JP7087874B2 - 凝縮水排出機構及び凝縮水排出機構のガスケット - Google Patents

Description

本開示は、凝縮水排出機構及び凝縮水排出機構のガスケットに関する。

従来、エンジンの排気通路の排気の一部をエンジンの吸気通路に還流する排気再循環通路と、この排気再循環通路に配置された排気再循環クーラとを備える排気再循環システムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３－６８１２０号公報

上記のような排気再循環システムにおいて、排気再循環クーラに凝縮水が発生することがある。そこで、この排気再循環クーラに発生した凝縮水を、例えばエンジンの運転停止後において、凝縮水排出通路を介して排気再循環通路における排気再循環クーラよりも上流側の箇所又は排気通路の所定箇所のいずれか一方の箇所である「排出箇所」に排出することが考えられる。しかしながら、この場合、例えばエンジンの運転中において、排出箇所の圧力が凝縮水排出通路の圧力よりも高くなった場合に、この排出箇所の排気が凝縮水排出通路に逆流するおそれがある。

本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、排気の凝縮水排出通路への逆流を抑制しつつ、排気再循環クーラに発生した凝縮水を排出箇所へ排出させることである。

上記目的を達成するため、本開示に係る凝縮水排出機構は、エンジンの排気通路の排気の一部を前記エンジンの吸気通路に還流する排気再循環通路に配置された排気再循環クーラに発生した凝縮水を、前記排気再循環通路における前記排気再循環クーラよりも上流側の箇所、又は、前記排気通路の所定箇所のいずれか一方の箇所である排出箇所に排出する凝縮水排出通路と、前記凝縮水排出通路の下流側端部と前記排出箇所との間の部分に配置されたガスケットと、を備え、前記ガスケットは、孔部を有する本体部と、前記本体部に連結されるとともに前記孔部に配置された弁体部と、を備え、前記弁体部は、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力よりも高い場合に、前記凝縮水排出通路の前記下流側端部に開口した通路開口部を閉塞状態にし、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力以下になった場合に、前記閉塞状態を解除する。

また、上記目的を達成するため、本開示に係る凝縮水排出機構のガスケットは、エンジンの排気通路の排気の一部を前記エンジンの吸気通路に還流する排気再循環通路に配置された排気再循環クーラに発生した凝縮水を、前記排気再循環通路における前記排気再循環クーラよりも上流側の箇所、又は、前記排気通路の所定箇所のいずれか一方の箇所である排出箇所に排出する凝縮水排出通路を備える、凝縮水排出機構に適用されたガスケットであって、前記ガスケットは、前記凝縮水排出通路の下流側端部と前記排出箇所との間の部分に配置され、前記ガスケットは、孔部を有する本体部と、前記本体部に連結されるとともに前記孔部に配置された弁体部と、を備え、前記弁体部は、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力よりも高い場合に、前記凝縮水排出通路の前記下流側端部に開口し
た通路開口部を閉塞状態にし、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力以下になった場合に、前記閉塞状態を解除する。

本開示に係る凝縮水排出機構及び凝縮水排出機構のガスケットによれば、排気の凝縮水排出通路への逆流を抑制しつつ、排気再循環クーラに発生した凝縮水を排出箇所へ排出させることができる。

実施形態に係るエンジンシステムの概略構成を示す模式的構成図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る凝縮水排出機構のガスケットの構成を説明するための模式図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る凝縮水排出通路の下流側端部と排出箇所との接続部分の模式的拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態に係る凝縮水排出機構２０、及び、凝縮水排出機構２０のガスケット４０について説明する。図１は、本実施形態に係る凝縮水排出機構２０が適用されたエンジンシステム１の概略構成を示す模式的構成図である。なお、図１には、参考用として、Ｘ－Ｙ－Ｚの直交座標が図示されている。この座標のＺ方向は上方（重力が作用する方向とは逆方向）であり、－Ｚ方向は下方（重力が作用する方向）である。

エンジンシステム１は、エンジン２と、エンジン２に吸入される吸気が通過する吸気通路３と、エンジン２から排出された排気が通過する排気通路４とを備えている。エンジン２の種類は特に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等を用いることができる。本実施形態では、エンジン２の一例として、ディーゼルエンジンを用いている。

また、エンジンシステム１は、排気再循環システム１０を備えている。この排気再循環システム１０は、排気再循環通路１１と、排気再循環バルブ１２と、排気再循環クーラ１３とを備えている。排気再循環通路１１は、排気通路４の排気の一部を吸気通路３に還流させるための通路であり、具体的には、排気通路４の通路途中から分岐して吸気通路３の通路途中に合流している。排気再循環バルブ１２は、排気再循環通路１１に配置されており、排気再循環通路１１を通過する排気の流量を制御するバルブである。排気再循環クーラ１３は、排気再循環通路１１に配置されており、排気再循環通路１１を通過する排気を冷却する装置である。具体的には、排気再循環クーラ１３には冷媒が供給されており、排気再循環クーラ１３は冷媒と排気再循環クーラ１３の内部に流入した排気との間で熱交換をさせることで、排気を冷却している。

凝縮水排出機構２０は、凝縮水排出通路３０と、ガスケット４０（図１において図示は省略されており、後述する図２、図３に図示されている）とを備えている。

凝縮水排出通路３０は、排気再循環クーラ１３に発生した凝縮水を、「排気再循環通路１１における排気再循環クーラ１３よりも上流側の箇所」、又は、「排気通路４の所定箇所」のいずれか一方の箇所である「排出箇所５０」に排出するための通路である。本実施形態においては、排出箇所５０の一例として、排気再循環通路１１における排気再循環クーラ１３よりも上流側の箇所を用いている。凝縮水排出通路３０は、排気再循環クーラ１３のハウジングの底部と、この排出箇所５０とを連通している。

なお、凝縮水排出通路３０の上流側端部３１の接続箇所は、排気再循環クーラ１３に発
生した凝縮水を凝縮水排出通路３０に導入できる箇所であればよく、図１に例示する箇所に限定されるものではない。

また、本実施形態に係る凝縮水排出通路３０は、凝縮水排出通路３０の下流側に向かうほど下方側に位置するように傾斜している。これにより、凝縮水は、重力を利用して、凝縮水排出通路３０を容易に通過することができる。但し、凝縮水排出通路３０の構成は、凝縮水が凝縮水排出通路３０を排出箇所５０に向かって流動できる構成であればよく、上記のように傾斜した構成に限定されるものではない。他の一例を挙げると、凝縮水排出通路３０は、上流側から下流側にかけて水平に延在する構成とすることもできる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、凝縮水排出機構２０のガスケット４０の構成を説明するための模式図である。具体的には、図２（ａ）はガスケット４０の模式的正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のガスケット４０のＡ－Ａ線断面を模式的に示す断面図である。ガスケット４０は、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との間の部分に配置されている。このガスケット４０の配置態様の詳細については、後述する（図３を用いて説明する）。

ガスケット４０は、本体部４１と、弁体部４３と、本体部４１及び弁体部４３を連結する連結部４４とを有している。本体部４１は、孔部４２ａ及び孔部４２ｂを有している。孔部４２ａの形成箇所は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る孔部４２ａは、一例として、本体部４１の中央部に形成されている。また、孔部４２ａの形状も特に限定されるものではないが、本実施形態に係る孔部４２ａは、一例として円形状である。

孔部４２ｂは、ガスケット４０を凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との間の部分に固定するための締結部材（例えばボルト等；図示せず）が挿通される孔である。すなわち、孔部４２ｂは、締結部材の挿通用の孔である。ガスケット４０がこのような孔部４２ｂを備えていることによって、ガスケット４０をボルト等の締結部材によって固定することが容易にでき、この結果、ガスケット４０の位置ずれ等を容易に防止することができる。なお、この孔部４２ｂは、本実施形態において必須の構成というわけではない。仮に、ガスケット４０がボルト等の締結部材によって固定されない場合には、ガスケット４０は孔部４２ｂを備えていない構成とすることもできる。

弁体部４３は、本体部４１に連結部４４を介して連結されるとともに、孔部４２ａに配置されている。また、本実施形態において、孔部４２ａに配置された状態の弁体部４３の外周縁と孔部４２ａの内周縁との間には、隙間４５が設けられている。

弁体部４３が連結部４４を介して本体部４１に連結されていることによって、弁体部４３は、排出箇所５０の圧力と凝縮水排出通路３０の圧力との圧力差を利用して、排出箇所５０の側（－Ｘ方向側）又は凝縮水排出通路３０の側（Ｘ方向側）に変位することができる。

この弁体部４３は、後述する凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３（後述する図３に図示されている）を閉塞状態にしたり、この閉塞状態を解除したりするための部位である。このような機能を有するものであれば、弁体部４３の具体的な形状は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る弁体部４３は、一例として、凝縮水排出通路３０の通路開口部３３よりも大きな面積を有する円形状を呈している。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との接続部分の模式的拡大断面図である。具体的には、図３（ａ）は、エンジン２の運転中における上記接続部分の断面を模式的に拡大図示し、図３（ｂ）は、エンジン２の運転停
止後における上記接続部分の断面を模式的に拡大図示している。

本実施形態に係る凝縮水排出通路３０の下流側端部３２は、一例として、フランジ状に拡径している。そして、この下流側端部３２の中央部に、通路開口部３３が開口している。なお、この通路開口部３３は、凝縮水排出通路３０の上流側端部３１から下流側端部３２にかけて貫通するように形成された貫通孔（これが凝縮水が通過する部分である）の下流側端部３２側の開口部である。

また、排気再循環通路１１の壁部１１ａには、壁部開口部１１ｂが設けられている。この壁部開口部１１ｂは、凝縮水排出通路３０と排気再循環通路１１とを連通するための開口部である。換言すると、この壁部開口部１１ｂは、凝縮水排出通路３０を通過した凝縮水が排気再循環通路１１の内部に流入するための開口部である。

前述したように、ガスケット４０は、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との間の部分に配置されている。具体的には、本実施形態に係るガスケット４０は、その本体部４１が下流側端部３２と排気再循環通路１１の壁部１１ａとによって挟持されている。より具体的には、ガスケット４０は、弁体部４３の両面のうち第１の側の面（凝縮水排出通路３０の側を向いた面）が凝縮水排出通路３０の通路開口部３３を覆い、第２の側の面（排出箇所５０の側を向いた面）が排気再循環通路１１の壁部開口部１１ｂに露出するような態様で、下流側端部３２と排気再循環通路１１とによって挟持されている。

エンジン２の運転中においては、通常、排出箇所５０の圧力は凝縮水排出通路３０の圧力よりも高くなっている。このように、エンジン２の運転中において排出箇所５０の圧力が凝縮水排出通路３０の圧力よりも高い場合、図３（ａ）に示すように、ガスケット４０の弁体部４３は、排出箇所５０の圧力と凝縮水排出通路３０の圧力との圧力差を利用して、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３を閉塞状態にする。

具体的には、弁体部４３は、排出箇所５０の圧力と凝縮水排出通路３０の圧力との圧力差を受けて、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２（具体的には、下流側端部３２の排出箇所５０の側を向いた端面）に密着することで、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３を閉塞状態にする。この場合、排出箇所５０の排気が凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３に流入すること（すなわち逆流すること）が抑制される。なお、この場合、排気再循環クーラ１３に発生した凝縮水が凝縮水排出通路３０の下流側端部３２を通過して排出箇所５０に流入することも抑制されている。

一方、図３（ｂ）に示すように、エンジン２の運転停止後においては、排出箇所５０の排気が無くなる結果、排出箇所５０の圧力は凝縮水排出通路３０の圧力以下になる。この場合、ガスケット４０の弁体部４３は、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２に密着しなくなる。すなわち、弁体部４３による通路開口部３３の閉塞状態が解除される。これにより、排気再循環クーラ１３に発生した凝縮水は、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３を通過した後に、ガスケット４０の孔部４２ａ（特に隙間４５の箇所）を通過してから、排出箇所５０に排出される。

続いて、本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態によれば、図３で説明したように、エンジン２の運転中においては、ガスケット４０の弁体部４３によって凝縮水排出通路３０の下流側端部３２の通路開口部３３を閉塞状態にすることで、排出箇所５０の排気が凝縮水排出通路３０に逆流することを抑制することができる。一方、エンジン２の運転停止後においては、弁体部４３による通路開口部３３の閉塞状態が解除されることで、凝縮水排出通路３０を通過した凝縮水を排出箇所５０に排出させることができる。

このように、本実施形態によれば、排気の凝縮水排出通路３０への逆流を抑制しつつ、排気再循環クーラ１３に発生した凝縮水を排出箇所５０に排出させることができる。

また、本実施形態によれば、ガスケット４０の本体部４１が凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との間の部分に配置されているので、この本体部４１によって、エンジン２の運転中において排気再循環通路１１の排気が凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との接続部分から外部へ（大気中へ）漏出することを効果的に抑制することができる。

また、仮に、既存のエンジンシステムにおいて、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２が排出箇所５０に接続されており、さらに、凝縮水排出通路３０の下流側端部３２と排出箇所５０との接続箇所にガスケット（これは排気の外部への漏出を抑制するためのガスケットである）が既に配置されている場合には、この既存のガスケットに代えて、本実施形態に係るガスケット４０を適用することで、本実施形態に係る凝縮水排出機構２０を実現することができる。この場合、凝縮水排出機構２０を実現することに伴う部品点数の増大を抑制することができるので、低コストで、凝縮水排出機構２０を実現することができる。

また、ガスケット４０は、例えば、チェックボール等からなる弁体とこの弁体を付勢する付勢部材（スプリング等）とを有する逆止弁（例えばボールチェックバルブ等）に比較して、耐熱性が良好であり、且つ、排気中の煤が付着し難いという利点を有している。したがって、本実施形態によれば、ガスケット４０に代えて上記のような逆止弁を用いる場合に比較して、排気の熱による劣化を抑制することができるとともに、排気中の煤の付着による作動不良の発生も抑制することができる。

なお、図２で説明したように、本実施形態において、孔部４２ａに配置された状態の弁体部４３の外周縁と孔部４２ａの内周縁との間には隙間４５が設けられているが、ガスケット４０の構成はこれに限定されるものではない。ガスケット４０は、この隙間４５が設けられていない構成とすることもできる。この場合においても、エンジン２の運転停止後において、弁体部４３が凝縮水からの圧力を受けて排出箇所５０の側に変位することによって、凝縮水を孔部４２ａを通過させて排出箇所５０に排出することは可能である。

但し、本実施形態のように、ガスケット４０に隙間４５が設けられている場合の方が、これが設けられていない場合に比較して、弁体部４３が変位する際に、弁体部４３の外周縁が孔部４２ａの内周縁に接触しないで済むため（つまり、弁体部４３の外周縁と孔部４２ａの内周縁とが擦れ合うことが抑制されるため）、弁体部４３が容易に変位できるようになる。これにより、弁体部４３が、凝縮水排出通路３０を閉塞状態にしたり、この閉塞状態を解除したりすることを容易に行えるようになる。

また、本実施形態によれば、図１で説明したように、凝縮水排出通路３０が、凝縮水排出通路３０の下流側に向かうほど下方側に位置するように傾斜しているので、凝縮水が重力を利用して凝縮水排出通路３０を容易に通過することができる。これにより、凝縮水の排出箇所５０への排出を容易に行うことができる。

なお、前述したように、「排出箇所５０」として、「排気通路４の所定箇所」を用いることもできる。この排気通路４の所定箇所の具体例は、特に限定されるものではなく、排気通路４における排気再循環通路１１が排気通路４に接続している箇所（排気再循環通路接続箇所と称する）よりも上流側の箇所であってもよく、排気通路４における排気再循環通路接続箇所よりも下流側の箇所であってもよい。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ エンジンシステム
２ エンジン
３ 吸気通路
４ 排気通路
１０ 排気再循環システム
１１ 排気再循環通路
１２ 排気再循環バルブ
１３ 排気再循環クーラ
２０ 凝縮水排出機構
３０ 凝縮水排出通路
３１ 上流側端部
３２ 下流側端部
３３ 通路開口部
４０ ガスケット
４１ 本体部
４２ａ 孔部
４３ 弁体部
４４ 連結部
４５ 隙間
５０ 排出箇所

Claims (4)

1. エンジンの排気通路の排気の一部を前記エンジンの吸気通路に還流する排気再循環通路に配置された排気再循環クーラに発生した凝縮水を、前記排気再循環通路における前記排気再循環クーラよりも上流側の箇所、又は、前記排気通路の所定箇所のいずれか一方の箇所である排出箇所に排出する凝縮水排出通路と、
   前記凝縮水排出通路の下流側端部と前記排出箇所との間の部分に配置されたガスケットと、を備え、
   前記ガスケットは、孔部を有する本体部と、前記本体部に連結されるとともに前記孔部に配置された弁体部と、を備え、
   前記弁体部は、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力よりも高い場合に、前記凝縮水排出通路の前記下流側端部に開口した通路開口部を閉塞状態にし、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力以下になった場合に、前記閉塞状態を解除する、凝縮水排出機構。
2. 前記ガスケットは、前記孔部に配置された状態の前記弁体部の外周縁と前記孔部の内周縁との間に、隙間を有している請求項１記載の凝縮水排出機構。
3. 前記凝縮水排出通路は、前記凝縮水排出通路の下流側に向かうほど下方側に位置するように傾斜している請求項１又は２に記載の凝縮水排出機構。
4. エンジンの排気通路の排気の一部を前記エンジンの吸気通路に還流する排気再循環通路に配置された排気再循環クーラに発生した凝縮水を、前記排気再循環通路における前記排気再循環クーラよりも上流側の箇所、又は、前記排気通路の所定箇所のいずれか一方の箇所である排出箇所に排出する凝縮水排出通路を備える、凝縮水排出機構に適用されたガスケットであって、
   前記ガスケットは、前記凝縮水排出通路の下流側端部と前記排出箇所との間の部分に配置され、
   前記ガスケットは、孔部を有する本体部と、前記本体部に連結されるとともに前記孔部に配置された弁体部と、を備え、
   前記弁体部は、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力よりも高い場合に、前記凝縮水排出通路の前記下流側端部に開口した通路開口部を閉塞状態にし、前記排出箇所の圧力が前記凝縮水排出通路の圧力以下になった場合に、前記閉塞状態を解除する、凝縮水排出機構のガスケット。

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