特開 2024-37067 ガス燃料用低圧レギュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024037067

(43)【公開日】2024-03-18

(54)【発明の名称】ガス燃料用低圧レギュレータ

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/06 20060101AFI20240311BHJP

   G05D 16/06 20060101ALI20240311BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20240311BHJP

   F02B 43/00 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

F02M21/06 C

G05D16/06 Z

F02M21/02 L

F02B43/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022141712

(22)【出願日】2022-09-06

(71)【出願人】

【識別番号】000153122

【氏名又は名称】株式会社ニッキ

(74)【代理人】

【識別番号】100092864

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 京子

(74)【代理人】

【氏名又は名称】橋本 克彦

(74)【代理人】

【識別番号】100226713

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大輔

(72)【発明者】

【氏名】矢崎 雅則

(72)【発明者】

【氏名】森 健司

【テーマコード（参考）】

5H316

【Ｆターム（参考）】

5H316AA09

5H316BB05

5H316DD02

5H316EE02

5H316EE10

5H316EE12

5H316GG01

5H316JJ01

5H316KK02

(57)【要約】

【課題】開閉弁を迂回するバイパス燃料通路を備えたガス燃料の低圧レギュレータにおいて、あらゆる運転領域でレギュレータ出口圧力を安定化させる。
【解決手段】ボディ２内部を、燃料導入路３および燃料送出路４と連通させた調圧室７と、大気側に連通させた大気圧室５にダイヤフラム６で区画し、前記燃料導入路３の開口部に設けた開閉弁８および前記開閉弁８を迂回して前記燃料導入路３から前記調圧室７内にガス燃料を噴出させるバイパス燃料通路１０を備えたガス燃料用低圧レギュレータ１Ａにおいて、前記バイパス燃料通路１０の末端側開口部には、ガス燃料の噴流を衝突させて向きを変えながら前記ダイヤフラム６に直接当たらないようにする緩衝手段を配置した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料導入路および燃料送出路を形成したボディと、
前記ボディ内に形成されて大気側に連通した背圧室と、
前記ボディ内に形成されて前記燃料導入路および前記燃料送出路と連通した調圧室と、
前記背圧室と前記調圧室を区画するダイヤフラムと、
前記燃料導入路と前記調圧室の間に備えられた開閉弁と、
調圧ばねによって付勢されつつ、前記ダイヤフラムの往復変位動作によって揺動し、前記開閉弁を作動させる弁レバーと、
前記燃料導入路から前記開閉弁を迂回して前記調圧室内に連通させるとともに末端側の絞り構造部から前記ダイヤフラム側にガス燃料を噴出させるバイパス燃料通路と、を備え、
前記燃料導入路から前記調圧室内に導入されるガス燃料を所定圧力に減圧・調整して前記燃料送出路から送出するガス燃料用低圧レギュレータにおいて、
前記バイパス燃料通路の末端側開口部には、ガス燃料の噴流を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラムに直接当たらないようにする緩衝手段が配置されていることを特徴とするガス燃料用低圧レギュレータ。

【請求項2】

前記緩衝手段は、直線的なバイパス燃料通路末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の２本に分岐させるＴ字管状とされていることを特徴とする請求項１記載のガス燃料用低圧レギュレータ。

【請求項3】

前記緩衝手段は、直線的なバイパス燃料通路末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の３本以上の放射状に分岐させる形状とされていることを特徴とする請求項１記載のガス燃料用低圧レギュレータ。

【請求項4】

前記緩衝手段は、前記バイパス燃料通路の開口部から所定距離を隔てた位置で前記噴流を衝突させる遮蔽板であることを特徴とする請求項１記載のガス燃料用低圧レギュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力容器から送出されたＬＰＧ（液化石油ガス）やＣＮＧ（圧縮天然ガス）のような高圧のガス燃料を、大気圧レベルまでに減圧調整してミキサやインジェクタに送出するために用いられる、ガス燃料用低圧レギュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ＬＰＧやＣＮＧなどのガス燃料をエンジンに供給する際には、圧力容器に充填した液状のガス燃料を低圧レギュレータで大気圧程度まで減圧調整したガス燃料とし、これをミキサやインジェクタに送出して吸気管路から供給するのが一般的である。

【0003】

このような低圧レギュレータとしては、例えば特開２０１７－０２０４５６号公報（特許文献１）や特開２０１９－０１５１８１号公報（特許文献２）に提示され図５に示すような低圧レギュレータ１Ｄが周知である。その構成は、燃料導入路３および燃料送出路４が形成されたボディ２内部において、大気側に連通した大気圧室５と、前記大気圧室５とダイヤフラム６で区画された調圧室７が形成されており、前記燃料導入路３と前記調圧室７の間に配置された開閉弁８を弁レバー９により作動させるものである。

【0004】

前記弁レバー９は、前記ダイヤフラム６の中央部において前記ダイヤフラム６を挟んで取り付けられたダイヤフラムプレート６１，６２の中心位置に固定されたロッド６３に対して、調圧ばね９１で付勢された状態で先端９２側を連結されている。そして、前記調圧室７側と前記大気圧室５側との間の圧力差の変化に応じた前記ダイヤフラム６の往復変位による、ピン９３を軸とした前記弁レバー９の揺動動作で、弁体８１を弁座８２に対して離隔または接触させることで前記開閉弁８を開閉しながら前記調圧室７内に導入したガス燃料の圧力をほぼ大気圧レベルの一定圧力に調整して、燃料送出路４から送出する仕組みである。

【0005】

しかし、このようなガス燃料用低圧レギュレータでは、エンジン始動時や低速・低開度域など、レギュレータ出口側に与える吸入圧力が小さい状況では、エンジン要求流量を充分に送出できない場合もある。そのため、図６に示すように、前記燃料導入路３から前記開閉弁８を介さずに前記調圧室７側に連通させるバイパス燃料通路１０を形成し、その末端側に絞り構造部１１１を有するバイパスジェット１１を設けて、前記調圧室７内にガス燃料を噴出させる方式も広く採用されている。

【0006】

ところが、このような低圧レギュレータ１Ｄにおけるように、前記バイパス燃料通路１０の下流側に前記ダイヤフラム６が配置された構造を有しながら、微小圧力を制御する機能が求められるものにおいては、前記バイパス燃料通路１０を経由して前記バイパスジェット１１から出た噴流（図示した黒矢印）が前記ダイヤフラム６に直接当たることで、レギュレータ出口圧力が不安定になりやすくなるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７－０２０４５６号公報

【特許文献2】特開２０１９－０１５１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、開閉弁を迂回するバイパス燃料通路を備えたガス燃料用低圧レギュレータにおいて、エンジンのあらゆる運転領域において、レギュレータ出口圧力を安定化させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

そこで、本発明は、燃料導入路および燃料送出路を形成したボディと、前記ボディ内に形成されて大気側に連通した背圧室と、前記ボディ内に形成されて前記燃料導入路および前記燃料送出路と連通した調圧室と、前記背圧室と前記調圧室を区画するダイヤフラムと、前記燃料導入路と前記調圧室の間に備えられた開閉弁と、調圧ばねによって付勢されつつ、前記ダイヤフラムの往復変位動作によって揺動し、前記開閉弁を作動させる弁レバーと、前記燃料導入路から前記開閉弁を迂回して前記調圧室内に連通させるとともに末端側の絞り構造部から前記ダイヤフラム側にガス燃料を噴出させるバイパス燃料通路と、を備え、前記燃料導入路から前記調圧室内に導入されるガス燃料を所定圧力に減圧・調整して前記燃料送出路から送出するガス燃料用低圧レギュレータにおいて、前記バイパス燃料通路の末端側開口部には、ガス燃料の噴流を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラムに直接当たらないようにする緩衝手段が配置されていることを特徴とするものとした。

【0010】

このように、レギュレータの開閉弁を迂回するバイパス燃料通路の末端側に、ガス燃料の噴流を衝突させてダイヤフラムに直接当たらないようにする緩衝手段を設けたことで、開閉弁の迂回ルートを経由したガス燃料の噴流によるダイヤフラムへの衝突圧力を緩衝して、その調圧機能への影響を最小限に抑えることができるため、あらゆる運転領域においてレギュレータ出口圧力を安定化させやすいものとなる。

【0011】

また、前記緩衝手段は、直線的なバイパス燃料通路末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の２つに分岐させるＴ字管状とされている場合、ガス燃料の噴流を直線的な流路の末端側で衝突させながら直角方向２本に分岐させてダイヤフラムとは異なる向きに案内することができるため、優れた緩衝機能を発揮することができる。

【0012】

更に、前記緩衝手段は、直線的なバイパス燃料通路末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の３本以上の放射状に分岐させる形状とされている場合、ガス燃料の噴流を直線的な流路の末端側で衝突させながら直角かつ放射状の多数の向きに分岐させてダイヤフラムとは異なる方向に案内することができるため、一層優れた緩衝機能を発揮することができる。

【0013】

また、前記緩衝手段は、バイパス燃料通路の開口部から所定距離を隔てた位置でその噴流を衝突させる遮蔽板である場合、既存のバイパスジェットをそのまま用いながら、低コストで本発明を実施することができる。

【発明の効果】

【0014】

開閉弁を迂回するバイパス燃料通路の末端側にガス燃料の噴流を衝突させてダイヤフラムに直接当たらないようにする緩衝手段を設けた本発明によると、エンジンのあらゆる運転領域においてレギュレータ出口圧力を安定化させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明における好ましい実施の形態であるガス燃料用の低圧レギュレータを示す縦断面図。

【図2】本発明における異なる実施の形態である低圧レギュレータを示す縦断面図。

【図3】本発明における更に異なる実施の形態である低圧レギュレータを示す縦断面図。

【図4】本発明および従来例の低圧レギュレータにおける吐出流量と出口圧力のＰＱ特性を示すグラフ。

【図5】従来例の低圧レギュレータを示す縦断面図。

【図6】図５の低圧レギュレータを他の方向から切断した縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

【0017】

図１は、本実施の形態であるガス燃料用の低圧レギュレータ１Ａを縦断面図で示している。前記低圧レギュレータ１Ａは、燃料導入路３および燃料送出路４が形成されたボディ２内部において、大気側に連通した大気圧室５と、前記大気圧室５とダイヤフラム６で区画された調圧室７が形成されており、前記燃料導入路３と前記調圧室７の間に配置された開閉弁８を弁レバー９により作動させるものである。

【0018】

また、前記弁レバー９は、前記ダイヤフラム６の中央部において前記ダイヤフラム６を挟んで取り付けられたダイヤフラムプレート６１，６２の中心位置に固定されたロッド６３に対して、調圧ばね９１で付勢された状態で先端９２側を連結されている（図５に示した従来例の縦断面図参照）。

【0019】

そして、前記調圧室７側と前記大気圧室５側との間の圧力差の変化に応じた前記ダイヤフラム６の往復変位による、ピン９３を軸とした前記弁レバー９の揺動動作で、弁体８１を弁座８２に対して離隔または接触させることで前記開閉弁８を開閉しながら前記調圧室７内に導入したガス燃料の圧力をほぼ大気圧レベルの一定圧力に調整して、燃料送出路４から送出する仕組みである点においては、従来例の低圧レギュレータ１Ｄと同様である。

【0020】

更に、先述した従来例と同様に、エンジン始動時から低速・低開度運転のエンジン側吸引圧力の弱い状況等に対応するため、前記燃料導入路３から前記開閉弁８を迂回して前記調圧室７内に連通させて形成されたバイパス燃料通路１０と、前記バイパス燃料通路１０の末端側開口部に取り付けられており前記ダイヤフラム６側にガス燃料を噴出させるための絞り構造部１２１を有するバイパスジェット１２とを備えている。

【0021】

そして、本発明においては、上述した構成を備えている前記低圧レギュレータ１Ａにおいて、ガス燃料の噴流を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラム６に直接当たらないようにする緩衝手段として、前記バイパス燃料通路１０の末端側開口部に取り付けられた前記バイパスジェット１２が、直線的な前記バイパス燃料通路１０末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の２つに分岐させる横向きの放出路１２２，１２３を備えたＴ字管状とされている点を特徴としている。

【0022】

前記低圧レギュレータ１Ａにおいて上述のような構成を採用したことにより、前記バイパス燃料通路１０を通って前記調圧室７内に導入されたガス燃料の噴流（図示した黒矢印）を、直線的な流路の末端側で衝突させながら直角方向２本に分岐させて前記ダイヤフラム６とは異なる方向に案内することができるため、ガス燃料の噴流による前記ダイヤフラム６の往復変位動作への影響を最小限に抑える優れた緩衝機能を発揮することが可能なものとなる。

【0023】

このとき、向きを変えたガス燃料の噴流は前記ダイヤフラム６を挟んで取り付けられたダイヤフラムプレート６１の表面に当たる場合があるが、噴流の影響を比較的受けやすい膨出部６４を回避しているため問題はない。

【0024】

図２は、前記低圧レギュレータ１Ａの変形例としての低圧レギュレータ１Ｂを示している。前記低圧レギュレータ１Ｂも、前記低圧レギュレータ１Ａと同様に、エンジン始動時から低速・低開度運転のエンジン側吸引圧力の弱い状況等に対応するため、燃料導入路３から開閉弁８を迂回して調圧室７内に連通させて形成されたバイパス燃料通路１０と、前記バイパス燃料通路１０の末端側開口部に取り付けられておりダイヤフラム６側にガス燃料を噴出させるための絞り構造部１３１を有するバイパスジェット１３とを備えている。

【0025】

この例では、ガス燃料の噴流を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラム６に直接当たらないようにする緩衝手段として、バイパス燃料通路１０の末端側開口部に取り付けられた前記バイパスジェット１３が、直線的なバイパス燃料通路１０末端側の流路をその軸線方向に対し直角方向の４本の放射状（十字状）の放出路１３２，１３３，１３４，１３５に分岐させた形状を備えている点を特徴としており、ガス燃料の噴流（図示した黒矢印）を直線的な流路の末端側で衝突させながら直角かつ放射状の多数の向きに分岐させてダイヤフラム６とは異なる方向に案内することができるため、一層優れた緩衝機能を発揮可能なものとなる。

【0026】

このとき、向きを変えたガス燃料の噴流は前記ダイヤフラム６を挟んで取り付けられたダイヤフラムプレート６１の表面に当たる場合があるが、噴流の影響を比較的受けやすい膨出部６４を回避しているため問題はない。

【0027】

図３は、上述したガス燃料用低圧レギュレータ１Ａ，１Ｂの応用例としての低圧レギュレータ１Ｃを示している。この例では、ガス燃料の噴流を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラム６に直接当たらないようにする緩衝手段として、バイパス燃料通路１０の末端側に取り付けられた通常のバイパスジェット１１の開口部から所定距離を隔てた位置において、その噴流を衝突させる遮蔽板１４を備えた点を特徴としている。

【0028】

このような構成によっても、前記バイパス燃料通路１０を経由して噴出したガス燃料の噴流（図示した黒矢印）を衝突させてその向きを変えながら前記ダイヤフラム６に直接当たらないように緩衝することが可能であるが、既存の部品である前記バイパスジェット１１をそのまま用いながら、前記遮蔽板１４を調圧室７内に固定するだけで済むことから、低コストで本発明を実施しやすいものとしている。

【0029】

このとき、向きを変えたガス燃料の噴流は前記遮蔽板１４に沿って、図３に示した横方向に案内されるため、ガス燃料の噴流が前記ダイヤフラム６に当たるおそれがない。

【0030】

次に、上述した図１のガス燃料用の低圧レギュレータ１Ａ，１Ｃを実際に作成して、従来の低圧レギュレータ１Ｄとともにその機能を試験した結果について、図４のグラフを用いながら説明する。

【0031】

図４のグラフは、低圧レギュレータによる吐出流量［ＮＬ／ｍｉｎ］とレギュレータ出口圧力［Ｐａ］の特性（ＰＱ特性）を示すものであるが、従来のバイパスジェットのみの低圧レギュレータ１Ｄの場合は、グラフがジグザグ状になって不安定であったのに対し、Ｔ字管状のバイパスジェットを用いた本発明の実施例である低圧レギュレータ１Ａ、および従来のバイパスジェットに遮蔽板を追加して設けた本発明の実施例である低圧レギュレータ１Ｃにおいては、両者ともグラフが穏やかな曲線状を示してＰＱ特性が安定していたことから、これらはエンジンのあらゆる運転領域においてレギュレータ出口圧力を安定化させる機能を備えていると考えられる。

【0032】

以上、述べたように、本発明により、開閉弁を迂回するバイパス燃料通路を備えたガス燃料用低圧レギュレータにおいて、エンジンのあらゆる運転領域においてレギュレータ出口圧力を安定化させることできた。

【符号の説明】

【0033】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 低圧レギュレータ、２ ボディ、３ 燃料導入路、４ 燃料送出路、５ 大気圧室、６ ダイヤフラム、７ 調圧室、８ 開閉弁、９ 弁レバー、１０ バイパス燃料通路、１１，１２，１３ バイパスジェット、１４ 遮蔽板、６１，６２ ダイヤフラムプレート、６３ ロッド、６４ 膨出部、８１ 弁体、８２ 弁座、９１ 調圧ばね、９２ 先端、９３ ピン、１１１，１２１，１３１ 絞り構造部、１２２，１２３，１３２，１３３，１３４，１３５ 放出路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】