JP2010071454A - バルブ開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーモアクチュエータの交換作業が容易なバルブ開閉装置を得る。
【解決手段】弁体８を揺動して開閉するバルブ機構６を、熱膨張体４６の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッド５０を突き出すサーモアクチュエータ３６により弁体８を揺動するように配置する。その際、ロアケース１４とアッパーケース１６とを着脱可能に突き合わせて両ケース１４，１６内にまたがる収納孔２２，２８を形成する。流体の流入管３０と流出管３１とをロアケース１４に接続すると共に、ロアケース１４の収納孔２２にサーモアクチュエータ３６をアクチュエータロッド５０がアッパーケース１６側に突き出る向きに収納する。また、アクチュエータロッド５０と同軸上に設けた押圧ロッド５４をアッパーケース１６に摺動可能に支持すると共に、アッパーケース１６の収納孔２８に押圧ロッド５４をアクチュエータロッド５０側に付勢する付勢部材５２を収納した。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッドを突き出すサーモアクチュエータによりバルブ機構を開閉するバルブ開閉装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、バルブ機構を開閉するサーモアクチュエータを備えたバルブ開閉装置として、バルブ機構を構成する各要素を予め組み付けて一体形成しておき、このバルブ機構を、付勢部材及びサーモアクチュエータと共にアッパーケースに組み付け、更に、このアッパーケースに対してシャフト部を挟んで対向する位置からロアケースを取り付けることにより、付勢部材、サーモアクチュエータ、バルブ機構を挟み付けて固定したものが知られている。
特開２０００−３３７１４８号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、サーモアクチュエータが故障して、交換する必要が生じた場合、アッパーケース、付勢部材、サーモアクチュエータ、バルブ機構、ロアケースを順次積層して組み立てており、サーモアクチュエータが軸方向に長く、ロアケースあるいはアッパーケースを取り外す際に、軸方向に大きく移動させないとサーモアクチュエータから引き抜くことができず、サーモアクチュエータの交換作業が容易でないという問題があった。また、サーモアクチュエータの熱膨張体が温度変化により膨張するための流体を供給する配管を取り付けている場合、配管を取り外すことなく、サーモアクチュエータの交換を行うことが容易でないという問題があった。

本発明の課題は、サーモアクチュエータの交換作業が容易なバルブ開閉装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
回転可能に支持された弁体を揺動して開閉するバルブ機構を、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッドを突き出すサーモアクチュエータにより前記弁体を揺動するバルブ開閉装置において、
ロアケースとアッパーケースとを着脱可能に突き合わせて前記両ケース内にまたがる収納孔を形成し、
流体の流入管と流出管とを前記ロアケースに接続すると共に、前記ロアケースの前記収納孔に前記サーモアクチュエータを前記アクチュエータロッドが前記アッパーケース側に突き出る向きに収納し、
前記アクチュエータロッドと同軸上に設けた押圧ロッドを前記アッパーケースに摺動可能に支持すると共に、前記アッパーケースの前記収納孔に前記押圧ロッドを前記アクチュエータロッド側に付勢する付勢部材を収納したことを特徴とするバルブ開閉装置がそれである。

前記押圧ロッドと前記付勢部材とを前記アッパーケースの前記収納孔に着脱可能に収納した構成でもよい。また、前記押圧ロッドの後端側に円錐孔を形成し、前記アクチュエータロッドの先端側を前記円錐孔に挿入して、前記アクチュエータロッドの先端側を前記押圧ロッドの後端側に接触させた構成でもよい。その際、前記アクチュエータロッドの先端側を半球状に形成してもよい。

本発明のバルブ開閉装置は、アッパーケースをロアケースから外すと、ロアケースにサーモアクチュエータが、アッパーケースに付勢部材と押圧ロッドとが収納された状態で分離でき、ロアケースからサーモアクチュエータを容易に取り外すことができると共に、ロアケースに流入管や流出管が接続されていても、流入管や流出管を取り外すことなく、サーモアクチュエータを容易に交換できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はバルブ開閉装置で、本実施形態では、排気熱回収装置２に用いられている。排気熱回収装置２は図示しない内燃機関からの排気ガスの排気熱を内燃機関の冷却水に回収する周知のものであり、排気熱回収装置２には、内燃機関からの排気ガスをそのまま通過させるバイパス流路と、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換流路とが並列に設けられている。

排気熱回収装置２の本体４にはバイパス流路を開閉するバルブ機構６が設けられ、バルブ機構６の閉弁によりバイパス流路を遮断したときには、排気ガスは熱交換流路を通って流れ、バルブ機構６の開弁によりバイパス流路を開いたときには、主にバイパス流路を通って排気ガスが流れるように構成されている。

バルブ機構６は本体４に回転可能に支持された回転軸７を備え、回転軸７に弁体８が取り付けられると共に、弁体８の揺動により着座・離間する弁座１０を備えている。また、弁体８は図示しないばね等の付勢部材により弁座１０に着座方向に付勢され、弁座１０への着座により閉弁する。付勢部材の付勢力に抗して弁体８をほぼ９０度揺動させると弁座１０から離間して開弁する。回転軸７の先端は本体４の外部に突出されており、その回転軸７の先端にレバー部材１２が一体的に取り付けられている。

バルブ開閉装置１はロアケース１４とアッパーケース１６とを備えており、ロアケース１４は中空の筒部１８と、筒部１８の端に形成されたフランジ部２０とを備え、筒部１８内に収納孔２２が形成されている。

アッパーケース１６も中空の筒部２４と、筒部２４の端に形成されたフランジ部２６とを備え、筒部２４内に収納孔２８が形成されている。ロアケース１４のフランジ部２０とアッパーケース１６のフランジ部２６とが突き合わされてボルト３２、ナット３４により着脱可能に取り付けられて、ロアケース１４の収納孔２２とアッパーケース１６の収納孔２８とが同軸上で接続されている。尚、ロアケース１４のフランジ部２０は本体４に固定されている。

ロアケース１４には、収納孔２２に図示しない内燃機関からの冷却水を供給する流入管３０が筒部１８の端に接続されている。また、ロアケース１４には冷却水を排気熱回収装置２に導く流出管３１も接続されている。

ロアケース１４の収納孔２２には、サーモアクチュエータ３６が収納されており、図２に示すように、サーモアクチュエータ３６は収納孔２２に着脱可能に挿入されるピストン３８を備え、ピストン３８にはＯリング４０が装着されて漏れ止めされている。

ピストン３８には、収納孔２２内に挿入されるケース４２が取り付けられており、ケース４２は有底の筒状に形成されて内部は中空状に形成されている。サーモアクチュエータ３６を収納孔２２内に挿入した際にケース４２の底が突き当たるストッパー部材４４が収納孔２２に底側に配置されている。

サーモアクチュエータ３６を収納孔２２内に収納した際、ピストン３８の先端面はフランジ部２０の表面とほぼ同一面上に配置され、筒部１８の内壁とケース４２の外壁との間には冷却水が流入する隙間が形成されるように構成されている。

ケース４２内には熱膨張体４６が充填されると共に、ケース４２内には弾性体４８が収納されている。弾性体４８は一端がケース４２と共にピストン３８に固定されており、ピストン３８に摺動可能に挿入されたアクチュエータロッド５０のテーパ状に形成された一端が弾性体４８内に挿入されている。アクチュエータロッド５０の先端は、ピストン３８からアッパーケース１６の収納孔２８側に突き出されている。

サーモアクチュエータ３６は熱膨張体４６が温度上昇により膨張すると、弾性体４８を介してアクチュエータロッド５０のテーパ状の一端を押して、アクチュエータロッド５０をアッパーケース１６の収納孔２８側に突き出すように構成されている。

アッパーケース１６の収納孔２８には、コイルスプリング等を用いた付勢部材５２が収納されている。また、収納孔２８にはアクチュエータロッド５０と同軸上に押圧ロッド５４が挿入されており、押圧ロッド５４はアッパーケース１６に取り付けられたブッシュ部材５６を介して軸方向に摺動可能に支持されている。ブッシュ部材５６はアッパーケース１６に取り付けられたキャップ部材５８によりアッパーケース１６に取り付けられている。

押圧ロッド５４のロアケース１４側には、径方向に張り出されたフランジ部６０が形成され、フランジ部６０を介して付勢部材５２が押圧ロッド５４をアクチュエータロッド５０側に付勢している。

押圧ロッド５４のアクチュエータロッド５０側端には、円錐状に窪まされた円錐孔６２が形成され、アクチュエータロッド５０の先端は半球状に形成され、この円錐孔６２にアクチュエータロッド５０の先端が挿入されて、アクチュエータロッド５０の先端が押圧ロッド５４の後端に接触されている。

押圧ロッド５４の先端は、アッパーケース１６から突き出され、押圧ロッド５４の先端にはキャップ５４ａが取り付けられている。弁体８が弁座１０に着座した状態にある場合は、キャップ５４ａはレバー部材１２と離れている。図１に示すように、レバー部材１２には回転軸７を中心とする円上に半円状の円弧部１２ａが形成され、アクチュエータロッド５０や押圧ロッド５４の軸方向が回転軸７を中心とする円の接線方向となるように配置され、押圧ロッド５４が突き出された際に、円弧部１２ａにキャップ５４ａが接触するように構成されている。

次に、前述した本実施形態のバルブ開閉装置１の作動について、排気熱回収装置２の作動と共に説明する。
排気熱回収装置２は、弁体８が弁座１０に着座した閉弁時に、内燃機関からの排気ガスを熱交換流路に導いて、排気ガスと冷却水との間での熱交換を行い、排気熱を回収する。排気ガスの圧力が増加すると、弁体８が排気ガスの圧力を受けて、ばねの付勢力に抗して回転軸７の廻りに揺動し、弁座１０から離間して開弁する。これにより、排気ガスはバイパス流路を通って下流の排気流路に排出される。

バルブ開閉装置１では、冷却水が流入管３０を介して収納孔２２内に流入し、流出管３１を介して収納孔２２から冷却水が排気熱回収装置２に流出する。収納孔２２に流入する冷却水の温度が低いときには、図１に示すように、熱膨張体４６が膨張することなく、アクチュエータロッド５０がケース４２内に引き込まれた状態にあり、押圧ロッド５４が付勢部材５２の付勢力によりアクチュエータロッド５０側に押されて引き込まれた状態にある。よって、バルブ機構６は排気ガスの圧力に応じて閉弁・開弁をする。

バルブ開閉装置１は、収納孔２２に流入する冷却水の温度が上昇すると、熱膨張体４６が膨張して、弾性体４８を介してアクチュエータロッド５０のテーパ状の端を押す。よって、アクチュエータロッド５０が、図３に示すように、ピストン３８内を摺動して突き出され、押圧ロッド５４を付勢部材５２の付勢力に抗して押す。

押圧ロッド５４がアクチュエータロッド５０により押されて突き出されると、押圧ロッド５４はレバー部材１２の円弧部１２ａを接線方向に押して、レバー部材１２を回転軸７を中心に揺動する。よって、弁体８が弁座１０から離間してバルブ機構６が開弁し、排気ガスがバイパス流路を通って排出される。

一方、サーモアクチュエータ３６が何らかの原因で故障して、交換する必要が生じた場合には、ボルト３２、ナット３４をゆるめて取り外す。特に、アクチュエータロッド５０が突き出された状態でサーモアクチュエータ３６が故障した際には、バルブ機構６のばねにより、レバー部材１２の円弧部１２ａを介して押圧ロッド５４がアクチュエータロッド５０側に付勢されている。

よって、図３、図４（イ）に示すように、押圧ロッド５４はアクチュエータロッド５０とレバー部材１２の円弧部１２ａとにより挟まれた状態となっている。また、ロアケース１４には流入管３０や流出管３１が接続されており、ロアケース１４を本体４から取り外すのでは、流入管３０や流出管３１を取り外さなければならず交換作業が煩わしい。

ボルト３２、ナット３４を取り外した後、アッパーケース１６や押圧ロッド５４を図４（イ）の矢印方向にスイングさせる。これにより、図４（ロ）に示すように、押圧ロッド５４の先端がレバー部材１２の円弧部１２ａとの接触箇所から滑って外れる。その際、押圧ロッド５４の円錐孔６２にアクチュエータロッド５０の半球状の先端が挿入されているので、アクチュエータロッド５０の半球状の先端を中心にして、押圧ロッド５４は矢印方向に容易にスイングさせることができる。

そして、アッパーケース１６と共に、付勢部材５２、押圧ロッド５４を取り外すと共に、図４（ハ）に示すように、ロアケース１４の収納孔２２から故障したサーモアクチュエータ３６を引き出す。新たなサーモアクチュエータ３６を収納孔２２に収納し、アッパーケース１６と共に、付勢部材５２、押圧ロッド５４を取り付け、ボルト３２、ナット３４を締め付けて固定する。

その際、ピストン３８からのアクチュエータロッド５０の突き出し量は少なく、また、レバー部材１２を図示しないばねの付勢力に抗して揺動させることにより、アッパーケース１６と共に、付勢部材５２、押圧ロッド５４を容易に取り付けることができる。このように、流入管３０や流出管３１を取り外すことなく、サーモアクチュエータ３６を容易に交換することができる。また、付勢部材５２が破損した場合でも、押圧ロッド５４をロアケース１４から引き出すことにより、容易に交換できる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのバルブ開閉装置を用いた排気熱回収装置の要部を断面で示す閉弁状態の正面図である。 本実施形態のバルブ開閉装置の拡大断面図である。 本実施形態としてのバルブ開閉装置を用いた排気熱回収装置の要部を断面で示す開弁状態の正面図である。 本実施形態のバルブ開閉装置の交換作業を説明する説明図である。

符号の説明

１…バルブ開閉装置 ２…排気熱回収装置
４…本体 ６…バルブ機構
７…回転軸 ８…弁体
１０…弁座 １２…レバー部材
１４…ロアケース １６…アッパーケース
２２，２８…収納孔 ３０…流入管
３１…流出管 ３６…サーモアクチュエータ
３８…ピストン ４２…ケース
４６…熱膨張体 ４８…弾性体
５０…アクチュエータロッド ５２…付勢部材
５４…押圧ロッド ６２…円錐孔

Claims (4)

1. 回転可能に支持された弁体を揺動して開閉するバルブ機構を、熱膨張体の温度変化に伴う膨張によりアクチュエータロッドを突き出すサーモアクチュエータにより前記弁体を揺動するバルブ開閉装置において、
   ロアケースとアッパーケースとを着脱可能に突き合わせて前記両ケース内にまたがる収納孔を形成し、
   流体の流入管と流出管とを前記ロアケースに接続すると共に、前記ロアケースの前記収納孔に前記サーモアクチュエータを前記アクチュエータロッドが前記アッパーケース側に突き出る向きに収納し、
   前記アクチュエータロッドと同軸上に設けた押圧ロッドを前記アッパーケースに摺動可能に支持すると共に、前記アッパーケースの前記収納孔に前記押圧ロッドを前記アクチュエータロッド側に付勢する付勢部材を収納したことを特徴とするバルブ開閉装置。
2. 前記押圧ロッドと前記付勢部材とを前記アッパーケースの前記収納孔に着脱可能に収納したことを特徴とする請求項１に記載のバルブ開閉装置。
3. 前記押圧ロッドの後端側に円錐孔を形成し、前記アクチュエータロッドの先端側を前記円錐孔に挿入して、前記アクチュエータロッドの先端側を前記押圧ロッドの後端側に接触させたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバルブ開閉装置。
4. 前記アクチュエータロッドの先端側を半球状に形成したことを特徴とする請求項３に記載のバルブ開閉装置。

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