル計器は、周縁に鍔部が設けられた前面部と、この前面部の背面側に位置する鍔部よりも幅の小さい機器後部とを備える。機器後部の背面には、リアユニットである計器本体との有線接続用のコネクタが突出して設けられている。

特許第６６０６４０８号公報

従来技術においては、フロントユニットとリアユニットとの間の配線による設置上の制限、スペースの圧迫等があることが課題であった。また、保守時の機器交換の際等において、リアユニットからフロントユニットを取り外す際に、配線を取り外す必要があり、作業内容が複雑であり、多大な工数が必要であった。

本発明の目的は、配線を取り外すことなくリアユニットからフロントユニットを取り外すことができるパネル取付式の電気機器を提供することにある。

本開示の一態様に係る電気機器は、
前面と背面とを有するパネルに設けられる電気機器であって、
前記パネルの前面に設けられたフロントユニットと、
前記パネルの背面に設けられたリアユニットとを備え、
前記リアユニットは、電力を前記フロントユニットに無線により送電する送電部を備え、
前記フロントユニットは、
前記電力を受電する受電部と、
外部機器との間で無線通信を行う無線通信部と、
を備え、
前記フロントユニットは、前記パネルの開口部に挿入され、前記パネルに略直交する方向の軸を有する円筒形の凸部を有する。

本開示に係る電気機器によれば、配線を取り外すことなくリアユニットからフロントユニットを取り外すことができる。

本開示の実施形態に係る電気機器の全体構成を例示する斜視図である。 図１の電気機器の分解斜視図である。 図１の電気機器の機能構成を例示するブロック図である。 図１の電気機器の模式的な断面図である。 図１の電気機器を適用した盤を例示する模式図である。

以下、添付の図面を参照して本開示に係る電気機器の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態において、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。

図１は、本開示の実施形態に係る電気機器１の全体構成を例示する斜視図である。図２は、図１の電気機器１の分解斜視図である。図２には、説明の便宜のため、仮想的な軸Ｃを示している。本明細書では、軸Ｃに平行な方向を軸方向と、軸方向に垂直な方向を径方向又は幅方向と、軸Ｃを中心とする円周方向を周方向と呼ぶ。軸方向について、紙面に向かって右向きの方向を正とする。

図１において、電気機器１は、例えば、温度、湿度、圧力、流量、電圧、電流、照明のオン・オフ等を制御又は測定する機器である。電気機器１は、例えば、温度調節器、タイマ、カウンタ、デジタルパネルメータ、タッチパネル、又は押しボタンスイッチである。電気機器１は、前面２１と背面２２とを有するパネル２に取り付けられる。パネル２は、例えば制御盤のパネルである。電気機器１は、パネル２の前面２１に設けられたフロントユニット１００と、背面２２に設けられたリアユニット２００とを有する。

図２において、フロントユニット１００は、軸Ｃを中心とする円筒形の凸部１０１を有する。凸部１０１は、フロントパネル１０２の背面から後方に向かって延びている。フロントパネル１０２は、図示の例では、前から見て矩形の形状を有するが、これに限定されない。凸部１０１の後端部は閉じられていてもよいし、解放されていてもよい。凸部１０１は、フロントユニット１００に含まれる構成要素を収容可能な筐体である。

リアユニット２００は、直方体形状の筐体２０１を有する。リアユニット２００には、筐体２０１の前面から後方に向かって窪んだ凹部２０２が形成されている。凹部２０２は、軸Ｃを中心とする円柱形状を有する。凹部２０２は、電気機器１がパネルに取り付けられた取付状態において、フロントユニット１００の凸部１０１と嵌合する形状を有する。凹部２０２の直径は、凸部１０１の直径に等しいか、又はこれより若干大きいことが好ましい。凸部１０１内の容積及び筐体２０１内の容積のうちの少なくとも一方をできる限り多く確保するために、凹部２０２の直径は、凸部１０１の直径に近いことが好ましい。

パネル２には、軸Ｃを中心とする円形の開口部２３が形成されている。取付時には、フロントユニット１００の凸部１０１は、パネル２の開口部２３に挿入され、次いでリアユニット２００の凹部２０２に挿入される。取付状態において、フロントユニット１００のフロントパネル１０２は、パネル２の前面２１に前方から押し付けられ、パネル２の前面２１に接触する。取付状態において、パネル２は、フロントユニット１００のフロントパネル１０２と、リアユニット２００の筐体２０１とに挟まれる。フロントユニット１００とリアユニット２００とは、ねじ、爪等の固定具によって互いに固定される。フロントユニット１００とリアユニット２００とを位置決めするために、凸部１０１に爪が設けられ、リアユニット２００の凹部２０２には、所望の取付位置における凸部１０１の爪に対応する位置に、この爪と嵌合する溝が設けられてもよい。

パネル２を加工して円形の開口部２３を設けることは、矩形の開口部を設けることに比べて容易である。さらに、矩形の開口部に直方体形状のフロントユニットを挿入する従来技術においては、取付状態の見栄えを良くするために開口部の辺とパネル面の辺とが平行になるように加工をすることが通常である。このような矩形穴加工を精密に行うことは、円形の開口部２３を設けることに比べて難易度が高く、工数も多くかかる上に、加工ミスが発生するおそれも高い。本実施形態に係る電気機器１においては、パネル２の開口部２３が円形であることにより、上記のような矩形穴加工の問題点が解消される。

取付状態において、フロントユニット１００のフロントパネル１０２は、パネル２の前面２１に前方から押し付けられているため、パネル２とフロントユニット１００との隙間が封止される。

図３は、図１の電気機器１の機能構成を例示するブロック図である。リアユニット２００は、電力供給部２１０と、送電部２２０と、制御部２３０とを備える。電力供給部２１０は、外部電源５から電力を受け取り、受け取った電力を送電部２２０、制御部２３０等の構成要素に供給する回路である。送電部２２０は、電力供給部２１０から供給された電力を、後述のフロントユニット１００の受電部１１０に、無線により送電する。送電部２２０は、送電コイル２２１を含む。

制御部２３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じてリアユニット２００の動作を制御する。このような情報処理は、制御部２３０がプログラムを実行することにより実現される。制御部２３０は、ＣＰＵの他、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。

フロントユニット１００は、受電部１１０と、電力供給部１２０と、無線通信部１３０と、制御部１４０と、表示部１５０と、操作部１６０とを備える。

受電部１１０は、送電部２２０から無線により送電された電力を受電する。受電部１１０は、受電コイル１１１を含む。電気機器１は、送電コイル２２１と受電コイル１１１により、電磁誘導方式の非接触給電を実行可能である。具体的には、１次側コイルである送電コイル２２１に交流電流を流すと送電コイル２２１の周囲に磁界が発生し、送電コイル２２１及び受電コイル１１１に共通に鎖交する磁束により、２次側コイルである受電コイル１１１に誘導起電力が発生する。本明細書では、電磁誘導方式の場合に、送電コイル２２１及び受電コイル１１１に共通に鎖交する磁束により受電コイル１１１に誘導起電力が発生することを、受電部１１０が送電コイル２２１から無線により送電された電力を「受電する」と表現する。

電力供給部１２０は、受電部１１０が受け取った電力を、フロントユニット１００の各構成要素に供給する。図３に示した例では、電力供給部１２０は、受電部１１０が受け取った電力を、無線通信部１３０と、制御部１４０と、表示部１５０と、操作部１６０とに供給する。

無線通信部１３０は、フロントユニット１００と外部機器６との無線通信接続を可能とするためのインタフェース回路を含む。無線通信部１３０は、既存の無線通信規格に従って外部機器６と通信を行う。外部機器６は、例えば制御盤用のＩＯ機器であり、フロントユニット１００と外部機器６とは、入出力信号を送受信する。外部機器６は、温度、湿度、圧力、流量、電圧、電流等を測定する測定機器であってもよく、フロントユニット１００に測定結果を無線により送信してもよい。

制御部１４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、情報処理に応じてフロントユニット１００の動作を制御する。このような情報処理は、制御部１４０がプログラムを実行することにより実現される。制御部１４０は、ＣＰＵの他、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。

表示部１５０は、制御部１４０による制御に従って、電気機器１の状態、通信状況、電気機器１が取得したデータ等の種々の情報を表示する。例えば、表示部１５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、７セグメントディスプレイ等の表示装置である。表示部１５０は、情報を表示できるものであればよく、例えば１つ以上のＬＥＤで構成されてもよい。

操作部１６０は、制御部１４０に情報を入力するための入力装置である。操作部１６０は、例えば、ボタン、スイッチ、タッチパネル、マウス等のポインティングデバイス、ダイヤル式の入力装置等によって構成される。

図４は、図１の電気機器１の模式的な断面図である。図４は、送電コイル２２１、受電コイル１１１、及び無線通信部１３０の配置例を示し、電気機器１の他の構成要素の表示を省略している。図４は、一対の送電コイル２２１及び受電コイル１１１の組を、２組例示している。取付状態において、受電コイル１１１と送電コイル２２１とは、電磁的に結合するように近接して配置される。図４に示した例では、受電コイル１１１は、軸Ｃと送電コイル２２１との間に配置されている。

図５は、図１の電気機器１を適用した盤３を例示する模式図である。盤３は、例えば、制御盤、操作盤等の設備である。盤３のパネル２には、複数の電気機器１が取り付けられる。各電気機器１は、外部機器６と無線通信を行う。電気機器１の入出力端子数は、ソフトウェアで設定可能であり、柔軟に増減できる。電気機器１によれば、有線によりデータの送受信を行う従来技術に比べると、配線が盤内のスペースを圧迫することや、電気機器１の入出力端子数が制限されることを低減できる。また、電気機器１によれば、データの送受信のための配線がないため、機器交換を容易に行うことができ、配線ミスの発生も防止することができる。

さらに、電気機器１によれば、ソフトウェア的にフロントユニット１００の制御部１４０、表示部１５０、及び操作部１６０に所望の機能を持たせることができる。したがって、リアユニット２００を取り外すことなく、フロントユニット１００を交換するだけで、複数の電気機器１のそれぞれの機能を変更することができる。このようにして、盤３の用途に応じて、複数の電気機器１のそれぞれの機能を柔軟にカスタマイズすることできる。

以上のように、電気機器１は、前面２１と背面２２とを有するパネル２に設けられる。電気機器１は、パネル２の前面２１に設けられたフロントユニット１００と、パネル２の背面２２に設けられたリアユニット２００とを備える。リアユニット２００は、電力をフロントユニット１００に無線により送電する送電部２２０を備える。フロントユニット１００は、受電部１１０と、無線通信部１３０とを備える。受電部１１０は、送電部２２０から無線により伝送された電力を受電する。無線通信部１３０は、外部機器６との間で無線通信を行う。フロントユニット１００は、パネルに略直交する方向の軸Ｃを有する円筒形の凸部１０１を有する。凸部１０１は、パネル２の開口部２３に挿入される。

この構成により、フロントユニット１００とリアユニット２００との間に配線を設ける必要がなく、配線による設置上の制限、及びスペースの圧迫を低減することができる。また、保守時の機器交換の際等、リアユニット２００からフロントユニット１００を取り外す際に、配線を取り外す必要がない。特に、この構成によれば、配線が電力供給のための配線である場合に、電気の専門知識を有する者でなくても安全かつ容易に機器交換を行うことができる。

また、この構成により、有線によりデータの送受信を行う場合に比べると、配線が盤内のスペースを圧迫すること、及び電気機器１の入出力端子数が制限されることを低減できる。また、データの送受信のための配線がないため機器交換を容易に行うことができ、配線ミスの発生も防止することができる。さらに、この構成によれば、フロントユニット１００の各構成要素にソフトウェア的に所望の機能を持たせることができる。これに加えて、フロントユニット１００への電力供給も無線により実行可能であるため、リアユニット２００を取り外すことなく、フロントユニット１００を交換するだけで、電気機器１の機能を変更することができる。このようにして、パネル２の用途に応じて、電気機器１の機能を柔軟にカスタマイズすることできる。

さらに、凸部１０１が円筒形の形状を有するため、フロントユニット１００は、パネル２に円形の開口部を設けることにより、パネル２に取付け可能である。パネル２を加工して円形の開口部２３を設けることは、矩形の開口部を設けることに比べて容易であり、工数及び加工ミスの発生を低減することができる。

無線通信部１３０は、凸部１０１内に収容されてもよい。

この構成により、フロントユニット１００の省スペース化を実現することができる。

受電部１１０は、凸部１０１の周縁部に配置された受電コイル１１１を含んでもよく、送電部２２０は、送電コイル２２１を含んでもよい。送電コイル２２１は、凸部１０１がリアユニット２００に取り付けられたときに受電コイル１１１に対抗するように配置される。

この構成により、受電コイル１１１は、効率的に送電コイル２２１に電磁的に結合可能であり、送電コイル２２１は、受電コイル１１１に効率良く電力を送電することができる。

リアユニット２００は、円筒形の凸部１０１と嵌合するための凹部２０２を有してもよい。

この構成により、例えば凹部２０２が直方体形状に窪んでいる場合に比べて、リアユニット２００内の容積を多く確保することができる。

フロントユニット１００は、受電部１１０に電気的に接続され、無線通信部１３０に電力を供給する電力供給部１２０を更に備えてもよい。

この構成により、フロントユニット１００とリアユニット２００との間に配線がなくても、フロントユニット１００は、リアユニット２００の送電部２２０から受電した電力により無線通信部１３０を動作させることができる。

フロントユニット１００は、使用者による操作を入力する操作部１６０と、情報を表示する表示部１５０とを更に備えてもよい。

この構成により、フロントユニット１００とリアユニット２００との間に配線を設けることなく、使用者により操作可能なパネル機器を実現することができる。

（変形例）
以上、本開示の実施形態を詳細に説明したが、前述までの説明はあらゆる点において本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができる。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略する。以下の変形例は適宜組み合わせることができる。

上記の実施形態では、送電部２２０が受電部１１０に対して電磁誘導方式の非接触給電を行う例について説明した。しかしながら、本開示の非接触給電は、送電部２２０が受電部１１０に無線により電力を送電するものであればよく、電磁誘導方式の非接触給電に限定されない。例えば、本開示は、公知の磁界共振方式、電解結合方式、又はマイクロ波伝送方式の非接触給電手段を採用してもよい。

１ 電気機器
２ パネル
２１ 前面
２２ 背面
２３ 開口部
３ 盤
５ 外部電源
６ 外部機器
１００ フロントユニット
１０１ 凸部
１０２ フロントパネル
１１０ 受電部
１１１ 受電コイル
１２０ 電力供給部
１３０ 無線通信部
１４０ 制御部
１５０ 表示部
１６０ 操作部
２００ リアユニット
２０１ 筐体
２０２ 凹部
２１０ 電力供給部
２２０ 送電部
２２１ 送電コイル
２３０ 制御部

Claims (6)

1. 前面と背面とを有するパネルに設けられる電気機器であって、
   前記パネルの前面に設けられたフロントユニットと、
   前記パネルの背面に設けられたリアユニットとを備え、
   前記リアユニットは、電力を前記フロントユニットに無線により送電する送電部を備え、
   前記フロントユニットは、
   前記電力を受電する受電部と、
   外部機器との間で無線通信を行う無線通信部と、
   を備え、
   前記フロントユニットは、前記パネルの開口部に挿入され、前記パネルに略直交する方向の軸を有する円筒形の凸部を有する、
   電気機器。
2. 前記無線通信部は、前記凸部内に収容される、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記受電部は、前記凸部の周縁部に配置された受電コイルを含み、
   前記送電部は、前記凸部が前記リアユニットに取り付けられたときに前記受電コイルに対抗するように送電コイルを含み、
   請求項１又は２に記載の電気機器。
4. 前記リアユニットは、前記円筒形の凸部と着脱可能に嵌合するための凹部を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電気機器。
5. 前記フロントユニットは、前記受電部に電気的に接続され、前記無線通信部に前記電力を供給する電力供給部を更に備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の電気機器。
6. 前記フロントユニットは、
   使用者による操作を入力する操作部と、
   情報を表示する表示部と、
   を更に備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の電気機器。

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