(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように電力で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有する電動モータと、この電動モータの給電線に介設された始動スイッチと、この始動スイッチと上記電動モータとの間の上記給電線に介設された始動インタロックスイッチと、上記始動スイッチのオン,オフを検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化したときに、上記始動インタロックスイッチをオンからオフに切り換える第１制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第１低速回転速度よりも高い第２低速回転速度を一旦上回った後上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから第１の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度を上回った後上記第２低速回転速度に至らずに上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから、第２の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第２制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度に至らない状態で、始動スイッチの状態がオンからオフに変化した場合に、上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化した時点から、第３の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第３制御手段を備えることを特徴とする始動モータの安全装置。
【請求項２】
機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有するエアモータと、このエアモータと空気圧源を接続する管路に介設された始動操作弁と、この始動操作弁と上記エアモータとの間の上記管路に介設された始動インタロック弁と、上記始動操作弁の開閉を検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動操作弁の状態が開から閉に変化したときに、上記始動インタロック弁を開位置から閉位置に切り換える第１制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第１低速回転速度よりも高い第２低速回転速度を一旦上回った後上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから第１の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度を上回った後上記第２低速回転速度に至らずに上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから、第２の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第２制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度に至らない状態で、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した場合に、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した時点から、第３の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第３制御手段を備えることを特徴とする始動モータの安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関を始動させる始動モータの安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機関を始動させる始動モータとして、例えばディーゼル機関の駆動軸に連結されたフライホイルのギアに噛合するように、圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを備えたエアモータが知られている。
このエアモータは、機関が完全に停止しているときに、エアモータから空気圧源に連なる管路に介設された始動操作弁を操作者が開くと、エアモータに供給される圧縮空気によりピニオンギアが、まず突出駆動されてフライホイルのギアに噛合し、次いで回転駆動されてフライホイルを介して機関の駆動軸を回転させ、この駆動軸が所定の回転速度に達すると、ピニオンギアがフライホイルギアから外れるように没入駆動されて、ディーゼル機関を始動するようになっている。
【０００３】
ところが、ディーゼル機関の始動が失敗した直後やエアラン中にフライホイルがまだ微速回転しているのに気づかずに、あるいは機関運転中に勘違いして、操作者が始動操作弁を開くことがある。そうすると、回転しているフライホイルギアにピニオンギアが噛合しようとするので、ピニオンギアやフライホイルギアが破損して飛び散り、エアモータが損傷したり甚だしくは使用不能になるばがりでなく、付近の作業者などが負傷することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ディーゼル機関およびフライホイルが完全に停止したか否かは、操作者の目視確認で判断されているのが実状であり、目視確認の判断ミスに上記始動操作弁の誤操作が加わって、操作者の注意を喚起したところで、エアモータの損傷や作業者の負傷を完全に防止することはできない。一方、人的判断を無くすべく、フライホイルの回転速度をセンサで検出するにしても、回転速度が零であるのを検出する手法は、構成が複雑になってコストアップになるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、フライホイルの停止を目視によらず簡素な構成の検知手段で行ない、フライホイルが完全に停止していない状態で始動モータを作動させないようにして、噛合時のギアの破損をなくし、始動モータの損傷や作業者の負傷を無くすことができる始動モータの安全装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の始動モータの安全装置は、機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように電力で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有する電動モータと、この電動モータの給電線に介設された始動スイッチと、この始動スイッチと上記電動モータとの間の上記給電線に介設された始動インタロックスイッチと、上記始動スイッチのオン,オフを検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化したときに、上記始動インタロックスイッチをオンからオフに切り換える第１制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第１低速回転速度よりも高い第２低速回転速度を一旦上回った後上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから第１の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度を上回った後上記第２低速回転速度に至らずに上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから、第２の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第２制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度に至らない状態で、始動スイッチの状態がオンからオフに変化した場合に、上記始動スイッチの状態がオンからオフに変化した時点から、第３の時間経過後に上記始動インタロックスイッチをオフからオンに切り換える第３制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の始動モータの安全装置は、機関の駆動軸に連結されたフライホイルと、このフライホイルのギアに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギアを有するエアモータと、このエアモータと空気圧源を接続する管路に介設された始動操作弁と、この始動操作弁と上記エアモータとの間の上記管路に介設された始動インタロック弁と、上記始動操作弁の開閉を検出するセンサと、このセンサの検出信号が表わす上記始動操作弁の状態が開から閉に変化したときに、上記始動インタロック弁を開位置から閉位置に切り換える第１制御手段を備えた始動モータの安全装置において、
上記フライホイルの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、第１低速回転速度よりも高い第２低速回転速度を一旦上回った後上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから第１の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換えると共に、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度を上回った後上記第２低速回転速度に至らずに上記第１低速回転速度を下回った場合に、上記第１低速回転速度を下回ったときから、第２の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第２制御手段を備え、
さらに、上記回転速度検出手段の検出信号が表わす上記フライホイルの回転速度が、上記第１低速回転速度に至らない状態で、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した場合に、上記始動操作弁の状態が開から閉に変化した時点から、第３の時間経過後に上記始動インタロック弁を閉位置から開位置に切り換える第３制御手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、請求項２の始動モータの安全装置の一例を示す概略図であり、この安全装置は、ディーゼル機関の図示しない駆動軸に連結されたフライホイール１と、このフライホイール１のギア１aに噛合するように圧縮空気で出没駆動されるとともに回転駆動されるピニオンギア２aを有するエアモータ２と、このエアモータ２と空気圧源３を接続する管路４に介設された手動の始動操作弁(MV)５と、この始動操作弁５と上記エアモータ２との間の上記管路４に介設された始動インタロック電磁弁(ISV)６と、上記始動操作弁５の開閉を検出するセンサとして弁が開位置にあるときオン信号を出力するリミットスイッチ７と、このリミットスイッチ７等からの検出信号に基づいて上記始動インタロック電磁弁６を切換制御する第１,第２,第３制御手段を兼ねる制御ユニット８を備えている。
【００１９】
上記フライホイール１には、その回転速度を検出すべく回転速度検出手段としてのパルスセンサ９が外周に間隔をおいて設けられ、パルスセンサ９の検出信号は、速度スイッチユニット１０を介して上記制御ユニット９に入力される。速度スイッチユニット１０は、上記検出信号が表わすディーゼル機関の回転速度が、燃料発火による正常始動に相当する第２低速回転速度である３００ｒｐｍ以上であるとき第２オン信号を、機関停止に近い第１低速回転速度である３０ｒｐｍ以上であるとき第１オン信号を夫々制御ユニット８に出力するようになっている（図２（Ａ）参照）。
なお、始動操作弁５のノーマル位置で閉鎖される２次ポートは、管路４ａを経て空気圧源３に連なって手動操作の際の圧縮空気供給路をなすが、ノーマル位置で１次ポートに連通する２次ポートも、始動電磁弁１１を介設した管路４ｂを経て空気圧源３に接続されており、上記始動電磁弁１１は、始動操作弁５が手動操作できずにノーマル位置にある場合、遠隔操作で開閉されて圧縮空気の供給を制御する。
【００２０】
上記制御ユニット８は、第１制御手段として、始動操作弁５が閉位置に切り換えられてリミットスイッチ７からのオン信号が消滅したときに、始動インタロック電磁弁６を励磁してこの弁を開位置から閉位置に切り換えるが、上記オン信号の消滅よりも早期に上記速度スイッチユニット１０から機関回転速度が３００ｒｐｍに達したことを表わす第１オン信号が入力された場合は、その入力時点で始動インタロック電磁弁６を励磁して圧縮空気の浪費を防ぐようになっている。
また、制御ユニット８は、第２制御手段として、機関回転速度が３０ｒｐｍを下回って速度スイッチユニット１０からの第２オン信号が消滅したとき、そのときから一定時間Ｔ１，Ｔ２（例えば８秒）経過後に始動インタロック電磁弁６を消磁してこの弁を閉位置から開位置に切り換える（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。上記一定時間Ｔ１，Ｔ２は、３０ｒｐｍで回転しているディーゼル機関が停止するまでの時間として確認試験で求められた時間（例えば５秒）よりも余裕をみて長く設定される。
【００２１】
さらに、制御ユニット８は、第３制御手段として、始動操作弁５が閉位置に切り換えられてリミットスイッチ７からのオン信号が消滅したときに、リミットスイッチ７からのオン信号が消滅したときに、そのときから一定時間Ｔ３（例えば８秒）経過するまでは、始動インタロック電磁弁６を消磁したままにして、一定時間経過後に始動インタロック電磁弁６を励磁してこの弁を閉位置から開位置に切り換える（図２（Ｃ）参照）。上記一定時間Ｔ３は、３０ｒｐｍで回転しているディーゼル機関が停止するまでの時間として確認試験で求められた時間（例えば８秒）に等しい。
【００２２】
図２は、上記始動モータの安全装置の種々の作動態様を機関回転数の経時変化と共に示している。
図２（Ａ）は、機関回転数が３００ｒｐｍ以上になる場合であり、操作者が始動操作弁５を手動で開くと、リミットスイッチ７が図中のＭＶで示すようにオン信号を出力し始め、速度スイッチユニット１０は、空気圧源３からの圧縮空気で動くエアモータ２のピニオンギア２ａにより，フライホイール１を介して始動されるディーゼル機関の機関回転数が３０ｒｐｍを上回ると図中のＳＷ１で示すように第１オン信号を、機関回転数が３００ｒｐｍを上回ると図中のＳＷ２で示すように第２オン信号を夫々出力し始める。制御ユニット８は、第１制御手段として始動操作弁５が閉じられてリミットスイッチ７からのオン信号が消滅する時点、または機関回転数が３００ｒｐｍを上回って速度スイッチユニット１０から第２オン信号が出始める時点のいずれか早い時点で、始動インタロック電磁弁６を励磁して、この弁を図中のＩＳＶで示すように閉じさせるが、この例ではオン信号の消滅の方が早くなっていてこの時点で閉弁される。
かくて、始動インタロック電磁弁６が閉じられたので、操作者がこの弁より空気圧源３側の始動操作弁を誤って再び開いたとしても、空気圧源３からの圧縮空気がエアモータ２に供給されず、正常始動で回転しているフライホイール１のギア１ａにピニオンギア２ａが噛合させられることはなく、かかる噛合によるギア１ａ，２ａの破損、エアモータ２の損傷および作業者の負傷が確実に防がれる。
【００２３】
こうして、ディーゼル機関は、燃料発火による正常運転に入って図２（Ａ）のグラフの水平頂部で示す最大回転数に至り、次いで燃料供給の減少と共に機関回転数は減少し、機関回転数が、３００ｒｐｍを下回ると速度スイッチユニット１０からの上記第２オン信号が消滅し、さらに３０ｒｐｍを信号下回ると上記第１オン信号が消滅する。制御ユニット８は、第２制御手段として第１オン信号の消滅時点から一定時間Ｔ２を計時し始め、計時終了時点で始動インタロック電磁弁６を消磁して、この弁を図中のＩＳＶで示すように開かせる。上記一定時間Ｔ１は３０ｒｐｍで回転している機関が停止するまでの時間よりも長いので、始動インタロック電磁弁６が開かれた時点では、機関は完全に停止している。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁５を開いても、フライホイール１が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁６を経て空気圧源３の圧縮空気がエアモータ２に供給されてピニオンギア２ａが突出駆動されるので、ピニオンギア２ａのフライホイールギア１ａへの噛合は、ギア１ａ，２ａの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
【００２４】
図２（Ｂ）は、機関回転数が３０ｒｐｍ〜３００ｒｐｍの間に止まる場合であり、操作者が始動操作弁５を開いて、空気圧源３からの圧縮空気で動くエアモータ２により機関を始動しても、何らかの理由で燃料発火に至らない例である。この場合、機関不起動に気づいた操作者が、始動操作弁５を閉じると、リミットスイッチ７からのオン信号（ＭＶ）が消滅すると共に機関回転数が減少し、この機関回転数が３０ｒｐｍを下回ると、速度スイッチユニット１０から出力されていた第１オン信号（ＳＷ１）が消滅する。制御ユニット８は、第２制御手段として第１オン信号の消滅時点から，３０ｒｐｍで回転している機関が停止するまでの時間よりも長い一定時間Ｔ１を計時し始め、計時終了時点で初めて始動インタロック電磁弁６を消磁してこの弁を開かせる（ＩＳＶ）。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁５を開いても、フライホイール１が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁６を経て空気圧源３の圧縮空気がエアモータ２に供給されてピニオンギア２ａが突出駆動されるので、ピニオンギア２ａのフライホイールギア１ａへの噛合は、ギア１ａ，２ａの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
【００２５】
図２（Ｃ）は、操作者が始動操作弁５を開いてエアモータ２により機関を始動しても、機関回転数が何らかの理由で３０ｒｐｍにも至らない場合であり、機関不起動に気づいた操作者が、始動操作弁５を閉じると、リミットスイッチ７からのオン信号（ＭＶ）が消滅する。すると、制御ユニット８は、第３制御手段として上記オン信号が消滅した時点から上記機関停止に要する時間に等しい一定時間Ｔ２を計時し始め、計時終了時点で初めて始動インタロック電磁弁６を消磁してこの弁を開かせる（ＩＳＶ）。従って、操作者が、ディーゼル機関を再び始動させるべく始動操作弁５を開いても、フライホイール１が完全に停止した後に開かれる始動インタロック電磁弁６を経て空気圧源３の圧縮空気がエアモータ２に供給されてピニオンギア２ａが突出駆動されるので、ピニオンギア２ａのフライホイールギア１ａへの噛合は、ギア１ａ，２ａの破損および作業者の負傷を生じることなく行なわれる。
また、図２（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの場合も、ディーゼル機関の停止を、回転速度が零になることでなく、第１低速回転速度（３０ｒｐｍ）から機関が停止するに要する時間よりも長い時間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を計時することにより間接的に検出しているので、安全装置の構成を簡素で安価なものにできる。
【００２６】
図３は、上記始動モータの安全装置の作動フローを総括して示すフローチャートである。上記安全装置の全体の作動フローは、次のとおりである。
制御ユニット８は、ステップＳ１で、始動インタロック電磁弁６を消磁して空気圧源３の圧縮空気を利用可能（Ａ通）とした後、ステップＳ２で、操作者によって始動操作弁５が開操作されると、ステップＳ３で、機関回転数が３０ｒｐｍ以上になったか否かを速度スイッチユニット１０からの第１オン信号の有無で判断する。
ステップＳ３で否と判断すると、図２（Ｃ）で述べた作動を行なうべくステップＳ２３に移る一方、肯と判断すると、ステップＳ４に進んで、機関回転数が３００ｒｐｍ以上になったか否かを速度スイッチユニット１０からの第２オン信号の有無で判断する。そして、ステップＳ４で否と判断すると、図２（Ｂ）で述べた作動を行なうべくステップＳ１９に移る一方、肯と判断すると、図２（Ａ）で述べた作動を行なうべくステップＳ６に進む。
【００２７】
制御ユニット８は、ステップＳ６において、ステップＳ５での操作者による始動操作弁５の閉操作，つまりリミットスイッチ７からのオン信号の消滅と、ステップＳ４での３００ｒｐｍ以上の判断との論理和を求め、論理和が成立しているとき、ステップＳ７に進んで、始動インタロック電磁弁６を消磁して圧縮空気を利用不能（Ａ断）とした後、ステップＳ８で、機関が運転状態であることを確認する。一方、操作者が、ステップＳ９，Ｓ１０で燃料供給を遮断するなどして停止操作，危急停止操作を行なうと、制御ユニット８は、ステップＳ１１で、ステップＳ９，Ｓ１０の操作の論理和を求め、さらにこの論理和とステップＳ８の運転状態であることとの論理積をステップＳ１２で求め、論理積が成立しているとき、ステップＳ１３に進んで、機関回転数が３０ｒｐｍ以下になったか否かを、速度スイッチユニット１０からの第１オン信号の無有で判断する。そして、ステップＳ１３で肯と判断すると、ステップＳ１４で、一定時間Ｔ１の計時を行なった後、ステップＳ１に戻って、始動インタロック電磁弁６を再び励磁して、圧縮空気を利用可能（Ａ通）とする。
【００２８】
一方、ステップＳ１９にフローを移した制御ユニット１２は、ステップＳ１５の操作者による始動操作弁５の閉操作と、ステップＳ１６，Ｓ１７の燃料遮断などの停止操作，危急停止操作との論理和を予めステップＳ１８で求めており、さらにこの論理和とステップＳ４の機関回転数が３００ｒｐｍ未満であることとの論理積を上記ステップＳ１９で求め、論理積が成立しているとき、ステップＳ２０に進んで、始動インタロック電磁弁６を消磁して圧縮空気を利用不能（Ａ断）とした後、ステップＳ２１で、機関回転数が３０ｒｐｍ以下になったか否かを、速度スイッチユニット１０からの第１オン信号の無有で判断する。そして、ステップＳ２１で肯と判断すると、ステップＳ２２で、一定時間Ｔ１の計時を行なった後、ステップＳ１に戻って、始動インタロック電磁弁６を再び励磁して、圧縮空気を利用可能（Ａ通）とする。
【００２９】
さらに、ステップＳ２３にフローを移した制御ユニット１２は、このステップＳ２３で、操作者による始動操作弁５の閉操作，つまりリミットスイッチ７からのオン信号の消滅があると、ステップＳ２４に進んで、始動インタロック電磁弁６を消磁して圧縮空気を利用不能（Ａ断）として、ステップＳ２５で、一定時間Ｔ２の計時を行なった後、ステップＳ１に戻って、始動インタロック電磁弁６を再び励磁して、圧縮空気を利用可能（Ａ通）とする。
【００３０】
なお、始動操作弁５を手動操作しないでノーマル位置にしたまま、始動電磁弁１１を用いて遠隔操作する場合は、リミットスイッチ７のオン信号に代えて、始動電磁弁１１の励磁信号を利用すれば、同様の制御を行なうことができる。
上記実施の形態では、第１制御手段としての制御ユニット１２を、リミットスイッチ７からのオン信号が消滅した時点、または速度スイッチユニット１０からの第１オン信号が入力された時点のいずれか早い時点で、始動インタロック電磁弁６を消磁するようにしているので、空気圧源３の圧縮空気の浪費を抑えることができるという利点がある。
なお、本発明の始動インタロック弁は、上記実施の形態の電磁弁５に限らず、第１，第２，第３制御手段で開閉切換されるものであれば足りる。
【００３１】
本発明の請求項１に記載の始動モータの安全装置は、請求項２で述べた空気圧源を電源とし、エアモータを電動モータとし、始動操作弁,始動インタロック弁を始動スイッチ,始動インタロックスイッチとし、始動操作弁および始動インタロック弁の開,閉を上記各スイッチのオン,オフに変えて、空気圧回路を電気回路で置き換えたものである。従って、請求項１の安全装置も、請求項２で既に述べた安全装置と同様に作動し、同様の作用,効果を奏することは容易に理解できるであろう。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１および２に記載の始動モータの安全装置は、回転しているフライホイールギアにピニオンギアが噛合させられることがなく、ギアの破損や破損ギアの飛散による作業者の負傷が確実に防止できるとともに、機関の停止を回転速度零により直接検出しないので、安全装置の構成を簡素で安価なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項２の始動モータの安全装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１の安全装置の種々の作動態様を機関回転数の経時変化と共に示すグラフである。
【図３】図１の安全装置の作動フローを総括して示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…フライホイール、１a…ギア、２…エアモータ、２a…ピニオンギア、３…空気圧源、４…管路、５…始動操作弁、６…始動インタロック電磁弁、７…リミットスイッチ、８…制御ユニット、９…パルスセンサ、１０…速度スイッチユニット。
【図１】
0003562944.tif 000002
【図２】
0003562944.tif 000003
【図３】
0003562944.tif 000004