JP4462542B2 - ガスエンジン - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンのレギュレータの技術に関し、特に燃料ガスをガスレギュレータを介してミキサに供給するガスエンジンの技術に関する。
従来より、ガスレギュレータ200は、図4乃至図6に示すように、レギュレータケース内が上下にダイヤフラム201によって分割されており、該ダイヤフラム201はバランススプリング204及びスプリング209により上下から付勢されている。そして、上部ケース内は大気開放孔205を介して大気と連通され、下部ケースには燃料ガス出口106から配管を介してベンチュリ9と連通され、一方、燃料ガスパイプ7から燃料が供給されるようにし、該燃料ガスパイプ7の下部ケース内側の端部にはガス調節弁210を設けて、該ガス調節弁210はレバー213の一端と連結して、該レバー213の他端を前記スプリング209に係止する構成としていた。
そして、ガスエンジン1を運転している時のガスレギュレータ200内において、ダイヤフラム201がガスエンジン1の始動操作によりベンチュリ9からの負圧を受けて大気圧とバランスしながら下降して、ダイヤフラム201に連動したレバー213によりガス調節弁210を開くことによってエンジン(シリンダ3)側にガスを供給していた。より詳しくは、流量調整ネジ203、バランススプリング204、スプリング209によって、ベンチュリ9からの負圧が一定値より小さい場合は、ダイヤフラム201が大気圧やバランススプリング204とバランスして下降しないためレバー213が回転せずに、ガス調節弁210が開かず、ベンチュリ9からの負圧が流量調整ネジ203等の調整によって定まる一定値より大きい場合は、ダイヤフラム201がエンジンからの負圧を受けて大気圧とバランスして下降し、レバー213が図6において時計方向に回転し、ガス調節弁210が開放され、燃料ガスがガスレギュレータ200下部を通過してエンジン(シリンダ3)方向へと吸引されていた。
そして、ガスレギュレータ200は、150〜350mmAqの圧力でガスレギュレータ200内の下部に供給されてくる燃料ガス(都市ガス、プロパンガス等)を、大気圧とほぼ同等の圧力にまで減圧する機能を有し、ダイヤフラム201を介して、燃料ガスの圧力を大気圧とバランスさせるために、本体の上部に大気開放孔205を有していた。このような燃料ガスを用いるガスエンジンにおいては、空燃費を一定にする為に吸気管とガスレギュレータ200の間にバランスラインを介装することが多いが、その場合には吸気が脈動を起こし、制御が収束しないという不具合があった。そのような不具合を解消するために、換言すれば吸気の脈動がバランスラインを介してダイヤフラム201にまで伝達されないように、サージタンクや絞り機構を間に介装し、該サージタンクに至る吸気管側連結管とガスレギュレータ側連結管の径を変更する技術等も公知となっている(例えば、特許文献1参照。)。
特許第2873104号公報
しかし、ガスエンジン内では、ある燃料ガス流量域において、ガス通路を通過する流量音が発生してしまい、従来のガスエンジンでは、この音が大気開放孔205からガスレギュレータ200外若しくはパッケージ外に抜けてしまい、周囲の者に異音(笛吹き音)として聞こえていた。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項1においては、燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(21)を連通し、該大気用パイプ(21)に消音手段(20)を設け、前記消音手段(20)は、前記大気用パイプ(21)内に設けるオリフィス(23)で構成したものである。
請求項2においては、燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(31)を連通し、該大気用パイプ(31)に消音手段(30)を設け、前記消音手段(30)は、前記大気用パイプ(31)の途中に開口した膨張孔(31b)と、該膨張孔(31b)外周に配置する吸音材(33)を封入した筒状部材のケース(34)で構成したものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(21)を連通し、該大気用パイプ(21)に消音手段(20)を設け、前記消音手段(20)は、前記大気用パイプ(21)内に設けるオリフィス(23)で構成したので、燃料調節室を燃料が通過することにより発生する異音を抑制することができる。また、レギュレータの性能を維持したまま、異音の音量を低下させることができる。加えて、消音手段の配置位置が限定されることがなく、他の部材と干渉することもなくなる。
また、簡単な構成で異音の発生を抑制できる。また、組み立てが簡単で安価にできる。
請求項2においては、燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(31)を連通し、該大気用パイプ(31)に消音手段(30)を設け、前記消音手段(30)は、前記大気用パイプ(31)の途中に開口した膨張孔(31b)と、該膨張孔(31b)外周に配置する吸音材(33)を封入した筒状部材のケース(34)で構成したので、管部材内を通過する空気とともに発生する異音を大きく減少できる。また、消音手段はマフラーとして後付けが可能となり、着脱も容易にでき、メンテナンスも容易にできる。
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の消音手段20の第1の実施例を示す一部断面正面図である。
図2は消音手段30の第2の実施例を示す一部断面正面図である。
図3は吸音手段40の第1の構成例を示す一部断面正面図である。
図4はガスエンジン1の一実施例を示す正面断面図である。
図5はガスミキサ5の拡大正面断面図、図6はガスレギュレータ200を示す正面断面図である。
まず、図4を用いて、本発明のガスエンジン1の全体構成について説明する。ガスエンジン1のシリンダ3上部に配設されるシリンダヘッド4に、吸気マニホールド2や排気マニホールド16や吸気弁17、排気弁18、点火プラグ19等が設けられている。該吸気マニホールド2の他端にはガスミキサ5が接続されており、該ガスミキサ5はベンチュリ9とスロットル弁10を備え、ベンチュリ9には吸気口5aと燃料吸入口5bが設けられ、該吸気口5aにエアクリーナ8が接続される。該燃料吸入口5bには燃料調節装置6が連結されており、該燃料調節装置6の他端はガスレギュレータ200の燃料ガス出口206に連結されている。ガスミキサ5には、燃料調節装置6が備えられ、該燃料調節装置6に後述する調節ネジ(MAS)11や燃料制御弁12等が設けられている。
ガスミキサ5は、燃料調節装置6によって流量が調整された燃料ガスと、エアクリーナ8を通過して吸入されてくる空気とが混合され、該混合気体が吸気マニホールド2へ送られていく構成となっている。ガスミキサ5内に設けるベンチュリ9は、吸気の通路を狭くすることで吸気の流速を速め、燃料吸入口5b側を負圧とすることで、燃料を供給できるようにしている。また、ガスミキサ5内のベンチュリ9と吸気マニホールド2の間には、スロットル弁10を備え、該スロットル弁10を回動操作して流路面積を変更することにより、吸気マニホールド2へ流入する燃料ガスの流量を調節している。
次に、図5を参照しながら、ガスミキサ5の構造についてより詳細に説明する。ガスミキサ5は、エンジンの作動によりベンチュリ9で発生した負圧により、燃料調節装置を介してガスレギュレータ200から燃料ガスを吸い出す。そして、前述のように、スロットル弁10により吸気マニホールド2への吸入空気量及び燃料を調節して、ガスエンジン1(シリンダ3)の運転状態(回転数)を制御する。ここで、スロットル弁10は、本実施例では弁等の傾きを制御できるステップモータ(ステッピングモータ)にて駆動するものとするが、アクセルレバーと連結して任意に変更することも可能である。そして、燃料調節装置6は燃料吸入口5bに連通される燃料ホース6a、該燃料ホース6aから分岐した主通路6bとバイパス通路6c、該主通路6bとバイパス通路6cを合流してガスレギュレータ200の燃料ガス出口206に連通される供給通路6d、前記主通路6b途中に設けられる調節ネジ(MAS:メイン・アジャスト・スクリュー)11、バイパス通路6c途中に設けられる燃料制御弁12から構成されている。
調節ネジ11は主通路6bを通過する燃料の量を出荷前に、つまり、製造時に適正に調節するためのものであり、市場では調節できないものとする。燃料制御弁12はバイパス通路6cの流量を調節するもので、ガスエンジン1の始動時に通過量(燃料ガス量)を増量して始動し易くしたり、ガスエンジン1自体の径時劣化時等に伴いホース内の流れが悪くなったり、エアクリーナ8の詰まり等で負圧が低下した場合等で燃料の流量を微調整するものである。該燃料制御弁12は制御手段に接続したステップアップモータ等により駆動して、自動的に流量を調整するようにしているが、弁の開閉を制御できるものであれば限定するものではない。こうして、ガスレギュレータ200の燃料ガス出口206から吐き出された燃料ガスは、主に主通路6bを流れ、始動時等ではバイパス通路6cにも流れ、燃料ホース6aで合流してベンチュリ9で空気と混合される。
次に、図6を参照しながら、前述のガスレギュレータ200について説明する。ガスレギュレータ200は燃料ガス入口215に連結された燃料ガスパイプ7から燃料ガスを吸入する。より詳しくは、燃料ガス調節弁210は、エンジンの作動により前記ベンチュリ9で発生する負圧によりダイヤフラム201が上下動することによって開閉し、燃料ガスパイプ7から燃料調節装置6へ、燃料ガスを供給する構成となっている。
そのため、エンジン停止時はベンチュリ9には負圧が発生せず、ダイヤフラム201は燃料ガス調節弁210を閉じた状態となり、燃料ガスパイプ7から燃料ガスは流れて来ないが、エンジンが作動すると、ピストンが下降して吸気弁17が開くことによりエアクリーナ8から吸気マニホールド2へ空気が流れ、ベンチュリ9で主通路の流速が速くなることで燃料吸入口5bに負圧が発生し、燃料燃料調節装置6を介してガスレギュレータ200のダイヤフラム201下部の部屋内の圧力を低下させ、負圧とつり合うべくダイヤフラム201が下降してくる。そして、ダイヤフラム201に連動してスプリング209が縮んで、レバー213が時計方向に回動し、燃料ガス調節弁210が燃料ガス入口215より離れて、燃料ガスパイプ7からガスレギュレータ200の下部に燃料ガスが流れ込んでくるのである。ガスレギュレータ200の下部に流れ込んできた燃料ガスは、ベンチュリ9からの負圧を受けて燃料ガス出口206からガスミキサ5方向に吸引されていく。
次に本発明のガスエンジン1の消音手段20の構成について、図1を参照しながら説明する。ガスレギュレータ200は、図1に示すように、皿状の上部のレギュレータカバー202と下部のレギュレータケース207をダイヤフラム101を介して互いに凹部側を対峙させて合わせることによって、内部に上下の空間を設けた形状に構成されている。具体的には、上部のレギュレータカバー202は、下部の周囲にフランジ部202bが形成されており、下部のレギュレータケース207にも、上部の周囲にフランジ部207bが形成されている。そして、該フランジ部202b・207b同士をボルト208・208・・・等によって(溶接やカシメ等も可能)固設して、レギュレータカバー202とレギュレータケース207によって覆われる中空のガスレギュレータ200を形成しているのである。
ガスレギュレータ200には、内部に上下方向略中央に水平に張設されたダイヤフラム201(図6参照。)が具備され、ダイヤフラム201の上方と下方の空気が行き来出来ないように構成され、ダイヤフラム201より上方の空間を大気バランス室とし、ダイヤフラム201より下方の空間を燃料調節室として上下二つの空間に分離している。ダイヤフラム201は、金属または合成樹脂等の弾性膜によって構成されて伸縮可能としており、レギュレータカバー202とレギュレータケース207に間に挟まれて固設されている。そして、図1に示すように、前記レギュレータカバー202には、上面もしくは側部斜面に大気開放孔205が形成され、該大気開放孔205には管部材となる大気開放パイプ22が固設されている。該大気開放パイプ22には更に管部材となる大気用パイプ21が連結されており、該大気開放孔205、大気開放パイプ22、大気用パイプ21を介して、ガスエンジン1外部の大気がガスレギュレータ200上部の空間に入ったり、ガスレギュレータ200上部の空間から外部へ大気が出たりできるようにしている。このようにして、ダイヤフラム201の上方にあってガスレギュレータ200内上部の空気はガスエンジン1の外部の大気と同じ圧力に保たれている。
一方、前記レギュレータケース207には、側部の斜面に燃料ガス出口206が形成されており、該燃料ガス出口206には連結された前記燃料調節装置6が連結されている。そして、レギュレータケース207には、燃料ガス出口206の反対側の側部若しくは下部に、燃料ガス入口215が形成されている。該燃料ガス入口215には、前記燃料ガスパイプ7が連結されており、燃料タンク等から該燃料ガスパイプ7及び燃料ガス入口215を通って、燃料ガスがガスレギュレータ200の下部の空間に流入してくるように構成されている。そして、流入した燃料ガスはベンチュリ9で生じる負圧によって、前記燃料ガス出口206から燃料調節装置6を通して、ガスミキサ5に流れる。
図1に示すように、大気開放パイプ22の大気用パイプ21側の先端には、大気用パイプ21内に、オリフィス23が配設されており、ガスレギュレータ200内の空気がガスエンジン1外部に出る際には、該オリフィス23の小径の孔部23bを通過しなければならない構成としている。大気開放パイプ22と大気用パイプ21の連結方法は、図1に示すような、大気用パイプ21の端部でオリフィス23全体と大気開放パイプ22の端部を覆う構成に限定するものではなく、オリフィス23の配置位置は大気開放孔205と該大気開放孔205に接続されて外部との間に配設される通路(ホース)の途中であれば良い。
ガスレギュレータ200の下部の空間を通過する燃料ガスの流量が、ある一定の流量域内である場合に、燃料ガスパイプ7やダイヤフラム201を通過する燃料ガスが共鳴したり、燃料ガスパイプ7やダイヤフラム201が振動したりして、ガスレギュレータ200から流れ出る大気が激しく振動して騒音を発することがあるが、この騒音を低減する消音手段20は流れ出る大気を該オリフィス23を通過させることにより、そのような振動を減衰させる構成となっている。つまり、オリフィス23を管部材内に配置して、具体的には大気開放パイプ22の先端に固設して、若しくは、大気用パイプ21内部のガスレギュレータ200側の端部に固設して、ガスレギュレータ200上部から流れ出てくる空気を、該オリフィス23の小径の孔部23bに通すことによって、通過する空気は大きく膨張して騒音(異音)を低下することができる。更に、大気開放孔205とオリフィス23との距離または、オリフィス23と大気用パイプ21開口側先端までの距離を適宜調節することにより、特定周波数域の空気圧変動を減衰せしめることもできるのである。また、オリフィス23は、大気開放パイプ22の内部の端部に配設しても良い。
このように、燃料ガスをガスレギュレータ200を介してミキサ5に供給するガスエンジン1において、前記ガスレギュレータ200の本体ケース202・207内をダイヤフラム201で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔205に管部材21・22・31・32を連通し、該管部材21・22・31・32に消音手段20・30となるオリフィス23を設けたので、燃料調節室を燃料が通過することによりガスレギュレータ200で発生する異音を抑制することができる。また、ガスレギュレータ200の性能を維持したまま、異音の音量を低下させることができる。加えて、消音手段20・30は管部材内に配置できるので、その配置位置は限定されることがなく、消音手段20・30が他の部材と干渉することもなくなる。
また、前記消音手段20は、前記管部材21・22内に設けるオリフィス23で構成したので、簡単な構成で異音の発生を抑制できる。また、組み立てが簡単で安価にできる。
次に、図2を参照しながら、消音手段30の第2の実施例について説明する。前述同様、ガスレギュレータ200の上部には、大気開放孔205が形成されており、該大気開放孔205には大気開放パイプ32が固設されている。そして、該大気開放パイプ32は、ガスレギュレータ200と反対側の端部が管部材となる大気用パイプ31に連結されている。大気開放パイプ32と大気用パイプ31の連結方法は、図2に示すように、大気用パイプ31の端部と大気開放パイプ32の端部を当接させて両端部をゴムホース35にて覆う構成となっている。ここで、連結方法は大気用パイプ31の端部と大気開放パイプ32の端部を当接させてゴムホース35にて覆う構成に限定するものではなく、大気開放パイプ32と大気用パイプ31の連結部から大気が大量に洩れない構成であれば良い。
そして、大気用パイプ31には、パイプ側面に複数の膨張孔31b・31b・・・が開口されており、大気用パイプ31を通過する大気が該膨張孔31b・31b・・・から抜け出ることができる構成となっている。そして、大気用パイプ31の外周には、該膨張孔31b・31b・・・が形成されている範囲に渡って、吸音材33が配設されている。消音手段30は、該吸音材33を大気用パイプ31の外周に直接貼り付けるような構成でも良いが、図2に示すように、大気用パイプ31の外周に一定の隙間を設けて大気用パイプ31より大径の筒状部材34を固設し、該筒状部材34の内部の、大気用パイプ31外周との隙間部に吸音材33を封入する構成にしても良い。また、消音手段30は膨張孔31bの径を変更して複数箇所配置して更に消音効果を高める構成とすることもできる。
このように、前記消音手段30は、前記管部材31の途中に開口した膨張孔31b・31b・・・と、該膨張孔31b・31b・・・外周に配置する吸音材33を封入したケース34で構成したので、管部材31内を通過する空気とともに発生する異音を大きく減少できる。また、消音手段30はマフラーとして後付けが可能となり、販売後においても容易に取り付けることができ、仕様の変更があっても容易に対応できる。また、着脱も容易にでき、交換や修理等のメンテナンスも容易にできる。
次に、図3を参照しながら、吸音手段40の第1の構成例を説明する。前述同様、ガスレギュレータ200の上部には、大気開放孔205が形成されており、該大気開放孔205には大気開放パイプ42が固設されている。そして、該大気開放パイプ42は、ガスレギュレータ200と反対側の端部が大気用パイプ41に連結されている。大気開放パイプ42と大気用パイプ41の連結方法は、図3に示すように、大気開放パイプ42の端部を、大気用パイプ41の端部によって覆う構成となっているが、このような構成に限定するものではなく、大気開放パイプ42と大気用パイプ41の連結部から大気が大量に洩れない構成であれば良い。
そして、大気用パイプ41の大気開放パイプ42と反対側の端部近傍には吸音材43が配置される。つまり、大気用パイプ41の端部から若干の距離(大気用パイプ41から空気を給排できる所定の間隔)を隔てて、吸音材43が大気用パイプ41の大気開放パイプ42と反対側の口部に対向するように配設されている。該吸音材43(33)はスポンジや発泡樹脂等で構成される。こうして、ガスレギュレータ200上部の空間(大気バランス室)内の空気が、大気用パイプ41を通ってガスエンジン1の外部に排出される際に、該異音を伴う空気が該吸音材43にぶつかってから排出されるような構成となっている。
従って、ガスレギュレータ200の下部の空間を通過する燃料ガスの流量が、ある一定の流量域内である場合に、燃料ガスパイプ7や供給通路6d等の燃料通路を通過する燃料ガスが共鳴したり、燃料ガスパイプ7やダイヤフラム201が振動したりして、ガスレギュレータ200から流れ出る大気が激しく振動して異音を発することがあるが、吸音手段40は前記大気用パイプ41によってガスレギュレータ200から流れ出る空気を、吸音材43にぶつかるように案内し、空気の激しい振動を減衰させる構成となっている。
つまり、ガスレギュレータ200上部から流れ出てくる空気を、弾力性のある吸音材43にぶつけることによって、空気圧変動を吸音材43にて吸収し、減衰せしめて異音を低減するわけである。
このように、燃料ガスをガスレギュレータ200を介してミキサ5に供給するガスエンジン1において、
前記ガスレギュレータ200の本体ケース202・207内をダイヤフラム201で二つの部屋に分離し、
一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、
該大気バランス室に連通する大気開放孔205に管部材41・42を連通し、
該管部材41・42の出口近傍に吸音手段43を配置したので、
燃料調節室を燃料が通過することによりガスレギュレータ200で発生する異音を抑制することができる。また、ガスレギュレータ200の性能を維持したまま、異音の音量を低下させることができる。加えて、異音低減のためにガスレギュレータ200自体を変更したり改造したりする必要もなくなる。
また、前記吸音手段40は、吸音部材43を管部材41・42の出口に対向して配置したので、
異音の周波数や振幅等に合わせて吸音部材43を配置することができ、吸音効果を高めることができる。また、吸音手段40の構造を簡単にすることができ、低コストで改善できる。
本発明の消音手段20の第1の実施例を示す一部断面正面図。 消音手段30の第2の実施例を示す一部断面正面図。 吸音手段40の第1の構成例を示す一部断面正面図。 本発明のガスエンジン1の一実施例を示す正面断面図。 ガスミキサ5の拡大正面断面図。 ガスレギュレータ200を示す正面断面図。
1 ガスエンジン
3 シリンダ
5 ガスミキサ
20 消音手段
21 大気用パイプ
22 大気開放パイプ
23 オリフィス
30 消音手段
31 大気用パイプ
32 大気開放パイプ
33 吸音材
34 筒状部材(ケース)
40 吸音手段
41 大気開放パイプ
42 大気開放パイプ
43 吸音材
200 ガスレギュレータ
201 ダイヤフラム
205 大気開放孔
206 燃料ガス出口
213 レバー
215 燃料ガス入口

Claims (2)

  1. 燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(21)を連通し、該大気用パイプ(21)に消音手段(20)を設け、前記消音手段(20)は、前記大気用パイプ(21)内に設けるオリフィス(23)で構成したことを特徴とするガスエンジン。
  2. 燃料ガスをガスレギュレータ(200)を介してガスミキサ(5)に供給するガスエンジン(1)において、前記ガスレギュレータ(200)の本体ケース内をダイヤフラム(201)で二つの部屋に分離し、一方を燃料調節室とし、他方を大気バランス室とし、該大気バランス室に連通する大気開放孔(205)に大気用パイプ(31)を連通し、該大気用パイプ(31)に消音手段(30)を設け、前記消音手段(30)は、前記大気用パイプ(31)の途中に開口した膨張孔(31b)と、該膨張孔(31b)外周に配置する吸音材(33)を封入した筒状部材のケース(34)で構成したことを特徴とするガスエンジン。
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