JP5084625B2 - ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスエンジンの燃料供給装置の改良に関するものである。

ガスエンジンに液化ガス燃料を供給する燃料供給装置では、液化ガス燃料が気化した後にタールが残留して、ダイアフラム等のゴム部品が劣化したり、ジェット等に目詰まりが発生したり、流量制御弁のバルブシートへの密着性が低下するなどの影響が知られており、これを対策する技術的手段が提案されている。

このような対策が施された従来のガスエンジンの燃料供給装置として、ベーパライザと混合気とを接続する燃料通路を加熱器で加熱するものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
実開昭６４−１９０５２号公報 実開昭６４−２１２５２号公報

特許文献１によれば、ベーパライザ４の二次室４ａと混合器５のベンチュリ７とが主燃料通路６で接続され、ベーパライザ４の一次室４ｂと混合気５のベンチュリ７より下流側とが低速燃料通路８で接続され、これらの主燃料通路６及び低速燃料通路８に、それぞれニクロム線からなる加熱器９ａ及び加熱器９ｂが取付けられている。
特許文献２によれば、上記特許文献１と同様の燃料供給装置において、主燃料通路６及び低速燃料通路８に、エンジン冷却水が導かれる加熱器９が取付けられている。

小型汎用エンジンでは、コストや重量等の点からバッテリや発電機を備えていないものがあり、また、空冷式のものが多いため、上記特許文献１、特許文献２のような電気ヒータやエンジン冷却水を利用した加熱器を採用することは難しい。
その他の加熱手段として、例えば、エンジンの冷却風やマフラの排熱を利用することも考えられるが、温度コントロールが難しい。

従って、小型汎用エンジンでは、加熱器を設けることなしに簡単な構造で燃料通路からタールを効率よく排出することが望まれる。
本発明の目的は、簡単な構造で効率よくタールをエンジン側へ排出することが可能なガスエンジンの燃料供給装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、液化ガス燃料が気化した後にそのガス状燃料を減圧室にて所定圧力まで減圧する１次レギュレータと、更に大気圧に近い圧力まで減圧する２次レギュレータとが一体的に設けられたガスエンジンの燃料供給装置において、１次レギュレータよりも下側に２次レギュレータが配置され、２次レギュレータのガス入口よりも下方に２次レギュレータのガス出口が配置され、ガス入口からガス出口に亘って溝が設けられ、溝を蓋部材で覆い、ガス入口からガス出口に亘ってトンネル状通路を形成したことを特徴とする。

１次レギュレータにガス状燃料と共に流入したタールは、下側の２次レギュレータに流れ、２次レギュレータのガス入口から、このガス入口の下方に配置されたガス出口に流れる。

このように、タールは、１次レギュレータから２次レギュレータへ、更に２次レギュレータのガス入口からガス出口へと、タールの自重によって且つガス状燃料の流れに助けられて上から下へと流れ、１次レギュレータ及び２次レギュレータに滞留することなく下流のエンジン側へスムーズに排出される。

特に本発明は、ガス入口からガス出口に亘って溝が設けられ、溝を蓋部材で覆い、ガス入口からガス出口に亘ってトンネル状通路を形成したので、２次レギュレータのガス入口から２次レギュレータ内に流入したタールは、ガス入口の下方のガス出口へトンネル状通路を通ってスムーズに流れる。

請求項１に係る発明では、１次レギュレータよりも下側に２次レギュレータが配置され、２次レギュレータのガス入口よりも下方に２次レギュレータのガス出口が配置され、ガス入口からガス出口に亘って溝が設けられ、溝を蓋部材で覆い、ガス入口からガス出口に亘ってトンネル状通路を形成したので、ガス状燃料と共にタールを、１次レギュレータから２次レギュレータへ、２次レギュレータのガス入口からガス出口へ上から下へとスムーズに流れるようにすることができ、タールが１次レギュレータ内及び２次レギュレータ内に滞留することない。

従って、タールを除去するために燃料通路に電気的なデバイスやエンジン冷却水による加熱器などを設けて加熱する必要がなく、簡単な構造で燃料通路からタールを効率よく排出することができ、タールによる燃料通路の各部品に与える影響を無くすことができる。

特に本発明では、ガス入口からガス出口に亘って溝が設けられ、溝を蓋部材で覆い、ガス入口からガス出口に亘ってトンネル状通路を形成したので、ガス状燃料の流れがトンネル状通路内で整流されてガス状燃料の流れがスムーズになり、タールは、ガス状燃料のスムーズな流れに助けられてトンネル状通路を上から下へトンネル状通路の内壁にそれほど付着せずにスムーズに落下するようになり、タールは、２次レギュレータのガス入口からガス出口へスムーズに流れるようにすることができ、タールを２次レギュレータ内からより確実に排出することができる。従って、定期的なメンテナンスを省くことができる。
また、タールが、蓋部材で覆った溝からなるトンネル状通路内にとどまることがなく、２次レギュレータ内のトンネル状通路外の可動部や部品に付着するのが防止される。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るガスエンジンの燃料供給装置を示す系統図であり、燃料供給装置１０は、液化ガス燃料として、例えば液化ブタンが充填されてボンベケース１１に装着された小型ガスボンベ１２と、ボンベケース１１に一体的に設けられるとともに小型ガスボンベ１２からの燃料の流出又は燃料の遮断を切り換える手動コック１３と、ガスエンジン１４で発生する熱を利用して液化ガス燃料（液化ブタン）をガス状燃料（ブタンガス）に気化させるベーパライザ１６と、ガス状燃料を減圧するレギュレータ組立体１７とからなる。

レギュレータ組立体１７で減圧されたガス状燃料は、レギュレータ組立体１７と一体構造にされたミキサー２２に供給されて空気と混合され、混合気が生成されて、ガスエンジン１４の吸気ポート１４ａを介して燃焼室１４ｂに吸入される。なお、符号２５，２６は燃料配管である。
上記のレギュレータ組立体１７及びミキサー２２は、レギュレータミキサー３０を構成するものである。

図２は本発明に係るレギュレータミキサーの断面図（図中の矢印（ＵＰ）はレギュレータミキサーの上方を示している。以下同じ。）であり、レギュレータミキサー３０は、上部にガス状燃料を所定圧力まで減圧する１次レギュレータ３１が設けられ、側部に、１次レギュレータ３１で減圧されたガス状燃料を更に大気圧に近い圧力まで減圧する２次レギュレータ３２が設けられ、下部にミキサー２２が設けられたものである。

１次レギュレータ３１は、ボディ３５の上部に形成された上部凹部３５ａを覆う第１ダイアフラム３６と、この第１ダイアフラム３６をボディ３５の上面とで挟んで固定するとともに第１ダイアフラム３６の上方を覆うキャップ部材３７と、第１ダイアフラム３６の上面に設けられた支持プレート（不図示）及びキャップ部材３７のそれぞれの間に設けられることで第１ダイアフラム３６を押し下げるスプリング３８と、支持プレート及び第１ダイアフラム３６から下方に突出するように設けられたロッド部材４１と、上部凹部３５ａのテーパ状に形成された底面３５ｂに取付けられた支点４２と、この支点４２にスイング自在に取付けられるとともに一端がロッド部材４１に連結されたレギュレータレバー４３と、このレギュレータレバー４３の下方に曲げられた他端に設けられた調圧弁４４とからなり、上部凹部３５ａと第１ダイアフラム３６とで減圧室４６が形成される。なお、符号４７は燃料配管２６を介してベーパライザ１６（図１参照）に接続されるガス入口であり、ガス通路４８を介して上部凹部３５ａに通じている。

２次レギュレータ３２は、ボディ３５の側部に設けられた側部凹部３５ｃの開口を覆う第２ダイアフラム５１と、この第２ダイアフラム５１をボディ３５の側面とで挟んで固定するとともに第２ダイアフラム５１の側方を覆うキャップ部材５２と、第２ダイアフラム５１の側面から突出する突出部５３と、側部凹部３５ｃに設けられた溝５５の溝底３５ｄに取付けられた支点５４と、この支点５４にスイング自在に取付けられるとともに一端部が突出部５３に当てられたレギュレータレバー５６と、このレギュレータレバー５６の曲げられた他端に取付けられた調圧弁５７と、レギュレータレバー５６の一端部及び溝底３５ｄのそれぞれの間に設けられたスプリング５８と、側部凹部３５ｃの底面３５ｅに取付けられて側部凹部３５ｃの溝５５の開口を覆うことでトンネル状通路６１を形成する蓋部材６２とからなり、１次レギュレータ３１よりも下側に２次レギュレータ３２が配置されている。

調圧弁５７は、上部凹部３５ａと側部凹部３５ｃとを連通させるガス通路６４の中間部部に設けられた弁座部６４ａにスプリング５８の弾性力で押し付けられ、ガス通路６４は閉じられている。

ガス通路６４は、上部凹部３５ａ側から弁座部６４ａまでの上下方向に延びる上流側通路６４ｂと、弁座部６４ａから側部凹部３５ｃ側までの斜め下方に延びる下流側通路６４ｃとから構成され、下流側通路６４ｃの端部にトンネル状通路６１への入口であるガス入口６４ｄが設けられている。

図中の符号６６は２次レギュレータ３２からミキサー２２に至るガス通路６７の端部に設けられたオリフィス部材であり、このオリフィス部材６６に開けられたオリフィス６６ａは２次レギュレータ３２のガス出口を形成している。
オリフィス部材６６のオリフィス６６ａは、ガス入口６４ｄよりも下方に配置されている。

上記したガス入口６４ｄ及びオリフィス部材６６は、溝５５の溝底３５ｄに設けられ、蓋部材６２の上方には、２次レギュレータ３２内が蓋部材６２によって区画されて出来たトンネル状通路６１とダイアフラム側室６３とを連通させる連通部６５が設けられている。

ミキサー２２は、ボディ３５に開けられた空気通路３５ｇと、この空気通路３５ｇを流れる空気量に応じて空気通路３５ｇの断面積を変化させるためにボディ３５に形成された縦穴部３５ｈに上下移動自在に挿入されたベンチュリピストン７１と、このベンチュリピストン７１の上端に取付けられるとともにガス通路６７の空気通路３５ｇへの開口部であるノズル部７２に挿入されたニードル７３と、ベンチュリピストン７１を上方に付勢するスプリング７４とからなり、空気通路３５ｇの下流側は、ガスエンジン１４（図１参照）の吸気ポート１４ａ（図１参照）に接続されている。

ベンチュリピストン７１は、その下端部にワイヤ７６の一端が取付けられている。ワイヤ７６の他端はガスエンジンに設けられたスロットルレバーに連結されている。従って、スロットルレバーを操作することで、ワイヤ７６を介してベンチュリピストン７１が上下動し、空気通路３５ａの断面積を変化させるとともに、ニードル７３がノズル部７２の開口面積を変化させるため、空気通路３５ａを通過する空気量及びノズル部７２から吸い出される燃料量を調整することが可能になる。

図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る２次レギュレータの要部を示す側面図であり、図２に示された第２ダイアフラム５１及びキャップ部材５２を外した状態を示している。
（ａ）において、レギュレータレバー５６に一体的に設けられて支点５４に支持される支軸８１は、支点５４の近傍に設けられた壁部３５ｊにビス８２で取付けられる。
輪郭を太線で示した蓋部材６２は、底面３５ｅ（図２参照）にビス８３で取付けられている。

（ｂ）は、（ａ）の状態から蓋部材６２を外した状態を示している。
溝底３５ｄに開口するガス入口６４ｄよりも下方に、オリフィス部材６６に設けられたガス出口であるオリフィス６６ａが配置されている。なお、符号３５ｋはビス８３（（ａ）参照）がねじ込まれるめねじであり、底面３５ｅに形成されている。

以上に述べた燃料供給装置１０のレギュレータミキサー３０の作用を次に説明する。
図４は本発明に係る燃料供給装置の作用を示す作用図である。
液化ガス燃料が気化して出来たガス状燃料、及びこのガス状燃料が出来た後に残留するタールが、矢印で示すように、ガス入口４７からガス通路４８を通じて減圧室４６内に流入したときに、トンネル状通路６１及びダイアフラム側室６３内の圧力に応じて調圧弁５７が開くと、ガス状燃料は、矢印で示すように、ガス通路６４を通って２次レギュレータ３２のトンネル状通路６１に至り、液状のタールは、減圧室４６の上部凹部３５ａに形成されたテーパ状の底面３５ｂを伝わってガス通路６４に至り、ガス通路６４を通ってトンネル状通路６１内に流れる。

２次レギュレータ３２では、ガス状燃料は、トンネル状通路６１内をガス入口６４ｄからオリフィス６６ａへ流れ、タールは、矢印で示すように、ガス入口６４ｄから落下してガス状燃料と共にオリフィス６６ａへ吸い込まれ、ガス状燃料及びタールは、ガス通路６７を通じてミキサー２２の空気通路３５ｇ内に流出し、空気と混合されてガスエンジン１４（図１参照）の燃焼室１４ｂに至り、燃焼する。

上記した１次レギュレータ３１では、減圧室４６の底面３５ｂがテーパ状に形成されているために減圧室４６内のタールが自重でスムーズにガス通路６４内に流れ込む。
第２レギュレータ３２は、第１レギュレータ３１よりも下側に配置されているためにタールがガス通路６４を通って２次レギュレータ３２へ上から下へ流れやすくなる。

２次レギュレータ３２では、ガス入口６４ｄよりも下方にガス出口となるオリフィス６６ａが配置されているために、ガス入口６４ｄを出たタールが自重で落下してオリフィス６６ａに達しやすくなる。

また、蓋部材６２でトンネル状通路６１が設けられているために、ガス状燃料の流れがトンネル状通路６１内で整流されてガス状燃料の流れがスムーズになり、タールは、ガス状燃料のスムーズな流れに助けられてトンネル状通路６１を上から下へトンネル状通路６１の内壁にそれほど付着せずにスムーズに落下するようになる。

更に、タールが、トンネル状通路６１内にとどまることがなく、２次レギュレータ３２内のトンネル状通路６１外（即ち、ダイアフラム側室６３）の可動部や部品、例えば、第２ダイアフラム５１などに付着するのが防止される。

ミキサー２２は、２次レギュレータ３２の下側に配置されているため、タールは、ガス通路６７を通ってミキサー２２の空気通路３５ｇに流れやすくなる。

以上の図１、図２に示されるように、液化ガス燃料が気化した後にそのガス状燃料を減圧室４６にて所定圧力まで減圧する１次レギュレータ３１と、更に大気圧に近い圧力まで減圧する２次レギュレータ３２とが一体的に設けられたガスエンジン１４の燃料供給装置１０において、１次レギュレータ３１よりも下側に２次レギュレータ３２が配置され、２次レギュレータ３２のガス入口６４ｄよりも下方に２次レギュレータ３２のガス出口としてのオリフィス６６ａが配置されて、液化ガス燃料から分離されたタールが上から下へ流れるようにしたので、ガス状燃料と共にタールを、１次レギュレータ３１から２次レギュレータ３２へ、２次レギュレータ３２のガス入口６４ｄからオリフィス６６ａへ上から下へとスムーズに流れるようにすることができ、タールが１次レギュレータ３１内及び２次レギュレータ３２内に滞留することない。

従って、タールを除去するために燃料通路に電気的なデバイスやエンジン冷却水による加熱器などを設けて加熱する必要がなく、簡単な構造で燃料通路からタールを効率よくガスエンジン１４側へ排出することができ、タールによる燃料通路の各部品に与える影響を無くすことができる。

図５は本発明に係るレギュレータミキサーの別実施形態の断面図であり、レギュレータミキサー８０は、上部にガス状燃料を所定圧力まで減圧する１次レギュレータ３１が設けられ、側部に、１次レギュレータ３１で減圧されたガス状燃料を更に大気圧に近い圧力まで減圧する２次レギュレータ３２が設けられ、下部にミキサー８２が設けられたものである。

ミキサー８２は、ボディ３５に開けられた空気通路３５ｇと、ボディ３５に回動自在に設けられたスロットル軸８６に取付けられて空気通路３５ｇを開閉するスロットルバルブ８７とからなり、スロットルバルブ８７の下流側の空気通路３５ｇは、ガスエンジン１４（図１参照）の吸気ポート１４ａ（図１参照）に接続されている。
空気通路３５ｇは、ノズル部７２が開口する部分に空気量を絞るために断面積が小さくされたベンチュリ部３５ｍが形成されている。

尚、本実施形態では、図２に示したように、１次レギュレータ３１及び２次レギュレータ３２に対してミキサー２２を一体構造にしたが、これに限らず、１次レギュレータ３１及び２次レギュレータ３２に対してミキサー２２を別体にしてもよく、この場合でも、２次レギュレータ３２よりも下側にミキサー２２が配置される。

本発明の燃料供給装置は、ガスエンジンに好適である。

本発明に係るガスエンジンの燃料供給装置を示す系統図である。 本発明に係るレギュレータミキサーの断面図である。 本発明に係る２次レギュレータの要部を示す側面図である。 本発明に係る燃料供給装置の作用を示す作用図である。 本発明に係るレギュレータミキサーの別実施形態の断面図である。

符号の説明

１０…燃料供給装置、３１…１次レギュレータ、３２…２次レギュレータ、４６…減圧室、５５…溝、６２…蓋部材、６４ｄ…ガス入口、６６ａ…ガス出口（オリフィス）。

Claims (1)

1. 液化ガス燃料が気化した後にそのガス状燃料を減圧室（４６）にて所定圧力まで減圧する１次レギュレータ（３１）と、更に大気圧に近い圧力まで減圧する２次レギュレータ（３２）とが一体的に設けられたガスエンジンの燃料供給装置において、
   前記１次レギュレータ（３１）よりも下側に前記２次レギュレータ（３２）が配置され、前記２次レギュレータ（３２）のガス入口（６４ｄ）よりも下方に２次レギュレータ（３２）のガス出口（６６ａ）が配置され、
   前記ガス入口（６４ｄ）から前記ガス出口（６６ａ）に亘って溝（５５）が設けられ、
   前記溝（５５）を蓋部材（６２）で覆い、前記ガス入口（６４ｄ）から前記ガス出口（６６ａ）に亘ってトンネル状通路（６１）を形成した、
   ことを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。

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