JP4348688B2 - ガス燃料用レギュレータ - Google Patents

Description

本発明はＬＰＧまたはＣＮＧをエンジンの吸気管路に設置したミキサに送るため大気圧程度の圧力に減圧調整すること、或いは燃料噴射弁に送るため所定正圧に減圧調整することに使用されるガス燃料用レギュレータに関するものである。

ボンベに充填されているＬＰＧまたはＣＮＧを一次室の圧力変化に応じたダイヤフラムの変位に追従して開閉動作する一次弁を経て一次室に導入し、次に二次室の圧力変化に応じたダイヤフラムの変位に追従して開閉動作する二次弁を経て二次室に導入してエンジンの吸気管路に設置したミキサに送るようにしたレギュレータ（ベーパライザ）は周知であり、一次弁および二次弁により二回の減圧を行なって二次室のＬＰＧやＣＮＧを大気圧程度としている。 また、ボンベに充填されているＬＰＧまたはＣＮＧを調圧室の圧力変化に応じたダイヤフラムの変位に追従して開閉動作する調圧弁を経て調圧室に導入し、これよりエンジンの吸気管路に設置した燃料噴射弁に送るようにしたレギュレータも広く知られており、調圧弁により一回の減圧を行なって調圧室のＬＰＧやＣＮＧを所定正圧としている。

前記の一次弁、二次弁および調圧弁の弁体はダイヤフラムの変位に追従して回動する弁レバーに取り付けられ、ボンベから一次室または調圧室へのガス燃料入口、一次室から二次室への燃料通路を開閉するようになっている。 このため、一次弁または調圧弁の弁体にはボンベ圧が作用して開弁方向の力を加えている。

一方、ボンベ圧は温度によって変化し、殊にＬＰＧにあってはブタンとプロパンとの配合比率によって大きく変化（０．１ＭＰａ〜１．８ＭＰａ程度に変化）し、そのため一次弁や調圧弁の弁体に加えられる開弁方向の力が大幅に変化する。 その結果、ボンベ圧が高くなると弁体が開きやすくなって一次室や調圧室の圧力が高くなり、ボンベ圧が低くなると弁体が開きにくくなって一次室や調圧室の圧力が低くなり、ミキサや燃料噴射弁への送出量が変動してエンジン運転性、排気状態に悪影響を与える原因となる。

その対策として、ＬＰＧのレギュレータ（ベーパライザ）において、弁レバーの回動中心である支点を挟んで一次弁の弁体と反対側にボンベからガス燃料入口に至る燃料導入路と連通させた圧力室を設けるとともに、この圧力室と一次室とを互いに遮断するバランスダイヤフラムを設け、このバランスダイヤフラムに固着した棒状の押圧部材を一次室に突出して弁レバーに係合したバランス機構を設け、支点を挟んで弁体とバランスダイヤフラムとにボンベ圧が作用して弁レバーに互いに反対方向のモーメントを与えることにより、ボンベ圧の変化に伴う弁体開弁力の変動を相殺し一次弁に所定の開閉動作を安定よく行なわせるようにしたものが実公昭５５−４５３６号公報に記載されている。

前記のバランス機構は、ボンベ圧を直接受けるバランスダイヤフラムが万一破損したとき、ボンベ圧のガス燃料が一次室に直接流入して一次室圧力を異常上昇させ、エンジンへのガス燃料供給量を過大としてエンジン停止を招いたり、機器や配管などからのガス漏れを生じたりする心配をなくすための安全手段を具えている。 即ち、この安全手段は押圧部材に補助ダイヤフラムを固着し、バランスダイヤフラムが破損したとき補助ダイヤフラムがボンベ圧を受けて変形することにより、バランスダイヤフラムの周縁部を押えた蓋部材の押圧部材貫通個所の隙間を塞ぎ、高圧のガス燃料が一次室に直接流入することのないようにしたものである。
実公昭５５−４５３６号公報

前記バランス機構における安全手段の補助ダイヤフラムは蓋部材の内部に周縁部を蓋部材内壁面に接触させており、ボンベ圧が作用したとき均等に変形して押圧部材外周の隙間を塞ぐものとしている。 しかし、補助ダイヤフラム周縁部の蓋部材内壁面への接触面積や接触圧力によっては、押圧部材の動きに対する大きな抵抗が生じ、ボンベ圧の変化に対応した動きを阻害し一次弁に所定の開閉動作を安定よく行なわせることができない場合を生じる、という心配がある。 或いは、補助ダイヤフラムの周縁部が蓋部材内壁面に接触した状態でボンベ圧の変化により押圧部材が軸線方向へ移動すると、変形や周縁部のひきつれを生じ、これが繰り返されると補助ダイヤフラムが早期劣化してボンベ圧を受けたとき容易に破断して隙間を塞ぐことができない場合を生じる、という心配がある。

本発明はボンベ圧を直接受けるバランスダイヤフラムが万一破損したときボンベ圧のガス燃料を一次室に直接流入させないように働く前記の安全手段がもっている、隙間を完全に塞いで一次室圧力の異常上昇を防止できない場合がある、という心配を解消するためになされたものであって、バランスダイヤフラムが破損したとき一次室圧力の異常上昇を確実に防止することができる信頼性の高い安全手段を有するバランス機構を具えたレギュレータとすることを目的とする。

尚、本発明は二回の減圧を行なうレギュレータおよび一回の減圧を行なうレギュレータのいずれにも適用されるものであり、二回の減圧を行なうレギュレータにおける一次室、一次弁は一回の減圧を行なうレギュレータにおける調圧室、調圧弁と対応している。従って、本発明では調圧室、調圧弁の用語を使用し、これらは一次室、一次弁を包含しているものとした。

本発明は調圧室へのガス燃料入口を開閉する調圧弁の弁体を取り付けて調圧室の圧力変化に応じ支点を中心に回動する弁レバーの支点を挟んで弁体と反対側に、ボンベ圧の変化に伴う弁体開弁力の変動を相殺し調圧弁に所定の開閉動作を行なわせるバランス機構が設けられているガス燃料用レギュレータについて、バランス機構がもっている前記課題を次のようにすることによって解決するものとした。

即ち、本発明に係るバランス機構はボンベ圧が常時導入される圧力室と、この圧力室とその調圧室側に配置した押え部材との間に設置され圧力室と調圧室とを互いに遮断したバランスダイヤフラムと、押え部材に形成した案内孔に周間隙を有して嵌装されバランスダイヤフラムの変位に応じて直線動し調圧弁開弁方向に対する抵抗をボンベ圧の変化に対応して弁レバーに与える押圧部材と、周間隙に装入された環状シール部材とを具えている。そして、環状シール部材は圧力室に導入されているボンベ圧がバランスダイヤフラムの破損により直接作用したとき、調圧室の方へ押圧移動させられて周間隙を封止することにより圧力室と調圧室とを互いに遮断するように働くものとした。

環状シール部材は好適にはＯリングが使用される。また、押圧部材が外側周面に環状溝を有するとともに案内孔が内側周面に環状突部を有するものとして、環状シール部材を案内孔との間に隙間を有して環状溝に嵌装しこの環状シール部材が調圧室の方へ押圧移動させられ環状突部に圧着することにより周間隙を封止するものとすることが本発明を実施するうえで好適である。

圧力室に導入されているボンベ圧が変化してバランスダイヤフラムが変位し押圧部材が動くとき、環状シール部材は動きに対する抵抗を殆んど生じないとともに変形などによる早期劣化や摩耗を生じないので、ボンベ圧を直接受けたとき周間隙を確実に封止することができる。 ここで、環状シール部材を押圧部材の環状溝に嵌装して案内孔内側周面との間に隙間をもたせたものとすれば、押圧部材の動きに対する抵抗を発生しないとともに摩耗することもなく、ボンベ圧の変化に伴う弁体開弁力の変動を確実に相殺することができる。

本発明によると、ガス燃料であるＬＰＧやＣＮＧをボンベ圧から所定正圧に減圧して調圧室に導入する調圧弁の弁体開弁力がボンベ圧の変化により変動することを相殺するバランス機構の動作が適確なものとなり、調圧室の圧力を常に一定の所定正圧に維持することができ、またバランスダイヤフラムが破損してもボンベ圧のガス燃料が調圧室に直接流入することを確実に防止することができる。 その結果、ボンベ圧の変化によってエンジンに供給されるガス燃料流量が変動し、或いは過大となって運転性、排気状態に悪影響を与える心配が解消されたバランス機構を具えた信頼性の高いガス燃料用レギュレータが得られる。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、遮断弁２を有する供給導管３がＬＰＧまたはＣＮＧを充填したボンベ１から延び、レギュレータの本体５に設けた入口室６に直接またはフィルタを経て接続されている。 本体５の入口室６と反対側にはくぼみが設けられており、このくぼみは本体５とカバー体７との間に周縁部を挟み込んだダイヤフラム８により覆われて調圧室１０を形成している。 ダイヤフラム８には調圧室１０方向の荷重を付勢するばね力可調節の調圧ばね９が作用させてある。

入口室６から調圧室１０に向かって延びる燃料導入路１１の先端には調圧弁１２の弁座１３が調圧室１０に突出して設置されている。また、ダイヤフラム８の中心に取り付けたフック１６に弁レバー１７の基端が係合しており、この弁レバー１７の先端に調圧弁１２の弁体１５が取り付けられている。調圧室１０が設定圧力よりも低くなるとダイヤフラム８が調圧室１０の方へ変位して弁レバー１７をピン１８を支点として回動させ、弁体１５を弁座１３から離間させることによって、入口室６、燃料導入路１１、弁座１３の弁通路１４に充満しているボンベ圧のガス燃料が弁座１３のシート面と弁体１５の当り面との隙間を通り減圧されて調圧室１０に送入される。 調圧室１０が設定圧力よりも高くなるとダイヤフラム８が反対方向へ変位して弁体１５を弁座１３に着座させる。 以上の動作により調圧室１０に一定正圧のガス燃料が保有されることとなり、このことは従来のレギュレータと全く同じである。

調圧室１０のダイヤフラム８と向かい合った面のピン１８を挟んで弁座１３と反対側に位置させて本体５にくぼみが設けられ、このくぼみは本体５の前記面と押え部材２２との間に周縁部を挟み込んだバランスダイヤフラム１９により覆われて圧力室２０を形成している。 この圧力室２０は連通路２１によって燃料導入路１１と連通しており、ボンベ圧のガス燃料が導入される。

押え部材２２は中心部に円筒壁２３を有し、その内孔である案内孔２４に円柱状の押圧部材２８を周間隙２６を有して嵌装している。押圧部材２８の基端はバランスダイヤフラム１９の中心部に重ねられ、必要により接着などにより結合されている。また、押圧部材２８の先端には小径軸状の突起３０ａが設けられ、弁レバー１７に設けた通孔３０ｂに緩く嵌入している。これにより、弁レバー１７と押圧部材２８とが互いに常時係合してこれらの連動が確実なものとなる。

押圧部材２８は圧力室２０に導入されているボンベ圧が高くなると調圧室１０の方へ押されて移動し、弁レバー１７を調圧弁１２閉弁方向へ回動させて弁体１５に作用するボンベ圧による開弁力の増大に対抗する。 圧力室２０に導入されているボンベ圧が低くなると押圧部材２８を押す力が低下し、弁レバー１７の調圧弁１２開弁方向への抵抗が小さくなることにより、弁体１５に作用するボンベ圧による開弁作用を容易なものとする。 即ち、バランスダイヤフラム１９、圧力室２０、案内孔２４、押圧部材２８はボンベ圧の変化に伴う弁体１５の開弁力の変動を相殺し、調圧弁１２に所定の開閉動作を行なわせるバランス機構３１を構成するものであり、押圧部材２８は後述する環状シール部材３２を具えている。

案内孔２４の内側周面の調圧室１０への開放端側には環状突部２５が設けられているとともに、押圧部材２８の外側周面には環状突部２５よりも基端側に位置させて環状溝２９が設けられており、Ｏリングからなる環状シール部材３２が環状溝２９に可動に嵌装されている。 環状シール部材３２と案内孔２４の内側周面との間は狭い隙間２７を有しており、環状突部２５、環状溝２９、環状シール部材３２はボンベ圧が周間隙２６を通って調圧室１０に直接流入することを防止する安全手段３３を構成している。

正常な状態ではバランスダイヤフラム１９の両面に圧力室２０のボンベ圧と調圧室１０の正圧とが作用しており、ボンベ圧の変化に応じて押圧部材２８が直線動し、ボンベ圧が調圧弁１２の弁体１５に与える開弁力の変動を相殺するように弁レバー１７にモーメントを与えることは先に説明した。本実施の形態では、環状シール部材３２が案内孔２４の内側周面との間に隙間２７を有して押圧部材２８に嵌装されているので、押圧部材２８は環状シール部材３２と案内孔２４の内側周面との接触による抵抗を受けることなくボンベ圧の変化に応じて動き、弁体１５の開弁力の変動を確実に相殺して調圧弁１２に所定の開閉動作を安定よく行なわせることができる。また、環状シール部材３２に摩耗を生じさせることもない。

バランスダイヤフラム１９が破損したとき、圧力室２０のガス燃料が破損個所から周間隙２６を通って調圧室１０に流入しようとする。 このとき、環状シール部材３２はボンベ圧によって押圧移動させられ、図２（Ａ）に示す位置から環状突部２５に圧着して周間隙２６を封止した図２（Ｂ）に示す位置となる。 これにより、圧力室２０と調圧室１０とが完全に遮断され、ボンベ圧が調圧室１０に直接流入することが防止される。尚、環状シール部材３２が環状突部２５に圧着するまでボンベ圧のガス燃料が調圧室１０に流入するが、きわめて少量であるので調圧室１０の圧力を上昇させるに至らない。

バランスダイヤフラム１９が破損した後は、その両面にボンベ圧が作用することとなってボンベ圧の変化による押圧部材２８の動きは鈍化するかまたは停止し、調圧弁１２の開閉動作がボンベ圧の変化の影響を受けるようになるが、エンジンの運転に著しい支障を与えることはない。

本発明の実施の形態を示す縦断面部分図。 （Ａ），（Ｂ）は図１の要部の動作状態を示す拡大縦断面部分図。

符号の説明

１０ 調圧室、 １１ 燃料導入路、 １２ 調圧弁、 １５ 弁体、 １７ 弁レバー、 １８ ピン、 １９ バランスダイヤフラム、 ２０ 圧力室、 ２２ 押え部材、 ２４ 案内孔、 ２５ 環状突部、 ２６ 周間隙、 ２７ 隙間、 ２８ 押圧部材、 ２９ 環状溝、 ３１ バランス機構、 ３２ 環状シール部材、 ３３ 安全手段

Claims (3)

1. 調圧室へのガス燃料入口を開閉する調圧弁の弁体を取り付けて前記調圧室の圧力変化に応じ支点を中心に回動する弁レバーの前記支点を挟んで前記弁体と反対側に、ボンベ圧の変化に伴う弁体開弁力の変動を相殺し前記調圧弁に所定の開閉動作を行なわせるバランス機構が設けられているガス燃料用レギュレータにおいて、
   前記バランス機構はボンベ圧が常時導入される圧力室と、前記圧力室とその前記調圧室側に配置した押え部材との間に設置され前記圧力室と調圧室とを互いに遮断したバランスダイヤフラムと、前記押え部材に形成した案内孔に周間隙を有して嵌装され前記バランスダイヤフラムの変位に応じて直線動し前記調圧室開弁方向に対する抵抗をボンベ圧の変化に対応して前記弁レバーに与える押圧部材と、前記周間隙に装入された環状シール部材とを具え、そして前記環状シール部材は前記圧力室に導入されているボンベ圧が直接作用したとき前記調圧室の方へ押圧移動させられて前記周間隙を封止することにより前記圧力室と調圧室とを互いに遮断するものとされている、
   ことを特徴とするガス燃料用レギュレータ。
2. 前記押圧部材が外側周面に環状溝を有するとともに前記案内孔が内側周面に環状突部を有し、前記環状シール部材が前記案内孔の内側周面との間に隙間を有して前記環状溝に嵌装され、そして前記環状シール部材が前記調圧室の方へ押圧移動させられたとき前記環状突部に圧着して前記周間隙を封止するものとされている請求項１に記載したガス燃料用レギュレータ。
3. 前記環状シール部材がＯリングである請求項１または２に記載したガス燃料用レギュレータ。
   

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