JP2005233198A - ポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パイロット弁に混入したゴミを種類別に捕獲可能であるとともにこの捕獲したゴミをパイロット弁の内部に残すこと無く取り出すことを可能とする。
【解決手段】 給気圧力室(22a)側の管路(35a)に連通する導入孔(4201)を有する中空の外側ホルダー(42)と、該外側ホルダー(42)内に、前記外側ホルダー(42)の内周との間にわずかに空隙を残しつつ挿装された中空の第1フィルター(44)と、該フィルター(44)の反外側ホルダー(42)側端部に配設した第2フィルター(45)と、前記外側ホルダー(42)に連結された、ノズル背圧室(28)側の管路(35b)に連通する導入孔(4301)を有するとともに、該導入孔(4301)に連通した絞り孔(4601)を有する固定絞り(46)が内部に挿装された内側ホルダー(43)と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、ポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置に係り、より詳しくは、パイロット弁内に混入したゴミを種類別に捕獲可能であるとともに、この捕獲したゴミをパイロット弁の内部に残すこと無く取り除くことを可能としたポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置に関する。
従来から、バルブ駆動制御、プロセスオートメーション、その他一般産業用機器の駆動制御に際してポジショナーが用いられており、このポジショナーを調整弁に取り付けることにより、弁の駆動制御を可能としている。
ここで、この従来から用いられているポジショナー装置について図面を参照して説明すると、図5は従来から用いられている電空式の複動型ポジショナー装置の一例の構成を示す図であり、図において2点鎖線で示した部分がポジショナー1である。また、61は駆動部であり、この駆動部61は、シリンダー66を備えるとともに、シリンダー66内にはピストン63が移動自在に挿入され、ピストン63には、先端部がシリンダー66の外部に延長されたステム64が連結され、このステム64にバルブが連結される。
そして、ポジショナー1は、ピストン63により前記シリンダー66内に形成した一次側駆動部圧力室62aと二次側駆動部圧力室62b内のエアー圧力を調整することでステム64を可動させるとともに、このステム64の動きを制御することにより、ステム64に連結されたバルブの駆動制御を行う作用を有し、具体的には、駆動部61にエアーを供給するためのパイロット弁21と、このパイロット弁21を作動させるための入力部2と、前記ステム64の動きを制御するための駆動制御機構51から構成されている。
即ち、入力部2のコイル4に信号電流が印加されると、ヨーク5を流れる磁力によって、アーマチュア8が、支点板バネ9を中心に、フラッパー10がノズル11の先端部の閉塞を解除する方向、図における矢印A方向に動く。そして、アーマチュア8の動きによってフラッパー10はノズル11の先端から引き離され、これによりノズル11よりエアーが放出されるとともに、ノズル11が連結された、パイロット弁21におけるノズル背圧室28の圧力が低下し、パイロット弁21において、ノズル背圧室28と供給空気圧力室29とのエアー圧力のバランスがくずれる。
そしてそれにより、ノズル背圧室28と供給空気圧力室29とを仕切っているダイヤフラム30がノズル背圧室28側に移動するとともに、このダイヤフラム30に支持されているスプール31は給気圧力室の一方22a側に移動する。
そうすると、スプール31は、その移動に伴って弁体の一方27aを押し上げて、それにともなって、給気弁座の一方26aが開口になるとともにスプール31の排気路3101における一方の開口(図5における上側)が閉止され、排気路3101の他方(図5における下側)は開口となる。そして、エアー供給管33を介して給気圧力室の一方22aに供給された供給エアーは、出力圧力室の一方23a、導通管の一方34aを通って駆動部圧力室の一方62aへ供給されるとともに、駆動部圧力室の他方22b内のエアーは導通管の他方32b、出力圧力室の他方23bおよびスプール31の排気路3101を介して、排気口3102より、大気に連通した大気室32内に排出される。そしてこれにより、ステム64を駆動部61の外側に押し出して、即ちステム64は矢印B方向に動き、ステム64の先端に連結されるバルブを駆動させることができる。
次に、ステム64の移動に伴って、フィードバックレバー52,53を介してカム54が時計回り方向(矢印C方向)へ回転するとともに、このカム54の回転によって、レンジ調整アーム55は、支点を中心として反時計回り方向(矢印D方向)へ回転する。そして、レンジ調整アーム55が反時計回り方向へ回転することによって、ゼロ調整アーム57が、支点を中心として時計回りに回転し(矢印E方向)、これにより、フィードバックスプリング59が上に引き上げられるとともに(矢印F方向)、フラッパーアーム12を上に引き上げ、フィードバックスプリング59の張力とコイル4の吸引力が平衡した時点で、フラッパー10がノズル11の先端部を閉塞するように近づいていく。
そうすると、ノズル11より放出されるエアーが減少するとともにノズル背圧室28の圧力が上がり、ノズル背圧室28と供給空気圧力室29とのエアー圧力のバランスが初期の状態に近づき、これによりノズル背圧室28と供給空気圧力室29とを仕切っているダイヤフラム30が供給空気圧力室29側に移動するとともに、このダイヤフラム30に支持されているスプール31が初期の位置に近づいていく。そしてそれにより、給気圧力室の一方23aにおいては、給気弁2701aが給気弁座26aを閉止する方向に動き、給気圧力室の他方22b側においては、スプール31の排気路3101の開口が閉止していく。
そしてこれにより、駆動部圧力室の一方62aへ供給されるエアー量が減少していくとともに、駆動部圧力室の他方62b内から排出されるエアー量も減少していきステム64の移動が停止していく。即ち、ステム64は、フィードバックスプリング59の張力とコイル4の吸引力が平衡するまで動き、これにより入力信号電流に比例したステム64の変化が得られる。
なお、図5に示すポジショナーは従来から用いられている一般的な構成であるために、その構成等の詳細な説明は省略する。
ところで、前述したように、ポジショナー1では、給気圧力室22aとノズル背圧室28とを連通してノズル背圧室28内にエアーを供給するとともに、ノズル背圧室28内のエアーを入力部2のノズル11より放出することでノズル背圧室28の圧力を低下させ、これによりノズル背圧室28と供給空気圧力室29とのエアー圧力のバランスを変化させてスプール31を移動させるが、このとき、ノズル背圧室28と給気圧力室の一方22aとの間に固定絞り装置71を介在させ、これによりノズル背圧室28へ供給するエアー量を絞っている。
そして、従来の固定絞り装置71では、ノズル背圧室28に供給するエアー量を絞るための固定絞り74と、この固定絞り74を通過するエアーに混入するゴムを捕獲するための、金網、焼結フィルター等のフィルター73とを有し、フィルター73によりゴミの捕獲を行いつつ、固定絞り74によりエアー量を絞っていた(なお、図5において75はシール用のOリングである。)。
しかしながら、従来の固定絞り装置71では、すべてのゴミをフィルター73で捕獲する構造としていたために、大きなゴミ、粘性のある異物、カーボン状の微細なゴミが混濁した状態となり、フィルター73がすぐに目詰まりをしまうという問題点があった。
また、従来の固定絞り装置71では、パイロット弁21の外部側にホルダー72が挿装されているとともに、フィルター73、固定絞り74を別々にパイロット弁に装架していたために、固定絞り74、フィルター73を取り出すことが容易で無いとともに、これらを取り外す際に、フィルターで捕獲したゴミがパイロット弁の内部に残ってしまい回収することができず、そのために、ゴミの回収を行う場合にはパイロット弁21自体を交換しなければならなかった。
そしてこのとき、パイロット弁21自体を交換して対応するために、フィルターで捕獲したゴミの種類を確認することができず、従って、有効なゴミの除去策を採ることができないとともに、その一方で、ポジショナーで制御するバルブの中には、簡単に停止することができないプラントに用いているものもあるために、ゴミの問題は重大な問題となっていた。
また、例えばゴミ焼却プラントでは、周辺の環境が悪くコンプレッサー内にゴミが混入していることが多く、この場合には、パイロット弁を交換した場合でもエアー供給路がかなり汚染されている場合が多いので、交換したパイロット弁の寿命は新品よりも短命になることが多いが、従来のパイロット弁ではフィルターで捕獲したゴミの種類を容易に確認することができないために、このような問題を解決することができなかった。
そこで、本発明は、パイロット弁に混入したゴミを種類別に捕獲可能であるとともに、この捕獲したゴミをパイロット弁の内部に残すこと無く取り出すことを可能としたポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置を提供することを課題としている。
本発明のポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置(以下単に「固定絞り装置」という。)は、ポジショナーのパイロット弁において、給気圧力室とノズル背圧室を連通する管路の任意の箇所に装架される固定絞り装置であって、給気圧力室側の管路に連通する導入孔を有する中空の外側ホルダーと、該外側ホルダー内に、前記外側ホルダーの内周との間にわずかに空隙を残しつつ挿装された中空の第1フィルターと、該第1フィルターの反外側ホルダー側端部に配設した、メッシュ状の金網または焼結合金により形成した第2フィルターと、前記外側ホルダーに連結された、ノズル背圧室側の管路に連通する導入孔を有するとともに、該導入孔に連通した絞り孔を有する固定絞りが内部に挿装された内側ホルダーと、を備えたことを特徴としている。
また、本発明の固定絞り装置は、少なくとも前記内側ホルダーの外径寸法を、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側をわずかに中心側に傾斜させたテーパー状に形成し、これにより、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分に嵌入可能としたことを特徴としている。
更に、本発明の固定絞り装置は、前記第1フィルターにおける前記外側ホルダー側の端部に、長手方向に向いた複数本の捕獲手段を備えたことを特徴としている。
更にまた、本発明の固定絞り装置は、前記第1フィルターの内部に、放射状の捕獲手段を備えた略筒状の内部フィルターを挿架したことを特徴としている。
本発明の固定絞り装置では、まず、第1フィルターの外側ホルダー側に形成した捕獲手段により大きめのゴミを捕獲し、次に、第1フィルター内部に装架した内部フィルターによりグリース状の粘性物質を捕獲し、更に、第1フィルターの反外側ホルダー側端部に配設した第2フィルターにより、カーボン状の細かいゴミを捕獲することができ、効率よくゴミを捕獲することができるので、フィルターが目詰まりを起こすまでの期間を延ばすことが可能となり、メンテナンスが容易となった。
また、本発明の固定絞り装置では、外側ホルダーと内側ホルダーとを連結して一体化するとともに、この一体化した中に、フィルター及び固定絞りを挿装したために、固定絞り装置を取り出すことによりフィルターで捕獲したゴミをすべて取り出すことができ、それによりゴミの種類等を把握することができ、ゴミによる事故の未然防止等が可能となった。
更に、本発明の固定絞り装置では、固定絞り装置を構成する外側ホルダー、第1フィルター、第2フィルター及び固定絞りは分離可能であるために、汚れ具合によってそれぞれの分割交換が可能である。
更にまた、本発明の固定絞り装置において、内側ホルダーの外径寸法を、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側をわずかに中心側に傾斜させたテーパー状に形成して、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分に嵌入可能にしたため、固定絞り装置をパイロット弁から取り外す際に、内側ホルダーによってポジショナー内部のゴミを掻き落としながら外部に押し出すことができ、汚染ゴミをパイロット弁の内部に残さないようにすることが可能である。
本発明の本発明の固定絞り装置では、給気圧力室側の管路に連通する導入孔を有する中空の外側ホルダーの内部に、外側ホルダーの内周との間にわずかに空隙を残しつつ、中空の第1フィルターが挿装されている。
そして、第1フィルターは、外側ホルダー側の端部に、長手方向に向いた複数本の捕獲手段を備えているとともに、その内部に、放射状の捕獲手段を備えた略筒状の内部フィルターが装架され、反外側ホルダー側端部には、メッシュ状の金網又は焼結合金等により形成した第2フィルターが配設されている。
また、前記外側ホルダーには内側ホルダーが連結されており、この内側ホルダーは、ノズル背圧室側の管路に連通する導入孔を有するとともに、その内部には、導入孔に連通した絞り孔を有する固定絞りが内部に挿装されている。
そして、内側ホルダーの外径寸法を、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側をわずかに中心側に傾斜させたテーパー状に形成し、これにより、パイロット弁における前記固定絞り装置が装架される部分に嵌入可能としている。
本発明の固定絞り装置の実施例について説明すると、図1は、本実施例の固定絞り装置の構造を説明するための断面図であり、また図3は本実施例の固定絞り装置の分解図であり、図1において41が本実施例の固定絞り装置である。
そして、本実施例の固定絞り装置41は、外側ホルダー42とこの外側ホルダー42に連結される内側ホルダー43により筐体が形成され、パイロット弁の給気圧力室22aとノズル背圧室28を連通する管路35の任意の箇所に介在される。
そして、外側ホルダー42は、中空状であるとともに内側ホルダー43との連結側を開口としており、更に、その側壁の任意の箇所には、内部に連通した導入孔4201を有し、この導入孔4201は、給気圧力室22a側に連通した管路35aが連通される。
次に、前記外側ホルダー42の内部には第1フィルター44が装架されており、この第1フィルターにより大きめのゴミ、及びグリース状の粘性のゴミを捕獲可能としている。
即ち、図3において44が第1フィルターであり、本実施例において前記第1フィルター44は、中空の略筒形状としており、その外径寸法は、これを前記外側ホルダー42内に装架した際に、前記外側ホルダー42の内周との間にわずかに空隙を残すことが可能な寸法としている。
また、第1フィルター44は、図3からも明らかなように、前記外側ホルダー42側の端部には、外側ホルダー42側に向けて延出させた複数本の捕獲手段4401を備えており、反外側ホルダー42側の端部には、メッシュ状の金網、または焼結合金等により形成した第2フィルター45が配設されている。
更に、本実施例における前記第1フィルター44は、その内部に内部フィルター4402が装架されている。即ち、図4は前記第1フィルター44の底面図であり、本実施例における前記内部フィルター4402は、略筒状としており、放射状の捕捉手段4403により第1フィルター44の内壁に連結されている。
次に、前記内側ホルダー43について説明すると、本実施例において内側ホルダー43は、前記外側ホルダー42に連結可能なキャップ状としており、先端部には、ノズル背圧室28に連通した管路35bが連通される導入孔4301が形成され、この導入孔4301は内側ホルダー43の内部に連通している。
ここで、前記内側ホルダー43の外径寸法を、パイロット弁21における前記固定絞り装置41が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側を、中心側に傾斜するようにわずかにテーパー状に形成し、これにより、パイロット弁21における前記固定絞り装置41が装架される部分に嵌入可能にするとよい。そうすると、本実施例の固定絞り装置1をパイロット弁21から取り外す際に、内側ホルダー43によってパイロット弁21内部のゴミを掻き落としながら外部に押し出すことができるために、汚染ゴミをパイロット弁21の内部に残さないようにすることが可能となる。
次に、前記内側ホルダー43の内部には、前記内側ホルダー43の導入孔4301と連通する絞り孔4601が貫通された固定絞り46が挿装され、これにより、ノズル背圧室28へ供給されるエアー量を絞ることを可能としている。
なお、本実施例において前記固定絞り46は、全体を扁平な円柱形状とし、前記絞り孔4601は0.2〜0.4mm径としており、また、ジルコニアを素材としたセラミック製とし、これにより静電気を除去可能としている。また、図1において47はシール用のOリングである。
次に、このように構成される本実施例の固定絞り装置41の作用について説明すると、図2は、本実施例の固定絞り装置41を装備したパイロット弁21であり、図2において、エアー供給管33を介して給気圧力室の一方22aにエアーが供給されると、このエアーは、給気圧力室22a側の管路35aを介して固定絞り装置41に供給され、その後、ノズル背圧室28側の管路35bを通ってノズル背圧室28内に供給される。
即ち、管路35aよりのエアーはまず、外側ホルダー42に形成された導入孔4201から固定絞り装置41内に供給された後に、図1において点線で示すように、第1フィルター44と外側ホルダー42の内周間の空隙を通って第1フィルター44における外側ホルダー側端部に導入されつつ、第1フィルター44内を通って第2フィルター45を通過する。そして、その後、固定絞り46の絞り孔4601及び内側ホルダー43の導入孔4301を通過して、ノズル背圧室28側の管路35bを通ってノズル背圧室28内に供給される。
そして、その過程において、エアー供給管33から供給されたエアー内にゴミが混入していた場合、まず、大きめのゴミは、第1フィルター44における外側ホルダー42側の端部に形成した捕獲手段4401を通過する際に捕獲手段4401により捕獲される。
また、グリース状の粘性物質は、第1フィルター44内に装架した内部フィルター4402を通過する際に、内部フィルター4402及び内部フィルター4402と外側ホルダー42を連結している捕獲手段4403により捕獲され、更に、カーボン状の微細なゴミは、第2フィルター45を通過する際に、メッシュ状の金網または焼結合金等により形成した第2フィルターにより捕獲される。
従って、本実施例の固定絞り装置41では、第1フィルター44における捕獲手段4401、内部フィルター4402、及び第2フィルター45によってそれぞれ、種類の異なるゴミを捕獲可能であり、そのために、効率よくゴミを捕獲することができ、フィルターが目詰まりを遅くまでの期間を延ばすことが可能となり、ポジショナーのメンテナンスが容易となった。
また、本発明の固定絞り装置41では、外側ホルダー42とこの外側ホルダー42に連結される内側ホルダー43により固定絞り装置の筐体を形成するとともに、この筐体内に前記第1フィルター44、第2フィルター45を内蔵したために、固定絞り装置41を取り出すことによりフィルターで捕獲したゴミをすべて取り出すことができ、それによりゴミの種類等を把握することができ、ゴミによる事故の未然防止等が可能となった。
更に、本発明の固定絞り装置41では、固定絞り装置41を構成する外側ホルダー、第1フィルター44、第2フィルター45及び固定絞り46は分離可能であるために、汚れ具合によって分割交換が可能である。
更にまた、内側ホルダー43の外径寸法を、パイロット弁21における前記固定絞り装置41が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側をわずかに中心側に傾斜させたテーパー状に形成して、これによりパイロット弁21における前記固定絞り装置が装架される部分に嵌入可能とすることにより、固定絞り装置41をパイロット弁21から取り外す際に、内側ホルダー43によってポジショナー21の内部のゴミを掻き落としながら外部に押し出すことができるために、汚染ゴミをパイロット弁21の内部に残さないようにすることが可能である。
なお、図2において、パイロット弁21の作用は前述した従来のポジショナーのパイロット弁と同様であるために、その説明は省略した。
本発明の固定絞り装置は、ポジショナーのパイロット弁における給気圧力室とノズル背圧室を連通する管路に介在され、ノズル背圧室に供給されるエアーに混入したゴミを種類別に除去可能としたものであり、複動型、単動型のいずれのポジショナーにも適用可能であり、更に、電空式ポジショナーのみならず、空空式ポジショナーにも適用可能である。
本発明の固定絞り装置の実施例を説明するための断面図である。 本発明の固定絞り装置の実施例を挿装したパイロット弁の構成を示す図である。 本発明の固定絞り装置の実施例を説明するための分解図である。 本発明の固定絞り装置の実施例における内部フィルターを説明するための図である。 従来の固定絞り装置を説明するための図である。
符号の説明
1 ポジショナー
2 入力部
4 コイル
5 ヨーク
8 アーマチュア
9 支点板バネ
10 フラッパー
11 ノズル
12 フラッパーアーム
13 ノズル背圧導入管
14 スタビライザースプリング
15 アーム
21 パイロット弁
22a、22b 給気圧力室
23a、23b 出力圧力室
24a、24b 給気口
25a、25b 出力口
26a、26b 給気弁座
27a、27b 弁体
2701a、2701b 給気弁
2702a、2702b 排気弁
28 ノズル背圧室
29 供給空気圧力室
30 ダイヤフラム
31 スプール
32 大気室
33 エアー供給管
34a、34b 導通管
35a、35b 管路
41 固定絞り装置
42 外側ホルダー
4201 導入孔
43 内側ホルダー
4301 導入孔
44 第1フィルター
4401 捕獲手段
4402 内部フィルター
4403 捕獲手段
45 第2フィルター
46 固定絞り
4601 絞り孔
47 Oリング
51 駆動制御機構
52、53 フィードバックレバー
54 カム
55 レンジ調整アーム
56 ベアリング軸
57 ゼロ調整アーム
58 ゼロ調整ネジ
59 フィードバックスプリング
61 駆動部
62a、62b 駆動部圧力室
63 ピストン
64 ステム

Claims (5)

  1. ポジショナーのパイロット弁において、給気圧力室(22a)とノズル背圧室(28)を連通する管路(35)の任意の箇所に装架される固定絞り装置(41)であって、
    給気圧力室(22a)側の管路(35a)に連通する導入孔(4201)を有する中空の外側ホルダー(42)と、
    該外側ホルダー(42)内に、前記外側ホルダー(42)の内周との間にわずかに空隙を残しつつ挿装された中空の第1フィルター(44)と、
    該第1フィルター(44)の反外側ホルダー(42)側端部に配設した第2フィルター(45)と、
    前記外側ホルダー(42)に連結された、ノズル背圧室(28)側の管路(35b)に連通する導入孔(4301)を有するとともに、前記導入孔(4301)に連通した絞り孔(4601)を有する固定絞り(46)が内部に挿装された内側ホルダー(43)と、を備えたことを特徴とするポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置。
  2. 少なくとも前記内側ホルダー(43)の外径寸法を、パイロット弁(21)における前記固定絞り装置(41)が装架される部分の内径よりもわずかに大きめの寸法に形成するとともに、先端側をわずかに中心側に傾斜させたテーパー状に形成し、これにより、パイロット弁(21)における前記固定絞り装置(41)が装架される部分に嵌入可能としたことを特徴とする請求項1に記載のポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置。
  3. 前記第1フィルター(44)は、前記外側ホルダー(42)側端部に、長手方向に向いた複数本の捕獲手段(4401)を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置。
  4. 前記第1フィルター(44)は、その内部に、放射状の捕獲手段(4403)を備えた略筒状の内部フィルター(4402)が装架されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置。
  5. 前記第2フィルター(45)を、メッシュ状の金網、又は焼結合金等により形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載のポジショナーのパイロット弁に用いる固定絞り装置。
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