(57)【要約】【課題】高圧ガスの入口圧力の変動にかかわらず一定の出口圧力を得るよう圧力を調整するについて、特に入口圧力の広い範囲を精度良く一定の出口圧力に調整する機構を小型で簡便な構造で構成する。【解決手段】導入ガスによる入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁２１を有する１段目ガバナ機構２と、中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁３１を有する２段目ガバナ機構３とを備え、１段目ガバナ機構２における第１調圧弁２１を作動する第１ダイヤフラム２２の偏位方向と、２段目ガバナ機構３における第２調圧弁３１を作動する第２ダイヤフラム３２の偏位方向とが交差するように、１段目ガバナ機構２および２段目ガバナ機構３を配置してなる。第１および第２調圧弁２１，３１は弁体、弁座の一方が弾性体を含み、弾性体の膨潤変形方向を弁開閉作動方向と異なる方向としジメチルエーテルにも適用できる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入ガスの入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁を有する１段目ガバナ機構と、前記中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁を有する２段目ガバナ機構とを備え、
前記１段目ガバナ機構における前記第１調圧弁を作動する第１ダイヤフラムの偏位方向と、前記２段目ガバナ機構における前記第２調圧弁を作動する第２ダイヤフラムの偏位方向とが交差するように、前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構を設置してなることを特徴とする圧力調整器。
【請求項２】
前記１段目ガバナ機構は、高圧ガスが導入されるガス導入口と、該ガス導入口の入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁と、該第１調圧弁を通過したガスの圧力振動を緩和する第１調圧室と、該第１調圧室と大気室とを画成し、第１調圧室の中間圧力を受けて偏位する第１ダイヤフラムと、該第１ダイヤフラムに一端が固着され他端近傍に前記第１調圧弁の弁体が装着された第１プランジャと、前記第１ダイヤフラムの偏位量を調整する第１圧力設定部とを備え、
前記２段目ガバナ機構は、前記第１調圧室から導入されたガスの中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁と、該第２調圧弁を通過したガスの圧力振動を緩和する第２調圧室と、該第２調圧室と大気室とを画成し、第２調圧室の出口圧力を受けて偏位する第２ダイヤフラムと、該第２ダイヤフラムに一端が固着され他端近傍に前記第２調圧弁の弁体が装着された第２プランジャと、前記第２ダイヤフラムの偏位量を調整する第２圧力設定部と、出口圧力を有するガスを排出するガス排出口とを備え、
前記第１プランジャと前記第２プランジャとが直交配置され、前記第１調圧室から前記第２調圧室に至るガス通路に前記第２プランジャの一部が摺動自在に挿通され、前記第２調圧弁が前記第１調圧室に配置されてなることを特徴とする請求項１記載の圧力調整器。
【請求項３】
前記１段目ガバナ機構の第１ダイヤフラムの受圧面積を、前記２段目ガバナ機構の第２ダイヤフラムの受圧面積より小さくしたことを特徴とする請求項１または２記載の圧力調整器。
【請求項４】
前記第１調圧弁および前記第２調圧弁は弁体または弁座の一方が弾性体を含み、該弾性体の膨潤変形方向を、弁開閉作動方向と異なる方向としたことを特徴とする請求項１，２または３記載の圧力調整器。
【請求項５】
前記弾性体をウレタン系ゴム材で形成したことを特徴とする請求項４記載の圧力調整器。
【請求項６】
前記弾性体をＯ−リングで構成したことを特徴とする請求項４または５記載の圧力調整器。
【請求項７】
前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構における第１および第２調圧弁と前記第１および第２ダイヤフラムとを連結する第１および第２プランジャ、前記第１および第２ダイヤフラムにかかる圧力設定用荷重を受け止めるサポータを、アルミニウム、ジュラルミン等の軽金属、もしくは結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の圧力調整器。
【請求項８】
前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構を設置するケースを、結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の圧力調整器。
【請求項９】
前記エポキシ樹脂は、ポリフェノールとエポユリアを主成分としたことを特徴とする請求項７または８記載の圧力調整器。
【請求項１０】
前記ケースを結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンで構成すると共に、超音波溶着にて接合したことを特徴とする請求項８記載の圧力調整器。
【請求項１１】
前記高圧ガスがジメチルエーテルであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載の圧力調整器。
【請求項１２】
使用用途が固体酸化物型燃料電池および固体高分子型燃料電池の燃料供給安定用であることを特徴とする請求項１１記載の圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガス利用機器、ガス供給設備など、特に固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）および固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料供給安定用として、導入高圧ガスの圧力を減圧して一定の出口圧力を得るための圧力調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、例えばガスボンベに収容された液化ガス、一般高圧ガスの圧力は、そのままでは利用するのに圧力が高すぎる。また、これらのガス圧力は周囲温度、ガス残量等の要因により大きく変動する。そのため、液化ガス利用機器、ガス供給設備等では、高圧ガス減圧用として圧力調整器（調圧ガバナ）が広く利用されてきた。これら圧力調整器は減圧圧力をダイヤフラムで検知し、ダイヤフラムの偏位に連動して動く調圧弁を持ち、導入された入口圧力が変動しても調整された出口圧力が一定となるよう調圧弁を作動させ、所定の出口圧力を得るようにした構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−３０３７７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなダイヤフラムを用いた圧力調整器により高圧ガスを減圧調整する場合に、入口圧力の広い範囲において設定された出口圧力に精度良く調圧することが望まれる。しかし、出口圧力の設定は、ダイヤフラムに印加する調圧荷重を変更することによって行うが、入口圧力の最高圧と出口圧力の設定圧力との差が大きいときには、調圧精度の低下を招く問題がある。
【０００５】
つまり、１つの調圧弁による減圧が大きいと、その調圧弁の開度変動に対する圧力変動が大きくなり、その動作精度、弁構造の製作精度が調整精度に大きく影響し、それらの精度を確保するのが困難となる。
【０００６】
上記点より、本発明では２つのガバナ機構すなわち２つのダイヤフラムと調圧弁を用いて２段階に減圧して調圧精度を高めるものであるが、単に２つのガバナ機構を並列配置すると圧力調整器が大型化する問題を有する。
【０００７】
また、前述の調圧弁は非常に狭い弁隙間で減圧を行うため、その弁体、若しくは弁座の少なくとも一方はゴム材等の弾性体で形成するのが一般的であるが、不活性ガスを除き多くのガスが多かれ少なかれこの弾性体を膨潤させ体積変化を生じさせる問題がある。この体積変化は主に調圧弁の開閉作動方向に生じるため、使用時間の経過に伴って弁体と弁座との弁隙間が減少し、出口圧力が低下する原因となる。特にジメチルエーテル（ＤＭＥ）のような溶解性の高いガスに使用した場合、数１０分でガス流が停止する場合がある。
【０００８】
また、圧力調整器を構成する部材として汎用性合成樹脂を用いると、その素材によっては、前述のジメチルエーテルなどの溶解性の高いガスに長時間接触した際に、その部材にガス透過性や腐食またはクラックを生じて使用不能となる問題を有する。
【０００９】
上記ジメチルエーテルは、液化石油ガスの代替燃料、または固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料として使用が期待されるが、温度に対する蒸気圧変化が大きく、例えば使用環境を８０℃まで考慮した場合ジメチルエーテルの蒸気圧は２０００ｋＰａに達し、この圧力範囲で十分に低圧に減圧調整でき、かつ溶解性に対する耐性構造とする必要がある。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、低圧から高圧の広い入口圧力の範囲で精度良く一定の出口圧力に調整する機構を小型で簡便に構成した圧力調整器を提供することを目的とするものである。
【００１１】
また、ジメチルエーテルのような溶解性の高いガスに対しても長時間使用可能な圧力調整器を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力調整器は、導入ガスの入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁を有する１段目ガバナ機構と、前記中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁を有する２段目ガバナ機構とを備え、前記１段目ガバナ機構における前記第１調圧弁を作動する第１ダイヤフラムの偏位方向と、前記２段目ガバナ機構における前記第２調圧弁を作動する第２ダイヤフラムの偏位方向とが交差するように、前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構を設置してなることを特徴とするものである。
【００１３】
具体的には、前記１段目ガバナ機構は、高圧ガスが導入されるガス導入口と、該ガス導入口の入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁と、該第１調圧弁を通過したガスの圧力振動を緩和する第１調圧室と、該第１調圧室と大気室とを画成し、第１調圧室の中間圧力を受けて偏位する第１ダイヤフラムと、該第１ダイヤフラムに一端が固着され他端近傍に前記第１調圧弁の弁体が装着された第１プランジャと、前記第１ダイヤフラムの偏位量を調整する第１圧力設定部とを備え、前記２段目ガバナ機構は、前記第１調圧室から導入されたガスの中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁と、該第２調圧弁を通過したガスの圧力振動を緩和する第２調圧室と、該第２調圧室と大気室とを画成し、第２調圧室の出口圧力を受けて偏位する第２ダイヤフラムと、該第２ダイヤフラムに一端が固着され他端近傍に前記第２調圧弁の弁体が装着された第２プランジャと、前記第２ダイヤフラムの偏位量を調整する第２圧力設定部と、出口圧力を有するガスを排出するガス排出口とを備え、前記第１プランジャと前記第２プランジャとが直交配置され、前記第１調圧室から前記第２調圧室に至るガス通路に前記第２プランジャの一部が摺動自在に挿通され、前記第２調圧弁が前記第１調圧室に配置してなるものが好適である。
【００１４】
前記１段目ガバナ機構の第１ダイヤフラムの受圧面積を、前記２段目ガバナ機構の第２ダイヤフラムの受圧面積より小さく形成するのが好適である。
【００１５】
前記第１調圧弁および前記第２調圧弁は弁体または弁座の一方が弾性体を含み、該弾性体の膨潤変形方向を、弁開閉作動方向と異なる方向とするのが好適である。前記弾性体をウレタン系ゴム材で形成するのが好ましい。前記弾性体をＯ−リングで構成するのが好適である。
【００１６】
また、前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構における第１および第２調圧弁と前記第１および第２ダイヤフラムとを連結する第１および第２プランジャ、前記第１および第２ダイヤフラムにかかる圧力設定用荷重を受け止めるサポータを、アルミニウム、ジュラルミン等の軽金属、もしくは結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成するのが好適である。さらに、前記１段目ガバナ機構および２段目ガバナ機構を設置するケースを、結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成するのが好適である。前記エポキシ樹脂は、ポリフェノールとエポユリアを主成分としたものが好ましい。
【００１７】
また、前記ケースを結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンで構成すると共に、超音波溶着にて接合したなるものが好適である。
【００１８】
本発明の圧力調整器は、前記高圧ガスが液化石油ガスの代替燃料または固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料として用いられるジメチルエーテルである場合にも適用でき、その燃料供給安定用として好適である。
【００１９】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、２つのガバナ機構を備え高圧ガスの入口圧力を段階的に出口圧力に減圧し、１つの圧力調整器によって広い入口圧力範囲で精度良く設定圧力に減圧した出口圧力を得ることができ、調整精度が高まるとともに、２つのダイヤフラムの偏位方向を交差配置したことにより、圧力調整器のコンパクト化が図れる。
【００２０】
また、第１プランジャと第２プランジャとを直交配置し、第１調圧室から第２調圧室に至るガス通路に第２プランジャの一部を摺動自在に挿通し、第２調圧弁を第１調圧室に配置すると、内部構造が簡素化でき、製造面およびコスト面で有利となる。
【００２１】
また、１段目ガバナ機構の第１ダイヤフラムの受圧面積を、２段目ガバナ機構の第２ダイヤフラムの受圧面積より小さく形成すると、大きな受圧面積の第２ダイヤフラムによって出口圧力の調整精度を確保しつつ、第１ダイヤフラムの小型化によって圧力調整器全体のコンパクト化が図れる。
【００２２】
一方、第１調圧弁および第２調圧弁の弁体または弁座の一方が弾性体を含み、この弾性体の膨潤変形方向を弁開閉作動方向と異なる方向とすると、弾性体が膨潤して体積変化が生じても、使用時間の経過に伴って弁体と弁座との隙間変化が少なく、ジメチルエーテルのような溶解性の高いガスを調圧しても、流量変化を招かず性能を確保することができる。特に、弾性体をウレタン系ゴム材で形成すると、より一層溶解性ガスの影響を受けなくなる。
【００２３】
また、第１および第２プランジャ、圧力設定用荷重を受け止めるサポータを、アルミニウム、ジュラルミン等の軽金属、もしくは結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成すると、これらの部材が固着されたダイヤフラムと一体に作動する部材の軽量化が図れ、ダイヤフラム偏位に対する調圧弁のレスポンスが向上するとともに、慣性力の低減によりチャタリング現象の発生が防止でき、さらに、ジメチルエーテル等の溶解性の影響を受けず、腐食またはクラックを生じることもない。
【００２４】
さらに、ケースを、結晶性樹脂であるポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンのいずれか１つで構成するか、もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成しその表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成すると、その樹脂化により軽量化、コストの低減化、また、超音波接合が可能となることから組み立てが簡便に行えるとともに、ジメチルエーテルの溶解性の影響を受けず、腐食またはクラックを生じることもない。
【００２５】
特に固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料供給安定用の圧力調整器の場合は、供給するジメチルエーテルに金属イオンが存在することが極端に嫌われるが、上記部材の樹脂化によって金属イオンの溶出が防止できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は一つの実施の形態における圧力調整器の断面図である。
【００２７】
本実施形態の圧力調整器１は、使用用途が固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）および固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料供給安定用であり、高圧ガスとしてジメチルエーテルが用いられ、導入ガスの入口圧力を中間圧力に減圧する第１調圧弁２１を有する１段目ガバナ機構２と、中間圧力を出口圧力に減圧する第２調圧弁３１を有する２段目ガバナ機構３とを備える。
【００２８】
そして、１段目ガバナ機構２の第１調圧弁２１を作動する第１ダイヤフラム２２の偏位方向（第１調圧弁２１の開閉作動方向）と、２段目ガバナ機構３の第２調圧弁３１を作動する第２ダイヤフラム３２の偏位方向（第２調圧弁３１の開閉作動方向）とが交差するように、１段目ガバナ機構２および２段目ガバナ機構３が設置されてなる。
【００２９】
具体的には、１段目ガバナ機構２は、ケース１０の一部を第１調圧室２４と第１大気室２５とに画成する第１ダイヤフラム２２と、高圧ガスが導入されるガス導入口１１と、第１ダイヤフラム２２に連動してガス導入口１１から第１調圧室２４に連通するガス通路２６を開閉してガス導入口１１の入口圧力を中間圧力へ第１段階の減圧調整を行う第１調圧弁２１と、第１ダイヤフラム２２と第１調圧弁２１を繋いで連動させる第１プランジャ２３と、第１ダイヤフラム２２の偏位量を調整する第１圧力設定部２７とを備える。
【００３０】
そして、第１調圧室２４は第１調圧弁２１を通過したガスの圧力振動を緩和するもので、この第１調圧室２４の中間圧力を受けて第１ダイヤフラム２２は偏位し、第１プランジャ２３を介して第１調圧弁２１を作動するように構成されている。
【００３１】
また、２段目ガバナ機構３は、ケース１０の一部を第２調圧室３４と第２大気室３５とに画成する第２ダイヤフラム３２と、第２ダイヤフラム３２に連動して第１調圧室２４から第２調圧室３４に連通するガス通路３６の開口を開閉して第１調圧室２４の中間圧力を出口圧力へ第２段階の減圧調整を行う第２調圧弁３１と、第２ダイヤフラム３２と第２調圧弁３１を繋いで連動させる第２プランジャ３３と、第２ダイヤフラム３２の偏位量を調整する第２圧力設定部３７と、第２調圧室３４を経て圧力調整された出口圧力を有するガスを排出するガス排出口１２とを備える。
【００３２】
そして、第２調圧室３４は第２調圧弁３１を通過したガスの圧力振動を緩和するもので、この第２調圧室３４の出口圧力を受けて第２ダイヤフラム３２は偏位し、第２プランジャ３３を介して第２調圧弁３１を作動するように構成されている。
【００３３】
前記第１プランジャ２３と第２プランジャ３３とが直交配置され、ガス導入口１１から第１調圧室２４に至るガス通路２６に第１プランジャ２３の一部が摺動自在に挿通され、この第１プランジャ２３の先端に装着された第１調圧弁２１の弁体２１ａがガス導入口１１に配置されている。また、第１調圧室２４から第２調圧室３４に至るガス通路３６に第２プランジャ３３の一部が摺動自在に挿通され、この第２プランジャ３３の先端に装着された第２調圧弁３１の弁体３１ａが第１調圧室２４に配置されている。
【００３４】
さらに、前記第１調圧弁２１および第２調圧弁３１は、それぞれの弁体２１ａ，３１ａがウレタン系ゴム材で形成されたＯ−リングによる弾性体で構成され、この弾性体による弁体２１ａ，３１ａが弁開閉移動方向に膨潤変形しないよう、すなわち弁体２１ａ，３１ａの膨潤変形方向が弁開閉作動方向と異なる方向（本例では直交方向）となるように、第１プランジャ２３および第２プランジャ３３の周溝部に保持されてなり、高圧ガスが弾性体に対し膨潤等の影響を及ぼすジメチルエーテル等の使用を可能としている。
【００３５】
また、１段目ガバナ機構２の第１ダイヤフラム２２は、２段目ガバナ機構３の第２ダイヤフラム３２より外径が小さく、その受圧面積が小さく設けられている。
【００３６】
さらに詳しく説明する。前記ケース１０はケース本体部１０ａと１段目ガバナ機構２の第１カバー部１０ｂと２段目ガバナ機構３の第２カバー部１０ｃとからなる。
【００３７】
ケース本体部１０ａの１段目ガバナ機構２の設置部には、ガス導入口１１となる凹部が、それと対向する反対側には第１調圧室２４となる凹部がそれぞれ形成され、両凹部の中心位置にガス導入口１１と第１調圧室２４とを連通するガス通路２６が開口されている。第１カバー部１０ｂは内部が中空で第１大気室２５となり、この第１カバー部１０ｂを第１ダイヤフラム２２を介してケース本体部１０ａに接合することにより、第１調圧室２４と第１大気室２５が第１ダイヤフラム２２によって画成される。
【００３８】
また、ケース本体部１０ａの２段目ガバナ機構３の設置部には、第２調圧室３４となる凹部が形成され、この凹部の側方には外部に開口するガス排出口１２が形成され、さらに底部中心位置には第２調圧室３４と第１調圧室２４とを連通するガス通路３６が開口されている。第２カバー部１０ｃは内部が中空で第２大気室３５となり、この第２カバー部１０ｃを第２ダイヤフラム３２を介してケース本体部１０ａに接合することにより、第２調圧室３４と第２大気室３５が第２ダイヤフラム３２によって画成される。第１調圧室２４および第２調圧室３４は、ある程度の容積を有し、第１調圧弁２１および第２調圧弁３１を通過したガスの圧力振動を緩和する。
【００３９】
第１ダイヤフラム２２および第２ダイヤフラム３２は、外径が異なるが、第１調圧室２４の中間圧力または第２調圧室３４の出口圧力を受けて第１大気室２５または第２大気室３５との圧力差に応じて弾性偏位可能であり、その中心部には、ケース本体部１０ａ側に第１プランジャ２３および第２プランジャ３３が、第１および第２カバー部１０ｂ，１０ｃ側に第１サポータ２８および第２サポータ３８がそれぞれ締結されて固着され、第１ダイヤフラム２２および第２ダイヤフラム３２の偏位に応じてそれぞれ一体に軸方向に移動可能である。
【００４０】
第１プランジャ２３および第２プランジャ３３は、それぞれ先端に棒状に延長された軸部２３ａ，３３ａを備え、この軸部２３ａ，３３ａの先端近傍に形成された周溝部に第１調圧弁２１および第２調圧弁３１のＯ−リング（弾性体）による弁体２１ａ，３１ａが装着される。
【００４１】
また、第１および第２サポータ２８，３８のフランジ部には、第１および第２カバー部１０ｂ，１０ｃの筒状部内に設置された第１および第２圧力設定部２７，３７の調圧スプリング２７ａ，３７ａの一端部が当接し圧力設定用荷重を受ける。両調圧スプリング２７ａ，３７ａの他端部は位置調整可能に螺合された第１調圧ネジ２７ｂおよび第２調圧ネジ３７ｂ（アジャスタ）に当接し、この第１および第２調圧ネジ２７ｂ，３７ｂの軸方向位置の調整に応じて、それぞれの調圧スプリング２７ａ，３７ａによる第１ダイヤフラム２２および第２ダイヤフラム３２への付勢力が調整される。上記第１調圧ネジ２７ｂおよび第２調圧ネジ３７ｂは中心に軸方向に貫通開口した連通孔２７ｃ，３７ｃを有し、この連通孔２７ｃ，３７ｃによりそれぞれの第１大気室２５および第２大気室３５を大気開放している。
【００４２】
前記ケース本体部１０ａのガス導入口１１には、ガスボンベ等よりジメチルエーテルなどの高圧ガスを導入する不図示のコネクタが接続される。このガス導入口１１と第１調圧室２４を連通するガス通路２６が第１調圧弁２１によって開閉され、このガス通路２６には前記第１プランジャ２３の軸部２３ａが摺動可能に挿通され、第１調圧弁２１の弁体２１ａがガス導入口１１に臨み、ガス通路２６の開口周縁が第１調圧弁２１の弁座２１ｂに構成される。
【００４３】
そして、第１調圧弁２１は、第１プランジャ２３の移動に伴い弁体２１ａが上記弁座２１ｂに密着してガス通路２６を閉じ、弁体２１ａが弁座２１ｂより離れてガス通路２６を開いた際には、その開口量に応じたガス量が、ガス通路２６と第１プランジャ２３の隙間を通ってガス導入口１１から第１調圧室２４へ流入する。
【００４４】
また、ケース本体部１０ａにおける第２調圧室３４の底部のガス通路３６が第２調圧弁３１によって開閉され、このガス通路３６には前記第２プランジャ３３の軸部３３ａが摺動可能に挿通され、第２調圧弁３１の弁体３１ａが第１調圧室２４に臨み、ガス通路３６の開口周縁が第２調圧弁３１の弁座３１ｂに構成される。
【００４５】
そして、第２調圧弁３１は、第２プランジャ３３の移動に伴い弁体３１ａが上記弁座３１ｂに密着してガス通路３６を閉じ、弁体３１ａが弁座３１ｂより離れてガス通路３６を開いた際には、その開口量に応じたガス量が、ガス通路３６と第２プランジャ３３の隙間を通って第１調圧室２４から第２調圧室３４へ流入する。
【００４６】
前記第１および第２プランジャ２３，３３、第１および第２サポータ２８，３８は、アルミニウム、ジュラルミン等の軽金属、もしくは結晶性樹脂であるポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）のいずれか１つで構成される。もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成され、その表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成されてなる。これにより軽量化とジメチルエーテルに対する耐性を得る。
【００４７】
また、前記ケース１０は、結晶性樹脂であるポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）のいずれか１つで構成される。もしくは非結晶性樹脂であるアセタール、ポリカーボネイト、アクリロニトリルブタジエンスチレンで形成され、その表面にエポキシ樹脂またはポリアミド樹脂をコーティングして構成されてなる。これにより軽量化とジメチルエーテルに対する耐性を得る。
【００４８】
上記コーティングのエポキシ樹脂は、ポリフェノールとエポユリアを主成分としている。
【００４９】
さらに、ケース１０（ケース本体部１０ａ、第１および第２カバー部１０ｂ，１０ｃ）を、結晶性樹脂であるポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）で構成し、それらを互いに超音波溶着にて接合してもよい。
【００５０】
前記第１および第２プランジャ２３，３３、第１および第２サポータ２８，３８の軽量化を図ると、第１および第２ダイヤフラム２２，３２の偏位に対するレスポンスが向上するとともに、チャタリング現象の発生が防止できる。つまり、第１および第２ダイヤフラム２２，３２には第１および第２調圧弁２１，３１と一体となった第１および第２プランジャ２３，３３並びに第１および第２サポータ２８，３８が取り付けられ、その重量が大きい場合、ダイヤフラム偏位の際にレスポンスが低下し、また、余計な慣性力により圧力差によるものより偏位し過ぎ、そこからまた逆方向に偏位し過ぎの繰り返しで振動（チャタリング現象）を生起する。そこでこれらの構成部品はなるべく軽量化する必要があり、実際にはアルミニウムやジュラルミン、樹脂で構成するとチャタリング現象は発生しない。
【００５１】
また、ケース１０の樹脂化を図ると、軽量化、コストの低減化が実現でき、特に超音波接合が可能な樹脂化を図ると組立性が改善できる。つまり、ケース１０全体を金属やダイキャストで構成するとどうしても全体の重量が増加し、コストが高く、またビス止めする必要があることから組み立てが面倒となる。このケース１０を樹脂化することにより軽量化、コストの低減化、また、超音波接合が可能となることから組み立てが簡便に行える。
【００５２】
なお、ケース１０、第１および第２プランジャ２３，３３、第１および第２サポータ２８，３８といったガスが直接触れる部材に金属を用いると、主に高圧ガスに溶解性の強いジメチルエーテルなどを流した場合、ガス中に微量の金属イオンが溶出し、調圧したガスを送給する機器に対し悪影響を与える場合があり、この点からも樹脂化が望ましい。
【００５３】
具体的には、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）の燃料としてジメチルエーテルが期待されるが、どちらの燃料電池でも金属イオンは悪影響があるため極端に嫌われるもので、上記のような樹脂化構造を採用する。
【００５４】
次に、前記１段目ガバナ機構２および２段目ガバナ機構３により、その第１および第２ダイヤフラム２２，３２の偏位に応じた第１および第２調圧弁２１，３１の作動で、入口圧力をその圧力に関係なく所定の出口圧力に中間圧力を経て減圧調整するものであり、その作用を説明する。
【００５５】
まず、ガス導入口１１に流入した高圧ガスは、第１調圧弁２１を通過し、ガス通路２６を経て第１調圧室２４に流入し、中間圧力に減圧される。この第１調圧室２４の中間圧力のガスは、第２調圧弁３１を通過し、ガス通路３６を経て第２調圧室３４に流入し、出口圧力に減圧されたガスがガス排出口１２より排出される。
【００５６】
第１ダイヤフラム２２および第２ダイヤフラム３２はそれぞれ第１および第２プランジャ２３，３３と第１および第２サポータ２８，３８で支持されており、中間圧力と大気圧または出口圧力と大気圧との差圧による力と、第１および第２調圧スプリング２７ａ，３７ａによる付勢力とが平衡した位置に保たれる。そして、入口圧力の変動、ガス排出口１２からのガス排出量の変動等に応じて中間圧力または出口圧力が変化した場合、これに応動して第１ダイヤフラム２２または第２ダイヤフラム３２が偏位し、それに応じた第１および第２プランジャ２３，３３の移動に伴い第１調圧弁２１および第２調圧弁３１が開閉作動し、中間圧力および出口圧力を一定に保つ。第１および第２圧力設定部２７，３７の調圧ネジ２７ｂ，３７ｂを動かすことにより調圧スプリング２７ａ，３７ａの付勢力を変化させ、任意の中間圧力および出口圧力が設定可能である。
【００５７】
また、第１調圧弁２１および第２調圧弁３１の弁体２１ａ，３１ａをＯ−リングによる弾性体で構成し、ジメチルエーテルのような溶解性の強いガスを流通した際に、それに接してＯ−リングが膨潤、体積膨張したとしても、その体積変化は弁開閉移動方向に垂直な方向に抑制されているため、Ｏ−リングの体積膨張による圧力調整およびガス流量の変化は抑えられる。
【００５８】
さらに、１段目ガバナ機構２と２段目ガバナ機構３の直交配置によりガス流路の簡素化、コンパクト化が図れる。第１ダイヤフラム２２は外径が小さいことで、さらにコンパクトになる。一方、最終的な出口圧力の調整精度は、径の大きい第２ダイヤフラム３２の作動で行うことで確保できる。つまり、入口圧力から出口圧力への減圧を第１調圧弁２１と第２調圧弁３１とで２段階に行うことにより、１つの調圧弁で減圧する場合と比較して各調圧弁で生じる減圧程度を小さくでき、減圧分が大きく弁体と弁座との弁隙間が極端に狭くなることなく、安定した性能が得られる。
【００５９】
なお、前記実施形態では、第１調圧弁２１および第２調圧弁３１の弁体２１ａ，３１ａをＯ−リングによる弾性体で構成しているが、弁座２１ｂ，３１ｂをＯ−リングによる弾性体で構成してもよく、その場合においても、弾性体が弁開閉移動方向に対し変形しないよう周溝構造などにより規制して配置する。また、Ｏ−リング以外の弾性材で構成してもよい。
【００６０】
次に、本発明の圧力調整器（図１に示す実施形態のもの）による調圧作用を評価した測定結果を、図２〜図４に示す。
【００６１】
圧力調整器の基本的な設定として、入口圧力が４００ｋＰａにおいて、中間圧力が１１０ｋＰａ、出口圧力が５０ｋＰａ、流量が８０ｍＬ／ｍｉｎとなるように設定する。実験ではＮ２ガス（不活性ガス）を使用している。
【００６２】
＜測定例１＞
この測定は、入口圧力を２００〜２０００ｋＰａの範囲で変化させ、それに対する出口圧力の変動を測定した。その結果を図２のグラフに示し、出口圧力は入口圧力の変動に対して変動せず、設定圧力の５０ｋＰａに安定した出口圧力が得られた。
【００６３】
なお、上記入口圧力の変動範囲は、ジメチルエーテルの約０〜８０℃の蒸気圧変動に相当する。
【００６４】
＜測定例２＞
この測定は、入口圧力を２００〜２０００ｋＰａの範囲で変化させ、それに対する出口流量の変動を測定した。その結果を図３のグラフに示し、出口流量は入口圧力の変動に対して変動せず、設定流量の８０ｍＬ／ｍｉｎに安定したガス排出量が得られた。
【００６５】
＜測定例３＞
この測定は、入口圧力を４００ｋＰａ（ジメチルエーテルの約２３℃の蒸気圧に相当する）に設定し、出口流量（ガス排出量）を１０〜１００ｍＬ／ｍｉｎの範囲で変化させ、それに対する出口圧力の変動を測定した。その結果を図４のグラフに示し、出口圧力は出口流量の変動に対して変動せず、設定圧力の５０ｋＰａに安定した出口圧力が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態における圧力調整器の断面図
【図２】圧力調整器における入口圧力を変化させた場合の出口圧力の変化を測定した結果を示すグラフ
【図３】圧力調整器における入口圧力を変化させた場合の出口流量の変化を測定した結果を示すグラフ
【図４】圧力調整器における出口流量を変化させた場合の出口圧力の変化を測定した結果を示すグラフ
【符号の説明】
１    圧力調整器
２    １段目ガバナ機構
３    ２段目ガバナ機構
１０    ケース
１１    ガス導入口
１２    ガス排出口
２１    第１調圧弁
２１ａ    弁体
２１ｂ    弁座
２２    第１ダイヤフラム
２３    第１プランジャ
２４    第１調圧室
２５    第１大気室
２６    ガス通路
２７    第１圧力設定部
３１    第２調圧弁
３１ａ    弁体
３１ｂ    弁座
３２    第２ダイヤフラム
３３    第２プランジャ
３４    第２調圧室
３５    第２大気室
３６    ガス通路
３７    第２圧力設定部
【図１】
2004318683.tif 000003
【図２】
2004318683.tif 000004
【図３】
2004318683.tif 000005
【図４】
2004318683.tif 000006