JP2014029235A - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、複数の熱交換器コアを有する熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger having a plurality of heat exchanger cores.
従来より、高温流体と低温流体とを熱交換させる熱交換器として、必要な熱交換量が大きい場合、複数の熱交換器コアが設けられたものが知られており、例えば特許文献1に開示されている。この特許文献1の熱交換器は、円筒体の内側においてその周方向に複数の熱交換器コアが配置され、これら熱交換器コアは円筒体の内面に支持されている。そして、この熱交換器では、円筒体の内側には高温流体が流通し、円筒体の壁内部には低温流体が流通し、高温流体と低温流体が各熱交換器コアで熱交換するようになっている。 Conventionally, as a heat exchanger for exchanging heat between a high-temperature fluid and a low-temperature fluid, when a necessary heat exchange amount is large, a heat exchanger having a plurality of heat exchanger cores is known. Has been. In the heat exchanger of Patent Document 1, a plurality of heat exchanger cores are arranged in the circumferential direction inside the cylindrical body, and these heat exchanger cores are supported on the inner surface of the cylindrical body. In this heat exchanger, a high-temperature fluid flows inside the cylinder, a low-temperature fluid flows inside the wall of the cylinder, and the high-temperature fluid and the low-temperature fluid exchange heat in each heat exchanger core. It has become.
ところで、上述した熱交換器がガスタービンの再生器などに利用される場合、高温流体が非常に高い温度帯となるため、熱交換器コアにおいて大きな熱応力が発生する。そのため、熱交換器コアを支持する部分の設計では熱応力を考慮して行うことが重要となる。 By the way, when the heat exchanger mentioned above is utilized for the regenerator of a gas turbine, etc., since a high temperature fluid becomes a very high temperature zone, a big thermal stress occurs in a heat exchanger core. Therefore, it is important to consider the thermal stress when designing the portion that supports the heat exchanger core.
ところが、特許文献1に開示されている熱交換器では、熱交換器コアを支持する部分近傍を高温流体が流通する構成となっているため、その支持部分に過大な熱応力が影響することとなる。これにより、熱交換器コアの支持部分について大きな強度が必要となり、熱交換器のコンパクト化を図ることが困難になるという問題があった。 However, in the heat exchanger disclosed in Patent Document 1, since the high-temperature fluid is circulated in the vicinity of the portion that supports the heat exchanger core, excessive thermal stress affects the supporting portion. Become. As a result, the supporting portion of the heat exchanger core needs to have a high strength, which makes it difficult to make the heat exchanger compact.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の熱交換器コアを有する熱交換器において、熱応力の影響を緩和し、コンパクト化を図ることにある。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to reduce the influence of a thermal stress in a heat exchanger which has a some heat exchanger core, and to attain compactization.
第1の発明は、各々が板状に形成され、互いの端部同士が連結されて多角形の略筒体をなすように配置され、高温側流体と低温側流体とが流入して熱交換する複数の熱交換器コアと、前記筒体の内側に形成され、前記高温側流体が前記各熱交換器コアにその内側面から流入する高温側入口流路と、前記筒体の外側に形成され、前記高温側流体が前記各熱交換器コアの外側面から流出する高温側出口流路と、前記高温側出口流路を囲むように前記筒体の外側に配置され、前記複数の熱交換器コアの連結部を支持するフレームとを備えているものである。 In the first invention, each is formed in a plate shape, and is arranged so that ends thereof are connected to each other to form a substantially polygonal cylindrical body, and the high temperature side fluid and the low temperature side fluid flow in to exchange heat. A plurality of heat exchanger cores formed on the inside of the cylinder, and formed on the outside of the cylinder, and a high temperature side inlet channel through which the high temperature side fluid flows into each heat exchanger core from an inner surface thereof The high temperature side fluid flows out from the outer surface of each of the heat exchanger cores, and is disposed outside the cylinder so as to surround the high temperature side outlet channel, and the plurality of heat exchanges And a frame for supporting the connecting portion of the vessel core.
前記第1の発明では、高温側入口流路を流れる高温側流体が各熱交換器コアに流入する一方、低温側流体が各熱交換器コアに流入する。熱交換器コアでは、流入した高温側流体と低温側流体とが熱交換して、高温側流体が冷却される一方、低温側流体が加熱される。冷却された高温側流体は、各熱交換器コアの外側面から高温側出口流路へ流出する。つまり、本発明の熱交換器では、フレーム内の空間において、複数の熱交換器コアでなす筒体の内側空間を高温の流体が流れ、その筒体とフレームとの間の空間(即ち、筒体の外側の空間)を高温側流体が熱交換器コアで冷却されて低温となった流体が流れる。これにより、熱交換器コア同士の連結部を支持する部分が位置する筒体とフレームとの間の空間には高温の流体は流れないため、その支持部分に対する熱応力の影響が緩和される。 In the first aspect of the invention, the high temperature fluid flowing through the high temperature inlet channel flows into each heat exchanger core, while the low temperature fluid flows into each heat exchanger core. In the heat exchanger core, the high-temperature fluid and the low-temperature fluid that have flowed in exchange heat, and the high-temperature fluid is cooled while the low-temperature fluid is heated. The cooled high temperature fluid flows out from the outer surface of each heat exchanger core to the high temperature outlet channel. That is, in the heat exchanger of the present invention, in the space in the frame, high-temperature fluid flows through the inner space of the cylinder formed by the plurality of heat exchanger cores, and the space between the cylinder and the frame (that is, the cylinder) In the space outside the body, the high temperature side fluid is cooled by the heat exchanger core and the low temperature fluid flows. Thereby, since the high-temperature fluid does not flow in the space between the cylinder and the frame where the portion supporting the connecting portion between the heat exchanger cores is located, the influence of thermal stress on the supporting portion is alleviated.
また、第1の発明では、複数の熱交換器コアが多角形の筒体をなすように配置されるので、例えば、複数の熱交換器コアを直線状に連結して配置する場合や、複数の熱交換器コアを直線状に連結したものを複数列並べて配置する場合に比べて、熱交換器コアを支持する箇所を少なくすることが可能である。これによっても、熱交換器コア同士の連結部を支持する部分に対する熱応力の影響が緩和される。 In the first invention, since the plurality of heat exchanger cores are arranged to form a polygonal cylindrical body, for example, when arranging the plurality of heat exchanger cores in a straight line, Compared to a case where a plurality of heat exchanger cores connected in a straight line are arranged in a plurality of rows, it is possible to reduce the number of places supporting the heat exchanger core. Also by this, the influence of the thermal stress with respect to the part which supports the connection part of heat exchanger cores is relieved.
第2の発明は、前記第1の発明において、前記複数の熱交換器コアの連結部が、前記熱交換器コアの端部が移動可能に構成されているものである。 According to a second invention, in the first invention, the connection portion of the plurality of heat exchanger cores is configured such that an end portion of the heat exchanger core is movable.
前記第2の発明では、熱交換器コア同士の連結部において熱交換器コアの端部が移動可能となっているため、熱交換器コアが熱応力によって伸縮し、その伸縮動作に伴う熱交換器コア端部の変位が発生した場合でも、その熱交換器コア端部の変位を連結部において吸収することが可能である。例えば、熱応力によって全ての熱交換器コアが同様に伸縮した場合、即ち多角形の形状は同じままで大きさがだけが変化する場合でも、熱交換器コア端部の変位を吸収することが可能である。そのため、熱交換器コアの支持部分に対する熱応力の影響を一層緩和させることが可能となり、よりコンパクトな熱交換器を実現することができる。 In the second aspect of the invention, since the end of the heat exchanger core is movable at the connecting portion between the heat exchanger cores, the heat exchanger core expands and contracts due to thermal stress, and heat exchange is accompanied by the expansion and contraction operation. Even when the displacement of the end portion of the heat exchanger core occurs, the displacement of the end portion of the heat exchanger core can be absorbed by the connecting portion. For example, when all heat exchanger cores are similarly expanded or contracted due to thermal stress, that is, even when the polygonal shape remains the same and only the size changes, the displacement of the heat exchanger core end can be absorbed. Is possible. Therefore, it becomes possible to further alleviate the influence of the thermal stress on the support portion of the heat exchanger core, and a more compact heat exchanger can be realized.
第3の発明は、前記第2の発明において、前記複数の熱交換器コアの連結部が、その連結角度が変化可能に構成されているものである。 According to a third invention, in the second invention, the connection part of the plurality of heat exchanger cores is configured such that the connection angle thereof is changeable.
前記第3の発明では、熱交換器コアの連結部が、その連結角度が変化可能となっているため、一部の熱交換器コアだけが熱応力によって伸縮した場合や、熱応力による各熱交換器コアの伸縮量が互いに異なる場合でも、連結部において熱交換器コア端部の変位を確実に吸収することが可能になる。つまり、熱応力によって発生する熱交換器コアの今なる伸縮動作に対しても対処することが可能である。よって、熱交換器コアの支持部分に対する熱応力の影響を一層緩和させること可能となり、よりコンパクトな熱交換器を実現することができる。 In the third aspect of the invention, since the connection angle of the connecting portion of the heat exchanger core can be changed, only a part of the heat exchanger core expands or contracts due to thermal stress, or each heat generated by the thermal stress. Even when the expansion and contraction amounts of the exchanger cores are different from each other, it is possible to reliably absorb the displacement of the end portion of the heat exchanger core at the connecting portion. That is, it is possible to cope with the current expansion / contraction operation of the heat exchanger core generated by thermal stress. Therefore, the influence of the thermal stress on the support portion of the heat exchanger core can be further alleviated, and a more compact heat exchanger can be realized.
第4の発明は、前記第1乃至第3の何れか1の発明において、前記複数の熱交換器コアの連結部が、切離可能に構成されているものである。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the connecting portions of the plurality of heat exchanger cores are configured to be separable.
前記第4の発明では、複数の熱交換器コアの連結部が切離可能に構成されているため、例えば複数の熱交換器コアのうち劣化した熱交換器コアだけを交換したい場合、その劣化した熱交換器コアが他の熱交換器コアから容易に切り離される。また、多角形の筒体をなすように複数の熱交換器コアを連結しているため、例えばフレーム内において複数の熱交換器コアを直線状に連結した場合に比べて、何れの連結部に対してもフレームの外側から容易に切り離し作業を行うことができる。以上により、熱交換器コアの交換作業性(メンテナンスの作業性)が向上する。 In the fourth aspect of the invention, since the connecting portions of the plurality of heat exchanger cores are configured to be separable, for example, when it is desired to replace only a deteriorated heat exchanger core among the plurality of heat exchanger cores, the deterioration The heat exchanger core is easily separated from the other heat exchanger cores. In addition, since a plurality of heat exchanger cores are connected so as to form a polygonal cylindrical body, for example, in any frame, compared to a case where a plurality of heat exchanger cores are connected linearly in a frame, In contrast, the work can be easily separated from the outside of the frame. As a result, the heat exchanger core replacement workability (maintenance workability) is improved.
第5の発明は、前記第1乃至第4の何れか1の発明において、前記フレームが、前記筒体の軸方向視で矩形状に形成されている。また、前記複数の熱交換器コアは、4つの熱交換器コアが四辺となる四角形の筒体をなすように配置され、前記各熱交換器コア同士が連結される4つの連結部が前記フレームの各辺に各一ずつ支持されている。そして、前記高温側出口流路は、前記熱交換器コアと前記フレームとで区画されて前記筒体の軸方向視で三角形に形成されている。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the frame is formed in a rectangular shape when viewed in the axial direction of the cylindrical body. Further, the plurality of heat exchanger cores are arranged so that four heat exchanger cores form a quadrangular cylindrical body having four sides, and the four connection portions to which the heat exchanger cores are connected are the frame. Each one is supported on each side. And the said high temperature side exit flow path is divided by the said heat exchanger core and the said flame | frame, and is formed in the triangle by the axial view of the said cylinder.
前記第5の発明では、図4に示すように、4つの熱交換器コアを四角形の筒体をなすように連結し、4つの連結部を矩形状のフレームの各辺に各一ずつ支持させ、さらに、筒体とフレームとで区画された三角形の空間を高温側出口流路とするようにしたので、フレーム内の空間を有効に利用することができる。よって、熱交換器のコンパクト化を図ることができる。 In the fifth invention, as shown in FIG. 4, the four heat exchanger cores are connected to form a rectangular cylinder, and the four connecting portions are supported on each side of the rectangular frame. Furthermore, since the triangular space partitioned by the cylinder and the frame is used as the high temperature side outlet flow path, the space in the frame can be used effectively. Therefore, the heat exchanger can be made compact.
また、前記第5の発明では、要求される熱交換容量に応じて複数の熱交換器を上下方向に配列させても、熱交換器コアの4つの連結部のうち2つの連結部を正面(前面)から視て左右に位置させることができる。そのため、4つの熱交換器コアのうち、交換したい熱交換器コアだけを水平方向に容易に引き出すことが可能となる。また、要求される熱交換容量に応じて複数の熱交換器を横並びに配列させても、熱交換器コアの4つの連結部のうち2つの連結部を正面(前面)から視て上下に位置させることができる。そのため、4つの熱交換器コアのうち、交換したい熱交換器コアだけを上方から容易に引き出すことが可能となる。以上により、メンテナンスの作業性が向上する。 In the fifth aspect of the invention, even if a plurality of heat exchangers are arranged in the vertical direction according to the required heat exchange capacity, two of the four connecting portions of the heat exchanger core are arranged in front ( It can be positioned left and right as viewed from the front. Therefore, only the heat exchanger core to be replaced among the four heat exchanger cores can be easily pulled out in the horizontal direction. Further, even if a plurality of heat exchangers are arranged side by side in accordance with the required heat exchange capacity, two of the four connection portions of the heat exchanger core are positioned vertically when viewed from the front (front surface). Can be made. Therefore, only the heat exchanger core to be replaced among the four heat exchanger cores can be easily pulled out from above. As a result, the workability of maintenance is improved.
第6の発明は、前記第5の発明において、前記4つの熱交換器コアおよび前記フレームを有する熱交換器モジュールが、前記筒体の軸方向が水平方向と一致すると共に、前記フレームの矩形の対向する二辺が水平方向と一致し且つ残りの対向する二辺が鉛直方向と一致する状態で上下方向にまたは横並びに複数配列されているものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the heat exchanger module having the four heat exchanger cores and the frame is configured such that an axial direction of the cylindrical body coincides with a horizontal direction and a rectangular shape of the frame is formed. A plurality of opposing sides are aligned in the horizontal direction and the remaining two opposing sides are aligned in the vertical direction.
前記第6の発明では、筒体の軸方向が水平方向と一致すると共に、フレームの矩形の対向する二辺が水平方向と一致し且つ残りの対向する二辺が鉛直方向と一致する状態で各熱交換器モジュールが上下方向または横並びに配列されるため、複数の熱交換器モジュールを容易に上下方向または横並びに配列させることが可能となる。 In the sixth aspect of the invention, the axial direction of the cylinder coincides with the horizontal direction, the two opposite sides of the frame rectangle coincide with the horizontal direction, and the remaining two opposite sides coincide with the vertical direction. Since the heat exchanger modules are arranged in the vertical direction or side by side, a plurality of heat exchanger modules can be easily arranged in the vertical direction or side by side.
また、複数の熱交換器モジュールを単に配列すると交換したい熱交換器コアだけを取り出すのは困難となるおそれがあるが、本発明では、複数の熱交換器モジュールを前記所定の状態で配列することで、前記第5の発明でも説明したように、交換したい熱交換器コアだけを容易に引き出すことが可能である。つまり、複数の熱交換器モジュールを上下方向に配列した場合には、熱交換器コアの4つの連結部のうち2つの連結部が正面(前面)から視て左右に位置することになるため、4つの熱交換器コアのうち、交換したい熱交換器コアだけを水平方向に容易に引き出すことが可能となる。また、複数の熱交換器モジュールを横並びに配列した場合には、熱交換器コアの4つの連結部のうち2つの連結部が正面(前面)から視て上下に位置することになるため、4つの熱交換器コアのうち、交換したい熱交換器コアだけを上方から容易に引き出すことが可能となる。以上により、メンテナンスの作業性が向上する。 Further, if a plurality of heat exchanger modules are simply arranged, it may be difficult to take out only the heat exchanger core to be exchanged. In the present invention, a plurality of heat exchanger modules are arranged in the predetermined state. Thus, as described in the fifth aspect of the invention, it is possible to easily pull out only the heat exchanger core to be exchanged. That is, when a plurality of heat exchanger modules are arranged in the up-down direction, two of the four connecting portions of the heat exchanger core are positioned on the left and right as viewed from the front (front surface). Of the four heat exchanger cores, only the heat exchanger core to be exchanged can be easily pulled out in the horizontal direction. In addition, when a plurality of heat exchanger modules are arranged side by side, two of the four connecting portions of the heat exchanger core are positioned vertically when viewed from the front (front). Of the two heat exchanger cores, only the heat exchanger core to be exchanged can be easily pulled out from above. As a result, the workability of maintenance is improved.
第7の発明は、前記第5の発明において、前記4つの熱交換器コアおよび前記フレームを有する熱交換器モジュールが、前記高温側入口流路における高温側流体の流入口が前記筒体の軸方向の一方側に向かって開口し、前記高温側出口流路における高温側流体の流出口が前記筒体の軸方向の他方側に向かって開口する状態で上下方向にまたは横並びに複数配列されているものである。 According to a seventh invention, in the fifth invention, the heat exchanger module having the four heat exchanger cores and the frame is configured such that an inflow port of the high temperature side fluid in the high temperature side inlet channel is an axis of the cylindrical body. A plurality of high temperature side fluid outlets in the high temperature side outlet channel are arranged vertically or horizontally in a state of opening toward the other side in the axial direction of the cylindrical body. It is what.
前記第7の発明では、複数の熱交換器モジュールが上下方向または横並びに配列される際、高温側流体の流れに沿って、各熱交換器モジュールの高温側入口流路の流入口および高温側出口流路の流出口がそれぞれ同じ方向に開放するので、各熱交換器モジュールにおいて高温側流体が高温側入口流路に対して同じ方向から流入可能になると共に、高温側流体が高温側出口流路から同じ方向に流出可能となる。そのため、高温側流体を各熱交換器モジュールへ個別に供給する配管や、各熱交換器モジュールから高温側流体を個別に流出させる配管が不要となる。よって、コンパクト化をより図ることが可能になる。 In the seventh aspect of the invention, when the plurality of heat exchanger modules are arranged in the vertical direction or side by side, along the flow of the high temperature side fluid, the inlet and the high temperature side of the high temperature side inlet channel of each heat exchanger module Since the outlets of the outlet channels open in the same direction, in each heat exchanger module, the high-temperature side fluid can flow into the high-temperature side inlet channel from the same direction, and the high-temperature side fluid flows into the high-temperature side outlet flow. It is possible to flow out from the road in the same direction. This eliminates the need for piping for individually supplying the high-temperature side fluid to each heat exchanger module and piping for individually flowing out the high-temperature side fluid from each heat exchanger module. Therefore, it is possible to further reduce the size.
本発明によれば、多角形の筒体をなすように複数の熱交換器コアを連結すると共に、その筒体の外側に配置したフレームに熱交換器コア同士の連結部を支持させるようにし、さらに、筒体の内側空間を高温側入口流路とし、フレームと筒体との間の空間(即ち、筒体の外側空間)を高温側出口流路とするようにしたので、熱交換器コアの支持部分に対する熱応力の影響を緩和させること可能となり、熱交換器コアの支持部分について設計条件を軽減することができ、その結果、熱交換器のコンパクト化を図ることが可能となる。 According to the present invention, a plurality of heat exchanger cores are connected so as to form a polygonal cylindrical body, and a connecting portion between the heat exchanger cores is supported on a frame disposed outside the cylindrical body, Furthermore, the inner space of the cylinder is used as the high temperature side inlet flow path, and the space between the frame and the cylinder (that is, the outer space of the cylinder) is used as the high temperature side outlet flow path. It is possible to reduce the influence of the thermal stress on the support portion of the heat exchanger, and it is possible to reduce the design conditions for the support portion of the heat exchanger core. As a result, it is possible to make the heat exchanger compact.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
図1〜図3に示すように、本実施形態の熱交換器10は、ガスタービンシステムの再生器1に用いられるものである。熱交換器10は、ガスータービンシステムの燃焼器で燃焼した排ガスと、ガスタービンシステムの圧縮機で圧縮された圧縮空気とが流入して熱交換するものである。この熱交換器10では、排ガスが高温側流体であり、圧縮空気が低温側流体である。
As shown in FIGS. 1-3, the
再生器1では、前方側に入口側集合ダクト2が配設され、後方側に出口側集合ダクト3が配設され、両ダクト2,3の間に熱交換器10が配設されている。熱交換器10は、複数(本実施形態では、5つ)の熱交換器モジュール10a〜10eを有している。これら熱交換器モジュール10a〜10eは、架構5に設置されている。架構5は、4つの支柱5aが複数の梁5bによって連結されて、5つの熱交換器モジュール10a〜10eの設置空間が上下方向に並んで形成されている。つまり、熱交換器10では5つの熱交換器モジュール10a〜10eが上下方向に配列される。なお、図3に示すように、各熱交換器モジュール10a〜10eは梁5bと梁5bの間に連結された中梁5cの上に設置される。
In the regenerator 1, an inlet
再生器1では、排ガスが入口側集合ダクト2の吸気口2aから流入して、上下方向に並ぶ各熱交換器モジュール10a〜10eへ分流し、各熱交換器モジュール10a〜10eから流出した排ガスが出口側集合ダクト3で集合して排気口3aから流出する。
In the regenerator 1, the exhaust gas flows in from the
図4および図5に示すように、各熱交換器モジュール10a〜10eは、複数(本実施形態では、4つ)の熱交換器コア20と、フレーム30と、入口ダクト40および出口ダクト50を有している。
As shown in FIGS. 4 and 5, each of the
4つの熱交換器コア20は、それぞれ板状に形成されており、互いの端部同士が連結されて四角形(菱形)の略筒体をなすように配置され、排ガス(高温側流体)と圧縮空気(低温側流体)とが流入して熱交換するように構成されている。熱交換器コア20同士は、連結板25,26(連結部)によって連結されている。4つの熱交換器コア20で形成された筒体の内側には、横断面菱形の中央ダクト45が形成されている。中央ダクト45は、排ガス(高温側流体)が各熱交換器コア20にその内側面から流入する高温側入口流路である。中央ダクト45と各熱交換器コア20の内側面とは、入口側接続ダクト46によって接続されている。入口側接続ダクト46は、非金属のベローズ管である。
The four
4つの熱交換器コア20で形成された筒体の外側には、フレーム30が配設されている。フレーム30は、何れも棒状の横部材31と縦部材32と奥行部材33が接続されて、直方体状の骨組構造をなしている。4つの熱交換器コア20で形成された筒体はフレーム30内に位置している。フレーム30は、前記筒体の軸方向視(図4において紙面に対する垂直方向に視て)で矩形状に形成されている。熱交換器コア20同士が連結された4つの連結板25,26は、フレームの矩形の各辺に各一ずつ支持されている。フレーム30内では、4つの熱交換器コア20の筒体によって区画された4つの角部にコーナーダクト55が形成されている。つまり、コーナーダクト55は、前記筒体とフレーム30とで区画された空間(前記筒体の外側の空間)に形成され、前記筒体の軸方向視で三角形に形成されている。コーナーダクト55は、排ガス(高温側流体)が各熱交換器コアの外側面から流出する高温側出口流路である。各コーナーダクト55と各熱交換器コア20の外側面とは、出口側接続ダクト56によって接続されている。出口側接続ダクト56は、非金属のベローズ管である。
A
なお、熱交換器コア20では、図示しないが、その板厚方向(図4において短辺方向)に排ガスの流路(高温流路)が形成され、前記筒体の軸方向(図4において紙面に対する直交方向)に圧縮空気の流路(低温流路)が形成されており、いわゆる直交流をなしている。また、図示しないが、熱交換器コア20には、前記筒体の軸方向端部(図4において紙面に対する直交方向の端部)に圧縮空気の流入管および流出管が設けられている。また、本実施形態の各熱交換器モジュール10a〜10eでは、熱交換量を稼ぐために、図5に示すように、4つの熱交換器コア20の各々の後方に同様の熱交換器コア20を一つずつ接続部材20aによって直列接続してもよい。
Although not shown in the
図5に示すように、フレーム30の前方には入口ダクト40が配設され、フレーム30の後方には出口ダクト50が配設されている。図6にも示すように、入口ダクト40は、ダクト本体41の両端にフランジ42が設けられた非金属のベローズ管である。入口ダクト40とフレーム30とは、それぞれのフランジ34,42同士がボルト締結されて接続される。入口ダクト40は、菱形の開口部43を有しており、入口側集合ダクト2に流入した排ガスが前記開口部43を通じて中央ダクト45に流入する。図7にも示すように、出口ダクト50は、ダクト本体51の両端にフランジ52が設けられた非金属のベローズ管である。出口ダクト50とフレーム30とは、それぞれのフランジ34,52同士がボルト締結されて接続される。出口ダクト50は、コーナーダクト55に対応する4つの三角形の開口部53を有しており、各コーナーダクト55の排ガスが前記開口部53を通じて出口側集合ダクト3に流出する。つまり、中央ダクト45は、前方側の面が遮蔽されて入口側集合ダクト2の内部と不連通状態となっている。コーナーダクト55は、その後方側の面が遮蔽されており出口側集合ダクト3の内部と不連通状態となっている。
As shown in FIG. 5, an
各熱交換器モジュール10a〜10eは、4つの熱交換器コア20で形成された筒体の軸方向が水平方向と一致すると共に、フレーム30の矩形の対向する二辺が水平方向と一致し且つ残りの対向する二辺が鉛直方向と一致する状態で上下方向に配列されている。
In each of the
熱交換器コア20の両端部には突片21が設けられており、その突片21が連結軸22によって連結板25,26(連結部)に連結されている。連結板25,26は、長穴25a,26aが形成されており、その長穴25a,26aに連結軸22が挿通されている。連結板25,26では、熱交換器コア20が連結軸22を中心に回動可能であると共に、連結軸22が長穴25a,26aをその長手方向に移動可能である。図4において、フレーム30の矩形の上辺側および下辺側に位置する連結板25は、長穴25aが上下方向(鉛直方向)に延びている。図4において、フレーム30の矩形の右辺側および左辺側に位置する連結板26は、長穴26aが左右方向(水平方向に)に延びている。つまり、本実施形態の連結板25,26は、その連結角度θ(図4参照)が変化するように熱交換器コア20の端部(突片21)が移動可能(変位可能)に構成されている。言い換えれば、連結板25,26では、熱交換器コア20が熱応力によって伸縮した場合に、その伸縮動作に伴う熱交換器コア20の端部の変位を吸収するように、熱交換器コア20の端部(突片21)が変位自在にとなっている。
Protruding
また、各連結板25,26では、熱交換器コア20の突片21が切離可能(切り離し可能)に構成されている。つまり、熱交換器コア20が連結板25,26に対して着脱自在に構成されている。
In each of the connecting
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、多角形の筒体をなすように複数の熱交換器コア20を連結板25,26で連結すると共に、その筒体の外側に配置したフレーム30に熱交換器コア20同士の連結板25,26(連結部)を支持させるようにし、さらに、筒体の内側空間を高温側入口流路である中央ダクト45とし、フレーム30と筒体との間の空間(即ち、筒体の外側空間)を高温側出口流路であるコーナーダクト55とするようにした。これにより、複数の熱交換器コア20で囲まれた空間に高温側流体である排ガスの入口流路をひとまとめにすることができ、熱交換器コア20同士の連結板25,26およびそれを支持するフレーム30の部分が位置する空間に高温の流体が流れるのを阻止することができる。そのため、熱交換器コア20の支持部分に対する熱応力の影響を緩和させること可能である。よって、熱交換器コア20の支持部分について設計条件を軽減することができ、その結果、熱交換器10のコンパクト化乃至低コスト化を図ることが可能となる。
-Effect of the embodiment-
According to the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態では、熱交換器コア20の連結板25,26をフレーム30に支持させるようにしたため、全ての連結板25,26をフレーム30の外側(即ち、比較的低温の外気)に近付けることができる。これによって、連結板25,26が外気によって冷却されるので、これによっても、連結板25,26およびそれを支持するフレーム30の部分に対する熱応力の影響を緩和させることが可能である。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態によれば、複数の熱交換器コア20の連結板25,26を、その連結角度θが変化するように熱交換器コア20の端部が移動可能(変位可能に)に構成するようにしたため、熱交換器コア20が熱応力によって伸縮した場合でも、その伸縮動作に伴う熱交換器コア20の端部の変位を吸収することができる。これにより、熱交換器コア20の支持部分に対する熱応力の影響を一層緩和させること可能となる。
Further, according to the present embodiment, the end portions of the
また、本実施形態によれば、連結板25,26において熱交換器コア20を切離可能に構成するようにしたため、例えば複数の熱交換器コア20のうち劣化した熱交換器コアだけを他の熱交換器コアから切り離して交換することが可能となる。また、多角形の筒体をなすように複数の熱交換器コア20を連結しているため、例えばフレーム内において複数の熱交換器コアを直線状に連結した場合に比べて、何れの連結板25,26に対してもフレーム30の外側から容易に熱交換器コア20の切り離し作業を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, since the
特に、本実施形態によれば、4つの熱交換器コア20を四角形の筒体をなすように連結し、熱交換器コア20同士が連結される4つの連結板25,26を矩形状のフレーム30の各辺に各一ずつ支持させるようにし、筒体とフレーム30とで区画された三角形の空間を高温側出口流路であるコーナーダクト55とするようにした。これにより、フレーム30内の空間を有効に利用することができる。よって、熱交換器10のコンパクト化を図ることができる。
In particular, according to the present embodiment, the four
さらに、本実施形態によれば、4つの熱交換器コア20およびフレーム30を有する複数の熱交換器モジュール10a〜10eを、筒体の軸方向が水平方向と一致すると共に、フレームの矩形の対向する二辺が水平方向と一致し且つ残りの対向する二辺が鉛直方向と一致する状態で上下方向に配列するようにした。そのため、各熱交換器モジュール10a〜10eにおいて、排ガスを中央ダクト45に対して水平方向に流入させることができると共に、排ガスをコーナーダクト55から水平方向に流出させることができる。したがって、複数の熱交換器モジュール10a〜10eを設けて熱交換量を増大させても、各熱交換器モジュール10a〜10eに対して、容易に排ガスを分配して流入出させることが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the plurality of
また、上述したように複数の熱交換器モジュール10a〜10eを上下方向に配列させることで、各熱交換器モジュール10a〜10eでは、熱交換器コア20の4つの連結板25,26のうち2つの連結板26を正面(前面)から視て左右に位置させることができる。これにより、4つの熱交換器コア20のうち、交換したい熱交換器コアだけを水平方向に容易に引き出すことが可能となる。よって、メンテナンスの作業性が向上する。
Moreover, by arranging the plurality of
また、本実施形態では、熱交換器コア20の内側面および外側面と中央ダクト45およびコーナーダクト55とをベローズ管である接続ダクト46,56によって接続するようにしたので、熱交換器コア20の端部が熱応力によって移動(変位)しても、中央ダクト45およびコーナーダクト55との接続状態を良好に保持することが可能である。
In the present embodiment, the inner and outer surfaces of the
《その他の実施形態》
例えば、前記実施形態では、熱交換器コア20の数量は5つ以上であってもよい。つまり、複数の熱交換器コア20を五角形以上の多角形の筒体をなすように連結してもよい。その場合、熱交換器コア20をフレーム30内に保持することが可能であれば、熱交換器コア20同士の連結板を全てフレーム30に支持する必要はなく一部の連結板だけをフレーム30に支持するようにしてもよい。
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For example, in the said embodiment, the quantity of the
また、連結板25,26の構成は、上述した構成に限らず、熱交換器コア20が熱応力によって伸縮した際に、その伸縮動作に伴う熱交換器コア20の端部の変位を吸収し得る構成であれば、如何なる構成を採用してもよい。
Further, the configuration of the connecting
また、前記実施形態では、熱交換器コア20の流動方式は対向流式であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, the flow system of the
本発明は、複数の熱交換器コアを有する熱交換器について有用である。 The present invention is useful for heat exchangers having multiple heat exchanger cores.
10 熱交換器
10a〜10e 熱交換器モジュール
20 熱交換器コア
25,26 連結板(連結部)
30 フレーム
45 中央ダクト(高温側入口流路)
55 コーナーダクト(高温側出口流路)
DESCRIPTION OF
30
55 Corner duct (high temperature side outlet channel)
Claims (7)
前記筒体の内側に形成され、前記高温側流体が前記各熱交換器コアにその内側面から流入する高温側入口流路と、
前記筒体の外側に形成され、前記高温側流体が前記各熱交換器コアの外側面から流出する高温側出口流路と、
前記高温側出口流路を囲むように前記筒体の外側に配置され、前記複数の熱交換器コアの連結部を支持するフレームとを備えている
ことを特徴とする熱交換器。 A plurality of heat exchangers, each of which is formed in a plate shape and arranged so as to form a substantially polygonal cylindrical body with their ends connected to each other, and the high temperature side fluid and the low temperature side fluid flow in to exchange heat. The core,
A high temperature side inlet channel formed inside the cylindrical body, and the high temperature side fluid flows into the heat exchanger cores from the inner surface thereof;
A high temperature side outlet channel formed on the outside of the cylindrical body, and the high temperature side fluid flows out from an outer surface of each of the heat exchanger cores;
A heat exchanger comprising: a frame that is disposed outside the cylindrical body so as to surround the high temperature side outlet flow path, and that supports a connection portion of the plurality of heat exchanger cores.
前記複数の熱交換器コアの連結部は、前記熱交換器コアの端部が移動可能に構成されている
ことを特徴とする熱交換器。 In claim 1,
The connection part of these heat exchanger cores is comprised so that the edge part of the said heat exchanger core can move, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
前記複数の熱交換器コアの連結部は、その連結角度が変化可能に構成されている
ことを特徴とする熱交換器。 In claim 2,
The connection part of the said several heat exchanger core is comprised so that the connection angle can change, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
前記複数の熱交換器コアの連結部は、切離可能に構成されている
ことを特徴とする熱交換器。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The connection part of the said several heat exchanger core is comprised so that separation is possible, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
前記フレームは、前記筒体の軸方向視で矩形状に形成され、
前記複数の熱交換器コアは、4つの熱交換器コアが四辺となる四角形の筒体をなすように配置され、前記各熱交換器コア同士が連結される4つの連結部が前記フレームの各辺に各一ずつ支持され、
前記高温側出口流路は、前記熱交換器コアと前記フレームとで区画されて前記筒体の軸方向視で三角形に形成されている
ことを特徴とする熱交換器。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The frame is formed in a rectangular shape when viewed in the axial direction of the cylindrical body,
The plurality of heat exchanger cores are arranged so that four heat exchanger cores form a quadrangular cylinder having four sides, and four connection portions where the heat exchanger cores are connected to each other of the frame. One by one on the side,
The high temperature side outlet channel is defined by the heat exchanger core and the frame, and is formed in a triangular shape when viewed in the axial direction of the cylindrical body.
前記4つの熱交換器コアおよび前記フレームを有する熱交換器モジュールが、前記筒体の軸方向が水平方向と一致すると共に、前記フレームの矩形の対向する二辺が水平方向と一致し且つ残りの対向する二辺が鉛直方向と一致する状態で上下方向にまたは横並びに複数配列されている
ことを特徴とする熱交換器。 In claim 5,
In the heat exchanger module having the four heat exchanger cores and the frame, the axial direction of the cylindrical body coincides with the horizontal direction, and two opposite sides of the rectangle of the frame coincide with the horizontal direction, and the remaining A heat exchanger characterized in that a plurality of opposite sides are aligned in the vertical direction or side by side with the vertical direction being coincident with the vertical direction.
前記4つの熱交換器コアおよび前記フレームを有する熱交換器モジュールが、前記高温側入口流路における高温側流体の流入口が前記筒体の軸方向の一方側に向かって開口し、前記高温側出口流路における高温側流体の流出口が前記筒体の軸方向の他方側に向かって開口する状態で上下方向にまたは横並びに複数配列されている
ことを特徴とする熱交換器。 In claim 5,
In the heat exchanger module having the four heat exchanger cores and the frame, an inlet of a high temperature side fluid in the high temperature side inlet channel opens toward one side in an axial direction of the cylindrical body, and the high temperature side A heat exchanger characterized in that a plurality of high-temperature side fluid outlets in the outlet channel are arranged vertically or side by side in a state of opening toward the other side in the axial direction of the cylindrical body.
Priority Applications (1)
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JP2012169878A JP2014029235A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Heat exchanger |
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2012
- 2012-07-31 JP JP2012169878A patent/JP2014029235A/en active Pending
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