閥裝置以及排氣熱回收裝置的製作方法

2023-05-31 09:12:51 2

相關申請的交叉引用

本國際申請要求2014年12月17日在日本專利局提交的日本發明專利申請第2014-255335號的優先權，所述日本發明專利申請的全部內容通過引用而併入本文。

本公開涉及閥裝置以及具備該閥裝置的排氣熱回收裝置。

背景技術：

已知有對管狀部件進行開閉的閥裝置，該管狀部件形成來自內燃機的排氣的流路(參照專利文獻1)。該專利文獻1所記載的閥裝置配置於在管狀部件的排氣流路中與排氣流入部相比靠下遊側的位置，並且具備閥座和閥芯。閥座形成為使其在排氣流路中的下遊側擴徑的擴散器形狀。閥芯經由配置在閥座內周面的緩衝部件與閥座卡合。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開第2013-130159號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

專利文獻1所記載的閥座形成為擴散器形狀，配置在閥裝置的緩衝部件通常形成為網狀。因此，在現有的閥裝置中存在流動於流路的排氣容易通過配置在閥座和閥芯之間的緩衝部件而流出的問題。

即，在閥裝置中，需要提高關閉流路時的封閉性能。

因此，在本公開的一個方面中，期望在閥裝置中使關閉流路時的封閉性能得以提高。

解決問題的技術方案

本公開的一個方面涉及對流體的流路進行開閉的閥裝置。

該閥裝置具備閥座和閥芯。閥座是管狀部件，且形成流體的流路的一部分。閥芯通過與閥座卡合而對流體的流路進行封閉。

閥芯具備閥主體和周緣部。周緣部在閥座的外周從閥主體的周緣朝流體的流路的上遊側而延伸。

根據這樣的閥裝置，當閥關閉時，周緣部覆蓋閥座的外周部分。因此，流動於流路的流體為了從閥座與閥芯之間流出，必須向相對於流體的流路而逆流的方向流動。

其結果是，根據本公開的一個方面的閥裝置，能夠抑制流體從閥座與閥芯之間流出。

即，根據本公開的一個方面的閥裝置，能夠提高閥關閉時的封閉性能。

另外，根據本公開的一個方面的閥裝置，周緣部與閥座的外周部分卡合(即，覆蓋閥座的外周部分)，因此，能夠將網狀部件等緩衝部件配置在閥座的外周而不配置在閥座的內周。其結果是，根據本公開的一個方面的閥裝置，能夠抑制流體從閥座與閥芯之間流出。

此外，閥主體可具備凸部，該凸部形成在與閥座的內周相比在徑向上靠內側的位置，並且該凸部以朝流體的流路的上遊側凸起的方式突出。

如上的凸部的前端沿著徑向位於與閥座相比靠內側的位置。因此，根據本公開的一個方面的閥裝置，通過凸部能夠限制流體的流動，從而能夠進一步抑制流體從閥座與閥芯之間流出。

此外，本公開的一個方面的閥裝置可具備通過在閥座的外周面配置與周緣部抵接的緩衝部件而形成的緩衝部。在這種情況下，緩衝部的在流體的流路的下遊側的端部可配置在與閥座的下遊側的端部相比在流體的流路中靠上遊側的位置。

即，在本公開的一個方面的閥裝置中，能夠延長流體到達緩衝部的下遊側的端部的流路長度。由此，根據本公開的一個方面的閥裝置，能夠減少流體通過緩衝部件而流出的情況，從而能夠進一步提高封閉性能。

此外，本公開的一個方面可以是排氣熱回收裝置，該排氣熱回收裝置具備排氣管、殼體部件、熱交換部、流入部以及閥裝置。

排氣管形成作為流體之一的排氣的流路。殼體部件覆蓋排氣管的外側。熱交換部具有熱交換器，該熱交換器配置在排氣管和殼體部件之間，並且在排氣和低溫流體之間進行熱交換。流入部具有供排氣從排氣管流入熱交換部的流入路徑。

閥裝置為本公開的一個方面的閥裝置，並且配置在與流入部相比靠下遊側的位置。

根據如上所述的排氣熱回收裝置，能夠減少閥關閉時排氣流出的情況，從而能夠增加流向熱交換部的排氣的流量。由此，根據本公開的一個方面的排氣熱回收裝置，能夠提高從排氣熱回收熱的效率。

此外，在本公開的一個方面的排氣熱回收裝置中，將排氣管的在排氣流路中的下遊側的端部定義為排氣下遊端，排氣下遊端可以位於排氣管的排氣流路中與熱交換器的下遊側的端部相比靠下遊側的位置。

在這種情況下，流入部可具備流入形成部和導入部件。流入形成部是指在排氣管中從排氣下遊端直至熱交換器的下遊側端部為止的地點。導入部件配置成，以使其與流入形成部之間留有間隙的方式，使導入部件覆蓋流入形成部的在徑向上的外側的至少一部分，並且導入部件是作為閥座而發揮作用的部件。

該導入部件中與所述熱交換部連接的一側的於徑向上位於軸向中心側的面，可配置在與熱交換器中位於排氣管的軸向中心側的端部相比在排氣管的徑向上靠內側的位置。此外，導入部件中與所述熱交換部連接的一側的於徑向上位於軸向中心側的面還可配置在從熱交換器中位於排氣管的軸向中心側的端部沿著排氣管的軸向而延伸的直線上。

在如上所述的排氣熱回收裝置的流入部中，能夠減少直至熱交換器的排氣流路變窄，從而能夠抑制從流入部到熱交換部的流入口的壓力損失惡化。

因此，根據本公開的一個方面的排氣熱回收裝置，排氣能夠到達熱交換器內部，從而能夠從排氣中回收更多的熱。

附圖說明

圖1是示出實施方式中的排氣熱回收裝置的外觀的立體圖。

圖2是閉閥狀態下的排氣熱回收裝置的剖視圖，且是圖1中的ii-ii剖視圖。

圖3是示出閥座的變形例的主要部分的剖視圖。

圖4是示出應用了閥裝置的消音器的圖。

附圖標記的說明

1…排氣熱回收裝置；2…排氣部；4…殼體部件；6…熱交換部；

8…流入部；10…閥裝置；12…排氣管；14…排氣管；16…上遊端；

18…排氣下遊端；20…外殼部件；22…蓋部件；24…保持部件；

28…熱交換室；30…熱交換器；32…板部件；34…流入管；

36…流出管；38…端部；40…間隙；42…間隙；44…間隙；

50…流入形成部；52…熱交換器對應部位；56…導入部件；

58…前端部位；60…主體部位；62…熱交換側內表面；

64…導入下遊端；74…閥座；76…閥芯；78…閥主體；

80…周緣部；82…凸部；84…緩衝部；90…內燃機；92…排氣；

94…冷卻液；100…消音器；102…外殼；104…入口管；106…出口管；

108…中間管；110、112、114…隔壁

具體實施方式

下面參照附圖說明作為本公開的一例的實施方式。

圖1所示的排氣熱回收裝置1安裝在具有內燃機90的移動體上。該排氣熱回收裝置1將來自內燃機90的排氣92作為高溫流體，並將內燃機90的冷卻液94作為低溫流體而進行熱交換，由此從排氣92中回收熱。本實施方式中的冷卻液94可以是冷卻水，也可以是油液。

本實施方式的排氣熱回收裝置1具備排氣部2、殼體部件4、熱交換部6(參照圖2)、流入部8(參照圖2)、以及閥裝置10。

排氣部2將來自內燃機90的排氣92導向下遊側。殼體部件4覆蓋排氣部2的外側。熱交換部6具有配置在排氣部2和殼體部件4之間的熱交換器30(參照圖2)，並且在作為高溫流體的排氣92和作為低溫流體的冷卻液94之間進行熱交換。

流入部8構成為使排氣92從排氣部2流入熱交換部6。閥裝置10是對排氣92的流路進行開閉的閥裝置，並且配置在與流入部8相比靠下遊側的位置。

如圖2所示，排氣部2具備排氣管12。排氣管12是兩端開口的圓筒狀的部件，並且排氣92流入排氣管12上遊側的端部。

殼體部件4具備排氣管14、外殼部件20、蓋部件22、以及保持部件24。

排氣管14整體上是圓筒狀的部件，作為一個端部的上遊端16具有內徑大於排氣管12外徑的開口。排氣下遊端18以不與殼體部件4接觸的狀態而配置在該排氣管14的上遊端16的內部空間中，其中，排氣下遊端18為排氣管12的與上遊端相反的一側的端部。

外殼部件20是內徑大於排氣管12的直徑的圓筒狀部件。該外殼部件20的下遊側端部與排氣管14的上遊端16連接。

蓋部件22封閉外殼部件20的在排氣管12的排氣92的流路中的上遊側的開口。

即，通過外殼部件20、蓋部件22和排氣管12形成由外殼部件20、蓋部件22和排氣管12圍成的熱交換室28，熱交換室28為環形空間。

配置在該熱交換室28中的熱交換器30是具備多個板部件32的熱交換器，即所謂板層疊型熱交換器。各板部件32是冷卻液94流動於其內部的部件。多個板部件32以使得在沿著排氣管12的軸向彼此相鄰的兩個板部件32的外表面之間形成有間隙42的方式而層疊。來自熱交換器30外部的冷卻液94經由流入管34流入各板部件32中。並且，流動於各板部件32內部的冷卻液94經由流出管36流出到熱交換器30的外部。

此外，熱交換器30配置為在各板部件32的於徑向上的內側的周緣和排氣管12的外表面之間形成有間隙40。此外，熱交換器30配置為在各板部件32的於徑向上的外側的周緣和外殼部件20的內表面之間形成有間隙44。

在本實施方式中，將流動於間隙40、多個間隙42、以及間隙44的排氣92作為高溫流體，並將流動於各板部件32內的冷卻液94作為低溫流體，而進行熱交換。即，配置有熱交換器30的熱交換室28作為熱交換部6而發揮作用。

保持部件24對配置在熱交換室28的熱交換30器進行保持。

另外，在下文中，將排氣管12的一部分，即，將排氣管12中的從排氣下遊端18直至熱交換器對應部位52(以下，簡稱為「部位52」)為止的部位稱為流入形成部50。這裡所說的部位52是指排氣管12中的與排氣下遊端18相比位於上遊側的部位。具體地，部位52是指排氣管12中的如下部位，即，與構成熱交換器30的多個板部件32中被配置在於排氣管12的排氣92的流路中的下遊側的端部的一個板部件32(以下，稱為下遊側板部件32)相對的部位。

流入部8形成為以該流入形成部50為內管，且以導入部件56為外管的雙重管。

導入部件56是兩端開口的圓筒狀的部件，並且具有比排氣管12的流入形成部50的外徑大的內徑。在該導入部件56形成有前端部位58和主體部位60。

主體部位60配置為以使其與流入形成部50之間留有間隙的方式而覆蓋流入形成部50的外側。在導入部件56中，與保持部件24連接的一側的端部中於徑向上內側的面(即，熱交換側內表面62)配置在與端部38相比在排氣管12的徑向上靠內側的位置。這裡所說的端部38是熱交換器30的於徑向上位於排氣管12軸向中心側的端部，例如，板部件32的內徑側的周緣。

此外，在主體部位60中，前端部位58與保持部件24相連接。該前端部位58形成為尖細的噴嘴狀。而且，導入下遊端64為前端部位58中的尖細的前端，導入下遊端64配置為使得於排氣管12的徑向上在導入下遊端64和排氣下遊端18之間形成開口。該開口作為排氣92流入熱交換部6的流入口而發揮作用。

閥裝置10具備閥座74和閥芯76。

閥座74為管狀的部件，且形成作為流體的排氣92的流路的一部分。在本實施方式中，導入部件56的前端部位58作為閥座74而發揮作用。

在該閥座74的外周面形成有緩衝部84。該緩衝部84是安裝有緩衝部件的部位。其中，這裡所說的緩衝部件是指對與閥芯的接觸進行緩衝的部件。本實施方式中的緩衝部件可以是例如形成為網狀的網狀部件，也可以是其他部件。

在閥芯76形成有閥主體78以及周緣部80。

閥主體78是圓盤狀部件，且其直徑大於導入部件56中的導入下遊端64的內徑。在該閥主體78形成有於閥主體78的端部以朝排氣92的流路的上遊側凸起的方式突出的凸部82。該凸部82形成為，使得凸起的頂點位於與導入部件56(即，閥座74)的內周相比在徑向上靠內側的位置。

周緣部80是從閥主體78的周緣延伸的部位。該周緣部80向朝排氣92的流路的上遊側的方向延伸。其中，這裡所說的「向朝排氣92的流路的上遊側的方向延伸」包括周緣部80以覆蓋導入部件56(即，閥座74)的外周的方式而延伸的情形。具體地，本實施方式中的周緣部80在與導入部件56的前端部位58(即，閥座74)平行的方向上延伸。不過，周緣部80的延伸方向只要是「朝排氣92的流路的上遊側的方向」即可，不限於平行於前端部位58的方向。

另外，當內燃機90的冷卻液94的液體溫度高於預先規定的規定溫度時，本實施方式中的閥裝置10會以未圖示的閥軸為中心進行轉動從而開放排氣部2。另一方面，當內燃機90的冷卻液94的液體溫度低於規定溫度時，閥裝置10會以閥軸為中心進行轉動從而封閉排氣部2。

在閥裝置10中，當閥關閉時，從閥主體78的周緣延伸的周緣部80覆蓋閥座74的外周部分。因此，流動於排氣部2(導入部件56)的排氣92為了從閥座74與閥芯76之間流出，必須向相對於排氣92的流路而逆流的方向流動。

因此，與現有的閥裝置相比，根據閥裝置10，能夠抑制排氣92從閥座74與閥芯76之間流出。

此外，形成在閥主體78上的凸部82於與導入部件56的內周相比在徑向上靠內側的位置以朝排氣92的流路的上遊側凸起的方式突出。因此，凸部82的前端位於與閥座74相比在徑向上靠內側的位置。

因此，在閥裝置10中，能夠通過凸部82限制排氣92的流動。其結果是，根據閥裝置10，能夠減少排氣92流入閥座74的外周和周緣部80之間。

由上可知，根據閥裝置10，能夠提高關閉流入部8時的封閉性能。

另外，根據閥裝置10，可將閥座74中與閥芯76卡合的面作為外周面。因此，可使緩衝部84的形成位置不在閥座74的內周，而在閥座74的外周。其結果是，根據閥裝置10，能夠抑制排氣92從閥座74與閥芯76之間流出。

此外，在本實施方式中，閥裝置10的應用對象為排氣熱回收裝置1。

而且，如上所述，由於閥裝置10的封閉性能得以提高，所以在排氣熱回收裝置1中，能夠減少當閥關閉時排氣92從閥座74與閥芯76之間通過並流出的情況。由此，根據排氣熱回收裝置1，當閥關閉時，能夠增加流向熱交換部6的排氣92的流量，從而能夠提高從排氣熱的熱回收效率。

特別是，在本實施方式的排氣熱回收裝置1中，導入部件56中的熱交換側內表面62配置在與熱交換器30中的位於排氣管12的軸向中心側的端部38相比在排氣管12的徑向上靠內側的位置。

因此，根據排氣熱回收裝置1，能夠減少流入部8中使排氣92流到熱交換器30的流路變窄的情況，從而能夠抑制從流入部8到熱交換部6的流入口的壓力損失惡化。

其結果是，根據排氣熱回收裝置1，排氣92能夠到達熱交換部6內部，從而能夠從排氣92中回收更多的熱。

[其他實施方式]

以上說明了本發明的實施方式，但是本發明不限於上述實施方式，在不脫離本發明主旨的範圍內，可以以各種方式進行實施。

例如，在上述實施方式中，導入部件56的熱交換側內表面62配置在與端部38相比在排氣管12的徑向上靠內側的位置，但在本公開中，導入部件56的熱交換側內表面62也可配置在從端部38沿著排氣管12的徑向延伸的直線上。

此外，如圖3所示，導入部件56的導入下遊端64可朝向閥主體78而延伸。在這種情況下，緩衝部84的在排氣管12的排氣92的流路中的下遊側端部可配置在與導入下遊端64相比在排氣92的流路中靠上遊側的位置。其中，圖3是示出閥座74的變形例的主要部分的剖視圖。

如果如上所述地形成導入部件56的導入下遊端64，則能夠延長排氣92到達緩衝部84的下遊側端部的流路長度。由此，根據閥裝置10，能夠減少排氣92通過緩衝部84而流出的情況，從而能夠進一步提高封閉性能。

此外，在上述實施方式中，使導入部件56的前端部位58作為閥座74而發揮作用，不過本公開的閥座74也可以是專門設置的部件。在這種情況下，閥座74可以通過與導入部件56接合而使用。

此外，上述實施方式中的閥主體78形成為圓盤狀，不過閥主體78的形狀不限於此。例如，如圖3所示，閥主體78也可以是使閥主體78的在排氣部2的排氣92的流路中的下遊側以凸起的方式而彎曲的形狀，還可以是其他形狀。

此外，在閥主體78上可形成有於該閥主體78的軸向中心朝排氣部2的排氣92的流路中的上遊側凸起的突出部。

另外，在上述實施方式的閥主體78上形成有凸部82，不過在本公開的閥主體上也可以省略凸部82。

此外，在上述實施方式中，使流入部8中的流入口的形成位置為排氣管12的排氣下遊端18，不過流入部8中的流入口的形成位置不限於此。即，只要使流入部8中的流入口的形成位置在排氣92的流路中與閥裝置10相比靠上遊側即可，既可以是排氣管12中的熱交換器30的上遊側，也可以是排氣管12中的熱交換器30的中間部分。

此外，在上述實施方式中，將排氣下遊端18與導入部件56之間的開口作為排氣92從排氣管12流入熱交換部6的流入口而形成，不過排氣92從排氣管12流入熱交換部6的流入口也可以通過在排氣管12自身穿設孔而形成。

另外，上述實施方式中的排氣熱回收裝置1安裝在具有內燃機90的移動體上，不過本公開中的排氣熱回收裝置也可以不安裝在移動體上。即，本公開中的排氣熱回收裝置也可以在不安裝在移動體上的情況下使用，即，只要其通過將來自內燃機90的排氣92作為高溫流體而進行熱交換並從排氣92中回收熱即可。而且，排氣熱回收裝置中的低溫流體可以不是冷卻液94，可以是作為低溫流體發揮作用的其他流體。

此外，上述實施方式中的熱交換器30構成為板層疊型的熱交換器，不過本公開中的熱交換器只要是在作為高溫流體的排氣92和作為低溫流體的冷卻液94之間進行熱交換的熱交換器即可，可以是任何類型的熱交換器。

此外，在上述實施方式中，閥裝置10的應用對象為排氣熱回收裝置1，不過閥裝置10的應用對象不限於排氣熱回收裝置1，也可以是消音器(muffler)。

作為該消音器的一例，如圖4所示，消音器100具備外殼102、入口管104、出口管106、中間管108、以及閥裝置10。

外殼102由穿設有至少一個孔的隔壁110、112、114劃分成多個室。入口管104使來自內燃機90的排氣92流入外殼102內。出口管106使外殼102內的排氣92向外部流出。中間管108連接外殼102內的多個室。

此處的閥裝置10具備閥座74、閥主體78、以及周緣部80，除了使中間管108的一端作為閥座74而發揮作用，以及從閥主體78省略了凸部82之外，此處的閥裝置10構成為與上述實施方式相同。因此，在此對相同的結構賦予相同的附圖標記，並且省略對構成閥裝置10的各部分的詳細說明。

另外，在應用於消音器100的閥裝置10的閥主體78上也可形成有凸部82。此外，不限於使中間管108的一端作為閥座74而發揮作用，也可以設置專用的閥座74。

根據如上所述的消音器100，能夠減少流動於中間管108的排氣92從閥座74與閥芯76之間流出的情況，從而能夠使消音器100內的排氣92的流路成為所要求的狀態。

另外，閥裝置10的應用對象不限於此，只要其被應用為對流體的流路進行開閉，則可以應用於任何對象。此外，本公開中的流體不限於排氣92，也可以是其他流體。

另外，省略了上述實施方式的一部分結構的形態也是本發明的實施方式。此外，將上述實施方式和變形例進行適當組合而構成的形態也是本發明的實施方式。並且，在不脫離由專利權利要求書中記載的語句所確定的發明本質的範圍內各種可想到的形態亦皆是本發明的實施方式。