JP2536791B2

JP2536791B2 - 電空変換器

Info

Publication number: JP2536791B2
Application number: JP2237129A
Authority: JP
Inventors: 俊一郎阿波; 善邦土岐; 秀栄木下
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPH04119202A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電空ポジショナ等に適用して好適な電空変
換器に関するものである。

［従来の技術］従来からバルブポジショナ等に用いられ電気信号を空
気圧信号に変換して出力するこの種の電空変換器として
は、一般に第７図および第８図に示すように構成された
ものが知られている。すなわち、第７図はバルブポジシ
ョナの動作原理を示すブロックず、１はCPU等を備えた
演算部、２は電空変換器、３は電空変換器２の出力（制
御量）を検出するフィードバックセンサである。

電空変換器２は、第８図に示すように平面視コ字状に
形成された永久磁石４と、永久磁石４の上下面両端部に
一端部を対向させてそれぞれ取り付けられたヨーク５
と、上下のヨーク５間に配設さえたコイル６と、ヨーク
５間に適宜な隙間を保って配設されることにより前記コ
イル６の中心を貫通し、その下端部が下側のヨーク５の
一方に支点ばね７によって揺動自在に支持された鉄片８
と、鉄片８の下端に設けられたカウンタウエイト９とで
構成され、鉄片８の上端部にはノズル10が近接対向して
配設されている。ノズル10には空気供給源より所定圧の
供給空気圧SUPが供給されている。

このような構成からなるバルブポジショナにおいて、
演算部１に入力信号I₀（４〜20mA）が入力されると、フ
ィードバックセンサ３からのフィードバック信号I₁と比
較してその偏差が零の場合は電空変換器２に対する補正
信号の送出は行われない。入力信号I₀が設定値に応じて
変化し、演算部１においてフィードバックセンサ３から
の電気信号I₁と偏差が生じると、それに応じた補正信号
を電空変換器２に出力する。この補正信号はコイル６に
入力されてその磁界の強さを変化させるため、鉄片８が
ノズル10方向もしくは反ノズル方向に揺動する。このた
め、ノズルギャップが変化し、ノズル10の背圧P_Nを変化
させる。ノズル背圧P_Nは、不図示のパイロットリレー等
によって増幅された後、調節弁の弁軸を駆動する操作器
に出力圧P_outとして供給され、これによって調節弁が開
閉制御される。また、出力圧P_outはフィードバックセン
サ３によって検出され、演算部１にフィードバック信号
として入力されるため、弁はI₀とI₁の偏差が零になると
ころで安定する。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このような従来の電空変換器２において
は、鉄片８の中央に揺動の支点をもってくると、ユニッ
トから鉄片８が大きくはみ出してしまうため、全体が大
きくなってしまう。そのため、一般に鉄片８を小さくし
てカウンタウエイト９を用いているが、このような構成
ではカウントウエイト９が別に必要となるため、それだ
け部品点数が増加するばかりか、完全にバランスをとる
ことが難しく、取付姿勢により出力が変動してしまうと
云う問題があった。また、振動が加わると、共振を起こ
し、支点（ばね７）が破損すると云った問題もあった。

さらにまた、第７図で２線式の場合には、4mA以下で
全電気回路および電空変換器２を駆動しなければならな
いが、電空変換器２を安全に駆動するためには極力発生
トルクを大きくする必要がある。発生トルクを大きくす
るためには、駆動する電流を増やすかまたはコイル６の
巻数を増やす必要がある。しかし、上述のように、電流
に制限があり、あまり増やすことができず、コイル６の
巻数を増やすと、全体形状が大きくなり、小型化の障害
となる上、コイル６のコストが高くなると云う問題があ
った。

したがって、本発明は上記したような従来の問題点を
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構成
が単純で取付姿勢の影響が少なく、耐振性に優れ、また
安価にして高トルクが得られるようにした電空変換器を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成するために、断面形状がＥ字
状に形成されることにより３つの脚部を有するヨーク
と、これらの脚部のうち中央の脚部の先端面に固定され
た永久磁石と、両側の脚部にそれぞれ固定され磁界の向
きが互いに反対向きになるように通電される一対のコイ
ルと、前記ヨークと略等しい長さであって長手方向中央
部が前記永久磁石に対向して支点を形成し、両端部が両
側の脚部の先端面に対向するように前記ヨークに揺動自
在に配設されたフラッパと、前記両側の脚部のいずれか
一方の先端面に前記フラッパに対向して設けられたノズ
ルと、前記フラッパのいずれか一方の端部側に設けられ
た雫調製機構とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、断面形状がＥ字状に形成されること
により３つの脚部を有するヨークと、これらの脚部のう
ち中央の脚部に固定されたコイルと、両側の脚部の先端
面に磁極を互いに反対向きして固定された一対の永久磁
石と、前記ヨークと略等しい長さであって長手方向中央
部が前記中央の脚部に対向して支点を形成し、両端部が
前記各永久磁石に対向するように前記ヨークに揺動自在
に配設されたフラッパと、前記両側の脚部のいずれか一
方の先端面に前記フラッパに対向して設けられたノズル
と、前記フラッパのいずれか一方の端部側に設けられた
零調整機構とを備えたことを特徴とする。

［作用］本発明において、フラッパは支点に関して対称な形状
となっているので、原理的に姿勢の影響を受けず、振動
が加わっても回転モーメントが発生しない。両側２つの
脚部にコイルを設けた場合、コイル巻数が増え、高トル
クを発生させる。

［実施例］以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る電空変換器の第１実施例を示す
断面図、第２図は平面図である。これらの図において、
電空変換器20は断面形状がＥ字状に形成されたヨーク21
を備えている。そのため、ヨーク21は３つの脚部21A、2
1B、21Cを有し、そのうち中央の脚部21Bにはコイル６が
嵌装され、両側の脚部21A、21Cの先端面には、環状の永
久磁石4A、4Bが互いに磁極を反対向きにして配設されて
いる。すなわち、永久磁石4Aは、Ｎ極を下に、Ｓ極を上
に向けて脚部21Aに密接固定され、永久磁石4Bは反対に
Ｎ極を上に、Ｓ極を下に向けて脚部21Cに密接固定され
る。

また、前記ヨーク21には、フラッパ22が前記脚部21B
の先端面と、永久磁石4A、4Bに対向するように配設され
ている。フラッパ22は、その長さがヨーク21と略等し
く、長手方向中央部が支点ばね７によって上下方向に揺
動自在に支持されている。支点ばね７は、その一端が前
記ヨーク21に取り付けられたブラケット23に固着され、
他端がフラッパ22の上面に止めねじ24によって固定され
ている。

前記脚部21Aの先端面にはさらにノズル10が配設され
ており、このノズル10はフラッパ22の一端部下面に近接
対向し、供給空気源から所定圧の空気圧SUPが絞り25を
介して供給されている。前記脚部21Aの内部には配管26
とノズル10を接続する空気通路27が形成されている。一
方、他方の脚部21Cの先端面にはストッパピン28がフラ
ッパ22の他端部下面に対向して設けられている。また、
フラッパ22の他端部には零調整機構を構成する零調用ね
じ29と、零調用ばね30が設けられている。零調用ねじ29
は、フラッパ22の他端部に設けたねじ孔31に螺入されて
いる。前記零調用ばね30は、その一端が前記ねじ29に連
結され、他端が前記ブラケット23の上面に固定されてお
り、ねじ29の締め付け操作によって下方に弾性変形され
ると、その反力が大きくなり、フラッパ22に反時計方向
回りの回転モーメントを与える。

第３図は電空変換器20の動作原理を示す図である。同
図において、34はフラッパ22の支点、実線による矢視線
35は永久磁石4A、4Bによる磁界の方向、点線による矢視
線36はコイル６による磁界の方向を示す。コイル６は電
流が流れると、左側の永久磁石4A側では永久磁石4Aによ
る磁界の方向と同方向の磁界が発生し、反対に右側の永
久磁石4B側では永久磁石4Bの磁界の強さを打ち消す向き
に磁界が発生する。このため、左側ではフラッパ22を引
き付ける力Ｆが強まり、右側では力が弱まるので、フラ
ッタ22には支点34を中心として供給電流に比例した反時
計方向回りの回転トルクが発生し、フラッパ22をノズル
10に近付ける。したがって、ノズルギャップが減少して
ノズル背圧PNが増大し、もって電流信号に比例した空気
圧信号を発生する。

かくして、このような構成からなる電空変換器20にあ
っては、フラッパ22の中央を支点34によって支持してい
るので、左右対称で原理的に取付姿勢の影響を受けず、
そのためカウンタウエイトを必要とせず、また振動が加
わっても回転モーメントが発生せず、耐振性を向上させ
ることができると云う利点を有する。

第４図および第５図は本発明の第２実施例を示す断面
図および平面図、第６図は動作原理を示す図である。本
実施例は中央の脚部21Bの先端面に永久磁石４を配設
し、左右両側の脚部21A、21Cにコイル6A、6Bをそれぞれ
嵌装した点が上記第１実施例と異なり、その他の構成は
同様であるため、同一符号を以て示し、その説明を省略
する。

このような構成においては、上記第１実施例による効
果に加えて、コイルを２つ使用しているので、形状をあ
まり大きくすることなく全体のコイル巻数を増やすこと
ができ、大きなトルクを得ることができると云う利点を
有する。

なお、本発明は上記実施例に特定されることなく種々
の変形、変更が可能で、例えば零調整機構の板ばね30を
コイルばねで構成したり、フラッパ22のノズル側端部に
設けてもよいことは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように本発明に係る電空変換器は、ヨー
クの断面形状をＥ字形として３つの脚部を設け、その脚
部にコイルと永久磁石を取付け、フラッパを脚部先端面
に対向させてその中央を支点で揺動自在に支持するよう
に構成したので、原理的にフラッパは取付姿勢の影響を
受けず、耐振性に優れ、またカウンタウエイトが不要で
部品点数を削減することができる。さらに、永久磁石を
中央の脚部に設け、両側の脚部にそれぞれコイルを設け
ると、コイルの数、換言すればコイルの巻数が増え、大
きなトルクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電空変換器の第１の実施例を示す
断面図、第２図は平面図、第３図は電空変換器の動作原
理を示す図、第４図および第５図は本発明の第２実施例
を示す断面図および平面図、第６図は動作原理を示す
図、第７図はバルブポジショナの動作原理図、第８図は
（ａ）、（ｂ）は電空変換器の従来例を示す断面図およ
び平面図である。４、4A、4B…永久磁石、５…ヨーク、６、6A、6B…コイ
ル、10…ノズル、20…電空変換器、21…ヨーク、21A、2
1B、21C…脚部、22…フラッパ、30…板ばね。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状がＥ字状に形成されることにより
３つの脚部を有するヨークと、これらの脚部のうち中央
の脚部の先端面に固定された永久磁石と、両側の脚部に
それぞれ固定され磁界の向きが互いに反対向きになるよ
うに通電される一対のコイルと、前記ヨークと略等しい
長さであって長手方向中央部が前記永久磁石に対向して
支点を形成し、両端部が両側の脚部の先端面に対向する
ように前記ヨークに揺動自在に配設されたフラッパと、
前記両側の脚部のいずれか一方の先端面に前記フラッパ
に対向して設けられたノズルと、前記フラッパのいずれ
か一方の端部側に設けられた零調整機構とを備えたこと
を特徴とする電空変換器。
【請求項２】断面形状がＥ字状に形成されることにより
３つの脚部を有するヨークと、これらの脚部のうち中央
の脚部に固定されたコイルと、両側の脚部の先端面に磁
極を互いに反対向きして固定された一対の永久磁石と、
前記ヨークと略等しい長さであって長手方向中央部が前
記中央の脚部に対向して支点を形成し、両端部が前記各
永久磁石に対向するように前記ヨークに揺動自在に配設
されたフラッパと、前記両側の脚部のいずれか一方の先
端面に前記フラッパに対向して設けられたノズルと、前
記フラッパのいずれか一方の端部側に設けられた零調整
機構とを備えたことを特徴とする電空変換器。