JPS6231702A

JPS6231702A - 空気式パイロツトリレ−

Info

Publication number: JPS6231702A
Application number: JP17122785A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhide Shiga; 志賀　龍英
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1987-02-10
Also published as: JPH0369002B2

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、たとえば各種空気式計器などにおいて圧力ま
たは流量を増幅する増幅器等として使用して好適な空気
式パイロットリレーの改良に関する。

〔従来の技術〕

空気式計器に付属して設けられ空気圧信号の増幅器等と
して用いられる空気式パイロットリレーは、その作動状
態で空気消費を不連続的に行なうか、あるいは連続的に
行なうかによってノンブリード型とブリート型とに大別
され、必要に応じて使い分けられている。

その−例として従来のノンブリード型空気式パイロット
リレーを第４図を用いて簡単に説明すると、全体を符号
１で示すパイロットリレーは、その弁本体２内に供給圧
力室３、出力室４、大気連通室５．および人力室６を有
し、かつこれら各室のうち前記供給圧力室３と出力室４
とは内部仕切壁７に穿設された貫通孔８にて連通される
とともに、この出力室４と大気連通室５とは下部ダイヤ
フラム９にて、またこの大気連通室５と人力室６とは上
部ダイヤフラムｌＯにてそれぞれ画成されている。そし
て、前記下部ダイヤフラム９の中央には開口１１が穿設
され、かっこの開口１１は前記上、下ダイヤフラム１Ｏ
１９間に介在してこれらを連結する筒体１２内に開口し
、さらにこの筒体１２の側方に穿設された孔部１２ａは
前記大気連通室５に開口されている。

１３．１４は一卜述した′Ｆ部ダイヤフラム９の開口１
１、仕切壁７の貫通孔８を開閉する弁体で、これら弁体
１３，１４は前記貫通孔８を貫通して配置６された弁軸
１５の両端に設けられてｑいに一体的に連設されてボペ
−／　ト弁を構成するとともに、出力室４内に配設され
たバイアススプリング１６にて常時は閉方向（図中上方
）に付勢されている。なお、図中Ｐ　ｓｕｐは前記供給
圧力室３内に吸気口１７を介して導入される供給空気圧
、Ｐｎは前記入力室６に対し入力口１８を介して導入さ
れる空気式計器等のノズルフラッパ機構２０にて得られ
る人力空気圧信号としてのノズル背圧、Ｐｏｕｔは前記
出力室４から出力口１９を介して出力される空気圧出力
で、またＰａは前記大気連通室５の排気口５ａが開口し
ている大気圧である。さらに、図中１３ａはポペット弁
としての弁体１３を保持するホールド用スプリングであ
る。

また、図中２１は前記供給空気圧Ｐ　ｓｕｐが固定絞り
Ｒを介して導かれているノズル、２２はこれに対向して
変位信号により揺動されるフラッパー’Ｃ’、Ｘ　ｆは
そのノズルフラッパ間隙である。

そして、このような構成において、前記入力室６に人力
される人力空気圧信号としてのノズル背圧Ｐｎが増大す
ると、］二部ダイヤフラム１０がｔ方に抑圧移動され、
これにより筒体１２を介してド部ダイヤフラム９がド降
し、その結果開口ｌｌ側縁のｊｔ座と前記弁体１３の着
座部とによって構成されている排気弁が閉塞され、一方
、前記仕切壁７の貫通孔８側縁の弁座と弁体１４の着座
部とによって構成されている吸気弁は開放され、供給空
気圧Ｐ　ｓｕｐが供給圧力室６、出力室５を介して空気
圧出力Ｐ　ｏｕｔとして出力される。

また、入力室６に対する人力空気圧信号としてのノズル
背圧Ｐｎが減圧されると、上部ダイヤフラム１０がＬ方
に復帰移動し、さらにプランジャ弁を構成する弁体１３
，１４がバイアススプリング１６の付勢力にて一ヒ方に
移動して前述した吸気弁が閉塞されるとともに排気弁が
開放され、このパイロットリレーの出力口１９側の空気
圧がこの排気弁と通って大気に放出され、これにより空
気圧出力Ｐ　ｏｕｔも減圧されるものである。

したがって、このような構成によるノンブリード型パイ
ロットリレー１においては、ノズル背圧Ｐｎに対応した
ポペット弁を構成する弁体１３゜１４の位置によって、
ノズル背圧Ｐｎに比例した空気圧出力Ｐ　ｏｕｔを得る
ことが可能となるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した構成による空気式パイロットリレー
ｌにおいて、一般には、空気式計器から比較的低い゛人
力が０．２〜１．ＯＫｇ／ｃ■２　ＦＳの幅で与えられ
、これに対応して出力するために供給空気圧として１．
４Ｋｇ／ｃｍ　Ｑ　ＦＳが与えられている。

しかし、その一方において、調節弁用ポジショナのよう
に、弁駆動力として場合によっては大きな圧力を要する
計器に用いるには、パイロットリレーｌの出力は７Ｋｇ
／ｃ■２　ＦＳｔ−要することもあり、この場合には、
このパイロットリレー１への供給空気圧Ｐ　ｓｕｐも、
これに応じた高い圧力を与えることが必要とされるもの
である。

しかしながら、上述した場合において、単に、供給空気
圧Ｐ　ｓｕｐを高めただけでは、所定の入力（ノズル・
フラッパギャップｘｒとして与えられる）当りの出力Ｐ
　ｏｕｔは高めることができる反面、供給空気圧Ｐ　ｓ
ｕｐが昇圧されることによってノズル背圧Ｐ　ｎ　（＝
　１／　（Ｒ／Ｒｎ）　＋　ｌ　；ただしＲｎはノズル
・フラッパギャップで形成される可変絞り）も高まるこ
とから、同一のノズル背圧Ｐｎ当りで見るときのノズル
−フラッパゲイン（Ｋ＝Ｒ／Ｒｎ）も大きく変化し、従
来構成によるパイロットリレー１では、このゲインにの
変化がループ全体のゲインに影響するという問題を生じ
ていた。

す“なわち、ループゲインには、フィードバックルーズ
において、一般には取出し信号の大きさとして理解され
ている。したがって、上述したような供給空気圧Ｐ　ｓ
ｕｐが変動するような場合、ノズル背圧Ｐｎおよび空気
圧出力Ｐ　ｏｕｔの変化分は、ｌ／（ｌ＋Ｋ）であるか
ら、空気圧出力Ｐｏｕｔへの影響を押えるためには、ゲ
インＫを大きくすることが望ましい、しかし、このゲイ
ンＫが大きすぎると、系全体が不安定となり易く、自動
振動を生じてしまうもので２一旦程よく設定されたパイ
ロットリレーｌのゲインには変らないようにしたいとの
要請がある。

このため、従来は、パイロットリレー１内のバイアスス
プリング１６を、ｌ５１１Ｇ力の異なるものと交換する
等の対策で各需要圧力に対処していたが、このような構
成では、機種をいたずらに増やしてしまうといった欠点
があり、実用面での問題か大きいものである。また、上
述したようなバイアススプリング１６を可変調整可能に
構成することも考えられるが、その操作が面倒となるば
かりでなく、構造的にも問題で、実際に採用することは
困難であった。

そして、これらの問題は、第５図に示したようなブリー
ド型のパイロットリレー１においても同様であり、この
ような問題点を一掃し得る何らかの対策を講じることが
望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る空気式パイ
ロットリレーは、入力空気圧信号により可動される受圧
上ｆ−に対しその可動方向と逆向きの圧力を′ｊ、える
バイアス室を設け、こｃｙ）／＜イ７ス室に供給空気圧
の大きさに比例した圧力を分圧機構を介して導入させる
ようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、受圧素子に対し入力空気圧信号と逆向
きの圧力を作用させるバイアス室により、受圧素子への
パイアスカを、供給空気圧の大きさに比例してｆＩｆ変
し得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る空気式パイロットリレーをノンブ
リード型に適用した場合の一実施例を示すものであり、
同図において、前述した第４図等と同一または和尚する
部分には同一番号を付してその説明は省略する。

さて１本発明によれば、前述した構成を有するノンブリ
ード型パイロットリレー１において、入力空気圧信号Ｐ
　ｓｕｐにより可動される受圧素子としての上部ダイヤ
フラム１０に対しその可動方向と逆向きの圧力を与える
バイアス室３０１設け、かつこのバイアス室３０に供給
空気圧Ｐ　ｓｕｐの大きさに比例した圧力Ｐｘを分圧機
構３１（Ｒｔ。

Ｒ２）を介して導入するようにしたところに特徴を有し
ている。なお、図中３２は入力室６と大気連通室５との
間に形成されるバイアス室３０を、大気連通室５側にお
いて画成する小ダイヤフラム、３３は前記分圧機構３１
からの分圧力Ｐ！をバイアス室３０内に導入する導入孔
である。

ここで、−上述したバイアス室３０内に供給される分圧
力（パイアスカ）Ｐｉは１分圧４１４１３１の構成から
、Ｐ　　　ｘ＝Ｒ２／Ｒｓ　　　＋Ｒ２＊　　Ｐ　　　ｓ
ｕｐ＊　　＆　　拳　５（ｆ）となる。

また、パイロットリレー１内での力平衡式は、Ｐ　ｎＩ
ＩＡ＋Ｐ　ｘｌｌ　ａ＝Ｐ　ｘ＊Ａ＋Ｐ　ａｕｔｏ　ａ
・・・舎■ ただし、Ａ：上部ダイヤフラムｌｏの面積ａ：小ダイヤ
フラム３２の面積となり、これによりＰ　　ｘ＝Ｐ　ｎｏ　Ｋ−Ｐ　ｏｕｔ／Ｋ　−１ｍ　命
令＊（ｐ（ここで、にはパイロットリレー１のゲインで
、Ｋ　＝　Ａ　／　ａである。）が導かれる。

そして、本発明によるパイロットリレーｌを、従来例と
大、小ダイヤフラム１０．９の面積Ａ。

ａを等しくして製作した場合、従来例における力平衡式
Ｐ　ｎｏ　Ａ＝　Ｐ　ｏｕｔｓ　ａ＋　ｆ　（ｆはバイ
アススプリング１６の弾撲力）からＰｎを求め、これを
前記（旬式に代入することで、所望の分圧力Ｐｇを算出
し得るものである。このような分圧力Ｐｘが求められれ
ば、前記０式からＲ１，Ｒ２が選択できることは明らか
であろう。

このような構成による本発明によれば、所定出力Ｐ　ｏ
ｕｔを得る必要性から、供給空気圧Ｐ　ｓｕｐを大きく
したときにおいて、単に供給空気圧Ｐ　ｓｕｐの変化に
応じてノズル背圧Ｐｎおよび空気圧出力Ｐ　ｏｕｔを昇
圧させるだけではなく、出力Ｐ　ｏｕｔは昇圧させるが
、ノズル背圧Ｐｎ変化によるボベッ１・Ｊｒ（１３，１
４）の移動は実質的に変らないように、パイアスカを供
給空気圧変化に応じて自動的に変更することができ、こ
れにより入出力特性をＡ　＋Ｅ化し得るものである。こ
のような入出力特性ａ　、　ｂｔｌ−第２図に示してお
り、容易に理解されよう。また、このときにおいて１本
発明のようにパイアスカを変更することは、ノズル・フ
ラッパゲインを図中Ｇｌ、Ｇ２から明らかなように、供
給′ノρ気圧Ｐ　ｓｕｐが低圧であるとき（特性曲線Ｃ
）と、昇】Ｆせしめたとき（特性曲線ｄ）とで、略々等
しいものとすることができるもので、パイアスカを変え
なかった場合におけるゲインＧ３に比べての利点は明ら
かであろう。

そして、このような構成による作用効果は、第３図に示
すブリード型の空気式パイロットリレー１においても、
同様なものであり、容易に理解されよう。ここで、その
構成等は前述した実施例を同一番号を付してその詳細な
説明は省略する。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。たとえば前述した実施例では、従来のバイアススプ
リングの変りに、バイアス室３０を形成した場合を説明
したが、スプリングに併用してバイアス室を設けるよう
にし、これによりパイアスカを供給空気圧に応じて変更
し得るようにしてもよいことは容易に理解されよう。

また、前述した実施例において、分圧機構３１を構成す
る抵抗Ｒ２を可変抵抗とし、必要に応じてパイアスカを
、ｉｇｌ整し得るようにしてもよいものである。このよ
うにすれば、現場での応答性の改りやハンチング防Ｗ用
としても効果的なもので、しかもループゲインを必要に
応じて変更することも０■能となる。

〔発明の効果〕

以し説明したように、本発明に係る空気式パイロットリ
レーよれば、入力空気圧信号により可動される受圧素子
に対しその可動方向と逆向きの圧力を与えるバイアス室
を設け、このバイアス室に供給空気圧の大きさに比例し
た圧力を分圧機構を介して導入したので、簡単かつ安価
な構成にもかかわらず、バイアス室の存在により、受圧
素子へのパイアスカを、供給空気圧の大きさに比例して
自動的に可変し得るもので、これにより空気圧出力を簡
単に適正な大きさとして出力し得るとともに、ループゲ
インは略々等しいものとして、作動特性を安定化し得る
等といった種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本）！に、明に係るノンブリード型パイロット
リレーの一実施例を示す概略断面図、第２図はその入出
力特性およびノズルフラッパゲイン特性を従来との比較
において示す特性図、第３図は本発明をブリード型に適
用した場合に実施例を示す概略断面図、第４図および第
５図は従来例を示す概略断面図である。ｌ・・・・空気式パイロットリレー、３・・・・供給圧
力室、４・・・・出力室、５・・・・大気連通室、６−
・−・入力室、９．ｔｏ・・争−ダイヤフラム、１３．
１４・・・・弁体（ボペツ［Ｐ）、２０・惨・・ノズル
フラッパ機構、３０・・・・ｌ＜イ７ス室、３１・・・
・分圧機構。特　許　出　願　人　　山武ハネウェル株式会社代　　
理　　人　　山　用政樹（ほか２名）第１図第４図第Ｓ図手続補正書輸幻１．事件の表示昭和６０年　特　許　願第１７１２２７号２、発明の名
称空気式パイロットリレー３、補正をする者事件との関係　　　特　　許　　　出願人名称（氏名）
　（６６６）山武Ｉ・ネウエル株式会社氏名　　（６４
６２）弁理土山　月１　政　樹５、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄６　補正の内容＋ｌ）　　明細書第５頁第１９行目ないし第７頁第３行
目「しかしながら、上述した・・・・・・との要請があ
る。」を、下記の通シ補正する。「しかしながら、上述した場合において、単に、供給空
気圧Ｐ　ｓｕｐを高めただけでは、ノズル背ル・７ラツ
パギヤツプで形成される可変絞シ）も高まることから、
同一のノズル背圧Ｐｎレベルで見るときのノズル・フラ
ッパゲイン（Ｋｎ＝Ｐｎ／Ｘｆ　：ただしＸｆ　Ｆｉノ
ズル・フラッパギャップ）も大きく変化する。したがっ
て、従来構成によるパイロットリレー１では、このゲイ
ンにの変化がループ全体のゲインに影響するという問題
を生じていた。すなわち、ループゲインは、フィードバック系に印加さ
れ友外乱を押えるためには、できるだけ大きいことが望
ましいが、ばね質量系を有するフィードバック系では、
固有振動数等との関係からあまり大きくするととができ
ず、慎重に選ばれている。しかし、その一方において、
一旦程よく設定されたパイロットリレー１のゲインＫを
変らないようにしたいとの要請がある。」（２）　　同
書第９頁第１４行目ｒ　ＰＸ　＝　Ｒ，／Ｒ１＋　Ｒ，
・Ｐ　ｓｕｐ　−・＝■」を、ｒ　Ｐｘ　＝　Ｒｔ／　
（Ｒ＋　＋　Ｒｔ　）　’Ｐ　ｓｕｐ・・・・・・■」
と補正する。以　　上手続補正書（自発）１、１￥件の表示昭和６０年　特　許　願第１７１２２７号２、発明の名
称空気式パイロットリレー３、補正をする者事件との関係　　　　　特　　許　　出願人名称（氏名
）　　（６６６）山武ハネウェル株式会社５、補正の対
象明細書の発明の詳細な説明の欄　　　　、′−（’　、
（、”□ ６、補正の内容（１）明細、ｄ４頁９行「供給圧力室６、出力室５」を
、「供給圧力室３、出力室４」と補正する。（２）同５頁９行「入力が０．２〜１．０　ｋｇ／Ｃｍ
Ｆｓ　Ｊを、「出力信号が０．２〜１．０ｋｇ／ｃＡＪ
と補正する。（３）同５頁１１行および１５行ｒ　ＦＳ　Ｊを削除す
る。（４）同５頁１１行目ないし７頁３行目「しかしながら
、上述した・・・・・・との要請がある。」を、下記の
通り補正する。「し妙・しながら、上述した場合において、単に、供給
空気圧Ｐ　３ｕｐを高めただけでは、ノズノズル・フラ
ッパギャップで形成される可変絞り）も高まることから
、同一のノズル背圧Ｐｎレベルで見るときのノズル・フ
ラツハケイン（Ｋｎ　＝　Ｐｎ　／　Ｘｆ　：ただしＸ
ｆはノズル・フラッパギャップ）も大きく変化する。し
たがって、従来構成によるパイロットリレー１では、こ
のゲインＫｎの変化がループ全体のゲインに影響すると
いう問題を生じていた。すなわち、ループゲインは、フィルドパック系に印加さ
れた外乱を押えるだめには、できるだけ大きいことが望
ましいが、ばね質量系を有するフィードバック系では、
固有振動数等との関係からあまり大きくすることができ
ず、慎重に選ばれている。しかし、その一方において、
一旦程よく設定されたパイロットリレー１のゲインＫを
変らないようにしたいとの要請がある。」（５）同７頁
９行「ものである。Ｊと「また、」との間に下記の文を
挿入する。「たとえばバルブポジショナでは、パルフッ駆動圧力と
の関係上、供給圧力が任意に選定されることが多いが、
このような現場では部品も自由に交換できず、支障があ
った。」（６）同５頁１１行目ｒ　ＰＸ＝Ｒ２／（Ｒ，＋Ｒ，）
　−Ｐｇｕｐ　”””■」を、ｒ　ＰＸ＝　（Ｒｔ／（
Ｒ１＋Ｒ２）　ＩＰ　ｓｕｐ・・・・・・■」と補正す
る。（７）同１０頁３行ｒ　Ｐｘ＝Ｐｎ　−Ｋ−Ｐ　ｏｕｔ
／Ｋ　−１−・・・■」を、ｒ　Ｒｘ＝（Ｐｎ−に−Ｐ
ｏｕｔ　）／（Ｋ−１）・・・・・・■Ｊと補正する。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

入力空気圧信号により可動される受圧素子に対しその可
動方向と逆向きの圧力を与えるバイアス室を設け、この
バイアス室に供給空気圧の大きさに比例した圧力を分圧
機構を介して導入したことを特徴とする空気式パイロッ
トリレー。