(57)【要約】【課題】ガス機関用レギュレータの燃料通路を開閉する開閉弁に対して負圧コックによる充分な閉弁力が得られると共にレギュレータの大型化を防止する。【解決手段】ガス燃料を吸気管３に通す燃料通路１ａ・１ｃ間に開閉弁１５を設け、その開閉弁に対向して設けたロッド２５を負圧コック本体２１の支持孔２１ａにより直線運動方向に摺動自在に支持する。ロッドの開閉弁側の一端に小径ダイヤフラム２２を結合し、他端に大径ダイヤフラム２６を結合する。両ダイヤフラム間に負圧室２３を形成し、吸気負圧が作用したら、両受圧面積差によりロッドを開閉弁側に変位させ、開閉弁を開弁させる。ダイヤフラムにはロッドの直線的な変位方向以外の力が作用しないため、ダイヤフラムの変位も安定化し、その耐久性を高めることができ、直線運動により開弁動作も安定化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料を調圧して機関に供給するための燃圧制御室と、ガス燃料供給源から前記燃圧制御室へガス燃料を通すための燃料通路と、前記燃料通路を開閉する開閉弁と、吸気負圧により前記開閉弁を開弁させる負圧作動装置とを有するガス機関用レギュレータであって、
前記負圧作動装置が、吸気負圧により変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに結合されかつ前記ダイヤフラムの吸気負圧による変位時に前記開閉弁を開弁させるべく押圧するように設けられたロッドとを有し、
前記ロッドが、レギュレータ本体と一体をなす部材に前記ダイヤフラムの変位方向に直線運動するように摺動自在に支持されていることを特徴とするガス機関用レギュレータ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムが、前記燃圧制御室に対して外部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス機関用レギュレータ。
【請求項３】
前記ダイヤフラムが、前記ロッドの両端に結合された小径ダイヤフラムと大径ダイヤフラムとからなり、
前記小径ダイヤフラム及び前記大径ダイヤフラムに吸気負圧が作用するようにされ、前記小径ダイヤフラム及び前記大径ダイヤフラムの受圧面積差による変位力により前記ロッドを変位させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス機関用レギュレータ。
【請求項４】
前記開閉弁は常時閉じている常閉型であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス機関用レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを燃料とするガス機関に用いられるガス機関用レギュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロパンガスやブタンガスなどのガスを燃料とするガス機関のガス圧制御レギュレータにあっては、機関の始動開始後に生じる吸気負圧を利用して燃料通路を開弁するようにしたものがあり、負圧コックと称される開閉弁を設けている。例えば燃料にＬＰＧを用いた四輪自動車用エンジンにおいて、そのレギュレータにはＬＰＧを導入する一次室と減圧ガス化したＬＰＧを混合器へ送出する二次室とが設けられ、両室間の開閉を負圧コックにより制御するようにしたものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特公平５−９６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１における負圧コックの構造にあっては、一次室及び二次室を連通するための通路を開閉する二次弁と、二次弁を長手方向一端部に支持すると共に二次弁をシーソー運動により変位させるべく中間部を枢支されたレバー状をなしかつ二次弁を常時閉弁させる方向に弾発付勢された二次弁レバーと、二次弁を閉弁させる方向に二次弁レバーを傾動させる向きに二次部レバーの他端部に当接しかつ負圧により当接状態から離脱するようにされた負圧作動ダイヤフラムと、二次室内のガス圧と大気圧との差により作動して二次弁を開弁させる方向に二次弁レバーを傾動させるように押圧し得る大気圧作動ダイヤフラムとが設けられている。
【０００５】
このように構成された負圧コックにあっては、二次室内に二次弁レバーが受容され、二次弁レバーの長手方向一端部に二次弁が設けられ、その他端部側に負圧作動ダイヤフラムが設けられている。また、負圧作動ダイヤフラムと対向して大気圧作動ダイヤフラムが設けられており、大気圧作動ダイヤフラムは二次室の１つの壁面全体を形成する大きさに形成されているが、対向する側に設けられた負圧作動ダイヤフラムは、同じ側に二次弁が設けられていることから１つの壁面の一部を形成する大きさになっている。そのため、負圧作動ダイヤフラムは大気圧作動ダイヤフラムよりも小さい（小径である）。
【０００６】
上記した負圧コックの構造における二次弁（負圧コック）の開閉制御の設定にあっては、両ダイヤフラムの受圧面積の設定、関連する各弾発付勢力（ばね強度）の設定、二次弁の開度変化に対する二次室や負圧室の変化など、複数の要件から二次弁の閉弁力を定めなければならず複雑化していた。また、単純に二次弁の閉弁力を高めるためには、負圧作動ダイヤフラムの外径を大きくすることで可能であるが、上記したように負圧作動ダイヤフラムを大きくした場合には大気圧作動ダイヤフラムも大きくなってしまい、レギュレータ全体が大型化してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決して、ガス機関用レギュレータの燃料通路を開閉する開閉弁に対して負圧コックによる充分な閉弁力が得られると共にレギュレータの大型化を防止することを実現するために本発明に於いては、ガス燃料を調圧して機関に供給するための燃圧制御室と、ガス燃料供給源から前記燃圧制御室へガス燃料を通すための燃料通路と、前記燃料通路を開閉する開閉弁と、吸気負圧により前記開閉弁を開弁させる負圧作動装置とを有するガス機関用レギュレータであって、前記負圧作動装置が、吸気負圧により変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに結合されかつ前記ダイヤフラムの吸気負圧による変位時に前記開閉弁を開弁させるべく押圧するように設けられたロッドとを有し、前記ロッドが、レギュレータ本体と一体をなす部材に前記ダイヤフラムの変位方向に直線運動するように摺動自在に支持されているものとした。
【０００８】
特に、前記ダイヤフラムが、前記燃圧制御室に対して外部に設けられていると良い。また、前記ダイヤフラムが、前記ロッドの両端に結合された小径ダイヤフラムと大径ダイヤフラムとからなり、前記小径ダイヤフラム及び前記大径ダイヤフラムに吸気負圧が作用するようにされ、前記小径ダイヤフラム及び前記大径ダイヤフラムの受圧面積差による変位力により前記ロッドを変位させると良い。また、前記開閉弁は常時閉じている常閉型であると良い。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明によれば、ガス燃料通路に設けた開閉弁を開弁動作させるための負圧作動装置を、吸気負圧により変位するダイヤフラムと、ダイヤフラムに結合したロッドとを設け、そのロッドをレギュレータ本体と一体をなす部材によりダイヤフラムの変位方向に直線運動するように摺動自在に支持し、開閉弁の開弁をロッドの直線運動により行うことにより、ダイヤフラムにはロッドの直線的な変位方向以外の力が作用しないため、ダイヤフラムの変位も安定化し、ダイヤフラムの耐久性を高めることができる。また、直線運動により開弁させることから、例えば円弧状に運動する部材により直線運動する弁体を開弁させる場合に対して開弁動作における動作方向の管理が容易である。
【００１０】
特に、ダイヤフラムが燃圧制御室の外部に設けられていることにより、配置スペースに余裕が生じ、ダイヤフラムを燃圧制御室の大きさに左右されずに任意の大きさにすることができ、小さな吸気負圧であっても大きな変位力を発生させることができるため、吸気負圧が低い段階から早めに開弁させるなど開閉弁の制御範囲を広くすることができる。燃圧制御室内に設けられている場合にはダイヤフラムを大径化するとレギュレータの外形が大型化してしまうが、本発明によればそのような不都合を回避し得る。
【００１１】
また、ダイヤフラムを小径ダイヤフラムと大径ダイヤフラムとにより構成することにより、ロッドの推力を両ダイヤフラムの受圧面積差により調整した値に設定することができ、同一の構成で種々の仕様違い（例えば吸気負圧の違い）の機関に設計変更で容易に対応し得る。また、ロッドの両端に小径ダイヤフラムと大径ダイヤフラとを設けることにより、両ダイヤフラム間に負圧室を形成すれば、摺動支持されているロッドの摺動部の気密性を考慮する必要がないため、ロッドの摺動支持構造を何ら問題なく採用し得る。また、開閉弁を常閉型とすることにより、機関停止に伴う吸気負圧の消滅に応じて素早く燃料通路を閉じることができるため、ガス燃料の無駄な消費を無くすことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示されるように、本発明が適用されたガス機関用のレギュレータ本体１には、ガス燃料供給源としてのガスボンベ２と連通する流入側ガス燃料通路１ａと、図示されない機関の吸気管３と一体的に設けられたスロットルバルブ４のベンチュリ部と連通する吐出側ガス燃料通路１bとが外部との接続用にそれぞれ設けられている。なお、ガス燃料としてはプロパンやブタンなどがある。
【００１３】
レギュレータ本体１の図における左側には図の左方に開放される凹部が形成されており、その開放面がレギュレータ本体１にねじ止めされた蓋体５により閉塞されている。蓋体５とレギュレータ本体１とにより燃圧用ダイヤフラム６が保持されており、レギュレータ本体１の上記凹部と燃圧用ダイヤフラム６とにより燃圧制御室７が形成されている。上記吐出側ガス燃料通路１bは燃圧制御室７と連通している。
【００１４】
蓋体５の内面と燃圧用ダイヤフラム６との間には大気圧室８が形成されており、蓋体５には外部と大気圧室８とを連通状態にする大気連通孔５ａが設けられている。また、蓋体５の中央部には、燃圧用ダイヤフラム６を弾発付勢力を調整して燃圧を調整するべく、ばね及びねじにより構成された燃圧調整機構９が設けられている。
【００１５】
燃圧制御室７内には、レギュレータ本体１と一体をなす支持軸１０により揺動自在に支持された燃圧制御レバー１１が受容されている。燃圧制御レバー１１の一端部には、燃料通路１ｃの燃圧制御室７への流入口を開閉するための燃圧制御弁１２が設けられており、燃圧制御レバー１１の他端部とレギュレータ本体１との間には、燃圧制御弁１２を閉弁方向に弾発付勢する調圧ばね１３が介装されている。なお、燃料通路１ｃの燃圧制御室７への流入口には弁座１４が設けられている。
【００１６】
レギュレータ本体の中央部分には、流入側ガス燃料通路１ａと燃料通路１ｃとを開閉する開閉弁１５が設けられている。開閉弁１５は、閉弁ばね１６により両通路１ａ・１ｃ間を常時閉弁方向に弾発付勢されている常閉型開閉弁として設けられている。なお、開閉弁１５は、円錐台形状の弁体部１５ａとロッド状の軸部１５ｂとを同軸に形成された形状からなり、両通路１ａ・１ｃ間に固設された弁座１７に対して弁体部１５ａが当接離反する。弁座１７を取り付けた部分には、弁座１７を保持するようにかつ軸部１５ｂを外囲する円筒形状のばね保持体１８が通路に例えば圧入により取り付けられている。また、軸部１５ｂの弁体部１５ａとは相反する軸線方向端部にはばね係止クリップ１９が取り付けられており、ばね係止クリップ１９とばね保持体１８との間には軸部１５ｂを囲繞するテーパ状の上記閉弁ばね１６が介装されている。
【００１７】
レギュレータ本体１の図における右側端面には負圧作動装置（負圧コック）を構成する負圧コック本体２１が一体的に固設されている。負圧コック本体２１のレギュレータ本体１に対向する面側であってその中央部分には、開閉弁１５の軸部１５ｂの突出端部を受容する凹部が形成されており、その凹部内には軸部１５ｂと同軸的に対向する小径ダイヤフラム２２が設けられている。小径ダイヤフラム２２は、負圧コック本体２１の上記凹部と共に両通路１ａ・１ｃを連通する燃料通路室１ｄを形成している。
【００１８】
小径ダイヤフラム２２と負圧コック本体２１の上記凹部とにより小負圧室２３が形成されている。その小負圧室２３は、負圧コック本体２１に取り付けられ負圧導入ノズル２４を介して、スロットルバルブ下流の吸気管３と連通するようになっている。
【００１９】
また、小径ダイヤフラム２２の開閉弁１５側とは相反する側には、負圧コック本体２１に設けられた支持孔２１ａにより中間部を摺動自在に支持されたロッド２５の一端部が結合されている。ロッド２５の小径ダイヤフラム２２側とは相反する他端部は、負圧コック本体２１の図における右側に開放された凹部の底面から突出している。ロッド２５の上記他端部には、小径ダイヤフラム２２よりも大径の大径ダイヤフラム２６が同軸的に結合されている。
【００２０】
上記した小径ダイヤフラム２２と大径ダイヤフラム２６とにより、吸気負圧により変位するダイヤフラムが構成されている。このダイヤフラム（２２・２６）がロッド２５に同軸に結合されていると共に、そのロッド２５が開閉弁１５と同一軸線上に配設されており、それら各部材の変位方向が同一軸線方向となる。
【００２１】
大径ダイヤフラム２６は、負圧コック本体２１の上記開放凹部を覆うように固設された蓋体２７と負圧コック本体２１とにより保持されている。負圧コック本体２１の開放凹部と大径ダイヤフラム２６の対向内面との間には小負圧室２３よりも大径の大負圧室２８が形成されている。なお、大径ダイヤフラム２６は、戻しばね２９によりロッド２５すなわち小径ダイヤフラム２２を開閉弁１５の軸部１５ｂに対して離反させる向きに弾発付勢されている。
【００２２】
また、上記蓋体２７は、大径ダイヤフラム２６の戻しばね２９による最大変位位置を規制するダイヤフラム保持板としても作用するように、大径ダイヤフラム２６側の内面の適所には突状のストッパが設けられている。また蓋体２７の内面と大径ダイヤフラム２６とにより大気圧室３０が形成されており、蓋体２７には外部と大気圧室３０とを連通状態にする大気連通孔２７ａが設けられている。
【００２３】
なお、負圧導入ノズル２４の小負圧室２３側にはチェック弁３１が設けられている。チェック弁３１は、吸気管３側の負圧が各負圧室２３・２８の圧力よりも大きい場合には開弁し、逆の場合に閉弁するよう作動する。このように開閉することにより、本レギュレータを２サイクル機関に用いる場合に、機関の吹き返しによる正圧の影響を抑制することができるため、有効である。したがって、２サイクル機関に対して負圧が安定している４サイクル機関に用いる場合には設けなくても良い。
【００２４】
次に、上記したように構成されたレギュレータの作動要領を示す。機関の停止時には、小負圧室２３及び大負圧室２８には吸気負圧が作用していないため、大径ダイヤフラム２６が戻しばね２９により図１に示されるように戻されている状態であり、それに伴って小径ダイヤフラム２２が開閉弁１５の軸部１５ｂに対して離反している。したがって、開閉弁１５は、閉弁ばね１６により弁体１５ａが弁座１７を閉止している状態になり、流入側ガス燃料通路１ａと燃料通路室１ｄとが遮断され、ガス燃料は燃料通路１ｃへ流出しない。これにより、吸気管３へはガス燃料が供給されず、機関は停止状態を維持することになる。
【００２５】
機関の始動操作を行うと、始動時にはクランキングにより、始動後には機関の運転状態により、吸気管３に吸気負圧が生じる。その負圧は、負圧導入ノズル２４を介して小負圧室２３及び大負圧室２８に作用する。図２に示されるように、ロッド２５に対する大径ダイヤフラム２２による押圧力の方が小径ダイヤフラム２２よりも大きいため、両ダイヤフラム２２・２６の受圧面の面積差に応じた推力でもって小径ダイヤフラム２２が開閉弁１５に向けて変位する。それにより小径ダイヤフラム２２が開閉弁１５の軸部１５ｂを押すことになり、その押圧力が閉弁ばね１６の付勢力よりも大きく設定されていることにより、開閉弁１５が開弁する。開閉弁１５の開弁により、流入側ガス燃料通路１ａと燃料通路室１ｄとの間が開通し、ガス燃料が燃料通路１ｃに至る。
【００２６】
この開弁動作において、上記したように開閉弁１５とロッド２５及び両ダイヤフラム２２・２６が互いに同一軸線上で変位するため、開閉弁１５に対する変位力の設計及び管理が容易である。また、動作も直線運動のみにより安定化する。
【００２７】
上記吸気の流れによりスロットルバルブ４のベンチュリ部にも負圧が生じ、その負圧が吐出側ガス燃料通路１bに作用して燃圧制御室７が負圧になり、その負圧により燃圧用ダイヤフラム６が燃圧制御室７内に没入する向きに変位する。その変位により燃圧制御レバー１１の他端部が押圧されて、燃圧制御弁１２を開弁させる向きに燃圧制御レバー１１が傾動し、ガス燃料が燃圧制御室７内に流入される。そして、吐出側ガス燃料通路１bを介して吸気管３にガス燃料が供給され、機関が運転を続行し得る。なお、スロットルバルブ４のベンチュリ部に生じる負圧は機関の運転に応じて変動し、それに応じて燃圧制御室７内の負圧も変動して燃圧用ダイヤフラム６が変位し、それにより燃圧制御弁１２の開弁量が変化して燃圧制御室７内の燃圧が制御される。
【００２８】
なお、機関停止の操作を行うことにより、例えば回転速度の低下により吸気負圧が小さくなって、戻しばね２９による付勢力が両ダイヤフラム２２・２６に作用する負圧による推力よりも大きくなると、両ダイヤフラム２２・２６が機関停止状態の位置に戻される。それにより、開閉弁１５に対する小径ダイヤフラム２２による押圧力が解除されるため、開閉弁１５は閉弁ばね１６のばね力により即座に閉弁方向に変位し、閉弁状態になり、機関へのガス燃料の供給が遮断される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明にかかるガス機関用レギュレータは、負圧で作動するダイヤフラムの大径化をレギュレータ本体を大型化することなく実現でき、ガスを燃料とする機関であれば、２サイクルや４サイクルに限らず、また小型汎用機関や自動車用機関に限らず種々のガス機関に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に基づくガス機関用レギュレータを示す断面図である。
【図２】燃料通路の開弁状態を示す図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  レギュレータ本体
１ａ  流入側ガス燃料通路、１ｃ  燃料通路
２  ガスボンベ
３  吸気管
７  燃圧制御室
１５  開閉弁
１６  閉弁ばね
２１  負圧コック本体、２１ａ  支持孔
２２  小径ダイヤフラム
２３  小負圧室
２５  ロッド
２６  大径ダイヤフラム
【図１】
2006299958.tif 000003
【図２】
2006299958.tif 000004