(57)【要約】【課題】開弁時に発生する開放音の大きさを低減することができるバタフライバルブを提供すること。【解決手段】回転軸と、回転軸の軸線回りに回転することで通路を開閉する弁体と、を備え、弁体は、閉弁時に通路の軸線に対して傾斜した状態で通路の上流側を向く第一の面と、第一の面から所定方向に向かって延在する第二の面と、を有し、第二の面は、閉弁時に通路の内壁との間に下流側に向かって徐々に拡大する隙間を形成し、かつ、開弁時に閉弁時よりも通路の下流側に位置する、バタフライバルブ。【選択図】図１Ａ
2020085131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の軸線回りに回転することで通路を開閉する弁体と、を備え、
前記弁体は、
閉弁時に前記通路の軸線に対して傾斜した状態で前記通路の上流側を向く第一の面と、
前記第一の面から所定方向に向かって延在する第二の面と、を有し、
前記第二の面は、前記閉弁時に前記通路の内壁との間に前記通路の下流側に向かって徐々に拡大する隙間を形成し、かつ、開弁時に前記閉弁時よりも前記下流側に位置する、
バタフライバルブ。
【請求項２】
前記第二の面は、前記第一の面と直交する方向に延在する、
請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記弁体は、
前記第二の面とは前記回転軸に関して反対側に位置し、かつ、前記弁体の縁から前記弁体の中心に向かって前記第一の面との距離が徐々に増大する第三の面を有する、
請求項１または２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記第三の面から突出する突起を有する、
請求項３に記載のバタフライバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バタフライバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸上に支持された板状の弁体を回転させて排気通路を開閉させるバタフライバルブが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、弁体に、閉弁時に排気が通過可能な連通孔が形成されたバタフライバルブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２４６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、連通孔の中心軸を排気通路の中心軸に対して傾斜させることで、バタフライバルブの直下流に排気が滞留するのを抑制するようにしている。ところで、排気通路に設けられるバタフライバルブでは、開弁する際に大きな開放音が発生するという問題がある。しかしながら、特許文献１では、このような問題についてはなんら記載がない。
【０００５】
本開示の目的は、開弁時に発生する開放音の大きさを低減することができるバタフライバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るバタフライバルブは、回転軸と、前記回転軸の軸線回りに回転することで通路を開閉する弁体と、を備え、前記弁体は、閉弁時に前記通路の軸線に対して傾斜した状態で前記通路の上流側を向く第一の面と、前記第一の面から所定方向に向かって延在する第二の面と、を有し、前記第二の面は、前記閉弁時に前記通路の内壁との間に前記下流側に向かって徐々に拡大する隙間を形成し、かつ、開弁時に前記閉弁時よりも前記通路の下流側に位置する、バタフライバルブである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係るバタフライバルブによれば、開弁時に発生する開放音の大きさを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、第１実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ視を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第２実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ視を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第３実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ視を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、比較例に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較例に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、比較例に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、比較例に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、比較例に係るバタフライバルブの開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１実施形態に係るバタフライバルブの開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第２実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第２実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第２実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第２実施形態に係るバタフライバルブの開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第３実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第３実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第３実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、第３実施形態に係るバタフライバルブの開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。
【図８】図８は、バタフライバルブの開弁に伴って発生する開放音の音レベルを示すタイムチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、第４実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第４実施形態に係るバタフライバルブを示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、第１実施形態に係るバタフライバルブ１について説明する。図１Ａは、第１実施形態に係るバタフライバルブ１を示す側断面図である。図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ視を示す図である。図１Ａの実線は、閉弁時のバタフライバルブ１を示している。図１Ａの破線は、全開時のバタフライバルブ１を示している。
【００１１】
バタフライバルブ１は、例えば、車両に搭載されるエンジンの排気系におけるディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）の直下に設けられる。バタフライバルブ１は、例えばＤＰＦに堆積した粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を燃焼させる際に閉弁される。バタフライバルブ１が閉弁されることで、ＤＰＦの温度を上昇させ、ＤＰＦに堆積したＰＭをより確実に燃焼させることができる。
【００１２】
バタフライバルブ１は、弁体２０と、回転軸３０とを備える。回転軸３０は、排気管１０を排気Ｇの流れ方向と直交する向きに貫通している。弁体２０は、回転軸３０の軸線３１回りに回転することで、排気管１０の内壁１１に囲まれた排気通路１２を開閉する。弁体２０は、回転軸３０に対してネジ（不図示）によって固定されている。
【００１３】
弁体２０は、排気管１０の軸線（すなわち、排気Ｇの流れ方向）に対して傾斜した状態で全閉状態となる。弁体２０は、第一の面２１と、第二の面２２と、第三の面２３と、を有する。また、弁体２０の周縁は、開弁時に閉弁時よりも排気通路１２の下流側に位置する第１部分５１（図１Ｂを参照）と、開弁時に閉弁時よりも排気通路１２の上流側に位置する第２部分５２（図１Ｂを参照）とを含む。第１部分５１および第２部分５２は、閉弁時に排気管１０の内壁１１と密着する。
【００１４】
第一の面２１は、平面であり、閉弁時に排気Ｇの流れ方向に対して傾斜した状態で排気通路１２の上流側（図１Ａにおける左側）を向く。
【００１５】
第二の面２２は、平面であり、第一の面２１から第一の面２１と直交する方向に向かって延在している。閉弁時において、第二の面２２は、第一の面２１から排気通路１２の下流側（図１Ａにおける右側）に向かって延在している。第二の面２２は、開弁時に、閉弁時よりも排気通路１２の下流側に位置する。
【００１６】
第三の面２３は、弁体２０における第一の面２１とは反対側の面であり、本実施形態では第一の面２１と平行に形成されている。第三の面２３は、回転軸３０に形成された当接面３２と当接している。
【００１７】
閉弁時において、弁体２０の第二の面２２と、排気管１０の内壁１１との間には、隙間４０が形成される。これにより、閉弁時において、排気は、隙間４０を介して流通可能である。また、隙間４０は、排気通路１２の下流側に向かって徐々に拡大している。すなわち、閉弁時において、隙間４０を通過する排気Ｇの流路断面積は、上流側から下流側に向かって徐々に拡大している。具体的には、流路断面積は、上流側から下流側に向かって所定の比率で拡大している。そのため、閉弁時において、隙間４０を介して流通する排気Ｇの流れは、拡散したものとなる。
【００１８】
（第２実施形態）
図２Ａおよび図２Ｂを参照して、第２実施形態に係るバタフライバルブ１０１について説明する。図２Ａは、第２実施形態に係るバタフライバルブ１０１を示す側断面図である。図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ視を示す図である。図２Ａの実線は、閉弁時のバタフライバルブ１０１を示している。図２Ａの破線は、全開時のバタフライバルブ１０１を示している。
【００１９】
バタフライバルブ１０１は、弁体１２０と、回転軸１３０とを備える。回転軸１３０は、排気管１１０を排気Ｇの流れ方向と直交する向きに貫通している。弁体１２０は、回転軸１３０の軸線１３１回りに回転することで、排気管１１０の内壁１１１に囲まれた排気通路１１２を開閉する。弁体１２０は、回転軸１３０に対してネジ（不図示）によって固定されている。
【００２０】
弁体１２０は、排気管１１０の軸線（すなわち、排気Ｇの流れ方向）に対して傾斜した状態で全閉状態となる。弁体１２０は、第一の面１２１と、第二の面１２２と、第三の面１２３と、を有する。また、弁体１２０の周縁は、開弁時に閉弁時よりも排気通路１１２の下流側に位置する第１部分１５１（図２Ｂを参照）と、開弁時に閉弁時よりも排気通路１１２の上流側に位置する第２部分１５２（図２Ｂを参照）とを含む。第１部分１５１および第２部分１５２は、閉弁時に排気管１１０の内壁１１１と密着する。
【００２１】
第一の面１２１は、平面であり、閉弁時に排気Ｇの流れ方向に対して傾斜した状態で排気通路１１２の上流側（図２Ａにおける左側）を向く。
【００２２】
第二の面１２２は、平面であり、第一の面１２１から第一の面１２１と直交する方向に向かって延在している。閉弁時において、第二の面１２２は、第一の面１２１から排気通路１１２の下流側（図２Ａにおける右側）に向かって延在している。第二の面１２２は、開弁時に、閉弁時よりも排気通路１１２の下流側に位置する。
【００２３】
第三の面１２３は、弁体１２０における第一の面１２１とは反対側の面であり、本実施形態では、弁体１２０の周縁における第２部分１５２から、弁体１２０の中心１２５に向かって、第一の面１２１との距離（図２ＡにおいてＬで示す）が徐々に増大するように形成されている。具体的には、第三の面１２３と第一の面１２１との距離は、第２部分１５２から中心１２５に向かって所定の比率で増大している。換言すると、第三の面１２３から第一の面１２１に下ろした垂線の長さは、弁体１２０の周縁（第２部分１５２）から、弁体１２０の中心１２５に向かって徐々に増大する。具体的には、第三の面１２３から第一の面１２１に下ろした垂線の長さは、第２部分１５２から中心１２５に向かって所定の比率で増大している。第三の面１２３は、第二の面１２２とは回転軸１３０に関して反対側に位置している。
【００２４】
閉弁時において、弁体１２０の第二の面１２２と、排気管１１０の内壁１１１との間には、隙間１４０が形成される。これにより、閉弁時において、排気は、隙間１４０を介して流通可能である。また、隙間１４０は、排気通路１１２の下流側に向かって徐々に拡大している。すなわち、閉弁時において、隙間１４０を通過する排気Ｇの流路断面積は、上流側から下流側に向かって徐々に拡大している。具体的には、流路断面積は、上流側から下流側に向かって所定の比率で拡大している。そのため、閉弁時において、隙間１４０を介して流通する排気の流れは、拡散したものとなる。
【００２５】
（第３実施形態）
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、第３実施形態に係るバタフライバルブ２０１について説明する。図３Ａは、第３実施形態に係るバタフライバルブ２０１を示す側断面図である。図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ視を示す図である。図３Ａの実線は、閉弁時のバタフライバルブ２０１を示している。図３Ａの破線は、全開時のバタフライバルブ２０１を示している。
【００２６】
バタフライバルブ２０１は、弁体２２０と、回転軸２３０とを備える。回転軸２３０は、排気管２１０を排気Ｇの流れ方向と直交する向きに貫通している。弁体２２０は、回転軸２３０の軸線２３１回りに回転することで、排気管２１０の内壁２１１に囲まれた排気通路２１２を開閉する。弁体２２０は、回転軸２３０に対してネジ（不図示）によって固定されている。
【００２７】
弁体２２０は、排気管２１０の軸線（すなわち、排気Ｇの流れ方向）に対して傾斜した状態で全閉状態となる。弁体２２０は、第一の面２２１と、第二の面２２２と、第三の面２２３と、突起２２６、２２７、２２８および２２９と、を有する（図３Ｂを参照）。また、弁体２２０の周縁は、開弁時に閉弁時よりも排気通路２１２の下流側に位置する第１部分２５１（図３Ｂを参照）と、開弁時に閉弁時よりも排気通路２１２の上流側に位置する第２部分２５２（図３Ｂを参照）とを含む。第１部分２５１および第２部分２５２は、閉弁時に排気管２１０の内壁２１１と密着する。
【００２８】
第一の面２２１は、平面であり、閉弁時に排気Ｇの流れ方向に対して傾斜した状態で排気通路２１２の上流側（図３Ａにおける左側）を向く。
【００２９】
第二の面２２２は、平面であり、第一の面２２１から第一の面２２１と直交する方向に向かって延在している。閉弁時において、第二の面２２２は、第一の面２２１から排気通路２１２の下流側（図３Ａにおける右側）に向かって延在している。第二の面２２２は、開弁時に、閉弁時よりも排気通路２１２の下流側に位置する。
【００３０】
第三の面２２３は、弁体２２０における第一の面２２１とは反対側の面であり、本実施形態では、弁体２２０の周縁における第２部分２５２から、弁体２２０の中心２２５に向かって、第一の面２２１との距離（図３ＡにおいてＬで示す）が徐々に増大するように形成されている。具体的には、第三の面２２３と第一の面２２１との距離は、第２部分２５２から中心２２５に向かって所定の比率で増大している。換言すると、第三の面２２３から第一の面２２１に下ろした垂線の長さは、弁体２２０の周縁（第２部分２５２）から、弁体２２０の中心２２５に向かって徐々に増大する。具体的には、第三の面２２３から第一の面２２１に下ろした垂線の長さは、第２部分２５２から中心２２５に向かって所定の比率で増大している。第三の面２２３は、第二の面２２２とは回転軸２３０に関して反対側に位置している。
【００３１】
突起２２６〜２２９は、第三の面２２３から突出して設けられている。閉弁時において、突起２２６〜２２９は、第三の面２２３から排気通路２１２の下流側に向かって突出している。突起２２６〜２２９は、略楕円柱形状をなす。突起２２６〜２２９の長軸は、それぞれ、回転軸２３０に近付くにつれて弁体２２０の中心２２５から離れる方向に傾斜している。突起２２７および突起２２８の第三の面２２３からの高さは、突起２２６および突起２２９の第三の面２２３からの高さより高い。また、突起２２７の高さと突起２２８の高さとは等しく、突起２２６の高さと突起２２９の高さとは等しい。
【００３２】
閉弁時において、弁体２２０の第二の面２２２と、排気管２１０の内壁２１１との間には、隙間２４０が形成される。これにより、閉弁時において、排気は、隙間２４０を介して流通可能である。また、隙間２４０は、排気通路２１２の下流側に向かって徐々に拡大している。すなわち、閉弁時において、隙間２４０を通過する排気Ｇの流路断面積は、上流側から下流側に向かって徐々に拡大している。具体的には、流路断面積は、上流側から下流側に向かって所定の比率で拡大している。そのため、閉弁時において、隙間２４０を介して流通する排気の流れは、拡散したものとなる。
【００３３】
（各実施形態の作用・効果）
次に、第１実施形態〜第３実施形態の作用・効果について説明する。
【００３４】
（比較例）
まず、図４Ａ〜図４Ｅを参照して、比較例について説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、比較例に係るバタフライバルブ３０１を示す側断面図である。図４Ａは、閉弁状態を示している。図４Ｂは、第１開度状態を示している。図４Ｃは、第１開度状態よりも開度の大きい第２開度状態を示している。図４Ｄは、第２開度状態よりも開度の大きい第３開度状態を示している。図４Ｅは、バタフライバルブ３０１の開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。図４Ｅの実線は、バタフライバルブ３０１の開度を示している。図４Ｅのハッチングは、音レベルの高い開放音の周波数領域を表している。
【００３５】
図４Ａに示すように、比較例に係るバタフライバルブ３０１は、弁体３２０と、回転軸３３０とを備える。回転軸３３０は、排気管３１０を排気Ｇの流れ方向と直交する向きに貫通している。弁体３２０は、回転軸３３０の軸線３３１回りに回転することで、排気管３１０の内壁３１１に囲まれた排気通路３１２を開閉する。弁体３２０は、回転軸３３０に対してネジ（不図示）によって固定されている。
【００３６】
弁体３２０の周縁は、開弁時に閉弁時よりも排気通路３１２の下流側に位置する第１部分３２２と、開弁時に閉弁時よりも排気通路３１２の上流側に位置する第２部分３２３とを含む。弁体３２０は、排気Ｇの流れ方向に対して傾斜した状態で全閉状態となる。第１部分３２２および第２部分３２３は、閉弁時に排気管３１０の内壁３１１と密着する。また、弁体３２０は、貫通孔３２１を有する。これにより、バタフライバルブ３０１の閉弁時において、排気は、貫通孔３２１を介して流通可能である。
【００３７】
図４Ａに示す閉弁状態から、図４Ｂに示す第１開度状態に遷移することで、バタフライバルブ３０１の下流側には、Ｆ１〜Ｆ３に示す排気の流れが生じる。流れＦ１は、弁体３２０の周縁における第１部分３２２と排気管３１０の内壁３１１との隙間を通過し、内壁３１１に沿うように進む流れである。流れＦ２は、弁体３２０の周縁における第２部分３２３と排気管３１０の内壁３１１との隙間を通過し、排気通路３１２の中心へ向かうタンブル流を形成する流れである。流れＦ３は、弁体３２０の周縁における第２部分３２３と排気管３１０の内壁３１１との隙間を通過し、内壁３１１に沿うように進む流れである。
【００３８】
図４Ｂに示すように、流れＦ１と流れＦ２およびＦ３とが衝突することで、領域Ａ１および領域Ａ２において大きな開放音が発生する。このような大きな開放音は、図４Ｅにおいて領域Ｂ１および領域Ｂ２に示すように、高周波領域の音および低周波領域の音を含む。
【００３９】
図４Ｂに示す第１開度状態から、図４Ｃに示す第２開度状態に遷移すると、流れＦ２において排気管３１０の軸線方向を向く成分が支配的となり、その結果、流れＦ１と流れＦ２との衝突のエネルギー、および、流れＦ１と流れＦ３との衝突のエネルギーは、小さなものとなる。
【００４０】
図４Ｃに示す第２開度状態から、図４Ｄに示す第３開度状態に遷移すると、流れＦ２の一部が回転軸３３０に衝突することで、領域Ａ３において大きな開放音が発生する。領域Ａ３において発生する開放音は、図４Ｅにおいて領域Ｂ３に示すように、低周波領域の音である。
【００４１】
（第１実施形態）
次に、図５Ａ〜図５Ｄを参照して、第１実施形態の作用・効果について説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第１実施形態に係るバタフライバルブ１を示す側断面図である。図５Ａは、第１開度状態を示している。図５Ｂは、第２開度状態を示している。図５Ｃは、第３開度状態を示している。図５Ｄは、バタフライバルブ１の開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。図５Ｄの実線は、バタフライバルブ１の開度を示している。図５Ｄのハッチングは、音レベルの高い開放音の周波数領域を表している。
【００４２】
上述のとおり、第１実施形態では、閉弁時において、弁体２０の第二の面２２と、排気管１０の内壁１１との間に、排気通路１２の下流側に向かって徐々に拡大する隙間４０が形成されている（図１Ａを参照）。
【００４３】
これにより、図１Ａに示す閉弁状態から、図５Ａに示す第１開度状態に遷移した際、流路断面が急激に拡大される。そのため、弁体２０の第二の面２２と排気管１０の内壁１１との隙間を通過する流れＦ１１は、比較例における流れＦ１に比べて、流速の遅い、拡散した流れとなる。
【００４４】
そのため、流れＦ１１と流れＦ１２との衝突のエネルギーは、比較例における流れＦ１と流れＦ２との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ１１と流れＦ１２との衝突により領域Ａ１１において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００４５】
また、同様に、流れＦ１１と流れＦ１３との衝突のエネルギーも、比較例における流れＦ１と流れＦ３との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ１１と流れＦ１３との衝突により領域Ａ１２において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００４６】
図５Ａに示す第１開度状態から、図５Ｂに示す第２開度状態に遷移すると、流れＦ１２において排気管１０の軸線方向を向く成分が支配的となり、その結果、流れＦ１１と流れＦ１２との衝突のエネルギー、および、流れＦ１１と流れＦ１３との衝突のエネルギーは、小さなものとなる。
【００４７】
図５Ｂに示す第２開度状態から、図５Ｃに示す第３開度状態に遷移すると、流れＦ１２の一部が回転軸３０に衝突することで、領域Ａ１３において大きな開放音が発生する。領域Ａ１３において発生する開放音は、図５Ｄにおいて領域Ｂ１３に示すように、低周波領域の音である。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図６Ａ〜図６Ｄを参照して、第２実施形態の作用・効果について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、第２実施形態に係るバタフライバルブ１０１を示す側断面図である。図６Ａは、第１開度状態を示している。図６Ｂは、第２開度状態を示している。図６Ｃは、第３開度状態を示している。図６Ｄは、バタフライバルブ１０１の開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。図６Ｄの実線は、バタフライバルブ１０１の開度を示している。図６Ｄのハッチングは、音レベルの高い開放音の周波数領域を表している。
【００４９】
上述のとおり、第２実施形態では、閉弁時において、弁体１２０の第二の面１２２と、排気管１１０の内壁１１１との間に、排気通路１１２の下流側に向かって徐々に拡大する隙間１４０が形成されている（図２Ａを参照）。
【００５０】
これにより、図２Ａに示す閉弁状態から、図６Ａに示す第１開度状態に遷移した際、流路断面が急激に拡大される。そのため、弁体１２０の第二の面１２２と排気管１１０の内壁１１１との隙間を通過する流れＦ２１は、比較例における流れＦ１に比べて、拡散した流れとなる。
【００５１】
そのため、流れＦ２１と流れＦ２２との衝突のエネルギーは、比較例における流れＦ１と流れＦ２との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ２１と流れＦ２２との衝突により領域Ａ２１において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００５２】
また、同様に、流れＦ２１と流れＦ２３との衝突のエネルギーも、比較例における流れＦ１と流れＦ３との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ２１と流れＦ２３との衝突により領域Ａ２２において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００５３】
次に、図６Ａに示す第１開度状態から、図６Ｂに示す第２開度状態を経由して図６Ｃに示す第３開度状態に遷移した状態について説明する。なお、第２開度状態については後述する。
【００５４】
上述のとおり、第２実施形態では、第三の面１２３が、弁体１２０の周縁（第２部分１５２）から、弁体１２０の中心１２５に向かって、第一の面１２１との距離が徐々に増大するように形成されている。
【００５５】
これにより、第３開度状態において、流れＦ２２は、弁体１２０の第三の面１２３に沿うように進み、排気管１１０の軸線方向を向く成分が支配的となる。そのため、流れＦ２２が回転軸１３０に衝突することにより領域Ａ２３において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００５６】
第２開度状態について説明する。第三の面１２３が、弁体１２０の周縁から、弁体１２０の中心１２５に向かって、第一の面１２１との距離が徐々に増大するように形成されているため、第２開度状態において、流れＦ２２が強い流れとなって流れＦ２１に衝突する。そのため、領域Ａ２４において大きな開放音が発生する。領域Ａ２４において発生する開放音は、図６Ｄにおいて領域Ｂ２４に示すように、低周波領域の音である。
【００５７】
（第３実施形態）
次に、図７Ａ〜図７Ｄを参照して、第３実施形態の作用・効果について説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、第３実施形態に係るバタフライバルブ２０１を示す側断面図である。図７Ａは、第１開度状態を示している。図７Ｂは、第２開度状態を示している。図７Ｃは、第３開度状態を示している。図７Ｄは、バタフライバルブ２０１の開弁に伴って発生する開放音の周波数を示す図である。図７Ｄの実線は、バタフライバルブ２０１の開度を示している。図７Ｄのハッチングは、音レベルの高い開放音の周波数領域を表している。
【００５８】
上述のとおり、第３実施形態では、閉弁時において、弁体２２０の第二の面２２２と、排気管２１０の内壁２１１との間に、排気通路２１２の下流側に向かって徐々に拡大する隙間２４０が形成されている（図３Ａを参照）。
【００５９】
これにより、図３Ａに示す閉弁状態から、図７Ａに示す第１開度状態に遷移した際、流路断面が急激に拡大される。そのため、弁体２２０の第二の面２２２と排気管２１０の内壁２１１との隙間を通過する流れＦ３１は、比較例における流れＦ１に比べて、拡散した流れとなる。
【００６０】
そのため、流れＦ３１と流れＦ３２との衝突のエネルギーは、比較例における流れＦ１と流れＦ２との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ３１と流れＦ３２との衝突により領域Ａ３１において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００６１】
また、同様に、流れＦ３１と流れＦ３３との衝突のエネルギーも、比較例における流れＦ１と流れＦ３との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ３１と流れＦ３３との衝突により領域Ａ３２において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００６２】
図７Ａに示す第１開度状態から、図７Ｂに示す第２開度状態に遷移した状態について説明する。上述のとおり、第３実施形態では、第三の面２２３から、突起２２６〜２２９が突出している。これにより、第２開度状態において、流れＦ３２は、第２実施形態における流れＦ２２に比べて、拡散した流れとなる。
【００６３】
そのため、流れＦ３２と流れＦ３１との衝突のエネルギーは、第２実施形態における流れＦ２２と流れＦ２１とのの衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、領域Ａ３４において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００６４】
図７Ｂに示す第２開度状態から、図７Ｃに示す第３開度状態に遷移した状態について説明する。上述のとおり、第３実施形態では、第三の面２２３が、弁体２２０の周縁（第２部分２５２）から、弁体２２０の中心２２５に向かって、第一の面２２１との距離が徐々に増大するように形成されている。
【００６５】
これにより、第３開度状態において、流れＦ３２は、弁体２２０の第三の面２２３に沿うように進み、排気管２１０の軸線方向を向く成分が支配的となる。そのため、流れＦ３２が回転軸２３０に衝突することにより領域Ａ３３において発生する開放音を、小さくすることができる。
【００６６】
次に、図８を参照して、第２実施形態および第３実施形態の作用・効果について、比較例と比較しながら説明する。図８は、バタフライバルブ１０１および２０１の開弁に伴って発生する開放音の音レベルを示すタイムチャートである。図８の実線は、比較例に係るバタフライバルブ３０１を示している。図８の破線は、第２実施形態に係るバタフライバルブ１０１を示している。図８の一点鎖線は、第３実施形態に係るバタフライバルブ２０１を示している。
【００６７】
比較例では、時刻ｔ１においてバタフライバルブ３０１が開弁されると、開放音の音レベルは、急激に上昇して、時刻ｔ２においてＮ１［ｄＢ］に達した後、低下する。このような音レベルの急激なピークは、ドライバに対して不快な騒音として認識され得る。なお、時刻ｔ２は、上述の「第１開度状態」に相当する時刻である。
【００６８】
比較例では、時刻ｔ２よりも後で一端低下した音レベルが、再び上昇し、時刻ｔ３においてＮ２［ｄＢ］に達する。Ｎ２［ｄＢ］は、ドライバにとって不快な騒音として認識され得る音レベルである。なお、時刻ｔ３は、上述の「第３開度状態」に相当する時刻である。
【００６９】
これに対して、第２実施形態では、時刻ｔ１においてバタフライバルブ１０１が開弁された後、開放音の音レベルは時刻ｔ４まで緩やかに上昇する。第２実施形態では、時刻ｔ２において急激なピークが発生しておらず、また、音レベル自体も比較例に比べて小さい。よって、ドライバにとって不快な騒音が発生することを抑制できる。
【００７０】
第２実施形態では、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ４において、音レベルがＮ３［ｄＢ］に達する。ただし、Ｎ３［ｄＢ］は、ドライバに対して騒音とは認識されない程度の音レベルである。
【００７１】
第３実施形態では、第２実施形態と同様、時刻ｔ１においてバタフライバルブ２０１が開弁された後、開放音の音レベルは時刻ｔ４まで緩やかに上昇する。第３実施形態でも、時刻ｔ２において急激なピークが発生しておらず、また、音レベル自体も比較例に比べて小さい。よって、ドライバにとって不快な騒音が発生することを抑制できる。
【００７２】
また、第３実施形態では、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ４において、音レベルが最大値に達するが、音レベルの最大値は、Ｎ１［ｄＢ］程度である。第３実施形態によれば、音レベルの最大値を比較例および第２実施形態よりも小さくすることができる。よって、ドライバにとって不快な騒音が発生することを、より確実に抑制できる。
【００７３】
以上説明したように、第１実施形態〜第３実施形態に係るバタフライバルブは、回転軸と、前記回転軸の軸線回りに回転することで通路を開閉する弁体と、を備え、前記弁体は、閉弁時に前記通路の軸線に対して傾斜した状態で前記通路の上流側を向く第一の面と、前記第一の面から所定方向に向かって延在する第二の面と、を有し、前記第二の面は、前記閉弁時に前記通路の内壁との間に前記下流側に向かって徐々に拡大する隙間を形成し、かつ、開弁時に前記閉弁時よりも前記通路の下流側に位置する、バタフライバルブである。
【００７４】
これにより、閉弁時に第二の面と通路の内壁との間の隙間を介して流通する排気の流れは、拡散した流れとなり、開弁直後の第１開度状態で弁体の周縁と排気管の内壁との隙間を通過する排気の流れも、拡散した流れとなる。
【００７５】
そのため、バタフライバルブを通過する流れ同士の衝突のエネルギーを小さくすることができる。よって、開弁時、特に第１開度状態で発生する開放音の大きさを低減することができる。
【００７６】
また、第１実施形態〜第３実施形態に係るバタフライバルブにおいて、第二の面は、第一の面と直交する方向に延在している。
【００７７】
そのため、閉弁時に第二の面と通路の内壁との間に形成される隙間を、確実に下流側に向かって徐々に拡大する隙間とすることができる。
【００７８】
また、第２実施形態および第３実施形態に係るバタフライバルブは、第二の面とは回転軸に関して反対側に位置し、かつ、弁体の縁から弁体の中心に向かって第一の面との距離が徐々に増大する第三の面を有する。
【００７９】
これにより、第１開度状態よりも開度の大きい第３開度状態で、第三の面に沿うように進んだ排気は、排気管の軸線方向を向く成分が支配的となり、周囲の排気の流れとの衝突のエネルギーを小さなものとすることができる。よって、開弁時、特に第３開度状態で発生する開放音の大きさを低減することができる。
【００８０】
また、第３実施形態に係るバタフライバルブは、第三の面から突出する突起を有する。
【００８１】
これにより、第１開度状態よりも開度が大きく、かつ、第３開度状態よりも開度が小さい第２開度状態で、第三の面に沿うように進んだ排気の流れを、拡散した流れとすることができる。
【００８２】
そのため、バタフライバルブを通過する流れ同士の衝突のエネルギーを小さなものとすることができる。よって、開弁時、特に第２開度状態で発生する開放音の大きさを低減することができ、開弁時に発生する開放音の最大値を低減させることが可能となる。
【００８３】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００８４】
上述の実施形態では、バタフライバルブをＤＰＦの直下に設けたものを例に説明を行ったが、これに限定されない。バタフライバルブは、車両に搭載されるエンジンの排気系におけるＤＰＦ直下以外の場所に設けてもよいし、エンジンの吸気系に設けてもよい。また、車両に搭載されるエンジン以外のエンジンに適用することも可能である。
【００８５】
また、上述の実施形態では、第三の面から突出する突起を４つとしたが、これに限定されず、突起の数は適宜変更することができる。また、上述の実施形態では、突起の形状を略楕円柱形状とし、突起の長軸をそれぞれ回転軸に近付くにつれて弁体の中心から離れる方向に傾斜させたものとしたが、これに限定されない。突起の形状は、円柱形状、角柱形状としてもよく、また、円錐形状、角錐形状等の錐形状としてもよい。
【００８６】
また、上述の実施形態では、排気管におけるバタフライバルブの下流側が直線状に延在するものを例に説明を行ったが、排気管におけるバタフライバルブの下流側の形状は、これに限定されない。例えば、排気管におけるバタフライバルブの下流側は、湾曲していてもよい。
【００８７】
以下、排気管におけるバタフライバルブの下流側が湾曲している第４実施形態について、図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、第４実施形態に係るバタフライバルブ４０１を示す側断面図である。図９Ａは、閉弁状態を示している。図９Ｂは、第１開度状態を示している。
【００８８】
バタフライバルブ４０１は、第３実施形態で説明したバタフライバルブ２０１と同じものである。したがって、バタフライバルブ４０１の構成について詳細な説明は省略する。
【００８９】
排気管４１０は、バタフライバルブ４０１の下流側において湾曲している。すなわち、排気管４１０の排気通路４１２は、バタフライバルブ４０１よりも上流の直線部４１３と、バタフライバルブ４０１よりも下流の湾曲部４１４とを含む。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、湾曲部４１４は、バタフライバルブ４０１よりも下流において、バタフライバルブ４０１の回転軸４３０回りの回転方向（図９Ａにおいて右回り）とは反対方向（図９Ａにおいて左回り）に湾曲している。
【００９０】
第４実施形態によれば、以下に示す作用および効果が得られる。図９Ａに示す閉弁状態から、図９Ｂに示す第１開度状態に遷移した際、弁体４２０の第二の面４２２と排気管４１０の内壁４１１との隙間を通過する流れＦ４１は、排気管４１０の内壁４１１に沿って進む。そのため、流れＦ４１は、図９Ａにおいて左回りの流れとなる。
【００９１】
そのため、流れＦ４１と、排気管４１０におけるバタフライバルブ４０１の下流側で排気通路４１２の中心へ向かうタンブル流を形成する流れＦ４２との衝突のエネルギーは、第３実施形態における流れＦ３１と流れＦ３２との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ４１と流れＦ４２との衝突により発生する開放音を、小さくすることができる。
【００９２】
また、同様に、流れＦ４１と流れＦ４３との衝突のエネルギーも、第３実施形態における流れＦ３１と流れＦ３３との衝突のエネルギーより小さくなる。そのため、流れＦ４１と流れＦ４３との衝突により発生する開放音を、小さくすることができる。
【００９３】
なお、金属薄板により形成された排気管において、湾曲部は、蛇腹状に形成された蛇腹部とされる場合がある。そのため、湾曲部の内壁に排気が衝突することで、蛇腹部において共鳴が発生し、大きな音が発生する場合がある。
【００９４】
これに対して、第４実施形態によれば、湾曲部４１４を、バタフライバルブ４０１の回転軸４３０回りの回転方向とは反対方向に湾曲したものとすることで、流れＦ４２および流れＦ４３が湾曲部４１４の内壁４１１に衝突するエネルギーを小さくすることができる。そのため、湾曲部４１４が蛇腹部とされた場合であっても、発生する音を確実に小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本開示のバタフライバルブによれば、開弁時に発生する開放音の大きさを低減することができ、産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００９６】
１、１０１、２０１、３０１、４０１  バタフライバルブ
１０、１１０、２１０、３１０、４１０  排気管
１１、１１１、２１１、３１１、４１１  内壁
１２、１１２、２１２、３１２、４１２  排気通路
２０、１２０、２２０、３２０、４２０  弁体
２１、１２１、２２１  第一の面
２２、１２２、２２２、４２２  第二の面
２３、１２３、２２３、３２３  第三の面
１２５、２２５  中心
２２６、２２７、２２８、２２９  突起
３０、１３０、２３０、３３０、４３０  回転軸
３１、１３１、２３１、３３１  軸線
３２  当接面
４０、１４０、２４０  隙間
３２１  貫通孔
５１、１５１、２５１、３２２  第１部分
５２、１５２、２５２、３２３  第２部分
４１３  直線部
４１４  湾曲部
【図１Ａ】
2020085131.tif 000003
【図１Ｂ】
2020085131.tif 000004
【図２Ａ】
2020085131.tif 000005
【図２Ｂ】
2020085131.tif 000006
【図３Ａ】
2020085131.tif 000007
【図３Ｂ】
2020085131.tif 000008
【図４Ａ】
2020085131.tif 000009
【図４Ｂ】
2020085131.tif 000010
【図４Ｃ】
2020085131.tif 000011
【図４Ｄ】
2020085131.tif 000012
【図４Ｅ】
2020085131.tif 000013
【図５Ａ】
2020085131.tif 000014
【図５Ｂ】
2020085131.tif 000015
【図５Ｃ】
2020085131.tif 000016
【図５Ｄ】
2020085131.tif 000017
【図６Ａ】
2020085131.tif 000018
【図６Ｂ】
2020085131.tif 000019
【図６Ｃ】
2020085131.tif 000020
【図６Ｄ】
2020085131.tif 000021
【図７Ａ】
2020085131.tif 000022
【図７Ｂ】
2020085131.tif 000023
【図７Ｃ】
2020085131.tif 000024
【図７Ｄ】
2020085131.tif 000025
【図８】
2020085131.tif 000026
【図９Ａ】
2020085131.tif 000027
【図９Ｂ】
2020085131.tif 000028