JPH0567801U - ポジショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度の高い環境下で使用しても圧力スイッチ
のスイッチ動作が確実で、信頼性を向上させる。 【構成】 ハウジング３６の壁内に内外を連通させる連
通路５２ａ、５２ｂを形成して内部にそれぞれ真空ノズ
ル５６ａ、５６ｂを配設する。また、これら真空ノズル
５６ａ、５６ｂの背圧通路５８ａ、５８ｂを前記ハウジ
ング３６の内側にそれぞれ開口させると共に、これらの
開口端にフレームアレスタ５４ａ、５４ｂを介してゼロ
調整用圧力スイッチ４０ａ、４０ｂをそれぞれ配設す
る。前記連通路５２ａ、５２ｂの外側開口部ａから供給
空気圧Ｐ0 を常時供給する。ゼロ調整時に内側開口部ｂ
1、ｂ2を閉鎖すると、真空ノズル５６ａ、５６ｂのノズ
ル背圧が上昇し、このノズル背圧は動作圧として背圧通
路５８ａ、５８ｂを通って前記圧力スイッチ４０ａ、４
０ｂに供給され、同スイッチを動作させる。調整時以外
は内側開口部ｂ1、ｂ2を開放し、真空ノズル５６ａ、５
６ｂによって圧力スイッチ４０ａ、０ｂに負圧を与え、
同スイッチをＯＦＦ状態に保持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、調節弁用電空ポジショナ等に適用して好適なポジショナに係り、特 にゼロおよびスパン調整部の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、調節弁用電空ポジショナ等におけるゼロ調整機構とスパン調整機構とし ては、ばねを使用して機械的に調整するようにしたものと、スイッチを用いて電 気的に調整するようにしたものとが知られている。このうち後者の電気的調整方 法は、図４に示すようにハウジング１内に２つのマイクロスイッチ２Ａ、２Ｂを 対向配置し、ハウジング１を貫通して設けた操作軸３の内端にカム４を設けたも ので、調整時にこのカム４によって前記スイッチ２Ａ、２Ｂを選択的にＯＮ、Ｏ ＦＦ動作させ、その信号によって演算処理してゼロ調整（またはスパン調整）を 行うようにしている。この場合、一方のスイッチ２Ａからの信号は設定値を増大 方向に、他方のスイッチ２Ｂからの信号は設定値を減少方向にそれぞれ調整し、 所望の値に調整されたならばカム４を元の初期位置に戻して両スイッチ２Ａ、２ Ｂを共にＯＦＦにすればよい。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のゼロ調整機構およびスパン調整機構にあって は、２つのスイッチ２Ａ、２Ｂを初めとしてこれらが取り付けられる取付板５、 操作軸３、カム４、操作軸３の抜けを防止する止め輪６、防爆型の場合操作軸３ と取付孔７のすきおよびすきの奥行を防爆基準を満足するように形成したり、取 付孔７をＯリング８によって気密にシールしたりしなければならず、そのため多 くの制約と部品点数を必要とし、製作が面倒で広い設置スペースを要求され、ハ ウジング１の小型化の大きな障害となるばかりか、取付作業も面倒であると云う 問題があった。また、操作軸３の操作方向からスイッチ２Ａ、２Ｂの配置位置が 限定されてしまう、可動部分が多いため振動の激しいところでは誤動作する恐れ があり、信頼性が低いなど、多くの問題があった。

【０００４】 そこで、上記した機械的なスイッチのＯＮ、ＯＦＦ操作によるゼロ調整機構お よびスパン調整機構に代えて図５に示す圧力スイッチ９を用いた調整機構の研究 開発が進められている。この圧力スイッチ９は空気供給室１０内に可撓性フィル ム１１を配置し、この室１０に所定圧力以上の動作圧Ｐを供給して可撓性フィル ム１１を弾性変形させることにより、当該フィルムに設けられた可動接点１２を 固定接点１３に押し付けてスイッチを動作させるようにしたものであり、部品点 数が少なく構造が著しく簡単であるという大きな利点を有している。 しかし、このような圧力スイッチ９を用いたゼロ調整機構およびスパン調整機 構においては、温度の高い地域、環境にポジショナを設置して使用する場合、可 撓性フィルム１１が温度によって二点鎖線で示すように伸長すると、動作圧Ｐを 供給しないにも拘らず可動接点１２が固定接点１３に接触してスイッチ動作が不 能になるという問題があった。

【０００５】 したがって、本考案は上記したような従来の問題点に鑑みてなされたもので、 その目的とするところは、温度の高い環境下で使用されても圧力スイッチのスイ ッチ動作が確実に行われるようにしたポジショナを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、ハウジング内に電空変換部、ノズルフラ ッパ機構、パイロットリレー、ゼロおよびスパン調整部、フィードバック部、電 気機器部等を有するポジショナにおいて、前記ハウジングの壁内に内外を連通さ せる複数個の連通路を形成して内部にそれぞれ真空ノズルを配設し、これら真空 ノズルの背圧通路を前記ハウジングの内側にそれぞれ開口させると共に、これら の開口端にゼロ調整用およびスパン調整用圧力スイッチをそれぞれ配設してなり 、これらの圧力スイッチを前記電気機器部に電気的に接続し、前記連通路の一方 から空気圧を供給し、他方を開放または閉止状態に保持することにより前記圧力 スイッチを動作させ、ゼロ調整およびスパン調整を行うようにしたものである。

【０００７】

【作用】

ゼロおよびスパン調整時に連通路の一方開口部から空気圧を供給し、他方開口 部を閉止状態にすると、空気圧は真空ノズルの背圧通路を通って圧力スイッチに 供給され、圧力スイッチの可撓性フィルムを正方向に弾性変形させる。したがっ て、ゼロ調整用圧力スイッチまたはスパン調整用圧力スイッチは、空気圧によっ て動作し、その信号に基づいてゼロ調整およびスパン調整を行う。調整時以外は 連通路の一方開口部から空気圧を供給し、連通路の他方開口部を開放状態にする と、真空ノズルの背圧通路が負圧となり、圧力スイッチの可撓性フィルムを逆方 向に弾性変形させる。したがって、ゼロ調整用圧力スイッチとスパン調整用圧力 スイッチをＯＦＦ状態に保持する。

【０００８】

【実施例】

以下本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案に係るポジショナを耐圧防爆構造を採用した調節弁用電空ポジシ ョナに適用した場合の一実施例を示す概略構成断面図、図２はゼロ調整部の構成 図、図３はゼロ調整用圧力スイッチの断面図である。

【０００９】 図１において、全体を符号２０で示すポジショナは、入力信号Ｉ0 に応じた出 力空気圧Ｐｏｕｔを調整弁２１の駆動装置２２に出力する。駆動装置２２はこの 出力空気圧によって動作し、調整弁２１を開閉制御する。調整弁２１が開閉制御 され、その作動軸２３が上下動すると、これに応じてフィードバックレバー２４ が上下方向に回動し、この回動量をポジショナ２０のポテンショメータ等からな る変位検出部２５によって電気信号Ｉ1 に変換し、該電気信号Ｉ1 を制御演算部 （電気機器部）２６にフィードバックし、このフィードバック信号とポジショナ ２０への入力信号Ｉ0 とを比較し、その差を電空変換部２７に送信することによ り、計器信号Ｉ0 と弁軸位置との関係を外乱に抗して常に正確に制御する。

【００１０】 制御演算部２６は入力検出部、ＣＰＵ等を有している。電空変換部２７は、コ イル２８、ヨーク２９、磁石３０等からなり、入力信号Ｉ0 （例えば４〜２０ｍ Ａ）に応じてノズルフラッパ機構３１を動作させる。ノズルフラッパ機構３１は 、前記電空変換部２７による磁気的作用力により支点３２を中心として揺動され るフラッパ３３と、フラッパ３３の一端に近接対向して設けられ供給空気圧ＳＵ Ｐが供給されるノズル３４とを備え、このノズル３４の背圧がパイロットリレー ３５によって増幅され、出力空気圧Ｐｏｕｔとして調節弁２１の駆動装置２２に 出力されるように構成されている。

【００１１】 ３６は耐圧防爆型のハウジングで、このハウジング３６はポジショナ２０が爆 発ガス雰囲気中で使用されるため防爆基準により十分な防爆性能を有する格別の 耐圧容器を形成しており、その内部、すなわち防爆室３７に前記変位検出部２５ 、制御演算部２６、電空変換部２７、ノズルフラッパ機構３１、端子盤３８、後 述するゼロおよびスパン調整部３９を形成するゼロ調整用圧力スイッチ４０、ス パン調整用圧力スイッチ４１等が収納されている。

【００１２】 ４２はパイロットリレー３５を収納するケースで、前記ハウジング３６の一側 壁に取り付けられ、この間にノズル背圧用と排気用のフレームアレスタ４３、４ ４が設けられている。 なお、４５は圧力計、４６は減圧弁、４７は自動、手動の切り換えを行う切換 弁である。

【００１３】 このような構成において、ポジショナ２０への入力信号Ｉ0 は、例えば４ｍＡ から２０ｍＡの範囲で変化し、４ｍＡの時、調節弁２１を全閉状態に保持し、２ ０ｍＡの時、全開状態に保持するものとする。調節弁２１の全閉状態において、 作動軸２３に連動して回動するレバー２４は下方に最大角度回動した位置に停止 している。この状態において変位検出部２５の電気信号Ｉ1 は入力信号Ｉ0 と等 しく、Ａ／Ｄ変換されフィードバック信号として制御演算部２６に入力される。 この時の制御演算部２６に入力される入力信号Ｉ0 と電気信号Ｉ1 とは同じ値で あるため、その差電流は零で、電空変換部２７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、制御演算部２６において変位検出 部２５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 部２７に出力する。したがって、フラッパ３３に対する磁気的作用力が変化して 該フラッパ３３を図１反時計方向に揺動させ、ノズル３４とのギャップを減少さ せる。このノズルギャップが減少すると、ノズル背圧が増大するため、パイロッ トリレー３５の出力空気圧Ｐｏｕｔが増加して駆動装置２２を動作させる。この 結果、作動軸２３が上方に移動して調節弁２１を開く。また、作動軸２３の動き はレバー２４を反時計方向へ回動変位させる力として伝達される。レバー２４が 回動すると、変位検出部２５から制御演算部２６にフィードバック信号として入 力される電気信号Ｉ1 の電流値が徐々に大きくなり、設定値に応じた入力信号Ｉ 0 の電流値との間の差が減少し、この差電流が零になるところで弁開度が安定す る。弁開状態から全閉状態に戻る動作は上記と反対の動作をする。

【００１４】 さて、前記ゼロ調整およびスパン調整部３９は、前記ハウジング３６の壁面適 宜箇所に各圧力スイッチ４０、４１に対して２つずつ合計４つ貫通形成されたス トレートな連通路５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂを有し、その内部途中箇所に は防爆基準を満足させるためのフレームアレスタ５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ ｂと真空ノズル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂがそれぞれ組み込まれ、ハウジ ング内部に開口する内側開口部には前記ゼロ調整用圧力スイッチ４０とスパン調 整用圧力スイッチ４１がそれぞれ設けられている。これら両スイッチ４０、４１ は、全く同一に形成された２つのスイッチ４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂから なり、その一方４０ａ、４１ａが設定値の上方修正用、他方４０ｂ、４１ｂが調 整値の下方修正用として用いられる。

【００１５】 図２によりゼロ調整部の構成を詳述すると、連通路５２ａ、５２ｂの一端は互 いに接続されてハウジング３６に設けた外側開口部ａに接続され、この外側開口 部ａは圧搾空気供給源５７（図１）に接続されており、常時供給空気圧Ｐ0 が供 給されている。一方、連通路５２ａ、５２ｂの他端開口部ｂ1 、ｂ2 はハウジン グ３６の外部にそれぞれ開放されており、ゼロ調整時に手等によって閉鎖され、 調整時以外は大気開放されている。前記真空ノズル５６ａ、５６ｂは前記各連通 路５２ａ、５２ｂの途中に組み込まれ、背圧通路５８ａ、５８ｂが前記フレーム アレスタ５４ａ、５４ｂおよび前記スイッチ４０ａ、４０ｂを介してハウジング ３６の内側にそれぞれ開口されている。そして、各圧力スイッチ４０ａ、４０ｂ は前記制御演算部２６にコード５９（図１）を介してそれぞれ電気的に接続され ている。

【００１６】 図３は圧力スイッチ４０ａ（４０ｂも同様）の断面図を示すもので、これを同 図に基づいて詳述すると、圧力スイッチ４０ａは、上下に対向して配置され、そ の対向面中央部にそれぞれ導体パターン６１、６２がスクリーン印刷等によって 形成された上可撓性フィルム６３および下可撓性フィルム６４と、環状に形成さ れ前記上可撓性フィルム６３、下可撓性フィルム６４間に介在されることにより これらフィルムと共にスイッチ室６５を形成するスペーサ６６と、上可撓性フィ ルム６３上に粘着層６８を介して積層配置された保護シート６９および上カバー ７０と、下可撓性フィルム６４の下面に粘着層７１を介して固着された下カバー ７２と、これら積層体を貫通し、上、下カバー７０、７２を一体的に結合する不 図示の止めねじおよびナット等で構成されている。

【００１７】 前記上、下可撓性フィルム６３、６４および保護シート６９は、適宜な厚さを 有するポリエステルフィルム等によって、スペーサ６６はポリエステル樹脂等に よって、上、下カバー７０、７２は、ポリカーボネート等の樹脂材料によってそ れぞれ形成されている。前記各導体パターン６１、６２は通常互いに近接対向す ることによりスイッチＳの可動接点と固定接点を構成し、前記制御演算部２６に 電気的に接続されている。前記上カバー７０の保護シート６９と密接する内側面 中央部には該シート６９と共に圧力室７３を形成する凹部７４が形成されている 。また、上カバー７０の上面中央には前記凹部７４に連通する空気圧供給口７５ が形成されており、この空気圧供給口７５は前記真空ノズル５４ａ（図２）の背 圧通路５８ａに接続されている。なお、前記スイッチ室６５の内部は大気圧に保 持されている。

【００１８】 このような圧力スイッチ４０ａの構成において、空気圧供給口７５より所定圧 力以上の動作圧Ｐを空気圧供給室７３に供給すると、スイッチ室６５に対応する 保護シート６９と上可撓性フィルム６３の中央部分が２点鎖線で示すように下方 に弾性変形されるため、上可撓性フィルム６３の導体パターン６１が下可撓性フ ィルム６４の導体パターン６２に押し付けられてスイッチＳを作動させ、その信 号が制御演算部２６（図１）に送出されて演算処理され、ゼロ調整を行う。この 場合、圧力スイッチ４０ａは、上方修正用であるため、ゼロ調整が高い値に向か って調整される。そして、動作圧Ｐの供給を停止すると、保護シート６９と上可 撓性フィルム６３の弾性復帰により導体パターン６１が導体パターン６２から離 間してスイッチＳをＯＦＦにする。

【００１９】 圧力スイッチ４０ａによるゼロ調整時においては、連通路５２ａの他端開口部 ｂ1 を手等で閉鎖し、連通路５２ｂ（図２）の他端開口部ｂ2 を開放状態に保持 する。すると、外側開口部ａから連通路５２ａに供給されている空気圧Ｐ0 は他 端開口部ｂ1 が閉鎖されているため、真空ノズル５６ａのノズル背圧を高め、こ のノズル背圧が動作圧Ｐとして背圧通路５８ａおよびフレームアレスタ５４ａを 通り前記空気圧供給室７３に供給されることで圧力スイッチ４０ａを上記した通 り動作させる。なお、連通路５２ｂ側に入る供給空気圧Ｐ0 は、真空ノズル５６ ｂを通り、他端開口部ｂ2 から外部に逃げるため、下方修正用圧力スイッチ４０ ｂを動作させることはない。 なお、下方修正用圧力スイッチ４０ｂを動作させゼロ調整を低い値に向かって 調整する場合は、上記とは反対に連通路５２ａの他端開口部ｂ1 を大気開放し、 連通路５２ｂの他端開口部ｂ2を手等で塞げばよい。

【００２０】 圧力スイッチ４０ａによるゼロ調整後他端開口部ｂ1 を大気開放すると、外側 開口部ａより連通路５２ａ（５２ｂも同様）に供給される供給空気圧Ｐ0 は他端 開口部ｂ1 からハウジング外部に逃げ、真空ノズル５６ａの背圧通路５８ａを負 圧にする。したがって、圧力スイッチ４０ａの空気圧供給室７３も負圧になり、 これによって保護シート６９と上可撓性フィルム６３の中央部分を上記したとは 反対に上方に弾性変形されるため、スイッチＯＦＦ時における導体パターン６１ と６２の間隔を大きくする。このようにすると高温下で使用した場合に圧力スイ ッチ４０ａのスイッチ動作が不能になるのを防止する上で有効である。すなわち 、保護シート６９および上可撓性フィルム６３が温度によって伸長して下方に変 形すると、導電パターン６１が導電パターン６２に接触してＯＮ状態となり、以 降の動作を不能にするが、上記したように空気供給室７３を負圧にして保護シー ト６９、上可撓性フィルム６３を上方に弾性変形させ、導電パターン６１、導電 パターン６２の間隔を大きく設定しておくと、温度により保護シート６９、上可 撓性フィルム６３が伸長しても導電パターン６１が導電パターン６２に接触する ことがなく、良好且つ確実なスイッチ動作を得ることができるものである。

【００２１】 なお、上記実施例はゼロ調整部の構成について説明したが、スパン調整部につ いても全く同様に構成されるものであるため、その説明を省略する。 また、上記実施例は防爆型ポジショナに適用した場合について説明したが、防 爆型以外のものにも適用実施し得ることは勿論であり、その場合はフレームアレ スタ４３、４４、５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂが不要である。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るポジショナは、圧力スイッチを用いてゼロ調 整とスパン調整を行い、調整時以外は真空ノズルによって圧力スイッチに負圧を 与え、圧力スイッチの可撓性フィルムをスイッチ動作方向と反対側に弾性変形さ せ、圧力スイッチをＯＦＦ状態に保持するように構成したので、高温環境下で使 用しても可撓性フィルムが伸長してスイッチがＯＮ状態になることがなく、確実 なスイッチ動作が得られ、ポジショナの信頼性を向上させることができる。また 、圧力スイッチは配管によって設置位置を自由に変更することができ、しかも空 気圧によって動作するため、振動の強い場所に設置されても誤動作する恐れがな いなど、その実用的効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るポジショナの一実施例を示す概略
構成断面図である。

【図２】ゼロ調整部の構成図である。

【図３】圧力スイッチの断面図である。

【図４】従来のポジショナにおけるゼロ調整部の断面図
である。

【図５】圧力スイッチの概略断面図である。

【符号の説明】

２６ 制御演算部（電気機器部） ２７ 電空変換部 ３１ ノズルフラッパ機構 ３５ パイロットリレー ３６ ハウジング ３９ ゼロおよびスパン調整部 ４０、４０ａ、４０ｂ ゼロ調整用圧力スイッチ ４１、４１ａ、４１ｂ スパン調整用圧力スイッチ ５２、５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂ 連通路 ５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ 真空ノズル ５８ａ、５８ｂ 背圧通路 ａ 外側開口部 ｂ1 、ｂ2 内側開口部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に電空変換部、ノズルフラ
   ッパ機構、パイロットリレー、ゼロおよびスパン調整
   部、フィードバック部、電気機器部等を有するポジショ
   ナにおいて、 前記ハウジングの壁内に内外を連通させる複数個の連通
   路を形成して内部にそれぞれ真空ノズルを配設し、これ
   ら真空ノズルの背圧通路を前記ハウジングの内側にそれ
   ぞれ開口させると共に、これらの開口端にゼロ調整用お
   よびスパン調整用圧力スイッチをそれぞれ配設してな
   り、これらの圧力スイッチを前記電気機器部に電気的に
   接続し、前記連通路の一方から空気圧を供給し、他方を
   開放または閉止状態に保持することにより前記圧力スイ
   ッチを動作させ、ゼロ調整およびスパン調整を行うよう
   にしたことを特徴とするポジショナ。