DE102023210764A1 - Drehklappenventil und wärmetauscher - Google Patents

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DE102023210764A1
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valve
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Ryushiro Akaishi
Tatsuo Kawaguchi
Hiroshi Mizuno
Fumitaka Takeuchi
Shinnosuke Iwasaki
Yuri Kurimoto Honda
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

Ein Drehklappenventil 100 ist in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid, das durch einen Wärmetauscher strömt, bereitgestellt. Das Drehklappenventil 100 umfasst: eine Ventilplatte 110, die in dem Strömungsweg bereitgestellt ist; eine Welle 120 zum drehbaren Lagern der Ventilplatte 110 in dem Strömungsweg; und mindestens ein Ventilplatten-Hilfselement 130 in Kontakt mit mindestens einer Plattenoberfläche 111a, 111b der Ventilplatte 100, wobei das Ventilplatten-Hilfselement 130 einen Erweiterungsabschnitt 131 aufweist, der sich von einer Außenumfangsfläche 112 der Ventilplatte 110 radial nach außen erstreckt. Das Ventilplatten-Hilfselement 130 besteht aus einem Material mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul als dem der Ventilplatte 110.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drehklappenventil und einen Wärmetauscher.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In letzter Zeit besteht Bedarf an einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs von Kraftfahrzeugen. Insbesondere wird ein System erwartet, das Kühlmittel, Kraftmaschinenöl und Automatikgetriebefluid (ATF: Automatic Transmission Fluid) frühzeitig erwärmt, um Reibungsverluste zu reduzieren und so eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs dann, wenn die Kraftmaschine kalt ist, z. B. wenn die Kraftmaschine angelassen wird, zu verhindern. Ferner wird ein System erwartet, das einen Abgasreinigungskatalysator erwärmt, um den Katalysator frühzeitig zu aktivieren.
  • Als eines dieser Systeme ist beispielsweise ein Wärmetauscher vorhanden. Der Wärmetauscher ist eine Vorrichtung, die Wärme zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid austauscht, indem er das erste Fluid nach innen und das zweite Fluid nach außen fließen lässt. In einem solchen Wärmetauscher kann beispielsweise die Wärme wirksam genutzt werden, indem die Wärme von dem ersten Fluid mit höherer Temperatur (beispielsweise einem Abgas) mit dem zweiten Fluid mit niedrigerer Temperatur (beispielsweise Kühlwasser) ausgetauscht wird.
  • Als Wärmetauscher zum Rückgewinnen von Wärme aus Hochtemperaturgasen, beispielsweise Abgasen von Kraftfahrzeugen, schlägt das Patentdokument 1 einen Wärmetauscher (eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung) vor, der umfasst: einen verzweigten Abschnitt zum Aufteilen eines eingeleiteten Abgases in zwei Teile; einen ersten Strömungsweg, der sich aus dem verzweigten Abschnitt erstreckt; einen zweiten Strömungsweg, der sich aus dem verzweigten Abschnitt entlang des ersten Strömungswegs erstreckt; einen Wärmerückgewinnungsabschnitt zum Übertragen von Wärme von dem Abgas auf ein Medium, wobei der Wärmerückgewinnungsabschnitt an den zweiten Strömungsweg angeschlossen ist; und ein Ventil, das drehbar an einem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten Strömungswegs angebracht ist, um den ersten Strömungsweg zu öffnen und zu schließen. Das Ventil hat die Funktion, den Abgasstrom auf den ersten oder zweiten Strömungsweg umzuschalten. Dies kann beispielsweise zu einem Umschalten zwischen einer Betriebsart, bei der die Wärme während des Aufwärmens zurückgewonnen wird, und einer Betriebsart, bei der die Wärme nach Abschluss des Aufwärmens nicht zurückgewonnen wird, führen. Der Kompaktheit dieses Wärmetauschers sind jedoch Grenzen gesetzt, da der Wärmetauscher den ersten und den zweiten Strömungsweg durch Verzweigung der Rohrleitungen in zwei Teile bildet und außerdem ein Schwenkklappenventil als Ventil verwendet.
  • Daher wurde unter dem Gesichtspunkt, den Wärmetauscher kompakt zu machen, ein Wärmetauscher vorgeschlagen, der eine hohle säulenförmige Wabenstruktur verwendet. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 2 einen Wärmetauscher, der umfasst: eine hohle säulenförmige Wabenstruktur mit einer Trennwand, einer Innenumfangswand und einer Außenumfangswand, wobei die Trennwand mehrere definiert, die jeweils einen Strömungsweg für ein erstes Fluid bilden, wobei sich der Strömungsweg von einer Einströmendfläche zu einer Ausströmendfläche erstreckt; einen ersten Außenzylinder, der so angeordnet ist, dass er mit der Außenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur in Kontakt steht; einen ersten Innenzylinder mit einem Einströmanschluss und einer Ausströmanschluss für das erste Fluid, wobei der erste Innenzylinder so angeordnet ist, dass ein Teil einer Außenumfangsfläche des ersten Zylinders mit einer Innenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur in Kontakt steht; einen zweiten Innenzylinder mit einem Einströmanschluss und einem Ausströmanschluss für das erste Fluid, wobei der Ausströmanschluss radial innerhalb der Innenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur mit einem Zwischenraum dazwischen angeordnet ist; und ein Ein/Aus-Ventil, das auf der Seit des Ausströmanschlusses des ersten Innenzylinders angeordnet ist. Als Ventil wird ein Drehklappenventil verwendet, um den Wärmetauscher kompakt zu machen.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentdokument(e)
    • [Patentdokument 1] Japanisches Patent Nr. JP 5912780 B
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsschrift Nr. 2020-159270 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösendes Problem
  • Bei herkömmlichen Wärmetauschern, die Drehklappenventile verwenden, muss eine Differenz zwischen einem Innendurchmesser einer Rohrleitung (dem ersten Innenzylinder in Patentdokument 2), in der eine Ventilplatte des Drehklappenventils angeordnet ist, und einem Außendurchmesser der Ventilplatte (im Folgenden wird die Differenz als „Ventilspiel“ bezeichnet) groß sein, um Schwankungen in der Produktion und thermische Fixierung aufgrund der Einwirkung eines Abgases bei hoher Temperatur und hoher Durchflussmenge zu verhindern. Andererseits führt ein größeres Ventilspiel zu einer unzureichenden Sperrung des ersten Fluids (Abgases) durch das Drehklappenventil bei der Wärmerückgewinnung. Im Ergebnis wird das erste Fluid dem Wärmerückgewinnungsabschnitt nicht ausreichend zugeführt, was zu einem schlechten Wärmerückgewinnungsvermögen führt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die oben genannten Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drehklappenventil zu schaffen, das die thermische Fixierung unterdrücken und das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessern kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher mit verbessertem Wärmerückgewinnungsvermögen zu schaffen.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Als Ergebnis intensiver Studien zur Struktur einer Drehklappenventil haben die Erfinder festgestellt, dass die oben genannten Probleme gelöst werden können, indem ein Ventilplatten-Hilfselement bereitgestellt wird, das an einer bestimmten Position auf der Ventilplatte einen bestimmten Erweiterungsabschnitt aus einem bestimmten Material aufweist, und haben die vorliegende Erfindung vervollständigt. Das heißt, die vorliegende Erfindung wird beispielhaft wie folgt beschrieben:
    • (1) Drehklappenventil, das in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid, das durch einen Wärmetauscher fließt, bereitgestellt ist und umfasst:
      • eine Ventilplatte, die in dem Strömungsweg bereitgestellt ist;
      • eine Welle zum drehbaren Lagern der Ventilplatte in dem Strömungsweg; und
      • mindestens ein Ventilplatten-Hilfselement in Kontakt mit mindestens einer Plattenoberfläche der Ventilplatte, wobei das Ventilplatten-Hilfselement einen Erweiterungsabschnitt aufweist, der sich von einer Außenumfangsfläche der Ventilplatte radial nach außen erstreckt;
      • wobei das Ventilplatten-Hilfselement aus einem Material besteht, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die Ventilplatte aufweist.
    • (2) Drehklappenventil nach (1), wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Ringform mit einem Innendurchmesser, der kleiner als ein Außendurchmesser der Ventilplatte ist, und mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der Ventilplatte und kleiner als ein Innendurchmesser des Strömungswegs ist, aufweist.
    • (3) Drehklappenventil nach (2), wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine halbierte Ringform aufweist, wobei die Ringform in Hälften geteilt ist.
    • (4) Drehklappenventil nach (3), wobei die halbierte Ringform mindestens eine Kerbe aufweist, die auf der Seite des Innendurchmessers ausgebildet ist.
    • (5) Drehklappenventil nach (1), wobei das Ventilplatten-Hilfselement zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücke umfasst, die nicht miteinander in Kontakt stehen.
    • (6) Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei dann, wenn die Ventilplatte durch eine Winkelhalbierende, die durch eine Mittelachse der Ventilplatte verläuft, in zwei Bereiche A und B unterteilt ist, das Ventilplatten-Hilfselement mit einer Plattenoberfläche der Ventilplatte in dem Bereich A und mit der anderen Plattenoberfläche der Ventilplatte in dem Bereich B in Kontakt steht.
    • (7) Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (6), wobei die Ventilplatte mindestens einen Nutabschnitt auf einer Außenumfangsfläche der Ventilplatte aufweist und mindestens ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements in dem Nutabschnitt angeordnet ist.
    • (8) Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (7), wobei die Ventilplatte eine dreischichtige Struktur aufweist, wobei eine dritte Platte, die einen kleineren Durchmesser als eine erste Platte und eine zweite Platte aufweist, zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist.
    • (9) Drehklappenventil nach (8), wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Struktur aufweist, die mit beiden Plattenoberflächen und einer oder mehreren Außenumfangsflächen der ersten Platte und/oder der zweiten Platte in Kontakt steht.
    • (10) Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (6), wobei die Ventilplatte eine erste Platte und eine zweite Platte umfasst und mindestens ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist.
    • (11) Drehklappenventil nach (10), wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Struktur aufweist, die mit beiden Plattenoberflächen und einer oder mehreren Außenumfangsflächen der ersten Platte und/oder der zweiten Platte in Kontakt steht.
    • (12) Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (11), wobei ein Innenumfangsabschnitt des Strömungswegs für das erste Fluid mindestens einen Anschlagabschnitt aufweist, der mit der Ventilplatte und/oder dem Ventilplatten-Hilfselement in Kontakt gebracht werden kann.
    • (13) Wärmetauscher, der das Drehklappenventil nach einem der Punkte (1) bis (12) umfasst.
    • (14) Wärmetauscher nach (13), der ferner umfasst:
      • eine hohle säulenförmige Wabenstruktur mit einer Außenumfangswand, einer Innenumfangswand und einer Trennwand, die zwischen der Außenumfangswand und der Innenumfangswand angeordnet ist, wobei die Trennwand mehrere Zellen definiert, wobei sich jede der Zellen von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche erstreckt, um einen Strömungsweg für ein erstes Fluid zu bilden; und
      • ein inneres zylindrisches Element, das an einer Oberfläche der Innenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur angebracht ist;
      • wobei das Drehklappenventil auf der Seite eines stromabwärtigen Endabschnitts des inneren zylindrischen Elements bereitgestellt ist.
    • (15) Wärmetauscher nach (14), der ferner umfasst:
      • ein erstes äußeres zylindrisches Element, das an einer Oberfläche der Außenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur angebracht ist;
      • ein stromaufwärtiges zylindrisches Element mit einem Abschnitt, der auf einer radial inneren Seite des inneren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden;
      • ein zylindrisches Verbindungselement zum Verbinden eines stromaufwärtigen Endabschnitts des ersten äußeren zylindrischen Elements mit einer stromaufwärtigen Seite des inneren zylindrischen Elements;
      • ein stromabwärtiges zylindrisches Element, das mit einem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten äußeren zylindrischen Elements verbunden ist, wobei der stromabwärtige zylindrische Abschnitt einen Abschnitt aufweist, der auf einer radial äußeren Seite des inneren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden; und
      • ein zweites äußeres zylindrisches Element, das auf einer radial äußeren Seite des ersten äußeren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für ein zweites Fluid zu bilden,
      • wobei das innere zylindrische Element mindestens ein Durchgangsloch aufweist, durch das das erste Fluid, das durch den Strömungsweg zwischen dem inneren zylindrischen Element und dem stromaufwärtigen zylindrischen Element strömt, in die säulenförmige Wabenstruktur eingeleitet werden kann.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Drehklappenventil zu schaffen, das die thermische Fixierung unterdrücken kann und das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessern kann.
  • Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Wärmetauscher mit verbessertem Wärmerückgewinnungsvermögen zu schaffen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie a-a' in 1;
    • 3 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie e-e' in 3;
    • 5 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b' in 5;
    • 7 zeigt Draufsichten auf eine Ventilplatte, ein Ventilplatten-Hilfselement und eine Kombination davon, die für ein Drehklappenventil gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
    • 8 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die senkrecht zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 9 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie c-c' in 9;
    • 11 ist ein Beispiel für Formen von Ventilplatten-Hilfselement-Stücken;
    • 12 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 13 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 14 ist eine Querschnittsansicht eines Drehklappenventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 15 ist eine Querschnittsansicht eines Drehklappenventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 16 ist eine Querschnittsansicht eines Drehklappenventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 17 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs ist;
    • 18 ist eine Querschnittsansicht eines Wärmetauschers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zur einer Strömungswegrichtung eines ersten Fluids ist; und
    • 19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie d-d' in dem Wärmetauscher in 18.
  • Genaue Beschreibung der Erfindung
  • Ein Drehklappenventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid bereitgestellt, das durch einen Wärmetauscher strömt, und umfasst: eine Ventilplatte, die in dem Strömungsweg bereitgestellt ist; eine Welle zum drehbaren Lagern der Ventilplatte in dem Strömungsweg; und mindestens ein Ventilplatten-Hilfselement in Kontakt mit mindestens einer Plattenoberfläche der Ventilplatte, wobei das Ventilplatten-Hilfselement einen Erweiterungsabschnitt aufweist, der sich von einer Außenumfangsoberfläche der Ventilplatte radial nach außen erstreckt. Außerdem besteht das Ventilplatten-Hilfselement aus einem Material mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul als dem der Ventilplatte. Eine solche Struktur ermöglicht, dass das Ventilplatten-Hilfselement mit einem Element (z. B. einem Rohr) in Kontakt gebracht wird, das den Strömungsweg für das erste Fluid bildet, wodurch verhindert werden kann, dass die Ventilplatte thermisch an dem Element fixiert wird, das den Strömungsweg für das erste Fluid bildet. Darüber wird dadurch ermöglicht, ein Ventilspiel zu vergrößern, so dass Kosten für die Herstellung der Ventilplatte gesenkt werden können. Ferner dehnt sich beim Sperren des Flusses des ersten Fluids das Ventilplatten-Hilfselement thermisch in Richtung des Elements aus, das zusammen mit der Ventilplatte den Strömungsweg für das erste Fluid bildet, wodurch das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessert wird. Ferner kommt die Ventilplatte nicht in indirekten Kontakt mit dem Element, das den Strömungsweg für das erste Fluid bildet, so dass die Laufruhe beim Öffnen und Schließen des Drehklappenventils verbessert wird.
  • Außerdem umfasst ein Wärmetauscher gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Drehklappenventil. Da das Drehklappenventil das Vermögen zum Sperren des Abgases verbessern und gleichzeitig die thermische Fixierung unterdrücken kann, kann das Wärmerückgewinnungsvermögen verbessert werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen des Wärmetauschers der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen spezifisch beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern diejenigen, bei denen den folgenden Ausführungsformen entsprechend dem Wissen von Fachleuten Änderungen, Verbesserungen und dergleichen hinzugefügt sind, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, fallen unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • (1. Drehklappenventil)
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Strömungswegs (der in der Schrift als „ein Strömungsweg für ein erstes Fluid“ bezeichnet werden kann) ist. Zudem ist 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie a-a' in 1.
  • Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein Drehklappenventil 100: eine Ventilplatte 110, die in einem Rohr 10 bereitgestellt ist, das der Strömungsweg für das erste Fluid ist; eine Welle 120 zum drehbaren Lagern der Ventilplatte 110 innerhalb des Rohrs 10; mindestens ein Ventilplatten-Hilfselement 130 mit einem Erweiterungsabschnitt 131, der in Kontakt mit den Plattenoberflächen 111a, 111b der Ventilplatte 110 steht und sich in Richtung einer radial weiter äußeren Seite als eine Außenumfangsfläche 112 der Ventilplatte 110 erstreckt. Es ist zu beachten, dass das in 1 und 2 gezeigte Drehklappenventil ein Beispiel zeigt, bei dem zwei Ventilplatten-Hilfselemente 130 so bereitgestellt sind, dass sie jeweils mit beiden (zwei) Plattenoberflächen 111a, 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt stehen, ein Ventilplatten-Hilfselement 130 bereitgestellt sein kann, dass es mit einer der Plattenoberfläche 111a oder der Plattenoberfläche 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt steht.
  • Bei Verwendung hierin bezeichnen die „Plattenoberflächen 111a, 111b der Ventilplatte 110“ ein Paar Oberflächen, von denen jede eine Ebene senkrecht zu einer Dickenrichtung der Ventilplatte 110 aufweist. Außerdem bezeichnet die „Außenumfangsfläche 112 der Ventilplatte 110“ eine Oberfläche parallel zu der Dickenrichtung der Ventilplatte 110. Es ist zu beachten, dass der Begriff „senkrecht“ nicht nur vollständig senkrecht, sondern auch innerhalb eines bestimmten Fehlerbereichs im Wesentlichen senkrecht (d. h. ungefähr senkrecht) umfasst. Ebenso umfasst der Begriff „parallel“ nicht nur vollständig parallel, sondern auch innerhalb eines bestimmten Fehlerbereichs im Wesentlichen parallel (d. h. ungefähr parallel).
  • (1-1. Ventilplatte 110)
  • Die Form der Ventilplatte 110 ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie innerhalb des Rohrs 10 bereitgestellt werden kann, und sie kann in Abhängigkeit von einer Querschnittsform des Rohrs 10 festgelegt werden. Wenn das Rohr 10 eine kreisförmige Querschnittsform hat, wie sie in 2 gezeigt ist, weist die Ventilplatte 110 eine Scheibenform (eine kreisförmige Querschnittsform senkrecht zu der Dickenrichtung) oder eine elliptische Plattenform (eine elliptische Querschnittsform senkrecht zu der Dickenrichtung) auf. Wenn die Querschnittsform des Rohrs 10 viereckig ist, kann die Ventilplatte 110 ferner eine viereckige Plattenform (eine viereckige Querschnittsform senkrecht zu der Dickenrichtung) aufweisen.
  • Außerdem kann die Ventilplatte 110 einen abgestuften Abschnitt aufweisen. Hier zeigt 3 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100, die parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist, mit einer solchen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zudem zeigt 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie e-e' in 3.
  • In dem in 3 und 4 dargestellten Drehklappenventil 100 ist ein abgestufter Abschnitt 118 an einem mittleren Abschnitt der Ventilplatte 110 ausgebildet. Eine solche Struktur kann den Freiheitsgrad beim Anbringen der Welle 120 an der Ventilplatte 110 verbessern. Darüber hinaus ermöglicht es das Ausbilden des abgestuften Abschnitts 118, eine thermische Verformung der Ventilplatte 110 zu unterdrücken.
  • Die Ventilplatte 110 weist unter dem Gesichtspunkt, dass sie innerhalb des Rohrs 10 platziert wird, einen Außendurchmesser auf, der kleiner als ein Innendurchmesser des Rohrs 10 ist. Unter dem Gesichtspunkt, eine Funktion zum Sperren des Flusses des ersten Fluids sicherzustellen, beträgt der Außendurchmesser der Ventilplatte 110 vorzugsweise 90 % oder mehr und insbesondere 95 % oder mehr des Innendurchmessers des Rohrs 10. Zudem beträgt der Außendurchmesser der Ventilplatte 110 vorzugsweise 99 % oder weniger und insbesondere 98 % oder weniger des Innendurchmessers des Rohrs 10, um zu verhindern, dass die Ventilplatte 110 mit dem Rohr 10 in Kontakt kommt und thermisch fixiert wird.
  • Bei Verwendung hierin bezeichnet der „Innendurchmesser des Rohrs 10“ einen Innendurchmesser des Querschnitts des Rohrs 10, wenn der Querschnitt des Rohrs 10 kreisförmig ist, und bezeichnet eine Länge einer Seite auf einer inneren Seite des Querschnitts des Rohrs 10, wenn der Querschnitt des Rohrs 10 viereckig ist. Der „Außendurchmesser der Ventilplatte 110“ bezeichnet einen Durchmesser des Querschnitts der Ventilplatte 110, wenn der Querschnitt senkrecht zu der Dickenrichtung der Ventilplatte 110 kreisförmig ist, und bezeichnet eine Länge einer Seite des Querschnitts der Ventilplatte 110, wenn die Querschnittsform senkrecht zu der Dickenrichtung viereckig ist.
  • Die Ventilplatte 110 weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,5 mm oder mehr auf, obwohl keine besondere Einschränkung darauf besteht. Eine Dicke der Ventilplatte 110 von 0,1 mm oder mehr kann die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Ventilplatte 110 gewährleisten. Zudem beträgt die Dicke der Ventilplatte 110 bevorzugt 20 mm oder weniger und stärker bevorzugt 10 mm oder weniger. Durch eine Dicke der Ventilplatte 110 von 20 mm oder weniger kann das Gewicht der Ventilplatte 110 reduziert werden.
  • Die Ventilplatte 110 besteht im Hinblick auf die Herstellbarkeit vorzugsweise aus Metall, obwohl keine besondere Einschränkung darauf besteht. Außerdem ist die aus Metall gefertigte Ventilplatte 110 insofern vorteilhaft, als sie leicht an die Welle 120 geschweißt werden kann oder dergleichen. Beispiele für das Material für die Ventilplatte 110 umfassen Edelstahl, Titanlegierungen, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen und Messing. Unter diesen ist Edelstahl aufgrund seiner hohen Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und geringeren Kosten vorzuziehen.
  • (1-2. Welle 120)
  • Die Form der Welle 120 ist nicht besonders eingeschränkt, solange sie die Ventilplatte 110 innerhalb des Rohrs 10 drehbar lagern kann, und es können verschiedene bekannte Formen hergenommen werden. Wie es beispielsweise in 2 dargestellt ist, kann die Welle 120 stabförmig sein.
  • Die Welle 120 ist direkt oder indirekt an der Ventilplatte 110 fixiert. Das Fixierungsverfahren ist nicht besonders eingeschränkt und es kann durch Schweißen, Hartlöten, Löten, Diffusionsschweißen, Bolzen, Schrauben, Kleben oder dergleichen fixiert werden. Dadurch kann die Ventilplatte 110 im Rohr 10 drehbar gelagert werden.
  • Das Material der Welle 120 ist nicht besonders eingeschränkt, es kann jedoch das gleiche Material wie das der Ventilplatte 110 verwendet werden.
  • Die Welle 120 ist mit einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Drehen der Welle 120 verbunden. Die Antriebsvorrichtung umfasst im Allgemeinen einen Motor und Zahnräder zum Übertragen der Drehung des Motors auf die Welle 120. Als Antriebsvorrichtung kann beispielsweise ein Aktor verwendet werden. Die Ventilplatte 110 kann durch Antreiben (Drehen) der Welle 120 mit der Antriebsvorrichtung gedreht werden. Außerdem reicht ein Drehwinkel der Ventilplatte 110 aus, um den Fluss des ersten Fluids zu sperren, und wird durch die Form der Ventilplatte 110 bestimmt. Beispielsweise beträgt der Winkel 90 °, wenn die Ventilplatte 110 scheibenförmig ist, und ist kleiner als 90 °, wenn die Ventilplatte 110 elliptisch ist. Der Wert des Drehwinkels der Ventilplatte 110 bezeichnet den Drehwinkel auf der spitzen Seite der Winkel, die durch die Strömungswegrichtung des durch das Rohr 10 fließenden ersten Fluids und die Normalrichtungen der Plattenoberflächen 111a, 111b gebildet werden.
  • (1-3. Ventilplatten-Hilfselement 130)
  • Das Ventilplatten-Hilfselement 130 kann eine Ringform mit einem Innendurchmesser, der kleiner als ein Außendurchmesser der Ventilplatte 110 ist, und mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der Ventilplatte 110 und kleiner als ein Innendurchmesser des Strömungswegs für das erste Fluid (des Rohrs 10) ist, aufweisen. Das Ventilplatten-Hilfselement 130 mit einer solchen Form kann das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessern und gleichzeitig die thermische Fixierung der Ventilplatte 110 unterdrücken. Darüber hinaus kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 mit einer solchen Form leicht auf die vorhandene Ventilplatte 110 angewendet werden, so dass die Produktionskosten des Drehklappenventils 100 reduziert werden können.
  • Bei Verwendung hierin ist der „Innendurchmesser des Ventilplatten-Hilfselements 130“ mit der Ringform ein Innendurchmesser eines Querschnitts des Ventilplatten-Hilfselements 130, wenn der Querschnitt senkrecht zu der Dickenrichtung des Ventilplatten-Hilfselements 130 kreisförmig ist, und bezeichnet eine Länge einer Seite auf einer inneren Seite des Querschnitts des Ventilplatten-Hilfselements 130, wenn der Querschnitt des Ventilplatten-Hilfselements 130 senkrecht zu der Dickenrichtung viereckig ist. Ferner ist der „Außendurchmesser des Ventilplatten-Hilfselements 130“ mit der Ringform ein Außendurchmesser des Querschnitts des Ventilplatten-Hilfselements 130, wenn der Querschnitt senkrecht zu der Dickenrichtung des Ventilplatten-Hilfselements 130 kreisförmig ist, und bezeichnet eine Länge einer Seite des Ventilplatten-Hilfselements 130 auf einer äußeren Seite des Querschnitts, wenn der Querschnitt des Ventilplatten-Hilfselements 130 senkrecht zu der Dickenrichtung viereckig ist.
  • Das Ventilplatten-Hilfselement 130 weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,5 mm oder mehr auf, obwohl es nicht darauf beschränkt ist. Eine Dicke des Ventilplatten-Hilfselements 130 von 0,1 mm oder mehr kann die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Ventilplatten-Hilfselements 130 gewährleisten. Insbesondere kann eine Dicke des Ventilplatten-Hilfselements 130 von 0,5 mm oder mehr auch das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessern. Zudem beträgt die Dicke des Ventilplatten-Hilfselements 130 bevorzugt 10 mm oder weniger und insbesondere 6 mm oder weniger. Eine Dicke des Ventilplatten-Hilfselements 130 von 10 mm oder weniger ermöglicht eine Reduzierung des Gewichts des Ventilplatten-Hilfselements 130.
  • Das Ventilplatten-Hilfselement 130 kann aus einem Material hergestellt sein, das ohne Einschränkung darauf ein Metall wie Kupfer, Aluminium, Eisen, Nickel, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Titanlegierungen, Duraluminiumlegierungen, Messing und hitzebeständige Harze, hitzebeständige Fasern und hitzebeständige Gummis umfasst. Außerdem kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 in Form eines Drahtgeflechts, eines Metallschaums, eines mehrschichtigen Metallfilms oder dergleichen vorliegen.
  • Der Elastizitätsmodul des Ventilplatten-Hilfselements 130 ist nicht besonders eingeschränkt, solange er niedriger als der Elastizitätsmodul der Ventilplatte 110 ist. Er kann jedoch vorzugsweise 1/10 oder weniger und noch bevorzugter 1/100 oder weniger des Elastizitätsmoduls der Ventilplatte 110 betragen. Ein Elastizitätsmodul des Ventilplatten-Hilfselements 130 von 1/10 oder weniger des Elastizitätsmoduls der Ventilplatte 110 kann die Haftung des Ventilplatten-Hilfselements 130 an dem Rohr 10 verbessern, so dass das Vermögen zum Sperren des ersten Fluids verbessert werden kann.
  • Das ringförmige Ventilplatten-Hilfselement 130 kann durch verschiedene Verfahren mit der Ventilplatte 110 zusammengefügt werden. Beispielsweise kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 mit der Ventilplatte 110 durch Schweißen, beispielsweise Punktschweißen, oder unter Verwendung eines Haftmittels zusammengefügt werden.
  • Das Ventilplatten-Hilfselement 130 kann eine halbierte Ringform haben, bei der die obige Ringform in Hälften geteilt ist. Hier Zeigt 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist. 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b' in 5.
  • Bei dem Drehklappenventil 100, das in 5 und 6 gezeigt ist, sind zwei Ventilplatten-Hilfselemente 130 bereitgestellt, die jeweils die Form eines halbierten Rings haben, so dass sie mit beiden Plattenoberflächen 111a bzw. 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt stehen. Genauer sind dann, wenn die Ventilplatte 110 durch eine Winkelhalbierende L1, die durch eine Mittelachse der Ventilplatte 110 (eine Mittelachse parallel zu der Dickenrichtung der Ventilplatte 110) verläuft, in zwei Bereiche A und B unterteilt ist, die beiden Ventilplatten-Hilfselemente 130, die jeweils die Form eines halbierten Rings haben, so bereitgestellt, dass sie in Kontakt mit einer Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 in dem Bereich A bzw. mit der anderen Plattenoberfläche 111b der Ventilplatte 110 in dem Bereich B stehen. Die Verwendung solcher halbierten ringförmigen Ventilplatten-Hilfselemente 130 kann neben der gleichen Wirkung wie in dem Fall, in dem das Hilfsventilplattenelement 130 mit Ringform verwendet wird, auch eine Wirkung des Reduzierens der Produktionskosten aufgrund der Reduzierung des Bereichs zum Anordnen der Ventilplatten-Hilfselemente 130 und eine Wirkung des Reduzieren des Gewichts haben.
  • Die Form des Kontakts mit einer Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 in dem Bereich A und mit der anderen Plattenoberfläche 111b der Ventilplatte 110 in dem Bereich B kann auch mittels eines Ventilplatten-Hilfselements 130 mit Ringform erreicht werden. Hier zeigt 7 Draufsichten auf die Ventilplatte 110 und das Ventilplatten-Hilfselement 130, die in dieser Ausführungsform verwendet werden, sowie eine Draufsicht, wenn sie kombiniert sind. In dieser Ausführungsform weist die Ventilplatte 110 Übergangsabschnitte 114 auf, so dass das Ventilplatten-Hilfselement 130 sowohl mit der einen Plattenoberfläche 111a als auch mit der anderen Plattenoberfläche 111b in Kontakt sein kann. Die Übergangsabschnitte 114 können auf der Winkelhalbierenden L1 bereitgestellt sein, die durch die Mittelachse der Ventilplatte 110 (die Mittelachse parallel zu der Dickenrichtung der Ventilplatte 110) verläuft. Die Form jedes Übergangsabschnitts 114 ist nicht besonders beschränkt, sie kann jedoch beispielsweise eine Nutform sein, wie sie in 7 gezeigt ist. Durch die Ausbildung solcher Übergangsabschnitte 114 in der Ventilplatte 110 kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 mit einer Ringform derart bereitgestellt werden, dass es mit der einen Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 in dem Bereich A und mit der anderen Plattenoberfläche 111b der Ventilplatte 110 in dem Bereich B in Kontakt gebracht werden kann.
  • Die halbierte Ringform kann auf der Seite des Innendurchmessers eine Kerbe aufweisen. Hier zeigt 8 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist. 8 entspricht der Querschnittsansicht entlang der Linie b-b' in 5. Eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 gemäß dieser Ausführungsform, die parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist, ist die gleiche wie die von 5, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • Wie es in 8 gezeigt ist, weist das Drehklappenventil 100 gemäß dieser Ausführungsform Kerben 132 auf, die auf der Innendurchmesserseite des Ventilplatten-Hilfselements 130 mit der Form eines halbierten Rings ausgebildet sind. Durch Bereitstellen der Kerben 132 ist es möglich, eine Trennung des Ventilplatten-Hilfselements 130 von der Ventilplatte 110 aufgrund einer thermischen Ausdehnung des Ventilplatten-Hilfselements 130 in Umfangsrichtung zu unterdrücken. Darüber hinaus wird die Vergrößerung eines schweißbaren Bereichs, wenn das Ventilplatten-Hilfselement 130 durch Schweißen mit der Ventilplatte 110 zusammengefügt wird, und außerdem eine Reduzierung des Gewichts des Ventilplatten-Hilfselements 130 ermöglicht. Ferner kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 selbst dann installiert werden, wenn die Größe der Ventilplatte 110 variiert, indem das Ausmaß der Biegung in Umfangsrichtung angepasst wird. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, das Ventilplatten-Hilfselement 130 je nach Größe der Ventilplatten 110 einzeln herzustellen, so dass die Produktionskosten des Drehklappenventils 100 reduziert werden.
  • Die Anzahl und Größe der Kerben 132 unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann je nach Größe des Ventilplatten-Hilfselements 130 oder dergleichen entsprechend angepasst werden. Die Anzahl der Kerben 132 kann beispielsweise 2 bis 30 betragen. Zudem kann die Tiefe jeder Kerbe 132 beispielsweise ungefähr einer Tiefe entsprechen, die einem Abstand von der Innenumfangsfläche des Ventilplatten-Hilfselements 130 zu der Außenumfangsfläche 112 der Ventilplatte 110 entspricht. Darüber hinaus kann die Breite jeder Kerbe 132 beispielsweise 0,1 bis 10 mm betragen.
  • Obwohl nicht gezeigt, können die Kerben auch auf der Innendurchmesserseite des Ventilplatten-Hilfselements 130 ausgebildet sein, das die Ringform aufweist, wie es in 1 und 2 gezeigt ist. Selbst mit einer solchen Struktur kann die gleiche Wirkung wie oben beschrieben erzielt werden.
  • Das Ventilplatten-Hilfselement 130 kann aus zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken aufgebaut sein, die nicht miteinander in Kontakt stehen. Hier zeigt 9 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu einer Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist. Zudem zeigt 10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie c-c' in 9.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl das in 9 und 10 gezeigte Drehklappenventil 100 ein Beispiel ist, bei dem ein Ventilplatten-Hilfselement 130 , das aus zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken 135 besteht, so bereitgestellt ist, dass es mit der einen Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 in Kontakt kommt, das Ventilplatten-Hilfselement 130 aus zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken 135 so aufgebaut sein kann, dass es jeweils mit beiden (zwei) Plattenoberflächen 111a, 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt steht. Ferner ist zu beachten, dass dann, wenn die Ventilplatte 110 durch die Winkelhalbierende L1, die durch die Mittelachse der Ventilplatte 110 (die Mittelachse parallel zu der Dickenrichtung der Ventilplatte 110) verläuft, in die beiden Bereiche A und B unterteilt ist, Ventilplatten-Hilfselement 130, das aus zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken 135 besteht, so bereitgestellt ist, dass es in dem Bereich A mit der einen Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 und in dem Bereich B mit der anderen Plattenoberfläche 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt steht.
  • Wie es in 9 und 10 gezeigt ist, ist das Ventilplatten-Hilfselement 130 unter Verwendung von zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken 135 konstruiert, die nicht miteinander in Kontakt stehen, so dass ein Freiheitsgrad zum Bereitstellen des Ventilplatten-Hilfselements 130 an der Ventilplatte 11 verbessert werden kann. Wenn der Fluss des ersten Fluids gesperrt wird, strömt ferner das erste Fluid leicht durch einen Raum zwischen den zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücken 135, die nicht miteinander in Kontakt stehen, so dass es auch möglich ist, zu verhindern, dass ein interner Druck zu hoch wird.
  • Die Form des Ventilplatten-Hilfselement-Stücks 135 ist nicht besonders eingeschränkt und verschiedene Formen sind möglich. Beispiele für die Form des Ventilplatten-Hilfselement-Stücks 135 umfassen neben der in 10 gezeigten Fächerform auch Polygone wie Dreiecke und Vierecke, wie sie in 11 gezeigt sind, Trapeze und dergleichen. 11 zeigt Draufsichten auf die Ventilplatten-Hilfselement-Stücke 135. Die Größen dieser Formen (Bogenlänge, Länge einer Seite usw.) sind nicht besonders eingeschränkt und können je nach Größe der Ventilplatte 110 geeignet angepasst werden.
  • Wenn die Ventilplatte 110 mindestens einen Nutabschnitt 113 an einer Außenumfangsfläche 112 aufweist, kann mindestens ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements 130 in dem Nutabschnitt 113 angeordnet sein. 12 zeigt hier eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist. 12 entspricht der gleichen Querschnittsansicht wie 12. In 12 ist die Querschnittsansicht, die der Querschnittsansicht entlang der Linie b-b' in 5 entspricht, die gleiche wie in 6, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • Durch die Anordnen zumindest eines Teils des Ventilplatten-Hilfselements 130 in dem Nutabschnitt 113 der Ventilplatte 110, wie es in 12 gezeigt ist, wird die Verbindungskraft des Ventilplatten-Hilfselements 130 an der Ventilplatte 110 erhöht und die Zuverlässigkeit verbessert. Ferner wird das Ventilplatten-Hilfselement 130 unter Verwendung der Außenumfangsfläche 112 oder des Nutabschnitts 113 als Referenz für die Positionierung installiert, so dass es möglich ist, Schwankungen der Installationsposition in radialer Richtung zu reduzieren. Dadurch kann eine Schwankung des Sperrvermögens reduziert werden, wenn das Drehklappenventil 100 den Fluss des ersten Fluids sperrt.
  • Obwohl 12 ein Beispiel zeigt, bei dem das Ventilplatten-Hilfselement 130 so bereitgestellt ist, dass es mit den beiden Plattenoberflächen 111a, 111b der Ventilplatte 110 in Kontakt steht, kann das Ventilplatten-Hilfselement 130 so bereitgestellt sein, dass es mit einer Plattenoberfläche 111a der Ventilplatte 110 in Kontakt steht, wie es in 13 gezeigt ist. Eine solche Struktur erhöht auch die Verbindungskraft des Ventilplatten-Hilfselements 130 an der Ventilplatte 110 und verbessert die Zuverlässigkeit. Es ist zu beachten, dass 13 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die wie bei 12 parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Strömungswegs ist.
  • Die Ventilplatte 110 mit dem Nutabschnitt 113 kann durch Bearbeiten einer Platte ausgebildet werden, sie kann jedoch eine dreischichtige Struktur aufweisen, bei der eine dritte Platte zwischen einer ersten Platte und einer zweiten Platte angeordnet ist, wobei die dritte Platte einen kleineren Durchmesser als die erste Platte und die zweite Platte aufweist. Eine solche Struktur ermöglicht das einfache Ausbilden des Nutabschnitts 113 in der Ventilplatte 110. Ein Verfahren zum Fügen der Platten ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein bekanntes Verfahren verwendet werden.
  • Wenn die Ventilplatte 110 mit der dreischichtigen Struktur verwendet wird, weist das Ventilplatten-Hilfselement 130 vorzugsweise eine Struktur auf, die mit beiden Plattenoberflächen und der/den Außenumfangsoberfläche(n) der ersten Platte und/oder der zweiten Platte in Kontakt steht. Hier zeigt 14 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur. In 14 ist die Welle 120 aus Gründen des besseren Verständnisses weggelassen und es wird eine Querschnittsansicht parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids gezeigt, wenn es in dem Strömungsweg für das erste Fluid bereitgestellt ist.
  • Wie es in 14 dargestellt ist, umfasst die Ventilplatte 110 eine erste Platte 115, eine zweite Platte 116 und eine dritte Platte 117, die zwischen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 angeordnet ist. Da die dritte Platte 117 einen kleineren Durchmesser als die erste Platte 115 und die zweite Platte 116 aufweist, sind die Nutabschnitte 113 ausgebildet, die durch gegenüberliegende Oberflächen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 und der Außenumfangsoberfläche der dritten Platte 117 ausgebildet werden. Ein Ventilplatten-Hilfselement 130 steht in Kontakt mit beiden Plattenoberflächen 115a, 115b und einer Außenumfangsfläche 115c der ersten Platte 115 und das andere Ventilplatten-Hilfselement 130 steht in Kontakt mit beiden Plattenoberflächen 116a, 116b und einer Außenumfangsfläche 116c der zweiten Platte 116. Eine solche Struktur erhöht die Verbindungskraft des Ventilplatten-Hilfselements 130 an der Ventilplatte 110 und verbessert die Zuverlässigkeit.
  • Es ist zu beachten, dass das Ventilplatten-Hilfselement 130 möglicherweise nur mit den Plattenoberflächen 115a, 115b und der Außenumfangsfläche 115c der ersten Platte 115 in Kontakt steht oder nur mit beiden Plattenoberflächen 116a, 116b und 116a und der Außenumfangsfläche 116c der zweiten Platte 116 in Kontakt steht.
  • Wenn die Ventilplatte 110 aus der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 besteht, kann zumindest ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements 130 zwischen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 angeordnet sein. Hier zeigt 15 eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur. In 15 ist die Welle 120 aus Gründen des besseren Verständnisses wie in 14 weggelassen und es wird eine Querschnittsansicht parallel zu der Strömungsrichtung des ersten Strömungswegs gezeigt, wenn es in dem Strömungsweg für das erste Fluid bereitgestellt ist.
  • Wie es in 15 gezeigt ist, besteht die Ventilplatte 110 aus der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116, und zwischen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 befindet sich ein Raum. Ein Ventilplatten-Hilfselement 130 steht mit beiden Plattenoberflächen 115a, 115b und der Außenumfangsfläche 115c der ersten Platte 115 in Kontakt und das andere Ventilplatten-Hilfselement 130 steht mit beiden Plattenoberflächen 116a, 116b und der Außenumfangsfläche 116c der zweiten Platte 116 in Kontakt. Eine solche Struktur erhöht die Verbindungskraft des Ventilplatten-Hilfselements 130 an der Ventilplatte 110 und verbessert die Zuverlässigkeit. Da zwischen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 ein Raum vorhanden ist, kann außerdem eine Wärmeisolierungswirkung erzielt werden, so dass die Wärmeabstrahlung aus der Ventilplatte 110 unterdrückt wird.
  • Es ist zu beachten, dass das Ventilplatten-Hilfselement 130 möglicherweise nur mit beiden Plattenoberflächen 115a, 115b und der Außenumfangsfläche 115c der ersten Platte 115 in Kontakt steht oder nur mit beiden Plattenoberflächen 116a, 116b und der Außenumfangsfläche 116c der zweiten Platte 116 in Kontakt steht.
  • Obwohl der Raumbereich in 15 zwischen der ersten Platte 115 und der zweiten Platte 116 ausgebildet ist, kann der Bereich das Ventilplatten-Hilfselement 130 sein. 16 zeigt eine Querschnittsansicht des Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur. In 16 ist die Welle 120 aus Gründen des besseren Verständnisses wie in 14 weggelassen und es ist eine Querschnittsansicht parallel zu der Strömungsrichtung des ersten Strömungswegs gezeigt, wenn es in dem Strömungsweg für das erste Fluid bereitgestellt ist. Eine solche Struktur erhöht die Verbindungskraft des Ventilplatten-Hilfselements 130 mit der Ventilplatte 110 und verbessert die Zuverlässigkeit.
  • (2. Strömungsweg für das erste Fluid)
  • Das Drehklappenventil 100 ist im Rohr 10 bereitgestellt, das der Strömungsweg für das erste Fluid ist. Das Rohr 10 ist nicht besonders eingeschränkt, solange es das Drehklappenventil 100 aufnehmen kann.
  • Das Rohr 10 besteht im Hinblick auf die Herstellbarkeit vorzugsweise aus einem Material, das ohne Einschränkung darauf ein Metall umfasst. Beispiele für das Material für das Rohr 10 umfassen Edelstahl, Titanlegierungen, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen und Messing. Unter diesen ist Edelstahl aufgrund seiner hohen Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten vorzuziehen.
  • Das Rohr 10 weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,3 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 0,5 mm oder mehr auf, obwohl keine besondere Beschränkung diesbezüglich besteht. Eine Dicke des Rohrs 10 von 0,1 mm oder mehr kann Haltbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten. Außerdem beträgt die Dicke des Rohrs 10 bevorzugt 10 mm oder weniger, stärker bevorzugt 5 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 3 mm oder weniger. Eine Dicke des Rohrs 10 von 10 mm oder weniger ermöglicht eine Verringerung des Wärmewiderstands und eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit.
  • An dem Innenumfangsabschnitt des Strömungswegs (Rohres 10) für das erste Fluid können sich ein oder mehrere Anschlagabschnitte 15 befinden, die mit der Ventilplatte 110 und/oder dem Ventilplatten-Hilfselement 130 in Kontakt stehen können. 17 ist hier eine Querschnittsansicht des in dem Strömungsweg für das erste Fluid gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Drehklappenventils 100 mit einer solchen Struktur, wobei die Ansicht parallel zu der Strömungsrichtung des ersten Strömungswegs ist. Es ist zu beachten, dass 17 als Beispiel das Drehklappenventil 100 mit der in 5 gezeigten Struktur zeigt.
  • Wie es in 17 gezeigt ist, sind die Anschlagabschnitte 15 an dem Innenumfangsabschnitt des Rohrs 10 so ausgebildet, dass sie mit den Ventilplatten-Hilfselementen 130 in Kontakt stehen. Es ist zu beachten, dass, obwohl 17 als Beispiel die Anschlagabschnitte 15 zeigt, die mit den Ventilplatten-Hilfselementen 130 in Kontakt stehen können, die Anschlagabschnitte 15 beispielsweise mit der Ventilplatte 110 oder sowohl mit der Ventilplatte 110 als auch mit dem Ventilplatten-Hilfselement 130 in Kontakt stehen können. Wenn der Anschlagabschnitt 15 nicht an dem Innenumfangsabschnitt des Rohrs 10 ausgebildet ist, entsteht ein Spalt zwischen dem Rohr 10 und der Ventilplatte 110 und/oder dem Ventilplatten-Hilfselement 130 und das erste Fluid kann durch den Spalt strömen. Dies führt zu einer Verschlechterung des Wärmerückgewinnungsvermögens. Durch Bereitstellen der Anschlagabschnitte 15 an dem Innenumfangsabschnitt des Rohrs 10 können jedoch die Ventilplatte 110 und/oder das Ventilplatten-Hilfselement 130 mit den Anschlagabschnitten 15 in Kontakt gebracht werden, wodurch das obige Problem gelöst wird. Insbesondere ist es schwierig, den Spalt zu erzeugen, indem die Anschlagabschnitte 15 in Kontakt mit der Ventilplatte 110 und/oder den Ventilplatten-Hilfselementen 130 gebracht werden, wodurch das Wärmerückgewinnungsvermögen verbessert wird.
  • Das Material des Anschlagabschnitts 15 ist nicht besonders beschränkt und es kann das gleiche Material wie für das Rohr 10 verwendet werden.
  • (3. Wärmetauscher)
  • Das Drehklappenventil 100 gemäß der Ausführungsform des Wärmetauschers der vorliegenden Erfindung weist die oben beschriebene Struktur auf, so dass es möglich ist, das Vermögen zum Sperren des Abgases zu verbessern und gleichzeitig eine thermische Fixierung zu unterdrücken, und das Drehklappenventil 100 kann für den Wärmetauscher verwendet werden. Daher umfasst der Wärmetauscher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das oben beschriebene Drehklappenventil 100. Bei diesem Wärmetauscher sind die Strukturen mit Ausnahme des Drehklappenventils 100 nicht besonders eingeschränkt und es können bekannte Strukturen hergenommen werden. Nachfolgend werden Strukturbeispiele eines typischen Wärmetauschers beschrieben.
  • 18 ist eine Querschnittsansicht eines Wärmetauschers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die parallel zu einer Strömungswegrichtung eines ersten Fluids ist. Zudem ist 19 eine Querschnittsansicht entlang der Linie d-d' im Wärmetauscher in 18.
  • Wie es in 18 und 19 gezeigt ist, umfasst ein Wärmetauscher 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 (die als „säulenförmige Wabenstruktur“ abgekürzt werden kann); und ein inneres zylindrisches Element 230, das an einer Oberfläche einer Innenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht ist, wobei das Drehklappenventil 100 auf einer Seite eines stromabwärtigen Endabschnitts des inneren zylindrischen Elements 230 bereitgestellt ist. Zudem kann der Wärmetauscher 200 ferner umfassen: ein erstes äußeres zylindrisches Element 220, das an einer Oberfläche einer Außenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht ist; ein stromaufwärtiges zylindrisches Element 240 mit einem Abschnitt, der auf einer radial inneren Seite des inneren zylindrischen Elements 230 in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden; ein zylindrisches Verbindungselement 250 zum Verbinden eines stromaufwärtigen Endabschnitts des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 mit einer stromaufwärtigen Seite des inneren zylindrischen Elements 230; ein stromabwärtiges zylindrisches Element 260, das mit einem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 verbunden ist, wobei das stromabwärtige zylindrische Element 260 einen Abschnitt aufweist, der auf einer radial äußeren Seite des inneren zylindrischen Elements 230 in einem Abstand angeordnet ist, um den Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden; und ein zweites äußeres zylindrisches Element 270, das auf einer radial äußeren Seite des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für ein zweites Fluid zu bilden. Das innere zylindrische Element 230 weist mindestens ein Durchgangsloch 235 auf, durch das das erste Fluid, das durch den Strömungsweg zwischen dem inneren zylindrischen Element 230 und dem stromaufwärtigen zylindrischen Element strömt fließt, in die säulenförmige Wabenstruktur 210 eingeleitet werden kann. Es ist zu beachten, dass das Drehklappenventil 100 an der Welle 120 fixiert sein kann, die durch ein Lager 280 drehbar gelagert ist, das an einer radial äußeren Seite des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 angeordnet ist, und die so angeordnet ist, dass sie durch das stromabwärtige zylindrische Element 260 und den innere zylindrische Element 230.
  • <Hohle säulenförmige Wabenstruktur 210>
  • Die hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 weist eine Innenumfangswand 211, eine Außenumfangswand 212 und eine Trennwand 215, die zwischen der Innenumfangswand 211 und der Außenumfangswand 212 angeordnet ist und mehrere Zellen 214 definiert, die sich von einer ersten Endfläche 213a zu einer zweiten Endfläche 213b erstrecken, um Strömungswege für ein erstes Fluid zu bilden.
  • Bei Verwendung hierin bezieht sich die „hohle säulenförmige Wabenstruktur 210“ auf eine säulenförmige Wabenstruktur 210 mit einem hohlen Bereich an einem mittleren Abschnitt in einem Querschnitt der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210, der senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids ist.
  • Eine Form (äußere Form) der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann beispielsweise eine kreisförmige Säulenform, eine elliptische Säulenform, eine viereckige Säulenform oder eine andere polygonale Säulenform sein.
  • Zudem ist eine Form des hohlen Bereichs in der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 nicht besonders eingeschränkt, sondern kann beispielsweise eine kreisförmige Säulenform, eine elliptische Säulenform, eine viereckige Säulenform oder eine andere polygonale Säulenform sein.
  • Es ist zu beachten, dass die Form der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 und die Form des Hohlbereichs gleich oder unterschiedlich sein können. Sie sind jedoch hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einwirkungen, thermische Belastung und dergleichen vorzugsweise gleich.
  • Jede Zelle 214 kann eine beliebige Form haben, einschließlich, aber nicht besonders beschränkt auf, kreisförmige, elliptische, dreieckige, viereckige, sechseckige und andere vieleckige Formen in einem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer Strömungswegrichtung des ersten Fluids. Außerdem sind die Zellen 214 in einem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids radial bereitgestellt. Eine solche Struktur kann ermöglichen, dass die Wärme des ersten Fluids, das durch die Zellen 214 strömt, effizient aus der hohlsäulenförmigen Wabenstruktur 210 nach außen übertragen wird.
  • Eine Dicke der Trennwand 215 kann bevorzugt 0,1 bis 1 mm und stärker bevorzugt 0,2 bis 0,6 mm betragen, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine Dicke der Trennwand 215 von 0,1 mm oder mehr kann der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 eine ausreichende mechanische Festigkeit verleihen. Ferner kann eine Dicke der Trennwand 215 von 1,0 mm oder weniger Probleme dahingehend, dass der Druckverlust aufgrund einer Verringerung der Öffnungsfläche zunimmt und die Wärmerückgewinnungseffizienz aufgrund einer Verringerung der Kontaktfläche mit dem ersten Fluid verringert wird, unterdrücken.
  • Sowohl die Innenumfangswand 211 als auch die Außenumfangswand 212 weisen bevorzugt eine Dicke auf, die größer als die der Trennwand 215 ist, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine solche Struktur kann zu einer erhöhten Festigkeit der Innenumfangswand 211 und der Außenumfangswand 212 führen, die andernfalls dazu neigen würden, durch äußere Einwirkungen oder thermische Spannungen aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid und dergleichen Brüche (z. B. Risse, Sprünge und dergleichen) zu erzeugen.
  • Darüber hinaus sind die Dicken der Innenumfangswand 211 und der Außenumfangswand 212 nicht besonders eingeschränkt und können nach Bedarf entsprechend den Anwendungen und dergleichen angepasst werden. Beispielsweise beträgt die Dicke sowohl der Innenumfangswand 211 als auch der Außenumfangswand 212 bevorzugt 0,3 mm bis 10 mm und stärker bevorzugt 0,5 mm bis 5 mm und noch stärker bevorzugt 1 mm bis 3 mm bei Verwendung des Wärmetauschers 100 für allgemeine Wärmetauscheranwendungen. Darüber hinaus beträgt die Dicke der Außenumfangswand 212 bei Verwendung des Wärmetauschers 200 für Wärmespeicheranwendungen bevorzugt 10 mm oder mehr, um die Wärmekapazität der Außenumfangswand 212 zu erhöhen.
  • Die Trennwand 215, die Innenumfangswand 211 und die Außenumfangswand 212 enthalten vorzugsweise Keramik als Hauptbestandteil. Der Ausdruck „Keramik als Hauptbestandteil enthalten“ bedeutet, dass das Verhältnis der Keramikmasse zu der Masse der Gesamtkomponente 50 Masse- % oder mehr beträgt.
  • Sowohl die Trennwand 215 als auch die Innenumfangswand 211 und die Außenumfangswand 212 weisen bevorzugt eine Porosität von 10 % oder weniger und stärker bevorzugt 5 % oder weniger und noch stärker bevorzugt 3 % oder weniger auf, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Darüber hinaus kann die Porosität der Trennwand 215, der Innenumfangswand Umfangswand 211 und der Außenumfangswand 212 0 % betragen. Eine Porosität der Trennwand 215, der Innenumfangswand 211 und der Außenumfangswand 212 von 10 % oder weniger kann zu einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit führen.
  • Die Trennwand 215, die Innenumfangswand 211 und die Außenumfangswand 212 enthalten vorzugsweise SiC (Siliziumcarbid) mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Hauptbestandteil. Beispiele für ein solches Material umfassen Si-imprägniertes SiC, (Si+AI)-imprägniertes SiC, Metallverbund-SiC, rekristallisiertes SiC, Si3N4, SiC und dergleichen. Unter diesen werden Si-imprägniertes SiC und (Si+AI)-imprägniertes SiC bevorzugt verwendet, da sie eine Herstellung zu geringeren Kosten ermöglichen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Eine Zellendichte (d. h. die Anzahl der Zellen 214 pro Flächeneinheit) in dem Querschnitt der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids liegt vorzugsweise in einem Bereich von 4 bis 320 Zellen/cm2, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine Zellendichte von 4 Zellen/cm2 oder mehr kann die Festigkeit der Trennwand 215 und damit die Festigkeit der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 selbst und die effektive GSA (geometrische Oberfläche) ausreichend gewährleisten. Darüber hinaus kann eine Zellendichte von 320 Zellen/cm2 oder weniger ermöglichen, einen Anstieg des Druckverlusts zu verhindern, wenn das erste Fluid fließt.
  • Die hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 weist bevorzugt eine isostatische Festigkeit von mehr als 100 MPa und stärker bevorzugt 150 MPa oder mehr und noch stärker bevorzugt 200 MPa oder mehr auf, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine isostatische Festigkeit der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 von 100 MPa oder mehr kann dazu führen, dass die hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 eine verbesserte Haltbarkeit aufweist. Die isostatische Festigkeit der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 kann gemäß dem Verfahren zur Messung der isostatischen Festigkeit gemessen werden, wie es im JASO-Standard M505-87 definiert ist, einem von der Gesellschaft der Automobilingenieure Japans herausgegebenen Kraftfahrzeugstandard.
  • Ein Durchmesser (ein Außendurchmesser) der Außenumfangswand 212 in dem Querschnitt in Richtung senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids kann bevorzugt 20 bis 200 mm und noch stärker bevorzugt 30 bis 100 mm betragen, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Ein solcher Durchmesser kann eine Verbesserung der Wärmerückgewinnungseffizienz ermöglichen. Wenn die Form der Außenumfangswand 212 nicht kreisförmig ist, wird der Durchmesser des größten eingeschriebenen Kreises, der in die Querschnittsform der Außenumfangswand 212 eingeschrieben ist, als Durchmesser der Außenumfangswand 212 definiert.
  • Ferner kann ein Durchmesser der Innenumfangswand 211 in dem Querschnitt in der Richtung senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids bevorzugt 1 bis 50 mm und stärker bevorzugt 2 bis 30 mm betragen, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Wenn die Querschnittsform der Innenumfangswand 211 nicht kreisförmig ist, wird der Durchmesser des größten eingeschriebenen Kreises, der in die Querschnittsform der Innenumfangswand 211 eingeschrieben ist, als Durchmesser der Innenumfangswand 211 definiert.
  • Die hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 weist bei 25 °C bevorzugt eine Wärmeleitfähigkeit von 50 W/(m·K) oder mehr und stärker bevorzugt von 100 bis 300 W/(m·K) und noch stärker bevorzugt von 120 bis 300 W/(m·K) auf, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine Wärmeleitfähigkeit der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 in einem solchen Bereich kann zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit führen und es ermöglichen, dass die Wärme im Inneren der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 effizient nach außen übertragen wird. Es ist zu beachten, dass der Wert der Wärmeleitfähigkeit ein Wert ist, der nach der Laserblitzmethode (JIS R 1611: 1997) gemessen wird.
  • In dem Fall, in dem ein Abgas als erstes Fluid durch die Zellen 214 in der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 strömt, kann ein Katalysator auf der Trennwand 215 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 getragen werden. Die Trennwand 215 kann es ermöglichen, dass CO, NOx, HC und dergleichen im Abgas durch katalytische Reaktion in harmlose Substanzen umgewandelt werden, und kann es auch ermöglichen, dass bei der katalytischen Reaktion erzeugte Reaktionswärme zum Wärmeaustausch genutzt wird. Zu den bevorzugten Katalysatoren gehören solche, die mindestens ein Element enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Edelmetallen (Platin, Rhodium, Palladium, Ruthenium, Indium, Silber und Gold), Aluminium, Nickel, Zirkonium, Titan, Cer, Kobalt, Mangan, Zink, Kupfer, Zinn, Eisen, Niob, Magnesium, Lanthan, Samarium, Wismut und Barium besteht. Jedes der oben aufgeführten Elemente kann als einfache Metallsubstanz, als Metalloxid oder als andere Metallverbindung enthalten sein.
  • Eine getragene Menge des Katalysators (Katalysatormetall + Träger) kann vorzugsweise 10 bis 400 g/L betragen, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt. Darüber hinaus kann bei Verwendung des Katalysators, der das Edelmetall bzw. die Edelmetalle enthält, die getragene Menge vorzugsweise 0,1 bis 5 g/L betragen, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Mit einer getragene Menge des Katalysators (Katalysatormetall + Träger) von 10 g/L oder mehr kann problemlos eine Katalyse erzielt werden. Außerdem kann eine getragene Menge des Katalysators (Katalysatormetall + Träger) von 400 g/L oder weniger eine Unterdrückung sowohl eines Anstiegs des Druckverlusts als auch eines Anstiegs der Herstellungskosten ermöglichen. Der Träger bezieht sich auf einen Träger, auf dem ein Katalysatormetall getragen wird. Zu den Trägern gehören beispielsweise solche, die mindestens ein Material enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Ceroxid und Zirkonoxid besteht.
  • <Erstes äußeres zylindrisches Element 220>
  • Das erste äußere zylindrische Element 220 ist an einer Oberfläche (Außenumfangsfläche) der Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht. Das Anbringen kann entweder direkt oder indirekt erfolgen, im Hinblick auf die Wärmerückgewinnungseffizienz vorzugsweise jedoch direkt.
  • Das erste äußere zylindrische Element 220 ist ein zylindrisches Element mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt 221a und einem stromabwärtigen Endabschnitt 221b.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt. Außerdem kann die mittlere Position des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 in einer axialen Richtung mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 in der axialen Richtung zusammenfallen. Darüber hinaus können Durchmesser (ein Außendurchmesser und ein Innendurchmesser) des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 in der axialen Richtung einheitlich sein. Aber der Durchmesser zumindest eines Teils (z. B. beider Enden in der axialen Richtung oder dergleichen) des ersten äußeren Zylinders kann vergrößert oder verkleinert sein.
  • Nicht einschränkende Beispiele des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, das hier verwendet werden kann, umfassen ein zylindrisches Element, das an der Oberfläche der Außenumfangswand212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht ist, um die Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 in Umfangsrichtung abzudecken.
  • Bei Verwendung hierin bedeutet „angebracht“, dass die säulenförmige Wabenstruktur 210 und das erste äußere zylindrische Element 220 in einem zueinander passenden Zustand fixiert sind. Daher umfasst das Anbringen der säulenförmigen Wabenstruktur 210 und des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 aneinander Fälle, in denen die säulenförmige Wabenstruktur 210 und das erste äußere zylindrische Element 220 durch ein auf Passung, beispielsweise eine Spielpassung, Presspassung und Schrumpfpassung basierendes Fixierungsverfahren sowie durch Hartlöten, Schweißen, Diffusionsschweißen und dergleichen aneinander fixiert sind.
  • Das erste äußere zylindrische Element 220 kann vorzugsweise eine Innenoberflächenform aufweisen, die der Oberfläche der Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 entspricht. Da die innere Oberfläche des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 in direktem Kontakt mit der Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 steht, wird die Wärmeleitfähigkeit verbessert und die Wärme in der säulenförmigen Wabenstruktur 210 kann effizient auf das erste äußere zylindrische Element 220 übertragen werden.
  • Im Hinblick auf die Verbesserung der Wärmerückgewinnungseffizienz ist ein höheres Verhältnis einer Fläche eines Abschnitts, der umfänglich mit dem ersten äußeren zylindrischen Element 220 bedeckt ist, in der Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 zu der Gesamtfläche der Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 vorzuziehen. Insbesondere beträgt das Flächenverhältnis bevorzugt 80 % oder mehr, stärker bevorzugt 90 % oder mehr und noch stärker bevorzugt 100 % (d. h. die gesamte Außenumfangswand 212 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 ist umfänglich mit dem ersten äußeren zylindrischen Element 220 bedeckt).
  • Es ist zu beachten, dass sich der Begriff „die Oberfläche der Außenumfangswand 212“, wie er hier verwendet wird, auf eine Oberfläche der säulenförmigen Wabenstruktur 210 bezieht, die parallel zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids ist, und keine Oberflächen (die erste Endfläche 213a und die zweite Endfläche 213b) der säulenförmigen Wabenstruktur 210 umfasst, die senkrecht zu der Strömungswegrichtung des ersten Fluids sind.
  • Das erste äußere zylindrische Element 220 besteht im Hinblick auf die Herstellbarkeit vorzugsweise aus einem Metall, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Darüber hinaus ist das metallische erste äußere zylindrische Element 220 auch deshalb vorzuziehen, weil es leicht an ein zweites äußeres zylindrisches Element 270 oder dergleichen geschweißt werden kann, was nachstehend beschrieben wird. Beispiele für das Material des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, das hier verwendet werden kann, umfassen Edelstahl, Titanlegierungen, Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen, Messing und dergleichen. Unter diesen ist Edelstahl vorzuziehen, da er eine hohe Haltbarkeit und Zuverlässigkeit aufweist und kostengünstig ist.
  • Das erste äußere zylindrische Element 220 weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 mm oder mehr und stärker bevorzugt 0,3 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 0,5 mm oder mehr auf, obwohl keine besondere Beschränkung darauf besteht. Eine Dicke des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 von 0,1 mm oder mehr kann die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten. Eine Dicke des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 beträgt bevorzugt 10 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 5 mm oder weniger und noch stärker bevorzugt 3 mm oder weniger. Eine Dicke des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 von 10 mm oder weniger kann den Wärmewiderstand verringern und die Wärmeleitfähigkeit verbessern.
  • <Inneres zylindrisches Element 230>
  • Das innere zylindrische Element 230 ist an einer Oberfläche (einer Innenumfangsfläche) der Innenumfangswand 211 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht. Das Anbringen kann direkt oder indirekt über ein Dichtungselement 290 oder dergleichen erfolgen.
  • Das innere zylindrische Element 230 ist ein zylindrisches Element mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt 231a und einem stromabwärtigen Endabschnitt 231b.
  • Das innere zylindrische Element 230 weist vorzugsweise einen verjüngten Abschnitt 232 auf, dessen Durchmesser von der Position der zweiten Endfläche 213b der säulenförmigen Wabenstruktur 210 zu dem stromabwärtigen Endabschnitt 231b hin abnimmt. Das Bereitstellen eines solchen verjüngten Abschnitts 232 kann eine Differenz zwischen dem Innendurchmesser des stromabwärtigen Endabschnitts 231b des inneren zylindrischen Elements 230 und dem Innendurchmesser des stromabwärtigen Endabschnitts 241b des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 verringern. In dem Fall, in dem die Wärmerückgewinnung unterdrückt wird, kann dies eine Durchflussrate des ersten Fluids in der Nähe des stromabwärtigen Endabschnitts 241b des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 erzielen, die äquivalent zu der des ersten Fluids in der Nähe des stromabwärtigen Endabschnitts 231b des inneren zylindrischen Elements 230 ist, wodurch eine Differenz zwischen den Drücken in der Nähe des stromabwärtigen Endabschnitts 241b des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 und in der Nähe des stromabwärtigen Endabschnitts 231b des inneren zylindrischen Elements 230 verringert wird. Im Ergebnis kann ein Rückflussphänomen des ersten Fluids von einem Wärmerückgewinnungsweg-Auslass B zu einem Wärmerückgewinnungsweg-Einlass A kann unterdrückt werden, so dass das Wärmeisolationsvermögen verbessert werden kann.
  • Der verjüngte Abschnitt 232 weist einen Neigungswinkel des inneren zylindrischen Elements 230 relativ zu der axialen Richtung von bevorzugt 45 ° oder weniger und stärker bevorzugt 42 ° oder weniger und noch stärker bevorzugt 40 ° oder weniger auf. Durch Steuern des Neigungswinkels auf einen solchen Winkel kann die Strömung des ersten Fluids, das zwischen dem inneren zylindrischen Element 230 und dem stromaufwärtigen zylindrischen Element 240 strömt, um in die säulenförmige Wabenstruktur 210 zu gelangen, unterdrückt werden, wenn die Wärmerückgewinnung unterdrückt wird, so dass das Wärmeisolationsvermögen verbessert werden kann.
  • Darüber hinaus ist die Untergrenze des Neigungswinkels des verjüngten Abschnitts 232 nicht besonders beschränkt, sie kann jedoch im Allgemeinen 10 ° und bevorzugt 15 ° betragen, um den kompakten Wärmetauscher 200 zu schaffen.
  • Das innere zylindrische Element 230 weist mindestens ein Durchgangsloch 235 auf, durch das das erste Fluid, das durch den Strömungsweg zwischen dem inneren zylindrischen Element 230 und dem stromaufwärtigen zylindrischen Element 240 fließt, in die säulenförmige Wabenstruktur 210 eingeleitet werden kann. Für die Form und Anzahl Durchgangslöcher 235 gibt es keine besondere Beschränkung und es können bekannte Formen und Anzahlen hergenommen werden.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des inneren zylindrischen Elements 230 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des inneren zylindrischen Elements 230 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt. Ferner ist es auch vorzuziehen, dass die axiale Mittelposition des inneren zylindrischen Elements 230 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 zusammenfällt.
  • Nicht einschränkende Beispiele für das innere zylindrische Element 230, das hier verwendet werden kann, umfassen ein zylindrisches Element, bei dem ein Teil der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 230 an der Oberfläche der Innenumfangswand 211 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht ist.
  • Hier können ein Teil der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 230 und die Oberfläche der Innenumfangswand 211 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 miteinander in direktem Kontakt oder in indirektem Kontakt über ein anderes Element (z. B. eine Wärmeisolierungsmatte) stehen.
  • Der Teil der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Elements 230 und die Oberfläche der Innenumfangswand 211 der säulenförmigen Wabenstruktur 210 sind in einem aneinander angebrachten Zustand aneinander fixiert. Ein Fixierungsverfahren umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, das gleiche Verfahren wie das des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie es oben beschrieben ist.
  • Ein Material des inneren zylindrischen Elements 230 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleichen Materialien wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben sind.
  • Die Dicke des inneren zylindrischen Elements 230 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleiche Dicke wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben ist.
  • <Stromaufwärtiges zylindrisches Element 240>
  • Das stromaufwärtige zylindrische Element 240 weist einen Abschnitt auf, der auf einer radial inneren Seite des inneren zylindrischen Elements 230 in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden.
  • Das stromaufwärtige zylindrische Element 240 ist ein zylindrisches Element mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt 241a und einem stromabwärtigen Endabschnitt 241b.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt.
  • Die Struktur des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 auf der Seite des stromaufwärtigen Endabschnitts 241a ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch nach Bedarf abhängig von der Form anderer Komponenten (z. B. Rohrleitungen), mit denen der stromaufwärtige Endabschnitt 241a des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 verbunden ist, angepasst werden. Wenn z. B. der Durchmesser der anderen Komponente größer ist als der des stromaufwärtigen Endabschnitts 241a, kann der Durchmesser auf der Seite des stromaufwärtigen Endabschnitts 241a vergrößert werden, wie es in 18 gezeigt ist.
  • Ein Verfahren zum Fixieren des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 ist nicht besonders beschränkt, aber das stromaufwärtige zylindrische Element 240 kann an dem ersten äußeren zylindrischen Element 220 oder dergleichen über ein unten beschriebenes zylindrisches Verbindungselement 250 fixiert werden. Das Fixierungsverfahren umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, das gleiche Verfahren wie das des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie es oben beschrieben ist.
  • Ein Material des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleichen Materialien wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben aufgeführt sind.
  • Eine Dicke des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleiche Dicke wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben ist.
  • <Zylindrisches Verbindungselement 250>
  • Das zylindrische Verbindungselement 250 ist ein zylindrisches Element, das den stromaufwärtigen Endabschnitt 221a des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 mit der stromaufwärtigen Seite des inneren zylindrischen Elements 230 verbindet. Die Verbindung kann direkt oder indirekt sein. Im Falle einer indirekten Verbindung kann beispielsweise ein stromaufwärtiger Endabschnitt 271a eines zweiten äußeren zylindrischen Elements 270, das später beschrieben wird, oder dergleichen zwischen dem stromaufwärtigen Endabschnitt 221a des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 und der stromaufwärtigen Seite des inneren zylindrischen Elements 230 angeordnet sein.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des zylindrischen Verbindungselements 250 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des zylindrischen Verbindungselements 250 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt.
  • Die Form des zylindrischen Verbindungselements 250 ist nicht besonders beschränkt, es kann jedoch eine gekrümmte Struktur haben. Eine solche Struktur kann für einen gleichmäßigen Fluss des ersten Fluids sorgen, das durch den Einlass A des Wärmerückgewinnungswegs eintritt, um während der Förderung der Wärmerückgewinnung zu der säulenförmigen Wabenstruktur 210 zu strömen, so dass der Druckverlust verringert werden kann.
  • Ein Material des zylindrischen Verbindungselements 250 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleichen Materialien wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben aufgeführt sind.
  • Die Dicke des zylindrischen Verbindungselements 250 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleiche Dicke wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben ist.
  • <Stromabwärtiges Zylinderelement 260>
  • Das stromabwärtige zylindrische Element 260 ist mit dem stromabwärtigen Endabschnitt 221b des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 verbunden und weist einen Abschnitt auf, der auf einer radial äußeren Seite des inneren zylindrischen Elements 230 in einem Abstand angeordnet ist, um so den Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden. Die Verbindung kann entweder direkt oder indirekt sein. Im Falle einer indirekten Verbindung kann beispielsweise ein stromabwärtiger Endabschnitt 271b eines zweiten äußeren zylindrischen Elements 270, das weiter unten beschrieben wird, oder dergleichen zwischen dem stromabwärtigen zylindrischen Element 260 und dem stromabwärtigen Endabschnitt 221b des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 angeordnet sein.
  • Das stromabwärtige zylindrische Element 260 ist ein zylindrisches Element mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt 261a und einem stromabwärtigen Endabschnitt 261b.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt.
  • Die Durchmesser (Außendurchmesser und Innendurchmesser) des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 können in der axialen Richtung einheitlich sein, aber zumindest ein Teil der Durchmesser kann verkleinert oder vergrößert sein.
  • Ein Material des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleichen Materialien wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben aufgeführt sind.
  • Die Dicke des stromabwärtigen zylindrischen Elements 260 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleiche Dicke wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben ist.
  • <Zweites äußeres zylindrisches Element 270>
  • Das zweite äußere zylindrische Element 270 ist auf einer radial äußeren Seite des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 mit einem Abstand angeordnet, um einen Strömungsweg für ein zweites Fluid zu bilden.
  • Das zweite äußere zylindrische Element 270 ist ein zylindrisches Element mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt 271a und einem stromabwärtigen Endabschnitt 271b.
  • Es ist vorzuziehen, dass eine axiale Richtung des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt und eine Mittelachse des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 mit der der säulenförmigen Wabenstruktur 210 übereinstimmt.
  • Der stromaufwärtige Endabschnitt 271a des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 erstreckt sich bevorzugt über die Position der ersten Endfläche 213a der säulenförmigen Wabenstruktur 210 hinaus zu der stromaufwärtigen Seite. Eine solche Struktur kann eine Verbesserung der Wärmerückgewinnungseffizienz ermöglichen.
  • Das zweite äußere zylindrische Element 270 ist bevorzugt sowohl mit einem Zufuhrrohr 272 zum Zuführen des zweiten Fluids in einen Bereich zwischen dem zweiten äußeren zylindrischen Element 270 und dem ersten äußeren zylindrischen Element 220 als auch mit einem Abfuhrrohr 273 zum Abführen des zweiten Fluids aus einem Bereich zwischen dem zweiten äußeren zylindrischen Element 270 und dem ersten äußeren zylindrischen Element 220 verbunden. Das Zufuhrrohr 272 und das Abfuhrrohr 273 sind vorzugsweise an Positionen bereitgestellt, die jeweils den beiden axialen Enden der säulenförmigen Wabenstruktur 210 entsprechen.
  • Das Zufuhrrohr 272 und das Abfuhrrohr 273 können sich in die gleiche Richtung erstrecken oder können sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken.
  • Das zweite äußere zylindrische Element 270 ist bevorzugt so angeordnet, dass die Innenumfangsflächen des stromaufwärtigen Endabschnitts 271a und des stromabwärtigen Endabschnitts 271b in direktem oder indirektem Kontakt mit der Außenumfangsfläche des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 stehen.
  • Ein Verfahren zum Fixieren der Innenumfangswand des stromaufwärtigen Endabschnitts 271a und des stromabwärtigen Endabschnitts 271b des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 an der Außenumfangsfläche des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, das hier verwendet werden kann, umfasst ohne Einschränkung darauf eine Passung wie etwa Spielpassung, Presspassung und Schrumpfpassung sowie Hartlöten, Schweißen, Diffusionsschweißen und dergleichen.
  • Durchmesser (Außendurchmesser und Innendurchmesser) des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 können in der axialen Richtung einheitlich sein, aber der Durchmesser von mindestens einem Teil (z. B. einem mittleren Abschnitt in der axialen Richtung, beiden Enden in der axialen Richtung, oder dergleichen) des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 kann verringert oder erhöht sein. Durch Verringern des Durchmessers des mittleren Abschnitts in der axialen Richtung des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 kann sich das zweite Fluid beispielsweise über die gesamte Außenumfangsrichtung des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 in dem zweiten äußeren zylindrischen Element 270 auf Seiten des Zufuhrrohrs 272 und Abfuhrrohrs 273 verteilen. Daher wird eine Menge des zweiten Fluids, die nicht zu dem Wärmeaustausch an dem mittleren Abschnitt in der axialen Richtung beiträgt, reduziert, so dass die Wärmeaustauscheffizienz verbessert werden kann.
  • Ein Material des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleichen Materialien wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben aufgeführt sind.
  • Die Dicke des zweiten äußeren zylindrischen Elements 270 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, die gleiche Dicke wie die des ersten äußeren zylindrischen Elements 220, wie sie oben beschrieben ist.
  • <Erstes Fluid und zweites Fluid>
  • Das erste Fluid und das zweite Fluid, die in dem Wärmetauscher 200 verwendet werden, unterliegen keinen besonderen Einschränkungen und es können verschiedene Flüssigkeiten und Gase verwendet werden. Wenn der Wärmetauscher 200 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug montiert ist, kann als erstes Fluid ein Abgas und als zweites Fluid Wasser oder Frostschutzmittel (LLC definiert durch JIS K2234: 2006) verwendet werden. Darüber hinaus kann das erste Fluid ein Fluid sein, dessen Temperatur höher ist als die des zweiten Fluids.
  • <Verfahren zum Herstellen des Wärmetauschers 200>
  • Der Wärmetauscher 200 kann nach einem in der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 200 gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden.
  • Zunächst wird ein Grünkörper, der Keramikpulver enthält, in eine gewünschte Form extrudiert, um einen wabenförmigen Körper herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt können die Form und Dichte der Zellen 214 sowie die Längen und Dicken der Trennwand 215, der Innenumfangswand 211 und der Außenumfangswand212 und dergleichen durch Auswählen geeigneter Formen der Düsen und Schablonen gesteuert werden. Das Material des wabenförmigen Körpers, das hier verwendet werden kann, umfasst die oben beschriebene Keramik. Wenn beispielsweise ein wabenförmiger Körper hergestellt wird, der den Si-imprägnierten SiC-Verbundwerkstoff als Hauptbestandteil enthält, werden ein Bindemittel und Wasser oder ein organisches Lösungsmittel zu einer vorbestimmten Menge SiC-Pulver hinzugefügt und die resultierende Mischung wird geknetet, um einen Grünkörper zu bilden, der dann zu einem wabenförmigen Körper mit einer gewünschten Form geformt werden kann. Der resultierende Wabenformkörper kann dann getrocknet werden und der Wabenformkörper kann mit metallischem Si imprägniert und unter reduziertem Druck in einem Inertgas oder bei Unterdruck gebrannt werden, um eine hohle, säulenförmige Wabenstruktur 210 zu erhalten, deren Zellen 214 durch die Trennwand 215 definiert sind. Das Imprägnieren und Brennen von metallischem Si umfasst das Anordnen eines Klumpens, der das metallische Si enthält, und des wabenförmigen Körpers so, dass sie miteinander in Kontakt kommen, und das Brennen der beiden. Der Kontaktpunkt des Klumpens, der das metallische Si enthält, in dem wabenförmigen Körper kann die Endfläche, die Oberfläche der Außenumfangswand 212 oder die Oberfläche der Innenumfangswand 211 sein.
  • Die hohle säulenförmige Wabenstruktur 210 wird dann in das erste äußere zylindrische Element 220 eingesetzt und das erste äußere zylindrische Element 220 wird an der Oberfläche der Außenumfangswand 212 der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht. Anschließend wird das innere zylindrische Element 230 in den hohlen Bereich der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 eingesetzt und das innere zylindrische Element 230 wird an der Oberfläche der Innenumfangswand 211 der hohlen säulenförmigen Wabenstruktur 210 angebracht. Dann wird das zweite äußere zylindrische Element 270 an der radial äußeren Seite des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 angeordnet und fixiert. Das Zufuhrrohr 272 und das Abfuhrrohr 273 können zuvor an dem zweiten äußeren zylindrischen Element 270 fixiert werden, sie können jedoch auch in einem geeigneten Stadium an dem zweiten äußeren zylindrischen Element 270 fixiert werden. Als Nächstes wird das stromaufwärtige zylindrische Element 240 auf der radial inneren Seite des inneren zylindrischen Elements 230 angeordnet und der stromaufwärtige Endabschnitt 221a des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 und die stromaufwärtige Seite des stromaufwärtigen zylindrischen Elements 240 werden über das zylindrische Verbindungselement 250 miteinander verbunden. Das stromabwärtige zylindrische Element 260 wird dann an dem stromabwärtigen Endabschnitt 221b des ersten äußeren zylindrischen Elements 220 angeordnet und mit diesem verbunden. Das Drehklappenventil 100 wird dann an der Seite des stromabwärtigen Endabschnitts 231b des inneren zylindrischen Elements 230 befestigt.
  • Darüber hinaus sind die Reihenfolgen des Anordnens und Fixierend (des Anbringens) der jeweiligen Elemente nicht auf die oben genannten Reihenfolgen beschränkt und können nach Bedarf innerhalb eines Bereichs, in dem die Elemente hergestellt werden können, geändert werden. Als Fixierungsverfahren (Anbringungsverfahren) kann das vorstehende Verfahren verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Rohr
    15
    Anschlagabschnitt
    100
    Drehklappenventil
    110
    Ventilplatte
    111a, 111b
    Plattenoberfläche
    112
    Außenumfangsfläche
    113
    Nutabschnitt
    114
    Übergangsabschnitt
    115
    erste Platte
    115a, 115b
    Plattenoberfläche
    115c
    Außenumfangsfläche
    116
    zweite Platte
    116a, 116b
    Plattenoberfläche
    116c
    Außenumfangsfläche
    117
    dritte Platte
    118
    abgestufter Abschnitt
    120
    Welle
    130
    Ventilplatten-Hilfselement
    131
    Erweiterungsabschnitt
    132
    Kerbe
    210
    säulenförmige Wabenstruktur
    211
    Innenumfangswand
    212
    Außenumfangswand
    213a
    erste Endfläche
    213b
    zweite Endfläche
    214
    Zelle
    215
    Trennwand
    220
    erstes äußeres zylindrisches Element
    221a
    stromaufwärtiger Endabschnitt
    221b
    stromabwärtiger Endabschnitt
    230
    inneres zylindrisches Element
    231a
    stromaufwärtiger Endabschnitt
    231b
    stromabwärtiger Endabschnitt
    232
    verjüngter Abschnitt
    235
    Durchgangsloch
    240
    stromaufwärtiges zylindrisches Element
    241a
    stromaufwärtiger Endabschnitt
    241b
    stromabwärtiger Endabschnitt
    250
    zylindrisches Verbindungselement
    260
    stromabwärtiges zylindrisches Element
    261a
    stromaufwärtiger Endabschnitt
    261b
    stromabwärtiger Endabschnitt
    270
    zweites äußeres zylindrisches Element
    271a
    stromaufwärtiger Endabschnitt
    271b
    stromabwärtiger Endabschnitt
    272
    Zufuhrrohr
    273
    Abfuhrrohr
    280
    Lager
    290
    Dichtungselement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 5912780 B [0005]
    • JP 2020159270 A [0005]

Claims (15)

  1. Drehklappenventil, das in einem Strömungsweg für ein erstes Fluid, das durch einen Wärmetauscher strömt, bereitgestellt ist und umfasst: eine Ventilplatte, die in dem Strömungsweg bereitgestellt ist; eine Welle zum drehbaren Lagern der Ventilplatte in dem Strömungsweg; und mindestens ein Ventilplatten-Hilfselement in Kontakt mit mindestens einer Plattenoberfläche der Ventilplatte, wobei das Ventilplatten-Hilfselement einen Erweiterungsabschnitt aufweist, der sich von einer Außenumfangsfläche der Ventilplatte radial nach außen erstreckt; wobei das Ventilplatten-Hilfselement aus einem Material besteht, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die Ventilplatte aufweist.
  2. Drehklappenventil nach Anspruch 1, wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Ringform mit einem Innendurchmesser, der kleiner als ein Außendurchmesser der Ventilplatte ist, und mit einem Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser der Ventilplatte und kleiner als ein Innendurchmesser des Strömungswegs ist, aufweist.
  3. Drehklappenventil nach Anspruch 2, wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine halbierte Ringform aufweist, wobei die Ringform in Hälften geteilt ist.
  4. Drehklappenventil nach Anspruch 3, wobei die halbierte Ringform mindestens eine Kerbe aufweist, die auf der Seite des Innendurchmessers ausgebildet ist.
  5. Drehklappenventil nach Anspruch 1, wobei das Ventilplatten-Hilfselement zwei oder mehr Ventilplatten-Hilfselement-Stücke umfasst, die nicht miteinander in Kontakt stehen.
  6. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei dann, wenn die Ventilplatte durch eine Winkelhalbierende, die durch eine Mittelachse der Ventilplatte verläuft, in zwei Bereiche A und B unterteilt ist, das Ventilplatten-Hilfselement mit einer Plattenoberfläche der Ventilplatte in dem Bereich A und mit der anderen Plattenoberfläche der Ventilplatte in dem Bereich B in Kontakt steht.
  7. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wobei die Ventilplatte mindestens einen Nutabschnitt auf einer Außenumfangsfläche der Ventilplatte aufweist und mindestens ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements in dem Nutabschnitt angeordnet ist.
  8. Drehklappenventil nach Anspruch 7, wobei die Ventilplatte eine dreischichtige Struktur aufweist, wobei eine dritte Platte, die einen kleineren Durchmesser als eine erste Platte und eine zweite Platte aufweist, zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist.
  9. Drehklappenventil nach Anspruch 8, wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Struktur aufweist, die mit beiden Plattenoberflächen und einer oder mehreren Außenumfangsflächen der ersten Platte und/oder der zweiten Platte in Kontakt steht.
  10. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ventilplatte eine erste Platte und eine zweite Platte umfasst und mindestens ein Teil des Ventilplatten-Hilfselements zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist.
  11. Drehklappenventil nach Anspruch 10, wobei das Ventilplatten-Hilfselement eine Struktur aufweist, die mit beiden Plattenoberflächen und einer oder mehreren Außenumfangsflächen der ersten Platte und/oder der zweiten Platte in Kontakt steht.
  12. Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Innenumfangsabschnitt des Strömungswegs für das erste Fluid mindestens einen Anschlagabschnitt aufweist, der mit der Ventilplatte und/oder dem Ventilplatten-Hilfselement in Kontakt gebracht werden kann.
  13. Wärmetauscher, der das Drehklappenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
  14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, der ferner umfasst: eine hohle säulenförmige Wabenstruktur mit einer Außenumfangswand, einer Innenumfangswand und einer Trennwand, die zwischen der Außenumfangswand und der Innenumfangswand angeordnet ist, wobei die Trennwand mehrere Zellen definiert, wobei sich jede der Zellen von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche erstreckt, um einen Strömungsweg für ein erstes Fluid zu bilden; und ein inneres zylindrisches Element, das an einer Oberfläche der Innenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur angebracht ist; wobei das Drehklappenventil auf der Seite eines stromabwärtigen Endabschnitts des inneren zylindrischen Elements bereitgestellt ist.
  15. Wärmetauscher nach Anspruch 14, der ferner umfasst: ein erstes äußeres zylindrisches Element, das an einer Oberfläche der Außenumfangswand der säulenförmigen Wabenstruktur angebracht ist; ein stromaufwärtiges zylindrisches Element mit einem Abschnitt, der auf einer radial inneren Seite des inneren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden; ein zylindrisches Verbindungselement zum Verbinden eines stromaufwärtigen Endabschnitts des ersten äußeren zylindrischen Elements mit einer stromaufwärtigen Seite des inneren zylindrischen Elements; ein stromabwärtiges zylindrisches Element, das mit einem stromabwärtigen Endabschnitt des ersten äußeren zylindrischen Elements verbunden ist, wobei der stromabwärtige zylindrische Abschnitt einen Abschnitt aufweist, der auf einer radial äußeren Seite des inneren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für das erste Fluid zu bilden; und ein zweites äußeres zylindrisches Element, das auf einer radial äußeren Seite des ersten äußeren zylindrischen Elements in einem Abstand angeordnet ist, um einen Strömungsweg für ein zweites Fluid zu bilden, wobei das innere zylindrische Element mindestens ein Durchgangsloch aufweist, durch das das erste Fluid, das durch den Strömungsweg zwischen dem inneren zylindrischen Element und dem stromaufwärtigen zylindrischen Element strömt, in die säulenförmige Wabenstruktur eingeleitet werden kann.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5912780B2 (ja) 2012-04-02 2016-04-27 株式会社ユタカ技研 排熱回収装置
JP2020159270A (ja) 2019-03-26 2020-10-01 日本碍子株式会社 熱交換器

Patent Citations (2)

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JP5912780B2 (ja) 2012-04-02 2016-04-27 株式会社ユタカ技研 排熱回収装置
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