JP2010077932A - Fuel supply device for gas engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液化燃料供給源から導き出された液化燃料を気化させて、レギュレータにより所定の圧力に調圧した上で、ガスエンジンの燃焼室に供給するガスエンジン用燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device for a gas engine that vaporizes liquefied fuel derived from a liquefied fuel supply source, adjusts the liquefied fuel to a predetermined pressure by a regulator, and supplies the vaporized fuel to a combustion chamber of the gas engine.
ガスエンジン用燃料供給装置においては、液化燃料供給源から導き出された液化燃料をベーパライザによって気化させている。ベーパライザにおける液化燃料の気化を促進するには、ガスエンジンの排気マフラが発する放熱を利用することが考えられる。また、空冷方式を採用したガスエンジンにおいては、シリンダ本体を冷却した後の暖まった冷却風によって、ベーパライザを加熱することが考えられる。 In the fuel supply device for a gas engine, the liquefied fuel derived from the liquefied fuel supply source is vaporized by the vaporizer. In order to promote the vaporization of the liquefied fuel in the vaporizer, it is conceivable to use heat radiation generated by the exhaust muffler of the gas engine. Moreover, in the gas engine which employ | adopted the air cooling system, it is possible to heat a vaporizer with the warm cooling air after cooling a cylinder main body.
しかし、ガスエンジンが始動してから暖まるまでは、ベーパライザによる液化燃料の気化効率が低い。つまり、ガスエンジンが冷えている状態で始動する場合には、ベーパライザが暖まっていない。このため、液化燃料はベーパライザの中で気化せずに、一次レギュレータ(調圧手段)内で減圧されることによって気化する。このときの気化潜熱(蒸発潜熱)により、一次レギュレータのケースの温度は低下していく。 However, the vaporization efficiency of the liquefied fuel by the vaporizer is low until the gas engine starts and warms up. In other words, when the gas engine is started in a cold state, the vaporizer is not warmed. For this reason, the liquefied fuel is not vaporized in the vaporizer but vaporized by being depressurized in the primary regulator (pressure adjusting means). Due to the latent heat of vaporization (latent heat of vaporization) at this time, the temperature of the primary regulator case decreases.
一次レギュレータにおける調圧室の中の温度が、液化燃料が気化することが可能な温度よりも低下すると、液化燃料は減圧されても気化しなくなる。液体の燃料をそのままガスエンジンに供給したのでは、ガスエンジンに供給される空気と燃料の比率、つまり空燃比を適切に設定することが困難であり、ガスエンジンの運転を継続するには課題が残る。 When the temperature in the pressure regulating chamber in the primary regulator is lower than the temperature at which the liquefied fuel can be vaporized, the liquefied fuel is not vaporized even if the pressure is reduced. If liquid fuel is supplied to the gas engine as it is, it is difficult to properly set the ratio of air to fuel supplied to the gas engine, that is, the air-fuel ratio, and there is a problem in continuing the operation of the gas engine. Remain.
これに対して近年、ガスエンジンが始動してから暖まるまでにおいても、ベーパライザによる液化燃料の気化を促進することができる技術の開発が進められている(例えば、特許文献1参照。)。
この特許文献1で知られているエンジン用燃料供給装置は、ベーパライザに電気ヒータを備えたというものである。この結果、ガスエンジンの低温始動時及び運転時に、ベーパライザによる液化燃料の気化を促進することができる。 The engine fuel supply device known from Patent Document 1 includes an electric heater in a vaporizer. As a result, vaporization of the liquefied fuel by the vaporizer can be promoted at the time of low temperature start and operation of the gas engine.
しかし、ベーパライザに電気ヒータを備えるので、エンジン用燃料供給装置の構成が複雑になるとともに、電気ヒータに電力を供給するための電力源(バッテリ、発電装置など)が必要となる。バッテリを用いるのでは、電気ヒータに供給するための余分な電力が必要であり、省エネルギー化を進める上で不利である。また、小型の汎用ガスエンジンには、発電装置を備えていないものがある。発電装置を備えないガスエンジンにおいては、電気ヒータなどの電気的装置を用いた加熱方法を採用できない場合がある。 However, since the vaporizer is provided with an electric heater, the configuration of the engine fuel supply device becomes complicated, and an electric power source (battery, power generation device, etc.) for supplying electric power to the electric heater is required. Use of a battery requires extra power to supply the electric heater, which is disadvantageous in promoting energy saving. Some small general-purpose gas engines are not equipped with a power generator. In a gas engine that does not include a power generation device, a heating method using an electric device such as an electric heater may not be employed.
本発明は、ガスエンジンを始動させるときの低温時であっても、電気的な加熱手段を用いることなく、液化燃料の気化を促進することができる技術を、提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the technique which can accelerate | stimulate vaporization of a liquefied fuel, without using an electrical heating means, even at the time of the low temperature when starting a gas engine.
請求項1に係る発明は、液化燃料供給源から導き出された液化燃料を気化させて、レギュレータにより所定の圧力に調圧した上で、ガスエンジンの燃焼室に供給するガスエンジン用燃料供給装置において、前記レギュレータは、前記ガスエンジンにおけるシリンダ部に対して、互いに熱伝達が可能に一体的に組込まれていることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel supply apparatus for a gas engine that vaporizes liquefied fuel derived from a liquefied fuel supply source, adjusts the liquefied fuel to a predetermined pressure by a regulator, and supplies the fuel to a combustion chamber of the gas engine. The regulator is integrally incorporated in a cylinder portion of the gas engine so as to be able to transfer heat to each other.
請求項2に係る発明では、前記レギュレータは、前記シリンダ部において、排気ガスを排出するための排気口が配置されている方の側部に配置されており、前記シリンダ部は、前記レギュレータにおけるケースを兼ねた構成であることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, the regulator is disposed in a side portion of the cylinder portion where an exhaust port for discharging exhaust gas is disposed, and the cylinder portion is a case in the regulator. It is the structure which served as.
請求項3に係る発明では、前記ガスエンジンは、空冷ファンを有した空冷エンジンから成り、前記空冷ファンによって発生して前記シリンダ部を冷却した後の暖まった冷却風により、前記レギュレータを加熱する構成であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the gas engine includes an air-cooled engine having an air-cooling fan, and the regulator is heated by warmed cooling air generated by the air-cooling fan and cooling the cylinder part. It is characterized by being.
請求項1に係る発明では、ガスエンジンのシリンダ部に対して、レギュレータを、互いに熱伝達が可能に一体的に組込んだものである。
ガスエンジンが始動してから暖まるまで、つまり、ガスエンジンが冷えている状態で始動する場合において、液化燃料はレギュレータで減圧されることによって気化する。このときに液化燃料が気化するには、気化潜熱(蒸発潜熱)を必要とする。このときの気化潜熱により、レギュレータの温度は低下していく。しかし、レギュレータとシリンダ部との間で、十分に熱伝達が可能である。しかも、シリンダ部の熱容量は、レギュレータの熱容量に比べて、十分に大きい。このため、シリンダ部からレギュレータに熱移動があるので、レギュレータにおける調圧室の中の温度が、液化燃料が気化することが可能な温度よりも低下しない。従って、ガスエンジンを始動させるときの低温時であっても、レギュレータにおいて液化燃料の気化を促進することができる。この結果、ガスエンジンに供給される空気と燃料の比率、つまり空燃比を適切に設定することができるので、ガスエンジンの始動及び運転を継続することができる。
しかも、ベーパライザを廃止する又は小型にすることができる。また、電気的な加熱手段を用いる必要がない。このため、ガスエンジン用燃料供給装置の構成が簡単になる。
In the invention according to claim 1, the regulator is integrally incorporated in the cylinder portion of the gas engine so as to be able to transfer heat to each other.
From when the gas engine is started until it is warmed up, that is, when the gas engine is started in a cold state, the liquefied fuel is vaporized by being decompressed by the regulator. At this time, in order for the liquefied fuel to vaporize, vaporization latent heat (evaporation latent heat) is required. Due to the latent heat of vaporization at this time, the temperature of the regulator decreases. However, sufficient heat transfer is possible between the regulator and the cylinder portion. Moreover, the heat capacity of the cylinder part is sufficiently larger than the heat capacity of the regulator. For this reason, since there is heat transfer from the cylinder part to the regulator, the temperature in the pressure regulating chamber in the regulator does not fall below the temperature at which the liquefied fuel can be vaporized. Therefore, the vaporization of the liquefied fuel can be promoted in the regulator even at a low temperature when starting the gas engine. As a result, the ratio of air and fuel supplied to the gas engine, that is, the air-fuel ratio can be set appropriately, so that the start and operation of the gas engine can be continued.
Moreover, the vaporizer can be eliminated or downsized. Further, it is not necessary to use an electric heating means. This simplifies the configuration of the gas engine fuel supply device.
請求項2に係る発明では、シリンダ部において、排気ガスを排出するための排気口が配置されている方の側部にレギュレータを配置している。排気口が配置されている方の側部は、他の側部に比べて比較的高温になる。このような高温側にレギュレータを配置したので、レギュレータにおける液化燃料の気化を、より促進することができる。
さらに、請求項2に係る発明では、シリンダ部がレギュレータにおけるケースを兼ねている。このため、レギュレータとシリンダ部との間での熱伝達を、より一層促進することができる。レギュレータにおける液化燃料の気化を、より一層促進することができる。しかも、シリンダ部がレギュレータにおけるケースを兼ねるので、別部材から成るケースを設ける必要がない。このため、レギュレータの構成部品数を削減することができる。
In the invention which concerns on Claim 2, the regulator is arrange | positioned in the side part by which the exhaust port for discharging | emitting exhaust gas is arrange | positioned in a cylinder part. The side part on which the exhaust port is disposed is relatively hot compared to the other side part. Since the regulator is arranged on such a high temperature side, vaporization of the liquefied fuel in the regulator can be further promoted.
Furthermore, in the invention which concerns on Claim 2, the cylinder part serves as the case in a regulator. For this reason, heat transfer between the regulator and the cylinder portion can be further promoted. The vaporization of the liquefied fuel in the regulator can be further promoted. Moreover, since the cylinder portion also serves as a case in the regulator, there is no need to provide a case made of a separate member. For this reason, the number of components of the regulator can be reduced.
請求項3に係る発明では、空冷エンジンから成るガスエンジンを駆動したときに、空冷ファンが回転して冷却風を発生する。この冷却風はシリンダ部を冷却することによって暖められる。このようにシリンダ部を冷却した後の暖まった冷却風により、レギュレータが加熱される。このため、レギュレータは、シリンダ部からの熱移動よって加熱される他に、冷却風によっても加熱される。従って、レギュレータにおける液化燃料の気化を、より一層十分に促進することができる。
In the invention which concerns on
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。図1は本発明に係るガスエンジン及びガスエンジン用燃料供給装置の系統図であり、ガスエンジン10及びガスエンジン用燃料供給装置30を模式的に示している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a system diagram of a gas engine and a gas engine fuel supply device according to the present invention, and schematically shows a
ガスエンジン10は、クランクケース11とシリンダ部12と燃焼室13とクランク軸14とピストン15とを、主要な構成要素としたものである。シリンダ部12(シリンダブロック12)は、クランクケース11の上部に設けられており、燃焼室13と吸気口16と排気口17とを有している。このシリンダ部12は、アルミニウム合金のダイカスト品等の、金属材料から成る。
The
吸気口16は、燃焼室13へ混合気を供給するための開口である。排気口17は、燃焼室13の排気ガスを外部に排出するための開口である。排気口17には、排気管21を介して排気マフラ22が接続されている。クランク軸14は、クランクケース11に設けられている。ピストン15は、クランク軸14にコネクティングロッド18を介して連結されるとともに、シリンダ部12内で往復動するものである。
The
ガスエンジン用燃料供給装置30(以下、単に「燃料供給装置30」と言う)は、液化燃料供給源31から導き出された液化燃料を気化させて、レギュレータ35,37により所定の圧力に調圧した上で、ガスエンジン10の燃焼室13に供給するものである。液化燃料供給源31は、例えば携帯可能な小型のガスボンベから成る。このガスボンベ31に充填されている液化燃料は、例えばブタンを主成分とした液化ブタンである。
A gas engine fuel supply device 30 (hereinafter simply referred to as “
この燃料供給装置30は、ボンベケース32と開閉弁33と第1燃料配管34と一次レギュレータ35と第2燃料配管36と二次レギュレータ37とミキサー38と吸気管39とから成る。
The
ボンベケース32は、ガスボンベ31(液化燃料供給源31)をワンタッチによって装着することが可能なものである。開閉弁33は、ボンベケース32に一体的に設けられた手動式コックから成り、ガスボンベ31からの液化燃料の供給・遮断を切り換えることができる。第1燃料配管34は、開閉弁33と一次レギュレータ35の入口との間を接続している。一次レギュレータ35は、ガスボンベ31から導き出された液化燃料を気化させるとともに、気化された燃料(ガス化燃料)を所定の圧力まで減圧(調圧)する調圧手段である。
The
第2燃料配管36は、一次レギュレータ35の出口と二次レギュレータ37の入口との間を接続している。二次レギュレータ37は、一次レギュレータ35によって減圧されたガス化燃料を大気圧に近い圧力まで更に減圧(調圧)する調圧手段である。ミキサー38は、二次レギュレータ37によって減圧されたガス化燃料を燃焼用空気と混合することによって混合気を生成し、吸気管39を介してガスエンジン10の吸気口16へ供給するものである。
The
図2は図1に示すガスエンジンの側面図であり、シリンダ部12において、排気口17が配置されている方の側部12a(図2において、紙面手前側の側部12a)に一次レギュレータ35が配置されていることを示している。図3は図2の3−3線断面図であり、一次レギュレータ35の断面構造を示している。
2 is a side view of the gas engine shown in FIG. 1. In the
図2及び図3に示すように、一次レギュレータ35は、シリンダ部12に対して、互いに熱伝達が可能に一体的に組込まれている。シリンダ部12は、一次レギュレータ35におけるケースを兼ねた構成である。より具体的には、シリンダ部12には、排気口17が配置されている方の側部12aから側方へ膨出した、膨出部12bが一体に形成されている。この膨出部12bは、一次レギュレータ35におけるケースの役割を果たす。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
一次レギュレータ35は、図3に示すように、調圧室41とリッド42と燃料入口43と燃料出口44とダイヤフラム45と押圧プレート46とレギュレータロッド47とスプリング48とオリフィス部材51とレギュレータレバー52と支軸53と調圧用弁体54とから成る。
なお、一次レギュレータ35の構成部材については、調圧室41と燃料入口43と燃料出口44とだけを、実線によって表し、他の部材を想像線によって表してある。
As shown in FIG. 3, the
In addition, about the structural member of the
調圧室41は、シリンダ部12の側部において膨出部12bに形成された空間であり、側方に開放されている。つまり、シリンダ部12は、調圧室41を構成するためのケースを兼ねている。リッド42は、調圧室41の開放端41aを塞ぐ部材であって、膨出部12bの側部に取り外し可能に取り付けられており、内外貫通した通気孔42aを有している。
The
燃料入口43は、調圧室41に連通しており、図1に示すガスボンベ31内の液化燃料を開閉弁33から第1燃料配管34を介して、調圧室41に導入する開口である。燃料出口44は、調圧室41に連通しており、調圧室41内のガス化燃料を図1に示す第2燃料配管36を介して、二次レギュレータ37に導出する開口である。
The
ダイヤフラム45は、調圧室41の開放端41aとリッド42との間に挟まれて取り付けられている。調圧室41は、ダイヤフラム45によって密封される。押圧プレート46は、ダイヤフラム45におけるリッド42側の面に取り付けられており、中央部には調圧室41へ突出したレギュレータロッド47を有している。スプリング48は、押圧プレート46を介してダイヤフラム45を調圧室41側へ付勢する圧縮コイルばねである。
The
オリフィス部材51は、調圧室41において、燃料入口43の先端に取り付けられている。レギュレータレバー52は、調圧室41内において、長手中央部分が支軸53を介して膨出部12bにスイング可能に取り付けられている。このレギュレータレバー52は、一端部に調圧用弁体54を有し、他端部にレギュレータロッド47が連結している。調圧用弁体54は、オリフィス部材51の開口を開閉する部材である。
The
このような構成の一次レギュレータ35によれば、調圧室41内の圧力に応じてダイヤフラム45及び押圧プレート46が変位することにより、レギュレータロッド47を介してレギュレータレバー52が支軸53を中心にしてスイングする。この結果、調圧用弁体54によってオリフィス部材51の開度を調整することにより、ガス化燃料を所定の圧力まで減圧(調圧)する。
According to the
以上の説明をまとめると、次の通りである。
本発明では、図2及び図3に示すように、ガスエンジン10のシリンダ部12に対して、一次レギュレータ35を、互いに熱伝達が可能に一体的に組込んだものである。
ガスエンジン10が始動してから暖まるまで、つまり、ガスエンジン10が冷えている状態で始動する場合において、液化燃料は一次レギュレータ35で減圧されることによって気化する。このときに液化燃料が気化するには、気化潜熱(蒸発潜熱)を必要とする。このときの気化潜熱により、一次レギュレータ35の温度は低下していく。
The above description is summarized as follows.
In the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the
From when the
しかし、一次レギュレータ35とシリンダ部12との間で、十分に熱伝達が可能である。しかも、シリンダ部12の熱容量は、一次レギュレータ35の熱容量に比べて、十分に大きい。このため、シリンダ部12から一次レギュレータ35に熱移動があるので、一次レギュレータ35における調圧室41の中の温度が、液化燃料が気化することが可能な温度よりも低下しない。従って、ガスエンジン10を始動させるときの低温時であっても、一次レギュレータ35において液化燃料の気化を促進することができる。この結果、ガスエンジン10に供給される空気と燃料の比率、つまり空燃比を適切に設定することができるので、ガスエンジン10の始動及び運転を継続することができる。
However, sufficient heat transfer is possible between the
しかも、ベーパライザを廃止する又は小型にすることができる。また、電気的な加熱手段を用いる必要がない。このため、燃料供給装置30の構成が簡単になる。
Moreover, the vaporizer can be eliminated or downsized. Further, it is not necessary to use an electric heating means. For this reason, the configuration of the
さらには、シリンダ部12において、排気ガスを排出するための排気口17が配置されている方の側部12aに一次レギュレータ35を配置している。排気口17が配置されている方の側部12aは、他の側部に比べて比較的高温になる。このような高温側に一次レギュレータ35を配置したので、一次レギュレータ35における液化燃料の気化を、より促進することができる。
Furthermore, in the
さらには、シリンダ部12が一次レギュレータ35におけるケースを兼ねている。このため、一次レギュレータ35とシリンダ部12との間での熱伝達を、より一層促進することができる。一次レギュレータ35における液化燃料の気化を、より一層促進することができる。しかも、シリンダ部12が、一次レギュレータ35におけるケースを兼ねるので、別部材から成るケースを設ける必要がない。このため、一次レギュレータ35の構成部品数を削減することができる。
Furthermore, the
ところで、図2に示すように、ガスエンジン10は、空冷ファン61を有した空冷エンジンから成る。空冷ファン61は、クランク軸14に取り付けられており、ファンカバー62によって覆われている。ファンカバー62は、クランクケース11及びシリンダ部12に取り付けられている。クランクケース11、シリンダ部12及び排気マフラ22はシュラウド63によって囲まれている。
By the way, as shown in FIG. 2, the
ガスエンジン10を駆動したときに、空冷ファン61が回転して冷却風Wiを発生する。この冷却風Wiは、ファンカバー62及びシュラウド63によって案内されて、クランクケース11、シリンダ部12及び排気マフラ22の各外面を冷却した上で、大気へ放出される。
When the
上述のように、冷却風Wiは、シリンダ部12を冷却することによって暖められる。このようにシリンダ部12を冷却した後の暖まった冷却風Wiにより、一次レギュレータ35が加熱される。このため、一次レギュレータ35は、シリンダ部12からの熱移動よって加熱される他に、冷却風Wiによっても加熱される。従って、一次レギュレータ35における液化燃料の気化を、より一層十分に促進することができる。
As described above, the cooling air Wi is warmed by cooling the
なお、本発明では、一次レギュレータ35は、シリンダ部12に対して互いに熱伝達が可能に一体的に組込んだ構成であればよい。つまり、シリンダ部12が一次レギュレータ35のケースを兼ねた構成の他に、シリンダ部12に対して一次レギュレータ35のケースを直接に取付けることによって、一次レギュレータ35とシリンダ部12との間で互いに熱伝達が可能としてもよい。
また、液化燃料供給源31から一次レギュレータ35へ燃料を供給する燃料供給系統に、ベーパライザを設けることは任意である。
In the present invention, the
In addition, it is optional to provide a vaporizer in the fuel supply system that supplies fuel from the liquefied
本発明のガスエンジン用燃料供給装置30は、小型の汎用ガスエンジンに用いるのに好適である。
The gas engine
10…ガスエンジン(空冷エンジン)、12…シリンダ部、12a…排気口が配置されている方の側部、13…燃焼室、17…排気口、30…ガスエンジン用燃料供給装置、31…液化燃料供給源(ガスボンベ)、35…レギュレータ(一次レギュレータ)、61…空冷ファン、Wi…冷却風。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シリンダ部は、前記レギュレータにおけるケースを兼ねた構成であることを特徴とした請求項1記載のガスエンジン用燃料供給装置。 The regulator is disposed on the side of the cylinder portion where an exhaust port for discharging exhaust gas is disposed,
2. The fuel supply device for a gas engine according to claim 1, wherein the cylinder portion also serves as a case in the regulator.
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