(57)【要約】【課題】内燃機関の排気系に設けられる排気系部品に備えられる流路切り替えバルブにおいて、異物の混入や、その異物の混入による異音等の発生を防止すること。【解決手段】内燃機関の排気系３に設けられる排気熱回収装置５に備えられる流路切り替えバルブ２３を、次のような構成とする。流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂの一端部が外筒部材２１の外部へ突出されている。その回動軸２３ｂの突出方向は、水平方向または斜め下方向となっている。【選択図】図９
2007303424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられる排気系部品に備えられる流路切り替えバルブであって、
当該流路切り替えバルブの駆動軸の一端部が前記排気系部品の外部へ突出されており、その駆動軸の突出方向が水平方向または斜め下方向であることを特徴とする流路切り替えバルブ。
【請求項２】
前記排気系部品が、排気熱回収装置、排気消音装置、または、排気浄化装置であることを特徴とする請求項１に記載の流路切り替えバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気熱回収装置等の排気系部品に備えられる流路切り替えバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）の排気系の途中に設けられる排気熱回収装置や、排気消音装置、排気浄化装置等の排気系部品（排気系構成部品）の中には、排気ガスの流路が複数備えられるものがあり、エンジンの運転状況等に応じて排気ガスの流路を切り替えることが行われている。そして、そのような排気ガスの流路の切り替えは、例えば、バタフライバルブ等のような流路切り替えバルブの開閉駆動によって行われる。
【０００３】
流路切り替えバルブが排気ガスの熱を回収する排気熱回収装置に設けられた一例には、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、内筒と外筒とを備え、内筒に流路切り替えバルブが設けられた排気熱回収装置が開示されている。流路切り替えバルブは、外筒の外側に配設されるアクチュエータに接続されており、アクチュエータによって開閉駆動される。そして、流路切り替えバルブは、閉鎖状態のとき、内筒の内部空間を遮断することができる形状（例えば、円形、だ円形、小判形等）の弁体が駆動軸に支持された構成となっている。
【０００４】
このような排気熱回収装置では、流路切り替えバルブが閉鎖状態のときには、排気ガスが外筒と内筒との間の空間を流れるように排気ガスの流路が切り替えられて、排気熱回収動作が行われる。一方、流路切り替えバルブが開放状態のときには、排気ガスが内筒の内部空間を流れるように排気ガスの流路が切り替えられて、排気熱回収量を低減するようにしている。
【特許文献１】特開平９−７６７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、排気系の途中に設けられる排気系部品のほとんどは、自動車のフロアパネルの下側に路面に対し剥き出しの状態で取り付けられるため、次のような不具合がある。
【０００６】
上述したように、流路切り替えバルブを駆動するアクチュエータが排気系部品の外側に設けられる場合、流路切り替えバルブの駆動軸の一端側が、排気系部品の外部に突出され、アクチュエータ側に接続されるようになっている。また、流路切り替えバルブの駆動軸と、これを支持する軸受部との間では、排気ガスの完全なシールを行うことができず、若干の隙間があいている。したがって、その隙間から軸受部に路面から跳ね上げられた砂や石、泥水等の異物が入り込む可能性があり、また、そのような異物の混入によって異音（異物の噛み込み音）が発生したり、軸受部にかじりが発生する可能性がある。
【０００７】
そして、流路切り替えバルブの駆動軸が排気系部品から上方へ向けて突出されていれば、異物が軸受部に一旦入り込むと、異物が外部へ排出されにくく、排気系部品のより内部にまで異物が入り込んでしまうという不具合がある。また、泥水等の液体が軸受部に溜まる可能性もあり、場合によっては軸受部が錆びついて固着してしまうという不具合もある。
【０００８】
本発明は、上述したような点に着目してなされたものであって、内燃機関の排気系に設けられる排気系部品に備えられる流路切り替えバルブにおいて、異物の混入や、その異物の混入による異音等の発生を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の排気系に設けられる排気系部品に備えられる流路切り替えバルブであって、当該流路切り替えバルブの駆動軸の一端部が前記排気系部品の外部へ突出されており、その駆動軸の突出方向が水平方向または斜め下方向であることを特徴としている。
【００１０】
ここで、内燃機関の排気系に設けられる排気系部品の具体例としては、排気熱回収装置、排気消音装置（マフラ）、排気浄化装置（触媒コンバータ）が挙げられる。
【００１１】
上記構成によれば、駆動軸の突出方向が水平方向または斜め下方向であるため、駆動軸とそれを支持する軸受部との隙間から軸受部に、路面から跳ね上げられた砂や石、泥水等の異物が入り込んだとしても、異物が外部へ排出されやすい構造となっている。したがって、排気系部品のより内部にまで異物が入り込む前に排出することができ、そのような異物の混入による異音の発生や、軸受部にかじりが発生することを防止できる。そして、泥水等の液体が駆動軸の軸受部に溜まることもなくなるので、その軸受部が錆びついて固着することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動軸とそれを支持する軸受部との隙間から軸受部に、路面から跳ね上げられた砂や石、泥水等の異物が入り込んだとしても、排気系部品のより内部にまで入り込む前に異物を排出することができ、そのような異物の混入による異音の発生や、軸受部にかじりが発生することを防止できる。また、泥水等の液体が駆動軸の軸受部に溜まることもなくなり、その駆動軸が錆びついて固着することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。以下では、本発明を自動車用内燃機関の排気系に設けられる排気系部品（排気系構成部品）としての排気熱回収装置に適用した例について説明する。
【００１４】
まず、内燃機関の排気系の概略について説明する。図１、図２は、本発明を適用する内燃機関の排気系を概略的に示す側面図および平面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、内燃機関としてのエンジンは、例えば、自動車に搭載される直列４気筒エンジンであって、そのエンジン本体１には排気マニホールド２が設けられている。排気マニホールド２に排気系３が接続されている。排気系３には、排気ガスの流れ方向に沿って上流側から順に、触媒コンバータ４と、排気熱回収装置５と、メインマフラ６と、サブマフラ７とが配設されている。排気マニホールド２と触媒コンバータ４とは、フロントパイプ８を介して接続されている。排気熱回収装置５には、触媒コンバータ４から延びる上流側排気管４ａと、メインマフラ６から延びる下流側排気管６ａとが接続されている。メインマフラ６とサブマフラ７とは排気管７ａを介して接続されており、サブマフラ７から下流側に延びるテールパイプ９が大気に開放されている。また、排気系３は、複数のサポート部材１０によって車体に支持されている。このようなエンジンの排気系３では、触媒コンバータ４によってエンジン本体１からの排気ガスが浄化され、メインマフラ６とサブマフラ７とによって排気音が減衰される。
【００１６】
次に、排気系３の途中に設けられる排気熱回収装置５の構成について、図４〜図９を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図４は排気熱回収装置５の側面図、図５は排気熱回収装置５の平面図である。図６は図４におけるＸ−Ｘ線断面図、図７は図６におけるＹ−Ｙ線断面図である。図８は流路切り替えバルブの閉鎖状態および開放状態を示す図である。図９は図４におけるＺ−Ｚ線断面図であり、流路切り替えバルブの軸受構造を示す図である。
【００１８】
排気熱回収装置５は、外筒部材２１、内筒部材２２等によって略二重管構造に構成されている。そして、外筒部材２１と内筒部材２２との間の空間Ｃ１には、排気熱回収部３０が設けられており、後述するように、排気ガスが流れる流路と、冷却水が流れる流路とが形成されている。また、内筒部材２２の内部空間Ｃ２は、排気ガスが流れる流路となっている。
【００１９】
外筒部材２１は、その排気ガス流れ方向の中央部分が、比較的大径の円筒形状に形成された本体部２１ａとなっている。また、排気ガス流れ方向の両端部分が、それぞれ比較的小径の円筒形状に形成された導入側接続管部２１ｂおよび排出側接続管部２１ｃとなっている。そして、本体部２１ａと導入側接続管部２１ｂとの間の部分が、上流側に向かうほど絞られた絞り部２１ｄとなっている。本体部２１ａと排出側接続管部２１ｃとの間の部分が、下流側に向かうほど絞られた絞り部２１ｅとなっている。導入側接続管部２１ｂは、触媒コンバータ４から延びる上流側排気管４ａに接続されている。排出側接続管部２１ｃは、メインマフラ６から延びる下流側排気管６ａに接続されている。また、外筒部材２１の本体部２１ａには、冷却水循環用の導入用ホースＨ１と排出用ホースＨ２とが接続されている。
【００２０】
内筒部材２２は、外筒部材２１の導入側接続管部２１ｂとほぼ同径の円筒形状に形成されており、外筒部材２１の内部に挿入されている。内筒部材２２の上流端は、排気ガス流れ方向において外筒部材２１の導入側接続管部２１ｂとほぼ一致する位置まで延びており、外筒部材２１の導入側接続管部２１ｂに接続されている。内筒部材２２の上流側端部の両側面には、それぞれ連通孔２２ａが形成されている。図７では、連通孔２２ａが、排気ガス流れ方向において外筒部材２１の絞り部２１ｄとほぼ一致する位置に形成されている。そして、この連通孔２２ａを介して、外筒部材２１と内筒部材２２との間の空間Ｃ１と、内筒部材２２の内部空間Ｃ２とが連通されている。
【００２１】
一方、内筒部材２２の下流端は、外筒部材２１の排出側接続管部２１ｃに接続されていない。図７では、内筒部材２２の下流端は、排気ガス流れ方向において外筒部材２１の本体部２１ａと絞り部２１ｅとの境界とほぼ一致する位置まで延びている。外筒部材２１と内筒部材２２との間の空間Ｃ１は、排気ガス流れ方向において内筒部材２２の下流端が延びる位置まで形成されているが、その位置で空間Ｃ１が外筒部材２１の下流側端部の空間Ｃ３に連通されている。また、その位置で、内筒部材２２の内部空間Ｃ２も外筒部材２１の下流側端部の空間Ｃ３に連通されている。
【００２２】
内筒部材２２の連通孔２２ａの下流側近傍には、排気ガスの流路を切り替え可能とする流路切り替えバルブ２３が配設されている。流路切り替えバルブ２３は、外筒部材２１の外側に配設されるアクチュエータ２４に接続されており、アクチュエータ２４によって開閉駆動される。
【００２３】
流路切り替えバルブ２３は、図８（ａ）に示す閉鎖状態で、内筒部材２２の内部空間Ｃ２を遮断することができる形状（ここでは、ほぼ小判形状）の弁体２３ａが回動軸（駆動軸）２３ｂに支持された構成となっており、いわゆるバタフライバルブとして構成されている。回動軸２３ｂの一端部は、内筒部材２２および外筒部材２１の側面を貫通して、外筒部材２１の外側に突出されており、外筒部材２１の外部において後述するアーム２６に接続されている。
【００２４】
流路切り替えバルブ２３の軸受構造について説明すると、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂは、図９に示すように、内筒部材２２および外筒部材２１の両側部に取り付けられた軸受部４１，４２に回動可能に支持されている。回動軸２３ｂは、この回動軸２３ｂ上に設けられたストッパ２３ｃによって軸方向の移動が規制されている。なお、図９では、流路切り替えバルブ２３の開放状態を示している。
【００２５】
回動軸２３ｂの他端部、つまり、アクチュエータ２４側に接続されない側の端部は、軸受部４２に設けられた軸受部材４２ａによって支持されている。軸受部４２では、円筒状の筒部材４２ｂに、回動軸２３ｂの他端部が挿入されており、回動軸２３ｂと筒部材４２ｂとの間に軸受部材４２ａが介装されている。軸受部材４２ａは、ワッシャ４２ｃによって軸方向への移動が規制されている。回動軸２３ｂの他端部は、外筒部材２１の外側には突出されておらず、筒部材４２ｂの途中までしか延びていない。このため、カバー４２ｄによって筒部材４２ｂの開口端が閉塞されている。こうして、排気ガスのシールを行うとともに、路面から跳ね上げられる砂や石、泥水等の異物の混入を防ぐようにしている。
【００２６】
一方、回動軸２３ｂの一端部、つまり、アクチュエータ２４側に接続される側の端部は、軸受部４１に設けられた軸受部材４１ａによって支持されている。軸受部４１では、円筒状の筒部材４１ｂに、回動軸２３ｂの一端部が挿入されており、回動軸２３ｂと筒部材４１ｂとの間に軸受部材４１ａが介装されている。軸受部材４１ａは、ワッシャ４１ｃによって軸方向への移動が規制されている。回動軸２３ｂの一端部は、外筒部材２１の外側に突出されており、軸受部４１の外側に設けられるアーム２６に接続される位置まで延びている。このため、筒部材４１ｂの開口端は閉塞されておらず、後述するロッド２５およびアーム２６を保護するカバー４１ｄによって覆われている。カバー４１ｄによって、路面から跳ね上げられる砂や石、泥水等の異物の混入をある程度防ぐようにしている。
【００２７】
ここで、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂと、これを支持する軸受部４１との間では、排気ガスの完全なシールを行うことができず、若干の隙間があいている。このため、その隙間から排気ガスが漏洩することを防止するために、回動軸２３ｂ上に複数（図９では３つ）のシール用リング４３〜４５がシール部材として設けられている。３つのシール用リング４３〜４５は、ワッシャ４１ｃとブッシュ４６との間に配置されている。シール用リング４３〜４５は、互いに微小な隙間（クリアランス）をあけて設けられており、回動軸２３ｂ上を移動可能となっている。このクリアランスは、排気ガスの熱によって回動軸２３ｂが曲げられる可能性があり、そのような場合にも、回動軸２３ｂのスムーズな動作を可能とするために設けられている。
【００２８】
また、シール用リング４３〜４５のうち、最も内側のシール用リング４３と最も外側のシール用リング４５とは、外径が筒部材４１ｂの内径よりも小さく、内径が回動軸２３ｂの外径にほぼ等しく形成されている。これに対し、中間のシール用リング４４は、シール用リング４３，４５よりも大径に形成されており、外径が筒部材４１ｂの内径にほぼ等しく、内径が回動軸２３ｂの外径よりも大きく形成されている。このように、回動軸２３ｂ上に小径のシール用リング４３，４５と大径のシール用リング４４とが交互に配置されている。
【００２９】
シール用リング４３〜４５による排気ガスのシールは、次のようにして行われる。上述したように、シール用リング４３〜４５は、回動軸２３ｂ上を移動可能であるため、排気ガスの圧力がかかると、シール用リング４３〜４５が回動軸２３ｂ上を外側へ向けて移動する。これにより、隣り合うシール用リング４３〜４５同士、および、最も外側のシール用リング４５とワッシャ４１ｃとが互いに接して、クリアランスがなくなり、排気ガスの漏洩が防止される。
【００３０】
アクチュエータ２４は、例えば、ダイアフラムにより流路切り替えバルブ２３を駆動してその閉鎖状態と開放状態とを切り替えるように構成されている。なお、電動モータ等により流路切り替えバルブ２３を駆動するように構成してもよい。この例では、ケース２４ａ内に収容されたダイアフラムに、排気ガス流れ方向に沿って延びるロッド２５の一端部が連結されている。ロッド２５の他端部は、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂと平行な方向に折り曲がっており、ロッド２５の他端部と流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂの一端部とがアーム２６を介して連結されている。ロッド２５の他端部はアーム２６に対し回動可能となっているが、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂはアーム２６に対し回動不能となっている。ロッド２５およびアーム２６は、カバー４１ｄによって覆われ、保護されている。また、ケース２４ａ内の空気を吸引してダイアフラムを動作させる吸引用ホース２４ｂがケース２４ａに接続されている。なお、吸気管負圧を利用してダイアフラムを動作させることも可能である。
【００３１】
ダイアフラムが動作していない場合には、図８（ｂ）に示すように、回動軸２３ｂが回動して弁体２３ａがほぼ水平に（排気ガス流れに平行に）配置された状態、つまり、流路切り替えバルブ２３が開放している状態になっている。ダイアフラムの動作にともない、ロッド２５が排気ガス流れ方向に沿って移動され、その動きがアーム２６を介して流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂに伝わる。このとき、ロッド２５が排気ガス流れ方向の下流側に向けて移動され、図８（ａ）に示すように、回動軸２３ｂが回動して弁体２３ａが内筒部材２２の内周面に突き当たった状態、つまり、流路切り替えバルブ２３が閉鎖している状態に切り替わる。
【００３２】
流路切り替えバルブ２３が閉鎖している状態（図８（ａ）に示す状態）では、内筒部材２２の内部空間Ｃ２の流路切り替えバルブ２３よりも上流側の空間（以下、上流側空間という）Ｃ２１と、流路切り替えバルブ２３よりも下流側の空間（以下、下流側空間という）Ｃ２２とが遮断される。この場合、エンジン本体１から排出され、排気系３の上流側から流れてきた排気ガスは、内筒部材２２の上流側空間Ｃ２１から排気熱回収装置５内に導入されるが、排気熱回収装置５内では、排気ガスは、内筒部材２２の上流側空間Ｃ２１から、連通孔２２ａを介して、外筒部材２１と内筒部材２２との間の空間Ｃ１に流入される。そして、排気ガスが空間Ｃ１を流れる際、後述するようにして、冷却水との間で熱交換が行われ、排気熱が回収される。その後、排気ガスは、外筒部材２１の下流側端部の空間Ｃ３から排気熱回収装置５外に排出され、メインマフラ６へ向けて流れる。
【００３３】
逆に、流路切り替えバルブ２３が開放している状態（図８（ｂ）に示す状態）では、内筒部材２２の上流側空間Ｃ２１と下流側空間Ｃ２２とが連通される。この場合、排気熱回収装置５内に導入された排気ガスは、内筒部材２２の上流側空間Ｃ２１から、下流側空間Ｃ２２に流れる。その後、排気ガスは、外筒部材２１の下流側端部の空間Ｃ３から排気熱回収装置５外に排出され、メインマフラ６へ向けて流れる。
【００３４】
次に、外筒部材２１と内筒部材２２との間の空間Ｃ１内に設けられる排気熱回収部（熱交換部）３０について説明する。排気熱回収部３０には、後述するような排気ガス流路および冷却水流路が形成されている。なお、以下では、空間Ｃ１のうち、排気ガス流路および冷却水流路以外の空間で、排気熱回収部３０よりも上流側を空間Ｃ１１、下流側をＣ１２とする。
【００３５】
空間Ｃ１内には、排気ガスと冷却水との間で熱交換を可能とする２重の熱交換用パイプ３１，３２が配設されている。熱交換用パイプ３１，３２は、ほぼ円筒形状で、排気ガス流れ方向において、流路切り替えバルブ２３が設けられている位置の下流側から、内筒部材２２の下流側端部の位置にわたって設けられている。熱交換用パイプ３１，３２の断面形状は、多数の凹凸がほぼ全周にわたって設けられた形状となっている。このように、多数の凹凸を設けることで、熱交換用パイプ３１，３２の表面積を大きくして、排気熱回収部３０における熱交換効率を向上させるようにしている。
【００３６】
そして、外側の熱交換用パイプ３１と外筒部材２１との間の空間が、外側冷却水流路ＰＷ１となっている。また、内側の熱交換用パイプ３２と後述する断熱用パイプ２７との間の空間が、内側冷却水流路ＰＷ２となっている。これに対し、熱交換用パイプ３１，３２の間の空間が、排気ガス流路ＰＧ１となっている。このように、排気熱回収部３０は、排気ガス流路ＰＧ１が２つの冷却水流路ＰＷ１，ＰＷ２によって挟まれた構成となっている。これにより、排気熱回収部３０における熱交換効率を向上させるようにしている。
【００３７】
なお、内筒部材２２と内側の熱交換用パイプ３２との間には、断熱用パイプ２７が設けられている。断熱用パイプ２７は、排気ガス流れ方向において、少なくとも内側冷却水流路ＰＷ２が形成されている部分に設けられており、断熱用パイプ２７と内筒部材２２との間の空間Ｃ４が断熱層として機能するようにしている。断熱用パイプ２７の排気ガス流れ方向の両端部には、内筒部材２２との間に支持部材２８，２９が介在されている。支持部材２８，２９は、熱膨張時の内筒部材２２と断熱用パイプ２７との相対移動を許容しながら両者を支持するために設けられており、シール効果も有する。
【００３８】
外側の熱交換用パイプ３１の排気ガス流れ方向の両端部は、外側に向けて屈曲されており、全周にわたって外筒部材２１の内周面に接着されている。このため、外側冷却水流路ＰＷ１は、空間Ｃ１１，Ｃ１２には連通されていない。外側冷却水流路ＰＷ１は、後述する冷却水の出入口を除き閉空間となっている。
【００３９】
外側冷却水流路ＰＷ１は、排気ガス流れ方向における下流側端部において、冷却水循環用の導入用ホースＨ１に接続されている。具体的には、外筒部材２１の本体部２１ａの側面には、冷却水の入口となる導入口２１ｆが形成されており、その導入口２１ｆに導入用ホースＨ１が差し込まれて接続されている。これにより、冷却水が導入用ホースＨ１を介してヒータコア１１から排気熱回収部３０に供給される（図３）。
【００４０】
また、内側の熱交換用パイプ３２の排気ガス流れ方向の両端部は、内側に向けて屈曲されており、全周にわたって断熱用パイプ２７の外周面に接着されている。このため、内側冷却水流路ＰＷ２は、空間Ｃ１１，Ｃ１２には連通されていない。内側冷却水流路ＰＷ２は、後述する冷却水の出入口を除き閉空間となっている。
【００４１】
内側冷却水流路ＰＷ２は、排気ガス流れ方向における下流側端部において、冷却水循環用の排出用ホースＨ２に接続されている。具体的には、外筒部材２１の本体部２１ａおよび熱交換用パイプ３１，３２のそれぞれの上面には、冷却水の出口となる貫通孔２１ｇ，３１ｂ，３２ｂが形成されており、それらの貫通孔２１ｇ，３１ｂ，３２ｂに排出用ホースＨ２が差し込まれて接続されている。これにより、排気熱回収部３０の冷却水が排出用ホースＨ２を介してエンジン本体１のウォータジャケットに供給される（図３）。
【００４２】
ここで、外側冷却水流路ＰＷ１と内側冷却水流路ＰＷ２とは、排気ガス流れ方向における各冷却水流路ＰＷ１，ＰＷ２の上流側端部において互いに連通されている。具体的には、熱交換用パイプ３１，３２の上流側端部の上下に互いに重なり合う位置に連通孔３１ａ，３２ａが形成されており、これらの連通孔３１ａ，３２ａを介して、外側冷却水流路ＰＷ１と内側冷却水流路ＰＷ２とが連通されている。これにより、冷却水が、連通孔３１ａ，３２ａを介して、外側冷却水流路ＰＷ１から排出され、内側冷却水流路ＰＷ２に供給される。このように、連通孔３１ａ，３２ａは、外側冷却水流路ＰＷ１における冷却水の出口となっているとともに、内側冷却水流路ＰＷ２における冷却水の入口となっている。ただし、連通孔３１ａ，３２ａの周囲では、熱交換用パイプ３１，３２が互いに接着されているため、両冷却水流路ＰＷ１，ＰＷ２と排気ガス流路ＰＧ１とは連通されていない。
【００４３】
したがって、排気熱回収装置５の排気熱回収部３０においては、冷却水は、導入用ホースＨ１→外側冷却水流路ＰＷ１→連通孔３１ａ，３２ａ→内側冷却水流路ＰＷ２→排出用ホースＨ２のような流通経路で流通される。
【００４４】
次に、排気ガス流路ＰＧ１は、排気ガス流れ方向における両端部において、空間Ｃ１１，Ｃ１２に連通されている。これにより、流路切り替えバルブ２３が閉鎖している場合、内筒部材２２の連通孔２２ａから空間Ｃ１１に流入した排気ガスが、排気ガス流路ＰＧ１に流れ込む。そして、排気ガスが排気ガス流路ＰＧ１を流れる際、外側冷却水流路ＰＷ１および内側冷却水流路ＰＷ２を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。これにともない、排気ガスの熱が冷却水に与えられて排気ガスの温度が低下するとともに、冷却水の温度が上昇することになる。このようにして、排気熱回収部３０における排気熱回収が行われる。排気ガスは、排気ガス流路ＰＧ１を流れた後、空間Ｃ１２を経て、空間Ｃ３に流入される。
【００４５】
したがって、排気熱回収装置５の排気熱回収部３０においては、流路切り替えバルブ２３が閉鎖している場合、排気ガスは、上流側空間Ｃ２１→空間Ｃ１１→排気ガス流路ＰＧ１→空間Ｃ１２→空間Ｃ３のような流通経路で流通される。一方、流路切り替えバルブ２３が開放している場合、排気ガスは、上流側空間Ｃ２１→下流側空間Ｃ２２→空間Ｃ３のような流通経路で流通される。
【００４６】
ここで、排気熱回収装置５における排気熱回収動作について説明する。
【００４７】
例えば、エンジンの始動初期時のような冷間時（暖気未完了時）等には、ヒータスイッチ（空調スイッチ）のオンによりアクチュエータ２４が駆動し、これにともない、流路切り替えバルブ２３が、図８（ａ）に示すように閉鎖される。このため、排気熱回収装置５に流入した排気ガスが、ほとんど全て排気熱回収部３０の排気ガス流路ＰＧ１を流れることになる。これにより、排気熱回収部３０において、排気ガスと、外側冷却水流路ＰＷ１および内側冷却水流路ＰＷ２を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、排気熱が回収される。冷却水は、例えば、図３に示すように、排出用ホースＨ２を介して排気熱回収装置５からエンジン本体１のウォータジャケットに送られ、また、エンジン本体１のウォータジャケットから循環用ホースＨ３を介してヒータコア１１に送られる。これにより、上述のような排気熱回収動作で回収された熱がエンジン暖機や車室暖房のために利用される。
【００４８】
一方、エンジンの暖機完了後等には、ヒータスイッチのオフによりアクチュエータ２４が元の状態に戻り、これにともない、流路切り替えバルブ２３が、図８（ｂ）に示すように開放される。このため、排気熱回収装置５に流入した排気ガスの大部分は、直進して、下流側空間Ｃ２２を通過することになる。つまり、排気熱回収部３０の排気ガス流路ＰＧ１における排気ガスの通過量が低減され、これにともなって排気熱回収量が低減される。したがって、冷却水温度が高くなり過ぎることがなく、エンジン本体１の冷却性能を良好に確保できる。また、排気ガスの大部分が、排気熱回収部３０の排気ガス流路ＰＧ１よりも通路断面積の大きな下流側空間Ｃ２２を流れることで、排気ガスの排出性能が向上し、エンジン出力を高く維持することもできる。
【００４９】
上述したように、この例では、排気熱回収装置５において、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂが水平に（横向きに）配置されており、アクチュエータ２４側に接続される側の端が外筒部材２１から側方へ向けて突出されている。これにより、次のような効果が得られる。
【００５０】
回動軸２３ｂと軸受部４１との間には、上述したように、若干の隙間があいているものの、カバー４１ｄで覆うことによって、その隙間から軸受部４１に路面から跳ね上げられた砂や石、泥水等の異物が入り込んだり、そのような異物の混入によって、異音（異物の噛み込み音）が発生したり、軸受部４１にかじりが発生することを防止できる。
【００５１】
このカバー４１ｄによって、異物の混入をある程度防ぐことができるが、軸受部４１の筒部材４１ｂの開口端が完全には閉塞されていないため、カバー４１ｄを設けていても、筒部材４１ｂの開口端から異物が入り込むことがある。しかし、この例では、回動軸２３ｂが水平に突出されているため、軸受部４１に異物が入り込んだとしても、振動等によって異物が外部へ排出されやすい構造となっている。したがって、排気熱回収装置５のより内部の内筒部材２２の内部空間Ｃ２等に入り込む前に異物を外部へ排出することができ、内筒部材２２の内部空間Ｃ２等にまで異物が浸入することがなくなる。これにより、そのような異物の混入による異音の発生や、軸受部４１にかじりが発生することを防止できる。そして、軸受部４１に泥水が溜まることもなくなるので、軸受部４１が錆びついて固着することを防止できる。
【００５２】
流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂの軸受部４１における固着防止の一例について、具体的に説明する。上述したように、回動軸２３ｂと軸受部４１との隙間から排気ガスの漏洩を防止するためのシール用リング４３〜４５が回動軸２３ｂ上に設けられている。ここで、回動軸２３ｂが外筒部材２１から上方へ向けて突出されていれば、自重によって、シール用リング４３〜４５が互いに接し、クリアランスがなくなり、また、最も内側のシール用リング４３がブッシュ４６に接した状態となる。そして、この状態が長期間にわたって継続されると（例えば、エンジンの運転が長期間なされない場合）、軸受部４１に混入した泥水等が原因となって、隣り合うシール用リング４３〜４５同士の間、および、最も内側のシール用リング４３とブッシュ４６との間で錆びが発生する。そこに、エンジンの運転によって、高温の排気ガスの熱が伝わると固着してしまう。これにともない、回動軸２３ｂのスムーズな動作が妨げられ、流路切り替えバルブ２３のスムーズな開閉が妨げられてしまう。また、シール用リング４３〜４５（特に最も内側のシール用リング４３）が回動軸２３ｂ上で移動できなくなるので、その結果、ガスシール性が悪化してしまう。
【００５３】
これに対し、この例では、回動軸２３ｂが水平に配置されているため、隣り合うシール用リング４３〜４５同士、および、最も内側のシール用リング４３とブッシュ４６とが、自重によって接することがなくなる。また、上述したように、軸受部４１に泥水が溜まることもない。このため、隣り合うシール用リング４３〜４５同士、および、最も内側のシール用リング４３とブッシュ４６とが錆び付いて固着することが防止される。これにより、回動軸２３ｂのスムーズな動作を維持することができ、流路切り替えバルブ２３のスムーズな開閉を維持することができる。また、シール用リング４３〜４５の回動軸２３ｂ上における移動が確保されるので、ガスシール性を良好に維持することができる。
【００５４】
なお、以上では、流路切り替えバルブ２３の回動軸２３ｂが排気熱回収装置５の外筒部材２１から水平に突出されている場合について説明したが、回動軸の突出方向は、斜め下方向であってもよい。ただし、回動軸を斜め下方向に向けて回動軸の突出させる場合、その突出方向および突出長さを路面干渉が起こらない範囲に留めるようにする。
【００５５】
また、流路切り替えバルブ２３をバタフライバルブとした例について説明したが、弁体を支持する回動軸が排気熱回収装置の外筒部材から突出されているものであれば、流路切り替えバルブをバラフライバルブ以外の構成としてもよい。
【００５６】
上述した例では、内燃機関の排気系に設けられる排気系部品が排気熱回収装置である場合について説明したが、流路切り替えバルブが備えられる排気系部品は、排気消音装置（マフラ）、排気浄化装置（触媒コンバータ）であってもよい。
【００５７】
流路切り替えバルブが備えられた排気消音装置では、エンジンの運転状況等に応じて流路切り替えバルブの閉鎖状態と開放状態とを切り替え、排気ガスの流路を切り替えている。そして、エンジンの低負荷運転時には高い消音性能を確保できるようにする一方で、エンジンの高負荷運転時には排気抵抗による出力低下を防止できるようにしている。
【００５８】
また、流路切り替えバルブが備えられた排気浄化装置では、エンジンの運転状況等に応じて流路切り替えバルブの閉鎖状態と開放状態とを切り替え、排気ガスの流路を切り替えている。そして、触媒が活性化されていないときには排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を吸着材によって吸着させる一方で、触媒が活性された後には吸着材に吸着させたＨＣを脱離させ、三元触媒で浄化するようにしている。
【００５９】
ここで、流路切り替えバルブが備えられた排気浄化装置の具体例について、図１０を用いて簡単に説明する。図１０に示す排気浄化装置５０では、流路切り替えバルブ５３として、上述した例の排気熱回収装置５の流路切り替えバルブ２３と同様のいわゆるバタフライバルブが採用されており、また、その流路切り替えバルブ５３の軸受構造として、上述した例の排気熱回収装置５の流路切り替えバルブ２３と同様の軸受構造が採用されている（図９参照）。
【００６０】
図１０に示す排気浄化装置５０は、ＨＣ吸着材付きの触媒コンバータとして構成されている。排気浄化装置５０は、上流側が外筒部材５１と内筒部材５２とによって二重管構造になっているのに対し、下流側が外筒部材５１のみの構造で二重管構造とはなっていない。排気浄化装置５０の上流側では、外筒部材５１と内筒部材５２との間の空間Ｃ５１に、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）を一時的に捕集するＨＣ吸着材５５が設けられている。これに対し、内筒部材５２の内部空間Ｃ５２は単なる排気ガスの流路となっている。一方、排気浄化装置５０の下流側では、外筒部材５１の内部空間Ｃ５３に、三元触媒５６が設けられている。ＨＣ吸着材５５は、低温時に排気ガス中のＨＣを吸着し、一定温度（ＨＣ離脱温度）以上でＨＣを離脱する性質を有し、例えば、コージェライト製モノリス担体にゼオライトをコートしたものが用いられる。
【００６１】
内筒部材５２の上流側端部には、排気ガスの流路を切り替え可能とする流路切り替えバルブ５３が配設されている。流路切り替えバルブ５３は、外筒部材５１の外側に配設される図示しないアクチュエータに接続されており、アクチュエータによって開閉駆動される。流路切り替えバルブ５３は、弁体５３ａが回動軸（駆動軸）５３ｂに支持されたバタフライバルブとなっている。
【００６２】
流路切り替えバルブ５３の開放状態と閉鎖状態とは、三元触媒５６が活性化されたか否かに応じて切り替えられる。
【００６３】
具体的には、三元触媒５６が活性化されていないとき、例えば、エンジンの始動初期時等のような冷間時には、流路切り替えバルブ５３は閉鎖状態に切り替えられる。これにより、排気ガスは、外筒部材５１と内筒部材５２との間の空間Ｃ５１に流入する。この空間Ｃ５１を排気ガスが流れる間に、ＨＣ吸着材５５によって排気ガス中のＨＣが捕集される。その後、排気ガスは、空間Ｃ５１から外筒部材５１の内部空間Ｃ５３に流入する。この内部空間Ｃ５３を排気ガスが流れる間に、三元触媒５６によって排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および一酸化炭素（ＣＯ）が浄化される。このように、三元触媒５６が活性化されていないときには、流路切り替えバルブ５３を閉鎖状態として、ＨＣ吸着材５５によって排気ガス中のＨＣを捕集することによって、ＨＣが外部へ排出されないようにしている。
【００６４】
これに対し、三元触媒５６が昇温され活性化された後には、流路切り替えバルブ５３は開放状態に切り替えられる。これにより、排気ガスは、内筒部材５２の内部空間Ｃ５２に流入し、その後、外筒部材５１の内部空間Ｃ５３に流れ込む。この内部空間Ｃ５３を排気ガスが流れる間に、三元触媒５６によって排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘ、および、ＣＯが浄化される。また、このとき、上述したＨＣ吸着材５５によって捕集されたＨＣがＨＣ吸着材５５から離脱し、排気ガスと混ざり合って外筒部材５１の内部空間Ｃ５３に流れ込む。そして、離脱したＨＣも三元触媒５６によって浄化される。このように、三元触媒５６が活性化された後には、流路切り替えバルブ５３を開放状態として、三元触媒５６によりＨＣ吸着材５５から離脱したＨＣも併せて浄化することによって、ＨＣが外部へ排出されないようにしている。
【００６５】
そして、排気浄化装置５０の流路切り替えバルブ５３は、上述した例の排気熱回収装置５の流路切り替えバルブ２３と同様に、その回動軸５３ｂの一端部が外筒部材５１から水平に突出されているため、上述した例の場合と同様の作用効果が得られる。なお、回動軸５３ｂの突出方向は斜め下方向であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明を適用する内燃機関の排気系の概略を示す側面図である。
【図２】本発明を適用する内燃機関の排気系の概略を示す平面図である。
【図３】排気熱回収装置による排気熱回収時の冷却水の流れを模式的に示す図である。
【図４】排気熱回収装置を示す側面図である。
【図５】排気熱回収装置を示す平面図である。
【図６】図４におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】図６におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図８】流路切り替えバルブの閉鎖状態および開放状態を示す図である。
【図９】図４におけるＺ−Ｚ線断面図である。
【図１０】流路切り替えバルブが備えられた排気浄化装置を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      エンジン本体
３      排気系
５      排気熱回収装置
２１    外筒部材
２２    内筒部材
２３    流路切り替えバルブ
２３ｂ  回動軸
２４    アクチュエータ
３０    排気熱回収部
３１，３２  熱交換用パイプ
４１，４２  軸受部
Ｈ１    導入用ホース
Ｈ２    排出用ホース
ＰＷ１  外側冷却水流路
ＰＷ２  内側冷却水流路
ＰＧ１  排気ガス流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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