JPH07218175A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型熱交換器の熱交換効率および耐久性を
高める。 【構成】 吸気流路を画成する複数のチューブエレメン
ト２と、互いに積層されたチューブエレメント２の間に
画成される排気流路と、チューブエレメント２を収装す
るハウジング６と、排気ガスＢをハウジング６に導入す
るディフューザ２４とを備える積層型熱交換器におい
て、ディフューザ２４の下流側に排気ガスＢを排気流路
２２に導入するガイド部８ｂを形成し、ガイド部８ｂの
内側に各チューブエレメント２の上流端部２ｆに間隙を
もって対峙する整流プレート７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層型熱交換器の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービンの流路構造として、
例えば図２２に示すようなものがある(特開平２−２３
８１３２号公報、参照)。

【０００３】これについて説明すると、図中６１は排気
ガスによって吸気を加熱する熱交換器であり、６２はタ
ービン６３から出た排気ガスをこの積層型熱交換器６１
に導入するディフューザである。

【０００４】ディフューザ６２は、その流路断面積が上
流側から下流側にかけて次第に大きくなり、タービン６
３から排出される排気ガスを熱交換器６１の全域に導入
させる働きをする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タービ
ン６３と熱交換器６１が接近して、ディフューザ６２の
通路長が十分に得られない場合、タービンから出た排気
ガスの流速分布を均一化することができず、熱交換器６
１の中央部に向かう勢力が大きくなる。

【０００６】また、例えば実開昭６１−２００４０９号
公報に開示された排気流路構造にあっては、図２３に示
すように、ディフューザ７２の内側に３つの筒状をした
ルーバー７３が支柱７４を介して設けられ、このルーバ
ー７３により熱交換器７１に流入する排気ガスの流速分
布の均一化がはかられている。

【０００７】ところが、このような従来のディフューザ
７２の内側にルーバー７３が介装される排気流路構造を
ガスタービンに適用する場合、ルーバー７３がタービン
から排出される燃焼ガスからの熱的影響または圧力変動
に伴う加振力を受けるため、これらに対して十分な耐熱
性や強度を確保することが難しいという問題点がある。

【０００８】本発明は上記問題点に着目し、積層型熱交
換器の熱交換効率および耐久性を高めることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
流体Ａが流れる第一流路を画成する複数のチューブエレ
メントを備え、互いに積層されたチューブエレメントの
間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チューブエレメ
ントを収装するハウジングを備え、ハウジングに流体Ｂ
を導入するディフューザを備える積層型熱交換器におい
て、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、ガイド部の内側に各チューブ
エレメントの上流端部に間隙をもって対峙する整流プレ
ートを備える。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ハウジングを上下部を構成するアッパ
ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
ートのガイド部に接合させる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、隣合う前記チューブエレメントの
間にハウジングに対峙するスペーサを介装する。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二
流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
するガイド部を形成する。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザにチューブエレメントの
上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
形成する。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明において、各チューブエレ
メントの上流端部に間隙をもって対峙する整流プレート
が設けられることにより、ディフューザを通って第二流
路の中央部に向かう流体Ｂの流れは、整流プレートに衝
突した後にガイド部に案内されて第二流路の周辺部に分
散して導入されるとともに、その一部が整流プレートの
背後に回り込んで間隙から第二流路の中央部に分散して
導入される。

【００１５】整流プレートに当たった後に各チューブエ
レメントの上流端に沿って拡がる流体Ｂの流れは、ガイ
ド部に当たることにより第二流路に案内されて、各チュ
ーブエレメント間に流入する流体Ｂの速度分布の均一化
がはかられるとともに、第二流路を迂回して各チューブ
エレメントとハウジングの隙間を通過する流体Ｂの流量
を減らすことにより、熱交換効率を高められる。

【００１６】また、この熱交換器がガスタービンの排気
通路に介装された場合、整流プレートがチューブエレメ
ントの直上流側に配置されることにより、タービンから
排出される燃焼ガスの温度不均一によるヒートスポット
がチューブエレメントに直接当たることを防止できると
ともに、燃焼器における着火ミス時にタービンを経てデ
ィフューザに排出される未燃焼燃料がチューブエレメン
トに直接付着して燃焼することを防止し、チューブエレ
メントがその材質の耐熱温度を越えて過熱されることを
防止できる。

【００１７】請求項２記載の発明において、各チューブ
エレメントを積層した状態で各層の間に生じる位置ずれ
等に起因して、アッパープレートとロアプレートおよび
サイドプレートの組み付け精度が悪化する場合に、ディ
フューザがアッパープレートとロアプレートの各接合フ
ランジおよびサイドプレートのガイド部に接合する構造
により、ディフューザとハウジングの間に隙間が空くこ
とが回避され、気密性を確保することができる。

【００１８】請求項３記載の発明において、スペーサは
各チューブエレメントとハウジングの隙間を埋めること
により、流体Ｂがこの隙間に流入することを抑制して、
流体Ｂがチューブエレメントの間に画成される第二流路
に流入することを促し、熱交換率を高められる。

【００１９】請求項４記載の発明において、ガイド部材
はＵ字形断面をした梁構造により高い剛性を有するた
め、整流プレートに衝突した後にガイド部材に衝突する
排気ガスＢの流れにより、ガイド部材が変形することを
十分に抑えられる。

【００２０】請求項５記載の発明において、ガイド部は
Ｕ字形断面をもって梁状に突出することにより、ディフ
ューザの剛性を高められ、整流プレートに衝突した後に
ガイド部材に衝突する排気ガスＢの流れにより、ガイド
部が変形することを十分に抑えられる。

【００２１】

【実施例】本発明の第一実施例を添付図面に基づいて説
明する。

【００２２】図１に示すように、ガスタービンに備えら
れる積層型熱交換器は、ハウジング６の内部にアウター
フィン１を介して複数のチューブエレメント２が積層さ
れた状態で収装され、図２（Ａ）に示すように、各アウ
ターフィン１とチューブエレメント２の間に排気ガスＢ
が流れる排気流路２２が画成される。

【００２３】ハウジング６の一端には排気流路２２のデ
ィフューザ（入口ダクト）２４が、他端には出口ダクト
２５がそれぞれ設けられる。図示しないタービンから出
た排気ガスＢは図中矢印で示すようにディフューザ２４
から排気流路２２に流入し、各チューブエレメント２の
周囲をアウターフィン１を介して流れて出口ダクト２５
へと排出される。

【００２４】各チューブエレメント２の内部に吸気Ａが
流れる吸気流路２１が画成されている。

【００２５】各チューブエレメント２に吸気流路２１に
対して排気流路２２を挟んで二方向から吸気Ａを流入さ
せる２つの入口流路４と、各チューブエレメント２から
吸気Ａを排気流路２２を挟んで二方向から流出させる２
つの出口流路５が、図３にも示すように、アウターフィ
ン１の側部１ａから外側に突出して形成される。

【００２６】図示しないコンプレッサから送られる吸気
Ａは各入口流路４の上端から流入し、各入口流路４から
各吸気流路２１に流入し、各吸気流路２１を流れる過程
で排気ガスＢとの間で熱交換が行われた後に各出口流路
５の上端から流出し、図示しない燃焼器へと送られる。

【００２７】図４にも示すように、チューブエレメント
２は箱形のアッパープレート２６とロアプレート２７が
組み合わせられ、アッパープレート２６とロアプレート
２７の間にインナーフィン３が介装される。

【００２８】アッパープレート２６とロアプレート２７
は互いに接合する周縁部２６ｂと２７ｂを有し、一方の
周縁部２７ｂが他方の周縁部２６ｂを包むように折り返
されてカシメ固定され、これにより枠状をした周縁カシ
メ部１０が形成される。

【００２９】アッパープレート２６とロアプレート２７
の四隅にはそれぞれ張出部２６ａと２７ａが突出形成さ
れ、張出部２６ａと２７ａが互いに嵌合することにより
入口流路４および出口流路５が画成される。入口流路４
および出口流路５が各チューブエレメント２の四隅に配
置されているため、各チューブエレメント２の位置決め
精度が高められる。

【００３０】チューブエレメント２の内側にはアッパー
プレート２６とロアプレート２７の間に入口流路４、出
口流路５を囲むようにスペーサ１４が介装されるととも
に、各チューブエレメント２の間には入口流路４、出口
流路５を囲むようにスペーサ１５が介装される。

【００３１】スペーサ１４は、図２（Ｂ）に示すよう
に、Ｃ字形に形成される。スペーサ１５は、図２（Ｃ）
に示すように、Ｏ字形に形成される。

【００３２】出口流路５のまわりも、上記入口流路４の
まわりと同様に各チューブエレメント２は互いに張出部
２６ａと２７ａが嵌合し、各チューブエレメント２の内
外に出口流路５を囲むようにスペーサ１４，１５が介装
されている。各チューブエレメント２は互いに積層され
た状態で、４隅に配置された張出部２６ａと２７ａが嵌
合することにより、組み付け精度を高められる。

【００３３】インナーフィン３とアウターフィン１はそ
れぞれ波板状に形成され、それぞれの折り目が互いに平
行になるように配置される。各入口流路４が排気流路２
２の出口ダクト２５に近接し、かつ各出口流路５がディ
フューザ２４に近接するように配置され、インナーフィ
ン３によって導かれる吸気Ａの流れ方向をアウターフィ
ン１によって導かれる排気ガスＢの流れ方向に対向させ
る構成とする。

【００３４】吸気Ａは各入口流路４からチューブエレメ
ント２に流入し、インナーフィン３に沿って流れた後、
各出口流路５へと流出する一方、排気ガスＢはハウジン
グ６の入口に設けられるディフューザ２４から流入し、
アウターフィン１に沿って流れて吸気Ａとの間で熱交換
が行われた後、出口ダクト２５から流出する。

【００３５】インナーフィン３によって導かれる吸気Ａ
の流れ方向をアウターフィン１によって導かれる排気ガ
スＢの流れ方向に対向させる構成とすることにより、各
チューブエレメント２の温度分布を均一化して熱交換効
率を高められ、熱交換器の小型化がはかられる。

【００３６】ディフューザ２４はその上流端２４ａが図
示しないタービンハウジングに接合され、タービンから
排出される排気ガスＢを各チューブエレメント２の間に
導入する。

【００３７】ハウジング６にはアウターフィン１の直上
流側に流路断面積をディフューザ２４の流路から急拡大
する拡張流路部２９が画成されるとともに、拡張流路部
２６内に各チューブエレメント２およびアウターフィン
１の各上流端２ｆ，１ｆに間隙９をもって平行に対峙す
る整流プレート７が設けられ、タービンから排出される
排気ガスＢを各チューブエレメント２の全域に導入させ
る働きをする。

【００３８】図５にも示すように、ハウジング６の側部
を構成するサイドプレート８は、チューブエレメント２
の周縁カシメ部１０に沿って延びる包囲部８ａと、拡張
流路部２９を画成するガイド部８ｂとを有する。左右の
各サイドプレート８においてガイド部８ｂの間に画成さ
れる拡張流路部２９の最大幅は、アウターフィン１の上
流端１ｆの幅ｄと同等に設定される。

【００３９】ハウジング６の上下部を構成するアッパー
プレート３６とロアプレート３７はサイドプレート８お
よびディフューザ２４のそれぞれに対する接合フランジ
３６ａ，３７ａが全周に渡って折り曲げて形成される。
各接合フランジ３６ａ，３７ａはサイドプレート８の包
囲部８ａとガイド部８ｂに沿って湾曲する。拡張流路部
２９は、各接合フランジ３６ａ，３７ａに連接するアッ
パープレート３６とロアプレート３７の部位とサイドプ
レート８のガイド部８ｂによって画成される。

【００４０】ディフューザ２４は円形をした入口２４ａ
と、長方形をした出口２４ｂを有し、出口２４ｂのまわ
りにアッパープレート３６とロアプレート３７の各接合
フランジ３６ａ，３７ａおよびサイドプレート８のガイ
ド部８ｂに対する接合フランジ２４ｃを有している。

【００４１】出口ダクト２５は四角形をした入口２５ａ
と、円形をした出口２５ｂと、ハウジング６に対する接
合フランジ２５ｃを有している。出口ダクト２５が接続
するハウジング６の下流側端部は一定断面積をもつ箱状
に形成されている。アッパープレート３６とロアプレー
ト３７およびサイドプレート８は出口ダクト２５の接合
フランジ２５ｃに対する接合フランジ３６ｅ，３７ｅ，
８ｅを有している。

【００４２】ディフューザ２４および出口ダクト２５は
ハウジング６に対して溶接またはロウ付けにより固着さ
れる。

【００４３】図６に示すように、円形をした整流プレー
ト７は、耐熱部材からなり、各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆの中央部に
対峙して配置される。

【００４４】各入口流路４および出口流路５の間に位置
する前記排気流路２２の断面形を二等分する直線を中心
線とすると、円形をした整流プレート７の直径はこの中
心線に沿って配置される。

【００４５】図７にも示すように、整流プレート７に形
成されて各チューブエレメント２およびアウターフィン
１の上流端２ｆ，１ｆに着座する突起部として、チュー
ブエレメント２に４つの脚部３１が一体形成されるとと
もに、その中央部から突出するスペーサ３６が固着され
る。整流プレート７はこの各脚部３１およびスペーサ３
６を各チューブエレメント２およびアウターフィン１の
上流端部２ｆ，１ｆに接合させることにより、これらの
間に所定の間隙９が画成される。

【００４６】各脚部３１をチューブエレメント２に締結
する締結具として、図示しないワイヤーが設けられる。
各脚部３１のチューブエレメント２に対する接合部には
ワイヤーを挿通させる穴３２が形成される。穴３２を挿
通するワイヤーは、各チューブエレメント２およびアウ
ターフィン１の間の排気流路２２を貫通して、それぞれ
の端部が出口ダクト２５側で互いに結ばれる。

【００４７】整流プレート７は各脚部３１の各穴３２を
挿通するワイヤー３３を介して各チューブエレメント２
に縛り付けられる構造のため、ワイヤー３３が排気ガス
Ｂの流れに付与する圧力損失を小さく抑えられる。

【００４８】整流プレート７はその背後に突出した各脚
部３１およびスペーサ３６を各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１の上流端部２ｆ，１ｆに接合させ
て支持される構造のため、従来のルーバーのようにター
ビンから排出される排気ガスＢの流れに影響する加振力
を受けることが少なく、整流プレート７または脚部３１
等にフラッタが生じることを防止して、その耐久性を高
められる。さらに、整流プレート７およびその脚部３１
等は、従来のルーバーのようにディフューザ２４の上流
側でタービンから排出される流速の高い排気ガスに直接
さらされることがなく、十分な耐熱性を確保できる。

【００４９】また、整流プレート７の支持部材を各チュ
ーブエレメント２およびアウターフィン１の間に介装
し、ロウ付けにより固着する構造も考えられるが、薄い
板金からなるチューブエレメント２およびアウターフィ
ン１の間に剛性の高い支持部材が介在することにより、
ロウ付け時に不均一な力が働き、チューブエレメント２
の変形を来したり、ロウ付けによる結合不良部が発生す
る可能性がある。

【００５０】ワイヤー３３は各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１のロウ付け後に組み付けられる構
造のため、ワイヤー３３によりロウ付け不良部等が発生
することを回避できる。

【００５１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００５２】図８に矢印で示すように、吸気Ａは吸気流
路２１において２つの入口流路４から入口空間１６を経
てインナーフィン３の間に流入する際に、入口空間１６
においてその流線が大きく曲げられ、図中格子を入れて
示すように入口空間１６の中央部に吸気Ａの流れが淀む
滞留部が生じる。

【００５３】図１３に示すように、拡張流路部２９およ
び整流プレート７が設けられない従来装置にあっては、
ディフューザ２４の通路長Ｌが十分に得られずに、ディ
フューザ２４の拡がり角度θが８度を越える場合、図中
に矢印で示すように、各チューブエレメント２の中央部
に向かう勢力が大きくなり、図中格子を入れて示すよう
にディフューザ２４内の周辺領域において排気ガスＢの
流れがディフューザ２４の壁面から剥離し、排気流路２
２の周辺領域に流入する排気ガスＢの流速が低下する。

【００５４】このように、各チューブエレメント２の中
央部では吸気Ａの滞留部が発生する一方、拡張流路部２
９および整流プレート７が設けられない従来装置にあっ
ては、その外側を流れる排気ガスＢの速度分布が大きく
なるため、その温度分布が局所的に高くなり、チューブ
エレメント２の中央部に高温部分が生じる可能性があ
る。この結果、熱交換効率が低下するとともに、チュー
ブエレメント２等の耐熱性が低下する。

【００５５】本発明は、排気ガスＢを排気流路２２に導
入する流路の断面積をチューブエレメント２およびアウ
ターフィン１の直上流側で拡大する拡張流路部２９が設
けられ、拡張流路部２９の内側に各チューブエレメント
２およびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆに間隙
９をもって平行に対峙する整流プレート７が設けられる
ことにより、ディフューザ２４を通って各チューブエレ
メント２の中央部に向かう排気ガスＢの流れは、図３、
図９に矢印で示すように、整流プレート７に衝突し、拡
張流路部２９においてチューブエレメント２の周辺部へ
と分散するとともに、その一部が整流プレート７の背後
に回り込んで間隙９からチューブエレメント２の中央部
に分散し、各チューブエレメント２の中央部に流入する
排気ガスＢの速度分布が周辺部より小さくなる。

【００５６】左右サイドプレート８の各ガイド部８ｂの
間に画成される拡張流路部２９の最大幅は、アウターフ
ィン１の上流端１ｆの幅ｄと同等に設定され、サイドプ
レート８はその包囲部８ａがチューブエレメント２の周
縁カシメ部１０に小さい隙間１１をもって対峙している
ため、排気ガスＢが隙間１１に流入することを抑制し、
排気ガスＢがアウターフィン１とチューブエレメント２
の間に画成される排気流路２２に流入することを促し
て、熱交換率を高められる。

【００５７】これに対して、図１４に示すように、左右
の各サイドプレート８の間に画成される拡張流路部２９
の最大幅を、チューブエレメント２の幅と同等に設定さ
れた場合、排気ガスＢは図中矢印で示すようにチューブ
エレメント２とサイドプレート８の隙間１１に流入する
量が増え、アウターフィン１とチューブエレメント２の
間に画成される排気流路２２に流入する量が減り、熱交
換率が低下する。

【００５８】整流プレート７の面積、間隙９の大きさを
変えることにより、整流プレート７の背後に回り込んで
チューブエレメント２の中央部に流入する排気ガスＢの
速度分布を任意に設定することが可能となる。これによ
り、チューブエレメント２の外側における排気ガスＢの
速度分布を、チューブエレメント２の内側における吸気
Ａの速度分布に比例するように設定して、チューブエレ
メント２の中央部から流出する吸気Ａの温度が局部的に
高くなることを抑制して熱交換効率を高められるととも
に、チューブエレメント２等に熱損傷が生じることを有
効に防止できる。

【００５９】この結果、拡張流路部２９および整流プレ
ート７が設けられることにより、図１０に破線で示すよ
うに、通路長Ｌが長いディフューザ５０を設けたのと同
様に排気流路２２に流入する排気ガスＢの流速を均一化
する効果があり、熱交換器の全長Ｌ₀を短縮することが
できる。

【００６０】整流プレート７がチューブエレメント２の
直上流側に配置されているため、タービンから排出され
る燃焼ガスの温度不均一によるヒートスポットがチュー
ブエレメント２またはアウターフィン１等に直接当たる
ことを防止できる。また、燃焼器における着火ミス時に
タービンを経てディフューザ２４に排出される未燃焼燃
料が整流プレート７上に燃焼することを促し、チューブ
エレメント２およびアウターフィン１の間に画成される
排気流路２２内で燃焼することを防止できる。

【００６１】また、各チューブエレメント２およびアウ
ターフィン１を積層した状態でロウ付けを行う際に、図
１１に示すように、各層に位置ずれが生じた場合、アッ
パープレート３６とロアプレート３７の各接合フランジ
３６ａ，３７ａおよびサイドプレート８のガイド部８ｂ
の間に画成される開口部は長方形とならない状態で溶接
により組み付けられる可能性がある。

【００６２】このようにアッパープレート３６とロアプ
レート３７およびサイドプレート８の組み付け精度が悪
化する場合に、ディフューザ２４がアッパープレート３
６とロアプレート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａ
およびサイドプレート８のガイド部８ｂに接合する構造
により、ディフューザ２４のハウジング６に対する溶接
部３５を図中破線で示すように、予め設定された取り付
け面（図中斜線を入れて示す）の範囲内に配置すること
ができ、気ディフューザ２４とハウジング６の間に隙間
が空くことが回避され、気密性を確保することができ
る。

【００６３】アッパープレート３６とロアプレート３７
はサイドプレート８およびディフューザ２４に対する接
合フランジ３６ａ，３７ａをそれぞれ有する構造のた
め、図１１に格子を入れて示すように、アッパープレー
ト３６およびロアプレート３７に対するサイドプレート
８の溶接部により熱的影響を受ける部位をチューブエレ
メント２およびアウターフィン１から離すことが可能と
なる。これにより、溶接時の熱的影響を受けてガスター
ビンの運転時に酸化、腐食しやすい環境下にあるチュー
ブエレメント２およびアウターフィン１が溶接時の熱的
影響を受けて耐熱性を損なうことを回避できる。

【００６４】次に、図１５に示す他の実施例について説
明する。なお、図１〜１２との対応部分には同一符号を
用いて説明する。

【００６５】各チューブエレメント２の間には入口流路
４、出口流路５を囲むようにスペーサ１５が介装され
る。Ｏ字形をしたスペーサ１５は、アッパープレート３
６とロアプレート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａ
またはサイドプレート８に対峙して突出する突起部１５
ａを有する。突起部１５ａはチューブエレメント２の周
縁カシメ部１０と略等しい突出量を有し、各周縁カシメ
部１０間の隙間を埋めるようになっている。

【００６６】図１６に示すように、突起部１５ａは各周
縁カシメ部１０間の隙間を埋めることにより、アッパー
プレート３６とロアプレート３７およびサイドプレート
８と各チューブエレメント２の隙間１１の容積を縮小し
ているため、排気ガスＢが隙間１１に流入することを抑
制し、排気ガスＢがアウターフィン１とチューブエレメ
ント２の間に画成される排気流路２２に流入することを
促して、熱交換率を高められる。

【００６７】次に、図１７、図１８に示す他の実施例に
ついて説明する。なお、図１〜１２との対応部分には同
一符号を用いて説明する。

【００６８】ハウジング６の上下部を構成するアッパー
プレート３６とロアプレート３７に渡って拡張流路部２
９を画成するガイド部材４１が設けられる。各ガイド部
材４１の流端部はアッパープレート３６およびロアプレ
ート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａに溶接により
結合される。ガイド部材４１はチューブエレメント２お
よびアウターフィン１の上流端２ｆ，１ｆに向けてＵ字
形断面をもって突出するガイド部４１ａと、アッパープ
レート３６およびロアプレート３７に対する接合フラン
ジ４１ｂを有する。

【００６９】ディフューザ２４を通って各チューブエレ
メント２の中央部に向かう排気ガスＢの流れは、図１８
に矢印で示すように、整流プレート７に衝突し、拡張流
路部２９においてチューブエレメント２の周辺部へと分
散した後、ガイド部材４１に衝突してアウターフィン１
とチューブエレメント２の間に画成される排気流路２２
に案内される。これにより、排気流路２２に流入する排
気ガスＢの流速分布を適正にすることができる。

【００７０】ガイド部材４１はチューブエレメント２お
よびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆに小さい隙
間１１をもって対峙しているため、排気ガスＢが隙間１
１に流入することを抑制し、排気ガスＢがアウターフィ
ン１とチューブエレメント２の間に画成される排気流路
２２に流入することを促して、熱交換率を高められる。

【００７１】ガイド部材４１はＵ字形断面をしたガイド
部４１ａから左右の接合フランジ４１ｂが折り曲げられ
る梁構造により高い剛性を有するため、整流プレート７
に衝突した後にガイド部材４１に衝突する排気ガスＢの
流れにより、ガイド部材４１が図１８、図１９に破線で
示すように変形することを十分に抑えられる。

【００７２】ガイド部材４１は拡張流路部２９に面する
部位に高温の排気ガスＢが当たって熱膨張することによ
り、図２に破線で示すように変形するが、Ｕ字形断面を
したガイド部４１ａに応力が集中することが抑えられ、
割れ等が生じることを防止できる。この熱膨張によりガ
イド部材４１のガイド部４１ａがチューブエレメント２
等に当接しても、チューブエレメント２等に生じる応力
を抑えられ、チューブエレメント２に割れ等が生じるこ
とを防止できる。

【００７３】また、ガイド部材４１を設けることによ
り、アッパープレート３６とロアプレート３７およびサ
イドプレート８等の形状を簡素化し、プレス加工、溶接
等によるハウジング６の生産性を高められる。

【００７４】次に、図２０に示す他の実施例について説
明する。なお、図１〜１２との対応部分には同一符号を
用いて説明する。

【００７５】ディフューザ２４はハウジング６に対する
接合フランジ２４ｃを有し、接合フランジ２４ｃの途中
に拡張流路部２９を画成するガイド部２４ｇが突出形成
される。ガイド部２４ｇはチューブエレメント２および
アウターフィン１の上流端２ｆ，１ｆに向けてＵ字形断
面をもって突出している。

【００７６】ディフューザ２４はＵ字形断面をしたガイ
ド部２４ｇが突出する構造により高い剛性を有するた
め、整流プレート７に衝突した後にガイド部２４ｇに衝
突する排気ガスＢの流れにより、ガイド部２４ｇが変形
することを十分に抑えられる。

【００７７】この場合、前記実施例に対してガイド部材
４１を廃止して部品数を削減することにより、生産性を
高められる。

【００７８】また、前記実施例におけるガイド部材４１
とディフューザ２４間に隙間４２を廃止して、排気ガス
Ｂが隙間１１に流入することを抑制し、排気ガスＢがア
ウターフィン１とチューブエレメント２の間に画成され
る排気流路２２に流入することを促して、熱交換率を高
められる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、流体Ａが流れる第一流路を画成する複数のチューブ
エレメントを備え、互いに積層されたチューブエレメン
トの間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チューブエ
レメントを収装するハウジングを備え、ハウジングに流
体Ｂを導入するディフューザを備える積層型熱交換器に
おいて、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二流路
に導入するガイド部を形成し、ガイド部の内側に各チュ
ーブエレメントの上流端部に間隙をもって対峙する整流
プレートを備えたため、ディフューザを通って第二流路
の中央部に向かう排気ガスの流れが第二流路の中央部に
集中して流入したり、第二流路を迂回してハウジングと
の隙間を流れることを抑して、熱交換効率を高められ、
タービンから排出される燃焼ガスのヒートスポットや未
燃焼燃料がチューブエレメントに直接当たることを防止
し、チューブエレメントがその材質の耐熱温度を越えて
過熱されることを防止できる。

【００８０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ハウジングを上下部を構成するアッパ
ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
ートのガイド部に接合させたため、各チューブエレメン
トを積層した状態で各層の間に生じる位置ずれ等に起因
して、アッパープレートとロアプレートおよびサイドプ
レートの組み付け精度が悪化する場合に、ディフューザ
とハウジングの間に隙間が空くことが回避され、気密性
を確保することができる。

【００８１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、隣合う前記チューブエレメントの
間にハウジングに対峙するスペーサを介装したため、ス
ペーサは各チューブエレメントとハウジングの隙間を埋
めることにより、流体Ｂが隙間に流入することを抑制し
て、流体Ｂがチューブエレメントの間に画成される第二
流路に流入することを促し、熱交換率を高められる。

【００８２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二
流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
するガイド部を形成したため、ガイド部材はＵ字形断面
をした梁構造により高い剛性を有するため、整流プレー
トに衝突した後にガイド部材に衝突する排気ガスＢの流
れにより、ガイド部材が変形することを十分に抑えられ
る。

【００８３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザにチューブエレメントの
上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
形成したため、部品数を削減しつつ、ディフューザの剛
性を高められ、整流プレートに衝突した後にガイド部材
に衝突する排気ガスＢの流れにより、ガイド部が変形す
ることを十分に抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における熱交換器の斜視図。

【図２】同じく熱交換器の断面図。

【図３】同じく熱交換器の拡張流路部等を含む断面図。

【図４】同じくチューブエレメントの分解斜視図。

【図５】同じくハウジングの分解斜視図。

【図６】同じく整流プレートの平面図。

【図７】同じく図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図８】同じくチューブエレメント内における吸気の流
れを示す断面図。

【図９】同じく排気ガスの流れを示す断面図。

【図１０】同じくハウジングおよびディフューザの平面
図。

【図１１】同じく熱交換器の断面図。

【図１２】同じくハウジング等の正面図。

【図１３】比較例における熱交換器の断面図。

【図１４】比較例における熱交換器の断面図。

【図１５】他の実施例を示す熱交換器の断面図。

【図１６】同じく熱交換器の断面図。

【図１７】さらに他の実施例を示す熱交換器の断面図。

【図１８】同じくハウジングおよびガイド部材等の正面
図。

【図１９】同じくハウジングおよびガイド部材等の断面
図。

【図２０】同じくハウジングおよびガイド部材等の断面
図。

【図２１】さらに他の実施例を示す熱交換器の断面図。

【図２２】従来例を示す排気流路構造の断面図。

【図２３】従来例を示す熱交換器の断面図。

【符号の説明】

１ アウターフィン ２ チューブエレメント ３ インナーフィン ４ 入口流路 ５ 出口流路 ６ ハウジング ７ 整流プレート ８ サイドプレート ８ａ 包囲部 ８ｂ ガイド部 ９ 間隙 １１ 間隙 １５ スペーサ １５ａ 突起部 ２１ 吸気流路 ２２ 排気流路 ２４ ディフューザ ２４ｇ ガイド部 ２９ 拡張流路部 ３６ アッパープレート ３７ ロアプレート ４１ ガイド部材 ４１ａ ガイド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊倉 弘隆 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 木村 光生 神奈川県川崎市川崎区藤崎３丁目５番１号 東京ラヂエーター製造株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体Ａが流れる第一流路を画成する複数の
   チューブエレメントを備え、互いに積層されたチューブ
   エレメントの間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チ
   ューブエレメントを収装するハウジングを備え、ハウジ
   ングに流体Ｂを導入するディフューザを備える積層型熱
   交換器において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを
   第二流路に導入するガイド部を形成し、ガイド部の内側
   に各チューブエレメントの上流端部に間隙をもって対峙
   する整流プレートを備えたことを特徴とする積層型熱交
   換器。
2. 【請求項２】前記ハウジングを上下部を構成するアッパ
   ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
   ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
   ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
   入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
   プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
   接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
   トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
   ートのガイド部に接合させたことを特徴とする請求項１
   記載の積層型熱交換器。
3. 【請求項３】隣合う前記チューブエレメントの間にハウ
   ジングに対峙するスペーサを介装したことことを特徴と
   する請求項１または２記載の積層型熱交換器。
4. 【請求項４】前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二
   流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
   ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
   するガイド部を形成したことを特徴とする請求項１記載
   の積層型熱交換器。
5. 【請求項５】前記ディフューザにチューブエレメントの
   上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
   形成したことを特徴とする請求項１記載の積層型熱交換
   器。