特許 5984962 混合弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984962

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】混合弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/00 20060101AFI20160823BHJP

   F16K 11/22 20060101ALI20160823BHJP

   F02M 26/70 20160101ALI20160823BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F16K27/00 D

   F16K11/22 A

   F02M26/70 301

   F02M35/10 311E

【請求項の数】9

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-550679(P2014-550679)

(86)(22)【出願日】2012年12月20日

(65)【公表番号】特表2015-508479(P2015-508479A)

(43)【公表日】2015年3月19日

(86)【国際出願番号】EP2012076525

(87)【国際公開番号】WO2013102582

(87)【国際公開日】20130711

【審査請求日】2014年7月4日

(31)【優先権主張番号】102012200170.0

(32)【優先日】2012年1月6日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】508097870

【氏名又は名称】コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ローター シュレーダー

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５６２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平２−３５９５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１８０２２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ２７／００

Ｆ０２Ｍ ２６／７０

Ｆ０２Ｍ ３５／１０

Ｆ１６Ｋ １１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングを備えた混合弁であって、前記ハウジング内に第１の流れ通路と、第２の流れ通路とが配置されており、前記第２の流れ通路が、前記第１の流れ通路に合流しており、前記両流れ通路はそれぞれ１つのフラップを備えており、該フラップが、通流横断面に影響を与えるために、前記各流れ通路内に回転可能に支承されている、混合弁において、
前記第１の流れ通路（２）が、流れ方向で見て前記第２の流れ通路（３）の合流部の下流側に、少なくとも２つの横断面拡張部（１４，１５）を備えた範囲（１１）を有して、該範囲（１１）に、前記第１の流れ通路（２）内に突入した位置固定の、少なくとも１つの案内部材（１２，１３）が配置されており、前記横断面拡張部（１４，１５）は、前記第１の流れ通路（２）の周面にわたって対称的に配置されていることを特徴とする、混合弁。

【請求項2】

前記案内部材（１２，１３）は、前記第１の流れ通路（２）の周面にわたって対称的に配置されている、請求項１記載の混合弁。

【請求項3】

前記案内部材（１２，１３）は、前記第１の流れ通路（２）の周面に関して、前記横断面拡張部（１４，１５）に対してずらされて配置されている、請求項２記載の混合弁。

【請求項4】

前記少なくとも１つの案内部材（１２，１３）が、主流れ方向に対する垂直線から偏倚した角度、有利には３０°〜６０°の角度で配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の混合弁。

【請求項5】

前記ハウジング（１）が、２つの部分（７，８）から成っており、前記両部分（７，８）の分離平面が、前記横断面拡張部（１４，１５）の範囲に位置している、請求項１から４までのいずれか１項記載の混合弁。

【請求項6】

前記両部分（７，８）が、フランジ結合部（９，１０）によって結合されている、請求項５記載の混合弁。

【請求項7】

前記少なくとも１つの案内部材（１２，１３）が、ハウジング部分（７，８）と一体に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の混合弁。

【請求項8】

前記少なくとも１つの案内部材（１２，１３）が、別個の構成部分（１８）として、前記第１の流れ通路（２）の前記範囲（１１）に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の混合弁。

【請求項9】

前記少なくとも１つの案内部材（１２，１３）が、支持体と一体に結合されており、該支持体が、前記第１の流れ通路（２）に挿入されている、請求項８記載の混合弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の対象は、ハウジングを備えた混合弁であって、前記ハウジング内に、第１の流れ通路と、第２の流れ通路とが配置されており、前記第２の流れ通路が、前記第１の流れ通路に合流しており、前記両流れ通路は、それぞれ１つのフラップを備えており、該フラップは、通流横断面に影響を与えるために、前記各流れ通路内に回転可能に支承されている形式の混合弁である。

【0002】

このような形式の混合弁は、２種のガス、または２種の液体の混合のために用いられ、たとえば、自動車における排ガス混合弁として使用される。このためには、第２の流れ通路を９０°以下の角度で、第１の流れ通路に合流させることが知られている。一方の流れが支配的である場合、この流れはたいてい第１の流れ通路内に案内され、第２の流れは、合流している第２の流れ通路を介して供給される。この場合、ハウジングから流出するまでの２つの流れの混合がしばしば不完全となるか、もしくは、そのためには、より長い流れ区間が必要とされることが判った。このことは特に、支配的な流れが速い速度で流れているときに云える。この不都合は、渦流発生エレメントによって弱めることができる。しかし、それによって流れ抵抗が高められてしまう。

【0003】

したがって、本発明の根底を成す課題は、２つの流体の良好な混合を、流れ抵抗を高めることなく、できるだけ小さい構造空間で可能にする、混合弁を提供することである。

【0004】

本発明によれば、この課題は、第１の流れ通路が、流れ方向で見て第２の流れ通路の合流部の下流側に、少なくとも２つの横断面拡張部を備えた範囲を有しており、該範囲に、流れ通路内に突入した位置固定の、少なくとも１つの案内部材が配置されていることにより解決される。

【0005】

流れ通路内に突入した案内部材が、流体の改善された混合を生ぜしめることが判った。それと同時に、流れ通路に横断面拡張部を形成することにより、案内部材の配置によって流れ抵抗が高まることが阻止される。さらに、この横断面拡張部は、流れ方向に対する影響付与により、２つの流体に付加的な混合効果を与えている。

【0006】

横断面拡張部が、流れ通路の周面にわたって対称的に配置されていることにより、とりわけ大きな付加的な混合効果が達成される。特に、２つの横断面拡張部においては、これらの横断面拡張部は互いに向かい合って位置するように配置されている。このことは、別の実施態様において、同じく流れ通路の周面にわたって対称的に配置されていて、有利にはそれぞれが互いに向かい合って位置している案内部材についても云える。

【0007】

案内部材が、流れ通路の周面に関して、横断面拡張部に対してずらされて配置されている実施態様を用いると、できるだけ良好な混合が達成されると同時に、付加的な流れ抵抗が回避される。

【0008】

案内部材は、主流れ方向に対して直角に配置されていてもよい。その場合、案内部材は、過度に大きな流れ抵抗を回避するために、半径方向の小さな延在長さしか有しない。それに対して、案内部材が、主流れ方向に対する垂直線から偏倚した角度、有利には３０°〜６０°の角度で配置されているような構成を用いると、流れ抵抗の増大なしに流体の混合を増大させることが達成される。このような角度を持った配置によって、案内金属薄板の、主流れ方向に対して直角な方向で投影された延在長さは、その実際の長さよりも短くなる。しかしこれによって、案内金属薄板は、流れ方向で、投影された延在長さをも有するので、案内金属薄板は、より長い期間にわたって流体と接触して、流体の流れ経路に影響を与えることができる。案内部材はこの場合、流れ方向に向くように配置されていてもよいし、流れ方向とは反対の方向を向くように配置されていてもよい。

【0009】

ハウジングが２つの部分から成っており、両部分の分離平面が、横断面拡張部の範囲に位置しているとき、ハウジングの製造可能性は簡単となる。このことは、鋳造による金属からのハウジングの製造、または射出成形によるプラスチックからのハウジングの製造を可能にする。しかし、プラスチックハウジングの場合には横断面拡張部を、ガス内圧法もしくはガスインジェクション法によって形成することも考えられるので、ハウジングを一体に形成することができる。

【0010】

ハウジングの両部分の結合は、簡単な構成ではフランジ結合を介して行われる。この場合、両ハウジング部分は、その分離平面に、各ハウジング部分に一体成形されたフランジを有している。

【0011】

案内部材が一方のハウジング部分と一体に形成されていると、前記案内部材を別個に組み付けなくて済むようになる。

【0012】

それに対して、前記少なくとも１つの案内部材が、別個の構成部分として第１の流れ通路の範囲に配置されていると、案内部材および少なくとも一方のハウジング部分の製造可能性が簡単となる。このためには、前記案内部材が、環状の支持体を有しており、この支持体が、横断面拡張部を有する範囲に嵌め込まれる。この支持体は、軸方向でも半径方向でも固定されていてよい。この場合、この支持体の軸方向の長さが、横断面拡張部の範囲の長さに相当するか、または支持体の周面が、横断面拡張部の範囲の輪郭に相当するか、または支持体が、プレス嵌めによって横断面拡張部の範囲に挿入されている。

【0013】

さらに別の実施態様においては、環状の支持体が中間フランジとして形成されており、この中間フランジが、ハウジング部分に設けられた両フランジの間に挿入される。

【0014】

以下に、本発明の複数の実施形態を図面につき詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明による混合弁の断面図である。

【図2】図１に示した混合弁の側面図である。

【図3】図１に示した混合弁の平面図である。

【図4】案内部材の配置の１実施形態を示す断面図である。

【図5】案内部材の配置の別の実施形態を示す断面図である。

【0016】

図１に示した混合弁は、自動車の排ガス混合弁である。この混合弁は、ハウジング１を有し、このハウジング１内には、第１の流れ通路２と、第２の流れ通路３とが配置されており、この場合、第２の流れ通路３は、第１の流れ通路２に合流しており、両流れ通路はそれぞれ１つのフラップ４，５を備えている。これらフラップ４，５は、通流横断面に影響を与えるために、各流れ通路内に回転可能に支承されている。通流量を制御するためのフラップ４，５の駆動装置および制御装置は図示されていない。第１の流れ通路２内には、支配的なガスとして新空気が流れる。第２の流れ通路３を介して高温の排ガスが供給され、これによりこの排ガスは新空気と混合され、そしてその後でこの混合物は、第１の流れ通路２の出口６においてターボチャージャ（図示しない）に供給される。このとき、不十分な混合の結果、ターボチャージャが高温の排ガスにより損傷されることを阻止するために、新空気と排ガスとの可能な限り良好な混合が重要となる。ハウジング１は、ハウジング部分７，８から成り、両ハウジング部分７，８は、それぞれフランジ９，１０を介して互いに結合されている。ハウジング１のこの分離平面には、横断面拡張部を備えた範囲１１が配置されており、この範囲１１は、両ハウジング部分７，８内に延びている。この範囲１１の構成については、以下の図面において説明する。ハウジング部分８に設けられた第１の流れ通路２内には、２つの案内部材１２，１３が、第１の流れ通路２における主流れ方向に対する垂直線から４５°だけ偏倚した角度で配置されている。両案内部材１２，１３はハウジング部分８と一体に製造されていて、互いに向かい合って位置するように、ひいては範囲１１の周囲に対称的に配置されている。

【0017】

図２は、混合弁の出口６を覗き込むように見た、混合弁の側面図である。出口６は円形の断面を有しているが、前記範囲１１は、三日月状の２つの横断面拡張部１４，１５を有している。両横断面拡張部１４，１５は互いに対向して位置するように配置されているので、前記範囲１１は全体として、楕円形の横断面を有している。横断面拡張部１４，１５は、前記範囲１１の周囲で、案内部材１２，１３に対して９０°ずらされて配置されている。横断面拡張部１４，１５によって、流動するガスには付加的な空間が提供されるので、これにより前記範囲１１内に配置された案内部材の流れ抵抗が補償される。しかし、このような変向は、流れ経路に影響を及ぼし、このことは混合を高める。案内部材１２，１３は、楕円形の形状を有している。しかし、案内部材を円形、または多角形として形成することも考えられる。

【0018】

図３には、混合弁を上から見た図が示されている。図３では、案内部材１２，１３に対して９０°だけずらされた配置に基づき横断面拡張部１４，１５を備えた範囲１１が明確に判る。通流するガスに対する過度の影響を避けるために、第１の流れ通路２から範囲１１への移行部１６，１７が丸み付けされている。つまり、移行部１６，１７は、連続的に延びており、したがって段部なしに形成されている。

【0019】

図４には、前記範囲１１が示されている。この範囲１１内には、案内部材１２，１３が配置されている。案内部材１２，１３は、別個の構成部分として前記範囲１１に取り付けられており、案内部材１２，１３は、環状の支持体１８に一体に結合されている。この支持体１８の外径は、第１の流れ通路２の内径よりも大きく形成されているので、支持体１８は、案内部材１２，１３の範囲で、プレス嵌めにより、第１の流れ通路２内に、軸方向および半径方向で固定されている。

【0020】

図５に示した実施形態では、案内部材１２，１３を備えた支持体１８が、流れ通路内に固定されているのではなく、ハウジング１の分離平面に固定されており、この場合、前記支持体１８は中間フランジとして形成されて、前記両フランジ９，１０の間に配置されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】