JP2020159482A - Pilot relay - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気作動型の調節弁の開度制御を行うバルブポジショナ等に使用されるパイロットリレーに関するものである。 The present invention relates to a pilot relay used in a valve positioner or the like that controls the opening degree of an air-operated control valve.
従来より、プロセスオートメーションやその他の一般産業用機器のバルブ駆動制御において、バルブポジショナが広く用いられている。 Conventionally, valve positioners have been widely used in valve drive control of process automation and other general industrial equipment.
図10は、一般的なバルブポジショナVPの概要を示した図である。バルブポジショナVPは、上位コントローラCTLから電気信号として送られてくるバルブ開度信号を空気圧信号Pnに変換する電空変換部ENと、この入力空気圧Pnを増幅してバルブVALに出力空気圧信号としての出力空気圧Poを出力するパイロットリレー(圧力信号増幅器)PRとから構成されている。 FIG. 10 is a diagram showing an outline of a general valve positioner VP. The valve positioner VP has an electropneumatic conversion unit EN that converts a valve opening signal sent as an electric signal from the host controller CTL into an air pressure signal Pn, and an electropneumatic conversion unit EN that amplifies this input air pressure Pn and outputs the valve VAL as an output air pressure signal. It is composed of a pilot relay (pressure signal amplifier) PR that outputs the output air pressure Po.
パイロットリレーPRは、入力空気圧Pnを受圧板によって受けることで駆動体が変位し、この駆動体とバルブ(例えば、ポペット弁)とが離間し又は当接(圧接)することで給気モードと排気モードとが切替えられ、さらに、駆動体の変位ストロークに応じて各モードにおける流体流量が調整されることで、所定の比率で入力空気圧Pnを出力空気圧Poに増幅する機器である。 In the pilot relay PR, the drive body is displaced by receiving the input air pressure Pn by the pressure receiving plate, and the drive body and the valve (for example, a poppet valve) are separated from each other or come into contact with each other (pressure contact) to perform the air supply mode and exhaust. It is a device that amplifies the input air pressure Pn to the output air pressure Po at a predetermined ratio by switching between modes and adjusting the fluid flow rate in each mode according to the displacement stroke of the drive body.
パイロットリレーPRには、1つの入力空気圧Pnに対して1つの出力空気圧Poを出力する単動型と、1つの入力空気圧Pnに対して2つの出力空気圧Po1、Po2を出力する複動型とが存在する。このうち、単動型のパイロットリレーの例として、例えば、図11および図12に示すような、特許文献1によって開示されたパイロットリレー100がある。
The pilot relay PR includes a single-acting type that outputs one output air pressure Po for one input air pressure Pn and a double-acting type that outputs two output air pressures Po1 and Po2 for one input air pressure Pn. Exists. Among these, as an example of the single-acting pilot relay, for example, there is a
パイロットリレー100は、そのハウジング101内に形成された入力空気圧室108、供給空気圧室105、出力空気圧室106および排気室107と、入力空気圧室108の下面を画成するように配設された第1のダイアフラム102と、第1のダイアフラム102に結合する駆動体130と、第2のダイアフラム103と、供給空気圧室105と出力空気圧室106および出力空気圧室106と排気室107との連通/非連通を切替えるポペット弁112と、このポペット弁112を所定の方向へ付勢するバネ113とを備える。ここで、供給空気圧室105と出力空気圧室106とは、ハウジング101の内壁の一部である隔壁104によって画成され、この隔壁104には、連通路110が開口している。
The
第1のダイアフラム102は、入力空気圧室108に加えられる入力空気圧Pnを受圧し、その値に応じて図11および図12中の矢印AおよびBの方向へ変位する機能的要素であり、結合する駆動体130も、これに連動して変位(移動)するように構成されている。
第2のダイアフラム103は、駆動体130を変位(移動)可能に支持するとともに、出力空気圧室106と排気室107とを画成する要素であって、ハウジング101と駆動体130との間に架設されている。
駆動体130は、出力空気圧室106と排気室107とを連通する排気通路115を備える移動要素であって、出力空気圧室106に面する開口130aを通じてポペット弁112を押圧してこれを駆動する機能的要素でもある。
ポペット弁112は、開口130aと対向配置された排気弁体112aと連通路110の供給空気圧室105側開口部と対向配置された給気弁体112bとを一体的に備える弁体であり、バネ113によって給気弁体112bが連通路110を閉じる方向へ付勢されながら、連通路110内に孔軸に沿って移動可能に挿通されている。
The
The second diaphragm 103 is an element that supports the drive body 130 so as to be displaceable (movable) and defines the output pneumatic chamber 106 and the
The drive body 130 is a moving element including an
The poppet valve 112 is a valve body integrally including an exhaust valve body 112a arranged to face the opening 130a, an opening on the supply
上記構成のパイロットリレー100では、空気供給通路109を通して供給空気圧Psの空気が供給空気圧室105に供給され、ノズル背圧導入管117を通して入力空気圧Pnの空気が入力空気圧室108に導入される。また、出力空気圧室106内で出力空気圧Poに調整(入力空気圧Pnに対して増幅)された空気が、出力空気孔111を通して出力空気圧室106から下流に配設された装置(例えば、上記バルブVAL)へと出力される。なお、排気室107は大気と連通している。
In the
上記構成のパイロットリレー100において入力空気圧Pnが増大すると、図11に示すように、第1のダイアフラム102および第2のダイアフラム103が矢印Aの方向へ移動し、これに伴って、第1のダイアフラム102および第2のダイアフラム103に支持された駆動体130も矢印Aの方向へ移動する。すると、駆動体130は、この移動に伴って、バネ113の付勢力に抗してポペット弁112を押し下げる。このとき、ポペット弁112の給気弁体112bは、連通路110を開口し、かつポペット弁112の排気弁体112aは、開口130aを閉塞する。これにより、供給空気圧室105に供給された供給空気圧Psの空気は、連通路110を通って出力空気圧室106へと導かれたのち、出力空気圧室106で出力空気圧Poに調整(入力空気圧Pnに対して増幅)され、その後、出力空気孔111を通って下流に配設された装置(例えば、上記バルブVAL)へと供給されるといった給気モードが構成される。
When the input air pressure Pn increases in the
これに対し、上記構成のパイロットリレー100において入力空気圧Pnが減少すると、図12に示すように、第1のダイアフラム102および第2のダイアフラム103が矢印Bの方向へ移動し、それに伴って、第1および第2のダイアフラム102、103に支持された駆動体130も矢印Bの方向へ移動する。すると、バネ113の付勢力によってポペット弁112が押し上げられる。このとき、ポペット弁112の給気弁体112bは、連通路110を開塞し、かつポペット弁112の排気弁体112aは、開口130aを開口する。これにより、出力空気圧室106内の空気は、開口130aおよび駆動体130に配設された排気通路115を通って排気室107へと導かれ、その後外気へと排出されるといった排気モードが構成される。
On the other hand, when the input air pressure Pn decreases in the
パイロットリレー100は、このようにして、供給空気圧室105に導かれる入力空気圧Pnの変化に応じて、給気モードと排気モードとを適宜切替えながら、所望の圧力に調整(増幅)された出力空気圧Poを、出力空気孔111を通して下流に配設された装置(例えば、上記バルブVAL)へと出力する。なお、入力空気圧Pnの値を調整することにより、出力空気圧Poが調整される。
In this way, the
上記構成のパイロットリレー100においては、ポペット弁112が上記動作を繰り返すことで、ポペット弁112が備える給気弁体112bとこれに対向する隔壁104とが動作のたびに衝突することになる。このとき、例えばステンレス製の鍛造品からなる表面硬度の高い給気弁体112bが、アルミニウム合金製の鋳造品からなる表面硬度の低い隔壁104を攻撃してこれを削り、次第に連通路110の径が拡大する。隔壁104の削代が大きくなると、ポペット弁112は、バネ113の付勢力によって、次第に図12中の矢印Bの方向へと上方移動し、当接する駆動体130を押し上げる。駆動体130が、例えばハウジングの内壁に当接するなどしてこれ以上上方移動できない位置まで押し上げられたのち、さらに振動等による大きな力が外部から加わると、図13に示すように、ポペット弁112の上部に設けられた排気弁体112aが、対向する駆動体130の開口130aに嵌まり込んでこれを閉塞するといった異常な状態が起こり得る。このような異常な状態においては、排気モードが機能しないことでパイロットリレー100を適正に制御できなくなるばかりか、供給圧を切ってもバルブポジショナVPから加圧された空気を大気に排気することが出来なくなる。このため、パイロットリレー100を緊急停止した後も、しばらくの間高い圧力の空気が機器内に残存するといった異常事態が生じる。このような異常事態は、想定外の過大な負荷が加わるため、パイロットリレー100にとって望ましくない状態と言える。
In the
本発明は、上記問題に鑑みて創作された発明であり、その目的は、上記異常な状態が生じたときに、パイロットリレーおよびこれを含む装置を安全な状態へと導く構造、いわゆるフェイルセーフの考えに立脚した構造を備えるパイロットリレーを提供することにある。 The present invention has been created in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a structure that guides a pilot relay and a device including the pilot relay to a safe state when the above abnormal state occurs, so-called fail-safe. The purpose is to provide a pilot relay with an idea-based structure.
本発明に係るパイロットリレーは、内部空間を有するとともに、第1の貫通孔(11a)と第2の貫通孔(12a)と第3の貫通孔(13a)と第4の貫通孔(14a)とを有するハウジング(10)と、前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジング内の内部空間を2つの空間に分離するとともに、前記2つの空間を連通する第1の連通孔(16)を有する隔壁と、前記ハウジングの内壁によって所定の方向へ変位可能に支持されたダイアフラム(20)と、前記ダイアフラムによって支持されて前記ハウジング内を前記所定の方向へ移動する、第2の連通孔(36)を有する駆動体(30)と、前記第1の連通孔を開閉する第1の弁体(42)および前記第2の連通孔を開閉する第2の弁体(41)を有し、前記第1の連通孔に挿通されたポペット弁(40)と、前記第1の弁体が前記第1の連通孔を閉じる方向に前記ポペット弁を付勢する付勢部材(50)とを備え、前記ハウジング内には、前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムとによって画成され、前記第1の貫通孔を通じて入力空気圧(Pn)の空気が導入される入力空気圧室(11)と、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁により画成され、前記第2の貫通孔を通じて供給空気圧(Ps)の空気が供給される供給空気圧室(12)と、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁と前記駆動体とによって画成され、前記第1の連通孔(16)を介して前記供給空気圧室と連通し、前記第3の貫通孔を通じて出力空気圧(Po)の空気を外部へ出力する出力空気圧室(13)と、前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムと前記駆動体とにより画成され、前記第2の連通孔を介して前記出力空気圧室と連通し、前記第4の貫通孔を通じて内部の空気を外部へ排出する排気室(14)とが形成されたパイロットリレー(1)において、 前記ポペット弁が所定の位置から前記付勢部材による付勢方向へ移動することを規制するストッパ機構(15a、44)をさらに備えることを特徴とする。 The pilot relay according to the present invention has an internal space, and has a first through hole (11a), a second through hole (12a), a third through hole (13a), and a fourth through hole (14a). A housing (10) having a housing (10), and a partition wall provided in the housing and having a first communication hole (16) for separating the internal space in the housing into two spaces and communicating the two spaces. A drive having a diaphragm (20) supported by the inner wall of the housing so as to be displaceable in a predetermined direction, and a second communication hole (36) supported by the diaphragm and moved in the housing in the predetermined direction. It has a body (30), a first valve body (42) that opens and closes the first communication hole, and a second valve body (41) that opens and closes the second communication hole, and the first communication. A poppet valve (40) inserted into the hole and an urging member (50) for urging the poppet valve in a direction in which the first valve body closes the first communication hole are provided in the housing. Is defined by the inner wall of the housing and the diaphragm, and the input pneumatic chamber (11) into which air of the input air pressure (Pn) is introduced through the first through hole, and the inner wall of the housing including the partition wall. The first is defined by a supply air pressure chamber (12), which is defined and air of supply air pressure (Ps) is supplied through the second through hole, an inner wall of the housing including the partition wall, and the drive body. The output pneumatic chamber (13) that communicates with the supply pneumatic chamber through the communication hole (16) of 1 and outputs the air of the output pneumatic (Po) to the outside through the third through hole, and the inner wall of the housing. An exhaust chamber (14) defined by the diaphragm and the driving body, communicating with the output pneumatic chamber through the second communication hole, and discharging the internal air to the outside through the fourth through hole. The pilot relay (1) in which the poppet valve is formed is further provided with stopper mechanisms (15a, 44) for restricting the movement of the poppet valve from a predetermined position in the urging direction by the urging member.
また、前記パイロットリレーにおいて、前記所定の位置が、前記入力空気圧室に導入される前記入力空気圧が最小のときに、前記ストッパ機構によって前記移動が規制された前記ポペット弁の前記第2の弁体が前記第2の連通孔を閉じない位置であるように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the second valve body of the poppet valve whose movement is restricted by the stopper mechanism when the input air pressure introduced into the input air pressure chamber is the minimum at the predetermined position. May be configured so as not to close the second communication hole.
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記ポペット弁に設けられ、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときに、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁に当接するように構成された当接部材(44)を含むように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the stopper mechanism is provided on the poppet valve, and when the poppet valve is in the predetermined position, the contact is configured to abut on the inner wall of the housing including the partition wall. It may be configured to include the member (44).
また、前記パイロットリレーにおいて、前記当接部材が、前記ポペット弁に設けられ、前記付勢方向に直交する方向へ張り出して、前記隔壁の前記供給空気圧室側の壁面の一部である壁面部に当接するように構成された張出部材(44)を含むように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the contact member is provided on the poppet valve and projects in a direction orthogonal to the urging direction to form a wall surface portion of the partition wall on the supply pneumatic chamber side. It may be configured to include an overhang member (44) configured to abut.
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記張出部材が、周縁の少なくとも一部が前記第1の連通孔の開口よりも外側に位置し、かつ前記壁面部に対して前記付勢方向と逆側に位置するように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, at least a part of the peripheral edge of the overhanging member is located outside the opening of the first communication hole, and is located on the side opposite to the urging direction with respect to the wall surface portion. It may be configured to do so.
また、前記パイロットリレーにおいて、前記壁面部と前記張出部材とが対向する面が、円環状を呈し、前記張出部材の外周径が、前記壁面部の内周径よりも大きくなるように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the surface facing the wall surface portion and the overhanging member exhibits an annular shape, and the outer peripheral diameter of the overhanging member is larger than the inner peripheral diameter of the wall surface portion. You may.
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記張出部材を、前記ポペット弁の前記第1の弁体が設けられた側の一端から張り出すように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the overhanging member may be configured to project from one end of the poppet valve on the side where the first valve body is provided.
また、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記供給空気圧室の前記壁面部に設けられた凹部(15b)を含み、前記張出部材が、前記凹部の少なくとも一部と係合する凸部(45)を有するように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the stopper mechanism includes a concave portion (15b) provided in the wall surface portion of the supply pneumatic chamber, and the protruding member engages with at least a part of the concave portion (a convex portion (15b). 45) may be configured to have.
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁および前記駆動体のいずれか一方と前記ポペット弁との間に配設され、かつ前記付勢部材の付勢方向と逆向きに前記ポペット弁を付勢する弾性部材(46)を含み、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記弾性部材の弾性力は、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記付勢部材の付勢力よりも大きくなるように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the stopper mechanism is arranged between the inner wall of the housing including the partition wall and any one of the driving bodies and the poppet valve, and the urging direction of the urging member. The elastic force of the elastic member including the elastic member (46) that urges the poppet valve in the opposite direction when the poppet valve is in the predetermined position is when the poppet valve is in the predetermined position. It may be configured to be larger than the urging force of the urging member.
また、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記ポペット弁に設けられた、前記第2の弁体の頂部から前記駆動体の前記第2の連通孔内を直線状に延伸する柱状部材(44−4)を含み、前記柱状部材の先端部と前記駆動体の前記第2の連通孔の内壁面(36a)との間に前記弾性部材が配設されるように構成してもよい。 Further, in the pilot relay, the stopper mechanism is a columnar member (44) provided on the poppet valve that linearly extends from the top of the second valve body to the inside of the second communication hole of the drive body. -4) may be included, and the elastic member may be arranged between the tip end portion of the columnar member and the inner wall surface (36a) of the second communication hole of the drive body.
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。 In the above description, as an example, reference numerals on drawings corresponding to the components of the invention are described in parentheses.
本発明によれば、第1の弁体(42)が、対向する隔壁(15)を削って次第に第1の連通孔(16)、より具体的には、第1の連通孔(16)の最小開口径部の径が拡大するといった事態が生じても、上記ストッパ機構の働きによりポペット弁(40)の移動が所定の位置で規制され、排気経路が確保されることで機器内の空気が外部に排出されるように構成される。これにより、いわゆるフェイルセーフの考えに立脚したパイロットリレー(1)を提供することができる。 According to the present invention, the first valve body (42) gradually cuts the facing partition wall (15) to form the first communication hole (16), more specifically, the first communication hole (16). Even if the diameter of the minimum opening diameter expands, the movement of the poppet valve (40) is restricted at a predetermined position by the action of the stopper mechanism, and the air inside the device is secured by securing the exhaust path. It is configured to be discharged to the outside. This makes it possible to provide a pilot relay (1) based on the so-called fail-safe concept.
図1ないし図9を参照しながら、本発明に係るパイロットリレー1の実施の形態について説明する。なお、説明文中の上下方向、左右方向および前後方向は、図1に示されたパイロットリレー1の上下方向、左右方向および紙面に垂直な方向としてそれぞれ定義する。
An embodiment of the
[パイロットリレーの構成]
はじめに、本実施の形態に係るパイロットリレー1の構成を、図1を参照しながら説明する。なお、これら構成の一部は、上述したパイロットリレー100の構成と重複するが、これら重複部分についても改めて説明する。
[Pilot relay configuration]
First, the configuration of the
パイロットリレー1は、図1に示すように、ハウジング10、第1ダイアフラム20、第2ダイアフラム21、第3ダイアフラム22、駆動体30、ポペット弁40およびバネ50から主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング10は、例えばアルミニウム合金製の鋳造品からなり、その内部に、入力空気圧室11、供給空気圧室12および出力空気圧室13がそれぞれ形成されている。また、入力空気圧室11の下面は、第1ダイアフラム20によって画成され、さらにその下方には、第2ダイアフラム21、第3ダイアフラム22および駆動体30が収容される空間が形成されている。この空間内、より具体的には、第1ダイアフラム20の下面と第2ダイアフラム21の上面とハウジング10の内壁とによって画成された空間内に、排気室14が形成されている。
The
入力空気圧室11は、ハウジング10の内壁と、詳細については後述する第1ダイアフラム20(より具体的には第1ダイアフラム20の上面)とによって画成された空間であって、ハウジング10内の最上部に位置している。この入力空気圧室11は、ノズル背圧導入管11a(特許請求の範囲に記載の「第1の貫通孔」に相当)を通じて導入される入力空気圧Pnの空気を用いて第1ダイアフラム20に背圧をかけるために設けられた空間である。
The input
供給空気圧室12は、隔壁15(より具体的には隔壁15の下面)を含むハウジング10の内壁により画成された空間であって、ハウジング10内の最下部に位置し、隔壁15に開口する連通孔16(特許請求の範囲に記載の「第1の連通孔」に相当)を介して、詳細については後述する出力空気圧室13と連通している。この供給空気圧室12には、空気供給通路12a(特許請求の範囲に記載の「第2の貫通孔」に相当)を通じて、入力空気圧Pnを増幅するための空気(供給空気圧Psの空気)が供給される。
The
出力空気圧室13は、隔壁15(より具体的には隔壁15の上面)を含むハウジング10の内壁、駆動体30および第3ダイアフラム22により画成された空間であって、ハウジング10内の中間部、より具体的には、排気室14と供給空気圧室12との間に位置している。この出力空気圧室13は、供給空気圧室12に供給される空気の供給空気圧Psを、入力空気圧Pnの値に応じて調整(所定の比率で増幅)し、この調整された出力空気圧Poの空気を出力空気孔13a(特許請求の範囲に記載の「第3の貫通孔」に相当)を通じて下流に配設された装置(例えば、上記バルブVAL)へと出力するための空間である。
The output
出力空気圧室13は、上述したように、隔壁15に開口する連通孔16を介して供給空気圧室12と連通し、また、排気通路36を通じて排気室14と連通している。なお、これら2つの室との間の連通状態は、第1ダイアフラム20およびこれと連動する駆動体30の上下動(図1中の矢印AおよびB方向の移動)と、詳細については後述するポペット弁40の上下動とによって、連通/非連通が切替えられるように構成されている。
As described above, the output
入力空気圧室11の下方に形成されている上記空間には、詳細については後述する駆動体30が、第1ダイアフラム20の下面と結合するようにして配設されている。また、同じく詳細については後述する第2ダイアフラム21および第3ダイアフラム22が、駆動体30の外周縁とハウジング10の内壁とを接続するように配設されている。この空間内には、上述したように、ハウジング10の内壁と第1ダイアフラム20と第2ダイアフラム21とによって画成された排気室14が形成されている。この排気室14は、外気と連通する排出通路14a(特許請求の範囲に記載の「第4の貫通孔」に相当)を通じて出力空気圧室13からの空気(出力空気圧Poの空気)を外部に排出するための空間であって、詳細については後述する駆動体30に設けられた排気通路36(特許請求の範囲に記載の「第2の連通孔」に相当)を通じて出力空気圧室13と連通している。
なお、第2ダイアフラム21は、後述するように、必要に応じて省くことができる。第2ダイアフラム21が省かれた場合には、ハウジング10の内壁と第1ダイアフラム20と第3ダイアフラム22とによって排気室14が画成されることになる。
In the space formed below the input
The
このように、本実施の形態に係るパイロットリレー1は、上から順に、入力空気圧室11、排気室14、出力空気圧室13および供給空気圧室12が配置されている。また、入力空気圧室11と排気室14との間に第1ダイアフラム20が介在し、排気室14と出力空気圧室13との間に第2ダイアフラム21、第3ダイアフラム22および排気通路36が設けられた駆動体30が介在し、出力空気圧室13と供給空気圧室12との間に連通孔16が開口する隔壁15が介在するように構成されている。さらに、詳細については後述するポペット弁40が、駆動体30の下方に配置され、2つの弁体(後述する排気弁体41および給気弁体42)が連通孔16内を上下動するように配置されている。なお、これら配置は、必要に応じて適宜変更してもよい。
As described above, in the
供給空気圧室12と出力空気圧室13とを連通する連通孔16は、上述したように、ハウジング10の内壁の一部を形成する隔壁15に開口する略円筒状の孔であって、例えば、内側へ突出した最小開口径部16aを中間部に備える。
As described above, the
また、入力空気圧室11に連通するノズル背圧導入管11a、空気供給通路12a、出力空気圧室13に連通する出力空気孔13aおよび排気室14に連通する排出通路14aは、それぞれハウジング10の外周面に開口し、このうちノズル背圧導入管11a、空気供給通路12aおよび出力空気圧室13の開口には、所定の装置等と連結する配管が配設されている。
Further, the nozzle back
第1ダイアフラム20は、上述したように、入力空気圧室11に導入される空気によって入力空気圧Pnを背圧として受ける要素であって、この入力空気圧Pnの値に応じて、図1中の矢印AまたはBの方向へ上下動し、この動作を結合する駆動体30に伝達する機能を有する。第1ダイアフラム20は、例えば、ニトリルゴムなどの可撓性を有する材料からなり、その外周縁は、ハウジング10の内壁によって支持されている。
As described above, the
第2ダイアフラム21および第3ダイアフラム22は、いずれも第1ダイアフラム20とともに駆動体30を支持し、また、排気室14が形成されるよう、ハウジング10の内壁と駆動体30とがシール性を有しながら相対移動可能となるように配設された要素である。これら2つの要素は、例えば、中央が開口する円環状を呈したニトリルゴムなどの可撓性を有する材料からなり、また、その外周縁は、第1ダイアフラム20と同様に、いずれもハウジング10の内壁によって支持されている。
The
なお、略同一の機能を有する第2ダイアフラム21および第3ダイアフラム22は、必要に応じて1つの要素に統合してもよい。また、これら要素を備えた構造に替えて、例えば、シールリングを介してハウジング10の内壁と駆動体30とが摺動するような構造としてもよい。
The
駆動体30は、第1ダイアフラム20の上下動に連動して移動(変位)し、この上下動をポペット弁40に伝達してこれを駆動する機能的要素である。駆動体30は、面積板31と内部材32とバルブシート33とを主な構成要素として含んでおり、これら要素が積み重なるようにして構成されている。
The
面積板31は、駆動体30の上部を形成する要素であって、円盤状部と円筒部とから形成されている。
上記円盤状部は、第1ダイアフラム20の下面と結合し、これによって駆動体30は、第1ダイアフラム20によって支持される。
円筒部は、円盤状部の下方に位置する部位であって、その略中央に出力空気圧室13側が開口した円筒状の穴が上下に延設され、さらにこの穴から水平方向へ延在する通路が形成されている。上記穴には、後述するバルブシート33の円管部が嵌入され、また、上記通路は、このバルブシート33の円管部の内側空間とともに排気通路36を形成している。
The
The disk-shaped portion is coupled to the lower surface of the
The cylindrical portion is a portion located below the disk-shaped portion, and a cylindrical hole with an opening on the output
面積板31の下方には、略円錐台状を呈した内部材32が配設されている。内部材32は、その上面と面積板31の下面とで第2ダイアフラム21の内周縁部を挟持し、その下面と後述するバルブシート33のフランジ部上面とで第3ダイアフラム22の内周縁部を挟持している。また、内部材32の略中央には貫通孔が開口し、この貫通孔にバルブシート33の円管部が嵌入される。
An
駆動体30の最下部に配設されるバルブシート33は、垂直に延在する円管部とこの円管部の下端部から水平方向に延在するフランジ部とから構成されている。円管部は、面積板31および内部材32に形成された貫通孔に、例えば圧入されることでこれら要素と一体化するように構成されている。また、円管部の内部空間は、上述したように、面積板31の円筒部に形成された上記通路とともに出力空気圧室13と排気室14とを連通する排気通路36を形成し、さらに、その下端部周縁は、出力空気圧室13と連通する出力側開口部37を形成している。
The
ポペット弁40は、供給空気圧Psの空気を供給空気圧室12から出力空気圧室13へ誘導する動作モード(以下、「給気モード」という。)と、出力空気圧Poの空気を出力空気圧室13から排気室14へと誘導するする動作モード(以下、「排気モード」という。)とを切替える要素であり、例えば、ステンレス製の鍛造品から形成されている。ポペット弁40は、上述したように、駆動体30の下方(供給空気圧室12側)に位置し、かつその一部が、隔壁15に開口する連通孔16内に、上下動自在に嵌入されている。
The
ポペット弁40は、図3に示すように、その基本形態が円筒状であり、上部に配設されたドーム状の排気弁体41(特許請求の範囲に記載の「第2の弁体」に相当)と、下部に配設された円筒状の給気弁体42(特許請求の範囲に記載の「第1の弁体」に相当)と、これら2つの部位の間に介在するくびれ部43と、張出部44(特許請求の範囲に記載の「当接部材」および「張出部材」に相当)とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
排気弁体41は、隔壁15に開口する連通孔16内に上下動自在に嵌入された部位であって、排気モード時に駆動体30の出力側開口部37を開口することで出力空気圧室13と排気室14とを連通状態とし、給気モード時に出力側開口部37を閉塞することで出力空気圧室13と排気室14とを非連通状態とする機能的部位である。このため、排気弁体41の直径は、隔壁15に開口する連通孔16の最小開口径部16aの口径よりも小さく、かつ駆動体30に開口する出力側開口部37の口径よりも大きく設定されている。
The
給気弁体42は、上記最小開口径部16aよりも下方、すなわち、供給空気圧室12側に位置する部位であって、排気モード時に隔壁15に開口する連通孔16を閉塞することで出力空気圧室13と供給空気圧室12とを非連通状態とし、給気モード時に連通孔16を開口することで出力空気圧室13と供給空気圧室12とを連通状態とする機能的部位である。このため、給気弁体42の直径は、最小開口径部16aの口径よりも大きく設定されている。
The air
くびれ部43は、排気弁体41とともに、連通孔16内に上下動自在に嵌入される部位であって、給気モード時に連通孔16との間で流路を形成すべく、その直径が連通孔16の最小開口径部16aの口径よりも小さく設定されている。
The
張出部44は、給気弁体42の下端面、すなわち、出力空気圧室13に対向する面に形成されている。この張出部44は、供給空気圧室12を画成する上記隔壁15の一部よって形成された壁面部15aよりも下方、より具体的には、隔壁15に開口する連通孔16の供給空気圧室12側開口の周縁部を形成する壁面部15aよりも下方(すなわち、供給空気圧室12側)に位置する。
また、張出部44は、水平面状に広がる円盤形状を呈し、ポペット弁40が、後述する異常モードにおいて、給気弁体42と連通孔16の最小開口径部16aとが当接する位置(以下、「正常な位置」という。)からさらに図1中の矢印Aの方向へ所定の距離だけ上方移動した位置(特許請求の範囲に記載の「所定の位置」に相当)で、壁面部15aと当接しかつ上記供給空気圧室12側開口を閉塞するよう、この開口径よりも大きな直径を有している。したがって、張出部44と壁面部15aとは、ポペット弁40が正常な位置にあるとき、上記所定の距離だけ上下方向に離間している。
The overhanging
Further, the overhanging
ここで、所定の距離だけ上方移動した位置とは、入力空気圧室11に導入される入力空気圧Psが最小のとき(例えば入力空気圧Psがゼロであるとき)に、壁面部15aと張出部44とから構成されるストッパ機構によってバネ50が付勢する方向への移動が規制されたポペット弁40(より具体的には、ポペット弁40が備える排気弁体41)が、排気通路36を閉じないように設定された位置を意味する。なお、この位置は、後述する規制位置と同義である。
Here, the positions moved upward by a predetermined distance are the
また、上記所定の距離とは、例えば、給気弁体42が連通孔16を閉塞した状態にあるときに、駆動体30が第1ダイアフラム20の変位にともなって移動する距離、すなわち、給気弁体42が連通孔16を閉塞しかつ排気弁体41が排気通路36を閉塞した状態αから、給気弁体42が連通孔16を閉塞しかつ排気弁体41と排気通路36とが最も離間した状態βに至るまでの間に駆動体30が移動する距離(以下、「給気弁体42閉塞時の駆動体30の移動距離」という。)よりも小さな距離として定義される。ここで、上記状態αは、後述する「平衡状態」と同義である。また、状態βは、例えば入力空気圧Psがゼロであるときに、駆動体30を支持する第1ダイアフラム20が、ハウジング10の内壁面に当接し、駆動体30がこれ以上上方へ移動することが出来ない状態をいう(図5を参照)。したがって、状態βにおける駆動体30の位置は、例えば、物理的に規制された上限位置に相当する。
Further, the predetermined distance is, for example, a distance that the
バネ50は、ポペット弁40を、駆動体30に開口する出力側開口部37に向けて付勢する要素であり、例えば、ステンレス鋼線からなるコイルスプリングによって形成されている。バネ50は、その下端面が隔壁15に設けられた連通孔16の出力空気圧室13側開口周縁部に載置され、また、その上端面がポペット弁40の排気弁体41と同くびれ部43との境界部に当接するように配設されている。
The
[パイロットリレーの通常時の動作態様]
次に、パイロットリレー1の通常時の動作態様について、図1および図2を参照しながら説明する。なお、図1は給気モードのときのパイロットリレー1を示し、図2は排気モードのときのパイロットリレー1を示す。
[Normal operation mode of pilot relay]
Next, a normal operation mode of the
パイロットリレー1は、上述したように、上位コントローラCTLから送られてくるバルブ開度信号(電気信号)に対応した入力空気圧Pnの値に応じて、給気モードと排気モードとを切り替えるように動作する。この切替は、第1ダイアフラム20およびこれと連動する駆動体30の上下動(図1中の矢印AおよびB方向の移動)とポペット弁40の上下動とによって実行される。
As described above, the
第1ダイアフラム20およびこれと連動する駆動体30の上下動は、図1中の矢印Aの方向に向けてこれら部位を押圧する押圧力Fn、および図1中の矢印Bの方向に向けてこれら部位を押圧する押圧力Foの大小関係によりその動作態様が決定される。ここで、押圧力Fnは、入力空気圧室11に導入される入力空気圧Pnの空気に起因した力であり、第1ダイアフラム20の受圧面積S20と入力空気圧Pnとの積、すなわち、S20×Pnとして算出される。また、押圧力Foは、出力空気圧室13内の出力空気圧Poの空気に起因した力であり、出力空気圧室13に面した駆動体30の表面積S30と出力空気圧Poとの積、すなわち、S30×Poとして算出される。
The vertical movement of the
パイロットリレー1は、押圧力Fnと押圧力Foとが等しい状態(以下、「平衡状態」という。)にあるとき、ポペット弁40の排気弁体41と排気通路36の開口部37とが当接しかつポペット弁40の給気弁体42と連通孔16の最小開口径部16aとが当接するように設定されている。すなわち、平衡状態においては、貫通孔16および排気通路36がいずれも閉塞され、供給空気圧室12、出力空気圧室13および排気室14が相互に非連通状態となり、給気も排気もされない状態が維持されることになる。
In the
これに対し、押圧力Fnが押圧力Foよりも大きいときは、給気モードとなり、押圧力Fnが押圧力Foよりも小さいときは、排気モードとなる。以下、これらもモード時の動作態様について説明する。 On the other hand, when the pressing force Fn is larger than the pressing force Fo, the air supply mode is set, and when the pressing force Fn is smaller than the pressing force Fo, the exhaust mode is set. Hereinafter, the operation mode in the mode will be described.
はじめに、図1で示される給気モードの動作態様について説明する。
押圧力Fnと押圧力Foとが拮抗している平衡状態から押圧力Fnが増加する、すなわち、入力空気圧Pnが増加すると、第1ダイアフラム20およびこれと連動する駆動体30は、図1中の矢印Aの方向へ向けて下方移動する。このとき、駆動体30の下端部を構成するバルブシート33は、その下方に位置するポペット弁40の排気弁体41と当接したまま、すなわち、排気通路36が閉塞されたまま、バネ50の付勢力に抗してポペット弁40を矢印Aの方向へと押圧する。すると、ポペット弁40の下端部を構成する給気弁体42は、下方へと移動して隔壁15に開口する連通孔16の供給空気圧室12側開口部から離間する。このとき、ポペット弁40のくびれ部43と連通孔16との間に流路が形成されて供給空気圧室12と出力空気圧室13とが連通する。これにより、供給空気圧室12内にある供給空気圧Psの空気は、排気室14へ流出することなく出力空気圧室13へと供給されたのち、出力空気孔13aを通ってパイロットリレー1の下流に設けられている装置(例えば、バルブVAL)へと供給される(図1中の矢印で示された流線を参照)。
First, the operation mode of the air supply mode shown in FIG. 1 will be described.
When the pressing force Fn increases from the equilibrium state in which the pressing force Fn and the pressing force Fo antagonize, that is, when the input air pressure Pn increases, the
給気モードにおいては、供給空気圧Psの空気が供給されることで、出力空気圧室13内の空気圧、すなわち、出力空気圧Poが次第に上昇する。出力空気圧Poが上昇することで押圧力Foが増加し、押圧力Foと押圧力Fnとが拮抗すると、再び平衡状態となる。
In the air supply mode, the air pressure in the output
次に、図2に示す排気モードの動作態様について説明する。
押圧力Fnと押圧力Foとが拮抗している平衡状態から押圧力Fnが減少する、すなわち、入力空気圧Pnが減少すると、第1ダイアフラム20およびこれと連動する駆動体30は、図1中の矢印Bの方向へ向けて上方移動する。すると、駆動体30の下端部を構成するバルブシート33は、その下方に位置するポペット弁40の排気弁体41から離間し、排気通路36が開通することで出力空気圧室13と排気室14とが連通した状態となる。このとき、ポペット弁40の下端部を構成する給気弁体42と隔壁15に開口する連通孔16の最小開口径部16aとが当接した状態、すなわち、連通孔16が閉塞された状態は維持されたままであることから、供給空気圧室12と出力空気圧室13とは、非連通状態となる。
これにより、出力空気圧室13内の出力空気圧Poの空気は、排気通路36を通って排気室14へと導かれたのち、排出通路14aを通じて外気へと排出される(図2中の矢印で示された流線を参照)。
Next, the operation mode of the exhaust mode shown in FIG. 2 will be described.
When the pressing force Fn decreases from the equilibrium state in which the pressing force Fn and the pressing force Fo antagonize, that is, when the input air pressure Pn decreases, the
As a result, the air of the output air pressure Po in the output
排気モードにおいては、出力空気圧室13内の空気圧、すなわち、出力空気圧Poが次第に減少する。出力空気圧Poの減少により押圧力Foが押圧力Fnと拮抗するところまで小さくなると、再び平衡状態となる。
In the exhaust mode, the air pressure in the output
[パイロットリレーの異常時の動作態様]
パイロットリレー1は、入力空気圧Pnが変動するたびに、上記給気モードと排気モードとを繰り返えすことになる。この結果、ポペット弁40の給気弁体42と隔壁15に開口する連通孔16の最小開口径部16aとが繰り返し衝突することとなる。ここで、ポペット弁40は、上述したように、例えばステンレス製の鍛造品から形成され、ハウジング10の一部である隔壁15は、例えばアルミニウム合金製の鋳造品から形成されている。このため、表面硬度の高い給気弁体42が、表面硬度の低い連通孔16の最小開口径部16aを攻撃し、この結果、最小開口径部16aが摩耗・変形して、最終的に給気弁体42の最大外径よりも最小開口径部の最小径が大きくなる。すると、ポペット弁40は、バネ50の付勢力によって、正常な位置からさらに図1の矢印Aの方向、すなわち駆動体30に向けて上方移動する(以下、このような動作態様を「異常モード」という。)。
[Operation mode when the pilot relay is abnormal]
The
ポペット弁40には、上述したように、所定の寸法および形状を有する張出部44が下端部(給気弁体42の下端面)に設けられている。この張出部44は、ポペット弁40が正常な位置から所定の距離だけ上方移動した位置で、隔壁15の一部に形成された壁面部15aと当接するように構成されている。ここで、上記所定の距離は、上述したように、給気弁体42閉塞時の駆動体30の移動距離よりも小さい距離、すなわち、給気弁体42が連通孔16を閉塞しかつ排気弁体41が排気通路36を閉塞した状態αから、給気弁体42が連通孔16を閉塞しかつ排気弁体41と排気通路36とが最も離間した状態βに至るまでの間に駆動体30が移動した距離よりも小さい距離である。このため、ポペット弁40は、図5に示すように、状態βに至る前に、換言すれば、駆動体30が上限位置に到達する前に、その上方移動が規制されて静止することになる(以下、この静止位置を「規制位置」という。)。
As described above, the
このように、張出部44と壁面部15aとは、互いが当接することで、ポペット弁40を規制位置に静止させる「ストッパ機構」として機能する。この結果、パイロットリレー1においては、異常モード時において、排気弁体41が排気通路36の開口部37に嵌まり込んでこれを閉塞するといった事態が回避でき、出力空気圧室13と排気室14とが連通した状態を維持することができる。また、図3に示すポペット弁40にあっては、張出部44が連通孔16を閉塞することから、供給空気圧室12内の加圧空気が出力空気圧室13へ流入することを防止することができる。
In this way, the overhanging
[本実施の形態の効果]
本実施の形態に係るパイロットリレー1によれば、上述したように、異常モード時において、排気弁体41によって排気通路36が閉塞されるといった事態を回避することができ、出力空気圧室13と排気室14との連通状態が維持される。このため、異常モードに陥っても、出力空気圧室13内の高圧空気は、直ちに排気通路36、排気室14および排出通路14aを通じて外部へと排出されるため(図5中の矢印で示された流線を参照)、供給空気圧室12内に高い圧力が残存するといった事態を回避することができる。さらに、張出部44が連通孔16を閉塞することで、供給空気圧室12内の加圧空気(出力空気圧Poの空気)が出力空気圧室13へ流入することを防止できる。この結果、異常モード時において、パイロットリレー1およびこれを含む装置、ならびに下流に配設された装置(例えば、上記バルブVAL)を直ちに安全な状態に導き、これを停止させるといった、フェイルセーフの考えに立脚した構造のパイロットリレー1を提供することができる。
[Effect of this embodiment]
According to the
また、このようなフェイルセーフの考えに立脚した構造のパイロットリレー1を、専らポペット弁の構造のみによって実現することができ、費用対効果に優れたパイロットリレー1を提供することができる。
Further, the
さらに、張出部44が設けられることで、使用時に計装空気中の粉じんがポペット弁40内に侵入することを防止できるため、パイロットリレー1内での詰まりを抑制することができる。これにより、製品寿命の長いパイロットリレー1を提供することができる。
Further, by providing the overhanging
[本実施の形態の変形例]
上記パイロットリレー1の変形例(変形例1)として、例えば、図4に示すように、ポペット弁40が備える円盤状の張出部44に替えて、その一部を削り取り、下部側壁面から外側に向かって突出する4本のアーム状部が平面視において略等間隔に配設された形状の張出部44−2としたポペット弁40−2およびこれを備えるパイロットリレー1がある。
[Modified example of this embodiment]
As a modification of the pilot relay 1 (modification example 1), for example, as shown in FIG. 4, a part thereof is scraped off instead of the disk-shaped overhanging
このポペット弁40−2を備えたパイロットリレー1によっても、異常モード時に、張出部44−2と壁面部15aとが当接することで、排気弁体41によって排気通路36が閉塞されるといった事態が回避され、出力空気圧室13と排気室14とを常に連通状態に維持することができる。したがって、異常モードに陥っても、直ちに出力空気圧室13内の空気が排気室14および排出通路14aを通じて外部へと排出され(図5中の矢印で示された流線を参照)、供給空気圧室12内に高い圧力が残存することを防止することができる。また、ポペット弁40−2の重量は、ポペット弁40に比べて小さい。このため、ポペット弁40−2を用いることで、上記効果を奏しつつ、応答性に優れたパイロットリレー1を実現することができる。
Even in the
また、上記パイロットリレー1の別の変形例(変形例2)として、例えば図、6および図7に示すように、ポペット弁40が備える円盤状の張出部44の外周縁に、円形状に配置された突起体45(特許請求の範囲に記載の「凸部」に相当)を追加的に突設した張出部44−3およびこれを備えるポペット弁40−3とし、また、壁面部15aに、突起体45と係合・篏合する溝15b(特許請求の範囲に記載の「凹部」に相当)が設けられたパイロットリレー1がある。ここで、突起体45は、1つであっても複数であってもよく、また、溝15bは、円環状に連続する1つの溝部から形成されていても複数の断片的に配設された溝部から形成されていてもよい。さらに、突起体45と溝15bとは必ずしも一対一で対応している必要はない。また、突起体45と溝15bとは、通常時の動作モードにおいて、ポペット弁40−3の給気弁体42が最小開口径部16aと当接することを妨げない範囲で半係合・半篏合状態にあってもよい。
Further, as another modification (modification example 2) of the
このようなポペット弁40−3を用いたパイロットリレー1によれば、突起体45と溝15bとが篏合しながら張出部44−3と壁面部15aとが供給空気圧Psによって圧着することで、張出部44−3による連通孔16のシール性がより高められる。また、張出部44−3側に設けられた突起体45と壁面部15a側に設けられた溝15bとが一対一で対応している仕様においては、これらが篏合することで、上記シール性がさらに高められる他、連通孔16の孔軸周りにポペット弁40−3が回動することを規制する効果も見込める。このように、ポペット弁40−3を用いたパイロットリレー1によれば、本実施の形態の効果に加え、上記効果がもたらされる。
なお、突起体45が複数突設されている場合、または通常の動作モードにおいて突起体45と溝15bとが半係合・半篏合状態にあっても、張出部44−3の上面と壁面部15aとの間に間隙が形成されている限り、通常の給気モードにおいて、突起体45によって連通孔16が閉塞されることはない。
According to the
Even if a plurality of
また、上記パイロットリレー1のさらなる変形例(変形例3)として、例えば、図8および図9に示すように、排気弁体41の頂部に駆動体30の排気通路36内を直線状に延伸する柱状部材44−4を延設したポペット弁40−4と、柱状部材44−4の先端部44−4aに配設された弾性部材46とを備えるパイロットリレー1がある。柱状部材44−4の先端部44−4aに配設された弾性部材46は、例えば面積板31に設けられた排気通路36の内壁面36aと常時または適宜当接し、バネ50の付勢方向と逆向きの弾性力がポペット弁40−4に作用するように構成されている。
Further, as a further modification (modification 3) of the
上記弾性部材46は、例えばコイルバネやエラストマー等からなり、フックや係合溝等の既存の取付・固定方法によって、柱状部材44−4と接続または結合している。また、その弾性特性は、例えば以下に示す条件のもとで決定される。
すなわち、排気モードにおいて、給気弁体42が所定の付勢力を伴って連通孔16を閉塞するためには、ポペット弁40が正常な位置にあるとき、柱状部材44−4を通じてポペット弁40−4に印加される弾性力がバネ50を通じてポペット弁40−4に印加される付勢力未満であることが必要条件となるまた、ポペット弁40−4が規制位置よりも駆動体30に接近しないようにするためには、当該規制位置にあるとき、柱状部材44−4を通じてポペット弁40−4に印加される弾性力がバネ50を通じてポペット弁40−4に印加される付勢力以上であることが必要条件となる。したがって、弾性部材46は、少なくともこれら2つの必要条件を満たすように、その弾性特性が決定される。
The
That is, in the exhaust mode, in order for the air
ポペット弁40−4と弾性部材46とを備えたパイロットリレー1によれば、柱状部材44−4の先端部44−4aに配設された弾性部材46と面積板31に設けられた排気通路36の内壁面36aとが当接することで、ポペット弁40−4が上記規制位置よりも駆動体30に近接しないように位置規制することができる。これにより、異常モード時に、排気弁体41によって排気通路36が閉塞されるといった事態が回避され、出力空気圧室13と排気室14との連通状態を維持することができる。したがって、異常モードに陥った直後から、常に出力空気圧室13内の空気は、排気室14および排出通路14aを通じて外部へと排出され(図9中の矢印で示された流線を参照)、供給空気圧室12内に高い圧力が残存することを防止することができる。
According to the
なお、上記変形例3における柱状部材44−4を、弾性部材からなる柱状部材としもよい。この場合、弾性部材46は不要となる。
The columnar member 44-4 in the above-mentioned
また、上記変形例3では、ポペット弁40−4(より具体的には、ポペット弁40−4に設けられた柱状部材44−4の先端部44−4a)に弾性部材46が接続または結合されているが、駆動体30(例えば、駆動体30を構成する面積板31に設けられた排気通路36の内壁面36a)に弾性部材46が接合等する仕様としてもよい。この場合、上記弾性特性を有する板バネ状の弾性部材が排気通路36の内壁面36aから突出するように構成してもよい。
Further, in the above-mentioned
さらに、上記変形例3では、移動要素であるポペット弁40−4(ポペット弁40−4に設けられた柱状部材44−4の先端部44−4a)と同じく移動要素である駆動体30(駆動体30を構成する面積板31に設けられた排気通路36の内壁面36a)との間に弾性部材46が配設されているが、固定要素であるハウジング10の内壁と移動要素であるポペット弁40との間に弾性部材を配設してもよい。例えば、供給空気圧室12の下面を形成するハウジング10の内壁と供給空気圧室12に面するポペット弁40の下端面との間に、バネ50の付勢方向と逆向きの弾性力を生じさせる弾性部材を介在させてもよい。この時の弾性部材の取付・固定方法は、フックや係合溝等といった既存の取付・固定方法を用いればよい。また、当該弾性部材の弾性特性は、上記2つの必要条件を少なくとも満たすようにして決定すればよい。
Further, in the third modification, the driving body 30 (driving) is the same as the moving element, the poppet valve 40-4 (the tip portion 44-4a of the columnar member 44-4 provided on the poppet valve 40-4). An
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態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の変更が可能である。また、明細書および図面に直接記載のない構成であっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。さらに、上記記載および各図で示した実施の形態は、その目的および構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることも可能である。 Although the embodiment according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Further, even if the configuration is not directly described in the specification and the drawings, it is within the scope of the technical idea of the present invention as long as the action and effect of the present invention are exhibited. Further, the above description and the embodiments shown in each figure can be combined with each other as long as there is no contradiction in the purpose and structure thereof.
例えば、ストッパ機構を構成する部位、すなわち、ポペット弁40に設けられた張出部44およびハウジング10の内壁の一部である隔壁15に形成された壁面部15aの仕様(位置およ形状等)については、上記実施の形態で示した仕様に限定されるわけではなく、適宜変更され得る。一例として、ポペット弁40に設けられた張出部44と当接する部位を、壁面部15aではなく隔壁15に開口する連通孔16の内側壁面に設けてもよい。このとき、当該当接する部位は、連通孔16の最小開口径部16よりも大きな口径を有することになる。
For example, specifications (position and shape, etc.) of a portion constituting the stopper mechanism, that is, a
1…パイロットリレー、10…ハウジング、11…入力空気圧室、11a…ノズル背圧導入管、12…供給空気圧室、12a…空気供給通路、13…出力空気圧室、13a…出力空気孔、14…排気室、14a…排出通路、15…隔壁、15a…壁面部、15b…溝、16…連通孔、11…入力空気圧室、11…入力空気圧室、20…第1ダイアフラム、21…第2ダイアフラム、22…第3ダイアフラム、30…駆動体、31…面積板、32…内部材、33…バルブシート、36…排気通路、36a…内壁面、37…出力側開口部、40…ポペット弁、41…排気弁部、42…給気弁部、43…くびれ部、44…張出部、44−4…柱状部材、45…突起体、50…バネ。
1 ... Pilot relay, 10 ... Housing, 11 ... Input air pressure chamber, 11a ... Nozzle back pressure introduction pipe, 12 ... Supply air pressure chamber, 12a ... Air supply passage, 13 ... Output air pressure chamber, 13a ... Output air hole, 14 ... Exhaust Room, 14a ... Exhaust passage, 15 ... Partition, 15a ... Wall surface, 15b ... Groove, 16 ... Communication hole, 11 ... Input air pressure chamber, 11 ... Input air pressure chamber, 20 ... First diaphragm, 21 ... Second diaphragm, 22 ... 3rd diaphragm, 30 ... Drive body, 31 ... Area plate, 32 ... Inner member, 33 ... Valve seat, 36 ... Exhaust passage, 36a ... Inner wall surface, 37 ... Output side opening, 40 ... Poppet valve, 41 ... Exhaust Valve part, 42 ... Air supply valve part, 43 ... Constriction part, 44 ... Overhang part, 44-4 ... Columnar member, 45 ... Projection, 50 ... Spring.
Claims (10)
前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジング内の内部空間を2つの空間に分離するとともに、前記2つの空間を連通する第1の連通孔を有する隔壁と、
前記ハウジングの内壁によって所定の方向へ変位可能に支持されたダイアフラムと、
前記ダイアフラムによって支持されて前記ハウジング内を前記所定の方向へ移動する、第2の連通孔を有する駆動体と、
前記第1の連通孔を開閉する第1の弁体および前記第2の連通孔を開閉する第2の弁体を有し、前記第1の連通孔に挿通されたポペット弁と、
前記第1の弁体が前記第1の連通孔を閉じる方向に前記ポペット弁を付勢する付勢部材とを備え、
前記ハウジング内には、
前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムとによって画成され、前記第1の貫通孔を通じて入力空気圧の空気が導入される入力空気圧室と、
前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁により画成され、前記第2の貫通孔を通じて供給空気圧の空気が供給される供給空気圧室と、
前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁と前記駆動体とによって画成され、前記第1の連通孔を介して前記供給空気圧室と連通し、前記第3の貫通孔を通じて出力空気圧の空気を外部へ出力する出力空気圧室と、
前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムと前記駆動体とにより画成され、前記第2の連通孔を介して前記出力空気圧室と連通し、前記第4の貫通孔を通じて内部の空気を外部へ排出する排気室とが形成されたパイロットリレーにおいて、
前記ポペット弁が所定の位置から前記付勢部材による付勢方向へ移動することを規制するストッパ機構をさらに備える
ことを特徴とするパイロットリレー。 A housing having an internal space and having a first through hole, a second through hole, a third through hole, and a fourth through hole.
A partition wall provided in the housing, which separates the internal space in the housing into two spaces and has a first communication hole for communicating the two spaces.
A diaphragm supported by the inner wall of the housing so as to be displaceable in a predetermined direction,
A drive body having a second communication hole, which is supported by the diaphragm and moves in the housing in the predetermined direction.
A poppet valve having a first valve body that opens and closes the first communication hole and a second valve body that opens and closes the second communication hole, and is inserted through the first communication hole.
The first valve body includes an urging member that urges the poppet valve in a direction in which the first communication hole is closed.
In the housing
An input pneumatic chamber defined by the inner wall of the housing and the diaphragm into which air of input pneumatic pressure is introduced through the first through hole.
A supply air pressure chamber defined by the inner wall of the housing including the partition wall and to which air of the supply air pressure is supplied through the second through hole.
It is defined by the inner wall of the housing including the partition wall and the driving body, communicates with the supply air pressure chamber through the first communication hole, and outputs air of output air pressure to the outside through the third through hole. Output air pressure chamber and
Exhaust gas defined by the inner wall of the housing, the diaphragm, and the drive body, communicates with the output pneumatic chamber through the second communication hole, and discharges the internal air to the outside through the fourth through hole. In the pilot relay where the room is formed
A pilot relay further comprising a stopper mechanism for restricting the movement of the poppet valve from a predetermined position in the urging direction by the urging member.
前記所定の位置は、前記入力空気圧室に導入される前記入力空気圧が最小のときに、前記ストッパ機構によって前記移動が規制された前記ポペット弁の前記第2の弁体が前記第2の連通孔を閉じない位置である
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 1,
At the predetermined position, when the input air pressure introduced into the input air pressure chamber is the minimum, the second valve body of the poppet valve whose movement is restricted by the stopper mechanism is the second communication hole. A pilot relay characterized by being in a position that does not close.
前記ストッパ機構は、前記ポペット弁に設けられ、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときに、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁に当接するように構成された当接部材を含む
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 2,
The stopper mechanism is provided on the poppet valve and includes a contact member configured to contact the inner wall of the housing including the partition wall when the poppet valve is in the predetermined position. Pilot relay to do.
前記当接部材は、前記ポペット弁に設けられ、前記付勢方向に直交する方向へ張り出して、前記隔壁の前記供給空気圧室側の壁面の一部である壁面部に当接するように構成された張出部材を含む
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 3,
The abutting member is provided on the poppet valve and is configured to project in a direction orthogonal to the urging direction and abut on a wall surface portion which is a part of the wall surface of the partition wall on the supply pneumatic chamber side. A pilot relay characterized by including an overhanging member.
前記張出部材は、周縁の少なくとも一部が前記第1の連通孔の開口よりも外側に位置し、かつ前記壁面部に対して前記付勢方向と逆側に位置している
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 4,
The overhanging member is characterized in that at least a part of the peripheral edge is located outside the opening of the first communication hole and is located on the side opposite to the urging direction with respect to the wall surface portion. Pilot relay to do.
前記壁面部と前記張出部材とが対向する面は、円環状を呈し、
前記張出部材の外周径は、前記壁面部の内周径よりも大きい
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 5,
The surface of the wall surface and the overhanging member facing each other has an annular shape.
A pilot relay characterized in that the outer peripheral diameter of the overhanging member is larger than the inner peripheral diameter of the wall surface portion.
前記張出部材は、前記ポペット弁の前記第1の弁体が設けられた側の一端から張り出している
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to any one of claims 4 to 6.
The overhanging member is a pilot relay characterized in that the overhanging member projects from one end of the poppet valve on the side where the first valve body is provided.
前記ストッパ機構は、前記供給空気圧室の前記壁面部に設けられた凹部を含み、
前記張出部材は、前記凹部の少なくとも一部と係合する凸部を有する
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 7.
The stopper mechanism includes a recess provided in the wall surface portion of the supply air pressure chamber.
The overhanging member is a pilot relay characterized by having a convex portion that engages with at least a part of the concave portion.
前記ストッパ機構は、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁および前記駆動体のいずれか一方と前記ポペット弁との間に配設され、かつ前記付勢部材の付勢方向と逆向きに前記ポペット弁を付勢する弾性部材を含み、
前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記弾性部材の弾性力は、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記付勢部材の付勢力よりも大きい
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 1 or 2.
The stopper mechanism is arranged between the inner wall of the housing including the partition wall and any one of the driving bodies and the poppet valve, and the poppet valve is placed in the direction opposite to the urging direction of the urging member. Including elastic members to urge
A pilot relay characterized in that the elastic force of the elastic member when the poppet valve is in the predetermined position is larger than the urging force of the urging member when the poppet valve is in the predetermined position.
前記ストッパ機構は、前記ポペット弁に設けられた、前記第2の弁体の頂部から前記駆動体の前記第2の連通孔内を直線状に延伸する柱状部材を含み、
前記柱状部材の先端部と前記駆動体の前記第2の連通孔の内壁面との間に前記弾性部材が配設される
ことを特徴とするパイロットリレー。 In the pilot relay according to claim 9.
The stopper mechanism includes a columnar member provided on the poppet valve that linearly extends from the top of the second valve body to the inside of the second communication hole of the drive body.
A pilot relay characterized in that the elastic member is disposed between the tip end portion of the columnar member and the inner wall surface of the second communication hole of the drive body.
Priority Applications (1)
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JP2019060147A JP2020159482A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Pilot relay |
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Family Applications (1)
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JP2019060147A Pending JP2020159482A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Pilot relay |
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- 2019-03-27 JP JP2019060147A patent/JP2020159482A/en active Pending
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