JP2024067955A - バタフライバルブ及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱固着を抑制しつつ第１流体の遮断性能を高めることが可能なバタフライバルブを提供する。
【解決手段】熱交換器を流通する第１流体の流路内に設けられるバタフライバルブ１００である。バタフライバルブ１００は、第１流体の流路内に設けられるバルブプレート１１０と、バルブプレート１１０を第１の流体の流路内で回転可能に支持するシャフト１２０と、バルブプレート１１０の少なくとも一方のプレート面１１１ａ，１１１ｂと接触し、バルブプレート１１０の外周面１１２よりも径方向外側に延びる延伸部１３１を有するバルブプレート補助部材１３０とを備える。バルブプレート補助部材１３０は、バルブプレート１１０よりもヤング率が低い材料から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バタフライバルブ及び熱交換器に関する。

近年、自動車の燃費改善が求められている。特に、エンジン始動時などのエンジンが冷えている時の燃費悪化を防ぐため、冷却水、エンジンオイル、オートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）などを早期に暖めて、フリクション（摩擦）損失を低減するシステムが期待されている。また、排ガス浄化用触媒を早期に活性化するために触媒を加熱するシステムが期待されている。

このようなシステムとして、例えば、熱交換器がある。熱交換器は、内部に第１流体を流通させるとともに外部に第２流体を流通させることにより、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う装置である。このような熱交換器では、高温の流体（例えば、排ガスなど）から低温の流体（例えば、冷却水など）へ熱交換することにより、熱を有効利用することができる。

自動車の排ガスのような高温の気体から熱を回収する熱交換器として、特許文献１には、導入された排ガスを２つに分岐する分岐部と、分岐部から延びる第１流路と、分岐部から第１流路に沿うようにして延びる第２流路と、第２流路に取り付けられた排ガスの熱を媒体に伝達する熱回収部と、第１流路の下流側端部に回転可能に設けられ第１流路を開閉するバルブとを備える熱交換器（排熱回収装置）が提案されている。バルブは、排ガスの流れを第１流路又は第２流路に切替える機能を有する。これにより、例えば、暖機時に熱を回収するモードと、暖機完了後に熱を回収しないモードとに切替えることができる。しかしながら、この熱交換器は、配管を２つに分岐させることによって第１流路及び第２流路を形成しているとともに、バルブとしてフラップバルブを用いているため、熱交換器のコンパクト化には限界がある。

そこで、熱交換器のコンパクト化の観点から、中空型の柱状ハニカム構造体を用いた熱交換器が提案されている。例えば、特許文献２には、流入端面から流出端面まで延びる第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁、内周壁及び外周壁を有する中空型の柱状ハニカム構造体と、柱状ハニカム構造体の外周壁と接するように配置された第１外筒と、前記第１流体の流入口及び流出口を有し、外周面の一部が柱状ハニカム構造体の内周壁と接するように配置された第１内筒と、第１流体の流入口及び流出口を有し、流出口が柱状ハニカム構造体の内周壁の径方向内側に間隔をおいて配置された第２内筒と、第１内筒の流出口側に配置された開閉バルブとを備える熱交換器が提案されている。バルブとしては、コンパクト化の観点からバタフライバルブが用いられている。

特許第５９１２７８０号公報 特開２０２０－１５９２７０号公報

従来のバタフライバルブを用いた熱交換器では、製造上のばらつきや、高温且つ高流量の排ガスに曝されることによる熱固着を抑制するために、バタフライバルブのバルブプレートが設置される配管（特許文献２では第１内筒）の内径と、バルブプレートの外径との差（以下、「バルブクリアランス」という）を大きくする必要がある。他方、バルブクリアランスを大きくすると、熱回収時にバタフライバルブによる第１流体（排ガス）の遮断が不十分となる。その結果、熱回収部に第１流体が十分に供給されず、熱回収性能が低下してしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、熱固着を抑制しつつ第１流体の遮断性能を高めることが可能なバタフライバルブを提供することを目的とする。
また、本発明は、熱回収性能に優れる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明者らは、バタフライバルブの構造について鋭意研究を行った結果、特定の材料から構成された特定の延伸部を有するバルブプレート補助部材を、バルブプレートの特定の位置に設けることにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。

（１） 熱交換器を流通する第１流体の流路内に設けられるバタフライバルブであって、
前記流路内に設けられるバルブプレートと、
前記バルブプレートを前記流路内で回転可能に支持するシャフトと、
前記バルブプレートの少なくとも一方のプレート面と接触し、前記バルブプレートの外周面よりも径方向外側に延びる延伸部を有するバルブプレート補助部材と
を備え、
前記バルブプレート補助部材は、前記バルブプレートよりもヤング率が低い材料から構成されているバタフライバルブ。

（２） 前記バルブプレート補助部材は、前記バルブプレートの外径よりも小さい内径、及び前記バルブプレートの外径よりも大きく且つ前記流路の内径よりも小さい外径を有するリング形状である、（１）に記載のバタフライバルブ。

（３） 前記バルブプレート補助部材は、前記リング形状が半割りされた半割りリング形状である、（２）に記載のバタフライバルブ。

（４） 前記半割りリング形状は、内径側に切り込みが形成されている、（３）に記載のバタフライバルブ。

（５） 前記バルブプレート補助部材は、互いに接触していない２つ以上のバルブプレート補助部材片から構成されている、（１）に記載のバタフライバルブ。

（６） 前記バルブプレートの中心軸を通る二等分線によって前記バルブプレートを２つの領域Ａ及びＢに分けた場合に、前記バルブプレート補助部材は、前記領域Ａにおける前記バルブプレートの一方のプレート面と、前記領域Ｂにおける前記バルブプレートの他方のプレート面とに接触する、（１）～（５）のいずれか一つに記載のバタフライバルブ。

（７） 前記バルブプレートは外周面に溝部を有し、前記溝部に前記バルブプレート補助部材の少なくとも一部が配置されている、（１）～（６）のいずれか一つに記載のバタフライバルブ。

（８） 前記バルブプレートは、第１プレート及び第２プレートの間に、前記第１プレート及び前記第２プレートよりも直径が小さい第３プレートが挟持された三層構造を有する、（１）～（７）のいずれか一つに記載のバタフライバルブ。

（９） 前記バルブプレート補助部材は、前記第１プレート及び／又は前記第２プレートの両プレート面及び外周面と接触する構造を有する、（８）に記載のバタフライバルブ。

（１０） 前記バルブプレートは、第１プレート及び第２プレートから構成され、前記第１プレート及び前記第２プレートの間に前記バルブプレート補助部材の少なくとも一部が配置されている、（１）～（６）のいずれか一つに記載のバタフライバルブ。

（１１） 前記バルブプレート補助部材は、前記第１プレート及び／又は前記第２プレートの両プレート面及び外周面と接触する構造を有する、（１０）に記載のバタフライバルブ。

（１２） 前記第１流体の前記流路の内周部に前記バルブプレート及び／又は前記バルブプレート補助部材と接触可能なストッパ部が形成されている、（１）～（１１）のいずれか一つに記載のバタフライバルブ。

（１３） （１）～（１２）のいずれか一つに記載のバタフライバルブを備える熱交換器。

（１４） 外周壁、内周壁、及び前記外周壁と前記内周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる前記第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有する中空型の柱状ハニカム構造体と、
前記柱状ハニカム構造体の前記内周壁面に嵌合される内筒部材と
を更に備え、
前記バタフライバルブが前記内筒部材の下流側端部側に設けられている、（１３）に記載の熱交換器。

（１５） 前記柱状ハニカム構造体の前記外周壁面に嵌合される第１外筒部材と、
前記内筒部材の径方向内側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する上流側筒状部材と、
前記第１外筒部材の上流側端部と前記内筒部材の上流側との間を接続する筒状接続部材と、
前記第１外筒部材の下流側端部に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する下流側筒状部材と、
前記第１外筒部材の径方向外側に、第２流体の流路を構成するように間隔をもって配置される第２外筒部材と
を更に備え、
前記内筒部材は、前記内筒部材と前記上流側筒状部材との間の前記流路を流通する前記第１流体を前記柱状ハニカム構造体に導入することが可能な貫通孔を有する、（１４）に記載の熱交換器。

本発明によれば、熱固着を抑制しつつ第１流体の遮断性能を高めることが可能なバタフライバルブを提供することができる。
また、本発明によれば、熱回収性能に優れる熱交換器を提供することができる。

第１流体の流路内に設けられた本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 図１のａ－ａ’線の断面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 図３のｅ－ｅ’線の断面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 図５のｂ－ｂ’線の断面図である。 本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブに用いられるバルブプレート、バルブプレート補助部材及びそれらを組み合わせたときの平面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に垂直な断面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 図９のｃ－ｃ’線の断面図である。 バルブプレート補助部材片の形状の例である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブの第１流路の流路方向に平行な断面図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換器の第１流体の流路方向に平行な断面図である。 図１８の熱交換器におけるｄ－ｄ’線の断面図である。

本発明の実施形態に係るバタフライバルブは、熱交換器を流通する第１流体の流路内に設けられるものであり、第１流体の流路内に設けられるバルブプレートと、バルブプレートを第１流体の流路内で回転可能に支持するシャフトと、バルブプレートの少なくとも一方のプレート面と接触し、バルブプレートの外周面よりも径方向外側に延びる延伸部を有するバルブプレート補助部材とを備える。また、バルブプレート補助部材は、バルブプレートよりもヤング率が低い材料から構成されている。このような構成とすることにより、バルブプレート補助部材を第１流体の流路を構成する部材（例えば、配管）と接触させることができるため、第１流体の流路を構成する部材にバルブプレートが熱固着することを抑制できる。また、バルブクリアランスを大きくすることができるため、バルブプレートの作製にかかるコストを低減できる。また、第１流体の流れを遮断する際に、バルブプレートとともにバルブプレート補助部材が第１流体の流路を構成する部材側に熱膨張するため、第１流体の遮断性能が向上する。さらに、第１流体の流路を構成する部材とバルブプレートとが直接接触しないため、バタフライバルブの開閉時の静寂性が向上する。

また、本発明の実施形態に係る熱交換器は、前記バタフライバルブを備える。前記バタフライバルブは、熱固着を抑制しつつ排ガスの遮断性能を高めることができるため、熱回収性能を向上させることができる。

以下、本発明の熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。

（１．バタフライバルブ）
図１は、第１流体の流路内に設けられた本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの第１流路（本明細書中では、「第１流体の流路」ということがある）の流路方向に平行な断面図である。また、図２は、図１のａ－ａ’線の断面図である。
図１及び２に示されるように、バタフライバルブ１００は、第１流体の流路である配管１０内に設けられるバルブプレート１１０と、バルブプレート１１０を配管１０内で回転可能に支持するシャフト１２０と、バルブプレート１１０のプレート面１１１ａ，１１１ｂとそれぞれ接触し、バルブプレート１１０の外周面１１２よりも径方向外側に延びる延伸部１３１を有するバルブプレート補助部材１３０とを備える。なお、図１及び２に示されるバタフライバルブ１００では、バルブプレート１１０の両方（２つ）のプレート面１１１ａ，１１１ｂのそれぞれと接触するように２つのバルブプレート補助部材１３０を設けた例を示しているが、バルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａ又はプレート面１１１ｂと接触するように１つのバルブプレート補助部材１３０を設けてもよいことに留意すべきである。

ここで、本明細書において「バルブプレート１１０のプレート面１１１ａ，１１１ｂ」とは、バルブプレート１１０の厚み方向に垂直な平面を有する一対の表面を意味する。また、「バルブプレート１１０の外周面１１２」とは、バルブプレート１１０の厚み方向に平行な表面を意味する。なお、垂直は、完全に垂直な場合だけでなく、一定の誤差範囲内の実質的に垂直な場合（すなわち、略垂直の場合）を含む。同様に、平行は、完全に平行な場合だけでなく、一定の誤差範囲内の実質的に平行な場合（すなわち、略平行な場合）も含む。

（１－１．バルブプレート１１０）
バルブプレート１１０の形状は、配管１０内に設けることが可能な形状であれば特に限定されず、配管１０の断面形状に応じて設定すればよい。例えば、図２に示されるように、配管１０の断面形状が円形である場合、バルブプレート１１０は円板状（厚み方向に垂直な断面形状を円形）又は楕円板状（厚み方向に垂直な断面形状を楕円形）とすればよい。また、配管１０の断面形状が四角形である場合、バルブプレート１１０は四角板状（厚み方向に垂直な断面形状を四角形）とすればよい。

また、バルブプレート１１０は、段差部を有してもよい。ここで、このような構成を有する本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図を図３に示す。また、図３のｅ－ｅ’線の断面図を図４に示す。
図３及び図４に示されるバタフライバルブ１００では、バルブプレート１１０の中心部に段差部１１８が形成されている。このような構成とすることにより、バルブプレート１１０にシャフト１２０を設置する際の自由度が向上する。また、段差部１１８が形成されることでバルブプレート１１０の熱変形を抑制できる。

バルブプレート１１０は、配管１０内に配置する観点から、配管１０の内径よりも小さな外径を有する。バルブプレート１１０の外径は、第１流体の流れを遮断する機能を確保する観点から、配管１０の内径の９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることが好ましい。また、バルブプレート１１０の外径は、バルブプレート１１０が配管１０と接触して熱固着することを抑制する観点から、配管１０の内径の９９％以下であることが好ましく、９８％以下であることが好ましい。

ここで、本明細書において「配管１０の内径」とは、配管１０の断面が円形である場合、配管１０の断面の内側の直径のことを意味し、配管１０の断面が四角形である場合、配管１０の断面の内側の一辺の長さのことを意味する。また、「バルブプレート１１０の外径」とは、バルブプレート１１０の厚み方向に垂直な断面形状が円形である場合、バルブプレート１１０の当該断面の直径のことを意味し、バルブプレート１１０の厚み方向に垂直な断面形状が四角形である場合、バルブプレート１１０の当該断面の一辺の長さのことを意味する。

バルブプレート１１０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。バルブプレート１１０の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、バルブプレート１１０の耐久信頼性を確保することができる。また、バルブプレート１１０の厚みは、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下である。バルブプレート１１０の厚みを２０ｍｍ以下とすることにより、バルブプレート１１０の軽量化を図ることができる。

バルブプレート１１０の材料は、特に限定されないが、製造性の観点から金属であることが好ましい。また、バルブプレート１１０の材料が金属であると、シャフト１２０などとの溶接が容易に行える点でも優れている。バルブプレート１１０の材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などを用いることができる。その中でも、耐久信頼性が高く、安価という理由により、ステンレス鋼が好ましい。

（１－２．シャフト１２０）
シャフト１２０の形状は、バルブプレート１１０を配管１０内で回転可能に支持することが可能な形状であれば特に限定されず、公知の各種形状を採用することができる。例えば、図２に示されるように、シャフト１２０の形状は、棒状とすることができる。
シャフト１２０は、バルブプレート１１０に直接的又は間接的に固定される。固定方法としては、特に限定されず、例えば、溶接、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、ボルト止め、ねじ止め、接着剤などによって固定すればよい。このようにすることによって、バルブプレート１１０を配管１０内で回転可能に支持することが可能となる。
シャフト１２０の材料は、特に限定されないが、バルブプレート１１０と同様の材料を用いることができる。

シャフト１２０は、シャフト１２０を回動するため駆動装置（図示していない）に接続される。駆動装置は、モータ、及びモータの回転をシャフト１２０に伝達するギアを一般に備える。例えば、駆動装置としてアクチュエータを用いることができる。駆動装置によってシャフト１２０を駆動（回転）させることにより、バルブプレート１１０を回転させることができる。また、バルブプレート１１０の回転角度は、第１流体の流れが遮断されればよく、バルブプレート１１０の形状によって決定される。例えば、バルブプレート１１０が円板状の場合は９０°であり、バルブプレート１１０が楕円板状の場合は９０°より小さい。なお、バルブプレート１１０の回転角度の値は、配管１０内を流れる第１流体の流路方向と、プレート面１１１ａ，１１１ｂの法線方向とが形成する角度のうち鋭角側の回転角度を意味する。

（１－３．バルブプレート補助部材１３０）
バルブプレート補助部材１３０は、バルブプレート１１０の外径よりも小さい内径、及びバルブプレート１１０の外径よりも大きく且つ第１流体の流路（配管１０）の内径よりも小さい外径を有するリング形状を有することができる。このような形状のバルブプレート補助部材１３０とすることにより、バルブプレート１１０の熱固着を抑制しつつ第１流体の遮断性能を高めることができる。また、このような形状のバルブプレート補助部材１３０は、既存のバルブプレート１１０に対して容易に適用できるため、バタフライバルブ１００の製造コストを低減することもできる。

ここで、リング形状を有する「バルブプレート補助部材１３０の内径」とは、バルブプレート補助部材１３０の厚み方向に垂直な断面が円形である場合、バルブプレート補助部材１３０の当該断面の内側の直径のことを意味し、バルブプレート補助部材１３０の厚み方向に垂直な断面が四角形である場合、バルブプレート補助部材１３０の当該断面の内側の一辺の長さのことを意味する。また、リング形状を有する「バルブプレート補助部材１３０の外径」とは、バルブプレート補助部材１３０の厚み方向に垂直な断面が円形である場合、バルブプレート補助部材１３０の当該断面の外側の直径のことを意味し、バルブプレート補助部材１３０の厚み方向に垂直な断面が四角形である場合、バルブプレート補助部材１３０の当該断面の外側の一辺の長さのことを意味する。

バルブプレート補助部材１３０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上である。バルブプレート補助部材１３０の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、バルブプレート補助部材１３０の耐久信頼性を確保することができる。特に、バルブプレート補助部材１３０の厚みを０．５ｍｍ以上とすることにより、第１流体の遮断性能を高めることもできる。また、バルブプレート補助部材１３０の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは６ｍｍ以下である。バルブプレート補助部材１３０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、バルブプレート補助部材１３０の軽量化を図ることができる。

バルブプレート補助部材１３０の材質としては、特に限定されず、銅、アルミ、鉄、ニッケル、炭素鋼、ステンレス鋼、チタン合金、ジュラルミン合金、真鍮などの金属、耐熱樹脂、耐熱繊維、耐熱ゴムなどを用いることができる。また、バルブプレート補助部材１３０は、ワイヤーメッシュ、発泡金属、多層金属フィルムなどの形態とすることができる。

バルブプレート補助部材１３０のヤング率は、バルブプレート１１０のヤング率より低ければ特に限定されないが、バルブプレート１１０のヤング率の１／１０以下が好ましく、１／１００以下が好ましい。バルブプレート補助部材１３０のヤング率をバルブプレート１１０のヤング率の１／１０以下にすることにより、配管１０に対するバルブプレート補助部材１３０の密着性が向上し、第１流体の遮断性能が向上する。

リング形状を有するバルブプレート補助部材１３０は、各種方法によってバルブプレート１１０に接合することができる。例えば、スポット溶接などの溶接や、接着剤などを用いることにより、バルブプレート補助部材１３０をバルブプレート１１０に接合することができる。

バルブプレート補助部材１３０は、上記のリング形状が半割りされた半割りリング形状であってもよい。ここで、このような構成を有する本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図を図５に示す。また、図５のｂ－ｂ’線の断面図を図６に示す。

図５及び６に示されるバタフライバルブ１００では、バルブプレート１１０の両方のプレート面１１１ａ，１１１ｂのそれぞれと接触するように２つの半割りリング形状のバルブプレート補助部材１３０が設けられる。具体的には、バルブプレート１１０の中心軸（バルブプレート１１０の厚み方向に平行な中心軸）を通る二等分線Ｌ１によってバルブプレート１１０を２つの領域Ａ及びＢに分けた場合に、２つの半割りリング形状のバルブプレート補助部材１３０は、領域Ａにおけるバルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａと、領域Ｂにおけるバルブプレート１１０の他方のプレート面１１１ｂとにそれぞれ接触するように設けられる。このような半割りリング形状のバルブプレート補助部材１３０を用いることにより、リング形状のバルブプレート補助部材１３０を用いた場合と同様の効果に加えて、バルブプレート補助部材１３０を設置する領域の削減による製造コストの低減及び軽量化の効果を得ることができる。

領域Ａにおけるバルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａと、領域Ｂにおけるバルブプレート１１０の他方のプレート面１１１ｂとに接触する形態は、１つのリング形状を有するバルブプレート補助部材１３０を用いても得ることができる。ここで、当該形態に用いられるバルブプレート１１０及びバルブプレート補助部材１３０の平面図、及びそれらを組み合わせたときの平面図を図７に示す。この形態では、バルブプレート１１０には、バルブプレート補助部材１３０が一方のプレート面１１１ａ及び他方のプレート面１１１ｂの両方と接触可能となるように移行部１１４が形成されている。移行部１１４は、バルブプレート１１０の中心軸（バルブプレート１１０の厚み方向に平行な中心軸）を通る二等分線Ｌ１上に設ければよい。また、移行部１１４の形状としては、特に限定されず、例えば、図７に示されるような溝状とすることができる。このような移行部１１４をバルブプレート１１０に形成することにより、１つのリング形状を有するバルブプレート補助部材１３０を、領域Ａにおけるバルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａと、領域Ｂにおけるバルブプレート１１０の他方のプレート面１１１ｂとに接触するように設けることができる。

半割りリング形状は、内径側に切り込みが形成されていてもよい。ここで、このような構成を有する本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に垂直な断面図を図８に示す。なお、この図８は、図５のｂ－ｂ’線の断面図に相当する。また、この実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図は図５と同様であるため省略する。

図８に示されるように、この実施形態のバタフライバルブ１００は、半割りリング形状のバルブプレート補助部材１３０の内径側に切り込み１３２が形成されている。切り込み１３２を設けることにより、バルブプレート補助部材１３０の周方向への熱膨張によってバルブプレート１１０からバルブプレート補助部材１３０が剥離することを抑制できる。また、バルブプレート補助部材１３０を溶接によってバルブプレート１１０に接合する際に溶接可能な領域を増大させることができるとともに、バルブプレート補助部材１３０の軽量化を図ることもできる。また、バルブプレート補助部材１３０は、周方向の曲げ量を調節することで、バルブプレート１１０のサイズが異なっていても設置が可能となる。つまり、バルブプレート１１０のサイズに一つずつ対応させてバルブプレート補助部材１３０を作成する必要がなく、バタフライバルブ１００の製造コストが低減する。

切り込み１３２の数や大きさは、バルブプレート補助部材１３０の大きさなどに応じて適宜調整すればよく特に限定されない。切り込み１３２の数は、例えば、２～３０個とすることができる。また、切り込み１３２の深さは、例えば、バルブプレート補助部材１３０の内周面からバルブプレート１１０の外周面１１２までの距離に相当する深さ程度とすればよい。さらに、切り込み１３２の幅は、例えば、０．１～１０ｍｍとすることができる。

また、図示していないが、切り込みは、図１及び２に示すリング形状のバルブプレート補助部材１３０の内径側に形成してもよい。このような構成とした場合であっても、上記と同様の効果を得ることができる。

バルブプレート補助部材１３０は、互いに接触していない２つ以上のバルブプレート補助部材片から構成されていてもよい。ここで、このような構成を有する本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図を図９に示す。また、図９のｃ－ｃ’線の断面図を図１０に示す。
なお、図９及び１０に示されるバタフライバルブ１００では、バルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａと接触するように、２つ以上のバルブプレート補助部材片１３５から構成されたバルブプレート補助部材１３０を設けた例を示しているが、バルブプレート１１０の両方（２つ）のプレート面１１１ａ，１１１ｂのそれぞれと接触するように、２つ以上のバルブプレート補助部材片１３５から構成されたバルブプレート補助部材１３０を設けてもよいことに留意すべきである。また、バルブプレート１１０の中心軸（バルブプレート１１０の厚み方向に平行な中心軸）を通る二等分線Ｌ１によってバルブプレート１１０を２つの領域Ａ及びＢに分けた場合に、２つ以上のバルブプレート補助部材片１３５から構成されたバルブプレート補助部材１３０を、領域Ａにおけるバルブプレート１１０の一方のプレート面１１１ａと、領域Ｂにおけるバルブプレート１１０の他方のプレート面１１１ｂとに接触するように設けてもよいことに留意すべきである。

図９及び１０に示されるように、互いに接触していない２つ以上のバルブプレート補助部材片１３５を用いてバルブプレート補助部材１３０を構成することにより、バルブプレート補助部材１３０をバルブプレート１１０に設置する自由度が向上する。また、第１流体の流れを遮断する際に、互いに接触していない２つ以上のバルブプレート補助部材片１３５の間から第１流体が僅かに通り抜けるため、第１流体の流路（配管１０）内が過度に高圧となることを抑制することもできる。

バルブプレート補助部材片１３５の形状としては、特に限定されず、各種形状とすることができる。バルブプレート補助部材片１３５の形状としては、例えば、図１０に示した扇形の他、図１１に示されるような三角形、四角形などの多角形、台形などとしてもよい。なお、図１１は、バルブプレート補助部材片１３５の平面図を表す。これらの形状の大きさ（弧長や一辺の長さなど）は特に限定されず、バルブプレート１１０の大きさに応じて適宜調整すればよい。

バルブプレート１１０が外周面１１２に溝部１１３を有する場合、溝部１１３にバルブプレート補助部材１３０の少なくとも一部を配置することができる。ここで、このような構成を有する本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図を図１２に示す。なお、この図１２は、図５と同じ断面図に相当する。この図１２において、図５のｂ－ｂ’線の断面図に相当する断面図は、図６と同様であるため省略する。

図１２に示されるように、バルブプレート１１０の溝部１１３にバルブプレート補助部材１３０の少なくとも一部を配置することにより、バルブプレート１１０に対するバルブプレート補助部材１３０の接合力が高くなり、信頼性が向上する。また、バルブプレート補助部材１３０は、外周面１１２又は溝部１１３を位置決めの基準として設置されるため、設置位置の径方向におけるばらつきを低減できる。その結果、バタフライバルブ１００が第１流体の流れを遮断する際の遮断性能のばらつきを低減できる。

図１２では、バルブプレート１１０の２つのプレート面１１１ａ，１１１ｂと接触するように、バルブプレート補助部材１３０を設けた例を示しているが、図１３に示されるように、バルブプレート１１０の１つのプレート面１１１ａと接触するように、バルブプレート補助部材１３０を設けてもよい。このような構成とすることによっても、バルブプレート１１０に対するバルブプレート補助部材１３０の接合力が高くなり、信頼性が向上する。なお、図１３は、図１２と同様に、本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図である。

溝部１１３を有するバルブプレート１１０は、１つのプレートを加工することで形成されていてもよいが、第１プレート及び第２プレートの間に、第１プレート及び第２プレートよりも直径が小さい第３プレートが挟持された三層構造を有することができる。このような構造とすることにより、バルブプレート１１０に溝部１１３を容易に形成することができる。なお、各プレート間の接合方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて行うことができる。

三層構造を有するバルブプレート１１０を用いる場合、バルブプレート補助部材１３０は、第１プレート及び／又は第２プレートの両プレート面及び外周面と接触する構造を有することが好ましい。ここで、このような構造を有するバタフライバルブ１００の断面図を図１４に示す。図１４では、理解し易くする観点からシャフト１２０については省略し、第１流体の流路内に設けられる場合の第１流路の流路方向に平行な断面図としている。

図１４に示されるように、バルブプレート１１０は、第１プレート１１５と、第２プレート１１６と、第１プレート１１５及び第２プレート１１６の間に挟持された第３プレート１１７とを備える。第３プレート１１７は、第１プレート１１５及び第２プレート１１６よりも直径が小さいため、第１プレート１１５及び第２プレート１１６の対向面と第３プレート１１７の外周面とから構成される溝部１１３が形成される。一方のバルブプレート補助部材１３０は、第１プレート１１５の両プレート面１１５ａ，１１５ｂ及び外周面１１５ｃと接触し、他方のバルブプレート補助部材１３０は、第２プレート１１６の両プレート面１１６ａ，１１６ｂ及び外周面１１６ｃと接触する。このような構成とすることにより、バルブプレート１１０に対するバルブプレート補助部材１３０の接合力が高くなり、信頼性が向上する。
なお、バルブプレート補助部材１３０は、第１プレート１１５の両プレート面１１５ａ，１１５ｂ及び外周面１１５ｃとのみ接触するようにしてもよいし、第２プレート１１６の両プレート面１１６ａ，１１６ｂ及び外周面１１６ｃとのみ接触するようにしてもよい。

バルブプレート１１０が、第１プレート１１５及び第２プレート１１６から構成される場合、第１プレート１１５及び第２プレート１１６の間にバルブプレート補助部材１３０の少なくとも一部を配置することができる。ここで、このような構成を有するバタフライバルブ１００の断面図を図１５に示す。図１５では、図１４と同様に、理解し易くする観点からシャフト１２０については省略し、第１流体の流路内に設けられる場合の第１流路の流路方向に平行な断面図としている。

図１５に示されるように、バルブプレート１１０は、第１プレート１１５及び第２プレート１１６から構成されており、第１プレート１１５と第２プレート１１６との間は空間領域となっている。一方のバルブプレート補助部材１３０は、第１プレート１１５の両プレート面１１５ａ，１１５ｂ及び外周面１１５ｃと接触し、他方のバルブプレート補助部材１３０は、第２プレート１１６の両プレート面１１６ａ，１１６ｂ及び外周面１１６ｃと接触する。このような構成とすることにより、バルブプレート１１０に対するバルブプレート補助部材１３０の接合力が高くなり、信頼性が向上する。また、第１プレート１１５と第２プレート１１６との間に空間があるため、断熱効果を得ることができ、バルブプレート１１０からの放熱が抑制される。
なお、バルブプレート補助部材１３０は、第１プレート１１５の両プレート面１１５ａ，１１５ｂ及び外周面１１５ｃとのみ接触するようにしてもよいし、第２プレート１１６の両プレート面１１６ａ，１１６ｂ及び外周面１１６ｃとのみ接触するようにしてもよい。

図１５では、第１プレート１１５と第２プレート１１６との間に空間領域を形成しているが、当該領域をバルブプレート補助部材１３０としてもよい。このような構成を有するバタフライバルブ１００の断面図を図１６に示す。図１６では、図１４と同様に、理解し易くする観点からシャフト１２０については省略し、第１流体の流路内に設けられる場合の第１流路の流路方向に平行な断面図としている。このような構成とすることにより、バルブプレート１１０に対するバルブプレート補助部材１３０の接合力が高くなり、信頼性が向上する。

（２．第１流体の流路）
バタフライバルブ１００は、第１流体の流路である配管１０内に設けられる。配管１０としては、バタフライバルブ１００を収容可能であれば特に限定されない。
配管１０の材料は、特に限定されないが、製造性の観点から金属であることが好ましい。配管１０の材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などを用いることができる。その中でも、耐久信頼性が高く、安価という理由により、ステンレス鋼が好ましい。
配管１０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上である。配管１０の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、耐久信頼性を確保することができる。また、配管１０の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下が更により好ましい。配管１０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱抵抗を低減して熱伝導性を高めることができる。

第１流体の流路（配管１０）の内周部には、バルブプレート１１０及び／又はバルブプレート補助部材１３０と接触可能なストッパ部１５が形成されていることが好ましい。ここで、このような構造を有する第１流体の流路内に設けられた本発明の別の実施形態に係るバタフライバルブ１００の第１流路の流路方向に平行な断面図を図１７に示す。なお、図１７では、図５の構造のバタフライバルブ１００を一例として示している。

図１７に示されるように、配管１０の内周部にバルブプレート補助部材１３０と接触可能なストッパ部１５が形成されている。なお、図１７では、バルブプレート補助部材１３０と接触可能なストッパ部１５を一例として示しているが、ストッパ部１５は、バルブプレート１１０、又はバルブプレート１１０及びバルブプレート補助部材１３０の両方と接触可能であってもよい。配管１０の内周部にストッパ部１５が形成されていない場合、配管１０とバルブプレート１１０及び／又はバルブプレート補助部材１３０との間に隙間が発生し、その隙間を第１流体が通過してしまう結果、熱回収性能が低下することがある。しかし、配管１０の内周部にストッパ部１５を設けることにより、バルブプレート１１０及び／又はバルブプレート補助部材１３０とストッパ部１５とを接触させて、この問題を解決することができる。具体的には、ストッパ部１５とバルブプレート１１０及び／又はバルブプレート補助部材１３０とを接触させることで隙間が生じ難くなるため、熱回収性能が向上する。
なお、ストッパ部１５の材料は、特に限定されず、配管１０と同じものを用いることができる。

（３．熱交換器）
本発明の熱交換器の実施形態に係るバタフライバルブ１００は、上記のような構造を有することにより、熱固着を抑制しつつ排ガスの遮断性能を高めることができるため、熱交換器に用いることができる。したがって、本発明の実施形態に係る熱交換器は、上記のバタフライバルブ１００を備える。この熱交換器において、バタフライバルブ１００以外の構成は特に限定されず、公知の構成を採用することができる。以下、典型的な熱交換器の構成例について説明する。

図１８は、本発明の一実施形態に係る熱交換器の第１流体の流路方向に平行な断面図である。また、図１９は、図１８の熱交換器におけるｄ－ｄ’線の断面図である。
図１８及び１９に示されるように、本発明の一実施形態に係る熱交換器２００は、中空型の柱状ハニカム構造体２１０（以下、「柱状ハニカム構造体」と略すことがある）と、柱状ハニカム構造体２１０の内周壁面に嵌合される内筒部材２３０とを備え、バタフライバルブ１００が内筒部材２３０の下流側端部側に設けられている。また、熱交換器２００は、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁面に嵌合される第１外筒部材２２０と、内筒部材２３０の径方向内側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する上流側筒状部材２４０と、第１外筒部材２２０の上流側端部と内筒部材２３０の上流側との間を接続する筒状接続部材２５０と、第１外筒部材２２０の下流側端部に接続され、内筒部材２３０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する下流側筒状部材２６０と、第１外筒部材２２０の径方向外側に、第２流体の流路を構成するように間隔をもって配置される第２外筒部材２７０とを更に備えることができる。内筒部材２３０は、内筒部材２３０と上流側筒状部材２４０との間の流路を流通する第１流路を柱状ハニカム構造体２１０に導入することが可能な貫通孔２３５を有する。なお、バタフライバルブ１００は、下流側筒状部材２６０の径方向外側に配置された軸受２８０に回転自在に支持され且つ下流側筒状部材２６０及び内筒部材２３０を貫通するように配置されるシャフト１２０に固定すればよい。

＜中空型の柱状ハニカム構造体２１０＞
中空型の柱状ハニカム構造体２１０は、内周壁２１１、外周壁２１２、及び内周壁２１１と外周壁２１２との間に配設され、第１端面２１３ａから第２端面２１３ｂまで延びる第１流体の流路となる複数のセル２１４を区画形成する隔壁２１５を有する。
ここで、本明細書において「中空型の柱状ハニカム構造体２１０」とは、第１流体の流路方向に垂直な中空型の柱状ハニカム構造体２１０の断面において、中心部に中空領域を有する柱状ハニカム構造体２１０を意味する。
中空型の柱状ハニカム構造体２１０の形状（外形）としては、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
また、中空型の柱状ハニカム構造体２１０における中空領域の形状についても、特に限定されず、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などとすることができる。
なお、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の形状と、中空領域の形状とは同一であっても異なっていてもよいが、外部からの衝撃、熱応力などに対する耐性の観点から、同一であることが好ましい。

セル２１４の形状としては、特に限定されず、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面において、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、又はその他の多角形などとすることができる。また、セル２１４は、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面において、放射状に設けられていることが好ましい。このような構成とすることにより、セル２１４を流通する第１流体の熱を中空型の柱状ハニカム構造体２１０の外部に効率良く伝達することができる。

隔壁２１５の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１～１．０ｍｍ、より好ましくは０．２～０．６ｍｍである。隔壁２１５の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の機械的強度を十分なものとすることができる。また、隔壁２１５の厚さを１．０ｍｍ以下とすることにより、開口面積の低下によって圧力損失が大きくなったり、第１流体との接触面積の低下によって熱回収効率が低下したりするなどの問題を抑制することができる。

内周壁２１１及び外周壁２１２の厚みは、特に限定されないが、隔壁２１５の厚みよりも大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、外部からの衝撃、第１流体と第２流体との間の温度差による熱応力などによって破壊（例えば、ひび、割れなど）が起こり易い内周壁２１１及び外周壁２１２の強度を高めることができる。
なお、内周壁２１１及び外周壁２１２の厚みは、特に限定されず、用途などに応じて適宜調整すればよい。例えば、内周壁２１１及び外周壁２１２の厚みは、熱交換器２００を一般的な熱交換用途に用いる場合は、好ましくは０．３ｍｍ～１０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ～５ｍｍ、更に好ましくは１ｍｍ～３ｍｍである。また、熱交換器２００を蓄熱用途に用いる場合は、外周壁２１２の厚みを１０ｍｍ以上として外周壁２１２の熱容量を増大させてもよい。

隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２は、セラミックスを主成分とする。「セラミックスを主成分とする」とは、全成分の質量に占めるセラミックスの質量比率が５０質量％以上であることをいう。

隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２の気孔率は、特に限定されないが、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下、更に好ましくは３％以下である。また、隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２の気孔率は０％であってもよい。隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２の気孔率を１０％以下とすることにより、熱伝導率を向上させることができる。

隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２は、熱伝導性が高いＳｉＣ（炭化珪素）を主成分として含むことが好ましい。このような材料としては、Ｓｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣ、金属複合ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、及びＳｉＣなどが挙げられる。これらの中でも、安価に製造でき、高熱伝導であることからＳｉ含浸ＳｉＣ、（Ｓｉ＋Ａｌ）含浸ＳｉＣを用いることが好ましい。

第１流体の流路方向に垂直な中空型の柱状ハニカム構造体２１０の断面におけるセル密度（すなわち、単位面積当たりのセル２１４の数）は、特に限定されないが、好ましくは４～３２０セル／ｃｍ²である。セル密度を４セル／ｃｍ²以上とすることにより、隔壁２１５の強度、ひいては中空型の柱状ハニカム構造体２１０自体の強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）を十分に確保することができる。また、セル密度を３２０セル／ｃｍ²以下とすることにより、第１流体が流れる際の圧力損失の増大を抑制することができる。

中空型の柱状ハニカム構造体２１０のアイソスタティック強度は、特に限定されないが、好ましくは１００ＭＰａ以上、より好ましくは１５０ＭＰａ以上、更に好ましくは２００ＭＰａ以上である。中空型の柱状ハニカム構造体２１０のアイソスタティック強度を１００ＭＰａ以上とすることにより、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の耐久性を向上させることができる。中空型の柱状ハニカム構造体２１０のアイソスタティック強度は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるＪＡＳＯ規格Ｍ５０５－８７に規定されているアイソスタティック強度の測定方法に準じて測定することができる。

第１流体の流路方向に垂直な方向の断面における外周壁２１２の直径（外径）は、特に限定されないが、好ましくは２０～２００ｍｍ、より好ましくは３０～１００ｍｍである。このような直径とすることにより、熱回収効率を向上させることができる。外周壁２１２が円形でない場合には、外周壁２１２の断面形状に内接する最大内接円の直径を、外周壁２１２の直径とする。
また、第１流体の流路方向に垂直な方向の断面における内周壁２１１の直径は、特に限定されないが、好ましくは１～５０ｍｍ、より好ましくは２～３０ｍｍである。内周壁２１１の断面形状が円形でない場合には、内周壁２１１の断面形状に内接する最大内接円の直径を、内周壁２１１の直径とする。

中空型の柱状ハニカム構造体２１０の熱伝導率は、特に限定されないが、２５℃において、好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは１００～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、更に好ましくは１２０～３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。中空型の柱状ハニカム構造体２１０の熱伝導率を、このような範囲とすることにより、熱伝導性が良好となり、中空型の柱状ハニカム構造体２１０内の熱を外部に効率良く伝達させることができる。なお、熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法（ＪＩＳ Ｒ１６１１：１９９７）により測定した値を意味する。

中空型の柱状ハニカム構造体２１０のセル２１４に、第１流体として排ガスを流す場合、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の隔壁２１５に触媒を担持させてもよい。隔壁２１５に触媒を担持させると、排ガス中のＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣなどを触媒反応によって無害な物質にすることが可能になるとともに、触媒反応の際に生じる反応熱を熱交換に用いることも可能になる。触媒としては、貴金属（白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、インジウム、銀、及び金）、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、チタン、セリウム、コバルト、マンガン、亜鉛、銅、スズ、鉄、ニオブ、マグネシウム、ランタン、サマリウム、ビスマス、及びバリウムからなる群から選択された元素を少なくとも一種含有するものであることが好ましい。上記元素は、金属単体、金属酸化物、又はそれ以外の金属化合物として含有されていてもよい。

触媒（触媒金属＋担持体）の担持量としては、特に限定されないが、好ましくは１０～４００ｇ／Ｌである。また、貴金属を含む触媒を用いる場合、その担持量は、特に限定されないが、好ましくは０．１～５ｇ／Ｌである。触媒（触媒金属＋担持体）の担持量を１０ｇ／Ｌ以上とすることにより、触媒作用が発現し易くなる。また、触媒（触媒金属＋担持体）の担持量４００ｇ／Ｌ以下とすることにより、圧力損失とともに製造コストの上昇を抑えることができる。担持体とは、触媒金属が担持される担体のことである。担持体としては、アルミナ、セリア、及びジルコニアからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものを用いることができる。

＜第１外筒部材２２０＞
第１外筒部材２２０は、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２面（外周面）に嵌合される。嵌合は、直接的又は間接的のいずれであってもよいが、熱回収効率の観点から直接的であることが好ましい。
第１外筒部材２２０は、上流側端部２２１ａ及び下流側端部２２１ｂを有する筒状部材である。
第１外筒部材２２０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、第１外筒部材２２０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。また、第１外筒部材２２０の軸方向の中央位置は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向の中央位置と一致してもよい。さらに、第１外筒部材２２０の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。
第１外筒部材２２０としては、特に限定されず、例えば、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２面に嵌合して柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２を周回被覆する筒状部材を用いることができる。

ここで、本明細書において、「嵌合」とは、柱状ハニカム構造体２１０と第１外筒部材２２０とが、相互に嵌まり合った状態で固定されていることをいう。したがって、柱状ハニカム構造体２１０と第１外筒部材２２０との嵌合においては、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などにより、柱状ハニカム構造体２１０と第１外筒部材２２０とが相互に固定されている場合なども含まれる。

第１外筒部材２２０は、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２の表面に対応した内周面形状を有することが好ましい。第１外筒部材２２０の内周面が柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２に直接接触することで、熱伝導性が良好となり、柱状ハニカム構造体２１０内の熱を第１外筒部材２２０に効率良く伝達することができる。

熱回収効率を高めるという観点からは、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２の全周面積に対する、第１外筒部材２２０によって周回被覆される柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２の部分の周面積の割合は高い方が好ましい。具体的には、当該周面積の割合は、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは１００％（すなわち、柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２の全部が第１外筒部材２２０によって周回被覆される。）である。
なお、ここでいう「外周壁２１２の表面」とは、柱状ハニカム構造体２１０の第１流体の流路方向に平行な面を指し、柱状ハニカム構造体２１０の第１流体の流路方向と垂直な面（第１端面２１３ａ及び第２端面２１３ｂ）を示すものではない。

第１外筒部材２２０の材料は、特に限定されないが、製造性の観点から金属であることが好ましい。また、第１外筒部材２２０が金属製であると、後述する第２外筒部材２７０などとの溶接が容易に行える点でも優れている。第１外筒部材２２０の材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などを用いることができる。その中でも、耐久信頼性が高く、安価という理由により、ステンレス鋼が好ましい。

第１外筒部材２２０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上である。第１外筒部材２２０の厚みを０．１ｍｍ以上とすることにより、耐久信頼性を確保することができる。また、第１外筒部材２２０の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下が更により好ましい。第１外筒部材２２０の厚みを１０ｍｍ以下とすることにより、熱抵抗を低減して熱伝導性を高めることができる。

＜内筒部材２３０＞
内筒部材２３０は、柱状ハニカム構造体２１０の内周壁２１１面（内周面）に嵌合される。嵌合は、直接的に行われていてもよいし、又はシール部材２９０などを介して間接的に行われていてもよい。
内筒部材２３０は、上流側端部２３１ａ及び下流側端部２３１ｂを有する筒状部材である。

内筒部材２３０は、柱状ハニカム構造体２１０の第２端面２１３ｂの位置から下流側端部２３１ｂ側に向かって縮径するテーパ部２３２を有することが好ましい。このようなテーパ部２３２を設けることにより、内筒部材２３０の下流側端部２３１ｂの内径と、上流側筒状部材２４０の下流側端部２４１ｂの内径との差を小さくすることができる。この場合、熱回収抑制時に、上流側筒状部材２４０の下流側端部２４１ｂ付近における第１流体の流れの速度と、内筒部材２３０の下流側端部２３１ｂ付近における第１流体の流れの速度とを同程度にすることができるため、上流側筒状部材２４０の下流側端部２４１ｂ付近と内筒部材２３０の下流側端部２３１ｂ付近との間の圧力差が小さくなる。その結果、熱回収路出口Ｂから熱回収路入口Ａに向かって流れる第１流体の逆流現象を抑制し、熱遮断性能を向上させることができる。

テーパ部２３２は、内筒部材２３０の軸方向に対する傾斜角度が、好ましくは４５°以下、より好ましくは４２°以下、さらに好ましくは４０°以下である。このような傾斜角度に制御することにより、熱回収抑制時に、内筒部材２３０と上流側筒状部材２４０との間を通って柱状ハニカム構造体２１０に入る第１流体の流れを抑制することができるため、熱遮断性能を向上させることができる。
なお、テーパ部２３２の傾斜角度の下限値は、特に限定されないが、熱交換器２００のコンパクト化などの観点から、一般的に１０°、好ましくは１５°である。

内筒部材２３０は、内筒部材２３０と上流側筒状部材２４０との間の流路を流通する第１流体を柱状ハニカム構造体２１０に導入することが可能な貫通孔２３５を有する。貫通孔２３５の形状や数については特に限定されず、公知のものを採用することができる。

内筒部材２３０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、内筒部材２３０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。また、内筒部材２３０の軸方向の中央位置は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向の中央位置と一致することが好ましい。

内筒部材２３０としては、特に限定されず、外周面の一部が柱状ハニカム構造体２１０の内周壁２１１面に嵌合される筒状部材を用いることができる。
ここで、内筒部材２３０の外周面の一部と柱状ハニカム構造体２１０の内周壁２１１の表面とは直接的に接していてもよく、他の部材（例えば、断熱マットなど）を介して間接的に接していてもよい。

内筒部材２３０の外周面の一部と柱状ハニカム構造体２１０の内周壁２１１面とは、相互に嵌まり合った状態で固定されている。固定方法としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の固定方法について述べた内容と同様の方法が挙げられる。

内筒部材２３０の材料としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の材料について述べた内容と同様の材料が挙げられる。

内筒部材２３０の厚みとしては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の厚みについて述べた内容と同様の厚みが挙げられる。

＜上流側筒状部材２４０＞
上流側筒状部材２４０は、内筒部材２３０の径方向内側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する。
上流側筒状部材２４０は、上流側端部２４１ａ及び下流側端部２４１ｂを有する筒状部材である。
上流側筒状部材２４０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、上流側筒状部材２４０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。

上流側筒状部材２４０の上流側端部２４１ａ側の構造は、特に限定されず、上流側筒状部材２４０の上流側端部２４１ａが接続される他の部品（例えば、配管など）の形状に応じて適宜調整することができる。例えば、他の部品の径が上流側端部２４１ａの径に比べて大きい場合、図１８に示されるように、上流側端部２４１ａ側を拡径させればよい。

上流側筒状部材２４０の固定方法としては、特に限定されないが、例えば、後述する筒状接続部材２５０を介して第１外筒部材２２０などに固定すればよい。固定方法としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の固定方法について述べた内容と同様の方法が挙げられる。

上流側筒状部材２４０の材料としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の材料について述べた内容と同様の材料が挙げられる。

上流側筒状部材２４０の厚みとしては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の厚みについて述べた内容と同様の厚みが挙げられる。

＜筒状接続部材２５０＞
筒状接続部材２５０は、第１外筒部材２２０の上流側端部２２１ａと内筒部材２３０の上流側との間を接続する筒状部材である。接続は、直接的又は間接的のいずれであってもよい。間接的な接続の場合、例えば、第１外筒部材２２０の上流側端部２２１ａと内筒部材２３０の上流側との間に、後述する第２外筒部材２７０の上流側端部２７１ａなどが配置されていてもよい。
筒状接続部材２５０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、筒状接続部材２５０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。

筒状接続部材２５０の形状は、特に限定されないが、曲面構造を有していてもよい。このような構造とすることにより、熱回収促進時に、熱回収路入口Ａから入って柱状ハニカム構造体２１０に流れる第１流体の流れをスムーズにすることができるため、圧力損失を低減することができる。

筒状接続部材２５０の材料としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の材料について述べた内容と同様の材料が挙げられる。

筒状接続部材２５０の厚みとしては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の厚みについて述べた内容と同様の厚みが挙げられる。

＜下流側筒状部材２６０＞
下流側筒状部材２６０は、第１外筒部材２２０の下流側端部２２１ｂに接続され、内筒部材２３０の径方向外側に第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する。接続は、直接的又は間接的のいずれであってもよい。間接的な接続の場合、例えば、下流側筒状部材２６０と第１外筒部材２２０の下流側端部２２１ｂとの間に、後述する第２外筒部材２７０の下流側端部２７１ｂなどが配置されていてもよい。

下流側筒状部材２６０は、上流側端部２６１ａ及び下流側端部２６１ｂを有する筒状部材である。
下流側筒状部材２６０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、下流側筒状部材２６０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。
下流側筒状部材２６０の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部が縮径又は拡径していてもよい。

下流側筒状部材２６０の材料としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の材料について述べた内容と同様の材料が挙げられる。

下流側筒状部材２６０の厚みとしては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の厚みについて述べた内容と同様の厚みが挙げられる。

＜第２外筒部材２７０＞
第２外筒部材２７０は、第１外筒部材２２０の径方向外側に、第２流体の流路を構成するように間隔をもって配置される。
第２外筒部材２７０は、上流側端部２７１ａ及び下流側端部２７１ｂを有する筒状部材である。
第２外筒部材２７０の軸方向は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向と一致し、第２外筒部材２７０の中心軸は柱状ハニカム構造体２１０の中心軸と一致することが好ましい。

第２外筒部材２７０の上流側端部２７１ａは、柱状ハニカム構造体２１０の第１端面２１３ａの位置を超えて上流側に延在していることが好ましい。このような構成とすることにより、熱回収効率を高めることができる。

第２外筒部材２７０は、第２流体を第２外筒部材２７０と第１外筒部材２２０との間の領域に供給するための供給管２７２、及び第２流体を第２外筒部材２７０と第１外筒部材２２０との間の領域から排出するための排出管２７３に接続されていることが好ましい。供給管２７２及び排出管２７３は、柱状ハニカム構造体２１０の軸方向両端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。
また、供給管２７２及び排出管２７３は、同じ方向に向けて延出されていても、異なる方向に向けて延出されていてもよい。

第２外筒部材２７０は、上流側端部２７１ａ及び下流側端部２７１ｂの内周面が第１外筒部材２２０の外周面と直接的又は間接的に接するように配置されていることが好ましい。
第２外筒部材２７０の上流側端部２７１ａ及び下流側端部２７１ｂの内周面を第１外筒部材２２０の外周面に固定する方法としては、特に限定されないが、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などを用いることができる。

第２外筒部材２７０の径（外径及び内径）は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部（例えば、軸方向中央部、軸方向両端部など）が縮径又は拡径していてもよい。例えば、第２外筒部材２７０の軸方向中央部を縮径させることにより、供給管２７２及び排出管２７３側の第２外筒部材２７０内で第２流体を第１外筒部材２２０の外周方向全体に行き渡らせることができる。そのため、軸方向中央部で熱交換に寄与しない第２流体が低減するため、熱交換効率を向上させることができる。

第２外筒部材２７０の材料としては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の材料について述べた内容と同様の材料が挙げられる。

第２外筒部材２７０の厚みとしては、特に限定されず、上記第１外筒部材２２０の厚みについて述べた内容と同様の厚みが挙げられる。

＜第１流体及び第２流体＞
熱交換器２００に用いられる第１流体及び第２流体としては、特に限定されず、種々の液体及び気体を利用することができる。例えば、熱交換器２００が自動車に搭載される場合、第１流体として排ガスを用いることができ、第２流体として水又は不凍液（ＪＩＳ Ｋ２２３４：２００６で規定されるＬＬＣ）を用いることができる。また、第１流体は、第２流体よりも高温の流体とすることができる。

＜熱交換器２００の製造方法＞
熱交換器２００は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器２００は、以下に説明する方法に従って製造することができる。
まず、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出し、ハニカム成形体を作製する。このとき、適切な形態の口金及び治具を選択することにより、セル２１４の形状及び密度、隔壁２１５、内周壁２１１及び外周壁２１２の形状及び厚さなどを制御することができる。また、ハニカム成形体の材料としては、前述のセラミックスを用いることができる。例えば、Ｓｉ含浸ＳｉＣ複合材料を主成分とするハニカム成形体を製造する場合、所定量のＳｉＣ粉末に、バインダーと、水及び／又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練して坏土とし、成形して所望形状のハニカム成形体を得ることができる。そして、得られたハニカム成形体を乾燥し、減圧の不活性ガス又は真空中で、ハニカム成形体中に金属Ｓｉを含浸焼成することによって、隔壁２１５により区画形成されたセル２１４を有する中空型の柱状ハニカム構造体２１０を得ることができる。金属Ｓｉの含浸焼成方法としては、金属Ｓｉを含む塊とハニカム成形体とが接触するように配置して焼成する方法が挙げられる。ハニカム成形体における金属Ｓｉを含む塊の接触箇所は、端面であっても外周壁２１２の表面であっても内周壁２１１の表面であってもよい。

次に、中空型の柱状ハニカム構造体２１０を第１外筒部材２２０内に挿入し、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の外周壁２１２の表面に第１外筒部材２２０を嵌合させる。次に、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の中空領域に内筒部材２３０を挿入し、中空型の柱状ハニカム構造体２１０の内周壁２１１の表面に内筒部材２３０を嵌合させる。次に、第１外筒部材２２０の径方向外側に第２外筒部材２７０を配置して固定する。なお、供給管２７２及び排出管２７３は、第２外筒部材２７０に予め固定しておいてもよいが、適切な段階で第２外筒部材２７０に固定してもよい。次に、内筒部材２３０の径方向内側に上流側筒状部材２４０を配置し、筒状接続部材２５０によって第１外筒部材２２０の上流側端部２２１ａと上流側筒状部材２４０の上流側との間を接続する。次に、第１外筒部材２２０の下流側端部２２１ｂに下流側筒状部材２６０を配置して接続する。次に、内筒部材２３０の下流側端部２３１ｂ側にバタフライバルブ１００を取り付ける。
なお、各部材の配置及び固定（嵌合）の順番は上記に限定されず、製造可能な範囲で適宜変更してもよい。また、固定（嵌合）方法は、上述した方法を用いればよい。

１０ 配管
１５ ストッパ部
１００ バタフライバルブ
１１０ バルブプレート
１１１ａ，１１１ｂ プレート面
１１２ 外周面
１１３ 溝部
１１４ 移行部
１１５ 第１プレート
１１５ａ，１１５ｂ プレート面
１１５ｃ 外周面
１１６ 第２プレート
１１６ａ，１１６ｂ プレート面
１１６ｃ 外周面
１１７ 第３プレート
１１８ 段差部
１２０ シャフト
１３０ バルブプレート補助部材
１３１ 延伸部
１３２ 切り込み
２１０ 柱状ハニカム構造体
２１１ 内周壁
２１２ 外周壁
２１３ａ 第１端面
２１３ｂ 第２端面
２１４ セル
２１５ 隔壁
２２０ 第１外筒部材
２２１ａ 上流側端部
２２１ｂ 下流側端部
２３０ 内筒部材
２３１ａ 上流側端部
２３１ｂ 下流側端部
２３２ テーパ部
２３５ 貫通孔
２４０ 上流側筒状部材
２４１ａ 上流側端部
２４１ｂ 下流側端部
２５０ 筒状接続部材
２６０ 下流側筒状部材
２６１ａ 上流側端部
２６１ｂ 下流側端部
２７０ 第２外筒部材
２７１ａ 上流側端部
２７１ｂ 下流側端部
２７２ 供給管
２７３ 排出管
２８０ 軸受
２９０ シール部材

Claims (15)

1. 熱交換器を流通する第１流体の流路内に設けられるバタフライバルブであって、
   前記流路内に設けられるバルブプレートと、
   前記バルブプレートを前記流路内で回転可能に支持するシャフトと、
   前記バルブプレートの少なくとも一方のプレート面と接触し、前記バルブプレートの外周面よりも径方向外側に延びる延伸部を有するバルブプレート補助部材と
   を備え、
   前記バルブプレート補助部材は、前記バルブプレートよりもヤング率が低い材料から構成されているバタフライバルブ。
2. 前記バルブプレート補助部材は、前記バルブプレートの外径よりも小さい内径、及び前記バルブプレートの外径よりも大きく且つ前記流路の内径よりも小さい外径を有するリング形状である、請求項１に記載のバタフライバルブ。
3. 前記バルブプレート補助部材は、前記リング形状が半割りされた半割りリング形状である、請求項２に記載のバタフライバルブ。
4. 前記半割りリング形状は、内径側に切り込みが形成されている、請求項３に記載のバタフライバルブ。
5. 前記バルブプレート補助部材は、互いに接触していない２つ以上のバルブプレート補助部材片から構成されている、請求項１に記載のバタフライバルブ。
6. 前記バルブプレートの中心軸を通る二等分線によって前記バルブプレートを２つの領域Ａ及びＢに分けた場合に、前記バルブプレート補助部材は、前記領域Ａにおける前記バルブプレートの一方のプレート面と、前記領域Ｂにおける前記バルブプレートの他方のプレート面とに接触する、請求項１～５のいずれか一項に記載のバタフライバルブ。
7. 前記バルブプレートは外周面に溝部を有し、前記溝部に前記バルブプレート補助部材の少なくとも一部が配置されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のバタフライバルブ。
8. 前記バルブプレートは、第１プレート及び第２プレートの間に、前記第１プレート及び前記第２プレートよりも直径が小さい第３プレートが挟持された三層構造を有する、請求項７に記載のバタフライバルブ。
9. 前記バルブプレート補助部材は、前記第１プレート及び／又は前記第２プレートの両プレート面及び外周面と接触する構造を有する、請求項８に記載のバタフライバルブ。
10. 前記バルブプレートは、第１プレート及び第２プレートから構成され、前記第１プレート及び前記第２プレートの間に前記バルブプレート補助部材の少なくとも一部が配置されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のバタフライバルブ。
11. 前記バルブプレート補助部材は、前記第１プレート及び／又は前記第２プレートの両プレート面及び外周面と接触する構造を有する、請求項１０に記載のバタフライバルブ。
12. 前記第１流体の前記流路の内周部に前記バルブプレート及び／又は前記バルブプレート補助部材と接触可能なストッパ部が形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のバタフライバルブ。
13. 請求項１～５のいずれか一項に記載のバタフライバルブを備える熱交換器。
14. 外周壁、内周壁、及び前記外周壁と前記内周壁との間に配設され、第１端面から第２端面まで延びる前記第１流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁とを有する中空型の柱状ハニカム構造体と、
    前記柱状ハニカム構造体の前記内周壁面に嵌合される内筒部材と
    を更に備え、
    前記バタフライバルブが前記内筒部材の下流側端部側に設けられている、請求項１３に記載の熱交換器。
15. 前記柱状ハニカム構造体の前記外周壁面に嵌合される第１外筒部材と、
    前記内筒部材の径方向内側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する上流側筒状部材と、
    前記第１外筒部材の上流側端部と前記内筒部材の上流側との間を接続する筒状接続部材と、
    前記第１外筒部材の下流側端部に接続され、前記内筒部材の径方向外側に前記第１流体の流路を構成するように間隔をもって配置される部分を有する下流側筒状部材と、
    前記第１外筒部材の径方向外側に、第２流体の流路を構成するように間隔をもって配置される第２外筒部材と
    を更に備え、
    前記内筒部材は、前記内筒部材と前記上流側筒状部材との間の前記流路を流通する前記第１流体を前記柱状ハニカム構造体に導入することが可能な貫通孔を有する、請求項１４に記載の熱交換器。