CN107002888B - 阀装置以及排气热回收装置 - Google Patents

Abstract

阀装置(10)对流体的流路进行开闭。该阀装置(10)具备管状的阀座(74)、以及阀芯(76)。阀芯(76)具备阀主体(78)以及周缘部(80)。周缘部(80)在阀座(74)的外周从阀主体(78)的周缘朝流体的流路的上游侧而延伸。

Description

阀装置以及排气热回收装置

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2014年12月17日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2014-255335号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本公开涉及阀装置以及具备该阀装置的排气热回收装置。

背景技术

已知有对管状部件进行开闭的阀装置，该管状部件形成来自内燃机的排气的流路(参照专利文献1)。该专利文献1所记载的阀装置配置于在管状部件的排气流路中与排气流入部相比靠下游侧的位置，并且具备阀座和阀芯。阀座形成为使其在排气流路中的下游侧扩径的扩散器形状。阀芯经由配置在阀座内周面的缓冲部件与阀座卡合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2013-130159号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所记载的阀座形成为扩散器形状，配置在阀装置的缓冲部件通常形成为网状。因此，在现有的阀装置中存在流动于流路的排气容易通过配置在阀座和阀芯之间的缓冲部件而流出的问题。

即，在阀装置中，需要提高关闭流路时的封闭性能。

因此，在本公开的一个方面中，期望在阀装置中使关闭流路时的封闭性能得以提高。

解决问题的技术方案

本公开的一个方面涉及对流体的流路进行开闭的阀装置。

该阀装置具备阀座和阀芯。阀座是管状部件，且形成流体的流路的一部分。阀芯通过与阀座卡合而对流体的流路进行封闭。

阀芯具备阀主体和周缘部。周缘部在阀座的外周从阀主体的周缘朝流体的流路的上游侧而延伸。

根据这样的阀装置，当阀关闭时，周缘部覆盖阀座的外周部分。因此，流动于流路的流体为了从阀座与阀芯之间流出，必须向相对于流体的流路而逆流的方向流动。

其结果是，根据本公开的一个方面的阀装置，能够抑制流体从阀座与阀芯之间流出。

即，根据本公开的一个方面的阀装置，能够提高阀关闭时的封闭性能。

另外，根据本公开的一个方面的阀装置，周缘部与阀座的外周部分卡合(即，覆盖阀座的外周部分)，因此，能够将网状部件等缓冲部件配置在阀座的外周而不配置在阀座的内周。其结果是，根据本公开的一个方面的阀装置，能够抑制流体从阀座与阀芯之间流出。

此外，阀主体可具备凸部，该凸部形成在与阀座的内周相比在径向上靠内侧的位置，并且该凸部以朝流体的流路的上游侧凸起的方式突出。

如上的凸部的前端沿着径向位于与阀座相比靠内侧的位置。因此，根据本公开的一个方面的阀装置，通过凸部能够限制流体的流动，从而能够进一步抑制流体从阀座与阀芯之间流出。

此外，本公开的一个方面的阀装置可具备通过在阀座的外周面配置与周缘部抵接的缓冲部件而形成的缓冲部。在这种情况下，缓冲部的在流体的流路的下游侧的端部可配置在与阀座的下游侧的端部相比在流体的流路中靠上游侧的位置。

即，在本公开的一个方面的阀装置中，能够延长流体到达缓冲部的下游侧的端部的流路长度。由此，根据本公开的一个方面的阀装置，能够减少流体通过缓冲部件而流出的情况，从而能够进一步提高封闭性能。

此外，本公开的一个方面可以是排气热回收装置，该排气热回收装置具备排气管、壳体部件、热交换部、流入部以及阀装置。

排气管形成作为流体之一的排气的流路。壳体部件覆盖排气管的外侧。热交换部具有热交换器，该热交换器配置在排气管和壳体部件之间，并且在排气和低温流体之间进行热交换。流入部具有供排气从排气管流入热交换部的流入路径。

阀装置为本公开的一个方面的阀装置，并且配置在与流入部相比靠下游侧的位置。

根据如上所述的排气热回收装置，能够减少阀关闭时排气流出的情况，从而能够增加流向热交换部的排气的流量。由此，根据本公开的一个方面的排气热回收装置，能够提高从排气热回收热的效率。

此外，在本公开的一个方面的排气热回收装置中，将排气管的在排气流路中的下游侧的端部定义为排气下游端，排气下游端可以位于排气管的排气流路中与热交换器的下游侧的端部相比靠下游侧的位置。

在这种情况下，流入部可具备流入形成部和导入部件。流入形成部是指在排气管中从排气下游端直至热交换器的下游侧端部为止的地点。导入部件配置成，以使其与流入形成部之间留有间隙的方式，使导入部件覆盖流入形成部的在径向上的外侧的至少一部分，并且导入部件是作为阀座而发挥作用的部件。

该导入部件中与所述热交换部连接的一侧的于径向上位于轴向中心侧的面，可配置在与热交换器中位于排气管的轴向中心侧的端部相比在排气管的径向上靠内侧的位置。此外，导入部件中与所述热交换部连接的一侧的于径向上位于轴向中心侧的面还可配置在从热交换器中位于排气管的轴向中心侧的端部沿着排气管的轴向而延伸的直线上。

在如上所述的排气热回收装置的流入部中，能够减少直至热交换器的排气流路变窄，从而能够抑制从流入部到热交换部的流入口的压力损失恶化。

因此，根据本公开的一个方面的排气热回收装置，排气能够到达热交换器内部，从而能够从排气中回收更多的热。

附图说明

图1是示出实施方式中的排气热回收装置的外观的立体图。

图2是闭阀状态下的排气热回收装置的剖视图，且是图1中的II-II剖视图。

图3是示出阀座的变形例的主要部分的剖视图。

图4是示出应用了阀装置的消音器的图。

附图标记的说明

1…排气热回收装置；2…排气部；4…壳体部件；6…热交换部；

8…流入部；10…阀装置；12…排气管；14…排气管；16…上游端；

18…排气下游端；20…外壳部件；22…盖部件；24…保持部件；

28…热交换室；30…热交换器；32…板部件；34…流入管；

36…流出管；38…端部；40…间隙；42…间隙；44…间隙；

50…流入形成部；52…热交换器对应部位；56…导入部件；

58…前端部位；60…主体部位；62…热交换侧内表面；

64…导入下游端；74…阀座；76…阀芯；78…阀主体；

80…周缘部；82…凸部；84…缓冲部；90…内燃机；92…排气；

94…冷却液；100…消音器；102…外壳；104…入口管；106…出口管；

108…中间管；110、112、114…隔壁

具体实施方式

下面参照附图说明作为本公开的一例的实施方式。

<排气热回收装置>

图1所示的排气热回收装置1安装在具有内燃机90的移动体上。该排气热回收装置1将来自内燃机90的排气92作为高温流体，并将内燃机90的冷却液94作为低温流体而进行热交换，由此从排气92中回收热。本实施方式中的冷却液94可以是冷却水，也可以是油液。

本实施方式的排气热回收装置1具备排气部2、壳体部件4、热交换部6(参照图2)、流入部8(参照图2)、以及阀装置10。

排气部2将来自内燃机90的排气92导向下游侧。壳体部件4覆盖排气部2的外侧。热交换部6具有配置在排气部2和壳体部件4之间的热交换器30(参照图2)，并且在作为高温流体的排气92和作为低温流体的冷却液94之间进行热交换。

流入部8构成为使排气92从排气部2流入热交换部6。阀装置10是对排气92的流路进行开闭的阀装置，并且配置在与流入部8相比靠下游侧的位置。

如图2所示，排气部2具备排气管12。排气管12是两端开口的圆筒状的部件，并且排气92流入排气管12上游侧的端部。

壳体部件4具备排气管14、外壳部件20、盖部件22、以及保持部件24。

排气管14整体上是圆筒状的部件，作为一个端部的上游端16具有内径大于排气管12外径的开口。排气下游端18以不与壳体部件4接触的状态而配置在该排气管14的上游端16的内部空间中，其中，排气下游端18为排气管12的与上游端相反的一侧的端部。

外壳部件20是内径大于排气管12的直径的圆筒状部件。该外壳部件20的下游侧端部与排气管14的上游端16连接。

盖部件22封闭外壳部件20的在排气管12的排气92的流路中的上游侧的开口。

即，通过外壳部件20、盖部件22和排气管12形成由外壳部件20、盖部件22和排气管12围成的热交换室28，热交换室28为环形空间。

配置在该热交换室28中的热交换器30是具备多个板部件32的热交换器，即所谓板层叠型热交换器。各板部件32是冷却液94流动于其内部的部件。多个板部件32以使得在沿着排气管12的轴向彼此相邻的两个板部件32的外表面之间形成有间隙42的方式而层叠。来自热交换器30外部的冷却液94经由流入管34流入各板部件32中。并且，流动于各板部件32内部的冷却液94经由流出管36流出到热交换器30的外部。

此外，热交换器30配置为在各板部件32的于径向上的内侧的周缘和排气管12的外表面之间形成有间隙40。此外，热交换器30配置为在各板部件32的于径向上的外侧的周缘和外壳部件20的内表面之间形成有间隙44。

在本实施方式中，将流动于间隙40、多个间隙42、以及间隙44的排气92作为高温流体，并将流动于各板部件32内的冷却液94作为低温流体，而进行热交换。即，配置有热交换器30的热交换室28作为热交换部6而发挥作用。

保持部件24对配置在热交换室28的热交换30器进行保持。

另外，在下文中，将排气管12的一部分，即，将排气管12中的从排气下游端18直至热交换器对应部位52(以下，简称为“部位52”)为止的部位称为流入形成部50。这里所说的部位52是指排气管12中的与排气下游端18相比位于上游侧的部位。具体地，部位52是指排气管12中的如下部位，即，与构成热交换器30的多个板部件32中被配置在于排气管12的排气92的流路中的下游侧的端部的一个板部件32(以下，称为下游侧板部件32)相对的部位。

流入部8形成为以该流入形成部50为内管，且以导入部件56为外管的双重管。

导入部件56是两端开口的圆筒状的部件，并且具有比排气管12的流入形成部50的外径大的内径。在该导入部件56形成有前端部位58和主体部位60。

主体部位60配置为以使其与流入形成部50之间留有间隙的方式而覆盖流入形成部50的外侧。在导入部件56中，与保持部件24连接的一侧的端部中于径向上内侧的面(即，热交换侧内表面62)配置在与端部38相比在排气管12的径向上靠内侧的位置。这里所说的端部38是热交换器30的于径向上位于排气管12轴向中心侧的端部，例如，板部件32的内径侧的周缘。

此外，在主体部位60中，前端部位58与保持部件24相连接。该前端部位58形成为尖细的喷嘴状。而且，导入下游端64为前端部位58中的尖细的前端，导入下游端64配置为使得于排气管12的径向上在导入下游端64和排气下游端18之间形成开口。该开口作为排气92流入热交换部6的流入口而发挥作用。

<阀装置的结构>

阀装置10具备阀座74和阀芯76。

阀座74为管状的部件，且形成作为流体的排气92的流路的一部分。在本实施方式中，导入部件56的前端部位58作为阀座74而发挥作用。

在该阀座74的外周面形成有缓冲部84。该缓冲部84是安装有缓冲部件的部位。其中，这里所说的缓冲部件是指对与阀芯的接触进行缓冲的部件。本实施方式中的缓冲部件可以是例如形成为网状的网状部件，也可以是其他部件。

在阀芯76形成有阀主体78以及周缘部80。

阀主体78是圆盘状部件，且其直径大于导入部件56中的导入下游端64的内径。在该阀主体78形成有于阀主体78的端部以朝排气92的流路的上游侧凸起的方式突出的凸部82。该凸部82形成为，使得凸起的顶点位于与导入部件56(即，阀座74)的内周相比在径向上靠内侧的位置。

周缘部80是从阀主体78的周缘延伸的部位。该周缘部80向朝排气92的流路的上游侧的方向延伸。其中，这里所说的“向朝排气92的流路的上游侧的方向延伸”包括周缘部80以覆盖导入部件56(即，阀座74)的外周的方式而延伸的情形。具体地，本实施方式中的周缘部80在与导入部件56的前端部位58(即，阀座74)平行的方向上延伸。不过，周缘部80的延伸方向只要是“朝排气92的流路的上游侧的方向”即可，不限于平行于前端部位58的方向。

另外，当内燃机90的冷却液94的液体温度高于预先规定的规定温度时，本实施方式中的阀装置10会以未图示的阀轴为中心进行转动从而开放排气部2。另一方面，当内燃机90的冷却液94的液体温度低于规定温度时，阀装置10会以阀轴为中心进行转动从而封闭排气部2。

<实施方式的效果>

在阀装置10中，当阀关闭时，从阀主体78的周缘延伸的周缘部80覆盖阀座74的外周部分。因此，流动于排气部2(导入部件56)的排气92为了从阀座74与阀芯76之间流出，必须向相对于排气92的流路而逆流的方向流动。

因此，与现有的阀装置相比，根据阀装置10，能够抑制排气92从阀座74与阀芯76之间流出。

此外，形成在阀主体78上的凸部82于与导入部件56的内周相比在径向上靠内侧的位置以朝排气92的流路的上游侧凸起的方式突出。因此，凸部82的前端位于与阀座74相比在径向上靠内侧的位置。

因此，在阀装置10中，能够通过凸部82限制排气92的流动。其结果是，根据阀装置10，能够减少排气92流入阀座74的外周和周缘部80之间。

由上可知，根据阀装置10，能够提高关闭流入部8时的封闭性能。

另外，根据阀装置10，可将阀座74中与阀芯76卡合的面作为外周面。因此，可使缓冲部84的形成位置不在阀座74的内周，而在阀座74的外周。其结果是，根据阀装置10，能够抑制排气92从阀座74与阀芯76之间流出。

此外，在本实施方式中，阀装置10的应用对象为排气热回收装置1。

而且，如上所述，由于阀装置10的封闭性能得以提高，所以在排气热回收装置1中，能够减少当阀关闭时排气92从阀座74与阀芯76之间通过并流出的情况。由此，根据排气热回收装置1，当阀关闭时，能够增加流向热交换部6的排气92的流量，从而能够提高从排气热的热回收效率。

特别是，在本实施方式的排气热回收装置1中，导入部件56中的热交换侧内表面62配置在与热交换器30中的位于排气管12的轴向中心侧的端部38相比在排气管12的径向上靠内侧的位置。

因此，根据排气热回收装置1，能够减少流入部8中使排气92流到热交换器30的流路变窄的情况，从而能够抑制从流入部8到热交换部6的流入口的压力损失恶化。

其结果是，根据排气热回收装置1，排气92能够到达热交换部6内部，从而能够从排气92中回收更多的热。

[其他实施方式]

以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可以以各种方式进行实施。

例如，在上述实施方式中，导入部件56的热交换侧内表面62配置在与端部38相比在排气管12的径向上靠内侧的位置，但在本公开中，导入部件56的热交换侧内表面62也可配置在从端部38沿着排气管12的径向延伸的直线上。

此外，如图3所示，导入部件56的导入下游端64可朝向阀主体78而延伸。在这种情况下，缓冲部84的在排气管12的排气92的流路中的下游侧端部可配置在与导入下游端64相比在排气92的流路中靠上游侧的位置。其中，图3是示出阀座74的变形例的主要部分的剖视图。

如果如上所述地形成导入部件56的导入下游端64，则能够延长排气92到达缓冲部84的下游侧端部的流路长度。由此，根据阀装置10，能够减少排气92通过缓冲部84而流出的情况，从而能够进一步提高封闭性能。

此外，在上述实施方式中，使导入部件56的前端部位58作为阀座74而发挥作用，不过本公开的阀座74也可以是专门设置的部件。在这种情况下，阀座74可以通过与导入部件56接合而使用。

此外，上述实施方式中的阀主体78形成为圆盘状，不过阀主体78的形状不限于此。例如，如图3所示，阀主体78也可以是使阀主体78的在排气部2的排气92的流路中的下游侧以凸起的方式而弯曲的形状，还可以是其他形状。

此外，在阀主体78上可形成有于该阀主体78的轴向中心朝排气部2的排气92的流路中的上游侧凸起的突出部。

另外，在上述实施方式的阀主体78上形成有凸部82，不过在本公开的阀主体上也可以省略凸部82。

此外，在上述实施方式中，使流入部8中的流入口的形成位置为排气管12的排气下游端18，不过流入部8中的流入口的形成位置不限于此。即，只要使流入部8中的流入口的形成位置在排气92的流路中与阀装置10相比靠上游侧即可，既可以是排气管12中的热交换器30的上游侧，也可以是排气管12中的热交换器30的中间部分。

此外，在上述实施方式中，将排气下游端18与导入部件56之间的开口作为排气92从排气管12流入热交换部6的流入口而形成，不过排气92从排气管12流入热交换部6的流入口也可以通过在排气管12自身穿设孔而形成。

另外，上述实施方式中的排气热回收装置1安装在具有内燃机90的移动体上，不过本公开中的排气热回收装置也可以不安装在移动体上。即，本公开中的排气热回收装置也可以在不安装在移动体上的情况下使用，即，只要其通过将来自内燃机90的排气92作为高温流体而进行热交换并从排气92中回收热即可。而且，排气热回收装置中的低温流体可以不是冷却液94，可以是作为低温流体发挥作用的其他流体。

此外，上述实施方式中的热交换器30构成为板层叠型的热交换器，不过本公开中的热交换器只要是在作为高温流体的排气92和作为低温流体的冷却液94之间进行热交换的热交换器即可，可以是任何类型的热交换器。

此外，在上述实施方式中，阀装置10的应用对象为排气热回收装置1，不过阀装置10的应用对象不限于排气热回收装置1，也可以是消音器(muffler)。

作为该消音器的一例，如图4所示，消音器100具备外壳102、入口管104、出口管106、中间管108、以及阀装置10。

外壳102由穿设有至少一个孔的隔壁110、112、114划分成多个室。入口管104使来自内燃机90的排气92流入外壳102内。出口管106使外壳102内的排气92向外部流出。中间管108连接外壳102内的多个室。

此处的阀装置10具备阀座74、阀主体78、以及周缘部80，除了使中间管108的一端作为阀座74而发挥作用，以及从阀主体78省略了凸部82之外，此处的阀装置10构成为与上述实施方式相同。因此，在此对相同的结构赋予相同的附图标记，并且省略对构成阀装置10的各部分的详细说明。

另外，在应用于消音器100的阀装置10的阀主体78上也可形成有凸部82。此外，不限于使中间管108的一端作为阀座74而发挥作用，也可以设置专用的阀座74。

根据如上所述的消音器100，能够减少流动于中间管108的排气92从阀座74与阀芯76之间流出的情况，从而能够使消音器100内的排气92的流路成为所要求的状态。

另外，阀装置10的应用对象不限于此，只要其被应用为对流体的流路进行开闭，则可以应用于任何对象。此外，本公开中的流体不限于排气92，也可以是其他流体。

另外，省略了上述实施方式的一部分结构的形态也是本发明的实施方式。此外，将上述实施方式和变形例进行适当组合而构成的形态也是本发明的实施方式。并且，在不脱离由专利权利要求书中记载的语句所确定的发明本质的范围内各种可想到的形态亦皆是本发明的实施方式。

Claims (4)

1.一种阀装置，是对流体的流路进行开闭的阀装置，其特征在于，具备：

阀座，所述阀座为管状，且形成所述流体的流路的一部分；以及

阀芯，所述阀芯通过与所述阀座卡合而对所述流体的流路进行封闭，

所述阀芯具备阀主体以及周缘部，

所述周缘部在所述阀座的外周从所述阀主体的周缘朝所述流体的流路的上游侧而延伸；

所述阀主体具备凸部，所述凸部形成在与所述阀座的内周相比在径向上靠内侧的位置，并且所述凸部以朝所述流体的流路的上游侧凸起的方式突出。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，

具备通过在所述阀座的外周面配置与所述周缘部抵接的缓冲部件而形成的缓冲部，

所述缓冲部的在所述流体的流路的下游侧的端部配置在与所述阀座的下游侧的端部相比在所述流体的流路中靠上游侧的位置。

3.一种排气热回收装置，其特征在于，具备：

排气管，所述排气管形成作为流体之一的排气的流路；

壳体部件，所述壳体部件覆盖所述排气管外侧；

热交换部，所述热交换部具有热交换器，所述热交换器配置在所述排气管和所述壳体部件之间，并且在所述排气和低温流体之间进行热交换；

流入部，所述流入部具有供排气从所述排气管流入所述热交换部的流入路径；以及

阀装置，所述阀装置为根据权利要求1或2所述的阀装置，并且配置在与所述流入部相比靠下游侧的位置。

4.根据权利要求3所述的排气热回收装置，其特征在于，

将所述排气管的在排气流路中的下游侧的端部定义为排气下游端，所述排气下游端位于所述排气管的排气流路中与所述热交换器的下游侧端部相比靠下游侧的位置，

所述流入部具备流入形成部和导入部件，

所述流入形成部是在所述排气管中从所述排气下游端到热交换器的下游侧端部为止的位置，

所述导入部件配置成，以使其与所述流入形成部之间留有间隙的方式使所述导入部件覆盖所述流入形成部的在径向上的外侧的至少一部分，并且所述导入部件作为所述阀座而发挥作用，

所述导入部件中与所述热交换部连接的一侧的于径向上位于轴向中心侧的面，配置在与所述热交换器中位于所述排气管的轴向中心侧的端部相比在所述排气管的径向上靠内侧的位置，或者配置在从所述热交换器中位于所述排气管的轴向中心侧的端部沿着所述排气管的轴向而延伸的直线上。