JP2006207552A - Gas engine working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本体内へ収納する液化ガスカセットボンベ、又は、別置きの液化ガスボンベに貯蔵されたLPGを燃料とする4サイクルガスエンジンによって駆動される携帯用エンジン発電機等のガスエンジン作業機に関する。 The present invention relates to a gas engine working machine such as a portable engine generator driven by a liquefied gas cassette cylinder housed in a main body or a four-cycle gas engine using LPG stored in a separate liquefied gas cylinder as fuel. .
従来から、本体カバー内にエンジンに直結する発電機と、ボンベに液化して貯蔵したブタン、プロパン等のLPGをガス圧レギュレータと混合器を通してエンジンのシリンダへ供給する非常用、携帯用のエンジン発電機が市販されている。LPGは低公害であり、調圧したLPGと空気を簡単な混合器で混合することができるが、ブタン液化ガスカセットボンベでは燃料が気化するときに燃料ガスの温度が低下し、圧力が下がり、燃料ガスの供給が不十分になり、特に外気温度が低いとき、エンジンの出力が低下する虞がある。 Conventionally, a generator that is directly connected to the engine in the main body cover, and an emergency and portable engine power generator that supplies LPG such as butane and propane liquefied and stored in a cylinder to the engine cylinder through a gas pressure regulator and a mixer. The machine is commercially available. LPG is low pollution, and the pressure-regulated LPG and air can be mixed with a simple mixer, but when the fuel vaporizes in the butane liquefied gas cassette cylinder, the temperature of the fuel gas decreases, the pressure decreases, When the supply of fuel gas becomes insufficient, especially when the outside air temperature is low, the output of the engine may be reduced.
この問題を解決するため、特許文献1(特開2003−314372号公報)や特許文献2(特開2003−314373号公報)では、ブタン液化ガスカセットボンベとガス圧レギュレータの間のガス配管を暖かいエンジンシリンダの周辺に巡らせて、シリンダで暖められた冷却風を当てて、LPGカセットボンベ内のガス気化による温度低下に対しては、カセットボンベをエンジンの上部に設置してエンジン周りの空気を対流させることによりカセットボンベを暖めるようにして燃料ガスの温度を上げ、ガス圧の降下を防ぐようにしている。 In order to solve this problem, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-314372) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-314373), the gas piping between the butane liquefied gas cassette cylinder and the gas pressure regulator is warm. Around the engine cylinder, the cooling air heated by the cylinder is applied and the temperature of the LPG cassette cylinder is reduced due to gas evaporation. The cassette cylinder is installed at the top of the engine to convect the air around the engine. By doing so, the temperature of the fuel gas is raised by heating the cassette cylinder so as to prevent the gas pressure from dropping.
従来の携帯用ガスエンジンにおいて、LPGエンジンの出力低下防止は上記のように種々工夫されているが、作業機に直結したエンジンの回転が上昇すると負荷が著増するような作業機(例えば、芝刈機、真空掃除機等)の場合は過回転の心配はないが、エンジン直結で発電機を回すときは回転増に伴う負荷の増大が殆どないので、過回転になる虞がある。この場合、エンジンのガス、空気の混合器において絞り弁を設けて燃料ガスの流速を制限して、過回転を防止することも可能であるが、エンジンの出力を安定して取り出すには、エンジン回転を一定の範囲に制限し、燃料ガスの混合比によって出力トルクを制御することが望ましい。
LPGを燃料とする4サイクルガスエンジンとして、ブタンガス等のカセットボンベを使用するタイプが特許文献1(特開2003−314372号公報)に、別置きのプロパンガスボンベを使用するタイプが特許文献2(特開2003−314373号公報)に夫々開示されている。しかし、ブタンガスとプロパンガスでは蒸気圧特性(沸点がブタンガスではー0.5°C,プロパンガスではー40°C)が異なるため、ブタンガスとプロパンガスを兼用できるタイプの4サイクルガスエンジンはこれまで出現していない。 As a 4-cycle gas engine using LPG as a fuel, a type using a cassette cylinder such as butane gas is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-314372), and a type using a separate propane gas cylinder is disclosed in Patent Document 2 (special JP 2003-314373 A). However, the vapor pressure characteristics of butane gas and propane gas (boiling point is -0.5 ° C for butane gas and -40 ° C for propane gas) are different. Not appearing.
上記の問題点に対して本発明は、以下の各手段により課題の解決を図る。
(1)本体カバーで覆われ、ブタン又はプロパンの液化石油ガスと空気の混合ガスを圧縮着火燃焼して出力する4サイクルエンジンで駆動するガスエンジン作業機において、本体カバー内の上部に区分して備えられたガスカセットボンベ収納室と、ブタン液化ガスをシリンダの熱で暖めるベーパライザと、燃料ガス圧レギュレータと、空気ガス混合器と、供給ガス通路の開閉・切換えを行う燃料コックと、回転速度範囲を調整するガバナとを備え、ガスカセットボンベ収納室にブタンブ液化ガスカセットボンベをセットし、または、別置きのプロパン液化ガスボンベ等の供給配管を燃料コックに結合し、燃料コックにおいてブタンガスとプロパンガスとの選択切換えができるガスエンジン作業機。
The present invention solves the above problems by the following means.
(1) In a gas engine working machine that is covered by a main body cover and driven by a four-cycle engine that outputs a mixed gas of butane or propane liquefied petroleum gas and air by compression ignition combustion, it is divided into the upper part of the main body cover. Gas cassette cylinder storage chamber, vaporizer that heats butane liquefied gas with cylinder heat, fuel gas pressure regulator, air gas mixer, fuel cock that opens and closes supply gas passage, and rotation speed range A butane liquefied gas cassette cylinder is set in the gas cassette cylinder storage chamber, or a supply pipe for a separate propane liquefied gas cylinder or the like is connected to the fuel cock, and the butane gas and propane gas are connected to the fuel cock. Engine working machine that can be selected and switched.
(2)上記(1)に記載するガスエンジン作業機において、燃料コックを本体カバー上部に設置し、入口としてガスカセットボンベ収納室のブタン液化ガスを導入するポートと、外置きのプロパン液化ガスを導入するポートとを有し、又、出口としてベーパライザを経由して燃料ガス圧レギュレータに通じる配管を結合するポートとを有するガスエンジン作業機。 (2) In the gas engine working machine described in (1) above, a fuel cock is installed on the upper part of the main body cover, a port for introducing butane liquefied gas in the gas cassette cylinder storage chamber as an inlet, and an external propane liquefied gas A gas engine working machine having a port for introduction and a port for connecting a pipe leading to a fuel gas pressure regulator via a vaporizer as an outlet.
(3)上記(1)又は(2)に記載するガスエンジン作業機において、燃料コックと燃料ガス圧レギュレータを結ぶ配管は、一方がブタン液化ガスをシリンダの熱で暖めるベーパライザを有し、他方はベーパライザを持たない2経路を有し、燃料ガス圧レギュレータの直前で合流して燃料ガス圧レギュレータに結合されるガスエンジン作業機。 (3) In the gas engine working machine described in (1) or (2) above, one of the pipes connecting the fuel cock and the fuel gas pressure regulator has a vaporizer that warms butane liquefied gas with the heat of the cylinder, and the other is A gas engine working machine that has two paths without a vaporizer, and merges immediately before the fuel gas pressure regulator and is coupled to the fuel gas pressure regulator.
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載するガスエンジン作業機において、別置きのプロパン液化ガスボンベ等の燃料供給配管とガスエンジン作業機側の燃料コックとをワンタッチカップリングで結合、分離できるガスエンジン作業機。 (4) In the gas engine working machine described in any of (1) to (3) above, a fuel supply pipe such as a separately installed propane liquefied gas cylinder and a fuel cock on the gas engine working machine side are coupled by a one-touch coupling. Gas engine working machine that can be separated.
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載するガスエンジン作業機において、ガバナーに連動する運転切換レバーの把手を作業機の出力パネル側に並べて設置したガスエンジン作業機。 (5) The gas engine work machine as set forth in any one of (1) to (4), wherein a handle of an operation switching lever linked to a governor is arranged side by side on an output panel side of the work machine.
カセットボンベ入りブタンガスと別置きのボンベ入りプロパンガスを兼用する本発明の4サイクルガスエンジン作業機は、本体カバーのカセットボンベ収納室にセットしたブタンガスカセットボンベからのブタンガス、または、別置きのプロパンガスボンベからのプロパンガスを、燃料コックにおいて切換えと遮断ができる。また、エンジン回転速度ガバナを設け、エンジンの回転速度が略一定になるように、空気と燃料ガスの混合比を調整するように出力トルクを制御するようにしているので、エンジンの安定した出力で発電機等の作業機を駆動すると共に、過回転を防止し、負荷に係わらず作業機の回転を一定の範囲に制御することができる。 The four-cycle gas engine working machine of the present invention, which uses both a butane gas containing a cassette cylinder and a propane gas containing a separate cylinder, is a butane gas from a butane gas cassette cylinder set in the cassette cylinder storage chamber of the main body cover or a separate propane gas cylinder. The propane gas from can be switched and shut off at the fuel cock. Also, an engine speed governor is provided, and the output torque is controlled so that the mixing ratio of air and fuel gas is adjusted so that the engine speed is substantially constant. While driving a working machine such as a generator, over-rotation can be prevented and the rotation of the working machine can be controlled within a certain range regardless of the load.
本発明のカセットボンベ入りブタンガスと、別置きのボンベ入りプロパンガスを兼用するガスエンジン作業機として4サイクルガスエンジン発電機について、その実施形態を図に基づいて説明する。
図1はブタンガス、プロパンガス兼用ガスエンジン発電機の全体の構成を示す模式図、図2は図1のガスエンジン発電機の内部の機能部品配置を示す側面(一部断面)図、図3は図2のA−A断面を示す平面図、図4は図1のガスエンジン発電機の全体斜視図、図5は図1のガスエンジン発電機の上部蓋を除いてガスボンベの収納配置を示す斜視図、図6は図1のガスエンジン発電機の上部の燃料供給配管のワンタッチカップリング受け口配置を示す斜視図、図7は燃料コックの上面図、図8は燃料コックのガス通路を示す断面図である。
An embodiment of a four-cycle gas engine generator will be described with reference to the drawings as a gas engine working machine that uses both a butane gas containing a cassette cylinder and a propane gas containing a separate cylinder.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a gas engine generator combined with butane gas and propane gas, FIG. 2 is a side view (partial cross-sectional view) showing a functional component arrangement inside the gas engine generator of FIG. 1, and FIG. 2 is a plan view showing the AA cross section of FIG. 2, FIG. 4 is an overall perspective view of the gas engine generator of FIG. 1, and FIG. 5 is a perspective view showing the storage arrangement of the gas cylinders except for the upper lid of the gas engine generator of FIG. 6 is a perspective view showing the one-touch coupling receptacle arrangement of the fuel supply pipe on the upper part of the gas engine generator of FIG. 1, FIG. 7 is a top view of the fuel cock, and FIG. 8 is a sectional view showing the gas passage of the fuel cock. It is.
図1の模式図において、4サイクルガスエンジン1は、シリンダヘッドを含むシリンダ2と、クランクケース3と、シリンダ2の中で往復摺動する図示略のピストンと、同ピストンが受ける燃焼ガス圧を、図示略のピストンロッドを介して回転トルクに換えて出力する図示略のクランク軸とからなり、クランク軸は発電機5を直結駆動している。4はエンジン1始動用のリコイルスタータである。
この4サイクルガスエンジン1に使用するLPGは、カセットボンベの液化ブタンを主成分とする燃料と、別置きのボンベ入り液化プロパンとを兼用できるものである。そのため、4サイクルガスエンジン1の本体カバー36の上部に手動のコック型の燃料コック12が設けてあり、ブタンガスとプロパンガスを切換えることができる。
In the schematic diagram of FIG. 1, a four-cycle gas engine 1 includes a cylinder 2 including a cylinder head, a
The LPG used in the four-cycle gas engine 1 can be used as a fuel mainly composed of liquefied butane in a cassette cylinder and liquefied propane in a separate cylinder. Therefore, a manual cock
プロパンガスボンベ31から供給されるプロパンガスは、供給配管32に設けられた、図2に示すワンタッチカップリング33bにより、燃料コック12に設けられた、受け側の図6に示すカップリング33aに容易に結合と分離ができるようになっている。図5に示すように、カセットボンベ11は本体カバー36の上部に2個並列に収納され、図5に示すように、2連の取込口39にカセットボンベ11のノズルを差し込んで図示略のガス供給弁を開き、本体カバー36に設けられたボンベ取付台37に固設したばね受け43と、圧縮ばね42と、ボンベ取付台37に回転可能に軸支されたボンベ押さえ41とで取付けてある。ボンベ押さえ41、圧縮ばね42、ばね受け43の代わりに、上部蓋38にリブ38aを設けてカセットボンベ11を押し付けるようにしてもよい。
Propane gas supplied from the
カセットボンベ11からのブタン燃料は、燃料コック12を切換えてベーパライザ13へ送られて暖められ、気化したガスが燃料ガス圧レギュレータ9(以降、レギュレータと称す。)に送られる。また、プロパン燃料は気化温度が低いのでプロパンボンベ31の内部で気化したガスを取り出すが、同ボンベ31の出口で約2kg/cm2に降圧するので、ベーパライザ13を通す必要は無い。燃料コック12で選択、切換えられたプロパンガスはベーパライザ13を通らずに、供給配管45を経てレギュレータ9に直接送られる。レギュレータ9では、ガス圧を規定圧力に調整し、最終の空気ガス混合器7へ送られる。
The butane fuel from the
図7の燃料コック12の上面図に示したように、燃料コック12のつまみ12aを回して閉(ガス供給遮断)と、ブタンガスと、プロパンガスとを選択することができる。図8は燃料コック12のつまみ12aと一体のボール状の回転部12bと、この回転部12bに外嵌する固定弁体12cの断面より、図7のつまみ12aの位置における、ガス通路と切換え方向はブタンガスの供給時の通路位置を示している。図7の位置からつまみ12aを時計方向に90度回転すると、ガス閉(遮断)、更に時計方向へ90度回転すると、プロパンガスの供給時の通路位置になる。
As shown in the top view of the
エアクリーナ6を通って空気ガス混合器7へ送られた空気は空気ガス混合器7においてブタンガス又はプロパンガスと適当な混合比になるように混合されてエンジン1のシリンダ2へ入り、ここで圧縮着火燃焼して図示略のクランク軸に回転トルクを発生し、発電機5を駆動する。燃焼して仕事を終えた排気ガスはマフラ8から排気される。ベーパライザ13は熱伝導の良好な金属材料から製造された管材のガス配管をシリンダ2の周辺に適当な長さ巡らせ、シリンダ2によって暖められた冷却空気の熱によりブタンの気化を促進し、ガス圧力を上昇させる機能を有する。ベーパライザ13を構成する配管に溶接された熱伝導の良好な金属材料からなるブラケットをシリンダ2の排気ポートにマフラ8と共締め、又は、シリンダヘッドカバーと共締めする等して、シリンダ2の熱を直接伝導しても良い。
The air sent to the air gas mixer 7 through the
次に、ガバナ14の構成と作用について説明する。エンジン1のクランクケース3の中に、クランク軸の回転数の2乗に比例する遠心力によりクランク軸方向にスラストを生じるスラスト機構を内蔵しており、クランクケース3を貫通するトルク軸23を介してスラスト機構のスラスト力をクランクケース3の外に取出し、トルク軸23に固定したレバー15を矢印Fの反対方向に引く力となる。レバー15の回転はリンクバー18により中間レバー19に伝えられ、中間レバー19は支持板21に固設した軸28を中心にレバー15と連動して回転する。支持板21はエンジン1のクランクケース3に固設される。
Next, the configuration and operation of the governor 14 will be described. The
中間レバー19には空気ガス混合器7の燃料ガス流量調整針弁に繋がる作動ワイヤ22の端部が取付けてあるので、レバー15の回転は空気ガス混合器7の燃料ガス流量調整針弁に伝わり、燃料ガス流量調整針弁を出し入れして燃料ガス流量を調整することができる。また、作動ワイヤ22の端部には空気取り入れ口面積を調節することができる筒堰が取付けてあり、燃料ガス流量に対応する空気流量を同時に調整して、最適な空気と燃料ガスの混合比が得られるようになっている。22aは両端を支持板21と空気ガス混合器7にそれぞれ固定されている作動ワイヤ22の可撓保護管である。
Since the end of the
レバー15と運転切換レバー17との間に、引っ張りばね16が懸けられている。運転切換レバー17には長孔17aが明けられ支持板21に固設した軸27を中心にして回動可能で、破線で示した「停止」の位置では、引っ張りばね16は弛んで作用力が無く、運転切換レバー17がリミットスイッチ29を押して点火栓の1次コイルを短絡してエンジン1を停止させている。運転切換レバー17の実線で示した「始動」の位置では、リミットスイッチ29が1次コイルの短絡から離れ、2次コイルの点火電圧が発生可能となり、引っ張りばね16は作用力が弱い状態で、クランク軸の回転速度に対応したスラスト機構のスラスト力は弱く、レバー15は作動ワイヤ22が空気ガス混合器7の流量調整針弁を燃料ガスを絞る方向に摺動し、ここでリコイルスタータ4の把手を引くことにより、適量の燃料混合ガスがシリンダ2に送り込まれ、エンジン1が低速で始動する。
A tension spring 16 is hung between the
エンジン1が始動し、運転切換レバー17を1点鎖線で示した「運転」の位置にセットすれば、引っ張りばね16を介してレバー15が矢印Fの方向に回り、リンクバー18、中間レバー19を介して作動ワイヤ22が引かれ、空気ガス混合器7の流量調整針弁と空気取り入れ口面積が開く方向に作動し、エンジン1の回転が上がり発電機5を駆動する。エンジン1の定常回転に対応したクランク軸のスラスト機構のスラスト力が、トルク軸23からレバー15に伝わり、レバー15に掛けられた引っ張りばね16の作用力にバランスしたときの回転速度で回転を続ける。発電機5の負荷が増えてエンジン1の回転が低下すれば、スラスト機構のスラスト力が減り、引っ張りばね16の作用力が勝って作動ワイヤ22が空気ガス混合器7の流量調整針弁と空気取り入れ口面積を開く方向に引き、濃い燃料混合ガスがシリンダ2へ供給され、バランスする回転速度まで上昇する。また、発電機5の負荷が減ってエンジン1の回転が上昇すれば、スラスト機構のスラスト力が増え、引っ張りばね16の作用力を超えて、作動ワイヤ22が空気ガス混合器7の流量調整針弁と空気取り入れ口面積を閉じる方向に引き、薄い混合比のガスがシリンダ2へ供給され、引っ張りばね16の作用力とバランスするスラスト機構のスラスト力が生じる回転速度まで下降する。
When the engine 1 is started and the
このように、エンジン回転速度に対応するガバナ14を設け、エンジン1の回転速度が略一定になるように、空気ガス混合器7の燃料ガス混合比を調整するようにして出力トルクを制御することにより、エンジン1の出力を安定して取り出すと共に、過回転を防止し、負荷に係わらず発電機5の回転を一定の範囲に制御することができる。 図2、図3は、ガスエンジン駆動発電機の内部の機能部品配置を示しており、図4は斜視図によりガバナ14と、直流取り出しターミナル、交流取り出しソケット等を備えた出力パネル25の位置関係を示している。発電機5で発生した電流の1部は直流に整流した後、出力パネル25に備えられたバッテリ充電用のターミナルへ結線され、発生電流の大部分は整流後インバータ49で50サイクル及び60サイクルの交流に変換して、出力パネル25に備えられたそれぞれのソケットへ結線される。また、図5はガスエンジン駆動発電機の上部蓋38を除いた、ガスボンベ11の収納配置を斜視図により示し、図6は、ガスエンジン駆動発電機の上部の燃料供給配管のワンタッチカップリング33bの受け口であるカップリング33aの配置を斜視図により示している。
図2、図3において、35は機台、36Aはフロントカバー、36Bはリアカバー、37はボンベ取付台、38は本体カバー36に着脱自在に設けられた上部蓋、39はボンベ11と燃料コック12を連結する取込口を示す。上部蓋38を取り外した状態で使用することも可能である。
なお、外置きのプロパンガスボンベ31に代えて、外置きのブタンガスボンベを採用することにより、エンジン本体側のブタンガスボンベと、外置きのブタンガスボンベを選択的に使用することが可能となる。
As described above, the
2 and 3, 35 is a machine base, 36A is a front cover, 36B is a rear cover, 37 is a cylinder mounting base, 38 is an upper lid detachably provided on the
It should be noted that by employing an external butane gas cylinder instead of the external
1 4サイクルガスエンジン
2 シリンダ
3 クランクケース
5 発電機
7 空気ガス混合器
9 燃料ガス圧レギュレータ
11 カセットボンベ
12 燃料コック
13 ベーパライザ
14 ガバナ
17 運転切換レバー
25 出力パネル
31 プロパンガスボンベ
33b ワンタッチカップリング
1 4 cycle gas engine 2
9 Fuel
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