【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高圧天然ガスを車のエンジンに使用しうる圧力レベルにまで安全に減圧するための調整器（ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）に関する。 自動車製造業者に対してこの１０年間にある比率で車に代替燃料を使用する可能性を与える要求が存在する。 更にこのことに付随して、代替燃料車の製造を容易にするために、車の貯蔵タンクに貯蔵されている高圧天然ガスを中に入れてそれを使用可能圧力レベルにまで減圧することのできる減圧調整器に対する要求がある。

【０００２】

【従来の技術】従来技術において知られているように、
大多数の圧縮天然ガス用減圧調整器は、平衡弁設計を欠いている。 従って、出力圧は使用車が燃料を消費するにつれて広範に変動する。 この欠点を克服するために、満足な調節を与えるべく２つのそのような調整器が一般に用いられている。 このタイプの調整器の例は、ミシシッピー州ゴールマン所在モダーン・エンジニアリング社（Ｍｏｄｅｒｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａ
ｎｙ，Ｉｎｃ． ）により製造、販売されているＰ型ＮＧ
Ｖ調整器又はエンビロキャップ（Ｅｎｖｉｒｏ−Ｃａ
ｐ）付きＰ型ＮＧＶ調整器である。 他の従来技術の調整器は、出口圧力を感知、追跡して調整器を制御するためにピストンを使用している。 通常はＯ−リングであるシールを備えたそのようなピストンには、シールの摩擦抵抗力から生ずる応答遅れが現われる。 この後者のタイプの調整器はテスコム社（Ｔｅｓｃｏｍ Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ）により売り出されている。

【０００３】１９７３年１月２２日にアルバート・Ｌ・
セモン（Ａｌｂｅｒｔ Ｌ．ｓｅｍｏｎ）に付与された米国特許第３，７１２，３３３号“流体圧力補償調整器”は、弁要素であってそのコーナー部分がハウジングを通って摺動的且つ摩擦的に並進することを必要とする正方形断面の弁要素を開示ている。 また、それは、ダイヤフラムが底に突き当たったときにはガス流調節機能を有させない、ダイヤフラムに支持された挿入体を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、それだけで車に使用可能であり且つ効率がよく複雑でない構造のものである減圧調整器であって、最小の摩擦抗力を備えた平衡弁要素装置を有する減圧調整器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、（ａ）
高圧ガスを受入れるための内側室及び（ｂ）低圧ガスを排出するための外側室を有する調整器本体、前記内側室にガスを入れるため及び前記外側室からガスを排出するための、前記本体に形成されたポート装置、及び前記両室間の流体連通を制御するための、前記本体内の弁装置を包含する圧縮天然ガス用減圧調整器であって、前記内側室及び前記弁装置は（ａ）着座区域及び（ｂ）前記弁装置のためのシール区域を協働して画定する構造装置を有し、前記両区域は内側室高圧ガスと外側室低圧ガスとの圧力差間の境界を画定するための装置を包含し、前記弁装置は（ａ）そのような圧力差の力の大きさを平衡させるため、（ｂ）前記区域においてそのような力をバランスした対抗状態に指向するため、及び（ｃ）そのような内側室高圧ガスとそのような外側室低圧ガスの圧力がどのように変化しても、前記区域においてそのような力の平衡とその対抗して指向されたバランスを維持するための装置を包含している、前記圧縮天然ガス用減圧調整器を提供することである。

【０００６】また、前記本体は当該調整器の結氷を防止するための装置を更に有しており、該防止装置は少なくとも前記内側室及び前記弁装置を加熱媒体によって包囲するための装置を包含している、上記に要約されているような減圧調整器を提供することも本発明の目的である。 これにおいて、前記包囲装置は（ａ）加熱媒体を溜めるため、及び（ｂ）そのような加熱媒体をそこに入れる及びそこから排出するための装置を包含している。

【０００７】本発明の更なる目的並びにその新規な特徴は添付図面と共に下記の記載を参照することによって明らかになるであろう。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例による新規な調整器１０は調整器本体１２を有し、その中に６つの接続ポート（その４つだけが示されている）が形成されている。 ポート１
４及び１６は、加熱流体の流入及び排出用にそれぞれ使用される。 ポート１８及び２０は高圧天然ガスの流入及び低圧ガスの排出にそれぞれ使用される。 図１に破線で示されていて目に見えない２つの別のポート２２及び２
４は、当該技術において周知な慣例に従ってそれぞれ入口圧力計及び出口圧力計又は逃し弁のために設けられている。

【０００９】調整器本体１２はそれに沿って部分的にねじが設けられた中央空所２６を有する。 空所２６には制御弁本体２８が螺着されている。 本体２８は円筒形孔３
０を有し、この孔３０の外端には環状凹所３２が形成されている。 有孔弁座３４が凹所３２内にはめ込まれている。 制御弁本体２８は更に外側の環状小径部分３６を有し、その周りに円筒形フィルタ３８が設置されている。
孔３０は本体１２に形成された通路４０に開口し、その他端において円筒形凹所４２に終わっている。 テーパ付きノーズヘッド４６及び細長いシャンク４８を有する弁要素４４は孔３０の中に閉じ込められ、シャンク４８はその一端において凹所４２内に受入れられており、ヘッド４６の先端は弁座３４に受入れられている。

【００１０】調整器本体１２の最上端部分はその中に形成された円形凹所５０を有し、この凹所５０はその中央で通路４０と流体連通している。 ヘッド４６と一体に細いステム５２が存在する。 ステム５２は通路４０及び凹所５０を通って突出している。 シャンク４８、ヘッド４
６及びステム５２はそれらの中に貫通して形成された連続通路５４を有する。 通路５４はその一端において凹所５０に開口し、他端においてシャンク受入れ凹所４２に開口している。 シャンク４８の下方部分の周りにはＯ−
リングシール５５（図４）が設置されている。 中央において穿孔されたリム付き板５６がＯ−リングシール５５
の上にはめ込まれている。 板５６はシャンク４８を囲む圧縮ばね５８の端部に対する支持面を有し、ばね５８の反対側端部はヘッド４６の下側にある環状肩部に対して固定されている。

【００１１】半径方向に延在するフランジ６２を有する中空ボンネット６０は、調整器本体１２の最上端部分にフランジ６２を介してボルト止めされている。 ダイヤフラム６４はその外周部によってフランジ６２と本体１２
との間に締付けられている。

【００１２】ダイヤフラム６４は中央において穿孔されていて、それを貫通して挿入体６６を受入れている。 挿入体６６はダイヤフラムの下側にある円形板状部分６
８、及びダイヤフラム６４より上へ延在するねじ付きスタブ７０を有する。 ダイヤフラム板７２はスタブ７０の周りにはめ込まれ、ロックナット７４がスタブの上に板７２に対して固定されている。 挿入体６６はその中に形成されたねじ孔７６を有し、この孔の中にステム５２のねじ付き端部７８を受入れている。 圧縮ばね８０は、その一端においてナット７４の周りに且つ板７２の上にはめ込まれている。 ばね８０の反対側端部はボタン８２を受入れている。 ボンネット６０の最上端を貫通して突出し且つそこにおいてねじ孔８６とねじ係合される調節ねじ８４は、ボタン８２を支持すると共にボンネット６０
の外部において固定ナット８８を受入れている。 挿入体６６の部分６８はその中に形成され且つそれを完全に横断して延在する溝９０を有している。

【００１３】中央孔付きボウル９２は調整器本体１２の下側に固定されている。 制御弁本体２８は、ボウル９２
を所定位置に固定するヘッド付きボルト９６を受入れるために、その下方部分にねじ孔９４を有する。 調整器本体に形成された通路９８及び１００はポート１４及び１
６と開放連通している。 従って、ポート１４から入る車の冷却液の如き加熱流体は、通路９８を通ってボウル９
２の溜めに流れ、通路１００及びポート１６を通って流出する。 ボウルの深さは、そこに導かれる加熱流体が制御弁本体２８と直接熱交換することができ且つフィルタ３８及び弁要素４４が閉じ込められている調整器本体１
２の部分がその両側及びその周りに向けられる流体を有するような深さである。 従って、調整器１０の氷結は防止される。

【００１４】ダイヤフラム６４は凹所５０を閉鎖する一方の壁を構成し、これは凹所の外側室を構成し、塞がれていない調整器本体１２の空所２６の大きさはその内側室を画定する。 高圧天然ガスは内側室即ち空所２６にポート１８を通って流入し、フィルタ３８を通過する。 ここで、ガスは平衡弁要素４４によって計量される。 とくに図４を参照すると、要素４４の平衡は容易に理解され得る。 弁要素４４のヘッド４６と弁座３４との間の着座区域は、空所２６の内側室における入口ガス圧と凹所５
０の外側室における出口ガス圧との間の第１境界を画定する。 そこにおけるガスの圧力差は上向きの力を発生し、その大きさは圧力差に比例して変化する。 弁要素４
４内の通路５４は、凹所５０の外側室内の出口ガス圧を凹所４２内の弁要素４４の下に生ずる容積に連通させる。 従って、空所２６の内側室内の入口圧力と凹所４２
内の出口圧力との間の第２境界は、シャンク４８とＯ−
リングシール５５との間に画定される。 そこにおけるガスの圧力差は下向きの力を発生し、その大きさは圧力差に比例して変化する。 図４において、入口圧力のあるところは“Ｐ _i ”によって示され、出口圧力のあるところは“Ｐ ₀ ”で示されている。 ２つの前記境界区域、即ち、ヘッド４６が弁座３４と係合する一方の区域及びシャンク４８とＯ−リングシール５５との間の他方のシール区域は、同じ直径“Ｄ”を有する。 従って、反対向きの力“Ｆ”は大きさにおいて平衡にされる。 また入口圧力“Ｐ _i ”及び／又は出口圧力“Ｐ ₀ ”がどのように変化しても、圧力差の力及び大きさは２つの境界区域においてバランスした対抗状態に維持される。

【００１５】ばね５８は上向きの力を発生し、他の力が存在しないとき弁要素４４を上方に移動させる。 更に、
ばね５８はリム付き板５６に偏倚力を加える。 板５６はＯ−リングシール５５の形状を、該シールがシャンク４
８を完全にシールし得るように維持する。

【００１６】前に言及したように、ダイヤフラム挿入体６６の部分６８はその中にそれを完全に横断して形成された溝９０を有する。 この態様は、ダイヤフラムが制御器本体１２の最上端面に突き当たったときでさえもガスが溝９０を通って流れることができるようにする。 このことは供給が停止された状態の圧縮天然ガス装置を有する車を使用するときに特に有益である。 溝９０は圧縮天然ガス装置の供給が開始されるときに出口圧力が直ちに得られることを確実にする。

【００１７】調整器１０を作動して出口圧力を設定するためには、最終使用者は調節ねじ８４を回転してボタン８２を下方に移動させる。 このことはばね８０を圧縮させてダイヤフラム６４を押し下げる。 ダイヤフラム６４
のそのような運動は、付随的に弁要素４４を下方に移動させる。 その結果、ヘッド４６は弁座３４から離れ、空所２６の内側室と凹所５０の外側室との間を連通させる。 入口圧力は出口圧力よりはるかに高いので、ガス流が発生し出口圧力が増大する。 出口圧力はダイヤフラム６４の表面に作用を及ぼしてばね８０の偏倚に対抗する上向きの力を発生し、平衡を達成する。 ばね力が増大すると、出口圧力は増大して平衡を維持する。 また、供給シリンダ内の圧力が低下するときのように入口圧力が減少しても、前記平衡は変らないまままであり、このことは前記平衡弁特性によるものである。 このことは、まさに本設計の単一調整器１０が圧縮天然ガス車の要求を満たすことを可能にするという新規な利点である。

【００１８】図５に示された本発明の代替実施例１０ａ
は、以下に記載する利点のため、ダイヤフラムに対してガスを作用させるよりはむしろ出口ポートに直接ガス流を連通させている。 図５において、同じ又は同様の参照符号は、図２及び図３に示されたものと同じ又は同様の部分及び／又は要素を示している。

【００１９】対象ガスの高流量が存在する状況においては、ダイヤフラム６４及びダイヤフラム挿入体６６の振動又は不安定の可能性が生ずる。 従って、そのときにはガスの運動量又は力が弁要素４４を閉鎖位置に移動させようとする。 図５の実施例１０ａは、空所２６即ち内側室をガス排出ポート２０と直接連通させる通路１０２を設けることによって前記不安定及び弁要素４４の閉鎖を排除する。 実施例１０におけるポート２０は外側室即ちダイヤフラム６４と凹所５０との間に開口する大きな通路２０'を有しているのに対し、それはこの実施例１０
ａにおいては圧力降下修正（ｄｒｏｏｐ ｃｏｒｒｅｃ
ｔｉｏｎ）又は吸気（ａｓｐｉｒａｔｏｒ）孔１０４と置換えられている。 後者は増大する流量に伴う圧力降下を減少するために設けられている。 また、ダイヤフラム６４のバイパス中に通路１０２を設けることによって、
ダイヤフラム挿入体６６内の溝９０は実施例１０ａにおいては不必要であり、それを省略することができる。

【００２０】ここに言及したように、調整器１０及び１
０ａの予想される主要な用途は、高圧の圧縮天然ガス燃料を積み込んでいる車のための減圧器としてのものである。 しかしながら、水分の氷結又は過度の冷却を防止するために付加的熱入力が必要な工業的又は研究努力における圧縮ガスの減圧において他の用途が見出され得る。

【００２１】本発明はその特定実施例に関連して記載されてきたが、これは単に例としてなされているのであって、その目的並びに特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲に対する限定としてなされているのでないことを明瞭に理解すべきである。 例えば、調節ねじ８４の代わりに止めねじ等の如きねじを使用することができ、それは工場でセットされると共に調整器１０又は１０ａを不正に動かされないようにするために栓、エポキシ等によってシールされ得る。 更に、車の冷却液が氷結を防止又は阻止すべく調整器１０又は１０ａを加熱するための唯一の手段である必要はない。 電気的加熱も使用可能であり、ボウル９２を使用するためにはそれに電気加熱要素を接続し、そのための電気コネクタを最も便利且つアクセス可能なところに配置することが最も容易である。 そのような代替態様は、本開示から教示を得ることによってそれらを他者に対して示唆するものであり、それらは本発明の範囲内にあり従って特許請求の範囲に包含されると見なされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による新規な調整器の平面又は上面図である。

【図２】図１の断面２−２に沿って取られた図１の調整器の断面図であって、図２の縮尺は図１の縮尺よりも僅かに拡大されている。

【図３】図１の断面３−３に沿って取られた図１及び図２の調整器の断面図であって、図２の縮尺と実質的に同じ縮尺のものである。

【図４】弁座及び弁要素を示す調整器の一部分を示す説明図であって、弁要素を横切って作用する圧力及び力を表わし、この図も図２及び図３の縮尺よりも僅かに拡大されている。

【図５】本発明の代替実施例の、図３と同様の説明図である。

【符号の説明】

１０ 調整器 １２ 調整器本体 １４ ポート（加熱流体流入） １６ ポート（加熱流体排出） １８ ポート（高圧ガス流入） ２０ ポート（低圧ガス排出） ２２ ポート（圧力計用） ２４ ポート（圧力計又は逃し弁用） ２６ 空所 ２８ 制御弁本体 ３０ 孔 ３４ 弁座 ３８ フィルタ ４０ 通路 ４２ 凹所 ４４ 弁要素 ４６ 弁ヘッド ４８ シャンク ５０ 凹所 ５２ ステム ５４ 通路 ５５ Ｏ−リングシール ５６ リム付き板 ５８ ばね ６０ ボンネット ６４ ダイヤフラム ６６ 挿入体 ７２ ダイヤフラム板 ８０ 圧縮ばね ８２ ボタン ８４ 調節ねじ ９０ 溝 ９２ ボウル ９６ ヘッド付きねじ １０ａ 調整器 １０２ 通路 １０４ 圧力降下修正又は吸気孔