特開 2024-82854 排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082854

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】排気装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/00 20100101AFI20240613BHJP

【ＦＩ】

F01N13/00 B

F01N13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197014

(22)【出願日】2022-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】近藤 琢也

(72)【発明者】

【氏名】戸市 進之介

【テーマコード（参考）】

3G004

【Ｆターム（参考）】

3G004AA01

3G004AA05

3G004AA06

3G004DA23

3G004DA25

3G004EA03

(57)【要約】

【課題】排気ガスの漏れを抑制しつつ排水できる排気装置を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、排気ガスが流れるように構成された管体と、管体に取り付けられた筒状のボスと、ボスに挿入された開閉具と、を備える排気装置である。ボスは、内周面に設けられたネジ溝を有する。開閉具は、ネジ溝に螺合すると共に、軸回転によってボスの軸方向に移動するように構成されたネジ部と、ネジ部に連結されると共に、ボスを塞ぐように構成された蓋部と、を有する。ネジ部は、蓋部がボスから離れた状態で管体の内部と管体の外部とを連通するように構成された排水路を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスが流れるように構成された管体と、
前記管体に取り付けられた筒状のボスと、
前記ボスに挿入された開閉具と、
を備え、
前記ボスは、内周面に設けられたネジ溝を有し、
前記開閉具は、
前記ネジ溝に螺合すると共に、軸回転によって前記ボスの軸方向に移動するように構成されたネジ部と、
前記ネジ部に連結されると共に、前記ボスを塞ぐように構成された蓋部と、
を有し、
前記ネジ部は、前記蓋部が前記ボスから離れた状態で前記管体の内部と前記管体の外部とを連通するように構成された排水路を有する、排気装置。

【請求項2】

請求項１に記載の排気装置であって、
前記排水路は、前記ネジ部のうち径方向の一部が切り欠かれた欠肉部で構成される、排気装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の排気装置であって、
前記蓋部は、
前記ボスに接触するガスケットと、
前記ボスと共に前記ガスケットを挟むように構成された蓋本体と、
を有する、排気装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の排気装置であって、
前記管体の内部状態を検出するように構成された検出部と、
前記検出部が検出した前記管体の内部状態に基づいて、前記ネジ部を軸回転させるように構成された制御部と、
をさらに備える、排気装置。

【請求項5】

請求項４に記載の排気装置であって、
前記制御部は、予め定めた範囲内で前記ネジ部を軸回転させる、排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の排気ガスが流れる排気管の内部には、排気ガスに含まれる水分が凝縮水として溜まる。この凝縮水を排出するために、排気ガスの温度が低い時に排水孔を開け、温度が高い時に排水孔を閉じる開閉弁を設けた構成が公知である（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第２５８２６１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の開閉弁を用いた構造では、弁体のシール性が不十分となるおそれがあり、排気ガスが排水孔から漏れる可能性がある。

【0005】

本開示の一局面は、排気ガスの漏れを抑制しつつ排水できる排気装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、排気ガスが流れるように構成された管体と、管体に取り付けられた筒状のボスと、ボスに挿入された開閉具と、を備える排気装置である。ボスは、内周面に設けられたネジ溝を有する。開閉具は、ネジ溝に螺合すると共に、軸回転によってボスの軸方向に移動するように構成されたネジ部と、ネジ部に連結されると共に、ボスを塞ぐように構成された蓋部と、を有する。ネジ部は、蓋部がボスから離れた状態で管体の内部と管体の外部とを連通するように構成された排水路を有する。

【0007】

このような構成によれば、ネジ部の回転量（つまり締め量）の調整によって、排水路が機能する状態と、蓋部によってボスが密閉される状態とを切り替えることができる。そのため、排気ガスの漏れを抑制しつつ排水できる。

【0008】

本開示の一態様では、排水路は、ネジ部のうち径方向の一部が切り欠かれた欠肉部で構成されてもよい。このような構成によれば、比較的簡潔な構成で開閉具に排水路を設けることができる。

【0009】

本開示の一態様では、蓋部は、ボスに接触するガスケットと、ボスと共にガスケットを挟むように構成された蓋本体と、を有してもよい。このような構成によれば、蓋部によるボスの密閉性を高めることができる。

【0010】

本開示の一態様は、管体の内部状態を検出するように構成された検出部と、検出部が検出した管体の内部状態に基づいて、ネジ部を軸回転させるように構成された制御部と、をさらに備えてもよい。このような構成によれば、凝縮水の量、排気ガスの温度、圧力又は流速等の状態に応じて自動で排水を行うことができる。

【0011】

本開示の一態様では、制御部は、予め定めた範囲内でネジ部を軸回転させてもよい。このような構成によれば、開閉具のボスからの脱落を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１Ａは、実施形態における排気装置の模式的な側面図であり、図１Ｂは、図１Ａの排気装置の模式的な正面図である。

【図2】図２Ａは、図１Ａの排気装置における開閉具が排出位置にある状態での模式的な側面図であり、図２Ｂは、図２Ａの排気装置の模式的な正面図である。

【図3】図３Ａは、図１Ａにおける管体、ボス及び開閉具の模式的な断面図であり、図３Ｂは、図２Ａにおける管体、ボス及び開閉具の模式的な断面図である。

【図4】図４Ａは、図２Ａの開閉具の模式的な底面図であり、図４Ｂは、図４Ａとは異なる実施形態における開閉具の模式的な底面図である。

【図5】図５は、図３Ｂとは異なる実施形態における開閉具の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１Ａ及び図１Ｂに示す排気装置１は、内燃機関の排気ガス流路を構成する。排気装置１は、管体２と、ボス３と、開閉具４と、検出部５と、制御部６とを備える。

【0014】

排気装置１が設けられる内燃機関は、特に限定されない。内燃機関としては、自動車、鉄道、船舶、建機等の輸送機器、発電施設などで駆動用又は発電用として用いられるものが挙げられる。

【0015】

＜管体＞
管体２は、軸方向に沿って排気ガスが内部を流れるように構成された筒状の部材である。管体２の下部には、排気ガスに含まれる水分が凝縮した水が溜まる。

【0016】

＜ボス＞
ボス３は、管体２に取り付けられた筒状の部材である。ボス３は、管体２の外周面から径方向外側に突出している。ボス３は、管体２のうち水が溜まりやすい位置（例えば鉛直方向下側の部位）に取り付けられている。

【0017】

ボス３の内部空間は、管体２に設けられた開口と連通している。つまり、ボス３の内部空間は、管体２の内部と管体２の外部とを連通している。ボス３は、内周面に設けられたネジ溝を有する。

【0018】

＜開閉具＞
開閉具４は、ボス３に挿入されることで、ボス３の内部空間の開閉を行う部材である。開閉具４は、図１Ａ及び図１Ｂに示す閉塞位置と、図２Ａ及び図２Ｂに示す排水位置との間で変位する。

【0019】

閉塞位置では、開閉具４は、ボス３の軸方向の端部に接触することで、ボス３の内部空間を密閉する。排水位置では、開閉具４は、ボス３の軸方向の端部から離れることで、ボス３の内部空間を管体２の外部と連通させる。

【0020】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、開閉具４は、ネジ部４１と、蓋部４２とを有する。ネジ部４１は、ボス３のネジ溝に螺合している。ネジ部４１は、軸回転によってボス３の軸方向に移動するように構成されている。

【0021】

ネジ部４１は、排水路４１１を有する。排水路４１１は、管体２の内部に存在する水を管体２の外部に排出するための流路である。排水路４１１の上流側端部（つまり管体２の内側の端部）は、ネジ部４１の先端に到達している。

【0022】

排水路４１１の下流側端部（つまり管体２の外側の端部）は、蓋部４２よりも管体２の近くに位置する。つまり、排水路４１１は、ネジ部４１の先端部からネジ部４１の軸方向に延伸しているが、蓋部４２までは到達していない。

【0023】

具体的には、排水路４１１は、ネジ部４１のうち径方向の一部が切り欠かれた欠肉部４１２で構成されている。欠肉部４１２は、ネジ部４１の中心軸Ｐと平行な第１切断面Ｓ１と、中心軸Ｐと直交する第２切断面Ｓ２とで画定されている。第１切断面Ｓ１は、ネジ部４１の中心軸Ｐよりも径方向外側に位置する。第２切断面Ｓ２は、第１切断面Ｓ１と直交すると共に、管体２と対向している。

【0024】

また、ネジ部４１のうち、欠肉部４１２以外の領域の外周面には、ネジ山が設けられている。したがって、ネジ部４１のうち、軸方向において欠肉部４１２よりも蓋部４２に近い領域には、ネジ山を有する螺合部４１３が設けられている。螺合部４１３は、排水路４１１とネジ部４１の軸方向において重なっている。

【0025】

図４Ａに示すように、ネジ部４１は、１つの排水路４１１（つまり欠肉部４１２）を有してもよい。また、図４Ｂに示すように、ネジ部４１は、複数の排水路４１１（つまり欠肉部４１２）を有してもよい。

【0026】

図３Ａのようにネジ部４１が締められた状態（つまり、開閉具４が閉塞位置にある状態）では、螺合部４１３がボス３に螺合すると共に、排水路４１１の下流側端部はボス３の内部に位置する。そのため、排水路４１１は、ボス３の外部には連通しない。

【0027】

一方、図３Ｂのようにネジ部４１が緩められた状態（つまり、開閉具４が排水位置にある状態）では、螺合部４１３がボス３の外部に位置すると共に、排水路４１１の下流側端部がボス３の外部に露出する。そのため、排水路４１１がボス３の外部に連通する。

【0028】

つまり、排水路４１１は、蓋部４２がボス３から離れた状態で管体２の内部と管体２の外部とを連通するように構成されている。管体２内の水Ｗは、管体２の開口２１及び排水路４１１を介して、排気装置１の外部に排出される。

【0029】

ネジ部４１のボス３の軸方向における位置によって、排水路４１１の露出面積は変化する。そのため、ネジ部４１の回転量（つまり締め量）を調整することで、排水量を調整することができる。

【0030】

蓋部４２は、ネジ部４１の軸回転に伴って、ボス３の軸方向に移動する。蓋部４２は、開閉具４が閉塞位置にある状態でボス３を塞ぎ、開閉具４が排水位置にある状態でボス３から離れるように構成されている。蓋部４２は、蓋本体４２１と、ガスケット４２２とを有する。

【0031】

蓋本体４２１は、ネジ部４１の先端部とは反対側の根元部に連結されている。蓋本体４２１の外径は、ボス３の外径よりも大きい。蓋本体４２１は、ボス３と共にガスケット４２２を挟むように構成されている。

【0032】

ガスケット４２２は、蓋本体４２１のガスケット４２２と対向する面に固定されている。ガスケット４２２は、開閉具４が閉塞位置にある状態でボス３の軸方向の端部に接触することで、ボス３と蓋本体４２１との間をシールする弾性体である。

【0033】

ガスケット４２２は、ボス３と蓋本体４２１とによってボス３の軸方向に圧縮される。ガスケット４２２は、ネジ部４１の周方向全体を囲うように配置されている。ガスケット４２２は、例えばＯリングで構成される。

【0034】

＜検出部＞
図１Ａに示す検出部５は、管体２の内部状態を検出するように構成された公知のセンサである。

【0035】

管体２の内部状態としては、例えば、管体２の内部に溜まった水の量（つまり水位）、管体２を流れる排気ガスの温度、圧力又は流速等が挙げられる。検出部５は、検出した内部状態を制御部６に出力する。

【0036】

＜制御部＞
制御部６は、検出部５が検出した管体２の内部状態に基づいて、ネジ部４１を軸回転させるように構成されている。

【0037】

制御部６は、アクチュエータ６１と、ロッド６２とを有する。アクチュエータ６１は、例えば、電気、油圧、空気圧等の動力によってロッド６２を軸回転させる。ロッド６２は、開閉具４に連結され、アクチュエータ６１の動力によってネジ部４１を軸回転させる。

【0038】

制御部６は、例えば、水の量が一定値以上となった場合、又は、排気ガスの温度、圧力及び流速のいずれかが一定値未満となった場合に、ネジ部４１を緩める方向（つまりボス３から抜ける方向）に軸回転させ、開閉具４を排水位置に移動させる。

【0039】

また、制御部６は、例えば、水の量が一定値未満となった場合、又は、排気ガスの温度、圧力及び流速のいずれかが一定値以上となった場合に、ネジ部４１を締める方向（つまりボス３に進入する方向）に軸回転させる。

【0040】

制御部６は、ネジ部４１が完全にボス３から離脱しないように、予め定めた範囲内でネジ部４１を軸回転させる。つまり、制御部６によるネジ部４１の緩め量には、上限が設けられている。

【0041】

さらに、制御部６は、内部状態に応じて、ネジ部４１の緩め量を調整してもよい。例えば、制御部６は、水の量が大きくなるほど緩め量を大きくすることで、排水路４１１の露出面積を大きくする制御を行ってもよい。

【0042】

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）ネジ部４１の回転量（つまり締め量）の調整によって、排水路４１１が機能する状態と、蓋部４２によってボス３が密閉される状態とを切り替えることができる。そのため、排気ガスの漏れを抑制しつつ排水できる。

【0043】

（１ｂ）排水路４１１がネジ部４１の欠肉部４１２で構成されることで、比較的簡潔な構成で開閉具４に排水路４１１を設けることができる。
（１ｃ）蓋部４２がガスケット４２２を有することで、蓋部４２によるボス３の密閉性を高めることができる。

【0044】

（１ｄ）管体２の内部状態に基づいてネジ部４１を軸回転させることで、凝縮水の量、排気ガスの温度、圧力又は流速等の状態に応じて自動で排水を行うことができる。
（１ｅ）制御部６が予め定めた範囲内でネジ部４１を軸回転させることで、開閉具４のボス３からの脱落を抑制できる。

【0045】

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0046】

（２ａ）上記実施形態の排気装置において、排水路は、必ずしもネジ部の欠肉部で構成されなくてもよい。例えば、図５に示すように、排水路４１１は、ネジ部４１の内部に設けられた孔で構成されてもよい。

【0047】

図５の例では、排水路４１１は、ネジ部４１の先端部に設けられた入口４１１Ａから、ネジ部４１の外周面に設けられた出口４１１Ｂまで延伸している。開閉具４が排水位置にある状態で、出口４１１Ｂはボス３の外部に位置するように構成されている。これにより、入口４１１Ａから排水路４１１内に流入した水が出口４１１Ｂから排気装置の外部に排出される。

【0048】

（２ｂ）上記実施形態の排気装置において、制御部の構成は一例である。制御部は、ロッド以外の手段によって開閉具を軸回転させてもよい。

【0049】

（２ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0050】

１…排気装置、２…管体、３…ボス、４…開閉具、５…検出部、６…制御部、
２１…開口、４１…ネジ部、４２…蓋部、６１…アクチュエータ、６２…ロッド、
４１１…排水路、４１１Ａ…入口、４１１Ｂ…出口、４１２…欠肉部、
４１３…螺合部、４２１…蓋本体、４２２…ガスケット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】