JPH0427463B2 - - Google Patents

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JPH0427463B2
JPH0427463B2 JP5273583A JP5273583A JPH0427463B2 JP H0427463 B2 JPH0427463 B2 JP H0427463B2 JP 5273583 A JP5273583 A JP 5273583A JP 5273583 A JP5273583 A JP 5273583A JP H0427463 B2 JPH0427463 B2 JP H0427463B2
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JP
Japan
Prior art keywords
valve body
elastic support
core
springs
opening
Prior art date
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Expired
Application number
JP5273583A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59180247A (en
Inventor
Yasuo Kurita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP5273583A priority Critical patent/JPS59180247A/en
Publication of JPS59180247A publication Critical patent/JPS59180247A/en
Publication of JPH0427463B2 publication Critical patent/JPH0427463B2/ja
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  • Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、膨張エンジン等に適用される吸気装
置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to an improvement in an air intake device applied to an expansion engine or the like.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来、ガス液化装置として、その一部に、断熱
膨張現象を利用してガスを冷却するとともにその
ときの膨張エネルギーの一部を回収する膨張エン
ジンを設けるようにしたものがある。そして、上
記のような目的に供される膨張エンジンにあつ
て、カムを使用せずに吸気弁を開閉させる吸気装
置を備えたものが知られている。
Conventionally, some gas liquefaction apparatuses are equipped with an expansion engine that cools gas by utilizing an adiabatic expansion phenomenon and recovers a part of the expansion energy at that time. Among the expansion engines used for the above-mentioned purposes, there are known ones that are equipped with an intake device that opens and closes intake valves without using a cam.

上記のようにカムを使用せずに吸気弁を開閉さ
せる膨張エンジンの吸気装置は、一般に、第1図
に示すように構成されている。すなわち、内部に
ピストン1を摺動自在に収容したシリンダ2の頭
部壁を弁座とし、この弁座3の外面にシリンダ2
と同軸的に円筒状の弁ケース4を取着し、上記弁
座3の中央部に上記弁ケース4内と上記シリンダ
1内とを連通させる弁口5を設けている。そし
て、上記弁ケース4の上記弁口5と対向する壁6
にガス導入口7を設け、このガス導入口7を図示
しない高圧ガス源に接続している。弁ケース4内
には弁口5を選択的に閉塞する有底円筒状の弁体
8がその開口端を弁座3側へ向けて収容されてい
る。弁体8はその外周縁部に放射状に設けられた
突起部9の外面が弁ケース4の内面に摺動自在に
支持されるとともに上記突起部9と前記壁6との
間に介挿された第1のコイルバネ10によつて常
時、前記弁口5を閉塞するように前記弁座3の外
面に圧接されている。
The intake system for an expansion engine that opens and closes an intake valve without using a cam as described above is generally constructed as shown in FIG. That is, the head wall of the cylinder 2 which slidably accommodates the piston 1 is used as a valve seat, and the cylinder 2 is mounted on the outer surface of the valve seat 3.
A cylindrical valve case 4 is attached coaxially with the valve seat 3, and a valve port 5 is provided in the center of the valve seat 3 to communicate the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 1. A wall 6 facing the valve port 5 of the valve case 4
A gas inlet 7 is provided in the gas inlet 7, and this gas inlet 7 is connected to a high pressure gas source (not shown). A cylindrical valve body 8 with a bottom for selectively closing the valve port 5 is housed in the valve case 4 with its open end facing the valve seat 3 side. The outer surface of the valve body 8 has protrusions 9 provided radially on its outer periphery and is slidably supported on the inner surface of the valve case 4, and is inserted between the protrusions 9 and the wall 6. A first coil spring 10 is always pressed against the outer surface of the valve seat 3 so as to close the valve port 5.

さらに、上記弁体8内には、この弁体8の内面
に摺動自在に支持される形の円筒状に形成された
中子11が収容されている。上記中子11と上記
弁体8のいわゆる底壁12との間には第2のコイ
ルバネ13が介挿されており、この第2のコイル
バネ13の復元力によつて上記中子11は上記弁
体8の開口部にこの開口部を内側から閉塞する関
係に圧接されている。さらに上記中子11には、
上記弁体8の開口および前記弁口5を貫通してシ
リンダ2の内部まで達する長さの棒体16aおよ
び弁体8の底壁12の近傍まで達する長さの棒体
16bが取付けられている。なお、図中17はガ
ス通流用の切欠部を示している。また、排気装置
は省略されている。
Furthermore, a cylindrical core 11 that is slidably supported on the inner surface of the valve body 8 is accommodated within the valve body 8 . A second coil spring 13 is inserted between the core 11 and the so-called bottom wall 12 of the valve body 8, and the restoring force of the second coil spring 13 causes the core 11 to move toward the valve body 8. It is pressed into contact with the opening of the body 8 in such a manner that the opening is closed from the inside. Furthermore, in the core 11,
A rod 16a long enough to penetrate the opening of the valve body 8 and the valve port 5 to reach the inside of the cylinder 2, and a rod 16b long enough to reach near the bottom wall 12 of the valve body 8 are attached. . Note that 17 in the figure indicates a notch for gas flow. Further, an exhaust device is omitted.

このような構成の膨張エンジンの吸気装置は以
下のように作動する。
The intake system of an expansion engine having such a configuration operates as follows.

まず、シリンダ2内のピストン1が下死点から
上死点近傍に向つて移動している状態では、弁ケ
ース4内は導入口7から流入した高圧ガスによつ
て高圧に保たれており、また、シリンダ2内はガ
スが膨張された後の低圧状態に保たれているの
で、上記弁体8が弁ケース4内と上記シリンダ2
内との圧力差と第1のコイルバネ10の復元力と
によつて、弁座3に圧接され、これによつて弁口
5が閉じた状態となつている。しかして、ピスト
ン1が上死点近傍まで移動すると、上記ピストン
1が中子11に取付けられた棒体16aに接触す
る。そして、接触しながら上死点直前まで移動す
る間、上記中子11は第2のコイルバネ13を圧
縮しながら弁体8内を摺動する。ピストン1が上
死点直前に達すると、中子11の棒体16bが弁
体8の底壁12の内面に接触し、上記弁体8を図
中右方へわずかに移動させる。その結果、上記弁
体8と弁座3との間に微小間隙が生じ、弁ケース
4内の高圧ガスが切欠部17および弁口5を通つ
て、シリンダ2内へ流入し、上記弁ケース4内と
シリンダ2内の圧力差が小さくなる。このため、
弁体8が第2のコイルバネ13の復元力によつて
弁ケース内を図中右方へ向けて摺動し、ピストン
1が上死点に達した直後に、弁体8と弁座3との
間隔が大きくなり、大量の高圧ガスがシリンダ内
へ流入する。その結果、シリンダ2内の圧力が上
昇し、上記ピストンには下死点に向う移動力が付
与される。第2のコイルバネ13の復元力は第1
のコイルバネ10を圧縮するエネルギに消費され
るので、上記弁体8は第1のコイルバネ10を圧
縮する方向にある一定距離移動した後、停止し、
次に逆方向に移動して再び弁座3に圧接して前記
弁口5を閉じる。なお、この時点では、ピストン
1は上死点から下死点に向つて移動している。し
かして、ピストン1が下死点に向つて移動してい
る間は、シリンダ2内の圧力が低下し、弁体8
は、弁座3に圧接された状態を保ち、弁口5も閉
じた状態に保たれる。このようなサイクルによつ
てシリンダ2内に流入したガスは断熱膨張し、冷
却される。そして、冷却されたガスは、ピストン
1が下死点を通過し上死点に移動する過程で図示
しない排気装置にてシリンダ2外へ排出される。
First, while the piston 1 in the cylinder 2 is moving from the bottom dead center to the vicinity of the top dead center, the inside of the valve case 4 is maintained at a high pressure by the high pressure gas flowing in from the inlet 7. Further, since the inside of the cylinder 2 is maintained at a low pressure state after the gas is expanded, the valve body 8 is connected to the inside of the valve case 4 and the cylinder 2.
The valve seat 3 is pressed against the valve seat 3 by the pressure difference between the inside and the restoring force of the first coil spring 10, thereby keeping the valve port 5 in a closed state. When the piston 1 moves to the vicinity of the top dead center, the piston 1 contacts the rod 16a attached to the core 11. The core 11 slides within the valve body 8 while compressing the second coil spring 13 while moving to just before the top dead center while making contact. When the piston 1 reaches just before the top dead center, the rod 16b of the core 11 comes into contact with the inner surface of the bottom wall 12 of the valve body 8, causing the valve body 8 to move slightly to the right in the figure. As a result, a minute gap is created between the valve body 8 and the valve seat 3, and the high pressure gas in the valve case 4 flows into the cylinder 2 through the notch 17 and the valve port 5. The pressure difference between the inside and the cylinder 2 becomes smaller. For this reason,
The valve body 8 slides inside the valve case toward the right in the figure due to the restoring force of the second coil spring 13, and immediately after the piston 1 reaches the top dead center, the valve body 8 and the valve seat 3 are separated. The gap between the cylinders increases, and a large amount of high-pressure gas flows into the cylinder. As a result, the pressure within the cylinder 2 increases, and a force is applied to the piston to move it toward the bottom dead center. The restoring force of the second coil spring 13 is the first
Since the energy to compress the first coil spring 10 is consumed, the valve body 8 moves a certain distance in the direction of compressing the first coil spring 10 and then stops.
Next, it moves in the opposite direction and presses against the valve seat 3 again to close the valve port 5. Note that, at this point, the piston 1 is moving from the top dead center toward the bottom dead center. Therefore, while the piston 1 is moving toward the bottom dead center, the pressure inside the cylinder 2 decreases, and the valve body 8
remains in pressure contact with the valve seat 3, and the valve port 5 is also kept closed. Through such a cycle, the gas flowing into the cylinder 2 is adiabatically expanded and cooled. The cooled gas is then discharged to the outside of the cylinder 2 by an exhaust device (not shown) while the piston 1 passes through the bottom dead center and moves to the top dead center.

しかしながら、上記のように構成された膨張エ
ンジンの吸気装置にあつては次のような問題があ
つた。
However, the intake device for an expansion engine configured as described above has the following problems.

すなわちこのような吸気装置においては、長時
間運転すると、弁体8の内側および外側の摺動面
において、摺動部材の摩耗や焼付きが起り、弁体
8が正常に開閉できなくなることがあつた。とり
わけ、ヘリウムガスの液化システムのように、吸
気装置を極低温下で使用する場合、潤滑油自体が
固化するために摺動部の油潤滑が使用できず、安
定した摺動を得ることが極めて困難であつた。
In other words, in such an intake system, when operated for a long time, the sliding members may wear out or seize on the inner and outer sliding surfaces of the valve body 8, and the valve body 8 may not be able to open and close normally. Ta. In particular, when the intake device is used at extremely low temperatures, such as in a helium gas liquefaction system, the lubricating oil itself solidifies, making it impossible to lubricate the sliding parts with oil, making it extremely difficult to obtain stable sliding motion. It was difficult.

また、弁体8がスムーズに摺動するために、摺
動面を極めて精度よく加工する必要があつた。さ
らに、小形吸気装置においては、圧縮コイルスプ
リングとりわけコイルスプリング13の所要たわ
みが有効径に比べて大きいために座屈を起し、コ
イルスプリング13が圧縮に際して中子11又は
弁8と接触し、その擦過傷により疲労破断するこ
とがあつた。
Furthermore, in order for the valve body 8 to slide smoothly, it was necessary to machine the sliding surface with extremely high precision. Furthermore, in a small intake device, the required deflection of the compression coil spring, especially the coil spring 13, is larger than the effective diameter, so buckling occurs, and the coil spring 13 comes into contact with the core 11 or the valve 8 during compression, and the coil spring 13 contacts the core 11 or the valve 8 during compression. Fatigue fracture occurred due to scratches.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した従来装置の不具合を解決する
ためになされたもので、小形で摺動部分のないし
たがつて長寿命で信頼度が高く、かつ製造の容易
な膨張エンジン等に適用される吸気装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional device, and is suitable for use in expansion engines, etc., which are small, have no sliding parts, have a long life, are highly reliable, and are easy to manufacture. The purpose is to provide equipment.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の膨張エンジンの吸気装置は、内部に動
力取出し用ピストンを摺動自在に収容したシリン
ダの頭部に設けられるとともに高圧ガス供給系に
通じた弁ケースと、この弁ケースと前記シリンダ
との間に設けられ上記弁ケース内と上記シリンダ
内とを連通させる弁口を有した弁座と、前記弁ケ
ース内に設けられ上記弁口を開閉する弁体と、こ
の弁体に平行に設けられる棒状の第1の中継可動
体と、前記弁ケースの内壁に一端が固定され、他
端が前記中継可動体に固定される少なくとも1対
の第1のスプリングワツシヤー状バネと、一端が
前記弁体の外周面に固定され、他端が前記中継可
動体に固定され、うずの向きが前記第1のスプリ
ングワツシヤー状のバネのうずの向きと反対の向
きにかつこの第1のスプリングワツシヤー状バネ
に対応して設置される少なくとも1対の第2のス
プリングワツシヤー状バネと、前記弁体に対して
前記ピストンが定められた距離以内に接近したと
き上記ピストンの移動力を上記弁体の開放力とし
て伝える開放力伝達機構と、この開放力伝達機構
に、中子を有し、かつこの中子に平行に棒状の第
2の中継可動体を設け、この開放力伝達機構の内
壁に一端が固定され、他端が前記中継可動体に固
定される少なくとも1対の第3のスプリングワツ
シヤー状バネを設け、さらに、一端が前記中子の
外周面に固定され、他端が前記中継可動体に固定
され、うずの向きが前記第3のスプリングワツシ
ヤー状バネのうずの向きと反対の向きにかつこの
第3のスプリングワツシヤー状バネに対応して設
置される少なくとも1対の第4のスプリングワツ
シヤー状バネを設けたことを特徴としている。
The intake device for an expansion engine of the present invention includes a valve case that is provided at the head of a cylinder that slidably accommodates a piston for power extraction inside and is connected to a high-pressure gas supply system, and a valve case that connects the valve case and the cylinder. a valve seat provided in between and having a valve port that communicates the inside of the valve case with the inside of the cylinder; a valve body provided in the valve case for opening and closing the valve port; and a valve seat provided in parallel with the valve body. a first rod-shaped relay movable body; at least one pair of first spring washer-like springs having one end fixed to the inner wall of the valve case and the other end fixed to the relay movable body; and one end fixed to the valve case. fixed to the outer peripheral surface of the body, the other end is fixed to the relay movable body, the spiral direction is opposite to the spiral direction of the first spring washer-like spring, and the first spring washer is fixed to the outer peripheral surface of the body; at least one pair of second spring washer-like springs installed corresponding to the springs; and when the piston approaches the valve body within a predetermined distance, the moving force of the piston is applied to the valve body. an opening force transmission mechanism that transmits the opening force as an opening force, and this opening force transmission mechanism has a core, and a rod-shaped second movable relay body is provided parallel to the core, and the opening force transmission mechanism has an inner wall that At least one pair of third spring washer springs are provided, one end of which is fixed and the other end of which is fixed to the relay movable body, one end of which is fixed to the outer peripheral surface of the core, and the other end of which is fixed to the relay movable body. at least one pair of springs fixed to the movable body, the spiral direction of which is opposite to the spiral direction of the third spring washer-like spring, and which is installed in correspondence with the third spring washer-like spring; It is characterized by the provision of 4 spring washer-like springs.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る吸気装置を用いれば摺動部分が無
いので正常な長時間運転が可能となるとともに摺
動面のような高精度加工が不要となり、信頼度の
高い膨張エンジン等に適用される吸気装置が得ら
れる。とりわけヘリウムガスの液化システムの膨
張エンジンのように極低温下で潤滑が不能な雰囲
気で使用する吸気装置として極めて有用である。
If the intake device according to the present invention is used, there are no sliding parts, so normal long-term operation is possible, and high-precision machining such as sliding surfaces is not required, making the intake device applicable to highly reliable expansion engines, etc. A device is obtained. In particular, it is extremely useful as an intake device used in environments where lubrication is impossible at extremely low temperatures, such as in expansion engines of helium gas liquefaction systems.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本願発明の吸気装置を膨張エンジンに適用した
実施例を第2図,第3図、を用いて説明する。第
2図は本発明に係る膨張エンジンの吸気装置に使
用する組合せバネの機能の原理図である。22は
棒状の可動体でこの可動体22をZ軸方向に移動
させる手段としてスプリングワツシヤー状のバネ
21a,21b,29a,29b及び棒の中継可
動体20を用いている。すなわち、スプリングワ
ツシヤー状バネ29a,29bの一端を静止28
a,28bに固定し、更に、スプリングワツシヤ
ー状バネ21a,21bの一端を可動体22に固
定し、他端を中継可動体20に固定する。スプリ
ングワツシヤー状バネ21a,21bのうずの向
き、23a,23bはそれぞれスプリングワツシ
ヤー状バネ29a,29bのうずの向き24a,
24bに対して反対向きとなるように設置する。
可動体22はスプリングワツシヤー状バネ29
a,29b,21a,21bの中心を結ぶ軸上に
配置し、又、中継可動体20は可動体22に平行
に配置する。尚、スプリングワツシヤー状バネ2
1a,21b,29a,29bは同じ曲げ強さ、
同じねじり強さであることが必要である。
An embodiment in which the intake device of the present invention is applied to an expansion engine will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a principle diagram of the function of a combination spring used in the intake device of an expansion engine according to the present invention. Reference numeral 22 denotes a rod-shaped movable body, and as means for moving this movable body 22 in the Z-axis direction, springs 21a, 21b, 29a, 29b in the form of spring washers and a relay movable body 20 in the form of a rod are used. That is, one end of the spring washer-like springs 29a, 29b is held at rest 28.
Further, one end of the spring washer-like springs 21a, 21b is fixed to the movable body 22, and the other end is fixed to the relay movable body 20. The spiral directions 23a and 23b of the spring washer springs 21a and 21b correspond to the spiral directions 24a and 23b of the spring washer springs 29a and 29b, respectively.
It is installed so that it faces oppositely to 24b.
The movable body 22 is a spring washer-like spring 29
a, 29b, 21a, and 21b, and the relay movable body 20 is disposed parallel to the movable body 22. In addition, the spring washer type spring 2
1a, 21b, 29a, 29b have the same bending strength,
It is necessary to have the same torsional strength.

ここで1対のスプリングワツシヤー状バネ21
a,21bがなく中継可動体20自身が可動体で
ある場合を考える。この時、可動体(第2図にお
いては20)にZ方向の力を作用させると、スプ
リングワツシヤー状バネ29a,29bが面外変
形するために可動体はZ軸と平行な状態でZ方向
に変位すると同時に半径方向(R方向)および円
周方向(θ方向)にも変位してしまい、可動体と
静止部との隙間を大きく設定しないと接触する。
これに対して第2図に示すようにスプリングワツ
シヤー状バネ29a,29bのうずの向き24
a,24bと反対の向きのうずの向き23a,2
3bとしたスプリングワツシヤー状バネ21a,
21bを付加すると、可動体22にZ方向の力を
作用させた場合、中継可動体20は上記の如く、
Z方向とともにR方向、θ方向にも変位するが、
可動体22はZ方向に直線状に変位するだけでR
方向、θ方向には変位しない。したがつて可動体
22と静止部に対する相対変位は同じ作用力に対
してスプリングワツシヤー状バネ21a,21b
がない場合の2倍となる。すなわちバネが塑性変
形したり破断したりしない条件で決まる可動体の
許容ストロークを2倍にすることができる。
Here, a pair of spring washer springs 21
Consider a case where there are no a, 21b and the relay movable body 20 itself is a movable body. At this time, when a force in the Z direction is applied to the movable body (20 in FIG. 2), the spring washers 29a and 29b are deformed out of plane, so that the movable body moves in the Z direction in parallel to the Z axis. When the movable body and the stationary part are displaced, they are also displaced in the radial direction (R direction) and circumferential direction (θ direction), and if the gap between the movable body and the stationary part is not set large, they will come into contact.
On the other hand, as shown in FIG.
The direction of the spiral 23a, 2 is opposite to that of a, 24b.
3b, a spring washer-like spring 21a,
21b, when a force in the Z direction is applied to the movable body 22, the relay movable body 20 will act as described above.
Although it is displaced in the R direction and the θ direction as well as the Z direction,
The movable body 22 simply displaces linearly in the Z direction;
There is no displacement in the θ direction. Therefore, the relative displacement between the movable body 22 and the stationary part is the same as that of the spring washers 21a and 21b for the same acting force.
This is twice as much as without it. In other words, the allowable stroke of the movable body, which is determined under the condition that the spring does not undergo plastic deformation or breakage, can be doubled.

尚、第2図においてはスプリングワツシヤー状
バネが29a,21a,21b,29bの順に並
んでいるが、29a,21a,29b,21bの
順であつてもよい。又、これらのスプリングワツ
シヤー状バネ21a,21b,29a,29bの
組が複数あつてもよい。更に、スプリングワツシ
ヤー状バネ21a,21b,29a,29bは矩
形断面のバネである必要はなく、円形断面の他任
意の断面形状で良い。又、スプリングワツシヤー
状バネは一層で構成したものに限らず多層で構成
してもよい。第2図では、バネの形状が完全な円
弧で示してあるが、馬蹄形等可動体を囲む形状で
あればどのような形状であつても良い。要はスプ
リングワツシヤー状バネ21a,21b,29
a,29bのいずれも同一形状(同一剛性)すな
わち同じ曲げ強さ、同じねじり強さであり、かつ
スプリングワツシヤー状バネ21a,21bのう
ずの向き23a,23bとスプリングワツシヤー
状バネ29a,29bのうずの向き24a,24
bがそれぞれ逆向きであればよい。又、第2図b
のようにスプリングワツシヤー状バネ30の端部
31近辺を階段状に多層とすることにより、変形
時に端部31近辺に発生する応力集中を緩和で
き、塑性変形や疲労破断を防止することができ
る。
Although the spring washer-like springs are arranged in the order of 29a, 21a, 21b, and 29b in FIG. 2, they may be arranged in the order of 29a, 21a, 29b, and 21b. Further, there may be a plurality of sets of these spring washer springs 21a, 21b, 29a, 29b. Furthermore, the spring washers 21a, 21b, 29a, 29b do not need to be springs with a rectangular cross section, and may have any cross-sectional shape other than a circular cross-section. Further, the spring washer-like spring is not limited to a single layer structure, but may be a multilayer structure. In FIG. 2, the shape of the spring is shown as a complete arc, but it may have any shape as long as it surrounds the movable body, such as a horseshoe shape. In short, spring washer-like springs 21a, 21b, 29
Both a and 29b have the same shape (same rigidity), that is, the same bending strength and the same torsional strength, and the spiral directions 23a, 23b of the spring washer-like springs 21a, 21b and the spring washer-like springs 29a, 29b. Direction of the spiral 24a, 24
It is sufficient if b are in opposite directions. Also, Figure 2b
By making the vicinity of the end 31 of the spring washer-like spring 30 multi-layered in a step-like manner as shown in FIG. .

第3図は本発明の一実施例に係る膨張エンジン
の吸気装置の概略構成を示す断面図であり、第1
図と同一部分は同一符号で示してある。したがつ
て重複する部分の説明は省略する。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of an intake device for an expansion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The same parts as those in the figures are indicated by the same reference numerals. Therefore, the explanation of the overlapping parts will be omitted.

この実施例において、弁体8を開口部が弁座3
側に配置するように弁ケース4内に収容し、この
弁体8の外周面に一端が固定され、他端が棒状の
中継可動体35に固定される弁座3と平行な1対
のスプリングワツシヤー状バネ34a,34bを
設け又、弁ケースの内壁に一端が固定され、他端
が中継可能体35に固定される弁座3と平行な1
対のスプリングワツシヤー状バネ33a,33b
を設け、かつスプリングワツシヤー状バネ33
a,33bのうずの向きとスプリングワツシヤー
状バネ34a,34bのうずの向きとを反対の向
きに設定し、これらのスプリングワツシヤー状バ
ネ33a,33b,34a,34bの復元力によ
つて上記弁体8を上記弁座3に圧接しているよう
にしている。弁体8の内面40に開放力伝達機構
41を設け、この開放力伝達機構41は次のよう
に構成されている。上記弁体8の内面40に一端
が固定され、他端が棒状の中継可動体38に固定
される弁座3と平行な1対のスプリングワツシヤ
ー状バネ36a,36bを設け、又、中子11の
外壁に一端が固定され他端が中継可動体38に固
定される弁座3と平行な1対のスプリングワツシ
ヤー状バネ37a,37bを設け、スプリングワ
ツシヤー状バネ36a,36bのうずの向きとス
プリングワツシヤー状バネ37a,37bのうず
の向きとを反対の向きに設定する。中子11の弁
口5に対向する面に弁口5を貫通してシリンダ2
内に達する長さの棒体16aの一端を取着したも
のとなつている。
In this embodiment, the opening of the valve body 8 is connected to the valve seat 3.
A pair of springs parallel to the valve seat 3 are housed in the valve case 4 so as to be arranged on the sides, one end is fixed to the outer peripheral surface of the valve body 8, and the other end is fixed to the rod-shaped relay movable body 35. Washer-like springs 34a and 34b are provided, and one end parallel to the valve seat 3 is fixed to the inner wall of the valve case and the other end is fixed to the relayable body 35.
Pair of spring washers 33a, 33b
and a spring washer-like spring 33
The directions of the spirals of springs a and 33b and the spirals of spring washers 34a and 34b are set to be opposite to each other, and the restoring force of these springs 33a, 33b, 34a and 34b allows the above-mentioned The valve body 8 is brought into pressure contact with the valve seat 3. An opening force transmission mechanism 41 is provided on the inner surface 40 of the valve body 8, and this opening force transmission mechanism 41 is configured as follows. A pair of spring washer-like springs 36a and 36b are provided parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the inner surface 40 of the valve body 8, and the other end of which is fixed to the rod-shaped relay movable body 38. A pair of spring washer-like springs 37a, 37b are provided parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the outer wall of the valve seat 11, and the other end is fixed to the relay movable body 38. The direction and the direction of the spirals of the spring washer springs 37a, 37b are set to be opposite to each other. The cylinder 2 is inserted through the valve port 5 on the surface of the core 11 facing the valve port 5.
One end of a rod 16a having a length reaching inside is attached.

このような構成であると、今、ピストン1が下
死点から上死点に移動している状態では、弁体8
はスプリングワツシヤー状バネ33a,33b,
34a,34bの弾性力および弁ケース4内とシ
リンダ2内の圧力差とによつて弁座3に圧接され
ている。しかして、ピストン1が上死点近傍に接
近すると、上記ピストン1の移動力は開放力伝達
機構41へ伝達される。すなわちピストン1が棒
体16aに接触し、この棒体16aが図中右方向
に向つて移動している間に、スプリングワツシヤ
ー状36a,36b,37a,37bがたわんで
弾性エネルギが蓄積される。そして、ピストン1
が上死点に達する直前に中子11が弁体8の内壁
の上面に接触し、弁体8をわずかに図中右方向へ
移動させる。このとき、弁体8と弁座3との間に
微小間隙が生じて、弁ケース4内とシリンダ2内
の圧力差が縮まる。圧力差が縮まると、上記スプ
リングワツシヤー状バネ36a,36b,37
a,37bに蓄積された弾性エネルギーは上記弁
体8を図中右方向へさらに移動させて、上記弁体
8を支持するスプリングワツシヤー状バネ33
a,33b,34a,34bをたわませるための
エネルギとして消費される。したがつて、弁口5
が開放され高圧ガスがシリンダ2内に流入する。
上記弁体8はスプリングワツシヤー状バネ36
a,36b,37a,37bの復元力によつて図
中右方へ運動し、その運動エネルギがスプリング
ワツシヤー状バネ33a,33b,34a,34
bの弾性エネルギにほぼ等しくなつた時点で停止
し、その後スプリングワツシヤー状バネ33a,
33b,34a,34bに蓄積された弾性エネル
ギの放出によつて逆方向に移動し、弁座3に再び
圧接して弁口5を閉塞する。
With such a configuration, when the piston 1 is currently moving from the bottom dead center to the top dead center, the valve body 8
are spring washer-like springs 33a, 33b,
It is pressed against the valve seat 3 by the elastic force of 34a, 34b and the pressure difference between the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 2. When the piston 1 approaches near the top dead center, the moving force of the piston 1 is transmitted to the opening force transmission mechanism 41. That is, while the piston 1 is in contact with the rod 16a and the rod 16a is moving toward the right in the figure, the spring washers 36a, 36b, 37a, and 37b are bent and elastic energy is accumulated. . And piston 1
Immediately before reaching the top dead center, the core 11 contacts the upper surface of the inner wall of the valve body 8, causing the valve body 8 to move slightly to the right in the figure. At this time, a minute gap is created between the valve body 8 and the valve seat 3, and the pressure difference between the inside of the valve case 4 and the inside of the cylinder 2 is reduced. When the pressure difference decreases, the spring washer-like springs 36a, 36b, 37
The elastic energy accumulated in a and 37b moves the valve body 8 further to the right in the figure, and the spring washer-like spring 33 supporting the valve body 8
It is consumed as energy for deflecting a, 33b, 34a, and 34b. Therefore, Benguchi 5
is opened and high pressure gas flows into the cylinder 2.
The valve body 8 is a spring washer-like spring 36
a, 36b, 37a, 37b move to the right in the figure due to the restoring force, and the kinetic energy is transferred to the spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, 34.
It stops when the elastic energy becomes almost equal to the elastic energy of b, and then the spring washer springs 33a,
By releasing the elastic energy accumulated in 33b, 34a, 34b, they move in the opposite direction, press against the valve seat 3 again, and close the valve port 5.

したがつて、使用するスプリングワツシヤー状
バネ33a,33b,34a,34bおよびスプ
リングワツシヤー状バネ36a,36b,37
a,37bの材質、板厚および形状を必要なたわ
み量、剛性等を考慮して予め定めておけば、良好
に機能させることができる。
Therefore, the spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, 34b and spring washer-like springs 36a, 36b, 37 used
If the material, plate thickness, and shape of a and 37b are determined in advance in consideration of the necessary amount of deflection, rigidity, etc., they can function well.

〔発明の他の実施例〕[Other embodiments of the invention]

第4図は本発明の実施例に係る膨張エンジンの
吸気装置の概略構成を示す断面図であり、第3図
は同一部分は同一符号で示してある。したがつ
て、重複する部分の説明は省略する。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of an intake system for an expansion engine according to an embodiment of the present invention, and the same parts in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. Therefore, the explanation of the overlapping parts will be omitted.

この実施例においては、開放伝達機構41が前
記実施例と異なつている。すなわち、この実施例
における開放力伝達機構41は、次のような構成
となつている。ピストン1の頭部42の中央部に
凹部43を設け、この凹部43に中子11を収容
し、凹部43の内周壁44に一端が固定され、他
端が中継可動体38に固定される弁座3と平行な
1対のスプリングワツシヤー状バネ36a,36
bを設け、又、一端が中子11の周壁に固定さ
れ、他端が中継可動体38に固定される弁座3と
平行な1対のスプリングワツシヤー状バネ37
a,37bを設ける構成となつている。そして、
中子11の上端に弁口5を貫通して弁ケース4内
に達する長さの棒体16aの一端を取着してい
る。弁体8及びこれに設けられるスプリングワツ
シヤー状バネ33a,33b,34a,34bは
第3図と同様なので説明は省略する。
In this embodiment, the opening transmission mechanism 41 is different from the previous embodiment. That is, the opening force transmission mechanism 41 in this embodiment has the following configuration. A recess 43 is provided in the center of the head 42 of the piston 1, the core 11 is accommodated in the recess 43, one end is fixed to the inner peripheral wall 44 of the recess 43, and the other end is fixed to the relay movable body 38. A pair of spring washer springs 36a, 36 parallel to the seat 3
b, and a pair of spring washer-like springs 37 parallel to the valve seat 3, one end of which is fixed to the peripheral wall of the core 11 and the other end of which is fixed to the relay movable body 38.
a and 37b are provided. and,
Attached to the upper end of the core 11 is one end of a rod 16a having a length that passes through the valve port 5 and reaches into the valve case 4. Since the valve body 8 and the spring washer-like springs 33a, 33b, 34a, and 34b provided thereon are the same as those shown in FIG. 3, their explanation will be omitted.

このような構成であると、ピストン1が上死点
近傍に接近すると、上記ピストン1の凹部43に
設けた棒体16aが弁口5を通つて弁体8の底面
に接触し、その結果、弁体8をわずかに図中右方
向に移動させる。それ以後の動作は前記の実施例
とほぼ同じであるので省略する。
With such a configuration, when the piston 1 approaches near the top dead center, the rod 16a provided in the recess 43 of the piston 1 comes into contact with the bottom surface of the valve body 8 through the valve port 5, and as a result, Move the valve body 8 slightly to the right in the figure. The subsequent operations are almost the same as those in the previous embodiment, and will therefore be omitted.

上記のような構成であると、前述の実施例と同
様な効果が得られるとともに、中子11をピスト
ン1内に設けているので、弁体8を小型化でき
る。
With the above configuration, the same effects as those of the above-mentioned embodiments can be obtained, and since the core 11 is provided inside the piston 1, the valve body 8 can be made smaller.

なお、以上の実施例は本発明の吸気装置を膨張
エンジンに適用した例を示したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、一般的な吸気装置と
して用いることもできることは明白である。
Although the above embodiments show examples in which the intake device of the present invention is applied to an expansion engine, it is clear that the present invention is not limited to this and can also be used as a general intake device. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の吸気装置を示す断面図、第2図
は本発明における弁体および中子を支承する組合
せバネの構造を示す斜視図、第3図は本発明の一
実施例を示す断面図、第4図は本発明の他の実施
例を示す断面図である。 1…ピストン、2…シリンダー、4…弁ケー
ス、8…弁体、11…中子、33a,33b,3
4a,34b,36a,36b,37a,37b
…スプリングワツシヤー状バネ、35,38…中
継可動体、41…開放力伝達機構。
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional intake device, FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a combination spring that supports a valve body and a core in the present invention, and FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. 4 are sectional views showing other embodiments of the present invention. 1... Piston, 2... Cylinder, 4... Valve case, 8... Valve body, 11... Core, 33a, 33b, 3
4a, 34b, 36a, 36b, 37a, 37b
...Spring washer-like spring, 35, 38... Relay movable body, 41... Opening force transmission mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリンダの頭部近傍においてシリンダ内とガ
ス供給系とを連通可能とするために形成された弁
口を開閉するために移動自在に支持された弁体
と、 この弁体を所定方向に往復移動可能に支持する
弁体支持機構と、 前記弁体を開閉するために前記シリンダ内を移
動するピストンが予め定められた距離以内に接近
したときに前記ピストンの移動力を前記弁体の開
放力として伝えるために移動自在に支持された中
子と、 この中子を所定方向に往復移動可能に支持する
中子支持機構と、 から成る吸気装置において、 前記弁体支持機構は、 前記シリンダ静止部に対して第1の中継部材を
前記弁体の開閉方向に移動可能に支持する第1の
弾性支持部材と、 前記第1の中継部材に対して前記弁体をその開
閉方向に移動可能に支持する第2の弾性支持部材
と、 から成り、 前記第1及び第2の弾性支持部材は、前記弁体
に開閉力が作用したときに、前記第1及び第2の
弾性支持部材で発生される前記弁体の開閉方向と
は異なる方向のそれぞれの変形が、互いにほぼ反
対方向でかつほぼ等しい大きさとなり、互いに打
ち消し合うように構成され、前記弁体に開閉力が
作用したときに、前記弁体は開閉方向のみに変位
するように構成され、 前記中子支持機構は、 前記弁体あるいは前記ピストンに対して第2の
中継部材を所定方向に移動可能に支持する第3の
弾性支持部材と、 前記第2の中継部材に対して前記中子を所定方
向に移動可能に支持する第4の弾性支持部材と、 から成り、 前記第3及び第4の弾性支持部材は、前記中子
に前記弁体の開閉力が作用したときに、前記第3
及び第4の弾性支持部材で発生される前記中子の
所定の移動方向とは異なる方向のそれぞれの変形
が、互いにほぼ反対方向でかつほぼ等しい大きさ
となり、互いに打ち消し合うように構成され、前
記中子に前記弁体の開閉力が作用したときに、前
記中子は所定方向のみに変位するように構成され
ていることを特徴とする吸気装置。 2 前記第1および第2の弾性支持部材は、互い
に同一材料でほぼ形状が等しく形成され、前記第
1の弾性支持部材の前記中継部材から前記静止部
に至るまでの形状と、前記第2の弾性支持部材の
前記弁体から前記中継部材に至るまでの形状と、
前記第2の弾性支持部材の前記弁体から前記中継
部材に至るまでの形状とが、前記第1および第2
の弾性支持部材の前記弁体の開閉方向以外の変形
が互いに打ち消し合うように逆の関係に配置され
かつ、前記第3および第4の弾性支持部材は、互
いに同一材料でほぼ形状が等しく形成され、前記
第3の弾性支持部材の前記中継部材から前記弁体
あるいは前記ピストンに至るまでの形状と、前記
第4の弾性支持部材の前記中子から前記中継部材
に至るまでの形状とが、前記第3および第4の弾
性支持部材の前記中子の所定の移動方向以外の変
形が互いに打ち消し合うように逆の関係に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の吸気装置。 3 前記第1および第2の弾性支持部材は、共に
1対1の第1および第2のスプリングワツシヤー
状バネで構成されており、これら第1および第2
のスプリングワツシヤー状のバネのうずの向きを
互いに反対の向きに配置することで前記第1およ
び第2のスプリングワツシヤー状バネの前記弁体
の開閉方向以外の変形を互いに打ち消し合わせ、
かつ前記第3および第4の弾性支持部材は、共に
1対の第3および第4のスプリングワツシヤー状
バネで構成されており、これら第3および第4の
スプリングワツシヤー状バネのうずの向きを互い
に反対の向きに配置することで前記第3および第
4のスプリングワツシヤー状バネの前記中子の所
定の移動方向以外の変形を互いに打ち消し合わせ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
吸気装置。
[Scope of Claims] 1. A valve body movably supported to open and close a valve port formed near the head of the cylinder to enable communication between the inside of the cylinder and a gas supply system; and this valve body. a valve body support mechanism that supports the valve body so as to be able to reciprocate in a predetermined direction; An intake device comprising: a movably supported core for transmitting opening force to the valve body; and a core support mechanism that supports the core so as to be movable back and forth in a predetermined direction, wherein the valve body support mechanism is , a first elastic support member that supports the first relay member movably in the opening and closing direction of the valve body relative to the cylinder stationary part; and a first elastic support member that supports the first relay member movably in the opening and closing direction of the valve body relative to the first relay member; a second elastic support member that movably supports the valve body, and the first and second elastic support members support the first and second elastic support members when an opening/closing force is applied to the valve body. Each deformation in a direction different from the opening/closing direction of the valve body generated in the member is substantially opposite to each other and has a substantially equal magnitude, and is configured to cancel each other out, and an opening/closing force is applied to the valve body. In some cases, the valve body is configured to be displaced only in the opening/closing direction, and the core support mechanism includes a third relay member that supports the second relay member so as to be movable in a predetermined direction with respect to the valve body or the piston. and a fourth elastic support member that supports the core movably in a predetermined direction with respect to the second relay member, and the third and fourth elastic support members are When the opening/closing force of the valve body acts on the core, the third
and a fourth elastic support member, the respective deformations in directions different from the predetermined movement direction of the core are substantially opposite to each other and have substantially the same magnitude, and are configured to cancel each other out, An intake device characterized in that the core is configured to be displaced only in a predetermined direction when an opening/closing force of the valve body is applied to the core. 2. The first and second elastic support members are made of the same material and have substantially the same shape, and the shape of the first elastic support member from the relay member to the stationary portion is different from the shape of the second elastic support member. a shape of the elastic support member from the valve body to the relay member;
The shape of the second elastic support member from the valve body to the relay member is different from the first and second elastic support members.
The third and fourth elastic support members are arranged in an opposite relationship so that deformations of the elastic support members in directions other than the opening and closing directions of the valve body cancel each other out, and the third and fourth elastic support members are formed of the same material and have substantially the same shape. , the shape of the third elastic support member from the relay member to the valve body or the piston, and the shape of the fourth elastic support member from the core to the relay member, The intake air according to claim 1, wherein the third and fourth elastic support members are arranged in an opposite relationship so that deformations of the core in a direction other than a predetermined movement direction cancel each other out. Device. 3. The first and second elastic support members are both composed of first and second spring washer-like springs in a one-to-one relationship, and the first and second elastic support members
The spiral directions of the spring washer-like springs are arranged in opposite directions to mutually cancel out the deformation of the first and second spring washer-like springs in directions other than the opening/closing direction of the valve body,
The third and fourth elastic support members are each composed of a pair of third and fourth spring washer-like springs, and the helical directions of the third and fourth spring washer-like springs are fixed. Claim 1, characterized in that deformations of the third and fourth spring washer springs in directions other than a predetermined movement direction of the core are canceled out by arranging the springs in opposite directions. Intake device as described.
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