(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動するエンジンフレームに計装機器を取り付ける定置用エンジンの計装機器設置装置において、
前記計測機器は、筒内圧力センサの検出信号を増幅するアンプからなるとともに、各気筒のシリンダヘッド毎に設けられ、
エンジンフレームに据付け固定される固定部と、該固定部に接続されエンジンフレーム表面から離れる方向へ延設された延在部とからなる吊下げ具と、
一端が該延在部に接続され、他端が前記アンプを把持する把持具に接続されたバネ部材と、を備え、
前記延在部に対するバネ部材の接続位置は、エンジンフレームの振動によってもアンプが前記吊下げ具に接触しない位置に設定され、アンプは該バネ部材にアンプの自重によりバネ部材を伸長させた状態で吊り下げられ、
前記バネ部材のバネ定数及び計装機器である前記アンプの質量から求められるバネ部材及びアンプからなる系の固有振動数が、前記エンジンの運転中に生じるエンジンフレームの振動数の発生領域外に設定されていることを特徴とする定置用エンジンの計装機器設置装置。
【請求項２】
前記アンプが長軸筒状体で構成され、該長軸筒状体は水平方向の姿勢を維持しつつ軸方向複数箇所で複数の前記バネ部材で吊り下げられ、個々のバネ部材のバネ定数を調整することでバネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を調整するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の定置用エンジンの計装機器設置装置。
【請求項３】
前記アンプが長軸筒状体で構成され、該長軸筒状体の軸方向両端にリード線が接続され、該長軸筒状体は上下方向の姿勢を維持しつつ前記バネ部材で吊り下げられていることを特徴とする請求項１に記載の定置用エンジンの計装機器設置装置。
【請求項４】
前記バネ部材が、同心状に配置された互いに逆巻きの二重コイルバネで構成され、個々のコイルバネのバネ定数を調整することでバネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を調整するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の定置用エンジンの計装機器設置装置。
【請求項５】
前記バネ部材がコイルバネで構成され、該コイルバネの軸方向ピッチを変えることでバネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を可変としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の定置用エンジンの計装機器設置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定置用エンジンのエンジンフレームに取り付けられる計装機器への振動伝達を抑制し、計装機器の故障や誤動作を防止可能にした計装機器設置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサやアンプ等の計装機器をエンジンフレームに直接固定すると、エンジンの振動が計装機器に伝達され、計装機器の故障や誤動作を誘発する。そのため、エンジンフレームに計装機器を取り付ける場合には、防振対策を必要とする。従来、例えば、図７に示すような防振装置を用いていた。
【０００３】
図７は、定置用ガスエンジン１００のエンジンフレーム１０２を示す。定置用ガスエンジン１００には４個のシリンダヘッド１０４が設けられている。シリンダヘッド１０４毎にシリンダ内の燃焼圧を検出する筒内圧センサ１０８が取り付けられている。リード線１１０が筒内圧センサ１０８と燃焼診断装置１１４との間に接続され、リード線１１０によってシリンダ内の燃焼圧を燃焼診断装置１１４に送信している。燃焼診断装置１１４の診断情報は、定置用ガスエンジン１００の運転を制御するメインコントローラ１１６に送られる。リード線１１０の途中にはアンプ１１２が介設されている。
【０００４】
エンジンフレーム１０２に形成された平面１０６には、シリンダ毎に防振機能を有する計装機器設置装置１２０が設けられている。計装機器設置装置１２０は、平面１０６に固定された基台１２２と、基台１２２の四隅に一端が接続された４本のワイヤ１２４と、ワイヤ１２４の他端が接続された防振台１２６とから構成されている。防振台１２６の上面に、固定バンド１２８が結合され、アンプ１１２は固定バンド１２８によって把持され、防振台１２６に固定されている。
【０００５】
防振台１２６は、ワイヤ１２４の曲げ弾性力によって、空中に浮いた状態で支持されている。このように、アンプ１１２を空中に浮いた状態で支持することで、アンプ１１２にエンジンフレーム１０２の振動が伝達しないようにしている。しかし、かかる構成の計装機器設置装置１２０は構造が複雑で、設置にスペースを要し、かつ高価になるという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、筒内燃料噴射式エンジンにおいて、高圧燃料通路内の圧力を検出する燃圧センサを防振材を介してシリンダボディに取り付けた防振機構が開示されている。この防振機構は、該燃圧センサを直接シリンダボディに接触させず、燃圧センサとシリンダボディとの間に間隔を置き、燃圧センサを防振材を介してシリンダボディに固定したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６５３８６号公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された防振機構は、燃圧センサが直接シリンダボディに固定されていないとはいえ、燃圧センサの自重が防振材を介してシリンダボディに負荷される構成となっている。そのため、燃圧センサには、防振材を介してシリンダボディの振動が伝達されやすくなり、防振効果は一定の限度がある。
【０００９】
定置用エンジンは、静止した架台に据付け固定されているため、エンジンフレームの振動は、大部分エンジンから伝達される振動のみとなる。そのため、エンジンフレームの振動は、限られた振動数からなる振動となり、異なる振動数の振動同士で打ち消し合うことがなく、単一の周波数からなる振動が増幅される傾向にある。また、特許文献１に開示された燃圧センサや防振材の振動数がエンジンの振動数に対して共振発生領域にあるとき、共振現象が起き、燃圧センサに大きな振動が発生し、燃圧センサの故障や誤動作を引き起すおそれがある。
【００１０】
前記状況に鑑み、本発明者等は、定置用エンジンのエンジンフレームに設置される計装機器用防振装置の防振効果向上策を検討した。図８は、本発明者等が本発明に到達する前に案出した、中間技術としての定置用ガスエンジンの防振装置（非公開）を示す。
【００１１】
図８において、この防振装置１３０は、１枚の金属製又は硬質樹脂製の板を折り曲げ加工し、エンジンフレーム１０２に形成された平面１０６に当接するフランジ部１３２ａ、１３２ｅと、該フランジ部に対して直角方向に曲折され、平面１０６から離れた方向に立設された側壁部１３２ｂ、１３２ｄと、該側壁部間に架設された固定部１３２ｃとからなる固定台１３２で構成されている。
【００１２】
フランジ部１３２ａ、１３２ｅは、ボルト１３６で平面１０６に結合されている。固定部１３２ｃの上面に、固定バンド１３８が結合されており、アンプ１１２は固定バンド１３８によって把持され、固定部１３２ｃに固定されている。固定バンド１３８とアンプ１１２との間に、防振ゴム板１４０が介装されている。筒内圧センサ１０８、アンプ１１２及び燃焼診断装置（図示省略）間は、リード線１１０によって接続されている。
【００１３】
かかる防振装置１３０において、エンジンフレーム１０２の振動は、防振ゴム板１４０で減衰されるが、エンジンフレーム１０２から固定台１３２を介してアンプ１１２に伝達する振動はなくならない。そのため、特許文献１に開示された防振機構と同様に、防振効果に一定の限度がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、定置用エンジンのエンジンフレームに取り付けられる計装機器設置装置として、低コストでかつ防振効果を向上させた計装機器設置装置を実現し、計装機器の故障や誤動作を防止し、計装機器を長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するため、本発明は、振動するエンジンフレームに計装機器を取り付ける定置用エンジンの計装機器設置装置において、前記計測機器は、筒内圧力センサの検出信号を増幅するアンプからなるとともに、各気筒のシリンダヘッド毎に設けられ、エンジンフレームに据付け固定される固定部と、該固定部に接続されエンジンフレーム表面から離れる方向へ延設された延在部とからなる吊下げ具と、一端が該延在部に接続され、他端が前記アンプを把持する把持具に接続されたバネ部材と、を備えたものである。そして、前記延在部に対するバネ部材の接続位置は、エンジンフレームの振動によってもアンプが前記吊下げ具に接触しない位置に設定され、アンプは該バネ部材にアンプの自重によりバネ部材を伸長させた状態で吊り下げられ、前記バネ部材のバネ定数及び計装機器である前記アンプの質量から求められるバネ部材及びアンプからなる系の固有振動数が、前記エンジンの運転中に生じるエンジンフレームの振動数の発生領域外に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明装置では、計装機器であるアンプはバネ部材にアンプの自重によりバネ部材を伸長させた状態で吊り下げられる。そのため、バネ部材を介してアンプに伝達する振動の減衰効果を高めることができる。また、バネ部材及びアンプからなる系の固有振動数が、エンジンフレームの振動数に対して共振発生領域外に設定されているので、エンジンフレームとアンプの共振を防止できる。従って、計測機器であるアンプの防振効果を向上でき、アンプの故障や誤動作を防止し、アンプを長寿命化できる。
【００１７】
なお、本明細書において、「エンジンフレーム」とは、シリンダボディ、クランク室及びシリンダヘッド等、エンジン収納体を構成し、エンジンから振動が伝わる構造物全部を含むものとする。
【００１８】
本発明装置において、計装機器であるアンプを長軸筒状体で構成したとき、該長軸筒状体の水平方向の姿勢を維持しつつ軸方向複数箇所で複数のバネ部材で吊り下げるようにし、個々のバネ部材のバネ状数を調整することで、バネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を調整するようにするとよい。このように、長軸筒状体のアンプを複数のバネ部材で水平方向の姿勢を維持して安定支持できるので、アンプの振動抑制効果を向上できる。また、簡易な手段でバネ部材全体の固有振動数を調整できるので、アンプとエンジンフレームとの共振を容易に回避できる。
【００１９】
本発明装置において、計装機器であるアンプを長軸筒状体で構成したとき、該長軸筒状体の軸方向両端にリード線が接続され、該長軸筒状体を複数のバネ部材で上下方向に向けた姿勢で吊り下げるようにするとよい。このように、長軸筒状体からなるアンプを上下方向に向けて支持することで、長軸筒状体の両端部位の振動をより効果的に抑えることができる。そのため、長軸筒状体の両端に接続されたリード線の接続部に付加される曲げ応力を抑えることができるので、リード線の接続部の耐久性を向上でき、リード線のアンプからの破断を防止できる。
【００２０】
本発明装置において、バネ部材を、同心状に配置された互いに逆巻きの二重コイルバネで構成し、個々のコイルバネのバネ定数を調整することで、バネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を可変とするとよい。これによって、バネ部材全体の強度を増大できると共に、バネ部材全体の固有振動数を容易に変更できる。そのため、アンプとエンジンフレームとの共振を容易に回避できる。
【００２１】
本発明装置において、バネ部材をコイルバネで構成され、該コイルバネの軸方向ピッチを変えることでバネ部材及びアンプからなるバネ部材全体の固有振動数を可変とするとよい。かかる手段によっても、バネ部材の固有振動数を簡易な手段で変更でき、計装機器とエンジンフレームとの共振を容易に回避できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明装置によれば、振動するエンジンフレームに計装機器を取り付ける定置用エンジンの計装機器設置装置において、前記計測機器は、筒内圧力センサの検出信号を増幅するアンプからなるとともに、各気筒のシリンダヘッド毎に設けられ、エンジンフレームに据付け固定される固定部と、該固定部に接続されエンジンフレーム表面から離れる方向へ延設された延在部とからなる吊下げ具と、一端が該延在部に接続され、他端が前記アンプを把持する把持具に接続されたバネ部材と、を備え、前記延在部に対するバネ部材の接続位置は、エンジンフレームの振動によってもアンプが前記吊下げ具に接触しない位置に設定され、アンプは該バネ部材にアンプの自重によりバネ部材を伸長させた状態で吊り下げられ、バネ部材及びアンプからなる系の固有振動数が、エンジンフレームの振動数に対して共振発生領域外に設定されているので、バネ部材を介してアンプに伝達するエンジンフレームの振動を効果的に減衰できると共に、アンプがエンジンフレームとの共振を招くことがない。そのため、振動するエンジンフレームに設けられたアンプの振動を抑制でき、アンプの故障や誤動作を防止でき、計装機器の長寿命化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係る計装機器設置装置の斜視図である。
【図２】前記計装機器設置装置の一部拡大図である。
【図３】本発明装置の第２実施形態に係る計装機器設置装置に係り、（Ａ）はその正面図であり、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】本発明装置の第３実施形態に係る計装機器設置装置の正面図である。
【図５】本発明装置を構成するバネ部材の変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明装置を構成するバネ部材の別な変形例を示す斜視図である。
【図７】従来の計装機器設置装置を取り付けた定置用ガスエンジンの斜視図である。
【図８】本発明者等が本発明に到達する前に案出した中間技術としての計装機器設置装置（非公開）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２５】
（実施形態１）
本発明装置の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１において、定置用ガスエンジン１０は、図７と同様に４個のシリンダヘッド１４を備えている。但し、３個のシリンダヘッド１４の図示は省略されている。各シリンダヘッド１４に、シリンダ内の燃焼圧を検出する筒内圧センサ１８が装着されている。筒内圧センサ１８にはリード線２０が接続され、リード線２０の途中にはアンプ２２が介設されている。
【００２６】
リード線２０は、筒内圧センサ１８とアンプ２２との間で、エンジンフレーム１２に設けられた配管４６の表面に、結束バンド４８で固定されている。筒内圧センサ１８の検出信号は、アンプ２２で増幅され、リード線２０を介して燃焼診断装置２４に送られる。燃焼診断装置２４の燃焼診断信号は、定置用ガスエンジン１０の運転を制御するメインコントローラ２６に送られる。
【００２７】
エンジンフレーム１２の平面１６に計装機器設置装置３０Ａが据付け固定されている。シリンダヘッド１４毎に計装機器設置装置３０Ａが設けられているが、図１では、１個の計装機器設置装置３０Aのみ図示され、他の計装機器設置装置３０Ａの図示は省略されている。計装機器設置装置３０Ａは、鋼製の板を折り曲げ加工した吊下げ具３２で構成されている。吊下げ具３２は、水平面１６に当接した固定板３２ａと、固定板３２ａに対して直角方向に折り曲げられ、平面１６から離れる方向に立設された延在板３２ｂと、延在部３２ｂに対して直角方向に折り曲げられ、固定板３２ａと平行に配置された吊下げ板３２ｃとから構成されている。
【００２８】
固定板３２ａはボルト３４によって平面１６に結合されている。平面１６と固定板３２ａとの間には、防振ゴム板４４が介装されていてもよい。吊下げ板３２ｃには２個のコイルバネ３６の一端が接続され、コイルバネ３６の他端は、アンプ２２を吊下げ支持する鋼製の固定バンド３８に接続されている。アンプ２２は長軸円筒体をなし、その両端にリード線２０が接続されている。
【００２９】
図２において、コイルバネ３６の他端は、ボルト４０を介して固定バンド３８に接続されている。固定バンド３８は、長軸円筒体をなすアンプ２２の外周面に沿った円形を有し、両端に平坦なフランジ部３８ａが一体形成されている。固定バンド３８はアンプ２２を囲繞し、フランジ部３８ａにボルト４０が螺合し、ボルト４０によってフランジ部３８ａ、３８ａ間の間隔を調整することで、固定バンド３８によってアンプ２２を締め付け把持している。アンプ２２の外周面と固定バンド３８との間には、防振ゴム板４２が介装されている。
【００３０】
アンプ２２の吊下げ板３２ｃに対する吊下げ位置は、エンジンフレーム１２の振動によっても、延在板３２ｂに接触しない位置に設定されている。また、コイルバネ３６及びアンプ２２の固有振動数は、エンジンフレーム１２に伝達されるエンジンの振動数と共振しない振動数となるように設定されている。コイルバネ３６の固有振動数の調整は、その材質、巻き数や径及びピッチ等を調整することで、エンジンフレーム１２に伝達されるエンジンの振動数と共振しない振動数に容易に設定できる。
【００３１】
かかる構成において、アンプ２２はコイルバネ３６で吊下げられ、コイルバネ３６はアンプ２２の自重で伸長状態にあるので、コイルバネ３６を介してアンプ２２に伝達する振動の減衰効果を高めることができる。また、アンプ２２及びコイルバネ３６の固有振動数が、エンジンフレーム１２に伝達されるエンジンの振動数と共振しない振動数となるように設定されているので、アンプ２２とエンジンフレーム１２との共振を防止できる。そのため、アンプ２２の振動を抑制し、故障及び誤動作を防止できる。また、計装機器設置装置３０Ａは簡単な構成であり、低コストで製造でき、エンジンフレーム１２への据付けも容易である。
【００３２】
また、筒内圧センサ１８とアンプ２２との間で、リード線２０を結束バンド４８で配管４６に固定しているので、リード線２０の剛性によって、アンプ２２の振動を低減できる。
【００３３】
（実施形態２）
次に、本発明装置の第２実施形態を図３により説明する。本実施形態も、前記第１実施形態と同様の定置用ガスエンジン１０に適用した例である。本実施形態において、計装機器としてのアンプ２２、計装機器設置装置３０Ｂを構成する吊下げ具３２、及びコイルバネ３６は、第１実施形態と同一構成のものであるので、同一符号を付している。その他、第１実施形態と同一の部材には同一符号を付している。
【００３４】
図３において、アンプ２２は、長軸円筒体をなし、長軸筒状体の両端にリード線２０が接合されている。また、アンプ２２は、一対の固定バンド５０ａ及び５０ｂによって把持されている。固定バンド５０ａ、５０ｂは、半円形状をなし、夫々両端に平坦なフランジ部５２ａ、５２ｂを有している。フランジ部５２ａ、５２ｂにボルト５４が螺合し、ボルト５４を操作し、フランジ部５２ａ、５２ｂ間の間隔を調整することで、固定バンド５０ａ、５０ｂでアンプ２２の中央部位を締め付け、把持している。固定バンド５０ａ、５０ｂとアンプ２２の外周面との間に、防振ゴム板５６が介装されている。
【００３５】
コイルバネ３６の一端は吊下げ板３２ｃに接続され、他端はボルト５４に接続されている。吊下げ板３２ｃの中央部位に孔３２ｄが穿設され、孔３２ｄにリード線２０が通されている。
【００３６】
かかる構成において、アンプ２２は上下方向に向いた姿勢でコイルバネ３６に吊り下げられている。アンプ２２を上下方向の姿勢に維持しながら、アンプ２２の中央部位をコイルバネ３６で支持しているので、エンジンフレーム１２が振動しても、アンプ２２の両端部位の水平方向の揺動をより効果的に抑えることができる。
【００３７】
本実施形態の計装機器設置装置３０Ｂによれば、簡単かつ低コストな構成で、アンプ２２の振動を抑制できる。特に、アンプ２２の両端に接合されたリード線２０の接合部に付加される曲げ応力が振動によって増大するのを防止できるので、リード線２０の接合部における破断等を防止できる。
【００３８】
（実施形態３）
次に、本発明装置の第３実施形態を図４により説明する。図４に示す本実施形態の計装機器設置装置３０Ｃでは、長軸筒状体をなすアンプ２２の上端付近が、固定バンド５０ａ、５０ｂで締め付け、把持されている。２本のワイヤ６２及び６４の一端が夫々ボルト５４に接続され、これらワイヤ６２、６４の他端は、互いに接続された後、コイルバネ６０に接続されている。コイルバネ６０の他端は、吊下げ板３２ｃに接続されている。このように、アンプ２２は1個のコイルバネ６０で吊り下げされている。その他の構成は、固定バンド５０ａ、５０ｂを含めて、前記第２実施形態と同一である。
【００３９】
かかる構成において、アンプ２２は1個のワイヤ６２で吊り下げられているので、計装機器設置装置３０Ｃをさらに低コスト化できると共に、計装機器設置装置３０Ｃの振動を抑え、アンプ２２の故障や誤動作を防止できる。特に、アンプ２２の上端部位を固定バンド５０ａ、５０ｂで把持しているので、アンプ２２の上端部位の揺動を大幅に低減できる。そのため、アンプ２２の上端に接続されたリード線２０に加わる曲げ応力を大幅に低減できるので、リード線２０の破断等を防止できる。
【００４０】
（実施形態４）
次に、本発明装置の第４実施形態を図５により説明する。本実施形態は、計装機器設置装置３０Ａ〜３０Ｃに用いられるコイルバネの変形例である。図５において、本実施形態のコイルバネ構成体７０は、互いに同心円状に配置された、径が異なる２本のコイルバネ７２及び７４で構成されている。コイルバネ７２及び７４は、互いに逆巻きに配置されている。
【００４１】
かかる構成のコイルバネ７０を用いることにより、コイルバネ全体の強度を高めることができる。また、コイルバネ７２、７４の材質、巻き数や径及びピッチ等を調整することで、エンジンフレーム１２に伝達されるエンジンの振動数と共振しない振動数に容易に設定できる。そのため、コイルバネ７０のヤング率や固有振動数の調整が容易になる。
【００４２】
（実施形態５）
次に、本発明装置の第５実施形態を図６により説明する。本実施形態は、計装機器設置装置３０Ａ〜３０Ｃに用いられるコイルバネの別な変形例である。図６において、本実施形態のコイルバネ８０は、上方部位８２と下方部位８４とでそれらのピッチを異ならせたものである。即ち、上方部位８２のピッチＰ１＜下方部位８４のピッチＰ２の関係を有している。
【００４３】
かかる構成のコイルバネ８０を用い、上方部位８２及び下方部位８４のピッチを適宜調整することにより、コイルバネ８０のヤング率及び固有振動数の調整が容易になる。
なお、図５に図示された第５実施形態のコイルバネ７０の構成と、図６に図示されたコイルバネ８０の構成とを適宜組み合わせてもよい。これによって、コイルバネの強度や固有振動数の調整が一層容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、定置用エンジンのエンジンフレームに設けられた計装機器の故障や誤動作を防止し、計装機器を長寿命化できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０，１００              定置用ガスエンジン
１２，１０２              エンジンフレーム
１４，１０４              シリンダヘッド
１６，１０６              平面
１８，１０８              筒内圧センサ
２０，１１０              リード線
２２，１１２              アンプ
２４，１１４              燃焼診断装置
２６，１１６              メインコントローラ
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、１２０    計装機器設置装置
３２                      吊下げ具
３２ａ                    固定板
３２ｂ                    延在板
３２ｃ                    吊下げ板
３２ｄ                    孔
３４，４０，５４，１３６    ボルト
３６，６０，７２，７４    コイルバネ
３８，５０ａ、５０ｂ、１２８，１３８    固定バンド
３８ａ、３８ｂ、５２ａ、５２ｂ    フランジ部
４２、４４，５６，１４０    防振ゴム板
４６                      配管
４８                      結束バンド
６２，６４，１２４        ワイヤ
７０                      コイルバネ構成体
１２２                    基台
１２６                    防振台
１３０                    防振装置
１３２                    固定台
１３２ａ、１３２ｅ    フランジ部
１３２ｂ、１３２ｄ        側壁部
１３２ｃ                  固定部
【図１】
0005314727.tif 000002
【図２】
0005314727.tif 000003
【図３】
0005314727.tif 000004
【図４】
0005314727.tif 000005
【図５】
0005314727.tif 000006
【図６】
0005314727.tif 000007
【図７】
0005314727.tif 000008
【図８】
0005314727.tif 000009