JP7285759B2

JP7285759B2 - 中継装置

Info

Publication number: JP7285759B2
Application number: JP2019199556A
Authority: JP
Inventors: 宣好金本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: JP2021072015A

Description

本願は、プラント設備等の電気通信設備における電気信号の中継を行う中継装置に関するものである。

プラント設備等の電気通信設備においては、プラント設備等からの電気信号を受取り通信設備に送るための中継装置が必要となる。電気信号の中継を行うにあたり、例えば断線等の故障が発生した場合に、発生原因がプラント設備側にあるのか通信設備側にあるのかの責任範囲を明確にしたり、テストプラグを差し込んで電気信号間の接続確認試験をしたりするため、電話交換機などで用いられるような交換機設備を中継装置として使用する。例えば、特許文献１に示す試験弾器などを用い、信号線間に弾器といわれるスイッチ機構を設け、信号の責任範囲を切り分け、信号ごとの接続試験をすることができる構造を持たせている。

特開平１１－８８９１７号公報

しかしながら、このような電話交換機で使われる中継装置を一般の電気通信設備で用いる場合には問題がある。すなわち、ディジタル入出力信号、アナログ入出力信号など電気信号の種類が多く、また、信号項目の数が大きいため、信号項目を取り間違えるリスクが高い。また、電気通信設備が設けられた現地での結線作業が必要であり、作業性が悪く接続ミスが発生し易いといった問題があった。さらに、改造工事によるつなぎ変えなどが頻繁に発生することがあり、現地で行う改造工事において、接続先変更の処理に手間と時間がかかっていた。

本願は、上記課題に鑑みてなされたものであって、一般の電気通信設備のように電気信号の種類および信号項目の数が多い場合でも、電気信号の接続および接続変更が容易にできる中継装置を提供することを目的とする。

本願に開示される中継装置は、第一の機器から第二の機器へ電気信号を中継する中継装置であって、前記第一の機器から複数の前記電気信号を受ける入力部と、着脱自在に設けられ、前記入力部に入力された複数の前記電気信号のつなぎ変えをする中継基板と、前記中継基板でつなぎ変えされた複数の前記電気信号を第二の機器へ出力する出力部と、を備え、前記入力部から前記中継基板に入力される複数の前記電気信号に対応させて入力信号用スイッチが設けられ、かつ、前記中継基板から前記出力部へ出力される複数の前記電気信号に対応させて出力信号用スイッチが設けられ、入力または出力される前記電気信号に電圧が生じている活線状態であっても、前記入力信号用スイッチと前記出力信号用スイッチをすべて開にして前記中継基板を交換することにより、配線変更可能に構成されたものである。

本願によれば、第一の機器から複数の電気信号を受ける入力部と、着脱自在に設けられ、前記入力部に入力された複数の前記電気信号のつなぎ変えをする中継基板と、前記中継基板でつなぎ変えされた複数の前記電気信号を第二の機器へ出力する出力部により、中継装置の前記中継基板を差し替えるだけで電気信号の接続および変更が可能となる。

実施の形態１における中継装置を含むシステム全体を示すブロック図である。実施の形態１における中継装置の外観を示す斜視図である。実施の形態１における中継装置の外部ケーブルとの接続を示す斜視図であり、（Ａ）は入力部、（Ｂ）は出力部である。実施の形態１における中継装置内部の電気接続を示す回路図である。実施の形態１における中継装置の中継基板の装着方法を示す模式図である。実施の形態２における中継装置の外観を示す斜視図である。実施の形態２における中継装置内部の電気接続を示す回路図である。実施の形態３における中継装置の外観を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本願の実施の形態１における中継装置を含むシステム全体を示すブロック図である。図１において、第一の機器１００から入力される複数の電気信号は、外部ケーブル１０１およびケーブルコネクタ１０２を経由して中継装置３００の入力部３１０に取り込まれる。入力部３１０には必要に応じて、外部からの雷サージを防ぐ保安素子（図示せず）を設けてもよい。

入力信号用スイッチ３２０は、電気信号を１点ずつ入り切りできるように設けており、この部分は弾器機構を持ったスイッチで構成としてもよい。電気信号はそのあと着脱自在に設けられた中継基板３３０に接続され、中継基板３３０内の配線に従ってつなぎ変えられて出力信号用スイッチ３４０に接続される。このあと電気信号は出力部３５０を経て、ケーブルコネクタ２０２および外部ケーブル２０１を通って第二の機器２００に出力される。出力部３５０にも入力部３１０と同様に保安素子（図示せず）を設けてもよい。

説明上、便宜的に、入力と出力を使い分けて電気信号の流れを表現したが、電気信号に一定の方向性が定まっているものではない。第二の機器２００からの出力を第一の機器１００へ伝える電気信号もあり、混在している場合もある。従って、入力部３１０および入力信号用スイッチ３２０の構造は、出力部３５０および出力信号用スイッチ３４０の構造と同じであるか、同等の機能を持つ。

図２は実施の形態１における中継装置３００の外観を示す斜視図である。図２において、中継装置３００は取付板３０１の一方の面に設けられる。中継装置３００はこの取付板３０１を使用して配電盤の中に取り付けられる。入力信号用スイッチ３２０および出力信号用スイッチ３４０は弾器機構を持ったスイッチであり、常時は回路を閉じているが、プラグを差し込むことによって回路を開いたり、試験器と接続したりすることができる。これらの入力信号用スイッチ３２０および出力信号用スイッチ３４０はそれぞれ入力用スイッチケース３２１および出力用スイッチケース３４１に格納されており、入力用スイッチケース３２１および出力用スイッチケース３４１は取付板３０１の一方の面に固定されている。また、中継基板３３０は、入力用スイッチケース３２１および出力用スイッチケース３４１との間に着脱可能なように設けられる。

図３は実施の形態１における中継装置３００の外部ケーブル１０１、２０１との接続を示す斜視図で、（Ａ）は入力部３１０、（Ｂ）は出力部３５０の接続を示す。まず図３（Ａ）の入力部３１０を例にとり説明をする。第一の機器１００からの電気信号は、敷設された外部ケーブル１０１とその端に設けられたケーブルコネクタ１０２を通して中継装置３００の入力部３１０に取り込まれる。入力部３１０はその内部の回路との接続にアタッチメントプラグ３１１ａを使用する。取り込むケーブルコネクタ１０２の種類、形状、ピン数等の違いに応じたアタッチメントプラグ３１１ａを用意しておくことで、入力部３１０への電気信号の取込み部分の共通化を図ることができる。

また、外部ケーブル１０１にケーブルコネクタが設けられていない場合はアタッチメントプラグ３１１ｂを使用する。アタッチメントプラグ３１１ｂでは外部ケーブル１０１からの電気信号線を直接に接続する。このようにしてケーブルコネクタ１０２の使用の有無にかかわらず、入力部３１０への電気信号の取り込み部分の共通化を図ることができる。

図３（Ｂ）は出力部３５０の事例であるが、入力部３１０と同様に外部ケーブル２０１のケーブルコネクタ２０２がある場合はアタッチメントプラグ３５１ａを、ケーブルコネクタ２０２がない場合はアタッチメントプラグ３５１ｂを使用する。このようにして出力部３５０の電気信号の取り出し部分の共通化を図ることができる。

図４は実施の形態１における中継装置３００の内部の電気接続を示す回路図である。図４において、入力部３１０で取り込まれた電気信号は入力信号用スイッチ３２０を経て入力信号用中継基板コネクタ３２２につながれる。これら入力部３１０、入力信号用スイッチ３２０、および入力信号用中継基板コネクタ３２２は、入力用スイッチケース３２１内に格納されており、電気信号は接続配線およびベース基板３２３にて電気的に接続されている。

図５は実施の形態１における中継装置３００の中継基板３３０の装着方法を示す模式図である。図５に示すように、ベース基板３２３に設けられた入力信号用中継基板コネクタ３２２に中継基板３３０の接触端子が差し込まれる。一方、中継基板のもう一方の接触端子は出力側のベース基板３４３に設けられた出力信号用中継基板コネクタ３４２に差し込まれる。ここで使用される中継基板３３０は例えばＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）のように柔軟性のある絶縁体のシートにプリント配線４００を施したものを使用する。中継基板３３０は、入力信号用中継基板コネクタ３２２と出力信号用中継基板コネクタ３４２とによって両端で接続され、図２に示す中継装置３００外観のように、入力用スイッチケース３２１と出力用スイッチケース３４１の間をつなぐように配置される。

図４に示す中継基板３３０には、プリント配線４００が施されており、例えば、入力信号用中継基板コネクタ３２２の電極上の信号１ａは出力信号用中継基板コネクタ３４２の電極上の信号２ｂとつながっており、同じく信号２ａは信号３ｂ、４ｂと接続されている。このようにして、電気信号は信号１ａ～６ａから信号１ｂ～６ｂのように中継基板３３０の上でつなぎ変えられて接続される。つなぎ変えられた電気信号は、出力信号用中継基板コネクタ３４２から出力信号用スイッチ３４０を経て出力部３５０に出力される。これら出力部３５０、出力信号用スイッチ３４０、および出力信号用中継基板コネクタ３４２は出力用スイッチケース３４１内に格納されており、電気信号は接続配線およびベース基板３４３にて電気的に接続されている。図４では電気信号の数を６つの例で説明したが、７つ以上の数の電気信号であっても同様に扱うことができる。

以上のように中継装置３００を設けたことにより、第一の機器１００から受けた電気信号を第二の機器２００に中継して接続することができる。このとき、互いの機器から接続された外部ケーブル１０１および外部ケーブル２０１における電気信号の信号項目の順序が異なっていても、中継装置３００の中継基板３３０を設けたことによって信号をつなぎ変えて接続することができる。

また、現地での中継装置３００の設置作業は、第一の機器１００から中継装置３００までの接続と、中継装置３００から第二の機器２００までの接続とを済ませておくだけでよく、互いの電気信号の結線作業は、工場で製作した中継基板３３０を差し込むだけの処理で済ませることができる。

さらに、入力信号用スイッチ３２０と出力信号用スイッチ３４０とを設けたので、故障等で問題が起きた電気信号を入力側または出力側に切り分けて切り離すことができる。これらのスイッチを弾器で構成することにより、プラグを差し込んで試験器と接続することができる。

さらにまた、入力信号用スイッチ３２０と出力信号用スイッチ３４０との両方を設けたことにより、両方の全てのスイッチを開にして中継基板３３０の交換ができるので、結線ミスを改修する場合、また、改造工事での結線変更が発生するような場合でも、活線作業の工事にて容易に結線変更が可能となる。

入力信号用スイッチ３２０と出力信号用スイッチ３４０の両方を設けた例で説明したが、電気信号の工事の責任範囲を明確にするという目的では、入力側または出力側のどちらか一方だけにすることもできる。また、これらのスイッチはプラント設備側の改造工事または保守作業において、誤信号が通信設備側に上がらないように、また、誤信号をプラント設備側に送らないように、伝達経路を遮断するという役割もある。

実施の形態２．
実施の形態２は実施の形態１の変形例であり、図６は実施の形態２における中継装置３００の外観を示す斜視図である。図６で中継基板３３０は中継基板３３０１、３３０２、３３０３、３３０４の４枚になっている。このように中継基板３３０の数を増やすことによって、より複雑な電気信号のつなぎ変えに対応することができる。

図７は実施の形態２における中継装置３００の内部の電気接続を示す回路図である。図７は中継基板３３０を中継基板３３０１、３３０２の２枚で構成した例である。図７では入力信号用中継基板コネクタ３２２１、３２２２の２つを並列に接続し、また、出力信号用中継基板コネクタ３４２１、３４２２を並列に接続し、これらにまたがる中継基板３３０１、３３０２を配したものである。

図７において、例えば入力信号用中継基板コネクタ３２２１の電極上の信号１ａ、２ａ、３ａは出力信号用中継基板コネクタ３４２１の電極上の信号２ｂ、３ｂ、５ｂと中継基板３３０１上のプリント配線４００によってつながっている。中継基板３３０１上のプリント配線４００で信号４ａと１ｂを接続しようとすると、先の３本のプリント配線４００とクロスしてぶつかり接続できない。しかし、中継基板３３０２上のプリント配線４００によって入力信号用中継基板コネクタ３２２２の電極上の信号４ｃと出力信号用中継基板コネクタ３４２２の電極上の信号１ｄとで接続すれば、他の信号と接触することなく接続できる。また、信号６ｃと信号４ｄについても同様にクロス配線することができる。

このようにして２枚の中継基板３３０１、３３０２を使用することにより、信号の順番を入れ替えることが可能となる。中継基板３３０が２枚の例で説明したが、３枚以上の枚数を同様に並列に設けてもよい。このように中継基板３３０の枚数を多くすればするほど電気信号の複雑な入れ替えおよび並び替えが可能となる。また、１枚でも多層構造を持った中継基板３３０を使用すれば同様の効果を得ることができる。多層構造の中継基板３３０を複数枚用いてよく、その場合は少ない枚数の中継基板３３０でも複雑な入れ替えおよび並び替えが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、中継基板３３０のプリント配線４００を現地で製作する場合を示す。最近では３Ｄプリンタの実用化が進んでおり、持ち運びが可能な大きさの電子回路プリンタが実用化されている。このような回路プリント装置とそれを駆動するパーソナルコンピュータとを現地で使用すれば、中継装置３００が設置された現地で、即座に中継基板３３０を作成することができ、現地対応での接続変更が可能となる。

また、図８は実施の形態３における中継装置３００の外観を示す斜視図である。図８において中継装置３００には、プリント配線４００の接続データを記録した記録媒体４０１が設けられている。図８では、この記録媒体４０１としてバーコードを貼り付けた例で示したが、他の種類のコードでもよいし、ＩＣタグ、メモリーカードなど、コンピュータによって読み取ることができる記録媒体４０１であれば、他の種類の記録媒体４０１でもよい。また、記録される接続データは回路プリンタ装置を使って所定の中継基板３３０のプリント配線４００を特定できるデータであれば、パターン化されたコードデータでもＣＡＤデータであってもよい。記録媒体４０１はスイッチケース３２１、３４１に貼り付けられている例で示したが、中継装置３００の他の部分に設けてもよいし、中継装置３００が収納される配電盤内に設けるようにしてもよい。

このようなプリント配線４００の接続データを記録した記録媒体４０１が中継装置３００に設けられることで、中継基板３３０のプリント配線４００を現地で製作するような改造作業がより容易に行える。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００第一の機器、１０１外部ケーブル、１０２ケーブルコネクタ、２００第二の機器、２０１外部ケーブル、２０２ケーブルコネクタ、３００中継装置、３０１取付板、３１０入力部、３１１ａ，３１１ｂアタッチメントプラグ、３２０入力信号用スイッチ、３２１入力用スイッチケース、３２２入力信号用中継基板コネクタ、３２３ベース基板、３３０中継基板、３４０出力信号用スイッチ、３４１出力用スイッチケース、３４２出力信号用中継基板コネクタ、３４３ベース基板、３５０出力部、３５１ａ，３５１ｂアタッチメントプラグ、４００プリント配線、４０１記録媒体、３３０１，３３０２，３３０３，３３０４中継基板、３２２１，３２２２入力信号用中継基板コネクタ、３４２１，３４２２出力信号用中継基板コネクタ

Claims

第一の機器から第二の機器へ電気信号を中継する中継装置であって、
前記第一の機器から複数の前記電気信号を受ける入力部と、
着脱自在に設けられ、
前記入力部に入力された複数の前記電気信号のつなぎ変えをする中継基板と、
前記中継基板でつなぎ変えされた複数の前記電気信号を第二の機器へ出力する出力部と、を備え、
前記入力部から前記中継基板に入力される複数の前記電気信号に対応させて入力信号用スイッチが設けられ、かつ、
前記中継基板から前記出力部へ出力される複数の前記電気信号に対応させて出力信号用スイッチが設けられ、
入力または出力される前記電気信号に電圧が生じている活線状態であっても、
前記入力信号用スイッチと前記出力信号用スイッチをすべて開にして前記中継基板を交換することにより、配線変更可能に構成されている中継装置。
前記中継基板は複数枚の基板を有し、前記基板間の配線を組合せることによって、前記電気信号のクロス配線変更が可能に構成されている請求項１記載の中継装置。
前記入力部はアタッチメントプラグで構成されている請求項１または請求項２に記載の中継装置。
前記出力部はアタッチメントプラグで構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の中継装置。
前記入力信号用スイッチと前記出力信号用スイッチは、弾器機構を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の中継装置。
前記中継基板のプリント配線は持ち運び可能な回路プリンタ装置によって作成されたものである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の中継装置。
前記中継基板の前記プリント配線の接続データを記録した記録媒体が設けられている請求項６に記載の中継装置。