JP3025302B2

JP3025302B2 - 環状熱交換器用の密封装置

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Publication number: JP3025302B2
Application number: JP2512733A
Authority: JP
Inventors: チャールズティーダラフ
Original assignee: Solar Turbines Inc
Current assignee: Solar Turbines Inc
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: US5065816A; EP0530183A1; WO1991019152A1; AU6352090A; EP0530183B1; JPH05506917A; CA2081101A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は一般的には熱交換器に関し、特に、エンジン
に取り外し可能に取り付けられ、双方の間を密封した環
状熱交換器の構造に関する。

背景技術多くのガスタービンエンジンには、排気ガスからの熱
の抽出及び取入れ空気の予熱によりエンジンの作動効率
を上げるために、回収熱交換器即ちレキュペレータが使
用されている。代表的には、ガスタービンエンジン用レ
キュペレータは、始動と停止のサイクルの反復を伴う作
動状況の下で、摂氏約500度乃至700度の温度と約450kPa
乃至1400kPaの内部圧力で作動することができなければ
ならない。

かかる環状レキュペレータは、ある角度に折り曲げら
れた或いは波形のスペーサをその間に固着した複数の比
較的薄い平らなシートから通常構成されるコアを備えて
いる。前記シートはセル内に接合されて両縁部が封止さ
れ、シートの間に通路を形成する。これらのセルは重ね
られ或いは巻装されて、交互の空気セルと高温排気セル
を形成する。エンジンの圧縮機から圧縮され排出された
空気は前記空気セルを通過する一方、高温排気ガスが他
方のセルを通して流れる。排気ガスはシート及びスペー
サを加熱し、圧縮機から排出された空気はシート及びス
ペーサからの伝導により加熱される。

かかるレキュペレータの一例は、1966年11月15日付け
でL.R.ウォシカに付与された米国特許第3285326号に開
示されている。かかる装置では、レキュペレータは、軸
線から間隔をおいて配置されると共にその間に波形のス
ペーサを置いて軸線なまわりに巻装された一対の比較的
薄いプレートを有する。空気の流れは一方の端部から入
り反対側の端部から出るが、排気ガスの流れは空気の流
れとは反対方向へ流れそれぞれの反対側の端部から出入
りする。かかる装置に係る問題点の一つは、十分な効率
が得られないこと、及び、最終的な組立ての前に通路の
点検や検査ができないことである。

かかるレキュペレータのもう一つの例は、1967年７月
28日付けでL.R.ウォシカに付与された米国特許第350711
5号に開示されている。かかる装置では、レキュペレー
タは、中空の円筒形内側シェルと、同軸の外側シェルと
を有し、シェルは、何枚かの波形のシート上に巻装され
て一連の波形の空気コアと燃焼ガスコアとを形成するコ
ンボリュート（回旋）形の分離シートにより分離されて
いる。より高温のガスやより低温の空気との間での伝達
を増加させるために、波形のシートは分離シートに金属
的に接着されており、これにより、効率の増加を図って
いる。かかる装置に係る問題点の一つは、十分な効率が
得られないこと、及び熱交換器の最終組立ての前に個々
の通路の点検や検査ができないことである。更に、同軸
線の外側シェルは、一方の側がレキュペレータの温度に
晒され、他方の温度が環境温度に晒されている。かくし
て、レキュペレータはその始動、停止により膨張したり
収縮したりするので、コンボリュート形の分離シートと
波形のシートと同心の外側シェルとの接合点でコア内に
引き起こされる熱応力や歪みは大きく変動し、構造の耐
用年数を減少される。

かかるレキュペレータの別の例は、1966年６月14日付
けでポール E.ビーム,Jr.他に付与された米国特許第32
55818号に開示されている。かかる装置では、単純なプ
レート構造が、円筒形の内側ケーシングと、共通の軸線
を有する環状の外側ケーシングとを備えている。半径方
向に配置されたプレートは、より低温の流体とより高温
の流体とを交互に流す通路Ａ及びＢを形成する。熱交換
器の軸線に向かって幅が徐々に狭くなっている波形のプ
レートは通路Ａに配置され、又軸線に向かって幅が徐々
に広くなっている波形のプレートは通路Ｂに配置され
る。かかる装置に係る問題点の一つは、十分な効率が得
られないことである。更に、環状の外側ケーシングは一
方の側がレキュペレータの温度に晒され、他方の側が環
境温度に晒されている。かくして、レキュペレータが始
動、停止により膨張したり収縮したりするので、半径方
向に配置されたプレートと外側ケーシングとの間で接合
点でコアに引き起こされる熱応力や歪みは大いに変動
し、構造の耐用年数を減少させる。

環状レキュペレータ或いは再生用熱交換器のもう一つ
の例は、1969年11月４日付けでR.W.ガーンゼイ他に付与
された米国特許第3476174号に開示されている。かかる
装置では、半径流再生用熱交換器は、多数の重畳した薄
い波形の板金ストリップ或いはシムにより形成された複
数の熱伝達セグメントを有する。熱伝達セグメントは補
剛材の間に取り付けられ、ブリッジが複数の切欠きに位
置決めされて熱伝達セグメントに固定される。かくし
て、再生用熱交換器は、半径流をもたらすが熱交換領域
全体を効率よく利用することができない。例えば、補剛
材及びブリッジは、熱伝達の目的のために利用され得る
領域に位置決めされている。更に、構造のコスト及び複
雑性は、切欠きと調節ビームの複雑な形状の故に大いに
増大する。

レキュペレータの構造のもう一つの例は、1975年６月
17日付けでジェームズ A.ヒル他向けに発行された米国
特許第3,889,744号に開示されている。レキュペレータ
の構造は本体及び一対の壁部を有する。本体は壁部の伸
縮作用により斜めに一直線上に保たれている。複数の支
持部材が本体の位置を決め、複数の密封部材が本体と双
方の壁部との間に配される。レキュペレータが本体の位
置を決める密封部材即ち複数の支持部材を提供する限
り、より効率を上げコストを抑えられ、即ちより複雑さ
を取り除くことができる。例えば前記複数の支持部材は
非常に複雑であるが、一つのより簡略化された支持部材
の使用が可能である。

熱交換器の構造の他の例は、1973年９月18日付けでハ
リーJ.ドーソン他に付与された米国特許第3759323号に
開示されている。一次表面プレート型熱交換器の構造が
示されており、シートを離間させる複数のエッジバーを
有して次々に積み重ねられた複数の平らなシートが使用
されている。多数のシートが、その間にエッジバーをは
さんで対をなして積み重ねられ、所望の寸法の熱交換器
のコアを形成している。

熱交換器構造のもう１つの例が1986年４月15日付けで
ジョン A.コーレイに付与された米国特許第4582126号
に開示されている。複数の熱交換器コアが略環状に位置
決めされ、頂部締めつけプレートおよび底部締めつけプ
レートによって保持されている。

熱交換器構造のもう１つの例が、1974年６月25日付け
でケンヤナカムラに付与された米国特許第3818984号
に開示されている。熱交換器が、内部に位置決めされた
自由に膨張可能な密封手段を有する。

1979年１月24日付けでロールスロイス社に付与された
英国特許第1539035号が、完全浮動式継手を含む燃焼室
を開示している。外側壁が上流部分と下流部分とからな
る。これらの部分は、互いに軸線方向に摺動して外側壁
を伸縮させることができるように連結されている。下流
部分は、フランジに向けて下流方向に付勢された完全浮
動式環状リングからなる。

本発明は上述のような問題点の一つ又はそれ以上を克
服することを目的とする。

発明の開示本発明の一今の観点によれば、供与流体を一部として
有する排気装置と、受容流体を一部として有する吸気装
置とを有するエンジンに使用される熱交換器であって、
熱交換器は、複数の熱受容通路及び複数の熱供与通路を
内部に有するコアと、コアを囲うハウジングとを有し、
前記コアが、エンジンに取り外し可能に取り付けられ、
概して環状で且つ中心軸線を有する熱交換器において、
更に、前記供与流体がコアを通過するように供与流体を
密封し、設置されたときにエンジンとコアとの間に取り
外し可能に装着される密封手段が設けられ、前記密封手
段は、凸縁と、一対の略同心の円筒状部材の間に形成さ
れた溝と、を含み、設置されたときに、前記凸縁及び一
対の部材のうちの一方は、コアに固定され、凸縁及び一
対の部材のうちの他方は、エンジンに取り付けられ、前
記凸縁及び溝は更に、コアに入る前、及び、コアを通過
した後に受容流体を密封することを特徴とする熱交換器
が提供される。

本発明のもう一つの観点によれば、供与流体を一部と
して有する排気装置と、受容流体を一部として有する吸
気装置とを有するエンジンに使用される熱交換器であっ
て、熱交換器は、複数の熱受容通路及び複数の熱供与通
路を内部に有するコアと、コアを囲うハウジングとを有
し、前記コアが、概して環状で且つ中心軸線を有し、設
置されたときにエンジンに取り外し可能に装着され、前
記吸気装置が、受容流体のための複数の入口及び受容流
体のための複数の出口を有する熱交換器において、マニ
ホルドを含む密封手段がハウジングとコアとの間に配置
され、密封手段は、設置されたときに、コアに固定して
取り付けられた一端と、ハウジングと密封接触して装着
可能な他端とを有し、前記複数の入口及び出口は軸線を
中心とする概して環状のベルトに配列されると共に各入
口及び各出口はベルトに交互に配列され、前記マニホル
ドの少なくとも一部は、受容流体がコアを通過するよう
に、複数の入口と出口との間で織り合わされ、更に、コ
アに入る前、及び、コアを通過した後に受容流体を密封
し、前記密封手段は、設置されるときに、エンジンとコ
アとの間に装着可能であることを特徴とする熱交換器が
提供される。

図面の簡単な説明図１は、本発明の実施例とともに使用されるエンジン
アダプタの一部を示す斜視図、図２は、熱交換器及びエンジンの一部を示す断面図、図３は、マニホルドおよび破線で表わされた環状ベル
ト内に示される複数の入口即ち出口を備えた密封部材キ
ャリヤの分解組立て斜視図、図４は、熱交換器及びエンジンの一部の代替実施例の
断面図、図５は、図２の線５から５に沿って切断された場合の
複数のセルを通して見た拡大断面図、図６は、一続きの圧縮性密封部材の側面図、図７は、図６の線７から７に沿って切断された場合の
密封部材の拡大断面図、図８は、内部密封部分の代替実施例の拡大断面図、図９は、内部密封部分の代替実施例の拡大断面図、及
び、図10は、外部密封部分の代替実施例の拡大断面図。

発明を実施するための最良の形態図面、特に図１および図２を参照すると、熱交換器或
いはレキュペレータ10がエンジン12に取り付けられてい
る。本実施例に係るエンジン12とは、矢印16により示さ
れた受容流体を有する、ごく一部のみが図示された吸気
装置14を有するガスタービンエンジンを示す。更にエン
ジン12は、矢印20により示された供与流体を有する、ご
く一部のみが図示された排気装置18を有する。受容流体
16の温度範囲は、供与流体20の温度範囲よりも低い。他
の方法を述べれば熱交換器10は、受容流体16及び供与流
体20を有し、かつ熱交換が適切になされるようないかな
る装置とも併用することができる。熱交換器10が多くの
小片からなる概して環状に形成されたコア22を有する。
コア22は一対の端部24及び26即ち内側部分27及び外側部
分28とを有する。コア22は概して軸線29を中心としてお
り、エンジン12に取り外し可能に装着される。図５にて
示したようにコア22は、それぞれが内部に熱受容通路32
を有する複数の一次表面セル30から構成される。複数の
熱供与通路34は、コア22の隣接したセル30の間に形成さ
れる。セル30は他の一つのセル30と接触するよう重ねら
れその場で溶接される。

熱交換器10は更に供与流体20がコア22を通過するよう
に供与流体20を密封し又コア22に入る前及びコア22を通
過した後の受容流体16を密封する手段を有する。即ち熱
受容通路32へ受容流体16を配分する手段44が含まれる。
受容流体16の配分手段44は、コアの外側部分28と略螺旋
状かつ同列に又コア22の外で略軸方向に向かって配され
ている概して環状のタンク46を有する。タンク46は端部
24と流体が通じるように配置される。熱交換器は更に、
熱受容通路32を通過した後の受容流体16を収集する手段
50を有する。受容流体16の収集手段50は、コアの内側部
分27と略螺旋状かつ同列に、又コア22の外側で略軸方向
に向かって配されている概して環状のタンク52を有す
る。タンク52は、端部24と流体が通じるように配置され
る。本実施例では熱交換器10の一部をなすが、他の方法
では離れて位置してもよいハウジング56は、コア22を部
分的に覆っている。ハウジング56は、概して円筒状の覆
い板60、端板62及び従来の方法でエンジン12に取り付け
るための取付アダプタ64を有する。他の例として、前記
取付アダプタ64はエンジン12の一部としてもよい。複数
の締付ボルト66は、前記端板62及び取付板64とを連結し
ており、ハウジング56を更に堅固にしている。

図１及び図２に部分的にのみ示されるガスタービンエ
ンジン12は在来の設計を有し、又新鮮な大気中の空気、
本実施例では受容流体16がタンク46及びコア22に入る前
に通過する圧縮機部（図示されていない）、出力タービ
ン部分（図示されていない）及び高温排気ガス、本実施
例では供与流体20がコア22に入る前に通過する。部分的
にのみ示される排気装置18を有する。

図２及び図３に部分的に示されているエンジン12の吸
気装置14は更に受容流体16が通過する内部の複数の入口
80及び複数の出口82を有する。入口及び出口80、82は、
軸線29を中心とした略環状のベルト84（仮に図示され
た）に配列されている。

図２及び図３に示されるように密封手段38はコア22の
一方の端部26と端部板62との間に配設された密封部材98
を有する。密封手段38は更にマニホルド102を有する。
マニホルド102は、取付アダプタ64に固定されるか、或
いは他の方法では直接エンジン12に取り付けられる一方
の端部を有する。もう一方の端部は、コア22を密封接触
状態に取り外し可能に取り付けられる。マニホルド102
の少なくとも一部は、一対の端部110、112を有する概し
て円筒状の部分108を有する。本実施例では、円筒状部
分108は、一体部品から成り、端部112に打抜き型に形成
された複数の双曲線のスリーブ部分を有する。他の例と
しては、円筒状部分108は個々の構成部材から形成され
る。例えば円筒状部材108は複数の均等に間隔を空けら
れた切り取り部分を有し、又複数の双曲線をなすスリー
ブ部分114が切り取り部分に配置され溶接などの方法で
円筒状部材10に固く接合される。円筒状部材108の端部1
12は溶接などの方法で装着アダプタ64に固定される。端
部110は、コア22に凸縁と溝をなすように取り外し可能
に装着される。例えば一対の同心の円筒状部材116はコ
ア22に固定され取り付けられる。一対の円筒状部材116
は、円筒状部分108の端部110がそこを塞ぎながら一致す
るように間に予め決められた空間或いは隙間17を有す
る。部材116はそれぞれ、凸縁110が簡単に溝117に入れ
られるように曲げられ、即ち湾曲部をなすよう形成され
る。実験によれば最適な密封手段を提供するには、すり
合わせが必要とされることが示されている。例えば空間
或いは隙間117は、約0.2ミリから0.3ミリとされ、凸縁1
10の厚さより小さくなければならない。この特別な実施
例においては、空間あるいは隙間117は凸縁110の厚さよ
り0.25ミリ小さい。更に実験により示されたことは、凸
縁110の溝117へのはまり部分の深さは、すり合わせの関
係ほどには密封の特徴に対して実質的には大きな影響は
ないということである。。しかしながら本実施例におい
ては、凸縁110は約12ミリの深さで溝に挿入される。凸
縁110及び溝117の組合せは又、コア22の中心に位置す
る。その他の方法では、これも又端部である凸縁110は
コア22の一部であってもよく、一対の同心の円筒状部材
116は、円筒状部材108の一部であってもよい、凸縁を溝
との接合部分の密封を更に確かにするために、密封部材
110を一対の部材116の間の空間117に配することができ
る。より密封部材119は、一対の同心の円筒状部材の各
々と端部即ち凸縁110とを接触させ、接合部分の漏れを
防ぐ。

他の方法として図４に示さえるようにマニホルド102
は、コア22に固く装着され、かつ装着アダプタ64或いは
エンジン12に取り外し可能に装着されてもよい。マニホ
ルド102は、双曲線に成形されたスリーブ部分114及び端
部112の残りの部分に固定された基部122を有する概して
溝型の密封部材キャリヤ120を有する。密封部材キャリ
ヤ120は更に、基部122から伸びている一対のアーム124
を有する。

受容流体16を密封する手段38は更に、複数の入口及び
出口80、82を囲む器具126を有する。器具126は又、排気
装置18と取入れ装置14との門を塞ぐ。器具126は、内部
密封部分128及び外部密封部分130を有する。内部密封部
分128及び外部密封部分130はコア22と端部板62との間を
密封部材98で封じながら接触するコア22を縁取るための
手段131としての機能を果たす。内部密封部分128は、軸
線29を中心とし、取付板74に取り付けられた内部環状誘
導部材132を有する。内部取付フランジ134はそこに複数
の穴1336を有し又部材132に固く取り付けられる。内部
密封部分128の一部をなす略円筒状の内部部材138は、コ
ア22に装着される。更に密封部分128には、略円筒状の
部材138に取り付けられた内部環状誘導部分140が含まれ
る。内部環状留めリング142は内部環状誘導部分140に取
り付けられ、内部取付フランジ134の各穴136と一致する
複数の穴144を有する。内部密封部材146は、複数の留め
具或いはボルトとナットの組合せ148により内部取付フ
ランジ134及び内部環状留めリング142との間に密封、取
り外し可能に配される。外部密封部分は、内部環状誘導
部材132の外側に位置する外部環状誘導部材150を有す
る。部材150は装着板64に取り付けられる。外部取付フ
ランジ152は、外部環状誘導部材132に装着され又そこに
複数の穴156を有する。外側部分132は更にコア22に装着
された外部の概して円筒状部材158を有する。外部環状
誘導部材160は、外部の概して円筒状部材158に取り付け
られる。外側部分132の一部をなす外部環状留めリング1
62は外部環状留めリング162に装着され、外部取付フラ
ンジ152の各穴156と一致する複数の穴164を有する。外
部密封部材166は、複数の留め具或いはボルトとナット
の組合せ168により、外部取付フランジ152と外部環状留
めリング162との間に密封、取り外し可能に配される。

図４に示される代替設計が使用される場合、受容流体
16を塞ぐ手段38は更に、図６及び図７に示したような一
続きの密封部材170を使用し、概して長方形の横断面を
有する。密封部材170は複数の双曲線形部分172及びその
複数の双曲線形部分172を連結する複数の均等に間隔を
空けられた弓状部分174を有する一続きの閉じられた輪
の形状を有する。密封部材170は装着アダプタ64と熱交
換器10とに間の密封部材キャリヤ120に取り外し可能に
配置される。双方のアーム124は密封部材170と接触して
おり、キャリヤ120の中の密封部材を保っている。本実
施例に係る密封部材170は、圧縮性ステンレス鋼を回転
加工した繊維物質で作られていて所定の比重を有するの
で、密封部材170はコア22の温度の変化により膨張即ち
収縮することができる。

図８に示される他の方法では、内部密封部分128は、
溶接などの方法により装着アダプタ64に固定された一方
の端部を有する概して円筒状かつ回旋状のリング180を
有する。リング180は軸線29を中心としており、入口及
び出口80、82の内側に螺旋状に配される。リング180の
もう片方の端部はそこに装着される円筒状の隣接した部
材181を有する。当接部材181は、そこに密封面184を有
する長い支柱182及び短い支柱183を有する略Ｌ字型の横
断面を有する。長い支柱182はリング180に装着され、密
封面184は一続きの円筒状の密封部材185と密封接触して
いる。本実施例に係る密封部材185は薄層黒鉛から作ら
れるが、例えば回転加工した繊維、金属を中心とした物
質或いは銅などの他の材料からでもよい。密封部材185
は、コア22に固定される支え具186に配置され支えられ
る。支え具186は溶接などの方法によりコア22に装着さ
れた一方の端部を有する本体187を有し、もう片方の端
部はそこに密封面188をもつ部分を有する。円筒状部材1
89はそこに密封面188をもつ部分を有する前記端部で装
着される。円錐形の円筒状誘導部材190は円筒状部材189
に装着され、密封部材185及び密封面184が互いに封じ合
いながら接触するようにコア22及び密封部材185を誘導
し径方向に配置する。

図９に示したような他の方法では、内部密封部分128
は溶接などの方法により装着アダプタ64に固定された一
方の端部を有する概して円筒状の第一部材191を有す
る。第一円筒状部材191はもう一方の端部に装着される
か、或いは成形された唇状部分192を有する。本実施例
に係る唇状部材192は第一円筒状部材191の半径方向外側
に形成されるが、他の例としては第一円筒状部材191の
半径方向内側に取り付けられるか、成形されてもよい。
溶接などの方法によりコア22に固定された一方の端部を
有する概して円筒状の第二部材193も又、内部密封部分1
28に含まれる。概して円筒状の第二部材193はもう一方
の端部に装着されるか、或いは成形される唇状部分194
を有する。唇状部分194は第二円筒状部材193の半径方向
内側に成形されるので、概して円筒状の第一、第二部材
191、193が双方に対して軸線方向に配置される場合、窪
み部分195が作られて密封部材196がその中に配置され
る。概して円筒状の第二部材193の唇状部分294が、概し
て円筒状の第一部材193の内側に径方向に成形された唇
状部分192に一致するように半径方向外側に成形されて
もよい。密封部材196は、回転加工繊維、強力金属或い
は炭素材料を作ることができる。円錐形の円筒状誘導部
材197は唇状部分194に装着され、コア22及び密封部材19
6を誘導し唇状部分192を半径方向に密封するよう配置す
る。

図10に示される他の方法では、外部密封部分130はベ
ルト型の締め金を用いて使用される。外部密封部分130
は内部面202、外部面204及び溶接などの方法で取付アダ
プタ64に固定された一方の端部を有する概して円筒状の
リング200を有する。もう一方の端部には端部分208がベ
ルト型の締め金の一部と一致するように配置される。例
えば端部208は内部面202から所定の距離に外側に向かっ
て伸びていて内部面202に対して略垂直に位置する密封
面212を有する持ち上がり部分210を有する。上面214は
密封面212から所定の距離を軸方向に伸びていて密封面2
12に対して略垂直である。楔型面216は、本実施例では
約45度であるが所定の角部度で上面と外部面204との間
に伸びている。外部密封部分130は更に、内部面222、外
部面224及び溶接などの方法によりコア22に固定された
一方の端部226を有する概して円筒状のリング220を有す
る。もう片方の端部では、端部分228がベルト型の締め
金の一部と一致するように配置される。例えば端部分22
8は、内部面222から所定の距離に外側に向かって伸びて
いて内部面222に対して略垂直に位置する密封面232を有
する持ち上がり部分230を有する。上面234は所定の距離
に上面232から軸方向に向かって延びており、密封面232
に対して略垂直に位置する。楔型面236は、本実施例で
は約45度であるが所定の角部度で上面234と外部面224と
の間に伸びている。縦割れベルト或いは締め金240は、
持ち上がり部分210を持ち上がり部分230に擦り合わせる
ように取り付けるために使用される。締め金240は、概
して円筒状の中央部分242及び一対の円錐形の端部分244
を有し、各円錐形端部分244のうち一方は概して内側に
形成され概して薄型円筒状の構造を形成する。締め金24
0は固定手段240により固定される。固定手段240は従来
の構造を有し、他の方法ではどちらも図示されていない
が、中心部にかかる旋回心軸装置或いは留め具部材によ
り装着された一対の当接部材を有する。持ち上がり部分
210及び220の間の密封をより確実にするために、一続き
の円周上の密封部材246が密封面212及び232の間に配置
される。双方の円錐形端部分244は、楔形面216及び236
に軸方向の力を加えて密封面212及び232を密封部材246
と接触するように押さえる。

図２に示したように、密封手段はその一部が排気装置
を密封するために使用されるので、供与流体20は熱交換
器を通過する。密封を行う構成部材は内部密封部分12
8、外部密封部分130、覆い板60、端部板62及び密封部材
98である。

産業上の利用可能性在来のガスタービンエンジン12の圧縮機部は大気中の
空気或いは熱交換器10の熱受容通路32を通過する前の受
容流体16を圧縮する。排気ガス或いはエンジン12の燃焼
からくる供与流体20は、熱交換器10の熱供与通路40を通
過してエンジン12に再び入る前に熱交換器10の受容流体
16を加熱し温度を上げる。受容流体はその時点で燃料と
混合されて燃焼し、供与流体20として排出される。こう
してエンジン12の作動中は、循環作用が連続的に行われ
る。

エンジン12が自動車に使用される場合、エンジン12の
循環作用は排気ガス温度を上下させる。更に取入れ空気
及び排気ガスの量即ち圧力は循環作用により変化する。
こうして熱による圧力即ち熱交換器及び密封構成部材の
構造全体が極限にまで圧迫される。

コア22はエンジン12に取り外し可能に装着される。円
筒状部分108の一方の端部112は取付アダプタ64に固定さ
れ取り付けられる。一対の同心の円筒状管116は凸縁或
いは端部110の周辺に配置される。コア22の端部26は端
板62と接触する密封部材98と共に配される。例えば端部
110は、すべり込むように一対の同心の円筒状管116と密
封接触している。かくして、コア22は円筒状部分108と
端板62との間を軸方向に自在に移動することができる。
内部環状留めリング142の複数の穴144は、内部取付フラ
ンジ134の複数のさな136と同列に配列されていて、密封
部材146は内部環状留めリング142と内部取付フランジ13
4との間に配置される。リング142、フランジ134及び密
封部材146は、複数の留め具148により互いに留められ
る。加えて外部環状留めリング162は外部取付フランジ1
52の複数の穴156と同列に配列され、又密封部材166は外
部環状留めリング162と外部取付フランジ152との間に配
置される。リング162、フランジ152及び密封部材166が
複数の留め具168により互いに留められる。こうして熱
交換器10はエンジン12に対して機能的作動関係に組み立
てられる。排気ガス或いは供与流体20はエンジン12を出
て、熱交換器10の供与通路34に入り、又一次表面のプリ
ーツに積み重ねられた個々の薄板は高温排気20により加
熱される。同時に圧縮された空気或いは受容流体16は、
複数の出口82を出て環状タンク46に入り、複数の受容通
路32へと向かう。受容流体16は受容通路32で加熱され、
環状タンク52へと向かう。環状タンク52から加熱された
受容流体16が、複数の入口80を通りエンジン12に再び入
る。受容流体16は燃料と混合されてエンジン12で燃焼さ
れ、エンジン12の効率を上げる。

従ってコア22とエンジン12との間に縁取るように配設
された凸縁及び溝117即ち排気装置18から取入れ装置14
を封じるために使用される密封手段38の一部は、受容流
体16が熱交換器10の熱受容通路32を通過することを保証
する。更に排気装置18を封じるために使用される手段38
の一部は、供与流体20が熱交換器10を通して循環するこ
とを保証する。縁取り手段131は更に、密封部材98がコ
ア22と端板62との間で密封接触することを保証する。凸
縁110及び溝117は更に、冷却受容流体16が加熱された受
容流体16から分離されることを保証する。中間すり合わ
せ部分となる凸縁110及び溝117の構造は、凸縁110が各
円筒状部材116と擦り合うようにはまっているというか
たちで密封手段に付随する。

その他の特徴、目的及び利点は、明細書、図面及び添
付の請求の範囲の検討から明らかにされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 1/00 - 13/00 F28F 3/00 - 3/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】供与流体（20）を一部として有する排気装
置（18）と、受容流体（16）を一部として有する吸気装
置（14）とを有するエンジン（12）に使用される熱交換
器（10）であって、熱交換器（10）は、複数の熱受容通
路（32）及び複数の熱供与通路（34）を内部に有するコ
ア（22）と、コア（22）を囲うハウジング（56）とを有
し、前記コア（22）が、エンジン（12）に取り外し可能
に装着され、概して環状で且つ中心軸線（29）を有する
熱交換器において、更に、前記供与流体（20）がコア
（22）を通過するように供与流体（20）を密封し、設置
されたときにエンジン（12）とコア（22）との間に取り
外し可能に装着される密封手段（38）が設けられ、前記
密封手段（38）は、凸縁（110）と、一対の略同心の円
筒状部材（116）の間に形成された溝（117）と、を含
み、設置されたときに、前記凸縁（110）及び一対の部
材（116）のうちの一方は、コア（22）に固定され、凸
縁及び一対の部材（116）のうちの他方は、エンジン（1
2）に取り付けられ、前記凸縁（110）及び溝（117）は
更に、コア（22）に入る前、及び、コア（22）を通過し
た後に受容流体を密封し、前記密封手段（38）は更に、
複数の入口（80）及び出口（82）を囲む器具（126）を
含むことを特徴とすることを特徴とする熱交換器（1
0）。
【請求項２】前記凸縁（110）はコア（22）に取り付け
られていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の熱
交換器（10）。
【請求項３】前記密封手段（38）は更に、溝（117）に
配設される密封部材（118）を有することを特徴とする
請求の範囲第１項記載の熱交換器（10）。
【請求項４】前記密封部材（118）は、概して円筒状の
部材（116）と凸縁（110）とにそれぞれ密封接触してい
ることを特徴とする請求の範囲第３項記載の熱交換器
（10）。
【請求項５】前記凸縁（110）は、前記一対の略円筒状
の部材（116）の少なくとも一方と接触関係にあること
を特徴とする請求の範囲第１項記載の熱交換器（10）。
【請求項６】前記凸縁（110）は、前記一対の略円筒状
の部材（116）の各々と接触関係にあることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の熱交換器（10）。
【請求項７】前記器具（126）が内部密封部分（128）
と、外部密封部分（130）とを有することを特徴とする
請求の範囲第１項記載の熱交換器（10）。
【請求項８】前記内部密封部分（128）及び前記外部密
封部分（130）が、複数の留め具（148、168）を使用す
ることにより、コア（22）をハウジング（56）に取り出
し可能に装着することを特徴とする請求の範囲第７項記
載の熱交換器（10）。
【請求項９】前記内部密封部分（128）及び前記外部密
封部分（130）は、コア（22）をハウジング（56）に付
勢するように取り付けることを特徴とする請求の範囲第
７項記載の熱交換器（10）。
【請求項１０】前記内部密封部分（128）が、コア（2
2）及び装着アダプタ（64）のうちの一方に固定される
回旋状リング（180）と、コア（22）及び装着アダプタ
（64）のうち他方に装着される当接部材（181）とを有
することを特徴とする請求の範囲第９項記載の熱交換器
（10）。
【請求項１１】前記内部密封部分（128）が更に、回旋
状リング（180）及び当接部材（181）の各々に取り付け
られる密封面（184、188）を有することを特徴とする請
求の範囲第10項記載の熱交換器（10）。
【請求項１２】前記内部密封部分（128）が更に、密封
面（184、188）と密封関係に配設された密封部材（18
5）を有することを特徴とする請求の範囲第11項記載の
熱交換器（10）。
【請求項１３】前記内部密封部分（128）が、コア（2
2）及び取付アダプタ（64）のうちの一方に取り付けら
れる第一及び第二の円筒状部材（191、193）を有し、前
記第一及び第二円筒状部材（191、193）がそれぞれそこ
に取り付けられた唇状部分（192、194）を有することを
特徴とする請求の範囲第７項記載の熱交換器（10）。
【請求項１４】前記唇状部分（192、194）が互いに対し
て軸方向に位置する場合、その間に窪み部分（195）が
形成することを特徴とする請求の範囲第13項記載の熱交
換器（10）。
【請求項１５】前記密封部材（196）が窪み部分（195）
に配設されていることを特徴とする請求の範囲第14項記
載の熱交換器（10）。
【請求項１６】前記外側部分（130）が、コア（22）及
び装着アダプタ（64）のうち一方に固定される一対の概
して円筒状のリング（200、220）を有し、前記概して円
筒状のリング（200、220）はそれぞれ、一つの楔型面
（216、236）と両端部（208、228）を密封するように取
り外し可能に装着する締め金（240）とを有する端部（2
08、228）を備えたことを特徴とする請求の範囲第７項
記載の熱交換器（10）。
【請求項１７】前記外側部分（130）が更に、両端部分
（208、228）の各々に取り付けられた密封面（212、23
2）を有することを特徴とする請求の範囲第16項記載の
熱交換器（10）。
【請求項１８】密封部材（246）が密封面（212、232）
の間に配設されていることを特徴とする請求の範囲第17
項記載の熱交換器（10）。
【請求項１９】供与流体（20）を一部として有する排気
装置（18）と、受容流体（16）を一部として有する吸気
装置（14）とを有するエンジン（12）に使用される熱交
換器（10）であって、熱交換器（10）は、複数の熱受容
通路（32）及び複数の熱供与通路（34）を内部に有する
コア（22）と、コア（22）を囲うハウジング（56）とを
有し、前記コア（22）が、概して環状で且つ中心軸線
（29）を有し、設置されたときにエンジン（12）に取り
外し可能に装着され、前記吸気装置（14）が、受容流体
（16）のための複数の入口（80）及び受容流体（16）の
ための複数の出口（82）を有する熱交換器（10）におい
て、マニホルド（102）を含む密封手段（38）がハウジ
ング（56）とコア（22）との間に配置され、密封手段
（38）は、設置されたときに、コア（22）に固定して取
り付けられた一端（110）と、ハウジング（56）と密封
接触して取り付け可能な他端（112）とを有し、前記複
数の入口（80）及び出口（82）は軸線（29）を中心とす
る概して環状のベルト（84）に配列されると共に各入口
（80）及び各出口（82）はベルト（84）に交互に配列さ
れ、前記マニホルド（102）の少なくとも一部は、受容
流体（20）がコア（22）を通過するように、複数の入口
（80）と出口（82）との間で織り合わされ、更に、コア
（22）に入る前、及び、コア（22）を通過した後に受容
流体を密封し、前記密封手段（38）は、設置されるとき
に、エンジン（12）とコア（22）との間に装着可能であ
ることを特徴とする熱交換器（10）。
【請求項２０】前記マニホルド（102）が更に、複数の
入口（80）と出口（82）との間で織り合わされている一
続きの密封部材（170）を有することを特徴とする請求
の範囲第19項記載の熱交換器（10）。
【請求項２１】複数の入口（80）と出口（82）との間で
織り合わされている前記マニホルド（102）の前記一部
がハウジング（56）に溶接されていることを特徴とする
請求の範囲第20項記載の熱交換器（10）。
【請求項２２】前記マニホルド（102）が、共通の半径
及びその間に連結された複数の双曲線形の部分（172）
を有する複数の弓状の部分（174）を有する円筒状部分
（108）を含むことを特徴とする請求の範囲第20項記載
の熱交換器（10）。
【請求項２３】前記弓状部分（174）と前記双曲線形部
分（172）とが、その間に均等に間隔を置いて配設され
ていることを特徴とする請求の範囲第22項記載の熱交換
器（10）。