(57)【要約】      （修正有）【課題】フェイルセーフの考えに基づいて構成されたパイロットリレーを提供する。【解決手段】内部に入力空気圧室１１、供給空気圧室１２、出力空気圧室１３および排気室１４が形成されたハウジング１０と、入力空気圧室１１に加えられる入力空気圧Ｐｎに応じて動作するダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０と、流路を切替えるポペット弁４０と、ポペット弁４０を付勢するバネ５０とを備え、さらに、ポペット弁４０が有する給気弁部４２が所定の位置からバネ５０による付勢方向へ移動することを防止するストッパ機構を備えたパイロットリレー１とする。【選択図】図２
2020159482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するとともに、第１の貫通孔と第２の貫通孔と第３の貫通孔と第４の貫通孔とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジング内の内部空間を２つの空間に分離するとともに、前記２つの空間を連通する第１の連通孔を有する隔壁と、
前記ハウジングの内壁によって所定の方向へ変位可能に支持されたダイアフラムと、
前記ダイアフラムによって支持されて前記ハウジング内を前記所定の方向へ移動する、第２の連通孔を有する駆動体と、
前記第１の連通孔を開閉する第１の弁体および前記第２の連通孔を開閉する第２の弁体を有し、前記第１の連通孔に挿通されたポペット弁と、
前記第１の弁体が前記第１の連通孔を閉じる方向に前記ポペット弁を付勢する付勢部材とを備え、
前記ハウジング内には、
前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムとによって画成され、前記第１の貫通孔を通じて入力空気圧の空気が導入される入力空気圧室と、
前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁により画成され、前記第２の貫通孔を通じて供給空気圧の空気が供給される供給空気圧室と、
前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁と前記駆動体とによって画成され、前記第１の連通孔を介して前記供給空気圧室と連通し、前記第３の貫通孔を通じて出力空気圧の空気を外部へ出力する出力空気圧室と、
前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムと前記駆動体とにより画成され、前記第２の連通孔を介して前記出力空気圧室と連通し、前記第４の貫通孔を通じて内部の空気を外部へ排出する排気室とが形成されたパイロットリレーにおいて、  
前記ポペット弁が所定の位置から前記付勢部材による付勢方向へ移動することを規制するストッパ機構をさらに備える
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項２】
請求項１に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記所定の位置は、前記入力空気圧室に導入される前記入力空気圧が最小のときに、前記ストッパ機構によって前記移動が規制された前記ポペット弁の前記第２の弁体が前記第２の連通孔を閉じない位置である
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項３】
請求項２に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記ストッパ機構は、前記ポペット弁に設けられ、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときに、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁に当接するように構成された当接部材を含む
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項４】
請求項３に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記当接部材は、前記ポペット弁に設けられ、前記付勢方向に直交する方向へ張り出して、前記隔壁の前記供給空気圧室側の壁面の一部である壁面部に当接するように構成された張出部材を含む
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項５】
請求項４に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記張出部材は、周縁の少なくとも一部が前記第１の連通孔の開口よりも外側に位置し、かつ前記壁面部に対して前記付勢方向と逆側に位置している
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項６】
請求項５に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記壁面部と前記張出部材とが対向する面は、円環状を呈し、
前記張出部材の外周径は、前記壁面部の内周径よりも大きい
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかひとつに記載されたパイロットリレーにおいて、
前記張出部材は、前記ポペット弁の前記第１の弁体が設けられた側の一端から張り出している
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項８】
請求項７に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記ストッパ機構は、前記供給空気圧室の前記壁面部に設けられた凹部を含み、
前記張出部材は、前記凹部の少なくとも一部と係合する凸部を有する
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項９】
請求項１または２に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記ストッパ機構は、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁および前記駆動体のいずれか一方と前記ポペット弁との間に配設され、かつ前記付勢部材の付勢方向と逆向きに前記ポペット弁を付勢する弾性部材を含み、
前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記弾性部材の弾性力は、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記付勢部材の付勢力よりも大きい
ことを特徴とするパイロットリレー。
【請求項１０】
請求項９に記載されたパイロットリレーにおいて、
前記ストッパ機構は、前記ポペット弁に設けられた、前記第２の弁体の頂部から前記駆動体の前記第２の連通孔内を直線状に延伸する柱状部材を含み、
前記柱状部材の先端部と前記駆動体の前記第２の連通孔の内壁面との間に前記弾性部材が配設される
ことを特徴とするパイロットリレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気作動型の調節弁の開度制御を行うバルブ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。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プロセスオートメーションやその他の一般産業用機器のバルブ駆動制御において、バルブポジショナが広く用いられている。
【０００３】
図１０は、一般的なバルブポジショナＶＰの概要を示した図である。バルブポジショナＶＰは、上位コントローラＣＴＬから電気信号として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ＥＮと、この入力空気圧Ｐｎを増幅してバルブＶＡＬに出力空気圧信号としての出力空気圧Ｐｏを出力するパイロットリレー（圧力信号増幅器）ＰＲとから構成されている。
【０００４】
パイロットリレーＰＲは、入力空気圧Ｐｎを受圧板によって受けることで駆動体が変位し、この駆動体とバルブ（例えば、ポペット弁）とが離間し又は当接（圧接）することで給気モードと排気モードとが切替えられ、さらに、駆動体の変位ストロークに応じて各モードにおける流体流量が調整されることで、所定の比率で入力空気圧Ｐｎを出力空気圧Ｐｏに増幅する機器である。
【０００５】
パイロットリレーＰＲ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。このうち、単動型のパイロットリレーの例として、例えば、図１１および図１２に示すような、特許文献１によって開示されたパイロットリレー１００がある。
【０００６】
パイロットリレー１００は、そのハウジング１０１内に形成された入力空気圧室１０８、供給空気圧室１０５、出力空気圧室１０６および排気室１０７と、入力空気圧室１０８の下面を画成するように配設された第１のダイアフラム１０２と、第１のダイアフラム１０２に結合する駆動体１３０と、第２のダイアフラム１０３と、供給空気圧室１０５と出力空気圧室１０６および出力空気圧室１０６と排気室１０７との連通／非連通を切替えるポペット弁１１２と、このポペット弁１１２を所定の方向へ付勢するバネ１１３とを備える。ここで、供給空気圧室１０５と出力空気圧室１０６とは、ハウジング１０１の内壁の一部である隔壁１０４によって画成され、この隔壁１０４には、連通路１１０が開口している。
【０００７】
第１のダイアフラム１０２は、入力空気圧室１０８に加えられる入力空気圧Ｐｎを受圧し、その値に応じて図１１および図１２中の矢印ＡおよびＢの方向へ変位する機能的要素であり、結合する駆動体１３０も、これに連動して変位（移動）するように構成されている。
第２のダイアフラム１０３は、駆動体１３０を変位（移動）可能に支持するとともに、出力空気圧室１０６と排気室１０７とを画成する要素であって、ハウジング１０１と駆動体１３０との間に架設されている。
駆動体１３０は、出力空気圧室１０６と排気室１０７とを連通する排気通路１１５を備える移動要素であって、出力空気圧室１０６に面する開口１３０ａを通じてポペット弁１１２を押圧してこれを駆動する機能的要素でもある。
ポペット弁１１２は、開口１３０ａと対向配置された排気弁体１１２ａと連通路１１０の供給空気圧室１０５側開口部と対向配置された給気弁体１１２ｂとを一体的に備える弁体であり、バネ１１３によって給気弁体１１２ｂが連通路１１０を閉じる方向へ付勢されながら、連通路１１０内に孔軸に沿って移動可能に挿通されている。
【０００８】
上記構成のパイロットリレー１００では、空気供給通路１０９を通して供給空気圧Ｐｓの空気が供給空気圧室１０５に供給され、ノズル背圧導入管１１７を通して入力空気圧Ｐｎの空気が入力空気圧室１０８に導入される。また、出力空気圧室１０６内で出力空気圧Ｐｏに調整（入力空気圧Ｐｎに対して増幅）された空気が、出力空気孔１１１を通して出力空気圧室１０６から下流に配設された装置（例えば、上記バルブＶＡＬ）へと出力される。なお、排気室１０７は大気と連通している。
【０００９】
上記構成のパイロットリレー１００において入力空気圧Ｐｎが増大すると、図１１に示すように、第１のダイアフラム１０２および第２のダイアフラム１０３が矢印Ａの方向へ移動し、これに伴って、第１のダイアフラム１０２および第２のダイアフラム１０３に支持された駆動体１３０も矢印Ａの方向へ移動する。すると、駆動体１３０は、この移動に伴って、バネ１１３の付勢力に抗してポペット弁１１２を押し下げる。このとき、ポペット弁１１２の給気弁体１１２ｂは、連通路１１０を開口し、かつポペット弁１１２の排気弁体１１２ａは、開口１３０ａを閉塞する。これにより、供給空気圧室１０５に供給された供給空気圧Ｐｓの空気は、連通路１１０を通って出力空気圧室１０６へと導かれたのち、出力空気圧室１０６で出力空気圧Ｐｏに調整（入力空気圧Ｐｎに対して増幅）され、その後、出力空気孔１１１を通って下流に配設された装置（例えば、上記バルブＶＡＬ）へと供給されるといった給気モードが構成される。
【００１０】
これに対し、上記構成のパイロットリレー１００において入力空気圧Ｐｎが減少すると、図１２に示すように、第１のダイアフラム１０２および第２のダイアフラム１０３が矢印Ｂの方向へ移動し、それに伴って、第１および第２のダイアフラム１０２、１０３に支持された駆動体１３０も矢印Ｂの方向へ移動する。すると、バネ１１３の付勢力によってポペット弁１１２が押し上げられる。このとき、ポペット弁１１２の給気弁体１１２ｂは、連通路１１０を開塞し、かつポペット弁１１２の排気弁体１１２ａは、開口１３０ａを開口する。これにより、出力空気圧室１０６内の空気は、開口１３０ａおよび駆動体１３０に配設された排気通路１１５を通って排気室１０７へと導かれ、その後外気へと排出されるといった排気モードが構成される。
【００１１】
パイロットリレー１００は、このようにして、供給空気圧室１０５に導かれる入力空気圧Ｐｎの変化に応じて、給気モードと排気モードとを適宜切替えながら、所望の圧力に調整（増幅）された出力空気圧Ｐｏを、出力空気孔１１１を通して下流に配設された装置（例えば、上記バルブＶＡＬ）へと出力する。なお、入力空気圧Ｐｎの値を調整することにより、出力空気圧Ｐｏが調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実公平７−２３６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記構成のパイロットリレー１００においては、ポペット弁１１２が上記動作を繰り返すことで、ポペット弁１１２が備える給気弁体１１２ｂとこれに対向する隔壁１０４とが動作のたびに衝突することになる。このとき、例えばステンレス製の鍛造品からなる表面硬度の高い給気弁体１１２ｂが、アルミニウム合金製の鋳造品からなる表面硬度の低い隔壁１０４を攻撃してこれを削り、次第に連通路１１０の径が拡大する。隔壁１０４の削代が大きくなると、ポペット弁１１２は、バネ１１３の付勢力によって、次第に図１２中の矢印Ｂの方向へと上方移動し、当接する駆動体１３０を押し上げる。駆動体１３０が、例えばハウジングの内壁に当接するなどしてこれ以上上方移動できない位置まで押し上げられたのち、さらに振動等による大きな力が外部から加わると、図１３に示すように、ポペット弁１１２の上部に設けられた排気弁体１１２ａが、対向する駆動体１３０の開口１３０ａに嵌まり込んでこれを閉塞するといった異常な状態が起こり得る。このような異常な状態においては、排気モードが機能しないことでパイロットリレー１００を適正に制御できなくなるばかりか、供給圧を切ってもバルブポジショナＶＰから加圧された空気を大気に排気することが出来なくなる。このため、パイロットリレー１００を緊急停止した後も、しばらくの間高い圧力の空気が機器内に残存するといった異常事態が生じる。このような異常事態は、想定外の過大な負荷が加わるため、パイロットリレー１００にとって望ましくない状態と言える。
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みて創作された発明であり、その目的は、上記異常な状態が生じたときに、パイロットリレーおよびこれを含む装置を安全な状態へと導く構造、いわゆるフェイルセーフの考えに立脚した構造を備えるパイロットリレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るパイロットリレーは、内部空間を有するとともに、第１の貫通孔（１１ａ）と第２の貫通孔（１２ａ）と第３の貫通孔（１３ａ）と第４の貫通孔（１４ａ）とを有するハウジング（１０）と、前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジング内の内部空間を２つの空間に分離するとともに、前記２つの空間を連通する第１の連通孔（１６）を有する隔壁と、前記ハウジングの内壁によって所定の方向へ変位可能に支持されたダイアフラム（２０）と、前記ダイアフラムによって支持されて前記ハウジング内を前記所定の方向へ移動する、第２の連通孔（３６）を有する駆動体（３０）と、前記第１の連通孔を開閉する第１の弁体（４２）および前記第２の連通孔を開閉する第２の弁体（４１）を有し、前記第１の連通孔に挿通されたポペット弁（４０）と、前記第１の弁体が前記第１の連通孔を閉じる方向に前記ポペット弁を付勢する付勢部材（５０）とを備え、前記ハウジング内には、前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムとによって画成され、前記第１の貫通孔を通じて入力空気圧（Ｐｎ）の空気が導入される入力空気圧室（１１）と、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁により画成され、前記第２の貫通孔を通じて供給空気圧（Ｐｓ）の空気が供給される供給空気圧室（１２）と、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁と前記駆動体とによって画成され、前記第１の連通孔（１６）を介して前記供給空気圧室と連通し、前記第３の貫通孔を通じて出力空気圧（Ｐｏ）の空気を外部へ出力する出力空気圧室（１３）と、前記ハウジングの内壁と前記ダイアフラムと前記駆動体とにより画成され、前記第２の連通孔を介して前記出力空気圧室と連通し、前記第４の貫通孔を通じて内部の空気を外部へ排出する排気室（１４）とが形成されたパイロットリレー（１）において、  前記ポペット弁が所定の位置から前記付勢部材による付勢方向へ移動することを規制するストッパ機構（１５ａ、４４）をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、前記パイロットリレーにおいて、前記所定の位置が、前記入力空気圧室に導入される前記入力空気圧が最小のときに、前記ストッパ機構によって前記移動が規制された前記ポペット弁の前記第２の弁体が前記第２の連通孔を閉じない位置であるように構成してもよい。
【００１７】
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記ポペット弁に設けられ、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときに、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁に当接するように構成された当接部材（４４）を含むように構成してもよい。
【００１８】
また、前記パイロットリレーにおいて、前記当接部材が、前記ポペット弁に設けられ、前記付勢方向に直交する方向へ張り出して、前記隔壁の前記供給空気圧室側の壁面の一部である壁面部に当接するように構成された張出部材（４４）を含むように構成してもよい。
【００１９】
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記張出部材が、周縁の少なくとも一部が前記第１の連通孔の開口よりも外側に位置し、かつ前記壁面部に対して前記付勢方向と逆側に位置するように構成してもよい。
【００２０】
また、前記パイロットリレーにおいて、前記壁面部と前記張出部材とが対向する面が、円環状を呈し、前記張出部材の外周径が、前記壁面部の内周径よりも大きくなるように構成してもよい。
【００２１】
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記張出部材を、前記ポペット弁の前記第１の弁体が設けられた側の一端から張り出すように構成してもよい。
【００２２】
また、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記供給空気圧室の前記壁面部に設けられた凹部（１５ｂ）を含み、前記張出部材が、前記凹部の少なくとも一部と係合する凸部（４５）を有するように構成してもよい。
【００２３】
さらに、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記隔壁を含む前記ハウジングの内壁および前記駆動体のいずれか一方と前記ポペット弁との間に配設され、かつ前記付勢部材の付勢方向と逆向きに前記ポペット弁を付勢する弾性部材（４６）を含み、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記弾性部材の弾性力は、前記ポペット弁が前記所定の位置にあるときの前記付勢部材の付勢力よりも大きくなるように構成してもよい。
【００２４】
また、前記パイロットリレーにおいて、前記ストッパ機構が、前記ポペット弁に設けられた、前記第２の弁体の頂部から前記駆動体の前記第２の連通孔内を直線状に延伸する柱状部材（４４−４）を含み、前記柱状部材の先端部と前記駆動体の前記第２の連通孔の内壁面（３６ａ）との間に前記弾性部材が配設されるように構成してもよい。
【００２５】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、第１の弁体（４２）が、対向する隔壁（１５）を削って次第に第１の連通孔（１６）、より具体的には、第１の連通孔（１６）の最小開口径部の径が拡大するといった事態が生じても、上記ストッパ機構の働きによりポペット弁（４０）の移動が所定の位置で規制され、排気経路が確保されることで機器内の空気が外部に排出されるように構成される。これにより、いわゆるフェイルセーフの考えに立脚したパイロットリレー（１）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレー（給気モード）の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレー（排気モード）の断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレーが備える一実施の形態に係るポペット弁の斜視である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレーが備える別の実施の形態に係るポペット弁の斜視である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレー（異常モード）の断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレーが備える別の実施の形態に係るポペット弁の斜視である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレー（異常モード）の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレーが備える別の実施の形態に係るポペット弁の斜視である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係るパイロットリレー（異常モード）の断面図である。
【図１０】図１０は、パイロットリレーを用いたバルブポジショナの要部の構造図である。
【図１１】図１１は、従来の実施の形態に係るパイロットリレー（給気モード）の断面図である。
【図１２】図１３は、従来の実施の形態に係るパイロットリレー（排気モード）の断面図である。
【図１３】図１３は、従来の実施の形態に係るパイロットリレー（異常モード）の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１ないし図９を参照しながら、本発明に係るパイロットリレー１の実施の形態について説明する。なお、説明文中の上下方向、左右方向および前後方向は、図１に示されたパイロットリレー１の上下方向、左右方向および紙面に垂直な方向としてそれぞれ定義する。
【００２９】
[パイロットリレーの構成]
はじめに、本実施の形態に係るパイロットリレー１の構成を、図１を参照しながら説明する。なお、これら構成の一部は、上述したパイロットリレー１００の構成と重複するが、これら重複部分についても改めて説明する。
【００３０】
パイロットリレー１は、図１に示すように、ハウジング１０、第１ダイアフラム２０、第２ダイアフラム２１、第３ダイアフラム２２、駆動体３０、ポペット弁４０およびバネ５０から主に構成されている。
【００３１】
ハウジング１０は、例えばアルミニウム合金製の鋳造品からなり、その内部に、入力空気圧室１１、供給空気圧室１２および出力空気圧室１３がそれぞれ形成されている。また、入力空気圧室１１の下面は、第１ダイアフラム２０によって画成され、さらにその下方には、第２ダイアフラム２１、第３ダイアフラム２２および駆動体３０が収容される空間が形成されている。この空間内、より具体的には、第１ダイアフラム２０の下面と第２ダイアフラム２１の上面とハウジング１０の内壁とによって画成された空間内に、排気室１４が形成されている。
【００３２】
入力空気圧室１１は、ハウジング１０の内壁と、詳細については後述する第１ダイアフラム２０（より具体的には第１ダイアフラム２０の上面）とによって画成された空間であって、ハウジング１０内の最上部に位置している。この入力空気圧室１１は、ノズル背圧導入管１１ａ（特許請求の範囲に記載の「第１の貫通孔」に相当）を通じて導入される入力空気圧Ｐｎの空気を用いて第１ダイアフラム２０に背圧をかけるために設けられた空間である。
【００３３】
供給空気圧室１２は、隔壁１５（より具体的には隔壁１５の下面）を含むハウジング１０の内壁により画成された空間であって、ハウジング１０内の最下部に位置し、隔壁１５に開口する連通孔１６（特許請求の範囲に記載の「第１の連通孔」に相当）を介して、詳細については後述する出力空気圧室１３と連通している。この供給空気圧室１２には、空気供給通路１２ａ（特許請求の範囲に記載の「第２の貫通孔」に相当）を通じて、入力空気圧Ｐｎを増幅するための空気（供給空気圧Ｐｓの空気）が供給される。
【００３４】
出力空気圧室１３は、隔壁１５（より具体的には隔壁１５の上面）を含むハウジング１０の内壁、駆動体３０および第３ダイアフラム２２により画成された空間であって、ハウジング１０内の中間部、より具体的には、排気室１４と供給空気圧室１２との間に位置している。この出力空気圧室１３は、供給空気圧室１２に供給される空気の供給空気圧Ｐｓを、入力空気圧Ｐｎの値に応じて調整（所定の比率で増幅）し、この調整された出力空気圧Ｐｏの空気を出力空気孔１３ａ（特許請求の範囲に記載の「第３の貫通孔」に相当）を通じて下流に配設された装置（例えば、上記バルブＶＡＬ）へと出力するための空間である。
【００３５】
出力空気圧室１３は、上述したように、隔壁１５に開口する連通孔１６を介して供給空気圧室１２と連通し、また、排気通路３６を通じて排気室１４と連通している。なお、これら２つの室との間の連通状態は、第１ダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０の上下動（図１中の矢印ＡおよびＢ方向の移動）と、詳細については後述するポペット弁４０の上下動とによって、連通／非連通が切替えられるように構成されている。
【００３６】
入力空気圧室１１の下方に形成されている上記空間には、詳細については後述する駆動体３０が、第１ダイアフラム２０の下面と結合するようにして配設されている。また、同じく詳細については後述する第２ダイアフラム２１および第３ダイアフラム２２が、駆動体３０の外周縁とハウジング１０の内壁とを接続するように配設されている。この空間内には、上述したように、ハウジング１０の内壁と第１ダイアフラム２０と第２ダイアフラム２１とによって画成された排気室１４が形成されている。この排気室１４は、外気と連通する排出通路１４ａ（特許請求の範囲に記載の「第４の貫通孔」に相当）を通じて出力空気圧室１３からの空気（出力空気圧Ｐｏの空気）を外部に排出するための空間であって、詳細については後述する駆動体３０に設けられた排気通路３６（特許請求の範囲に記載の「第２の連通孔」に相当）を通じて出力空気圧室１３と連通している。
なお、第２ダイアフラム２１は、後述するように、必要に応じて省くことができる。第２ダイアフラム２１が省かれた場合には、ハウジング１０の内壁と第１ダイアフラム２０と第３ダイアフラム２２とによって排気室１４が画成されることになる。
【００３７】
このように、本実施の形態に係るパイロットリレー１は、上から順に、入力空気圧室１１、排気室１４、出力空気圧室１３および供給空気圧室１２が配置されている。また、入力空気圧室１１と排気室１４との間に第１ダイアフラム２０が介在し、排気室１４と出力空気圧室１３との間に第２ダイアフラム２１、第３ダイアフラム２２および排気通路３６が設けられた駆動体３０が介在し、出力空気圧室１３と供給空気圧室１２との間に連通孔１６が開口する隔壁１５が介在するように構成されている。さらに、詳細については後述するポペット弁４０が、駆動体３０の下方に配置され、２つの弁体（後述する排気弁体４１および給気弁体４２）が連通孔１６内を上下動するように配置されている。なお、これら配置は、必要に応じて適宜変更してもよい。
【００３８】
供給空気圧室１２と出力空気圧室１３とを連通する連通孔１６は、上述したように、ハウジング１０の内壁の一部を形成する隔壁１５に開口する略円筒状の孔であって、例えば、内側へ突出した最小開口径部１６ａを中間部に備える。
【００３９】
また、入力空気圧室１１に連通するノズル背圧導入管１１ａ、空気供給通路１２ａ、出力空気圧室１３に連通する出力空気孔１３ａおよび排気室１４に連通する排出通路１４ａは、それぞれハウジング１０の外周面に開口し、このうちノズル背圧導入管１１ａ、空気供給通路１２ａおよび出力空気圧室１３の開口には、所定の装置等と連結する配管が配設されている。
【００４０】
第１ダイアフラム２０は、上述したように、入力空気圧室１１に導入される空気によって入力空気圧Ｐｎを背圧として受ける要素であって、この入力空気圧Ｐｎの値に応じて、図１中の矢印ＡまたはＢの方向へ上下動し、この動作を結合する駆動体３０に伝達する機能を有する。第１ダイアフラム２０は、例えば、ニトリルゴムなどの可撓性を有する材料からなり、その外周縁は、ハウジング１０の内壁によって支持されている。
【００４１】
第２ダイアフラム２１および第３ダイアフラム２２は、いずれも第１ダイアフラム２０とともに駆動体３０を支持し、また、排気室１４が形成されるよう、ハウジング１０の内壁と駆動体３０とがシール性を有しながら相対移動可能となるように配設された要素である。これら２つの要素は、例えば、中央が開口する円環状を呈したニトリルゴムなどの可撓性を有する材料からなり、また、その外周縁は、第１ダイアフラム２０と同様に、いずれもハウジング１０の内壁によって支持されている。
【００４２】
なお、略同一の機能を有する第２ダイアフラム２１および第３ダイアフラム２２は、必要に応じて１つの要素に統合してもよい。また、これら要素を備えた構造に替えて、例えば、シールリングを介してハウジング１０の内壁と駆動体３０とが摺動するような構造としてもよい。
【００４３】
駆動体３０は、第１ダイアフラム２０の上下動に連動して移動（変位）し、この上下動をポペット弁４０に伝達してこれを駆動する機能的要素である。駆動体３０は、面積板３１と内部材３２とバルブシート３３とを主な構成要素として含んでおり、これら要素が積み重なるようにして構成されている。
【００４４】
面積板３１は、駆動体３０の上部を形成する要素であって、円盤状部と円筒部とから形成されている。
上記円盤状部は、第１ダイアフラム２０の下面と結合し、これによって駆動体３０は、第１ダイアフラム２０によって支持される。
円筒部は、円盤状部の下方に位置する部位であって、その略中央に出力空気圧室１３側が開口した円筒状の穴が上下に延設され、さらにこの穴から水平方向へ延在する通路が形成されている。上記穴には、後述するバルブシート３３の円管部が嵌入され、また、上記通路は、このバルブシート３３の円管部の内側空間とともに排気通路３６を形成している。
【００４５】
面積板３１の下方には、略円錐台状を呈した内部材３２が配設されている。内部材３２は、その上面と面積板３１の下面とで第２ダイアフラム２１の内周縁部を挟持し、その下面と後述するバルブシート３３のフランジ部上面とで第３ダイアフラム２２の内周縁部を挟持している。また、内部材３２の略中央には貫通孔が開口し、この貫通孔にバルブシート３３の円管部が嵌入される。
【００４６】
駆動体３０の最下部に配設されるバルブシート３３は、垂直に延在する円管部とこの円管部の下端部から水平方向に延在するフランジ部とから構成されている。円管部は、面積板３１および内部材３２に形成された貫通孔に、例えば圧入されることでこれら要素と一体化するように構成されている。また、円管部の内部空間は、上述したように、面積板３１の円筒部に形成された上記通路とともに出力空気圧室１３と排気室１４とを連通する排気通路３６を形成し、さらに、その下端部周縁は、出力空気圧室１３と連通する出力側開口部３７を形成している。
【００４７】
ポペット弁４０は、供給空気圧Ｐｓの空気を供給空気圧室１２から出力空気圧室１３へ誘導する動作モード（以下、「給気モード」という。）と、出力空気圧Ｐｏの空気を出力空気圧室１３から排気室１４へと誘導するする動作モード（以下、「排気モード」という。）とを切替える要素であり、例えば、ステンレス製の鍛造品から形成されている。ポペット弁４０は、上述したように、駆動体３０の下方（供給空気圧室１２側）に位置し、かつその一部が、隔壁１５に開口する連通孔１６内に、上下動自在に嵌入されている。
【００４８】
ポペット弁４０は、図３に示すように、その基本形態が円筒状であり、上部に配設されたドーム状の排気弁体４１（特許請求の範囲に記載の「第２の弁体」に相当）と、下部に配設された円筒状の給気弁体４２（特許請求の範囲に記載の「第１の弁体」に相当）と、これら２つの部位の間に介在するくびれ部４３と、張出部４４（特許請求の範囲に記載の「当接部材」および「張出部材」に相当）とから構成されている。
【００４９】
排気弁体４１は、隔壁１５に開口する連通孔１６内に上下動自在に嵌入された部位であって、排気モード時に駆動体３０の出力側開口部３７を開口することで出力空気圧室１３と排気室１４とを連通状態とし、給気モード時に出力側開口部３７を閉塞することで出力空気圧室１３と排気室１４とを非連通状態とする機能的部位である。このため、排気弁体４１の直径は、隔壁１５に開口する連通孔１６の最小開口径部１６ａの口径よりも小さく、かつ駆動体３０に開口する出力側開口部３７の口径よりも大きく設定されている。
【００５０】
給気弁体４２は、上記最小開口径部１６ａよりも下方、すなわち、供給空気圧室１２側に位置する部位であって、排気モード時に隔壁１５に開口する連通孔１６を閉塞することで出力空気圧室１３と供給空気圧室１２とを非連通状態とし、給気モード時に連通孔１６を開口することで出力空気圧室１３と供給空気圧室１２とを連通状態とする機能的部位である。このため、給気弁体４２の直径は、最小開口径部１６ａの口径よりも大きく設定されている。
【００５１】
くびれ部４３は、排気弁体４１とともに、連通孔１６内に上下動自在に嵌入される部位であって、給気モード時に連通孔１６との間で流路を形成すべく、その直径が連通孔１６の最小開口径部１６ａの口径よりも小さく設定されている。
【００５２】
張出部４４は、給気弁体４２の下端面、すなわち、出力空気圧室１３に対向する面に形成されている。この張出部４４は、供給空気圧室１２を画成する上記隔壁１５の一部よって形成された壁面部１５ａよりも下方、より具体的には、隔壁１５に開口する連通孔１６の供給空気圧室１２側開口の周縁部を形成する壁面部１５ａよりも下方（すなわち、供給空気圧室１２側）に位置する。
また、張出部４４は、水平面状に広がる円盤形状を呈し、ポペット弁４０が、後述する異常モードにおいて、給気弁体４２と連通孔１６の最小開口径部１６ａとが当接する位置（以下、「正常な位置」という。）からさらに図１中の矢印Ａの方向へ所定の距離だけ上方移動した位置（特許請求の範囲に記載の「所定の位置」に相当）で、壁面部１５ａと当接しかつ上記供給空気圧室１２側開口を閉塞するよう、この開口径よりも大きな直径を有している。したがって、張出部４４と壁面部１５ａとは、ポペット弁４０が正常な位置にあるとき、上記所定の距離だけ上下方向に離間している。
【００５３】
ここで、所定の距離だけ上方移動した位置とは、入力空気圧室１１に導入される入力空気圧Ｐｓが最小のとき（例えば入力空気圧Ｐｓがゼロであるとき）に、壁面部１５ａと張出部４４とから構成されるストッパ機構によってバネ５０が付勢する方向への移動が規制されたポペット弁４０（より具体的には、ポペット弁４０が備える排気弁体４１）が、排気通路３６を閉じないように設定された位置を意味する。なお、この位置は、後述する規制位置と同義である。
【００５４】
また、上記所定の距離とは、例えば、給気弁体４２が連通孔１６を閉塞した状態にあるときに、駆動体３０が第１ダイアフラム２０の変位にともなって移動する距離、すなわち、給気弁体４２が連通孔１６を閉塞しかつ排気弁体４１が排気通路３６を閉塞した状態αから、給気弁体４２が連通孔１６を閉塞しかつ排気弁体４１と排気通路３６とが最も離間した状態βに至るまでの間に駆動体３０が移動する距離（以下、「給気弁体４２閉塞時の駆動体３０の移動距離」という。）よりも小さな距離として定義される。ここで、上記状態αは、後述する「平衡状態」と同義である。また、状態βは、例えば入力空気圧Ｐｓがゼロであるときに、駆動体３０を支持する第１ダイアフラム２０が、ハウジング１０の内壁面に当接し、駆動体３０がこれ以上上方へ移動することが出来ない状態をいう（図５を参照）。したがって、状態βにおける駆動体３０の位置は、例えば、物理的に規制された上限位置に相当する。
【００５５】
バネ５０は、ポペット弁４０を、駆動体３０に開口する出力側開口部３７に向けて付勢する要素であり、例えば、ステンレス鋼線からなるコイルスプリングによって形成されている。バネ５０は、その下端面が隔壁１５に設けられた連通孔１６の出力空気圧室１３側開口周縁部に載置され、また、その上端面がポペット弁４０の排気弁体４１と同くびれ部４３との境界部に当接するように配設されている。
【００５６】
[パイロットリレーの通常時の動作態様]
次に、パイロットリレー１の通常時の動作態様について、図１および図２を参照しながら説明する。なお、図１は給気モードのときのパイロットリレー１を示し、図２は排気モードのときのパイロットリレー１を示す。
【００５７】
パイロットリレー１は、上述したように、上位コントローラＣＴＬから送られてくるバルブ開度信号（電気信号）に対応した入力空気圧Ｐｎの値に応じて、給気モードと排気モードとを切り替えるように動作する。この切替は、第１ダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０の上下動（図１中の矢印ＡおよびＢ方向の移動）とポペット弁４０の上下動とによって実行される。
【００５８】
第１ダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０の上下動は、図１中の矢印Ａの方向に向けてこれら部位を押圧する押圧力Ｆｎ、および図１中の矢印Ｂの方向に向けてこれら部位を押圧する押圧力Ｆｏの大小関係によりその動作態様が決定される。ここで、押圧力Ｆｎは、入力空気圧室１１に導入される入力空気圧Ｐｎの空気に起因した力であり、第１ダイアフラム２０の受圧面積Ｓ２０と入力空気圧Ｐｎとの積、すなわち、Ｓ２０×Ｐｎとして算出される。また、押圧力Ｆｏは、出力空気圧室１３内の出力空気圧Ｐｏの空気に起因した力であり、出力空気圧室１３に面した駆動体３０の表面積Ｓ３０と出力空気圧Ｐｏとの積、すなわち、Ｓ３０×Ｐｏとして算出される。
【００５９】
パイロットリレー１は、押圧力Ｆｎと押圧力Ｆｏとが等しい状態（以下、「平衡状態」という。）にあるとき、ポペット弁４０の排気弁体４１と排気通路３６の開口部３７とが当接しかつポペット弁４０の給気弁体４２と連通孔１６の最小開口径部１６ａとが当接するように設定されている。すなわち、平衡状態においては、貫通孔１６および排気通路３６がいずれも閉塞され、供給空気圧室１２、出力空気圧室１３および排気室１４が相互に非連通状態となり、給気も排気もされない状態が維持されることになる。
【００６０】
これに対し、押圧力Ｆｎが押圧力Ｆｏよりも大きいときは、給気モードとなり、押圧力Ｆｎが押圧力Ｆｏよりも小さいときは、排気モードとなる。以下、これらもモード時の動作態様について説明する。
【００６１】
はじめに、図１で示される給気モードの動作態様について説明する。
押圧力Ｆｎと押圧力Ｆｏとが拮抗している平衡状態から押圧力Ｆｎが増加する、すなわち、入力空気圧Ｐｎが増加すると、第１ダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０は、図１中の矢印Ａの方向へ向けて下方移動する。このとき、駆動体３０の下端部を構成するバルブシート３３は、その下方に位置するポペット弁４０の排気弁体４１と当接したまま、すなわち、排気通路３６が閉塞されたまま、バネ５０の付勢力に抗してポペット弁４０を矢印Ａの方向へと押圧する。すると、ポペット弁４０の下端部を構成する給気弁体４２は、下方へと移動して隔壁１５に開口する連通孔１６の供給空気圧室１２側開口部から離間する。このとき、ポペット弁４０のくびれ部４３と連通孔１６との間に流路が形成されて供給空気圧室１２と出力空気圧室１３とが連通する。これにより、供給空気圧室１２内にある供給空気圧Ｐｓの空気は、排気室１４へ流出することなく出力空気圧室１３へと供給されたのち、出力空気孔１３ａを通ってパイロットリレー１の下流に設けられている装置（例えば、バルブＶＡＬ）へと供給される（図１中の矢印で示された流線を参照）。
【００６２】
給気モードにおいては、供給空気圧Ｐｓの空気が供給されることで、出力空気圧室１３内の空気圧、すなわち、出力空気圧Ｐｏが次第に上昇する。出力空気圧Ｐｏが上昇することで押圧力Ｆｏが増加し、押圧力Ｆｏと押圧力Ｆｎとが拮抗すると、再び平衡状態となる。
【００６３】
次に、図２に示す排気モードの動作態様について説明する。
押圧力Ｆｎと押圧力Ｆｏとが拮抗している平衡状態から押圧力Ｆｎが減少する、すなわち、入力空気圧Ｐｎが減少すると、第１ダイアフラム２０およびこれと連動する駆動体３０は、図１中の矢印Ｂの方向へ向けて上方移動する。すると、駆動体３０の下端部を構成するバルブシート３３は、その下方に位置するポペット弁４０の排気弁体４１から離間し、排気通路３６が開通することで出力空気圧室１３と排気室１４とが連通した状態となる。このとき、ポペット弁４０の下端部を構成する給気弁体４２と隔壁１５に開口する連通孔１６の最小開口径部１６ａとが当接した状態、すなわち、連通孔１６が閉塞された状態は維持されたままであることから、供給空気圧室１２と出力空気圧室１３とは、非連通状態となる。
これにより、出力空気圧室１３内の出力空気圧Ｐｏの空気は、排気通路３６を通って排気室１４へと導かれたのち、排出通路１４ａを通じて外気へと排出される（図２中の矢印で示された流線を参照）。
【００６４】
排気モードにおいては、出力空気圧室１３内の空気圧、すなわち、出力空気圧Ｐｏが次第に減少する。出力空気圧Ｐｏの減少により押圧力Ｆｏが押圧力Ｆｎと拮抗するところまで小さくなると、再び平衡状態となる。
【００６５】
[パイロットリレーの異常時の動作態様]
パイロットリレー１は、入力空気圧Ｐｎが変動するたびに、上記給気モードと排気モードとを繰り返えすことになる。この結果、ポペット弁４０の給気弁体４２と隔壁１５に開口する連通孔１６の最小開口径部１６ａとが繰り返し衝突することとなる。ここで、ポペット弁４０は、上述したように、例えばステンレス製の鍛造品から形成され、ハウジング１０の一部である隔壁１５は、例えばアルミニウム合金製の鋳造品から形成されている。このため、表面硬度の高い給気弁体４２が、表面硬度の低い連通孔１６の最小開口径部１６ａを攻撃し、この結果、最小開口径部１６ａが摩耗・変形して、最終的に給気弁体４２の最大外径よりも最小開口径部の最小径が大きくなる。すると、ポペット弁４０は、バネ５０の付勢力によって、正常な位置からさらに図１の矢印Ａの方向、すなわち駆動体３０に向けて上方移動する（以下、このような動作態様を「異常モード」という。）。
【００６６】
ポペット弁４０には、上述したように、所定の寸法および形状を有する張出部４４が下端部（給気弁体４２の下端面）に設けられている。この張出部４４は、ポペット弁４０が正常な位置から所定の距離だけ上方移動した位置で、隔壁１５の一部に形成された壁面部１５ａと当接するように構成されている。ここで、上記所定の距離は、上述したように、給気弁体４２閉塞時の駆動体３０の移動距離よりも小さい距離、すなわち、給気弁体４２が連通孔１６を閉塞しかつ排気弁体４１が排気通路３６を閉塞した状態αから、給気弁体４２が連通孔１６を閉塞しかつ排気弁体４１と排気通路３６とが最も離間した状態βに至るまでの間に駆動体３０が移動した距離よりも小さい距離である。このため、ポペット弁４０は、図５に示すように、状態βに至る前に、換言すれば、駆動体３０が上限位置に到達する前に、その上方移動が規制されて静止することになる（以下、この静止位置を「規制位置」という。）。
【００６７】
このように、張出部４４と壁面部１５ａとは、互いが当接することで、ポペット弁４０を規制位置に静止させる「ストッパ機構」として機能する。この結果、パイロットリレー１においては、異常モード時において、排気弁体４１が排気通路３６の開口部３７に嵌まり込んでこれを閉塞するといった事態が回避でき、出力空気圧室１３と排気室１４とが連通した状態を維持することができる。また、図３に示すポペット弁４０にあっては、張出部４４が連通孔１６を閉塞することから、供給空気圧室１２内の加圧空気が出力空気圧室１３へ流入することを防止することができる。
【００６８】
[本実施の形態の効果]
本実施の形態に係るパイロットリレー１によれば、上述したように、異常モード時において、排気弁体４１によって排気通路３６が閉塞されるといった事態を回避することができ、出力空気圧室１３と排気室１４との連通状態が維持される。このため、異常モードに陥っても、出力空気圧室１３内の高圧空気は、直ちに排気通路３６、排気室１４および排出通路１４ａを通じて外部へと排出されるため（図５中の矢印で示された流線を参照）、供給空気圧室１２内に高い圧力が残存するといった事態を回避することができる。さらに、張出部４４が連通孔１６を閉塞することで、供給空気圧室１２内の加圧空気（出力空気圧Ｐｏの空気）が出力空気圧室１３へ流入することを防止できる。この結果、異常モード時において、パイロットリレー１およびこれを含む装置、ならびに下流に配設された装置（例えば、上記バルブＶＡＬ）を直ちに安全な状態に導き、これを停止させるといった、フェイルセーフの考えに立脚した構造のパイロットリレー１を提供することができる。
【００６９】
また、このようなフェイルセーフの考えに立脚した構造のパイロットリレー１を、専らポペット弁の構造のみによって実現することができ、費用対効果に優れたパイロットリレー１を提供することができる。
【００７０】
さらに、張出部４４が設けられることで、使用時に計装空気中の粉じんがポペット弁４０内に侵入することを防止できるため、パイロットリレー１内での詰まりを抑制することができる。これにより、製品寿命の長いパイロットリレー１を提供することができる。
【００７１】
[本実施の形態の変形例]
上記パイロットリレー１の変形例（変形例１）として、例えば、図４に示すように、ポペット弁４０が備える円盤状の張出部４４に替えて、その一部を削り取り、下部側壁面から外側に向かって突出する４本のアーム状部が平面視において略等間隔に配設された形状の張出部４４−２としたポペット弁４０−２およびこれを備えるパイロットリレー１がある。
【００７２】
このポペット弁４０−２を備えたパイロットリレー１によっても、異常モード時に、張出部４４−２と壁面部１５ａとが当接することで、排気弁体４１によって排気通路３６が閉塞されるといった事態が回避され、出力空気圧室１３と排気室１４とを常に連通状態に維持することができる。したがって、異常モードに陥っても、直ちに出力空気圧室１３内の空気が排気室１４および排出通路１４ａを通じて外部へと排出され（図５中の矢印で示された流線を参照）、供給空気圧室１２内に高い圧力が残存することを防止することができる。また、ポペット弁４０−２の重量は、ポペット弁４０に比べて小さい。このため、ポペット弁４０−２を用いることで、上記効果を奏しつつ、応答性に優れたパイロットリレー１を実現することができる。
【００７３】
また、上記パイロットリレー１の別の変形例（変形例２）として、例えば図、６および図７に示すように、ポペット弁４０が備える円盤状の張出部４４の外周縁に、円形状に配置された突起体４５（特許請求の範囲に記載の「凸部」に相当）を追加的に突設した張出部４４−３およびこれを備えるポペット弁４０−３とし、また、壁面部１５ａに、突起体４５と係合・篏合する溝１５ｂ（特許請求の範囲に記載の「凹部」に相当）が設けられたパイロットリレー１がある。ここで、突起体４５は、１つであっても複数であってもよく、また、溝１５ｂは、円環状に連続する１つの溝部から形成されていても複数の断片的に配設された溝部から形成されていてもよい。さらに、突起体４５と溝１５ｂとは必ずしも一対一で対応している必要はない。また、突起体４５と溝１５ｂとは、通常時の動作モードにおいて、ポペット弁４０−３の給気弁体４２が最小開口径部１６ａと当接することを妨げない範囲で半係合・半篏合状態にあってもよい。
【００７４】
このようなポペット弁４０−３を用いたパイロットリレー１によれば、突起体４５と溝１５ｂとが篏合しながら張出部４４−３と壁面部１５ａとが供給空気圧Ｐｓによって圧着することで、張出部４４−３による連通孔１６のシール性がより高められる。また、張出部４４−３側に設けられた突起体４５と壁面部１５ａ側に設けられた溝１５ｂとが一対一で対応している仕様においては、これらが篏合することで、上記シール性がさらに高められる他、連通孔１６の孔軸周りにポペット弁４０−３が回動することを規制する効果も見込める。このように、ポペット弁４０−３を用いたパイロットリレー１によれば、本実施の形態の効果に加え、上記効果がもたらされる。
なお、突起体４５が複数突設されている場合、または通常の動作モードにおいて突起体４５と溝１５ｂとが半係合・半篏合状態にあっても、張出部４４−３の上面と壁面部１５ａとの間に間隙が形成されている限り、通常の給気モードにおいて、突起体４５によって連通孔１６が閉塞されることはない。
【００７５】
また、上記パイロットリレー１のさらなる変形例（変形例３）として、例えば、図８および図９に示すように、排気弁体４１の頂部に駆動体３０の排気通路３６内を直線状に延伸する柱状部材４４−４を延設したポペット弁４０−４と、柱状部材４４−４の先端部４４−４ａに配設された弾性部材４６とを備えるパイロットリレー１がある。柱状部材４４−４の先端部４４−４ａに配設された弾性部材４６は、例えば面積板３１に設けられた排気通路３６の内壁面３６ａと常時または適宜当接し、バネ５０の付勢方向と逆向きの弾性力がポペット弁４０−４に作用するように構成されている。
【００７６】
上記弾性部材４６は、例えばコイルバネやエラストマー等からなり、フックや係合溝等の既存の取付・固定方法によって、柱状部材４４−４と接続または結合している。また、その弾性特性は、例えば以下に示す条件のもとで決定される。
すなわち、排気モードにおいて、給気弁体４２が所定の付勢力を伴って連通孔１６を閉塞するためには、ポペット弁４０が正常な位置にあるとき、柱状部材４４−４を通じてポペット弁４０−４に印加される弾性力がバネ５０を通じてポペット弁４０−４に印加される付勢力未満であることが必要条件となるまた、ポペット弁４０−４が規制位置よりも駆動体３０に接近しないようにするためには、当該規制位置にあるとき、柱状部材４４−４を通じてポペット弁４０−４に印加される弾性力がバネ５０を通じてポペット弁４０−４に印加される付勢力以上であることが必要条件となる。したがって、弾性部材４６は、少なくともこれら２つの必要条件を満たすように、その弾性特性が決定される。
【００７７】
ポペット弁４０−４と弾性部材４６とを備えたパイロットリレー１によれば、柱状部材４４−４の先端部４４−４ａに配設された弾性部材４６と面積板３１に設けられた排気通路３６の内壁面３６ａとが当接することで、ポペット弁４０−４が上記規制位置よりも駆動体３０に近接しないように位置規制することができる。これにより、異常モード時に、排気弁体４１によって排気通路３６が閉塞されるといった事態が回避され、出力空気圧室１３と排気室１４との連通状態を維持することができる。したがって、異常モードに陥った直後から、常に出力空気圧室１３内の空気は、排気室１４および排出通路１４ａを通じて外部へと排出され（図９中の矢印で示された流線を参照）、供給空気圧室１２内に高い圧力が残存することを防止することができる。
【００７８】
なお、上記変形例３における柱状部材４４−４を、弾性部材からなる柱状部材としもよい。この場合、弾性部材４６は不要となる。
【００７９】
また、上記変形例３では、ポペット弁４０−４（より具体的には、ポペット弁４０−４に設けられた柱状部材４４−４の先端部４４−４ａ）に弾性部材４６が接続または結合されているが、駆動体３０（例えば、駆動体３０を構成する面積板３１に設けられた排気通路３６の内壁面３６ａ）に弾性部材４６が接合等する仕様としてもよい。この場合、上記弾性特性を有する板バネ状の弾性部材が排気通路３６の内壁面３６ａから突出するように構成してもよい。
【００８０】
さらに、上記変形例３では、移動要素であるポペット弁４０−４（ポペット弁４０−４に設けられた柱状部材４４−４の先端部４４−４ａ）と同じく移動要素である駆動体３０（駆動体３０を構成する面積板３１に設けられた排気通路３６の内壁面３６ａ）との間に弾性部材４６が配設されているが、固定要素であるハウジング１０の内壁と移動要素であるポペット弁４０との間に弾性部材を配設してもよい。例えば、供給空気圧室１２の下面を形成するハウジング１０の内壁と供給空気圧室１２に面するポペット弁４０の下端面との間に、バネ５０の付勢方向と逆向きの弾性力を生じさせる弾性部材を介在させてもよい。この時の弾性部材の取付・固定方法は、フックや係合溝等といった既存の取付・固定方法を用いればよい。また、当該弾性部材の弾性特性は、上記２つの必要条件を少なくとも満たすようにして決定すればよい。
【００８１】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、明細書および図面に直接記載のない構成であっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。さらに、上記記載および各図で示した実施の形態は、その目的および構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることも可能である。
【００８２】
例えば、ストッパ機構を構成する部位、すなわち、ポペット弁４０に設けられた張出部４４およびハウジング１０の内壁の一部である隔壁１５に形成された壁面部１５ａの仕様（位置およ形状等）については、上記実施の形態で示した仕様に限定されるわけではなく、適宜変更され得る。一例として、ポペット弁４０に設けられた張出部４４と当接する部位を、壁面部１５ａではなく隔壁１５に開口する連通孔１６の内側壁面に設けてもよい。このとき、当該当接する部位は、連通孔１６の最小開口径部１６よりも大きな口径を有することになる。
【符号の説明】
【００８３】
１…パイロットリレー、１０…ハウジング、１１…入力空気圧室、１１ａ…ノズル背圧導入管、１２…供給空気圧室、１２ａ…空気供給通路、１３…出力空気圧室、１３ａ…出力空気孔、１４…排気室、１４ａ…排出通路、１５…隔壁、１５ａ…壁面部、１５ｂ…溝、１６…連通孔、１１…入力空気圧室、１１…入力空気圧室、２０…第１ダイアフラム、２１…第２ダイアフラム、２２…第３ダイアフラム、３０…駆動体、３１…面積板、３２…内部材、３３…バルブシート、３６…排気通路、３６ａ…内壁面、３７…出力側開口部、４０…ポペット弁、４１…排気弁部、４２…給気弁部、４３…くびれ部、４４…張出部、４４−４…柱状部材、４５…突起体、５０…バネ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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