JP6148966B2

JP6148966B2 - ポジショナ

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Publication number: JP6148966B2
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Inventors: 和久井上
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Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
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Description

この発明は、入力される電気信号を空気圧信号に変換して調節弁を駆動するポジショナに関するものである。

従来より、この種のポジショナとして、図１１にその内部構成のブロック図を示すようなポジショナが知られている（例えば、特許文献１参照）。同図において、１はＩ／Ｆ（インターフェイス）端子、２はＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備えた電気回路モジュール、３は電空変換器、４は電空変換器３からのノズル背圧Ｐ_Nを増幅し出力空気圧Ｐｏとして調節弁２００へ供給するパイロットリレー（空気圧増幅器）、５は調節弁２００の動作位置を検出し電気回路モジュール２のＣＰＵへフィードバックする角度センサであり、これらによってポジショナ１００（１００Ｂ）が構成されている。

電空変換器３は、例えば、図１２に示すように、永久磁石６と、ヨーク７−１，７−２と、ヨーク７−１と７−２との間に配設されたコイル８と、ヨーク７−１と７−２との対向空間に適宜な隙間を保って配設されることによりコイル８の中心を貫通し、その先端部がヨーク７−１に支点ばね（板ばね）９によって揺動自在に支持されたフラッパ（鉄片）１０と、フラッパ１０の上面と上部固定端１１−１との間に設けられたスプリング（バイアス用）１２−１と、フラッパ１０の下面と下部固定端１１−２に螺着された調整ねじ１３との間に設けられたスプリング（ゼロ調用）１２−２とで構成され、フラッパ１０の先端下面にはノズル１４が近接対向して配設されている。ノズル１４には固定絞り１５を介して空気圧供給源からの空気圧（供給空気圧）Ｐｓの空気が供給される。

このような構成のポジショナ１００Ｂにおいて、入力電気信号Ｉ_IN（４〜２０ｍＡ）がコントローラ３００から供与されると、すなわちコントローラ３００からＩ／Ｆ端子１へ入力電気信号Ｉ_INが与えられると、電気回路モジュール２のＣＰＵは、入力電気信号Ｉ_INと角度センサ５によって検出したフィードバック信号Ｉ_FBから制御演算を行いその結果に応じた電流Ｉ１を電空変換器３へ与える。この電流Ｉ１は電空変換器３のコイル８へ与えられてその磁界を変化させるため、フラッパ１０がノズル方向もしくは反ノズル方向に揺動する。

このため、ノズル１４とフラッパ１０との離間距離が変化し、ノズル１４の背圧（ノズル背圧）Ｐ_Nが変化する。ノズル背圧Ｐ_Nは、パイロットリレー４によって増幅された後、調節弁２００へ出力空気圧Ｐｏとして供給され、これによって調節弁２００の開度すなわちプロセス流量が制御される。また、調節弁２００の開度は角度センサ５によって検出され、フィードバック信号Ｉ_FBとして電気回路モジュール２のＣＰＵへ戻される。

このポジショナ１００Ｂでは、爆発ガス雰囲気中で使用できるように、防爆基準により十分な防爆性能を有することが義務づけられている。このため、Ｉ／Ｆ端子１や電気回路モジュール２，電空変換器３，角度センサ５等は、防爆容器に収容されている。ポジショナ１００ＢにおけるＩ／Ｆ端子１や電気回路モジュール２，電空変換器３，角度センサ５等の防爆容器への収容状況を図１３に示す。

図１３において、１６は防爆容器であり、この防爆容器１６内に、Ｉ／Ｆ端子１を構築してなる端子台１７、電気回路モジュール２、電空変換器３、角度センサ５が収容されている。なお、図１３において、電空変換器３は防爆容器１６の内面奥部に固定されており、その詳細構成については図１２に示したので、ここではその要部構成のみを示している。また、図１３において、パイロットリレー４は防爆容器１６の外側に固定されており、電空変換器３およびパイロットリレー４には減圧弁４０１を介して供給空気圧Ｐｓの空気が送られる。また、角度センサ５は、フィードバックレバー１８を介して調節弁２００の開度を検出する。４０２，４０３は圧力計、１９−１，１９−２はフレームアレスタ、２０はＡ／Ｍスイッチ、２１は電気回路モジュール２と電空変換器３とを接続するコネクタ、２２はＯリングである。

また、防爆容器１６は、供給空気圧Ｐｓの空気が通る流路Ｌ１、ノズル背圧Ｐ_Nの空気が通る流路Ｌ２、出力空気圧Ｐｏが通る流路Ｌ３などの空気の流路が形成されており、パイロットリレー４はポペット弁２３やポペット弁２３を駆動する弁駆動部材２４や、弁駆動部材２４を保持するダイアフラム２５，２６等が設けられている。

このポジショナ１００Ｂにおいて、供給空気圧Ｐｓの空気は防爆容器１６の流路Ｌ１を通ってパイロットリレー４の供給空気圧室２７に供給され、ノズル背圧Ｐ_Nは防爆容器１６の流路Ｌ２を通ってパイロットリレー４の入力空気圧室２８に導かれる。ノズル背圧Ｐ_Nが増加すると、ダイアフラム２５，２６が矢印Ａ方向に移動し、弁駆動部材２４を押し下げる。これにより、ポペット弁２３が押し下げられ、供給空気圧室２７に面する連通孔２９が開かれ、調節弁２００への出力空気圧Ｐｏが増加する。ノズル背圧Ｐ_Nが減少すると、ダイアフラム２５，２６が矢印Ｂ方向に移動し、弁駆動部材２４を押し上げる。これにより、ポペット弁２３が押し上げられ、供給空気圧室２７に面する連通孔２９が閉じられ、調節弁２００への出力空気圧Ｐｏが減少する。

特開平９−２４２７０６号公報特開２０１２−２０７７４６号公報

しかしながら、図１３に示された構造では、防爆容器の内部空間の外側に分離設置された空気の流路がパイプ形状でかつ直線と９０度曲がりの組み合わせの形状になっていることから、流路抵抗が大きくなり、ポジショナの動特性に悪影響を与えていた。また、この構造では、防爆容器と空気回路エリアが完全に独立分離して構成されていることから、ポジショナ内各要素の配置効率が悪く、外郭形状も限られてしまうため、外観デザインの自由度が小さく、外郭が大きくなるという問題があった。

なお、パイロットリレーには、１つのノズル背圧Ｐ_Nに対して１つ力の出力空気圧Ｐｏを出力する単動型と、１つのノズル背圧Ｐ_Nに対して２つの出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２を出力する複動型がある（例えば、特許文献２参照）。複動型のパイロットリレーでは、調節弁を正動作させる場合、出力空気圧Ｐｏ１をＰｏ２よりも高くし、逆動作させる場合、出力空気圧Ｐｏ２をＰｏ１よりも高くする。図１３は、パイロットリレーを単動型とした場合の構造について示しているが、パイロットリレーを複動型とした場合には、防爆容器に隣接する空気流路が２系統必要となることから，外郭形状が単動型より大きく、空気回路構成も複雑になり、意匠性を考慮した外郭デザイン設計を困難にし，空気回路においては直線と９０゜曲がりの組み合わせた複雑な構成となるため、流路抵抗が更に増大することで、ポジショナの制御性に悪影響を与えていた。

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、ポジショナ内各要素の配置効率が高く、外観デザインの自由度が大きいとともに、空気回路の低流路抵抗化を可能とした防爆容器構造を有する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、入力される電気信号を空気圧信号に変換して調節弁を駆動するポジショナにおいて、電気信号を処理する電気回路モジュールと、電気回路モジュールによって処理された電気信号を空気圧信号に変換する電空変換器と、電気回路モジュールおよび電空変換器を内部空間に収容する防爆容器と、防爆容器の外部に設置され、電空変換器によって変換された空気圧信号を増幅する空気圧増幅器とを備え、防爆容器は、内部空間の周囲を囲む容器の内壁面と外壁面との間の厚み部に空気圧増幅器に送り込まれる空気および空気圧増幅器から送り出される空気の流路および捨て孔が形成され、空気の流路は、厚み部の内壁面側の領域に設けられ、捨て孔は、厚み部の外壁面側の領域に設けられ、防爆容器の内壁面は、内部空間の周囲を囲む円形の壁面とされ、空気の流路のうち少なくとも１つは、その全部が防爆容器の内壁面に沿った円弧状の流路とされていることを特徴とする。

この発明において、防爆容器には、容器の内壁面と外壁面との間の厚み部に、内部空間の周囲を囲む円形の壁面に沿ってその全部が円弧状の空気の流路が形成される。これにより、防爆容器における空気流路の曲がりが少なく滑らかで、断面積変化が少ない流路形状となり、流路抵抗が低減される。

なお、本発明において、空気の流路中、直角に曲がったり、鋭角で曲がったりするなど急に曲がる部分、断面積急変部分、小断面積部分等流路抵抗が大きい部分の前或いは後方に流路抵抗を低減させるレゾネータを設けるようにするとよい。例えば、空気の流路にレゾネータとしてエア溜まりを設けることにより、流路断面積を確保し、流路抵抗の軽減を図ることが可能となる。

また、本発明では、防爆容器の内壁面と外壁面との間の厚み部に円弧状或いは自由曲線状の曲面が多用された形状の内壁面に沿って空気の流路を形成することから、すなわち防爆容器を２重構造とし空気回路部分と一体化することから、ポジショナ内各要素の配置効率が高く、外観デザインの自由度を大きくすることが可能となる。例えば、防爆容器の外壁面をポジショナの外郭の一部とし、ポジショナの外郭を流線型形状として、流路抵抗の減少と外観デザインの向上とを両立させることが可能となる。

本発明によれば、防爆容器の内壁面と外壁面との間の厚み部に、内部空間の周囲を囲む円形の壁面に沿ってその全部が円弧状の空気の流路を形成するようにしたので、防爆容器における流路抵抗を小さくするとともに、外観デザインの自由度を大きくし、流路抵抗の減少と外観デザインの向上、外郭形状の小型化を両立させることが可能となる。

本発明に係るポジショナの一実施の形態を示す外観斜視図である。このポジショナの前面に設けられたカバーを取り外した状態を示す図である。このポジショナ（複動型のパイロットリレーを用いたポジショナ）の内部構成を示すブロック図である。このポジショナにおける複動型のパイロットリレーの構造を示す図である。図１に示されたポジショナを背面側から見た図である。背面側から見たポジショナの防爆容器の単体を示す図である。防爆容器における供給空気圧Ｐｓ１およびＰｓ２の空気の導入部を示す図である。防爆容器における供給空気圧Ｐｓ１およびＰｓ２の空気の導入部を示す図である。防爆容器における出力空気圧Ｐｏ１の空気の導出部を示す図である。防爆容器における出力空気圧Ｐｏ２の空気の導出部を示す図である。単動型のパイロットリレーを用いたポジショナの内部構成を示すブロック図である。ポジショナにおける電空変換器の詳細を示す図である。従来のポジショナの縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るポジショナの一実施の形態を示す外観斜視図である。このポジショナ１００（１００Ａ）は、その外郭が流線型形状とされ、これまでにない特徴的な外観デザインとされている。

図３にこのポジショナ１００Ａの内部構成のブロック図を示す。図３において、図１１と同一符号は図１１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。

このポジショナ１００Ａでは、パイロットリレー４として、複動型のパイロットリレーを用いている。この複動型のパイロットリレー４は、２つの出力ポートを有し、調節弁２００を正動作させる場合には第１の出力ポートＰ１の出力空気圧Ｐｏ１を第２の出力ポートＰ２の出力空気圧Ｐｏ２よりも高くし、逆動作させる場合には第２の出力ポートＰ２の出力空気圧Ｐｏ２を第１の出力ポートＰ１の出力空気圧Ｐｏ１よりも高くする。

このポジショナ１００Ａにおいて、Ｉ／Ｆ（インタフェース）端子１、電気回路モジュール２、電空変換器３、角度センサ５は、ケース１０１（図１）の内部空間に収容されている。すなわち、ケース１０１を防爆容器とし（以下、ケース１０１を防爆容器と呼ぶ）、この防爆容器１０１の内部空間にＩ／Ｆ（インタフェース）端子１、電気回路モジュール２、電空変換器３、角度センサ５が収容されている。

防爆容器１０１には、その前面にカバー１０２が取り付けられており、このカバー１０２を取り外すと、図２に示すように、防爆容器１０１の一部をなすメインカバー１０４が現れる。また、防爆容器１０１には、その背面にカバー１０３が取り付けられており、このカバー１０３で覆われた空間に複動型のパイロットリレー４が設けられている。

図４に複動型のパイロットリレー４の構造を示す。同図において、４１はハウジングであり、ハウジング４１内には入力空気圧室４２，第１の供給空気圧室４３，第２の供給空気圧室４４，第１の出力空気圧室４５，第２の出力空気圧室４６，第１の排気室４７−１，第２の排気室４７−２およびバイアス室４８が形成されている。

このハウジング４１において、第１の排気室４７−１は、第１のダイアフラム４９−１を介して第１の出力空気圧室４５と隣接するとともに第２のダイアフラム４９−２を介してバイアス室４８と隣接している。また、入力空気圧室４２は、第３のダイアフラム４９−３を介してバイアス室４８と隣接するとともに第４のダイアフラム４９−４を介して第２の排気室４７−２と隣接している。また、第２の排気室４７−２は、第５のダイアフラム４９−５を介して第２の出力空気圧室４６と隣接している。第１〜第５のダイアフラム４９−１〜４９−５は、ハウジング４１とスプール（移動体）５０との間に設けられており、この第１〜第５のダイアフラム４９−１〜４９−５によってスプール５０が矢印Ａ方向およびＢ方向へ移動可能に支持されている。

スプール５０は、第１の出力空気圧室４５に位置する第１の開口５０ａと、第２の出力空気圧室４６に位置する第２の開口５０ｂと、第１の開口５０ａを第１の排気室４７−１に連通させる第１の排気通路５０ｃ１と、第２開口５０ｂを第２の排気室４７−２に連通させる第２の排気通路５０ｃ２とを有している。スプール５０において、第１の排気通路５０ｃ１と第２の排気通路５０ｃ２とは、非通路部分５０ｄによって分断されている。

また、ハウジング４１の一方側の端部には、ハウジング４１の外側にその開口部５１ａが臨む通路５１が第１のポペット弁組立体装着部５２として設けられており、ハウジング４１の他方側の端部には、ハウジング４１の外側にその開口部５３ａが臨む通路５３が第２のポペット弁組立体装着部５４として設けられている。

第１のポペット弁組立体装着部５２には、ハウジング４１の外側に臨む通路５１の開口部５１ａから、その通路５１の内壁面に沿って、第１のポペット弁組立体５５が摺動可能に装着され、その通路５１の底部に残された空間が第１の出力空気圧室４５とされている。また、第２のポペット弁組立体装着部５４には、ハウジング４１の外側に臨む通路５３の開口部５３ａから、その通路５３の内壁面に沿って、第２のポペット弁組立体５６が摺動可能に装着され、その通路５３の底部に残された空間が第２の出力空気圧室４６とされている。

第１のポペット弁組立体５５は、円筒状のシート部５７と、このシート部５７がその前面に着脱可能に取り付けられた円柱状のシート保持部５８との分割構造とされており、シート部５７とシート保持部５８との間に内部空間５９が形成されている。シート部５７の上面５７ａには内部空間５９と第１の出力空気圧室４５とを連通させる第１の連通孔５７ｂが形成されている。このシート５７の上面５７ａが第１の供給空気圧室４３と第１の出力空気圧室４５とを画成する第１の隔壁の役割を果たす。

シート部５７とシート保持部５８との間の内部空間５９には第１のバネ６０が収容されており、この第１のバネ６０に付勢された状態で第１のポペット弁６１がシート部５７とシート保持部５８との間に保持されている。内部空間６０は第１の供給空気圧室４３と連通している。第１のポペット弁６１は、その先端部に排気弁６１ａを有し、排気弁６１ａの後方に給気弁６１ｂを有している。また、第１のポペット弁６１は、その軸心を貫通する貫通孔６１ｃを有している。

この保持状態において、第１のポペット弁６１は、シート部５７に形成された第１の連通孔５７ｂを貫通して、左右に移動可能に第１のバネ６０によって付勢されている。また、給気弁６１ｂが第１の連通孔５７ｂを閉じる方向に付勢され、排気弁６１ａが第１の連通孔５７ｂから突出している。なお、第１のポペット弁６１の排気弁６１ａと給気弁６１ｂとの間には、その内部に形成された貫通孔６１ｃに連通する微細連通路６１ｄが形成されている。

第２のポペット弁組立体５６も第１のポペット弁組立体５５と同様の構成とされている。すなわち、第２のポペット弁組立体５６は、円筒状のシート部６２と、このシート部６２がその前面に着脱可能に取り付けられた円柱状のシート保持部６３との分割構造とされており、シート部６２とシート保持部６３との間に内部空間６４が形成されている。シート部６２の上面６２ａには内部空間６４と第２の出力空気圧室４６とを連通させる第２の連通孔６２ｂが形成されている。このシート６２の上面６２ａが第２の供給空気圧室４４と第２の出力空気圧室４６とを画成する第２の隔壁の役割を果たす。

シート部６２とシート保持部６３との間の内部空間６４には第２のバネ２５が収容されており、この第２のバネ６５に付勢された状態で第２のポペット弁６６がシート部６２とシート保持部６３との間に保持されている。内部空間６４は第２の供給空気圧室４４と連通している。第２のポペット弁６６は、その先端部に排気弁６６ａを有し、排気弁６６ａの後方に給気弁６６ｂを有している。また、第２のポペット弁６６は、その軸心を貫通する貫通孔６６ｃを有している。

この保持状態において、第２のポペット弁６６は、シート部６２に形成された第２の連通孔６２ｂを貫通して、左右に移動可能に第２のバネ６５によって付勢されている。また、給気弁６６ｂが第２の貫通孔６２ｂを閉じる方向に付勢され、排気弁６６ａが第２の貫通孔６２ｂから突出している。なお、第２のポペット弁６６の排気弁６６ａと給気弁６６ｂとの間には、その内部に形成された貫通孔６６ｃに連通する微細連通路６６ｄが形成されている。

第１のポペット弁組立体５５に対しては、この第１のポペット弁組立体５５を第１のポペット弁組立体装着部５２に装着した後、すなわちハウジング４１の外側に臨む開口部５１ａから第１のポペット弁組立体５５を通路５１内に押し込んだ後、その通路５１の開口部５１ａにリング状の止板６７を取り付けている。すなわち、止板６７のリング面を第１のポペット弁組立体５５のハウジング４１の外側に臨む面（シート保持部５８の底面５８ａ）に面接触させ、第１のポペット弁組立体装着部５２における第１のポペット弁組立体５５の位置を規制している。

第２のポペット弁組立体５６に対しても同様に、この第２のポペット弁組立体５６を第２のポペット弁組立体装着部５４に装着した後、すなわちハウジング４１の外側に臨む開口部５３ａから第２のポペット弁組立体５６を通路５３内に押し込んだ後、その通路５３の開口部５３ａにリング状の止板６８を取り付けている。すなわち、止板６８のリング面を第２のポペット弁組立体５６のハウジング４１の外側に臨む面（シート保持部６３の底面６３ａ）に面接触させ、第２のポペット弁組立体装着部５４における第２のポペット弁組立体５６の位置を規制している。

この複動型のパイロットリレー４では、防爆容器１０１を通して、第１の供給空気圧室４３およびバイアス室４８に供給空気圧Ｐｓ１の空気が供給され，第２の供給空気圧室４４に供給空気圧Ｐｓ１の空気が供給され、入力空気圧室４２にノズル背圧Ｐ_Nの空気が導かれる。また、第１の出力空気圧室４５からの出力空気圧Ｐｏ１の空気が防爆容器１０１を通して調節弁２００に供給され、第２の出力空気圧室４６からの出力空気圧Ｐｏ２の空気が防爆容器１０１を通して調節弁２００に供給される。

なお、第１の排気室４７−１および第２の排気室４７−２は大気と連通しており、第１のポペット弁組立体５５のシート部５７およびシート保持部５８にはハウジング４１との間にＯリング７３，７４が装着されている。また、第２のポペット弁組立体５６のシート部６２およびシート保持部６３にもハウジング４１との間にＯリング７５，７６が装着されている。また、第１のポペット弁組立体５５において、第１のポペット弁６１とシート保持部５８との間にＯリング７７が装着されており、第２のポペット弁組立体５６において、第２のポペット弁６６とシート保持部６３との間にＯリング７８が装着されている。

この複動型のパイロットリレー４において、ノズル背圧Ｐ_Nを増加させると、ダイアフラム４９−１〜４９−５が矢印Ａ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム４９−１〜４９−５に支持されているスプール５０も矢印Ａ側に移動する。すると、スプール５０は、その移動に伴って第１のポペット弁６１を第１のバネ６０の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第１のポペット弁６１の給気弁６１ｂが第１の連通孔５７ｂを開く。この時、スプール５０の第１の開口５０ａは、第１のポペット弁６１の排気弁６１ａによって閉じられる。一方、第２のポペット弁６６は、第２のバネ６５の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第２のポペット弁６６の給気弁６６ｂが第２の連通孔６２ｂを閉じる。この時、スプール５０の第２の開口５０ｂは、第２のポペット弁６６の排気弁６６ａによって開かれる。

これにより、防爆容器１０１を通して第１の供給空気圧室４３に供給された供給空気圧Ｐｓ１の空気は、第１のポペット弁組立体５５の内部空間５９に入り、第１の連通孔５７ｂを通って第１の出力空気圧室４５内に導入された後に、出力空気圧Ｐｏ１の空気として防爆容器１０１に送られ、防爆容器１０１を通して調節弁２００に供給される。一方、調節弁２００からの空気は防爆容器１０１を通して第２の出力空気圧室４６内に戻った後、スプール５０の第２の開口５０ｂより排気通路５０ｃ２に入り、排気室４７−２に排出される。

一方、ノズル背圧Ｐ_Nを減少させると、ダイアフラム４９−１〜４９−５が矢印Ｂ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム４９に支持されているスプール５０も矢印Ｂ側に移動する。すると、スプール５０は、その移動に伴って第２のポペット弁６６を第２のバネ６５の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第２のポペット弁６６の給気弁６６ｂが第２の連通孔６２ｂを開く。この時、スプール５０の第２の開口５０ｂは、第２のポペット弁６６の排気弁６６ａによって閉じられる。一方、第１のポペット弁６１は、第１のバネ６０の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第１のポペット弁６１の給気弁６１ｂが第１の連通孔５７ｂを閉じる。この時、スプール５０の第１の開口５０ａは、第１のポペット弁６１の排気弁６１ａによって開かれる。

これにより、防爆容器１０１を通して第２の供給空気圧室４４に供給された供給空気圧Ｐｓ２の空気は、第２のポペット弁組立体５６の内部空間６４に入り、第２の連通路６２ｂを通って第２の出力空気圧室４６内に導入された後に、出力空気圧Ｐｏ２の空気として防爆容器１０１に送られ、防爆容器１０１を通して調節弁２００に供給される。一方、調節弁２００からの空気は、防爆容器１０１を通して第１の出力空気圧室４５内に戻った後、スプール５０の第１の開口５０ａより排気通路５０ｃ１に入り、排気室４７−１に排出される。

このようにして、防爆容器１０１を通して入力空気圧室４２に導かれるノズル背圧Ｐ_Nによって、スプール５０および一対のポペット弁６１，６６が動作し、その動作によって、増幅された出力空気圧Ｐｏ１およびＰｏ２が防爆容器１０１を通して調節弁２００へ出力されるものとなる。この場合、ノズル背圧Ｐ_Nの増加方向の圧力を調整することによって、調節弁２００を正動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ１が調整されるものとなり、ノズル背圧Ｐ_Nの減少方向の圧力を調整することによって、調節弁２００を逆動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ２が調整されるものとなる。

図５に図１に示されたポジショナ１００Ａを背面側から見た図を示す。図６にこの背面側から見たポジショナ１００Ａの防爆容器１０１の単体の図を示す。防爆容器１０１には、その中央部に内部空間１０１ａが形成されており、この内部空間１０１ａの周囲をリング状に囲む防爆容器１０１の内壁面１０１ｂと外壁面１０１ｃとの間の厚み部（胴部）１０１ｄに、パイロットリレー４に送り込まれる空気およびパイロットリレー４から送り出される空気の流路が形成されている。

この実施の形態では、防爆容器１０１の胴部１０１ｄに供給空気圧Ｐｓ１の空気が通る流路Ｌｓ１と、供給空気圧Ｐｓ２の空気が通る流路Ｌｓ２と、出力空気圧Ｐｏ１の空気が通る流路Ｌｏ１と、出力空気圧Ｐｏ２の空気が通る流路Ｌｏ２とが設けられている。

なお、１０１ｅ〜１０１ｉなどは捨て孔であり、１０１ｊは供給空気圧Ｐｓの空気の導入口、１０１ｋは出力空気圧Ｐｏ１の空気の導出口、１０１ｌは出力空気圧Ｐｏ２の空気の導出口、１０１ｍは防爆容器１０１内の空気の排出口、１０１ｎ，１０１ｏは電気配線が引き込まれるコンジット、１０１ｐはコンジット１０１ｎ，１０１ｏから引き込まれた配線が接続される端子台を収容する室であり、端子台を収容する室１０１ｐは防爆容器１０１の内部空間の一部として蓋１０５（図５）によって密閉される。

この防爆容器１０１において、供給空気圧Ｐｓ１の空気が通る流路Ｌｓ１は、供給空気圧Ｐｓの空気の導入口１０１ｊにつながる深さ１０ｍｍの溝とされており、防爆容器１０１の内壁面１０１ｂに沿って形成されている。すなわち、防爆容器１０１の内壁面１０１ｂはリング状とされており、このリング状の内壁面１０１に沿った円弧状の溝として流路Ｌｓ１が形成されている。

導入口１０１ｊからの供給空気圧Ｐｓの空気は、図７，図８に示すように、導入口１０１ｊにつながるパイプ状の直線路１０１ｑを通った後、鋭角度で折れ曲がって円弧状の流路Ｌｓ１に入り、この円弧状の流路Ｌｓ１の末端で垂直に立ち上がって（図９参照）、供給空気圧Ｐｓ１の空気としてパイロットリレー４へ送られる。この場合、円弧状の流路Ｌｓ１に沿って空気が流れるので、すなわち曲がりの少ない滑らかな流路形状に沿って空気が流れるので、断面積変化が少なく、流路抵抗が低減されるものとなる。

本実施の形態において、流路Ｌｓ１の鋭角度で折れ曲がる部分には、すなわち直線路１０１ｑと流路Ｌｓ１とがつながる部分には、深さ３０ｍｍのエア溜まり１０１ｒが設けられている。これにより、エア溜まり１０１ｒがレゾネータとなり、このチャンバー効果によって、流路抵抗の軽減が図られるものとなる。

また、導入口１０１ｊからの供給空気圧Ｐｓの空気は、エア溜まり（レゾネータ）１０１ｒから垂直に立ち上がって、供給空気圧Ｐｓ２の空気としてパイロットリレー４へ送られる。この供給空気圧Ｐｓ２の空気が流れる流路が流路Ｌｓ２である。この流路Ｌｓ２においても、エア溜まり（レゾネータ）１０１ｒによって、流路断面積が確保され、流路抵抗の軽減が図られる。

パイロットリレー４からの出力空気圧Ｐｏ１の空気は、図９に示すように、流路Ｌｏ１に入り、導出口１０１ｋを通って、調節弁２００へ送られる。また、パイロットリレー４からの出力空気圧Ｐｏ２の空気は、図１０に示すように、流路Ｌｏ２に入り、導出口１０１ｌを通って、調節弁２００へ送られる。

この場合、パイロットリレー４からの出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２は、直角に折れ曲がって導出口１０１ｋ，１０１ｌから出て行くが、ここでの流路抵抗を極力小さくするために、本実施の形態では、導出口１０１ｋ，１０１ｌへの直線路１０１ｓ，１０１ｔに対する流路Ｌｏ１，Ｌｏ２の開口を段階的に拡大したり、その流路Ｌｏ１，Ｌｏ２の開口と直線路１０１ｓ，１０１ｔとを滑らかにつないだりしている。

また、本実施の形態では、防爆容器１０１の内壁面１０１ｂと外壁面１０１ｃとの厚み部（胴部）１０１ｄに空気の流路を形成することによって、防爆容器１０１を２重構造としている。これにより、防爆容器１０１の外壁面１０１ｃをポジショナ１００Ａの外郭の一部とし、流路抵抗を減少させるだけではなく、外観デザインの自由度を大きくして、これまでにない特徴的な流線型形状の外観デザインを実現している。なお、ポジショナ１００Ａの外郭を流線型形状とすることにより、現場での設置スペースも少なくて済むようになるという利点も生じる。

なお、上述した実施の形態では、ポジショナ１００Ａを流線型形状の外観デザインとしたが、必ずしも流線型形状の外観デザインとしなくてもよいことは言うまでもない。また、上述した実施の形態では、防爆容器１０１の内壁面１０１ｂをリング状としたが、すなわち内壁面１０１ｂの全てを円弧状の面としたが、全部ではなくその一部を円弧状の面とし、この円弧状の面に沿って流路を形成するようにしてもよい。また、自由曲線状の曲面が多用された形状とし、この自由曲線状の曲面に沿って流路を形成するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、流路Ｌｓ１の鋭角度で折れ曲がる部分にエア溜まり（レゾネータ）１０１ｒを設けるようにしているが、防爆容器１０１の胴部１０１ｄに設ける空気の流路中、直角に曲がったり、鋭角で曲がったりするなど急に曲がる部分、断面積急変部分、小断面積部分等流路抵抗が大きい部分の前或いは後方に同様のレゾネータを設けることによって、流路断面積を確保し、チャンバー効果も利用することで、流路抵抗の軽減を図ることが可能となる。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…Ｉ／Ｆ（インターフェイス）端子、２…電気回路モジュール、３…電空変換器、４…パイロットリレー（空気圧増幅器）、５…角度センサ、１０１…ケース（防爆容器）、１０２，１０３…カバー、１０５…蓋、１０１ａ…内部空間、１０１ｂ…内壁面、１０１ｃ…外壁面、１０１ｄ…厚み部（胴部）、１０１ｊ…導入口、１０１ｋ，１０１ｌ…導出口、１０１ｒ…エア溜まり（レゾネータ）、Ｌｓ１，Ｌｓ２，Ｌｏ１，Ｌｏ２…流路、１００（１００Ａ）…ポジショナ、２００…調節弁。

Claims

入力される電気信号を空気圧信号に変換して調節弁を駆動するポジショナにおいて、
前記電気信号を処理する電気回路モジュールと、
前記電気回路モジュールによって処理された電気信号を空気圧信号に変換する電空変換器と、
前記電気回路モジュールおよび前記電空変換器を内部空間に収容する防爆容器と、
前記防爆容器の外部に設置され、前記電空変換器によって変換された空気圧信号を増幅する空気圧増幅器とを備え、
前記防爆容器は、
前記内部空間の周囲を囲む容器の内壁面と外壁面との間の厚み部に前記空気圧増幅器に送り込まれる空気および前記空気圧増幅器から送り出される空気の流路および捨て孔が形成され、
前記空気の流路は、
前記厚み部の前記内壁面側の領域に設けられ、
前記捨て孔は、
前記厚み部の前記外壁面側の領域に設けられ、
前記防爆容器の内壁面は、
前記内部空間の周囲を囲む円形の壁面とされ、
前記空気の流路のうち少なくとも１つは、
その全部が前記防爆容器の内壁面に沿った円弧状の流路とされている
ことを特徴とするポジショナ。
請求項１に記載されたポジショナにおいて、
前記空気の流路は、
急に曲がる部分、断面積急変部分、小断面積部分等流路抵抗が大きい部分の前或いは後方に流路抵抗を低減させるレゾネータが設けられている
ことを特徴とするポジショナ。
請求項１又は２に記載されたポジショナにおいて、
前記防爆容器の外壁面は、
前記ポジショナの外郭の一部とされ、前記捨て孔の流路の外壁の一部にもなり、
前記ポジショナの外郭は、
流線型或いは球状の曲面を多用された形状とされている
ことを特徴とするポジショナ。