JP2021017880A - 発電用ガスエンジンのミキサ及びガス供給システム - Google Patents

Abstract

【目的】都市ガス及びＬＰＧにて稼働可能な発電用ガスエンジンにガス燃料を供給するための最適なミキサを提供する。【構成】導入管部１１のベンチュリVの縮流部１２を形成し縮流部１２の外側には、上部空間１４が設けられたアッパボディ１と、縮流部１２に連続するベンチュリVの拡散部２２の外側には下部空間２４が設けられ下部空間２４と上部空間１４とからなる円環状空間Nが形成され、該円環状空間Nには外周側から第１入口部２５１と第１燃料ジェット４A及びＬＰＧ燃料用の第２入口部２６１及び第２燃料ジェット４ Bを備えたメインボディ２と、該メインボディ２に連続してスロットル３２を設けたスロットルボディ３を備えること。縮流部１２及び拡散部２２の端部周縁との間であって、ベンチュリVの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットSが形成されると共に、第１燃料ジェット４A及び第２燃料ジェット４Bの出口側はメインボディ２に連通されること。【選択図】 図１

Description

本発明は、都市ガス及びＬＰＧ〔液化石油ガス(プロパンＣ_３Ｈ_８等)〕等の異種のガス料にて稼働可能な発電用ガスエンジンに異なるガス供給源から何れか１種類のガスを分別し、発電用ガスエンジンにガス燃料を供給するためのミキサであって、燃料の供給の精密な制御ができ、燃料と空気を均質になるように混合できる発電用ガスエンジンのミキサ及びガス供給システムに関する。

排気量５０００cc以下のガスエンジンによる発電機は災害時の非常用や離島での電力供給や、電力の需要が電力会社の供給能力の限界に近くなったときの電力のピークカットに威力を発揮する。ガスエンジンの燃料として、一般的には都市ガス及びＬＰＧ(液化石油ガス)が使用される。都市ガスは、極めて扱い易いものであるし、ＬＰＧはボンベに充填すれば輸送が簡便で安全性が高いものである。また、ガソリンや軽油のように時間の経過とともに変質劣化(サワー化)することもない。

特許文献１（特開昭５２-１１３４０８号）には、ＬＰＧエンジンが開示されている。この種のガスエンジンは、現在では多数存在するものとなった。そして、さらにＬＰＧと共に都市ガスも使用可能な燃料としたエンジンは、特に都市ガスを常用する災害に強い発電用のエンジンとして期待されている。

このような、都市ガスとＬＰＧの両方のガス燃料を使用可能とした発電用ガスエンジンでは、都市ガス供給源とＬＰＧ供給源の両方から、何れか一方のみを仕切り、選択し、発電用ガスエンジンにミキサを介して供給する必要がある。この都市ガスとＬＰＧの両ガス燃料が使用可能とした発電用ガスエンジンでは、通常時では都市ガスが使用され、地震等の災害が発生して都市ガスの供給が停止してしまったときには、都市ガスに代わってＬＰＧが発電用ガスエンジンに供給されるようするものである。

特開昭５２−１１３４０８号公報

ところで、都市ガス燃料又はＬＰＧ燃料の何れも使用可能な発電用ガスエンジンでは、都市ガス供給源又はＬＰＧ供給源から、切替バルブを介して何れか一方のガス燃料を発電用ガスエンジンに供給するためのミキサが必用となる。そして、該ミキサは、発電用ガスエンジンにおいては、特有の機能部品であり、最も重要な機器となる。ミキサは、発電用ガスエンジンに供給する燃料の流量の精密な制御と燃料を空気に均質に混合させる機能を持つものである。

そして、都市ガス燃料及びＬＰＧ燃料の両方を使用可能とした発電用ガスエンジンに備わるミキサには、２つの異なる種類のガス燃料つまり都市ガス燃料又はＬＰＧ燃料を受け入れることができるものでなくてはならない。しかし、都市ガスとＬＰＧとでは、密度，質量等の諸性質において異なるものであり、一種類のガス燃料しか使用できない通常のミキサでは、用を足し得ないものである。つまり、ミキサは都市ガスとＬＰＧのそれぞれの性質が異なるガス燃料をそれぞれの性質に対応して使い分けるものでなくてはならない。

特許文献１（特開昭５２−１１３４０８号）のＬＰＧエンジンでは混合器(ミキサ)３が用いられている。このミキサでは、ベンチュリ部のノズル２７から燃料を噴出させるようになっている。ここヘガス燃料を導く通路にガスアジャストスクリュウ２６を設けて、先端のテーパした弁体の位置で通路面積を決めるようになっている。この位置のバラツキが直接空燃比の制御特性に影響する。

特に、三元触媒で排気の清浄化を行う場合は理論空燃比(燃料がシリンダ内で燃焼後、理論的には酸素も燃料の分子も余らない空燃比)になるように燃料流量を制御しなくてはならない。前記の混合器の構造(図３)では弁体の位置で燃料通路面積を決めているので、常時この要求性能を実現することはできない。

さらに空気と燃料を均質に混合するのに、ノズル２７(図では２本)から燃料を噴出させるのでは不十分であり、燃料の偏りを避けることはできない。また、混合器３の上流にあるベ一パライザ７(構造は図２)は液体で流入した燃料をここで気化させることが主目的である。

発電用ガスエンジンが吸入する空気量と燃料の量を制御する混合器３の入り口の燃料の圧力を該混合器３の直前(エアクリーナの後流)の圧力と同じ圧力に調圧する機能を有していない。上記は、ミキサにおいてＬＰＧ燃料を使用するときに生じる問題点であるが、都市ガス燃料を使用する場合にも、略同様の問題点が生じる。

本発明では、特に、都市ガス及びＬＰＧ（液化石油ガス）の両方のガス燃料の使用に対応できる発電用ガスエンジンに好適なミキサを提供することである。そして、排気の清浄化を三元触媒で行うことができるように、簡易な構成にしつつ、理論空燃比の混合気を定常回転数で運転する発電用のガスエンジンに常時供給する。そのためミキサの必要条件は、第１に、都市ガス及びＬＰＧ（液化石油ガス）の何れのガス燃料であっても、燃料の供給の精密な制御を行い、第２に、都市ガス及びＬＰＧ（液化石油ガス）の何れのガス燃料であっても、燃料と空気を均質になるように混合できることを安価で簡単な構造としてのミキサ提供を実現することにある。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ該下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間が形成され、該円環状空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、該メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間が一定間隔としてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間が可変間隔としてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１又は３における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間に対して、厚みが適宜異なるスペーサが介在されてなり、該スペーサの内径部は前記円環状空間の外形と同一径に形成され且つその外形部は前記アッパボディの下端部の外形断面形状と同等に形成されてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記ベンチュリの最狭部径の二乗と前記燃料ジェットのオリフィス径の二乗の比を一定に保つようにしてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記メインボディの外周側には第１ボス部と第２ボス部が形成され、前記第１ボス部には前記第１入口部と前記第１燃料ジェットが設けられ、前記第２ボス部には前記第２入口部と前記第２燃料ジェットが設けられ、前記メインボディの外周で且つ前記ベンチュリの径方向の両側又は外周の周上となる位置に設けられてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項７の発明を、都市ガス及びＬＰＧを使用可能な発電用ガスエンジンと、外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ該下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間が形成され、該円環状空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、該メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなるミキサと、都市ガス供給源と、ＬＰＧ供給源と、弁室と都市ガスが流入且つ流出する第１流入路及び第１流出路と、ＬＰＧが流入且つ流出する第２流入路と第２流出路を備えたバルブボディと、該バルブボディに収納され前記第１流入路と前記第１流出路とがなす流路又は前記第２流入路と前記第２流出路とがなす流路の何れか一方を開通し他方を遮断する弁体とを備えたガス供給切替バルブとを備え、前記都市ガス供給源と前記ミキサの第１入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第１流入路と前記第１流出路を介して連通され、前記ＬＰＧ供給源と前記ミキサの第２入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第２流入路と前記第１流出路とを介して連通されてなる発電用ガスエンジンのガス供給システムとしたことにより上記課題を解決した。

請求項８の発明を、請求項７に記載の発電用ガスエンジンのガス供給システムにおいて、ＥＣＵ及び低圧調整弁が具備され、前記ＥＣＵからの命令にてガス種に応じて前記低圧調整弁によって適正圧力となるように作動する発電用ガスエンジンのガス供給システムとしたことにより、上記課題を解決した。請求項９の発明を、請求項７又は８に記載の発電用ガスエンジンのガス供給システムにおいて、ＥＣＵが具備され、ガス供給切替バルブにはガス判別センサが設けられると共に前記ＥＣＵと繋がり、前記ガス供給切替バルブを通過するガス種を前記ガス判別センサと前記ＥＣＵにて判別してなる発電用ガスエンジンのガス供給システムとしたことにより、前記課題を解決したものである。

特に、本発明では、ＬＰＧ（液化石油ガス）用或いはＣＮＧ（圧縮天然ガス）用又はＬＮＧ（液化天然ガス）用のガスエンジンである。いわゆる、家庭用のプロパンガス（ブタンも含む）や、都市ガスでも可能なガスエンジンである。

請求項１の発明においては、ミキサは、前記第１ボス部及び前記第２ボス部には燃料ジェットが備えられたメインボディと、簡易な構成にしつつ、理論空燃比の混合気を定常回転数で運転する発電用のガスエンジンを提供できるとともに、極めて簡易な構成にて、燃料ガスと空気とを均質になるように混合することができ、高効率な燃費を実現できるという最大の利点がある。

さらに、ミキサのメインボディには、都市ガス燃料用の第１入口部が設けられた第１ボス部と、ＬＰＧ燃料用の第２入口部が設けられた第２ボス部が別々に備えられている。これら第１ボス部と第１入口部及び第２ボス部と第２入口部のそれぞれの組におけるガス燃料の流路内径のサイズは適宜に設定することができ、第１ボス部と第１入口部は都市ガス燃料の流路として最適なサイズにすることができ、また第２ボス部と第２入口部はＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の流路として最適なサイズにすることができる。これによって、都市ガス燃料及びＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の両方を使用できるを発電用ガスエンジンは、都市ガス燃料又はＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の何れを使用する場合であっても、ミキサを介して発電用ガスエンジンに対してガス燃料を適正に供給することができる。

請求項２の発明では、隙間としての円環状スリットの隙間が一定間隔としてなることにより、発電用ガスエンジンに対して都市ガス燃料又はＬＰＧ(液化石油ガス)燃料を極めて安定且つ均一とした状態で供給することができる。請求項３の発明では、隙間としての円環状スリットの隙間が可変間隔としたことにより、該隙間からのガス燃料の噴出を適宜変更でき、発電用ガスエンジンのサイズによって、適正なガス燃料供給を行うことができる。請求項４の発明では、隙間としての円環状スリットの隙間に対して、厚みが適宜異なるスペーサが介在されてなり、該スペーサの内径部は前記円環状空間の外形と同一径に形成され且つその外形部は前記アッパボディの下端部の外形断面形状と同等に形成されたことにより、前記隙間の可変の構造を極めて簡単なものにでき、且つ隙間の可変作業も簡単にできる。

請求項５の発明では、ベンチュリの最狭部径の二乗と前記燃料ジェットのオリフィス径の二乗の比を一定に保つようにしてたことで、都市ガス燃料及びＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の発電用ガスエンジンに対する供給量を最適なものにできる。請求項６の発明では、前記メインボディの外周側には第１ボス部と第２ボス部が形成され、前記第１ボス部には前記第１入口部と前記第１燃料ジェットが設けられ、前記第２ボス部には前記第２入口部と前記第２燃料ジェットが設けられ、前記メインボディの外周で且つ前記ベンチュリの径方向の両側又は外周の周上となる位置に設けられてなることをたことにより、都市ガス燃料及びＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の入り口を誤認し難くなり、発電用ガスエンジンのガス燃料供給システムで、常時正しい設定を行い易いようにすることができる。また、第１ボス部と第２ボス部が外周の周上に設けられることで、第１ボス部と第２ボス部は、１直線上にすることなく、相互に適宜の角度で設定されるので使用される条件に適応した設置ができる。

請求項７の発明では、都市ガスとＬＰＧ(液化石油ガス)の両方のガス燃料を使用可能な発電用ガスエンジンに対して、ミキサを介して簡易且つ迅速に都市ガス供給源とＬＰＧ供給源からのガスの流入を仕切ることができる。発電用ガスエンジンには、通常(平時)は、都市ガスを使用し、地震等の災害発生の緊急時において都市ガスの供給が緊急停止してしまったときに、ＬＰＧ(液化石油ガス)供給源からのＬＰＧを発電用ガスエンジンのガス燃料として、災害発生直後から使用可能となり、発電用ガスエンジンを稼働し続けることができるものである。請求項８及び請求項９では、都市ガス及びＬＰＧ(液化石油ガス)の両方を使用できる発電用ガスエンジンにおける都市ガス及びＬＰＧの仕切りが容易にできる回路を極めて簡単な構成にて行うことができる。

（Ａ）は本発明における第１実施形態のミキサの縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ1-Ｘ1矢視断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ2-Ｘ2矢視断面図である。 本発明における第２実施形態のミキサの分離した縦断面図である。 （Ａ）は第２実施形態のミキサ用のスペーサの平面図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図、（Ｃ）は種々の厚みのスペーサの断面図の一部である。 （Ａ）は本発明におけるミキサを使用した発電用ガスエンジンへのガス供給システムの全体図、（Ｂ）は（Ａ）の要部のシステム図である。 （Ａ）は本発明におけるミキサを使用したガス供給システムにおいて第１ガス供給流路が動作しているシステム図、（Ｂ）は本発明におけるミキサを使用したガス供給システムにおいて第２ガス供給流路が動作しているシステム図である。 （Ａ）は本発明における燃料流量調節用の第１及び第２の燃料ジェットの拡大断面図、（Ｂ）はスロットル箇所の状態図である。 低圧調整弁と遮断弁とガス供給切替バルブの一部拡大した状態図である。 （Ａ）はガス供給切替バルブの縦断側面図、（Ｂ）は第１ガス供給流路の動作時の弁体の状態を示す断面図、（Ｃ）は第２ガス供給流路が動作時の弁体の状態を示す断面図である。 （Ａ）は本発明におけるミキサによる都市ガス使用時の特性を示すデータ表、（Ｂ）は本発明におけるミキサによるＬＰＧ(液化石油ガス)使用時の特性を示すデータ表である。

以下、本発明におけるミキサＡの説明を行い、次いで該ミキサＡを中心としたガス供給システムの説明を行う。本発明におけるミキサＡは、２つの異なる種類のガスをガス燃料として使用することができる発電用ガスエンジン９３に異なる２種類のガス燃料を切替えて何れか一方のみを供給するものである。

種類の異なるガス燃料は、具体的には都市ガス及びＬＰＧ(液化石油ガス)である。なお、ＬＰＧ(液化石油ガス)は、ＬＰガスとも称する。本発明において使用される発電用ガスエンジン９３は、往復動内燃機関(エンジン)に分類されるものである。したがって、本発明の発電用ガスエンジン９３において、ガスタービンエンジンは含まれない。

まず、本発明におけるミキサＡには、３つの実施形態が存在する。その第１実施形態では、図１に示すように、基本構造としてのアッパボディ１，メインボディ２，スロットルボディ３にて構成されている。この第１実施形態における基本構造は、第２及び第３の実施形態においても共通である。このアッパボディ１，メインボディ２，スロットルボディ３である３個の部材は、２本或いはそれ以上の数の通しボルト１６にて連結固着されている。この各ボディが３分割構造とするのは、その製作を容易にするためである。

以下、第１実施形態のミキサについて説明すると、前記アッパボディ１は、導入管部１１の下端に下部本体１３が形成され、該下部本体１３の内方にはベンチュリＶの縮流部１２が形成されている〔図１（Ａ）参照〕。該縮流部１２の最下端周縁がベンチュリＶの最狭部径Ｄとして構成されている。前記縮流部１２の外方側で且つ前記下部本体１３の内方側には、逆Ｕ字状の円還状の上部空間１４が設けられている〔図１（Ａ）参照〕。

次に、前記メインボディ２は、前記アッパボディ１と対を成す構成であり、下部管２１と拡散部２２とを備え、下端に下部管２１が位置し、該下部管２１の上側に、上方に向かって次第に拡大する拡散部２２が形成されている。拡散部２２は、アッパボディ１の縮流部１２に接続され、下部管２１は前記スロットルボディ３の管体３１に接続する。拡散部２２の最上端周縁が前記ベンチュリＶの最狭部径Ｄとして構成されている。つまり、前記ベンチュリＶは、前記アッパボディ１の縮流部１２と前記記メインボディ２の拡散部２２にて形成されている。また、前記メインボディ２の拡散部２２の外側には、Ｕ字状の円還状の下部空間２４が設けられている。つまり、アッパボディ１の上部空間１４とメインボディ２の下部空間２４とで断面Ｏ型状の円環状空間Ｎが形成されている。

前記メインボディ２の下端側には、第１入口部２５１を有する第１ボス部２５と、第２入口部２６１を有する第２ボス部２６が形成されている。第１ボス部２５は第１入口部２５１を介して都市ガス燃料をミキサＡ内に流入させる役目をなす。また第１ボス部２５は第２入口部２６１を介してミキサＡ内にＬＰＧ(液化石油ガス)を流入させる役目をなす。

第１ボス部２５と第２ボス部２６は、拡散部２２又は下部管２１の直径方向に沿って円筒状に突出する円筒管状に形成されたものである。さらに具体的には、拡散部２２の直径方向に沿う延長線上で且つメインボディ２の外周側面両側から突出するように形成されている。つまり、第１ボス部２５と第２ボス部２６とは拡散部２２又は下部管２１の任意の直径線上に沿って略一直線方向に形成されたものである〔図１(Ｂ)参照〕。

また、第１ボス部２５と第２ボス部２６は、拡散部２２又は下部管２１の直径中心をメインボディ２の中心とし、その外周の適宜の位置に形成されることもある〔図１(Ｂ)の二点鎖線による第２ボス部２６を参照〕。つまり、拡散部２２又は下部管２１とは拡散部２２又は下部管２１の直径中心を中心とし、相互に１８０度以外の位置に存在してもよく、径方向に沿って１直線上に配置されなくてもよい。

第１ボス部２５は、前述したように中空円筒管状であり、その内部は円筒状空隙部２５ａとして形成されている。さらに、第１ボス部２５には第１入口部２５１が形成されている。第１入口部２５１は、第１ボス部２５に第１入口孔２５１ｈとして形成されるものであり、ミキサＡの外部から供給されるガス燃料を、第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａ内に流入させる役目をなす。

第１入口部２５１は、具体的には中空管状のスリーブ２５１ａと空隙状の管路２５１ｂとからなる。該管路２５１ｂと、前記第１入口孔２５１ｈとは連続している。そして、前記管路２５１ｂは前記第１入口孔２５１ｈを介して第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａと連通する構成となっており、後述する第１燃料ジェット４Aに連通する〔図１（Ａ），(Ｃ)参照〕。

そして、第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａは、後述する下部空間２４と連通している。また、第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａにはメインボディ２の外方寄りの外方内ネジ部２５ｂと内方寄りの内方内ネジ２５ｃがそれぞれ形成されている。前記外方内ネジ部２５ｂには、これと螺合する外ネジ部２７ａを有するブラインドプラグ２７が締付固定され、第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａの外方端側を閉鎖する。

また、第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａの内方内ネジ２５ｃには、これと螺合する外ネジ部４１ａを有する第１燃料ジェット４Aが螺合固着される。そして、第１入口部２５１の管路２５１ｂと第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａでガス燃料の流路を構成するものであり、この第１入口部２５１と第１ボス部２５により、ミキサＡにおける都市ガス燃料の入り口を構成するものである。

また、第２ボス部２６は、第１ボス部２５と同様に中空円筒管状であり、その内部は円筒状空隙部２６ａとして形成されている。さらに、第２ボス部２６には第２入口部２６１が形成されている。第２入口部２６１は、第２ボス部２６に第２入口孔２６１ｈとして形成されるものであり、ミキサＡの外部から供給されるガス燃料を、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａ内に流入させる役目をなす。

第２入口部２６１は、前記第１入口部２５１と略同様の構成であり、具体的には中空管状のスリーブ２６１ａと空隙状の管路２６１ｂとからなる。そして、該管路２６１ｂと、前記第２入口孔２６１ｈとは連続しており、前記管路２６１ｂは前記第２入口孔２６１ｈを介して第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａと連通する構成となっており、後述する第２燃料ジェット４Bに連通する〔図１（Ａ），(Ｄ)参照〕。

そして、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａは、後述する下部空間２４と連通している。また、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａにはメインボディ２の外方寄りの外方内ネジ部２６ｂと内方寄りの内方内ネジ２６ｃがそれぞれ形成されている。前記外方内ネジ部２６ｂには、これと螺合する外ネジ部２７ａを有するブラインドプラグ２７が締付固定され、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａの外方端側を閉鎖する。

また、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａの内方内ネジ２６ｃには、これと螺合する外ネジ部４１ａを有する第２燃料ジェット４Bが螺合固着される。そして、第２入口部２６１の管路２６１ｂと第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａでガス燃料の流路を構成するものであり、この第２入口部２６１と第２ボス部２６により、ミキサＡにおけるＬＰＧ(液化石油ガス)の入り口を構成するものである。

第１ボス部２５の円筒状空隙部２５ａの内径，第１入口部２５１の管路２５１ｂ及び第１入口孔２５１ｈのそれぞれの内径は、第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａの内径，第２入口部２６１の管路２６１ｂ及び第２入口部２６１及び第１入口孔２５１ｈのそれぞれの内径よりも大きく形成される。つまり、ミキサＡに対して、都市ガスが第１入口部２５１，第１ボス部２５を介して一度に流入する量は、ＬＰＧ(液化石油ガス)が第２入口部２６１，第２ボス部２６を介して一度に流入する量よりも多くなるように設定されている。

第１ボス部２５には、都市ガス燃料の流量制御用の第１燃料ジェット４Aが装着される。第２ボス部２６には、ＬＰＧ(液化石油ガス)燃料の流量制御用の第２燃料ジェット４Bが装着される。第１燃料ジェット４A及び第２燃料ジェット４Bの構造を説明する。第１燃料ジェット４Aと第２燃料ジェット４Bの構造は同一であり、各部位の符号も共通のものとする。第１燃料ジェット４A及び第２燃料ジェット４Bには、ジェット本体４１の外周には外ネジ部４１ａが設けられている。

そして、入口側から大径部４２が、続いて小孔径ｄのオリフィス４３が長さｗとして出口側に通じて形成されている。該オリフィス４３の出口側は前記メインボディ２の下部空間２４に連通している。ここで、第１燃料ジェット４Aと第２燃料ジェット４Bのそれぞれの入口側と出口側とは、第１燃料ジェット４Aが第１ボス部２５に、また第２燃料ジェット４Bが第２ボス部２６に装着された状態から見た位置であり、入口側が第１ボス部２５及び第１ボス部２５のそれぞれの外方の位置であり、出口側とはメインボディ２の内方に向かう位置である。

また、前述したように第１ボス部２５の円筒状空隙部２５aの外方先端側及び第２ボス部２６の円筒状空隙部２６ａの外方先端側にはブラインドプラグ２７にて閉塞されている。第１ボス部２５における円筒状空隙部２５ａにおいて、ブラインドプラグ２７と第１燃料ジェット４Aとの間に都市ガスが流入する第１入口孔２５１ｈが開口されている。そして、小孔径ｄとベンチュリＶの最小径Ｄとの関係は後述する。第１燃料ジェット４Aの外部端面に溝４４が形成され、マイナスドライバ挿入用で回転調整可能に構成されている。

前記スロットルボディ３の管体３１内には、スロットル３２が軸支されたスロットルシャフト３３に固着されて開閉自在に取り付けられている。アイドリングをごく低い回転数に設定する場合はベンチュリ部の負圧が小さいので、スロットル３２の後流の負圧が大きいところに開口したアイドルホール３４から燃料は主に供給される〔図１（Ａ）参照〕。

その通路面積はアイドル燃料流量調整用のニードル３５で調整可能に構成されている。エンジン運転中に該ニードル３５が回らないように抵抗となる回り止めは固定スプリング３６にて行う。或いは、ロックナットを使ってもよい。特にアイドリング回転数を低く設定する場合はスロットル３２の開度が小さいので、該スロットル３２を開く過程でまだ十分にベンチュリ負圧が発生していないときにも燃料を供給できるように、該スロットル３２が少し開いたときに、この後流になる位置の前記管体３１にステップホール３７が開ロされている。

該ステップホール３７及び前記アイドルホール３４は、前記メインボディ２の下部空間２４に連通している縦貫孔３８を介して燃料が供給可能に構成されている。該縦貫孔３８は前記メインボディ２及び前記スロットルボディ３にも連続している部位であり、さらに前記縦貫孔３８の下端は塞がれ、前記ステップホール３７の外端も塞がれている。その燃料の制御は該ステップホール３７の孔の径で行うこともある。発電用のエンジンではアイドル回転数iを常用回転数かそれより若干低い回転数にすることが多い。この場合は前記ステップホール３７、ニードル３５、固定スプリング３６、アイドルホール３４は不要になる。

次に、ガス供給切替バルブ７は、種類の異なる都市ガス供給源９１又はＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２を備え、両者が混じることなく、何れか一方のガス燃料を確実にミキサＡを介して発電用ガスエンジン９３に供給するものである。ガス供給切替バルブ７は、バルブボディ７１と、弁体７２と、操作部７３とを備えている（図８参照）。バルブボディ７１は、筐体状のボディ本体７１１の内部に弁室７１２が形成されている。該弁室７１２は、後述する弁体７２が配置される部屋である（図８参照）。バルブボディ７１は、本体側部７１１ａ，頂部７１１ｂ及び底部７１１ｃを備えている。本体側部７１１ａと、頂部７１１ｂと、底部７１１ｃとによって、内部に空隙とした弁室７１２が構成される（図８参照）。

ボディ本体７１１の頂部７１１ｂには、後述する弁体７２と操作レバーとを連結する操作用貫通孔７１１ｄが設けられている。本体側部７１１ａは、円筒状或いは直方体，立方体状の筒体である。弁室７１２は、円筒状の空隙室である。筒状の本体側部７１１ａの周壁には、ボディ本体７１１の外部と、内部の弁室７１２とを連通する貫通孔状の第１流入路７１３と第２流入路７１４と共有流出路７１５と共有流入路７１６と第１流出路７１７と第２流出路７１８とを備えている（図８参照）。

さらに、前記共有流出路７１５には、弁室７１２の内周側面における開口箇所において、周方向に流出内周凹部７１５ａが形成されている（図８参照）。該流出内周凹部７１５ａは、弁室７１２の内周側面７１２ａに周方向に沿う窪み状の溝部として形成された部位であり、共有流出路７１５の弁室７１２の内周側開口と連通する。そして、切替操作における弁体７２の回転範囲において、該弁体７２の切替流入路７２２の排出側の開口７２２ｍが、常に前記流出内周凹部７１５ａと連通できる範囲となるように、該流出内周凹部７１５ａの周方向における形成範囲が設定される〔図８（Ｂ）参照〕。

前記共有流入路７１６には、弁室７１２の内周側面７１２ａにおける開口箇所において、周方向に流入内周凹部７１６ａが形成されている（図８参照）。該流入内周凹部７１６ａは、弁室７１２の内周側面７１２ａに周方向に沿う窪み状の溝部として形成された部位であり、共有流入路７１６の弁室７１２の内周側開口と連通する。そして、切替操作における弁体７２の回転範囲において、該弁体７２の切替流出路７２３の入口側の開口７２３ｍが、常に前記流入内周凹部７１６ａと連通できる範囲となるように、該流入内周凹部７１６ａの周方向における形成範囲が設定される〔図８（Ｃ）参照〕。

第１流入路７１３と第２流入路７１４と共有流出路７１５は、本体側部７１１ａの頂部７１１ｂ側寄りの位置で且つ同一周上に揃うように配置形成されている。また、第１流入路７１３と第１流出路７１７とは、その流路の方向は同一であり、同様に、第２流入路７１４と第２流出路７１８についても、その流路の方向は同一である〔図８（Ｂ），（Ｃ）参照〕。そして、第１流入路７１３と第１流出路７１７の組の流路方向と、第２流入路７１４と第２流出路７１８との組の流路の方向は異なる。

具体的には、第１流入路７１３と第１流出路７１７は、断面円形の弁室７１２の直径中心において角度として約９０度程度異なる位置にある。同様に、第２流入路７１４と第２流出路７１８についても、断面円形の弁室７１２の直径中心において角度として約９０度程度異なる位置にある。また、共有流出路７１５と共有流入路７１６における流路の方向は、同一である。頂部７１１ｂには、操作部７３のための貫通孔７１１ｅが形成されている。前記第１流入路７１３と前記第１流出路７１７とは、その流路の方向は同一である。

弁体７２は、弁本体部７２１と、切替流入路７２２と、切替流出路７２３とからなる。そして、弁本体部７２１に切替流入路７２２と切替流出路７２３とが軸芯線Ｌに沿ってずれるような位置関係で形成されている〔図８（Ａ）参照〕。弁本体部７２１は、円筒形状に形成されている。その円筒形状とした弁本体部７２１の軸方向に軸芯線Ｌを設定し、該軸芯線Ｌを回転中心として弁室７１２内で回転可能な構成となっている。弁体７２の弁本体部７２１の外周７２１ａは、バルブボディ７１の弁室７１２の内周側壁面に密着しつつ且つ円滑に回転することができる構成となっている。

弁体７２の弁本体部７２１には、操作部７３が設けられている。該操作部７３は、バルブボディ７１に対して、弁体７２をバルブボディ７１の外部より回転操作する役目をなすものである。操作部７３は、操作軸７３１と操作レバー７３２とからなる。操作軸７３１は、弁体７２の軸方向に沿って弁本体部７２１の軸方向一端から突出するように形成された軸部材である。

操作軸７３１の軸端箇所には、操作レバー７３２が設けられている。該操作レバー７３２は、レバー部７３２ａとレバーボス部７３２ｂとから構成され、該レバーボス部７３２ｂに操作軸７３１が貫通し、両者は相互に固着されている。具体的には、操作軸７３１の軸端付近に螺子部が設けられ、該螺子部と螺合するナット７３３が具備され、該ナット７３３の締付によって、操作軸７３１と操作レバー７３２とが固着される。

弁体７２は、バルブボディ７１の弁室７１２内に配置される。そして、弁体７２は、バルブボディ７１の外部から操作レバー７３２の回転操作によって、バルブボディ７１の弁室７１２内で回転させることができる。操作部７３の操作レバー７３２を操作することによって、弁体７２は弁室７１２内にて軸芯線Ｌを回転中心として回転する。

弁体７２の軸芯線Ｌとは、該弁体７２がバルブボディ７１の弁室７１２内を回転するときの回転中心軸となる線のことである。このように、弁体７２には、弁本体部７２１に切替流入路７２２と切替流出路７２３が一体的に形成されている。これによって、作業員による操作部７３の一度の操作で、第１ガス供給流路Ｐ1と第２ガス供給流路Ｐ2との流路の切替操作を行うことができ、しかも、誤操作を防止できるものである。

本発明のガス供給切替バルブ７は、２つの種類の異なるガス燃料を状況に応じて使い分けて稼働する発電用ガスエンジンのガス供給システムに適用される。まず異なる種類のガス(都市ガス又はＬＰＧ)の切替仕切りを行い、要求されるガス燃料をミキサＡを介して発電用ガスエンジン９３に供給する。そして、ガス供給切替バルブ７は、ガス供給システムにおいて第１ガス供給流路Ｐ1と第２ガス供給流路Ｐ2と低圧調整流路Ｐcとを構成する。

第１ガス供給流路Ｐ1は、都市ガス供給源９１からミキサＡに都市ガスを供給する供給流路を構成するものであり、第１流入路７１３，切替流入路７２２，共有流出路７１５，共有流入路７１６，切替流出路７２３，第１流出路７１７及び第１吸入流路６１とを一連とする流路を構成する〔図４，図５(Ａ)参照〕。また、第２ガス供給流路Ｐ2は、ＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２からミキサＡにＬＰＧ(液化石油ガス)を供給する供給流路を構成するものであり、第２流入路７１４，切替流入路７２２，共有流出路７１５，共有流入路７１６，切替流出路７２３，第２流出路７１８及び第２吸入流路６２とを一連とする流路を構成する。

ここで、都市ガスは、枝管，ガス管等の配管から供給される。また、ＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２は、ＬＰＧ（液化石油ガス）がガスボンベ９２ａに充填され、このガスボンベ９２ａが設置される。さらに、ガスボンベ９２ａには手動バルブ９２ｂが設けられている。そして、ＬＰＧ(液化石油ガス)のガスボンベ９２ａは、都市ガスの供給が停止したときの緊急時における非常用のものであり、都市ガスが復旧するまでの期間を補完できるものである。

また、共有流出路７１５と共有流入路７１６との間には低圧調整流路Ｐcが具備される。該低圧調整流路Ｐcには低圧調整弁５１が設けられている。低圧調整流路Ｐcは、第１ガス供給流路Ｐ1と第２ガス供給流路Ｐ2とにおいて共通の流路となる。つまり第１ガス供給流路Ｐ1と第２ガス供給流路Ｐ2は共に共通の低圧調整流路Ｐcを有するものである〔図４，図５(Ｂ)参照〕。

換言すれば、低圧調整流路Ｐcは、ガス供給切替バルブ７により第１ガス供給流路Ｐ１が選択されているときには、低圧調整流路Ｐcは第１ガス供給流路Ｐ1の一部を構成する流路に含まれる〔図４(Ａ)参照〕。第２ガス供給流路Ｐ2が選択されているときには、低圧調整流路Ｐcは第２ガス供給流路Ｐ2の一部を構成する流路に含まれる〔図４(Ｂ)参照〕。そして、都市ガス供給源９１或いはＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２からのそれぞれのガスは、この低圧調整流路Ｐcを通過し、低圧調整弁５１によって適正な圧力に設定され、後述するミキサ及びガスエンジンにガス燃料を供給する。

次に、図４，５において、本発明のミキサＡがエンジンシステムの一部として機能するための構成を説明する。発電用ガスエンジン９３が吸入する空気はエアクリーナ９７のフィルタ９７ａで濾過されてミキサＡに吸入される。だが、フィルタ９７ａの通気抵抗を避けられないため、大気圧より若干だが低くなる。そこで感圧ダイオードなどで出来た絶対圧センサ８２１で圧力を検出して信号をＥＣＵ(エンジンコントロールユニット)８１（（以下「ＥＣＵ８１」という。）に送る。

ミキサＡにはエアクリーナ９７からの空気と低圧調整弁５１からの燃料が流入し、ここで、混合されて吸気マニホールド９４を通って発電用ガスエンジン９３に吸入される。排気は排気マニホールド９５から三元触媒９６を通ってマフラ(図示せず)に入り消音して大気に放出される。

次に、ガス供給源から気化している燃料（ＬＰＧ）がミキサＡに流入するまでの過程を説明する。この説明では、ガス供給源はＬＰＧ供給源９２とする。該ガス供給源はＬＰＧ供給源９２のボンベ９２ａの交換時に閉じる手動バルブ９２ｂが開けられると、前記ボンベ９２ａ内の燃料は一次減圧弁９２ｃで減圧されて電磁式の遮断弁５２を通って電磁式の低圧調整弁５１に流入する。ここでLPGの場合、常温でボンベ９２ａ内では大部分が液状で内圧は１０気圧程度である。これを一次減圧弁９２ｃで数気圧(３．５気圧以下)に減圧する。この圧力の燃料(LPG)を電磁式の低圧調整弁５１でフィルタ９７ａの下流を同じ圧力に調圧してミキサＡに供給する。

発電用ガスエンジン９３は発電用なので負荷の大小にかかわらず定常回転数(例えば、２４００ｒｐｍ)に維持される。その回転数を一定に保つための制御は図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のスロットル３２の開度を制御することにより行う。電磁式のピックアップのクランク角センサ８３の信号により、ＥＣＵ８１からの電気出力でスロットルシャフト３３に取り付けられたステップモータ式のアクチュエータ３９でスロットル３２の開度を調整する。

電気負荷が増大するとエンジンへの要求トルクが増大するので、その抵抗によってエンジン回転数が低下する。常時クランク角センサ８３で回転数の電気信号を検知してＥＣＵ８１に送っている。該ＥＣＵ８１で回転数が所定の回転数より低下したと判断すると、アクチュエータ３９にスロットル３２を開けるようにと信号を出す。この前記ＥＣＵ８１の信号と該ＥＣＵ８１にてエンジン回転数も常時検出している。

エンジン回転数を一定に維持するのに必要な混合気は本発明のミキサＡから吸気マニホールド９４を介して発電用ガスエンジン９３のシリンダに吸入される。ここで前記ＥＣＵ８１に繋がる破線は各センサからの信号で該ＥＣＵ８１から出る実線の信号はアクチュエータを作動させる出力信号である。

次に、電磁式の遮断弁５２と低圧調整弁５１について図７で説明する。なお、遮断弁５２と低圧調整弁５１において共通する部材は同一名称とする。エンジン始動に際し、前記ＥＣＵ８１からの出力で双方の電磁弁のコイル５１ｂ及び５２ｂが通電する。磁力線は磁性体のコア５１a及び５２aの磁極から磁性体の可動鉄心(アーマチュア)５１ｃ及び５２ｃをまわる磁場を形成する。

これにより結果的にコア５１ａ及び５２ａが可動鉄心５１ｃ及び５２ｃを引きつける。これによって可動鉄心５１ｃ及び５２ｃはスプリング５１ｄ及び５２ｄの力に打ち勝って、それまでゴムのような弾性体のシール部材５１ｅ及び５２ｅで塞いでいた燃料通路を開く。安全のために設けけられている遮断弁５２は燃料通路の単純なオンオフ弁であり、発電用ガスエンジン９３が稼働している間は常時コイル５１ｂ及び５２ｂには通電されたままである。

また、前記低圧調整弁５１内に設けられた燃料室５１ｆの中には前記エアクリーナ９７内に取り付けられていた絶対圧センサ８２１と同じ特性の絶対圧センサ８２２が取り付けられている。前記ＥＣＵ８１でこの２つのセンサからの信号を比較して、もしも前記絶対圧センサ８２２の中の圧力が高ければコイル５１ｂへの通電をオフにする。

前記燃料室５１ｆ内の燃料がミキサで消費されると、該燃料室５１ｆの内圧が低下するので前記コイル５１ｂに通電してシール部材５１eを開いて燃料を前記燃料室５１ｆ内に流入させる。このようにしてミキサに供給する燃料の圧力をエアクリーナ９７のエアフィルタ９７ａの下流の圧力と同じに保っことができる。

ここで、燃料通路が遮断される時間は燃料室５１ｆの容積が大きくなると長くなり、燃料絞り５１ｇの内径が大きくなると開いている時間が短くなる。すなわち燃料室５１ｆの容積と燃料絞り５１ｇの内径でオンオフする時間を調整することができる。

図１の構造のミキサで目標の空燃比（吸入した空気の質量／供給した燃料の質量）を得ることができる原理を説明する。
以下の内容は、都市ガス及びＬＰＧ(液化石油ガス)の何れにも当て嵌まるものである。
空気の密度ρ_Ａ（ｋｇ／ｍ^３）
燃料の密度ρ_Ｆ（ｋｇ／ｍ^３）
ベンチュリ部の空気速度Ｖ_Ａ（ｍ／ｓ）
オリフィス部の燃料速度ｖ_Ｆ（ｍ／ｓ）
ベンチュリ径Ｄ（ｍ）
オリフィス径ｄ（ｍ）
単位時間あたりに流れる空気の質量ｍ_Ａ（ｋｇ／ｓ）
単位時間あたりに流れる燃料の質量ｍ_Ｆ（ｋｇ／ｓ）
空燃比Ａ／Ｆ＝ｍ_Ａ／ｍ_Ｆ
とするとベンチュリ部を流れる空気の単位時間あたりの質量は、
ｍ_Ａ＝（ベンチュリ部の面積）×（ベンチュリ部の空気速度）×（空気の密度）
＝π／４・Ｄ^２・Ｖ_Ａ・ρ_Ａ（ｋｇ／ｓ）

同様にオリフィスを流れる燃料の単位時間あたりの質量は、
ｍ_Ｆ＝π／４・ｄ^２・Ｖ_Ｆ・ρ_Ｆ（ｋｇ／ｓ）
従って、空燃比は
Ａ／Ｆ＝（π／４・Ｄ^２・Ｖ_Ａ・ρ_Ａ）／（π／４・ｄ^２・Ｖ_Ｆ・ρ_Ｆ）＝
（Ｄ^２・Ｖ_Ａ・ρ_Ａ）／（ｄ^２・Ｖ_Ｆ・ρ_Ｆ）・・・・（１）
一方、ベンチュリ部で発生する負圧Ｐ（Ｐａ）はベルヌーイの定理により、
Ｐ＝１／２・ρ_Ａ・Ｖ_Ａ ^２（Ｐａ）
となる。この負圧がベンチュリ周りの空間Ｎを満たし、オリフィス４３の出口負圧となる。すなわち、先にも述べたようにオリフィス４３の入口の圧力はエアクリーナ９７のエアフィルタ９７ａの後流のミキサに流入する空気の圧力と同じになるように調節されているので、オリフィスの前後差圧はベンチュリ負圧と同じ
Ｐ（＝１／２・ρ_Ａ・Ｖ_Ａ ^２）（Ｐａ）である。
（Ｐ＝）１／２・ρ_Ａ・ｖ_Ａ ^２＝１／２・ρ_Ｆ・ｖ_Ｆ ^２

これより、

（２）を（１）のＶ_Ｆに代入して整理すると、

このように空燃比は空気と気体燃料の密度が決まれば、ベンチュリ径とオリフィス径の選択組み合わせで任意の空燃比を得ることができる。
すなわち、圧力が一定ならρ_Ａとρ_Ｆは物性値なので一定、即ち、定数となる。従って

は一定となり、空然比は一義的にベンチュリ最狭部の径の二乗とオリフィス径の二乗の比で決まる。

以下、都市ガス用の第１燃料ジェット４Aのオリフィス径ｄ１及びＬＰＧ(液化石油ガス)用の第２燃料ジェット４Bのオリフィス径ｄ2を求める。まず、都市ガス(メタンＣＨ_４)の場合では、空燃比を都市ガスの理論空燃比である１６．８に保つミキサを設計するときのオリフィス径ｄ1を求める。
ベンチュリ径Ｄ＝３０mmとした場合、都市ガスの密度はρ。＝０．７１４（ｋｇ／ｍ^３）、空気の密度をρ_Ａ＝１．２５ｋｇ／ｍ^３とすると、

これよりオリフィス径ｄ1は８.４１mmとなる。

次に、ＬＰＧ(液化石油ガス，プロパンＣ_３Ｈ_８)の場合では、この空燃比をＬＰＧ(プロパン)の理論空燃比である１５.６に保つミキサを設計するときのオリフィス径ｄ2を求める。
ベンチュリ径Ｄ＝３０mmとした場合、ＬＰＧの密度はρ。＝１．９６（ｋｇ／ｍ３）、空気の密度をρ_Ａ＝１．２５ｋｇ／ｍ^３とすると、

これよりオリフィス径ｄ2は６.７９mmとなる。

以上のことから第１燃料ジェット４Aのオリフィス径ｄ1と、第２燃料ジェット４Bのオリフィス径ｄ2との大小関係は、

となる。このように、都市ガス燃料用の第１燃料ジェット４Aのオリフィス４３の直径ｄ1は、ＬＰＧ(液化石油ガス)燃料用の第２燃料ジェット４Bのオリフィス４３の直径ｄ2よりもい大きい。

本発明のミキサＡを８６０ｃｃの２気筒のＬＰＧエンジンに装着したときの空燃比の制御特性を図９に示す。回転数は２４００ｒｐｍ、実験時におけるアイドリング回転数は９００ｒｐｍである。前記円環状スリットＳの間隔Ｈは、前記アッパボティ１の端部を少し短く形成して形成する〔図１(Ａ)参照〕。また、該アッパボティ１の端部は切除せずに、前記メインボディ２の端部を切断して前記間隔Ｈを形成することもある。さらには、両方を少しづつ切除して形成することもある。

また、図８の横軸はスロットル開度、縦軸は空気過剰率である。該空気過剰率とはその時の空燃比を理論空燃比で除した値で、１が理論空燃比、１より大きいと空気が多く混合気が薄いことを意味する。逆に１より小さければ空気が不足している状態、すなわち濃いことを意味する。前述のようにして理論空燃比になるように計算したオリフィスを装着したミキサは、ベッチュリ負圧が十分に発生するスロットル開度が３０°以上の中負荷から全負荷まで、目標の理論空燃比を維持しているのが分かる。

だが、一方アイドルアジャストとステップホール３７がないと、ベンチュリ負圧が小さく燃料を吸い出せない領域で空気過剰率は大きくなる。すなわち理論空燃比より薄くなってしまう。該アイドルアジャストとステップホールがあると破線のようにスロットル開度が小さいところでも目標の空燃比近くを維持している。

ここで、図１のベンチュリの内径Ｄと円環状スリットＳと図１，図６（Ａ）のオリフィス４３の関係について説明する。円環状スリットＳのガス燃料が通過する面積はπＤ×Ｈ（m²）である。この誘導式のＨは、前記円環状スリットＳの間隔である。これがオリフィス４３の通路面積以上でないと、円環状スリットＳの面積が律則となってオリフィス４３が絞り効果を発揮できない。

これを式にすると、
π×Ｄ×Ｈ≧π／４・(ｄ1又はｄ2)^２
すなわち Ｈ≧(ｄ1又はｄ2)^２／４Ｄとなる。
また逆に大き過ぎると燃料が円環状スリットＳの全周からではなく一部から流れ出るようになり、空気との混合が悪くなる。そこで前記円環状スリットＳの範囲（間隔Ｈ）としては、
１．５ｘ(ｄ1又はｄ2)^２／４・Ｄ≧Ｈ≧(ｄ1又はｄ2)^２／４・Ｄ
とするのがよい。
都市ガスとＬＰＧのようにオリフィスの孔径ｄの値が異なる場合は、この式のαの値として大きい方の数値を用いる(都市ガスの方が大きくなる)。必ず、オリフィス面積よりもスリットの面積を大きくして、最小の通路面積がオリフィス部であるようにするためである。

エンジンの排気量が小さいエンジン（３００ｃｃ以下）の場合は、アイドリング回転数を若干高くすると、アイドルアジャストとステップホールがなくても低負荷でも空気過剰率１近くを維持することができる。

高地や気温の変化、エアフィルタの目詰まりや部品の精度の影響などで空然比が微妙に変化するのを吸収して、常に精度高く理論空然比に維持するためには、排気マニホールドに装着したＯ_２センサ８４で空然比を検出して、フィードバック制御を行う。

薄ければ絶対圧センサ８２で検出したミキサ入り口の空気の絶対圧より、アクチュエータで検出した燃料室５１ｆ内の絶対圧が高くなるようにコイル５１ｂへの通電時間を長くする。また、逆に濃ければ燃料室５１ｆ内の絶対圧が低くなるようにコイル５１ｂへの通電時間を減らす。これによってさらに理論空然比の維持精度が向上する。

燃料のＬＰＧを空気と均質に混合するために、ベンチュリＶの最狭部径Ｄの全周に円環状スリットＳを創成する簡便な構造について説明する。図１では、アッパボディ１の縮流部１２の周縁を僅かな量凹ませて円環状スリットＳを形成する構造を説明した。該円環状スリットＳはベンチュリＶの最狭部径Ｄ、オリフィス４３のオリフィス径ｄ1又はｄ2とが関数関係にある。

燃料を濃くするために第１燃料ジェット４Aの燃料オリフィス径ｄ1又は第２燃料ジェット４Bのオリフィス径ｄ2を大きくしたら、前記円環状スリットＳも広げる必要がある。つまり、この隙間Ｈを広げることである。また、出力を上げるために前記ベンチュリＶを大きくする場合も同様である。さらに、前記アッパボディ１の中心部を周囲より精度よくへこませるのには加工コストがかかる。また、深く削り過ぎた場合は周囲を削ることで、つじつまを合わせることになると加工に時間を要することになる。

本発明の第２実施形態について、図２及び図３に基づいて説明する。ます、アッパボディ１とメインボディ２ともベンチュリＶ箇所の周囲と同じ高さに一気に平面加工をして、図４及び図５に示すようなガスケット状で厚さｔのスペーサ１９をこの間に鋏み込んで、前記円環状スリットＳの間隔Ｈを創成する。このとき、間隔Ｈ＝厚さｔとする。

さらに、前記スペーサ１９の厚みｔにおいて、該厚みｔの異なる適宜の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３等を揃えておき、細かな調整に対応可能にすることも多い〔図３（Ｃ）参照〕。また、前記スペーサ１９はステンレスやアルミの薄板などで作ることもある。前記スペーサ１９において、内径部１９ａは前記円環状空間Ｎの外形と同一径に形成されている。

また、スペーサ１９の外形部１９ｂは、アッパボディ１の下端部又はメインボディ２の上端部の外形断面形状と同等又は略同等に形成されている(図２，図３参照)。図２においてアッパボディ１の平面図は省略しているが、図１（Ｂ）に示されているアッパボディ１と同一形状である。具体的には、アッパボディ１の下端部の形状が略楕円形状であれば、スペーサ１９の外形部１９ｂも略楕円形状である。また、アッパボディ１の下端部の形状が正方形又は長方形等の略方形所であれば、スペーサ１９の外形部１９ｂも同等の略方形状である。

もしも、ガスの漏れが心配ならば、前記スペーサ１９と前記アッパボディ１及びメインボディ２との間に液体パッキングを薄く塗布してもよい。また、前記アッパボディ１の下面と前記メインボディ２の上面にグランド溝を掘ってＯリングを入れてもよい。ベンチュリの最狭部径の二乗とオリフィス径の二乗の比を一定に保ち、目標の空然比になるように燃料を供給するとともに、空気と燃料が均質に混合するように前記円環状スリットの面積をオリフィス径の面積と同じか、この１．５倍以内とすることもある。

次に、本発明のミキサＡを備えた発電用ガスエンジン９３のガス供給システムの構成を説明する（図４，図５参照）。このシステムには、ＥＣＵ８１が具備されており、ガス供給切替バルブ７のバルブボディ７１には、流通するガス燃料の種類を判別するガス判別センサ８５が具備されている。該ガス判別センサ８５によってＥＣＵ８１は、ガスの種別、つまり都市ガス又はＬＰＧ(液化石油ガス)であるか否かを判断する。

本発明では、システム内に都市ガス供給源９１とＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２とが備わっている。そして、ガス供給切替バルブ７は、都市ガス供給源９１及びＬＰＧ(液化石油ガス)供給源９２の両方と連通されており、ガス供給切替バルブ７の操作部７３の操作レバー７３２の切替操作によって、流路が切替えられて仕切られ第１ガス供給流路Ｐ1又は第２ガス供給流路Ｐ2の何れか一方のみが開通され、他方は遮断される。ガス供給切替バルブ７における操作部７３の操作レバー７３２の操作は、作業員により人為的に行われる。

ここでは、第１ガス供給流路Ｐ1は、都市ガス専用とし、第２ガス供給流路Ｐ2はＬＰＧ(液化石油ガス)専用としている。通常時は、発電用ガスエンジン９３には、都市ガスが使用され、ガス供給切替バルブ７は、第１ガス供給流路Ｐ1を開通状態とし、都市ガスは、ミキサＡの第１入口部２５１を介して発電用ガスエンジン９３に供給される。そして、通常時においては、ガス供給切替バルブ７は、第２ガス供給流路Ｐ2を遮断状態としている〔図４(Ａ)，（Ｂ）参照〕。

緊急時には、都市ガスは供給を停止する。緊急時とは具体的には地震等の災害発生時である。このときには、ＬＰＧ（液化石油ガス）供給源９２のガスボンベ９２ａの手動バルブ９２ｂを開き、次いで、ガス供給切替バルブ７の操作部７３の操作レバー７３２を操作して、第１ガス供給流路Ｐ1から第２ガス供給流路Ｐ2に切り替え、第１ガス供給流路Ｐ1を遮断し、第２ガス供給流路Ｐ2を開通させる。これによって、ＬＰＧ(液化石油ガス)は、ミキサＡの第２入口部２６１を介して発電用ガスエンジン９３に供給される。

そして、発電用ガスエンジン９３は、通常では該発電用ガスエンジン９３が吸入する空気は図示しないエアクリーナ９７のフィルタ９７ａで濾過されてミキサＡに吸入される。ミキサＡには、ガス供給切替バルブ７の切替操作によって仕切られた都市ガス又はＬＰＧ(液化石油ガス)の何れか一方が低圧調整流路Ｐcの低圧調整弁５１を通過することによって減圧されたガス燃料が流入し、ここで、混合されて吸気マニホールド７１を通ってエンジン７に吸入される。排気は排気マニホールド７１から三元触媒９６を通ってマフラ(図示せず)に入り消音して大気に放出される。

本発明は、発電用ガスエンジンに利用について説明したが、本ミキサは構造が簡単で、ガスエンジンが吸入する混合気の空燃比を理論空燃比（都市ガスの場合は１６．８であり、プロパンの場合は１５．６である）に制御することができる。複雑な制御を行なわなくても、該ミキサと排気系に配設した三元触媒９６により、排気中の有害成分ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）を同時に大幅に低減することが可能になるので、自動車用のガスエンジンにも利用することができるものである。

１…アッパボディ、１２…縮流部、１４…上部空間、１９…スペーサ、
２…メインボディ、２１…下部空間、２２…拡散部、２５…第１ボス部、
２５１…第１入口部、２６…第２ボス部、２６１…第２入口部、３…スロットルボディ、３２…スロットル、４A…第１燃料ジェット、４B…第２燃料ジェット、
５１…低圧調整弁、７…ガス供給切替バルブ、７１…バルブボディ、
７１３…第１流入路、７１４…第２流入路、７１７…第１流出路、７１８…第２流出路、
７２…弁体、７３…操作部、８１…ＥＣＵ、８５…ガス判別センサ、
９１…都市ガス供給源、９２…ＬＰＧ供給源、９３…発電用ガスエンジン、
Ｖ…ベンチュリ、Ｎ…円環状空間、Ｓ…円環状スリット。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、 外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ、該下部空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、前記下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間と、前記メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなるる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記ベンチュリの最狭部径の二乗と前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットのオリフィス径の二乗の比を一定に保つようにしてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記メインボディの外周側には第１ボス部と第２ボス部が形成され、前記第１ボス部には前記第１入口部と前記第１燃料ジェットが設けられ、前記第２ボス部には前記第２入口部と前記第２燃料ジェットが設けられ、前記メインボディの外周で且つ前記ベンチュリの径方向の両側又は外周の周上となる位置に設けられてなる発電用ガスエンジンのミキサとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項７の発明を、都市ガス及びＬＰＧを使用可能な発電用ガスエンジンと、外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ、該下部空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、前記下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間と、前記メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなるミキサと、都市ガス供給源と、ＬＰＧ供給源と、弁室と都市ガスが流入且つ流出する第１流入路及び第１流出路と、ＬＰＧが流入且つ流出する第２流入路と第２流出路を備えたバルブボディと、該バルブボディに収納され前記第１流入路と前記第１流出路とがなす流路又は前記第２流入路と前記第２流出路とがなす流路の何れか一方を開通し他方を遮断する弁体とを備えたガス供給切替バルブとを備え、前記都市ガス供給源と前記ミキサの第１入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第１流入路と前記第１流出路を介して連通され、前記ＬＰＧ供給源と前記ミキサの第２入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第２流入路と前記第１流出路とを介して連通されてなる発電用ガスエンジンのガス供給システムとしたことにより上記課題を解決した。

以下、第１実施形態のミキサについて説明すると、前記アッパボディ１は、導入管部１１の下端に下部本体１３が形成され、該下部本体１３の内方にはベンチュリＶの縮流部１２が形成されている〔図１（Ａ）参照〕。該縮流部１２の最下端周縁がベンチュリＶの最狭部径Ｄとして構成されている。前記縮流部１２の外方側で且つ前記下部本体１３の内方側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間１４が設けられている〔図１（Ａ）参照〕。

次に、前記メインボディ２は、前記アッパボディ１と対を成す構成であり、下部管２１と拡散部２２とを備え、下端に下部管２１が位置し、該下部管２１の上側に、上方に向かって次第に拡大する拡散部２２が形成されている。拡散部２２は、アッパボディ１の縮流部１２に接続され、下部管２１は前記スロットルボディ３の管体３１に接続する。拡散部２２の最上端周縁が前記ベンチュリＶの最狭部径Ｄとして構成されている。つまり、前記ベンチュリＶは、前記アッパボディ１の縮流部１２と前記記メインボディ２の拡散部２２にて形成されている。また、前記メインボディ２の拡散部２２の外側には、Ｕ字状の円環状の下部空間２４が設けられている。つまり、アッパボディ１の上部空間１４とメインボディ２の下部空間２４とで断面Ｏ型状の円環状空間Ｎが形成されている。

前記メインボディ２の下端側には、第１入口部２５１を有する第１ボス部２５と、第２入口部２６１を有する第２ボス部２６が形成されている。第１ボス部２５は第１入口部２５１を介して都市ガス燃料をミキサＡ内に流入させる役目をなす。また第２ボス部２６は第２入口部２６１を介してミキサＡ内にＬＰＧ(液化石油ガス)を流入させる役目をなす。

その通路面積はアイドル燃料流量調整用のニードル３５で調整可能に構成されている。エンジン運転中に該ニードル３５が回らないように抵抗となる回り止めは固定スプリング３６にて行う。或いは、ロックナットを使ってもよい。特にアイドリング回転数を低く設定する場合はスロットル３２の開度が小さいので、該スロットル３２を開く過程でまだ十分にベンチュリ負圧が発生していないときにも燃料を供給できるように、該スロットル３２が少し開いたときに、この後流になる位置の前記管体３１にステップホール３７が開口されている。

ここで、図１のベンチュリの内径Ｄと円環状スリットＳと図１，図６（Ａ）のオリフィス４３の関係について説明する。円環状スリットＳのガス燃料が通過する面積はπＤ×Ｈ（m²）である。この誘導式のＨは、前記円環状スリットＳの間隔である。これがオリフィス４３の通路面積以上でないと、円環状スリットＳの面積が律速となってオリフィス４３が絞り効果を発揮できない。

前記燃料室５１ｆ内の燃料がミキサで消費されると、該燃料室５１ｆの内圧が低下するので前記コイル５１ｂに通電してシール部材５１eを開いて燃料を前記燃料室５１ｆ内に流入させる。このようにしてミキサに供給する燃料の圧力をエアクリーナ９７のエアフィルタ９７ａの下流の圧力と同じに保つことができる。

これを式にすると、
π×Ｄ×Ｈ≧π／４・(ｄ1又はｄ2)^２
すなわち Ｈ≧(ｄ1又はｄ2)^２／４Ｄとなる。
また逆に大き過ぎると燃料が円環状スリットＳの全周からではなく一部から流れ出るようになり、空気との混合が悪くなる。そこで前記円環状スリットＳの範囲（間隔Ｈ）としては、
１．５ｘ(ｄ1又はｄ2)^２／４・Ｄ≧Ｈ≧(ｄ1又はｄ2)^２／４・Ｄ
とするのがよい。
都市ガスとＬＰＧのようにオリフィスの孔径ｄの値が異なる場合は、この式の値として大きい方の数値を用いる(都市ガスの方が大きくなる)。必ず、オリフィス面積よりもスリットの面積を大きくして、最小の通路面積がオリフィス部であるようにするためである。

Claims (9)

1. 外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ該下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間が形成され、該円環状空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、該メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
2. 請求項１における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間が一定間隔としてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
3. 請求項１における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間が可変間隔としてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
4. 請求項１又は３における発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記隙間としての円環状スリットの隙間に対して、厚みが適宜異なるスペーサが介在されてなり、該スペーサの内径部は前記円環状空間の外形と同一径に形成され且つその外形部は前記アッパボディの下端部の外形断面形状と同等に形成されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
5. 請求項１，２，３又は４に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記ベンチュリの最狭部径の二乗と前記燃料ジェットのオリフィス径の二乗の比を一定に保つようにしてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
6. 請求項１，２，３，４又は５に記載の発電用ガスエンジンのミキサ構造において、前記メインボディの外周側には第１ボス部と第２ボス部が形成され、前記第１ボス部には前記第１入口部と前記第１燃料ジェットが設けられ、前記第２ボス部には前記第２入口部と前記第２燃料ジェットが設けられ、前記メインボディの外周で且つ前記ベンチュリの径方向の両側又は外周の周上となる位置に設けられてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのミキサ。
7. 都市ガス及びＬＰＧを使用可能な発電用ガスエンジンと、外部空気の導入管部の下側にベンチュリの縮流部を形成し該縮流部の外側には、逆Ｕ字状の円環状の上部空間が設けられたアッパボディと、前記縮流部に連続するベンチュリの拡散部の外側にはＵ字状の円環状の下部空間が設けられ該下部空間と前記上部空間とからなる断面Ｏ型状の円環状空間が形成され、該円環状空間には外周側から都市ガス燃料用の第１入口部と第１燃料ジェット及びＬＰＧ燃料用の第２入口部及び第２燃料ジェットを備えたメインボディと、該メインボディに連続してスロットルを設けたスロットルボディを備え、前記縮流部及び前記拡散部の端部周縁との間であって、前記ベンチュリの最狭部箇所に隙間としての円環状スリットが形成されると共に、前記第１燃料ジェット及び前記第２燃料ジェットの出口側は前記メインボディに連通されてなるミキサと、都市ガス供給源と、ＬＰＧ供給源と、弁室と都市ガスが流入且つ流出する第１流入路及び第１流出路と、ＬＰＧが流入且つ流出する第２流入路と第２流出路を備えたバルブボディと、該バルブボディに収納され前記第１流入路と前記第１流出路とがなす流路又は前記第２流入路と前記第２流出路とがなす流路の何れか一方を開通し他方を遮断する弁体とを備えたガス供給切替バルブとを備え、前記都市ガス供給源と前記ミキサの第１入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第１流入路と前記第１流出路を介して連通され、前記ＬＰＧ供給源と前記ミキサの第２入口部とが前記ガス供給切替バルブの前記第２流入路と前記第１流出路とを介して連通されてなることを特徴とする発電用ガスエンジンのガス供給システム。
8. 請求項７に記載の発電用ガスエンジンのガス供給システムにおいて、ＥＣＵ及び低圧調整弁が具備され、前記ＥＣＵからの命令にてガス種に応じて前記低圧調整弁によって適正圧力となるように作動することを特徴とする発電用ガスエンジンのガス供給システム。
9. 請求項７又は８に記載の発電用ガスエンジンのガス供給システムにおいて、ＥＣＵが具備され、ガス供給切替バルブにはガス判別センサが設けられると共に前記ＥＣＵと繋がり、前記ガス供給切替バルブを通過するガス種を前記ガス判別センサと前記ＥＣＵにて判別してなることを特徴とする発電用ガスエンジンのガス供給システム。
   

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