(57)【要約】【課題】ガスエンジンのレギュレータ装置において、ダイアフラムと燃料弁との衝突を避け、ダイアフラムの寿命低下を防ぐ。【解決手段】空気と燃料ガスとを混合してエンジン本体の燃焼室に供給するガスミキサに、調圧した前記燃料ガスを供給するガスエンジンのレギュレータ装置であり、レギュレータケース(41)と、該レギュレータケース(41)内を、大気に連通する大気圧室(42)と、燃料ガス入口(31)から燃料ガス出口(32)まで燃料ガスが通過するレギュレータ室(43)と、に区画するダイアフラム(44)と、前記燃料ガス入口(31)に配置されて前記ダイアフラム(44)に連動する燃料弁(58)と、前記ダイアフラム(44)を燃料弁閉位置に付勢するスプリング(65)と、を備え、前記大気圧室(43)には、大気に連通する大気開放孔(46)が形成され、前記大気開放孔(46)には、該大気開放孔(46)の空気流通量を制限する流量制限部材(47)が着脱自在に取り付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と燃料ガスとを混合してエンジン本体の燃焼室に供給するガスミキサに、調圧した前記燃料ガスを供給するガスエンジンのレギュレータ装置において、
レギュレータケースと、
該レギュレータケース内を、大気に連通する大気圧室と、燃料ガス入口から燃料ガス出口まで燃料ガスが通過するレギュレータ室と、に区画するダイアフラムと、
前記燃料ガス入口に配置されて前記ダイアフラムに連動する燃料弁と、
前記ダイアフラムを燃料弁閉位置に付勢するスプリングと、を備え、
前記大気圧室には、大気に連通する大気開放孔が形成されており、
前記大気開放孔には、該大気開放孔の空気流通量を制限する流量制限部材が着脱自在に取り付けられている、ことを特徴とするガスエンジンのレギュレータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のガスエンジンのレギュレータ装置において、
前記流量制限部材は、前記大気開放孔の内径よりも小さい内径の空気通路を有する筒形状に形成されている、ガスエンジンのレギュレータ装置。
【請求項３】
請求項２記載のガスエンジンのレギュレータ装置において、
内径の異なる複数の筒形状の前記流量制限部材を、取り換え自在に前記大気開放孔に取り付ける、ガスエンジンのレギュレータ装置。
【請求項４】
請求項１記載のガスエンジンのレギュレータ装置において、
前記流量制限部材は、網状に形成されている、ガスエンジンのレギュレータ装置。
【請求項５】
請求項４記載のガスエンジンのレギュレータ装置において、
メッシュの異なる複数の網状の前記流量制限部材を、取り換え自在に前記大気開放孔に取り付ける、ガスエンジンのレギュレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気と燃料ガスとを混合してエンジン本体に供給するガスミキサに、調圧した前記燃料ガスを供給するガスエンジンのレギュレータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記レギュレータ装置の一般的な構造は、レギュレータケース内を、大気に連通する大気圧室と、燃料ガス入口から燃料ガス出口まで燃料ガスが通過するレギュレータ室と、にダイアフラムにより区画しており、前記燃料ガス入口に、前記ダイアフラムに連動する燃料弁を備えている。
【０００３】
大気圧室は、レギュレータケースに形成された大気開放孔を介して大気圧の外部に連通し、大気圧に保たれている。レギュレータ室の燃料ガス出口は、ガスミキサのベンチュリー部に連通しており、吸気がベンチュリー部を通過する時に発生する負圧を、レギュレータ室に供給し、ダイアフラムを作動させて燃料弁を開き、レギュレータ室からガスミキサに燃料ガスを供給するようになっている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスエンジンの運転中、ガスミキサのベンチュリー部からレギュレータ装置のレギュレータ室に供給される負圧は、吸気脈動に対応して変化するので、前記負圧により作動するダイアフラムも脈動することになる。ところが、レギュレータ室に大きな負圧がかかった場合には、ダイアフラムが大きく変形することにより燃料弁も大きく移動し、燃料弁とダイアフラムとが衝突することがある。この衝突が繰り返されると、ダイアフラムの寿命が低下する。また、大気開放孔からダイアフラムの脈動音が外部に漏れることにより、騒音の原因ともなる。
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構造により、大気圧室にダンパー機能を発揮させるようにして、ダイアフラムの変形動作及び燃料弁の移動動作を緩和し、ダイアフラムと燃料弁との衝突を避けることにより、ダイアフラムの寿命低下を防ぐことにある。また、大気圧室から漏れる騒音を低減することも目的の一つである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、空気と燃料ガスとを混合してエンジン本体の燃焼室に供給するガスミキサに、調圧した前記燃料ガスを供給するガスエンジンのレギュレータ装置において、レギュレータケースと、該レギュレータケース内を、大気に連通する大気圧室と、燃料ガス入口から燃料ガス出口まで燃料ガスが通過するレギュレータ室と、に区画するダイアフラムと、前記燃料ガス入口に配置されて前記ダイアフラムに連動する燃料弁と、前記ダイアフラムを燃料弁閉位置に付勢するスプリングと、を備え、前記大気圧室には、大気に連通する大気開放孔が形成されており、前記大気開放孔には、該大気開放孔の空気流通量を制限する流量制限部材が着脱自在に取り付けられている。
【０００８】
本発明は、上記レギュレータ装置において、好ましくは、次の構成を備える。
【０００９】
（１）前記流量制限部材は、前記大気開放孔の内径よりも小さい内径の空気通路を有する筒形状に形成されている。この場合、より好ましくは、内径の異なる複数の筒状の流量制限部材を、取り換え自在に前記大気開放孔に取り付ける。
【００１０】
（２）前記流量制限部材は、網状に形成されている。この場合、メッシュの異なる複数の網状の流量制限部材を、取り換え自在に前記大気開放孔に取り付ける。
【発明の効果】
【００１１】
（１）レギュレータ装置は、ダイアフラムの運動に基づき、レギュレータ室と共に大気圧室の容積が変化し、これに伴って、大気圧室は、大気開放孔を介して外部との間で空気が流通するが、本発明によると、大気開放孔に取り付けた流通量制限部材により、大気圧室と外部との間の空気流通量を制限するため、大気圧室がエアダンパー機能を発揮し、吸気脈動に起因するダイアフラムの脈動を緩和することができる。これにより、燃料弁とダイアフラムとの衝突が緩和あるいは減少され、ダイアフラムの寿命を延ばすことができる。
【００１２】
（２）大気圧室と外部との間の空気流通断面積が小さくなるので、大気圧室からのダイアフラム脈動音の漏れを低減できる。
【００１３】
（３）レギュレータケースとは別体の流量制限部材を、大気開放孔に着脱自在に取り付けるので、従来のレギュレータケースを殆ど改造することなく、本発明を実施できる。
【００１４】
（４）筒形状の流量制限部材を備えていると、流量制限部材の製造が簡単であり、また、着脱も容易である。
【００１５】
（５）網状の流量制限部材を備えていると、流量制限機能と共に、フィルターとしての機能も発揮でき、大気圧室内への塵等の浸入を防止できる。また、大気開放孔の略全面に亘り、略均等に流通断面積を制限することができ、燃料ガスの流通性を維持しつつ、効果的に騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレギュレータ装置を備えたガスエンジンの断面略図である。
【図２】図１のレギュレータ装置の縦断面拡大図である。
【図３】大気開放孔及び流量制限部材の拡大縦断面図である。
【図４】図３のIV矢視図である。
【図５】図３の流量制限部材とは長さの異なる流量制限部材の拡大断面図である。
【図６】図３の流量制限部材とは長さ及び内径の異なる流量制限部材の拡大縦断面図である。
【図７】流量制限部材の別の例を示す図３と同じ部分の拡大縦断面図である。
【図８】流量制限部材の更に別の例を示す図３と同じ部分の拡大断面図である。
【図９】図８のIX矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１乃至図６に基づいて、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るレギュレータ装置を備えたガスエンジンの断面略図であり、太い実線の矢印は燃料ガスの流れを示し、白抜きの矢印は空気の流れを示し、斜線を施した矢印は空気と燃料ガスとの混合気の流れを示している。
【００１８】
図１において、エンジン本体は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３等から構成されており、シリンダブロック２には、ピストン４が嵌合するシリンダ５が形成され、ピストン４の頂面とシリンダヘッド３の端面との間で燃焼室７が形成されている。前記ピストン４はコンロッド８を介してクランク軸９に連結している。
【００１９】
シリンダヘッド３には吸気通路１１及び排気通路１２が形成されており、吸気通路１１の吸気下流端は、燃焼室７に対し、吸気弁１３を介して開閉可能に連通し、排気通路１２の排気上流端は、燃焼室７に対し、排気弁１４を介して開閉可能に連通している。排気通路１２の排気下流端には排気管（又は排気マニホールド）１５が接続されており、吸気通路１１の吸気上流端にはスロットル管（又はスロットルボディ）１７が接続され、スロットル管１７内にはスロットル弁１８が配置されている。
【００２０】
スロットル管１７の吸気上流端にはガスミキサ２０が接続されており、ガスミキサ２０は、前記スロットル管１７が接続されている混合気出口２０ａと、吸気管２１が接続されている空気入口２０ｂと、燃料ガス吸入管２３が接続される燃料ガス入口２０ｃと、を有している。混合気出口２０ａと空気入口２０ｂとは、通路２５を介して相互に連通すると共に略同一直線上に配置されており、前記通路２５の途中には、通路断面積が絞られたベンチュリー部２５ａが形成されている。燃料ガス入口２０ｃは、前記ベンチュリー部２５ａの付近で通路２５内に開口しており、ベンチュリー部２５ｂを通る空気により発生する負圧が、供給される。吸気管２１は、エアクリーナ（「図示せず）を介して外部に連通している。
【００２１】
燃料ガス吸入管２３の燃料ガス上流端には、レギュレータ装置３０の燃料ガス出口３２が接続されており、レギュレータ装置３０の燃料ガス入口３１には、燃料ガス管３３を介して燃料ガス制御弁３４が接続され、燃料ガス制御弁３４はガスタンク等の燃料ガス供給源（図示せず）に連通している。レギュレータ装置３０は、ガスミキサ２０のベンチュリー部２５ａで発生する負圧に合わせて燃料ガスの供給圧力を調整する。
【００２２】
図２はレギュレータ装置３０の縦断面拡大図であり、レギュレータケース４１は、第１及び第２のケース部材４１ａ、４１ｂとから構成されており、レギュレータケース４１内に配置されたダイアフラム４４の外周端部を両ケース部材４１ａ、４１ｂ間で挟持することにより、レギュレータケース４１内を大気圧室４２とレギュレータ室４３とに区画している。
【００２３】
大気圧室４２を構成する第１ケース部材４１ａには、大気圧室４２と大気圧の外部とを連通する大気開放孔４６が形成されており、該大気開放孔４６には、後で詳しく説明する流量制限部材４７が着脱自在に取り付けられている。
【００２４】
レギュレータ室４３を形成する第２ケース部材４１ｂには、前述の燃料ガス入口３１及び燃料ガス出口３２が形成されており、燃料ガス入口３１には筒状の弁座形成筒５７が嵌着され、該弁座形成筒５７の先端弁座５７ａに、前記燃料弁５８が開閉自在に配置されている。
【００２５】
燃料弁５８は、レギュレータレバー６０を介してダイアフラム４４の中央部に連動可能に連結されている。すなわち、レギュレータレバー６０の一端部６０ａは、ダイアフラム４４の中央部に固着された当接部材６１に当接し、レギュレータレバー６０の他端部６０ｂは燃料弁５８に結合され、レギュレータレバー６０の中間支点部６０ｃは、支持用コイルスプリング６４により第２ケース部材４１ｂに回動自在に支持されている。さらに、レギュレータレバー６０の一端部６０ａと第２のケース部材４１ｂとの間には、前記一端部６０ａを大気圧室側（矢印Ａ１方向とは逆方向側）に付勢することにより燃料弁５８を着座させるスプリング６５が縮設されている。
【００２６】
前記燃料弁５８が弁座５７ａから離間する圧力を所望の圧力に調節するために、大気圧室４２内には、離間圧調節スプリング５１及び調節レバー５０が配置されている。調節レバー５０の一端部とダイアフラム４４の中央部との間に前記離間圧調節スプリング５１が縮設されており、調節レバー５０の他端部は、ベルクランク５２を介して調節ねじ５３の先端部に連結し、調節レバー５０の中間部は、支持ピン５４を介して第１ケース部材４１ａに回動自在に支持されている。すなわち、調節ねじ５３を回転することにより、ベルクランク５２を介して調節レバー５０を支持ピン５４回りに回動させ、離間圧調節スプリング５１によるダイアフラム４４に対する下方への付勢力を調整する。これにより、ダイアフラム４４の上下方向の釣り合い位置、つまり、燃料弁５８が燃料ガス入口３１の弁座５７ａから離間する圧力が調節できる。
【００２７】
前記レギュレータ装置３０は、レギュレータ室４３に負圧が供給されることにより、ダイアフラム４４の中央部がレギュレータ室側（矢印Ａ１方向側）に撓み、レギュレータレバー６０が中間支点部６０ｃを回動支点として反時計回りに回動し、レギュレータレバー６０の他端部６０ｂと共に燃料弁５８を矢印Ｂ１方向に移動し、燃料弁５８を開く。
【００２８】
また、燃料弁５８が開いた状態から、ダイアフラム４４の中央部が図２に示す元の状態に戻ると、レギュレータレバー６０はコイルスプリング６５により中間支点部６０ｃ回りに時計回りに回動し、レギュレータレバー６０の他端部６０ｂと共に燃料弁５８が矢印Ｂ１方向とは逆方向に移動し、燃料弁５８が閉じられる。
【００２９】
図３は、大気開放孔４６の拡大縦断面図、図４は図３のIV-IV断面、図５及び図６は、長さや内径の異なる流量制限部材の断面図である。図３及び図４において、大気開放孔４６は円形の断面を有しており、その内径Ｄ１はたとえば１０ｍｍφである。流量制限部材４７は、厚肉円筒形に形成されており、空気通路４８の内径Ｄ２は、大気開放孔４６の内径Ｄ１よりも小さく、たとえば６ｍｍφ程度に形成されている。すなわち、流量制限部材４７を大気開放孔４６内に嵌着することにより、外部と大気圧室４２との間の空気流通断面積を、実質的に小さくしている。
【００３０】
また、流量制限部材４７の長さは、流量制限部材４７を大気開放孔４６に取り付けた状態において、大気開放孔４６の端縁４６ａから所定長さだけ突出するように形成されており、これにより、大気圧室４２と外部との間の空気通路長を長くしている。また、流量制限部材４７の外周面にはテーパー面４７ａが形成されており、このテーパー面４７ａを大気開放孔４６の内周面に嵌合することにより、安定した状態で、かつ気密性を有するように、流量制限部材４７を取り付けることができるようになっている。
【００３１】
図５及び図６は、流量制限部材の変形例を示している。図５の流量制限部材４７−１の空気通路４８の内径Ｄ２は、図３の流量制限部材４７の空気通路４８の内径Ｄ２と同じであるが、流量制限部材４７−１の長さは、図３の流量制限部材４７よりも長く形成されている。図６の流量制限部材４７−２の空気通路４８の内径Ｄ２は、図３の流量制限部材４７の空気通路４８の内径Ｄ２より小さくなっており、かつ、流量制限部材４７−２の長さも、図３の流量制限部材４７より長く形成されている。
【００３２】
上記のように寸法（長さ及び内径）が異なる流量制限部材４７，４７−１，４７−２を、エンジンの仕様に応じて、適宜選択し、大気開放孔４６に装着することができるのである。
［作用］
【００３３】
ガスエンジン運転中におけるレギュレータ装置３０の作動について説明する。
図１において、ガスエンジンのピストン４が下降してシリンダ５内の燃焼室７が負圧になり吸気弁１３が開いて吸気通路１１が燃焼室７に開口する。このとき、ガスミキサ２０のベンチュリー部２５ａを通過する空気流によって、燃料ガス入口２０ｃ及び燃料ガス吸入管２３が負圧になり、燃料ガスがガスミキサ２０へ吸入される。したがって、ガスミキサ２０では、空気と燃料ガスが混合されて混合ガスが生成され、この混合ガスが吸気通路１１等を通って燃焼室７に供給される。
【００３４】
図２において、前記のように燃料ガス吸入管２３が負圧になると、レギュレータ装置３０のレギュレータ室４３も負圧になり、ダイアフラム４４は、大気圧室４２とレギュレータ室４３との圧力差によって、その中央部がレギュレータ室側（矢印Ａ１方向側）に変形する。この変形によって、ダイアフラム４４の中央の当接部材６１がレギュレータレバー６０の一端部６０ａを押し、レギュレータレバー６０が中間支点部６０ｃを中心に反時計回りに回動する。これにより、レギュレータレバー６０の他端部６０ｂと共に矢印Ｂ１方向に移動する燃料弁５８は、燃料ガス入口３１の弁座５７ａから離間し、燃料ガス入口３１を開ける。したがって、燃料ガスは、燃料ガス入口３１からレギュレータ室４３に入り、燃料ガス出口３２から燃料ガス吸入管２３を介して、前述のようにガスミキサ２０へ吸入される。
【００３５】
一方、大気圧室４２では、ダイアフラム４４の中央部が矢印Ａ１方向に変形した時には、外部空気が流量制限部材４７の空気通路４８及び大気開放孔４６を通って大気圧室４２に流入し、離間圧調節スプリング５１は伸長し、コイルスプリング６５は縮む。そして、ダイアフラム４４は、大気圧室４２の圧力及び離間圧調節スプリング５１の付勢力と、レギュレータ室４３内の負圧及びコイルスプリング６５の付勢力が釣り合った位置で停止する。
【００３６】
ダイアフラム４４の中央部がレギュレータ室４３側（矢印Ａ１方向側）に移動する時、レギュレータ室４３に供給される負圧が大きければ、燃料弁５８は長く、かつ、素早く矢印Ｂ１方向に動こうとするが、大気開放孔４６に流量制限部材４７を取り付けてあることにより、大気圧室４２自体がエアダンパーの役目を果たし、ダイアフラム４４及び燃料弁５８の動きは緩和され、ダイアフラム４４と燃料弁５８との衝突を避けることができる。
【００３７】
レギュレータ室４３が負圧から大気圧へと移行した場合、あるいはガスエンジンが運転状態から停止状態となる場合、ダイアフラム４４の中央部が大気圧室側（矢印Ａ１方向とは反対方向）に移動するように変形し、レギュレータレバー６０の一端部６０ａはコイルスプリング６５によって矢印Ａ１方向と逆方向に押圧されることで、レギュレータレバー６０は中間支点部６０ｃを中心に時計回りに回動する。この回動によって、レギュレータレバー６０の他端部６０ｂと共に燃料弁５８が矢印Ｂ１方向とは逆方向に移動し、燃料ガス入口３１を閉じる。
【００３８】
この場合、大気圧室４２内の空気が大気開放孔４６及び流量制限部材４７の空気通路４８を通って排出され、調節スプリング５１は縮み、コイルスプリング６５は延びる。そして、ダイアフラム４４は、大気圧室４２の圧力及び調節スプリング５１の付勢力と、レギュレータ室４３内の負圧及びコイルスプリング６５の付勢力が釣り合った位置で停止する。
【００３９】
大気圧室４２のエアダンパー機能を強くしたい場合には、図３の流量制限部材４７の代わりに、図５のように図３の流量制限部材４７よりも長い流量制限部材４７−１、あるいは図６のように図３の流量制限部材４７よりも長くて内径の小さい流量制限部材４７−２を、取り付けることにより、エアダンパー機能を順次強めることができる。
【００４０】
［流量制限部材の変形例］
（１）図７に示す流量制限部材７０は、外周におねじ７０ａを有する筒形状に形成されており、一方、大気開放孔４６の内周面にはめねじ４６ｂが形成されており、流量制限部材７０を大気開放孔４６の内周めねじ４６ｂに螺合することにより、流量制限部材７０を大気開放孔４６に取り付けてある。
【００４１】
（２）図８及び図９に示す流量制限部材７１は、環状の外枠７１ａと網７１ｂにより構成されており、外枠７１ａを大気開放孔４６の端縁の外周に嵌合することにより、取り付けてある。この網７１ｂを有する流量制限部材７１を適用する場合には、たとえば、メッシュあるいは線径の異なるものを複数用意して、エンジンの仕様に応じて、取り換え自在に大気開放孔４７の周縁に嵌着する。
【００４２】
（３）本発系は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  シリンダブロック
２  シリンダヘッド
７  燃焼室
２０  ガスミキサ
２５ａ  ベンチュリー部
３０  レギュレータ装置
３１  燃料ガス入口
４１  レギュレータケース
４１ａ  第１ケース部材
４１ｂ  第２ケース部材
４２  大気圧室
４３  レギュレータ室
４４  ダイアフラム
４６  大気開放孔
４７  流量制限部材
４８  空気通路
５６  燃料ガス出口
５７ａ  弁座
５８  燃料弁
６０  レギュレータレバー
６５  コイルスプリング
【図１】
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【図２】
2013194651.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013194651.tif 000008
【図７】
2013194651.tif 000009
【図８】
2013194651.tif 000010
【図９】
2013194651.tif 000011