(57)【要約】【課題】入力電流に対応して空気の圧力を同一筺体内で直接制御できるようにすると共に、部品点数を削減してコストダウン及び非汎用部材を削減できるようにする。【解決手段】所定の位置に弁機構１２０を有して筺体１０２の内部に配置され空気を受ける供給圧室１２１と、弁機構の動作に対応して空気を出力する出力圧室１１４と、ここから所定の方向に延在されて空気を所定の位置に帰還するフィードバック室１１２と、フィードバック室１１２と出力圧室１１４との間に設けられて空気の一部を大気開放可能な大気圧室１１３と、一方が第１のダイアフラム１１６で支持され、かつ、他方が第２のダイアフラム１１８で支持される排気弁ＡＳＳＹ１１５と、この一部を内包して大気圧室１１３の内部に設けられた電磁力駆動機構１１７とを備えるものである。【選択図】    図２
2011137529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体と、
所定の位置に弁機構を有して前記筺体内に配置され、供給流体を受ける供給圧室と、
前記供給圧室の弁機構を介在して隣接配置され、前記弁機構の動作に対応して前記供給
流体を出力する出力圧室と、
前記出力圧室から帰還される前記出力流体を受けるフィードバック室と、
前記フィードバック室と前記出力圧室との間に設けられて前記出力流体の一部を大気開
放可能な大気圧室と、
一方が前記大気圧室とフィードバック室とを区分する第１のダイアフラムで支持され、
かつ、他方が前記大気圧室と出力圧室とを区分する第２のダイアフラムで支持される排気
弁機構と、
前記排気弁機構の一部を内包して前記大気圧室内に設けられ、入力電流に対応した電磁
力に基づいて前記排気弁機構を駆動する電磁力駆動機構とを備えることを特徴とする電磁
圧力制御器。
【請求項２】
前記排気弁機構は、
第１の磁性体を有して前記第１のダイアフラムにより支持される可動部材と、
前記可動部材の所定の位置に取り付けられた連結棒と、
所定の位置に前記出力流体の一部を大気に開放可能な通路を有して前記連結棒の端部に
取り付けられ、かつ、前記第２のダイアフラムにより支持される排気弁とを有し、
前記電磁力駆動機構は、
第２の磁性体を有し、かつ、前記連結棒を通す開孔部を有して前記大気圧室内に固定さ
れた有底状の収容部材と、
巻軸空芯部を有して前記第２の磁性体に内包される前記収容部材の内側に設けられたコ
イルと、
前記連結棒を通す縦貫部を有して前記コイルの巻軸空芯部に配置された第３の磁性体と
、
前記第３の磁性体と収容部材の底部との間に配置され、当該第３の磁性体を所定の方向
に付勢する弾性部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の電磁圧力制御器。
【請求項３】
前記可動部材を支持する第１のダイアフラムの面積をＳfeedとし、前記排気弁を支持す
る第２のダイアフラムの面積をＳoutとし、前記入力電流に対応して発生する前記第１の
磁性体と前記第３の磁性体との間の吸引力をＦとし、前記出力圧室の圧力をＰoutとした
とき、
（Ｓfeed−Ｓout）×（Ｐout）＝Ｆ
なる式に従って、前記出力圧室内の圧力Ｐoutが上昇又は降下することを特徴とする請
求項２に記載の電磁圧力制御器。
【請求項４】
前記電磁力駆動機構のコイルに供給される入力電流が減少すると、前記第１の磁性体と
前記第３の磁性体との間の吸引力が減少し、
当該第１及び第３の磁性体が接したまま前記排気弁機構が前記供給圧室の弁機構から遠
ざかる方向に移動し、
前記排気弁機構と前記供給圧室の弁機構との間の距離が大きくなると、前記供給圧室か
ら出力圧室に前記弁機構を介して流出する流体の一部が大気中に排気されて前記圧力Ｐou
tが減少することを特徴とする請求項３に記載の電磁圧力制御器。
【請求項５】
前記弾性部材の一端が前記第３の磁性体の底部に固定され、かつ、その他端が前記収容
部材の底部に固定されて前記第３の磁性体と前記収容部材とが連結されることを特徴とす
る請求項２に記載の電磁圧力制御器。
【請求項６】
前記供給圧室は、
前記出力圧室と隣接する所定の位置に流路を有し、
前記供給圧室の弁機構は、
一端が所定形状を有した頭部位となされ、かつ、他端が所定形状を有した袴部位となさ
れ、前記頭部位に加わる圧力に基づいて前記袴部位で前記流路を開閉する弁部材と、
前記弁部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを有することを特徴とする請求項２に記
載の電磁圧力制御器。
【請求項７】
供給流体と電流の供給とを受け、当該入力電流に対応して出力流体の圧力を制御する電
磁圧力制御器の製造方法であって、
所定の位置に弁機構を有する供給流体受け用の供給圧室を筺体内に配置する工程と、
前記筺体内に配置された供給圧室の弁機構を介在して隣接する位置に供給流体出力用の
出力圧室を配置する工程と、
前記出力圧室から所定の方向に延在する位置に前記出力流体帰還用のフィードバック室
を配置する工程と、
前記フィードバック室と前記出力圧室との間に出力流体一部大気開放用の大気圧室を配
置する工程と、
一方が前記大気圧室とフィードバック室とを区分する第１のダイアフラムで支持され、
かつ、他方が前記大気圧室と出力圧室とを区分する第２のダイアフラムで支持される排気
弁機構を前記筺体内に配置する工程と、
前記筺体内に配置された排気弁機構の一部を内包する排気弁機構駆動用の電磁力駆動機
構を前記大気圧室内に配置する工程とを有することを特徴とする電磁圧力制御器の製造方
法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁圧力制御器及びその製造方法に関し、詳しくは、バルブの開度を正確に制
御するバルブポジショナーに適用可能な電空変換器の構成要素であって、制御圧力に対し
て、出力圧を一定倍率に制御するコントロールリレー及びその形成方法に関するものであ
る。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製油所や、製造工場、発電所等のプラントのフィールド機器において、バル
ブが使用される場合が多い。バルブは流量を調整するものである。バルブにはバルブポジ
ショナーが接続され、バルブの開度が制御される。バルブポジショナーによれば、外乱に
抗して正確にバルブの駆動を保つために空気の圧力を精度良く加減する機能が要求される
。
【０００３】
従来方式のバルブポジショナーは、電空変換器及び圧力増幅回路（コントロールリレー
）を有して構成される。電空変換器とは、入力電流に対して、一定の圧力を発生させる機
器をいう。コントロールリレーとは、入力圧の空気に比例した出力圧の空気を出力する機
器をいう。
【０００４】
次に、図１１〜図１３を参照して、従来例に係るバルブポジショナーについて説明する
。図１１に示すバルブポジショナー３００は、媒体接続ユニット（Medium  Attachment U
nite：以下でＭＡＵ１という）、双方向モデム（Front  to  back  Modem：以下でＦＢモ
デム２という）、ディジタル制御部３、ディジタル・アナログ変換器（Digital  to  Ana
log  converter：以下でＤＡコンバータ４という）、電空変換器（Input  Current  to  
Press  converter：以下でＩＰコンバータ２９という）、コントロールリレー３０、位置
センサ５（Position  Sensor）及びアナログ・ディジタル変換器（Analog  to  Digital
converter：以下でＡＤコンバータ６という）を有して構成される。
【０００５】
ＭＡＵ１は、バルブポジショナー３００の所定の位置に配設され、上位の制御系から通
信により制御目標値Ｄinを入力する。ＭＡＵ１にはＦＢモデム２が接続される。ＦＢモデ
ム２は、上位の制御系とディジタル制御部３との間で双方向通信を実行する。ＦＢモデム
２にはディジタル制御部３が接続される。ディジタル制御部３は、制御目標値Ｄinをデコ
ードして出力電流データＤｎ（出力電流値）を生成する。出力電流データＤｎは、ディジ
タル制御部３からＤＡコンバータ４に出力される。
【０００６】
ディジタル制御部３にはＤＡコンバータ４が接続される。ＤＡコンバータ４は、出力電
流データＤｎをディジタル・アナログ変換した後の入力電流ＩｎをＩＰコンバータ２９に
出力する。ＤＡコンバータ４にはＩＰコンバータ２９が接続される。ＩＰコンバータ２９
は、ノズルフラッパ機構を有しており、当該ノズルフラッパ機構によって、ＤＡコンバー
タ４から受けた入力電流Ｉｎに比例した圧力Ｐｎの空気Ａinをコントロールリレー３０に
出力する。
【０００７】
ＩＰコンバータ２９にはコントロールリレー３０が接続される。コントロールリレー３
０は、バルブ５０に接続され、空気供給源から空気Ａｏが供給される。コントロールリレ
ー３０は、ＩＰコンバータ２９から受けた圧力Ｐｎの空気Ａinに比例した、一定倍率の圧
力Ｐoutの空気Ａoutを出力する。圧力Ｐoutの空気Ａoutはコントロールリレー３０からバ
ルブ５０へ供給される。バルブ５０は、圧力Ｐoutの空気Ａoutに対応して弁５０ａを開閉
する。バルブ５０は、工場設備を始め、発電所等の各種プラントにおいて、フィールド機
器を構成するものである。
【０００８】
位置センサ５はバルブ５０に接続される（取り付けられる）。位置センサ５は、コント
ロールリレー３０により圧力制御されるバルブ５０のステム変位（開度又は閉度）を計測
してバルブ検知信号Ｓ５を発生する。バルブ検知信号Ｓ５は、位置センサ５からＡＤコン
バータ６に出力される。位置センサ５にはＡＤコンバータ６が接続される。ＡＤコンバー
タ６はバルブ検知信号Ｓ５をアナログ・ディジタル変換した後のディジタルのバルブ開度
データＤ５をディジタル制御部３に出力する。
【０００９】
ディジタル制御部３は、上位の制御系から受信した制御目標値Ｄinと、実際に動いたバ
ルブ５０から計測して得たバルブ開度データＤ５に基づくバルブ位置の差分をソフトウエ
ア資源を利用して計算し、バルブ開度データＤ５に基づくバルブ位置と制御目標値Ｄinと
の誤差が小さくなるように更にバルブ５０の開度を制御するようになされる。
【００１０】
続いて、図１２を参照して、ＩＰコンバータ２９の構成例及びその動作例について説明
する。図１２に示すＩＰコンバータ２９は特許文献３に見られる。ＩＰコンバータ２９は
、本体部２９１、絞り部２９２、ノズル２９３、背圧室２９４、フラッパ２９５及び電磁
駆動機構２９６を備えている。ＩＰコンバータ２９によれば、図１１に示したＤＡコンバ
ータ４からの入力電流Ｉｎが供給されると、電磁駆動機構２９６に内蔵されているコイル
に電流が流れ、フラッパ２９５に力が加わる。フラッパ２９５は薄い金属製であるため、
力が加わることにより撓み、その結果としてノズル２９３の先端とフラッパ２９５との間
を成す間隙δが変化する。
【００１１】
一方、圧力Ｐｓの供給空気は絞り部２９２で絞り込まれ、ノズル２９３の先端からは絶
えず空気が排気されていて、フラッパ２９５に当たっており、フラッパ２９５は、ノズル
２９３からの排気を抑制する働きを持っている。フラッパ２９５がノズル２９３の先端に
近づくと、その先端から排気される空気量が減少する。反対に、フラッパ２９５がノズル
２９３の先端から遠ざかると、その先端から排気される空気量が増加する。
【００１２】
空気が排気されるノズル２９３の先端直前部分には空気の部屋（以下で背圧室２９４と
いう）が形成されており、この背圧室２９４の圧力Ｐｎは、ノズル２９３の先端からの排
気量に影響されて変化する。つまり、フラッパ−ノズル先端の間隙δと圧力Ｐｎは、反比
例の関係にあり、間隙δを調整することにより任意の圧力Ｐｎを得ることができる。この
ように、ノズルフラッパ機構は、ノズル２９３の先端から、絶えず空気が排気されている
。この排気が空気リークＬｋである。
【００１３】
また、この種のバルブポジショナー３００に実装されるコントロールリレー３０に関し
て、特許文献１や特許文献２等に電空ポジショナーが開示されている。いずれの電空ポジ
ショナーも、ＩＰコンバータにコントロールリレーが接続され、ＩＰコンバータで入力電
流Ｉｎを空気圧に変換（電空変換）し、当該入力電流Ｉｎに比例した圧力Ｐｎの空気Ａin
をコントロールリレーに出力するようになされる。また、特許文献４にはコントロールリ
レーが開示されている。
【００１４】
ここで、図１３を参照して、コントロールリレー３０の構成例について説明する。図１
３に示すコントロールリレー３０は特許文献４に見られる。コントロールリレー３０は、
蓋体３０１及び筺体３０２を有している。蓋体３０１及び筺体３０２が画定する内部には
、入力圧室３１１、フィードバック室３１２、大気圧室３１３、出力圧室３１４、供給圧
室３２１の５種類の部屋が設けられ、コントロールリレー３０が構成されている。
【００１５】
供給圧室３２１と出力圧室３１４とに跨った位置には弁プラグ３２４が設けられる。弁
プラグ３２４は、供給圧室３２１から出力圧室３１４の空気の流れを調整する。入力圧室
３１１とフィードバック室３１２との間には、ダイアフラム３１６が設けられる。入力圧
室３１１と大気圧室３１３との間には、ダイアフラム３１７が設けられる。大気圧室３１
３と出力圧室３１４との間には、ダイアフラム３１８が設けられる。ダイアフラム３１６
，３１７，３１８は各部屋を分割し、圧力を伝達する。
【００１６】
また、コントロールリレー３０の中央部には排気弁ＡＳＳＹ３１５が配置され、３つの
ダイアフラム３１６，３１７，３１８から圧力を受け、力学的平衡状態を保っている。そ
の結果として、コントロールリレー３０は入力圧Ｐinに対して一定倍率の圧力Ｐoutを出
力する。入力圧Ｐinが増加し、力学的な平衡が崩れると、排気弁ＡＳＳＹ３１５が弁プラ
グ３２４の方に移動し、弁プラグ３２４と排気弁ＡＳＳＹ３１５との間隔が減少すること
によって排気路３０４から排気される流量が減り、出力圧室３１４の圧力Ｐoutが上昇す
る。出力圧Ｐoutは排気弁ＡＳＳＹ３１５が力学的な平衡状態になるまで上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−０７８００４号（第３頁  図１）
【特許文献２】特開平０８−１００８０１号（第３頁  図１）
【特許文献３】特開２００８−１７５２２３号（第４頁  図１）
【特許文献４】特開２００１−０４０４６号（第３頁  図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、ＩＰコンバータ２９を備えたバルブポジショナー３００によれば、次のよう
な問題がある。  
ｉ．特許文献３に見られるようなバルブポジショナー３００によれば、ＩＰコンバータ
２９からコントロールリレー３０へ所望の圧力の空気を入力する場合に、制御目標値Ｄin
による電力の変化→電磁駆動機構２９６における磁束の変化→ノズルフラッパ機構におけ
るフラッパ２９５の位置変化→ノズル２９３からの排気空気量変化→背圧室２９４におけ
る入力圧の変化→圧変化の伝達→コントロールリレー３０における排気弁ＡＳＳＹ３１５
の受圧と多くのステップを踏むことが必要である。このような多くのステップが、バルブ
ポジショナー３００の応答性及び制御性の向上を妨げたり、ＩＰコンバータ２９のヒステ
リシスや直線性の低下が外乱要因を生む原因にもなっている。
【００１９】
ii．ＩＰコンバータ２９を構成するノズルフラッパ機構において、コントロールリレー
３０へ出力される入力圧Ｐinが低い場合、ノズル先端から供給された空気圧の殆どを排出
して捨てる構成となるので、無駄に空気を消費してしまうという問題がある。
【００２０】
iii．ＩＰコンバータ２９を構成するノズルフラッパ機構のノズル部分の小さな穴が供
給空気圧中のゴミにより目詰まりを発生させ、バルブポジショナー３００として性能を著
しく低下させるおそれがある。
【００２１】
iv．ＩＰコンバータ２９を備えたバルブポジショナー３００によれば、ノズルフラッパ
機構において、ノズル部分にはサファイアが使用され、フラッパ部分にはサマリウムやコ
バルト金属等の非汎用材料が使用されている。このため、バルブポジショナー３００のコ
ストダウンの妨げとなるという問題がある。
【００２２】
ｖ．特許文献４に見られるようなコントロールリレー３０を備えたバルブポジショナー
によれば、蓋体３０１及び筺体３０２によって画定されるコントロールリレー３０の内部
に、３つのダイアフラム３１６〜３１８によって区切られる入力圧室３１１、フィードバ
ック室３１２、大気圧室３１３及び出力圧室３１４が設けられている。このため、ＩＰコ
ンバータ２９の部品点数に加えて、コントロールリレー３０の部品点数が多いことから、
バルブポジショナー３００のコストダウンの妨げとなるという問題がある。
【００２３】
そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、ＩＰコンバータに依存する
ことなく、入力電流に対応して出力流体の圧力を同一筺体内で直接制御できるようにする
と共に、部品点数を削減してコストダウン及び非汎用部材を削減できるようにした電磁圧
力制御器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁圧力制御器は、筺体と、所定の位置に弁
機構を有して前記筺体内に配置され、供給流体を受ける供給圧室と、前記供給圧室の弁機
構を介在して隣接配置され、前記弁機構の動作に対応して前記供給流体を出力する出力圧
室と、前記出力圧室から所定の方向に延在されて前記出力流体を所定の位置に帰還するフ
ィードバック室と、前記フィードバック室と前記出力圧室との間に設けられて前記出力流
体の一部を大気開放可能な大気圧室と、一方が前記大気圧室とフィードバック室とを区分
する第１のダイアフラムで支持され、かつ、他方が前記大気圧室と出力圧室とを区分する
第２のダイアフラムで支持される排気弁機構と、前記排気弁機構の一部を内包して前記大
気圧室内に設けられ、入力電流に対応した電磁力に基づいて前記排気弁機構を駆動する電
磁力駆動機構とを備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係る電磁圧力制御器によれば、所定の位置に弁機構を有した供給圧室は、筺体
内に配置されて供給流体を受ける。供給圧室の弁機構を介在して隣接配置された出力圧室
は、弁機構の動作に対応して供給流体を出力する。出力圧室から所定の方向に延在された
フィードバック室は、出力流体を所定の位置に帰還する。フィードバック室と出力圧室と
の間に設けられた大気圧室は、出力流体の一部を大気開放可能になされる。
【００２６】
電磁力駆動機構は、一方が大気圧室とフィードバック室とを区分する第１のダイアフラ
ムで支持され、かつ、他方が大気圧室と出力圧室とを区分する第２のダイアフラムで支持
される排気弁機構を有して大気圧室内に設けられる。これを前提にして、電磁力発生駆動
機構が入力電流に基づく電磁力を発生し、当該電磁力に基づいて排気弁機構を駆動するよ
うになる。従って、同一の筺体内に供給流体と入力電流の供給とを受け、当該入力電流に
対応して出力流体の圧力を当該筺体内で直接制御できるようになる。
【００２７】
本発明に係る電磁圧力制御器の製造方法は、供給流体と入力電流の供給とを受け、当該
入力電流に対応して出力流体の圧力を制御する電磁圧力制御器の製造方法であって、所定
の位置に弁機構を有する供給流体受け用の供給圧室を筺体内に配置する工程と、前記筺体
内に配置された供給圧室の弁機構を介在して隣接する位置に供給流体出力用の出力圧室を
配置する工程と、前記出力圧室から所定の方向に延在する位置に前記出力流体帰還用のフ
ィードバック室を配置する工程と、前記フィードバック室と前記出力圧室との間に出力流
体一部大気開放用の大気圧室を配置する工程と、一方が前記大気圧室とフィードバック室
とを区分する第１のダイアフラムで支持され、かつ、他方が前記大気圧室と出力圧室とを
区分する第２のダイアフラムで支持される排気弁機構を前記筺体内に配置する工程と、前
記筺体内に配置された排気弁機構の一部を内包する排気弁機構駆動用の電磁力駆動機構を
前記大気圧室内に配置する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２８】
本発明に係る電磁圧力制御器の製造方法によれば、同一の筺体内に供給流体と入力電流
の供給とを受け、当該入力電流に対応して出力流体の圧力を当該筺体内で直接制御可能な
電磁圧力制御器を再現性良く製造できるようになる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る電磁圧力制御器によれば、所定の位置に排気弁機構を有して大気圧室内に
電磁力発生駆動機構を備え、電磁力発生駆動機構は、入力電流に基づく電磁力を発生し、
当該電磁力に基づいて排気弁機構を駆動するようになされる。
【００３０】
この構成によって、同一の筺体内に供給流体と入力電流の供給とを受け、当該入力電流
に対応して出力流体の圧力を当該筺体内で直接制御できるようになる。従って、入力圧室
が省略できるばかりか、従来方式のバルブポジショナー等に比べてノズルフラッパ機構を
備えたＩＰコンバータを省略できるようになる。しかも、電磁力を直接、排気弁機構に伝
達するので、電磁圧力制御器としての応答性を向上できるようになる。
【００３１】
本発明に係る電磁圧力制御器の製造方法によれば、同一の筺体内に供給流体と入力電流
の供給とを受け、当該入力電流の変化に対応して出力流体の圧力を当該筺体内で直接制御
可能な電磁圧力制御器を再現性良く製造できるようになる。しかも、ＩＰコンバータを省
略できることから、部品点数が削減され、電磁圧力制御器のコストダウン及び非汎用部材
を削減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る実施形態としてのバルブポジショナー１００の構成例を示す断面図である。
【図２】コントロールリレー１０の構成例を示す断面図である。
【図３】電磁力駆動機構１１７の動作例（その１）を示す断面図である。
【図４】電磁力駆動機構１１７の動作例（その２）を示す断面図である。
【図５】コントロールリレー１０の動作例を示す断面図である。
【図６】実施例としてのコントロールリレー１０の構成例を示す外観図である。
【図７】弁機構１２０の組立例を示す斜視図である。
【図８】コントロールリレー１０の組立例を示す斜視図である。
【図９】排気弁ＡＳＳＹ１１５の組立例を示す斜視図である。
【図１０】電磁力駆動機構１１７の組立例を示す斜視図である。
【図１１】従来例に係るバルブポジショナー３００の全体構成例を示すブロック図である。
【図１２】ＩＰコンバータ２９の構成例及びその動作例を示すブロック図である。
【図１３】コントロールリレー３０の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態としての電磁圧力制御器及びその製
造方法について説明する。
【００３４】
＜実施形態＞
図１に示す実施形態としてのバルブポジショナー１００は、本発明に係るコントロール
リレー１０を備える。コントロールリレー１０は、本発明に係る電磁圧力制御器の一例を
構成する。バルブポジショナー１００は、上位の制御系から制御目標値Ｄinを受信し、制
御目標値Ｄinを解読して入力電流Ｉｎを求め、この入力電流Ｉｎに対応して供給流体の一
例となる空気Ａｏの圧力（以下で空気圧という）を直接制御し、バルブ５０の開度を調整
するものである。また、バルブ５０の開度を検知して制御結果値Ｄoutを上位の制御系に
出力するようになされる。供給流体は空気Ａｏに限られることはなく、油等の流動体であ
ってもよい。
【００３５】
バルブポジショナー１００はＭＡＵ１、ＦＢモデム２、ディジタル制御部３、ＤＡコン
バータ４、コントロールリレー１０、位置センサ５及びＡＤコンバータ６を有して構成さ
れる。ＭＡＵ１、ＦＢモデム２、ディジタル制御部３、ＤＡコンバータ４、位置センサ５
及びＡＤコンバータ６については、従来例と同様な機能を有するのでその説明を省略する
。
【００３６】
図２に示すコントロールリレー１０は、図１に示したバルブ５０の開度を調整するため
に、所定形状を有した蓋体１０１及び所定形状を有した筺体１０２から構成される。コン
トロールリレー１０は空気Ａｏと入力電流Ｉｎとの供給を受け、入力電流Ｉｎに対応した
電磁力に基づいて空気圧を変化させ、出力圧室１１４の内部の空気圧を直接制御するもの
である。
【００３７】
蓋体１０１の内側には、例えば、フィードバック室１１２が配置される。蓋体１０１に
は筺体１０２が取り付けられる。筺体１０２の内部には、大気圧室１１３、出力圧室１１
４、排気弁ＡＳＳＹ１１５、電磁力駆動機構１１７、弁機構１２０及び供給圧室１２１が
配置される。大気圧室１１３は排気路１０４に接続され、出力圧室１１４は出力路１０５
に接続され、供給圧室１２１は供給路１２２に接続される。
【００３８】
この例で、筺体１０２の最上位であって、フィードバック室１１２の下方には大気圧室
１１３が配置され、その下方には出力圧室１１４が配置される。フィードバック室１１２
は、出力圧室１１４から帰還される空気Ａｏを受けるために、当該フィードバック室１１
２と出力圧室１１４との間がフィードバック路１０６で接続される。
【００３９】
大気圧室１１３は、フィードバック室１１２と出力圧室１１４との間に設けられて空気
Ａｏの一部を大気中に開放可能な構造を有している。出力圧室１１４は、所定の容積を有
しており、筺体１０２に設けられた供給圧室１２１の弁プラグ１２４を介在して隣接配置
される。出力圧室１１４は弁プラグ１２４の動作に対応して圧力Ｐoutの空気Ａoutを出力
路１０５を介して出力するように動作する。
【００４０】
フィードバック室１１２と出力圧室１１４との間であって、大気圧室１１３には、排気
弁ＡＳＳＹ１１５及び電磁力駆動機構１１７が配置されている。排気弁ＡＳＳＹ１１５は
排気弁機構の一例を構成し、一方が大気圧室１１３とフィードバック室１１２とを区分す
る第１のダイアフラム１１６で支持され、かつ、他方が大気圧室１１３と出力圧室１１４
とを区分する第２のダイアフラム１１８で支持される。ダイアフラム１１６，１１８には
円形状（円板状）のゴム部材が使用される。ダイアフラム１１６，１１８の外周部位及び
内周部位を有している。ダイアフラム１１６，１１８の外周部位と内周部位との間には、
環状の幅領域を有しており、この幅領域のゴム部材が実際に弾性変形（伸縮）する所定の
表面積を有するようになる。以下で、この表面積をダイアフラム１１６又はダイアフラム
１１８の面積という。
【００４１】
排気弁ＡＳＳＹ１１５は、磁性体５１、ディスク５２、連結棒５３及び排気弁５４を有
して構成される。ディスク５２は、可動部材の一例を構成し、磁性体５１を有してダイア
フラム１１６により支持される。例えば、ダイアフラム１１６の外周部位がフィードバッ
ク室１１２の下面側と大気圧室１１３の上面側に挟み込まれて固定される。ダイアフラム
１１６の内周部位は、ディスク５２に固定される。
【００４２】
磁性体５１は、例えば、ディスク５２に接着剤を介して接合される。磁性体５１の中央
部には連結棒５３を通すための図示しない細い開孔部が設けられる。ディスク５２の所定
の位置には連結棒５３が取り付けられる。例えば、連結棒５３の一端には雄ネジが形成さ
れ、ディスク５２には雌ネジが形成されて連結棒５３の雄ネジを磁性体５１の開孔部を介
してディスク５２の雌ネジに螺合するように取り付けられる。連結棒５３の一端は、ディ
スク５２に限られることはなく、磁性体５１に取り付けてもよい。
【００４３】
排気弁５４は、所定の位置に空気Ａｏの一部を大気に開放可能な通路１０７（開孔部）
を有して連結棒５３の端部に取り付けられ、かつ、ダイアフラム１１８により支持される
。例えば、連結棒５３の他端には雄ネジが形成され、排気弁５４には雌ネジが形成されて
連結棒５３の雄ネジをバネケース７５の開孔部を介して排気弁５４の雌ネジに螺合するよ
うに取り付けられる。また、ダイアフラム１１８の外周部位は大気圧室の下面側と出力圧
室１１４の上面側とに挟み込まれて固定される。ダイアフラム１１８の内周部位は排気弁
５４に固定される。
【００４４】
これにより、フィードバック室１１２と大気圧室１１３とがダイアフラム１１６によっ
て部屋が区切られて画定され、大気圧室１１３と出力圧室１１４とがダイアフラム１１８
によって区切られて部屋が画定される。そして、ダイアフラム１１６，１１８の弾性変形
によって排気弁ＡＳＳＹ１１５がフィードバック室１１２と出力圧室１１４との間で移動
できるようになる。
【００４５】
電磁力駆動機構１１７は、排気弁ＡＳＳＹ１１５の一部を内包して大気圧室１１３の内
部に設けられ、入力電流Ｉｎに対応した電磁力（以下吸引力Ｆという）に基づいて排気弁
ＡＳＳＹ１１５を駆動する。電磁力駆動機構１１７は、コイル７１、第２の磁性体７２、
第３の磁性体７３、バネ７４及びバネケース７５を有して構成される。磁性体７２及びバ
ネケース７５は収容部材の一例を構成する。磁性体７２はリング状を有し、かつ、磁性体
５１及び磁性体７３を通す開口部７２ｃ，７２ｄ（図１０参照）を有して大気圧室１１３
の内部に固定されている。上述の磁性体５１，７２，７３は、容易に磁性を帯びることが
可能な部材であればよい。例えば、磁性体５１，７２，７３には、酸化鉄や、酸化クロム
、コバルト、フェライト等が使用される。
【００４６】
この例で、磁性体７２はコイル７１を収納するために、当該磁性体７２を上下に分割す
る構造を採るとよい。例えば、磁性体７２を蓋部とコイル収納部とに分離する。蓋部は円
形状に形成し、その中央部に開口部７２ｃを形成する。コイル収納部は、有底状、かつ、
リング状に形成し、その中央部に開口部７２ｄを形成する。磁性体７２の底部とバネケー
ス７５とは例えば、接着剤で接合し、又は、ネジ止めする。ネジ止めの場合は、バネケー
ス７５の上部に雄ネジを形成し、磁性体７２の開口部７２ｄの内側に雌ネジを形成してバ
ネケース７５の雄ネジを磁性体７２の雌ネジに螺合するように取り付けるとよい（図１０
参照）。
【００４７】
コイル７１は、例えば、磁性体７３が通過可能な巻軸空芯部を有した図示しないボビン
ケースに巻かれる。その中央部には、磁性体７３が移動可能な開口部を有するボビンケー
スが使用される。このような巻軸空芯部を有したコイル７１が、磁性体７２に内包される
位置に配設される。これにより、コイル７１の周囲に磁性体７２が位置するようになる。
この例では、入力電流ＩｎがＤＡコンバータ４からコイル７１に供給されると、コイル７
１内に配置された磁性体７３が電磁石を構成し、入力電流Ｉｎに応じた吸引力Ｆを発生す
る。
【００４８】
磁性体７３は連結棒５３を通す縦貫部７３ａを有した筒状体を成している。磁性体７３
はコイル７１の巻軸空芯部（中心）において、例えば、上下方向に自在に移動可能となる
ように配置される。この配置により、コイル７１の中心に磁性体７３が位置するようにな
る。磁性体７３とバネケース７５の底部との間にはバネ７４（弾性部材）が配置され、当
該磁性体７３を所定の方向に付勢するように動作する。バネ７４にはスプリングコイルバ
ネが使用される。上述の磁性体５１及び磁性体７３は、磁性体７２からの電磁力により力
を受けて移動可能となる。
【００４９】
この例で、ディスク５２を支持するダイアフラム１１６の面積をＳfeedとし、排気弁５
４を支持するダイアフラム１１８の面積をＳoutとし、入力電流Ｉｎに対応して発生する
磁性体７２と磁性体７３との間の吸引力をＦとし、出力圧室１１４の圧力をＰoutとした
とき、（１）式、すなわち、
（Ｓfeed−Ｓout）×（Ｐout）＝Ｆ      ・・・・・・（１）
の関係式に従って、出力圧室１１４の内部の圧力Ｐoutが上昇又は降下する。
【００５０】
例えば、電磁力駆動機構１１７のコイル７１に供給される入力電流Ｉｎが減少すると、
磁性体５１と磁性体７３との間の吸引力Ｆが減少し、当該磁性体５１及び磁性体７３が接
したまま排気弁ＡＳＳＹ１１５が供給圧室１２１の弁プラグ１２４から遠ざかる方向に移
動する。
【００５１】
また、排気弁ＡＳＳＹ１１５と供給圧室１２１の弁プラグ１２４との間の距離が大きく
なると、供給圧室１２１から出力圧室１１４に弁プラグ１２４を介して流出する空気Ａｏ
の一部が大気中に排気路１０４を介して排気され、圧力Ｐoutが減少する。
【００５２】
この例では、バネ７４の一端が磁性体７３の底部に固定され、かつ、その他端がバネケ
ース７５の底部に固定されて磁性体７３とバネケース７５とが連結される。このようにす
ると、排気弁ＡＳＳＹ１１５の移動に関わらず常に磁性体５１及び磁性体７３が接して最
大の吸引力Ｆを発生し、一定の入力電流Ｉｎが供給されると、一定の吸引力Ｆを発生でき
るようになる。
【００５３】
また、筺体１０２の最下位の内部には弁機構１２０及び供給圧室１２１が配置される。
供給圧室１２１には筺体外部から筺体内部に至る供給路１２２が接続され、供給流体の一
例を構成する空気Ａｏが供給される。供給圧室１２１は筺体外部から供給される空気Ａｏ
を受けるために所定の容積を有している。
【００５４】
供給圧室１２１は、所定の位置に弁機構１２０の一例となるバネ１２３及び弁プラグ１
２４を有している。供給圧室１２１は、出力圧室１１４と隣接する所定の位置に流路１１
０を有している。流路１１０は、例えば、出力圧室１１４と供給圧室１２１とを接続する
部分であって、連結棒５３の延長線上（下）に設けられる。
【００５５】
供給圧室１２１の弁機構１２０は、弁プラグ１２４及びバネ１２３を有して構成される
。弁プラグ１２４は弁部材の一例を構成し、一端が所定形状、例えば、半球状を有した頭
部位となされ、かつ、他端が所定形状、例えば、台錐形状を有した袴部位となされる。弁
プラグ１２４は、その頭部位が供給圧室１２１の流路１１０を介して出力圧室１１４に露
出され、その袴部位が供給圧室１２１の内部で流路１１０を塞ぐように可動自在に支持さ
れている。
【００５６】
弁プラグ１２４の下方には弾性部材の一例を構成するバネ１２３が設けられる。バネ１
２３は、供給圧室１２１で、調整ネジ１２５の一端部上のバネ座に載置され、弁プラグ１
２４を所定の方向に付勢するように動作する。このように弁機構１２０を構成すると、排
気弁ＡＳＳＹ１１５によって弁プラグ１２４の頭部位が押され、頭部位に加わる圧力に基
づいてその袴部位で流路１１０を開閉するようになる。調整ネジ１２５は、筺体１０２の
供給圧室１２１を貫通するネジ取付孔部１２５ａに取り付けられ、当該調整ネジ１２５を
上下方向に調整して弁プラグ１２４の押圧力を調整するようになされる。
【００５７】
続いて、図３〜図５を参照して、電磁力駆動機構１１７及びコントロールリレー１０の
動作例について説明する。図３に示す電磁力駆動機構１１７において、入力電流Ｉｎがコ
イル７１に供給されていない無通電状態では、バネケース７５上のバネ７４が磁性体７２
に内包された磁性体７３を支持している。この無通電状態では、バネ７４の付勢力に対応
して磁性体７３が、所定の位置で、バネケース７５から所定の距離を保って支持されてい
る状態である。
【００５８】
また、排気弁ＡＳＳＹ１１５は、上下のダイアフラム１１６，１１８に支持され、その
移動の規制を受けつつも、磁性体７３の縦貫部７３ａにおいて、連結棒５３が自由に移動
できることから、連結棒５３に取り付けられたディスク５２、磁性体５１及び排気弁５４
も一体的に上下方向に自在に移動可能な状態となっている。
【００５９】
これを前提にして、電磁力駆動機構１１７によれば、例えば、コイル７１にはＤＡコン
バータ４が接続され、入力電流ＩｎがＤＡコンバータ４からコイル７１に供給される。Ｉ
ｎ＝Ｉ１で、右ネジの法則に従って磁束φが発生する。磁束φは磁性体７２，７３を磁化
して行く。その結果、磁性体７２，７３が電磁石を構成する。そして、入力電流Ｉｎを徐
々に増加して行くと、磁性体５１及び磁性体７３が、お互い同士に引き付ける力（吸引力
Ｆ）を発生する。
【００６０】
電磁石の吸引力Ｆは、磁性体５１と磁性体７３との間の距離に反比例するが、この例で
は、磁性体７３をバネ７４でバネケース７５と連結することにより、排気弁ＡＳＳＹ１１
５の移動に関わらず、常に、磁性体５１，７３が接して最大の吸引力Ｆを発生し、一定の
入力電流Ｉｎの供給を受けて一定の吸引力Ｆを発生するようになされる。
【００６１】
ここで、ＤＡコンバータ４からコイル７１へ供給される直流の入力電流Ｉｎが、Ｉｎ＝
Ｉ１→Ｉ２（Ｉ２＞Ｉ１）等のように増加すると、磁性体７２，７３を磁化する磁束φも
増加する。磁束φが増加すると、図４に示すように電磁石による吸引力Ｆが増加する。吸
引力Ｆが増加すると、力学的な平衡状態が崩れて、磁性体５１，７３が接したままバネ７
４の付勢力に打ち勝って磁性体７３がバネケース７５に向かって近づくようになる。
【００６２】
また、ＤＡコンバータ４からコイル７１へ供給される入力電流Ｉｎが、Ｉｎ＝Ｉ２→Ｉ
ｎ＝Ｉ１（Ｉ２＞Ｉ１）等のように減少すると、磁性体７２，７３を磁化する磁束φも減
少する。磁束φが減少すると、図３に示したように電磁石による吸引力Ｆが減少する。吸
引力Ｆが減少すると、力学的な平衡状態に復帰し、磁性体５１，７３が接したままバネ７
４の付勢力に打ち負けて磁性体７３がバネケース７５から遠ざかる。
【００６３】
この例では、上述の電磁力駆動機構１１７の動作原理を図５に示すコントロールリレー
１０に応用したものである。図５に示すコントロールリレー１０によれば、図示しない入
力電流Ｉｎがコイル７１に供給されている通電状態で、当該入力電流Ｉｎが増加すると、
磁性体５１が磁性体７３を接した状態で、磁性体５１，７３の吸引力Ｆにより弁プラグ方
向に移動する。
【００６４】
この結果、連結棒５３により排気弁ＡＳＳＹ１１５も弁プラグ方向に移動し、弁プラグ
１２４と排気弁ＡＳＳＹ１１５との間の距離（間隔）が接近（減少）する。これにより、
出力圧室１１４に設置されている排気弁ＡＳＳＹ１１５から大気中へ排気される空気量が
減少する。大気中へ排気される空気量が減少すると、出力圧室１１４の圧力Ｐoutが上昇
する。この例では、排気弁ＡＳＳＹ１１５が受ける電磁石の吸引力Ｆと、ダイアフラム１
１６，１１８が受ける空気Ａｏの圧力とが力学的な平衡状態になるまで、（１）式の計算
式に従って、出力圧室１１４内の圧力Ｐoutが上昇する。
【００６５】
反対に、コントロールリレー１０に供給する入力電流Ｉｎが減少すると、磁性体５１，
７３の吸引力Ｆも減少し、磁性体５１，７３が接したまま排気弁ＡＳＳＹ１１５は弁プラ
グ１２４から遠ざかる方向に移動する。排気弁ＡＳＳ１１５と弁プラグ１２４との間の距
離が大きくなると、排気弁ＡＳＳＹ１１５から大気中へ排気される空気量が増加する。大
気中へ排気される空気量が増加すると、出力圧室１１４の圧力Ｐoutが減少する（図２参
照）。このとき、磁性体７３は、バネ７４の付勢力に打ち負けてバネケース７５から遠ざ
かる。これにより、排気弁ＡＳＳＹ１１５が受ける電磁石の吸引力Ｆ及び、ダイアフラム
１１６，１１８が受ける空気Ａｏの圧力は力学的に平衡な状態に保たれるようになる。
【００６６】
このように、実施形態としての電磁力駆動機構１１７を備えたバルブポジショナー１０
０によれば、大気圧室１１３とフィードバック室１１２とを区分するダイアフラム１１６
で支持され、かつ、大気圧室１１３と出力圧室１１４とを区分するダイアフラム１１８で
支持される排気弁ＡＳＳＹ１１５を有した電磁力駆動機構１１７を備え、電磁力駆動機構
１１７が入力電流Ｉｎに基づく吸引力Ｆを発生し、当該吸引力Ｆに基づいて排気弁ＡＳＳ
Ｙ１１５を直接駆動するようになる。
【００６７】
従って、同一筺体内に空気Ａｏと入力電流Ｉｎとを受け、当該入力電流Ｉｎに対応して
空気圧を当該筺体内で直接制御できるようになる。これにより、従来方式に比べて入力圧
室３１１が省略できるばかりか、従来方式のバルブポジショナー３００等に比べてノズル
フラッパ機構を備えたＩＰコンバータ２９を省略できるようになる。
【００６８】
しかも、制御目標値Ｄinによる入力電流Ｉｎの変化→電磁力駆動機構１１７における磁
束φの変化→排気弁ＡＳＳＹ１１５における受圧といったように、吸引力Ｆを直接、排気
弁ＡＳＳＹ１１５に伝達するので、コントロールリレー１０（電磁圧力制御器）としての
応答性を向上できるようになる。なお、ＩＰコンバータ２９を省略できることから、部品
点数が削減され、バルブポジショナー１００のコストダウン及び非汎用部材を削減できる
ようになる。また、空気消費量を削減できる。
【００６９】
上述した実施形態では、磁性体５１や磁性体７３に酸化鉄等を用いる場合について説明
したが、電磁石の吸引力Ｆを増加させるために、磁性体５１や磁性体７３に永久磁石を使
用してもよい。また、バルブ開度を調整するためのバルブポジショナー１００にコントロ
ールリレー１０（電磁圧力制御機器）を搭載する場合について説明したが、これに限られ
ることはなく、コントロールリレー１０を様々なプラントのフィールド機器（製品）に適
用することが可能となる。
【００７０】
続いて、図６〜図１０を参照して、本発明に係る実施例としてのコントロールリレー１
０の製造方法について説明する。この実施例では、図２〜図５で説明した排気弁ＡＳＳＹ
１１５及び電磁力駆動機構１１７を備えたコントロールリレー１０を製造（組立）する場
合を例に挙げる。
【００７１】
また、図２に示した大気圧室１１３については、筺体１０２の内部で電磁力駆動機構１
１７を挟み込む構造を採るため、大気圧室１１３を上下に分割する場合を例に挙げる。大
気圧室１１３を上下に分割したものを大気圧室１１３ａ，１１３ｂとする。更に、図２に
示した電磁力駆動機構１１７の磁性体７２については、コイル７１を磁性体７２の内部に
収納する構造を採るため、磁性体７２を上下に分割する。磁性体７２を上下に分割したも
のを上部磁性体７２ａ（蓋部）及び下部磁性体７２ｂ（コイル収納部）とする。
【００７２】
図６に示すコントロールリレー１０によれば、図１に示したように空気Ａｏと入力電流
Ｉｎとを受け、当該入力電流Ｉｎに対応して空気Ａｏの圧力を制御するために、図２に示
したようなフィードバック室１１２をその内部に有する蓋体１０１が、筺体１０２に対し
て４本のボルト２３１〜２３４により固定されて組み立てられる。
【００７３】
筺体１０２の内部の所定の位置には、出力圧室１１４や、供給圧室１２１が設けられ、
その外部には調整ネジ１２５が設けられる。筺体１０２の内部には図７に示す弁機構１２
０や、図８に示すような大気圧室１１３ａ，１１３ｂ、図９に示すような排気弁ＡＳＳＹ
１１５及び図１０に示すような電磁力駆動機構１１７が備えられる。
【００７４】
＜部品の形成工程＞
図７に示す弁機構１２０によれば、バネ１２３、弁プラグ１２４、調整ネジ１２５及び
オーリング１２６が準備される。弁プラグ１２４は、例えば、非磁性体である棒状の真鍮
部材の一端を切削加工によって、半球状の頭部位に形成し、他端を切削加工によって台錐
形状の袴部位に形成する。バネ１２３には、例えば、ステンレス製のスプリングバネが使
用される。オーリング１２６は、調整ネジ１２５の雄ネジ部の口径に等しい環状の丸ゴム
部材を準備する。調整ネジ１２５はその一端部にバネ座を有し、かつ、他端が例えば六角
状のものを準備する。
【００７５】
一方、図２に示した供給圧室１２１を貫通する部分（絞り込み部分）には、ネジ取付孔
部１２５ａが配置されているものを準備する。このネジ取付孔部１２５ａの内側には、例
えば、調整ネジ１２５と螺合可能な雌ネジが形成されているものを用意する。
【００７６】
この例では、供給圧室１２１の所定の位置に弁機構１２０を配置するように組み立てる
。例えば、弁プラグ１２４は、図２に示したように、その頭部位が供給圧室１２１の流路
１１０を介して出力圧室１１４に露出するように組み込まれ、その袴部位が供給圧室１２
１の内部で流路１１０を塞ぐように可動自在に組み立てる。バネ１２３は、供給圧室１２
１で、弁プラグ１２４を下方から突き上げるようにネジ取付孔部１２５ａを介して組み込
まれる。
【００７７】
例えば、バネ座にバネ１２３を取り付けた後に、当該バネ１２３を介して弁プラグ１２
４を所定の方向に付勢するように調整ネジ１２５をオーリング１２６を介して供給圧室１
２１のネジ取付孔部１２５ａに螺合する。オーリング１２６は供給圧室１２１の気密を保
つために使用する。このように弁機構１２０を組み立てると、排気弁ＡＳＳＹ１１５によ
って弁プラグ１２４の頭部位が押され、頭部位に加わる圧力に基づいてその袴部位で流路
１１０を開閉できるようになる。また、調整ネジ１２５を駆動してバネ１２３を上下方向
に調整し弁プラグ１２４の押圧力を調整できるようになる。
【００７８】
図６に示したようなコントロールリレー１０を形成する場合、同図に示した蓋体１０１
や、図７に示した弁機構１２０、調整ネジ１２５の他に、図８に示すような筺体１０２、
大気圧室１１３ａ，１１３ｂ、図９に示すような排気弁ＡＳＳＹ１１５、ダイアフラム１
１６，１１８、図１０に示すような電磁力駆動機構１１７を準備する。
【００７９】
この例では、図８に示すような大気圧室１１３ａ，１１３ｂを組み入れる領域を含む出
力圧室１１４及び供給圧室１２１を一体的に成形した筺体１０２を準備する。例えば、そ
の最下位の位置に空気受け用の供給圧室１２１を配置し、その上部に出力圧室１１４が位
置する構成の胴長状の筺体１０２を形成する。
【００８０】
この筺体１０２で、弁プラグ１２４の動作に対応して圧力Ｐoutの空気Ａoutを出力させ
るために、出力圧室１１４は、筺体１０２内に配置された供給圧室１２１の弁機構１２０
を介在して隣接する位置に形成するとよい。また、出力圧室１１４と隣接する供給圧室１
２１の所定の位置に流路１１０を形成する。流路１１０は、例えば、出力圧室１１４と供
給圧室１２１とを接続する部分であって、排気弁ＡＳＳＹ１１５を組み込んだとき、連結
棒５３の延長線上（下）に位置するように形成する（図２参照）。
【００８１】
筺体１０２には、一方が開放され、他方が絞り込まれた形状を有し、かつ、開放側の内
径がＤｘを有したものを準備する。筺体１０２については、アルミニウムダイカストを使
用した型抜き加工により形成する。筺体１０２の内部は、例えば、空気出力用の出力圧室
１１４と空気一部大気開放用の大気圧室１１３とを画定するための段差を有した形状に形
成する。筺体１０２の背面には図２に示した排気路１０４、出力路１０５及び供給路１２
２を形成したものが準備される。供給路１２２は空気Ａｏを供給するため、供給圧室１２
１の筺体１０２の外部から内部に至る部分に形成される。供給圧室１２１は筺体１０２の
外部から供給される空気Ａｏを受けるために所定の容積を有して形成される。
【００８２】
また、筺体１０２には、蓋体１０１のフィードバック室１１２と筺体１０２の出力圧室
１１４との間を接続する、図示しないフィードバック路１０６を型抜き加工したものを使
用する。もちろん、これに限られることはなく、フィードバック路１０６は、筺体１０２
の外部に備えてもよい。なお、供給圧室１２１の外部には上述した調整ネジ１２５が取り
付け可能となるように、筺体１０２のネジ取付孔部１２５ａに、例えば、雌ねじ加工が施
される。
【００８３】
この例で、出力圧室１１４の上方に組み込む大気圧室１１３については、筺体１０２の
内部で電磁力駆動機構１１７を挟み込む構造を採るため、大気圧室１１３を上下に分割し
た構造を採る。大気圧室１１３を上下に分割した構造の２つの大気圧室１１３ａ，１１３
ｂは、例えば、所定の金型を使用してモールド樹脂を成形し、ほぼ外径Ｄｘを有し、かつ
、中央部に開口部を有したものを準備する。
【００８４】
大気圧室１１３ａについては、その外周部位に蟻溝１１３ｃを有したものを形成する。
この蟻溝１１３ｃにはオーリング１１９を嵌め込むようにする。オーリング１１９は環状
の断面丸形状のゴム部材から構成され、空気帰還用のフィードバック室１１２と大気圧室
１１３ａとの気密を保つために挿入される。フィードバック室１１２については、大気圧
室１１３ａと絶縁された状態で、出力圧室１１４から所定の方向に延在するフィードバッ
ク路１０６に接続され、蓋体１０１の内側位置に配設される（図２参照）。大気圧室１１
３ｂについては、排気路１０４を有したリング状の成形部材となるように形成する。
【００８５】
この例では、フィードバック室１１２の下側に配置された大気圧室１１３ａと、出力圧
室１１４の上側に配置された大気圧室１１３ｂとで電磁力駆動機構１１７を挟み込むよう
に筺体１０２内に組み込む方法を採る。もちろん、先に排気弁ＡＳＳＹ１１５を電磁力駆
動機構１１７に組み合わせる。
【００８６】
排気弁ＡＳＳＹ１１５については、図９に示すような磁性体５１、ディスク５２、連結
棒５３、排気弁５４及びダイアフラム１１６，１１８を準備する。磁性体５１については
、例えば、所定の厚みを有した酸化鉄を円形状に打ち抜き加工することにより形成する。
もちろん、所定の外径を有した酸化鉄を所定の長さに切断して、所定の厚みを有した磁性
体５１を形成するようにしてもよい。磁性体５１の中央部には連結棒５３を通すための図
示しない開孔部を設けて置く。また、磁性体５１とディスク５２とは予め接着剤を介して
接合して置く。そして、磁性体５１を貫いてディスク５２に到達する図示しない雌ネジを
形成する。
【００８７】
ディスク５２については、例えば、所定の厚みを有した真鍮板を円形状に打ち抜き加工
することにより形成する。もちろん、所定の外径を有した真鍮棒を所定の長さに切断して
、所定の厚みを有したディスク５２を形成するようにしてもよい。ディスク５２にはダイ
アフラム１１６を取り付けるために積層構造を形成する。例えば、ディスク５２自身を厚
み方向に分割して、２つの部材とし、この２つの部材でダイアフラム１１６を挟み込み可
能なように形成する。ダイアフラム１１６は、所定の厚みを有したゴム部材を円形状に切
り抜いて形成する。
【００８８】
連結棒５３については、例えば、所定の外径を有した真鍮棒を所定の長さに切断するこ
とにより形成する。その両端は雄ネジを形成する。雄ネジは、ディスク５２及び排気弁５
４を取り付けるためである。ディスク５２には連結棒５３の雄ネジに係合可能な雌ネジを
形成する。連結棒５３は真鍮部材に限られることはなく、非磁性体としての棒状のステン
レス部材や、アルミニウム部材、合金部材を使用してもよい。
【００８９】
排気弁５４については、例えば、所定の外径を有した真鍮棒を用いて段差を有した鍔付
きの帽子（ハット）状に切削及び切断加工する。その後、帽子状の真鍮部材の内側を刳り
抜き加工すると共に、当該刳り抜き部位に連通する通路１０７を形成する。通路１０７に
ついては、空気Ａｏの一部を大気に開放するために形成される。この例で、排気弁５４を
成す帽子状の真鍮部材の頭部に雌ネジを形成する。
【００９０】
排気弁５４の鍔状部位にはダイアフラム１１８を取り付けるために積層構造を形成する
。例えば、排気弁５４の鍔状部位自身を厚み方向に分割して、２つの部材とし、この２つ
の部材でダイアフラム１１８を挟み込むように形成する。ダイアフラム１１８は、所定の
厚みを有したゴム部材を円形状に切り抜いて形成する。
【００９１】
また、電磁力駆動機構１１７については、図１０に示すようなコイル７１、磁性体７２
、磁性体７３、バネ７４及びバネケース７５を準備する。例えば、磁性体７３が通過可能
な巻軸空芯部を有した図示しないボビンケースに、所定の線径のエナメル線を所定回数だ
け巻くことによりコイル７１を形成する。エナメル線の一端は入力電流Ｉｎの供給用の端
子７６ａとなされ、他端は同じく端子７６ｂとなされる。
【００９２】
磁性体７２については、例えば、酸化鉄部材をリング状に打ち抜き加工し、かつ、その
中央部に磁性体５１及び磁性体７３を通す開口部７２ｃを打ち抜き加工することにより上
部磁性体７２ａを形成する。また、下部磁性体７２ｂについては、例えば、酸化鉄部材を
絞り加工し、かつ、その中央部に磁性体７３及びバネ７４を通す開口部７２ｄを打ち抜き
加工することにより有底状の部材を形成する。
【００９３】
磁性体５１，７２には、酸化鉄の他に酸化クロム、コバルト、フェライト等を使用して
もよい。下部磁性体７２ｂの所定の壁側には、エナメル線引き出し用の開口部７２ｃを形
成する。上部磁性体７２ａ及び下部磁性体７２ｂは、コイル７１を収納した後に接合され
て一体化され、第２の磁性体７２となされる。
【００９４】
磁性体７３については、図９に示した連結棒５３を通す縦貫部７３ａを有した筒状体を
形成する。例えば、棒状の酸化鉄材を切断し、かつ、その中央部に連結棒５３を通す縦貫
部７３ａを孔開け加工することにより磁性体７３を形成する。磁性体７３には、酸化鉄の
他に酸化クロム、コバルト、フェライト等を使用してもよい。バネ７４については、例え
ば、ステンレス製のスプリングコイルバネを使用する。バネケース７５については、非磁
性体から構成し、その上部に雄ネジを形成したものを使用する。下部磁性体７２ｂの開口
部７２ｄの内側には、バネケース７５の雄ネジを螺合するために、雌ネジを形成したもの
を準備する。
【００９５】
＜部品の組み立て工程＞
上述の部材が準備できたら、図１０に示した電磁力駆動機構１１７を組み上げる。まず
、所定回数のエナメル線を巻いたコイル７１を下部磁性体７２ｂに内包される位置に配設
する。その後、下部磁性体７２ｂに上部磁性体７２ａを接合する。下部磁性体７２ｂと上
部磁性体７２ａとは、例えば、巻軸空芯部（中心）の位置合わせをした後に、下部磁性体
７２ｂと上部磁性体７２ａとを接着剤により接合する。その際に、コイル７１から引き出
されたエナメル線の先端を下部磁性体７２ｂの外部に取り出して置く。
【００９６】
次に、下部磁性体７２ｂに磁性体７３、バネ７４及びバネケース７５を取り付ける。磁
性体７３については、入力電流Ｉｎに対応した吸引力Ｆに基づいて排気弁ＡＳＳＹ１１５
を駆動するために、コイル７１の中心に位置するように組み立てる。また、磁性体７３を
所定の方向に付勢するように動作させるために、磁性体７３とバネケース７５の底部との
間に、バネ７４（弾性部材）を配置して組み立てる。
【００９７】
例えば、磁性体７３の一端部に引っ掛け部を形成し、バネケース７５の内側にも引っ掛
け部を形成する。そして、バネ７４の一端部を磁性体７３に設けられた引っ掛け部に接合
し、その他端部をバネケース７５に設けられた引っ掛け部に接合する。これにより、磁性
体７３とバネケース７５とをバネ７４で連結できるようになる。このような機構によれば
、排気弁ＡＳＳＹ１１５の移動に関わらず、常に磁性体５１及び磁性体７３が接して最大
の吸引力Ｆを発生し、一定の入力電流Ｉｎが供給されると、一定の吸引力Ｆを発生できる
ようになる。
【００９８】
上述のコイル７１、磁性体７２、磁性体７３、バネ７４及びバネケース７５を組み立て
ると、磁性体７３がコイル７１の巻軸空芯部（中心）において、例えば、上下方向に自在
に移動可能な電磁力駆動機構１１７を構成する中間組み立て体（以下で第１の中間組み立
て体という）を得ることができる。
【００９９】
第１の中間組み立て体が準備できたら、図９に示した排気弁ＡＳＳＹ１１５を電磁力駆
動機構１１７に組み合わせる。この例では、排気弁ＡＳＳＹ１１５の連結棒５３が電磁力
駆動機構１１７の磁性体７３の縦貫部７３ａに内包されるように組み立てる。これを前提
にして、まず、ディスク５２の所定の位置に連結棒５３を取り付ける。例えば、連結棒５
３の雄ネジを磁性体５１の開口部を介してディスク５２の雌ネジに螺合するように組み立
てる。これにより、磁性体５１，ディスク５２及び連結棒５３から成る第２の中間組み立
て部材が得られる。
【０１００】
次に、第２の中間組み立て体の連結棒５３の端部に排気弁５４を取り付ける。その際に
、ディスク５２が取り付けられた連結棒５３の他端部を電磁力駆動機構１１７の一方の側
から、第１の中間組み立て体の磁性体７３の縦貫部７３ａに通す。その後、磁性体７３の
側から、連結棒５３の他端部にバネ７４及びバネケース７５を挿入する。バネケース７５
は、下部磁性体７２ｂに取り付ける。例えば、下部磁性体７２ｂの雌ネジにバネケース７
５の雄ネジを螺合するようにして固定する。その後、連結棒５３の他端部に排気弁５４を
取り付ける。この例では、排気弁５４の雌ネジに連結棒５３の雄ネジを螺合するようにし
て固定する。これにより、排気弁ＡＳＳＹ１１５を内蔵した電磁力駆動機構１１７を構成
する第３の中間組み立て体が得られる。
【０１０１】
次に、第３の中間組み立て体のディスク５２にダイアフラム１１６を取り付けると共に
、排気弁５４にダイアフラム１１８を取り付ける。この例では、排気弁ＡＳＳＹ１１５の
一方を大気圧室１１３ａとフィードバック室１１２とを区分するダイアフラム１１６で支
持し、かつ、他方を大気圧室１１３ｂと出力圧室１１４とを区分するダイアフラム１１８
で支持する。例えば、大気圧室１１３ａの下方から上方へディスク５２を潜らせた状態で
、その大気圧室１１３ａの上面側でダイアフラム１１６をディスク５２に取り付ける。ダ
イアフラム１１６の内周部位は、ディスク５２の積層構造によって上下に挟み込んで固定
し組み付ける。
【０１０２】
また、大気圧室１１３ｂの上方から下方へ排気弁５４を潜らせた状態で、その大気圧室
１１３ｂの下面側でダイアフラム１１８を排気弁５４に取り付ける。ダイアフラム１１８
の内周部位は、排気弁５４の積層構造によって上下に挟み込んで固定し組み付ける。これ
により、大気圧室１１３ａ，１１３ｂ、排気弁ＡＳＳＹ１１５、電磁力駆動機構１１７及
びダイアフラム１１６，１１８から成る合成組み立て部材が得られる。
【０１０３】
その後、上述の合成組み立て体を図８に示した筺体１０２内に組み込む。この例では、
大気圧室１１３ａ，１１３ｂの内部に電磁力駆動機構１１７を挟み込んだ状態、すなわち
、ダイアフラム１１６−大気圧室１１３ａ−排気弁ＡＳＳＹ付きの電磁力駆動機構１１７
−大気圧室１１３ｂ−ダイアフラム１１８から成る合成組み立て体を筺体１０２の内部に
組み入れる。大気圧室１１３ａにはオーリング１１９を挿入して気密を保つようになされ
る。
【０１０４】
この組み入れによって、フィードバック室１１２と大気圧室１１３ａとがダイアフラム
１１６及びオーリング１１９によって部屋が区切られて画定される。しかも、ダイアフラ
ム１１６の外周部位をフィードバック室１１２の下面側と大気圧室１１３ａの上面側とで
挟み込むように組み込まれるので、ディスク５２をダイアフラム１１６により可動自在に
支持することができる。
【０１０５】
また、大気圧室１１３ｂと出力圧室１１４とがダイアフラム１１８によって区切られて
部屋が画定される。しかも、ダイアフラム１１８の外周部位を大気圧室１１３ａと出力圧
室１１４とで挟み込むように組み込まれるので、排気弁５４をダイアフラム１１８により
可動自在に支持することができる。このダイアフラム１１６，１１８の弾性変形によって
排気弁ＡＳＳＹ１１５がフィードバック室１１２と出力圧室１１４との間で移動できるよ
うになる。その後、図６に示した蓋体１０１を取り付ける。これにより、フィードバック
室１１２と出力圧室１１４との間の２つの大気圧室１１３ａ，１１３ｂが形成する内部領
域に、排気弁ＡＳＳＹ１１５及び電磁力駆動機構１１７を収納（配置）したコントロール
リレー１０が完成する。
【０１０６】
このように、実施例としてのコントロールリレー１０の製造方法によれば、同一の筺体
１０２の内部に空気Ａｏと入力電流Ｉｎとを受け、当該入力電流Ｉｎに対応して空気Ａｏ
の圧力を当該筺体１０２の内部で直接制御可能なコントロールリレー１０を再現性良く製
造できるようになる。
【０１０７】
しかも、ＩＰコンバータを省略できることから、部品点数が削減され、コントロールリ
レー１０のコストダウン及び非汎用部材を削減できるようになる。従って、バルブ５０の
駆動を外乱に抗して正確に開度を保つために空気Ａｏの圧力を直接電磁力で加減するバル
ブポジショナー１００等を容易に製造できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
この発明は、製油所や、製造工場、発電所等の各種プラントのフィールド機器、例えば
、バルブの開度を正確に制御するバルブポジショナーに適用して極めて好適である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  コントロールリレー（電磁圧力制御器）
５１  第１の磁性体
５２  ディスク
５３  連結棒
５４  排気弁
７１  コイル
７２  第２の磁性体
７３  第３の磁性体
７４，１２３  バネ
７５  バネケース
１０１  蓋体
１０２  筺体
１００  バルブポジショナー
１１２  フィードバック室
１１３  大気圧室
１１４  出力圧室
１１５  排気弁ＡＳＳＹ（排気弁機構）
１１６，１１８  ダイアフラム
１１７  電磁力駆動機構
１１９  オーリング
１２０  弁機構
１２１  供給圧室
１２２  供給路
１２４  弁プラグ
１２５  調整ネジ
【図１】
2011137529.tif 000003
【図２】
2011137529.tif 000004
【図３】
2011137529.tif 000005
【図４】
2011137529.tif 000006
【図５】
2011137529.tif 000007
【図６】
2011137529.tif 000008
【図７】
2011137529.tif 000009
【図８】
2011137529.tif 000010
【図９】
2011137529.tif 000011
【図１０】
2011137529.tif 000012
【図１１】
2011137529.tif 000013
【図１２】
2011137529.tif 000014
【図１３】
2011137529.tif 000015