CN117989335A - 蝶阀及热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蝶阀及热交换器,能够在抑制热固着的同时提高第一流体的截断性能。该蝶阀是设置于在热交换器中流通的第一流体的流路内的蝶阀(100)。蝶阀(100)具备:阀板(110),其设置于第一流体的流路内;轴(120),其将阀板(110)支撑为能够在第一流体的流路内旋转;以及阀板辅助部件(130),其具有与阀板(110)的至少一方的板面(111a、111b)接触且比阀板(110)的外周面(112)向径向外侧延伸的延伸部(131)。阀板辅助部件(130)由杨氏模量比阀板(110)低的材料构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种蝶阀及热交换器。
背景技术
近年来,改善汽车的燃料效率成为一种需求。特别是,为了防止发动机起动时等发动机处于较冷状态时的燃料效率恶化,期待一种提前加热冷却水、发动机油、自动变速器油(ATF:Automatic Transmission Fluid)等而降低摩擦(Friction)损失的系统。另外,为了及早活化废气净化用催化剂,期待一种对催化剂进行加热的系统。
作为这样的系统例如有热交换器。热交换器是通过使第一流体在内部流通并且使第二流体在外部流通,从而在第一流体与第二流体之间进行热交换的装置。在这样的热交换器中,通过从高温的流体(例如,废气等)向低温的流体(例如,冷却水等)进行热交换,能够有效利用热。
作为从汽车的废气那样的高温的气体回收热的热交换器,在专利文献1中提出了一种热交换器(废热回收装置),该热交换器具备:分支部,其将导入的废气分支为两个;第一流路,其从分支部延伸;第二流路,其以从分支部沿着第一流路的方式延伸;热回收部,其将安装于第二流路的废气的热传递至介质;以及阀,其以能够旋转的方式设置于第一流路的下游侧端部,并对第一流路进行开闭。阀具有将废气的气流切换至第一流路或第二流路的功能。由此,例如,能够切换为在暖机时回收热的模式和在暖机完成后不回收热的模式。然而,该热交换器通过使配管分支为两个而形成第一流路及第二流路,并且使用瓣阀作为阀,因此热交换器的紧凑化程度存在极限。
因此,从热交换器的紧凑化的观点出发,提出了使用中空型的柱状蜂窝结构体的热交换器。例如,在专利文献2中提出了一种热交换器,其具备:中空型的柱状蜂窝结构体,其具有划分形成多个隔室的隔壁、内周壁以及外周壁,所述多个隔室成为从流入端面延伸至流出端面的第一流体的流路;第一外筒,其以与柱状蜂窝结构体的外周壁接触的方式配置;第一内筒,其具有所述第一流体的流入口以及流出口,且以外周面的一部分与柱状蜂窝结构体的内周壁接触的方式配置;第二内筒,其具有第一流体的流入口以及流出口,且流出口隔开间隔地配置于柱状蜂窝结构体的内周壁的径向内侧;以及开闭阀,其配置于第一内筒的流出口侧。作为阀,从紧凑化的观点出发,使用蝶阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5912780号公报
专利文献2:日本特开2020-159270号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在以往的使用蝶阀的热交换器中,为了抑制制造上的偏差、因暴露于高温且高流量的废气而导致的热固着,需要增大设置蝶阀的阀板的配管(在专利文献2中为第一内筒)的内径与阀板的外径之差(以下,称为“阀间隙”)。另一方面,若增大阀间隙,则在热回收时蝶阀对第一流体(废气)的截断变得不充分。其结果是,无法向热回收部充分地供给第一流体,热回收性能降低。
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种能够抑制热固着并且提高第一流体的截断性能的蝶阀。
另外,本发明的目的在于提供一种热回收性能优异的热交换器。
用于解决课题的方案
本发明人等对蝶阀的构造进行了深入研究,结果发现,通过将具有由特定的材料构成的特定的延伸部的阀板辅助部件设置于阀板的特定的位置,能够解决上述的课题,从而完成了本发明。即,本发明如以下那样例示。
(1)一种蝶阀,其设置于在热交换器中流通的第一流体的流路内,所述蝶阀具备:阀板,其设置于所述流路内;轴,其将所述阀板支撑为能够在所述流路内旋转;以及阀板辅助部件,其与所述阀板的至少一方的板面接触,且具有比所述阀板的外周面向径向外侧延伸的延伸部,所述阀板辅助部件由杨氏模量比所述阀板的杨氏模量低的材料构成。
(2)根据(1)所述的蝶阀,其中,所述阀板辅助部件呈具有比所述阀板的外径小的内径和比所述阀板的外径大且比所述流路的内径小的外径的环形状。
(3)根据(2)所述的蝶阀,其中,所述阀板辅助部件呈将所述环形状半分割的半环形状。
(4)根据(3)所述的蝶阀,其中,所述半环形状在内径侧形成有切口。
(5)根据(1)所述的蝶阀,其中,所述阀板辅助部件由互不接触的两个以上的阀板辅助部件片构成。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的蝶阀,其中,在利用通过所述阀板的中心轴的二等分线将所述阀板分为两个区域A和B的情况下,所述阀板辅助部件与所述区域A中的所述阀板的一方的板面和所述区域B中的所述阀板的另一方的板面接触。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的蝶阀,其中,所述阀板在外周面具有槽部,且在所述槽部配置有所述阀板辅助部件的至少一部分。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的蝶阀,其中,所述阀板具有三层结构,该三层结构在第一板与第二板之间夹持有直径比所述第一板及所述第二板的直径小的第三板。
(9)根据(8)所述的蝶阀,其中,所述阀板辅助部件具有与所述第一板和/或所述第二板的两板面及外周面接触的结构。
(10)根据(1)至(6)中任一项所述的蝶阀,其中,所述阀板由第一板和第二板构成,在所述第一板与所述第二板之间配置有所述阀板辅助部件的至少一部分。
(11)根据(10)所述的蝶阀,其中,所述阀板辅助部件具有与所述第一板和/或所述第二板的两板面及外周面接触的结构。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的蝶阀,其中,在所述第一流体的所述流路的内周部形成有止动部,该止动部能够与所述阀板和/或所述阀板辅助部件接触。
(13)一种热交换器,其中,具备(1)至(12)中任一项所述的蝶阀。
(14)根据(13)所述的热交换器,其中,还具备:中空型的柱状蜂窝结构体,其具有外周壁、内周壁以及隔壁,该隔壁配设于所述外周壁与所述内周壁之间,且划分形成从第一端面延伸至第二端面的成为所述第一流体的流路的多个隔室;以及内筒部件,其与所述柱状蜂窝结构体的所述内周壁面嵌合,所述蝶阀设置于所述内筒部件的下游侧端部侧。
(15)根据(14)所述的热交换器,其中,还具备:第一外筒部件,其嵌合于所述柱状蜂窝结构体的所述外周壁面;上游侧筒状部件,其具有以构成所述第一流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述内筒部件的径向内侧的部分;筒状连接部件,其将所述第一外筒部件的上游侧端部与所述内筒部件的上游侧之间连接;下游侧筒状部件,其与所述第一外筒部件的下游侧端部连接,且具有以构成所述第一流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述内筒部件的径向外侧的部分;以及第二外筒部件,其以构成第二流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述第一外筒部件的径向外侧,所述内筒部件具有贯通孔,该贯通孔能够将在所述内筒部件与所述上游侧筒状部件之间的所述流路中流通的所述第一流体导入至所述柱状蜂窝结构体。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够在抑制热固着的同时提高第一流体的截断性能的蝶阀。
另外,根据本发明,能够提供热回收性能优异的热交换器。
附图说明
图1是设置在第一流体的流路内的本发明的一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图2是图1的a-a’线的剖视图。
图3是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图4是图3的e-e’线的剖视图。
图5是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图6是图5的b-b’线的剖视图。
图7是本发明的另一实施方式的蝶阀所使用的阀板、阀板辅助部件以及将它们组合时的俯视图。
图8是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向垂直的剖视图。
图9是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图10是图9的c-c’线的剖视图。
图11是阀板辅助部件片的形状的例子。
图12是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图13是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图14是本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图15是本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图16是本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图17是设置在第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
图18是本发明的一实施方式的热交换器的与第一流体的流路方向平行的剖视图。
图19是图18的热交换器的d-d’线的剖视图。
图中:
10—配管;15—止动部;100—蝶阀;110—阀板;111a、111b—板面;112—外周面;113—槽部;114—过渡部;115—第一板;115a、115b—板面;115c—外周面;116—第二板;116a、116b—板面;116c—外周面;117—第三板;118—台阶部;120—轴;130—阀板辅助部件;131—延伸部;132—切口;210—柱状蜂窝结构体;211—内周壁;212—外周壁;213a—第一端面;213b—第二端面;214—隔室;215—隔壁;220—第一外筒部件;221a—上游侧端部;221b—下游侧端部;230—内筒部件;231a—上游侧端部;231b—下游侧端部;232—锥形部;235—贯通孔;240—上游侧筒状部件;241a—上游侧端部;241b—下游侧端部;250—筒状连接部件;260—下游侧筒状部件;261a—上游侧端部;261b—下游侧端部;270—第二外筒部件;271a—上游侧端部;271b—下游侧端部;272—供给管;273—排出管;280—轴承;290—密封部件。
具体实施方式
本发明的实施方式的蝶阀设置于在热交换器中流通的第一流体的流路内,该蝶阀包括:阀板,其设置于第一流体的流路内;轴,其将阀板支撑为能够在第一流体的流路内旋转;以及阀板辅助部件,其具有延伸部,该延伸部与阀板的至少一个板面接触,并比阀板的外周面向径向外侧延伸。另外,阀板辅助部件由杨氏模量比阀板低的材料构成。通过设为这样的结构,能够使阀板辅助部件与构成第一流体的流路的部件(例如配管)接触,因此能够抑制阀板热固着于构成第一流体的流路的部件。另外,由于能够增大阀间隙,因此能够降低阀板的制作所花费的成本。另外,在截断第一流体的流动时,阀板辅助部件与阀板一起向构成第一流体的流路的部件侧热膨胀,因此第一流体的截断性能提高。并且,由于构成第一流体的流路的部件与阀板不直接接触,因此蝶阀开闭时的安静性提高。
另外,本发明的实施方式的热交换器具备所述蝶阀。所述蝶阀能够在抑制热固着的同时提高废气的截断性能,因此能够提高热回收性能。
以下,参照附图对本发明的热交换器的实施方式进行具体说明。本发明并不限定于以下的实施方式,应当理解,在不脱离本发明的主旨的范围内,基于本领域技术人员的通常知识,对以下的实施方式适当施加变更、改良等而得到的方案也包含在本发明的范围内。
(1.蝶阀)
图1是设置在第一流体的流路内的本发明的一实施方式的蝶阀的与第一流路(在本说明书中,有时称为“第一流体的流路”)的流路方向平行的剖视图。另外,图2是图1的a-a’线的剖视图。
如图1以及图2所示,蝶阀100具备:阀板110,其设置于作为第一流体的流路的配管10内;轴120,其将阀板110支承为能够在配管10内旋转;以及阀板辅助部件130,其具有分别与阀板110的板面111a、111b接触且比阀板110的外周面112向径向外侧延伸的延伸部131。此外,在图1和图2所示的蝶阀100中,示出了以与阀板110的双方(两个)板面111a、111b分别接触的方式设置两个阀板辅助部件130的例子,但应该注意也可以以与阀板110的一方的板面111a或板面111b接触的方式设置一个阀板辅助部件130。
在此,在本说明书中,“阀板110的板面111a、111b”是指具有与阀板110的厚度方向垂直的平面的一对表面。另外,“阀板110的外周面112”是指与阀板110的厚度方向平行的表面。另外,垂直不仅包括完全垂直的情况,还包括一定的误差范围内的实质上垂直的情况(即,大致垂直的情况)。同样地,平行不仅包括完全平行的情况,还包括一定的误差范围内的实质上平行的情况(即,大致平行的情况)。
(1-1.阀板110)
阀板110的形状只要是能够设置在配管10内的形状即可,没有特别限定,根据配管10的截面形状来设定即可。例如,如图2所示,在配管10的截面形状为圆形的情况下,阀板110设为圆板状(将与厚度方向垂直的截面形状设为圆形)或椭圆板状(将与厚度方向垂直的截面形状设为椭圆形)即可。另外,在配管10的截面形状为四边形的情况下,阀板110设为四边形板状(将与厚度方向垂直的截面形状设为四边形)即可。
另外,阀板110也可以具有台阶部。在此,在图3中示出具有这样的结构的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。另外,图4表示图3的e-e’线的剖视图。
在图3及图4所示的蝶阀100中,在阀板110的中心部形成有台阶部118。通过设为这样的结构,能够提高在阀板110设置轴120时的自由度。另外,通过形成台阶部118,能够抑制阀板110的热变形。
从配置于配管10内的观点出发,阀板110具有比配管10的内径小的外径。从确保截断第一流体的流动的功能的观点出发,阀板110的外径优选为配管10的内径的90%以上,更优选为95%以上。另外,从抑制阀板110与配管10接触而热固着的观点出发,阀板110的外径优选为配管10的内径的99%以下,优选为98%以下。
在此,在本说明书中,“配管10的内径”在配管10的截面为圆形的情况下,是指配管10的截面的内侧的直径,在配管10的截面为四边形的情况下,是指配管10的截面的内侧的一边的长度。另外,所谓“阀板110的外径”,在阀板110的与厚度方向垂直的截面形状为圆形的情况下,是指阀板110的该截面的直径,在阀板110的与厚度方向垂直的截面形状为四边形的情况下,是指阀板110的该截面的一边的长度。
阀板110的厚度没有特别限定,优选为0.1mm以上,更优选为0.5mm以上。通过将阀板110的厚度设为0.1mm以上,能够确保阀板110的耐久可靠性。另外,阀板110的厚度优选为20mm以下,更优选为10mm以下。通过将阀板110的厚度设为20mm以下,能够实现阀板110的轻量化。
阀板110的材料没有特别限定,但从制造性的观点出发,优选为金属。另外,若阀板110的材料为金属,则在能够容易地进行与轴120等的焊接这一点上也是优异的。作为阀板110的材料,例如能够使用不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。其中,出于耐久可靠性高、廉价的理由,优选不锈钢。
(1-2.轴120)
轴120的形状只要是能够将阀板110支承为能够在配管10内旋转的形状即可,没有特别限定,能够采用公知的各种形状。例如,如图2所示,轴120的形状可以是棒状。
轴120直接或间接地固定于阀板110。作为固定方法,没有特别限定,例如通过焊接、钎焊、软钎焊、扩散接合、螺栓固定、螺纹固定、粘接剂等进行固定即可。由此,能够将阀板110支撑为能够在配管10内旋转。
轴120的材料没有特别限定,能够使用与阀板110相同的材料。
轴120为了使轴120转动而与驱动装置(未图示)连接。驱动装置一般具备马达以及将马达的旋转传递给轴120的齿轮。例如,作为驱动装置能够使用致动器。通过利用驱动装置驱动(旋转)轴120,能够使阀板110旋转。另外,阀板110的旋转角度只要截断第一流体的流动即可,由阀板110的形状决定。例如,在阀板110为圆板状的情况下为90°,在阀板110为椭圆板状的情况下小于90°。此外,阀板110的旋转角度的值是指在配管10内流动的第一流体的流路方向与板面111a、111b的法线方向所形成的角度中的锐角侧的旋转角度。
(1-3.阀板辅助部件130)
阀板辅助部件130可以具有环形状,该环形状具有比阀板110的外径小的内径、和比阀板110的外径大且比第一流体的流路(配管10)的内径小的外径。通过设为这样的形状的阀板辅助部件130,能够抑制阀板110的热固着并且提高第一流体的截断性能。另外,这样的形状的阀板辅助部件130能够容易地应用于现有的阀板110,因此也能够降低蝶阀100的制造成本。
在此,具有环形状的“阀板辅助部件130的内径”在与阀板辅助部件130的厚度方向垂直的截面为圆形的情况下,是指阀板辅助部件130的该截面的内侧的直径,在与阀板辅助部件130的厚度方向垂直的截面为四边形的情况下,是指阀板辅助部件130的该截面的内侧的一边的长度。另外,具有环形状的“阀板辅助部件130的外径”在与阀板辅助部件130的厚度方向垂直的截面为圆形的情况下,是指阀板辅助部件130的该截面的外侧的直径,在与阀板辅助部件130的厚度方向垂直的截面为四边形的情况下,是指阀板辅助部件130的该截面的外侧的一边的长度。
阀板辅助部件130的厚度没有特别限定,优选为0.1mm以上,更优选为0.5mm以上。通过将阀板辅助部件130的厚度设为0.1mm以上,能够确保阀板辅助部件130的耐久可靠性。特别是,通过将阀板辅助部件130的厚度设为0.5mm以上,也能够提高第一流体的截断性能。另外,阀板辅助部件130的厚度优选为10mm以下,更优选为6mm以下。通过将阀板辅助部件130的厚度设为10mm以下,能够实现阀板辅助部件130的轻量化。
作为阀板辅助部件130的材质,没有特别限定,可以使用铜、铝、铁、镍、碳钢、不锈钢、钛合金、硬铝合金、黄铜等金属、耐热树脂、耐热纤维、耐热橡胶等。另外,阀板辅助部件130能够形成为丝网、发泡金属、多层金属膜等形态。
阀板辅助部件130的杨氏模量只要比阀板110的杨氏模量低就没有特别限定,但优选为阀板110的杨氏模量的1/10以下,更优选为1/100以下。通过将阀板辅助部件130的杨氏模量设为阀板110的杨氏模量的1/10以下,阀板辅助部件130相对于配管10的紧贴性提高,第一流体的截断性能提高。
具有环形状的阀板辅助部件130能够通过各种方法与阀板110接合。例如,通过使用点焊等焊接、粘接剂等,能够将阀板辅助部件130接合于阀板110。
阀板辅助部件130也可以是对上述的环形状进行了半分割的半环形状。在此,在图5中示出具有这样的结构的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。另外,图6表示图5的b-b’线的剖视图。
在图5和图6所示的蝶阀100中,以分别与阀板110的两个板面111a、111b接触的方式设置有两个半环形状的阀板辅助部件130。具体而言,在利用通过阀板110的中心轴(与阀板110的厚度方向平行的中心轴)的二等分线L1将阀板110分为两个区域A和B的情况下,两个半环形状的阀板辅助部件130设置为分别与区域A中的阀板110的一个板面111a和区域B中的阀板110的另一个板面111b接触。通过使用这样的半环形状的阀板辅助部件130,除了与使用环形状的阀板辅助部件130的情况同样的效果之外,还能够得到由设置阀板辅助部件130的区域的削减带来的制造成本的降低以及轻量化的效果。
与区域A中的阀板110的一个板面111a和区域B中的阀板110的另一个板面111b接触的方式也能够使用具有一个环形状的阀板辅助部件130来获得。在此,图7表示在该方式中使用的阀板110和阀板辅助部件130的俯视图、以及将它们组合时的俯视图。在该方式中,在阀板110以使阀板辅助部件130能够与一方的板面111a以及另一方的板面111b双方接触的方式形成有过渡部114。过渡部114只要设置在通过阀板110的中心轴(与阀板110的厚度方向平行的中心轴)的二等分线L1上即可。另外,作为过渡部114的形状,没有特别限定,例如能够设为图7所示那样的槽状。通过在阀板110上形成这样的过渡部114,能够将具有一个环形状的阀板辅助部件130设置成与区域A中的阀板110的一个板面111a和区域B中的阀板110的另一个板面111b接触。
半环形状也可以在内径侧形成切口。在此,在图8中示出具有这样的结构的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向垂直的剖视图。另外,该图8相当于图5的b-b’线的剖视图。另外,该实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图与图5相同,因此省略。
如图8所示,该实施方式的蝶阀100在半环形状的阀板辅助部件130的内径侧形成有切口132。通过设置切口132,能够防止阀板辅助部件130因阀板辅助部件130的向周向的热膨胀而从阀板110剥离。另外,在通过焊接将阀板辅助部件130与阀板110接合时,能够增大可焊接的区域,并且还能够实现阀板辅助部件130的轻量化。另外,阀板辅助部件130通过调节周向的弯曲量,即使阀板110的尺寸不同也能够设置。即,不需要与阀板110的尺寸逐个对应地制作阀板辅助部件130,蝶阀100的制造成本降低。
切口132的数量、大小只要根据阀板辅助部件130的大小等适当调整即可,没有特别限定。切口132的数量例如可以为2至30个。另外,切口132的深度例如设为与从阀板辅助部件130的内周面到阀板110的外周面112的距离相当的深度程度即可。并且,切口132的宽度例如能够设为0.1至10mm。
另外,虽未图示,但切口也可以形成于图1及图2所示的环形状的阀板辅助部件130的内径侧。即使在这样的结构的情况下,也能够得到与上述同样的效果。
阀板辅助部件130也可以由互不接触的两个以上的阀板辅助部件片构成。在此,在图9中示出具有这样的结构的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。另外,图10表示图9的c-c’线的剖视图。
另外,在图9和图10所示的蝶阀100中,示出了以与阀板110的一个板面111a接触的方式设置由两个以上的阀板辅助部件片135构成的阀板辅助部件130的例子,但应该注意的是,也可以以分别与阀板110的两个(两方)板面111a、111b接触的方式设置由两个以上的阀板辅助部件片135构成的阀板辅助部件130。另外,应注意的是,在利用通过阀板110的中心轴(与阀板110的厚度方向平行的中心轴)的二等分线L1将阀板110分为两个区域A和B的情况下,也可以将由两个以上的阀板辅助部件片135构成的阀板辅助部件130设置成与区域A中的阀板110的一个板面111a和区域B中的阀板110的另一个板面111b接触。
如图9以及10所示,通过使用互不接触的两个以上的阀板辅助部件片135来构成阀板辅助部件130,从而提高将阀板辅助部件130设置于阀板110的自由度。另外,在截断第一流体的流动时,第一流体从互不接触的两个以上的阀板辅助部件片135之间稍微穿过,因此也能够抑制第一流体的流路(配管10)内出现过度的高压。
阀板辅助部件片135的形状没有特别限定,能够设为各种形状。作为阀板辅助部件片135的形状,例如除了图10所示的扇形之外,也可以是图11所示的三角形、四边形等多边形、梯形等。另外,图11表示阀板辅助部件片135的俯视图。这些形状的大小(弧长、一边的长度等)没有特别限定,根据阀板110的大小适当调整即可。
在阀板110在外周面112具有槽部113的情况下,能够将阀板辅助部件130的至少一部分配置于槽部113。在此,在图12中示出具有这样的结构的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。另外,该图12相当于与图5相同的剖视图。在该图12中,与图5的b-b’线的剖视图相当的剖视图与图6相同,因此省略。
如图12所示,通过在阀板110的槽部113配置阀板辅助部件130的至少一部分,阀板辅助部件130相对于阀板110的接合力变高,可靠性提高。另外,阀板辅助部件130以外周面112或槽部113为定位的基准而设置,因此能够减少设置位置的径向上的偏差。其结果是,能够降低蝶阀100截断第一流体的流动时的截断性能的偏差。
在图12中,示出了以与阀板110的两个板面111a、111b接触的方式设置阀板辅助部件130的例子,但也可以如图13所示,以与阀板110的一个板面111a接触的方式设置阀板辅助部件130。通过设为这样的结构,阀板辅助部件130相对于阀板110的接合力也变高,可靠性提高。此外,图13与图12同样,是本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。
具有槽部113的阀板110可以通过对一个板进行加工而形成,但也可以具有在第一板和第二板之间夹持有直径比第一板和第二板小的第三板的三层结构。通过设为这样的构造,能够在阀板110容易地形成槽部113。需要说明的是,各板间的接合方法没有特别限定,可以使用公知的方法进行。
在使用具有三层结构的阀板110的情况下,阀板辅助部件130优选具有与第一板和/或第二板的两板面及外周面接触的构造。在此,在图14中示出具有这样的构造的蝶阀100的剖视图。在图14中,从容易理解的观点出发,省略轴120,设为与设置于第一流体的流路内的情况下的第一流路的流路方向平行的剖视图。
如图14所示,阀板110包括第一板115、第二板116和夹在第一板115与第二板116之间的第三板117。由于第三板117的直径比第一板115和第二板116的直径小,因此形成有由第一板115和第二板116的相对面以及第三板117的外周面构成的槽部113。一方的阀板辅助部件130与第一板115的两板面115a、115b及外周面115c接触,另一方的阀板辅助部件130与第二板116的两板面116a、116b及外周面116c接触。通过设为这样的结构,阀板辅助部件130相对于阀板110的接合力变高,可靠性提高。
需要说明的是,阀板辅助部件130可以仅与第一板115的两板面115a、115b及外周面115c接触,也可以仅与第二板116的两板面116a、116b及外周面116c接触。
在阀板110由第一板115及第二板116构成的情况下,能够在第一板115及第二板116之间配置阀板辅助部件130的至少一部分。在此,在图15中示出具有这样的结构的蝶阀100的剖视图。在图15中,与图14同样地,从容易理解的观点出发,省略轴120,设为与设置于第一流体的流路内的情况下的第一流路的流路方向平行的剖视图。
如图15所示,阀板110由第一板115及第二板116构成,第一板115与第二板116之间成为空间区域。一方的阀板辅助部件130与第一板115的两板面115a、115b及外周面115c接触,另一方的阀板辅助部件130与第二板116的两板面116a、116b及外周面116c接触。通过设为这样的结构,阀板辅助部件130相对于阀板110的接合力变高,可靠性提高。此外,由于在第一板115与第二板116之间存在空间,因此能够获得隔热效果,从而抑制了从阀板110的散热。
需要说明的是,阀板辅助部件130可以仅与第一板115的两板面115a、115b及外周面115c接触,也可以仅与第二板116的两板面116a、116b及外周面116c接触。
在图15中,在第一板115与第二板116之间形成有空间区域,但也可以将该区域作为阀板辅助部件130。在图16中示出具有这样的结构的蝶阀100的剖视图。在图16中,与图14同样地,从容易理解的观点出发,省略轴120,设为与设置于第一流体的流路内的情况下的第一流路的流路方向平行的剖视图。通过设为这样的结构,阀板辅助部件130相对于阀板110的接合力变高,可靠性提高。
(2.第一流体的流路)
蝶阀100设置在作为第一流体的流路的配管10内。作为配管10只要能够收容蝶阀100即可,没有特别限定。
配管10的材料没有特别限定,从制造性的观点出发,优选为金属。作为配管10的材料,例如能够使用不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。其中,出于耐久可靠性高、廉价的理由,优选不锈钢。
配管10的厚度没有特别限定,优选为0.1mm以上,更优选为0.3mm以上,进一步优选为0.5mm以上。通过将配管10的厚度设为0.1mm以上,能够确保耐久可靠性。另外,配管10的厚度优选为10mm以下,更优选为5mm以下,进一步优选为3mm以下。通过将配管10的厚度设为10mm以下,能够降低热阻而提高导热性。
优选在第一流体的流路(配管10)的内周部形成有能够与阀板110和/或阀板辅助部件130接触的止动部15。在此,在图17中示出设置于具有这样的构造的第一流体的流路内的本发明的另一实施方式的蝶阀100的与第一流路的流路方向平行的剖视图。需要说明的是,在图17中,将图5的结构的蝶阀100作为一例而示出。
如图17所示,在配管10的内周部形成有能够与阀板辅助部件130接触的止动部15。此外,在图17中,作为一个例子示出了能够与阀板辅助部件130接触的止动部15,但止动部15也可以能够与阀板110接触,或者能够与阀板110以及阀板辅助部件130双方接触。在配管10的内周部未形成止动部15的情况下,在配管10与阀板110和/或阀板辅助部件130之间产生间隙,第一流体通过该间隙,其结果是,热回收性能有时会降低。但是,通过在配管10的内周部设置止动部15,使阀板110和/或阀板辅助部件130与止动部15接触,能够解决该问题。具体而言,通过使止动部15与阀板110和/或阀板辅助部件130接触而难以产生间隙,因此热回收性能提高。
此外,止动部15的材料没有特别限定,能够使用与配管10相同的材料。
(3.热交换器)
本发明的热交换器的实施方式的蝶阀100通过具有如上所述的结构,能够抑制热固着并且提高废气的截断性能,因此能够用于热交换器。因此,本发明的实施方式的热交换器具备上述蝶阀100。在该热交换器中,蝶阀100以外的结构没有特别限定,能够采用公知的结构。以下,对典型的热交换器的结构例进行说明。
图18是本发明的一实施方式的热交换器的与第一流体的流路方向平行的剖视图。另外,图19是图18的热交换器的d-d’线的剖视图。
如图18以及19所示,本发明的一实施方式所涉及的热交换器200具备中空型的柱状蜂窝结构体210(以下,有时简称为“柱状蜂窝结构体”)、以及嵌合于柱状蜂窝结构体210的内周壁面的内筒部件230,蝶阀100设置于内筒部件230的下游侧端部侧。另外,热交换器200还可以具备:第一外筒部件220,其嵌合于柱状蜂窝结构体210的外周壁面;上游侧筒状部件240,其在内筒部件230的径向内侧具有以构成第一流体的流路的方式隔开间隔配置的部分;筒状连接部件250,其将第一外筒部件220的上游侧端部与内筒部件230的上游侧之间连接;下游侧筒状部件260,其与第一外筒部件220的下游侧端部连接,在内筒部件230的径向外侧具有以构成第一流体的流路的方式隔开间隔配置的部分;以及第二外筒部件270,其在第一外筒部件220的径向外侧以构成第二流体的流路的方式隔开间隔配置。内筒部件230具有能够将在内筒部件230与上游侧筒状部件240之间的流路中流通的第一流路导入柱状蜂窝结构体210的贯通孔235。需要说明的是,蝶阀100只要固定于旋转自如地支撑于在下游侧筒状部件260的径向外侧配置的轴承280且以贯通下游侧筒状部件260及内筒部件230的方式配置的轴120即可。
<中空型的柱状蜂窝结构体210>
中空型的柱状蜂窝结构体210具有:内周壁211、外周壁212、以及配设于内周壁211与外周壁212之间并划分形成从第一端面213a延伸至第二端面213b的成为第一流体的流路的多个隔室214的隔壁215。
在此,在本说明书中,“中空型的柱状蜂窝结构体210”是指在与第一流体的流路方向垂直的中空型的柱状蜂窝结构体210的截面中,在中心部具有中空区域的柱状蜂窝结构体210。
作为中空型的柱状蜂窝结构体210的形状(外形),没有特别限定,例如可以为圆柱、椭圆柱、四棱柱或其他多棱柱等。
另外,对于中空型的柱状蜂窝结构体210中的中空区域的形状,也没有特别限定,例如可以为圆柱、椭圆柱、四棱柱或其他多棱柱等。
需要说明的是,中空型的柱状蜂窝结构体210的形状与中空区域的形状可以相同也可以不同,但从对来自外部的冲击、热应力等的耐性的观点出发,优选相同。
作为隔室214的形状,没有特别限定,在与第一流体的流路方向垂直的方向的截面中,能够设为圆形、椭圆形、三角形、四边形、六边形或其他多边形等。另外,隔室214优选在与第一流体的流路方向垂直的方向的截面中设置成放射状。通过设为这样的结构,能够将在隔室214中流通的第一流体的热高效地传递至中空型的柱状蜂窝结构体210的外部。
隔壁215的厚度没有特别限定,优选为0.1至1.0mm,更优选为0.2至0.6mm。通过将隔壁215的厚度设为0.1mm以上,能够使中空型的柱状蜂窝结构体210的机械强度充分。另外,通过将隔壁215的厚度设为1.0mm以下,能够防止因开口面积的降低而压力损失变大、或因与第一流体的接触面积的降低而热回收效率降低等问题。
内周壁211和外周壁212的厚度没有特别限定,但优选比分隔壁215的厚度大。通过设为这样的结构,能够提高容易因来自外部的冲击、由第一流体与第二流体之间的温度差引起的热应力等而引起破坏(例如,裂纹、破裂等)的内周壁211以及外周壁212的强度。
另外,内周壁211和外周壁212的厚度没有特别限定,根据用途等适当调整即可。例如,在将热交换器200用于一般的热交换用途的情况下,内周壁211和外周壁212的厚度优选为0.3mm至10mm,更优选为0.5mm至5mm,进一步优选为1mm至3mm。另外,在将热交换器200用于蓄热用途的情况下,也可以将外周壁212的厚度设为10mm以上而使外周壁212的热容量增大。
隔壁215、内周壁211以及外周壁212以陶瓷为主成分。“以陶瓷为主成分”是指陶瓷在全部成分的质量中所占的质量比率为50质量%以上。
隔壁215、内周壁211和外周壁212的气孔率没有特别限定,优选为10%以下,更优选为5%以下,进一步优选为3%以下。另外,隔壁215、内周壁211以及外周壁212的气孔率也可以为0%。通过将隔壁215、内周壁211及外周壁212的气孔率设为10%以下,能够提高热导率。
隔壁215、内周壁211以及外周壁212优选包含导热性高的SiC(碳化硅)作为主成分。作为这样的材料,可举出Si含浸SiC、(Si+Al)含浸SiC、金属复合SiC、再结晶SiC、Si3N4、及SiC等。其中,从能够廉价地制造、高热传导的方面出发,优选使用Si含浸SiC、(Si+Al)含浸SiC。
与第一流体的流路方向垂直的中空型的柱状蜂窝结构体210的截面中的隔室密度(即,每单位面积的隔室214的数量)没有特别限定,优选为4~320隔室/cm2。通过将隔室密度设为4隔室/cm2以上,能够充分确保隔壁215的强度、进而中空型的柱状蜂窝结构体210自身的强度以及有效GSA(几何学表面积)。另外,通过将隔室密度设为320隔室/cm2以下,能够抑制第一流体流动时的压力损失的增大。
中空型的柱状蜂窝结构体210的等静压强度没有特别限定,优选为100MPa以上,更优选为150MPa以上,进一步优选为200MPa以上。通过将中空型的柱状蜂窝结构体210的等静压强度设为100MPa以上,能够提高中空型的柱状蜂窝结构体210的耐久性。中空型的柱状蜂窝结构体210的等静压强度可以按照社团法人汽车技术会发行的汽车标准即JASO标准M505-87中规定的等静压强度的测定方法进行测定。
与第一流体的流路方向垂直的方向的截面中的外周壁212的直径(外径)没有特别限定,优选为20至200mm,更优选为30至100mm。通过设为这样的直径,能够使热回收效率提高。在外周壁212不是圆形的情况下,将与外周壁212的截面形状内接的最大内接圆的直径设为外周壁212的直径。
另外,与第一流体的流路方向垂直的方向的截面中的内周壁211的直径没有特别限定,优选为1至50mm,更优选为2至30mm。在内周壁211的截面形状不是圆形的情况下,将与内周壁211的截面形状内接的最大内接圆的直径设为内周壁211的直径。
中空型的柱状蜂窝结构体210的热导率没有特别限定,在25℃下,优选为50W/(m·K)以上,更优选为100~300W/(m·K),进一步优选为120~300W/(m·K)。通过将中空型的柱状蜂窝结构体210的热导率设为这样的范围,导热性变得良好,能够使中空型的柱状蜂窝结构体210内的热高效地传递至外部。需要说明的是,热导率的值是指通过激光闪光法(JISR1611:1997)测定的值。
在使废气作为第一流体在中空型的柱状蜂窝结构体210的隔室214中流动的情况下,也可以使催化剂担载于中空型的柱状蜂窝结构体210的隔壁215。若使催化剂担载于隔壁215,则能够通过催化反应使废气中的CO、NOx、HC等成为无害的物质,并且也能够将催化反应时产生的反应热用于热交换。作为催化剂,优选含有至少一种选自由贵金属(铂、铑、钯、钌、铟、银及金)、铝、镍、锆、钛、铈、钴、锰、锌、铜、锡、铁、铌、镁、镧、钐、铋及钡组成的组中的元素。上述元素可以作为金属单质、金属氧化物、或其以外的金属化合物而含有。
作为催化剂(催化剂金属+载体)的担载量,没有特别限定,优选为10至400g/L。另外,在使用含有贵金属的催化剂的情况下,其担载量没有特别限定,优选为0.1至5g/L。通过使催化剂(催化剂金属+载体)的担载量为10g/L以上,容易表现出催化作用。另外,通过使催化剂(催化剂金属+载体)的担载量为400g/L以下,能够抑制压力损失和制造成本的上升。载体是指担载有催化剂金属的载体。作为载体,可以使用含有选自由氧化铝、氧化铈和氧化锆组成的组中的至少一种的载体。
<第一外筒部件220>
第一外筒部件220嵌合于柱状蜂窝结构体210的外周壁212面(外周面)。嵌合可以是直接或间接的任一种,但从热回收效率的观点出发,优选为直接。
第一外筒部件220是具有上游侧端部221a和下游侧端部221b的筒状部件。
优选第一外筒部件220的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,第一外筒部件220的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。另外,第一外筒部件220的轴向的中央位置也可以与柱状蜂窝结构体210的轴向的中央位置一致。并且,第一外筒部件220的直径(外径和内径)可以在整个轴向上相同,但也可以是至少一部分(例如,轴向两端部等)缩径或扩径。
作为第一外筒部件220,没有特别限定,例如,能够使用与柱状蜂窝结构体210的外周壁212面嵌合而环绕覆盖柱状蜂窝结构体210的外周壁212的筒状部件。
在此,在本说明书中,“嵌合”是指柱状蜂窝结构体210与第一外筒部件220以相互嵌合的状态被固定。因此,在柱状蜂窝结构体210与第一外筒部件220的嵌合中,除了基于间隙配合、过盈配合、热压配合等嵌合的固定方法以外,还包括通过钎焊、焊接、扩散接合等将柱状蜂窝结构体210与第一外筒部件220相互固定的情况等。
第一外筒部件220优选具有与柱状蜂窝结构体210的外周壁212的表面对应的内周面形状。通过第一外筒部件220的内周面与柱状蜂窝结构体210的外周壁212直接接触,导热性变得良好,能够将柱状蜂窝结构体210内的热高效地传递至第一外筒部件220。
从提高热回收效率的观点出发,优选被第一外筒部件220环绕覆盖的柱状蜂窝结构体210的外周壁212的部分的周面积相对于柱状蜂窝结构体210的外周壁212的整周面积的比例较高。具体而言,该周面积的比例优选为80%以上,更优选为90%以上,进一步优选为100%(即,柱状蜂窝结构体210的外周壁212全部被第一外筒部件220环绕覆盖)。
需要说明的是,这里所说的“外周壁212的表面”是指柱状蜂窝结构体210的与第一流体的流路方向平行的面,并不表示柱状蜂窝结构体210的与第一流体的流路方向垂直的面(第一端面213a以及第二端面213b)。
第一外筒部件220的材料没有特别限定,但从制造性的观点出发,优选为金属。另外,若第一外筒部件220为金属制,则在能够容易地进行与后述的第二外筒部件270等的焊接这一点上也是优异的。作为第一外筒部件220的材料,例如能够使用不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。其中,出于耐久可靠性高、廉价的理由,优选不锈钢。
第一外筒部件220的厚度没有特别限定,优选为0.1mm以上,更优选为0.3mm以上,进一步优选为0.5mm以上。通过将第一外筒部件220的厚度设为0.1mm以上,能够确保耐久可靠性。另外,第一外筒部件220的厚度优选为10mm以下,更优选为5mm以下,进一步优选为3mm以下。通过将第一外筒部件220的厚度设为10mm以下,能够降低热阻而提高导热性。
<内筒部件230>
内筒部件230嵌合于柱状蜂窝结构体210的内周壁211面(内周面)。嵌合可以直接进行,或者也可以经由密封部件290等间接地进行。
内筒部件230是具有上游侧端部231a及下游侧端部231b的筒状部件。
内筒部件230优选具有从柱状蜂窝结构体210的第二端面213b的位置朝向下游侧端部231b侧缩径的锥形部232。通过设置这样的锥形部232,能够减小内筒部件230的下游侧端部231b的内径与上游侧筒状部件240的下游侧端部241b的内径之差。在该情况下,在抑制热回收时,能够使上游侧筒状部件240的下游侧端部241b附近的第一流体的流动速度与内筒部件230的下游侧端部231b附近的第一流体的流动速度为相同程度,因此上游侧筒状部件240的下游侧端部241b附近与内筒部件230的下游侧端部231b附近之间的压力差变小。其结果为,能够抑制从热回收通道出口B朝向热回收通道入口A流动的第一流体的逆流现象,从而提高热截断性能。
锥形部232相对于内筒部件230的轴向的倾斜角度优选为45°以下,更优选为42°以下,进一步优选为40°以下。通过控制为这样的倾斜角度,在热回收抑制时,能够抑制通过内筒部件230与上游侧筒状部件240之间而进入柱状蜂窝结构体210的第一流体的流动,因此能够提高热截断性能。
另外,锥形部232的倾斜角度的下限值没有特别限定,但从热交换器200的紧凑化等观点出发,一般为10°,优选为15°。
内筒部件230具有能够将在内筒部件230与上游侧筒状部件240之间的流路中流通的第一流体导入柱状蜂窝结构体210的贯通孔235。贯通孔235的形状、数量没有特别限定,能够采用公知的形状、数量。
优选内筒部件230的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,内筒部件230的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。另外,内筒部件230的轴向的中央位置优选与柱状蜂窝结构体210的轴向的中央位置一致。
作为内筒部件230,没有特别限定,可以使用外周面的一部分与柱状蜂窝结构体210的内周壁211面嵌合的筒状部件。
在此,内筒部件230的外周面的一部分与柱状蜂窝结构体210的内周壁211的表面可以直接接触,也可以经由其他部件(例如,绝热垫片等)间接接触。
内筒部件230的外周面的一部分与柱状蜂窝结构体210的内周壁211面以相互嵌合的状态被固定。作为固定方法,没有特别限定,可举出与关于上述第一外筒部件220的固定方法叙述的内容同样的方法。
作为内筒部件230的材料,没有特别限定,可举出与对上述第一外筒部件220的材料叙述的内容相同的材料。
作为内筒部件230的厚度,没有特别限定,可举出与关于上述第一外筒部件220的厚度叙述的内容同样的厚度。
<上游侧筒状部件240>
上游侧筒状部件240在内筒部件230的径向内侧具有以构成第一流体的流路的方式隔开间隔地配置的部分。
上游侧筒状部件240是具有上游侧端部241a及下游侧端部241b的筒状部件。
优选上游侧筒状部件240的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,上游侧筒状部件240的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。
上游侧筒状部件240的上游侧端部241a侧的结构并无特别限定,可根据连接上游侧筒状部件240的上游侧端部241a的其他零件(例如配管等)的形状而适当调整。例如,在其他部件的直径比上游侧端部241a的直径大的情况下,如图18所示,使上游侧端部241a侧扩径即可。
作为上游侧筒状部件240的固定方法,没有特别限定,例如,经由后述的筒状连接部件250固定于第一外筒部件220等即可。作为固定方法,没有特别限定,可举出与关于上述第一外筒部件220的固定方法叙述的内容同样的方法。
作为上游侧筒状部件240的材料,没有特别限定,可列举出与对上述第一外筒部件220的材料叙述的内容同样的材料。
作为上游侧筒状部件240的厚度,没有特别限定,可列举出与关于上述第一外筒部件220的厚度叙述的内容同样的厚度。
<筒状连接部件250>
筒状连接部件250是将第一外筒部件220的上游侧端部221a与内筒部件230的上游侧之间连接的筒状部件。连接可以是直接的或间接的。在间接连接的情况下,例如也可以在第一外筒部件220的上游侧端部221a与内筒部件230的上游侧之间配置后述的第二外筒部件270的上游侧端部271a等。
优选筒状连接部件250的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,筒状连接部件250的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。
筒状连接部件250的形状没有特别限定,可以具有曲面结构。通过设为这样的结构,在促进热回收时,能够使从热回收通道入口A进入而流向柱状蜂窝结构体210的第一流体的流动顺畅,因此能够减少压力损失。
作为筒状连接部件250的材料,没有特别限定,可举出与对上述第一外筒部件220的材料叙述的内容相同的材料。
作为筒状连接部件250的厚度,没有特别限定,可举出与关于上述第一外筒部件220的厚度叙述的内容同样的厚度。
<下游侧筒状部件260>
下游侧筒状部件260与第一外筒部件220的下游侧端部221b连接,在内筒部件230的径向外侧具有以构成第一流体的流路的方式隔开间隔地配置的部分。连接可以是直接的或间接的。在间接连接的情况下,例如,也可以在下游侧筒状部件260与第一外筒部件220的下游侧端部221b之间配置后述的第二外筒部件270的下游侧端部271b等。
下游侧筒状部件260是具有上游侧端部261a以及下游侧端部261b的筒状部件。
优选下游侧筒状部件260的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,下游侧筒状部件260的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。
下游侧筒状部件260的直径(外径及内径)可以在轴向上相同,但也可以至少一部分缩径或扩径。
作为下游侧筒状部件260的材料,没有特别限定,可列举出与对上述第一外筒部件220的材料叙述的内容同样的材料。
作为下游侧筒状部件260的厚度,没有特别限定,可列举出与关于上述第一外筒部件220的厚度所述的内容同样的厚度。
<第二外筒部件270>
第二外筒部件270以构成第二流体的流路的方式隔开间隔地配置在第一外筒部件220的径向外侧。
第二外筒部件270是具有上游侧端部271a和下游侧端部271b的筒状部件。
优选第二外筒部件270的轴向与柱状蜂窝结构体210的轴向一致,第二外筒部件270的中心轴与柱状蜂窝结构体210的中心轴一致。
第二外筒部件270的上游侧端部271a优选超过柱状蜂窝结构体210的第一端面213a的位置而向上游侧延伸。通过设为这样的结构,能够提高热回收效率。
第二外筒部件270优选与用于将第二流体向第二外筒部件270与第一外筒部件220之间的区域供给的供给管272、以及用于将第二流体从第二外筒部件270与第一外筒部件220之间的区域排出的排出管273连接。供给管272以及排出管273优选设置于与柱状蜂窝结构体210的轴向两端部对应的位置。
另外,供给管272以及排出管273既可以朝向相同的方向延伸,也可以朝向不同的方向延伸。
第二外筒部件270优选配置成上游侧端部271a和下游侧端部271b的内周面与第一外筒部件220的外周面直接或间接地接触。
作为将第二外筒部件270的上游侧端部271a和下游侧端部271b的内周面固定于第一外筒部件220的外周面的方法,没有特别限定,除了利用间隙配合、过盈配合、热压配合等嵌合的固定方法之外,还能够使用钎焊、焊接、扩散接合等。
第二外筒部件270的直径(外径和内径)可以在整个轴向上相同,但也可以是至少一部分(例如,轴向中央部、轴向两端部等)缩径或扩径。例如,通过使第二外筒部件270的轴向中央部缩径,能够使第二流体在供给管272和排出管273侧的第二外筒部件270内遍及第一外筒部件220的整个外周方向。因此,在轴向中央部无助于热交换的第二流体减少,因此能够提高热交换效率。
作为第二外筒部件270的材料,没有特别限定,可举出与对上述第一外筒部件220的材料叙述的内容相同的材料。
作为第二外筒部件270的厚度,没有特别限定,可举出与关于上述第一外筒部件220的厚度叙述的内容同样的厚度。
<第一流体和第二流体>
作为热交换器200所使用的第一流体和第二流体,没有特别限定,能够利用各种液体和气体。例如,在热交换器200搭载于汽车的情况下,能够使用废气作为第一流体,能够使用水或防冻液(由JIS K2234:2006规定的LLC)作为第二流体。另外,第一流体可以是温度比第二流体高的流体。
<热交换器200的制造方法>
热交换器200可以按照该技术领域中公知的方法来制造。例如,热交换器200能够按照以下说明的方法制造。
首先,将包含陶瓷粉末的坯土挤出为所需的形状,制作蜂窝成形体。此时,通过选择适当形态的接头及夹具,能够控制隔室214的形状及密度、隔壁215、内周壁211及外周壁212的形状及厚度等。另外,作为蜂窝成形体的材料,能够使用上述的陶瓷。例如,在制造以Si含浸SiC复合材料为主成分的蜂窝成形体的情况下,在预定量的SiC粉末中加入粘合剂、水和/或有机溶剂,将得到的混合物混炼而制成坯土,进行成形,能够得到所需形状的蜂窝成形体。然后,将得到的蜂窝成形体干燥,在减压的惰性气体或真空中,在蜂窝成形体中浸渍烧成金属Si,由此能够得到具有由隔壁215区划形成的隔室214的中空型的柱状蜂窝结构体210。作为金属Si的含浸烧成方法,可以举出以包含金属Si的块与蜂窝成形体接触的方式配置并进行烧成的方法。蜂窝成形体中的含有金属Si的块的接触部位可以是端面,也可以是外周壁212的表面,还可以是内周壁211的表面。
接着,将中空型的柱状蜂窝结构体210插入于第一外筒部件220内,使第一外筒部件220嵌合于中空型的柱状蜂窝结构体210的外周壁212的表面。接着,将内筒部件230插入于中空型的柱状蜂窝结构体210的中空区域,使内筒部件230嵌合于中空型的柱状蜂窝结构体210的内周壁211的表面。接着,在第一外筒部件220的径向外侧配置并固定第二外筒部件270。另外,供给管272和排出管273可以预先固定于第二外筒部件270,也可以在适当的阶段固定于第二外筒部件270。接着,在内筒部件230的径向内侧配置上游侧筒状部件240,利用筒状连接部件250将第一外筒部件220的上游侧端部221a与上游侧筒状部件240的上游侧之间连接。接着,在第一外筒部件220的下游侧端部221b配置并连接下游侧筒状部件260。接着,在内筒部件230的下游侧端部231b侧安装蝶阀100。
此外,各部件的配置以及固定(嵌合)的顺序并不限定于上述,也可以在能够制造的范围内适当变更。另外,固定(嵌合)方法使用上述的方法即可。
Claims (15)
1.一种蝶阀,其设置于在热交换器中流通的第一流体的流路内,
所述蝶阀的特征在于,具备:
阀板,其设置于所述流路内;
轴,其将所述阀板支撑为能够在所述流路内旋转;以及
阀板辅助部件,其与所述阀板的至少一方的板面接触,且具有比所述阀板的外周面向径向外侧延伸的延伸部,
所述阀板辅助部件由杨氏模量比所述阀板的杨氏模量低的材料构成。
2.根据权利要求1所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板辅助部件呈具有比所述阀板的外径小的内径和比所述阀板的外径大且比所述流路的内径小的外径的环形状。
3.根据权利要求2所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板辅助部件呈将所述环形状半分割的半环形状。
4.根据权利要求3所述的蝶阀,其特征在于,
所述半环形状在内径侧形成有切口。
5.根据权利要求1所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板辅助部件由互不接触的两个以上的阀板辅助部件片构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的蝶阀,其特征在于,
在利用通过所述阀板的中心轴的二等分线将所述阀板分为两个区域A和区域B的情况下,所述阀板辅助部件与所述区域A中的所述阀板的一方的板面和所述区域B中的所述阀板的另一方的板面接触。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板在外周面具有槽部,且在所述槽部配置有所述阀板辅助部件的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板具有三层结构,该三层结构在第一板与第二板之间夹持有直径比所述第一板及所述第二板的直径小的第三板。
9.根据权利要求8所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板辅助部件具有与所述第一板和/或所述第二板的两板面及外周面接触的结构。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板由第一板和第二板构成,在所述第一板与所述第二板之间配置有所述阀板辅助部件的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的蝶阀,其特征在于,
所述阀板辅助部件具有与所述第一板和/或所述第二板的两板面及外周面接触的结构。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的蝶阀,其特征在于,
在所述第一流体的所述流路的内周部形成有止动部,该止动部能够与所述阀板和/或所述阀板辅助部件接触。
13.一种热交换器,其特征在于,
具备权利要求1至5中任一项所述的蝶阀。
14.根据权利要求13所述的热交换器,其特征在于,还具备:
中空型的柱状蜂窝结构体,其具有外周壁、内周壁以及隔壁,该隔壁配设于所述外周壁与所述内周壁之间,且划分形成从第一端面延伸至第二端面的成为所述第一流体的流路的多个隔室;以及
内筒部件,其与所述柱状蜂窝结构体的所述内周壁的表面嵌合,
所述蝶阀设置于所述内筒部件的下游侧端部侧。
15.根据权利要求14所述的热交换器,其特征在于,还具备:
第一外筒部件,其嵌合于所述柱状蜂窝结构体的所述外周壁的表面;
上游侧筒状部件,其具有以构成所述第一流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述内筒部件的径向内侧的部分;
筒状连接部件,其将所述第一外筒部件的上游侧端部与所述内筒部件的上游侧之间连接;
下游侧筒状部件,其与所述第一外筒部件的下游侧端部连接,且具有以构成所述第一流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述内筒部件的径向外侧的部分;以及
第二外筒部件,其以构成第二流体的流路的方式隔开间隔地配置在所述第一外筒部件的径向外侧,
所述内筒部件具有贯通孔,该贯通孔能够将在所述内筒部件与所述上游侧筒状部件之间的所述流路中流通的所述第一流体导入至所述柱状蜂窝结构体。
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