JPH09500190A - 気化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料ガスと燃焼空気との混合物を往復内燃機関エンジンに供給するための気化器（２）に関する。気化器（２）は、ベンチュリー管（４）と、スロットルルバルブ（２４）を備えたスロットル（１０）とを有する。涙珠状のオブストラクション（３６）がベンチュリースロート（１８）内で、直径方向向かい端の半径方向アーム（６６）に取り付けられる。ベンチュリー管（４）の壁とオブストラクション（３６）との間の管状ギャップ（４６）の最狭部は、（４８）である。スロート壁（１８）の連続スロット（５０）が、オブストラクションを取り囲み、ギャップ（４８）に開口する。オブストラクション（３６）を取り囲む別の連続スロット（７０）が、内部に形成され、又ギャップ（４８）に開口する。燃料ガスが流路（５２、５４及び７２）を介してスロット（５０）及び（７０）に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】 気化器 本発明は、燃焼空気と混合して、混合物を供給して往復内燃エンジンを動力駆 動するのに燃料ガスを供給するための気化器に関する。 車両、例えば地上走行車両を駆動するのに動力を与えるためにエンジンが用い られ、或いは機械、例えば電気動力発電機を駆動するのに静力学的エンジンが用 いられる。かかる発電機はそれ自体知られたヒートパワーシステム（ＣＨＰ）に 用いられる。 燃料ガス、例えば天然ガスが供給された往復内燃エンジン設備が、排気ガス放 出物を最小レベルにして、動力出力及び効率を最大にする観点から最大の利得を 与えることを確実にするために、以下の３つの基準を同時に満たすようにガスが 燃焼空気と混合されなければならない。ガス／空気の混合方法は、（１）完全な 均質性を保証しなればならない、（２）流れ制限を最小にしなければならない、 （３）作動流れの全範囲に亘って一定の空燃比を与えなければならない。 本発明の目的は、燃料ガスと空気の略均質な混合物を与えるように構成され、 さらに流れに対する制限を低め、且つ作動流れの全範囲に亘って略一定の空燃比 を与える気化器を提供することにある。 本発明によれば、燃焼空気と混合して混合物を供給して、往復内燃エンジンを 動力駆動するための燃料ガスを供給するための気化器であって、燃焼空気の流れ のためのベンチュリ流路と、スロートに配置され、且つ全体的に取り囲むギャッ プによって該スロートの壁から間隔を隔てたオブストラクションと、燃料が前記 ベンチュリ流路の中に出るための、前記ベンチュリ流路の壁のスロット手段とを 有するものにおいて、前記スロット手段は、前記スロートで前記ギャップに臨ん で開口し、且つ前記スロートの壁に沿って円周方向に延びて、前記オブストラク ションを略取り囲む第１スロットと、前記スロートで前記ギャップに臨んで開口 し、且つ前記オブストラクションの外壁に沿って円周方向に延びて、前記オブス トラクションを略取り囲む第２スロットと、ガスが前記スロットから前記スロー トの中に出るために、燃料ガスを前記スロットに供給する流路手段とを有するこ とを特徴とする気化器が提供される。 気化器の１つの実施例では、ベンチュリの一端からベンチュリを通って他端に 向かう空気流れの全体的な方向に対して、オブストラクションの第１部分は、第 ２スロットの上流にあり、オブストラクションの第２部分は、第２スロットの下 流にあり、空気流れの全体的な方向に直交して、このオブストラクションの第１ 部分は、空気流れの全体的な方向に沿って増大する横断面積を有し、このオブス トラクションの第２部分は、空気流れの全体的な方向に沿って減少する横断面積 を有するのが好ましい。 本発明を添付図面を参照して例示としてさらに説明する。 図１は、本発明によって形成された気化器の第１実施例の図３の線I-Iにおけ る縦断面図である。 図２は、図３の線II-IIにおける部分断面図である。 図３は、図１の気化器の矢印IIIの方向に沿った、図２に対して拡大スケール の前端面図である。 図４は、図３に対して拡大した図３の線IV-IVにおける断面図である。 図５は、本発明によって形成された気化器の第２実施例の、図１と同様な縦断 面図である。 添付図面において、同様な参照番号は同様或いは対応する部品を確認する。 図１乃至図４を参照すれば、燃料ガス、例えば天然ガスと空気との混合物を往 復内燃エンジン（図示せず）に供給するための気化器２が、空気流入端６を有す るベンチュリ管４を有し、燃焼空気が空気流入端６を通って全体的な方向８から ベンチュリ管に流入し、さらにベンチュリ管に取り付けられたスロットル部分１ ０を有する。 ベンチュリ管４は、２つの管状構成要素１２及び１４内に設けられ、さらに内 壁１６によって構成された先細ベンチュリ部と、内壁１８によって構成されたベ ンチュリスロートと、内壁２０によって構成された末広ベンチュリ部とを有し、 この壁１６、１８及び２０は、ベンチュリ軸線２２を中心とする回転面であり、 スロート１８は略円筒である。 スロットル部１０は、円筒管部２５内で作動する回転可能スロットルバルブ２ ４（それ自体知られている）を有し、円筒管部２５は例えば、ナット３２を有す るボルト３０のような締め付けボルトを受け入れる軸方向路を備えた、取付け外 端フランジ２６、２８を有し、ナット３２はフランジ２８を構成要素１４の取付 け外端フランジ３４に固定する。 略涙珠状のオブストラクション３６が、スロート１８に配置され、その前端が 先細部１６の中に延び、且つその後端が末広部２０の中に延びる。オブストラク ション３６は、ベンチュリ管軸線２２と一致する軸線を中心とする略回転体であ る。オブストラクション３６は、その前部に、或いは空気流れ方向８に対する上 流端において、球片部分を有し、この球片部分は図１乃至図４では略半球形状で 、かくして空気流れ方向に沿って空気流れの方向に直交する横断面積が増大する 。オブストラクション３６は、前方部３８の下流に頂部が最後部に位置する略円 錐形状の後方部分４０を有し、かくして後方部分４０は空気流れの方向８に沿っ て空気流れの方向に直交する横断面積が減少する。 前方部分３８は、オブストラクション３６の後方部分の軸方向ボア４４の中に ネジ込まれた、後方に延びた軸方向スピンドル４２を有する。 ベンチュリ管４の壁１６、１８、２０とオブストラクション３６の外壁との間 の管状ギャップ４６は、オブストラクションを完全に取り囲む。ギャップ４６は 、半球３８の最後端或いは下流端の向かい合わせの４８で最も狭い。オブストラ クション３６及びベンチュリ管４の形状のために、管状ギャップ４６はそれ自体 が、４８に環状スロートを有する環状断面のベンチュリ管である。 狭いスロット５０がスロート４８に臨んで開口する。このスロット５０は、壁 １８に沿って円周方向に延びて、オブストラクションを取り囲む連続的な環状ス ロットである。連続的な管状流路５２が、スロット５０に臨んで開口し、燃料ガ スの供給への接続のために、短い管状パイプ５４がこの流路５２に臨む。スロッ ５０は、端取付け外フランジ５６及び５８を有する構成要素１２と１４の隣接し た端面同士の間に構成され、外フランジ５６及び５８は、締め付けボルト６０を 受け入れる軸方向路を有し、ボルト６０は構成要素１２及び１４をいっしょに固 定するためのナット６２を有する。１つ或いは複数の環状距離ワッシャー或いは シム６４（図１及び図２に１つだけ示す）が、フランジ５６と５８の間にあり、 使用されるシム６４の厚さ或いは数によって、スロット５０の軸方向厚さを決定 する。 壁２０に取り付けられ、直径方向に対向して半径方向に延びた一対のアーム６ ６がオブストラクション３６を所定位置に支持する。図４に示すように、各アー ム６６は、涙珠状の断面形状を有し、断面において尖端６８が丸い端に対して空 気流れ８の方向に対して下流である。 スロート４８に臨んで開口する別の狭いスロット７０が、スロット５０に向か い合っている。オブストラクション３６の壁のスロット７０は、オブストラクシ ョンを取り囲むようにオブストラクションの壁に沿って円周方向に延びる、連続 的な環状スロットである。オブストラクション３６の後方部分４０の連続的な環 状路７２が、スロット７０に臨んで開口する。各アーム６６は、一端が流路５２ に臨み、他端が流路７２に臨んで開口する貫通流路７４を有する。スロット７０ は、オブストラクション３６の前後部分３８、４０の隣接した端面の間に構成さ れる。１つ或いは複数の環状距離ワッシャー或いはシム７６（図１及び図２に１ つだけ示す）が、これらの端面の間にあり、シム７６の厚さ或いは数がスロット ７０の軸方向幅を決定するのに用いられる。 使用の際、パイプ５４にはそれ自体知られた任意の方法で燃料ガスが供給され 、例えば、パイプ５４に達するガスが圧力調整器から所望の所定圧力で供給され てもよい。 パイプ５４に供給されたガスは、スロット５０及び７０の両方を経てスロート ４８の中に出る。気化器の使用準備がなされるとき、燃料ガスのスロット５０か らのスロット単位長さ当たりの流速が、スロット７０からのそれに略同じである ことを保証するように、使用されるシム６４及び７６の数を選択することができ る。 流入空気は、強制的に狭い流路４８を流れる。燃料ガスは流路４８の両側から 空気の中に導入されるので、この設計を用いれば、燃料ガス流れの運動量がガス を流入空気コラムの中心に運ぶのに十分であり、かくして流路４８内でガスが環 状の空気全体に亘って浸透する見込みが良好であることが保証される。さらに、 狭い環状ギャップ４８を用いれば、空気の速度が相当増大し、それによって燃料 ガスと空気との混合の補助として乱流が増大する。従って、前述の気化器の設計 は、より均質な混合が発生する見込みを増大させる。壁１６、１８とオブストラ クション３６の前部３８との間の管状ベンチュリ４６の先細部分は、スロート４ ８における空気の速度を増大させ、その結果捕捉された燃料ガスの量が空気の量 に正比例する。 これによって、広範囲の空気流れに対する必要な空燃比制御が与えられる。又 、オブストラクション３６の円錐部分４０と、壁２０との間の管状ベンチュリ４ ６の末広流出部分によって、高圧力の回復が達成され、かくして全圧損を減じる ことができる。 図５では、オブストラクション３６の前方或いは上流部分３８は、頂点が空気 流れの方向８に向かい合った略円錐形状のものである。再び、図５では、オブス トラクション３６は、ベンチュリ４の軸線２２と一致した軸線を中心とする回転 体である。 燃料ガス／空気の混合物が供給された往復内燃エンジンを車両を駆動するのに 用い、或いはＣＨＰシステムの一部である発電機を駆動するのに用いることが可 能であり、ＣＨＰシステムではエンジン内の内部燃焼によって発生した熱が抽出 されて、有用な目的、例えばスペース及び／又はプロセスヒーティングのために 熱交換手段（それ自体知られている）を使用する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スローリー ジョン イギリス ブリストル ビーエス15 ６ア ールエイチ オールドランド コモン オ ークリー ガーデンス 20 (72)発明者 チャールトン スティーヴン ジョン アメリカ合衆国 インディアナ州 47201 コロンバス キニー レーン 694

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (l) 燃焼空気と混合して混合物を供給して、往復内燃エンジンを動力駆動するた めの燃料ガスを供給するための気化器であって、燃焼空気の流れのためのベンチ ュリ流路と、スロートに配置され、且つ全体的に取り囲むギャップによって該ス ロートの壁から間隔を隔てたオブストラクションと、燃料が前記ベンチュリ流路 の中に出るための、前記ベンチュリ流路の壁のスロット手段とを有するものにお いて、前記スロット手段は、前記スロートで前記ギャップに臨んで開口し、且つ 前記スロートの壁に沿って円周方向に延びて、前記オブストラクションを略取り 囲む第１スロットと、前記スロートで前記ギャップに臨んで開口し、且つ前記オ ブストラクションの外壁に沿って円周方向に延びて、前記オブストラクションを 略取り囲む第２スロットと、ガスが前記スロットから前記スロートの中に出るた めに、燃料ガスを前記スロットに供給する流路手段とを有することを特徴とする 気化器。 (2) 前記第１スロットは連続である請求項１に記載の気化器。 (3) 前記第２スロットは連続である請求項１又は請求項２に記載の気化器。 (4) 前記第１及び第２スロットは、前記ギャップを横切って互いに略向かい合う 先行請求項のいずれかに記載の気化器。 (5) 前記第１及び/又は第２スロットの大きさは、調整可能に変わる先行請求項 のいずれかに記載の気化器。 (6) 前記ベンチュリの軸線に沿った前記第１及び/又は第２スロットの幅は、調 整可能に変わって、スロットの大きさを変える先行請求項のいずれか１項に記載 の気化器。 (7) スペーサ或いはシム手段からなる調整手段が、前記スロットの大きさを調整 可能に変えるために設けられる請求項５又は請求項６に記載の気化器。 (8) 前記ベンチュリの軸線に沿って、前記ベンチュリはベンチュリの先細部分、 スロート及びベンチュリの末広部分を構成する壁を有し、さらに前記壁は、前記 ベンチュリの軸線を中心とする回転面である先行請求項のいずれか１項に記載の 気化器。 (9) 前記オブストラクションは、前記ベンチュリの軸線を中心とする略回転面で ある外面を有する請求項８に記載の気化器。 (10)前記ベンチュリを通る空気流れの方向に対して、前記オブストラクションの 第１部分は、前記第２スロットの上流にあり、前記オブストラクションの第２部 分は、前記第２スロットの下流にあり、前記ベンチュリの軸線に直交して、前記 オブストラクションの第１部分は、空気の流れ方向に沿って増大する横断面積を 有し、前記オブストラクションの第２部分は、空気の流れ方向に沿って減少する 横断面積を有する請求項９に記載の気化器。 (11)前記オブストラクションの第１部分は、前記ベンチュリの軸線と略一致した 軸線を備えた略球片である外面を有する請求項10に記載の気化器。 (12)前記オブストラクションの第１部分は、前記ベンチュリの軸線と略一致した 軸線を備えた略円錐面である外面を有する請求項10に記載の気化器。 (13)前記オブストラクションの第２部分は、前記ベンチュリの軸線と略一致した 軸線を備えた略円錐面である外面を有する請求項10乃至請求項12のいずれか１項 に記載の気化器。 (14)前記ベンチュリの一端から前記ベンチュリを通って他端に向かう空気流れの 全体的な方向に対して、前記オブストラクションの第１部分は、前記第２スロッ トの上流にあり、前記オブストラクションの第２部分は、前記第２スロットの下 流にあり、空気流れの全体的な方向に直交して、前記オブストラクションの前記 第１部分は、空気流れの全体的な方向に沿って増大する横断面積を有し、前記オ ブストラクションの前記第２部分は、空気流れの全体的な方向に沿って減少する 横断面積を有する請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の気化器。 (15)前記オブストラクションの第１部分は、前記スロートから前記ベンチュリの 前記先細部分の中に延び、及び/又は前記オブストラクションの第２部分は、前 記スロートから前記ベンチュリの前記末広部分の中に延びる請求項10乃至請求項 13、請求項８及び請求項14のいずれか１項記載の気化器。 (16)前記オブストラクションは、前記ベンチュリに取り付けられた少なくとも１ つのアームに装着され、前記アームは燃料ガスの前記第２スロットへの流れのた めの流路を有する先行請求項のいずれか１項に記載の気化器。 (17)前記アームは、断面が略涙珠状である外形を有する請求項16に記載の気化器 。 (18)前記気化器に供給された燃料ガスが、前記ガスが前記第２スロットから出る 流速度に略等しい流速で前記第１スロットから出るように構成される先行請求項 のいずれか１項に記載の気化器。 (19)先行請求項のいずれか１項に記載の気化器を組み合わせた往復内燃エンジン 。 (20)請求項19に記載のエンジンを有するヒートパワーシステム。 (21)請求項19に記載のエンジンを有する車両。