JPS6231164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、周辺でシールするように取りつけら
れた一つの変位可能なダイヤフラムにより第一と
第二の室に分けられた弁箱を備えており、その弁
箱の中で第一の室が大気と連通し、第二の室が一
方では入口管を経てクランク室に連通し、他方で
は第二の室内に配置された円筒管部材を経由して
出口管を経て吸引装置に連通しており、ダイヤフ
ラムと円筒管部材が一つの逆止弁として構成さ
れ、その弁座が入口管と連結した同心のリング状
空所により囲まれている、内燃機関用のクランク
室換気弁に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関中で往復動又は回転する質量、例えば
ピストン、弁、ピストン棒、カム軸、クランク軸
等は、各々のケーシング内において、作動時の温
度に応じ、多かれ少なかれ高い過剰圧力を生ずる
ことが知られている。

実際上はすべての内燃機関に、このような圧力
上昇を防止するための自由大気への補整設備を設
けなければならない。しかしガスが大気中へ流れ
ることは環境上高度な危険性があるので、多くの
国ではこれらのガスを後の燃焼のために気化器へ
戻すことを規定している。

しかしクランク室と気化器内の圧力の状態はエ
ンジンの回転速度に依存して異なるため、内燃機
関の運転に対して申し分のないガスを戻すために
は、クランク室と気化器との間に換気弁を設ける
ことが必要である。この弁により、気化器に供給
されるガス流に対する吸引圧力の直接の影響が減
少し、クランク室内に所望の圧力を維持できるよ
うになる。

公知のクランク室換気弁（ドイツ公告特許第
1526575号）では、変位するダイヤフラムの一部
分の領域が第一の室を限つているカバーに固く接
続され、また補整室として働く一つの室がダイヤ
フラムの付属物として構成されており、その付属
物は第二の室内へ突き出すと共に管状形式に作成
され、上端が弁座として構成されている第二の接
続管と連通している。この換気弁の運転を維持す
るためこの場合、第一の室の中には一つのバイメ
タルバネが備えられ、また一つのコイルバネが第
二の室内に設けられている。

今一つのクランク室換気弁（米国特許第
3262436号）では、第二のダイヤフラムによつて
隔離された第三の室が大気と連通している第一の
室の上に配置され、その第三の室が吸引装置に連
結されている。一つのコイルバネが第三の室内に
配置され第二のダイヤフラムを押圧しており、こ
うしてそのバネの力にうち勝つのに必要な低い圧
力が存在しない限りは、クランク室に連結してい
る第二の室内に配置された弁の動きを制限する。
この場合にもまた、弁の運転はコイルバネにより
維持されている。

更に今一つのクランク室換気弁（米国特許第
3056420号）では、第一の室内に配置された一つ
のコイルバネが、その弁箱を第一の室と第二の室
に分けており、またその弁箱内で第一の室が大気
に連通し、第二の室が一方では第一の連結管を通
してクランク室にまた一方では第二の連結管を通
して吸引装置に連通しているところのダイヤフラ
ムに直接に作用している。この場合にはそのダイ
ヤフラムは一つのバネ逆止弁として、第一の連結
管と一緒に働く。一つの調整ネジがそのバネの力
を調整するために取り付けられている。

〔発明の解決しようとする問題点〕

すべての公知のクランク室換気弁は比較的にぶ
い動作に働き、複雑な構造をもつている。

本発明は必要なクランク室の圧力を維持すると
共に、クランク室の蒸気の内燃機関の吸引装置へ
の流出流の量を定めるため、クランク室から出る
ガス流に及ぼす吸収圧力の直接の影響を軽減する
問題を基礎にしている。そこにおいて換気弁は迅
速に応答し、また単純な構造を有するようにしな
ければならない。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明ではダイヤフラムが軽い弾性材料でで
きたダイヤフラムとして構成され、そのダイヤフ
ラムの支持面が同心のリング状空所の上方で弁座
面を形成する管状部材の回りに配置され、そのダ
イヤフラムが弁箱の縁まで広がつており、その支
持面がその外側の縁に環状の溝を備え、且つある
間隔をもたせて配置され上記同心のリング状空所
から伸びている放射状に広がつた支持リブを含ん
で構成されており、上記ダイヤフラムは張力を持
つように上記環状溝内に配置されて、その閉じた
位置で上記支持リブ上に静止しており、ダイヤフ
ラムの弁座への着座の際に吸引装置の圧力により
荷重を加えられるダイヤフラムの表面と、クラン
ク室の圧力により荷重を加えられるその表面との
間の表面積比が少なくとも１：10、しかしなるべ
くなら１：25ないし１：30となることが望ましい
ような構造となつている。本発明者は、種々の設
計のエンジンに対して、このような比率を有する
ことが、ダイヤフラムの安定性に関して優れた確
実性を与えることを実験により見出したのであ
る。

それによつて換気弁は、往復振動するダイヤフ
ラムの慣性質量が非常に小さくなるように有利に
作成でき、それによつて弁の迅速な応答が追加的
な補助手段を必要とせずに得られる。また本発明
の換気弁の単純な構造は、その弁の操作の故障の
ない作動を保証する。クランク室及び吸引装置の
各々の圧力を受けるダイヤフラム表面の比率の、
本発明による組合せによつて、換気ガス流に及ぼ
す吸気圧力の直接の影響はかなり減少する。そし
て低い回転速度においてさえも、クランク室内は
負圧となる。また、クランク室内でかなりの時間
の間存在する低い圧力のためにダイヤフラムが過
度に引つ張られて弾性が低下してしまうことは、
支持リブを有する支持面によつて防止される。上
記支持面の外縁にある環状溝は一つの締めつけリ
ングにより、ダイヤフラムに加えられる張力を有
利な形で与えている。

本出願における第２の発明の特徴によれば、一
つのセパレータが上記逆止弁の下流に配置されて
いる。このセパレータは分離された有害物質を保
持するための吸着性充填材を備えた容器を含み、
また逆止弁から出るガスを冷却する冷却板を含む
ことができる。充填剤用の容器は取外し可能とす
ることができ、またセパレータは逆止弁と一つの
構造ユニツトを形成するようにできる。

〔実施例〕

この発明の構造上の一例を図面に示し、以下に
詳細に記載する。

図面にはセパレータ１２と共に構造単位を形造
つているダイヤフラム逆止弁１０が図解されてい
る。ダイヤフラム弁１０は弁本体１４と、弁本体
１４にねじ込まれるか又はそれの上にネジ止めさ
れる弁カバー１６を含んで構成される。ダイヤフ
ラム１８は弁本体１４と弁カバー１６との間にし
つかり締め付けられて、弁カバー１６とダイヤフ
ラム１８により限られる第一の室２２と弁本体１
４とダイヤフラム１８とにより限られる第二の室
２４とに弁箱２０を分けている。弁カバー１６は
開口２６を持ちその開口を経て第一の室２２が大
気と連通している。弁本体１４には普通の構造の
一つの圧力制限弁３０を持つ入口管２８と出口管
３２とがねじ込み又は圧入によつて取り付けられ
ている。この圧力制限弁３０は絞り開口を有する
通常の減圧弁であり、その構造、作用等は周知で
ある。更に弁本体１４には円環状の弁座面３６を
含んで構成される中空円筒形の弁座本体として
の、管状部材３４が配置されている。この管状部
材３４は弁本体１４と一体に作られるか、又は弁
本体の中へねじ込まれるか圧入される。管状部材
３４は入口管２８がそこで終つている、上方に開
いた一つの同心のリング状空所３８で囲まれてい
る。ダイヤフラム逆止弁１０が閉じられている時
は、ダイヤフラム１８は弁座面３６と支持面４０
との上に静止している。ダイヤフラム１８は例え
ば合成樹脂又は合成ゴムのようなもので成り立つ
ていて差し支えない。支持面４０は弁箱２０の縁
まで広がつており、またその周辺において一つの
環状溝４２と、相互にある間隔をおいて配置され
またリング状空所３８から放射状に伸びている幾
つかの支持リブ４４とを含んで構成されている。
環状溝４２内には、ダイヤフラム１８に張力を与
えるためにポリテトラフルオロエチレン（商標名
テフロン）製のリングＲが配置されている。ダイ
ヤフラム１８が弁座上に着座しているときに、吸
引装置の圧力のかかつているダイヤフラム１８の
表面とクランク室の圧力のかかつているダイヤフ
ラム１８の表面との間の表面積比は少なくとも
１：10にはなるが、１：25ないし１：30が望まし
い。これによつて、クランク室の換気ガス流に対
して吸引装置の圧力が及ぼす影響はかなり減少
し、クランク室内の圧力は吸引装置の低い圧力と
は関係のないものとなる。

セパレータ１２はダイヤフラム逆止弁１０の下
方に配置されており、弁本体１４に固定されまた
冷却リブ４８の付いている一つのケーシング４６
を含んで構成されている。冷却板５２を持つた一
つの挿入物５０がケーシング４６の室内に置かれ
ている。この挿入物５０は管状部材３４の出口開
口部に接続され、弁１０を離れる媒体がそこを通
つて流れる。

下方が開いているケーシング４６は、高い吸収
性能を持つ例えばセルローズのような充填材５６
を詰め込んだ一つの容器５４によつて閉じられて
いる。容器５４は締め金具５８によりケーシング
４６に緩めることが出来るように固定されてい
る。シールリング６０はケーシング４６の内部の
空所６２を外部に対し気密に遮断するため、ケー
シング４６と容器５４との間に配置されている。
この内部空所６２は弁箱２０内の通路開口部６４
を経由して出口管３２に連通している。この出口
管３２は一つの連結チユーブ又は管（詳細に図解
していない）によつて、内燃機関の空気濾過器
（単なる線図として図示してある）６６に連絡さ
れている。空気濾過器６６の向う側に連結されて
いる公知の構造の気化器６８が同様に単なる線図
として図示されている。

入口管２８は図示してないたわみチユーブ又は
管路を経由して内燃機関のクランク室の内部に連
通している。入口管２８は内燃機関の揺れ腕ケー
シング又はタペツトケーシングに都合のよいよう
に連結される。これらのケーシングはタペツト案
内や更に補整ダクトによつてクランク室に連絡し
ていることは公知である。しかし入口管２８がク
ランク室にじかに連結するようにも設計できる。

次に上述の通り、ピストンとその他の機関部品
の動きによつてクランク室内又は揺れ腕ケーシン
グやタペツトケーシング内に超過圧力が生ずる
と、ダイヤフラム１８がこの超過圧力により弁座
面３６から持ち上げられる。こうしてクランク室
の内部の吸引装置との間に連絡ができる。それに
よつて有害物質を伴つたガスは入口管２８、同心
のリング状空所３８及び管状部材３４を経てセパ
レータ１２の中へ進むことができる。冷却板５２
を通つて流れる際にそのガス又は蒸気のような、
有害な物質は凝縮する。凝縮物は容器５４内の充
填材５６により吸着される。この容器５４又はそ
れの充填材５６は周期的に交換される。ガス内に
含まれる有害物質はセパレータ１２内で上記の方
法で殆ど分離されるので、出口管３２を経て出る
ガスには実用上有害物質はなく、その次に不利な
結果を生ずることなく、次の燃焼をさせるため気
化器６８へ送り込まれる。

次にピストンが上方へ動いている間、周囲に比
較して低い圧力がクランク室内に生ずると、バル
ブ１０は弁座面３６上に静止しているダイヤフラ
ム１８によつて閉じられる。こうしてガスは吸引
装置からクランク室へ逆流できない。低い圧力が
生ずる結果、幾つかのシール面やシール（シマー
リング（Simmer rings）、スリーブ等）を通して
潤滑剤が出てくることや潤滑剤が燃焼空間の中へ
侵入することが防止される。周囲の空気から汚れ
た埃の粒子を持ち込んだガスがクランク室内へ入
れないので、これらの汚れた埃の粒子により引き
起こされる潤滑剤の汚染や摩耗は防止される。ま
た潤滑油の鹸化可能成分と周囲の空気中に含まれ
る水蒸気とが混合して出来るような腐食性凝縮物
も形成されない。上記の低い圧力（大気圧以下）
は水の沸点を引き下げるため、侵入してくる水蒸
気（空気中の湿気）の凝縮を防ぐ。そして水蒸気
はまた直ちに弁１０から排出されるから、油と水
のエマルジヨンが生成されることはない。

大気圧以下の低い圧力のもとでは、内燃機関の
可動部分はより少ない抵抗で作動する。その結
果、熱効率が高められる。さらに、低い圧力によ
つて、ピストンロツドの軸受や主軸受などの潤滑
について、内燃機関が停止しているときでさえ、
好ましい効果が得られる。

図面に示されるクランク室換気弁は、冷却フア
ンにより運ばれる冷却空気がケーシング４６の回
りを流れるように、内燃機関のある場所に固定さ
れる。

適切な運転を確保するため、この弁の中へ潤滑
油が侵入することが防止できるように、クランク
室換気弁は揺れ腕ケーシングの最も高い所よりも
更に高く取り付けねばならない。セパレータ１２
と弁１０とは、一つの構造ユニツトとしてでなく
二つの別々の構造ユニツトとして選択的に組み立
てられる。

〔発明の効果〕

クランク室換気ガスの流れに及ぼす吸引圧力の
直接の影響は上述のクランク室換気弁により軽減
される。それにより一方ではクランク室の必要な
圧力を維持すること、及び一方では吸引装置の汚
れを防止し他方では必要な混合気の必要な組成を
維持するため、クランク室の蒸気が吸引装置へ流
出するのを信頼性をもつてその程度を決めること
とが可能になる。この発明によりクランク室換気
弁は迅速に応答しまた単純な構造をもつている。
これは任意の必要なシリンダ数をもつオツトー機
関の形式のあらゆる種類の内燃機関に用いられる
だろう。

また本出願における第二の発明においては、上
記の効果に加えて、ガスに含まれる有害物質を殆
ど除去することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるクランク室換気弁の断
面図；第２図はこの発明による支持面が、ある間
隔をおいて配置されまた環状空所から伸びて放射
状に広がつている支持リブを有する、第１図の
−線に沿つた断面図である。 １０……逆止弁、１２……セパレータ、１６…
…弁カバー、１８……ダイヤフラム、２０……弁
箱、２２……第一の室、２４……第二の室、２８
……入口管、３０……圧力制限弁、３２……出口
管、３４……管状部材、３６……弁座面、３８…
…同心リング状空所、４０……ダイヤフラム支持
面、４２……環状棒、４４……ダイヤフラム支持
リブ、５２……冷却板、５４……取外し可能の容
器、５６……吸着充填材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周辺でシールするように取りつけられた一つ
   の変位可能なダイヤフラムにより第一と第二の室
   に分けられており、第一の室が大気に連通し、第
   二の室が一方では入口管をへてクランク室に、他
   方では第二の室内に配置された一つの円筒管部材
   を経由して出口管をへて吸引装置に連絡してお
   り、ダイヤフラムと管状部材が一つの逆止弁とし
   て構成されまた弁座が入口管に接続する同心のリ
   ング状空所で囲まれている弁箱を有し、ダイヤフ
   ラムが非常に軽い弾性材料のダイヤフラム１８と
   して構成されていること、ダイヤフラム１８の支
   持面４０が同心のリング状空所３８の上で弁座面
   ３６を形成している管状部材３４の回りに配置さ
   れてダイヤフラム１８が弁箱２０の縁にまで広が
   つていること、支持面４０がリング状空所３８と
   同心で半径方向に間隔をおいて配置された複数の
   支持リブ４４及び支持面の外縁にある環状溝４２
   を含んで構成されていること、ダイヤフラム１８
   は環状溝４２内に配置され且つ張力を有するこ
   と、ダイヤフラム１８は閉じた位置で支持リブ４
   ４の上に静止すること、ダイヤフラム１８が弁座
   に着座しているときに吸引装置の圧力が加えられ
   るダイヤフラム１８の面の表面積とクランク室の
   圧力が加えられるダイヤフラムの面の表面積の比
   が少くとも１：10となることを特徴とする、内燃
   機関用クランク室換気弁。 ２ 表面積の比が１：25ないし１：30である、特
   許請求の範囲第１項によるクランク室換気弁。 ３ 周辺でシールするように取りつけられた一つ
   の変位可能なダイヤフラムにより第一と第二の室
   に分けられており、第一の室が大気に連通し、第
   二の室が一方では入口管をへてクランク室に、他
   方では第二の室内に配置された一つの円筒管部材
   を経由して出口管をへて吸引装置に連絡してお
   り、ダイヤフラムと管状部材が一つの逆止弁とし
   て構成されまた弁座が入口管に接続する同心のリ
   ング状空所で囲まれている弁箱を有し、ダイヤフ
   ラムが非常に軽い弾性材料のダイヤフラム１８と
   して構成されていること、ダイヤフラム１８の支
   持面４０が同心のリング状空所３８の上で弁座面
   ３６を形成している管状部材３４の回りに配置さ
   れてダイヤフラム１８が弁箱２０の縁にまで広が
   つていること、支持面４０がリング状空所３８と
   同心で半径方向に間隔をおいて配置された複数の
   支持リブ４４及び支持面の外縁にある環状溝４２
   を含んで構成されていること、ダイヤフラム１８
   は環状溝４２内に配置され且つ張力を有するこ
   と、ダイヤフラム１８は閉じた位置では支持リブ
   ４４の上に静止すること、ダイヤフラム１８が弁
   座に着座しているときに吸引装置の圧力が加えら
   れるダイヤフラム１８の面の表面積とクランク室
   の圧力が加えられるダイヤフラムの面の表面積の
   比が少くとも１：10となること、及び分離された
   有害物質を保持するセパレータ１２が逆止弁１０
   の下流に配置されていることを特徴とする、内燃
   機関用クランク室換気弁。 ４ 前記セパレータ１２は、分離された有害物質
   を保持するための吸着性充填材５６を備えた取外
   し可能な容器５４を含むことを特徴とする、特許
   請求の範囲第３項に記載のクランク室換気弁。 ５ セパレータ１２は、逆止弁１０から出るガス
   がそれを通つて流れる冷却板５２を含むセパレー
   タであることを特徴とする、特許請求の範囲第３
   項又は第４項によるクランク室換気弁。 ６ 逆止弁１０とセパレータ１２が一つの構造ユ
   ニツトを形成していることを特徴とする、特許請
   求の範囲第３項ないし第５項のいずれか一項によ
   るクランク室換気弁。 ７ 逆止弁１０が、内燃機関の揺れ腕ケーシング
   より高い位置をしめるように配置されていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第３項ないし第６
   項のうちのいずれか一項によるクランク室換気
   弁。