JP7229388B2 - ガスセンサー用自己完結型較正装置 - Google Patents

Description

プロセス産業は、しばしば安全システムの部分として、特定のガスの存在を検出するために、ガスセンサーを使用することが多い。このことは、多くのガスが人の健康や環境に害を及ぼす可能性があるために重要である。産業用ガスセンサーは通常、プラントや制御室のプロセス領域、又は保護対象領域の近くに取付けられる。一般に、産業用ガスセンサーは、固定された場所に設置され且つ監視システムと通信する。

取外し可能なフィルタアセンブリは、フィルタ、フィルタアセンブリの本体を規定するフィルタアセンブリハウジング、センサー装置に結合するように構成された取付け機構、上記センサー装置の嵌合機構と嵌合するように構成された固定機構、及び上記センサー装置への直接的な流体経路を提供するように構成された較正用ポート、を含む。

センサーモジュール装置の１例を示す部分断面図である。 フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリ装置の１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリ装置の１例を示す部分断面図である。 センサーモジュール装置の１例を示す部分断面図である。 フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。 フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリ装置の１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。 フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。 フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。 センサーモジュール装置の１例を示す斜視図である。 センサーモジュール装置の１例を示す斜視図である。 センサーモジュール装置の１例を示す簡略化されたブロック図である。 較正用流体をセンサーに提供する動作の１例を示す流れ図である。

ガス検知器は、産業環境に配備されることが多い。これらのガス検知器は、燃え易いガス、毒性ガス、可燃性ガス、及び／又は、環境中の酸素減少を含む様々なガスの存在を検出するように構成されうる。これらのガス検知器は、接近するのが困難な固定位置に配置されることがよくある。これらの場所の環境は危険な場合がある。例えば、燃え易い、毒性の、又は可燃性のガスや液体を含む場合がある。

ガス検知器内で通常使用されるセンサーは、設置中に標的ガス及び清浄な空気で較正される必要がある。これらのセンサーは、多くの場合、センサーの耐用年数を超えると劣化し且つ較正もできなくなり、あるいは、汚染物質（例えば、埃やゴミ）で汚染された環境において長期間動作した後に汚染される可能性がある。これは、センサーの感度を低下させ、微量のガスを検出する機能を低下させる。

センサーのアナログ出力、デジタル出力、及び離散的出力がすべて、センサーによって検出された目標ガス濃度を正確に送信していることを保証するために、較正が必要である。較正は、センサーを理想的な空気の状態に対して正しくゼロ調整する。ゼロ調整されたら、検出の基準点を誘導するために、目標ガスはセンサーに接続されねばならない。しかし、これらのセンサーは、産業環境内の不便な場所に配置されることが多く、そのためにセンサーの較正やその他の保守が困難になる。これらの場所への到達や接近が困難な場合があり、且つ、燃え易い、毒性の、又は可燃性のガスが危険な密度で含まれ、あるいは、酸素が不足している場合がある。従って、現在のシステムでの較正は、時間がかかり、作業者を危険な状態にさらす可能性がある。

フィルタは、通常、ガス検知器内で使用される。これらのフィルタは、センサーが目標ガスにこれまで通りアクセスを可能にしながら、ほこりやゴミによる汚染からセンサーを保護することを目的としている。これは、センサーの耐用年数の間、センサーに必要な保守を減らすことを意味する。しかし、これらのフィルタは、時間の経過とともに目詰まりしたり劣化したりする可能性があり、このことは目標ガスへのセンサーのアクセス性を低下させるため、保守又は交換される必要がある。現在のシステムは、不便な又は危険な場所に配置されているだけでなく、これらのフィルタを交換又は保守するために、ガス検知器装置を長時間分解する必要があることがよくある。これにより、サービスのコストが増加するだけでなく、労働者が危険な状態にさらされる可能性も高くなる。

正確な測定をこれまで通り可能にしながら、センサーの保守に関連する負担、危険、及び費用を削減するガス検知器システムが必要である。本明細書で提供されるそのようなシステムの１つは、自己完結型の較正装置を含んでいる。較正装置は、ハウジング、較正用ポート、及びセンサー装置から別個に取外し可能なアセンブリとしての取付け機構及び固定機構を含むフィルタアセンブリを含んでいる。この設計により、ガス検知器内のセンサー及びフィルタの交換及び保守をより迅速かつ簡単に行うことができる。較正用ポートは、固定されたガス較正がユーザによって様々な装置上で実行されることを可能にし、これにより危険で不便な場所での較正のコストと負担を軽減する。

図１は、センサーモジュール装置の一例を示す部分断面図である。センサーモジュール装置１０は、センサーモジュール１２、センサーモジュールハウジング１４、センサーモジュールハウジングカバー１６、フィルタアセンブリ１８、フィルタアセンブリハウジング２０、フィルタ２２、較正用ポート２４、取付け機構２６、固定機構２８、感知素子３０、電子回路３２、ねじ山部３４、ガスケット３６、及び結合機構３８を含む。

センサーモジュール１２は、感知素子３０及び電子回路３２を含む。感知素子３０は、プロセス環境で使用される任意の数のプロセス分析センサーでありうるが、ガスセンサーとして例示的に示されている。感知素子３０は、電子回路３２に電気的に結合されている。電子回路３２は、プロセッサ、測定回路、通信回路、及び／又は、コントローラを含むがこれらに限定されずに任意の数の構成要素を含むことができる。例えば、１実施形態において、電子回路３２は、感知素子３０から信号を受信するように構成された測定回路、センサー関連出力を計算するように構成されたプロセッサ、センサー関連出力を示す信号を生成するように構成された通信ロジックを含み、且つ送信機を介して無線で又は有線ループを用いて、表示パネル又はユーザインタフェース（制御室のコンピュータなど）へ通信する。電子回路３２は、センサー装置１０にセンサー関連出力に基づいて機能を実行させるために、又はプロセス制御システムの別の態様にセンサー関連出力（例えば、警報や通知の出力、又は弁の調整のような）に基づいて機能を実行させるために、制御信号を生成するように構成されたコントローラを含むことができる。

センサーモジュール１２は、センサーモジュールハウジング１４及びセンサーモジュールハウジングカバー１６内に含まれる。カバー１６は、モジュール１２上に配置され、ねじ山部３４によってハウジング１４に結合する。ねじ山部３４は、ハウジング１４の表面及びカバー１６の表面上にある。ねじ山部が例示的に示されているが、圧入、キーイング機構、ラッチ、戻り（barbs）、他の嵌合機構などを含むがこれらに限定されない任意の数の適切な結合技術、又はそれらの組み合わせが、用いられうる。ハウジング１４及びカバー１６は、内部要素（例えば、感知素子３０及び電子回路３２）に保護を提供する。ハウジング１４及びカバー１６はまた、防炎経路及びセンサーモジュール装置からの流体の流れ及び漏出を防止することを意図したシールを形成することにより、危険場所規格に準拠しうる。センサーモジュール装置１０は、任意の数の適切な材料、特に危険場所基準への準拠に適した材料から作られうる。特に、例えば、銅-アルミニウム合金、ステンレス鋼、銀、アルミニウム、亜鉛メッキ鋼などの高い熱伝導率を含む非鉄金属、又はプラスチック、木材、熱可塑性樹脂などの非金属、非放電材料である（しかしこれらに限定するものではない）。このような材料は既知であり、ガスセンサー装置や非放電及び防爆装置の製造に一般的に使用されている。

フィルタアセンブリ１８は、装置１０の現場交換可能な、分離可能な、且つ取外し可能な構成要素である。フィルタアセンブリ１８は、好ましくは、フィルタアセンブリハウジング２０、フィルタ２２及びガスケット３６を含む。取付け機構２６及び固定機構２８を含んでいるフィルタアセンブリハウジング２０は、図に示されるように、汚染物質（例えば、ゴミ及びほこり）がフィルタ２２及び感知素子３０に到達するのを防ぐように構成されている。フィルタ２２及びガスケット３６は、汚染物質（例えば、ゴミ及びほこり）が感知素子３０及びセンサー装置１０の内部に到達するのを防ぐように構成されている。１実施形態において、フィルタ２２及びガスケット３６は、安全関連規格（例えば、侵入保護定格６６「ＩＰ６６」又は侵入保護定格６７「ＩＰ６７」）へ準拠するように構成されている。別の実施形態において、フィルタ２２及びガスケット３６は、安全関連規格（例えば、全米電気製造業者協会規格「ＮＥＭＡ」）へ準拠するように構成されている。

取付け機構２６及び固定機構２８は、フィルタアセンブリ１８の装置１０への工具不要の結合を可能にする。取付け機構及び固定機構が別個である実施形態が一般に説明されるが、単一の統合された部材が両方の機能を実行する実施形態が、実施されうることが明確に企図されている。例えば、挿入力を加えると、取付け機構２６及び固定機構２８は、装置１０の受取り部分に結合することができ、それにより、いかなる工具をも必要とせずに、フィルタアセンブリ１８を装置１０に固定することができる。次に、フィルタアセンブリ１８は、取付け機構２６及び固定機構２８を圧縮し、且つフィルタアセンブリ１８を装置１０から引き離すことによって、装置１０から手で取り外すことができる。取付け機構２６は、逆「Ｕ」字形の本体として示されているが、工具不要の結合と取外しを可能にする任意の適切な形状でありうる。固定機構２８は、装置１０において嵌合／受取り対を備えたラッチ機構として示されているが、フィルタアセンブリ１８を装置１０に固定するための任意の適切な機構（例えば、挿入部、戻り部などを含むがこれらに限定されない）でありうる。フィルタアセンブリ１８はまた、位置合わせ機構２６及び固定機構２８が単一の適切な向き（単一の回転可能な向き）を有するように位置合わせ機構を含む。この位置合わせ機構は、装置１０の表面上の嵌合機構を備えたフィルタアセンブリ１８の表面上のキーイング機構であり得るが、これらに限定されない。

１実施形態において、フィルタアセンブリ１８を装置１０に結合すると、フィルタ２２及びガスケット３６は圧縮され、フィルタアセンブリ１８と装置１０との間にシールを形成する。１実施形態において、この圧縮は、安全定格シール（例えば、ＩＰ６６、ＩＰ６７、又はＮＥＭＡ）を提供するが、一方で依然として、感知素子３０が既知の業界標準に従って応答することを可能にする。フィルタ２２は、感知素子３０を保護しながら特定の流体の通過を可能にするように構成された透過性材料を含みうる。フィルタ２２はまた、感知素子３０を液体の飛散及び噴霧から、及び感知素子３０の機能を阻害するほこり及びその他のゴミから保護するように設計された疎水性の透過性材料を含みうる。フィルタ２２は、１実施形態において、侵入保護（ＩＰ）規格に従って、感知素子３０を湿気及び汚染物質（例えば、ゴミや埃）から保護するように構成されている。別の実施形態において、フィルタ２２は、ＮＥＭＡ規格に従って、湿気及び汚染物質（例えば、ゴミやほこり）から感知素子２０を保護するように構成されている。上記のように、フィルタ２２は目詰まりするか、さもなければ劣化する可能性があり、保守又は交換が必要になる。フィルタアセンブリ１８は、例えば、フィルタアセンブリ１８の工具不要の結合及び取外しによって、フィルタ２２の設置、保守、及び交換の負担の軽減を可能にする。

フィルタアセンブリはまた、較正用ポート２４及び結合機構３８を含む。較正用ポート２４は、フィルタアセンブリ１８に組み込まれ、感知素子３０への直接的な流れのアクセスを有する流体流路を提供する。較正用ポート２４は、較正用ホースが装置１０に恒久的に設置されることを可能にする。上記較正用ホースは、結合機構３８によって較正用ポート２４に固定される。結合機構３８は、例示的に返しとして示されているが、ラッチ、フック、嵌合対（例えば、キーイング機構、ねじ山部、挿入部など）を含む、上記較正用ホースを較正用ポート２４に固定するための他の適切な技術を含むこともできる。

図２は、フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ１８は、フィルタアセンブリハウジング２０、較正用ポート２４、取付け機構２６、固定機構２８、結合機構３８、及び較正用ホース４０を含む。較正用ホース４０は、結合機構３８によって較正用ポート２４に固定される。このことは、較正用流体が、センサー素子３０への直接的な流れのアクセスを有する流体流路を通って較正用ホース４０から較正用ポート２４へ直接的に流れることを可能にする。フィルタアセンブリ１８は、特に、センサー装置（例えば、装置１０）がアクセスの困難な場所又は危険な場所にある場合に、較正用ホース４０を用いて較正用流体を感知素子３０に供給することにより、較正が負担、危険、及び費用が少なく行われることができるように、較正用流体機構（例えば、較正用ホース４０）の固定及び恒久的な設置を可能にする。較正用ホース４０は、ユーザが安全な場所又はアクセスしやすい場所からセンサー装置１０を較正できるようにするために要求される任意の長さにすることができる。さらに、較正用ホース４０は、一方で結合機構３８によって較正用ポート２４に固定されているが、それでも、装置１０に対して除去又は位置の変更が達成されうるように、ユーザによって除去されうる。較正用ホース４０は、例示的にホースとして示されているが、パイプ、チューブ、又はフィルタアセンブリ１８に較正用流体を提供するための他の任意の適切な技術を含むこともできる。較正用ホース４０は、金属、ゴム、ポリマー、又は較正用流体を輸送するための他の任意の適切な材料を含むことができる。

図３は、フィルタアセンブリ装置の１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ装置４２は、センサーモジュールハウジングカバー１６、フィルタアセンブリ１８、フィルタアセンブリハウジング２０、較正用ポート２４、取付け機構２６、固定機構２８、ねじ山部３４、及び結合機構を含む。線分４４は、フィルタアセンブリ１８がセンサーモジュールハウジングカバー１６に結合されるときのその移動方向を示すために含まれる。ユーザは、フィルタアセンブリ１８をカバー１６に向かって動かしながら、挿入力を加える（取付け機構２６を圧縮する）ことができる。フィルタアセンブリ１８がカバー１６に取付けられている場合、ユーザは、固定機構２８がカバー１６内の機構によって適切に固定されたか、さもなければカバー１６内の機構によって受け取られたという可聴の又は他の感覚的確認を受け取ることができる。カバー１６からフィルタアセンブリ１８を取り外すために、ユーザは、取外し力を加えて（取付け機構２６を圧縮する）、そしてフィルタアセンブリ１８をカバー１６から引き離す。

図４は、フィルタアセンブリ装置の１例を示す部分断面図である。フィルタアセンブリ装置４２は、センサーモジュールハウジングカバー１６、フィルタアセンブリ１８、フィルタアセンブリハウジング２０、取付け機構２６、固定機構２８、ねじ山部３４、及び受取り部分４６を含む。ユーザがフィルタアセンブリ１８をカバー１６に結合すると、固定機構２８は、カバー１６の受取り部分４６よって受取られ、それによってフィルタアセンブリ１８をカバー１６に固定する。これは、フィルタアセンブリ１８とカバー１６との間に密封された気密接続を作り出す。そのような接続は、装置４２がプロセス環境及び危険な場所に関する安全規格に準拠することを可能にする。

図５は、センサーモジュール装置の一例を示す部分断面図である。センサーモジュール装置１０は、センサーモジュールハウジング１４、センサーモジュールハウジングカバー１６、フィルタアセンブリ１８、フィルタ２２、較正用ポート２４、感知素子３０、ガスケット３６、及び較正用流体流路４８（矢印で示される）を含む。フィルタアセンブリ１８が装置１０に結合される場合に、較正用ポート２４は、感知素子３０への較正用流体流路４８を介してフィルタ２２を通して直接的な流体流を提供する。これは、例え流体流がフィルタを通過する場合でも「直接的な流体流」と称される。較正用流体の流れは、外部ソースから接続（例えば、較正用ホース４０）を介して装置１０に入り、そこで感知素子３０によって検出されうる。この流体の流れは、感知素子３０によって較正のために使用されうる。フィルタアセンブリ１８とカバー１６との結合によるガスケット３６の圧縮は、フィルタアセンブリ１８と装置１０との間の密封可能な結合を保証する。

図６は、フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。フィルタアセンブリ１８は、フィルタアセンブリハウジング２０、較正用ポート２４、取付け機構２６、固定機構２８、ポート取付け部５０、及び開口型センサー検出領域５２を含む。図示されたように、較正用ポート２４は、ポート取付け部５０を介してアセンブリハウジング２０に結合されうる。ポート取付け部５０は、較正用ポート２４及び残りのフィルタアセンブリ１８を備えた１つの連続部品として成形されうるか、又は、はんだ付け、溶接、化学接着、化学結合などを含むがこれらに限定されない適切な結合技術によって較正用ポート２４及びハウジング２０に結合された別個の構成要素でありうる。判るように、フィルタアセンブリ１８は、センサー（例えば、感知素子３０）からごくわずかな表面を取り去りながら、恒久的で固定された較正用ポート（例えば、ポート４０）を可能にする。ポート取付け部５０は、センサー（例えば、感知素子３０）がプロセス流特性を検出するために依然としてプロセス流体にアクセスできるように、開口型センサー検出領域５２を依然として可能にしながら、較正用ポート２４をハウジング２０に安全に結合することを可能にする。これは、較正用ホース（例えば、較正用ホース４０）が、所望の感知を可能にしながら、較正のために恒久的に固定される方法を示している。１実施形態において、較正用ホースは、開口型センサー検出領域を介してプロセス流体にアクセスできる感知素子の操作性に影響を与えることなく、センサー装置の寿命の間、フィルタアセンブリに恒久的に固定される。

図７は、フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ６０は、ねじ山部６２を含む。フィルタアセンブリ６０は、アセンブリ６０がセンサーモジュール装置（例えば、装置１０）にねじ止め結合されることを除いて、フィルタアセンブリ１８と同様である。フィルタアセンブリ６０は、ねじ山部６２を介してセンサーモジュール装置（例えば、装置１０）に結合される。この実施形態は、フィルタアセンブリとセンサーモジュール装置との間の結合の振動などの外力への抵抗を増加させながら、フィルタの保守及び交換のためにフィルタアセンブリの取外しを依然として可能にする。

図８は、フィルタアセンブリ装置の１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ装置７０は、フィルタアセンブリ７２、取付け機構７４、及びねじ山部７６を含む。フィルタアセンブリ７２は、取付け機構７４に取外し可能に結合される。取付け機構は、取付け機構７４をセンサーモジュールハウジング装置（例えば、装置１０）に固定するためのねじ山部７６を含む。この実施形態は、フィルタアセンブリとセンサーモジュール装置との間の結合の振動などの外力に対する抵抗を増加させながら、フィルタの保守及び交換のためにフィルタアセンブリを取り外すことをこれまで通り可能にする。

図９は、フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ８０は、取付け穴８２、較正用取付け部８４、較正用ポート８６、位置合わせ機構８８、及び結合機構９０を含む。フィルタアセンブリ８０は、較正用ポート８６の配置及び結合を除いて、フィルタアセンブリ１８と同様である。代わりに、フィルタアセンブリ８０は、オフセット角から来る較正用流体の流れを提供する。較正用取付け部８４は、較正用ポート８６及び結合機構９０を含む。較正用取付け部は、例えば、スウェージロック又は他の適切なパイプ又はチューブ取付け部を含むことができる。較正用取付け部８４は、取付け穴８２に結合される。ねじ山部が例示的に示されているが、較正用取付け部８４は、圧入取付け、又は較正用取付け部８４の外部表面上のキーイング機構若しくは他の突起及び取付け穴８２の内面上の受取り機構のような嵌合機構を含むがこれらに限定はされない任意の適切な技術によって、取付け穴８２に結合されうる。この設計は、開口型センサー検出領域のサイズを増大させつつ、取外し可能なフィルタアセンブリを可能にする。結合機構９０は、結合機構３８と同様であり、較正用ホース（例えば、較正用ホース４０）がフィルタアセンブリ８０に恒久的に固定されることを可能にする。位置合わせ機構８８は、１つの単一の適切な向き（単一の回転可能な向き）を提供する。位置合わせ機構は、装置の内面の嵌合機構を介して、センサーモジュールハウジング装置（例えば、装置１０）に摺動可能に結合することができる。位置合わせ機構８８は、キーイング機構として例示的に示されているが、他の適切な技術（例えば、これらに限定するものではないが、ラッチ、戻り、センサーモジュール装置の内面に受取り端を有する他の突起など）を使用することができる。この設計は、フィルタアセンブリ８０のセンサーモジュール装置への負担の少ない結合を可能にする。

図１０は、フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。フィルタアセンブリ８０は、取付け穴９２、開口型センサー検出領域９４、及び較正用流体流路９６（矢印で示される）を含む。この設計は、開口型センサー検出領域９４のサイズを増大させつつ、センサー（例えば、感知素子３０）への直接的な較正用流体経路９６を可能にする。

図１１は、フィルタアセンブリの１例を示す斜視図である。フィルタアセンブリ１００は、取付け穴１０２及び位置合わせ機構１０４を含む。フィルタアセンブリ１００は、フィルタアセンブリが密閉された較正用流体流路（以下に示される）を含むことを除いて、フィルタアセンブリ８０と同様である。

図１２は、フィルタアセンブリの１例を示す底面図である。フィルタアセンブリ１００は、取付け穴１０２、密閉された較正用流体流路１０６、及び開口型センサー検出領域１０８を含む。密閉された経路１０６は、突風（しかしこれに限定されない）を含む外力（較正用流体の流れを妨げる可能性がある）から較正用流体の流れを保護しつつ、較正のためにセンサー（例えば、感知素子３０）に向かう較正用流体の流れを可能にする。この設計は、センサーが較正用流体の流れを干渉から保護しながらプロセス流体にアクセスできるように、開口型センサー検出領域１０８を可能にする。

図１３は、センサーモジュール装置の１例を示す斜視図である。センサーモジュール装置１１０は、ロッキングリング１１２、留め具（ファスナ）１１４、較正用流体チューブ１１６、較正用取付け部１１８、較正用取付け部ハウジング１２０、フィルタアセンブリ１２２及び較正用ポート１２４を含む。ロッキングリング１１２は、センサーモジュール装置１１０の外周の周りに適合する。リング１１２の周囲に広げられた留め具１１４によって装置１１０に固定される。留め具１１４は、ねじ山部、ボルト、ピンなどを含むがこれらに限定されない任意の数の適切な留め具を含むことができる。リング１１２は、較正用取付け部ハウジング１２０を含む。取付け部ハウジング１２０は、較正用取付け部１１８をリング１１２に固定する。取付け部１１８は、ねじ山部、圧入、ラッチ、化学結合、溶接、はんだ付け、受け取り機構付きの様々な突起を含むがこれらに限定はされない任意の数の適切な技術によってハウジング１２０に結合されうる。較正用流体チューブ１１６は、較正用取付け部１１８及び較正用ポート１２４に結合される。チューブ１１６は、取付け部１１８からポート１２４への較正用流体の流れを可能にし、それにより、センサーは、較正の目的で較正用流体にアクセスしうる。チューブ１１６は、例示的にチューブとして示されているが、それは、例えば、ホース、パイプ、又は較正用流体を輸送するための他の任意の適切な機構を含むことができる。較正用ホース（例えば、ホース４０）は、ハウジング１２０の内部で較正用取付け部１１８に結合されることができ、それにより、より負担が少なく安全な場所からの装置１１０の較正を可能にする。

図１４は、センサーモジュール装置の１例を示す斜視図である。センサーモジュール装置１３０は、クランプ１３２、留め具１３４、較正用取付け部ハウジング１３６、較正用取付け部１３８、留め具１４０、較正用チューブ１４２、較正用ポート１４４、及びフィルタアセンブリ１４６を含む。クランプ１３２は、センサーモジュール装置１３０の外面に摺動可能に取付けられる。クランプは、クランプ１３２の外面に配置される留め具１３４によって装置１１０に固定される。留め具１３４は、ねじ山部、ボルト、ピンなどを含むがこれらに限定されない任意の数の適切な留め具を含むことができる。クランプ１３２は、較正用取付け部ハウジング１３６を含む。取付け部ハウジング１３６は、較正用取付け部１３８をクランプ１３２に固定する。留め具１４０は、取付け部１３８をハウジング１３６に固定する。留め具１４０は、ねじ山部、ボルト、ピンなどを含むがこれらに限定されない任意の数の適切な留め具を含むことができる。取付け部１３８は、様々な他の技術、例えば、他の取付け部１３８の分離可能な端部に見られる固定機構の嵌合対（例えば、ねじ山部、ラッチ、又は一致する受取り機構を備えた様々な突起）によって、ハウジング１３６に固定されうる。較正用流体チューブ１４２は、較正用取付け部１３８及び較正用ポート１４４に結合されている。チューブ１４２は、取付け部１３８からポート１４４への較正用流体の流れを可能にし、それにより、センサーは、較正の目的で較正用流体にアクセスしうる。チューブ１４２は例示的にチューブとして示されているが、それは、例えば、ホース、パイプ、又は較正用流体を輸送するための他の任意の適切な機構を含むことができる。較正用ホース（例えば、ホース４０）は、チューブ１４２の反対側の較正用取付け部１３８に結合することができ、それにより、より負担が少なくより安全な場所から装置１１０の較正を可能にする。

図１５は、センサーモジュール装置の１例を示す簡略化されたブロック図である。センサーモジュール装置１５０は、電子回路１５２、通信論理回路１５４、電源回路１５６、コントローラ１５８、ディスプレイ１６０、プロセッサ１６２、測定論理回路１６４、アナログ／デジタル変換器１６６、感知素子１６８、フィルタアセンブリ１７０、フィルタアセンブリハウジング１７２、フィルタ１７４、ガスケット１７６、較正用ポート１７８、取付け機構１８０、固定機構１８２、較正用ホース１８４、センサーモジュール１８６、センサーモジュールハウジング１８８、センサーモジュールハウジングカバー１９０、及びその他１９２を含む。

感知素子１６８は、プロセス流又は環境の特性を感知し、感知された特性を示すセンサー信号を生成する。電子回路１５２は、感知素子１６８に結合されている。電子回路１５２は、感知素子１６８からセンサー信号を受信する。アナログ／デジタル変換器１６６は、センサー信号をアナログからデジタルに変換する。測定論理回路１６４は、変換器１６６から変換された信号を受信し、センサー信号に基づいて、プロセス流又は環境の特性を示す測定信号を生成する。例示的な例として、感知素子１６８からのセンサー信号は、変換器１６６によって変換された生のミリボルト信号であり得、次いで、測定論理回路１６４によってガス濃度を示す信号に変換される。プロセッサ１６２は、測定値を受信し、且つ測定信号に基づいてセンサー関連出力を生成する。例えば、プロセッサ１６２は、ガス濃度の測定値を受信し、且つ検出されたガス濃度の派生値のようにセンサー関連出力を生成しうる。プロセッサ１６２は、較正、精度の決定、プロセス流の入力又は出力の調整が必要かどうかの決定などの目的で、センサー関連の出力を事前に設定された閾値とさらに比較することができる。

コントローラ１５８は、プロセッサ１６２からセンサー関連出力を受信し、そしてセンサー関連出力に基づいて制御信号を発出する。制御信号は、感知され、測定され、決定されたデータを、ディスプレイ１６０又は別のユーザインタフェース（例えば、制御室のコンピュータ）に表示することである。制御信号はまた、警報を生成し、又は通信論理回路１５４を介してプロセス制御システムの他の要素を調整する。例えば、ガス濃度測定が所望の閾値に基づいて高く又は低くなった場合、コントローラは、プロセス流又は環境において検出されたガスの濃度を調整するように、例えばバルブを開閉することによってプロセスの構成要素の入力を増減しうる。同様に、派生値の決定及び閾値との比較が、較正の必要性を示唆した場合、警報はコントローラ７１２によって生成され得、この警報は、通信論理回路１５４を介して、ユーザインタフェース（例えば、ディスプレイ１６０）へ又は可聴又は可視の警報機構へ送信されうる。

通信論理回路１５４は、コントローラ１５８から制御信号を受信し、それを、ユーザインタフェース（例えば、制御室のコンピュータ、遠隔装置、ハンドヘルド装置、又はディスプレイ）へ通信する。通信論理回路１５４は、信号を有線ループを介して送信し、又は送信機を介して無線で通信することができる。電源回路１５６は、電子回路１５２の構成要素に電力を供給する。電源回路１５６は、電子回路１５２に結合された電源ケーブルを介して遠隔の電源回路に結合され、そこから電力を引き出すことができ、又は、電源回路１５６は、自己供給電源（例えば、これに限定されないが、バッテリー）でありうる。

装置１５０は、フィルタアセンブリ１７０を含む。フィルタアセンブリ１７０は、フィルタアセンブリハウジング１７２、フィルタ１７４、ガスケット１７６、較正用ポート１７８、取付け機構１８０、及び固定機構１８２を含む。フィルタアセンブリ１７０は、本明細書で論じられるフィルタアセンブリのいずれか（例えば、フィルタアセンブリ１８）でありうる。フィルタアセンブリハウジング１７２は、フィルタアセンブリ１７０の本体を規定し、較正用ポート１７８、取付け機構１８０、及び固定機構１８２を備える。取付け機構１８０は、フィルタアセンブリ１７０を装置１５０に取付ける。固定機構１８２は、フィルタアセンブリ１７０を装置１５０に固定する。較正用ポート１７８。感知素子１６８が較正用流体に接触し得るように、感知素子１６８への直接的な流路を提供する。較正用ポート１７８は、較正用流体が離れた場所から装置１５０に提供され得るように、較正用ホース１８４を較正用ポート１７８に固定するための結合機構（例えば、機構３８）を含みうる。

フィルタ１７４は、感知素子１６８を保護しながら、特定の流体の通過を可能にするように構成された透過性材料を含みうる。フィルタ１７４はまた、感知素子１６８を液体の飛散及び噴霧から、及び感知素子１６８の機能を阻害する可能性のあるほこり及び他のゴミから保護するように設計された疎水性の透過性材料を含みうる。フィルタ１７４は、１実施形態において、侵入保護（ＩＰ）規格（例えば、ＩＰ６６又はＩＰ６７）に従って、感知素子１６８を湿気及び汚染物質（例えば、ゴミやほこり）から保護するように構成されている。別の実施形態において、フィルタ１７４は、ＮＥＭＡ規格に従って、水分及び汚染物質（例えば、ゴミやほこり）から感知素子１６８を保護するように構成されている。ガスケット１７６は、電子回路１５２の機能に影響を与える可能性のある特定の流体の電子回路１５２への流れを防ぐために、フィルタアセンブリ１７０と装置１５０との間に密閉可能な結合を提供する。１実施形態において、ガスケット１７６は、侵入保護（ＩＰ）規格（例：ＩＰ６６又はＩＰ６７）に準拠するように構成される。別の実施形態において、ガスケット１７６は、ＮＥＭＡ規格へ準拠するように構成される。

装置１５０はまた、較正用ホース１８４、センサーモジュール１８６、センサーモジュールハウジング１８８、センサーモジュールハウジングカバー１９０、及びその他１９２を含む。較正用ホース１８４は、較正用流体が離れた場所から装置１５０に供給され得るように、フィルタアセンブリ１７０に結合されうる。ホース１８４はまた、装置１５０に較正用流体を供給するためのパイプ、チューブ、又は任意の他の適切な技術を含みうる。センサーモジュール１８６は、装置１５０の電子回路１５２及び感知素子１６８が現場交換可能でありうるように、これらの素子１６８を収容しうる。センサーモジュールハウジング１８８は、モジュール１８６の要素を損傷又は汚染から保護するためにセンサーモジュール１８６を収容する。センサーモジュールハウジングカバー１９０は、ハウジング１８６に（例えば、ねじ山を介して）結合して、モジュール１８６をハウジング１８８内に固定し、さらにモジュール１８６を汚染又は損傷から保護する。センサーモジュールハウジング１８８及びカバー１９０は、１実施形態において、防炎又は他の安全基準に従って、センサーモジュール１８６及びプロセス流又は環境を保護しうる。

他のもの１９２は、必要又は有利でありうる装置１５０のその他の何らかの機構である。例えば、その他１９２は、留め具、Ｏリングなど、又はガスケットでありうる。その他１９２は、送信機、ディスプレイ（例えば、これらに限定されないが、ＬＤＣディスプレイ）、配線、及びその他の様々な電子回路でありうる。その他１９２は、可聴又は可視の警報でありうる。

図１６は、較正用流体をセンサーに提供する動作の１例を示す流れ図である。動作２００は、フィルタアセンブリがセンサー装置に結合されるブロックから開始される。ブロック２０２のフィルタアセンブリは、本明細書で論じられるフィルタアセンブリのいずれかを含みうる。フィルタアセンブリは、取付け機構２０４及び固定機構２０６によってセンサー装置に結合される。取付け機構２０４は、本明細書で論じられる取付け機構（例えば、ねじ山部又は「Ｕ字型」本体）のいずれか、又はフィルタアセンブリをセンサー装置に固定するための他の任意の適切な技術を含みうる。固定機構２０６は、本明細書で論じられる固定機構（例えば、嵌合対）のいずれか、又はフィルタアセンブリをセンサー装置に固定するための他の任意の適切な技術を含みうる。ブロック２０２でのフィルタアセンブリはまた、較正用ポート２０８を含む。較正用ポート２０８は、本明細書で論じられる較正用ポートのいずれか（例えば、較正用ポート２４）、又は感知素子への直接的な流路が作成されるような別の何らかの適切な較正用ポートを含みうる。

ブロック２０２でのフィルタアセンブリはまた、フィルタ２１０を含む。フィルタ２１０は、感知素子（例えば、素子３０）を保護しながら、特定の流体（例えば、較正用流体又は標的ガス）の通過を可能にするように構成された透過性材料を含みうる。フィルタ２１０はまた、感知素子を、液体の飛散及び噴霧から、並びに感知素子の機能を阻害する可能性のあるほこり及び他のゴミから、保護するように設計された疎水性の透過性材料を含みうる。フィルタ２１０は、１実施形態において、侵入保護（ＩＰ）規格に従って、湿気及び破片やほこりなどの汚染物質（例えば、ゴミ及びほこり）から感知素子を保護するように構成されている。フィルタアセンブリはまた、ガスケット２１２を含む。ガスケット２１２は、例えば、ガスケット２１２の圧縮によって、フィルタアセンブリとセンサーモジュール装置との間の密封可能な結合を提供する。フィルタアセンブリはまた、その他２１４を含みうる。その他２１４は、必要又は有利なフィルタアセンブリでありうるフィルタアセンブリの何らかの機構を含みうる。例えば、その他２１４は、Ｏリング、留め具、較正用チューブ、クランプ、取付け部、開口型センサー検出領域などを含みうる。

動作２００は、ブロック２２０へ続き、そこでは較正用ホースが較正用ポートに結合される。ブロック２２０の較正用ホースは、本明細書で論じられる較正用ホースのいずれか（例えば、ホース４０）を含みうる。較正用ホースは、所望の長さでありうる。較正用ホースは、結合機構（例えば、機構３８）を介して、又は較正用ホースを較正用ポートに固定するための他の何らかの適切な技術によって、較正用ポートに固定されうる。ブロック２２０は、いくつかの実施形態において、取付け部（例えば、取付け部１１８又は１３８）及び較正用ポートに結合される較正用流体チューブ（例えば、チューブ１１６又は１４２）をさらに含むことができる。較正用ホースは、そのような実施形態において、較正用ホースと較正用チューブとが流体連通するように、取付け部の反対側の端部に結合されうる。

動作２００は、ブロック２３０へ続き、そこでは較正用流体が較正用ホースを介してセンサー装置に提供される。オペレータ（操作員）又は自動制御システムは、較正用流体を遠隔の場所（例えば、オペレータにとってよりアクセスしやすく、より危険が少なく、又は負担が少ない場所（しかし、これらに限定されない））にあるセンサー装置に供給することができる。較正用流体は、例えば、較正用流体容器を較正用ホースへ結合することによって、較正用ホースを通して供給されうる。例示的な例として、オペレータは、較正流体容器（例えば、既知の濃度の較正用ガスを含むガスシリンダ）を較正用ホースに結合することができる。較正用流体は、オペレータがガスシリンダの弁を開位置に回すことによって、センサー装置へ供給されうる。

別の実施形態において、較正用流体容器が恒久的に設置され、所望の位置で較正用ホースに結合されうる。そのような実施形態において、自動制御システムは、例えばコントローラによって、センサー装置に較正用流体を供給しうる。例示的な例として、制御室のオペレータは、センサー装置が較正を必要とするという指示（例えば、電子回路１５２からの指示）を受け取りうる。上記オペレータは、次に、較正操作を開始するように、自動制御システムに（例えば、制御信号を介して）指示し、それによりコントローラは、例えば較正用流体容器の弁を開くように制御信号を送信し、それによって、センサー装置に較正用流体を提供する。別の実施形態において、自動制御システムは、制御室のオペレータからの制御信号を必要とせず、代わりに、センサー装置が較正を必要とするという指示に基づいて、較正操作を自動的に開始しうる（それにより、センサー装置に較正用流体を提供する）。較正用流体がセンサー装置に提供されると、動作２００はブロック２４０で終了する。

本明細書に記載の実施形態は、安全性及び危険場所の基準に準拠するのに適した材料（しかし、これらに限定はされない）を含む、任意の数の適切な材料から作製されうる。これらの材料には、高い熱伝導率を有する非鉄金属（銅-アルミニウム合金、ステンレス鋼、銀、アルミニウム、亜鉛メッキ鋼などのような）、又は非金属、非放電の材料（プラスチック、ポリマー、熱可塑性ポリマー、ゴムのような）、又はその他の適切な材料が含まれうるが、これらに限定されるものではない。

本発明は好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更を行うことができることを認識するであろう。 さらに、本発明の実施形態は、ガス検知器に関して一般的に説明されてきたが、実施形態は、任意のプロセス分析センサーで実施可能である。

Claims (16)

1. センサー装置であって：
   センサーモジュール;
   前記センサーモジュール内の環境の特性を感知する感知素子;
   前記センサーモジュールを収容するように構成されたセンサーモジュールハウジング；
   前記センサーモジュールハウジングに結合されたフィルタアセンブリであって、前記フィルタアセンブリの中に構築された較正用ポートであり、円筒形状と、較正用ホースを受けるように構成された外径とを有し、前記感知素子へ直接的な流体経路を提供するように構成された較正用ポートを含んでいる前記フィルタアセンブリ；
   を含む、
   前記センサー装置。
2. 前記フィルタアセンブリは、複数のポート取付け部であって、前記校正用ポートと結合され、前記フィルタアセンブリに向かい半径方向に拡張された、各ポート取付け部をさらに含む、請求項１に記載のセンサー装置。
3. 前記複数のポート取付け部は、前記較正用ポート及び前記フィルタアセンブリを備えた１つの連続部品として成形される、請求項２に記載のセンサー装置。
4. 前記較正用ポートは、前記較正用ポートに前記較正用ホースを取り外し可能に結合させることができるように構成された結合機構をさらに備えている、請求項１に記載のセンサー装置。
5. 前記結合機構は、返しを含む、請求項４に記載のセンサー装置。
6. 前記較正用ポートに恒久的に結合され且つ流体連通している較正用ホースをさらに備えている、請求項１に記載のセンサー装置。
7. 取外し可能なフィルタアセンブリであって：
   フィルタ;
   前記フィルタアセンブリの本体を規定するフィルタアセンブリハウジング；
   センサー装置に結合するように構成された取付け機構；
   前記センサー装置の嵌合機構と嵌合するように構成された固定機構；及び
   前記フィルタアセンブリの中に構築された較正用ポートであり、円筒形状と、較正用ホースを受けるように構成された外径とを有し、前記センサー装置へ直接的な流体経路を提供するように構成された較正用ポート；
   を備えている、
   前記取外し可能なフィルタアセンブリ。
8. 複数のポート取付け部であって、前記校正用ポートと結合され、前記フィルタアセンブリに向かい半径方向に拡張された、各ポート取付け部をさらに含む、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
9. 前記複数のポート取付け部は、前記較正用ポート及び前記フィルタアセンブリを備えた１つの連続部品として成形される、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
10. 前記流体経路は、実質的に閉鎖されている、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
11. 前記本体は、感知素子へ流体アクセスを提供するように構成された開口型センサー検出領域を備えている、請求項９に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
12. 前記センサーモジュールは、前記センサーモジュールを正しい設置構成に配置するガイド部を含む、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
13. 前記較正用ポートは、較正用ホースを前記較正用ポートに固定するように構成された結合機構を備えている、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
14. 前記較正用ポートは、前記センサー装置に対してオフセット角で存在する、請求項７に記載の取外し可能なフィルタアセンブリ。
15. 前記複数のポート取付け部は、各々が相互に半径方向に等しくなるように間隔が開けられる、請求項２に記載のセンサー装置。
16. 前記複数のポート取付け部は、少なくとも４つのポート取付け部を含む、請求項１５に記載のセンサー装置。

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