JP5676926B2

JP5676926B2 - ガス燃料用レギュレータ

Info

Publication number: JP5676926B2
Application number: JP2010130913A
Authority: JP
Inventors: 酒見　信彦; 信彦酒見; 秀知小池
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: JP2011256759A

Description

本発明は、ガス燃料を所定圧力に調整して送出するためのガス燃料用レギュレータに関する。

ガス燃料用レギュレータの調圧機構としては、例えば特許第３５９４５０７号公報に記載され図４の縦断面図に示すものが周知である。その構成は、先端側が傾斜面を有して傘状に形成されてなる弁体３１を同軸的に設けた弁軸３０と、中央を弁孔３２０が貫通して弁体３１の傾斜面が密着・離間するシート面３２ａを備えてドーナツ状に形成されてなるシート部材３２と、弁軸３０を挿通・保持する有底円筒状のハウジング３５と、これらの部材を内装した円筒状のボディ３７とを備えている。

また、ボディ３７底部側のシート部材配設面とシート部材３２先端側との間にシール手段としてＯ−リング３３が配設されているとともに、シート部材３２基端面とハウジング３５先端面との間には平ワッシャ３４が配設されており、さらに、ハウジング３５の基端側でボディ３７の開口部には栓状の締結部材であるプラグ３６が配設されている。

そのシート部材３２の外径は、これを挿入したボディ３７の孔径よりも小さくその外周側に隙間が形成されており、弁体３１とシート部材３２の調芯時に弁軸３０の軸直方向に所定範囲でスライド可能となっている。これにより、部品の組付け時に、ハウジング３５にセットした弁軸３０の弁体３１にシート部材３２を勘合させながら、弁孔３２０と弁体３１の軸芯を調整・一致させた状態で載せ、平ワッシャ３４、ハウジング３５、プラグ３６とともにボディ３７を回転させて組付け、最終的にはプラグ３６の締結力を用いて平ワッシャ３４を介しハウジング３５先端側でシート部材３２をボディ３７底部側のシート部材配設面に押圧・固定するものである。

ところが、このような従来のガス燃料用レギュレータ１Ｂの調圧機構においては、最終的にシート部材３２をプラグ３６のネジ締結力により完全固定しているために、組付け不良等を原因として弁体３１とシート部材３２が芯ズレを起こした状態で固定されると、弁体３１とシート部材３２による弁の接触面不均一・開口面積不均一を生じて弁リークや調圧性能不良を招くことがあり、製品間のバラツキによる歩留まりの悪化に繋がるとともに、不具合の発生に伴い分解・再組付けが必要となって作業効率の悪化を招きやすい。

特許第３５９４５０７号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、ガス燃料用レギュレータの調圧機構について、組付けに過剰な手間を要しないものとしながら組付け後にシート部材と弁体の芯調整が不要なものとすることを課題とする。

そこで、本発明は、中央に弁孔を貫通して形成したドーナツ状のシート部材と、先端側に傾斜面を有する弁体と、前記弁体を同軸的に有して調圧室内の圧力変動に応じて軸線方向に往復摺動する弁軸とを備え、前記弁孔開口部に形成したシート面に前記傾斜面を密着
・離間させて弁の開閉を行いながら前記調圧室の圧力を一定に維持する調圧機構を構成しており、導入したガス燃料を減圧・調整して下流側に送出するガス燃料用レギュレータにおいて、前記シート部材は、基端側を所定の押圧手段で押圧されて先端面をシート部材の配設面に密着して配設されているとともに、その外周側に隙間を有して軸直方向に所定範囲で摺動可能とされており、前記弁体が閉弁側に動作することにより、前記傾斜面が前記シート面側に当接しながら前記弁体の軸芯に前記シート部材の軸芯が一致する方向に摺動を案内して閉弁状態で前記弁体の軸芯と前記シート部材の軸芯を一致させることにした。

このように、シート部材を完全固定ではなく軸直方向に摺動可能な半固定状態で設けて、シート部材の弁孔に傾斜面側を挿入した弁体が閉弁方向に動作することで弁体に対しシート部材が調芯されることにより、組付け時に厳密な調芯作業が不要になることに加え、組付け後の調芯作業も不要なものとした。

また、前記押圧手段を、シート部材の基端面にスプリングホルダーを介して配設したコイルバネとして、そのスプリングホルダーを、コイルバネ内径側でコイルバネに当接してこれを支持するとともにシート部材の基端面に接する先端側を平滑とすれば、シート部材の軸直方向の摺動が滑らかになる。

さらに、前記シート部材の先端面に所定深さの溝がＯ字状に形成され、この溝の深さよりも厚さの大きいＯ−リングを溝の底面とシート部材配設面との間に介装して、そのコイルバネのバネ荷重を、シート部の先端面がシート部材配設面に密着するまでＯ−リングを押し潰しながらコイルバネ基端側を支持する部材の先端面とシート部材の基端面との間隔を予め定めた幅にする最小限の荷重とした場合には、シール性能とシート部材の軸直方向の摺動性能とのバランスが優れたものとなる。

さらにまた、上述したガス燃料用レギュレータにおいて、そのシート部材のシート面を、弁孔開口部側をＲ状に面取りしてなる縦断面形状にすると傾斜状の弁体による調芯方向への案内がスムースなものとなる。

シート部材の弁孔に傾斜面側を挿入した弁体が閉弁方向に動作することで弁体に対してシート部材が調芯されるようにした本発明によると、組付けに過剰な手間を要さないとともに、組付け後にシート部材と弁体の芯調整が不要なものとなる。

本実施の形態のガス燃料用レギュレータにおける調圧機構部分を中心とした部分縦断面図である。（Ａ）は図１の調圧機構部分における閉弁動作前にシート部材と弁体の中心軸線が一致していない状態を示す拡大した部分縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の状態から弁体が閉弁してシート部材と弁体の中心軸線が一致した状態を示す拡大した部分縦断面図である。図１の弁軸の支持状態を説明するための拡大した部分縦断面図である。従来例を示す部分縦断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本実施の形態のガス燃料用レギュレータ１Ａにおける調圧機構部分を中心とした部分縦断面図を示したものであり、ガス燃料用レギュレータ１Ａは、基本的な構成が図４に示した従来のガス燃料用レギュレータ１Ｂと共通しており、弁孔１２０が中央を貫通
したドーナツ状のシート部材１２と、先端側に傾斜面を形成した弁体１１と、この弁体１１を同軸的に有してなる弁軸１０を備えており、この弁軸１０は燃料入口からガス燃料が導入されて基端側に配設したダイヤフラム１３が変位することにより、軸線に沿って閉弁側にストロークする。

また、前記シート部材１２は、基端側がスプリングホルダー１４を介しコイルスプリング１５で押圧されて、有底円筒状の高圧シリンダ１７のシール部材配設面に密着した状態で半固定されている。また、このシート部材１２は、外径が高圧シリンダ１５の内径よりも小さくその外周側に隙間を形成しており、その隙間分だけ軸直方向の摺動が可能である。

そして、スプリングホルダー１４は、コイルバネ１５の内径側に当接してこれを支持しているため（図２参照）、コイルバネ１５と一体となってシート部材１２を高圧シリンダ１７のシート部材配設面に押圧して半固定しており、シート部材１２が軸直方向に摺動する際の摩擦力でこれと連動して動かないようになっている。尚、このスプリングホルダー１４としては、板厚０．５ｍｍ程度の金属板を先端面が平滑になるように仕上げたプレス材を使用することが、製造及び内装のしやすさ及びシート部材１２との間で生じる摩擦を軽減する観点で推奨される。

シート部材１２の先端面には溝１２ｂが平面視Ｏ字状に形成されており、その深さよりも厚さの大きなＯ−リング１８が溝１２ｂの底面とシート部材配設面との間に介装されてシール機能を発揮するようになっている。そして、シート部材１２を押圧するコイルバネ１５のばね荷重は、高圧シリンダ１７とシート部材１２の間に介装されたＯ−リング１８を溝１２ｂ高さまで完全に潰しながら、シート部材１２基端面とコイルバネ１５の基端側を支持している高圧ボディ１６先端面との間隔として予め定めた幅（隙間高さ）を確保する最小限の強度でセットされており、シート部材１２を軸直方向に完全に固定するものとはなっていない。

また、上述したように弁体１１の先端側は傾斜面となっており、シート部材１２のシート面１２ａは弁孔１２０の開口部をＲ状に面取りした縦断面形状となっているため、弁体１１の閉弁方向のストロークでシート部材１２が調芯されて弁の接触面が均一化される過程において、弁体１１の傾斜面とシート部材１２のシート面１２ａが接触・摺動する際に、これらの間で傷や破損が生じにくくなるとともにシート部材１２の摺動案内がスムースなものとなる。

本実施の形態のガス燃料用レギュレータ１Ａは、以上のような構成を備えていることで以下のような作用・効果を発揮する。即ち、従来例において調芯後にプラグ３６のネジ締結によりハウジング３５先端側で平ワッシャ３４を介しシート部材３２を完全固定していたのに対し、本実施の形態ではスプリングホルダー１４を介して適度なばね荷重にてシート部材１２を完全に固定しない半固定の状態としている。

そのため、燃料入口側からガス燃料が導入・印加され、ダイヤフラム１３が受圧して弁体１１が閉弁側に軸方向にストロークする際に、弁体１１先端側の傾斜面が、縦断面Ｒ形状のシート面１２ａに接触し、弁体１１の閉弁方向のストロークに連動しながらシート部材１２がその軸芯（中心軸線）弁体１１の軸芯に一致させる方向に傾斜面の傾斜に沿って軸直方向に摺動を案内され、閉弁状態では弁体１１とシート部材１２の同軸性が確保されて両者による接触面（シール面）が均一化される。

これにより、開弁時の開口面積も均一になり、弁リーク防止、調圧性能の安定性確保、製品間のバラツキの抑制が実現されるものとなる。また、上述したように燃料入口からガ
ス圧力を印加した場合に弁体１１とシート面１２ａとの接触面が均一化されることで、組付け時に弁体１１とシート部材１２との間で軸芯のズレが生じても問題はなく、調芯を考慮せずに容易な組付けが可能となるため、組付け工数低減によるコスト低減の効果も期待できる。また、レギュレータ使用中の誤作動等により、弁体１１とシート部材１２の軸芯にズレが生じてもレギュレータの動作に伴いこれを修正して接触面の均一を確保することができる。

図３は、本実施の形態における弁軸１０の支持状態を説明するための拡大した部分縦断面図である。本実施の形態では、弁軸１０の軸方向の往復摺動の際にこれが倒れる方向に動作することを抑制する目的で、弁軸１０の上部と下部の２点にＯ−リング１９，２０を配設してこれを支持するようになっている。これにより、弁軸１０の動作時における遠心方向のズレの発生が抑制されて、安定して軸方向にストロークするようになり、弁体１１と弁シート１２の軸位置が合致しやすいものとなって、弁接触面の均一化も容易に実現することが可能である

以上、述べたように、ガス燃料用レギュレータの調圧機構について、組付けに過剰な手間を要しないものとしながら組付け後にシート部材と弁体の芯調整が不要となった。

１Ａガス燃料用レギュレータ、１０弁軸、１１弁体、１２シート部材、１２ａ
シート面、１２ｂ溝、１３ダイヤフラム、１４スプリングホルダー、１５コイルスプリング、１７高圧シリンダ、１８，１９，２０Ｏ−リング、１２０弁孔

Claims

中央に弁孔を貫通して形成したドーナツ状のシート部材と、先端側に傾斜面を有する弁体と、前記弁体を同軸的に有して調圧室内の圧力変動に応じて軸線方向に往復摺動する弁軸とを備え、前記弁孔開口部に形成したシート面に前記傾斜面を密着・離間させて弁の開閉を行いながら前記調圧室の圧力を一定に維持する調圧機構を構成しており、導入したガス燃料を減圧・調整して下流側に送出するガス燃料用レギュレータにおいて、前記シート部材は、基端側を所定の押圧手段で押圧されて先端面をシート部材の配設面に密着して配設されているとともに、その外周側に隙間を有して軸直方向に所定範囲で摺動可能とされており、前記弁体が閉弁側に動作することにより、前記傾斜面が前記シート面側に当接しながら前記弁体の軸芯に前記シート部材の軸芯が一致する方向に摺動を案内して閉弁状態で前記弁体の軸芯と前記シート部材の軸芯を一致させることを特徴とするガス燃料用レギュレータであり、
前記押圧手段が、前記シート部材の基端面にスプリングホルダーを介して配設したコイルバネであり、前記スプリングホルダーは、前記コイルバネ内径側でそのコイルバネに当接して支持されるとともに前記シート部材の基端面に接する先端面が平滑になっていることを特徴とするガス燃料用レギュレータ。
前記シート部材の先端面に所定深さの溝がＯ字状に形成され、該溝の深さよりも厚さの大きいＯ−リングが前記溝の底面とシート部材配設面との間に介装されており、前記コイルバネのバネ荷重は、前記シート部材の先端面が前記シート部材配設面に密着するまで前記Ｏ−リングを押し潰しながら前記コイルバネ基端側を支持する部材の先端面と前記シート部材の基端面との間隔を予め定めた幅にする最小限の荷重とされていることを特徴とする請求項１に記載したガス燃料用レギュレータ。