JP2016173048A - 圧力レギュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】ガスエンジンが高負荷、低負荷にて運転される際の調圧性能を出来る限り両立することが可能な圧力レギュレータを提供する。【解決手段】ガスエンジンに供給するガスの圧力を目標圧力に一致させるように調整する圧力レギュレータ１００であって、目標圧力を定める第１室１０１と、調圧前のガスを吸入する吸入口１０２ａ及び調圧後のガスを吐出する吐出口１０２ｂを有する第２室１０２と、第１室１０１と第２室１０２とを隔てると共に目標圧力と第２室１０２内のガスの圧力との差に対応して変形するダイヤフラム１０３と、吸入口１０２ａを開閉するバルブ１０５と、バルブ１０５を吸入口１０２ａの開口面に沿って摺動可能且つ吸入口１０２ａの開口面から浮上不能であるように支持すると共に、バルブ１０５をダイヤフラム１０３の変形と連動して摺動させることによって吸入口１０２ａの開口面積を調整する開閉機構１０６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスエンジンに供給するガスの圧力を目標圧力に一致させるように調整する圧力レギュレータに関する。

ガスエンジンは、空気調和装置（ガスヒートポンプエアコン等）、自動車、及び、コージェネレーションシステム等の動力源として採用され、各種ガス（天然ガス、都市ガス及びプロパンガス等）を燃料として用いる。これらガスは、一般に、ガスエンジンの用途等に対応した目標圧力（例えば、大気圧）を有するように圧力レギュレータによって調圧された後、ガスエンジンに供給される。

例えば、従来の圧力レギュレータの一つ（以下「従来レギュレータ」という。）は、ダイヤフラムによって隔てられた第１室および第２室を有し、第１室を大気開放すると共に、第２室に調圧前ガスの吸入口および調圧後ガスの吐出口を備えている。第２室の吸入口はガス源（高圧ガスタンク等）に接続され、吐出口はガスエンジンの吸気管に接続される。従来レギュレータは、ガスエンジンの吸気行程時に吐出口からガスが吸引されたとき、第１室内の空気の圧力（大気圧）と第２室内のガスの圧力（以下「第２室内圧」という。）との差に起因するダイヤフラムの変形を利用して吸入口を開く。その結果、開いた吸入口を通じ、吐出口から吐出する（吸引される）ガス量に応じた量の調圧前ガスが、第２室内に流入する。これにより、第２室内圧が実質的に大気圧に維持されると共に、大気圧（目標圧力）に調圧された調圧後ガスが吐出口を通じてガスエンジンに供給されることになる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１０−１７０５４２号公報

（発明が解決しようとする課題）
従来レギュレータによる調圧原理についてより詳細に説明すると、従来レギュレータの第２室の吸入口は、ダイヤフラムの変形に連動して作動するポペットバルブ（弁体が座面に垂直な方向に往復移動する開閉弁）により、開閉されるようになっている。具体的には、ポペットバルブから伸びるバルブレバーがダイヤフラムに接続されており、ダイヤフラムの変形に伴ってバルブレバーが所定の軸周りに回動することにより、ポペットバルブが移動する（開弁または閉弁する）ようになっている。この開閉機構により、吐出口からの吸引（吸気行程）に起因して第２室内圧が大気圧よりも低くなる場合にはダイヤフラムの変形（第２室側への湾曲）に連動して吸入口が開き、吐出口からの吸引がない場合にはダイヤフラムの再変形（初期形状の回復）に連動して吸入口が閉じることになる。なお、閉弁時にもかかわらず吸気口内のガスの圧力によってポペットバルブが開くこと（ガス漏れ）を防ぐこと等を目的に、バルブレバーは、コイルスプリングによって吸入口を閉じる回動方向に付勢されている。

上述した調圧原理から理解されるように、従来レギュレータのダイヤフラムは、ガスエンジンの運転状態（例えば、１回の吸気行程あたりの吸気量に相当するエンジン負荷）に対応して変形を繰り返すことになる。ここで、発明者が行った実験等によれば、ガスエンジンが高負荷にて運転された場合、ガスの吸引（負圧）がダイヤフラムに及ぼす力と、吸気口内のガスがポペットバルブに及ぼす力と、が相まってダイヤフラムが過大な変形幅（振幅）にて変形を繰り返す共振現象が生じ、調圧性能が低下する虞があることが明らかになった。この共振現象は、例えば、上述したコイルスプリングのバネ定数を大きくしてバルブレバーの回動（即ち、ダイヤフラムの変形）を抑制することによって防ぎ得る。しかし、コイルスプリングのバネ定数を不用意に大きくすると、ガスエンジンが低負荷にて運転される場合、ダイヤフラムの変形が妨げられ、調圧性能が低下する虞がある。このように、従来レギュレータは、ガスエンジンの運転状態によっては、本来の調圧性能を十分に発揮できない場合がある。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、ガスエンジンが高負荷にて運転される際の調圧性能と、ガスエンジンが低負荷にて運転される際の調圧性能と、を出来る限り両立することが可能な圧力レギュレータを提供することにある。

（課題を解決するための手段）
上記課題を達成するための本発明の圧力レギュレータは、
ガスエンジンに供給するガスの圧力を目標圧力に一致させるように調整する圧力レギュレータであって、
前記目標圧力を定める「第１室」と、
調圧前のガスを吸入する吸入口及び調圧後のガスを吐出する吐出口を有する「第２室」と、
前記第１室と前記第２室とを隔てると共に前記目標圧力と前記第２室内のガスの圧力との差に対応して変形する「ダイヤフラム」と、
前記吸入口を開閉する「バルブ」と、
前記バルブを前記吸入口の開口面に沿って摺動可能且つ前記吸入口の開口面から浮上不能であるように支持すると共に、前記バルブを前記ダイヤフラムの変形と連動して摺動させることによって前記吸入口の開口面積を調整する「開閉機構」と、を備える。

上記構成によれば、「前記第１室と前記第２室とを隔てる」ダイヤフラムが「前記目標圧力と前記第２室内のガスの圧力との差に対応して変形」したとき、「開閉機構」の働きにより、第２室に設けられた「調圧前のガスを吸入する吸入口」が開閉する。具体的には、開閉機構は、「吸入口の開口面に沿って摺動可能」に支持した「吸入口を開閉するバルブ」を、「ダイヤフラムの変形と連動して摺動させることによって前記吸入口の開口面積を調整する」ように構成されている。その結果、圧力レギュレータは、「ガスエンジンに供給するガスの圧力を目標圧力に一致させるように調整する」ことができる。

また、開閉機構がバルブを「吸入口の開口面から浮上不能であるように支持」しているため、吸気口内のガスがバルブに及ぼす力によってバルブが移動（浮上）することがなく、閉弁時におけるガス漏れを防ぐことができる。更に、ガスエンジンが高負荷にて運転される場合であっても、吸気口内のガスがバルブに及ぼす力がバルブの移動に関与しない分、従来レギュレータに比べ、ダイヤフラムの共振現象を抑制できる。そのため、従来レギュレータに比べ、開閉機構の作動を過度に制限する必要がなく（例えば、大きなバネ定数のコイルスプリングを用いる必要がなく）、ガスエンジンが低負荷にて運転される場合にダイヤフラムの変形が妨げられることがない。よって、本発明の圧力レギュレータは、従来レギュレータに比べ、ガスエンジンが低負荷にて運転される場合の調圧性能の低下を避けながら、ガスエンジンが高負荷にて運転される場合の調圧性能を高めることができる。

したがって、本発明の圧力レギュレータは、ガスエンジンが高負荷にて運転される際の調圧性能と、ガスエンジンが低負荷にて運転される際の調圧性能と、を出来る限り両立できる。

更に、本発明の圧力レギュレータは、ガスエンジンが高負荷にて運転されるときのダイヤフラムの共振現象を抑制することより、開閉機構を構成する部材の急速な劣化（過度な摩耗など）を防ぐことができるとの効果も有する。加えて、本発明の圧力レギュレータは、吸気口の開口面の形状を任意に設計可能であるため、従来レギュレータ（ポペットバルブ）に比べ、レギュレータを通過するガスの流量特性（バルブの移動量と、吸入口を通過するガスと、の対応関係）の設計自由度が高いとの効果も有する。

ところで、上記「吸入口の開口面に沿って摺動可能」との表現は、吸入口の開口面が属する仮想面（平面または曲面）の近傍をバルブが滑るように移動可能であることを表す。ここで、吸入口に対面するバルブの表面（摺動面）と、吸入口の開口面が属する仮想面（被摺動面）と、の距離は、バルブの摺動中に必ずしも常に一定に保たれる必要はなく、本発明の効果（閉弁時のガス漏れの防止、及び、吸気口内のガス圧によるバルブ移動の抑制）を発揮可能な範囲内にて変化してもよい。

換言すると、上記「吸入口の開口面から浮上不能」との表現は、バルブの摺動面と吸入口が属する被摺動面との距離が本発明の効果（閉弁時のガス漏れの防止、及び、吸気口内のガス圧によるバルブ移動の抑制）を維持できない程度にまで増大しないことを表す。この表現は、例えば、バルブの摺動面と吸入口が属する被摺動面との距離が吸気口内のガスがバルブに及ぼす力によっては変化しないこと、又は、吸気口内のガスがバルブに及ぼす力によってはバルブが移動しないこと、と言い換え得る。を表す。ここで、バルブの摺動面と吸入口が属する被摺動面との距離は常にゼロである必要はなく、バルブが摺動可能な程度に両者が離れてもよく、本発明の効果を発揮可能な範囲内にて両者の距離が変化してもよい。

更に、上記「開閉機構」は、バルブを上述したように支持し且つダイヤフラムの変形と連動してバルブを摺動させられる構成を備えていればよく、具体的な部材および構造などは特に制限されない。

例えば、前記開閉機構は、
所定の回動軸周りに回動可能であるように前記第２室内に支持されたレバーと、前記レバーに前記ダイヤフラムの変形を伝達する伝達部と、を有する、ように構成され得る。

より具体的には、この開閉機構において、
前記吸入口の開口面が、
前記回動軸に直交する断面における形状が前記回動軸を中心とする円弧形状である凹面上に存在し、
前記バルブが、
前記回動軸に直交する断面における形状が前記凹面に対応する凸面形状の摺動面を有すると共に、前記摺動面が前記凹面に対面するように前記レバーの端部に取り付けられる、
ように構成され得る。

上記構成によれば、ダイヤフラムの変形が「伝達部」を介してレバーに伝達されると、レバーが「所定の回動軸周りに回動」することになる。更に、レバーが回動すると、「回動軸を中心とする円弧形状である凹面上」を、「レバーの端部に取り付けられ」たバルブが「凹面に対応する凸面形状の摺動面」を「凹面に対面」させながら移動（摺動）することになる。よって、バルブが「吸入口の開口面に沿って摺動可能」となる。

更に、バルブは「回動軸周りに回動可能」なレバーの端部に取り付けられているため、吸気口内のガスがバルブに及ぼす力に対してレバーの剛性が十分に高ければ、バルブの「凸面形状の摺動面」は、吸入口の開口面が属する「凹面」から回動軸に向かう方向（浮上する方向）に移動しない。よって、バルブが「吸入口の開口面から浮上不能」となる。

ところで、上記「伝達部」は、ダイヤフラムの変形をレバーに伝達可能な部材であればよく、必ずしもダイヤフラムとレバーとを分離不能に接合する部材である必要はない。

上記「凹面に対応する凸面形状」は、吸入口の開口面が属する凹面の形状と、バルブの摺動面の凸面形状と、が雄型・雌型の対応関係を有することを表す。例えば、凹面に対応する凸面形状として、凹面の曲率半径と同一な（又はバルブを滑らかに摺動させるための僅かなクリアランス分だけ小さい）曲率半径を有する凸面形状が用いられ得る。

更に、上記「開閉機構」について、バルブの摺動可能範囲（吸入口の開口面積が最小となる位置から、吸入口の開口面積が最大となる位置まで、の範囲）は、本発明の圧力レギュレータに要求される調圧性能などを考慮して定められればよく、特に制限されない。

例えば、前記開閉機構は、
前記吸入口の開口面積の最小値がゼロよりも大きい所定値であるように、前記バルブの摺動可能範囲を定める、ように構成され得る。

上記構成によれば、第２室にバイパス流路（ガスエンジンの始動性等を向上するため、バルブを迂回して第２室内にガスを供給可能な副流路）を設ける際、「吸入口の開口面積の最小値がゼロよりも大きい所定値」であるときの吸入口（閉弁時の隙間）自体がバイパス流路として機能するため、吸入口以外の副流路を別途設ける（例えば、第２室の壁面に別の流路を形成する）必要がない。よって、バイパス流路を容易に形成できる。

なお、「吸入口の開口面積の最小値」は、例えば、吸入口の近傍にバルブの摺動可能範囲を制限するための突起物などを設けることにより、確保できる。更に、この突起物として突出量を調整可能な部材（ネジ等）を用いれば、「吸入口の開口面積の最小値」の大きさを必要に応じて調整することもできる。

更に、本発明の圧力レギュレータは各種のガスエンジンに適用でき、適用対象は特に制限されない。例えば、ガスエンジンが高負荷または低負荷にて比較的長時間に亘って連続駆動され得る点から、エンジン駆動式空気調和装置が備えるガスエンジンに好適に用いることができる。

具体的には、本発明の圧力レギュレータは、
ガスエンジン駆動式空気調和装置が備えるガスエンジンに設けられ得る。

本発明の実施形態に係る圧力レギュレータが適用されるガスエンジンを示す模式図である。 図１の圧力レギュレータの内部構造を表す模式図である。 図１の圧力レギュレータの作動を説明するための模式図である。 図１の圧力レギュレータの作動を説明するための模式図である。 図１の圧力レギュレータの作動を説明するための模式図である。 本発明の他の実施形態に係る圧力レギュレータを説明するための模式図である。 本発明の更に他の実施形態に係る圧力レギュレータを説明するための模式図である。 本発明の更に他の実施形態に係る圧力レギュレータを説明するための模式図である。 本発明の更に他の実施形態に係る圧力レギュレータを説明するための模式図である。 本発明の更に他の実施形態に係る圧力レギュレータを説明するための模式図である。

＜装置の概要＞
以下、本発明の実施形態に係る圧力レギュレータ１００（以下「実施レギュレータ」という。）の概略構成を、図１及び図２を参照しながら説明する。

実施レギュレータ１００は、エンジン駆動式空気調和装置（以下「ＧＨＰ」という。）のガスエンジン２００に取り付けられている。図１は、実施レギュレータ１００が取り付けられたガスエンジン２００の概略構成を表している。以下、便宜上、実施レギュレータ１００の構成について説明する前に、ガスエンジン２００の構成について説明する。

ガスエンジン２００は、都市ガス及びプロパンガス等のガスを燃料とする筒内噴射・火花点火式の内燃機関である。より具体的には、図１に示すように、ガスエンジン２００は、エンジン本体および給排気系統を有している。

エンジン本体は、気筒２０１、ピストン２０２、コンロッド２０３、及び、クランクシャフト２０４を有している。気筒２０１、ピストン２０２、及び、気筒上部のシリンダヘッドの下面により、燃焼室２０５が画成されている。エンジン本体は、燃焼室２０５に連通した吸気ポート２０６、吸気ポート２０６を開閉する吸気バルブ２０７、燃焼室２０５に連通した排気ポート２０８、排気ポート２０８を開閉する排気バルブ２０９、点火プラグ２１０、及び、点火プラグ２１０に火花放電用の高電圧を与えるイグナイタ２１１、を有している。クランクシャフト２０４は、ＧＨＰの冷媒圧縮用スクロールコンプレッサの回転軸（図示省略）に連結されている。

吸排気系統は、ガスエンジン２００の外部から吸入された空気が通過する空気配管２１２、空気配管２１２を通過する空気を浄化するエアフィルタ２１３、燃料源（高圧ガスタンク等。図示省略）から供給されたガスが通過する燃料配管２１４、燃料配管２１４を通過するガス量を調整可能な燃料弁２１５、空気配管２１２を通過した空気と燃料配管２１４を通過したガスとを混合して混合気を形成するミキサ２１６、ミキサ２１６を経た混合気を燃焼室２０５に供給する吸気管２１７、吸気管２１７を通過する混合気の量を調整可能なスロットル弁２１８、及び、混合気の燃焼によって生じる排ガスを排気する排気管２１９、を有している。

実施レギュレータ１００は、燃料弁２１５の下流側の燃料配管２１４に設けられている。そのため、ガスエンジン２００の吸気行程において、吸気管２１７、ミキサ２１６、実施レギュレータ１００、及び、燃料弁２１５を通じて燃料配管２１４から燃料ガスが吸引されることになる。

図２は、実施レギュレータ１００の内部構造を表す模式図（後述される回動軸１０６ａに直交する断面図）である。本図に示すように、実施レギュレータ１００は、第１室１０１、第１室１０１に隣接する第２室１０２、及び、第１室１０１と第２室１０２とを隔てるダイヤフラム１０３を有している。第１室１０１は、筐体１０４とダイヤフラム１０３とによって画成された領域（空間）であり、通気口１０１ａを通じて大気開放されている。第２室１０２は、筐体１０４とダイヤフラム１０３とによって画成された領域（空間）であり、調圧前のガスを吸入する吸入口１０２ａ及び調圧後のガスを吐出する吐出口１０２ｂを有している。ダイヤフラム１０３は、弾性変形可能なゴム及び金属薄板などから形成され、第１室１０１内の空気の圧力（大気圧）と第２室１０２内のガスの圧力との差に対応して変形するようになっている。なお、吸入口１０２ａはガスエンジン２００の燃料配管２１４の上流側に接続され、吐出口１０２ｂは燃料配管２１４の下流側に接続されている（図１参照）。

吸入口１０２ａは、バルブ１０５によって開閉されるようになっている。具体的には、バルブ１０５は、開閉機構１０６によって吸入口１０２ａを開閉するように操作される。開閉機構１０６は、回動軸１０６ａ周りに回動可能であるように第２室１０２内に支持されたレバー１０６ｂ、レバー１０６ｂにダイヤフラム１０３の変形を伝達する伝達部１０６ｃ、及び、伝達部１０６ｃの働きを補助するコイルスプリング１０６ｄを有している。なお、説明の便宜上、図２は、吸入口１０２ａがやや開いた状態（バルブ１０５の位置が吸入口１０２ａの一部のみを覆う位置である状態）を表している。

吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１は、凹面（筐体１０４の内壁面）１０４ａ上に存在している。換言すると、吸入口１０２ａは、凹面１０４ａに開口している。凹面１０４ａの形状は、回動軸１０６ａに直交する断面（図２に示す断面）において、回動軸１０６ａを中心とする円弧形状である。

なお、開口面１０２ａ１の形状（平面視における形状）は、特に制限されないが、ガスエンジン２００の負荷（１回の吸気行程あたりの吸気量。ひいてはバルブ１０５の移動量）と、吸入口１０２ａを通過する調圧前のガスの量と、の対応関係（流量特性）を考慮して定められればよい。開口面１０２ａ１の形状として、例えば、円形、楕円形および多角形などが用いられ得る。

バルブ１０５は、凸面形状の摺動面１０５ａを有している。摺動面１０５ａの形状は、回動軸１０６ａに直交する断面（図２に示す断面）において、凹面１０４ａに対応する形状である。即ち、凹面１０４ａの曲率半径（回動軸１０６ａから凹面１０４ａまでの距離）と、凸面形状の摺動面１０５ａの曲率半径（回動軸１０６ａから摺動面１０５ａまでの距離）とは、バルブ１０５の摺動性を確保するための僅かなクリアランス分だけ相違するものの、ほぼ同一である。

バルブ１０５は、摺動面１０５ａが凹面１０４ａに対面するようにレバー１０６ｂの端部に取り付けられている。これにより、レバー１０６ｂが回動軸１０６ａ周りに回動すると、バルブ１０５は、摺動面１０５ａを凹面１０４ａに対面させながら凹面１０４ａ上を移動（摺動）することになる。更に、バルブ１０５は、レバー１０６ｂの端部に取り付けられているため、回動軸１０６ａに近づく方向（開口面１０２ａ１が属する凹面１０４ａから離れる方向）には移動できない。即ち、バルブ１０５は、吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１に沿って移動可能であり、吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１から浮上不能であるように、開閉機構１０６によって支持されている。

なお、バルブ１０５をレバー１０６ｂに取り付ける際の取付角度（図中の角度θ）は、特に制限されないが、バルブ１０５の浮上を防ぐ観点からは出来る限り９０度に近いことが好ましい。また、レバー１０６ｂの長さは、特に制限されないが、ガスエンジン２００の高負荷運転時におけるダイヤフラム１０３の共振現象をより強力に抑制する観点から、レバー１０６ｂを含む開閉機構１０６の固有振動数が、ガスエンジン２００が通常使用される条件下での吸気脈動の周波数範囲から外れるように定められることが好ましい。

バルブ１０５の位置（レバー１０６ｂの回動角度）は、伝達部１０６ｃ及びコイルスプリング１０６ｄがレバー１０６ｂに及ぼす力、並びに、バルブ１０５の初期位置（吸入口１０２ａの開口面積を最小とする場合のバルブ１０５の位置）を調整する調整ネジ１０７によって定まるようになっている（詳細は後述される。）。

以上が、実施レギュレータ１００の概要である。

＜装置の作動＞
図３〜図５を参照しながら、実施レギュレータ１００の実際の作動を説明する。

図３は、吐出口１０２ｂからガスが吸引されていない場合（例えば、ガスエンジン２００が停止中の場合）における実施レギュレータ１００の状態を表している。この場合、第２室１０２内のガスの圧力は、初期圧力（本例においては大気圧）である。一方、第１室１０１は大気開放されているため、第１室１０１内の空気の圧力は大気圧である。そのため、第１室１０１内の空気の圧力と、第２室１０２内のガスの圧力と、の差はゼロである。この場合、コイルスプリング１０６ｄがレバー１０６ｂを反時計回り（バルブ１０５を図中の左方向に移動させる向き）に回動させるように押圧し、バルブ１０５が調整ネジ１０７に接触している。その結果、バルブ１０５が、吸入口１０２ａを閉じている。即ち、吸入口１０２ａの開口面積がゼロとなっている。よって、この場合、吸入口１０２ａから第２室１０２内へ調圧前のガスが流入しない。

なお、コイルスプリング１０６ｄのバネ定数は、上記の場合においてバルブ１０５を調整ネジ１０７に接触する位置（初期位置）にまで移動させるだけの最小限の押圧力を生じるように、定められている。別の言い方をすると、実施レギュレータ１００においては、第１室１０１内の空気の圧力と第２室１０２内のガスの圧力との差がゼロである場合にバルブ１０５が吸入口１０２ａを閉じる位置（初期位置）に存在するように、ダイヤフラム１０３の位置、レバー１０６ｂの形状、コイルスプリング１０６ｄのバネ定数、及び、調整ネジ１０７の突出量などが設定されている。

バルブ１０５が初期位置にある場合、吸入口１０２ａ内のガスがバルブ１０５の摺動面１０５ａを押圧するものの、バルブ１０５は開閉機構１０６によって開口面１０２ａ１から浮上不能に支持されているため、バルブ１０５が開くことはない。よって、バルブ１０５が吸入口１０２ａを閉じているとき（閉弁時）のガス漏れが防がれる。

次いで、吐出口１０２ｂからガスが吸引されると（例えば、ガスエンジン２００の吸気工程が始まると）、第２室１０２内のガスの圧力が、第１室１０１内のガスの圧力（大気圧）よりも低くなる。この場合、この圧力差に起因し、図４に示すように、ダイヤフラム１０３が第２室１０２側に向かって移動するように変形（湾曲）する。

ダイヤフラム１０３が上述したように変形すると、伝達部１０６ｃがレバー１０６ｂを時計回り（バルブ１０５を図中の右方向に移動させる向き）に回動させるように押圧する。そして、伝達部１０６ｃによる押圧力と、コイルスプリング１０６ｄによる弾性力と、が釣り合う位置まで、レバー１０６ｂが回動する。その結果、バルブ１０５が調整ネジ１０７から離れて右方向に摺動し、吸入口１０２ａが開く。即ち、吸入口１０２ａの開口面積がゼロよりも大きい値に増大する。

そして、吐出口１０２ｂから吐出する（ガスエンジン２００に吸引される）ガス量に応じた量の調圧前ガスが、吸入口１０２ａから第２室１０２内へ流入する。これにより、第２室１０２内のガスの圧力が実質的に大気圧に維持されると共に、大気圧に調圧された調圧後ガスが吐出口１０２ｂを通じてガスエンジン２００に供給されることになる。

次いで、吐出口１０２ｂからのガスの吸引が止まると（例えば、ガスエンジン２００の吸気工程が終了すると）、吐出口１０２ｂからガスが吐出されないにもかかわらず吸入口１０２ａからガスが流入するため、第２室１０２内のガスの圧力が第１室１０１内のガスの圧力（大気圧）よりも高くなる。この場合、この圧力差に起因し、図５に示すように、ダイヤフラム１０３が第１室１０１側に向かって移動するように変形（初期形状を回復）する。

ダイヤフラム１０３が上述したように変形すると、伝達部１０６ｃがレバー１０６ｂを時計回り（バルブ１０５を図中の右方向に移動させる向き）に回動させるように押圧する力が小さくなる。そして、伝達部１０６ｃによる押圧力と、コイルスプリング１０６ｄによる弾性力と、が釣り合う位置まで、レバー１０６ｂが回動する。その結果、バルブ１０５が再び調整ネジ１０７に接触するまで左方向に摺動し、吸入口１０２ａが閉じる。即ち、吸入口１０２ａの開口面積がゼロに減少し、吸入口１０２ａから第２室１０２内への調圧前のガスの流入が停止する。

このように、バルブ１０５の位置（即ち、吸入口１０２ａの開口面積）は、伝達部１０６ｃ及びコイルスプリング１０６ｄがレバー１０６ｂに及ぼす力、並びに、調整ネジ１０７によって定まる。別の言い方をすると、バルブ１０５の位置は、第１室１０１内の空気の圧力と、第２室１０２内のガスの圧力と、の大小関係に基づいて定まる。よって、第１室１０１は、ガスエンジン２００に供給するガス（吐出口１０２ｂから吐出するガス）の目標圧力（本例においては大気圧）を定める機能を有すると言える。

以上に説明したように、開閉機構１０６がバルブ１０５を吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１から浮上不能であるように支持しているため、閉弁時におけるガス漏れが防がれる。更に、吸入口１０２ａ内のガスがバルブ１０５に及ぼす力がバルブ１０５の移動に関与しない分、従来レギュレータに比べ、高負荷運転時のダイヤフラム１０３の共振現象を抑制できる。そのため、コイルスプリング１０６ｄのバネ定数を過度に大きくする必要がなく、低負荷運転時であってもダイヤフラム１０３の変形が妨げられることがない。よって、実施レギュレータ１００は、従来レギュレータに比べ、ガスエンジン２００が低負荷にて運転される場合の調圧性能の低下を避けながら、ガスエンジン２００が高負荷にて運転される場合の調圧性能を高めることができる。

従って、実施レギュレータ１００は、ガスエンジン２００が高負荷にて運転される際の調圧性能と、ガスエンジン２００が低負荷にて運転される際の調圧性能と、を出来る限り両立できる。

＜他の態様＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。

例えば、実施レギュレータ１００は、吸入口１０２ａの開口面積の最小値がゼロである（吸入口１０２ａを完全に閉じる）ように構成されている（図３参照）。しかし、本発明の圧力レギュレータは、吸入口１０２ａの開口面積の最小値をゼロよりも大きい任意の値に設定してもよい。具体的には、図６の部分拡大図に示すように、調整ネジ１０７の突出量を実施レギュレータ１００よりも増大させてバルブ１０５の摺動可能範囲を制限することにより、吸入口１０２ａの開口面積の最小値をゼロよりも大きい任意の値（図中の幅δに対応する開口面積）に設定してもよい。なお、この場合における開口（幅δの隙間）は、バイパス通路（ガスエンジン２００の始動性等を向上するため、バルブ１０５を迂回して第２室１０２内にガスを供給可能な副流路）として機能する。

更に、実施レギュレータ１００は、開閉機構１０６にコイルスプリング１０６ｄを含んでいる。しかし、本発明の圧力レギュレータは、閉弁時のガス漏れをコイルスプリング１０６ｄに依存することなく防ぐことができるため、必ずしもコイルスプリング１０６ｄを開閉機構１０６に含める必要はない。例えば、図７に示すように、伝達部１０６ｃとレバー１０６ｂとを互いに分離不能に接続することにより、開閉機構１０６からコイルスプリング１０６ｄを省略し得る。この場合、回動軸１０６ａ、レバー１０６ｂ及び伝達部１０６ｃが開閉機構１０６を構成することになる。コイルスプリング１０６ｄを省略することにより、圧力レギュレータの更なる小型化が可能となる。

更に、実施レギュレータ１００は、回動軸１０６ａ周りに回動可能なレバー１０６ｂを用いてバルブ１０５を移動（摺動）させることにより、吸入口１０２ａを開閉するように構成されている。しかし、本発明の圧力レギュレータにおいては、必ずしもそのようなレバー１０６ｂを開閉機構１０６に含める必要はない。例えば、図８に示すように、本発明の圧力レギュレータは、吸入口１０２ａとして、一端が開放端であり他端が閉じた第１筒状部材を用い、バルブ１０５としてこの筒状部材の外周面に沿って摺動可能な第２筒状部材を用いるように構成され得る。本例において、吸入口１０２ａはその外周に開口部Ａを有しており、バルブ１０５はその外周に開口部Ｂを有している。本例の場合、図９に示すように、ダイヤフラム１０３の変形に連動して伝達部１０６ｃがバルブ１０５を右方向に移動させると、吸入口１０２ａの開口部Ａとバルブ１０５の開口部Ｂとが重複し、調圧前のガスが第２室１０２内に流入することになる。このように、レバー１０６ｂを用いることなく、実施レギュレータ１００と同様の機能を有する圧力レギュレータを構成することが可能である。

更に、実施レギュレータ１００は、吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１が凹面１０４ａに属するように構成されている。しかし、本発明の圧力レギュレータにおいては、必ずしも吸入口１０２ａが凹面（曲面）に開口する必要はない。例えば、図１０に示すように、吸入口１０２ａが平面１０４ｂに開口するように構成され得る。本構成においても、バルブ１０５が吸入口１０２ａを閉じているとき（閉弁時）にはバルブ１０５が吸入口１０２ａの開口面１０２ａ１から浮上しないため、閉弁時のガス漏れを防ぐことができる。即ち、本発明の圧力レギュレータは、少なくともバルブ１０５が吸入口１０２ａを閉じているとき（閉弁時）にバルブ１０５が吸入口１０２ａの開口面から浮上不能に構成されていればよく、バルブ１０５が吸入口１０２ａを開いているとき（開弁時）にはバルブ１０５が吸入口１０２ａの開口面から浮上し得るようにも構成され得る。

１００…圧力レギュレータ、１０１…第１室、１０２…第２室、１０２ａ…吸入口、１０２ａ１…開口面、１０２ｂ…吐出口、１０３…ダイヤフラム、１０５…バルブ、１０５ａ…摺動面、１０６…開閉機構、１０６ａ…回動軸、１０６ｂ…レバー、１０６ｃ…伝達部、２００…ガスエンジン

Claims (4)

1. ガスエンジンに供給するガスの圧力を目標圧力に一致させるように調整する圧力レギュレータであって、
   前記目標圧力を定める第１室と、
   調圧前のガスを吸入する吸入口及び調圧後のガスを吐出する吐出口を有する第２室と、
   前記第１室と前記第２室とを隔てると共に前記目標圧力と前記第２室内のガスの圧力との差に対応して変形するダイヤフラムと、
   前記吸入口を開閉するバルブと、
   前記バルブを前記吸入口の開口面に沿って摺動可能且つ前記吸入口の開口面から浮上不能であるように支持すると共に、前記バルブを前記ダイヤフラムの変形と連動して摺動させることによって前記吸入口の開口面積を調整する開閉機構と、を備えた、
   圧力レギュレータ。
2. 請求項１に記載の圧力レギュレータにおいて、
   前記開閉機構が、
   所定の回動軸周りに回動可能であるように前記第２室内に支持されたレバーと、前記レバーに前記ダイヤフラムの変形を伝達する伝達部と、を有し、
   前記吸入口の開口面が、
   前記回動軸に直交する断面における形状が前記回動軸を中心とする円弧形状である凹面上に存在し、
   前記バルブが、
   前記回動軸に直交する断面における形状が前記凹面に対応する凸面形状の摺動面を有すると共に、前記摺動面が前記凹面に対面するように前記レバーの端部に取り付けられる、
   圧力レギュレータ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の圧力レギュレータにおいて、
   前記開閉機構が、
   前記吸入口の開口面積の最小値がゼロよりも大きい所定値であるように、前記バルブの摺動可能範囲を定める、
   圧力レギュレータ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧力レギュレータであって、
   ガスエンジン駆動式空気調和装置が備えるガスエンジンに設けられる、
   圧力レギュレータ。
   

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