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

パイロツトリレー

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JPH01182602A
JPH01182602A JP719088A JP719088A JPH01182602A JP H01182602 A JPH01182602 A JP H01182602A JP 719088 A JP719088 A JP 719088A JP 719088 A JP719088 A JP 719088A JP H01182602 A JPH01182602 A JP H01182602A
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bias
chamber
back pressure
diaphragm
pressure
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Masatoshi Fujiwara
正利 藤原
Mikio Tanaka
幹夫 田中
Yoshikuni Toki
善邦 土岐
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Azbil Corp
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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。
JP719088A 1988-01-16 1988-01-16 パイロツトリレー Granted JPH01182602A (ja)

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JPH0481642B2 JPH0481642B2 (ja) 1992-12-24

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