JPH08240273A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体のチャタリングを軽減して耐久性等を向
上する。 【構成】 上流側に弁座としてのＯリング６４を備え、
このＯリング６４の下流に弁体６５が開閉するように設
けられ、弁体６５の下流側にスプリング受け７０を配置
して、このスプリング受け７０から弁体６５にスプリン
グ７２が閉弁方向に付勢されるものであって、開弁時に
弁体６５がスプリング７２を圧縮して後退移動する位置
の近傍に磁石７３を、その磁力により弁体６５を吸着固
定するように配設し、この磁石７３の吸着力をスプリン
グ７２の圧縮反力より若干小さく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば圧縮天然ガスを
燃料とするＣＮＧ車において、容器ユニットに設けられ
る安全機構の逆止弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスは、ＬＰＧ（液化石油ガス）の
ように常温下で液体貯蔵することが困難である。このた
め燃料の貯蔵方式として、天然ガスを例えば２００ｋｇ
／ｃｍ2 の高圧に圧縮してガス容器に充填し、圧縮天然
ガス（ＣＮＧ）として高い容積効率で貯蔵して用いるの
が一般的であり、この点でＣＮＧ車と称されている。

【０００３】従って、ＣＮＧ車は、車体に容器ユニット
として複数個のガス容器が設置され、このガス容器の充
填配管を燃料補給所のガス充填装置に接続して、天然ガ
スが高圧に圧縮してガス容器に充填される。そして充填
配管には、安全機構の１としてガス容器からの高圧ガス
の放出を防止する逆止弁が設けらている。

【０００４】従来、この逆止弁は、例えば図４のように
なっている。即ち、逆止弁３８は、上流側筒体６０にガ
ス通路６１と大径孔６２が連通して設けられ、大径孔６
２に筒状のガイド６３が収容され、ガイド６３に弁座と
してＯリング６４が取付けられ、ガイド６３内の弁体６
５がＯリング６４に着座して閉弁し、離れて開弁するよ
うに設けられる。またガス通路６７を備えた下流側筒体
６６の大径孔６８の側が、上流側筒体６０の大径孔６２
にＯリング６９を介しガイド６３と当接するように螺着
して同軸上に連結され、ガイド６３と大径孔６８の内部
に弁体６５と略同じ太さの筒状のスプリング受け７０が
遊嵌される。

【０００５】スプリング受け７０は、弁体６５の直後方
に同軸上に配置されて、十字形の通路７１がガス通路６
７、弁体６５の後ろやＯリング６４側に連通される。ま
た通路７１には開弁時に弁体６５の後部が嵌合して、そ
の弁体６５を支持することが可能になっている。このス
プリング受け７０に収容されるスプリング７２が、弁体
６５の閉弁方向に付勢されている。そして上流側筒体６
０のガス通路６１がガス充填装置１２に接続し、下流側
筒体６６のガス通路６７が車体のガス容器３１に接続す
るように配管される。

【０００６】上述の構成により、燃料補給時にガス充填
装置１２により高圧の天然ガスＧを、逆止弁３８の上流
側筒体６０のガス通路６１に供給すると、弁体６５がス
プリング７２を圧縮しつつ後退移動してＯリング６４か
ら離れて開弁する。これにより天然ガスＧが弁体６５の
部分、通路７１，６７を経てガス容器３１に流れ、多量
の天然ガスＧが上述のような高圧に圧縮して充填され
る。そして上下流が均圧になると、スプリング７２の圧
縮反力により弁体６５がＯリング６４に着座する。また
燃料補給を停止すると、更に上下流の圧力差が弁体６５
に加わって弁体６５がＯリング６４に着座して閉弁し、
ガス容器３１の高圧ガスの逆流が自動的に防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、逆止弁３８が弁体６５のＯリング
６４と反対側にスプリング７２を付勢しただけの構成で
あるから、以下のような問題がある。即ち、迅速に燃料
補給するため、ガス充填装置１２により一度に多量の天
然ガスを高圧で供給すると、逆止弁３８の弁体６５が開
弁する際に、多量のガスが通過するため、下流側の通路
７１，６７等の圧力が一時的に上流側に近付くように上
昇し、このためスプリング７２の圧縮反力で弁体６５が
閉弁する。またその直後には、弁体６５の下流のガスが
ガス容器３１の方に流れてその圧力が低下し、このため
弁体６５が再び開弁することが繰返して行われる。

【０００８】そこで逆止弁３８は、弁体６５が激しく振
動してＯリング６４に繰返して衝突するようなチャタリ
ング現象を生じる。このためＯリング６４は弁体６５の
衝突による衝撃を繰返して受け、これにより早期に破損
して最終的には破断に至ることがある。

【０００９】本発明は、このような点に鑑み、弁体のチ
ャタリングを軽減して耐久性等を向上することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る逆止弁は、上流側に弁座と
してのＯリングを備え、このＯリングの下流に弁体が開
閉するように設けられ、弁体の下流側にスプリング受け
を配置して、このスプリング受けから弁体にスプリング
が閉弁方向に付勢されるものであって、開弁時に弁体が
スプリングを圧縮して後退移動する位置の近傍に磁石
を、その磁力により弁体を吸着固定するように配設し、
この磁石の吸着力をスプリングの圧縮反力より若干小さ
く設定することを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る逆止弁は、スプリング受け
が、弁体と略同じ太さの筒状で弁体の直後方に同軸上に
配置され、このスプリング受けの先端で開弁時に弁体が
接触する部分に磁石が固着され、弁体の後部に磁石と対
向して吸着面が形成されることを特徴とする。

【００１２】

【作用】従って、本発明の請求項１にあっては、上流側
から例えば高圧の天然ガスを供給する際に弁体が開弁す
ると、このとき弁体が磁石に近付いてその磁力により直
ちに吸着固定して、安定した開弁状態に保持される。そ
こで一度に多量の天然ガスが高圧で供給され、このため
弁体の下流側で圧力が一時的に上昇しても、弁体は磁石
に固定してスプリングの圧縮反力が大幅に制限されるた
め、開弁状態に保持される。そこで弁体が開弁と閉弁を
繰返すように振動することが抑えられて、Ｏリングの弁
体による衝突が少なくなり、流路抵抗も低減する。そし
て下流側の例えばガス容器に天然ガスが高圧に圧縮して
充填されて、上下流が均圧すると、弁体がスプリングの
圧縮反力と磁石の吸着力の差により磁石から離脱し、Ｏ
リングに着座して閉弁する。このとき弁体が磁石から離
れて磁力が働きにくくなり、これにより確実に閉弁状態
に保持される。

【００１３】請求項２にあっては、弁体と略同じ太さで
その直後方に同軸上に配置されるスプリング受けを利用
して、その先端に磁石が容易に固着され、弁体にも吸着
面が容易に形成される。そして開弁時に弁体が後退する
際に磁石によりその弁体が適確に吸着して固着され、こ
のとき弁体は全開状態に安定して位置決めされる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３において、本発明の適応例として、ＣＮＧ車
のガス燃料エンジンについて説明すると、ガソリンエン
ジンと同様の点火式エンジン本体１を有し、このエンジ
ン本体１に吸気装置２０、容器ユニット３０を備えた燃
料供給装置４０、空燃比制御装置５０が設けられてい
る。

【００１５】エンジン本体１は、シリンダ２にピストン
３が往復運動するように挿入され、ピストン３の頂部側
の燃焼室４に吸気弁５を備えた吸気ポート６、排気弁７
を備えた排気ポート８、点火プラグ９が設けられる。排
気ポート８からの排気管１０には、排気中の有害成分を
除去する三元触媒１１が設けられる。

【００１６】吸気装置２０は、ベンチュリー２１を備え
たミキサ２２を有し、このミキサ２２の上流が大気に開
口するエアクリーナ２３に連通する。またミキサ２２の
下流がスロットル弁２４、吸気管２５を介し吸気ポート
６に連通して、エンジン負荷に応じ空気と天然ガスの燃
料を混合してエンジン本体１に供給するように構成され
る。

【００１７】容器ユニット３０は、車体後部の荷台等に
設置される容量の大きい複数個のガス容器３１と集合配
管３２を有する。また車体の外に開口する天然ガスの充
填口３６が燃料充填弁３５を備えた充填配管３４により
集合配管３２に連通し、この集合配管３２から容器元弁
３３により複数個のガス容器３１にそれぞれ連通し、こ
の集合配管３２に高圧ガスを取出すＣＮＧ配管３７が連
通する。充填口３６は、燃料補給時に燃料補給所でガス
充填装置１２に接続され、このとき燃料充填弁３５を開
弁することで、天然ガスを複数個のガス容器３１に例え
ば２００ｋｇｆ／ｃｍ² に圧縮した圧縮天然ガスとして
高い容積効率で充填して貯蔵し、その圧縮天然ガスをＣ
ＮＧ配管３７で取出して使用するように構成される。

【００１８】また安全機構として、容器元弁３３に配管
破損等による大量のガス流出を防止する過流防止弁３３
ａが内蔵され、充填配管３４にガス容器３１からの高圧
ガスの放出を防止する逆止弁３８が設けられ、ＣＮＧ配
管３７に緊急時に高圧ガスを遮断する緊急遮断弁３９が
設けられている。

【００１９】この容器ユニット３０からのＣＮＧ配管３
７は、車体前方に延びて運転席の圧力計４１、燃料供給
装置４０に連通している。燃料供給装置４０は、ＣＮＧ
配管３７に上流側から燃料遮断弁４２、高圧減圧弁４
５、昇圧防止スイッチ４６、低圧減圧弁４７がこの順序
で連通している。燃料遮断弁４２は、コイル４２ａがイ
グニッションスイッチと連動するスイッチ４３を介して
バッテリ４４に接続され、エンジン停止時にコイル４２
ａの非通電により閉弁して圧縮天然ガスを遮断し、エン
ジン運転時はコイル４２ａの通電により開弁して圧縮天
然ガスを供給する。高圧減圧弁４５は、ガス容器２１に
貯蔵される２００ｋｇｆ／ｃｍ² の高圧ガスを例えば４
ｋｇｆ／ｃｍ² の低圧ガスに減圧する。低圧減圧弁４７
は、４ｋｇｆ／ｃｍ² の低圧ガスを更に大気圧付近の天
然ガスに減圧するものであり、こうして圧縮貯蔵した圧
縮天然ガスが段階的に減圧されて使用可能になる。

【００２０】またエンジン本体１の吸気装置２０におい
てミキサ２２のベンチュリー部２１にガス流量制御弁４
８が設けられ、低圧減圧弁４７の下流側がガス流量制御
弁４８に連通する。そして天然ガスをガス流量制御弁４
８により流量制御してベンチュリー部２１に供給してミ
キサ２２により空気と混合し、この天然ガスと空気との
混合気をエンジン本体１の燃焼室４に吸入する構成であ
る。

【００２１】空燃比制御装置５０は、排気管１０に設け
られて空燃比を検出するＯ₂ センサ５１、エンジン回転
数、スロットル開度等の信号が入力するコントローラ５
２を有する。コントローラ５２は、これら信号によりエ
ンジン運転状態、空燃比のリッチまたはリーンを判断し
て電気信号をガス流量制御弁４７に出力し、ガス流量を
適正に制御する。

【００２２】図１において、逆止弁３８について詳細に
説明する。逆止弁３８は、充填口側の上流側筒体６０に
ガス通路６１と大径孔６２が連通して設けられ、大径孔
６２に筒状のガイド６３が収容され、ガイド６３に弁座
としてＯリング６４が取付けられ、ガイド６３内の弁体
６５がＯリング６４に着座して閉弁し、離れて開弁する
ように設けられる。またガス通路６７を備えたガス容器
側の下流側筒体６６において大径孔６８の側が、上流側
筒体６０の大径孔６２にＯリング６９を介しガイド６３
と当接するように螺着して同軸上に連結され、ガイド６
３と大径孔６８の内部に弁体６５と略同じ太さの筒状の
スプリング受け７０が遊嵌される。

【００２３】スプリング受け７０は、弁体６５の直後方
に同軸上に配置されて、十字形の通路７１がガス通路６
７、弁体６５の後ろやＯリング６４側に連通される。ま
た通路７１には開弁時に弁体６５の後部が嵌合して、そ
の弁体６５を支持することが可能になっている。このス
プリング受け７０に収容されるスプリング７２が、弁体
６５の閉弁方向に付勢されている。

【００２４】次いで、弁体６５のチャタリング軽減対策
について説明すると、弁体６５と略同じ太さでその直後
方に同軸上に配置されるスプリング受け７０を利用し、
このスプリング受け７０の先端で開弁時に弁体６５と接
触する部分に磁石７３が固着される。また弁体６５の後
部に磁石７３と対向して吸着面６５ａが垂直に形成され
る。この場合に、弁体６５自体を磁性材料で作ったり、
または吸着面６５ａに磁性材料を埋設して、開弁時に弁
体６５が磁石７３に近付く際に磁力で弁体６５を吸着固
定し、スプリング７２の圧縮反力に抗して弁体６５を開
弁状態に保つようになっている。また磁石７３の吸着力
はスプリング７２の圧縮反力より若干小さく設定され
て、上下流が均圧すると弁体６５を磁石７３から離脱し
て閉弁することが可能になっている。

【００２５】次に、この実施例の作用について説明す
る。車両の容器ユニット３０においてガス容器３１に高
圧の圧縮天然ガスが多く充填されている通常時は、その
高圧が逆止弁３８の弁体６５の下流側に作用し、弁体６
５の上流側は略大気圧になることで、弁体６５はその圧
力差とスプリング７２により、図２（ａ）のようにＯリ
ング６４に着座して閉弁する。このとき弁体６５の吸着
面６５ａは磁石７３から離れるため、その磁力が働きに
くくなり、これにより確実に閉弁状態に保持される。こ
のためガス容器３１の高圧ガスの放出が逆止弁３８によ
り確実に防止される。

【００２６】そしてガス容器３１の燃料が少なくなった
燃料補給時は、車両を燃料補給所に運んでその充填口３
６がガス充填装置１２に接続され、このとき燃料充填弁
３５を開弁すると、ガス充填装置１２により高圧の天然
ガスＧが充填配管３４を通って逆止弁３８の上流側筒体
６０に流入する。そこで逆止弁３８は、弁体６５が上流
側の高圧によりスプリング７２を圧縮しつつ後退移動し
てＯリング６４から離れて開弁する。このため高圧の天
然ガスＧが弁体６５、通路７１，６７等を経て下流側に
流れ、集合配管３２によりガス容器３１に充填し始め
る。

【００２７】また弁体６５の後退による開弁時には、弁
体６５の吸着面６５ａがスプリング受け７０の磁石７３
に近付き、その磁力により弁体６５が直ちに、図２
（ｂ）のように磁石７３に吸着固定される。こうして上
流側の圧力が高いとき、または上下流が均圧でもガスの
流れにより動圧が作用するときは、弁体６５がスプリン
グ受け７０の磁石７３に固定して、安定した開弁状態に
保持される。

【００２８】そこでガス充填装置１２により一度に多量
の天然ガスＧが高圧で供給され、このため弁体６５の下
流側の通路７１，６７等で圧力が一時的に上昇しても、
弁体６５は磁石７３に固定してスプリング７２の圧縮反
力が大幅に制限されるため、開弁状態に保持される。従
って、弁体６５が開弁と閉弁を繰返すように振動するこ
とが抑えられ、Ｏリング６４の弁体６５による衝突が少
なくなる。また弁体６５が開弁状態に保持されるため、
流路抵抗が低減し、天然ガスＧが乱れることなく円滑に
流れて、ガス容器３１に効率良く充填される。

【００２９】そしてガス容器３１に天然ガスＧが例えば
２００ｋｇｆ／ｃｍ² の高圧に圧縮して充填され、上下
流が均圧すると、スプリング７２の圧縮反力と磁石７３
の吸着力の差により弁体６５が磁石７３から離脱する。
そこでスプリング７２の本来の圧縮反力により弁体６５
が直ちにＯリング６４に着座して閉弁する。ガス充填装
置１２を充填口３６から切り離した以降は、ガス容器３
１の高圧も弁体６５に作用して閉弁状態に保持される。
こうして燃料補給を終了すると、逆止弁３８が閉弁し
て、自動的にガス容器３１の高圧ガスの放出が防止され
る。

【００３０】燃料補給後は、ガス容器３１に充填して貯
蔵される高圧の圧縮天然ガスＧが、集合配管３２により
ＣＮＧ配管３７に取出される。そしてエンジン運転時に
燃料遮断弁４２により圧縮天然ガスＧを燃料供給装置４
０の高圧減圧弁４５、低圧減圧弁４７に送って略大気圧
に減圧され、この天然ガスＧを空気と混合してエンジン
本体１に供給して燃焼される。そこで天然ガスＧの燃料
によりエンジン運転して車両走行する。

【００３１】またこの実施例では、弁体６５と略同じ太
さでその直後方に同軸上に配置されるスプリング受け７
０を利用して、弁体６５の直後方に磁石７３が同軸上に
配置されるので、開弁時に弁体６５が適確に吸着固着さ
れる。このとき弁体６５は全開状態に安定して位置決め
されて、天然ガスの流れが良くなる。

【００３２】以上、本発明の実施例として、ＣＮＧ車の
容器ユニットの逆止弁について説明したが、これ以外の
用途の逆止弁にも同様に適応できる。磁石は、スプリン
グ受け以外の部材に取付けることもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の請求項
１に係る逆止弁では、開弁時に弁体がスプリングを圧縮
して後退移動する位置の近傍に磁石を、その磁力により
弁体を吸着固定するように配設し、この磁石の吸着力を
スプリングの圧縮反力より若干小さく設定する構成であ
るから、高圧の流体が弁体を開弁して流れる際に、弁体
が開弁と閉弁を繰返すように振動することが抑えられ
る。このためＯリングの弁体による衝突が少なくなっ
て、Ｏリングの耐久性が向上し、寿命が延びる。また弁
体の振動の抑制により流路抵抗も低減して、流体が円滑
に流れ、異音の発生も少なくなる。開弁時に磁石により
強制的に開弁状態に保つので、スプリングの反力を強く
設定でき、このため上下流が均圧の場合に確実に閉弁で
きる。

【００３４】請求項２に係る逆止弁では、スプリング受
けが、弁体と略同じ太さの筒状で弁体の直後方に同軸上
に配置され、このスプリング受けの先端で開弁時に弁体
が接触する部分に磁石が固着され、弁体の後部に磁石と
対向して吸着面が形成されるので、磁石が容易に取付け
られ、弁体の吸着面も容易に形成できる。また開弁時に
弁体を磁石で適確に吸着でき、弁体を全開状態に安定し
て位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る逆止弁の実施例を示す断面図であ
る。

【図２】逆止弁の作動状態を示す要部の断面図である。

【図３】本発明の適応例としてＣＮＧ車のガス燃料エン
ジンの全体構成を示すシステム図である。

【図４】従来の逆止弁を示す断面図である。

【符号の説明】

６４ Ｏリング ６５ 弁体 ７０ スプリング受け ７２ スプリング ７３ 磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側に弁座としてのＯリングを備え、
   このＯリングの下流に弁体が開閉するように設けられ、
   弁体の下流側にスプリング受けを配置して、このスプリ
   ング受けから弁体にスプリングが閉弁方向に付勢される
   逆止弁において、 開弁時に弁体がスプリングを圧縮して後退移動する位置
   の近傍に磁石を、その磁力により弁体を吸着固定するよ
   うに配設し、この磁石の吸着力をスプリングの圧縮反力
   より若干小さく設定することを特徴とする逆止弁。
2. 【請求項２】 スプリング受けは、弁体と略同じ太さの
   筒状で弁体の直後方に同軸上に配置され、このスプリン
   グ受けの先端で開弁時に弁体が接触する部分に磁石が固
   着され、弁体の後部に磁石と対向して吸着面が形成され
   ることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。