説明

ガスエンジンのミキサ

【課題】燃料ガスと空気(外気)をミキシング(混合)するベンチュリーや、ガスエンジンに供給する混合ガスの流量調整を行うスロットル弁や、燃料の量を調節する調整弁を備えた、ガスエンジンのミキサにおいて、混合ガスのミキシングを向上するための技術を提供することを課題とする。
【解決手段】吸気配管20内に、空気(外気)と燃料ガスをミキシング(混合)するベンチュリー16と、該ベンチュリー16の下流側に配設されるスロットル弁18とを配置し、前記ベンチュリー16へのメイン通路(燃料供給経路)27に所定量の燃料を供給するためのニードル弁(燃料調整弁)30を設けたガスエンジン11のミキサにおいて、前記ベンチュリー16は、管材にて構成し、該管材の長手方向中央部の径を小さくして絞部16bを形成し、該絞部16bに所定間隔をあけて複数噴口16c・16c・・・を開口した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料供給管を通じて供給される燃料ガスと、空気供給管を通じて供給される空気(外気)と、をミキシング(混合)するベンチュリーや、ガスエンジンに供給する混合ガスの流量調整をおこなうスロットル弁を有するガスエンジンのミキサの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、ガスエンジンとして、ガスヒートポンプ(GHP)や、ガスコージェネ等に適用されるものが知られている。前記ガスエンジンは、予めミキサによって混合される燃料ガスと、空気(外気)と、の混合ガスを燃料として駆動される。
ここで、前記ミキサでは、燃料供給管を通じて供給される燃料ガスと、空気供給管を通じて供給される空気と、をベンチュリーの部分でミキシング(混合)し、このミキシングされた混合ガスを、スロットル弁の開度によって流量調整すると同時に、スロットル弁を通過する際の乱流の発生により、更に混合ガスのミキシングを促進させて、ガスエンジンに供給している(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2004−293402号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、ガスエンジンの出力を高める場合、より多くの混合ガスをガスエンジンに供給するために、スロットル弁の開度を「開状態」、即ち、スロットル弁の弁体を混合ガスの流れる方向と平行となるようにする。このようにすると、スロットル弁を通過する混合ガスは、スロットル弁の抵抗が小さくなり、流速が落ちることがなく、乱流の発生も減少するため、空気と燃料ガスとのミキシング(混合)も減少してしまう。
その結果、ミキシングが十分に行われていない混合ガスが、シリンダ内に供給されて、NOxの増加、或いは、熱効率の低下等を引き起こす傾向にあった。
【0004】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、燃料ガスと空気(外気)をミキシング(混合)するベンチュリーや、ガスエンジンに供給する混合ガスの流量調整を行うスロットル弁や、燃料の量を調節する調整弁を備えた、ガスエンジンのミキサにおいて、混合ガスのミキシングを向上するための技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0006】
即ち、請求項1においては、吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、前記ベンチュリーは、管材にて構成し、該管材の長手方向中央部の径を小さくして絞部を形成し、該絞部に所定間隔をあけて複数噴口を開口したものである。
【0007】
請求項2においては、前記ベンチュリーが収納される吸気配管の外周に燃料供給配管を連通し、該燃料供給配管の連通口に近い側の噴口の開口面積を小さくし、前記連通口より遠い側の噴口の開口面積を大きく構成したものである。
【0008】
請求項3においては、前記噴口の開口面積は、厚さ方向において外面側と内面側の開口面積を広く、中央部の開口面積を小さく構成したものである。
【0009】
請求項4においては、吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、前記スロットル弁を板状に構成し、該板上に凸部、又は、凹部を形成したものである。
【0010】
請求項5においては、吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、前記スロットル弁を波板状に構成し、該波板状の波の進行方向と混合ガスの流れる方向とを略平行に配置したものである。
【0011】
請求項6においては、前記スロットル弁の板面に複数の貫通孔を開口したものである。
【0012】
請求項7においては、吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、前記スロットル弁の回動軸の軸心部に連通孔を開口し、該連通孔の一端を燃料供給配管と連通し、連通孔の他端は補助噴口として回動軸の側面に開口したものである。
【0013】
請求項8においては、前記補助噴口の下流側のスロットル弁上に凹部、又は、凸部を形成したものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0015】
請求項1においては、噴口が複数設けられるため、空気(外気)と燃料の混合領域が増加して、混合ガスのミキシング(混合)の向上が図れる。その結果、NOxを減少でき、ガスエンジンの熱効率も向上できる。
【0016】
請求項2においては、燃料ガスを均一にベンチュリーから噴出できる。
【0017】
請求項3においては、燃料ガスが噴口よりベンチュリーの中心部まで噴出されるようになり、ミキシング(混合)が更に向上できる。
【0018】
請求項4においては、燃料ガスと空気(外気)の混合ガスがスロットル弁に沿って流れる時に、凹部または凸部により混合ガスの流れが乱れて、ミキシング(混合)を向上できる。
【0019】
請求項5においては、燃料ガスと空気(外気)の混合ガスがスロットル弁に沿って流れる時に、波板により混合ガスの流れが乱れて、ミキシング(混合)を向上できる。又、波板は安価に得ることができる。
【0020】
請求項6においては、燃料ガスと空気(外気)の混合ガスがスロットル弁に沿って流れる時に、一部が貫通孔に入り反対側の面より出るため、更にミキシング(混合)を向上できる。
【0021】
請求項7においては、スロットル弁の軸心部に設けた補助噴口から燃料ガスの一部が噴出されるため、燃料ガスが薄い吸気配管の中心部に燃料ガスを供給できてミキシング(混合)を向上できる。
【0022】
請求項8においては、補助噴口から出た燃料ガスがスロットル弁に沿って流れる時に、凸部、又は、凹部により混合ガスの流れが乱れて、更にミキシング(混合)を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1はガスエンジンの燃料供給部の構成を示した概略構成図、図2は吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図、図3はベンチュリーの近傍を示した断面図である。図4は従来のベンチュリーの形状を示した断面斜視図、図5は吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図である。図6は本発明に係る第一、第二実施例におけるベンチュリーの形状を示した断面斜視図、図7は同じく吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図である。図8は本発明に係る第三実施例におけるベンチュリーの噴口の近傍を示した断面図である。
図9は本発明に係る第一実施例におけるスロットル弁を示した斜視図、図10は同じく吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図、図11は本発明に係る第二実施例におけるスロットル弁を示した斜視図、図12は同じく吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図、図13は本発明に係る第三実施例におけるスロットル弁を示した斜視図、図14は同じく吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図、図15は本発明に係る第四実施例におけるスロットル弁を示した斜視図、図16は同じく吸気配管上流部における混合ガスの流れを示した断面図である。
【0024】
[ミキサ10]
まず、本実施例に係るミキサ10の構成について、図1、及び、図2を用いて説明する。
ガスエンジン11には、燃料ガスと空気(外気)の混合ガスを供給する燃料供給部1が設けられる。前記燃料供給部1には吸気配管20が備えられ、吸気配管20の上流側には、ミキサ10が配設されている。
【0025】
ミキサ10には、エアクリーナ15を備えた空気供給管14と、燃料ガスを供給するガス供給管12と、が連通されており、空気供給管14を通じて供給された空気(外気)と、ガス供給管12を通じて供給された燃料ガスと、がミキサ10によってミキシング(混合)され、その後、ガスエンジン11に供給されるようになっている。
【0026】
ミキサ10は、吸気配管20の上流側に設けられるベンチュリー16や、ベンチュリー16の下流側に設けられるスロットル弁18や、ベンチュリー16に連通されるガス供給路27(以下「メイン通路」と記す)等から構成される。ベンチュリー16は、後述の通り、吸気配管20内に設けた管材の長手方向中央部の径を小さくして絞部16b(図3を参照)を形成し、この絞部16bの内部にベンチュリー通路部16aが形成されており、該絞部16bに複数の噴口16c・16c・・・(図3を参照)を開口し、該噴口16c・16c・・・にメイン通路27が連通されている。
【0027】
メイン通路27はガス供給管12に連通されており、その中途部には燃料調整弁としての固定弁29が配設されている。又、メイン通路27には、バイパス部分のガス供給路28(以下「バイパス通路」と記す)が並設されており、所謂メイン通路27、及び、バイパス通路28の2系統の燃料供給経路が形成されている。尚、バイパス通路28には、燃料調整弁としてのモータ駆動式のニードル弁30が配設されている。
【0028】
ミキサ10は、ガスレギュレータ13を介してガス供給管12から供給される燃料ガスと、エアクリーナ15を介して空気供給管14から取り入れる空気(外気)と、をベンチュリー通路部16aの部分でミキシング(混合)して、ガスエンジン11を駆動するための燃料となる混合ガスを生成する。
【0029】
即ち、ガスエンジン11のピストンが下降してシリンダ40内の燃焼室が負圧になると、空気供給管14からエアクリーナ15を介して空気(外気)が取り入れられる。この際、取り入れられた空気がベンチュリー通路部16aを通過することにより、空気の流速が上昇する。
【0030】
そして、ベンチュリー通路部16aを通過する空気(外気)の流速が上昇することによって、負圧が発生し(圧力が低下し)、この負圧を利用して、メイン通路27から燃料ガスが吸入され、空気と燃料ガスとの混合ガスが生成されるのである。
【0031】
メイン通路27に備えられる固定弁29は、ネジ調整式のニードル弁となっており、予め定められた流量の燃料ガスを、ベンチュリー通路部16aに供給するために備えられている。尚、固定弁29に替えて、固定のオリフィスとしてもよい。
【0032】
前記固定弁29は、燃料ガスの種類等に応じて弁体の位置が予め設定されて、一定の開度とされている。つまり、固定弁29の弁体はコントローラ22等によって制御されることなく、ミキサ10の製造時、或いは、据え付け時等のメンテナンス時に、予め調整されるのみとなっている。
【0033】
これに対して、バイパス通路28に備えられるニードル弁30は、モータ駆動による可変式とされており、ベンチュリー通路部16aに供給する燃料ガスの流量を調整するために備えられている。具体的には、ニードル弁30の弁体であるニードル(図示せず)はアクチュエータとしてのモータの駆動により移動(リフト)される。
【0034】
前記モータは、制御手段であるコントローラ22と接続されており、該コントローラ22によりモータの駆動を制御することによって、ニードル弁30のニードルがリフトして、燃料ガスの流量を調整するようにしている。
尚、モータ駆動に替えて、ソレノイドにより、ニードル弁30のニードルを移動させてもよい。
【0035】
この際、メイン通路27からベンチュリー通路部16aに供給される燃料ガスは一定流量となっているため、バイパス通路28からベンチュリー通路部16aに供給される燃料ガスの流量を調整することで、結果的にメイン通路27からベンチュリー通路部16aに供給される燃料ガスの流量が調整される。つまり、バイパス通路28に備えられるニードル弁30によって、ベンチュリー通路部16aに供給される燃料ガスの流量が調整される。
【0036】
そして、コントローラ22によりニードル弁30を制御することによって、ミキサ10に備えられるベンチュリー通路部16aで生成される混合ガスの空燃比を、変化させることが可能となる。
【0037】
このように、生成された混合ガスは、スロットル弁18に到達し、該スロットル弁18の開度によってスロットル弁18を通過する混合ガスの流量が変化する。具体的には、スロットル弁18の弁体19は、アクチュエータとしてのスロットル弁駆動モータ(ステッピングモータ)24の駆動によって、その開度が変更され、スロットル弁18の開度を大きくすることによって通過する混合ガスの流量が増加し、開度を小さくすることによって通過する混合ガスの流量が減少することとなる。
【0038】
尚、ステッピングモータ24は、コントローラ22と接続されており、該コントローラ22によりステッピングモータ24を制御することによって、スロットル弁18の開度を変更するようにしている。
【0039】
バイパス通路28のニードル弁30では、燃料ガスの流量が制御され、スロットル弁18により混合ガスの流量が制御された後、混合ガスはガスエンジン11のシリンダ40内に吸気弁38を介して吸入される。
【0040】
吸入された混合ガスは吸気弁38、及び、排気弁39が閉じた状態で、ピストンの上昇により圧縮される。圧縮された混合ガスは高電圧発生回路36を介して、点火プラグ35により点火されて爆発する。爆発後には排気ガスが排気弁39を介して、排気管25を通じて排出される。
【0041】
この際、排気ガスの空燃比が空燃比センサ23で検出される。該空燃比センサ23と、高電圧発生回路36と、クランク軸(出力軸)の回転を検知する回転数センサ37等はコントローラ22と接続されており、該コントローラ22に空燃比センサ23により検出された排気ガスの空燃比が入力される。
【0042】
そして、コントローラ22は、この空燃比センサ23により検出された排気ガスの空燃比に基づいて、シリンダ40に吸入される混合ガス、つまり、ミキサ10により生成される混合ガスの空燃比を算出し、ニードル弁30の開度を制御するとともに、回転数センサ37により回転数や回転偏差等を演算し、スロットル弁18や高電圧発生回路36を制御して目標回転数で運転できるように制御しているのである。
【0043】
そして、燃料供給部1において、前記スロットル弁18が「閉」側に回動されると、図2(a)に示すように、スロットル弁18の弁体19が吸気配管20の軸心方向(混合ガスが流れる方向)に対して直角方向に位置するので、混合ガスの流路は狭められ、スロットル弁18を通過する混合ガスの流量は低下するが、弁体19の裏側(シリンダ側)にも混合ガスが回り込むため乱流が発生し、空気(外気)と燃料ガスとのミキシング(混合)が適度に行われる。
【0044】
一方、スロットル弁18が「開」の状態となると、図2(b)に示すように、スロットル弁18の弁体19が吸気配管20の軸心方向と略平行となり、混合ガスの流路は広げられ、スロットル弁18の抵抗は小さく、流量が増加し、乱流の発生も減少し、空気(外気)と燃料ガスとの混合作用が減少する。
【0045】
このように、ガスエンジン11においては、スロットル弁18を「開」とした高出力時には、空気(外気)と燃料ガスの混合状態(ミキシング)が悪化し、シリンダ40内に不均一な混合ガスが供給されて、NOxの増加、或いは、熱効率の低下等を引き起こす傾向にあった。
【0046】
そこで、本発明においては、ベンチュリー通路部16aに設けられる噴口16c・16c・・・(図3を参照)を工夫し、スロットル弁18の弁体19の形状も変更することで、高出力時においても空気(外気)と燃料ガスとの混合が十分に行われるようにしている。
【0047】
[ベンチュリー16(第一実施例)]
次に、本発明に係る第一実施例におけるベンチュリー16について、図3、乃至、図6を用いて説明する。
本実施例では、燃料供給部1の吸気配管20内に配設されるベンチュリー16部分でミキシングの向上を図っている。即ち、ミキサ10に設けられるベンチュリー16は、長手方向中央部の断面形状を、両端部に比べて小さく絞った管材からなり、その絞った部を絞部16bとし、その内部の流通部分をベンチュリー通路部16aとして形成されている。
【0048】
そして、図3に示すように、ベンチュリー16が吸気配管20の上流側に嵌挿された際には、吸気配管20の内周面とベンチュリー16(絞部16b)との間には環状の空間が形成され、その空間を環状ガス通路17とし、該環状ガス通路17の一端部にメイン通路27が連通されている。
【0049】
ベンチュリー16の絞部16bには、複数の噴口16c・16c・・・が所定間隔をあけて開口され、環状ガス通路17とベンチュリー通路部16aとが連通される。
【0050】
ここで、従来のベンチュリー16は図4に示すように、絞部16bに円周方向に沿ってスリット部16d・16dが対向して設けられており、このスリット部16d・16dを介して、燃料ガスがベンチュリー通路部16aへと噴出される構成となっていた。
【0051】
このような構成の場合、図5に示すように、環状ガス通路17に供給された燃料ガスは、メイン通路27に対して反対側のスリット部16dから噴出される量(図5に示す破線の矢印)よりも、メイン通路27の近傍に配設されたスリット部16dから噴出される量(図5に示す実線の矢印)が多くなる。
【0052】
従って、ベンチュリー通路部16aに噴出された燃料ガスは、図5において上部と下部で量が異なるため、混合ガスは不均一となり、とりわけ高出力の場合には特に顕著となっていた。
【0053】
そこで、本発明においては、図6(a)に示すように、ベンチュリーは管材の長手方向中央部に絞部16bを設け、該絞部16bに複数の噴口16c・16c・・・を吸気配管20の軸心に向かって開口し、その配置は環状に所定間隔で配設し、環状ガス通路17内に入った燃料ガスが、ベンチュリー通路部16aの中心側へと噴出し、燃料ガスの混合が促進される構成としている。
【0054】
つまり、吸気配管20内に、空気(外気)と燃料ガスをミキシング(混合)するベンチュリー16と、該ベンチュリー16の下流側に配設されるスロットル弁18とを配置し、前記ベンチュリー16へのメイン通路(燃料供給経路)27に所定量の燃料を供給するためのニードル弁(燃料調整弁)30を設けたガスエンジン11のミキサにおいて、前記ベンチュリー16は、管材にて構成し、該管材の長手方向中央部の径を小さくして絞部16bを形成し、該絞部16bに所定間隔をあけて複数噴口16c・16c・・・を開口したことにより、空気(外気)と燃料ガスの混合領域が増加して、混合ガスのミキシング(混合)の向上が図れる。その結果、均一性の高い混合ガスをシリンダ40内に供給することができ、発生するNOxを減少させ、ガスエンジン11の熱効率も向上できる。
【0055】
[ベンチュリー16(第二実施例)]
次に、本発明に係る第二実施例におけるベンチュリー16について、図6、及び、図7を用いて説明する。
第二実施例におけるベンチュリー16は、絞部16bに開口面積の異なった複数の噴口16c・16c・・・が円周方向に沿って等間隔に形成されている。
【0056】
そして、図6(b)に示すように、メイン通路27(図7(b)を参照)の連通箇所近傍に配設される噴口16eは、その開口面積が最小に形成されるとともに、前記メイン通路27との連通箇所と反対側に配設される噴口16fは、その開口面積が最大に形成されている。又、他の噴口16c・16c・・・については、噴口16eから噴口16fに近付くにつれて、徐々に開口面積が大きくなるように形成されている。言い換えれば、メイン通路27との連通箇所に近いほど噴口16eの開口面積は小さく、メイン通路27との連通箇所から離れるほど開口面積は大きくなるように構成している。
【0057】
即ち、前記ベンチュリー16が収納される吸気配管20の外周にメイン通路(燃料供給配管)27を連通し、該メイン通路(燃料供給配管)27の連通口に近い側の噴口16eの開口面積を小さくし、前記連通口より遠い側の噴口16fの開口面積を大きく構成したことにより、燃料ガスを均一にベンチュリー16からベンチュリー通路部16aに噴出でき、ミキシング(混合)も均一に行われることになる。
【0058】
但し、ベンチュリー通路部16a内に噴出される燃料ガスを均一にするために、メイン通路27との連通箇所に近いほど噴口16c・16c・・・の数を少なくし、メイン通路27との連通箇所から離れるほど噴口16c・16c・・・の数を多くして、燃料ガスを均一にベンチュリー16からベンチュリー通路部16aに噴出できるようにすることもできる。
【0059】
[ベンチュリー16(第三実施例)]
次に、本発明に係る第三実施例におけるベンチュリー16について、図8を用いて説明する。
第三実施例におけるベンチュリー16は、上述した第一実施例、或いは、第二実施例のベンチュリー16と同様に構成されているが、噴口16c自体を改良している。
【0060】
即ち、前記噴口16cはベンチュリー16の外面側16g、及び、内面側16hから、各々同軸上に円錐状のテーパー孔を穿孔して形成されており、その開口面積は、ベンチュリー16の外面側16g、及び、内面側16hを同一として、中央部に向かって徐々に窄まる、所謂ジェット状に構成されている。
【0061】
そして、環状ガス通路17に導かれた燃料ガスが、噴口16c・16c・・・を介してベンチュリー通路部16aへと噴出される際には、厚み方向中央部の開口面積が窄められた箇所を通過することで、燃料ガスの流速が上昇され、ベンチュリー通路部16aの中心部まで燃料ガスが達するようにして、燃料ガスのミキシング(混合)が促進される。
【0062】
尚、これら噴口16c・16c・・・の外面側16g、及び、内面側16hの開口面積は上述の第一、及び、第二実施例の如く、各々同一としてもよく、また、異なったものとしてもよい。
【0063】
このように、前記噴口16c・16c・・・の開口面積は、厚さ方向において外面側16gと内面側16hの開口面積を広く、中央部の開口面積を小さく構成したことにより、噴口16c・16c・・・を介して、燃料ガスがベンチュリー通路部16aの中心部にまで確実に噴出されるようになり、混合ガスのミキシング(混合)を更に向上させることができ、均一性の高い混合ガスをシリンダ40内に供給することで、発生するNOxを減少させ、ガスエンジン11の熱効率も向上できる。
【0064】
[スロットル弁18(第四実施例)]
次に、本発明のミキシングを促進する第四実施例について、図9、及び、図10を用いて説明する。
本実施例では、燃料供給部1の吸気配管20内に配設されるスロットル弁18の部分でミキシングを促進するようにしている。即ち、スロットル弁18は吸気配管20内部の断面積と略同寸法の円盤状の弁体19と、該弁体19に直径方向に固設される回動軸21と、により形成される。
【0065】
前記弁体19は、側面視波板状に形成され、その波の折れ線は回動軸21の中心軸と平行に配設される。こうして、その表面、及び、裏面には、波状の凸凹が形成されることになる。
【0066】
但し、波の振幅(波の大きさ)は限定するものではなく、上流から下流に向かうほど大きくなるように、又は反対に小さくなるように構成してもよい。この場合、上流から流れてきた混合ガスは、反射角度が折れ線と直角方向で異なるため、ミキシング(混合)が更に促進される。
【0067】
又、波の折れ線は平面視V字状や円弧状に形成してもよく、この場合、軸心方向中央に向かうようにして、燃料ガスの流れが吸気配管20の軸心側に向かうようにする。こうして、外周側に供給される燃料ガスが中心側に向かい、ミキシング(混合)が更に促進される。
【0068】
そして、図10に示すように、スロットル弁18は、ベンチュリー通路部16aの下流側において、弁体19に形成される波部の進行方向が、空気(外気)や燃料ガスの進行方向となるようにし、回動軸21が吸気配管20の軸心と直角方向に配置されて回動可能とし、スロットル弁18の開度が「開状態」であっても、空気(外気)と燃料ガスとのミキシング(混合)が十分に促進されるようになっている。
【0069】
即ち、スロットル弁18が「開」側に回動され、混合ガス(空気と燃料ガス)が、弁体19の表面部、及び、裏面部に沿って流れる時に、弁体19に設けられた凸凹によって、その進行方向が上方や下方へと変更されて乱流が発生し、空気(外気)と燃料ガスとのミキシング(混合)が促進される。
【0070】
このように、吸気配管20内に、空気(外気)と燃料ガスをミキシング(混合)するベンチュリー16と、該ベンチュリー16の下流側に配設されるスロットル弁18とを配置し、前記ベンチュリー16へのメイン通路(燃料供給経路)27に所定量の燃料を供給するためのニードル弁(燃料調整弁)30を設けたガスエンジン11のミキサにおいて、前記スロットル弁18を波板状に構成し、該波板状の波の進行方向と混合ガスの流れる方向とを略平行に配置したことにより、空気(外気)と燃料ガスからなる混合ガスがスロットル弁18に沿って流れる際に、弁体19の表面部、及び、裏面部に設けられた、波形状からなる複数の凸凹によって、混合ガスの流れが乱れて、混合ガスのミキシング(混合)を向上できる。又、波板、即ち、弁体19は比較的安価に形成することができ経済的である。
【0071】
[スロットル弁18(第五実施例)]
次に、本発明のミキシングを促進する第五実施例について、図11、及び、図12を用いて説明する。
第五実施例におけるスロットル弁18は、上述した第四実施例のスロットル弁18と同じく、吸気配管20内部の断面積と略同寸法の円盤状の弁体19と、該弁体19の直径方向に固設される回動軸21と、により形成されており、前記弁体19の表面部、及び、裏面部には、回動軸21の中心軸に平行して、複数の突出部が設けられている。
【0072】
前記弁体19に設けられる突出部は、例えば、図11(a)に示すように、複数の断面視矩形状の凸部19a・19a・・・が、回動軸21の中心軸と、長手方向に平行するようにして形成され、或いは、図11(b)に示すように、複数の断面視矩形状の凹部19b・19b・・・が、回動軸21の中心軸と、長手方向に平行するようにして形成されている。
【0073】
但し、前記凸部19a・19a・・・、又は、凹部19b・19b・・・の断面形状は限定するものではなく、円弧状や三角形状等であってもよく、又、その高さも同一とせず、第四実施例と同様に下流側ほど高くまたは低く構成することもできる。
【0074】
更に、前記凸部19a・19a・・・は棒状ではなく短い突起とし、又、凹部19b・19b・・・は溝ではなく窪みとして多数配置することもできる。この場合、規則的に配置することなく、ランダムに配置することもできる。
【0075】
そして、図12に示すように、スロットル弁18は、ベンチュリー通路部16aの下流側において、弁体19に形成される複数の凸部19a・19a・・・、(又は、凹部19b・19b・・・)が、混合ガスの進行方向と直角方向となるように配置して、空気(外気)と燃料ガスとの混合が十分に促進されるようになっている。
【0076】
即ち、スロットル弁18が「開」側に開かれた状態で、混合ガスが弁体19の表面部、及び、裏面部に当たった時に、弁体19に設けられる凸部19a・19a・・・により進行方向が上下に変更されて乱流が発生して、ミキシング(混合)が促進される。
【0077】
このように、吸気配管20内に、空気(外気)と燃料ガスをミキシング(混合)するベンチュリー16と、該ベンチュリー16の下流側に配設されるスロットル弁18とを配置し、前記ベンチュリー16へのメイン通路(燃料供給経路)27に所定量の燃料を供給するためのニードル弁(燃料調整弁)30を設けたガスエンジン11のミキサにおいて、前記スロットル弁18を板状に構成し、該板上に、凸部19a・19a・・・又は、凹部19b・19b・・・を形成したことにより、空気(外気)と燃料ガスからなる混合ガスがスロットル弁18に沿って流れる時に、凸部19a・19a・・・、又は、凹部19b・19b・・・により混合ガスの流れが乱れて、混合ガスのミキシング(混合)を向上できる。
【0078】
[スロットル弁18(第六実施例)]
次に、本発明のミキシングを促進する第六実施例について、図13、及び、図14を用いて説明する。
第六実施例におけるスロットル弁18は、上述した第四実施例のスロットル弁18と同じく、吸気配管20内部の断面積と略同寸法の円盤状の弁体19と、該弁体19の直径方向に固設される回動軸21と、により形成されており、前記弁体19には、複数の貫通孔19c・19c・・・が設けられている。
【0079】
前記複数の貫通孔19c・19c・・・の配置は、回動軸21の中心軸と平行に配設されるが、その配設位置は限定するものではない。又、貫通孔19c・19c・・・の開口部の形状は矩形状に形成されているが、その形状は円形等であってもよく限定するものではない。
【0080】
そして、各貫通孔19c・19c・・・の下流側(図14に示す右側)の端部から上流側(図14に示す左側)に、又は、弁体19の表面と直角方向に、案内部19d・19d・・・が形成されている。本実施例では、案内部19d・19d・・・は側面視クランク状に屈曲して設けられている。
【0081】
そして、図14に示すように、スロットル弁18は、ベンチュリー通路部16aの下流側において、複数の案内部19d・19d・・・を備える弁体19を配置することで、混合ガスの混合が十分に促進されるようになっている。
【0082】
即ち、スロットル弁18が「開」側に回動されて、弁体19の表面部に沿って混合ガスが流れると、複数の案内部19d・19d・・・によって、強制的に複数の貫通孔19c・19c・・・内に導かれて貫通孔19c・19c・・・を通過し、裏面部より吐出し、混合が促進される。
【0083】
このように、前記スロットル弁18の弁体19(板面)に複数の貫通孔19c・19c・・・を開口したことにより、混合ガスがスロットル弁18に沿って流れる時に、一部が貫通孔19c・19c・・・に入り反対側の面より出るため、更に混合ガスのミキシング(混合)を向上できる。
【0084】
[スロットル弁18(第七実施例)]
次に、本発明のミキシングを促進する第七実施例にについて、図15、及び、図16を用いて説明する。
第七実施例におけるスロットル弁18は、上述した第四実施例のスロットル弁18と同じく、吸気配管20内部の断面積と略同寸法の円盤状の弁体19と、該弁体19の直径方向に嵌設される回動軸21と、により形成されており、該回動軸21は軸心部に連通孔21aを有する筒状部材によって形成し、その側面には、回動軸21の軸心と直交して貫通される複数の補助噴口21b・21b・・・が設けられている。
【0085】
そして、図16(a)に示すように、スロットル弁18は、ベンチュリー通路部16aの下流側に配設され、回動軸21の一端は閉じられて、他端はメイン通路27から分岐した通路と連通される。但し、回動軸21の他端はバイパス通路28と接続する構成としてもよい。
【0086】
こうして、ベンチュリー通路部16aからだけでなく、回動軸21に設けられた補助噴口21b・21b・・・からも燃料ガスを噴出させる構成とすることで、吸気配管20の中心部における燃料ガスの比率を高めることができるようになっている。
【0087】
このように、吸気配管20内に、エアと燃料ガスをミキシング(混合)するベンチュリー16と、該ベンチュリー16の下流側に配設されるスロットル弁18とを配置し、前記ベンチュリー16へのメイン通路(燃料供給経路)27に所定量の燃料を供給するためのニードル弁(燃料調整弁)30を設けたガスエンジン11のミキサにおいて、前記スロットル弁18の回動軸21の軸心部に連通孔21aを開口し、該連通孔21aの一端をメイン通路(燃料供給配管)27と連通し、連通孔21aの他端は補助噴口21b・21b・・・として回動軸21の側面に開口したことにより、スロットル弁18の軸心部に設けた補助噴口21b・21b・・・から燃料ガスの一部が噴出されるため、燃料ガスが薄い吸気配管20の中心部に燃料ガスを供給できてミキシング(混合)を向上できる。
【0088】
又、第七実施例におけるスロットル弁18については、空気(外気)と、燃料ガスと、のミキシング(混合)を、より一層促進させるべく、弁体19の表面部、及び、裏面部に、第四実施例から第六実施例の如く、凸凹や孔等を形成してもよい。
【0089】
更に言えば、前記第一実施例から第七実施例は、二つ、或いは、三つ以上を組み合わせることにより更にミキシングを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0090】
【図1】本発明の一実施例に係る燃料供給経路の全体的な構成を示した概略構成図。
【図2】吸気配管上流部におけるベンチュリー下流側の混合ガスの流れを示した図であり、(a)はスロットル弁開度を「閉状態」にした場合、(b)はスロットル弁開度を「開状態」にした場合を示した断面図。
【図3】吸気配管に嵌着されたベンチュリーの近傍を示した断面図。
【図4】従来のベンチュリーの形状を示した断面斜視図。
【図5】吸気配管上流部における従来のベンチュリー下流側の混合ガスの流れを示した図であり、(a)はその側面断面図、(b)は(a)における矢視Aから見た正面断面図。
【図6】本発明に係るベンチュリーの形状を示した図であり、(a)は第一実施例におけるベンチュリーを示した断面斜視図、(b)は第二実施例におけるベンチュリーを示した断面斜視図。
【図7】吸気配管上流部における本発明に係るベンチュリー下流側の混合ガスの流れを示した図であり、(a)はその側面断面図、(b)は(a)における矢視Bから見た正面断面図。
【図8】本発明に係る第三実施例におけるベンチュリーの噴口の近傍を示した断面図。
【図9】本発明に係る第一実施例におけるスロットル弁を示した斜視図。
【図10】吸気配管上流部における、第一実施例に係るスロットル弁を設けた場合の混合ガスの流れを示した断面図。
【図11】本発明に係る第二実施例におけるスロットル弁を示した図であり、(a)は弁体に複数の凸部を設けた場合を示した斜視図、(b)は弁体に複数の凹部を設けた場合を示した斜視図。
【図12】吸気配管上流部における、第二実施例に係るスロットル弁を設けた場合の混合ガスの流れを示した断面図。
【図13】本発明に係る第三実施例におけるスロットル弁を示した斜視図。
【図14】吸気配管上流部における、第三実施例に係るスロットル弁を設けた場合の混合ガスの流れを示した断面図。
【図15】本発明に係る第四実施例におけるスロットル弁を示した図であり、(a)は弁体に突起部を設けない場合を示した斜視図、(b)は弁体に複数の凸部を設けた場合を示した斜視図、(c)は弁体に複数の凹部を設けた場合を示した斜視図。
【図16】吸気配管上流部における第四実施例に係るスロットル弁を設けた場合の混合ガスの流れを示した図であり、(a)は弁体に突起部を設けない場合を示した断面図、(b)は弁体に突起部を設けた場合を示した断面図。
【符号の説明】
【0091】
1 燃料供給経路
11 ガスエンジン
16 ベンチュリー
16b 絞部
16c 噴口
16e 噴口
16g 外面側
16h 内面側
18 スロットル弁
19 弁体
19a 凸部
19b 凹部
20 吸気配管
21 回動軸
21a 連通孔
21b 補助噴口
27 メイン通路(燃料供給配管)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、
該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、
前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、
前記ベンチュリーは、管材にて構成し、
該管材の長手方向中央部の径を小さくして絞部を形成し、
該絞部に所定間隔をあけて複数噴口を開口した、
ことを特徴とする、ガスエンジンのミキサ。
【請求項2】
前記ベンチュリーが収納される吸気配管の外周に燃料供給配管を連通し、
該燃料供給配管の連通口に近い側の噴口の開口面積を小さくし、
前記連通口より遠い側の噴口の開口面積を大きく構成した、
ことを特徴とする、請求項1に記載のガスエンジンのミキサ。
【請求項3】
前記噴口の開口面積は、厚さ方向において外面側と内面側の開口面積を広く、
中央部の開口面積を小さく構成した、
ことを特徴とする、請求項1、又は、請求項2に記載のガスエンジンのミキサ。
【請求項4】
吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、
該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、
前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、
前記スロットル弁を板状に構成し、
該板上に凸部、又は、凹部を形成した、
ことを特徴とする、ガスエンジンのミキサ。
【請求項5】
吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、
該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、
前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、
前記スロットル弁を波板状に構成し、
該波板状の波の進行方向と混合ガスの流れる方向とを略平行に配置した、
ことを特徴とする、ガスエンジンのミキサ。
【請求項6】
前記スロットル弁の板面に複数の貫通孔を開口した、
ことを特徴とする、請求項4、又は、請求項5に記載のガスエンジンのミキサ。
【請求項7】
吸気配管内に、空気と燃料ガスを混合するベンチュリーと、
該ベンチュリーの下流側に配設されるスロットル弁とを配置し、
前記ベンチュリーへの燃料供給経路に所定量の燃料を供給するための燃料調整弁を設けたガスエンジンのミキサにおいて、
前記スロットル弁の回動軸の軸心部に連通孔を開口し、
該連通孔の一端を燃料供給配管と連通し、
連通孔の他端は補助噴口として回動軸の側面に開口した、
ことを特徴とする、ガスエンジンのミキサ。
【請求項8】
前記補助噴口の下流側のスロットル弁上に凹部、又は、凸部を形成した、
ことを特徴とする、請求項7に記載のガスエンジンのミキサ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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