JP2023159692A

JP2023159692A - ガスエンジン用遮断弁

Info

Publication number: JP2023159692A
Application number: JP2022069557A
Authority: JP
Inventors: 栄杰胡; Rongjie Hu
Original assignee: Koshin Ltd
Current assignee: Koshin Ltd
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2023-11-01

Abstract

【課題】小さな駆動力で弁体を開放できるだけでなく、部品の製造・組立に高い寸法精度および組立精度を必要とせず、生産性の高いガスエンジン用遮断弁を提供する。【解決手段】負圧で作動する第１ダイヤフラム４０と、この第１ダイヤフラム４０に連結された遮断ロッド４３と、この遮断ロッド４３によって作動される弁体４７と、この弁体４７によって開閉される弁座４８と、からなるガスエンジン用遮断弁１３において、前記遮断ロッド４３と前記弁体４７との間に、一端部を回動可能に支持され、かつ、他端部を前記遮断ロッド４３で押圧されることにより、中間部で前記弁体４７をてこの原理で押圧し、弁座４８を開閉する遮断レバー４６を設けた。【選択図】図８

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り（１）ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｋｕａｋｅ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｃｔ／ｋｏｓｈｉｎ／ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｋｕａｋｅ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｃｔ／ｋｏｓｈｉｎ／ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ／ウェブサイトの掲載日：令和４年１月２８日（２）本願発明に係るガスエンジン用遮断弁を取り付けたガス発電機（ＧＶ－９ｉｇ）が出荷された。出荷日：令和４年４月６日～１８日（３）万博記念公園にて開催されたアウトドアフェスに出展した。出展日：令和４年３月５日，６日（４）本願発明に係るガスエンジン用遮断弁を取り付けたガス発電機（ＧＶ－９ｉｇ）が、貸与するために発送され、月刊誌ＧｅｔＮａｖｉ（毎月２４日発売）第２４巻５号通巻２７７号第５８頁に掲載されて公開された。発送日：令和４年２月１４日発売日：令和４年３月２４日（５）本願発明に係るガスエンジン用遮断弁を取り付けたガス発電機（ＧＶ－９ｉｇ）が、貸与するために発送され、ウェブに掲載された。発送日：令和４年２月３日ｈｔｔｐｓ：／／ｄｉｍｅ．ｊｐ／ｇｅｎｒｅ／１３１４００５／ウェブサイトの掲載日：令和４年２月５日ｈｔｔｐｓ：／／ｄｉｍｅ．ｊｐ／ｇｅｎｒｅ／１３２５５２３／ウェブサイトの掲載日：令和４年２月２３日ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ｆｃｏＵＢｏ９ｄＬＢｃウェブサイトの掲載日：令和４年２月２２日（６）ｈｔｔｐｓ：／／ｐｒｔｉｍｅｓ．ｊｐ／ｍａｉｎ／ｈｔｍｌ／ｒｄ／ｐ／００００００００１．００００９４５４４．ｈｔｍｌウェブサイトの掲載日：令和４年１月２８日

本発明はガスエンジンの燃料供給装置に使用される遮断弁の改良に関するものである。

従来、ガスエンジン用遮断弁としては、ガスエンジンが停止したときに、ガスエンジンへの燃料の供給を遮断する遮断弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許５０６３４９１号公報

特許文献１の図２に示すように、隣接する２つのブロック部材３１，３２に組込まれた遮断弁１７は、負圧で作動するダイヤフラム４１と、このダイヤフラム４１に連結されているロッド４３と、このロッド４３によって作動される弁体５６と、この弁体５６によって開閉される弁座５３とで構成されている。
特に、一方のブロック部材３１には、前記遮断弁１７を構成する前記ダイヤフラム４１と、前記ロッド４３とが組み込まれている。また、他方のブロック部材３２には、前記遮断弁１７を構成する前記弁体５６と、前記弁座５３とが組み込まれている。

しかしながら、前記ガスエンジン用遮断弁によれば、隣接する２つのブロック部材３１，３２の間に形成された中央室６３に、ロッド４３と弁体５６とが臨むように、かつ、対向するように配置されている。このため、弁体５６を開閉するためにはロッド４３単体で弁体５６を押圧する必要がある。この結果、弁体５６を開放するためにはロッド４３に大きな駆動力を付与する必要がある。
また、ロッド４３単体で弁体５６を正確に開放するためには、弁体５６の軸心とロッド４３の軸心とを同一直線上に正確に位置決めする必要がある。このため、高い部品精度および組立精度を必要とし、製造・組立に手間がかかり、生産性が低いという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、小さな駆動力で弁体を開放できるだけでなく、部品の製造・組立に高い寸法精度および組立精度を必要とせず、生産性の高いガスエンジン用遮断弁を提供することを課題とする。

本発明に係るガスエンジン用遮断弁としては、前記課題を解決すべく、負圧で作動するダイヤフラムと、このダイヤフラムに連結された遮断ロッド、この遮断ロッドによって作動される弁体と、この弁体によって開閉される弁座と、からなるガスエンジン用遮断弁において、
前記遮断ロッドと前記弁体との間に、一端部を回動可能に支持され、かつ、他端部を前記遮断ロッドで押圧されることにより、中間部で前記弁体をてこの原理で押圧し、弁座を開閉する遮断レバーを設けた構成としてある。

本発明によれば、遮断ロッドが、遮断レバーを介し、てこの原理を利用して弁体を押圧して弁座を開放する。このため、弁体を押圧する遮断ロッドには大きな駆動力を必要としない。
特に、遮断レバーの中間部に弁体を当接させるので、遮断レバーを短くでき、小型の遮断弁が得られる。
また、レバー部材の中間部に弁体を当接するように位置決めするだけでよいので、高い部品精度および組立精度を必要とせず、製造が容易になり、生産性の高いガスエンジン用遮断弁が得られる。

本発明の実施形態としては、遮断レバーの他端部に、遮断ロッドに当接する突起を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、遮断ロッドが遮断レバーの所定の位置に正確に当接し、動作特性が正確になる

本発明の他の実施形態としては、遮断レバーの中間部が、その一端部と他端部との中央に位置していてもよい。
本実施形態によれば、てこの原理に基づき、半分の駆動力で弁体を駆動できるという
という効果がある。

本発明に係るガスエンジン用遮断弁を適用したガスエンジン燃料供給装置の系統図である。本発明のガスエンジン用遮断弁と一次レギュレータとを一体化した遮断弁一体型レギュレータを示す斜視図である。図２に示した遮断弁一体型レギュレータを異なる角度から見た斜視図である。図２に示した遮断弁一体型レギュレータの正面図である。図４のＡ－Ａ線断面図である。図５の要部拡大断面図である。図４に示した遮断弁一体型レギュレータの動作状態を示すＡ－Ａ線断面図である。図７の要部拡大断面図である。図４のＢ－Ｂ線断面斜視図である。図４のＣ－Ｃ線断面図である。図４のＤ－Ｄ線断面図である。図１１に図示された一次レギュレータの要部拡大断面斜視図である。図４において減圧室を露出させた正面図である。図１３から連結体を取り外した状態を示す正面図である。図１４からレギュレータレバーを取り外した状態を示す正面図である。図６に図示した遮断レバーの全体斜視図である。

本発明に係るガスエンジン用遮断弁の実施形態を、図１ないし図１６に基づいて説明する。
図１は本発明に係るガスエンジン用遮断弁を適用したガスエンジン燃料供給装置の系統図である。
ガスエンジン燃料供給装置は、液化ガス燃料として、例えば、液化ブタンが充填された小型ガスボンベ１０と、図示しないボンベケースを介して接続され、かつ、前記小型ガスボンベ１０からの液化ガス燃料の流出又は遮断を切り換える手動コック１１と、ガスエンジン１８で発生した熱を利用して液化ガス燃料（液化ブタン）を気化させるベーパライザ１２と、前記ベーパライザ１２で気化されたガス燃料を、ガスエンジン１８の運転中は流通させ、ガスエンジン１８の停止中は遮断する遮断弁１３と、この遮断弁１３に一体構造となるように組み付けられ、ガス燃料を所定圧力まで減圧する一次レギュレータ１４と、この一次レギュレータ１４で減圧されたガス燃料を大気圧に近い圧力まで減圧する二次レギュレータ１６と、二次レギュレータ１６で減圧されたガス燃料と空気とを混合して混合気を生成するミキサー１７と、からなる。
なお、遮断弁１３にはヒーター１５が取り付けられている。また、遮断弁１３と一次レギュレータ１４とは、一体構造に組み立てられた遮断弁一体型レギュレータ２０を構成している。

ミキサー１７で生成された混合気はガスエンジン１８の吸気ポート１８ａを介して燃焼室１８ｂに吸入され、燃焼室１８ｂで生成した燃焼ガスは排気ポート１８ｃから排出される。なお、ガスエンジン１８のクランク室１８ｄは遮断弁１３に接続されている。また、排気ポート１８ｃの近傍には前述のベーパライザ１２が配置されている。

図２ないし図１５には、遮断弁一体型レギュレータ２０が図示されている。
遮断弁一体型レギュレータ２０は、隣接する第１,第２ブロック体２１，２２と、第１ブロック体２１の側方開口部を塞ぐ第１カバー２３と、第２ブロック体２２の側方の開口部を塞ぐ第２カバー２４と、第２ブロック体２２の底面の開口部を塞ぐタール貯留用カップ部材２５と、で形成されている。そして、接合一体化した第１ブロック体２１と第２ブロック体２２との間に、後述する中央室５２が形成されている。

第１ブロック体２１の左側面にはガス燃料流入口３１が取り付けられ、第２ブロック体２２の左側面にはヒーター接続部３２が取り付けられている。

また、第１ブロック体２１の右側面にはクランク室１８ｄに接続された負圧生成接続部３３が接続され、第２ブロック体２２の右側面にはガス燃料流出口３４と外気導入用接続部３５とが接続されている。負圧生成接続部３３は負圧室５１に外気を適宜、流入させるために図示しない開閉弁を備えている。ガス燃料流出口３４は高圧のガス燃料を二次レギュレータ１６に送るためのものである。外気導入用接続部３５は、ガスエンジン１８の停止後に後述する負圧室５１の気圧を大気圧と同一に調整するためのものである。

図５および図６に示すように、第１ブロック体２１と第１カバー２３との間に位置する内部空間は、第１ダイヤフラム４０で第１大気室５０と負圧室５１とに仕切られ、第１大気室５０は外気に連通している。第１ダイヤフラム４０は、その内面が支持プレート４１に支持され、支持プレート４１の内面に圧接するコイルバネ４２を介して外方に付勢されている。

そして、遮断ロッド４３が第１ブロック体２１を貫通し、スライド可能に組み付けられている。遮断ロッド４３は、その一端部を第１ダイヤフラム４０および支持プレート４１の中心に留め具４４を介して連結し、その他端部を第２ダイヤフラム４５を介して中央室５２に突出している。中央室５２には支軸５２ａを支点として回動可能に遮断レバー４６が配置されている。遮断レバー４６の中間部に当接するように弁体４７の先端部が弁座４８から中央室５２に突出している。遮断レバー４６の先端部はコイルバネ４９ａを介して負圧室５１側に付勢されている。また、弁体４７はコイルバネ４９ｂを介して中央室５２側に付勢されている。なお、図１６に図示するように、遮断レバー４６の他端部には、遮断ロッド４３に正確に当接させるための突起４６ａ（図１６）が突き出し加工で形成されている。

したがって、図７および図８に示すように、コイルバネ４２のバネ力に抗して第１ダイヤフラム４０が中央室５２側に撓むと、コイルバネ４９ａのバネ力に抗して遮断ロッド４３がスライド移動し、遮断レバー４６の先端部を押す。このため、遮断レバー４６が、てこの原理で弁体４７を押圧して移動させる。これにより、弁座４８の通気孔が開いて中央室５２と流通路４７ａとが連通し、中央室５２にガス燃料が流入し、ついで、後述する減圧室５４に向けて流出する。
なお、遮断ロッド４３で遮断レバー４６を介して弁体４７を駆動する場合には、てこの原理を利用して弁体４７を駆動する。このため、遮断ロッド４３は従来例のロッドよりも小さな駆動力で弁体４７を駆動できるだけでなく、弁体４７を付勢するコイルバネ４９ｂのバネ力のバラツキが大きい場合であっても、弁体４７を確実に駆動できる。この結果、コイルバネ４９ｂにはバネ力のバラツキが小さいものを選択する必要がない。
要するに、弁体４７を付勢するコイルバネ４９ｂを選択する場合には、バネ力のバラツキが大きいコイルバネであっても、コイルバネ４９ｂとして使用できるという利点がある。

図１１および図１２に示すように、第２ブロック体２２と第２カバー２４との間に位置する内部空間は、第３ダイヤフラム６０で第２大気室５３と減圧室５４とに仕切られている。
第３ダイヤフラム６０は外面を支持プレート６１で支持され、支持プレート６１に圧接するコイルバネ６２のバネ力によって減圧室５４側に付勢されている。前記第３ダイヤフラム６０および支持プレート６１の中心部には連結体６３が組み付けられている。連結体６３の連結孔６３ａ（図１２）にはレギュレータレバー６４の先端部６４ａが挿通されている。さらに、連結体６３の中心直下には第２ブロック体２２のストッパ５４ａが突設されている。前記レギュレータレバー６４は支軸６５を支点として回動可能に支持されている。そして、レギュレータレバー６４の他端部にはノズル６７のガス入口６８を開閉する調圧弁６６が組み付けられている。ノズル６７は流通路６７ａを介して前記中央室５２に連通している。
なお、第３ダイヤフラム６０の中心を通過する中心線と同一直線上に連結体６３およびストッパ５４ａが配置されている。また、第２大気室５３は外気と連通している。

図１５に示すように、中央室５２からガス入口６８を介して減圧室５４に送り込まれた高圧のガス燃料は拡散して減圧された後、ガス出口６９からガス燃料流出口３４を介して二次レギュレータ１６に排出される。

以上に述べた遮断弁１３および一次レギュレータ１４の動作を説明する。
ガスエンジン１８が始動し、クランク室１８ｄに連通する負圧生成接続部３３から負圧室５１内の空気が吸引されて圧力が低下すると、コイルバネ４２のバネ力に抗して第１ダイヤフラム４０および支持プレート４１が負圧室５１側に移動し、遮断ロッド４３が中央室５２側にスライド移動する。

このため、遮断ロッド４３の先端部が、第２ダイヤフラム４５を介し、コイルバネ４９ａのバネ力に抗して遮断レバー４６の他端部を押圧する。この結果、遮断レバー４６が、てこの原理を介し、弁体４７をコイルバネ４９ｂのバネ力に抗して押し込む。そして、弁体４７が弁座４８から離れることにより、燃料通路が連通して遮断弁１３が開く。

これにより、図９に図示するようにガス燃料流入口３１から流入したガス燃料が流通路４７ａを介して中央室５２に流入し、流通路６７ａ（図１０）を介して一次レギュレータ１４の減圧室５４に向けて流出する。

減圧室５４内の圧力が低い場合には、大気圧およびコイルバネ６２のバネ力によって第３ダイヤフラム６０および支持プレート６１が減圧室５４内に押し込まれる。このため、連結体６３が減圧室５４側に移動し、レギュレータレバー６４の先端部６４ａを押し下げる。この結果、支軸６５を支点にしてレギュレータレバー６４が回動し、調圧弁６６がノズル６７の開口部であるガス入口６８から離れ、ガス入口６８からガス燃料が減圧室５４内に流入し、圧力が増大する。

そして、減圧室５４内の圧力が高くなると、第３ダイヤフラム６０および支持プレート６１が、大気圧およびコイルバネ６２のバネ力に抗して外側に押し戻され、これにつれて連結体６３も第２大気室５３側に移動する。このため、レギュレータレバー６４が支軸６５を支点にして回動し、調圧弁６６がノズル６７の開口部であるガス入口６８を閉鎖し、減圧室５４内へのガス燃料の流入が規制される。以後同様に、圧力の大小によってガス燃料の供給が調整され、ガス燃料を所定の圧力まで低減する。
なお、減圧室５４内の圧力が低すぎる場合には、連結体６３の下端部がストッパ５４ａに当接する。これは、第３ダイヤフラム６０の破損を防止するためである。また、減圧室５４内にガス燃料が過剰に流入することを規制し、ガス燃料の供給を調整するためである。
特に、本実施形態によれば、第３ダイヤフラム６０の中心を通過する中心線と同一直線上に連結体６３およびストッパ５４ａが配置されている。このため、第３ダイヤフラム６０の変位量をストッパ５４ａを介して正確に位置規制できるという利点がある。

前述の燃料供給装置の動作について説明する。
図１において図示された手動コック１１を開けると、小型ガスボンベ１０からガス燃料がベーパライザ１２を介して遮断弁一体型レギュレータ２０の遮断弁１３に流れる。
そして、図示しないリコイルスタータを引っ張ってガスエンジン１８のクランク室１８ｄのクランクを駆動すると、負圧生成接続部３３を介して負圧室５１内の空気が吸引されて圧力が低下する。このため、第１大気室５０と負圧室５１との圧力差により、第１ダイヤフラム４０および支持プレート４１が負圧室５１側に変位する。この結果、遮断ロッド４３が、コイルバネ４２のバネ力に抗し、第１ブロック体２１内を中央室５２側に移動し、遮断レバー４６の先端部を押圧する。遮断レバー４６は、コイルバネ４９ａおよびコイルバネ４９ｂのバネ力に抗し、支軸５２ａを支点として回動することにより、てこの原理に基づいて弁体４７を押し込む。弁体４７は弁座４８から押し出されることにより、弁座４８の通気孔が開放される。このため、流通路４７ａから中央室５２にガス燃料が流入した後、流通路６７ａ（図１０）を介してノズル６７に向けて流出する。

減圧室５４の気圧が低い場合には、大気圧およびコイルバネ６２のバネ力によって第３ダイヤフラム６０および支持プレート６１が減圧室５４側に変位し、連結体６３を内側に押し下げる。このため、連結体６３の連結孔６３ａに挿通されたレギュレータレバー６４の先端部６４ａが押し下げられるので、レギュレータレバー６４が支軸６５を支点に回動する。この結果、調圧弁６６がノズル６７から開離する。この結果、中央室５２から流れてきたガス燃料がノズル６７のガス入口６８から減圧室５４内に流入・拡散して減圧される。ついで、ガス出口６９から図示しない流通路からガス燃料流出口３４を介して二次レギュレータ１６に流出する。

二次レギュレータ１６で大気圧まで減圧されたガス燃料はミキサー１７で空気に混合され、混合気が生成する。生成した混合気は吸気ポート１８ａを介してガスエンジン１８の燃焼室１８ｂに供給され、燃焼によって生じた高温の燃焼ガスは排気ポート１８ｃを介して排気される。高温となった排気ポート１８ｃはベーパライザ１２を加温して液化ガス燃料の気化を促進する。

なお、てこの原理を利用するための遮断レバー４６を備えた遮断弁１３は、必ずしも一次レギュレータ１４と組み合わせる必要はなく、遮断弁１３単独で使用してもよいことは勿論である。

本発明に係る遮断弁は前述のガスエンジンの燃料供給装置に適用するだけでなく、例えば、ＬＰガス用ガスエンジンに適用してもよいことは勿論である。

１０小型ガスボンベ
１１手動コック
１２ベーパライザ
１３遮断弁
１４一次レギュレータ
１５ヒーター
１６二次レギュレータ
１７ミキサー
１８ガスエンジン
２０遮断弁一体型レギュレータ
２１第１ブロック体
２２第２ブロック体
２３第１カバー
２４第２カバー
２５タール貯留用カップ部材
３１ガス燃料流入口
３２ヒーター接続部
３３負圧生成接続部
３４ガス燃料流出口
３５外気導入用接続部
４０第１ダイヤフラム
４１支持プレート
４２コイルバネ
４３遮断ロッド
４４留め具
４５第２ダイヤフラム
４６遮断レバー
４６ａ突起
４７弁体
４７ａ流通路
４８弁座
４９ａコイルバネ
４９ｂコイルバネ
５０第１大気室
５１負圧室
５２中央室
５２ａ支軸
５３第２大気室
５４減圧室
５４ａストッパ
６０第３ダイヤフラム
６１支持プレート
６２コイルバネ
６３連結体
６３ａ連結孔
６４レギュレータレバー
６５支軸
６６調圧弁
６７ノズル
６７ａ流通路
６８ガス入口
６９ガス出口

Claims

負圧で作動するダイヤフラムと、このダイヤフラムに連結された遮断ロッドと、この遮断ロッドによって作動される弁体と、この弁体によって開閉される弁座と、からなるガスエンジン用遮断弁において、
前記遮断ロッドと前記弁体との間に、一端部を回動可能に支持され、かつ、他端部を前記遮断ロッドで押圧されることにより、中間部で前記弁体をてこの原理で押圧し、弁座を開閉する遮断レバーを、設けたことを特徴とするガスエンジン用遮断弁。
遮断レバーの他端部に、遮断ロッドに当接する突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガスエンジン用遮断弁。
遮断レバーの中間部が、その一端部と他端部との中央に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のガスエンジン用遮断弁。