(57)【要約】【課題】バイアス室、出力圧室、を弁プラグと入力ダイアフラムの間に構成することなく外側に構成し、更にゲイン切換え室を２つ具備することで、低ゲインでも供給圧変動補償が機能できるコントロールリレーを提供する。【解決手段】圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、この入力流体圧の変化に応じて出力流体圧を変化させ、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、供給流体圧を受ける供給圧室と、供給流体圧を受けるバイアス室と、入力流体圧を受ける入力圧室と、出力流体圧を受けるフィードバック室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、入力流体圧が変化すると出力流体圧が変化する出力圧室と、供給圧室と出力圧室とを接続する流路を開閉する弁プラグと、を備え、ゲインを切換える２つの第１及び第２のゲイン切換え室を、フィードバック室と出力圧室との間に設けたことである。【選択図】      図１
2004257463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給流体圧と入力流体圧とを受け、該入力流体圧の変化に応じて出力流体圧を変化させ、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、
前記供給流体圧を受ける供給圧室と、
前記供給流体圧を受けるバイアス室と、
前記入力流体圧を受ける入力圧室と、
前記出力流体圧を受けるフィードバック室と、
ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、
前記入力流体圧が変化すると前記出力流体圧が変化する出力圧室と、
前記供給圧室と前記出力圧室とを接続する流路を開閉する弁プラグと、を備え、
ゲインを切換える２つの第１及び第２のゲイン切換え室を、前記フィードバック室と出力圧室との間に設けたことを特徴とする圧力増幅装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のゲイン切換え室は、高ゲインのときは第１及び第２のゲイン切換え室に入力流体圧を供給し、低ゲインのときは第１のゲイン切換え室に大気圧を供給すると共に第２のゲイン切換え室に供給流体圧を供給することを特徴とする請求項１に記載の圧力増幅装置。
【請求項３】
前記バイアス室及び前記出力圧室は、前記入力圧室及び前記弁プラグの外側位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の圧力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力増幅装置に関するものであり、詳しくはバルブポジショナの構成要素であるコントロールリレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における圧力増幅装置は、供給流体圧Ｐｓと入力流体圧Ｐｎとを受け、この入力流体圧Ｐｎの変化に応じて出力流体圧Ｐｏを変化させて、流体の圧力を増幅する装置である。
【０００３】
この圧力増幅装置は、空気式バルブの空気圧を制御するバルブポジショナなどの構成要素であり、開度を調整可能なコントロールバルブ（調節弁）などを、外乱に抗して正確に駆動するために、入力流体圧Ｐｎの変化量に対して出力流体圧Ｐｏの変化量を一定倍率に制御するパイロットリレーなどに用いられる。
【０００４】
この圧力増幅装置は、図４に示すように、内部を空洞に形成した弁本体１１１と、弁本体１１１の空洞内に配置した移動体１１２と、移動体１１２を弁本体１１１内部において維持する第１〜第４のダイアフラム１１３〜１１６と、供給圧室１１７と、バイアス室１１８と、入力圧室１１９と、出力圧室１２０と、排気圧室１２１と、フィードバック室１２２と、弁プラグｐｐｔと、ばね１２４と、第１の開閉手段１３３と、第２の開閉手段１３４とを備えている。
【０００５】
弁本体１１１は、装置本体を構成する収容部（ケーシング）である。この弁本体１１１には、空気などの流体を供給圧室１１７に供給する供給口１２３と、空気などの流体を入力圧室１１９に流入させる入力口１２４ａと、出力圧室１２０から流体を流出させる出力口１２４ｂと、排気圧室１２１から流体を流出させる排気口１２５と、供給圧室１１７とバイアス室１１８とを接続する流路１２６と、出力圧室１２０とフィードバック室１２２とを接続する流路１２７と、供給圧室１１７と出力圧室１２０とを接続する流路１２８と、供給圧室１１７と出力圧室１２０とを接続する流入孔（ブリード孔）１２９とが形成されている。
【０００６】
又、弁本体１１１には、移動体１１２、第１〜第４のダイアフラム１１３〜１１６、弁プラグｐｐｔ及びばね１２４が収容されている。
移動体１１２は、第１〜第４のダイアフラム１１３〜１１６の弾性変形によって移動する部材である。
【０００７】
移動体１１２には、出力圧室１２０と排気圧室１２１とを接続する流路１３０ａが形成されている。
この移動体１１２は、第１〜第４のダイアフラム１１３〜１１６によって弁本体１１１内に移動自在に支持されており、第１〜第４のダイアフラム１１３〜１１６が弾性変形すると矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動する。
【０００８】
第ｌ〜第４のダイアフラム１１３〜１１６は、弁本体１１１と移動体１１２とを連結し、この移動体１１２を移動自在に支持する膜板である。
【０００９】
第１のダイアフラム１１３は、一方の表面側に出力流体圧Ｐｏを受け、他方の表面側に供給流体圧Ｐｓを受けて弾性変形する。
【００１０】
第２のダイアフラム１１４は、一方の表面側に供給流体圧Ｐｓを受け、他方の表面側に入力流体圧Ｐｎを受けて弾性変形し、第ｌのダイアフラム１１３よりも受圧面積が小さく形成されている。
【００１１】
第３のダイアフラム１１５は、一方の表面側に入力流体圧Ｐｎを受け他方の表面側に排気流体圧Ｐｅを受けて弾性変形する入力ダイアフラムであり、第２のダイアフラム１１４よりも受圧面積が大きく形成されている。
【００１２】
第４のダイアフラム１１６は、一方の表面側に排気流体圧Ｐｅ又は大気圧を受け、他方の表面側に出力流体圧Ｐｏを受けて弾性変形するフィードバックダイアフラムである。この第４のダイアフラム１１６は、第１のダイアフラム１１３よりも受圧面積が大きいために、第４のダイアフラム１１６と第１のダイアフラム１１３との受圧面積の差分に相当する力が移動体１１２に作用したときに移動体１１２を矢印Ｂ方向に移動させるように機能する。
【００１３】
供給圧室１１７は、供給流体圧Ｐｓを受ける部屋である。この供給圧室１１７は、供給口１２３に接続されており、この供給口１２３から空気が供給されると供給流体圧Ｐｓを内部に受ける。この供給圧室１１７は、弁本体１１１の端部側に形成されており、内部にばね１２４を収容する。
【００１４】
バイアス室１１８は、第３のダイアフラム１１５及び弁プラグｐｐｔの外側に位置し、供給流体圧Ｐｓを受ける部屋である。このバイアス室１１８は、一対の第１及び第２のダイアフラム１１３、１１４によって仕切られており、供給圧室１１７と流路１２６を通じて接続されているために、供給圧室１１７と同じ大きさの供給流体圧Ｐｓを内部に受ける。更に、このバイアス室１１８は、入力圧室１１９とフィードバック室１２２との問に位置しこれらに隣接して配置されている。
【００１５】
このような構成からなるバイアス室１１８は、第ｌのダイアフラム１１３が第２のダイアフラム１１４よりも受圧面積が大きいために、第ｌのダイアフラム１１３と第２のダイアフラム１１４との受圧面積の差分に相当する押圧力を移動体１１２に常時作用させ、移動体１１２をＢ方向に押圧する空気ばねとして機能する。
【００１６】
入力圧室１１９は、入力流体圧Ｐｎを受ける部屋であり、バイアス室１１８と排気圧室１２１との間に位置し、これらに隣接して配置されるとともに、バイアス室１１８と弁プラグｐｐｔとの間に位置する。この入力圧室１１９は、一対の第２及び第３のダイアフラム１１４、１１５によって仕切られており、入カ口１２４ａから空気が流入すると入力流体圧Ｐｎを内部に受ける。
【００１７】
このような構成からなる入力圧室１１９は、第３のダイアフラム（入力ダイアフラム）１１５が第２のダイアフラム１１４よりも受圧面積が大きいために、第２のダイアフラム１１４と第３のダイアフラム１１５との受圧面積の差分に相当する力が移動体１１２に作用したときに、この移動体１１２を矢印Ａ方向に移動させるように機能する。
【００１８】
出力圧室１２０は、入力流体圧Ｐｎが変化すると出力流体圧Ｐｏが変化する部屋であり、第４のダイアフラム１１６、移動体１１２及び弁本体１１１によって仕切られる空間である。この出力圧室１２０は、弁プラグｐｐｔが流路１２８を開くと弁プラグｐｐｔと流路１２８との間の隙間を通じて供給圧室１１７から空気が流入し出力流体圧Ｐｏを内部に受ける。この出力圧室１２０は、図示しないアクチュエータに出力口１２４ｂから空気を排出する。
【００１９】
この出力圧室１２０は、入力圧室１１９とは離間して配置され、供給圧室１１７と排気圧室１２１との間に位置しこれらに隣接して配置されている。
また、図４に示すように、入力圧室１１９と出力圧室１２０との間には排気圧室１２１が配置されている。
【００２０】
排気圧室１２１は、空気を排出させる部屋であり、一対の第３及び第４のダイアフラム１１５、１１６によって仕切られており、流路１３０ａ、１３０ｂから流入した空気を排気口１２５から大気中に排出させる。この排気圧室１２１は、入力圧室１１９と出力圧室１２０との間に位置し、これらに隣接して配置されている。
【００２１】
フィードバック室１２２は、出力流体圧Ｐｏを受ける第ｌのダイアフラム１１３を有する部屋であり、弁本体１１１と第ｌのダイアフラム１１３とによって仕切られており、出力圧室１２０と流路１２７を通じて接続されているために出力圧室１２０と同じ大きさの出力流体圧Ｐｏを内部に受ける。
【００２２】
バイアス室１１８及びフィードバック室１２２は、第３のダイアフラム１１５及び弁プラグｐｐｔの外側に位置する。
【００２３】
弁プラグｐｐｔは、供給圧室１１７と出力圧室１２０とを接続する流路１２８を開くポペット弁であり、流路１３０ａを開閉する排気弁部１３１と、流路１２８を開閉する供給弁部１３２とが形成されている。
【００２４】
この弁プラグｐｐｔは、流路１２８を貫通した状態で、供給圧室１１７と出力圧室１２０との間に配置され収容されており、入力流体圧Ｐｎが増加して、移動体１１２が矢印Ａ方向に移動したときに、出力流体圧Ｐｏが増加するように流路１２８を開く。
【００２５】
ばね１２４は、弁プラグｐｐｔを押圧する押圧部材であり、弁プラグｐｐｔの排気弁部１３１が流路１３０ａを閉鎖し、供給弁部１３２が流路１２８を閉鎖するように、この弁プラグｐｐｔを矢印Ｂ方向に常時押圧する。この、ばね１２４は、入力流体圧Ｐｎが増加して、弁ブラグ１２３を加圧しながら移動体１１２が矢印Ａ方向に移動すると圧縮される。
【００２６】
第ｌの開閉手段１３３は、弁本体１１１に設けられ、流路１２７を開閉する。
この場合は、第ｌの開閉手段１３３は、ニードル弁が使用され、流路１２７を開閉する。
【００２７】
第２の開閉手段１３４は、この第ｌの開閉手段１３３とフィードバック室１２２との間の流路１２７ａ或いはフィードバック室１２２に設けられ、第ｌの開閉手段１３３が閉の時に大気開放し、第ｌの開閉手段１３３が開の時に閉となる。
【００２８】
次に、以上説明した構成からなる圧力増幅装置の動作を説明する。
説明を分かりやすくするために、先ず、第１の開閉手段１３３が開で、第２の開閉手段１３４が閉の状態の場合について説明する。
【００２９】
（平衡状態）
図４に示すように、供給口１２３から供給圧室１１７に空気が供給されると、供給圧室１１７とバイアス室１１８とが流路１２６によって接続されているため、供給圧室１１７及びバイアス室１１８が供給流体圧Ｐｓを受ける。
又、入力口１２４ａから入力圧室１１９に空気が流入して、入力圧室１１９が入力流体圧Ｐｎを受ける。
【００３０】
供給圧室１１７から流入孔１２９を通じて出力圧室１２０に僅かに空気が流入すると、出力圧室１２０と、フィードバック室１２２とが流路１２７、１２７ａによって接続されているため、出力圧室１２０及びフィードバック室１２２が出力流体圧Ｐｏを受ける。
【００３１】
このとき、ばね１２４が弁プラグｐｐｔを矢印Ｂ方向に押圧して、供給弁部１３２が流路１２８を閉鎖しているが、排気弁部１３１と流路１３０ａとの間には僅かに隙間が形成されている。
【００３２】
その結果、供給圧室１１７から流路１２９を通じて出力圧室１２０に流入する空気が、排気弁部１３１と流路１３０ａとの間の隙間から排気圧室１２１に流入して、力学的に安定した平衡状態になっている。
【００３３】
（出力増加）
図５は、圧力増幅装置において出力流体圧Ｐｏが増加したときの状態を示す動作説明図である。
入力口１２４ａから入力圧室１１９に流入する空気圧力が増加すると、入力圧室１１９が受ける入力流体圧Ｐｎが増加する。
【００３４】
第２のダイアフラム１１４の受圧面積よりも第３のダイアフラム１１５の受圧面積が大きいため、こられの受圧面積の差分に相当する力によって第２及び第３のダイアフラム１１４、１１５が攘み、移動体１１２が矢印Ａ方向に移動する。
【００３５】
一方、バイアス室１１８が供給流体圧Ｐｓを受けると、第２のダイアフラム１１４の受圧面積よりも第１のダイアフラム１１３の受圧面積が大きいため、これらの受圧面積の差分に相当する力が、矢印Ｂ方向に抵抗力として移動体１１２に作用する。
【００３６】
そして、ばね１２４の押圧力に抗して、このばね１２４を圧縮しながら移動体１１２が弁プラグｐｐｔを加圧して、排気弁部１３１が流路１３０ａを閉鎖して移動体１１２と弁プラグｐｐｔとが一体となって矢印Ａ方向に移動する。
【００３７】
その結果、弁プラグｐｐｔが流路１２８を徐々に開き、供給弁部１３２と流路１２８との間の隙間を通じて供給圧室１１７から出力圧室１２０に空気が流入して、出力圧室１２０が受ける出力流体圧Ｐｏが増加する。
【００３８】
流路１２８から出力圧室１２０に流入する空気圧力が増加すると、フィードバック室１２２が受ける出力流体圧Ｐｏも増加して、この出力流体圧Ｐｏの増加分がフィードバック室１２２にフィードバックされる。
【００３９】
第１のダイアフラム１１３の受圧面積よりも第４のダイアフラム１１６の受圧面積が小さいため、こられの受圧面積の差分に相当する力が矢印Ｂ方向に抵抗力として移動体１１２に作用する。
このように、入力流体圧Ｐｎが増加すると一定倍率で出力流体圧Ｐｏが増加する。
【００４０】
（出力減少）
図６は、出力流体圧Ｐｏが減少したときの状態を示す動作説明図である。
【００４１】
入力口１２４ａから入力圧室１１９に流入する空気圧力が減少して、入力圧室１１９が受ける入力流体圧Ｐｎが減少すると、第２及び第３のダイアフラム１１４、１１５の受圧面積の差分に相当する力が低下して移動体１１２を矢印Ａ方向に移動する力が低下する。
【００４２】
一方、バイアス室１１８は供給流体圧Ｐｓを受けており、第１及び第２のダイアフラム１１３、１１４の受圧面積の差分に相当する力が矢印Ｂ方向に作用するため移動体１１２が矢印Ｂ方向に移動する。
このため、弁プラグｐｐｔと移動体１１２が離間して排気弁部１３１が流路１３０ａを開く。
【００４３】
その結果、出力圧室１２０から流路１３０ａ、１３０ｂを通じて排気圧室１２１に空気が流入し、排気圧室１２１内の空気が排気口１２５から大気中に排出されて、出力圧室１２０及びフィードバック室１２２が受ける出力流体圧Ｐｏが減少する。
【００４４】
次に、第ｌの開閉手段１３３が閉で、第２の開閉手段１３４が開の状態の場合については、フィードバック室１２２が大気開放になるだけであり、動作的には、殆ど相違は無いので、その動作については説明を省く。
但し、ゲインについては、相違があるので、第ｌの開閉手段１３３と第２の開閉手段１３４の開閉の切替えによるゲインの相違の発生について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、第ｌの開閉手段１３３が開で、第２の開閉手段１３４が閉の状態、即ち、フィードバック室１２２に出力流体圧Ｐｏが導入されているときには、第ｌのダイアフラム１１３の面積と、第４のダイアフラム１１６の面積の差を小さくすることにより、高ゲインを得ることが出来る。
【００４６】
第ｌの開閉手段１３３が閉で、第２の開閉手段１３４が開の状態、即ち、フィードバック室１２２が大気開放されているときには、第ｌのダイアフラム１１３の面積が存在しない分だけゲインは低くなる。
即ち、第ｌの開閉手段１３３と第２の開閉手段１３４との操作により、２通りのゲインが得られることになる。
【００４７】
次に、供給流体圧Ｐｓが高くなると入力流体圧Ｐｎも出力流体圧Ｐｏも高くなるために、力のつれあいがとれなくなるが、バイアス室１１８とフィードバック室１２２とが設けられたので、力のつりあいが取れ、供給圧変動を補償することが出来る。
但し、低ゲインを採用する場合は、フィードバック室１２２が大気圧となるので、供給圧の変動を補償できない。
【００４８】
【特許文献１】
特願２００２−００４４８３号  （第８頁〜第１０頁  第１図）
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で示した圧力増幅装置において、フィードバック室を設け、出力圧室、入力圧室、供給圧室、バイアス室、フィードバック室の５つの部屋によって構成され、又、流路の開閉機構を取り付けることにより高ゲインと低ゲインの２通りの特性を得ることができるが、出力を一定の割合で変化させる供給圧変動補償は高ゲインのときにしか機能しないという問題がある。
【００５０】
従って、出力圧室、入力圧室、供給圧室、バイアス室、フィードバック室の５つの部屋によって構成されるコントロールリレーに対して、高ゲインと低ゲインの２通りの特性を得ることが出来ると共に、２つのゲインにおいてどちらでも供給圧変動補償を機能させる構成に解決しなければならない課題を有する。
【００５１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧力増幅装置は、次に示す構成にすることである。
【００５２】
（１）圧力増幅装置は、供給流体圧と入力流体圧とを受け、該入力流体圧の変化に応じて出力流体圧を変化させ、流体の圧力を増幅する圧力増幅装置であって、前記供給流体圧を受ける供給圧室と、前記供給流体圧を受けるバイアス室と、前記入力流体圧を受ける入力圧室と、前記出力流体圧を受けるフィードバック室と、ダイアフラムの弾性変形によって移動する移動体と、前記入力流体圧が変化すると前記出力流体圧が変化する出力圧室と、前記供給圧室と前記出力圧室とを接続する流路を開閉する弁プラグと、を備え、ゲインを切換える２つの第１及び第２のゲイン切換え室を、前記フィードバック室と出力圧室との間に設けたことである。
（２）又、前記第１及び第２のゲイン切換え室は、高ゲインのときは第１及び第２のゲイン切換え室に入力流体圧を供給し、低ゲインのときは第１のゲイン切換え室に大気圧を供給すると共に第２のゲイン切換え室に供給流体圧を供給することを特徴とする（１）に記載の圧力増幅装置。
（３）前記バイアス室及び前記出力圧室は、前記入力圧室及び前記弁プラグの外側位置に配置したことを特徴とする（１）に記載の圧力増幅装置。
【００５３】
このように、ゲインを切換える第１及び第２のゲイン切換え室を設けた構造にしたことにより、高ゲインと低ゲインに切換えることができると共に、低ゲインであっても、供給圧変動補償を機能させることができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る圧力増幅装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００５５】
本発明に係る圧力増幅装置は、従来技術で説明した圧力増幅装置と同じく、供給流体圧Ｐｓと入力流体圧Ｐｎとを受け、この入力流体圧Ｐｎの変化に応じて出力流体圧Ｐｏを変化させて、流体の圧力を増幅する装置である。
この圧力増幅装置は、空気式バルブの空気圧を制御するバルブポジショナなどの構成要素であり、開度を調整可能なコントロールバルブ（調節弁）などを、外乱に抗して正確に駆動するために、入力流体圧Ｐｎの変化量に対して出力流体圧Ｐｏの変化量を一定倍率に制御するパイロットリレーなどに用いられる。
【００５６】
このような圧力増幅装置は、図１に示すように、弁本体１１と、移動体１２と、第１〜第６のダイアフラム１３〜１８と、供給圧室１９と、バイアス室２０と、入力圧室２１と、出力圧室２２と、排気圧室２３と、フィードバック室２４と、第１のゲイン切換え室２５と、第２のゲイン切換え室２６と、弁プラグ２７と、ばね２８とから大略構成されている。
【００５７】
弁本体１１は、装置本体を構成する収容部（ケーシング）であり、空気などの流体を供給圧室１９に供給する供給口３１と、出力圧室２２から流体を流出させる出力口３２と、排気圧室２３から流体を排出させる排気口３３と、第１のゲイン切換え室２５に入力流体圧Ｐｎ或いは大気圧を供給する第１のゲイン切換え口３４と、入力圧室２１に空気を流入させる入力口３５と、第２のゲイン切換え室２６に入力流体圧Ｐｎ又は供給流体圧Ｐｓを供給する第２のゲイン切換え口３６と、バイアス室２０に供給流体圧Ｐｓを供給するバイアス口３７と、フィードバック室２４に出力流体圧Ｐｏを供給するフィードバック口３８とを備えた構成になっている。
【００５８】
更に、この弁本体１１には、上部中空部分に第１〜第６のダイアフラム１３〜１８で支持されている移動体１２を備え、供給圧室１９と出力圧室２２との仕切り部分に移動体１２の中心軸に合わせて弁プラグ２７をばね２８で動けるように支持して収容されている。
【００５９】
移動体１２は、第１〜第６のダイアフラム１３〜１８の弾性変形によって移動するものであり、第１〜第６のダイアフラム１３〜１８によって弁本体１１内に移動自在に支持されており、第１〜第６のダイアフラム１３〜１８が弾性変形すると、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動する。
【００６０】
第１〜第６のダイアフラム１３〜１８は、弁本体１１と移動体１２とを連結し、この移動体１２を移動自在に支持する膜板である。
【００６１】
第１のダイアフラム１３は、一方の表面側にフィードバック室２４の入力流体圧Ｐｎを受け、他方の表面側にバイアス室２０の供給流体圧Ｐｓを受けて弾性変形する。
【００６２】
第２のダイアフラム１４は、一方の表面側にバイアス室２０の供給流体圧Ｐｓを受け、他方の表面側に第２のゲイン切換え室２６の入力流体圧Ｐｎ或いは供給流体圧Ｐｓを受けて弾性変形する。
【００６３】
第３のダイアフラム１５は、一方の表面側に第２のゲイン切換え室２６の入力流体圧Ｐｎ或いは大気圧を受け、他方の表面側に入力圧室２１の入力流体圧Ｐｎを受けて弾性変形する。
【００６４】
第４のダイアフラム１６は、一方の表面側に入力圧室２１の入力流体圧Ｐｎを受け、他方の表面側に第１のゲイン切換え室２５の入力流体圧Ｐｎ或いは大気圧を受けて弾性変形する。
【００６５】
第５のダイアフラム１７は、一方の表面側に第１のゲイン切換え室２５の入力流体圧Ｐｎ或いは大気圧を受け、他方の表面側に排気圧室２３の排気流体圧Ｐｅを受けて弾性変形する。
【００６６】
第６のダイアフラム１８は、一方の表面側に排気圧室２３の排気流体圧Ｐｅを受け、他方の表面側に出力圧室２２の出力流体圧Ｐｏを受けて弾性変形する。
【００６７】
供給圧室１９は、供給流体圧Ｐｓを受ける部屋であり、供給口３１に接続され、この供給口３１から空気が供給されると供給流体圧Ｐｓを内部に受ける。
この供給圧室１９は、弁本体１１の端部側に形成され、内部にばね２８を収容する構成になっている。
【００６８】
バイアス室２０は、供給流体圧Ｐｓを受ける部屋であり、一対の第１及び第２のダイアフラム１３、１４によって仕切られており、供給圧室１９と同じ大きさの供給流体圧Ｐｓを内部に受ける。
このバイアス室２０は、第２のゲイン切換え室２６とフィードバック室２４との間に位置し、これらに隣接して配置されている。
【００６９】
このバイアス室２０は、第１のダイアフラム１３が第２のダイアフラム１４よりも受圧面積が大きいために、第１のダイアフラム１３と第２のダイアフラム１４との受圧面積の差分に相当する押圧力を移動体１２に常時作用させ、移動体１２がＢ方向に押圧する空気ばねとして機能する。
【００７０】
入力圧室２１は、入力流体圧Ｐｎを受ける部屋であり、一対の第３及び第４のダイアフラム１５、１６によって仕切られており、入力口３５から空気が流入すると入力流体圧Ｐｎを内部に受ける。
この入力圧室２１は、第２のゲイン切換え室２６と第１のゲイン切換え室２５との間に位置し、これらに隣接して配置されている。
この入力圧室２１は、第４のダイアフラム（入力ダイアフラム）１６が第３のダイアフラム１５よりも受圧面積が大きいために、第３のダイアフラム１５との受圧面積の差分に相当する力が移動体１２に作用したときに、この移動体１２を矢印Ａ方向に移動させるように機能する。
【００７１】
出力圧室２２は、入力流体圧Ｐｎが変化すると出力流体圧Ｐｏが変化する空間であり、第６のダイアフラム１８、移動体１２の底部側及び弁本体１１の頭部側の排気弁部４１によって仕切られている。
この出力圧室２２は、弁プラグ２７が流路４３を開くと弁プラグ２７と流路４３との間の隙間を通じて供給圧室１９から空気が流入し出力流体圧Ｐｏを内部に受ける。この出力圧室２２は、図示しないアクチュエータに出力口３２から空気を排出する。
【００７２】
この出力圧室２２は、入力圧室２１とは離間して配置され、供給圧室１９と排気圧室２３との間に位置しこれらに隣接して配置されている。
【００７３】
排気圧室は２３は、空気を排出させる空問であり、一対の第５及び第６のダイアフラム１７、１８によって仕切られており、流路４４ａ、４４ｂから流入した空気を排気口３３から大気中に排出させる。この排気圧室１２は、第１のゲイン切換え室２５と出力圧室２２との間に位置し、これらに隣接して配置されている。
【００７４】
フィードバック室２４は、フィードバック口３８から出力流体圧Ｐｏを受ける第ｌのダイアフラム１３を有する部屋であり、弁本体１１と第ｌのダイアフラム１３とによって仕切られており、出力圧室２２と同じ大きさの出力流体圧Ｐｏを内部に受ける構成になっている。
【００７５】
第ｌのゲイン切換え室２５は、第１のゲイン切換え口３４から入力流体圧Ｐｎ或いは大気圧が供給される部屋であり、第４及び第５のダイアフラム１６、１７によって仕切られた空間を形成し、高ゲインのときには入力圧室２１の入力流体圧Ｐｎが供給され、低ゲインのときには大気圧が供給される。
この第１のゲイン切換え室２５は、第２のゲイン切換え室２６と連携して動作するもので、高ゲインと低ゲインのときに動作し、供給圧力が変化すると、出力を一定の割合で変化させる供給圧変動補償を機能させるものである。ここで、ゲインとは、出力圧変化量／入力圧変化量が一定倍率になることである。
この第１のゲイン切換え室への流体の供給の切換えは、図示しない電磁弁等を用いて通信機能により遠隔操作で制御できるようにしてもよい。
【００７６】
第２のゲイン切換え室２６は、第２のゲイン切換え口３６から入力流体圧Ｐｎ或いは供給流体圧Ｐｓが供給される部屋であり、第２及び第３のダイアフラム１４、１５によって仕切られた空間を形成し、高ゲインのときには入力圧室２１の入力流体圧Ｐｎが供給され、低ゲインのときは供給圧室１９の供給流体圧Ｐｓが供給される。
この第２のゲイン切換え室への流体の供給の切換えは、上記第１のゲイン切換え室への流体の供給を切換えるものと同じく、図示しない電磁弁等を用いて通信機能により遠隔操作で制御できるようにしてもよい。
【００７７】
弁プラグ２７は、供給圧室１９と出力圧室２２とを接続する流路４３を開くポペット弁であり、流路４４ａを開閉する排気弁部４１と、流路４３を開閉する供給弁部４２とが形成されている。
【００７８】
この弁プラグ２７は、流路４３を貫通した状態で、供給圧室１９と出力圧室２２との間に配置され収容されており、入力流体圧Ｐｎが増加して、移動体１２が矢印Ａ方向に移動したときに、出力流体圧Ｐｏが増加するように流路４３を開く。
【００７９】
ばね２８は、弁プラグ２７を押圧する押圧部材であり、弁プラグ２７の排気弁部４１が流路４４ａを閉鎖し、供給弁部４２が流路４３を閉鎖するように、この弁プラグ２７を矢印Ｂ方向に常時押圧する。この、ばね２８は、入力流体圧Ｐｎが増加して、弁ブラグ２７を加圧しながら移動体１２が矢印Ａ方向に移動すると圧縮される。
【００８０】
次に、以上説明した構成からなる圧力増幅装置の動作を説明する。
【００８１】
（平衡状態）
図ｌに示すように、供給口３１から供給圧室１９に空気が供給されると、供給圧室１９及びバイアス室２０が供給流体圧Ｐｓを受ける。
又、入力口３５から入力圧室２１に空気が流入して、入力圧室２１が入力流体圧Ｐｎを受ける。
【００８２】
供給圧室１９から流入孔４５を通じて出力圧室２２に僅かに空気が流入すると、出力圧室２２と、フィードバック室２４とが図示しない流路によって接続されているため、出力圧室２２及びフィードバック室２４が出力流体圧Ｐｏを受ける。
【００８３】
このとき、ばね２８が弁プラグ２７を矢印Ｂ方向に押圧して、供給弁部４２が流路４３を閉鎖しているが、排気弁部４１と流路４４ａとの間には僅かに隙間が形成されている。
【００８４】
その結果、供給圧室１９から流路４５を通じて出力圧室２２に流入する空気が、排気弁部４１と流路４４との間の隙間から排気圧室２３に流入して、力学的に安定した平衡状態になっている。
【００８５】
（出力増加）
図２は、この発明の実施形態に係る圧力増幅装置において出力流体圧が増加したときの状態を示す動作説明図である。
入力口３５から入力圧室２１に流入する空気圧力が増加すると、入力圧室２１が受ける入力流体圧Ｐｎが増加する。
【００８６】
第３のダイアフラム１５の受圧面積よりも第４のダイアフラム１６の受圧面積が大きいため、こられの受圧面積の差分に相当する力によって第３及び第４のダイアフラム１５、１６が攘み、移動体１２が矢印Ａ方向に移動する。
【００８７】
一方、バイアス室２０が供給流体圧Ｐｓを受けると、第２のダイアフラム１４の受圧面積よりも第１のダイアフラム１３の受圧面積が大きいため、これらの受圧面積の差分に相当する力が、矢印Ｂ方向に抵抗力として移動体１２に作用する。
【００８８】
そして、ばね２８の押圧力に抗して、このばね２８を圧縮しながら移動体１２が弁プラグ２７を加圧して、排気弁部４１が流路４４ａを閉鎖して移動体１２と弁プラグ２７とが一体となって矢印Ａ方向に移動する。
【００８９】
その結果、弁プラグ２７が流路４３を徐々に開き、供給弁部４２と流路４３との間の隙間を通じて供給圧室１９から出力圧室２２に空気が流入して、出力圧室２２が受ける出力流体圧Ｐｏが増加する。
【００９０】
流路４３から出力圧室２２に流入する空気圧力が増加すると、フィードバック室２４が受ける出力流体圧Ｐｏも増加して、この出力流体圧Ｐｏの増加分がフィードバック室２４にフィードバックされる。
【００９１】
第１のダイアフラム１３の受圧面積よりも第６のダイアフラム１８の受圧面積が大きいため、こられの受圧面積の差分に相当する力が矢印Ｂ方向に抵抗力として移動体１２に作用する。
このように、入力流体圧Ｐｎが増加すると一定倍率で出力流体圧Ｐｏが増加する。
【００９２】
（出力減少）
図３は、この発明の実施形態に係る圧力増幅装置において出力流体圧Ｐｏが減少したときの状態を示す動作説明図である。
【００９３】
入力口３５から入力圧室２１に流入する空気圧力が減少して、入力圧室２１が受ける入力流体圧Ｐｎが減少すると、第３及び第４のダイアフラム１５、１６の受圧面積の差分に相当する力が低下して移動体１２を矢印Ａ方向に移動する力が低下する。
【００９４】
一方、バイアス室２０は供給流体圧Ｐｓを受けており、第１及び第２のダイアフラム１３、１４の受圧面積の差分に相当する力が矢印Ｂ方向に作用するため移動体１２が矢印Ｂ方向に移動する。
このため、弁プラグ２７と移動体１２が離間して排気弁部４１が流路４４ａを開く。
【００９５】
その結果、出力圧室２２から流路４４ａ、４４ｂを通じて排気圧室２３に空気が流入し、排気圧室２３内の空気が排気口３３から大気中に排出されて、出力圧室２２及びフィードバック室２４が受ける出力流体圧Ｐｏが減少する。
【００９６】
次に、高ゲインと低ゲインのときについて、第１及び第２のゲイン切換え室２５、２６への流体の切替えによるゲインの相違の発生について、以下に説明する。上述したように、ゲインは、出力圧変化量／入力圧変化量が一定倍率になるようにすることであり、低ゲインと高ゲインのときに動作して、供給圧力が変化すると、出力を一定の割合で変化させる供給圧変動補償を機能させるものである。
【００９７】
第１及び第２のゲイン切換え室２５、２６への圧力を切換えて、力のつりあいにより機能するダイアフラムの組合せを変化させたときに、第１及び第２のゲイン切換え室２５、２６に供給する流体の組合せでゲインを可変にできるというものである。この場合に、ゲインが変化しても供給圧変動補償を機能させる。
この第１及び第２のゲイン切換え室２５、２６を設ける場所は、ダイアフラム径を考慮すると、次の４通りが考えられる。
（１）実施例のように、バイアス室２０と入力圧室２１との間に第２のゲイン切換え室２６、入力圧室２１と排気圧室２３との間に第１のゲイン切換え室２５を設ける。
（２）フィードバック室２４とバイアス室２０との間に第２のゲイン切換え室２６、入力圧室２３と排気圧室２３との間に第１のゲイン切換え室２５を設ける。
（３）バイアス室２０と入力圧室２１との間に第２のゲイン切換え室２６、排気圧室２３と出力圧室２２との間に第１のゲイン切換え室２５を設ける。
（４）フィードバック室２４とバイアス室２０との間に第２のゲイン切換え室２６、排気圧室２３と出力圧室２２との間に第１のゲイン切換え室２５を設ける。
【００９８】
ゲインの切換えは、高ゲインのときは、第１のゲイン切換え室２５に入力流体圧Ｐｎを供給し、第２のゲイン切換え室２６に入力流体圧Ｐｎを供給する。そうすると、第３及び第４のダイアフラム１５、１６が力のつり合いにより機能しなくなり、高ゲインを得ることが出来、同時に、供給圧の変動を補償することが出来る。
【００９９】
低ゲインのときは、第１のゲイン切換え室２５に大気圧を供給し、第２のゲイン切換え室２６に供給流体圧Ｐｓを供給する。そうすると、第２及び第５のダイアフラム１４、１７が力のつり合いにより機能しなくなってゲインは低くなり、また、高ゲインの場合と同様に、供給圧の変動を補償することが出来る。
【０１００】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明における圧力増幅装置は、次に示す効果を得ることができる。
【０１０１】
（ｌ）ゲインを設定できる第１及び第２ゲイン切換え室を設けた構造であっても、移動体はダイアフラムに支持されているため、移動体は摩擦接触する部分がなくなって、小型化を確保しつつ、低ヒステリシス化を実現することができる。
【０１０２】
（２）第１及び第２ゲイン切換え室の２つのゲイン切換え室を設け、それぞれの部屋への圧力を切換え、力のつりあいにより機能するダイアフラムの組み合わせを変化させ高ゲインと低ゲインの２通りの特性を得ることができ、低ゲインのときでも供給圧変動補償を機能させることができる。
【０１０３】
（３）第１及び第２ゲイン切換え室を設けた構造であっても、圧力が変化する入力圧室と出力圧室が隣接していない、離間した配置構造にすることで、例えば、入力圧室と出力圧室とを隣接させて、これらの間をダイアフラムによって仕切る構造の圧力増幅装置では、入力流体圧が変化して出力流体圧が変化すると、ある時点で入力流体圧と出力流体圧の大小が逆転するため、ダイアフラムが入力圧室側に突出したり出力圧室側に突出したりする。そのため、ダイアフラムに繰返し応力が加わり、ダイアフラムの耐久性が低下するおそれがあるが、出力圧室と出力圧室とが離間しているため、ダイアフラムに繰り返し応力が加わらない。その結果、ダイアフラムの点検作業などが軽減されるとともに、ダイアフラムを長時間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平常状態のときの圧力増幅装置の断面図である。
【図２】本発明に係る出力増加したときの圧力増幅装置の断面図である。
【図３】本発明に係る出力減少したときの圧力増幅装置の断面図である。
【図４】従来技術における平常状態のときの圧力増幅装置の断面図である。
【図５】従来技術における出力増加したときの圧力増幅装置の断面図である。
【図６】従来技術における出力減少したときの圧力増幅装置の断面図である。
【符号の説明】
１１      弁本体
１２      移動体
１３      第１のダイアフラム
１４      第２のダイアフラム
１５      第３のダイアフラム
１６      第４のダイアフラム
１７      第５のダイアフラム
１８      第６のダイアフラム
１９      供給圧室
２１      入力圧室
２２      出力圧室
２３      排気圧室
２４      フィードバック室
２５      第１のゲイン切換え室
２６      第２のゲイン切換え室
２８      ばね
３１      供給口
３２      出力口
３３      排気口
３４      第１のゲイン切換え口
３５      入力口
３６      第２のゲイン切換え口
３７      バイアス口
３８      フィードバック口
４２      供給弁部
４３      流路
４４ａ    流路
４５      流入孔。
ｐｐｔ      弁プラグ
【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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