JPS63116092A - 直交流型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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・ガス用の直交波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・ガス用直交波型熱交換器として、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ットを構
成し、このユニットをケーシングに内装した熱交換器が
知られているが、−ａにこの種の熱交換器では、熱膨張
収縮による溶接箇所の疲労破壊等を避けるため、或いは
チタン等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って、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ユニットのコーナー部
に於ける単位板間のシール方法にある。

従来は、例えば特開昭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ットのコ
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ットコーナー部を当
該シール用充填物内に埋没させ、以て当該ユニットコー
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、従って又、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っ
た。

（問題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波
型熱交換器を提案するものであって、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、更に前記冬空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
ユニットを構成し、この単位板積層ユニットを収納した
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
口端に連通ずる２組の開口部を設け、更に前記ユニット
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って、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
板面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５ａ、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
保合側縁部１０とすると共に、前記側縁部６ａ、　　６
ｂは前記係合側縁部１０に嵌合し得る巾に切断して被保
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
折り返して保合側縁部１３とすると共に、前記側縁部４
ａ、４ｂは前記保合側縁部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の再係合側縁
部１０に裏返した前記単位板１５の両波係合側縁部１４
を当該側縁長さ方向に摺動嵌合させ、その単位板１５の
再係合側縁部１３に次の単位板１２の両波係合側縁部１
１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１２，１５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
て単位板積層ユニット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、従って突曲部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、外向きに突出する断面Ｕ字形の保合側縁部
１３に代えて被係合側縁部１４と同一のフラットな側縁
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ット１６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波路１８．１９が形成され
ている。

上記の単位仮積層ユニット１６は、第８図乃至第１０図
に示すようにケーシング２０Ｄ内装される、このケーシ
ング２０は、前記ユニット１６の両端に位置する単位板
１２．Ｉｓの突曲部９及び側縁部１１．１７に当接する
両側板２１を、前記ユニット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って、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
板積層ユニット１６に於ける各側辺の両端近傍部に近接
し、当該ユニット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２２２．２２ｂ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
記円弧形名コーナー部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って、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と両側板２１とによって囲まれた開口部であ
って、開口部２６ａ。

２６ｂは前記単位板積層ユニット１６に於ける流路１８
の両端に連通し、開口部２７ａ、２７ｂは前記流路１９
の両端に連通ずる。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波型熱交換器に於いて
は、単位板積層ユニット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
欠きコーナー部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２
６ａが隣接する開口部２７ａ、２７ｂと連通ずるのを阻
止している。従って、例えば開口部２６ａから単位板積
層ユニット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から前記ユニット１
６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２６８〜２７ｂ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、場合によっては、各単位板１２．Ｉ５を積層
した単位仮積層ユニット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って
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
とによって、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間の流路中を規制する突曲部
８．９は本発明に必須のものではなく、場合によっては
省略しても良い、又、シール材２４の断面形状やその取
り付は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波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仮積層ユニットを構成
するに際し、隣接１１１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
板積層ユニッ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、シール材の交換も節単
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。従って単位板の熱膨張収縮の
操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
って互いに圧接する状態を長期間にわたって良好に維持
させることが出来、確実なシール効果を長期間にわたっ
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ット
のコーナー部を示す斜視図、第７図は同ユニットの一部
切り欠き側面図、第８図は前記ユニットを使用して組み
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
層ユニット、１１３．１９・・・互いに直交する２つの
流路、２０・・・ケーシング、２２・・・連結部材、２
４・・・シール材、２５・・・シール材押さえ、２６ａ
〜２７ｂ・・・開口部。 第７＠ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   積層ユニットを構成し、この単位板積層ユニットを収納
   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
   ッ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て成る直交波型熱交換器
   。