KR101414533B1 - Gas fuel regulator - Google Patents

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Abstract

[과제] 금속제의 밸브체를 구비한 가스 연료용 레귤레이터에 대해서 조압 밸브의 밀봉 성능을 장기간에 걸쳐서 충분히 확보할 수 있도록 한다.[PROBLEMS] To achieve a sealing performance of a regulating valve for a gas fuel regulator having a metal valve body for a long time.

[해결 수단] 가스 연료 통로에 설치되고, 조압실(8) 내의 압력 변동에 따라 금속제의 밸브체(4A)를 슬라이딩시켜서 밸브 개폐 동작을 행하는 조압 밸브를 구비하고 있고, 가스 연료를 소정 압력으로 조정하면서 하류측으로 송출하는 가스 연료용 레귤레이터에 있어서 조압 밸브의 밸브체 표면에 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리를 실시했다.[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A control valve is provided in a gas fuel passage for sliding a valve body (4A) made of metal in accordance with a pressure fluctuation in a pressure-holding chamber (8) , The PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment was performed on the surface of the valve body of the regulating valve.

가스 연료용 레귤레이터 Regulators for Gas Fuel

Description

가스 연료용 레귤레이터{GAS FUEL REGULATOR} [0001] GAS FUEL REGULATOR [0002]

본 발명은 가스 연료를 소정 압력으로 조정해서 송출하기 위한 가스 연료용 레귤레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a regulator for gaseous fuel for regulating and sending gaseous fuel to a predetermined pressure.

가스 연료를 소정 압력으로 조정해서 송출하는 가스 연료용 레귤레이터로서 예를 들면 일본 특허공개 2001-99011호 공보에 기재된 것이 알려져 있다. 이 공보에 제시되어 있는 가스 연료용 레귤레이터는 도 5의 종단면도에 나타내는 바와 같이 금속제의 밸브체(4B)를 동작시켜서 밸브 시트(7)와 구성하는 조압(調壓) 밸브의 개폐를 반복함으로써 가스 압력·유량의 제어를 행하는 것이고, 엔진 정지시에 있어서 상류로부터의 가스 연료의 흐름을 차단하기 위해 밸브체(4B)의 시트면과 밸브 시트(7)를 밀착시켜서 유로를 확실하게 폐지할 수 있는 기능이 요구된다.BACKGROUND ART [0002] As a regulator for a gaseous fuel for regulating a gaseous fuel to a predetermined pressure and sending it out, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-99011 is known. The regulator for gaseous fuel disclosed in this publication operates the valve body 4B made of metal as shown in the longitudinal sectional view of Fig. 5 to repeatedly open and close the regulating valve constituting the valve seat 7, And the valve seat 4B and the valve seat 7 are brought into close contact with each other in order to shut off the flow of the gaseous fuel from the upstream when the engine is stopped, Function is required.

그래서, 내구성 향상의 목적으로 밸브체(4B)에 경질 크롬 도금 처리 등을 행하는 것이 고려되고 있지만, 도금 표면에 미소 크랙이 발생하는 일이 있다. 또한, 조압을 위해 밸브의 개폐를 반복하는 중에 밸브체(4B)의 시트면에 미소한 크랙이 생기거나, 편마모가 생기거나 하는 일이 있다. 그 때문에 장시간의 밸브 폐쇄를 유지할 경우에는 조압 밸브의 시트부를 통해서 가스 연료가 계속적으로 누설(leak)되 어 레귤레이터 하류측의 압력이 계속해서 상승한다는 문제가 생기기 쉽다.Therefore, it is considered to perform hard chromium plating treatment or the like on the valve element 4B for the purpose of improving the durability, but there is a case where minute cracks are generated on the plating surface. In addition, during repeated valve opening and closing for regulating pressure, minute cracks may occur on the seat surface of the valve element 4B, or uneven wear may occur. Therefore, when the valve closing is maintained for a long time, the gas fuel continuously leaks through the seat portion of the regulating valve, and the pressure on the downstream side of the regulator is likely to rise continuously.

또한, 밸브체(4B)의 작동 횟수가 지극히 많은 사용 상황에 있어서는 밸브체의 마모가 단기간에 진행되서 연료 리크 문제가 한층더 현저해진다. 또한, LPG(액화천연가스)나 CNG(압축천연가스) 등의 비교적 분자량이 큰 가스 연료라면 적은 리크량으로 억제해서 밀봉 가능한 경우도 많지만, 최근 보급되고 있는 수소 등의 분자량이 매우 적은 가스 연료를 사용할 경우에는 충분한 밀봉성을 확보하는 것이 한층더 곤란하게 되기 쉽다.In addition, when the number of operations of the valve element 4B is extremely large, wear of the valve element proceeds in a short period of time, so that the problem of fuel leakage becomes more significant. In the case of gas fuels having relatively large molecular weights such as LPG (liquefied natural gas) or CNG (compressed natural gas), there are many cases where the gas can be suppressed to a small leakage amount and sealed. However, recently, gaseous fuels It is more likely that it becomes more difficult to secure sufficient sealing property when used.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 2001-99011호 공보 [Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-99011

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하려고 하는 것으로, 금속제의 밸브체를 구비한 가스 연료용 레귤레이터에 대해서 조압 밸브의 밀봉 성능을 장기간에 걸쳐서 충분히 확보할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a regulator for a gas fuel having a valve body made of metal, which can sufficiently secure the sealing performance of the regulating valve over a long period of time.

그래서, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 가스 연료 통로에 설치되어 조압실내의 압력 변동에 따라 금속제의 밸브체를 슬라이딩시켜서 밸브 개폐 동작을 행하는 조압 밸브를 구비하고 있고, 가스 연료를 소정 압력으로 조정하면서 하류측으로 송출하는 가스 연료용 레귤레이터에 있어서, 조압 밸브의 밸브체 표면에 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리를 실시한 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-described problem, the present invention comprises a regulating valve provided in a gas fuel passage for sliding a valve body made of metal in accordance with a pressure fluctuation in a regulating chamber to perform a valve opening / closing operation, Wherein the surface of the valve body of the regulating valve is subjected to electroless Ni-P plating treatment containing PTFE.

또한, PTFE 함유 무전해 도금 처리라는 것은 부품 등의 표면에 무전해 처리로 Ni-P(니켈-인) 합금 모재에 미세 분자 구조의 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 복합해서 도금층을 형성하는 것으로, 예를 들면 일본 특허공고 소56-452호 공보, 일본 특허공개 2001-330166호 공보 등에 제시되어 있다.In addition, the PTFE-containing electroless plating process is to form a plating layer by combining PTFE (polytetrafluoroethylene) having a fine molecular structure in a Ni-P (nickel-phosphorus) alloy base material by electroless treatment on the surface of parts and the like For example, Japanese Patent Publication Nos. 56-452 and 2001-330166.

이에 따라 밸브체 표면의 평활성이 확보되기 쉬워지는 것에 더해, 밸브체 표면의 윤활성이 향상되서 슬라이딩 부분의 마찰 저항이 저감되기 때문에 조압 밸브의 반복 작동에 대하여 내마모성이 우수한 것으로 된다.As a result, the smoothness of the surface of the valve body is easily ensured, and the lubricating property of the surface of the valve body is improved, so that the frictional resistance of the sliding portion is reduced, so that the abrasion resistance is superior to the repeated operation of the regulating valve.

또한, 그 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리는 도금 중의 PTFE 함유량이 10 내지 30중량％이라고 하면 마찰 저항의 저감 작용과 표면 경질 피막의 형성 작용의 양립이 가능하게 된다.Further, in the PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment, when the PTFE content in the plating is 10 to 30 wt%, it is possible to combine the action of reducing the friction resistance and the action of forming the hard surface film.

또한, 상술한 가스 연료용 레귤레이터에 있어서 그 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리는 평균 입경 1㎛ 이하의 PTFE 분말을 도금 중에 분산시킨 것에 의한 것으로 하면, PTFE의 입자체가 도금층으로부터 탈락된 부분이 있어도 내구성을 손상시키지 않고 밸브체의 성능 저하를 최소한으로 억제하기 쉽다.When the PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment in the above-described regulator for gaseous fuel is performed by dispersing PTFE powder having an average particle size of 1 m or less in the plating, It is possible to minimize deterioration in the performance of the valve body without impairing durability.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

금속제의 밸브체 표면에 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금을 실시한 본 발명에 의하면, 가스 연료용 레귤레이터에 있어서의 조압 밸브의 밀봉 성능을 장기간에 걸쳐서 충분히 확보할 수 있는 것이다.According to the present invention in which PTFE-containing electroless Ni-P plating is performed on the surface of a metal valve body, the sealing performance of the regulating valve in the regulator for gaseous fuel can be sufficiently secured over a long period of time.

이하에, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 PTFE의 평균 입경은 현미경으로 실제로 측정한 복수의 PTFE 입자체의 긴지름을 평균한 값을 가리키는 것으로 한다.Best modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, the average particle diameter of PTFE refers to a value obtained by averaging the longitudes of a plurality of PTFE particles actually measured by a microscope.

도 1의 종단면도를 참조해서 본 실시형태의 가스 연료용 레귤레이터는 본체 바디(2)에 고압의 가스 연료를 도입시키는 연료 입구(10)와 조압 후의 가스 연료를 송출하는 연료 출구(11)가 개구되고, 이들 사이에 입구측에 조압 밸브를 구비한 조압실(8)이 형성되어 있다.1, the regulator for gaseous fuel according to the present embodiment includes a fuel inlet 10 for introducing high-pressure gaseous fuel into the main body 2 and a fuel outlet 11 for delivering the gaseous fuel after the regulating operation, And a pressure buffer chamber 8 provided with a pressure regulating valve at the inlet side is formed therebetween.

조압실(8)의 일부를 구성하는 다이어프램(5)은 리테이너(50) 및 다이어프램 플러그(51)를 너트(52)로 연결시키고 있고, 금속제의 밸브체(4A)는 너트 밸브(41)를 통해서 플러그 밸브(42)에 의해 체결되어 다이어프램(5)측과 연결되어 있다. 한편, 밸브 시트(7)는 플러그 시트(71)에 나사 고정되어 있다.The diaphragm 5 constituting a part of the compression chamber 8 connects the retainer 50 and the diaphragm plug 51 with the nuts 52. The metal valve body 4A is connected to the nut valve 41 And is connected to the diaphragm 5 side by a plug valve 42. On the other hand, the valve seat 7 is screwed to the plug seat 71.

그리고, 고압의 가스 연료는 연료 입구(10)로부터 유입되어 밸브체(4A)와 밸 브 시트(7)로 구성되는 조압 밸브를 통해서 조압실(압력실)(8)에 도입된다. 조압실(8) 내의 압력은 다이어프램(5)이 받아들여서, 그 압력과 조압 스프링(6)의 하중이 밸런싱(balancing)한 위치로 다이어프램(5)은 변위한다. 그것에 의해, 다이어프램(5)에 연결된 밸브체(4A)가 플러그 시트(71)에 가이드되서 상하로 왕복 변위하고, 밸브체(4A)의 시트면과 밸브 시트(7) 사이의 가스 연료 통로가 개폐되어서 조압 제어가 행해지도록 되어 있다.The high pressure gaseous fuel is introduced from the fuel inlet 10 to the pressure chamber 8 through the regulating valve composed of the valve body 4A and the valve seat 7. The diaphragm 5 is displaced to a position where the diaphragm 5 receives the pressure and the load of the pressure adjusting spring 6 balances. Thereby the valve body 4A connected to the diaphragm 5 is guided by the plug seat 71 and is reciprocally displaced upward and downward so that the gas fuel passage between the seat surface of the valve body 4A and the valve seat 7 is opened and closed So that the pressure regulation control is performed.

이상의 구성은 상술한 종래의 가스 연료용 레귤레이터와 공통된 것이지만, 본 발명에서는 상기 조압 밸브를 구성하는 밸브체(4A)가 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금으로 표면 처리되어 있다.In the present invention, the valve body 4A constituting the pressure regulating valve is surface-treated with PTFE-containing electroless Ni-P plating.

상기 밸브체(4A)의 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리에 있어서는 PTFE는 입경 1㎛ 이하의 입자체를 이용하여 도금 중에 분산시키는 것이 바람직하고, 그 함유율은 후술하는 바와 같이 10~30중량％로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도금층으로부터 PTFE의 입자체가 탈락해도 밸브체(4A)의 표면이 노출되기 어렵게 되어서(도금층의 두께를 1㎛ 이상으로 했을 경우) 내식성을 유지하기 쉬운 것에 더해, 마찰 저항의 저감과 충분한 경질 피막 형성의 양립을 실현하기 쉽게 된다.In the PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment of the valve element 4A, it is preferable that the PTFE is dispersed in the plating using a particle having a particle diameter of 1 mu m or less and its content is 10 to 30 wt% . This makes it possible to easily maintain the corrosion resistance even if the PTFE mouthpiece is dropped from the plating layer (when the thickness of the plating layer is made 1 mu m or more) so that the surface of the valve body 4A is not easily exposed, It is easy to realize both of the hard film formation.

조압 밸브의 작동 횟수와 가스 연료의 리크량의 관계에 대해서 종래예와 본 실시형태를 비교한 도 2의 그래프 및 도 2의 B점에 있어서의 양자의 리크량을 비교한 도 3의 그래프를 참조하고, 일반적인 경질 크롬 도금에 의해 표면 처리를 행한 종래예에 있어서는 적은 작동 횟수에서 리크량이 급격하게 증대하고 있는 것에 대해, 본 실시형태에 의한 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리 예에서는 일단 리크량이 증대한 후에 완만하게 계속해서 하강한다(도 2 참조).The relationship between the number of times of operation of the regulating valve and the leaking amount of the gaseous fuel is shown in the graph of FIG. 2 in which the present embodiment and the present embodiment are compared with each other, and the graph of FIG. 3 in which the leaking amounts of the two are compared at point B in FIG. In the conventional example in which the surface treatment is performed by general hard chromium plating, the leakage amount is drastically increased at a small number of times of operation. However, in the PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment example according to the present embodiment, And then gradually descends (see Fig. 2).

또한, B점에서의 리크량을 비교했을 경우 본 실시형태에서는 종래예와 비교해서 리크량이 현저하게 적은 것을 알 수 있다(도 3 참조). 따라서, 본 실시형태의 밸브체는 종래예의 밸브체보다 명백히 내구성이 우수하고, 조압 밸브의 밀봉 성능을 보다 장기간에 걸쳐 충분히 확보하기 쉽다는 것을 알 수 있다.In addition, when the leakage amount at the point B is compared, it can be seen that the leakage amount is remarkably smaller in this embodiment than in the conventional example (see FIG. 3). Therefore, it can be seen that the valve body of the present embodiment is clearly more durable than the valve body of the conventional example, and the sealing performance of the control valve can be sufficiently secured for a longer period of time.

그 요인으로서, PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리를 행함으로써 표면 처리시에 종래예와 같은 도금 표면의 결손이 생기기 어려워지고, 또 반복 작동에 의해 밸브 시트에 접촉해서 하중이 가해져도 표면에 크랙이 발생하기 어려워져 있는 것이라 생각된다. 또한, PTFE입자를 도금층에 함유시킨 것에 의한 윤활성의 향상에 의해 슬라이딩해서 접촉하는 밸브체와 밸브 시트간의 마찰을 감소시켜서 그 마모를 대폭 저감시킨 것을 들 수 있다.As a result, when the PTFE-containing electroless Ni-P plating process is carried out, defects of the plating surface as in the conventional example are hardly generated at the time of surface treatment, and even if a load is applied by contact with the valve seat by repetitive operations, It is believed that it is difficult to occur. In addition, the friction between the valve body and the valve seat, which is brought into sliding contact with the PTFE particles by the inclusion of the PTFE particles in the plated layer, can be reduced and the abrasion can be greatly reduced.

따라서, 이러한 특징이 있는 밸브체를 구비한 본 실시형태의 가스 연료용 레귤레이터는 LPG나 CNG와 비교해서 분자량이 작은 수소 등의 가스 연료용으로서 사용한 경우라도 조압 밸브의 밀봉 성능을 보다 확보하기 쉽게 되어 있다.Therefore, even if the regulator for gas fuel according to the present embodiment having the valve body having such characteristics is used for gaseous fuel such as hydrogen having a small molecular weight as compared with LPG or CNG, the sealing performance of the regulating valve can be more easily ensured have.

도 4는 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리에 의한 본 실시형태에 있어서, 도금 전량에 대한 PTFE의 함유량을 0~30중량％로 해서 일정 횟수 작동시켰을 경우의 PTFE 함유율과 가스 연료의 리크량의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이 전체적으로 종래예와 비교해서 현저히 낮은 리크량이지만 특히 10중량％ 이상인 경우에 리크량이 낮은 레벨로 안정되어 있다.Fig. 4 is a graph showing the relationship between the PTFE content and the leakage amount of gaseous fuel when the PTFE content is 0 to 30% by weight and the PTFE content is 0 to 30% by weight in the present embodiment by the electroless Ni- FIG. As can be seen from this graph, the leakage amount is remarkably low as compared with the conventional example as a whole, but the leak amount is stabilized at a low level especially when it is 10 wt% or more.

그 때문에 10중량％보다 함유량이 적은 경우는 리크량 저감 효과가 불충분하 게 되는 것을 알 수 있다. 한편, 30중량％를 초과한 경우는 본원 발명자들의 경험상 경질피막의 형성에 방해되기 쉬워지는 것을 알 수 있고, 표면 처리에 의한 내구성 향상의 효과가 불충분하게 되기 쉬워지게 된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서 PTFE의 함유량은 10~30중량％의 범위로 설정하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.Therefore, when the content is less than 10% by weight, it is understood that the effect of reducing the leakage amount becomes insufficient. On the other hand, when it exceeds 30% by weight, it is found that the experience of the inventors of the present invention is likely to hinder the formation of the hard film, and the effect of improving the durability by the surface treatment tends to become insufficient. Therefore, it can be said that it is preferable to set the content of PTFE in the range of 10 to 30% by weight in the present embodiment.

이상 서술한 바와 같이, 금속제의 밸브체를 구비한 가스 연료용 레귤레이터 에 대하여 본 발명에 의해 조압 밸브의 밀봉 성능을 장기간에 걸쳐서 충분히 확보할 수 있도록 되었다.As described above, according to the present invention, the sealing performance of the regulating valve can be sufficiently secured over a long period of time for a gas fuel regulator provided with a metal valve body.

도 1은 본 발명의 실시형태를 나타내는 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.

도 2는 조압 밸브의 작동 횟수와 가스 연료의 리크량의 관계에 대해서 본 실시형태와 종래예를 비교한 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the number of times of operation of the regulating valve and the leakage amount of the gaseous fuel in comparison with the present embodiment and the conventional example.

도 3은 도 2의 B점에 있어서 본 실시형태와 종래예의 가스 연료의 리크량을 비교한 그래프이다.Fig. 3 is a graph comparing the leak amount of the gaseous fuel of this embodiment and the conventional example at point B in Fig.

도 4는 본 실시형태에 있어서의 PTFE 함유량과 가스 연료의 리크량의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the PTFE content and the leak amount of gaseous fuel in the present embodiment.

도 5는 종래예의 실시형태를 나타내는 종단면도이다.5 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a conventional example.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

4A : 밸브체 5 : 다이어프램 4A: valve body 5: diaphragm

7 : 밸브 시트 8 : 조압실 7: valve seat 8:

10 : 연료 입구 11 : 연료 출구10: fuel inlet 11: fuel outlet

Claims (3)

적어도 수소 연료에 대응가능한 CNG 등의 가스 연료용 레귤레이터로서, 가스 연료 통로에 설치되고, 조압실내의 압력 변동에 따라 금속제의 밸브체를 슬라이딩시켜서 밸브 개폐 동작을 행하는 포핏식의 조압 밸브를 구비하고 있고, 가스 연료를 소정 압력으로 조정하면서 하류측으로 송출하는 가스 연료용 레귤레이터에 있어서: 상기 포핏식의 조압 밸브의 밸브체 표면에 도금 중의 PTFE 함유량이 10 내지 30중량%인 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리를 실시한 것을 특징으로 하는 가스 연료용 레귤레이터.A regulator for gas fuel such as CNG capable of coping with at least hydrogen fuel is provided with a poppet type regulating valve which is provided in the gas fuel passage and slides the valve body made of metal in accordance with the pressure fluctuation in the regulating chamber to perform valve opening and closing operations , And the gas fuel is fed to the downstream side while being adjusted to a predetermined pressure, characterized in that: the PTFE-containing electroless Ni-P plating having a PTFE content of 10 to 30% by weight on the surface of the valve body of the pot- Wherein the gas-fuel mixture is supplied to the gas-fuel-ratio regulator. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 PTFE 함유 무전해 Ni-P 도금 처리는 평균 입경 1㎛ 이하의 PTFE 분말을 도금 중에 분산시킴에 의한 것을 특징으로 하는 가스 연료용 레귤레이터.The regulator for gas fuel according to claim 1, wherein the PTFE-containing electroless Ni-P plating treatment is performed by dispersing PTFE powder having an average particle diameter of 1 占 퐉 or less during plating.
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