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公開番号2024129411
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038606
出願日2023-03-13
発明の名称ポジショナ
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類F15B 9/07 20060101AFI20240919BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】ポジショナ本体の姿勢を変えることなく制御対象のバルブの動作形式に対応する。
【解決手段】ポジショナは、ハウジング13bに装着されたヒンジ機構20と、ヒンジ機構20によって回転自在に軸支されたシャフト9の回転角度を測定する角度センサ100bと、ハウジング13bの外部に設けられ、バルブステムの動きに連動してシャフト9を回転させるフィードバックレバー18とを備える。ヒンジ機構20は、シャフト9を回転自在に軸支すると共に、シャフト9およびフィードバック機構18の回転軸Aの方向を任意に変更可能である。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ポジショナのハウジングに装着されたヒンジ機構と、
前記ヒンジ機構によって回転自在に軸支されたシャフトの回転角度を測定するように構成された角度センサと、
前記ハウジングの外部に設けられ、バルブステムの動きに連動して前記シャフトを回転させるように構成されたフィードバック機構とを備え、
前記ヒンジ機構は、前記シャフトを回転自在に軸支すると共に、前記シャフトおよび前記フィードバック機構の回転軸の方向を任意に変更可能であることを特徴とするポジショナ。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
請求項１記載のポジショナにおいて、
前記ヒンジ機構は、
前記シャフトを回転自在に軸支するシャフトホルダと、
前記ハウジングに固定され、前記シャフトおよび前記フィードバック機構の回転軸と交差する軸を回動軸として回動可能なように前記シャフトホルダを支持するブラケットとを備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項３】
請求項２記載のポジショナにおいて、
前記ヒンジ機構は、前記シャフトホルダの回動を任意の角度で制止するための制止機構をさらに備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポジショナにおいて、
前記角度センサは、
磁気抵抗効果素子を含むセンサ回路と、
前記フィードバック機構と反対側の前記シャフトの先端に固定され、発生する磁界が前記シャフトの回転軸を中心として前記センサ回路の周囲を回転するように構成された磁界発生部と、
前記センサ回路の出力電圧を検出するように構成された電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧に基づいて前記磁界の回転角度を算出するように構成された回転角度算出部とを備えることを特徴とするポジショナ。
【請求項５】
請求項４記載のポジショナにおいて、
前記角度センサは、
前記磁気抵抗効果素子の薄膜抵抗パターンが形成されたセンサ面に対する前記磁界の回転面の傾斜角度の値を前記回転角度算出部に対して設定するように構成された角度設定部をさらに備え、
前記回転角度算出部は、前記電圧検出部によって検出された電圧と前記角度設定部によって設定された傾斜角度とに基づいて、前記磁界の回転角度を算出することを特徴とするポジショナ。
【請求項６】
請求項４記載のポジショナにおいて、
前記回転角度によらず前記磁界が前記センサ回路の磁気抵抗効果素子に対して飽和している状態であることを特徴とするポジショナ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブの開度を制御するポジショナに関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、化学プラント等においては、その流量プロセスに用いられるバルブに対してポジショナを設け、ポジショナによってバルブの開度を制御するようにしている。例えば図１２に示すコントロールバルブ１１０は、バルブ本体１０１と、ポジショナ１０２と、操作器１０３とを備えている。操作器１０３は、ポジショナ１０２から供給される出力空気圧に応じてバルブステム（弁棒）１０４を上下動させて、バルブの開度を調節する。
【０００３】
ポジショナ１０２は、上位装置から送られてくる設定開度とバルブからフィードバックされてくる実開度との偏差を求め、この偏差に応じた電気信号を制御信号として生成する制御演算部と、制御演算部が生成した制御信号を空気圧信号に変換する電空変換部と、電空変換部からの空気圧信号を増幅し出力空気圧として操作器１０３に供給する空気圧信号増幅部（パイロットリレー）とを備えている（特許文献１参照）。
【０００４】
ポジショナ１０２では、バルブの実開度をバルブステム１０４の上下動の変位量として検出する変位検出部として角度センサ１００が用いられている。角度センサ１００は、フィードバックレバー１０６を介してバルブステム１０４の変位量に応じて回転する回転体を有している。この角度センサ１００の回転体の回転角度に応じた電気信号がバルブの実開度を示す信号として制御演算部にフィードバックされる。
【０００５】
図１３は角度センサ１００の構成を示す図である。フィードバックレバー１０６の一端が角度センサ１００のシャフト９に固定されている。磁石３，４は、シャフト９の先端に固定された回転体２に取り付けられ、シャフト９と回転体２の回転に伴って回転軸Ａを中心として回転する。
【０００６】
角度センサ１００は、回転体２に取り付けられた磁石３，４による磁界の回転角度を測定する。角度測定には、磁気抵抗効果素子やホール素子などを用いたセンサ回路１が使用される。図１３の５は磁石３，４による磁界の向きを示し、６はセンサ回路１の測定面を示している。一般的には、図１３に示すようにセンサ回路１の測定面と磁界の回転面とが平行となるように設置される。
【０００７】
バルブは、直動式弁と回転弁に大別できる。図１２に示したコントロールバルブ１１０は直動式弁である。直動式弁の場合、ポジショナの角度センサは、バルブステムの変位量に応じて回転する回転体の鉛直面上での回転角度を測定する。回転弁の場合、ポジショナの角度センサは、水平面上でのバルブステムの回転角度を測定する。
【０００８】
例えばアズビル株式会社製のポジショナＡＶＰ３００は、鉛直面上での回転角度を測定をする前提の構造となっている。このため、水平面上での回転角度測定のためにはポジショナ全体を横転させる必要があった。
【０００９】
しかしながら、ポジショナを横転させると、ポジショナの表示器の向きも変わってしまうため、表示器の向きのみを元の向きに戻せるような工夫が必要となり、ポジショナの構造が複雑化するという課題があった。また、ポジショナを横転させると、内部の空気回路や圧力ゲージの部品にかかる重力の向きが変わってしまうため、これら空気回路や圧力ゲージに特性が変化し、再調整が必要になる場合があった。
【００１０】
また、ポジショナを横転させることなく、水平面上での回転角度を測定するために角度センサの向きを変更する方法が考えられる。しかしながら、角度センサはポジショナ内部に固定されているため、ポジショナのカバーを開けて角度センサの向きを変える作業をする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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