(57)【要約】【課題】システム付帯の設備系統を利用して、レーザ点火プラグの冷却に供する冷却源を確保することができる、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を提供する。【解決手段】レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法であって、レーザ点火プラグは、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統による冷却源を用いて冷却するようにする。ガスエンジンを備えたシステムとしては、コージェネレーションシステム、舶用機関の燃料供給系統、過給機付エンジンがある。さらに、レーザ点火プラグにもたらされた冷却源を活用するために、レーザ点火プラグに断熱層を設けることもできる。【選択図】 図１
2014163292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグに設けられる冷却源受容体に冷却源を供給してレーザ点火プラグを冷却する、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法であって、
前記レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給される冷却源は、前記レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統による冷却源であり、該冷却源を用いて前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、
ことを特徴とするレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【請求項２】
前記ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、前記ガスエンジンと前記ガスエンジンの排気を利用して冷熱を得る吸収式冷凍機とを具備するコージェネレーションシステムにおける吸収式冷凍機であり、該吸収式冷凍機による冷熱から得られる冷水を前記レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給して前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【請求項３】
前記ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、舶用機関の燃料供給系統に備えられたＬＮＧ貯蔵タンクであり、該ＬＮＧ貯蔵タンクによるＬＮＧを用いて得られる冷水を前記レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給して前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【請求項４】
レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグのケーシング外周部に冷却源を供給してレーザ点火プラグを冷却する、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法であって、
前記レーザ点火プラグのケーシング外周部に供給される冷却源は、前記レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えた過給付エンジンの圧縮機通過後に冷やされた圧縮空気の一部を抽気し、断熱膨張して取り出された冷風であり、該冷風を前記レーザ点火プラグのケーシング外周部に供給して前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とするレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【請求項５】
前記ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、前記レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えた過給付エンジンであり、該過給付エンジンの圧縮機通過後に冷やされた圧縮空気の一部を抽気し、断熱膨張して取り出された冷風との熱交換により取り出された冷水を、前記レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給して前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする請求項１記載のレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【請求項６】
前記レーザ点火プラグの冷却源受容体を覆う断熱層を設けて、前記ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統による冷却源を、前記レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給して前記レーザ点火プラグを冷却すると共に、前記断熱層により前記レーザ点火プラグの冷却状態を維持するようにしたことを特徴とする請求項１から３、または５項に記載のレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法に関し、特には、レーザ点火プラグ自体を、装置における既存の冷却系統を利用して冷却することで、レーザ点火プラグの出力エネルギーの向上を図った、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、予混合希薄燃焼ガスエンジンにおいては、希薄混合ガスの着火燃焼を促進するため、通常、副室に装着した点火プラグによって該副室内の濃混合比ガスに点火して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させる点火プラグ着火方式、並びに、副室に装着したパイロット燃料噴射弁によって該副室内の混合ガス中にパイロット燃料を噴射して着火し、該着火火炎を主燃焼室内の希薄混合気中に噴出せしめて主燃焼させるパイロット燃料噴射着火方式が多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、通常の点火プラグ着火方式では、経年変化の影響により着火性能が低下し易く，また前記パイロット燃料噴射着火方式は、構造が複雑化し、加えて、ＴＤＣ（上死点）近傍でストイキな状態の混合ガスに着火させることからＮＯｘの発生は避けられない。
【０００４】
そこで、近年では、自動車エンジン用の着火手段として提案、開発が進められている、レーザ着火方式がある。かかるレーザ着火方式で用いられるレーザ点火プラグは、構造として、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力されるレーザ光を導入して副燃焼室内においてレーザ光を集束するレンズ系が内蔵されている。かかるレーザ点火プラグから、レーザを混合気に向けて出射することで、ブレークダウンを起こして高温のプラズマを生成する。その熱エネルギーにより、混合気に着火し副燃焼室内で火炎伝播燃焼が生じる。これにより、燃焼ガスがトーチとなって、主燃焼室に流出し、トーチ燃焼および火炎伝播燃焼で主燃焼室が燃焼する。このようにレーザ着火方式では、ストイキな状態の混合ガスに比較して、はるかに低い混合比の希薄混合ガスで着火が行われるので、ＮＯｘの発生を抑えた燃焼を可能としている。
【０００５】
そこで本出願人は、特許文献１のように、レーザ着火方式の特徴を取り入れたエンジン着火装置を提案している。すなわち特許文献１は、レーザ光を燃焼室表面に固定されたターゲットに照射してプラズマ着火を発生させるレーザ着火方式で、レーザ発振器とピストン表面上に設けた１個のターゲットとの間のレーザ光の光路内にエンジン回転によってレーザ光を常時ターゲット上に照射できるように焦点可変装置を装備している。
これにより、エンジン回転によってレーザ光を常時ターゲット上に照射できるように焦点可変装置を作用させて、レーザ光を常にシリンダ内の所定位置に集光させることで、エンジンの全回転数において常に正確な着火を可能としている。
【０００６】
また本出願人は、特許文献１の技術をさらに進めて、特許文献１の技術的課題を克服した特許文献２のレーザ着火式エンジンを提案している。
特許文献２では、固体ターゲット表面がレーザ光によるプラズマで高温になることから固体ターゲットが損耗することを防止するために、燃焼室内に加圧水を噴射して水噴霧ターゲットを形成する技術を開示している。
これにより、固体ターゲットの損耗及び交換が皆無となり、ターゲットの機能を安定的に保持して良好なレーザ光着火燃焼を達成している。
【０００７】
ところで、レーザ点火プラグシステムは、例えばコントローラからの指令により半導体ドライバを通じて発振器を作動させ、レーザ発振を行う構成となっている。
かかるレーザ点火プラグシステムにおいて、レーザ点火プラグシステムを構成する半導体ドライバ、発振器などは、自身の温度によってレーザ出力が変動するため、所定のレーザ出力を得るためには、半導体ドライバ、発振器の温度管理が必要である。
ここで半導体ドライバを説明すると、半導体ドライバは、ＹＡＧレーザを励起させる光を出射する装置である。ＹＡＧ結晶の励起光の吸収率の高い波長は８０８．５ｎｍ付近にあり、このピーク波長を安定して出射するためには、半導体ドライバは、温度条件（２０〜２５℃）を満たす必要がある。半導体ドライバが温度条件から外れて温度調整がなされると、発振効率が低下して、レーザ出力も低下するからである。
一方、発振器において、レーザ発振を担う成分（ＹＡＧレーザではＮｄ）では、電子が上順位から下順位に落ちる際のエネルギー差により光子が放出されることで発振が起こる。このときレーザ発振を担う成分の温度が高いと、存在する電子の状態にばらつきが多くなってレーザ発振に寄与する数が少なくなり、レーザ発振効率が低下する。かかる発振器においても、レーザ発振効率を高いレベルに維持するためには、２５℃近傍の温度条件での使用が一般的とされる。
以上説明したように、レーザ点火プラグシステムを採用するに当たっては、システム自体の温度管理（冷却）が重要であり、そのために、レーザ点火プラグを冷水などで冷却する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−４２１３８号公報
【特許文献２】特開２００５−４２５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、通常の発電用エンジンなどで用いられる冷却水は７０℃〜８０℃と高く、上述の温度条件を満足するために、レーザ点火プラグを冷却するのに適した２５℃程度の冷却水を確保するのは難しい。
ここで、通常の点火プラグでは、ヘッド内のある程度冷却された雰囲気内に設置可能で、特別な冷却源は要しないが、レーザ点火プラグの場合は、上述の略２０℃の冷却水を確保する特別な冷却系統が必要となる。
このように、特別な冷却系統を設置しなければならないことは、製造コストの上昇を招き、システム全体の効率低下につながる。
しかしながら、前述の特許文献１、特許文献２の技術においては、レーザ点火プラグを冷水などで冷却する手法が取り入れられていないことから、特許文献１、特許文献２の技術をさらに進めるべく、特別な冷却系統を設置することなくレーザ点火プラグを冷却する冷却方法を提案するに至った。
本発明は以上のような観点から提案されたものであって、付帯する設備系統を利用して、レーザ点火プラグの冷却に供する冷却源を確保することができる、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグに設けられる冷却源受容体に冷却源を供給してレーザ点火プラグを冷却する、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法であって、レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給される冷却源は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統による冷却源であり、冷却源を用いて前記レーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００１１】
これにより、レーザ着火エンジンでは、特別な冷却系統を設けることなく、システム付帯の設備系統を利用して、レーザ点火プラグの冷却に供する冷却源を確保することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明では、ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、ガスエンジンとガスエンジンの排気を利用して冷熱を得る吸収式冷凍機とを具備するコージェネレーションシステムにおける吸収式冷凍機であり、吸収式冷凍機による冷熱から得られる冷水をレーザ点火プラグの冷却源受容体に供給してレーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、コージェネレーションシステム自体に、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグを冷却するための特別な冷却系統を設ける必要はない。
【００１４】
また、請求項３記載の本発明では、ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、舶用機関の燃料供給系統に備えられたＬＮＧ貯蔵タンクであり、ＬＮＧ貯蔵タンクによるＬＮＧを用いて得られる冷水をレーザ点火プラグの冷却源受容体に供給してレーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００１５】
これにより、ガスエンジンを備えたシステムである、舶用機関の燃料供給系統においても、ＬＮＧ貯蔵タンクのＬＮＧを用いて得られる冷水を、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグを冷却するための冷却源として用いることができるので、特別な冷却系統を設ける必要はない。
【００１６】
また、請求項４に記載の本発明では、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグのケーシング外周部に冷却源を供給してレーザ点火プラグを冷却する、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法であって、レーザ点火プラグのケーシング外周部に供給される冷却源は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えた過給付エンジンの圧縮機通過後に冷やされた圧縮空気の一部を抽気し、断熱膨張して取り出された冷風であり、冷風をレーザ点火プラグのケーシング外周部に供給してレーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００１７】
これにより、特別な冷却系統を設けることなく、簡単にレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグを冷却するための冷却源として取り出すことができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の本発明では、ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えた過給付エンジンであり、過給付エンジンの圧縮機通過後に冷やされた圧縮空気の一部を抽気し、断熱膨張して取り出された冷風との熱交換により取り出された冷水を、レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給してレーザ点火プラグを冷却するようにした、ことを特徴とする。
【００１９】
これにより、特別な冷却系統を設けることなく、簡単にレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグを冷却するための冷却源として取り出すことができる。
【００２０】
さらに、請求項６に記載の本発明では、レーザ点火プラグの冷却源受容体を覆う断熱層を設けて、ガスエンジンを備えたシステム付帯の設備系統による冷却源を、レーザ点火プラグの冷却源受容体に供給してレーザ点火プラグを冷却すると共に、断熱層によりレーザ点火プラグの冷却状態を維持するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
これにより、断熱層により、レーザ点火プラグにもたらされた冷却源による冷却を、持続的に維持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、特別な冷却系統を設けることなく、システム付帯の設備系統を利用して、レーザ点火プラグの冷却に供する冷却源を確保することができ、レーザ点火プラグの出力エネルギーの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するための第１実施形態にかかるコージェネレーションシステムの概略系統説明図である。
【図２】本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するための第２実施形態にかかる舶用機関の燃料供給系統の概略系統図である。
【図３】本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するための第３実施形態にかかる過給機付エンジンの概略系統説明図である。
【図４】図３に示すガスエンジン発電装置において、過給圧と膨張温度の関係の一例を示す、グラフである。
【図５】本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するための第５実施形態を示す、レーザ点火プラグの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するためのレーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムを示し、添付された図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１の第１実施形態は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムとして、ガスエンジンコージェネレーションシステム２０を用いてレーザ点火プラグを冷却する冷却方法を説明する。
図１において、副室式ガスエンジン１におけるシリンダヘッド部の要部を示す。
この副室式ガスエンジン１は、ガスエンジンコージェネレーションシステム２０を構成するガスエンジンであり、シリンダ２内を昇降するピストン３の上方に、ピストン３の上面とシリンダ２内壁面とで閉鎖された主燃焼室Ｓ１が形成されている。
シリンダ２のヘッド中央部には、先細り形状の副燃焼室部材４が、先細り先端側を、ピストン３の上面とシリンダ２内壁面とで閉鎖された主燃焼室Ｓ１内に臨入する形で設けられている。副燃焼室部材４の先細り先端側には、複数の噴孔５が放射状に適宜角度ごとに設けられる。
この副燃焼室部材４の内部には副燃焼室Ｓ２が形成されている。副燃焼室部材４の上部には、副燃焼室Ｓ２内に向かって斜め上方から、副燃焼室Ｓ２のガス燃料と空気との混合気（以下、混合気）に着火するためのレーザ点火プラグ６が設けられている。
主燃焼室Ｓ１と副燃焼室部材４内の副燃焼室Ｓ２とは、複数の噴孔５により連通状態にある。
また、シリンダ２のヘッド部には、ガス燃料と空気の混合気を主燃焼室Ｓ１に送り込むための吸気管７が接続されている。この吸気管７とシリンダ２のヘッド部との境には、吸気弁８の傘部８ａが配設されている。この吸気弁８は、図示しないカムによってばね力に抗して下方に押圧されたり、ばねによる復元力で上方に付勢されたりすることで昇降する。吸気管７の途中には、ガス燃料を吸気管７に供給するためのガス燃料供給管（図示省略）が設けられる。なお、かかるガス燃料供給管には、主燃焼室Ｓ１へのガス燃料の量を調整するための主室燃料供給弁（図示省略）が設けられる。また主室燃料供給弁には、ガス燃料の量を連続的に調整できるように比例電磁弁が用いられる。
【００２６】
さらに、シリンダ２のヘッド部には、排気管９が接続されている。この排気管９とシリンダ２のヘッド部との境には、排気弁１０の傘部１０ａが配設されている。この排気弁１０も吸気弁８と同様に、カムによってばね力に抗して下方に押圧されたり、ばねによる復元力で上方に付勢されたりすることで昇降する。
【００２７】
以上のような構成の副室式ガスエンジン１において、吸気管７を介して主燃焼室Ｓ１へ流入したガス燃料と空気の混合気は、上死点に達するまで上昇するピストン３に圧縮され、複数の噴孔５を介して、主燃焼室Ｓ１から副燃焼室部材４内の副燃焼室Ｓ２に流入する。
ここで、副燃焼室部材４内に向けて配置されたレーザ点火プラグ６により、レーザを混合気に向けて出射することで、ブレークダウンを起こして高温のプラズマを生成する。
その熱エネルギーにより、混合気に着火し副燃焼室Ｓ２内で火炎伝播燃焼が生じる。これにより、複数の噴孔５を介して燃焼ガスがトーチｔｊとなって、主燃焼室Ｓ１に流出し、トーチ燃焼および火炎伝播燃焼で主燃焼室Ｓ１が燃焼する。
主燃焼室Ｓ１が燃焼することで、ピストン３を押し下げた後に、クランク軸によって上昇するピストン３に押圧されて、シリンダ２のヘッド部に接続された排気管９から排気される燃焼サイクル動作が行われるようになっている。
【００２８】
ここで、レーザ点火プラグ６について概略説明する。レーザ点火プラグ６は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力されるレーザ光を導入して副燃焼室Ｓ２内においてレーザ光を集束するレンズ系が内蔵されている。レーザ発振器には、図示しないレーザ制御部からの点火時期に同期する信号を導入して、レーザ光を出力するように構成されている。
【００２９】
以上のようなレーザ点火プラグ６には、冷却手段としてレーザ発振器を収容するケーシング外周面を囲繞するように冷却源受容体であるウォータジャケットｗｊが介装されている。ウォータジャケットｗｊには、冷却水通路が例えば螺旋状に形成され、ウォータジャケットｗｊに冷却水を通流させることで、レーザ点火プラグ６のレーザ発振器から発せられる熱を吸収し、レーザ点火プラグ６の冷却化を図っている。
そしてかかるウォータジャケットｗｊに対し、冷却水の供給源として、本実施形態では、この副室式ガスエンジン１を用いたガスエンジンコージェネレーションシステム２０を構成する吸収式冷凍機（後述）を用いている。
【００３０】
そこで、ガスエンジンコージェネレーションシステム２０の一例について概略説明する。
ガスエンジンコージェネレーションシステム２０は、ガスエンジン１とガスエンジン１を動力として電力を取り出す発電機２１と、ガスエンジン１からの排ガスの排熱を利用して温水、蒸気を発生する排熱ボイラ２２と、排熱ボイラ２２からの温水と熱交換して例えば給湯用温水を取り出す熱交換器２３と、冷水を取り出す吸収式冷凍機２４とを備えている。かかる吸収式冷凍機２４から取り出される冷水は、ここでは、例えば２０℃以下の温度で、１気筒（８０ｋｗ）で２０℃×５００ｃｃ／ｍｉｎを越える量の冷水であることが好ましい。
【００３１】
以上のように、ガスエンジンコージェネレーションシステム２０を運転するべくガスエンジン１を作動させると、発電機２１が回転して電力を取り出すことができる。
一方、ガスエンジン１からの排ガスは、排熱ボイラ２２に導入され、排ガスの排熱を利用して温水、蒸気を発生し、例えば暖房用蒸気として取り出すことができる。また熱交換器２３において、熱交換により、給湯用温水を取り出すことができる。
そして、排熱ボイラ２２からの温水は吸収式冷凍機２４において冷水として取り出され、冷房用として供せられる。
【００３２】
ガスエンジン１の作動時、レーザ発振器は、レーザ点火プラグ６におけるレーザ制御部からの点火時期に同期する信号を得て、副燃焼室部材４内に向けてレーザ光を出力することができる。このとき、レーザ発振器は発熱するが、レーザ点火プラグ６には、ケーシング外周面を囲繞するウォータジャケットｗｊに、吸収式冷凍機２４からの冷水が供給されるので、レーザ点火プラグ６のレーザ発振器から発せられる熱を吸収し、レーザ点火プラグ６の冷却化を図ることができ、温度上昇による出力低下を防止して、レーザ点火プラグ６の出力維持を図ることができる。
このように、レーザ点火プラグ６の出力維持を図るために、特別の冷却系統を設ける必要はなく、副室式ガスエンジン１が用いられるガスエンジンコージェネレーションシステム２０の付帯設備である吸収式冷凍機２４を用いることができるので、製造コストの上昇を抑え、システム全体の効率低下を抑制することができる。
【００３３】
本発明は、以下の第２実施形態によっても実施することができる。
第２実施形態は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムとして、舶用機関（ＬＮＧ船）の燃料供給系統を用いた冷却方法である。以下、添付された図面に基づいて説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様な構成要素には同符号を付して説明を省略する。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態においては、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンは、ＬＮＧ船の推進機関であるガスエンジンである。
そこで、図２に、ガスエンジンコージェネレーションシステム２０を用いて行われる冷却方法を説明する。舶用機関の燃料供給系統３０に備えられたＬＮＧ貯蔵タンク３１は、ＬＮＧが低温・低圧状態で貯蔵されている。
ここでは、レーザ点火プラグ６のケーシング外周面を囲繞するウォータジャケットｗｊに、舶用機関の燃料供給系統３０に備えられたＬＮＧ貯蔵タンク３１からのＬＮＧを熱交換器３２において熱交換して得られた冷水を供給し、レーザ点火プラグ６のケーシング外周面の冷却に供するようにしている。
なお、舶用機関の燃料供給系統３０に備えられたＬＮＧ貯蔵タンク３１からのＬＮＧは、熱交換器３２により高圧の気化ガスと熱交換させ、熱交換後の気化ガスを冷却源として用いることもできる。
【００３５】
以上の第２実施形態においても、舶用機関の付帯設備である、ＬＮＧ貯蔵タンクのＬＮＧを、レーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグを冷却するための冷却源として用いることができるので、特別な冷却系統を設ける必要はない。
【００３６】
本発明は、以下の第３実施形態によっても実施することができる。
第３実施形態は、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムとして、過給機付エンジンを用いた冷却方法である。以下、添付された図面に基づいて説明する。なお、第３実施形態においても、第１実施形態と同様な構成要素には同符号を付して説明を省略する。
【００３７】
（第３実施形態）
第３実施形態においては、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンは、過給機付エンジン４０である。
過給機付エンジン４０は、エンジン本体４１に対し、過給機４２を設けたものである。過給機４２は、エンジン本体４１の吸気側に通ずる給気管Ｐｉｎに配置されたコンプレッサ４２ａと、コンプレッサ４２ａと回転軸４２ｘで連結してエンジン本体４１の排気側である排気管Ｐｅｘに配置されたタービン４２ｂで構成される。また、エンジン本体４１の吸気側に通ずる吸気管Ｐｉｎには、エンジン本体４１の吸気側とコンプレッサ４２ａとの間に、コンプレッサ４２ａで圧縮された空気を冷却する空気冷却器４３が配置される。
【００３８】
以上のような過給機付エンジン４０において、コンプレッサ４２ａで圧縮された圧縮空気は、空気冷却器４３を通過させることで、略４５℃の圧縮空気となっている。
第３実施形態においては、この略４５℃の圧縮空気を、レーザ点火プラグ６を冷却するための冷却源として用いるために、圧縮空気の一部を吸気管から抽気して、断熱膨張することで、圧縮空気を冷却して冷風としている。
このために、エンジン本体４１の吸気側に通ずる吸気管Ｐｉｎの空気冷却器４３の下流側から分岐する分岐管Ｐｂを通じて圧縮空気が取り出され、膨張弁４４を介して圧縮空気が膨張し、冷風となって、レーザ点火プラグ６のケーシング外周部に供給することでレーザ点火プラグ６を冷却するようにしている。
例えば、４ｋ／４５℃の圧縮空気を大気圧まで膨張させると、断熱膨張ならば−６０℃が得られ、冷却源として十分なものとなる。
なお、予混合エンジンの場合には、コンプレッサ出口は空気と燃料が混合した混合気であるため、レーザ点火プラグ６の冷却後は、再度コンプレッサ４２ａが配置されたエンジン本体４１の吸気側に戻して再利用することが望ましい。
【００３９】
ここで、参考までに図４に過給圧と膨張温度との関係を示す。
図４では、負荷が０から１００％の間で、過給圧が１気圧から３気圧にリニアに変化し、膨張温度は４５℃から−４０℃まで変化することを示している。
図４から了解されるように、４５℃の圧縮空気の断熱膨張条件では、負荷２０％以上で２０℃以下の冷水を形成することができることがわかる。
【００４０】
以上のように、第３実施形態においても、特別な冷却系統を設けることなく、簡単にレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグ６を冷却するための冷却源として取り出すことができる。
【００４１】
本発明は、以下の第４実施形態によっても実施することができる。
（第４実施形態）
第４実施形態では、第３実施形態において、圧縮空気の一部を吸気管Ｐｉｎから抽気して、断熱膨張することで得られた冷風を、図３の二点鎖線で示す分岐管Ｐｂを通じてさらに熱交換によって冷水を形成し、レーザ点火プラグ６のウォータジャケットＷｊに供給してレーザ点火プラグ６を冷却することもできる。
かかる第４実施形態においても、特別な冷却系統を設けることなく、簡単にレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグ６を冷却するための冷却源として取り出すことができる。
【００４２】
さらに本発明は、以下の第５実施形態によっても実施することもできる。
（第５実施形態）
第５実施形態では、図５に示すようにレーザ点火プラグ６のケーシング外周面を囲繞するウォータジャケットｗｊに適宜な素材の断熱層５０を形成するようにしている。
断熱層５０として、構造は適宜である。断熱のための空気層として構成することもできる。
【００４３】
レーザ点火プラグ６のケーシング外周面を囲繞するウォータジャケットｗｊに適宜な素材の断熱層５０を形成すれば、レーザ点火プラグ６にもたらされた冷却源による冷却を、持続的に維持することができる。
【００４４】
以上、本発明にかかるレーザ着火エンジンにおけるレーザ点火プラグの冷却方法を実施するためのレーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムを示し、説明した。本発明の冷却方法は、上述の実施形態に限られず、レーザ点火プラグを搭載するガスエンジンを備えたシステムであれば、実施可能な冷却方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、あらゆる規模の、ガスエンジンに適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１      副室式ガスエンジン
２      シリンダ
３      ピストン
４      副燃焼室部材
５      噴孔
６      レーザ点火プラグ
７      吸気管
８      吸気弁
８ａ    傘部
９      排気管
１０    排気弁
１０ａ  傘部
２０    ガスエンジンコージェネレーションシステム
２１    発電機
２２    排熱ボイラ
２３    熱交換器
２４    吸収式冷凍機
３０    燃料供給系統
３１    ＬＮＧ貯蔵タンク
３２    熱交換器
４０    過給機付エンジン
４１    エンジン本体
４２    過給機
４２ａ  コンプレッサ
４２ｘ  回転軸
４２ｂ  タービン
４３    空気冷却器
４４    膨張弁
５０    断熱層
ｔｊ    トーチジェット
ｗｊ    ウォータジャケット
Ｐｉｎ  吸気管
Ｐｅｘ  排気管
Ｐｂ    分岐管
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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