JPH0842503A - 電空変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動コイル型電空変換器において、バランス
ウエイトを必要とせず、小型、軽量化を図る。 【構成】 コイル１７を数字の「８」の字を描くように
巻回してフラッパ２１の下面に配設する。フラッパ２１
を一対の支点軸４０ａ，４０ｂによって揺動自在に軸支
する。ノズル２３を支点軸４０ａ，４０ｂの軸線からず
らして配置し、フラッパ２１の下面に近接対向させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブポジショナ等に
適用して好適な電空変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電空変換器は、例えばバルブポ
ジショナ等に用いられ、電気信号Ｉ0を空気圧信号に変
換して所要の出力圧Ｐout を得るよう構成されている。

【０００３】図６は電気−空気式バルブポジショナの動
作原理を示すブロック線図、図７は可動コイル型の電空
変換器を用いた同ポジショナの構成を示す図である。こ
れらの図において、符号１で示すバルブポジショナは、
排気孔２を有するケース３を備え、その内外には入力信
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４、マグネットユニット４の変位を空気圧に変換する
ノズル・フラッパ機構５、ノズルフラッパ機構５の出力
圧（ノズル背圧）を増幅し調節弁７の操作器８に出力空
気圧Ｐout として出力するパイロットリレー６、フィー
ドバック機構９、スパン調整機構１０、ゼロ点調整機構
１１、端子盤１２等が設けられ、調節弁７のヨーク（図
示せず）に固定されている。

【０００４】前記マグネットユニット４は、ケース１に
貫通して取り付けられた防爆ケース１５を備え、その内
部には環状のマグネット１６、その外周を取囲む可動コ
イル１７、マグネット１６をサンドウイッチする第１お
よび第２のヨーク１８，１９、一端が可動コイル１７に
接続された出力ステム２０等を備え、前記端子盤１２を
介して可動コイル１７に計測量に応じた入力信号Ｉ0
（４ｍＡ〜２０ｍＡ）が入力されると、電磁誘導作用に
よりコイル１７と出力ステム２０が軸線方向に変位し、
これによって前記ノズルフラッパ機構５のフラッパ２１
が支点２２を支点として揺動されるよう構成されてい
る。

【０００５】前記ノズル・フラッパ機構５は前記マグネ
ットユニット４と共に電空変換器２５を構成するもの
で、中間部が支点２２によって揺動自在に支持されたフ
ラッパ２１と、このフラッパ２１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
１１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２１の他端は前記マグネットユ
ニット４の出力ステム２０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１．４Ｋｇｆ／ｃｍ² ）の供給空気圧Ｐsup が供給さ
れる。この供給空気用配管２７の途中には前記パイロッ
トリレー６、絞り２８、減圧弁２９等が設けられてい
る。

【０００６】このような構成において、例えば、空気圧
増加と共にバルブステム３０が上昇する形（逆動作）の
調節弁７を使用した場合、平行状態にあるとき、入力信
号Ｉ0 が増加すると、それによって出力ステム２０は図
中左方へ変位し、これによって生じる力Ｆが増加する。
すると、フラッパ２１は支点２２を中心として時計方向
に揺動してノズル２３との間隙（ノズルギャップ）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６によって増幅された後、
出力空気圧Ｐout として操作器８に導かれ、これを動作
させる。その結果、バルブステム３０は上方に移動して
調節弁７を開く。この時のバルブステム３０の動きはフ
ィードバック機構９、スパン調整機構１０およびフィー
ドバックスプリング３２を介してフラッパ２１にネガテ
ィブフィードバックとして伝達され、バルブステム３０
が入力信号Ｉ0 に対応した位置に来るようフラッパ２１
を押し戻し、平衡状態に保持する。なお、出力ステム２
０に図中右方への変位が生じたときには、上記とは反対
にバルブステム３０を閉方向に移動させる。

【０００７】なお、パイロットリレー６、フィードバッ
ク機構９、スパン調整機構１０等については本発明と直
接関係しないため、その詳細な説明を省略する。

【０００８】ところで、上記した可動コイル型電空変換
器２５は、図８および図９にも示すようにフラッパ２１
の支点２２がマグネットユニット４の中心からずれて設
けられている。これは中心に設けるとコイル１７の磁界
による力Ｆが左右でバランスし回転力が発生せず、可動
コイルとならないからである。このため支点２２をマグ
ネットユニット４の外側に設けざるを得ず、その結果バ
ランスウエイト３３をフラッパ２１のノズル側端に取り
付け、コイル１７とバランスさせている。なお、図８、
図９において、実線ａはマグネット１６による磁力線、
破線ｂはコイル１７による磁力線、ｃはコイル１７に流
れる電流の方向をそれぞれ示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな可動コイル型の電空変換器２５にあっては、フラッ
パ２１の支点２２に対してコイル１７の位置が片寄って
いるため、フラッパ２１のバランスが悪く、そのためバ
ランスウエイト３３を必要とする（バランスウエイトを
設けないとフラッパの傾斜特性や振動特性で出力がシフ
トしてしまう）。しかしながら、バランスウエイト３３
を設けると、それだけノズルフラッパ機構５が大型、重
量化するという不都合があった。

【００１０】したがって、本発明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、可動コイル型において、バランスウエイトを必要
とせず、小型、軽量化を可能にした電空変換器を提供す
ることにある。

【００１１】

【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に記載の発明は、磁石を収納する凹部を有
するヨークと、略８の字状に巻回され前記ヨークの凹部
内に配置された可動型のコイルと、このコイルが取り付
けられた揺動自在なフラッパと、このフラッパに近接対
向して配設されたノズルとを備え、前記コイルの対称軸
線上に配置された支点軸により前記フラッパを揺動自在
に軸支したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明において、コイルは略８の字状に巻回さ
れることにより２つの環状コイル部を有し、通電される
と各環状コイル部における電流の流れ方向が反対になる
ため、フレミングの左手の法則により各環状コイル部に
おいて相反する方向の電磁力Ｆ1 ，Ｆ2 （図２）が発生
する。このため、フラッパは支点軸を中心として揺動す
る。コイルはフラッパのバランスウエイトとして機能
し、別部材からなるバランスウエイトの取り付けを不要
にする。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明に係る電空変換器の一実
施例を示す平面図、図２は図１のII−II線断面図、図３
は一部破断側面図である。なお、図中図６〜図９と同一
構成部材のものに対しては同一符号をもって示す。これ
らの図において、本実施例はフラッパ２１を円板状に形
成して同軸配置された一対の支点軸４０ａ，４０ｂによ
って図２矢印方向Ａ，Ｂに揺動自在に軸支し、下面、す
なわち第１のヨーク１８と対向する面の中央にコイル１
７を配置し、第１のヨーク１８のフラッパ２１と対向す
る上面中央に凹部４１を形成してその内底面中央に永久
磁石１６と第２のヨーク１９を積層配置したものであ
る。コイル１７は、一本のコイルを数字の「８」の字を
描くように巻回されることにより、２つの環状コイル部
１７ａ，１７ｂを有し、Ｘ字状に交差するコイル部分１
７ｃが前記一対の支点軸４０ａ，４０ｂの軸線上に位置
するようフラッパ２１に固定されている。言い換えれ
ば、一対の支点軸４０ａ，４０ｂはフラッパ２１を、２
つの環状コイル部１７ａ，１７ｂの対称線周りに揺動自
在に支持している。また、２つの環状コイル１７ａ，１
７ｂはフラッパ２１のバランスを取るため同一の大きさ
に形成されている。前記一対の支点軸４０ａ，４０ｂ
は、前記フラッパ２１の周面に１８０°ずれた位置に一
体的に突設されており、その先端部が、前記第１のヨー
ク１８が設置固定されているベース部材４２の両端に対
設された一対の軸取付部４２ａ，４２ｂに設けられた軸
受孔４３にそれぞれ挿入されている。

【００１４】前記第１のヨーク１８は前記フラッパ２１
と略同径のカップ状に形成されることにより上面中央に
前記永久磁石１６および第２のヨーク１９を収納する凹
部４１を有し、環状の外周壁１８Ａには上端部が外周壁
１８Ａの上方に突出しフラッパ２１の下面に近接対向す
るノズル２３およびストッパ４４が組み込まれている。
ノズル２３とストッパ４４は、前記一対の支点軸４０
ａ，４０ｂの中心線を挟んで対向するよう１８０°ずれ
て配設されている。前記ノズル２３は、第１のヨーク１
８に貫通形成され一端が供給空気用配管２７に接続され
た孔４５に組み込まれている。

【００１５】前記永久磁石１６と第２のヨーク１９は円
板状に形成されている。永久磁石１６は、例えばＮ極側
が上で、Ｓ極側が下になるよう凹部４１内に配置されて
いる。第２のヨーク１９は、上面に中心を通る径方向の
溝４７が形成されることにより、溝４７の両側が半円形
の凸部４８ａ，４８ｂを形成している。溝４７は、中心
線を前記一対の支点軸４０ａ，４０ｂの中心線と略一致
させて形成され、両端が第２のヨーク１９の周面に開放
されることにより、前記第１のヨーク１８の外周壁１８
Ａと永久磁石１６および第２のヨーク１９との間に形成
された環状隙間５０に連通している。このため、前記第
１のヨーク１８の凹部４１は、前記環状隙間５０と溝４
７とで平面視略８の字状（厳密にはΘ状）の凹部（空
間）を形成している。そして、前記コイル１７は、２つ
の環状コイル部１７ａ，１７ｂが前記第２のヨーク１９
の凸部４８ａ，４８ｂを取り囲むように前記環状隙間５
０内に挿入され、Ｘ字状に交差したコイル部分１７ｃが
溝４７内に挿入位置されている。

【００１６】このような構成からなる電空変換器におい
て、永久磁石１６による磁界中（磁界の方向は図２矢印
ａ方向）において、コイル１７に計測量に応じた入力信
号Ｉ0 を流すと、コイル１７は略８の字状に巻回されて
いることから２つの環状コイル部１７ａ，１７ｂにおけ
る電流の流れ方向が図１に矢印Ｄ，Ｅで示すように反対
方向となるため、フレミングの左手の法則により大きさ
が等しく向きが反対方向の電磁力Ｆ1 ，Ｆ2 （図２）が
発生する。このため、フラッパ２１は支点軸４０ａ，４
０ｂを中心として図２時計方向に回転され、ノズルギャ
ップを変化させる。

【００１７】かくしてこのような構成からなる電空変換
器にあっては、フラッパ２１の支点軸４０ａ，４０ｂを
コイル１７を挟んでその両側に配置することができるの
で、コイル自身をバランスウエイトとして機能させるこ
とができる。したがって、従来の可動コイル型において
必要としていたバランスウエイトを設ける必要がなく、
小型、軽量化を図ることができる。

【００１８】図４および図５は本発明の他の実施例を示
す平面図および断面図である。この実施例はフラッパ２
１の外周に軸受部５１ａ，５１ｂを対設し、これら軸受
部５１ａ，５１ｂを一対の支点軸４０ａ，４０ｂによっ
て下方から図５矢印Ａ，Ｂ方向に揺動自在に支持し、ノ
ズル２３を一方の支点軸４０ａの一側に位置させて一方
の軸受部５１ａの下面に近接対向させたものである。そ
の他の構成は上記実施例と略同様である。

【００１９】コイル１７に電気信号Ｉ0 が加えられる
と、フラッパ２１は支点軸４０ａ，４０ｂを中心として
時計または反時計方向に揺動し、ノズルギャップを変化
させる。

【００２０】このような構成においても上記実施例と同
様にバランスウエイトが不要で、小型、軽量化を図るこ
とができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電空変
換器によれば、磁石を収納する凹部を有するヨークと、
略８の字状に巻回され前記ヨークの凹部内に配置された
可動型のコイルと、このコイルが取り付けられた揺動自
在なフラッパと、このフラッパに近接対向して配設され
たノズルとを備え、前記コイルの対称軸線上に配置され
た支点軸により前記フラッパを揺動自在に軸支したの
で、コイル自身がバランスウエイトとして機能し、別部
材からなるバランスウエイトを不要にする。このため、
電空変換器を小型、軽量化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電空変換器の一実施例を示す平
面図である。

【図２】 図１のII−II線断面図である。

【図３】 一部破断側面図である。

【図４】 本発明の他の実施例を示す平面図である。

【図５】 断面図である。

【図６】 電空変換器の動作原理を示す図である。

【図７】 バルブポジッショナの従来例を示す概略断面
図である。

【図８】 従来の可動コイル型電空変換器の平面図であ
る。

【図９】 断面図である。

【符号の説明】

１６…永久磁石、１７…コイル、１７ａ，１７ｂ…環状
コイル部、１７ｃ…Ｘ状コイル部、１８…第１のヨー
ク、１９…第２のヨーク、２１…フラッパ、２３…ノズ
ル、４０ａ，４０ｂ…支点軸、４１…凹部、４２…ベー
ス部材、４４…ストッパ、４７…溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石を収納する凹部を有するヨークと、
   略８の字状に巻回され前記ヨークの凹部内に配置された
   可動型のコイルと、このコイルが取り付けられた揺動自
   在なフラッパと、このフラッパに近接対向して配設され
   たノズルとを備え、前記コイルの対称軸線上に配置した
   支点軸により前記フラッパを揺動自在に軸支したことを
   特徴とする電空変換器。