(57)【要約】【課題】１つのばねのときより、ばね定数が小さい２つのばねを直列に配設し、ダイアフラムにより調圧することにより２次出口圧力をほぼ一定にするガス用減圧弁を提供することを目的とする。【解決手段】ダイアフラムとアッパハウジング間に第１リテーナと第２リテーナを備え、前記第１リテーナと前記ダイアフラム間を前記第１ばねで付勢し、前記第１リテーナと前記第２リテーナ間を第１ばねより外径の小さい第２ばねで付勢する。【選択図】        図１
2004265363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アッパハウジングとロワーハウジングとの間にダイアフラムを介して大気室と減圧室とを形成し、前記大気室内には前記ダイアフラムを下方向に付勢するばねと、前記減圧室には前記ダイアフラムとともに昇降する調圧弁体と、該調圧弁体に対向して弁座を形成してなる調圧弁とを備え、前記ロワーハウジングに設けた一次圧力導入口と二次圧力取出口との間の流路を前記弁座を介して前記減圧室に連通させ前記ダイアフラムと前記ばねの圧力とのバランスで、前記調圧弁を開閉することにより前記流路のガス圧を減圧するガス用減圧弁であって、
前記ダイアフラムと前記アッパハウジング間に２つのばねを直列に配設したことを特徴とするガス用減圧弁。
【請求項２】
前記ダイアフラムと前記アッパハウジング間に第１リテーナと第２リテーナを備え、前記第１リテーナと前記ダイアフラム間を第１ばねで付勢し、前記第１リテーナと前記第２リテーナ間を前記第１ばねより外径の小さい第２ばねで付勢するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガス用減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス用減圧弁の調圧性能を改良する減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧ガス、たとえば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を自動車用エンジンの燃料として使用するためには、自動車に搭載されたボンベ内のＣＮＧの圧力を所定の圧力に減圧する圧縮天然ガス用減圧弁が公知である。
【０００３】
特許文献１には、シェル１９とカバー１５に設けた調整ねじ２０間にはダイアフラム１６を下方へ付勢する調圧スプリング２１が介在され、調圧スプリング２１の付勢力と減圧室１４内のＣＮＧの燃圧とのバランスによりダイアフラム１６が昇降して、減圧室１４内のＣＮＧの燃圧を所定の低圧に維持するようになっている。
【０００４】
特許文献２には、調圧スプリング２１の付勢力と減圧室１４内のＣＮＧの燃圧とのバランスによりダイアフラム１６が昇降して、ダイアフラム室１６の燃圧は、ダイアフラム１７の中央部に連結された弁体２をスプリング１８に抗して上方に移動させ、スプリング１８の力とダイアフラム１７の燃圧による力がつり合う位置でバランスし、従来技術と比較して燃料流量の増大に伴う出口圧力（調圧圧力）の低下が少ない。
【０００５】
特許文献３には、シェル１９とカバー１５に設けた調整ねじ２０間にはダイアフラム１６を下方へ付勢する調圧スプリング２１が介在され、調圧スプリング２１の付勢力と減圧室１４内のＣＮＧの燃圧とのバランスによりダイアフラム１６が昇降して、すなわち調圧バルブ１０が開閉作動して減圧室１４内のＣＮＧの燃圧を所定の低圧に維持する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−８２７８０（第３−４頁、図１−３）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１１−３０４０２９（第２頁、図１−２）
【０００８】
【特許文献３】
特開２０００−２４８９９９（第３頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、シェル１９とカバー１５に設けた調整ねじ２０間にはダイアフラム１６を下方へ付勢する調圧スプリング２１が介在されているが、スプリングが１つであるため、ばね定数が大きくなり二次圧力取出口の圧力勾配が一定にならないという問題がある。
【００１０】
特許文献２では、スプリングの力とダイアフラムの燃圧による力がつり合う位置でバランスし、従来技術と比較して燃料流量の増大に伴う出口圧力（調圧圧力）の低下が少ない。しかし、スプリングが１つであるため、ばね定数が大きくなり出口５の圧力が一定にならないという問題がある。
【００１１】
特許文献３では、スプリングの力とダイアフラムの燃圧による力がつり合う位置でバランスし、減圧室内の燃圧を所定値に維持できるが、スプリングが１つであるため、ばね定数が大きく出口２２の圧力が一定にならないという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、１つのばねのときよりばね定数が小さい２つのばねを直列に配設し、それらのばねとダイアフラムにより調圧することにより２次出口圧力をほぼ一定にするガス用減圧弁を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ガス用減圧弁において、前記ダイアフラムと前記アッパハウジング間に２つのばねを直列に配設したことを主旨とする。
【００１４】
上記発明の構成により、２つのばねを直列に配設し、それぞれのばね定数を１つのばねのときより小さくして取付荷重を同じくすることにより、ダイアフラムの変位に対するばねの付勢力の変化が少なくなる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、ガス用減圧弁において、ダイアフラムとアッパハウジング間に第１リテーナと第２リテーナを備え、前記第１リテーナと前記ダイアフラム間を前記第１ばねで付勢し、前記第１リテーナと前記第２リテーナ間を前記第１ばねより外径の小さい第２ばねで付勢するようにしたことを主旨とする。
【００１６】
上記発明の構成により、請求項１の作用に加えて、第１ばねと第２ばねが同軸上に配設されるので、２つのばねの全長が短くなり、アッパハウジングが小さくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１において、アッパハウジング１とロワーハウジング２との間にダイアフラム３を介在して大気室４と減圧室５を形成する。ロワーハウジング２には、一次圧力導入口６と、二次圧力取出口７が設けられ、一次圧力導入口６と二次圧力取出口７間に調圧弁８および減圧室５が連通される。一次圧力導入口６は図示しないガスボンベに接続される。
【００１８】
また、二次圧力取出口７には図示しない燃料噴射弁が接続される。ダイアフラム３は、サポート９およびサポート１０により挟持され、サポート１０の中心から突き出たねじ部１１とナット１２により締結され、機密が保持される。
【００１９】
ダイアフラム３にはリード１３が設けられ、サポート１０に設けた環状の溝１４に嵌合する。さらに、サポート１０には環状の溝１４より大きい径の環状の溝１５が設けられ、環状リング１６が挿入されて機密が保たれる。ダイアフラム３の周縁部にはリード１７が環状に設けられ、ロワーハウジング２に設けられた環状の溝１８に嵌合されて機密が保たれる。リード１７の内側のロワーハウジング２側に環状の溝１９が形成され、環状リング２０が挿入されて機密が保たれる。
【００２０】
アッパハウジング１の上部には調整ねじ２１がねじ込まれ、調整ねじ２１によりばねの付勢力が調整される。アッパハウジング１内には有底でカップ状の第１リテーナ２２が設けられる。第１リテーナ２２の上部は開口しており、外方へ向けてつば２３が設けられる。つば２３とサポート９間には第１ばね２４が付勢されて設けられる。第１リテーナ２２の内側に有底でカップ状の第２リテーナ２５が設けられる。第２リテーナ２５は調整ねじ２１に支持される。第２リテーナ２５の上部は開口しており、外方へ向けてつば２６が設けられる。第１リテーナ２２の底部と第２リテーナ２５のつば２６間は第２ばね２７が付勢して設けられる。すなわち、第１ばね２４と第２ばね２７は直列に配設される。
【００２１】
第１リテーナ２２の内径と第２ばね２７の外形とを、ほぼ同じ大きさとしている。第１リテーナ２２の外径と第１ばね２４の内径とを、ほぼ同じ大きさとしていることにより、第１リテーナ２２は調整ねじ２１に対して同軸位置に上下方向に移動可能に保持される。また、アッバハウジング１の大気室４は管２８により大気に連通している。
【００２２】
ロワーハウジング２内にはダイアフラム３の中心直下に円筒の部屋３０が設けられる。調圧弁８は、部屋３０内に設けられる。本体３１が部屋３０内に設けられ、本体３１の中心に収納室３２が設けられ、弁体３３が上下方向に摺動できるように挿入される。弁体３３上部は先端が縮径された円錐状のシール面３４が形成され、その先端は細い連結ロッド３５と連結ロッド３５より大きい径の継ぎ手３６が形成される。弁体３３の下端は案内ロッド３７が形成され、本体３１内を摺動できるようになっている。収納室３２と案内ロッド３７間は弾性体からなる環状リング３８，３９，４０が挿入されて弁体３３の調芯をする。弁体３３の下端面と環状リング３８間は、弁体３３を常時、上方へ付勢するばね４５が挿入される。本体３１の部屋３０の下端にプラグ４６がねじ込まれ、本体３１が脱落しないようになっている。
【００２３】
部屋３０内の弁体３３と対向する位置にシート４１が設けられる。シート４１の中央部に流通孔４２が設けられ、流通孔４２から下方に向かってテーパ状のシート面４３が形成される。調圧弁８は弁体３３のシール面３４とシート４１のシート面４３との隙間により流量が調整される。継ぎ手３６は、継ぎ手３６より外径の小さいサポート１０に形成した継ぎ手穴４４に挿入され、ダイアフラム３の変位を伝える。
【００２４】
つぎに、第１ばね２４と第２ばね２７との関係について説明する。第１ばね２４のばね定数をｋ１、第２ばね２７のばね定数をｋ２とすると、合成ばね定数ｋは、（式１）に示すように、
ｋ＝ｋ１・ｋ２／（ｋ１＋ｋ２）                （式１）
となる。ばねが１つのときはｋ＝ｋ１となるが、ばねが２つ直列のときは、ｋが１つのばねのときより小さくなり、ダイアフラム３が変位してもばね定数が小さいなるため、設定荷重は同じであっても、ばね荷重の変化が小さくなる。また小径の第２ばね２７を大径のばね２４の同軸内に収納したので同じ設定荷重では２つのばねを用いたほうがコンパクトに収まる。
【００２５】
つぎに、以上説明した構成の作用を図１〜３を用いて説明する。ガスボンベ（図示省略）より高圧の気体燃料が供給されていないときは、減圧室５の圧力が第１ばね２４および第２ばね２７の付勢力より小さく、連結ロッド３５が押し下げられ弁体３３のシール面３４とシート４１のシート面４３とが離れて流通孔４２が開口している。高圧の気体燃料が供給されると、流通孔４２を通り減圧室５に流入する。二次圧力取出口７には燃料噴射弁（図示省略）が接続されており瞬時に昇圧する。するとダイアフラム３の下面に圧力がかかり第１ばね２４および第２ばね２７の付勢力に抗してダイアフラム３が上昇すると、連結ロッド３５が連動して上昇するため、弁体３３が上昇してシート面３４，４３を閉じ、圧力バランスにより所定圧力に制御される。燃料噴射弁が制御装置により制御され、開弁すると減圧室５の圧力が下がり、前述したように作動して調圧される。
【００２６】
このとき、２つのばねが直列に配設されているので、第１ばね２４と第２ばね２７の設定荷重を、合計で１つのばねのときと同じに設定される。したがって、圧力変化量に対してダイアフラム３の変位量は大きくなり、小さな圧力変化でも流通孔４２の開口面積の変化量が大きくなることにより、応答性が向上して出口圧力変化が少なくなる。図２、図３に示す特性図において、従来は、ばね定数が８．１２［Ｎ／ｍｍ］であるのに対して、本発明は、第１ばね２４のばね定数ｋ１＝４．０６［Ｎ／ｍｍ］で、内側のばね定数ｋ２＝３．４２［Ｎ／ｍｍ］である。（式１）に従い、計算すると合成ばね定数ｋは７．４８［Ｎ／ｍｍ］となり、従来より、ばね定数は小さくなり、設定荷重が同じでもばね荷重の変化は従来より小さくなる。従来との比較をしてみると、図２に示すように、バルブ流量（バルブ開度）に対するばね荷重は１つのばねを用いた従来に比べ、２つのばねを直列に用いた本発明の方がばね荷重の勾配が小さく、その結果、図３に示すようにバルブ流量に対する二次圧力取出口の圧力勾配は従来よりも小さいことがわかる。
【００２７】
以上、説明した本実施の形態の燃料供給装置によれば、小さな圧力変化でも適切に応答して、二次圧力取出口の圧力勾配の小さいガス減圧弁を実現できる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、小さな圧力変化でも適切に応答して、従来より二次圧力取出口の圧力勾配の少ないガス用減圧弁を実現できる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、大径の第１ばねと同軸上に小径の第２ばねを配設したので、従来よりばねの長さが短くなり小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の縦断面図である。
【図２】本発明と従来とのばね荷重を比較した特性図である。
【図３】本発明と従来との二次圧力を比較した特性図である。
【符号の説明】
１  アッパハウジング
２  ロワーハウジング
３  ダイアフラム
４  大気室
５  減圧室
６  一次圧力導入口
７  二次圧力取出口
８  調圧弁
２４  第１ばね
２７  第２ばね
３３  弁体
４１  シート
【図１】
2004265363.tif 000003
【図２】
2004265363.tif 000004
【図３】
2004265363.tif 000005