WO2015104926A1 - 接点信号変換装置 - Google Patents

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solenoid
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explosion
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斎藤　等
信宏 金谷
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横河電機株式会社
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    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/064—Circuit arrangements for actuating electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to a contact signal conversion device that converts a contact signal that instructs valve operation into an electromagnetic valve control signal, and more particularly to a contact signal conversion device that can drive a solenoid type electromagnetic valve.
  • a control signal instructing opening and closing of the valve is sent from the terminal device that performs the operation to the valve driving device.
  • communication between the operation device and the valve drive device has been performed by wired communication via a control signal line laid between the terminal device and the valve drive device, but in recent years, communication may be performed wirelessly. It is increasing.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a terminal device and a valve driving device that perform wireless communication.
  • a terminal-side wireless communication device 22 is connected to the terminal device 21 that performs the operation
  • a valve-side wireless communication device 23 is connected to the valve drive device 60 that performs the valve opening / closing operation.
  • the terminal-side wireless communication device 22 sends the valve opening contact signal ON to the valve-side wireless communication device 23 wirelessly and transmits it to the valve driving device 60.
  • the valve driving device 60 includes a signal conversion device 61, a piezo-type electromagnetic valve 62, and a pneumatic switch 63.
  • the signal conversion device 61 converts the open control signal to operate the piezo electromagnetic valve 62 and outputs it to the piezo electromagnetic valve 62.
  • the piezo-type electromagnetic valve 62 switches the electromagnetic valve in accordance with the opening control signal being turned on, the pneumatic switch 63 drives the valve 24 and opens the valve 24.
  • the terminal-side wireless communication device 22 wirelessly sends an open contact signal OFF to the valve-side wireless communication device 23 and transmits it to the valve driving device 60.
  • the signal conversion device 61 of the valve drive device 60 converts the valve open contact signal OFF to the open control signal OFF and outputs the converted signal to the piezo-type electromagnetic valve 62.
  • the piezo-type electromagnetic valve 62 switches the electromagnetic valve according to the opening control signal being turned off, the opening operation of the valve 24 is stopped.
  • a piezo-type electromagnetic valve 62 is used as the electromagnetic valve.
  • the piezo-type electromagnetic valve 62 is not general and has a low degree of freedom in selection.
  • there are no restrictions on the place of use because there is no intrinsically safe certification in Japan.
  • the solenoid type solenoid valve requires a larger electric power to operate than the piezo type solenoid valve 62.
  • the piezo-type solenoid valve 62 can be operated at about 0.003 W of 6 V and 0.5 mA, whereas the solenoid-type solenoid valve requires power of about DC 12 V, 34 mA and 408 mW. For this reason, it cannot be used simply by replacing the piezo-type solenoid valve 62 with a solenoid-type solenoid valve.
  • the present invention makes it possible to use a solenoid type solenoid valve in a valve drive device that performs wireless communication.
  • the contact signal conversion device is a contact signal conversion device that converts an on / off contact signal into a control signal for operating a solenoid type electromagnetic valve.
  • An explosion-proof barrier that limits the current of the signal to a safety-determined maximum current or less with respect to the solenoid-type solenoid valve, and a voltage that is supplied through the explosion-proof barrier can exceed the operating voltage of the solenoid-type solenoid valve.
  • a number of battery groups can be set such that the maximum open circuit voltage does not exceed the maximum voltage determined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve.
  • the battery group has a maximum open circuit voltage exceeding the maximum voltage determined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve, and the explosion-proof barrier further sets the voltage of the control signal to be safe with respect to the solenoid type solenoid valve. You may make it restrict
  • the number of the battery group is an even number, and when the number is one less than the number of the battery group, the maximum open circuit voltage does not exceed the maximum voltage defined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve. can do.
  • the explosion-proof barrier uses a Zener diode to limit the voltage of the control signal to be equal to or less than a maximum voltage determined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve. It is preferable that a sub switch that turns on / off the explosion-proof barrier according to the on / off contact signal is disposed in front of the Zener diode.
  • a contact signal converter for converting an on / off contact signal into a control signal for operating a solenoid type electromagnetic valve, wherein An explosion-proof barrier that limits the current of the signal to a maximum current that is safely defined with respect to the solenoid type solenoid valve, and limits the voltage of the control signal to a maximum voltage that is safely set with respect to the solenoid type solenoid valve; And a booster circuit that boosts the output voltage of the battery so that the voltage supplied through the explosion-proof barrier exceeds the operating voltage of the solenoid type solenoid valve.
  • a solenoid type electromagnetic valve can be used in a valve drive device that performs wireless communication.
  • FIG. 1 is a block diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
  • a terminal-side wireless communication device 22 is connected to a terminal device 21 that operates, and a valve-side wireless communication device 23 is connected to a valve drive device 10 that opens and closes a valve 24.
  • the terminal device 21, the terminal-side wireless communication device 22, the valve-side wireless communication device 23, and the valve 24 are the same as before.
  • the opening operation of the valve 24 will be described as an example.
  • the terminal-side wireless communication device 22 wirelessly transmits an open contact signal to the valve-side wireless communication device 23 and transmits it to the valve driving device 10. Further, when the operator instructs the terminal device 21 to stop the valve, the terminal-side wireless communication device 22 wirelessly sends an open contact signal OFF to the valve-side wireless communication device 23 and transmits it to the valve driving device 10.
  • the valve drive device 10 includes a contact signal conversion device 110, a solenoid type electromagnetic valve 120, and a pneumatic switch 130.
  • the pneumatic switch 130 is the same as the conventional one.
  • the solenoid type solenoid valve 120 is a solenoid valve that operates with voltage, current, and power determined by the specifications and controls the opening / closing operation of the pneumatic switch 130.
  • the solenoid type solenoid valve 120 is preferably certified for intrinsically safe explosion-proof specifications. Here, it is assumed that the solenoid type solenoid valve 120 operates with DC12V, 34mA, and 408mW, which are general voltage values, current values, and power values.
  • the contact signal converter 110 includes a battery 111, a current limiting circuit 112, a booster circuit 113, a switch 114, and an explosion-proof barrier 115.
  • Booster circuit 113 boosts the voltage supplied by battery 111 to 24V, which is twice the operating voltage of solenoid type solenoid valve 120, 12V. This is because the maximum efficiency of the explosion-proof barrier 115 is 50%.
  • the booster circuit 113 for example, a general DC-DC converter or the like can be used.
  • the switch 114 is a switch that is turned on / off in response to the on / off of a valve opening contact signal from the valve-side wireless communication device 23.
  • the switch 114 can be a general FET, transistor, or the like.
  • the explosion-proof barrier 115 is configured such that the output of the booster circuit 113 is equal to or lower than the safe circuit maximum voltage, which is the maximum voltage determined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve 120, and the maximum current determined for safety with respect to the solenoid type solenoid valve 120.
  • This circuit limits the current below the maximum current of the safety circuit.
  • the actual safety circuit maximum voltage of the solenoid type solenoid valve 120 is, for example, 29.4 V, and the actual safety circuit maximum current is, for example, 93.8 mA.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the explosion-proof barrier 115.
  • the current is limited by the resistor R1
  • the voltage is limited to 29.4V or less by the Zener diodes ZD1 and ZD2.
  • the explosion-proof barrier 115 may have another circuit configuration.
  • the current limiting circuit 112 is a circuit that limits the current flowing from the battery 111 to the booster circuit 113.
  • the current limiting circuit 112 can be configured using, for example, a series resistor.
  • the battery 111 uses four nominal voltages of 3.6 V (maximum open circuit voltage of 3.9 V) that are common in field device applications.
  • the maximum efficiency of the current limiting circuit 112 is 50%
  • the maximum efficiency of the booster circuit 113 is generally about 80%
  • the maximum efficiency of the explosion-proof barrier 115 is 50%. Therefore, in order to supply the operating power 408 mW of the solenoid type solenoid valve 120, the output power of the battery 111 is set to 2 W ( ⁇ 408 mW / (0.5 ⁇ 0.8 ⁇ 0.5)) or more.
  • the switch 114 when the valve-open contact signal ON is transmitted from the valve-side wireless communication device 23, the switch 114 is turned on.
  • the opening of the open control signal is transmitted to the solenoid type solenoid valve 120 through the explosion-proof barrier 115.
  • the open control signal is a signal obtained by boosting the output voltage of the battery 111 by the booster circuit 113.
  • the voltage of the open control signal is a voltage that can operate the solenoid type electromagnetic valve 120.
  • the solenoid type electromagnetic valve 120 can be used in the valve drive device 10 that performs wireless communication by boosting the output voltage of the battery 111 using the booster circuit 113.
  • the solenoid-type solenoid valve 120 can be used in a valve driving device that performs wireless communication using a battery having a power supply capacity of 1.3 W or less.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining the second embodiment.
  • the same blocks as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a terminal-side wireless communication device 22 is connected to the terminal device 21 that performs the operation
  • a valve-side wireless communication device 23 is connected to the valve drive device 11 that performs the valve opening / closing operation.
  • the valve drive device 11 includes a contact signal conversion device 140, a solenoid type electromagnetic valve 120, and a pneumatic switch 130. Also in the second embodiment, the solenoid type solenoid valve 120 is operated with DC12V, 34mA, and 408mW, which are general voltage values, current values, and power values.
  • the contact signal converter 140 includes a battery 141, an explosion-proof barrier 142, and a switch 143.
  • the battery 141 uses seven nominal voltages of 3.6 V (maximum open circuit voltage of 3.9 V) that are common in field device applications in series. When seven batteries having a nominal voltage of 3.6V are used in series, the nominal voltage is 25.2V, and the voltage supplied to the solenoid-type solenoid valve 120 through the explosion-proof barrier 142 having a maximum efficiency of 50% is 12.6V. It becomes. Thus, the operating voltage of the solenoid type solenoid valve 120 is exceeded without using a booster circuit. For this reason, a circuit for limiting the current flowing into the booster circuit is not required, and a reduction in efficiency can be prevented.
  • the maximum open circuit voltage when 7 batteries are used in series is 27.3V, which does not exceed 29.4V, which is the maximum safety circuit voltage of the solenoid type solenoid valve 120.
  • a battery having a maximum open circuit voltage exceeding 29.4V may be used by using the explosion-proof barrier 115 using the Zener diode shown in FIG.
  • the efficiency of the explosion-proof barrier 142 is 50%, a maximum of 50% of the power of the battery 141 can be used for the switching operation of the solenoid type electromagnetic valve 120.
  • the solenoid type electromagnetic valve 120 can be used in a valve driving device that performs wireless communication using a battery having a power supply capacity of 1.3 W or less.
  • a battery group having a power supply capacity of 1.3 W or less using seven batteries is configured so that the solenoid type electromagnetic valve 120 can be used in a valve driving device that performs wireless communication.
  • battery packs that store battery groups are generally designed to store an even number of batteries, and using an odd number of batteries lacks versatility. Therefore, it is conceivable to use eight batteries.
  • the voltage barrier element for example, a Zener diode is required for the explosion-proof barrier as shown in FIG.
  • the Zener diode is always turned on regardless of whether the open contact signal is on or off, and the Zener current continues to flow. For this reason, the consumption of a battery becomes large and the durability of a battery is inferior.
  • the solenoid-type solenoid valve 120 can be used in a valve driving device that performs wireless communication using eight batteries that can use a general battery pack.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining the third embodiment.
  • the same blocks as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a terminal-side wireless communication device 22 is connected to the terminal device 21 that performs the operation
  • a valve-side wireless communication device 23 is connected to the valve drive device 12 that performs the valve opening / closing operation.
  • the valve drive device 12 includes a contact signal conversion device 150, a solenoid type electromagnetic valve 120, and a pneumatic switch 130. Also in the third embodiment, the solenoid type solenoid valve 120 is operated by DC 12 V, 34 mA, and 408 mW, which are general voltage values, current values, and power values.
  • the contact signal converter 150 includes a battery 151, an explosion-proof barrier 152, and a switch 153.
  • the battery 151 eight batteries having a nominal voltage of 3.6 V (maximum open circuit voltage of 3.9 V) that are common in field device applications are used in series. Thereby, a general battery pack can be used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the explosion-proof barrier 152 according to the third embodiment.
  • the explosion-proof barrier 152 is a sub-switch SW2 that switches to the previous stage of the Zener diodes ZD1 and ZD2 by turning on and off the open contact signal. Is provided.
  • the sub switch SW2 is switched off when the open contact signal is off. For this reason, the current from the battery 151 does not flow through the Zener diodes ZD1 and ZD2, and the battery is not consumed.
  • the sub-switch SW2 is turned on when the open contact signal is on, and the voltage applied to the solenoid type electromagnetic valve 120 can be limited to a maximum voltage value or less by flowing a Zener current.
  • the sub switch SW2 is provided in front of the Zener diodes ZD1 and ZD2.
  • valve-side wireless communication device 23 controls the opening / closing of a plurality of solenoid type solenoid valves.
  • an open contact signal sent to each solenoid type solenoid valve 120a, 120b is also input to the Or gate 154,
  • the on / off state of the sub switch SW2 in the explosion-proof barrier 152 may be controlled by the output signal.
  • SYMBOLS 10 ... Valve drive device, 11 ... Valve drive device, 12 ... Valve drive device, 21 ... Terminal device, 22 ... Terminal side wireless communication device, 23 ... Valve side wireless communication device, 24 ... Valve, 110 ... Contact signal conversion device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Battery, 112 ... Current limiting circuit, 113 ... Booster circuit, 114 ... Switch, 115 ... Explosion-proof barrier, 120 ... Solenoid solenoid valve, 130 ... Pneumatic switch, 140 ... Contact signal converter, 141 ... Battery, 142 ... Explosion-proof barrier, 143 ... switch, 150 ... contact signal converter, 151 ... battery, 152 ... explosion-proof barrier, 153 ... switch

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Abstract

　無線通信を行なうバルブ駆動装置（１０）においてソレノイド型電磁弁（１２０）を使用できるようにする。オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁（１２０）を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置（１１０）であって、制御信号の電流をソレノイド型電磁弁（１２０）に関して安全上定められた最大電流以下に制限する防爆バリア（１１５）と、防爆バリア（１１５）を介して供給される電圧がソレノイド型電磁弁（１２０）の動作電圧を超える電圧を確保できる本数の電池群（１１１）とを備える。

Description

接点信号変換装置
　本発明は、バルブ動作を指示する接点信号を電磁弁制御信号に変換する接点信号変換装置に関し、特に、ソレノイド型電磁弁を駆動可能な接点信号変換装置に関する。
　プラント等においてバルブの開閉を遠隔操作する場合は、操作を行なう端末装置からバルブ駆動装置にバルブの開閉を指示する制御信号が送られる。従来、操作装置とバルブ駆動装置との通信は、端末装置とバルブ駆動装置との間に敷設した制御信号線を介した有線通信で行なわれていたが、近年では無線で通信が行なわれることも多くなっている。
　図７は、無線通信を行なう端末装置とバルブ駆動装置との構成を示す図である。図７に示すように、操作を行なう端末装置２１には、端末側無線通信装置２２が接続され、バルブ開閉動作を行なうバルブ駆動装置６０にはバルブ側無線通信装置２３が接続されている。
　オペレータが端末装置２１でバルブ駆動装置６０の開動作を指示すると、端末側無線通信装置２２からバルブ側無線通信装置２３にバルブ開接点信号のオンが無線で送られ、バルブ駆動装置６０に伝達される。
　バルブ駆動装置６０は、信号変換装置６１、ピエゾ型電磁弁６２、空気圧開閉器６３を備えている。信号変換装置６１は、バルブ側無線通信装置２３から開接点信号のオンが伝達されると、ピエゾ型電磁弁６２を動作させる開制御信号のオンに変換して、ピエゾ型電磁弁６２に出力する。ピエゾ型電磁弁６２が開制御信号のオンにしたがって電磁弁を切り替えると、空気圧開閉器６３がバルブ２４を駆動し、バルブ２４を開にする。
　オペレータが端末装置２１でバルブ駆動装置６０の動作停止を指示すると、端末側無線通信装置２２からバルブ側無線通信装置２３に開接点信号のオフが無線で送られ、バルブ駆動装置６０に伝達される。バルブ駆動装置６０の信号変換装置６１は、バルブ開接点信号のオフを開制御信号のオフに変換して、ピエゾ型電磁弁６２に出力する。ピエゾ型電磁弁６２が開制御信号のオフにしたがって電磁弁を切り替えると、バルブ２４の開動作が停止する。
日本国特表２００３－５２８２６９
　無線通信を行なうバルブ駆動装置６０において、電磁弁はピエゾ型電磁弁６２が用いられているが、ピエゾ型電磁弁６２は、一般的でなく、選択の自由度が低い。また、国内では本質安全防爆仕様の認定を受けているものが無いため、使用場所の制約がある。
　このため、一般的で選択の自由度が高く、また、国内で本質安全防爆仕様の認定を受けている製品もあるソレノイド型電磁弁を使用したいという要望がある。
　しかしながら、ソレノイド型電磁弁は、ピエゾ型電磁弁６２と比較して動作させるためにより大きな電力が必要である。具体的には、ピエゾ型電磁弁６２が６Ｖ、０．５ｍＡの０．００３Ｗ程度で動作させることができるのに対し、ソレノイド型電磁弁は、ＤＣ１２Ｖ、３４ｍＡ、４０８ｍＷ程度の電力が必要となる。このため、単にピエゾ型電磁弁６２をソレノイド型電磁弁に差し替えただけでは使用することができない。
　そこで、本発明は、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁を使用できるようにする。
　上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である接点信号変換装置は、オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置であって、前記制御信号の電流を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電流以下に制限する防爆バリアと、前記防爆バリアを介して供給される電圧が前記ソレノイド型電磁弁の動作電圧を超える電圧を確保できる本数の電池群と、を備えたことを特徴とする。
　ここで、前記電池群は、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超えない本数とすることができる。
　あるいは、前記電池群は、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超える本数であり、前記防爆バリアは、さらに、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限するようにしてもよい。
　このとき、前記電池群の本数は偶数本であり、前記電池群の本数よりも１本少ない場合には、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超えないものとすることができる。
　また、前記防爆バリアは、ツェナーダイオードを用いて、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限することが望ましい。
　前記防爆バリアは、前記オンオフの接点信号に応じてオンオフするサブスイッチを前記ツェナーダイオードの前段に配置することが望ましい。
　上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である接点信号変換装置は、オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置であって、前記制御信号の電流を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電流に制限するとともに、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限する防爆バリアと、電池と、前記防爆バリアを介して供給される電圧が前記ソレノイド型電磁弁の動作電圧を超える電圧となるように前記電池の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁を使用できるようになる。
本発明の第１実施例を説明するブロック図である。 防爆バリアの構成例を示す回路図である。 本発明の第２実施例を説明するブロック図である。 本発明の第３実施例を説明するブロック図である。 第３実施例における防爆バリアの構成を示す図である。 バルブ側無線通信装置で複数のソレノイド型電磁弁の開閉を制御する場合の構成を示すブロック図である。 無線通信を行なう端末装置とバルブ駆動装置との従来の構成を示す図である。
＜第１実施例＞
　本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例を説明するブロック図である。図１に示すように、操作を行なう端末装置２１には、端末側無線通信装置２２が接続され、バルブ２４の開閉動作を行なうバルブ駆動装置１０にはバルブ側無線通信装置２３が接続されている。端末装置２１、端末側無線通信装置２２、バルブ側無線通信装置２３、バルブ２４については従来と同様である。以下では、バルブ２４の開動作を例に説明する。
　オペレータが端末装置２１でバルブの開を指示すると、端末側無線通信装置２２からバルブ側無線通信装置２３に開接点信号のオンが無線で送られ、バルブ駆動装置１０に伝達される。また、オペレータが端末装置２１でバルブの停止を指示すると、端末側無線通信装置２２からバルブ側無線通信装置２３に開接点信号のオフが無線で送られ、バルブ駆動装置１０に伝達される。
　バルブ駆動装置１０は、接点信号変換装置１１０、ソレノイド型電磁弁１２０、空気圧開閉器１３０を備えている。空気圧開閉器１３０は従来と同様である。
　ソレノイド型電磁弁１２０は、仕様で定められた電圧、電流、電力で動作し、空気圧開閉器１３０の開閉動作を制御する電磁弁である。ソレノイド型電磁弁１２０は、本質安全防爆仕様の認定を受けているものが望ましい。ここでは、ソレノイド型電磁弁１２０は、一般的な電圧値、電流値、電力値であるＤＣ１２Ｖ、３４ｍＡ、４０８ｍＷ、により動作するものとする。
　接点信号変換装置１１０は、電池１１１、電流制限回路１１２、昇圧回路１１３、スイッチ１１４、防爆バリア１１５を備えている。
　昇圧回路１１３は、電池１１１が供給する電圧を、ソレノイド型電磁弁１２０の動作電圧である１２Ｖの２倍の２４Ｖに昇圧する。これは、防爆バリア１１５の最大効率が５０％であることによる。昇圧回路１１３は、例えば、一般的なＤＣ－ＤＣコンバータ等を用いることができる。
　スイッチ１１４は、バルブ側無線通信装置２３からのバルブ開接点信号のオンオフに応じてオンオフするスイッチである。スイッチ１１４は、一般的なＦＥＴ、トランジスタ等を用いることができる。
　防爆バリア１１５は、昇圧回路１１３の出力を、ソレノイド型電磁弁１２０に関して安全上定められた最大電圧である本安回路最大電圧以下、ソレノイド型電磁弁１２０に関して安全上定められた最大電流である本安回路最大電流以下に制限する回路である。ソレノイド型電磁弁１２０の本安回路最大電圧は、例えば、２９．４Ｖであり、本安回路最大電流は、例えば、９３．８ｍＡである。
　図２は、防爆バリア１１５の構成例を示す回路図である。図２に示す例では、抵抗Ｒ１で電流を制限し、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２で電圧を２９．４Ｖ以下に制限する。ただし、防爆バリア１１５は、他の回路構成であってもよい。
　図１の説明に戻って、電流制限回路１１２は、電池１１１から昇圧回路１１３に流入する電流を制限する回路である。電流制限回路１１２は、例えば、直列抵抗器を用いて構成することができる。
　電池１１１は、フィールド機器用途で一般的な公称電圧３．６Ｖ（最大開路電圧３．９Ｖ）を４本用いる。電流制限回路１１２の最大効率が５０％、昇圧回路１１３の最大効率が一般に８０％程度、防爆バリア１１５の最大効率が５０％である。このことから、ソレノイド型電磁弁１２０の動作電力４０８ｍＷを供給するために、電池１１１の出力電力は２Ｗ（≒４０８ｍＷ／（０．５×０．８×０．５））以上とする。
　接点信号変換装置１１０は、バルブ側無線通信装置２３からバルブ開接点信号のオンが伝達されると、スイッチ１１４がオンとなる。スイッチ１１４がオンとなると、ソレノイド型電磁弁１２０に開制御信号のオンが防爆バリア１１５を介して伝達される。開制御信号は、昇圧回路１１３により電池１１１の出力電圧を昇圧した信号である。開制御信号の電圧は、ソレノイド型電磁弁１２０を動作させることができる電圧である。
　このように、第１実施例では、昇圧回路１１３を用いて電池１１１の出力電圧を昇圧することにより、無線通信を行なうバルブ駆動装置１０においてソレノイド型電磁弁１２０を使用できる。
＜第２実施例＞
　次に、本発明の第２実施例について説明する。第１実施例では、ソレノイド型電磁弁１２０に４０８ｍＷの動作電力を供給するために５倍以上の２Ｗの電力供給能力を有する電池１１１が必要であった。本質安全防爆構造を設計するには、電池１１１の供給能力である２Ｗが小型部品に印加された場合に、部品の加熱により可燃性ガスに点火しないようにする必要がある。また、電池の電力供給能力を１．３Ｗ以下にすることができれば、表面積が２０平方ミリメートルを超える部品は、温度等級がＴ４に分類される。このため、電池の電力供給能力を１．３Ｗ以下にすれば、本質安全防爆構造の設計が容易となる。
　そこで、第２実施例では、電力供給能力が１．３Ｗ以下の電池を用いて、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁１２０を使用できるようにする。
　図３は、第２実施例を説明するブロック図である。第１実施例と同じブロックについては同じ符号を付している。図３に示すように、操作を行なう端末装置２１には、端末側無線通信装置２２が接続され、バルブ開閉動作を行なうバルブ駆動装置１１にはバルブ側無線通信装置２３が接続されている。
　バルブ駆動装置１１は、接点信号変換装置１４０、ソレノイド型電磁弁１２０、空気圧開閉器１３０を備えている。第２実施例においても、ソレノイド型電磁弁１２０は、一般的な電圧値、電流値、電力値であるＤＣ１２Ｖ、３４ｍＡ、４０８ｍＷ、により動作するものとする。
　接点信号変換装置１４０は、電池１４１、防爆バリア１４２、スイッチ１４３を備えている。電池１４１は、フィールド機器用途で一般的な公称電圧３．６Ｖ（最大開路電圧３．９Ｖ）を７本直列に用いる。公称電圧３．６Ｖの電池を７本直列に用いたときの公称電圧は２５．２Ｖであり、最大効率５０％の防爆バリア１４２を介してソレノイド型電磁弁１２０に供給される電圧は１２．６Ｖとなる。これにより、昇圧回路を用いなくても、ソレノイド型電磁弁１２０の動作電圧を上回る。このため、昇圧回路に流入する電流を制限する回路も不要となり、効率の低下を防ぐことができる。
　また、電池を７本直列に用いたときの最大開路電圧は２７．３Ｖとなり、ソレノイド型電磁弁１２０の本安回路最大電圧である２９．４Ｖを超えない。このため、防爆バリア１４２には電圧制限用の素子、例えば、ツェナーダイオードが不要となる。ただし、図２に示したツェナーダイオードを用いた防爆バリア１１５を使用することにより、最大開路電圧が２９．４Ｖを超える電池を使用してもよい。
　防爆バリア１４２の効率は５０％であるため、最大で電池１４１の５０％の電力をソレノイド型電磁弁１２０の切り替え動作に利用することができる。このため、電池１４１の電力供給能力は、８１６ｍＷ（＝４０８ｍＷ／０．５）で足りる。これにより、電力供給能力が１．３Ｗ以下の電池を用いて、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁１２０を使用できるようになる。
＜第３実施例＞
　次に、本発明の第３実施例について説明する。第２実施例では、電池を７本用いて電力供給能力が１．３Ｗ以下の電池群を構成し、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁１２０を使用できるようにした。
　しかしながら、電池群を収納する電池パックは、一般に偶数本の電池を収納する仕様となっており、奇数本の電池を使用することは汎用性に欠ける。そこで、８本の電池を用いることが考えられる。
　公称電圧３．６Ｖ（最大開路電圧３．９Ｖ）の電池を８本用いることにより汎用的な電池パックの使用が可能になり、コストを削減することができる。ところが、供給される最大開路電圧が３１．２Ｖとなり、ソレノイド型電磁弁１２０の本安回路最大電圧である２９．４Ｖを超える。このため、防爆バリアには図２に示したように電圧制限用の素子、例えば、ツェナーダイオードが必要となる。
　この場合、開接点信号のオンオフにかかわらず、ツェナーダイオードは常に導通し、ツェナー電流を流し続ける。このため、電池の消費量が大きくなり、電池の耐久性が劣る。
　そこで、第３実施例では、一般的な電池パックを使用できる８本の電池を用いて、無線通信を行なうバルブ駆動装置においてソレノイド型電磁弁１２０を使用できるようにする。
　図４は、第３実施例を説明するブロック図である。第１実施例と同じブロックについては同じ符号を付している。図４に示すように、操作を行なう端末装置２１には、端末側無線通信装置２２が接続され、バルブ開閉動作を行なうバルブ駆動装置１２にはバルブ側無線通信装置２３が接続されている。
　バルブ駆動装置１２は、接点信号変換装置１５０、ソレノイド型電磁弁１２０、空気圧開閉器１３０を備えている。第３実施例においても、ソレノイド型電磁弁１２０は、一般的な電圧値、電流値、電力値である、ＤＣ１２Ｖ、３４ｍＡ、４０８ｍＷ、により動作するものとする。
　接点信号変換装置１５０は、電池１５１、防爆バリア１５２、スイッチ１５３を備えている。電池１５１は、フィールド機器用途で一般的な公称電圧３．６Ｖ（最大開路電圧３．９Ｖ）の電池を８本直列に用いる。これにより、一般的な電池パックを使用することができる。
　第３実施例では、開接点信号のオンオフがスイッチ１５３に加え、防爆バリア１５２にも入力される。図５は、第３実施例の防爆バリア１５２の構成を示す図である。図５に示すように防爆バリア１５２は、電流制限用の抵抗Ｒ１と、電圧制限用のツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２とに加え、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の前段に開接点信号のオンオフで切り替わるサブスイッチＳＷ２を設けている。
　サブスイッチＳＷ２は、開接点信号がオフのときオフに切り替わる。このため、電池１５１からの電流は、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２に流れず、電池が消費されなくなる。
　一方、サブスイッチＳＷ２は、開接点信号がオンのときオンに切り替わり、ツェナー電流を流すことにより、ソレノイド型電磁弁１２０に印加する電圧を最大電圧値以下に制限することができる。
　なお、ツェナーダイオードをスイッチ１５３の後段に配置すればサブスイッチは不要であるが、第３実施例の防爆バリア１５２では、電池１５１とスイッチ１５３との間で絶縁のために必要とされる離隔距離の関係から、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２の前段にサブスイッチＳＷ２を設けている。
　次に、バルブ側無線通信装置２３で複数のソレノイド型電磁弁の開閉を制御する場合について図６を用いて説明する。複数のソレノイド型電磁弁の開閉を制御する場合は、図６に示すように、各ソレノイド型電磁弁１２０ａ、１２０ｂに対して送られる開接点信号をＯｒゲート１５４にも入力し、Ｏｒゲート１５４の出力信号により、防爆バリア１５２内のサブスイッチＳＷ２のオンオフを制御すればよい。
　なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
　なお、本出願は、２０１４年１月７日付で出願された日本特許出願（特願２０１４－０００７１８号）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
１０…バルブ駆動装置、１１…バルブ駆動装置、１２…バルブ駆動装置、２１…端末装置、２２…端末側無線通信装置、２３…バルブ側無線通信装置、２４…バルブ、１１０…接点信号変換装置、１１１…電池、１１２…電流制限回路、１１３…昇圧回路、１１４…スイッチ、１１５…防爆バリア、１２０…ソレノイド型電磁弁、１３０…空気圧開閉器、１４０…接点信号変換装置、１４１…電池、１４２…防爆バリア、１４３…スイッチ、１５０…接点信号変換装置、１５１…電池、１５２…防爆バリア、１５３…スイッチ

Claims (7)

  1. 　オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置であって、
    　前記制御信号の電流を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電流以下に制限する防爆バリアと、
    　前記防爆バリアを介して供給される電圧が前記ソレノイド型電磁弁の動作電圧を超える電圧を確保できる本数の電池群と、を備えたことを特徴とする接点信号変換装置。
  2. 　前記電池群は、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超えない本数であることを特徴とする請求項１に記載の接点信号変換装置。
  3. 　前記電池群は、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超える本数であり、
    　前記防爆バリアは、さらに、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限することを特徴とする請求項１に記載の接点信号変換装置。
  4. 　前記電池群の本数は偶数本であり、
    　前記電池群の本数よりも１本少ない場合には、最大開路電圧が前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧を超えないことを特徴とする請求項３に記載の接点信号変換装置。
  5. 　前記防爆バリアは、ツェナーダイオードを用いて、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限することを特徴とする請求項３または４に記載の接点信号変換装置。
  6. 　前記防爆バリアは、
    　前記オンオフの接点信号に応じてオンオフするサブスイッチを前記ツェナーダイオードの前段に配置したことを特徴とする請求項５に記載の接点信号変換装置。
  7. 　オンオフの接点信号を、ソレノイド型電磁弁を動作させる制御信号に変換する接点信号変換装置であって、
    　前記制御信号の電流を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電流に制限するとともに、前記制御信号の電圧を前記ソレノイド型電磁弁に関して安全上定められた最大電圧以下に制限する防爆バリアと、
    　電池と、
    　前記防爆バリアを介して供給される電圧が前記ソレノイド型電磁弁の動作電圧を超える電圧となるように前記電池の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、を備えたことを特徴とする接点信号変換装置。
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