JP6201859B2

JP6201859B2 - 分析計用筐体

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Publication number: JP6201859B2
Application number: JP2014066128A
Authority: JP
Inventors: 満古谷; 貴浩田口; 真二井上; 良夫武田
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015191926A

Description

本発明は、爆発性雰囲気に設置される分析計に用いる分析計用筐体に関するものである。

現場設置型の電子機器には、設置する現場の状況に応じた種々の性能が求められる。例えば、屋外に設置される電子機器には防水性能が求められることから、電子機器に用いる筐体には水密構造が採用される。

かかる水密筐体に関して、従来から種々の構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、水密筐体に気体透過膜を取り付けるための取付部材であって、水密筐体の内側に配置され気体透過膜が取り付けられる頭部と、周面に雄ねじが形成されて水密筐体の壁面に挿入される足部とを有し、足部の周面と頭部とに開口する貫通路が形成される構成が開示されている。

特開２００６−２６９７９１号公報

ところで、例えば石油精製プラントや化学プラント等の爆発性ガスの雰囲気中に石油分析計やｐＨ計等の分析機器を設置する際には、爆発性ガスに引火して爆発事故が起こるおそれがある電気火花の発生を防ぐための防爆性能が求められる。
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、爆発性雰囲気の設置に必要な条件を満たす防爆性能を確保することが可能な分析計用筐体を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される分析計用筐体は、爆発性雰囲気に設置される分析計の金属性筐体である分析計用筐体であって、前記金属性筐体に取り付けられ、複数の操作部を持つ樹脂性部材と、前記樹脂性部材の前記複数の操作部以外の領域を、当該複数の操作部の各々を仕切るように覆う導電性の板状部材と、を備え、前記板状部材は、前記金属性筐体および前記樹脂性部材に形成された貫通穴に対応する形状であると共に当該板状部材の接地に用いられる導電性の部材を当該金属性筐体側の面に持つことを特徴とするものである。
ここで、前記導電性の板状部材は、所定の表示を行うための表示部を覆わないことを特徴とすることができる。

本発明によれば、爆発性雰囲気の設置に必要な条件を満たす防爆性能を確保することが可能になる。

本実施の形態に係る分析計の外観を示す図である。カバーを説明する外観図である。別のカバーを説明する外観図である。筐体の扉部の概略構成を説明する分解斜視図である。筐体の扉部における貫通穴付近の縦断面図である。扉部における貫通穴付近を部分的に示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態に係る分析計Ｂについて説明する。
図１は、本実施の形態に係る分析計Ｂの外観を示す図であり、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）はその右側面図である。
分析計Ｂは、同図に示すように、所定の電気／電子部品（不図示）が収容される筐体１０を備えている。かかる筐体１０は、分析計Ｂの外面を構成するものである。また、筐体１０は、アルミニウム等の金属材料で製造された部材であり、金属性筐体の一例である。かかる金属の筐体１０によって筐体アースがとれる。
このような金属性の筐体１０は、後述するように、爆発性雰囲気で用いることが可能な防爆仕様となるための構成を備えている。

分析計Ｂの筐体１０は、屋外に設置のポールＰに固定される金属性の本体部１１と、本体部１１に保持される金属性の扉部１２と、を含んで構成されている。本体部１１は、正面視左側に位置するヒンジ部１３により扉部１２を開閉自在に保持する。また、通常の運転時には、扉部１２は、本体部１１にねじ９０により固定される。
本体部１１は、給電や通信に用いられる各種のケーブルのための３つの配線部１４を下面部に有する。すなわち、３つの配線部１４は、分析計Ｂに入力されるセンサ等からの信号を送る通信ケーブル（不図示）のためのものと、分析計Ｂから出力される信号を送る伝送ケーブル（不図示）のためのものと、分析計Ｂに電力を供給するための電源ケーブル（不図示）のためのものと、に分けることができる。しかし、本実施の形態に係る分析計Ｂは２線式であるため、給電と伝送は１本の電源・伝送ケーブルで行われ、配線部１４の１つは使用されない。
電源・伝送ケーブルは、分析計Ｂに内蔵される電源部（不図示）に電力を供給し、必要に応じて変圧されて各種の電気電子部品に分配される。また、分析計Ｂの測定データや警報信号等を外部に出力する。

また、本体部１１は、分析計Ｂの接地を確保するためのアース接続部１５を下面部に有する。また、本体部１１は、防塵・防水性能に伴う筐体１０内外の圧力差を調整するための気体透過膜（不図示）ないし透湿防水性膜（不図示）を備える内圧調整部（不図示）を下面部に有する。

付言すると、筐体１０は、所定の防塵・防水性能（例えばＩＰ６Ｘの等級）に適合する水密筐体である。このため、本体部１１と扉部１２とが互いに接触する部分には、ゴムパッキン等のシール材が介挿されている。また、配線部１４にも、シール材が用いられている。

さらに説明すると、扉部１２の表面側には、正面視で中央寄りに位置する略正方形状の操作パネル２０と、正面視で右寄りの位置で上下に延びる細長形状のキーパネル３０と、が配設されている。これら操作パネル２０およびキーパネル３０は、扉部１２に取り付けられる。操作パネル２０およびキーパネル３０は樹脂性のパネルであり、樹脂性部材の一例である。
このような操作パネル２０およびキーパネル３０の各々は、窪み部１６，１７（図４参照）に配設されている。より具体的には、操作パネル２０が配設される窪み部１６（図４参照）は、キーパネル３０が配設される窪み部１７（図４参照）とは別のものであり、２つの窪み部１６，１７同士は、互いに連続していない。

扉部１２の操作パネル２０は、オペレータが操作する３つの操作部２１，２２，２３と、液晶で所定の表示を行う表示部２４（図４参照）と、を有する。かかる操作部２１〜２３は、操作パネル２０の操作領域の一部を構成するものであり、操作部の一例である。
また、扉部１２のキーパネル３０は、オペレータが操作する５つの操作部３１，３２，３３，３４，３５を有する。かかる操作部３１〜３５は、キーパネル３０の操作領域の一部を構成するものであり、操作部の一例である。

なお、操作領域とは、作業者等が操作のために触れる領域をいい、操作部２１〜２３，３１〜３５が含まれる一方で、表示部２４ないし表示領域は含まれない。ここにいう表示領域とは、所定の情報を表示する機能を実現するために必要となる領域をいい、表示部２４が含まれる。
付言すると、作業者等に静電気が帯電している状態で操作領域に触れると、静電気に起因して火花が散って発火する原因になる。そこで、本実施の形態では、かかる静電気対策を施している。
なお、扉部１２には、操作パネル２０を覆うカバー４０と、キーパネル３０を覆うカバー５０と、が取り付けられている。その詳細は後述する。

図２は、カバー４０を説明する外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図である。また、図３は、別のカバー５０を説明する外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図である。
図２に示すカバー４０および図３に示すカバー５０はいずれも、金属製ないし導通性の部材であり、例えばＳＵＳ３０４等を用いることが考えられる。板厚は例えば０．８ｍｍとすることが考えられる。

カバー４０，５０はいずれも、筐体１０（図１参照）を部分的に覆っており、板状部材の一例である。すなわちカバー４０は、操作パネル２０（同図参照）の操作領域を覆うものであり、かかる操作領域に対応する形状に形成されている。また、カバー５０は、キーパネル３０（同図参照）の操作領域を覆うものであり、かかる操作領域に対応する形状に形成されている。
なお、カバー４０は、操作パネル２０の操作領域に取り付けられるものであり、操作パネル２０の表示部２４（図４参照）には取り付けられず、表示部２４を覆っていない。しかしながら、図示しないが、かかる操作パネル２０の操作領域のみならず、表示部２４を部分的に覆う変形例も考えられる。

図２に示すカバー４０は、操作部２１，２２，２３（図１参照）の各々に対応する開口部４１，４２，４３を有する。また、図３に示すカバー５０は、キーパネル３０の操作部３１，３２，３３，３４，３５（図１参照）の各々に対応する開口部５１，５２，５３，５４，５５を有する。

さらに説明すると、図２に示すように、カバー４０は、扉部１２の後述する貫通穴１８および操作パネル２０の後述する貫通穴２５に対応するように、スタットボルト４４を裏面４０ｂすなわち扉部１２側に位置する面に持つ。スタットボルト４４は表面４０ａに位置しない。
また、図３に示すように、カバー５０は、扉部１２の後述する貫通穴１９およびキーパネル３０の後述する貫通穴３６に対応するように、スタットボルト５６を裏面５０ｂすなわち扉部１２側に位置する面に持つ。スタットボルト５６は表面５０ａに位置しない。
このように、操作パネル２０用のカバー４０の裏面（背面ないし後面）４０ｂには、スタットボルト４４が溶接により立設されている。また、キーパネル３０用のカバー５０の裏面（背面ないし後面）５０ｂには、スタットボルト５６が溶接により立設されている。

かかるスタットボルト４４，５６はいずれも、金属製ないし導電性の材料からなる導電性の部材の一例である。付言すると、スタットボルト４４，５６は、円柱形状であり、外周面に雄ねじが形成されている。
なお、図２に示すカバー４０は窪み部１６（図４参照）に配設され、また、図３に示すカバー５０は窪み部１７（図４参照）に配設されている。

付言すると、カバー４０の裏面と操作パネル２０の表面とは、防水性の両面テープで互いに貼り合わされる。また、カバー５０の裏面とキーパネル３０の表面とは、防水性の両面テープで互いに貼り合わされる。その一方で、カバー４０，５０はいずれも、後述するように扉部１２にねじ締結される。したがって、このような両面テープでの貼り合わせは省略してもよいが、カバー４０，５０と操作パネル２０、キーパネル３０との密着度を高めることにより、位置ズレや水分等の入り込みをより効果的に防止することができる。

次に、筐体１０の一部を構成する扉部１２について、より詳細に説明する。
図４は、筐体１０の扉部１２の概略構成を説明する分解斜視図である。
同図に示すように、筐体１０の扉部１２において、窪み部１６に、前後方向に貫通する貫通穴１８が穿設されており、また、窪み部１７には、前後方向に貫通する貫通穴１９が穿設されている。
より具体的には、窪み部１６の貫通穴１８と操作パネル２０用のカバー４０が持つスタットボルト４４とは、互いに対応するものである。また、窪み部１７の貫通穴１９とキーパネル３０用のカバー５０が持つスタットボルト５６とは、互いに対応するものである。
付言すると、操作パネル２０には、扉部１２の貫通穴１８に対応する位置に貫通穴２５が形成されている。また、キーパネル３０には、扉部１２の貫通穴１９に対応する位置に貫通穴３６が形成されている。

ここで、筐体１０は成形品であるものの、成形された状態では、筐体１０には貫通穴１８，１９が形成されていない。すなわち、貫通穴１８，１９は、追加工（後加工）により新たに形成されたものである。
貫通穴１８，１９が加工されていない（カバー４０，５０が取り付けられていない）筐体１０は、汎用性のある筐体（共通筐体）であり、防爆仕様に適合していないものである。そして、そのような汎用筐体である筐体１０を利用して、防爆仕様の分析計Ｂを構成している。これにより、防爆仕様の新たな金型を用意する必要がなくなり、防爆仕様の分析計Ｂを、数量が多くなくても低コストで製造することが可能になる。

カバー４０のスタットボルト４４は、ナット６０と係合し、所定の工具を用いて締め付けることにより、カバー４０は扉部１２に取り付けられる。また、カバー５０のスタットボルト５６は、ナット７０と係合し、所定の工具を用いて締め付けることにより、カバー５０は扉部１２に取り付けられる。なお、ナット６０，７０はいずれも、金属製であり、導電性を有する。
このように、カバー４０，５０はそれぞれ、スタットボルト４４，５６とナット６０，７０とのねじ係合により筐体１０の扉部１２に固定される。

図５は、筐体１０の扉部１２における貫通穴１８付近の縦断面図である。図６は、扉部１２における貫通穴１９付近を部分的に示す拡大断面図である。なお、貫通穴１８，１９は、上述したように追加工により形成されたものである。
図５に示すように、筐体１０の扉部１２は、各種の電子部品が搭載されているプリント基板８０を備えている。より具体的には、プリント基板８０は、操作部２１〜２３，３１〜３５からのキー入力に対応する演算制御や液晶への表示制御等を行うための演算処理を行う不図示のＣＰＵ(Central Processing Unit)やＣＰＵにて実行されるプログラム等が記憶された不図示のＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられる不図示のＲＡＭ(Random Access Memory)等を搭載する。
なお、扉部１２は、表示用のプリント基板８０のほかに、電源・伝送のためのプリント基板（不図示）を備えている。

このプリント基板８０は、扉部１２の裏面（内面）における操作パネル２０に対応する位置にねじ止めされる。より具体的には、ねじ止めは、複数の位置で行われるが、そのうちの一つは、カバー４０のスタットボルト４４を利用してナット６０で取り付けられる。すなわち、ナット６０は、スタットボルト４４の先端部４４ａにねじ締めされるが、その際には、プリント基板８０に当接し、これにより、プリント基板８０は、扉部１２のボスとナット６０との間に挟まれて固定される。こうして、プリント基板８０は、カバー４０と共締めされる。
なお、カバー４０のスタットボルト４４と扉部１２の貫通穴１８との間のすきまを埋めるためにシール材が充填される場合がある。

さらに説明すると、スタットボルト４４が挿入されるプリント基板８０の穴はスルーホールになっており、また、プリント基板８０の両面には、グランド用のパターンが設けられている。そして、かかるプリント基板８０が、金属製の扉部１２のボスおよびナット６０と接続することで、金属製のスタットボルト４４は、扉部１２およびプリント基板８０と電気的に接続される。言い換えると、金属製のカバー４０は、扉部１２およびプリント基板８０のパターンと電気的に接続される。
プリント基板８０のパターンは、端子台（不図示）を介して、アースラインに接続される。また、扉部１２は、ねじ９０あるいはヒンジ部１３を介して本体部１１のアース接続部１５（図１参照）と電気的に接続される。このため、操作パネル２０用のカバー４０が接地される。

また、図６に示すように、扉部１２の貫通穴１９では、プリント基板８０が共締めされていない。すなわち、ナット７０は、カバー５０のスタットボルト５６の先端部５６ａに係合し、扉部１２のボスと当接することにより、カバー５０と扉部１２とを電気的に接続させている。
さらに説明すると、カバー５０のスタットボルト５６またはナット７０は、アース線（不図示）が取り付けられる。このアース線は、端子台（不図示）を介して、アースラインと電気的に接続される。このため、キーパネル３０用のカバー５０が接地される。

ここで、爆発性雰囲気に設置される電気機器には、通常の使用、保守および清掃作業で生じる静電気帯電による発火の危険性を回避できるように設計されることが要求される（工場電気設備防爆指針（国際規格に整合した技術指針２００８）１．６．３．２参照）。具体的には、防爆性能として、所定の表面抵抗または容器の非金属製部分の表面積が定められた要件を満たすことが求められる。例えば、表面積の許容値は、特別危険箇所では４００ｍｍ^２（４ｃｍ^２）である。このような要件を満たすためには、筐体を製造する金型を新たに作製することが望ましい。しかしながら、防爆性能を持つ筐体の製造コストが非常に高いものになってしまったり設計から製造出荷までの日数が長期間になったりし、好ましくない。
このような事情から、汎用性のある共通筐体を利用し、かつ防爆性能をより簡素な構造で確保することにより、低コスト化および納品までの日数短縮化を実現することが望まれる。

そこで、上記防爆指針における「２箇所以上の非金属製部分の表面積は、それぞれが導電性の接地された枠で分離されている場合には別々に評価する（そうでない場合は合算値とする）」という記載に着目し、本実施の形態では、操作パネル２０の操作部２１〜２３およびキーパネル３０の操作部３１〜３５をそれぞれ仕切るような開口部を備える金属製のカバー４０，５０を用いることで、防爆性能を持たせている。
言い換えると、操作パネル２０の操作部２１〜２３をそれぞれが独立して囲まれるように金属製のカバー４０で覆うと共に、キーパネル３０の操作部３１〜３５をそれぞれが独立して囲まれるように金属製のカバー５０で覆う構成を採用する。より具体的には、カバー４０の開口部４１〜４３およびカバー５０の開口部５１〜５５の開口面積を、４ｃｍ^２以下とすることで、上述した表面積の許容値を超えないようにしている。
そして、操作パネル２０用のカバー４０は、金属製のスタットボルト４４、金属製のナット６０およびプリント基板８０のグランドまたは扉部１２を通じて接地される（図５参照）。また、キーパネル３０用のカバー５０は、金属製のスタットボルト５６、金属製のナット７０および不図示のアース線（または扉部１２）を通じて接地される（図６参照）。これにより、操作パネル２０およびキーパネル３０の操作領域への静電気蓄積回避を行っている。

さらに説明すると、スタットボルト４４，５６をナット６０，７０によりねじ締めすることで、カバー４０，５０の接地状態をより確実に維持することが可能になる。スタットボルト４４，５６では、端子台のアースラインと筐体１０のアース接続部１５のいずれにも電気的に接続されていることから、接地不十分を回避でき、簡易な構造で防爆性能を実現させることが可能になる。

なお、上述した内圧調整部（不図示）は必須の構成ではないことから、省略する構成も考えられる。
また、樹脂性のパネルとして、操作パネル２０およびキーパネル３０を備えるが、成形品の形状や分析計Ｂの仕様に応じていずれか一つを備える構成も考えられる。また、操作部２１〜２３，３１〜３５および開口部４１〜４３，５１〜５５の数は、分析計Ｂの仕様に応じて、増減させることができる。
また、スタットボルト４４，５６は、溶接以外の手法、例えば圧入によりカバー４０，５０に立設する構成例も考えられる。また、スタットボルト４４，５６およびナット６０，７０を用いる構成の代わりに、内側に雌ネジが形成された柱を用いると共にねじを用いて係合させる構成例も考えられる。

１０…筐体、１１…本体部、１２…扉部、１３…ヒンジ部、１４…配線部、１５…アース接続部、１６，１７…窪み部、１８，１９，２５，３６…貫通穴、２０…操作パネル、２１，２２，２３，３１，３２，３３，３４，３５…操作部、２４…表示部、３０…キーパネル、４０，５０…カバー、４１，４２，４３，５１，５２，５３，５４，５５…開口部、４４，５６…スタットボルト、６０，７０…ナット、８０…基板、９０…ねじ、Ｂ…分析計、Ｐ…ポール

Claims

爆発性雰囲気に設置される分析計の金属性筐体である分析計用筐体であって、
前記金属性筐体に取り付けられ、複数の操作部を持つ樹脂性部材と、
前記樹脂性部材の前記複数の操作部以外の領域を、当該複数の操作部の各々を仕切るように覆う導電性の板状部材と、を備え、
前記板状部材は、前記金属性筐体および前記樹脂性部材に形成された貫通穴に対応する形状であると共に当該板状部材の接地に用いられる導電性の部材を当該金属性筐体側の面に持つことを特徴とする分析計用筐体。
前記導電性の板状部材は、所定の表示を行うための表示部を覆わないことを特徴とする請求項１記載の分析計用筐体。