JP6725539B2 - バルブ装置、及び排気熱回収装置 - Google Patents

Description

本開示は、バルブ装置に関する。

特許文献１，２のバルブ装置（以後、スイングバルブと記載）では、排気管の開口の側方を通過し、開口に平行な軸線が設けられている。スイングバルブは、該軸線を中心に蓋部を旋回させることで、開口を開閉する。この時、蓋部の端部が開口の下流側に向かって弧を描くように旋回する。

このため、スイングバルブでは、ハングオーバが大きくなる。ハングオーバとは、開口を開閉する蓋部の軌道が、開口の下流側に突出する度合いである。つまり、開口の開閉のために必要となるスペースが大きくなる。また、開口の開閉に必要な力が大きくなる。さらに、開口の閉鎖中、排気管内部の気圧の増減により蓋部が開口を開閉するチャタリングという現象が知られている。スイングバルブは、開口の閉鎖時に蓋部に加えられる力が大きい。このため、チャタリング発生時に蓋部と排気管との衝突により生じる異音が大きくなる。

特開２０１２−２４６８３５号公報 特開２０１５−１５８１９２号公報

一方、開口を横切る軸線が設けられたバルブ装置（以後、バタフライバルブと記載）が知られている。バタフライバルブは、該軸線を中心に蓋部を回転させることで、排気管の開口を開閉する。このため、バタフライバルブは、スイングバルブに比べハングオーバが小さくなる。また、バタフライバルブは、スイングバルブと比べ開口の開閉に必要な力が小さくなる。その結果、チャタリング発生時の異音が小さくなる。

しかし、バタフライバルブは、開口の開放時に蓋部が排ガスの流路上に位置する。このため、排ガスの流れが妨げられる。また、バタフライバルブは、開口の閉鎖時に蓋部の外縁が排気管の内壁に隣接した状態となる。このため、蓋部及び排気管の形状の精度が低いと、閉鎖時の開口のシール性（換言すれば、密封性）が損なわれる恐れがある。

本開示の一側面においては、開口を良好に開閉しつつ、配置が容易なバルブ装置を提供することが望ましい。

本開示の一側面のバルブ装置は、流路の端部に位置する開口であって、形状が点対称又は略点対称の平面図形である開口を開閉する。バルブ装置は、蓋部と腕部とを備える。蓋部は、開口を閉鎖する。また、腕部は、軸線を中心に蓋部を旋回させることで、開口を開閉する。また、開口の中心を通過し、開口に直交する直線を中心線とする。軸線は、中心線と交差すること無く流路に交差する直線である。また、腕部は、開口を閉鎖する際には、蓋部を中心線側に旋回させ、開口を開放する際には、蓋部を中心線の反対側に旋回させる。

このような構成によれば、開口を開閉する際、蓋部を、開口に対面したまま開口に沿ってずれるように移動させることが可能となる。このため、ハングオーバを抑制できる。さらに、蓋部を中心線の反対側に旋回させることで、蓋部を流路の側方に到達させることができる。つまり、開口の開放時に、蓋部を開口の側方に収納することが可能となる。したがって、開口の開閉のために開口の下流側に必要となるスペースを抑制できる。このため、バルブ装置の配置が容易になる。

また、開口の閉鎖時には、蓋部は開口を下流側から押圧する。このため、閉鎖時の開口のシール性が良好になる。また、開口の開放時には、蓋部は開口の側方に位置する。このため、蓋部が、開口を通過する流体の流れを妨げるのを回避できる。また、軸線を蓋部の近くに配置することが可能となる。このため、蓋部の旋回に必要な力（換言すれば、開口の開閉に必要な力）を抑制できる。これにより、チャタリング発生時の異音を抑制できる。

したがって、開口を良好に開閉しつつ、バルブ装置の配置を容易にすることができる。
本開示において、中心線と平行であり、軸線を含む面を基準面とし、開口を閉鎖する位置にある蓋部を旋回させるために腕部から蓋部に加えられる力の作用点は、基準面よりも中心線側に位置しても良い。

このような構成によれば、蓋部により開口が閉鎖された流路内の圧力が上昇すると、蓋部には、中心線の反対側に向けて旋回させる力が働く。つまり、開口の閉鎖中に流路内の圧力が上昇すると、開口が開放される。このため、バルブ装置を安全弁として機能させることが可能となる。

本開示において、中心線と平行であり、軸線を含む面を基準面とし、開口を閉鎖する位置にある蓋部を旋回させるために腕部から蓋部に加えられる力の作用点は、基準面に位置しても良い。

このような構成によれば、蓋部により開口が閉鎖された流路内の圧力が上昇しても、蓋部を旋回させる力が生じない。このため、開口の閉鎖中に流路内の圧力が上昇した時に、開口が閉鎖された状態を維持し易くなる。したがって、開口を閉鎖した時のシール性が向上する。

本開示において、中心線と平行であり、軸線を含む面を基準面とし、開口を閉鎖する位置にある蓋部を旋回させるために腕部から蓋部に加えられる力の作用点は、基準面よりも中心線の反対側に位置しても良い。

このような構成によれば、蓋部により開口が閉鎖された流路内の圧力が上昇すると、蓋部には、中心線側に向けて旋回させる力が働く。つまり、開口の閉鎖中に流路内の圧力が上昇すると、開口がより強く閉鎖される。したがって、開口を閉鎖した時のシール性がより一層向上する。

本開示において、流路の端部を含む区間を、端部区間とし、端部区間は、予め定められた端部方向に延びる区間であり、開口は、端部方向に向いていても良い。また、流路を流下する流体である移動流体の熱を他の流体に伝達する熱交換器が、端部区間の上流側の区間の側方に設けられており、蓋部が開口を閉鎖すると、開口の上流側に設けられた開部から移動流体が流路の側方に流出し、該移動流体は熱交換器に向かって移動しても良い。

このような構成によれば、蓋部を中心線の反対側に旋回させると、蓋部は、流路における端部区間の側方であって、熱交換器の下流側の空間に配置される。このため、流路の開口周辺の空間を有効活用することが可能となる。

図１Ａは、本実施形態のバルブ装置の斜視図である。図１Ｂは、本実施形態の排気熱回収装置における排気管、熱交換室、熱交換器、仕切り部材、閉鎖状態のバルブ装置、及び、シェル部材等を側方から見た際の断面図である。 図２Ａは、本実施形態の排気熱回収装置における排気管、熱交換室、熱交換器、仕切り部材、開放状態のバルブ装置、及び、シェル部材等を側方から見た際の断面図である。図２Ｂは、本実施形態の排気熱回収装置における仕切り部材及びバルブ装置を側方から見た際の断面図である。

１…排気熱回収装置、１０…バルブ装置、１１…弁体、１２…アーム部材、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…接続位置、１３…軸部、１３ａ…第１軸部、１３ｂ…第２軸部、１３ｃ…軸線、１３ｄ…基準面、２０…排気管、２１…出口、３０…蓋部材、４０…熱交換室、４１…熱交換器、４２…流入経路、４３…流出口、５０…仕切り部材、５１…筒状部、５２…仕切り部、５３…出口、５３ａ…中心線、５４…ワイヤメッシュ、６０…シェル部材。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［全体の構成の説明］
本実施形態のバルブ装置１０は、排気熱回収装置１に設けられている（図１Ａ）。排気熱回収装置１は、例えば、エンジンを有する車両等の移動体に搭載される（図１Ｂ，２Ａ）。排気熱回収装置１は、エンジン等の排ガスの流路である排ガス流路に配置される。以後、排ガス流路の上流側を単に上流側と、排ガス流路の下流側を単に下流側と記載する。排気熱回収装置１では、高温の流体である排ガスとエンジンの冷却液との間で熱交換が行われる。つまり、排ガスの熱がエンジンの冷却液に伝達される。これにより、排ガスから熱が回収される。なお、冷却液は、例えば、冷却水又は油液であっても良い。

排気熱回収装置１は、バルブ装置１０、排気管２０、蓋部材３０、熱交換室４０、仕切り部材５０、及び、シェル部材６０等を有する。
排気管２０は、両端が開口した円筒状の部材である。排気管２０は、下流側に延びる。排気管２０の内側の空間は、排ガスの流路となる。排気管２０の上流側の開口は、エキゾーストマニホールド等に繋がっている。エキゾーストマニホールドとは、エンジンからの排ガスが流入する部材である。

シェル部材６０は、両端が開口した円筒状の部材である。シェル部材６０は、下流側に延びる。シェル部材６０は、排気管２０における下流側の開口（以後、出口２１と記載）を含む区間を、側方から覆う。排気管２０は、シェル部材６０の上流側の開口から上流側に突出した状態で配置される。排気管２０とシェル部材６０の側面との間には、隙間がある。シェル部材６０の内側の空間には、バルブ装置１０、排気管２０、熱交換室４０、及び、仕切り部材５０等が配置される。

蓋部材３０は、シェル部材６０の上流側の開口における排気管２０との間の隙間を塞ぐ板状の部材である。蓋部材３０の形状は、環状になっている。
熱交換室４０は、排気管２０の側方を取り囲む環状の空間である。熱交換室４０は、蓋部材３０と、排気管２０と、シェル部材６０と、仕切り部材５０の仕切り部５２（詳細は後述する）等とに囲まれた空間である。熱交換室４０には、熱交換器４１が配置される。

熱交換器４１は、複数の扁平なプレートを有する。これらのプレートは、隙間を有した状態で、排気管２０に沿って積層されている（換言すれば、重ねて配置されている）。また、プレートは、環状の部材である。各プレートは、排気管２０の側方を取り囲んだ状態で配置される。プレートは、冷却液の流路である熱交換流路を内部に有する。

なお、熱交換室４０は、環状以外の形状としても良い。また、熱交換器４１もまた、熱交換室４０の形状に応じて様々な形状にしても良い。
仕切り部材５０は、排気管２０の出口２１の周辺の部位を側方から取り囲む。仕切り部材５０は、筒状部５１及び仕切り部５２等を有する。

筒状部５１は、筒状の部位である。筒状部５１は、排気管２０の出口２１の周辺の部位、及び、出口２１の下流側の空間を、側方から覆う。筒状部５１は、排気管２０の側面との間に隙間を有した状態で配置される。該隙間は、熱交換室４０への流入経路４２となる。流入経路４２は、排気管２０の出口２１、及び、排気管２０の出口２１の周辺の側面を取り囲む状態で配置される。また、筒状部５１の下流側の開口（以後、出口５３と記載）は、バルブ装置１０の弁体１１により開閉される。出口５３は、筒状部５１の端部に位置する。

出口５３の形状は、点対称、又は、略点対称の平面図形となっている。一例として、本実施形態では、出口５３は円形であっても良い。出口５３の形状は、円形に限定されない。出口５３の形状は、楕円形や点対称の多角形となっていても良い。また、出口５３の形状は、例えば、略円形や略楕円形等といった略点対称の形状であっても良い。また、本実施形態では、一例として、出口５３の向きは、筒状部５１及び排気管２０の内部における排ガスの流路の向きに対し直交している。しかしながら、出口５３は、該流路の向きに対し直交しない向きであっても良い。

出口５３の周囲には、出口５３を囲んだ状態で緩衝部材５４が配置されている。緩衝部材５４により、弁体１１が出口５３を閉鎖する際の衝撃が緩和される。なお、緩衝部材５４は、例えば、ワイヤメッシュであっても良い。ワイヤメッシュとは、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部材である。また、筒状部５１は、シェル部材６０の側面の内側との間に隙間（以後、出口空間６１と記載）を有した状態で配される。出口空間６１は、バルブ装置１０が出口５３を開放した際に弁体１１が配置される。

また、仕切り部５２は、筒状部５１の上流側の端部に位置するフランジ状の部位である。換言すれば、仕切り部５２は、筒状部５１の上流側の開口の外縁から側方に突出する板状の部位である。また、仕切り部５２は、筒状部５１の上流側の開口の周囲を取り囲む環状の部位である。仕切り部５２は、熱交換室４０の下流側の端部を覆っている。仕切り部５２の外周をなす縁部と、シェル部材６０の側面の内側との間には、隙間がある。該隙間は、熱交換室４０からの排ガスの流出口４３となる。流出口４３は、シェル部材６０の側面の内側に沿って、排気管２０及び仕切り部材５０等を取り囲んだ状態で配置される。

排気管２０及び筒状部５１の内側の空間は、下流側に向かう排ガスの流路となる。そして、バルブ装置１０の弁体１１により筒状部５１の出口５３が閉鎖されている場合には、排ガスの冷却液との間で熱交換が行われる。

具体的には、熱交換器４１では、各プレートの熱交換流路に、エンジン等に繋がる冷却水の流路から冷却水が流入する。冷却水は、各プレートの熱交換流路を流下した後、冷却水の流路に流出する。

一方、排気管２０を流下した排ガスは、出口５３に到達すると、出口５３を閉鎖する弁体１１に衝突して上流側に移動する。そして、排ガスは、熱交換室４０への流入経路４２に流入する。その後、排ガスは、流入経路４２を通過して熱交換室４０に流入する。熱交換室４０では、排ガスが熱交換器４１のプレートと接触する。これにより、排ガスの熱が冷却液に伝達される。なお、その後、排ガスは、流出口４３から熱交換室４０の外部に流出する。そして、排ガスは、下流側に向かって流下し、シェル部材６０の下流側の開口（以後、出口と記載）から外部に流出する。

一方、バルブ装置１０により出口５３が開放されている場合には、排ガスの冷却液との間での熱交換は行われない。この場合、排気管２０を流下した排ガスは、出口５３を通過する。そして、排ガスは、シェル部材６０の出口から外部に流出する。

［バルブ装置の説明］
次に、本実施形態のバルブ装置１０について詳しく説明する。バルブ装置１０は、弁体１１、アーム部材１２、及び、軸部１３等を有する。

弁体１１は、筒状部５１の出口５３を塞ぐ扁平な蓋状の部材である。弁体１１は、出口５３を閉鎖する閉鎖位置（図１Ｂ）と、出口５３を開放する開放位置（図２Ａ）とに変位する。

軸部１３は、円柱状の２つの部位である第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとを有する。第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、軸線１３ｃを中心に回転する。第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、筒状部５１を間に挟んだ状態で、筒状部５１の側方に配置される。また、第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、それぞれ、筒状部５１の側面から側方に突出した状態で配置される。つまり、第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、筒状部５１の内部には配置されていない。また、第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、軸線１３ｃ上に延びる。つまり、第１軸部１３ａと第２軸部１３ｂとは、軸線１３ｃ上に並ぶ。

ここで、出口５３の中心を通過する直線を、中心線５３ａとする。中心線５３ａは、出口５３に直交する。上述したように、出口５３の形状は、点対称又は略点対称である。点対称の平面図形を、対称点を中心に１８０°回転させたとする。この時、回転後の平面図形は、回転前の平面図形と完全に重なり合う。出口５３の形状が点対称の平面図形の場合、該平面図形の対称点が出口５３の中心となる。具体的には、例えば、出口５３が円形の場合、円の中心を通過する直線が中心線５３ａとなる。また、出口５３の形状が略点対称の平面図形の場合、該平面図形に近似又は類似する点対称の平面図形の対称点を、出口５３の中心としても良い。具体的には、該点対称の平面図形を出口５３の縁部に沿って配置した際、該平面図形の対称点と重なる点を、出口５３の中心としても良い。

そして、軸線１３ｃは、筒状部５１の側面（換言すれば、筒状部５１の内部の排ガスの流路）を通過する直線である。軸線１３ｃは、中心線５３ａとは交差しない。換言すれば、軸線１３ｃは、中心線５３ａから筒状部５１の側方に所定距離を隔てて配置される（図２Ｂ）。また、本実施形態では、一例として、軸線１３ｃは、出口５３と平行である。しかし、軸線１３ｃは、出口５３と略平行であっても良い。また、軸線１３ｃは、出口５３と平行でなくても良い。

アーム部材１２は、弁体１１と第１軸部１３ａ及び第２軸部１３ｂとを繋ぐ細長い部材である。アーム部材１２の一端は、第１軸部１３ａの筒状部５１側の端部に繋がる。また、アーム部材１２の他端は、第２軸部１３ｂの筒状部５１側の端部に繋がる。また、アーム部材１２は、弁体１１の外側面に繋がっている。なお、弁体１１の外側面とは、弁体１１が出口５３を閉鎖した際に下流側に対面する面である。アーム部材１２は、外側面を横切るように配されている。また、アーム部材１２における弁体１１の外側面に繋がる部位（以後、接続部と記載）は、軸線１３ｃに沿って延びる。

ここで、アーム部材１２の接続部の位置について詳しく説明する。第１軸部１３ａ及び第２軸部１３ｂが回転すると、アーム部材１２は、中心線５３ａ側、又は、中心線５３ａの反対側に旋回する。この時、弁体１１は、中心線５３ａ側、又は、中心線５３ａの反対側に（換言すれば、開閉方向１４に）旋回する。これにより、弁体１１が閉鎖位置又は開放位置に移動する。その結果、弁体１１により出口５３が開閉される。なお、弁体１１を閉鎖位置に向けて移動させる軸部１３の回転方向を、閉鎖方向とする。また、弁体１１を開放位置に向けて移動させる軸部１３の回転方向を、開放方向とする。

そして、軸部１３の回転によりアーム部材１２から閉鎖位置にある弁体１１に加えられる力の作用点の位置は、以下の３つのうちのいずれかとすることができる。なお、弁体１１の旋回時に、アーム部材１２から弁体１１に複数の力が加わる場合が想定される。このような場合には、これらの力の合力の作用点の位置を、以下の３つのうちのいずれかとしても良い。

（ａ）作用点が基準面１３ｄよりも中心線５３ａ側に位置する。
（ｂ）作用点が基準面１３ｄ上に位置する。
（ｃ）作用点が基準面１３ｄよりも中心線５３ａの反対側に位置する。

なお、基準面１３ｄとは、中心線５３ａに平行な平面である。また、基準面１３ｄは、軸線１３ｃを含む面である。
アーム部材１２の接続部の位置は、（ａ）となるよう調整されていても良い。（ａ）の場合、アーム部材１２から弁体１１に加えられる力の向きは、出口５３に対し傾く。具体的には、例えば、接続部の位置が、弁体１１の外側面における基準面１３ｄと交差する部位よりも中心線５３ａ側に配置されていても良い。図２Ｂの接続位置１２ａは、（ａ）の場合の接続部の位置の一例を示している。ここで、軸線１３ｃと作用点とを繋ぐ直線と、基準面１３ｄとの角度をθとする。また、該直線が中心線５３ａ側に傾いた場合のθを正の値とし、該直線が中心線５３ａの反対側に傾いた場合のθを負の値とする。（ａ）の場合、θ＞０となる。

また、アーム部材１２の接続部の位置は、（ｂ）となるよう調整されていても良い。（ｂ）の場合、アーム部材１２から弁体１１に加えられる力の向きは、出口５３と平行になる。具体的には、例えば、接続部の位置が、弁体１１の外側面における基準面１３ｄと交差する部位に配置されていても良い。図２Ｂの接続位置１２ｂは、（ｂ）の場合の接続部の位置の一例を示している。なお、（ｂ）の場合、θ＝０となる。

また、アーム部材１２の接続部の位置は、（ｃ）となるよう調整されていても良い。（ｃ）の場合、アーム部材１２から弁体１１に加えられる力の向きは、出口５３に対し傾く。具体的には、例えば、接続部の位置が、弁体１１の外側面における基準面１３ｄと交差する部位よりも中心線５３ａの反対側に配置されていても良い。図２Ｂの接続位置１２ｃは、（ｃ）の場合の接続部の位置の一例を示している。なお、（ｃ）の場合、θ＜０となる。

また、本実施形態では、一例として、出口５３は、筒状部５１及び排気管２０の内部における排ガスの流路の向きに対し直交している。しかしながら、出口５３が該流路の向きに対し直交しない場合にも、同様にして、アーム部材１２の接続部の位置は、（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかとなるように調整されていても良い。また、本実施形態では、一例として、軸線１３ｃは出口５３と平行である。しかし、軸線１３ｃと出口５３とが略平行の場合、又は、軸線１３ｃと出口５３とが平行でない場合においても、同様にして、アーム部材１２の接続部の位置は、（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかとなるように調整されていても良い。

そして、バルブ装置１０は、図示しないばね及びアクチュエータ等により弁体１１を変位させる。具体的には、軸部１３には、図示しないばねにより、閉鎖方向に回転する力が常時加えられている。このため、弁体１１には、閉鎖位置に向けて移動させる力が常時加えられている。これにより、弁体１１は、出口５３の閉鎖時には出口５３に向かって押圧された状態になる。そして、出口５３を開放する場合には、図示しないアクチュエータにより、軸部１３に対し、開放方向に回転する力が加えられる。これにより、弁体１１が閉鎖位置から開放位置に移動する。

なお、軸線１３ｃの位置並びに向き、アーム部材１２の位置、アーム部材１２における弁体１１との接続部の位置、弁体１１の開放位置並びに閉鎖位置、及び、出口５３を開閉する際の弁体１１の軌道等は、一般的な物理学の公式等を用いて算出できる。例えば、弁体１１の開放位置及び閉鎖位置を定めることで、軸線１３ｃの位置及びアーム部材１２の位置等を算出可能となる。また、この時、出口５３の開閉時にアーム部材１２又は弁体１１等に生じる負荷を考慮して、上述した位置、向き、又は弁体１１の軌道等を定めても良い。

［効果］
本実施形態のバルブ装置１０によれば、出口５３を開閉する際、弁体１１を、出口５３に対面したまま出口５３に沿ってずれるように移動させることが可能となる。このため、ハングオーバを抑制できる。なお、ハングオーバとは、出口５３を開閉する弁体１１の軌道が、出口５３の下流側に突出する度合いを意味する。さらに、弁体１１を中心線５３ａの反対側に旋回させることで、弁体１１を、筒状部５１の側方の出口空間６１に到達させることができる。つまり、出口５３の開放時に、弁体１１を出口５３の側方に収納可能となる。したがって、出口５３の開閉のために出口５３の下流側に必要となるスペースを抑制できる。このため、バルブ装置１０の配置が容易になる。

また、軸部１３を開放方向に回転させることで、閉鎖位置に位置する弁体１１の全ての部位を出口５３から離れさせることが可能となる。このため、出口５３を良好に開放できる。また、出口５３の閉鎖時には、弁体１１は出口５３を下流側から押圧する。このため、閉鎖時の出口５３のシール性（換言すれば、密封性）が良好になる。また、出口５３の開放時には、弁体１１は出口５３の側方に位置する。このため、弁体１１が、出口５３を通過する排ガスの流れを妨げるのを回避できる。また、軸線１３ｃを弁体１１の近くに配置することが可能となる。このため、弁体１１の旋回に必要な力（換言すれば、出口５３の開閉に必要な力）を抑制できる。これにより、チャタリング発生時の異音を抑制できる。なお、チャタリングとは、出口５３の閉鎖中、排気管２０及び筒状部５１の内部の気圧の増減により、弁体１１により出口５３が開閉される現象である。

したがって、出口５３を良好に開閉しつつ、バルブ装置１０の配置を容易にすることができる。
なお、アーム部材１２から弁体１１への力の作用点の位置が上述した（ａ）となるよう、アーム部材１２における弁体１１との接続部の位置を調整することが考えられる。（ａ）とは、作用点が基準面１３ｄよりも中心線５３ａ側に位置することを意味する。この場合、出口５３の閉鎖中に排気管２０及び筒状部５１の内部の圧力が上昇すると、弁体１１には、中心線５３ａの反対側に向けて旋回させる力が働く。つまり、出口５３の閉鎖中に該圧力が向上すると、出口５３が開放される。このため、バルブ装置１０を安全弁として機能させることができる。

また、作用点の位置が上述した（ｂ）となるよう、アーム部材１２の接続部の位置を調整することが考えられる。（ｂ）とは、作用点が基準面１３ｄ上に位置することを意味する。この場合、出口５３の閉鎖中に排気管２０及び筒状部５１の内部の圧力が上昇しても、弁体１１を旋回させる力が生じない。このため、出口５３の閉鎖中に該圧力が上昇しても、出口５３を閉鎖した状態を維持し易くなる。したがって、出口５３を閉鎖した時のシール性が向上する。

また、作用点の位置が上述した（ｃ）となるよう、アーム部材１２の接続部の位置を調整することが考えられる。（ｃ）とは、作用点が基準面１３ｄよりも中心線５３ａの反対側に位置することを意味する。この場合、出口５３の閉鎖中に排気管２０及び筒状部５１の内部の圧力が上昇すると、弁体１１には、中心線５３ａ側に向けて旋回させる力が働く。つまり、出口５３の閉鎖中に該圧力が向上すると、出口５３がより強く閉鎖される。したがって、出口５３を閉鎖した時のシール性がより一層向上する。

また、本実施形態では、弁体１１を中心線５３ａの反対側に旋回させると、弁体１１は、筒状部５１の側方に位置する出口空間６１に配置される。このため、筒状部５１及び出口５３の周辺の空間を有効活用することが可能となる。

［他の実施形態］
（１）本実施形態のバルブ装置１０は、車両の排ガスを流下させる排気管に設けられた排気熱回収装置１に搭載されている。しかしながら、バルブ装置１０は、排気熱回収装置１とは別の目的で排気管の端部に位置する開口を開閉するために用いられても良い。また、バルブ装置１０は、排ガス以外の流体を流下させる車両の管状部材の端部に位置する開口を開閉するために用いられても良い。なお、流体とは、気体であっても良いし、液体であっても良い。また、バルブ装置１０は、車両に限らず、様々な目的で管状部材の端部に位置する開口を開閉するために用いられても良い。

（２）本実施形態のバルブ装置１０では、軸部１３には、ばねにより閉鎖方向に回転する力が常時加えられる。これにより、弁体１１には、閉鎖位置に向けて移動する力が加えられる。そして、出口５３の開放時には、アクチュエータにより軸部１３を開放方向に回転する力が加えられる。これにより、弁体１１が開放位置に向かって移動する。その結果、出口５３が開放される。しかしながら、ばね及びアクチュエータを用いた方法に限らず、アクチュエータにより軸部１３を閉鎖方向及び開放方向に回転させるようにしても良い。また、手動により軸部１３を閉鎖方向又は開放方向に回転させるようにしても良い。

また、バルブ装置１０では、安全弁として構成されていても良い。すなわち、ばねにより軸部１３を閉鎖方向に回転する力を常時加えても良い。これにより、管状部材の端部に位置する開口を閉鎖する弁体１１は、開口を常時押圧した状態になる。そして、管状部材の内部の圧力が上昇した場合には、自発的に弁体１１が開放位置に向かって移動するようにしても良い。なお、この場合には、アーム部材１２から弁体１１に加えられる力の作用点の位置が上述した（ａ）となるよう、アーム部材１２の接続部の位置を調整するのが好適である。

（３）本実施形態のバルブ装置１０は、第１軸部１３ａ及び第２軸部１３ｂによりアーム部材１２を旋回させる。しかしながら、第１軸部１３ａ及び第２軸部１３ｂによる旋回に限らず、第１軸部１３ａ及び第２軸部１３ｂのうちの一方によりアーム部材１２を旋回させても良い。

また、アーム部材１２は弁体１１の外側面を横切るように配されている。しかしながら、アーム部材１２及び弁体１１の位置は、これに限定されない。アーム部材１２は、例えば、弁体１１の縁部に繋がっていても良い。具体的には、例えば、アーム部材１２は、細長い部位である第１部位及び第２部位を有しても良い。なお、第１部位は、第１軸部１３ａと弁体１１の第１軸部１３ａ側の縁部とを繋ぐ。また、第２部位は、第２軸部１３ｂと弁体１１の第２軸部１３ｂ側の縁部とを繋ぐ。また、第１部材及び第２部位のうちの一方を、アーム部材１２としても良い。

そして、これらの場合においても、アーム部材１２から弁体１１への力の作用点を、上述した（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかとしても良い。これらの場合においても、アーム部材１２における弁体１１との接続部の位置を調整することで、作用点を（ａ）〜（ｃ）のうちのいずれかとすることができる。

（４）また、弁体１１とアーム部材１２とを別体にした状態で、バルブ装置１０をユーザに提供することも考えられる。これにより、バルブ装置１０の用途等に応じて、アーム部材１２における弁体１１との接続部の位置を調整可能となる。つまり、アーム部材１２から弁体１１への力の作用点の位置を調整可能となる。

［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

出口５３が開口の一例に、弁体１１が蓋部の一例に、アーム部材１２が腕部の一例に、排ガスが移動流体の一例に、冷却液が他の流体の一例に、流入経路４２が開部の一例に相当する。また、筒状部５１、及び、排気管２０における筒状部５１に側方を囲まれた部位が、端部区間の一例に相当する。また、排気管２０及び筒状部５１が延びる方向が、端部方向の一例に相当する。

Claims (7)

1. 車両の排ガス流路に設けられた筒状部の端部に位置する開口であって、形状が点対称又は略点対称の平面図形である前記開口を開閉するバルブ装置であって、
   前記開口を閉鎖する蓋部と、
   前記筒状部の外側に位置し、軸線を中心に前記蓋部を旋回させることで、前記開口を開閉する腕部と、を備え、
   前記開口の中心を通過し、前記開口に直交する直線を中心線とし、
   前記軸線は、前記中心線と交差すること無く前記筒状部に交差する直線であり、
   前記腕部は、前記開口を閉鎖する際には、前記蓋部を前記中心線側に旋回させ、前記開口を開放する際には、前記蓋部を前記中心線の反対側に旋回させ、
   前記開口を閉鎖する位置にある前記蓋部を旋回させるために前記腕部から前記蓋部に加えられる力の作用点は、前記蓋部における前記中心線と交差する部分に比べ、前記軸線までの距離がより短い位置に設けられ、
   前記腕部は、前記開口を開放する際、前記蓋部を、前記開口の側方へと移動させ、
   前記開口の側方に位置する前記蓋部は、前記筒状部の側面に沿って配置された状態となること、
   を特徴とするバルブ装置。
2. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記中心線と平行であり、前記軸線を含む面を基準面とし、
   前記開口を閉鎖する位置にある前記蓋部を旋回させるために前記腕部から前記蓋部に加えられる力の作用点は、前記基準面よりも前記中心線側に位置すること、
   を特徴とするバルブ装置。
3. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記中心線と平行であり、前記軸線を含む面を基準面とし、
   前記開口を閉鎖する位置にある前記蓋部を旋回させるために前記腕部から前記蓋部に加えられる力の作用点は、前記基準面に位置すること、
   を特徴とするバルブ装置。
4. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記中心線と平行であり、前記軸線を含む面を基準面とし、
   前記開口を閉鎖する位置にある前記蓋部を旋回させるために前記腕部から前記蓋部に加えられる力の作用点は、前記基準面よりも前記中心線の反対側に位置すること、
   を特徴とするバルブ装置。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のバルブ装置において、
   前記筒状部の前記端部を含む区間を、端部区間とし、
   前記端部区間は、予め定められた端部方向に延びる区間であり、前記開口は、前記端部方向に向いており、
   前記筒状部を流下する流体である移動流体の熱を他の流体に伝達する熱交換器が、前記端部区間の上流側の区間の側方に設けられており、
   前記蓋部が前記開口を閉鎖すると、前記開口の上流側に設けられた開部から前記移動流体が前記筒状部の側方に流出し、該移動流体は前記熱交換器に向かって移動すること、
   を特徴とするバルブ装置。
6. 車両の排ガス流路に配置され、前記排ガスとエンジンの冷却液との間の熱交換を行うよう構成された排気熱回収装置であって、
   前記排気熱回収装置は、前記熱交換を行うため、筒状部の端部に位置する開口であって、形状が点対称又は略点対称の平面図形である前記開口を開閉するバルブ装置を備え、
   前記バルブ装置は、
   前記開口を閉鎖する蓋部と、
   前記筒状部の外側に位置し、軸線を中心に前記蓋部を旋回させることで、前記開口を開閉する腕部と、を備え、
   前記開口の中心を通過し、前記開口に直交する直線を中心線とし、
   前記軸線は、前記中心線と交差すること無く前記筒状部に交差する直線であり、
   前記腕部は、前記開口を閉鎖する際には、前記蓋部を前記中心線側に旋回させ、前記開口を開放する際には、前記蓋部を前記中心線の反対側に旋回させ、
   前記腕部は、前記開口を開放する際、前記蓋部を、前記開口の側方へと移動させ、
   前記開口の側方に位置する前記蓋部は、前記筒状部の側面に沿って配置された状態となること、
   を特徴とする排気熱回収装置。
7. 請求項６に記載の排気熱回収装置において、
   前記筒状部は、前記排ガス流路に設けられ、
   前記バルブ装置において、前記開口を閉鎖する位置にある前記蓋部を旋回させるために前記腕部から前記蓋部に加えられる力の作用点は、前記蓋部における前記中心線と交差する部分に比べ、前記軸線までの距離がより短い位置に設けられること、
   を特徴とする排気熱回収装置。

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