JPH07332305A - 空気式計器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気圧が供給されていない運転停止時等にお
いて、排気孔からケース内に雨水等が侵入するのを防止
する。 【構成】 排気孔開閉機構６１を排気孔２に対応してケ
ース１内に配設する。運転時において、ピストン６３は
供給空気圧Ｐsup によって圧縮コイルばね６５に抗して
移動されることにより、排気孔２と連通孔６７ｄとを連
通させ、ケース１内の空気がケース外部に排気されるよ
うにする。一方、ピストン６３は空気圧Ｐsup が供給さ
れない運転停止時において圧縮コイルばね６５のばね力
によって上記とは反対方向に移動されることにより、排
気孔２と連通孔６７ｄとの連通を断ち、雨水等がケース
１内に侵入するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気式指示調節
計、電空変換器、ポジショナ、空気式演算器等といった
空気式計器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空気式指示調節計、電空変換
器、ポジショナ、空気式演算器等の空気式計器にあって
は、ノズル・フラッパ機構、変位伝達用のリンク機構、
各種指示表示を行なう指針による表示機構等が適宜の個
所に組み込まれている。ノズル・フラッパ機構は微小な
変位を大きな圧力変化に変換する空気圧素子であって、
通常空気圧作動の調節計器、変換器等の第１段増幅要素
として使用されている。その基本的構造は、近接対向し
て配設されたノズルおよびフラッパと、固定絞りとから
なり、一定圧力（例えば、１．２〜１．４Ｋｇ／ｃｍ
² ）の供給空気が固定絞りおよびノズル背室を経てノズ
ルに与えられる一方、フラッパを入力信号によって変位
させると、ノズルとフラッパとの隙間、すなわちノズル
ギャップが変化し、ノズル噴出抵抗を増減させる。この
ため、ノズル背圧が変化し、このノズル背圧を出力信号
として取り出すようにしている。

【０００３】例えばバルブポジショナにあっては、実願
平２−１１９３６５号等からも明らかなように、計器信
号と駆動軸位置との関係を外乱に抗して常に正確に保つ
ため駆動軸位置を検出端として駆動部への出力空気圧を
加減する一種のサーボ機構で、通常入力信号（変位信
号）を、フラッパの揺動変位として変換し、これをノズ
ル・フラッパ機構によって空気圧信号に変換して増幅し
た後、バルブのアクチュエータに駆動圧力として供給
し、バルブを駆動制御するように構成されている。さら
に、この種のポジショナはバルブの実動作量をフィード
バック機構によって前記フラッパにフィードバックする
ことにより、入力信号による力と平衡させるようにして
いる。

【０００４】ところで、このような供給空気圧を用いた
空気式計器にあっては、空気圧供給源よりノズル・フラ
ッパ機構に供給され、ノズルから噴射された消費空気を
ケースの外部に逃がす必要がある。そのため、図４
（ａ）〜（ｃ）に示すようにケース１に内外を連通させ
る排気孔２を設けている。その場合、現場型の空気式計
器にあっては、供給空気の排気によってケース１の内圧
が上がるため、雨水が排気孔２から侵入し難いが、運転
停止時さらには計器の輸送、保管、据付工事時等のよう
に空気圧の供給を受けないときはケース内圧が下がるた
め、雨水等が侵入してノズル・フラッパ機構をはじめ他
の内部機構、部品等を錆付かせたり、機能を低下させた
りするという問題があった。

【０００５】そこで、従来はこのような問題を解決する
ため、 排気孔２の形成位置をケース下面側とする（ａ） 側面に形成されている排気孔２に対してはカバー３を
設ける（ｂ） 排気孔２をシール部材によって閉鎖し、運転時にシー
ル部材を取り外す などして、雨水が侵入するのを防止していた。また、設
計段階において計器の取付姿勢が決まっていないものに
対しては、（ｃ）に示すように外周の一部に切欠部４を
有するカバー５をビス６等によりケース１にガスケット
７を介して回転可能に取り付けておき、据え付け時に切
欠部４を下方に位置させることで雨水等の侵入防止を図
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現場型の空気式計器に
おいては、上記した通り運転中は消費した空気の排気に
よってケース内圧が高く、雨水等の侵入を防止すること
ができるため何等問題ないが、計器の運転が停止された
りして供給空気圧の供給がなくなったときにはケース内
圧が大気圧となるため、雨水等の侵入を完全には防止す
ることができないという問題があった。そのため、供給
空気圧の供給がなくなったときにおいても確実に雨水等
の侵入を防止し得る構造が要望されている。

【０００７】本発明は上記したような従来の問題点およ
び要望に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、機器の輸送、保管、据付工事時や計器の運転停止時
のように空気圧の供給がないとき、排気孔を閉鎖するこ
とにより雨水等の侵入を確実に防止し、計器の耐久性、
信頼性等を向上させるようにした空気式計器を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ケース内部にノズル・フラ
ッパ機構等を有し、前記ケースに内外を連通させる排気
孔を設けた空気式計器において、前記排気孔を開閉制御
する閉止部材と、空気圧の供給を受けないとき前記閉止
部材を前記排気孔が閉鎖する位置に変位させ、空気圧の
供給時に前記閉止部材を前記排気孔が開放する位置に変
位させる弾性部材を備えた排気孔開閉機構を配設したこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明において、空気式計器が運転中で供給空
気圧が導入されているとき、閉止部材は、この供給空気
圧により弾性部材に抗して移動され、排気孔を開く。一
方、供給空気圧が供給されなくなると、閉止部材は弾性
部材によって押圧移動され、排気孔を閉鎖する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係る空気式計器をバルブポジ
ショナに適用した場合の一実施例を示す要部の断面図で
ある。同図において、符号１０で示すポジショナは、排
気孔２を有するケース１を備え、その内外にはノズル・
フラッパ機構１１、フィードバック機構１２、スパン調
整機構１３、ゼロ点調整機構１４、入力信号Ｉ0 を可動
コイルの変位に変換するマグネットユニット１５、パイ
ロットリレー１６、端子盤１７等を有し、バルブ１８の
ヨーク（図示せず）に固定されている。

【００１１】前記ノズル・フラッパ機構１１は、中間部
が支点２１によって揺動自在に支持されたフラッパ２２
と、このフラッパ２２の一端に近接対向するノズル２３
とを備え、反ノズル側に前記ゼロ点調整機構１４を形成
するゼロ点調整用ばね２４の一端が連結されている。ま
た、フラッパ２２の他端は前記マグネットユニット１５
の出力ステム２５にストラップ２６を介して連結されて
いる。前記ノズル２３は供給空気用配管２７を介して不
図示の空気供給源に接続されており、一定（通常１．４
Kgｆ／ｃｍ² ）の供給空気圧Ｐsup が供給される。この
供給空気用配管２７の途中には減圧弁２８、供給空気用
圧力計２９、前記パイロットリレー１６、絞り３０等が
設けられている。

【００１２】前記フィードバック機構１２は、バルブ１
８の弁軸３１の実動作量を前記フラッパ２２にフィード
バックするために、一端がケース１の外部に突出して前
記弁軸３１に連結されたフィードバックレバー３２と、
一端が回動軸３３によって回動自在に軸支されフィード
バックスプリング３４を介して前記フラッパ２２に連結
されたスパンアーム３６と、これに取り付けられたスパ
ン調整ねじ３７と、フィードバックレバー３２の回動軸
３８に取り付けられたフィードバックプレート３９と、
スパン調整ねじ３７に上下動自在に取り付けられ先端が
フィードバックプレート３９に当接されるスパン調整用
のプレート当接部材４０等によって構成されている。

【００１３】前記マグネットユニット１５は、ケース１
に貫通して取り付けられた防爆ケース４２を備え、その
内部は仕切壁４３によって２つの室に仕切られており、
その一方に前記端子盤１７が、他方には環状のマグネッ
ト４４、その外周を取囲む可動コイル４５、マグネット
４４をサンドイッチする第１および第２のヨーク４６，
４７等が収納配置されている。そして、リード線４８、
端子盤１７を介して可動コイル４５に、計測量に応じた
入力信号Ｉ0 （４ｍＡ〜２０ｍＡ）が入力されると、出
力ステム２５には電磁誘導の原理に基づいて軸方向に所
定の変位量が与えられ、これによって前記フラッパ２２
が支点２１を支点として揺動される。

【００１４】例えば、出力ステム２５に図中左方への変
位が生じたとすると、この変位はストラップ２６を介し
てフラッパ２２に伝達されるため、フラッパ２２は支点
２１を中心として図中時計方向に回動変位してノズル２
３とのギャップを狭める。このため、ノズル背圧ＰN が
増大し、このノズル背圧ＰN はパイロットリレー１６に
よって増幅された後、出力空気用配管４９を通り出力空
気圧Ｐout としてアクチュエータ５０に導かれ、これを
動作させる。その結果、弁軸３１は、上方に移動してバ
ルブ１８の開度を調整する。また、弁軸３１の動きはフ
ィードバック機構１２を介してフラッパ２２に伝達さ
れ、フラッパ２２に作用する入力信号Ｉ0による時計方
向回りの回動力とバランスし、フラッパ２２の動きを安
定化させる。なお、出力ステム２５に図中右方への変位
が生じたときには、上記とは反対に弁軸３１を下方へ移
動させる。

【００１５】前記パイロットリレー１６は、内部が２つ
のダイヤフラム５１ａ，５１ｂおよび隔壁５２によって
４つの室、すなわち空気供給室５３、出力室５４、大気
開放室５５およびノズル背圧室５６に仕切られたハウジ
ング５７と、ポペット弁５８およびピストン５９等を備
え、周知の通り、ノズル背圧ＰN を増幅した前記出力空
気圧Ｐout を得ているが、その詳細な説明は省略する。
なお、図中６０は出力空気圧用の圧力計である。

【００１６】さて、上述したような構成によるバルブポ
ジショナ１０において、前記ケース１の内部にはさらに
排気孔開閉機構６１が排気孔２に対応して配設されてい
る。この排気孔開閉機構６１は、通常、すなわちバルブ
ポジショナ１０の運転時においては排気孔２を開放し、
供給空気圧Ｐsup が供給されていない輸送、保管、据付
工事時や運転停止時等において排気孔２を閉鎖し、雨水
等がケース１内に侵入するのを防止するものである。さ
らに排気孔開閉機構６１の構成等を図２（ａ），（ｂ）
に基づいて詳述すると、排気孔開閉機構６１は、前記排
気孔２を開閉制御する閉止部材としてのピストン６３
と、前記空気用配管２７の一部を形成する供給空気用流
路２７ａに連通し、前記ピストン６３を移動自在に収納
するシリンダ６４と、供給空気圧Ｐsup の供給時に前記
ピストン６３を前記排気孔２から離間させ、供給空気圧
Ｐsup が供給されないときに前記ピストン６３を前記排
気孔２を閉止する位置に移動させる弾性部材としての圧
縮コイルばね６５と、複数個のＯリング６６（６６ａ〜
６６ｃ）等で構成されている。ピストン６３は、軸線方
向に離間して設けられた同一径からなる２つの大径部６
３Ａ，６３Ｂと、これら大径部６３Ａ，６３Ｂ間および
両側に設けられた３つの小径部６３ａ，６３ｂ，６３ｃ
とを一体に有し、大径部６３Ａ，６３Ｂの外径がシリン
ダ６４の内径より若干小さく設定されている。シリンダ
６４の周面には合計４つの連通孔６７ａ〜６７ｄが形成
されており、６７ａが前記排気孔２に、６７ｂが供給空
気用流路２７ａにそれぞれ連通し、６７ｃ，６７ｄがケ
ース１の内部とシリンダ６４の内部とを連通している。
連通孔６７ｂと６７ｃは、シリンダ６４の両端寄りに形
成され、連通孔６７ａ，６７ｄは、Ｏリング６６ｂを挟
んでその両側に位置するようシリンダ６４の長手方向略
中央部に形成されている。Ｏリング６６ａは連通孔６７
ｃと６７ｄとの間に位置し、残りのＯリング６６ｃは連
通孔６７ａと６７ｂとの間に位置している。そして、こ
れらのＯリング６６ａ，６６ｂ，６６ｃはシリンダ６４
の内周面に形成された環状溝に一部周面を突出させて嵌
着固定されており、Ｏリング６６ａ，６６ｃが大径部６
３Ａ，６３Ｂの周面にそれぞれ常時接触し、Ｏリング６
６ｂが空気圧の供給を受けないときのみ大径部６３Ａと
接触するような位置に設けられている。圧縮コイルばね
６５はピストン６３の小径部６３ｂに嵌装されてシリン
ダ６４の内部一方端側に位置し、大径部６３Ａを図２下
方に付勢している。

【００１７】このような構成からなる排気孔開閉機構６
１において、図２（ａ）は前記バルブポジショナ１０の
運転時における状態、（ｂ）は停止時における状態を示
す。バルブポジショナの運転状態においては、排気孔２
を開放し、ケース１内の空気を外部に排出する必要があ
る。このため、ピストン６３は、連通孔６７ｂよりシリ
ンダ６４内に供給される空気圧Ｐsup によって、図２
（ａ）に示すように圧縮コイルばね６５に抗して上方に
移動されて大径部６３ＡがＯリング６６ｂよりも上方に
位置することにより、連通孔６７ａと６７ｄを互いに連
通させている。したがって、この状態において、ケース
１内の空気は、連通孔６７ｄ−シリンダ６４の内部で大
径部６３Ａと６３Ｂとの間の空間−連通孔６７ａを経て
排気孔２からケース１の外部に排気される。

【００１８】一方、輸送、保管、据付工事時や運転停止
時においては、供給空気圧Ｐsup が供給されないため、
ピストン６３は圧縮コイルばね６５のばね力によって図
２（ｂ）に示すように下方に移動されて小径部６３ｃが
シリンダ６４の圧縮コイルばね６５側とは反対側の内壁
面に当接して停止し、大径部６３Ａが２つのＯリング６
６ａ，６６ｂによって保持される。このため、連通孔６
７ａと６７ｄは連通せず、排気孔２および連通孔６７ｄ
を通って雨水等がケース１内に侵入するのを阻止する。

【００１９】かくしてこのような構成からなるバルブポ
ジショナ１０によれば、供給空気圧Ｐsup が供給されな
い輸送、保管、据付工事時や運転停止時等において、雨
水等がケース１内に侵入するのを確実に防止することが
できるので、上記したノズル・フラッパ機構１１、フィ
ードバック機構１２、スパン調整機構１３、ゼロ点調整
機構１４、マグネットユニット１５、パイロットリレー
１６等が錆付いたり、機能が低下したりすることがな
く、バルブポジショナ１の信頼性、耐久性等を向上させ
ることができる。また、排気孔２は運転停止時に自動的
に閉鎖されるので、作業者がその都度開閉操作する必要
がなく、取扱いが容易である。

【００２０】図３は本発明の他の実施例を示す要部断面
図である。この実施例は閉止部材としてフラッパ７１を
用い、圧力応動部材としてベローズ７２を用い、運転停
止時等においてフラッパ７１を圧縮コイルばね６５のば
ね力によって排気孔２の内側開口端面にＯリング６６を
介して密接させることにより排気孔開閉機構６１を構成
したものである。図に示す状態において、排気孔２はフ
ラッパ７２によって閉鎖されているため、雨水等が排気
孔２を通ってケース１に侵入することはない。運転時に
おいて、ベローズ７２は供給空気用流路２７ａより供給
される空気圧Ｐsup によって伸張することによりフラッ
パ７１を圧縮コイルばね６５に抗して図３上方に変位さ
せ、Ｏリング６６から離間させる。したがって、排気孔
２が開き、ケース１内の空気が排気孔２を通って外部に
排気される。

【００２１】このような構成においても、上記実施例と
同様、供給空気圧Ｐsup が供給されない輸送、保管、据
付工事時や運転停止時等においては排気孔２を自動的に
閉鎖することができるので、雨水等の侵入を確実に防止
することができ、ノズル・フラッパ機構１１、フィード
バック機構１２、スパン調整機構１３、ゼロ点調整機構
１４、マグネットユニット１５、パイロットリレー１６
等の錆付き、機能低下等を防止することができる。した
がって、バルブポジショナ１の信頼性、耐久性等を向上
させることができる。

【００２２】なお、本発明は上述した実施例構造に何等
特定されるものではなく、種々の変形、変更が可能であ
ることは言うまでもない。例えばピストン６３の小径部
６３ｂ，６３ｃは必ずしも必要ではない。また、圧力応
動部材としてダイヤフラム、カプセルエアシリンダ等の
使用が可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る空気式
計器によれば、排気孔を開閉制御する閉止部材と、空気
圧の供給を受けないとき前記閉止部材を前記排気孔が閉
鎖する位置に変位させ、空気圧の供給時に前記閉止部材
を前記排気孔が開放する位置に変位させる弾性部材を備
えた排気孔開閉機構を配設し、機器運転時においては、
排気孔を開き、供給空気圧が供給されない輸送、保管、
据付工事時や運転停止時等においては排気孔を閉じるよ
うに構成したので、簡単な構造であるにもかかわらず、
運転停止時等に雨水等がケース内に侵入するのを確実に
防止することができる。したがって、ケース内部の機
構、部品等が錆び付いたり、機能低下を起こしたりする
ことがなく、計器の信頼性および耐久性を向上させるこ
とができる。また、排気孔を供給空気圧と弾性部材とに
より自動的に開閉することができるので、その都度作業
者が開閉する必要がなく、取扱いも簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る空気式計器をバルブポジショナ
に適用した一実施例を示す要部の概略断面図である。

【図２】 （ａ），（ｂ）は排気孔開閉機構の動作等を
説明するための図で、（ａ）はバルブポジショナの運転
時における状態、（ｂ）は停止時における状態を示す図
である。

【図３】 本発明の他の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図４】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ空気式計
器に用いられているケースの従来例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ケース、２…排気孔、１０…バルブポジショナ（空
気式計器）、１１…ノズル・フラッパ機構、１２…フィ
ードバック機構、１５…マグネットユニット、１６…パ
イロットリレー、１８…バルブ、２２…フラッパ、２３
…ノズル、２７…供給空気用配管、６１…排気孔開閉機
構、６３…ピストン、６４…シリンダ、６５…圧縮コイ
ルばね、７１…フラッパ、７２…ベローズ、Ｐsup …供
給空気圧、Ｐout …出力圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内部にノズル・フラッパ機構等を
   有し、前記ケースに内外を連通させる排気孔を設けた空
   気式計器において、 前記排気孔を開閉制御する閉止部材と、空気圧の供給を
   受けないとき前記閉止部材を前記排気孔が閉鎖する位置
   に変位させ、空気圧の供給時に前記閉止部材を前記排気
   孔が開放する位置に変位させる弾性部材を備えた排気孔
   開閉機構を配設したことを特徴とする空気式計器。