JP6721351B2 - バルブ装置及び排熱回収システム - Google Patents
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Description
本発明は、流体の通路を開閉するバタフライ式のバルブ装置に関し、特に、エンジンの排気を熱交換器に通して冷却水を温める排熱回収システム等に適用されるバルブ装置及びそれを用いた排熱回収システムに関する。
従来のバルブ装置としては、主通路及び副通路並びに両通路と直交する弁軸孔を有するボディ、弁軸孔に通される弁軸、両通路にそれぞれ配置されると共に弁軸に固定されて一方が開弁状態のとき他方が閉弁状態となる二つのバタフライ弁等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
このバルブ装置は、自動車の排気系に接続されるものであり、一方のバタフライ弁が主通路を閉鎖した状態で、他方のバタフライ弁が副通路を全開して、排気を触媒式排気ガス浄化装置等に導くようになっている。
しかしながら、このバルブ装置においては、弁軸の中心線上にバタフライ弁の厚さ方向の中心が位置するように配置されている。すなわち、排気が通路を流れる方向において、弁軸を通す弁軸孔と重なる領域をバタフライ弁で開閉するように形成されている。
それ故に、触媒式排気浄化装置の抵抗により、上流側の圧力が高くなった場合、弁軸と弁軸孔の隙間を通して主通路側に排気が流れ込む虞があり、排気の熱を有効に利用することができない。
それ故に、触媒式排気浄化装置の抵抗により、上流側の圧力が高くなった場合、弁軸と弁軸孔の隙間を通して主通路側に排気が流れ込む虞があり、排気の熱を有効に利用することができない。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化等を図りつつ、部品の増加を招くことなく、弁軸孔を通して排気等の流体が漏れ出るのを防止でき、又、排気の熱を有効に利用できる、バルブ装置及びそれを用いた排熱回収システムを提供することにある。
本発明のバルブ装置は、流体を通す第１通路，流体を通す第２通路，第１通路と第２通路を連通するように形成された弁軸孔を有するボディと、弁軸孔に回動自在に通された弁軸と、弁軸に固定されて第１通路を開閉する第１バタフライ弁と、弁軸に固定されて第１バタフライ弁と逆位相で第２通路を開閉する第２バタフライ弁と、を備え、第１バタフライ弁は、流体の流れ方向において、弁軸孔よりも下流側において第１通路を閉じるように配置され、第２バタフライ弁は、流体の流れ方向において、弁軸孔よりも上流側において第２通路を閉じるように配置されている、構成となっている。
この構成によれば、弁軸が一方向に回転すると、第１バタフライ弁が第１通路を開放すると共に第２バタフライ弁が第２通路を閉鎖する。一方、弁軸が他方向に回転すると、第１バタフライ弁が第１通路を閉鎖すると共に第２バタフライ弁が第２通路を開放する。
ここで、第１バタフライ弁は、弁軸孔よりも下流側において第１通路を閉じるように配置されている。したがって、第１バタフライ弁が閉弁状態でかつ第２バタフライ弁が開弁状態のとき、第２通路の下流側の流れ抵抗等により圧力が高まって、第２通路内の流体が弁軸孔と弁軸の隙間を通して第１通路内に漏れたとしても、その漏れた流体が第１通路の下流側に流れるのを防止できる。
また、第２バタフライ弁は、弁軸孔よりも上流側において第２通路を閉じるように配置されている。したがって、第１バタフライ弁が開弁状態でかつ第２バタフライ弁が閉弁状態のとき、第２通路に導かれる流体は弁軸孔よりも上流側で塞き止められるため、弁軸孔が弁軸の端部にも対応して設けられている場合に、その弁軸孔と弁軸の隙間を通してボディの外部に漏れ出るのを防止できる。
ここで、第１バタフライ弁は、弁軸孔よりも下流側において第１通路を閉じるように配置されている。したがって、第１バタフライ弁が閉弁状態でかつ第２バタフライ弁が開弁状態のとき、第２通路の下流側の流れ抵抗等により圧力が高まって、第２通路内の流体が弁軸孔と弁軸の隙間を通して第１通路内に漏れたとしても、その漏れた流体が第１通路の下流側に流れるのを防止できる。
また、第２バタフライ弁は、弁軸孔よりも上流側において第２通路を閉じるように配置されている。したがって、第１バタフライ弁が開弁状態でかつ第２バタフライ弁が閉弁状態のとき、第２通路に導かれる流体は弁軸孔よりも上流側で塞き止められるため、弁軸孔が弁軸の端部にも対応して設けられている場合に、その弁軸孔と弁軸の隙間を通してボディの外部に漏れ出るのを防止できる。
上記構成において、第１バタフライ弁は、弁軸孔の中心線から弁軸孔の半径寸法よりも大きい距離だけ偏倚した下流側において第１通路を閉じるように配置され、第２バタフライ弁は、弁軸孔の中心線から弁軸孔の半径寸法よりも大きい距離だけ偏倚した上流側において第２通路を閉じるように配置されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、第１バタフライ弁を弁軸孔よりも下流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔の半径寸法を僅かに超える量とすることで、弁軸の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、開閉動作を円滑にすることができる。また、第２バタフライ弁を弁軸孔よりも上流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔の半径寸法を僅かに超える量とすることで、弁軸の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、開閉動作を円滑にすることができる。
この構成によれば、第１バタフライ弁を弁軸孔よりも下流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔の半径寸法を僅かに超える量とすることで、弁軸の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、開閉動作を円滑にすることができる。また、第２バタフライ弁を弁軸孔よりも上流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔の半径寸法を僅かに超える量とすることで、弁軸の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、開閉動作を円滑にすることができる。
上記構成において、第１通路は、弁軸孔よりも下流側において、第１バタフライ弁が当接するべく弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部を含み、第２通路は、弁軸孔よりも上流側において、第２バタフライ弁が当接するべく弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、第１バタフライ弁が閉じ動作を行うと、弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部に対して第１バタフライ弁が当接することで第１通路が閉鎖され、又、第２バタフライ弁が閉じ動作を行うと、弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部に対して第２バタフライ弁が当接することで第２通路が閉鎖される。
上記構成において、弁軸は、その両端部において、ボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、弁軸の両端部はボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔に通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸を円滑に回動させることができる。
また、軸受をボディに嵌合することで、軸受とボディの間及び弁軸と軸受の間に隙間が生じないようにできるため、流体がボディの外部に漏れ出るのを防止できる。
この構成によれば、弁軸の両端部はボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔に通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸を円滑に回動させることができる。
また、軸受をボディに嵌合することで、軸受とボディの間及び弁軸と軸受の間に隙間が生じないようにできるため、流体がボディの外部に漏れ出るのを防止できる。
上記構成において、弁軸をその軸線方向の一方側に付勢する付勢部材を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、付勢部材の付勢力により弁軸を片寄せすることで、弁軸のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。
この構成によれば、付勢部材の付勢力により弁軸を片寄せすることで、弁軸のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。
本発明の排熱回収システムは、エンジンの排気を通す主排気管と、主排気管から分岐した迂回排気管と、主排気管及び迂回排気管の途中に配置されたバルブ装置と、迂回排気管の途中でかつバルブ装置よりも下流側に連結された熱交換器とを備え、バルブ装置としては、上記構成をなすいずれかのバルブ装置を採用する、構成となっている。
この構成によれば、通常の運転モードにおいて、第１バタフライ弁が開弁状態でかつ第２バタフライ弁が閉弁状態にあり、エンジンの排気は、主排気管からバルブ装置の第１通路を経て外部に排出される。
一方、排熱の回収モードにおいて、第１バタフライ弁が閉弁状態でかつ第２バタフライ弁が開弁状態にあり、エンジンの排気は、主排気管から迂回排気管を通り、熱交換器を経た後に、主排気管に戻り、外部に排出される。
一方、排熱の回収モードにおいて、第１バタフライ弁が閉弁状態でかつ第２バタフライ弁が開弁状態にあり、エンジンの排気は、主排気管から迂回排気管を通り、熱交換器を経た後に、主排気管に戻り、外部に排出される。
ここで、排熱の回収モードにおいて、熱交換器等の流れ抵抗により第２通路内を流れる排気の圧力が高くなり、第２通路内の排気が、弁軸孔と弁軸の隙間を通して、第１通路内に流れ込む場合がある。
この場合において、第１通路は、弁軸孔よりも下流側が第１バタフライ弁により閉塞されているため、流れ込んだ排気は、主排気管を下流側に向けて流れることはなく、再び迂回排気管に戻すことができる。それ故に、排気の排熱を有効に利用することができる。
この場合において、第１通路は、弁軸孔よりも下流側が第１バタフライ弁により閉塞されているため、流れ込んだ排気は、主排気管を下流側に向けて流れることはなく、再び迂回排気管に戻すことができる。それ故に、排気の排熱を有効に利用することができる。
上記構成をなすバルブ装置によれば、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、排気等の流体が弁軸孔を通して外部に漏れ出るのを防止できる。また、排気等の流体が一方の通路から他方の通路に漏れても、漏れた流体を再び一方の通路に戻すことができる。それ故に、排気等の流体の熱を有効に利用できる。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係るバルブ装置Ｍは、図１に示すように、エンジン１の排熱回収システムＳに適用されている。
排熱回収システムＳは、図１に示すように、エンジン１の排気系において、触媒ユニット２の下流側に接続されて排気を通す主排気管３、主排気管３から分岐した迂回排気管４、バルブ装置Ｍ、熱交換器５、冷却水を通す配管６等を備えている。
この実施形態に係るバルブ装置Ｍは、図１に示すように、エンジン１の排熱回収システムＳに適用されている。
排熱回収システムＳは、図１に示すように、エンジン１の排気系において、触媒ユニット２の下流側に接続されて排気を通す主排気管３、主排気管３から分岐した迂回排気管４、バルブ装置Ｍ、熱交換器５、冷却水を通す配管６等を備えている。
バルブ装置Ｍは、図１に示すように、主排気管３及び迂回排気管４の途中に配置されている。
熱交換器５は、図１に示すように、迂回排気管４の途中で、かつ、バルブ装置Ｍよりも下流側に連結されている。
配管６は、熱交換器５に導かれて、排気の熱をエンジン１の冷却水に伝達するように形成されている。
熱交換器５は、図１に示すように、迂回排気管４の途中で、かつ、バルブ装置Ｍよりも下流側に連結されている。
配管６は、熱交換器５に導かれて、排気の熱をエンジン１の冷却水に伝達するように形成されている。
バルブ装置Ｍは、図２及び図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０、弁軸２０、第１バタフライ弁３０、第２バタフライ弁４０、２つの軸受５０、付勢部材６０（円筒ホルダ６１、バネ６２、ボール６３）等を備えている。
ボディ１０は、図２ないし図７に示すように、流体としての排気を通す第１通路１１及び第２通路１２、弁軸２０を通す弁軸孔１３，１４，１５、軸受５０を装着する２つの嵌合孔１６、付勢部材６０を取り付ける取付け凹部１７、主排気管３を連結する上流側フランジ部１８、主排気管３を連結する下流側フランジ部１９ａ、迂回排気管４を連結する下流側フランジ部１９ｂ等を備えている。
第１通路１１は、図２ないし図４に示すように、軸線Ｌ１を中心とする円筒状に形成され、排気の流れ方向Ｆにおいて、弁軸孔１３，１４よりも下流側の位置に、第１バタフライ弁３０が当接する２つのシール部１１ａ，１１ｂを備えている。
すなわち、２つのシール部１１ａ，１１ｂは、図３及び図４に示すように、弁軸孔１３，１４の中心線Ｃから弁軸孔１３，１４の半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｄ１，Ｄ２（Ｄ１＞Ｒ，Ｄ２＞Ｒ，Ｄ１＞Ｄ２）だけ、下流側に偏倚した位置において、第１通路１１を閉じた閉弁状態にある第１バタフライ弁３０の面３２，３３を当接させるように形成されている。
ここで、シール部１１ａ，１１ｂは、図４に示すように、第１バタフライ弁３０が開閉動作を行えるように、弁軸孔１３，１４の近傍領域を除いて第１通路１１内へ突出する円弧状の突出片として形成されている。
第２通路１２は、図２及び図３、図５に示すように、軸線Ｌ１に平行な軸線Ｌ２を中心とする円筒状に形成され、排気の流れ方向Ｆにおいて、弁軸孔１４，１５よりも上流側の位置に、第２バタフライ弁４０が当接する２つのシール部１２ａ，１２ｂを備えている。
すなわち、２つのシール部１２ａ，１２ｂは、図３及び図５に示すように、弁軸孔１３，１４の中心線Ｃから弁軸孔１４，１５の半径寸法Ｒよりも僅かに大きい距離Ｄ１，Ｄ２（Ｄ１＞Ｒ，Ｄ２＞Ｒ，Ｄ１＞Ｄ２）だけ、上流側に偏倚した位置において、第２通路１２を閉じた閉弁状態にある第２バタフライ弁４０の面４２，４３を当接させるように形成されている。
ここで、シール部１２ａ，１２ｂは、図５に示すように、第２バタフライ弁４０が開閉動作を行えるように、弁軸孔１４，１５の近傍を除いて第２通路１２内へ突出する円弧状の突出片として形成されている。
弁軸孔１３，１４，１５は、図３に示すように、軸線Ｌ１，Ｌ２に垂直に伸長する中心線Ｃ上に並ぶように形成されている。
弁軸孔１３は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の一方側において、外部から第１通路１１に連通すると共に、弁軸２０の一端部２１が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１４は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の中間部において、第１通路１１と第２通路１２を連通すると共に、弁軸２０の中間部２２が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１５は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の他方側において、外部から第２通路１２に連通すると共に、弁軸２０の他端部２３が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１３は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の一方側において、外部から第１通路１１に連通すると共に、弁軸２０の一端部２１が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１４は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の中間部において、第１通路１１と第２通路１２を連通すると共に、弁軸２０の中間部２２が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
弁軸孔１５は、図３、図６及び図７に示すように、ボディ１０の他方側において、外部から第２通路１２に連通すると共に、弁軸２０の他端部２３が回動自在に嵌め込まれる内径寸法（２Ｒ）をもつ円筒状に形成されている。
嵌合孔１６は、図６及び図７に示すように、軸受６０が隙間なく堅固に嵌め込まれる内径寸法をもつ円筒状に形成されている。
取付け凹部１７は、図６及び図７に示すように、ボール６３及びバネ６２を収容した円筒ホルダ６１を堅固に嵌合する内径寸法又は螺合する雌ネジに形成されている。
取付け凹部１７は、図６及び図７に示すように、ボール６３及びバネ６２を収容した円筒ホルダ６１を堅固に嵌合する内径寸法又は螺合する雌ネジに形成されている。
弁軸２０は、図２、図６及び図７に示すように、弁軸１３，１４，１５の中心線Ｃと同軸上において伸長する円柱状に形成されている。
そして、弁軸２０は、同一の外径寸法をなす一端部２１，中間部２２，他端部２３と、一端部２１の外側に形成された縮径端部２４と、他端部２３の外側に形成された縮径端部２５と、縮径端部２５の先端に形成された連結部２６等を備えている。
そして、弁軸２０は、同一の外径寸法をなす一端部２１，中間部２２，他端部２３と、一端部２１の外側に形成された縮径端部２４と、他端部２３の外側に形成された縮径端部２５と、縮径端部２５の先端に形成された連結部２６等を備えている。
一端部２１、中間部２２、他端部２３は、ボディ１０の弁軸孔１３，１４，１５に対して、それぞれ回動自在に嵌め込まれる外径寸法に形成されている。
弁軸２０は、一端部２１と中間部２２の間において第１バタフライ弁３０を固定し、又、中間部２２と他端部２３の間において第１バタフライ弁３０に対して回転位相を９０度ずらした状態で第２バタフライ弁４０を固定するように形成されている。
すなわち、弁軸２０は、第１通路１１を開閉する第１バタフライ弁３０を固定すると共に、第１バタフライ弁３０と逆位相で第２通路１２を開閉する第２バタフライ弁４０を固定するように形成されている。
弁軸２０は、一端部２１と中間部２２の間において第１バタフライ弁３０を固定し、又、中間部２２と他端部２３の間において第１バタフライ弁３０に対して回転位相を９０度ずらした状態で第２バタフライ弁４０を固定するように形成されている。
すなわち、弁軸２０は、第１通路１１を開閉する第１バタフライ弁３０を固定すると共に、第１バタフライ弁３０と逆位相で第２通路１２を開閉する第２バタフライ弁４０を固定するように形成されている。
縮径端部２４，２５は、ボディ１０の嵌合孔１６に装着された軸受５０により回動自在に支持されるようになっている。
連結部２６は、外部の駆動源（不図示）が連結されて、回転駆動力が及ぼされるように形成されている。
連結部２６は、外部の駆動源（不図示）が連結されて、回転駆動力が及ぼされるように形成されている。
第１バタフライ弁３０は、図２ないし図４、図６及び図７に示すように、円板状に形成され、弁軸２０に固定される固定部３１、シール部１１ａに当接する面３２、シール部１１ｂに当接する面３３等を備えている。
固定部３１は、弁軸２０を通す環状に図示されているが、第１バタフライ弁３０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。
例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。
固定部３１は、弁軸２０を通す環状に図示されているが、第１バタフライ弁３０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。
例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。
そして、第１バタフライ弁３０は、図３及び図４に示すように、弁軸２０に固定された状態で、弁軸孔１３，１４よりも下流側において、第１通路１１を閉じるように配置されている。
すなわち、第１バタフライ弁３０は、弁軸孔１３，１４の中心線Ｃから弁軸孔１３，１４の半径寸法Ｒよりも大きい距離Ｄ１，Ｄ２だけ偏倚した下流側において、第１通路１１を閉じるように配置されている。
すなわち、第１バタフライ弁３０は、弁軸孔１３，１４の中心線Ｃから弁軸孔１３，１４の半径寸法Ｒよりも大きい距離Ｄ１，Ｄ２だけ偏倚した下流側において、第１通路１１を閉じるように配置されている。
これによれば、第１バタフライ弁３０を弁軸孔１３，１４よりも下流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔１３，１４の半径寸法Ｒを僅かに超える量とすることで、弁軸２０の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、第１バタフライ弁３０の開閉動作を円滑にすることができる。
第２バタフライ弁４０は、図２及び図３、図５ないし図７に示すように、円板状に形成され、弁軸２０に固定される固定部４１、シール部１２ａに当接する面４２、シール部１２ｂに当接する面４３等を備えている。
固定部４１は、弁軸２０を通す環状に図示されているが、第２バタフライ弁４０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。
例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。
固定部４１は、弁軸２０を通す環状に図示されているが、第２バタフライ弁４０を弁軸２０と一緒に回動させる固定手法であれば種々の固定手法を適用することができる。
例えば、ネジを用いて締結する手法、スポット溶接等の溶接手法、融着手法等が挙げられる。
そして、第２バタフライ弁４０は、図３及び図５に示すように、弁軸２０に固定された状態で、弁軸孔１４，１５よりも上流側において、第２通路１２を閉じるように配置されている。
すなわち、第２バタフライ弁４０は、弁軸孔１４，１５の中心線Ｃから弁軸孔１４，１５の半径寸法Ｒよりも大きい距離Ｄ１，Ｄ２だけ偏倚した上流側において、第２通路１２を閉じるように配置されている。
すなわち、第２バタフライ弁４０は、弁軸孔１４，１５の中心線Ｃから弁軸孔１４，１５の半径寸法Ｒよりも大きい距離Ｄ１，Ｄ２だけ偏倚した上流側において、第２通路１２を閉じるように配置されている。
これによれば、第２バタフライ弁４０を弁軸孔１４，１５よりも上流側に偏倚させて配置する際に、その偏倚量を弁軸孔１４，１５の半径寸法Ｒを僅かに超える量とすることで、弁軸２０の中心回りの慣性モーメントを小さくできる。それ故に、第２バタフライ弁４０の開閉動作を円滑にすることができる。
２つの軸受５０は、ラジアル軸受であり、図６及び図７に示すように、ボディ１０の嵌合孔１６に嵌め込まれて、弁軸２０の縮径端部２４，２５をそれぞれ回動自在に支持するようになっている。
これによれば、弁軸２０の両側の縮径端部２４，２５はボディ１０に装着された軸受５０を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔１３，１５に通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸２０を円滑に回動させることができる。
また、軸受５０をボディ１０に嵌合することで、軸受５０とボディ１０の間及び弁軸２０と軸受５０の間に隙間が生じないようにできるため、排気（流体）がボディ１０の外部に漏れ出るのを防止できる。
尚、２つの軸受５０のうち、弁軸２０の連結部２６側に（すなわち、弁軸孔１５の外側に）配置された軸受５０は、上記のラジアル軸受として機能すると共に、弁軸２０の他端部２３と縮径端部２５との段差面を受けることで、弁軸２０のスラスト軸受としても機能している。それ故に、排気が外部に漏れ出るのをさらに防止できる。
これによれば、弁軸２０の両側の縮径端部２４，２５はボディ１０に装着された軸受５０を介して回動自在に支持されているため、弁軸孔１３，１５に通して支持されるだけの場合に比べて、弁軸２０を円滑に回動させることができる。
また、軸受５０をボディ１０に嵌合することで、軸受５０とボディ１０の間及び弁軸２０と軸受５０の間に隙間が生じないようにできるため、排気（流体）がボディ１０の外部に漏れ出るのを防止できる。
尚、２つの軸受５０のうち、弁軸２０の連結部２６側に（すなわち、弁軸孔１５の外側に）配置された軸受５０は、上記のラジアル軸受として機能すると共に、弁軸２０の他端部２３と縮径端部２５との段差面を受けることで、弁軸２０のスラスト軸受としても機能している。それ故に、排気が外部に漏れ出るのをさらに防止できる。
付勢部材６０は、図６及び図７に示すように、有底の円筒ホルダ６１、バネ６２、ボール６３等を備えている。
円筒ホルダ６１は、ボディ１０の取付け凹部１７に堅固に嵌合する外径寸法又は螺合する雄ネジをもつように形成されている。
バネ６２は、コイル状のバネであり、所定の圧縮代にて円筒ホルダ６１内に嵌め込まれるように形成されている。
ボール６３は、圧縮されたバネ６２の付勢力を受けつつ、弁軸２０の縮径端部２４の端面２４ａに当接するように配置されている。
これによれば、付勢部材６０の付勢力により弁軸２０を片寄せすることで、弁軸２０のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。
円筒ホルダ６１は、ボディ１０の取付け凹部１７に堅固に嵌合する外径寸法又は螺合する雄ネジをもつように形成されている。
バネ６２は、コイル状のバネであり、所定の圧縮代にて円筒ホルダ６１内に嵌め込まれるように形成されている。
ボール６３は、圧縮されたバネ６２の付勢力を受けつつ、弁軸２０の縮径端部２４の端面２４ａに当接するように配置されている。
これによれば、付勢部材６０の付勢力により弁軸２０を片寄せすることで、弁軸２０のガタツキを防止でき、所望の開閉動作を得ることができる。
次に、上記構成をなすバルブ装置Ｍが適用された排熱回収システムＳの動作について、図４及び図５、図６及び図７を参照しつつ説明する。
先ず、図６に示す通常の運転モードにおいては、第１バタフライ弁３０は、図４（ｂ）に示すように第１通路１１を開放した開弁状態にあり、第２バタフライ弁４０は、図５（ｂ）に示すように第２通路１２を閉鎖した閉弁状態にある。
先ず、図６に示す通常の運転モードにおいては、第１バタフライ弁３０は、図４（ｂ）に示すように第１通路１１を開放した開弁状態にあり、第２バタフライ弁４０は、図５（ｂ）に示すように第２通路１２を閉鎖した閉弁状態にある。
このとき、エンジン１の排気は、主排気管３からバルブ装置Ｍの第１通路１１を経て外部に円滑に排出される。
ここで、第２バタフライ弁４０は、弁軸孔１５よりも上流側において、第２通路１２を閉鎖しているので、主排気管３から第２通路１２側に向かった排気が、弁軸孔１５を通して外部に漏れ出るのを防止できる。
ここで、第２バタフライ弁４０は、弁軸孔１５よりも上流側において、第２通路１２を閉鎖しているので、主排気管３から第２通路１２側に向かった排気が、弁軸孔１５を通して外部に漏れ出るのを防止できる。
一方、図７に示す排熱の回収モードにおいては、第１バタフライ弁３０は、図４（ａ）に示すように第１通路１１を閉鎖した閉弁状態にあり、第２バタフライ弁４０は、図５（ａ）に示すように第２通路１２を開放した開弁状態にある。
このとき、エンジン１の排気は、主排気管３から迂回排気管４を通り、熱交換器５を経た後に、主排気管３に戻り、外部に排出される。
ここで、熱交換器５内での流れ抵抗により、第２通路１２内を流れる排気の圧力が高くなり、第２通路１２内の排気が、図７中の矢印ＬＦで示すように、弁軸孔１４と弁軸２０の隙間を通して、第１通路１１内に流れ込む場合がある。
ここで、熱交換器５内での流れ抵抗により、第２通路１２内を流れる排気の圧力が高くなり、第２通路１２内の排気が、図７中の矢印ＬＦで示すように、弁軸孔１４と弁軸２０の隙間を通して、第１通路１１内に流れ込む場合がある。
この場合、第１通路１１は、弁軸孔１４よりも下流側が第１バタフライ弁３０により閉塞されているため、流れ込んだ排気は、主排気管３を下流側に向けて流れることはなく、図７中の矢印ＬＦで示すように、再び迂回排気管４に戻すことができる。
それ故に、排気の排熱を有効に利用することができる。
それ故に、排気の排熱を有効に利用することができる。
以上述べたように、上記構成をなすバルブ装置Ｍによれば、構造の簡素化等を達成しつつ、部品の増加を招くことなく、排気等の流体が弁軸孔１５を通して外部に漏れ出るのを防止できる。また、排気等の流体が一方の通路（第２通路１２）から他方の通路（第１通路１１）に漏れても、漏れた流体を再び一方の通路に戻すことができる。それ故に、排気等の流体の熱を有効に利用できる。
上記実施形態においては、二つの通路（第１通路１１，第２通路１２）及び二つのバタフライ弁（第１バタフライ弁３０，第２バタフライ弁４０）を備えるバルブ装置Ｍを示したが、これに限定されるものではない。
上記実施形態においては、本発明のバルブ装置Ｍをエンジン１の排熱回収システムＳに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、排気以外の他の流体の流れを制御するシステムにおいても有用である。
Ｓ 排熱回収システム
１ エンジン
２ 触媒ユニット
３ 主排気管
４ 迂回排気管
５ 熱交換器
６ 配管
Ｍ バルブ装置
１０ ボディ
１１ 第１通路
１１ａ，１１ｂ シール部
１２ 第２通路
１２ａ，１２ｂ シール部
１３，１４，１５ 弁軸孔
Ｒ 弁軸孔の半径寸法
Ｃ 中心線
１６ 嵌合孔
１７ 取付け凹部
１８ 上流側フランジ部
１９ａ，１９ｂ 下流側フランジ部
２０ 弁軸
２１ 一端部
２２ 中間部
２３ 他端部
２４，２５ 縮径端部
２６ 連結部
３０ 第１バタフライ弁
３１ 固定部
３２，３３ 面
４０ 第２バタフライ弁
４１ 固定部
４２，４３ 面
５０ 軸受
６０ 付勢部材
６１ 円筒ホルダ
６２ バネ
６３ ボール
１ エンジン
２ 触媒ユニット
３ 主排気管
４ 迂回排気管
５ 熱交換器
６ 配管
Ｍ バルブ装置
１０ ボディ
１１ 第１通路
１１ａ，１１ｂ シール部
１２ 第２通路
１２ａ，１２ｂ シール部
１３，１４，１５ 弁軸孔
Ｒ 弁軸孔の半径寸法
Ｃ 中心線
１６ 嵌合孔
１７ 取付け凹部
１８ 上流側フランジ部
１９ａ，１９ｂ 下流側フランジ部
２０ 弁軸
２１ 一端部
２２ 中間部
２３ 他端部
２４，２５ 縮径端部
２６ 連結部
３０ 第１バタフライ弁
３１ 固定部
３２，３３ 面
４０ 第２バタフライ弁
４１ 固定部
４２，４３ 面
５０ 軸受
６０ 付勢部材
６１ 円筒ホルダ
６２ バネ
６３ ボール
Claims (6)
- 流体を通す第１通路，前記流体を通す第２通路，前記第１通路と前記第２通路を連通するように形成された弁軸孔を有するボディと、
前記弁軸孔に回動自在に通された弁軸と、
前記弁軸に固定されて前記第１通路を開閉する第１バタフライ弁と、
前記弁軸に固定されて前記第１バタフライ弁と逆位相で前記第２通路を開閉する第２バタフライ弁と、を備え、
前記第１バタフライ弁は、前記流体の流れ方向において、前記弁軸孔よりも下流側において前記第１通路を閉じるように配置され、
前記第２バタフライ弁は、前記流体の流れ方向において、前記弁軸孔よりも上流側において前記第２通路を閉じるように配置されている、
ことを特徴とするバルブ装置。 - 前記第１バタフライ弁は、前記弁軸孔の中心線から前記弁軸孔の半径寸法よりも大きい距離だけ偏倚した下流側において前記第１通路を閉じるように配置され、
前記第２バタフライ弁は、前記弁軸孔の中心線から前記弁軸孔の半径寸法よりも大きい距離だけ偏倚した上流側において前記第２通路を閉じるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。 - 前記第１通路は、前記弁軸孔よりも下流側において、前記第１バタフライ弁が当接するべく前記弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部を含み、
前記第２通路は、前記弁軸孔よりも上流側において、前記第２バタフライ弁が当接するべく前記弁軸孔の中心線から異なる距離に配置された２つのシール部を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ装置。 - 前記弁軸は、その両端部において、前記ボディに装着された軸受を介して回動自在に支持されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のバルブ装置。 - 前記弁軸をその軸線方向の一方側に付勢する付勢部材を含む、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のバルブ装置。 - エンジンの排気を通す主排気管と、前記主排気管から分岐した迂回排気管と、前記主排気管及び迂回排気管の途中に配置されたバルブ装置と、前記迂回排気管の途中でかつ前記バルブ装置よりも下流側に連結された熱交換器と、を備えた排熱回収システムであって、
前記バルブ装置は、請求項１ないし５いずれか一つに記載のバルブ装置である、
ことを特徴とする排熱回収システム。
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