JP2012207672A

JP2012207672A - バルブ装置

Info

Publication number: JP2012207672A
Application number: JP2011071262A
Authority: JP
Inventors: Moriyoshi Awasaka; 守良粟坂; Takaji Numabe; 隆次沼邊; Yuya Yamazaki; 裕弥山嵜
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】バルブ装置において、バルブ室内の水分を排出し低温環境下におけるシート性の低下を防止する。
【解決手段】排気ガス再循環バルブ１０を構成するボディ本体１２には、バルブシート１６の設けられる装着孔２６及び連通室２４の内周面に沿って第１及び第２排出溝２８、３０が形成され、該第１及び第２排出溝２８、３０が、軸方向に沿ってガス流出口２２側まで延在すると共に、前記内周面における鉛直下側となる底面に形成される。そして、装着孔２６及び連通室２４の内部に浸入した水分が、第１排出溝２８へと移動して第２排出溝３０を通じてガス流出口２２の外部へと排出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の流通する流路をバルブで開閉することにより該流体の流通状態を切り換えるバルブ装置に関する。

従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を弁体の回転作用下に切り換えて前記流体の流通状態を制御するバルブ装置が知られている。このようなバルブ装置は、例えば、流路を有した弁箱の内部に、断面Ｕ字状の弁体が回転自在に設けられ、該弁体が前記流路に設けられたシートリングの弾性体に当接することによって流路が閉塞され、一方、該弁体が回転して前記弾性体から離間することによって前記流路が開口し、前記弁体との間を通じて流体が流通する。また、シートリングの端部には弾性材料からなる弾性体が装着され、前記シートリングは、流路内に挿入された後、その開口から挿入された筒状のインサートによって固定され保持される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１６１５０５号公報

上述したようなバルブ装置では、流体内に含まれた水分が流路に付着し、該流路の底部側に溜まることがある。この水分は、例えば、インサート側に向かって若干だけ下方へと傾斜した流路に沿って移動するが、該インサートによって堰き止められ外部に排出されることがない。そのため、例えば、バルブ装置が低温環境下で用いられる場合に、水分が流路内において氷結し、それに伴って、弁体及びシートリングが氷結し、前記弁体の着座時におけるシート性が低下するという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、バルブ室内の水分を排出し、低温環境下におけるシート性の低下を防止することが可能なバルブ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、少なくとも外周面の一部が球面に形成され回動可能に設けられたバルブと、流体が流通する通路と該流路と連通し前記バルブの配設されるバルブ室とを有するボディと、前記バルブ室に対して可動自在に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記シート部材を付勢する弾発部材と、前記弾発部材を保持するストッパとを備えるバルブ装置において、
前記バルブ室の底部には、前記流体の流通方向に沿って延在する排出溝が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ボディにおいて、バルブ及びシート部材の設けられるバルブ室の底部に、流体の流通方向に沿って排出溝を延在させている。従って、ボディの内部に浸入した水分が、バルブ室内に滞留することが回避され、重力作用下に排出溝へと導かれた後、流体の流通方向に沿って排出される。その結果、バルブ室内に水分が残存し、氷結した場合に懸念されるシート部材の固着が防止され、例えば、低温環境下においてもシート部材をバルブの回動動作に対応させて円滑に可動させることができるため、バルブに対するシート性が好適に維持される。

また、バルブ室の底部を、シート部材から離間する方向に向かって下方へと傾斜して形成するとよい。

さらに、排出溝を、シート部材の外周側まで延在させるとよい。

さらにまた、ストッパを、リング状に形成しバルブ室内に設けられた環状溝に装着すると共に、該環状溝の外周面に対して排出溝を深く形成するとよい。

またさらに、ストッパには、外周面から半径内方向に窪んだ凹部を備え、前記凹部を排出溝に臨むように配置するとよい。

また、ストッパは、切欠部を有したＣリング状に形成され、バルブ室内に設けられた環状溝に装着すると共に、前記切欠部を、排出溝に臨むように配置するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、バルブ及びシート部材の設けられるバルブ室の底部に、流体の流通方向に沿って排出溝を延在させることにより、ボディ内に浸入した水分が、バルブ室内に滞留することが回避され、排出溝を通じて流体の流通方向に沿って排出される。その結果、バルブ室内に水分が残存し、氷結した場合に懸念されるシート部材の固着が防止され、例えば、低温環境下においてもシート部材をバルブの回動動作に対応させて円滑に可動させることができるため、バルブに対するシート性が好適に維持される。

本発明の実施の形態に係るバルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブの全体断面斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１におけるストッパ近傍を示す断面図である。変形例に係る排気ガス再循環バルブのバルブ近傍を示す断面図である。

本発明に係るバルブ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るバルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブを示す。

この排気ガス再循環バルブ１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるバルブ１４と、前記バルブ１４の外周面に当接するバルブシート（シート部材）１６と、前記ボディ本体１２の側部に設けられ、前記バルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構１８とを含む。

このボディ本体１２は、例えば、金属製材料から形成され、その略中央部には、排気ガスの供給されるガス流入口２０と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口２２が設けられている。また、ガス流入口２０とガス流出口２２との間には連通室（バルブ室）２４が形成され、この連通室２４の内部に円盤状のバルブ１４が回動自在に配設されると共に、前記連通室２４とガス流入口２０との間には、該ガス流入口２０に対して拡径した装着孔２６が形成される。

連通室２４は、ガス流出口２２と略同一の内周径で形成されると共に、該ガス流出口２２側（矢印Ａ１方向）に向かって徐々に拡径したテーパ状に形成される。

また、装着孔２６及び連通室２４には、それぞれの内周面において鉛直下方向（矢印Ｂ方向）となる位置に、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って延在する第１及び第２排出溝２８、３０が形成される。この第１及び第２排出溝２８、３０は、装着孔２６及び連通室２４の内周面に対してそれぞれ断面矩形状で所定深さだけ窪んで形成される。また、第１及び第２排出溝２８、３０は、その長手方向（矢印Ａ１方向）に沿って略同一深さで形成され、該第２排出溝３０は、ガス流出口２２の端部まで貫通している。なお、排気ガス再循環バルブ１０は、第１及び第２排出溝２８、３０が鉛直下側（矢印Ｂ方向）となるように配置され使用される。

また、装着孔２６には、バルブ１４の外周面に摺接するバルブシート１６が設けられると共に、前記装着孔２６と前記連通室２４との間には、後述するストッパ３８の装着されるストッパ収容溝３２が形成される。

なお、上述した第１排出溝２８は、図３に示されるように、ストッパ収容溝３２の深さより深く形成される。換言すれば、第１排出溝２８は、ストッパ収容溝３２の外周径より外側となる深さで形成されている。なお、図３は、図２におけるストッパ３８を係止している連通室２４側の突部の断面において、ガス流入口２０側を見た図である。

バルブシート１６は、例えば、金属製材料から形成され、装着孔２６において連通室２４側（矢印Ａ１方向）にバルブ１４に当接するシート部３４を有する。シート部３４の中央には、連通孔３６が軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に貫通し、ガス流入口２０と連通している。

また、バルブシート１６は、装着孔２６において軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）及び径方向に移動可能に設けられ、ストッパ収容溝３２に設けられたリング状のストッパ３８との間にスプリング（弾発部材）４０が介装され、該スプリング４０によって前記バルブシート１６がガス流入口２０側（矢印Ａ２方向）へと付勢されている。ストッパ３８は、図３に示されるように、切欠部４２を介して半径方向へ縮径自在なＣ字状に形成される。

シート部３４は、徐々に拡径するテーパ状のシート面を有し、前記シート面に対してバルブ１４が当接することによってガス流入口２０と連通室２４との連通が遮断された弁閉状態となる。

一方、ボディ本体１２の略中央部には、図１に示されるように、連通室２４から側方に向かって貫通したシャフト孔４４が形成され、後述する駆動力伝達機構１８のシャフト４５が挿通される。

バルブ１４は、半球面状に形成された着座面５０を有した円盤状の本体部４６と、該本体部４６の略中央から軸方向（矢印Ａ１方向）に突出した軸部４８とを備え、前記軸部４８がシャフト４５に対して連結されることにより、バルブ１４がシャフト４５と共に回転する。

着座面５０は、本体部４６の外周面において半球面状に形成され、球面の頂部から一端面４６ａに向かって徐々に拡径するように球面状に形成される。そして、着座面５０がバルブシート１６のシート部３４に当接（着座）することによって弁閉状態となる。

駆動力伝達機構１８は、バルブ１４の連結されるシャフト４５と、前記シャフト４５の端部に連結されるバルブギア５４と、ボディ本体１２の側部に連結され、前記バルブギア５４を介して前記シャフト４５を回転駆動させる駆動源５６とを含む。

シャフト４５は、ボディ本体１２の外側に突出した一端部がバルブギア５４の略中央部に挿通されてナット５８を締め付けることによって固定されると共に、ボディ本体１２においてバルブ１４の側方にそれぞれ装着された軸受５２ａ、５２ｂによって回転自在に支持されている。

駆動源５６は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力がバルブギア５４を介してシャフト４５へと伝達されることにより、シャフト４５に連結されたバルブ１４が軸線を中心として回動動作する。

本発明の実施の形態に係るバルブ装置として用いられる排気ガス再循環バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１及び図２に示されるように、バルブ１４がバルブシート１６のシート部３４に着座し、ガス流入口２０とガス流出口２２との間の流路が前記バルブ１４によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。

図２に示すように、上述した初期位置では、バルブ１４の着座面５０がバルブシート１６のシート部３４に当接しているため、ガス流入口２０に供給されているガスの連通室２４側（矢印Ａ１方向）への流通が遮断されている。

次に、このような弁閉状態から、図１に示す駆動源５６が駆動すると、該駆動源５６の回転駆動力がバルブギア５４を介してシャフト４５へと伝達され、前記シャフト４５に連結されたバルブ１４が所定角度だけ回転する。このように、バルブ１４が回転することにより、前記バルブ１４がバルブシート１６から離間する方向に変位する。

そして、バルブ１４の着座面５０が、シート部３４から離間することによって、弁開状態となり該着座面５０と前記シート部３４との間の間隙を通じてガス流入口２０に供給されたガスが連通室２４内へと導入される。

そして、駆動源５６の駆動作用下にさらにバルブ１４を回転させることにより、該バルブ１４がバルブシート１６から徐々に離間し、前記バルブ１４が初期位置から、例えば、約９０°回転した状態で完全な弁開状態となる。このような弁開状態において、ガス流入口２０に供給されたガスが、バルブシート１６の連通孔３６、連通室２４を通じてガス流出口２２へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。

次に、上述した排気ガス再循環バルブ１０のガス流入口２０、連通室２４及びガス流出口２２の内部にガス中に含まれた水分が付着した場合について説明する。

例えば、ガス中に含まれた水分が、ガス流入口２０、連通室２４及びガス流出口２２の内周面に付着し、その重力作用下に前記内周面に沿って底面側（矢印Ｂ方向）へと移動する。そして、水分は、ガス流入口２０及び連通室２４の内周面に沿って下方へと移動し、該内周面に対して窪んだ第１排出溝２８の内部へと移動した後、ガス流出口２２側（矢印Ａ１方向）に向かって下り勾配となるように傾斜した前記第１及び第２排出溝２８、３０に沿って流通する。

最後に、第２排出溝３０の端部となるガス流出口２２側（矢印Ａ１方向）から図示しない配管を介して内燃機関側へと水分が好適に排出される。この際、水分は、第１排出溝２８の深さがストッパ収容溝３２の外径より深く形成されているため、該ストッパ収容溝３２に装着されたストッパ３８によって流通が妨げられることがない。

以上のように、本実施の形態では、ボディ本体１２において、装着孔２６から連通室２４及びガス流出口２２の底面側に軸方向に沿って延在する第１及び第２排出溝２８、３０を設け、前記第１及び第２排出溝２８、３０を前記ガス流出口２２側（矢印Ａ１方向）に向かって延在させることにより、前記装着孔２６、連通室２４内に付着した水分が前記第１及び第２排出溝２８、３０を通じて確実にガス流出口２２から外部へと排出される。その結果、装着孔２６内に水分が残存し、氷結した場合に懸念されるバルブシート１６の固着が防止され、例えば、低温環境下においてもバルブシート１６をバルブ１４の回動動作に対応させて円滑に可動させることが可能となる。

また、第１及び第２排出溝２８、３０は、バルブシート１６から離間する方向、すなわち、ガス流出口２２側に向かって下方へと傾斜しているため、前記第１及び第２排出溝２８、３０内に水分が滞留してしまうことがなく、前記ガス流出口２２側に向かって確実且つ好適に流すことができる。

さらに、第１排出溝２８は、ストッパ３８の装着されるストッパ収容溝３２の外周径より半径外方向に深く形成されているため、水分が装着孔２６から連通室２４へと第１排出溝２８を通じて流通する際に前記ストッパ３８によって堰き止められることがなく、確実に下流側へと流通させ排出することが可能となる。

一方、図４に示されるストッパ７０のように、該ストッパ７０においてストッパ収容溝３２に臨む外周部に半径内方向に窪んだ凹部７２を設けることにより、第１排出溝２８に加えて凹部７２内に水分を流通させることができるため、より大流量で迅速にボディ本体１２の内部から水分を排気ガス再循環バルブ１０の外部へと排出することが可能となる。また、上述した凹部７２を設ける代わりに、ストッパ３８の切欠部４２を第１排出溝２８に臨むように配置することにより、該切欠部４２を通じて水分を流通させることができるため、前記凹部７２と同様の効果が得られる。

なお、本発明に係るバルブ装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…排気ガス再循環バルブ１２…ボディ本体
１４…バルブ１６…バルブシート
１８…駆動力伝達機構２０…ガス流入口
２２…ガス流出口２４…連通室
２６…装着孔２８…第１排出溝
３０…第２排出溝３２…ストッパ収容溝
３８、７０…ストッパ４５…シャフト
５６…駆動源７２…凹部

Claims

少なくとも外周面の一部が球面に形成され回動可能に設けられたバルブと、流体が流通する通路と該流路と連通し前記バルブの配設されるバルブ室とを有するボディと、前記バルブ室に対して可動自在に設けられ前記バルブが着座するシート部材と、前記シート部材を付勢する弾発部材と、前記弾発部材を保持するストッパとを備えるバルブ装置において、
前記バルブ室の底部には、前記流体の流通方向に沿って延在する排出溝が形成されることを特徴とするバルブ装置。
請求項１記載のバルブ装置において、
前記バルブ室の底部は、前記シート部材から離間する方向に向かって下方へと傾斜して形成されることを特徴とするバルブ装置。
請求項１又は２記載のバルブ装置において、
前記排出溝は、前記シート部材の外周側まで延在することを特徴とするバルブ装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ装置において、
前記ストッパは、リング状に形成され前記バルブ室内に設けられた環状溝に装着されると共に、該環状溝の外周面に対して前記排出溝が深く形成されることを特徴とするバルブ装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ装置において、
前記ストッパには、外周面から半径内方向に窪んだ凹部を備え、前記凹部が前記排出溝に臨むように配置されることを特徴とするバルブ装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ装置において、
前記ストッパは、切欠部を有したＣリング状に形成され、前記バルブ室内に設けられた環状溝に装着されると共に、前記切欠部が、前記排出溝に臨むように配置されることを特徴とするバルブ装置。