(57)【要約】圧力調整器（１０）は、入口（２０）及び圧力調整室（２８）を備えた本体（１４）を有する。高圧流体回路（２６）は、入口（２０）と圧力調整室（２８）との間を延びる。この回路（２６）は、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる２つの高圧通路（３０、３１）を有する。一方の通路（３０）は流体の第１の方向へ、もう一方の通路（３１）は流体を第１の方向とは異なる第２の方向へ導く。
2004515841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源から供給される流体の出口圧を調整する調整器であって、
入口を有する本体と、
本体内の圧力調整室と、
入口と圧力調整室の間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導く高圧流体回路とより成り、
高圧流体回路は、入口から離れる方向へ圧力調整室を越えて縦方向に延びる高圧通路を有する調整器。
【請求項２】
高圧回路は、縦方向に延びる高圧通路と圧力調整室との間に位置する別の縦方向に延びる高圧通路を有する請求項１の調整器。
【請求項３】
第１の孔部と圧力調整室に近い端部とを有し、調整器に供給される流体の圧力に応答して移動可能な第１のピストンと、
第２の孔部と圧力調整室に近い端部とを有し、出口圧に応答して第１のピストンの端部の方へ、またその端部から離れる方向へ移動可能な第２のピストンとをさらに備え、
第１及び第２のピストンの端部同士は、流体源からの流体が第１の孔部を流れた後第２の孔部を流れるように第１の距離だけ離れており、第１及び第２のピストンの端部同士は、出口圧がしきい値に到達すると流体源からの流体の流れを阻止するように第１の距離に比べて近くに位置し、
本体は第１の軸を有し、第１及び第２のピストンは第１の軸から偏位した共通の第２の軸を有する請求項１の調整器。
【請求項４】
第１のピストンの第１の孔部は、前記別の縦方向に延びる高圧通路の少なくとも一部を画定する請求項３の調整器。
【請求項５】
本体内に位置し圧力調整室を画定するタワーをさらに備え、該タワーは本体の表面と係合し、圧力調整室の圧力が所定のレベルを超えるとその表面から離れる請求項１の調整器。
【請求項６】
流体源から供給される流体の出口圧を調整する調整器であって、
入口を有する本体と、
本体内の圧力調整室と、
入口と圧力調整室との間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導くための高圧流体回路とより成り、
高圧流体回路は、互いに流体連通関係にあり縦方向に延びる少なくとも２つの高圧通路を有し、一方の縦方向高圧通路は流体を第１の方向へ送り、別の縦方向高圧通路は流体を第１の方向とは異なる第２の方向へ送る調整器。
【請求項７】
第１の方向は、第２の方向とは軸方向で反対の方向である請求項６の調整器。
【請求項８】
一方の縦方向高圧通路は、入口から離れる方向へ圧力調整室を越えて縦方向に延びる請求項６の調整器。
【請求項９】
高圧流体回路は、互いに流体連通関係にあり、入口と圧力調整室の間に位置して流体を入口から圧力調整室へ導く少なくとも３つの縦方向高圧通路より成る請求項６の調整器。
【請求項１０】
高圧流体回路は、互いに流体連通関係にあり、入口と圧力調整室の間に位置して流体を入口から圧力調整室へ導く少なくとも４つの縦方向高圧通路より成る請求項６の調整器。
【請求項１１】
高圧流体回路は、互いに流体連通関係にあり、入口と圧力調整室の間に位置して流体を入口から圧力調整室へ導く少なくとも５つの縦方向高圧通路より成る請求項６の調整器。
【請求項１２】
本体は、加熱用流体を調整器を介して導く加熱用流体回路をさらに有し、加熱用流体回路は、加熱用流体の流れが方向を変化させる少なくとも５つの部分を含む構成を有する請求項６の調整器。
【請求項１３】
本体は、加熱用流体を調整器を介して導く加熱用流体回路をさらに有し、加熱用流体回路は、加熱用流体の流れが方向を変化させる少なくとも６つの部分を含む構成を有する請求項６の調整器。
【請求項１４】
本体は、加熱用流体入口、加熱用流体出口、縦方向に延びる少なくとも２つの加熱用流体通路、及び縦方向に延びる加熱用流体通路と流体連通関係にある横方向に延びる少なくとも５つの加熱用流体通路とをさらに備え、加熱用流体通路は、加熱用流体入口と加熱用流体出口との間に位置し、加熱用流体を加熱用流体入口と加熱用流体出口との間で導くように構成されている請求項６の調整器。
【請求項１５】
加熱用流体回路に流れ調整器をさらに備えた請求項１４の調整器。
【請求項１６】
タンクに含まれる流体の出口圧を調整する調整器であって、
タンクと流体連通関係になるよう構成された入口を有する本体と、
本体内に位置する圧力調整室と、
入口と圧力調整室との間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導く高圧流体回路であって、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも２つの高圧通路を有し、一方の縦方向に延びる高圧通路は流体を第１の方向へ導き、別の縦方向に延びる通路は流体を第１の方向とは異なる第２の方向へ導く高圧流体回路と、
圧力調整室に近い端部を有し、タンク内の圧力に曝されるとタンク内の圧力に応答して移動可能な第１のピストンと、
圧力調整室に近い端部を有し、出口圧に応答して第１のピストンの端部の方へ、そして該端部から離れる方向へ移動可能な第２のピストンとより成り、
第１及び第２のピストンの端部同士は、タンクから流体が流れ出ることができるように第１の距離だけ離れており、出口圧がしきい値に到達すると第１の距離と比べて近くなってタンクから流体が流れ出るのを阻止する調整器。
【請求項１７】
第１の方向は第２の方向とは軸方向で反対である請求項１６の調整器。
【請求項１８】
前記一方の縦方向に延びる高圧通路は、入口から圧力調整室を越える所まで縦方向に延びる請求項１６の調整器。
【請求項１９】
高圧流体通路は、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも３つの高圧通路より成る請求項１６の調整器。
【請求項２０】
高圧流体通路は、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも４つの高圧通路より成る請求項１６の調整器。
【請求項２１】
高圧流体通路は、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも５つの高圧通路より成る請求項１６の調整器。
【請求項２２】
第１のピストンはさらに、縦方向に延びる高圧通路のうちの１つの少なくとも一部を画定する第１の軸方向孔部を有する請求項１６の調整器。
【請求項２３】
本体はさらに出口を有し、第２のピストンは出口と流体連通関係にある第２の軸孔を有し、このため流体が出口から流出する前に第２の軸孔を流れる請求項２２の調整器。
【請求項２４】
本体はさらに出口を有し、出口及びピストンは共通の軸を有する請求項１６の調整器。
【請求項２５】
本体は第１の軸を有し、ピストンは第１の軸から偏位した共通の第２の軸を有する請求項１６の調整器。
【請求項２６】
第１のピストンを第２のピストンから離れる方向に付勢する第１のばねと、第２のピストンを第１のピストンから離れる方向に付勢する第２のばねと、一方のピストンと協働してその一方のピストンをもう一方のピストンに関し、いずれのばねのばね負荷にも影響を与えずに移動させ、出口圧を調整する調整機構とをさらに備えた請求項１６の調整器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、高圧流体を導く少なくとも２つの縦方向高圧通路を備えた本体を有する圧力調整器に関する。
【０００２】
【背景技術】
代替燃料車、即ち、ガソリンまたはディーゼル燃料以外の燃料だけを使用するかまたはかかる燃料を部分的に使用する自動車が急速に普及している。かかる代替燃料車の多くは、代替燃料を高圧且つ通常は気体の状態で貯蔵するタンクから燃料を受ける燃料噴射器を用いている。燃料噴射器へ送られる燃料圧を圧力調整器により制御することが知られているが、この調整器は、タンク圧力が変化しそして／または燃料流量が変化しても出口圧を一定に維持しようとする。
【０００３】
公知の圧力調整器の本体は通常、燃料を入口から圧力調整室へ導くための比較的短く、真直ぐな高圧流体回路を備えている。しかしながら、かかる流体回路の本体と燃料との間における熱伝達の機会はそれ程多くない。その結果、かかる調整器において水和物の形成を防止するように燃料を十分に加熱するのは容易ではない。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、圧力調整器とその中を流れる流体との間の熱伝達を有意に増加させる改良型圧力調整器を提供することにより従来技術の問題点を解消するものである。その結果、本発明の圧力調整器は比較的高流量の用途に用いることができる。
【０００５】
本発明の一実施例によると、流体源から供給される流体の出口圧を調整する圧力調整器は、入口を有する本体と、本体内の圧力調整室とを有する。高圧流体回路は、入口と圧力調整室の間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導く。高圧流体回路は、入口から離れる方向へ圧力調整室を越えて縦方向に延びる高圧通路を有する。
【０００６】
かかる構成によると、高圧流体回路により流体が入口と圧力調整室との間で流れ方向を変化させるため、流体の乱流が増加する。その結果、本体と流体との間の熱伝達が従来型調整器と比べて改善される。高圧流体回路はまた、本体と流体との間の接触を改善することにより本体と流体との間の熱伝達を増加させる。さらに、高圧流体回路は、縦方向に延びる高圧通路と圧力調整室との間に位置する縦方向に延びる別の高圧通路を備えることがある。
【０００７】
圧力調整器はまた、圧力調整室に近く流体の出口圧を調整するように協働する第１及び第２のピストンを備えている。これらのピストンは、本体の中心軸から偏位した共通の軸を有するため、高圧流体回路に十分な空間が提供される。
【０００８】
本発明の別の実施例によると、流体源から供給される流体の出口圧を調整する圧力調整器は、入口を有する本体と、本体内の圧力調整室とを有する。高圧流体回路は、入口と圧力調整室との間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導く。高圧流体回路は、互いに流体連通関係にあり縦方向に延びる少なくとも２つの高圧通路を有し、一方の縦方向高圧通路は流体を第１の方向へ導き、別の縦方向高圧通路は流体を第１の方向とは異なる第２の方向へ導く。
【０００９】
かかる構成によると、圧力調整器を流れる乱流が増加する。さらに、本体と流体との間の接触が従来型の調整器と比べて有意に改善される。換言すれば、本体表面／流体体積の比率が有意に改善される。
【００１０】
好ましくは、第１の方向は第２の方向とは軸方向において反対方向である。さらに、高圧流体回路は、本体と流体との間の熱伝達をさらに増加させる縦方向に延びる少なくとも５つの高圧通路を備えるようにしてもよい。
【００１１】
本体がまた、加熱用流体を圧力調整器に通すための加熱用流体回路を備えるのが好ましい。加熱用流体は、加熱用流体の流れが方向を変化させる少なくとも５つの部分を含む構成である。従って、加熱用流体回路は圧力調整器を介する乱流を増加させる。さらに詳述すると、加熱用流体回路は、加熱用流体入口、加熱用流体出口、縦方向に延びる少なくとも２つの加熱用流体通路、及び縦方向に延びる加熱用流体通路と流体連通関係にある横方向に延びる少なくとも５つの加熱用流体通路とをさらに備えている。加熱用流体通路は、加熱用流体入口と加熱用流体出口との間に位置し、加熱用流体を加熱用流体入口と加熱用流体出口との間で導くように構成されている。
【００１２】
さらに、本発明によると、タンクに含まれる流体の出口圧を調整する圧力調整器は、タンクと流体連通関係になるよう構成された入口を有する本体と、本体内に位置する圧力調整室と、入口と圧力調整室との間を延びて流体を入口から圧力調整室へ導く高圧流体回路とを有する。高圧流体回路は、互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも２つの高圧通路を有し、一方の縦方向に延びる高圧通路は流体を第１の方向へ導き、別の縦方向に延びる通路は流体を第１の方向とは異なる第２の方向へ導く。圧力調整器はさらに、圧力調整室に近い端部を有し、タンク内の圧力に曝されるとタンク内の圧力に応答して移動可能な第１のピストンを備えている。圧力調整器はさらに、圧力調整室に近い端部を有し、出口圧に応答して第１のピストンの端部の方へ、そして該端部から離れる方向へ移動可能な第２のピストンを備えている。第１及び第２のピストンの端部同士は、タンクから流体が流れ出ることができるように第１の距離だけ離れており、出口圧がしきい値に到達すると第１の距離と比べて近くなってタンクから流体が流れ出るのを阻止する。
【００１３】
第１のピストンはさらに、縦方向に延びる高圧通路のうちの１つの少なくとも一部を画定する第１の軸方向孔部を有するのが好ましい。本体はさらに出口を有し、第２のピストンは出口と流体連通関係にある第２の軸孔を有し、このため流体が出口から流出する前に第２の軸孔を流れる。圧力調整器はまた、出口及びピストンが共通の軸を有するように構成するのが好ましい。
【００１４】
圧力調整器はさらに、本体が第１の軸を有し、ピストンが第１の軸から偏位した共通の第２の軸を有するように構成可能である。かかる構成によると、縦方向に延びる高圧通路に十分な空間が提供される。
【００１５】
圧力調整器はまた、第１のピストンを第２のピストンから離れる方向に付勢する第１のばねと、第２のピストンを第１のピストンから離れる方向に付勢する第２のばねと、一方のピストンと協働してその一方のピストンをもう一方のピストンに関し、いずれのばねのばね負荷にも影響を与えずに移動させ、出口圧を調整する調整機構とをさらに備えることができる。その結果、出口圧を、いずれのばねに予負荷を与えることなく有効に調整することができる。
【００１６】
【発明を実施するための最適な態様】
図１は、シリンダーまたはタンク１２に含まれる流体の出口圧を調整するための本発明による圧力調整器１０を示す。タンク１２が車両に装備された好ましい実施例において、流体は、例えば、加圧天然ガス、液化天然ガス、プロパン、水素または他の燃料である。他の用途における流体には、例えば、炭酸ガス、酸素または他の商用ガスもしくは加圧された液体がある。
【００１７】
圧力調整器１０は、タンク１２の首部１６に螺着されたブロックとも呼ぶ本体１４を有する。本体１４と首部１６とは共通の中心軸１８を有するのが好ましい。本体１４の入口２０は、タンク１２内のソレノイド２２に接続されている。さらに、本体１４の出口２４は、例えば自動車のエンジンへ圧力調整済み流体を供給するための低圧ライン（図示せず）に接続される。
【００１８】
圧力調整器１０はさらに、高圧流体を入口２０から低圧室または圧力調整室２８へ導くための高圧流体回路２６を有する。高圧流体回路２６は、縦方向に延びる第１及び第２の通路３０、３１のような複数の縦方向通路を有する。第１の縦方向通路３０は、本体１４内に形成され、入口２０から圧力調整室２８を越える所まで縦方向に延びる。高圧流体回路２６はさらに、第１の縦方向通路３０と第２の縦方向通路３１との間に位置する別の通路（図示せず）を備えている。
【００１９】
圧力調整器１０はまた、流体圧力を減少させるための圧力調整室２８へ延びる圧力調整機構３２を備えている。この圧力調整機構３２は、第１のまたは補整ピストン３４と、第２のまたは主ピストン３６とを有する。これらのピストン３４、３６は、高圧流体回路２６に十分な空間が得られるように中心軸１８から偏位した共通の中心軸３８を有するのが好ましい。
【００２０】
補整ピストン３４は、本体１４の孔部４０内に位置し、ヘッド４２、遠隔端部４４及び第２の縦方向通路３１の少なくとも一部を画定する第１の軸孔４６を有する。補整ばね４８も孔部４０内にあって、補整ピストン３４と係合する。補整ばね４８は、圧縮されると、ヘッド４２の下側を押圧して、補整ピストン３４を第１の軸方向に付勢する。
【００２１】
主ピストン３６は、孔部５０内にあって、ヘッド５２、遠隔端部５４、延長部５６及び第２の軸孔５８を有する。主ばね６０は孔部５０内にあり、主ピストン３６と係合可能である。主ばね６０は、圧縮されると、ヘッド５２の下側を押圧して、主ピストン３６を第１の軸方向とは反対の第２の軸方向に付勢する。
【００２２】
図２を参照して圧力調整器１０の動作を説明する。ソレノイド２２が作動されると、タンク１２からの流体は開口６２を介してソレノイド２２に流入する。流体はその後、入口２０を介して圧力調整器１０に流入し、第１の縦方向通路３０を流れる。流体はその後、別の通路（図示せず）を通過して補整ピストン３４のヘッド４２へ流れる。補整ピストン３４のヘッド４２にタンク１２の圧力がかかると、この圧力がヘッド４２の実効断面領域に作用するため、補整ピストン３４は補整ばね４８の作用に抗して移動し、補整ばね４８を圧縮する。次いで、この流体は、第１の軸孔４６を通ってタワー６４内に画定された圧力調整室２８に流入する。この流体は、圧力調整室２８から通常は主ピストン３６の遠隔端部５４に近い１またはそれ以上の開口６６を通過し、さらに第２の軸孔５８を流れて延長部５６の端部６８に当たる。これは、主ばね６０により発生される開放力を増加させる動的な力に寄与する。さらに、延長部５６は流体の流れをその前の軸方向の流れに関して９０度よりも大きい角度で円錐表面７０にわたって分岐させる。円錐表面７０上の流れは、流体を主ピストンのヘッド５２から離れる方向に吸引するため、主ピストンのヘッド５２にかかる静圧が低下し、主ピストン３６を閉じようとする力がわずかに減少する。
【００２３】
ばね４８、６０を選択する際には、これらの力を考慮する。各ばね４８、６０はコイルばねのような任意適当なタイプのばねでよいが、各ばね４８、６０は複数の皿形座金より成るのが好ましい。さらに、ばね４８、６０は好ましくは比率関係（即ち、ばね定数が比例関係）にあり、通常の流量及び通常のタンク動作圧で出口２４に一定の出口圧が得られるように選択される。天然ガス車両では、目標となる出口圧は、タンク圧が約１２５乃至４５００ｐｓｉｇで、通常は１平方インチ当たり約１００ポンド、ゲージ（ｐｓｉｇ）である。出口圧から円錐表面上の流れにより生じる損失を差し引いた圧力が、主ピストン３６のヘッド５２に作用して、このピストンを主ばね６０の作用に抗して移動させる。出口圧が所望の値を超えると、主ピストン３６は補整ピストン３４の方へ駆動されるため、主ピストンの遠隔端部５４またはその端部に近い所に固着された弁座７２が補整ピストン３４の遠隔端部４４と係合し、タンクからの流体の流出を阻止する。弁座７２は真鍮またはアルミニウムのような任意適当な材料で形成できるが、デュポン社のＶＥＳＰＥＬのような比較的硬質の熱可塑性材料で形成するのが好ましい。
【００２４】
例えば、燃料噴射器がエンジンへ送る燃料を多量に要求する場合のように、出口圧がしきい値以下に低下すると、主ピストン３６が補整ピストン３４から離れる方向に偏移し、ピストンの端部同士が離れて、タンクからの燃料の流出が再開される。好ましい実施例における主ピストン３６の最大ストロークは、タンク圧力３６００ｐｓｉで約０．００１インチ、５００ｐｓｉで０．００８インチである。しかしながら、主ピストン３６は、流体の種類、最大流量、出口圧及び孔径のようなファクターに基づき任意適当なストロークにすることができる。
【００２５】
高圧流体回路２６により流体の流れ方向が圧力調整室２８に流入する前に変化するため、高圧流体回路は流体の乱流を増加させることになる。その結果、本体１４と流体との間の熱伝達が、従来型調整器と比較し改善される。さらに、高圧流体回路２８の長さが本体１４の長さの約２．５倍であるため、本体１４と流体との間の接触時間及び接触長さが増加し、それにより本体１４と流体との間の熱伝達が改善する。
【００２６】
タワー６４は、主ばね６０の作用により、常態でブロック１４の表面７４と係合する。タワーの溝内のＯリング７６は、圧力調整室２８を封止する。圧力調整器２８の圧力が所定のレベルを超えると、タワー６４が表面７４から離れ、余分の圧力がＯリング７６を介してポート７８から大気中に通気される。
【００２７】
図３乃至５は、シリンダーまたはタンク１１２に含まれる流体の出口圧を調整するための本発明による圧力調整器の一例１１０を示す。タンク１１２が車両に装備された好ましい実施例において、流体は、例えば、加圧天然ガス、液化天然ガス、プロパン、水素または他の燃料である。他の用途における流体には、例えば、炭酸ガス、酸素または他の商用ガスもしくは加圧された液体がある。
【００２８】
圧力調整器１１０は、タンク１１２の首部１１６に螺着された本体１１４を有する。本体１１４と首部１１６とは、共通の中心軸１１８を有するのが好ましい。本体１１４の入口１２０はソレノイド１２２に接続され、このソレノイドはタンク１１２内にある。さらに、本体１１４は、例えば、車両のエンジンへ圧力調整済み流体を供給する低圧ライン１２６に接続された出口１２４を有する。本体１１４は、１またはそれ以上の別のタンク（図示せず）もしくは共通のマニホルド１３０及び取付け具１３１等により他の流体源に接続される別の入口１２８を備えてもよい。
【００２９】
図４乃至９を参照して、圧力調整器１１０はさらに、高圧流体を入口１２０及び１２８の一方または両方から本体１１４内でタンク１１２の外側の低圧室または圧力調整室１３４へ導くための高圧流体回路１３２を有する。高圧流体回路１３２は、第１、第２及び第３の縦方向通路１３６、１３８、１４０のような縦方向に延びる複数の通路を有する。第３の縦方向通路１４０は、高圧キャビティー１４１及び孔部１４２を有する。高圧流体回路１３２はさらに、第１の縦方向通路１３６と第２の縦方向通路１３８との間の第１の横方向通路１４３のような横方向に延びる複数の通路と、第２の縦方向通路１３８と第３の縦方向通路１４０との間の第２の横方向通路１４４とを有する。かかる構成によると、本体１１４と流体との間の熱伝達を、後で詳しく述べるように最大にすることができる。
【００３０】
高圧流体回路１３２は、任意適当な方法で形成できるが、本体１１４の穿孔により形成するのが好ましい。ソレノイド１２２を圧力調整器１１０の一部と考えてもよいが、高圧流体回路１３２はさらに、別の縦方向通路またはソレノイド通路１４５と、ソレノイド通路１４５と第１の縦方向通路１３６との間の別の横方向通路または入口横方向通路１４６とを有する。これらの通路１４５、１４６は、本体１１４と流体との間の熱伝達を改善する。
【００３１】
図６乃至９は、高圧流体回路１３２の１つの可能な構成を示すことに注意されたい。しかしながら、高圧流体回路１３２は、好ましくは互いに流体連通関係にある縦方向に延びる少なくとも２つの高圧通路を含むのであれば任意適当な構成にすることができる。さらに、前に詳述したように、１つの縦方向通路が流体を第１の方向に運び、別の縦方向通路が流体を第１の方向とは異なる、好ましくは反対の、第２の方向に導くようにするのが好ましい。
【００３２】
本願に用いる用語「縦方向通路」は、縦方向に延びるだけでなく横方向にも延びる通路を意味することに注意されたい。例えば、本発明による圧力調整器の縦方向通路は、調整器の端部間をある角度で延びることがある。
【００３３】
図６に示すように、圧力調整器１１０はまた、流体圧力を減少させるために、圧力調整室１３４内に延びる圧力調整機構１４７を有する。圧力調整機構１４７は、任意適当な構成が可能であり、単一のピストンのような任意適当なコンポーネントを備えることができが、好ましい実施例の圧力調整機構１４７は、第１のまたは補整ピストン１４８と、第２のまたは主ピストン１５０とを有する。これらのピストン１４８、１５０は、高圧流体回路１３２に十分なスペースを与えるように中心軸１２８から偏位した共通の中心軸１５１を有するのが好ましい。
【００３４】
補整ピストン１４８は、孔部１４２内にあって、圧力調整室１３４と高圧キャビティー１４１との間を延びる。補整ピストン１４８は、第１の端部１５２及び第２の端部１５３を有する。補整ピストン１４８はさらに、円周方向に分布した複数の開口１５４と、第３の縦方向通路１４０の少なくとも一部を画定または形成する軸孔１５６とを有する。
【００３５】
補整ピストン１４８の第１の端部１５２は、本体１１４に螺着された端部キャップまたは調整具１６０の中心孔１５８内に延びる。中空のブッシング１６２は、補整ピストン１４８と調整具１６０との間にあって、調整具１６０に螺着されている。ナット１６４は第１の端部１５２に螺着され、シム１６８とブッシング１６２との間に補整ばね１６６を保持する。補整ばね１６６は、圧縮されると、シム１６８を押圧し、補整ピストン１４８を主ピストン１５０から離れる第１の軸方向に付勢する。
【００３６】
補整ピストン１４８の第２の端部１５３は、圧力の減少が生じる圧力調整点として作用する環状面１７０を有する。この環状面１７０は、０．００３乃至０．０１５インチの範囲内の半径方向に狭い幅を有するのが好ましいが、これは必要条件でない。
【００３７】
主ピストン１５０は、本体１１４の主ピストンキャビティー１７２内にあって、第１の開放端部１７４及び第２の開放端部１７６を有する。主ピストン１５０はさらに、円周方向に分布する複数の開口１７８、軸孔１８０及び出口１２４と流体連通関係にあり半径方向に延びる１またはそれ以上の開口１８２を有する。主ピストン１５０は、キャビティー１７２内を軸方向に移動して所望の出口圧を維持する。環状のフランジ部分またはランド１８４、１８６は、キャビティー１７２の内面と係合して、軸方向案内手段として働く。ランド１８４と１８６との間のクリアランス全体は、主ピストン１５０の傾斜を制限するために０．０００５インチのような比較的小さなものであるのが好ましい。例えば、主ピストンの直径が１．３９９５インチであれば、通常の最大傾斜は０．０４インチ以下であろう。さらに、ランド１８４には摩擦を減少させるための面取り部１８８を設けるとよい。
【００３８】
別のフランジ部分またはランド１９０は、ランド１８４と協働して、好ましくはＯリングであるシール１９４を受ける環状チャンネルまたはグランド１９２を画定する。しかしながら、このランド１９０はキャビティー１７２の内面と接触しないようにランド１８４、１８６より小さい直径にする。かかる構成によると、主ピストン１５０とキャビティー１７２との間の摩擦が最小限に抑えられると共に主ピストン１５０とキャビティー１７２との間の嵌合公差が増加する。
【００３９】
グランド１９２とシール１９４とは、従来型封止手段に比べて性能が有意に改善された封止手段を提供する。フランジ１８４及び１９０はグランド１９２とシール１９４との間に軸方向のクリアランスがないように構成されている。さらに、各フランジ１８４及び１９０の半径方向高さは、シール１９４が本体１１４及びグランド１９２の基部１９６と接触するのを許容するが半径方向には本質的に圧縮しないようにするのが好ましい。かかる構成によると、シール１９４は、主ピストン１５０が方向反転する時にグランド１９２の一方の側から他方の側へ移動しない。従って、首部１９４の周りの流体の通過が有意に減少するかまたはなくなる。さらに、首部１９４のローリングが阻止されるため、摩擦及び磨耗が減少する。
【００４０】
主ばね１９４は、主ピストン１５０により画定される環状室１９９内に位置している。主ばね１９８は、圧縮されると、主ピストン１５０を、補整ピストン１４８が付勢される方向とは異なる、好ましくはそれとは正反対の第２の軸方向に付勢する。
【００４１】
さらに、シールまたは弁座２００は、主ピストン１５０の第２の端部１７６に固着されている。この弁座２００は、好ましくは、補整ピストン１４８の面１７０と係合する球状表面２０１を備えている。かかる構成によると、出口圧をほとんど増加させずに高いシール圧を得ることが可能になる。弁座２００は真鍮またはアルミニウムのような任意適当な材料で形成できるが、デュポン社のＶＥＳＰＥＬのような比較的硬質の熱可塑性材料で形成するのが好ましい。
【００４２】
図６乃至９を参照して圧力調整器１１０の動作を説明する。ソレノイド１２２が作動されると、タンク１１２からの流体がソレノイド１２２の１またはそれ以上の開口２０２を介してソレノイド通路１４５に流入する。流体はその後、入口１２０を介して圧力調整器１１０へ流入し、入口横方向通路１４６を通って第１の縦方向通路１３６に入る。次いで、第１の横方向通路１４３に流入し、該通路１４３に設けた粒状物フィルター２０４に入る。フィルター２０４は、ひだのあるワイヤークロスまたは焼結ステンレススチールのような任意適当な構成のものでよい。第１の横方向通路１４３の反対端部には、第１の縦方向通路１３６からフィルター２０４への流体の流れを阻止または停止させるための手動停止弁２０５を設けるのが好ましい。
【００４３】
流体は、フィルター２０４を通過した後、第２の縦方向通路１３８に、そしてその後第２の縦方向通路１４４へ流入する。次に、高圧キャビティー１４１に流入し、開口１５４を通って補整ピストン１４８の孔部１５６へ流入する。従って、タンク１１２から圧力調整器１１０に流入する流体は、補整ピストン１４８の面１７０に到達する前に流れ方向を５回変化させる（流体が開口２０２を通ってソレノイド１４０に流入する時の流れ方向の変化を含まない）。これらの流れ方向の変化は、流体の乱流を増加させ、本体１１４と流体のとの間の熱伝達を改善する。さらに、高圧流体回路１３２の長さが本体１１４の長さの約２．５乃至３倍であるため、本体１１４と流体との間の接触時間及び接触長さが最大になり、それにより本体１１４と流体との間の熱伝達が最大になる。
【００４４】
上述したように、流体は、１またはそれ以上の別のタンク（図示せず）から圧力調整器１１０へ供給されることがある。かかる流体は、入口１２８から圧力調整器１１０へ流入する。この流体はフィルター２０４を通って第２の縦方向通路１３８に流入し、そこでタンク１１２からの流体と同じ流路をたどる。従って、１またはそれ以上の別のタンクからの流体は、補整ピストン１４８の面１７０に到達する前に流れ方向を３回変化させる。さらに、かかる流体が通過する高圧流体回路１３２の部分の長さは本体の約１．５乃至２倍である。
【００４５】
圧力調整器１１０の種々のコンポーネントのクリアランスは、高圧キャビティー１４１におけると同様に、調整具１６０の中央孔１５８に同じ流体圧が存在するように設計される。例えば、流体が補整ピストン１４８とブッシング１６２との間の環状空間を通って中央孔１５８に流入するようにするのが好ましい。従って、タンク１１２からの入口圧がナット１６４及び補整ピストン１４８の第１の端部１５２に作用するため、補整ピストン１４８が補整ばね１６６の作用に抗して主ピストン１５０の方へ押圧される。代替的にまたは補充的に、補整ピストン１４８の孔部１５６を、流体が中央孔１５８に流入できるように第１の端部１５２内に延びるようにしてもよい。さらに別の変形例として、ナット１６４をなくして、補整ピストン１４８の第１の端部１５８に拡大ヘッドを設けてもよい。
【００４６】
好ましい実施例における補整ピストン１４８の最大ストロークは、約０．０７５乃至０．１５０インチの範囲内にある。しかしながら、補整ピストン１４８は、流体の種類、最大流量、入口圧、出口圧及び孔径のようなファクターに基づき任意適当なストロークにしてもよい。さらに、補整ピストン１４８のストロークを、圧力調整器１１０が任意の入口圧に対して一定の出口圧を提供するように主ピストン１５０のストロークと相関させるのが好ましい。
【００４７】
流体は補整ピストン１４８の孔部１５６から弁座２００の周りを経て圧力調整室１３４に流入し、そこで、所望の出口圧となる。流体は、圧力調整室１３４から開口１７８を経て主ピストン１５０の孔部１８０へ流入する。次に、開口１８２を経て環状キャビティー２０６に流入し、出口１２６から出る。
【００４８】
出口１２４を圧力調整器の底部から延びるものとして示すが、この出口１２４を圧力調整器１２４の任意適当な表面から延びるようにしてもよい。例えば、出口１２４を圧力調整器１１０の端部表面から延びるようにすることも可能である。さらに、出口１２４を図６に示すように軸１５１と整列させてもよい。
【００４９】
各ばね１６６、１９８は、コイルばねのような任意適当な種類のばねでよいが、好ましい実施例では複数の皿座金により構成する。さらに、ばね１６６、１９８を比率関係（即ち、ばね定数が比例関係）にするのが好ましく、通常の流量及び通常の動作タンク圧で一定の出口圧が出口１２４で得られるように選択する。天然ガス車両では、目標となる出口圧は、約１２５−４５００ｐｓｉｇのタンク圧で通常は約１００ｐｓｉｇである。出口圧はランド１８４及びシール１９４に作用するため、主ばね１９８及び適当なポート（図示せず）を介して大気圧と連通関係にあるチェンバー２０７の大気圧の作用に抗して主ピストン１２５を移動させる。出口圧が所望の値を超えると、主ピストン１５０は補整ピストン１５８の方へ駆動され、弁座２００が補整ピストン１４８の面１７０と係合してタンク１１２からの流体の流出を阻止する。例えば、燃料噴射器がエンジンへ送る燃料を多量に要求する時のように出口圧がしきい値以下に減少すると、主ピストン１５０は補整ピストン１４８から離れる方向に付勢され、弁座２００が面１７０から離れて、タンク１１２からの流体の流出が再開される。
【００５０】
好ましい実施例における主ピストン１５０のストロークは、タンク圧４５００ｐｓｉｇで約０．００９インチ、タンク圧５００ｐｓｉｇで約０．００８インチである。しかしながら、主ピストン１３６は、流体の種類、最大流量、出口圧、孔径のようなファクターに基づき任意適当なストロークにすることができる。
【００５１】
出口圧は、圧力調整点である面１７０の位置の移動により調整することができる。これは、補整ピストン１４８を軸方向に移動させる調整具１６０の回転により行う。調整具１６０を第１の方向に回転させると、補整ピストン１４８は主ピストン１５０から離れる方向に移動し、出口圧を増加させる。調整具を第１の方向とは反対の第２の方向に回転させると、補整ピストン１４８が主ピストン１５０の方へ移動し、出口圧を減少させる。所望の出口圧に一旦セットすると、ジャムナット２０８及びジャム座金２１０が本体１１４に堅く締着されるまでジャムナットを回転させて調整具１６０の位置をロックできる。補整ばね１６６及び主ばね１９８の何れにも任意の予負荷を与えるのは好ましくない。補整ばね１６６及び主ばね１９８の負荷は、それぞれ入口圧及び出口圧によってのみ発生させるようにするのが好ましい。
【００５２】
図４、５及び１０−１３を参照して、圧力調整器１１０はまた、流体がこの圧力調整器を通過して出口１２４から出る時に圧力調整器が適正に機能できるように十分に加熱するための加熱装置２１２を備えるのが好ましい。例えば、圧力調整器１１０は、流体中に同伴する水及びメタンから形成されるスポンジのような氷状物質である水和物の形成を阻止するように加熱する必要があろう。加熱装置２１２は、車両エンジンの冷却剤のような加熱流体を受ける加熱流体入口に接続された入口取付け具２１４、加熱流体を圧力調整器１１０を通して導く加熱流体回路２１６、及び加熱流体出口２１９に接続された出口取付け具２１８を有する。加熱流体回路２１６は、第１、第２、第３、第４及び第５の横方向通路２２０、２２４、２２６、２２８のような横方向に延びる複数の通路と、第１及び第２の縦方向通路２３０、２３２のような縦方向に延びる複数の通路とを有する。通路２２２、２２４、２２６、２３０、２３２の開放端部は、ボール状のプラグ２３４でシールするのが好ましい。
【００５３】
加熱流体は、入口取付け具２１４を介して圧力調整器１１０に流入する。この加熱流体はその後、第１の横方向通路２２０を上方に流れた後、９０度方向を変えて第１の縦方向通路２３０に流入する。次いで、加熱流体は９０度方向を変えて第２の横方向通路２２２を下方に流れる。その後、９０度方向を変えて第３の横方向通路２２４を流れる。次に、９０度方向を変えて第４の横方向通路２２４を垂直方向に流れる。再び９０度方向を変えて第２の縦方向通路２３２を流れ、第５の横方向通路２２８と交差する。次に、９０度方向を変え、第５の横方向通路２２８を垂直方向に流れた後、出口取付け具２１８から流れ出る。従って、加熱流体回路２１６は、流れ方向を変化させる６つの部分を有する。流れ方向がこのように変化して乱流が増加するため、加熱流体と圧力調整器１１０の本体１１４との間の熱伝達が改善される。さらに、加熱流体と本体１１４との間の接触時間及び接触長さを改善するためには、加熱流体回路２１６の長さは８乃至１２インチの範囲内にあるのが好ましい。
【００５４】
図１０に示すように、入口取付け具２１４は乱流をさらに増加させるように第１の横方向通路２２０から軸方向に偏位するのが好ましい。入口取付け具２１４及び第１の横方向通路２２０はまた、加熱流体が圧力調整室２３４の近くで圧力調整器１１０に流入するように圧力調整室１３４の近くに位置するのが好ましい。
【００５５】
図１０にさらに示すように、加熱装置２１２は加熱流体の温度を感知するサーモスタット２３５を有する。サーモスタット２３５は、出口取付け具２１８の近くに取り付けるかまたは出口取付け具２１８と兼用にするのが好ましい。さらに、サーモスタット２３５は、加熱流体の温度が例えば約１７０°Ｆのしきい値温度かそれより低い場合に加熱流体が加熱流体回路２１６を流れることができるようにする。温度が１７０°Ｆより高くなると、サーモスタット２３５は加熱流体の流れを停止させて、通常の動作条件下で本体１４の温度が約１７０°Ｆにまたはそれ以下に維持されるようにする。従って、サーモスタット２３５は流れ調整器として働く。
【００５６】
サーモスタット２３５に代わるものとして、またはそれを補充するものとして、加熱装置２１２に、本体１１４及び／または圧力調整器１１０を流れる流体の温度を調整するように加熱流体の流れを制御するための図１４に示すような流れ制御装置２３６を設けることができる。流れ制御装置２３６は、加熱流体回路２１６のソレノイド２４０のような流れ調整器に接続された、バイメタルスナップ動作電気スイッチのような電気スイッチ２３８を有する。例えば、このソレノイド２４０は第４の横方向通路２２６に配置される。
【００５７】
スイッチ２３８は、ねじ２４１のような手段で本体１１４に固着され、感知素子２４２と、ソレノイド２４０に電気的に接続された端子２４３とを有する。感知素子２４２は、圧力調整器１１０を流れる流体温度を感知するために使用するのが好ましい。例えば、感知素子２４２は、圧力調整室２３４におけるまたはその下流の流体温度を感知するために使用することができる。流体は本体１１４より高温にならないため、代替的にまたは補充的に、感知素子２４２を用いて本体１１４の温度を感知する。本体１１４及び／または流体の温度が１５０°Ｆのような第１のしきい値温度以下に低下すると、スイッチ２３８は閉じてソレノイド２４０を作動する。ソレノイド２４０が作動されると、加熱流体は加熱流体回路２１６を流れることができる。本体１１４及び／または流体の温度が１７５°Ｆのような第２のしきい値温度より上昇すると、スイッチ２３８は開いてソレノイド２４０の作動を停止する。ソレノイド２４０の作動が停止すると、加熱流体は加熱流体回路２１６を流れることができなくなる。
【００５８】
図１５は、タンク３１２に含まれる流体の出口圧を調整するための本発明による圧力調整器の第３の実施例３１０を示す。圧力調整器１１０のように、この圧力調整器３１０は、タンク３１２の首部３１６に螺着された本体３１４を有する。本体３１４及び首部３１６は共通の中心軸３１８を有するのが好ましい。本体３１４は、タンク３１２と流体連通関係にある第１の入口３２０と、１またはそれ以上の別のタンク（図示せず）または他の流体源と共通のマニホルド３２４及び取付け具２３０などの手段により接続される第２の入口３２２とを有する。さらに、本体３１４は、圧力調整器３１０の一部と考えることができるソレノイド３２０に接続されたポート３２８と、例えば車両エンジンへ圧力調整済み流体を送る低圧ライン（図示せず）に接続された出口３３０とを有する。出口３３０は圧力調整器３１０の底部から延びるのが好ましい。出口３３０を端部表面３３１のような本体３１４の任意適当な表面から延びるようにしてもよい。
【００５９】
圧力調整器３１０はさらに、入口３２０及び３２２の一方または両方から低圧室または圧力調整室３３４へ高圧流体を導くために本体３１４に形成された高圧流体回路３３２を有する。図１５は概略図であって平面に沿う断面図でないことに注意されたい。従って、流体回路３３２は全体が同一表面で示されるが、流体回路３３２は同一表面にないのが好ましい。
【００６０】
流体回路３３２は、第１、第２、第３、第４及び第５の縦方向通路３６、３３８、３４０、３４２、３４４のような縦方向に延びる複数の通路を有する。第５の縦方向通路３４４は、圧力調整器１１０の高圧キャビティー１４１及び孔部１４２と同じような高圧キャビティー３４５及び孔部３４６を有する。流体回路３３２はさらに、第１と第２の縦方向通路３３２、３３８間の第１の横方向通路３４８、及びソレノイド３２９により画定され第２と第３の縦方向通路３３８、３４０間にある第２の横方向通路３５０のような横方向に延びる複数の通路を有する。第３の横方向通路３５２は、第３と第４の縦方向通路３４０、３４２の間を延び、４分の１回転停止弁のような弁３５６を受容するキャビティー３５４を有する。流体回路３３２はさらに、第４と第５の縦方向通路３４２、３４４間を延びる第４の横方向通路３５８を有する。
【００６１】
流体回路３３２のかかる構成により、タンク３１２から圧力調整器３３０を流れる流体は、圧力調整室３３４に到達する前に７回流れ方向を変化させる。同様に、第２の入口３２２から調整器３１０へ流入する流体は、圧力調整室３３４に到達する前に６回流れ方向を変化させる。流れ方向のこれらの変化により、流体の乱流が増加して本体３１４と流体との間の熱伝達が改善される。さらに、流体回路３３２の長さは本体３１４の長さの約５倍であるため、圧力調整器３１０は圧力調整器１１０と比べて大きな本体表面／流体体積比を提供する。
【００６２】
有利なことに、ソレノイド３２９及び弁３５６は、タンク３１２からの流体だけでなく、第２の入口３２２に接続された他の任意のタンクまたは流体源からの流体の流れを制御する。例えば、ソレノイド３２９または弁３５６により、タンク３１２からだけでなく他の任意のタンクまたは流体源からの流体の流れを停止することができる。その結果、他のタンクまたは流体源をソレノイド及び／または停止弁なしに設けることができる。
【００６３】
圧力調整器３１０はさらに、圧力調整器１１０に関して上述した他の特徴を備え、同様な態様で機能する。例えば、圧力調整器３１０は、圧力調整室３３４と流体連通関係にある圧力調整機構（図示せず）を有し、圧力調整機構は圧力調整器１１０の圧力調整機構１４７と同じであるのが好ましい。側面から見ると、圧力調整器３１０の圧力調整機構の軸も軸３１８から偏位しているため、流体回路３３２に有意な空間が提供される。
【００６４】
本発明の実施例を図示説明したが、これらは本発明の可能な形態を全て説明したものではない。例えば、図示の実施例はタンクに直接取付けるようになっているが、本発明の圧力調整器はタンクの下流に取付けることも可能である。本願明細書に使用する用語は限定目的でなく説明のための用語であり、本発明の技術分野に通暁するものは、頭書の特許請求の範囲により画定される本発明の他の種々の実施例を想到するであろうことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、未加圧のタンクと協働する本発明による圧力調整器の側部断面図である。
【図２】
図２は、圧力調整器及び加圧されたタンクを示す側部断面図である。
【図３】
図３は、タンクに取付けられた圧力調整器の第２の実施例を示す上面図である。
【図４】
図４は、圧力調整器の第２の実施例を示す側面図である。
【図５】
図５は、圧力調整器の第２の実施例を示す端面図である。
【図６】
図６は、図５の線６−６に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図７】
図７は、図４の線７−７に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図８】
図８は、図５の線８−８に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図９】
図９は、図４の線９−９に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図１０】
図１０は、図４の線１０−１０に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図１１】
図１１は、図５の線１１−１１に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図１２】
図１２は、図４の線１２−１２に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図１３】
図１３は、図５の線１３−１３に沿う、圧力調整器の第２の実施例の断面図である。
【図１４】
図１４は、圧力調整器の第２の実施例を示す底面図である。
【図１５】
図１５は、圧力調整器の第３の実施例を示す概略的な頂部断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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