(57)【要約】【課題】内部に高圧のガス燃料を保持するガス燃料用弁装置について、製造コストの過大な高騰を招くことなく、その本体ボディ内部空間で保持したガス燃料が他の空間にリークすることを回避できるようにする。【解決手段】燃料タンク２からガスエンジン３にガス燃料を送出する燃料通路７に配設され、内部空間でガス燃料を保持するガス燃料用弁装置５ａにおいて、その内部空間の主要部を構成する本体ボディ５０が、半凝固状態の金属材料を用いて鋳造する半凝固鋳造法により成型して作成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに充填したガス燃料をガスエンジンに送出するための燃料通路に配設されるガス燃料用弁装置において、ガス燃料を保持する内部空間の主要部を構成する本体ボディを、半凝固状態の金属材料を用いて鋳造する半凝固鋳造法により成型して作成したことを特徴とするガス燃料用弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載したガス燃料用弁装置が遮断弁であることを特徴とするガス燃料用弁装置。
【請求項３】
請求項１に記載したガス燃料用弁装置がレギュレータであることを特徴とするガス燃料用弁装置。
【請求項４】
前記本体ボディを構成する金属材料がアルミ合金であることを特徴とする請求項１，２または３に記載したガス燃料用弁装置。
【請求項５】
前記ガスエンジンがＣＮＧエンジンであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載したガス燃料用弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料用弁装置に関し、殊に、ガスエンジンに高圧のガス燃料を送出する燃料通路に配設される遮断弁やレギュレータ等のガス燃料用弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１の従来例及び後述の本発明の実施の形態に共通した配置図に示すように、車両用のガスエンジン３において、燃料タンク２に高圧の状態で充填されたガス燃料は燃料配管７を送出されながら遮断弁５ａ，５ｂを通過し、レギュレータ４で所定圧力まで減圧されてから、図示しないミキサやインジェクタなどのエンジン３の燃料供給装置に送られる。
【０００３】
この場合、供給される燃料が液体ではなく気体であること、またその圧力が高いこと等から、レギュレータ４や遮断弁５ａ，５ｂ等の弁装置内部で燃料が漏れない状態で保持し続けることが重要とされている。ところが、これら弁装置の主要構成部品である本体ボディにはダイキャスト鋳造による鋳物部品を使用することが多く、その成型時において溶融したアルミ合金等の材料金属をインジェクションで鋳込む際に気泡を巻き込んで鋳造巣（鋳巣）を生じることがある。
【０００４】
この鋳巣が、本体ボディ内部空間で高圧のガス燃料を保持する際に、外部や他の内部通路等に燃料をリークさせる主要原因となっている。この本体ボディの制作に鋳造の代わりに切削や鍛造＋切削等の工法を用いることにより巣の発生率を低下させることが可能となるが、これでは材料費や加工費等の費用が嵩み、製造コストの高騰に繋がることになるため、実際には採用しにくいものであった。
【０００５】
一方、金属部品の鋳造方法に関し、例えば特開平５−１６９１９３号公報に内部に気泡を含みにくい半凝固金属鋳塊を比較的簡易な手順で得る方法が提案され、また特開平５−２６１５０３号公報にはアルミ系合金の半凝固金属塊を用いて鋳巣の生じにくい金属部品を鋳造する方法が提案されており、これらの技術を各金属部品分野においても有効な形で応用することが期待されていた。
【特許文献１】特開平５−１６９１９３号公報
【特許文献２】特開平５−２６１５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、内部に高圧のガス燃料を保持するガス燃料用弁装置について、製造コストの過大な高騰を招くことなく、その本体ボディ内部空間で保持したガス燃料が他の空間にリークすることを回避できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、燃料タンクに充填したガス燃料をガスエンジンに送出するための燃料通路に配設されるガス燃料用弁装置において、ガス燃料を保持する内部空間の主要部を構成する本体ボディを、半凝固状態の金属材料を用いて鋳造する半凝固鋳造法により成型して作成した。
【０００８】
このように、気泡の混入しにくい半凝固鋳造法により本体ボディを成型することで、他の新たな加工手順を要さないばかりか過大なコストアップを伴うことなく、ガス燃料を保持・通過させる内部空間から他の空間に連通する鋳巣の発生頻度を大幅に低減することができる。
【０００９】
また、このガス燃料用弁装置が遮断弁である場合には、本体ボディが比較的高圧がかかりやすい内部空間を有している点で鋳巣の発生頻度の低減が極めて有用なものとなり、或いは、このガス燃料用弁装置がレギュレータである場合には本体ボディに高圧がかかることに加えガス燃料の圧力を精密に調整する必要性から一層有用性の高いものとなる。
【００１０】
更に、上述したガス燃料用弁装置において、本体ボディを構成する金属材料がアルミ合金であるものとすれば、半凝固鋳造法に適した材料として鋳巣の発生頻度低減作用を顕著に発揮しやすいものとなる。
【００１１】
更にまた、上述したガス燃料用弁装置を配設するガスエンジンは、ＣＮＧエンジンであるものとすれば、燃料圧力が高圧に設定されやすい関係でより上述した各作用を発揮するガス燃料用弁装置の使用がより有用なものとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本体ボディを半凝固鋳造法で成型して作成した本発明によると、製造コストの過大な高騰を招くことなく鋳巣の発生を最小限に抑えることができ、本体ボディ内部空間から他の空間に燃料がリークすることを有効に回避できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。尚、本実施の形態において、ガスエンジンはガス燃料にＣＮＧ（圧縮天然ガス）を用いるものである場合を説明するものとし、本発明のガス燃料用弁装置が遮断弁及びレギュレータの両方であるものとして一つの実施の形態で併せて説明する。
【００１４】
図１はＣＮＧ自動車におけるエンジンの燃料供給システムの簡略化した配置図であり、燃料タンク２内に最大２０ＭＰａまでの圧力で充填された高圧燃料（ＣＮＧ）は、燃料通路７内を送出され燃料タンク寄りの遮断弁５ａ、レギュレータ寄りの遮断弁５ｂを通過してレギュレータ４内に入り、所定圧力に減圧されてエンジン３に供給されるようになっており、この遮断弁５ａ，５ｂ及びレギュレータ４が本発明のガス燃料用弁装置となる。
【００１５】
次に、本発明および従来例に共通した遮断弁の構造を説明すると、図２の遮断弁５ａを拡大した縦断面図に示すように、燃料入口５１を通って本体ボディ５０内部に導入された高圧燃料は高圧弁室５４に入る。そして、電磁コイルに通電されることにより高圧燃料はパイロット弁５３，メイン弁５２の順で開通された燃料通路を通って燃料出口５５へと流れるようになっている。尚、この構成は遮断弁５ｂも同様である。
【００１６】
そして、遮断弁５ｂを同様に通過した高圧燃料は、図３に示すレギュレータ４の拡大した縦断面図に示すように、燃料入口４１から本体ボディ４０内部に導入され、内部高圧通路４２を通りダイヤフラム４５に連結されたバルブ４３の隙間４４を通過し、所定の低圧（通常約１ＭＰａ以下）まで減圧された減圧室４６に移動し、これ以降は下流側エンジン燃料用機器類に合わせた所定圧力にまで減圧された状態で供給される。
【００１７】
そして、本実施の形態においては、上述した遮断弁５ａ，５ｂ及びレギュレータ４は、その高圧のガス燃料を保持・通過させる本体ボディ５０，４０がアルミ合金等を半凝固状態にして鋳造した半凝固鋳造法で成型して作成された点を特徴としている。
【００１８】
尚、半凝固鋳造法は現在様々な方法が開発されているが、過大な製作コストの高騰を招かずにガス燃料用弁装置の部品精度を達成できるものであれば、例えば上述した特開平５−１６９１９３号公報や特開平５−２６１５０３号公報等に記載されている方法等から適宜選択して行えばよい。
【００１９】
上述したように、遮断弁５ａ，５ｂの本体ボディ５０及びレギュレータ４の本体ボディ４０は、その内部空間で高圧のガス燃料を保持して通過させるものであるため、この高圧燃料を外部や他の通路に漏らさずに保持し続けることが、安全性の観点から重要とされている。
【００２０】
図４は、鋳造方法の違いによるガス燃料の部品外部へのリーク発生率を比較するためのグラフを示すものであり、一般的なダイキャスト鋳造法に対し、半凝固鋳造法は半溶融の柔らかい状態でアルミ合金などの金属を金型に鋳込むことで成型するものであり、鋳巣の発生が極めて少ない点を特徴としている。そのため、半凝固鋳造法を採用することによりリークを起こす確率を低く抑えることが可能となるものであることがわかる。
【００２１】
従って、本実施の形態においても、各ガス燃料用弁装置の本体ボディ４０，５０を半凝固鋳造法で成型して作成したものであり、これにより鋳巣の発生率を大幅に低減させることを可能とした。そのため、高圧燃料に内部空間が曝されてもリークの発生率を最小限に抑えることができるものとなる。
【００２２】
そして、上述した半凝固鋳造法を採用することにより、切削や鍛造＋切削等の工法と比較して、内部通路加工等に関する加工レス化を実現しており加工手順を削減して加工時間を短縮することも可能となるため、製造コストの低廉化に繋がるものとなっている。
【００２３】
尚、グラフに示すように、いずれの鋳造法においても内部圧力が高い程、リークの発生率は増加するものであるが、顕著にリークの発生率に差が出る内部圧力は２ＭＰａ以上である。現在、高圧ガス保安法では２０ＭＰａがタンク圧力の上限とされているが、将来的には２５ＭＰａとなる可能性も高く、製造工程に大きな変更や新たな手順の追加を要することなく実現することのできる半凝固鋳造法によるリーク防止対策は、今後一層有用性が増すと予想される。
【００２４】
また、上述した実施の形態において、半凝固鋳造法に使用する金属材料がアルミ合金の場合を説明したが、更なるコスト低減のために、そのアルミ材（インゴット）は比較的高価な半凝固鋳造法専用のものでなくても、一般的なＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｈ  ５２０２）等に記載のあるアルミ合金鋳物でも充分であり、例えば、ＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｈ等を使用することで、製造コストの低減を実現しやすいものとすることができる。
【００２５】
以上、述べたように、内部に高圧のガス燃料を保持するガス燃料用弁装置について、本発明により、製造コストの高騰を招くことなくその本体ボディ内部空間から他の空間に燃料がリークすることを有効に回避できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態及び従来例に共通するＣＮＧ自動車の燃料供給システムを示す配置図。
【図２】図１の遮断弁の拡大した縦断面図。
【図３】図１のレギュレータの拡大した縦断面図。
【図４】鋳造方法の違いによる外部へのリーク発生率を比較するためのグラフ。
【符号の説明】
【００２７】
２  燃料タンク、３  エンジン、４  レギュレータ、５ａ，５ｂ  遮断弁、４０，５０  本体ボディ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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