(57)【要約】【課題】オイルミストを含むガスが導入される圧力室に一面を臨ませるゴム製のダイヤフラムの周縁部が支持ケースに挟持され、前記ダイヤフラムが前記圧力室の容積を収縮する側にばね付勢されるダイヤフラム式アクチュエータにおいて、圧力室に導入されるガス中のオイルミストによってダイヤフラムの耐久信頼性が低下することを防止する。【解決手段】ダイヤフラム９３の少なくとも圧力室９４に臨む部分の表面に、ダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４が形成される。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルミストを含むガスが導入される圧力室（９４）に一面を臨ませるゴム製のダイヤフラム（９３）の周縁部が支持ケース（９０）に挟持され、前記ダイヤフラム（９３）が前記圧力室（９４）の容積を収縮する側にばね付勢されるダイヤフラム式アクチュエータにおいて、前記ダイヤフラム（９３）の少なくとも前記圧力室（９４）に臨む部分の表面に、ダイヤモンド・ライク・カーボン層（１３４）が形成されることを特徴とするダイヤフラム式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイヤフラム式アクチュエータに関し、特に、オイルミストを含むガスが導入される圧力室に一面を臨ませるゴム製のダイヤフラムの周縁部が支持ケースに挟持され、前記ダイヤフラムが前記圧力室の容積を収縮する側にばね付勢されるダイヤフラム式アクチュエータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮天然ガスを減圧する減圧弁にダイヤフラム式アクチュエータを用いたものが、たとえば下記特許文献１等で既に知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２７０７１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような減圧弁にあっては圧縮機で圧縮された天然ガスが圧力室に導入されるのであるが、前記圧縮機内のオイルが混入することに起因して圧縮天然ガス中にオイルミストが含まれる可能性があり、そのオイルがダイヤフラムに付着すると、ゴム製のダイヤフラムが膨潤・軟化してしまい、隔壁機能を損なって作動不良となる可能性がある。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、圧力室に導入されるガス中のオイルミストによってダイヤフラムの耐久信頼性が低下することを防止するようにしたダイヤフラム式アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、オイルミストを含むガスが導入される圧力室に一面を臨ませるゴム製のダイヤフラムの周縁部が支持ケースに挟持され、前記ダイヤフラムが前記圧力室の容積を収縮する側にばね付勢されるダイヤフラム式アクチュエータにおいて、前記ダイヤフラムの少なくとも前記圧力室に臨む部分の表面に、ダイヤモンド・ライク・カーボン層が形成されることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、ダイヤモンド・ライク・カーボン層は、ダイヤモンドに類似したカーボン薄膜であって優れた耐油性を発揮するものであるので、圧力室に導入されるガスがオイルミストを含んでいてもダイヤフラムの膨潤・軟化を抑制して、耐久信頼性の向上を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は燃料ガス供給装置の構成を概略的に示す図、図２は一次減圧弁の縦断面図、図３は一次減圧弁が備えるリーフばねの平面図、図４は図３の４ー４線断面図、図５は図２の要部拡大図、図６はダイヤフラムの膨潤率を従来のものと対比して示す図、図７はダイヤフラムの硬度変化率を従来のものと対比して示す図、図８はダイヤフラムの強度変化率を従来のものと対比して示す図である。
【００１０】
先ず図１において、圧縮天然ガス（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ：以下、ＣＮＧと言う）が、１または複数のＣＮＧタンク２０…にたとえば２５〜１ＭＰａの高圧で貯溜されており、それらのＣＮＧタンク２０…がそれぞれ備える容器遮断弁２１…が、充填口２２に逆止弁２３を介して共通に接続されるとともに、手動遮断弁２４に共通に接続され、各容器遮断弁２１…および手動遮断弁２４間の管路２５には、圧力センサ２６および温度センサ２７が付設される。
【００１１】
容器遮断弁２１…および手動遮断弁２４の開弁時に前記ＣＮＧタンク２０…からのＣＮＧは、ＣＮＧタンク２０…へのコンプレッサによるＣＮＧの充填時に混入する可能性のあるオイルを除去するためのオイルフィルタ２９を備える高圧管路２８を介してレギュレータＲＡに導かれ、該レギュレータＲＡでたとえば０．６〜０．７ＭＰａに減圧されたＣＮＧが、低圧フィルタ３０を経て二次減圧弁３１に導かれ、二次減圧弁３１でたとえば０．２〜０．３ＭＰａに減圧されたＣＮＧが、エンジンＥのインジェクタ３２に管路３３を介して導かれ、管路３３には、温度センサ３４および圧力センサ３５が付設される。
【００１２】
レギュレータＲＡは、温水通路３７を有する共通のレギュレータボディ３８に、高圧フィルタ３９、電磁遮断弁４０および一次減圧弁４１が配設されて成るものであり、圧力スイッチ４２が該レギュレータＲＡに付設される。
【００１３】
高圧フィルタ３９は、手動遮断弁２４から高圧管路２８を介して導かれるＣＮＧに含まれる不純物を除去するものである。また一次減圧弁４１は、高圧フィルタ３９で不純物が除去された２５〜１ＭＰａの高圧のＣＮＧを、たとえば０．６〜０．７ＭＰａに減圧するように作動し、電磁遮断弁４０は、エンジンＥの運転停止時や圧力スイッチ４２からの信号出力に伴って遮断すべく高圧フィルタ３９および一次減圧弁４１間に介設される。さらに圧力スイッチ４２は、一次減圧弁４１で減圧されたＣＮＧが、たとえば予め設定された設定圧たとえば１．６５ＭＰａ以上となるのに応じてスイッチング態様を変化させ、前記電磁遮断弁４０を遮断させる信号を出力する。
【００１４】
レギュレータボディ３８の温水通路３７には、一次減圧弁４１での減圧作用に伴ってレギュレータボディ３８の温度が低下し過ぎないようにするために、エンジンＥからエンジン冷却水が導入されるのであるが、レギュレータボディ３８とは別に配置されたサーモスタット４３が、温水通路３７を流通するエンジン冷却水がたとえば７０℃を超えたときに閉弁するようにしてレギュレータボディ３８の温度が上昇しすぎないようにする。
【００１５】
図２において、一次減圧弁４１は、ダイヤフラム式アクチュエータＡと、該ダイヤフラム式アクチュエータＡで駆動される弁部Ｖとで構成される。ダイヤフラム式アクチュエータＡは、支持ケース９０で周縁部が挟持されるゴム製のダイヤフラム９３と、支持ケース９０およびダイヤフラム９３間に介装されるコイルばね１１６と、一部を支持ケース９０に摺接させるようにしてダイヤフラム９３の中央部に保持されるリーフばね１３２とを備える。また弁部Ｖは、レギュレータボディ３８に固定される弁座部材９８と、該弁座部材９８に着座可能な弁体１０６と、弁体１０６を弁座部材９８の弁座１０５に着座させる方向に付勢するばね１１２とを備える。
【００１６】
支持ケース９０は、アルミニウム合金から成るレギュレータボディ３８と、該レギュレータボディ３８の一端面５０に複数のボルト９２…で締結されるアルミニウム合金製のカバー９１とで構成されるものであり、レギュレータボディ３８の一端面５０と、円筒部９１ａを有するカバー９１との間にゴム製のダイヤフラム９３の周縁部が挟持される。
【００１７】
レギュレータボディ３８の一端面５０には、ダイヤフラム９３の一面との間に圧力室としての減圧室９４を形成する凹部９５が設けられており、レギュレータボディ３８には、減圧室９４の中心部に一端を開口せしめる取付け孔９７が設けられる。この取付け孔９７は、凹部９５の閉塞端中央部に一端を開口する第１孔部９７ａと、第１孔部９７ａよりも小径にして第１孔部９７ａの他端に一端が同軸に連なる第２孔部９７ｂと、第２孔部９７ｂよりも小径にして第２孔部９７ｂの他端に一端が同軸に連なる第３孔部９７ｃと、第３孔部９７ｃよりも小径にして第３孔部９７ｃの他端に一端が同軸に連なる第４孔部９７ｄとで構成され、一次減圧弁４１の出力側の圧力を圧力スイッチ４２で検出するための検出孔１３６が第４孔部９７ｄに同軸に連なるようにしてレギュレータボディ３８に設けられ、また電磁遮断弁４０からＣＮＧを導く通路８０が第２孔部９７ｂの内面に開口するようにしてレギュレータボディ３８に設けられる。
【００１８】
取付け孔９７における第１孔部９７ａには、円筒状である弁座部材９８が、第１および第２孔部９７ａ，９７ｂ間の段部との間に環状のシール部材９９を挟むようにして螺合される。すなわち取付け孔９７における第１孔部９７ａの一端側内面には雌ねじ１００が刻設されており、該雌ねじ１００に弁座部材９８が螺合される。
【００１９】
弁座部材９８の減圧室９４側の端面には、取付け孔９７の軸線に直交する平面内で弁座部材９８の半径方向に延びる複数たとえば４つの溝１０１…を相互間に形成する複数たとえば４つの突部１０２…が突設されており、それらの溝１０１…は十字状に配置される。而して弁座部材９８の雌ねじ１００への螺合時には、十字状に配置された溝１０１…に図示しない工具を係合して弁座部材９８を回転操作することが可能であり、弁座部材９８をレギュレータボディ３８に容易に取付けることができる。
【００２０】
弁座部材９８と、取付け孔９７における第２および第３孔部９７ｂ，９７ｃ間の段部との間には前記通路８０に通じる弁室１０３が形成される。また弁座部材９８は、その減圧室９４側の端部で半径方向内方に張出す内向き鍔９８ａを一体に備えるものであり、該内向き鍔９８ａの内周で減圧室９４に通じる弁孔１０４が形成され、内向き鍔９８ａの内面には、前記弁孔１０４を中央部に開口させて弁室１０３に臨むテーパ状の弁座１０５が形成される。
【００２１】
弁室１０３内には前記弁座１０５に着座可能な合成樹脂製の弁体１０６が収納され、該弁体１０６は、弁孔１０４と同軸に配置される弁軸１０７に固定される。
【００２２】
弁体１０６は、テーパ状である弁座１０５に着座すべく該弁座１０５に対向する一端面をテーパ状にして円筒状に形成されるものであり、弁軸１０７が弁体１０６に弾発的に嵌合されることにより、弁軸１０７に固定される。しかも弁軸１０７の外面には、弁体１０６の内面に弾発的に接触するＯリング１０８が装着されている。
【００２３】
弁軸１０７の一端部は、取付け孔９７における第３孔部９７ｃの内面との間に介装せしめたＯリング１０９により軸方向の移動を可能としてレギュレータボディ３８に支承される。また弁体１０６の外面は、弁座部材９８の内面にその周方向に等間隔をあけた複数箇所で摺接しており、それらの摺接部相互間で弁体１０６および弁座部材９８間には弁軸１０７の軸方向に沿って延びる流通路１１０…が形成される。
【００２４】
取付け孔９７における第３および第４孔部９７ｃ，９７ｄ間の段部との間に前記Ｏリング１０９を保持するための保持板１１１が、第２および第３孔部９７ｂ，９７ｃ間の段部に当接されており、この保持板１１１と弁体１０６との間に、弁体１０６を弁座１０５に着座させる方向のばね力を発揮するばね１１２が設けられる。
【００２５】
カバー９１およびダイヤフラム９３間には、ダイヤフラム９３の他面を臨ませるばね室１１５が形成され、該ばね室１１５には、ダイヤフラム９３を減圧室９４側に付勢するコイルばね１１６が収納される。
【００２６】
カバー９１の円筒部９１ａ内には、弁孔１０４と同軸に延びる収納孔１１７が外端を開口するようにして設けられており、該収納孔１１７は、軸方向外方側のねじ孔部１１７ａと、該ねじ孔部１１７ａよりも大径としてねじ孔部１１７ａに同軸に連なる軸方向内方側の摺動孔部１１７ｂとから成る。
【００２７】
ダイヤフラム９３の中央部の減圧室９４側に臨む面には、ダイヤフラム９３の中心部を貫通してばね室１１５側に突出する円筒部１１８ａを一体に有する第１ダイヤフラムリテーナ１１８が当接され、ダイヤフラム９３の中央部のばね室１１５側に臨む面には、前記円筒部１１８ａの外面に設けられる環状段部１１９に内周を係合せしめてダイヤフラム９３の中央部を第１ダイヤフラムリテーナ１１８との間に挟み込む第２ダイヤフラムリテーナ１２０が当接される。
【００２８】
弁軸１０７の他端部すなわちダイヤフラム９３側の端部にはダイヤフラムロッド１２１に同軸に締結されており、このダイヤフラムロッド１２１が、第１ダイヤフラムリテーナ１１８の中央部に減圧室９４側から挿入される。第１ダイヤフラムリテーナ１１８における円筒部１１８ａの内面には、減圧室９４側に臨む環状段部１２２が設けられ、ダイヤフラムロッド１２１は該環状段部１２２に係合される。また第２ダイヤフラムリテーナ１２０は、ダイヤフラム９３および補助リテーナ１２３間に挟まれており、円筒部１１８ａからの突出部分でダイヤフラムロッド１２１に設けられたねじ軸部１２１ａに、前記補助リテーナ１２３との間にワッシャ１２４…を介在させたナット１２５が螺合され、このナット１２５を締付けることにより、ダイヤフラム９３の中央部を両ダイヤフラムリテーナ１１８，１２０で挟むとともに、ダイヤフラム９３の中央部に弁軸１０７が固定されることになる。しかも減圧室９４およびばね室１１５間をシールするために、ダイヤフラムロッド１２１の外周に装着されたＯリング１２６が円筒部１１８ａの内面に弾発的に接触する。
【００２９】
収納孔１１７の外端開口部すなわちねじ孔部１１７ａには、アルミニウム合金から成るアジャストボルト１２７が進退可能に螺合され、アジャストボルト１２７のカバー９１からの突出部には、アジャストボルト１２７の進退位置を調節するためのロックナット１２８が螺合される。またアジャストボルト１２７には、ばね室１１５を大気に開放するための開放孔１２９が設けられる。
【００３０】
ステンレス鋼たとえばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）から成るコイルばね１１６は、前記アジャストボルト１２７の内面に当接されるステンレス鋼たとえばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）製のばね受けワッシャ１３０と、ばね室１１５側でダイヤフラム９３に装着される補助リテーナ１２３に当接されるリーフばね１３２との間に縮設される。したがってアジャストボルト１２７の進退位置を調節することにより、コイルばね１１６のばね荷重を調節することができる。
【００３１】
図３および図４を併せて参照して、リーフばね１３２は、支持ケース９０の一部である円筒部９１ａの内面に摩擦接触することでダイヤフラム９３に摺動抵抗を付与するためのものであり、ばね室１１５側でダイヤフラム９３の中央部に装着される補助リテーナ１２３およびコイルばね１１６間に閉塞端が挟まれる有底円筒状のカップ部１３２ａと、前記円筒部９１ａにおける摺動孔１１７ｂの内面の周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば８箇所に弾発的に摺接するようにして前記カップ部１３２ａの開口端に一体に連設される複数のリーフ部１３２ｂ，１３２ｂ…とを一体に有して、ステンレス鋼たとえばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）により形成される。
【００３２】
レギュレータボディ３８には、減圧室９４に一端を通じさせる複数の出口通路１３３…が取付け孔９７と平行に穿設されており、これらの出口通路１３３…は低圧フィルタ３０（図１参照）に接続される。
【００３３】
このような一次減圧弁４１において、弁室１０３に高圧のＣＮＧが流入していない状態では、コイルばね１１６のばね力によりダイヤフラム９３が減圧室９４側に撓んでおり、弁体１０６は弁座１０５から離反して弁孔１０４を開口せしめている。而して弁室１０３に流入した高圧のＣＮＧが弁孔１０４から減圧室９４側に流入し、減圧室９４の圧力が、コイルばね１１６のばね力に抗してダイヤフラム９３をばね室１１５側に撓ませる程度に増大すると、弁体１０６が弁座１０５に着座して弁孔１０４が閉鎖されることになり、そのような弁孔１０４の開放・閉鎖が繰り返されることにより、たとえば２５〜１ＭＰａの高圧で弁室１０３に流入したＣＮＧが、たとえば０．６〜０．７ＭＰａに減圧されて減圧室９４から出口通路１３３…へと流れることになる。
【００３４】
ところで、ＣＮＧタンク２０…からのＣＮＧはオイルフィルタ２９を備える高圧管路２８を介してレギュレータＲＡに導かれるものであり、ＣＮＧタンク２０…へのコンプレッサによるＣＮＧの充填時に混入する可能性のあるオイルは前記オイルフィルタ２９で除去されるのであるが、何らかの原因によってオイルフィルタ２９が不調となったときに、オイルミストを含むＣＮＧが一次減圧弁４１における減圧室９４に導入される可能性があり、その場合、オイルがゴム製のダイヤフラム９３に接触すると、ダイヤフラム９３が膨潤・軟化してしまい、隔壁機能を損なって作動不良を生じる可能性がある。そこでダイヤフラム９３の少なくとも減圧室９４に臨む部分の表面、この実施例ではダイヤフラム９３の全表面に、図５で示すように、ダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４が形成される。このダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４は、ダイヤモンドに類似したカーボン薄膜であり、たとえば０．２〜５μｍの厚さを有するように形成される。但し、図５ではわかり易くするためにダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４が、その厚みを誇張して描かれている。
【００３５】
次にこの実施例の作用について説明すると、一次減圧弁４１のダイヤフラム式アクチュエータＡにおいて、ダイヤフラム９３の少なくとも減圧室９４に臨む部分の表面にダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４が形成されている。
【００３６】
このダイヤモンド・ライク・カーボン層１３４は、ダイヤモンドに類似したカーボン薄膜であって優れた耐油性を発揮するものであるので、減圧室９４に導入されたＣＮＧがオイルミストを含むものであっても、ダイヤフラム９３の膨潤・軟化を抑制して、耐久信頼性の向上を図ることができる。
【００３７】
すなわちダイヤフラム９３を形成するゴム材料のダンベル試験片によるコンプレッサオイルへの浸漬テストを行なって、図６〜図８で示す結果が得られており、膨潤率については図６で示すように、なんらの表面処理も行なっていない従来のものでは膨潤率が２５〜４５％と大きくなったのに対し、本発明のものでは２％程度と膨潤率を小さく抑えることができ、硬度変化率では図７で示すように、従来のものでは硬度変化が−１５〜−１２％と大きくなったのに対し、本発明のものでは硬度変化を「０」に抑えることができ、さらに強度変化率については図８で示すように、従来のものでは引っ張り強度の変化が−６０〜−４０％と大きくなったのに対し、本発明のものでは引っ張り強度の変化を「０」に抑えることができた。
【００３８】
またダイヤフラム式アクチュエータＡをたとえば３００万回作動せしめた後では、従来のもののダイヤフラムが破損したのに対し、本発明のものでは一次減圧弁４１での流量変化を１０％程度に抑え得ることが実験により確認されている。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、圧力室に導入されるガスがオイルミストを含んでいてもダイヤフラムの膨潤・軟化を抑制して、耐久信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料ガス供給装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】一次減圧弁の縦断面図である。
【図３】一次減圧弁が備えるリーフばねの平面図である。
【図４】図３の４ー４線断面図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】ダイヤフラムの膨潤率を従来のものと対比して示す図である。
【図７】ダイヤフラムの硬度変化率を従来のものと対比して示す図である。
【図８】ダイヤフラムの強度変化率を従来のものと対比して示す図である。
【符号の説明】
９４・・・圧力室としての減圧室
９３・・・ダイヤフラム
９０・・・支持ケース
１１５・・・ばね室
１１６・・・コイルばね
９１ａ・・・円筒部
１３０・・・ばね受けワッシャ
１２７・・・アジャストボルト
１３４・・・ダイヤモンド・ライク・カーボン層
Ａ・・・ダイヤフラム式アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004185122.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004185122.tif 000007
【図６】
2004185122.tif 000008
【図７】
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【図８】
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