(57)【要約】【課題】取り付けのために広い空間を必要とせず排気ガス後処理装置のコンパクト化を図ることができる排気ガス切換弁を提供すること。【解決手段】切換再生方式の排気ガス後処理装置１に用いる排気ガス切換弁１０において、円筒状の弁ハウジング１１の周壁部に排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１３、１４とを設け弁ハウジング１１内に同軸に回転軸１６を設ける。回転軸１６に楕円形の板部材である切換部材２４を角度θだけ傾けて固定し、回転軸１６を回動させて排気ガス導入孔１２を排気ガス吐出孔１３、１４のいずれか一方に連通させ、排気ガスの切り換えを行う。【選択図】        図２
2005002818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス切換弁において、
円筒状の弁ハウジングと、該弁ハウジングの周壁部に設けられた１つの排気ガス導入孔と２つの排気ガス吐出孔と、
前記弁ハウジング内に同軸配置された回転軸と、
前記回転軸の回動により前記弁ハウジング内において前記排気ガス導入孔を前記２つの排気ガス吐出孔のいずれか一方に連通させることができるよう前記回転軸に取り付けられた切換部材と
を備えて成ることを特徴とする排気ガス切換弁。
【請求項２】
ＰＭ捕集用の２つのフィルタを具えて成る切換再生方式の排気ガス後処理装置において、請求項１記載の排気ガス切換弁を具え、該排気ガス切換弁によって排気ガスが前記２つのフィルタのいずれか一方に選択的に送られるように構成されたことを特徴とする切換再生方式の排気ガス後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【特許文献１】
特公平８−６５７９号公報
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスの流路を切り換えるのに用いられる排気ガス切換弁、及びこれを用いた排気ガス後処理装置に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）をフィルタによって捕集し、捕集されたＰＭを適宜の手段により無害化するようにした各種の排気ガス後処理装置が実用化されつつある。このような排気ガス後処理装置として、２つのフィルタを備え、一方のフィルタのＰＭ捕集量が規定のレベルに達するまでは排気ガスが当該フィルタに流入するようにし、一方のフィルタのＰＭ捕集量が規定のレベルに達したならば排気ガスを他方のフィルタに流入させるようにした切換再生方式の排気ガス後処理装置が公知である。
【０００４】
上述した切り換え再生方式の排気ガス後処理装置においては、排気ガスを２つのフィルタのうちのいずれか一方に導入するように切り換えるために排気ガス切換弁が用いられている。特許文献１には、このような目的の排気ガス切換弁として、シリンダ内に楕円形のベーンを収納しておき、外部のモータにより該ベーンを回動して排気ガス流路の切換を行うようにした構成のものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に開示されている排気ガス切換弁では、シリンダの一端にエンジンからの排気ガスが排気ガス供給管を介して供給されており、この排気ガスをベーンの回動により切り換えて、シリンダの周壁に相対向するように取り付けられた２つの排気ガス吐出管のいずれか一方に導入する構成となっている。このため、ＰＭ燃焼用のバーナ管が排気ガス供給管及び排気ガス吐出管とそれぞれ直交するような配置とならざるを得ないので、排気ガス切換弁及び必要な各種配管が立体的な配置状態となり、排気ガス切換弁の取り付けのために広い空間が必要となり、排気ガス後処理装置のコンパクト化を阻害するという問題点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる排気ガス切換弁及び排気ガス後処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、排気ガス切換弁において、円筒状の弁ハウジングと、該弁ハウジングの周壁部に設けられた１つの排気ガス導入孔と２つの排気ガス吐出孔と、前記弁ハウジング内に同軸配置された回転軸と、前記回転軸の回動により前記弁ハウジング内において前記排気ガス導入孔を前記２つの排気ガス吐出孔のいずれか一方に連通させることができるよう前記回転軸に取り付けられた切換部材とを備えて成ることを特徴とする排気ガス切換弁が提案される。
【０００８】
本発明によれば、また、ＰＭ捕集用の２つのフィルタを具えて成る切換再生方式の排気ガス後処理装置において、上述した排気ガス切換弁を具え、該排気ガス切換弁によって排気ガスが前記２つのフィルタのいずれか一方に選択的に送られるように構成された切換再生方式の排気ガス後処理装置が提案される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明による排気ガス切換弁を備えた排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。排気ガス後処理装置１は、ディーゼル機関１０１の排気マニホールド１０２に連結されている排気管１０３に取り付けられており、排気管１０３からの排気ガス中に含まれているＰＭを捕集、処理するようにした切換再生方式の装置である。
【００１１】
排気ガス後処理装置１において、２は第１通路部、３は第２通路部、１０は排気管１０３からの排気ガスを第１通路部２又は第２通路部３のいずれか一方へ選択的に送り込むことができるようにするための排気ガス切換弁である。
【００１２】
排気ガス切換弁１０から第１通路部２に送られた排気ガスはＰＭ捕集用の第１フィルタ４に送られ、ここでＰＭの捕集が行われた後、排気ガスは排気通路５を通って大気中に放出される。一方、排気ガス切換弁１０から第２通路部３に送られた排気ガスはＰＭ捕集用の第２フィルタ６に送られ、ここでＰＭの捕集が行われた後、排気ガスは排気通路５を通って大気中に放出される。
【００１３】
符号７で示されるのはマイクロコンピュータを含んで成る制御ユニットで、排気ガス切換弁１０の切換動作及びフィルタ再生のために用いられる燃焼装置８の燃焼動作が制御ユニット７によって制御される構成となっている。ここでは、排気ガス切換弁１０に取り付けられたアクチュエータ９を制御ユニット７によって駆動制御することにより、排気管１０３からの排気ガスを、第１通路部２又は第２通路部３のいずれか一方に導入するよう排気ガス切換弁１０が切換制御される構成となっている。アクチュエータ９として例えばモータ、ステッピングモータ、エアーシリンダ等を用いることができる。一方のフィルタによってＰＭの捕集を行いそのＰＭ捕集量が所定レベルに達したことが検出された場合に、排気ガスが他方のフィルタに導入されるよう排気ガス切換弁１０が切換制御される。そして、ＰＭが所定のレベルにまで堆積している一方のフィルタの再生動作が燃焼装置８を用いて行われる。
【００１４】
図２は図１の排気ガス切換弁１０の断面図である。１１は円筒状の弁ハウジングで、その周壁には排気管１０３が連結される排気ガス導入孔１２と、第１通路部２が連結される排気ガス吐出孔１３と、第２通路部３が連結される排気ガス吐出孔１４とが形成されている。本実施の形態では、排気ガス導入孔１２及び排気ガス吐出孔１３、１４の各軸線と弁ハウジング１１の軸線とが同一の平面内にあるように、排気ガス導入孔１２及び排気ガス吐出孔１３、１４が形成されている。符号１５は燃焼装置８に連結されるバーナ用連結孔であり、バーナ用連結孔１５もまた、その軸線が上記平面内にあるように弁ハウジング１１の周壁に形成されている。
【００１５】
このように、排気ガス導入孔１２、排気ガス吐出孔１３、１４及びバーナ用連結孔１５を上述の如く形成することにより、排気管１０３、第１通路２、第２通路３、及び燃焼装置８を排気ガス切換弁１０の弁ハウジング１１と共に同一平面上に配置することが可能となる。この結果、排気ガス切換弁１０及びこれに連結される各種配管部材を含んで成る機構部分をコンパクトにまとめることが可能となり、排気ガス切換弁１０の取り付けのために広い空間を必要とせず、排気ガス後処理装置１のコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
弁ハウジング１１内には、回転軸１６が同軸に配置されている。弁ハウジング１１の軸線と同軸となるように配設されている回転軸１６は弁ハウジング１１の両端に設けられている一対の軸受１７、１８によって回転自在に支持されている。軸受１７は弁ハウジング１１の一端部に設けられた軸受ハウジング１９内に設けられており、軸受１８は弁ハウジング１１の他端部に設けられたギヤボックス２０内に設けられている。
【００１７】
ギヤボックス２０において、２１は駆動軸、２２、２３は減速用の歯車であり、駆動軸２１に与えられた回転入力が駆動軸２１に固定されている歯車２２を介して回転軸１６に固定されている歯車２３に伝達されることにより、回転軸１６を減速回転駆動させることができる。
【００１８】
駆動軸２１にはアクチュエータ９が連結されており、アクチュエータ９によって回転軸１６を回転制御することができる構成となっている。アクチュエータ９は、例えば、エアシリンダと電磁弁とによって適宜に構成することができる。
【００１９】
回転軸１６の回転により、弁ハウジング１１内において、排気ガス導入孔１２を排気ガス吐出孔１３、１４のうちのいずれか一方に連通させることができるよう、回転軸１６には切換部材２４が取り付けられている。本実施の形態では、切換部材２４は楕円形の板部材であり、回転軸１６の軸に対して所定の角度θをなすようにして回転軸１６に適宜の手段で固定されている。そして、切換部材２４の外周端面２４Ａと弁ハウジング１１の内周面との間には、弁ハウジング１１の内周面に沿って一定寸法の環状間隙Ｇが生じるように構成されている。
【００２０】
図２に示されている状態は、切換部材２４によって排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１４とが連通し、排気ガス導入孔１２と排気ガス吐出孔１３とが遮断されている状態であり、これにより排気管１０３からの排気ガスは実質的に全て第２フィルタ６に導入される。この場合、バーナ用連結孔１５は排気ガス吐出孔１３と連通状態にあるので、燃焼装置８を動作させることにより燃焼装置８からの火炎を第１フィルタ４に送り込み、第１フィルタ４に堆積しているＰＭを燃焼させ、第１フィルタ４の再生を行うことができる。
【００２１】
ここで、環状間隙Ｇが設けられているため、排気管１０３からの排気ガスが環状間隙Ｇを通って僅かに第１通路部２に流れることとなり、これにより第１フィルタ４の再生動作を効果的に行うことができる。
【００２２】
アクチュエータ９によって回転軸１６を回動させ、切換部材２４を図２中一点鎖線で示すように位置決めすると、排気ガス導入孔１２を排気ガス吐出孔１３に連通させ、排気ガス導入孔１２を第２通路部３から遮断させ、且つ第２通路部３とバーナ用連結孔１５を連通させることができる。排気ガス切換弁１０をこの切換状態とすれば、第１フィルタ４によってＰＭを捕集しつつ、第２フィルタ６を再生させることができる。
【００２３】
排気ガス切換弁１０は以上のように構成されているので、弁ハウジング１１、排気管１０３、第１通路２、第２通路３及び燃焼装置８を同一の平面上に配置させることができる。したがって、弁ハウジング１１の近傍が立体構造となるのを避けることができ、排気ガス後処理装置１のコンパクト化は勿論、排気ガス後処理装置１と排気管１０３との接続部の構成もコンパクトにすることができる。この結果、排気ガス後処理装置１の配管等を全体的に小型化することができる。
【００２４】
また、各種配管が同一平面上に配置できるので、弁ハウジング１１内での排気ガスが急激に直角をなすように曲がる流路を形成せざるをえないような事態を避けることができる。これにより、排気ガス切換弁１０における圧力損失を従来のものに比べて大きく改善することができる。
【００２５】
なお、切換部材２４と弁ハウジング１１の内周面との間に環状間隙Ｇを必ずしも設ける必要はなく、環状間隙Ｇを設けない形態のものとしてもよい。
【００２６】
図３には、図２に示した実施の形態の変形例の要部が示されている。図３に示した変形例では、環状間隙Ｇを設けない代わりに、切換部材２４に貫通孔２４Ｂを適宜に設け、貫通孔２４Ｂを介して再生中のフィルタに対して排気ガスを僅かに送り込むようにしたものである。しかし、環状間隙Ｇと貫通孔２４Ｂを併用してもよいことは勿論である。
【００２７】
図４は、図２に示した実施の形態の別の変形例である。ここでは、回転軸１６に沿って２枚の短冊状の防熱板３１、３２が回転軸１６を挟むようにして配設されており、これらの防熱板３１、３２が回転軸１６に適宜の手段で固定されている。これにより、排気ガス導入孔１２から弁ハウジング１１内に導入される排気ガスが回転軸１６に直接あたるのを防ぎ、回転軸１６を排気ガスの熱から保護することができるようになっている。
【００２８】
図２に示した実施の形態では、切換部材２４を１枚の楕円板で構成した。しかし、切換部材２４は、弁ハウジング１１内での排気ガスの切り換えが上記説明に従うように実行されれば、その形態を問わないものである。
【００２９】
図５には、第１フィルタ４の他の実施の形態が示されている。図５に示した切換部材４０は円板と仕切板との組み合わせにより構成したもので、回転軸１６に２枚の半円盤部材４１、４２を軸方向に間隙をあけてそれぞれθ＝９０°となるように取り付け、これら２枚の半円盤部材４１、４２の間に仕切板４３、４４を取り付けて構成されている。仕切板４３、４４は回転軸１６を排気ガスの熱から護る役目を兼用している。回転軸１６を排気ガスの熱から護る必要がなければ、仕切板４３、４４のいずれか一方を省略してもよい。
【００３０】
なお、図５に示した構成を採用する場合においても、半円盤部材４１、４２に、排気ガスを僅かに流すための貫通孔２４Ｂに相当する貫通孔を形成する構成、及び又は半円盤部材４１、４２の外周面４１Ａ、４２Ａと弁ハウジング１１の内周壁との間に間隙を設ける構成を採用することができることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、排気ガス切換弁及び必要な各種配管が立体的な配置状態となるのを回避することができるので、排気ガス切換弁の取り付けのために広い空間を必要とせず、排気ガス後処理装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気ガス切換弁を備えた排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１の排気ガス切換弁の断面図。
【図３】図２に示した実施の形態の変形例の要部を示す断面図。
【図４】図２に示した実施の形態の別の変形例の要部を示す断面図。
【図５】本発明による排気ガス切換弁の他の実施の形態を示す断面図。
【符号の説明】
１  排気ガス後処理装置
２  第１通路
３  第２通路
４  第１フィルタ
６  第２フィルタ
７  制御ユニット
８  燃焼装置
９  アクチュエータ
１０  排気ガス切換弁
１１  弁ハウジング
１２  排気ガス導入孔
１３、１４  排気ガス吐出孔
１５  バーナ用連結孔
１６  回転軸
２４  切換部材
２４Ａ  外周端面
２４Ｂ  貫通孔
３１、３２  防熱板
４０  切換部材
４１、４２  半円盤部材
４３、４４  仕切板
１０３  排気管
【図１】
2005002818.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005002818.tif 000006
【図５】
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