JP6441658B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉装置に関する。

自動車の排気流路制御弁の弁座に配されたワイヤメッシュに、弁が閉じる際の衝撃を緩和して打音の発生を防止する緩衝機能と、閉じた弁と弁座との隙間を塞ぎ、排気ガスの漏出を抑えるシール機能を持たせることが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２６１４１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のワイヤメッシュを用いても、弁を閉じた際の排気ガスの流出方向等によっては、排気ガスがワイヤメッシュを通過し易くなり、外部に漏出する排気ガスの量が多くなる場合があった。

本発明は、蓋部が開口を閉塞する際の衝撃を緩和するワイヤメッシュの緩衝機能の劣化を抑えながら、該ワイヤメッシュのシール機能を向上させることを目的とする。

本発明の一側面は、開閉装置であって、開口が形成された本体部と、開口を開閉する蓋部と、本体部又は蓋部に配され、開口が蓋部により閉塞されると、本体部と蓋部とにより挟まれた状態になるワイヤメッシュと、を備え、ワイヤメッシュの一部であるシール部に、本体部と蓋部との間のシール性を高めるための処理が施されている。

このような構成によれば、ワイヤメッシュの一部であるシール部のシール性が向上するため、蓋部により閉塞された開口から漏出するガスの量を減らすことができる。また、ワイヤメッシュにおけるシール部以外の部分は、従来と同様の構成を有しているため、従来と同程度の緩衝機能を持たせることができる。したがって、ワイヤメッシュの緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。

上記構成において、開閉装置は、弁装置であり、本体部とは、流体の流路を形成する部材であり、蓋部とは、部材に形成された開口を開閉する弁であっても良い。
こうすることにより、弁が開口を閉塞する際の衝撃を緩和するワイヤメッシュの緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。

上記構成において、処理とは、シール部にシール性を高めるためのシール材を浸透させるものであっても良い。
こうすることにより、シール部のシール性を向上させることができる。

上記構成において、シール部は、ワイヤメッシュの端部に位置し、処理とは、ワイヤメッシュの外側の面におけるシール部が配された部分を、薄い金属部材で覆われた状態にするものであっても良い。

こうすることにより、シール部のシール性を向上させることができる。
上記構成において、ワイヤメッシュにおける蓋部側に位置する面を表面とすると共に、本体部側に位置する面を裏面とし、処理とは、シール部を、表面側と裏面側とから圧縮するものであっても良い。

こうすることにより、シール部のシール性を向上させることができる。

第１実施形態における排気熱回収装置の外観を示す斜視図である。 閉弁した状態での第１実施形態の排気熱回収装置の断面図であり、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 第１実施形態における導入部材の導入下流端に形成された開口（排気管の開口、なお、導入部材の上流端に形成されていても良い）の正面図である。 第１実施形態におけるワイヤメッシュのシール部の断面の拡大図である。 第２実施形態におけるワイヤメッシュのシール部の断面の拡大図である。 第３実施形態におけるワイヤメッシュのシール部の断面の拡大図である。 他の実施形態における排気熱回収装置の弁装置（ワイヤメッシュの外側の端部にシール部が形成されたもの）の断面図である。 他の実施形態における排気熱回収装置の弁装置（ワイヤメッシュの中央にシール部が形成されたもの）の断面図である。

以下に本発明における一例としての実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［排気熱回収装置］
第１実施形態の排気熱回収装置１は、内燃機関９０を有した移動体に搭載される（図１参照）。この排気熱回収装置１は、内燃機関９０からの排気９２を高温流体とし、内燃機関９０の冷却液９４を低温流体として熱交換することにより、排気９２から熱を回収する。本実施形態における冷却液９４は、冷却水であってもよいし、油液であってもよい。

排気熱回収装置１は、排気部２と、シェル部材４と、熱交換部６（図２参照）と、流入部８（図２参照）と、弁装置１０とを備えている。
排気部２は、内燃機関９０からの排気９２を下流側へと導く。シェル部材４は、排気部２の外側を覆う。熱交換部６は、排気部２とシェル部材４との間に配置された熱交換器３０（図２参照）を有し、高温流体としての排気９２と低温流体としての冷却液９４との間で熱交換する。

流入部８は、排気部２から熱交換部６へと排気９２が流入する。弁装置１０は、排気９２の流路を開放閉塞する弁装置であり、流入部８よりも下流側に配置されている。
図２に示すように、排気部２は、排気管１２を備えている。排気管１２は、両端が開口した円筒状の部材であり、上流側の端部に排気９２が流入する。

シェル部材４は、排気管１４と、外殻部材２０と、蓋部材２２と、保持部材２４とを備えている。
排気管１４は、全体として円筒状の部材であり、一方の端部である上流端１６が、排気管１２の外径よりも大きな内径の開口を有している。その排気管１４の上流端１６における内部空間には、排気管１２における上流端とは反対側の端部である排気下流端１８が、シェル部材４と非接触な状態で配置される。

外殻部材２０は、排気管１２の直径よりも大きな内径の円筒状の部材である。この外殻部材２０の下流側の端部は、排気管１４の上流端１６に接続される。
蓋部材２２は、排気管１２における排気９２の流路に沿った外殻部材２０の上流側の開口を閉塞する。

つまり、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とにより、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とに囲まれた、環状の空間である熱交換室２８が形成される。
この熱交換室２８に配置される熱交換器３０は、複数のプレート３２を備えた、いわゆるプレート積層型の熱交換器である。各プレート３２は、内部を冷却液９４が流動する部材であり、排気管１２の軸方向に沿って互いに隣接する各プレート３２の外表面同士の間に隙間４２が形成されるように積層されている。そのプレート３２には、流入管３４を介して、熱交換器３０の外部からの冷却液９４が流入する。さらに、プレート３２の内部を流動した冷却液９４は、流出管３６を介して熱交換器３０の外部へと流出する。

また、熱交換器３０は、各プレート３２の径方向に沿った内側の周縁と排気管１２の外表面との間に隙間４０が形成されるように配置される。さらに、熱交換器３０は、各プレート３２の径方向に沿った外側の周縁と外殻部材２０の内表面との間に隙間４４が形成されるように配置される。

本実施形態においては、隙間４０，隙間４２，隙間４４を流れる排気９２を高温流体とし、各プレート３２内を流動する冷却液９４を低温流体として、熱交換が行われる。すなわち、熱交換器３０が配置された熱交換室２８が、熱交換部６として機能する。

保持部材２４は、熱交換室２８に配置された熱交換器３０を保持する。
なお、以下では、排気管１２の一部分であり、排気管１２における、排気下流端１８から熱交換器対応部位５２までの部位を、流入形成部５０と称す。ここで言う熱交換器対応部位５２とは、排気下流端１８よりも上流側に位置する排気管１２の部位である。具体的には、熱交換器対応部位５２は、排気管１２において、熱交換器３０を構成するプレート３２のうち、排気管１２における排気９２の流路に沿った下流側の端部に配置されたプレート３２に対向する部位である。

流入部８は、その流入形成部５０を内管とし、導入部材５６を外管とした２重管として形成される。
導入部材５６は、両端が開口した円筒状の部材であり、排気管１２における流入形成部５０の外径よりも大きな内径を有している。この導入部材５６には、先端部位５８と、本体部位６０とが形成されている。

本体部位６０は、流入形成部５０との間で隙間を有して流入形成部５０の外側を覆うように配置される。導入部材５６において、保持部材２４に接続される側の端部における径方向に沿った内側の面、即ち、熱交換側内面６２は、熱交換器３０における径方向に沿った排気管１２の軸方向中心側の端部３８よりも排気管１２の径方向に沿って内側に配置されている。ここで言う熱交換器３０における排気管１２の軸方向中心側の端部３８とは、例えば、プレート３２の内径側の周縁である。

さらに、本体部位６０において、保持部材２４に接続される端部とは反対側の端部である流入側端部には、先端部位５８が接続されている。この先端部位５８は、流入側端部とは反対側の端部が先細となる、ノズル状に形成された部位である。先端部位５８における先細の先端である導入下流端６４は、排気管１２の径方向に沿って排気下流端１８との間に開口が形成されるように配置される。その開口は、熱交換部６への排気９２の流入口として機能する。

［弁装置の構成］
弁装置１０は、少なくとも、弁座７４と、弁体７６とを備える。
弁座７４は、流体としての排気９２の流路の一部分を形成する管状の部材である。第１実施形態においては、導入部材５６の先端部位５８を、弁座７４として機能させている。

この弁座７４の外周面には、ワイヤメッシュ８４が取り付けられている。ワイヤメッシュ８４は、ステンレス等の金属製のワイヤ状の部材を編み込んで構成された薄い緩衝部材であり、導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口（換言すれば、排気管１２の開口）の周縁を取り囲む環状に形成されている（図３参照）。ワイヤメッシュ８４は、弁体７６が該開口を塞いでいる時（弁体７６が閉塞位置にある時）には、弁体７６と弁座７４とに挟まれた状態となる。

ワイヤメッシュ８４は、弁体７６が閉塞位置に移動する際に生じる衝撃を吸収する緩衝機能を有し、弁体７６が弁座７４と衝突する際の打音を防止する。また、ワイヤメッシュ８４は、弁体７６が閉塞位置にある時、弁体７６と弁座７４の隙間を塞いだ状態となり、該隙間から排気９２が漏出するのを防止するシール機能を有する。

弁体７６には、弁本体７８と、周縁部８０とが形成されている。
弁本体７８は、導入部材５６における導入下流端６４の内径よりも大きな直径を有した円板状の部材である。その弁本体７８には、弁本体７８の端部において、排気９２の流路の上流側に向けて凸となるように突出した凸部８２が形成されている。この凸部８２は、導入部材５６（即ち、弁座７４）の内周よりも径方向に沿って内側に、凸の頂点が位置するように形成されている。

周縁部８０は、弁本体７８の周縁から延出する部位である。この周縁部８０は、排気９２の流路の上流側へと向かう方向へと延出されている。なお、ここで言う「排気９２の流路の上流側へと向かう方向へと延出」とは、導入部材５６（即ち、弁座７４）の外周を覆うように延出することを含む。具体的には、本実施形態における周縁部８０は、導入部材５６の先端部位５８（即ち、弁座７４）と平行となる方向に延出している。ただし、周縁部８０の延出方向は、「排気９２の流路の上流側へと向かう方向」であれば、先端部位５８と平行となる方向に限るものではない。

なお、本実施形態における弁装置１０は、内燃機関９０の冷却液９４の液温が、予め規定された規定温度よりも高い場合に、図示しない弁軸を中心に回動して排気部２を開放する。一方、弁装置１０は、内燃機関９０の冷却液９４の液温が規定温度よりも低い場合に、弁軸を中心に回動して排気部２を閉塞する。

［ワイヤメッシュの構成］
ここで、閉塞位置にある弁体７６はノズル状の導入下流端６４を外側から覆った状態となるため、弁体７６と弁座７４との隙間は、排気管１２の排気下流端１８と導入部材５６の導入下流端６４との隙間をなす流入部８への流入口に隣接した状態となる。

そして、弁体７６が閉塞位置にある時、弁体７６に衝突した排気９２は、排気管１２の径方向の外側に向かって流れ、流入口から流入部８に進入すると共に、弁体７６と弁座７４との隙間にあるワイヤメッシュ８４の内側の端部に衝突する。この時の排気９２の流出方向と、弁体７６と弁座７４との隙間の向き（換言すれば、ワイヤメッシュ８４の配置方向）は一致する。このため、ワイヤメッシュ８４を通過し、排気管１２の外部に漏出する排気９２が多くなる恐れがある。

これに対し、ワイヤメッシュ８４の一部は、シール機能を強化するための強化処理を施したシール部８４ａとなっている。シール部８４ａは、ワイヤメッシュ８４における内側の端部を含む部分であり、導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口を取り囲んでいる。より詳しくは、シール部８４ａは、ワイヤメッシュ８４の内側の端部と、表面（弁体７６側の面）及び裏面（弁座７４側の面）における該端部に隣接する領域を含む部分である。

そして、第１実施形態では、強化処理として、シール部８４ａにシール材８４ｂが浸透される（図４参照）。この時、シール部８４ａの外面（ワイヤメッシュ８４の外面（外側の面）におけるシール部８４ａが位置する領域）の全てから内部にシール材８４ｂが浸透され、閉塞位置にある弁体７６と弁座７４との隙間が、全てシール材８４ｂにより塞がれた状態となる。

なお、シール材８４ｂとしては、例えば、ロウ材（換言すれば、ワイヤメッシュ８４を構成する金属よりも融点が低い金属）を用いることが考えられる。ロウ材の具体例としては、ニッケルや銀等を含む合金が考えられる。この時、シール材８４ｂとして用いるロウ材により、ワイヤメッシュ８４と弁座７４とを接着させるようにしても良い。

この他にも、シール材８４ｂとして、例えば、耐熱性を有する塗料や樹脂やパテ等を用いることが考えられる。これらの材料をシール材８４ｂとして用いた場合、排気９２の熱によりこれらの材料が溶ける恐れがあるが、溶けた状態でこれらの材料がシール部８４ａに留まっていれば、該材料が溶けない場合と同様、シール機能を強化するという効果が得られる。

［第１実施形態の作用，効果］
第１実施形態では、ワイヤメッシュ８４のシール部８４ａにシール材８４ｂを浸透させており、これにより、閉塞位置に位置する弁体７６と弁座７４との隙間が、全てシール材８４ｂにより塞がれた状態になるため、シール部８４ａのシール性が向上する。このため、弁体７６により導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口が閉塞された際、開口から漏出する排気９２の量を減らすことができる。

また、ワイヤメッシュ８４におけるシール部８４ａ以外の部分は、従来と同様の構成を有しているため、従来と同程度の緩衝機能を有する。したがって、ワイヤメッシュ８４の緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では強化処理の内容が第１実施形態と相違しており、以下では、相違点について説明する。

第２実施形態では、強化処理として、シール部８４ａの外面を全て覆う板状の金属部材８４ｃが設けられる（図５参照）。なお、金属部材８４ｃは、例えばステンレス等により構成されていても良い。

より詳しく説明すると、まず、シール部８４ａを表面側と裏面側と端部側から覆った状態で断面がＵ型の金属部材８４ｃを配し、その後、表面側と裏面側とから該金属部材８４ｃに圧力を加える（かしめる）処理が行われる。これにより、ワイヤメッシュ８４の外面におけるシール部８４ａの位置する部分が、全て金属部材８４ｃに覆われた状態となる。無論、金属部材８４ｃは、１枚の板状部材として構成されていても良いし、複数枚の板状部材として構成されていても良い。

この処理により、閉塞位置にある弁体７６と弁座７４との隙間に金属部材８４ｃが配された状態になる。このため、シール部８４ａのシール性が向上し、弁体７６により導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口が閉塞された際、開口から漏出する排気９２の量を減らすことができる。

したがって、ワイヤメッシュ８４の緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。
なお、金属部材８４ｃが配されたシール部８４ａは、ワイヤメッシュ８４における他の部分に比べ、薄くなるようにするのが好適である。これにより、該他の部分により閉塞位置にある弁体７６を支持することができ、その結果、弁体７６がシール部８４ａと衝突しなくなるため、より一層、打音の発生を防止できる。

また、板状の金属部材８４ｃに限らず、例えば、同様の材料を箔状に形成した部材によりシール部８４ａの外面を全て覆うようにしても良い。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では強化処理の内容が第１実施形態と相違しており、以下では、相違点について説明する。

第３実施形態では、強化処理として、シール部８４ａが表面側と裏面側から圧縮される。これにより、シール部８４ａは、ワイヤメッシュ８４の他の部分に比べ、ワイヤ状の部材の密度が高くなる（図６参照）。

これにより、閉塞位置にある弁体７６と弁座７４との隙間にワイヤメッシュ８４の高密度の部分が配された状態になる。このため、シール部８４ａのシール性が向上し、弁体７６により導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口が閉塞された際、開口から漏出する排気９２の量を減らすことができる。

したがって、ワイヤメッシュ８４の緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に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、様々な態様にて実施することが可能である。

（１）第１〜第３実施形態では、ワイヤメッシュ８４における内側の端部を含む環状の部分がシール部８４ａとなっている。
しかしながら、これに限らず、外側の端部を含む環状の部分をシール部８４ａとしても良い（図７参照）。このとき、第１〜第３実施形態のように、ワイヤメッシュ８４の外側の端部を含む部分が閉塞位置にある弁体７６からはみ出した状態となるのであれば、はみ出した部分を全て含むようにシール部８４ａを設けるのが好適である。

この他にも、ワイヤメッシュ８４の中央に（外側や内側の端部を含まないようにして）、導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口を取り囲んだ状態でシール部８４ａを設けても良い（図８参照）。このとき、ワイヤメッシュ８４における閉塞位置にある弁体７６に覆われた状態となる部分をシール部８４ａとするのが好適である。また、このような場合には、シール部８４ａに対し、第１、又は、第３実施形態の強化処理を行うのが好適である。

また、導入部材５６の導入下流端６４に形成された開口を完全に取り囲まない状態でシール部を設けても良い。また、ワイヤメッシュ８４における表面又は裏面に沿った部分や、ワイヤメッシュ８４の厚さ方向の中央部分（表面及び裏面を含まない部分）に、シール部を設けても良い。

また、第１実施形態の強化処理では、シール部８４ａの外面からシール材８４ｂが浸透させられるが、シール部８４ａの外面に同様のシール材８４ｂを塗布することで、強化処理を行っても良い。

このような場合であっても、ワイヤメッシュ８４の緩衝機能の劣化を抑えながら、シール機能を向上させることができる。
（２）第１〜第３実施形態では、ワイヤメッシュ８４は弁座７４に配されている。しかしながら、これに限らず、同様に構成されたワイヤメッシュ８４を弁体７６に配置し、閉塞位置にある弁体７６と弁座７４とにより、該ワイヤメッシュ８４、及び、そのシール部８４ａが挟まれた状態となるようにしても良い。

また、弁座７４は、熱交換部６に排気９２を誘導するためのノズル状の先端部位５８として構成されているが、これに限らず、あらゆる用途や形状の弁体や弁座に同様のワイヤメッシュを設けることが考えられる。

さらに、例えば、燃料タンク等の開口と、該開口を閉塞する蓋部等から構成される開閉装置にも、同様に構成されたワイヤメッシュを配置することも考えられる。
このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。

（３）なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。

１…排気熱回収装置、２…排気部、４…シェル部材、６…熱交換部、８…流入部、１０…弁装置、１２…排気管、１４…排気管、２０…外殻部材、２８…熱交換室、３０…熱交換器、５０…流入形成部、５６…導入部材、５８…先端部位 ６０…本体部位、７４…弁座、７６…弁体、７８…弁本体、８４…ワイヤメッシュ、８４ａ…シール部、８４ｂ…シール材、８４ｃ…金属部材、９０…内燃機関、９２…排気、９４…冷却液。

Claims (6)

1. 開口が形成された本体部と、
   前記開口を開閉する蓋部と、
   前記本体部又は前記蓋部に配され、前記開口が前記蓋部により閉塞されると、前記本体部と前記蓋部とにより挟まれた状態になるワイヤメッシュと、を備え、
   前記ワイヤメッシュにおいて、前記開口の閉塞時に、前記蓋部と前記本体部とに挟まれ、且つ、前記開口を囲む部分を、挟持部分とし、
   前記挟持部分は、シール部及び非シール部を有し、前記シール部及び前記非シール部は、それぞれ、前記開口の閉塞時に前記開口を囲み、
   前記シール部に、前記本体部と前記蓋部との間のシール性を高めるための処理が施されていること、
   を特徴とする開閉装置。
2. 請求項１に記載の開閉装置において、
   前記処理とは、前記シール部にシール性を高めるためのシール材を浸透させるものであること、
   を特徴とする開閉装置。
3. 請求項１に記載の開閉装置において、
   前記シール部は、前記ワイヤメッシュの端部に位置し、
   前記処理とは、前記ワイヤメッシュの外側の面における前記シール部が配された部分を、薄い金属部材で覆われた状態にするものであること、
   を特徴とする開閉装置。
4. 請求項１に記載の開閉装置において、
   前記ワイヤメッシュにおける前記蓋部側に位置する面を表面とすると共に、前記本体部側に位置する面を裏面とし、
   前記処理とは、前記シール部を、前記表面側と前記裏面側とから圧縮するものであること、
   を特徴とする開閉装置。
5. 開口が形成された本体部と、
   前記開口を開閉する蓋部と、
   前記本体部又は前記蓋部に配され、前記開口が前記蓋部により閉塞されると、前記本体部と前記蓋部とにより挟まれた状態になるワイヤメッシュと、を備え、
   前記ワイヤメッシュの一部であるシール部に、前記本体部と前記蓋部との間のシール性を高めるための処理が施されていること、
   を特徴とする開閉装置であって、
   前記シール部は、前記ワイヤメッシュの端部に位置し、
   前記処理とは、前記ワイヤメッシュの外側の面における前記シール部が配された部分を、薄い金属部材で覆われた状態にするものであること、
   を特徴とする開閉装置。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の開閉装置において、
   前記開閉装置は、弁装置であり、
   前記本体部とは、流体の流路を形成する部材であり、
   前記蓋部とは、前記部材に形成された前記開口を開閉する弁であること、
   を特徴とする開閉装置。