-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese internationale Anmeldung beansprucht den Vorteil der
japanischen Patentanmeldung Nummer 2014-253377 , eingereicht am Montag, 15. Dezember 2014 beim
japanischen Patentamt, und die gesamte Offenbarung der Patentanmeldung Nummer 2014-253377 , auf die in diesem Dokument verwiesen wird.
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Ein Wärmetauscher mit gestapelten Platten, der eine Vielzahl rechteckiger Platten umfasst, durch die ein erstes Fluid strömt, und der Wärme zwischen einem zweiten Fluid, das um die Außenseite der Vielzahl von Platten und das erste Fluid strömt, tauscht, ist bekannt (siehe Patentdokument 1 nachfolgend). In den Platten des Wärmetauschers, der in Patentdokument 1 beschrieben ist, weist jede der Platten eine Vielzahl herausgedrückter Abschnitte auf, die durch Herausdrücken von Flächen der Platten nach außen in einer hervorstehenden Weise gebildet sind, so dass konvexe Abschnitte gebildet werden. Jeder der herausgedrückten Abschnitte ist derart gebildet, dass eine Längsrichtung der herausgedrückten Abschnitte entlang einer diagonalen Linie der Platte verläuft.
-
Die Platte des in Patentdokument 1 beschriebenen Wärmetauschers ist derart angeordnet, dass eine Längsseite der Platte orthogonal zu einer Flussrichtung des zweiten Fluids ist; die Platten sind derart fixiert, dass jeweilige hervorstehende Flächen der herausgedrückten Abschnitte aneinander an einem Strömungspfad des zweiten Fluids anliegen. Mit dieser Ausgestaltung fungieren die herausgedrückten Abschnitte, deren hervorstehende Flächen aneinander anliegen, als turbulenter Strömungsgenerator zum Erzeugen einer Turbulenz durch Unterbinden einer linearen Strömung des zweiten Fluids.
-
Folglich kann der in Patentdokument 1 beschriebene Wärmetauscher den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung an einer Außenfläche der Platte erhöhen, wodurch der Wärmetausch-Wirkungsgrad verbessert wird.
-
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
-
PATENTDOKUMENTE
-
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nummer 4122578 .
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
-
Es ist gewünscht, den Wärmetausch-Wirkungsgrad von Wärmetauschern zu verbessern. Zu diesem Zweck ist jedoch der Wärmetausch-Wirkungsgrad, der durch den in Patentdokument 1 beschriebenen Wärmetauscher erzielt wird, möglicherweise nicht ausreichend.
-
In Hinblick auf das zuvor Gesagte ist es gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wünschenswert, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der einen weiter verbesserten Wärmetausch-Wirkungsgrad aufweist.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
-
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher, umfassend eine Vielzahl von Plattenteilen, der einen Strömungskanal umfasst, durch den ein erstes Fluid strömt. Jeder der Vielzahl von Plattenteilen umfasst einen gewellten Teil, der mindestens eine Außenfläche mit einer gewellten Form aufweist. Dieser gewellte Teil umfasst mindestens einen konvexen Abschnitt, der auf eine nichtlineare wulstartige Weise in einem spezifizierten Abstand von der Außenfläche nach außen hervorsteht.
-
Jeder der Vielzahl von Plattenteilen ist derart angeordnet, dass eine Längsrichtung des mindestens einen konvexen Abschnitts eine zu einer Strömungsrichtung eines zweiten Fluids orthogonale Richtung ist. Außerdem ist die Vielzahl von Plattenteilen derart angeordnet, dass jeweilige Außenflächen von gegenseitig benachbarten Plattenteilen der Vielzahl von Plattenteilen in einem berührungslosen Zustand sind und einen Spalt zwischen den jeweiligen Außenflächen aufweisen, und Scheitelpunkte, von denen jeder ein Scheitelpunkt des mindestens einen konvexen Abschnitts ist, der von jeder der jeweiligen gegenseitig einander zugewandten Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile hervorsteht, einander in einer Anordnungsrichtung der Vielzahl von Plattenteilen nicht zugewandt sind.
-
Weil die Plattenteile des Wärmetauschers gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung in berührungslosem Zustand angeordnet sind, ist der Spalt zwischen den jeweiligen Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile gebildet. Außerdem sind die jeweiligen Scheitelpunkte der konkaven Abschnitte, die von den gegenseitig einander zugewandten Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile hervorstehen, derart angeordnet, dass sie einander nicht in der Anordnungsrichtung der Plattenteile zugewandt sind; somit ist der zwischen den Plattenteilen gebildete Spalt ein gewellter Spalt.
-
Das zweite Fluid strömt durch den gewellten Spalt in einer zu den Längsrichtungen der konvexen Abschnitte der Plattenteile orthogonalen Richtung. Aus diesem Grund trifft ein Teil des zweiten Fluids, das durch diesen Spalt strömt, auf die konvexen Abschnitte der Plattenteile. Entsprechend kann der Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung eine Bildung einer Grenzschicht um die konvexen Abschnitte der Plattenteile unterbinden, auf die der Teil des zweiten Fluids auftrifft, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen den Außenflächen der Plattenteile und dem zweiten Fluid erhöht wird.
-
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung dient überdies der gewellte Spalt, der zwischen den Plattenteilen gebildet ist, in dem Wärmetauscher als ein Strömungspfad für das zweite Fluid. Daher kann ein Blockieren eines Stroms des zweiten Fluids soweit wie möglich unterbunden werden, und ein Auftreten einer Abnahme des Volumenstroms des zweiten Fluids kann vermindert werden.
-
Außerdem weist in dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung die Außenfläche des Plattenteils eine gewellte Form auf. Aus diesem Grund kann bei dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ein Flächenbereich des Plattenteils, das in Berührung mit dem zweiten Fluid stehen soll, vergrößert werden.
-
Mit Blick auf das zuvor Genannte kann der Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung den Wärmetausch-Wirkungsgrad weiter verbessern. Überdies kann der gewellte Teil gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung mindestens einen konkaven Abschnitt umfassen, und eine Innenfläche kann eine gewellte Form aufweisen. „Konkav“ meint in diesem Dokument einen Abschnitt, der in linearer wulstartiger Weise von der Innenfläche nach innen hervorsteht, so dass der Abschnitt dem mindestens einen konvexen Abschnitt benachbart ist, und dass die Außenfläche von dem mindestens einen konvexen Abschnitt niedergedrückt wird.
-
Die Vielzahl von Plattenteilen kann derart ausgestaltet sein, dass die Innenflächen, die einander zugewandt sind, in einem berührungslosen Zustand sind und einen Spalt zwischen den Innenflächen aufweisen, und dass eine Längsrichtung des mindestens einen konkaven Abschnitts eine Richtung entlang einer Strömungsrichtung des ersten Fluids ist.
-
In dem wie zuvor beschrieben ausgestalteten Wärmetauscher weisen nicht nur die Außenflächen der Vielzahl von Plattenteilen, sondern auch die Innenflächen der Vielzahl von Plattenteilen eine gewellte Form auf. Aus diesem Grund kann bei dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ein Flächenbereich des Plattenteils, der das zweite Fluid berühren soll, vergrößert werden.
-
Überdies strömt in dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung das erste Fluid innerhalb des Plattenteils entlang einer Längsrichtung der gewellten Form der Innenfläche des Plattenteils. Somit kann bei dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung Widerstand gegen den Strom des ersten Fluids, das heißt Druckverlust, soweit wie möglich vermindert werden.
-
Als Folge der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen kann der Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung den Wärmetausch-Wirkungsgrad verbessern. Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann überdies jeder der Vielzahl von Plattenteilen eine röhrenförmige Form aufweisen. In diesem Fall kann die Vielzahl von Plattenteilen entlang einer axialen Richtung angeordnet sein. Insbesondere kann der Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung als ein Wärmetauscher ausgestaltet sein, in dem röhrenförmige Plattenteile in der axialen Richtung gestapelt sind, das heißt als ein röhrenförmiger Wärmetauscher mit gestapelten Platten.
-
In dem wie zuvor beschrieben ausgestalteten Wärmetauscher kann die Strömungsrichtung des zweiten Fluids so ausgerichtet sein, dass sie eine Richtung in einer radialen Richtung ist, und außerdem kann die Strömungsrichtung des ersten Fluids so ausgerichtet sein, dass sie eine Richtung in einer Umfangsrichtung des Plattenteils ist. Aus diesem Grund kann bei dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung die Strömungsrichtung des zweiten Fluids so ausgerichtet sein, dass sie eine zur Strömungsrichtung des ersten Fluids orthogonale Richtung ist. Außerdem kann bei dem Wärmetauscher gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung, da der Wärmetauscher eine röhrenförmige Form aufweist, die Strömungsrichtung des zweiten Fluids, die so ausgerichtet ist, dass sie die zu der Strömungsrichtung des ersten Fluids orthogonale Richtung ist, in der radialen Richtung über den gesamten Plattenteil erzielt werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Erscheinungsbilds einer Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
-
2 ist eine Querschnittsansicht der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung in einem Zustand mit geschlossenem Ventil entlang der Linie II-II in 1.
-
3 ist eine perspektivische Ansicht einer schematischen Ausgestaltung eines Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht einer schematischen Ausgestaltung eines Wärmetauschers gemäß einem abgewandelten Beispiel.
-
ERKLÄRUNG DER BEZUGSZEICHEN
-
- 1...Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung, 2...Abgasteil, 4...Ummantelungselement, 6...Wärmetauschteil, 8...Einströmteil, 10...Ventil, 12...Abgasleitung, 14...Abgasleitung, 16...stromaufseitiges Ende, 18...stromabseitiges Abgasende, 20...äußeres Ummantelungselement, 22...Deckelelement, 24...Halteelement, 28...Wärmetauschkammer, 30...Wärmetauscher 32...Platte, 34...Einlassleitung, 36...Auslassleitung, 38...Körperabschnitt, 40...erster Kommunikationsabschnitt, 41...zweiter Kommunikationsabschnitt, 42...erste Platte, 43...Wandteil, 44...erster Körperabschnitt, 46...erster Kommunikationsabschnitt, 48...zweiter Kommunikationsabschnitt, 50...erster konvexer Abschnitt, 52...erster konkaver Abschnitt, 54...erstes Kommunikationsloch, 56...zweites Kommunikationsloch, 62...zweite Platte, 63...Wandteil, 64...zweiter Körperabschnitt, 66...dritter Kommunikationsabschnitt, 68...vierter Kommunikationsabschnitt, 70...zweiter konvexer Abschnitt, 72...zweiter konkaver Abschnitt, 80...Spalt, 82...Spalt, 84...Spalt, 88...Einleitungselement, 90...Spitzenabschnitt, 92...gerader Leitungsabschnitt, 94...Ventilelement, 96...Ventilsitz, 98...Ventilschaft, 100...Siebelement, 140...Verbrennungsmotor, 142...Abgas (zweites Fluid), 144...Kühlfluid (erstes Fluid)
-
AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
-
Nachfolgend wird eine Ausführungsform als ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
-
<Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung>
-
Eine in 1 gezeigte Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 ist in einem bewegten Körper, umfassend einen Verbrennungsmotor 140, eingebaut. Die Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 tauscht Wärme zwischen Abgas 142 von dem Verbrennungsmotor 140, das ein Hochtemperaturfluid ist, und einem Kühlfluid 144 des Verbrennungsmotors 140, das ein Niedertemperaturfluid ist, wodurch Wärme von dem Abgas 142 zurückgewonnen wird. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Kühlfluid 144 Kühlwasser oder Öl sein.
-
Das Abgas 142 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Beispiel eines zweiten Fluids der vorliegenden Offenbarung und das Kühlfluid 144 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Beispiel eines ersten Fluids der vorliegenden Offenbarung.
-
Die Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Abgasteil 2, ein Ummantelungselement 4, einen Wärmetauschteil 6 (siehe 2), einen Einströmteil 8 (siehe 2) und ein Ventil 10.
-
Der Abgasteil 2 umfasst einen Pfad zum Führen des Abgases 142 von dem Verbrennungsmotor 140 zu seiner stromabseitigen Seite. Das Ummantelungselement 4 ist ein Element, das eine Außenseite des Abgasteils 2 umschließt. Der Wärmetauschteil 6 umfasst einen Wärmetauscher 30 (siehe 2), der zwischen dem Abgasteil 2 und dem Ummantelungselement 4 angeordnet ist, so dass Wärme zwischen dem Abgas 142 und dem Kühlfluid 144 ausgetauscht wird.
-
Der Einströmteil 8 ist ein Abschnitt, durch den das Abgas 142 von dem Abgasteil 2 in den Wärmetauschteil 6 strömt. Das Ventil 10 ist ein Ventil zum Öffnen oder Schließen eines Strömungspfads des Abgases 142 und ist stromabseitig des Einströmteils 8 in dem Strömungspfad des Abgases 142 im Abgasteil 2 angeordnet.
-
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Abgasteil 2 eine Abgasleitung 12. Die Abgasleitung 12 ist ein zylindrisches Element, dessen beide Enden offen sind. Ein stromaufseitiges Ende der Abgasleitung 12 ist an eine Abgasleitung, einen Auspuffkrümmer und so weiter gekoppelt, wohinein das Abgas 142 von dem Verbrennungsmotor 140 strömt.
-
Das Ummantelungselement 4 umfasst eine Abgasleitung 14, ein äußeres Ummantelungselement 20, ein Deckelelement 22 und ein Halteelement 24.
-
Die Abgasleitung 14 insgesamt ist ein zylindrisches Element, dessen eines Ende ein stromaufseitiges Ende 16 ist, das eine Öffnung mit einem Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser der Abgasleitung 12. In einem Innenraum des stromaufseitigen Endes 16 der Abgasleitung 14 ist ein stromabseitiges Abgasende 18 der Abgasleitung 12, das ein gegenüberliegendes Ende des stromaufseitigen Endes der Abgasleitung 12 ist, angeordnet, ohne in Berührung mit dem Ummantelungselement 4 zu sein.
-
Das äußere Ummantelungselement 20 ist ein zylindrisches Element, das einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der Abgasleitung 12. Überdies ist ein stromabseitiges Ende des äußeren Ummantelungselements 20 an das stromaufseitige Ende 16 der Abgasleitung 14 gekoppelt. Das Deckelelement 22 schließt eine stromaufseitige Öffnung des äußeren Ummantelungselements 20 in dem Strömungspfad des Abgases 142 in der Abgasleitung 12.
-
Das heißt, eine Wärmetauschkammer 28 ist von dem äußeren Ummantelungselement 20, dem Deckelelement 22 und der Abgasleitung 12 gebildet. Die Wärmetauschkammer 28 ist ein ringförmiger Raum, der von dem äußeren Ummantelungselement 20, dem Deckelelement 22 und der Abgasleitung 12 umschlossen ist.
-
<Struktur des Wärmetauschers>
-
Der Wärmetauscher 30, der in der Wärmetauschkammer 28 angeordnet ist, umfasst eine Vielzahl von Plattenteilen 32-1 bis 32-N, eine Einlassleitung 34 und eine Auslassleitung 36. Das heißt, der Wärmetauscher 30 ist ein so genannter Wärmetauscher mit gestapelten Platten. Das Bezugszeichen „N“ ist hier ein Identifikator, der die Anzahl der Plattenteile 32 angibt, und ist eine positive ganze Zahl mit dem Wert 2 oder größer.
-
Die Einlassleitung 34 ist eine Leitung, durch die das Kühlfluid 144 vom Äußeren des Wärmetauschers 30 in einen der Plattenteile 32 strömt. Die Auslassleitung 36 ist eine Leitung, durch die das Kühlfluid 144 von dem zuvor erwähnten einen Plattenteil 32 zur äußeren Umgebung des Wärmetauschers 30 strömt.
-
Jeder der Plattenteile 32 ist ein Element, das einen Strömungspfad für das Kühlfluid 144 und, wie in 3 gezeigt, einen Körperabschnitt 38, einen ersten Kommunikationsabschnitt 40 und einen zweiten Kommunikationsabschnitt 41 umfasst. Der Körperabschnitt 38 umfasst einen allgemeinen Strömungskanal, durch den das erste Fluid ins Innere des Plattenteils 32 strömt. Der erste Kommunikationsabschnitt 40 und der zweite Kommunikationsabschnitt 41 dienen als Kommunikationskanäle, die sich von dem Plattenteil 32 zu den anderen zu diesem Plattenteil 32 benachbarten Plattenteilen 32 erstrecken.
-
Insbesondere umfasst jeder der Plattenteile 32 eine erste Platte 42 und eine zweite Platte 62.
-
Die erste Platte 42 ist ein Element, das insgesamt eine ringähnliche (zylindrische) Form aufweist. Jede der ersten Platten 42 umfasst einen Wandteil 43; die Wandteile 43 stehen von jeweiligen Peripherien der ersten Platten 42 in die gleiche Richtung hervor. Nachfolgend wird eine Fläche der ersten Platte 42, von der der Wandteil 43 hervorsteht, als eine Innenfläche bezeichnet und eine Fläche, die eine Rückseite der Fläche ist, von der der Wandteil 43 hervorsteht, wird als eine Außenfläche bezeichnet.
-
Überdies umfasst die erste Platte 42 einen ersten Körperabschnitt 44, einen ersten Kommunikationsabschnitt 46 und einen zweiten Kommunikationsabschnitt 48. Der erste Körperabschnitt 44 umfasst erste konvexe Abschnitte 50-1 bis 50-M und erste konkave Abschnitte 52-1 bis 52-L, die abwechselnd entlang einer radialen Richtung angeordnet sind. Entsprechend weist jede der Außenflächen und der Innenflächen der ersten Platte 42 einen sinuswellenförmigen Querschnitt entlang der radialen Richtung auf.
-
Das hier verwendete Bezugszeichen „M“ ist ein Identifikator, der die Anzahl der ersten konvexen Abschnitte 50 angibt, und ist eine positive ganze Zahl mit dem Wert 1 oder größer. Das hier verwendete Bezugszeichen „L“ ist ein Identifikator, der die Anzahl der ersten konkaven Abschnitte 52 angibt, und ist eine positive ganze Zahl mit dem Wert 1 oder größer.
-
Jeder der ersten konvexen Abschnitte 50 ist ein Abschnitt einer Außenfläche des ersten Körperabschnitts 44, der auf eine lineare wulstartige Weise von der Außenfläche des ersten Körperabschnitts 44 in eine der Vorsprungsrichtung des Wandteils 43 gegenüberliegende Richtung hervorsteht. Derartige lineare wulstartige Abschnitte in jedem der ersten konvexen Abschnitte 50 sind entlang einer Umfangsrichtung des ersten Körperabschnitts 44 angeordnet.
-
Der erste konkave Abschnitt 52 ist ein Abschnitt einer Innenfläche des ersten Körperabschnitts 44, der auf eine lineare wulstartige Weise von der Innenfläche des ersten Körperabschnitts 44 in die der Vorsprungsrichtung des Wandteils 43 gegenüberliegende Richtung hervorsteht. Solche linearen wulstartigen Abschnitte in jedem der ersten konkaven Abschnitte 52 sind benachbart zu den ersten konvexen Abschnitten 50 entlang der Umfangsrichtung des ersten Körperabschnitts 44 angeordnet.
-
Die zweite Platte 62 ist ein ringähnliches (zylindrisches) Element. Jede der zweiten Platten 62 umfasst einen Wandteil 63; die Wandteile 63 stehen von jeweiligen Peripherien der zweiten Platten 62 in die gleiche Richtung hervor. Nachfolgend wird eine Fläche der zweiten Platte 62, von der der Wandteil 63 hervorsteht, als eine Innenfläche bezeichnet und eine Fläche, die eine Rückseite der Fläche ist, von der der Wandteil 63 hervorsteht, wird als eine Außenfläche bezeichnet.
-
Überdies umfasst die zweite Platte 62 einen zweiten Körperabschnitt 64, einen dritten Kommunikationsabschnitt 66 und einen vierten Kommunikationsabschnitt 68. Der zweite Körperabschnitt 64 umfasst zweite konvexe Abschnitte 70-1 bis 70-O und zweite konkave Abschnitte 72-1 bis 72-P, die abwechselnd entlang einer radialen Richtung angeordnet sind. Entsprechend ist die zweite Platte 62 derart gebildet, dass jede der Außenflächen und der Innenflächen der zweiten Platte 62 einen sinuswellenförmigen Querschnitt entlang der radialen Richtung aufweist.
-
Das hier verwendete Bezugszeichen „O“ ist ein Identifikator, der die Anzahl der zweiten konvexen Abschnitte 70 angibt, und ist eine positive ganze Zahl mit dem Wert 1 oder größer. Das hier verwendete Bezugszeichen „P“ ist ein Identifikator, der die Anzahl der zweiten konkaven Abschnitte 72 angibt, und ist eine positive ganze Zahl mit dem Wert 1 oder größer.
-
Der zweite konvexe Abschnitt 70 ist ein Abschnitt einer Außenfläche des zweiten Körperabschnitts 64, der auf eine lineare wulstartige Weise von der Außenfläche des zweiten Körperabschnitts 64 in eine der Vorsprungsrichtung des Wandteils 63 gegenüberliegende Richtung hervorsteht. Derartige lineare wulstartige Abschnitte in jedem der zweiten konvexen Abschnitte 70 sind entlang einer Umfangsrichtung des zweiten Körperabschnitts 64 angeordnet.
-
Der zweite konkave Abschnitt 72 ist ein Abschnitt einer Innenfläche des zweiten Körperabschnitts 64, der auf eine lineare wulstartige Weise von der Innenfläche des zweiten Körperabschnitts 64 in die der Vorsprungsrichtung des Wandteils 63 gegenüberliegende Richtung hervorsteht. Derartige lineare wulstartige Abschnitte in jedem der zweiten konkaven Abschnitte 72 sind benachbart zu den zweiten konvexen Abschnitten 70 entlang der Umfangsrichtung des zweiten Körperabschnitts 64 angeordnet.
-
Es sei angemerkt, dass der erste Körperabschnitt 44 und der zweite Körperabschnitt 64, deren Innenfläche und Außenfläche jeweils in einer gewellten Form gebildet sind, einem Beispiel eines gewellten Teils der vorliegenden Offenbarung entspricht. Jeder der Plattenteile 32 ist durch Eingreifen einer Innenfläche des Wandteils 43 der ersten Platte 42 in eine Außenfläche des gewellten Teils 63 der zweiten Platte 62 gebildet. In jedem der Plattenteile 32 sind die erste Platte 42 und die zweite Platte 62 derart angeordnet, dass die Innenfläche der ersten Platte 42 und die Innenfläche der zweiten Platte 62 einander nicht berühren.
-
Außerdem sind in jedem der Plattenteile 32 die erste Platte 42 und die zweite Platte 62 derart angeordnet, dass ein Scheitelpunkt des ersten konkaven Abschnitts 52 und ein Scheitelpunkt des zweiten konkaven Abschnitts 72 abwechselnd vorhanden sind. Die hierin verwendete Bezeichnung „abwechselnd“ bedeutet, dass der Scheitelpunkt des ersten konkaven Abschnitts 52 und der Scheitelpunkt des zweiten konkaven Abschnitts 72 in einer axialen Richtung nicht miteinander übereinstimmen. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein spezifisches Beispiel von „abwechselnd“ eine Ausgestaltung, in der der Scheitelpunkt des zweiten konkaven Abschnitts 72 der zweiten Platte 62 mit einem Scheitelpunkt des ersten konvexen Abschnitts 50 der ersten Platte 42 in der axialen Richtung übereinstimmt.
-
Bei dieser Ausgestaltung weist jeder der Plattenteile 32 einen Spalt zwischen der Innenfläche der ersten Platte 42 und der Innenfläche der zweiten Platte 62 auf, die zusammen einen Plattenteil 32 bilden. Dieser Spalt dient als ein Strömungskanal für das Kühlfluid 144, das heißt, als der allgemeine Kanal. Der erste Körperabschnitt 44 und der zweite Körperabschnitt 64, die den Spalt zwischen sich aufweisen, dienen als Körperabschnitt 38.
-
Die Plattenteile 32 sind in einem berührungslosen Zustand angeordnet, in dem ein Spalt 82 (siehe 2) zwischen jeweiligen Außenflächen gegenseitig benachbarter Plattenteile 32 vorhanden ist. Überdies ist jeder der Plattenteile 32 derart angeordnet, dass der Scheitelpunkt des ersten konvexen Abschnitts 50 und der Scheitelpunkt des zweiten konvexen Abschnitts 70, die von jeweils gegenseitig einander zugewandten Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile 32 hervorstehen, abwechselnd vorhanden sind.
-
Die hier verwendete Bezeichnung „abwechselnd“ bedeutet, dass der Scheitelpunkt des ersten konvexen Abschnitts 50 der ersten Platte 42 und der Scheitelpunkt des zweiten konvexen Abschnitts 70 der zweiten Platte 62, deren Außenfläche der Außenfläche der ersten Platte 42 zugewandt ist, in der Anordnungsrichtung (d.h. axialen Richtung) der Plattenteile 32 einander nicht zugewandt sind. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein spezifisches Beispiel von „einander nicht zugewandt“ eine Ausgestaltung, in der der Scheitelpunkt des ersten konvexen Abschnitts 50 der ersten Platte 42 in der axialen Richtung mit dem Scheitelpunkt des zweiten konkaven Abschnitts 72 der zweiten Platte 62 übereinstimmt, deren Außenfläche der anderen Außenfläche der ersten Platte 42 zugewandt ist.
-
Der dritte Kommunikationsabschnitt 66 der zweiten Platte 62 ist mit dem ersten Kommunikationsabschnitt 46 der ersten Platte 42 verbunden, deren Außenfläche der anderen Außenfläche dieser zweiten Platte 62 zugewandt ist, wodurch der zweite Kommunikationsabschnitt 41 gebildet wird. Dieser zweite Kommunikationsabschnitt 41 umfasst einen Strömungskanal, durch den das Kühlfluid 144 von der Einlassleitung 34 zu einem Inneren des Plattenteils 32, umfassend die erste Platte 42, strömt. Das heißt, ein erstes Kommunikationsloch 54 der ersten Platte 42 dient als ein Einlass für das Kühlfluid 144 zu diesem Plattenteil 32.
-
Außerdem ist der zweite Kommunikationsabschnitt 48 der ersten Platte 42 mit dem vierten Kommunikationsabschnitt 68 der zweiten Platte 62 verbunden, deren Außenfläche der Außenfläche dieser ersten Platte 42 zugewandt ist, wodurch der erste Kommunikationsabschnitt 40 gebildet wird. Dieser erste Kommunikationsabschnitt 40 umfasst einen Kommunikationskanal, durch den das Kühlfluid 144 von dem Inneren des Plattenteils 32, umfassend die erste Platte 42, zu der Auslassleitung 36 strömt. Das heißt, ein zweites Kommunikationsloch 56 der ersten Platte 42 dient als ein Auslass für das Kühlfluid 144 von diesem Plattenteil 32.
-
Mit erneutem Bezug auf 2 ist der Wärmetauscher 30 derart angeordnet, dass ein Spalt 80 zwischen den inneren Umfangsperipherien der Plattenteile 32 und einer Außenfläche der Abgasleitung 12 gebildet ist. Der Wärmetauscher 30 ist derart angeordnet, dass ein Spalt 84 zwischen radial äußeren Peripherien der Plattenteile 32 und einer Innenfläche des äußeren Ummantelungselements 20 gebildet ist.
-
Bei dieser Ausgestaltung strömt in dem Wärmetauscher 30 der vorliegenden Ausführungsform das Abgas 142 durch den Spalt 80, den Spalt 82 und den Spalt 84. Diese Strömungsrichtung des Abgases 142 ist eine Richtung entlang einer radialen Richtung des Wärmetauschers 30. Entsprechend sind in dem Wärmetauscher 30 der vorliegenden Ausführungsform jeweilige Längsrichtungen des ersten konvexen Abschnitts 50 und des zweiten konvexen Abschnitts 70 in dem Plattenteil 32 orthogonal zur Strömungsrichtung des Abgases 142.
-
Überdies wird in dem Wärmetauscher 30 Wärme zwischen dem Abgas 142 als ein Hochtemperaturfluid, das durch den Spalt 80, den Spalt 82 und den Spalt 84 strömt, und dem Kühlfluid 144 als Niedertemperaturfluid, das im Innern jedes der Plattenteile 32 strömt, ausgetauscht. Das heißt, die Wärmetauschkammer 28, in der der Wärmetauscher 30 angeordnet ist, dient als Wärmetauschteil 6.
-
Das Halteelement 24 hält den Wärmetauscher 30, der in der Wärmetauschkammer 28 angeordnet ist.
-
Ein Einleitungselement 88, das an das Halteelement 24 zu koppeln ist, ist ein zylindrisches Element, das einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der Abgasleitung 12; ein Ende des Einleitungselements 88 ist an das Halteelement 24 gekoppelt.
-
In dem Einleitungselement 88 ist eines seiner Enden, das dem Ende, das an das Halteelement 24 gekoppelt ist, gegenüberliegt, in der Form eines Diffusors gebildet, der einen sich ausdehnenden Durchmesser aufweist.
-
Das Einleitungselement 88 ist derart angeordnet, dass ein Umfangsspiel zwischen dem Einleitungselement 88 und dem stromabseitigen Abgasende 18 der Abgasleitung 12 gebildet ist. Dieses Spiel dient als Einlass, durch den das Abgas 142 von dem Abgasteil 2 zu dem Wärmetauschteil 6 strömt, mit anderen Worten, es dient als Einströmteil 8.
-
Das Ventil 10 umfasst mindestens ein Ventilelement 94 und einen Ventilsitz 96; das Ventil 10 schließt den Abgasteil 2 (das heißt das Einleitungselement 88), wenn das Ventilelement 94 in Berührung mit dem Ventilsitz 96 gebracht wird.
-
In der vorliegenden Ausführungsform dient das diffusorförmige Ende des Einleitungselements 88 als Ventilsitz 96. Es ist zu beachten, dass der Ventilsitz 96 der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Ausgestaltung begrenzt ist und als Teil ausschließlich für den Ventilsitz 96 ausgestaltet sein kann.
-
An dem Ventilsitz 96 ist ein Siebelement 100 angebracht. Das Siebelement 100 ist ein Element, das eine Siebstruktur aufweist.
-
Das Ventil 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist so hergestellt, dass es öffnet, wenn eine Temperatur des Kühlfluids 144 des Verbrennungsmotors 140 über einer spezifizierten Temperatur liegt, die vorgegeben ist. Andererseits ist das Ventil 10 hergestellt, geschlossen zu werden, wenn die Temperatur des Kühlfluids 144 des Verbrennungsmotors 140 unter der vorgegebenen Temperatur liegt.
-
<Effekte der Ausführungsformen>
-
Da die Plattenteile 32 des Wärmetauschers 30 im berührungslosen Zustand in Bezug zueinander angeordnet sind, ist der Spalt 82 zwischen den jeweiligen Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile 32 gebildet. Außerdem sind der Scheitelpunkt des ersten konvexen Abschnitts 50 und der Scheitelpunkt des zweiten konvexen Abschnitts 70, die von den jeweils gegenseitig einander zugewandten Außenflächen der gegenseitig benachbarten Plattenteile 32 hervorstehen, abwechselnd angeordnet; daher weist der Spalt 82, der zwischen den Plattenteilen 32 gebildet ist, einen gewellten Spalt auf.
-
Außerdem strömt das Abgas 142 durch den gewellten Spalt 82 in einer zu den jeweiligen Längsrichtungen des ersten konvexen Abschnitts 50 und des zweiten konvexen Abschnitts 70 orthogonalen Richtung. Entsprechend trifft ein Teil des Abgases 142, das in dem Spalt 82 strömt, auf den ersten konvexen Abschnitt 50 und den zweiten konvexen Abschnitt 70. Aus diesem Grund kann der Wärmetauscher 30 die Bildung einer Grenzschicht um den ersten konvexen Abschnitt 50 und den zweiten konvexen Abschnitt 70 unterbinden, auf die ein Teil des Abgases 142 auftrifft, wodurch der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen den Außenflächen der Platten und dem zweiten Fluid erhöht wird.
-
Überdies dient in dem Wärmetauscher 30 der gewellte Spalt 82 als Strömungspfad für das Abgas 142. Somit kann ein Blockieren des Stroms des Abgases 142 soweit wie möglich unterbunden werden, und ein Auftreten einer Abnahme des Volumenstroms des Abgases 142 kann vermindert werden.
-
Außerdem weist in dem Wärmetauscher 30 die Außenfläche des Plattenteils 32 eine gewellte Form auf. Aus diesem Grund kann mit dem Wärmetauscher 30 ein vergrößerter Flächenbereich des Plattenteils 32, der das Abgas 142 berührt, erhalten werden.
-
Überdies weist in dem Wärmetauscher 30 nicht nur die Außenfläche des Plattenteils 32, sondern auch die Innenfläche des Plattenteils 32 eine gewellte Form auf. Aus diesem Grund kann mit dem Wärmetauscher 30 ein vergrößerter Flächenbereich des Plattenteils 32, der das Kühlfluid 144 berührt, erhalten werden.
-
Das Kühlfluid 144 im Innern des Wärmetauschers 30 strömt entlang jeweiliger Längsrichtungen des ersten konkaven Abschnitts 52 und des zweiten konkaven Abschnitts 72. Aus diesem Grund kann der Wärmetauscher 30 Widerstand gegen die Strömung des Kühlfluids 144, das heißt Druckverlust, so weit wie möglich verhindern.
-
Wie zuvor beschrieben worden ist, kann der Wärmetauscher 30 überdies den Wärmetausch-Wirkungsgrad verbessern. Überdies weist der Wärmetauscher 30 insgesamt eine zylindrische Form auf, und das Abgas 142 strömt entlang der radialen Richtung. Somit kann in dem Wärmetauscher 30 die Strömungsrichtung des Abgases 142 in eine zu einer Strömungsrichtung des Kühlfluids 144 orthogonale Richtung ausgerichtet werden. Zusätzlich kann bei dem Wärmetauscher 30 diese Ausgestaltung, in der die Strömungsrichtung des Abgases 142 die zur Strömungsrichtung des Kühlfluids 144 orthogonale Richtung ist, entlang der gesamten radialen Richtung der Plattenteile 32 erzielt werden.
-
[Andere Ausführungsformen]
-
Die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist zuvor beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorhergehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
-
Obgleich beispielsweise in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Objekt, an das der Wärmetauscher 30 angewendet wird, die Abgasrückgewinnungseinrichtung 1 ist, ist das Objekt, an das der Wärmetauscher 30 angewendet wird, nicht auf die Abgasrückgewinnungseinrichtung 1 beschränkt.
-
Überdies ist die Form des Plattenteils 32 in dem Wärmetauscher 30 nicht auf die zylindrische Form beschränkt. In dem Wärmetauscher der vorliegenden Offenbarung kann insbesondere der Plattenteil 32 eine rechteckige Form aufweisen, wie in 4 gezeigt, oder andere Formen.
-
Wenn der Plattenteil 32 eine rechteckige Form aufweist, können sich beispielsweise die linearen wulstartigen Abschnitte des ersten konvexen Abschnitts 50 und die linearen wulstartigen Abschnitte des ersten konkaven Abschnitts 52 entlang einer Längsrichtung der ersten Platte 42 erstrecken. Außerdem können sich die linearen wulstartigen Abschnitte des zweiten konvexen Abschnitts 70 und die linearen wulstartigen Abschnitte des zweiten konkaven Abschnitts 72 entlang einer Längsrichtung der zweiten Platte 62 erstrecken.
-
Das heißt, wenn der Plattenteil 32 die rechteckige Form aufweist, sind die ersten konvexen Abschnitte 50 und die ersten konkaven Abschnitte 52 abwechselnd entlang einer Richtung einer kurzen Seite der ersten Platte 42 angeordnet, so dass jede einer Außenfläche und einer Innenfläche der ersten Platte 42 in einem Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Seite der ersten Platte 42 eine gewellte Form aufweisen kann. Wenn der Plattenteil 32 die rechteckige Form aufweist, sind außerdem die zweiten konvexen Abschnitte 70 und die zweiten konkaven Abschnitte 72 abwechselnd entlang einer Richtung einer kurzen Seite der zweiten Platte 62 angeordnet, so dass jede einer Außenfläche und einer Innenfläche der zweiten Platte 62 in einem Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Seite der zweiten Platte 62 eine gewellte Form aufweisen kann.
-
Außerdem weist in dem Wärmetauscher 30 der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Fläche des Plattenteils 32 eine sinuswellenförmige Form entlang der radialen Richtung auf. Die Fläche des Plattenteils 32 ist jedoch nicht auf diese Form begrenzt und kann eine dreieckige gewellte Form, eine rechteckige gewellte Form oder eine gewellte Sägezahn-Form aufweisen. Das heißt, die Fläche des Plattenteils 32 kann eine beliebige gewellte Form aufweisen.
-
Überdies ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Plattenteil 32 mit der ersten Platte 42 und der zweiten Platte 62 ausgestaltet, die separat voneinander gebildet sind. Der Plattenteil 32 kann jedoch mit der ersten Platte 42 und der zweiten Platte 62 ausgestaltet sein, die einstückig gebildet sind.
-
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform dient der Spielraum, der zwischen dem stromabseitigen Abgasende 18 und dem Einleitungselement 88 gebildet ist als der Einlass für das Abgas 142, das von der Abgasleitung 12 zu dem Wärmetauschteil 6 strömt. Der Einlass für das Abgas 142, das von der Abgasleitung 12 zu dem Wärmetauschteil 6 strömt, kann jedoch in der Abgasleitung 12 durch Bereitstellen einer Bohrung in der Abgasleitung 12 selbst bereitgestellt werden.
-
Es ist zu beachten, dass eine Form, in der ein Teil der Ausgestaltung in der zuvor beschriebenen Ausführungsform weggelassen ist, von der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ist. Außerdem ist eine Form, die durch angemessenes Kombinieren der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit abgewandelten Beispielen ausgestaltet ist, von der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst. Außerdem sind beliebige Formen, die denkbar sind, ohne von dem Geist der in den Ansprüchen definierten Offenbarung abzuweichen, von der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst.
