JP6880459B2

JP6880459B2 - 通信装置

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Publication number: JP6880459B2
Application number: JP2017564170A
Authority: JP
Inventors: 優立海
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-01-16
Also published as: JPWO2017130762A1; CN108496309A; WO2017130762A1; KR20180105142A

Description

本発明は、改良された通信装置に関する。

ケースに収納された制御基板と、ケースの外部に配置されたメイン装置との間で無線通信が可能な通信装置が知られている。制御基板は、ケースに収納されたバッテリーモジュールによって電力が供給される。このようなバッテリーモジュールに関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に示されるような、バッテリーモジュールは、ケース内に複数のバッテリーセルが収納されてなる。バッテリーセルが収納される部位は、ケースの内部に形成された隔壁によって区切られている。

このようなバッテリーモジュールによれば、電解液の蒸発ガスを原因とする出火を防止することができる。

ところで、このようなバッテリーモジュールを備えた通信装置が、危険場所において用いられることがある。危険場所とは、一般工場などにおいて、爆発性ガスが空気と混合して爆発下限界以上の危険雰囲気を生成するおそれのある場所をいう。危険場所において用いられる通信装置は、高い防爆性を確保する必要がある。

特開平８−２９３３２７号公報

本発明は、高い防爆性を確保することができる通信装置の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、ケースに、バッテリーモジュール、及び、このバッテリーモジュールによって電力が供給される制御基板が収納され、
前記制御基板と、前記ケースの外部に配置されたメイン装置との間で無線通信が可能な通信装置において、
前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが支持部材に支持された構成とされ、
前記複数のバッテリーセルは、それぞれ離間した状態によって前記支持部材に支持されていることを特徴とする通信装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記支持部材は、前記バッテリーセルのそれぞれの端部が差し込まれる差込部を有し、
この差込部は、肉厚が０．５ｍｍ以上とされると共に、前記バッテリーセルの端部が露出するよう空けられた孔部を有し、
前記複数のバッテリーセルは、前記孔部に臨む接続端子によってそれぞれ接続されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記バッテリーモジュールは、電気コードを介して前記制御基板に接続され、
前記電気コードは、導電性を有するコード本体が絶縁性を有する絶縁部材によって覆われる構成とされ、
前記絶縁部材の厚みは、０．５ｍｍ以上である。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記電気コードは、前記制御基板に接続するコネクタ部をさらに有し、
前記コネクタ部は、導電性を有する端子部を複数有し、
これらの端子部は、それぞれ１．５ｍｍ以上離間して設けられている。

請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記制御基板は、前記無線通信を行うための通信回路と、前記バッテリーモジュールから供給される電力の過電流を抑制する抑制手段と、を有し、
前記抑制手段は、前記通信回路と前記バッテリーモジュールとの間に位置する。

請求項６に記載のごとく、好ましくは、前記バッテリーセルは、複数個が直列に接続されると共に、これらの直列に配置された組を複数有し、
前記複数の組のバッテリーセルは、前記制御基板において並列に接続されている。

請求項１に係る発明では、複数のバッテリーセルは、それぞれ離間した状態によって支持部材に支持されている。それぞれのバッテリーセルを十分れ離間させることによりバッテリーセルが発火することを抑制し、より高い防爆性を確保することができる。

請求項２に係る発明では、バッテリーセルの端部が差し込まれる差込部は、肉厚が０．５ｍｍ以上とされる。バッテリーセルの近傍に他の部品が配置される場合であっても、差込部の肉厚が０．５ｍｍ以上あるため、バッテリーセルの端部から他の部品を０．５ｍｍ以上離間させることができる。バッテリーセルの端部から他の部品を十分に離間させることにより、さらに高い防爆性を確保することができる。

請求項３に係る発明では、導電性を有するコード本体は、絶縁性を有する絶縁部材によって覆われ、この絶縁部材の厚みは、０．５ｍｍ以上である。導電性を有するコード本体から他の部品を十分に離間させることにより、さらに高い防爆性を確保することができる。

請求項４に係る発明では、コネクタ部は、導電性を有する端子部を複数有し、これらの端子部は、それぞれ１．５ｍｍ以上離間して設けられている。それぞれのコネクタ部を十分に離間させることにより、より高い防爆性を確保することができる。

請求項５に係る発明では、バッテリーモジュールから供給される電力の過電流を抑制する抑制手段は、制御基板に設けられる。抑制手段を制御基板側に配置することにより、バッテリーモジュール側の部品を少なくすることができ、シンプルな構造とすることができる。加えて、バッテリーモジュール側に抑制手段を配置した場合、抑制手段とバッテリーセルとを離間させる必要が生じ、防爆的な観点から考慮すべき事項が増加する。この点、抑制手段を制御基板側に設けることにより、防爆性をより簡易に確保することができる。

請求項６に係る発明では、複数の組のバッテリーセルは、制御基板において並列に接続されている。即ち、並列に接続するための接点は、制御基板に位置する。仮に接点がバッテリーモジュール側に位置すると、逆電流防止回路等をバッテリーモジュール側に配置する必要が生じる。すると、逆電流防止回路とバッテリーセルとの離隔距離を考慮する等の防爆的な配慮点が生じる。また、逆電流防止回路をバッテリーモジュールに安定して保持するための手段も検討する必要も生じる。よって、制御基板上でバッテリーセルの並列接続を成立させることで、防爆設計をシンプルにすることができる。

本発明の実施例による検出装置（通信装置）が用いられたプラント機器状態収集システムを模式的に示した図である。図１に示された検出装置の断面図である。図２に示された制御基板について説明する図である。図２に示されたバッテリーモジュールの平面図である。図４の５−５線断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞

図１を参照する。図１には、石油化学系のプラントにおけるプラント機器状態収集システム１が示されている。石油化学系のプラントは、非常に広大である。このため、各機器に異常が生じているかを検出装置１０（通信装置１０）により検出し、検出された情報をデータ記憶管理装置５（メイン装置５）において管理している。

より詳細に説明する。検出装置１０は、プラント内の各機器に取り付けられることにより、危険場所ＤＡ内に複数配置されている。これらの検出装置１０において検出された情報は、中継器３を介してネットワーク構築装置４に送信され、データ記憶管理装置５に送信される。プラントの管理者は、データ記憶管理装置５に記憶された情報を携帯端末６を用いて確認することができる。これらのデータの送受信は、無線通信により行われる。無線通信は、任意の規格を採用することができる。

図１には３つの検出装置１０が示されているが、検出装置１０は、４個以上であってもよく、１又は２個であってもよい。

検出装置１０が検出する異常としては、温度、振動等が挙げられる。管理者は、異常を認識すると、異常を検知した検出装置１０まで移動し、確認を行う。

図２を参照する。プラント内には複数の検出装置１０が配置されているため、管理者は、異常を検知している検出装置１０であるかを確認するために携帯端末６を検出装置１０にかざす。携帯端末６と検出装置１０との通信には、ＮＦＣ（Near Field Communication）規格を採用することができる。

検出装置１０は、金属製のケース１１と、このケース１１に空けられた開口部４３に設けられた窓部材５０と、これらのケース１１及び窓部材５０によって挟み込まれたゴム製のシール部材１３と、窓部材５０の下部に固定された制御基板１４と、この制御基板１４に接続され窓部材５０の下面に貼り付けられたサブ基板６０と、制御基板１４に実装された通信モジュール１６及び発光素子１７（光源１７）と、制御基板１４に接続され異常を検知するセンサ２１と、制御基板１４に電力を供給するバッテリーモジュール７０と、ケース１１の上面に設けられたアンテナ２３と、を主な構成要素とする。

ケース１１は、下部に配置され上方が開口している第１分割体３０と、この第１分割体３０に重ね合わされた第２分割体４０と、からなる。これらの第１分割体３０及び第２分割体４０は、ボルト２５及びナット２６によって締結されている。ケース１１は、必要に応じて表面に塗装等の表面処理が行われる。

第１分割体３０は、底面視において略長方形を呈する底部３１と、この底部３１のそれぞれの縁から立ち上げられた下部側壁部３２と、からなる。

底部３１の一部は、下方に突出しセンサ２１が収納されたセンサ収納部３３とされている。底部３１の４つの角は、それぞれ欠肉状に形成された下部欠肉部３１ａとされている。下部欠肉部３１ａの高さは、ナット２６の高さ、及び／又は、ボルト２５の頭部の高さよりも高い。

下部側壁部３２には、ボルト２５が貫通する下部ボルト貫通孔３２ａが形成されている。下部側壁部３２は、接地されている（アースされている）。

第２分割体４０は、平面視において略長方形を呈する蓋部４１と、この蓋部４１のそれぞれの縁から下げられた上部側壁部４２と、からなる。

蓋部４１の４つの角は、それぞれ欠肉状に形成された上部欠肉部４１ａとされている。上部欠肉部４１ａの高さは、ナット２６の高さ、及び／又は、ボルト２５の頭部の高さよりも高い。蓋部４１の中央には、略長方形状の開口部４３が空けられている。平面視における開口部４３の面積は、１６００ｍｍ^２以下に設定されている。開口部４３に隣接して、アンテナ２３が取り付けられるアンテナ取付孔４１ｂが空けられている。蓋部４１の下面側には、窓部材５０を固定するためのタップ４１ｃが設けられている。

上部側壁部４２には、ボルト２５が貫通する上部ボルト貫通孔４２ａが形成されている。上部側壁部４２は、下部側壁部３２と連続している。上部ボルト貫通孔４２ａは、下部ボルト貫通孔３２ａと連続している。

窓部材５０は、第２分割体４０の下面（裏面）に沿って設けられた一般部５１と、この一般部５１から開口部４３の内周に向かって突出する凸部５２と、一般部５１から制御基板１４に向かって延び制御基板１４が先端に固定されるボス部５３と、が一体的に形成されてなる。窓部材５０の素材は、電気絶縁性を有する樹脂からなる。

一般部５１は、シール部材１３を設けるための溝部５１ａと、ビス２７が通されるビス貫通孔５１ｂと、を有している。即ち、窓部材５０は、ビス２７によって第２分割体４０に固定されている。溝部５１ａは、凸部５２の周縁に沿って略長方形状に連続している。

凸部５２の上面は、蓋部４１の上面から略連続している、いわゆる面一の状態にある。凸部５２には、導光体２８が差し込まれている。導光体２８は、丸棒状の樹脂製の部材である。導光体２８は、発光素子１７の上方から凸部５２の上面まで延び、発光素子１７の発した光を凸部５２の上面まで導く部材である。

シール部材１３は、溝部５１ａと蓋部４１とに挟み込まれて、断面視略長円形状を呈している。シール部材１３は、挟み込まれる前の状態において、断面円形状を呈する。即ち、挟み込まれることにより、シール部材１３は、変形している。

制御基板１４は、多層プリント基板が採用されている。制御基板１４は、ビス２９によって、窓部材５０のボス部５３に固定されている。

図３を参照する。制御基板１４は、バッテリーモジュール７０に接続するための基板側コネクタ部１４ａと、電流が逆流することを防止する逆電流防止回路１４ｂと、バッテリーモジュール７０から供給される電力の過電流を抑制する抑制手段１４ｃと、無線通信を行うための通信回路１４ｄと、を有している。制御基板１４は、接地されている。

図２を参照する。サブ基板６０は、凸部５２の裏面に接着されている。サブ基板６０の接着には、両面テープや接着剤等、任意の手段を選択することができる。サブ基板６０は、制御基板１４から少なくとも１．５ｍｍ以上離間して設けられ（Ｌ１参照）、制御基板１４にコネクタを介して接続されている。コネクタの種類は、適宜選択することができる。

サブ基板６０は、フレキシブルプリント基板６１の上面にアンテナ部が印刷されてなる。アンテナ部は、携帯端末６との非接触通信を行うためのアンテナである。アンテナ部は、導電性を有する材料によりアンテナパターンが形成されてなる。

通信モジュール１６は、設定された間隔で自動的に起動され、センサ２１が検知した情報を送信する機能を持つ。

発光素子１７は、制御基板１４によって点灯、点滅、消灯が切り替えられる。例えば、発光素子１７は、センサ２１が異常を検知した場合に点滅する。

図１を併せて参照する。危険場所ＤＡ内には、複数の検出装置１０が配置されている。このため、管理者は、携帯端末６を窓部材５０にかざすことにより、異常を検出している検出装置１０であるか否かを確認することができる。例えば、異常を検出している検出装置１０である場合には、携帯端末６がかざされた場合に発光素子１７を点灯させる。

図４を参照する。バッテリーモジュール７０は、４本のバッテリーセル７１と、これらのバッテリーセル７１のそれぞれの端部を支持している支持部材８０と、バッテリーセル７１を接続する接続端子７３と、バッテリーセル７１の端部又は接続端子７３の端部からそれぞれ延びる複数の電気コード７４と、この電気コード７４の一端に設けられ基板側コネクタ部１４ａに接続されるバッテリー側コネクタ部７５（コネクタ部７５）と、からなる。

バッテリーセル７１は、隣り合うバッテリーセル７１に対して、１．５ｍｍ以上離間している（Ｌ２参照）。

支持部材８０は、バッテリーセル７１の一端側を支持している一端側支持部８１と、バッテリーセル７１の他端側を支持している他端側支持部８２と、からなる。一端側支持部８１、及び、他端側支持部８２は、共に、一体成形された樹脂からなる。

一端側支持部８１は、樹脂製のブロックに４つの円筒状の孔が空けられた形状を呈する。これらの孔は、バッテリーセル７１の直径よりも僅かに大きい大きさとされ、バッテリーセル７１が差し込まれる一端側差込部８１ａ（差込部８１ａ）とされている。一端側差込部８１ａの底には、バッテリーセル７１の端部が外部に露出するよう一端側孔部８１ｂ（孔部８１ｂ）が空けられている。

他端側支持部８２の基本的な構造は、一端側支持部８１と同様である。これらは、同じ部材を用いることができる。詳細には、他端側支持部８２は、樹脂製のブロックに４つの円筒状の孔が空けられてなる。これらの孔は、バッテリーセル７１の直径と略同じ大きさとされ、バッテリーセル７１が差し込まれる他端側差込部８２ａ（差込部８２ａ）とされている。他端側差込部８２ａの底には、バッテリーセル７１の端部が外部に露出するよう他端側孔部８２ｂ（孔部８２ｂ）が空けられている。

上述の通り、バッテリーセル７１は、隣り合うバッテリーセル７１に対して、１．５ｍｍ以上離間している。換言すれば、差込部８１ａ，８２ａは、隣り合うバッテリーセル７１同士が１．５ｍｍ以上離間するような位置にそれぞれ設けられている。

一端側支持部８１の一端側孔部８１ｂが形成された部位の肉厚、及び、他端側支持部８２の他端側孔部８２ｂが形成された部位の肉厚は、それぞれ、０．５ｍｍ以上とされている（Ｌ３参照）。

接続端子７３は、一端側孔部８１ｂ、又は、他端側孔部８２ｂに臨み、隣り合うバッテリーセル７１同士を接続している金属板である。これらは、バッテリーセル７１の端部に接合されている。

図５を参照する。電気コード７４は、導電性を有するコード本体７４ａが絶縁性を有する絶縁部材７４ｂによって覆われてなる。絶縁部材７４ｂの厚みは、０．５ｍｍ以上である（Ｌ４参照）。

図４を参照する。バッテリー側コネクタ部７５は、導電性を有する端子部７５ａを３つ有している。これらの端子部７５ａは、それぞれ１．５ｍｍ以上離間して設けられている（Ｌ５参照）。

以上の構成からなる本発明は、以下の効果を奏する。

複数のバッテリーセル７１は、それぞれ１．５ｍｍ以上離間した状態によって支持部材８０に支持されている。それぞれのバッテリーセル７１を十分に離間させることによりバッテリーセル７１が発火することを抑制し、より高い防爆性を確保することができる。

バッテリーセル７１の端部が差し込まれる差込部８１ａ，８２ａは、肉厚が０．５ｍｍ以上とされる。バッテリーセル７１の近傍に他の部品が配置される場合であっても、差込部８１ａ，８２ａの肉厚が０．５ｍｍ以上あるため、バッテリーセル７１の端部から他の部品を０．５ｍｍ以上離間させることができる。バッテリーセル７１の端部から他の部品を十分に離間させることにより、さらに高い防爆性を確保することができる。

バッテリー側コネクタ部７５は、導電性を有する端子部７５ａを複数有し、これらの端子部７５ａは、それぞれ１．５ｍｍ以上離間して設けられている。それぞれのバッテリー側コネクタ部７５を十分に離間させることにより、より高い防爆性を確保することができる。

バッテリーモジュール７０から供給される電力の過電流を抑制する抑制手段１４ｃは、制御基板に設けられる。抑制手段１４ｃを制御基板１４側に配置することにより、バッテリーモジュール７０側の部品を少なくすることができ、シンプルな構造とすることができる。加えて、バッテリーモジュール７０側に抑制手段１４ｃを配置した場合、抑制手段１４ｃとバッテリーセル７１とを離間させる必要が生じ、防爆的な観点から考慮すべき事項が増加する。この点、抑制手段１４ｃを制御基板１４側に設けることにより、防爆性をより簡易に確保することができる。

複数の組のバッテリーセル７１は、制御基板１４において並列に接続されている。即ち、並列に接続するための接点は、制御基板１４に位置する。仮に接点がバッテリーモジュール７０側に位置すると、逆電流防止回路をバッテリーモジュール７０側に配置する必要が生じる。すると、逆電流防止回路１４ｂとバッテリーセル７１との離隔距離を考慮する等の防爆的な配慮点が生じる。また、逆電流防止回路１４ｂをバッテリーモジュール７０に安定して保持するための手段も検討する必要も生じる。よって、制御基板１４上でバッテリーセル７１の並列接続を成立させることで、防爆設計をシンプルにすることができる。

図５を参照する。導電性を有するコード本体７４ａは、絶縁性を有する絶縁部材７４ｂによって覆われ、この絶縁部材７４ｂの厚みは、０．５ｍｍ以上である。導電性を有するコード本体７４ａから他の部品を十分に離間させることにより、さらに高い防爆性を確保することができる。

尚、本発明による通信装置は、石油化学系のプラントに用いられる場合を例に説明したが、この他の危険場所であっても用いることができる。危険場所としては、例えば、ＬＰガス充填所、トンネル掘削工事現場、火力発電所、塗装工場等が挙げられる。

また、通信装置は、検出装置を例に説明したが、バッテリーモジュールによって作動する通信装置であれば、検出装置に限らず他の装置にも適用可能である。

即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明の通信装置は、石油化学系プラントに用いられる検出装置として好適である。

５…データ記憶管理装置（メイン装置）
１０…検出装置（通信装置）
１１…ケース
１４…制御基板
１４ｃ…抑制手段
１４ｄ…通信回路
７０…バッテリーモジュール
７１…バッテリーセル
７３…接続端子
７４…電気コード
７５…バッテリー側コネクタ部（コネクタ部）
７４ａ…コード本体
７４ｂ…絶縁部材
７５ａ…端子部
８０…支持部材
８１ａ…一端側差込部（差込部）
８１ｂ…一端側孔部（孔部）
８２ａ…他端側差込部（差込部）
８２ｂ…他端側孔部（孔部）
ＤＡ…危険場所

Claims

ケースに、バッテリーモジュール、及び、このバッテリーモジュールによって電力が供給される制御基板が収納され、
前記制御基板と、前記ケースの外部に配置されたメイン装置との間で無線通信が可能な通信装置において、
前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが支持部材に支持された構成とされ、
前記複数のバッテリーセルは、それぞれ離間した状態によって前記支持部材に支持され、
前記支持部材は、前記バッテリーセルのそれぞれの端部が差し込まれる差込部を有し、
この差込部は、肉厚が０．５ｍｍ以上とされると共に、前記バッテリーセルの端部が露出するよう空けられた孔部を有し、
前記複数のバッテリーセルは、前記孔部に臨む接続端子によってそれぞれ接続されていることを特徴とする通信装置。
ケースに、バッテリーモジュール、及び、このバッテリーモジュールによって電力が供給される制御基板が収納され、
前記制御基板と、前記ケースの外部に配置されたメイン装置との間で無線通信が可能な通信装置において、
前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが支持部材に支持された構成とされ、
前記複数のバッテリーセルは、それぞれ離間した状態によって前記支持部材に支持され、
前記バッテリーモジュールは、電気コードを介して前記制御基板に接続され、
前記電気コードは、導電性を有するコード本体が絶縁性を有する絶縁部材によって覆われる構成とされ、
前記絶縁部材の厚みは、０．５ｍｍ以上であることを特徴とする通信装置。
前記電気コードは、前記制御基板に接続するコネクタ部をさらに有し、
前記コネクタ部は、導電性を有する端子部を複数有し、
これらの端子部は、それぞれ１．５ｍｍ以上離間して設けられていることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
ケースに、バッテリーモジュール、及び、このバッテリーモジュールによって電力が供給される制御基板が収納され、
前記制御基板と、前記ケースの外部に配置されたメイン装置との間で無線通信が可能な通信装置において、
前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが支持部材に支持された構成とされ、
前記複数のバッテリーセルは、それぞれ離間した状態によって前記支持部材に支持され、
前記制御基板は、前記無線通信を行うための通信回路と、前記バッテリーモジュールから供給される電力の過電流を抑制する抑制手段と、を有し、
前記抑制手段は、前記通信回路と前記バッテリーモジュールとの間に位置することを特徴とする通信装置。
前記バッテリーセルは、複数個が直列に接続されると共に、これらの直列に配置された組を複数有し、
前記複数の組のバッテリーセルは、前記制御基板において並列に接続されていることを特徴とする請求項４記載の通信装置。