JPH11337276A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器を通過する排ガスと空気との滞留時
間を引き伸ばして熱交換効率を高める。 【解決手段】 凹部２と突部３とを交互に形成する伝熱
板４と、平板状の隔板５とを交互に積層して熱交換器１
を構成する。凹部２と突部３を仕切る立上り部12は上下
対称な波形曲線であり、湾曲状の幅広部13と幅狭部14と
が交互に連続する流路８Ａ，８Ｂを形成する。幅広部13
の中心には円錐状の障壁部15，16を形成する。これによ
り、流路８Ａ，８Ｂを通る排ガスと空気は、障壁部15，
16に衝突して障壁部15，16を迂回するように分岐するた
め、熱交換器１の内部での排ガスと空気の滞留時間が長
くなり、熱交換効率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉等から排気
される排ガスの熱を回収する積層型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種の積層型熱交換器として
種々のものが提案され、例えば、特開平８−９４２７７
号公報等には、全長に渡って波形の凹凸部を有する波形
フィンを板材を介して互いに交叉するようにして積層
し、波形フィンの凹凸部と板材によって形成される流路
に温度の異なる二つ流体（気体や液体）を流通させるこ
とによって、両流体間で熱の移動を行わせる熱交換器が
開示されている。しかし、この熱交換器は、波形に折曲
した波形フィンに沿わせて授熱媒体と受熱媒体とを互い
に交叉させて流すことから、授熱媒体と受熱媒体は、波
型曲線状の波型凹凸部によって形成される滑らかな流路
に沿って流れ、かつ、この波型凹凸部は波形フィンの全
長に沿って直線的に形成されているから、流路を流れる
授熱媒体及び受熱媒体は、熱交換器の内部に長く滞留す
ることなく直線的に抜け出てしまう。このため、授熱及
び受熱媒体が短時間で通過することから、授熱媒体及び
受熱媒体との熱交換効率が低いものであった。

【０００３】本発明は、このような問題を解決して授熱
媒体及び受熱媒体を熱交換器の内部に長く滞留させ熱交
換効率を向上することができる積層型熱交換器を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、全長
に渡って凹凸状の流路を有する伝熱板と平板状の隔板と
を交互に積層し、前記伝熱板の間に介在する前記隔板に
よって前記伝熱板の流路を仕切るとともに、積層する前
記伝熱板を交互に交叉方向に積み重ねて前記流路を直交
させ、この流路に沿って流れる授熱媒体と受熱媒体とを
互いに交叉させる積層型熱交換器であって、前記伝熱板
又は隔板のいずれか一方に前記流路内に突出する障壁部
を形成したものである。

【０００５】請求項１の発明の構成により、例えば焼却
炉などから排気させる８００℃前後の排ガスと空気とを
熱交換器の内部に送り込む。熱交換器は、伝熱板を互い
に交叉させて積層することから、熱交換器の直交する二
辺に入口部と出口部とが互いに交叉する方向に形成さ
れ、この直交する入口部から排ガスと空気とを互いに交
叉させて送り出す。そして、熱交換器へと送り出された
授熱媒体側の排ガスと受熱媒体側の空気は、熱交換器の
伝熱部から凹部と凸部によって形成される流路を通って
出口部から排出され、こうして排ガスと空気が相互に交
叉状に流れて排ガスと空気とが熱交換される。このと
き、排ガスと空気とが流れる流路にはそれぞれ障壁部が
形成され、流路を流れる排ガスと空気は、障壁部に衝突
して障壁部を迂回するように分岐するため、熱交換器の
内部での排ガスと空気の滞留時間が長くなる。このた
め、長時間に渡って排ガスと空気との熱の授受が行わ
れ、熱交換効率が高められる。

【０００６】

【発明の実施形態】以下、本発明の一実施例を添付図面
を参照して説明する。図１〜図５は、本発明の一実施例
を示し、同図において熱交換器１は、それぞれステンレ
ス等の金属製薄板から成る伝熱板４と隔板５とを交互に
積層して構成されている。伝熱板４と隔板５はそれぞれ
正方形に形成され、伝熱板はプレス成型などによって全
長に渡って凹部２と突部３とを交互に形成し、一方、隔
板５は平板状に形成されている。このようにして伝熱板
４に形成する凹部２と凸部３を伝熱板４の間に介在する
隔板５で遮蔽して後述する授熱媒体と受熱媒体を流す流
路８，８Ａを形成する。すなわち、上面側に積層する隔
板５と凹部２との間に流路８Ａが形成され、さらに、下
面側に重ね合わせる隔板５と凸部３との間に流路８Ｂが
形成されることになる。なお、多数の伝熱板４を積層す
る際、図１に示すように、伝熱板４に形成された凹部２
と凸部３が互いに直交するように一枚毎に伝熱板４を交
叉させて積層する。これにより、伝熱板４に形成する流
路８Ａ，８Ｂが互いに交叉し、この流路８Ａ，８Ｂ内の
授熱媒体と受熱媒体とは互いに交叉して流れる。なお、
流路８Ａ，８Ｂは、各伝熱板４と隔板５の側縁部で開口
し、これが熱媒体と受熱媒体の入口部10と出口部11とな
る。

【０００７】また、前記凹部２と凸部３とを仕切る立上
り部12は、図４の平面図で示すように、湾曲した山部と
谷部が連続する上下対称な波形曲線を成し、かつ、図５
の断面図で示すように、凹部２から凸部３に向かって山
型に傾斜したテーパ面となっている。すなわち、凹部２
と凸部３との境界部分を波形曲線状の立上り部12で仕切
ることによって凹部２と凸部３によって形成される授熱
媒体と受熱媒体の流路８Ａ，８Ｂは、立上り部12におけ
る山部の頂部の間が最も広く、立上り部12の谷部に向か
って次第に狭くなる。すなわち、流路８Ａ，８Ｂの流路
方向に向かって凸弧状に湾曲した幅広部13と凹弧状に湾
曲した幅狭部14とが交互に連続する。そして、前記伝熱
板４の凹部２と凸部３の幅広部13には、その中心部に位
置して山型に傾斜したテーパ面からなる円錐形の障壁部
15，16が伝熱板４に一体形成されている。この障壁部1
5，16は、流路８の内側に突出するように凹部２に形成
される障壁部15は凸状に突出して上面側の隔板５に当接
し、一方、凸部３に形成される障壁部16は、凹状に陥没
して下面側の隔板５に当接している。つまり、凸状の障
壁部15は、凸部３と同じ高さであり、一方、凹状の障壁
部16は、凹部２と同じ深さである。

【０００８】また、前記熱交換器１を構成する伝熱板４
と隔板５は、一枚の伝熱板４と一枚の隔板５をスポット
溶接等によって接合してユニット化され、このようにし
てユニット化した一組の伝熱板４と隔板５を互いに交叉
させて組み付ける。また、伝熱板４の両端縁には、前記
凸部３及び凹部３と平行する段差部20が折曲され、この
段差部20の内側に側縁プレート21を嵌め入れ、側縁プレ
ート21を介して前記隔板５と伝熱板４の段差部20とを接
合する。なお、前記側縁プレート21を伝熱板４及び隔板
５より長く、また、前記伝熱板４に形成する段差部20の
両端部も伝熱板４の端部から突出し、この該伝熱板４及
び隔板５から突出した側縁プレート21の裏面側に位置決
め用の段部22を形成している。これにより、熱交換器１
の組み付けに際して伝熱板４を積層するとき、伝熱板４
と隔板５の両側縁に設けた側縁プレート21を井桁状に組
んで伝熱板４のコーナー部分に形成される位置決め用の
段部22を下段側の伝熱板４に係合させて伝熱板４同志を
相互に位置決めできる。

【０００９】以上のように構成される本実施例の熱交換
器１は、授熱媒体としての例えば焼却炉などから排気さ
せる８００℃前後の排ガスと受熱媒体としての常温の空
気とを図示しない送風手段及びエアダクトにより熱交換
器１の内部に送り込む。なお、熱交換器１は、ユニット
化した一組の伝熱板４と隔板５とを互いに交叉させて積
層することから、熱交換器１の直交する二辺に授熱媒体
側の排ガスと受熱媒体側の空気の入口部10と出口部11と
が互いに交叉する方向に形成され、排ガスと空気は互い
に交叉する方向から熱交換器１に送り出される。そし
て、図４中矢印ａ方向から熱交換器１へと送り出された
排ガスは、熱交換器１の入口部10から立上り部12によっ
て仕切られた凹部２と凸部３によって形成される流路
８，８Ａ内を通って出口部11から排出され、同様に図４
中矢印ｂ方向から熱交換器１へと送り出された空気は、
熱交換器１の入口部10から立上り部12によって仕切られ
た凹部２と凸部３によって形成される流路８，８Ａ内を
通って出口部11から排出される。こうして排ガスと空気
が相互に交叉して流れ、授熱媒体側の排ガスと受熱媒体
側の空気とが熱交換され、排ガスの熱を回収して高温と
なったクリーンな空気を回収することができる。また、
排ガスと空気の流路８，８Ａとなる凹部２と凸部３は、
これら凹部２と凸部３を仕切る立上り部12を湾曲した山
部と谷部とからなる上下対称な波形曲線で形成して凸弧
状の幅広部13と凹弧状の幅狭部14とを交互に連続させて
形成するとともに、各幅広部13の中心部にそれぞれ障壁
部15，16を形成することにより、幅狭部14から幅広部13
へ流れる排ガス及び空気は、図４中矢印ｃで示すように
障壁部15，16に衝突して障壁部15，16を迂回するように
分岐した後、幅狭部14で合流し、幅狭部14から再び、幅
広部13へと向かう。このように、流路８，８Ａを流れる
排ガスと空気とは幅広部13の中心に設けた障壁部15，16
により、分岐させて障壁部15，16を迂回するように流れ
ることから、熱交換器１の内部での排ガスと空気の滞留
時間が長くなる。このため、長時間に渡って排ガスと空
気との熱の授受が行われ、熱交換効率を高めることがで
きる。

【００１０】以上のように、本実施例においては、凹部
２と凸部３を仕切る立上り部12を湾曲した山部と谷部と
からなる上下対称な波形曲線で形成して凸弧状の幅広部
13と凹弧状の幅狭部14とを交互に連続する流路８，８Ａ
を形成し、かつ、幅広部13の中心部にそれぞれ障壁部1
5，16を形成することにより、熱交換器１を貫流する排
ガスと空気は、障壁部15，16を有する幅広部13と幅狭部
14とによって、分岐と合流を繰り返して流路８，８Ａを
流れるため、直線的に排ガスと空気を流す場合に比べて
流路８，８Ａが迷路状となり、流路８，８Ａの距離も長
くなるため、結果的に熱交換器１の内部での排ガスと空
気との滞留時間も長くなる。このため、長時間に渡って
排ガスと空気との熱の授受が行われ、熱交換効率を高め
ることができる。

【００１１】以上、本発明の実施例について詳述した
が、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例
えば、前記実施例では流路を波形曲線状の立上り部で凹
部と突部を仕切って流路を形成したが、流路の形状は前
記実施例に限るものではない。また、熱交換器を構成す
る伝熱板や隔板の形状等も正方形型に限らず、例えば図
６に示すように、長方形型に形成してもよく、また、正
方形の伝熱板や隔板からなる熱交換器を多数並設して長
方形型の熱交換器を構成してもよい。さらに、授熱媒体
として焼却炉の排ガスを例にして説明したが、必ずしも
焼却炉用に限るものではなく、各種の熱交換用として用
いることが可能である。また、授熱媒体及び受熱媒体と
しては気体に限らず液体など各種の流体の熱交換用とし
て適用可能なものである。また、前記実施例では、プレ
ス成型により、凹部と突部とからなる流路と、その流路
の幅広部の中心に位置する障壁部とを伝熱板に形成した
例を示したが、伝熱板側に凹部と突部とからなる流路を
形成し、隔板側に障壁部を形成してもよく、要は流路に
障壁部が突設する構造であればよい。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、全長に渡
って凹凸状の流路を有する伝熱板と平板状の隔板とを交
互に積層し、前記伝熱板の間に介在する前記隔板によっ
て前記伝熱板の流路を仕切るとともに、積層する前記伝
熱板を交互に交叉方向に積み重ねて前記流路を直交さ
せ、この流路に沿って流れる授熱媒体と受熱媒体とを互
いに交叉させる積層型熱交換器であって、前記伝熱板又
は隔板のいずれか一方に前記流路内に突出する障壁部を
形成したものであるから、流路を流れる排ガスと空気が
障壁部に衝突して分岐するため、熱交換器の内部での排
ガスと空気との滞留時間が長くなり、長時間に渡って排
ガスと空気との熱の授受が可能となり、熱交換効率を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す熱交換器の分解斜視図
である。

【図２】同上伝熱板の一部を切り欠いた熱交換器の平面
図である。

【図３】同上熱交換器の正面図である。

【図４】同上熱交換器の平面図である。

【図５】同上図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】本発明の熱交換器の変形例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ 凹部 ３ 突部 ４ 伝熱板 ５ 隔板 ８，８Ａ 流路 15，16 障壁部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全長に渡って凹凸状の流路を有する伝熱
   板と平板状の隔板とを交互に積層し、前記伝熱板の間に
   介在する前記隔板によって前記伝熱板の流路を仕切ると
   ともに、積層する前記伝熱板を交互に交叉方向に積み重
   ねて前記流路を直交させ、この流路に沿って流れる授熱
   媒体と受熱媒体とを互いに交叉させる積層型熱交換器で
   あって、前記伝熱板又は隔板のいずれか一方に前記流路
   内に突出する障壁部を形成したことを特徴とする積層型
   熱交換器。