JP2003523008A - 高容量電子式ガス調整装置 - Google Patents

高容量電子式ガス調整装置

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JP2003523008A JP2001558804A JP2001558804A JP2003523008A JP 2003523008 A JP2003523008 A JP 2003523008A JP 2001558804 A JP2001558804 A JP 2001558804A JP 2001558804 A JP2001558804 A JP 2001558804A JP 2003523008 A JP2003523008 A JP 2003523008A
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スラチスキー，マイケル
ヒル，シェルドン
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サスカチェワン リサーチ カウンシル
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Abstract

(57)【要約】 ガス調整装置（１４）は、高圧ガス源（１２）より該ガスを使用する装置（２４）へと流れるガスの圧力を調整すべく設けられたものである。該調整装置（１４）には、ハウジング（２６）と備えられており、該ハウジング内には、高圧の入口（２８）から調整された圧力の出口（３２）までのガス流を制御する減圧弁（３６）が設けられている。該減圧弁は、圧力反応部材（４０・４４）により制御され、該圧力反応部材の制御室（４６）に連通する供給・排出弁（５０）を操作することで移動する。該供給・排出弁は、高速ソレノイドアクチュエータ（６８）により作動する。該排出弁は、該制御室からハウジングの出口への脱気を行って、該制御室を該出口よりも高圧に保持する。該高速ソレノイドアクチュエータ（６８）は、制御装置（１８）により操作されて、出口圧を所望圧にすべく制御可能に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［技術分野］ 本発明は、ガス圧調整装置に関するものであり、特に、大容量で運動性の高い
流れのガスの圧力を調整するものに関する。
【０００２】 ［背景技術］ 天然ガス車（ＮＧＶ）の製造業界や、その他の高圧ガスを使用する装置におい
て、直面している技術的課題の一つが、該システムに対してガスを供給するのに
精密で信用できる圧力調整装置が必要とされるということである。現状において
は、機械式（アナログ式）の調整装置が用いられているが、これには、ダイナミ
ックドループやヒステリシスや供給圧の作用に起因する固有誤差がつきものであ
る。これらの調整装置は、圧力を制御するバルブと連係したダイアフラム或いは
ピストンを用いた一段か二段設定のものであって、多くの場合耐久性に問題があ
る。また、弁座やダイアフラムやＯリング等に欠陥を生じやすいものもあり、開
弁時にジャムや物の付着を生じたり、共振（スカーキングやホンキング）を生じ
たりするものも報告されている。
【０００３】 これらの問題を解決するのに、これまで、比例積分微分（ＰＩＤ）制御装置に
より制御されるような電子式調整装置が開発されている。この調整装置は、１９
９７年６月１１日出願の米国特許Ｎｏ．６，００３，５４３に記載されている。
この調整装置には、高速ソレノイドバルブ、圧力センサ、そして電子制御装置が
備えられている。この調整装置は、ドループ（安定状態での誤差）、ヒステリシ
ス、また、タンクにおける貯蔵圧の変化による誤差を低減することにより、イン
ジェクタの供給圧の正確度を有意に高めている。しかし、このシステムは、現状
においては小型エンジンにおける燃料の流れに相応したものにすぎない。
【０００４】 ホート氏の米国特許Ｎｏ．３，４５５，３２３は、電子圧力制御を用いたガス
調整装置を提供している。この調整装置は、入口及び出口を有するハウジング内
に、該入口から該出口まで該ハウジング内を通過する流れを制御する調整弁を設
けている。また、該ハウジング内の制御室内には、圧力反応部材が支持されてお
り、該調整弁の動きを制御する。しかし、この制御室内での圧力制御では、該制
御室内の圧力制御用の吸排制御を行うのに、それぞれにソレノイドを備えた複数
のバルブを必要とする。バルブとソレノイドの配置は、製造工程で組み立てるに
は複雑であり、実際に使用するにおいても扱いにくい。さらに、これらのバルブ
は、調整すべきガスが典型的には環境に好ましくないような燃料等を含んでいる
としても、不必要なガスを該制御室から排出する場合に、大気中に向けて脱気す
る構造となっている。
【０００５】 英国特許出願２，１２１，５６３は、気体及び液体の流動媒体用の圧力調整装
置を提供している。この装置には、前述のホート氏の米国特許と同様に、入口及
び出口を有するハウジングにおいて、制御室内に設けた圧力反応部材により制御
される調整弁が備えられている。しかし、この制御室内の圧力制御においては、
該圧力反応部材の両側に、該制御室に対して択一に供給・排出を行うポートとバ
ルブを配置しなければならず、複雑である。さらに、該圧力反応部材の両側にお
ける制御室からの排出は、ハウジング外部に向けて行わなければならない。これ
は、前述したように、燃料等、大気中に放出してはならないものを調圧する場合
には好ましいことではない。
【０００６】 本発明は、大容量で高い動性を有するガス流向けのガス調整装置についての改
良に関するものであって、前述の先行技術における欠点のいくつかを解決するた
めの改良に関するものである。
【０００７】 ［発明の開示］ 本発明は、第一に、加圧下のガス源から該ガスを使用する装置へのガス流圧を
調整するガス圧調整装置を提供するものである。このガス圧調整装置は、ハウジ
ングと、減圧弁と、減圧弁制御装置とから構成されている。
【０００８】 該ハウジングには、ガスを受けるガス入口と、該ハウジングよりガスを送出す
るためのガス出口とを備えている。また、該減圧弁は該ハウジング内にて、該入
口から該出口へのガスの流れを制御する。
【０００９】 該減圧弁制御装置は、制御室と、供給弁と、排出弁と、該供給弁及び該排出弁
を操作する高速ソレノイドバルブ式アクチュエータと、圧力反応部材と、検圧器
と、制御装置とよりなる。
【００１０】 該供給弁には、前記の高圧ガス源からのガスを受ける入口と、該制御室に連通
する制御圧出口とが備えられている。該供給弁は、全開する開状態と全閉する閉
状態とに切り換えられる。
【００１１】 該排出弁には、該制御室に連通する入口と、前記ハウジングのガス出口に連通
する出口とが備えられている。該排出弁は、全開する開状態と全閉する閉状態と
に切り換えられる。
【００１２】 該圧力反応部材は、該制御室内に配設され、該減圧弁と一体に移動すべく該減
圧弁に連係しており、該制御室内の制御圧の変化に応じて移動可能である。
【００１３】 該検圧器は、前記ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出する。
【００１４】 そして、該制御装置は、該供給弁及び該排出弁をそれぞれの閉状態と開状態と
に切換制御すべく、該検圧器と該ソレノイドバルブ式アクチュエータとに連係し
ており、これにより、該ハウジングのガス出口において所望のガス圧を得るよう
にしている。
【００１５】 本発明の調整装置は、設計の上でも、また、実際に用いる上でも簡単な減圧弁
を用いながら、大容量で、動性の高い流れのガスの圧力を調整する上で効果的な
手段を提供する。該排出弁の配置構成は、調整中のガス化した燃料が大気中に放
出されず、むしろ該調整装置の出口に排出し、次いでこの出口にて該調整装置を
出た調圧済の気体燃料とともに燃料が消費されるようにするのを確実にする上で
、特に有用なものとなっている。
【００１６】 この調整装置は、ピストンタイプ或いはダイアフラムタイプであって、ピスト
ン或いはダイアフラム等の前記圧力反応部材が該圧力反応部材を介しての圧力差
に応じて移動し、該減圧弁を制御する。この場合、制御圧は該供給弁及び排出弁
の制御の下に調整されたガスにより供給される。これにより、限られたエネルギ
ー入力で、供給圧を迅速に調整することができる。このときの背圧は、該出口圧
である。
【００１７】 ガスや燃料の要求量が低くなった場合に該調整装置を対応させるには、該排出
弁を用いて該制御室の圧力を低減しなければならないが、制御ガスが気体燃料で
あるかもしれないので、このガスを大気中に放出すべきではない。そこで、制御
に用いたガスは、該制御室から該ハウジングのガス出口へと排出されて、燃料と
して用いられる。
【００１８】 該供給弁及び該排出弁用に高速ソレノイドアクチュエータを用いることで、前
述した先行の米国特許Ｎｏ．６，００３，５４３に開示された圧力制御システム
の達成するものと同種の制御圧のダイナミック制御が可能となるが、もっと大き
な流量のものに適用が可能である。
【００１９】 前記ソレノイドバルブ式アクチュエータは、該供給弁と該排出弁とを互いに相
反するように開閉する単一のソレノイドコイルとしてもよい。開閉回数の割合や
それによる制御室内の圧力を変更すべく、パルス幅の変調及び（または）周波数
の変調を用いてもよい。或いは該二つの弁に対し二つのコイルを用いてもよい。
これにより、要求される流量が急に変化した場合の慣性作用、例えば、流量変化
における圧力スパイクやタイムラグを補償すべく、各弁を個々に制御することが
可能となる。
【００２０】 前記ガス出口における所望のガス圧は設定圧とするのが好ましい。この場合、
前記制御装置においては、該設定圧を制御可能に変化させる機構を設けるのが好
ましい。
【００２１】 該制御装置には、該供給弁及び排出弁の操作のためのパルス化した電子信号を
送出する信号発生機構、及び、該電子信号のパルス幅を制御可能に変更する信号
変更機構を備えているのが好ましい。
【００２２】 前記高速ソレノイドバルブ式アクチュエータには、該高速ソレノイドバルブ式
アクチュエータが非作動となった時に前記減圧弁を閉じる減圧弁閉鎖機構を設け
るのが好ましい。この構成により、該弁がポジティブに閉鎖され、該ソレノイド
バルブアクチュエータに故障や電力損失のような事態が生じた時に、該調整装置
からの気体燃料の漏出を確実に防止する。
【００２３】 推奨される実施様態として、該供給弁と該排出弁とは、該排出弁が開状態で該
供給弁が閉状態となる排出位置と、該供給弁が開状態で該排出弁が閉状態となる
供給位置との間で一体に移動すべく連係されている。この場合、該高速ソレノイ
ドバルブ式アクチュエータには、該供給弁及び該排出弁に連係する単一のソレノ
イドを設け、該単一ソレノイドの非作動時に該供給弁及び該排出弁が該排出位置
に配置されるようにしていることが好ましい。
【００２４】 該供給弁及び該排出弁は、ともに前記圧力反応部材の第一側において該制御室
に連通していることが好ましい。この時、該圧力反応部材の第二側における該制
御室を該ハウジングのガス出口に連通すべくポートを設けてもよく、これにより
該圧力反応部材の第二側における背圧が該ガス出口における実際のガス圧と略等
しくなる。さらに、該圧力反応部材の第二側に、該圧力反応部材を閉じる側に付
勢する付勢機構を設けてもよい。
【００２５】 前記ハウジングのガス入口に連通する遮断弁を設けてもよい。調圧したガスを
用いる装置を使用しない時は、該遮断弁を閉弁することで、該ハウジングからの
気体燃料の漏出が確実に防止される。
【００２６】 該遮断弁においては、開位置と閉位置とに該遮断弁を移動させるソレノイド操
作機構を設けてもよい。該ソレノイド操作機構は、電力損失や故障等の事態が生
じた時に確実に気体燃料の流れを閉鎖すべく作動するよう、解磁時に閉位置にな
るよう構成することが好ましい。該遮断弁は、該検圧器により検出される遮断状
況に応じて閉弁するよう構成することが好ましい。この検出器の検出には、該ガ
スを使用する装置からの閉鎖すべきであるということを告げる信号や、故障を表
示する前記制御装置からの信号を用いてもよい。
【００２７】 本発明は第二に、高圧ガスの供給装置と、該ガスを使用するガス使用装置と、
該供給装置から該ガス使用装置へと送出されるガスの圧力を制御すべく該供給装
置及び該ガス使用装置に連係されるガス圧調整装置との組合せを提供するもので
あり、この中で、該ガス圧調整装置は、以下のように構成されるものである。
【００２８】 即ち、該ガス圧調整装置は、ハウジングと、減圧弁と、減圧弁制御装置とから
構成されている。
【００２９】 該ハウジングには、ガスを受けるガス入口と、該ハウジングよりガスを送出す
るためのガス出口とを備えている。また、該減圧弁は該ハウジング内にて、該入
口から該出口へのガスの流れを制御する。
【００３０】 該減圧弁制御装置は、制御室と、供給弁と、排出弁と、該供給弁及び該排出弁
を操作する高速ソレノイドバルブ式アクチュエータと、圧力反応部材と、検圧器
と、制御装置とよりなる。
【００３１】 該供給弁には、前記の高圧ガス源からのガスを受ける入口と、該制御室に連通
する制御圧出口とが備えられている。該供給弁は、全開する開状態と全閉する閉
状態とに切り換えられる。
【００３２】 該排出弁には、該制御室に連通する入口と、前記ハウジングのガス出口に連通
する出口とが備えられている。該排出弁は、全開する開状態と全閉する閉状態と
に切り換えられる。
【００３３】 該圧力反応部材は、該制御室内に配設され、該減圧弁と一体に移動すべく該減
圧弁に連係しており、該制御室内の制御圧の変化に応じて移動可能である。
【００３４】 該検圧器は、前記ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出する。
【００３５】 そして、該制御装置は、該供給弁及び該排出弁をそれぞれの閉状態と開状態と
に切換制御すべく、該検圧器と該ソレノイドバルブ式アクチュエータとに連係し
ており、これにより、該ハウジングのガス出口において所望のガス圧を得るよう
にしている。
【００３６】 ガス使用システムにおいて、前記の高圧ガスの供給装置が、前記ガス使用装置
に対し離脱可能に取り付けられており、ガス配管にて接続されている場合、前記
ガス圧調整装置は、該高圧ガス供給装置の近傍に取り付けることが好ましい。こ
の場合に、前記検圧器は、該ガス使用装置の近傍におけるガス配管に接続されて
いることが好ましく、これにより、該供給装置を該ガス使用装置に接続する前記
ガス配管は、さほど供給圧を高めることなく、調整された圧力下に置かれる。こ
れは特に、気体燃料で駆動する車両には有用であり、加圧された気体燃料をエン
ジンに連通させる燃料配管は、燃料タンクにおける供給圧でなく、調整された後
の圧力に保持されるので、エンジンに送出される燃料に必要な圧力を変化させる
ことも可能である。
【００３７】 本発明に係る該調整装置は、様々な気体燃料を用いる装置やガス消費システム
に内蔵することができる。例えば次のような様態である。
【００３８】 １）供給装置とガス使用装置との間のいずれかの位置にて、ガス配管内に個別
の調整装置を接続する。
【００３９】 ２）調整装置をタンクバルブ或いはタンクソレノイドと一体化させて、一つの
構成体を構成する。
【００４０】 ３）天然ガス車（ＮＧＶ）等、気体燃料消費エンジンを搭載した車両に調整装
置を用いる。
【００４１】 ４）燃料電池動力エンジンを搭載した車両に調整装置を設けて、該車両の燃料
電池に対する燃料を調整する。
【００４２】 本発明はさらに、加圧されたガス源よりガスを使用する装置へのガス流圧を調
整する方法を提供する。該方法は、以下の行程よりなる。
【００４３】 ガスを受けるガス入口と、ガスを送出するガス出口と、該入口から該出口への
ガス流を制御するための減圧弁とを有するハウジングを設ける。
【００４４】 該高圧ガス源に該ガス入口を連通させる。
【００４５】 該ガス使用装置に該ガス出口を連通させる。
【００４６】 制御室と、それぞれ全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる供給
弁及び排出弁とを有する減圧弁制御装置を設ける。
【００４７】 該供給弁を、その入口を介して該高圧ガス源に、その出口を介して該制御室に
連通する。
【００４８】 該排出弁を、その入口を介して該制御室に、その出口を介して該ハウジングの
ガス出口に連通する。
【００４９】 該制御室内に圧力反応部材を設ける。
【００５０】 該制御室内の制御圧における変化に応じて該減圧弁とともに移動すべく、該圧
力反応部材を該減圧弁に連係する。
【００５１】 該ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出する。
【００５２】 この検出した実際のガス圧に応じて、該供給弁及び該排出弁をそれぞれの開状
態と閉状態とに操作するのを制御して、該ハウジングのガス出口において所望の
ガス圧を得る。
【００５３】 前記排出弁の制御操作として、前記制御室を、前記ハウジングのガス出口に脱
気する行程を含むことが好ましい。
【００５４】 前記制御室内の圧力制御においては、実質上、前記のハウジングのガス出口に
おける実際のガス圧よりも高い状態に保持することが好ましい。
【００５５】 以上、本発明について、気体燃料式駆動車両に対して適合することを視野に入
れて説明を展開してきたが、この電子調整装置は、それ自体独立した装置として
、他の用途に適用することも可能である。
【００５６】 ［発明の詳細な説明］ 添付の図面のうち、まず図１について説明する。図１においては、加圧した気
体燃料の燃料供給装置１２を有する気体燃料システム１０が図示されている。該
供給装置からのガスは、調整装置１４に送出される。該調整装置には、圧力セン
サ２９からのフィードバックを受けるプロセッサ１８により制御される作動体１
６が設けられている。該調整装置は、例えば内燃機関のようなガス使用装置２４
の燃料測定装置２２に対し、調節した圧力で気体燃料を送り込む。
【００５７】 該調整装置１４には、ハウジング２６が備えられており、これには、ガス入口
２８が設けられていて、該燃料供給装置１２に接続されるとともに、該ハウジン
グ内の入口室３０内に燃料を吐出する。該ハウジングにはまた、出口室３４から
のガス出口３２が設けられていて、前記燃料測定装置２２に接続されている。該
入口室３０と該出口室３４との間は、減圧弁３６となっている。該減圧室３６に
は、減圧弁座３８と減圧弁頭４０が設けられており、該減圧弁頭が該減圧弁座に
対して進退することにより、両者間の開度が変更される。こうして、該入口室か
ら該出口室へのガス流の絞り度が変更可能となっている。バネ４２は、該減圧弁
頭４０を、該弁座３８に係合する向きに付勢している。
【００５８】 ピストン４４は該減圧弁頭４０に連係しており、該ハウジング内のシリンダ室
４５を、一側の出口調整室４７と他側の閉鎖された制御室４６とに分離しながら
、該室４５内にて往復動する。制御ポート４８は、該制御室４６を三方弁５０の
出口６４に連通している。
【００５９】 該三方弁５０には、供給弁座５４を有する供給弁と、排出弁座５６を有する排
出弁とが備えられている。これら二つの弁座は、該弁座５４・５６にそれぞれ係
合可能である供給弁頭６０と排出弁頭６２を有する弁体５８と協動する。これに
より、該弁体５８においては、確実に、該三方弁５０の該供給弁及び該排出弁の
それぞれの供給位置と排出位置との間で、該供給弁と該排出弁とがともに作動可
能となっており、こうして、加圧されたガスが、該制御ポート４８を介し、該制
御室４６より給排されるのである。
【００６０】 該供給弁座５４及び該供給弁頭６０を有する該供給弁は、開弁時において該制
御室に加圧したガスを供給すべく、供給弁入口５２を介して、該制御ポート４８
を該加圧供給装置１２に接続する。一方、該排出弁座５６及び該排出弁頭６２を
有する該排出弁は、開弁時において該制御室より加圧したガスを排出すべく、該
制御ポート４８を排出ポート６６に接続する。該排出ポート６６は、該制御室か
らの高圧ガスを該調整装置のハウジングのガス出口に排出すべく、図１に示す排
出気入口６７において、該ハウジングのガス出口３２に連通される。
【００６１】 三方弁５０は、操作コイル６９を付したソレノイド操作機構６８により制御さ
れる。この作動中において、該弁は、それぞれの供給位置と排出位置との間を作
動する。該供給位置においては、該弁頭６０が該弁座５４より離間して該該供給
弁が全開となっている一方で、該排出弁頭６２が該弁座５６に係合して該排出弁
が全閉となっている。該排出位置においては、該弁頭６０が該弁座５４に係合し
て該該供給弁が全閉となっている一方で、該排出弁頭６２が該弁座５６より離間
して該排出弁が全開となっている。該ソレノイド操作機構６８は、前記プロセッ
サ１８による制御の下、方形波信号を用いて操作されており、この方形波信号は
、前記圧力センサ２０による検出値に相応する所望出力圧を得るべく、そのパル
ス幅及び（または）周波数が変調される。
【００６２】 該制御装置１８においては、該調整装置からの所望の出力圧を表す設定入力値
７２が設定されている。これは固定値でも可変値でもよい。これにより要求燃料
のみならず、エミッションの基準やその他のパラメータに合致した精密なエンジ
ン操作制御を得る。該プロセッサは、比例積分微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム
を用いており、該ソレノイド操作機構は、該入口室３０内の圧力総和と該バネ４
２の付勢力との間で均衡する該制御室内の圧力を非常に精密に制御するのである
。該バネには、前記出口圧が該設定圧を上回るか或いは該システムが作動不能と
なった時に該減圧弁３６を閉弁するのに適した付勢力を有するものが選ばれる。
【００６３】 該調整装置のその他の実施例が図２において図示されている。これにおいては
、該供給弁と該排出弁とが、別個の高速ソレノイド操作機構により操作される。
供給弁７６は、ソレノイド操作機構７８ａを有しており、排出弁８０は固有のソ
レノイド操作機構８２を有している。これは供給作用と排出作用とを独立して制
御するためである。これによって、排出弁８０が多流域を有している場合の排出
率を向上できる。さらに、圧力変動を低減しつつ、該ドームを供給、排出、また
は一定に保持可能とする利点がある。ハードウェアに関しては、操作が少なくな
る分、該ソレノイド操作機構の寿命が向上する。
【００６４】 第一・第二の両実施例において、高圧の閉鎖ソレノイド８６が備えられている
。該閉鎖ソレノイド８６は、バルブであって、ソレノイド作動コイルにより全開
位置と全閉位置とに切換可能であり、該コイルは解磁状態の時に該閉鎖ソレノイ
ドを該全閉位置にするよう構成されている。
【００６５】 該閉鎖ソレノイド８６は、制御装置１８により制御されて、該制御装置におい
て判断される閉鎖状況の時に該調整装置に供給された気体燃料を封鎖する。該閉
鎖状況としては、該制御装置が、故障を検知したり、該ガス使用装置がオフ状態
となったことを知らせる信号を該ガス使用装置より受けたりした場合に、該制御
装置より閉鎖信号を発するものである。このため、該高圧閉鎖ソレノイド８６は
、互いに連係された該調整装置及び該ガス使用装置が封鎖されるべきである場合
に、確実に、該調整装置のハウジングを通じて気体燃料が漏出しないようにする
。
【００６６】 次に、図３及び図４においては、該調整装置の更なる実施例が、全体に符号１
００として表示されている。該調整装置１００は、前述の図１及び図２のシステ
ムと同様の気体燃料システム１１０において使用されるように構成してある。該
燃料システム１１０には、高圧容器（典型的なものとしては、タンク形状のもの
）における高圧ガスの供給装置１１２を有しており、作動体１１６を備える電子
式調整装置を、該高圧容器の中或いは近傍に配設している。該供給装置１１２は
、該ガスを使用すべく構成されたガス使用装置１１８に対し、離脱可能に取り付
けられている。該ガス使用装置１１８としては内燃機関や、燃料電池装置や、そ
の他の高圧ガスを用いるのに適した装置等がある。ガスは、該調整装置の作動体
１１６内において、減圧弁を介して該供給装置１１２より燃料配管１２０へと調
整された圧力にて送出される。該ガス使用装置の燃料測定システム１２２の近傍
にて、該燃料配管１２０に沿って、圧力センサ１２４が取り付けられており、こ
れにより、該調整装置は、該測定システムに入る流圧を調整するよう構成されて
いる。該センサ２０は、プロセッサ１２６にフィードバックを行い、該プロセッ
サ１２６は、これを受けて該調整装置の作動体１１６を制御する。
【００６７】 該調整装置の作動体１１６は、さらに図４において詳しく描かれている。該調
整装置のハウジング１２８には、該ハウジング内の入口室１３２に対しガスを吐
出すべく該燃料供給装置１１２に直接接続されたガス入口１３０（特に平面視で
描かれている）を備えている。該ハウジングにはさらに、該ハウジング内の出口
室１３６から、該ガス使用装置に接続された該燃料配管１２０へとガスを吐出す
べく、ガス出口１３４が設けられている。
【００６８】 減圧弁１３８は、該入口室と該出口室との間に設けられていて、該入口室から
該出口室へのガス流を様々な度合いで絞る。該減圧弁１３８には、減圧弁座１４
０と減圧弁頭１４２が設けられており、該弁頭は開位置と閉位置との間で該弁座
に対して進退し、これにより、該入口と該出口との間の流れの絞り度を変更する
。
【００６９】 該ハウジング１２８には、該減圧弁１３８を囲むように、加熱ジャケット１４
３が任意に取り付けられる。該加熱ジャケット１４３は、該弁座１４０及び該減
圧弁１３８の入口の周辺域を加熱し、該減圧弁１３８を介して膨張する分だけ該
気体燃料に吸収された熱を補償する。これは特に、天然ガスのように、膨張によ
ってその周辺から相当量の熱を吸収する気体燃料を調整する場合に有益である。
【００７０】 減圧弁頭１４２は、該ハウジングにおける孔１４６内にて摺動すべくピストン
１４４に取り付けられている。該孔１４６は、該出口室１３６における該減圧弁
１４２の周辺部分を画しており、該孔１３６よりも大径の対向孔１４８が該調整
装置の制御室１５０を画している。該ピストン１４４は、該孔１４６・１５２に
対して封鎖されており、これにより制御室１５０と出口室１３６との間を封鎖し
ている。
【００７１】 該ピストン１４４には、該制御室を第一側１５６と第二側１５８とに分割する
圧力反応部材１５４としての大径部が設けられている。該圧力反応部材１５４の
外周１６０は該対向孔１４８に対し密着されており、これにより、該ハウジング
に対し摺動自在でありながら、該圧力反応部材の第一・第二側間において圧力を
封鎖している。該ピストンの位置とこれに係合される減圧弁１３８とを制御すべ
く、該圧力反応部材の第一側にて該制御室内の圧力が制御される。
【００７２】 ピストン１４４を通じてポート１６２が延設され、該出口室１３６を該圧力反
応部材１５４の該第二側１５８に接続している。該ポート１６２により該圧力反
応部材の第二側における背圧が、該ハウジングの出口における実際のガス圧と略
等しくなり、バランスが保たれている。
【００７３】 該圧力反応部材１５４の第二側にはバネ１６４が取り付けられており、減圧弁
１３８が閉位置にある時に、該減圧弁頭１４２が該弁座１４０に係合するよう付
勢している。これにより、該バネ１６４は該第二側１５８にかかる背圧と同一側
に該圧力反応部材１５４を移動すべく作動し、該圧力反応部材の第一側１５６に
かかる該制御室１５０内の制御圧と略均衡する。
【００７４】 該バネには、該圧力反応部材の第一側にかかる制御圧と該第二側にかかる出口
圧との間での大きな圧力差動を許容できるものが選ばれる。この大きな圧力差動
は、該ハウジングの出口室に対して該制御室の第一側にかかる制御圧を抜く場合
に、迅速な反応を可能とする。
【００７５】 該制御室１５０内における制御圧は、該圧力反応部材の第一側１５６において
該制御室に連通する制御ポート１６６により制御される。該制御ポート１６６は
、該制御室１５０を供給弁１６８及び排出弁１７０に連通させる。
【００７６】 該供給弁１６８には、供給弁座１７４に対して移動可能な供給弁頭１７２が備
えられており、該弁が全開となる開状態と全閉となる閉状態とに切り換えられる
。同様に、排出弁１７０には、排出弁座１７８に対して移動可能な排出弁頭１７
６が備えられており、該弁が全開となる開状態と全閉となる閉状態とに切り換え
られる。該供給弁１６８及び排出弁１７０は、該供給弁が開状態、該排出弁が閉
状態となる供給位置と、該排出弁が開状態、該供給弁が閉状態となる排出位置と
の間を一体に作動すべく連係されている。
【００７７】 前の実施例と同様に、該供給弁は、入口を介して該入口室１３２に連通してお
り、出口を介して該制御室の制御ポート１６６に連通している。一方、該排出弁
は、入口を介して該制御室の制御ポート１６６に連通し、出口を介して該ハウジ
ングのガス出口１３４に連通している。従って、前記供給位置において、高圧ガ
スは、制御ポート１６６ａを介して入口室１３２から圧力反応部材１５４の第二
側における制御室１５０へと供給され、圧力の増大により、該減圧弁が開弁する
。
【００７８】 一方、前記排出位置においては、入口室１３２からの高圧ガスを制御ポート１
６６に入れないようにしており、従って、該制御室１５０内の制御圧は、制御ポ
ート１６６、そして、該排出弁１７０に連通する排出ポート１８０ａを介して、
該ハウジングの出口室１３６へと抜ける。この作用により、該減圧弁は閉弁する
。この脱気に際しての反応は、該制御室内の制御圧と、該ハウジング１２８の出
口における実際圧との間の大きな差圧により、迅速に行われる。
【００７９】 該供給弁１６８及び排出弁１７０同士は、アクチュエータロッド１８２により
一体状に連係され、これにより、該両弁が高速ソレノイド操作機構１８４に連係
されている。該ソレノイド操作機構１８４は、前述の実施例で述べたような、方
形波信号を用いたプロセッサ１２６により操作される。該方形波信号は、該制御
室１５０内の制御圧を所望値にすべく、そのパルス幅及び（または）周波数を変
調され、これにより、（図３に示すような）該圧力センサ１２４による検出値に
相応した所望の出力圧を得るのである。
【００８０】 該プロセッサ１２６には、該調整装置からの所望出力圧を画定すべく、設定値
１８６が入力されている。該設定値は、ガス使用装置１１８がその動作状況域を
通じて要望する値に合うよう、電気的に変更してもよい。該プロセッサ１２６は
比例積分微分制御アルゴリズムを用いて、該設定値１８６に基づくソレノイド操
作機構１８４の操作制御を行う。
【００８１】 気体燃料システム１１０を既存のガソリン燃料で動く車両に搭載する場合には
、パルス幅変調に加えて、該エンジンへの燃料噴射量の制御手段として、該設定
値を変更することにより、前記の測定システムに対して供給される圧力を変更し
て、該測定システムにおけるインジェクタの動作域を拡張してもよい。
【００８２】 図４における調整装置は、さらに、ソレノイド操作機構１８４が作動不能とな
った場合の遮断弁として機能する。該ソレノイド操作機構が作動不能になると、
該供給弁及び該排出弁が前記排出位置に移動して、該制御室１５０の第一側にお
ける制御圧が該ハウジング１２８のガス出口１３４に抜ける。これにより、該圧
力反応部材の第一側における制御圧と、該圧力反応部材の第二側における背圧と
が、該ガス出口１３４における実際のガス圧と均衡するので、該バネ１６４によ
り減圧弁１３８が閉じる。なお、該調整装置が高圧タンクに直接取り付けられて
いる場合、該調整装置を一体型の遮断弁として用い、タンクからの供給を遮断し
たい時に該ソレノイド操作機構１８４を選択的に非作動にするものとしてもよい
。
【００８３】 前の実施例と同様に、高圧閉鎖ソレノイド１９０が設けられて、該供給装置１
１２と該ハウジング１２８の歩田口との間に係合している。該高圧閉鎖ソレノイ
ド１９０により、前述の実施例にて説明したように該調整装置と該ガス使用装置
とを遮断した時に、気体燃料がハウジング１２８を通じて漏出することがない。
【００８４】 また、ハウジング１２８には、該調整装置の操作部品やバルブの一つが故障し
た場合に、余剰圧をリリーフする圧力リリーフ弁を設けてもよい。
【００８５】 この中で説明する電子式調整装置は、燃料電池や内燃機関のようなガス使用装
置に送出されるべき気体燃料圧を制御する手段を提供しており、該制御装置によ
り、典型的には０〜２０ｇ／ｓのガス流についての圧力制御を向上できる。この
システムは、通常の操作においては、大気中に排出されたりパージされたりする
ことはない。また、調整装置は、これまでにも該システムが非作動状態となった
場合にバネが減圧弁を遮断するように設計されてきた。さらに本調整装置は、該
電子制御装置が該遮断ソレノイドを非作動にした時に該調整システムに供給する
ガスを高速遮断ソレノイドにより遮断するので、安全性をさらに高めている。
【００８６】 該制御装置は、ソフトウェアを内蔵したマイクロプロセッサにより構成されて
おり、その一次機能により、前記出口圧を、予めプログラム化された設定値また
は設定関数に制御する。該マイクロプロセッサは、基板上の電子ドライバ回路を
制御することで、該供給弁及び排出弁を操作する１２ボルトの高速ソレノイド操
作機構を制御する。該ソレノイド操作機構のパルス幅または励磁時間は、ＰＩＤ
制御を用いたマイクロプロセッサ及び下流側の圧力変換器からのフィードバック
により制御される。該ソレノイド操作機構の高速ソレノイドは、周波数またはパ
ルス幅を変調して、排出に対する供給の比率に直接反映される解磁時間に対する
励磁時間の比率を変更するものとしてもよく、これにより、該制御量の範囲内で
圧力を操作することができ、この結果、バネ力に対抗してピストン／バルブ装置
にかかる力を変更し、該ピストン／バルブ装置に静的な力の均衡をもたらすので
ある。このピストン／バルブ装置の動きを操作することにより、燃料の要求量や
供給圧の変化に拘わらず、所望の出力圧が一定に保持される。
【００８７】 ＜分析方法＞ （性能上のパラメータ） 本発明の電子式調整装置の性能を、天然ガス車（ＮＧＶ）の燃料システムに用
いる一段機械式調整装置と比較すべく、試験を行った。この試験は、二段機械式
調整装置を用いても行われたが、簡便のため、ここではその結果は含めない。二
段機械式調整装置についての結果は、一段機械式調整装置についてのものと同等
といってよいものであり、本発明を完全に理解する上では考慮する必要がない。
各調整装置は実験台上に設置されて、以下のようなパラメータの評価を行うべく
試験を行った。
【００８８】 （ダイナミックドループ） これは、流率増大作用に伴って現れる調整装置の出口圧の減少として定義され
る。本来はバルブが弁座から離間する際のバネ力の変化に起因するが、一部は、
着弁後の圧力低下にも起因する。今回の比較のため、最大空気流率２０ｇ／ｓに
ドループを限定している。
【００８９】 （入口圧の影響） ＮＧＶの供給圧は、貯蔵した天然ガスを消費するにつれて、３６００ｐｓｉｇ
から１５０ｐｓｉｇへと低下する。入口圧即ち供給圧の影響は、供給圧の作用に
伴って出口圧が変化することである。これは主には、減圧弁にかかる入口圧に起
因し、バルブ装置において均衡する力を変化させるものである。ここでは供給圧
１０００ｐｓｉｇあたりの単位ｐｓｉｇで表している。
【００９０】 （ヒステリシス） ヒステリシスは、圧力変動によって発生し、消滅させるのは難しい。流率が増
大するほど、出口圧は、一定の軌線をたどって減退、即ちドループするが、流率
が減少する時には異なった軌線をたどる。この二つの出口圧の軌線の差異をヒス
テリシスと呼ぶ。これは、ダイアフラムピントル型のもの（或いはピストン型調
整装置のＯリング）の圧力変動が、バルブが開弁しているか閉弁しているかによ
って異なるという形で現れる。
【００９１】 （クラッキングドループ） クラッキングドループは、静止圧と流動圧との差である。
【００９２】 （巡回変動） これは、出口圧における圧力変動（或いはノイズ）を表したものである。電子
式調整装置においては、パイロット弁の開閉により生じ得る。機械式調整装置に
おいては、バネ、弁、ダイアフラムよりなる流体流動システムの循環により生じ
得る。
【００９３】 （最大誤差） これは、２０ｇ／ｓ以下であるべき空気流率が超過した場合、さらに、タンク
圧が３０００ｐｓｉｇから０になった場合における制御装置の総合的な誤差であ
る。これには、ドループ、ヒステリシス、入口圧の影響が含まれ、以下の数式に
より算出される。
【００９４】 最大誤差＝ドループ＋ヒステリシス／２＋入口圧影響×３０００／１０００
【００９５】 ヒステリシスを１／２としたのは、調整装置が、以下のように定義される平均
設定圧で起動するものとしているからである。
【００９６】 （平均設定圧） 最大誤差をパーセンテージで評価すべく、試験前と試験後の出口圧の平均値を
平均設定圧として定義する。
【００９７】 （パーセント最大誤差） パーセント最大誤差＝最大誤差／（平均設定圧＋１４．７）
【００９８】 （２） 通常、動力伝達系の制御構造において較正表に現れる調整装置のドループを補
償するのは可能である。しかし、圧力変動の結果としてのヒステリシスを補償す
ることは難しい。
【００９９】 この実験台上の試験の後、電子式調整装置を、燃料噴射式のＮＧＶの改良シス
テムを装備したピックアップトラックに搭載した。ここで、一段機械式調整装置
を該電子式調整装置に置き換え、シャーシの検力計の上で試験を行った。また、
圧力及び流率を測定する装置類を装着した。
【０１００】 ＜実験手順＞ 試験用のガスとして空気を用いて、以下のように、一段機械式調整装置と、本
発明の調整装置とについての二つの試験を行った。
【０１０１】 １）流量を測定して、流率変化の作用に伴う出口圧の変化を算定した。
【０１０２】 ２）入口圧を測定して、入口（供給）圧変化の作用に伴う出口圧の変化を算定
した。
【０１０３】 この初期実験の意図するところは、エンジンの駆動をアイドル状態からスロッ
トルを一杯に開いた状態にまで変化させるのに伴う流率変化において生じる可能
性のある圧力誤差を算出するためである。第二の試験は、タンク圧が満タンの状
態から空の状態まで減少するのに伴う調整装置の圧力における変化を算出するも
のである。
【０１０４】 ＜気流に関する実験手順＞ １）供給圧は１０００ｐｓｉｇに設定した。
【０１０５】 ２）調整装置の圧力は、流率１ｇ／ｓで１００ｐｓｉと設定した。
【０１０６】 ３）出口流を制御する針弁をオフ状態にし、流率を０にした。
【０１０７】 ４）針弁をゆっくりと開き、流率を５０秒間、０から２０ｇ／ｓまで一定割合
で増大させ、次いで針弁をゆっくり閉じて、流率を５０秒間で０まで低減した。
【０１０８】 ５）空気供給シリンダ上の高圧調整装置を調整して、実験中、供給圧を一定に
保持した。
【０１０９】 ６）供給圧、出口圧、流率に関するデータをキャンベル式科学情報記録器に記
録した。
【０１１０】 ７）時間毎の出口圧及び流率と、流率毎の出口圧とに関するグラフを作図した
。
【０１１１】 ８）このグラフより、ダイナミックドループ、ヒステリシス、クラッキングド
ループを測定した。
【０１１２】 ＜入口圧に関する実験手順＞ １）調整装置の圧力を１ｇ／ｓの流率で１００ｐｓｉｇに設定する。
【０１１３】 ２）調整装置の供給圧を０にする。
【０１１４】 ３）タンク圧を７０秒間で０から２１００ｐｓｉｇまで一定割合で増大させ、
次いで７０秒間で２１００ｐｓｉｇから０まで減少させる。
【０１１５】 ４）供給圧、出口圧、流率に関するデータをキャンベル式科学情報記録器に記
録した。
【０１１６】 ５）該データをスプレッドシートにて表示し、入口圧に対する出口圧のグラフ
を作成した。
【０１１７】 ６）このグラフより、入口圧の変化による出口圧の変化を測定した。
【０１１８】 ＜分析結果＞ （ダイナミックドループ） 図５及び図６により、一段機械式調整装置及び電子式調整装置についての時間
経過及び流率変化に伴うダイナミックドループを比較する。図７及び図８より測
定した空気流率２０ｇ／ｓ及び１０ｇ／ｓの場合の結果を表２にまとめている。
計算は圧力変化の平均値に基づいており、ヒステリシスは無視している。例えば
、機械式調整装置においては、増流時に２２ｐｓｉｇ（９８ｐｓｉｇ−７６ｐｓ
ｉｇ）のドループが発生し、減流時に２０ｐｓｉｇ（１０３ｐｓｉｇ−８３ｐｓ
ｉｇ）のドループが発生する。従って、ドループの平均値は２１ｐｓｉｇである
。流率１０ｇ／ｓについての値も示している。
【０１１９】
【表２】
【０１２０】 なお、これらの結果は、プロトタイプの電子式調整装置についてなされた実験
によるものである。電子式調整装置におけるドループは、配管の短縮化や制御圧
の高圧化によってさらに低減できるはずである。その上、図６及び図８に示すノ
イズの多い出口圧の特徴は、単一弁式（図１）によるものであり、これは、二弁
式（図２）においては現れることはないであろう。実際の使用においては、燃料
インジェクタからのノイズの影に隠れてしまうであろう。
【０１２１】 （ヒステリシス） 図７及び図８は、機械式及び電子式の両調整装置におけるヒステリシスを算定
するのに用いられた。ヒステリシスは、流率の増大時と減少時についての、５ｇ
／ｓの間隔で出口圧曲線に現れる差異を測定することにより算出したものである
。例えば、流率０、５、１０、１５、２０ｇ／ｓに置いた機械式調整装置のヒス
テリシスは、それぞれ、５、６、７、７、６ｐｓｉｇであり、平均値は６．２ｐ
ｓｉｇである。この結果は表３にまとめている。電子式調整装置においては、図
８に示すように、出口圧にノイズはあるものの、ヒステリシスは本質的に０であ
る。
【０１２２】
【表３】
【０１２３】 （クラッキングドループ） クラッキングドループは、図７及び図８より測定した。機械式調整装置におい
ては、図７に示すように、貯蔵静止圧を１０４ｐｓｉｇとしているが、流動を開
始したとたん、圧力は９８ｐｓｉｇまで減少するので、６ｐｓｉｇのクラッキン
グドループが発生する。この結果は表４に表されている。なお、電子式調整装置
におけるクラッキングドループは、出口圧の巡回変動に隠れて不確定なものにな
る。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】 （巡回変動） 巡回変動は、図７及び図８より算出される。これらの図は、流率変化に伴う圧
力変化を最も端的に表している。表５に示す結果は、流率が増加し、その後減少
した間の出口圧におけるノイズを表している。代表的なバルブを設定するのが難
しいので、一定の範囲を設けている。機械式調整装置における巡回変動は、流体
制御システムにおけるバネ、質量、緩衝効果に起因するものと思われる。電子式
調整装置の制御室、即ち「ドーム」は、常に給排いずれかの作用がなされるので
、制御圧が変動し、従って出口圧が変動する。この巡回動作の規模は、制御装置
のゲインを適正化したり、出口側のホース内のノイズをフィルタにかけたりする
ことで低減されるであろう。
【０１２６】
【表５】
【０１２７】 なお、圧力ノイズは、燃料インジェクタにより発生する圧力変動にかき消され
るので、統計的な分析に引き合うものではない。
【０１２８】 （入口圧の影響） 一段式調整装置と電子式調整装置のそれぞれにおける入口圧の変化に起因する
出口圧の変化は、図９及び図１０より算出されるものであり、それぞれの実験結
果における圧力減少部分のみが入口圧の影響の決定に用いられる。実験は０〜２
４００ｐｓｉｇの範囲で行われたので、１０００ｐｓｉｇ毎を単位として算出さ
れている。従って、高圧（３６００ｐｓｉｇ）のものについては、推定が必要で
ある。図９でわかるように、一段式調整装置については、入口圧の増大に伴う影
響が非常に小さいが、入口圧を２４００ｐｓｉｇから１５０ｐｓｉｇに減少させ
ると、入口圧に１０２．５ｐｓｉｇから９７．５ｐｓｉｇの降下が生じる。この
結果、表６に示すように、２．６ｐｓｉｇ／１０００ｐｓｉｇ（（１０２．５−
９７．５）／（２１００−１５０）×１０００）の入口圧の影響が生じる。
【０１２９】
【表６】
【０１３０】 （調整装置の最大誤差） 車両において現れるであろう最大圧力誤差は、流率２０ｇ／ｓでのダイナミッ
クドループ、ヒステリシス、そして、タンク圧の影響による作用である。巡回変
動は、後述の如く、燃料インジェクタにより生ずる圧力変動で隠れてしまうので
、無視する。さらに、機械式調整装置及び電子式調整装置におけるクラッキング
ドループも、車両の起動時だけに現れるものなので、無視する。また、燃料流量
を減少させる時に電子式調整装置に現れる一過的な誤差も、是正可能なので無視
する。最大誤差及びパーセント最大誤差は、等式１・２を用いて計算されるもの
であり、結果は、表７にてまとめられている。
【０１３１】
【表７】
【０１３２】 （車両試験） 当該プロトタイプの調整装置は、天然ガス燃料噴射改良システムにおける調整
装置を置き換えて、５リットルエンジン搭載の１９９２年型ＧＭ社製ピックアッ
プトラックに装着された。この車両は、シャーシの検力計に設置され、二つの実
験サイクル、即ち、スロットル全開（ＷＯＴ）における最大動力テスト、そして
、排気エミッションの算出に用いられる米国連邦実験手順（ＦＴＰ−７５）にお
けるＨｏｔ５０５項の手順にかけて、駆動した。車両の調子は電子式調整装置に
より非常に良好であった。図１１及び図１２により、電子式調整装置による結果
が一段機械式調整装置による結果に対して比較される。なお、電子式調整装置及
び機械的調整装置についての巡回変動は、規模、周波数ともに略同一であり、燃
料インジェクタにより生じる変動により該調整装置の変動は隠されている。
【０１３３】 ＷＯＴ試験においては、図示されるように、天然ガス流率が０．２ｇ／ｓから
７ｇ／ｓへと増大している。機械式調整装置及び電子式調整装置からの出口圧は
同一規模に図式化されている。機械式調整装置においては、約３〜７ｐｓｉｇの
ドループ域が見られるが、電子式調整装置のドループは、２ｐｓｉｇ未満である
。
【０１３４】 Ｈｏｔ ５０５試験による流率は、約０．１〜３ｇ／ｓの範囲であって、検力
計上を車両が増速・減速するのに伴っての速度と負荷の組合せを端的に示すもの
である。機械式調整装置においては、過渡的に約３ｐｓｉｇのドループが見られ
るが、電子式調整装置のドループは殆ど０である。
【０１３５】 このように、本発明は、機械式調整装置よりも精密なＮＧＶ用の電子式調整装
置を提供するものである。推奨される実施様態においては、該電子調整装置はそ
の出口圧をオンラインに設定できる。プロトタイプの電子調整装置における最大
誤差は、二段機械式調整装置のそれが１８％、一段機械式調整装置のそれが２８
％であるのに対し、４％である。このことは、天然ガス車の性能及びエミッショ
ンにおいて、有意な効果をもたらす。
【０１３６】 ＧＭ製ピックアップトラックにおけるシャーシ検力計による試験は、該電子式
調整装置が良好に機能して、機械式調整装置を超えて精密性を向上していること
を示している。また、Ｈｏｔ ５０５駆動サイクルにおいては、ドループを０ま
で低減できることも示している。
【０１３７】 また、実験台上の試験においては、与えられた入力パラメータに応じて、或い
は経過時間に基づいて、出口圧をダイナミックに変化させることができることを
論証している。図１３には一例が示されており、出口圧が予めプログラムされた
一定割合の増加出力線をたどっているのがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 調整装置の一実施例の略図である。
【図２】 調整装置の第二実施例の略図である。
【図３】 調整装置のさらに別の実施例の略図である。
【図４】 図３の実施例における減圧弁の断面図である。
【図５】 一段機械式調整装置における時間経過に対する出口圧及び流率の変化を示すグ
ラフである。
【図６】 本発明の電子式調整装置における図５と同様のグラフである。
【図７】 一段機械式調整装置における流率に対する出口圧の変化を示すグラフである。
【図８】 本発明の電子式調整装置における図７と同様のグラフである。
【図９】 一段機械式調整装置における時間経過に対する入口圧及び出口圧の変化を示す
グラフである。
【図１０】 本発明の電子式調整装置における図９と同様のグラフである。
【図１１】 車両における動力実験結果の比較図である。
【図１２】 標準実験手順の一部による実験結果の比較図である。
【図１３】 設定圧を比例変化させた場合の該電子式調整装置における出口圧の変化を示す
グラフである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月２７日（２００２．２．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加圧されたガス源よりガスを使用する装置へのガス流圧を調
    整する装置であって、 ハウジングを備えており、該ハウジングに、ガスを受けるガス入口と、該ハウ
    ジングよりガスを送出するガス出口とが設けられており、 該ハウジング内には、該入口から該出口へのガス流を制御するための減圧弁が
    設けられており、 減圧弁制御装置を設けており、該減圧弁制御装置は、 制御室と、 前記の加圧されたガス源よりガスを受ける入口と、該制御室に連通する制御
    圧出口とを有しており、全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる供
    給弁と、 該制御室に連通する入口と、該ハウジングのガス出口に連通する出口とを有
    し、全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる排出弁と、 該供給弁及び該排出弁を操作するための、高速のソレノイドバルブ式アクチ
    ュエータと、 該制御室内に設けられ、前記減圧弁とともに移動すべく該減圧弁と連動連係
    しており、該制御室内の制御圧の変化に反応して移動可能となっている圧力反応
    部材と、 前記ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出する検圧器と、 該供給弁及び該排出弁の開状態と閉状態の操作制御を行うべく、該検圧器と
    該ソレノイドバルブ式アクチュエータとに連係して、該ハウジングのガス出口に
    おけるガス圧を所望圧にする制御装置とにより構成されていることを特徴とする
    ガス圧調整装置。
  2. 【請求項２】 前記のガス出口における所望ガス圧が設定圧であり、前記制
    御装置は、該設定圧を制御可能に変化させる機構を備えていることを特徴とする
    請求項１記載のガス圧調整装置。
  3. 【請求項３】 前記制御装置には、前記供給弁及び前記排出弁の操作のため
    のパルス電子信号を送出する信号発生機構と、該電子信号のパルス幅を制御可能
    に変化させる信号変更機構とが備えられていることを特徴とする請求項１記載の
    ガス圧調整装置。
  4. 【請求項４】 前記高速ソレノイドバルブ式アクチュエータには該高速ソレ
    ノイドバルブ式アクチュエータが非作動となった時に対応して前記減圧弁を閉じ
    る減圧弁閉鎖機構が備えられていることを特徴とする請求項１記載のガス圧調整
    装置。
  5. 【請求項５】 前記供給弁及び前記排出弁は、該排出弁が開状態となり該供
    給弁が閉状態となる排出位置と、該排出弁が閉状態となり該供給弁が開状態とな
    る供給位置との間で、一体に移動すべく連動連係されていることを特徴とする請
    求項１記載のガス圧調整装置。
  6. 【請求項６】 前記高速ソレノイドバルブ式アクチュエータには前記供給弁
    及び前記排出弁に連係された単一のソレノイドを設けられており、該供給弁及び
    該排出弁は、該単一のソレノイドが非作動となった時に前記排出位置に設定され
    ることを特徴とする請求項５記載のガス圧調整装置。
  7. 【請求項７】 前記供給弁及び前記排出弁は、前記圧力反応部材の第一側に
    おいて前記制御室に連通していることを特徴とする請求項１記載のガス圧調整装
    置。
  8. 【請求項８】 前記圧力反応部材の第二側における前記制御室を前記ハウジ
    ングのガス出口に連通するポートを設けて、該圧力反応部材の第二側における背
    圧を該ガス出口における実際のガス圧と略等しくしていることを特徴とする請求
    項７記載のガス圧調整装置。
  9. 【請求項９】 前記減圧弁を閉じる側に前記圧力反応部材を付勢する付勢機
    構を設けていることを特徴とする請求項７記載のガス圧調整装置。
  10. 【請求項１０】 前記ハウジングのガス入口に接続する遮断弁を設け、該遮
    断弁は、前記検圧器の検出した閉弁状況に反応して該ガス入口を閉じることを特
    徴とする請求項１記載のガス圧調整装置。
  11. 【請求項１１】 前記遮断弁には、該遮断弁を開位置と閉位置とに移動させ
    るためのソレノイド操作機構が設けられており、該ソレノイド操作機構は、作動
    しない時に該閉位置となることを特徴とする請求項１０記載のガス圧調整装置。
  12. 【請求項１２】 高圧ガスの供給装置と、該高圧ガスを使用するガス使用装
    置と、該供給装置から該ガス使用装置へと送出されるガスの圧力を制御すべく該
    供給装置及び該ガス使用装置に連動連係するガス圧調整装置との組合せにおいて
    、該ガス圧調整装置は、 ハウジングを備えており、該ハウジングに、ガスを受けるガス入口と、該ハウ
    ジングよりガスを送出するガス出口とが設けられており、 該ハウジング内には、該入口から該出口へのガス流を制御するための減圧弁が
    設けられており、 減圧弁制御装置を設けており、該減圧弁制御装置は、 制御室と、 前記の加圧されたガス源よりガスを受ける入口と、該制御室に連通する制御
    圧出口とを有しており、全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる供
    給弁と、 該制御室に連通する入口と、該ハウジングのガス出口に連通する出口とを有
    し、全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる排出弁と、 該供給弁及び該排出弁を操作するための、高速のソレノイドバルブ式アクチ
    ュエータと、 該制御室内に設けられ、前記減圧弁とともに移動すべく該減圧弁と連動連係
    しており、該制御室内の制御圧の変化に反応して移動可能となっている圧力反応
    部材と、 前記ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出する検圧器と、 該供給弁及び該排出弁の開状態と閉状態の操作制御を行うべく、該検圧器と
    該ソレノイドバルブ式アクチュエータとに連係して、該ハウジングのガス出口に
    おけるガス圧を所望圧にする制御装置とにより構成されていることを特徴とする
    組合せ。
  13. 【請求項１３】 前記の高圧ガスの供給装置は、前記ガス使用装置に対し離
    脱可能に取り付けられ、ガス配管を介して接続されており、前記ガス圧調整装置
    は、該高圧ガス供給装置の近傍に取り付けられていることを特徴とする請求項１
    ２記載の組合せ。
  14. 【請求項１４】 前記検圧器は、前記ガス使用装置の近傍にて前記ガス配管
    に接続されていることを特徴とする請求項１３記載の組合せ。
  15. 【請求項１５】 前記ガス使用装置には、内燃機関が含まれることを特徴と
    する請求項１２記載の組合せ。
  16. 【請求項１６】 前記ガス使用装置には、燃料電池動力エンジンが含まれる
    ことを特徴とする請求項１２記載の組合せ。
  17. 【請求項１７】 加圧されたガス源よりガスを使用する装置へのガス流圧を
    調整する方法であって、 ガスを受けるガス入口と、ガスを送出するガス出口と、該入口から該出口への
    ガス流を制御するための減圧弁とを有するハウジングを設け、 該高圧ガス源に該ガス入口を連通させ、 該ガス使用装置に該ガス出口を連通させ、 制御室と、それぞれ全開する開状態と全閉する閉状態とに切り換えられる供給
    弁及び排出弁とを有する減圧弁制御装置を設け、 該供給弁を、その入口を介して該高圧ガス源に、その出口を介して該制御室に
    連通し、 該排出弁を、その入口を介して該制御室に、その出口を介して該ハウジングの
    ガス出口に連通し、 該制御室内に圧力反応部材を設け、 該制御室内の制御圧における変化に応じて該減圧弁とともに移動すべく、該圧
    力反応部材を該減圧弁に連係し、 該ハウジングのガス出口における実際のガス圧を検出し、 この検出した実際のガス圧に応じて、該供給弁及び該排出弁をそれぞれの開状
    態と閉状態とに操作するのを制御して、該ハウジングのガス出口において所望の
    ガス圧を得ることを特徴とするガス圧調整方法。
  18. 【請求項１８】 前記排出弁の操作制御においては、前記制御室を前記ハウ
    ジングのガス出口に対して脱気することを含んでいることを特徴とする請求項１
    ７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記制御室内の制御圧を、実質上、前記のハウジングのガ
    ス出口における実際のガス圧よりも高くなるように保持することを特徴とする請
    求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記排出弁が開状態で前記供給弁が閉状態となる排出位置
    と、該供給弁が開状態で該排出弁が閉状態になる供給位置との間にて、該供給弁
    と該排出弁とを一体に操作することを特徴とする請求項１７記載の方法。
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