電空ポジショナおよび電空変換器
【課題】固定絞りおよびノズル・フラッパ機構のうち何れに詰まりが生じたかを特定することができるようにする。
【解決手段】電空変換部動作型式記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておく。演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂを設ける。演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向を監視し、このノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向と、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている電空変換部２の動作型式とに基づいて、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかを判定する。なお、演算部１に電空変換部動作型式判定機能を設け、この機能によって電空変換部２の動作型式を判定し、その判定結果を電空変換部動作型式記憶部６に記憶させるようにしてもよい。
【解決手段】電空変換部動作型式記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておく。演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂを設ける。演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向を監視し、このノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向と、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている電空変換部２の動作型式とに基づいて、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかを判定する。なお、演算部１に電空変換部動作型式判定機能を設け、この機能によって電空変換部２の動作型式を判定し、その判定結果を電空変換部動作型式記憶部６に記憶させるようにしてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の弁開度を制御する電空ポジショナおよび電空変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、調節弁に対して電空ポジショナを設け、この電空ポジショナによって調節弁の弁開度を制御するようにしている。この電空ポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する演算部と、この演算部が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換部と、この電空変換部が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するパイロットリレーとを備えている。
【０００３】
この電空ポジショナにおいて、空気圧の供給源からの空気は、固定絞りを経てノズルに導かれ、フラッパにあたって、排出される。この空気圧の供給源からの空気中に含まれる微小な塵埃（ダスト、ミスト）は、空気経路中の中で最も隙間の狭い固定絞りやノズルとフラッパとの間のギャップ（ノズルギャップ）に徐々に堆積して行き、稼働時間が長くなるにつれてその堆積量も多くなって行く。そして、堆積量が許容値を超えると、動作不良状態に陥る。
【０００４】
上位装置からの設定開度信号と調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差から制御出力を生成する電空変換器でも、固定絞りやノズル・フラッパ機構を用いており、上述した電空ポジショナと同様の問題が生じる。
【０００５】
そこで、塵埃の堆積によって動作不良状態に陥る前に、電空ポジショナや電空変換器自身が塵埃の堆積量が多くなったことを検知して、現場もしくは遠隔地の保守員に報知し、メンテナンスを促すようにすることが考えられている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、帰還信号と偏差信号或いはこれに関連する信号との差を演算して差信号を求め、この差信号が予め設定された基準値を越えた場合に外部に警報を出力するようにしている。
【０００７】
また、特許文献２では、電空変換部のノズル・フラッパ機構の汚れを代替え的に検知するために供給空気用配管にノズル・フラッパ機構と並列に汚れ検知用ノズル・フラッパを接続し、この汚れ検知用ノズル・フラッパのノズル背圧を測定し、この測定したノズル背圧から電空変換部における汚れ度合いを求め、その汚れ度合いを表示するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２９４４０１号公報
【特許文献２】特開平１１−３１１２１７号公報
【特許文献３】特開平９−２８７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１，２に示された方法では、固定絞りやノズル・フラッパ機構のどこかに無視できない汚れ（詰まり）が生じたことを検出することは可能であるが、どちらに汚れ（詰まり）が生じているかは特定できない。
【００１０】
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、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構のうち何れに詰まりが生じたかを特定することができる電空ポジショナおよび電空変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明に係る電空ポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と制御対象である調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空ポジショナにおいて、電空変換手段が変換するノズル背圧に対する制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段を設けたものである。
【００１２】
また、本発明に係る電空変換器は、上位装置から送られてくる設定開度信号と制御対象である調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空変換器において、電空変換手段が変換するノズル背圧に対する制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段を設けたものである。
【００１３】
この発明によれば、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００１４】
例えば、本発明において、電空変換手段の動作型式が正動作型であるときには、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば固定絞りに詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であればノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定するようにする。
【００１５】
例えば、本発明において、電空変換手段の動作型式が逆動作型であるときには、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であればノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であれば固定絞りに詰まりが生じたと判定するようにする。
【００１６】
なお、電空変換手段の動作型式は、制御出力が大になるにつれノズル背圧が大となる動作型式を正動作型と呼び、制御出力が大になるにつれノズル背圧が小となる動作型式を逆動作型と呼ぶ。この電空変換手段の動作型式は予め記憶させておくようにしてもよいし、電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を設け、その判別結果を電空変換手段の動作型式として記憶させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかが判定されるものとなり、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構のうち何れに詰まりが生じたかを特定することができるようにして、メンテナンス性を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）を示すブロック図である。
【図２】この電空ポジショナにおける電空変換部内のノズルフラッパ機構の要部を示す図である。
【図３】電空変換部が正動作型である場合の詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係を説明する図である。
【図４】電空変換部が逆動作型である場合の詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係を説明する図である。
【図５】電空変換部の動作型式が正動作型である場合の詰まり箇所の判定ロジックを示す図である。
【図６】電空変換部の動作型式が逆動作型である場合の詰まり箇所の判定ロジックを示す図である。
【図７】本発明に係る電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）を示すブロック図である。
【図８】この電空ポジショナにおける電空変換部の動作型式の判定ロジックを示す図である。
【図９】本発明に係る電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
〔電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）：電空変換部の動作型式を事前に記憶させておく例〕
図１は本発明に係る電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）を示すブロック図である。同図において、１００は本発明に係る電空ポジショナ、２００はこの電空ポジショナ１００によってその弁開度が制御される調節弁である。調節弁２００は、弁軸２０を駆動する操作器２１を有しており、弁軸２０にはその上下方向への変位量をフィードバックするフィードバック機構２２が設けられている。
【００２１】
電空ポジショナ１００は、上位装置（図示せず）から送られてくる弁開度設定値θｓｐと調節弁２００からフィードバックされてくる実開度値θｐｖとの偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力Ｋとして生成する演算部１と、この演算部１が生成した制御出力Ｋを空気圧の供給源３００から固定絞り８を介して供給される空気Ｐｓによって動作するノズル・フラッパ機構２Ａのノズル背圧Ｐｎに変換する電空変換部２と、この電空変換部２が変換したノズル背圧Ｐｎを増幅し出力空気圧Ｐｏｕｔとして調節弁２００の操作器２１へ出力するパイロットリレー３と、弁開度センサ４と、圧力センサ５と、電空変換部動作型式記憶部６と、表示部７とを備えている。
【００２２】
弁開度センサ４は、フィードバック機構２２からフィードバックされてくる弁軸２０の変位量から調節弁２００の弁開度を検出し、その検出した弁開度を実開度値θｐｖとして演算部１へ送る。圧力センサ５は、電空変換部２１からのノズル背圧Ｐｎの圧力値を検出し、演算部１へ送る。
【００２３】
電空変換部２において、ノズル・フラッパ機構２Ａは、図２に示すように、固定絞り８を介して供給される空気Ｐｓを排出するノズル２Ａ１と、支点Ｏ１を中心として揺動するフラッパ２Ａ２とを備えている。電空変換部２では、演算部１より制御出力Ｋが入力されると、その制御出力Ｋに応じた電流が励磁コイル（図示せず）に流れ、その磁界の強さが変化する。これによって、フラッパ２Ａ２が揺動してノズル２Ａ１との隙間（ノズルギャップ）Ｘが変化し、ノズル背圧Ｐｎが変化する。
【００２４】
電空変換部動作型式記憶部６には電空変換部２の動作型式が事前に記憶されている。電空変換部２の動作型式としては、制御出力Ｋが大になるにつれノズル背圧Ｐｎが大となる正動作型と、制御出力Ｋが大になるにつれノズル背圧Ｐｎが小となる逆動作型とがあり、この動作型式を実際の電空変換部２の動作型式と対応させて電空変換部６に事前に記憶させている。
【００２５】
演算部１は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、制御出力Ｋを生成する制御出力生成機能１Ａに加えて、本実施の形態特有の機能として、詰まり箇所判定機能１Ｂを備えている。
【００２６】
〔詰まり箇所判定機能〕
演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向を監視し、このノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向と、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている電空変換部２の動作型式とに基づいて、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかを判定する。
【００２７】
〔電空変換部の動作型式と詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係〕
〔電空変換部が正動作型である場合〕
電空変換部２が正動作型である場合、制御出力Ｋが大のとき、ノズル・フラッパ機構２ＡにおけるノズルギャップＸは小となり、その結果、ノズル背圧Ｐｎが大となる。
【００２８】
ここで、固定絞り８に詰まりが生じると（図３（ａ）参照）、その下流側のノズル背圧Ｐｎが下がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが低くなり、このノズル背圧Ｐｎを高くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が正方向にずれる。
【００２９】
これに対し、ノズル・フラッパ機構２Ａ（ノズルとフラッパとの間）に詰まりが生じると（図３（ｂ）参照）、その上流側のノズル背圧Ｐｎが上がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが高くなり、このノズル背圧Ｐｎを低くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が負方向にずれる。
【００３０】
〔電空変換部が逆動作型である場合〕
電空変換部２が逆動作型である場合、制御出力Ｋが大のとき、ノズル・フラッパ機構２ＡにおけるノズルギャップＸは大となり、その結果、ノズル背圧Ｐｎが小となる。
【００３１】
ここで、固定絞り８に詰まりが生じると（図４（ａ）参照）、その下流側のノズル背圧Ｐｎが下がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが低くなり、このノズル背圧Ｐｎを高めるべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が負方向にずれる。
【００３２】
これに対し、ノズル・フラッパ機構２Ａ（ノズルとフラッパとの間）に詰まりが生じると（図４（ｂ）参照）、その上流側のノズル背圧Ｐｎが上がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが高くなり、このノズル背圧Ｐｎを低くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が正方向にずれる。
【００３３】
〔電空変換部の動作型式が正動作型である場合の詰まり箇所の判定〕
今、電空変換部２の動作型式が正動作型であり、電空変換部動作型式記憶部６にも電空変換部２の動作型式が正動作型であることが記憶されているものとする。
【００３４】
この場合、演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている内容から電空変換部２の動作型式が正動作型であると判断し、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、そのずれ量が正方向であれば固定絞り８に詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であればノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する（図５参照）。
【００３５】
すなわち、電空変換部２の動作型式が正動作型である場合、固定絞り８に詰まりが生じると、図３（ａ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが正方向へずれ、詰まりが大ききなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この正方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、固定絞り８に詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００３６】
また、電空変換部２の動作型式が正動作型である場合、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じると、図３（ｂ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが負方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この負方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００３７】
〔電空変換部の動作型式が逆動作型である場合の詰まり箇所の判定〕
今、電空変換部２の動作型式が逆動作型であり、電空変換部動作型式記憶部６にも電空変換部２の動作型式が逆動作型であることが記憶されているものとする。
【００３８】
この場合、演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている内容から電空変換部２の動作型式が逆動作型であると判断し、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、そのずれ量が正方向であればノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であれば固定絞り８に詰まりが生じたと判定する（図６参照）。
【００３９】
すなわち、電空変換部２の動作型式が逆動作型である場合、固定絞り８に詰まりが生じると、図４（ａ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが負方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この負方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、固定絞り８に詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００４０】
また、電空変換部２の動作型式が逆動作型である場合、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じると、図４（ｂ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが正方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この正方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００４１】
〔電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）：電空変換部の動作型式を判定して記憶させる例〕
図７は本発明に係る電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）を示すブロック図である。図１に示した電空ポジショナ１００では、電空変換部動作型記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておくものとしている。
【００４２】
これに対して、図７に示した電空ポジショナ１０１では、演算部１に電空変換部動作型式判定機能１Ｃを設け、この電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって電空変換部２の動作型式を判定するようにし、その判定結果を電空変換部動作型記憶部６に記憶させるようにしている。
【００４３】
この電空ポジショナ１０１において、演算部１は、電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化に対応するノズル背圧Ｐｎの変化を監視し、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが同方向の場合に電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する一方、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが異なる方向の場合に電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。そして、この判別した動作型式を電空変換部２の現在の動作型式として電空変換部動作型式記憶部６に記憶させる。
【００４４】
図８に電空変換部動作型式判別機能１Ｃによる電空変換部の動作型式の判別ロジックを示す。この判別ロジックからも分かるように、演算部１は、電空変換部動作型式判別機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化方向が「＋」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「＋」であった場合、また制御出力Ｋの変化方向が「−」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「−」であった場合、電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する。これに対し、制御出力Ｋの変化方向が「＋」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「−」であった場合、また制御出力Ｋの変化方向が「−」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「＋」であった場合、電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。
【００４５】
この実施の形態２では、電空ポジショナ１０１自身が内蔵されている電空変換部２の動作型式を判別することができ、その判別結果を電空変換部動作型式記憶部６に記憶させることで、常に正確な詰まり箇所判定が可能となる。例えば、電空変換部２として動作型式を変更可能な電空変換部を用いた場合（例えば、特許文献３参照）、途中で電空変換部２の動作型式を人為的に変更することが可能である。このような場合、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている動作型式を更新する必要があるが、このような更新を忘れたような場合でも電空ポジショナ１０１自身が電空変換部２の動作型式を自動的に判別し、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている動作型式を更新するので、人為的なミスを排除することができる。
【００４６】
〔電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）：電空変換部の動作型式を事前に記憶させておく例〕
図９は本発明に係る電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）を示すブロック図である。同図において、４００は本発明に係る電空ポジショナ、２０１はこの電空変換器４００によってその弁開度が制御される調節弁である。調節弁２０１は、弁軸２０を駆動する操作器２１を有しているが、図１に示されたようなフィードバック機構２２は設けられていない。
【００４７】
また、この電空変換器４００には、パイロットリレー３からの調節弁２０１の操作器２１への出力空気圧Ｐｏｕｔの圧力値を検出する圧力センサ９が設けられており、この圧力センサ９が検出する圧力値を示す信号が出力空気圧Ｐｏｕｔの測定信号Ｉｐｖとして演算部１へ送られるものとされている。
【００４８】
この電空変換器４００において、演算部１は、上位装置（図示せず）から送られてくる設定開度信号Ｉｓｐと圧力センサ９より送られてくる出力空気圧Ｐｏｕｔの測定信号Ｉｐｖとの偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力Ｋとして生成する。この制御出力Ｋは、電空変換部２へ送られ、ノズル背圧Ｐｎに変換される。
【００４９】
この電空変換器４００においても、図１に示した電空ポジショナ１００と同様に、演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂが設けられており、図１に示した電空ポジショナ１００と同様にして、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００５０】
〔電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）：電空変換部の動作型式を判定して記憶させる例〕
図１０は本発明に係る電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）を示すブロック図である。図９に示した電空変換器４００では、電空変換部動作型記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておくものとしている。
【００５１】
これに対して、図１０に示した電空変換器４０１では、演算部１に電空変換部動作型式判定機能１Ｃを設け、この電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって電空変換部２の動作型式を判定するようにし、その判定結果を電空変換部動作型記憶部６に記憶させるようにしている。
【００５２】
この電空変換器４０１において、演算部１は、電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化に対応するノズル背圧Ｐｎの変化を監視し、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが同方向の場合に電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する一方、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが異なる方向の場合に電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。そして、この判別した動作型式を電空変換部２の現在の動作型式として電空変換部動作型式記憶部６に記憶させる。
【００５３】
この電空変換器４０１においても、図９に示した電空変換器４００と同様に、演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂが設けられており、図９に示した電空変換器４００と同様にして、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００５４】
以上の説明から分かるように、本実施の形態の電空ポジショナ１００，１０１、電空変換器４００，４０１では、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定され、その判定結果が表示部７の画面上に表示さるものとなる。これにより、保守員は、表示部７の画面上で、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａのうち何れに詰まりが生じたかを特定することができ、メンテナンス性を向上させることができるようになる。
【００５５】
また、本実施の形態において、電空変換部２が防爆容器内に収められ、固定絞り８が防爆ケース外から装着・取り出しが可能であるような場合、固定絞り８に詰まりが生じた場合の作業が簡単となる。すなわち、詰まり箇所が固定絞り８であることが特定されると、固定絞り８を取り出して、クリーニングして詰まりを解消した後、再び取り付けるようにすればよい。この場合、防爆容器を開ける必要がないので、簡単に作業を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の電空ポジショナおよび電空変換器は、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の弁開度を制御する電空ポジショナおよび電空変換器として、プロセス制御など様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…演算部、１Ａ…制御出力生成機能、１Ｂ…詰まり箇所判定機能、１Ｃ…電空変換部動作型式判定機能、２…電空変換部、２Ａ…ノズルフラッパ機構、２Ａ１…ノズル、２Ａ２…フラッパ、３…パイロットリレー、４…弁開度センサ、５…圧力センサ、６…電空変換部動作型式記憶部、７…表示部、８…固定絞り、９…圧力センサ、２０…弁軸、２１…操作器、２２…フィードバック機構、１００，１０１…電空ポジショナ、２００…調節弁、３００…空気圧の供給源、４００，４０１…電空変換器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の弁開度を制御する電空ポジショナおよび電空変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、調節弁に対して電空ポジショナを設け、この電空ポジショナによって調節弁の弁開度を制御するようにしている。この電空ポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する演算部と、この演算部が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換部と、この電空変換部が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するパイロットリレーとを備えている。
【０００３】
この電空ポジショナにおいて、空気圧の供給源からの空気は、固定絞りを経てノズルに導かれ、フラッパにあたって、排出される。この空気圧の供給源からの空気中に含まれる微小な塵埃（ダスト、ミスト）は、空気経路中の中で最も隙間の狭い固定絞りやノズルとフラッパとの間のギャップ（ノズルギャップ）に徐々に堆積して行き、稼働時間が長くなるにつれてその堆積量も多くなって行く。そして、堆積量が許容値を超えると、動作不良状態に陥る。
【０００４】
上位装置からの設定開度信号と調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差から制御出力を生成する電空変換器でも、固定絞りやノズル・フラッパ機構を用いており、上述した電空ポジショナと同様の問題が生じる。
【０００５】
そこで、塵埃の堆積によって動作不良状態に陥る前に、電空ポジショナや電空変換器自身が塵埃の堆積量が多くなったことを検知して、現場もしくは遠隔地の保守員に報知し、メンテナンスを促すようにすることが考えられている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、帰還信号と偏差信号或いはこれに関連する信号との差を演算して差信号を求め、この差信号が予め設定された基準値を越えた場合に外部に警報を出力するようにしている。
【０００７】
また、特許文献２では、電空変換部のノズル・フラッパ機構の汚れを代替え的に検知するために供給空気用配管にノズル・フラッパ機構と並列に汚れ検知用ノズル・フラッパを接続し、この汚れ検知用ノズル・フラッパのノズル背圧を測定し、この測定したノズル背圧から電空変換部における汚れ度合いを求め、その汚れ度合いを表示するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２９４４０１号公報
【特許文献２】特開平１１−３１１２１７号公報
【特許文献３】特開平９−２８７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１，２に示された方法では、固定絞りやノズル・フラッパ機構のどこかに無視できない汚れ（詰まり）が生じたことを検出することは可能であるが、どちらに汚れ（詰まり）が生じているかは特定できない。
【００１０】
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、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構のうち何れに詰まりが生じたかを特定することができる電空ポジショナおよび電空変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明に係る電空ポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と制御対象である調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空ポジショナにおいて、電空変換手段が変換するノズル背圧に対する制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段を設けたものである。
【００１２】
また、本発明に係る電空変換器は、上位装置から送られてくる設定開度信号と制御対象である調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空変換器において、電空変換手段が変換するノズル背圧に対する制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段を設けたものである。
【００１３】
この発明によれば、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００１４】
例えば、本発明において、電空変換手段の動作型式が正動作型であるときには、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば固定絞りに詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であればノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定するようにする。
【００１５】
例えば、本発明において、電空変換手段の動作型式が逆動作型であるときには、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であればノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であれば固定絞りに詰まりが生じたと判定するようにする。
【００１６】
なお、電空変換手段の動作型式は、制御出力が大になるにつれノズル背圧が大となる動作型式を正動作型と呼び、制御出力が大になるにつれノズル背圧が小となる動作型式を逆動作型と呼ぶ。この電空変換手段の動作型式は予め記憶させておくようにしてもよいし、電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を設け、その判別結果を電空変換手段の動作型式として記憶させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノズル背圧に対する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞りおよびノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかが判定されるものとなり、固定絞りおよびノズル・フラッパ機構のうち何れに詰まりが生じたかを特定することができるようにして、メンテナンス性を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）を示すブロック図である。
【図２】この電空ポジショナにおける電空変換部内のノズルフラッパ機構の要部を示す図である。
【図３】電空変換部が正動作型である場合の詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係を説明する図である。
【図４】電空変換部が逆動作型である場合の詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係を説明する図である。
【図５】電空変換部の動作型式が正動作型である場合の詰まり箇所の判定ロジックを示す図である。
【図６】電空変換部の動作型式が逆動作型である場合の詰まり箇所の判定ロジックを示す図である。
【図７】本発明に係る電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）を示すブロック図である。
【図８】この電空ポジショナにおける電空変換部の動作型式の判定ロジックを示す図である。
【図９】本発明に係る電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
〔電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）：電空変換部の動作型式を事前に記憶させておく例〕
図１は本発明に係る電空ポジショナの第１の実施の形態（実施の形態１）を示すブロック図である。同図において、１００は本発明に係る電空ポジショナ、２００はこの電空ポジショナ１００によってその弁開度が制御される調節弁である。調節弁２００は、弁軸２０を駆動する操作器２１を有しており、弁軸２０にはその上下方向への変位量をフィードバックするフィードバック機構２２が設けられている。
【００２１】
電空ポジショナ１００は、上位装置（図示せず）から送られてくる弁開度設定値θｓｐと調節弁２００からフィードバックされてくる実開度値θｐｖとの偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力Ｋとして生成する演算部１と、この演算部１が生成した制御出力Ｋを空気圧の供給源３００から固定絞り８を介して供給される空気Ｐｓによって動作するノズル・フラッパ機構２Ａのノズル背圧Ｐｎに変換する電空変換部２と、この電空変換部２が変換したノズル背圧Ｐｎを増幅し出力空気圧Ｐｏｕｔとして調節弁２００の操作器２１へ出力するパイロットリレー３と、弁開度センサ４と、圧力センサ５と、電空変換部動作型式記憶部６と、表示部７とを備えている。
【００２２】
弁開度センサ４は、フィードバック機構２２からフィードバックされてくる弁軸２０の変位量から調節弁２００の弁開度を検出し、その検出した弁開度を実開度値θｐｖとして演算部１へ送る。圧力センサ５は、電空変換部２１からのノズル背圧Ｐｎの圧力値を検出し、演算部１へ送る。
【００２３】
電空変換部２において、ノズル・フラッパ機構２Ａは、図２に示すように、固定絞り８を介して供給される空気Ｐｓを排出するノズル２Ａ１と、支点Ｏ１を中心として揺動するフラッパ２Ａ２とを備えている。電空変換部２では、演算部１より制御出力Ｋが入力されると、その制御出力Ｋに応じた電流が励磁コイル（図示せず）に流れ、その磁界の強さが変化する。これによって、フラッパ２Ａ２が揺動してノズル２Ａ１との隙間（ノズルギャップ）Ｘが変化し、ノズル背圧Ｐｎが変化する。
【００２４】
電空変換部動作型式記憶部６には電空変換部２の動作型式が事前に記憶されている。電空変換部２の動作型式としては、制御出力Ｋが大になるにつれノズル背圧Ｐｎが大となる正動作型と、制御出力Ｋが大になるにつれノズル背圧Ｐｎが小となる逆動作型とがあり、この動作型式を実際の電空変換部２の動作型式と対応させて電空変換部６に事前に記憶させている。
【００２５】
演算部１は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、制御出力Ｋを生成する制御出力生成機能１Ａに加えて、本実施の形態特有の機能として、詰まり箇所判定機能１Ｂを備えている。
【００２６】
〔詰まり箇所判定機能〕
演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向を監視し、このノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向と、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている電空変換部２の動作型式とに基づいて、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかを判定する。
【００２７】
〔電空変換部の動作型式と詰まり箇所による制御出力とノズル背圧との関係〕
〔電空変換部が正動作型である場合〕
電空変換部２が正動作型である場合、制御出力Ｋが大のとき、ノズル・フラッパ機構２ＡにおけるノズルギャップＸは小となり、その結果、ノズル背圧Ｐｎが大となる。
【００２８】
ここで、固定絞り８に詰まりが生じると（図３（ａ）参照）、その下流側のノズル背圧Ｐｎが下がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが低くなり、このノズル背圧Ｐｎを高くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が正方向にずれる。
【００２９】
これに対し、ノズル・フラッパ機構２Ａ（ノズルとフラッパとの間）に詰まりが生じると（図３（ｂ）参照）、その上流側のノズル背圧Ｐｎが上がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが高くなり、このノズル背圧Ｐｎを低くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が負方向にずれる。
【００３０】
〔電空変換部が逆動作型である場合〕
電空変換部２が逆動作型である場合、制御出力Ｋが大のとき、ノズル・フラッパ機構２ＡにおけるノズルギャップＸは大となり、その結果、ノズル背圧Ｐｎが小となる。
【００３１】
ここで、固定絞り８に詰まりが生じると（図４（ａ）参照）、その下流側のノズル背圧Ｐｎが下がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが低くなり、このノズル背圧Ｐｎを高めるべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が負方向にずれる。
【００３２】
これに対し、ノズル・フラッパ機構２Ａ（ノズルとフラッパとの間）に詰まりが生じると（図４（ｂ）参照）、その上流側のノズル背圧Ｐｎが上がる。すると、制御出力Ｋに対してノズル背圧Ｐｎが高くなり、このノズル背圧Ｐｎを低くするべく、制御出力Ｋのデューティ（Ｄｕｔｙ）が正方向にずれる。
【００３３】
〔電空変換部の動作型式が正動作型である場合の詰まり箇所の判定〕
今、電空変換部２の動作型式が正動作型であり、電空変換部動作型式記憶部６にも電空変換部２の動作型式が正動作型であることが記憶されているものとする。
【００３４】
この場合、演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている内容から電空変換部２の動作型式が正動作型であると判断し、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、そのずれ量が正方向であれば固定絞り８に詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であればノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する（図５参照）。
【００３５】
すなわち、電空変換部２の動作型式が正動作型である場合、固定絞り８に詰まりが生じると、図３（ａ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが正方向へずれ、詰まりが大ききなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この正方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、固定絞り８に詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００３６】
また、電空変換部２の動作型式が正動作型である場合、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じると、図３（ｂ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが負方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この負方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００３７】
〔電空変換部の動作型式が逆動作型である場合の詰まり箇所の判定〕
今、電空変換部２の動作型式が逆動作型であり、電空変換部動作型式記憶部６にも電空変換部２の動作型式が逆動作型であることが記憶されているものとする。
【００３８】
この場合、演算部１は、詰まり箇所判定機能１Ｂによって、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている内容から電空変換部２の動作型式が逆動作型であると判断し、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、そのずれ量が正方向であればノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定し、そのずれ量が負方向であれば固定絞り８に詰まりが生じたと判定する（図６参照）。
【００３９】
すなわち、電空変換部２の動作型式が逆動作型である場合、固定絞り８に詰まりが生じると、図４（ａ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが負方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この負方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、固定絞り８に詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００４０】
また、電空変換部２の動作型式が逆動作型である場合、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じると、図４（ｂ）に示されるように、ノズル背圧Ｐｎに対して制御出力Ｋが正方向へずれ、詰まりが大きくなるほどそのずれ量が大きくなる。そこで、この正方向への制御出力Ｋのずれ量が所定値を上回った場合に、ノズル・フラッパ機構２Ａに詰まりが生じたと判定する。この判定結果は表示部７の画面上に表示される。
【００４１】
〔電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）：電空変換部の動作型式を判定して記憶させる例〕
図７は本発明に係る電空ポジショナの第２の実施の形態（実施の形態２）を示すブロック図である。図１に示した電空ポジショナ１００では、電空変換部動作型記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておくものとしている。
【００４２】
これに対して、図７に示した電空ポジショナ１０１では、演算部１に電空変換部動作型式判定機能１Ｃを設け、この電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって電空変換部２の動作型式を判定するようにし、その判定結果を電空変換部動作型記憶部６に記憶させるようにしている。
【００４３】
この電空ポジショナ１０１において、演算部１は、電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化に対応するノズル背圧Ｐｎの変化を監視し、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが同方向の場合に電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する一方、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが異なる方向の場合に電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。そして、この判別した動作型式を電空変換部２の現在の動作型式として電空変換部動作型式記憶部６に記憶させる。
【００４４】
図８に電空変換部動作型式判別機能１Ｃによる電空変換部の動作型式の判別ロジックを示す。この判別ロジックからも分かるように、演算部１は、電空変換部動作型式判別機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化方向が「＋」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「＋」であった場合、また制御出力Ｋの変化方向が「−」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「−」であった場合、電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する。これに対し、制御出力Ｋの変化方向が「＋」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「−」であった場合、また制御出力Ｋの変化方向が「−」でノズル背圧Ｐｎの変化方向が「＋」であった場合、電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。
【００４５】
この実施の形態２では、電空ポジショナ１０１自身が内蔵されている電空変換部２の動作型式を判別することができ、その判別結果を電空変換部動作型式記憶部６に記憶させることで、常に正確な詰まり箇所判定が可能となる。例えば、電空変換部２として動作型式を変更可能な電空変換部を用いた場合（例えば、特許文献３参照）、途中で電空変換部２の動作型式を人為的に変更することが可能である。このような場合、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている動作型式を更新する必要があるが、このような更新を忘れたような場合でも電空ポジショナ１０１自身が電空変換部２の動作型式を自動的に判別し、電空変換部動作型式記憶部６に記憶されている動作型式を更新するので、人為的なミスを排除することができる。
【００４６】
〔電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）：電空変換部の動作型式を事前に記憶させておく例〕
図９は本発明に係る電空変換器の第１の実施の形態（実施の形態３）を示すブロック図である。同図において、４００は本発明に係る電空ポジショナ、２０１はこの電空変換器４００によってその弁開度が制御される調節弁である。調節弁２０１は、弁軸２０を駆動する操作器２１を有しているが、図１に示されたようなフィードバック機構２２は設けられていない。
【００４７】
また、この電空変換器４００には、パイロットリレー３からの調節弁２０１の操作器２１への出力空気圧Ｐｏｕｔの圧力値を検出する圧力センサ９が設けられており、この圧力センサ９が検出する圧力値を示す信号が出力空気圧Ｐｏｕｔの測定信号Ｉｐｖとして演算部１へ送られるものとされている。
【００４８】
この電空変換器４００において、演算部１は、上位装置（図示せず）から送られてくる設定開度信号Ｉｓｐと圧力センサ９より送られてくる出力空気圧Ｐｏｕｔの測定信号Ｉｐｖとの偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力Ｋとして生成する。この制御出力Ｋは、電空変換部２へ送られ、ノズル背圧Ｐｎに変換される。
【００４９】
この電空変換器４００においても、図１に示した電空ポジショナ１００と同様に、演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂが設けられており、図１に示した電空ポジショナ１００と同様にして、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００５０】
〔電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）：電空変換部の動作型式を判定して記憶させる例〕
図１０は本発明に係る電空変換器の第２の実施の形態（実施の形態４）を示すブロック図である。図９に示した電空変換器４００では、電空変換部動作型記憶部６に電空変換部２の動作型式を事前に記憶させておくものとしている。
【００５１】
これに対して、図１０に示した電空変換器４０１では、演算部１に電空変換部動作型式判定機能１Ｃを設け、この電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって電空変換部２の動作型式を判定するようにし、その判定結果を電空変換部動作型記憶部６に記憶させるようにしている。
【００５２】
この電空変換器４０１において、演算部１は、電空変換部動作型式判定機能１Ｃによって、制御出力Ｋの変化に対応するノズル背圧Ｐｎの変化を監視し、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが同方向の場合に電空変換部２の動作型式を正動作型と判別する一方、制御出力Ｋの変化方向とノズル背圧Ｐｎの変化方向とが異なる方向の場合に電空変換部２の動作型式を逆動作型と判別する。そして、この判別した動作型式を電空変換部２の現在の動作型式として電空変換部動作型式記憶部６に記憶させる。
【００５３】
この電空変換器４０１においても、図９に示した電空変換器４００と同様に、演算部１に詰まり箇所判定機能１Ｂが設けられており、図９に示した電空変換器４００と同様にして、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定される。
【００５４】
以上の説明から分かるように、本実施の形態の電空ポジショナ１００，１０１、電空変換器４００，４０１では、ノズル背圧Ｐｎに対する制御出力Ｋのずれ量およびずれ方向に基づいて固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａの何れに詰まりが生じたかが判定され、その判定結果が表示部７の画面上に表示さるものとなる。これにより、保守員は、表示部７の画面上で、固定絞り８およびノズル・フラッパ機構２Ａのうち何れに詰まりが生じたかを特定することができ、メンテナンス性を向上させることができるようになる。
【００５５】
また、本実施の形態において、電空変換部２が防爆容器内に収められ、固定絞り８が防爆ケース外から装着・取り出しが可能であるような場合、固定絞り８に詰まりが生じた場合の作業が簡単となる。すなわち、詰まり箇所が固定絞り８であることが特定されると、固定絞り８を取り出して、クリーニングして詰まりを解消した後、再び取り付けるようにすればよい。この場合、防爆容器を開ける必要がないので、簡単に作業を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の電空ポジショナおよび電空変換器は、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の弁開度を制御する電空ポジショナおよび電空変換器として、プロセス制御など様々な分野で利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…演算部、１Ａ…制御出力生成機能、１Ｂ…詰まり箇所判定機能、１Ｃ…電空変換部動作型式判定機能、２…電空変換部、２Ａ…ノズルフラッパ機構、２Ａ１…ノズル、２Ａ２…フラッパ、３…パイロットリレー、４…弁開度センサ、５…圧力センサ、６…電空変換部動作型式記憶部、７…表示部、８…固定絞り、９…圧力センサ、２０…弁軸、２１…操作器、２２…フィードバック機構、１００，１０１…電空ポジショナ、２００…調節弁、３００…空気圧の供給源、４００，４０１…電空変換器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置から送られてくる弁開度設定値と制御対象である調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、
この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、
この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として前記調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段
を備えることを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項２】
請求項１に記載された電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段の動作型式として、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が大となる正動作型であるのか、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が小となる逆動作型であるのかを記憶する電空変換手段動作型式記憶手段を備え、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向と、前記電空変換手段動作型式記憶手段に記憶されている前記電空変換手段の動作型式とに基づいて、前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項３】
請求項１に記載された電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を備え、
前記電空変換手段動作型式記憶手段は、前記電空変換判別手段の判別結果を前記電空変換手段の動作型式として記憶する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載された電空ポジショナにおいて、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が正動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項５】
請求項１−３の何れか１項に記載された電空ポジショナにおいて、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が逆動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項６】
上位装置から送られてくる設定開度信号と制御対象である調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、
この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、
この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し前記出力空気圧として前記調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空変換器において、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段
を備えることを特徴とする電空変換器。
【請求項７】
請求項６に記載された電空変換器において、
前記電空変換手段の動作型式として、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が大となる正動作型であるのか、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が小となる逆動作型であるのかを記憶する電空変換手段動作型式記憶手段を備え、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向と、前記電空変換手段動作型式記憶手段に記憶されている前記電空変換手段の動作型式とに基づいて、前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項８】
請求項６に記載された電空変換器において、
前記電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を備え、
前記電空変換手段動作型式記憶手段は、前記電空変換判別手段の判別結果を前記電空変換手段の動作型式として記憶する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項９】
請求項６−８の何れか１項に記載された電空変換器において、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が正動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項１０】
請求項６−８の何れか１項に記載された電空変換器において、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が逆動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項１】
上位装置から送られてくる弁開度設定値と制御対象である調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、
この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、
この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し出力空気圧として前記調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段
を備えることを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項２】
請求項１に記載された電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段の動作型式として、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が大となる正動作型であるのか、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が小となる逆動作型であるのかを記憶する電空変換手段動作型式記憶手段を備え、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向と、前記電空変換手段動作型式記憶手段に記憶されている前記電空変換手段の動作型式とに基づいて、前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項３】
請求項１に記載された電空ポジショナにおいて、
前記電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を備え、
前記電空変換手段動作型式記憶手段は、前記電空変換判別手段の判別結果を前記電空変換手段の動作型式として記憶する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載された電空ポジショナにおいて、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が正動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項５】
請求項１−３の何れか１項に記載された電空ポジショナにおいて、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が逆動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空ポジショナ。
【請求項６】
上位装置から送られてくる設定開度信号と制御対象である調節弁の操作器への出力空気圧の測定信号との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御出力として生成する制御出力生成手段と、
この制御出力生成手段が生成した制御出力を空気圧の供給源から固定絞りを介して供給される空気によって動作するノズル・フラッパ機構のノズル背圧に変換する電空変換手段と、
この電空変換手段が変換したノズル背圧を増幅し前記出力空気圧として前記調節弁の操作器へ出力するノズル背圧増幅手段とを備えた電空変換器において、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向に基づいて前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する詰まり箇所判定手段
を備えることを特徴とする電空変換器。
【請求項７】
請求項６に記載された電空変換器において、
前記電空変換手段の動作型式として、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が大となる正動作型であるのか、前記制御出力が大になるにつれ前記ノズル背圧が小となる逆動作型であるのかを記憶する電空変換手段動作型式記憶手段を備え、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量およびずれ方向と、前記電空変換手段動作型式記憶手段に記憶されている前記電空変換手段の動作型式とに基づいて、前記固定絞りおよび前記ノズル・フラッパ機構の何れに詰まりが生じたかを判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項８】
請求項６に記載された電空変換器において、
前記電空変換手段の動作型式を判別する電空変換判別手段を備え、
前記電空変換手段動作型式記憶手段は、前記電空変換判別手段の判別結果を前記電空変換手段の動作型式として記憶する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項９】
請求項６−８の何れか１項に記載された電空変換器において、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が正動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【請求項１０】
請求項６−８の何れか１項に記載された電空変換器において、
前記詰まり箇所判定手段は、
前記電空変換手段の動作型式が逆動作型であるとき、前記電空変換手段が変換するノズル背圧に対する前記制御出力生成手段が生成する制御出力のずれ量が所定値を上回った場合、そのずれ量が正方向であれば前記ノズル・フラッパ機構に詰まりが生じたと判定する一方、そのずれ量が負方向であれば前記固定絞りに詰まりが生じたと判定する
ことを特徴とする電空変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２１４６１１（Ｐ２０１１−２１４６１１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１１５０（Ｐ２０１０−８１１５０）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]