JPS6139048Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は流体管制用ロータリ弁装置、特に、
作動用高圧気体または流体燃料等の流体を容積型
の内燃機関、圧縮機または膨張機等に周期的に給
排する場合に使用する流体管制用ロータリ弁に関
するものである。

容積型の内燃機関、圧縮機または膨張機におい
て、シリンダーに対する燃料流体や作動流体の給
排を制御するために一般にポペツト弁が使用され
ている。しかるに、このポペツト弁におけるポペ
ツトの動きはカムによつて制御されるのである
が、カムに対する追随性に原因するいわゆる「お
どり」の問題があつて、高速回転の場合や弁開角
度が小さい場合には弁の作動の正確な制御が困難
である。この問題を解決するために、この考案の
考案者等は、ポペツト弁に代えてロータリ弁を使
用することを考えた。しかるに、吸排気弁等にお
いては、周期的に、例えば周期的に変位するピス
トン等の負荷・出力に対応して有効弁開面積を任
意に変化させ得る機能を備えることが望まれるの
であるが、ロータリ弁において、このような機能
を備えたものが開発されるに到つていない。

この考案は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、高圧気体の膨張により有効仕事を発
生する装置または流体燃料を制御導入する装置等
において、加圧された作動用気体または流体燃料
等を周期的に、しかもその流量及び時期を適宜変
更し得る機能を有し、かつ構造が簡単で駆動動力
も小さく、安価なロータリ弁装置を提供すること
を目的とするものである。

この目的に対応して、この考案の流体管制用ロ
ータリ弁装置は、円柱状の弁体と、前記弁体を回
転可能にかつ回転軸方向に変位可能に内包する固
定体と、前記弁体の回転軸の両端を支持する一対
のスラスト軸受と、一方のスラスト軸受を前記回
転軸の軸方向の変位に追随するように支持する軸
受支持装置と、及び他方のスラスト軸受を介して
前記弁体の軸方向位置を強制位置決めする位置決
め装置とを備え、前記弁体を前記固定体に対して
回転させることにより前記弁体に形成された通路
と前記固定体に形成された通路とを断続させるよ
うにし、かつ、前記弁体における前記通路の前記
固定体における前記通路に対する相対位置及び位
相を変化させることにより、任意の弁開面積の周
期的変化を実現させるように構成し、かつ、前記
回転軸の両端部近傍にオイルシールを設けて前記
回転軸の両端部近傍に潤滑油室を形成し、前記両
潤滑油室を連通する油通路を前記弁体を貫通して
形成したことを特徴としている。

以下、この考案の詳細を水素燃料内燃機関に適
用した一実施例を示す図面について説明する。

第１図において、１はロータリ弁装置であり、
シリンダ２及びシリンダ２内を移動するピストン
３によつて区画される燃焼室４に対して燃料流体
を供給し、吸気を供給する場合のそれぞれの流体
を制御するものである。

ロータリ弁装置１は固定体５及び弁体６を備え
ている。固定体５はシリンダ２の上端面に固定し
ていて燃焼室４の上端開放部を気密に覆つてい
る。固定体５には外部と燃焼室４とを連通する供
給路７及び給気路８が貫気形成され、また供給路
７及び給気路８とほぼ直角に円形横断面を持つ弁
体収納孔９が形成されている。弁体収納孔９は供
給路７及び給気路８を横断する。弁体収納孔９に
は円形横断面を持つ弁体６が密にかつ摺動回転可
能に収納されており、弁体６の両端に回転軸１１
が延出している。弁体６には供給路７と給気路８
の間隔と同じ間隔で適当な角度をなして２個の弁
孔１２及び１３が貫通している。弁孔１２が供給
路７と重なり合う断面形状が燃料弁の有効面積を
形成し、弁孔１３が給気路８と重なり合う断面形
状が吸気弁の有効面積となる。弁体６はシリンダ
２の中を周期的に移動するピストン３と同期して
駆動されるチエインまたはタイミングベルト１４
に係合してピストン３と同期して回転するスプロ
ケツト１５により固定体５の弁体収納孔９内で回
転駆動され、供給路７及び給気路８はピストン３
に同期して開閉される。弁孔１２及び１３の開口
形状及び供給路７、給気路８の弁入口７ａ及び８
ａ、弁出口７ｂ及び８ｂの開口形状並びに供給路
７、給気路８の開孔時間面積、すなわち各弁１
ａ，１ｂの開孔形状及び開孔時間面積は弁体６と
固定体５との軸方向相対位置により変化する。弁
体６の軸１１をそれぞれ軸可動の軸受１８，１９
に支持され、かつ軸方向はピボツト軸２１，２２
を軸端に置いて軸方向位置を規制されて自由に回
転し得るようにする。弁１ａ，１ｂの気密は弁体
６の表面及び固定体５の内表面の加工精度をよく
しかつ適切な材質、特にフアインセラミツクまた
は硬質被覆材を利用すると共にオイルシール２
３，２４を固定体５に配置して保持する。さらに
両軸端にはオイルシール２５，２６を配置し、加
圧された潤滑油を保持し得るようにすると共に、
潤滑油室２７，２８を通ずる通路２９を弁体６に
傾斜させて設け、これを回転によりポンプ作用を
させると共に弁の冷却に利用する。

弁体６の軸端のピボツト軸受２２はハウジング
３１内を摺動可能とし、ばね３２により軸端に押
しつけられ、他の軸端のピボツト軸受２１はハウ
ジング３３に固定され、軸方向に把手３４の回転
に応じてねじ３５により移動する。

このように構成された流体管制用ロータリ弁装
置においては、加圧された燃料を導管３６を通し
て弁入口７ａに供給すると、ピストン３に同期し
て回転する弁体６の弁孔１２が開いて弁入口７ａ
と弁出口７ｂが通じている期間に、燃料は燃焼室
４に導入される。弁孔１２及び１３は、第２図ａ
に示すように中心点に対称に設けられると１回転
に２回弁が開くことになる。また第２図ｂに示す
ように中心点に非対称な弁孔とすると１回転１周
期となり、弁出入口の同時開放を１回にすれば、
１回転に１回弁が開くことになる。給気管３７か
ら吸気を導入する弁孔１３についても、位相は異
なるが同様な弁機能を示す。

把手３４を自動的または手動により回転させて
ピボツト軸受２１を軸方向に右に移動させると弁
体６はこれに応じて右に移動し、弁孔１２と弁入
口７ａ、弁出口７ｂで形成する有効弁開時間面積
はその相対形状に応じて減少する。またスプロケ
ツト１５は弁体６の軸の一端側とスプライン３８
により軸方向に移動可能に結合して、弁体６の軸
方向の移動に拘らずほぼ一定の位置において回転
できる。この回転のピストン３の動きに対する位
相はタイミングベルトの位相を別な機構により変
更することによつて調節可能であるが、例えば回
転速度により自動的に進角させる場合は、第３図
のような遠心力を利用した進角装置をスプロケツ
ト１５と弁体６の回転軸１１に結合するスプライ
ン３８とに設けることにより簡単に制御できる。
すなわち、スプロケツト１５′の他に爪車３９を
設け、爪車３９を弁体６のスプライン３８に結合
し、スプロケツト１５′は回転軸１１の外周を自
由に回転できるようにする。爪車３９に設けた爪
４１をスプロケツト１５′に設けたピン４２を中
心に回転し得る重錘４５により押して弁体６の回
転軸１１を駆動する。爪４１と重錘４５との接触
部の変化によつて進角が変化するようにしておけ
ば、ガバナーばね４０と重錘４５の遠心力による
力に応じた進角が実現し、回転速度と一定な関係
の位相をロータリ弁の開閉に設定することができ
る。

このようにこの考案によれば、高圧気体の膨張
により有効仕事を発生する装置または流体燃料を
制御導入する装置において、加圧された作動用気
体または流体燃料等を周期的に、しかも、流量及
び時期を適宜変更し得る機能を有し、かつ構造が
簡単で安価なロータリ弁装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータリ弁の縦断面説明図、第２図ａ
は弁体における弁孔の一例を示す横断面説明図、
第２図ｂは弁体における弁孔の他の例を示す横断
面説明図、及び第３図は進角装置の一例を示す側
面説明図である。 １……ロータリ弁装置、２……シリンダ、３…
…ピストン、４……燃焼室、５……固定体、６…
…弁体、１１……回転軸、１２，１３……弁孔、
１４……チエイン、１５……スプロケツト、２
１，２２……ピボツト軸受、３８……スプライ
ン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円柱状の弁体と、前記弁体を回転可能にかつ回
   転軸方向に変位可能に内包する固定体と、前記弁
   体の回転軸の両端を支持する一対のスラスト軸受
   と、一方のスラスト軸受を前記回転軸の軸方向の
   変位に追随するように支持する軸受支持装置と、
   及び他方のスラスト軸受を介して前記弁体の軸方
   向位置を強制位置決めする位置決め装置とを備
   え、前記弁体を前記固定体に対して回転させるこ
   とにより前記弁体に形成された通路と前記固定体
   に形成された通路とを断続させるようにし、か
   つ、前記弁体における前記通路の前記固定体にお
   ける前記通路に対する相対位置及び位相を変化さ
   せることにより、任意の弁開面積の周期的変化を
   実現させるように構成し、かつ、前記回転軸の両
   端部近傍にオイルシールを設けて前記回転軸の両
   端部近傍に潤滑油室を形成し、前記両潤滑油室を
   連通する油通路を前記弁体を貫通して形成したこ
   とを特徴とする流体管制用ロータリ弁装置。