JP4581295B2 - 開閉弁付きレギュレータおよびエンジン駆動式空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は開閉弁付きレギュレータおよびエンジン駆動式空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン駆動式空気調和装置の開閉弁とレギュレータは日本ガス機器検査協会の検査規定に適合させるためと静粛性の確保のためにレギュレータボックス内に一緒に収納されるが、別体であるため配管の取り回し等のためレギュレータボックスが大型化していた。
【0003】
従来技術として、特開平11−166652号公報には、電磁弁とレギュレータを一体化し小型化した電磁弁付きレギュレータが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術は流体の圧力を調整することはできるが、圧力調整後の流路に電磁弁が設けられているので、例えば、エンジン駆動式空気調和装置のように開閉弁付きレギュレータ出口の圧力を大気圧にしなければならない場合、電磁弁が流路抵抗となり不具合が生ずる。すなわち、エンジンの吸気側に設けられる燃料供給系は、エンジンによって吸気しスロットルバルブの開度によって流量を調整するため大気圧と同じ圧力に調整される必要がある。圧力調整後に圧力損失があると、開閉弁付きレギュレータの出口の圧力が大気圧より低くなるので、エンジンへ供給する燃料が不足してしまい、燃料濃度が薄くなり、エンジン出力が低下する問題が生ずる。
【0005】
本発明は上記課題を解決したもので、圧力調整後に圧力損失が生じない開閉弁付きレギュレータおよび高効率のエンジン駆動式空気調和装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項1において講じた技術的手段(以下、第1の技術的手段と称する。)は、入口部と本体部と出口部と、前記入口部から前記本体部内を通って前記出口部に至る流路が設けられ、前記流路を開閉する開閉弁と前記流路を通流する流体の圧力を調整する圧力調整部が前記本体部に設けられ、前記入口部、前記開閉弁、前記圧力調整部、前記出口部の順に前記流路が形成され、前記開閉弁が第1開閉弁と第2開閉弁とからなり、前記第1開閉弁と前記第2開閉弁の順に前記流路が形成され、前記第2開閉弁の弁口が前記圧力調整部の入口に直接連結されており、前記圧力調整部の内部側に弁体を動かして開状態にする前記圧力調整部の前記入口の開閉弁としてのポペットバルブが設けられ、前記圧力調整部は、前記入口が形成されたハウジングと、前記ハウジングと当接し前記圧力調整部の内部に空間を形成するカバーと、前記空間を大気に連通する調整室と前記出口部および前記入口に連通する通路室に分離するダイヤフラムと、前記ポペットバルブが一端に設けられ、中間部分が可動部を有する支持部を介して前記ハウジングと連結され、前記支持部を挟んだ前記ポペットバルブの反対側にスプリングを介して前記ハウジングと連結された部分を有するバルブレバーとが設けられ、前記バルブレバーの他端は、前記ダイヤフラムが前記調整室側から前記通路室側に動くとき、前記ダイヤフラムによって押されて前記ポペットバルブが前記入口を開放する方向に動かされることを特徴とする開閉弁付きレギュレータである。
【0007】
上記第1の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0008】
すなわち、開閉弁付きレギュレータの流路が入口部、開閉弁、圧力調整部、出口部の順に形成されているので、流体は圧力調整後に圧力損失されることがなく、圧力調整部で調整された圧力のまま出口部から排出することができる。また複数の開閉弁が設けられているので、より確実に燃料ガスの流路を開閉できる。さらに第2開閉弁の弁口が圧力調整部の入口に直接連結されているので、開閉弁と圧力調整部の間の流路抵抗を小さくできる。そして、出口部側が負圧になると通路室も負圧(大気圧より低い圧力)となり、調整室は大気に開放されているため、調整室の圧力が通路室の圧力より高くなり、ダイヤフラムが調整室側から通路室側に動かされる結果、ポペットバルブが圧力調整部の入口を開放し、第1開閉弁と第2開閉弁が開状態にされていると、ガスが負圧となっている通路室に吸い込まれる。ガスが通路室に吸い込まれると、通路室の圧力が高くなるため、ダイヤフラムを調整室側から通路室側に動かしていた力がなくなり、スプリングの付勢力によりポペットバルブが圧力調整部の入口を遮断する。すると再び通路室が負圧になり、圧力調整部の入口が開放される。この繰り返しによって出口部から排出するガスの圧力を大気圧に調整できる。
【0009】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技術的手段と称する。)は、前記圧力調整部の前記入口側の前記ポペットバルブの形状が平板形状であることを特徴とする請求項1記載の開閉弁付きレギュレータである。
【0012】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技術的手段と称する。)は、前記第1開閉弁の弁開閉方向と前記第2開閉弁の弁開閉方向が互いに略直交する方向になるように前記第1開閉弁と前記第2開閉弁が配置されていることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータである。
【0013】
上記第3の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0014】
すなわち、第1開閉弁の弁開閉方向と第2開閉弁の弁開閉方向が互いに直交する方向となるように第1開閉弁、第2開閉弁が配置されているので、第1開閉弁の弁口と第2開閉弁の弁室を直接連結することができ、開閉弁の流路抵抗を小さくできる。
【0015】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技術的手段と称する。)は、前記第1開閉弁の弁口が前記第2開閉弁の弁室を形成する側壁に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータである。
【0016】
上記第4の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0017】
すなわち、第1開閉弁の弁口が第2開閉弁の弁室を形成する側壁に設けられているので、請求項3と同様、第1開閉弁の弁口と第2開閉弁の弁室を直接連結することができ、開閉弁の流路抵抗を小さくできる。
【0021】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項6において講じた技術的手段(以下、第6の技術的手段と称する。)は、請求項1〜5のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータが、エンジンに燃料を供給する流路上に設けられていることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置である。
【0022】
上記第6の技術的手段による効果は、以下のようである。
【0023】
すなわち、圧力調整後に圧力損失が生じない開閉弁付きレギュレータを使用しているので、エンジンに供給される燃料の空気との混合比を最適に調整することができる。これにより、エンジン出力が低下することがなくなり、エンジン性能が最も発揮できる混合比でエンジンを運転できるので、エンジン駆動式空気調和装置を高効率に運転できる。特に、、エンジンの負圧で燃料ガスを吸入する場合、圧力損失の影響を受けやすいので、できる限り圧力損失を小さくしたいため、特に効果的である。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。図1は、実施例の開閉弁付きレギュレータの斜視図、図2は実施例の開閉弁付きレギュレータの概略断面図、図3は実施例の開閉弁付きレギュレータのXX断面図である。
【0025】
開閉弁付きレギュレータ100には入口部1、本体部20、出口部2が設けられている。本体部20は、第1電磁弁(第1開閉弁)12、第2電磁弁(第2開閉弁)13および圧力調整部16などから構成されている。
【0026】
第1電磁弁12は、弁体12a、ソレノイド12b、弁口12cおよび弁室12dなどから構成されている。第2電磁弁13は、弁体13a、ソレノイド13b、弁口13cおよび弁室13dなどから構成されている。第1電磁弁12の弁室12dは入口部1に連結されている。第1電磁弁12の弁口12cは、第2電磁弁13の弁室13dを形成する側壁14に設けられている。
【0027】
弁体12aはソレノイド12bにより図2の上下方向に前進後退し、弁口12cを開閉する。弁体13aはソレノイド13bにより図2の左右方向に前進後退し、弁口13cを開閉する。すなわち、第1電磁弁12の弁開閉方向と第2電磁弁13の弁開閉方向は互いに直交している。
【0028】
圧力調整部16は、ハウジング3とカバー4の間にダイヤフラム7が設けられている。ハウジング3とカバー4によって囲われた空間は、ダイヤフラム7によって分離され、カバー4側の空間は調整室5に、ハウジング3側の空間は通路室6になっている。調整室5は通気口5aを介して大気に開放されている。
【0029】
ダイヤフラム7の中央部付近にレバー連結部8aが設けられている。レバー連結部8aには、一端にポペットバルブ10が設けられたバルブレバー8の他端が連結されている。バルブレバー8は、その中間部分でハウジング3に支持部9を介して連結されている。支持部9は、ハウジング3に固定された固定部9aと、バルブレバー8と連結された可動部9cと、固定部9aと可動部9cを連結する軸9bから構成されている。可動部9cは軸9bを中心として回動自在になっている。バルブレバー8はまた、支持部9との連結部とレバー連結部8aの間で、スプリング11を介してハウジング3と連結されている。スプリング11はハウジング3とバルブレバー8の間隔を広げる方向にバルブレバー8を付勢している。
【0030】
ポペットバルブ10の通路室6側のレバー連結部8aに対向する部分に突起部3aが設けられている。この突起部3aは、通路室6の圧力が調整室5の圧力に比べて低すぎるときに、レバー連結部8aが当接してそれ以上ダイヤフラム7が変形することを防止するものである。
【0031】
ハウジング3には通路室6につながる通路室入口15が設けられている。通路室入口15はポペットバルブ10により開閉されるように構成されている。第1電磁弁12と第2電磁弁13はハウジング3と一体に設けられ、第2電磁弁13の弁口13cが通路室入口15に連結されるように構成されている。通路室6はまた出口部2と連結されている。
【0032】
この開閉弁付きレギュレータ100において、入口部1から入った流体は、第1電磁弁12、第2電磁弁13、圧力調整部16の通路室6、の順に通流し、出口部2から排出される。すなわち、入口部1、第1電磁弁12、第2電磁弁13、圧力調整部16の通路室6、出口部2の順に流路が形成されている。
【0033】
図4は、実施例の、開閉弁付きレギュレータを備えたエンジン駆動式空気調和装置の構成説明図である。この構成説明図は、発明に係わる部分のみが図示されている。
【0034】
エンジン駆動式空気調和装置は、エンジン21の動力によりコンプレッサ23を動かしてヒートポンプ機能を働かせるとともに、エンジンの熱を利用して室内を設定温度に制御する装置である。図4では、コンプレッサ23と図示しない室内機の連結は冷媒管31だけで描かれているが、実際はヒートポンプ機能に必要な一般に知られている機器が付属している。また図4にはエンジンの熱を利用して空気調和する部分等は省略されている。エンジン21のクランクシャフトに連結されたプーリ22とコンプレッサ23の回転軸に連結されたプーリ24は、ベルト25を介して回転力が伝達されるように連結されている。
【0035】
エンジン21は、燃料としてプロパン、天然ガス等のガス燃料を使用するガスエンジンである。エンジン21の吸気口には燃料ガスと空気を混合するミキサー30が連結されている。ミキサー30には燃料管路27を介して開閉弁付きレギュレータ100の出口部2と連結されている。開閉弁付きレギュレータ100の入口部1は燃料管路26を介して燃料ガス供給源と連結されている。ミキサー30にはまた空気管路32を介してエアクリーナ29と連結され、エアクリーナ29は空気管路28を介して大気と連結されている。
【0036】
エンジン駆動式空気調和装置の開閉弁付きレギュレータ100は、燃料ガスの圧力を大気圧に減圧調整する役割がある。エンジン21が停止している状態では、スプリング11の付勢力によりハウジング3とバルブレバー8の間隔を広げる方向にバルブレバー8を付勢している。この付勢力により支持部9の可動部9cが軸9bを中心として図2で反時計回りに回転する力が働き、その結果ポペットバルブ10が通路室入口15側に付勢され通路室入口15を遮断する。
【0037】
起動時にエンジン21をクランキングすると、エンジン21の吸気口側である出口部2側が負圧になり、したがって通路室6も負圧(大気圧より低い圧力)となる。一方、調整室5は通気口5aを介して大気に開放されているので、常に大気圧である。通路室6が負圧になると調整室5の圧力が通路室6の圧力より高くなり、ダイヤフラム7が調整室5側から通路室6側に動かされる。
【0038】
これにより、バルブレバー8のレバー連結部8a側がスプリング11の付勢力に打ち勝って調整室5側から通路室6側に動かされ、これにより支持部9の可動部9cが軸9bを中心として図2で時計回りに回転する力が働き、その結果ポペットバルブ10が通路室入口15から離れ、通路室入口15を開放する。起動時には第1電磁弁12と第2電磁弁13が開状態にされており、燃料ガスが負圧となっている通路室6に吸い込まれる。
【0039】
燃料ガスが通路室6に吸い込まれると、通路室6の圧力が燃料ガス供給系の圧力に近づき高くなるため、ダイヤフラム7を調整室5側から通路室6側に動かしていた力がなくなり、エンジン停止時と同様にポペットバルブ10が通路室入口15を遮断する。すると再び通路室6が負圧になり、通路室入口15が開放される。この繰り返しにより圧力調整部16により出口部2から排出する燃料ガスの圧力が大気圧に調整される。
【0040】
出口部2から排出された燃料ガスは、燃料管路27を介してミキサー30に供給される。ミキサー30に供給された燃料ガスは、空気管路28からエアクリーナ29で清浄化された大気圧の空気を空気管路32を介してミキサー30に供給された空気と混合されてエンジン21に供給される。この燃料ガスと空気の混合気を吸入することによりエンジン21が動かされる。
【0041】
ミキサー30を通過する空気はエンジン21の吸気行程でエンジン21に吸入される。燃料ガスは吸入された空気の量に応じてミキサー30で燃料ガスの量を調整される。この時、ミキサー30に供給される燃料ガスの圧力が変化すると燃料ガスと空気の混合比が変化する。混合比を所定の値とするためには燃料ガスの圧力を一定にする必要がある。圧力調整部16で圧力調整されたからミキサー30に至る経路に圧力損失要因があると、燃料ガスの流量によって圧力損失量が変化し、ミキサー30に供給される燃料ガスの圧力が一定ならず、したがって混合比が変化してしまう。
【0042】
開閉弁付きレギュレータ100の流路が入口部1、第1電磁弁12、第2電磁弁13、圧力調整部16、出口部2の順に形成されているので、圧力調整部16と出口部2の間に圧力損失が生ぜず、燃料ガスは圧力調整部16で調整された圧力のまま出口部2から排出される。また出口部2からミキサー30の間にほとんど圧力損失がないので、燃料ガスは圧力調整部16で調整された圧力(実施例では大気圧)のままミキサー30に供給され、ミキサー30での空気との混合比を最適に調整することができる。
【0043】
この結果、エンジン出力が低下することがなくなり、エンジン性能が最も発揮できる混合比でエンジン21を運転できるので、エンジン駆動式空気調和装置を効率よく運転できる。エンジン21の負圧で燃料ガスを吸入する場合、圧力損失の影響を受けやすいので、できる限り圧力損失を小さくしたいため、特に効果的である。
【0044】
なお、本実施例では二つの電磁弁12、13を使用したが、開閉弁が一つでもかまわないし、三つ以上設けてもかまわない。電磁弁を二つ設けることにより、より確実に燃料ガスの流路を開閉できる。また本実施例では開閉弁として電磁弁を使用したが、特に限定されずエア駆動式開閉弁等、流体を開放遮断できる開閉弁なら何でも利用できる。
【0045】
第1電磁弁12の弁開閉方向と第2電磁弁13の弁開閉方向が互いに直交する方向となるように第1電磁弁12、第2電磁弁13が配置されているので、第1電磁弁12の弁口12cと第2電磁弁13の弁室13dを直接連結することができ、開閉弁の流路抵抗を小さくできる。
【0046】
また、第1電磁弁12の弁口12cが第2電磁弁13の弁室13dを形成する側壁14に設けられているので、第1電磁弁12の弁口12cと第2電磁弁13の弁室13dを直接連結することができ、開閉弁の流路抵抗を小さくできる。さらには、第2電磁弁13の弁口13cが圧力調整部16の通路室入口15に直接連結しているので、開閉弁と圧力調整部間の流路抵抗を小さくできる。
【0047】
開閉弁の流路抵抗や開閉弁・圧力調整部間の流路抵抗を小さくすることにより、すなわち開閉弁側の流路抵抗を小さくすることにより、レギュレータの最大流量を大きくすることができる。これにより、小さな開閉弁を使用することができ、開閉弁付きレギュレータ100を小型化できる。
【0048】
エンジン21を停止するときは、第1電磁弁12と第2電磁弁13を共に閉状態にする。
【0049】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、入口部と本体部と出口部と、前記入口部から前記本体部内を通って前記出口部に至る流路が設けられ、前記流路を開閉する開閉弁と前記流路を通流する流体の圧力を調整する圧力調整部が前記本体部に設けられ、前記入口部、前記開閉弁、前記圧力調整部、前記出口部の順に前記流路が形成されていることを特徴とする開閉弁付きレギュレータおよびこの開閉弁付きレギュレータがエンジンに燃料を供給する流路上に設けられていることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置であるので、圧力調整後に圧力損失が生じない開閉弁付きレギュレータおよび高効率のエンジン駆動式空気調和装置ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の開閉弁付きレギュレータの斜視図。
【図2】実施例の開閉弁付きレギュレータの概略断面図。
【図3】実施例の開閉弁付きレギュレータのXX断面図。
【図4】実施例の、開閉弁付きレギュレータを備えたエンジン駆動式空気調和装置の構成説明図。
【符号の説明】
1…入口部
2…出口部
12…第1電磁弁(第1開閉弁)(開閉弁)
12a、13a…弁体
12c、13c…弁口
12d、13d…弁室
13…第2電磁弁(第2開閉弁)(開閉弁)
14…側壁
16…圧力調整部
20…本体部
21…エンジン
26、27…燃料管路
100…開閉弁付きレギュレータ
Claims (5)
- 入口部と本体部と出口部と、前記入口部から前記本体部内を通って前記出口部に至る流路が設けられ、前記流路を開閉する開閉弁と前記流路を通流する流体の圧力を調整する圧力調整部が前記本体部に設けられ、前記入口部、前記開閉弁、前記圧力調整部、前記出口部の順に前記流路が形成され、
前記開閉弁が第1開閉弁と第2開閉弁とからなり、前記第1開閉弁と前記第2開閉弁の順に前記流路が形成され、
前記第2開閉弁の弁口が前記圧力調整部の入口に直接連結されており、
前記圧力調整部の内部側に弁体を動かして開状態にする前記圧力調整部の前記入口の開閉弁としてのポペットバルブが設けられ、
前記圧力調整部は、前記入口が形成されたハウジングと、前記ハウジングと当接し前記圧力調整部の内部に空間を形成するカバーと、前記空間を大気に連通する調整室と前記出口部および前記入口に連通する通路室に分離するダイヤフラムと、前記ポペットバルブが一端に設けられ、中間部分が可動部を有する支持部を介して前記ハウジングと連結され、前記支持部を挟んだ前記ポペットバルブの反対側にスプリングを介して前記ハウジングと連結された部分を有するバルブレバーとが設けられ、
前記バルブレバーの他端は、前記ダイヤフラムが前記調整室側から前記通路室側に動くとき、前記ダイヤフラムによって押されて前記ポペットバルブが前記入口を開放する方向に動かされることを特徴とする開閉弁付きレギュレータ。 - 前記圧力調整部の前記入口側の前記ポペットバルブの形状が平板形状であることを特徴とする請求項1記載の開閉弁付きレギュレータ。
- 前記第1開閉弁の弁開閉方向と前記第2開閉弁の弁開閉方向が互いに略直交する方向になるように前記第1開閉弁と前記第2開閉弁が配置されていることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータ。
- 前記第1開閉弁の弁口が前記第2開閉弁の弁室を形成する側壁に設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータ。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の開閉弁付きレギュレータが、エンジンに燃料を供給する流路上に設けられていることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
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