JPS58101205A - 排気弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピストンのような往復動機構を有し極低温を
発生する往復動形低温膨張エンジンの排気弁装置に係り
、特に、ピストンの往復動を利用して所定の位置で排気
弁を自動的に開閉動作させるに好適な排気弁装置に関す
るもの′である。

従来、往復動形低温膨張エンジンの排気弁装置は、低温
部にある排気弁と常温部にあるクランク軸、カム、弁引
棒装置等で構成される勘弁機構とが直結されているため
、冷媒となるヘリウムガス（以下、作動ガスと略）の漏
洩防止と常温部から低温部への熱の侵入防止が必要で、
構造が複雑になるという欠点があった。そこで、最近で
は、クランク軸、カム、弁引棒装置郷で構成される動弁
機構の常温、部への設置を排除し、ピスト／の往復：　
ゝ 動を利用して排気弁を開閉動作させる方式の排気弁装置
が考案されている。

従来公知のピストンの往復動を利用して一気弁を開閉動
作・させる方式の排気弁装置例を第１図によシ説明する
。第１図は、実公１＠５２−１６８３６４号記載の排気
弁装置の断面図で、１ｍは下端縁部に排気弁２ａを有す
る排気弁体で、その下端部よシ所定の直径、深さの孔３
が穿設され、孔３にはばね４．つば付弁棒５が挿入され
、止め栓６が螺合されている。７は弁座体で、その下部
には弁座８．排気孔９１が、また、排気孔９ｍから上端
部に向って軸方向に貫通した孔１０が設けられている。

１１は排気弁体１ａ上端部に螺合された止め金、臆はば
ねで弁座体７の上端部に螺合きれたばね受１３で保持さ
れている１、１４はシリンダで、そのヘッドには弁座体
７が気密を保持し螺合されている。１５はピストンで、
その頂面と排気弁体１ａ下端面は十分細く可撓性を有し
、かつ、ピストン１５が下死点側に向い排気弁２ａの開
弁位置まで移動した時に真直ぐに伸び切〕排気弁体１ｍ
を開き得るような長さのワイヤ１６で連結されている。

なお１７は膨張室である。

このような構造の排気弁装置では、排気弁２ａが弁座８
に着座し閉弁状態にある間は、吸気弁（図示省略）よシ
吸入された作動ガス圧で膨張室１７内の圧力が排気孔９
ａ内の圧力よ〕常に高いため、排気弁体１ｍには押上げ
力が付与される。この場合、ばねセのばね力が押上げ力
よりも小さく設定されておシ、排気弁体１龜に他の押下
げ力が付与されない限〕排気弁２１は閉弁状態を保持す
る。膨張室１７内に吸入された作動ガスの膨張によ〕ピ
ストン巧は下死点側へ向い下降し、排気弁２８の開弁位
置に至るとワイヤ１６が真直に伸び切シ、ワイヤ１６を
介しピストンｂの下降による押下げ力が排気弁体１ｍに
付与され、排気弁２ａは開弁し始める。排気弁２ｍが僅
かでも開弁し、排気孔９ａと膨張室１７が連通すると排
気弁体１ｍにそれまで付与されていた押上げ力が解放さ
れ、排気弁２ａはばねセのばね力によシ直ちに全開とな
る。この状態はピストン迅が下死点を通過し、再び下死
点側へ向い上昇しピストン謁の頂面がつば付弁棒５先端
面に当接するまで持続され、この間、膨張室１７内の作
動ガスが排気孔９ａよシ排出される。

つば付弁棒５先端面に当接した後、ピストン迅は更に上
昇しつば付弁棒５を押上げるが、この場合、ばね４のば
ね力がばねνのばね力よシも大きく設定されているため
、排気弁棒５は一体となって上昇し排気弁２ｍが弁座８
に着座し閉弁する。排気弁２麿が閉弁し、ピストン１５
が上死点に至るまでの間はばね４がクツシランとなる。

その後、ピストン１５は再び下死点側へ向い下降するが
、この時点で作動ガスの膨張室１７への吸入・が始ｔｐ
、ピストン謁の頂面がつば付弁棒５先端面から離れても
、膨張室１７内に吸入された作動ガス圧によ〕排気弁２
ａは閉弁状態を保持する。以下上記の動作が繰返し行わ
れる。

このようなピストンの゛頂面と排気弁体下端面をワイヤ
で連結し、ピストンの往復動を利用して排気弁の開閉動
作を行う排気弁装置では、クランク軸、カム、弁引棒装
装置等で構成される動弁機構の常温部への設置が排除で
きるという利点はあるが、しかし、その反面、作動ガス
の膨張時の排気弁の閉弁は作動ガス圧のみにより行われ
ているため、排気弁の弁座への押付は力が不充分で作動
ガス漏洩を生じ易く、また、ワイヤの一端をピスト、ン
の頂面、に連結する必要があシ組立が容易でないといっ
た欠点があり、更に、排気弁装置の構成部品の大部分が
シリンダーに集約されているため保守点検が面倒といり
”た欠点があった。

そこで、上記欠点の除去を目的として、本発明者らは、
先に、ピストンの往復動を利用して排気弁を開閉動作さ
せる別の排気弁装置を提案した。

第２図、９３図は、本発明者らが提案した排気弁装置の
一例を説明するもので、吸気弁四が頂部に設けられたシ
リンダ１４の上部側壁には、排気孔９ｂが設けられ、排
気孔９ｂと対応する位置でシリ、ンダ１４に内設され、
かつ、シリンダ１４儒壁内面を摺動するリング状の排気
弁２ｂが円周上に少なくとも１箇所排気用壽４が設けら
れた排気用孔−４が中心部に、また、作動ガスの吸排気
用孔コが少なくと％１個それぞれ穿設された排気弁体１
ｂの外周面にバックアップ用ばね九を介して環装、保持
されている、また、排気弁体１ｂには、側壁に適正間隔
で少なくとも２箇所スリツト（資）が設けられ、下端部
に保合部材３１を有する弁引棒諺が排気身体１ｂの中心
を軸心として排気弁体１ｂの下端面に形成されている。

一方、シリンダ１４内を往復動するピストン腸には、頂
面伺軒ら案内孔菊が穿設され、案内孔゛−の底部には、
弁引棒諺のスリット（資）内を往復動し、かつ、保合部
材社と県会するつば４１を上端部に有する案内棒稔が植
設されている。

このような排気弁ｓｉｔでは、排気弁の閉弁状態な“作
動ガス圧とばね力にょ〕良好に保持し、かつ、排気孔を
除く排気弁装置の柳成部品の全てをピストン儒に集約で
きるため、排気弁閉弁時の作動ガスの漏洩を防止でき、
かつ、排気弁装置の組立並びに保守点検が容易にできる
が、しかし、その反面、このような排気弁装置を用、い
て実験、研究を行った結果、未だ次のような欠点があり
、更に改良する必要があるこ゛とが解った。

（１）　　ピストンが下死点から上死点側へ向ｉ上昇す
る際に、第２図のように、弁引棒ｎの下端が案内孔菊よ
〕抜出ているため、弁引棒諺の下端が案内孔−壁面に引
掛る恐れがあシ、これを防止するには、案内孔荀と弁引
棒羽との隙間を更に大きくしなければならず、デッドス
ペースが大きくな）性能が低下する。

（２）案内棒稔は案内孔荀の底部で片持支持されている
のみであシ、このため、使用中に生じる外力中熱応力等
によ〕案内棒稔と弁引棒冨および案内孔−との同心度が
悪化し、場合によっては、弁引棒冨の案内孔ｍａｉｍで
の摺動が阻害され、°　− その結果、排気弁２ｂの開閉動作が不安定となシ性能が
低下する。

（３）排気弁開閉タイ（ングを調整するには、その都度
、案内棒稔を案内孔ωから抜出す必要があるため、排気
弁開閉タイミング調整作業が複雑とな〕、壇た、案内棒
Ｃと弁引棒冨および案内孔−との同心度炉悪化し、排気
弁２ｂの開閉動作が不安定とな〕性能が低下する。

本発明は、先に発明者らが提案した排気弁装置が有する
上記欠点の排除を目的としたもので、案内棒の上端面に
対向して、弁引棒のスリット内を上下動可能、かつ、保
合部材と係合するフックを高さ調節可能に堆付け、案内
孔に、案内棒並びに弁引棒を収納可能なホルダを嵌挿し
てピストンに取付けると共に、該ピストンの頂面に画板
を、ホルダの底部に案内棒の下端をそれぞれ取付け、排
気弁体の排気用孔の円周上に７ツク挿脱可能なスリット
を形成し、弁引棒の長さを、ピストン往復動時に弁引棒
の下端部がホルダ内壁面と常に摺動嘴能な長さとしたこ
とを特徴とし、性能の低下を防止でき、また、排気弁開
閉タインングの調整作業を簡単に行うことができる排気
弁装置を提供するものである。

本発明の一実施例を第４図によシ説明する。

第４図は、本発明による排気弁装置の縦断面図で、なお
、第２図と同一部品は同一符号で示し説明を省略する。

纂４図で、案内棒Ｃ′の上端面に対向して、弁引棒ｌの
スリット　（図示省略）内を上下動可能で、かつ、保合
部材３１’と係合するフック−が案内棒Ｃ′の上端面か
らフックＣの下端面までの高さが排気弁！ｂの開タイミ
ングを設定する高さに調節されて、はめ込みポル）４４
によ〕取付けられ、案内棒稔′の下端は、案内棒々′並
びに弁引棒冨′を収納可能な形状のホルダーの底部に座
金−を介してナツト４７により、弁引棒！′、案内棒稔
′およびホルダーの軸心が一致するように取付けられる
。この状態で、ホルダ藝は案内孔ψ′に嵌挿されてピス
トン腸に取付けられ、その後、７ツクーを係止し、かつ
、厚さが排気弁２ｂの閉タイミングを設定する厚さに調
節された当板−がねじ−によ〕ピストン腸の頂面に取付
けられる。一方、排気弁体１ｂの排気用孔４の円周上に
７ツクーを弁引棒ｌに挿脱するためのスリブ）２５が形
成されている。また、弁引棒ｎ′の長さは、シリンダ１
４内でのピストン巧の往復動時に弁引棒！′の下端部が
常にホルダ藝の内壁面と摺動するような長さとなってい
る。

ピストン巧が下死Ａ（第４図に示す状態）から上死点側
へ向い上昇すると、それに伴って、フック荀は弁引棒！
′のスリット内を、また、当板槌も同様に上昇する。排
気弁２ｂの閉タイミングを設定する距離（第４図のＧ）
上昇すると、蟲板槌が排気弁体１ｂの下端面にｍ接し押
上げ、これと共に開弁している排気弁２ｂはシリンダ１
４内壁面を上方へ摺動し排気孔９ｂを塞ぐことにょ）排
気弁２ｂは閉弁される。その後、吸気弁粉よ〕作動ガス
がシリンダ１４頂部内面と排気弁体１ｂ上端面で形成さ
れる膨張１ｉ１１フ内に吸゛入され、また、ピストン１
５は上死点から下死点儒へ向い下降する。七九に伴って
、フック４は尚板槌にて暮止されているため左右に振れ
ることなく弁引棒３２Ｉのスリット内を下降し、また、
当板槌も同様暑こ下降する。膨張室１フ内に吸入された
作動ガスを膨張させ、排気弁の開タイミングを設定する
距離（第４図のＦ）下降するとフック葛の下端面が保合
部材Ｊ′に係合し弁引棒ｌ、排気弁体１ｂを引下げ、こ
れと共に閉弁している排気弁２ｂはシリンダ１４内壁面
を下方へ摺動し排気孔９ｂと膨張室１７を連通させるこ
とによル排気弁２ｂは開弁される。なお、排気弁２ｂの
開閉タイミングは、案内棒σの上端面からフック荀の下
端面までの高さと、当板の厚さとを任意に調節すること
で任意に調整される。

本夾施例のような排気弁装置では、弁引棒の長さが、シ
リンダ内でのピストンの往復動時に弁引棒の下端部が常
にホルダの内壁面と摺動するような長さで６〕、弁引棒
がホルダから抜出ることが無くなるため、デッドスペー
スを大きくする必要が無くなシ、案内棒は、ホルダの両
端で支持されているため、使用中に生じる外力や熱応力
等による案内棒と弁引棒およびホルダとの同心度の悪化
を防止でき、更に、゛排気弁開閉タイミングの調整は、
その都度、案内棒なホルダから抜出すことなく、案内棒
の上端面からフックの下端面までの高さと、当板の厚さ
とを調節することによ）行うことができる。

本発明は、以上説明したように、ピストンの往復動を利
用して排気弁を開閉動作させる排気弁装置において、案
内棒の上端面に対向して、弁引棒のスリット内を上下動
可能、かつ、保合部材と係合するフックを高さ調節可能
に取付け、案内棒並びに弁引棒を収納可能なホルダを嵌
挿してピストンに取付けると共に、該ピストンの頂面に
当板を、ホルダの底部に案内棒の下端をそれだれ取付け
、排気弁体の排気用孔の円周上に７ツク挿脱可能なスリ
ットを形成し、弁引棒の長さを、ピストン往復動時に弁
引棒の下端がホルダの内壁面と常に摺動可能な長さとし
たことで、デッドスペースを大きくする必要が無くな）
、かつ、案内棒と弁引棒およびホルダとの同心度の悪化
を防止できるので排気弁の開閉動作を安定化でき性能の
低下を防止でをる効果があシ、また、排気弁開閉タイミ
ングの調整が、案内棒の上端面とフックの下端面との高
さと、当板の厚さとを調節することス行えるので、排気
弁開閉タイミングの調節作業を簡単化できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の排気弁装置例を説明するもので、ピス
トンの往復動を利用して排気弁を開閉動作させ暮方式の
排気弁装置の縦断面図、第２図。 第３図は、本発明者らが先に提案した排気弁装置を説明
するもので、第２図は、本発明者らが先に提案した排気
弁装置の縦断面図、累３図は、第２図のＡ−Ａ視断面図
、＠４図は、本発明の一実施例な説明するもので１本発
明による排気弁装置の縦断面図である。 １ｂ・・・・・・排気弁体、２ｂ・・・・・・排気弁、
９ｂ・・・・・・排気孔、　１４・・・・・・シリンダ
、ル・・・・・・イストン、２２・・・排気用孔、舅・
・・・・・バックアップ用ばね、２５．３０・・・スリ
ット、３１’・・・・・・係合部材、羽′・・・・・・
弁引棒、ｌ・・・案内に、Ｃ′・・・・・・案内棒、−
・・・・・・フック、６・・・・・・ホルダ、砺・・・
・・・当板 代−人　弁理士　　薄　１）利　や 、　　／ １．＋ １′１０ ｆ２１２ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ピストンとシリンダと前記シリンダの上端側壁に
   貫通して設けられた排気孔と、該排気孔に対応する位置
   で前記シリンダに内設され、かつ、シリンダ伺壁内面′
   を摺動するリング状の排気弁と、誼排気弁をバックアッ
   プ用ばねを介して外周面に環装保持し、かつ、中心部に
   排気用孔が穿設された排気弁体と、腋排気弁体の軸心を
   中心として形成され、かつ、側壁にスリットを、下端部
   に保合部材をそれぞれ有する弁引棒と、前記ピストンの
   頂面側から穿設された案内孔と、前記ピストンの往復動
   に伴って前記弁引棒内を往復動する案内棒とで構成され
   た往復動形低温膨張エンジン用の排気弁装置において、
   前記案― 内棒の上端面に対向して、前記弁引棒の前記スリット内
   を上下動可能、かつ、前記係合部材と係合するフックを
   高さ調節可能に敵付け、前記案内孔に、案内棒並びに弁
   引棒を収納可能なホルダな嵌挿して前記ピストンに砲付
   けると共に、該ピストンの頂面に当板を、ホルダの底部
   に案内棒の下端をそれぞれ取付け、前記排気弁体の前記
   排気用孔の円周上にフック挿脱可能なスリットを形成し
   、弁引棒の長さを、ピストン往復動時に弁引棒の下端が
   ホルダの内壁面と常に摺動可能な長さとした仁とを特徴
   とする排気弁鋏ＩＩ。