JP4940879B2

JP4940879B2 - 圧力増幅装置

Info

Publication number: JP4940879B2
Application number: JP2006278903A
Authority: JP
Inventors: 龍大村上
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: JP2008095847A

Description

本発明は、圧力増幅装置に関し、詳しくは、複動型バルブポジショナ・電空変換器の構成要素である流量増幅回路（コントロールリレー）に関するものである。
ここで、コントロールリレーとは、入力圧力変化量に対し、出力変化量を一定比率に制御する機器である。ポジショナとは、バルブの駆動を外乱に抗して正確に保つために、空気圧力を加減する機器のことである。電空変換器とは、入力電流に対し、一定の圧力を発生させる機器のことである。

従来技術における複動型ポジショナは、一種類の入力流体圧（入力１）に対して、二種類の出力流体圧（出力１、出力２）を発生させるように二つの圧力増幅装置を一体化して、出力流体圧（出力１、出力２）の差圧によってバルブを駆動制御するというものである。

この複動型ポジショナは、図８に示すように、内部を空洞に形成した弁本体１１１と、弁本体１１１内の空洞を移動する移動体１１２と、弁本体１１の一方側に設けた供給流体圧Ｐｓを受ける第１供給圧室１１３及びバイアス室１１４と、入力流体圧Ｐｓが増加すると一定倍率で第１出力流体圧Ｐｏ１を増加させる第１出力圧室１１５及びフィードバック室１１６と、第１供給圧室１１３と第１出力圧室１１５とを接続する所定径からなる第１流入孔１１７と、第１供給圧室１１３と第１出力圧室１１５との間を第１弁プラグ１１９の開閉によって流路を形成する第１供給流路１１８と、この第１供給流路１１８を開閉する第１弁プラグ１１９と、この第１弁プラグ１１９を付勢するばね１２１と、移動体１１２の端部と第１弁プラグ１１９の先端部で開閉する第１出力流路１２２と、第１出力圧室１１５及び第２出力圧室１２７から空気が排出される排気圧室１２３と、入力流体圧Ｐｉを入力する入力圧室１２４と、入力流体圧Ｐｓが増加すると一定倍率で第２出力流体圧Ｐｏ２を減少させる第２出力圧室１２７と、弁本体１１１の他方側に設けた供給流体圧Ｐｓを受ける第２供給圧室１２６と、第２供給圧室１２６と第２出力圧室１２７とを接続する所定径からなる第２流入孔１３１と、第２供給圧室１２６と第２出力圧室１２７との間を第２弁プラグ１３３の開閉によって流路を形成する第２供給流路１３２と、この第２供給流路１３２を開閉する第２弁プラグ１３３と、この第２弁プラグ１３３を付勢するばね１３４と、移動体１１２の端部と第２弁プラグ１３３の先端部で開閉する第２出力流路１３０と、弁本体１１１と移動体１１２とを連結する第１〜第４ダイアフラム１３５〜１３８と、弁本体１１１と移動体１１２との間に挟み込まれるＯリング１５７とを備えている。

弁本体１１１は、第１供給圧室１１３に空気を供給する第１供給口１４３と、第１供給圧室１１３からバイアス室１１４に空気を供給する供給路１４４と、図示しないアクチュエータに空気が流出する第１出力口１４５と、第１出力圧室１１５から第１フィードバック室１１６に空気を流出する出力路１４７と、大気中に空気が排出する排気口１４８と、入力圧室１２４に空気が流入する入力口１４９と、図示しないアクチュエータに空気が流出する第２出力口１５２と、第２供給圧室１２６に空気を供給する第２供給口１５４とを有する。

移動体１１２は、空気を排出する流路を有する。

排気圧室１２３は、第１ダイアフラム１３５と入力ダイアフラムである第２ダイアフラム１３６とによって区画され、入力圧室１２４は、入力ダイアフラムである第２ダイアフラム１３６と第３ダイアフラム１３７によって区画されており、バイアス室１１４は、第３ダイアフラム１３７と第４ダイアフラム１３８によって区画されており、フィードバック室１１６は、第４ダイアフラム１３８とＯリング１５７によって区画されている。

第１弁プラグ１１９は、第１供給流路１１８を開閉し、ばね１２１は第１供給流路１１８を閉じるように第１弁プラグ１１９を付勢する。

第２弁プラグ１３３は、第１弁プラグ１１９に対向する位置関係を持って配置され、第２供給流路１３２を開閉し、ばね１３４は第２供給流路１３２を閉じるように第２弁プラグ１３３を付勢する。

このような構成からなる複動型ポジショナの動作を説明する。

先ず、平衡状態においては、第１供給口１４３及び第２供給口１５４から第１供給圧室１１３及びバイアス室１１４、第２供給圧室１２６に空気が流入して供給流体圧Ｐｓが加わると、第１及び第２流入孔１１７、１３１を通過した空気が第１及び第２出力圧室１１５、１２７に流入する。

そして、第１及び第２弁プラグ１１９、１３３と移動体１１２との間の隙間を通過して第１及び第２出力流路１２２、１３０から排気圧室１２３に流入し、排気口１４８から排出される。又、第１及び第２出力圧室１１５、１２７が出力流体圧Ｐｏ１、Ｐｏ２を受けて第１及び第２出力口１４５、１５２を通じて図示しないアクチュエータに空気圧が加わる。

次に、上記平衡状態から入力流体圧Ｐｎが増加した場合には、先ず、入力口１４９から入力圧室１２４に空気が流入して入力流体圧Ｐｎが増加すると、入力ダイアフラムである第２ダイアフラム１３６の受圧面積に相当する加圧力が入力圧室１２４側から第２ダイアフラム１３６側に作用する。

その結果、入力圧室１２４の入力流体圧Ｐｎが増加すると、移動体１１２が矢印Ａ方向に移動して、第１弁プラグ１１９が押され、第１出力流路１２２が閉ざされ、第１供給流路１１８の間隔が大きくなる。その結果、第１供給圧室１１３からの空気が第１供給流路１１８を介して第１出力圧室１１５に流れ込み第１出力圧室１１５内の出力流体圧Ｐｏ１が増加する。

同時に、移動体１１２が矢印Ａ方向に移動すると、第２弁プラグ１３３から移動体１１２が遠ざかることにより第２出力流路１３０の間隔が大きくなる。その結果、排気圧室１２３の空気が第２出力圧室１２７の圧力と同じになり第２出力圧室１２７内の出力流体Ｐｏ２が低下する。

次に、上記平衡状態から入力流体圧Ｐｎが低下した場合には、先ず、入力口１４９から入力圧室１２４に空気が流出して入力流体圧Ｐｎが低下すると、入力ダイアフラムである第２ダイアフラム１３６の受圧面積に相当する加圧力が低下して、移動体１１２が矢印Ｂ方向に移動して、第２弁プラグ１３３が押され、第２出力流路１３０が閉ざされ、第２供給流路１３２の間隔が大きくなる。その結果、第２供給圧室１２６からの空気が第２供給流路１３２を介して第２出力圧室１２７に流れ込み第２出力圧室１２７内の出力流体圧Ｐｏ２が増加する。

同時に、移動体１１２が矢印Ｂ方向に移動すると、第１弁プラグ１１９から移動体１１２が遠ざかることにより第１出力流路１２２の間隔が大きくなる。その結果、第１出力圧室１１５の空気が排気圧室１２３に流れ込み、第１出力圧室１１５内の出力流体Ｐｏ１が低下する。

このように、従来の複動型ポジショナでは、入力圧室１２４の入力流体圧Ｐｎを増加させることによって第１出力圧室１１５の出力流体圧Ｐｏ１を一定倍率で増加させ、且つ第２出力圧室１２７の出力流体圧Ｐｏ２を一定倍率で低下させる。逆に、入力圧室１２４の入力流体圧Ｐｎを低下させることによって第１出力圧室１１５の出力流体圧Ｐｏ１を一定倍率で低下させ、且つ第２出力圧室１２７の出力流体圧Ｐｏ２を一定倍率で増加させ、図示しないアクチュエータに加わる空気圧力を増幅させている。

特開２００３−２０６９０１号公報（第３頁乃至第４頁第１図）

しかし、従来技術で説明した複動型ポジショナにおいては、第１出力圧室に連通したフィードバック室を設け、第１出力圧室・第２出力圧室・入力圧室・第１及び第２供給圧室・バイアス室・フィードバック室の７つの部屋によって構成されることにより高ゲインを得ることができるが、フィードバック室と第２出力圧室はＯリングによりシールしてあるために入出力特性のヒステリシスが大きくなるという問題がある。

又、従来の部屋の構造として、圧力が変化する部屋を問題視することなく配置した構造、例えば、供給圧室に連通しているバイアス室を出力圧室に連通しているフィードバック室を隣接することで圧力の変化が互いに干渉してダイアフラムにかかる圧力の正負の変化が激しいという問題があった。

従って、フィードバック室の隣に大気圧の部屋を設け、また、第１出力圧室と第２出力圧室の間に、隣り合った、大気圧の部屋と第２出力圧室の第２フィードバック室を設けることにより、圧力が変化する部屋（出力・入力圧室）が隣接しなく、高低圧側が常に一定であるため、ダイアフラムを長期間に亘り、メンテナンスなしに使用することができ、なおかつ、Ｏリングを用いずに全てダイアフラムを用いることにより入出力特性のヒステリシスを小さい複動対応型コントロールリレーを実現することに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の圧力増幅装置は、次に示す構成にしたことである。

（１）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、大気圧が維持されている排気圧室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、前記供給流体を受ける第２供給圧室と、前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、大気圧が維持されている第１大気圧室と、大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第２フィードバック室、及び隣り合った前記第１大気圧室と前記第１フィードバック室を配置したことである。
（２）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、大気圧が維持されている排気圧室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、前記供給流体を受ける第２供給圧室と、前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、大気圧が維持されている第１大気圧室と、大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室、及び隣り合った前記第１大気圧室と前記第２フィードバック室を配置したことである。
（３）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、大気圧が維持されている排気圧室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、前記供給流体を受ける第２供給圧室と、前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、大気圧が維持されている第１大気圧室と、大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第1及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第２フィードバック室と第１大気圧室を配置したことである。
（４）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、大気圧が維持されている排気圧室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、前記供給流体を受ける第２供給圧室と、前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、大気圧が維持されている第１大気圧室と、大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室及び前記入力圧室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第１大気圧室と前記第２フィードバック室を配置したことである。
（５）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、大気圧が維持されている排気圧室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、前記供給流体を受ける第２供給圧室と、前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、大気圧が維持されている第１大気圧室と、大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室、前記入力圧室及び前記排気圧室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第２フィードバック室と前記第１大気圧室を配置したことである。

本提案の圧力増幅装置は、１つの入力信号に対して２つの信号（圧力）を出力し、差圧によってバルブを制御する複動型ポジショナであって、圧力が変化する部屋（出力・入力圧室）が隣接しておらず、高低圧側が常に一定であるため、ダイアフラムを長期間にわたり、メンテナンスなしに使用することができる。

次に、本願発明に係る圧力増幅装置の実施例について図面を参照して説明する。

本願発明の圧力増幅装置は、所謂、複動型ポジショナであり、従来技術で説明したものと同じく、一種類の入力流体圧（入力１）に対して、二種類の出力流体圧（出力１、出力２）を発生させるように二つの圧力増幅装置を一体化して、出力流体圧（出力１、出力２）の差圧によってバルブを駆動制御するというものである。

この圧力増幅装置は、図１に示すように、内部を空洞に形成した弁本体１１と、弁本体１１内空洞を移動する移動体１２と、弁本体１１の一方側に設けた供給流体圧Ｐｓを受ける第１供給圧室１３と、この第１供給圧室１３に連通し供給流体圧Ｐｓを受けるバイアス室１４と、入力流体圧Ｐｎが増加すると一定倍率で第１出力流体圧Ｐｏ１を増加させる第１出力圧室１５と、この第１出力圧室１５に連通し、第１出力流体圧Ｐｏ１を受ける第１フィードバック室１６と、第１供給圧室１３と第１出力圧室１５とを接続する所定径からなる第１流入孔１７と、第１供給圧室１３と第１出力圧室１５との間を第１弁プラグ１９の開閉によって流路を形成する第１供給流路１８と、この第１供給流路１８を開閉する第１弁プラグ１９と、この第１弁プラグ１９を付勢するばね２１と、移動体１２の端部と第１弁プラグ１９の先端部とで開閉して流路を形成する第１出力流路２２と、第１出力圧室１５及び第２出力圧室２７から空気が排出される排気圧室２３と、入力流体圧Ｐｉを入力する入力圧室２４と、大気圧が維持されている第１大気圧室２５と、弁本体１１の他方側に設けた供給流体圧Ｐｓを受ける第２供給圧室２６と、入力流体圧Ｐｎが増加すると一定倍率で第２出力流体圧Ｐｏ２を減少させる第２出力圧室２７と、大気圧を維持する第２大気圧室２８と、第２出力圧室２７に連通され出力圧を受ける第２フィードバック室２９と、第２供給圧室２６と第２出力圧室２７とを接続する所定径からなる第２流入孔３１と、第２供給圧室２６と第２出力圧室２７との間を第２弁プラグ３３の開閉によって流路を形成する第２供給流路３２と、この第２供給流路３２を開閉する第２弁プラグ３３と、この第２弁プラグ３３を付勢するばね３４と、移動体１２の端部と第２弁プラグ３３の先端部とで開閉して流路を形成する第２出力流路３０と、弁本体１１と移動体１２とを連結し、上記説明した第１及び第２供給圧室１３、２６以外の室を形成する８個の第１〜第８ダイアフラム３５〜４２と、を備えている。

弁本体１１は、第１供給圧室１３に空気を供給する第１供給口４３と、第１供給圧室１３からバイアス室１４に空気を供給する供給路４４と、図示しないアクチュエータに空気が流出する第１出力口４５と、第１出力圧室１５から第１フィードバック室１６に空気を流出する出力路４７と、大気中に空気が排出する排気口４８と、入力圧室２４に空気が流入する入力口４９と、大気圧を維持する第１大気圧口５１と、第２フィードバック室に第２出力圧室からの空気を流入させるための第２フィードバック口５５と、図示しないアクチュエータに空気が流出する第２出力口５２と、大気圧を維持する第２大気圧口５３と、第２供給圧室２６に空気を供給する第２供給口５４と、第２出力圧室２７からの空気を流入する第２フィードバック口５５とを有する。

移動体１２は、空気を排出する流路を有する。

排気圧室２３は、第１ダイアフラム３５と入力ダイアフラムである第２ダイアフラム３６とによって区画され、入力圧室２４は、入力ダイアフラムである第２ダイアフラム３６と第３ダイアフラム３７によって区画され、バイアス室１４は、第３ダイアフラム３７と第４ダイアフラム３８によって区画され、第１フィードバック室１６は、第４ダイアフラム３８と第５ダイアフラム３９によって区画され、第１大気圧室２５は、第５ダイアフラム３９と第６ダイアフラム４０によって区画され、第２フィードバック室２９は、第６ダイアフラム４０と第７ダイアフラム４１によって区画され、第２大気圧室２８は、第７ダイアフラム４１と第８ダイアフラム４２によって区画されている。

このように、各室の配置状態は隣り合った大気圧室（第１及び第２大気圧室２５、２８）と第２出力圧室２７に連通している第２フィードバック室２９の配置関係は第１出力圧室１５と第２出力圧室２７のそれぞれの間であればいずれの位置でもよい。

実施例においては、第１供給圧室１３に連通しているバイアス室１４を第１出力圧室１５よりも離れた位置に配置すると共に、第１及び第２フィードバック室１６、２０の隣に第１及び第２大気圧室２５、２８を配置し、第１出力圧室１５と第２出力圧室２７との間に、隣り合った第２大気圧室２８と第２フィードバック室２９、及び隣り合った第１大気圧室２５と第１フィードバック室１６を配置した構成になっている。

実施例２として、図４に示すように、第１供給圧室１３に連通しているバイアス室１４を第１出力圧室１５よりも離れた位置に配置すると共に、第１及び第２フィードバック室１６、２９の隣に第１及び第２大気圧室２５、２８を配置し、第１出力圧室１５と第２出力圧室２７との間に、隣り合った第２大気圧室２８と第１フィードバック室１６、及び隣り合った第１大気圧室２５と第２フィードバック室２９を配置した構成でもよい。

実施例３として、図５に示すように、第１供給圧室１３に連通しているバイアス室１４を第１出力圧室１５よりも離れた位置に配置すると共に、第１及び第２フィードバック室１６、２９の隣に第1及び第２大気圧室２５、２８を配置し、第１出力圧室１５と第２出力圧室２７との間に、バイアス室１４を挟んだ一方向側に、隣り合った第２大気圧室２８と第１フィードバック室１６を配置し、他方向側に隣り合った第２フィードバック室２９と第１大気圧室２５を配置した構成でもよい。

実施例４として、図６に示すように、第１供給圧室１３に連通しているバイアス室１４を第１出力圧室１５よりも離れた位置に配置すると共に、第１及び第２フィードバック室１６、２９の隣に第１及び第２大気圧室２５、２８を配置し、第１出力圧室１５と第２出力圧室２７との間に、バイアス室１４及び入力圧室２４を挟んだ一方向側に、隣り合った第２大気圧室２８と第１フィードバック室１６を配置し、他方向側に隣り合った第１大気圧室２５と第２フィードバック室２９を配置した構成でもよい。

実施例５として、図７に示すように、第１供給圧室１３に連通しているバイアス室１４を第１出力圧室１５よりも離れた位置に配置すると共に、第１及び第２フィードバック室１６、２９の隣に第１及び第２大気圧室２５、２８を配置し、第１出力圧室１５と第２出力圧室２７との間に、バイアス室１４、入力圧室２４及び排気圧室２３を挟んだ一方向側に、隣り合った第２大気圧室２８と第１フィードバック室１６を配置し、他方向側に隣り合った第２フィードバック室２９と第１大気圧室２５を配置した構成でもよい。

図１に戻り、第１弁プラグ１９は、第１供給流路１８を開閉し、ばね２１は第１供給流路１８を閉じるように第１弁プラグ１９を付勢する。

第２弁プラグ３３は、第１弁プラグ１９に対向する位置関係を持って配置され、第２供給流路３２を開閉し、ばね３４は第２供給流路３２を閉じるように第２弁プラグ３３を付勢する。

このような構成からなる圧力増幅装置の動作を説明する。

（平行状態）
図１に示すように、先ず、平衡状態においては、第１供給口４３及び第２供給口５４から第１供給圧室１３及びバイアス室１４、第２供給圧室２６に空気が流入して供給流体圧Ｐｓが加わると、第１及び第２流入孔１７、３１を通過した空気が第１及び第２出力圧室１５、２７に流入する。

そして、第１及び第２弁プラグ１９、３３と移動体１２との間の隙間を通過して第１及び第２出力流路２２、３０から排気圧室２３に流入し、排気口４８から排出される。又、第１及び第２出力圧室１５、２７が出力流体圧Ｐｏ１、Ｐｏ２を受けて第１及び第２出力口４５、５２を通じて図示しないアクチュエータに空気圧が加わる。

（出力増加）
図２は、出力流体圧が増加したときの状態を示す断面図である。
上記平衡状態から入力流体圧Ｐｎが増加した場合には、先ず、入力口４９から入力圧室２４に空気が流入して入力流体圧Ｐｎが増加すると、その入力流体圧Ｐｎの圧力が入力ダイアフラムである第２ダイアフラム３６に作用する。このとき、入力圧室２４の両隣はバイアス室１４及び排気圧室２３であるため、排気圧室２３側に作用し、移動体１２は図において矢印Ａ方向に移動して、第１弁プラグ１９が移動体１２によって押され、第１出力流路２２が閉ざされ、第１供給流路１８の間隔が大きくなる。

その結果、第１供給圧室１３からの空気が第１供給流路１８を介して第１出力圧室１５に流れ込み第１出力圧室１５内の出力流体圧Ｐｏ１が増加する。このとき、第１出力圧室１５の隣は排気圧室２３であるため区画する第２ダイアフラム３６の作用に抗することなく、又、第１出力圧室１５に連通している第１フィードバック室１６の両隣は第１大気圧室２５及びバイアス室１４であるため、区画する第４ダイアフラム３８及び第５ダイアフラム３９が作用する方向に抗しない。

同時に、移動体１２が矢印Ａ方向に移動すると、第２弁プラグ３３から移動体１２が遠ざかることにより第２出力流路３０の間隔が大きくなる。その結果、排気圧室２３の空気が第２出力圧室２７の圧力と同じになる方向に第２出力圧室２７内の出力流体Ｐｏ２が低下する。

このとき、第２出力圧室２７の隣は第２大気圧室２８であり、その区画する第８ダイアフラム４２は、第２出力圧室２７の圧力が減少しても、そのダイアフラムが作用する方向は変わらない。又、第２フィードバック室２９の両隣は第２大気圧室２８及び第１大気圧室２５であるため、その区画する第７ダイアフラム３９及び第６ダイアフラム４０もその作用する方向は変わることがない。

（出力減少）
図３は、出力流体圧が減少したときの状態を示す断面図である。
上記平衡状態から入力流体圧Ｐｎが低下した場合には、先ず、入力口４９から入力圧室２４に空気が流出して入力流体圧Ｐｎが低下すると、入力ダイアフラムである第２ダイアフラム３６への加圧力が低下して、移動体１２が矢印Ｂ方向に移動して、第２弁プラグ３３が押され、第２出力流路３０が閉ざされ、第２供給流路３２の間隔が大きくなる。その結果、第２供給圧室２６からの空気が第２供給流路３２を介して第２出力圧室２７に流れ込み第２出力圧室２７内の出力流体圧Ｐｏ２が増加する。このとき、第２出力圧室２７の隣は第２大気圧室２８であるため区画する第８ダイアフラム４２の作用に抗することなく、又、第２出力圧室２７からの出力圧を供給する第２フィードバック室２９の両隣は第２大気圧室２８及び第１大気圧室２５であるため、区画する第７ダイアフラム４１及び第６ダイアフラム４０が作用する方向に抗することはない。

同時に、移動体１２がＢ方向に移動すると、第１弁プラグ１９から移動体１２が遠ざかることにより第１出力流路２２の間隔が大きくなる。その結果、排気圧室２３の空気が第１出力圧室１５の圧力と同じになり第１出力圧室１５内の出力流体Ｐｏ１が低下する。

このとき、第１出力圧室１５の隣は排気圧室２３であり、その区画する第１ダイアフラム３５は、第１出力圧室１５の圧力が減少しても、そのダイアフラムが作用する方向は変わらない。又、第１出力圧室１５に連通している第１フィードバック室１６の両隣は第１大気圧室２５及びバイアス室１４であるため、その区画する第５ダイアフラム３９及び第４ダイアフラム３８もその作用する方向は変わることがない。

このように、本願発明の圧力増幅装置においては、入力圧室２４の入力流体圧Ｐｎを増加させることによって第１出力圧室１５の出力流体圧Ｐｏ１を一定倍率で増加させ、且つ第２出力圧室２７の出力流体圧Ｐｏ２を一定倍率で低下させる。

逆に、入力圧室２４の入力流体圧Ｐｎを低下させることによって第１出力圧室１５の出力流体圧Ｐｏ１を一定倍率で低下させ、且つ第２出力圧室２７の出力流体圧Ｐｏ２を一定倍率で増加させ、図示しないアクチュエータに加わる空気圧力を増幅させている。

そのときに、圧力が変化する室である入力圧室２４と第１及び第２出力圧室１５、２７が隣接しなく、高低圧側が常に一定であるため、ダイアフラムを長期間にわたり、メンテナンスなしに使用することができる。尚且つ、Ｏリングを用いずに全てダイアフラムを用いることにより入出力特性のヒステリシスを小さくできるのである。

１つの入力信号に対して２つの信号（圧力）を出力し、差圧によってバルブを制御する複動型ポジショナであって、圧力が変化する部屋（出力・入力圧室）が隣接しておらず、高低圧側が常に一定であるため、ダイアフラムを長期間にわたり、メンテナンスなしに使用することができる圧力増幅装置を提供する。

本願発明の圧力増幅装置の断面図である。同、入力流体圧が増加したときの状態を示す断面図である。同、入力流体圧が減少したときの状態を示す断面図である。同、室の配置を変形した圧力増幅装置の断面図である。同、室の配置を変形した圧力増幅装置の断面図である。同、室の配置を変形した圧力増幅装置の断面図である。同、室の配置を変形した圧力増幅装置の断面図である。従来技術における圧力増幅装置の断面図である。

符号の説明

１１弁本体
１２移動体
１３第１供給圧室
１４バイアス室
１５第１出力圧室
１６第１フィードバック室
１７第１流入孔
１８第１供給流路
１９第１弁プラグ
２１ばね
２２第１出力流路
２３排気圧室
２４入力圧室
２５第１大気圧室
２６第２供給圧室
２７第２出力圧室
２８第２大気圧室
２９第２フィードバック室
３０第２出力流路
３１第２流入孔
３２第２供給流路
３３第２弁プラグ
３４ばね
３５第１ダイアフラム
３６第２ダイアフラム
３７第３ダイアフラム
３８第４ダイアフラム
３９第５ダイアフラム
４０第６ダイアフラム
４１第７ダイアフラム
４２第８ダイアフラム
４３第１供給口
４４供給路
４５第１出力口
４７出力路
４８排気口
４９入力口
５１第１大気圧口
５２第２出力口
５３第２大気圧口
５４第２供給口
５５第２フィードバック口

Claims

供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、
前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
大気圧が維持されている排気圧室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、
前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、
前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、
前記供給流体を受ける第２供給圧室と、
前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、
前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、
前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、
大気圧が維持されている第１大気圧室と、
大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、
前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第２フィードバック室、及び隣り合った前記第１大気圧室と前記第１フィードバック室を配置した
ことを特徴とする圧力増幅装置。
供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、
前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
大気圧が維持されている排気圧室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、
前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、
前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、
前記供給流体を受ける第２供給圧室と、
前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、
前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、
前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、
大気圧が維持されている第１大気圧室と、
大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、
前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室、及び隣り合った前記第１大気圧室と前記第２フィードバック室を配置した
ことを特徴とする圧力増幅装置。
供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、
前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
大気圧が維持されている排気圧室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、
前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、
前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、
前記供給流体を受ける第２供給圧室と、
前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、
前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、
前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、
大気圧が維持されている第１大気圧室と、
大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、
前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第1及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第２フィードバック室と第１大気圧室を配置した
ことを特徴とする圧力増幅装置。
供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、
前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
大気圧が維持されている排気圧室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、
前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、
前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、
前記供給流体を受ける第２供給圧室と、
前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、
前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、
前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、
大気圧が維持されている第１大気圧室と、
大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、
前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室及び前記入力圧室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第１大気圧室と前記第２フィードバック室を配置した
ことを特徴とする圧力増幅装置。
供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて第１及び第２出力流体圧を変化させて、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける第１供給圧室と、
前記第１供給圧室に連通して前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
大気圧が維持されている排気圧室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記第１出力流体圧が変化する第１出力圧室と、
前記第１出力圧室に連通して前記第１出力流体圧を受ける第１フィードバック室と、
前記第１供給圧室と前記第１出力圧室とを接続する通路を開閉する第１弁プラグと、
前記供給流体を受ける第２供給圧室と、
前記入力流体圧が変化すると前記第２出力流体圧が変化する第２出力圧室と、
前記第２出力圧室に連通して前記第２出力流体圧を受ける第２フィードバック室と、
前記第２供給圧室と前記第２出力圧室とを接続する通路を開閉する第２弁プラグと、
大気圧が維持されている第１大気圧室と、
大気圧が維持されている第２大気圧室と、を備え、
前記第１供給圧室に連通している前記バイアス室を前記第１出力圧室よりも離れた位置に配置すると共に、前記第１及び第２フィードバック室の隣に第１及び第２大気圧室を配置し、前記第１出力圧室と前記第２出力圧室との間に、前記バイアス室、前記入力圧室及び前記排気圧室を挟んだ一方向側に、隣り合った前記第２大気圧室と前記第１フィードバック室を配置し、他方向側に隣り合った前記第２フィードバック室と前記第１大気圧室を配置した
ことを特徴とする圧力増幅装置。