JP4769447B2 - 改良されたリード線接続を有するコンパクトプロセス送信機 - Google Patents

Description

本発明はプロセス送信機に関し、特にコンパクト（compact)プロセス送信機に関する。

プロセス産業は、固体、スラリ、液体、蒸気、並びに化学、パルプ、石油、薬剤、食品及び他の処理プラント中のガスのような物質に関連するプロセス変数をモニタするためにプロセス変数送信機を用いている。プロセス変数は、圧力、温度、流量、レベル、濁度、密度、濃度、化学組成および他の特性を含む。プロセス流体の温度送信機は感知されたプロセス流体の温度に関する出力を提供する。該温度送信機出力はプロセス通信ループを経て制御室に通信されることができる、又は該出力は、プロセスがモニタされ制御されるように、他のプロセス装置に通信されることができる。プロセス流体温度をモニタするために、送信機は、抵抗温度装置（RTD)または熱電対のようなセンサを含んでいる。

温度送信機の一つの特殊なタイプは、ヘッドマウント（head-mount)温度送信機として知られている。そのような送信機は、一般に、厳しい環境下にさらしても丈夫な接続ヘッドまたは接続箱を含んでいる。該接続ヘッドは、現行のＤＩＮ基準４３７２９フォームＢの規範に従って設計されることができる。そのような設計は、他のプロセス変数送信機の筐体より比較的小さい。より小さな設計は、密集した据え付け環境で装着する送信機に有用である。さらに、該小さな設計は、また、センサプローブに結合されるより小さな質量を提供する。そのような質量の低減は、送信機中に起きる振動損傷の可能性を低減する。

接続ヘッド又は接続箱は、１９９６年の日付のＮＥＣセクション５００−５０３にかなった耐爆発でありうる。典型的には、電子機器モジュールは、接続箱の中に置かれ、高度のモジュールである送信機を提供するために、締め具で装着されている。このようなモジュラリティ（modularity)は、メンテナンスと同様に送信機の構成を変えるのに容易である。このようなヘッドマウント温度送信機の一例は、ミネソタ州エデンプレーリのローズマウント、インクから販売されているモデル２４８温度送信機である。

この接続ヘッドのサイズ制限は、送信機内で有効なリード線接続のタイプに厳しい制約を置く。従来、端子ブロックは、センサ、通信及び／又は電力リード線自身を送信機の電子機器に接続するのに使用されてきた。さらに、幾つかの既知のコンパクト温度送信機は、また、メンテナンス及び／又は診断のために、技術者によって、外部リード線の電子機器モジュールへの取り付けを容易にする外部リード線取り付けクリップを提供する。
本発明に関連する従来技術として、下記の特許文献１および２に記されているものがある。
米国特許第４，０２１，０９４号明細書 米国特許第５，９９９，３９３号明細書

既知の外部リード線取り付けクリップは電子容器の物理的な外被を不要に拡大する。その理由は、そのようなクリップが、電子容器の径以上に延びる付属の金属ループを必要としたからである。ＤＩＮ基準４３７２９フォームＢの規範に従うコンパクト送信機を用いる産業処理制御環境においては、そのような物理的容器の拡張は極度に嫌われることである。

ＤＩＮ基準４３７２９フォームＡまたはＢの厳しいスペースの制約を満たすコンパクトプロセス送信機の提供と共に、リード線取り付け具の簡易化および電子機器モジュールの物理的容器を不要に拡張しない外部リード線取り付けクリップを提供することは、この技術分野において望まれていることである。

コンパクト産業プロセス送信機は、その上に複数のリード線取り付け点をもつ上面を含む電子機器モジュールを有する。前記コンパクト温度送信機電子機器モジュールの上面に配置された少なくとも一つの前記リード線取り付け点は、上方に延びる外部リード線取り付けクリップを含む。一つの形態では、リード線取り付け点と同様に複数の上方に延びるリード線取り付けクリップが提供される。さらに、幾つかのリード線取り付け点は前記コンパクト送信機電子機器モジュールの上面と同一平面またはその上にあるリード線ワイヤ係合面をもつことができる。

本発明は特定のコンパクト温度送信機の実施形態に関して説明されるが、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなしにいかなるコンパクト産業プロセス測定及び／又は制御送信機に適用できることを認識するであろう。

ここで使用される“コンパクト”送信機は、直径が約１．７インチ（４５ミリメートル）あるいはそれ以下の実質的に円形で、高さが０．９７インチ（２４．５ミリメートル）またはそれ以下の、送信機電子機器モジュールを有するいかなる産業の制御及び／又は測定送信機を意味する。この物理的な容器は、該モジュールがＤＩＮ基準４３７２９（１９７８）で特定されている送信機ヘッド内にぴったりと適合することを請け合う。

図１は、本発明の一実施形態によるコンパクト産業測定及び制御送信機１０の側面図である。送信機１０は、通常、接続ヘッド１２，その中に適当な産業センサ、例えば温度センサ１６を収容するプローブ部１４、およびワイヤ接続部１８と呼ばれる、堅固な容器を含んでいる。送信機１０は、また接続ヘッド１２内に配置される、ワイヤ２１を経てセンサ１６に電気的に接続されるコンパクト送信機電子機器モジュール２０を含む。動作において、送信機１０は、一般に、産業プロセス制御および測定設備内に装着され、ワイヤ接続ポート１８を通ってプロセス制御および測定ループに接続される。

図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態によるコンパクト送信機電子機器モジュールの上面図および正面立面図である。図２Ａに示されているように、モジュール２０は好ましくは円形であり、約４４ミリメートル又はそれ以下の外径を有している。さらに、コンパクト送信機電子機器モジュール２０は、モジュール２０の上面又はその近くに配置される多くのリード線取り付け点２３を含んでいる。ここで使用されるリード線取り付け点２３（lead attachment point）は、リード線ワイヤに接続する、電子機器モジュール上の物理的位置である。モジュール２０は、また接続ヘッド１２（図１に示す）内にモジュール２０を装着するのに使用される一対のスプリング荷重装着ねじ２６を受け入れるのに適合するように構成されている。最後に、コンパクト送信機電子機器モジュール２０はまた、センサへのワイヤの固定をたやすく行えるように設けられた貫通孔２８を含む。尚、該センサは、図１に示されているように、一般にモジュール２０の下に配置される。

図３は、本発明の実施形態によるリード線取り付け点２３の斜視図である。リード線取り付け点２３は、一般に、コンパクト送信機電子機器モジュール２０の上面内又は上面に型を取られている型空洞（molded cavity)３０を含む。ねじ３２，上部ワッシャ３４，および固定部材（anchor）３６は、型空洞３０内に配置されている。又、図３に示されているように、外部リード線取り付けクリップ３８が上方に延びている。リード線ワイヤをリード線取り付け点２３に接続するために、ネジ３２は、上部板３４と固定部材３６間に、リード線を入れることができる程の十分に大きい間隙ができるまで上に脱ねじされる。このリード線は、上部板３４と固定部材３６間に挿入され、ねじ３２が上部板３４に対して支えるように回転され、それによって、上部板３４と固定部材３６内又はそれらの間に、リード線を圧接し保持する。外部リード線取り付けクリップ３８は、一つまたは全てのリード線取り付け点２３上に配置される。さらに、後でさらに詳細に説明されるように、外部リード線取り付けクリップ３８は、固定部材３６，上部板３４またはねじ３２の一部として構成されることができる。

図４Ａおよび４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、協働できる上部板４０と固定部材４２を示す。上部板４０は、一般に、ねじ係合面４４と、板４０の一方の側に配置され上方に延びる外部リード線取り付けクリップ４６を含む。図４Ａに示されているように、上方に延びる外部リード線取り付けクリップ４６は、上方に延びるループ（図４Ａに示される４６）又は上方に延びるフック（図３に示される３８）の形状であり得る。フックとループは、モジュール２０が外部の携帯現場通信／診断装置にたやすく接続されるようにする。さらに、フックとクリップは、リード線が離れて落ちないように接続できるようにし、このために技術者がリード線を適所に保持することなく仕事を行えるようになる。板４０は、また図３に示されるねじ３２のような標準的な取り付けネジを通すサイズの貫通孔４８を含む。

図４Ｂは、装着板４０が本発明の一実施形態を実施するために使用される固定部材４２の斜視図である。固定部材４２は、固定タブ(tab)５４に接続される底板領域５２に結合される電気取り付け中子（tang）５０を含む。底板領域５２は、また好ましくは、ねじ３２のような標準の取り付けねじを受け入れるのに適合するねじ山スリーブ５６を含む。動作において、固定部材４２は接続ブロック内に固定的に配置され、上部板４０は、固定部材４２の上に設けられる。リード線ワイヤは上部板４０と固定部材４２間を通され、ゆとりのあるアナ４８を自由に通るリード線取り付けねじにより固定部材４２に対して推し進められスリーブ５６内にねじで固定される。

図５Ａおよび５Ｂは、本発明の他の実施形態による他のリード線取り付け固定部材の斜視図および正面図である。図５Ａに示されているように、上方に延びる外部リード線取り付けクリップ６０は、図４Ｂに関して図示及び説明された固定部材４２に本質的に類似している固定部材６２に直接結合されている。固定部材６２内にクリップ６０を設けると、標準の上部装着板又は丸いワッシャさえもが、リード線ワイヤの接続に使用されるようにする。

図６は、本発明の一実施形態によるコンパクト送信機電子機器モジュール２０内に配置される固定部材６２の断面図である。送信機モジュール２０は、好ましくは図６に示されているように、実質的に固定部材６２の上部リード線係合面６４と同一面の上部送信機面２４を含む。固定部材６２はまたねじ３２が回される時固定部材６２が回転しないように、送信機モジュール内のスロット６６内に配置されている固定部材タブ５４を含む。ねじ３２のヘッドの下側には、前記送信機に電気的に接続されかつ機械的に結合されるようにリード線ワイヤ（図示せず）対して圧接するのに使用される平らなワッシャ６８がある。好ましくは、上方に延びる外部リード線取り付けクリップ６０は、リード線を外部のメンテナンスおよび／または診断装置に結合するのを容易にするために含まれている。そのような装置は、現場装置が持つ問題を解決しまたは任意のいかなる形態のメンテナンスをも行える、現場装置を構成するのに大変有用である。

図７は、本発明の他の実施形態によるリード線固定部材の斜視図である。リード線固定部材７０は、該リード線固定部材７０がフック形状の外部リード線取り付けクリップ７２を含むことを除いて、図５Ａおよび５Ｂに関して図示および説明されたリード線固定部材６２と本質的に同一である。

本発明はヘッド装着タイプのプロセス温度送信機の特定の実施形態に関して説明されたが、当業者は本発明の精神および範囲から逸脱することなしに変更できることを認識するであろう。本発明の実施形態は一般に外部リード線取り付けクリップをリード線結合ブロック接続の装着板または固定部材のいずれか一方に接続又は一体化するように提供されたが、本発明の実施形態は十分に適合されたリード線取り付けねじと標準装着板と固定部材を用いて実施するようにすることができる。特に、上方に延びるリード線取り付けクリップ領域を持つねじヘッドを備えたねじは、それが任意の道具できつく締め付けられるように十分なトルクを受け入れる限り、本発明の効果を提供するであろう。

本発明の実施形態が特に有用なコンパクト温度送信機の側面図である。 本発明の実施形態によるコンパクト温度送信機の電子回路の上面図である。 本発明の実施形態によるコンパクト温度送信機の電子回路の立面図である。 本発明の実施形態による１個のリード線取り付け点および上方に延びる外部リード線取り付けクリップの斜視図である。 本発明の実施形態による上部リード線係合板および下部リード線固定部材である。 本発明の実施形態による上部リード線係合板および下部リード線固定部材である。 本発明の実施形態による上方に延びるリード線取り付けクリップを有する下部リード線固定部材の斜視図である。 本発明の実施形態による上方に延びるリード線取り付けクリップを有する下部リード線固定部材の正面図である。 コンパクト温度送信機電子機器モジュール上に配置された図５Ａおよび５Ｂに示されるリード線取り付け固定部材の側断面図である。 本発明の実施形態による下部リード線取り付け固定部材の斜視図である。

符号の説明

１０……コンパクト産業測定及び制御送信機
１２……接続ヘッド
１４……プローブ部
１６……温度センサ
１８……ワイヤ接続部
２０……コンパクト送信機電子機器モジュール
２１……ワイヤ
２３……リード線取り付け点
２６……スプリング荷重装着ねじ
２８……貫通孔

Claims (4)

1. 容器の中に配置されるコンパクト温度送信機電子機器モジュール（２０）と、
   前記電子機器モジュールの面上に配置された複数のリード線取り付け点（２３）を有し、
   該複数のリード線取り付け点の内の少なくとも一つのリード線取り付け点が、
   リード線取り付けねじ（３２）を通すサイズの貫通孔（４８）を有する装着板（３４、６８）と、
   前記リード線取り付けねじに適合するねじ穴（５６）をリード線係合面（６４）に有し、さらに該リード線係合面の端部から下方に延びるタブ（５４）を有する固定部材（３６、６２、７０）と、
   前記リード線係合面に対して垂直上方向に延びる、ループ部分またはフックを含む外部リード線取り付けクリップ（６０）とを含み、
   前記外部リード線取り付けクリップが前記固定部材に一体に形成され、前記リード線取り付けねじ（３２）は前記装着板を通り該固定部材内に螺入されるプロセス送信機。
2. 前記固定部材のリード線係合面が、前記電子機器モジュールの面と実質的に同一面である請求項１のプロセス送信機。
3. 前記装着板が、矩形形状の平板領域を有する請求項１のプロセス送信機。
4. 前記装着板が、正方形形状の平板領域を有する請求項１のプロセス送信機。

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