JPH07293502A - パイロットリレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号の大きな変化に対しては高速応答性
を確保しつつ、入力信号の微小な変化に対してはハンチ
ングやオーバーシュートを防止できるパイロットリレー
を提供する。 【構成】 ポペット弁を具備するパイロットリレーにお
いて、ポペット弁本体の弁座と接する側に設けられポペ
ット弁本体の移動量と弁流量との関係が、ポペット弁本
体の移動量の増大量に対して弁流量の増大量が少ない変
化の関係をなす様に形成された球面状の第１の段部と、
第１の段部に連続して接してポペット弁本体に設けられ
ポペット弁本体の移動量と弁流量との関係がポペット弁
本体の移動量の増大量に対して弁流量の増大量が大きな
変化の関係をなす様に形成された球面状の第２の段部と
を具備するポペット弁本体を具備したことを特徴とする
パイロットリレーである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動調節弁に使用され
る電空ポジショナ、空空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。更に、詳述すれば、
入力信号の大きな変化に対しては高速応答性を確保しつ
つ、入力信号の微小な変化に対してはハンチングやオー
バーシュートを防止できるパイロットリレーに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、自動調節弁を駆動する複動形空
気式シリンダ駆動部に取付られた電空ポジショナに使用
された使用例を示す。

【０００３】この様な従来例としては、例えば、取扱説
明書 「電空ポジショナ」 頁８−２、頁８−３ ワイ
ケイブイ（株）発行 １９８９年９月印刷に示されてい
る。図８は、図７の要部拡大図である。図９，図１０
は、図７の要部動作説明図である。

【０００４】図において、Ａは自動調節弁、Ｂは空気式
シリンダ駆動部、Ｃは電空ポジショナ、Ｄはパイロット
リレーである。１はトルクモータ、２はアーマチュア、
３は支点ばね、４はノズル、５はフラッパー、６はカウ
ンターブロック、７はフィードバックスプリング、８は
スタビライザスプリングである。

【０００５】９は排気口、１０はダイアフラム、１１は
圧力室、１２はノズル背圧室、１３はリレースプール、
１５ａはポペット弁本体（Ａ）、１５ｂはポペット弁本
体（Ｂ）（以下ポペット弁本体の総称番号の場合は「１
５」とする。）、１６は固定絞り、１８ａは上部シリン
ダー室、１８ｂは下部シリンダー室、１９はステムであ
る。

【０００６】２０はフィードバックレバー（Ａ）、２１
はフィードバックレバー（Ｂ）、２２はカム、２３はベ
アリング、２４はレンジアジャストメント、２５はレン
ジアジャスター、２６はローラー軸、２７はゼロアジャ
ストメント、２８はゼロ調である。２９はシートアジャ
スター、３０はチャタリング防止用絞り、３１ａはシー
トリング（Ａ）、３１ｂはシートリング（Ｂ）である。

【０００７】以上の構成において、入力電流Ｉｉｎがト
ルクモータ１に印加されると、支点ばね３を中心にアー
マチュア２がα矢印方向に動く。この動きによって、フ
ラッパー５はノズル４からひきはなされ、ノズル背圧室
１２の圧力が低下し、圧力室１１とのバランスがくずれ
て、リレースプール１３がポペット（Ａ）１５ａを押し
開くと同時にポペット（Ｂ）１５ｂもリレースプール１
３の先端より離れる。

【０００８】この動きにより、ＯＵＴ１の出力は下部シ
リンダー室１８ｂへ、上部シリンダー室１８ａは排気口
９へつながりステム１９が上昇する。この動きをフィー
ドバックレバー２０，２１、カム２２、アジャストメン
ト２４，２７に伝達してフィードバックスプリング７を
引き伸ばして、スプリングの張力とトルクモータ１の吸
引力とが平衡するまで動く。

【０００９】この結果、入力電流Ｉｉｎに比例したステ
ム１９の変位が得られる。図１１に図７の動作ブロック
図を示す。而して、図８にシートリング（Ａ）３１ａ、
ポペット（Ａ）１５ａとリレースプール１３の拡大図を
示す。

【００１０】この状態において、今、入力電流Ｉｉｎが
増加すると、リレースプール１３は図の上方へ移動し、
図９に示す如くなる。更に、入力電流Ｉｉｎと弁開度
（ステム１９の位置）に偏差があると、図１０に示す如
く、シートリング（Ａ）３１ａとポペット（Ａ）１５ａ
との間隔が開き、より空気が流れることになる。

【００１１】このような動作は入力電流Ｉｉｎが減少す
る際の、ポペット（Ａ）１５ａとリレースプール１３と
の間隔についても同様で、また、シートリング（Ｂ）３
１ｂ、ポペット（Ｂ）１５ｂとリレースプール１３との
間隔の関係についても同様である。（但し、シートリン
グ（Ｂ）３１ｂとポペット（Ｂ）１５ｂとでは、入力電
流Ｉｉｎと各間隔との関係が、シートリング（Ａ）３１
ａとポペット（Ａ）１５ａと反対である。）

【００１２】図１２に、ポペット（Ａ）１５ａの移動量
Ｌと、シートリング（Ａ）３１ａとポペット（Ａ）１５
ａとの間を流れる空気流量Ｑの関係を示す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図１２に示す如き特性を有するの
で、入力信号の大きな変化に対しては高速応答性を確保
でき、最初の動作開始時に、自動調節弁Ａを早く動作状
態にもってゆく等に適している。

【００１４】しかし、調節動作時のような入力電流Ｉｉ
ｎの微小な変化の場合や、入力電流Ｉｉｎと弁開度とが
わずかな偏差である場合に、必要以上に空気が流れ、図
１３に示す如く、自動調節弁Ａがハンチングしたりオー
バーシュートすることがある。

【００１５】図７において、ａは入力電流Ｉｉｎ、ｂは
自動調節弁Ａの弁開度、ｃはオーバーシューを示す。特
に、空気の流れに比べて、シリンダ１８ａ，１８ｂの容
積が小さい場合に発生し易い。一方、シリンダ１８ａ，
１８ｂには小型化が一般的に求められる。

【００１６】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、入力信号の大きな変化に対して
は高速応答性を確保しつつ、入力信号の微小な変化に対
してはハンチングやオーバーシュートを防止できるパイ
ロットリレーを提供するにある。

【００１７】即ち、ポペット弁の低開度領域において
は、（弁開口面積）／（ポペット弁本体の移動量）の比
を小さくして、入力電流Ｉｉｎの微小な変化等に対して
は、ポペット弁開口部を通過する空気量を少なくして、
自動調節弁Ａがハンチングしたりオーバーシュートする
ことを防止するようにした。

【００１８】なお、他方、大きな入力電流Ｉｉｎの変化
等のような、ポペット弁の高開度領域においては、（弁
開口面積）／（ポペット弁本体の移動量）の比を大きく
して、ポペット弁開口部を通過する空気量を大きくし
て、急激な空気量の増大で高速応答性を確保するように
した。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、弁座と該弁座と接離する事により該弁座
を開閉するポペット弁本体とを備えるポペット弁を具備
するパイロットリレーにおいて、前記ポペット弁本体の
前記弁座と接する側に設けられ該ポペット弁本体の移動
量と該ポペット弁本体の移動に伴い該ポペット弁本体と
前記弁座とで形成される開口に基づき得られる弁流量と
の関係がポペット弁本体の移動量の増大量に対して弁流
量の増大量が少ない変化の関係をなす様に形成された球
面状の第１の段部と該第１の段部に連続して接して前記
ポペット弁本体に設けられ該ポペット弁本体の移動量と
該ポペット弁本体の移動に伴い該ポペット弁本体と前記
弁座とで形成される開口に基づき得られる弁流量との関
係がポペット弁本体の移動量の増大量に対して弁流量の
増大量が大きな変化の関係をなす様に形成された球面状
の第２の段部とを具備するポペット弁本体を具備したこ
とを特徴とするパイロットリレーを構成したものであ
る。

【００２０】

【作用】以上の構成において、ポペット弁本体がわずか
に変位すると、ポペット弁本体と弁座との間がわずかに
開き、第１の段部と弁座との間の隙間がポペット弁の開
口面積となり、ポペット弁本体の変位量に比して、ポペ
ット弁を通過する空気量Ｑの増加量は小さい。

【００２１】一方、ポペット弁本体が大きく変位する
と、ポペット弁本体と弁座との間が大きく開き、第２の
段部と弁座との間の隙間がポペット弁の開口面積とな
り、ポペット弁本体の変位量に比して、ポペット弁を通
過する空気量Ｑの増加量は大きい。以下、実施例に基づ
き詳細に説明する。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で
ある。図において、図７と同一記号の構成は同一機能を
表わす。以下、図７と相違部分のみ説明する。

【００２３】４１は、ポペット弁本体１５の弁座（シー
トリング（Ａ）３１ａ、シートリング（Ｂ）３１ｂ、リ
レースプール１３の両端）（以下弁座の総称番号を
「Ｅ」とする。）と接する側に設けられ、ポペット弁本
体１５の移動量Ｌと、ポペット弁本体１５の移動に伴い
ポペット弁本体１５と弁座Ｅとで形成される開口に基づ
き得られる弁流量Ｑとの関係が、ポペット弁本体１５の
移動量Ｌの増大量に対して、弁流量Ｑの増大量が少ない
変化の関係をなす様に形成された球面状の第１の段部で
ある。

【００２４】４２は、第１の段部４１に連続して接して
ポペット弁本体１５に設けられ、ポペット弁本体１５の
移動量Ｌと、ポペット弁本体１５の移動に伴いポペット
弁本体１５と弁座Ｅとで形成される開口に基づき得られ
る弁流量Ｑとの関係が、ポペット弁本体１５の移動量Ｌ
の増大量に対して、弁流量Ｑの増大量が大きな変化の関
係をなす様に形成された球面状の第２の段部である。

【００２５】以上の構成において、リレースプール１３
がわずかに変位すると、ポペット弁本体（Ａ）１５ａと
シートリング（Ａ）３１ａとの間又はポペット弁本体
（Ａ）１５ａとリレースプール１３との間がわずかに開
き、第１の段部４１と、シートリング（Ａ）３１ａ又は
リレースプール１３との間の隙間がポペット弁の開口面
積となり、ポペット弁本体（Ａ）１５ａの変位量に比し
て、ポペット弁を通過する空気量Ｑの増加量は小さい。

【００２６】一方、リレースプール１３が大きく変位す
ると、ポペット弁本体（Ａ）１５ａとシートリング
（Ａ）３１ａとの間又はポペット弁本体（Ａ）１５ａと
リレースプール１３との間が大きく開き、第２の段部４
２と、シートリング（Ａ）３１ａ又はリレースプール１
３との間の隙間がポペット弁の開口面積となり、ポペッ
ト弁本体（Ａ）１５ａの変位量に比して、ポペット弁を
通過する空気量Ｑの増加量は大きい。

【００２７】図２に、図１実施例の、ポペット弁本体１
５の移動量と流量Ｑとの関係の測定結果を示す。図にお
いて、ｄは図１の実施例の特性曲線、ｅは図８の従来例
の特性曲線を示す。

【００２８】この結果、調節動作時のような入力電流Ｉ
ｉｎの微小な変化の場合や、入力電流Ｉｉｎと弁開度と
がわずかな偏差である場合には、第１の段部４１の存在
により、ポペット弁本体１５の移動量Ｌの変化に比し、
ポペット弁を通過する空気量Ｑの増加量は小さくでき、
自動調節弁Ａがハンチングしたりオーバーシュートする
ことを防止することができる。

【００２９】特に、ハンチングやオーバーシュートは、
空気の流れに比べて、小型化の要請により、シリンダ１
８ａ，１８ｂの容積を小さくした場合に、発生し易い。
一方、入力信号の大きな変化に対しては、第２の段部４
２の存在により、ポペット弁を通過する空気量Ｑの増加
量は大きくでき、高速応答性を確保でき、最初の動作開
始時に、自動調節弁Ａを早く動作状態にもってゆく等が
できる。

【００３０】図３は、図７の従来例のパイロットリレー
の代わりに、図１の実施例のパイロットリレーを使用し
た場合の入力電流Ｉｉｎと自動調節弁Ａの弁開度の関係
を示したもので、図１３に比較してオーバーシュートが
改善された事が示されている。図において、ｆは入力電
流Ｉｉｎ、ｇは自動調節弁Ａの弁開度を示す。

【００３１】図４〜図６は、本発明の他の実施例の要部
構成説明図である。本実施例において、５１，６１，７
１は、ポペット弁本体１５の弁座Ｅと接する側に設けら
れ、ポペット弁本体１５の移動量Ｌと、ポペット弁本体
１５の移動に伴いポペット弁本体１５と弁座Ｅとで形成
される開口に基づき得られる弁流量Ｑとの関係が、ポペ
ット弁本体１５の移動量Ｌの増大量に対して、弁流量Ｑ
の増大量が少ない変化の関係をなす様に形成された球面
状の第１の段部である。

【００３２】５２，６２，７２は、第１の段部５１又は
６１又は７１に連続して接してポペット弁本体１５に設
けられ、ポペット弁本体１５の移動量Ｌと、ポペット弁
本体１５の移動に伴いポペット弁本体１５と弁座Ｅとで
形成される開口に基づき得られる弁流量Ｑとの関係が、
ポペット弁本体１５の移動量Ｌの増大量に対して、弁流
量Ｑの増大量が大きな変化の関係をなす様に形成された
球面状の第２の段部である。

【００３３】第１の段部５１，６１，７１と、第２の段
部５２，６２，７２に示される形状は、ポペット弁本体
１５の移動量Ｌと流量Ｑとの関係について、必要に応じ
た所要の特性曲線を得るための変形例である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、弁座と
該弁座と接離する事により該弁座を開閉するポペット弁
本体とを備えるポペット弁を具備するパイロットリレー
において、前記ポペット弁本体の前記弁座と接する側に
設けられ該ポペット弁本体の移動量と該ポペット弁本体
の移動に伴い該ポペット弁本体と前記弁座とで形成され
る開口に基づき得られる弁流量との関係がポペット弁本
体の移動量の増大量に対して弁流量の増大量が少ない変
化の関係をなす様に形成された球面状の第１の段部と該
第１の段部に連続して接して前記ポペット弁本体に設け
られ該ポペット弁本体の移動量と該ポペット弁本体の移
動に伴い該ポペット弁本体と前記弁座とで形成される開
口に基づき得られる弁流量との関係がポペット弁本体の
移動量の増大量に対して弁流量の増大量が大きな変化の
関係をなす様に形成された球面状の第２の段部とを具備
するポペット弁本体を具備したことを特徴とするパイロ
ットリレーを構成した。

【００３５】この結果、調節動作時のような入力電流の
微小な変化の場合や、入力電流と弁開度とがわずかな偏
差である場合には、第１の段部の存在により、ポペット
弁本体の移動量の変化に比し、ポペット弁を通過する空
気量の増加量は小さくでき、自動調節弁がハンチングし
たりオーバーシュートすることを防止することができ
る。

【００３６】一方、入力信号の大きな変化に対しては、
第２の段部の存在により、ポペット弁を通過する空気量
の増加量は大きくでき、高速応答性を確保でき、最初の
動作開始時に、自動調節弁を早く動作状態にもってゆく
等ができる。

【００３７】従って、本発明によれば、入力信号の大き
な変化に対しては高速応答性を確保しつつ、入力信号の
微小な変化に対してはハンチングやオーバーシュートを
防止できるパイロットリレーを実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図７】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

【図８】図７の要部構成説明図である。

【図９】図８の動作説明図である。

【図１０】図８の動作説明図である。

【図１１】図７のブロック説明図である。

【図１２】図８の動作説明図である。

【図１３】図７の動作説明図である。

【符号の説明】

１…トルクモータ ２…アーマチュア ３…支点ばね ４…ノズル ５…フラッパー ６…カウンターブロック ７…フィードバックスプリング ８…スタビライザスプリング ９…排気口 １０…ダイアフラム １１…圧力室 １２…ノズル背圧室 １３…リレースプール １５ａ…ポペット弁本体（Ａ） １５ｂ…ポペット弁本体（Ｂ） １６…固定絞り １８ａ…上部シリンダー室 １８ｂ…下部シリンダー室 １９…ステム ２０…フィードバックレバー（Ａ） ２１…フィードバックレバー（Ｂ） ２２…カム ２３…ベアリング ２４…レンジアジャストメント ２５…レンジアジャスター ２６…ローラー軸 ２７…ゼロアジャストメント ２８…ゼロ調 ２９…シートアジャスター ３０…チャタリング防止用絞り ３１ａ…シートリング（Ａ） ３１ｂ…シートリング（Ｂ） ３２…供給圧力 ４１…第１の段部 ４２…第２の段部 ５１…第１の段部 ５２…第２の段部 ６１…第１の段部 ６２…第２の段部 ７１…第１の段部 ７２…第２の段部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座と該弁座と接離する事により該弁座を
   開閉するポペット弁本体とを備えるポペット弁を具備す
   るパイロットリレーにおいて、 前記ポペット弁本体の前記弁座と接する側に設けられ該
   ポペット弁本体の移動量と該ポペット弁本体の移動に伴
   い該ポペット弁本体と前記弁座とで形成される開口に基
   づき得られる弁流量との関係がポペット弁本体の移動量
   の増大量に対して弁流量の増大量が少ない変化の関係を
   なす様に形成された球面状の第１の段部と該第１の段部
   に連続して接して前記ポペット弁本体に設けられ該ポペ
   ット弁本体の移動量と該ポペット弁本体の移動に伴い該
   ポペット弁本体と前記弁座とで形成される開口に基づき
   得られる弁流量との関係がポペット弁本体の移動量の増
   大量に対して弁流量の増大量が大きな変化の関係をなす
   様に形成された球面状の第２の段部とを具備するポペッ
   ト弁本体を具備したことを特徴とするパイロットリレ
   ー。