JPH034839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばボイラー等の燃焼室に供給す
る燃焼用空気を高温の排気ガスで加熱するための
空気予熱器として活用し得るガス・ガス用の直交
流型熱交換器に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） この種のガスス・ガス用直交流型熱交換器とし
て、矩形板の平行な一組の２側辺を一側方に折曲
させると共に残る一組の平行な２側辺は他側方に
折曲させた複数枚の単位板を、隣接する単位板間
に形成される流路の貫通方向が90度交互に変化す
るように積層すると共に、対接する２側縁どうし
を互いに結合して単位板積層ユニツトを構成し、
このユニツトをケーシングに内装した熱交換器が
知られているが、一般にこの種の熱交換器では、
熱膨張収縮による溶接箇所の被労破壊等を避ける
ため、或いはチタンの特殊素材を使用している場
合には溶接コストが非常に高くつくこともあつ
て、前記単位板間の溶接は避けなければならな
い。

然して前記各単位板の側縁どうしの結合には、
一方の側縁部を他方の側縁部で挟み込む嵌合構造
や両側縁部を互いに重ねて巻き込むカーリング構
造を採用することが出来るが、問題点は前記単位
板積層のユニツトのコーナー部に於ける単位板間
のシール方法にある。

従来は、特えば特開昭55−112990号公報に記載
された熱交換器のように、前記単位板積層ユニツ
トのコーナー部をケーシングのコーナー凹部に遊
嵌させ、当該ケーシングのコーナー凹部内に注型
樹脂製のシール用充填物を充填することにより前
記ユニツトコーナー部を当該シール用充填物内に
埋没させ、以て当該ユニツトコーナー部に於ける
各単位板間をシールしていたが、このような従来
の方法では、ケーシングの各コーナー凹部内にシ
ール用充填物を隙間なく完全に充填することが困
難であるばかりでなく充填作業に多大の手間と時
間を要する欠点があり、従つて又、シール用充填
物の劣化や破損に伴う交換作業にも多大の手間と
時間を要する欠点があつた。

（問題点点を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し得
る直交流型熱交換器を提案するものであつて、そ
の特徴は、４つのコーナーを各々切り欠いた矩形
板の平行な一組の２側辺を一側方に折曲させると
共に残る一組の平行な２側辺は他側方に折曲さ
せ、更に前記各切り欠コーナー部には一側方へ折
曲する折曲板部を形成して成る複数枚の単位板
を、隣接する単位板間に形成される流路の貫通方
向が90度交互に変化するように積層すると共に、
対接する側縁どうしを、一方の側縁部を他方の側
縁部で挟み込むか又は巻き込むことにより互いに
結合して単位板積層ユニツトを構成し、この単位
板積層ユニツトを収納したケーシングには互いに
直交する２系統の前記流路の各開口端に連通する
２組の開口部を設け、更に前記ユニツトの各コー
ナー部には、各単位板の積層方向に連続すると共
に各単位板に於ける切り欠きコーナー部の折曲板
部に圧接するシール材を配設した点にある。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

第１図及び第２図に於いて、１は４つのコーナ
ー部２を各々円弧形に切り欠いた矩形板であつ
て、その平行な一組の２側辺３ａ，３ｂは一側方
に斜めに折曲すると共に板と平行に延出する側縁
部４ａ，４ｂを有し、残る一組の平行な２側辺５
ａ，５ｂは他側方に斜めに折曲すると共に板面と
平行に延出する側縁部６ａ，６ｂを有する。又、
前記円弧形各コーナー部２の側縁には一側方へ折
曲する折曲板部７が形成されている。更に各コー
ナー部２で囲まれた正方形の扁平板部には、前記
各側辺３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの折曲高さと等し
い高さの一側方に突出する突曲部８は他側方に突
出する突曲部９とが夫々上下左右対称位置に形成
されている。

上記のような矩形板１をプレス加工により複数
枚成形したならば、これら矩形板１から、第３図
に示すように前記側縁部４ａ，４ｂを一側方へ断
面Ｕ字形に折り返して係合側縁部１０とすると共
に、前記側縁部６ａ，６ｂは前記係合側縁部１０
に嵌合し得る巾に切断して被係合側縁部１１とし
た正方形の単位板１２と、第４図に示すように前
記側縁部６ａ，６ｂを他側方へ断面Ｕ字形に折り
返して係合側縁部１３とすると共に、前記側縁部
４ａ，４ｂは前記係合側縁部１３に嵌合し得る巾
に切断して被係合側縁部１４とした正方形の単位
板１５とを、夫々複数枚製造する。

次に第５図に示すように、前記単位板１２の両
係合側縁部１０に裏返した前記単位板１５の両被
係合側縁部１４を当該側縁長さ方向に摺動嵌合さ
せ、その単位板１５の両係合側縁部１３に次の単
位板１２の両被係合側縁部１１を当該側縁長さ方
向に、即ち先の単位板１２，１５の摺動嵌合方向
とは直交する方向に摺動嵌合させ、更にその単位
板１２に裏返した単位板１５を前記のように摺動
嵌合させるように、複数枚の単位板１２，１５を
交互に積層する。この結果第６図及び第７図に示
すように、係合側縁部１０と被係合側縁部１４と
の嵌合により連結された隣接単位板１２，１５間
では、各コーナー部２に於いて両単位板１２，１
５の折曲板部７が互いに対向隣接すると共に突曲
部８どうしが互いに対接し、係合側縁部１３と被
係合側縁部１１との嵌合により連結された隣接単
位板１５，１２間では、各コーナー部２は開放さ
れると共に突曲部９どうしが互いに対接する。

上記のように複数枚の単位板１２，１５を積層
一体化して単位板積層ユニツト１６を構成する
が、第７図に示すように両端には、コーナー部２
の折曲板部７が内向きとなるように、従つて突曲
部９が外向きとなるように単位板１２，１５を配
置している。更に一端に位置する単位板１５に
は、外向きの突出する断面Ｕ字形の係合側縁部１
３に代えて被係合側縁部１４と同一のフラツトな
側縁部１７を形成した変形単位板を使用してい
る。このように構成された単位板積層ユニツト１
６に於いては、突曲部９が互いに対接する隣接単
位板１２，１５間と、突曲部８が互いに対接する
隣接単位板１２，１５間とに、互いに直交する方
向に貫通する流路１８，１９が形成されている。

上記の単位板積層ユニツト１６は、第８図乃至
第１０図に示すようにケーシング２０に内装され
る。このケーシング２０は、前記ユニツト１６の
両端に位置する単位板１２，１５の突曲部９及び
側縁部１１，１７に当接する両側板２１を、前記
ユニツト１６に於ける各単位板１２，１５のコー
ナー部２に対応する四隅で連結部材２２により連
結一体化したものであつて、この連結部材２２の
両側壁部２２ａ，２２ｂの内端は図示のように前
記単位板積層ユニツト１６に於ける各側辺の両端
近傍部に近接し、当該ユニツト１６をケーシング
２０内の所定位置に保持している。

前記連結部材２２の両側壁部２２ａ，２２ｂ間
に形成されたシール材保持空間２３内には、各単
位板１２，１５の積層方向に連続し且つ各単位板
１２，１５に於ける前記円弧形各コーナー部２の
折曲板部７に圧接するシール材２４が内装されて
いる。このシール材２４は又、前記連結部材２２
に於ける両側壁部２２ａ，２２ｂ及びケーシング
２０の両側板２１に対しても圧接している。２５
はシール材押さえであつて、前記連結部材２２の
両側壁部２２ａ，２２ｂ間に嵌合され捻子止めさ
れる。２６ａ，２６ｂ及び２７ａ，２７ｂは、
夫々隣接する２つの連結部材２２の両側板２１と
によつて囲まれた開口部であつて、開口部２６
ａ，２６ｂは前記単位板積層ユニツト１６に於け
る流路１８の両端に連通し、開口部２７ａ，２７
ｂは前記流路１９の両端に連通する。これら各開
口部２６ａ〜２７ｂの周辺には、前記両側板２１
から連設させたフランジ部２８と連結部材２２に
於ける両側壁部２２ａ，２２ｂに形成させたフラ
ンジ２９部とから成るダクト接続用フランジ３０
が設けられている。

以上のようにして構成された直交流型熱交換器
に於いては、単位板積層ユニツト１６内の互いに
直交する２つの流路１８，１９は夫々両端に接続
するケーシング開口部２６ａ〜２７ｂを通じての
み外界と連通し、円弧形切り欠コーナー部２を通
じて外界や他方の流路と通じることは当該コーナ
ー部２に圧接しているシール材２４により阻止さ
れている。勿論このシール材２４は、互いに隣合
う開口部２６ａ〜２７ｂ間を遮断し、例えば開口
部２６ａが隣接する開口部２７ａ，２７ｂと連通
するのを阻止している。従つて、例えば開口部２
６ａから単位板積層ユニツト１６の流路１８を経
由して開口部２６ｂへ高温排気ガスが流通し、開
口部２７ａから前記ユニツト１６の流路１９を経
由して開口部２７ｂへ燃焼用空気が流通するよう
に、各開口部２６ａ〜２７ｂにダクト接続用フラ
ンジ３０を介して所定のダクトを接続することに
より、この熱交換器内に於いて排気ガスと燃焼用
空気とを混ざり合わせることなく、流路１８内を
流通する高温排気ガスと当該流路１８とは直交す
る流路１９内を流通する燃焼用空気との間で両流
路１８，１９間の単位板１２，１５を介して熱交
換を行わせ、燃焼用空気を予熱することが出来
る。

尚、第７図及び第１０図では互いに隣接する単
位板１２，１５間で各コーナー部２の折曲板部７
が側縁どうし互いに対接させているが、両者間に
隙間が生じても差支えない。又、場合によつて
は、各単位板１２，１５を積層した単位板積層ユ
ニツト１６の状態に於いて各コーナー部２の折曲
板部７が同一方向に突出するように構成しても良
い。

隣接する単位板１２，１５間に於いて互いに嵌
合する側縁部１０，１４及び１１，１３間に多少
の隙間があつても、空気予熱器として使用する場
合、排気ガスのリーク量が0.5％以内ならば許容
されることと、通常は燃焼用空気圧が排気ガス圧
よりも若干高めに設定されることによつて、実用
上問題はないが、必要ならば互いに嵌合する前記
側縁部１０，１４及び１１，１３を加圧成形用ロ
ーラーに通して圧着することも可能であるし、両
側縁部を互いに重ねて巻き込むカーリング構造に
より結合することも可能である。

隣接する単位板１２，１５間の流路巾を規制す
る突曲部８，９は本発明に必須のものではなく、
場合によつては省略しても良い。又、シール材２
４の断面形状やその取り付け構造は上記実施例に
限定されない。例えば当て板を併用するときはシ
ート状のシール材を使用することも出来る。

（発明の作用及び効果） 以上のように本発明の直交流型熱交換器によれ
ば、複数枚の単位板を積層一体化して単位板積層
ユニツトを構成するに際し、隣接単位板の対接す
る側縁どうしは、一方の側縁部を他方の側縁部で
挟み込むか又は巻き込むことにより互いに結合
し、隣接する単位板間の各コーナー部は当該コー
ナー部に圧接するシール材によりシールするよう
に構成したので、複数枚の単位板から溶接を全く
使用せずに互いに直交する２つの流路を形成する
単位板積層ユニツトを組み立てることが出来、溶
接を使用する場合の種々の不都合を完全に回避し
得る。しかも、積層された各単位板間の各コーナ
ー部をシールするのに注型タイプのシール用充填
物を使用する従来構造と比較して、組み立てが簡
単容易に行え、シール材の交換も簡単に行える。
又、注型タイプのシール用充填物と比較して安価
で耐用寿命の長いシール材を活用することが出
来、熱交換器全体のコストダウンを図ることが出
来るのである。

更に本発明によれば、前記シール材が圧接する
各単位板の切り欠きコーナー部には折曲板部を連
設したので、この切り欠きコーナー部に圧接させ
るシール材が当該コーナー部の板縁に不当に食い
込むのを前記折曲板部で確実に防止することが出
来る。従つて単位板の熱膨張収縮の繰り返しによ
り前記シール材の前記単位板当接箇所が欠損した
り凹入変形するようなことがなくなり、シール材
と各単位板の切り欠きコーナー部とが適当な圧接
力をもつて互いに圧接する状態を長期間にわたつ
て良好に維持させることが出来、確実なシール効
果を長期間にわたつて期待し得る。又、前記折曲
板部の存在は単位板の切り欠きコーナー部の補強
にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は単位板を構成するための矩形板を示す
斜視図、第２図はその縦断側面図、第３図及び第
４図は成形された単位板の正面図、第５図は単位
板の結合方法を説明する正面図、第６図は組み立
てられた単位板積層ユニツトのコーナー部を示す
斜視図、第７図は同ユニツトの一部切り欠き側面
図、第８図は前記ユニツトを使用して組み立てら
れた熱交換器の一部分解縦断正面図、第９図は同
熱交換器の平面図、第１０図は同熱交換器の要部
の横断平面図である。 １…矩形板、２…円弧形切り欠きコーナー部、
３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ…斜めの折曲された側
辺、７…折曲板部、８，９…突曲部、１０，１３
…断面Ｕ字形の係合側縁部、１１，１４…被係合
側縁部、１２，１５…単位板、１６…単位板積層
ユニツト、１８，１９…互いに直交する２つの流
路、２０…ケーシング、２２…連結部材、２４…
シール材、２５…シール材押さえ、２６ａ〜２７
ｂ…開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ４つのコーナーを各々切り欠いた矩形板の平
   行な一組の２側辺を一側方に折曲させると共に残
   る一組の平行な２側辺は他側方に折曲させ、更に
   前記各切り欠きコーナー部には一側方へ折曲する
   折曲板部を形成して成る複数枚の単位板を、隣接
   する単位板間に形成される流路の貫通方向が90度
   交互に変化するように積層すると共に、対接する
   側縁どうしを、一方の側縁部を他方の側縁部で挟
   み込むか又は巻き込むことにより互いに結合して
   単位板積層ユニツトを構成し、この単位板積層ユ
   ニツトを収納したケーシングには互いに直交する
   ２系統の前記流路の各開口端に連通する２組の開
   口部を設け、更に前記ユニツトの各コーナー部に
   は、各単位板の積層方向に連続すると共に各単位
   板に於ける切り欠きコーナー部の折曲板部に圧接
   するシール材を配設し成る直交流型熱交換器。