JP2007034452A - 圧力調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力調整器において、加圧流体の過大な１次圧力によっても調圧機構が破損することのない比較的簡単な構成且つ信頼性の高いものとし、また圧力調整器単体で調圧機構を保護することができるようにする。
【解決手段】 １次圧力の加圧流体が供給される入口孔７６および減圧された２次圧力の加圧流体が排出される排出孔３８を有するとともに入口孔７６から排出孔３８に至る流路が内部に形成されたハウジング５と、流路の途中に配置されて、１次圧力を２次圧力に減圧する調圧機構とを備えた圧力調整器１において、調圧機構は、流体の圧力の変動に応じて変位する、ダイヤフラム１２を含む移動体を有し、移動体は、１次圧力が過大になった際に、ハウジング５の一部に当接して移動体の過度の変位を阻止する当接部１４ｂを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気体や液体等の加圧流体の圧力を、調圧機構を介して１次圧力から所定の２次圧力に減圧する圧力調整器に関し、特に調圧機構がダイヤフラムを含む圧力調整器に関する。

加圧流体の圧力を、調圧機構を介して高圧から低圧に調圧する圧力調整器として、例えば、ダイヤフラムとそれに連動する調圧弁を有するガバナ機構（調圧機構）が２つ組み合わされた圧力調整器が知られている（特許文献１）。この圧力調整器の各ガバナ機構は、ダイヤフラムに取り付けられる、フランジが形成されたサポータを有している。各サポータは、調圧スプリングにより所定の力で付勢されて、ダイヤフラムに連動した調圧弁を所定の圧力で調圧するようになっている。この調圧弁は流路内に位置し、調圧弁より下流の流体圧力すなわち２次圧力が、上流側から供給される加圧流体すなわち１次圧力より低圧になるように調整される。

また、他の従来技術として、ガス器具に用いられるカセット式ガスボンベのガバナ装置が知られている(特許文献２)。このガバナ装置は、ガスボンベの圧力を調圧してバーナーへ導くもので、ガバナ装置のケース内にダイヤフラムにより仕切られた調圧室を有するとともに、調圧室内にダイヤフラムに連動する弁開閉レバーすなわち調圧弁を有する。この弁開閉レバーにより、ガス流路の調圧弁座を開閉してガスの流入を制御するように構成されている。他方、ガスボンベが熱により過度に高圧になった場合、圧力調整器を過度の圧力から保護し、またガスボンベの爆発を防止するための機構が、ガバナ装置とガスボンベとに設けられている。ガスボンベの内圧が異常に上昇した場合、この機構によりガス圧はガバナ装置の安全弁に作用し、安全弁を後退位置に付勢する。それに伴って、安全弁に当接していたガスボンベのステムが伸長して、ステムと連動する閉止弁が閉作動し、ガスボンベからガバナ装置へのガスの供給が停止するように構成されている。
特開２００４−３１８６８３号公報（図１） 特開平８−３０３７７３号公報（図１）

上記特許文献１に開示された発明においては、加圧流体供給側から供給される加圧流体は、調圧弁が高圧側と低圧側との間で変位することにより、調圧弁を通過する加圧流体の流量が調整されて圧力が調圧される。しかし、高圧側すなわち供給側の流体圧力が、何らかの理由、例えば、周囲温度の上昇、加圧流体を収容している容器の潰れ等により所定の圧力より過大になる場合がある。このような状況で、圧力調整器を使用すると、高圧側の加圧流体が低圧側に流入する量を調整している調圧弁およびこの調圧弁に連動するダイヤフラムが、加圧流体の過度の圧力により低圧側に過度に変位して、調圧弁を回復不能に変形させてしまうおそれがある。その場合は、調圧弁が適切に機能しなくなる。

また、特許文献２に開示された発明においては、供給される過大なガス圧力に対し、ガス器具を保護するために複雑な機構を必要とし、さらにガス器具単体ではなく、ガスボンベとの協働作用によらなければ過度に大きいガス圧に対処することができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、過大な１次流体圧力によっても調圧機構が破損することのない比較的簡単な構成の信頼性の高い圧力調整器を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、圧力調整器単体で調圧機構を保護することができる圧力調整器を提供することにある。

本発明の圧力調整器は、１次圧力の加圧流体が供給される入口孔および減圧された２次圧力の加圧流体が排出される排出孔を有するとともに入口孔から排出孔に至る流路が内部に形成されたハウジングと、流路の途中に配置されて、１次圧力を前記２次圧力に減圧する調圧機構とを備えた圧力調整器において、調圧機構は、流体の圧力の変動に応じて変位する、ダイヤフラムを含む移動体を有し、移動体は、１次圧力が過大になった際に、ハウジングの一部に当接して移動体の過度の変位を阻止する当接部を有していることを特徴とするものである。

また、移動体は、ダイヤフラムの流路に面した第１の面と、その反対側の第２の面の両面から協働してダイヤフラムを挟持する２つの部材を有し、２つの部材を有する移動体の第２の面側に突出した部分に当接部を形成することができる。

また、ハウジングには、当接部に対向して突出する凸部からなるストッパ部が形成されていてもよい。

また、当接部は、ハウジングの内壁に対向して突出した突出部とすることができる。

本発明の圧力調整器は、１次圧力を２次圧力に減圧する調圧機構が、流体の圧力の変動に応じて変位する、ダイヤフラムを含む移動体を有している。この移動体は、１次圧力が過大になった際に、ハウジングの一部に当接して移動体の過度の変位を阻止する当接部を有しているので、次の効果を奏する。すなわち、過大な１次流体圧力により調圧機構の移動体が過度に変位しようとしても、移動体がハウジングの一部に単に当接するだけで過度の変位が阻止される。これにより、調圧機構が回復不能に変形したり、破損したりすることが防止できる、簡単な構成且つ信頼性の高い圧力調整器が得られる。また、この圧力調整器を過大な圧力から保護する機能を、圧力調整器単体で実現することができる。

また、移動体が、ダイヤフラムの流路に面した第１の面と、その反対側の第２の面の両面から協働してダイヤフラムを挟持する２つの部材を有し、移動体の第２の面側に突出した部分に当接部が形成されている場合は、当接部を簡単な構成で移動体に設けることができる。

また、ハウジングに、当接部に対向して突出する凸部からなるストッパ部が形成されている場合は、簡単な構成でストッパ部を形成することができるとともに、ハウジング側の剛性も凸部が設けられることにより増大して、信頼性の高い圧力調整器が得られる。

また、当接部は、ハウジングの内壁に対向して突出した突出部である場合は、簡単な構成で当接部が構成されるとともに、当接部に剛性が付与され、移動体が一層破損しにくくなり、信頼性の高い圧力調整器が得られる。

以下、本発明の一例となる第１の実施形態の圧力調整器について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、圧力調整器１の中心を通る軸線２の周りの円周に沿って約９０°の範囲で切断し、且つ部分的に分解して示す部分断面分解斜視図であり、図２は、図１の圧力調整器１の上部を拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、組み立てられた図１の圧力調整器１の下部を軸線２の周りの円周に沿って、約９０°の範囲で切断して、部分的に拡大して示す部分断面拡大斜視図である。

図１に示すように、圧力調整器１は、本体ケース４と、カバーケース６と、本体ケース４に取り付けられる円筒形の導入筒８とからなるハウジング５を有する。本体ケース４とカバーケース６は、それぞれ膨出部４ｂ、６ｂを有するとともに、外周に同様な形状のフランジ４ａ、６ａを有している。膨出部４ｂには、軸線２に対応する位置に貫通孔２４が形成されている（図２、図３）。本体ケース４とカバーケース６は、フランジ４ａ、６ａが互いに突き合わされるとともに、フランジ４ａ、６ａがねじ止め（図示せず）等により結合されている。

フランジ４ａの突き合わせ面１０（図１）には、フランジ４ａの内側全周に亘って、段部１０ａが形成されている。この段部１０ａにはダイヤフラム１２が配置されて、フランジ４ａ、６ａの結合により、ダイヤフラム１２は両フランジ４ａ、６ａ間に押圧固定される。ダイヤフラム１２は、例えば、ゴム等から構成される弾力性を有する概ね平板状の部材であり、軸線２を中心として円形状に形成された湾曲撓み部１２ａ（図２）を有する。またダイヤフラム１２には、軸線２に対応する部分に円形の開口２２（図２）が穿設されている。ダイヤフラム１２の湾曲撓み部１２ａから内側の上面（第２の面）１８には、サポータ（部材）１４が配置されている。

他方、ダイヤフラム１２を挟んで、サポータ１４の反対側にはプランジャ（部材）１６が配置されている。これら、一体となったダイヤフラム１２、サポータ１４およびプランジャ１６を総括して移動体１５という。なお、ここで、上、下とは、図１〜図３における上下方向をいう。サポータ１４は、ダイヤフラム１２の上面１８に接触する平板部１４ａ（図２）と、この平板部１４ａから上方に突出する突出部（当接部）１４ｂを有する。サポータ１４は、軽量な部材、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製が好ましいが、金属製であってもよい。突出部１４ｂの上面２６（図２）は平坦に形成されている。また、突出部１４ｂには、軸線２に沿って雌ねじ１４ｃ（図２）が形成されている。

プランジャ１６は、ダイヤフラム１２の下面（第１の面）２０に位置する平板部１６ａ（図２）と、軸線２に沿って、平板部１６ａの上下方向にそれぞれ延びる軸１６ｂ、１６ｃ（図２）とを有する。軸１６ｂは、ダイヤフラム１２の開口２２を通過して上方に突出し、軸１６ｃは、本体ケース４の貫通孔２４（図２、図３）を通過して下方に延びている。軸１６ｂには雄ねじ１７が形成されており、前述のサポータ１４の雌ねじ１４ｃと螺合して、ダイヤフラム１２を両面から締め付けるように構成されている。ダイヤフラム１２は、これにより、サポータ１４およびプランジャ１６との間に挟持されて一体に構成される。なお、サポータ１４とダイヤフラム１２との間には、摩擦係数の小さい、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルム１９（図２）を介在させることが好ましい。これにより、サポータ１４を軸１６ｂに螺合させる際に、ダイヤフラム１２を締め付け時に生じる摩擦力により変形させるおそれをなくすことができる。

カバーケース６の膨出部６ｂの内面には、突出部１４ｂに対応する位置に凸部（ストッパ部）２８が形成されている。凸部２８の先端すなわち下面３０は、サポータ１４の上面２６と同様に平坦形状となっている。凸部２８の中央には外部と、膨出部６ｂ内の空間３２とを連通する小孔３４（図２）が形成されている。外部は、通常、大気圧であるので、空間３２内も大気圧に維持される。サポータ１４の突出部１４ｂおよびカバーケース６の凸部２８の外周には圧縮コイルばね（以下調圧ばねという）３６が配置されている。この調圧ばね３６は、サポータ１４を介してダイヤフラム１２を所定の圧力で常時下方に押圧している。凸部２８の下面３０と、サポータ１４の突出部１４ｂの上面２６との間は、圧力調整器１の通常の使用状態では、間隙Ｇが確保されている（図２）。

カバーケース６には、膨出部６ｂから横方向に膨出した延出部６ｃが形成されている（図１）。この延出部６ｃには、排出孔３８が形成された、延出部６ｃから外部に延びるノズル４０が形成されている。また、カバーケース６には、排出孔３８に連通する円柱形の空間４２が隔壁６ｄにより形成されている（図１）。他方、空間４２に対応する本体ケース４の部分には、略円柱状の空間４６が隔壁４ｃにより形成されている。図１および図２では、隔壁４ｃの端面７（図２）が見えており、この端面７と対向する位置に隔壁４ｃの他の端面が位置して、端面同士が協働してそれらの間に溝４４を構成している（図２、図３）。空間４６に臨む本体ケース４には、上向きの略環状の段部４６ａが形成されている。また、ダイヤフラム１２には、空間４２、４６に対応して円形の開口３７が形成されている（図１）。空間４２、４６には、フランジ５０ａを有するスリーブ５０が、ダイヤフラム１２の開口３７を貫通して配置される。その際、スリーブ５０のフランジ５０ａは、段部４６ａに着座する。スリーブ５０は、その下端と膨出部４ｂの内面４ｄ（図２、図３）との間に隙間があるように長手方向が寸法決めされており、溝４４を通る流体を排出孔３８に導く通路となる。スリーブ５０は、例えば、ポリオキシメチレンから形成される。

本体ケース４の膨出部４ｂとプランジャ１６およびダイヤフラム１２との間には、空間すなわち調圧室５２が形成されている。膨出部４ｂの貫通孔２４を貫通して下方に突出する、プランジャ１６の軸１６ｃの先端部には、環状溝５４（図２）が形成されるとともに、この環状溝５４にＯリング５６が装着される。このＯリング５６が調圧弁となる。すなわち、軸１６ｃと、膨出部４ｂの貫通孔２４との間を通過する流体の流れを、このＯリング５６が、ダイヤフラム１２により上下方向に駆動されて、調圧室５２内の流体圧力を調整するように構成されている。前述の調圧ばね３６、移動体１５、Ｏリング５６等により調圧機構が構成される。本体ケース４の膨出部４ｂには、軸１６ｃの先端部を囲むように環状壁５８が下方に突設されている。環状壁５８の基端外周には環状に溝６０（図２）が形成され、この溝６０にＯリング６２が装着されている。

環状壁５８の外周には、例えば、図示しないねじが形成されて、前述の導入筒８と螺合するように構成することができる。導入筒８は、後述する圧力容器４００（図４）が接続される部材であり、その長手方向の中間に仕切壁８ａを有している。この仕切壁８ａには、プラグ７０の下部軸７０ｃを受容する開口７６が形成されている。仕切壁８ａと膨出部４ｂとの間には、上方からフィルタ６４、ジョイント６６、圧縮コイルばね（以下、単にばねという）６８およびプラグ７０が配置されている。ジョイント６６は、例えば、ポリオキシメチレンから形成された、上壁６６ｂを有する概ね筒状である。ジョイント６６の上壁６６ｂの中央には孔７２が形成され、上壁６６ｂと下端８０との間には、外方に延出する環状のフランジ６６ａが形成されている。

フィルタ６４は、円形の板状部６４ａの外周に環状壁６４ｂが垂下された形状となっている。このフィルタ６４は、ジョイント６６の上壁６６ｂに被冠される。ジョイント６６は、組立状態では、フランジ６６ａが、本体ケース４の環状壁５８の下端５８ａ（図３）に当接し、フィルタ６４を環状壁５８の下向き段部５８ｂとジョイント６６の上壁６６ｂとの間に挟持する。フィルタ６４の上部は、プランジャ１６の軸１６ｃの先端部が突出する中間室２１となる。ジョイント６６の内面６６ｃには、上下方向に連続する溝６７（図２）がジョイント６６の内周に互いに離隔して複数本形成されている。これらの溝６７は、供給される加圧流体が通過する流路となる。

前述のプラグ７０は、ステンレス鋼或いはポリオキシメチレンから形成されるピン状であり、その上部近傍に円板状のフランジ７０ａを有する。フランジ７０ａより上方に突出する上部軸７０ｂは、ばね６８の内側に挿入可能な直径を有する。フランジ７０ａより下方に突出する下部軸７０ｃは、プラグ７０の下端７４に向けて収束している。すなわち、テーパが形成されて先細形状となっている。下部軸７０ｃの、フランジ７０ａ近傍にはＯリング７８が被冠されている。

導入筒８が環状壁５８に組付けられると、ばね６８とプラグ７０は、ジョイント６６の上壁６６ｂと導入筒８の仕切壁８ａとの間に保持される。このとき、プラグ７０のフランジ７０ａは、ばね６８により下方に付勢され、Ｏリング７８が、フランジ７０ａと仕切壁８ａとの間に押圧される。このＯリング７８は、圧力容器４００が導入筒８に接続されていない状態では、ばね６８の付勢力により、仕切壁８ａとフランジ７０ａに密着した状態にある。これにより、圧力調整器１内の加圧流体が、プラグ７０の下部軸７０ｃと仕切壁８ａの開口７６の間から外部に漏出することが防止される。

次に、上述の如く構成された圧力調整器１に、例えば、燃料電池用の燃料カートリッジのような圧力容器４００が接続されて使用される場合について、図４を参照して説明する。図４は、圧力容器４００が接続された圧力調整器１の断面を示し、図４（ａ）は通常の使用状態を示し、図４（ｂ）は圧力容器４００の圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。なお、図４中、圧力容器４００は、その一部のみを断面で示す。図４には、圧力容器４００として、導入筒８に挿入される嵌合部４０２と、この嵌合部４０２が取り付けられる本体部４０４が示されている。嵌合部４０２には、嵌合部４０２を上下方向に貫通する噴出孔４０６が形成されている。噴出孔４０６には、ばね４１０により上方に常時付勢されて、圧力容器４００内の流体の噴出を阻止する弁体４０８が、噴出孔４０６の内部に摺動可能に配置されている。

図４に示すように、圧力容器４００が圧力調整器１に取り付けられると、プラグ７０は弁体４０８により上方に押圧される。これにより、Ｏリング７８によって封止されていた導入筒８の開口７６が開放されて、加圧流体が開口７６、ジョイント６６の内側の溝６７およびフィルタ６４の順に通過する。圧力容器４００の接続初期状態では、調圧室５２内は流体の圧力が低いため、ダイヤフラム１２は、調圧ばね３６により下方に付勢された状態にある。従って、本体ケース４の貫通孔２４を封止するＯリング５６は、貫通孔２４から下方に離れる方向に移動しているので、貫通孔２４の封止は解除された状態にある。従って、流路を構成する前述の通路６７、フィルタ６４、中間室２１、貫通孔２４と軸１６ｃの間、調圧室５２およびスリーブ５０を通過した流体は、排出孔３８から外部、例えば、図示しない燃料電池に供給される。

通常の使用状態では、ダイヤフラム１２は、供給される流体の圧力、例えば、９００ＫＰａ〜１ＭＰａに対して、調圧ばね３６により調圧室５２内が所定の圧力になるように設定されている。すなわち、圧力容器４００から供給される流体の圧力が、供給すべき流体の圧力より高くなった場合、調圧ばね３６による付勢力に抗して、調圧室５２内の流体がダイヤフラム１２を上方に押圧する。この結果、プランジャ１６の軸１６ｃは上方に移動して、Ｏリング５６が本体ケース４の貫通孔２４を封止して、それ以上加圧流体が調圧室５２に流入することを阻止する。ダイヤフラム１２に加圧流体側から加わる圧力は、厳密には調圧室５２内の圧力だけではなく、中間室２１内でＯリング５６を含む調圧弁に加わる力も作用する。すなわち調圧弁の投影面積X中間室２１内の1次圧力が調圧弁に加わっているので、上記加圧流体の圧力でも調圧弁が閉じたり、弁座にＯリング５６が潜り込んで変形することが起こる。調圧室５２内の圧力が低くなった場合は、調圧ばね３６の付勢力により、プランジャ１６の軸１６ｃが、下降して貫通孔２４を開放し、再度、加圧流体が調圧室５２内に流入可能とする。

このように、ダイヤフラム１２は、流体の圧力の変動に対して絶えず上下に移動（振動）する。しかし、この上下の移動量は極めて僅か、例えば、約０．３ｍｍであるため、前述の間隙Ｇ、すなわちサポータ１４の突出部１４ｂの上面２６と、カバーケース６の凸部２８の下面３０の間の寸法は、略一定に維持されている。なお、加圧流体が流れている状態を示す図４(a)において、Ｏリング５６は本体ケース４に接触しているように示されているが、実際は、Ｏリング５６と本体ケース４との間に極めて僅かな間隙があって、加圧流体の通過が可能となっている。

しかし、何らかの理由、例えば、圧力容器４００の温度が上昇したり、圧力容器４００を押しつぶしたりする等により圧力容器４００から供給される流体の圧力が過度に高くなった場合は、ダイヤフラム１２は、図４（ｂ）に示すように通常の場合と異なるように作動する。すなわち、Ｏリング５６により貫通孔２４が封止されていても、例えば、加圧流体の異常に高い供給圧力、例えば２ＭＰａ〜３ＭＰａ等の圧力により、プランジャ１６の軸１６ｃは、中間室２１側からさらに上方すなわち調圧室５２側に押し込まれるように作動する。このときのＯリング５６の状態を図５に示す。

図５は、過度に高圧の流体が供給された場合のダイヤフラム１２の作動状態を示す、図４（ｂ）の一点鎖線で囲む領域Ｖを拡大して示す部分拡大図である。図５に示すように、プランジャ１６の軸１６ｃが上方へ移動することにより、Ｏリング５６は、本体ケース４に押圧されて変形し始める。図５に示す状態では、Ｏリング５６は、まだ元の状態に弾性的に復帰可能である。このとき、前述のサポータ１４の突出部１４ｂの上面２６は、ハウジング５の一部となる、カバーケース６の凸部２８の下面３０に当接して、ダイヤフラム１２がそれ以上、上方に変位しない。これにより、Ｏリング５６が破損し、あるいは、軸１６ｃが、貫通孔２４から上方に抜けて、加圧流体が、中間室２１側から調圧室５２側に漏出してしまうことが阻止される。また、Ｏリング５６が破損した場合、調圧室５２と中間室２１は僅かな隙間により連通した状態になるが、プラグ７０とＯリング７８により開口７６が封止されているので、圧力容器４００を取り外しても、加圧流体が開口７６から外部に漏出することはない。

次に、本発明の第２の実施形態の圧力調整器１００について図６を参照して説明する。図６は本発明の第２の実施形態の圧力調整器１００の断面を示し、図６（ａ）は通常の使用状態を示し、図６（ｂ）は流体の供給圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。この圧力調整器１００は、本体ケース１０４、カバーケース１０６、本体ケース１０４とカバーケース１０６の間に配置されたダイヤフラム１１２、ダイヤフラム１１２を挟持するサポータ１１４とプランジャ１１６、本体ケース１０４の側部に横向きに取り付けられた入口孔１７６を有する導入筒１０８、導入筒１０８内に配置されたフィルタ１６４、ばね１６８、ジョイント１６６およびプラグ１７０を有する。なお、ダイヤフラム１１２、サポータ１１４およびプランジャ１１６を総括して移動体１１５という。また、本体ケース１０４、カバーケース１０６および導入筒１０８により、ハウジング１０５が構成される。なお図６において、圧力容器４００は図示を省略してある。

本体ケース１０４には、プランジャ１１６に対応する位置に、第１の実施形態と同様に環状壁１５８が、本体ケース１０４と一体に下方に突設されている。この環状壁１５８の外側には、蓋１５９が例えば、環状壁１５８に螺合して取り付けられている。これにより環状壁１５８内に中間室１６１が形成される。また、本体ケース１０４には、環状壁１５８と同様な他の環状壁１５８’が側方に向けて一体に形成されている。この環状壁１５８’に、第１の実施形態と同様な導入筒１０８が取り付けられる。なお、導入筒１０８内の構成およびダイヤフラム１１２と、これを支持するサポータ１１４、プランジャ１１６の構成は、第１の実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。

本体ケース１０４内には、導入筒１０８から中間室１６１、中間室１６１からは調圧室１５２に至る流体の通路（流路）１６３が形成されている。そして、本体ケース１０４には、導入筒１０８と逆の横方向にノズル１４０が形成されている。ノズル１４０には、調圧室１５２に連通する排出孔１３８が形成されている。

この第２の実施形態においても、サポータ１１４は、上面１２６が平坦な突出部（当接部）１１４ｂを有しており、カバーケース１０６の凸部（ストッパ部）１２８の下面１３０も平坦な形状となっている。サポータ１１４は、調圧ばね１３６により下方に付勢されている。これらの上面１２６と下面１３０の間は、通常の使用状態で間隙Ｇが形成されている。この第２の実施形態においても、流体の供給圧力が過度に高くなると、図６（ｂ）に示すように、プランジャ１１６の軸１１６ｃが上方に押し上げられて、サポータ１１４の突出部１１４ｂの上面１２６が、カバーケース１０６の凸部１２８の下面１３０に当接する。これにより、ダイヤフラム１１２の過度の変形が阻止される。

次に、本発明の第３の実施形態の圧力調整器２００について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第３の実施形態の圧力調整器２００の断面を示し、図７（ａ）は通常の使用状態を示し、図７（ｂ）は供給圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。この圧力調整器２００は、第１の実施形態の圧力調整器１と略同様な構成を有する。すなわち、圧力調整器２００は、本体ケース２０４、カバーケース２０６、この中に配置されたダイヤフラム２１２、ダイヤフラム２１２を支持するサポータ２１４とプランジャ２１６、入口孔２７６を有する導入筒２０８、フィルタ２６４、ジョイント２６６およびプラグ２７０を圧力調整器１と同様な配置で有する。なお、ダイヤフラム２１２、サポータ２１４およびプランジャ２１６を総括して移動体２１５という。また、本体ケース２０４、カバーケース２０６および導入筒２０８によりハウジング２０５が構成される。この第３の実施形態の圧力調整器２００が、第１の実施形態の圧力調整器１と大きく異なる点は、排出孔２３８およびノズル２４０が、本体ケース２０４側に設けられている点である。なお図７において、圧力容器４００は図示を省略してある。従って、前述の第１の実施形態の圧力調整器１のスリーブ５０は、第３の実施形態では使用されていない。

この第３の実施形態においても、サポータ２１４は、上面２２６が平坦な突出部（当接部）２１４ｂを有している。他方、カバーケース２０６には、下向きの凸部（ストッパ部）２２８が形成され、この凸部２２８の下面２３０も平坦な形状となっている。サポータ２１４の突出部２１４ｂとカバーケース２０６の凸部２２８の外周には調圧ばね２３６が縮設されている。そして、サポータ２１４は、調圧ばね２３６により所定の力で下方に付勢されている。これらの上面２２６と下面２３０の間にも、通常の使用状態で間隙Ｇが形成されている。この第３の実施形態の場合も、過度な供給圧力を受けると、図７（ｂ）に示すように、プランジャ２１６が上方に押し上げられる、すなわち、ダイヤフラム２１２が上方に移動する。これにより、サポータ２１４の突出部２１４ｂの上面２２６が、カバーケース２０６の凸部２２８の下面２３０に当接して、ダイヤフラム２１２の過度の変形が阻止される。

次に本発明の第１の実施形態のサポータ１４の突出部１４ｂと、カバーケース６の凸部２８の２つの変形例について、図８および図９を参照して説明する。図８は、第１の実施形態のサポータ１４の突出部１４ｂと、カバーケース６の凸部２８の第１の変形例を示す部分拡大断面図であり、図９は、第１の実施形態のサポータ１４の突出部１４ｂと、カバーケース６の凸部２８の第２の変形例を示す部分拡大断面図である。図８において、圧力調整器５００のサポータ５１４は、円板状の平板部５１４ａ、この平板部５１４ａの中央に上下方向に突設された軸５１４ｃを有する。この軸５１４ｃは下部がねじ状になっており、プランジャ５１６と螺合するようになっている。平板部５１４ａには上向きに軸５１４ｃと同軸に突設された環状の突出部（当接部）５１４ｂが形成されている。この突出部５１４ｂ内には、調圧ばね５３６を受容する環状溝すなわち凹所５１４ｄが形成されている。

他方、カバーケース５０６には、突出部５１４ｂに対応する位置に、上方に突出する受部５０６ｅが形成され、この受部５０６ｅ内に調圧ばね５３６を受容する他の環状溝すなわち凹所５０６ｆが形成されている。調圧ばね５３６は、受部５０６ｅ内の凹所５０６ｆと、サポータ５１４の突出部５１４ｂの凹所５１４ｄとの間に配置されて、サポータ５１４を介してダイヤフラム５１２を所定の圧力で下方に付勢している。この第１の変形例においては、流体の供給圧力が過大になると、突出部５１４ｂの先端すなわち上面５２６が、カバーケース５０６の、先端５２６に対応する内面（ストッパ部）５０６ｇに当接するようになっている。上面５２６と内面５０６ｇの間には、通常状態で間隙Ｇが形成されている。なお、ダイヤフラム５１２、サポータ５１４およびプランジャ５１６を移動体５１５という。

次に、図９を参照して、第２の変形例について説明する。圧力調整器６００においては、サポータ６１４は、第１の変形例と略同様な構成を有する。すなわち、サポータ６１４はその中央に上向きの軸（当接部）６１４ｂを有する。他方、カバーケース６０６の第１の変形例と同様な受部６０６ｅの環状溝すなわち凹所６０６ｆ内には、軸６１４ｂに対向して凸部（ストッパ部）６２８が下向きに突設されている。凸部６２８の下面６３０は、軸６１４ｂの上面６２６の近傍まで垂下し、上面６２６との間に所定の間隙Ｇが形成されている。この第２の変形例の場合は、過度の供給圧力によって、サポータ６１４の突出部６１４ｂの上面６２６が、カバーケース６０６の凸部６２８の下面６３０に当接する。この変形例においても、サポータ６１４、ダイヤフラム６１２およびプランジャ６１６は、合体して移動体６１５となる。

次に、前述の第３の実施形態の圧力調整器２００の変形例として、圧力調整器７００のサポータ７１４について、図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態のサポータの変形例を示す部分拡大断面図である。圧力調整器７００は、第３の実施形態の圧力調整器２００と同様な構成を有している。圧力調整器２００と異なる点は、サポータ７１４の形状が異なる点である。すなわち、サポータ７１４は、円板状であり、中央に雌ねじ７１４ｃを有するとともに、雌ねじ７１４ｃと同心に上方に向く環状溝７１４ｅが形成されている。雌ねじ７１４ｃは、プランジャ７１６の軸７１６ｂに形成された雄ねじ７１７と螺合する。環状溝７１４ｅには、調圧ばね７３６が配置される。他方、カバーケース７０６には、サポータ７１４に対向して、調圧ばね７３６内に収容される直径の凸部（ストッパ部）７２８が形成されている。この凸部７２８の下面７３０と、サポータ７１４の上面７２６との間には、間隙Ｇが形成されている。そして供給圧力が、過度に高まると、サポータ７１４の上面７２６が凸部７２８の下面７３０に当接する。この場合当接部はサポータ７１４自体となる。この変形例においても、サポータ７１４、ダイヤフラム７１２およびプランジャ７１６は、合体して移動体７１５となる。

上記第１から第３の各実施形態および第３の実施形態の変形例で用いられた調圧ばねについてみると、調圧ばね３６、１３６、２３６、７３６は、それぞれ突出部１４ｂと凸部２８の外側、突出部１１４ｂと凸部１２８の外側、突出部（当接部）２１４ｂと凸部２２８の外側に配置されており、いずれも線径が太く、且つ全長の短いばねを使用している。他方、第１の実施形態の第１および第２の変形例の調圧ばね５３６、６３６では、線径が細く、全長の長い調圧ばねが使用されている。一般的に、前者の形状すなわち太く短い調圧ばねでは、ばね定数は大きく、後者の形状すなわち細く長い調圧ばねでは、ばね定数は小さい。ばね定数が小さいばねの場合は、ダイヤフラムの上下変位位置におけるダイヤフラムに加わる荷重の変動を小さくすることができ、調圧室側の２次圧力を広範囲に設定できる。しかし、調圧室側の２次圧力を広範囲に設定する必要がなければ、太く短い調圧ばねとすることにより圧力調整器の上下方向の寸法を小さくすることができる。各実施形態における調圧ばね３６をどのような形状にするかは、燃料を供給する、例えば燃料電池の如き本体側に要求される２次圧力を満足するように適宜設定することができる。従って、図９、図１０に示す第１および第２の変形例においても、それぞれ突出部５１４ｂ、６１４ｂの外側にばね定数の大きい、太く、短い調圧ばね３６をカバーケース５０６、６０６との間に配置することも可能である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、圧力容器４００を圧力調整器１、１００、２００に取り付ける場合、取り付けた状態を維持するための何らかの固定装置が必要となる。この装置としては、圧力容器４００を圧力調整器に向けて、単にばね付勢するように配置された、圧縮コイルばねや、板ばねの如きばね部材（図示せず）でもよい。或いは、本願出願人が平成１６年９月１４日に出願した「調圧装置」（特願２００４−２６６４６３）に開示された固縛機構すなわち固定装置であってもよい。その他、固定装置として種々の構成が考えられるが、本発明の趣旨ではないので詳細な説明は省略する。

本発明の第１の実施形態の圧力調整器を、その中心を通る軸線の周りの円周に沿って約９０°の範囲で切断し、且つ部分的に分解して示す部分断面分解斜視図 図１の圧力調整器の上部を拡大して示す部分拡大断面図 組み立てられた図１の圧力調整器の下部を、その中心を通る軸線の周りの円周に沿って約９０°の範囲で切断して、部分的に拡大して示す部分断面拡大斜視図。 圧力容器が接続された図１の圧力調整器の断面を示し、（ａ）は通常の使用状態を示し、（ｂ）は圧力容器の圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。 過度に高圧の流体が供給された場合のダイヤフラムの作動状態を示す、図４（ｂ）の一点鎖線で囲む領域Ｖを拡大して示す部分拡大図 本発明の第２の実施形態の圧力調整器の断面を示し、（ａ）は通常の使用状態を示し、（ｂ）は供給圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。 本発明の第３の実施形態の圧力調整器の断面を示し、（ａ）は通常の使用状態を示し、（ｂ）は供給圧力が過度に上昇した場合の状態を示す。 第１の実施形態のサポータの突出部と、カバーケースの凸部の第１の変形例を示す部分拡大断面図 第１の実施形態のサポータの突出部と、カバーケースの凸部の第２の変形例を示す部分拡大断面図 第３の実施形態のサポータの変形例を示す部分拡大断面図

符号の説明

１、１００、２００、５００、６００、７００ 圧力調整器
５、１０５、２０５ ハウジング
１２、１１２、２１２、５１２、６１２、７１２ ダイヤフラム
１４ｂ、１１４ｂ、２１４ｂ、５１２ｂ 当接部（突出部）
１５、１１５、２１５、５１５、６１５、７１５ 移動体（調圧機構）
１８ 第２の面（上面）
２０ 第１の面（下面）
２８、１２８、２２８、６２８、７２８ 凸部（ストッパ部）
３６、１３６、２３６、５３６、６３６、７３６ 調圧ばね（調圧機構）
３８、１３８、２３８ 排出孔
５６ Ｏリング（調圧機構）
７６、１７６、２７６ 入口孔（開口）
１６３ 流路（通路）
５０６ｇ 内面（ストッパ部）
６１４ｂ 当接部（軸）
７１４ サポータ（当接部）

Claims (4)

1. １次圧力の加圧流体が供給される入口孔および減圧された２次圧力の加圧流体が排出される排出孔を有するとともに前記入口孔から前記排出孔に至る流路が内部に形成されたハウジングと、前記流路の途中に配置されて、前記１次圧力を前記２次圧力に減圧する調圧機構とを備えた圧力調整器において、
   前記調圧機構は、前記流体の圧力の変動に応じて変位する、ダイヤフラムを含む移動体を有し、該移動体は、前記１次圧力が過大になった際に、前記ハウジングの一部に当接して前記移動体の過度の変位を阻止する当接部を有してなることを特徴とする圧力調整器。
2. 前記移動体は、前記ダイヤフラムの前記流路に面した第１の面と、その反対側の第２の面の両面から協働して該ダイヤフラムを挟持する２つの部材を有し、該２つの部材を有する前記移動体の前記第２の面側に突出した部分に前記当接部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧力調整器。
3. 前記ハウジングには、前記当接部に対向して突出する凸部からなるストッパ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の圧力調整器。
4. 前記当接部は、前記ハウジングの内壁に対向して突出した突出部であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の圧力調整器。

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