JP6795947B2 - Explosion-proof equipment - Google Patents
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Description
本開示は、爆発性雰囲気で使用される防爆機器に関する。 The present disclosure relates to explosion-proof equipment used in an explosive atmosphere.
爆発性雰囲気における防災支援作業や建築物保全作業では、産業保安の観点から防爆対策が施された防爆機器が使用される。防爆機器では、所定仕様を有する防爆ケーシングの内側に様々な電気部品が収納されており、使用時に、これら電気部品の電気火花や高温部が爆発性雰囲気に対して点火源とならないよう防爆対策が施されている。
尚、このような防爆仕様は、例えば非特許文献1に記載の国際整合防爆指針2008Exのような規格として策定されている。
Explosion-proof equipment with explosion-proof measures is used in disaster prevention support work and building maintenance work in an explosive atmosphere from the viewpoint of industrial security. In explosion-proof equipment, various electrical parts are stored inside an explosion-proof casing with specified specifications, and explosion-proof measures are taken to prevent the electric sparks and high-temperature parts of these electrical parts from becoming an ignition source for an explosive atmosphere during use. It has been subjected.
It should be noted that such an explosion-proof specification is formulated as a standard such as the International Harmonized Explosion-Proof Guideline 2008Ex described in Non-Patent Document 1.
防爆機器を使用する際には、防爆ケーシング内に収容された電気部品で消費される電力を賄うために、外部から給電(充電)作業を行う必要がある。このような給電作業においても、周囲の爆発性雰囲気に対して点火源とならないよう防爆対策が講じられる。防爆対策が講じられた給電方式の一例として、例えば特許文献1には、非接触式給電を利用した防爆機器が開示されている。この文献では、給電線を含むレールに沿って移動可能な電気自走式車両である防爆機器において、給電線を流れる電流との間で生じる電磁誘導現象を利用して、コイル収納部に収納されるピックアップコイルに起電力を発生させ、給電を行うことが記載されている。 When using an explosion-proof device, it is necessary to perform power supply (charging) work from the outside in order to cover the electric power consumed by the electric components housed in the explosion-proof casing. Even in such power supply work, explosion-proof measures are taken so as not to serve as an ignition source for the surrounding explosive atmosphere. As an example of a power supply system in which explosion-proof measures are taken, for example, Patent Document 1 discloses an explosion-proof device using non-contact power supply. In this document, in an explosion-proof device that is an electric self-propelled vehicle that can move along a rail including a feeder line, it is housed in a coil housing portion by utilizing an electromagnetic induction phenomenon that occurs between the current flowing through the feeder line. It is described that an electromotive force is generated in the pickup coil to supply power.
防爆ケーシングは、典型的には金属等の導電性材料が用いられるが、上記特許文献1のような非接触式給電では、給電元の給電線と給電先のピックアップコイルとの間の電磁誘導を妨げないように、少なくとも一部を非金属材料から形成する必要がある。防爆機器に利用可能な非金属材料として、例えばプラスチックが考えられる。しかしながらプラスチックは、帯電によって点火源となりうる静電気が発生しやすいという別の観点からのリスクがあるため、防爆規格上においても、防爆ケーシングに占める面積が制限されることがある。また防爆ケーシングに用いる他の非金属材料としてはガラスが考えられるが、防爆ケーシングの強度確保のためには、その使用割合は少ないことが好ましい
。
A conductive material such as metal is typically used for the explosion-proof casing, but in the non-contact type feeding as in Patent Document 1, electromagnetic induction is performed between the feeding line of the feeding source and the pickup coil of the feeding destination. At least part of it should be made of non-metallic material so as not to interfere. As a non-metallic material that can be used for explosion-proof equipment, for example, plastic can be considered. However, since plastic has a risk from another viewpoint that static electricity, which can be an ignition source, is likely to be generated by charging, the area occupied by the explosion-proof casing may be limited even in the explosion-proof standard. Further, glass can be considered as another non-metal material used for the explosion-proof casing, but in order to secure the strength of the explosion-proof casing, it is preferable that the ratio of the glass used is small.
また上述のように防爆ケーシングでは非金属材料の使用割合が少ないことが好ましいが、非金属材料の使用領域を狭くすると、十分な充電性能を確保しようとした場合に、当該領域における磁束密度が大きくなってしまい、爆発性雰囲気に対して点火源となるリスクが増える可能性がある。 Further, as described above, it is preferable that the non-metal material is used in a small proportion in the explosion-proof casing, but if the non-metal material is used in a narrow area, the magnetic flux density in the area becomes large when sufficient charging performance is to be ensured. This can increase the risk of being an ignition source for explosive atmospheres.
本発明の少なくとも1実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、防爆ケーシングの内部に収容された電気部品に対して外部から給電可能な防爆機器を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an explosion-proof device capable of supplying power to electrical components housed inside an explosion-proof casing from the outside.
(1)本発明の少なくとも1実施形態に係る防爆機器は上記課題を解決するために、
防爆ケーシングと、
前記防爆ケーシング内に設けられた発電機と、
外部の動力源から前記発電機に機械的動力を伝達可能な動力伝達部と、
を備える。
(1) Explosion-proof equipment according to at least one embodiment of the present invention is used to solve the above problems.
Explosion-proof casing and
The generator provided in the explosion-proof casing and
A power transmission unit that can transmit mechanical power from an external power source to the generator,
To be equipped.
上記(1)の構成によれば、外部の動力源からの機械的動力は、動力伝達部を介して防爆ケーシング内に設けられた発電機に入力される。発電機は、入力された機械的動力で駆動されることにより、防爆ケーシング内に収容される電気部品で必要な電気的エネルギを発生させる。このようにして外部の動力源によって防爆機器に対する給電が行われるが、外部の爆発性雰囲気には機械的エネルギが曝されるのみであり、発電機で発生する電気的エネルギは曝されない。そのため、爆発性雰囲気に対する点火リスクを効果的に抑えつつ、外部からの給電が可能となる。
尚、外部の動力源は、爆発性雰囲気中に設置可能な防爆仕様を有するモータのような動力機器であってもよいし、爆発性雰囲気中で作業を行う作業員であってもよい。
According to the configuration of (1) above, the mechanical power from the external power source is input to the generator provided in the explosion-proof casing via the power transmission unit. The generator is driven by the input mechanical power to generate the required electrical energy in the electrical components housed in the explosion-proof casing. In this way, the explosion-proof equipment is supplied with power by an external power source, but only the mechanical energy is exposed to the external explosive atmosphere, and the electrical energy generated by the generator is not exposed. Therefore, it is possible to supply power from the outside while effectively suppressing the ignition risk for the explosive atmosphere.
The external power source may be a power device such as a motor having an explosion-proof specification that can be installed in an explosive atmosphere, or may be a worker who works in an explosive atmosphere.
(2)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、
前記動力伝達部は、前記動力源のトルクを前記発電機に対して機械的又は磁気的に伝達可能なカップリングを含む。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The power transmission unit includes a coupling capable of mechanically or magnetically transmitting the torque of the power source to the generator.
上記(2)の構成によれば、外部の動力源から出力されるトルクが、機械的又は磁気的な結合を形成するカップリングを介して防爆ケーシングの内部に伝達される。そのため、爆発性雰囲気に対して点火リスクが大きな電気的エネルギが曝されず、良好な防爆性能が得られる。 According to the configuration (2) above, the torque output from the external power source is transmitted to the inside of the explosion-proof casing through the coupling forming a mechanical or magnetic coupling. Therefore, electrical energy having a large ignition risk is not exposed to the explosive atmosphere, and good explosion-proof performance can be obtained.
(3)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、
前記動力伝達部は、
前記防爆ケーシングの内外を貫通するように設けられ、前記動力源のトルクを前記発電機に対して伝達可能な軸部材と、
前記軸部材を前記防爆ケーシングに対して回転可能に支持するとともに、前記防爆ケーシングを外部に対して封止する封止部材と、
を含む。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The power transmission unit
A shaft member provided so as to penetrate the inside and outside of the explosion-proof casing and capable of transmitting the torque of the power source to the generator.
A sealing member that rotatably supports the shaft member with respect to the explosion-proof casing and seals the explosion-proof casing to the outside.
including.
上記(3)の構成によれば、動力源からのトルクは、防爆ケーシングの内外を貫通する軸部材を介して、防爆ケーシングの内部にある発電機に伝達される。防爆ケーシングのうち軸部材が貫通する箇所には封止部材が設けられており、防爆ケーシングに対して軸部材が回転可能に支持されるともに、防爆ケーシングを外部に対して封止する。 According to the configuration of (3) above, the torque from the power source is transmitted to the generator inside the explosion-proof casing via the shaft member penetrating the inside and outside of the explosion-proof casing. A sealing member is provided at a portion of the explosion-proof casing through which the shaft member penetrates, and the shaft member is rotatably supported with respect to the explosion-proof casing and the explosion-proof casing is sealed to the outside.
(4)幾つかの実施形態では上記(3)の構成において、
前記軸部材のうち前記防爆ケーシングの外側の端部には、前記動力源が係合可能な係合部が設けられている。
(4) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
An engaging portion with which the power source can be engaged is provided at an outer end portion of the shaft member of the explosion-proof casing.
上記(4)の構成によれば、防爆ケーシングの外側にある軸部材の端部に設けられた係合部には、外部の動力源が係合される。これにより、外部の動力源から軸部材を介して、防爆ケーシングの内部にある発電機に対して機械的動力が入力される。 According to the configuration (4) above, an external power source is engaged with the engaging portion provided at the end of the shaft member on the outside of the explosion-proof casing. As a result, mechanical power is input from an external power source to the generator inside the explosion-proof casing via the shaft member.
(5)幾つかの実施形態では上記(3)の構成において、
前記軸部材のうち前記防爆ケーシングの外側の端部には、前記防爆機器の走行輪が設けられている。
(5) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
A traveling wheel of the explosion-proof device is provided at the outer end of the shaft member of the explosion-proof casing.
上記(5)の構成によれば、給電時には、外部の動力源によって走行輪を駆動させることで、動力伝達機構を介して発電機を駆動できる。一方、発電機に電力を供給して力行することで、発電機を走行用動力源(すなわち走行用モータ)として機能させることができる。この場合、発電機と走行用モータとを同一の電動機で兼用できるため、防爆機器の構造の簡略化及びコスト削減に有利である。また発電機と走行用モータとを別体として設ける場合に比べて、防爆ケーシングの内外を貫通する軸部材の数を抑えることができるため、防爆性能の向上にも効果的である。 According to the configuration of (5) above, the generator can be driven via the power transmission mechanism by driving the traveling wheels by an external power source at the time of power supply. On the other hand, by supplying electric power to the generator and powering it, the generator can function as a traveling power source (that is, a traveling motor). In this case, since the generator and the traveling motor can be shared by the same electric motor, it is advantageous in simplifying the structure of the explosion-proof device and reducing the cost. Further, as compared with the case where the generator and the traveling motor are provided separately, the number of shaft members penetrating the inside and outside of the explosion-proof casing can be suppressed, which is effective in improving the explosion-proof performance.
(6)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、
前記動力伝達部は、前記防爆ケーシングの内外に互いに対向するように配置され、磁気的結合を形成する一対の係合部を含む磁気カップリングである。
(6) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The power transmission portion is a magnetic coupling including a pair of engaging portions that are arranged inside and outside the explosion-proof casing so as to face each other and form a magnetic coupling.
上記(6)の構成によれば、外部の動力源からの機械的動力は、磁気カップリングを介して、防爆ケーシングの内部の発電機に伝達される。磁気カップリングは非接触的に結合状態を形成できるので、防爆ケーシングに貫通する穴構造を設ける必要がなく、防爆ケーシングの機密性や防爆性能の向上に効果的である。 According to the configuration (6) above, the mechanical power from the external power source is transmitted to the generator inside the explosion-proof casing via the magnetic coupling. Since the magnetic coupling can form a coupling state in a non-contact manner, it is not necessary to provide a hole structure penetrating the explosion-proof casing, which is effective in improving the airtightness and the explosion-proof performance of the explosion-proof casing.
本発明の少なくとも1実施形態によれば、防爆ケーシングの内部に収容された電気部品に対して外部から給電可能な防爆機器を提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide an explosion-proof device capable of supplying power to an electric component housed inside the explosion-proof casing from the outside.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
Further, for example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also includes a concavo-convex portion or a concavo-convex portion within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the chamfered portion and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
<関連技術>
まず図1を参照して、後述する実施形態の前提となる関連技術について説明する。図1は関連技術に係る防爆機器1の構造を概略的に示す側方断面図である。
<Related technology>
First, with reference to FIG. 1, related techniques that are the premise of the embodiments described later will be described. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing the structure of the explosion-proof device 1 according to the related technology.
防爆機器1は、自走により爆発性雰囲気に侵入し、例えば防災支援作業や建築物保全作業のような各種作業を実施又は支援可能な産業用ロボットである。このような作業環境には、爆発性期待が存在する可能性があるフィールドが広く含まれ、例えば石油・科学プラント、可燃性液体などの危険物の製造・取扱所、塗装設備、溶剤使用作業所、高圧ガス設備、或いは燃料電池関連施設などが挙げられる。 The explosion-proof device 1 is an industrial robot capable of invading an explosive atmosphere by self-propelling and performing or supporting various tasks such as disaster prevention support work and building maintenance work. Such a working environment includes a wide range of fields where explosive expectations may exist, such as petroleum / scientific plants, manufacturing / handling of hazardous materials such as flammable liquids, painting equipment, and solvent-using workshops. , High pressure gas equipment, fuel cell related facilities, etc.
防爆機器1は、本体を構成する中空形状の防爆ケーシング2を有する。防爆ケーシング2は、その内部が外部(爆発性雰囲気)に対して隔離されることにより、機密状態が確保されている。防爆ケーシング2は、防爆ケーシング2の外圧に比べて高圧の不活性ガスが封入される内圧防爆構造を有しており、周囲の爆発性雰囲気が防爆ケーシング2の内部に侵入することが防止されている。
The explosion-proof device 1 has a hollow-shaped explosion-
尚、内圧防爆構造の詳細仕様については、国際整合防爆指針2008Exに準ずるとする(具体的には、上記非特許文献1を参照されたい)。また当該指針が将来的に改定された場合には、本願明細書で用いられる用語もまた、改定後の内容に基づいて解釈されるものとする。 The detailed specifications of the internal pressure explosion-proof structure are based on the International Consistency Explosion-Proof Guideline 2008Ex (specifically, refer to Non-Patent Document 1 above). In addition, if the guideline is revised in the future, the terms used in the present specification shall also be interpreted based on the revised content.
尚、防爆機器1は、防爆ケーシング2の内部に不活性ガスを充填するためのガス供給装置を備えてもよい。例えば特許第2796482号のように、防爆機器1の外部に独立的に設けられた不活性ガス源からエアパイプを介して防爆ケーシング2に不活性ガスが供給可能な構造を有してもよいし、或いは特開2015−36172号公報のように、防爆機器1に不活性ガスが貯蔵されたタンクを搭載しておき、当該タンクから防爆ケーシング2の内部に不活性ガスが供給可能な構造を有してもよい。また防爆ケーシング2に内部の不活性ガスを排出するための排出機構を備えることで、防爆ケーシング2の内圧を調整可能に構成してもよい。
The explosion-proof device 1 may be provided with a gas supply device for filling the inside of the explosion-
防爆機器1は、上述の防爆ケーシング2の前後左右にそれぞれ走行輪4を有することにより移動可能な走行体である(図1では、片側の2個の走行輪4のみが示されている)。これら走行輪4の少なくとも1つには、防爆ケーシング2の内部に収容された走行用モータ6から駆動軸6aを介して駆動力が伝達され、フィールド上の走行が可能になっている。
尚、走行輪4に代えて、例えばクローラのような他の走行手段が採用されてもよい。
The explosion-proof device 1 is a traveling body that can be moved by having traveling
In addition, instead of the traveling
防爆ケーシング2の内部には、上述の走行用モータ6を含む各種電気部品が収容されている。これら電気部品は電気的エネルギが供給されることによって作動するが、給電回路は爆発性雰囲気に対して点火源となる可能性があるため、防爆ケーシング2に収容されることにより、爆発性雰囲気から隔離されている。図1には、これら電気部品の一部として、上述の走行用モータ6に加えて、蓄電用のバッテリ8と、外部の非接触式給電設備10から充電するための充電部12と、充電部12に供給された電力をバッテリ8に充電するために変電するための変電部14と、制御ユニットであるコントローラ16と、が示されている。
Various electric parts including the above-mentioned traveling motor 6 are housed inside the explosion-
バッテリ8は、比較的大きなエネルギ密度を有するリチウムイオン二次電池であり、複数の二次電池セルが直列に接続されて構成されている。これら複数の二次電池セルは、不図示の管理装置(いわゆるBMU:Battery Management Unit)によって充電量、電流量、温度等の状態パラメータが管理されている。バッテリ8には各種電気部品を駆動するための電力が蓄積されており、コントローラ16の指示に基づいて、走行用モータ6をはじめとする各電気部品に対して電力が供給される。そして、バッテリ8の充電量が不足した場合には、図1に示されるように、防爆機器1がフィールド上に設置された非接触式給電設備10に移動し、充電作業を実施することで充電量の回復が行われる。
The battery 8 is a lithium ion secondary battery having a relatively large energy density, and is configured by connecting a plurality of secondary battery cells in series. In these plurality of secondary battery cells, state parameters such as charge amount, current amount, and temperature are managed by a management device (so-called BMU: Battery Management Unit) (not shown). Electric power for driving various electric components is stored in the battery 8, and electric power is supplied to each electric component including the traveling motor 6 based on the instruction of the
充電部12は、非接触式給電設備10との間で電磁誘導による非接触式給電が可能に構成されている。非接触式給電設備10は、防爆機器1の防爆ケーシング2と同様に、防爆仕様に設計された防爆ケーシング18を備える。防爆ケーシング18の内部には、高周波電流が供給されるコイル20を有する給電部22と、非接触式給電設備10の制御を実施するコントローラ24と、が設けられている。
尚、非接触式給電設備10の動作に必要な電力(コイル20に供給される電力を含む)は、爆発性雰囲気の外部にある電源17から防爆対策がなされた電源ライン19を介して供給される。
The charging
The electric power required for the operation of the non-contact power supply facility 10 (including the electric power supplied to the coil 20) is supplied from the
給電部22のコイル20には、コントローラ24の指示に基づいて高周波電流が供給される。防爆ケーシング2及び18は、主に金属等の導電性材料から形成されているが、互いに対向する領域の一部(領域32及び34)が部分的に非金属材料から形成されている。金属等の導電性材料は電磁遮蔽効果を有するため電磁波を通過させることはできないが、非金属材料からなる領域32及び34は電磁波が通過可能である。そのため、コイル20に高周波電流が供給されると、領域32及び34を介して、充電部12のピックアップコイル26に電磁誘導による交流起電力が発生する。このようにしてピックアップコイル26に発生した交流起電力は、変電部14にて所定の直流電圧に変換され、バッテリ8に充電される。
尚、変電部14は、例えばインバータやDC−DCコンバータ等のバッテリ8への充電に必要な電力変換を実施するためのデバイスである。
A high frequency current is supplied to the
The
また防爆機器1及び非接触式給電設備10は、それぞれ防爆ケーシング2及び18の内部に互いに通信可能な通信用アンテナ28及び30を備える。これら通信用アンテナ28及び30もまた、非金属材料からなる領域32及び34を介して通信用電波を送受信することにより、互いに通信可能に構成されている。これにより、防爆機器1及び非接触式給電設備10は互いの位置関係を認識しながら、充電作業の開始、終了をはじめとする各種制御を実施することで、バッテリ8への充電作業が管理される。
Further, the explosion-proof device 1 and the non-contact
ここで、領域32及び34に用いられる非金属材料として、例えばプラスチックやガラス等の材料が考えられる。しかし、プラスチックのような材料は帯電に点火源となりうる静電気が発生しやすいため、防爆規格上においても、防爆機器1の外表面に占める面積が制限されることがある。そこで防爆ケーシング2及び18における領域32及び34が占める割合を減少させると、限られた面積を介して電磁誘導を行わなければならないため、ある程度の給電速度を確保するためには当該領域における電磁波の強度を大きくする必要がある。すると、電磁波の強度が大きくなる分、爆発性雰囲気に対して点火源となってしまうリスクが増えてしまう。またガラスのような材料では、金属材料に比べて強度が低下してしまう。このような関連技術における課題は、以下に説明する実施形態によって解決可能である。
Here, as the non-metal material used in the
<第1実施形態>
図2は本発明の第1実施形態に係る防爆機器100の構成を概略的に示す側方断面図である。尚、以下の説明では、上述の背景技術と対応する構成には共通の符号を付すこととし、特段の事情がない限りにおいて、重複する記載は適宜省略することとする。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a side sectional view schematically showing the configuration of the explosion-
この実施形態では、防爆機器100の防爆ケーシング2内に、外部の動力源からの機械的動力によって駆動可能な発電機36が設けられている。発電機36は、外部の動力源から入力される機械的動力で駆動されることにより、機械的エネルギを電気的エネルギに変換して発電を行う回転機械である。また図2では、外部の動力源として、フィールド上に設置され、防爆仕様を満足する駆動用モータ38が示されている。駆動用モータ38から出力される機械的動力は、動力伝達部40を介して発電機36に入力される。動力伝達部40は、動力源である駆動用モータ38のトルクを発電機36に対して機械的又は磁気的に伝達可能なカップリングを含む。
In this embodiment, a
図2では、動力伝達部40の一例として、駆動用モータ38のトルクを発電機36に対して機械的に伝達可能なカップリングを利用した形態が示されている。防爆ケーシング2内に収容された発電機36の入力軸(シャフト)36aは、防爆ケーシング2の壁面を内外に貫通するように、防爆ケーシング2の外側に至るまで延在している。入力軸36aが貫通する防爆ケーシング2の壁面には貫通孔が形成されており、当該貫通孔と入力軸36aとの間の隙間を埋めるように、封止部材44が配置されている。これにより、入力軸36aは防爆ケーシング2に対して回転可能に支持されるとともに、防爆ケーシング2の機密性が確保されている。
In FIG. 2, as an example of the
入力軸36aの先端には係合部36bが設けられている。係合部36bは、駆動用モータ38の出力軸38aの先端に形成された係合部38bと係合可能に構成されている。係合部36b及び38bは、互いに係合可能な形状を有しており、機械的なカップリングを構成する。本実施形態では、係合部36b及び38bはそれぞれ互いに係合可能な凹凸形状を有しているが、このような形状に限られないことは言うまでもない。
An engaging
フィールド上を走行する防爆機器100は、バッテリ8の充電量が少なくなると、図2に示されるように、駆動用モータ38が配置された位置に移動するように走行する。そして、防爆機器100側の係合部36bを、駆動用モータ38側の係合部38bに対して連結する。このとき、発電機36の入力軸36aと、駆動用モータ38の出力軸38aは、互いに同軸に連結された後、駆動用モータ38が駆動されることにより、駆動用モータ38で発生するトルクが発電機36に入力され、発電が行われる。
The explosion-
このように図2では、動力伝達部40が機械的なカップリングを含んでいるが、図3のように磁気的なカップリングを含んでいてもよい。図3は図2の動力伝達部40に磁気的なカップリングを用いた変形例である。
As described above, in FIG. 2, the
図3(a)の例では、防爆ケーシング2の壁面の両側に、発電機36の入力軸36aの先端に設けられた係合部36bと、駆動用モータ38の出力軸38aの先端に設けられた係合部38bとが、互いに対向するように配置されている。係合部36b及び38bは、それぞれ防爆ケーシング2の壁面に面するプレート形状を有している。このような係合部36b及び38bの内部には、互いに異なる磁極を有する磁石46及び47がそれぞれ埋め込まれている。磁石46及び47は永久磁石であってもよいし、電磁石であってもよい。
In the example of FIG. 3A, engaging
このように異なる磁極を有する磁石46及び47が防爆ケーシング2の壁面を挟んで対向配置されることにより、磁気的なカップリングが形成され、発電機36の入力軸36aと、駆動用モータ38の出力軸38aとは、互いに同軸に連結される。そして駆動用モータ38が駆動されると、駆動用モータ38で発生するトルクが発電機36に入力され、発電が行われる。このような磁気的なカップリングは、防爆ケーシング2に対して図2のような貫通穴を形成する必要がないため、防爆ケーシング2の機密性を有効に確保できる。
By arranging the
尚、磁石46及び47は、それぞれ入力軸36a及び出力軸38aの回転軸を中心に対称的に配置されることで、係合部36b及び38bが係合した際に均等な結合力が得られるように配置されている。また磁石46及び47は、回転軸の周方向に沿って延在する環形状を有していてもよいし、環形状が周方向に沿って複数に分割されていてもよい。
By arranging the
また図3(b)の例では、駆動用モータ38の出力軸38aの一端に、出力軸38aより大径の略円筒形状を有する先端部38bが設けられている。先端部38bの周面には、周方向に沿って磁石46が埋め込まれている。一方、防爆機器100を構成する防爆ケーシング2には、先端部38bが挿入可能な凹部48が設けられている。凹部48は、その内壁が先端部38bより大径を有する略円筒形状の空洞として形成されており、先端部38bが挿入された際に、先端部38bの外表面との間に少なからず隙間が存在するように設計されている。
Further, in the example of FIG. 3B, a
防爆ケーシング2の内側には、発電機36の入力軸36aの先端に設けられた先端部36bが配置されている。先端部36bは、防爆ケーシング2の内側から凹部48を囲むように略C字形状の断面形状を有する。先端部36bには、防爆ケーシング2を介して先端部38b側の磁石46に対向する位置に磁石47が埋め込まれている。このように、防爆ケーシング2の壁面を挟んで、互いに対向配置された磁石46及び47は互いに異なる磁極を有しており、磁気的なカップリングを形成する。その結果、発電機36の入力軸36aと、駆動用モータ38の出力軸38aとは、互いに同軸に連結される。このようにして、駆動用モータ38が駆動されると、駆動用モータ38で発生するトルクが発電機36に入力され、発電が行われる。このような磁気的なカップリングは、防爆ケーシング2に対して図2のような貫通穴を形成する必要がないため、防爆ケーシング2の機密性を有効に確保できる。
Inside the explosion-
尚、本実施形態では、外部の動力源として駆動用モータ38を用いた場合について説明したが、このような動力源は装置に限られず、例えば作業員自身であってもよい。この場合、作業者が発電機36の入力軸36aを直接手動で駆動してもよいし、作業員が把持する所定の工具を用いて間接的に入力軸36aを駆動してもよい。
In the present embodiment, the case where the
このように動力伝達部40を介して発電機36に機械的動力が入力されると、発電機36で発電が行われ、発電機36で生じた電力が変電部14を介してバッテリ8に蓄積される。そしてバッテリ8への充電が完了すると、バッテリ8に蓄積された電力は、必要に応じて防爆ケーシング2内に収容された各種電気部品に対して供給され、防爆機器1の動作が実施される。
When mechanical power is input to the
<第2実施形態>
続いて図4は本発明の第2実施形態に係る防爆機器200の構成を概略的に示す側方断面図である。尚、図4では、上述の関連技術及び第1実施形態と対応する構成には共通の符号を付すこととし、特段の事情がない限りにおいて、重複する記載は適宜省略することとする。
<Second Embodiment>
Subsequently, FIG. 4 is a side sectional view schematically showing the configuration of the explosion-
この実施形態では、フィールドの床面の一部が、可動式のコンベア50として構成されている。コンベア50はその両端に配置された一対のプーリ52、54に対して、輪状のコンベアベルト56が外側から接触するように構成されている。プーリ52は駆動プーリであり、その回転軸には、モータ58の出力軸が接続されている。モータ58が駆動されると、そのトルクがプーリ52に伝達されて、コンベアベルト56が回転駆動される。一方、プーリ54は従動プーリであり、プーリ52の回転によって駆動されるコンベアベルト56によって従動的に回転する。
In this embodiment, a part of the floor surface of the field is configured as a
防爆機器200は、上述のように、防爆ケーシング2内に収容された走行用モータ6によって駆動可能な走行輪4を有する。この走行輪4は、駆動軸6aを介して走行用モータ6に接続されており、走行時にはバッテリ8に蓄積された電力によって走行用モータ6が駆動(力行)されることで、走行用モータ6のトルクが駆動軸6aを介して走行輪4に伝達され、防爆機器200の走行が実現されている。
As described above, the explosion-
一方、バッテリ8の充電量が減少することによりバッテリ8に充電する必要が生じた場合には、防爆機器200をコンベア50上に移動させ、モータ58によってコンベア50を駆動する。充電時には、走行用モータ6は非駆動状態にあり(すなわち、コントローラ16によってバッテリ8から走行用モータ6への電力供給が停止され)、走行輪4はコンベアベルト56によって受動的に駆動される。
On the other hand, when it becomes necessary to charge the battery 8 due to a decrease in the charge amount of the battery 8, the explosion-
走行輪4がコンベアベルト56によって駆動されると、駆動軸6aを介して走行用モータ6が駆動され、発電が行われる。すなわち、走行用モータ6が回生駆動されることにより、走行用モータ6は発電機として機能する。これによって、コンベアベルト56から入力される機械的エネルギが電気エネルギに変換される。走行用モータ6で発電された電力は、変電部14を介してバッテリ8に蓄積される。
When the traveling
本実施形態では、上述のように走行用モータ6が発電機として機能するため、上述の第1実施形態のように発電機36を走行用モータ6とは別体として防爆ケーシング2内に設置する場合に比べて、装置構成を簡略化することで重量低減を図れ、更にコスト的にも有利である。また図2のように、走行輪4の駆動軸6aとは別に、動力を入力するための入力軸36aを貫通させるための貫通孔を防爆ケーシング2に形成する必要がなく、防爆ケーシング2の機密性向上に有利である。
In the present embodiment, since the traveling motor 6 functions as a generator as described above, the
尚、走行用モータ6は走行輪4の内部に格納されることにより、いわゆるインホイールモータとして構成されてもよい。
The traveling motor 6 may be configured as a so-called in-wheel motor by being stored inside the traveling
以上説明したように本実施形態によれば、外部の動力源からの機械的動力は、動力伝達部40を介して防爆ケーシング2内に設けられた発電機36(又は走行用モータ6)に入力される。発電機36は、入力された機械的動力で駆動されることにより、防爆ケーシング2内に収容される電気部品で必要な電気的エネルギを発生させる。このようにして外部の動力源によって防爆機器に対する給電が行われるが、外部の爆発性雰囲気には機械的エネルギが曝されるのみであり、発電機36(又は走行用モータ6)で発生する電気的エネルギは曝されない。そのため、爆発性雰囲気に対する点火リスクを効果的に抑えつつ、外部からの給電が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the mechanical power from the external power source is input to the generator 36 (or the traveling motor 6) provided in the explosion-
本発明の少なくとも1実施形態は、爆発性雰囲気で使用される防爆機器に利用可能である。 At least one embodiment of the present invention is available for explosion-proof equipment used in an explosive atmosphere.
1,100,200 防爆機器
2,18 防爆ケーシング
4 走行輪
6 走行用モータ
8 バッテリ
10 非接触式給電設備
12 充電部
14 変電部
16 コントローラ
17 電源
19 電源ライン
20 コイル
22 給電部
26 ピックアップコイル
28,30 通信用アンテナ
36 発電機
38 駆動用モータ
40 動力伝達部
42 貫通孔
44 封止部材
46,47 磁石
48 凹部
50 コンベア
52,54 プーリ
56 コンベアベルト
58 モータ
1,100,200 Explosion-
Claims (6)
防爆ケーシングと、
前記防爆ケーシング内に設けられた発電機と、
前記フィールド上に設置された外部の動力源の出力軸に係合可能な入力軸から前記発電機に機械的動力を伝達可能な動力伝達部と、
を備える防爆機器。 Explosion-proof equipment that can run on the field
Explosion-proof casing and
The generator provided in the explosion-proof casing and
A power transmission unit capable of transmitting mechanical power to the generator from an input shaft that can engage with the output shaft of an external power source installed on the field .
Explosion-proof equipment equipped with.
前記防爆ケーシングの内外を貫通するように設けられ、前記動力源のトルクを前記発電機に対して伝達可能な軸部材と、
前記軸部材を前記防爆ケーシングに対して回転可能に支持するとともに、前記防爆ケーシングを外部に対して封止する封止部材と、
を含む、請求項2に記載の防爆機器。 The power transmission unit
A shaft member provided so as to penetrate the inside and outside of the explosion-proof casing and capable of transmitting the torque of the power source to the generator.
A sealing member that rotatably supports the shaft member with respect to the explosion-proof casing and seals the explosion-proof casing to the outside.
2. The explosion-proof device according to claim 2.
The explosion-proof device according to claim 2, wherein the power transmission unit is a magnetic coupling including a pair of engaging portions that are arranged so as to face each other inside and outside the explosion-proof casing and form a magnetic coupling.
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