JPH10246129A - 煤煙再燃焼装置用交互バルブ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高温雰囲気で完璧な気密が保持され、ゲート
バルブの軸受け部の隙にカ−ボン等が浸透できない煤煙
再燃焼装置用バルブ組立体を提供する。 【解決手段】 二つに分岐した排気マニホールドの各分
岐に連結したフィルターの各入口に対称的に設けられ相
互交互に開閉する一対のバルブを有する。各バルブは、
入口と出口を備えたバルブハウジング２の軸受け部４
６，４８に、中央の四角軸２６と突出端部３６を備える
軸２４により支持される。各軸はブッシング４４，５６
を介して支持されるバルブ体とバルブ体と軸を連結する
アーム２２と、リンクを介してアームを通じてバルブ体
を交互に開閉するアクチュエータと、軸の外周が露出し
ないようにシールするカラー５０と、スプリングにより
付勢された気密保持リング体４２，５４と、一対のリテ
ーナリング体６６と、パッキング材６８と、リング状の
バルブシートと、同シートの気密性を保障するクッショ
ン材を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対のバルブが対
称されるよう配列され相互交互に開閉されるようにした
交互バルブ組立体に関するもので、より詳しくは燃料と
して軽油または重油等を使用するエンジンに適用できる
煤煙再燃焼装置用交互バルブ組立体に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽油または重油は引火点より着火点が高
いため完全燃焼がなされず多量の煤煙を発生するものと
知られている。このような煤煙発生の問題点は特にディ
ーゼルエンジンから著しく現れていて、その排気ガスは
一酸化炭素、未燃焼炭化水素、カーボン等が含まれた粒
子状の煤煙でなされているのが特徴である。前記粒子状
の煤煙は大気中で放出されたとき、スモッグ公害の原因
となるため従来からこれを除去しようとする努力が傾注
されている。ディーゼルエンジンから発生される煤煙を
除去する方法の例としては再燃焼方法と触媒を用いた酸
化促進方法が知られている。前者はエンジンの排気マニ
ホールドに連通されたマフラで排気ガスから捕集した煤
煙成分をバーナーで再燃焼する方法であり、後者は排気
ガスの中に含まれている煤煙成分等を触媒の酸化促進作
用により酸化させる方法である。前者の方法は、一部実
用化されているが、マフラに付着された別のバーナーで
燃焼するものであるから燃料消費が激しくまた車両が積
載定量を守らないと再燃焼の時期等を制御するのに難解
な短所があるので広く応用されない実状である。また、
後者の方法は触媒を利用するので燃料消費の増加のおそ
れがなく、制御が容易な長所を有しているが、煤煙除去
の効率が低い短所がある。

【０００３】一方、前者の方法より進一歩して濾過され
た煤煙成分を電熱で燃焼する装置が開発されているし、
この方法は排気マニホールドの終端を二つに分岐してお
いて、それぞれに電熱ヒーターを備えたフィルターを付
着して連動させるとともに、各フィルターの入口に交互
バルブ組立体を構成するバルブをそれぞれ設置して交互
に開閉するようにして、排気マニホールドを通じて排出
される排気ガスの中の煤煙成分を交互に濾過して再燃焼
させるようにした構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の煤煙再燃焼装置
のバルブ組立体には、変形されたバタフライバルブまた
はゲートバルブが適用されている。しかし、排気マニホ
ールドは少なくとも２００℃以上の高温雰囲気に置かれ
ているので、前記のバルブが気密性を維持しながら高温
環境に耐えなければならない特殊条件を充たさず寿命の
短い短所が見いだされている。より詳しく説明すると、
バルブの漏洩を防ぐシール部材は、ゴム、またはシリコ
ン系化合物でなっていて２００℃以上の雰囲気で本来の
形態を維持するのが不可能であるため、しばらく経たな
いうちに漏洩現象が発生し、このためバタフライバルブ
またはゲートバルブの交互開閉と燃焼時期制御が容易に
なされなくなる。また、バタフライバルブまたはゲート
バルブを回動自在に支持する軸と軸受け部の間の隙にカ
ーボン等が浸透して固着されるのでバルブの作動が不可
能となる問題点もある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は上述し
た通り一対の変形されたバタフライバルブまたはゲート
バルブを備えた煤煙再燃焼装置から発見される諸般の問
題点を解決するために、高温雰囲気で気密性が良いし、
またバタフライバルブあるいはゲートバルブの軸受け部
の隙にカーボン等が浸透できない、煤煙再燃焼装置用交
互バルブ組立体を提供するのにその目的がある。

【０００６】前記本発明の目的を達成するため、二つに
分岐された排気マニホールドの各分岐に連結されている
フィルターの各入口に対称的に設けられ相互交互に開閉
されるようになっている一対の交互バルブを含む、エン
ジンの煤煙再燃焼装置用交互バルブ組立体において、前
記それぞれのバルブは、入口と出口を備えたバルブハウ
ジングの軸受付部に、ほぼ中央に形成されている四角部
とこれから延長された突出端部を備える軸により、前記
バルブハウジングの軸受け部に支持され前記軸と突出端
部をそれぞれ支持するブッシングを介在して、回動自在
に支持されるバルブ体と、前記バルブ体と前記軸を連結
するアームと、前記バルブハウジングの外部に配置さ
れ、リンクを介して前記突出端部と連結され前記アーム
を通じて前記バルブ体を交互に開閉するアクチュエータ
と、前記軸の外周に挿入されバルブハウジングの内部に
軸の外周が露出されないようにシールドするカラーと、
前記軸と突出端部の外周に挿入され、スプリングにより
付勢され前記ブッシングの内側端に常に接触するように
配置される気密保持リング体と、前記軸の突出端部を支
持するバルブハウジングの軸受け部の内側に挿入される
一対のリテーナリング体と、前記リテーナリング体の間
に介挿され前記突出端部とカラーの間の隙を密閉するパ
ッキング材と、前記バルブハウジングの入口の内周面に
形成された環状溝の顎に挿支されるリング状のバルブシ
ートと、前記バルブシートの外側に設けられ気密性を保
障するクッション材を含む煤煙再燃焼装置用交互バルブ
組立体を提供する。

【０００７】また、前記本発明の煤煙再燃焼装置用交互
組立体で、前記軸受け部はバルブ体と連結されるアーム
を一体に貫通支持するために該当部分を多角に形成する
こともできる。

【０００８】また、前記アクチュエータのリンクで連結
される軸の突出端部には前記リンクを固定させる締結ナ
ットの弛緩を防止するためにジャムプレートを付加する
ことができる。

【０００９】なお、本発明の煤煙再燃焼装置用交互バル
ブ組立体で、前記バルブ体はその一側面にピン軸受け部
と固定ボルトを形成し、前記ピン軸受け部には前記アー
ムに形成されたピン孔を貫通する連結ピンの両端を軸支
し、前記固定ボルトは半球形溝付きワッシャーと半球形
突出部を備えたワッシャーを介して前記アームの終端に
形成された通孔を挿通してナットで締着することができ
る。前記固定ボルトの終端にはアームを付着させるナッ
トの弛緩を防止するためジャムプレートが付加されるこ
ともできる。

【００１０】

【実施例】上述した本発明の好適な実施例を添付図面に
従い詳細に説明すれば次の通りである。第１図は、本発
明に関する一対のバルブを含む交互バルブ組立体のバル
ブの主要部構造図を示している。バルブハウジング
（２）は排気マニホールド（４）と連通される入口
（６）、そしてその反対側に開けた出口（８）を有して
いる。前記バルブハウジングの入口（６）はバルブ体
（１０）により開閉される構成となり、また、バルブ体
（１０）が気密状態で閉じされるように前記入口（６）
の内周面は顎（１２）を備えた環状溝（１４）で加工さ
れているし、該環状溝（１４）の内部にはリング状のバ
ルブシート（１６）が収容されている。前記バルブ体
（１０）とリング状のバルブシート（１６）は実際にお
いてステンレス鋼で作られ、これらの接触される面はラ
ッピング加工され鏡面をなすようになっている。

【００１１】前記リング状のバルブシート（１６）はそ
の外側に配置されるクッション材（１８）により付勢さ
れてあるから熱変形を起こしても前記バルブ体（１０）
と緊密な接触状態を維持することができるようになる。
また、前記クッション材（１８）はリング状のバルブシ
ート（１６）周辺を通じた排気ガスの漏洩を密封する作
用も兼ねている。

【００１２】バルブ体（１０）はその裏面側に形成され
たピン軸受け部（２０）を通じてアーム（２２）と連結
され、前記アーム（２２）は後述する軸（２４）のほぼ
中間部に形成された四角軸（２６）に付着されることに
より外部に配置されたアクチュエータ（２８）に連動さ
れ前記バルブ体（１０）を図面の実線位置から１点鎖線
位置に開閉させるようになる。アクチュエータ（２８）
は流体シリンダまたは可逆モータのうち選択的に採用す
ることができる。

【００１３】第２図は、第１図に例示したバルブの組立
構造を示す分解斜視図である。円板状のバルブ体（１
０）は、その裏面に形成されたピン軸受け部（２０）を
貫通する少なくとも一対のピン（３０）によりアーム
（２２）に連結され、このために前記アーム（２２）は
一対のピン孔（３２）（３４）を有している。より詳し
く説明すれば、前記アーム（２２）の上側ピン孔（３
２）は、その下側のピン孔（３４）とは異に大きい公差
を有するように形成するもので、これに従いバルブ体
（１０）は閉鎖時にすべての面がリング状のバルブシー
ト（１６）と緊密な接触関係を保持することになる。す
なわち、アーム（２２）の下側のピン孔（３４）はバル
ブ体（１０）の中心に置かれるので、閉鎖位置にある時
に上側のピン孔（３２）を貫通するピン（３０）が下側
ピン孔（３４）を貫通するピン（３０）に対してややず
れる位置となる。このため前記上側のピン孔（３２）に
相当な公差が付与されるし、従って、該上側ピン孔（３
２）を貫通するピン（３０）が多少遊動されうることに
なる。このような構成に従い前記バルブ体（１０）はそ
の外周面全体がリング状のバルブシート（１６）に均等
に密着される。前記バルブ体（１０）をリング状のバル
ブシート（１６）へ緊密に閉鎖させるアーム（２２）は
軸（２４）の四角軸（２６）に挿着される。前記軸（２
４）の突出端部（３６）は四角軸（２６）を境にして延
長して形成されるのである。

【００１４】第３図は、第１図のＡーＡ線に従い描いた
バルブハウジング（２）の軸受構造を示す断面図であ
る。前記突出端部（３６）の終端部はバルブハウジング
（２）の外側に露出されるように配置し、その周囲はカ
バー（３８）で被される。一方、前記突出端部（３６）
の外周にはスプリング（４０）と一対の気密保持リング
体（４２）及びブッシング（４４）が順に挿設される。
軸（２４）と突出端部（３６）は前記バルブハウジング
（２）の内側に備えられた軸受け部（４６）（４８）に
より支持される。軸（２４）はその外周にカラー（５
０）を更に追加しているだけで、あとは突出端部（３
６）にてと同じくスプリング（５２）、一対の気密保持
リング体（５４）及びブッシング（５６）を備えてい
る。前記両スプリング（４０）（５２）は、対応する気
密維持用リング体（４２）（５４）を付勢することで突
出端部（３６）とブッシング（４４）の隙、そして軸
（２４）のカラー（５０）とブッシング（５６）の間に
形成される隙をそれぞれ閉鎖させ気密性が保持されるよ
うに作用する。

【００１５】一方、突出端部（３６）の終端には上述し
たアクチュエータ（２８）の能動部材（５８）に連結さ
れている受動部材（６０）がナット（６２）を介して締
付される。該ナット（６２）には弛緩防止用ジャムプレ
ート（６４）を付着することもできる。ジャムプレート
（６４）は、実際において側面Ｕ字状で折曲された金属
板になり、その一側面にはナット（６２）を挟持するた
めの六角孔が開けられた構造になる。また、ジャムプレ
ート（６４）は突出端部（３６）に回動が不可能に挿設
され、このため前記ナット（６２）が螺挿されるボルト
部分はその外周対称面を削って断面楕円形になり、ここ
に挿入されるジャムプレート（６４）の対応部位も前記
断面楕円形に一致する楕円形孔を備えた方が好ましい。

【００１６】そして、突出端部（３６）の外側には一対
のリテーナリング体（６６）とその間に位置して保護さ
れるパッキング材（６８）が挿入され前記バルブハウジ
ング（２）の軸受け部（４６）に収容される。前記リテ
ーナリング体（６６）はその内径が突出端部（３６）の
外径より大きく設定され緩く配置されるが、その間のパ
ッキング材（６８）は突出端部（３６）に緊密にはめら
れ一体に回転される。従って、前記の通りパッキング材
（６８）が突出端部（３６）と共に回転するときその両
側のリテーナリング体（６６）が前記パッキング材（６
８）の回転が円滑になされるように通路を開設させ、こ
れにより突出端部（３６）の外周面を通じた漏洩は完璧
に防止される。

【００１７】一方、バルブハウジング（２）で軸（２
４）を支持する軸受け部（４８）の外側端はカバープレ
ート（７０）で被着される。該カバープレート（７０）
により仕上げられる軸（２４）の終端にはスリップワッ
シャー（７２）とパッキング材（７４）が介挿されその
部分を通じた漏洩が完璧に防止されるようにしている。

【００１８】上述した構成のバルブは、第４図の図示の
ように二つに分岐された排気マニホールド（４）にそれ
ぞれ対称に配置して使用し、一側バルブハウジング
（２）が開放されているときに反対側のバルブハウジン
グ（２）は閉鎖されるように制御して相互交互に開閉さ
れるようにする。二つのバルブハウジング（２）は、そ
の出口側にそれぞれフィルター（７６）を連通配置させ
るようになる。フィルター（７６）は従来の通り内部に
電熱ヒーターが内蔵されたものであり、これはマフラ管
（７８）を経由して通常のマフラに連通される。排気マ
ニホールド（４）を通じて排出される排気ガスは開放さ
れたバルブハウジング（２）を経由してフィルター（７
６）に進入し、ここでカーボン等の粒子状の煤煙成分が
濾過される。フィルター（７６）はバケット状の多孔性
セラミックスで成形され濾過される煤煙粒子がフィルタ
ー（７６）の内部に捕集される。煤煙粒子の捕集量が増
加されることによりフィルター（７６）の内部の圧力が
増加し、これを圧力センサ等（図示せず）で感知して測
定圧力が設定圧力値に至ったとき開放されたバルブハウ
ジング（２）は閉鎖に、また閉鎖されたバルブハウジン
グ（２）は開放されるように制御される。これに従い排
気ガスは閉鎖から開放に切換されたバルブハウジング
（２）に進入すると同時に、開放から閉鎖に切換された
バルブハウジング（２）のフィルター（７６）は、閉鎖
され次第、直ちに内部の電熱ヒーターが作動して捕集さ
れた煤煙成分を再燃焼させる。このように一側のフィル
ター（７６）が煤煙粒子を捕集する間に他側のフィルタ
ー（７６）は捕集された煤煙粒子を再燃焼させる一連の
作動を繰り返すことで排気マニホールド（４）を通じて
排出される排気ガスの煤煙粒子が完璧に除去されるので
ある。

【００１９】第４図は、本発明に関する煤煙再燃焼装置
用交互バルブ組立体を構成する二つのバルブを平行に配
置した使用例をみせているが、本発明はここに限らな
く、たとえば、第５図に図示のように排気マニホールド
（４）でＴ型管が介している場合において、各バルブハ
ウジング（２）の入口と出口が相互直交に配置される構
造に変形されうることもある。

【００２０】第６図は、本発明に関する煤煙再燃焼装置
用交互バルブ組立体でバルブの組立に関する他の実施例
を描いている。バルブ体（１０）はその裏面にピン軸受
け部（２０）の外に固定ボルト（８０）を更に包含して
おり、また前記バルブ体（１０）を支持するアーム（２
２）には前記固定ボルト（８０）が貫通する通孔（８
２）が形成されている。前記アーム（２２）はバルブ体
（１０）の固定ボルト（８０）で締着されるとき、半球
形の溝付きワッシャー（８４）と半球形突出部を有した
ワッシャー（８６）を介して連結される。前記半球形溝
付きワッシャー（８４）は、これと対応する半球形突出
部を備えたワッシャー（８６）をボールジョイント方で
支持させられるので前記バルブ体（１０）がリング状の
バルブシート（１６）に緊密、かつ均一な状態で接触さ
れる。このためにピン（３０）によりバルブ体（１０）
のピン軸受け部（２０）に支持されるアーム（２２）の
ピン孔（８８）は前記ピン（３０）について相応な公差
を有して組み立てるのが好ましい。前記固定ボルト（８
０）には、スプリングワッシャー（９０）を介した固定
ナット（９２）が螺着されアーム（２２）をバルブ体
（１０）の固定ボルト（８０）に一体に締付させるよう
にすることであるが、要れば上述したジャムプレート
（６４）を併置して前記固定ナット（９２）の弛緩を防
止することも可能である。

【００２１】前記第２図の説明しない符号９４は通気孔
であり、これは煤煙再燃焼に要る空気を供給するための
で空気圧縮機が設けてある車両では必要しないのです。

【００２２】

【発明の効果】上述した通り、本発明はアクチュエータ
（２８）により可逆旋回され一対のバルブ体（１０）を
開閉させる交互バルブ組立体において、バルブハウジン
グ（２）の内部に設けられ前記バルブ体（１０）を連動
させる軸（２４）の両端部がそれぞれカラー（５０）と
ブッシング（４４）（５６）により支持されるのでバル
ブ体（１０）の円滑な開閉作動が可能となる。また、前
記軸（２４）の突出端部（３６）とブッシング（４４）
の間及びカラー（５０）とブッシング（５６）の間の隙
はスプリング（４０）（５２）で付勢される気密保持リ
ング体（４２）（５４）で密閉されると共に、前記軸
（２４）の突出端部（３６）を支持するバルブハウジン
グ（２）の軸受け部（４６）はパッキング材（６８）を
間に置いた一対のリテーナリング体（６６）で密封され
るにより、バルブハウジング（２）の内部気密性が保持
されるものであるので、煤煙再燃焼装置の内部圧力を検
出して行うフィルター（７６）の開閉制御を完璧に行う
ことができる。また、バルブ体（１０）を回動自在に支
持する軸（２４）と軸受け部（４６）（４８）の間の隙
でカーボン等が浸透しないので前記バルブ体（１０）は
いつも最上の作動状態になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例を示す略図。

【図２】第１図に例示したバルブの各部構造を示す分解
斜視図である。

【図３】第１図のＡーＡ線に従う軸受構造を示す断面図
である。

【図４】本発明の使用例示図である。

【図５】本発明の変形された使用例示図である。

【図６】第２図に例示したバルブ構造の他の実施例を示
す分解斜視図である。

【符号の説明】

２：バルブハウジング ４：排気マニホールド １０：バルブ体 １６：リング状のバルブシート １８：クッション材 ２０：ピン軸受け部 ２２：アーム ２４：軸 ２６：四角軸 ２８：アクチュエータ ３６：突出端部 ４０、５２：スプリング ４２、５４：気密保持リング体 ４４、５６：ブッシング ４６、４８：軸受け部 ５０：カラー ６４：ジャムプレート ６６：リテーナリング体 ６８：パッキング材 ７６：フィルター ７８：マフラ管 ８０：固定ボルト ８２：通孔 ８４：半球形溝付きワッシャー ８８：半球形突出部を有したワッシャー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 31/44 Ｆ１６Ｋ 31/44 Ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つに分岐された排気マニホールドの各
   分岐に連結されているフィルターの各入口に対称的に設
   けられ相互交互に開閉されるようになっている一対の交
   互バルブを含む、エンジンの煤煙再燃焼装置用交互バル
   ブ組立体において、前記それぞれのバルブは、 入口と出口を備えたバルブハウジングの軸受け部に、ほ
   ぼ中央に形成されている四角部とこれから延長された突
   出端部を備える軸により、前記バルブハウジングの軸受
   け部に支持され前記軸と突出端部をそれぞれ支持するブ
   ッシングを介在して、回動自在に支持されるバルブ体
   と、 前記バルブ体と前記軸を連結するアームと、 前記バルブハウジングの外部に配置され、リンクを介し
   て前記突出端部と連結され前記アームを通じて前記バル
   ブ体を交互に開閉するアクチュエータと、 前記軸の外周に挿入されバルブハウジングの内部で軸の
   外周が露出されないようにシールドするカラーと、 前記軸と突出端部の外周に挿入されスプリングにより付
   勢され前記ブッシングの内側端に常に接触するように配
   置される気密保持リング体と、 前記軸の突出端部を支持するバルブハウジングの軸受け
   部の内側に挿入配置される一対のリテーナリング体と、 前記リテーナリング体の間に介挿され前記突出端部とカ
   ラーの間の隙を密閉するパッキング材と、 前記バルブハウジングの入口の内周面に形成された環状
   溝の顎に挿支されるリング状のバルブシートと、 前記バルブシートの外側に設けられ気密性を保障するク
   ッション材を含むのを特徴とする煤煙再燃焼装置用交互
   バルブ組立体。
2. 【請求項２】 前記軸受け部は、前記バルブ体と連結さ
   れるアームを支持する部分が多角に形成されているのを
   特徴とする前記請求項１に記載の煤煙再燃焼装置用交互
   バルブ組立体
3. 【請求項３】 前記リンクは、締結ナットの弛緩を防止
   するジャムプレートを介して前記軸の突出端部に連結さ
   れるのを特徴とする前記請求項１に記載の煤煙再燃焼装
   置用交互バルブ組立体。
4. 【請求項４】 前記バルブ体は、その一側面にピン軸受
   け部と固定ボルトが形成されていて、前記ピン軸受け部
   には前記アームに形成されているピン孔を貫通する連結
   ピンの両端が軸支され、前記固定ボルトは半球形溝付き
   ワッシャーと半球形突出部を備えたワッシャーを介して
   前記アームの終端に形成された通孔に貫通されナットで
   締結固定されるのを特徴とする請求項１に記載の煤煙再
   燃焼装置用交互バルブ組立体。