JP6225223B1

JP6225223B1 - 内圧防爆装置

Info

Publication number: JP6225223B1
Application number: JP2016125911A
Authority: JP
Inventors: 清廣瀬
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2036-06-24
Also published as: JP2017228509A

Abstract

【課題】防爆機能を備えつつ安価かつ内蔵部品のスペースを確保できる内圧防爆装置の提供。【解決手段】電気機器を内蔵可能なケース２０と、このケース２０内へ不燃性気体を供給する供給ユニット３０と、ケース２０に取り付けられ電気機器４０に接続されたスイッチユニット１０とを備え、ケース２０の内圧を外圧よりも高めてケース２０内への外気の侵入を防ぐよう構成される。スイッチユニット１０は、ケース２０の内部と外部とを隔てるように配したシート１１と、このシート１１の下面側に配されシート１１の上面側を押圧することで所定の信号を発信する基板１０とを備える。また、基板１０は、その厚み方向に貫通するよう配され、不燃性気体をシート１１の下面側へ送通可能な不燃性気体導入路１２ａを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、可燃性ガスなどが充満するエリアに設置しても爆発の危険性が極めて低い内圧防爆装置に関する。

従来の内圧防爆装置は、特許文献１に示すように、入力手段の一例であるタッチパネルと、このタッチパネルを装着したケースと、このケース内へ不燃性の保護気体を常時供給する保護気体供給ユニットとから構成される。また、前記保護気体供給ユニットは、ケースの外圧よりも高い圧力の保護気体をケース内へ供給するように構成されている。よって、従来の内圧防爆装置は、前記ケースに穴が空いても前記保護気体が前記穴を通過し続けるので、可燃性ガスなどの外気がケース内に侵入せず、ケース内で発生する火花などによる爆発の危険性が無いという特徴がある。

また、特許文献２には、前記入力手段であるタッチパネルから後述のスイッチユニットへ置き換えた内圧防爆装置が示されている。前記スイッチユニットは、前記ケースに設けられた抜き穴をケースの内側から封止するように取り付けられており、コイルばねを内蔵し所定のストロークを備えた押しボタンと、この押しボタンを複数配列したキーボードと、このキーボードの上面を保護するように配された１枚のシートと、このシートの上面側に配置され前記押しボタンを操作可能な窓を備えたフレーム材とから構成される。

このように構成された従来のスイッチユニットは、前記ケースの内面に配され前記抜き穴の周囲に配されたパッキンへ前記フレーム材を押し当ててケース内に取り付けられている。よって、特許文献２の従来の内圧防爆装置は、上述と同様に前記シートが破れたとしてもこの破れた箇所から前記保護気体が外気側へ噴出するので、可燃性ガスなどの外気がケース内に侵入せず、爆発する危険性が無いという防爆効果を有する。

特開２００２−１０８５６３号公報特開昭６０−２０５９１７号公報

しかしながら、従来の内圧防爆装置は、前記入力手段が比較的高価なタッチパネルとなるので、コストを低減し難いという問題があった。また、前記入力手段を前記タッチパネルよりも安価なスイッチユニットにした場合であっても、高さのある構造の押しボタンを使用しているので、ケース内に収納する機器の設置スペースを十分確保し難く、このスイッチユニットの厚み分を考慮したケース寸法に設定しなければならなかった。したがって、一回り大きな内蔵エリアを確保できるケースを設定しなければならないので、省スペースに対応することが難しいという問題もあった。

本発明は、従来の防爆機能を備えつつ、前述の課題を解消可能な内圧防爆装置の提供を目的としており、電気機器を内蔵可能なケースと、このケース内へ不燃性気体を供給する供給ユニットと、前記ケースに取り付けられ前記電気機器に接続されたスイッチユニットとを備え、前記ケースの内圧を外圧よりも高めてケース内への外気の侵入を防ぐ内圧防爆装置において、前記スイッチユニットは、前記ケースの内部と外部とを隔てるように配したシートと、このシートの下面側に配されシートの上面側を押圧することで所定の信号を発信する基板とを備えて成り、前記基板は、その厚み方向に貫通するよう配され、前記不燃性気体を前記シートの下面側へ送通可能な不燃性気体導入路を備えて成ることを特徴とする。なお、前記スイッチユニットは、前記シートと前記基板との間に配したスペーサを備え、前記スペーサは、その厚み方向に貫通する遊嵌穴と、この遊嵌穴に配置したキートップとを備えて成り、前記シートの上面側を押圧するとこで前記キートップを介して前記基板を押圧するように構成され、前記遊嵌穴は、これと前記キートップとの隙間に前記不燃性気体導入路が連通する位置に配されて成ることが望ましい。また、前記遊嵌穴は、その円周を一部切欠きかつその内周面に渡って延びる切欠き溝を備えて成り、前記スイッチユニットは、前記切欠き溝と前記不燃性気体導入路とが連通するように前記スペーサおよび基板を配置してもよい。さらに、前記基板は、その下面に配置された補強板に連結され、押圧された際に生じる反りを低減するように構成することが望ましい。

以上説明した本発明の内圧防爆装置は、前記基板に不燃性気体導入路を設けているため、外気圧よりも高圧の不燃性気体が常時シートの下面に圧力をかけた状態となっている。したがって、本発明の内圧防爆装置は、仮にシートが破れたとしても、不燃性気体がこの破れた箇所から外部へ即座に噴出するので、外気が可燃性ガス等の雰囲気であっても可燃性ガスがケース内部へ侵入することがないという利点がある。しかも、従来のような高価なタッチパネルに比べて比較的簡単な構造から成るスイッチユニットを採用しているため、コストを低減できるという利点もある。また、本発明の内圧防爆装置に使用するスイッチユニットは、従来のようなコイルばねを装着した押しボタンを採用しておらず、従来に比べて高さ寸法が低い構造としているので、ケース内に張り出す寸法を最小限に抑制できる。よって、本発明の内圧防爆装置は、ケース内に収納する機器の設置スペースを確保し易く、ケース寸法を最小限に設定できるので、省スペースに対応できるという利点もある。

また、本発明の内圧防爆蔵置は、前記スペーサの遊嵌穴に前記キートップを嵌め込むだけの簡単なスイッチ構造としているので、コイルばね搭載の押しボタンを採用する従来のスイッチユニットに比べて簡単な構造かつ低コスト化を実現できるという利点もある。さらに、キートップは、遊嵌穴に常時遊嵌して支持されているため、前記シートに押さえ付けられた状態であっても従来の押しボタンに比べて押え付ける方向への押し動作が円滑であるという利点もある。しかも、前記遊嵌穴に基板の不燃性気体導入路を連通するように構成しているため、前記シートが破れても前記不燃性気体が不燃性気体導入路および遊嵌穴を通過して即座に外部へ噴出する。

さらに、本発明の内圧防爆装置は、前記遊嵌穴の内周面に切欠き溝を備えるため、より不燃性気体をシートの下面へ到達させ易くなるばかりでなく、これに加えて、遊嵌されているキートップにも悪影響を与えることなく確実な遊嵌穴の位置決め性能も発揮できるという利点もある。

また、本発明の内圧防爆装置は、前記基板の下面に補強板を連結しているため、シートの上面側から押圧されても前記基板が変形し難く、基板が損傷し難いという利点もある。

本発明の内圧防爆装置の概略説明図である。本発明の第１の実施形態に係る要部一部切欠き拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係る説明図であり、（ａ）は要部一部切欠き拡大断面図、（ｂ）は図３（ａ）の遊嵌穴および不燃性気体導入路の位置関係を示す平面図である。本発明の第３の実施形態に係る説明図であり、（ａ）は要部一部切欠き拡大断面図、（ｂ）は図４（ａ）の切欠き溝および不燃性気体導入路の位置関係を示す平面図である。本発明の第４の実施形態に係る要部一部切欠き拡大断面図である。

本発明の内圧防爆装置１は、図１に示すように内部に連通する切欠き窓２１を備えたケース２０と、前記切欠き窓２１を塞ぐように配置され前記ケース２０の内面に取り付けられたスイッチユニット１０と、前記ケース２０内に配置され不燃性の気体をケース２０内に充満させる供給ユニット３０と、この供給ユニット３０と同様にケース２０内に配置され前記スイッチユニット１０を配線接続して成る電気機器４０とから構成される。

前記ケース２０は、アルミ或いはその他金属材料から成る薄板を折り曲げ溶接したものであったり、鋳物によって成形された制御機器などを内蔵可能な筐体であり、その内部に設置した前記電気機器４０を外気から遮断し得る高い密閉性を備えている。

前記スイッチユニット１０は、押圧されることで前記電気機器４０に所定の信号を発信可能に構成されており、図示しない作業者などにより信号を入力可能な入力手段に相当する。この詳細は本発明の主要部であるので後程図２ないし図５に基づき説明する。

前記供給ユニット３０は、前記ケース２０内に設置されており、ケース２０の外部から配管等を介して常時供給される不燃性の気体をケース２０内に噴射可能に構成されている。また、供給ユニット３０は、ケース２０内に噴射する不燃性気体の圧力をケース２０の外気圧よりも高くしており、仮に前記ケース２０に穴が空くような事態が発生してもこの穴から不燃性気体をケース２０外へ噴出するように構成される。よって、本発明の内圧防爆装置１は、可燃性ガスが充満する雰囲気に設置されたとしても、可燃性ガスをケース２０の内部に侵入させることが無いので、ケース２０に接点などを有する発火の恐れがある前記電気機器４０を安全に使用できる特徴がある。

（第１の実施形態）

図２は、本発明の第１の実施形態を示す内圧防爆装置１であり、これに使用するスイッチユニット１０は、前記切欠き窓２１をケース２０の内側から塞ぐシート１１と、このシート１１をケース２０の内壁へ押し付けるようにねじ１９，１９によりねじ止めされた基板１２とを備えて成る。

前記シート１１は、透明の樹脂材から成り前記切欠き窓２１を塞ぐとともにケース２０の内部と外部とを遮断する役割を果たしている。すなわち、シート１１は、パッキンの役目を成している。

前記基板１２は、前記シート１１の上面側すなわち前記切欠き窓２１側から指などにより押圧されることでこれに配された接点を閉じて前記電気機器へ所定の信号を発信するように構成されている。具体的には、前記接点を有する薄型のスイッチを複数備えており、これがシート１１を介して押圧されることで前記スイッチの種類に応じた信号を種々出力可能に構成されている。また、基板１２は、その厚み方向に貫通した不燃性気体導通路１２ａ，１２ａを備えて成り、前記不燃性気体導通路１２ａ，１２ａは、前記シート１１の下面に接続されている。よって、第１の実施形態に係る内圧防爆装置１は、シート１１が作業者の操作によって破れたとしても、ケース２０内の不燃性気体が前記不燃性気体導通路１２ａを通じて基板１２の表面へ即座に供給されるとともにシート１１の破れた箇所から噴出する。したがって、このような事態になってもケース２０外に存在する可燃性ガスは、ケース２０内へ進入することが無いので、爆発の恐れがある用途として使用できるという特徴がある。

（第２の実施形態）

図３は、本発明の第２の実施形態を示す内圧防爆装置１であり、これに使用するスイッチユニット１０は、前記切欠き窓２１をケース２０の内側から塞ぐシート１１と、このシート１１の下面に接触するよう配されたスペーサ１３と、このスペーサ１３および前記シート１１を前記ケース２０の内壁側へ押し付けるように前記ねじ１９によりねじ止めされた基板１２とを備えて成る。

前記スペーサ１３は、前述のようにシート１１および基板１２の間に配置されており、図３（ｂ）に示すように所定の直径から成りその厚み方向に貫通する遊嵌穴１３ａ，１３ａと、この遊嵌穴１３ａよりも若干小径に成形されたキートップ１４とを備えて成る。

前記キートップ１４，１４は、それぞれ前記遊嵌穴１３ａ，１３ａに嵌り込んでおり、前記遊嵌穴１３ａ内において径方向へフローティングする状態で配置されている。このように配置される前記キートップ１４は、図３（ｂ）に示すように前記遊嵌穴１３ａの内径に沿ってフローディング可能な隙間を有しており、この隙間に前記不燃性気体導通路１２ａが連通するように前記基板１２が配置されている。

前記基板１２は、その接点が前記キートップ１４の下面によって押圧される位置となるようにケース２０にねじ止めされており、シート１１を介してキートップ１４が押圧されることで所定の信号を前記電気機器４０へ発信するよう構成されている。

よって、第２の実施形態に係る内圧防爆装置１は、フローティング可能なキートップ１４を備えるため、基板１２側へスムーズに移動することができ、円滑に動作する操作性に優れた押しボタン構造を有している。

（第３の実施形態）

図４は、本発明の第３の実施形態を示す内圧防爆装置１であり、これに使用するスイッチユニット１０は、前述のスペーサ１３のみに違いがあるので、このスペーサ１３についてのみ説明する。

前記スペーサ１３は、図４（ａ）に示すように前記キートップ１４の直径よりも大径の遊嵌穴１３ａと、その厚みに渡って形成された切欠き溝１３ｂとを備えて成る。

前記切欠き溝１３ｂは、図４（ｂ）に示すように前記遊嵌穴１３ａの内周面を一部切り欠いた形状を成し、前記キートップ１４の径方向に対する隙間を一部広くしている。

また、この切欠き溝１３ｂおよび前記遊嵌穴１３ａに連通するよう前記不燃性気体導通路１２ａが配置されているので、シート１１の下面へケース２０内の不燃性気体をより送通し易くなる。また、前記キートップ１４は、前記切欠き溝１３ｂによって遊嵌穴１３ａが一部切り欠かれ嵌まり込んでいるものの、キートップ１４の径方向への位置ズレは切欠き溝１３ｂを備えない第２の実施形態に示すものと何ら変わることが無いという利点もある。

（第４の実施形態）

図５は、本発明の第４の実施形態を示す内圧防爆装置１であり、これに使用するスイッチユニット１０は、前述の基板１２の下面側に補強板１４を配して成る。この補強板１４は、前記ねじ１９により前記基板１２やスペーサ１３、シート１１を積層するように重ねてケース２０に固定されている。また、補強板１４にはその厚み方向に貫通する抜き穴１４ａを備えており、この抜き穴１４ａは、前記基板１２に設けられた不燃性気体導通路１２ａが連通している。また、基板１２の下面と補強板１４の上面との間には、図示しない薄い厚みの絶縁材が配置されている。よって、補強版１４は、前記絶縁材を介して基板１２を下方からバックアップすることができるので、作業者が前記シート１１の上面側から押圧しても基板１２が押される方向へ撓み難い。

このように、本発明に係る内圧防爆装置１は、簡単な構造のスイッチユニット１０を備えるため、コストを低減できるばかりでなく、厚みの薄いスイッチユニット１０を構成でき、ケース２０の寸法も最小限にできるという利点がある。しかも、前記スイッチユニット１０は、前記ケース２０内部に充満する不燃性気体を常時シート１１の下面に導入可能な経路が構成されているので、操作頻度が高く破れやすいシート１１に穴など空いたとしても、この穴から不燃性気体をケース２０外へ噴出することができ、可燃性ガスなどの外気をケース２０内へ侵入させ難い。

１・・・内圧防爆装置
１０・・・スイッチユニット
１１・・・シート
１２・・・基板
１２ａ・・不燃性気体導通路
１３・・・スペーサ
１３ａ・・遊嵌穴
１３ｂ・・切欠き溝
１４・・・補強板
２０・・・ケース
３０・・・供給ユニット
４０・・・電気機器

Claims

電気機器を内蔵可能なケースと、このケース内へ不燃性気体を供給する供給ユニットと、前記ケースに取り付けられ前記電気機器に接続されたスイッチユニットとを備え、前記ケースの内圧を外圧よりも高めてケース内への外気の侵入を防ぐ内圧防爆装置において、
前記スイッチユニットは、前記ケースの内部と外部とを隔てるように配したシートと、このシートの下面側に配されシートの上面側を押圧することで所定の信号を発信する基板とを備えて成り、
前記基板は、その厚み方向に貫通するよう配され、前記不燃性気体を前記シートの下面側へ送通可能な不燃性気体導入路を備えて成ることを特徴とする内圧防爆装置。
前記スイッチユニットは、前記シートと前記基板との間に配したスペーサを備え、
前記スペーサは、その厚み方向に貫通する遊嵌穴と、この遊嵌穴に設置したキートップとを備えて成り、前記シートの上面側を押圧するとこで前記キートップを介して前記基板を押圧するように構成され、
前記遊嵌穴は、これと前記キートップとの隙間に前記不燃性気体導入路が連通する位置に配されて成ることを特徴とする請求項１に記載の内圧防爆装置。
前記遊嵌穴は、その円周を一部切欠きかつその内周面に渡って延びる切欠き溝を備えて成り、
前記スイッチユニットは、前記切欠き溝と前記不燃性気体導入路とが連通するように前記スペーサおよび基板を配置して成ることを特徴とする請求項２に記載の内圧防爆装置。
前記基板は、その下面に配置された補強板に連結され、押圧された際に生じる反りを低減するように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の内圧防爆装置。