CN107076327B

CN107076327B - 流体控制阀

Info

Publication number: CN107076327B
Application number: CN201480082779.4A
Authority: CN
Inventors: 长谷川晓; 高井克典; 井花直树
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2018-11-20
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: JP6300947B2; US10197187B2; CN107076327A; JPWO2016067465A1; WO2016067465A1; US20170211722A1

Abstract

阀侧外壳(31)和致动器侧外壳(21)分别具有互相的相对面部(31A、21A)，并且在该相对面部(31A、21A)的外侧端部分别具有连接部(31d、21c‑1、21c‑2)，互相的相对面部(31A、21A)经由所述连接部(31d、21c‑1、21c‑2)以隔开空间(B)的方式连接，阀侧外壳(31)的相对面部(31A)具有减薄部(31d)，该减薄部(31d)向远离致动器侧外壳(21)的相对面部(21A)的方向凹陷。

Description

流体控制阀

技术领域

本发明涉及一种配置于供高温的流体流通的管路的流体控制阀。

背景技术

在流体控制阀中，例如存在一种使排气气体在吸气侧循环的排气气体再循环阀。此外，在利用排气气体再循环阀对达到800℃左右的高温的排气气体进行处理时，需要构成为尽可能不让排气气体的热量传导至使阀驱动的致动器部的耐热温度较低的零件。

例如，在专利文献1所记载的排气气体再循环阀中，为了保护致动器部不受高温的排气气体的热量影响，将构成阀主体的外壳分成设置有排气气体通路的第一外壳和设置有冷却通路的第二外壳。

此外，使用相对于热的刚性或强度比第二外壳的材质高的金属材料来形成第一外壳，并使发动机的冷却水在第二外壳的冷却通路中循环以进行冷却。另外，尽量减小第一外壳与第二外壳的接触面积，并在第一外壳与第二外壳之间设置空气的隔热层。

此外，在专利文献2中记载有一种利用齿轮使致动器部的输出轴与阀轴直接啮合的一体化结构的排气气体再循环阀。在上述阀中，筒状的外壳保护零件被压入固定于排气气体通路。

外壳保护零件是保护外壳不受排气气体的热量影响的零件，在外壳保护零件的一部分与排气气体通路的壁面之间形成有隔热层，该隔热层用于抑制热传导。

另外，专利文献3所记载的流体控制阀包括阀侧外壳和致动器侧外壳，其中，上述阀侧外壳具有流体通路，上述致动器侧外壳安装有致动器部，并且上述致动器侧外壳成为将旋转驱动力传递至阀轴的齿轮箱。

致动器侧外壳与阀侧外壳以隔开空间的方式连接，上述空间起到空气隔热层的作用。通过上述空气隔热层，可减轻来自阀侧外壳的辐射热的影响。

此外，在致动器侧外壳形成有冷却通路，利用冷却通路的冷却效果来抑制朝向齿轮机构和致动器部的传热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－196437号公报

专利文献2：日本专利特开2007－285311号公报

专利文献3：国际公开第2012/001737号

发明内容

发明所要解决的技术问题

若排气气体的流量较小，则推定即使是处于高温的排气气体，只要总体的热量较小，便能使用专利文献1、2所记载的阀。

然而，若增大阀径而将专利文献1、2的阀设为大流量用的流体控制阀，则由于朝向致动器部的传热和辐射热的热量会变大，因此，存在无法充分确保隔热性的可能性。特别是，由于专利文献1的阀的致动器部收容于第二外壳且配置于第一外壳的横侧，因此，容易受到热量变大的传热和辐射热的影响。

此外，在专利文献2所记载的阀中，由于隔热层仅形成在外壳保护零件的一部分与排气气体通路的壁面之间，因此，作为变成大流量且总体的热量变大的流体用，专利文献2所记载的阀的耐热性不够。

与之相对的是，在专利文献3所记载的阀中，致动器部与致动器侧外壳分体设置，致动器侧外壳配置在致动器部与阀侧外壳之间。此外，由于利用致动器侧外壳的冷却通路进行冷却，因此，即使作为大流量且高温的流体用，也不会超过齿轮机构和致动器部的耐热温度。

然而，由于专利文献3所记载的阀是以冷却水在冷却通路中循环而获得通常的冷却效果为前提的结构，因此，在冷却通路的冷却效果降低的情况下，根据使用环境不同，存在致动器侧外壳对于热的耐性不够的可能性。

例如，在将专利文献3所记载的阀应用于排气气体再循环阀的情况下，若发动机从车辆的运转状态停止，则高温的排气气体的循环停止而使来自排气气体的热量输入停止，但冷却通路的冷却水的循环也停止，使得冷却效果降低。

此时，在专利文献3所记载的阀中，特别是在流通气体温度或气氛温度较高的环境下，阀侧外壳的余热难以降低，因该余热导致致动器侧外壳的温度上升，存在超过齿轮机构和致动器部的耐热温度的可能性。

本发明解决上述技术问题，其目的在于获得一种提高对于外壳的余热的耐性的流体控制阀。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的流体控制阀包括：第一外壳，该第一外壳具有流体通路；阀，该阀设置于第一外壳，并且该阀开闭流体通路；致动器部，该致动器部产生使阀开闭的驱动力；以及第二外壳，该第二外壳安装有致动器部，并且该第二外壳具有供冷却用流体循环的冷却通路。

在该流体控制阀中，第一外壳和第二外壳分别具有互相的相对面部，并且上述第一外壳和上述第二外壳在上述相对面部的外侧端部分别具有连接部，互相的相对面部夹装上述连接部和上述隔热构件而以隔开空间的方式连接，第一外壳的相对面部具有减薄部，该减薄部向远离第二外壳的相对面部的方向凹陷，隔热构件的与连接部接触的一部分呈凹状。

发明效果

根据本发明，具有提高对于由高温流体加热后的外壳的余热的耐性的效果。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的流体控制阀的图。

图2是图1的A部分的截面放大图。

图3是表示阀侧外壳的图。

图4是表示致动器侧外壳的图。

图5是表示隔热板的图。

图6是表示实施方式1的流体控制阀中的因流体的热量造成的影响的示意图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的流体控制阀的图，其示出了将实施方式1的流体控制阀具体化为使发动机排气气体在吸气通路中循环的排气气体再循环阀(以下记作EGR阀)的情况。图1所示的EGR阀是被称作蝶式的阀，阀33与阀轴32一体地旋转而将排气气体通路34开闭。作为上述EGR阀的结构，包括致动器部10、驱动力传递部20以及阀部30。

致动器部10具有马达11，并且产生使阀33开闭的旋转驱动力。马达11的输出轴安装于齿轮机构，该齿轮机构配置于驱动力传递部20的内部。

驱动力传递部20构成为包括上述齿轮机构和致动器侧外壳21，上述致动器侧外壳21收容上述齿轮机构。马达11的输出轴和阀轴32经由上述齿轮机构连接，马达11的旋转驱动力经由齿轮机构传递至阀轴32。

例如，使安装于马达11的输出轴的小齿轮与安装于阀轴32的齿轮啮合，从而将马达11的旋转驱动力直接传递至阀轴32。

致动器侧外壳21是将本发明的第二外壳具体化后的构件，如图1所示，该致动器侧外壳21安装有致动器部10，并形成有延长壁21a。此外，致动器侧外壳21例如由铝等导热率较高的金属铸件构成，为了减轻来自阀侧外壳31的放射热的影响，将该致动器侧外壳21与阀侧外壳31的上部连接。

阀部30与供高温的排气气体流通的管路连接，将阀33开闭，以对排气气体的流量进行控制。构成上述阀部30的阀侧外壳31是将本发明的第一外壳具体化后的构件，该阀侧外壳31由铸铁、不锈钢等耐热钢形成，并且设置有排气气体通路34。

此外，在阀侧外壳31形成有贯通孔31a，该贯通孔31a将外壳外部与排气气体通路34连通，上述贯通孔31a供阀轴32插入。阀33与阀轴32一体地旋转，以将排气气体通路34开闭。

致动器侧外壳21与阀侧外壳31隔着隔热板40通过螺栓22连接。另外，以下对隔着隔热板40将两个外壳21、31连接后的结构进行说明，但本发明也可以是不隔着隔热板40进行连接的结构。

图2是图1的A部分的截面放大图，其示出了将A部分沿轴向剖切的截面。图3是表示阀侧外壳31的图，其示出了从与致动器侧外壳21相对的相对面部一侧观察到的结构。图4是表示致动器侧外壳21的图，其示出了从与阀侧外壳31相对的相对面部一侧观察到的结构。此外，图5是表示隔热板40的图，其中，图5的(a)是隔热板40的俯视图，图5的(b)是隔热板40的立体图。

在致动器侧外壳21形成有贯通孔21b，该贯通孔21b朝阀部30一侧打通，且该贯通孔21b供阀轴32插入。

此外，延长壁21a是从致动器侧外壳21的相对面部21A的外周缘部向阀部30一侧延伸设置的壁部，并将阀侧外壳31的上端部覆盖。上述延长壁21a起到将从阀侧外壳31传导至致动器侧外壳21的热量的一部分散热的热沉(heat sink)的作用。

在致动器侧外壳21的与阀侧外壳31相对的相对面部21A设置有连接部21c-1、21c-2。如图2所示，连接部21c-1、21c-2从相对面部21A向阀部30一侧突出，并形成有供螺栓22插入的螺栓孔21d。

在阀侧外壳31的与致动器侧外壳21相对的相对面部31A的外侧端部设置有连接部31d。此外，在连接部31d形成有阴螺纹孔31e，该阴螺纹孔31e将螺栓22紧固。

如图2所示，阀侧外壳31与致动器侧外壳21隔开空间B而经由连接部31d连接。即，致动器侧外壳21与阀侧外壳31仅在使连接部21c-1、21c-2与连接部31d重合并螺栓紧固的连接部位处连接。以下，将该连接部位记作经由连接部31d连接的连接部位。

此外，如图3所示，连接部31d设置于与致动器侧外壳21相对的相对面部31A的外侧端部。藉此，经由连接部31d连接的连接部位位于阀侧外壳31的侧方的面向外部的位置处，因此，能利用该面向外部的部分进行散热。

另外，由于连接部31d位于相对面部31A的外侧端部，因此，在将致动器侧外壳21与阀侧外壳31连接后，经由连接部31d连接的连接部位变为与延长壁21a相邻的位置。藉此，延长壁21a能将来自上述连接部位的热量有效地散发。

另外，图4示出了在连接部21c-2周围没有延长壁21a的情况，但并不限定于此。即，延长壁21a也可以是进一步设置在连接部21c-2周围，而成为覆盖阀侧外壳31上端部的整周的结构。

此外，也可以在经由连接部31d连接的连接部位处夹装隔热板40。

隔热板40是如图5所示这样的形成有螺栓孔40a的板状构件，该隔热板40由不锈钢等导热率较低的金属材料构成。

在将隔热板40配置于连接部21c-1、21c-2与连接部31d之间的状态下，利用螺栓22使致动器侧外壳21与阀侧外壳31固定。通过夹装隔热板40，经由连接部31d连接的连接部位的热阻增加，因此，能抑制朝向致动器侧外壳21的传热。

另外，在阀侧外壳31的相对面部31A形成有减薄部31c。减薄部31c是向远离致动器侧外壳21的相对面部21A的方向凹陷而构成的，因此，使得致动器侧外壳21与阀侧外壳31的间隔变大。

若两者的间隔变大，则形成相应的空气隔热层，从而热阻增加，因此，能使来自阀侧外壳31的辐射热的传热减少。

例如，若将减薄部31c构成为凹陷得比连接部31d深，则由于在减薄部31c与相对面部21A之间形成充分的空气隔热层，因此，很有效。

此外，致动器侧外壳21的连接部21c-1、21c-2也可以是将与连接部31d或隔热板40接触的部分的一部分切除而形成。

例如，如图4所示，通过设置缺口部21e-1、21e-2，连接部21c-1、21c-2与连接部31d或隔热板40的接触面积变窄，使得热阻增加。藉此，能抑制朝向致动器侧外壳21的传热。

另外，对于隔热板40，也可以是将与连接部21c-1、21c-2及连接部31d接触的部分的一部分切除而形成。

例如，如图5所示，通过设置缺口部40b，隔热板40与连接部21c-1、21c-2及连接部31d的接触面积变窄，能使热阻增加。

通过将连接部21c-1、21c-2或隔热板40的一部分切除，热阻会增加，但在经由连接部31d连接的连接部位处的保持面积也变窄。

另一方面，在实际的EGR阀的使用环境中，存在因位于上述连接部位的零件的热膨胀系数之差等引起螺栓紧固力降低的情况，因此，需要充分确保在上述连接部位处的保持力。

因而，本发明以下述方式将连接部21c-1、21c-2或隔热板40切除：以考虑了EGR阀的使用环境时所需的保持面积为最小的面积。

藉此，能确保经由连接部31d连接的连接部位处的保持力，同时能使热阻增加。

如图2所示，在致动器侧外壳21形成有供冷却水循环的冷却通路23。另外，致动器侧外壳21由铝等导热率较高的金属材料构成，冷却效果得到提高。藉此，即使大流量且高温(～800℃)的排气气体在排气气体通路34中流通而使阀部30受到加热，也能在热量传导至齿轮机构和致动器部10之前有效地进行冷却。

在冷却通路23中，伴随车辆的发动机起动而驱动电动泵，从而使冷却水循环。例如，冷却水从图4所示的通路口23a的一方流入冷却通路23，并从另一方的通路口23a排出，在利用散热器(radiator)进行冷却之后再次输送至冷却通路23。另外，若车辆的发动机停止，则电动泵也停止，因此，冷却通路23中的冷却水的循环停止。

图6是表示实施方式1的流体控制阀中的因流体的热量造成的影响的示意图，其示出了将实施方式1的流体控制阀具体化为图1的EGR阀的情况。若高温(～800℃)的排气气体在排气气体通路34中循环，则阀部30被来自该排气气体的热输入加热。此时，在阀侧外壳31中，产生来自相对面部31A的辐射热和经由连接部31d的传热。

由于致动器侧外壳21在与阀侧外壳31之间以隔开空间B的方式连接，因此，来自相对面部31A的辐射热的传热因空间B的空气隔热层而有所减少。即使致动器侧外壳21的相对面部21A一侧的部分被来自相对面部31A的热放射以及经由空间B的空气和连接部31d的传热加热，也能通过在冷却通路23中循环的冷却水进行冷却。

在此，若发动机停止，则排气气体通路34中的排气气体的循环停止，从排气气体传导至阀部30的热量的输入也停止。此外，由于冷却通路23中的冷却水的循环也停止，因此，冷却通路23的冷却效果降低。

另一方面，在刚使发动机停止之后，存在被高温排气气体加热的阀侧外壳31的余热，来自相对面部31A的辐射热和经由连接部31d的传热会继续。因而，致动器侧外壳21的相对面部21A一侧的部分被加热，而冷却通路23的冷却效果降低，因此，特别是在流通气体温度和气氛温度较高的环境下，在致动器侧外壳21中存在超过齿轮机构和致动器部10的耐热温度的可能性。

因而，在本发明中，在相对面部31A形成减薄部31c，在相对面部21A、31A的外侧端部设置连接部21c-1、21c-2、31d。此外，将致动器侧外壳21与阀侧外壳31以使相对面部21A、31A隔开空间B的方式经由连接部21c-1、21c-2、31d连接。藉此，可抑制阀侧外壳31的余热向致动器侧外壳21传导，使得对于阀侧外壳31的余热的耐性提高。

若详细进行说明，则在阀侧外壳31的相对面部31A的外侧端部设置有连接部31d，因此，经由连接部31d连接的连接部位变为在阀侧外壳31的侧方的面向外部的位置。藉此，经由连接部31d连接的连接部位能将热量从面向外部的部分向大气散热。

此外，在将致动器侧外壳21与阀侧外壳31连接后，经由连接部31d连接的连接部位变为与延长壁21a相邻的位置。此时，如图6所示，延长壁21a变为将上述连接部位覆盖的状态，并且起到热沉的作用。即，延长壁21a将来自相对面部31A的外侧端部的辐射热b和经由连接部31d的传热c作为放射热d向大气放射。

此外，由于在相对面部31A形成有减薄部31c，因此，致动器侧外壳21与阀侧外壳31的间隔变得比仅有空间B的情况更大。藉此，和阀侧外壳31与致动器侧外壳21的相对面部21A间的间隔相当的空间便成为空气隔热层，而使得热阻增加，因此，传导至致动器侧外壳21的辐射热a的导热量相较于仅有空间B的情况有所减少。

另外，若在经由连接部31d连接的连接部位处夹装隔热板40，则能使热阻增加，因此，能抑制经由连接部31d的传热c。

此外，通过以将致动器侧外壳21的连接部21c-1、21c-2和隔热板40中的至少一方的一部分切除的方式形成，也能使热阻增加。

另外，通过设为组合了隔热板40的夹装与上述切除的形成的结构，能进一步增加经由连接部31d连接的连接部位的热阻。

在以上说明中示出了本发明的流体控制阀为大流量且高温的流体用的情况，但也可以是小流量、低温的流体用，不管流体的温度、流量如何，都能应用于各种阀。例如，也可以应用于专利文献3的结构。

如上所述，根据本实施方式1，阀侧外壳31和致动器侧外壳21分别具有互相的相对面部31A、21A，在上述相对面部31A、21A的外侧端部分别具有连接部31d、21c-1、21c-2，互相的相对面部31A、21A经由上述连接部31d、21c-1、21c-2以隔开空间B的方式连接，阀侧外壳31的相对面部31A具有减薄部31d，该减薄部31d向远离致动器侧外壳21的相对面部21A的方向凹陷。

通过减薄部31c，阀侧外壳31与致动器侧外壳21之间的热阻增加，能使向致动器侧外壳21传导的热量自身降低。藉此，可提高对于阀侧外壳31的余热的耐性。

此外，根据本实施方式1，EGR阀包括隔热板40，该隔热板40夹装在经由连接部31d连接的连接部位处。通过隔热板40，使得上述连接部位处的热阻增加，因此，能抑制朝向致动器侧外壳21的传热。

另外，根据本实施方式1，致动器侧外壳21包括延长壁21a，该延长壁21a从致动器侧外壳21的与阀侧外壳31相对的相对面部21A的外周缘部延伸设置，并将阀侧外壳31的上端部覆盖。由于该延长壁21a起到将阀侧外壳31的热量散热的热沉的作用，因此，能提高对于阀侧外壳31的余热的耐性。

另外，根据本实施方式1，连接部21c-1、21c-2的一部分被切除。连接部21c-1、21c-2的接触面积因切除而变窄，因此，使得上述连接部位处的热阻增加，能抑制朝向致动器侧外壳21的传热。

另外，根据本实施方式1，隔热板40与连接部31d接触的一部分被切除。隔热板40的接触面积因切除而变窄，因此，使得上述连接部位处的热阻增加，能抑制朝向致动器侧外壳21的传热。

在实施方式1中，示出了将本发明的流体控制阀具体化为蝶式阀的情况，但并不限定于此。例如，本发明也能适用于阀轴直线运动来将阀开闭的提升式阀。

另外，在本发明的保护范围内能够对实施方式的任意构成要素进行变形，或是省略实施方式中的任意构成要素。

工业上的可利用性

本发明的流体控制阀能提高对于被高温的流体加热后的外壳的余热的耐性，因此，适用于处理高温的排气气体的排气气体再循环阀。

(符号说明)

10 致动器部

11 马达

20 驱动力传递部

21 致动器侧外壳

21A、31A 相对面部

21a 延长壁

21b、31a 贯通孔

21c-1、21c-2、31d 连接部

21d、40a 螺栓孔

21e-1、21e-2、40b 缺口部

22 螺栓

23 冷却通路

23a 通路口

33 阀部

31 阀侧外壳

31b 轴周围部分

31c 减薄部

31e 阴螺纹孔

32 阀轴

33 阀

40 隔热板。

Claims

1.一种流体控制阀，包括：第一外壳，该第一外壳具有流体通路；阀，该阀设置于所述第一外壳，并将所述流体通路开闭；致动器部，该致动器部产生使所述阀开闭的驱动力；以及第二外壳，该第二外壳安装有所述致动器部，并且该第二外壳具有供冷却用流体循环的冷却通路，其特征在于，

所述第一外壳和所述第二外壳分别具有彼此相对的相对面部，并且所述第一外壳和所述第二外壳在所述相对面部的外侧端部分别具有连接部，互相的所述相对面部夹装所述连接部和隔热构件而以隔开空间的方式连接，

所述第一外壳的所述相对面部具有减薄部，该减薄部向远离所述第二外壳的所述相对面部的方向凹陷，

所述隔热构件的与所述连接部接触的一部分呈凹状。

2.如权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，

所述第二外壳包括延长壁，该延长壁从所述第二外壳的与所述第一外壳相对的相对面部的外周缘部延伸设置，并将所述第一外壳的上端部覆盖。

3.如权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述第二外壳的所述连接部的一部分呈凹状。