JP5340141B2 - プラスチック層内部に液晶ディスプレイが埋め込まれた装置筐体 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には工業用プロセストランスミッタに関する。特に、本発明は、プロセストランスミッタ上の映像表示に関する。

工業用プロセストランスミッタは、工業用プロセス装置、及び／又は導管に接続し、圧力、質量流速、体積流速、温度などのプロセスパラメータを測定するようになっている。しばしば、それらのトランスミッタは、４−２０ｍＡの範囲内で変化するエネルギー限界ループ電流を流す二線ループから電力を取り出している。

ある構成では、トランスミッタは複数のセンサまたはフィールドデバイスを用いて、主及び二次プロセス測定量を利用することが可能である。例えば、配管を流れる気体又は蒸気の質量流測定を計算するために、フローメータを体積流速を測定するために用いることができ、第二センサをライン圧力を測定するために用いることができる。

トランスミッタは、典型的にはプロセス変量の値に関連した信号を、制御室のような離れた場所に送信する。トランスミッタによっては、プロセス変量の値の読み出し又はその他の情報をトランスミッタ筐体のパネル上に表示もする。トランスミッタでの進歩は、トランスミッタ筐体中の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）上の、プロセス変量の実際の値のデジタル読み出しを含んでいた。

本発明はトランスミッタ回路を含む筐体を含むプロセストランスミッタを含んでいる。トランスミッタ回路は、ディスプレイ出力を供給するように構成されている。ＬＣＤディスプレイは、筐体内の透明又は半透明の高分子層に埋め込まれている。ＬＣＤディスプレイは、ディスプレイ出力に接続され、高分子層を介して情報を表示するように構成されている。

工業的プロセストランスミッタは、プロセス変量を測定し、たとえば、４−２０ｍＡ二線プロセス制御ループのような通信ネットワークと通信するための回路を含んでいる。トランスミッタ回路は、通常の動作のためには静止電流（典型的には４ｍＡより小さい）を必要とする。本発明の実施形態では、プロセス制御ループに接続するように構成されたトランスミッタ回路を使用する。トランスミッタ回路はまた、トランスミッタの筐体内に埋め込まれている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に接続されるディスプレイ出力を与えるように構成されている。

図１は、プロセス制御ループ１０６によってプロセス監視及び制御センタ１０４に接続されているトランスミッタ１０２を含む工業的プロセス監視及び制御システム１００を示している。一例では、プロセス制御ループは、４−２０ｍＡ電流を流し、トランスミッタ１０２を作動しそれ通信するために用いられる二線プロセス制御ループ１０６である。そのようなプロセス制御ループはハート（ＨＡＲＴ）又はファウンデーション（Foundation）フィールドバスプロトコルに従って動作し得る。

プロセス監視及び制御センタ１０４は、たとえば、ネットワークに接続され、工業的プロセスに接続されている一つ以上のフィールドデバイス又は／及びトランスミッタと通信するような、一つ以上の計算機システムを含む制御室であって良い。

図１に示したトランスミッタ１０２は、電力供給と共に信号の伝送のための二線プロセス制御ループ１０６を用いる二線、モジュラー差圧トランスミッタである。たとえば、二線プロセス制御ループは、４−２０ｍＡ信号法技術及び、ハート（ＨＡＲＴ）、フィールドバス、プロファイバス、及び他の通信プロトコルなどのデジタル通信技術を用いることが可能である。代わりに、プロセス制御ループは様々な無線技術を実装することも可能である。モジュラー差圧トランスミッタ１０２は、適切なプロセス監視及び制御デバイスの一例に過ぎず、本発明の使用及び機能の範囲のいかなる限界を示唆しようと意図したものではない。

トランスミッタ１０２は、エンドキャップ１３１のエンドパネル１３２内部に埋め込まれたＬＣＤ１３０を含むフューチャーモジュール１０８を含んでいる。エンドキャップ１３１は、フューチャーモジュール１０８の筐体１３３に、ネジ止め可能に（threadbaly）固定されている。

エンドパネル１３２は、好適には、埋め込まれたＬＣＤ１３０がパネル１３２越しに見ることができるように、透明若しくは半透明の高分子又はプラスチック材料で形成される。本明細書で用いられているように、透明とは、かなりの程度の散乱無しに光を透過し、その向こうに置かれている物体がはっきりと見えるような性質を含むことを意味する。本明細書で用いられているように、半透明とは、物体がはっきりと見ることができないように、光を透過及び拡散する性質を含むことを意味する。本明細書で用いられているように、プラスチックとは、高分子量の熱可塑性又は熱硬化性高分子であり、物体、フィルム又はフィラメントを作ることができる、有機、合成、又は処理された材料を意味する。本明細書で用いられているように、ポリマーは、重合によって形成される化学化合物又は化合物の混合物を意味する。

本例では、トランスミッタ１０２はまた、電子筐体１１０及びプロセスカップリング１１２を含んでいる。プロセスカップリング１１２は、すべて仮想線で示されている、フランジ１１６及びフランジアダプタユニオン１１８を有する配管１１４のような、工業的プロセスの配管又は導管に取り付けることが可能である。

電子筐体１１０は、（図６に示されている）トランスミッタ回路２０６を囲っている。筐体１１０はまた、バス接点１２２、共通接点１２４、及びロープ配線接点１２６、１２８を含む複数の接点を収納するコネクタ１２０を含んでいる。バス接点１２２及び共通接点１２４は、埋め込まれたＬＣＤ１３０に電力と信号を供給するディスプレイ出力回路などのフューチャーモジュール１０８内部の様々な負荷に、電子筐体１１０内部のトランスミッタ回路２０６を接続する。

埋め込まれたＬＣＤ１３０は、プロセス変量の値などの情報をフィールドのオペレータに表示するようになっている。測定され、埋め込まれたＬＣＤ１３０上に表示され得るプロセス変量の網羅的ではないリストには、温度、圧力、流速、及びレベルが含まれる。ＬＣＤ１３０はまた、トランスミッタ回路２０６内の計算回路で決定された二次プロセス変量の値を表示するが、その際、計算回路ではセンサからの信号を二次プロセス変量に相関させている。

プロセス変量の数値を表示することとは別に、埋め込まれたＬＣＤ１３０は、セットポイント、電流レベル、診断情報及び警告を表示することもできる。埋め込まれたＬＣＤ１３０はまた、例えば、プロセス変量の値がセットポイントより上か下か、若しくは警告がオフに設定されているか、を示す色を表示することによってプロセス情報を通知することも可能である。

図２を参照すれば、ＬＣＤ１３０は他の形態ではフューチャーモジュール１０８のサイドパネル１３３内部に埋め込まれており、この場合、少なくともサイドパネル１３３の外側層が透明若しくは半透明の高分子又はプラスチック材料から形成されている。しかしながら、ＬＣＤ１３０はトランスミッタ１００のどの可視表面内部に埋め込まれていてもよい。

図３を参照すれば、ＬＣＤ１３０は、透明又は半透明又は半透明の高分子材料から形成されているパネル１３２に埋め込まれている。電力はワイヤ２１６を介して（図６に示すように）トランスミッタ回路２０６から供給される。信号は、ワイヤ２１４を介して（図６に示すように）トランスミッタ回路２０６からＬＣＤ１３０に伝送され、ＬＣＤ１３０は所望のプロセス情報を通信する。ワイヤ２１４、２１６は、所望のプロセス情報を表示するために液晶材料の反対側に配置されたＬＣＤ１３０の電極に接続されている。ワイヤ２１４、２１６はまた、エンドキャップ１３１がネジ止め可能に筐体１３３に固定される際に、ワイヤ２１４、２１６の撚れが許容される長さである。

図４を参照すれば、ＬＣＤ１３０は内部金属層１３４を有するサイドパネル１３３の透明若しくは半透明の高分子又はプラスチック層１３２内部に埋め込むこともできる。金属層１３４は、透明又は半透明層１３２を支持するのが標準的であるが、層１３４は、層１３４が典型的には不透明であるときに、層１３２を支持する構造健全性を備える任意の材料によって構成され得る。電力及び信号は、所望のプロセス情報を通信するためにワイヤ２１４、２１６を介して埋め込まれたＬＣＤに送られる。

ＬＣＤ１３０は層１３２に埋め込まれているので、ＬＣＤ１３０は外部環境からシールされており、潜在的に可燃性環境で用いていても、火花が散ることはない。従って、埋め込まれたＬＣＤ１３０は、本質的に安全な方法で情報を表示し、埋め込まれたＬＣＤ１３０を含むプロセストランスミッタ１０は、潜在的に可燃性環境において使用することができる。

図５を参照すれば、ＬＣＤ１３０は、好適にはシート３１０から延びる複数のポスト３１２を有する高分子シート３１０を用いて構成される。ポスト３１２は、典型的には約１ミクロンの幅及び高さであり、幾つかのポスト３１２は典型的なピクセルの空間内に含めることができる。電極３１４は、高分子シート３１０に取り付けられ、１つのピクセルを活性化させる選択されたポスト３１２に電荷を供給するためにワイヤ２１４に接続されている。典型的にはポリカーボネートである透明なプラスチック又は高分子シート３１６は、電極３１４に取り付けられている。偏光板３１８は、透明なプラスチック又は高分子シート３１６に取り付けられている。

第二電極３２２がそれに取り付けられている第二の透明なプラスチックシート３２０は、第一シート３１０に隣接して配置されている。カラー表示をするために、第二電極３２２と透明な第二プラスチック又は高分子シート３２８の間に、赤、青及び緑の色フィルタ３２６がオプションとして配置されてもよい。しかしながら、グレースケール表示も本発明の範囲内にある。

液晶ディスプレイ３２４は、二つの高分子シート３１０、３２０の間に配置され、ＬＣＤ１３０を完成させている。プラスチックＬＣＤ１３０は、可撓性であり、典型的なＬＣＤより薄い。ＬＣＤの可撓性及び薄さゆえ、ＬＣＤ１３０は、平面若しくは形状に合った高分子又はプラスチック層１３２に容易に埋め込まれる。

信号及び電力がワイヤ２１４、２１６を介してポスト３１２に送られると、液晶材料３２４は分極し、濃淡又は色を帯びる。セルはディスプレイを画定するために配置されている。プラスチックＬＣＤ１３０は、www.theregister.co.uk/2004/10/19/plastic_lcdにおいて「プラスチックＬＣＤを実演するＨＰ研究室」、及びwww.newsciencists.com/article.ns?id=dn6557に「光沢雑誌のような色合いの新しいディスプレイ」とタイトルが付けられた論文に開示されており、これらは共にここに参照として組み込まれる。

図６は、工業用プロセス監視及び制御システム１００の一つの実施形態の簡略化されたブロックダイアグラムである。システム１００は、トランスミッタ１０２、及び二線プロセス制御ループ１０６に接続されているプロセス監視及び制御センタ１０４を含んでいる。

トランスミッタ１０２は、センサ及び付随するセンサ回路２０８にワイヤ２０９で接続されているトランスミッタ回路２０６を含んでいる。プロセスの値は、値を信号に変換し、トランスミッタ回路２０６に向けてワイヤ２０９を介して信号を送信するセンサ及び付随するセンサ回路２０８によって検知される変数である。

トランスミッタ回路２０６は、埋め込まれたＬＣＤ１３０に接続されるディスプレイ出力２１０を含んでいる。ディスプレイ出力２１０は、ワイヤ２１４を介して埋め込まれたＬＣＤに信号を、ワイヤ２１６を介して電力を供給し、埋め込まれたＬＣＤ１３０は、プロセス変量の値を与える。

好ましい実施形態を参照しつつ本発明について述べてきたが、当業者は本発明の意図及び目的を逸脱しない形態及び詳細の範囲で、変形が可能であることは理解できるであろう。

トランスミッタ筐体のエンドキャップのパネルに埋め込まれた液晶ディスプレイを含む本発明のプロセストランスミッタの概略図である。 トランスミッタ筐体の側方パネルに埋め込まれたＬＣＤを含む本発明のプロセストランスミッタの概略図である。 筐体中の高分子層内部の埋め込まれたＬＣＤの断面図である。 金属層によって支持される筐体中の高分子層内部の埋め込まれたＬＣＤの断面図である。 埋め込まれたＬＣＤの断面図である。 工業的プロセス監視及び制御システムの簡略化されたブロックダイアグラムである。

１００ 工業的プロセス監視及び制御システム
１０２ トランスミッタ
１０４ プロセス監視及び制御センタ
１０６ プロセス制御ループ
１０８ フューチャーモジュール
１１０ 電子筐体
１１２ プロセスカップリング
１１４ 配管
１１６ フランジ
１１８ フランジアダプタユニオン
１２０ コネクタ
１２２ バス接点
１２４ 共通接点
１２６、１２８ ロープ配線接点
１３０ ＬＣＤ
１３１ エンドキャップ
１３２ エンドパネル、（サイドパネルの）透明若しくは半透明の高分子又はプラスチック層
１３３ 筐体、サイドパネル
１３４ 内部金属層
２０６ トランスミッタ回路
２０８ センサ及び付随するセンサ回路
２０９、２１４、２１６ ワイヤ
２１０ ディスプレイ出力
３１０ 高分子シート（第一シート）
３１２ ポスト
３１４ 電極
３１６ 透明なプラスチック又は高分子シート
３１８ 偏光板
３２０ 透明な第二プラスチックシート
３２２ 第二電極
３２４ 液晶ディスプレイ
３２６ 色フィルタ
３２８ 透明な第二プラスチック又は高分子シート

Claims (11)

1. 外部表面を有する金属層を備えた筐体と、
   ディスプレイ出力を与えるように構成され、プロセス制御ループに接続するように構成された前記筐体中のトランスミッタ回路と、
   前記筐体の金属層の外部表面上に取り付けられた透明又は半透明の高分子層と、
   前記高分子層に埋め込まれて外部環境からシールされ、前記ディスプレイ出力に接続し、前記高分子層を介して情報を表示するように構成された、前記筐体の金属層の外部表面にわたる薄い可撓性のＬＣＤディスプレイと、
   を含むプロセストランスミッタ。
2. 前記ＬＣＤディスプレイは、前記トランスミッタ回路に接続され、前記情報としてのプロセス変量の値を表示する、請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
3. 前記高分子層は、前記筐体の外側層の一部を含む、請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
4. 前記高分子層は、前記筐体の金属層を覆う外壁を形成する、請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
5. さらに金属容器を含み、前記金属容器は前記高分子層を支持する、請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
6. 前記ＬＣＤディスプレイは、前記プロセス変量の数値を示す、請求項２に記載のプロセストランスミッタ。
7. 前記ＬＣＤディスプレイは、前記情報としてプロセス変量の値を色で示す、請求項１に記載のトランスミッタ。
8. 前記情報がプロセス変量であり、前記プロセス変量は温度、圧力、流速又はレベルを含む、請求項１に記載のプロセストランスミッタ。
9. それぞれ外部表面を有する金属層及び内部層を備え、前記金属層の外部表面の少なくとも一部に透明又は半透明の高分子層を担持する筐体と、
   前記内部層の他の外部表面上に形成された高分子材料からなるコーティングと、
   センサからの信号を受理し、ディスプレイ出力を供給するように構成され、プロセス制御ループに接続するように構成された、前記筐体中のトランスミッタ回路と、
   前記コーティングの内部に埋め込まれて外部環境からシールされ、前記ディスプレイ出力に接続可能であり、前記高分子層を介して情報を表示するように構成された、前記内部層の他の外部表面の少なくとも一部にわたる薄い可撓性のＬＣＤディスプレイと、
   を含む、前記センサからの信号を伝送するプロセストランスミッタ。
10. 前記ＬＣＤディスプレイは、前記情報として、前記センサによって測定されたプロセス変量の値を示す、請求項９に記載のプロセストランスミッタ。
11. 前記トランスミッタ回路は、前記センサからの信号に相関する二次プロセス変量の値を測定するために該センサからの信号を変換する計算機を含み、前記ＬＣＤディスプレイは前記二次プロセス変量を表示する、請求項１０に記載のプロセストランスミッタ。

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