(57)【要約】      （修正有）【課題】振動が大きい環境下であっても、調節弁の安定した制御が可能なポジショナを提供する。【解決手段】本発明に係るポジショナ１は、調節弁の弁軸の変位量を検出し一対の検出信号を出力する変位量検出器１１と、一対の検出信号を伝搬させる多層基板１５と、多層基板を介して入力された一対の検出信号に基づいて調節弁の弁開度を制御するための制御信号を生成する電子回路１２が形成された回路基板と、少なくとも多層基板と回路基板とを収容する筐体１０とを有し、多層基板は、第１配線パターンが形成された第１配線層Ｌ１と、上記一対の信号配線が形成され、第１配線層上に層間絶縁膜を介して配置された第２配線層Ｌ２とを有し、第１配線パターンは、筐体と電気的に接続され、第２配線層に形成された一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調節弁の弁軸の変位量を検出し、一対の検出信号を出力する変位量検出器と、
前記一対の検出信号が供給される一対の信号配線が形成された多層基板と、
前記一対の信号配線を介して入力された前記一対の検出信号に基づいて、前記調節弁の弁開度を制御するための制御信号を生成する電子回路が形成された回路基板と、
少なくとも前記多層基板と前記回路基板とを収容する筐体とを有し、
前記多層基板は、
第１配線パターンが形成された第１配線層と、
前記一対の信号配線が形成され、前記第１配線層上に層間絶縁膜を介して配置された第２配線層とを有し、
前記第１配線パターンは、前記筐体と電気的に接続され、前記第２配線層に形成された前記一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されている
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項２】
請求項１に記載のポジショナにおいて、
第２配線パターンが形成され、前記第２配線層上に層間絶縁膜を介して配置された第３配線層を更に有し、
前記第２配線パターンは、前記筐体と電気的に接続され、前記第２配線層に形成された前記一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されている
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項３】
請求項１または２の調節弁において、
前記多層基板は、多層フレキシブル基板である
ことを特徴とするポジショナ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のポジショナにおいて、
前記変位量検出器は、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を有する角度センサであって、
前記一対の信号配線は、前記ブリッジ回路の対応する一対の出力端子に夫々接続されている
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、調節弁の弁開度を制御するポジショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、化学プラント等においては、流量のプロセス制御に用いられる調節弁に対してポジショナを設け、このポジショナによって調節弁の弁開度を制御している。ポジショナは、上位装置から送られた調節弁の弁開度の設定値（設定開度）と調節弁の弁開度の測定値（実開度）との偏差を算出し、その偏差に基づいて生成した制御信号を調節弁の開閉を操作するための操作器に供給することにより、調節弁の弁開度を制御するものである（特許文献１、２、および３参照）。
【０００３】
一般に、ポジショナは、調節弁の実開度を調節弁の弁軸の変位量として検出する角度センサや磁気センサ等の変位量検出器や、上記変位量検出器からの出力信号等に基づいて信号処理を行う電子回路が形成された回路基板等を金属から成る筐体内部に収容し、調節弁のヨークにブラケット等を介して固定することによって使用される。
【０００４】
ポジショナにおいて、角度センサ等の変位量検出器は、調節弁と接続するために筐体内部の調節弁により近い側に配置される一方、上記回路基板は、筐体内部において調節弁から離れた位置に配置されることが多い。そのため、上記筐体内部において、上記変位量検出器と上記回路基板とは、複数のリード線を束ねたハーネスによって接続されることにより、夫々の配置の自由度を確保している。
【０００５】
ところで、ポジショナの筐体は、安全のため、アースラインに接続されることが一般的である。そのアースラインには、ポジショナのみならず、調節弁やその他の動力源も接続されていることが多い。そのため、ポジショナの筐体には、動力源等の別の機器が動作することで生じた電流の変化や物理的な振動に起因して発生したノイズがアースラインを経由して印加される可能性がある。
【０００６】
上述したように、ポジショナの筐体内部には、上記変位量検出器、上記回路基板、および上記ハーネス等が収容されている。一般に、ハーネスを構成する夫々のリード線は信号線としての芯線を絶縁部材で被覆した構造を有しているため、ポジショナの上記筐体内部において、上記ハーネスと上記筐体とは直流的に絶縁することができる。
しかしながら、ポジショナの周辺に配置された調節弁や動力源等が動作することによってポジショナ自身が振動した場合に、上記ハーネスが上記筐体に接触し、または上記ハーネスが上記筐体に接近すると、上記ハーネスと上記筐体との容量結合によって、アースラインからのノイズが上記筐体を介してハーネスの芯線に印加されるおそれがある。
【０００７】
これに対し、ポジショナでは、角度センサ等の変位量検出器から出力された一対の検出信号をハーネスを介して上記回路基板に形成された差動回路に入力してから、所定の信号処理を行う回路構成を採用しているため、ポジショナの上記筐体からハーネスを介して上記変位量検出器の一対の検出信号にノイズが印加されたとしても、そのノイズがコモンモードノイズであれば、上記差動回路によって適切に除去することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１０４４５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３０２３６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３９５６１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、ポジショナの筐体内部において、上記筐体に対する上記一対の検出信号を伝搬させる夫々のリード線の距離が互いに相異する場合、上記筐体から夫々のリード線に対して大きさの異なるノイズが印加される。このノイズはノーマルモードノイズであるため、上記差動回路だけでは、そのノイズを適切に除去することができない。
【００１０】
特に、ポジショナが配置される環境では、流体が流れることによる配管からの振動や、ポンプや攪拌機等の動作による振動が大きいため、それらの大きな振動がポジショナに伝わることにより、大きなノーマルモードノイズが発生する可能性が高い。
このような大きなノーマルモードノイズが発生すると、角度センサ等の変位量検出器による調節弁の実開度の検出結果に誤差が生じ、調節弁の制御の安定性を損なうおそれがある。
【００１１】
このような問題に対し、従来は、ポジショナの信号伝達経路にノイズフィルタ（例えばフィルタ回路等）を別途設けることにより、規格で要求されたノイズ耐性を満足させていた。しかしながら、ポジショナが使用され得るあらゆる環境を考慮して最適なノイズフィルタを設計することは容易ではなく、ポジショナの開発期間の長期化や開発コストの増大を招く一因となっていた。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、振動が大きい環境下であっても、調節弁の安定した制御が可能なポジショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るポジショナ（１）は、調節弁（３）の弁軸の変位量を検出し、一対の検出信号を出力する変位量検出器（１１）と、一対の検出信号が供給される一対の信号配線（２２，２３）が形成された多層基板（１５，１６）と、一対の信号配線を介して入力された一対の検出信号に基づいて、調節弁の弁開度を制御するための制御信号（ＣＮＴ）を生成する電子回路（１２）が形成された回路基板（２０）と、少なくとも多層基板および回路基板を収容する筐体（１０）とを有し、多層基板は、第１配線パターン（３０）が形成された第１配線層（Ｌ１）と、上記一対の信号配線が形成され、第１配線層上に層間絶縁膜（１０１）を介して配置された第２配線層（Ｌ２）とを有し、第１配線パターンは、上記筐体と電気的に接続され、第２配線層に形成された上記一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記ポジショナにおいて、第２配線パターン（３１）が形成され、第２配線層上に層間絶縁膜を介して配置された第３配線層（Ｌ３）を更に有し、第２配線パターンは、筐体と電気的に接続され、第２配線層に形成された上記一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されていてもよい。
【００１５】
上記ポジショナにおいて、多層基板（１５，１６）は、多層フレキシブル基板であってもよい。
【００１６】
上記ポジショナにおいて、変位量検出器は、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子（Ｒ１〜Ｒ４）を有する角度センサであって、上記一対の信号配線は、ブリッジ回路の対応する一対の出力端子（Ａ，Ｂ）に夫々接続されていてもよい。
【００１７】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことにより、本発明によれば、ノイズが大きい環境下であっても、調節弁のより安定した制御が可能なポジショナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１に係るポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るポジショナにおける角度センサと回路基板との接続例を示す図である。
【図３】図３は、ポジショナの筐体内部における回路基板２０と角度センサ１１との接続構造を模式的に示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係るポジショナにおける回路基板と角度センサとを接続する多層基板の平面構造を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係るポジショナにおける回路基板と角度センサとを接続する多層基板の断面構造を模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係るポジショナにおける回路基板と角度センサとを接続する別の多層基板の断面構造を模式的に示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態２に係るポジショナにおける回路基板と角度センサとを接続する多層基板の平面構造を模式的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態２に係るポジショナにおける回路基板と角度センサとを接続する多層基板の断面構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２１】
≪実施の形態１≫
図１は、実施の形態１に係るポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。
図１に示されるバルブ制御システム５００は、調節弁３、操作部２、上位装置４、およびポジショナ１を有している。
【００２２】
調節弁３は、一方の流路から他方の流路への流体の流れを制御する装置であり、例えば空気圧式調節弁である。操作器２は、例えば空気式のバルブアクチュエータであり、後述するポジショナ１から供給された空気圧操作信号ＳＣに応じて調節弁３の弁軸を操作することにより、調節弁３の開閉動作を制御する。上位装置４は、ポジショナ１に対して調節弁３の開閉を指示する上位側の機器であり、調節弁３の弁開度の設定値ＳＰをポジショナ１に対して与える。
【００２３】
ポジショナ１は、調節弁３の開閉を制御する装置である。具体的に、ポジショナ１は、上位装置４から与えられた調節弁３の弁開度の設定値ＳＰと調節弁３の弁開度の実測値ＰＶとの偏差を算出し、その偏差に応じた空気圧操作信号ＳＣを生成して操作器２に与えることにより、調節弁３の弁開度を制御する。
【００２４】
より具体的には、図１に示されるように、ポジショナ１は、角度センサ１１、データ処理制御部１２、電空変換部１３、および圧力増幅部１４を有している。角度センサ１１、データ処理制御部１２、電空変換部１３、および圧力増幅部１４は、筐体１０内部に収容されている。筐体１０は、調節弁３のヨークにブラケット等を介して固定されている。また、筐体１０は、金属材料によって形成され、アースライン６に電気的に接続されている。
【００２５】
角度センサ１１は、調節弁３の弁開度を調節弁３の弁軸の変位量として検出し、一対の検出信号を出力する変位量検出器である。
【００２６】
データ処理制御部１２は、角度センサ１１から出力された一対の検出信号に基づいて、調節弁３の弁開度を制御するための制御信号を生成する電子回路である。具体的には、データ処理制御部１２は、角度センサ１１から出力された一対の検出信号に基づいて調節弁３の弁開度の実測値ＰＶを算出するとともに、上位装置４から与えられた調節弁３の弁開度の設定値ＳＰと上記弁解度の実測値ＰＶとの偏差を算出し、その偏差に応じた電気信号ＣＮＴを生成する。
【００２７】
電空変換部１３は、データ処理制御部１２によって生成された電気信号ＣＮＴを空気圧力信号に変換して出力する機能部である。具体的には、例えば減圧弁（図示せず）から供給された空気（エアー）５の給気圧を電気信号ＣＮＴに応じた圧力に変換し、空気圧信号として出力する。
【００２８】
空気圧増幅部１４は、電空変換部１３から出力された空気圧信号の圧力を増幅して出力する機能部である。具体的には、例えば減圧弁（図示せず）から供給された空気５の給気圧を電空変換部１３から出力された空気圧信号ＣＮＴの圧力に応じて減圧し、空気圧操作信号ＳＣとして出力する。
【００２９】
ここで、角度センサ１１とデータ処理制御部１２の接続関係について詳細に説明する。
図２は、実施の形態１に係るポジショナ１における角度センサ１１と回路基板２０との接続例を示す図である。
先ず、角度センサ１１について説明する。
角度センサ１１は、回転軸１１０、磁界発生部１１１、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、および外部端子２６＿１〜２６＿４を備えている。回転軸１１０は、調節弁３の弁軸に接続されたフィードバックレバー（図示せず）を介して、上記弁軸の直線的な往復動に応じて回転するものである。磁界発生部１１１は、回転軸１１０の回転角度の変化に応じて磁界を変化させるものである。
【００３０】
抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、磁界発生部１１１から発生した磁界の磁束密度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子であり、ブリッジ回路を構成している。具体的には、抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ２の一端とが接続され、抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ３の一端とが接続され、抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ４の一端と接続され、抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の他端とが接続されている。
また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが接続されるノードＣは端子２６＿１に接続され、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とが接続されるノードＤは端子２６＿４に接続され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３とが接続されるノードＡは端子２６＿２に接続され、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ４とが接続されるノードＢは端子２６＿３に接続される。
【００３１】
ここで、端子２６＿１、２６＿４は、上記ブリッジ回路におけるノードＣ，Ｄに電力を供給する電力供給用の外部端子であり、データ処理制御部１２から電力としての定電流が供給される。また、端子２６＿２、２６＿３は、上記ブリッジ回路におけるノードＡ，Ｂの電圧を、調節弁３の弁軸の変位量を示す一対の検出信号として出力する信号出力用の外部端子である。
【００３２】
次に、データ処理制御部１２について説明する。
図２に示すように、データ処理制御部１２は、差動増幅回路１２１、定電流源１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、制御演算部１２４、および複数の外部端子を備えている。なお、図２では、データ処理制御部１２が有する上記外部端子のうち、角度センサ１１と接続するための端子２５＿１〜２５＿４が図示されている。
【００３３】
ここで、データ処理制御部１２を構成する差動増幅回路１２１、定電流源１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、制御演算部１２４、および端子２５＿１〜２５＿４は、プリント基板等から成る回路基板２０上に半田付け等によって形成されている。
【００３４】
端子２５＿１、２５＿４は、角度センサ１１に電力（例えば定電流）を供給する電力供給用の外部端子である。端子２５＿１は、電力供給線２１によって角度センサ１１の端子２６＿１に接続され、端子２５＿４は、電力供給線２４によって角度センサ１１の端子２６＿４に接続されている。
【００３５】
端子２５＿２、２５＿３は、角度センサ１１からの信号を入力する信号入力用の外部端子である。端子２５＿２は、信号線２２によって角度センサ１１の端子２６＿２に接続され、端子２５＿３は、信号線２３によって角度センサ１１の端子２６＿３に接続されている。
なお、以下の説明では、電力供給線２１、２４および信号線２２、２３を総称して「配線２１〜２４」と表記する場合がある。
【００３６】
差動増幅回路（ＡＭＰ）２１は、端子２５＿２、２５＿３を介して、角度センサ１１の上記ブリッジ回路における一対のノードＡ、Ｂの電圧を夫々入力し、入力した２つの電圧の差電圧を増幅して出力する回路である。なお、差動増幅回路１２１への信号入力は、図２に示すように端子２５＿２、２５＿３から直接入力してもよいし、バッファ回路等を介して入力してもよい。
【００３７】
定電流源１２２は、端子２５＿１、２５＿４を介して、一定の電流を、角度センサ１１の上記ブリッジ回路における一対のノードＣ、Ｄに供給する機能部である。具体的に、定電流源１２２から出力された一定の電流が、端子２５＿１、電力供給線２１、および端子２６＿１を介して上記ブリッジ回路のノードＣに流れ込むとともに、ノードＤから出力された電流が端子２６＿４、電力供給線２４、および端子２５＿４を介してデータ処理制御部１２のグラウンドＧＮＤに流れ込む。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部１２３は、差動増幅回路１２１の出力信号（アナログ信号）をディジタル信号に変換し、変換結果を調節弁３の弁開度の実測値ＰＶとして出力する。
【００３９】
制御演算部１２４は、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力された調節弁３の実測値ＰＶと上位装置４から与えられた弁開度の設定値ＳＰとの偏差を算出し、その偏差に応じた電気信号ＣＮＴを生成する機能部である。制御演算部１２４は、例えば、ＣＰＵ等のプログラム処理装置によって構成されている。
【００４０】
ここで、データ処理制御部１２を構成する制御演算部１２４、Ａ／Ｄ変換回路２３、定電流源１２２、および差動増幅回路１２１は、例えば、マイクロコントローラのような一つの半導体装置によって実現されていてもよいし、夫々が別個の半導体装置によって実現されていてもよく、ハードウェア構成は特に制限されない。例えば、制御演算部１２４を一つのマイクロコントローラによって実現し、Ａ／Ｄ変換部１２３、差動増幅回路１２１、および定電流源１２２を一つのＩＣチップによって実現してもよい。
【００４１】
次に、データ処理制御部１２が形成される回路基板２０と角度センサ１１との接続構造について説明する。
図３は、ポジショナの筐体内部における回路基板２０と角度センサ１１との接続構造を模式的に示す図である。同図には、筐体１０内部の断面構造が模式的に示されている。
図３に示されるように、角度センサ１１は、上述したようにフィードバックレバーを介して調節弁３の弁軸と接続する必要があるため、筐体内部における調節弁３に近い側に配置される。一方、データ処理制御部１２は、角度センサ１１よりも調節弁３から離れた場所に配置される。
【００４２】
上述したように、角度センサ１１とデータ処理制御部１２とは、電力供給線２１，２４と信号線２２，２３とによって互いに電気的に接続する必要がある。そこで、実施の形態１に係るポジショナ１では、図３に示すように、電力供給線２１，２４および信号線２２，２３を多層基板１５に形成し、多層基板１５を介して角度センサ１１とデータ処理制御部１２と接続する。
【００４３】
ここで、多層基板１５は、例えば、複数の配線層を有する多層フレキシブル基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）であり、公知の多層フレキシブル基板の製造技術によって作製されている。
【００４４】
図４Ａは、多層基板１５の平面構造を模式的に示す図であり、図４Ｂは、多層基板１５の断面構造を模式的に示す図である。図４Ａには、図３の方向Ｙから見た多層基板１５の平面構造が示され、図４Ｂには、図４ＡのＡ−ＡＸ線での多層基板１５の断面構造が示されている。
【００４５】
多層基板１５は、例えばｎ（≧２）層の配線層を有する。ここでは、多層基板１５が２つの配線層（ｎ＝２）を有する場合を一例として説明するが、３層以上の配線層を有していてもよい。
【００４６】
図４Ｂに示されるように、多層基板１５は、ベース（基材）としての絶縁材料から構成されたカバーフィルム１００上に、配線層Ｌ１と配線層Ｌ２とが層間絶縁膜１０１を介して積層されている。また、カバーフィルム１００と反対側の最上位の配線層Ｌ２上には、絶縁材料から構成されたカバーフィルム１０２が形成されている。
【００４７】
ここで、カバーフィルム１００、１０２および層間絶縁膜１０１は、例えば、ポリイミド等の樹脂材料によって形成されている。なお、各層間（例えば、配線層Ｌ１、Ｌ２とカバーフィルム１００、１０２および層間絶縁膜１０１との間）には、必要に応じて上下の層を接着させる接着層を設けてもよい。
【００４８】
配線層Ｌ１、Ｌ２には、例えば銅（Ｃｕ）等の金属材料によって配線が形成されている。具体的には、図４Ａ、４Ｂに示されるように、配線層Ｌ２には、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３が形成され、配線層Ｌ１には配線パターン３０が形成されている。
【００４９】
図３に示すように、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３の一端にはコネクタ２７が接続されており、コネクタ２７を介して回路基板２０（端子２６＿１〜２６＿４）と接続されている。また、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３の他端は、角度センサ１１（端子２５＿１〜２５＿４）に接続されている。
【００５０】
なお、多層基板１５の配線層Ｌ２に形成された電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３の一端および他端は、コネクタを介して角度センサ１１、回路基板２０と接続されていてもよいし、角度センサ１１や回路基板２０に半田付けによって直接接続されていてもよく、多層基板１５と角度センサ１１および回路基板２０との接続方法は特に制限されない。
【００５１】
図４Ａ、４Ｂに示されるように、配線パターン３０は、例えばべたパターンである。配線パターン３０の少なくとも一部が、配線層Ｌ２に形成された信号配線２２、２３に対して、平面視において重なりを有して形成されている。
また、配線パターン３０は、筐体１０と電気的に接続されている。例えば、配線パターン３０の角度センサ１１側の一端が金属材料から構成された角度センサ１１の筐体に接続され、その角度センサ１１の筐体が筐体１０に接触して固定されることにより、配線パターン３０は、筐体１０（アースライン６）と電気的に接続される。なお、配線パターン３０の回路基板２０側の他端は、例えば、開放されており、データ処理制御部１２のグラウンドＧＮＤには接続されない。
【００５２】
ここで、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３と配線パターン３０との間の層間絶縁膜１０１の膜厚は均一に形成されており、配線パターン３０と各配線２１〜２４との距離は夫々等しい。すなわち、夫々の配線２１〜２４が筐体１０と同電位に接続された配線パターン３０に対して等距離に配置されるので、夫々の配線２１〜２４と配線パターン３０との間に層間絶縁膜１０１を誘電体として形成される寄生容量の容量値が夫々等しくなる。
すなわち、ポジショナ１０が振動することによって多層基板１５が筐体１０に接触または接近した場合であっても、夫々の配線２１〜２４と配線パターン３０との距離が互いに等しい状態が維持されるので、筐体１０から配線パターン３０を経由して上記寄生容量を介して夫々の配線２１〜２４に印加されるノイズは、位相および信号レベルが互いに等しいコモンモードノイズとなる。
【００５３】
ここで、電力供給線２１、２４と信号配線２２、２３の多層基板１５の平面方向における位置関係は特に制限されないが、信号配線２２と信号配線２３とが、電力供給線２１、２４に対して可能な限り対称になるように配置することが望ましい。これにより、信号配線２２、２３の夫々に印加されるノイズの位相および信号レベルの差をより小さくすることが可能となる。例えば、図４Ａ、４Ｂに示すように、信号配線２２と信号線２３との間に電力供給線２１、２４を配置すればよい。また、図５に示すように、電力供給線２１と電力供給線２４との間に、信号配線２２、２３を配置してもよい。
【００５４】
以上、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、角度センサ１１と回路基板２０とを接続する配線を多層基板１５に形成し、角度センサ１１から出力される一対の検出信号を伝搬させる一対の信号線２２、２３を多層基板１５の配線層Ｌ２に形成するとともに、筐体１０と電気的に接続された配線パターン３０を、平面視において上記一対の信号線２２、２３と重なりを有するように多層基板１５の配線層Ｌ１に形成することにより、筐体１０と電気的に接続された配線パターン３０と一対の信号線２２、２３との距離を夫々等しくすることができる。これによれば、ポジショナ１が振動することによって、多層基板１５が筐体１０に接触または接近した場合であっても、夫々の配線２１〜２４と配線パターン３０との距離が互いに等しい状態が維持されるので、筐体１０から配線パターン３０を経由して夫々の配線２１〜２４に印加されるノイズは、ノーマルモードノイズではなくコモンモードノイズとなり、後段の差動増幅回路１２１によってそのノイズを適切に除去することができる。
【００５５】
したがって、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、振動が大きい環境下であっても、筐体１０を介して角度センサ１１等の変位量検出器の検出結果に重畳したノイズを適切に除去することができるので、調節弁３のより安定した制御が実現できる。
【００５６】
また、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、ノイズフィルタを別途設けることなく、筐体１０からのノーマルモードノイズを低減することができるので、ポジショナの開発期間の短縮および開発コストの低減を図ることができる。また、ノイズ耐性の更なる向上のためにノイズフィルタを設ける場合であっても、従来のポジショナのようにノイズフィルタのみによって想定し得る全てのノイズを除去する場合に比べて、ノイズフィルタの設計が容易となる。
【００５７】
また、多層基板１５を多層フレキシブル基板によって構成することにより、筐体１０内部における角度センサ１１等の変位量検出器および回路基板２０の配置の自由度が増し、ポジショナの設計が容易となる。
【００５８】
≪実施の形態２≫
実施の形態２に係るポジショナは、ポジショナの筐体に電気的に接続される２つの配線パターンを、多層基板における角度センサと接続される一対の信号線が形成される層の上下の層に夫々配置する点において実施の形態１に係るポジショナと相違する一方、その他の点は実施の形態１に係るポジショナ１と同様である。
【００５９】
図６Ａは、実施の形態２に係るポジショナにおける多層基板の平面構造を模式的に示す図であり、図６Ｂは、実施の形態２に係るポジショナにおける多層基板の断面構造を模式的に示す図である。図６Ｂには、図６ＡのＡ−ＡＸ線での多層基板１６の断面構造が示されている。
【００６０】
図６Ａ、６Ｂに示されるように、実施の形態２に係るポジショナにおいて、角度センサ１１と回路基板２０とを接続する電力供給配線２１，２４および信号配線２２，２３が形成された多層基板１６は、例えばｍ（≧３）層の配線層を有する。ここでは、多層基板１６が３つの配線層（ｍ＝３）を有する場合を一例として説明するが、４層以上の配線層を有していてもよい。
【００６１】
図６Ｂに示されるように、多層基板１６は、配線層Ｌ２とカバーフィルム１０２との間に、層間絶縁膜１０３を介して配置された配線層Ｌ３が形成される点において、実施の形態１に係る多層基板１５と相違する。
配線層Ｌ３には、金属材料から成る配線パターン３１が形成されている。図６Ａ、６Ｂに示されるように、配線パターン３１は、配線パターン３０と同様に、べたパターンであり、配線層Ｌ３に形成された少なくとも信号配線２２、２３に対して、平面視において重なりを有して形成されている。
【００６２】
また、配線パターン３１は、配線パターン３０と同様に、筐体１０と電気的に接続されている。例えば、配線パターン３１の角度センサ１１側の一端が角度センサ１１の筐体に接続され、角度センサ１１の筐体が筐体１０に接触して固定されることにより、配線パターン３１は、筐体１０（アースライン６）と電気的に接続される。なお、配線パターン３１の回路基板２０側の他端は、例えば、開放されており、データ処理制御部１２のグラウンドＧＮＤには接続されていない。
【００６３】
ここで、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３と配線パターン３１との間の層間絶縁膜１０１の膜厚は均一に形成されており、配線パターン３１に対する電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３との距離は夫々等しい。すなわち、夫々の配線２１〜２４は、筐体１０と同電位に接続された配線パターン３１に対して、等距離に配置される。これにより、夫々の配線２１〜２４と配線パターン３１との間に層間絶縁膜１０１を誘電体として形成される寄生容量の容量値が夫々等しくなり、夫々の配線２１〜２４に対して、アースライン６から同相且つ同レベルのノイズが重畳されるようになる。
ここで、電力供給線２１、２４および信号配線２２、２３と配線パターン３１との間の層間絶縁膜１０１の膜厚は均一に形成されており、配線パターン３１と各配線２１〜２４との距離は夫々等しい。すなわち、夫々の配線２１〜２４が筐体１０と同電位に接続された配線パターン３１に対して等距離に配置されるので、夫々の配線２１〜２４と配線パターン３１との間に層間絶縁膜１０３を誘電体として形成される寄生容量の容量値が夫々等しくなる。これによれば、配線パターン３０を経由して夫々の配線２１〜２４に印加されるノイズのみならず、配線パターン３１を経由して夫々の配線２１〜２４に印加されるノイズも、コモンモードノイズとなる。
【００６４】
以上、実施の形態２に係るポジショナによれば、多層基板の平面と垂直な断面方向において、角度センサ１１の検出信号を伝搬させる一対の信号線２２、２３が２つの配線パターン３０、３１によって挟まれた構造を有するので、一対の信号線２２、２３の片面にのみ配線パターン３０を設ける場合に比べて、一対の信号線２２、２３の反対側の面から印加されるノイズもコモンモードノイズとすることができる。これにより、調節弁のより安定した制御が期待できる。
【００６５】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６６】
例えば、実施の形態１、２において、配線パターン３０、３１を、信号線２２、２３と電力供給線２１、２４の双方に対して平面視において重なるように形成する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、配線パターン３０、３１を、少なくとも角度センサ１１のブリッジ回路のノードＣ、Ｄの電圧を送信する信号線２２、２３と平面視において重なるように形成すれば、差動増幅回路１２１に入力される差動信号へのノーマルモードノイズの印加を抑制することが可能である。
【００６７】
また、実施の形態１、２において、多層基板１５、１６が多層フレキシブル基板である場合を例示したが、これに限定されない。例えば、多層基板１５、１６を、リジッド基板とフレキシブル基板を組み合わせた多層リジッドフレキシブル基板によって構成してもよいし、例えばＬ字形状に形成された多層リジッド基板によって構成してもよい。
【００６８】
また、実施の形態１において、弁開度を調節弁３の弁軸の変位量として検出する変位量検出器として角度センサを例示したが、弁軸の変位量を検出し、一対の検出信号（差動信号）を出力するセンサであれば、これに限定されるものではない。例えば、角度センサ１１の代わりに、弁軸の変位量を検出し、一対の検出信号を出力する位置センサを用いることも可能である。この場合においても、上記位置センサから出力される一対の検出信号に重畳されるノーマルモードノイズを低減することができる。
【００６９】
また、実施の形態１、２において、角度センサ１１がポジショナ６の筐体１０内部に収容されるポジショナを例示したが、これに限られず、角度センサ１１と上記筐体１０とを分離した構成のポジショナであってもよい。この場合には、回路基板２０と角度センサ１１とを接続する配線のうち、筐体１０内部に収容される部分を上述の多層基板１５，１６によって形成すればよい。
【符号の説明】
【００７０】
５００…バルブ制御システム、１…ポジショナ、２…操作器、３…調節弁、４…上位装置、５…空気（エアー）、６…アースライン、１０…筐体、１１…角度センサ、１２…データ処理制御部、１３…電空変換部、１４…空気圧増幅部、１５，１６…多層基板、２０…回路基板、２１，２４…電力供給線、２２，２３…信号線、２５＿１，２５＿２，２５＿３，２５＿４，２６＿１，２６＿２，２６＿３，２６＿４…端子、２７…コネクタ、３０，３１…配線パターン、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…ブリッジ回路の端子、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…配線層、１００，１０２…カバーフィルム、１０１，１０３…層間絶縁膜、１２１…差動増幅回路、１２２…定電流源、１２３…Ａ／Ｄ変換部、１２４…制御演算部。
【図１】
2017020631.tif 000003
【図２】
2017020631.tif 000004
【図３】
2017020631.tif 000005
【図４Ａ】
2017020631.tif 000006
【図４Ｂ】
2017020631.tif 000007
【図５】
2017020631.tif 000008
【図６Ａ】
2017020631.tif 000009
【図６Ｂ】
2017020631.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月20日(2016.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１に記載のポジショナにおいて、
前記多層基板は、第２配線パターンが形成され、前記第２配線層上に層間絶縁膜を介して配置された第３配線層を更に有し、
前記第２配線パターンは、前記筐体と電気的に接続され、前記第２配線層に形成された前記一対の信号配線と平面視において重なりを有して形成されている
ことを特徴とするポジショナ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１または２のポジショナにおいて、
前記多層基板は、多層フレキシブル基板である
ことを特徴とするポジショナ。