(57)【要約】【課題】シール材を使用することなく、流体漏れを抑制しまたは漏れを生じさせずに、流体の流路を確実に切り替えることができる流路切替弁を提供する。【解決手段】ハウジング１内の弁通路６に入口ポート２、第一出口ポート３及び第二出口ポート４が形成され、入口ポート２に対し第一出口ポート３と第二出口ポート４を切り替えて連通させる流路切替弁である。第一出口ポート３と第二出口ポート４の間に隔壁５が形成され、隔壁５の近傍位置に弁軸８が回動可能に支持される。弁軸８には両側に弁翼部７ａ，７ｂを有し側面視で略Ｌ形の弁体７が第一出口ポート３と第二出口ポート４を切り替えるように取り付けられ、弁を切り替えた際、開放側の弁翼部７ａまたは７ｂが隔壁５に当接する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内の弁通路に第一のポート、第二のポート及び第三のポートが形成され、該第一のポートに対し該第二のポートと第三のポートを切り替えて連通させる流路切替弁において、
該第二のポートと第三のポートの間に隔壁が形成され、該隔壁の近傍位置に弁軸が回動可能に支持され、該弁軸には両側に弁翼部を有し側面視で略Ｌ形の弁体が該第二のポートと第三のポートを切り替えるように取り付けられ、弁を切り替えた際、開放側の該弁翼部が該隔壁との隙間を閉じるように構成したことを特徴とする流路切替弁。
【請求項２】
前記弁通路を切り替えた際、閉鎖側の弁翼部の先端部近傍が該弁通路の内面に設けた段状の当接部に当接することを特徴とする請求項１記載の流路切替弁。
【請求項３】
前記弁体の両側の弁翼部の挟角が９０度以下で０度より大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の流路切替弁。
【請求項４】
前記弁軸の端部が前記ハウジングの外側に突出し、該弁軸の端部に該弁体を切替駆動するアクチュエータのロッドがリンク部材を介して連結されたことを特徴とする請求項３記載の流路切替弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲクーラの切替えを行なうＥＧＲクーラ切替弁などに適用され、一方向からの流体を２方向の何れかに切り替え、或いは２方向からの流体の何れかを一方向に切り替える流路切替弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディーゼルエンジンなどで採用されているＥＧＲ（排気再循環）は、高温の排気をそのまま吸気側に循環させると、高温で膨張した状態の排気が吸気マニホールドに供給されるため、気筒内で排気の占める割合が増加し、それによって気筒内の空気量が減少し、燃焼効率が悪化すると共に、ＮＯｘなどの排気成分も悪化する問題がある。
【０００３】
このために、ＥＧＲ装置には、ＥＧＲ通路の一部に、冷却水との熱交換によって排気を冷却するＥＧＲクーラを配設し、高温の排気をＥＧＲクーラで冷却した状態で、吸気マニホールドに再循環させるＥＧＲクーラ付きのＥＧＲ装置が開発されている（例えば、下記特許文献１等を参照）。このＥＧＲクーラ付きＥＧＲ装置は、エンジン始動時や寒冷時など冷却水の温度が低い場合、排気の冷却が過冷却となって、逆に気筒内の燃焼効率や排気成分の悪化を招くため、冷却水温が通常時より低いエンジン始動時や寒冷時などには、ＥＧＲクーラの通路を迂回して接続されたバイパス通路に、ＥＧＲ排気を流すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＥＧＲクーラの使用時と不使用時の切替に、一方向からの流体を２方向の何れかに、或いは２方向からの流体の何れかを一方向に切り替える流路切替弁が使用されている。この流路切替弁２０は、従来、図７に示すように、主ＥＧＲ通路２１に対してＥＧＲクーラ通路２２とバイパス通路２３が分岐して形成された管路に、片持ちスイング形の弁体２４を弁軸２５を介して装着して構成されていた。しかし、このような通常のスイング形の弁体２４を用いた流路切替弁２０では、その構造上、弁体２４の弁軸２５側に隙間２６ができるため、この隙間２６を通して流体が多量に漏れ、確実な切替ができないという問題があった。
【０００５】
このため、従来、下記特許文献２などにより、スイング形の弁体を備えた弁装置において、弁体を支持する弁軸と通路壁間の隙間をシール材でシールする構造の弁装置が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−４１１１０公報
【特許文献２】
実開平１−２８３８７号公報
【０００７】
しかしながら、上記弁装置における弁体と通路壁の間の隙間をシールする構造は、シール材とその周囲の構造が複雑となり、それによって製造コストが高くなり、また複雑な構造故にシール構造の性能が低下しやすいなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、弁形状を工夫することにより、弁軸と通路壁間の隙間をなくした構造とし、流体漏れを抑制しまたは流体漏れを生じさせずに、流体の流路を確実に切り替えることができる流路切替弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の流路切替弁は、ハウジング内の弁通路に第一のポート、第二のポート及び第三のポートが形成され、第一のポートに対し第二のポートと第三のポートを切り替えて連通させる流路切替弁において、第二のポートと第三のポートの間に隔壁が形成され、隔壁の近傍位置に弁軸が回動可能に支持され、弁軸には両側に弁翼部を有し側面視で略Ｌ形の弁体が第二のポートと第三のポートを切り替えるように取り付けられ、弁を切り替えた際、開放側の弁翼部が隔壁との隙間を閉じるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
ここで、弁通路を切り替えた際、閉鎖側の弁翼部の先端部近傍が、弁通路の内面に設けた段状の当接部に当接するように構成することができる。また、弁体の両側の弁翼部の挟角は、９０度以下で０度より大きくなるように形成することができる。
さらに、上記弁軸の端部をハウジングの外側に突出させ、弁軸の端部に弁体を切替駆動するアクチュエータのロッドにリンク部材を介して連結するように構成することができる。
【００１１】
【作用】
上記構成の流路切替弁では、例えば第一のポートを流体の出口ポートとし、第二、第三のポートを入口ポートとして使用した場合、何れかの入口ポートからの流体を出口ポートに切り替えるように、弁軸を介して弁体を回動させる。このとき、側面視で略Ｌ形の弁体は、２つの入口ポート間の隔壁の近傍に位置する弁軸の周りで回動し、入口ポートの一方を一方の弁翼部で閉鎖し、他方の弁翼部を隔壁に当接または略当接させて他方の入口ポートを開放するように切替動作する。
【００１２】
したがって、従来の切替弁のように複雑なシール構造を使用せずに、切り替えの際の弁軸と隔壁の隙間を弁翼部により塞ぎ、流体の漏れを殆ど生じずに弁を切り替えることができる。
【００１３】
また、側面視略Ｌ形で両側に弁翼部を有した弁体を使用しているため、２つのポートを切り替える際の弁体の回動角度を９０度未満に設定でき、これによって、アクチュエータの作動ストロークを短くすることができる。また、弁翼部の長さが弁の作動角に影響を与えず、つまり弁の作動角を９０度未満に小さくした状態で、弁翼部の長さを略弁通路の半径とすることができるため、ハウジングの形状を小形化することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本流路切替弁を適用したＥＧＲ（排気再循環）クーラ切替弁の平面図を示し、図２はその正面図を示し、図３はその断面図を示している。図３に示すように、ハウジング１内には上下に貫通する弁通路６が形成されている。弁通路６内には弁体７が弁軸８を介して開閉可能に配設される。
【００１５】
その弁通路６の上部には入口ポート２が上方に開口して形成され、その弁通路６の下部は、中央部に縦に設けた隔壁５によって２つに仕切られ、第一出口ポート３と第二出口ポート４が下方に開口して形成される。弁体７は、中央部に弁軸８を固定するための軸取付部７ｃを有し、その軸取付部７ｃの両側に、２つの弁翼部７ａ、７ｂを対称形に延設して形成される。この２つの弁翼部７ａ，７ｂは、図３、図４に示すように、正面視または側面視で略Ｌ形になるように、軸取付部７ｃの両側に所定角θの挟角（内角）を有して開く形状に形成される。この角度θは、９０度未満の所定角度に形成されている。
【００１６】
一方、ハウジング１の弁通路６内には、第一出口ポート側に、弁翼部７ａが閉鎖時に当接する当接部１２が段状に形成され、また、他方の第二出口ポート側には、他方の弁翼部７ｂが閉鎖時に当接する当接部１３が段状に形成される。そして、第一出口ポート３が閉鎖される場合には、弁体７の弁翼部７ａが当接部１２に当接し且つ弁翼部７ｂが隔壁５の側面に当接して第一出口ポート側を完全に閉鎖するように、弁体７及び弁通路６内が形成される。同様に、第二出口ポート４が閉鎖される場合、弁体７の弁翼部７ｂが当接部１３に当接し且つ弁翼部７ａが隔壁５の側面に当接して第二出口ポート側を完全に閉鎖するように、弁体７及び弁通路６内は形成されている。
【００１７】
このような側面視略Ｌ形の弁体７を使用して、弁通路６の切替を行う構造の切替弁では、以下のように、ハウジング１を小形化できると共に、弁体を開閉駆動するアクチュエータ１０のストロークを短くすることができる。
【００１８】
すなわち、比較例を示す図５のように、平板状の弁体３４を使用した場合、弁体３４の弁長ｈ１は弁通路内径Ｄ１の１／２より長く、√２×Ｄ１／２より短くする必要があり、また弁長ｈ１の長さを短くしてハウジングの形状を小形化しようとすると、弁体３４の回動角度θ１が９０度を遥かに越えて大きくなり、アクチュエータのストロークが長くなってしまう。
【００１９】
一方、比較例を示す図６のように、弁体４４の回動角度θ２を９０度未満に小さくした場合、弁体４４の弁長ｈ２は√２×Ｄ２／２より長くなり（Ｄ２は弁通路内径）、ハウジングの高さが高くなって大型化するという問題が生じる。
【００２０】
これに対し、本発明の流路切替弁では、弁体７の弁翼部７ａ，７ｂの長さｈが弁通路６の内径Ｄの１／２とほぼ同じ長さとなり、且つ弁体７の回動角度θが９０度未満と小さくなって、アクチュエータ１０のストロークを図５のものより短くできると共に、図６のものより、ハウジングを小形化することができる。
【００２１】
弁体７は、弁軸８に固定され、弁軸８の両端部は、ハウジング１の側壁部に嵌着された軸受に嵌挿され、弁通路６内で回動角度θの範囲内で回動可能である。そして、図３のように、弁体７を左側に回動したとき、その弁翼部７ａが当接部１２に当接し、その弁翼部７ｂが隔壁５に当接して、第一出口ポート３が閉鎖され、第二出口ポート４が入口ポート２と連通する。また、図４のように、弁体７を右側に回動したとき、その弁翼部７ａが隔壁５に当接し、その弁翼部７ｂが当接部１３に当接して、第二出口ポート４が閉鎖され、第一出口ポート３が入口ポート２と連通する。
【００２２】
弁軸８の一端はハウジング１の外側に突出し、その先端にリンク部材９が固定される。ハウジング１の外側に、負圧式のアクチュエータ１０が取り付けられ、そのアクチュエータ１０の出力軸であるロッド１１の先端がリンク部材９の先端に連結され、アクチュエータ１０の作動によりロッド１１が軸方向に移動すると、リンク部材９を介して、弁軸８が回動し、弁体７が開閉動作する構造である。アクチュエータ１０は、内部にダイヤフラムを設けたダイヤフラム室を有し、ダイヤフラム室に負圧を導入して、ダイヤフラムに連結されたロッド１１を軸方向に動かすように動作する。なお、アクチュエータとしては、上記のような負圧式の他、電動機や電磁ソレノイドなどの電動式アクチュエータを使用することもできる。
【００２３】
このように構成されたＥＧＲクーラ切替弁は、例えば図示しないディーゼルエンジンのＥＧＲクーラ付きのＥＧＲ装置に使用され、その主ＥＧＲ通路に対して入口ポート２を接続し、そのＥＧＲクーラ通路に第一出口ポート３を接続し、そのバイパス通路に第二出口ポート４を接続するように、そのハウジング１がエンジンの吸気系に取り付けられる。そして、例えば冷却水温度が低いエンジンの始動時や寒冷時には、図３に示すように、弁体７が第一出口ポート３を閉鎖し、第二出口ポート４を入口ポート２と連通させ、排気をＥＧＲクーラを通さずにバイパス通路を通して直接吸気マニホールド側に再循環させる状態とする。そして、冷却水温度が所定の温度以上に上昇したとき、アクチュエータ１０が作動して、弁軸８が図４のように、反時計方向に回動されて、第二出口ポート４を閉鎖し、第一出口ポート３を入口ポート２と連通させ、排気を一旦ＥＧＲクーラに通して冷却した状態で吸気マニホールドに再循環させる状態になる。
【００２４】
このように、図３、４に示す如く、このＥＧＲクーラ切替弁の弁体７は、一方の弁翼部７ａまたは７ｂが弁通路６の内壁の当接部１２，１３に当接し且つ他方の弁翼部７ａまたは７ｂが隔壁５の側面に当接して弁の開閉が行われるから、閉鎖されるポートは流体の漏れを生じることなく、確実に閉鎖することができる。特に、弁翼部７ａ，７ｂは内壁の当接部１２，１３及び隔壁５の側面に面で当接するため、閉鎖側の通路を確実に閉じることができ、また、振動などで弁体や当接部の接触部分が摩耗しても、流体の漏れを生じさせずに閉鎖側の通路を確実に閉鎖して、流路を良好に切り替えることができる。また、上述のように、ハウジングの小形化、アクチュエータの小形化を実現することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、図３、図４のように、上側の１つのポートを入口ポート２とし、下側の２つのポートを出口ポート３，４としているが、これとは逆に、上側の１つのポートを出口ポートとし、下側の２つのポートを入口ポートとすることもできる。
【００２６】
また、上記実施形態では、弁翼部を隔壁の側面に当接させ、または弁翼部を内壁の当接部に当接させて切替動作をしたが、実際に当接しなくとも、非常に微小な隙間をもって通路を閉鎖するように使用することもできる。この場合の流体の漏れは、その切替弁が使用される流路での機能上、問題の生じない程度に抑制され、漏れを低減できるという効果は充分に期待できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流路切替弁によれば、従来の切替弁のような複雑なシール構造を使用せずに、切り替えの際の弁軸と隔壁の隙間を閉じて、流体の漏れを生じずまたは漏れを抑制して弁を切り替えることができる。また、側面視略Ｌ形で両側に弁翼部を有した弁体を使用するため、２つのポートを切り替える際の弁体の回動角度を９０度未満と小さく設定することができ、これによって、アクチュエータの作動ストロークを短くすることができる。また、従来の切替弁では弁体の回動角度を小さくすると、弁翼部の長さが長くなってハウジングの形状が大形化したが、本流路切替弁では、一方の弁翼部の長さを略弁通路の半径まで短くすることができ、この長さは弁体の回動角度に影響を及ぼさないため、ハウジングの形状を小形化することが可能となる。さらに、内壁に段状の当接部を設けることにより、内壁のシール部の加工を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す流路切替弁の平面図である。
【図２】同流路切替弁の正面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】弁体を切り替えた状態の同断面図である。
【図５】比較例としての切替弁の断面図である。
【図６】比較例としての切替弁の断面図である。
【図７】従来の流路切替弁の断面図である。
【符号の説明】
１‐ハウジング
２‐入口ポート
３−第一出口ポート
４‐第二出口ポート
５‐隔壁
６‐弁通路
７‐弁体
７ａ，７ｂ‐弁翼部
８‐弁軸
【図１】
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【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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【図７】
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