JP2016530437A - フラッパ式排気切換バルブ - Google Patents

Abstract

フラッパ式排気切換バルブ（１１０）が提供される。該フラッパ式排気切換バルブ（１１０）は、排気取入口（２１２）と、蒸発器側吐出口（２１４）と、バイパス側吐出口（２１６）とを備えて成るバルブ本体（２１０）を含む。上記フラッパ式排気切換バルブ（１１０）はまた、当該フラッパアセンブリ（３１０）の第１の末端（３１０ａ）にて上記バルブ本体（２１０）に対して回動可能に連結されたフラッパアセンブリ（３１０）も含む。

Description

以下に記述される各実施例は、排気切換バルブ（ｅｘｈａｕｓｔ ｄｉｖｅｒｔｅｒ ｖａｌｖｅ）に関し、さらに詳細には、廃熱回収システムのための排気切換バルブに関する。

内燃（ＩＣ）機関（エンジン）は、世界中で、主として自動車に対して使用されている。内燃機関は、公知の石油製品の最大の消費物の１つを占めている。内燃機関により消費される大量の石油製品、及び、内燃機関から排出されるガスの故に、多くの規制機関は、車両の最小限の平均的な燃費経済性を要求すると共に車両から排出される汚染物質の量を制限する規則を実施しており、又は、該規則を実施する過程にある。

車両の放出物を減少する従前の試みは、排気ガス処理に集中してきた。例えば、従前の試みは、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_x）の選択的触媒還元（ＳＣＲ）を行うために、排気ガスが触媒を通過するに先立ち、排気ガス流内へと試薬を導入してきた。付加的に、多くの車両は今や、排気ガスの少なくとも幾分かを再循環させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含んでいる。ＥＧＲは車両の有害な放出物を減少するが、それは車両の燃費経済性も低減させることが多い。

排出流における放出物の問題を緩和する上でＳＣＲ及びＥＧＲの使用は有効であったが、車両の燃費経済性及び燃料消費量を改善することは殆どなかった。実施されつつあるさらに厳格な規則によれば、多くの製造者は、内燃機関の燃費経済性を高めることに関心を移している。概略的には、内燃機関の燃料燃焼により生成されるエネルギーの約３０〜４０％のみが機械的動力へと変換されることが知られている。残りのエネルギーの多くは、熱の形態で喪失される。故に、自動車業界における関心事の１つの特定の分野は、例えばランキンサイクル（Ｒａｎｋｉｎｅ ｃｙｃｌｅ）により熱を機械的エネルギーへと変換する廃熱回収システムを用いて、内燃機関により生成される熱の幾分かを回収することであった。

廃熱回収システムは典型的に、水のような作動流体を使用して、エンジンからの廃熱を回収する。熱伝達特性又は蒸気圧特性のような特性の故に、エタノールのような他の流体も使用され得る。熱を排気から作動流体へと伝達するために、蒸発器が典型的に使用される。該熱は、作動流体を気体へと変換し得る。上記気体は次に膨張器へと搬送され得ると共に、其処で、熱は機械的エネルギーへと変換される。

しかし、作動流体に対する熱伝達は、常に好適ではないこともある。例えば、廃熱回収システムにおける閉塞物により内包された気体に対する熱伝達は好適でないこともある。内包された気体に対して熱を伝達すると、廃熱回収システムにおける蒸発器又は凝縮器に対して損傷を引き起こし得る不都合なレベルの圧力が引き起こされ得る。付加的に、熱を排気システムから作動流体に対して伝達することは、エンジンが排気システムを暖めているときには好適でないこともある。例えば、排気システムからの熱を伝達すると、エンジンが該排気システムを暖めるために要する時間が長くなる。作動流体に対する熱伝達は、蒸発器に対する排気流を制限又は阻止することにより、低減又は排除され得る。したがって、蒸発器に対する排気流を制限又は阻止する要望が在る。

本発明の第１の態様によれば、エンジン排気ガス切換バルブ（１１０）は、
バルブ本体（２１０）であって、
排気ガス取入口（２１２）と、
周縁部を有する第１排気ガス吐出口（２１４）と、
周縁部を有する第２排気ガス吐出口（２１６）とを備えて成り、
当該バルブ本体は、上記排気ガス取入口（２１２）から上記第１排気ガス吐出口（２１４）に至る第１排気ガス流路（Ｑ）と、上記排気ガス取入口（２１２）から上記第２排気ガス吐出口（２１６）に至る第２排気ガス流路（Ｐ）とを画成する、
バルブ本体（２１０）と、
当該フラッパアセンブリが上記第１排気ガス吐出口（２１４）の上記周縁部に接近する位置と、当該フラッパアセンブリが上記第２ガス吐出口（２１６）に接近する位置との間における第１軸線（２３０）の回りの回動のために上記バルブ本体（２１０）に対して連結されたフラッパアセンブリ（３１０）であって、上記第１軸線は当該フラッパアセンブリ（３１０）の第１の末梢部（３１０ａ）にて且つ上記第１及び第２の流路の実質的に外側に配置されているフラッパアセンブリ（３１０）と、
を備えて成る。

実質的に流路の外側であることから低流量である領域において、上記フラッパアセンブリを一端にて枢動させると、各流路における乱流が、故に、結果的な圧力及びエネルギーの損失が減少される。

好適には、上記フラッパアセンブリは、上記第２排気ガス吐出口（２１６）の上記周縁部と協働して実質的に平坦なシールを形成すべく構成され、上記第１軸線（２３０）は上記シールの平面に直交する方向で視認されたときに該シールの外側に位置する。
好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）は、上記第１の末梢部（３１０ａ）から離間した第２の末端（３１０ｂ）であって、回動する間に上記排気取入口（２１２）に向けて配向される第２の末端（３１０ｂ）を有する。
好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）は、上記バルブ本体（２１０）に対してシャフト（２３０）を介して回動可能に連結されたフラッパアーム（３１２）と、上記フラッパアーム（３１２）に対して連結されたシールプレート（３１４）と、を備えて成る。

好適には、上記第１排気ガス吐出口（２１４）の上記周縁部はショルダ（２１４ａ）を備えて成り、上記フラッパアームは、上記第１排気ガス吐出口（２１４）を通る流れを絞るべく且つ上記第２排気ガス吐出口（２１６）を通して排気ガス流を導向すべく、上記ショルダ（２１４ａ）に隣接する極限位置まで回動可能である。
好適には、上記第２排気ガス吐出口（２１６）の上記周縁部は唇部（２１６ａ）を備えて成り、上記フラッパアームは、上記第２排気ガス吐出口（２１６）を通る排気ガス流を阻止すべく且つ排気ガス流を上記第１排気ガス吐出口（２１４）を通して進路変更すべく、上記シールプレート（３１４）が上記唇部に当接して押圧される該唇部に隣接する極限位置まで回動可能である。

好適には、上記シールプレート（３１４）は上記フラッパアーム（３１２）に対して無拘束的に連結される。
好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）は、上記シールプレート（３１４）をフラッパアーム（３１２）に対して連結するリベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）をさらに備えて成る。
好適には、上記フラッパ式排気切換バルブ（１１０）は、上記フラッパアセンブリ（３１０）を上記シャフト（２３０）の回りで回動させるべく構成されたアクチュエータ（２２０）をさらに備えて成る。

第２の態様によれば、エンジン排気ガス切換バルブ（１１０）を形成する方法は、
排気ガス取入口（２１２）と、第１排気ガス吐出口（２１４）と、第２排気ガス吐出口（２１６）とを備えて成るバルブ本体（２１０）を形成する段階と、
フラッパアセンブリ（３１０）を形成すると共に、該フラッパアセンブリ（３１０）の第１の末端（３１０ａ）にて該フラッパアセンブリを上記バルブ本体（２１０）に対して回動可能に連結する段階と、を備えて成る。

好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）を上記バルブ本体（２１０）に対して連結する上記段階は、回動の間において上記排気取入口（２１２）に向けて第２の末端（３１０ｂ）が配向されるように、上記フラッパアセンブリ（３１０）を連結する段階を備えて成る。

好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する上記方法は、
フラッパアーム（３１２）を形成し、且つ、該フラッパアームを上記バルブ本体（２１０）に対して回動可能に連結する段階と、
シールプレート（３１４）を形成し、且つ、該シールプレートを上記フラッパアーム（３１２）に対して連結する段階と、を備えて成る。

好適には、上記方法は、上記第１排気ガス吐出口（２１４）の上記周縁部にショルダ（２１４ａ）を形成する段階と、上記第１排気ガス吐出口（２１４）を通る流れを絞るべく且つ上記ショルダに隣接する極限位置へと回動されたときに排気を上記バイパス側吐出口（２１６）へと導向すべく、上記フラッパアーム（３１２）を構成する段階と、を備えて成る。

好適には、上記方法は、上記第２排気ガス吐出口（２１６）の上記周縁部に唇部（２１６ａ）を形成する段階と、排気を上記蒸発器側吐出口（２１４）へと進路変更すべく且つ排気が上記バイパス側吐出口（２１６）を通り流れることを阻止すべく、上記シールプレート（３１４）が上記唇部（２１６ａ）に当接して押圧されるように上記フラッパアーム（３１２）を構成する段階と、を備えて成る。

上記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する上記方法は、上記シールプレート（３１４）を上記フラッパアーム（３１２）に対して無拘束的に連結する段階をさらに備えて成る。
好適には、上記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する上記方法は、リベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）を形成する段階と、上記シールプレート（３１４）を上記リベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）により上記フラッパアーム（３１２）に対して連結する段階と、さらに備えて成る。
好適には、上記フラッパ式排気切換バルブ（１１０）を形成する上記方法は、アクチュエータ（２２０）を形成し、且つ、該アクチュエータが上記フラッパアセンブリ（３１０）を回動すべく構成させる段階をさらに備えて成る。

第３の態様によれば、
バルブ本体（２１０）であって、
第１軸線に沿う排気ガス流入に対して構成された取入口（２１２）と、
第２軸線に沿う排気ガス流出に対して構成された第１吐出口（２１４）と、
第３軸線に沿う排気ガス流出に対して構成された第２吐出口（２１６）と、
を画成するバルブ本体（２１０）と、
排気ガス流入を上記第１及び／又は第２の吐出口を通して進路変更させるバルブ部材（３１０）と、
を備えて成り、
上記第２及び第３の軸線は、上記第１軸線の各側に対称的に且つ該第１軸線に対して鋭角にて配置される、
エンジン排気ガス切換バルブ（１１０）が提供される。

取入口及び各吐出口の斯かる「Ｙ」形態は、更なるコンパクトさ及びさらに低重量のバルブに帰着する。

好適には、上記第２及び第３の軸線は、各々、上記第１軸線に対して４０°〜８０°の範囲に収まる角度にて配置される。
好適には、上記第２及び第３の軸線は、各々、上記第１軸線に対して約６０°の角度にて配置される。

第４の態様によれば、
排気ガス取入口（２１２）と、周縁部を有する少なくとも１つの排気ガス吐出口（２１４）とを備えて成るバルブ本体（２１０）と、
当該フラッパアセンブリが上記第１排気ガス吐出口の上記周縁部と協働してシールを形成する位置へと回動するために上記バルブ本体（２１０）に対して連結されたフラッパアセンブリ（３１０）であって、
上記バルブ本体に対して回動可能に連結された第１部材と、
上記第１排気ガス吐出口の上記周縁部に対してシール的に係合すべく且つ上記第１部材に対して移動すべく構成された第２部材と、
を備えて成るフラッパアセンブリ（３１０）と、
を備えて成る、エンジン排気ガスバルブ（１１０）が提供される。

上記第１部材上に無拘束的に取付けられた斯かる第２部材は、摩耗、作製許容差、及び／又は、熱運動に関わらず、上記排気ガス吐出口の幾何学形状へと適合し得る。

好適には、上記バルブは、各々が夫々の周縁部を有する第１及び第２の排気ガス吐出口を備えて成り、上記フラッパアセンブリは、上記第１排気ガス吐出口の上記周縁部及び上記第２排気ガス吐出口の上記周縁部に対してシール的に係合すべく構成された夫々の第２部材を有し、該各部材は上記第１部材に対して移動すべく構成される。

第５の態様によれば、
バルブ本体（２１０）であって、
排気ガス取入口（２１２）と、
周縁部を有する第１排気ガス吐出口（２１４）と、
周縁部を有する第２排気ガス吐出口（２１６）と、
を備えて成るバルブ本体（２１０）と、
当該フラッパアセンブリが上記第１排気ガス吐出口（２１４）の上記周縁部に接近する第１限界点と、当該フラッパアセンブリが上記第２ガス吐出口（２１６）の上記周縁部に接近する第２の逆側の限界点との間における回動のために上記バルブ本体（２１０）に対して連結されたフラッパアセンブリ（３１０）と、
を備えて成り、
上記フラッパアセンブリは、上記第１限界点に在るときには上記第１排気ガス吐出口の上記周縁部に対して動き嵌めを、且つ、上記第２限界点に在るときには上記第２排気ガス吐出口の上記周縁部に対してシール嵌合を有する、
エンジン排気ガス切換バルブ（１１０）が提供される。

斯かる配置構成によれば、上記フラッパアセンブリと上記第１排気ガスポートとの間に間隙を許容して上記フラッパアセンブリがそのポートに付着するリスクを減少する一方、上記第２排気ガスポートの良好なシール作用を促進する。このことは特に、第１ポートは蒸発器に対して接続され且つ第２ポートは蒸発器バイパスに対して接続される廃熱回収システムにおける場合であり得、該システムがアイドリングされているとき、上記フラッパアセンブリは上記バイパスポートを開き且つ上記蒸発器側ポートを閉じるべく移動する。（もし車両が使用されなければ）上記システムは暫くの間、アイドリングされ得ることから、上記フラッパアセンブリと上記第１の蒸発器側ポートとの間の間隙は、上記フラッパアセンブリがそのポートに結合／付着するリスクを低減する。

第６の態様によれば、本発明は、
エンジンから廃熱を作動流体に対して伝達すべく構成された蒸発器と、
蒸発器バイパスと、
上記に示されたエンジン排気ガス切換バルブと、
を備えて成り、
上記第１排気ガス吐出口は上記蒸発器に対して接続され、且つ、上記第２排気ガス吐出口は上記蒸発器バイパスに対して接続される、
エンジンの排気から廃熱を回収するシステムも提供する。

種々の態様は、他の態様により個別化され得ることは理解されよう。
全ての図において、同一の参照番号は同一の要素を表す。各図は必ずしも縮尺通りではないことを理解すべきである。

実施例に係る廃熱回収システム１００の簡略化された概略図である。 実施例に係るフラッパ式排気切換バルブ１１０の斜視図である。 図２に示されたＡ−Ａ線にて破断された実施例に係るフラッパ式排気切換バルブ１１０の断面図である。 ３つの位置における実施例に係るフラッパアセンブリ３１０を示す図である。 ３つの位置における実施例に係るフラッパアセンブリ３１０を示す図である。 ３つの位置における実施例に係るフラッパアセンブリ３１０を示す図である。 図４Ａ乃至図４Ｃに示されたバルブの代替実施例を貫通する断面図である。

図１乃至図５及び以下の説明は、如何にしてフラッパ式排気切換バルブの各実施例の最良形態を構成して使用するかを当業者に対して教示する特定例を記述している。発明原理を教示する目的で、幾つかの習用の態様は簡素化又は省略されている。当業者であれば、これらの例から、本記述内容の有効範囲内に収まる変更例を理解し得よう。当業者であれば、以下に記述される各特徴は種々の様式で組み合わされてフラッパ式排気切換バルブの複数の変更例を構成し得ることを理解し得よう。結果として、以下に記述される各実施例は、以下に記述される特定例に対してではなく、各請求項及びそれらの均等物によってのみ限定される。

蒸発器に対する排気流を制限又は阻止するフラッパ式排気切換バルブを提供する上では、克服すべき相当の技術的な困難さが在る。例えば、ディーゼルエンジンのような一定の内燃機関は、排気システムにおける粒子の個数を減少させることで粒子放出物を低減することが必要とされ得る。排気システムにおける粒子の個数は、再生サイクルの間において５００℃を超える温度へと排気システムを加熱することにより減少され得る。斯かる温度は、蒸発器を損傷するに十分であろう。付加的に、２００℃〜５００℃であり得る広範囲な通常の動作温度は、排気システムに対して取付けられた構成要素の寸法において、膨張及び収縮により相当の変動を引き起こし得る。フラッパ式排気切換バルブは、排気管に対する漏出を殆ど又は全く無くして、排気の殆ど全てを蒸発器へと進路変更させる必要があり得る。この困難さは、車両の製造者からの廃熱回収効率の仕様に起因し得る。これに加え、排気システムにおける圧力低下は、一定の場合には、例えば、５００℃における０．５５ｋｇ／ｓの排気流に対して４ｋＰａ未満に制限される。これらの圧力低下は、排気流における乱流により引き起こされ得る。

したがって、上記フラッパ式排気切換バルブは、排気システムにおける熱から蒸発器を遮断し、且つ、各構成要素の膨張及び収縮にも関わらずに、排気が蒸発器に到達することを確実に阻止する必要があり得る。これに加え、上記フラッパ式排気切換バルブは、排気流に乱流を引き起こしてはならない。

図１は、実施例に係る廃熱回収システム１００の簡略化された概略図を示している。示されたように、廃熱回収システム１００は、排気管１０２に対して連結されたフラッパ式排気切換バルブ１１０を含んでいる。フラッパ式排気切換バルブ１１０は、排気を蒸発器１２４へと導向すべく構成される。故に、廃熱回収サブシステム１２０は、排気から廃熱を受容し得る。フラッパ式排気切換バルブ１１０はまた、排気を蒸発器１２４から排気バイパス１０２ａへと進路変更させるようにも構成される。

エンジン１０１は内燃機関であるが、任意の適切なエンジンが採用され得る。排気管１０２は、エンジン１０１及び蒸発器１２４に対して連結して示される。蒸発器１２４及び膨張器１２２は、廃熱回収サブシステム１２０の一部である。蒸発器１２４は、流体及び／又は蒸気制御モジュール、ポンプ、及び、凝縮器を介して、膨張器１２２と流体連通している。明瞭化のために、上記流体連通は管路１２６ａ、１２６ｂにより簡素な様式で表される。したがって、蒸発器１２４は、図１における矢印により示された作動流体の流れにより、膨張器１２２に対して熱を伝達し得る。膨張器１２２は、エンジン１０１に対して結合器１３０を介して機械的エネルギーを戻す。蒸発器１２４を通過して流れた後、排気は、排気戻り管１０２ｂを介して排気管１０２へと戻る。付加的に、フラッパ式排気切換バルブ１１０は、連通ライン１４０を介して廃熱回収サブシステム１２０に連通しているものとして示される。したがって、フラッパ式排気切換バルブ１１０は、排気を蒸発器１２４へと導向し、且つ、それからの排気を進路変更する。フラッパ式排気切換バルブ１１０はまた、図２乃至図５に関して以下にさらに詳細に記述されるように、蒸発器１２４に対する排気流の調整も行う。

図２は、実施例に係るフラッパ式排気切換バルブ１１０の斜視図を示している。フラッパ式排気切換バルブ１１０は、アクチュエータ２２０に対して連結されたバルブ本体２１０を含む。バルブ本体２１０は、排気取入口２１２、蒸発器側吐出口２１４、及び、バイパス側吐出口２１６を含んでいる。排気取入口２１２は、排気管１０２に対して連結されるべく、且つ、排気管１０２からの排気を受容すべく示される。蒸発器側吐出口２１４は、蒸発器１２４に対して連結される。バイパス側吐出口２１６は、排気バイパス１０２ａに対して連結される。アクチュエータ２２０は、バルブ本体２１０に対してブラケット２２１を介して連結して示される。ブラケット２２１は、アクチュエータ２２０を排気熱から遮断もし得る。バルブ本体２１０はシリコン鉄で構成されるが、任意の適切な材料が採用され得る。排気取入口２１２、蒸発器側吐出口２１４及びバイパス側吐出口２１６は、５．５″のＶ締着フランジのような、車両の標準的な排気継手と互換的なフランジ継手である。但し、任意の適切な継手が採用され得る。

図５に示されたように、吐出口２１４及び２１６の流れ軸線２１４´、２１６´は、第１軸線２１０´の各側に、鋭角α、βにて、対称的に配置される。可能的には４０°〜８０°の範囲内であるが、示された実施例においてα及びβは約６０°である。取入口及び吐出口の斯かる「Ｙ」形態は、更なるコンパクトさ及びさらに低重量のバルブに帰着する。

アクチュエータ２２０は、シャフト２３０に対して連結して示される。シャフト２３０は、アクチュエータ２２０により回動され得る。アクチュエータ２２０は、シリンダ２２６に対して連結されたピン２２４に対して連結されたリンク部材２２２で構成され得る。故にシリンダ２２６は、リンク部材２２２を押圧し又は引き寄せることでシャフト２３０を回動させてフラッパアセンブリを旋回させ得る。該フラッパアセンブリは、図３乃至図４Ｂに関してさらに詳細に記述される。シリンダ２２６は、制御ポート２２８を介して廃熱回収サブシステム１２０により制御され得る。制御ポート２２８は、図１に関して記述された連通ライン１４０に対して連結される。空気圧供給ポート２２９に対しては、空気圧用空気が提供される。該空気圧用空気は、アクチュエータ２２０内の（不図示の）ソレノイドにより調整される。上記アクチュエータは、制御ポート２２８を通して廃熱回収サブシステム１２０により制御され得る。アクチュエータ２２０はまた、シャフト２３０の位置を検知する（不図示の）センサに対しても連結され得る。但し、排気流比、圧力などのような任意の適切なセンサ又はパラメータが採用され得る。

リンク部材２２２は、シリンダ２２６による線形運動を使用してシャフト２３０を回動させるべく構成される。該リンク部材２２２は、シリンダ２２６がシャフト２３０を回動させ得るように、適切なモーメントアームを提供する。例えば、リンク部材２２２は、シャフト２３０とピン２２４との間の距離が、シリンダ２２６がシャフト２３０を回動し得るために十分であり得るようにサイズ設定され得る。ピン２２４は自由回転ピンであるが、任意の適切な枢動手段が採用され得る。ピン２２４は、シャフト２３０を効率的に旋回させるために、自由に回動する。シリンダ２２６は、スプリング復帰式の空気圧シリンダであり得る。したがって、起動された位置においてシリンダ２２６が動力を喪失したとしても、シリンダ２２６内のスプリングは、排気を例えば蒸発器１２４へと進路変更しない位置へとシャフト２３０を回動させ得る。故に、図３乃至図４Ｃを参照して以下にさらに詳細に記述されるように、アクチュエータ２２０は、フラッパ式排気切換バルブ１１０におけるフラッパバルブアセンブリを回動させて、排気を切換え、導向し、且つ、調整し得る。

図３は、図２に示されたＡ−Ａ線にて破断された実施例に係るフラッパ式排気切換バルブ１１０の断面図を示している。バルブ本体１１２に対しては、フラッパアセンブリ３１０が回動可能に連結される。示されたように、フラッパアセンブリ３１０は、フラッパアーム３１２に対して連結されたシールプレート３１４を含む。シールプレート３１４をフラッパアーム３１２に対して、リベット３１６及びリベットシェル３１８が連結する。フラッパアーム３１２は、対応する軸線回りの回動のために、シャフト２３０に対して連結される。シャフト２３０は、蒸発器側吐出口２１４とバイパス側吐出口２１６との間でフラッパアセンブリ３１０を回動させ得る。故に、フラッパアセンブリ３１０は、比例的又はデジタル的な様式にて、排気取入口２１２と蒸発器及びバイパス側吐出口２１４、２１６との間の排気流を調整し得る。

図３に示されたように、蒸発器側吐出口２１４は、フラッパアーム３１２に対して無拘束的に接触結合することで上記フラッパアセンブリと該蒸発器側吐出口の周縁部との間の動き嵌め（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｆｉｔ）を提供する周縁ショルダ２１４ａを含む。例えば、該ショルダ２１４ａは、フラッパアーム３１２の外径よりも大きい内径を有し得る。したがって、ショルダ２１４ａは、例えば、該ショルダ２１４ａ又はフラッパアーム３１２上に煤が在るときには、フラッパアーム３１２と結合しない。この無拘束的な接触結合はまた、蒸発器側吐出口２１４を通る排気流に大きな変化を引き起こさずに、又は、フラッパアーム３１２をショルダ２１４ａに付着させずに、フラッパアーム３１２及びショルダ２１４ａが膨張及び収縮することも許容する。上記膨張及び収縮は、排気システムにおける温度変動に起因し得る。精密な寸法がさらに選択されることで、上記バルブが略々閉じられたときにおける流れと、製造、特に機械加工の要件との調節が可能とされ得る。

バイパス側吐出口２１６は、周縁唇部２１６ａを備えて示される。該唇部２１６ａは、シールプレート３１４と接触結合するときにシールを形成すべく構成される。例えば、唇部２１６ａは、シールプレート３１４に当接して押圧される隆起部を含み得る。唇部２１６ａは全周に亙り平坦であることで、シールプレート３１４が、該唇部２１６ａに当接して押圧されるときに実質的に平坦なシールを形成することを許容する。これに加え、シールプレート３１４及び唇部２１６ａは、上記シールが影響されることなく、排気温度変動により膨張及び収縮し得る。上記にて論じられたように、シールプレート３１４はフラッパアーム３１２に対して無拘束的に連結される。

フラッパアーム３１２は、バルブ本体２１０内で回動すべく構成される。フラッパアーム３１２はディスク形状の鋼鉄で構成されるが、任意の適切な材料及び形状が採用され得る。フラッパアーム３１２は、流体シールを形成せずに、ショルダ２１４ａに当接して押圧し得る。すなわち、フラッパアーム３１２は、排気が蒸発器側吐出口２１４に対して漏出することを依然として許容し乍ら排気がバイパス側吐出口２１６に向けて導向されるように、蒸発器側吐出口２１４の近傍にてバルブ本体２１０に当接して着座し得る。付加的に、フラッパアーム３１２は、ショルダ２１４ａに付着しなくても良い。

シールプレート３１４は、フラッパアーム３１２に対して移動し得るべく、且つ、該シールプレート３１４が唇部２１６ａに当接して均一に押圧され、特に、摩耗、作製許容差、及び／又は、熱運動を許容し得るべく、該アームに対して無拘束的に連結され得る。そのように唇部２１６ａに当接して押圧されて、シールプレート３１４は、バイパス側吐出口２１６に対する排気流を阻止し得る。単一のシールプレート３１４が示されるが、図５に示されたようにフラッパアーム３１２の他側に対してはリベット３１６により第２のシールプレート３１４が連結され得、各プレートは、上述されたように上記アームに対して運動可能である。図３に示された実施例において、リベット３１６は、シールプレート３１４及びリベットシェル３１８をフラッパアーム３１２に対して連結する。リベット３１６は丸頭リベットとして示されるが、任意の適切な締結手段が採用され得る。同様に、平坦、カップ状、丸み付き縁部などの種々の形状のシールプレートが採用され得る。例えば、代替実施例において、リベット３１６は、螺条形成形態のリベットシェル３１８に対して締結されるネジであり得る。リベットシェル３１８は、リベット３１６によりシールプレート３１４に当接して押圧されるものとして示される。したがって、シールプレート３１４、リベット３１６及びリベットシェル３１８は、堅固なアセンブリを形成する。但し、リベットシェル３１８は、フラッパアーム３１２の内径よりも小さな外径を有し得る。故にシールプレート３１４は、フラッパアーム３１２に対して無拘束的に連結される。この無拘束的な連結によれば、シールプレート３１４はフラッパアーム３１２により形成された平面に対して傾斜することが許容され得る。故にシールプレート３１４は、フラッパアセンブリ３１０がバイパス側吐出口２１６に向けて回動されたときに、唇部２１６ａに当接して均一に押圧され得る。

図４Ａ乃至図４Ｃは、３つの位置における実施例に係るフラッパアセンブリ３１０を示している。視認され得るように、フラッパアセンブリ３１０は、該フラッパアセンブリ３１０の第１の末端又は末梢部３１０ａの近傍におけるシャフト２３０にて、バルブ本体２１０に対して回動可能に連結される。フラッパアセンブリ３１０の第２の逆側の末端又は末梢部３１０ｂは、図４Ａ乃至図４Ｃに示されたようにフラッパアセンブリ３１０が回動しているときに排気取入口２１２に向けて配向され得る。例えば、フラッパアセンブリ３１０は図４Ａにおいてショルダ２１４ａに隣接して位置しているが、第２の末端３１０ｂは排気取入口２１２に向けて配向される。同様に、第２の末端３１０ｂは図４Ｃにおいて、排気取入口２１２に向けて配向して示される。フラッパアセンブリ３１０の斯かる配向によれば、フラッパ式排気切換バルブ１１０を通る層状の排気流が許容され得る。したがって、フラッパ式排気切換バルブ１１０は、仕様を超過する圧力低下を引き起こさない。

図４Ａにおいて、フラッパアセンブリ３１０は蒸発器側吐出口２１４の近傍として示される。この位置において、フラッパアセンブリ３１０は、排気流を流路Ｐに沿ってバイパス側吐出口２１６へと進路変更させる。図４Ｂにおいて、フラッパアセンブリ３１０は、蒸発器側吐出口２１４とバイパス側吐出口２１６との中央に示される。故に排気は、蒸発器側吐出口２１４及びバイパス側吐出口２１６に対して等しく流れ得る。フラッパアセンブリ３１０は、蒸発器側吐出口２１４とバイパス側吐出口２１６との間において約６０°だけ回動し得る。この範囲によれば、フラッパアセンブリ３１０は、不都合に大寸のリンク部材２２２及びシリンダ２２６なしで、回動することが許容され得る。但し、任意の適切な範囲が採用され得る。

作動時に、フラッパ式排気切換バルブ１１０は、フラッパアセンブリ３１０を回動させて排気を蒸発器１２４へと導向する。例えば、フラッパアセンブリ３１０は、蒸発器側吐出口２１４に向けて回動されることで、排気の幾分かをバイパス側吐出口２１６に向けて導向し得る。フラッパアセンブリ３１０が蒸発器側吐出口２１４に接近するにつれ、蒸発器側吐出口２１４を通る排気流は絞られ得る。フラッパアーム３１２がショルダ２１４ａに接近して到来するにつれ、排気の相当の部分はバイパス側吐出口２１６を通して流れるべく進路変更され得る。図４Ａに示された矢印Ｐから理解され得るように、フラッパ式排気切換バルブ１１０は排気流に乱流を引き起こすことはない。詳細には、フラッパアーム３１２がシャフト２３０に対して連結される上記末梢部は、実質的に、流路Ｐ及びＱの外側の低流量の領域であって、上述の実質的に平坦なシールの平面に直交する方向で視認されたときに該シールの外側である低流量の領域であることから、バイパス側吐出口２１６を通る排気流に乱流を引き起こさない。

図４Ａに示された位置から、フラッパアセンブリ３１０は図４Ｃに示された位置まで回動する。この回動の間において、フラッパアセンブリ３１０は、図４Ｂに示されたように等しく蒸発器側吐出口２１４とバイパス側吐出口２１６との間である位置に在る。故に排気は、蒸発器側吐出口２１４とバイパス側吐出口２１６との間に等しく流れ得る。図４Ｃに示された位置において、フラッパアセンブリ３１０におけるシールプレート３１４は、唇部２１６ａに当接して押圧されてシールを形成する。上記において記述されたように、シールプレート３１４は、フラッパアーム３１２に対して無拘束的に連結される。したがって、フラッパアーム３１２がシールプレート３１４を唇部２１６ａ内へと押圧するにつれ、該シールプレート３１４は唇部２１６ａに当接して平坦化してシールを形成する。該シールは、流路Ｑに沿って蒸発器１２４に至る排気流を確実とすることで、上記バイパスを通る排気ガスの漏出であって、そのようにしなければ廃熱回収システム１００の効率に影響する漏出を阻止する。付加的に、フラッパアセンブリ３１０によりバルブ本体２１０に対して及ぼされる過渡圧力が減衰され得る。例えば、アクチュエータ２２０におけるスプリング又は空気圧的圧力は、シールプレート３１４により唇部２１６ａに対して付与される力を減衰し得る。

図４Ａ及び図４Ｃに示された位置間におけるフラッパアセンブリ３１０の位置は、蒸発器１２４に対する排気の流れを調整すべく調節され得る。したがって、作動流体に対する熱伝達は、蒸発器１２４に対する排気流の体積を制御することにより制御され得る。フラッパアセンブリ３１０の調節は、例えば、フラッパアセンブリ３１０又はシャフト２３０の位置を検知する（不図示の）センサにより制御され得る。但し、フラッパアセンブリ３１０の位置を制御すべく、任意の適切なセンサ、パラメータなどが採用され得る。

上記に記述された実施例は、フラッパ式排気切換バルブ１１０を提供する。上記記述において説明されたように、フラッパ式排気切換バルブ１１０は、排気管１０２からの排気を蒸発器１２４へと進路変更させて、廃熱回収システム１００に対して熱を提供する。フラッパ式排気切換バルブ１１０はまた、蒸発器１２４に対する排気流を制限又は阻止もし得る。これにより、作動流体圧力が仕様を超えて高まることが阻止される。これに加え、フラッパ式排気切換バルブ１１０はまた、作動流体に対する熱伝達速度を調整するためにも、蒸発器１２４に対する排気の流れを調整し得る。これにより、廃熱回収システム１００における作動流体が所望温度に維持されることが確実とされる。排気はまた、仕様を超えない圧力低下を以て、フラッパ式排気切換バルブ１１０を通過もし得る。このことは、フラッパアセンブリ３１０の配向及びシャフト２３０の載置によるものであり得る。フラッパアセンブリ３１０はまた、例えば、排気システムにおける温度変動などによりバルブ本体２１０の一部に対して付着したりせずに、排気の流れを蒸発器側吐出口２１４又はバイパス側吐出口２１６に対して導向もし得る。

上記実施例の詳細な説明は、本発明者等により本記述内容の有効範囲内であることが企図された全ての実施例の網羅的な記述ではない。実際、当業者であれば、上述の各実施例の幾つかの要素は種々に組み合わされ又は排除されることで更なる実施例を創造し得ると共に、斯かる更なる実施例は本記述内容の概念及び教示の範囲内に収まることを理解し得よう。また、当業者であれば、上述の各実施例は、全体的又は部分的に組み合わされることで、本記述内容の概念及び教示の範囲内で付加的実施例を創造し得ることも明らかであろう。

故に、本明細書においては例示目的で特定実施例が記述されたが、当業者であれば理解し得るように、本記述内容の有効範囲内で種々の等価的な改変が可能である。本明細書中に提供された教示は、他の排気切換バルブに対して適用され得るのであり、上記されると共に添付図面中に示された実施例のみに適用されるのではない。したがって、上述された実施例の有効範囲は、以下の各請求項から決定されるべきである。

Claims (24)

1. バルブ本体（２１０）であって、
   排気ガス取入口（２１２）と、
   周縁部を備えた第１排気ガス吐出口（２１４）と、
   周縁部を備えた第２排気ガス吐出口（２１６）と、を有し、
   当該バルブ本体が、前記排気ガス取入口（２１２）から前記第１排気ガス吐出口（２１４）に至る第１排気ガス流路（Ｑ）と、前記排気ガス取入口（２１２）から前記第２排気ガス吐出口（２１６）に至る第２排気ガス流路（Ｐ）とを画成する、
   バルブ本体（２１０）と、
   フラッパアセンブリ（３１０）であって、
   当該フラッパアセンブリが前記第１排気ガス吐出口（２１４）の前記周縁部に接近する位置と、当該フラッパアセンブリが前記第２ガス吐出口（２１６）に接近する位置との間における第１軸線（２３０）の回りの回動のために前記バルブ本体（２１０）に対して連結され、前記第１軸線は当該フラッパアセンブリ（３１０）の第１の末梢部（３１０ａ）にて且つ前記第１の流路及び前記第２の流路の実質的に外側に配置されているフラッパアセンブリ（３１０）と、
   を具備するエンジン排気ガス切換バルブ（１１０）。
2. 前記フラッパアセンブリが、前記第２排気ガス吐出口（２１６）の前記周縁部と協働して略平坦なシールを形成すべく構成され、前記第１軸線は前記シールの平面に対して直交する方向で視認されたときに該シールの外側に位置する請求項１に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
3. 前記フラッパアセンブリ（３１０）が、前記第１の末梢部から離間した第２の末端（３１０ｂ）であって、回動する間に前記排気取入口（２１２）に向けて配向される第２の末端（３１０ｂ）を有する請求項１に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
4. 前記フラッパアセンブリ（３１０）が、
   前記バルブ本体（２１０）に対してシャフト（２３０）を介して回動可能に連結されたフラッパアーム（３１２）と、
   前記フラッパアーム（３１２）に対して連結されたシールプレート（３１４）と、
   を有する請求項１に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
5. 前記第１排気ガス吐出口（２１４）の前記周縁部がショルダ（２１４ａ）を有し、前記フラッパアームが、前記第１排気ガス吐出口（２１４）を通る流れを絞るべく且つ前記第２排気ガス吐出口（２１６）へと排気を導向すべく、前記ショルダ（２１４ａ）に隣接する極限位置まで回動可能である請求項４に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
6. 前記第２排気ガス吐出口（２１６）の前記周縁部が唇部（２１６ａ）を有し、前記フラッパアームが、前記第２排気ガス吐出口（２１６）を通る排気ガス流を阻止すべく且つ排気を前記第１排気ガス吐出口（２１４）を通して進路変更すべく、前記シールプレート（３１４）が前記唇部に当接して押圧される該唇部に隣接する極限位置まで回動可能である請求項４に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
7. 前記シールプレート（３１４）が前記フラッパアーム（３１２）に対して無拘束的に連結される請求項４に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
8. 前記フラッパアセンブリ（３１０）が、前記シールプレート（３１４）をフラッパアーム（３１２）に対して連結するリベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）をさらに有する請求項４に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
9. 前記フラッパアセンブリ（３１０）を前記シャフト（２３０）の回りで回動させるべく構成されたアクチュエータ（２２０）をさらに有する請求項１に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
10. 排気ガス取入口（２１２）と、第１排気ガス吐出口（２１４）と、第２排気ガス吐出口（２１６）とを有するバルブ本体（２１０）を形成する段階と、
    フラッパアセンブリ（３１０）を形成すると共に、該フラッパアセンブリ（３１０）の第１の末端（３１０ａ）にて該フラッパアセンブリを前記バルブ本体（２１０）に対して回動可能に連結する段階と、
    を含むエンジン排気ガス切換バルブ（１１０）を形成する方法。
11. 前記フラッパアセンブリ（３１０）を前記バルブ本体（２１０）に対して連結する前記段階が、回動の間において前記排気取入口（２１２）に向けて第２の末端（３１０ｂ）が配向されるように、前記フラッパアセンブリ（３１０）を連結する段階を含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する前記段階が、
    フラッパアーム（３１２）を形成し、且つ、該フラッパアームを前記バルブ本体（２１０）に対して回動可能に連結する段階と、
    シールプレート（３１４）を形成し、且つ、該シールプレートを前記フラッパアーム（３１２）に対して連結する段階と、
    を含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記蒸発器側吐出口（２１４）上にショルダ（２１４ａ）を形成する段階と、前記第１排気ガス吐出口（２１４）を通る流れを絞るべく且つ排気を前記第２排気ガス吐出口（２１６）へと導向すべく、前記フラッパアームを前記ショルダ（２１４ａ）に隣接する極限位置へと回動すべく構成する段階と、
    を含む請求項１０に記載の方法。
14. 前記バイパス側吐出口（２１６）上に唇部（２１６ａ）を形成する段階と、前記第２排気ガス吐出口（２１６）を通る排気ガス流を阻止すべく且つ排気を前記第１排気ガス吐出口（２１４）を通して進路変更すべく、前記フラッパアームを、前記シールプレート（３１４）が前記唇部に当接して押圧される該唇部に隣接する極限位置へと回動すべく構成する段階と、を含む請求項１２に記載の方法。
15. 前記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する前記段階が、前記シールプレート（３１４）を前記フラッパアーム（３１２）に対して無拘束的に連結する段階をさらに含む請求項１２に記載の方法。
16. 前記フラッパアセンブリ（３１０）を形成する前記段階が、リベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）を形成する段階と、前記シールプレート（３１４）を前記リベット（３１６）及びリベットシェル（３１８）により前記フラッパアーム（３１２）に対して連結する段階と、をさらに含む請求項１２に記載の方法。
17. アクチュエータ（２２０）を形成し、且つ、該アクチュエータが前記フラッパアセンブリ（３１０）を回動すべく構成させる段階をさらに含む請求項１０に記載の方法。
18. バルブ本体（２１０）であって、
    第１軸線に沿う排気ガス流入に対して構成された取入口（２１２）と、
    第２軸線に沿う排気ガス流出に対して構成された第１吐出口（２１４）と、
    第３軸線に沿う排気ガス流出に対して構成された第２吐出口（２１６）と、
    を画成するバルブ本体（２１０）と、
    排気ガス流入を前記第１吐出口及び／又は第２吐出口を通して進路変更させるバルブ部材（３１０）と、
    を具備し、
    前記第２軸線及び前記第３軸線が、前記第１軸線の各側に対称的に且つ該第１軸線に対して鋭角にて配置されるエンジン排気ガス切換バルブ（１１０）。
19. 前記第２軸線及び前記第３軸線が、各々、前記第１軸線に対して４０°〜８０°の範囲に収まる角度にて配置される請求項１８に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
20. 前記第２軸線及び前記第３軸線が、各々、前記第１軸線に対して約６０°の角度にて配置される請求項１９に記載のエンジン排気ガス切換バルブ。
21. 排気ガス取入口（２１２）と、周縁部を有する少なくとも１つの排気ガス吐出口（２１４）とを有するバルブ本体（２１０）と、
    フラッパアセンブリ（３１０）であって、
    当該フラッパアセンブリが、前記第１排気ガス吐出口の前記周縁部と協働してシールを形成する位置へと回動するために前記バルブ本体（２１０）に対して連結され、
    前記バルブ本体に対して回動可能に連結された第１部材と、
    前記第１排気ガス吐出口の前記周縁部に対してシール的に係合すべく且つ前記第１部材に対して移動すべく構成された第２部材と、
    を有するフラッパアセンブリ（３１０）と、
    を具備するエンジン排気ガスバルブ（１１０）。
22. 各々が夫々の周縁部を有する第１排気ガス吐出口及び第２排気ガス吐出口を具備し、
    前記フラッパアセンブリが、前記第１排気ガス吐出口の前記周縁部及び前記第２排気ガス吐出口の前記周縁部に対してシール的に係合すべく構成された夫々の第２部材を有し、該第２部材が前記第１部材に対して移動すべく構成される請求項２１に記載のエンジン排気ガスバルブ。
23. バルブ本体（２１０）であって、
    排気ガス取入口（２１２）と、
    周縁部を備えた第１排気ガス吐出口（２１４）と、
    周縁部を備えた第２排気ガス吐出口（２１６）と、
    を有するバルブ本体（２１０）と、
    フラッパアセンブリ（３１０）であって、
    当該フラッパアセンブリが前記第１排気ガス吐出口（２１４）の前記周縁部に接近する第１限界点と、当該フラッパアセンブリが前記第２ガス吐出口（２１６）の前記周縁部に接近する第２の逆側の限界点との間における回動のために前記バルブ本体（２１０）に対して連結されたフラッパアセンブリ（３１０）と、
    を具備し、
    前記フラッパアセンブリが、前記第１限界点に在るときには前記第１排気ガス吐出口の前記周縁部に対してシール嵌合を有し、前記第２限界点に在るときには前記第２排気ガス吐出口の前記周縁部に対して動き嵌めを有するエンジン排気ガス切換バルブ（１１０）。
24. エンジンからの廃熱を作動流体に対して伝達すべく構成された蒸発器と、
    蒸発器バイパスと、
    請求項１乃至２３のいずれか一項に記載のエンジン排気ガス切換バルブと、
    を具備し、
    前記第１排気ガス吐出口が前記蒸発器に対して接続され、且つ、前記第２排気ガス吐出口が前記蒸発器バイパスに対して接続されるエンジンの排気から廃熱を回収するシステム。

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