JP6672348B2

JP6672348B2 - パイロット燃料ガス供給装置

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Publication number: JP6672348B2
Application number: JP2018017380A
Authority: JP
Inventors: 橋本　徹; 徹橋本
Original assignee: IHI Power Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Power Systems Co Ltd
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: JP2019132255A

Description

本発明は、ガスエンジンの主燃焼室に設けた予燃焼室にプレート式逆止弁を介してパイロット燃料ガスを供給するパイロット燃料ガス供給装置に係り、特にプレート式逆止弁の弁体がカーボン等の異物によって固着する現象を抑制し、または改善を図るための発明に関するものである。

ガスエンジンの主燃焼室に設けた予燃焼室（副室）に逆止弁を介してパイロット燃料ガスを供給するパイロット燃料ガス供給装置を備えたガスエンジンが知られている。このガスエンジンによれば、予燃焼室に設けた点火プラグで点火を行い、主燃焼室内の燃料希薄な混合気を予燃焼室からの火炎で点火することができる。係るガスエンジンの技術分野においては、パイロット燃料ガス供給装置における逆止弁の不具合や、ガス燃料の供給状態の改善等を目的として、種々の提案がなされており、例えば下記特許文献１乃至３のような発明が開示されている。

特許文献１には、ガス供給管とガスエンジンの副室とを連通するガス連絡通路中に設けられたプレート式逆止弁についての発明が開示されている。このプレート式逆止弁の発明によれば、弁体を回転させることによりカーボンの付着を防止することができるものとされている。

特許文献２には、副室を有するガス機関の制御方法の発明が開示されている。この発明によれば、主室用燃料ガス噴射装置および副室用燃料ガス噴射装置への燃料ガス供給圧力をスロットル下流側の気圧に基づいて制御することにより、副室用レギュレータで調圧した燃料ガスをチェックバルブから副室に供給するに際し、チェックバルブの作動不良を防止することができるものとされている。

特許文献３には、副室式のガスエンジンの燃料供給制御装置の発明が開示されている。この発明によれば、副室式のガスエンジンにおいて、逆止弁の実動作状態を計測し、それに応じて、副室燃料供給弁の動作指令を補正することができる他、逆止弁の実開弁時期が早い場合には、副室燃料供給弁を遅角補正することができる。さらに、弁状態検出装置５１としてギャップセンサを用いる旨も説明されている。

特開平８−１５２０７４号特開２００６−１７０２１２号特開２０１４−１８５５７４号

ガスエンジンにおいて燃料ガスを燃焼させる際の点火源は一般的には点火プラグである。しかしながら、希薄燃焼を行なう中型のガスエンジンにおいては、点火プラグのエネルギーでは、燃料が希薄な主燃焼室の混合気に点火することが難しい。このため、主燃焼室に連通するように、より小さい予燃焼室を設け、この予燃焼室に点火プラグを設けておく。そして、予燃焼室にパイロット燃料ガスを供給して予燃焼室内の混合気を燃料リッチの状態とすることにより点火プラグで点火を行い、予燃焼室の燃焼により生成される火炎ジェットによって主燃焼室内の燃料希薄な混合気に点火している。

予燃焼室にパイロット燃料ガスを供給する際、主燃焼室および予燃焼室の燃焼ガスがパイロット燃料ガスの配管に逆流することを防ぐために、配管と予燃焼室の間にはプレート式逆止弁が設けられている。このプレート式逆止弁は、移動可能な板状の弁体（プレート）を備えており、パイロット燃焼ガスの供給時には、配管から供給されるパイロット燃焼ガスの圧力により弁体が移動して流路が確保され、パイロット燃焼ガスが予燃焼室に供給される。また、燃焼時には、予燃焼室に入り込んだ燃焼ガスの圧力により弁体が移動して弁体が弁座に押し付けられ、パイロット燃焼ガスの流路が遮断される。

上述のような従来のガスエンジンまたはパイロット燃料ガス供給装置によれば、プレート式逆止弁のプレートが固着して予燃焼室にパイロットガスが流れなくなると、予燃焼室内で失火が発生し、これにより点火源を失った主燃焼室内でも失火が発生することになる。一方、逆止弁は燃焼ガスにさらされる状態にあるため、燃焼ガスに含まれるカーボン等の異物により、弁座に固着して動作不能となってしまう可能性がある。ガスエンジンの運転中はプレートが動作していること、および、プレートに高い圧力がかかっていることから、プレートが固着して動作不能となることは無いが、ガスエンジンの停止中は、カーボン等によって弁座に固着する可能性があり、その結果、次のガスエンジンの始動では失火が発生することがある。

前記特許文献１の発明においては、弁体に付着するカーボンの量を減少させることを目的としているが、実際には残ったカーボンによってガスエンジンの停止中に弁体が弁座に固着する可能性があり、固着した場合には次のエンジンの始動で失火が発生することを避けることができない。

本発明は、以上説明した背景技術における課題に鑑みてなされたものであり、主燃焼室に予燃焼室が設けられたガスエンジンの技術分野において、予燃焼室にパイロット燃料ガスを供給するプレート式逆止弁の弁体がカーボン等によって固着する現象を抑制または改善することを目的としている。

請求項１に記載されたガスエンジンのパイロット燃料ガス供給装置は、
ガスエンジンの主燃焼室に連通する予燃焼室へのパイロット燃料ガスの供給路に設けられたプレート式逆止弁と、前記プレート式逆止弁と燃料ガスの供給源とを接続する配管と、前記配管に設けられた圧力調整弁とを有するガスエンジンのパイロット燃料ガス供給装置であって、
前記配管において前記圧力調整弁の下流に設けられ、前記ガスエンジンの停止中に前記配管から前記プレート式逆止弁に高圧のエア又は不活性ガスを供給するエアブロー弁と、前記配管において前記圧力調整弁と前記エアブロー弁の間に設けられた遮断弁と、
を有し、
前記エアブロー弁を開放する際に前記遮断弁を遮断することを特徴としている。

請求項２に記載されたパイロット燃料ガス供給装置は、請求項１記載のパイロット燃料ガス供給装置において、
前記エアブロー弁を制御する制御手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記ガスエンジンの停止後に、前記プレート式逆止弁を固着させる異物を除去するために、前記エアブロー弁を開放して高圧のエア又は不活性ガスを前記プレート式逆止弁に供給する。

請求項３に記載されたパイロット燃料ガス供給装置は、請求項１記載のパイロット燃料ガス供給装置において、
前記エアブロー弁を制御する制御手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記ガスエンジンの始動前に、異物により固着しうる前記プレート式逆止弁の必要な修復を行なうために、前記エアブロー弁を開放して高圧のエア又は不活性ガスを前記プレート式逆止弁に供給する。

請求項４に記載されたパイロット燃料ガス供給装置は、請求項３記載のパイロット燃料ガス供給装置において、
前記制御手段は、前記ガスエンジンの始動前に前記エアブロー弁を開放した後、前記ガスエンジンの始動前に、前記配管内にあるエア又は不活性ガスをパイロット燃料ガスに置換するために、前記エアブロー弁を閉鎖状態として、その後、前記遮断弁と前記圧力調整弁を開放する。

請求項１に記載されたガスエンジンのパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジンの停止中にエアブロー弁を開いて高圧のエア又は不活性ガス（以下「エア等」という。）を配管に供給し、プレート式逆止弁の内部をブローすることができる。その結果、プレート式逆止弁における弁体の固着を防止し、または固着した場合であってもこれを修復することができ、エンジン始動時の失火を低減することにより、エンジンの始動を確実にすることができる。また、圧力調整弁とエアブロー弁の間の配管に遮断弁を設け、エアブロー弁を開放して高圧のエア等でプレート式逆止弁をブローする際には遮断弁を遮断するため、上流側の圧力調整弁が高圧のエア等で損傷をうける恐れがない。

請求項２に記載されたパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジンの停止後にエアブロー弁を開放して高圧のエア等でプレート式逆止弁をブローするため、プレート式逆止弁を固着させる異物を除去することができ、弁体の固着を防止してエンジン始動時の失火を低減し、エンジンの始動を確実にすることができる。

請求項３に記載されたパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジンの始動前にエアブロー弁を開放して高圧のエア等でプレート式逆止弁をブローするため、プレート式逆止弁が固着していたとしても、固着した弁体の修復を図ることができ、エンジン始動時の失火を低減し、エンジンの始動を確実にすることができる。

請求項４に記載されたパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジンの始動前に、エアブロー弁を開放してプレート式逆止弁をブローした後、前記エアブロー弁を閉鎖状態として、その後、前記遮断弁と前記圧力調整弁を開放して配管内にパイロット燃料ガスを供給し、パイロット燃料ガスでエア等を追い出して配管内にあるエア等をパイロット燃料ガスに置換することができる。これにより、エンジン始動時の失火がさらに生じにくくなり、エンジンの始動の確実性がさらに高まる効果が得られる。

本発明の実施形態の全体構成を示す図である。本発明の実施形態における予燃焼室付近およびパイロット燃料ガス供給の構成を示す模式的な拡大断面図である。本発明の実施形態に係るプレート式逆止弁の構成及び動作等を示す模式的な拡大断面図である。本発明の実施形態に係るガスエンジンの運転状態の変化を示すグラフである。本発明の実施形態に係るガスエンジンの運転状態の変化を示す模式的断面図である。本発明の実施形態に係るガスエンジンの運転状態を示すタイミング図である。本発明の実施形態に係るガスエンジンにおいて、始動後の失火率の時間的変化を、エアブロー後にガス置換を行なう場合と行なわない場合とで比較して示す図である。本発明の実施形態に係るガスエンジンにおいて、始動後の機関回転速度の時間的変化を、エアブロー後にガス置換を行なう場合と行なわない場合とで比較して示す図である。

本発明の実施形態の構成を図１〜図３を参照して説明する。
図１は、主燃焼室１０９に予燃焼室１０８が連通して設けられた希薄燃焼・火花点火式のガスエンジン１００を示す図である。図１には、ガスエンジン１００の予燃焼室１０８にパイロット燃料ガスを供給するパイロット燃料ガス供給装置としてのパイロット燃料ガス系統１０１と、その制御手段が示されているが、ガスエンジン１００を駆動するためのメイン燃料ガス系統は一部を除いて図示を省略している。

図１に示すように、燃料ガスの供給源に接続された燃料ガスの本管２００には、燃料ガス遮断弁１０２が設けられている。またガスエンジン１００は、制御手段であるガスエンジン制御盤２０１を有している。このガスエンジン制御盤２０１からは、操作者の指示または予め定められた運転手順に従い、電磁弁２０２にＯＮ／ＯＦＦ信号が送られる。ＯＮ／ＯＦＦ信号で制御された電磁弁２０２は、作動エアを出力し、この作動エアによって前記燃料ガス遮断弁１０２を開閉操作する。燃料ガス遮断弁１０２の下流側の本管２００は２方向に分岐している、一方はパイロット燃料ガス配管１０４であり、他方は図示しないメイン燃料ガス主管へつながるメイン燃料ガス配管１２０である。

図１に示すように、パイロット燃料ガス配管１０４には、圧力調整弁１０３が接続されている。ガスエンジン制御盤２０１からは、操作者の指示または予め定められた運転手順に従い、電空変換器２０３に制御信号が送られる。制御信号で制御された電空変換器２０３は信号エアを出力し、この信号エアによって圧力調整弁１０３の開度を全開から全閉までの間で連続的に調整し、圧力調整弁１０３よりも下流の圧力を任意に調整することができる。

図１に示すように、パイロット燃料ガス配管１０４には、圧力調整弁１０３の下流に、パイロット燃料ガス遮断弁１１１が接続されている。ガスエンジン制御盤２０１からは、操作者の指示または予め定められた運転手順に従い、電磁弁２０４にＯＮ／ＯＦＦ信号が送られる。ＯＮ／ＯＦＦ信号で制御された電磁弁２０４は作動エアを出力し、この作動エアによって前記パイロット燃料ガス遮断弁１１１を開閉操作する。

図１に示すように、パイロット燃料ガス配管１０４には、パイロット燃料ガス遮断弁１１１の下流に、エアブロー弁１１０の出口が接続されている。エアブロー弁１１０の入口には、図示しないエア供給源が接続されている。エア供給源から供給されるエアの圧力は、例えば０．５ＭＰａ程度である。また、エア供給源からエアを供給する替わりに、図示しないボンベからレギュレータを介して窒素ガスなどの不活性ガスを供給することも可能である。ガスエンジン制御盤２０１からは、操作者の指示または予め定められた運転手順に従い、電磁弁２０４にＯＮ／ＯＦＦ信号が送られる。ＯＮ／ＯＦＦ信号で制御された電磁弁２０４は作動エアを出力し、この作動エアによって前記エアブロー弁１１０を開閉操作する。エアブロー弁１１０が開かれると、エアがパイロット燃料ガス配管１０４に供給され、エアは後述するパイロット燃料ガス主管１０５からパイロット燃料ガス枝管１０６を経てプレート式逆止弁１０７に吹き込まれる。

図１に示すように、パイロット燃料ガス配管１０４には、エアブロー弁１１０の出口が接続された位置よりも下流に、パイロット燃料ガス主管１０５の一端が接続されている。パイロット燃料ガス主管１０５の他端は閉止されている。このパイロット燃料ガス主管１０５には、複数のパイロット燃料ガス枝管１０６の一端が接続されており、各パイロット燃料ガス枝管１０６の他端は、プレート式逆止弁１０７の入口に接続されている。

図１及び図２に示すように、ガスエンジン１００が有する複数の主燃焼室１０９は、それぞれ予燃焼室１０８を備えている。図２に拡大して示すように、予燃焼室１０８は主燃焼室１０９より小さい容積の空間とされ、側面には主燃焼室１０９に連通する噴孔１３０が設けられている。予燃焼室１０８の上面には保護筒１３１が取り付けられている。保護筒１３１は、予燃焼室１０８の上面に取り付けられた下面が閉止されており、上面が開放された略円筒形である。予燃焼室１０８の上面に取りつけられた保護筒１３１の下面には、点火プラグ１３２が貫通して取りつけられており、点火プラグ１３２の電極部は予燃焼室１０８の内部に配置されている。保護筒１３１の上面に近い周壁から、予燃焼室１０８に面する下面まで、パイロット燃料ガスが流れる供給路１３３が形成されている。

図３に拡大して示すように、プレート式逆止弁１０７は、略円筒形の筐体３００を有している。筐体３００の一端には大径の挿入孔３０１が開口しており、他端には挿入孔３０１に連通する小径のノズル３０２が開口している。挿入孔３０１内のノズル３０２の近傍には保持板３０３が固定されている。保持板３０３には、燃焼ガスやパイロット燃料ガスが通過しうるように複数の貫通孔３０４が形成されている。挿入孔３０１には、供給孔３０５が貫通した円筒形の弁座３０６が挿入固定されている。弁座３０６の先端と保持板３０３の間には所定の隙間が設けられている。この隙間には、供給孔３０５を閉止しうる大きさの板状の弁体であるプレート３０７が厚さ方向について移動可能となるように設けられている。

図２及び図３（ａ）に示すように、燃焼時（パイロット燃料ガス停止時）には、主燃焼室１０９から予燃焼室１０８に入り込み、供給路１３３及びノズル３０２から入り込んだ燃焼ガスが、図３（ａ）中に矢印Ａで示すようにプレート３０７を左側に押圧して弁座３０６に押し付け、燃焼ガスがパイロット燃料ガス供給系統１０１（図１参照）に逆流するのを防止する。このときの燃焼ガスの圧力は、パイロット燃料ガスの供給圧力よりも大きいので、図中矢印Ｂで示すようにパイロット燃料ガスの圧力がプレート３０７に作用していても上記作用効果は確実に得ることができる。

図３（ｂ）に示すように、パイロット燃料ガス供給時には、図中矢印Ａで示すように燃焼ガスの圧力は小さいので、図中矢印Ｂで示すようにパイロット燃料ガスがプレート３０７を右側に押圧して弁座３０６から離し、保持板３０３に押し付け、弁座３０６の供給孔３０５は開放される。保持板３０３の貫通孔３０４は少なくとも一部が開放された状態にある。このため、パイロット燃料ガスは貫通孔３０４からノズル３０２を通過し、図２に示すように供給路１３３を通り、予燃焼室１０８に供給される。

図３（ｃ）に示すように、ガスエンジン１００が停止したとき、プレート３０７は弁座３０６に接した状態にある。燃焼ガスに含まれるカーボン等の異物がプレート３０７と弁座３０６の間に介在しており、この状態で放置されると、プレート３０７が弁座３０６に固着することがある。これにより、次の始動時にプレート式逆止弁１０７が作動せず、失火が生じる場合があったのであるが、これが「発明が解決しようとする課題」の項で説明した従来の問題点であった。そこで、本実施形態では、以下に作用及び効果について説明するように、このようなプレート式逆止弁１０７においてカーボン等によりプレート３０７が固着して作動しなくなる不具合を、前述したエアブロー弁１１０によるプレート式逆止弁１０７のエアブローにより解消している。

本発明の実施形態の作用を図４〜図６を参照して説明する。
図４は以上説明したガスエンジン１００において、エアブローを行った場合（実施形態）と、エアブローを行わなかった場合（比較例）のガスエンジン１００の運転状態の変化を対比して示すとともに、エアブローのタイミングと流量を同グラフ内に示したグラフである。また、図４中には、ガスエンジン１００の運転状態を（１）から（６）の６つの時期に分類して示した。また、図５は実施形態に係るガスエンジン１００の運転状態の変化に対応する系内の燃料ガスとエアの状態を示した模式的断面図であって、分図（１）〜（６）はそれぞれ図４中に示したガスエンジン１００の運転状態（１）から（６）の各時期に対応する。

図４に示す時期（１）は、ガスエンジン１００の始動前である。図５（１）に示すように、パイロット燃料ガス配管１０４及びパイロット燃料ガス主管１０５の内部にはパイロット燃料ガス（斜線模様）がある。予燃焼室１０８と主燃焼室１０９の内部はエア（梨子地模様）である。

図４に示す時期（２）は、ガスエンジン１００の始動前であって、エアブローを行う時期である。図５（２）に示すように、パイロット燃料ガス遮断弁１１１を閉止し、エアブロー弁１１０を開いて、パイロット燃料ガス遮断弁１１１よりも下流のパイロット燃料ガス配管１０４及びパイロット燃料ガス主管１０５にエアを供給する。エアは予燃焼室１０８と主燃焼室１０９にまで到達し、プレート式逆止弁１０７のエアブローが行われる。

具体的には、エンジンの始動前に、図１に示すようにガスエンジン制御盤２０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号により電磁弁２０４を作動させ、作動エアをエアブロー弁１１０に与えて数秒間だけ開とし、パイロット燃料ガス配管１０４に高圧のエアを流す。高圧のエアはプレート式逆止弁１０７まで到達し、プレート３０７が固着していた場合でも、これを剥がしてプレート３０７を移動可能とし、パイロット燃料ガスを流れるようにする。

図４に示す時期（３）は、ガスエンジン１００の始動時であり、点火プラグ１３２の点火が開始される。図５（３）に示すように、パイロット燃料ガス遮断弁１１１は開かれるが、主燃焼室１０９では燃焼が行われておらず、図示しないエアモータがガスエンジン１００のクランキングを行っている状態である。回転が低いため、パイロット燃料ガスは流れず、エアも流れない。図５（２）と同様、パイロット燃料ガス配管１０４、パイロット燃料ガス主管１０５、予燃焼室１０８及び主燃焼室１０９の内部にはエアがある。

図４に示す時期（４）は、ガスエンジン１００の燃焼が始まった時期である。図５（４）に示すように、主燃焼室１０９に供給されたメイン燃料ガスが予燃焼室１０８に入り、予燃焼室１０８で燃焼が起こり、主燃焼室１０９でも燃焼が起こり、機関回転速度が上昇していく。

図４に示す時期（５）は、ガスエンジン１００の燃焼が連続して機関回転速度が上昇していく時期である。図５（５）に示すように、この時期には、パイロット燃料ガス配管１０４、パイロット燃料ガス主管１０５にあるエアがパイロット燃料ガスに押されて予燃焼室１０８に入り、予燃焼室１０８に失火を起こすことがある。

図４に示す時期（６）は、ガスエンジン１００の燃焼が安定し、所定の機関回転速度に達する時期である。図５（６）に示すように、この時期には、パイロット燃料ガス配管１０４、パイロット燃料ガス主管１０５、予燃焼室１０８にパイロット燃料ガスが供給されており、予燃焼室１０８では安定した燃焼が見られ、主燃焼室１０９の燃焼も安定する。

なお、上述したガスエンジン１００の運転において、ガスエンジン１００の始動から停止の間は、燃料ガス遮断弁１０２を開とし、メインガス燃料主管及びパイロット燃料ガス配管１０４に燃料ガスを供給する。この際、エア系統への燃料ガスの逆流を防止するため、エアブロー弁１１０は閉とする。

ガスエンジン１００の停止後、ガスエンジン制御盤２０１からのＯＮ／ＯＦＦ信号により電磁弁２０４を作動させ、作動エアをエアブロー弁１１０に与えて必要な時間（例えば数秒間）だけ開とし、パイロット燃料ガス配管１０４に高圧のエアを流す。高圧のエアはプレート式逆止弁１０７まで到達し、プレート式逆止弁１０７内にあるカーボン等の異物のブローを行い、ガスエンジン１００停止中のプレート３０７の固着を防止する。

なお、このエアブローの際にはパイロット燃料ガス遮断弁１１１は閉止しておく。パイロット燃料ガス遮断弁１１１よりも上流にある圧力調整弁１０３は単なるＯＮ／ＯＦＦ弁ではなく、燃料ガスの圧力調整を行う精妙な調整機構を備えており、急激な圧力を受けることは好ましくないが、この実施形態によれば圧力調整弁１０３の下流にパイロット燃料ガス遮断弁１１１を受けたので、高圧のエアブローを行う際には、パイロット燃料ガス遮断弁１１１を閉止することで高圧エアが圧力調整弁１０３に悪影響を及ぼす危険を避けることができる。

図４に示す時期（５）、（６）では、エアブローを行った実施形態よりも、エアブローを行わなかった比較例の方が、機関回転速度の立ち上がりがやや円滑となっている。これは、エアブローに使用したエアがパイロット燃料ガス主管１０５等に残っており、これが始動後にパイロット燃料ガスに押されて予燃焼室１０８に供給されるため、失火が発生する可能性が高まるためである。図４に示すように、始動後に所定の時間が経過すれば、ガスエンジン１００は必要な機関回転速度に達するので特に問題はないが、エアブローによるプレート固着の問題を解消するとともに、残存エアによる失火の問題も解決するため、ガスエンジン１００の始動前に、エアの供給を行った後、短時間だけパイロット燃料ガスをパイロット燃料ガス主管１０５から予燃焼室１０８に供給してエアをガスで置換することが好ましい。

すなわち、図６に示すように、エアブロー弁１１０を作動させた後に、ガスエンジン制御盤２０１からの信号により、燃料ガス遮断弁１０２、圧力調整弁１０３、及びパイロット燃料ガス遮断弁１１１（図６には図示せず）を数秒間開放し、パイロット燃料ガスをパイロット燃料ガス主管１０５から予燃焼室１０８に供給する。これによりパイロット燃料ガス系統１０１内のエアをパイロット燃料ガスに置換し、始動直後の失火を可及的に防止又は抑制することができる。

なお、燃料ガス遮断弁１０２を開としてパイロット燃料ガス系統１０１に燃料ガスを流す際、圧力調整弁１０３の下流の圧力調整値が低いとガスが流れない。このため、燃料ガス遮断弁１０２を開とすると同時に開放する圧力調整弁１０３の開度は、ガスエンジン制御盤２０１からの信号によって高めとするものとし、全開とすることが好ましい。

また、先にも説明したが、図６に示すように、ガスエンジン１００の運転状態及び燃料ガス遮断弁１０２がＯＦＦとなった後、すなわち、ガスエンジン１００が停止した後、エアブロー弁１１０を開いてパイロット燃料ガス系統１０１内のエアをパイロット燃料ガスに置換し、プレート式逆止弁１０７内にあるカーボン等の異物のブローを行い、ガスエンジン１００停止中のプレート３０７の固着を防止する。

なお、ガスエンジン１００の始動前に上述したエアブローとガス置換を行うのであれば、ガスエンジン１００の停止後にエアブローを行った場合、その後に前述したガス置換を行うことは必ずしも必要ない。

本発明の実施形態の効果を説明する。
本実施形態のパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジン１００の停止後にエアブロー弁１１０を開放して高圧のエアでプレート式逆止弁１０７をブローするため、プレート式逆止弁１０７を固着させる原因となるカーボン等の異物を除去することができる。また、本実施形態のパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジン１００の始動前にエアブロー弁１１０を開放して高圧のエアでプレート式逆止弁１０７をブローするため、プレート式逆止弁１０７が仮に固着していたとしても、弁座３０６に固着したプレート３０７を剥ぎ取り機能の回復を図ることができる。

エアブローを行う手段をもたなかった従来のパイロット燃料ガス供給装置では、プレート式逆止弁１０７で弁座３０６にプレート３０７が固着することにより発生する失火及びこれに起因する始動の不具合が多発していたが、本実施形態のパイロット燃料ガス供給装置では、ガスエンジン停止時にエアブローを行うこととしたので、このような不具合が大幅に抑制され、ガスエンジン１００を確実に始動することができるようになった。

図７は、ガスエンジン１００の始動前にエアブローを行った後、エアを燃料ガスで置換した場合の失火率と、置換しなかった場合の失火率を比較したグラフである。ここで失火率とは、ガスエンジン１００の始動後の数サイクルにおいて失火が発生した割合を示す数値である。燃料ガスへの置換を行わなかった場合、始動直後に失火率が上昇しているが、燃料ガスへの置換を行った場合には、失火率は始動時点で約１／１０程度、やや時間が経過したところでも半分以下と大幅に低下している。

図８は、ガスエンジン１００の始動後の経過時間と機関回転速度の関係を示すグラフであり、ガスエンジン１００の始動前にエアブローを行った後、エアを燃料ガスで置換した場合と、置換しなかった場合とを比較するものである。図８に示すように、両者を較べると、燃料ガスへの置換を行わなかった場合は始動後の回転上昇が鈍くなっているのに対し、燃料ガスへの置換を行った場合には回転上昇が円滑になっている。これは、燃料ガスへの置換を行った場合には、行わなかった場合に比べて失火率が低いためであると考えられる。

以上説明したように、本実施形態のパイロット燃料ガス供給装置によれば、ガスエンジン１００の停止後に、パイロット燃料ガス系統に高圧のエアを流し、プレート式逆止弁１０７内のカーボンをブローすることにより、エンジン停止中のプレート３０７の固着を防止することが出来る。

また、ガスエンジン１００の始動前に、パイロット燃料ガス系統に高圧のエアを流すことにより、プレート式逆止弁１０７のプレート３０７が固着していた場合であっても、これを剥がしてパイロット燃料ガスが流れるようにすることが出来る。

さらに、パイロット燃料ガス系統にエアを流すと、始動時に失火率が高まる可能性があるが、その対策として、エアを流した後にパイロット燃料ガス系統にパイロット燃料ガスを流すことにより、パイロット燃料ガス系統内のエアをパイロット燃料ガスに置換し、始動直後の失火を可及的に防止することが出来る。

さらに、パイロット燃料ガス系統内のエアをパイロット燃料ガスに置換する際、パイロット燃料ガス系統内の圧力調整弁１０３の下流の圧力調整値を高くすることにより、停止中でもパイロット燃料ガス系統内にガスを流すことが出来る。

このように、実施形態のパイロット燃料ガス供給装置によれば、パイロット燃料ガスの供給用としてプレート式逆止弁１０７を有する希薄燃焼副室火花点火式ガスエンジン１００において、プレート式逆止弁１０７のプレート３０７の固着を防止し、または固着したプレート３０７の機能回復を図る事ができ、さらにエアブローに使用したエアを燃料ガスに置換することにより、エンジン始動時の失火率をいっそう低減してガスエンジン１００の始動をさらに確実にすることが出来る。

１００…ガスエンジン
１０１…パイロット燃料ガス供給装置としてのパイロット燃料ガス系統
１０２…燃料ガス遮断弁
１０３…圧力調整弁
１０４…パイロット燃料ガス配管
１０７…プレート式逆止弁
１０８…予燃焼室
１０９…主燃焼室
１１０…エアブロー弁
１１１…パイロット燃料ガス遮断弁
２０１…制御手段としてのガスエンジン制御盤
３０６…プレート式逆止弁の弁座
３０７…プレート式逆止弁の弁体であるプレート

Claims

ガスエンジンの主燃焼室に連通する予燃焼室へのパイロット燃料ガスの供給路に設けられたプレート式逆止弁と、前記プレート式逆止弁と燃料ガスの供給源とを接続する配管と、前記配管に設けられた圧力調整弁とを有するガスエンジンのパイロット燃料ガス供給装置であって、
前記配管において前記圧力調整弁の下流に設けられ、前記ガスエンジンの停止中に前記配管から前記プレート式逆止弁に高圧のエア又は不活性ガスを供給するエアブロー弁と、前記配管において前記圧力調整弁と前記エアブロー弁の間に設けられた遮断弁と、
を有し、
前記エアブロー弁を開放する際に前記遮断弁を遮断するガスエンジンのパイロット燃料ガス供給装置。
前記エアブロー弁を制御する制御手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記ガスエンジンの停止後に、前記プレート式逆止弁を固着させる異物を除去するために、前記エアブロー弁を開放して高圧のエア又は不活性ガスを前記プレート式逆止弁に供給する請求項１記載のパイロット燃料ガス供給装置。
前記エアブロー弁を制御する制御手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記ガスエンジンの始動前に、異物により固着しうる前記プレート式逆止弁の必要な修復を行なうために、前記エアブロー弁を開放して高圧のエア又は不活性ガスを前記プレート式逆止弁に供給する請求項１記載のパイロット燃料ガス供給装置。
前記制御手段は、前記ガスエンジンの始動前に前記エアブロー弁を開放した後、前記ガスエンジンの始動前に、前記配管内にあるエア又は不活性ガスをパイロット燃料ガスに置換するために、前記エアブロー弁を閉鎖状態として、その後、前記遮断弁と前記圧力調整弁を開放する請求項３記載のパイロット燃料ガス供給装置。