危険場所において使用されるフィールド装置のためのワイヤ・ハーネス
ワイヤレス・プロセス通信アダプタ（１４、３０）は、第一端、及び、第二端を有するハウジング（１２０）を含む。フィールド装置カップリング部（１２２）が、第一端、及び、第二端の一方に取り付けられている。アダプタ回路（１５４）が、ハウジング（１２０）内に配置され、フィールド装置カップリング部（１２２）の中を通る複数のワイヤに結合されている。ワイヤ・リテーナ（１６０）が、複数のワイヤと係合してワイヤを固定位置に維持する。封止材料（１３６）が、アダプタ回路（１５４）、ワイヤ・リテーナ（１６０）、及び、複数のワイヤを封止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景技術）
工業的状況においては、工業、及び、化学プロセスなどの目録をモニタリングし、制御するために制御システムが使用される。概して、制御システムは、工業プロセス中の主要な場所に分散し、プロセス制御ループによって制御室中の制御回路に結合されたフィールド装置を使用してそのような機能を実行する。「フィールド装置」とは、工業プロセスの計測、制御、及び、モニタリングにおいて使用される、現在知られている、、又は、今後知られることになるすべての装置を含む、分散制御、又は、プロセス・モニタリング・システムにおいて機能を実行する任意の装置をいう。
【０００２】
一部のフィールド装置は、トランスデューサを含む。トランスデューサとは、物理的入力に基づいて出力信号を生成する装置、又は、入力信号に基づいて物理的出力を生成する装置をいうものと理解される。概して、トランスデューサは、入力を、異なる形態を有する出力に変形する。トランスデューサのタイプとしては、様々な分析センサ、圧力センサ、サーミスタ、熱電対、ひずみゲージ、レベルセンサ、デジタル弁制御装置、流量計、流量計算機、ポジショナ、アクチュエータ、ソレノイド、インジケータ・ランプなどがある。
【０００３】
概して、各フィールド装置は、また、プロセス制御ループを介して、プロセス制御室、又は、他の回路と通信するために使用される通信回路を含む。一部の施設において、プロセス制御ループは、また、フィールド装置を駆動するために調整された電流、及び／又は、電圧を、フィールド装置に印加するためにも使用される。プロセス制御ループは、また、アナログ、又は、デジタル・フォーマットにあるデータを搬送する。
【０００４】
従来、アナログ・フィールド装置は、２線式プロセス制御電流ループによって制御室に接続され、各装置が、一つの２線式制御ループによって制御室に接続されていた。概して、二つのワイヤの間には、アナログ・モードの場合で１２〜４５ボルトの範囲内、デジタル・モードの場合で９〜５０ボルトの範囲内の電圧差が維持される。一部のアナログ・フィールド装置は、電流ループ中を流れる電流を、検出されたプロセス変量に比例する電流に変調することにより、信号を制御室に送信する。他のアナログ・フィールド装置は、制御室の制御の下、ループ中を流れる電流の大きさを制御することによって、動作を実行することができる。それに加えて、又は、それに代えて、プロセス制御ループは、フィールド装置との通信に使用されるデジタル信号を搬送することもできる。
【０００５】
一部の施設においては、フィールド装置との通信のためにワイヤレス技術が使用され始めた。ワイヤレス動作は、フィールド装置の配線、及び、セットアップを簡素化する。しかし、フィールド装置の大多数は、プロセス制御室にハードワイヤ接続され、ワイヤレス通信技術を使用しない。
【０００６】
工業プロセス・プラントは、多くの場合、何百、又は、何千ものフィールド装置を含む。これらのフィールド装置の多くは、精巧な電子部品を含み、従来のアナログ４〜２０mA計測よりも多くのデータを提供することができる。数多くの理由、とりわけコストのため、多くのプラントは、そのようなフィールド装置によって提供されることができる余分なデータを利用しない。これが、フィールド装置に取り付けることができ、ワイヤレス・ネットワークを介して、制御システム、又は、他のモニタリング、もしくは、診断システム、もしくは、アプルケーションに、データを送り返すことができる、そのようなフィールド装置のためのワイヤレス・アダプタの必要性を生じさせた。
【０００７】
工業プロセス・プラントを運転するために、フィールド装置は、多くの場合、危険場所で認証される規格仕様を有しなければならない。様々なタイプの規格仕様があり、広く採用されるためには、ワイヤレス・フィールド装置アダプタは、そのフィールド装置の危険場所で認証される規格仕様を損なうことなく、そのようなフィールド装置に取り付けることができるべきである。
【０００８】
そのような認証規格仕様の一つが、耐爆発性、又は、爆発保護の規格仕様（防爆規格仕様）として知られている。防爆エンクロージャの目的は、可燃性ガスがエンクロージャに入り、発火した場合に、爆発を封じ込めることである。エンクロージャが爆発を封じ込めることができない場合には、周囲のガスを発火させ、壊滅的な結果を招くおそれがある。
【０００９】
もう一つのタイプの認証規格仕様が、本質安全（ＩＳ）として知られている。本質安全の装置は、電子部品中に存在するエネルギーの量を制限し、電気的障害の場合にアーク放電を防ぐのに十分なだけ各電子部品が離間していることを保証することにより、可燃性ガスの発火を防ぐ。また、電子部品によって生成される熱が抑制される。装置の電子部品を本質安全にすることは、部品点数を増やし、回路板サイズを増す傾向にある。これもまた、装置の形状のファクターを最小限にしなければならない場合、難題を提起する。
【００１０】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタを、防爆施設において使用するためには、ワイヤレス・プロセス通信アダプタそのものが防爆性でなければならず、二つの装置の間の接続部に防爆バリヤが提供されなければならない。本質安全の施設の場合、ワイヤレス通信回路もまた、本質安全でなければならない。そのようなアダプタを任意の装置に取り付ける能力もまた、形状のファクターを増大させる。フィールド装置のような工業装置は、数多くの形態で設けられることができ、多くの場合、狭い空間内に配置される。このことから、小さく、突出しない設計が必要とされる。これを達成するためには、アンテナをワイヤレス・プロセス通信アダプタと一体化させ、回路板サイズを最小限にすることが有効である。このことは、防爆の認証、又は、本質安全の認証を要求する装置の場合に、設計を複雑化する。
【００１１】
防爆認証、及び／又は、本質安全との適合を容易にすることができるワイヤレス通信を提供することは、ワイヤレス・プロセス通信の技術を進歩させるであろう。
【発明の概要】
【００１２】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタは、第一端、及び、第二端を有するハウジングを含む。フィールド装置カップリング部は、第一端、及び、第二端の一方に取り付けられている。アダプタ回路は、ハウジング内に配置され、フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されている。ワイヤ・リテーナは、複数のワイヤと係合してワイヤを固定位置に維持する。封止材料が、アダプタ回路、ワイヤ・リテーナ、及び、複数のワイヤを封止する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタに動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置の略図である。
【図２】本発明の実施態様のフィールド装置、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタの簡略化断面図を示す。
【図３】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの斜視図である。
【図４】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。
【図５】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネス・リテーナの斜視図である。
【図６】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネス・リテーナの側面図である。
【図７】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタの一部分内に配置されたワイヤ・ハーネス・リテーナの断面図である。
【図８】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・リテーナの略図である。
【図９】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタとで使用するための代替ワイヤ・ハーネス・リテーナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的実施態様の詳細な説明
本発明のいくつかの実施態様は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネスが、ガスが、ワイヤの絶縁材、又は、撚り線の中を通って移動し、電子部品に到達することを許してしまうということを認識したことに由来する。ワイヤ・ハーネス（図３に示す）は、フィールド装置、又は、アダプタがデータを送受信することができるよう、ワイヤレス・プロセス通信アダプタをフィールド装置に接続するために使用される。ガスが、ワイヤの絶縁材、及び／又は、撚り線の中を通って移動し、電子部品に到達することを防ぐために、本発明のいくつかの実施態様では、概して、ワイヤの絶縁材が除去され、錫めっきされる部分、又は、接続部を、いかなるガスの侵入をも阻止する封止物質内にすることで、それにより、いかなるガスの浸入もブロックすることを提供する。好ましい実施態様では、概して、ワイヤの絶縁材を除去し、及び、錫めっき、ならびに、封止材を使用して、封止された危険場所の認証を維持するための、より簡単で費用効果の高い方法を提供する。さらなる詳細内容は、本明細書中に後述する。参考として、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ、及び、それがフィールド装置に接続し、フィールド装置と相互動作する方法を検討することが有用である。
【００１５】
図１は、本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタ１４に動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置１２の略図である。図１において、フィールド装置１２は、米ミネソタ州ChanhassenのEmerson Process Managementから商品名Model 3051Sとして市販されているようなプロセス流体圧力トランスミッタとして示されているが、いかなる適当なフィールド装置を使用することもできる。概して、フィールド装置は、センサ・モジュール１６のようなセンサ・モジュール、及び、電子部品モジュール１８のような電子部品モジュールを含む。さらに、上述したように、フィールド装置１２は、多くの場合、防爆規格に適合するように設計されている。さらに、フィールド装置１２内の電子部品の設計は、１９９８年１０月にFactory Mutual Researchによって公布されたAPPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II AND III, DIVISION 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATION, CLASS NUMBER 3610と題する規格の一つ以上の部分のように本質安全の要求事項に準拠することもできる。フィールド装置１２は、概して、圧力のようなプロセス流体特性を変換し、そのプロセス流体変量の電気的指示を電子部品モジュール１８に提供する、圧力センサのようなセンサをセンサ・モジュール１６中に含む。そして、電子部品モジュール１８は、概して、入力２０を介して結合するプロセス通信ループを介してプロセス変量情報を送る。
【００１６】
上記のように、ワイヤレス通信能力のようなさらなる通信能力をプロセス配線フィールド装置に提供することが有利になりつつある。プロセス通信アダプタ１４のようなワイヤレス・プロセス通信アダプタを提供することにより、プロセス配線の接続を介して送信されるよりも多くのデジタル情報を搬送することができる。そのような情報は、分析のために、別個のモニタリング、又は、診断システム、又は、アプリケーションに送ることができる。さらには、アダプタ１４のような、さらなる通信リソースの簡単な配備が冗長な通信を可能にする。プロセス通信アダプタ１４にとって重要なことは、防爆、及び／又は、本質安全の要求事項を満たし続けるアセンブリの能力に悪影響を及ぼすことなく、フィールド装置に結合可能であることが重要である。
【００１７】
図２は、本発明の実施態様のフィールド装置１２、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の簡略化断面図を示す。フィールド装置１２は、入力２０、及び、導管１１を介してプロセス通信ループ２２に結合されている。プロセス通信ループの例は、HART（Highway Addressable Remote Transducer）（登録商標）プロトコル、及び、FOUNDATION（商標）フィールド・バス・プロトコルを含む。しかし、他の配線プロセス通信プロトコルが公知である。プロセス変量トランスミッタの例において、フィールド装置１２は、プロセス変量を計測するために計測回路５２に接続されているプロセス変量センサ５０を含む。トランスミッタ回路５４が、プロセス変量を受け、公知の技術を使用してそのプロセス変量を２線式プロセス制御ループ２２に載せて送るように構成されている。フィールド装置１２は、ワイヤレス通信アダプタ３０、及び、接続端子ブロック１０６を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合している。ワイヤレス通信アダプタ３０は、接続端子ブロック１０６を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合し、例えば、ねじ接続１２３、及び、１０９によってフィールド装置１２のハウジングに取り付けられている。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のシャシが、ワイヤ１０８を介してフィールド装置１２のアース・コネクタ１１０に結合している。フィールド装置１２は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０からの接続１１２に結合する２線式プロセス接続端子ブロック１０２を含む。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のハウジング１２０は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のワイヤレス通信回路に結合するアンテナ１２６を担持している。無線周波数（ＲＦ）透過性のエンドキャップ１２４をハウジング１２０に封止可能に結合して、それを通過するＲＦ信号の送信を可能にすることができる。図２に示す構造においては、四つのループ接続を一つのアース接続とともに含む五つの電気接続が無線周波数アダプタに提供されている。
【００１８】
図３は、本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の斜視図である。アダプタ３０は、概して、電子部品、及び、ワイヤレス通信回路をその中に担持するハウジング１２０を含む。また、フィールド装置カップリング部１２２は、アダプタ３０を適当なフィールド装置と結合させるために提供されている。アダプタ３０と適当なフィールド装置との間の電気的接続は、概して、参照番号１５８、１６０のところに線図で示される複数のワイヤを介するものである。図３には二つのワイヤが示されているが、一つの実施態様においては、実際には、プロセス通信アダプタをフィールド装置に電気的に結合するために、四つ以上のワイヤが使用される。
【００１９】
図４は、本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。図４に示すように、ワイヤレス・プロセス通信アダプタは、好ましくは、無線周波数透過性レードーム、又は、エンドキャップ１２４を収容するための大きな開口１５０を一端に有し、フィールド装置カップリング部１２２を収容するための相対的に小さな開口１５２を他端に有する円柱形の金属エンクロージャ１２０を含む。電子部品１５４は、キャビティ１３０内に、好ましくは、一対のプリント回路板１３２、１３４上に位置する。電子部品は、好ましくは、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、一つ以上のワイヤレス通信プロトコルにしたがって通信することを可能にするためのワイヤレス通信回路を含む。適当なワイヤレス・プロセス通信プロトコルの例は、例えば、、ワイヤレスネットワーキング技術（米カリフォルニア州IrvineのLinksysによって構築されたIEEE 802.11bワイヤレスアクセスポイント、及び、ワイヤレスネットワーキング装置など）、セル方式、又は、デジタルネットワーキング技術（米カリフォルニア州San JoseのAeris Communications社のMicroburst（登録商標）など）、超ワイドバンドフリースペースオプチックス全世界的モバイル通信システム（ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、スペクトラム拡散技術、赤外線通信技術、ＳＭＳ（Short Messaging Service/text messaging）、Bluetooth SIG（www.bluetooth.com）から入手可能なBluetooth Core Specification Version 1.1（２００１年２月２２日）のような公知のBluetooth規格、及び、Hart Communication Foundationによって公表されたワイヤレスHART規格を含む。ワイヤレスHART（登録商標）規格の関連部分は、HCF_Spec 13改訂7.0、HART規格65―Wireless Physical Layer Specification、HART規格75―TDMA Data Link Layer Specification（ＴＤＭＡとは時分割多重アクセスを指す）、HART規格85―Network Management Specification、HART規格155―Wireless Command Specification、及び、HART規格290―Wireless Devices Specificationを含む。
【００２０】
各回路板１３２、１３４上の電子部品は、好ましくは、封止コンパウンドの流れを容易にするために、それらの周囲、及び、回路板と回路板との間に、間隔をおいて取り付けられる。エンクロージャが封止された状態で、封止材１３６が通路１５６からチャンバ１３０の中に注入されてエンクロージャが満たされる。適当な封止コンパウンドを使用することができるが、封止材料そのものが、適当な、耐薬品性、高い側と低い側の作動温度における耐熱性、ならびに、他の関連パラメータを含んで、認証機関の要求事項を満たすことが重要である。レードーム１２４、エンクロージャ１２０、及び、フィールド装置カップリング部１２２は、封止材１３６のための耐候（防水）性のシェルを提供する。
【００２１】
フィールド装置カップリング部１２２は、フィールド装置１２に直接付ける方法を提供する。また、好ましくは、フィード・スルー・アセンブリが接続点において防爆バリヤとして働く。可燃性ガスがフィールド装置のエンクロージャに入り、発火する場合には、フィード・スルー・アセンブリ１４０がその爆発を封じ込める。ワイヤ１５８、１６０は、フィード・スルー・アセンブリ１４０の中を通っている。カップリング部１２２の内部は、爆圧に耐えることができる封止材で満たされている。
【００２２】
フィールド装置カップリング部１２２は、腐食性、又は、爆発性ガスのようなガスがチャンバ１３０に入ることを阻止し、電子部品１５４に到達することができないよう、ワイヤリングハーネスを封止するのに役立つ。これは重要であり、なぜなら、ワイヤレス・プロセス・アダプタは、それが結合しなければならないフィールド装置が適合する防爆、及び、潜在的な本質安全の規格を満たすように設計されているためである。重要なことに、ワイヤ・ハーネスそのものもまた、危険場所の認証のためのすべての要求事項を満たさなければならない。プロセス通信アダプタ３０のワイヤ・ハーネスは、好ましくは、互いに対して非常に密接に装填された四つのワイヤを含む。本質安全の危険場所の認証のためには、ワイヤの絶縁材厚さは、接触時に、本質安全の認証における間隔の要求事項を満たすような空間を、ワイヤ内の複数の導体どうしの間に有する厚さであるように、特異的に選択される。
【００２３】
本発明の実施態様は、好ましくは、絶縁材の一部分が除去されているワイヤを含む。さらには、ワイヤリングハーネスのために、撚り線を使用することが好ましい。ガスが、撚りの間、又は、撚り線の個々のストランド（各個別子線）と絶縁材との間の空間を通って移動することを防ぐために、各ワイヤは、そのワイヤの一部分に沿って絶縁材が除去され、その絶縁材が除去された部分が錫めっき、ろう付け、又は、他の方法で処理されて撚り線を溶融物で一体化させ、相対的に一体化されて連続的な導体を提供している。ワイヤ・リテーナ１６０は、絶縁材が除去され、錫めっきされたワイヤの部分を、本質安全の要求事項を満たすのに適した間隔に維持する。ワイヤ・リテーナ１６０は、また、絶縁材が除去された部分が、相互に、又は、ワイヤが通るカップリング部１２２の壁に、接触しないようにワイヤの方向を制御する。もし、ワイヤが、相互に、又は、カップリング部１２２の壁に、接触する場合には、フィールド装置全体、又は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタを誤作動させるおそれがある。ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、封止材料（材料１３６など）で満たされる場合、極めて重要なのは、充填工程、又は、硬化工程の間にワイヤが動かないことである。
【００２４】
ワイヤ・ハーネスに関して考慮すべきもう一つの点は、機械的強度である。ワイヤ・ハーネスは、概して、アダプタ３０の内側で回路板に、はんだ付けされる。アセンブリ工程の最後にアダプタが完全に封止されるまでのアセンブリの残り部分で、ワイヤ・ハーネスが有する唯一の接合部は、はんだ接合部のみである。このことは、もし、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、そのワイヤ・ハーネスをもって取り扱われる場合には、そのはんだ接合部に対して、応力が誘発されることがあることを意味する。この応力は、そのはんだ接合部を損傷させえる。したがって、ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤを所定位置に保持し、ワイヤからの力をはんだ接合部ではなくフィッティングの中に分散する方法を含むことが好ましい。これを実施する一つの方法が、図４、及び、７に示されている。具体的には、ワイヤ・リテーナ１６０は、フィールド装置カップリング部１２２の開口１６２の中を通過し、テーパ部分１６４に到達するまでスライドすることができるようなサイズである。その後、ワイヤ１５８、１６０が矢印１６６によって示される方向に引かれるとしても、ワイヤ・リテーナがテーパ部分１６４の中に押し込まれるだけであり、ワイヤ１５８、１６０を回路板１３２に電気的に結合するはんだ接合部に対して、応力は何も加わらない。
【００２５】
図５は、本発明の実施態様のワイヤ・リテーナ１６０の拡大斜視図である。図示するように、ワイヤ・リテーナ１６０は、四つのワイヤ、すなわち上方に示す二つ、及び、下方に示す二つを保持する。各ワイヤは、その絶縁材を除去されており、その絶縁材が除去された部分は錫めっき、又は、他の方法で溶融一体化されている。例えば、、図５には、絶縁材が除去された部分１７０を有するワイヤ１５８を見ることができる。ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤの適切な保持のために重要な特徴を含む。一つの特徴は、絶縁材とその絶縁材が除去されたワイヤとの間の寸法差を利用する。絶縁材は、非常に大きな外径を有するため、絶縁材が載るための肩部１７２を有し、この肩部が、ワイヤが、ワイヤ・リテーナ中に配置されるとき、ワイヤを位置づけしやすくする。各肩部１７２に近接して、錫めっきされた導体部分を通過させるサイズであるが、絶縁材を嵌め込むには小さすぎる幅を有する縮径部分１７４がある。したがって、ワイヤ１５８のような所与のワイヤがリテーナ１６０内に保持されると、ワイヤの長手に沿う軸方向力のすべてが本質的に伝達できなくされ、ワイヤ・リテーナ１６０へ変換される。さらに、縮径部分１７４のおかげで、錫めっきされた各ワイヤの部分は、相互に一定の距離に維持される。ワイヤ・リテーナ１６０のもう一つの重要な特徴が、図６にリブ１７６の形態で示されている。これらのリブは、ワイヤ上の絶縁材をリブの周囲に変形させる締り嵌めを生じさせるように設計されており、それがワイヤを所定位置に維持するのに役立つ。このようにして、ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤからフィールド装置カップリング部１２２に加わる力（誰かがワイヤを引くことによって、、又は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタがそのワイヤをもって取り扱われることによって生じるような力）を効果的に分散させる機械的接合部を形成する。上述したように、これが、回路板１３２上のはんだ接合部に応力が加わることを防ぐ。
【００２６】
好ましくは、ワイヤ・ハーネスに使用されるワイヤサイズは、線号２２ゲージである。ワイヤは、横並びしたとき、絶縁材の厚さが、導体間の間隔が本質安全の危険場所の認証のための最小間隔の要求事項を超えるに十分な厚さを有するように選択される。好ましくは、ワイヤは、その長手に沿って最小０．２００インチの絶縁材が除去されており、線が撚ったものであるため、撚り線の複数のストランドの間の各隙間を、その全長に沿って埋めるために錫めっきされている。しかし、当業者は、ワイヤに対し、絶縁材厚さ、ワイヤゲージ、及び、導体スタイルに関していかなる数の変更を加えることができることを理解するであろう。従って、本発明の実施態様は、本明細書の実施形態中に記載された特定の線の形態には限定されない。
【００２７】
上述したように、ワイヤ・リテーナ１６０は、製造中、ワイヤを正しい方向に保持する。そのうえ、リブ１７６の利用が、ワイヤの絶縁を維持するのに役立ち、また、リテーナ１６０を相対的に射出成形しやすくなるので、それが製造コストを抑えるのに役立つ。図５〜７に示す実施態様が好ましいが、本発明は、他のワイヤ・リテーナ形態と共に実施することもできる。
【００２８】
図８は、本発明の代替の実施態様のワイヤ・リテーナ２６０を示す。ワイヤ・リテーナ２６０は、好ましくは、カップリング部１２２の内径に実質的に合致する曲率半径のサイズに形成された一対の面２６２、２６４を有する。さらには、リテーナ２６０の各ワイヤ保持位置２６６は、Ｕ字形の溝２６８を含み、その入口２７０は、部分２７２よりも狭い。このようにして、部分２７０は、ワイヤをそこに通すためには、絶縁材、すなわち、部分２７０が変形しなければならないような方法でワイヤの絶縁材に干渉するサイズである。これによりワイヤのためのスナップ嵌めが形成される。リテーナ２６０は、また、絶縁材が除去され、錫めっきされたワイヤの導体を受けるための相対的に小さな溝を含む縮径部分２７４を含む。さらには、面２７６もまた、絶縁材の表面に当接するために有用である。
【００２９】
図９は、本発明のもう一つの実施態様のワイヤ・リテーナ３６０の線図である。リテーナ３６０は、本質的に、ヒンジを有するプラスチック、又は、非金属のピースであり、好ましくは、その中にワイヤを保持するように、共に留め合うか、又は、そうでなければ共に掛かり合うように設計されている。図９に示すように、リテーナ３６０は、一対のヒンジ３６２を含み、このヒンジを中心にして、対向する部材３６４、及び／又は、３６６が枢動する。このようにして、ひとたびワイヤがすべて各々の溝の中に配置されると、ワイヤ・リテーナ３６０を閉じ、好ましくは、共に掛かり合うようにすることで、ワイヤを所定位置に保持することができる。図９は、また、ワイヤ・リテーナ３６０が、好ましくは、絶縁材との間に干渉を生じさせて、ワイヤを所定位置の保持するのに役立つサイズで形成される、多数のリブ３６８を含むことを示す。さらに、リテーナ３６０はカバー３７０、及び、３７２を含む。
【００３０】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０は、従って、好ましくは、封止の使用、及び、フィード・スルー・アセンブリの適用を用いることで、防爆、及び、環境に対する保護を提供し、本質安全の保護のために、電子部品の間に求められる間隔を減らす。本質安全の間隔に対する要求事項は、部品間の空間が封止材で満たされる場合には、厳しくなくなる。これにより、装置全体を、より効果的に小型化することを可能にする。封止は、可燃性ガスをすべて排除することによって、防爆を達成する。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の電子部品は、封止材によって完全に包囲され、したがって、環境から保護される。
【００３１】
本発明の様々な実施態様において上述されたワイヤリング・ハーネス・パッケージは、概して、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、防爆の封止、及び、本質安全の危険場所の認証を達成することを可能にする。そのワイヤ部の設計は、ガスがワイヤに沿って移動して封止された電子部品に到達することを防ぐ。そのワイヤ部、及び、そのワイヤ・リテーナの設計は、本質安全の要求事項のための正しい間隔を保証し、また、はんだ接合部のための応力緩和を提供する。さらに、そのワイヤ・リテーナと関連させたワイヤ部の設計は、危険場所の認証に有用であるようにワイヤ・ハーネス・パッケージを完璧にする。
【００３２】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の意図、及び、応用範囲を逸することのない範囲において、形態、及び、細部における変更を加えることができることを理解するであろう。
【技術分野】
【０００１】
（背景技術）
工業的状況においては、工業、及び、化学プロセスなどの目録をモニタリングし、制御するために制御システムが使用される。概して、制御システムは、工業プロセス中の主要な場所に分散し、プロセス制御ループによって制御室中の制御回路に結合されたフィールド装置を使用してそのような機能を実行する。「フィールド装置」とは、工業プロセスの計測、制御、及び、モニタリングにおいて使用される、現在知られている、、又は、今後知られることになるすべての装置を含む、分散制御、又は、プロセス・モニタリング・システムにおいて機能を実行する任意の装置をいう。
【０００２】
一部のフィールド装置は、トランスデューサを含む。トランスデューサとは、物理的入力に基づいて出力信号を生成する装置、又は、入力信号に基づいて物理的出力を生成する装置をいうものと理解される。概して、トランスデューサは、入力を、異なる形態を有する出力に変形する。トランスデューサのタイプとしては、様々な分析センサ、圧力センサ、サーミスタ、熱電対、ひずみゲージ、レベルセンサ、デジタル弁制御装置、流量計、流量計算機、ポジショナ、アクチュエータ、ソレノイド、インジケータ・ランプなどがある。
【０００３】
概して、各フィールド装置は、また、プロセス制御ループを介して、プロセス制御室、又は、他の回路と通信するために使用される通信回路を含む。一部の施設において、プロセス制御ループは、また、フィールド装置を駆動するために調整された電流、及び／又は、電圧を、フィールド装置に印加するためにも使用される。プロセス制御ループは、また、アナログ、又は、デジタル・フォーマットにあるデータを搬送する。
【０００４】
従来、アナログ・フィールド装置は、２線式プロセス制御電流ループによって制御室に接続され、各装置が、一つの２線式制御ループによって制御室に接続されていた。概して、二つのワイヤの間には、アナログ・モードの場合で１２〜４５ボルトの範囲内、デジタル・モードの場合で９〜５０ボルトの範囲内の電圧差が維持される。一部のアナログ・フィールド装置は、電流ループ中を流れる電流を、検出されたプロセス変量に比例する電流に変調することにより、信号を制御室に送信する。他のアナログ・フィールド装置は、制御室の制御の下、ループ中を流れる電流の大きさを制御することによって、動作を実行することができる。それに加えて、又は、それに代えて、プロセス制御ループは、フィールド装置との通信に使用されるデジタル信号を搬送することもできる。
【０００５】
一部の施設においては、フィールド装置との通信のためにワイヤレス技術が使用され始めた。ワイヤレス動作は、フィールド装置の配線、及び、セットアップを簡素化する。しかし、フィールド装置の大多数は、プロセス制御室にハードワイヤ接続され、ワイヤレス通信技術を使用しない。
【０００６】
工業プロセス・プラントは、多くの場合、何百、又は、何千ものフィールド装置を含む。これらのフィールド装置の多くは、精巧な電子部品を含み、従来のアナログ４〜２０mA計測よりも多くのデータを提供することができる。数多くの理由、とりわけコストのため、多くのプラントは、そのようなフィールド装置によって提供されることができる余分なデータを利用しない。これが、フィールド装置に取り付けることができ、ワイヤレス・ネットワークを介して、制御システム、又は、他のモニタリング、もしくは、診断システム、もしくは、アプルケーションに、データを送り返すことができる、そのようなフィールド装置のためのワイヤレス・アダプタの必要性を生じさせた。
【０００７】
工業プロセス・プラントを運転するために、フィールド装置は、多くの場合、危険場所で認証される規格仕様を有しなければならない。様々なタイプの規格仕様があり、広く採用されるためには、ワイヤレス・フィールド装置アダプタは、そのフィールド装置の危険場所で認証される規格仕様を損なうことなく、そのようなフィールド装置に取り付けることができるべきである。
【０００８】
そのような認証規格仕様の一つが、耐爆発性、又は、爆発保護の規格仕様（防爆規格仕様）として知られている。防爆エンクロージャの目的は、可燃性ガスがエンクロージャに入り、発火した場合に、爆発を封じ込めることである。エンクロージャが爆発を封じ込めることができない場合には、周囲のガスを発火させ、壊滅的な結果を招くおそれがある。
【０００９】
もう一つのタイプの認証規格仕様が、本質安全（ＩＳ）として知られている。本質安全の装置は、電子部品中に存在するエネルギーの量を制限し、電気的障害の場合にアーク放電を防ぐのに十分なだけ各電子部品が離間していることを保証することにより、可燃性ガスの発火を防ぐ。また、電子部品によって生成される熱が抑制される。装置の電子部品を本質安全にすることは、部品点数を増やし、回路板サイズを増す傾向にある。これもまた、装置の形状のファクターを最小限にしなければならない場合、難題を提起する。
【００１０】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタを、防爆施設において使用するためには、ワイヤレス・プロセス通信アダプタそのものが防爆性でなければならず、二つの装置の間の接続部に防爆バリヤが提供されなければならない。本質安全の施設の場合、ワイヤレス通信回路もまた、本質安全でなければならない。そのようなアダプタを任意の装置に取り付ける能力もまた、形状のファクターを増大させる。フィールド装置のような工業装置は、数多くの形態で設けられることができ、多くの場合、狭い空間内に配置される。このことから、小さく、突出しない設計が必要とされる。これを達成するためには、アンテナをワイヤレス・プロセス通信アダプタと一体化させ、回路板サイズを最小限にすることが有効である。このことは、防爆の認証、又は、本質安全の認証を要求する装置の場合に、設計を複雑化する。
【００１１】
防爆認証、及び／又は、本質安全との適合を容易にすることができるワイヤレス通信を提供することは、ワイヤレス・プロセス通信の技術を進歩させるであろう。
【発明の概要】
【００１２】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタは、第一端、及び、第二端を有するハウジングを含む。フィールド装置カップリング部は、第一端、及び、第二端の一方に取り付けられている。アダプタ回路は、ハウジング内に配置され、フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されている。ワイヤ・リテーナは、複数のワイヤと係合してワイヤを固定位置に維持する。封止材料が、アダプタ回路、ワイヤ・リテーナ、及び、複数のワイヤを封止する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタに動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置の略図である。
【図２】本発明の実施態様のフィールド装置、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタの簡略化断面図を示す。
【図３】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの斜視図である。
【図４】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。
【図５】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネス・リテーナの斜視図である。
【図６】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネス・リテーナの側面図である。
【図７】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタの一部分内に配置されたワイヤ・ハーネス・リテーナの断面図である。
【図８】本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・リテーナの略図である。
【図９】本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタとで使用するための代替ワイヤ・ハーネス・リテーナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的実施態様の詳細な説明
本発明のいくつかの実施態様は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタのワイヤ・ハーネスが、ガスが、ワイヤの絶縁材、又は、撚り線の中を通って移動し、電子部品に到達することを許してしまうということを認識したことに由来する。ワイヤ・ハーネス（図３に示す）は、フィールド装置、又は、アダプタがデータを送受信することができるよう、ワイヤレス・プロセス通信アダプタをフィールド装置に接続するために使用される。ガスが、ワイヤの絶縁材、及び／又は、撚り線の中を通って移動し、電子部品に到達することを防ぐために、本発明のいくつかの実施態様では、概して、ワイヤの絶縁材が除去され、錫めっきされる部分、又は、接続部を、いかなるガスの侵入をも阻止する封止物質内にすることで、それにより、いかなるガスの浸入もブロックすることを提供する。好ましい実施態様では、概して、ワイヤの絶縁材を除去し、及び、錫めっき、ならびに、封止材を使用して、封止された危険場所の認証を維持するための、より簡単で費用効果の高い方法を提供する。さらなる詳細内容は、本明細書中に後述する。参考として、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ、及び、それがフィールド装置に接続し、フィールド装置と相互動作する方法を検討することが有用である。
【００１５】
図１は、本発明の実施態様にしたがってワイヤレス・プロセス通信アダプタ１４に動作可能に結合されたプロセス配線フィールド装置１２の略図である。図１において、フィールド装置１２は、米ミネソタ州ChanhassenのEmerson Process Managementから商品名Model 3051Sとして市販されているようなプロセス流体圧力トランスミッタとして示されているが、いかなる適当なフィールド装置を使用することもできる。概して、フィールド装置は、センサ・モジュール１６のようなセンサ・モジュール、及び、電子部品モジュール１８のような電子部品モジュールを含む。さらに、上述したように、フィールド装置１２は、多くの場合、防爆規格に適合するように設計されている。さらに、フィールド装置１２内の電子部品の設計は、１９９８年１０月にFactory Mutual Researchによって公布されたAPPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II AND III, DIVISION 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATION, CLASS NUMBER 3610と題する規格の一つ以上の部分のように本質安全の要求事項に準拠することもできる。フィールド装置１２は、概して、圧力のようなプロセス流体特性を変換し、そのプロセス流体変量の電気的指示を電子部品モジュール１８に提供する、圧力センサのようなセンサをセンサ・モジュール１６中に含む。そして、電子部品モジュール１８は、概して、入力２０を介して結合するプロセス通信ループを介してプロセス変量情報を送る。
【００１６】
上記のように、ワイヤレス通信能力のようなさらなる通信能力をプロセス配線フィールド装置に提供することが有利になりつつある。プロセス通信アダプタ１４のようなワイヤレス・プロセス通信アダプタを提供することにより、プロセス配線の接続を介して送信されるよりも多くのデジタル情報を搬送することができる。そのような情報は、分析のために、別個のモニタリング、又は、診断システム、又は、アプリケーションに送ることができる。さらには、アダプタ１４のような、さらなる通信リソースの簡単な配備が冗長な通信を可能にする。プロセス通信アダプタ１４にとって重要なことは、防爆、及び／又は、本質安全の要求事項を満たし続けるアセンブリの能力に悪影響を及ぼすことなく、フィールド装置に結合可能であることが重要である。
【００１７】
図２は、本発明の実施態様のフィールド装置１２、及び、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の簡略化断面図を示す。フィールド装置１２は、入力２０、及び、導管１１を介してプロセス通信ループ２２に結合されている。プロセス通信ループの例は、HART（Highway Addressable Remote Transducer）（登録商標）プロトコル、及び、FOUNDATION（商標）フィールド・バス・プロトコルを含む。しかし、他の配線プロセス通信プロトコルが公知である。プロセス変量トランスミッタの例において、フィールド装置１２は、プロセス変量を計測するために計測回路５２に接続されているプロセス変量センサ５０を含む。トランスミッタ回路５４が、プロセス変量を受け、公知の技術を使用してそのプロセス変量を２線式プロセス制御ループ２２に載せて送るように構成されている。フィールド装置１２は、ワイヤレス通信アダプタ３０、及び、接続端子ブロック１０６を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合している。ワイヤレス通信アダプタ３０は、接続端子ブロック１０６を介して２線式プロセス制御ループ２２に結合し、例えば、ねじ接続１２３、及び、１０９によってフィールド装置１２のハウジングに取り付けられている。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のシャシが、ワイヤ１０８を介してフィールド装置１２のアース・コネクタ１１０に結合している。フィールド装置１２は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０からの接続１１２に結合する２線式プロセス接続端子ブロック１０２を含む。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のハウジング１２０は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０のワイヤレス通信回路に結合するアンテナ１２６を担持している。無線周波数（ＲＦ）透過性のエンドキャップ１２４をハウジング１２０に封止可能に結合して、それを通過するＲＦ信号の送信を可能にすることができる。図２に示す構造においては、四つのループ接続を一つのアース接続とともに含む五つの電気接続が無線周波数アダプタに提供されている。
【００１８】
図３は、本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の斜視図である。アダプタ３０は、概して、電子部品、及び、ワイヤレス通信回路をその中に担持するハウジング１２０を含む。また、フィールド装置カップリング部１２２は、アダプタ３０を適当なフィールド装置と結合させるために提供されている。アダプタ３０と適当なフィールド装置との間の電気的接続は、概して、参照番号１５８、１６０のところに線図で示される複数のワイヤを介するものである。図３には二つのワイヤが示されているが、一つの実施態様においては、実際には、プロセス通信アダプタをフィールド装置に電気的に結合するために、四つ以上のワイヤが使用される。
【００１９】
図４は、本発明の実施態様のワイヤレス・プロセス通信アダプタの断面図である。図４に示すように、ワイヤレス・プロセス通信アダプタは、好ましくは、無線周波数透過性レードーム、又は、エンドキャップ１２４を収容するための大きな開口１５０を一端に有し、フィールド装置カップリング部１２２を収容するための相対的に小さな開口１５２を他端に有する円柱形の金属エンクロージャ１２０を含む。電子部品１５４は、キャビティ１３０内に、好ましくは、一対のプリント回路板１３２、１３４上に位置する。電子部品は、好ましくは、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、一つ以上のワイヤレス通信プロトコルにしたがって通信することを可能にするためのワイヤレス通信回路を含む。適当なワイヤレス・プロセス通信プロトコルの例は、例えば、、ワイヤレスネットワーキング技術（米カリフォルニア州IrvineのLinksysによって構築されたIEEE 802.11bワイヤレスアクセスポイント、及び、ワイヤレスネットワーキング装置など）、セル方式、又は、デジタルネットワーキング技術（米カリフォルニア州San JoseのAeris Communications社のMicroburst（登録商標）など）、超ワイドバンドフリースペースオプチックス全世界的モバイル通信システム（ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、スペクトラム拡散技術、赤外線通信技術、ＳＭＳ（Short Messaging Service/text messaging）、Bluetooth SIG（www.bluetooth.com）から入手可能なBluetooth Core Specification Version 1.1（２００１年２月２２日）のような公知のBluetooth規格、及び、Hart Communication Foundationによって公表されたワイヤレスHART規格を含む。ワイヤレスHART（登録商標）規格の関連部分は、HCF_Spec 13改訂7.0、HART規格65―Wireless Physical Layer Specification、HART規格75―TDMA Data Link Layer Specification（ＴＤＭＡとは時分割多重アクセスを指す）、HART規格85―Network Management Specification、HART規格155―Wireless Command Specification、及び、HART規格290―Wireless Devices Specificationを含む。
【００２０】
各回路板１３２、１３４上の電子部品は、好ましくは、封止コンパウンドの流れを容易にするために、それらの周囲、及び、回路板と回路板との間に、間隔をおいて取り付けられる。エンクロージャが封止された状態で、封止材１３６が通路１５６からチャンバ１３０の中に注入されてエンクロージャが満たされる。適当な封止コンパウンドを使用することができるが、封止材料そのものが、適当な、耐薬品性、高い側と低い側の作動温度における耐熱性、ならびに、他の関連パラメータを含んで、認証機関の要求事項を満たすことが重要である。レードーム１２４、エンクロージャ１２０、及び、フィールド装置カップリング部１２２は、封止材１３６のための耐候（防水）性のシェルを提供する。
【００２１】
フィールド装置カップリング部１２２は、フィールド装置１２に直接付ける方法を提供する。また、好ましくは、フィード・スルー・アセンブリが接続点において防爆バリヤとして働く。可燃性ガスがフィールド装置のエンクロージャに入り、発火する場合には、フィード・スルー・アセンブリ１４０がその爆発を封じ込める。ワイヤ１５８、１６０は、フィード・スルー・アセンブリ１４０の中を通っている。カップリング部１２２の内部は、爆圧に耐えることができる封止材で満たされている。
【００２２】
フィールド装置カップリング部１２２は、腐食性、又は、爆発性ガスのようなガスがチャンバ１３０に入ることを阻止し、電子部品１５４に到達することができないよう、ワイヤリングハーネスを封止するのに役立つ。これは重要であり、なぜなら、ワイヤレス・プロセス・アダプタは、それが結合しなければならないフィールド装置が適合する防爆、及び、潜在的な本質安全の規格を満たすように設計されているためである。重要なことに、ワイヤ・ハーネスそのものもまた、危険場所の認証のためのすべての要求事項を満たさなければならない。プロセス通信アダプタ３０のワイヤ・ハーネスは、好ましくは、互いに対して非常に密接に装填された四つのワイヤを含む。本質安全の危険場所の認証のためには、ワイヤの絶縁材厚さは、接触時に、本質安全の認証における間隔の要求事項を満たすような空間を、ワイヤ内の複数の導体どうしの間に有する厚さであるように、特異的に選択される。
【００２３】
本発明の実施態様は、好ましくは、絶縁材の一部分が除去されているワイヤを含む。さらには、ワイヤリングハーネスのために、撚り線を使用することが好ましい。ガスが、撚りの間、又は、撚り線の個々のストランド（各個別子線）と絶縁材との間の空間を通って移動することを防ぐために、各ワイヤは、そのワイヤの一部分に沿って絶縁材が除去され、その絶縁材が除去された部分が錫めっき、ろう付け、又は、他の方法で処理されて撚り線を溶融物で一体化させ、相対的に一体化されて連続的な導体を提供している。ワイヤ・リテーナ１６０は、絶縁材が除去され、錫めっきされたワイヤの部分を、本質安全の要求事項を満たすのに適した間隔に維持する。ワイヤ・リテーナ１６０は、また、絶縁材が除去された部分が、相互に、又は、ワイヤが通るカップリング部１２２の壁に、接触しないようにワイヤの方向を制御する。もし、ワイヤが、相互に、又は、カップリング部１２２の壁に、接触する場合には、フィールド装置全体、又は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタを誤作動させるおそれがある。ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、封止材料（材料１３６など）で満たされる場合、極めて重要なのは、充填工程、又は、硬化工程の間にワイヤが動かないことである。
【００２４】
ワイヤ・ハーネスに関して考慮すべきもう一つの点は、機械的強度である。ワイヤ・ハーネスは、概して、アダプタ３０の内側で回路板に、はんだ付けされる。アセンブリ工程の最後にアダプタが完全に封止されるまでのアセンブリの残り部分で、ワイヤ・ハーネスが有する唯一の接合部は、はんだ接合部のみである。このことは、もし、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、そのワイヤ・ハーネスをもって取り扱われる場合には、そのはんだ接合部に対して、応力が誘発されることがあることを意味する。この応力は、そのはんだ接合部を損傷させえる。したがって、ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤを所定位置に保持し、ワイヤからの力をはんだ接合部ではなくフィッティングの中に分散する方法を含むことが好ましい。これを実施する一つの方法が、図４、及び、７に示されている。具体的には、ワイヤ・リテーナ１６０は、フィールド装置カップリング部１２２の開口１６２の中を通過し、テーパ部分１６４に到達するまでスライドすることができるようなサイズである。その後、ワイヤ１５８、１６０が矢印１６６によって示される方向に引かれるとしても、ワイヤ・リテーナがテーパ部分１６４の中に押し込まれるだけであり、ワイヤ１５８、１６０を回路板１３２に電気的に結合するはんだ接合部に対して、応力は何も加わらない。
【００２５】
図５は、本発明の実施態様のワイヤ・リテーナ１６０の拡大斜視図である。図示するように、ワイヤ・リテーナ１６０は、四つのワイヤ、すなわち上方に示す二つ、及び、下方に示す二つを保持する。各ワイヤは、その絶縁材を除去されており、その絶縁材が除去された部分は錫めっき、又は、他の方法で溶融一体化されている。例えば、、図５には、絶縁材が除去された部分１７０を有するワイヤ１５８を見ることができる。ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤの適切な保持のために重要な特徴を含む。一つの特徴は、絶縁材とその絶縁材が除去されたワイヤとの間の寸法差を利用する。絶縁材は、非常に大きな外径を有するため、絶縁材が載るための肩部１７２を有し、この肩部が、ワイヤが、ワイヤ・リテーナ中に配置されるとき、ワイヤを位置づけしやすくする。各肩部１７２に近接して、錫めっきされた導体部分を通過させるサイズであるが、絶縁材を嵌め込むには小さすぎる幅を有する縮径部分１７４がある。したがって、ワイヤ１５８のような所与のワイヤがリテーナ１６０内に保持されると、ワイヤの長手に沿う軸方向力のすべてが本質的に伝達できなくされ、ワイヤ・リテーナ１６０へ変換される。さらに、縮径部分１７４のおかげで、錫めっきされた各ワイヤの部分は、相互に一定の距離に維持される。ワイヤ・リテーナ１６０のもう一つの重要な特徴が、図６にリブ１７６の形態で示されている。これらのリブは、ワイヤ上の絶縁材をリブの周囲に変形させる締り嵌めを生じさせるように設計されており、それがワイヤを所定位置に維持するのに役立つ。このようにして、ワイヤ・リテーナ１６０は、ワイヤからフィールド装置カップリング部１２２に加わる力（誰かがワイヤを引くことによって、、又は、ワイヤレス・プロセス通信アダプタがそのワイヤをもって取り扱われることによって生じるような力）を効果的に分散させる機械的接合部を形成する。上述したように、これが、回路板１３２上のはんだ接合部に応力が加わることを防ぐ。
【００２６】
好ましくは、ワイヤ・ハーネスに使用されるワイヤサイズは、線号２２ゲージである。ワイヤは、横並びしたとき、絶縁材の厚さが、導体間の間隔が本質安全の危険場所の認証のための最小間隔の要求事項を超えるに十分な厚さを有するように選択される。好ましくは、ワイヤは、その長手に沿って最小０．２００インチの絶縁材が除去されており、線が撚ったものであるため、撚り線の複数のストランドの間の各隙間を、その全長に沿って埋めるために錫めっきされている。しかし、当業者は、ワイヤに対し、絶縁材厚さ、ワイヤゲージ、及び、導体スタイルに関していかなる数の変更を加えることができることを理解するであろう。従って、本発明の実施態様は、本明細書の実施形態中に記載された特定の線の形態には限定されない。
【００２７】
上述したように、ワイヤ・リテーナ１６０は、製造中、ワイヤを正しい方向に保持する。そのうえ、リブ１７６の利用が、ワイヤの絶縁を維持するのに役立ち、また、リテーナ１６０を相対的に射出成形しやすくなるので、それが製造コストを抑えるのに役立つ。図５〜７に示す実施態様が好ましいが、本発明は、他のワイヤ・リテーナ形態と共に実施することもできる。
【００２８】
図８は、本発明の代替の実施態様のワイヤ・リテーナ２６０を示す。ワイヤ・リテーナ２６０は、好ましくは、カップリング部１２２の内径に実質的に合致する曲率半径のサイズに形成された一対の面２６２、２６４を有する。さらには、リテーナ２６０の各ワイヤ保持位置２６６は、Ｕ字形の溝２６８を含み、その入口２７０は、部分２７２よりも狭い。このようにして、部分２７０は、ワイヤをそこに通すためには、絶縁材、すなわち、部分２７０が変形しなければならないような方法でワイヤの絶縁材に干渉するサイズである。これによりワイヤのためのスナップ嵌めが形成される。リテーナ２６０は、また、絶縁材が除去され、錫めっきされたワイヤの導体を受けるための相対的に小さな溝を含む縮径部分２７４を含む。さらには、面２７６もまた、絶縁材の表面に当接するために有用である。
【００２９】
図９は、本発明のもう一つの実施態様のワイヤ・リテーナ３６０の線図である。リテーナ３６０は、本質的に、ヒンジを有するプラスチック、又は、非金属のピースであり、好ましくは、その中にワイヤを保持するように、共に留め合うか、又は、そうでなければ共に掛かり合うように設計されている。図９に示すように、リテーナ３６０は、一対のヒンジ３６２を含み、このヒンジを中心にして、対向する部材３６４、及び／又は、３６６が枢動する。このようにして、ひとたびワイヤがすべて各々の溝の中に配置されると、ワイヤ・リテーナ３６０を閉じ、好ましくは、共に掛かり合うようにすることで、ワイヤを所定位置に保持することができる。図９は、また、ワイヤ・リテーナ３６０が、好ましくは、絶縁材との間に干渉を生じさせて、ワイヤを所定位置の保持するのに役立つサイズで形成される、多数のリブ３６８を含むことを示す。さらに、リテーナ３６０はカバー３７０、及び、３７２を含む。
【００３０】
ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０は、従って、好ましくは、封止の使用、及び、フィード・スルー・アセンブリの適用を用いることで、防爆、及び、環境に対する保護を提供し、本質安全の保護のために、電子部品の間に求められる間隔を減らす。本質安全の間隔に対する要求事項は、部品間の空間が封止材で満たされる場合には、厳しくなくなる。これにより、装置全体を、より効果的に小型化することを可能にする。封止は、可燃性ガスをすべて排除することによって、防爆を達成する。ワイヤレス・プロセス通信アダプタ３０の電子部品は、封止材によって完全に包囲され、したがって、環境から保護される。
【００３１】
本発明の様々な実施態様において上述されたワイヤリング・ハーネス・パッケージは、概して、ワイヤレス・プロセス通信アダプタが、防爆の封止、及び、本質安全の危険場所の認証を達成することを可能にする。そのワイヤ部の設計は、ガスがワイヤに沿って移動して封止された電子部品に到達することを防ぐ。そのワイヤ部、及び、そのワイヤ・リテーナの設計は、本質安全の要求事項のための正しい間隔を保証し、また、はんだ接合部のための応力緩和を提供する。さらに、そのワイヤ・リテーナと関連させたワイヤ部の設計は、危険場所の認証に有用であるようにワイヤ・ハーネス・パッケージを完璧にする。
【００３２】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の意図、及び、応用範囲を逸することのない範囲において、形態、及び、細部における変更を加えることができることを理解するであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一端、及び、第二端を有するハウジング、
前記第一端、及び、第二端の一方に取り付けられたフィールド装置カップリング部、
前記ハウジング内に配置され、前記フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されたアダプタ回路、
前記複数のワイヤと係合して前記ワイヤを固定位置に維持するワイヤ・リテーナ、
及び、
前記アダプタ回路、前記ワイヤ・リテーナ、及び、前記複数のワイヤ、を封止する封止材料
を含むワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項２】
前記複数のワイヤの各々が、前記ワイヤ・リテーナによって保持された絶縁材が除去された部分を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項３】
前記絶縁材が除去された部分の各々が、錫めっきされている複数ストランドの撚り線を含む、
請求項２記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項４】
前記ワイヤ・リテーナが、ワイヤごとに少なくとも一つの肩部を含み、前記肩部が、ワイヤ絶縁材の表面と係合して前記ワイヤの軸方向への移動を制限する、
請求項２記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項５】
前記ワイヤ・リテーナが、ワイヤごとに一対の肩部を含む、
請求項４記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項６】
前記ワイヤ・リテーナが、各ワイヤの絶縁部分に干渉するように形成された少なくとも一つのリブを含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項７】
前記少なくとも一つのリブが、ワイヤごとに複数のリブを含む、
請求項６記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項８】
前記複数のワイヤが、四つのワイヤを含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項９】
前記複数のワイヤが、撚り線である、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１０】
前記複数のワイヤが、線号２２ゲージのワイヤである、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１１】
前記複数のワイヤが、はんだ接合部を介して前記アダプタ回路を支持する回路板に接続されている、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１２】
前記ワイヤ・リテーナが、スナップ嵌めを生じさせるようにワイヤごとに形成された溝を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１３】
前記ワイヤレスリテーナが、少なくとも一つのヒンジを介して、相互に接続する一対の対向する部材を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１４】
前記対向する部材の少なくとも一つが、前記対向する部材どうしが係合したとき、ワイヤの絶縁部分に干渉するように形成されたリブを含む、
請求項１３記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１５】
前記対向する部材が、共に留め合うように形成されている、
請求項１３記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１６】
本質安全である、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１７】
プロセス変量を検出し、検出されたプロセス変量の指示値を配線プロセス通信ループに載せて搬送するように形成された非ワイヤレス・フィールド装置、及び、
第一端、及び、第二端を有するハウジング、
前記第一端、及び、第二端の一方に取り付けられ、前記非ワイヤレス・フィールド装置に結合されたフィールド装置カップリング部、
前記ハウジング内に配置され、前記フィールド装置に接続するために前記フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されたアダプタ回路、
前記複数のワイヤと係合して前記ワイヤを固定位置に維持するワイヤ・リテーナ、
及び、
前記アダプタ回路、前記ワイヤ・リテーナ、及び、前記複数のワイヤ、を封止する封止材料、
を含むワイヤレス・プロセス通信アダプタ、
を含むワイヤレス・プロセス通信システム。
【請求項１】
第一端、及び、第二端を有するハウジング、
前記第一端、及び、第二端の一方に取り付けられたフィールド装置カップリング部、
前記ハウジング内に配置され、前記フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されたアダプタ回路、
前記複数のワイヤと係合して前記ワイヤを固定位置に維持するワイヤ・リテーナ、
及び、
前記アダプタ回路、前記ワイヤ・リテーナ、及び、前記複数のワイヤ、を封止する封止材料
を含むワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項２】
前記複数のワイヤの各々が、前記ワイヤ・リテーナによって保持された絶縁材が除去された部分を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項３】
前記絶縁材が除去された部分の各々が、錫めっきされている複数ストランドの撚り線を含む、
請求項２記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項４】
前記ワイヤ・リテーナが、ワイヤごとに少なくとも一つの肩部を含み、前記肩部が、ワイヤ絶縁材の表面と係合して前記ワイヤの軸方向への移動を制限する、
請求項２記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項５】
前記ワイヤ・リテーナが、ワイヤごとに一対の肩部を含む、
請求項４記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項６】
前記ワイヤ・リテーナが、各ワイヤの絶縁部分に干渉するように形成された少なくとも一つのリブを含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項７】
前記少なくとも一つのリブが、ワイヤごとに複数のリブを含む、
請求項６記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項８】
前記複数のワイヤが、四つのワイヤを含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項９】
前記複数のワイヤが、撚り線である、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１０】
前記複数のワイヤが、線号２２ゲージのワイヤである、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１１】
前記複数のワイヤが、はんだ接合部を介して前記アダプタ回路を支持する回路板に接続されている、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１２】
前記ワイヤ・リテーナが、スナップ嵌めを生じさせるようにワイヤごとに形成された溝を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１３】
前記ワイヤレスリテーナが、少なくとも一つのヒンジを介して、相互に接続する一対の対向する部材を含む、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１４】
前記対向する部材の少なくとも一つが、前記対向する部材どうしが係合したとき、ワイヤの絶縁部分に干渉するように形成されたリブを含む、
請求項１３記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１５】
前記対向する部材が、共に留め合うように形成されている、
請求項１３記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１６】
本質安全である、
請求項１記載のワイヤレス・プロセス通信アダプタ。
【請求項１７】
プロセス変量を検出し、検出されたプロセス変量の指示値を配線プロセス通信ループに載せて搬送するように形成された非ワイヤレス・フィールド装置、及び、
第一端、及び、第二端を有するハウジング、
前記第一端、及び、第二端の一方に取り付けられ、前記非ワイヤレス・フィールド装置に結合されたフィールド装置カップリング部、
前記ハウジング内に配置され、前記フィールド装置に接続するために前記フィールド装置カップリング部の中を通る複数のワイヤに結合されたアダプタ回路、
前記複数のワイヤと係合して前記ワイヤを固定位置に維持するワイヤ・リテーナ、
及び、
前記アダプタ回路、前記ワイヤ・リテーナ、及び、前記複数のワイヤ、を封止する封止材料、
を含むワイヤレス・プロセス通信アダプタ、
を含むワイヤレス・プロセス通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１３−５０４２５９（Ｐ２０１３−５０４２５９Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７９９４（Ｐ２０１２−５２７９９４）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４７４６３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８７６２
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
【出願人】（５９７１１５７２７）ローズマウント インコーポレイテッド (240)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４７４６３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８７６２
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
【出願人】（５９７１１５７２７）ローズマウント インコーポレイテッド (240)
【Ｆターム（参考）】
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