JP7008259B2 - 携帯型通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型通信装置に関し、例えば、プラントや工場などの防爆が必要な場所で使用可能な携帯型通信装置に関する。

従来、携帯型通信装置は、機器状態収集システムの一部を構成するものであった。このような携帯型通信装置に関する従来技術として、特許文献１に開示されるものがある。

特開２０１６－１３９２２７号公報

従来の技術に示されるような携帯型通信装置は、プラントや工場などの危険な場所において使用される事が想定されることが必要である。危険場所とは、プラントや工場などにおいて、可燃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。危険場所での使用が想定される通信装置は、本質安全防爆要件（ＪＩＳ Ｃ６００７９）に適合させる必要がある。また、かかる通信装置には、安定した防水性が望まれる。

そこで本発明の目的は、前述の課題に着目し、安定した防水性を備えた携帯型通信装置を提供することにある。

本発明の携帯型通信装置は、前述の課題を解決するために、アンテナと、このアンテナと接続される回路基板と、前記回路基板の機能を切り替えるスイッチ素子と、前記アンテナ、前記回路基板及び前記スイッチ素子を収納するケースと、前記ケースに設けられる開口部と、前記ケースに前記開口部に沿って移動可能に保持され前記スイッチ素子を操作する操作部と、を備えた携帯型通信装置であって、
前記操作部は、前記ケースに保持される第１部材と、前記第１部材を覆う第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とで挟持される基部と前記基部から突出してその先端が前記ケースに接触している突出部とを有するシール部材と、を備えてなる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、安定した防水性を備えた携帯型通信装置を提供することができる。

本発明の実施形態である携帯端末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に示された携帯端末の分解斜視図である。 図１に示された携帯端末の（ａ）正面図及び（ｂ）Ａ－Ａ線の断面図である。 図３（ａ）に示された携帯端末のＢ－Ｂ線の要部拡大断面図である。 図３（ｂ）に示された携帯端末の要部拡大断面図である。 図３（ｂ）に示された携帯端末の要部拡大断面図である。

本発明の実施形態を添付図に基づいて以下に説明する。

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を介してあるいは検出装置１０から直接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ノートパソコン７（管理端末７）を用いて確認することができる。

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が検出する状態としては、温度、振動等が挙げられる。管理者は、状態の異常を認識すると、異常を検知した検出装置１０まで作業者を向かわせ、機器の確認を行わせる。

作業者は、異常が発生した機器に対して修繕等の作業を行った後、作業完了をデータ記憶管理装置５に送信するために携帯端末６（携帯型通信装置６）を検出装置１０にかざして通信を行う。携帯端末６と検出装置１０との通信には、近距離無線通信であるＮＦＣ（Near Field Communication）規格を採用することができる。例えば、近距離無線通信によって携帯端末６から検出装置１０に書き込みされた作業内容は、検出装置１０から中継器３を介しあるいは検出装置１０から直接ネットワーク構築装置４に送信され、さらにネットワーク構築装置４からデータ記憶管理装置５に送信される。また、携帯端末６は、検出装置１０の設置の際に近距離無線通信によって検出装置１０に認証情報や動作条件などの各種情報を書き込みしてもよい。

図２から図６を参照する。携帯端末６は、ケース６１と、回路基板６２と、スペーサ６３と、アンテナ６４と、電池６５と、電源スイッチノブ６６と、アクティブスイッチボタン６７と、第１パッキン６８と、意匠パネル６９と、から構成されている。

ケース６１は、３つの分割体で構成されており、第１分割体が第１ケース６１１であり、第２分割体が第２ケース６１２であり、第３分割体が電池カバー６１３である。第１ケース６１１と第２ケース６１２と電池カバー６１３は、ビスＢ１などの締結部材によって固定されている。ケース６１は、回路基板６２、スペーサ６３、アンテナ６４、電池６５及び第１パッキン６８を収納する。電源スイッチノブ６６と、アクティブスイッチボタン６７とは、ケース６１に移動可能なように装着されている。

第１ケース６１１は、ケース本体であり、前側から見て略矩形状に形成されるベース部６１１ａに、第１収納部６１１ｂと第２収納部６１１ｃとが設けられてなる。第１収納部６１１ｂは、前側が開放された凹形状であり、回路基板６２、スペーサ６３、アンテナ６４を収納する。第２収納部６１１ｃ（電池収納部の一例）は、後側が開放された凹形状であり、電池６５を収納する。

第１ケース６１１は、アンテナ６４と近接して対向する分割体である。第１ケース６１１の材質は、電気絶縁性を有する樹脂であり、カーボンなどの導電性を有する材料を含まない合成樹脂からなる。本実施形態で好適な合成樹脂は、ＡＢＳ樹脂やポリアセタールである。本実施形態では、ＡＢＳ樹脂である。アンテナ６４と近接して対向する第１ケース６１１を電気絶縁性の材質としたことにより、通信への影響を抑えることができる。本実施形態では、所定の防爆要件を満たすために、ケース６１のうち電気絶縁性の樹脂の表面積は、１００００ｍｍ^２以下である。より具体的には、ケース６１の表面のうち、第１ケース６１１と電源スイッチノブ６６とからなる部分の面積は、１００００ｍｍ^２以下である。

第２ケース６１２は、第１ケース６１１の前側を覆うケースカバーであり、前板部６１２ａと側壁部６１２ｂとを有する。

前板部６１２ａは、第１ケース６１１のベース部６１１ａと対向し、前側から見て略矩形状に形成される。前板部６１２ａの前面には第１凹部６１２ｃが形成されており、第１凹部６１２ｃの底面の略中央には第１開口部６１２ｄが形成されている。第１凹部６１２ｃには意匠パネル６９が配置される。第１開口部６１２ｄは、アクティブスイッチボタン６７に応じて形成され、第１開口部６１２ｄからアクティブスイッチボタン６７が露出している。第１開口部６１２ｄは意匠パネル６９によって塞がれており、アクティブスイッチボタン６７は意匠パネル６９の裏面と接触している。

側壁部６１２ｂは、前板部６１２ａの周縁から後側に向かって延設され、第１ケース６１１のベース部６１１ａの周縁と重なる。側壁部６１２ｂの左側には第２凹部６１２ｅが形成されており、第２凹部６１２ｅの右側面の略中央には第２開口部６１２ｆ（本発明の開口部の一例）が形成されている。第２開口部６１２ｆの上下辺の略中央にはそれぞれ係止突部６１２ｇが形成されており、電源スイッチノブ６６が第２開口部６１２ｆに沿って上下方向に移動可能に保持されている。

第２ケース６１２の材質は、カーボンなどの導電性を有する材料を混入した導電性樹脂からなる。導電性樹脂の合成樹脂としては、ＡＢＳ樹脂やポリアセタールが好適であり、本実施形態では、ＡＢＳ樹脂である。この導電性樹脂の導電率は、相対湿度５０±５％の環境下で１０９Ω未満、または相対湿度３０±５％の環境下で１０１１Ω未満であることが好ましい。第２ケース６１２の材質を導電性を有する材質としたことにより、第２ケース６１２の静電気の蓄積を抑えることができる。

電池カバー６１３は、第１ケース６１１の第２収納部６１１ｃの裏側を覆うカバーであり、第１ケース６１１のベース部６１１ａの一部に応じた平板状に形成されてなる。また、電池カバー６１３は、第２収納部６１１ｃの開口形状に応じた内壁部６１３ａを有する。内壁部６１３ａは第２収納部６１１ｃに嵌まり込む。内壁部６１３ａの外周にはシリコンが主成分の弾性体からなるリング状の第３パッキン６１３ｂが配置され、第２収納部６１１ｃの密閉性を高めている。電池カバー６１３は、第２ケース６１２と同様の導電性を有する材質からなる。電池カバー６１３を導電性を有する材質とすることで、ケース６１の表面のうちの電気絶縁性の材質からなる部分を小さくすることができ、通信の影響を抑えつつ、要求の高い防爆要件に対応することができる。図３（ｂ）及び図６に示すように、電池カバー６１３と電池６５との間には、電気絶縁性でありかつ柔軟性を有するポリウレタンを原料とする多孔性の合成ゴムからなる第２クッション材６１３ｃ（第２の緩衝材の一例）が設けられている。これにより、導電性を有する材質である電池カバー６１３と電池６５との間の絶縁を確保することができる。

回路基板６２は、ガラス繊維入り樹脂からなる硬質の基材に、所定の配線パターンが施された板状のものであり、押しボタンスイッチ素子６２１、スライドスイッチ素子６２２、光源６２３、コネクタ６２４及びコネクタ６２５やその他の図示しない電子部品などが実装されている。

スペーサ６３は、合成樹脂、本実施形態ではＡＢＳ樹脂からなり、回路基板６２とアンテナ６４との間に配置されるものである。スペーサ６３は、テーブル状であり、平板部６３１と脚部６３２と柱部６３３とを備える。脚部６３２と柱部６３３とは回路基板６２の後面と接し、平板部６３１はアンテナ６４を第１ケース６１１（第１収納部６１１ｂの底面）に押し当てる。図３（ｂ）及び図５に示すように、平板部６３１とアンテナ６４との間には、例えば電気絶縁性でありかつ柔軟性を有するポリウレタンを原料とする多孔性の合成ゴムからなる第１クッション材６３４（第１の緩衝材の一例）が設けられており、第１クッション材６３４を介してアンテナ６４が第１ケース６１１に押し当てられる。スペーサ６３により、アンテナ６４を第１ケース６１１に近接配置して回路基板６２の前記配線パターンから一定の距離を保ち、絶縁距離を確保することができる。また、第１クッション材６３４により、アンテナ６４を第１ケース６１１に近接配置しつつ、接着する場合と比較して分解が容易となる。また、スペーサ６３の寸法誤差を第１クッション材６３４で吸収することができる。

アンテナ６４は、ポリイミドやポリエチレンテレフタレートなどの可撓性を有する絶縁材、本実施形態では絶縁性の板形状体の基材の片面に所定のアンテナパターンが印刷形成されたものである。アンテナパターンは、例えば矩形の基材の外周近傍を二重に囲むように形成したものである。上記のアンテナパターンの形状とすることで、前記基材上にコイルを形成することができる。なお、アンテナ６４は、接続片６４１を備えており、この接続片６４１を回路基板６２に実装したコネクタ６２４に接続し、電気的接続を行う。

アンテナ６４は、前記基材の前記アンテナパターンを設けた側（後側）を表面とすると、反対側（前側）の裏面に図示しない磁性シートが貼り付けられている。この磁性シートは、焼結体フェライトからなり、通信周波数帯では透磁率が高く、損失が少ない特性となるように調整してあり、磁気シールド機能を有する。アンテナ６４で発生した電波が前記磁性シート側を透過せずに反射されて、前記アンテナパターンを設けた側に反射することによって、電波が、アンテナ６４の裏面側の回路基板６２の影響を受けずアンテナ６４の表面側に発信され、さらに、損失が少ないことから通信距離を伸ばすことが可能となる。なお、前記アンテナパターンは、前記アンテナパターンを保護するために、図示しない保護材によって覆われている。

電池６５は、回路基板６２に形成された図示しない回路やアンテナ６４などに電力を供給するものであり、本実施形態では、リチウム１次電池を２本並列に接続したバッテリーパックであり、回路基板６２に接続される。具体的には、電池６５のコネクタ６５１が回路基板６２のコネクタ６２５に接続される。

電源スイッチノブ６６は、回路基板６２に設けたスライドスイッチ素子６２２を操作するものである。スライドスイッチ素子６２２は、回路基板６２の機能としてメイン電源のオンオフを切り替えるものである。作業者は、この電源スイッチノブ６６を上下方向にスライド操作することによって、携帯端末６のメイン電源のオンオフを操作する。

電源スイッチノブ６６は、被保持部材６６１（第１部材の一例）と、カバー部材６６２（第２部材の一例）と、第２パッキン６６３（シール部材の一例）と、を備え、被保持部材６６１とカバー部材６６２とで第２パッキン６６３を挟持してなる。

被保持部材６６１は、第１ケース６１１と同様の電気絶縁性を有する樹脂からなり、図２及び図４に示すように、第２ケース６１２の第２凹部６１２ｅと同様の外形（角を丸めた矩形状）で大きさが小さく形成される平板状の基部６６１ａと基部６６１ａのケース６１内側の面（右側面）にケース６１内側に向かって延設される２つの舌部６６１ｂを有する。舌部６６１ｂにはそれぞれスリット部６６１ｃが形成されている。なお、被保持部材６６１は、導電性を有する樹脂からなるものであってもよい。

カバー部材６６２は、第１ケース６１１と同様の電気絶縁性を有する樹脂からなり、図２及び図４に示すように、被保持部材６６１の基部６６１ａと同様の外形で大きさが一回り大きく形成され、ケース６１外側（左側）から見て被保持部材６６１を覆う。カバー部材６６２の外側の面は、電源スイッチノブ６６のスライド操作の際に作業者の指などが接触する操作面６６２ａとなる。操作面６６２ａの略中央には突起部６６２ｂが設けられ、操作性を向上させている。なお、カバー部材６６２は、導電性を有する樹脂からなるものであってもよい。

第２パッキン６６３は、シリコンが主成分の弾性体からなり、図２及び図４に示すように、Ｂ－Ｂ線の断面形状（横断面）が略逆コの字状であり、被保持部材６６１とカバー部材６６２とで挟持される平板状の基部６６３ａと基部６６３ａからケース６１内側に向かって（右方向に）突出する突出部６６３ｂとを備える。突出部６６３ｂは被保持部材６６１の基部６６１ａの外周を覆うように設けられ、突出部６６３ｂの先端は、第２ケース６１２の第２開口部６１２ｆを囲むようにして第２凹部６１２ｅに接触している。

電源スイッチノブ６６は、図４に示すように、被保持部材６６１の舌部６６１ｂを第２ケース６１２の第２開口部６１２ｆに挿入し、係止突部６１２ｇがスリット部６６１ｃで左右方向に係止されることで、第２開口部６１２ｆに沿って上下方向（第１方向）に移動可能に保持される。なお、電源スイッチノブ６６が移動可能なように、スリット部６６１ｃの上下方向の大きさは係止突部６１２ｇよりも大きく設けられる。言い換えると、電源スイッチノブ６６は、スリット部６６１ｃの大きさの分だけ上下方向にスライド移動可能である。また、このとき、第２パッキン６６３の突出部６６３ｂは、カバー部材６６２と第２凹部６１２ｅとに挟まれて右方向（第１方向と略直交（ちょうど直交する場合を含む）する第２方向）に圧縮された状態でその先端が第２凹部６１２ｅの底部に接触する。これにより、電源スイッチノブ６６は、常時第２パッキン６６３が右方向に圧縮された状態でケース６１に接触するので、上下方向にスライド移動する際にも安定した防水性を保持することができる。なお、第２パッキン６６３の突出部６６３ｂが圧縮した状態でケース６１に接触するように、第２パッキン６６３は、基部６６３ａの厚さと突出部６６３ｂの左右方向の長さの合計が電源スイッチノブ６６をケース６１に保持した状態におけるカバー部材６６２の裏面と第２凹部６２１ｅとの間の長さＬよりも若干長くなるように設けられる。

被保持部材６６１の舌部６６１ｂは、ケース６１内に収納される操作プレート６６４の表面（左側の面）に上下及び後方向を囲むように形成される３つの壁部６６４ａの内側に嵌め込まれる。操作プレート６６４は、図４に示すように、さらに裏面（右側の面）にスライドスイッチ素子６２２のノブ６２２ａが挿入される筒状部６６４ｂを備える。電源スイッチノブ６６の移動に伴って、操作プレート６６４も上下方向に移動し、操作プレート６６４の移動に伴ってスライドスイッチ素子６２２のノブ６２２ａが移動する。これによって、スライドスイッチ素子６２２が操作される。なお、操作プレート６６４を介さずに、被保持部材６６１が直接スライドスイッチ素子６２２のノブ６２２ａと接続されてもよい。

アクティブスイッチボタン６７は、合成樹脂からなり、回路基板６２に設けた押しボタンスイッチ素子６２１を操作するものである。押しボタンスイッチ素子６２１は、回路基板６２の機能として、通信機能のオンオフを操作する。アクティブスイッチボタン６７は、図３（ｂ）に示すように、第２ケース６１２の裏側に設けられる図示しない保持部により、押しボタンスイッチ素子６２１と前後方向に対向する位置に、前後方向に移動可能に保持されている。作業者は、意匠パネル６９を介してアクティブスイッチボタン６７を前後方向に押下操作することによって、押しボタンスイッチ素子６２１を操作し携帯端末６の通信機能をオンオフ操作することができる。すなわち、アクティブスイッチボタン６７を押下した状態で携帯端末６は通信状態となる。

第１パッキン６８は、シリコンが主成分の弾性体からなり、第１ケース６１１の前面と第２ケース６１２の後面との間に設けられ、両者の間の防水のための枠状部材である。

意匠パネル６９は、印刷などにより表面（前側の面）に所定の意匠が形成されたシート状部材である。意匠パネル６９は、第２ケース６１２の第１凹部６１２ｃの底面に接着などで固定され、第１開口部６１２ｄを覆う。意匠パネル６９のアクティブスイッチボタン６７と対向する個所にはアクティブスイッチボタン６７の位置を示す意匠である隆起部６９１が形成される。また、意匠パネル６９には、携帯端末６の動作状態を報知する図示しない動作表示部が形成される。この動作表示部は、回路基板６２上に実装された発光ダイオードなどの光源６２３からの光が図示しない拡散部材を通して視認可能である。この拡散部材は、光が透過可能な乳白色のインクが印刷され、光源７３の光を拡散するものであり、光源７３の光を直視できないようになっている。なお、本実施形態では、動作表示部は作業者の認証情報（ＩＤ情報）や作業内容などの各種情報を読み込み可能な状態であるか、所定情報を書込み可能な状態であるかなどを報知するために３つ設けられる。第２ケース６１２の裏側には、各動作表示部に対応して照明室を構成する図示しない筒体が３つ備えられている。この筒体を設けたことにより、各動作表示部は、光源７３の光が、他の動作表示部に漏れて表示に影響を与えることがない。

以上のように、携帯端末６が構成されている。

本実施形態の携帯端末６は、アンテナ６４と、このアンテナ６４と接続される回路基板６２と、回路基板６２の機能を切り替えるスイッチ素子６２２（スライドスイッチ素子６２２）と、アンテナ６４、回路基板６２及びスイッチ素子６２２を収納するケース６１と、ケース６１に設けられる開口部６１２ｆ（第２開口部６１２ｆ）と、ケース６１に開口部６１２ｆに沿って移動可能に保持されスイッチ素子６２２を操作する操作部６６（電源スイッチノブ６６）と、を備えた携帯型通信装置６であって、
操作部６６は、ケース６１に保持される第１部材６６１（被保持部材６６１）と、第１部材６６１を覆う第２部材６６２（カバー部材６６２）と、第１部材６６１と第２部材６６２とで挟持される基部６６３ａと基部６６３ａから突出してその先端がケース６１に接触している突出部６６３ｂとを有するシール部材６６３（第２パッキン６６３）と、を備えてなる。
このようにしたから、操作部６６をスライド移動させる際にも、安定した防水性を備えることができる。

また、アンテナ６４は、ケース６１に第１の緩衝材６３４（第１クッション材６３４）を介して押し当てられている。
このようにしたから、アンテナ６４をケース６１に近接配置して回路基板６２から一定の絶縁距離を確保しつつ、分解が容易である。

また、ケース６１は、回路基板６２に電力を供給する電池６５を収納する電池収納部６１１ｃ（第２収納部６１１ｃ）と、電池収納部６１１ｃを覆う導電性の電池カバー６１３と、電池カバー６１３と電池６５との間に設けられる電気絶縁性の第２の緩衝材６１３ｃ（第２クッション材６１３ｃ）と、を備えてなる。
このようにしたから、導電性を有する材質である電池カバー６１３と電池６５との間の絶縁を確保することができる。

なお、本実施形態では、ケース６１は、第１ケース６１１と第２ケース６１２と電池カバー６１３の三分割に形成したが、三分割に限定されるものではなく、二分割であっても四分割以上であってもよい。

また、防爆要件を満たすために、ケース６１のうち電気絶縁性の樹脂の表面積は、前記実施形態に限定されるものではなく、要求される防爆要件によって、任意に変更可能である。

また、本実施形態では、操作部６６は回路基板６２の機能としてメイン電源のオンオフを切り替えるものであったが、本発明の操作部は、回路基板の機能として例えば通信機能のオンオフを切り替えるものであってもよい。

本発明は、プラントや工場などの危険場所で用いられる携帯型通信装置として好適である。

１ プラント機器状態収集システム
３ 中継器
４ ネットワーク構築装置
５ データ記憶管理装置
６ 携帯端末（携帯型通信装置）
１０ 検出装置
６１ ケース
６１１ 第１ケース
６１１ｃ 第２収納部（電池収納部）
６１２ 第２ケース
６１２ｆ 第２開口部（開口部）
６１３ 電池カバー
６１３ｃ 第２クッション材（第２緩衝材）
６２ 回路基板
６２１ 押ボタンスイッチ素子
６２２ スライドスイッチ素子（スイッチ素子）
６２３ 光源
６３ スペーサ
６３４ 第１クッション材（第１緩衝材）
６４ アンテナ
６５ 電池
６６ 電源スイッチノブ（操作部）
６６１ 被保持部材（第１部材）
６６２ カバー部材（第２部材）
６６３ 第２パッキン（シール部材）
６６３ａ 基部
６６３ｂ 突出部
６７ アクティブスイッチボタン
６８ 第１パッキン
ＤＡ 危険場所

Claims (3)

1. アンテナと、このアンテナと接続される回路基板と、前記回路基板の機能を切り替える
   スイッチ素子と、前記アンテナ、前記回路基板及び前記スイッチ素子を収納するケースと
   、前記ケースに設けられる開口部と、前記ケースに前記開口部に沿って移動可能に保持さ
   れ前記スイッチ素子を操作する操作部と、を備えた携帯型通信装置であって、
   前記操作部は、前記ケースに保持される第１部材と、前記第１部材を覆う第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材とで挟持される基部と前記基部から突出してその先端が前記
   ケースに接触している突出部とを有するシール部材と、を備え、
   前記第１部材は、前記ケースの内側に向かって延設される舌部を有し、
   前記舌部は、操作プレートに形成される壁部の内側に嵌め込まれ、
   前記操作プレートは、前記スイッチ素子のノブが挿入される筒状部を備え、前記操作部の移動に伴って前記ノブを移動する、
   ことを特徴とする携帯型通信装置。
2. 前記アンテナは、前記ケースに第１の緩衝材を介して押し当てられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯型通信装置。
3. 前記ケースは、前記回路基板に電力を供給する電池を収納する電池収納部と、前記電池
   収納部を覆う導電性の電池カバーと、前記電池カバーと前記電池との間に設けられる電気
   絶縁性の第２の緩衝材と、を備えてなる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型通信装置。

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