TWI418703B - 氣體燃料供給裝置 - Google Patents

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Shigeru Shudo
Masanori Fujinuma
Hiroaki Kojima
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Honda Motor Co Ltd
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Description

氣體燃料供給裝置
本發明係關於氣體燃料供給裝置,其等能夠將具有不同工作壓力之複數個類型之氣體燃料供給一氣體燃燒裝置,同時在該複數個類型之氣體燃料之間進行切換。
在習知的氣體燃燒裝置中,燃氣引擎能夠使用工作壓力互不相同之複數個類型之氣體燃料,諸如丙烷氣體及丁烷氣體。日本專利申請案特許公開案第2008-106647號(下文稱為「該專利文獻」)中揭示了此等燃氣引擎之一實例。根據該專利文獻之揭示內容,該等工作壓力互不相同之氣體燃料(諸如丙烷氣體及丁烷氣體)被包含於各別氣體容器中,且此等氣體容器經設置經由各別氣體燃料供給通道而與該燃氣引擎流體連通。待供給至該燃氣引擎之該氣體燃料係可經由設置於該等個別氣體燃料供給通道中之切換閥而在該丙烷氣體與該丁烷氣體之間切換。該丙烷氣體及丁烷氣體之該等氣體燃料供給通道(即,丙烷氣體燃料供給通道及丁烷氣體燃料通道)在該燃氣引擎之上游之一位置處結合在一起(即,相互連通)。
即,藉由一人類操作員執行針對切換設置於該等氣體燃料供給通道中之該等切換閥之操作狀態之操作,在該丙烷氣體及該丁烷氣體之間選出之一期望之氣體燃料可供給至該燃氣引擎。即,藉由該人類操作者在該丙烷氣體及該丁烷氣體之間選擇所希望之任一者而將該所選擇之氣體供給至該燃氣引擎,則可在該燃氣引擎中切換地使用具有不同工作壓力之該丙烷氣體及該丁烷氣體。
有時候,該燃氣引擎首先係用該等氣體燃料中具有一高工作壓力之一者(即,該丁烷氣體)而驅動,且接著係用具有一較低工作壓力之另一氣體燃料(即,該丙烷氣體)而驅動。為了將該丙烷氣體供給至該燃氣引擎,開啟該丙烷氣體燃料通道之該切換閥。
此外,由於該丁烷氣體燃料供給通道與該丙烷氣體燃料供給通道在該燃氣引擎之上游側之一位置處結合在一起(即,相互連通),在該燃氣引擎係用該丁烷氣體驅動之後,該丁烷氣體將留存於該丙烷氣體燃料供給通道中。留存於該丙烷氣體供給通道中之該丁烷氣體具有一比該丙烷氣體更高之氣體壓力。因此,若該丙烷氣體燃料供給通道被開啟以將該丙烷氣體供給至該燃氣引擎,則留存於該丙烷氣體燃料供給通道中之殘餘丁烷氣體可能會不符需求地通過該丙烷氣體燃料供給通道之該經開啟切換閥而流動至該丙烷氣體容器。
鑑於先前技術存在上述問題,本發明之一目的在於提供一種改良之氣體燃料供給裝置,當將一低工作壓力之一氣體燃料供給至一氣體燃燒裝置時,該氣體燃料供給裝置能可靠地防止一較高工作壓力之一氣體燃料流動至包含該低工作壓力氣體燃料之一容器。
為了完成上述之目的,本發明提供一種用於將一氣體燃料供給至一氣體燃燒裝置之改良氣體燃料供給裝置,該氣體燃料供給裝置包括:一氣體容器附接區段,其係用於將複數個氣體容器附接於其,該等氣體容器包含具有不同工作壓力之複數個類型之氣體燃料之中之各別氣體燃料,附接至該氣體容器附接區段之該複數個氣體容器與對應之氣體燃料供給通道連通,以將該氣體燃料經由該等對應的氣體燃料供給通道而供給至該氣體燃燒裝置,用於該等氣體燃料中之具有一低工作壓力之一者之該氣體燃料供給通道與用於該等氣體中之另一者(其具有一比該一氣體燃料更高之工作壓力)之氣體燃料供給通道在該氣體燃燒裝置之附近及上游之一位置處結合在一起;若干切換閥,其被設置於該等氣體燃料供給通道中,待供給至該氣體燃燒裝置之該氣體燃料可經由該等切換閥而在該複數個類型之氣體燃料之間切換;及一止回閥,其被設置於該氣體燃料供給通道中,對應於包含具有該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器,該止回閥防止具有該較高工作壓力之該氣體燃料自該止回閥之一較為接近該氣體燃燒裝置之一下游側流動至該止回閥之一較為接近該氣體容器附接區段(即,較為接近被附接至該氣體容器附接區段之包含該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器)之一上游側。
根據本發明,該止回閥被設置於該氣體燃料供給通道中,其對應於包含具有該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器(即,包含該低工作壓力之該氣體燃料(即,低工作壓力氣體燃料)之該氣體容器與之連通),且因此,該止回閥可防止該較高工作壓力之該氣體燃料(即,較高工作壓力氣體燃料)自該止回閥之該下游側流動至該止回閥之該上游側且因此而流動至附接至該氣體容器附接區段之包含該低工作壓力氣體燃料之該氣體容器。因此,當在該氣體燃燒裝置係用該較高工作壓力氣體燃料驅動之後進行氣體燃料切換而用該低工作壓力氣體燃料驅動該氣體燃燒裝置時,該止回閥可防止該較高工作壓力氣體燃料自該止回閥之較為接近該氣體燃燒裝置之該下游側不符需求地流動至該止回閥之較為接近包含該低工作壓力氣體燃料之該上游側。
較佳的是,本發明之該氣體燃料供給裝置進一步包括一減壓閥,其被設置於該氣體燃料供給通道中,對應於包含該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器,其介於該止回閥與該氣體容器附接區段(且因此被附接至該氣體容器附接區段之包含該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器)之間。因此,在用於該低工作壓力氣體燃料之該氣體燃料供給通道中,可經由該減壓閥調整該低工作壓力氣體燃料,以使之不超過一預定壓力。
該減壓閥被設定處於根據該低工作壓力氣體燃料之一預定閥開啟壓力(在該壓力下,該減壓閥開啟)下。因此,一旦該較高工作壓力氣體燃料流動至該減壓閥,該減壓閥可能開啟。因此,該減壓閥被設置於該止回閥與該氣體容器附接區段(即,包含該低工作壓力氣體燃料之該氣體容器)之間。因此,可藉由防止該較高工作壓力氣體燃料流動至該減壓閥之止回閥操作而防止該減壓閥由於該較高工作壓力氣體燃料之流動而開啟。
較佳的是,該止回閥包含一閥座,及一由一彈性材料形成為一圓頂形且安裝於該閥座上之閥本體,一氣體通道穿過該閥座而形成,該氣體通道正常情況下係用該閥本體閉合,從而防止該較高工作壓力之該氣體燃料自該止回閥之該下游側流動至該止回閥之該上游側(即,流動至包含該低工作壓力之該氣體燃料之該氣體容器)。
因此,即使當該止回閥之較為接近包含該低工作壓力氣體之該容器之該上游側之氣體燃料壓力稍微高於該止回閥之較為接近該氣體燃燒裝置之該下游側之氣體燃料壓力,該止回閥之該閥本體可以一合適之方式適當且可靠地操作以將該低工作壓力氣體燃料供給至該氣體燃燒裝置。
此外,即使當該止回閥之較為接近該氣體燃燒引擎之該上游側之氣體燃料壓力稍微大於該止回閥之較為接近包含該低工作壓力氣體燃料之該容器之該上游側之氣體燃料壓力,該止回閥之該閥本體可適當地且可靠地操作以防止該氣體燃料自該下游側流動至該上游側(且因此流動至包含該低工作壓力氣體燃料之該容器)。
即,由於該止回閥之該閥本體係由一彈性材料形成,即使當該止回閥之較為接近該氣體燃燒裝置之該下游側與該止回閥之較為接近包含該低工作壓力氣體燃料之該容器之上游側之間存在一壓力差(差壓),仍可確保一適當且可靠的閥動作。由於如上所述可確保一合適及可靠的閥動作,本發明允許以一合適的方式可切換地使用該複數個類型之氣體燃料。
下文將描述本發明之多個實施例,但應理解,本發明並不限於所描述之實施例且可在不脫離基本原理下對本發明進行各種修改。因此,本發明之範圍僅由附加技術方案所確定。
下文將僅以舉例之方式,參考附圖來描述本發明之某些較佳實施例。
現參考圖1,其以一方塊圖顯示配有本發明之一氣體燃料供給裝置12之一實施例的一燃氣引擎系統10之一大致構造。該燃氣引擎系統10包括:一燃氣引擎(即,氣體燃燒裝置)11,其係可用複數個類型之氣體燃料驅動;該氣體燃料供給裝置12,其能夠將複數個類型之氣體燃料供給至該燃氣引擎11;一氣體罐(即,氣體容器)13,其係可拆卸地附接至該氣體燃料供給裝置12;第一及第二卡匣式氣體罐(即,氣體容器)14及15,其係可拆卸地附接至該氣體燃料供給裝置12。
用於本實施例中之氣體燃料係具有不同工作壓力之液化石油氣(LPG)燃料,諸如丙烷氣體(即,具有一低工作壓力之氣體燃料)及丁烷氣體(即,具有一相對高工作壓力之氣體燃料)。
該丙烷氣體被包含於該氣體罐13中,其用包含於其內之該丙烷氣體被設定於一預定內部壓力(下文稱為「壓力Pp」,以便於描述)。該丙烷氣體被以氣體形式自該氣體罐13中取出或放出;下文亦將該丙烷氣體稱為「丙烷燃料」。自該氣體罐13放出之該丙烷具有一氣體壓力(下文稱為「丙烷氣體壓力」),其等於上述之壓力Pp。
該丁烷氣體被包含於該第一及該第二卡匣式氣體罐14及15中,該等氣體罐之內部壓力各被設定為PB。該丁烷氣體係以液體形式自該等卡匣式氣體罐14及15中放出;下文亦將該丁烷氣體稱為「丁烷燃料」。自該第一及該第二卡匣式氣體罐14及15中放出之該丁烷氣體具有一氣體壓力(下文稱為「丁烷燃料壓力PB」,以便於描述)。該丁烷燃料壓力PB被設定得高於該丙烷氣體壓力Pp。
在該燃氣引擎11中,一回跳啟動器23被連接至一曲軸22。該燃氣引擎11係可藉由一人類操作員手動地操作該回跳啟動器之一操作旋鈕23a而驅動。該曲軸22係可旋轉地安裝於一曲軸箱21中。
在該氣體罐13連接或附接至該氣體燃料供給裝置12之情形下,在該燃氣引擎11中,一空氣-氣體混合器27將丙烷氣體與空氣之一混合物供給至一引擎體24之一燃燒室26(汽缸25)。該燃氣引擎11(更明確而言,該曲軸22)係由正在該燃燒室26中燃燒之丙烷氣體與空氣之混合物而驅動。
此外,在該燃氣引擎11中,在該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15被連接或附接至該氣體燃料供給裝置12之情形下,該混合器27將丁烷氣體與空氣之一混合物供給至該引擎體24(汽缸25)之該燃燒室26中。該燃氣引擎11(曲軸22)係由正在該燃燒室26中燃燒之丁烷氣體與空氣之該混合物所驅動。
該氣體燃料供給裝置12包括:一管口設定區段(氣體容器附接構件)31,該氣體罐13係可拆卸地與其附接;一管口設定區段單元(氣體容器附接構件)32,該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15係可拆卸地與其附接;該混合器27,其被設置於該管口設定區段31及該管口設定區段單元32之下游且與該燃燒室26連通;一丙烷氣體燃料供給通道34,其連通於該混合器27與該管口設定區段31之間;及一丁烷氣體燃料供給通道35,其連通於該混合器27與該管口設定區段單元32之間。
該丙烷氣體燃料供給通道34係用於連通該氣體罐13與該混合器27之一流動通道,且該丁烷氣體燃料通道35係用於連通該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15與該混合器27之一流動通道。該丁烷氣體燃料供給通道35包括一蒸發器(加熱器)47,其用於蒸發自該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15放出之該丁烷燃料。
該丙烷氣體燃料供給通道34與丁烷氣體燃料供給通道35在該混合器27(且因此該燃氣引擎11)之上游之一位置37處結合在一起。該混合器27經構建適用於丙烷氣體及丁烷氣體二者。
如圖1中所進一步顯示,該氣體燃料供給裝置12在該丙烷氣體燃料供給通道34中之一上游至下游方向(即,自該管口設定區段31朝向該混合器27之一方向)中包括依次設置之一調節器單元41、一止回閥42、一丙烷切換閥(切換構件)43及一丙烷關斷閥44。
即,在該丙烷氣體燃料供給通道34中,該調節器單元41經設置緊鄰該管口設定區段31之下游,且該止回閥42經設置緊鄰該調節器單元41之下游。此外,該丙烷切換閥43被設置於該止回閥42之下游,且該丙烷關斷閥44經設置緊鄰該丙烷切換閥43之下游。此外,該混合器27被設置於該丙烷關斷閥44之下游。
此外,該氣體燃料供給裝置12在該丁烷氣體燃料供給通道35中之自該管口設定區段單元32朝向該混合器27之方向中包括依次設置之一丁烷切換閥(切換構件)46、該蒸發器47、一丁烷關斷閥48及一丁烷調節器49。
即,在該丁烷氣體燃料供給通道35中,該丁烷切換閥46經設置緊鄰該管口設定區段單元32之下游,且該蒸發器47經設置緊鄰該丁烷切換閥46之下游。此外,該丁烷關斷閥48經設置緊鄰該蒸發器47之下游,且該丁烷調節器49經設置緊鄰該丁烷關斷閥48之下游。此外,該混合器27被設置於該丁烷調節器49之下游。
設於該丙烷氣體燃料供給通道34中之該丙烷切換閥43係一用於使該丙烷氣體燃料供給通道34在開啟狀態與閉合狀態之間切換之閥,而設於該丁烷氣體燃料通道35中之該丁烷切換閥46係一用於使該丁烷氣體燃料通道35在開啟狀態與閉合狀態之間切換的閥。
可藉著經由該丁烷切換閥46使該丁烷氣體燃料供給通道35切換至該閉合狀態且經由該丙烷切換閥43使該丙烷氣體燃料供給通道34切換至該開啟狀態而將包含於該氣體罐13中之該丙烷氣體供給至該混合器27。同樣地,可藉著經由該丁烷切換閥46使該丁烷氣體燃料供給通道35切換至該開啟狀態且經由該丙烷切換閥43將該丙烷氣體燃料供給通道34切換至該閉合狀態而將包含於該第一及第二卡匣式氣體罐14及15中之該丁烷氣體供給至該混合器27。
設於該丙烷氣體燃料供給通道34中之該調節器單元41包含一丙烷調節器51及一減壓閥52。該丙烷調節器51係一用於將該丙烷氣體燃料供給通道34中之該丙烷氣體之氣體壓力調整至一預定丙烷壓力P1(為例如2.8 kPa)之部件。經由該丙烷調節器51將該丙烷氣體之該壓力降低至該預定丙烷壓力P1,則可在該燃氣引擎11中使用該丙烷氣體。
該減壓閥52係一旦在該丙烷氣體燃料通道34中流動之該丙烷氣體之該氣體壓力超過一預定開啟壓力(例如,5.6 kPa)時開啟以將該丙烷氣體自該丙烷氣體燃料通道34中釋放至大氣中之一閥。
如圖2中所示,該止回閥42係一所謂的傘形閥,其包含一閥座56;一閥本體55,其係由一彈性材料形成為一圓頂形,以提供一圓頂形區段55b;及一支撐軸55a,其用於支撐該閥本體55。該支撐軸55a被插入穿過形成於該閥座56中之一安裝孔56a。
該止回閥42通常保持於一閉合狀態。一旦該止回閥42之一初級側壓力(即,該止回閥42之較為接近該減壓閥52或調節器單元41之該側上之壓力,或減壓閥側壓力)超過一預定值,則該閥本體55之該圓頂形區段55b彈性地變形,使得穿過該閥座56而形成之該氣體通道57被開啟。因此,該丙烷氣體被允許自該止回閥42之該初級側(即,自該止回閥42之較為接近該調節器單元41之該側,或該止回閥42之調節器單元側)流動至一次級側(即,流動至該止回閥42之較為接近該丙烷切換閥43之該側,或丙烷切換閥側)。
此外,一旦該次級側壓力(即,丙烷切換閥側壓力)相較於該初級側壓力(即,減壓閥側壓力)增加而導致該初級側壓力與該次級側壓力之間之一壓力差ΔPv(差壓)超過一預定設定值,則使該閥本體55之一徑向向外周邊表面係抵於該閥座56接合,以藉此閉合該等氣體通道57。因此,該止回閥42可防止該丁烷氣體自該止回閥42之該次級側(丙烷切換閥側)流動至該止回閥42之該初級側(即,調節器單元側)且尤其防止流動至該氣體罐13。換言之,該止回閥42可防止該較高工作壓力之該氣體燃料自該止回閥42之較為接近該燃氣引擎(氣體燃燒裝置)11之該下游側流動至該止回閥42之較為接近該氣體容器附接構件之該上游側(且因此防止流動至被附接至該氣體容器附接構件之包含該低工作壓力氣體燃料之該氣體容器)。
由於如上所述,該止回閥42之該閥本體55係由一彈性材料形成,因此可用一微小壓力使該閥本體55彈性地變形。因此,即使該止回閥42之該初級側壓力(即,減壓閥側壓力)與該止回閥42之該次級側壓力(丙烷切換閥側)之間的壓力差(差壓)ΔPv係微小,仍可確保該止回閥42之一適當且可靠的閥動作。
此外,由於採用一所謂的傘形閥作為該止回閥42,該止回閥在構造上可簡化。因此,該止回閥之重量及大小可得以減小,且該止回閥42之設計自由度可增大。
如圖3及圖4所示,該管口設定區段單元32包括:第一及第二管口設定區段64及65,該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15之管口61及62係可拆卸地附接至其;一連通通道68,其使該第一管口設定區段64與第二管口設定區段65相互平行地連通;一第一單向閥66,其設置於該連通通道68中,鄰近該第一管口設定區段64或與之聯結;及一第二單向閥67,該設置於該連通通道68中,鄰近該第二管口設定區段65或與之聯結。
該管口設定區段單元32進一步包括:一第一止回閥71,其設置於該連通通道68中,鄰近該第一單向閥66或與之聯結;一第二止回閥72,其設置於該連通通道68中,鄰近該第二單向閥67或與之聯結;及一壓力回應閥73,其設置於該第一止回閥71及該第二止回閥72之下游。
如圖5所示,該第一止回閥71係一對應於該第一卡匣式氣體罐14(見圖3)之閥。更明確而言,該第一止回閥71為一所謂之傘形閥,其包括一閥座77;一閥本體76,其係由一彈性材料形成為一圓頂形,以提供一圓頂形區段76b;及一支撐軸76a,其係用於支撐該閥本體76。該支撐軸76a被插入穿過形成於該閥座77中之一安裝孔77a。
該第一止回閥71通常保持於一閉合狀態。一旦該第一止回閥71之一初級側壓力(即,該止回閥71之較為接近該第一單向閥66之該側上之壓力,或該第一單向閥側壓力)超過一預定值,則該閥本體76之該圓頂形區段76b彈性地變形,使得穿過該閥座77而形成之氣體燃料通道78得以開啟。因此,該丁烷燃料被允許自該第一止回閥71之該初級側(即,第一單向閥側)流動至該第一止回閥71之一次級側(即較為接近該第二止回閥72之側,或第二止回閥側)。
一旦該第一止回閥71之一次級側壓力(即,該第二止回閥側上之壓力)相較於該第一止回閥71之一初級側壓力(即,該第一單向閥側上之壓力)增加而使該初級側壓力與該次級側壓力之間之一壓力差(差壓)ΔPv1超過一預定設定值,則會使該閥本體76之該圓頂形區段76b之一徑向外周邊表面抵於該閥座77接合,從而閉合該等燃料通道78。因此,該第一止回閥71可防止該丁烷燃料自該第一止回閥71之該次級側(第二止回閥側)流動至該初級側(即,第一單向閥側)。
由於如上所述,該第一止回閥71之該閥本體76係由一彈性材料形成。因此,可用一微小的壓力使該閥本體76彈性地變形。因此,即使當該第一止回閥71之該初級側壓力與該次級側壓力之間之該壓力差(差壓)ΔPv1係微小,仍可確保該第一止回閥71之一適當且可靠的閥動作。
此外,由於採用一所謂的傘形閥作為該第一止回閥71,該第一止回閥71在構造上可簡化。因此,該第一止回閥71之重量及大小均可減小,且該止回閥71之設計自由度增加。
如圖3及圖4,該第二止回閥72在構造及性能上與該第一止回閥71大致相同。
即,該第二止回閥72係一對應於該第二卡匣式氣體罐15之閥。更明確而言,該第二止回閥72係一所謂之傘形閥,其包括一閥座82;一閥本體81,其係由一彈性材料形成為一圓頂形,以提供一圓頂形區段81b;及一支撐軸81a,其係用於支撐該閥本體81。該支撐軸81a被插入穿過形成於該閥座82中之一安裝孔82a。
該第二止回閥72通常保持於一閉合狀態。一旦一初級側壓力(即,該第二止回閥72之較為接近第二單向閥67之該側上,或第二單向閥側之壓力)超過一預定值,則該閥本體81之該圓頂形區段81b彈性地變形,使得穿過該閥座82而形成之氣體燃料通道83開啟。因此,該丁烷燃料被允許自該初級側(即,第二單向閥側)流動至一次級側(即,該第二止回閥72之較為接近該第一止回閥71之側,或第一止回閥側)。
一旦一次級側壓力(即,該第一止回閥側上之壓力)相較於一初級側壓力(即,該第二單向閥側上之壓力)增加,使該初級側壓力與該次級側壓力之間之一壓力差(差壓)ΔPv2超過一預定設定值,則會使該閥本體81之該圓頂形區段81b之一徑向外周邊表面抵於該閥座82接合,從而閉合該等燃料通道83。因此,該第二止回閥72可防止該丁烷燃料自該第二止回閥72之該次級側(第一止回閥側)流動至該第二止回閥72之該初級側(即,第二單向閥側)。
由於如上所述,該第二止回閥72之該閥本體81係由一彈性材料形成,可用一微小壓力使該閥本體81變形。因此,即使當第二止回閥72之該初級側壓力(即,第二單向閥側壓力)與該次級側壓力(第一止回閥側壓力或壓力回應閥側之壓力)之間之該壓力差(差壓)ΔPv2係微小的,仍可確保該第二止回閥72之一適當且可靠的閥動作。
此外,由於採用一所謂的傘形閥作為該第二止回閥72,該第二止回閥72在構造上可簡化。因此,該第二止回閥72之重量及大小均可減小,且該止回閥72之設計自由度增加。
當該壓力回應閥73之一次級側壓力(即,該壓力回應閥73之較為接近該丁烷切換閥46之該側或該丁烷切換閥側上之壓力)高於一最小丁烷壓力P3(在例如600 kPa至700 kPa之一範圍內),則該壓力回應閥73使該丁烷氣體燃料供給通道35保持於該開啟狀態。此外,一旦該次級側壓力減小至該最小丁烷壓力P3,則該壓力回應閥73閉合該丁烷氣體燃料供給通道35且只要該次級側壓力低於該最小丁烷壓力P3則將該丁烷氣體燃料供給通道35保持於該閉合狀態。
再參考圖1,該丁烷調節器49係一用於將該丁烷氣體燃料供給通道35中之該丁烷氣體調整至一預定丁烷壓力P4(例如,10 kPa)之部件。藉著經由該丁烷調節器49將該丁烷氣體之該壓力降低至該預定丁烷壓力P4,則可在該燃氣引擎11中使用該丁烷氣體。
下文參考圖3、6及7描述以該丁烷氣體驅動該燃氣引擎11之一實例方式。如圖3中所示,該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15之該管口61及62被分別設定於該第一及第二管口設定區段64及65上。
接著,如圖6所示,該丁烷氣體燃料供給通道35係經由該丁烷切換閥46而切換至該開啟狀態,而該丙烷氣體燃料供給通道34則係經由該丙烷切換閥43而切換至該閉合狀態。此外,人類操作員手動地操作該回跳啟動器23之該操作旋鈕23a,以藉此旋轉該曲軸22。隨著該曲軸22如此旋轉,該曲軸箱21之該內部壓力降低至一負壓力P5(例如,-1.5 kPa),回應於此,該丙烷關斷閥44及該丁烷關斷閥48被開啟。
接著,如圖7所示,該丁烷燃料被自該第一卡匣式氣體罐14放出,且藉由該第一單向閥66按箭頭A所指示流動至該第一止回閥71。
藉著流動至該第一止回閥71之經被放出之丁烷燃料,該圓頂形閥本體76彈性地變形,以開啟該等燃料通道78。該丁烷燃料按箭頭B所示流經該等開啟之燃料通道78,此後該丁烷燃料按箭頭C所示流動至該壓力回應閥73。
由於該第一止回閥71之該閥本體76係由一彈性材料形成,可用一微小的壓力使該閥本體76變形,且因此,一旦該第一止回閥71之該初級側壓力(即,該第一止回閥71之該第一單向閥側上之壓力)達到一預定值,該閥本體76可適當且可靠地操作。
類似地,該丁烷燃料被自該第二卡匣式氣體罐15中放出,且藉由該第二單向閥67按箭頭D所示而流動至該第二止回閥72。
藉著流動至該第二止回閥72的經放出之該丁烷燃料,該圓頂形閥本體81彈性地變形,以開啟該等燃料通道83。該丁烷燃料按箭頭E所示流經該等開啟之燃料通道83,此後,該丁烷燃料按箭頭F所示流動至該壓力回應閥73。
如在該第一止回閥71中,該第二止回閥72之該閥本體81係由一彈性材料形成,因此可以一微小的壓力使該閥本體81變形。因此,一旦該第二止回閥72之該初級側壓力(即,該第二止回閥72之該第二單向閥側上之壓力)達到一預定值,該閥本體81可適當且可靠地操作。
已按箭頭C所示流經該第一止回閥71而到達該壓力回應閥73之該丁烷氣體燃料與已按箭頭F所示流經該第二止回閥72而到達該壓力回應閥73之該丁烷氣體燃料在該壓力回應閥73處結合在一起。接著,因此結合在一起之丁烷氣體燃料按圖7中之箭頭G所示流動至該丁烷切換閥46(見圖6)。
再參考圖6,已流經該丁烷切換閥46之該丁烷燃料按箭頭H所示流動至該蒸發器47,於此其被加熱(蒸發)成丁烷氣體。接著,該丁烷氣體按箭頭I所示流經該丁烷關斷閥48而到達該丁烷調節器49,因此該丁烷氣體藉由該丁烷調節器49而調整至該預定丁烷壓力P4(例如,10 kPa)。接著,已被調整至該預定丁烷壓力P4之該丁烷氣體流動至該空氣-氣體混合器27,如箭頭J所指示。
該混合器27使該丁烷氣體與空氣混合在一起,且所得之該混合物被供給至該引擎體24之該燃燒室26(汽缸25),如箭頭K所指示。因此,該燃氣引擎11(更明確而言,曲軸22)係藉由正在該燃燒室26中燃燒之該丁烷氣體與空氣之該混合物而驅動。
隨著該氣體燃料供給裝置12以上文就圖3、6及7所述之方式使用該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15,可使用之該丁烷氣體之量增加,因此可確保該燃氣引擎系統10之持續操作時間增加。
此外,由於如上所述,該第一及第二止回閥71及72之該等閥本體76及81(參見圖7)各者係由一彈性材料形成,可確保該第一及第二止回閥71及72中之各者之一適當且可靠的閥動作,且因此,可以一穩定的方式繼續將包含於該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15中之該丁烷氣體供給至該燃氣引擎11。
接著,將描述當該第一卡匣式氣體罐14與該第二卡匣式氣體罐15之間出現一壓力差時,經由該第一止回閥71及該第二止回閥72控制該丁烷氣體之流之一實例方式。由於該第一止回閥71及該第二止回閥72在構造及性能上大致彼此相同,為了便於理解,下文將主要描述該第二止回閥72之性能。
在使用該燃氣引擎11期間,由於該第一卡匣式氣體罐14與該第二卡匣式氣體罐15具有不同的環境溫度,該等氣體罐14與15之間可能出現一溫度差,且可能由於該溫度差,該第一卡匣式氣體罐14與該第二卡匣式氣體罐15之間存在一壓力差ΔPC。更明確而言,該第一卡匣式氣體罐14之該內部壓力(下文稱為「內部壓力PC1」,以便於理解)可相較於該第二卡匣式氣體罐15之該內部壓力(下文稱為「內部壓力PC2」,以便於理解)增加。
該第一卡匣式氣體罐14之該內部壓力PC1自該次級側(即,自該第一止回閥側)而作用於該第二止回閥72上,而該第二卡匣式氣體罐15之該內部壓力PC2自該初級側(即,自該第二單向閥側)而作用於該第二卡匣式氣體罐72上。該第二卡匣式氣體罐72之該閥本體81之該圓頂形區段81b由於該初級側壓力PC2與該第次級壓力PC1之間之該壓力差(差壓)ΔPc而彈性地變形,因此使得該圓頂形區段81b與該閥座82接合,以閉合該等燃料通道83。
由於如上所述,以該圓頂形區段81b閉合該等燃料通道83,可防止自該第一卡匣式氣體罐14放出之該丁烷燃料流動進入至該第二卡匣式氣體罐15中。以此方式,可以一穩定的方式將包含於該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15中之該丁烷燃料(丁烷氣體)持續地供給至該燃氣引擎11。即,使用該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15,該氣體燃料供給裝置12可確保增加持續操作時間及丁烷燃料(丁烷氣體)之穩定、持續供給。
由於該第二止回閥72之該閥本體81係由一彈性材料形成,可用一微小壓力使該閥本體81變形,且因此,即使當該第二卡匣式氣體罐72之該次級側壓力PC1稍微高於該第二卡匣式氣體罐72之該初級側壓力PC2,該閥本體81仍可適當且可靠地操作。
因此,可用一增加之可靠性來防止該第一卡匣式氣體罐14中之該丁烷燃料流動進入至該第二卡匣式氣體罐15中,因此可用一增加之可靠性來繼續將該第一卡匣式氣體罐14中之該丁烷燃料供給至該燃氣引擎11。
下文參考圖9來描述當該丁烷氣體燃料供給公道35之該內部壓力已被降低至一預定值(例如,在600 kPa至700 kPa之一範圍內)時,該壓力回應閥73表現之一實例方式。
當該壓力回應閥73之該次級側壓力(即,該丁烷切換閥側上之壓力)已被降低至該最小丁烷壓力P3(在例如,在600 kPa至700 kPa之一範圍內),則該壓力回應閥73之該閥本體85藉由一壓縮彈簧86之偏壓力而移動至該閥座87,以閉合該閥座87之一氣體通道88,使該壓力回應閥73被切換至一閉合狀態。因此,該壓力回應閥73可防止該丁烷燃料自該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15流動至該燃氣引擎11。
隨著如上所述該壓力回應閥73之該閥本體85移動至該閥座87,一隔膜89係經由該閥本體85受壓,使得該隔膜89彈性變形至一閥閉合位置。藉由該隔膜89之此彈性形變,一切換旋鈕91被推動至該壓力回應閥73之外,如一向右黑色箭頭所指示。
因此,藉由該切換旋鈕91被朝向該閥座87推動,該隔膜89可彈性變形至一閥開啟位置(見圖8)。回應於該隔膜89以此方式彈性變形至該閥開啟位置,可使該閥本體85抵抗該壓縮彈簧86之偏壓力而回到(切換)至一閥開啟位置,如圖8中所示。
即,藉由設該壓力回應閥73,該氣體燃料供給裝置12可使自該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15放出之該丁烷燃料保持處於或高於該最小丁烷壓力P3(例如,在600 kPa至700 kPa之一範圍內)下。因此,可以一適合的方式用自該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15放出之該丁烷燃料來驅動該燃氣引擎11。
下文將參考圖6、10及11來描述用該丙烷氣體驅動該燃氣引擎11之一實例方式。如圖6中所示,該丙烷氣體燃料通道34與該丁烷氣體燃料供給通道35於該混合器27之上游之該位置37處結合在一起。
因此,當用自該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15放出之該丁烷燃料驅動該燃氣引擎11時,該丁烷氣體燃料供給通道35中之該丁烷氣體將流動進入至該丙烷氣體燃料供給通道34中。更明確而言,該丁烷氣體將流入該丙烷氣體燃料供給通道34之位於該丙烷切換閥43之下游之一部分34a中。
因此,該燃氣引擎11通常隨著該丁烷氣體已流入且留存於該丙烷氣體燃料供給通道部分34a中而停用(即,終止對該燃氣引擎11之驅動)。接著,該曲軸箱21之該負壓力P5增加,因此該丙烷關斷閥44及該丁烷關斷閥48被閉合。
在此等情況下,該丁烷氣體將留存於位於該丙烷切換閥43與該丙烷關斷閥44之間及位於該丁烷切換閥46與該丁烷關斷閥48之間的該丙烷氣體燃料供給通道34與丁烷氣體燃料供給通道35之諸部分中。此殘留丁烷氣體具有該預定丁烷壓力P4,例如,10 kPa。
在上述條件下,人類操作員執行用該丙烷氣體驅動該燃氣引擎11之操作。即,首先,該丙烷氣體罐13被設定於該管口設定區段31上,如圖10A中所示。接著,該丁烷氣體燃料供給通道35經由該丁烷切換閥46而切換至閉合狀態,而該丙烷氣體燃料供給通道34則經由該丙烷切換閥43而切換至開啟狀態。
此時,該丁烷氣體正留存於該丙烷氣體燃料供給通道34之一部分34b中,處於該預定丁烷壓力P4(例如,10 kPa)下,且該丙烷氣體燃料供給通道34之該減壓閥52已被設定於一例如5.6 kPa之開啟壓力(下文稱為「開啟壓力P2」以便於描述)下。即,留存於該丙烷氣體燃料供給通道部分34b中之該丁烷氣體具有之一氣體壓力P6(圖10B)高於該減壓閥52之該開啟壓力P2。因此,可藉由該丙烷切換閥43經由減壓閥52將留存於該丙烷氣體燃料供給通道部分34b中之該丁烷氣體排出至大氣。
為了避免將該丁烷氣體排放,該止回閥42經設置緊鄰該減壓閥52之下游,如圖10A及圖10B所示。因此,當該止回閥42之次級側壓力P6(即,該供給通道部分34b中之氣體壓力)係高於該止回閥42之初級側壓力P7(該止回閥42之較為鄰近該減壓閥52之該側,或該止回閥42之減壓閥側上之氣體壓力)時,則可用該止回閥42之該閥本體55閉合該閥座56之該等氣體通道57。以此方式,該止回閥42可防止留存於該丙烷氣體燃料供給通道部分34b中之該丁烷氣體流動至該減壓閥52,且因此防止該丁烷氣體經由該減壓閥52排放至大氣。
由於該止回閥42之該閥本體55係由一彈性材料形成,因此可用一微小壓力使該閥本體55變形,如上所述。因此,即使在該止回閥42之該次級側壓力P6(即,該供給通道部分34b中之氣體壓力)稍微大於該止回閥42之該初級側壓力P7(即,該止回閥42之該減壓閥側上之氣體壓力),亦即,即使當該壓力差(差壓)ΔPv係微小,該閥本體55仍可適當且可靠地操作。
因此,該止回閥42可防止留存於該供給通道部分34b中之該丁烷氣體流動至該減壓閥52,從而可以一適當的方式可切換地使用複數個類型之氣體燃料(即,丁烷氣體及丙烷氣體)。
該人類操作員可手動地操作該回跳啟動器23之該操作旋鈕23a而使該曲軸22旋轉,如圖11A所示。隨著該曲軸22如此旋轉,該曲軸箱21之該內部壓力降低至負壓力P5(例如,-1.5 kPa),因此可開啟該丙烷關斷閥44及該丁烷關斷閥48。
回應於該丙烷關斷閥44如此開啟,已留存於該供給通道部分34b中之該丙烷氣體係藉由該空氣-燃料氣體混合器27(圖11A)而供給入該燃氣引擎11中。因此,該止回閥42之該次級側壓力P6(即,該止回閥42之丙烷切換閥側壓力)變得低於該止回閥42之該初級側壓力P7(即,該止回閥42之該減壓閥側上之壓力)。因此,該止回閥42之該閥本體55彈性地變形,以開啟該等氣體通道57。
由於該止回閥42之該閥本體55係由一彈性材料形成,可用一微小壓力使該閥本體55彈性變形,如上所述。因此,即使在該止回閥42之該初級側壓力P7(即,減壓閥側氣體壓力)係稍微大於該止回閥42之該次級側壓力P6(即,該丙烷切換閥側壓力),該閥本體55仍可適當且可靠地操作。
回應於該等氣體通道57被如上開啟,該丙烷氣體被自該氣體罐13放出,如圖11B所示。藉由該調節器單元41之該丙烷調節器51而將經如此放出之丙烷氣體調整至該預定丙烷壓力P1(例如,2.8 kPa)。因此,已被調整至該預定丙烷壓力P1之該丙烷氣體流動至該止回閥42,如箭頭L所指示。
已流動至該止回閥42之該丙烷氣體如箭頭M所指示流經該等氣體通道57且進一步如箭頭N所指示流動至該丙烷切換閥43。
接著,該丙烷氣體自該丙烷切換閥43如箭頭O所指示流動至該丙烷關斷閥44,自該丙烷關斷閥44,該丙烷氣體進一步如箭頭P所指示流動至該空氣-燃料混合器27。
再參考圖11A,該空氣-燃料混合器27使該丙烷氣體與空氣混合在一起,且所得之該丙烷氣體與空氣之該混合物被供給至該引擎體24之該燃燒室26(汽缸25),如箭頭Q所示。因此,該燃氣引擎11(更明確而言,該曲軸22)係藉由正在該燃燒室26中燃燒之該丙烷氣體與空氣之該混合物所驅動。
根據該氣體燃料供給裝置12之該實施例,如上文就圖6、10及11所示,該止回閥42之該閥本體55係由一彈性材料形成,因此即使在該止回閥42之該初級側壓力P7(即,減壓閥側壓力)係稍微高於該止回閥42之該次級側壓力P6(即,丙烷切換閥側壓力)下,該閥本體55仍可適當且可靠地操作。因此,即使在該止回閥42之該初級側壓力P7係稍微高於該止回閥42之該次級側壓力P6下,仍可透過該閥本體55之可靠操作而將該丙烷氣體適當地供給至該燃氣引擎11。
應理解,可視需要對本發明之該氣體燃料供給裝置12進行各種修改,而並非限於上述之實施例。
例如,雖然以上已就將該氣體燃料供給裝置12應用至該燃氣引擎11而對該實施例予以描述,本發明並不受限於此,且可將本發明之該氣體燃料供給裝置12應用至其他氣體燃燒裝置,諸如煤氣爐燃燒器。
此外,雖然上文描述該氣體燃料供給裝置12之實施例使用兩個卡匣式氣體罐(即,該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15),本發明可僅使用一個卡匣式氣體罐,或另一種複數個卡匣式氣體罐,諸如三個卡匣式氣體罐。
此外,雖然已相對於其中該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15中包含該丁烷氣體且在該氣體罐13中包含該丙烷氣體之情形而描述了該氣體燃料供給裝置12之該實施例,可將除上述類型之氣體之外的其他所需類型之氣體包含於該第一卡匣式氣體罐14及該第二卡匣式氣體罐15及氣體罐13中。
此外,該燃氣引擎系統10、燃氣引擎11、氣體燃料供給裝置12、氣體罐13、第一及第二卡匣式氣體罐14及15、丙烷氣體燃料供給通道34、丁烷氣體燃料供給通道35、止回閥42、丙烷切換閥43、丁烷切換閥46、閥本體55、閥座56、氣體通道57等等之形狀及構造並非限於上述且可視需要而修改。
本發明之基本原理可充分適用於能夠將具有不同工作壓力之複數個類型之氣體燃料供給至一氣體燃燒區段,同時在該複數個類型之氣體燃料之間切換之燃氣引擎。
10...燃氣引擎系統
11...燃氣引擎
12...氣體燃料供給裝置
13...氣體罐
14...第一卡匣式氣體罐
15...第二卡匣式氣體罐
21...曲軸箱
22...曲軸
23...回跳啟動器
23a...操作旋鈕
24...引擎體
25...汽缸
26...燃燒室
27...空氣-氣體混合器
31...管口設定區段
32...管口設定區段單元
34...丙烷氣體燃料供給通道
34a...氣體燃料供給通道部分
34b...氣體燃料供給通道部分
35...丁烷氣體燃料供給通道
37...位置
41...調節器單元
42...止回閥
43...丁烷切換閥
44...丙烷關斷閥
46...丁烷切換閥
47...蒸發器
48...丁烷關斷閥
49...丁烷調節器
51...丙烷調節器
52...減壓閥
55...閥本體
55a...支撐軸
55b...圓頂形區段
56...閥座
56a...安裝孔
57...氣體通道
61...管口
62...管口
64...第一管口設定區段
65...第二管口設定區段
66...第一單向閥
67...第二單向閥
68...連通通道
71...第一止回閥
72...第二止回閥
73...壓力回應閥
76...閥本體
76a...支撐軸
76b...圓頂形區段
77...閥座
77a...安裝孔
78...氣體燃料通道
81...閥本體
81a...支撐軸
81b...圓頂形區段
82...閥座
82a...安裝孔
83...氣體燃料通道
85...閥本體
86...壓縮彈簧
87...閥座
88...氣體通道
89...隔膜
91...切換旋鈕
圖1係顯示配有本發明之一氣體燃料供給裝置之一實施例之一燃氣引擎系統之一大致構造之一方塊圖;
圖2係設置於圖1之該氣體燃料供給裝置中之一止回閥之一截面圖;
圖3係設置於圖1之該氣體燃料供給裝置中之一管口設定區段單元之一截面圖;
圖4係該管口設定區段單元之一截面圖,其中為了清楚而將卡匣式氣體罐自其移除;
圖5係圖3中圈住於5處之一區段之一放大圖;
圖6係解析使用該卡匣式氣體罐驅動一燃氣引擎之一實例方式之一視圖;
圖7係解析將該丁烷自圖6之該卡匣式氣體罐引導至該氣體燃料供給裝置之一實例方式之一視圖;
圖8係解析該氣體燃料供給裝置藉由第一及第二止回閥回應該等卡匣式氣體罐之間之一壓力差之一實例方式之一視圖;
圖9係解析該氣體燃料供給裝置藉由一壓力回應閥而回應一丁烷氣體燃料供給通道之一內部壓力降低之一實例方式之一視圖;
圖10A及圖10B係解析當使用該等卡匣式氣體罐驅動該燃氣引擎時經由該第一及第二止回閥控制該丁烷氣體之流之一實例方式之視圖;及
圖11A及圖11B係解析使用該等卡匣式氣體罐驅動該燃氣引擎之一實例方式之視圖。
10...燃氣引擎系統
11...燃氣引擎
12...氣體燃料供給裝置
13...氣體罐
14...第一卡匣式氣體罐
15...第二卡匣式氣體罐
21...曲軸箱
22...曲軸
23...回跳啟動器
23a...操作旋鈕
24...引擎體
25...汽缸
26...燃燒室
27...空氣-氣體混合器
31...管口設定區段
32...管口設定區段單元
34...丙烷氣體燃料供給通道
35...丁烷氣體燃料供給通道
37...位置
41...調節器單元
42...止回閥
43...丁烷切換閥
44...丙烷關斷閥
46...丁烷切換閥
47...蒸發器
48...丁烷關斷閥
49...丁烷調節器
51...丙烷調節器
52...減壓閥
71...第一止回閥
72...第二止回閥
73...壓力回應閥

Claims (2)

  1. 一種用於將一氣體燃料供給至一氣體燃燒裝置(11)之氣體燃料供給裝置(12),其包括:氣體容器附接構件(31、32),其係用於供包含具有不同工作壓力之複數個類型氣體燃料中之各別氣體燃料之複數個氣體容器(13、14、15)附接至其,被附接至該氣體容器附接構件之該複數個氣體容器與對應之氣體燃料供給通道(34、35)連通,以經由該等對應之氣體燃料供給通道(34、35)將該等氣體燃料供給至該氣體燃燒裝置,用於該等氣體燃料中具有一低工作壓力之一氣體燃料之該氣體燃料通道(34)與用於該等氣體燃料中具有比該一氣體燃料較高工作壓力之另一氣體燃料之該氣體燃料通道(35)於該氣體燃燒裝置之上游之一位置(37)處結合在一起;切換構件(43、46),其被設於該等氣體燃料供給通道(34、35)中,待供給至該氣體燃燒裝置之該氣體燃料係可經由該等切換構件(43、46)在該複數個類型之氣體燃料之間切換;止回閥(42),其被設於與包含具有該低工作壓力之該氣體容器相對應之該氣體燃料供給通道(34)中,該止回閥(42)防止具有該較高工作壓力之該氣體燃料自該止回閥之較為接近該氣體燃燒裝置(11)之一下游側流動至該止回閥之較為接近該氣體容器附接構件(31)之一上游側;及 一減壓閥(52),其被設置於用於具有該低工作壓力之該氣體燃料供給通道(34)中,介於該止回閥(42)與該氣體容器附接構件(31、32)之間。
  2. 如請求項1之氣體燃料供給裝置,其中該止回閥(42)包含一閥座(56);一閥本體(55),其係由一彈性材料形成為一圓頂形且被安裝於該閥座(56)上;及一氣體通道(57),其經形成穿過該閥座,該氣體通道(57)在正常情況下係由該閥本體(55)閉合,因此可防止具有該較高工作壓力之該氣體燃料自該止回閥(42)之該下游側流動至該止回閥(42)之該上游側。
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