JP7197132B2 - レギュレータ - Google Patents
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Description
本発明は、高圧の流体を所望の圧力に減圧する際に用いられるレギュレータに関する。
調圧室内の圧力変動によりピストンを介して調圧弁体を開閉し、高圧流体の流量を制御するレギュレータは例えば実開昭５２－９２４３６号公報，特願２０１７－１９３０７８号に提示されており、例えば燃料タンクに貯留したＣＮＧ（圧縮天然ガス）などの高圧燃料をエンジンに供給する際などの調圧器などに利用されている。
図４乃至図６は前記従来のレギュレータの一例を示すものであり、ボデー１に貫通した通路２の燃料入口２１側には燃料気密保持用の燃料入口カバー２２が設けられ、前記燃料入口カバー２２の燃料入口２１側とは逆側に円筒形状の弁座シート３１がその外周端面に形成した嵌合部において設置されるとともに複数の連通する連通通路３２を有した弁座シート保持部材３３からなる弁座３をボデー１内部の段差との間で挟み込み固定している。
また、前記燃料入口カバー２２と弁座３の弁座シート保持部材３３との間に高分子材料等を材料としたＯ－ＲＩＮＧからなる緩衝材９３を設けて弁座３を軸直方向へスライドを可能としており、前記弁座３の燃料入口カバー２２の反対側には、拡開した先端面５１が弁座３の弁座シート３１に接触または離脱して弁通路３２を開閉させる調圧弁体５を有するピストン調圧弁７が前記通路２の軸線方向に摺動可能に配置されている。
更に、前記ピストン調圧弁７には軸中央を連通する燃料通路５２を有する調圧弁体５の接触径よりも大径となるピストン部６がその中央部に形成された連結孔６２で接合しており、調圧弁体５の直近外周部とピストン部６の外周部に円周上のシール部材９１，９２を介してボデー１に形成した通路２の内周にガイドされ、流体気密保持と合わせてボデー１の軸線上にスライドできる構造となっている。
更にまた、前記ボデー１の通路２におけるピストン部６の流出側には燃料出口カバー２３が設けられた燃料出口２４を構成しており、ピストン部６の燃料出口２４と逆側には調圧弁体５の外周側のピストン部６で受ける圧力荷重と釣り合うように調圧ばね８がピストン部６の周囲において調圧室４と同軸上に並行して設けられた大気室６１内に配置されて前記通路２の燃料出口２４方向に付勢されている。
この従来例のレギュレータは、燃料入口２１から流入するＣＮＧなどの高圧燃料がボデー１の燃料入口２１の燃料入口カバー２２内部を通過し、弁座３の弁通路３２を介して調圧室４に流入する。
ここで、初期段階としてはピストン調圧弁７が調圧ばね８に押され、調圧弁体５の先端面５１と弁座３の調圧室４側に配置された弁座シート３１との隙間を通り、ピストン調圧弁７を形成する調圧弁体５の軸中央に設けてある連通通路５２を介して燃料出口２４側へ流入する。その後、燃料出口２４に流入した調圧燃料により燃料出口２４側の圧力が増加するにつれてピストン部６を介し、調圧ばね８を押し出し、ピストン調圧弁７をスライドさせ、その後、一定の圧力に達すると調圧弁体５の連通通路５２が弁座シート３１に接触して閉塞し、燃料が遮断される。
このとき弁座シート３１が設置された弁座３は緩衝材９３によりバルブ軸直方向にスライド可能となっており、弁座シート３１と調圧弁体５の着座を安定させ、その後、燃料出口２４側の燃料が消費されると再度ピストン調圧弁７が調圧ばね８に押され弁座シート３１と調圧弁体５の隙間が開口し燃料出口２４側へ流入する。
以上の動作を繰り返し、弁座シート３１と調圧弁体５の隙間面積を変化させることで燃料出口２４側の圧力を一定に保持するものである。
しかしながら、このような従来のレギュレータの減圧構造においては、調圧弁体５が弁座シート３に着座する際、緩衝部材９３のつぶし代によって弁座３の保持荷重が大きくなり、弁座３のスライドする機構が失われ弁座シート３１と調圧弁体５間のリーク不良等による機能損失に発展することがあった。また、上記問題を解決するためには周辺部品の寸法精度を厳しく管理することが必要となりコスト増となる問題があった。
本発明は、前記従来のレギュレータが有する問題点に着目してなされたものであり、弁座のスライドする機構が失われることで弁座シートと調圧弁体間のリーク不良等による機能損失に発展することを防止したレギュレータを提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するためになされた本発明であるレギュレータは、燃料入口から導入される高圧流体が、燃料入口に設けられた弁座と、この弁座の調圧室側に配置した弁座シートに向かい合うように設けられた調圧室への連通通路が形成された調圧弁体との開口部を通過し、前記調圧弁体と接合されたピストン部に作用する調圧流体の圧力による荷重と前記ピストン部の調圧室とは逆側に前記調圧室と同軸上に並行して設けられた大気室内の調圧ばねによる荷重が釣り合い、前記弁座シートと調圧弁体間の開口面積を変化させて前記調圧室の流体圧力を制御するレギュレータにおいて、前記弁座シートを保持する弁座が弾性部材にて摺動性のよい緩衝材を介して設置されており、自動調芯させることで前記調圧弁体と弁座シートの均一な接触を可能としたことを特徴とする。
また、本発明において、前記緩衝材がＰＴＦＥにより形成されている場合には弾性および摺動性に優れたものが容易且つ確実に実施することができる。
更に、本発明において、前記弾性部材が圧縮コイルばねで形成することで容易に装着可能で且つ弁座を確実に付勢することができる。
本発明によれば、弁座のスライドする機構が失われることで弁座シートと調圧弁体間のリーク不良等による機能損失に発展することを防止したレギュレータを提供することができる。
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乃至図３は、本発明における好ましい実施の形態の断面図を示すものであり、全体の構成および作用は前記図４乃至図６に示した従来例とほぼ同様であり、それらの部分については詳細な説明を省略する。また、前記従来例と同一構成部には同一符号を付して説明する。
そして、特に前記従来例と異なる点は、前記図４乃至図６に示した前記従来のレギュレータでは、ボデー１に貫通した通路２の段差との間で挟み込み固定している弁座３と燃料入口カバー２２との間に高分子材料等を材料とした緩衝材９３を設け軸直方向へのスライドを可能としているのに対して、本実施の形態では弁座３を、燃料入口カバー２２側に設けた例えばばね体、弾性体などの弾性部材１０１（本実施の形態では弾発コイルばね）と、例えばＰＴＦＥ（Ｐоｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕоｒо Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）［テフロン（登録商標）］などの摺動性、耐久性に優れた材質により形成された緩衝材１０２を介して保持している点が異なる。
従って、本実施の形態では、燃料出口２４が一定の圧力に達して弁座シート３１と調圧弁体５の連通通路５２が閉塞し燃料を遮断するとき、弾性部材１０１の荷重から発生する軸直方向への摩擦抵抗に対し、調圧弁体５に付加されるピストン部６が受ける燃料出口２４の圧力による荷重の軸直方向成分が大きくなることで、弁座３が軸直方向へスライドし、弁座シート３１と調圧弁体５を安定させて接触させることができ、このとき、燃料入口カバー２２と弁座３を保持する緩衝材１０２の間に隙間を設けることで、燃料入口カバー２２の端面が弁座３の軸直方向へのスライドを阻害することがない。
殊に、本実施の形態では、緩衝材１０２をＰＴＦＥにより形成したので摺動性に優れているとともに、低温から高温まで耐熱性を有し、耐摩耗性などにも優れているので緩衝材１０２が使用中に劣化し難い。
このように本実施の形態は、前記図４乃至図６に示した従来の弁座３を保持するための緩衝材９３に代えて、弁座３を保持する部材である緩衝材１０２と保持荷重を与える弾性部材１０１に分割することで、保持荷重の設定も容易となり、困難な寸法管理も必要がなくなる。
１ ボデー、２ 通路、３ 弁座、４ 調圧室、５ 調圧弁体、６ ピストン部、７ ピストン調圧弁、８ 調圧ばね、２１ 燃料入口、２２ 燃料入口カバー、２３ 燃料出口カバー、２４ 燃料出口、３１ 弁座シート、３２ 弁通路、３３ 弁座シート保持部材、５１ 先端面、５２ 連通通路、６１ 大気室、６２ 連通孔、９１，９２ シール部材、９３ 緩衝材、１０１ 弾性部材、１０２ 緩衝材
Claims (3)
- 燃料入口から導入される高圧流体が、燃料入口に設けられた弁座と、この弁座の調圧室側に配置された弁座シートに向かい合うように設けられた調圧室への連通通路が形成された調圧弁体との開口部を通過し、前記調圧弁体と接合されたピストン部に作用する調圧流体の圧力による荷重と前記ピストン部の調圧室とは逆側に前記調圧室と同軸上に並行して設けられた大気室内の調圧ばねによる荷重が釣り合い、前記弁座シートと調圧弁体間の開口面積を変化させて前記調圧室の流体圧力を制御するレギュレータにおいて、前記弁座シートを保持する弁座が、弾性部材にて摺動性のよい緩衝材を介して設置されており、自動調芯させることで前記調圧弁体と弁座シートの均一な接触を可能としたことを特徴とするレギュレータ。
- 前記緩衝材がＰＴＦＥにより形成されていることを特徴とする請求項１記載のレギュレータ。
- 前記弾性部材が圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項１または２記載のレギュレータ。
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