レギュレータ
【課題】流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることのできるレギュレータを提供する。
【解決手段】レギュレータ１０は、ＣＮＧを調圧する調圧室２４と背圧室２２とを区画するピストン２０と、ピストン２０とともに可動し、調圧室２４へ流入するＣＮＧの通路を開閉する調圧バルブ４２と、調圧室２４に流入したＣＮＧの圧力に抗してピストン２０を付勢する調圧スプリング２８とを備え、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力を調圧する。ピストン２０に磁性体を設け、磁性体に対向する電磁石６０を設け、電磁石６０の通電、非通電を切替えることにより流量に対する調圧圧力を２段階に可変する。
【解決手段】レギュレータ１０は、ＣＮＧを調圧する調圧室２４と背圧室２２とを区画するピストン２０と、ピストン２０とともに可動し、調圧室２４へ流入するＣＮＧの通路を開閉する調圧バルブ４２と、調圧室２４に流入したＣＮＧの圧力に抗してピストン２０を付勢する調圧スプリング２８とを備え、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力を調圧する。ピストン２０に磁性体を設け、磁性体に対向する電磁石６０を設け、電磁石６０の通電、非通電を切替えることにより流量に対する調圧圧力を２段階に可変する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力を調圧するレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレギュレータとしては、例えば圧縮天然ガス（以下、「ＣＮＧ」という）を自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内の高圧のＣＮＧの圧力を所定圧に減圧いわゆる調圧するＣＮＧ用減圧レギュレータ（以下、「レギュレータ」という）がある（例えば、特許文献１参照）。なお、図５はレギュレータを示す断面図である。
【０００３】
図５に示すように、レギュレータ１００は、レギュレータ本体１０２とダイアフラム１０４と調圧バルブ１０６と調圧スプリング１０８とを備えている。ダイアフラム１０４は、レギュレータ本体１０２内でＣＮＧを調圧する調圧室１１０と背圧室１１２とを区画している。また、調圧バルブ１０６は、ダイアフラム１０４の中央部とともに可動し、調圧室１１０へ流入するＣＮＧの通路を開閉する。また、調圧スプリング１０８は、調圧室１１０に流入したＣＮＧの圧力に抗してダイアフラム１０４を付勢している。そして、ダイアフラム１０４に作用する調圧室１１０のＣＮＧの圧力と調圧スプリング１０８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ１０６の開閉ストロークが調整されることで、調圧室１１０から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。なお、背圧室１１２は大気に開放されている。また、図６はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０４０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来例にかかるレギュレータ１００（図５参照）において、エンジンの要求からすると、ＣＮＧの流量が増加するにつれて調圧圧力が変化しない又は上昇するのが望ましいが、流量が増加するにつれて調圧スプリング１０８のスプリング力が増大するために調圧圧力が徐々に低下する（図６の特性線Ｌ参照）。したがって、流量に対する調圧圧力の変化量すなわち変動幅Ｗが大きく、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれが大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることのできるレギュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とするレギュレータにより解決することができる。
請求項１に記載されたレギュレータによると、流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、受圧部材とともに可動し、調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、調圧室に流入した流体の圧力に抗して受圧部材を付勢する調圧スプリングとを備え、受圧部材に作用する調圧室の流体の圧力と調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、受圧部材に磁性体を設けるとともに磁性体に対向する電磁石を設け、電磁石の通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変する構成としたことを特徴とする。このように構成すると、受圧部材に設けた磁性体に対向する電磁石への通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載されたレギュレータによると、流体の流量域を小流量域と大流量域とに分け、小流量域の場合には電磁石を非通電状態とし、また、大流量域の場合には電磁石を通電状態として磁性体に吸引力を作用させる構成としたことを特徴とする。このように構成すると、大流量域の場合には電磁石を通電状態として磁性体に吸引力を作用させるため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載されたレギュレータによると、流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、受圧部材とともに可動し、調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、調圧室に流入した流体の圧力に抗して受圧部材を付勢する調圧スプリングとを備え、受圧部材に作用する調圧室の流体の圧力と調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、受圧部材に永久磁石を設けるとともに永久磁石に対向する電磁石を設け、電磁石の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変する構成としたことを特徴とする。このように構成すると、受圧部材に設けた永久磁石に対向する電磁石への通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載されたレギュレータによると、流体の流量域を小流量域と中流量域と大流量域とに分け、中流量域の場合には電磁石を非通電状態とし、また、小流量域の場合には永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とし、また、大流量域の場合には永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とする構成としたことを特徴とする。このように構成すると、小流量域の場合には永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とするため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を助勢し、調圧圧力の上昇を防止することができる。また、大流量域の場合には永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とするため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図２】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【図３】実施形態２にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図４】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【図５】従来例にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図６】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
［実施形態１］
実施形態１について説明する。本実施形態では、レギュレータの一例として、ＣＮＧを自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内の高圧のＣＮＧの圧力を所定圧に減圧いわゆる調圧するレギュレータを例示する。図１はレギュレータを示す断面図である。
レギュレータの基本的構成から説明する。図１に示すように、レギュレータ１０は、ハウジングとしてのレギュレータ本体１２を備えている。レギュレータ本体１２は、基体１３と、基体１３の上端部に外嵌状に嵌着された中空状の筒状体１４と、筒状体１４の上部に固定されたカバー体１５とを備えている。筒状体１４の下面開口が基体１３により閉鎖され、また、筒状体１４の上面開口がカバー体１５で閉鎖されている。基体１３の上端部の外周面には、該基体１３と筒状体１４との間をシールするシール部材１６が装着されている。シール部材１６としては、Ｏリング、パッキン等を用いることができる。また、カバー体１５は、中空状に形成されている。カバー体１５には、中空状の調整スリーブ１７がねじ付けられている。
【００１４】
前記レギュレータ本体１２の基体１３と筒状体１４とカバー体１５とにより形成された内部空間には、ピストン２０が軸方向（上下方向）に移動可能すなわち昇降可能に配置されている。ピストン２０によりレギュレータ本体１２内が上下２室すなわち背圧室２２と調圧室２４とに区画されている。また、ピストン２０は、有底筒状に形成されており、底壁部２０ａと周壁部２０ｂとを有している。また、周壁部２０ｂの外周面には、該ピストン２０と筒状体１４との間をシールするシール部材２６が装着されている。シール部材２６としては、Ｏリング、パッキン等を用いることができる。なお、ピストン２０は、本明細書でいう「受圧部材」に相当する。
【００１５】
前記背圧室２２は大気に開放されている。前記ピストン２０と前記調整スリーブ１７との対向面の間には、コイルスプリングからなる調圧スプリング２８が介装されている。すなわち、調圧スプリング２８の下端面は、ピストン２０の底壁部２０ａの上面に当接されている。また、調圧スプリング２８の上端面は、調整スリーブ１７の下端面に当接されている。調圧スプリング２８は、前記調圧室２４に流入したＣＮＧの圧力に抗してピストン２０を付勢する。また、カバー体１５に対して調整スリーブ１７を螺進又は螺退させることにより、ピストン２０に対する調圧スプリング２８のスプリング力を調整することができる。
【００１６】
前記基体１３には、前記ピストン２０と同心状をなすバルブ収容孔３０が形成されている。バルブ収容孔３０は、基体１３を上下方向に貫通しており、上方を大径とし、下方に向かって次第に小径とする計４段の段付孔状に形成されている。また、基体１３の一側部（図１において右側部）には、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内と外部とを連通する径方向（横方向）に延びる流入口３２が形成されている。また、基体１３の他側部（図１において左側部）には、上下方向に貫通する流出口３４が形成されている。流出口３４の上端部内は、前記調圧室２４内と連通されている。また、基体１３の下端部には、流出口３４の下端部とバルブ収容孔３０（詳しくは最下段の孔部）の下端部とを連通する連絡溝３６が形成されている。また、基体１３には、連絡溝３６を介して流出口３４及びバルブ収容孔３０（詳しくは最下段の孔部）と連通される流路を有する下流側部材（図示省略）が接続されるようになっている。下流側部材としては、例えば配管部材、継手、ＣＮＧ機器等が相当する。
【００１７】
前記バルブ収容孔３０の最上段の孔部内には、中空状の弁座３８がねじ付け等により設置されている。また、弁座３８に開口された連通孔３９を介して、バルブ収容孔３０内と前記調圧室２４内とが連通されている。また、弁座３８の下面には、弁座３８と前記基体１３（詳しくは弁座３８に対向するバルブ収容孔３０の最上段の孔部の下面）との間をシールするＯリング４０が装着されている。
【００１８】
前記バルブ収容孔３０内には、調圧バルブ４２が軸方向（上下方向）に移動可能すなわち昇降可能に収容されている。調圧バルブ４２は、フランジ状の弁体部４２ａと、弁体部４２ａの下面に突出された案内軸部４２ｂと、弁体部４２ａの上面に突出する連結軸部４２ｃとを同心状に有している。弁体部４２ａは、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内に摺動可能に嵌合されている。弁体部４２ａの外周面には、軸方向すなわち上下方向に延びる連通溝４４が形成されている。また、弁体部４２ａの上面には、該弁体部４２ａと前記弁座３８との間をシールするＯリング４６が装着されている。また、案内軸部４２ｂは、バルブ収容孔３０の最下段の孔部内に摺動可能に嵌合されている。なお、案内軸部４２ｂの下端面は、最下段の孔部の下端開口面よりも上方に位置している。
【００１９】
前記連結軸部４２ｃは、前記弁座３８の連通孔３９内に同心状にかつ遊嵌状に挿入されている。連結軸部４２ｃの上端部は、弁座３８の上面より上方へ突出されている。また、前記バルブ収容孔３０の下から２段目の孔部内には、該孔部の内周面と案内軸部４２ｂの外周面との間をシールするＯリング４８が装着されている。また、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部の下端部内には、リング状のストッパ５０が設けられている。ストッパ５０と弁体部４２ａとの間には、案内軸部４２ｂに嵌装されたコイルスプリングからなるバルブスプリング５２が介装されている。バルブスプリング５２は、弁体部４２ａを弁座３８に着座する方向すなわち閉弁方向（上方）へ付勢している。また、バルブスプリング５２の弾性をもって、連結軸部４２ｃが前記ピストン２０の底壁部２０ａに当接されている。すなわち、ピストン２０の昇降動作に連動して調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性を利用して昇降されるようになっている。なお、バルブスプリング５２のスプリング力は、前記調圧スプリング２８のスプリング力よりも小さく、ピストン２０の調圧動作にほとんど影響しないスプリング力とする。
【００２０】
前記バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内の空間部と、弁座３８の連通孔３９内の空間部とにより、前記流入口３２と前記調圧室２４とを連通する入口通路５４が形成されている。バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内の空間部とは、その孔部の内周面と前記調圧バルブ４２の弁体部４２ａ及び案内軸部４２ｂの外周面との間で、前記バルブスプリング５２を除いた空間部（弁体部４２ａの連通溝４４を含む）である。また、弁座３８の連通孔３９内の空間部とは、連通孔３９の内周面と調圧バルブ４２の連結軸部４２ｃとの間の空間部である。
【００２１】
前記入口通路５４は、前記弁座３８に対する前記調圧バルブ４２の弁体部４２ａの着座によって遮断され、また、その弁体部４２ａの離座によって連通される。なお、入口通路５４は本明細書でいう「調圧室へ流入する流体の通路」に相当する。また、図１中、符号５６はバックアップリングが示されている。また、ストッパ５０及びバックアップリング５６は、案内軸部４２ｂの昇降に支障とならないように設けられている。
【００２２】
前記レギュレータ１０において、調圧バルブ４２が下降位置にある開弁状態において、ＣＮＧボンベ（図示省略）から供給される高圧のＣＮＧは、流入口３２から入口通路５４を介して調圧室２４内に流入する。そして、調圧室２４内におけるＣＮＧの圧力が所定圧以上になると、その圧力によってピストン２０が調圧スプリング２８の弾性に抗して上昇されるにともない、調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性により上昇されるすなわち閉弁される。また、調圧室２４内におけるＣＮＧの圧力が所定圧（すなわち調圧圧力）以下になると、調圧スプリング２８のスプリング力によって、ピストン２０が下降されるにともない、調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性に抗して下降されるすなわち開弁される。したがって、ピストン２０に対する調圧室２４内のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストローク（昇降ストローク）が調整（減圧）されることで、調圧室２４から流出口３４へ流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。
【００２３】
また、調圧されたＣＮＧは、調圧室２４から流出口３４を介して下流側部材（図示省略）へ流出され、最終的にはエンジンへ供給される。また、調圧室２４で調圧された調圧圧力は、流出口３４から連絡溝３６及びバルブ収容孔３０の最下段の孔部内を介して調圧バルブ４２に対する背圧として作用する。これにより、ＣＮＧの入口圧力の変動にかかわらず調圧圧力が一定化される。
【００２４】
次に、前記レギュレータ１０（図１参照）の要部の構成について説明する。
前記ピストン２０を磁性材により形成することによって、ピストン２０全体が磁性体となっている。
【００２５】
前記調整スリーブ１７内には、前記ピストン２０の底壁部２０ａの中央部に対向する電磁石６０が設けられている。電磁石６０は、軸状の固定鉄心６１と、固定鉄心６１の基部（図１において上部）の外周部に固定された電磁コイル６２とを備えている。固定鉄心６１の先端面（下端面）は、ピストン２０の底壁部２０ａに対して所定の隙間を隔てて対向されている。また、電磁コイル６２はボビン６３に巻線されている。電磁石６０は、調整スリーブ１７に対してボビン６３を介してねじ付けられている。これにより、調整スリーブ１７に対して電磁石６０を螺進又は螺退させることにより、ピストン２０の底壁部２０ａと固定鉄心６１との間の隙間（間隔）を調整することができる。
【００２６】
前記電磁石６０（詳しくは電磁コイル６２）の通電、非通電を切替えることにより、ＣＮＧの流量に対する調圧圧力が２段階に可変される。すなわち、電磁石６０は、前記ピストン２０に作用する電磁力すなわち吸引力が発生する通電状態と、ピストン２０に作用する吸引力が発生しない非通電状態とに切替えられる。
【００２７】
前記レギュレータ１０には、前記電磁石６０の通電、非通電を切替え制御するコントローラ６５が設けられている。コントローラ６５は、例えば前記流出口３４を流れるＣＮＧの流量を検出する流量センサ６７からの検出信号に基づいて電磁石６０の通電、非通電を切替え制御する。
【００２８】
図２はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。なお、図２において横軸は流量を示し、縦軸は調圧圧力を示している。
図２に示すように、ＣＮＧの流量域（０（ゼロ）から最大流量までの流量域）Ｒをほぼ二等分する位置に切替点流量Ｑｐが設定されている。流量域Ｒは、切替点流量Ｑｐ未満の小流量域Ｒ１と、切替点流量Ｑｐ以上の大流量域Ｒ２とに分けられている。そして、前記コントローラ６５（図１参照）は、小流量域Ｒ１の場合には電磁石６０を非通電状態とし、また、大流量域Ｒ２の場合には電磁石６０を通電状態とする。なお、コントローラ６５は本明細書でいう「制御手段」に相当する。また、流量センサ６７は、本明細書でいう「流量検出手段」に相当する。
【００２９】
前記レギュレータ１０（図１参照）において、小流量域Ｒ１（図２参照）の場合には、電磁石６０が非通電状態とされる。したがって、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図２に特性線Ｌ１で示されている。
【００３０】
また、大流量域Ｒ２（図２参照）の場合には、電磁石６０が通電状態とされる。したがって、ピストン２０に作用する吸引力が発生し、ピストン２０が調圧スプリング２８の弾性に抗して引上げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０に対する調圧スプリング２８のスプリング力が軽減される。このため、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力から電磁石６０の吸引力を減じた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図２に特性線Ｌ２で示されている。なお、この場合、固定鉄心６１の先端面（下端面）にピストン２０の底壁部２０ａが当接しないで近接状態を保つものとする。
【００３１】
前記したレギュレータ１０（図１参照）によると、磁性体であるピストン２０に対向する電磁石６０への通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅Ｗ１（図２参照）を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。なお、図２において、従来例にかかる調圧性能が特性線Ｌで示されている。図２からわかるように、本実施形態にかかる変動幅Ｗ１は、従来例にかかる変動幅Ｗと比べて約１／２に減少される。
【００３２】
また、大流量域Ｒ２の場合には電磁石６０を通電状態としてピストン２０に吸引力を作用させるため、ピストン２０に作用する調圧スプリング２８のスプリング力のスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる（図２の特性線Ｌ２参照）。
【００３３】
また、本実施形態では、ピストン２０全体を磁性体としたが、ピストン２０を非磁性材により形成するとともに底壁部２０ａの中央部に磁性体を設ける構成としてもよい。この場合、磁性体としては、磁性材により形成された磁性体、又は、永久磁石を用いることができる。
【００３４】
［実施形態２］
実施形態２について説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図３はレギュレータを示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態では、ピストン（符号、２０Ａを付す）が非磁性材により形成されている。ピストン２０Ａの底壁部２０ａの中央部上には、ブロック状の永久磁石７０が取付けられている。永久磁石７０は、電磁石６０の固定鉄心６１の下端面に対して一磁極の上面が所定の隙間を隔てて対向するように配置されている。
【００３５】
前記電磁石６０（詳しくは電磁コイル６２）の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、ＣＮＧの流量に対する調圧圧力が３段階に可変される。すなわち、電磁石６０は、ピストン２０Ａの永久磁石７０に作用する吸引力が発生する通電方向の通電状態と、ピストン２０Ａの永久磁石７０に作用する反発力が発生する通電方向の通電状態と、ピストン２０Ａに作用する吸引力又は反発力は発生しない非通電状態とに切替えられる。また、前記コントローラ６５は、前記流量センサ６７からの検出信号に基づいて電磁石６０の通電、非通電及び通電方向を切替え制御する。
【００３６】
図４はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。なお、図４において横軸は流量を示し、縦軸は調圧圧力を示している。
図４に示すように、ＣＮＧの流量域Ｒをほぼ三等分する位置に切替点流量Ｑｐ１、Ｑｐ２が設定されている。流量域Ｒは、第１切替点流量Ｑｐ１未満の小流量域Ｒａと、第１切替点流量Ｑｐ１以上で第２切替点流量Ｑｐ２未満の中流量域Ｒｂと、第２切替点流量Ｑｐ２以上の大流量域Ｒｃとに分けられている。そして、コントローラ６５（図３参照）は、小流量域Ｒａの場合には永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とし、また、中流量域Ｒｂの場合には電磁石６０を非通電状態とし、また、大流量域Ｒｃの場合には永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とする。
【００３７】
前記レギュレータ１０（図３参照）において、小流量域Ｒａ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０が通電状態とされる。したがって、永久磁石７０に作用する反発力が発生し、ピストン２０Ａが押下げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０Ａに対する調圧スプリング２８のスプリング力が助勢される。このため、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力に電磁石６０の反発力を加えた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌａで示されている。
【００３８】
また、中流量域Ｒｂ（図４参照）の場合には、電磁石６０が非通電状態とされる。したがって、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌｂで示されている。
【００３９】
また、大流量域Ｒｃ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０が通電状態とされる。したがって、永久磁石７０に作用する吸引力が発生し、ピストン２０Ａが調圧スプリング２８の弾性に抗して引上げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０Ａに対する調圧スプリング２８のスプリング力が軽減される。このため、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力から電磁石６０の吸引力を減じた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌｃで示されている。なお、この場合、固定鉄心６１の先端面（下端面）にピストン２０Ａの底壁部２０ａが当接しないで近接状態を保つものとする。
【００４０】
前記したレギュレータ１０（図３参照）によると、ピストン２０Ａに設けた永久磁石７０に対向する電磁石６０への通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅Ｗ２（図４参照）を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。なお、図４において、従来例にかかる調圧性能が特性線Ｌで示されている。図４からわかるように、本実施形態にかかる変動幅Ｗ２は、従来例にかかる変動幅Ｗと比べて約１／３に減少される。
【００４１】
また、小流量域Ｒａ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とするため、ピストン２０Ａに作用する調圧スプリング２８のスプリング力を助勢し、調圧圧力の上昇を防止することができる（図４の特性線Ｌａ参照）。
また、大流量域Ｒｃ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とするため、ピストン２０Ａに作用する調圧スプリング２８のスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる（図４の特性線Ｌｃ参照）。
【００４２】
また、本実施形態では、調圧圧力を３段階に可変する構成としたが、永久磁石７０に対する電磁力の反発力又は吸引力の一方の作用を省略することによって、調圧圧力を２段階で可変する構成としてもよい。
【００４３】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ＣＮＧに限らず、窒素、水素、酸素等のレギュレータ１０としても適用することができる。また、受圧部材としては、ピストンに限らず、ダイアフラム、ベローズ等を使用することができる。ダイアフラム、ベローズ等の場合、それらの可動部分に磁性体を設ければよい。また、流量域Ｒにおける切替点流量Ｑｐ、Ｑｐ１、Ｑｐ２の位置は適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…レギュレータ
２０…ピストン（受圧部材、磁性体）
２０Ａ…ピストン
２２…背圧室
２４…調圧室
２８…調圧スプリング
４２…調圧バルブ
６０…電磁石
７０…永久磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力を調圧するレギュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレギュレータとしては、例えば圧縮天然ガス（以下、「ＣＮＧ」という）を自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内の高圧のＣＮＧの圧力を所定圧に減圧いわゆる調圧するＣＮＧ用減圧レギュレータ（以下、「レギュレータ」という）がある（例えば、特許文献１参照）。なお、図５はレギュレータを示す断面図である。
【０００３】
図５に示すように、レギュレータ１００は、レギュレータ本体１０２とダイアフラム１０４と調圧バルブ１０６と調圧スプリング１０８とを備えている。ダイアフラム１０４は、レギュレータ本体１０２内でＣＮＧを調圧する調圧室１１０と背圧室１１２とを区画している。また、調圧バルブ１０６は、ダイアフラム１０４の中央部とともに可動し、調圧室１１０へ流入するＣＮＧの通路を開閉する。また、調圧スプリング１０８は、調圧室１１０に流入したＣＮＧの圧力に抗してダイアフラム１０４を付勢している。そして、ダイアフラム１０４に作用する調圧室１１０のＣＮＧの圧力と調圧スプリング１０８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ１０６の開閉ストロークが調整されることで、調圧室１１０から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。なお、背圧室１１２は大気に開放されている。また、図６はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０４０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来例にかかるレギュレータ１００（図５参照）において、エンジンの要求からすると、ＣＮＧの流量が増加するにつれて調圧圧力が変化しない又は上昇するのが望ましいが、流量が増加するにつれて調圧スプリング１０８のスプリング力が増大するために調圧圧力が徐々に低下する（図６の特性線Ｌ参照）。したがって、流量に対する調圧圧力の変化量すなわち変動幅Ｗが大きく、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれが大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることのできるレギュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とするレギュレータにより解決することができる。
請求項１に記載されたレギュレータによると、流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、受圧部材とともに可動し、調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、調圧室に流入した流体の圧力に抗して受圧部材を付勢する調圧スプリングとを備え、受圧部材に作用する調圧室の流体の圧力と調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、受圧部材に磁性体を設けるとともに磁性体に対向する電磁石を設け、電磁石の通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変する構成としたことを特徴とする。このように構成すると、受圧部材に設けた磁性体に対向する電磁石への通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載されたレギュレータによると、流体の流量域を小流量域と大流量域とに分け、小流量域の場合には電磁石を非通電状態とし、また、大流量域の場合には電磁石を通電状態として磁性体に吸引力を作用させる構成としたことを特徴とする。このように構成すると、大流量域の場合には電磁石を通電状態として磁性体に吸引力を作用させるため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載されたレギュレータによると、流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、受圧部材とともに可動し、調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、調圧室に流入した流体の圧力に抗して受圧部材を付勢する調圧スプリングとを備え、受圧部材に作用する調圧室の流体の圧力と調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、受圧部材に永久磁石を設けるとともに永久磁石に対向する電磁石を設け、電磁石の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変する構成としたことを特徴とする。このように構成すると、受圧部材に設けた永久磁石に対向する電磁石への通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載されたレギュレータによると、流体の流量域を小流量域と中流量域と大流量域とに分け、中流量域の場合には電磁石を非通電状態とし、また、小流量域の場合には永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とし、また、大流量域の場合には永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とする構成としたことを特徴とする。このように構成すると、小流量域の場合には永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とするため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を助勢し、調圧圧力の上昇を防止することができる。また、大流量域の場合には永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石を通電状態とするため、ピストンに作用する調圧スプリングのスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図２】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【図３】実施形態２にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図４】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【図５】従来例にかかるレギュレータを示す断面図である。
【図６】レギュレータの調圧特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
［実施形態１］
実施形態１について説明する。本実施形態では、レギュレータの一例として、ＣＮＧを自動車のエンジンの燃料として使用するために、自動車に搭載されたボンベ内の高圧のＣＮＧの圧力を所定圧に減圧いわゆる調圧するレギュレータを例示する。図１はレギュレータを示す断面図である。
レギュレータの基本的構成から説明する。図１に示すように、レギュレータ１０は、ハウジングとしてのレギュレータ本体１２を備えている。レギュレータ本体１２は、基体１３と、基体１３の上端部に外嵌状に嵌着された中空状の筒状体１４と、筒状体１４の上部に固定されたカバー体１５とを備えている。筒状体１４の下面開口が基体１３により閉鎖され、また、筒状体１４の上面開口がカバー体１５で閉鎖されている。基体１３の上端部の外周面には、該基体１３と筒状体１４との間をシールするシール部材１６が装着されている。シール部材１６としては、Ｏリング、パッキン等を用いることができる。また、カバー体１５は、中空状に形成されている。カバー体１５には、中空状の調整スリーブ１７がねじ付けられている。
【００１４】
前記レギュレータ本体１２の基体１３と筒状体１４とカバー体１５とにより形成された内部空間には、ピストン２０が軸方向（上下方向）に移動可能すなわち昇降可能に配置されている。ピストン２０によりレギュレータ本体１２内が上下２室すなわち背圧室２２と調圧室２４とに区画されている。また、ピストン２０は、有底筒状に形成されており、底壁部２０ａと周壁部２０ｂとを有している。また、周壁部２０ｂの外周面には、該ピストン２０と筒状体１４との間をシールするシール部材２６が装着されている。シール部材２６としては、Ｏリング、パッキン等を用いることができる。なお、ピストン２０は、本明細書でいう「受圧部材」に相当する。
【００１５】
前記背圧室２２は大気に開放されている。前記ピストン２０と前記調整スリーブ１７との対向面の間には、コイルスプリングからなる調圧スプリング２８が介装されている。すなわち、調圧スプリング２８の下端面は、ピストン２０の底壁部２０ａの上面に当接されている。また、調圧スプリング２８の上端面は、調整スリーブ１７の下端面に当接されている。調圧スプリング２８は、前記調圧室２４に流入したＣＮＧの圧力に抗してピストン２０を付勢する。また、カバー体１５に対して調整スリーブ１７を螺進又は螺退させることにより、ピストン２０に対する調圧スプリング２８のスプリング力を調整することができる。
【００１６】
前記基体１３には、前記ピストン２０と同心状をなすバルブ収容孔３０が形成されている。バルブ収容孔３０は、基体１３を上下方向に貫通しており、上方を大径とし、下方に向かって次第に小径とする計４段の段付孔状に形成されている。また、基体１３の一側部（図１において右側部）には、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内と外部とを連通する径方向（横方向）に延びる流入口３２が形成されている。また、基体１３の他側部（図１において左側部）には、上下方向に貫通する流出口３４が形成されている。流出口３４の上端部内は、前記調圧室２４内と連通されている。また、基体１３の下端部には、流出口３４の下端部とバルブ収容孔３０（詳しくは最下段の孔部）の下端部とを連通する連絡溝３６が形成されている。また、基体１３には、連絡溝３６を介して流出口３４及びバルブ収容孔３０（詳しくは最下段の孔部）と連通される流路を有する下流側部材（図示省略）が接続されるようになっている。下流側部材としては、例えば配管部材、継手、ＣＮＧ機器等が相当する。
【００１７】
前記バルブ収容孔３０の最上段の孔部内には、中空状の弁座３８がねじ付け等により設置されている。また、弁座３８に開口された連通孔３９を介して、バルブ収容孔３０内と前記調圧室２４内とが連通されている。また、弁座３８の下面には、弁座３８と前記基体１３（詳しくは弁座３８に対向するバルブ収容孔３０の最上段の孔部の下面）との間をシールするＯリング４０が装着されている。
【００１８】
前記バルブ収容孔３０内には、調圧バルブ４２が軸方向（上下方向）に移動可能すなわち昇降可能に収容されている。調圧バルブ４２は、フランジ状の弁体部４２ａと、弁体部４２ａの下面に突出された案内軸部４２ｂと、弁体部４２ａの上面に突出する連結軸部４２ｃとを同心状に有している。弁体部４２ａは、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内に摺動可能に嵌合されている。弁体部４２ａの外周面には、軸方向すなわち上下方向に延びる連通溝４４が形成されている。また、弁体部４２ａの上面には、該弁体部４２ａと前記弁座３８との間をシールするＯリング４６が装着されている。また、案内軸部４２ｂは、バルブ収容孔３０の最下段の孔部内に摺動可能に嵌合されている。なお、案内軸部４２ｂの下端面は、最下段の孔部の下端開口面よりも上方に位置している。
【００１９】
前記連結軸部４２ｃは、前記弁座３８の連通孔３９内に同心状にかつ遊嵌状に挿入されている。連結軸部４２ｃの上端部は、弁座３８の上面より上方へ突出されている。また、前記バルブ収容孔３０の下から２段目の孔部内には、該孔部の内周面と案内軸部４２ｂの外周面との間をシールするＯリング４８が装着されている。また、バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部の下端部内には、リング状のストッパ５０が設けられている。ストッパ５０と弁体部４２ａとの間には、案内軸部４２ｂに嵌装されたコイルスプリングからなるバルブスプリング５２が介装されている。バルブスプリング５２は、弁体部４２ａを弁座３８に着座する方向すなわち閉弁方向（上方）へ付勢している。また、バルブスプリング５２の弾性をもって、連結軸部４２ｃが前記ピストン２０の底壁部２０ａに当接されている。すなわち、ピストン２０の昇降動作に連動して調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性を利用して昇降されるようになっている。なお、バルブスプリング５２のスプリング力は、前記調圧スプリング２８のスプリング力よりも小さく、ピストン２０の調圧動作にほとんど影響しないスプリング力とする。
【００２０】
前記バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内の空間部と、弁座３８の連通孔３９内の空間部とにより、前記流入口３２と前記調圧室２４とを連通する入口通路５４が形成されている。バルブ収容孔３０の上から２段目の孔部内の空間部とは、その孔部の内周面と前記調圧バルブ４２の弁体部４２ａ及び案内軸部４２ｂの外周面との間で、前記バルブスプリング５２を除いた空間部（弁体部４２ａの連通溝４４を含む）である。また、弁座３８の連通孔３９内の空間部とは、連通孔３９の内周面と調圧バルブ４２の連結軸部４２ｃとの間の空間部である。
【００２１】
前記入口通路５４は、前記弁座３８に対する前記調圧バルブ４２の弁体部４２ａの着座によって遮断され、また、その弁体部４２ａの離座によって連通される。なお、入口通路５４は本明細書でいう「調圧室へ流入する流体の通路」に相当する。また、図１中、符号５６はバックアップリングが示されている。また、ストッパ５０及びバックアップリング５６は、案内軸部４２ｂの昇降に支障とならないように設けられている。
【００２２】
前記レギュレータ１０において、調圧バルブ４２が下降位置にある開弁状態において、ＣＮＧボンベ（図示省略）から供給される高圧のＣＮＧは、流入口３２から入口通路５４を介して調圧室２４内に流入する。そして、調圧室２４内におけるＣＮＧの圧力が所定圧以上になると、その圧力によってピストン２０が調圧スプリング２８の弾性に抗して上昇されるにともない、調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性により上昇されるすなわち閉弁される。また、調圧室２４内におけるＣＮＧの圧力が所定圧（すなわち調圧圧力）以下になると、調圧スプリング２８のスプリング力によって、ピストン２０が下降されるにともない、調圧バルブ４２がバルブスプリング５２の弾性に抗して下降されるすなわち開弁される。したがって、ピストン２０に対する調圧室２４内のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストローク（昇降ストローク）が調整（減圧）されることで、調圧室２４から流出口３４へ流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。
【００２３】
また、調圧されたＣＮＧは、調圧室２４から流出口３４を介して下流側部材（図示省略）へ流出され、最終的にはエンジンへ供給される。また、調圧室２４で調圧された調圧圧力は、流出口３４から連絡溝３６及びバルブ収容孔３０の最下段の孔部内を介して調圧バルブ４２に対する背圧として作用する。これにより、ＣＮＧの入口圧力の変動にかかわらず調圧圧力が一定化される。
【００２４】
次に、前記レギュレータ１０（図１参照）の要部の構成について説明する。
前記ピストン２０を磁性材により形成することによって、ピストン２０全体が磁性体となっている。
【００２５】
前記調整スリーブ１７内には、前記ピストン２０の底壁部２０ａの中央部に対向する電磁石６０が設けられている。電磁石６０は、軸状の固定鉄心６１と、固定鉄心６１の基部（図１において上部）の外周部に固定された電磁コイル６２とを備えている。固定鉄心６１の先端面（下端面）は、ピストン２０の底壁部２０ａに対して所定の隙間を隔てて対向されている。また、電磁コイル６２はボビン６３に巻線されている。電磁石６０は、調整スリーブ１７に対してボビン６３を介してねじ付けられている。これにより、調整スリーブ１７に対して電磁石６０を螺進又は螺退させることにより、ピストン２０の底壁部２０ａと固定鉄心６１との間の隙間（間隔）を調整することができる。
【００２６】
前記電磁石６０（詳しくは電磁コイル６２）の通電、非通電を切替えることにより、ＣＮＧの流量に対する調圧圧力が２段階に可変される。すなわち、電磁石６０は、前記ピストン２０に作用する電磁力すなわち吸引力が発生する通電状態と、ピストン２０に作用する吸引力が発生しない非通電状態とに切替えられる。
【００２７】
前記レギュレータ１０には、前記電磁石６０の通電、非通電を切替え制御するコントローラ６５が設けられている。コントローラ６５は、例えば前記流出口３４を流れるＣＮＧの流量を検出する流量センサ６７からの検出信号に基づいて電磁石６０の通電、非通電を切替え制御する。
【００２８】
図２はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。なお、図２において横軸は流量を示し、縦軸は調圧圧力を示している。
図２に示すように、ＣＮＧの流量域（０（ゼロ）から最大流量までの流量域）Ｒをほぼ二等分する位置に切替点流量Ｑｐが設定されている。流量域Ｒは、切替点流量Ｑｐ未満の小流量域Ｒ１と、切替点流量Ｑｐ以上の大流量域Ｒ２とに分けられている。そして、前記コントローラ６５（図１参照）は、小流量域Ｒ１の場合には電磁石６０を非通電状態とし、また、大流量域Ｒ２の場合には電磁石６０を通電状態とする。なお、コントローラ６５は本明細書でいう「制御手段」に相当する。また、流量センサ６７は、本明細書でいう「流量検出手段」に相当する。
【００２９】
前記レギュレータ１０（図１参照）において、小流量域Ｒ１（図２参照）の場合には、電磁石６０が非通電状態とされる。したがって、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図２に特性線Ｌ１で示されている。
【００３０】
また、大流量域Ｒ２（図２参照）の場合には、電磁石６０が通電状態とされる。したがって、ピストン２０に作用する吸引力が発生し、ピストン２０が調圧スプリング２８の弾性に抗して引上げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０に対する調圧スプリング２８のスプリング力が軽減される。このため、ピストン２０に作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力から電磁石６０の吸引力を減じた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図２に特性線Ｌ２で示されている。なお、この場合、固定鉄心６１の先端面（下端面）にピストン２０の底壁部２０ａが当接しないで近接状態を保つものとする。
【００３１】
前記したレギュレータ１０（図１参照）によると、磁性体であるピストン２０に対向する電磁石６０への通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅Ｗ１（図２参照）を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。なお、図２において、従来例にかかる調圧性能が特性線Ｌで示されている。図２からわかるように、本実施形態にかかる変動幅Ｗ１は、従来例にかかる変動幅Ｗと比べて約１／２に減少される。
【００３２】
また、大流量域Ｒ２の場合には電磁石６０を通電状態としてピストン２０に吸引力を作用させるため、ピストン２０に作用する調圧スプリング２８のスプリング力のスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる（図２の特性線Ｌ２参照）。
【００３３】
また、本実施形態では、ピストン２０全体を磁性体としたが、ピストン２０を非磁性材により形成するとともに底壁部２０ａの中央部に磁性体を設ける構成としてもよい。この場合、磁性体としては、磁性材により形成された磁性体、又は、永久磁石を用いることができる。
【００３４】
［実施形態２］
実施形態２について説明する。本実施形態は、前記実施形態１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図３はレギュレータを示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態では、ピストン（符号、２０Ａを付す）が非磁性材により形成されている。ピストン２０Ａの底壁部２０ａの中央部上には、ブロック状の永久磁石７０が取付けられている。永久磁石７０は、電磁石６０の固定鉄心６１の下端面に対して一磁極の上面が所定の隙間を隔てて対向するように配置されている。
【００３５】
前記電磁石６０（詳しくは電磁コイル６２）の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、ＣＮＧの流量に対する調圧圧力が３段階に可変される。すなわち、電磁石６０は、ピストン２０Ａの永久磁石７０に作用する吸引力が発生する通電方向の通電状態と、ピストン２０Ａの永久磁石７０に作用する反発力が発生する通電方向の通電状態と、ピストン２０Ａに作用する吸引力又は反発力は発生しない非通電状態とに切替えられる。また、前記コントローラ６５は、前記流量センサ６７からの検出信号に基づいて電磁石６０の通電、非通電及び通電方向を切替え制御する。
【００３６】
図４はレギュレータの調圧特性を示す特性線図である。なお、図４において横軸は流量を示し、縦軸は調圧圧力を示している。
図４に示すように、ＣＮＧの流量域Ｒをほぼ三等分する位置に切替点流量Ｑｐ１、Ｑｐ２が設定されている。流量域Ｒは、第１切替点流量Ｑｐ１未満の小流量域Ｒａと、第１切替点流量Ｑｐ１以上で第２切替点流量Ｑｐ２未満の中流量域Ｒｂと、第２切替点流量Ｑｐ２以上の大流量域Ｒｃとに分けられている。そして、コントローラ６５（図３参照）は、小流量域Ｒａの場合には永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とし、また、中流量域Ｒｂの場合には電磁石６０を非通電状態とし、また、大流量域Ｒｃの場合には永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とする。
【００３７】
前記レギュレータ１０（図３参照）において、小流量域Ｒａ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０が通電状態とされる。したがって、永久磁石７０に作用する反発力が発生し、ピストン２０Ａが押下げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０Ａに対する調圧スプリング２８のスプリング力が助勢される。このため、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力に電磁石６０の反発力を加えた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌａで示されている。
【００３８】
また、中流量域Ｒｂ（図４参照）の場合には、電磁石６０が非通電状態とされる。したがって、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と調圧スプリング２８のスプリング力とのバランスにより調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌｂで示されている。
【００３９】
また、大流量域Ｒｃ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０が通電状態とされる。したがって、永久磁石７０に作用する吸引力が発生し、ピストン２０Ａが調圧スプリング２８の弾性に抗して引上げられる方向に付勢される。これにより、ピストン２０Ａに対する調圧スプリング２８のスプリング力が軽減される。このため、ピストン２０Ａに作用する調圧室２４のＣＮＧの圧力と、調圧スプリング２８のスプリング力から電磁石６０の吸引力を減じた力とのバランスにより、調圧バルブ４２の開閉ストロークが調整されることで、調圧室２４から流出するＣＮＧの調圧圧力が調圧される。この場合の流量と調圧圧力との関係が図４に特性線Ｌｃで示されている。なお、この場合、固定鉄心６１の先端面（下端面）にピストン２０Ａの底壁部２０ａが当接しないで近接状態を保つものとする。
【００４０】
前記したレギュレータ１０（図３参照）によると、ピストン２０Ａに設けた永久磁石７０に対向する電磁石６０への通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変することで、流量に対する調圧圧力の変動幅Ｗ２（図４参照）を小さくすることができる。ひいては、エンジンの要求特性に対する調圧圧力のずれを小さくし、調圧特性をフラット化することができる。なお、図４において、従来例にかかる調圧性能が特性線Ｌで示されている。図４からわかるように、本実施形態にかかる変動幅Ｗ２は、従来例にかかる変動幅Ｗと比べて約１／３に減少される。
【００４１】
また、小流量域Ｒａ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して反発力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とするため、ピストン２０Ａに作用する調圧スプリング２８のスプリング力を助勢し、調圧圧力の上昇を防止することができる（図４の特性線Ｌａ参照）。
また、大流量域Ｒｃ（図４参照）の場合には、永久磁石７０に対して吸引力を作用する通電方向をもって電磁石６０を通電状態とするため、ピストン２０Ａに作用する調圧スプリング２８のスプリング力を軽減し、調圧圧力の低下を防止することができる（図４の特性線Ｌｃ参照）。
【００４２】
また、本実施形態では、調圧圧力を３段階に可変する構成としたが、永久磁石７０に対する電磁力の反発力又は吸引力の一方の作用を省略することによって、調圧圧力を２段階で可変する構成としてもよい。
【００４３】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ＣＮＧに限らず、窒素、水素、酸素等のレギュレータ１０としても適用することができる。また、受圧部材としては、ピストンに限らず、ダイアフラム、ベローズ等を使用することができる。ダイアフラム、ベローズ等の場合、それらの可動部分に磁性体を設ければよい。また、流量域Ｒにおける切替点流量Ｑｐ、Ｑｐ１、Ｑｐ２の位置は適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…レギュレータ
２０…ピストン（受圧部材、磁性体）
２０Ａ…ピストン
２２…背圧室
２４…調圧室
２８…調圧スプリング
４２…調圧バルブ
６０…電磁石
７０…永久磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、
前記受圧部材とともに可動し、前記調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、
前記調圧室に流入した流体の圧力に抗して前記受圧部材を付勢する調圧スプリングと
を備え、
前記受圧部材に作用する前記調圧室の流体の圧力と前記調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより前記調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、前記調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、
前記受圧部材に磁性体を設けるとともに前記磁性体に対向する電磁石を設け、
前記電磁石の通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変する構成とした
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のレギュレータであって、
流体の流量域を小流量域と大流量域とに分け、小流量域の場合には前記電磁石を非通電状態とし、また、大流量域の場合には前記電磁石を通電状態として前記磁性体に吸引力を作用させる構成としたことを特徴とするレギュレータ。
【請求項３】
流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、
前記受圧部材とともに可動し、前記調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、
前記調圧室に流入した流体の圧力に抗して前記受圧部材を付勢する調圧スプリングと
を備え、
前記受圧部材に作用する前記調圧室の流体の圧力と前記調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより前記調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、前記調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、
前記受圧部材に永久磁石を設けるとともに前記永久磁石に対向する電磁石を設け、
前記電磁石の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変する構成とした
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項４】
請求項３に記載のレギュレータであって、
流体の流量域を小流量域と中流量域と大流量域とに分け、中流量域の場合には前記電磁石を非通電状態とし、また、小流量域の場合には前記永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって前記電磁石を通電状態とし、また、大流量域の場合には前記永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって前記電磁石を通電状態とする構成としたことを特徴とするレギュレータ。
【請求項１】
流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、
前記受圧部材とともに可動し、前記調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、
前記調圧室に流入した流体の圧力に抗して前記受圧部材を付勢する調圧スプリングと
を備え、
前記受圧部材に作用する前記調圧室の流体の圧力と前記調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより前記調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、前記調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、
前記受圧部材に磁性体を設けるとともに前記磁性体に対向する電磁石を設け、
前記電磁石の通電、非通電を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を２段階に可変する構成とした
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のレギュレータであって、
流体の流量域を小流量域と大流量域とに分け、小流量域の場合には前記電磁石を非通電状態とし、また、大流量域の場合には前記電磁石を通電状態として前記磁性体に吸引力を作用させる構成としたことを特徴とするレギュレータ。
【請求項３】
流体を調圧する調圧室と背圧室とを区画する受圧部材と、
前記受圧部材とともに可動し、前記調圧室へ流入する流体の通路を開閉する調圧バルブと、
前記調圧室に流入した流体の圧力に抗して前記受圧部材を付勢する調圧スプリングと
を備え、
前記受圧部材に作用する前記調圧室の流体の圧力と前記調圧スプリングのスプリング力とのバランスにより前記調圧バルブの開閉ストロークが調整されることで、前記調圧室から流出する流体の調圧圧力を調圧するレギュレータであって、
前記受圧部材に永久磁石を設けるとともに前記永久磁石に対向する電磁石を設け、
前記電磁石の通電、非通電及び通電方向を切替えることにより、流量に対する調圧圧力を３段階に可変する構成とした
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項４】
請求項３に記載のレギュレータであって、
流体の流量域を小流量域と中流量域と大流量域とに分け、中流量域の場合には前記電磁石を非通電状態とし、また、小流量域の場合には前記永久磁石に対して反発力を作用する通電方向をもって前記電磁石を通電状態とし、また、大流量域の場合には前記永久磁石に対して吸引力を作用する通電方向をもって前記電磁石を通電状態とする構成としたことを特徴とするレギュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７３８８６（Ｐ２０１２−７３８８６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９１３７（Ｐ２０１０−２１９１３７）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００１１６５７４）愛三工業株式会社 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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