JP5588906B2 - パイロットリレー - Google Patents

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Description

この発明は、空気作動型の調節弁（バルブ）の開度制御を行うポジショナなどに用いられるパイロットリレーに関するものである。
従来より、バルブ駆動制御、プロセスオートメーション、その他一般産業用機器の駆動制御に際してはポジショナが用いられており、このポジショナをバルブに取り付けることにより、バルブの開度制御を可能としている。
図３にこのバルブの開度制御を可能とするポジショナの要部の構成を示す。同図において、１００はポジショナであり、このポジショナ１００は上位コントローラ２００から電気信号で送られてくるバルブ開度信号を空気圧信号Ｐｎに変換する電空変換部１０１と、この電空変換部１０１によって変換された空気圧信号（入力空気圧）Ｐｎを増幅してバルブ３００に出力空気圧信号（出力空気圧）Ｐｏとして出力するパイロットリレー（圧力信号増幅器）１０２とから構成されている。
このようなポジショナ１００に用いられるパイロットリレー１０２には、１つの入力空気圧Ｐｎに対して１つの出力空気圧Ｐｏを出力する単動型と、１つの入力空気圧Ｐｎに対して２つの出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２を出力する複動型とが存在する。複動型のパイロットリレー１０２は、２つの出力ポートを有し、バルブ３００を正動作させる場合には第１のポートの出力空気圧Ｐｏ１を第２のポートの出力空気圧Ｐｏ２よりも高くし、逆動作させる場合には第２のポートの出力空気圧Ｐｏ２を第１のポートの出力空気圧Ｐｏ１よりも高くする。
図４に特許文献１に示された複動型のパイロットリレーの構造を示す。同図において、４０１はハウジングであり、ハウジング４０１内には入力空気圧室４０２，第１の供給空気圧室４０３，第２の供給空気圧室４０４，第１の出力空気圧室４０５，第２の出力空気圧室４０６，排気室４０７およびバイアス室４０８が設けられている。
また、ハウジング４０１内には、入力空気圧室４０２に導かれる入力空気圧（ノズル背圧）Ｐｎによって変位するダイアフラム４０９が設けられており、このダイアフラム４０９にスプール（移動体）４１０が矢印Ａ方向およびＢ方向へ移動可能に支持されている。スプール４１０は、第１の出力空気圧室４０５に位置する第１の開口４１０ａと、第２の出力空気圧室４０６に位置する第２の開口４１０ｂと、第１の開口４１０ａおよび第２の開口４１０ｂを排気室４０７に連通させる排気通路４１０ｃとを有している。
第１の供給空気圧室４０３と第１の出力空気圧室４０５との間にはハウジング４０１の内壁にリング壁４１１が形成されている。このリング壁４１１は第１の供給空気圧室４０３と第１の出力空気圧室４０５とを画成する第１の隔壁の役割を果たす。第２の供給空気圧室４０４と第２の出力空気圧室４０６との間にはハウジング４０１の内壁にリング壁４１２が形成されている。このリング壁４１２は第２の供給空気圧室４０４と第２の出力空気圧室４０６とを画成する第２の隔壁の役割を果たす。
また、第１の供給空気圧室４０３と第１の出力空気圧室４０５との間には、リング壁４１１の中心孔４１１ａを貫通して、左右に移動可能に第１のポペット弁４１３が設けられている。第１のポペット弁４１３は、スプール４１０の第１の開口４１０ａを開閉する排気弁４１３ａと、シートリング４１１の中心孔（第１の連通孔）４１１ａを開閉する給気弁４１３ｂとを一体的に有している。
第２の供給空気圧室４０４と第２の出力空気圧室４０６との間には、リング壁４１２の中心孔４１２ａを貫通して、左右に移動可能に第２のポペット弁４１４が設けられている。第２のポペット弁４１４は、スプール４１０の第２の開口４１０ｂを開閉する排気弁４１４ａと、リング壁４１２の中心孔（第２の連通孔）４１２ａを開閉する給気弁４１４ｂとを一体的に有している。
また、第１の供給空気圧室４０３には、第１のポペット弁４１３を矢印Ｂ方向、すなわち給気弁４１３ｂが第１の連通孔４１１ａを閉じる方向に付勢する第１のバネ４１５が設けられている。第２の供給空気圧室４０４には、第２のポペット弁４１４を矢印Ａ方向、すなわち給気弁４１４ｂが第２の連通孔４１２ａを閉じる方向に付勢する第２のバネ４１６が設けられている。
この複動型のパイロットリレーでは、第１の供給空気圧室４０３および第２の供給空気圧室４０４にエアー供給管４１７を通して供給空気圧Ｐｓが供給され、入力空気圧室４０２にノズル背圧導入管４１８を通して入力空気圧Ｐｎが導かれる。また、第１の出力空気圧室４０５から第１のエアー出力管４１９を通して出力空気圧Ｐｏ１がバルブ３００に出力され、第２の出力空気圧室４０６から第２のエアー出力管４２０を通して出力空気圧Ｐｏ２がバルブ３００に出力される。なお、バイアス室４０８はスプール４１０に支持されたダイアフラム４０９と４２１との間に形成されており、このバイアス室４０８にはエアー供給管４１７を通して供給空気圧Ｐｓが供給される。また、排気室４０７は大気と連通している。
この複動型のパイロットリレーにおいて、入力空気圧Ｐｎを減少させると、ダイアフラム４０９が矢印Ａ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム４０９に支持されているスプール４１０も矢印Ａ側に移動する。すると、スプール４１０は、その移動に伴って第１のポペット弁４１３を第１のバネ４１５の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第１のポペット弁４１３の給気弁４１３ｂが第１の連通孔４１１ａを開く。この時、スプール４１０の第１の開口４１０ａは、第１のポペット弁４１３の排気弁４１３ａによって閉じられる。一方、第２のポペット弁４１４は、第２のバネ４１６の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第２のポペット弁４１４の給気弁４１４ｂが第２の連通孔４１２ａを閉じる。この時、スプール４１０の第２の開口４１０ｂは、第２のポペット弁４１４の排気弁４１４ａによって開かれる。
これにより、エアー供給管４１７を通して第１の供給空気圧室４０３に供給されたエアーは、第１の連通路４１１ａを通って第１の出力空気圧室４０５内に導入された後に、第１のエアー出力管４１９を通ってバルブ３００に供給される。一方、バルブ３００からのエアーは、第２のエアー出力管４２０を通って第２の出力空気圧室４０６内に戻った後、スプール４１０の第２の開口４１０ｂより排気通路４１０ｃに入り、排気室４０７に排出される。
一方、入力空気圧Ｐｎを増加させると、ダイアフラム４０９が矢印Ｂ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム４０９に支持されているスプール４１０も矢印Ｂ側に移動する。すると、スプール４１０は、その移動に伴って第２のポペット弁４１４を第２のバネ４１６の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第２のポペット弁４１４の給気弁４１４ｂが第２の連通孔４１２ａを開く。この時、スプール４１０の第２の開口４１０ｂは、第２のポペット弁４１４の排気弁４１４ａによって閉じられる。一方、第１のポペット弁４１３は、第１のバネ４１５の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第１のポペット弁４１３の給気弁４１３ｂが第１の連通孔４１１ａを閉じる。この時、スプール４１０の第１の開口４１０ａは、第１のポペット弁４１３の排気弁４１３ａによって開かれる。
これにより、エアー供給管４１７を介して第２の供給空気圧室４０４に供給されたエアーは、第２の連通路４１２ａを通って第２の出力空気圧室４０６内に導入された後に、第２のエアー出力管４２０を通ってバルブ３００に供給される。一方、バルブ３００からのエアーは、第１のエアー出力管４１９を通って第１の出力空気圧室４０５内に戻った後、スプール４１０の第１の開口４１０ａより排気通路４１０ｃに入り、排気室４０７に排出される。
このようにして、入力空気圧室４０２に導かれる入力空気圧Ｐｎによって、スプール４１０および一対のポペット弁４１２，４１３が動作し、その動作によって、増幅された出力空気圧Ｐｏ１およびＰｏ２がエア出力管４１９および４２０を通してバルブ３００へ出力されるものとなる。この場合、入力空気圧Ｐｎの減少方向の圧力を調整することによって、バルブ３００を正動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ１が調整されるものとなり、入力空気圧Ｐｎの増加方向の圧力を調整することによって、バルブ３００を逆動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ２が調整されるものとなる。
特開２００５−２８２７１８号公報 特開２００８−９５８４７号公報
しかしながら、上述した特許文献１に示されたパイロットリレーによると、第１の出力空気圧室４０５と入力空気圧室４０２とが隣接しており、この第１の出力空気圧室４０５と入力空気圧室４０２との間をＯリング４２２でシールしているので、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った。
そこで、この問題を解決するために、Ｏリング４２２の代わりにダイアフラムを使用することが考えれるが、入力空気圧室４０２と第１の出力空気圧室４０５の圧力の大小関係が頻繁に変わるので、すなわちＰｏ１＞Ｐｎとなったり、Ｐｏ１＜Ｐｎとなったりして、いわゆる圧力の反転が起こるので、ダイアフラムにかかる圧力の正負の変化が激しく、ダイアフラムの耐久性を低下させる原因となる。
また、上述した特許文献１に示されたパイロットリレーによると、スプール４１０にその軸心を貫通する排気通路４１０ｃを形成しているため、スプール４１０を分割構造としてネジ止めなどの簡易な方法で組み立てることができず、生産性が悪かった。
なお、特許文献２には、圧力の変動が激しい、出力空気圧室、入力空気圧室（ノズル背圧室）、フィードバック室が互いに隣接されないように、これらの室の間にバイアス室、排気室、大気室を配置してダイアフラムかかかる圧力の正負の変化を抑えるようにした例が示されている。しかし、この特許文献２に示された構造において、スプールはその中心軸を貫通した１つの排気通路しか有しておらず、スプールを分割構造とすることができないために、生産性が悪いという問題が残されている。
また、特許文献２に示された構造では、ケーシング内に設けられる室数が非常に増えて１１室を必要とする。室数が増えると、ダイアフラムの枚数など構成部品も増え、パイロットリレーの容積も大きくなり、これを収容するポジショナの大型化・コストアップを招いてしまう。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ダイアフラムの耐久性を向上させることができ、かつ、スプール（移動体）を分割構造として生産性を向上させることが可能なパイロットリレーを提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、ハウジング内に形成された入力空気圧室，第１の供給空気圧室，第２の供給空気圧室，第１の出力空気圧室，第２の出力空気圧室，第１の排気室，第２の排気室およびバイアス室と、入力空気圧室に導かれる入力空気圧によって変位するダイアフラムと、第１の出力空気圧室に位置する第１の開口と，第２の出力空気圧室に位置する第２の開口と，第１の開口を第１の排気室に連通させる第１の排気通路と，第２の開口を第２の排気室に連通させる第２の排気通路と、第１の排気通路と第２の排気通路とを分断する非通路部分とを有し、ダイアフラムに支持されてハウジング内を移動する移動体と、第１の供給空気圧室と第１の出力空気圧室とを画成する第１の隔壁に形成された第１の連通孔を貫通して移動可能に設けられ、移動体の第１の開口を開閉する第１の排気弁および第１の連通孔を開閉する第１の給気弁とを一体的に有する第１のポペット弁と、第２の供給空気圧室と第２の出力空気圧室とを画成する第２の隔壁に形成された第２の連通孔を貫通して移動可能に設けられ、移動体の第２の開口を開閉する第２の排気弁および第２の連通孔を開閉する第２の給気弁とを一体的に有する第２のポペット弁と、第１のポペット弁を第１の給気弁が第１の連通孔を閉じる方向に付勢する第１のバネ部材と、第２のポペット弁を第２の給気弁が第２の連通孔を閉じる方向に付勢する第２のバネ部材とを備えたパイロットリレーであって、入力空気圧室は、第１の出力空気圧室にも第２の出力空気圧室にも隣接していないことを特徴とする。
この発明によれば、移動体（スプール）に、第１の出力空気圧室に位置する第１の開口を第１の排気室に連通させる第１の排気通路と、第２の出力空気圧室に位置する第２の開口を第２の排気室に連通させる第２の排気通路と、第１の排気通路と第２の排気通路とを分断する非通路部分とが設けられる。これにより、第１の排気通路と第２の排気通路とを分断する非通路部分で移動体を分割し、ネジ止めなどの簡易な方法で移動体を組み立てるようにすることが可能となる。
また、この発明によれば、入力空気圧室が第１の出力空気圧室にも第２の出力空気圧室にも隣接していないので、入力空気圧室と出力空気圧室との間を仕切るダイアフラムが存在しない。このため、圧力の正負の変化が激しいダイアフラムがなくなり、ダイアフラムの耐久性を向上させることが可能となる。
例えば、本発明の第１例として、第１の排気室を、第１のダイアフラムを介して第１の出力空気圧室と隣接させとともに第２のダイアフラムを介してバイアス室と隣接させ、入力空気圧室を、第３のダイアフラムを介してバイアス室と隣接させるとともに第４のダイアフラムを介して第２の排気室と隣接させ、第２の排気室を、第５のダイアフラムを介して第２の出力空気圧室と隣接させるようにする。この場合、第１の出力空気圧室は第１のダイアフラムを介して第１の排気室と隣接し、第１の排気室は第２のダイアフラムを介してバイアス室と隣接する。また、入力空気圧室は第３のダイアフラムを介してバイアス室と隣接し、第２の出力空気圧室は第５のダイアフラムを介して第２の排気室と隣接する。
例えば、本発明の第２例として、バイアス室を、第１のダイアフラムを介して第１の出力空気圧室と隣接させるとともに第２のダイアフラムを介して第１の排気室と隣接させ、入力空気圧室を、第３のダイアフラムを介して第１の排気室と隣接させるとともに第４のダイアフラムを介して第２の排気室と隣接させ、第２の排気室を、第５のダイアフラムを介して第２の出力空気圧室と隣接させるようにする。この場合、第１の出力空気圧室は第１のダイアフラムを介してバイアス室と隣接し、入力空気圧室は第３のダイアフラムを介して第１の排気室と隣接する。また、入力空気圧室は第４のダイアフラムを介して第２の排気室と隣接し、第２の出力空気圧室は第５のダイアフラムを介して第２の排気室と隣接する。
本発明によれば、移動体（スプール）に、第１の出力空気圧室に位置する第１の開口を第１の排気室に連通させる第１の排気通路と第２の開口を第２の排気室に連通させる第２の排気通路と、第１の排気通路と第２の排気通路とを分断する非通路部分とを設けるようにしたので、第１の排気通路と第２の排気通路とを分断する非通路部分で移動体を分割し、ネジ止めなどの簡易な方法で移動体を組み立てるようにして、生産性を向上させることが可能となる。
また、本発明によれば、入力空気圧室が第１の出力空気圧室にも第２の出力空気圧室にも隣接していないので、入力空気圧室と出力空気圧室との間を仕切るダイアフラムが存在せず、圧力の正負の変化が激しいダイアフラムをなくして、ダイアフラムの耐久性を向上させることが可能となる。
本発明に係るパイロットリレー（複動型のパイロットリレー）の一実施の形態（実施の形態１）の構造を示す図である。 本発明に係るパイロットリレー（複動型のパイロットリレー）の他の実施の形態（実施の形態２）の構造を示す図である。 パイロットリレーを用いたポジショナの要部の構成図である。 特許文献１に示された複動型のパイロットリレーの構造を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るパイロットリレー（複動型のパイロットリレー）の一実施の形態の構造を示す図である。
同図において、１はハウジングであり、ハウジング１内には入力空気圧室２，第１の供給空気圧室３，第２の供給空気圧室４，第１の出力空気圧室５，第２の出力空気圧室６，第１の排気室７−１，第２の排気室７−２およびバイアス室８が形成されている。
このハウジング１において、第１の排気室７−１は、第１のダイアフラム９−１を介して第１の出力空気圧室５と隣接するとともに第２のダイアフラム９−２を介してバイアス室８と隣接している。また、入力空気圧室２は、第３のダイアフラム９−３を介してバイアス室８と隣接するとともに第４のダイアフラム９−４を介して第２の排気室７−２と隣接している。また、第２の排気室７−２は、第５のダイアフラム９−５を介して第２の出力空気圧室６と隣接している。第１〜第５のダイアフラム９−１〜９−５は、ハウジング１とスプール（移動体）１０との間に設けられており、この第１〜第５のダイアフラム９−１〜９−５によってスプール１０が矢印Ａ方向およびＢ方向へ移動可能に支持されている。
スプール１０は、第１の出力空気圧室５に位置する第１の開口１０ａと、第２の出力空気圧室６に位置する第２の開口１０ｂと、第１の開口１０ａを第１の排気室７−１に連通させる第１の排気通路１０ｃ１と、第２開口１０ｂを第２の排気室７−２に連通させる第２の排気通路１０ｃ２とを有している。スプール１０において、第１の排気通路１０ｃ１と第２の排気通路１０ｃ２とは、非通路部分１０ｄによって分断されている。
また、ハウジング１の一方側の端部には、ハウジング１の外側にその開口部１１ａが臨む通路１１が第１のポペット弁組立体装着部１２として設けられており、ハウジング１の他方側の端部には、ハウジング１の外側にその開口部１３ａが臨む通路１３が第２のポペット弁組立体装着部１４として設けられている。
第１のポペット弁組立体装着部１２には、ハウジング１の外側に臨む通路１１の開口部１１ａから、その通路１１の内壁面に沿って、第１のポペット弁組立体１５が摺動可能に装着され、その通路１１の底部に残された空間が第１の出力空気圧室５とされている。また、第２のポペット弁組立体装着部１４には、ハウジング１の外側に臨む通路１３の開口部１３ａから、その通路１３の内壁面に沿って、第２のポペット弁組立体１６が摺動可能に装着され、その通路１３の底部に残された空間が第２の出力空気圧室６とされている。
第１のポペット弁組立体１５は、円筒状のシート部１７と、このシート部１７がその前面に着脱可能に取り付けられた円柱状のシート保持部１８との分割構造とされており 、シート部１７とシート保持部１８との間に内部空間１９が形成されている。シート部１７の上面１７ａには内部空間１９と第１の出力空気圧室５とを連通させる第１の連通孔１７ｂが形成されている。このシート１７の上面１７ａが第１の供給空気圧室３と第１の出力空気圧室５とを画成する第１の隔壁の役割を果たす。
シート部１７とシート保持部１８との間の内部空間１９には第１のバネ２０が収容されており、この第１のバネ２０に付勢された状態で第１のポペット弁２１がシート部１７とシート保持部１８との間に保持されている。内部空間２０は第１の供給空気圧室３と連通している。第１のポペット弁２１は、その先端部に排気弁２１ａを有し、排気弁２１ａの後方に給気弁２１ｂを有している。また、第１のポペット弁２１は、その軸心を貫通する貫通孔２１ｃを有している。
この保持状態において、第１のポペット弁２１は、シート部１７に形成された第１の連通孔１７ｂを貫通して、左右に移動可能に第１のバネ２０によって付勢されている。また、給気弁２１ｂが第１の連通孔１７ｂを閉じる方向に付勢され、排気弁２１ａが第１の連通孔１７ｂから突出している。なお、第１のポペット弁２１の排気弁２１ａと給気弁２１ｂとの間には、その内部に形成された貫通孔２１ｃに連通する微細連通路２１ｄが形成されている。この第１のポペット弁組立体１５では、シート部１７とシート保持部１８との分割構造とされているので、第１のバネ２０および第１のポペット弁２１の組み込み作業が容易である。
第２のポペット弁組立体１６も第１のポペット弁組立体１５と同様の構成とされている。すなわち、第２のポペット弁組立体１６は、円筒状のシート部２２と、このシート部２２がその前面に着脱可能に取り付けられた円柱状のシート保持部２３との分割構造とされており、シート部２２とシート保持部２３との間に内部空間２４が形成されている。シート部２２の上面２２ａには内部空間２４と第２の出力空気圧室６とを連通させる第２の連通孔２２ｂが形成されている。このシート２２の上面２２ａが第２の供給空気圧室４と第２の出力空気圧室６とを画成する第２の隔壁の役割を果たす。
シート部２２とシート保持部２３との間の内部空間２４には第２のバネ２５が収容されており、この第２のバネ２５に付勢された状態で第２のポペット弁２６がシート部２２とシート保持部２３との間に保持されている。内部空間２４は第２の供給空気圧室４と連通している。第２のポペット弁２６は、その先端部に排気弁２６ａを有し、排気弁２６ａの後方に給気弁２６ｂを有している。また、第２のポペット弁２６は、その軸心を貫通する貫通孔２６ｃを有している。
この保持状態において、第２のポペット弁２６は、シート部２２に形成された第２の連通孔２２ｂを貫通して、左右に移動可能に第２のバネ２５によって付勢されている。また、給気弁２６ｂが第２の貫通孔２２ｂを閉じる方向に付勢され、排気弁２６ａが第２の貫通孔２２ｂから突出している。なお、第２のポペット弁２６の排気弁２６ａと給気弁２６ｂとの間には、その内部に形成された貫通孔２６ｃに連通する微細連通路２６ｄが形成されている。この第２のポペット弁組立体２６でも、シート部２２とシート保持部２３との分割構造とされているので、第２のバネ２５および第２のポペット弁２６の組み込み作業が容易である。
第１のポペット弁組立体１５に対しては、この第１のポペット弁組立体１５を第１のポペット弁組立体装着部１２に装着した後、すなわちハウジング１の外側に臨む開口部１１ａから第１のポペット弁組立体１５を通路１１内に押し込んだ後、その通路１１の開口部１１ａにリング状の止板２７を取り付けている。すなわち、止板２７のリング面を第１のポペット弁組立体１５のハウジング１の外側に臨む面（シート保持部１８の底面１８ａ）に面接触させ、第１のポペット弁組立体装着部１２における第１のポペット弁組立体１５の位置を規制している。
第２のポペット弁組立体１６に対しても同様に、この第２のポペット弁組立体１６を第２のポペット弁組立体装着部１４に装着した後、すなわちハウジング１の外側に臨む開口部１３ａから第２のポペット弁組立体１６を通路１３内に押し込んだ後、その通路１３の開口部１３ａにリング状の止板２８を取り付けている。すなわち、止板２８のリング面を第２のポペット弁組立体１６のハウジング１の外側に臨む面（シート保持部２３の底面２３ａ）に面接触させ、第２のポペット弁組立体装着部１４における第２のポペット弁組立体１６の位置を規制している。
この複動型のパイロットリレーでは、第１の供給空気圧室３，第２の供給空気圧室４およびバイアス室８にエアー供給管２９を通して供給空気圧Ｐｓが供給され、入力空気圧室２にノズル背圧導入管３０を通して入力空気圧Ｐｎが導かれる。また、第１の出力空気圧室５から第１のエアー出力管３１を通して出力空気圧Ｐｏ１がバルブ３００に出力され、第２の出力空気圧室６から第２のエアー出力管３２を通して出力空気圧Ｐｏ２がバルブ３００に出力される。
なお、第１の排気室７−１および第２の排気室７−２は大気と連通しており、第１のポペット弁組立体１５のシート部１７およびシート保持部１８にはハウジング１との間にＯリング３３，３４が装着されている。また、第２のポペット弁組立体１６のシート部２２およびシート保持部２３にもハウジング１との間にＯリング３５，３６が装着されている。また、第１のポペット弁組立体１５において、第１のポペット弁２１とシート保持部１８との間にＯリング３７が装着されており、第２のポペット弁組立体１６において、第２のポペット弁２６とシート保持部２３との間にＯリング３８が装着されている。
この複動型のパイロットリレーにおいて、入力空気圧Ｐｎを増加させると、ダイアフラム９−１〜９−５が矢印Ａ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム９−１〜９−５に支持されているスプール１０も矢印Ａ側に移動する。すると、スプール１０は、その移動に伴って第１のポペット弁２１を第１のバネ２０の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第１のポペット弁２１の給気弁２１ｂが第１の連通孔１７ｂを開く。この時、スプール１０の第１の開口１０ａは、第１のポペット弁２１の排気弁２１ａによって閉じられる。一方、第２のポペット弁２６は、第２のバネ２５の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第２のポペット弁２６の給気弁２６ｂが第２の連通孔２２ｂを閉じる。この時、スプール１０の第２の開口１０ｂは、第２のポペット弁２６の排気弁２６ａによって開かれる。
これにより、エアー供給管２９を通して第１の供給空気圧室３に供給されたエアーは、第１のポペット弁組立体１５の内部空間１９に入り、第１の連通孔１７ｂを通って第１の出力空気圧室５内に導入された後に、第１のエアー出力管３１を通ってバルブ３００に供給される。一方、バルブ３００からのエアーは、第２のエアー出力管３２を通って第２の出力空気圧室６内に戻った後、スプール１０の第２の開口１０ｂより排気通路１０ｃに入り、排気室７に排出される。
一方、入力空気圧Ｐｎを減少させると、ダイアフラム９−１〜９−５が矢印Ｂ側に移動し、それに伴って、ダイアフラム９に支持されているスプール１０も矢印Ｂ側に移動する。すると、スプール１０は、その移動に伴って第２のポペット弁２６を第２のバネ２５の付勢力に抗して押し下げ、それに伴って、第２のポペット弁２６の給気弁２６ｂが第２の連通孔２２ｂを開く。この時、スプール１０の第２の開口１０ｂは、第２のポペット弁２６の排気弁２６ａによって閉じられる。一方、第１のポペット弁２１は、第１のバネ２０の付勢力によって押し上げられ、それに伴って、第１のポペット弁２１の給気弁２１ｂが第１の連通孔１７ｂを閉じる。この時、スプール１０の第１の開口１０ａは、第１のポペット弁２１の排気弁２１ａによって開かれる。
これにより、エアー供給管２９を介して第２の供給空気圧室４に供給されたエアーは、第２のポペット弁組立体１６の内部空間２４に入り、第２の連通路２２ｂを通って第２の出力空気圧室６内に導入された後に、第２のエアー出力管３２を通ってバルブ３００に供給される。一方、バルブ３００からのエアーは、第１のエアー出力管３１を通って第１の出力空気圧室５内に戻った後、スプール１０の第１の開口１０ａより排気通路１０ｃに入り、排気室７に排出される。
このようにして、入力空気圧室２に導かれる入力空気圧Ｐｎによって、スプール１０および一対のポペット弁２１，２６が動作し、その動作によって、増幅された出力空気圧Ｐｏ１およびＰｏ２がエア出力管３１および３２を通してバルブ３００へ出力されるものとなる。この場合、入力空気圧Ｐｎの増加方向の圧力を調整することによって、バルブ３００を正動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ１が調整されるものとなり、入力空気圧Ｐｎの減少方向の圧力を調整することによって、バルブ３００を逆動作させる場合の出力空気圧Ｐｏ２が調整されるものとなる。
なお、第１のポペット弁２１に形成されている微細連通路２１ｄは、この第１のポペット弁２１の給気弁２１ｂが第１の連通孔１７ｂを閉じようとした場合、第１の出力空気圧室５の空気を第１のポペット弁２１に形成されている貫通孔２１ｃを通して、スプール１０の第１の排気通路１０ｃ１へ導き、第１の排気室７−１に流出させて、また第１のバネ２０が収容されているシート保持部１８の室内に導いて、第１のポペット弁２１にさらに付勢力を加えて、第１のポペット弁２１の給気弁２１ｂの第１の連通孔１７ｂに対する閉塞を迅速に行わせる役割を果たす。第２のポペット弁２６に形成されている微細連通路２６ｄも同様の役割を果たす。
この複動型のパイロットリレーでは、スプール１０に、第１の開口１０ａを第１の排気室７−１に連通させる第１の排気通路１０ｃ１と、第２の開口１０ｂを第２の排気室７−２に連通させる第２の排気通路１０ｃ２とが設けられ、第１の排気通路１０ｃ１と第２の排気通路１０ｃ２とが非通路部分１０ｄによって分断されている。この構造において、スプール１０は、非通路部分１０ｄで上下あるいは左右に分割することが可能であり、ネジ止めなどの簡易な方法でスプール１０を組み立てるようにして、生産性を向上させることができる。
また、この複動型のパイロットリレーでは、第１の出力空気圧室５が第１のダイアフラム９−１を介して第１の排気室７−１と隣接し、第１の排気室７−１が第２のダイアフラム９−２を介してバイアス室８と隣接している。また、入力空気圧室２が第３のダイアフラム９−３を介してバイアス室８と隣接し、第２の出力空気圧室６が第５のダイアフラム９−５を介して第２の排気室７−２と隣接している。
このような各室の配置から分かるように、入力空気圧室２は第１の出力空気圧室５にも第２の出力空気圧室６にも隣接していないので、入力空気圧室２と出力空気圧室５，６との間を仕切るダイアフラムは存在しない。したがって、ダイアフラム９−１〜９−５の中に圧力の正負の変化が激しいダイアフラムはなく、ダイアフラムの耐久性が向上する。
〔実施の形態２〕
実施の形態１（図１）では、バイアス室８を入力空気圧室２と第１の排気室７−１との間に設けたが、第１の出力空気圧室５と第１の排気室７−１との間にバイアス室８を設けるようにしてもよい。
図２に、実施の形態２として、第１の出力空気圧室５と第１の排気室７−１との間にバイアス室８を設けた例を示す。この例では、バイアス室８を、第１のダイアフラム９−１を介して第１の出力空気圧室５と隣接させるとともに第２のダイアフラム９−２を介して第１の排気室７−１と隣接させている。また、入力空気圧室２を、第３のダイアフラム９−３を介して第１の排気室７−１と隣接させるとともに第４のダイアフラム９−４を介して第２の排気室７−２と隣接させている。また、第２の排気室７−２を、第５のダイアフラム９−５を介して第２の出力空気圧室６と隣接させている。
この実施の形態２でも、スプール１０に、第１の出力空気圧室５に位置する第１の開口１０ａを第１の排気室７−１に連通させる第１の排気通路１０ｃ１と、第２の出力空気圧室６に位置する第２の開口１０ｂを第２の排気室７−２に連通させる第２の排気通路１０ｃ２とが設けられ、第１の排気通路１０ｃ１と第２の排気通路１０ｃ２とが非通路部分１０ｄによって分断されている。
この構造において、第１の排気通路１０ｃ１はスプール１０の中央部分で第１の排気室７−１に開口するが、実施の形態１と同様、スプール１０を非通路部分１０ｄで上下あるいは左右に分割することが可能であり、ネジ止めなどの簡易な方法でスプール１０を組み立てるようにして、生産性を向上させることができる。
また、この複動型のパイロットリレーでは、第１の出力空気圧室５が第１のダイアフラム９−１を介してバイアス室８と隣接し、入力空気圧室２が第３のダイアフラム９−３を介して第１の排気室７−１と隣接している。また、入力空気圧室２が第４のダイアフラム９−４を介して第２の排気室７−２と隣接し、第２の出力空気圧室６が第５のダイアフラム９−５を介して第２の排気室７−２と隣接している。
このような各室の配置から分かるように、実施の形態２においても、入力空気圧室２は第１の出力空気圧室５にも第２の出力空気圧室６にも隣接していないので、入力空気圧室２と出力空気圧室５，６との間を仕切るダイアフラムは存在しない。したがって、ダイアフラム９−１〜９−５の中に圧力の正負の変化が激しいダイアフラムはなく、ダイアフラムの耐久性が向上する。
また、前述したように、特許文献２に示された構造では、ケーシング内に設けられる室数が非常に増えて１１室を必要とする。室数が増えると、ダイアフラムの枚数など構成部品も増え、パイロットリレーの容積も大きくなり、これを収容するポジショナの大型化・コストアップを招いてしまうという問題が生じる。
これに対して、上述した実施の形態１，２に示された構造では、ケーシング１内に設けられる室が入力空気圧室２，第１の供給空気圧室３，第２の供給空気圧室４，第１の出力空気圧室５，第２の出力空気圧室６，第１の排気室７−１，第２の排気室７−２およびバイアス室８の８室であり、ダイアフラムの数も５つと少ない。このため、パイロットリレーの容積を小さくすることができ、これを収容するポジショナの小型化を促進することが可能である。
なお、上述した実施の形態１，２では、第１のポペット弁２１の内部に貫通路２１ｃを形成し、この貫通路２１ｃと連通する微細連通路２１ｄを形成しているが、必ずしもこのような貫通路２１ｃや微細連通路２１ｄを第１のポペット弁２１に形成するようにしなくてもよい。第２のポペット弁２６についても同様である。
本発明のパイロットリレーは、入力空気圧信号を増幅する圧力信号増幅器として、空気作動型の調節弁の開度制御を行うポジショナなどに利用することが可能である。
１…ハウジング、２…入力空気圧室、３…第１の供給空気圧室、４…第２の供給空気圧室、５…第１の出力空気圧室、６…第２の出力空気圧室、７…排気室、８…バイアス室、９−１…第１のダイアフラム、９−２…第２のダイアフラム、９−３…第３のダイアフラム、９−４…第４のダイアフラム、９−５…第５のダイアフラム、１０…スプール（移動体）、１０ａ…第１の開口、１０ｂ…第２の開口、１０ｃ１…第１の排気通路、１０ｃ２…第２の排気通路、１０ｄ…非通路部分、１１…通路、１１ａ…開口部、１２…第１のポペット弁組立体装着部、１３…通路、１３ａ…開口部、１４…第２のポペット弁組立体装着部、１５…第１のポペット弁組立体、１６…第２のポペット弁組立体、１７…シート部、１７ａ…上面、１７ｂ…第１の連通路、１８…シート保持部、１８ａ…底面、１９…内部空間、２０…第１のバネ、２１…第１のポペット弁、２１ａ…排気弁、２１ｂ…給気弁、２１ｃ…貫通路、２１ｄ…微細連通路、２２…シート部、２２ａ…上面、２２ｂ…第２の連通路、２３…シート保持部、２３ａ…底面、２４…内部空間、２５…第２のバネ、２６…第２のポペット弁、２６ａ…排気弁、２６ｂ…給気弁、２６ｃ…貫通路、２６ｄ…微細連通路、２７，２８…止板、２９…エア供給管、３０…ノズル背圧導入管、３１…第１のエア出力管、３２…第２のエア出力管、３３〜３８…Ｏリング。

Claims (3)

  1. ハウジング内に形成された入力空気圧室，第１の供給空気圧室，第２の供給空気圧室，第１の出力空気圧室，第２の出力空気圧室，第１の排気室，第２の排気室およびバイアス室と、
    前記入力空気圧室に導かれる入力空気圧によって変位するダイアフラムと、
    前記第１の出力空気圧室に位置する第１の開口と，前記第２の出力空気圧室に位置する第２の開口と，前記第１の開口を前記第１の排気室に連通させる第１の排気通路と，前記第２の開口を前記第２の排気室に連通させる第２の排気通路と、前記第１の排気通路と前記第２の排気通路とを分断する非通路部分とを有し、前記ダイアフラムに支持されて前記ハウジング内を移動する移動体と、
    前記第１の供給空気圧室と前記第１の出力空気圧室とを画成する第１の隔壁に形成された第１の連通孔を貫通して移動可能に設けられ、前記移動体の第１の開口を開閉する第１の排気弁および前記第１の連通孔を開閉する第１の給気弁とを一体的に有する第１のポペット弁と、
    前記第２の供給空気圧室と前記第２の出力空気圧室とを画成する第２の隔壁に形成された第２の連通孔を貫通して移動可能に設けられ、前記移動体の第２の開口を開閉する第２の排気弁および前記第２の連通孔を開閉する第２の給気弁とを一体的に有する第２のポペット弁と、
    前記第１のポペット弁を前記第１の給気弁が前記第１の連通孔を閉じる方向に付勢する第１のバネ部材と、
    前記第２のポペット弁を前記第２の給気弁が前記第２の連通孔を閉じる方向に付勢する第２のバネ部材とを備えたパイロットリレーであって、
    前記入力空気圧室は、前記第１の出力空気圧室にも前記第２の出力空気圧室にも隣接していない
    ことを特徴とするパイロットリレー。
  2. 請求項１に記載されたパイロットリレーにおいて、
    前記第１の排気室は、第１のダイアフラムを介して前記第１の出力空気圧室と隣接するとともに第２のダイアフラムを介して前記バイアス室と隣接し、
    前記入力空気圧室は、第３のダイアフラムを介して前記バイアス室と隣接するとともに第４のダイアフラムを介して前記第２の排気室と隣接し、
    前記第２の排気室は、第５のダイアフラムを介して前記第２の出力空気圧室と隣接している
    ことを特徴とするパイロットリレー。
  3. 請求項１に記載されたパイロットリレーにおいて、
    前記バイアス室は、第１のダイアフラムを介して前記第１の出力空気圧室と隣接するとともに第２のダイアフラムを介して前記第１の排気室と隣接し、
    前記入力空気圧室は、第３のダイアフラムを介して前記第１の排気室と隣接するとともに第４のダイアフラムを介して前記第２の排気室と隣接し、
    前記第２の排気室は、第５のダイアフラムを介して前記第２の出力空気圧室と隣接している
    ことを特徴とするパイロットリレー。
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