JPH01182603A - 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スル。

〔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・フラッパ機構によって変位が圧
力に変換・増幅されるが、この圧力をさらに大きな圧力
に増幅すぺ〈パイロット弁が使用される。そして、この
種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
よってプリード形とノンブリード形に大別され、ノンブ
リード形の場合、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図はノンブリード形パイ
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つのダイヤフラム２，３と＠
Ｍ４によって４つの室５．６，７．８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り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ノくイロッ
ト弁で、との弁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ことによシ、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、上端に設は念上側弁体１３Ｂが前記
ピストン弁１０の下端小径部１０Ａ内に形成された排気
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の周面に径方
向に貫通形成され前記盲孔１５Ａと連通する横孔１５Ｂ
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Ｋしている。前記排気室６Ａはベン
ト孔１６によってハウジング１の外部と連通し、出力室
６Ｂは出力空気孔１７により例えばパルプの操作器（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により
バイアス圧ＰＢが与えられている。前記室８はノズル背
圧ＰＮがノズル背圧孔１９を通って導かれることにより
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ＰＲによシ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Ｒ２、Ｒａが双方とも異なり、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（ＲＩ＞Ｒ３、Ｉｈ〉Ｒ４）を宥している。

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ＰＮ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、ポペット弁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１Ｔ
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９Ｐ１０が上昇復帰し、ポ
ペット弁１３がスプリング１４の弾発力によシ上昇する
。この時、ポペット弁１３の下側弁体１３Ｂが排気通路
１５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（Ｐｇ）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
逆作動型として使用する場合は、パイアス室７を背圧室
とし、背圧室８をバイアス室にそれぞれ変更すればよい
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記した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便用し、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
イヤフラム２．３の有効面積の比が大きいと、ノズル背
圧ＰＭの増加に伴いピストン弁１０が太きく変位し、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とボペツ１４
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７１ンチ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、コストが高くな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な問題点を解決し、
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動作を防止し、ハンチング
が発生しないように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、前記バイアス室に連通するバイアス孔と、
前記両ダイヤフラムによって保持されたピストン弁との
間に、このピストン弁の作動によって閉止されると共に
前記ダイヤフラムの変位を吸収するバイアス孔閉止手段
を設けたものである。

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、
前記両ダイヤフラムに支持されたピストン弁に可撓性を
有するボール付フラッパを設け、これにより前記バイア
ス室に連通ずるバイアス孔を前記ピストン弁の作動に応
じて開閉制御するようにしたものである。

〔作用〕

ノズル背圧の増加に伴いピストン弁が作動すると、第１
の発明においてはバイアス孔閉止手段が、−力筒２の発
明においてはボール付フラッパがそれぞれバイアス孔を
閉止する。したがって、バイアス室の内圧はバイアス室
の体積減少に伴い上昇し、エアダンパーとして作用する
こととなる。

〔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（ａ）　、　（ｂ）は本発明に係るパイロットリ
レーの一実施例を示す第２図Ａ部の平衡時とノズル背圧
増加時の拡大図、第２図は同リレーの断面図である。な
お、図中第６図と同一構成部品１部分については同一符
号を以て示し、その説明を省略する。これらの図におい
て、本実施例はバイアス室に連通するバイアス孔１８と
ピストンｆｆ１０．！：の間に、前記ピストン１０の作
動に応じて開閉されると共にダイヤフラム２の変位を吸
収するバイアス孔閉止手段２０を設けたことを特徴とす
るもので、その他の構成は第６図に示した従来構造と同
様である。前記バイアス孔閉止手段２０は、バイアス孔
１８の開口端に設けたノズル形状の弁座２１と、先端部
下面にボール２２が前記弁座２１に対応して設けられ基
端部がピストン弁１０に固定された可撓性を有するフラ
ッパ２３とで構成されている。

このような構成において、ノズル背圧ＰＮと供給空気圧
Ｐ３　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ＰＩＩがノズル背圧ＰＮよシ高い（Ｐ
Ｂ＞ＰＭ）ので、第１図（ａ）に示すようにボール２２
が弁座２１の上方に離間して位置し、バイアス室１とバ
イアス孔１８とを連通させている。

次に、ノズル背圧ＰＮがバイアス圧ＰＩＩ　よυ高くな
ると、ダイヤフラム２は下方に変位してピストン弁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１図（ｂ）に示すようにボール２２が弁座
２１を閉止する。すると、バイアス室７０体積はピスト
ン弁１０の下降に伴って徐々に減少していくので、該バ
イアス室７の内圧は徐々に上昇し、ピストン弁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Ｔ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表なシ、その結果ピストン弁１０は
急激に下降せず、ポペット弁１３をゆつ〈多動作させる
ので、安定性が良好でハンチングの発生を防止すること
ができる。この場合、フラッパ２３は可撓性を有し、ピ
ストン弁１０の下降、換言すればダイヤフラム２の変位
を吸収するため、破損した９、弁座２１をボール２２が
押しつぶしたシすることはない。

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７の内圧力が減少する
ため、オーバーシュートは発生するが、フィードバック
によりピストン弁１０が下降するときのノズル背圧Ｐ、
の増加と同一作用をバイアス室１が果す。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、しかしてノズル背圧孔１
９に設けられる固定容量を不要とする。

第３図（ａ）　、　（ｂ）はバイアス孔閉止手段の他の
実施例を示す平衡時およびノズル背圧増加時の断面図で
ある。この実施例はゴム等の可撓性材料からなる帯状体
２５を略「つ」の字状に折シ曲げてその一端をピストン
弁１０の周縁部下面に固着し、他端をバイアス孔１８の
開口端面に固着すると共にこの他端部上に弁座２１を固
定したものである。

帯状体２５の他端部にはバイアス孔１８と弁座２１の中
心孔とを連通させる小孔２６が形成されてお９、第３図
（ａ）の平衡時に払いてはピストン弁１０が上方に位置
し、帯状体２５が弁座２１の上面から離間することで、
バイアス圧ＰＢを小孔２６、弁座２１を通ってバイアス
室７に流入させている。

一方、ノズル背圧ＰＮが増加し、ピストン＊１Ｇが下降
すると、帯状体２５は第３図（ｂ）に示すように変形し
て弁座２１の上端面に密接し、核弁座２１を閉止する。

したがって、本実施例も上記実施例と同様な効果が得ら
れるものである。

第４図はバイアス孔閉止手段のさらに他の実施例を示す
断面図である。この実施例はバイアス孔１Ｂの開口端に
ゴム等からなる可撓性チューブ３゜を設け、ピストン弁
１０の一部外周に前記チューブ３０の上方に延在しフラ
ッパとしての機能を果す延長部３１を一体に設け、これ
らによってバイアス孔閉止手段３２を構成したものであ
る。この場合、第５図に示すようにピストン９Ｐ１０の
周縁部下面に第１図に示した実施例と同様、フラッパ３
３を設けてもよい。フラッパ３３は、チューブ３０が可
撓性を有しているため、可撓性を有するものである必要
はなく、剛体であってもよい。

彦お、上記実施例はいずれもノズル・フラッパ形成のバ
イアス孔閉止手段について説明したが、本発明はこれに
特定されるものではなく、上述した弁座２１またはチュ
ーブ３０の代シにベローズを設け、このベローズの伸縮
によってピストン弁１０、換言すればダイヤフラム２の
変位を吸収するようにしてもよいことは勿論である。ま
た、フラッパ２３．３３が可撓性をＭするものであれば
弁座２１またはチューブ３０はか々らずしも必要ではな
く、直接バイアス孔１８を開閉制御することが可能であ
る。

〔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、
バイアス孔とピストン弁との間に該ピストン弁の作動に
応じてバイアス孔を開閉制御するバイアス孔閉止手段を
設けたので、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閉止手段がバイアス孔を閉止する
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、またノズル背圧孔に固定容量を設ける必要がなく
、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（ａ）　、　（ｂ）は本発明に係るパイロットリ
レーの一実施例を示す第２図Ａ部の平衡時とノズル背圧
増加時の拡大図、第２図は同リレーの断面図、第３図（
ａ）　、　（ｂ）、第４図および第５図はそれぞれバイ
アス孔閉止手段の他の実施例を示す断面図、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・−１１１１ダイヤフラ
ム、４・・・・隔壁、５・・・・空気供給孔、６・・・
・出力室、Ｔ・・拳・バイアス室、８・・・・背圧室、
１０・・・・ピストン弁、１３・・−・ポペット弁、１
Ｂ・・・・バイアス孔、２０Φ・拳・バイアス孔閉止手
段、２１・・・・ｆｆ！、２２・・−・ボール、２３・
φ働・フラッパ、２５・・・・帯状体、３０・・・・チ
ューブ、３３・−・・フラッパ、ＰＮ・・・・　ノズル
背圧、Ｐ　Ｂ＊　＊　ａ　”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と、前記両ダイヤフラムによ
   つて保持されたピストン弁との間に、このピストン弁の
   作動に応じて閉止されると共に前記ダイヤフラムの変位
   を吸収するバイアス孔閉止手段を設けたことを特徴とす
   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、前記バイア
   ス室に連通するバイアス孔を設け、前記両ダイヤフラム
   に支持されたピストン弁に可撓性を有するボール付フラ
   ツパを設け、このボール付フラツパにより前記バイアス
   孔を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。