JPH06101978A

JPH06101978A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH06101978A
Application number: JP3307979A
Authority: JP
Inventors: Mircea Dinulescu; ディヌレスクミルセア
Original assignee: Apex Europe BV
Current assignee: Apex Europe BV
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1994-04-12
Also published as: US5383516A; EP0558619A1; EP0558619B1; AU9032091A; CA2030577C; KR100211115B1; CA2030577A1; ATE127910T1; CZ95893A3; DE69113061D1; WO1992009859A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】コアを支持するフレームに堅牢で、一体の、
平行六面体状のコアを取り付けたタイプの熱交換器であ
る。【構成】コア２１は２種類のガス流のための交互の通
路を画成する複数の薄くて平行のプレート２６から形成
されている。各プレートはプレートより強力な構造であ
る平行の細長いバー３３により側縁部に沿って隣接する
プレートに接続されている。コアは４個の垂直の隅部
と、一対の下方の横方向隅部４２，４３と、一対の上方
の横方向隅部とを有している。フレームは一対の離隔し
た平行のプレートと横方向の構造接続部材とを含む。コ
アの垂直隅部４１と横方向隅部、並びに対のプレートお
よび構造接続部材とによって画成されるフレームの隣接
面との間でシール手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直交流システムを用いる
タイプのプレートタイプ熱交換器のような熱交換装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の離隔し平行の金属プレートを含
み、該プレートの間で交互のガス流路を提供するタイプ
の熱交換器は周知であり、例えば高温の燃焼排気ガスか
らの熱を燃焼領域へ送入されつつある燃焼空気に伝達す
るために一般的に使用されている。熱交換器は排気ガス
と吸気とを、相互に対して直角とされている個別の流路
においてプレートモジュールを介して導くためにダクト
系に位置した複数のプレートモジュールを含みうる。前
記ダクト系は複数のプレートにより形成されたプレート
モジュール即ちコアユニットを支持するためのフレーム
を含んでいる。作動中熱交換器に高温ガスが加えられる
と、コアユニットはフレームに対して膨張し、コアユニ
ットの構成と品質とに応じてある程度歪みが発生する。
コアユニットは１９６７年２月１４日コッホ（Ｋｏｃ
ｈ）に対して許可されたカナダ特許第７５２，７３３号
に示すような一体ユニットとして作ってもよく、あるい
は１９８６年６月２４日ダイニュレスキュ（Ｄｉｎｕｌ
ｅｓｕｃｕ）に対して許可された米国特許第４，５９
６，２８５号に示すように相互に対して固定されていな
いがパックが端壁によって圧縮されている離隔し平行の
プレートのパックの形態で設置してもよい。

【０００３】一方のガス流路から他方のガス流路への漏
洩が最小であることが重要であって、コアユニットの縁
部とフレームとの間で使用する種々形態のガスシールが
開発されてきたが、その中の多くは特にある期間にわた
って完全に有効でなかったし、かつ／または構成が複雑
でそのため製作および取付け作業が高価についている。
ある公知の熱交換器においてはコアと支持フレームとの
間の関係並びにシールがコアユニットと協働する態様の
ため、コアの周りにフレームを組み立てるのに可成り複
雑な手順が必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コア
を一体のフレーム構造体に取付けできるようにするシー
ルシステムを有し、熱交換器を通しての２本のガス流路
間を効果的にシールする剛性で一体の平行六面体状コア
が設けられている直交流タイプの経済的な熱交換器を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による熱交換器に
よれば、剛性で一体の平行六面体状コアと、コアとフレ
ームとの間にシール手段を備えたコアを収容した一体フ
レームとが提供される。コアは２種類のガスのための複
数の交互の直交流路を間で提供する離隔平行に取り付け
られたプレートによって形成され、一方の温度の第１の
ガスの流路はコアの前後端の間でコアを通して水平方向
に延び、別の温度の第２のガスのガス流路はコアの前後
端に対して直角に位置した第１の対のコアの側部の間で
コアを通って延びている。複数のプレートは一対の外側
プレートと、前記対の外側プレートの間にあり、外面が
コアの端部並びに第１の対のコアの側部に対して直角に
位置したコアの第２の対の側部を画成している複数の内
側プレートとを含む。各内側プレートは第１の対の細長
いエッジバーによって水平方向の縁部において一方の側
部で隣接するプレートに固定されることによって前記の
隣接するプレートと共に前記の一方の側部において、コ
アの前後端の間でコアを通して第１のガスが移動するた
めの流路を画成する。各内側プレートはさらに、第１の
対のバーに対して直角に配置した第２の対の細長いエッ
ジバーによって他方の側で隣接するプレートに固定され
て、前記の他方の側で隣接するプレートと共に、ガスが
コアの第２の対の側部の間で運動するための流路を画成
する。コアは４個の垂直の隅部、即ち一対の下方の横方
向隅部と一対の上方の横方向隅部とを有している。フレ
ームは離隔した細長い構造接続部材によって接合された
一対のパネルを含み、該パネルはコアの対の外側プレー
トに隣接して配置され、その内面は外側プレートの外側
面に隣接している。フレームはその上でコアを支持する
手段を提供し、かつコアの下方の対の横方向隅部の外方
で前後方向に下面領域を、コアが垂直方向に膨張しうる
ようにコアの高さより大きい距離だけ前記下面領域上に
離隔され、かつ該下面と対向した上面を、そしてコアの
４個の垂直方向隅部に隣接し、かつそこから横方向外方
に離隔しコアの横方向の熱膨張を許容する対向した内面
領域を画成する。シール手段がコアとフレームとの間に
取り付けられ、コアの垂直の隅部の各々とフレームによ
って画成される内面領域の間に位置した細長いシール部
材を含む第１の組のシールと、コアの上方の横方向隅部
とフレームの上面とを接合する一対の細長いシール部材
を含む第２の組のシールとを含み、第１と第２の組のシ
ールはフレームに対して横方向、垂直方向および前後方
向のコアの熱膨張や収縮を許容する。コアの下方の横方
向隅部をフレームによって画成される下面領域に接合
し、下方の横方向隅部の、それを支える下面上での前後
方向の運動を許容し、かつフレームによって提供される
下面領域に対して横方向での下縁部の膨張を許容する一
対の細長いシールを含む第３の組のシールが提供され
る。

【０００６】

【実施例】図１および図２において、参照番号２０はコ
ア２１とフレーム２２とを含む本発明による熱交換器を
全体的に示す。フレーム２２は単にコア２１を収容する
サイズのユニットからなるものとして示してあるが、フ
レーム２２は複数のコアを収容し、ダクトと共に延びコ
ア２１並びに該コアと並列あるいは直列の他のコアを通
してガスを導くようにしたより大きいフレームの一部を
形成するようにしてもよいことが認められる。また、コ
ア２１とフレーム２２とは別々に構成し、次いで、追っ
て詳細に説明するようにコアとフレームとの間で固定さ
れるものとして後述するシール手段と組み立てることを
認識すべきである。

【０００７】図１および図２に示す本発明の実施例にお
いては、フレーム２２は一体のユニットであって、構造
接続部材２４によって接続されている一対の隔置した平
行のパネル２３を含む。前記パネルは剛性のフレームワ
ーク２５を構成する側壁を形成するものとして示され、
該フレームワークにはその内面でプレート２６が溶接さ
れている。フレームワーク２５は、相互に溶接されるア
ングル材、チャンネルあるいはボックス状セクションの
ような複数の鋼製構造部材から形成すればよい。構造接
続部材２４は図１と図２とに示す本発明の実施例におい
ては下方の対の離隔した横ビーム２７と、上方の対の離
隔した横ビーム２８とを含む。

【０００８】コア２１は垂直に配置されているものとし
て示す離隔した平行のプレート３０を取り付けたものに
より形成される剛性の一体の平行六面体状部材の形態で
ある。複数の前記プレートは、間に複数の内側プレート
３０を収容した外側プレート３０ａを含む。内側プレー
ト３０はその水平方向の縁部に沿って、即ち図１から判
るように頂縁部と底縁部とにおいて一対の細長いバー３
１によって隣接するプレートに固定されることによって
プレートと隣接プレートとの間に第１のガス用の流路３
２が提供される。このようにして形成された複数の通路
３２が矢印Ａで示すようにコアを通しての水平方向のガ
ス流路を提供する。

【０００９】また、各々の内側プレートは該プレートの
垂直縁部に沿って延びた第２の対の細長いバー３３によ
って他方の側で隣接するプレートに固定され、各プレー
トの反対側で第１のガスとは温度が異なる第２のガス用
の流路を提供する。このようにプレート３０の間で交互
に形成された複数の通路３４は矢印Ｂの方向に第２のガ
ス用の流路を提供する。このように、２種類のガスに対
して複数の直交流路が提供され、第１のガス用の流路Ａ
は一方の温度にあってコアの前後側の間でコアを通じて
水平方向にあり、別の温度の第２のガス用の流路はコア
の前後端に対して直角に配置され一対のコアの対向側部
の間でコアを通して延びる。本実施例においては、これ
らの側部はコアの頂側部と底側部である。

【００１０】図３において、プレート３０を上縁部に沿
ってその間に位置したバー３１に例えば溶接３５により
固定する一態様が示されている。プレートをバー３１
や、また垂直バー３３に溶接しうる要領については詳細
に後述する。全てのプレートは隣接するプレートとの間
に位置したスペーサバーに溶接されるので、コアは据付
前にしっかりしたユニットとして形成される。図１から
明らかなように、コアの下側の横方向隅部にはコアに溶
接された一対のアングル材３６が設けられている。同様
に一対のアングル材３６が上側の横方向隅部に沿ってコ
アに溶接され全体ユニットをさらに堅牢とし、かつ後述
するようにシールを取り付けるための滑らかな外面を提
供する。コアはいずれのサイズでもよく、異なる数のプ
レートを使用することにより図１と図２とに示すように
横方向の幅を変えてもよい。流路３２，３４の幅は使用
したスペーサバー３１，３３の幅によって決まることは
勿論である。

【００１１】図２から判るように、パネル２３は本発明
の図示実施例においては垂直方向に配置され、下方の横
ビーム２７と上方の横ビーム２８がその間を横方向に延
びており、パネルの内壁部分３８をコア２１の全体の横
方向幅より僅かに大きい距離に隔置させることによりコ
アが作動中加熱されるにつれてその横方向の膨張を許容
するに十分な余地を作っている。コアの外側プレート３
０ａはコアの外側面４０を画成し、コアがフレーム内に
位置すると、側面４０はサイドパネル２３の内面のすぐ
内側に位置される。このように平行六面体のコアは４個
の垂直方向の隅部４１と、一対の下方の横方向隅部４２
と一対の上方の横方向隅部４３とを有することになる。
コアの前後側は垂直方向の隅部と、コアの入側および出
側における上方および下方の横方向隅部４２，４３との
中で画成される。コアの前後側は垂直に配置したものと
して示しており、フレームに設置されるとフレームの上
下の横ビーム２７，２８の間に位置する。平行六面体の
コアの第２の対の側面はコアがフレームに設置されたと
き一対の上方の横ビーム２８の間並びに一対の下方の横
ビーム２７の間の空間にそれぞれ露出される頂側と底側
とである。平行六面体状コアの前後側と上下側の双方に
対して垂直であるコアの第３の対の側は外側プレート３
０ａの側面４０によって画成されるものである。前述の
ようにコアを通る第１のガスの流れはコアを通して水平
方向のものであり、従ってパネル２３に対して平行の方
向で、かつ下方の横ビームと上方の横ビームの間で画成
される開口の間を通るものである。第２のガスの流れは
これもパネルに対して平行の方向においてパネル２６の
間にあり、図示実施例においては一対の上方の横ビーム
の間の空間並びに一対の下方の横ビームの間の空間の間
を通る。

【００１２】コアの４個の隅部４１において、垂直の隅
部においてコアとフレームの前後方向にコアを越えて延
びるパネル２３の内面３８とを相互に接続する一組のシ
ール４４（図２および図６）が設けられている。別の組
のシール４５（図４）がコアの上方の横方向隅部４３を
上方の横ビーム２８に接続し、さらに第３の組のシール
４６（図２および図４）がコアの下方の横方向隅部４２
を下方の横ビーム２７に接続している。

【００１３】下方の横ビーム２７が熱交換器の前後方向
にある距離だけ隔置されコア２１の下方の横方向隅部４
２を支持する。図４に最良に示されているように、倒立
方向でパネル間に固定されているチャンネル状部材２７
がその上方ウエブにおいてコア２１を支持するための下
面４７を提供する。コアの下方の横方向隅部に溶接され
たアングル材３５が下方の横ビーム２７の下方支持面４
７と係合し、その上に載置される面５１を提供する。ア
ングル材３５はまた面５１に対して直角に上方へ延びる
正面の垂直方向面５２を提供する。

【００１４】正面垂直面５２の前方にある距離をおいて
面４７上に停止部材５３が溶接されている。停止部材５
３は中実の金属バーの形態でよい。また、コアの隅部と
は反対の停止部材５３の側において面４７にアングル部
材５４が溶接されており、該アングル部材５４は垂直面
５２から離隔され、かつ該面と対向する垂直面５５を提
供している。垂直面５２と５５との間には弾性材で形成
された細長い横方向のシール部材５６が位置している。
サイドパネルの間で横方向距離全体にわたって延びてい
るシール部材５６は両端でその長手方向軸線に対して直
角で、ボルト止めあるいはその他の手段（図示せず）に
よってパネル２３の内壁面３７に固定するためのフラン
ジ部分５７が設けられているＵ字形部材である。Ｕ字形
断面形状は、反対方向に上方に延びる脚部分を備えた湾
曲した中央部分６０（図５）を提供する。脚部分６１は
アングル部材３５，５４の直立したフランジの面５２，
５５の間でボルト止めあるいは抵抗溶接（図示せず）に
よって取り付けられている。シール部材５６を適所に取
り付けた後、シール溶接部６２は脚６１の上縁部とアン
グル部材３５，５４の隣接面５２，５５に沿って完全に
設けられることによってコアの下方の横方向隅部４２
と、コアがその上に支持されている下方の横方向ビーム
２７であるフレームの部分との間で完全なシールを提供
する。シール部材５６の長さにわたって一連の押込み溝
６３が設けられ、該溝はシール部材の長手方向に対して
横方向に延びている。これらの溝は長手方向におけるシ
ール部材の伸縮を許容し、このようにしてフレームに対
して横方向においてコアの相対運動を許容して加熱され
たときのコアの横方向の膨張を補償する。コアは下方の
支持面４７上に載置されているので、コアはフレームに
対して横方向のみならず前後方向にも摺動自在であるこ
とが判る。前後方向の摺動はシールのＵ字形部分の曲げ
によりシール部材５６の脚６１が相互に対して絞られる
ことにより可能とされる。前後方向におけるコアの運動
は、アングル部材３５の面５２と該面５２に対向してい
る停止部材５３との間の空間があるため阻害されること
はない。極端な状態下では、即ち熱交換器が何らかのシ
ョック状態に露出された場合、コアの前後方向の運動は
停止部材５３の介在のために制限されシール部材に対す
る損傷を阻止する。

【００１５】また図４からも明らかなように、上方の横
ビーム２８は下方の横ビーム２７とは反対の方向を向い
ており、そのウエブが横ビーム２７の下方の支持面４７
に対向する上面６４を提供する。面４７と６４との間の
垂直距離はコアの全高より僅かに大きく、そのためコア
部材の上方隅部に溶接されたアングル部材３６によって
提供された上面５１ａとの間に空隙６３ができる。コア
の上方の横方向隅部４３には、下方のシール４６を形成
する上で使用したものと類似の要素から形成されたシー
ル手段４５が設けられている。停止部材５３ａがコアの
上方の横方向隅部４３と、下面６４に溶接されたアング
ル部材５４ａとの間の面６４に溶接され、アングル部材
３６によって提供される垂直面５２ａに対向した垂直面
５５ａを提供する。シール５６と同じ形状でよいシール
５６ａはシール５６と同様に適所に位置され、かつ固定
される。適所に固定されると、シール部材の脚部分６１
ａとアングル材５４ａ，３６の面５５ａ，５２ａの間に
それぞれ溶接シール線６２ａが提供される。シール５６
ａは膨張によるコアの前後方向および横方向双方の運動
を許容する。また、コアが加熱されるにつれて、コアは
垂直方向に膨張するが、面５２ａが垂直面５５ａに対し
て上方および下方に運動するにつれて脚６１に対するシ
ールの中央部分６０の僅かな転び作用があるためコアの
垂直方向運動はシール部材５６によって吸収される。

【００１６】構造接続部材２４，２５は図示したチャン
ネル部材以外の形状でもよく、５６で示す形状のシール
を、構造接続部材がアングル材か、ボックスセクション
であるか、あるいはその他の形状であるか無関係に用い
ることができ、コア２１の横方向隅部に固定されたアン
グル材３５，３６によって提供された面５２，５２ａに
対して概ね平行で、その前方に離隔した面を有する垂直
部材を設けるのみでよいことが判る。他方、本実施例に
おけるコア部材の垂直の隅部における一組のシールにシ
ール部材７０を用いる。シール部材７０は断面がＺ字形
であり、コアを構成するプレートの外側プレート３０ａ
の外側面によって提供される外面やパネル２３に含まれ
るプレート２６の内壁面３８のような離隔した平行面の
間で実用的に使用される。シール部材７０（図６と図
７）には、中央の湾曲即ち曲げ部分７３によって接合さ
れた離隔した平行平面に配置されている縁部分即ちフラ
ンジ７１，７２が設けられている。フランジ７１は平坦
な外面７４を提供し、縁部分７２は平坦な外側面７５を
提供する。シール部材７０はコアの垂直方向の隅部４１
と、フランジ７１と中央部分との間のシール部材の隅部
７７（図７）に位置した接続溶接部７６によって固定さ
れている。フランジ７２にはボルト孔８０を設けること
によりシール部材７０をコアをフレーム２２に設置する
前にコアに固定することができ、一方コアが下方の横方
向ビーム２７に載置されて適所に位置した後フランジ７
２は前記ボルト孔８０とプレート２６の整合孔（図示せ
ず）を通るボルト８１（図６）によりフレームのサイド
パネルのプレート２６にボルト止めされる。フレームに
コアを設置する前はシール溶接部８２はフランジ７４の
外縁部に沿って延びることができる。コアをフレームに
設置した後は、シ−ル溶接部８３はフランジ７２の外縁
部に沿って延びる。シール部材７０の中央部分７３はフ
ランジ７１から延びる第１の部分８２と角度をつけてフ
ランジ７２から延びる第２の部分８３とによって提供さ
れる開放Ｖ字形であり、前記部分８２と８３とは鈍角で
接合されることによって開放Ｖ字形を形成する。図示実
施例においては、中央部分の８２の部分は概ね直角でフ
ランジ７１から延び、一方８３の部分は鈍角でフランジ
７２から延びる。

【００１７】シール部材７０はばね鋼から形成され、コ
アの高さまで延び、その両端において横方向シール５６
および５６ａ（図４）と合流するように延びている。シ
ール部材７０の長さにわたってシール部材７０の長手方
向においてフランジ７１，７２の相互に対する若干運動
を許容する横方向の押込み溝８４が設けられている。フ
ランジ７１から離れる方向のシール部材の中央部分にお
ける前記部分８２が概ね垂直方向なので、コア２１はコ
アの前後方向に伸縮でき、この運動により、フランジ７
１と共に形成する角度の周りで前記部分８２をある程度
曲げさせる。さらに、８３の部分が僅かな角度で内面３
８から延びているのでコアは横方向に膨張しうる。この
膨張により前記部分８３とフランジ７２との間の角度を
つけた接続部で前記部分８３を僅かに曲げさせる。垂直
方向でのコアの伸縮によりシールの長手方向に対して平
行の方向においてフランジ７１をフランジ７２に対して
運動させる。この後者の運動は押込み溝で吸収され、細
長い部材の中央部分８３における応力疲労を排除する。

【００１８】図示したコア構造２１において、プレート
３０は比較的弱い鋼板材料から形成でき、過度の応力の
場合は僅かに座屈するが、全体的にプレートは一体コア
構造の強度の点については大した役割を果さない。エッ
ジバー３１，３３はプレートより強力であってプレート
の運動を主として統制する。プレートはエッジバーの熱
変形に追従するがこの変形に対する抵抗は事実上何ら示
さない。本発明においては、下方の横方向隅部４２と上
方の横方向隅部４３の双方においてコア部材を横方向に
延びるアングル部材３６，３７があるため隅部が剛強に
されることは勿論である。アングル材は縁部の熱膨張差
の結果曲がらない剛性要素として機能する。このように
コアに対する隅部の移動のみが特性的に直線熱膨張によ
る移動である。

【００１９】プレートをエッジバー３１，３３に接続す
る一態様を図３と図１１とに示す。バー３１は図示のよ
うに中実の鋼バーか、あるいは長方形チューブでよい。
バー３１の両側でプレート３０を溶接する経済的な方法
はプレート３１がバーの外面８５から僅かに外方へ延び
うるようにすることである。次いで、図示のように提供
された内側の隅部においてバーの全長にわたって連続的
なシール溶接３５を延在させる。図１２に示すようにバ
ー３０の長さにわたってプレートの外側からスポット溶
接８６を施してもよく、スポット溶接８６は電気抵抗溶
接あるいはアーチ溶接により行われ、プレートとバーの
接合部に付加的な強度を与える。図１３に示す実施例に
おいては、バー３１ａにはその全長にわたって面８５の
内方を延びる溝８７を設けている。この実施例において
は、プレート３０の外縁部はバー３１ａの外面８５と面
一である。バー３１ａの外縁面８５に溝即ちチャンネル
８７が設けられ、プレートの外面とバーの縁部の隣接面
８５とに沿って付与されるシール溶接３５ａの急速な冷
却を阻止する。図１４に示す実施例においては、プレー
ト３０は前述のようにスポット溶接８６によりバー３１
に取り付けられたものとして示しているが、プレート３
０はその外縁部分９０を直角に曲げてバー３１の外縁面
８５に重なるようにし、曲げ部分９０の内縁部をシール
溶接３５ｂを受け入れるように僅かに離している。

【００２０】図１５に示す実施例においては、プレート
３０の外縁部はバー３０の外縁面８５と面一である。断
面がＣ字形で、幅がプレートおよびバーの幅と概ね等し
い補助エッジ部材即ち保持リング９１がバーの外縁面８
５に、その開放側の脚部分を当接させて位置している。
補助エッジ部材はエッジキャップを形成し、次いでシー
ル溶接３５ｃが保持リングのＣ字形の脚とプレート３０
の外縁とバーの外縁面８５との間の鋭角の空間即ちウエ
ッジ状チャンネルを延びる。バー３１の外方のコアの縁
部はこのように丸味がつけられる。

【００２１】図１６に示す実施例は図１５に示すものと
類似の連続したシール溶接部３５ｃを有する。しかしな
がら、Ｃ字形リング即ちエッジキャップ９１を提供する
代りに、図１６に示す実施例は断面が円錐形の細長いキ
ャップ部材を用いている。細長いキャップ部材９２の外
方に尖った縁部即ち頂点９３は約１０から１２度の小さ
い角度をつけプレート間の流れからコアの外側の流れま
で滑かに流れが変りうるようにできる。ガス流に対して
コアの入口側と出口側との双方にそのようなキャップ部
材を位置させることによりコアを通るガスの圧力低下あ
るいは圧力損失を低下させる。

【００２２】前述のように、プレート３０は座屈を生じ
うる比較的弱い鋼板材料から形成しうる。座屈を排除す
るために図８に示すようにプレート間に１個以上のスペ
ーサ９５を位置させることができる。これらのスペーサ
の厚さは隣接するプレートの対向する側面の間の距離と
等しく、プレート間の流体の流れ方向に延びる。スペー
サ９５は鋼で形成するかあるいは図８および図９に示す
ように断面がボックス状のタオル部材から形成しうる。
このようにスペーサはプレート間の一定の距離を保ち、
各対の隣接するプレートの間の距離から座屈に対してク
リチカルな距離を差し引いた空間に十分な数のスペーサ
が設けられる。スペーサ９５はプレート部材に固定され
るのではなくて、例えばシート材からエンボスを打ち抜
くかあるいは溶接によりエンボスを構成するような従来
の方法で形成された対応するエンボス９６によって適所
に保持されることが好ましい。代替的に個別のエンボス
部材を作りプレートに溶接してもよい。スペーサ９５に
はエンボス９６を受け入れるための開口９７を少なくと
も対向する側に設ける。

【００２３】前述のコア構造体を、一方のガスの流れが
他方のガスの流れに対して概ね直角であるような配置を
含むものと通常考えられている直交流式熱交換器におい
て使用するものとして説明してきたが、前述のコア構造
体の特徴は一方のガスの通路が他方のガスの流路に対し
て垂直ではなくむしろ対流あるいは平行の流れである成
分を有するようなコア構造体においても使用しうること
が明らかである。例えば、コアは細長くするが、一方の
ガスのための入口領域を、長手方向に位置しうる出口領
域までのガスの流れがプレートを通して横方向に延びな
いように配置させてもよい。ガスは入口領域を通って入
った後その方向を約９０度変え、次いでプレートの延在
方向に流れ、再び約９０度方向を変え、次いで出口を通
って出ていく。さらに、一方のガスの出口と入口とをコ
アの前後側にあるものとして説明してきたが、細長い構
造体においては、入口と出口領域とを双方共一方の側に
位置させ、そのためガスが入口領域のプレートに対して
直角に入り、約９０度廻り、細長いコアを通して長手方
向に移動し、次いで約９０度元へ廻り戻って、入口領域
と同じコアの側にある出口領域においてプレートの間の
空間から出ていくようにしてもよい。

【００２４】本特願の出願人の好適実施例の多数の特徴
を示してきたが、当該技術分野の専門家には特許請求の
範囲に記載の本発明の精神の範囲内で修正を行ないうる
ことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】分離された状態でのコアとフレームとの斜視
図。

【図２】組み立てられた状態の図１に示すコアとフレー
ムとの斜視図。

【図３】図１の線３−３から視たコアの上方部分の部分
断面図。

【図４】図２の線４−４から視た、組み立てられたコア
とフレームとの間の上下隅部におけるシールを示す部分
断面図。

【図５】図４に示すシール部材の拡大部分斜視図。

【図６】図２の線６−６から視たコアとフレームとの間
の隅部シールの部分断面図。

【図７】図６に示すシールの一部の斜視図。

【図８】コアを構成するプレート部材の間に配置された
プレート部材を示す斜視図。

【図９】図８に示すスペーサの一端の拡大斜視図。

【図１０】図８に示すスペーサと協働するためのプレー
ト部材の一方の側に設けたエンボスを示すプレート部材
の斜視図。

【図１１】コアの隣接するプレートと、該プレートの間
に位置した接続バーとの間の接続手段を示す断面図。

【図１２】図１１に示すものの代替あるいは追加として
の接続手段の斜視図。

【図１３】図１１と類似であるが代替的な接続手段を示
す断面図。

【図１４】図１１と類似であるが別の接続手段を示す断
面図。

【図１５】図１１と類似であるが、さらに別の接続手段
であって保持リングを使用しているものを示す図。

【図１６】図１５と類似であるが、コアを通るガスの流
れを向上させる目的で図１５に示す保持リングの代りに
キャップを用いた接続手段を示す図。

【符号の説明】

２０熱交換器２１コア２２フレーム２３パネル２４接続パネル２５フレームワーク２６プレート２７接続部材２８横ビーム３０プレート３０ａ外側プレート３１水平バー３２流路３３バー３４通路３７アングル材３８内壁面４０外面４１垂直隅部４２，４３横方向隅部４４シール４５シール４６シール５３停止部材５６シール部材７０シール部材８２，８３シール溶接部８４溝８６スポット溶接部８７溝９０折曲げ部９１保持リング９２キャップ部材９３縁部９５スペーサ９６突起９７開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】堅牢で一体の平行六面体状のコアと、前
記コアを収容する一体のフレームと、前記コアと前記フ
レームとの間のシール手段とを含む直交流式の熱交換器
において、前記コアが、二種類のガス用の複数の交互の直交流通路
を間で提供する離隔して取り付けられた平行のプレート
によって形成され、一方の温度の第１のガスの流路は前
記コアの前後端の間で前記コアを通して水平方向にあ
り、別の温度の第２のガスの流路は前記の前後端に対し
て直角に配置された前記コアの第１の対の対向側部の間
で前記コアを通して設けられており、前記複数のプレートが一対の外側プレートと前記対の外
側プレートの間の複数の内側プレートとを含み、前記外側プレートが前記端部に対して、かつ前記コアの
前記の第１の対の側部とに対して直角に配置された前記
コアの第２の対の対向側部を画成する外面を有してお
り、各々の内側プレートが第１の対の細長いバーによって水
平縁部において一方の側で隣接するプレートに固定され
ることによって前記一方の側において前記の隣接のプレ
ートと共に前記コアの前後側の間で前記第１のガス用の
流路を画成し、各々の内側プレートはさらに前記第１の対のバーに対し
て直角に配置された第２の対の細長いバーにより縁部に
おいて他方の側で隣接するプレートに固定されることに
よって前記の隣接するプレートと共に他方の側において
前記コアの第２の対の対向側の間で第２のガス用の流路
を画成し、前記コアが４個の垂直方向の隅縁部と一対の下方の横方
向の隅縁部と、一対の上方の隅縁部とを有し、前記フレームが離隔した細長い構造接続部材によって接
合された一対のパネルを含み、前記パネルが前記コアの対の外側プレートに隣接して配
置され、かつ内面が前記外側プレートの外側面に隣接し
ており、前記フレームが前記コアを支持する手段を提供し、かつ (i) 前後方向において前記コアの前記の下方の対の横
方向の隅縁部の外面にある下面領域と、 (ii) 垂直方向に前記コアの膨張を許容するように前記
コアの高さより大きい距離だけ前記下面領域に対向し、
かつその上方に離隔されている上面と、 (iii) 前記コアの前記４個の垂直隅部に隣接し、かつそ
こから横方向外方に離隔しており前記コアの横方向の熱
膨張を許容する対向した内側面領域を画成し、前記シール手段が前記コアと前記フレームとの間に取り
付けられ、かつ前記のコアの垂直隅縁部の各々と前記フ
レームによって画成される前記内側面領域との間に位置
した細長いシール部材を含む第１の組のシールと、前記コアの前記の上方の横方向隅縁部と前記フレームの
前記上面とを接合する一対の細長いシール部材を含む第
２の組のシールとを含み、前記第１と第２の組のシールは前記フレームに対して横
方向、垂直方向および前後方向での前記コアの熱伸縮を
許容し、さらに、前記コアの前記の下方の横方向の隅縁部を前記フレーム
によって画成された前記下面領域に接合する一対の細長
いシールを含み、前記上面において前後方向の前記下方
の横方向隅縁部の運動を許容し、かつ前記フレームの下
面領域に対して横方向に前記下方の横方向縁部の伸縮を
許容する第３の組のシールを含むことを特徴とする熱交
換器。
【請求項２】堅牢で一体の平行六面体状のコアと、前
記コアを収容する一体のフレームと、前記コアと前記フ
レームとの間のシール手段とを含む直交流式の熱交換器
において、前記コアが二種類のガスのための複数の交互の直交流路
をその間で提供する離隔して取り付けられた平行の垂直
プレートによって形成され、一方の温度の第１のガスの
流路はコアの前後側の間で水平方向にあり、別の温度の
第２のガスの流路が前記コアの頂部と底部との間にあ
り、前記複数のプレートが一対の外側プレートと、前記対の
外側プレートの間の複数の内側プレートとを含み、前記外側プレートが前記コアの側部を画成する側面を有
し、各内側プレートが一対の細長い水平方向のバーによって
水平縁部において一方の側で隣接のプレートに固定され
ることによって前記隣接のプレートと共に前記一方の側
で前記第１のガスのための水平方向の流路を画成し、各内側プレートはさらに一対の細長い垂直バーによって
垂直縁部において他方の側で隣接するプレートに固定さ
れることによって前記の隣接するプレートと共に前記他
方の側で第２のガス用の垂直流路を画成し、前記コアは４個の垂直の隅縁部と、一対の下方の横方向
隅縁部と、一対の上方の横方向隅縁部とを有し、前記フレームは下方の対と上方の対の水平方向横ビーム
によって接合された一対の側壁を含み、前記側壁は前記コアの一対の最外側プレートに隣接して
配置され、かつ内面が前記最外側プレートの前記外面か
ら外方に離隔されることによって横方向における前記コ
アの膨張を許容し、前記下方の対の水平方向横ビームは前記コアの前記下方
の対の横隅縁部を支持するように離隔された一対の上面
を提供し、前記上方の対の水平方向ビームは垂直方向における前記
コアの膨張を許容する距離だけ下方の対のビームの上面
の上方に離隔されており、前記シール手段が前記フレームにおいて前記コアとフレ
ームの間で第１と第２の組のシールを含み、前記第１の組のシールは前記コアの前記の垂直の隅縁部
の各々と前記フレームの前記側壁との間に位置した細長
いシール部材を含み、前記第２の組のシールは前記コアの前記の下方の横方向
隅縁部と前記の下方の対の細長い横ビームとの間で第１
の対の細長いシール部材を、前記コアの前記の上方の横
方向隅縁部と前記上方の対の横ビームとの間に第２の対
の細長いシール部材を含むことを特徴とする直交流式熱
交換器。
【請求項３】前記フレームの前記上面領域が第１の離
隔した対の前記構造接続部材によって画成され、前記フレームの前記下面領域が第２の離隔した対の前記
構造接続部材によって画成され、前記第２の組のシールが前記コアの前記の上方の横方向
隅縁部と前記第１の対の構造接続部材との間に配置さ
れ、前記第３の組のシールが前記コアの前記の下方の横方向
隅縁部と前記第２の対の構造接続部材との間に配置され
ることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】前記コアが前記横方向隅縁部にすぐ隣接
し、かつ前記コアの幅にわたって延びる垂直面を画成
し、前記構造接続部材の前記上下面領域が前記コアの前記垂
直面に対して直角で水平方向に配置されており、前記構造接続部材が水平面から直角で突出しており、前
記コアの垂直の各々から離隔され、かつ対向している垂
直面を画成する手段を有しており、かつ前記第２および
第３の組のシールの前記の細長いシール部材がそれぞれ
前記コアの対向する垂直面と前記フレームの構造接続部
材との間で横方向に延びていることを特徴とする請求項
３に記載の熱交換器。
【請求項５】前記第２と第３の組のシールの前記の細
長いシール部材がばね鋼シートから形成され、かつ一対
の対向した脚部分と湾曲した中央部分とによって画成さ
れるＵ字形断面を有していることを特徴とする請求項４
に記載の熱交換器。
【請求項６】前記の細長いシール部材の前記脚部分が
その長さにわたって延びる平行の縁部で終っており、各
々の細長いシール部材の前記脚部分が前記コアと構造部
材との対向する垂直面に接続され、さらに前記の平行の
縁部と前記の対向する面との間で前記の細長いシール部
材の長さにわたって連続して延在するシール溶接部を含
むことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】各々の細長いシール部材がその長さにわ
たって一連の押込み溝を含み、各溝は細長いシール部材
の長手方向に対して横方向に細長く、かつ前記コアと前
記構造接続部材との間で相対的な横方向の伸縮を許容す
ることを特徴とする請求項５または６に記載の熱交換
器。
【請求項８】停止手段が前記構造接続部材の水平面に
固定され、対向する面の間を突出し、前記停止手段は前
記コアの隣接する垂直面と対向する面を有し、かつそこ
から離隔され、前記停止部材の前記面が前記コアの隣接
する垂直面と係合するように位置され、前記方向におけ
る前記フレーム内へ前記コアの相対運動を制限すること
を特徴とする、請求項４，５，６または７のいずれか１
項に記載の熱交換器。
【請求項９】前記フレームの前記内側面領域が細長い
構造接続部材によって画成され、前記コアが前記垂直隅縁部にすぐ隣接し、前記構造接続
部材によって画成された前記内面に対して直角で配置さ
れている面を画成し、各構造接続部材が画成された内面から直角に突出し、か
つコアの垂直隅部にすぐ隣接している面の各々に対向し
ている面を画成する手段を有し、前記第１の組のシールの各々の細長いシール部材が対向
する面の間に配置されていることを特徴とする請求項１
に記載の熱交換器。
【請求項１０】前記第１の組のシールの細長いシール
部材が一対の対向する脚部分と湾曲する中央部分とによ
って画成されるＵ字形断面のばね鋼シートから形成さ
れ、かつさらにＵ字形シールの各脚部分と前記の対向す
る面の一方との間の一対のシール溶接部を含み、前記のＵ字形の細長いシール部材がその長さにわたって
複数の横方向の押込み溝を有し前記フレームに対して垂
直の方向における前記コアの伸縮を許容することを特徴
とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】前記パネルが垂直方向に配置され、前
記フレームの前記内側面領域が前記パネルにより画成さ
れ、前記コアが前記フレームの前記内側面領域から離隔さ
れ、かつ平行の４個の垂直隅縁部の各々に隣接して垂直
方向に延びる面を画成し、前記第１の組のシールの各々の細長いシール部材が前記
コアによって画成された面とフレームの側面領域の隣接
するコアとの間に位置していることを特徴とする請求項
１に記載の装置。
【請求項１２】前記第１の組のシールの前記の細長い
シール部材の各々がばね鋼から形成され、断面が中央部
分によって接合された一対のサイドフランジによって画
成され、前記サイドフランジは異なる平行面にあり、一
方のフランジは前記コアによって画成された面に固定さ
れ、他方のフランジがフレームの側面領域の中の隣接す
る面領域に固定されていることを特徴とする請求項１１
に記載の熱交換器。
【請求項１３】前記第１の組の細長いシール部材の前
記中央部分がＺ字形断面であることを特徴とする請求項
１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】前記第１の組のシールの前記の細長い
シール部材の前記中央部分の断面は前記フランジの一方
まで外側に沿ってそれぞれ一体形成され、かつある角度
をつけて相互に対して内面に沿って一体形成された２個
の部分から形成され、前記２個の部分の各々がある角度
をつけて関連のフランジから延びることによって横方向
並びに前後方向における前記フレームに対する前記コア
の運動を許容することを特徴とする請求項１２に記載の
熱交換器。
【請求項１５】前記第１の組のシールの前記の細長い
シール部材がその長さにわたって離隔された複数の横方
向に延びる押込み溝を有し垂直方向における前記コアの
前記フレームに対する運動を許容することを特徴とする
請求項１３または１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】前記サイドフランジが側縁部を有し、
さらに前記フランジの一方の縁部と前記フレームの前記
内側面領域の間と前記他方のフランジと前記コアの垂直
方向に延びる隣接面の隅縁部で画成された面との間で連
続的に形成されたシール溶接を含むことを特徴とする請
求項１２，１３または１４のいずれか１項に記載の熱交
換器。
【請求項１７】コアの支持領域を画成するフレームと
離隔した構造接続部材により接合された一対のサイドパ
ネルとを含むタイプの熱交換器の堅牢で一体の平行六面
体状のコアにおいて、前記コアが２種類のガス流のための交互の通路を間で画
成する離隔して取り付けられた平行の薄プレートから形
成され、前記プレートが一対の外側プレートと前記外側プレート
の間に配置された複数の内側プレートとを含み、前記プレートが平行の平面に配置され平行六面体状コア
の第１の対の側部を画成する第１の対の側縁部と、前記
第１の対の縁部に対して直角で、前記平行六面体状コア
の第２の対の側部を画成する平行の平面に配置された第
２の対の側縁部とを有し、前記外側プレートが前記の平行六面体状コアの第３の対
の側部を画成し、前記フレーム内の取付け位置において
は前記サイドパネルに隣接し、かつ概ね平行である側面
を有し、各々の内側プレートが前記第１の対の側縁部に沿って延
びている第１の対の細長いバーに対する溶接接続によっ
て一方の側において隣接のプレートに固定され、一方の
ガス流用の前記ガス流路の一方を画成し、各々の内側プレートが前記第２の対の側縁部に沿って延
びている第２の対の細長いバーへの溶接接続により他方
の側において隣接のプレートに固定され、第２のガス流
用の前記流路の一方を画成し、前記平行六面体状のコアの前記第１の対の側部と前記第
２の対の側部とは前記第３の対の側部の間を延びる４個
の隅部において交差し、直角断面の細長い堅牢な隅部材
が溶接によって、前記コアの前記隅部に固定され、かつ
該隅部を囲んでいることを特徴とするコア。
【請求項１８】前記プレートが相対的に弱い鋼板材料
から形成され、前記バーは前記プレートより強力な構造
であることにより前記プレートの運動は前記バーの熱変
形により統制されることを特徴とする請求項１７に記載
のコア。
【請求項１９】前記の細長い隅部材が前記コアに対す
る前記隅部の移動を前記の細長い隅部材の直線方向にお
ける熱膨張に制限することを特徴とする請求項１８に記
載のコア。
【請求項２０】隣接するプレートの間の流路に位置し
た細長い剛性スペーサ部材をさらに含み、前記スペーサ
部材が前記バーと厚さが概ね等しく、前記通路における
流れの方向に延び、隣接プレート間で一定の間隔を保
ち、前記エッジバーの間の領域において前記プレートの
座屈を阻止することを特徴とする請求項１９に記載のコ
ア。
【請求項２１】前記スペーサ部材が前記プレートに対
してしっかりと取り付けられていないことを特徴とする
請求項２０に記載のコア。
【請求項２２】前記プレートにはその側面から延びる
突起が設けられており、前記スペーサ部材は前記突起を
緩く受け入れ、前記プレートの前記側面に対して平行の
方向における前記スペーサ部材の運動を阻止する開口を
有していることを特徴とする請求項２１に記載のコア。
【請求項２３】前記バーが、前記プレートと接触した
側面と、前記通路に露出した内縁面と、前記内縁面と反
対側の外縁面とを有する長方形断面であることを特徴と
する請求項１７に記載のコア。
【請求項２４】前記プレートの前記側縁部が前記バー
の外縁面を僅かに越えて延びることによって隣接するプ
レートと前記バーの外縁面との間の内側隅部を提供し、
かつ前記内側隅部に全体にわたって連続したシール溶接
部を含むことを特徴とする請求項２３に記載のコア。
【請求項２５】対の隣接するプレートの前記側縁部が
前記バーの前記外面と概ね面一であり、前記外面の両側
における前記プレートの前記バーとの接触線に沿って連
続したシール溶接部を含むことを特徴とする請求項２３
に記載のコア。
【請求項２６】前記バーの前記側面がバーの長さにわ
たってスポット溶接によりプレートと接触して該プレー
トに取り付けられていることを特徴とする請求項２４ま
たは２５に記載のコア。
【請求項２７】各バーの前記外面には該バーの長さに
わたって延びる中央溝が設けられていることを特徴とす
る請求項２５または２６に記載のコア。
【請求項２８】各バーの各側における対の隣接プレー
トが該プレーに対して直角に折り曲げられた部分を側縁
部において有し、前記対のプレーの折曲げ部分が相互に
対して突出してバーの外縁部の上に重なり、前記対のプ
レートの折曲げ部分がその間で空隙を形成し、さらに前
記空隙にあってバーの長さにわたり延びる連続したシー
ルを含むことを特徴とする請求項２３に記載のコア。
【請求項２９】各バーに隣接した対のプレートの側縁
部がバーの外側面と概ね面一であって、前記バーの長さ
にわたって延び前記外側面を覆う補助縁部材を含むこと
を特徴とする請求項２３に記載のコア。
【請求項３０】前記補助部材がその断面形状において
内方に曲げた脚部で終る中央部分を有し、前記補助部材
が前記バーの外縁面の幅と対のプレートの厚さとを加え
たものと概ね同じの幅を有し、前記内方に曲げた脚部が
バーの外縁面の各側においてプレートの接触線において
ウエッジ状チャンネルを形成し、前記ウエッジ状チャン
ネルにおいて連続したシール溶接を含むことを特徴とす
る請求項２９に記載のコア。
【請求項３１】前記中央部分が連続的に曲げられて前
記の内方に曲げた脚部分を有するＣ字形状を形成してい
ることを特徴とする請求項３０に記載のコア。
【請求項３２】前記中央部分が前記通路へのガスの流
れを滑かにするように円錐状断面であることを特徴とす
る請求項３１に記載のコア。
【請求項３３】前記の円錐状の中央部分が約１０から
１２度の頂点を形成していることを特徴とする請求項３
２に記載のコア。