JP5210980B2 - ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、コージェネレーションガスエンジン発電装置等に適用され、燃料ガスと空気とを混合するガスミキサーと、該ガスミキサーへの燃料ガス圧力を適宜に設定するゼロガバナと、前記ゼロガバナを経てガスミキサーに燃料ガスを供給する燃料ガス管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置に関する。

燃料ガスと空気とを混合するガスミキサーと、該ガスミキサーへの燃料ガス圧力を適宜に設定する調圧器（ゼロガバナ）とを備えたガスエンジンの燃料供給装置に関する先行技術として、特許文献１（特開２００１−１３２５６５号公報）、特許文献２（特許２５６８８８０号公報）が知られている。
特許文献１には、図６のように、エンジン０２と、エンジン０２で駆動される発電機０３と、エンジン０２の排熱を熱媒体を循環させて回収する排気熱交換器０４とからなり、これら各要素は防音ケース０６内に収容されている。防音ケース０６の内部は仕切壁０８で上下に仕切られて２つの部屋になっている。そして、下の部屋にエンジン０２、発電機０３、および排気熱交換器０４等の排熱回収装置を収容し、上の部屋にエアクリーナ０１０および電気制御装置０１２等を収容し、特に、エアクリーナ０１０およびガス制御装置０１４（調圧器、ガス遮断弁を含む）は、縦の仕切板０１６で囲まれ、内側に吸音材が貼付された小部屋０１８内に設置されている。

そして、外部と遮断された小部屋０１８に吸気管０２０を介して直接空気が取り込まれ、その空気がエアクリーナ０１０から吸気用ホース０２２を通ってエンジン０２のシリンダヘッドの上方に設置されたガスミキサー０２４に供給され、一方、燃料ガスは燃料ガス入口パイプ０２６に接続されたガス制御装置（調圧器）０１４を通って適正圧力に調節された燃料ガスがガスパイプ０２８を通ってガスミキサー０２４に供給され、ガスミキサー０２４で空気と混合してエンジン０２の燃焼室に供給されるようになっている。

また、特許文献２には、図７のように、ゼロガバナ０３５を大気室０３７に設け、ガスミキサー０３９を、防音材０４１で囲んで遮音したエンジン室０４３内のガスエンジン０４９近傍に設置した構成が示され、エアクリーナ０４７からの空気とゼロガバナ０３５からの燃料ガスとをガスミキサー０３９で混合してエンジン０４９の燃焼室に供給するようになっている。

特開２００１−１３２５６５号公報 特許第２５６８８８０号公報

しかし、前記特許文献１、２においては、いずれもガスミキサー０２４（図６）、０３９（図７）がエンジン近傍に配置されているため、温度の影響を受けやすく、温度変化によって空気および燃料ガスの圧力および密度が変化することによって混合比が不安定となる問題がある。従って、ガスミキサー、エアクリーナ、調圧器等はエンジン排熱の影響を受けないようにエンジンから離して設置する必要がある。

また、特許文献１のように、エアクリーナ０１０や調圧器０１４を、エンジンの排熱の影響を受けないようにエンジンから離して設置しても、密閉した小部屋０１８内にエアクリーナ０１０とともに調圧器０１４を配置するため、小部屋０１８内はエンジンの吸気負圧が作用し、調圧器０１４にゼロガバナを用いた場合には、ゼロガバナの周囲は大気圧が好ましいが吸気負圧の影響を受けて大気圧または所定の圧力への調整が困難になる問題を有している。

さらに、特許文献１のように小部屋０１８内にエアクリーナ０１０とともに調圧器０１４を配置する構成であると、漏洩ガスを大気に排出する経路と、吸気のための経路とが兼用される構造のため、吸気口付近にガス制御装置の調圧器やガス遮断弁を設置しなくてはならず、調圧器やガス遮断弁の配置において制限を受ける問題がある。

また、特許文献１、２のように防音ケースの上部にガス制御装置０１４（調圧器、ガス遮断弁を含む）（図６）や、ゼロガバナ０３５（図７）を設置し、下部のエンジン室側に、ガスミキサー０２４（図６）、０３９（図７）を設置する構成であると、燃料供給装置を構成する部品が上下に離れているため燃料供給装置の組み立て、または部品交換が煩雑化する。
特に、家庭用のコージェネレーションガスエンジン発電装置においては、構造を簡単化して部品点数を削減するとともに、組み立ておよび部品交換の工数を低減することが要求されている。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ガスエンジンを収納する防音ケースの内部にゼロガバナ、該ゼロガバナからガスミキサーに連通される燃料ガス管を備えたガスエンジンの燃料供給装置において、次の点を課題とする。
（１）ガスエンジンからの熱の影響を受けることがないようにガスミキサー、ゼロガバナ、およびゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管を配置すること。
（２）ゼロガバナの周囲を大気圧として吸気負圧の影響を受けることなく調圧できるように配置すること。
（３）燃料ガスの漏洩に対して簡単な構造で大気への排出を確実に行うようにすること。
（４）さらに、構造を簡単化して部品点数を削減でき組み立ておよび部品交換を容易にして作業工数を低減できるガスエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、燃料ガスと空気とを混合するガスミキサーと、該ガスミキサーへの燃料ガス圧力を適宜に設定し得るゼロガバナと、前記ゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置において、
前記ガスミキサー、ゼロガバナ、および燃料ガス管を収容する１つの収容ケースを備え、該収容ケースには、前記ガスミキサーが収納されるとともにガスエンジンへの吸気経路を形成する負圧室と、前記ゼロガバナが収納されるとともに大気に連通する大気圧室と、該負圧室と大気圧室とを仕切りかつ前記燃料ガス管が貫通する隔壁とを備えることを特徴とする。

かかる発明によれば、ガスミキサーと、ゼロガバナと、前記ゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管とを１つの収容ケースに配置し、さらに、ガスミキサーが収納されるとともにガスエンジンの吸気経路を形成して吸気負圧状態になる負圧室と、ゼロガバナが収納されるとともに大気に連通される大気圧室と、該負圧室と大気圧室とを仕切り内部を前記燃料ガス管が貫通する隔壁とを備え、前記負圧室と大気圧室とを前記隔壁で縦方向に仕切って１つの収容ケースに形成したので、燃料供給装置をコンパクトに収納出来、さらにエンジンの排熱の影響を受けて温度が上昇することを抑制出来る。

また、負圧室と大気圧室とを隔壁で縦方向に仕切って、ゼロガバナを大気に連通する大気室側に配置するので、吸気負圧の影響を受けることなくゼロガバナによる燃料ガスの圧力調整が安定して行われる。
また、負圧室と大気圧室とを隔壁で縦方向に仕切って、ゼロガバナを大気に連通する大気室側に配置するので、正圧となるガス導管（ゼロガバナへの流入するガス導管）からガスが漏れた場合でも、漏れたガスは大気室に設けられた大気連通穴から大気に排出されるため、すなわち、漏れたガスを大気に排出する経路と吸気経路とを兼用しないため、ゼロガバナを吸気口付近に配置しなければならないような配置の制限を受けることもない。
また、前記負圧室と大気圧室及び燃料ガス管を支持する隔壁を１つの収容ケースに一体に形成することで、構造を簡単化して部品点数を削減でき組み立ておよび部品交換が容易になる。
さらに、負圧室内にエアクリーナを収納することによって、エアクリーナも含めて燃料供給装置をコンパクトに収納出来るとともに、吸気へのエンジンの排熱の影響を抑制出来る。

また、本発明において、好ましくは、前記ガスミキサーのスロットルを駆動するモータを吸気経路に臨ませ、該モータが吸気流により冷却されるとよい。
かかる構成によると、エンジンの燃焼に必要な空気が吸気口から負圧室内に吸い込まれて、該負圧室内に設けられたエアクリーナに流入してガスミキサーへと流れてガスミキサー内でゼロガバナからの調圧された燃料ガスと混合する。この吸気経路の流れに臨んで、ガスミキサーのスロットルを駆動するモータが配置されているので、その吸気経路の吸気流によってモータが冷却され、モータの耐久性が向上する。

また、本発明において、好ましくは、前記収容ケースの前記大気圧室に連通する大気連通穴を大気圧室の高い位置と低い位置の２箇所に設け、収容ケース内に天然ガス又はプロパンガスのガス漏れが発生した場合のケース外への排出を前記大気連通穴が兼用するとよい。

かかる構成によると、燃料ガス漏れが発生した場合の大気への排出を、ゼロガバナが設けられる大気室を大気状態に保持する大気連通穴が兼用するので、燃料ガス漏れ時の排出穴を別途設けなくてよいため、構造が簡単化する。
さらに、収容ケースの前記大気圧室の大気連通穴を大気圧室の高い位置と低い位置の２箇所に設けるので、空気より軽い天然ガスを燃料ガスとして選択した場合には高い位置、空気より重いプロパンガスを選択した場合には、低い位置の穴を排出穴として利用できる。このため、燃料ガスとして天然ガス、プロパンガスの何れにも対応可能な構造となっている。

また、本発明において、好ましくは、前記ゼロガバナと前記燃料ガス管と前記ガスミキサーとを直列に配し、各々を接続した状態で前記収容ケースに取付けおよび取外しが可能であるとよい。

かかる構成によると、前記３つの部品、すなわち、ゼロガバナとガスミキサーと燃料ガス管とを一体化して、サブアッセンブリで先行して組み立てることができるようになるため、組み付け時の部品点数を削減できるとともに、組み立て工数を低減できる。
また、一体化して組み立て可能にするために、負圧室と大気圧室とを仕切りかつ燃料ガス管が貫通する隔壁における貫通穴の部分を、抜き差し可能なグロメット形状の弾性部材構造にし、該弾性部材にあらかじめ燃料ガス管を組み込んでおき、サブアッセンブリとするとよい。

また、本発明において、好ましくは、前記ゼロガバナの上流側にガス遮断弁を設けるとよい。
このように構成することで、ガス遮断弁も含めてサブアッセンブリで先行して組み立てることができるようになるため、一層構造を簡単化して部品点数を削減でき組み立ておよび部品交換が容易になる。

本発明によれば、燃料ガスと空気とを混合するガスミキサーと、該ガスミキサーへの燃料ガス圧力を適宜に設定するゼロガバナと、前記ゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置において、前記ガスミキサー、ゼロガバナ、および燃料ガス管を収容する１つの収容ケースを備え、該収容ケースには、前記ガスミキサーが収納されるとともにガスエンジンへの吸気経路を形成する負圧室と、前記ゼロガバナが収納されるとともに大気に連通する大気圧室と、該負圧室と大気圧室とを仕切りかつ前記燃料ガス管が貫通する隔壁とを備えたので、ガスエンジンからの排熱の影響を受けることがないようにガスミキサー、ゼロガバナ、およびゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管を配置でき、ゼロガバナの周囲を大気圧として吸気負圧の影響を受けることなく調圧できるように配置でき、燃料ガスの漏洩に対しても簡単な構造で大気への排出を確実に行うことができ、さらに、構造を簡単化して部品点数を削減して組み立ておよび部品交換を容易にできるガスエンジンの燃料供給装置を提供できる。

本発明の実施例にかかるコージェネレーションガスエンジン発電装置の燃料供給装置の外観斜視図である。 図１のＡ―Ａ線断面図である。 隔壁における燃料ガス管貫通穴の部分の抜き差し可能なグロメット形状の弾性部材を示す説明図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 エアクリーナが取り付けられた状態を示し吸気がガスミキサーのスロットル駆動用モータを冷却する説明図である。 従来技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施例にかかるコージェネレーションガスエンジン発電装置の燃料供給装置の外観斜視図、図２は図１のＡ―Ａ線断面図、図３は隔壁における燃料ガス管貫通穴の部分の抜き差し可能なグロメット形状の弾性部材を示す説明図である。図４は図１のＢ−Ｂ線断面図である。図５は収容ケースカバーを装着した状態を示し、収容ケースカバーに取り付けられたエアクリーナが装着された状態を示す説明図である。

図１において、ガスエンジンが収納される箱体の防音ケース１内には、エンジンルーム１ａが形成されている。該エンジンルーム１ａの上部には収容ケース１ｂが設けられている。
前記収容ケース１ｂ内には、燃料ガスと空気とを混合するガスミキサー３と、該ガスミキサー３への燃料ガス圧力を適宜に設定するゼロガバナ２と、前記ゼロガバナ２を経てガスミキサー３に連通される燃料ガス管８とが設けられている。

前記収容ケース１ｂにおいては、ガスエンジンの吸気経路を形成して吸気負圧状態になる負圧室１１内に前記ガスミキサー３が収納され、大気に連通される大気圧室１２にゼロガバナ２が収納されており、前記負圧室１１と大気圧室１２とは、隔壁１０にて縦方向に仕切られ、前記ゼロガバナ２とガスミキサー３とは燃料ガス管８を介して連通されている。
また、前記負圧室１１と大気圧室１２及び燃料ガス管８を支持する隔壁１０を１つの収容ケース１ｂに一体に形成されている。これによって、構造を簡単化して部品点数を削減でき組み立ておよび部品交換が容易になる。すなわち、収容ケース１ｂに予めゼロガバナ２、ガスミキサー３、燃料ガス管８を組み付けて、その後収容ケース１ｂをガスエンジンが収納される箱体を構成するフレーム部材に取り付けことができる。なお、最初に収容ケース１ｂを、箱体を構成するフレームに取り付けその後にゼロガバナ２、ガスミキサー３、燃料ガス管８を組み付けてもよいことは勿論である。

前記ゼロガバナ２には、燃料ガスが燃料入口管１３からガス遮断弁４を通って導入され、該ゼロガバナ２において、燃料ガス圧力を所定値に設定する。
該ゼロガバナ２にて、所定の燃料ガス圧力に設定された燃料ガスは、図２に示すように、隔壁１０を貫通する燃料ガス管８を通って前記ガスミキサー３に導入される。この場合燃料ガス管８の外周と隔壁１０との間にはグロメット形状の弾性部材１０ａが設けられている。燃料ガス管８は図３に示すように、弾性部材１０ａの内孔１０ｂに挿入され、弾性部材１０ａの外周は隔壁１０に形成された貫通穴の部分に、スライドさせて抜き差し可能なように凹凸状のスライド部１０ｃが形成されている。これによって、弾性部材１０ａにあらかじめ燃料ガス管８を組み込んでおき、ゼロガバナ２とガスミキサー３と燃料ガス管８とのサブアッセンブリ化ができるようになる。

ガスミキサー３に導入された燃料ガスは、空気管９から導入された空気と混合されてから、吸気管７を通ってガスエンジン（図示省略）の燃焼室に供給される。
また、排気入口管１５の排気サイレンサ１４の上流部位から、ＥＧＲ（排ガス再循環）入口管６が分岐され、かかるＥＧＲ入口管６は、前記分岐した排気ガスを導入してエンジンの吸気管７に還流するＥＧＲ弁５に接続されている。
そして、ＥＧＲ弁５を経たＥＧＲ出口管５ａは、前記吸気管７に還流している。

また、図１に示すように大気圧室１２には、大気圧室１２の高い位置と低い位置の２箇所に大気に連通する大気連通穴１６ａ、１６ｂが設けられている。低い位置の大気連通穴１６ｂは、図４に示すように収容ケース１ｂの下部に穿孔され、高い位置の大気連通穴１６ａは、図１の点線で示し、図５の２点鎖線で示す収容ケースカバー３０に穿孔されている。

このように大気圧室１２に大気に連通する大気連通穴１６ａ、１６ｂを設けることで、燃料ガス漏れが発生した場合の大気への排出を、ゼロガバナが設けられる大気室を大気状態に保持する大気連通穴で兼用できるため、燃料ガス漏れ時の排出穴を別途設ける必要がなく構造を簡単化できる。
さらに、大気連通穴１６ａ、１６ｂを大気圧室１２の高い位置と低い位置の２箇所に設けるので、空気より軽い、例えば天然ガスを燃料ガスとして選択した場合には高い位置の大気連通穴１６ａによって、また空気より重い、例えばプロパンガスを選択した場合には、低い位置の大気連通穴１６ｂを燃料ガス漏れに対しての排出穴として利用できる。
また、大気連通穴１６ａ、１６ｂにはチューブが接続され、防音ケース１の外部へ連通している。
このため、燃料ガスとして天然ガス、プロパンガス等の何れを使用してもガス漏れに対して適切な排出が可能な構造となっている。

また、図１に示すガスミキサー３の空気管９にはエアクリーナ３２よりの清浄空気が導入されるようになっている。このエアクリーナ３２は図５のように収容ケースカバー３０の裏面側に装着され、収容ケースカバー３０を取り付けることでエアクリーナ３２が空気管９に取り付けられるか、または、空気管９にエアクリーナ３２を取り付けた後に収容ケースカバー３０を取り付けるようになっている。

前記防音ケース１に設けられたエンジン吸気口（不図示）からの空気は、空気導入管３４を通って、収容ケースカバー３０の吸気口３６から負圧室１１内に導入される。負圧室１１内の空気はエアクリーナ３２でろ過された後に、ブローバイガスフィルタ３８によって浄化されたブローバイガスとともに、ガスミキサー３に吸い込まれる。また、この負圧室１１内に導入された空気がエアクリーナ３２に向かう吸気経路（矢印３９方向）に臨んでガスミキサー３のスロットルを駆動するモータ４０が設けられている。
このため、モータ４０が、導入された空気流によって冷却されるためモータの冷却が効果的に得られ耐久性が向上する。

かかる実施例においては、ガスミキサー３と、ゼロガバナ２と、前記ゼロガバナ２を経てガスミキサー３に連通される燃料ガス管８とを１つの収容ケース１ｂに配置し、さらに、ガスミキサー３が収納されるとともにガスエンジンの吸気経路を形成して吸気負圧状態になる負圧室１１と、ゼロガバナ２が収納されるとともに大気に連通される大気圧室１２と、負圧室１１と大気圧室１２とを仕切り内部を燃料ガス管８が貫通する隔壁１０とを備え、負圧室１１と大気圧室１２とを隔壁１０で縦方向に仕切って１つの収容ケース１ｂに形成したので、燃料供給装置をコンパクトに収納出来、さらにエンジンの排熱の影響を受けて温度が上昇することを抑制出来る。

また、負圧室１１と大気圧室１２とを隔壁１０で縦方向に仕切って、ゼロガバナ２を大気に連通する大気圧室１２側に配置するので、吸気負圧の影響を受けることなくゼロガバナ２による燃料ガスの圧力調整が安定して行われる。
また、負圧室１１と大気圧室１２とを隔壁１０で縦方向に仕切って、ゼロガバナ２を大気に連通する大気圧室１２側に配置するので、正圧となるガス導管（ゼロガバナへの流入するガス導管）からガスが漏れた場合でも、漏れたガスは大気室に設けられた大気連通穴から大気に排出されるため、すなわち、漏れたガスを大気に排出する経路と吸気経路とを兼用しないため、ゼロガバナを吸気口付近に配置しなければならないような配置の制限を受けることもない。

さらに、ゼロガバナ２と燃料ガス管８とガスミキサー３とを直列に配し、各々を接続した状態で収容ケース１ｂに取付けおよび取外しが可能であるので、前記３つの部品、すなわち、ゼロガバナ２とガスミキサー３と燃料ガス管８とを一体化して、サブアッセンブリで先行して組み立てることができるようになり、組み付け時の部品点数を削減できるとともに、組み立て工数を低減できる。また、ガス遮断弁も含めてサブアッセンブリで先行して組み立てることができるため、一層構造を簡単化して部品点数を削減でき組み立ておよび部品交換が容易になる。

さらに、負圧室１１内にエアクリーナ３２を収納することによって、エアクリーナ３２も含めて燃料供給装置をコンパクトに収納出来、構造の簡単化が達成でき吸気へのエンジンの排熱の影響を抑制出来る。

本発明によれば、前記ガスミキサー、ゼロガバナ、および燃料ガス管を収容する１つの収容ケースを備え、該収容ケースには、前記ガスミキサーが収納されるとともにガスエンジンへの吸気経路を形成する負圧室と、前記ゼロガバナが収納されるとともに大気に連通する大気圧室と、該負圧室と大気圧室とを仕切りかつ前記燃料ガス管が貫通する隔壁とを備えたので、ガスエンジンからの熱の影響を受けることがないようにガスミキサー、ゼロガバナ、およびゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管を配置でき、ゼロガバナの周囲を大気圧として吸気負圧の影響を受けることなく調圧できるように配置でき、燃料ガスの漏洩に対しても簡単な構造で大気への排出を確実に行うことができ、さらに、構造を簡単化して部品点数を削減して組み立ておよび部品交換を容易にできるため、ガスエンジンの燃料供給装置への利用に適する。

１ 防音ケース
１ａ エンジンルーム
１ｂ 収容ケース
２ ゼロガバナ
３ ガスミキサー
４ ガス遮断弁
５ ＥＧＲ弁
５ａ ＥＧＲ出口管
６ ＥＧＲ（排ガス再循環）入口管
７ 吸気管
８ 燃料ガス管
９ 空気管
１０ 隔壁
１０ａ 弾性部材
１０ｂ 内孔
１０ｃ スライド部
１１ 負圧室
１２ 大気圧室
１３ 燃料入口管
１４ 排気サイレンサ
１５ 排気入口管
１６ａ、１６ｂ 大気連通孔
３０ 収容ケースカバー
３２ エアクリーナ
３４ 空気導入管
３６ 吸気口
４０ モータ

Claims (5)

1. 燃料ガスと空気とを混合するガスミキサーと、該ガスミキサーへの燃料ガス圧力を適宜に設定するゼロガバナと、前記ゼロガバナを経てガスミキサーに連通される燃料ガス管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置において、
   前記ガスミキサー、ゼロガバナ、および燃料ガス管を収容する１つの収容ケースを備え、該収容ケースには、前記ガスミキサーが収納されるとともにガスエンジンへの吸気経路を形成する負圧室と、前記ゼロガバナが収納されるとともに大気に連通する大気圧室と、該負圧室と大気圧室とを仕切りかつ前記燃料ガス管が貫通する隔壁とを備えたことを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。
2. 前記ガスミキサーのスロットルを駆動するモータを吸気経路に臨ませ，該モータが吸気流により冷却されることを特徴とした請求項１に記載のガスエンジンの燃料供給装置。
3. 前記収容ケースの前記大気圧室に連通する大気連通穴を大気圧室の高い位置と低い位置の２箇所に設け、収容ケース内に天然ガス又はプロパンガスのガス漏れが発生した場合のケース外への排出を前記大気連通穴が兼用することを特徴とした請求項１又は２に記載のガスエンジンの燃料供給装置。
4. 前記ゼロガバナと前記燃料ガス管と前記ガスミキサーとを直列に配し、各々を接続した状態で前記収容ケースに取付けおよび取外しが可能であることを特徴とする請求項１〜３に記載のガスエンジンの燃料供給装置。
5. 前記ゼロガバナの上流側にガス遮断弁を設けたことを特徴とする請求項１〜４に記載のガスエンジンの燃料供給装置。

Images