JP4520893B2 - エンジン用ミキサー、エンジン駆動式空気調和装置、エンジン駆動式発電装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジン用ミキサー、エンジン用ミキサーを有するエンジン駆動式空気調和装置およびエンジン駆動式発電装置に関する。

従来、エンジンに供給される燃料と空気とを混合するガスエンジン用ミキサーとして、空気が流れる吸気流路と燃料が流れる燃料流路と燃料流路からの燃料と吸気流路からの空気とを混合する混合空間とをもつ基部と、基部の弁口に対面するように設けられたニードル状の燃料コントロール弁と、燃料コントロール弁をこれの軸長方向に移動させる駆動部とを備えているものが開示されている（特許文献１）。このものによれば、図１５に示すように、ニードル状の燃料コントロール弁７００がこれの軸長方向ＭＡに移動すると、弁口８００の流路面積が変化し、弁開度が変化する。
実開平０８−００２４６０号公報

上記した装置によれば、図１５に示すように、ニードル状の燃料コントロール弁７００がこれの軸長方向（矢印ＭＡ方向）に移動することにより、弁口８００の流路面積を変化させる方式が採用されている。このため、燃料の流量を微調整して燃料コントロール性を高めるためには、ニードル状の燃料コントロール弁７００の円錐面７０１の角度θ１を小さくしつつ、ニードル状の燃料コントロール弁７００の直動距離を増加させる必要がある。しかしながらこの場合、ニードル状の燃料コントロール弁７００の軸長方向（矢印ＭＡ方向）において、ミキサーのサイズが増加する不具合がある。

更に、エンジン用ミキサーでは、エンジンの振動により、ニードル状の燃料コントロール弁７００の先端部が基部の弁口８００の弁座シート８１０に接触するおそれがある。この場合、性能の変化やかじりの原因となるおそれがある。このため、ニードル状の燃料コントロール弁７００の弁開度を最も小さく設定するとき、ニードル状の燃料コントロール弁７００の先端部と基部の弁口８００の弁座シート８１０とを非接触とさせていた。このため燃料コントロール弁７００による全閉操作が事実上困難となる。この結果、弁開度を小さくするときにおける燃料コントロール性が必ずしも充分ではなかった。更に、ニードル状の燃料コントロール弁７００を開弁方向に移動させて弁口８００の流路面積を最大時に設定するとき、弁開度の最大時における流路面積を確保するためには、弁座シート８１０の径を拡大させることが必要となる。この場合、弁開度の最大時における弁口８００の流路面積が確保されるものの、その反面、弁開度が最小時における弁口８００の流路面積も大きくなってしまう。この意味においても、弁開度を小さくするときにおける燃料コントロール性が充分ではなかった。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、燃料コントロール性を高めるのに有利であり、更に、弁開度が小さなときにおいても燃料コントロール性を確保できるエンジン用ミキサー、エンジン駆動式空気調和装置、エンジン駆動式発電装置を提供することを課題とする。

様相１の本発明に係るエンジン用ミキサーは、エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーにおいて、
空気が流れる吸気流路と、燃料が流れる燃料流路と、燃料流路からの燃料と吸気流路からの空気とを混合する混合空間と、軸状をなす軸孔とをもつ基部と、
基部の軸孔に周方向への回動可能に嵌合された軸状部分と、軸状部分に形成され且つ燃料流路に対面可能な弁口とをもつ燃料コントロール弁と、
燃料コントロール弁をこれの周方向に軸孔に対して相対的に回動させ、周方向への回動に伴い弁口と燃料流路との連通面積を可変とする第１駆動部とを具備しており、燃料コントロール弁の弁口は、燃料コントロール弁の周方向において開口幅は連続的にまたは段階的に変化するように設定されていることを特徴とするものである。

様相２の本発明に係るエンジン駆動式空気調和装置は、燃料により駆動されるエンジンと、前記エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーと、前記エンジンにより駆動されるコンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒が流れる冷媒循環流路と、前記冷媒循環流路に設けられ暖房及び冷房のうちの少なくとも一方を行う熱交換器とを具備するエンジン駆動式空気調和装置において、ミキサーは上記した様相１に係るミキサーであることを特徴とするものである。

様相３の本発明に係るエンジン駆動式発電装置は、燃料により駆動されるエンジンと、エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーと、エンジンにより駆動される発電機とを具備するエンジン駆動式発電装置において、ミキサーは様相１のミキサーであることを特徴とするものである。

各様相の本発明によれば、燃料コントロール弁は、基部の軸孔に周方向への回動可能に嵌合された軸状部分と、軸状部分に形成され且つ燃料流路に対面可能な弁口とをもつ。このため第１駆動部により、燃料コントロール弁をこれの周方向に軸孔に対して相対的に回動させる。周方向への回動に伴い、燃料コントロール弁の弁口と燃料流路との連通面積が可変となる。

本発明によれば、燃料コントロール弁をこれの周方向に相対回動させる方式が採用されており、燃料コントロール性を高めるためには、燃料コントロール弁の弁口の長さを燃料コントロール弁の軸状部分の周方向に沿って長くすれば良い。この場合、燃料コントロール弁の軸状部分の径をＤとすると、基本的には、燃料コントロール弁の軸状部分の周長は基本的にはＤ×３．１４で規定される。このため、燃料コントロール弁をこれの周方向に相対回動させる方式によれば、燃料コントロール弁の軸長方向におけるサイズの小型化を図りつつ、燃料コントロール弁の弁口の長さを増加させるのに有利である。この結果、小型化を図りつつ燃料コントロール性を拡大させ得る。

本発明によれば、小型化を図りつつ燃料コントロール性を拡大させるのに有利であり、更に、弁開度が小さなときにおいても燃料コントロール性を確保できるエンジン用ミキサー、エンジン駆動式空気調和装置、エンジン駆動式発電装置を提供することができる。

また本発明によれば、弁口は、燃料コントロール弁の周方向において開口幅は連続的にまたは段階的に変化するように設定されている。この場合、弁口の開口幅は、燃料コントロール弁の周方向において連続的にまたは段階的に増加するように設定できる。あるいは、弁口の開口幅は、燃料コントロール弁の周方向において連続的にまたは段階的に減少するように設定できる。このようにすれば、燃料コントロール弁を周方向への回動させるとき、燃料流路面積が変化する特性を様々な形態に変えることができる。

本発明によれば、燃料コントロール弁の弁口の開口幅は、燃料コントロール弁の周方向において変化率が１０％以内または５％以内に設定されている形態を例示することができる。従って弁口の開口幅の変化は抑制されている。故に、燃料コントロール弁の周方向に沿ってのびるように、弁口を直線的に形成できる。

また本発明によれば、弁口は、燃料コントロール弁の周方向において開口幅は連続的にまたは段階的に変化するように設定されている。この場合、弁口の開口幅は、燃料コントロール弁の周方向において連続的にまたは段階的に増加するように設定できる。あるいは、弁口の開口幅は、燃料コントロール弁の周方向において連続的にまたは段階的に減少するように設定できる。このようにすれば、燃料コントロール弁を周方向への回動させるとき、燃料流路面積が変化する特性を様々な形態に変えることができる。燃料コントロール弁は、周方向への回動に伴い、これの弁口を閉鎖する閉弁領域を備えている形態を例示することができる。

燃料コントロール弁の軸状部分は、外径が小さな小径軸状部分と、小径軸状部分に同軸的に連設された外径が大きい大径軸状部分とを有しており、弁口は大径軸状部分に形成されている形態を例示することができる。大径軸状部分の周長は小径軸状部分の周長よりも長いため、弁口の長さを確保するのに有利であり、燃料コントロール性を高めることができる。

また本発明によれば、弁口は一方の弁口と他方の弁口とを有しており、燃料コントロール弁を閉弁させる閉弁領域は一方の弁口と他方の弁口との間に設けられている形態を例示することができる。この場合、燃料コントロール弁が周方向の一方向に回動すると、一方の弁口と燃料流路とが対面する。燃料コントロール弁が周方向の他方向に回動すると、他方の弁口と燃料流路とが対面する。この場合、燃料コントロール弁の一方向の回動と他方向への回動との双方を利用することができるため、汎用性を高めることができる。

本発明によれば、弁口と燃料流路との連通面積を相対的に小さくする第１モードと、弁口と燃料流路との連通面積を相対的に大きくする第２モードとに切替可能とされており、燃料コントロール弁をこれの周方向に軸孔に対して相対的に回動させることにより、第１モードと第２モードとを切替えるように設定されている形態を例示することができる。

また本発明によれば、弁口と燃料流路との連通面積を相対的に小さくする燃料リーンモードと、弁口と燃料流路との連通面積を相対的に大きくする燃料リッチモードとに切替可能とされており、燃料コントロール弁をこれの周方向に軸孔に対して相対的に回動させることにより、燃料リーンモードと燃料リッチモードとを切替えるように設定されている形態を例示することができる。なお、燃料リッチモードはストイキモードを含むことができる。

本発明によれば、燃料流路は第１燃料流路と第２燃料流路とを有しており、燃料コントロール弁の弁口は、第１燃料流路と第２燃料流路とのうちのいずれか一方に対面可能とされている形態を例示することができる。この場合、燃料コントロール弁の周方向への回動に伴い、燃料コントロール弁の弁口と当該一方との連通面積を可変とすることができる。この場合、第１燃料流路と第２燃料流路とのうちのいずれか一方の流路面積は燃料コントロール弁により可変的に調整されるものの、いずれか他方の流路面積は燃料コントロール弁により調整されず固定であるため、流路面積の固定値と流路面積の可変値とを組み合わせることができる。

本発明によれば、混合空間で形成された混合気がエンジンに向かう流量を変化させる流量調整弁と流量調整弁を駆動させる第２駆動部とを有する第２弁装置が設けられている形態を例示することができる。この場合、第２弁装置の第２駆動部と燃料コントロール弁用の第１駆動部とは部品共通化されている形態を例示することができる。部品の種類の削減に有利である。エンジンの燃料としては、都市ガス、プロパンガス等のガス燃料が一般的である。

以下、本発明の実施例を図１〜図９を参照して説明する。本実施例に係るミキサー２Ｘは、エンジンとしてのガスエンジンに供給されるガス状の燃料（例えばプロパン、都市ガス）と空気とを混合する。ミキサー２Ｘは、金属、セラミックスまたは硬質樹脂等で形成された基部２と、基部２に設けられた燃料コントロール弁４と、基部２に設けられた第１駆動部７とを有する。基部２は、空気が流れる吸気流路２１と、燃料が流れる燃料流路２２と、燃料流路２２からの燃料と吸気流路２１からの空気とを混合する混合空間２７と、軸状をなす軸孔２８とをもつ。軸孔２８の横断面は円形状とされている。基部２の混合空間２７は、吸気流路２１の内径ＤＷよりも小さくされた内径をもつベンチェリ部３により形成されている。ガスエンジン１１で生成される負圧により、吸気流路２１の空気はガスエンジン１１に向けて矢印Ｙ１方向に吸入される。

燃料流路２２は、主燃料流路２３と、主燃料流路２３から分岐された第１燃料流路２４及び第２燃料流路２５とで構成されている。第１燃料流路２４からの燃料及び第２燃料流路２５からの燃料は合流流路２６で合流する。合流流路２６は吸気流路２１に対して交差する方向に形成されている。第１燃料流路２４は、流路面積が固定された絞り孔２９を有する。絞り孔２９はベースとなる燃料量を確保する。

燃料コントロール弁４は、基部２の軸孔２８に嵌合され且つ軸心Ｐ１の回りで周方向へ回動可能とされた軸状部分４１を有する。図２に示すように、軸状部分４１は、小径軸状部分４１ａと大径軸状部分４１ｂとを同軸的に有する。大径軸状部分４１ｂの外径Ｄ１は、小径軸状部分４１ａの外径Ｄ２よりも大きく設定されている。この結果、大径軸状部分４１ｂの周方向に沿って形成されている弁口５の周長を長くすることができる。更に大径軸状部分４１ｂの摺動面積が確保されるため、大径軸状部分４１ｂの姿勢の安定化を図り得る。大径軸状部分４１ｂは基部２の係合部２ｆに係合しており、合流流路２６側にそれ以上進入しないようになっている。

図２に示すように、燃料コントロール弁４の大径軸状部分４１ｂは、中央孔４２を形成する周壁４３と、中央孔４２に連通するように周壁４３を厚み方向に貫通する弁口５とを有する。大径軸状部分４１ｂの周壁４３の外周面４３ｈは、横断面で円形状とされており、軸孔２８の内周面２８ｉに摺動する。なお、大径軸状部分４１ｂの周壁４３の外周面４３ｈ、軸孔２８の内周面２８ｉは耐摩耗性を有する。このため、軸状部分４１の周壁４３と、軸孔２８の内周面２８ｉとの間におけるシール性は維持される。故に燃料コントロール弁４の閉弁性が確保される。なお、図１に示すように、燃料コントロール弁４の弁口５は、第２燃料流路２５の流量を調整できるように第２燃料流路２５に対面可能とされており、第１燃料流路２４には対面可能とされていない。

図３に示すように、ベンチェリ部３は、外周面に形成されたリング溝３０と、厚み方向に貫通する貫通孔３２とを有する。吸気流路２１の空気がベンチェリ部３を通過するとき、流速が増加して圧力が低下する。このため、ベンチェリ部３の貫通孔３２及びリング溝３０を介して、燃料流路２４，２５のガス状の燃料が燃料コントロール弁４を介して基部２の混合空間２７に矢印Ｗ１方向に流入可能となると共に、第２燃料流路２５のガス状の燃料が基部２の混合空間２７に矢印Ｗ１方向に流入可能となる。

第１駆動部７は、燃料コントロール弁４をこれの周方向に基部２の軸孔２８に対して相対的に回動させ、周方向への回動に伴い、燃料コントロール弁４の弁口５と基部２の第２燃料流路２５との連通面積（つまり、燃料が通過する燃料流路面積に相当）を可変とする。第１駆動部７は、第１駆動源としての第１アクチュエータ７１（ステッピングモータ）と、第１アクチュエータ７１の第１駆動軸７２に設けられた第１駆動ギヤ７３と、第１駆動ギヤ７３に噛合する第１大径歯部７４をもつ第１中間ギヤ７６と、第１中間ギヤ７６の第１小径歯部７５と噛合する第１作動ギヤ７７とをもつ。制御装置９０の指令により、第１アクチュエータ７１が駆動すると、第１駆動軸７２→第１駆動ギヤ７３→第１中間ギヤ７６→第１中間ギヤ７６の第１小径歯部７５→第１作動ギヤ７７に動力が伝達され、燃料コントロール弁４が軸心Ｐ１の回りで周方向へ回動する。

図３に示すように、基部２の混合空間２７の下流には第２弁装置８が設けられている。第２弁装置８は、混合空間２７で形成された燃料と空気との混合気がガスエンジン１１の燃焼室に向かう流量を変化させる流量調整弁としてのスロットル弁８０と、スロットル弁８０を駆動させる第２駆動部７ｓとを有する。第２駆動部７ｓは、スロットル弁８０のスロットル軸８０ｍを回動させ、周方向への回動に伴い、スロットル弁８０の開度を可変とする。第２駆動部７ｓは、第２駆動源としての第２アクチュエータ７１ｓ（ステッピングモータ）と、第２アクチュエータ７１ｓの第２駆動軸７２ｓに設けられた第２駆動ギヤ７３ｓと、第２駆動ギヤ７３ｓに噛合する第２大径歯部７４ｓをもつ第２中間ギヤ７６ｓと、第２中間ギヤ７６ｓの第２小径歯部７５ｓと噛合する第２作動ギヤ７７ｓとをもつ。制御装置９０の指令信号により、第２アクチュエータ７１ｓが駆動すると、第２駆動軸７２ｓ→第２駆動ギヤ７３ｓ→第２中間ギヤ７６ｓ→第２中間ギヤ７６ｓの第２小径歯部７５ｓ→第２作動ギヤ７７ｓ→スロットル軸８０ｍに動力が伝達され、スロットル弁８０が回動し、これの弁開度が調整される。

第２弁装置８の第２駆動部７ｓの主要部品と燃料コントロール弁４用の第１駆動部７の主要部品とは、共通化されている。即ち、第１アクチュエータ７１と第２アクチュエータ７１ｓとは共通化され、第１駆動軸７２と第２駆動軸７２ｓとは共通化され、第１駆動ギヤ７３と第２駆動ギヤ７３ｓとは共通化され、第１中間ギヤ７６と第２中間ギヤ７６ｓとは共通化され→第１作動ギヤ７７と第２作動ギヤ７７ｓとは共通化されている。これにより部品の種類が削減される。図３に示すように、第１アクチュエータ７１および第２アクチュエータ７１ｓは、吸気流路２１を挟んで対向する位置に設けられている。これによりコンパクト化が図られている。

なお、スロットル弁８０が作動するとき、スロットル弁８０の回動角度をθｓ（９０度以内）とするとともに、燃料コントロール弁４の弁開度を調整すると、燃料コントロール弁４の回動角度をθｆとする。燃料コントロール弁４の回動角度θｆは、スロットル弁８０の回動角度θｓよりも大きくされている（θｆ＞θｓ）。

なお図３において、Ｅ１は吸気流路２１の軸心を示し、Ｅ２は第１アクチュエータ７１の第１駆動軸７２の軸心を示し、Ｅ３は第２アクチュエータ７１ｓの第２駆動軸７２ｓの軸心を示し、Ｐ３はスロットル軸８０ｍの軸心を示す。軸心Ｅ２と軸心Ｅ３とは実質的に平行とされている。なお、燃料コントロール弁４の軸心Ｐ１とスロットル弁８０の軸心Ｐ３とは実質的に平行とされている。

本実施例によれば、弁口５の形状の態様としては、図４〜図９に係るものが例示される。即ち、図４〜図９は、本実施例に係る燃料コントロール弁４の外周面に形成されている弁口５の態様を展開した展開図をそれぞれ示す。燃料コントロール弁４が矢印Ｓ１方向（周方向の一方向）に回動すると開弁する。燃料コントロール弁４が矢印Ｓ２方向（周方向の他方向）に回動すると閉弁する。燃料コントロール弁４は、閉弁状態を維持する閉弁領域４ｒを備えている。この閉弁領域４ｒは、弁口５を閉鎖しており、弁口５と第２燃料流路２５との連通面積（つまり弁開度）を０に設定する。

図４に示す態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５の開口幅ｔ１は、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向に相当する）において直線スリット状にされており、燃料コントロール弁４の周方向において変化率が１０％以内に設定されている。弁口５の長さはＬとして示される。この場合、弁口５の開口幅ｔ１は弁口５の全長にわたり変化ないため、燃料コントロール弁５の周方向への回動につれて燃料を少量ずつ連続的に増加させることができる。

図５に示す別の態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５は、狭いスリット幅ｔ１をもつ第１弁口５１と、第１弁口５１に連通すると共に中間のスリット幅ｔ２をもつ第２弁口５２と、第２弁口５２に連通すると共に広いスリット幅ｔ３をもつ第３弁口５３とを有する。従って、図５に示すように、燃料コントロール弁４の周方向において弁口５の開口幅は、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において、段階的に変化するように設定されている。スリット幅ｔ１，ｔ２,ｔ３は燃料コントロール弁４の軸長方向（矢印Ｐ１方向）に沿っている。このように弁口５の開口面積を確保するにあたり、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）および軸長方向（矢印Ｐ１方向）の双方を利用することができる。

図６に示す他の態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５は、狭いスリット幅ｔ１をもつ第１弁口５１と、第１弁口５１に連通すると共に広いスリット幅ｔ４をもつ第２弁口５４とを有する。従って、図６に示すように、弁口５の開口幅は、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において、段階的に変化するように設定されている。この場合には、弁口５の開口幅ｔ１からｔ４に急激に増加するため、燃料コントロール弁５の周方向への回動につれて燃料を急激に増加させることができる。

また、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す別の態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５は、狭いスリット幅ｔ１をもつ第１弁口５１と、第１弁口５１に連通すると共に中間のスリット幅ｔ２をもつ第２弁口５２と、第２弁口５２に連通すると共に広いスリット幅ｔ３をもつ第３弁口５３とを有する。従って、図７に示すように、弁口５の開口幅は、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において、段階的に変化するように設定されている。この場合、図７（Ａ）によれば、第２燃料流路２５と燃料コントロール弁４の弁口５とは連通しておらず、燃料コントロール弁４は閉弁している。また図７（Ｂ）によれば、第２燃料流路２５と燃料コントロール弁４の第１弁口５１とは連通しており、燃料コントロール弁４の開度は第１弁口５１の開口面積相当である。更に図７（Ｃ）によれば、第２燃料流路２５と燃料コントロール弁４の第２弁口５２とは連通しており、燃料コントロール弁４の開度は第２弁口５２の開口面積に近い面積である。図７（Ｄ）によれば、第２燃料流路２５と燃料コントロール弁４の第３弁口５３とは連通しており、燃料コントロール弁４の開度は第２燃料流路２５の開口面積相当である。

図８に示す態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５は、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において、狭いスリット幅から広いスリット幅にかけて連続的に増加している。従って燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積は連続的に増加する。

図９に示す態様によれば、燃料コントロール弁４の弁口５は、狭いスリット幅ｔ１をもつ第１弁口５１と、第１弁口５１に連通すると共に中間のスリット幅ｔ２をもつ第２弁口５２と、第２弁口５２に連通すると共に広いスリット幅ｔ３をもつ第３弁口５３とを有すると共に、第１弁口５１に連通しないように設けられた第４弁口５４とを有する。第４弁口５４のスリット幅ｔ４は第１弁口５１のスリット幅ｔ１、第２弁口５２のスリット幅ｔ２、第３弁口５３のスリット幅ｔ３とは異なるように設定されている。従って、図９に示すように、燃料コントロール弁４の周方向（矢印Ｓ１，Ｓ２方向）において弁口５の開口幅は段階的に変化するように設定されている。この場合、図９から理解できるように、第１弁口５１、第２弁口５２、第３弁口５３を用いるときには、閉弁領域４ｒから燃料コントロール弁４を矢印Ｓ１方向に回動させる。これに対して第４弁口５４を用いるときには、閉弁領域４ｒから燃料コントロール弁４を逆方向である矢印Ｓ２方向に回動させる。

図１０は、燃料コントロール弁４の弁開度（周方向の回動量）と燃料流路面積との関係を模式的に示す。この燃料流路面積は、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を意味しており、第１燃料流路２４を考慮していない。特性線Ｘ１は、図４に示す態様の弁口５の場合を示す。この場合には、燃料コントロール弁４の周方向への回動量が増加するにつれて燃料流路面積は比例的に増加するが、ある域から飽和する。特性線Ｘ２は、図５に示す態様の弁口５の場合を示す。特性線Ｘ３は、図６に示す態様の弁口５の場合を示す。このように弁口５の形状を変えれば、燃料流量特性を様々な形態に調整することが可能となる。

以上説明したように本実施例によれば、燃料コントロール弁４は、基部２の軸孔２８に周方向へ回動可能に嵌合された軸状部分４１と、軸状部分４１の周方向に沿って延設され且つ第２燃料流路２５に対面可能な弁口５とをもつ。このため、第１駆動部７により、燃料コントロール弁４を軸心Ｐ１の回りでこれの周方向に軸孔２８に対して相対的に回動させると、周方向への回動に伴い、燃料コントロール弁４の弁口５と燃料流路２２との連通面積が可変となり、燃料コントロール弁４の弁開度を調整できる。

また本実施例によれば、前述したように、燃料コントロール弁４をこれの周方向に相対回動させる方式が採用されている。故に、燃料コントロール性を高めるためには、燃料コントロール弁４の弁口５の長さを、燃料コントロール弁４の軸状部分４１の周方向に沿って長くすれば良い。この場合、燃料コントロール弁４の大径軸状部分４１ｂの径をＤ１とし、燃料コントロール弁４の大径軸状部分４１ｂの周長をＬとすると、基本的には、周長ＬはＤ１×３．１４である。このため、燃料コントロール弁４をこれの周方向に相対回動させる方式によれば、燃料コントロール弁４の軸長方向におけるミキサー２Ｘのサイズの小型化を図りつつ、弁口５の長さＬを増加させるのに有利である。この結果、ミキサー２Ｘのサイズの小型化を図りつつ、燃料コントロール性を拡大させ得る。

殊に本実施例によれば、燃料コントロール弁４の軸状部分４１は、前述したように、外径が小さな小径軸状部分４１ａと、小径軸状部分４１ａに同軸的に連設された外径が大きい大径軸状部分４１ｂとを有している。そして、弁口５は大径軸状部分４１ｂに形成されている。大径軸状部分４１ｂの周長は小径軸状部分４１ａの周長よりも長いため、弁口５の長さを確保するのに有利である。故に、弁開度が小さなときであっても、燃料コントロール弁４による燃料コントロールの微調整に有利であり、燃料コントロール性を高めることができる。

更には、燃料コントロール弁４は閉弁領域４ｒを有するため、第２燃料流路２５を閉鎖することもできる。更に、燃料コントロール弁４の大径軸状部分４１ｂは軸孔２８に嵌合しているため、ガスエンジン１１の振動が大きいときであっても、大径軸状部分４１ｂのがたつき、損傷が抑制される。

本実施例によれば、図１に示すように、吸気流路２１に繋がる混合空間２７と燃料コントロール弁４との間には、第１燃料流路２４が形成されている。このため混合空間２７と燃料コントロール弁４の軸状部分４１の先端面４１ｃとの間の距離ＬＭが確保される。故に、混合空間２７における吸引力が大きいときであっても、燃料コントロール弁４に作動に影響を与えることを抑えることができる。更に第１燃料流路２４よりも第２燃料流路２５が基部２の外側に位置するため、第１アクチュエータ７１の取付性が確保される。

更に本実施例によれば、第１燃料流路２４の絞り孔２９の開口面積は固定値であるため、燃料コントロール弁４の弁開度が０であったとしても、第１燃料流路２４から燃料を供給できる。

ところで、従来よりスロットル弁８０は回動方式であるが、従来の燃料コントロール弁（図１５参照）は回動方式ではなく、直動方式であるため、スロットル弁８０の駆動系と従来の燃料コントロール弁の駆動系との部品の共通化はできなかった。この点本実施例によれば、燃料コントロール弁４は回動方式であり、しかも回動量及びトルクもスロットル弁８０に対して大幅に異ならない。このため、前述したように、スロットル弁８０の駆動系と燃料コントロール弁４の駆動系との部品の共通化を図り、部品の種類を削減することができる。

図１１は制御装置９０で制御される使用態様の１例を示す。図１１の横軸は燃料コントロール弁４の弁開度（燃料コントロール弁４の周方向における回動量に相当する）を示し、縦軸は燃料が流れる燃料流路面積を示す。図１１は、１種類の燃料コントロール弁４の回動により得られる特性線Ｘ１１（特性例１）,Ｘ１２（特性例２）が規定されている。特性線Ｘ１１,Ｘ１２によれば、燃料コントロール弁４の弁開度が増加するにつれて、燃料流路面積が増加する。図１１においては、流路面積が固定値である絞り孔２９をもつ第１燃料流路２４による流路面積Ｋ１が設定されている。従って、図１１に係る燃料流路面積は、第１燃料流路２４の絞り孔２９による流路面積Ｋ１と、第２燃料流路２５による流路面積との総和に基づく。図１１に示すように、第２燃料流路２５による流路面積は０〜最大流路面積Ｋmaxに変化する。最大流路面積Ｋmaxは、第１燃料流路２４の絞り孔２９による流路面積Ｋ１よりも大きく設定されている。

また、本実施例に係るミキサー２Ｘによれば、単位体積当たりの発熱量が異なる複数のガス状の燃料に対応することができる。一般的には、都市ガスよりもプロパンガスは、単位体積当たりの発熱量が高い（例えば約１．３〜２．３倍）。そこで、図１１に示すように、単位体積当たりの発熱量が相対的に高い燃料Ａを用いるときにおいては、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を相対的に小さくする第１モードＭ１（燃料Ａ範囲）とし、つまり、燃料コントロール弁４の弁開度をα１〜α４の範囲に設定する。第１モードＭ１（燃料Ａ範囲）によれば、ガスエンジン１１の開始時には、始動性を高めるために燃料濃度を濃くすべく、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁開度をα２〜α４の範囲に設定するが、通常運転時には燃料コントロール弁４の弁開度をα１〜α２に設定する。

これに対して、単位体積当たりの発熱量が相対的に低い燃料Ｂを用いるときにおいては、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を相対的に大きくする第２モードＭ２（燃料Ｂ範囲）とし、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁開度をα３〜α６の範囲に設定する。発熱量が小さい燃料の場合には、燃料の増量で補うためである。第２モードＭ２（燃料Ｂ範囲）によれば、ガスエンジン１１の始動時には、始動性を高めるため燃料濃度を濃くすべく、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁開度をα５〜α６の範囲に設定するが、通常運転時には燃料コントロール弁４の弁開度をα３〜α５の範囲に設定する。

通常運転時には、スロットル弁８０の開度、単位時間当たりのエンジンの回動数、エンジンの吸気負圧、エンジンの冷却水の水温、エンジンの出力軸側の負荷状態の情報を得て、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の最適な弁開度を演算し、Ａ／Ｆフィードバック制御により燃料コントロール弁４の弁開度を最適開度に設定する。

図１２は使用態様の他の一例を示す。図１２の横軸は燃料コントロール弁４の弁開度を示し、縦軸は燃料流路面積を示す。図１２は、１種類の燃料コントロール弁４の回動により得られる特性線Ｘ１３（特性例３）,Ｘ１４（特性例４）を。特性線Ｘ１３,Ｘ１４によれば、燃料コントロール弁４の弁開度が増加するにつれて、屈曲域Ｇを示しつつ、燃料流路面積が増加する。図１２においては、流路面積が固定値である絞り孔２９をもつ第１燃料流路２４による流路面積Ｋ１が設定されている。図１２に示すように、第２燃料流路２５による最大流路面積Ｋmaxは、第１燃料流路２４の絞り孔２９による流路面積Ｋ１よりも大きく設定されている。

この形態の場合には、一種類の燃料（例えば燃料Ａ）を使用しつつも、燃料を絞って燃料濃度を希薄化させる燃料リーンモードと、燃料濃度を高める燃料リッチモードとに対応できる。燃料リッチモードはストイキモードを含む。ストイキモードは理論的に燃料を完全燃焼させることをいう。燃料リッチモードはストイキモードを含む。

図１２によれば、ガスエンジン１１の始動時には、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を中間にし、燃料コントロール弁４の弁開度をα１２〜α１３の範囲内に設定する。燃料リーンモードによれば、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁開度をα１１〜α１２の範囲内、つまり、弁開度が小さい領域に設定し、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を相対的に小さくする。この場合、スロットル弁８０の開度、単位時間当たりのエンジンの回動数、エンジンの吸気負圧、エンジンの冷却水の水温、エンジンの出力軸側の負荷状態の情報を得て、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の最適な弁開度を演算し、Ａ／Ｆ（ａｉｒ／ｆｕｅｌ）フィードバック制御により燃料コントロール弁４の弁開度を最適開度に設定する。

また、燃料リッチモードによれば、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の弁開度をα１３〜α１４の範囲内、つまり、弁開度が大きい領域に設定し、燃料コントロール弁４の弁口５と第２燃料流路２５との連通面積を相対的に大きくする。この場合、スロットル弁８０の開度、単位時間当たりのエンジンの回動数、エンジンの吸気負圧、エンジンの冷却水の水温、エンジンの出力軸側の負荷状態の情報を得て、制御装置９０は、燃料コントロール弁４の最適な弁開度を演算し、Ａ／Ｆフィードバック制御により燃料コントロール弁４の弁開度を最適開度に設定する。

（適用例）
図１３はエンジン駆動式空気調和装置に適用した適用例を示す。図１３に示すように、空気調和装置に係る冷媒循環流路１について説明する。冷媒循環流路１は室内の冷房または暖房を行うものであり、室外機１０と室内機１６とを有する。室外機１０は、エンジンとしてのガスエンジン１１と、ガス状の冷媒と液状の冷媒とを分離した状態で冷媒を収容するアキュムレータ１２と、ガスエンジン１１で駆動され駆動に伴いアキュムレータ１２のガス状の冷媒を吸入して圧縮する複数のコンプレッサ１３Ａ，１３Ｂと、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室外熱交換器１４と、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室内熱交換器１７とを基本要素として有する。

冷媒循環流路１の室内機１６は、空調のために冷媒の熱交換を行う熱交換器としての室内熱交換器１７と、冷媒を膨張させる膨張弁１８とを基本要素として有する。ガスエンジン１１は、ミキサー２Ｘから供給された燃料の燃焼により駆動される。

コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂは、ガスエンジン１１によりタイミングベルト等の動力伝達部材を介して連動される。故に、ガスエンジン１１はコンプレッサ１３Ａ，１３Ｂの駆動源として機能する。一方のコンプレッサ１３Ａは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を圧縮室に吸い込む吸込ポート１５と、圧縮室で圧縮された高圧の冷媒を吐出させる吐出ポート２０ｍとを有する。他方のコンプレッサ１３Ｂは、アキュムレータ１２のガス状の冷媒を圧縮室に吸い込む吸込ポート１５と、圧縮室で圧縮された高圧のガス状の冷媒を吐出させる吐出ポート２０ｍとを有する。

次に、室内を冷房するときにおける冷媒循環流路１の基本的経路について説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１が駆動すると、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂが駆動し、アキュムレータ１２のガス状の冷媒がアキュムレータ１２の吸入ポート１２ａから流路１Xを経て吸入され、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂの圧縮室で圧縮される。圧縮されて高温高圧となったガス状の冷媒は、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂの吐出ポート２０ｍから吐出され、流路１ａ、オイルセパレータ６１に至る。オイルセパレータ６１において冷媒からオイルが分離される。

そしてオイルが分離された冷媒は、流路切替弁としての四方弁６２の第１ポート６２ａ、流路１ｂを通り、室外熱交換器１４に至る。そして高温高圧の冷媒は、室外熱交換器１４で冷却されて熱交換され、液化する。液化が進行した冷媒は、流路１ｃ、更に、フィルタドライヤ６３、ボールバルブ６５Ａ、流路１ｄ、ストレーナ１７ｎを経て膨張弁１８に至り、膨張弁１８において膨張されて低温となる。

低温となった冷媒は、ストレーナ１７ｍを経て室内熱交換器１７に至り、室内熱交換器１７で熱交換されて室内を冷却し、更に、流路１ｅ、ボールバルブ６５Ｂ、流路１ｆ、四方弁６２の第３ポート６２ｃ、四方弁６２の第２ポート６２ｂ、二重管熱交換器６７、流路１ｈを経て、アキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに帰還する。アキュムレータ１２に帰還した冷媒は、アキュムレータ１２で液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収容される。

次に、室内を暖房するときにおける冷媒循環流路１の基本的経路について説明する。燃料ガスによりガスエンジン１１が駆動すると、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂが駆動し、アキュムレータ１２のガス状の冷媒がアキュムレータ１２の吸入ポート１２ａから流路１ｘを経て吸入され、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂの圧縮室で圧縮される。圧縮されて高温高圧となった冷媒は、コンプレッサ１３Ａ，１３Ｂの吐出ポート２０ｍから吐出され、流路１ａ、オイルセパレータ６１に至る。前述したようにオイルセパレータ６１において冷媒からオイルが分離される。そしてオイルが分離された冷媒は、四方弁６２の第３ポート６２ｃを通り、流路１ｆ、ボールバルブ６５Ｂ、流路１ｅを経て、室内熱交換器１７に至り、室内熱交換器１７で熱交換されて室内に熱を放出して室内を加熱する。

そして、室内側熱交換器１７を経た冷媒は、ストレーナ１７ｍを経て膨張弁１８に至り、膨張弁１８で膨張され、ストレーナ１７ｎを経て流路１ｄ、ボールバルブ６５Ａ、フィルタドライヤ６３’、流路１ｃを経て、室外熱交換器１４に至り、更に四方弁６２の第１ポート６２ａ、第２ポート６２ｂ、二重管熱交換器６７、流路１ｈを経て、アキュムレータ１２の帰還ポート１２ｃに帰還する。帰還した冷媒は、アキュムレータ１２で液状の冷媒とガス状の冷媒とに分離された状態で収容される。なお、室外側熱交換器１４に向けて送風する第１ファン１０１、室内側熱交換器１７に向けて送風する第２ファン１０２、第３ファン１０３が設けられている。

ガスエンジン１１に繋がれるミキサー２Ｘは、燃料コントロール弁４を有する。前述したように、燃料コントロール弁４はこれの周方向に相対回動させる方式が採用されている。このため、燃料コントロール弁４の弁口５の長さを増加させつつ、ミキサー２Ｘのサイズの小型化を図るのに有利である。

エンジン駆動式空気調和装置によれば、冷房や暖房等の空調負荷に応じてガスエンジン１１の単位時間当たりの回転数は大きく変化する。このためガスエンジン１１に供給する燃料量の調整量を大きい方が好ましい。この点本実施例に係る燃料コントロール弁４によれば、ミキサーのサイズの小型化を図りつつ、弁口５の長さを確保できるので、燃料量の調整量を大きくすることができる。

（他の適用例）
図１４はエンジン駆動式発電装置に適用した適用例を示す。図１４に示すように、発電装置は、吸気マニホルド３０１及び排気マニホルド３０２を有するガス状の燃料（例えばプロパン、都市ガス）により駆動されるガスエンジン１１と、ガスエンジン１１の吸気マニホルド３０１に供給される燃料と空気とを混合するミキサー２Ｘと、ガスエンジン１１の駆動シャフトにより回動駆動される発電機３０５とを備えている。更に、ガスエンジン１１の駆動によりガスエンジン１１の燃焼室に負圧が発生すると、空気は、エアクリーナ４０１及び吸気管４０２を介して、ミキサー２Ｘに供給される。燃料管４０３には燃料レギュレータ４０４が設けられている。燃料は燃料管４０３、燃料レギュレータ４０４を介してミキサー２Ｘに供給される。ガスエンジン１１から排出された排気ガスは排気マニホルド３０２を介して排気熱交換機４０８に送られる。

ミキサー２Ｘは燃料コントロール弁４を有する。前述したように、燃料コントロール弁４はこれの周方向に相対回動させる方式が採用されている。このため、燃料コントロール弁４の弁口５の長さを増加させつつ、ミキサー２Ｘのサイズの小型化を図るのに有利である。

（その他）
前記した実施例によれば、燃料コントロール弁４は第２燃料流路２５に形成されているが、これに限らず、第１燃料流路２４に設けても良い。また燃料流路２２は分岐された第１燃料流路２４および第２燃料流路２５を備えているが、これに限らず、分岐されていなくても良い。上記した適用例として、エンジン駆動式空気調和装置、エンジン駆動式発電装置が例示されているが、これに限られるものではなく、ガスエンジン等のエンジンを有する他の用途にも適用できる。図１１に示す態様によれば、発熱量が相対的に高い燃料Ａと発熱量が相対的に低い燃料Ｂとの２種類の燃料に対して切替え得るようにしているが、３種類以上の燃料に対して切替え得るようにしても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施例、態様のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。

本発明はエンジン用ミキサーに利用することができる。更に、例えば、エンジン用ミキサーを有するエンジン駆動式空気調和装置またはエンジン駆動式発電装置等に利用することができる。

ミキサーを模式的に示す断面図である。 ミキサーの主要部を示す拡大断面図である。 ミキサーを異なる方向で切断した状態を模式的に示す断面図である。 一態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 他の態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 別の他の態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 更に別の他の態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 更に異なる他の態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 更に別の他の態様に係り、燃料コントロール弁の弁口と第２燃料流路との関係を示す展開図である。 燃料コントロール弁の弁開度と燃料流路面積と関係を示すグラフである。 発熱量が異なる複数の燃料を切替える形態を示す特性図である。 燃料リーン状態の燃料リッチ状態を切替える形態を示す特性図である。 エンジン駆動式空気調和装置の構成図である。 エンジン駆動式発電装置の構成図である。 従来技術に係り、直動式の燃料コントロール弁の構成図である。

１は冷媒循環流路、１１はガスエンジン（エンジン）、１３Ａ，１３Ｂはコンプレッサ、１６は室内機、１７は熱交換器、１８は膨張弁、２Ｘはミキサー、２は基部、２１は吸気流路、２２は燃料流路、２４は第１燃料流路、２５は第２燃料流路、２８は軸孔、２９は絞り孔、４は燃料コントロール弁、４１は軸状部分、４１ａは小径軸状部分、４１ｂは大径軸状部分、４２は中央孔、５は弁口、５１は第１弁口、５２は第２弁口、５３は第３弁口、７は第１駆動部、７１は第１アクチュエータ、７１ｓは第２アクチュエータ、８８は第２弁装置、８０はスロットル弁３０１は吸気マニホルド、３０５は発電機、４０１はエアクリーナを示す。

Claims (11)

1. エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーにおいて、
   空気が流れる吸気流路と、燃料が流れる燃料流路と、前記燃料流路からの燃料と前記吸気流路からの空気とを混合する混合空間と、軸状をなす軸孔とをもつ基部と、
   前記基部の前記軸孔に周方向への回動可能に嵌合された軸状部分と、前記軸状部分に形成され且つ前記燃料流路に対面可能な弁口とをもつ燃料コントロール弁と、
   前記燃料コントロール弁をこれの周方向に前記軸孔に対して相対的に回動させ、周方向への回動に伴い前記燃料コントロール弁の前記弁口と前記燃料流路との連通面積を可変とする第１駆動部とを具備しており、前記燃料コントロール弁の前記弁口は、前記燃料コントロール弁の周方向において開口幅は連続的にまたは段階的に変化するように設定されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
2. 請求項１において、前記燃料コントロール弁の前記弁口の開口幅は、前記燃料コントロール弁の周方向において変化率が１０％以内に設定されており、前記弁口は直線的に延設されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
3. 請求項１または２において、前記燃料コントロール弁の前記軸状部分は、外径が小さな小径軸状部分と、前記小径軸状部分に同軸的に連設された外径が大きい大径軸状部分とを有しており、前記弁口は前記大径軸状部分に形成されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記燃料コントロール弁の前記弁口と前記燃料流路との連通面積を相対的に小さくする第１モードと、前記燃料コントロール弁の前記弁口と前記燃料流路との連通面積を相対的に大きくする第２モードとに切替可能とされており、
   前記燃料コントロール弁をこれの周方向に前記軸孔に対して相対的に周方向へ回動させることにより、前記第１モードと前記第２モードとを切替えるように設定されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記燃料コントロール弁の前記弁口と前記燃料流路との連通面積を相対的に小さくする燃料リーンモードと、前記燃料コントロール弁の前記弁口と前記燃料流路との連通面積を前記燃料リーンモードよりも相対的に大きくする燃料リッチモードとに切替可能とされており、
   前記燃料コントロール弁をこれの周方向に軸孔に対して相対的に回動させることにより、前記燃料リーンモードと前記燃料リッチモードとを切替えるように設定されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか一項において、前記燃料流路は第１燃料流路と第２燃料流路とを有しており、前記燃料コントロール弁の前記弁口は、前記第１燃料流路と前記第２燃料流路とのうちのいずれか一方に対面可能とされており、
   前記燃料コントロール弁の周方向への回動に伴い、前記燃料コントロール弁の前記弁口と当該一方との連通面積を可変とすることを特徴とするエンジン用ミキサー。
7. 請求項１〜６のうちのいずれか一項において、前記基部の前記混合空間で形成された混合気が前記エンジンに向かう流量を変化させる流量調整弁と前記流量調整弁を駆動させる第２駆動部とを有する第２弁装置が設けられており、
   前記第２弁装置の前記第２駆動部と前記燃料コントロール弁用の第１駆動部とは部品共通化されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
8. 請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項において、前記燃料コントロール弁は、周方向への回動に伴い、前記弁口を閉鎖する閉弁領域を備えていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
9. 請求項８において、前記弁口は一方の弁口と他方の弁口とを有しており、前記閉弁領域は前記一方の弁口と前記他方の弁口との間設けられており、
   前記燃料コントロール弁が周方向の一方向に回動すると、前記一方の弁口と前記燃料流路とが対面し、前記燃料コントロール弁が周方向の他方向に回動すると、前記他方の弁口と前記燃料流路とが対面するように設定されていることを特徴とするエンジン用ミキサー。
10. 燃料により駆動されるエンジンと、前記エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーと、前記エンジンにより駆動されるコンプレッサと、前記コンプレッサにより圧縮された冷媒が流れる冷媒循環流路と、前記冷媒循環流路に設けられ暖房及び冷房のうちの少なくとも一方を行う熱交換器とを具備するエンジン駆動式空気調和装置において、
    前記ミキサーは請求項１〜請求項９のうちのいずれかのミキサーであることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。
11. 燃料により駆動されるエンジンと、前記エンジンに供給される燃料と空気とを混合するミキサーと、前記エンジンにより駆動される発電機とを具備するエンジン駆動式発電装置において、
    前記ミキサーは請求項１〜請求項９のうちのいずれかのミキサーであることを特徴とするエンジン駆動式発電装置。

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