JP2000276236A - 圧力調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次圧力の急激な変化によるダイヤフラムの
偏心や傾きを制限し、ダイヤフラム部品が二次室の周壁
面に強く衝突して異音を発生することをなくす。 【解決手段】 二次圧力の変動を感知して変位し一次室
２から二次室６への流体流量を制御する弁体２０を動作
させるダイヤフラム９に重ねたダイヤフラムプラグ１２
の外側周縁に案内裾体２５を設けた。案内裾体２５は二
次室６にその周壁面と狭い隙間を有して装入され、偏心
や傾きを僅かにとどめてダイヤフラムプラグ１２が周壁
面に強く衝突しないように働く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二次圧力の変動をダ
イヤフラムに感知させ、その変位に応じて弁体を動作さ
せることにより一次室から二次室への流体流量を制御し
て二次圧力を一定圧力に調整する圧力調整器、殊に二次
側の要求流量が大幅に変化する気体の圧力調整に適する
圧力調整器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二次圧力の変動を感知して変位するダイ
ヤフラムによって一次室から二次室への流体流量を制御
する弁体を動作させ、二次圧力が一定圧力となるように
調整する圧力調整器は、液体および気体を問わず幅広い
分野で使用されている。

【０００３】例えば、埋蔵量が膨大であること、エンジ
ン排気が低公害であることなどの理由から、自動車エン
ジンにおいてガソリンに代る燃料として注目されている
圧縮天然ガスも圧力調整器を必要とし、そのための圧力
調整器が多種類提供されている。

【０００４】図７は自動車に搭載して圧縮天然ガスを減
圧することを目的として開発された圧力調整器の一例を
示したものであって、本体５１には一次室５４と二次室
５６と弁座５８とを設けて入口５５から一次室５４に入
った流体が弁座口５９より二次室５６に流入して出口５
７から送出されるようになっている。

【０００５】本体５１とカバー体５２との間にはダイヤ
フラム５３の周縁部が挟み固定されており、このダイヤ
フラム５３の二次室５６側の面には平板状のダイヤフラ
ムプラグ６１が、カバー体５２の内部のばね室６０側の
面には皿状のダイヤフラムリテーナ６２およびダンパば
ね６３の基部がそれぞれ重ねられ、ダイヤフラムプラグ
６１の中心に突設したねじ６４に螺装したナット６５に
よってこれらが一体に結合されている。

【０００６】ばね室６０には内側周面に沿って薄肉筒状
のダンパばねリテーナ６６が内装されており、基部から
立上った板ばね状のダンパばね６３がダンパばねリテー
ナ６６に接触しているとともに、圧縮コイルばねからな
る調整ばね６７がダンパばね６３の内側に位置してダン
パ室６０に装入されダイヤフラム５３を二次室５６へ向
けて付勢している。

【０００７】一方、ダイヤフラム５３の中心に位置させ
て弁軸６９の基端がダイヤフラムプラグ６１に取付けら
れ弁プラグ６８によって固定されている。この弁軸６９
は二次室５６，弁座口５９を貫通し、その先端は一次室
５４に装入された弁体７０に結合されている。

【０００８】二次室５６の流体圧力、即ち二次圧力が高
くなるとダイヤフラム５３が調整ばね６７を圧縮してば
ね室６０の方へ変位することによって、弁体７０が弁座
５８に接近し一次室５４から二次室５６への流体流量を
減少させるか或いは着座して二次圧力を低下させる。二
次圧力が低くなるとダイヤフラム５３が調整ばね６７の
ばね荷重で二次室５６の方へ変位することによって、弁
体７０が弁座５８から大きく離れ一次室５４から二次室
５６への流体流量を増加させて二次圧力を上昇させる。
この動作により二次圧力が所定の一定圧力に調整される
ことは通常のダイヤフラム式圧力調整器と全く同じであ
る。

【０００９】ダンパばね６３は二次圧力の急激な変化の
際にダイヤフラム５３に発生する振動を吸収するもので
あり、或る程度硬い材料で作られているためばね室６０
の周壁面に直接摺動させることなく硬質材料で作ったダ
ンパばねリテーナ６６に接触させている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記の圧力調整器を自
動車エンジンの燃料系に組込んで圧縮天然ガスの減圧に
使用した場合、燃料要求流量が大幅に変化する自動車の
過度運転時に二次圧力の急激な変化を生じる。特に、加
速運転時に燃料要求流量が急増するために二次圧力が急
激に低下してダイヤフラム５３を弁軸６９の軸線方向、
即ち図の上下方向へ振動させるだけでなく横方向へ偏心
させ、更にこれらが複合して傾けるという現象を生じ
る。

【００１１】ダイヤフラム５３が偏心し或るいは傾く
と、円板状のダイヤフラムプラグ６１も一体に動いて二
次室５６の周壁面に衝突して異音を発し、自動車の運転
者や同乗者に不安感や不快感を与える。また、ダイヤフ
ラム５３のこのような不規則な動きは弁体７０の動作を
不安定とし、二次圧力の早期回復にも悪影響を及ぼす。

【００１２】本発明はダイヤフラムにダンパばねを具え
たものにおいても二次圧力の急激な変化に伴う偏心や傾
きを防止することができない、という前記課題を解決す
るためになされたものであって、自動車エンジンの燃料
系のように燃料要求流量が急激且つ大幅に変化する系に
使用しても安定した動作が期待できる圧力調整器を得る
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】一次室から二次室への流
体流量を制御する弁体が二次圧力を感知して変化するダ
イヤフラムによって動作し、二次圧力を一定圧力となる
ように調整する圧力調整器がもっている前記課題を解決
するために、本発明は次のようにした。

【００１４】即ち、第一の発明はダイヤフラムの二次室
側の面に重ねられたダイヤフラムプラグの外側周縁に案
内裾体を設け、この案内裾体を二次室にその周壁面との
間に狭い隙間を有して装入したものである。

【００１５】次に、第二の発明はダイヤフラムの二次室
側の面に重ねられて弁体の弁軸を固定する弁プラグの外
側周縁に案内裾体を設け、この案内裾体を二次室にその
周壁面との間に狭い隙間を有して装入したものである。

【００１６】また、第三の発明はダイヤフラムの二次室
と反対側に形成されているばね室側の面に重ねられたダ
イヤフラムリテーナの外側周縁に案内裾体を設け、この
案内裾体をばね室にその周壁面との間に狭い隙間を有し
て装入したものである。

【００１７】更に、第四の発明はダイヤフラムの二次室
と反対側に形成されているばね室の中心に案内筒体を設
けるとともに、ダイヤフラムの中心に軸部材を突設し、
案内筒体に軸部材を狭い隙間を有して挿入したものであ
る。

【００１８】第一，第二および第三の発明における案内
裾体は二次室またはばね室の周壁面との間に隙間を有す
るためダイヤフラムの正常な変位を妨げないが、僅かな
偏心や傾きで周壁面に激しい衝突を伴うことなく接触
し、異音を発生しないとともに弁体の動きを不安定にし
ない。また、第四の発明における案内筒体および軸部材
は第一，第二，第三の発明における内壁面および案内裾
体とそれぞれ対応しており、ダイヤフラムの正常な変位
を妨げないとともに異音の発生、弁体の不安定をなく
す。

【００１９】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１，図３，図４，図５および図６は本
発明のそれぞれ異なる実施の形態を示すものであって、
先ずこれらに共通の構成を説明する。

【００２０】本体１は一次室２と弁座４と二次室６とを
下から上へ順に有しており、一次室２の底面は本体プラ
グ８によって閉止されているとともに、二次室６の上面
はダイヤフラム９によって閉止されている。また、カバ
ー体１０は下方へ開放したばね室１１を有しており、本
体１の上にダイヤフラム９の周縁部を挟み込んで重ね固
定されている。流体は入口３から一次室２に入り、弁座
口５，二次室６を経て出口７から送出される。

【００２１】ダイヤフラム９の二次室６側の面には平板
状のダイヤフラムプラグ１２が、ばね室１１側の面には
外側周縁を立上がらせた皿状のダイヤフラムリテテーナ
１３がそれぞれ重ねられ、ダイヤフラムプラグ１２の中
心にダイヤフラム９，ダイヤフラムリテーナ１３を貫通
させて突設したねじ１４にナット１５を螺装することに
よってこれらが一体に結合されている。

【００２２】ばね室１１には圧縮コイルばねからなる調
整ばね１６が装入されダイヤフラム９を二次室６へ向け
て付勢しているとともに、板ばね状のダンパばね１７が
調整ばね１６の外側方に配置装入されている。

【００２３】一方、ダイヤフラム９の中心に位置させて
これと直角に弁軸１８が配置され、その基端の弁ナット
１９がダイヤフラムプラグ１２に嵌込まれて弁プラグ２
１により脱落しないように固定されている。弁軸１８は
二次室６，弁座口５を貫通し、その先端は一次室２に装
入した弁体２０に結合されている。

【００２４】そして、二次室６の流体圧力、即ち二次圧
力と調整ばね１６のばね荷重とが平衡した位置に変位す
るダイヤフラム９によって弁体２０が弁座４に接近或い
は着座し、または反対に弁体２０が弁座４から大きく離
間することによって一次室２から二次室６への流体流量
を制御して二次圧力を所定の一定圧力に調整するもので
あり、このことは従来のものと同じである。

【００２５】ダンパばね１７は二次圧力の急激な変化の
際にダイヤフラム９に発生する弁軸１８の中心軸線方向
の振動を吸収するものであり、周方向等間隔で複数設け
られている。また、図１，図３，図４および図６に示し
た形態のものは平板状の基部１７_aをダイヤフラムリテ
ーナ１３に重ねてナット１５により固定し、それより立
上ったダンパばね１７をばね室１１にその周壁面に重ね
て内装したダンパばねリテーナ２２に接触させている。
ダンパばね１７はダンパ効果をもたせるために或る程度
硬い材料で作る必要があり、アルミニウム合金などの一
般的に比較的軟質の材料で作られるカバー体１０が摩耗
することのないようにダンパばねリテーナ２２を設けた
ものであり、従ってダンパばねリテーナ２２は硬質材料
で作られている。

【００２６】本発明の目的である、ダイヤフラム９の偏
心や傾きによるダイヤフラムプラグ１２の二次室６の周
側壁への激しい衝突の防止を達成させるため、図１に示
した実施の形態ではダイヤフラムプラグ１２の外側周縁
にダイヤフラム９と反対方向へ向かう環状の案内裾体２
５を一体成形により設け、この案内裾体２５を二次室６
にその周壁面との間に狭い隙間を有して挿入した。この
ものは請求項１に記載した第一の発明の一形態である。

【００２７】前記の隙間はダイヤフラム９の正常な変位
動作を妨げないが、僅かな偏心または傾きで案内裾体２
５が二次室６の周壁面に接触することにより、激しい衝
突が回避され異音を発生させない。また、偏心や傾きが
僅かであるため弁体２０の動きが不安定とならず、二次
圧力の急激且つ大幅な変化を早期回復させることができ
る。

【００２８】図２は図１のダイヤフラムプラグ１２およ
び案内裾体２５と二次室６との関係を説明する図であっ
て、高さＬの案内裾体２５を有する外径Ｄのダイヤフラ
ムプラグ１２が内径Ｄ₀の二次室６に装入され、角度θ
で傾いている。これらの間には、 Ｓｉｎθ＝（Ｄ₀−Ｄ）／Ｌ の関係があり、この式よりＤを変化させたときθは直線
的に変化するが、Ｌを変化させたときθは双曲線的に変
化することが判る。これより、案内裾体２５の高さＬを
大きくするとθを大幅に小さく、即ち傾きを著しく小さ
い角度に制限することができる。

【００２９】従って、図１の形態においてはダイヤフラ
ム９の正常な変位を妨げない程度に案内裾体２５を高く
作るのが好ましい。また、このことによりダイヤフラム
プラグ１２の外径Ｄを小さくしてその小形化を計ること
が可能である。

【００３０】図３に示した実施の形態のものは、弁プラ
グ２１をダイヤフラムプラグ１２よりも大径の円板に形
成し、その外側周縁に環状の案内裾体２６を一体に設
け、この案内裾体２６を二次室６にその周壁面との間に
狭い空隙を有して装入したものである。このものは請求
項２に記載した第二の発明の一形態である。

【００３１】図３の形態における案内裾体２６は図１の
形態における案内裾体２５と全く同じ機能を有し、ダイ
ヤフラム９の偏心や傾きによる異音の発生を防止すると
ともに弁体２０の不安定な動きをなくす。

【００３２】図４，図５および図６に示した実施の形態
のものは、ダイヤフラム９の偏心および傾きの抑制手段
を二次室６の側に設ける代りにばね室１１の側に設けた
点で図１，図３のものと相違している。

【００３３】図４に示した実施の形態のものは、ダイヤ
フラムリテーナ１３の外側周縁の立上り部を延長して環
状の案内裾体２７を連続一体形成し、この案内裾体２７
をばね室１１にその周壁面との間に僅かな隙間を有して
挿入したものである。このものは請求項３に記載した第
三の発明の一形態である。

【００３４】この図４の形態における案内裾体２７も前
記各形態の案内裾体２５，２６と同様の機能をもってい
る。そして、この形態のものは二次室６に案内裾体を設
けるスペースが得られない場合に有用である。

【００３５】図５は第三の発明の図４とは異なる実施の
形態を示すものである。この形態ではダイヤフラムリテ
ーナ１３に設けた環状の案内裾体２８をばね室１１にそ
の周壁面との間に僅かな隙間を有して装入し、ダンパば
ね１７を案内裾体２８の内側面に接触させたものであ
る。ダンパばね１７の平板状の基部１７_aはばね室１１
の頂壁に重ねて固定されており、ばね室１１にダンパば
ねリテーナ２２を要しない構造である。また、ダンパば
ね１７と案内裾体２８との接触摺動によって摩耗粉を発
生することがあっても、この摩耗粉はダイヤフラムリテ
ーナ１３が受けて溜め、他の部品に付着して悪影響を及
ぼすという心配がない。

【００３６】図６に示した実施の形態のものは、前記各
実施の形態のものと異なり、ばね室１１の中心部にダイ
ヤフラム９の偏心および傾きの抑制手段を設けたもので
ある。即ち、ばね室１１の中心軸線上に位置させて頂壁
から案内筒体２９を下向きに突出形成するとともに、ダ
イヤフラムプラグ１２のねじ１４を延長して軸部材３０
を形成し、案内筒体２９に軸部材３０を狭い隙間を有し
て挿入した。

【００３７】この形態のものにおいては、ダイヤフラム
９の偏心や傾きを軸部材３０が案内筒体２９の内側周面
に接触することによって僅かなものにとどめるものであ
り、異音の発生防止、弁体２０の安定化という前記各形
態のものと同じ効果をもたらす。

【００３８】また、この実施の形態のものは二次室６や
ばね室１１の周壁面に案内裾体２５，２６，２７，２８
を接触させる部分を設ける場所的余裕のないものに好適
であり、ダイヤフラム９から大きく離れた部分で軸部材
３０を案内筒体２９に挿入することにより、前記各実施
の形態のものと同様にダイヤフラム９の傾きを小さいも
のにとどめることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明はきわめて簡単な
手段で二次圧力の急激な変化に伴うダイヤフラムの偏心
や傾きをごく僅かなものにとどめ、ダイヤフラム部品が
二次室の周壁面に強く衝突して異音を発すること、或い
は弁体の動作を不安定にすることを防止するものであ
り、流量が急激且つ大幅に変化する系においても安定し
た流量制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す縦断面図。

【図２】図１の形態の作用説明図。

【図３】本発明の第二の実施の形態を示す縦断面図。

【図４】本発明の第三の実施の形態を示す縦断面図。

【図５】本発明の第四の実施の形態を示す縦断面図。

【図６】本発明の第五の実施の形態を示す縦断面図。

【図７】従来例を示す縦断面図。

【符号の説明】

２ 一次室，６ 二次室，９ ダイヤフラム，１１ ば
ね室，１２ ダイヤフラムプラグ，１３ ダイヤフラム
リテーナ，１７ ダンパばね，２０ 弁体，２１ 弁プ
ラグ，２５，２６，２７，２８ 案内裾体，２９ 案内
筒体，３０ 軸部材，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 博正 神奈川県厚木市上依知3029番地 株式会社 日本気化器製作所内 (72)発明者 瀧川 武相 神奈川県厚木市上依知3029番地 株式会社 日本気化器製作所内 Ｆターム(参考） 5H316 AA09 BB01 DD18 DD20 EE02 EE10 EE12 JJ01 JJ13 KK02 KK04 KK08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次室から二次室への流体流量を制御す
   る弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラ
   ムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調
   整する圧力調整器において、 前記ダイヤフラムの前記二次室側の面に重ねられたダイ
   ヤフラムプラグの外側周縁に案内裾体が設けられてお
   り、前記案内裾体は前記二次室にその周壁面との間に狭
   い隙間を有して装入されている。ことを特徴とする圧力
   調整器。
2. 【請求項２】 一次室から二次室への流体流量を制御す
   る弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラ
   ムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調
   整する圧力調整器において、 前記ダイヤフラムの前記二次室側の面に重ねられて前記
   弁体の弁軸を固定する弁プラグの外側周縁に案内裾体が
   設けられており、前記案内裾体は前記二次室にその周壁
   面との間に狭い隙間を有して装入されている。ことを特
   徴とする圧力調整器。
3. 【請求項３】 一次室から二次室への流体流量を制御す
   る弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラ
   ムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調
   整する圧力調整器において、 前記ダイヤフラムの前記二次室と反対側に形成されてい
   るばね室側の面に重ねられたダイヤフラムリテーナの外
   側周縁に案内裾体が設けられており、前記案内裾体は前
   記ばね室にその周壁面との間に狭い隙間を有して装入さ
   れている。ことを特徴とする圧力調整器。
4. 【請求項４】 前記ダイヤフラムの振動を吸収するダン
   パばねが前記案内裾体の内側面に接触させて前記ばね室
   に取付けられている請求項３に記載した圧力調整器。
5. 【請求項５】 一次室から二次室への流体流量を制御す
   る弁体が二次圧力の変動を感知して変位するダイヤフラ
   ムによって動作し、二次圧力を一定圧力となるように調
   整する圧力調整器において、 前記ダイヤフラムの前記二次室と反対側に形成されてい
   るばね室の中心に案内筒体が設けられているとともに、
   前記ダイヤフラムの中心に軸部材が突設されており、前
   記案内筒体に前記軸部材が狭い隙間を有して挿入されて
   いる、 ことを特徴とする圧力調整器。