JP5303303B2

JP5303303B2 - 流路切替スイッチおよびポジショナ

Info

Publication number: JP5303303B2
Application number: JP2009031196A
Authority: JP
Inventors: 洋輔稲垣
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010185540A

Description

この発明は、弁体を弁座に着座させた状態と弁座から離間させた状態とで筐体の外部からの供給空気の流路を切り替える流路切替スイッチおよびこの流路切替スイッチを用いたポジショナに関するものである。

従来より、空気作動型の調節弁を開閉制御するために、ポジショナが広く使用されている。この種のポジショナは、入力信号（変位信号）を電空変換器によってフラッパの揺動変位に変換し、これをノズル・フラッパ機構によって空気圧信号（ノズル背圧）に変換して増幅した後、調節弁の駆動装置に駆動圧力として供給し、調節弁を駆動制御するように構成されている。

図１６はこのようなポジショナの従来例を示すブロック図である（例えば、特許文献１，２参照）。同図において、１は調節弁、２はポジショナである。ポジショナ２は、上位のコントローラ３から電気信号で送られてくる入力信号を空気圧信号（ノズル背圧）ＰＮに変換する電気／空気変換部（電空変換器）４、ノズル背圧ＰＮを増幅して空気圧信号ＰOとして調節弁１の駆動装置６に出力するパイロットリレー５、調節弁１の動作モードをオート（自動）とマニュアル（手動）に切り替える流路切替スイッチ（動作モード切替スイッチ）７等を備えている。なお、図１６中、ＰＳは空気供給源、２８は減圧弁である。

図１７は流路切替スイッチ７の断面図である。この流路切替スイッチ７は、電空変換器４等を収納するハウジング（筐体）８の肉厚内に形成されたスイッチ収容部９内にＯリングＯ１を介してねじ込まれる弁体７ａを備えている。この弁体７ａには、その先端にテーパ状の着座面１１が形成されている。

また、ハウジング８の内部には、空気通路１６を形成する３つの通路、すなわち空気供給通路１２、ノズル通路１４および背圧通路１５が形成されている。空気供給通路１２は、一端がパイロットリレー５を介して空気供給源ＰＳに接続され、他端がスイッチ収容部９に連通している。ノズル通路１４は、一端がノズルフラッパ機構のノズル１３に接続され、他端がスイッチ収容部９に連通している。背圧通路１５は、一端がパイロットリレー５の背圧室に接続され、他端が空気供給通路１２に連通している。スイッチ収容部９と空気供給通路１２との接続部には、着座部（弁座）１７が弁体７ａの着座面１１に対応して設けられている。なお、１８は流量を制限する固定絞りである。

〔オートモード〕
このような流路切替スイッチ７を備えたポジショナ２において、調節弁１を自動制御する際には、流路切替スイッチ７をオートモードに切り替える。図１７は流路切替スイッチ７をオートモードに切り替えた状態を示している。この場合、弁体７ａは着座面１１と着座部１７が離間した弁開状態に保持され、ノズル通路１４と背圧通路１５とが共に空気供給通路１２に連通した状態とされる。

したがって、空気供給源ＰＳからの供給空気圧Ｐ_SUPは、ノズル通路１４を通ってノズル１３に供給され、そのノズル背圧ＰＮが背圧通路１５を通ってパイロットリレー５の背圧室に供給され、このノズル背圧ＰＮをパイロットリレー５によって増幅し、空気圧信号ＰO として出力することによって、調節弁１が自動制御される。

〔マニュアルモード〕
一方、メンテナンスや零調整等のために調節弁１をマニュアルモードに切り替える場合は、弁体７ａを回転させることによって図示左方向へ移動（前進）させ、弁体７ａの着座面１１を着座部１７に当接させて弁閉状態とする（図１８）。これにより、ノズル通路１４と空気供給通路１２との連通が遮断され、背圧通路１５と空気供給通路１２のみが連通状態となり、減圧弁２８を操作して供給空気圧Ｐ_SUPを変更することによって、調節弁１の開度を手動で調節することが可能となる。

特開平９−７９４１７号公報実開昭６３−３０６０３号公報

しかしながら、上述したポジショナにおいて、空気供給源ＰＳからの供給空気圧Ｐ_SUPは、ノズル通路１４を通ってノズル１３に供給されるが、空気供給源ＰＳから送られてくる供給空気にはゴミや油分などが混入する場合が多く、これを放置すると、これらがノズル１３の吹出口やノズル１３の吹出口に対向するフラッパ面に付着して、ノズル１３とフラッパの隙間を変動させ、調節弁１の正確な開度制御を妨げることになる。また、空気供給源ＰＳから送られてくる供給空気に混入するゴミや油分などが背圧通路１５を通ってパイロットリレー５の背圧室に入り、調節弁１の正確な開度制御を妨げることになる。

そこで、その対策として、ゴミや油分などの異物を吸着除去するためのフィルタをノズル通路１４や背圧通路１５の途中に設置することが行われてきたが、このノズル通路１４や背圧通路１５の途中に設置されたフィルタを交換するためには、防爆構造のハウジング８の内部を専用の工具を用いて開かなければならず、また、新しいフィルタに交換後、ハウジング８の内部を専用の工具を用いて閉じなければならず、フィルタの交換の作業が煩わしいという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ノズル通路や背圧通路へのゴミや油分などの異物を除去するフィルタの交換を簡単に行うことが可能な流路切替スイッチおよびポジショナを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、筐体の肉厚内に形成されたスイッチ収容部に筐体の外部から進退操作可能に収容される弁体を備え、この弁体を弁座に着座させた状態と弁座から離間させた状態とでノズル通路および背圧通路に連通する通路への供給空気の流路を切り替える流路切替スイッチにおいて、弁体の中央部に設けられた筐体の外部からの供給空気の流入口と、弁体の先端部に設けられた筐体の外部からの供給空気の流出口と、流入口と流出口とを連通する弁体に設けられた連通路と、流入口を覆うようにして弁体の中央部に装着された連通路を通過する供給空気に混入する異物を除去するフィルタと、弁体の先端部の外周面とスイッチ収容部の内壁面との間に装着された第１および第２のＯリングとを備え、流出口は、ノズル通路および背圧通路に連通する通路に開口する第１の流出口と、スイッチ収容部内の第１および第２のＯリングとで仕切られる空間に開口する第２の流出口とを備え、第１の流出口には固定絞りが設けられ、弁体を弁座に着座させた状態では、流入口より流入した筐体の外部からの供給空気が連通路を通り固定絞りのみを通ってノズル通路および背圧通路に連通する通路に至り、弁体を弁座から離間させた状態では、流入口より流入した筐体の外部からの供給空気が連通路を通り固定絞りおよび第２の流出口を通ってノズル通路および背圧通路に連通する通路に至ることを特徴とする。

この発明によれば、流路切替スイッチの弁体に装着されたフィルタによって、筐体の外部からの供給空気に混入するゴミや油分などの異物が除去される。また、このフィルタを交換する際には、筐体の外部から流路切替スイッチの弁体を取り外すのみでよく、専用の工具を用いて筐体の内部を開いたり、閉じたりする必要がない。

本発明の流路切替スイッチをポジショナで使用する場合、電空変換器を少なくとも収容する筐体のパイロットリレーへの空気圧信号を導く通路中に形成されたスイッチ収容部に、筐体の外部から進退操作可能に流路切替スイッチの弁体を収容する。これにより、スイッチ収容部に収容された流路切替スイッチの弁体に装着されたフィルタによって、筐体の外部からの供給空気に混入するゴミや油分などが除去され、電空変換器のノズルやパイロットリレーへゴミや油分などの異物が運ばれるのを阻止することができる。また、電空変換器のノズルに接続されるノズル通路中やパイロットリレーの背圧室に接続される背圧通路中にフィルタを設ける必要がなくなり、筐体の外部から流路切替スイッチの弁体を取り外すのみで、フィルタを簡単に交換することが可能となる。

本発明によれば、筐体の肉厚内に形成されたスイッチ収容部に筐体の外部から進退操作可能に収容される弁体を備え、この弁体を弁座に着座させた状態と弁座から離間させた状態とでノズル通路および背圧通路に連通する通路への供給空気の流路を切り替える流路切替スイッチにおいて、弁体の中央部に筐体の外部からの供給空気の流入口を設け、弁体の先端部に筐体の外部からの供給空気の流出口を設け、弁体に流入口と流出口とを連通する連通路を設け、連通路を通過する供給空気に混入する異物を除去するフィルタを流入口を覆うようにして弁体の中央部に装着したので、筐体の外部から流路切替スイッチの弁体を取り外すのみでフィルタを交換することが可能となり、専用の工具を用いて筐体の内部を開いたり、閉じたりすることなく、フィルタの交換を簡単に行うことが可能となる。

本発明に係る流路切替スイッチの実施の形態の説明に入る前の参考例（参考例１）を示す断面図（オートモードとした状態を示す図）である。参考例１の流路切替スイッチをマニュアルモードとした状態を示す図である。流路切替スイッチの他の参考例の第１例（参考例２）を示す断面図（オートモードとした状態を示す図）である。参考例２の流路切替スイッチにおける弁体の後端部のねじ部に形成された段部を示す図である。参考例２の流路切替スイッチをマニュアルモードとした状態を示す図である。参考例２の流路切替スイッチを緊急排気モードとした状態を示す図である。流路切替スイッチの他の参考例の第２例（参考例３）を示す断面図である。参考例３の流路切替スイッチを用いたポジショナの構成を示す断面図である。参考例３の流路切替スイッチをオートモードとした状態を示す図である。参考例３の流路切替スイッチをマニュアルモードとした状態を示す図である。参考例３の流路切替スイッチをフェイルモードとした状態を示す図である。参考例３の流路切替スイッチをホールドモードとした状態を示す図である。本発明に係る流路切替スイッチの一実施の形態（実施の形態１）を示す断面図（オートモードとした状態を示す図）である。実施の形態１の流路切替スイッチをマニュアルモードとした状態を示す図である。実施の形態１の流路切替スイッチをパイロットリレーのケースに設けた例を示す図である。従来のポジショナを示すブロック図である。従来の流路切替スイッチの断面図（オートモードとした状態を示す図）である。従来の流路切替スイッチの断面図（マニュアルモードとした状態を示す図）である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔参考例１〕
図１はこの発明に係る流路切替スイッチの実施の形態の説明に入る前の参考例（参考例１）を示す断面図である。同図において、図１７と同一符号は図１７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この参考例１の流路切替スイッチ１００は、ハウジング（筐体）８の肉厚内に形成されたスイッチ収容部９内にＯリングＯ１およびＯ２を介してねじ込まれる弁体１００ａを備えている。この弁体１００ａには、そのくびれ部にテーパ状の着座面１１が形成されている。

また、弁体１００ａの先端部に、ハウジング８の外部からの供給空気の流入口１００ａ１と流出口１００ａ２とこの流入口１００ａ１と流出口１００ａ２とを連通する連通路１００ａ３とが形成されており、流入口１００ａ１は空気供給通路１２に連通する開口として弁体１００ａの先端に形成され、流出口１００ａ２はノズル通路１４および背圧通路１５に連通する開口として弁体１００ａの先端部の外周面に形成されている。

また、弁体１００ａの先端部に、連通路１００ａ３内の流入口１００ａ１側に固定絞り１８が嵌着されており、この固定絞り１８の供給空気の流入側にその供給空気に含まれるゴミや油分などの異物を吸着除去するフィルタ１０が着脱可能に設けられている。なお、この例では、フィルタ１０を流入口１００ａ１内に嵌め込んでいるが、流入口１００ａ１に被せるように設けてもよい。

〔オートモード〕
この流路切替スイッチ１００を備えたポジショナ２（図１６）において、調節弁１を自動制御する際には、流路切替スイッチ１００をオートモードに切り替える。図１は流路切替スイッチ１００をオートモードに切り替えた状態を示している。この場合、弁体１００ａは着座面１１と着座部１７が離間した弁開状態に保持され、ノズル通路１４と背圧通路１５とが共に弁体１００ａの先端部に形成された流出口１００ａ２を介して空気供給路１２に連通した状態とされる。

したがって、空気供給源ＰＳからの供給空気圧Ｐ_SUPは、弁体１００ａの先端部の流入口１００ａ１からフィルタ１０，固定絞り１８，連通路１００ａ３，流出口１００ａ２，ノズル通路１４を通ってノズル１３に供給され、そのノズル背圧ＰＮが背圧通路１５を通ってパイロットリレー５の背圧室に供給され、このノズル背圧ＰＮをパイロットリレー５によって増幅し、空気圧信号ＰO として出力することによって、調節弁１が自動制御される。

〔マニュアルモード〕
一方、メンテナンスや零調整等のために調節弁１をマニュアルモードに切り替える場合は、弁体１００ａを回転させることによって図示左方向へ移動（前進）させ、着座面１１を着座部１７に当接させて弁閉状態とする（図２）。これにより、ノズル通路１４と空気供給通路１２との連通が遮断され、背圧通路１５と空気供給通路１２のみが連通状態となり、減圧弁２８を操作して供給空気圧Ｐ_SUPを変更することによって、調節弁１の開度を手動で調節することが可能となる。

この流路切替スイッチ１００では、弁体１００ａの先端部に装着されたフィルタ１０によって、空気供給源ＰＳからの供給空気に混入するゴミや油分などの異物が吸着除去され、電空変換器４のノズル１３やパイロットリレー５へゴミや油分などが運ばれるのが阻止される。したがって、電空変換器４のノズル１３に接続されるノズル通路１４中やパイロットリレー５の背圧室に接続される背圧通路１５中にフィルタを設ける必要がなくなる。また、フィルタ１０を交換する際には、ハウジング８の外部から弁体１００ａを取り外すのみでよく、専用の工具を用いてハウジング８の内部を開いたり、閉じたりする必要がなく、フィルタ１０の交換を簡単に行うことができる。また、固定絞り１８を弁体１００ａの先端部に取り付けているので、弁体１００ａをスイッチ収納部９から取り出すと、固定絞り１８の掃除、交換等のメンテナンスを容易に行うこともできる。

〔参考例２〕
図３は流路切替スイッチの他の参考例の第１例（参考例２）を示す断面図である。この参考例２の流路切替スイッチ１０１は、ハウジング（筐体）８の肉厚内に形成されたスイッチ収容部９内にＯリングＯ１およびＯ２を介してねじ込まれる弁体１０１ａを備え、弁体１０１ａのくびれ部にテーパ状の着座面１１が形成されており、弁体１０１ａの後端部のねじ部１０１ｂに、図４に示す如く、平面カットされた段部１０１ｃが形成されている。なお、図３において、弁体１０１ａについては、その断面ではなく、外観を示している。

また、弁体１０１ａの先端部に、ハウジング８の外部からの供給空気の流入口１０１ａ１と流出口１０１ａ２とこの流入口１０１ａ１と流出口１０１ａ２とを連通する連通路１０１ａ３とが形成されており、流入口１０１ａ１は空気供給通路１２に連通する開口として弁体１０１ａの先端に形成され、流出口１０１ａ２はノズル通路１４および背圧通路１５に連通する開口として弁体１０１ａの先端部の外周面に形成されている。

また、弁体１０１ａの先端部には、流入口１０１ａ１に嵌め込んで固定絞り１８が設けられており、この固定絞り１８の供給空気の流入側にその供給空気に含まれるゴミや油分などの異物を吸着除去するフィルタ１０が着脱可能に設けられている。なお、この例では、固定絞り１８を流入口１０１ａ１に途中まで嵌め込んでその先端を露出させているが、参考例１と同様に連通路１０１ａ３内に固定絞り１８の全体を位置させるようにしてもよい。

〔オートモード〕
この流路切替スイッチ１０１を備えたポジショナ２（図１６）において、調節弁１を自動制御する際には、流路切替スイッチ１０１をオートモードに切り替える。図３は流路切替スイッチ１０１をオートモードに切り替えた状態を示している。この場合、弁体１０１ａは着座面１１と着座部１７が離間した弁開状態に保持され、ノズル通路１４と背圧通路１５とが共に弁体１０１ａの先端部に形成された流出口１０１ａ２を介して空気供給路１２に連通した状態とされる。

したがって、空気供給源ＰＳからの供給空気圧Ｐ_SUPは、弁体１０１ａの先端部の流入口１０１ａ１からフィルタ１０，固定絞り１８，連通路１０１ａ３，流出口１０１ａ２，ノズル通路１４を通ってノズル１３に供給され、そのノズル背圧ＰＮが背圧通路１５を通ってパイロットリレー５の背圧室に供給され、このノズル背圧ＰＮをパイロットリレー５によって増幅し、空気圧信号ＰO として出力することによって、調節弁１が自動制御される。

〔マニュアルモード〕
一方、メンテナンスや零調整等のために調節弁１をマニュアルモードに切り替える場合は、弁体１０１ａを回転させることによって図示左方向へ移動（前進）させ、着座面１１を着座部１７に当接させて弁閉状態とする（図５）。これにより、ノズル通路１４と空気供給通路１２との連通が遮断され、背圧通路１５と空気供給通路１２のみが連通状態となり、減圧弁２８を操作して供給空気圧Ｐ_SUPを変更することによって、調節弁１の開度を手動で調節することが可能となる。

〔緊急排気モード〕
異常時など緊急排気を行いた場合には、図６に示す如く、弁体１０１ａを回転させることによって右方向へ移動（後退）させ、弁体１０１ａの後端部のねじ部１０１ｂに形成されている段部１０１ｃをネジ溝からはみ出すようにする。これにより、背圧通路１５への供給空気が逆流し、段部１０１ｃとハウジング８との隙間から排出されるものとなる。

この流路切替スイッチ１０１では、弁体１０１ａの先端部に装着されたフィルタ１０によって、空気供給源ＰＳからの供給空気に混入するゴミや油分などの異物が吸着除去され、電空変換器４のノズル１３やパイロットリレー５へゴミや油分などが運ばれるのが阻止される。また、フィルタ１０を交換する際には、ハウジング８の外部から弁体１０１ａを取り外すのみでよく、専用の工具を用いてハウジング８の内部を開いたり、閉じたりする必要がなく、フィルタ１０の交換を簡単に行うことができる。また、固定絞り１８を弁体１０１ａの先端部に取り付けているので、弁体１０１ａをスイッチ収納部９から取り出すと、固定絞り１８の掃除、交換等のメンテナンスを容易に行うこともできる。

〔参考例３〕
図７は流路切替スイッチの他の参考例の第２例（参考例３）を示す断面図である。図８はこの参考例３の流路切替スイッチ１０２を用いたポジショナを示す断面図である。

図８において、ポジショナ２は、耐圧防爆構造からなるハウジング８を備えている。ハウジング８の内部には、電気入力信号ＩO を空気圧信号（ノズル背圧ＰＮ）に変換する電空変換器４、調節弁１の実作動量をフィードバックするフィードバック機構２１、制御部２２等が収納され、外部には電空変換器４による空気圧信号を増幅して調節弁１の駆動装置６に出力空気圧ＰO として出力するパイロットリレー５が配設され、さらに肉厚内には調節弁１の動作モードを後述する４つのモード（オートモード、マニュアルモード、フェイルモード、ホールドモード）に切り替える流路切替スイッチ１０２等が組み込まれている。フィードバック機構２１のレバー２１ａは、ハウジング８の外部に揺動自在に突出し、調節弁１の弁軸３２に連結されている。

電空変換器４は、ヨーク２３、励磁コイル２４等からなるマグネットユニット２５と、ノズル１３およびフラッパ２６等からなるノズルフラッパ機構２７とで構成されている。ノズル１３は、空気供給通路１２を介して空気供給源ＰＳに接続されており、一定の供給空気圧Ｐsup （通常１．４Ｋｇｆ／ｃｍ2 ）が供給される。この空気供給通路１２の途中にはパイロットリレー５、流路切替スイッチ１０２、減圧弁２８、供給空気用圧力計２９等が設けられている。

電気入力信号Ｉ0 （例えば４〜２０ｍＡ）によって励磁コイル２３を励磁しフラッパ２６をその支点部３１を中心として揺動させると、ノズル１３とフラッパ２６の間隙（ノズルギャップ）が変化し、ノズル１３の背圧ＰＮを変化させる。このノズル背圧ＰＮは、パイロットリレー５によって増幅され、出力空気圧ＰO として駆動装置６に出力されると、駆動装置６が駆動して弁軸３２を上下方向に変位させ、これによって調節弁１の弁開度が自動的に調節される。また、弁軸３２の動きは、フィードバック機構２１が受けて電空変換器４にフィードバックすることにより、フラッパ２６の動きを安定化させる。

パイロットリレー５は、内部が２つの隔壁３５，３６と２枚のダイヤフラム３７，３８によって５つの室、すなわち空気供給室３９、出力室４０、大気開放室４１、バイアス室４２および背圧室４３に仕切られたケース４４と、ポペット弁４５およびピストン弁４６等で構成されている。空気供給室３９は、空気供給通路１２を介して空気供給源に接続されるとともに、ノズル１３に接続されている。

出力室４０は、隔壁３５に設けられた連通孔４８によって空気供給室３９と連通するとともに、ピストン弁４６内に設けられた排気通路５０により大気開放室４１に連通可能とされ、また配管５１によって駆動装置６に接続されている。大気開放室４１は、ベント孔５２を介してケース４４の外部と連通している。バイアス室４２には供給空気圧Ｐ_SUPが通路５３を介して供給され、背圧室４３にはノズル背圧ＰＮが背圧通路１５を介して供給される。

ポペット弁４５は、連通孔４８を進退自在に貫通し、連通孔４８とピストン弁４６の排気通路５０を開閉制御するもので、図示しないばねによって閉方向、すなわち連通孔４８および排気通路５０を閉鎖する方向に付勢されている。ピストン弁４６は、２つのダイヤフラム３７，３８によって保持され、下端部が隔壁３６に設けられた貫通孔４９にＯリングを介して摺動自在に挿入されている。

このようなパイロットリレー５において、入力増加に伴い出力が増加する正作動型として使用する場合、背圧通路１５を通って背圧室４３に流入するノズル背圧ＰＮが増加すると、ダイヤフラム３７が下方へ変位する。このため、ピストン弁４６が下降し、これによりポペット弁４５も下降する。この結果、ポペット弁４５の下側弁体４５ａが隔壁３５から離間して連通孔４８を開き空気供給室３９と出力室４０を連通させる。このため、空気供給通路１２から空気供給室３９に供給される供給空気圧Ｐ_SUPは連通孔４８を通って出力室４０に流入し、出力室４０内の圧力を増大させる。そして、この出力室４０内の圧力は、配管５１を通り出力空気圧ＰO として駆動装置６へ供給される。

一方、この状態からノズル背圧ＰＮが減少すると、出力空気圧ＰO とバイアス室４２内の圧力（バイアス圧）によってピストン弁４６が上昇復帰し、ポペット弁４５が図示しないばねの弾撥力によって上昇復帰する。この時、ポペット弁４５の上側弁体４５ｂがピストン弁４６の下面から離間して排気通路５０を開き、圧力室４０と排気通路５０を連通させる。このため、出力室４０内の圧力は、排気通路５０，大気開放室４１，ベント孔５２を経てケース４４の外部へ排出される。

流路切替スイッチ１０２（図７）は、ハウジング８内に形成されたスイッチ収納部９内にシール部材としての２個のＯリング６０ａ，６０ｂを介して進退可能に組み込まれた第１のストップバルブ６１と、この第１のストップバルブ６１内にＯリング６０ｃを介して進退可能に組み込まれた第２のストップバルブ６３とで構成されている。この構成において、第１のストップバルブ６１が本発明で言う弁体に対応する。

スイッチ収納部９は奥側に向かって小径化する異径孔とされることにより、孔径がｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 ，ｄ4（ｄ1 ＜ｄ2 ＜ｄ3 ＜ｄ4 ）の４つの孔部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを有している。最奥の孔部９ａには、一端がパイロットリレー５の空気供給室３９を介して空気供給源に接続される空気供給通路１２の他端が接続されている。奥から二番目の孔部９ｂには、一端がノズル１３に連通するノズル通路１４の他端が連通している。奥から三番目の孔部９ｃには、一端がパイロットリレー５の背圧室４３に連通する背圧通路１５の他端が連通するとともに、この背圧通路１５より手前側に位置して雌ねじ６５が形成されている。また、孔部９ｂと孔部９ｃとの境部に設けられた段差部は、第１のストップバルブ６１の着座部６６を形成している。

第１のストップバルブ６１は、両端が開放する異径の筒状体に形成されることにより前端側が小径筒部６１ａ、後端側が大径筒部６１ｂとされる。小径筒部６１ａと大径筒部６１ｂの接続部には、テーパ状の着座面６７が着座部６６に対応して形成されている。小径筒部６１ａは、Ｏリング６０ａを介して孔部９ａ内に臨み、内部には空気供給通路１２に連通する通路孔（連通路）６８を形成している。また、この通路孔６８には空気供給通路１２に臨むその開口部（流入口）６８ａ側に固定絞り１８が嵌着されており、固定絞り１８の供給空気の流入側にその供給空気に含まれるゴミや油分などの異物を吸着除去するフィルタ１０が着脱可能に設けられている。

Ｏリング６０ａは、小径筒部６１ａの外周面前端部寄りに形成された環状溝７０に装着されている。大径筒部６１ｂの外周面には、雌ねじ６５に螺合する雄ねじ部７３が形成される一方、内周面には第２のストップバルブ６３の外周面に形成された雄ねじ部７４が螺合する雌ねじ部７５が設けられている。また、大径筒部６１ｂには、大径筒部６１ｂの内外を連通させる連通孔（流出口）７６が雄ねじ部７３および雌ねじ７５より前方に位置して径方向に形成されている。

さらに、大径筒部６１ｂの外周面で雄ねじ部７３より後方側には環状溝７７が形成されており、この環状溝７７にはＯリング６０ｂが装着されている。大径筒部６１ｂの孔７８は通路孔６８より大きな孔径を有し、この通路孔６８との接続部が第２のストップバルブ６３の着座部８２とされる。第１のストップバルブ６１の後端面には、第１のストップバルブ６１を回転させる際、ドライバ等が係入される直径方向の溝８３が形成されている。雄ねじ部７３より前方側における大径筒部６１ｂの外周面と孔部９ｃとの隙間は、第１の環状通路８４を形成し、背圧通路１５および連通孔７６と連通している。一方、小径筒部６１ａと孔部９ｂとの隙間は、第２の環状通路８５を形成し、ノズル通路１４と連通している。

第２のストップバルブ６３は、外周面に雄ねじ部７４を有し、前端部には弁閉時に着座部８２に着座するテーパ状の着座面８１が形成されている。また、外周面で雄ねじ部７４より後方側にはＯリング６０ｃが装着される環状溝８６が形成され、さらに後端面には、第２のストップバルブ６３を回転させる際にドライバ等が差し込まれる回転操作部としての溝８７が設けられている。

〔オートモード〕
次に、この流路切替スイッチ１０２による動作モードの切り替えを図９〜図１２に基づいて説明する。図９はオートモード時の状態を示す図である。このオートモード時において、第１、第２のストップバルブ６１，６３は共に弁開状態に保持される。この状態においては、着座面６７が着座部６６から離間し、着座面８１が着座部８２から離間している。このため、空気供給通路１２は、通路孔６８，連通孔７６，第１環状通路８４，第２環状通路８５を経てノズル通路１４と背圧通路１５に連通している。したがって、空気供給源ＰＳよりパイロットリレー５を介して供給される一定の供給空気圧Ｐsup は、ノズル１３に供給され、そのノズル背圧ＰＮをパイロットリレー５によって増幅し、その出力空気圧ＰO を駆動装置６に出力することにより調節弁１の弁開度が自動調整される。

〔マニュアルモード〕
図１０はオートモードからマニュアルモードに切り替えた状態を示す図である。この状態においては、第１のストップバルブ６１が閉止し、第２のストップバルブ６３が開いている。第１のストップバルブ６１を閉止するには、ドライバの先端部を溝８３に差し込んで第１のストップバルブ６１を前進方向に回転させ、着座面６７を着座部６６に当接させればよい。このマニュアルモードにおいては、空気供給通路１２が通路孔６８，連通孔７６，第１環状通路８４を介して背圧通路１５と連通し、第１環状通路８４と第２環状通路８５の連通が遮断される。したがって、供給空気圧Ｐ_SUPはノズル１３に供給されず、ノズル背圧ＰＮは供給空気圧ＰSUPと等しくなる。この場合、パイロットリレー５からは一定の出力空気圧ＰO （＝Ｐ_SUP）が駆動装置６に出力されるので、減圧弁２８を操作し、ＰSUPを調節することで調節弁１の弁開度を調節できる。

〔フェイルモード〕
図１１はオートモードからフェイルモードに切り替えた状態を示す図である。この状態においては、第１のストップバルブ６１が開き、第２のストップバルブ６３が閉止している。第２のストップバルブ６３を閉止するには、ドライバの先端部を溝８７に差し込んで第２のストップバルブ６３を前進方向に回転させ、着座面８１を着座部８２に当接させればよい。このフェイルモードにおいては、通路孔６８と連通孔７６の連通が遮断され、第２のストップバルブ６３を閉止する直前のノズル背圧ＰＮがノズル１３を通って外部に排気される。そのため、ノズル背圧ＰＮは零となる。この状態において、供給空気圧Ｐ_SUPは消費されることがないので、減圧弁２８を閉じて供給空気圧Ｐ_SUPの供給を一時停止させる必要がなく、出力空気圧ＰO を零とすることができる。

〔ホールドモード〕
図１２はオートモードからホールドモードに切り替えた状態を示す図である。この状態においては、第１のストップバルブ６１と第２のストップバルブ６３が共に閉止しており、通路孔６８と連通孔７６の連通を遮断するとともに、第１環状通路８４と第２環状通路８５の連通を遮断している。したがって、閉止直前のノズル背圧ＰＮが保持され、このノズル背圧ＰＮに比例した出力空気圧ＰO によって調節弁１の開度を維持する。したがって、ノズル１３の掃除、交換等のメンテナンスをポジショナ２が調節弁１の制御を維持した状態のままで行うことができる。

この流路切替スイッチ１０２では、第１のストップバルブ（弁体）６１の小径筒部（先端部）６１ａに装着されたフィルタ１０によって、空気供給源ＰＳからの供給空気に混入するゴミや油分などの異物が吸着除去され、電空変換器４のノズル１３やパイロットリレー５へゴミや油分などが運ばれるのが阻止される。また、フィルタ１０を交換する際には、ハウジング８の外部から第２のストップバルブ６３が組み込まれた第１のストップバルブ６１を取り外すのみでよく、専用の工具を用いてハウジング８の内部を開いたり、閉じたりする必要がなく、フィルタ１０の交換を簡単に行うことができる。また、固定絞り１８を第１のストップバルブ６１内に取り付けているので、第１のストップバルブ６１をスイッチ収納部９から抜き出すと、固定絞り１８の掃除、交換等のメンテナンスを容易に行うこともできる。

〔実施の形態１〕
図１３はこの発明に係る流路切替スイッチの一実施の形態（実施の形態１）を示す断面図である。この実施の形態１の流路切替スイッチ１０３は、ハウジング（筐体）８の肉厚内に形成されたスイッチ収容部９内にＯリングＯ１〜Ｏ２４介してねじ込まれる弁体１０３ａを備えている。この弁体１０３ａには、その先端にテーパ状の着座面１１が形成されている。

また、弁体１０３ａには、その中央部に外部からの供給空気の流入口１０３ａ１が形成され、その先端部に外部からの供給空気の流出口１０３ａ２および１０３ａ３，１０３ａ４が形成され、その中心部に流入口１０３ａ１と流出口１０３ａ２，１０３ａ３，１０３ａ４とを連通する連通路１０３ａ５が形成されている。この例において、流入口１０３ａ１は空気供給通路１２に連通する開口として弁体１０３ａの中央部に、流出口１０３ａ２はノズル通路１４および背圧通路１５に連通するハウジング８内の通路Ｌに連通する開口として弁体１０３ａの先端部に形成されている。また、流出口１０３ａ３，１０３ａ４は、スイッチ収容部９内のＯリングＯ３とＯ４とで仕切られる空間に臨む開口として、弁体１０３ａの先端部の外周面に形成されている。

また、弁体１０３ａの先端部には、連通路１０３ａ５内の流出口１０３ａ２側に固定絞り１８が設けられている。また、弁体１０３ａの中央部には、流入口１０３ａ１が形成されている弁体１０３ａの胴部を覆うように、この流入口１０３ａ１への供給空気に含まれるゴミや油分などの異物を吸着除去する筒状のフィルタ１０’が着脱可能に設けられている。なお、ハウジング８内の通路Ｌと連通するノズル通路１４および背圧通路１５は、ノズル通路１４の方が背圧通路１５よりもその通路幅が格段に細いものとされている。

〔オートモード〕
この流路切替スイッチ１０３を備えたポジショナ２（図１６）において、調節弁１を自動制御する際には、流路切替スイッチ１０３をオートモードに切り替える。図１３は流路切替スイッチ１０３をオートモードに切り替えた状態を示している。この場合、弁体１０３ａは着座面１１を着座部１７に着座させた状態に保持され、流入口１０３ａ１より流入した空気供給源ＰＳからの供給空気は連通路１０３ａ５を通り、固定絞り１８を通って通路Ｌに至り、ノズル通路１４および背圧通路１５へ送られる。

すなわち、オートモード時は、空気供給源ＰＳからの供給空気が固定絞り１８のみを通過して通路Ｌへ送られ、この通路Ｌに送られる小流量の供給空気によって作られるノズル背圧ＰＮが背圧通路１５を通ってパイロットリレー５の背圧室に供給され、このノズル背圧ＰＮをパイロットリレー５によって増幅し、空気圧信号ＰO として出力することによって、調節弁１が自動制御される。

〔マニュアルモード〕
一方、メンテナンスや零調整等のために調節弁１をマニュアルモードに切り替える場合は、弁体１０３ａを回転させることによって図示右方向へ移動（後退）させ、着座面１１と着座部１７とを離間させた状態とする（図１４）。この場合、流入口１０３ａ１より流入した供給空気は連通路１０３ａ５を通り、固定絞り１８および流出口１０３ａ３，１０３ａ４を通って通路Ｌに至り、ノズル通路１４および背圧通路１５へ送られる。

すなわち、マニュアルモード時は、空気供給源ＰＳからの供給空気が固定絞り１８だけではなく、流出口１０３ａ３，１０３ａ４を通過し、Ｏリング４とスイッチ収容部９の内面との間の隙間（バイパス通路）ＢＰを通って通路Ｌへ送られ、通路Ｌへ送られる供給空気の流量が増大する。この例では、バイパス通路ＢＰの断面積を固定絞り１８の通過断面積の約１０倍としている。これにより、減圧弁２８を操作して供給空気圧Ｐ_SUPを変更することによって、調節弁１の開度を手動で調節することが可能となる。

この流路切替スイッチ１０３では、弁体１０３ａの中央部に装着されたフィルタ１０’によって、空気供給源ＰＳからの供給空気に混入するゴミや油分などの異物が吸着除去され、電空変換器４のノズル１３やパイロットリレー５へゴミや油分などが運ばれるのが阻止される。また、フィルタ１０’を交換する際には、ハウジング８の外部から弁体１０３ａを取り外すのみでよく、専用の工具を用いてハウジング８の内部を開いたり、閉じたりする必要がなく、フィルタ１０’の交換を簡単に行うことができる。また、固定絞り１８を弁体１０３ａの先端部に取り付けているので、弁体１０３ａをスイッチ収納部９から取り出すと、固定絞り１８の掃除、交換等のメンテナンスを容易に行うこともできる。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態１では、流路切替スイッチ１０３を電空変換器４等を収納するハウジング（筐体）８に設けたが、パイロットリレー５のケース（筐体）４４（図８）に設けるようにしてもよい。図１５にパイロットリレー５のケース４４に流路切替スイッチ１０３を設けた例を示す。この場合、ケース４４の肉厚内にスイッチ収容部９を形成し、このスイッチ収容部９に弁体１０３ａを収容する。また、弁体１０３ａをケース４４の外側から手動操作によって回転させることができるような構造とする。

本発明の流路切替スイッチは、筐体の外部からの供給空気の流路を切り替える手段として、空気作動型の調節弁を開閉するポジショナなど様々な分野で利用することが可能である。

１…調節弁、２…ポジショナ、３…コントローラ、４…電空変換器、５…パイロットリレー、６…駆動装置、８…ハウジング（筐体）、９…スイッチ収容部、Ｏ１〜Ｏ４…Ｏリング、１０，１０’…フィルタ、１１…着座面、１２…空気供給通路、１３…ノズル、１４…ノズル通路、１５…背圧通路、１６…空気通路、１７…着座部（弁座）、１８…固定絞り、２６…フラッパ、２７…ノズルフラッパ機構、２８…減圧弁、ＰＳ…空気供給源、４４…ケース（筐体）、６１…第１のストップバルブ、６３…第２のストップバルブ、６６…着座部、６７…着座面、６８…通路孔（連通路）、６８ａ…開口部（流入口）、７６…連通孔（流出口）、８１…着座面、８２…着座部、８４…第１の環状通路、８５…第２の環状通路、１０１〜１０３…流路切替スイッチ（動作モード切替スイッチ）、１０１ａ，１０３ａ…弁体、１０１ａ１，１０３ａ１…流入口、１０１ａ２，１０３ａ２〜１０３ａ４…流出口、１０１ａ３，１０３ａ５…連通路。

Claims

筐体の肉厚内に形成されたスイッチ収容部に前記筐体の外部から進退操作可能に収容される弁体を備え、前記弁体を弁座に着座させた状態と弁座から離間させた状態とでノズル通路および背圧通路に連通する通路への供給空気の流路を切り替える流路切替スイッチにおいて、
前記弁体の中央部に設けられた前記筐体の外部からの供給空気の流入口と、
前記弁体の先端部に設けられた前記筐体の外部からの供給空気の流出口と、
前記流入口と前記流出口とを連通する前記弁体に設けられた連通路と、
前記流入口を覆うようにして前記弁体の中央部に装着された前記連通路を通過する供給空気に混入する異物を除去するフィルタと、
前記弁体の先端部の外周面と前記スイッチ収容部の内壁面との間に装着された第１および第２のＯリングとを備え、
前記流出口は、
前記ノズル通路および背圧通路に連通する通路に開口する第１の流出口と、
前記スイッチ収容部内の前記第１および第２のＯリングとで仕切られる空間に開口する第２の流出口とを備え、
前記第１の流出口には固定絞りが設けられ、
前記弁体を弁座に着座させた状態では、
前記流入口より流入した前記筐体の外部からの供給空気が前記連通路を通り前記固定絞りのみを通って前記ノズル通路および背圧通路に連通する通路に至り、
前記弁体を弁座から離間させた状態では、
前記流入口より流入した前記筐体の外部からの供給空気が前記連通路を通り前記固定絞りおよび前記第２の流出口を通って前記ノズル通路および背圧通路に連通する通路に至る
ことを特徴とする流路切替スイッチ。
外部からの供給空気を利用して電気信号を空気圧信号に変換する電空変換器と、この電空変換器からの空気圧信号を増幅するパイロットリレーと、前記電空変換器を少なくとも収容する筐体とを備えたポジショナにおいて、
前記筐体は、
前記パイロットリレーへの空気圧信号を導く通路を備え、
この通路中に形成されたスイッチ収容部に前記筐体の外部から進退操作可能に請求項１に記載された流路切替スイッチの弁体が収容されている
ことを特徴とするポジショナ。