WO2020262545A1 - 検出装置 - Google Patents

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WO2020262545A1
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detection device
proof
circuit
sensor
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優 立海
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日本精機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a detection device.
  • Patent Document 1 There is a technique disclosed in Patent Document 1 regarding a detection device used in a dangerous place.
  • a dangerous place is a place in a factory or plant where explosive gas may mix with air to create a dangerous atmosphere above the lower explosive limit.
  • Detection devices that are expected to be used in hazardous areas must comply with intrinsically safe explosion-proof requirements (JIS C60028).
  • the present invention has an object of providing a detection device that satisfies the intrinsically safe explosion-proof requirement even when sensors come into contact with each other.
  • the detection device of the present invention The first explosion-proof area to which the battery module belongs, It has a transformer circuit, a control circuit, and a second explosion-proof area to which multiple sensors belong.
  • the first explosion-proof area and the second explosion-proof area are divided by a first safety-holding component composed of a first resistor.
  • the present invention it is possible to provide a detection device that satisfies the intrinsically safe explosion-proof requirement even when the sensors come into contact with each other.
  • FIG. 1 shows a state collection system 1 in a petrochemical plant.
  • Petrochemical plants are very large. Therefore, the state of each device is detected by the detection device 10, and the detected information is managed by the data storage device 5.
  • a plurality of detection devices 10 are arranged in the dangerous place DA by being attached to each device in the plant.
  • the detected values detected by these detection devices 10 are transmitted to the network construction device 4 directly or via the repeater 3 and transmitted to the data storage device 5.
  • the plant manager can check the information stored in the data storage device 5 by using a notebook computer (management terminal) (not shown). Further, the operator holds the mobile terminal (communication device) 6 such as a tablet terminal over the detection device 10 to perform communication, thereby storing the information in the detection device 10 and / or reading the information from the detection device 10. be able to.
  • short-range radio such as RFID (Radio Frequency Identifier) standard defined by ISO / IEC 14443 and NFC (Near Field Communication) standard defined by ISO / IEC 18092. Communication can be adopted.
  • RFID Radio Frequency Identifier
  • NFC Near Field Communication
  • the number of detection devices 10 may be four or more, or one or two.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the detection device 10.
  • the detection device 10 was connected to a metal case 11, a window member 50 provided in an opening 43 formed in the case 11, a control board 14 fixed to the case 11, and the control board 14.
  • the control circuit 16 mounted on the control board 14, the sensor 70 connected to the control board 14 to detect the state of the device, the sensor connector 21 connecting the control board 14 to the sensor 70 via the cable 21a, and the control board 14 to supply power.
  • the main configuration is a connector 24 that connects the board 14 to the communication antenna 23, a connector 71 that connects the sensor 70 to the connector 25, and a connector 62 that connects the flexible printed circuit board 61 and the sub-board 60 via the cable 62a. Make it an element.
  • the detection device 10 includes a plurality of connectors 25, and the sensor 70 can be connected to each connector 25. Further, the detection device 10 may include one or more extension cables 72 between the sensor 70 and the connector 71.
  • the case 11 is composed of a first divided body 30 which is arranged at the lower part and has an opening at the upper side, and a second divided body 40 which is superposed on the first divided body 30.
  • the first divided body 30 and the second divided body 40 are fastened by bolts and nuts (not shown).
  • the surface of the case 11 is subjected to surface treatment such as painting as necessary.
  • the control board 14 is a multilayer printed circuit board made of glass epoxy.
  • the control board 14 is fixed to the back surface of the second divided body 40 by the screw 26 and is grounded.
  • the control board 14 includes a control circuit 16, a transformer circuit 17, and an amplifier circuit 18 (FIGS. 3 and 4).
  • the control board 14 may be provided with a light emitting element that can be switched on, blinking, and turned off by the control circuit 16.
  • the control circuit 16 is composed of, for example, a circuit, and the circuit is composed of at least one processor (for example, a central processing unit (CPU)) and at least one application specific integrated circuit (ASIC). And / or include at least one semiconductor integrated circuit such as at least one Field-Programmable Gate Array (FPGA) and capable of performing at least some or all of the functions of the detector 10 shown in FIG. Is.
  • the control circuit 16 may include a storage unit composed of a non-volatile memory (not shown). The control circuit 16 transmits the detection value and / or the voltage value input from the sensor 70 from the communication antenna 23 to the network construction device 4.
  • the transformer circuit 17 is, for example, a DC / DC converter, and adjusts the voltage supplied from the battery module 80 to a voltage suitable for the control circuit 16.
  • the amplifier circuit 18 is, for example, an operational amplifier, and adjusts the voltage input from the sensor 70 to a voltage suitable for the control circuit 16. When the detected value is input from the sensor 70 or when the voltage is sufficient, the sensor 70 may be connected to the control circuit 16 without going through the amplifier circuit 18.
  • the first divided body 30 is composed of a bottom portion 31 which is substantially rectangular in bottom view, and a lower side wall portion 32 which is raised from each edge of the bottom portion 31.
  • a part of the bottom portion 31 protrudes downward to form a connector storage portion 33 in which the connector 25 is stored.
  • the lower side wall portion 32 is grounded (grounded).
  • the second divided body 40 is composed of a lid portion 41 having a substantially rectangular shape in a plan view, and an upper side wall portion 42 lowered from each edge of the lid portion 41.
  • a substantially rectangular opening 43 is opened in the center of the lid 41.
  • the area of the opening 43 in a plan view is set to 1600 mm 2 or less.
  • An antenna mounting hole (not shown) for mounting the communication antenna 23 is provided adjacent to the opening 43.
  • the upper side wall portion 42 is continuous with the lower side wall portion 32.
  • the window member 50 is provided so as to close the opening 43 of the second divided body 40.
  • the material of the window member 50 is made of a resin that has electrical insulation and transmits radio waves or magnetism used for short-range wireless communication.
  • a multilayer printed circuit board is used as the sub-board 60.
  • the sub-board 60 is an electronic circuit 63. Is equipped with.
  • the sub-board 60 is connected to the control board 14 via a spacer 27 and BtoB (Board to Board) connectors 28 and 29.
  • the sub-board 60 is connected to the flexible printed circuit board 61 provided with an antenna via a cable 62a and a connector 62. Since the flexible printed circuit board 61 is highly flexible, it has a high degree of freedom in arrangement. The antenna can be brought closer to the window member 50, and high communication performance can be ensured.
  • the sensor 70 is installed in the plant equipment and detects its pressure, vibration, temperature, and the like.
  • a plurality of sensors 70 can be connected to the detection device 10, and are composed of, for example, a MEMS type pressure sensor 70A, a vibration sensor 70B, and a thermocouple type temperature sensor 70C, 70D (FIGS. 3 and 4).
  • the extension cable 72 is connected between the sensor 70 and the control circuit 16 or between the sensor 70 and the amplifier circuit 18 (for example, extension cables 72A and 72D) and is used to install the sensor 70 in a device away from the detection device 10. Be done.
  • the extension cable 72 may be freely increased or decreased within a range satisfying the intrinsically safe explosion-proof requirement, or the cable length of the sensor 70 itself may be extended.
  • the battery module 80 is, for example, a lithium battery, and supplies electric power to the control circuit 16 via the transformer circuit 17.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram in the first aspect of the detection device 10.
  • the detection device 10 includes a first safety holding component S1 between the battery module 80 and the transformer circuit 17.
  • the first resistor R1 is connected in series to the wiring.
  • the first safety holding component S1 is mounted on the control board 14.
  • the first resistor R1 functions as a current limiting element that limits the current supplied from the battery module 80 to the transformer circuit 17.
  • the first safety-maintaining component S1 includes the first explosion-proof region E1 to which the battery module 80 belongs, the transformer circuit 17, the control circuit 16, the amplifier circuit 18, the sensor 70, and the extension cable 72 in the intrinsically safe explosion-proof requirement.
  • the second explosion-proof region E2 to which it belongs can be defined as another evaluation region.
  • the first explosion-proof region E1 and the second explosion-proof region E2 are arranged at a distance (for example, 1.5 mm) or more, which is regarded as another region in the intrinsically safe explosion-proof requirement.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram in the second aspect of the detection device 10.
  • the detection device 10 further includes a second safety holding component S2 between the transformer circuit 17 and the control circuit 16.
  • a second resistor R2 is connected in series to the wiring, and two Zener diodes Z (Z1, Z2) are connected in parallel between the transformer circuit 17 and the second resistor R2.
  • the second safety holding component S2 is mounted on the control board 14.
  • the second resistor R2 functions as a current limiting element that limits the current supplied from the transformer circuit 17 to the control circuit 16.
  • the negative electrode is connected to the wiring and the positive electrode is grounded.
  • the Zener voltages of the Zener diodes Z1 and Z2 are substantially the same, but do not match because of variations.
  • one of the Zener diodes Z1 and Z2 functions as a voltage limiting element that limits the voltage applied from the transformer circuit 17 to the control circuit 16.
  • the other one of the Zener diodes Z1 and Z2 does not function as a voltage limiting element and is used for redundancy. Therefore, the Zener diode Z functions as a voltage limiting element even when one Zener diode Z is connected in parallel between the transformer circuit 17 and the second resistor R2.
  • the second safety holding component S2 has the second explosion-proof region E2 to which the control circuit 16, the amplifier circuit 18, the sensor 70, and the extension cable 72 belong, and the third explosion-proof region 17 to which the transformer circuit 17 belongs in the intrinsically safe explosion-proof requirement.
  • Explosion-proof area E3 can be defined as another evaluation area.
  • the first explosion-proof area E1, the second explosion-proof area E2, and the third explosion-proof area E3 are arranged at intervals (for example, 1.5 mm) or more, which are regarded as different areas according to the intrinsically safe explosion-proof requirements. ..
  • the wirings between the sensor 70, the extension cable 72, the amplifier circuit 18, the sensor 70 and the control circuit 16 all belong to the same explosion-proof region (second explosion-proof region E2). ing.
  • the sensors 70 for example, the sensor 70A and the sensor 70C
  • the circuit is short-circuited, and the installability and handling of the sensor 70 are improved.
  • the allowable inductance and the allowable capacitance of the second explosion-proof region E2 to which the sensor 70 and the extension cable 72 belong are calculated.
  • the total inductance of the circuit elements (for example, the control circuit 16, the amplifier circuit 18, and another circuit (not shown) connected to the control circuit 16) excluding the sensor 70 and the extension cable 72 in the second explosion-proof region E2 and Calculate the total capacitance.
  • the total inductance and the total capacitance are subtracted from the allowable inductance and the allowable capacitance, and the surplus inductance and the surplus capacitance in the second explosion-proof region E2 are calculated.
  • the cable length that can be used within the range of the surplus inductance and the surplus capacitance is calculated from the inductance and capacitance of the sensor 70 and the inductance and capacitance per unit length of the extension cable 72.
  • the usable cable length is the total cable length that can be used in the second explosion-proof region E2, and may be assigned to a plurality of sensors 70 or all of them may be assigned to one sensor 70. Alternatively, the number of sensors 70 may be reduced and their inductance and capacitance may be allocated to the cable length of the extension cable 72.
  • the transformer circuit 17 is set to the third explosion-proof region E3 by the second safety holding component S2, thereby limiting the inductance and capacitance of the second explosion-proof region E2. Is relaxed.
  • the detection device 10 The first explosion-proof area E1 to which the battery module 80 belongs, It includes a transformer circuit 17, a control circuit 16, and a second explosion-proof region E2 to which a plurality of sensors 70 belong.
  • the first explosion-proof region E1 and the second explosion-proof region E2 are divided by a first safety holding component S1 configured by the first resistor R1.
  • the detection device 10 does not consider that the circuit is short-circuited even if the sensors 70 come into contact with each other, and can satisfy the intrinsically safe explosion-proof requirement.
  • the detection device 10 The first explosion-proof area E1 to which the battery module 80 belongs, A second explosion-proof region E2 to which the control circuit 16 and the plurality of sensors 70 belong, A third explosion-proof region E3 to which the transformer circuit 17 belongs, The first explosion-proof region E1 and the third explosion-proof region E3 are divided by the first safety holding component S1 configured by the first resistor R1. The second explosion-proof region E2 and the third explosion-proof region E3 are divided by a second safety-holding component S2 composed of a second resistor R2 and a Zener diode Z.
  • the detection device 10 does not consider that the circuit is short-circuited even if the sensors 70 come into contact with each other, and can satisfy the intrinsically safe explosion-proof requirement. Further, by dividing the transformer circuit 17 into the third explosion-proof region E3, the limitation of the inductance and the capacitance of the second explosion-proof region E2 is relaxed.
  • the second resistor R2 is connected in series and the Zener diode Z is connected in parallel between the control circuit 16 and the transformer circuit 17.
  • the detection device 10 can limit the current by the second resistor R2 and limit the voltage by the Zener diode Z.
  • the Zener diode Z is arranged on the side of the transformer circuit 17.
  • the detection device 10 can limit the voltage applied from the transformer circuit 17 to the control circuit 16 by the Zener diode Z.
  • a plurality of Zener diodes Z are provided.
  • the detection device 10 is provided with a plurality of Zener diodes Z, so that the redundancy of the second safety maintaining component S2 can be enhanced.
  • the first resistor R1 is connected in series between the battery module 80 and the transformer circuit 17.
  • the detection device 10 can limit the current by the first resistor R1.
  • the second explosion-proof region E2 has an extension cable 72 between the control circuit 16 and at least one sensor 70.
  • the detection device 10 can allocate a usable cable length to the sensor 70 belonging to the second explosion-proof region E2 by using the extension cable 72.
  • the amplifier circuit 18 further belongs to the second explosion-proof region E2.
  • the detection device 10 adjusts the voltage input from the sensor 70 to a voltage suitable for the control circuit 16 while satisfying the intrinsically safe explosion-proof requirement.
  • the sensor 70 includes at least one of a pressure sensor, a temperature sensor, and a vibration sensor.
  • the detection device 10 can use the sensor 70 according to the application among a plurality of sensor types.
  • the detection device 10 has been described as an example when it is used in a petrochemical plant, it can also be used in other dangerous places.
  • dangerous places include LP gas filling stations, tunnel excavation sites, thermal power plants, painting factories, and the like.
  • the detection device 10 includes a pressure sensor, a vibration sensor, and a temperature sensor as examples of the sensor 70, but the present invention is not limited to this, and various sensors such as a flow rate sensor, a level sensor, and a strain sensor can be applied. it can.
  • the detection device 10 may include a power supply circuit that receives power from the outside instead of the battery module 80.
  • the detection device 10 may include three or more Zener diodes Z for the second safety maintaining component S2 of the second aspect.
  • the present invention is suitable as a detection device used in a petrochemical plant.

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Abstract

センサ同士が接触した場合においても本質安全防爆要件を満たす検出装置を提供する。 検出装置１０は、バッテリーモジュール８０が属する第一の防爆領域Ｅ１と、変圧回路１７、制御回路１６、及び複数のセンサ７０が属する第二の防爆領域Ｅ２と、を備え、第一の防爆領域Ｅ１と第二の防爆領域Ｅ２は、第一の抵抗Ｒ１によって構成される第一の安全保持部品Ｓ１によって分割される。

Description

検出装置
　本発明は、検出装置に関する。
　危険場所において用いられる検出装置について、特許文献１に開示される技術がある。
　危険場所とは、工場やプラントなどにおいて、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。危険場所での使用が想定される検出装置は、本質安全防爆要件（ＪＩＳ　Ｃ６００７９）に適合させる必要がある。
　特許文献１のプロセス装置は、装置を覆う防爆格納容器から複数のセンサが外部に取り出されている。このような構成において、センサ同士が直接接触した場合、又は金属パイプ等を通じてセンサ同士が電気的に接触した場合、回路が短絡故障を起こしたとみなされ本質安全防爆要件を満たすことができないという課題があった。
特表２００３－５３３８０９号公報
　本発明は、前記課題を解決するため、センサ同士が接触した場合においても本質安全防爆要件を満たす検出装置の提供を課題とする。
　本発明の検出装置は、
バッテリーモジュールが属する第一の防爆領域と、
変圧回路、制御回路、及び複数のセンサが属する第二の防爆領域と、を備え、
前記第一の防爆領域と前記第二の防爆領域は、第一の抵抗によって構成される第一の安全保持部品によって分割される。
　本発明によれば、センサ同士が接触した場合においても本質安全防爆要件を満たす検出装置を提供することができる。
本発明の第１、第２の態様による検出装置が用いられた状態収集システムを模式的に示した図である。 図１に示される検出装置の断面図である。 図１に示される検出装置の第１の態様を示す回路図である。 図１に示される検出装置の第２の態様を示す回路図である。
　本発明の態様を図面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、各機器の状態を検出装置１０により検出し、検出された情報をデータ蓄積装置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検出値は、直接、あるいは中継器３を介してネットワーク構築装置４に送信され、データ蓄積装置５に送信される。プラントの管理者は、データ蓄積装置５に記憶された情報を図示しないノートパソコン（管理端末）を用いて確認することができる。
　また、作業者は、タブレット端末等の携帯端末（通信機器）６を検出装置１０にかざして通信を行うことで、検出装置１０に情報を記憶させ、及び／又は、検出装置１０から情報を読み出すことができる。携帯端末６と検出装置１０との通信には、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１４４４３で定義されるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）規格や、ＩＳＯ／ＩＥＣ　１８０９２で定義されるＮＦＣ（Near Field Communication）規格等の近距離無線通信を採用することができる。
　図１には３個の検出装置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。
　図２を参照する。図２は、検出装置１０の断面図を示す。
　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、ケース１１に固定された制御基板１４と、この制御基板１４に接続されたサブ基板６０と、サブ基板６０に実装された電子回路６３と、サブ基板６０に接続され窓部材５０の下面に近接して配置された近距離無線通信を行うフレキシブルプリント基板６１と、制御基板１４に実装された制御回路１６と、制御基板１４に接続され機器の状態を検知するセンサ７０と、ケーブル２１ａを介して制御基板１４をセンサ７０と接続するセンサコネクタ２１と、制御基板１４に電力を供給する電池等からなるバッテリーモジュール８０と、ケーブル２２ａを介して制御基板１４をバッテリーモジュール８０と接続するバッテリーコネクタ２２と、ケース１１の上面に設けられた通信アンテナ２３と、ケーブル２４ａを介して制御基板１４を通信アンテナ２３と接続するコネクタ２４と、センサ７０をコネクタ２５に接続するコネクタ７１と、ケーブル６２ａを介してフレキシブルプリント基板６１とサブ基板６０とを接続するコネクタ６２と、を主な構成要素とする。
　検出装置１０は、複数のコネクタ２５を備え、それぞれのコネクタ２５にセンサ７０を接続することができる。また検出装置１０は、センサ７０とコネクタ７１の間に１つ以上の延長ケーブル７２を備えてもよい。
　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、図示しないボルト及びナット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。
　制御基板１４は、ガラスエポキシにより構成される多層プリント基板が採用されている。制御基板１４は、ビス２６によって、第２分割体４０の裏面に固定され、接地される。制御基板１４は、制御回路１６、変圧回路１７、増幅回路１８（図３、図４）を備える。なお、制御基板１４に、制御回路１６によって点灯、点滅、消灯が切り替えられる発光素子を設けてもよい。
　制御回路１６は、例えば回路で構成され、前記回路は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、中央処理装置（Central Processing Unit；CPU））、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit；ASIC）、及び／又は、少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable Gate Array；FPGA）などの少なくとも１つの半導体集積回路を含み、図１に示す検出装置１０の機能の少なくとも一部又は全部を実行可能である。制御回路１６は、図示しない不揮発メモリにより構成される記憶部を備えていてもよい。
　制御回路１６は、センサ７０から入力された検出値及び／又は電圧値を通信アンテナ２３からネットワーク構築装置４に送信する。
　変圧回路１７は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、バッテリーモジュール８０から供給される電圧を制御回路１６に適した電圧に調整する。
　増幅回路１８は、例えばオペアンプであり、センサ７０から入力される電圧を制御回路１６に適した電圧に調整する。なお、センサ７０から検出値が入力される場合や、電圧が十分な場合、センサ７０は、増幅回路１８を介さず制御回路１６に接続されてもよい。
　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、コネクタ２５が収納されたコネクタ収納部３３とされている。
　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、１６００ｍｍ２以下に設定されている。開口部４３に隣接して、通信アンテナ２３が取り付けられるアンテナ取付孔（図示しない）が空けられている。
　上部側壁部４２は、下部側壁部３２と連続している。
　窓部材５０は、第２分割体４０の開口部４３を塞ぐように設けられる。窓部材５０の素材は、電気絶縁性を有し近距離無線通信に用いる電波または磁気を透過する樹脂からなる。
　サブ基板６０は、多層プリント基板が採用されている。サブ基板６０は、電子回路６３
を備えている。サブ基板６０は、制御基板１４にスペーサ２７、及びＢｔｏＢ（Board to Board）コネクタ２８，２９を介して接続される。
　サブ基板６０は、ケーブル６２ａとコネクタ６２を介して、アンテナを備えたフレキシブルプリント基板６１と接続されている。フレキシブルプリント基板６１は、可撓性に富むため、配置の自由度が高い。アンテナをより窓部材５０に近づけることができ、高い通信性を確保することができる。
　センサ７０は、プラント機器に設置され、その圧力、振動、温度などを検出する。センサ７０は、検出装置１０に複数接続可能であり、例えばＭＥＭＳ型の圧力センサ７０Ａ、振動センサ７０Ｂ、熱電対型の温度センサ７０Ｃ、７０Ｄ（図３、図４）により構成される。
　延長ケーブル７２は、センサ７０と制御回路１６、あるいはセンサ７０と増幅回路１８の間に接続され（例えば、延長ケーブル７２Ａ、７２Ｄ）、検出装置１０から離れた機器にセンサ７０を設置するために用いられる。なお、延長ケーブル７２は、本質安全防爆要件を満たす範囲で自由に増減させてもよく、あるいは、センサ７０自身のケーブル長を延長させてもよい。
　バッテリーモジュール８０は、例えばリチウム電池であり、変圧回路１７を介して制御回路１６に電力を供給する。
　図３を参照する。図３は、検出装置１０の第１の態様における回路図を示す。
　検出装置１０は、バッテリーモジュール８０と変圧回路１７の間に第一の安全保持部品Ｓ１を備える。
　第一の安全保持部品Ｓ１は、配線に第一の抵抗Ｒ１が直列に接続されている。第一の安全保持部品Ｓ１は、制御基板１４上に実装される。
　第一の抵抗Ｒ１は、バッテリーモジュール８０から変圧回路１７に供給される電流を制限する電流制限素子として機能する。
　これにより、第一の安全保持部品Ｓ１は、本質安全防爆要件において、バッテリーモジュール８０が属する第一の防爆領域Ｅ１と、変圧回路１７、制御回路１６、増幅回路１８、センサ７０、延長ケーブル７２が属する第二の防爆領域Ｅ２を別の評価領域と定義することができる。なお、第一の防爆領域Ｅ１と第二の防爆領域Ｅ２は、本質安全防爆要件で別の領域とみなされる間隔（例えば１．５ｍｍ）以上離隔して配置される。
　図４を参照する。図４は、検出装置１０の第２の態様における回路図を示す。
　検出装置１０は、変圧回路１７と制御回路１６の間に第二の安全保持部品Ｓ２をさらに備えている。
　第二の安全保持部品Ｓ２は、配線に第二の抵抗Ｒ２が直列に接続され、変圧回路１７と第二の抵抗Ｒ２の間でツェナーダイオードＺが２つ（Ｚ１，Ｚ２）並列に接続されている。第二の安全保持部品Ｓ２は、制御基板１４上に実装される。
　第二の抵抗Ｒ２は、変圧回路１７から制御回路１６に供給される電流を制限する電流制限素子として機能する。
　ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２は、負極が配線と接続され、正極が接地される。ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２のツェナー電圧は、略同等であるがばらつきがあるため一致しない。そのため、ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２の一方は、変圧回路１７から制御回路１６に印加される電圧を制限する電圧制限素子として機能する。そして、ツェナーダイオードＺ１，Ｚ２の別の一方は、電圧制限素子として機能せず、冗長化のために用いられる。したがって、ツェナーダイオードＺは、変圧回路１７と第二の抵抗Ｒ２の間で１つ並列に接続された場合においても、電圧制限素子として機能する。
　これにより、第二の安全保持部品Ｓ２は、本質安全防爆要件において、制御回路１６、増幅回路１８、センサ７０、延長ケーブル７２が属する第二の防爆領域Ｅ２と、変圧回路１７が属する第三の防爆領域Ｅ３を別の評価領域と定義することができる。なお、第一の防爆領域Ｅ１、第二の防爆領域Ｅ２、及び第三の防爆領域Ｅ３は、本質安全防爆要件で別の領域とみなされる間隔（例えば１．５ｍｍ）以上離隔して配置される。
　検出装置１０の第１、第２の態様において、センサ７０、延長ケーブル７２、増幅回路１８、センサ７０と制御回路１６の間の配線はすべて同一の防爆領域（第二の防爆領域Ｅ２）に属している。これにより、センサ７０同士（例えばセンサ７０Ａとセンサ７０Ｃ）が直接又は電気的に接触しても、回路が短絡されたとはみなされず、センサ７０の設置性や取り回しが向上する。
　次に、検出装置１０において本質安全防爆要件を満たして使用可能な、延長ケーブル７２のケーブル長の算出方法に関して説明する。
　第一のステップにおいて、センサ７０及び延長ケーブル７２が属する第二の防爆領域Ｅ２の許容インダクタンス及び許容キャパシタンスを算出する。
　第二のステップにおいて、第二の防爆領域Ｅ２のセンサ７０及び延長ケーブル７２を除く回路要素（例えば、制御回路１６、増幅回路１８、制御回路１６に接続される図示されない別回路）の合計インダクタンス及び合計キャパシタンスを算出する。
　第三のステップにおいて、許容インダクタンス及び許容キャパシタンスから合計インダクタンス及び合計キャパシタンスを差し引き、第二の防爆領域Ｅ２の余剰インダクタンス及び余剰キャパシタンスを算出する。
　第四のステップにおいて、センサ７０のインダクタンス及びキャパシタンス、延長ケーブル７２の単位長さあたりのインダクタンス及びキャパシタンスから、余剰インダクタンス及び余剰キャパシタンスの範囲内で使用可能なケーブル長を算出する。なお、前記使用可能なケーブル長は、第二の防爆領域Ｅ２内で使用できる合計のケーブル長であり、複数のセンサ７０に割り当ててもよく、あるいは１つのセンサ７０にすべて割り当ててもよい。また、センサ７０の数を減らし、そのインダクタンス及びキャパシタンスを延長ケーブル７２のケーブル長に割り当ててもよい。
　なお、検出装置１０の第２の態様で示すように、変圧回路１７を第二の安全保持部品Ｓ２により第三の防爆領域Ｅ３とすることで、第二の防爆領域Ｅ２のインダクタンス及びキャパシタンスの制限が緩和される。
　上述の態様は、以下の効果を奏する。
　検出装置１０は、
　バッテリーモジュール８０が属する第一の防爆領域Ｅ１と、
　変圧回路１７、制御回路１６、及び複数のセンサ７０が属する第二の防爆領域Ｅ２と、を備え、
　第一の防爆領域Ｅ１と第二の防爆領域Ｅ２は、第一の抵抗Ｒ１によって構成される第一の安全保持部品Ｓ１によって分割される。
　検出装置１０は、複数のセンサ７０を第二の防爆領域Ｅ２に属させることで、センサ７０同士が接触しても回路が短絡されたとはみなされず、本質安全防爆要件を満たすことができる。
　検出装置１０は、
　バッテリーモジュール８０が属する第一の防爆領域Ｅ１と、
　制御回路１６及び複数のセンサ７０が属する第二の防爆領域Ｅ２と、
　変圧回路１７が属する第三の防爆領域Ｅ３と、を備え、
　第一の防爆領域Ｅ１と第三の防爆領域Ｅ３は、第一の抵抗Ｒ１によって構成される第一の安全保持部品Ｓ１によって分割され、
　第二の防爆領域Ｅ２と第三の防爆領域Ｅ３は、第二の抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺによって構成される第二の安全保持部品Ｓ２によって分割される。
　検出装置１０は、複数のセンサ７０を第二の防爆領域Ｅ２に属させることで、センサ７０同士が接触しても回路が短絡されたとはみなされず、本質安全防爆要件を満たすことができる。また、変圧回路１７を第三の防爆領域Ｅ３に分割することで、第二の防爆領域Ｅ２のインダクタンス及びキャパシタンスの制限が緩和される。
　検出装置１０において、
　第二の安全保持部品Ｓ２は、第二の抵抗Ｒ２が直列に、ツェナーダイオードＺが並列に、制御回路１６と変圧回路１７の間に接続される。
　検出装置１０は、第二の抵抗Ｒ２によって電流を制限し、ツェナーダイオードＺによって電圧を制限することができる。
　検出装置１０において、
　ツェナーダイオードＺは、変圧回路１７の側に配置される。
　検出装置１０は、ツェナーダイオードＺによって変圧回路１７から制御回路１６に印加される電圧を制限することができる。
　検出装置１０において、
　ツェナーダイオードＺは、複数備えられる。
　検出装置１０は、ツェナーダイオードＺを複数備えることで、第二の安全保持部品Ｓ２の冗長性を高めることができる。
　検出装置１０において、
　第一の安全保持部品Ｓ１は、第一の抵抗Ｒ１が直列に、バッテリーモジュール８０と変圧回路１７の間に接続される。
　検出装置１０は、第一の抵抗Ｒ１によって電流を制限することができる。
　検出装置１０において、
　第二の防爆領域Ｅ２は、制御回路１６と少なくとも１つのセンサ７０との間に延長ケーブル７２を有する。
　検出装置１０は、第二の防爆領域Ｅ２に属するセンサ７０に対して、使用可能なケーブル長を延長ケーブル７２を用いて割り振ることができる。
　検出装置１０において、
　第二の防爆領域Ｅ２は、さらに増幅回路１８が属する。
　検出装置１０は、第二の防爆領域Ｅ２に増幅回路１８が属することで、本質安全防爆要件を満たしつつ、センサ７０から入力される電圧を制御回路１６に適した電圧に調整する。
　検出装置１０において、
　センサ７０は、圧力センサ、温度センサ、振動センサのうち少なくとも１つを含む。
　検出装置１０は、複数のセンサ種類のうち用途に応じたセンサ７０を用いることができる。
　なお、本発明による検出装置１０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、検出装置１０は、センサ７０として圧力センサ、振動センサ、温度センサを例に上げたが、本発明はこれに限らず流量センサ、レベルセンサ、ひずみセンサ等の種々のセンサを適用することができる。
　また、検出装置１０は、バッテリーモジュール８０の代わりに、外部から電力の供給を受ける電源回路を備えていてもよい。
　また、検出装置１０は、第２の態様の第二の安全保持部品Ｓ２について、３つ以上のツェナーダイオードＺを備えていてもよい。
　なお、本発明は、以上の態様及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
　本発明は、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。
　　１　状態収集システム
　１０　検出装置
　１１　ケース
　１４　制御基板
　１６　制御回路
　１７　変圧回路
　１８　増幅回路
　７０　センサ
　７２　延長ケーブル
　８０　バッテリーモジュール
　ＤＡ　危険場所
　Ｅ１　第一の防爆領域
　Ｅ２　第二の防爆領域
　Ｅ３　第三の防爆領域
　Ｓ１　第一の安全保持部品
　Ｓ２　第二の安全保持部品
　Ｒ１　第一の抵抗（電流制限素子）
　Ｒ２　第二の抵抗（電流制限素子）
　Ｚ（Ｚ１，Ｚ２）　ツェナーダイオード（電圧制限素子）

Claims (9)

  1. 　バッテリーモジュールが属する第一の防爆領域と、
    　変圧回路、制御回路、及び複数のセンサが属する第二の防爆領域と、を備え、
    　前記第一の防爆領域と前記第二の防爆領域は、第一の抵抗によって構成される第一の安全保持部品によって分割される、
    検出装置。
  2. 　バッテリーモジュールが属する第一の防爆領域と、
    　制御回路及び複数のセンサが属する第二の防爆領域と、
    　変圧回路が属する第三の防爆領域と、を備え、
    　前記第一の防爆領域と前記第三の防爆領域は、第一の抵抗によって構成される第一の安全保持部品によって分割され、
    　前記第二の防爆領域と前記第三の防爆領域は、第二の抵抗とツェナーダイオードによって構成される第二の安全保持部品によって分割される、
    検出装置。
  3. 　前記第二の安全保持部品は、前記第二の抵抗が直列に、前記ツェナーダイオードが並列に、前記制御回路と前記変圧回路の間に接続される、
    請求項２に記載の検出装置。
  4. 　前記ツェナーダイオードは、前記変圧回路の側に配置される、
    請求項２から３のいずれか１つに記載の検出装置。
  5. 　前記ツェナーダイオードは、複数備えられる、
    請求項２から４のいずれか１つに記載の検出装置。
  6. 　前記第一の安全保持部品は、前記第一の抵抗が直列に、前記バッテリーモジュールと前記変圧回路の間に接続される、
    請求項１から５のいずれか１つに記載の検出装置。
  7. 　前記第二の防爆領域は、前記制御回路と少なくとも１つの前記センサとの間に延長ケーブルを有する、
    請求項１から６のいずれか１つに記載の検出装置。
  8. 　前記第二の防爆領域は、増幅回路がさらに属する、
    請求項１から７のいずれか１つに記載の検出装置。
  9. 　前記センサは、圧力センサ、温度センサ、振動センサのうち少なくとも１つを含む、
    請求項１から８のいずれか１つに記載の検出装置。
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