(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆ガス圧力調整器であって、
少なくとも１つの高圧ガス入口と、
下流側の膨張室から通じる少なくとも１つの低圧ガス出口と、
可動調整部であって、該可動調整部の一方側には低圧がかかるとともに、他方側にはバネ要素が当接し、該可動調整部は前記高圧ガス入口を閉鎖するように適合されている、可動調整部と、
上流側で高圧ガスを供給し、当該逆ガス圧力調整器の下流側で低圧ガスを供給する任意のガス回路に当該逆ガス圧力調整器を連結して該ガス回路と一体化させるように適合された上流コネクタ及び下流コネクタと、
を含み、
前記高圧ガス入口及び前記低圧ガス出口は、前記上流コネクタ及び前記下流コネクタ内にそれぞれ位置してガスを放出し、同軸上に配置された前記上流コネクタ及び前記下流コネクタは、当該逆ガス圧力調整器を前記ガス回路に直列に連結するように適合されており、
当該逆ガス圧力調整器は、同軸上に配置されるとともに入れ子状で互いにねじ込まれる中空体を含み、
前記可動調整部は、前記中空体の内部の最も遠い中空部において可変容量で気密性の前記膨張室の範囲を定めるヘッド部と、該ヘッド部よりも小さい部位であるとともに該ヘッド部に固定されるロッドとを含み、前記ロッドの遠位端は、前記高圧ガス入口が閉鎖した状態で当接シールと当接し、前記ロッドを取り囲む前記バネ要素は一方側が前記可動調整部のヘッド部に当接し、
前記高圧ガス入口は、前記閉鎖を行う前記可動調整部のロッドの遠位端の側面に対して高圧ガスを放出するため、該高圧ガスは前記可動調整部の動きに直接作用せず、前記可動調整部が開くときに前記膨張室にガスが低圧で供給され、
前記高圧ガス側にあり、故に前記可動調整部に対して唯一作用している有効接触領域は閉鎖ポジションではゼロではないが極めて小さくなり、
前記中空体は、入れ子状で互いに直接ねじ込まれた高圧側にある上流中空部及び低圧側にある下流中空部の２つの中空部で構成され、該上流中空部及び該下流中空部はそれぞれ単一の構成要素であり、前記可動調整部のロッドは前記上流中空部の底部に気密的に摺動し、前記ロッドを取り囲む前記バネ要素は他方側が前記ロッドが摺動する前記上流中空部の底部に当接し、
前記高圧ガス入口はダクトによって前記上流コネクタの周辺壁に形成され、
前記高圧ガス入口と低圧の前記膨張室との間の連通は、両端が開いた前記ロッドの内部流路により提供される、逆ガス圧力調整器。
【請求項２】
前記バネ要素の推力を調整するための調整装置をさらに含み、
前記調整装置は前記可動調整部の動きと同軸であり、前記上流コネクタ及び前記下流コネクタのうちの一方と協働する軸要素を回転させることにより変更可能な前記調整装置の位置によって、前記高圧ガス入口が閉鎖した状態における前記バネ要素の最大圧縮力が決まり、ひいては低圧の値が決まる、請求項１に記載の逆ガス圧力調整器。
【請求項３】
前記調整装置は、前記上流中空部の底部を貫通するとともに前記可動調整部のロッドが内部を摺動するボア内に前記上流コネクタの軸に沿ってねじ込まれたプラグであり、該プラグは前記当接シールを必要な高さで保持する、請求項２に記載の逆ガス圧力調整器。
【請求項４】
前記調整装置は、前記上流中空部の二重底を形成する前記バネ要素のための支持部であり、該二重底に位置する第２のバネは、前記上流中空部に入れ子状でねじ込まれた前記中空体の下流中空部の縁に対して前記支持部を保持し、前記下流コネクタの同時回転によるねじ込みの深さによって前記支持部が必要な高さで保持される、請求項２に記載の逆ガス圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、ガスの分配のためのコンパクトな逆圧力調整器（compact  inverted  pressure  regulator）である。
【背景技術】
【０００２】
本発明の技術分野は、特定の圧力に膨張された（expanded）ガスの配送が入口におけるガスの圧力から独立した加圧ガス調整器装置の製造及び使用の分野である。
【０００３】
所謂高圧の第１の圧力レベルからその高圧よりも低い所謂低圧の第２の圧力レベルにガスを膨張させるために、単に圧力調整器として知られる圧力調整装置を用いることが実際に知られている。
【０００４】
圧力調整器の動作原理は次のものとして完全に理解される。係る動作原理は、ダイヤフラム又はピストン等の可動調整部の両側にそれぞれ直接的に又は間接的に及ぼされる２つの均等な力に基づく。係る２つの均等な力は一方が高圧及び低圧のガスによって及ぼされ、他方がバネ効果を有する要素によって及ぼされるものである。低圧のガス及び高圧のガスによって同時に及ぼされる側の反対の側にバネ要素の基準力（reference  force）が及ぼされる最も一般的な場合では、仕切りによって隔てられた２つのチャンバにこれらの２つのガスが充填される。係る仕切りは、可動調整部に固定されたロッドが内部を摺動するダクトと、低圧のガス及び高圧のガスによって同時に伝搬された力がバネによって及ぼされる拮抗力（antagonistic  force）よりも小さい場合に係るダクトを高圧チャンバから低圧チャンバの方向に閉鎖するように適合されたバルブを含む。そして後者が可動調整部を押し、そのロッド上に位置するバルブが高圧ガス入口を開く。そして後者は、上昇する後者の圧力が実質的にバネ要素の拮抗力以上の力を可動調整部に及ぼすことができるまで低圧でチャンバに供給する。この大きな力は、高圧ガス入口が閉鎖するまで可動調整部を押圧する。従って、上述した力の均衡は、調整可能であり得るバネ要素の推力（thrust）の特定値のために必要な実質的に一定の低圧を保証する。
【０００５】
逆圧力調整器という表現は、可動調整部に対して、上述した最も一般的な場合のものとは反対の方向で、即ち、高圧のガスによって及ぼされる力と同じ側にバネ要素が力を及ぼし、高圧のガスと接触する領域が低圧のガスと接触する領域よりも小さい圧力調整器を意味する。上記の所謂接触領域（areas  in  contact）は、係る圧力が可動調整部にその動作方向で適用される実際の領域と定義される。
【０００６】
それに加えて、最も知られた圧力調整器では、逆圧力か否かに関わらず、膨張されるガスの高圧が大きく変動すると、可動調整部にかかる対応する力も変化しバルブが同時に開放しなくなり、このバルブを通じて膨張されたガスの低圧の変動、ひいては動作及び効率の悪化に加えて、この圧力調整器の下流側に位置し、低圧のガスを直接受け取るユーザー装置の障害につながる。
【０００７】
従って、各圧力調整器は上記の特性を表す「動的膨張曲線（dynamic  expansion  curve）」を有し、これは大きな問題（nuisance）になり得る。この欠点を軽減するために、入口の圧力が変動し得る場合に出口の圧力を入口の圧力から独立して調整するいくつかの既知の圧力調整器のカテゴリーが開発されてきた。それらの例としては２段のもの、高圧の影響を解消する所謂「補償」バルブを有する古典的なタイプのもの及び高圧ガス側の有効接触領域が非常に小さい逆タイプ（inverted  type）のものがあげられる。特許文献１〜３に記載されているように、逆タイプのものは高圧ガス側の有効接触領域が非常に小さいため、小さい領域にわたって適用された後者の圧力が可動調整部上に生成する力は、同じ方向でその上で支持するバネ要素によって及ぼされる力に比べてごく少量の（negligible）なのに対して、低圧ガス側の接触領域が大きくなっている。さらに、閉鎖ポジションでは、後で説明する実施形態の場合のように高圧ガスは可動調整要素に直接作用しない。これは、ガスを低圧でチャンバに供給する部材が開放する軸に対して垂直に作用するからである。そのため、この位置では、可動調整部に対して垂直で、唯一作用している高圧ガス側の有効接触領域が０ではないものの極めて小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３６２１６６号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第２８７９７２１号明細書
【特許文献３】仏国特許出願公開第２０５０４０７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このガス圧力調整器の後者のカテゴリーに分類されるものであり、必要となるコネクタの数が最小限で済み、低圧で動作するユーザー装置に高圧のガス源を最も直接的に連結する任意の種類のガス入口ダクトに又は直接ガス源及びユーザー装置の間に簡単且つ素早く取り付けられるように設計され、その出口の低圧が容易に調整可能である、コンパクトな圧力調整器に関する。
【００１０】
この目的は、少なくとも１つの所謂高圧ガス入口ダクトと、下流側の膨張室から通じる少なくとも１つの所謂低圧ガス出口ダクトと、一方側に低圧が及ぼされ、他方側にバネ要素が影響を及ぼし、前記高圧ガス入口を閉鎖するように適合された可動調整部と、上流側で高圧ガスを供給し、当該圧力調整器の下流側で前記低圧ガスを供給する任意のガス回路に当該圧力調整器を連結し統合させるように適合された上流コネクタ及び下流コネクタとを含む逆ガス圧力調整器によって実現される。本発明によれば、前記入口ダクト及び前記出口ダクトは、前記上流コネクタ及び前記下流コネクタ内にそれぞれ位置し且つ放出し、同軸上に配置されたこれら２つのコネクタは、前記回路に対して当該圧力調整器を直列に連結するように適合されている。
【００１１】
さらに、当該圧力調整器は、高圧ガス入口が閉鎖されたポジションにおける前記バネ要素の推力を調整するための装置を含み、該調整装置は前記可動調整部の動きと同軸であり、前記コネクタのうちの少なくとも一方の軸要素を回転させることにより変更可能である。
【００１２】
その結果が上記の目的に対処する新たな逆圧力調整器である。それは、とりわけ任意の回路に直列に連結することができるか又は一方側を高圧ガス源に、他方側を低圧のユーザー装置に直接連結することができ、全体として中間コネクタがなく、搬送可能で且つ可動であり低圧を調整することが簡単であるコンパクトな装置を形成するからである。
【００１３】
本発明の他の利点についても言及可能であるが、上述した利点は本発明の新規性及びメリットを証明するのに十分な利点を既に示している。
【００１４】
下記の説明及び添付の図面は本発明の２つの実施形態を表すが、それらの実施形態は本発明を限定するものではない。本発明の精神及び範囲内で他の実施形態も可能である。
【００１５】
実際に、本発明を特定の実施形態との関連で説明するが、本発明はそれらの特定の実施形態に限定されず、その逆に当業者に明らかな修正及び変更が可能であり、本発明の範囲内の説明する手段の技術的要素の全て及びその組み合わせを含むことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、高圧ガス入口コネクタの側で低圧を調整する、本発明に係る圧力調整器の軸方向断面図である。
【図２】図２は、低圧ガス出口コネクタの側で低圧を調整する、本発明に係る圧力調整器の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る圧力調整器は、軸ＸＸ’を有し、ガスに適合する気密性（gas-tight）の材料からできた略筒状の中空体８を含む。当該圧力調整器は、少なくとも：所謂高圧ガス入口ダクト１；下流側の膨張室（expansion  chamber）５から通じる所謂低圧ガス出口ダクト２；一方側に低圧が影響を及ぼし（bear  on）、他方側にバネ要素４が影響を及ぼし、高圧ガス入口１を閉鎖するように適合された可動調整部３；及び圧力調整器の上流側に高圧ガスを提供し、そのガスを圧力調整器の下流側から低圧で供給する任意のガス回路に圧力調整器を連結し一体化させるよう適合された上流コネクタ６及び下流コネクタ７；を既知の方法で含む。
【００１８】
本発明によれば、ガス入口ダクト１及びガス出口ダクト２は、上流コネクタ６及び下流コネクタ７内にそれぞれ位置し且つ放出（discharge）する。軸ＸＸ’沿って同軸上に配置されたこれら２つのコネクタ６、７は、この軸に沿って圧力調整器を上記の回路に直列に（in  line）連結するように適合されており、例えば、金属水素化物ベースの可動式の水素補充装置（refill）等の小型のガス貯蔵庫であり得る高圧ガス源に一方側を直接連結し、小型の燃料電池等のガスのエネルギーを利用する小型の発電機であり得る低圧のユーザー装置に他方側を連結し、全体として中間コネクタがなく、搬送可能で且つ可動のコンパクトな装置を形成する。
【００１９】
この圧力調整器の中空体８は、筒状の、好ましくは円筒状の２つ同軸の中空部で構成されることが好ましい。一方は高圧側にある上流部１０と呼ばれる部位であり、他方は低圧側にある下流部１１であり、それらは互いに入れ子状でスクリューインされ（nested  in  and  screwed  into  one  another）、可動調整部３が動作する内部容積（internal  volume）を形成する。この中空体８は、安全弁、安全固定化システム、コネクタ以外の接続装置等の様々な他の部品も統合し得る。
【００２０】
コネクタ６、７にねじ込まれるか又は留められる接続部品により圧力調整器が組み付けられる回路に圧力調整器をシール（seal）するために、中空体８の両側、即ち上流コネクタ６及び下流コネクタ７の側及び入口ダクト１の下流側及び出口ダクト２の上流側のそれぞれにＯリング１４が配置されている。
【００２１】
図示のようにピストンであり得るがダイヤフラムの場合もあり得る可動調整部３は、ヘッド部よりも小さい部位である軸ロッド１９であって、該ロッドはヘッド部に固定され、上流部１０の底部に気密的に摺動する、ロッド１９と、中空体８内部の最も遠くの中空部において（図２に示すように上流部１０又は図１に示すように下流部１１のいずれかであり得る）可変容量で気密性の膨張室５の範囲を定める（delimiting）ヘッド部であって、膨張室に対して出口ダクト２が開き、そして例えば図示のように下流側コネクタ７の内部を軸方向に横断する、ヘッド部２０とを含む。図１の実施形態では、膨張室５の気密性のために、上流中空部１０の周辺端と下流中空部１１の底部との間に示すＯリング等のシール１５が必要になっている。
【００２２】
膨張室５と、バネ要素４が存在するコンパートメント２１との間でのピストン３、２０の気密性は、ヘッド部２０の厚さ内で周辺に位置するＯリング１３によってもたらされる。
【００２３】
このコンパートメント２１は、図２の場合のように上流部１０と下流部１１との間のスクリュー連結（screw  connection）を通じた自然漏れ（natural  leakage）によって又は図１のケースのようにピストンのヘッド部２０に対して障害的な補償力（disturbing  compensation  force）を加えないことが要求されているような場合は図示しないダクトを通じて圧力調整器の外側と連通していることが好ましい。反対に、このコンパートメント２１は、図１及び図２の例に示すバネ４に代わるバネ要素を形成する効果を得るために気密性を持つようにされ、所定の値に加圧され得る。
【００２４】
高圧ガス入口１が閉鎖したポジションでは、ロッド１９の遠位端がシール１２に突き当たって当接（abutment）を形成し、ロッド１９を取り囲むバネ要素４は、一方側がピストン３のヘッド部２０に影響を及ぼし、他方側がロッド１９が内部を摺動する上流中空部１０の底部に影響を及ぼす。
【００２５】
高圧ガス入口ダクト１は、それが通過する周辺壁を通じて上流コネクタ６の側及びネジ固定システム等のその固定システムの上流の内部に位置し且つその一方の端部で放出し、図示のような高圧ガス入口１が閉鎖したポジションでは、その閉鎖を行う可動調整部３のロッド１９の遠位端に対してその他方の端部で横方向に放出する（discharge  laterally）。
【００２６】
本明細書には示していない他の実施形態では、このダクト１は、例えば図１に示すプラグ１７１を通じて又はプラグ１７１と共に圧力調整器の軸ＸＸ’上に配置され得る。
【００２７】
膨張室５内の低圧が低下して、バネ４の推力が可動調整部３を動かし高圧ガス入口１を開く。そして、ロッド１９の遠位端が当接シール（abutment  seal）１２を持ち上げてガス入口１を開き、ここで、可動調整部３のロッド１９の内部流路（internal  channel）９の両端が開放することにより後者と低圧の膨張室５との間の連通がもたらされる。
【００２８】
他の実施形態では、この連通はロッド２０の外部のダクトによってもたらされ得る。
【００２９】
本発明に係るこの圧力調整器は、バネ要素４の推力を調整するための装置１７を含むことが好ましい。装置１７は圧力調整器の軸ＸＸ’に沿った可動調整部３の動きと同軸であり、コネクタ６、７のうちの一方と協働する軸要素を回転させることにより変更可能な軸ＸＸ’沿いの装置１７の位置によって、高圧ガス入口１が閉鎖したポジションにおけるバネ要素４の最大圧縮力、ひいてはこのバネの力に拮抗する力を及ぼす膨張室５内の低圧の値が決まる。
【００３０】
図１の実施形態によれば、この調整装置１７は、上流コネクタ６の軸に沿って圧力調整器の上流部１０の底部を貫通し、その内部をピストン３のロッド１９が摺動するボア内にスクリューインされたプラグ１７１である。このプラグ１７１をスクリューインするか又はスクリューアウトすること（screwing  in  or  out）によって、このプラグが当接シール１２を必要な高さで保持するため、高圧ガス入口１が閉鎖したポジションでは、バネ４の最大圧縮は、膨張室５で必要な低圧を得ることを可能にする力に対応する。
【００３１】
図２の実施形態によれば、調整装置１７は、バネ４が影響を及ぼす部位１７２である。この部位１７２は、ロッド１９が自由に通過できるよう中央が開口し、圧力調整器の上流中空部１０で二重底部を形成する剛性の円板である。この二重底部内に位置し、調整バネ４よりも硬度及び力が大きい第２のバネ要素１８は、中空体８の下流中空部１１の周縁１１１に対してこの支持部１７２を保持する。この実施形態では、下流中空部１１は必ず上流中空部１０に入れ子状でスクリューインされているが、下流部１１を上流部１０にスクリューインした入れ子構成は、入れ子構成が逆である図１の実施形態でも用いることができる。
【００３２】
高圧ガス入口１が閉鎖したポジションでは、この下流中空部１１と、ひいては下流中空部１１と共に単一の部位を形成するために下流中空部１１に固定された下流コネクタ７とをスクリューインするか又はスクリューアウトすることにより、バネ４の最大圧が膨張室５内で必要な低圧が得ることを可能にする力に対応するまで変化する。
【図１】
0006628716.tif 000002
【図２】
0006628716.tif 000003