JP2002022038A - パイロット式圧力比例制御弁システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧の出力圧においても正確かつ高い応答性
を得られるパイロット式圧力比例制御弁システムを提供
すること。 【解決手段】 パイロット式圧力比例制御弁１０は、パ
イロット弁１４がダイヤフラム構造であり、第１ダイヤ
フラム室１６と供給空気源の間に第１供給用電磁弁２
５、第１ダイヤフラム室１６と排気管の間に第１排気用
電磁弁２７、第２ダイヤフラム室１７と供給空気源の間
に第２供給用電磁弁２６、第２ダイヤフラム室１７と排
気管の間に第２排気用電磁弁２８がそれぞれ設けられ、
出力ポート１２の圧力が圧力計２９で測定されている。
第１ダイヤフラム室１６内の圧力と第２ダイヤフラム室
１７内の圧力の差圧を圧力計２９の計測値に対応させる
ように、４つの電磁弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイロット弁に供
給する空気圧を制御することにより、主弁の開度を制御
して主弁を流れる流体の圧力を制御するパイロット式圧
力比例制御弁システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、パイロット式圧力比例制御弁
が使用されている。その構造を図５（ａ）及び（ｂ）に
示す。（ａ）は（ｂ）のＡＡ断面図である。パイロット
式圧力比例制御弁１００は、供給ポート１０１と、排気
ポート１０２と、出力ポート１０３がボディに形成され
ている。パイロット弁１０５がダイヤフラム構造であ
り、そのパイロット弁１０５により隔離される第１ダイ
ヤフラム室１０６と、第２ダイヤフラム室１０７とを備
える。また、第１ダイヤフラム室１０６に空気圧を供給
する供給用電磁弁（図示しない）が取り付けられてい
る。また、第２ダイヤフラム室１０７と主弁の出力ポー
ト１０３とが連通路１０４により連通されている。これ
により、第２ダイヤフラム室１０７には、制御対象であ
る主弁の出力圧がかかるようになっている。

【０００３】また、ボディには、第１弁座１１１及び第
２弁座１１２が形成されている。第１弁座１１１と当接
または離間する第１弁体１０９が摺動可能に保持されて
いる。また、第２弁座１１２と当接または離間する第２
弁体１１０が摺動可能に保持されている。第１弁体１０
９は、第１弁座１１１と当接する方向に第１復帰バネ１
１３により付勢されている。また、第２弁体１１０は、
第２弁座１１２と当接する方向に第２復帰バネ１１４に
より付勢されている。

【０００４】次に、上記パイロット式圧力比例制御弁１
００の作用を説明する。図示しない制御装置により、供
給用電磁弁から第１ダイヤフラム室１０６にパイロット
圧である所定圧力の空気を供給する。そして、第１ダイ
ヤフラム室１０６と第２ダイヤフラム室１０７との圧力
が等しく、パイロット弁１０５が図５に示すように中立
位置にあるときは、第１弁体１０９が第１弁座１１１に
当接し、第２弁体１１０が第２弁座１１２に当接してい
るため、出力ポート１０３は、供給ポート１０１とも排
気ポート１０２とも連通していない。

【０００５】そして、パイロット圧より出力ポート１０
３の圧力が低下したときには、パイロット弁１０５が下
方向に移動し、パイロット弁軸１０８が第２弁体１１０
を押し下げるため、供給ポート１０１と出力ポート１０
３とが連通して、供給空気が出力ポート１０３に流れ
る。また、出力ポート１０３の圧力が上昇したときは、
パイロット弁１０５が上方向に移動し、パイロット弁軸
１０８が第１弁体１０９を押し上げるため、排気ポート
１０２と出力ポート１０３と連通して、出力空気が排気
ポート１０２に流れる。これにより、所定圧力の流体を
出力ポート１０３から流すことができる。

【０００６】しかし、第１ダイヤフラム室１０６に供給
する空気圧を、所望の圧力に正確かつ高い応答性で制御
するには、供給用電磁弁１つでは困難である。一方、供
給用電磁弁としては、パルス式電磁弁を２つ使用して精
度良くかつ高い応答性を持って供給圧を制御する方法が
知られている。例えば、特開平９−７２４５８号公報に
おいては、真空圧制御弁に対して、パイロット弁の第１
ダイヤフラム室と供給空気源との間に設けられた第１供
給用電磁弁と、第１ダイヤフラム室と排気管との間に設
けられた第１排気用電磁弁とを設け、第１供給用電磁弁
と第１排気用電磁弁とを制御してダイヤフラム弁の位置
を制御し、主弁を流れる流体の圧力を制御するパイロッ
ト式圧力比例制御弁システムが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パイロット式圧力比例制御弁システムには、次のような
問題点があった。 （１）主弁で制御する流体圧力（出力ポート１０３の出
力圧）が低圧、例えば５ｋＰａ以下である場合には、連
通路１０４を介して第２ダイヤフラム室１０７にフィー
ドバックされる空気圧が低い。その出力圧を僅かに変化
させるために第１ダイヤフラム室１０６へ供給する空気
圧を変化させた場合、第２ダイヤフラム室１０７の圧力
との差圧によってパイロット弁軸１０８が移動され、出
力圧を変化させる。その変化した出力圧は、再び連通路
１０４を介して第２ダイヤフラム室１０７にフィードバ
ックされるのであるが、出力圧が低圧であるため流体の
流通速度が低い。その結果、フィードバックの応答性が
悪く、第２ダイヤフラム室１０７の圧力に出力圧を素早
く反映させることができない。すなわち、出力圧が低圧
である時に、さらに第１ダイヤフラム室１０６の空気圧
を急速に変化させた場合にパイロット弁１０５が十分応
答できず、応答性が悪いという問題があった。

【０００８】（２）特開平９−７２４５８号公報では、
真空圧なので、主弁の出力圧を第２ダイヤフラム室にフ
ィードバックさせずに、コイルバネにより、ピストンを
第１ダイヤフラム室側に付勢している。しかし、コイル
バネは、圧縮された量により押圧力がリニアには変化せ
ず、また、製作精度のばらつきも大きいため、主弁で制
御する流体圧力を精度良く制御することが困難であっ
た。特に、主弁で制御する流体圧が低い場合、従って第
１ダイヤフラム室の空気圧が低圧の場合、パイロット弁
軸にかかる摩擦抵抗等のメカロスにより、第１ダイヤフ
ラム室に作用している低い空気圧によっては、パイロッ
ト弁軸に高い応答性が得られず、主弁を流れる流体の圧
力を正確かつ高い応答性で比例制御することができない
という問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、低圧の出力圧においても正確かつ高い
応答性を得られるパイロット式圧力比例制御弁システム
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のパイロット式圧力比例弁システムは、パイ
ロット弁に供給する空気圧を制御することにより、主弁
の開度を制御して主弁を流れる流体の圧力を制御するパ
イロット式圧力比例制御弁システムにおいて、パイロッ
ト弁がダイヤフラム構造であり、ダイヤフラムにより隔
離される第１ダイヤフラム室と、第２ダイヤフラム室と
を備え、第１ダイヤフラム室と供給空気源との間に設け
られた第１供給用電磁弁と、第１ダイヤフラム室と排気
管との間に設けられた第１排気用電磁弁と、第２ダイヤ
フラム室と供給空気源との間に設けられた第２供給用電
磁弁と、第２ダイヤフラム室と排気管との間に設けられ
た第２排気用電磁弁と、主弁の圧力を計測する圧力計と
を有し、第１供給用電磁弁及び第１排気用電磁弁とを制
御して第１ダイヤフラム室内を所定の第１圧力に保持
し、第２供給用電磁弁及び第２排気用電磁弁とを制御し
て第２ダイヤフラム室内を所定の第２圧力に保持し、第
１圧力と第２圧力との差圧を圧力計の計測値に対応させ
ることにより、主弁の位置を制御することを特徴とす
る。

【００１１】上記発明の構成によれば、第１ダイヤフラ
ム室には第１供給用電磁弁と第１排気用電磁弁とが備え
られているので、これらの電磁弁によって第１ダイヤフ
ラム室内は所定の第１圧力に保持される。一方、従来は
オリフィスでフィードバックされていた第２ダイヤフラ
ム室に第２供給用電磁弁と第２排気用電磁弁とが備えら
れているので、これらの電磁弁によって第２ダイヤフラ
ム室内は所定の第２圧力に保持される。ここで、これら
の電磁弁にパルス入力電圧に応じて弁体を弁座から所定
距離離すための機能を有するパルス式電磁弁を使用す
る。すなわち、これらの電磁弁が一定周期の電気パルス
信号により駆動され、その一定パルスの間で電磁弁のオ
ン時間とオフ時間の時間比率を変えることにより、高い
応答速度で正確に弁開度を制御することができる。つま
り、各供給用電磁弁と各排気用電磁弁とのデューティ比
を変化させることで各ダイヤフラム室へ供給される空気
量と排気される空気量を正確に制御することができる。
従って、これら４つの電磁弁によって、第１圧力と第２
圧力とを正確かつ高い応答性で制御することができる。

【００１２】また一般に、空気圧制御では圧力が約１０
０ｋＰａ以上で使用された場合にシステムの応答性がよ
い。これは、非常に低圧においては流通する空気量が少
なくなるので空気の流通速度が低下することによる。ま
た、低圧では例えば電磁弁とダイヤフラム室との間等の
配管系のロスが無視できなくなり、電磁弁の開度を変化
させてからダイヤフラム室内の圧力が変化するまでの応
答性が悪い原因となる。この発明の構成では、第２ダイ
ヤフラム室が主弁と独立して制御されているので、主弁
の圧力が例えば５ｋＰａ以下のような低圧であっても、
両ダイヤフラム室は望ましい圧力範囲で使用することが
できる。従って、電磁弁による制御の結果を高い応答性
でダイヤフラム室の圧力に反映させることができる。

【００１３】また、主弁の圧力が圧力計によって計測さ
れるので、必要な出力圧と圧力計の計測値との差圧を正
確かつ高い応答性で得られる。従って、圧力計によって
得られた差圧を、４つの電磁弁によって正確かつ高い応
答性で第１圧力と第２圧力の差圧とし、さらにその差圧
によってパイロット弁を制御するので正確かつ高い応答
性で主弁の位置を制御することができる。これにより、
このパイロット式圧力比例制御弁によれば、低圧の出力
圧においても正確かつ高い応答性を得られる。

【００１４】上記問題点を解決するために本発明のパイ
ロット式圧力比例弁システムは、パイロット弁に供給す
る空気圧を制御することにより、主弁の開度を制御して
主弁を流れる流体の圧力を制御するパイロット式圧力比
例制御弁２つを、それぞれの主弁の出力ポートを共通と
して一体に構成したパイロット式圧力比例制御弁システ
ムにおいて、第１主弁の入力ポートが供給空気源に連通
され、第２主弁の入力ポートが排気管に連通され、パイ
ロット弁がそれぞれダイヤフラム構造であり、第１パイ
ロット弁の第１ダイヤフラムにより隔離される第１ダイ
ヤフラム室と第２ダイヤフラム室と、第２パイロット弁
の第２ダイヤフラムにより隔離される第３ダイヤフラム
室と第４ダイヤフラム室とを備え、第１ダイヤフラム室
と第３ダイヤフラム室とが排気管に連通され、第２ダイ
ヤフラム室と供給空気源との間に設けられた第１供給用
電磁弁と、第２ダイヤフラム室と排気管との間に設けら
れた第１排気用電磁弁と、第４ダイヤフラム室と供給空
気源との間に設けられた第２供給用電磁弁と、第４ダイ
ヤフラム室と排気管との間に設けられた第２排気用電磁
弁と、出力ポートの圧力を計測する圧力計とを有し、第
１供給用電磁弁及び第１排気用電磁弁とを制御して第２
ダイヤフラム室内を所定の第１圧力に保持し、第２供給
用電磁弁及び第２排気用電磁弁とを制御して第４ダイヤ
フラム室内を所定の第２圧力に保持し、第１圧力と第２
圧力とを圧力計の計測値に対応させることにより、第１
主弁と第２主弁の位置を制御することを特徴とする。

【００１５】上記発明の構成によれば、第２ダイヤフラ
ム室には第１供給用電磁弁と第１排気用電磁弁とが備え
られているので、これらの電磁弁によって第２ダイヤフ
ラム室内は所定の第１圧力に保持される。一方、第４ダ
イヤフラム室に第２供給用電磁弁と第２排気用電磁弁と
が備えられているので、これらの電磁弁によって第４ダ
イヤフラム室内は所定の第２圧力に保持される。ここ
で、これらの電磁弁にパルス式電磁弁を使用すれば、高
い応答速度で正確に弁開度を制御することができ、供給
される空気量と排気される空気量を正確に制御すること
ができる。従って、これら４つの電磁弁によって、第１
圧力と第２圧力とを正確かつ高い応答性で制御すること
ができる。

【００１６】さらに、第１圧力と排気圧との差圧によっ
て第１パイロット弁が制御され、それによって第１主弁
の開度が制御される。同様に第２圧力と排気圧との差圧
によって第２パイロット弁が制御され、それによって第
２主弁の開度が制御される。このようなシステムでは、
一般に排気は大容量であり安定した排気圧が得られるの
で、第１圧力と第２圧力によって、各パイロット弁は正
確かつ高い応答性で制御される。従って、各主弁の開度
は正確かつ高い応答性で制御される。

【００１７】また、出力ポートの圧力が圧力計によって
計測されるので、必要な出力圧と圧力計の計測値との差
圧を正確かつ高い応答性で得られる。従って、得られた
差圧から第１主弁と第２主弁の開度を求め、それらの開
度が得られる第１圧力と第２圧力とを４つの電磁弁によ
って正確かつ高い応答性で実現できる。ここでは、第１
主弁と第２主弁とは独立であり、それぞれ別のパイロッ
ト弁によって制御されるので、同時に移動させることが
可能であり、従って、さらに高い応答性を得られる。こ
れにより、このパイロット式圧力比例制御弁によれば、
低圧の出力圧においても正確かつ高い応答性を得られ
る。

【００１８】上記問題点を解決するために本発明のパイ
ロット式圧力比例弁システムは、パイロット弁に供給す
る空気圧を制御することにより、主弁の開度を制御して
主弁を流れる流体の圧力を制御するパイロット式圧力比
例制御弁システムにおいて、パイロット弁がピストン構
造であり、ピストンにより隔離される第１ピストン室
と、第２ピストン室とを備え、第１ピストン室と供給空
気源との間に設けられた第１供給用電磁弁と、第１ピス
トン室と排気管との間に設けられた第１排気用電磁弁
と、第２ピストン室と供給空気源との間に設けられた第
２供給用電磁弁と、第２ピストン室と排気管との間に設
けられた第２排気用電磁弁と、主弁の圧力を計測する圧
力計とを有し、第１供給用電磁弁及び第１排気用電磁弁
とを制御して第１ピストン室内を所定の第１圧力に保持
し、第２供給用電磁弁及び第２排気用電磁弁とを制御し
て第２ピストン室内を所定の第２圧力に保持し、第１圧
力と第２圧力との差圧を圧力計の計測値に対応させるこ
とにより、主弁の位置を制御することを特徴とする。

【００１９】上記発明の構成によれば、第１ピストン室
には第１供給用電磁弁と第１排気用電磁弁とが備えられ
ているので、これらの電磁弁によって第１ピストン室内
は所定の第１圧力に保持される。一方、従来はオリフィ
スでフィードバックされていた第２ピストン室に第２供
給用電磁弁と第２排気用電磁弁とが備えられているの
で、これらの電磁弁によって第２ピストン室内は所定の
第２圧力に保持される。ここで、これらの電磁弁にパル
ス入力電圧に応じて弁体を弁座から所定距離離すための
機能を有するパルス式電磁弁を使用する。すなわち、こ
れらの電磁弁が一定周期の電気パルス信号により駆動さ
れ、その一定パルスの間で電磁弁のオン時間とオフ時間
の時間比率を変えることにより、高い応答速度で正確に
弁開度を制御することができる。つまり、各供給用電磁
弁と各排気用電磁弁とのデューティ比を変化させること
で各ピストン室へ供給される空気量と排気される空気量
を正確に制御することができる。従って、これら４つの
電磁弁によって、第１圧力と第２圧力とを正確かつ高い
応答性で制御することができる。

【００２０】また一般に、空気圧制御では圧力が約１０
０ｋＰａ以上で使用された場合にシステムの応答性がよ
い。これは、非常に低圧においては流通する空気量が少
なくなるので空気の流通速度が低下することによる。ま
た、低圧では例えば電磁弁とピストン室との間等の配管
系のロスが無視できなくなり、電磁弁の開度を変化させ
てからピストン室内の圧力が変化するまでの応答性が悪
い原因となる。この発明の構成では、第２ピストン室が
主弁と独立して制御されているので、主弁の圧力が例え
ば５ｋＰａ以下のような低圧であっても、両ピストン室
は望ましい圧力範囲で使用することができる。従って、
電磁弁による制御の結果を高い応答性でピストン室の圧
力に反映させることができる。

【００２１】また、主弁の圧力が圧力計によって計測さ
れるので、必要な出力圧と圧力計の計測値との差圧を正
確かつ高い応答性で得られる。従って、圧力計によって
得られた差圧を、４つの電磁弁によって正確かつ高い応
答性で第１圧力と第２圧力の差圧とし、さらにその差圧
によってパイロット弁を制御するので正確かつ高い応答
性で主弁の位置を制御することができる。これにより、
このパイロット式圧力比例制御弁によれば、低圧の出力
圧においても正確かつ高い応答性を得られる。

【００２２】上記問題点を解決するために本発明のパイ
ロット式圧力比例弁システムは、パイロット弁に供給す
る空気圧を制御することにより、主弁の開度を制御して
主弁を流れる流体の圧力を制御するパイロット式圧力比
例制御弁２つを、それぞれの主弁の出力ポートを共通と
して一体に構成したパイロット式圧力比例制御弁システ
ムにおいて、第１主弁の入力ポートが供給空気源に連通
され、第２主弁の入力ポートが排気管に連通され、パイ
ロット弁がそれぞれピストン構造であり、第１パイロッ
ト弁の第１ピストンにより隔離される第１ピストン室と
第２ピストン室と、第２パイロット弁の第２ピストンに
より隔離される第３ピストン室と第４ピストン室とを備
え、第１ピストン室と第３ピストン室とが排気管に連通
され、第２ピストン室と供給空気源との間に設けられた
第１供給用電磁弁と、第２ピストン室と排気管との間に
設けられた第１排気用電磁弁と、第４ピストン室と供給
空気源との間に設けられた第２供給用電磁弁と、第４ピ
ストン室と排気管との間に設けられた第２排気用電磁弁
と、出力ポートの圧力を計測する圧力計とを有し、第１
供給用電磁弁及び第１排気用電磁弁とを制御して第２ピ
ストン室内を所定の第１圧力に保持し、第２供給用電磁
弁及び第２排気用電磁弁とを制御して第４ピストン室内
を所定の第２圧力に保持し、第１圧力と第２圧力とを圧
力計の計測値に対応させることにより、第１主弁と第２
主弁の位置を制御することを特徴とする。

【００２３】上記発明の構成によれば、第２ピストン室
には第１供給用電磁弁と第１排気用電磁弁とが備えられ
ているので、これらの電磁弁によって第２ピストン室内
は所定の第１圧力に保持される。一方、第４ピストン室
に第２供給用電磁弁と第２排気用電磁弁とが備えられて
いるので、これらの電磁弁によって第４ピストン室内は
所定の第２圧力に保持される。ここで、これらの電磁弁
にパルス式電磁弁を使用すれば、高い応答速度で正確に
弁開度を制御することができ、供給される空気量と排気
される空気量を正確に制御することができる。従って、
これら４つの電磁弁によって、第１圧力と第２圧力とを
正確かつ高い応答性で制御することができる。

【００２４】さらに、第１圧力と排気圧との差圧によっ
て第１パイロット弁が制御され、それによって第１主弁
の開度が制御される。同様に第２圧力と排気圧との差圧
によって第２パイロット弁が制御され、それによって第
２主弁の開度が制御される。このようなシステムでは、
一般に排気は大容量であり安定した排気圧が得られるの
で、第１圧力と第２圧力によって、各パイロット弁は正
確かつ高い応答性で制御される。従って、各主弁の開度
は正確かつ高い応答性で制御される。

【００２５】また、出力ポートの圧力が圧力計によって
計測されるので、必要な出力圧と圧力計の計測値との差
圧を正確かつ高い応答性で得られる。従って、得られた
差圧から第１主弁と第２主弁の開度を求め、それらの開
度が得られる第１圧力と第２圧力とを４つの電磁弁によ
って正確かつ高い応答性で実現できる。ここでは、第１
主弁と第２主弁とは独立であり、それぞれ別のパイロッ
ト弁によって制御されるので、同時に移動させることが
可能であり、従って、さらに高い応答性を得られる。こ
れにより、このパイロット式圧力比例制御弁によれば、
低圧の出力圧においても正確かつ高い応答性を得られ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のパイロット式圧力
比例制御弁システムを具体化した実施の形態を図面に基
づいて詳細に説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）パイロット式圧力比
例制御弁システムの第１の実施の形態の構成を図１に示
す。パイロット式圧力比例制御弁１０は、供給ポート１
１と、出力ポート１２と、図示しない排気ポートがボデ
ィに形成されている。パイロット弁１４がダイヤフラム
構造であり、そのパイロット弁１４により隔離される第
１ダイヤフラム室１６と、第２ダイヤフラム室１７とを
備える。パイロット弁１４にはパイロット弁軸１５が固
定されている。

【００２８】また、ボディには、第１弁座１８及び第２
弁座１９が形成され、第１弁座１８と当接または離間す
る第１弁体２０が摺動可能に保持されている。また、第
２弁座１９と当接または離間する第２弁体２１が摺動可
能に保持されている。第１弁体２０は、第１弁座１８と
当接する方向に第１復帰バネ２２により付勢されてい
る。また、第２弁体２１は、第２弁座１９と当接する方
向に第２復帰バネ２３により付勢されている。

【００２９】また、第１ダイヤフラム室１６と供給空気
源とを接続し第１ダイヤフラム室１６に空気圧を供給す
る第１供給用電磁弁２５、同様に第２ダイヤフラム室１
７に空気圧を供給する第２供給用電磁弁２６が取り付け
られている。また、第１ダイヤフラム室１６と排気管と
を接続し第１ダイヤフラム室１６を排気する第１排気用
電磁弁２７、同様に第２ダイヤフラム室１７を排気する
第２排気用電磁弁２８が取り付けられている。これらの
電磁弁はいずれも入力されるパルス信号のパルス周波数
に応じて時間開閉動作するパルス式電磁弁を使用する。
さらに、出力ポート１２には、その圧力Ｐｃを計測する
ための圧力計２９が接続され、常に圧力Ｐｃが計測され
ている。また、計測された圧力Ｐｃが制御装置２４に入
力され、制御装置２４によって第１供給用電磁弁２５、
第２供給用電磁弁２６、第１排気用電磁弁２７、第２排
気用電磁弁２８の４つの電磁弁が制御されている。制御
装置２４は、供給用電磁弁と排気用電磁弁とを同時にデ
ューティ比制御するＰＷＭ制御（パルスワイドモジュー
ル制御）を行う。

【００３０】次に、このパイロット式圧力比例制御弁１
０の作用を説明する。図１に示しているのは中立状態で
あり、第１ダイヤフラム室１６と第２ダイヤフラム室１
７との圧力が等しくパイロット弁１４はいずれの方向へ
の移動していないので、パイロット弁軸１５も中立状態
にある。つまり、第１弁体２０は第１復帰バネ２２によ
って第１弁座１８に押し付けられ、第２弁体２１は第２
復帰バネ２３によって第２弁座１９に押し付けられてい
るため、出力ポート１２は他のポートと連通していな
い。また、出力ポート１２の圧力Ｐｃは圧力計２９によ
って計測されている。

【００３１】ここで、出力ポート１２の圧力Ｐｃを変化
させる場合、所望の圧力Ｐｐと圧力計２９の計測値であ
る圧力Ｐｃとの差圧を第１ダイヤフラム室１６と第２ダ
イヤフラム室１７の間に発生させるように、第１供給用
電磁弁２５、第２供給用電磁弁２６、第１排気用電磁弁
２７、第２排気用電磁弁２８の４つの弁を制御する。こ
の実施の形態では、これらの４つの電磁弁はパルス式電
磁弁であり、第１供給用電磁弁２５と第１排気用電磁弁
２７、第２供給用電磁弁２６と第２排気用電磁弁２８が
それぞれ同じ一定周期の電気パルス信号により駆動され
る。その一定パルスの間で各電磁弁のオン時間とオフ時
間の時間比率を変えることにより、それぞれの供給側と
排気側の弁を通過する空気量を変化させている。これに
よって、高い応答速度で正確な弁開度を得ることができ
る。

【００３２】圧力Ｐｃを上昇させる場合は、第１供給用
電磁弁２５の開度を大きく第１排気用電磁弁２７の開度
を小さく、かつ、第２供給用電磁弁２６の開度を小さく
第２排気用電磁弁２８の開度を大きくすることで、第１
ダイヤフラム室１６の圧力を第２ダイヤフラム室１７に
比べて大きくする。これによって、パイロット弁１４が
下方に移動し、パイロット弁軸１５および第２弁体２１
が押し下げられるので第２弁座１９が開放される。従っ
て、出力ポート１２は供給ポート１１と連通し、供給空
気源から空気が供給されるので圧力Ｐｃが上昇する。

【００３３】また、圧力Ｐｃを低下させる場合は、第１
供給用電磁弁２５の開度を小さく第１排気用電磁弁２７
の開度を大きく、かつ、第２供給用電磁弁２６の開度を
大きく第２排気用電磁弁２８の開度を小さくすること
で、第１ダイヤフラム室１６の圧力を第２ダイヤフラム
室１７に比べて小さくする。これによって、パイロット
弁１４が上方に移動し、パイロット弁軸１５および第１
弁体２０が押し上げられるので第１弁座１８が開放され
る。従って、出力ポート１２は排気ポートと連通し、空
気が排気されるので圧力Ｐｃが低下する。

【００３４】ここで、第１ダイヤフラム室１６と第２ダ
イヤフラム室１７は出力ポート１２とは独立しており、
制御のためには第１ダイヤフラム室１６と第２ダイヤフ
ラム室１７の差圧が（Ｐｐ−Ｐｃ）であればよいので、
第２ダイヤフラム室１７内は圧力Ｐｃである必要はな
い。例えば、圧力Ｐｃが５ｋＰａ以下の低圧で使用する
場合には、第２ダイヤフラム室１７を圧力Ｐｃにすると
第２供給用電磁弁２６の開度がごく小さくなり、第２ダ
イヤフラム室１７内の空気量が少ないので圧力を変化さ
せた場合の空気の流通速度が遅くなり応答性が悪くな
る。そこで例えば、第１ダイヤフラム室１６と第２ダイ
ヤフラム室１７の圧力をそれぞれ１００〜３００ｋＰａ
ずつ嵩上げすることで空気量を増やせば、流通速度が速
くなるので応答性が向上する。

【００３５】従って、この実施の形態のパイロット式圧
力比例制御弁１０によれば、第１ダイヤフラム室１６に
第１供給用電磁弁２５と第１排気用電磁弁２７が、また
第２ダイヤフラム室１７に第２供給用電磁弁２６と第２
排気用電磁弁２８が備えられている。これらの電磁弁は
パルス式電磁弁であり、高い応答性で正確な開度を得る
ことができるので、これら４つの電磁弁を制御すること
で、正確かつ高い応答性でパイロット弁１４を制御する
ことが可能である。また、出力ポート１２の圧力Ｐｃは
圧力計２９によって常に計測されているので、出力圧Ｐ
ｐとの差圧がいつでも正確かつ高い応答性で得られる。
従って、第１ダイヤフラム室１６と第２ダイヤフラム室
１７との差圧が出力圧Ｐｐと圧力Ｐｃとの差圧となるよ
うに正確かつ高い応答性で４つの電磁弁によって制御す
ることができる。

【００３６】また、この実施の形態のパイロット式圧力
比例制御弁１０によれば、第２ダイヤフラム室１７内の
圧力を圧力Ｐｃに対して嵩上げすることができるので、
低圧で使用される場合においても正確かつ高い応答性を
得られる。

【００３７】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。パイロット
式圧力比例制御弁システムの第２の実施の形態の構成を
図２に示す。パイロット式圧力比例制御弁３０は、２つ
の２ポート圧力比例弁をそれらの出力ポートを共通に一
体化した構成であり、供給ポート３１と、出力ポート３
２と、排気ポート３３がボディに形成されている。パイ
ロット弁３４，３５はダイヤフラム構造であり、それぞ
れパイロット弁３４により第１ダイヤフラム室３６と第
２ダイヤフラム室３７とが、パイロット弁３５により第
３ダイヤフラム室３８と第４ダイヤフラム室３９とが隔
離されて備えられる。また、パイロット弁３４にはパイ
ロット弁軸４０が、パイロット弁３５にはパイロット弁
軸４１が固定されている。

【００３８】また、ボディには、第１弁座４２及び第２
弁座４３が形成され、第１弁座４２と当接または離間す
る第１弁体４４が摺動可能に保持されている。また、第
２弁座４３と当接または離間する第２弁体４５が摺動可
能に保持されている。第１弁体４４は、第１弁座４２と
当接する方向に第１復帰バネ４６により付勢されてい
る。また、第２弁体４５は、第２弁座４３と当接する方
向に第２復帰バネ４７により付勢されている。

【００３９】第１ダイヤフラム室３６と第３ダイヤフラ
ム室３８とは、常に排気ポート３３に連通されて排気さ
れている。第２ダイヤフラム室３７と排気ポート３３と
を接続し第２ダイヤフラム室３７を排気する第１排気用
電磁弁５０、同様に第４ダイヤフラム室３９を排気する
第２排気用電磁弁５１が取り付けられている。また、第
２ダイヤフラム室３７と供給空気源とを接続し第２ダイ
ヤフラム室３７に空気圧を供給する第１供給用電磁弁５
２、同様に第４ダイヤフラム室３９に空気圧を供給する
第２供給用電磁弁５３が取り付けられている。これらの
電磁弁はいずれも入力されるパルス信号のパルス周波数
に応じて時間開閉動作するパルス式電磁弁を使用する。
さらに、出力ポート３２には、その圧力Ｐｃを計測する
ための圧力計５４が接続され、常に圧力Ｐｃが計測され
ている。また、計測された圧力Ｐｃが制御装置４９に入
力され、制御装置４９によって第１排気用電磁弁５０、
第２排気用電磁弁５１、第１供給用電磁弁５２、第２供
給用電磁弁５３の４つの電磁弁が制御されている。制御
装置４９は、供給用電磁弁と排気用電磁弁とを同時にデ
ューティ比制御するＰＷＭ制御（パルスワイドモジュー
ル制御）を行う。

【００４０】次に、このパイロット式圧力比例制御弁３
０の作用を説明する。図２に示しているのは中立状態で
あり、第１排気用電磁弁５０と第２排気用電磁弁５１が
開放され、第１ダイヤフラム室３６、第２ダイヤフラム
室３７、第３ダイヤフラム室３８、第４ダイヤフラム室
３９のいずれも排気ポート３３と同圧である。そのた
め、パイロット弁３４とパイロット弁３５は無負荷状態
であり、第１弁体４４は第１復帰バネ４６によって、第
２弁体４５は第２復帰バネ４７によってそれぞれ第１弁
座４２または第２弁座４３に押し付けられている。従っ
て、出力ポート３２は供給ポート３１、排気ポート３３
のいずれとも連通していない。また、出力ポート３２の
圧力Ｐｃは圧力計５４によって計測されている。

【００４１】ここで、出力ポート３２の圧力Ｐｃを変化
させる場合、第１排気用電磁弁５０、第２排気用電磁弁
５１、第１供給用電磁弁５２、第２供給用電磁弁５３の
４つの電磁弁を制御して、第２ダイヤフラム室３７、第
４ダイヤフラム室３９の圧力を変化させる。圧力Ｐｃを
上昇させる場合は、第１供給用電磁弁５２の開度を大き
くし第１排気用電磁弁５０の開度を小さくすることで、
第２ダイヤフラム室３７の圧力を上昇させる。これによ
って、パイロット弁軸４０と第１弁体４４が図中左方へ
移動されるので第１弁体４４が開放される。従って出力
ポート３２と供給ポート３１が連通し、供給空気源から
空気が供給されるので圧力Ｐｃが上昇する。

【００４２】また、圧力Ｐｃを低下させる場合は、第２
供給用電磁弁５３の開度を大きくし第２排気用電磁弁５
１の開度を小さくすることで、第４ダイヤフラム室３９
の圧力を上昇させる。これによって、パイロット弁軸４
１と第２弁体４５が図中右方へ移動されるので第２弁座
４３が開放される。従って出力ポート３２と排気ポート
３３が連通し、空気が排気されるので圧力Ｐｃが低下す
る。

【００４３】この実施形態では、出力ポート３２と供給
ポート３１とを連通するパイロット弁軸４０と出力ポー
ト３２と排気ポート３３とを連通するパイロット弁軸４
１とが別体になっているので、第１弁座４２と第２弁座
４３の両方の開度をそれぞれ制御することができる。従
って、より微小で自由な制御が可能であり、応答性もさ
らに向上する。例えば、低圧で使用されているときに僅
かに圧力を変化させる場合には、第１弁座４２と第２弁
座４３を開度または開放時間に差をつけて両方開放する
ことで多くの空気を流し、それによって、出力ポート３
２を素早く必要な圧力にすることができる。

【００４４】従って、この実施の形態のパイロット式圧
力比例制御弁３０によれば、第２ダイヤフラム室３７に
第１排気用電磁弁５０と第１供給用電磁弁５２が、また
第４ダイヤフラム室３９に第２排気用電磁弁５１と第２
供給用電磁弁５３が備えられている。これらの電磁弁は
パルス式電磁弁であり、高い応答性で正確な開度を得る
ことができるので、これら４つの電磁弁を制御すること
で、正確かつ高い応答性でパイロット弁３４とパイロッ
ト弁３５を制御することが可能である。また、出力ポー
ト３２の圧力Ｐｃは圧力計５４によって常に計測されて
いるので、必要な出力圧との差圧がいつでも正確かつ高
い応答性で得られる。従って、その差圧に対応してパイ
ロット弁３４とパイロット弁３５を制御し、第１弁体４
４と第２弁体４５の開度を正確かつ高い応答性で制御す
ることができる。

【００４５】また、この実施の形態のパイロット式圧力
比例制御弁３０によれば、出力ポート３２と供給ポート
３１の流通をパイロット弁３４で、また、出力ポート３
２と排気ポート３３の流通をパイロット弁３５でそれぞ
れ独立に制御しているので、開度を変える等によって両
方とも連通させておくことができ、より応答性の高い制
御が可能である。

【００４６】なお、本実施の形態は、単なる例示にすぎ
ず本発明を何ら限定するものではない。従って、本発明
は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内での種々の変
形、改良が可能である。例えば、図３，４に示すよう
に、パイロット弁のダイヤフラム構造をピストン構造に
変更しても同様に実施できる。図３の例では、第１の実
施の形態のパイロット弁１４の構造をピストン弁６１に
変更したのみである。従って、第１ダイヤフラム室１６
が第１ピストン室６２、第２ダイヤフラム室１７が第２
ピストン室６３と名称を変更しているがその他の構造は
第１の実施の形態と同様であるので、同じ番号を付して
詳しい説明は省略する。また、図４の例では、第２の実
施の形態のパイロット弁３４とパイロット弁３５の構造
をピストン弁７１とピストン弁７２に変更したのみであ
る。従って、第１ダイヤフラム室３６が第１ピストン室
７３、第２ダイヤフラム室３７が第２ピストン室７４、
第３ダイヤフラム室３８が第３ピストン室７５、第４ダ
イヤフラム室３９が第４ピストン室７６と名称を変更し
ているがその他の構造は第２の実施の形態と同様である
ので、同じ番号を付して詳しい説明は省略する。

【００４７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明の構成によれば、
第１供給用電磁弁と第２供給用電磁弁と第１排気用電磁
弁と第２排気用電磁弁によって、第１圧力と第２圧力を
正確かつ高い応答性で制御することができる。また、第
２ダイヤフラム室が主弁と独立して制御されているの
で、第１、第２ダイヤフラム室は望ましい圧力範囲で使
用することができ、電磁弁による制御の結果を高い応答
性でダイヤフラム室の圧力に反映させることができる。
従って、圧力計によって得られた差圧を、４つの電磁弁
によって正確かつ高い応答性で第１圧力と第２圧力の差
圧とし、さらにその差圧によってパイロット弁を制御す
るので正確かつ高い応答性で主弁の位置を制御すること
ができる。これにより、このパイロット式圧力比例制御
弁によれば、低圧の出力圧においても正確かつ高い応答
性を得られる。

【００４８】請求項２に記載の発明の構成によれば、第
１排気用電磁弁、第２排気用電磁弁、第１供給用電磁
弁、第２供給用電磁弁によって、第１圧力と第２圧力と
を正確かつ高い応答性で制御することができる。また、
第１圧力と第２圧力によって各パイロット弁は制御され
るので、各主弁の開度は正確かつ高い応答性で制御され
る。従って、圧力計によって得られた差圧から第１主弁
と第２主弁の開度を求め、それらの開度が得られる第１
圧力と第２圧力とを４つの電磁弁によって正確かつ高い
応答性で実現できる。これにより、このパイロット式圧
力比例制御弁によれば、低圧の出力圧においても正確か
つ高い応答性を得られる。

【００４９】請求項３に記載の発明の構成によれば、第
１供給用電磁弁と第２供給用電磁弁と第１排気用電磁弁
と第２排気用電磁弁によって、第１圧力と第２圧力を正
確かつ高い応答性で制御することができる。また、第２
ピストン室が主弁と独立して制御されているので、第
１、第２ピストン室は望ましい圧力範囲で使用すること
ができ、電磁弁による制御の結果を高い応答性でピスト
ン室の圧力に反映させることができる。従って、圧力計
によって得られた差圧を、４つの電磁弁によって正確か
つ高い応答性で第１圧力と第２圧力の差圧とし、さらに
その差圧によってパイロット弁を制御するので正確かつ
高い応答性で主弁の位置を制御することができる。これ
により、このパイロット式圧力比例制御弁によれば、低
圧の出力圧においても正確かつ高い応答性を得られる。

【００５０】請求項４に記載の発明の構成によれば、第
１排気用電磁弁、第２排気用電磁弁、第１供給用電磁
弁、第２供給用電磁弁によって、第１圧力と第２圧力と
を正確かつ高い応答性で制御することができる。また、
第１圧力と第２圧力によって各パイロット弁は制御され
るので、各主弁の開度は正確かつ高い応答性で制御され
る。従って、圧力計によって得られた差圧から第１主弁
と第２主弁の開度を求め、それらの開度が得られる第１
圧力と第２圧力とを４つの電磁弁によって正確かつ高い
応答性で実現できる。これにより、このパイロット式圧
力比例制御弁によれば、低圧の出力圧においても正確か
つ高い応答性を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るパイロット式圧力比例
制御弁の構成を示す断面図である。

【図２】第２の実施の形態に係るパイロット式圧力比例
制御弁の構成を示す断面図である。

【図３】ピストン構造のパイロット式圧力比例制御弁の
構成を示す断面図である。

【図４】ピストン構造のパイロット式圧力比例制御弁の
構成を示す断面図である。

【図５】従来のパイロット式圧力比例制御弁の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ パイロット式圧力比例制御弁 １４ パイロット弁 １６ 第１ダイヤフラム室 １７ 第２ダイヤフラム室 ２５ 第１供給用電磁弁 ２６ 第２供給用電磁弁 ２７ 第１排気用電磁弁 ２８ 第２排気用電磁弁 ２９ 圧力計 ３０ パイロット式圧力比例制御弁 ３１ 供給ポート（第１の主弁の入力ポート） ３２ 出力ポート ３３ 排気ポート（第２の主弁の入力ポート） ３４ パイロット弁 ３５ パイロット弁 ３６ 第１ダイヤフラム室 ３７ 第２ダイヤフラム室 ３８ 第３ダイヤフラム室 ３９ 第４ダイヤフラム室 ５０ 第１排気用電磁弁 ５１ 第２排気用電磁弁 ５２ 第１供給用電磁弁 ５３ 第２供給用電磁弁 ５４ 圧力計 ６１ ピストン弁 ６２ 第１ピストン室 ６３ 第２ピストン室 ７１ ピストン弁 ７２ ピストン弁 ７３ 第１ピストン室 ７４ 第２ピストン室 ７５ 第３ピストン室 ７６ 第４ピストン室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H056 AA03 BB02 BB24 CA07 CB02 CC05 CC07 CC12 CD04 CD06 DD04 EE01 EE06 GG12 3H067 AA03 AA32 AA38 BB03 BB12 CC01 DD05 DD14 DD33 FF11 GG03 GG22 3H089 AA01 AA60 BB14 DB02 DB72 EE31 FF07 GG03 HH05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロット弁に供給する空気圧を制御す
   ることにより、主弁の開度を制御して主弁を流れる流体
   の圧力を制御するパイロット式圧力比例制御弁システム
   において、 前記パイロット弁がダイヤフラム構造であり、前記ダイ
   ヤフラムにより隔離される第１ダイヤフラム室と、第２
   ダイヤフラム室とを備え、 前記第１ダイヤフラム室と供給空気源との間に設けられ
   た第１供給用電磁弁と、 前記第１ダイヤフラム室と排気管との間に設けられた第
   １排気用電磁弁と、 前記第２ダイヤフラム室と供給空気源との間に設けられ
   た第２供給用電磁弁と、 前記第２ダイヤフラム室と排気管との間に設けられた第
   ２排気用電磁弁と、 前記主弁の圧力を計測する圧力計とを有し、 前記第１供給用電磁弁及び前記第１排気用電磁弁とを制
   御して前記第１ダイヤフラム室内を所定の第１圧力に保
   持し、 前記第２供給用電磁弁及び前記第２排気用電磁弁とを制
   御して前記第２ダイヤフラム室内を所定の第２圧力に保
   持し、 前記第１圧力と前記第２圧力との差圧を前記圧力計の計
   測値に対応させることにより、前記主弁の位置を制御す
   ることを特徴とするパイロット式圧力比例制御弁システ
   ム。
2. 【請求項２】 パイロット弁に供給する空気圧を制御す
   ることにより、主弁の開度を制御して主弁を流れる流体
   の圧力を制御するパイロット式圧力比例制御弁２つを、
   それぞれの主弁の出力ポートを共通として一体に構成し
   たパイロット式圧力比例制御弁システムにおいて、 第１主弁の入力ポートが供給空気源に連通され、 第２主弁の入力ポートが排気管に連通され、 前記パイロット弁がそれぞれダイヤフラム構造であり、 第１パイロット弁の第１ダイヤフラムにより隔離される
   第１ダイヤフラム室と第２ダイヤフラム室と、第２パイ
   ロット弁の第２ダイヤフラムにより隔離される第３ダイ
   ヤフラム室と第４ダイヤフラム室とを備え、 前記第１ダイヤフラム室と前記第３ダイヤフラム室とが
   排気管に連通され、 前記第２ダイヤフラム室と供給空気源との間に設けられ
   た第１供給用電磁弁と、 前記第２ダイヤフラム室と排気管との間に設けられた第
   １排気用電磁弁と、 前記第４ダイヤフラム室と供給空気源との間に設けられ
   た第２供給用電磁弁と、 前記第４ダイヤフラム室と排気管との間に設けられた第
   ２排気用電磁弁と、 前記出力ポートの圧力を計測する圧力計とを有し、 前記第１供給用電磁弁及び前記第１排気用電磁弁とを制
   御して前記第２ダイヤフラム室内を所定の第１圧力に保
   持し、 前記第２供給用電磁弁及び前記第２排気用電磁弁とを制
   御して前記第４ダイヤフラム室内を所定の第２圧力に保
   持し、 前記第１圧力と前記第２圧力とを前記圧力計の計測値に
   対応させることにより、前記第１主弁と前記第２主弁の
   位置を制御することを特徴とするパイロット式圧力比例
   制御弁システム。
3. 【請求項３】 パイロット弁に供給する空気圧を制御す
   ることにより、主弁の開度を制御して主弁を流れる流体
   の圧力を制御するパイロット式圧力比例制御弁システム
   において、 前記パイロット弁がピストン構造であり、前記ピストン
   により隔離される第１ピストン室と、第２ピストン室と
   を備え、 前記第１ピストン室と供給空気源との間に設けられた第
   １供給用電磁弁と、 前記第１ピストン室と排気管との間に設けられた第１排
   気用電磁弁と、 前記第２ピストン室と供給空気源との間に設けられた第
   ２供給用電磁弁と、 前記第２ピストン室と排気管との間に設けられた第２排
   気用電磁弁と、 前記主弁の圧力を計測する圧力計とを有し、 前記第１供給用電磁弁及び前記第１排気用電磁弁とを制
   御して前記第１ピストン室内を所定の第１圧力に保持
   し、 前記第２供給用電磁弁及び前記第２排気用電磁弁とを制
   御して前記第２ピストン室内を所定の第２圧力に保持
   し、 前記第１圧力と前記第２圧力との差圧を前記圧力計の計
   測値に対応させることにより、前記主弁の位置を制御す
   ることを特徴とするパイロット式圧力比例制御弁システ
   ム。
4. 【請求項４】 パイロット弁に供給する空気圧を制御す
   ることにより、主弁の開度を制御して主弁を流れる流体
   の圧力を制御するパイロット式圧力比例制御弁２つを、
   それぞれの主弁の出力ポートを共通として一体に構成し
   たパイロット式圧力比例制御弁システムにおいて、 第１主弁の入力ポートが供給空気源に連通され、 第２主弁の入力ポートが排気管に連通され、 前記パイロット弁がそれぞれピストン構造であり、 第１パイロット弁の第１ピストンにより隔離される第１
   ピストン室と第２ピストン室と、第２パイロット弁の第
   ２ピストンにより隔離される第３ピストン室と第４ピス
   トン室とを備え、 前記第１ピストン室と前記第３ピストン室とが排気管に
   連通され、 前記第２ピストン室と供給空気源との間に設けられた第
   １供給用電磁弁と、 前記第２ピストン室と排気管との間に設けられた第１排
   気用電磁弁と、 前記第４ピストン室と供給空気源との間に設けられた第
   ２供給用電磁弁と、 前記第４ピストン室と排気管との間に設けられた第２排
   気用電磁弁と、 前記出力ポートの圧力を計測する圧力計とを有し、 前記第１供給用電磁弁及び前記第１排気用電磁弁とを制
   御して前記第２ピストン室内を所定の第１圧力に保持
   し、 前記第２供給用電磁弁及び前記第２排気用電磁弁とを制
   御して前記第４ピストン室内を所定の第２圧力に保持
   し、 前記第１圧力と前記第２圧力とを前記圧力計の計測値に
   対応させることにより、前記第１主弁と前記第２主弁の
   位置を制御することを特徴とするパイロット式圧力比例
   制御弁システム。