JPH01182602A - パイロツトリレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気式計器や調節弁用ポジショナ等に使用され
るパイロットリレーに関ｆる。

〔従来の技術〕

空気圧作動の調節計器および変換器においては、第１段
増幅要素であるノズル・フラッパ［ｌＫ！つて変位が圧
力に変換・増幅されるが、この圧力をさらに大きな圧力
に増幅すべくパイロット弁が使用される。そして、この
稲のパイロット弁は作動状態においてパイロット弁内部
で空気が連続的あるいは不連続的に消費されているかに
よってブリード形とノンブリード形に大別され、ノンブ
リ−ド形の場合その比例ゲインは２枚のダイヤフラムの
有効面積の比に等しい。第６図はノンプＩＪ−ド形パイ
ロット弁の従来例を示すもので、これを同図に基づいて
説明すると、１は内部が２つのダイヤプラム２．３と隔
壁４によって４つの室５１６．７．８に仕切られたハウ
ジングで、室５が空気供給通路９を介して空気供給源（
図示せず）に接続されると共にノズル（図示せず〕に接
続されることによシ空気供給室を形成している。室６は
下部が上部より小径に形成され、この小径部内に面積板
を兼ねるピストン弁１０の下端小径部１０ＡがＯリング
１１を介して摺動自在に挿入されることによシ、２つの
室、すなわち上方の排気室６Ａと下方の出力室６Ｂとに
画成されている。前記空気供給室５と前記出力室６Ｂ　
とは前記隔壁４に設けられた連通孔１２によって連通さ
れている。

１３は前記連通孔１２を進退自在に貫通するパイロット
弁で、この弁１３はスプリング１４によって閉方向、す
なわち図中上方に付勢されるととＫよシ、下端に設けた
下側弁体１３Ａが前記隔壁４の弁座に着座して前記連通
孔１２を閉止し、上端に設けた上側弁体１３Ｂが前記ピ
ストン弁１０の下端小径部１０Ａ　内く形成された排気
通路１５の下端開口部に着座し該通路１５を閉止してい
る。

前記排気通路１５は、ピストン弁１０の下端面中央に形
成された盲孔１５Ａ　と、下端小径部１０Ａの局面に径
方向に貫通形成され前記盲孔１５Ａ　と連通する横孔１
５Ｂ　　とで形成され、これにより前記排気室６Ａと出
力室６Ｂとを連通し得るようにしている。前記排気室６
Ａはベント孔１６によってハウジング１の外部と遅通し
、出力室６Ｂは出力空気孔１７によシ例えばバルブの操
作器（図示せず）に連通されている。

前記室７はバイアス室を形成し、バイアス孔１８によシ
バイアス圧ＰＢが与えられている。前記室８はノズル背
圧ＰＭがノズル背圧孔１９を通って導かれることによシ
背圧室を形成している。前記ピストン弁１０は上端部が
前記ダイヤフラム２゜３によって共通に保持され、前記
バイアス圧ＰＢによυ上方に付勢されている。

前記ダイヤフラム２．３は、前記ハウジング１によって
支持される外径支持部２ａ、３ａの径Ｒ１＋Ｒ３と、ピ
ストン弁１０によって支持される内径支持部２ｂ、３ｂ
の径Ｒ２Ｔ　Ｒ４が双方とも異なシ、バイアス室７と背
圧室８とを仕切っている上方のダイヤフラム２の方が下
方のダイヤフラム３よシ、内、外径支持部ともに大きな
径（Ｒ１＞Ｒ３，Ｒ鵞＞Ｒ４）を有している。

このような構成からなるパイロットリレーにおいて、入
力増加に伴い出力が増加する正作動型として使用する場
合、図に示す平衡状態でノズル背圧ＰＭがダイヤフラム
２に作用する下方への力と出力圧力Ｐｏによるダイヤフ
ラム３に作用する上方への力が相等しい。この時ポペッ
ト弁１３は連通孔１２と、排気通路１５の下端開口部を
共に閉止している。この状態でノズル背圧ＰＮが増加す
ると、ダイヤフラム２，３に作用する力の平衡状態が破
れるため、ダイヤフラム２は下方に変位し、ピストン弁
１０を下方に押し下げる。このため、ボペ７）弁１３も
スプリング１４に抗して下降し連通孔１２を開かせる。

したがって、供給空気圧Ｐｓは連通孔１２を通って出力
室６Ｂに流入し、ダイヤフラム２，３に作用する上下方
向の力が相等しくなるまで前記出力室６Ｂ内の圧力を増
大させ、この圧力が出力圧Ｐｏ　　として出力空気孔１
Ｔを通り操作器へと供給される。

一方、この状態からノズル背圧ＰＮが減少すると、バイ
アス圧ＰＢによってピストン弁１０が上昇復帰し、ポペ
ット弁１３がスプリング１４０弾発力によシ上昇する。

この時、ポペット弁１３の上側弁体１３Ｂが排気通路１
５の下端開口部から離間し、該通路１５を介して排気室
６Ａと出力室６Ｂとを連通させるため、出力室６Ｂ　内
の圧力（ｐ、）　は平衡状態になるまで、排気通路１５
、排気室６Ａおよびベント孔１６を経てハウジング１の
外部に排出される。

なお、かかるパイロットリレーを入力増で出力域となる
逆作動型として便用する場合は、バイアス室７を背圧室
とし、また背圧室８をバイアス室に変更すればよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記し之ような従来のパイロット弁において
、２枚のダイヤフラム２，３の有効面積の比を大きくし
た大きなゲインのパイロットリレーを使用し、ゲインの
高い空気式計器を構成する場合、ハンチング（出力圧が
上下に絶えず変更する現象）が発生する。すなわち、ダ
イヤプラム２．３の有効面積の比が大きいと、ノズル背
圧ＰＮの増加に伴いピストン弁１０が大きく変位し、ポ
ペット弁１３を急速に開かせる。その結果、供給空気圧
Ｐｓが空気供給室５から連通孔１２を通って出力室６Ｂ
内に急激に流入するため、ピストン弁１０とポペット弁
１３の動作が不安定となシ、ハンチングを生じるもので
ある。

そこで、従来はノズル背圧孔１９の途中に固定容量を有
する室を設けてノ・ンテングの発生を防止しているが、
このような構成においては固定容量のためにハウジング
１自体が大型化し、コストが高く々るという問題点があ
った。

したがって、本発明は上述したように問題点を解決し、
ノズル背圧の増加時にバイアス室のエアダンパー効果を
高めることによシ弁の急速な開成動作を防止し、ハンチ
ングが発生しないようＫしたパイロットリレーを提供す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の第１の発明はハウジング内に内、外径支持部の双方に
差を設けた２つのダイヤフラムによって画成された背圧
室およびバイアス室を設け、ノズル背圧を入力圧として
前記背圧室に供給し、この入力圧による前記ダイヤフラ
ムの変位によって弁手段を進退させ、これにより前記入
力圧を増幅して出力するパイロン）　ＩＪシレーおいて
、前記バイアス室に連通ずるバイアス孔を背圧室とバイ
アス室とを画成しているダイヤフラムの作動に応じて開
閉制御するようにしたものである。

第２の発明はハウジング内に内、外径支持部の双方に差
を設けた２つのダイヤフラムによって画成された背圧室
およびバイアス室を設け、ノズル背圧を入力圧として前
記背圧室に供給し、この入力圧による前記ダイヤフラム
の変位によって弁手段を進退させ、これにより前記入力
圧を増幅して出力するパイロットリレーにおいて、前記
ノ１ウジングの背圧室側ダイヤフラムシール面の一部に
前記背圧室に連通する切欠き凹部を設けると共にバイア
ス孔を前記ダイヤプラムを挾んで前記切欠き凹部と対向
するよう前記ノ）ウジングのバイアス室側ダイヤフラム
シール面に開口させるようにしたものである。

〔作　用〕

第１の発明において、ノズル背圧の増加に伴いピストン
弁が作動するとダイヤフラムはバイアス孔を閉止する。

そのためバイアス室の内圧はバイアス室の体積減少に伴
い上昇するとととなる。

第２の発明において、ノ為つジングの切欠き凹部は平衡
時におけるダイヤフラムのバイアス圧による局部的な変
形を可能にし、これＫよシバイアス室とバイアス孔とが
連通されることと々る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るパイロットリレーの一実施例を示
す第３図Ａ部の平衡時における拡大図、第２図はＡ部の
ノズル背圧増加時における拡大図、第３図は同リレーの
断面図、第４図は第３図■−■線断面図である。なお、
図中第６図に示した従来構造と同一の部材１部分に対し
ては同一符号を以って示し、その説明を省略する。これ
らの図において、本実施例はダイヤフラム２の外径支持
部２ａをその両側から支持するハウジング１の２つのダ
イヤフラムシール面、すなわち背圧室側とバイアス室側
のダイヤフラムシール面２０．２１のうち、背圧室側ダ
イヤフラムシール面２０の一部に背圧室８に連通する切
欠き凹部２２を形成し、バイアス室側ダイヤフラムシー
ル面２１にバイアス孔１８の一端を前記ダイヤフラム２
を挾んで前記切欠き凹部２２と対向するよう開口させ、
この開口部１８ａ　を前記ダイヤフラム２によって開閉
制御するようにしたことを特徴とするもので、その他の
構成は第６図に示した従来構造と略同様である。

このような構成において、ノズル背圧ＰＭと供給空気圧
Ｐｇ　とがバランスし増幅作用を行わない平衡時におい
ては、バイアス圧ＰＢがノズル背圧ＰＮより高い（ＰＢ
＞ＰＮ）ので、爾１図に示すようにダイヤフラム２のバ
イアス孔１８に対応する部分がバイアス圧ＰＢによって
局部的に上方に変形され、これによってバイアス室Ｔと
バイアス孔１８とが連通し、バイアス圧ＰＢをバイアス
室Ｔ内に流入させている。

次に、ノズル背圧ＰＮがバイアス圧ＰＢよシ高くなると
、ダイヤ２ラム２は下方に変位してピストン１０および
ポペット弁１３をスプリング１４に抗して押し下げると
共に第２図に示すようにバイアス孔１８の開口部１８ａ
　を閉止する。するとバイアス室Ｔの体積はピスト／弁
１０の下降に伴って減少していくので、該バイアス室Ｔ
の内圧は徐々に上昇し、ピストン１０を制動する。すな
わちピストン弁１０が下がれば下がるほどバイアス室７
内に閉じ込められたバイアス圧力は体積の減少によシ上
昇し、ピストン弁１０に対してダンピング効果を高める
こととなり、その結果ピスト／弁１０は急激に下降せず
、ポペット弁１３をゆっくり動作させるので、安定性が
良好でハンチングの発生を防止する仁とができる。

一方、この状態からノズル背圧ＰＮ　が減少しピストン
弁１０が上昇すると、バイアス室Ｉの内圧が減少するだ
けで増加がないので、オーバーシュートは発生するが、
フィードバックによりピストンｆｆ１０が下降する時の
ノズル背圧ＰＮの増加と同一作用をバイアス室７が果し
、したがってこの時もポペット弁１３が急激に作動せず
、ハンチングの発生を防止することができる。

第５図はノズル背圧ＰＮの増加に伴うバイアス室７の体
積の減少を説明するための図で、ピストン弁１０が変位
すると一断面でダイヤフラム２゜３が実線の位置から破
線の位置に移動する（Ｐｔ→ＰＩＩ　、Ｐａ→Ｐｓ）。

変位前と変位後の断面積ＰＩ　Ｐ２　Ｐ３　Ｐ４　ＩＰ
ＩＰｓ　ＰＢ　Ｐｇとを比散すると、変位前後で四辺形
ＰＩ　Ｐｓ　ＰＢ　Ｐｙは共通で、面積Ｐ。

Ｐｚ　Ｐ４　Ｐｓ　ＰｔとＰ３Ｐ４ｐＨとでは前者が大
きく、後者が小さい。したがって、バイアス室１の体積
（断面積×有効径）は変位径減少する。ダイヤフラム２
，３は軟弾性材料で製作され、くびれを設けておくこと
により有効径は一定で変化しないと考えてよい。

なお、上記実施例はハウジング１の背圧室側ダイヤフラ
ムシール面２０の一部に切欠き凹部２２を設け、平衡時
におけるダイヤフラム２のバイアス圧ＰＨ１による上方
への変位を円滑かつ確実なものとしたが、これに限らず
切欠き凹部２２を連続した環状凹部と背圧室側ダイヤフ
ラムシール面２０の内径をバイアス室側ダイヤフラムシ
ール面２１の内径より大きくしたものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るパイロットリレーは、
ダイヤフラムによってバイアス孔を開閉制御するように
構成したので、ノズル背圧の増加に伴ってダイヤフラム
が変位し前記バイアス孔を閉止すると共にピストン弁を
動作させると、バイアス室の内圧が増加してエアダンピ
ング効果を高め、ピストン弁の急激な作動を制動する。

したがって、ポペット弁が急激に開かず、ハンチングの
発生を防止でき、固定容量を必要とせず、小型で安定し
た高ゲインのパイロットリレーを提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパイロットリレーの一実施例を示
す第３図Ａ部の平衡時における拡大図、第２図は同人部
のノズル背圧増加時における拡大図、第３図は同リレー
の断面図、第４図は第３図ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図
はバイアス室の体積の減少を説明するための図、第６図
は従来のパイロットリレーの断面図である。 １・・・−ハウジング、２．３・・・・ダイヤフラム、
４・・・・隔壁、５・−・・空気供給室、６・・・・出
力案、７・・・・バイアス室、８・・・−背圧室、１０
・０畳・ピスト／弁、１３・・・鳴ポペット−７，１Ｂ
−・・慟バイーアス孔、２０・・・・背圧室側ダイヤフ
ラムシール面、２１・・昏・バイアス室側ダイヤフラム
シール面、２２・争Φ・切欠き凹部、ＰＮ・・・・ノズ
ル背圧、ＰＢ・・・・バイアス圧。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジング内に内、外径支持部の双方に差を設け
   た２つのダイヤフラムによつて画成された背圧室および
   バイアス室を設け、ノズル背圧を入力圧として前記背圧
   室に供給し、この入力圧による前記ダイヤフラムの変位
   によつて弁手段を進退させ、これにより前記入力圧を増
   幅して出力するパイロットリレーにおいて、前記バイア
   ス室に連通するバイアス孔を前記背圧室とバイアス室と
   を画成するダイヤフラムの作動に応じて開閉制御するよ
   うにしたことを特徴とするパイロットリレー。
2. （２）ハウジング内に内、外径支持部の双方に差を設け
   た２つのダイヤフラムによつて画成された背圧室および
   バイアス室を設け、ノズル背圧を入力圧として前記背圧
   室に供給し、この入力圧による前記ダイヤフラムの変位
   によつて弁手段を進退させ、これにより前記入力圧を増
   幅して出力するパイロットリレーにおいて、前記ハウジ
   ングの背圧室側ダイヤフラムシール面の一部に前記背圧
   室に連通する切欠き凹部を設けると共にバイアス孔を前
   記ダイヤフラムを挾んで前記切欠き凹部と対向するよう
   前記ハウジングのバイアス室側ダイヤフラムシール面に
   開口させたことを特徴とするパイロットリレー。