圧力コントローラーの接点の腐食原因と改善策

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圧力コントローラーは、設置位置に制限がなく、調整が容易で、制御精度が高いという利点があるため、圧力スイッチはさまざまな分野で広く使用されています。しかし、多くの圧力制御器は設置されてから、微動スイッチの接点が腐食する現象が続き、それによって誤動作が起こり、安全な運転に支障をきたしている。本稿では、圧力コントローラの接点の腐食の原因と改善方法について主に解説しています。　　技術者の実践により、圧力コントローラーの接点が腐食する原因は主に2つあることがわかっている。1つ目はマイクロスイッチの負荷用直流リレーコイルで、このコイルは誘導性を持ち、コイル内の磁気エネルギーが放出されて強烈なアークが発生し、電気接点が腐食する。もう一つは、マイクロスイッチの接点に電流が流れると明るい火花やアークが発生し、特に切断時に顕著です。圧力が連続的に徐々に変化するため、圧力検出素子（バネ管）がマイクロスイッチの接点を動かす際、時としてわずかずつ動作することがある。接点の開放は急に行われず、連続的な放電スパークが発生し、接点が腐食する（正極にはくぼみが、負極には突起した小さな塊ができる）。上記の2つの原因に対して、私たちは回路を下図のように改良しました。この回路を改善するための指針は、マイクロスイッチがオン・オフする際の電流値を低減することです。負荷制御素子としてマイクロスイッチの代わりにトランジスタ（バイポーラトランジスタ）を使用する。改良後の動作原理は、回路に圧力低下の信号電流が伝わるというものです。YKが接続されるとトリガー信号として機能し、BGが導通し、JZ11リレーのコイルに電流が流れて吸着する。各回路に電流が供給され、負荷用のスイッチが動作する。圧力が一定値に達すると、YKが切断され、BGはベース信号がなくなるため停止し、JZ11リレーのコイルから電流が切れて解放される。圧力検出素子（バネ管）を利用してマイクロスイッチYKの接続と切断を制御することで、負荷の通電・遮断を制御することができる。 　　図2からわかるように、マイクロスイッチYKの通電電流は次の通りである：
Ib = Ee/Rb + (1+β)Ra
= 220/910 + (1+45)×4600
≈ 1.03mA

元のマイクロスイッチが接続されているときの電流（中間リレーのコイルの動作電流は50mA）と比べると、約50分の1に減少している。したがって、微動スイッチに焼損現象は再発しません。 　　JZ11の中間リレーの動作電圧は、Va=1+β）Ib、Rc≈217.9Vであるため、中間リレーは安定して動作する。 　　実験の結果、改良された圧力コントローラを直流220VのJZ11中継リレーに接続し、連続して100回通電させ、30分間動作させたところ、JZ11中継リレーはすべて確実に動作した。実験パラメータは以下の通りである：Ib=1.02mA、Va=221V、Vrb=0.95V、Vbr=0.71V、Vcr=1.6V。