(57)【要約】【課題】一時的にワイヤーを引くようなワンタッチの操作で開弁状態のロックを解除するだけで、バタフライバルブを半自動的に閉弁して全閉状態を保持することができ、しかも、簡単なワンタッチの操作で、半自動的に開弁状態に復帰しロックすることができる開閉弁機構を提供する。【解決手段】バタフライバルブ１２と、該バタフライバルブ１２の回転軸１３を軸支するバルブケース１１と、前記バタフライバルブ１２を閉弁方向Ｒ１に付勢する閉弁用スプリング１４と、前記バタフライバルブ１２を開弁状態でロックするカム機構とを有して構成され、前記カム機構によるロック状態を解除することにより、前記閉弁用スプリング１４の付勢力により前記バタライバルブ１２を駆動して閉弁する。【選択図】　図１
2004028303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路の開閉を行う開閉弁機構であって、バタフライバルブと、該バタフライバルブの回転軸を軸支するバルブケースと、前記バタフライバルブを閉弁方向に付勢する閉弁用スプリングと、前記バタフライバルブを開弁状態でロックするカム機構とを有して構成され、前記カム機構によるロックを解除することにより、前記閉弁用スプリングの付勢力により前記バタフライバルブを駆動して閉弁状態にする開閉弁機構。
【請求項２】
前記カム機構が、前記バタフライバルブの回転と共に回転する第１カムと、該第１カムに係合して前記バタフライバルブの回転のロックと該ロックの解除を行う第２カムと、該第２カムが前記バタフライバルブの開弁方向に前記第１カムを押圧するように、前記第２カムを付勢するロック用スプリングとを有して構成され、前記第２カムを前記ロック用スプリングの付勢方向と逆方向に回動することにより、開弁状態のロックを解除することを特徴とする請求項１記載の開閉弁機構。
【請求項３】
前記バタフライバルブを開弁状態に維持するロック状態において、前記閉弁用スプリングが発生する前記バタフライバルブの回転軸回りの閉弁方向の回転モーメントに対して、前記ロック用スプリングが前記カム機構を介して発生する前記バタフライバルブの回転軸回りの開弁方向の回転モーメントが大きくなるように形成したことを特徴とする請求項２記載の開閉弁機構。
【請求項４】
前記第１カムが、前記バタフライバルブの回転軸と同軸に設けられ、前記第２カムの回転軸が前記第１カムの回転軸と平行に設けられると共に、前記第２カムが当接する前記第１カムの当接部分が、前記第１カムの回転軸を中心とする円弧で形成される回転許容部と、前記バタフライバルブを開弁する方向の力を受ける回転阻止部とを有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の開閉弁機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の開閉弁機構を、ディーゼルエンジンの吸気通路に設けたエンジンの緊急停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気通路等の流体通路の開閉弁機構に関し、より詳細には、一時的な操作でロックを外すことにより、スプリングの付勢力によりバタフライバルブを閉弁位置に駆動し、閉弁状態を維持できる開閉機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンを停止させる方法には、燃料をカットする方法と，吸気をカットする方法とがあり、現在は燃料をカットする方法が主流になっているが、産業用エンジンでは、使用場所や使用状況が様々であるため、常に安定した場所に設置したり、安定した姿勢で使用できるとは限らず、エンジンが転倒するという事態が発生する。
【０００３】
このエンジンの転倒時に、クローズドベンチレーションシステムを採用しているディーゼルエンジンにおいては、燃料をカットする停止方法では、エンジンが転倒した時にエンジンオイルが吸気系に吸入されてエンジンの運転が継続され、燃料カットしてもエンジンが停止しないという問題がある。
【０００４】
このクローズドベンチレーションシステムは、図１１に示すように、ディーゼルエンジンの燃焼室３１内からピストン３２とシリンダ壁３３の間隙を通ってクランクケース３４内に漏れ出るブローバイガスＧｂを燃焼室３１に還流して燃焼処理するシステムであり、吸気管３８にブローバイガスＧｂを導き、ブローバイガスＧｂの吸入量を吸気管３８の負圧によりベンチレーションバルブ３６で制御している。
【０００５】
このシステムでは、エンジンのクランクケース３４内のブローバイパスガスＧｂは、シリンダーヘッドカバー３５を通過し、ベンチレーションバルブ３６、ブリーザードホース３７、吸気管３８を経由してインレットマニホールド３９に還流する。
【０００６】
しかし、エンジンの転倒時には、エンジンオイルがベンチレーションバルブ３６とブリーザーホース３７を経由してインレットマニホールド３９に吸い込まれてしまうため、エンジンオイルによるエンジン運転となり、燃料をカットしてもエンジンの運転は継続されてしまう。
【０００７】
そのため、燃料カットの他に、エンジン転倒等でオイル運転に至った時でもエンジンを停止できるエンジン緊急停止装置を備える必要があり、エンジンの転倒を検知して、自動又は手動で、エンジンオイルの吸気通路への供給を断つ機構も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転倒時にエンジンオイルの吸気通路への供給を断っても、燃料系統の損傷や故障により燃料カットが不完全となった場合には、エンジンの運転が継続してしまうので、確実にエンジンを停止するためには、別の機構が必要となる。
【０００９】
このエンジン緊急停止装置として吸気遮断が有効であると考えられるが、図１２及び図１３に示すような従来の吸気遮断装置では、バタフライバルブ４２を開弁用スプリング４４の付勢モーメントＭｃにより全開状態に保持しており、閉弁する際には、バタフライバルブ４２が全閉するまで開弁用スプリング４４の付勢モーメントＭｃに抗して閉止用ワイヤー４５を引き、エンジンが停止するまで引き続ける必要がある。
【００１０】
しかし、エンジンが転倒しているような状況下でオペレータがエンジンの完全停止まで閉止用ワイヤー４５を引き続けることは実用的ではなく、エンジン緊急停止装置として使用するには不十分であるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、一時的にワイヤーを引くようなワンタッチの操作で開弁状態のロックを解除するだけで、バタフライバルブを半自動的に閉弁して全閉状態を保持することができ、しかも、簡単なワンタッチの操作で、半自動的に開弁状態に復帰しロックすることができる開閉弁機構を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の開閉弁機構は、流体通路の開閉を行う開閉弁機構であって、バタフライバルブと、該バタフライバルブの回転軸を軸支するバルブケースと、前記バタフライバルブを閉弁方向に付勢する閉弁用スプリングと、前記バタフライバルブを開弁状態でロックするカム機構とを有して構成され、前記カム機構によるロックを解除することにより、前記閉弁用スプリングの付勢力により前記バタフライバルブを駆動して閉弁状態にするように構成される。
【００１３】
なお、ここで使用する付勢力には力だけではなくモーメントも含む。
【００１４】
この構成によれば、バタフライバルブは閉弁用スプリングにより閉弁方向に付勢されているので、開弁状態のロックの解除により、確実に流体通路を閉鎖できる。そして、このロックをカム機構で構成しているので、単純な構成で、ロック及びロックの解除が簡単にできる、シンプルで安価な開閉弁機構となる。
【００１５】
また、上記の開閉弁機構において、前記カム機構が、前記バタフライバルブの回転と共に回転する第１カムと、該第１カムに係合して前記バタフライバルブの回転のロックと該ロックの解除を行う第２カムと、該第２カムが前記バタフライバルブの開弁方向に前記第１カムを押圧するように、前記第２カムを付勢するロック用スプリングとを有して構成され、前記第２カムを前記ロック用スプリングの付勢方向と逆方向に回動することにより、開弁状態のロックを解除するように構成される。このような構成のカム機構により、容易にロック及びロックの解除ができる。
【００１６】
また、前記バタフライバルブを開弁状態に維持するロック状態において、前記閉弁用スプリングが発生する前記バタフライバルブの回転軸回りの閉弁方向の回転モーメントに対して、前記ロック用スプリングが前記カム機構を介して発生する前記バタフライバルブの回転軸回りの開弁方向の回転モーメントが大きくなるように形成する。この構成により、ロック用スプリングの付勢力により開弁状態におけるロックを維持できる。
【００１７】
また、前記第１カムが、前記バタフライバルブの回転軸と同軸に設けられ、前記第２カムの回転軸が前記第１カムの回転軸と平行に設けられると共に、前記第２カムが当接する前記第１カムの当接部分が、前記第１カムの回転軸を中心とする円弧で形成される回転許容部と、前記バタフライバルブを開弁する方向の力を受ける回転阻止部とを有するように構成する。
【００１８】
この構成によれば、回転阻止部に第２カムの押圧部を当接させると、ロック用スプリングの付勢力により発生している第２カムの回転モーメントを効率よく、第１カムの回転阻止、即ち、開弁状態のロックに使用できる。また、回転許容部に第２カムの押圧部を当接させると、第２カムの回転モーメントが第１カムの回転方向に作用しなくなる。
【００１９】
そのため、ロックを解除して開弁状態から閉弁状態にする時に、第２カムの押圧部が当接する第１カムの位置を回転阻止部から回転許容部に移動すると、それ以降は閉弁用スプリングの付勢力により自動的に閉弁状態に移動する。また、復帰操作により閉弁状態から開弁状態にする時に、回転許容部に第２カムの押圧部が当接している間は、閉弁用スプリングの付勢力に抗して回動するだけでよいので、小さな力で復帰操作でき、回転阻止部に第２カムの押圧部が当接する位置まで回動すると、それ以降はロック用スプリングの付勢力により自動的に開弁状態に移動させてロックすることができる。
【００２０】
そして、上記の開閉弁機構を、ディーゼルエンジンの吸気通路に設けて、エンジンの緊急停止装置を構成することにより、緊急ワイヤーを一時的に引張る等のロックの解除のワンタッチ操作だけで、バタフライバルブを閉弁状態に移行させて吸気通路を閉鎖して、エンジンへの空気の供給を絶つことができ、エンジンを確実に停止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る開閉弁機構について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に本発明の実施の形態の開閉弁機構１０を示すが、この開閉弁機構１０では、バルブケース１１に第１回転軸１３を軸支されたバタフライバルブ１２が設けられ、このバタフライバルブ１２は、第１回転軸１３の周囲に配置され、一端がスプリング止め１４ａで他端が第１カム１５の一部で支持された閉弁用スプリング１４で閉弁方向Ｒ１に付勢されている。
【００２３】
この第１回転軸１３の上側には、第１カム１５と開弁用レバー２７と、バタフライバルブ１２の第１回転軸１３を閉弁位置で停止させる閉弁用ストッパー２１が設けられ、中間のバルブケース１１内にはバタフライバルブ１２が設けられている。また、第１回転軸１３の下側には、バタフライバルブ１２の第１回転軸１３を開弁位置で停止させる開弁用ストッパー２３が、第１回転軸１３と一体的に回転するように構成されている。
【００２４】
これらのストッパー機構により、バタフライバルブ１２に過度な回転モーメントが作用することが防止される。
【００２５】
この第１回転軸１３と平行に第２回転軸１６が設けられ、この第２回転軸１６の上側には、第２カム１７と閉弁用ワイヤー１９の一端側を固定するワイヤー止め１９ａを有するワイヤー固定部が設けられる。この第２回転軸１６の周囲には一端をスプリング止め１８ａで他端が第２カム１７の裏側で支持されたロック用スプリング１８が配置され、これにより第２回転軸１６はロック方向Ｒ３に付勢されている。
【００２６】
そして、第１カム１５は、第２カム１７の押圧部が当接する当接部として、図４又は図６に示すように、バタフライバルブ１２を開弁する方向の力を受ける回転阻止部Ｓａと、第１回転軸１３と同心の円弧で形成された回転許容部Ｓｂとを有して形成される。この回転阻止部Ｓａは、好ましくは、第１回転軸１３の中心を含む面上に形成し、第２カム１７の押圧部による力Ｆｒが効率よく第１カム１５を開弁方向Ｒ１に伝達されるように構成する。
【００２７】
この第１カム１５と第２カム１７は、開弁状態では、図４に示すように、回転阻止部Ｓａで当接し、閉弁状態では、図６に示すように、回転許容部Ｓｂで当接するように構成される。
【００２８】
従って、開弁状態では、閉弁用スプリング１４により第１回転軸１３回りに閉弁方向Ｒ１に回転させるモーメントが作用し、また、ロック用スプリング１８により第２回転軸１６回りにロック方向Ｒ３方向に回転させるモーメントが作用している。このそれぞれの付勢モーメントにより、第１カム１５と第２カム１７とが当接しているが、この状態において、ロック方向Ｒ３の付勢力Ｆｒが、閉弁方向Ｒ１の付勢力Ｆｃよりも大きく、好ましくは１．５倍〜２．５倍になるように、閉弁用スプリング１４とロック用スプリング１８を選択しセットする。
【００２９】
更に、図３に示すように、バタフライバルブ１２の第１回転軸１３を含む流体通路の横断面Ｘｃ−Ｘｃから所定の距離Ｄ離れた位置に第２カム１７の第２回転軸１６の中心を設けて構成する。
【００３０】
また、バタフライバルブ１２は、図７に示すようにその回転軸１３は、バタフライバルブ１２の中心線を通らず、偏心させて、即ち、オフセットさせて設ける。このオフセットにより、バタフライバルブ１の受圧面積は、回転軸により面積の大きいＳ１の部分と面積の小さいＳ２の部分とに分かれる。
【００３１】
そのため、エンジンの吸気通路に配置した場合に、エンジンが運転している状態で閉弁して吸気負圧を受けると、面積の大きいＳ１側の回転モーメントが、面積の小さいＳ２側の回転モーメントより大きくなるので、バタフライバルブ１２を閉弁方向Ｒ１へ回転させるモーメントが発生する。この回転モーメントはバタフライバルブ１２が開弁状態では極めて小さいが、全閉状態になると大きくなり、エンジンが停止するまで閉弁状態に維持する方向に働き続ける。この力により、エンジン停止まで、より確実に全閉状態を保持することができる。
【００３２】
つまり、バタフライバルブ１２の回転軸１３を、バタフライバルブ１２の中心から偏心して設けることにより、閉止時にバタフライバルブ１２の表裏に作用する圧力差によって閉止状態を維持する方向のバタフライバルブ１２の回転軸１３回りの回転モーメントを発生させることができる。従って、閉弁用スプリング１４の付勢力の大きさを小さく設定できる。なお、この圧力差によって発生する回転モーメントは、閉止状態のみで作用するので、バタフライバルブ１２が開弁し始めるとこの回転モーメントは作用しなくなるので、小さい力で開弁操作を行うことができる。
【００３３】
そして、図１０に示すように、この開閉弁機構１０を、エンジンの吸気管３８とインレットマニホールド３９との間に設けて、エンジンの緊急停止装置を構成する。
【００３４】
次に、この開閉弁機構１０における開弁状態から閉弁状態への移行について説明する。
【００３５】
図１、図３及び図４に示すように、エンジンを運転している開弁状態では、第１カム１５の回転阻止部Ｓａが第２カム１７で押圧されている。この状態では、第１回転軸１３は、閉弁用スプリング１４によって閉弁方向Ｒ１に付勢され、第２回転軸１６はロック用スプリング１８によりロック方向Ｒ３に付勢されている。
【００３６】
そして、図４に示すように、第１回転軸１３を、第２カム１７が第１カム１５を閉弁方向Ｒ１の付勢力Ｆｃより大きなロック方向Ｒ３の付勢力Ｆｒで押圧することにより、バタフライバルブ１２を開弁用ストッパー２３がピン形状の開弁用ストッパー受け２４に当接させた開弁状態に維持している。なお、開弁位置の微調整は、開弁用ストッパー２３の当接部を有する雄ねじを回動することにより行う。
【００３７】
そして、エンジン転倒等の緊急停止が必要な状況になった緊急停止時には、エンジンのオペレータは、ロック方向Ｒ３の付勢に抗して閉弁用ワイヤー１９を引張って、第２回転軸１６をロック解除方向Ｒ４に回動させる。なお、閉弁用ワイヤー１９の引張量は、第２回転軸１６のロック解除方向Ｒ４の回転量を規制するストッパー１６ａによって制限される。
【００３８】
この回動により、第１カム１５にはロック方向Ｒ３の付勢力Ｆｒが作用しなくなるので、閉弁用スプリング１４の付勢力（または付勢モーメント）により、閉弁方向Ｒ１に回動して、第２カム１７の押圧部は、第１カム１５の回転阻止部Ｓａから回転許容部Ｓｂへと移り、最終的には、図２、図５及び図６に示す閉弁状態に移行する。
【００３９】
また、図６に示すように、第２カム１７が回転許容部Ｓｂを押圧する状態になると、第２カム１７の押圧力Ｆｒは、第１カム１５の回転許容部Ｓｂが、第１回転軸１３を中心とする半径Ｒの円弧状に形成されているため、第２カム１７の押圧力Ｆｒは中心方向（法線方向）への力となり、第１カム１５の回転方向成分が無くなり、第１回転軸１３の回転に対しては作用力を及ぼさなくなり、回転方向への拘束力がなくなる。
【００４０】
そのため、閉弁用ワイヤー１９の引張りにより、第２カム１７が回転許容部Ｓｂを押圧している状態になると、それ以降は、閉弁用スプリング１４の付勢により、閉弁用ストッパー２１が閉弁用ストッパー受け２２に当接し、バタフライバルブ１２が閉弁するまで、閉弁方向Ｒ１に回動する。
【００４１】
従って、閉弁用ワイヤー１９を引く単一操作で、バタフライバルブ１２は全開状態から全閉状態にすることができ、吸気を遮断して、エンジンを確実に停止できる。
【００４２】
次に、この開閉弁機構１０における閉弁状態から開弁状態への復帰について説明する。
【００４３】
この復帰では、図２、図５及び図６に示す閉弁状態において、閉弁用ワイヤー１９の引張を止めた状態で、開弁用レバー２７をこれに表示した矢印（→）側、即ち、開弁方向Ｒ２に回動する。
【００４４】
この回動は、最初は第２カム１７の押圧部は第１カム１５の回転許容部Ｓｂにあり、ロック用スプリング１８の付勢による力Ｆｒは第１回転軸１３の中心方向のみで回転方向には作用しないので、閉弁用スプリング１４の付勢力に抗して回動することになるが、第２カム１７が回転阻止部Ｓａを押圧する状態まで回転すると、第１カム１５の回転阻止部Ｓａが、第１回転軸１３の中心を含む面上に形成されているため、第２カム１７の押圧力Ｆｒが第１カム１５を介して第１回転軸１３を開弁方向Ｒ２に回転させるモーメントを発生し、このモーメントにより回動する。そして、この回動により、図１、図３及び図４に示す開弁状態となる。
【００４５】
従って、開弁用レバー２７を矢印（→）側、即ち、開弁方向Ｒ２へ回転させる単一操作で、バタフライバルブ１２を全閉状態から全開状態にし、かつ、この全開状態を維持するので、エンジン運転可能な状態に復帰させることができる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態では、閉弁及び開弁の初期において、回転軸を回動する手段として、閉弁用ワイヤー１９と開弁用レバー２７を用いているが、回転モーメントを発生できるものであればよく、上記の実施の形態に限定されない。
【００４７】
また、閉弁操作と開弁操作とを別々の手段としているが、例えば、中心を軸支持するレバーの両端側にワイヤーを設け、それぞれのワイヤーで、第２回転軸１７をロック解除方向Ｒ４に、第１回転軸１５を開弁方向Ｒ２に回動できるように構成し、このレバーの回動により、緊急停止の閉弁操作と復帰の開弁操作ができるようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の開閉弁機構によれば、産業用のディーゼルエンジンが転倒した場合等において、閉弁用ワイヤーを一度引張る等のワンタッチ操作により、バタフライバルブを半自動的に閉弁して、全閉状態を保持することができ、緊急時のエンジン停止を単一操作でしかも確実に行うことができる。
【００４９】
また、このエンジンを再始動させる場合等において、開弁用レバーを開弁方向へ一時的に回転させる等のワンタッチ操作により、バタフライバルブを半自動的に開弁して、開弁状態を保持することができ、エンジン運転可能な状態への復元を単一操作でしかも確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開閉弁機構の開弁状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の開閉弁機構の閉弁状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の開閉弁機構の開弁状態を示す平面図である。
【図４】開弁状態におけるカムの係合状況の説明図である。
【図５】本発明の開閉弁機構の閉弁状態を示す平面図である。
【図６】閉弁状態におけるカムの係合状況の説明図である。
【図７】偏心バタフライバルブの説明図である。
【図８】偏心バタフライバルブの全開状態を示す図である。
【図９】偏心バタフライバルブの全閉状態を示す図である。
【図１０】エンジンに本発明の開閉弁機構を設けたエンジン緊急停止装置を示す図である。
【図１１】エンジンのクローズドベンチレーションシステムを示す図である。
【図１２】従来技術の吸気遮断装置の開弁状態を示す図である。
【図１３】従来技術の吸気遮断装置の閉弁状態を示す図である。
【符号の説明】
１０　　開閉弁機構
１１　　バルブケース
１２　　　バタフライバルブ
１３　　第１回転軸
１４　　閉弁用スプリング
１５　　第１カム
１６　　第２回転軸
１７　　第２カム
１８　　ロック用スプリング
１９　　閉弁用ワイヤー
Ｒ１　　閉弁方向（第１カム）
Ｒ２　　開弁方向（第１カム）
Ｒ３　　ロック方向（第２カム）
Ｒ４　　ロック解除方向（第２カム）
Ｓａ　　回転阻止部
Ｓｂ　　回転許容部
【図１】
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【図２】
2004028303.tif 000004
【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】
2004028303.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004028303.tif 000011
【図１０】
2004028303.tif 000012
【図１１】
2004028303.tif 000013
【図１２】
2004028303.tif 000014
【図１３】
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