JP3383640B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP3383640B2
JP3383640B2 JP2000313828A JP2000313828A JP3383640B2 JP 3383640 B2 JP3383640 B2 JP 3383640B2 JP 2000313828 A JP2000313828 A JP 2000313828A JP 2000313828 A JP2000313828 A JP 2000313828A JP 3383640 B2 JP3383640 B2 JP 3383640B2
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道博 笠羽
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スーパーマリンガスタービン技術研究組合
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図3乃至図6は従来のプレートフィン型
熱交換器の一例であり、この熱交換器は、それぞれ内部
に予熱すべき空気Aが流通し得る複数の流路形成体1を
空隙を隔てて並べた熱交換器本体2と、該熱交換器本体
2を周方向に取り囲み且つ内部に燃焼ガスBが流通し得
るケーシング3とを備えている。
【0003】流路形成体1は、略垂直に相対し且つ縁部
全周が相互に接合された一対の隔壁板4と、該隔壁板4
の間に介在し且つその双方に接して上下方向へ延びる複
数の伝熱フィン5とで構成されている。
【0004】隔壁板4は、正面から見ると略六角形状を
呈し、その上端寄り部分には、板厚方向(流路形成体1
の配列方向)へ貫通する空気流入孔6が、下端寄り部分
には、同方向に貫通する空気流出孔7がそれぞれ穿設さ
れている(但し、熱交換器本体2の最後端に位置してい
る流路形成体1の後方側の隔壁板4には、空気流入孔6
及び空気流出孔7は穿設されていない)。
【0005】また、隔壁板4の上下方向中間部分には、
左右へ突出する支持部8が形成されている。
【0006】これに加えて、隣接する流路形成体1の間
には、空気流入孔6の周縁部に密着して両流路形成体1
内の上端寄り部分を相互に連通する上部シールリング9
と、空気流出孔7の周縁部に密着して両流路形成体1内
の下端寄り部分を相互に連通する下部シールリング10
と、両流路形成体1の双方に接して上下方向へ延びる複
数の伝熱フィン11とが介在している。
【0007】更に、熱交換器本体2最前端に位置してい
る流路形成体1の前方側の隔壁板4には、空気流入孔6
の周縁部に連なる空気入口管12と、空気流出孔7の周
縁部に連なる空気出口管13とが設けられている。
【0008】伝熱フィン5は、空気流入孔6から流路形
成体1内へ送給される空気Aを下方へ拡散させる斜流部
14と、該斜流部14を経た空気Aを並行に導く向流部
15と、該向流部15を経た空気Aを空気流出孔7へ向
かって収束させる斜流部16とを形成している。
【0009】伝熱フィン11は、熱交換器本体2下方か
ら流路形成体1間へ送給される燃焼ガスBを上方へ収束
させる斜流部17と、該斜流部17を経た燃焼ガスBを
並行に導く向流部18と、該向流部18を経た燃焼ガス
Bを上方へ拡散させる斜流部19とを形成している。
【0010】ケーシング3は、熱交換器本体2の前後左
右を取り囲み且つ枠体20によって補強された流路壁2
1と、流路壁21の左右内側面に固着され且つ各流路形
成体1の支持部8が載置される荷重受け部材22とで構
成されている。
【0011】このケーシング3の下端部は、ガスタービ
ンエンジン(図示せず)の排気管に接続され、また、ケ
ーシング3の上端部は、大気開放されている。
【0012】更に、先に述べた空気入口管12は、空気
圧縮機(図示せず)の吐出口に接続され、また、空気出
口管13は、ガスタービンエンジンに付帯するガス発生
装置(図示せず)の燃焼室に接続されている。
【0013】図3乃至図6に示す熱交換器では、ガスタ
ービンエンジンを駆動した後の燃焼ガスBが、ケーシン
グ3の下端部から流路形成体1間へ送給され、該流路形
成体1間の斜流部17、向流部18、斜流部19を順に
流通する。
【0014】また、空気圧縮機から吐出される空気A
が、空気入口管12、及び隔壁板4の空気流入孔6を経
て流路形成体1内に送給され、該流路形成体1内の斜流
部14、向流部15、斜流部16を順に流通する。
【0015】このとき、燃焼ガスBの熱が、伝熱フィン
11、隔壁板4、及び伝熱フィン5により空気Aに伝達
される。
【0016】更に、昇温された空気Aは、隔壁板4の空
気流出孔7、及び空気出口管13を経てガス発生装置の
燃焼室に送給され、熱回収後の燃焼ガスBは、ケーシン
グ3の上端部を経て大気中へ放出される。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図3乃至図
6に示す従来の熱交換器では、ケーシング3の下端部に
流入する燃焼ガスBの一部が、流路形成体1とケーシン
グ3との間の空隙、すなわち、流路形成体1間の伝熱フ
ィン11の設置箇所よりも流路抵抗が小さい箇所を吹き
抜け、燃焼ガスBからの熱交換を効率よく行なうことが
できない。
【0018】また、上記の空隙に耐熱性を有するシール
材を充填したとしても、ケーシング3の流路壁21と流
路形成体1の隔壁板4との間に生じる熱伸び差によりシ
ール材が損傷して脱落し、燃焼ガスBの吹き抜けを抑制
することができなくなる。
【0019】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、燃焼ガスの吹き抜けを効果的に抑制可能な熱交換器
を提供することを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載した熱交換器では、内部に
予熱すべき空気が流通し得る複数の流路形成体を空隙を
隔てて並べた熱交換器本体と、該熱交換器本体を周方向
に取り囲み且つ内部に燃焼ガスが流通し得るケーシング
と、各流路形成体の間に配置され且つその双方に接して
燃焼ガス流通方向へ延びる複数の伝熱フィンとを備え、
各流路形成体のケーシング寄り縁部間にシール材を充填
し、燃焼ガス流通方向に対して交差する方向へ延び且つ
熱交換器本体に接するシールプレートを、ケーシング内
側面全周にわたって設けている。
【0021】また、本発明の請求項2に記載した熱交換
器では、本発明の請求項1に記載の熱交換器の構成に加
えて、シールプレートの断面形状を、ケーシング内側面
から熱交換器本体に円弧状に接するように設定してい
る。
【0022】本発明の請求項1あるいは請求項2に記載
した熱交換器のいずれにおいても、流路形成体のケーシ
ング寄り縁部間に充填したシール材によって、当該縁部
間での流路抵抗を、流路形成体間の伝熱フィン設置箇所
の流路抵抗よりも高め、また、ケーシング内側面全周に
設けたシールプレートによって、ケーシングと熱交換器
本体との間の空隙を閉塞する。
【0023】本発明の請求項2に記載の熱交換器におい
ては、ケーシング内側面から熱交換器本体に円弧状に接
するようにシールプレートの形状を設定して、ケーシン
グと流路形成体の熱伸び差の影響を回避しつつ、ケーシ
ング及び熱交換器体間の空隙を閉塞する。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。
【0025】図1及び図2は本発明の熱交換器の実施の
形態の一例であり、図中、図3乃至図6と同一の符号を
付した部分は同一物を表わしている。
【0026】この熱交換器では、熱交換器本体2を構成
する各流路形成体1のケーシング3寄り縁部間に、セラ
ミックス系素材などを用いた耐熱性シール材23を充填
している。
【0027】更に、略水平に延びる金属性のシールプレ
ート24を、各流路形成体1の左右縁部、熱交換器本体
2最前端の流路形成体1の前方側の隔壁板4、及び熱交
換器本体2最後端の流路形成体1の後方側の隔壁板4に
接するように、ケーシング3の流路壁21内側面全周に
わたって設けている。
【0028】耐熱性シール材23には、隣接する流路形
成体1の縁部間の流路抵抗が、流路形成体1間の伝熱フ
ィン11の設置個所よりも大きくなるように、充填後の
形態が固化体であるもの、あるいは、繊維状材料を密な
塊にしたものを適用する。
【0029】また、シールプレート24の断面は、流路
壁21内側面から熱交換器本体2に円弧状に接するよう
に、略J字形状に設定している。
【0030】すなわち、図1及び図2に示す熱交換器で
は、各流路形成体1のケーシング3寄り縁部間に充填し
た耐熱性シール材23によって、当該縁部間での流路抵
抗を、流路形成体1間の伝熱フィン11設置箇所の流路
抵抗よりも高め、また、流路壁21内側面全周に設けた
シールプレート24によって、ケーシング3と熱交換器
本体2との間の空隙を閉塞しているので、ケーシング3
内における燃焼ガスBの吹き抜けを効果的に抑制でき、
よって、熱回収効率の向上を図ることが可能になる。
【0031】また、流路壁21内側面から熱交換器本体
2に円弧状に接するように、シールプレート24の断面
をJ字形状に設定しているので、ケーシング3と流路形
成体1とに熱伸び差が生じても、シールプレート24が
弾性変形することによって、ケーシング3及び熱交換器
本体2間の空隙を確実に閉塞できる。
【0032】なお、本発明の熱交換器は上述した実施の
形態のみに限定されるものではなく、たとえば、シール
プレートの断面を略U字形状などの略J字形状以外の形
状に設定すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論であ
る。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように本発明の熱交換器によ
れば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【0034】(1)本発明の請求項1あるいは請求項2
に記載した熱交換器のいずれにおいても、流路形成体の
ケーシング寄り縁部間に充填したシール材により、当該
縁部間での流路抵抗を、流路形成体間の伝熱フィン設置
箇所の流路抵抗よりも高め、また、ケーシング内側面全
周に設けたシールプレートにより、ケーシングと熱交換
器本体との間を空隙を閉塞するので、ケーシング内での
燃焼ガスの吹き抜けを効果的に抑制でき、よって、熱回
収効率の向上を図ることが可能になる。
【0035】(2)本発明の請求項2に記載の熱交換器
においては、ケーシング内側面から熱交換器本体に円弧
状に接するようにシールプレートの形状を設定している
ので、ケーシングと流路形成体の熱伸び差の影響を回避
しつつ、当該ケーシング及び流路形成体間の空隙を閉塞
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す部
分切断斜視図である。
【図2】本発明の熱交換器の実施の形態の一例を示す横
断面図である。
【図3】従来の熱交換器の一例を示す部分切断斜視図で
ある。
【図4】従来の熱交換器の一例を示す横断面図である。
【図5】図3における隔壁板及び伝熱フィンを示す部分
切断斜視図である。
【図6】従来の熱交換器における空気と燃焼ガスの流れ
を示す概念図である。
【符号の説明】
1 流路形成体 2 熱交換器本体 3 ケーシング 11 伝熱フィン 23 耐熱性シール材 24 シールプレート
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−116098(JP,A) 特開 平10−246504(JP,A) 特開 平5−109226(JP,A) 実開 平4−63951(JP,U) 実開 平1−88169(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28D 9/00 F28D 1/03

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に予熱すべき空気が流通し得る複数
    の流路形成体を空隙を隔てて並べた熱交換器本体と、該
    熱交換器本体を周方向に取り囲み且つ内部に燃焼ガスが
    流通し得るケーシングと、各流路形成体の間に配置され
    且つその双方に接して燃焼ガス流通方向へ延びる複数の
    伝熱フィンとを備え、各流路形成体のケーシング寄り縁
    部間にシール材を充填し、燃焼ガス流通方向に対して交
    差する方向へ延び且つ熱交換器本体に接するシールプレ
    ートを、ケーシング内側面全周にわたって設けたことを
    特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 シールプレートの断面形状を、ケーシン
    グ内側面から熱交換器本体に円弧状に接するように設定
    した請求項1に記載の熱交換器。
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