JPS63116097A - 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・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、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挾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、前記単位仮積層ユニットのコ
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。更にこの注型タイプのシール用充填物を使用する方
法では、前記ユニットの各単位板が熱膨張収縮時に前記
シール用充填物に対して相対移動し、当該単位板とシー
ル用充填物との間に隙間が生じてシール効果が低下する
恐れがあった。

（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流
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、対接する側縁どうじを互
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２系統の前記流路の各開口端に連通ずる
２＆［Ｉの開口部を備えたケーシングに内装した直交流
型熱交換器であって、前記ユニットの各コーナー部に、
当該ユニットの単位板に一端が固着されたシール材支持
杆と当該支持杆に装着されたシール材締結具とを介して
当該ユニットに固定され且つ各単位板に於ける前記切り
欠きコーナー部に圧接するシール材を設けた点にある。

（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を存し、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
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
返して保合側縁部１３とすると共に、前記側縁部４ａ、
４ｂは前記保合側縁部１３に嵌合し得る巾に切断して被
保合側縁部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Ｆｉ、１２の両係合
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１
５の両係合側縁部１３に次の単位板１２の両波係合側縁
部１１を当該側縁長さ方向に、即ち先の単位板１２．１
５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＃ｌＸ１２，１５間では、各コーナー
部２に於いて百単位板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Ｉｓ、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１．１５を積層一体化して
単位１８１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に代えて被保合側縁部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流路１８，１９が形成され
ている。

上記の単位板積層ユニット１６は、第８図乃至第１０図
に示すようにケーシング２０に内装される、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
１２．１５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
記円弧形容コーナー部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
はシール材支持杆であって、前記ユニット１６を構成す
る複数枚の単位板１２．１５の内、適当間隔置きに位置
する複数の単位板、図示例では一端の変形単位板１５を
除く単位Ｆｉ１５の各コーナー部２に於いて、折曲板部
７が突出しない側に一端が溶接により固着され、各コー
ナー部２に位置する前記シール材２４を貫通している。

２６はシール材締結具であって、前記各シール材２４の
外側面に当てつけられた当て板２７と、この当て板２７
を貫通する前記各シール材支持杆２５の螺軸部２５ａに
螺嵌されたナツト２８とから構成されている。従って前
記ナンド２８を締め付け、当て板２７を介してシール材
２４を各単位板１２．１５の切り欠きコーナー部２に於
ける折曲板部７に圧接させることが出来る。

２９ａ、２９ｂ及び３０ａ、３０ｂ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２９ａ、２９ｂ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３
ｏａ、３０ｂは前記流路１９の両端に連通ずる。これら
各開口部２９３〜３０ｂの周辺には、前記両側板２１か
ら連設させたフランジ部３１と連結部材２２に於ける両
側壁部２２ａ、２２１）に形成させたフランジ３２部と
から成るダクト接続用フランジ３３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
２９ａ〜３０ｂ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２９８〜３０ｂ間を遮断し、例えば開口部２
９ａが隣接する開口部３０ａ、３０ｂと連通ずるのを阻
止している。従って、例えば開口部２９ａから単位板積
筋ユニット１６の流路１８を経由して開口部２９ｂへ高
温排気ガスが流通し、開口部３０ａから前記ユニット１
６の流路１９を経由して開口部３０ｂへ燃焼用空気が流
通するように、各開口部２９ａ〜３０ｂにダクト接続用
フランジ３３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、各単位１ｆｆＥ１２．１５の切り欠きコーナー部２
に於ける折曲板部７はシール材２４の食い込みを防止す
るのに有効なものであるが、本発明に必須のものではな
い、又、隣接する単位板１２．１５間の流路中を規制す
る突曲部８，９も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。更に、隣接する開口部２９ａ
〜３０ｂ間をシールするシール手段として、隣接単位板
１２゜１５間の切り欠きコーナー部２をシールするシー
ル材２４を兼用させたが、隣接する開口部２９３〜３０
ｂ間をシールするシール手段と、隣接単位板１２．Ｉｓ
間の切り欠きコーナー部２をシールするシール材とを各
別に設けることも出来る。勿論、当て板２７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。又
、前記シール材締結具２６も実施例に示した構造に限定
されない、例えば、ナツト２８と当て仮２７との間に圧
縮コイルスプリングを介装し、このスプリングを介して
シール材２４を押圧するように構成することも出来る。

隣接する単位仮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。

（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構成された単位仮積層ユニ
ットに於ける隣接単位板間の各切り欠きコーナー部は当
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、この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、前記シール材がシール材支持杆と
シール材締結具とを介して前記ユニットの単位仮に取り
付けられているので、単位板が熱膨張収縮するときシー
ル材がこの単位板と一体に移動することになり、シール
材と単位板の切り欠きコーナー部との間の圧接力が単位
板の熱膨張収縮により変動することがない。従って両者
を常に略一定の適当圧力で圧接させておくことが出来、
確実なシール効果を長期間にわたって良好に維持させる
ことが出来る。又、シール材が単位板の熱膨張収縮に伴
って膨張収縮を繰り返すこともないのでシール材の劣化
が抑制され、耐用寿命も長くなる。

特に実施例に示したように構成するときは、単位仮積層
ユニット１６に取り付けられたシール材２４は、ケーシ
ング２０に於ける連結部材２２の両側壁部２２ａ、２２
ｂを介して前記ユニット１６をケーシング２０内の所定
位置に位置決めするだけでなく、当８亥シール材２４は
、ユニット１６に於ける単位板１２．１５の中心、即ち
熱膨張収縮の中心に対し遠近方向には前記連結部材２２
の両側壁部２２ａ、２２ｂをガイドとして相対移動可能
であるから、単位板１２．１５の熱膨張収縮は円滑に行
わせ得る。更に、隣接単位板１２．１５間の切り欠きコ
ーナー部２のシール材２４が、隣接する開口部２９２〜
３０ｂ間のシール手段を兼ねるため、部品点数も少なく
、安価に実施することが出来る。

【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字形の保合側縁部、１１．１４・・・被係合
側縁部、１２．１５・・・単位板、１６・・・単位ｖｉ
禎層ユニット、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、２
４・・・シール材、２５・・・シール材支持杆、２６・
・・シール材締結具、２７・・・当て板、２８・・・ナ
ンド、２９ａ〜３０ｂ・・・開口部。

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組の開口部を備えたケーシングに内装した直交流
   型熱交換器であって、前記ユニットの各コーナー部に、
   当該ユニットの単位板に一端が固着されたシール材支持
   杆と当該支持杆に装着されたシール材締結具とを介して
   当該ユニットに固定され且つ各単位板に於ける前記切り
   欠きコーナー部に圧接するシール材を設けて成る直交流
   型熱交換器。