JP6322147B2 - 電空ポジショナ - Google Patents

Description

この発明は、圧力センサを内蔵した電空ポジショナに関するものである。

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調整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。

このような電空ポジショナでは、圧力センサを内蔵し、この内蔵した圧力センサを用いて内部の空気の圧力を観測することで、その観測した値を各種の診断や制御に活用するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

圧力センサを用いる場合、調節弁への空気圧信号が流れる空気回路に圧力センサを接続する必要がある。そのため、空気回路の構造や圧力センサが搭載されるプリント配線基板の形状に工夫が求められる。また、電空ポジショナは常に防爆構造や小型化が求められる（例えば、特許文献２参照）。

図２に従来の空気回路への圧力センサの接続構造の一例を示す。同図において、１は電空ポジショナの主要な電気部品（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）など）が搭載されたメイン基板、２は調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部２−１，２−２が形成された空気回路形成部材、３は本体ケース（筐体）であり、本体ケース３はボディ３−１と蓋体３−２とからなる。

メイン基板１には、一方の面１ａ側に圧力センサＳ１，Ｓ２が搭載されており、他方の面１ｂ側にＣＰＵなどの主要な電気部品４が搭載されている。また、メイン基板１は、圧力センサＳ１，Ｓ２が溝部２−１，２−２内に密封された状態で位置するように、空気回路形成部材２に接合されている。メイン基板１と溝部２−１，２−２との間にはＯリング５−１，５−２が装着されている。

図３に従来の空気回路への圧力センサの接続構造の他の例を示す。同図において、図２と同一符号は図２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。この接続構造では、メイン基板１とは別に、圧力センサＳ１，Ｓ２を搭載した圧力センサ専用基板６を設けており、メイン基板１と圧力センサ専用基板６との間をケーブル７で接続している。

すなわち、この接続構造では、圧力センサ専用基板６の一方の面６ａ側に圧力センサＳ１，Ｓ２を搭載し、溝部２−１，２−２内に圧力センサＳ１，Ｓ２が密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板６を空気回路形成部材２に接合しており、圧力センサ専用基板６の他方の面６ｂとメイン基板１の一方の面１ａとを対向させ、その間を電源供給や通信信号用のケーブル７で接続している。なお、メイン基板１は、本体ケース３内に設けた保持部３−３に一方の面１ａを固定することにより、圧力センサ専用基板６から隔絶させている。

特開２００９−２５７５１３号公報 特開平１１−１９０６７３号公報

しかしながら、従来の空気回路への圧力センサの接続構造によると、図２に示された接続構造では、メイン基板１に圧力センサＳ１，Ｓ２を搭載するようにしているため、メイン基板１上での圧力センサＳ１，Ｓ２の実装位置に制約があり、この制約された位置に実装された圧力センサＳ１，Ｓ２に対して空気回路を形成しなければならず、空気回路の構造が複雑となる。また、メイン基板１の交換時に空気回路との脱着が必要となり、空気回路との接続が不完全な場合、空気漏れが発生する虞がある。

また、図３に示された接続構造では、メイン基板１と圧力センサ専用基板６との間をつなぐケーブル７を必要とし、組み付け性が悪い。また、組み付け時に、ケーブル７を挟み込んで、切断してしまう可能性がある。また、本質安全防爆の要件を満たすために配慮が必要になる。

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、空気回路の構造が複雑とならず、またメイン基板の交換時に空気回路との脱着が不要で、かつ組み付け性がよく、本質安全防爆の要件を満たし易い電空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、電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の開度を調整する電空ポジショナにおいて、 中央演算処理装置を含む電気部品が搭載されたメイン基板と、メイン基板と隔絶して設けられその一方の面に圧力センサが搭載された圧力センサ専用基板と、調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部が形成され、この溝部内に圧力センサが密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板が接合された空気回路形成部材とを備え、圧力センサ専用基板は、圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を備え、メイン基板は、圧力センサ専用基板の無線送信部からの圧力センサの出力を受信する無線受信部を備えることを特徴とする。

本発明において、圧力センサは圧力センサ専用基板に搭載され、この圧力センサ専用基板における圧力センサの出力が無線送信によってメイン基板に送られる。この構成において、圧力センサ専用基板における圧力センサの位置は制約を受けないので、空気回路形成部材における空気回路が複雑となることはない。また、圧力センサ専用基板をそのままとして、メイン基板のみを交換することができるので、空気回路との脱着も不要となる。また、圧力センサ専用基板とメイン基板との間は無線で接続されるので、組み付け性がよく、脱着による接続ミスの可能性を減らすことが可能となる。また、圧力センサ専用基板とメイン基板との間にはケーブルがないので、圧力センサ専用基板を充填剤で覆うなどして、本質安全防爆の要件を容易に満たすことが可能となる。

本発明によれば、圧力センサを圧力センサ専用基板に搭載し、圧力センサ専用基板に圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を設け、メイン基板に圧力専用基板の無線送信部からの圧力センサの出力を受信する無線受信部を設けるようにしたので、空気回路の構造が複雑とならず、メイン基板の交換時に空気回路との脱着を不要とすると同時に、組み付け性をよくし、本質安全防爆の要件を満たし易くすることが可能となる。

本発明に係る電空ポジショナの一実施の形態の要部の構造（空気回路への圧力センサの接続構造）を示す図である。 従来の空気回路への圧力センサの接続構造の一例を示す図である。 従来の空気回路への圧力センサの接続構造の他の例を示す図である。

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は本発明に係る電空ポジショナの一実施の形態の要部の構造（空気回路への圧力センサの接続構造）を示す図である。

図１において、１１は電空ポジショナの主要な電気部品が搭載されたメイン基板、１２は調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部１２−１，１２−２が形成された空気回路形成部材、１３は本体ケース（筐体）、１６は圧力センサＳ１，Ｓ２が搭載された圧力センサ専用基板であり、本体ケース１３はボディ１３−１と蓋体１３−２と保持部１３−３とからなる。本体ケース１３や空気回路形成部材１２は金属製とされている。

圧力センサ専用基板１６には、一方の面１６ａ側に圧力センサＳ１，Ｓ２が搭載されており、圧力センサＳ１，Ｓ２が溝部１２−１，１２−２内に密封された状態で位置するように、圧力センサ専用基板１６が空気回路形成部材１２に接合されている。圧力センサ専用基板１６と溝部１２−１，１２−２との間にはＯリング１５−１，１５−２が装着されている。

メイン基板１１は、その一方の面１１ａを下面として、本体ケース１３内に設けられた保持部１３−３に固定されている。保持部材１３−３は、メイン基板１１の一方の面１１ａの全体を受けるように、ケース１３内に幅広く形成されている。これにより、メイン基板１１は、保持部材１３−３を間に挟んで、圧力センサ専用基板１６から隔絶されている。メイン基板１１の他方の面１１ｂ側には、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などの主要な電気部品１４が搭載されている。

また、圧力センサ専用基板１６には、他方の面１６ｂ側に圧力センサＳ１，Ｓ２の出力を無線送信する無線送信部１７と、この無線送信部１７に電源を供給するバッテリ１８とが設けられており、メイン基板１１には、他方の面１１ｂ側に圧力センサ専用基板１６の無線送信部１７から無線送信されてくる圧力センサＳ１，Ｓ２の出力を受信する無線受信部１９が設けられている。本実施の形態において、無線送信部１７と無線受信部１９との間の無線通信は、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信によって行われる。

また、ケース本体１３内の保持部材１３−３と空気回路形成部材１２とで挟まれた空間には、充填剤２０が満たされている。すなわち、ケース本体１３内の保持部材１３−３と空気回路形成部材１２とで挟まれた空間において、圧力センサ専用基板１６はその全体が充填剤２０で覆われている。

この接続構造において、圧力センサ専用基板１６は、圧力センサＳ１，Ｓ２の専用の基板として設けられているので、圧力センサＳ１，Ｓ２の実装位置は制約を受けることがない。このため、空気回路形成部材１２における空気回路が複雑となることはない。また、圧力センサ専用基板１６をそのままとして、メイン基板１１のみを交換することができるので、空気回路との脱着も不要となる。このため、空気回路との接続が不完全となり、空気漏れが発生するというような問題は生じない。

また、この接続構造では、圧力センサ専用基板１６とメイン基板１１との間が無線で接続されるので、組み付け性がよく、脱着による接続ミスの可能性を減らすことができる。また、自由なレイアウトが可能であり、小型化、軽量化を図ることができる。

また、この接続構造では、圧力センサ専用基板１６とメイン基板１１との間にはケーブルがないので、圧力センサ専用基板１６の全体を充填剤２０で覆うようにすることができており、本質安全防爆の要件を容易に満たすことができる。

なお、上述した実施の形態では、空気回路形成部材１２を本体ケース１３に対して独立した部材として設けるようにしているが、空気回路形成部材１２を本体ケース１３の一部としてもよいよい。すなわち、空気回路形成部材１２を本体ケース１３と一体化させてもよい。

また、上述した実施の形態では、本体ケース１３内に保持部１３−３を設けるようにしているが、保持部材１３−３を省略するようにしてもよい。すなわち、充填剤２０を接着材として、メイン基板１１を固定するようにしてもよい。

また、保持部材１３−３は、メイン基板１１の全面を受ける保持部材ではなく、図３に示した保持部材３−３と同様のメイン基板１１の周縁部を受ける保持部材であってもよい。また、本体ケース１３や空気回路形成部材１２は、樹脂製であっても構わない。

また、上述した実施の形態では、圧力センサ専用基板１６にバッテリ１８を設けるようにしたが、メイン基板１１側から非接触で電力を供給するようにしてもよい。

〔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。

１１…メイン基板、１２…空気回路形成部材、１２−１，１２−２…溝部、１３…本体ケース、１３−１…ボディ、１３−２…蓋体、１３−３…保持部、１４…電気部品、１５−１，１５−２…Ｏリング、１６…圧力センサ専用基板、１７…無線送信部、１８…バッテリ、１９…無線受信部、２０…充填剤、Ｓ１，Ｓ２…圧力センサ。

Claims (4)

1. 電気信号を空気圧信号に変換して調節弁の開度を調整する電空ポジショナにおいて、
   中央演算処理装置を含む電気部品が搭載されたメイン基板と、
   前記メイン基板と隔絶して設けられその一方の面に圧力センサが搭載された圧力センサ専用基板と、
   前記調節弁への空気圧信号が流れる空気回路となる溝部が形成され、この溝部内に前記圧力センサが密封された状態で位置するように、前記圧力センサ専用基板が接合された空気回路形成部材とを備え、
   前記圧力センサ専用基板は、
   前記圧力センサの出力を無線送信する無線送信部を備え、
   前記メイン基板は、
   前記圧力センサ専用基板の無線送信部からの前記圧力センサの出力を受信する無線受信部を備える
   ことを特徴とする電空ポジショナ。
2. 請求項１に記載された電空ポジショナにおいて、
   前記圧力センサ専用基板は、充填剤で覆われている
   ことを特徴とする電空ポジショナ。
3. 請求項１又は２に記載された電空ポジショナにおいて、
   前記空気回路形成部材は、
   前記メイン基板や前記圧力センサ専用基板を含む前記電空ポジショナの主要部を収容する本体ケースの一部である
   ことを特徴とする電空ポジショナ。
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、
   前記圧力センサ専用基板は、前記無線送信部に電源を供給するバッテリを備える
   ことを特徴とする電空ポジショナ。

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