KR100727873B1 - 가스 감압용 레귤레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 감압용 레귤레이터에 관한 것이다.

본 발명은 가스유입구와 가스배출구를 가지며 이들 사이에 고압실이 형성되는 몸체와, 상기 가스유입구를 통해 유입되는 가스량에 따라 승하강되는 다이어프램과, 가스의 압력을 조절하는 압력조절스크류의 저면에 다이어프램을 탄력적으로 지지하는 밸런스 스프링과, 상기 몸체의 고압실에 형성된 유로를 관통하고 상기 다이어프램의 저면에 연동되게 고정되어 상기 유로를 개폐시키게 되는 개폐조절샤프트로 구성되는 가스 감압용 레귤레이터에 있어, 상기 몸체의 고압실에 형성된 유로에 단열재질인 시트가 설치되어 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 레귤레이터를 통해 가스연료 감압시 아이싱을 방지하게 되며, 더불어 감압된 가스연료를 보다 안정적으로 엔진에 공급하게 되는 효과가 있다.

레귤레이터, 감압, 가스연료, 연료장치

Description

가스 감압용 레귤레이터{REGULATOR FOR REDUCING GAS PRESSURE}

도 1은 일반적인 가스용 연료장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 가스 감압용 레귤레이터를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 가스 감압용 레귤레이터를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 A-A'선 단면도.

도 5는 도 3의 B-B'선 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 몸체 110 : 가스유입구

120 : 가스배출구 130 : 고압실

131 : 수직유로 140 : PRV밸브

200 : 다이어프램 300 : 밸런스 스프링

310 : 압력조절스크류 320 : 받침판

330 : 내측스프링 340 : 외측스프링

400 : 개폐조절샤프트 500 : 시트

600 : 파이프 610 : 공기층

700 : 필터 800 : 마감캡

본 발명은 가스 감압용 레귤레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 감압용 레귤레이터에 있어 연료를 감압하게 되는 가스 유로에 단열재질인 시트와 열전도성이 높은 파이프를 설치하여 가스 감압시 아이싱이 방지되도록 하는 가스 감압용 레귤레이터에 관한 것이다.

일반적으로 가스 차량은 연료장치를 통해 연료를 원활하게 공급받게 되며, 이러한 연료장치는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(20)에 가스와 공기가 혼합된 혼합기를 안정적으로 공급하기 위하여 가스연료의 공급과 차단을 행하게 되는 제어용 밸브(5)와, 연료의 감압시킴과 아울러 연료량을 조절하는 레귤레이터(10) 및 공기와 연료를 연소에 최적의 조건으로 혼합하기 위한 믹서(15)로 구성된다.

상기 제어용 밸브(5)는 연료탱크(1)에 고압으로 압축 저장된 연료를 엔진(20)이 운전되거나 정지됨에 따라 연료의 공급과 차단을 행하게 되는 것으로서, 이는 수동으로 개폐하거나 또는 전자식 자동밸브를 통해 개폐가 이루어지게 된다.

또한, 상기 레귤레이터(10)는 상기 제어용 밸브(5)를 경유하여 공급되는 가스연료를 감압시킴과 동시에 엔진(20)에 필요한 가스를 일정 이하로 감압, 조정하여 공급하는 기능을 수행하게 된다.

이러한 기능을 수행하는 레귤레이터의 대표적인 구조가 한국등록실용신안공보 제0289663호에 개시되어 있으며. 이하, 도 2를 참조하여 그 구성을 개략적으로 기술하도록 한다.

상기 종래의 레귤레이터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어용 밸브(5)에서 공급되는 가스의 량을 조절하는 밸브(6a)를 포함하는 가스공급구(6)와, 가스의 유입과 배출에 따라 팽창 및 수축되는 다이어프램(7)과, 상기 가스의 유입량을 조절하는 압력조절스크류(8a)와, 상기 다이어프램(7)을 압압하는 밸런스 스프링(8) 및 상기 다이어프램(7)의 하강시 작동되어 가스공급구(6)에 부설된 밸브(6a)를 개폐하는 레버(9)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 가스 가압용 레귤레이터의 작동원리를 설명하면, 먼저 일정한 압력을 가진 연료가 가스공급구(6)의 단부에 설치된 밸브(6a)를 통하여 내부로 유입되며, 이를 통해 실내 압력이 상승하면서 다이어프램(7)을 위로 밀게 된다.

이때, 상기 다이어프램(7)의 상면에 설치된 밸런스 스프링(8)은 수축되고 레버(9)의 하부에 장착된 메인스프링(9a)은 팽창되면서 가스공급구(6)의 상부에 착설된 밸브(6a)를 닫아 가스의 공급을 차단하게 된다.

상기과 같이 감압된 가스는 일측에 형성된 가스배출구(10a)를 통해 배출됨과 동시에 밸런스 스프링(8)의 탄성에 의해 다이어프램(7)이 하강하여 저부의 레버(9)를 하부로 작동시켜 가스공급구(6)상의 밸브(6a)를 개방함으로써 가스가 공급되어 지는 것으로, 이러한 밸브(6a)의 열림과 닫힘의 반복제어로 고압의 연료를 감압시 켜 주게 된다.

또한, 상기 밸런스 스프링(8)은 상부에 부설된 압력조절스크류(8a)에 의해 내부로 유입되는 연료량도 조절이 가능하게 된다.

그러나, 이러한 레귤레어터의 내부에서 가스가 감압되면 급격하게 온도가 낮아지면서 아이싱(Icing)이 발생되는 문제점이 있으며, 상기 아이싱에 의해 가스유로가 막혀 가스 배출구로 배출되는 유량이 현저하게 감소되고, 그에 따라 엔진출력이 저하되는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 아이싱 현상에 의해 레귤레이터 작동시 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레귤레이터에 있어 아이싱이 발생되는 가스유로에 단열재질인 시트를 설치하여 가스 감압시 아이싱이 방지되도록 하는 가스 감압용 레귤레이터를 제공하는데 있다.

또 다른 목적은, 단열재질인 시트의 외주면에 열전도성을 가지는 파이프를 설치하여 아이싱이 현저하게 방지되도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 단열재질인 시트와 열전도성이 높은 파이프 사이에 공기층을 형성하여 단열기능을 최대한 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 레귤레이터의 가스유로에 결합되는 단열재질인 시트와 상기 시트를 관통하여 가스유로를 왕복운동하게 되는 샤프트의 재질을 달리 적용하여 시트와 샤프트의 마찰시 노이즈가 발생되는 것을 방지하도록 하는데 있다.

또 다른 목적은, 레귤레이터의 다이어프램을 탄력적으로 지지하는 스프링을 2중으로 중첩되게 형성하여 보다 안정된 감압기능을 수행하도록 하는데 있다.

전술된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스유입구와 가스배출구를 가지며 이들 사이에 고압실이 형성되는 몸체와, 상기 가스유입구를 통해 유입되는 가스량에 따라 승하강되는 다이어프램과, 가스의 압력을 조절하는 압력조절스크류의 저면에 다이어프램을 탄력적으로 지지하는 밸런스 스프링과, 상기 몸체의 고압실에 형성된 유로를 관통하고 상기 다이어프램의 저면에 연동되게 고정되어 상기 유로를 개폐시키게 되는 개폐조절샤프트로 구성되는 가스 감압용 레귤레이터에 있어, 상기 몸체의 고압실에 형성된 유로에 단열재질인 시트가 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 시트의 외측에는 그의 외주면을 감싸는 형태로 열전도성을 가지는 파이프가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 시트와 파이프 사이에는 공기층이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시트와 개폐조절샤프트는 서로 다른 재질로 제작되는 것이 가능할 것이다.

또한, 상기 밸런스 스프링은 적어도 2개 이상의 스프링이 내측과 외측으로 중첩되게 형성되는 것이 가능할 것이다.

또한, 상기 가스유입구와 고압실이 연결되는 통로에는 필터가 설치되는 것이 가능할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

레귤레이터는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가스연료를 감압시킴과 더불어 가스연료량을 조절하기 위한 것으로, 가스유입구(110)와 가스배출구(120)를 가지며 이들 사이에 고압실이 형성되는 몸체(100)와, 상기 가스유입구(110)를 통해 유입되는 가스량에 따라 승하강되는 다이어프램(200)과, 가스의 압력을 조절하는 압력조절스크류(310)의 저면에 다이어프램(200)을 탄력적으로 지지하는 밸런스 스프링(300)과, 상기 몸체(100)의 고압실에 형성된 유로를 관통하고 상기 다이어프램(200)의 저면에 연동되게 고정되어 상기 유로를 개폐시키게 되는 개폐조절샤프트(400)로 구성된다.

상기 몸체(100)는 일측단에 가스 연료를 공급하기 위한 가스유입구(110)가 형성되고, 타측단에 몸체(100) 내에 유입된 가스 연료를 배출하기 위한 가스배출구(120)가 형성되며, 상기 가스유입구(110)와 가스배출구(120)가 연결된 가스유로 상에는 소정 공간을 갖는 고압실(130)이 형성되고, 상기 고압실(130)에는 상기 가스배출구(120)와 연통되게 연결되는 수직유로(131)가 형성된다.

또한, 상기 몸체(100)의 일측에는 고압실(130)과 가스배출구(120) 사이의 유 로와 연통되게 PRV밸브(140)가 설치되며, 상기 PRV밸브(140)는 가스배출구(120)에 이상 압력 발생시 고압가스를 방출하여 레귤레이터 및 엔진을 보호하게 된다.

또한, 상기 PRV밸브(140)와 연결되는 가스유로를 통해 다이어그램(200)에 가스연료가 공급되며, 상기 가스유입구(110)의 가스유로에는 필터(700)가 설치되고, 상기 필터(700)는 가스연료에 포함된 이물질을 여과하게 된다.

상기 다이어프램(200)은 PRV밸브(140)의 유로를 통해 공급되는 가스 연료에 의해 승하강되어 상기 몸체(100) 내부에 유입되는 가스연료의 압력을 일정하게 유지시키게 된다.

상기 밸런스 스프링(300)은 상기 몸체(100)의 상면에 설치되어, 가스의 압력을 조절하는 압력조절스크류(310)의 저면에 설치되는 다이어프램(200)을 탄력적으로 지지하기 위한 것으로, 상면에는 상기 압력조절스크류(310)의 저면이 지지되도록 받침판(320)이 설치된다.

여기서, 상기 밸런스 스프링(300)은 적어도 2개 이상의 스프링이 내측과 외측으로 중첩되게 형성되어 이를 통해 상기 다이어프램(200)을 보다 안정감 있게 지지하게 된다.

즉, 상기 받침판(320)과 다이어프램(200) 사이에 내측스프링(330)이 설치되고, 상기 내측스프링(330)의 외측면을 감싸는 형태로 외측스프링(340)이 설치된다.

상기 개폐조절샤프트(400)는 상기 고압실(130)에 수직하게 형성된 수직유로(131)를 가스연료의 압력에 따라 개폐시키기 위한 것으로, 상기 고압실(130)에 수직하게 형성된 수직유로(131)를 통해 상기 다이어프램(200)의 저면에 고정되는 고정부(410)와, 상기 고정부(410)의 하부에는 가스연료가 이동하게 되는 이동부(420)와, 상기 이동부(420)의 하부에는 고압실(130)에 형성된 수직유로(131)를 개폐시키게 되는 마감부(430)와, 상기 마감부(430)의 하부에는 밸브스프링(440)이 설치되며, 상기 밸브스프링(440)의 하면은 상기 고압실(130)의 저면을 마감하는 마감캡(800)에 의해 하향 이탈되는 것이 방지된다.

상기 마감캡(800)은 상기 고압실(130)의 내주면에 감싸는 형태로 체결되는 체결부(810)가 일체로 돌출되게 형성되며, 상기 체결부(810)의 상면에는 상기 밸브스프링(440)의 삽입되도록 개방홈(820)이 형성되며, 상기 개방홈(820)을 통해 상기 밸브스프링(440)이 유동되는 것을 방지하게 된다.

여기서, 상기 고압실(130)에 수직하게 형성되는 유로에는 본 발명의 핵심 기술적 구성인 단열재질의 시트(500)가 설치된다.

즉, 상기 시트(500)는 외주면을 통해 상기 고압실(130)에 형성된 수직유로(131)에 삽입되고, 상기 마감캡(800)의 체결부(810) 상부면을 통해 위치고정되며, 상면 중앙에 형성된 통공을 통해 상기 개폐조절샤프트(400)가 관통된다.

따라서, 상기 단열재질의 시트(500)를 통해 고압실(130)의 수직유로(131)를 단열하게 되어 상기 개폐조절샤프트(400)를 통해 가스연료의 감압시 급격하게 온도가 낮아지는 것을 방지하게 되며, 더불어 아이싱(Icing)을 방지하게 된다.

또한, 상기 시트(500)의 외측에는 외주면을 감싸는 형태로 열전도성을 가지는 파이프(600)가 설치되며, 상기 파이프(600)는 상기 몸체(100) 내부로 공급되는 고온의 냉각수의 열을 상기 시트(500)에 전달하게 된다.

여기서, 상기 시트(500)와 파이프(600) 사이에는 공기층(610)이 형성되며, 상기 공기층(610)에 의해 단열기능을 향상시키게 된다.

즉, 겨울철과 같이 외부의 온도가 낮을 경우, 열전도성을 가지는 파이프(600)는 낮은 온도를 가지게 되고, 상기 파이프(600)의 낮은 온도가 상기 시트(500)에 전달된다, 이때 상기 공기층(610)에 의해 소정부분 감소된 상태로 전달되기 때문에 시트(500)의 온도가 낮아지는 것을 현저하게 방지하게 된다.

따라서, 상기 파이프(600)를 통해 전도되는 열에 의해 시트(500)의 온도가 상승하게 되며, 상기 시트(500)의 온도 상승에 따라 가스연료 감압시 급격하게 온도가 낮아지는 것을 방지하게 되고, 더불어 공기층(610)을 통해 최대한 단열을 하게 된다.

또한, 상기 단열재질의 시트(500)와 개폐조절샤프트(400)의 재질을 다르게 제작하여 상기 개폐조절샤프트(400)의 왕복운동시 노이즈가 발생되는 것을 방지하게 된다.

즉, 상기 단열재질의 시트(500)는 신축성을 가지는 단열재질로 제작하고, 상기 개폐조절샤프트(400)는 단단한 재질의 소재로 제작하여 상기 개폐조절샤프트(400)의 왕복운동시 상기 시트(500)의 신축성에 의해 노이즈가 발생되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같이 구성되는 가스 감압용 레귤레이터의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료탱크를 통해 공급되는 가스 연료는 가스 유입구(110)를 통해 몸 체(100)의 내부로 유입되며, 필터(700)에 의해 가스연료에 포함되어 있는 이물질이 여과되고, 여과된 가스연료는 고압실(130)로 유입된다.

상기 고압실(130)에 유입된 가스연료는 개폐조절샤프트(400)의 이동부(420)와 고압실(130)의 수직유로(131)의 틈새를 통해 이동된 다음, 가스배출구(120)와 PRV밸브(140)의 유로로 공급된다.

이때, 상기 가스배출구(120) 측의 가스연료의 압력이 상승하게 되면, 상기 PRV밸브(140)로 공급되는 가스연료가 다이어프램(200)를 가압하여 들어올리면서 일정한 압력을 유지시키게 되며, 상기 다이어프램(200)이 상승함에 따라 밸런스 스프링(300)은 압축되어 짐과 동시에 개폐조절샤프트(400)가 상승하면서 고압실(130)의 수직유로(131)를 마감부(430)로 폐쇄하게 된다.

상기와 같이 가스연료의 감압시 온도가 급격하게 낮아지는 것을 단열재질의 시트(500)와 열전도성을 가지는 파이프(600)를 통해 방지하여 아이싱이 발생되는 것을 방지하게 된다.

또한, 신축성을 갖는 시트(500)에 의해 상기 개폐조절샤프트(400)의 승강시 탄력적으로 지지되어 노이즈가 발생되는 것을 방지하게 된다.

이후, PRV밸브(140)의 유로 및 가스배출구(120)에 수용된 고압의 가스연료가 일정량 엔진에 공급되면, 압력이 하강함에 따라 밸런스 스프링(300)의 복원력에 의해 다이어프램(200)이 하강하게 되며, 이와 동시에 개폐조절샤프트(400)가 하강하면서 수직유로(131)가 개방되어 다시 가스유입구(110)를 통해 가스연료가 엔진에 공급되어 진다.

따라서, 상기와 같은 반복적인 작동에 의해 일정한 압력의 갖는 가스연료를 엔진에 공급하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 가스 감압용 레귤레이터는, 레귤레이터의 몸체 내부에서 가스 감압시 아이싱이 발생되는 가스유로에 단열재질인 시트를 설치함으로써 아이싱이 방지되는 효과가 있으며, 더불어 감압된 가스연료를 보다 안정적으로 엔진에 공급하게 되는 효과가 있다.

또한, 단열재질인 시트의 외주면에 열전도성을 가지는 파이프를 설치함으로써 아이싱이 현저하게 방지되는 효과가 있다.

또한, 단열재질인 시트와 열전도성이 높은 파이프 사이에 공기층을 형성함으로써 시트의 단열효과를 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 레귤레이터의 가스유로에 결합되는 단열재질인 시트와 상기 시트를 관통하여 가스유로를 왕복운동하게 되는 개폐조절샤프트의 재질을 달리 적용함으로써, 상기 개폐조절샤프트의 왕복운동시 마찰저항을 최소화하게 되어 노이즈가 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 레귤레이터의 다이어프램을 탄력적으로 지지하는 스프링을 2중으로 중첩되게 형성함으로써 보다 안정된 감압기능을 수행하도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 가스유입구와 가스배출구를 가지며 이들 사이에 고압실이 형성되는 몸체와, 상기 가스유입구를 통해 유입되는 가스량에 따라 승하강되는 다이어프램과, 가스의 압력을 조절하는 압력조절스크류의 저면에 다이어프램을 탄력적으로 지지하는 밸런스 스프링과, 상기 몸체의 고압실에 형성된 유로를 관통하고 상기 다이어프램의 저면에 연동되게 고정되어 상기 유로를 개폐시키게 되는 개폐조절샤프트로 구성되는 가스 감압용 레귤레이터에 있어서,

   상기 몸체의 고압실에 형성된 유로에 단열재질인 시트가 설치되며,

   상기 가스유입구와 고압실이 연결되는 통로에는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 감압용 레귤레이터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시트의 외측에는 그의 외주면을 감싸는 형태로 열전도성을 가지는 파이프가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 감압용 레귤레이터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 시트와 파이프 사이에는 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 감압용 레귤레이터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 시트와 개폐조절샤프트는 서로 다른 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 가스 감압용 레귤레이터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸런스 스프링은 적어도 2개 이상의 스프링이 내측과 외측으로 중첩되게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 감압용 레귤레이터.
6. 삭제

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