(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れ方向を切り替える切替部をバルブケースに設けた切替バルブ構造であって、
前記バルブケースは、
前記流体が導入される管部と、
前記流体の流れ方向において前記管部よりも下流側に位置し、前記切替部によって前記流れ方向を設定された流体が流れる導入部と、
前記管部の内側に突出し、前記流体の流れ方向において前記導入部よりも上流側に位置する突出部とを備え、
前記切替部は、前記突出部に当接した場合に、前記切替部の背面側に前記流体が流れることを阻止し、前記突出部は、前記管部側から見た場合に、略三日月形状であることを特徴とする切替バルブ構造。
【請求項２】
前記突出部は、前記管部と前記導入部との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の切替バルブ構造。
【請求項３】
前記突出部の突出量は、前記切替部を回動させる軸からの距離が大きくなるほど大きくなることを特徴とする請求項１または２に記載の切替バルブ構造。
【請求項４】
前記切替部が前記突出部に当接した場合に、前記突出部と前記切替部とは面接触することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の切替バルブ構造。
【請求項５】
前記切替部が前記突出部に当接した場合に、前記切替部の外縁の一部が、前記管部の内壁よりも外側に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の切替バルブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切替バルブ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出された排ガスを排熱回収器とバイパス経路とに切り換える切替バルブが、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、排熱回収器またはバイパス経路に連結する排気管の端部が、切替バルブの弁座として用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記発明では、排熱回収器に連結する排気管と、バイパス経路に連結する排気管との距離を短くすると、排熱回収器に連結する排気管の端部またはバイパス経路に連結する排気管の端部に当接する切替バルブの作動角が大きくなり、切替バルブを作動させるアクチュエータが大きくなる、といった問題点がある。
【０００６】
本発明はこの問題点を解決するために発明されたもので、小型のアクチュエータによって切替バルブを作動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、流体の流れ方向を切り替える切替部をバルブケースに設けた切替バルブ構造であって、バルブケースは、流体が導入される管部と、流体の流れ方向において管部よりも下流側に位置し、切替部によって流れ方向を設定された流体が流れる導入部と、管部の内側に突出し、流体の流れ方向において導入部よりも上流側に位置する突出部とを備え、切替部は、突出部に当接した場合に、切替部の背面側に流体が流れることを阻止し、突出部は、管部側から見た場合に、略三日月形状であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、突出部が、管部と導入部との間に設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、突出部は、管部側から見た場合に、略三日月形状であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、突出部の突出量が、切替部を回動させる軸からの距離が大きくなるほど大きくなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つの態様において、切替部が突出部に当接した場合に、突出部と切替部とが面接触することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つの態様において、切替部が突出部に当接した場合に、切替部の外縁の一部が、管部の内壁よりも外側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の態様によると、切替部と当接する突出部を、流体の流れ方向において拡張部よりも上流側に設けることで、切替部の作動角を小さくすることができる。そのため、小型のアクチュエータによって切替部を作動させることができる。
【００１４】
第２の態様によると、突出部を、管部と導入部との間に設けることで、切替部が突出部に当接した場合でも、流路断面積が小さくなることを抑制し、流路抵抗を小さくすることができる。
【００１５】
第３の態様によると、突出部を略三日月形状とすることで、切替部の封止性を向上し、流路抵抗を小さくすることができる。
【００１６】
第４の態様によると、突出部の突出量を、切替部を回動させる軸からの距離が大きくなるほど大きくすることで、切替部の先端側の封止性を向上し、かつ流路抵抗を小さくすることができる。
【００１７】
第５の態様によると、切替部と突出部とを面接触させることで、切替部の封止性を向上することができる。
【００１８】
第６の態様によると、切替部の外縁の一部が、管部の内壁よりも外側に位置することで、切替部と導入部との間に形成される隙間から切替部の背面側に流通する排気ガスを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の切替バルブを有する熱交換ユニットの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の上側バルブケースの底面図である。
【図３】本発明の実施形態の下側バルブケースの平面図である。
【図４】直管部側から見たバルブケースの正面図である。
【図５】本発明の実施形態のバルブ部を示す図である。
【図６】図５のVI−VI断面図の一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態の切替バルブ構造について図１を用いて説明する。図１は本実施形態の切替バルブ構造を用いた熱交換ユニット１の分解斜視図である。以下においては、エンジンから排出される排気ガスを熱交換ユニット１に流通させる場合について説明するが、これに限られることはない。
【００２１】
熱交換ユニット１は、熱交換部２と、バイパス部３と、バルブ部４と、ディフューザ部５とを備える。
【００２２】
バルブ部４は、本実施形態の切替バルブ構造を有している。バルブ部４は、バルブケース６と、フラッパー７とを備える。バルブ部４は、フランジ８を介してエンジン側の排気管に接続され、エンジン側の排気管から排気ガスが導入される。
【００２３】
バルブケース６についてさらに図２、図３を用いながら説明する。バルブケース６は上側バルブケース６ａと下側バルブケース６ｂとから構成されている。図２は上側バルブケース６ａの底面図である。図３は下側バルブケース６ｂの平面図である。
【００２４】
バルブケース６は、排気ガスの流れ方向に垂直な断面が円筒状となる直管部９と、排気ガスの流れ方向において直管部９よりも下流側に位置する導入部１０と、直管部９の内側（軸側）に向けて突出する突出部１１とを備える。
【００２５】
導入部１０は、フラッパー７が取り付けられたバルブ軸１３の近傍に平面部１２が形成される。導入部１０は、フラッパー７の回動に応じて流れ方向が変更された排気ガスを熱交換部２またはバイパス部３に導入する。以下において、熱交換部２に排気ガスを導入する導入部１０を第１導入部１０ａとし、パイパス部３に排気ガスを導入する導入部１０を第２導入部１０ｂとする。
【００２６】
平面部１２は、上側バルブケース６ａおよび下側バルブケース６ｂにそれぞれ形成される。上側バルブケース６ａの平面部１２の内壁と下側バルブケース６ｂの平面部１２の内壁との距離が直管部９の内壁の直径と等しくなるように平面部１２は形成されている。
【００２７】
上側バルブケース６ａの平面部１２にはバルブ軸１３を回転可能に支持する孔１４が形成されている。また、下側バルブケース６ｂの平面部１２にはバルブ軸１３を回転可能に支持する孔１５が形成されている。
【００２８】
突出部１１は、直管部９と導入部１０との間に設けられる。突出部１１は、第１導入部１０ａ側と第２導入部１０ｂ側とにそれぞれ設けられる。以下において、第１導入部１０ａ側に設けた突出部１１を第１突出部１１ａとし、第２導入部１０ｂ側に設けた突出部１１を第２突出部１１ｂとする。突出部１１は、例えばバルブケース６の一部をプレス成型することによって、直管部９と導入部１０との間に設けられる。
【００２９】
第１突出部１１ａは、排気ガスの流れ方向の下流側に位置する直管部９の端部で、かつ熱交換部２側に位置する直管部９の端部から直管部９の内側に向けて突出する。第１突出部１１ａの突出量は、図４に示すように上側バルブケース６ａの平面部１２側または下側バルブケース６ｂの平面部１２側となる従って小さくなる。つまり、直管部９側から第１突出部１１ａを見た場合に、第１突出部１１ａの突出量はバルブ軸１３からの距離が大きいほど大きくなり、第１突出部１１ａは略三日月形状となる。図４は、直管部９側からバルブケース６を見た正面図である。
【００３０】
排気ガスをバイパス部３に流通させる場合に、第１突出部１１ａにはフラッパー７が当接するが、このときフラッパー７と第１突出部１１ａとが面接触するように第１突出部１１ａは設けられる。
【００３１】
具体的には、第１突出部１１ａにフラッパー７が当接した場合に、第１突出部１１ａと直管部９の軸との角度と、フラッパー７と直管部９の軸との角度とが等しくなるように、第１突出部１１ａは設けられる。
【００３２】
第２突出部１１ｂは、排気ガスの流れ方向の下流側に位置する直管部９の端部で、かつバイパス部３側に位置する直管部９の端部から直管部９の内側に向けて突出する。第２突出部１１ｂの突出量は、図４に示すように上側バルブケース６ａの平面部１２側または下側バルブケース６ｂの平面部１２側となるに従って小さくなる。つまり、直管部９側から第２突出部１１ｂを見た場合に、第２突出部１１ｂの突出量は、バルブ軸１３からの距離が大きいほど大きくなり、第２突出部１１ｂは略三日月形状となる。
【００３３】
排気ガスを熱交換部２に流通させる場合に、第２突出部１１ｂにはフラッパー７が当接するが、このときフラッパー７と第２突出部１１ｂとが面接触するように第２突出部１１ｂは設けられる。
【００３４】
具体的には、第２突出部１１ｂにフラッパー７が当接した場合に、第２突出部１１ｂと直管部９の軸との角度と、フラッパー７と直管部９の軸との角度とが等しくなるように、第２突出部１１ｂは設けられる。
【００３５】
フラッパー７は、上側バルブケース６ａに設けた孔１４および下側バルブケース６ｂに設けた孔１５に挿入されたバルブ軸１３に連結し、バルブ軸１３の軸芯を中心として回動する。図示しないモータなどのアクチュエータによってバルブ軸１３を回動させることで、フラッパー７はバルブ軸１３と共に回動する。フラッパー７は、第１突出部１１ａと第２突出部１１ｂとの間を回動する。フラッパー７が第１突出部１１ａに当接すると、フラッパー７は、フラッパー７の背面側、つまり熱交換部２へ排気ガスをほとんど流通させずに、第２導入部１０ｂを介してバイパス部３に排気ガスを流通させる。また、フラッパー７が第２突出部１１ｂに当接すると、フラッパー７は、フラッパー７の背面側、つまりバイパス部３へ排気ガスをほとんど流通させずに、第１導入部１０ａを介して熱交換部２に排気ガスを流通させる。
【００３６】
熱交換部２は、熱交換器１６とケース１７とを備える。
【００３７】
熱交換器１６は、流通した排気ガスと冷媒導入路２０から導入された冷媒との間で熱交換を行う。熱交換器１６で冷媒と熱交換を行い、温度が低くなった排気ガスはディフューザ部５へ排出される。また、排気ガスと熱交換を行い、温度が高くなった冷媒は冷媒排出路２１から排出される。冷媒は、冷却水、フロン類などである。温度が高くなった冷媒は、エンジンの暖機などに使用される。
【００３８】
ケース１７は、熱交換器１６を収容する。ケース１７には開口部１７ａが形成され、ケース１７を排気ガス流れ方向から見た場合には、ケース１７は開口部１７ａがバイパス部３側に位置する略コの字状となる。
【００３９】
バイパス部３は、排気ガスの流れ方向に沿って延設され、排気ガスの流れ方向と平行な向きに熱交換部２と並列に配置される。バイパス部３は、排気ガスの流れ方向から見た場合に略Ｄ字状となる１つの管状の部材で構成される。
【００４０】
ディフューザ部５は、上側ディフューザ５ａと、下側ディフューザ５ｂとから構成されている。ディフューザ部５はフランジ１９を介して外部側の排気管に接続し、熱交換部２またはバイパス部３から排出された排気ガスを外部側の排気管に排出する。
【００４１】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００４２】
フラッパー７をアクチュエータによってバイパス部３側に回動させると、フラッパー７は第２突出部１１ｂに当接する。この状態で排気ガスを直管部９に導入すると、排気ガスは直管部９を通った後にフラッパー７に当たり、排気ガスの流れ方向はフラッパー７に沿った方向に変更される。このとき第２導入部１０ｂは、フラッパー７と第２突出部１１ｂとによって略閉塞されており、フラッパー７の背面側には排気ガスはほとんど流通せずに、排気ガスは第１導入部１０ａを通って熱交換部２に流通する。
【００４３】
本実施形態では、上側バルブケース６ａの平面部１２の内壁と下側バルブケース６ｂの平面部１２の内壁との距離が、直管部９の内壁の直径と等しくなっている。そのためバルブ軸１３付近においては図６に示すように、第１導入部１０ａの内壁の一部、およびフラッパー７の外縁の一部が直管部９の内壁よりも外側に位置する。つまり、導入部１０の内壁の一部とフラッパー７の外縁との間に形成される隙間が直管部９の内壁を直管部９の上流側からフラッパー７に投影した投影面よりも外側に形成される。図６は図５のバルブ部４のVI−VI断面図の一部を拡大した図である。図６においては、バルブ軸１３付近のフラッパー７に当たった排気ガスの流れを矢印で示す。
【００４４】
バルブ軸１３付近に位置するフラッパー７の外縁付近では、直管部９を流れた排気ガスは、導入部１０の内壁の一部とフラッパー７の外縁との間に形成される隙間に直接流れ込まず、フラッパー７に当たる。そのため、導入部１０の内壁の一部とフラッパー７の外縁との間に形成される隙間からフラッパー７の背面側に流れる排気ガスを抑制することができる。
【００４５】
また、フラッパー７をアクチュエータによって熱交換部２側に回動させると、フラッパー７は第１突出部１１ａに当接する。この状態で排気ガスを直管部９に導入すると、排気ガスは直管部９を通った後にフラッパー７に当たり、排気ガスの流れ方向はフラッパー７に沿った方向に変更される。このとき第１導入部１０ａは、フラッパー７と第１突出部１１ａとによって略閉塞されており、フラッパー７の背面側には排気ガスはほとんど流通せずに、排気ガスは第２導入部１０ｂを通ってバイパス部３に流通する。
【００４６】
なお、この場合もフラッパー７が第２突出部１１ｂに当接する場合と同様に、導入部１０の内壁の一部とフラッパー７の外縁との間に形成される隙間からフラッパー７の背面側に流れる排気ガスを抑制することができる。
【００４７】
本発明の実施形態の効果について説明する。
【００４８】
フラッパー７と当接する突出部１１を導入部１０よりも排気ガスの流れ方向において上流側に設けることで、フラッパー７の作動角を小さくすることができる。これによって、小型のアクチュエータを用いてフラッパー７を回動させることができる。また、切替バルブ構造を用いた熱交換ユニット１を小型化し、熱交換ユニット１の搭載レイアウトの自由度を高くすることができる。また、突出部１１よりも排気ガスの流れ方向において下流側に位置する導入部１０の設計自由度を高くすることができる。そのため、流路抵抗が小さい導入部１０を設けることができる。
【００４９】
また、フラッパー７の作動角を小さくすることで、フラッパー７に当たった後の排気ガスの流れ方向の変化量を小さくすることができる。そのため、フラッパー７に当たった排気ガスによってフラッパー７付近で渦が発生することを抑制し、排気ガスの抵抗を小さくすることができる。
【００５０】
また、フラッパー７の作動角を小さくすることで、フラッパー７を素早く回動させて、排気ガスの流れ方向を素早く切り替えることができる。
【００５１】
また、他の部材を用いずに、バルブケース６の一部を直管部９の内側に突出させて突出部１１を形成することで、コストを削減することができる。
【００５２】
また、フラッパー７が、直管部９の内側に突出する突出部１１に当接することで、フラッパー７の外縁に沿って生じる隙間から流体がフラッパー７の背面側に漏れることを突出部１１によって防止し、フラッパー７の封止性を向上することができる。
【００５３】
突出部１１を直管部９と導入部１０との間に設けることで、フラッパー７が突出部１１に当接した場合に流路断面積が小さくなることを抑制し、流路抵抗を小さくすることができる。
【００５４】
突出部１１の形状を、三日月形状とすることでフラッパー７の封止性を向上し、かつ突出部１１の突出量を少なくすることができるので流路抵抗を小さくすることができる。
【００５５】
フラッパー７のバルブ軸１３から距離が大きいほど突出部１１の突出量を大きくする、つまりフラッパー７の先端側と当接する突出部１１の突出量を大きくすることで、フラッパー７を突出部１１によって安定して支持することができ、フラッパー７の封止性を向上し、かつ流路抵抗を小さくすることができる。
【００５６】
フラッパー７と突出部１１とを面接触させることで、フラッパー７の封止性を向上することができる。
【００５７】
バルブ軸１３付近において、導入部１０の内壁とフラッパー７の外縁との間に形成される隙間を、直管部９の内壁よりも外側に設けることで、フラッパー７の背面側に排気ガスが流通することを抑制することができる。
【００５８】
本実施形態では、突出部１１として第１突出部１１ａと第２突出部１１ｂとを設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。これにより、封止性が必要な方へ流体が流通することを防止しつつ、流路抵抗を小さくすることができる。
【００５９】
本実施形態では、突出部１１を直管部９と導入部１０との間に設けたが、直管部９に突出部１１を設けてもよい。これによっても、小型のアクチュエータによってフラッパー７を回動させることができ、フラッパー７の封止性を向上することができる。
【００６０】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１      熱交換ユニット
７      フラッパー（切替部）
９      直管部（管部）
１０    導入部
１１    突出部
１６    バルブケース
【図１】
0005707128.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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