JP3649613B2 - 圧縮天然ガス用レギュレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮天然ガス用レギュレータ（以下ＣＮＧレギュレータという）に関するもので、より詳しくは、該レギュレータにおける調圧バルブとこれに対応するシートとの調芯構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮天然ガス（以下ＣＮＧという）を自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内のＣＮＧを所定圧に減圧するＣＮＧレギュレータとして図３に示す構造のＣＮＧレギュレータが特開平６−２４９０７６号公報に開示されている。
【０００３】
この図３に示すＣＮＧレギュレータは、ボデー１００の入口１０１から流入した高圧のＣＮＧが、調圧バルブ１０２の開口状態において、該調圧バルブ１０２とシート１０３間の隙間を通じて減圧室１０４内に流入して減圧され、通路１０５を通じて出口１０６からエンジンへ供給されるようになっている。また、減圧室１０４内におけるＣＮＧの燃圧が所定圧以上になると、その燃圧によって調圧スプリング１０７の付勢力に抗してダイアフラム１０８を図３の上方へ押し上げ、該ダイアフラム１０８部に連結された前記調圧バルブ１０２を持ち上げてシート１０３部を閉じ、また、減圧室１０４内におけるＣＮＧの燃圧が所定以下になると、調圧スプリング１０７の付勢力によってダイアフラム１０８が下降して調圧バルブ１０２がシート１０３から離間し、燃圧と調圧スプリング１０７とのバランスにより減圧室１０４内の燃圧を所定値に維持するようになっている。
【０００４】
そして、前記シート１０３はボデー１００側に、そのシート１０３の半径方向に移動できる余裕がなく固着されている。更に、前記調圧バルブ１０２の連結ロッド１０９はダイアフラム１０８のホルダ１１０に螺着して不動に連結され、また、調圧バルブ１０２の案内ロッド１１１の下端部がボデー１００に固着した部材１１２に嵌合支持されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構造のように、調整バルブ１０２の下端部が半径方向に移動しないように支持されている構造においては、調圧スプリング１０７やダイアフラム１０８が傾いて調圧バルブ１０９の連結ロッド１０９に、その半径方向への力が作用すると、案内ロッド１１１の下端部を支点として調圧バルブ１０２が傾き、閉弁時において、調圧バルブ１０２のシール面とシート１０３のシール面との同芯状態が崩れて該両シール面間に隙間が生じ、該隙間からＣＮＧが減圧室１０４へ洩れ、減圧室１０４内の燃圧を所定値に維持できなくなる問題がある。
【０００６】
そこで本発明は前記の問題を解決する圧縮天然ガス用レギュレータを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、圧縮天然ガスを減圧する減圧室と大気室とを区画するダイアフラムと、該ダイアフラム部に連結されてダイアフラムとともに昇降する調圧バルブと、該調圧バルブの弁部に対向して配置したシートを有して、調圧バルブの昇降によるシートとの接離により圧縮天然ガスの減圧室への通路を開閉するものにおいて、
調圧バルブの弁部に、ダイアフラム側が縮径するテーパ状の調圧バルブ側シール面を形成し、該弁部の先部に連結ロッドを突設して該連結ロッドの先部をダイアフラム部に自在継手機構で連結し、シートを、その中央部に前記連結ロッドが挿通する流通口を形成するとともに該流通口の端部をシート側シール面にして該シート側シール面が前記調圧バルブ側シール面に対向するように配置し、前記調圧バルブの弁部における前記連結ロッドと反対側には案内ロッドを突設し、該案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承し、更に、前記案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承する手段として、該案内ロッドの外周に設けた固定の部材間に、案内ロッドの上側と下側に位置して弾性部材を介在したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明において、ダイアフラムの作動時に、ダイアフラムが傾斜して作動すると、該ダイアフラム部に連結された調圧バルブの自在継手機構部に調圧バルブの半径方向への荷重が作用する。このとき、調圧バルブの案内ロッドがその半径方向に移動可能に支承されているため、前記の荷重によって、調圧バルブは、その調圧バルブシール面とシート側シール面との接触部を支点として回転し、両シール面の全周が接触して同軸状態が保持され、該シール部の閉塞時におけるＣＮＧの洩れが防止される。
【０００９】
請求項２記載の第２の発明は、圧縮天然ガスを減圧する減圧室と大気室とを区画するダイアフラムと、該ダイアフラム部に連結されてダイアフラムとともに昇降する調圧バルブと、該調圧バルブの弁部に対向して配置したシートを有して、調圧バルブの昇降によるシートとの接離により圧縮天然ガスの減圧室への通路を開閉するものにおいて、
調圧バルブの弁部に、ダイアフラム側が縮径するテーパ状の調圧バルブ側シール面を形成し、該弁部の先部に連結ロッドを突設して該連結ロッドの先部をダイアフラム部に自在継手機構で連結し、シートを、その中央部に前記連結ロッドが挿通する流通口を形成するとともに該流通口の端部をシート側シール面にして該シート側シール面が前記調圧バルブ側シール面に対向するように配置し、更に、前記シートを該シートの半径方向に移動可能に設け、前記調圧バルブの弁部における前記連結ロッドと反対側には案内ロッドを突設し、該案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承したことを特徴とするものである。
請求項３記載の第３の発明は、前記第２の発明において、前記案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承する手段として、該案内ロッドの外周に設けた固定の部材間に、案内ロッドの上側と下側に位置して弾性部材を介在したことを特徴とするものである。
本発明においては、弾性部材により、前記案内ロッドの半径方向の移動を許容するとともに、前記の荷重が解除された場合には案内ロッドを復帰させる。
【００１０】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１又は３の発明において、前記上側の弾性部材を、調圧バルブの軸芯を正常位置へ復帰させる芯出し専用のＯリングとし、前記下側の弾性部材を、前記と同様の芯出しとシールを兼用するＯリングとしたことを特徴とするものである。
【００１１】
そして、請求項５記載の第５の発明は、前記第１又は３の発明において、前記上側の弾性部材と下側の弾性部材にシール機能をもたせ、かつ、該両弾性部材をシール温度特性が異なる部材としたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明においては、温度変化があった場合でも、両弾性部材のいずれかがシール機能を十分に発揮し、案内ロッド部でのシール性を確保できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示す実施例に基いて本発明の実施の形態について説明する。
図１において、ボデー１にはＣＮＧの入口２が形成され、ＣＮＧはフィルタ３、通路４、遮断弁５の弁部６、通路７を通じて部屋８内に流入するようになっている。前記部屋８内にはハウジング９が収納され、該ハウジング９内に調圧バルブ１０が昇降可能に収納されている。更に、前記ハウジング９にはポート１１が形成されている。
【００１４】
前記調圧バルブ１０は前記部屋８の上部に配置したシート１２と接離可能に対向しており、該調圧バルブ１０が下動してシート１２より離間すると部屋８内の高圧のＣＮＧが環状隙間１３を通じて減圧室１４内へ供給され、また、調圧バルブ１０が上動してシート１２に当接すると部屋８内のＣＮＧが減圧室１４内へ供給されないようになっている。
【００１５】
ボデー１の上部にはカバー１５が固着され、ボデー１とカバー１５間にダイアフラム１６の周縁部１６ａが介在されて、該周縁部１６ａがボデー１とカバー１５により挟持されている。そして、このダイアフラム１６により前記減圧室１４と大気室１７とに区画されている。ダイアフラム１６の中央部はダイアフラムホルダ１８とシェル１９とで挟持されているとともにそのダイアフラムホルダ１８の下部に前記調圧バルブ１０の上端が嵌合状態で連結され、ダイアフラム１６の上昇により調圧バルブ１０が上動してシート１２部を閉塞し、ダイアフラム１６の下降により調圧バルブ１０が下動してシート１２部を開口するようになっている。
【００１６】
前記シェル１９と前記カバー１５に設けた調整ねじ２０間にはダイアフラム１６を下方へ付勢する調圧スプリング２１が介在され、該調圧スプリング２１の付勢力と前記減圧室１４内のＣＮＧの燃圧とのバランスによりダイアフラム１６が昇降して、すなわち調圧バルブ１０が開閉作動して減圧室１４内のＣＮＧの燃圧を所定の低圧に維持するようになっている。
【００１７】
前記減圧室１４内の減圧されたＣＮＧは、ボデー１に形成した出口２２より自動車のエンジンへ供給される。
前記ハウジング９と調圧バルブ１０とシート１２との関係について図２により詳述する。
【００１８】
前記ボデー１の部屋８は、円筒状に形成されているとともにその下端がボデー１の下端に開口されている。前記部屋８内の上部、すなわちダイアフラム側にはシート１２が収納され、該シート１２は、その外周形状を円形とし、かつその外径を部屋８の内径よりも小さくして形成され、図２に示すように、シート１２の外周面１２ａと部屋８の内周面８ａ間に所定長の隙間Ｄを形成して、シート１２が、前記調圧バルブ１０の軸芯と直交する方向、すなわちシート１２の半径方向に移動できるようになっている。
【００１９】
前記シート１２の中央部には流通口１２ｂが貫通形成され、該流通口１２ｂと、該流通口１２ｂから下方へ向って開いたテーパ面１２ｅとの間でシート側シール面１２ｃが形成されている。更に、シート１２の上面にはＯリング嵌合溝１２ｄが形成され、該溝１２ｄにＯリング２３が備えられている。
【００２０】
前記ハウジング９は、部屋８の下部に形成したねじ１ａに螺着したプラグ２４（図１参照）により図の上方へ押圧された状態で収納されており、該ハウジング９の上端により、平ワッシャ２５を介して前記シート１２を図１の上方へ押圧して保持している。
【００２１】
前記平ワッシャ２５はその外径が部屋８の内径と略同径で部屋８内に回転可能に嵌入され、またその内径はシート１２のテーパ面１２ｅの下端径より若干大径に形成されている。
【００２２】
前記ハウジング９の上部外周は小径に形成され、該小径部の外周部に前記通路７と連通する流通室２６が形成されている。更に、ハウジング９の上部には周方向に適宜間隔を有して通路２７が形成され、前記流通室２６内のＣＮＧが通路２７を通じて前記シート側シール面１２ｃ部に流入するようになっている。そして、前記通路２７以外のハウジング上面によって前記のように平ワッシャ２５を押圧している。
【００２３】
ハウジング９内にはバルブ収納室２８が形成され、該バルブ収納室２８に前記の調圧バルブ１０が昇降可能に収納されている。該調圧バルブ１０は、先部が縮径するテーパ状の調圧バルブ側シール面１０ａを形成した弁部１０ｂと、該弁部１０ｂの上端に突設して前記シート１２の流通口１２ｂに挿通した連結ロッド１０ｃと、該連結ロッド１０ｃの上端に形成され、かつ前記流通口１２ｂを通過できる外径に形成した継手部１０ｄと、弁部１０ｂの下端に設けた案内ロッド１０ｅとからなる。
【００２４】
前記調圧バルブ１０の継手部１０ｄの上面１０ｆは弁部１０側に中心をもつ球面に形成され、より詳しくは、調圧バルブ１０が前記シート側シール面１２ｃに接した状態において、その環状のシート側シール面１２ｃの中央に中心Ｏを有する球面の一部に形成されている。また、継手部１０ｄの下面１０ｇも略球面の一部で形成されている。
【００２５】
そして、該継手部１０ｄは、前記ダイアフラム１６のホルダ１８に形成した継手穴１８ａに、調圧バルブ１０の軸方向には移動せず、その他の方向には移動するように嵌合され、該継手部１０ｄが自在継手機能を有する（図１参照）。
【００２６】
前記調圧バルブ１０の弁部１０ｂの外径は前記ハウジング９におけるバルブ収納室２８の内径より若干小径に形成されて、弁部１０ｂとバルブ収納室２８の内面とにわずかな隙間を形成している。この隙間は、調圧バルブ１０が後述するように揺動できる寸法で、最大として５０μｍまでとすることが好ましい。
【００２７】
調圧バルブ１０における弁部１０ｂの下部に突設した案内ロッド１０ｅの外周面とハウジング９におけるバルブ収納室２８の内周面間には、弾性部材からなる調芯部材３０，３１が介在されており、案内ロッド１０ｅがその半径方向に揺動できるように支承されている。前記調芯部材のうちの上側の部材３０は、調圧バルブ１０の案内ロッド１０ｅを、その軸芯がバルブ収納室２８の軸芯と同芯になるように常時付勢するための芯出し専用のＯリングで形成され、下側の部材３１は、前記のような芯出しとシール機能を兼用するＯリングで形成されている。
【００２８】
前記弾性部材からなる調芯部材３０，３１の他の態様として、上側の調芯部材（弾性部材）３０と、下側の調芯部材（弾性部材）３１の一方をフロロシリコンゴム（ＦＶＭＱ）からなる低温時に優れたシール性を発揮する低温用のシール材（Ｏリング）とし、他方をニトリルゴム（ＮＢＲ）からなる高温時に優れたシール性を発揮する高温用のシール材（Ｏリング）としてもよい。例えば、前記ＦＶＭＱは−４０〜１００℃でのシール性に適し、前記ＮＢＲは−１０〜１２０℃でのシール性に適する。
【００２９】
前記バルブ収納室２８内にはストッパ２９がハウジング９側に固着して設けられており、該ストッパ２９と前記弁部１０ｂ間にスプリングからなる付勢部材３６が圧縮介在されて調圧バルブ１０の弁部１０ｂを常時シート１２方向へ付勢している。図中、３２，３３はバックアップリングである。なお、前記ストッパ２９、バックアップリング３２，３３と前記案内ロッド１０ｅ間は、案内ロッド１０ｅの所定の揺動に支障とならないような隙間が形成されている。
【００３０】
前記ハウジング９の外周にはＯリング３４とバックアップリング３５が設けられている。また、ハウジング９の下部にはストッパ３７が嵌入固着されている。
以上の構造であるから、調圧バルブ１０とシート１２が図１，２に示すように組み付けられた後におけるレギュレータの作動時に、調圧スプリング２１やダイアフラム１６が傾いて作動し、ホルダ１８の軸芯が、調圧バルブ１０の軸芯Ｘに対して傾斜した場合、調圧バルブ１０における継手部１０ｄに半径方向Ｙへの荷重が作用する。このように継手部１０ｄに半径方向Ｙへの荷重が作用すると、調圧バルブ１０には、その調圧バルブ側シール面１０ａとシート側シール面１２ｃの接触点を支点として半径方向へ回転する力が作用する。このとき、前記接触点を境として前記継手部１０ｄと反対側の案内ロッド１０ｅ部がＯリングからなる弾性部材３０，３１で支承されているため、その案内ロッド１０ｅがその半径方向へ移動する。
【００３１】
そのため、調圧バルブ１０は、前記調圧バルブ側シール面１０ａとシート側シール面１２ｃが全周に亙って接触した状態で回転し、これら両シール面１０ａと１２ｃの接触部における同軸状態が保持され、閉弁時におけるＣＮＧの洩れが防止される。
【００３２】
また、調圧バルブ１０に対する前記の回転力が除かれると、弾性部材３０により案内ロッド１０ｅが正常な位置に復帰されて芯出しが行われ、調圧バルブ１０が傾いて洩れが発生することを防止する。
【００３３】
また、前記のように案内ロッド１０ｅを支承する調芯部材（弾性部材）３０と３１を、低温用と高温用の材質にした場合には、低温から高温までの広い温度範囲での使用条件下でも案内ロッド１０ｅ部でのシール性を確保できる。
【００３４】
なお、前記案内ロッド１０ｅを支承する弾性部材からなる調芯部材は、案内ロッド１０ｅの軸方向に２個以上設けてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようであるから本発明によれば、調圧スプリングやダイアフラムが傾いて作動し、調圧バルブにその半径方向の荷重が作用しても、閉弁時におけるシール部のシール性が確保され、ＣＮＧが減圧室へ洩れることを確実に防止し、減圧室内の燃圧を所定値に維持することができる。
【００３６】
更に、請求項５の発明によれば、低温から高温までの広い使用条件下でも案内ロッド部でのシール性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＮＧレギュレータの実施例を示す縦断面図。
【図２】図１における要部の拡大断面図。
【図３】従来のＣＮＧレギュレータを示す縦断面図。
【符号の説明】
１０ 調圧バルブ
１０ａ 調圧バルブ側シール面
１０ｃ 連結ロッド
１０ｅ 案内ロッド
１２ シート
１２ｂ 流通口
１２ｃ シート側シール面
１４ 減圧室
１６ ダイアフラム
１７ 大気室
３０，３１ 弾性部材であるＯリング

Claims (5)

1. 圧縮天然ガスを減圧する減圧室と大気室とを区画するダイアフラムと、該ダイアフラム部に連結されてダイアフラムとともに昇降する調圧バルブと、該調圧バルブの弁部に対向して配置したシートを有して、調圧バルブの昇降によるシートとの接離により圧縮天然ガスの減圧室への通路を開閉するものにおいて、
   調圧バルブの弁部に、ダイアフラム側が縮径するテーパ状の調圧バルブ側シール面を形成し、該弁部の先部に連結ロッドを突設して該連結ロッドの先部をダイアフラム部に自在継手機構で連結し、シートを、その中央部に前記連結ロッドが挿通する流通口を形成するとともに該流通口の端部をシート側シール面にして該シート側シール面が前記調圧バルブ側シール面に対向するように配置し、前記調圧バルブの弁部における前記連結ロッドと反対側には案内ロッドを突設し、該案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承し、更に、前記案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承する手段として、該案内ロッドの外周に設けた固定の部材間に、案内ロッドの上側と下側に位置して弾性部材を介在したことを特徴とする圧縮天然ガス用レギュレータ。
2. 圧縮天然ガスを減圧する減圧室と大気室とを区画するダイアフラムと、該ダイアフラム部に連結されてダイアフラムとともに昇降する調圧バルブと、該調圧バルブの弁部に対向して配置したシートを有して、調圧バルブの昇降によるシートとの接離により圧縮天然ガスの減圧室への通路を開閉するものにおいて、
   調圧バルブの弁部に、ダイアフラム側が縮径するテーパ状の調圧バルブ側シール面を形成し、該弁部の先部に連結ロッドを突設して該連結ロッドの先部をダイアフラム部に自在継手機構で連結し、シートを、その中央部に前記連結ロッドが挿通する流通口を形成するとともに該流通口の端部をシート側シール面にして該シート側シール面が前記調圧バルブ側シール面に対向するように配置し、更に、前記シートを該シートの半径方向に移動可能に設け、前記調圧バルブの弁部における前記連結ロッドと反対側には案内ロッドを突設し、該案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承したことを特徴とする圧縮天然ガス用レギュレータ。
3. 前記案内ロッドをその半径方向に移動可能に支承する手段として、該案内ロッドの外周に設けた固定の部材間に、案内ロッドの上側と下側に位置して弾性部材を介在したことを特徴とする請求項２記載の圧縮天然ガス用レギュレータ。
4. 前記上側の弾性部材を、調圧バルブの軸芯を正常位置へ復帰させる芯出し専用のＯリングとし、前記下側の弾性部材を、前記と同様の芯出しとシールを兼用するＯリングとしたことを特徴とする請求項１又は３記載の圧縮天然ガス用レギュレータ。
5. 前記上側の弾性部材と下側の弾性部材にシール機能をもたせ、かつ、該両弾性部材をシール温度特性が異なる部材としたことを特徴とする請求項１又は３記載の圧縮天然ガス用レギュレータ。

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