KR101049215B1 - 가스 엔진의 연료 공급 장치 - Google Patents

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츠카사 에비스다니
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 소형이며 시동성이 좋은 엔진의 연료 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 연료 공급 장치에서는, 연료 공급원(12)으로부터 엔진(14)까지의 연료 통로에 설치된 1차 레귤레이터(18)에 대하여 상류에 차단 밸브(17)가 배치된다. 이 차단 밸브(17)는, 1차 레귤레이터(18)와 일체적으로 설치된다. 가스 엔진 정지시에는, 1차 레귤레이터의 앞에서 연료 공급 통로가 차단되어, 가스 연료는 1차 레귤레이터를 포함하는 하류 방향으로 유입되지 않고, 가스 엔진의 시동성이 향상된다.

Description

가스 엔진의 연료 공급 장치{GAS ENGINE FUEL SUPPLY APPARATUS}
본 발명은, 가스 엔진의 연료 공급 장치의 개량에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2006-312901호 공보에는, 종래의 가스 엔진의 연료 공급 장치가 개시되어 있다. 이 연료 공급 장치는, 가스 엔진이 정지했을 때에, 가스 엔진에 대한 연료의 공급을 차단하는 차단 밸브를 1차 레귤레이터와 2차 레귤레이터 사이에 설치한 구성을 하고 있다.
상기 연료 공급 장치의 입구는, 부탄가스가 충전된 카세트식의 소형 봄베가 접속되어 있다. 연료 공급 장치의 출구는, 믹서에 부착된 연료 노즐에 접속되어 있다. 이 믹서는, 가스 엔진의 흡기 포트에 접속되어 있다.
연료 공급 장치는, 연료의 입구측으로부터 출구측으로 순서대로 베이퍼라이저, 1차 레귤레이터, 차단 밸브, 2차 레귤레이터를 구비하고 있다. 가스 엔진의 크랭크실이나 흡입 포트 등의 부압 발생부는, 상기 차단 밸브에 접속되어 있다.
가스 엔진이 정지하면, 부압 발생부에서 부압이 발생하지 않기 때문에, 차단 밸브는 폐쇄되어 있지만, 가스 엔진의 피스톤이 작동하여 부압 발생부에서 부압이 발생하면, 이 부압으로 차단 밸브가 개방되고, 소형 봄베 안의 연료가 베이퍼라이 저 이후의 연료 공급 통로에 흐른다.
도 10a∼도 10d는, 상기 종래의 가스 엔진의 연료 공급 장치의 작용을 도시하고 있고, 도면에서는 베이퍼라이저가 생략되어 있다.
도 10a에서, 연료 공급 통로(201)에 설치된 수동 코크(202)를 개방하면, 연료는, 화살표 A로 도시하는 바와 같이, 연료 봄베(203)로부터 1차 레귤레이터(204), 차단 밸브(206), 2차 레귤레이터(207), 믹서(208)를 통과하여 가스 엔진(211)에 이르고, 가스 엔진(211)은 운전 상태가 된다.
도 10b는, 가스 엔진이 정지한 상태를 도시하고 있다. 1차 레귤레이터(204)의 압력 조절 밸브(212)는 폐쇄되고, 차단 밸브(206)도 폐쇄되어 있다. 이 때, 수동 코크(202)는 개방된 채의 상태로 한다.
도 10c에서, 예컨대 야간 등에 외부 기온이 내려가고, 1차 레귤레이터(204)의 압력 조절 밸브(212)보다 하류측의 압력이 저하되면, 압력 조절 밸브(212)가 개방되고, 연료 봄베(203)로부터 액화 가스 연료(213)가 유출된다. 외부 기온이, 예컨대 0℃ 이하에서는, 액화 가스 연료(213)는 액상이 되어, 1차 레귤레이터(204) 안과, 1차 레귤레이터(204)와 차단 밸브(206) 사이의 연료 통로(214)에 침입한다.
도 10d에 있어서, 도 10c의 상태로부터, 낮 등에 외부 기온이 O℃를 초과하면, 액화 가스 연료(213)는 가스상이 되기 때문에, 1차 레귤레이터(204) 안과 연료 통로(214) 안의 압력은 높아진다.
그 결과, 압력 조절 밸브(212)나 차단 밸브(206)에 높은 압력이 작용하여 잘 개방되지 않게 되고, 가스 엔진의 시동이 곤란해지는 경우가 있다. 압력 조절 밸 브(212)나 차단 밸브(206)가 개방되어도, 가스 엔진에 공급되는 혼합기는 고농도가 되고, 역시 가스 엔진의 시동성은 잘 개선되지 않는다.
가스 연료를 사용하는 범용 엔진은, 작업을 위해 빈번히 이동하여 사용되는 경우가 많기 때문에, 소형·경량인 것이 요구되고, 연료 공급 장치도 소형인 것이 요구되며, 특히 소형의 범용 엔진에서는 비용 절감도 요구된다.
본 발명의 목적은, 소형으로, 비용 절감이 도모되고, 엔진의 시동성이 향상되는 가스 엔진의 연료 공급 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 연료 공급원으로부터 공급된 연료를 가스상으로 하여, 이 가스상 연료를 연료 공급 통로를 통해 가스 엔진에 공급하는 가스 엔진의 연료 공급 장치로서, 상기 연료 공급 장치의 도중에 설치되고, 상기 가스상 연료를 감압하는 1차 레귤레이터와, 상기 1차 레귤레이터에 대하여 연료의 흐름의 상류에 배치되며, 상기 1차 레귤레이터와 일체적으로 설치되고, 상기 가스 엔진이 정지 상태에 있을 때에 상기 가스 연료를 차단하는 차단 밸브를 포함하고 있는 엔진의 연료 공급 장치가 제공된다.
가스 엔진이 정지하고 있을 때에는, 연료 공급원으로부터 흘러나온 연료는, 1차 레귤레이터에 대하여 연료의 흐름의 상류측에 배치된 차단 밸브에 의해 그 흐름이 차단되어, 1차 레귤레이터 이후에 흐르지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 1차 레귤레이터 이후에 머무른 연료가, 예컨대 O℃ 이하에서 액상이 되고, 연료 공급 통로 안의 압력이 저하되어 1차 레귤레이터의 압력 조절 밸브나 차단 밸브가 잘 개방되지 않게 되거나, 이들 밸브가 개방되어도 가스 엔진에 공급되는 혼합기가 고농도로 되어, 가스 엔진의 시동성이 곤란하게 되는 것이 본 발명에서는 방지된다. 즉, 가스 엔진 정지시에는, 1차 레귤레이터의 앞에서 연료 공급 통로가 차단되어, 1차 레귤레이터 이후에 연료가 유입되는 것을 방지할 수 있고, 가스 엔진의 시동성을 향상시킬 수 있다.
또한, 차단 밸브를 1차 레귤레이터와 일체적으로 설치함으로써, 차단 밸브와 1차 레귤레이터를 접속하는 배관이나, 배관을 접속하는 맨아워(공정수)가 필요없게 되고, 부품수, 조립 맨아워를 삭감할 수 있으며, 연료 공급 장치의 소형·콤팩트화를 도모할 수 있어 비용을 삭감할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 가스 엔진의 연료 공급 장치로서, 연료 공급원과, 상기 연료 공급원으로부터 공급된 연료를 가스상으로 하는 베이퍼라이저와, 상기 가스상 연료를 감압하는 1차 레귤레이터와, 상기 1차 레귤레이터에서 감압된 상기 가스상 연료를 대기압에 가까운 압력까지 더 감압하는 2차 레귤레이터와, 2차 감압된 상기 가스상 연료와 공기를 혼합하는 믹서와, 상기 베이퍼라이저에 의해 가스상으로 된 연료를 가스 엔진에 공급하기까지의 연료 공급 통로에 설치되고, 상기 가스 엔진이 정지 상태에 있을 때에 연료의 흐름을 차단하는 차단 밸브를 포함하고 있으며, 상기 차단 밸브는, 상기 1차 레귤레이터에 대하여 연료의 흐름의 상류측에 배치되고, 주변 온도를 감지하여 주변 온도가 설정 온도보다 낮아졌을 때에 폐쇄되는 온도 감지형 밸브인 가스 엔진의 연료 공급 장치가 제공된다.
이와 같이, 차단 밸브는 온도 감지형 밸브이기 때문에, 가스 엔진 정지시에는, 1차 레귤레이터의 앞에서 연료 공급 통로가 차단 밸브에 의해 차단되어, 1차 레귤레이터 이후에 연료가 유입되는 것을 방지할 수 있고, 가스 엔진의 시동성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 1차 레귤레이터는, 연료 통로 입구를 갖고, 이 연료 통로 입구를 개폐하는 압력 조절 밸브에 일체적으로 설치된 다이어프램 레버를 가지며, 상기 1차 레귤레이터는, 그 주변 온도를 검지하여 상기 다이어프램 레버를 작동시키는 구동 로드를 갖는 온도 검지형 작동 장치를 포함하고 있다.
가스 엔진이 정지하고 있을 때에, 1차 레귤레이터의 주변 온도가, 연료가 액화하는 온도보다 높게 설정된 설정 온도가 되면, 온도 검지형 작동 장치에 구비된 구동 로드가 다이어프램 레버를 작동시켜, 1차 레귤레이터의 압력 조절 밸브를 폐쇄 상태로 고정한다. 그 결과, 1차 레귤레이터의 주변 온도가, 연료가 액화되는 온도로 저하되어도, 액상의 연료가 1차 레귤레이터 이후의 연료 통로에 유출되지 않는다. 따라서, 종래와 같이, 엔진 정지시에 1차 레귤레이터 이후에 침입한 액상의 연료에 의해 엔진의 시동성이 곤란해지는 것이 본 발명에서는 방지된다. 따라서, 가스 엔진의 시동성이 향상된다.
이하, 본 발명의 바람직한 몇 개의 실시예에 대해서, 첨부한 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 연료 공급 장치(10)는, 액화 가스 연료로서, 예컨대 액화부탄이 충전되어 봄베 케이스(11)에 장착된 소형 가스봄베(연료 공급원)(12)와, 봄베 케이스(11)에 일체적으로 설치되고 소형 가스봄베(12)로부터의 액화 가스 연료의 유출 또는 연료의 차단을 전환하는 수동 코크(13)와, 가스 엔진(14)에서 발생하는 열을 이용하여 액화 가스 연료(액화부탄)를 가스상 연료(부탄 가스)로 기화시키는 베이퍼라이저(16)와, 이 베이퍼라이저(16)에서 기화된 가스상 연료를, 가스 엔진 운전중에는 유통시키고, 가스 엔진 정지중에는 차단하는 차단 밸브(17)와, 이 차단 밸브(17)와 일체 구조로 되어 가스상 연료를 소정 압력까지 감압하는 1차 레귤레이터(18)와, 이 1차 레귤레이터(18)에서 감압된 가스상 연료를 대기압에 가까운 압력까지 더 감압하는 2차 레귤레이터(21)로 이루어진다.
2차 레귤레이터(21)에서 감압된 가스상 연료는, 믹서(22)에 공급되어 공기와 혼합되고, 혼합기가 생성되어, 가스 엔진(14)의 흡기 포트(14a)를 통해 연소실(14b)에 흡입된다.
도면 부호 25, 26 및 27은 연료 배관이다. 28은 가스 엔진(14)의 크랭크케이스(14c)와 차단 밸브(17)를 접속하는 부압 배관이다. 차단 밸브(17)는, 가스 엔진 운전중에 크랭크케이스(14c) 안에서 발생하는 부압에 의해 개방되고, 가스 엔진 정지중에는 크랭크케이스(14c) 안에 부압이 발생하지 않기 때문에 폐쇄된다.
상기 차단 밸브(17) 및 1차 레귤레이터(18)는, 차단 밸브 일체형 레귤레이터(30)를 구성한다.
도 2를 참조하면, 차단 밸브 일체형 레귤레이터(30)는, 인접하는 제1 및 제2 블록 부재(31, 32)와, 제1 블록 부재(31)의 측부 개구를 막는 커버 부재(33)와, 제2 블록 부재(32)의 측부 개구를 막는 캡 부재(34)와, 제2 블록 부재(32)의 하부에 부착된 컵 부재(36)를 구비한다.
차단 밸브(17)는, 제1 블록 부재(31)와 커버 부재(33) 사이에 끼워져 고정된 제1 다이어프램(41)과, 이 제1 다이어프램(41)의 내면을 지지하는 지지 플레이 트(42)와, 이 지지 플레이트(42)의 중앙에 부착된 로드(43)와, 이들 제1 다이어프램(41) 및 지지 플레이트(42)를 커버 부재(33)에 압박하는 코일 스프링(44)과, 제1 블록 부재(31)를 이동 가능하게 관통한 로드(43)의 선단부에 부착된 제2 다이어프램(45)과, 상기 로드(43)의 상기 선단부에 대면하도록 제2 블록 부재(32)에 설치된 차단 밸브 본체부(46)로 이루어진다.
부압실(48)은, 제1 블록 부재(31)에 형성된 제1 오목부(31a)와, 제1 다이어프램(41)으로 형성된다. 부압실(48)은, 부압 배관(28)(도 1 참조)을 통해 가스 엔진의 크랭크케이스(14c)(도 1 참조)에 연통한다. 도면 부호 51은 커버 부재(33)와 제1 다이어프램(41) 사이의 대기실(52)을 대기에 개방시키기 위해 커버 부재(33)에 부착된 대기 연통관이다.
차단 밸브 본체부(46)는, 제2 블록 부재(32)에 마련된 하부 가로 통로(32a)에 삽입된 밸브 시트(53) 및 이 밸브 시트(53)를 지지하는 밸브 시트 지지 부재(54)와, 이들 밸브 시트(53) 및 밸브 시트 지지 부재(54)에 각각 개구된 관통 구멍(53a, 54a)을 관통하도록 배치된 밸브체(56)와, 이 밸브체(56)를 폐쇄 방향으로 편향시키기 위해 밸브 시트 지지 부재(54)와 밸브체(56)의 일단부 사이에 설치된 스프링(57)으로 이루어진다.
밸브체(56)는, 스프링(57)을 부착하기 위해 일단부에 마련된 스프링 지지부(56a)와, 타단부에 마련된 밸브체 헤드부(56b)와, 이들 스프링 지지부(56a) 및 밸브체 헤드부(56b) 각각을 연결하는 연결 로드(56c)로 이루어진다.
밸브체 헤드부(56b)는, 밸브 시트(53)에 스프링(57)의 탄성력에 의해 압박되 는 부분이고, 도 2에서는 밸브체 헤드부(56b)에 의해 연료 통로(61)가 폐쇄된 상태, 즉 차단 밸브(17)가 폐쇄된 상태에 있다.
연료 통로(61)는, 블록 부재(31, 32)의 접합면에 형성되어 베이퍼라이저(16)(도 1 참조)에 연통하는 중앙실(63)과, 관통 구멍(53a, 54a)과, 밸브체 헤드부(56b)의 일부가 수납되는 하부 가로 통로(32a)와, 이 하부 가로 통로(32a)에 일단이 접속된 세로 통로(32d)와, 이 세로 통로(32d)의 타단에 연통하는 상부 가로 통로(32e)를 갖고 있다. 상부 가로 통로(32e)는, 1차 레귤레이터(18)에 마련되는 감압실(64)에 도시하지 않은 통로를 통해 연통하고 있다.
1차 레귤레이터(18)는, 제2 블록 부재(32)와 캡 부재(34) 사이에 끼워져 고정된 제3 다이어프램(65)과, 이 제3 다이어프램(65)의 외면에 배치된 압박 플레이트(66)와, 제3 다이어프램(65)을 블록 부재(32)에 형성된 스토퍼부(32g)에 압박 플레이트(66)를 통해 압박하는 스프링(67)과, 컵 부재(36)를 구비한다.
컵 부재(36)는, 감압실(64) 안을 가스 연료가 통과할 때에 가스 연료와 함께 흘러온 액상의 타르를 저류한다.
상기한 바와 같이, 차단 밸브(17)와 1차 레귤레이터(18)를 일체 구조로 함으로써, 차단 밸브(17)와 1차 레귤레이터(18)를 접속하기 위한 배관이 필요없게 되어, 부품수를 줄일 수 있고, 차단 밸브 일체형 레귤레이터(30)를 소형화할 수 있다. 또한, 배관을 접속하는 맨아워가 필요없게 되어, 부품수의 삭감과 아울러 비용 저감이 가능해진다.
이상에 기술한 차단 밸브(17)의 작용을 다음에 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 가스 엔진이 시동하여 차단 밸브(17)의 부압실(48)의 압력이 저하되면, 제1 다이어프램(41)이 휘어 제1 다이어프램(41) 및 지지 플레이트(42)가 도면의 우측 방향을 향해 이동하기 때문에, 이것에 따라 로드(43)도 화살표 a로 도시하는 바와 같이 도면의 우측 방향으로 이동한다. 그 결과, 로드(43)의 선단부가, 제2 다이어프램(45)을 매개로 하여 밸브체(56)의 일단부를 압박하기 때문에, 밸브체(56)도 스프링(57)의 탄성력에 대항하여 도면의 우측 방향으로 이동하고, 밸브체(56)의 밸브체 헤드부(56b)는 밸브 시트(53)로부터 멀어져, 연료 통로(61)가 개통되고, 차단 밸브(17)가 개방된다.
이것에 의해, 베이퍼라이저(16)(도 1 참조)측으로부터 연료 통로(61), 상세하게는 중앙실(63)에 유입된 가스상 연료는, 관통 구멍(53a, 54a), 하부 가로 통로(32a), 세로 통로(32d), 상부 가로 통로(32e) 및 도시하지 않은 통로를 통과하여 1차 레귤레이터(18)의 감압실(64)에 이른다.
도 4a는, 제1 실시예에 따른 차단 밸브(17)의 배치를 도시하고 있고, 도 4b는, 종래예에 따른 차단 밸브(206)의 배치를 도시하고 있다.
도 4a에 도시하는 바와 같이, 차단 밸브(17)가 1차 레귤레이터(18)의 상류측에 배치되어 있으면, 가스 엔진이 정지시에는 차단 밸브(17)가 폐쇄되어 있기 때문에, 1차 레귤레이터(18)의 상류측에서 연료 통로(61)가 차단되어, 1차 레귤레이터(18) 이후의 연료 통로(69) 안의 압력이 저하되어도, 1차 레귤레이터(18) 안에 액화 가스 연료(68)가 침입하는 경우는 없다.
도 4b에 도시하는 바와 같이, 차단 밸브(206)가 1차 레귤레이터(204)의 하류 측에 배치되어 있으면, 야간 등에 외부 기온이 내려가, 1차 레귤레이터(204)의 압력 조절 밸브(212)보다 하류측의 압력이 저하되었을 때에, 압력 조절 밸브(212)가 개방되어 소형 봄베로부터 액화 가스 연료(68)가 유출된다. 외부 기온이, 예컨대 0℃ 이하가 되면, 액화 가스 연료(68)는 액상이 되어, 1차 레귤레이터(204) 안과, 연료 통로(214) 안에 머무른다. 그 결과, 도 10d에서 설명한 바와 같이, 가스 엔진의 시동성이 곤란하게 된다.
도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 제1 실시예에 따른 연료 공급 장치는, 연료 공급원으로서의 소형 가스봄베(12)로부터 공급된 액화 가스 연료를 베이퍼라이저(16)에서 가스상으로 하고, 이 가스상 연료를 1차 레귤레이터(18)에서 감압한다. 2차 레귤레이터(21)에서 대기압에 가까운 압력까지 더 감압한다. 가스 엔진(14)이 정지 상태에 있을 때에 액화 가스 연료의 흐름을 차단하는 차단 밸브(17)는, 가스상 연료와 공기를 믹서(22)로 혼합하여 가스 엔진(14)에 공급하기까지의 연료 공급 통로에 설치된다. 차단 밸브(17)는, 1차 레귤레이터(18)에 대하여 액화 가스 연료의 흐름의 상류측에 배치되고, 1차 레귤레이터(18)와 일체적으로 설치되기 때문에, 가스 엔진 정지시에는, 1차 레귤레이터(18)의 앞에서 연료 공급 통로가 차단되어, 1차 레귤레이터(18)보다 하류에 연료가 유입되지 않고, 가스 엔진(14)의 시동성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 차단 밸브(17)를 1차 레귤레이터(18)와 일체적으로 설치함으로써, 차단 밸브(17)와 1차 레귤레이터(18)를 접속하는 배관이나, 배관을 접속하는 맨아워가 필요없게 되어, 부품수, 조립 맨아워를 삭감할 수 있다. 연료 공급 장 치(10)를 구성하는 차단 밸브 일체형 레귤레이터(30)를 소형화할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있다.
도 5는, 제2 실시예에 따른 연료 공급 장치를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 붙여, 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시한 제2 실시예에 따른 연료 공급 장치(70)는, 수동 코크(13)의 하류측에, 순서대로 온도 감지형 밸브(71), 차단 밸브(17), 1차 레귤레이터(18)를 구비하고 있다.
온도 감지형 밸브(71)는, 외부 기온이 설정 온도가 되었을 때에 연료 통로(72)를 개폐하는 밸브이고, 설정 온도(T)로서는, 하한을, 예컨대 액화 가스 연료의 성분인 부탄이 액화하는 O℃로, 상한을, 예컨대 가스 엔진의 사용 시작 가능 온도인 10℃로 한다(O℃<T<10℃).
가스 엔진이 정지하고, 수동 코크(13)가 개방되어 있는 상태에서, 예컨대 외부 기온이 설정 온도(T)보다 낮아지면, 온도 감지형 밸브(71)는 폐쇄되어, 액화 가스 연료(68)가 온도 감지형 밸브(71)보다 하류측에 흐르는 것을 방지한다.
외부 기온이 설정 온도(T)보다 높아지면, 온도 감지형 밸브(71)는 개방되고, 차단 밸브(17)도 개방되어 있을 때에, 1차 레귤레이터(18)에 액화 가스 연료(68)가 공급된다.
온도를 검지하여 온도 감지형 밸브(71)를 개폐시키기 위한 작동 매체로서는, 왁스, 바이메탈, 형상 기억 합금이 적합하고, 또한 전기 디바이스를 사용할 수 있 는 가스 엔진에서는, 온도 센서로부터의 신호에 기초하여 작동하는 전자(電磁) 밸브를 이용하여도 좋다.
이와 같이, 차단 밸브가, 1차 레귤레이터(18)에 대하여 액화 가스 연료의 흐름의 상류측에 배치되고, 주변 온도를 감지하여 주변 온도가 설정 온도(T)보다 낮아졌을 때에 폐쇄되는 온도 감지형 밸브(71)이기 때문에, 가스 엔진 정지시에는, 1차 레귤레이터(18)의 앞에서 연료 공급 통로가 온도 감지형 밸브(71)에 의해 차단되어, 1차 레귤레이터(18) 이후에 연료가 유입되는 것을 방지하며, 가스 엔진(14)(도 1 참조)의 시동성이 향상된다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제2 실시예에서는, 온도 감지형 밸브(71)를 차단 밸브(17)의 상류측에 배치하였지만, 이것에 한정되지 않고, 온도 감지형 밸브(71)를, 차단 밸브(17)의 하류측에 그리고 1차 레귤레이터(18)의 상류측에 배치하여도 좋다.
다음에, 제3 실시예에 따른 연료 공급 장치(80)에 대해서, 설명한다. 제1 실시예와 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시한 제3 실시예에 따른 연료 공급 장치(80)는, 액화 가스 연료로서, 예컨대 액화부탄이 충전되어 봄베 케이스(11)에 장착된 소형 가스봄베(12)와, 봄베 케이스(11)에 일체적으로 설치되고 소형 가스봄베(12)로부터의 연료의 유출 또는 연료의 차단을 전환하는 수동 코크(13)와, 가스 엔진(14)에서 발생하는 열을 이용하여 액화 가스 연료(액화부탄)를 가스상 연료(부탄가스)로 기화하기 쉽게 하는 베이퍼라이저(16)와, 이 베이퍼라이저(16)에 의해 기화된 가스상 연료를 소정 압력까지 감압하는 1차 레귤레이터(18)와, 이 1차 레귤레이터(18)에 설치된 압력 조절 밸브를 외기 온도에 따라서 강제적으로 폐쇄하기 위해 1차 레귤레이터(18)에 부설(付設)된 온도 검지형 작동 장치(100)와, 베이퍼라이저(16)에서 생성된 가스상 연료를, 가스 엔진 운전중에는 유통하고, 가스 엔진 정지중에는 차단하는 차단 밸브(87)와, 1차 레귤레이터(18)에서 감압된 가스상 연료를 대기압에 가까운 압력까지 더 감압하는 2차 레귤레이터(21)로 이루어진다.
2차 레귤레이터(21)에서 감압된 가스상 연료는, 믹서(22)에 공급되어 공기와 혼합되고, 혼합기가 생성되어, 가스 엔진(14)의 흡기 포트(14a)를 통해 연소실(14b)에 흡입된다.
도면 부호 25∼27은 연료 배관이고, 도면 부호 28은 가스 엔진(14)의 크랭크케이스(14c)와 차단 밸브(87)를 접속하는 부압 배관이며, 가스 엔진 운전중에 크랭크케이스(14c) 안에서 발생하는 부압에 의해 차단 밸브(87)가 개방되고, 가스 엔진 정지중에는 차단 밸브(87)가 폐쇄된다.
도 7은, 수동 코크(13)와 1차 레귤레이터(18) 사이에 배치된 베이퍼라이저(16)(도 6 참조)를 생략하여 도시하고 있다.
1차 레귤레이터(18)는, 하우징(81)과, 이 하우징(81)에 형성된 오목부(81a)의 개구부를 막는 캡 부재(82)와, 하우징(81) 및 캡 부재(82) 사이에 끼워져 고정된 다이어프램(83)과, 이 다이어프램(83)을 지지하기 위해 다이어프램(83)의 외면에 인접하도록 배치된 플레이트(도시 생략)와, 오목부(81a)를 다이어프램(83)으로 막는 것에 의해 형성되는 감압실(86)측으로 다이어프램(83) 및 플레이트를 압박하 기 위해 플레이트와 캡 부재(82) 사이에 설치된 스프링(85)과, 플레이트에 부착되어 감압실(86) 안에 돌출하는 다이어프램 로드(88)와, 오목부(81a)의 바닥부(81b)에 마련된 지점(支點)(91)에 스윙 가능하게 부착되고 일단이 다이어프램 로드(88)에 연결된 다이어프램 레버(92)와, 이 다이어프램 레버(92)의 타단에 부착된 압력 조절 밸브(93)로 이루어진다.
도면 부호 95는 수동 코크(13)로부터 1차 레귤레이터(18)에 이르는 연료 통로이고, 도면 부호 96은 1차 레귤레이터(18)로부터 차단 밸브(87)에 이르는 연료 통로이다.
압력 조절 밸브(93)는, 연료 통로(95)에 연통하는 1차 레귤레이터(118) 내의 연료 통로의 입구(18a)를 개폐한다.
온도 감지형 작동 장치(100)는, 작동 장치 본체(101)와, 이 작동 장치 본체(91)에 대하여 진퇴하는 구동 로드(102)로 이루어지고, 작동 장치 본체(101)는, 1차 레귤레이터(18)의 하우징(81), 상세하게는 오목부(81a)의 바닥부(81b)에 부착되어 있다.
도 8a 및 도 8b는, 온도 검지형 작동 장치(100)의 상온시 및 저온시의 작동상태를 도시하고 있다.
도 8a를 참조하면, 작동 장치 본체(101)는, 1차 레귤레이터(18)(도 7 참조)의 하우징(81)(도 7 참조)에 부착되는 제1 케이스(104) 및 이 제1 케이스(104)에 부착된 바닥이 있는 통 형상의 제2 케이스(105)로 이루어지는 케이스(106)와, 제2 케이스(105) 안에 이동 가능하게 삽입된 슬라이드 부재(107)와, 제1 케이스(104) 및 슬라이드 부재(107) 사이에 설치된 제1 압축 코일 스프링(111)과, 제2 케이스(105) 및 슬라이드 부재(107) 사이에 설치된 제2 압축 코일 스프링(112)으로 이루어진다. 구동 로드(102)는, 슬라이드 부재(107)에 부착되어 있다.
제1 케이스(104)는, 1차 레귤레이터(18)(도 7 참조)의 하우징(81)에 부착하기 위한 플랜지(104a)와, 이 플랜지(104a)로부터 아래쪽을 향해 일체로 연장되는 통부(104b)로 이루어진다. 플랜지부(104a)는 부착용 볼트를 통과시키는 볼트 삽입 관통 구멍(104c, 104c)을 갖는다. 통부(104b)는, 제2 케이스(105)에 끼워 맞춰진다.
슬라이드 부재(107)는, 제2 케이스(107)의 내면을 미끄럼 이동하는 통형부(107a)와, 구동 로드(102)에 끼워 맞추는 보스부(107b)와, 구동 로드(102) 및 보스부(107b) 각각을 연결하는 연결부(107c)로 이루어진다.
제1 압축 코일 스프링(111)은, 형상 기억 합금의 재질로 이루어지고, 제2 압축 코일 스프링(112)은 스프링강제이다. 도면 중 참조 기호 L1은 제1 압축 코일 스프링(111)의 부착 길이이다.
도 8b는, 저온시의 온도 검지형 작동 장치(100)를 도시하고 있다.
상온보다 주변 온도가 낮아지면, 제1 압축 코일 스프링(111)은, 소정 온도에서 기억되어 있는 길이까지 짧아지고, 부착 길이는 L1보다 짧은 L2가 된다. 이것에 따라, 압축되어 있던 제2 압축 코일 스프링(112)은 연장되고, 구동 로드(102)는 슬라이드 부재(107)와 함께 화살표 b로 도시하는 바와 같이 이동하며, 케이스(106)로부터 크게 돌출한다.
제1 압축 코일 스프링(111)은, 주변 온도가 설정 온도로 내려 갔을 때에 소정 길이까지 짧아지며, 설정 온도(T)로서는, 하한을, 예컨대 액화 가스 연료의 성분인 부탄이 액화하는 O℃로, 상한을, 예컨대 가스 엔진의 사용 시작 가능 온도인 10℃로 한다(O℃<T<10℃).
이상에 기술한 제3 실시예에 따른 연료 공급 장치(80)의 작용에 대해서, 도 9a 및 도 9b에 기초하여 설명한다.
도 9a는, 엔진의 통상 운전시에서의 연료 공급 장치(80)를 도시하고 있다.
온도 감지형 작동 장치(100)의 주변 온도는 설정 온도보다 높고, 온도 감지형 작동 장치(100)의 구동 로드(102)는 작동 장치 본체(101) 안에 인입되어 있으며, 1차 레귤레이터(18)의 다이어프램 로드(88)로부터 떨어진 상태로 있고, 압력 조절 밸브(93)는 개방되어 있다.
액화 가스 연료는, 화살표 c로 도시하는 바와 같이, 소형 가스봄베로부터 수동 코크(13), 1차 레귤레이터(18), 차단 밸브(87)를 통과하여 가스 엔진측으로 흐른다.
도 9b에서, 예컨대 가스 엔진이 정지하고, 수동 코크(13)가 개방된 상태로 방치되며, 야간 등에 외부 기온이 저하되어 온도 검지형 작동 장치(100)의 주변 온도가 설정 온도보다 저하되면, 도 9a의 상태로부터 구동 로드(102)가 작동 장치 본체(101)로부터 화살표 d로 도시하는 바와 같이 돌출하고, 다이어프램 로드(88)의 선단에 닿아서, 다이어프램 로드(88) 및 다이어프램(83)을 도면의 위쪽으로 이동시킨다.
그 결과, 다이어프램 레버(92)가 지점(91)을 중심으로 하여 스윙하고, 압력 조절 밸브(93)가 폐쇄 상태로 고정된다. 따라서, 소형 가스봄베로부터 유출된 액화 가스 연료(120)는 압력 조절 밸브(93)에서 저지되고, 1차 레귤레이터(18) 안과 1차 레귤레이터(18)의 하류측에 흐르지 않는다.
도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 연료 공급 장치(80)는, 연료 공급원으로서의 소형 가스봄베(12)로부터 공급된 액화 가스 연료를 베이퍼라이저(16)에서 가스상으로 하고, 이 가스상 연료를 1차 레귤레이터(18)에서 감압하며, 2차 레귤레이터(21)에서 대기압에 가까운 압력까지 더 감압함으로써, 가스상 연료와 공기를 믹서(22)로 혼합하여 가스 엔진(14)에 공급하도록 하고 있다.
다이어프램 레버(92)는, 1차 레귤레이터(18) 내의 연료 통로의 입구(18a)를 개폐하는 압력 조절 밸브(93)에 일체적으로 설치되어 있다. 온도 검지형 작동 장치(100)는, 1차 레귤레이터(18)의 주변 온도를 검지하여 다이어프램 레버(92)를 작동시키는 구동 로드(102)를 갖고 있다.
따라서, 온도 감지형 작동 장치(100)에 의해서, 주변 온도가, 액화 가스 연료가 액화하는 온도까지 내려가기 전에 1차 레귤레이터(18)의 압력 조절 밸브(93)를 폐쇄 상태로 고정할 수 있고, 가스 엔진 정지시에 1차 레귤레이터(18) 안에 액상의 연료가 침입하는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 가스 엔진(14)의 시동성을 향상시킬 수 있다.
제3 실시예에서는, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 온도를 검지하여 구동 로드(102)를 돌출시키는 작동 매체로서, 상기한 형상 기억 합금제의 제1 압축 코일 스프링(111)을 들었지만, 이것에 한정되지 않고, 왁스, 바이메탈이어도 좋으며, 또한 전기 디바이스를 사용할 수 있는 가스 엔진에서는, 온도 센서로부터의 신호를 받아 작동하는 전자 밸브를 이용하여도 좋다.
온도 검지형 작동 장치(100)는, 온도를 검지하여 구동 로드(102)가 작동 장치 본체(101)에 대하여 진퇴하도록 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 온도를 검지하여 회전하는 다른 작동 형태로 하여도 좋다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 구동 로드(102)로 다이어프램 로드(88)를 누름으로써 다이어프램 레버(92)를 스윙시켜 압력 조절 밸브(93)를 폐쇄 상태로 고정했지만, 이것에 한정되지 않고, 구동 로드(102)로 다이어프램 레버(92)의 일단을 누름으로써 압력 조절 밸브(93)를 폐쇄 상태로 고정하여도 좋다. 압력 조절 밸브(93)를 폐쇄 상태로 고정할 수 있으면, 다른 방법이어도 좋다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 엔진의 연료 공급 장치를 도시하는 계통도.
도 2는 도 1에 도시한 차단 밸브 일체형 레귤레이터의 상세한 단면도.
도 3은 도 2에 도시한 차단 밸브의 작용도.
도 4a 및 도 4b는 제1 실시예에 따른 차단 밸브와, 종래 기술에 의한 차단 밸브의 비교를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 공급 장치의 단면도.
도 6은 제3 실시예에 의한 가스 엔진의 연료 공급 장치를 도시하는 계통도.
도 7은 도 6에 도시된 1차 레귤레이터의 단면도.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 온도 검지형 작동 장치의 상온시 및 저온시의 작동 상태를 도시하는 단면도.
도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 1차 레귤레이터의 통상 운전시 및 저온 방치시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 10a∼도 10b는 종래의 연료 공급 장치의 작동 상태를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연료 공급 장치
11 : 봄베 케이스
13 : 수동 코크
14 : 가스 엔진
16 : 베이퍼라이저
17, 87 : 차단 밸브
18 : 1차 레귤레이터
21 : 2차 레귤레이터
22 : 믹서
71 : 온도 감지형 밸브
93 : 압력 조절 밸브
100 : 온도 검지형 작동 장치

Claims (3)

  1. 연료 공급원(12)으로부터 공급된 연료를 가스상으로 하고, 상기 가스상 연료를 연료 공급 통로를 통해 가스 엔진(14)에 공급하는 가스 엔진의 연료 공급 장치로서,
    상기 연료 공급 통로의 도중에 설치되며, 상기 가스상 연료를 감압하는 1차 레귤레이터(18)와,
    상기 1차 레귤레이터에 대하여 연료의 흐름의 상류에 배치되고, 상기 1차 레귤레이터와 일체적으로 설치되며, 상기 가스 엔진이 정지 상태에 있을 때에 상기 가스상 연료를 차단하는 차단 밸브(17)를 포함하고,
    상기 1차 레귤레이터(18) 내부의 연료 통로(61)가 상기 차단 밸브(17)의 작동에 의해 개폐되는 가스 엔진의 연료 공급 장치.
  2. 가스 엔진의 연료 공급 장치로서,
    연료 공급원(12)과,
    상기 연료 공급원으로부터 공급된 연료를 가스상으로 하는 베이퍼라이저(16)와,
    상기 가스상 연료를 감압하는 1차 레귤레이터(18)와,
    상기 1차 레귤레이터에서 감압된 상기 가스상 연료를 대기압에 가까운 압력까지 더 감압하는 2차 레귤레이터(21)와,
    2차 감압된 상기 가스상 연료와 공기를 혼합하는 믹서(22)와,
    상기 베이퍼라이저에 의해 가스상으로 된 연료를 가스 엔진(14)에 공급하기까지의 연료 공급 통로(25, 26, 27)에 설치되고, 상기 가스 엔진이 정지 상태에 있을 때에 연료의 흐름을 차단하는 차단 밸브(71)를 포함하고,
    상기 차단 밸브는, 상기 1차 레귤레이터(18)에 대하여 연료의 흐름의 상류측에 배치되며, 주변 온도를 감지하여 주변 온도가 설정 온도보다 낮아졌을 때에 폐쇄되는 온도 감지형 밸브(71)이고,
    상기 1차 레귤레이터(18)는, 연료 통로 입구(18a)를 갖고, 이 연료 통로 입구를 개폐하는 압력 조절 밸브(93)에 일체적으로 설치된 다이어프램 레버(92)를 가지며,
    상기 1차 레귤레이터(18)는, 그 주변 온도를 검지하여 상기 다이어프램 레버(92)를 작동시키는 구동 로드(102)를 갖는 온도 검지형 작동 장치(100)를 포함하는 것인 가스 엔진의 연료 공급 장치.
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