JP4340883B2 - 電空変換器あるいはバルブポジショナ - Google Patents
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Description
本発明は、安価で、メインテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナに関するものである。
電空変換器とは入力信号に対応して、空気圧力を制御し、空気圧を出力する機器である。
バルブポジショナとは入力信号に対応して，空気圧力を加減し，バルブの位置を制御する機器のことを言う。
電空変換器とは入力信号に対応して、空気圧力を制御し、空気圧を出力する機器である。
バルブポジショナとは入力信号に対応して，空気圧力を加減し，バルブの位置を制御する機器のことを言う。
電空変換器あるいはバルブポジショナに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
横河電機株式会社発行、Instruction Manual、番号：ＩＭ２１Ｂ３Ｄ１−０１「ＰＫ２００ 電空変換器［スタイル：Ｓ２］」、１９９６年２月、Ｐ７−１
図３は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図で電空変換器の例を示す。
図４は図３の具体例の要部構成説明図である。
図３において、
電子式調節計等から操作入力信号として、４〜２０ｍＡあるいは１０〜５０ｍＡの電流入力信号１が電空変換器に入力される。
図４は図３の具体例の要部構成説明図である。
図３において、
電子式調節計等から操作入力信号として、４〜２０ｍＡあるいは１０〜５０ｍＡの電流入力信号１が電空変換器に入力される。
この信号は、電気回路を経由してトルクモータ２に入力され、電流信号に比例したトルクが発生する。
入力信号が増加すると、ノズルフラッパ機構３を構成する、トルクモータ２の可動片の先端部分のフラッパがノズルをふさぐ方向に動作する。
入力信号が増加すると、ノズルフラッパ機構３を構成する、トルクモータ２の可動片の先端部分のフラッパがノズルをふさぐ方向に動作する。
ノズルがふさがれると、背圧が上昇し、コントロールリレー４内部の入力ダイアフラムを変位させる。
このため、コントロールリレー４の出力空気圧５が増加する方向に動作する。
この操作入力信号は、電空変換器の出力圧として出力されると共にフィードバック用の圧力センサ６に入力される。
このため、コントロールリレー４の出力空気圧５が増加する方向に動作する。
この操作入力信号は、電空変換器の出力圧として出力されると共にフィードバック用の圧力センサ６に入力される。
これは、圧力センサ６で電気信号に変換され電気回路にフィードバックされる。
ここで、操作入力信号と比較され、操作入力信号と平衡した出力空気圧５になるまで修正動作が行われる。
このように、操作信号である入力信号に比例した出力空気圧が得ることができる。
ここで、操作入力信号と比較され、操作入力信号と平衡した出力空気圧５になるまで修正動作が行われる。
このように、操作信号である入力信号に比例した出力空気圧が得ることができる。
ここで、圧力センサ６はゲージ圧を得るために、出力空気圧５と大気圧との差を得るために差圧型圧力センサが使用される。
図４において、１１は格納箱である。
格納箱１１は、内部は電気信号を受け取る端子箱１２と電気回路等が存在する本体箱１３に分けられ、両者はダイキャストの隔壁によって仕切られている。
格納箱１１は、内部は電気信号を受け取る端子箱１２と電気回路等が存在する本体箱１３に分けられ、両者はダイキャストの隔壁によって仕切られている。
本体箱１３には、電気回路１３１の他、電気信号を圧力信号に変換するＩ／Ｐ電空変換器１３２（図３のトルクモータ２に相当する）と、圧力を測定する圧力センサ６とが内蔵されている。
Ｉ／Ｐ電空変換器は電気信号を受け、電気信号に対応した圧力を出力するが、ノズル- フラッパ機構３を持つため，常に微量の空気を本体箱１３内に流す。
Ｉ／Ｐ電空変換器は電気信号を受け、電気信号に対応した圧力を出力するが、ノズル- フラッパ機構３を持つため，常に微量の空気を本体箱１３内に流す。
従って、本体箱１３内は大気圧と比較し、僅かに高い圧力を持つ。
一方、電空変換器の出力圧力は大気圧を基準にした圧力（ゲージ圧）を出力する必要がある。そのため、従来技術では本体箱１３内の圧力の影響を除去するために、高価な差圧型の圧力センサ６を使用し、大気圧と出力圧を測定していた。
一方、電空変換器の出力圧力は大気圧を基準にした圧力（ゲージ圧）を出力する必要がある。そのため、従来技術では本体箱１３内の圧力の影響を除去するために、高価な差圧型の圧力センサ６を使用し、大気圧と出力圧を測定していた。
差圧型圧力センサ６は、一般の汎用の（片側入力の）圧力センサと比較して、コスト高となる。
あるいは、センサやその周辺の構造設計が複雑になり、コストを上げる要因となる。
また、一般的に入手性も良くない。
格納箱内の圧力を把握することができないため、ノズルーフラッパ機構に異常があった場合の検出が困難である。
あるいは、センサやその周辺の構造設計が複雑になり、コストを上げる要因となる。
また、一般的に入手性も良くない。
格納箱内の圧力を把握することができないため、ノズルーフラッパ機構に異常があった場合の検出が困難である。
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、安価で、メインテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナを提供することを目的とする。
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の電空変換器あるいはバルブポジショナにおいては、
装置の出力圧と大気圧との差を測定する差圧測定手段を具備し、圧力センサが含まれる格納箱の空気圧力が大気圧と異なる電空変換器あるいはバルブポジショナにおいて、前記格納箱の空気圧力を基準にして出力圧を測定する第１の圧力センサと前記格納箱の空気圧力を基準にして大気圧を測定する第２の圧力センサと前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサとの測定信号の差を演算する演算手段とを有する差圧測定手段と、前記第２の圧力センサに実質的に接続され前記第１の圧力センサの出力信号を参照して前記格納箱内の部品の空気漏れを検知する第２の検知手段とを具備したことを特徴とする。
装置の出力圧と大気圧との差を測定する差圧測定手段を具備し、圧力センサが含まれる格納箱の空気圧力が大気圧と異なる電空変換器あるいはバルブポジショナにおいて、前記格納箱の空気圧力を基準にして出力圧を測定する第１の圧力センサと前記格納箱の空気圧力を基準にして大気圧を測定する第２の圧力センサと前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサとの測定信号の差を演算する演算手段とを有する差圧測定手段と、前記第２の圧力センサに実質的に接続され前記第１の圧力センサの出力信号を参照して前記格納箱内の部品の空気漏れを検知する第２の検知手段とを具備したことを特徴とする。
本発明の請求項２においては、請求項１記載の電空変換器あるいはバルブポジショナにおいて、
前記検知手段からの信号に基づき警報を発するアラーム手段を具備したことを特徴とする。
前記検知手段からの信号に基づき警報を発するアラーム手段を具備したことを特徴とする。
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
一般の汎用の圧力センサが使用出来るので、低コストの電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
圧力センサの変更の必要性が発生しても、一般の汎用の圧力センサが使用できるので、容易に代替センサに変更でき、メンテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
一般の汎用の圧力センサが使用出来るので、低コストの電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
圧力センサの変更の必要性が発生しても、一般の汎用の圧力センサが使用できるので、容易に代替センサに変更でき、メンテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
検知手段からの信号に基づき警報を発するアラーム手段が設けられたので、装置の故障を容易に知ることが出来る電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
検知手段からの信号に基づき警報を発するアラーム手段が設けられたので、装置の故障を容易に知ることが出来る電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
差圧測定手段３１は、本体箱１３の空気圧力を基準にして出力圧を測定する第１の圧力センサ３１１と、本体箱１３の空気圧力を基準にして大気圧を測定する第２の圧力センサ３１２と、第１の圧力センサ３１１と第２の圧力センサ３１２との測定信号の差を演算する演算手段３１３とを有する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
差圧測定手段３１は、本体箱１３の空気圧力を基準にして出力圧を測定する第１の圧力センサ３１１と、本体箱１３の空気圧力を基準にして大気圧を測定する第２の圧力センサ３１２と、第１の圧力センサ３１１と第２の圧力センサ３１２との測定信号の差を演算する演算手段３１３とを有する。
検知手段３２は、実質的に第２の圧力センサ３１２に接続され、本体箱１３内の部品の空気漏れを検知する。
アラーム手段３３は、検知手段３２からの信号に基づき警報を発する。
アラーム手段３３は、検知手段３２からの信号に基づき警報を発する。
なお、第２の圧力センサ３１２に実質的に接続され、第１の圧力センサ３１１の出力信号を参照して、格納箱内の部品の空気漏れを検知する第２の検知手段(図示せず）を設けるようにしても良い。
以上の構成において、両センサ３１１，３１２の測定圧は演算手段３１３に入力され、両者の圧力差を演算することで、正確な出力圧力と大気圧の差（ゲージ圧）を測定することが出来る。
この結果、
一般の汎用の圧力センサ３１１，３１２が使用出来るので、低コストの電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
圧力センサ３１１，３１２の変更の必要性が発生しても、一般の汎用の圧力センサ３１１，３１２が使用できるので、容易に代替センサに変更でき、メインテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
一般の汎用の圧力センサ３１１，３１２が使用出来るので、低コストの電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
圧力センサ３１１，３１２の変更の必要性が発生しても、一般の汎用の圧力センサ３１１，３１２が使用できるので、容易に代替センサに変更でき、メインテナンスが容易な電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
第２の圧力センサ３１２に接続され、本体箱１３内の部品の空気漏れを検知する検知手段３２が設けられたので、部品の空気漏れやＩ／Ｐモジュール１３２の破損・異常や、その他機器の破損・異常を容易に検知できる診断機能を追加することが出来、信頼性が高い電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
本体箱１３内の圧力は機器の出力等によって変化するため、本体箱１３内の圧力を把握するだけでは機器の異常を正しく判断することはできない。
したがって、出力圧測定用センサ３１１による測定出力圧と、大気圧測定用センサ３１２による機器内の圧力とを参照するようにすれば、機器内の異常状態を、より正確に検知することができる電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
したがって、出力圧測定用センサ３１１による測定出力圧と、大気圧測定用センサ３１２による機器内の圧力とを参照するようにすれば、機器内の異常状態を、より正確に検知することができる電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
検知手段３２からの信号に基づき、警報を発するアラーム手段３３が設けられたので、装置の故障を容易に知ることが出来る電空変換器あるいはバルブポジショナが得られる。
図２は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、バルブポジショナに適用した例である。
４１はバルブＡに取付けられた変位センサで、バルブＡの変位が変位センサ４１により電気回路１３１にフィードバックされる。
バルブポジショナの場合，圧力センサ３１１，３１２は直接バルブ位置の制御には使用しない場合がほとんどであるが，出力圧力を計測する診断に使用する。
本発明を利用することにより、より正確なゲージ圧が低コストで計測可能となる。
本実施例においては、バルブポジショナに適用した例である。
４１はバルブＡに取付けられた変位センサで、バルブＡの変位が変位センサ４１により電気回路１３１にフィードバックされる。
バルブポジショナの場合，圧力センサ３１１，３１２は直接バルブ位置の制御には使用しない場合がほとんどであるが，出力圧力を計測する診断に使用する。
本発明を利用することにより、より正確なゲージ圧が低コストで計測可能となる。
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
前述の実施例においては、２つの圧力センサ３１１，３１２の信号を，それぞれ演算部に入力しているが，予め、ＯＰアンプなどを使ったアナログ回路で、差を取ってから、演算部に入力しても良い。
また、前述の実施例においては、マイクロプロセッサを使ったデジタル圧力制御回路を想定しているが、入力信号は、アナログ４−２０ｍＡ信号あるいは、ファンデーシヨンフィールドバスをはじめとするデジタル信号でも良く、電気回路１３１は、デジタル圧力制御回路又はＯＰアンプなどを使ったアナログ制御回路でも実現可能であることは勿論である。
１ 電流入力信号
２ トルクモータ
３ ノズルフラッパ機構
４ コントロールリレー
５ 出力空気圧
６ 圧力センサ
１１ 格納箱
１２ 端子箱
１３ 本体箱
１３１ 電気回路
１３２ Ｉ／Ｐ電空変換器
３１ 差圧測定手段
３１１ 第１の圧力センサ
３１２ 第２の圧力センサ
３１３ 演算部
３２ 検知手段
３３ アラーム手段
４１ 変位センサ
２ トルクモータ
３ ノズルフラッパ機構
４ コントロールリレー
５ 出力空気圧
６ 圧力センサ
１１ 格納箱
１２ 端子箱
１３ 本体箱
１３１ 電気回路
１３２ Ｉ／Ｐ電空変換器
３１ 差圧測定手段
３１１ 第１の圧力センサ
３１２ 第２の圧力センサ
３１３ 演算部
３２ 検知手段
３３ アラーム手段
４１ 変位センサ
Claims (2)
- 装置の出力圧と大気圧との差を測定する差圧測定手段を具備し、
圧力センサが含まれる格納箱の空気圧力が大気圧と異なる電空変換器あるいはバルブポジショナにおいて、
前記格納箱の空気圧力を基準にして出力圧を測定する第１の圧力センサと
前記格納箱の空気圧力を基準にして大気圧を測定する第２の圧力センサと
前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサとの測定信号の差を演算する演算手段と を有する差圧測定手段と、
前記第２の圧力センサに実質的に接続され前記第１の圧力センサの出力信号を参照して前記格納箱内の部品の空気漏れを検知する第２の検知手段と
を具備したことを特徴とする電空変換器あるいはバルブポジショナ。 - 前記検知手段からの信号に基づき警報を発するアラーム手段
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電空変換器あるいはバルブポジショナ。
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| JP2004103071A JP4340883B2 (ja) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 電空変換器あるいはバルブポジショナ |
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| JP2004103071A JP4340883B2 (ja) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | 電空変換器あるいはバルブポジショナ |
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