JPH0522081B2 - - Google Patents

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JPH0522081B2
JPH0522081B2 JP62227740A JP22774087A JPH0522081B2 JP H0522081 B2 JPH0522081 B2 JP H0522081B2 JP 62227740 A JP62227740 A JP 62227740A JP 22774087 A JP22774087 A JP 22774087A JP H0522081 B2 JPH0522081 B2 JP H0522081B2
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pilot
chamber
pressure
valve body
pressure chamber
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Takamichi Takahashi
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Konan Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はノズル・フラツパー機構を備えたパイ
ロツト弁を有するパイロツト式減圧弁に関するも
のである。
従来技術 第3図に示すように、ノズル・フラツパー機構
を備えたパイロツト弁を有するパイロツト式減圧
弁は、例えば藤倉ゴム工業(株)製20型超精密リレー
として知られている。
この弁では、メジヤリングカプセル(調節圧
室)51の中に信号圧力がポート52a又は52
bから導入され、パイロツト弁のフラツパ52が
弁座53を開閉し、少量の空気がダイヤフラム室
54に流入しその圧力を変動する。その際、ダイ
ヤフラム室54はノズル64を介して大気に開放
している。ダイヤフラム室54の圧力が上昇する
と、パイロツトベロフラム55及びコントロール
ベロフラム56が変動し、主弁体57が開放して
流体は1次側室58から2次側室59に流れる。
2次側室59の圧力は流路61を介してコントロ
ール室(フイードバツク室)62に導入され、メ
ジヤリングカプセル(調節圧室)51の圧力との
バランスによりフラツパ52を開閉する。パイロ
ツトベロフラム55とコントロールベロフラム5
6の出力バランスが崩れることにより主弁体57
の開閉動に対してリリーフ弁60が適切に作動し
て2次側室59の流体を排出口63より排出し、
2次圧の精密な調整を行う。
この種の減圧弁においては、感度及び応答性を
高めるためにはパイロツト弁のノズル・フラツパ
ー部を大きくし、主弁体57を駆動するパイロツ
ト弁部の流量を大きくしてパイロツト弁部のゲイ
ンを高める必要がある。しかるにこの種の減圧弁
の高周波数域の特性をみると、主弁に連結された
ダイヤフラムに作用するダイヤフラム室内にパイ
ロツト弁の出力流を蓄積すること又はダイヤフラ
ム室から排出することにより主弁体57の開度が
変化し、パイロツト弁流量の時間積分等により主
体弁はパイロツト弁出力圧の充填、排出遅れの形
の応答をすることになる。例えば、入力によるパ
イロツト弁のフラツパ開度が正弦波状に変化する
例を考えると、ダイヤフラム室54のパイロツト
弁流量もほぼ正弦波状に変化することになる。然
も、パイロツト弁流量がダイヤフラム室54に対
し充填、排出され、その室の圧力変化に応じて主
弁体57が開閉されるので、主弁体57に対する
圧力変化はパイロツト弁流量の積分値に対応す
る。従つて主弁体57の開度変化は、単純には、
正弦波に対する積分値である余弦波状に変化する
ことになる。つまり、主弁体の開度の位相はパイ
ロツト弁のフラツパー開度の位相に対して最大90
度の遅れとなる。同様にして、主弁体57の開度
に対して、主弁の2次側室59の圧力変化、即ち
フイードバツク室62の圧力の変化は主弁体57
の開度変化に対する積分値に相当するので、主弁
の2次側室59の圧力応答は主弁体の開度の位相
に対して最大90度の遅れを生じる。パイロツト弁
のフラツパー開度変化に基づいて、主弁の開度変
化を介して主弁の2次側室59の圧力応答の変化
つまりフイードバツク圧力変化を生じるが、その
変化は結局主弁体57の開度の位相遅れと、2次
側室59の圧力変化の位相遅れとを合わせたもの
となる。
このことからフラツパの開度位相に対する2次
側室の圧力の位相、すなわちフイードバツク圧力
の位相は最大で180゜の遅れとなる。この外に摩擦
等の遅れ要素を加味するとフイードバツク圧力の
位相の遅れはより180゜に近くなり、フイードバツ
ク圧力の位相が入力と同相になるので、系として
は発散状体となる。
以上のような高周波数域の特性をもつパイロツ
ト式減圧弁はパイロツト弁部のゲインが小さい場
合には応答の遅れが180゜に達する迄に振幅が十分
小さくなるので安定状態になるが、ゲインを増大
すると、外乱等が起動力となつて自己発信を続け
るハンチング状態を生ずるという問題がある。
上記の従来の減圧弁では、フイードバツク圧が
フラツパーの変位に対して最大180゜の位相遅れを
生じることは回避出来ず、感度及び応答性を高め
るためにパイロツト弁部のゲインを高めると、外
乱等によりハンチング状態を発生する危険を回避
するこが出来ない。
目 的 本発明は上記の従来の問題点を解消し、発振を
起こさないパイロツト式減圧弁を提供することを
目的としている。
構 成 本発明は、上記の目的を、入力ポートと、該入
力ポートに通じる1次側室と、出口ポートと、該
出口ポートに通じる2次側室と、前記1次側室と
2次側室との間に形成される主弁座と、パイロツ
ト圧室とを備えた主弁本体と、前記主弁座に着座
可能な主弁体と、該主弁体に弁棒により連結され
前記2次側室とパイロツト圧室との間の境界をな
すように密封状かつ移動可能に配置される駆動部
材と、前記パイロツト圧室に開口するパイロツト
弁部と、前記2次側圧室を前記パイロツト弁部に
接続するフイードバツク流路とを有し、前記パイ
ロツト弁部が前記パイロツト圧室に接続されるパ
イロツト流路に設けられたノズルとフラツパーと
を有するノズル・フラツパー機構を備えるするパ
イロツト式減圧弁において、前記パイロツト弁部
が前記フラツパーとして形成されるパイロツト弁
体に連結された調節駆動部材と、該調節駆動部材
を間にして前記フイードバツク流路に接続される
フイードバツク室及び該フイードバツク室とは反
対側に設けられた調節圧室と、該調節圧室に絞り
を介して開口する調節流体入口ポートとを有し、
前記調節圧室の容積と前記絞りの面積Sとにより
定まる時定数Tc=CV/S(Cは定数)が前記フ
イードバツク室の予め求められているフイードバ
ツク圧変動周期Tfより大であるが前記容積Vが
できるだけ小になるように前記調節圧室の容積V
と前記絞りの面積Sとが設定されることを特徴と
するパイロツト式減圧弁により達成した。
作 用 本発明により、調節圧室の容積と、調節圧室と
調節流体入口ポートとの間に設けた絞りの面積
が、調節圧室の時定数がフイードバツクによるハ
ンチング周期より大になるように設定されている
ので、パイロツト弁体に作用する圧力に変動があ
つても、絞りを通して流入、排出する流量に対す
る影響が小になる。調節圧室の容積を出来るだけ
小さくすることにより、調節流体のばね作用によ
りフイードバツク圧の変動のフラツパー変位への
影響を小さくすることが出来る。従つて、パイロ
ツト弁体の変動に対して、フイードバツク圧の変
動に約180度の位相差が生じても、ハンチング状
態への転移を回避することが可能になつた。
実施例 本発明の構成及び作用の詳細を図に示す実施例
に基づき説明する。
第1図において、主弁本体1には入口ポート2
と、入口ポート2に通じる1次側室3と、出口ポ
ート4と、第口ポート4に通じる2次側室5と、
1次側室3と2次側室5との間に形成された弁座
6と、パイロツト圧室7とが設けられている。
弁座6には主弁体8が着座可能であり、該主弁
体8には弁棒9により駆動部材10が連結され
る。
駆動部材10は一例として第1図に示すように
ダイヤフラムとして形成され、その場合パイロツ
ト圧室7はダイヤフラム室を形成する。駆動部材
10は別の例ではピストンを形成されることがで
き、その場合パイロツト圧室7はピストン室とし
て形成される。
パイロツト圧室7にはパイロツト弁11のポー
ト12が開口している。パイロツト弁11はポー
ト12に設けたパイロツト弁座13に着座可能な
パイロツト弁体14を有する。パイロツト弁体1
4は弁棒15により調節駆動部材16に連結され
る。調節駆動部材6は第1図においてはダイヤフ
ラムとして形成されるピストンとして形成するこ
ともできる。
超駆動部材16はフイードバツク室18と調節
圧室19とを境界するように配置され、フイード
バツク室18はフイードバツク流路17により2
次側室5と接続されている。
調節圧室19には絞り20を介して調節流体入
力ポート21が開口している。
パイロツト弁11はノズル・フラツパー機構を
有し、該ノズル・フラツパー機構はポート12を
開閉するパイロツト弁体14として形成されたフ
ラツパーと、固定ノズル22とを有し、固定ノズ
ル22はパイロツト圧室7に接続されるパイロツ
ト流入路23とパイロツト流出路24とを有する
パイロツト流路に設けられる。第1図の例では固
定ノズル22はパイロツト流出路24に設けられ
る。第1図の例ではパイロツト流入路23はポー
ト12に接続され、パイロツト流出路24はノズ
ル22を介してパイロツト圧室7と接続されてい
る。
以下作動について説明する。
2次側室5の圧力P1が所定値以下に下がると、
フイードバツク室18の圧力P3が低下し、調節
圧室19の圧力P4により調節駆動部材16が動
かされ、パイロツト弁体14がパイロツト弁座1
3から離される。
ポート12に接続する室25はパイロツト流入
路23を通して供給されるパイロツト流体が貯留
され、パイロツト弁座13の開度、すなわちフラ
ツパー(パイロツト弁体)14の開度に応じてパ
イロツト流体がパイロツト圧室7に流入する。
パイロツト圧室7にはノズル22による抵抗に
よりパイロツト流体が一時貯留され、駆動部材1
0がパイロツト圧室7の圧力と2次側室5の圧力
P1との差圧に応じて動かされ、主体弁8を動か
して主弁座6を開放する。これにより流入し2次
側室5の圧力P1を上昇する。
2次側室5の圧力上昇はフイードバツク流路1
7を介してフイードバツク室18に伝達され、調
節駆動部材16に作用する。
2次側室5が所定圧に上昇すると調節駆動部材
16が調節圧室19の圧力とのバランスに応じて
動かされ、パイロツト弁体14すなわちフラツパ
ーが動かされてポート12を閉じる。
パイロツト圧室7は、ポート12を閉じること
によりパイロツト流体の供給が止まるが、ノズル
22を通してパイロツト流出路24よりの流出は
続くので、次第に圧力P2が低下し、パイロツト
7と2次側室5の圧力バランスに応じて駆動部材
10が動かされ、それにともない主弁体8が動か
されて主弁座6が閉じる。
2次側室5の圧力変動により、フイードバツク
室18も圧力変動を生じ、例えば周期Tfの圧力
波が形成される。調節駆動部材16はこの圧力波
の影響を受け、主弁体に発振動を起させることに
なる。そこでこのフイードバツク室の圧力変動を
除去する必要がある。
調節圧室19の容積をV、調節流体入口ポート
と調節圧室19の間の絞り20の面積をSとする
と、調整圧室19の時定数CV/S>Tf=CV/
Sとなる。ここでCは定数である。
調節圧室19の時定数Tcがフイードバツク圧
力変動の周期Tfより大になるように設定すると、
絞り20を通つて調節流体、例えば空気が出入り
するのに対し圧力波すなわち圧力変動に応じて絞
り20を通る流量が減少する。
調節圧室19に流入する調節流体は一種のばね
作用を為すと見なすことができ、この際ばね定数
KはK=PA2/Vで示される。ここでAは調節駆
動部材16の有効面積である。
調節圧室19の容積Vを小さくするとばね定数
を大きくすることができる。
ばね定数が大になると、調節駆動部材16はフ
イードバツク圧P3の変動があつても変動が少な
くなる。このことはパイロツト弁対14、すなわ
ちフラツパーの矢印xに示す変動が小さくなる。
斯くしてフイードバツク圧P3の変動も小さくす
ることができる。
従つて調節圧室19の容積Vを、絞り面積Sと
の関連において定まる調節圧室19の時定数Tc
がフイードバツク圧力変動の周期すなわちハンチ
ング周期Tf以上になり、しかも容積Vができる
だけ小さくなるように設定することにより振動を
集束し停止することができる。
ノズル・フラツパー機構は第1図の例に対して
第2図の如く変形することもできる。すなわちポ
ート12とパイロツト流出路24とを接続しポー
ト12のパイロツト流出路側にパイロツト弁座1
3を形成し、フラツパーとしてのパイロツト弁体
14をパイロツト流出路側においてパイロツト弁
座13に着座させ、ノズル22をパイロツト圧室
7とパイロツト流入路23との間に形成する。第
1図の例では調節駆動部材13の作用によりパイ
ロツト弁体14が図において下降動するとパイロ
ツト弁座13を開口し、上昇すると閉鎖するのに
対し、第2図の例では調節駆動部材16の作用に
よりパイロツト弁体14が下降するとパイロツト
弁座13を閉じ上昇すると開口する点において相
異している。しかし駆動部材10に対するパイロ
ツト流体の作用は実質的に同じであるので第1図
とは同一又は相応部材には同一符号を付して詳細
な説明は省略する。
効 果 本発明により調節圧室の大きさと調節流体入口
ポートの絞りの面積を選定するという簡単な構造
及び手段により主弁体のハンチングを防止するこ
とが可能となつた。特にハンチング周波数域のみ
を考慮し、その周波数に対してパイロツト部のゲ
インを下げるだけで弁の発振が防止できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るパイロツト式減圧弁の断
面図、第2図は別の実施例の断面図、第3図は従
来の減圧弁の断面図である。 1……主弁本体、2……入口ポート、3……1
次側室、4……出口ポート、5……2次側室、6
……主弁座、7……パイロツト圧室、8……主弁
体、9……弁棒、10……駆動部材、11……パ
イロツト弁、12……ポート、13……パイロツ
ト弁座、14……パイロツト弁体(フラツパー)、
16……調節駆動部材、17……フイードバツク
流路、18……フイードバツク室、19……調節
圧室、20……絞り、21……調節流体入口ポー
ト、22……ノズル、23……パイロツト流入
路、24……パイロツト流出路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入口ポート2と、該入口ポート2に通じる1
    次側室3と、出口ポート4と、該出口ポート4に
    通じる2次側室5と、前記1次側室3と2次側室
    5との間に形成される主弁座6と、パイロツト圧
    室7とを備えた主弁本体1と、前記主弁座6に着
    座可能な主弁体8と、該主弁体8に弁棒9により
    連結され前記2次側室5とパイロツト圧室7との
    間の境界をなすように密封状かつ移動可能に配置
    される駆動部材10と、前記パイロツト圧室7に
    開口するパイロツト弁部11と、前記2次側圧室
    5を前記パイロツト弁部11に接続するフイード
    バツク流路17とを有し、前記パイロツト弁部1
    1が前記パイロツト圧室7に接続されるパイロツ
    ト流路23,24に設けられたノズル22とフラ
    ツパー14とを有するノズル・フラツパー機構を
    備えるするパイロツト式減圧弁において、 前記パイロツト弁部11が前記フラツパー14
    として形成されるパイロツト弁体に連結された調
    節駆動部材16と、該調節駆動部材16を間にし
    て前記フイードバツク流路17に接続されるフイ
    ードバツク室18及び該フイードバツク室18と
    は反対側に設けられた調節圧室19と、該調節圧
    室19に絞り20を介して開口する調節流体入口
    ポート21とを有し、前記調節圧室19の容積V
    と前記絞り20の面積Sとにより定まる時定数
    Tc=CV/Sが前記フイードバツク室18の予め
    求められているフイードバツク圧変動周期Tf
    り大であるが前記容積Vができるだけ小になるよ
    うに前記調節圧室19の容積Vと前記絞り20の
    面積Sとが設定されることを特徴とするパイロツ
    ト式減圧弁。
JP22774087A 1987-09-11 1987-09-11 Pilot type pressure reducing valve Granted JPS6470806A (en)

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