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WO1998016787A1 - Echangeur de chaleur - Google Patents

Echangeur de chaleur Download PDF

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Publication number
WO1998016787A1
WO1998016787A1 PCT/JP1997/003779 JP9703779W WO9816787A1 WO 1998016787 A1 WO1998016787 A1 WO 1998016787A1 JP 9703779 W JP9703779 W JP 9703779W WO 9816787 A1 WO9816787 A1 WO 9816787A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat transfer
fluid passage
plate
temperature fluid
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/JP1997/003779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Junichi Kamio
Tadashi Tsunoda
Original Assignee
Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha filed Critical Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority to BR9712341-2A priority Critical patent/BR9712341A/pt
Priority to CA002268706A priority patent/CA2268706C/en
Priority to DE69717679T priority patent/DE69717679T2/de
Priority to EP97944178A priority patent/EP0977000B1/en
Priority to US09/269,738 priority patent/US6102111A/en
Publication of WO1998016787A1 publication Critical patent/WO1998016787A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0025—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by zig-zag bend plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0012—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the apparatus having an annular form
    • F28D9/0018—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the apparatus having an annular form without any annular circulation of the heat exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
    • Y10S165/399—Corrugated heat exchange plate

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger in which high-temperature fluid passages and low-temperature fluid passages are alternately formed by bending a plurality of first heat transfer plates and a plurality of second heat transfer plates in a zigzag manner.
  • a plurality of heat transfer plates are arranged in parallel at predetermined intervals, and plates are brazed to the end faces of the heat transfer plates to form a fluid passage.
  • 57 and JP-A-58-25091 are known.
  • a load acts on the plate due to a pressure difference between the combustion gas and air. Stress may concentrate on the brazed portion between the plate and the end surface of the heat transfer plate, and durability may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to improve the durability by avoiding the concentration of stress at the joint at the end face of the heat transfer plate.
  • a plurality of first heat transfer plates and a plurality of second heat transfer plates are alternately connected via a first fold line and a second fold line.
  • the folded plate material thus formed is folded in a zigzag manner at the first and second fold lines, and a gap between adjacent first fold lines is closed by joining the first fold line and the first end plate, A gap between adjacent second fold lines is closed by joining the second fold line and the second end plate, and a high-temperature fluid passage and a low-temperature fluid passage are provided between the adjacent first heat transfer plate and second heat transfer plate.
  • a heat exchanger wherein both ends of the first heat transfer plate and the second heat transfer plate in the flow direction are cut into a mountain shape having two edges, and one end of the high-temperature fluid passage in the flow direction is formed.
  • the high-temperature fluid passage inlet is formed by closing one of the two edges and opening the other at the The flow path in the direction other end portion to close one of the two edges to form a high-temperature fluid passage outlet by opening the other, further low-temperature fluid passage in the The other end of the two ends is closed and the other is opened at the other end in the flow direction of the passage to form a low temperature fluid passage inlet, and the two ends are formed at one end of the low temperature fluid passage in the flow direction.
  • the other end of the high-temperature fluid passage and the low-temperature fluid passage are formed by closing the other end and opening one end to form a low-temperature fluid passage outlet, and joining a partition plate to a mountain-shaped apex at one end in the flow direction.
  • a partition plate which partitions the outlet between the outlets and joins the partition between the low-temperature fluid passage inlet and the high-temperature fluid passage by joining a partition plate to the top of the chevron at the other end in the flow direction.
  • the junction between the top of the chevron and the partition plate and the junction between the Z or the top of the chevron at the other end of the flow path and the partition are arranged in a direction perpendicular to the flow direction and the apex is formed.
  • a heat exchanger is proposed in which a pair of joining flanges branching bifurcated from the end of the partition plate extending in the direction and extending in the direction perpendicular to the flow path surface contact and integrally joined. .
  • the bonding substrate, the bonding flange and the Z or the partition plate may be formed of the same member or different members.
  • a heat exchanger characterized in that the partition plate, the joining substrate, and at least one of the joining flanges are formed of the same member. Is proposed.
  • the partition plate, the bonding substrate, and at least one of the bonding flanges are formed of the same member, only the number of bonding steps is reduced as compared with a case where they are formed by separate members and bonded. Therefore, the rigidity of the joint can be increased.
  • FIGS. 1 to 12 show a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall side view of a gas turbine engine
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1
  • FIG. 3 3-line enlarged section
  • Fig. 4 is a cross-sectional view of the combustion gas passage
  • Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view of the line 4-14 in Fig. 2 (cross-sectional view of the air passage)
  • Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view of the line 5-5 in Fig. 3
  • Fig. 6 is a diagram.
  • Fig. 3 is an enlarged sectional view taken along line 6-6 of Fig. 3
  • Fig. 7 is a development view of a folded plate material
  • Fig. 1 is an overall side view of a gas turbine engine
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1
  • FIG. 3 3-line enlarged section
  • Fig. 4 is a cross-section
  • FIG. 8 is a perspective view of a main part of a heat exchanger
  • Fig. 9 is a schematic view showing a flow of combustion gas and air
  • A, Fig. 1 OB and Fig. 10 C are graphs explaining the effect when the pitch of the protrusions is made uniform
  • Figs. 11A, 11 B and 11 C show that the pitch of the protrusions is made non-uniform.
  • FIG. 12 is an enlarged view of a part 12 of FIG.
  • FIG. 13A, FIG. 13B and FIG. 13C are views corresponding to FIG. 12 showing second to fourth embodiments of the present invention.
  • the gas evening bin engine E includes an engine body 1 in which a combustor, a compressor, an evening bin, etc. (not shown) are housed.
  • An annular heat exchanger 2 is arranged so as to surround the outer periphery.
  • the heat exchanger 2 is composed of four modules 2,... with a central angle of 90 ° arranged in the circumferential direction with the joint surface 3... interposed therebetween.
  • the passing combustion gas passages 4 and the air passages 5 through which the relatively low-temperature air compressed by the compressor passes are alternately formed in the circumferential direction (see FIGS. 5 and 6).
  • the cross section in FIG. 1 corresponds to the combustion gas passages 4, and air passages 5 are formed adjacent to the front side and the rear side of the combustion gas passages.
  • the cross-sectional shape along the axis of the heat exchanger 2 is a flat hexagon that is long in the axial direction and short in the radial direction, and its outer peripheral surface in the radial direction is closed by the large-diameter cylindrical outer casing 6, and the outer peripheral surface is in the radial direction.
  • the inner peripheral surface is closed by a small diameter cylindrical casing 7.
  • the front end side (left side in Fig. 1) of the cross section of the heat exchanger 2 is cut into an unequal-length chevron, and an end plate 8 connected to the outer periphery of the engine body 1 is brazed to an end surface corresponding to the vertex of the chevron. .
  • the rear end side (right side in FIG.
  • Each combustion gas passage 4 of the heat exchanger 2 has a combustion gas passage inlet 11 and a combustion gas passage outlet 12 at the upper left and lower right in FIG. 1, and the combustion gas passage inlet 11 has an engine body 1 at the combustion gas passage inlet 11.
  • the downstream end of the combustion gas introduction duct 13 is connected to the space formed along the outer periphery of the combustion gas (abbreviated as combustion gas introduction duct). Gas discharge space (abbreviated as combustion gas discharge duct) The upstream end of 14 is connected.
  • Each air passage 5 of the heat exchanger 2 is provided with an air passage inlet 15 and an air passage outlet 16 at the upper right and lower left in FIG. 1, and the air passage inlet 15 is provided with a rear fan-housing 9.
  • a space formed along the inner circumference for introducing air (abbreviated as air-introduction duct) 17 is connected to the downstream end of the air passage 17, and the air passage outlet 16 is connected to the air extending into the engine body 1.
  • the temperature of the combustion gas driving the turbine is about 600 to 700 ° C. at the combustion gas passage inlets 11...
  • the combustion gas passes through the combustion gas passages 4.
  • the air is cooled to about 300 to 400 ° C. at the combustion gas passage outlets 12.
  • the temperature of the air compressed by the compressor is approximately 200 to 300 ° C. at the air passage inlets 15..., And when the air passes through the air passages 5.
  • the air is heated to about 500 to 600 ° C. at the air passage outlets 16.
  • the module 2 of the heat exchanger 2 is prepared by cutting a thin metal plate such as stainless steel into a predetermined shape in advance, and then folding the surface of the metal plate by pressing. Manufactured from board material 21.
  • the folded plate material 21 is formed by alternately arranging first heat transfer plates S 1... And second heat transfer plates S 2. It is folded zigzag fashion via the fold line L 2.
  • mountain fold is to fold convexly toward the front of the paper
  • valley fold is to fold convexly to the other side of the paper.
  • Each mountain fold lines and valley fold lines L 2 is not a sharp straight line, in fact circular arc in order to form a predetermined space to the first heat transfer plate S 1 ... and the second heat transfer plate S 2 ... between It consists of a fold line or two parallel and adjacent fold lines.
  • first and second heat transfer plates S 1 and S 2 On the first and second heat transfer plates S 1 and S 2, a large number of first projections 22 and second projections 23...
  • the first protrusions 22 shown by X mark project toward the near side of the paper
  • the second protrusions 23 ... shown by mark ⁇ protrude toward the other side of the paper. That is, the first protrusions 22 are arranged such that the second protrusions 23 are not continuous.
  • the first ridges 24 F. R ... and the second ridges 25 F ..., 25 R ... protruding toward the other side of the paper are press-formed.
  • a pair of front and rear first projections 24 F, 24 R are disposed at diagonal positions
  • front and rear pair of second projections 25 F, 25 R is located at the other diagonal position.
  • first protrusion 22..., The second protrusion 23 — of the first heat transfer plate S 1 shown in FIG. 3, the first protrusion 24 F “′, 24 R ..., and the second protrusion 25 F. , 25 R ... have the concavo-convex relationship opposite to that of the first heat transfer plate S 1 shown in FIG. 7, but FIG. 3 shows the first heat transfer plate S 1 viewed from the back side. Because it is.
  • the first heat transfer plate S 1... and the second heat transfer plate S 2... of the folded plate material 21 are bent at the mountain fold line 1 ⁇ to form both heat transfer plates S 1.
  • the combustion gas passages 4 are formed between..., S 2, the tip of the second protrusion 23 of the first heat transfer plate S 1 and the tip of the second protrusion 23 of the second heat transfer plate S 2.
  • a first heat transfer plate second projections 25 F of S 1, 25 R and the second projections 2 5 F of the second heat transfer plate S 2, 25 R are brazed in contact with each other, FIG.
  • the first heat transfer plate S 1... and the second heat transfer plate S 2... of the folded plate material 2 1 are bent at the valley fold line L 2 to form an air gap between the two heat transfer plates S l ′ ′, S 2....
  • the tips of the first projections 22 of the first heat transfer plate S1 and the tips of the first projections 22 of the second heat transfer plate S2 come into contact with each other and are brazed.
  • a first heat transfer plate first projections 2 4 F of S 1, 2 4 R and the first projections 2 4 P of the second heat transfer plate S 2, 2 4 R abut one another is attached will terrorism, with closing the upper left portion and a right lower portion of the air first passage 5 shown in FIG.
  • the first heat-transfer plate S 1 of second projections 2 5 F, 2 5 R and second transfer face each other with a gap therebetween, and the air passage inlets 15 and 15 are provided at the upper right and lower left portions of the air passage 5 shown in FIG. 4, respectively.
  • the first projections 22 and the second projections 23 have a substantially truncated conical shape, and their tips come into surface contact with each other to increase the brazing strength.
  • the first ridges 24 F- , 24 R ... and the second ridges 25 P ..., 25 R ... also have a roughly trapezoidal cross section, and their tips also have brazing strength. Face contact with each other to enhance
  • the radial inner peripheral portion of the air passage 5 is automatically closed because it corresponds to the bent portion (valley fold line L 2 ) of the folded plate material 21.
  • the radially outer peripheral portions of the passages 5 are open, and the open portions are brazed to the outer casing 6 and closed.
  • the outer peripheral portion of the combustion gas passages 4 in the radial direction is automatically closed because it corresponds to the bent portion (mountain fold line L,) of the folded plate material 21.
  • the inner peripheral portion is open, and the open portion is brazed to the inner casing 7 and closed.
  • the folded plate material 21 When the folded plate material 21 is folded in a zigzag manner, adjacent mountain fold lines do not come into direct contact with each other, but when the first protrusions 22 come into contact with each other, the distance between the mountain fold lines is reduced. It is kept constant. Although the adjacent valley-folding lines L 2 throat cows can not be brought into direct contact with, the valley-folding lines L 2 mutually frequency than that second protrusion 2 3 ... are in contact with each other is kept constant.
  • the first heat transfer plate S 1 and the second heat transfer plate S 2 are arranged from the center of the heat exchanger 2. They are arranged radially.
  • the distance between the adjacent first heat transfer plates S 1 and the second heat transfer plates S 2 is the largest in the radial outer peripheral portion in contact with the outer casing 6 and the radius in contact with the inner casing 7. It becomes minimum at the inner peripheral part in the direction.
  • the first protrusions 2 2 -, a second protrusion 2 3 ..., the height of the first projections 2 4 F, 2 4 R and the second projections 2 5 F, 2 5 R is the radius
  • the direction gradually increases from the inside to the outside, whereby the first heat transfer plates S 1 and the second heat transfer plates S 2 can be accurately arranged radially (see FIGS. 5 and 6).
  • the outer casing 6 and the inner casing 7 can be positioned concentrically, and the axial symmetry of the heat exchanger 2 can be precisely maintained.
  • the heat exchanger 2 By configuring the heat exchanger 2 with a combination of four modules 2,... Having the same structure, it is possible to simplify manufacturing and simplify the structure. Further, by folding the folded plate material 21 radially and in a zigzag manner to form the first heat transfer plates S 1... And the second heat transfer plates S 2. Compared to brazing alternately the heat transfer plates S 1... and a number of independent second heat transfer plates S 2... one by one, the number of parts and brazing points can be greatly reduced. The dimensional accuracy of the completed product can be improved.
  • first protrusions 22 and the second protrusions 23 form a surface area of the first heat transfer plate S 1 and the second heat transfer plate S 2 (that is, the combustion gas passage 4 and the air passage 5). Surface area), and the flow of combustion gas and air is agitated, so that heat exchange efficiency can be improved.
  • the rear surface of the joining substrate 26 formed in an annular shape is brazed to the peak portion of the heat exchanger 2 cut into a mountain shape.
  • a joint flange 28 bent radially outward is formed on the body, and the rear surface of the joint flange 28 is brought into surface contact with the front surface of the joint substrate 26 and brazed.
  • the rear surface of the joining flange 27 formed in an L-shaped cross section comes into surface contact with the front surface of the joining substrate 26 and is brazed, and the upper surface comes into surface contact with the lower surface of the rear end of the end plate 8 and brazing. Is done.
  • the joint between the end plate 8 and the top of the chevron of the heat exchanger 2 is reinforced by the joining substrate 26 and the two joining flanges 27, 28, high-pressure air and low-pressure air are used. Even if a load in the direction of arrow F acts on the end plate 8 due to the pressure difference with the combustion gas, the stress concentration on the joint can be reduced and the durability can be increased. At this time, the stress concentration can be alleviated more effectively by making the bent portions of the two joining flanges 27, 28 have a sufficiently large radius of curvature.
  • the heat transfer unit N lu representing the heat transfer amount between the combustion gas passages 4 and the air passages 5 is
  • K is the heat transfer rate of the first heat transfer plate S 1...
  • A is the first heat transfer plate S 1.
  • the area (heat transfer area), C is the specific heat of the fluid, and dm / dt is the mass flow rate of the fluid flowing through the heat transfer area.
  • the heat transfer The area A and the specific heat C are constants, but the heat transfer coefficient K and the mass flow rate dm / dt are the pitch P between the adjacent first protrusions 22 or the adjacent second protrusions 23 (see FIG. 5). ).
  • the first heat transfer plate S1... and the second heat transfer plate S2... Not only does the temperature distribution become uneven in the radial direction and the heat exchange efficiency decreases, but also the first heat transfer plate S 1 and the second heat transfer plate S 2. Undesirable thermal stress occurs. Therefore, the radial arrangement pitch P of the first protrusions 22 and the second protrusions 23 is appropriately set so that the number Ntu of heat transfer units is equal to the first heat transfer plate S1 and the second heat transfer plate.
  • the above-mentioned problems can be solved by making the thickness of the plate S2 constant at each radial position.
  • the radial arrangement pitch P of the first projections 22 and the second projections 23 on the inner side in the radial direction is large.
  • a region in which the radial arrangement pitch P of the first protrusions 22 and the second protrusions 23... is substantially constant over the entire area of the first heat transfer plates S 1... and the second heat transfer plates S 2..., thereby improving heat exchange efficiency and reducing thermal stress. It becomes possible.
  • the heat transmittance K and the mass flow rate dm / dt also change. This is different from the present embodiment. Therefore, in addition to the case where the pitch P gradually decreases toward the outside in the radial direction as in the present embodiment, the pitch P may gradually increase toward the outside in the radial direction. However, if the arrangement of the pitch P is set so that the above equation (1) holds, the heat exchange Regardless of the overall shape of the exchanger and the shapes of the first protrusions 22 and the second protrusions 23, the above-described effects can be obtained.
  • the first heat transfer plates S 1 and the second heat transfer plates S 2 have long sides and short sides, respectively.
  • the combustion gas passage inlet 11 and the combustion gas passage outlet 12 are formed along the long sides of the front end and the rear end, respectively.
  • An air passage entrance 15 and an air passage exit 16 are respectively formed along the short side on the front end side.
  • the combustion gas passage inlet 11 and the air-passage outlet 16 are formed along the two sides of the chevron at the front end of the heat exchanger 2 and the chevron at the rear end of the heat exchanger 2. Since the combustion gas passage outlets 12 and the air passage inlets 15 are formed along the two sides, respectively, the front end and the rear end of the heat exchanger 2 are not cut into a chevron, and the inlets 11 and 1 are not cut. Compared with the case where the outlet 5 and outlets 12 and 16 are formed, the cross-sectional area of the flow passage at the inlets 11 and 15 and outlets 12 and 16 can be ensured to be large and the pressure loss can be suppressed to the minimum.
  • the inlets 11 and 15 and the outlets 12 and 16 are formed along the two sides of the chevron, the flow paths of the combustion gas and air flowing into and out of the combustion gas passages 4 and the air passages 5 are formed. Not only can pressure loss be further reduced by smoothing, but ducts connected to inlets 11 and 15 and outlets 12 and 16 can be arranged along the axial direction without sharply bending the flow path, The radial dimension of the exchanger 2 can be reduced.
  • the unequal length chevron shortens the length of the air-passage inlet 15 and the air-passage outlet 16 through which the air with a small volume flow passes, and the combustion through which the combustion gas with a large volume flow passes.
  • the lengths of the gas passage inlet 11 and the combustion gas passage outlet 12 are increased, whereby the flow velocity of the combustion gas is relatively reduced, so that the occurrence of pressure loss can be more effectively avoided.
  • the end plates 8 and 10 are brazed to the end surfaces of the front end and the rear end of the heat exchanger 2 formed in a chevron shape, the brazing area will be minimized. It is possible to reduce the possibility of leakage of combustion gas and air due to poor installation, and to reduce the opening areas of the inlets 11 and 15 and outlets 12 and 16 and reduce The outlets 12 and 16 can be easily and reliably partitioned.
  • the joining flange 28 is formed of a separate member from the end plate 8, and the joining flange 28 is formed on the rear end upper surface of the end plate 8 and the joining substrate 26. It is brazed to the front.
  • the rear end of the end plate 8 has a triple structure, so that the rigidity of the joint is further improved as compared with the first embodiment.
  • the third embodiment of the present invention shown in FIG. 13B is one in which one of the joining flanges 28 and the joining substrate 26 is formed integrally with the end plate and 8, and the third embodiment of the present invention shown in FIG.
  • both the joining flanges 27 and 28 and the joining board 26 are formed integrally with the end plate 8. According to these third and fourth embodiments, not only the man-hour for brazing is reduced, but also the rigidity of the joint is improved as compared with the case where brazing is performed.
  • the present invention is applied to one end plate 8, but it can be applied to the other end plate 10, or both end plates 8, 10.
  • the heat exchanger 2 for the gas one-bin engine E is illustrated, but the present invention can be applied to a heat exchanger for other uses.
  • the present invention is not limited to the heat exchanger 2 in which the first heat transfer plates S 1 and the second heat transfer plates S 2 are radially arranged, but is also applicable to a heat exchanger in which they are arranged in parallel. be able to.

Landscapes

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Description

明 細 書 熱交換器
発明の分野
本発明は、 複数の第 1伝熱板及び複数の第 2伝熱板をつづら折り状に折り曲げ ることより、 高温流体通路及び低温流体通路を交互に形成してなる熱交換器に関 する。
背景技術
複数の伝熱板を所定の間隔を存して平行に配置し、 それら複数の伝熱板の端面 にプレートをろう付けして流体通路を形成する熱交換器として、 実開平 4— 8 2 8 5 7公報、 特開昭 5 8 - 2 0 5 0 9 1公報に記載されたものが知られている。 ところで、 複数の伝熱板の端面にろう付けしたプレートによって燃焼ガス通路 出入口及びエアー通路出入口間を仕切る隔壁を構成した場合、 燃焼ガス及びエア —の圧力差によって前記プレートに荷重が作用するため、 そのプレートと伝熱板 の端面とのろう付け部に応力が集中して耐久性が低下する可能性がある。
発明の開示
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、 伝熱板の端面の接合部に応力が 集中するのを回避して耐久性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、 本発明の第 1の特徴によれば、 複数の第 1伝熱板 及び複数の第 2伝熱板を第 1折り線及び第 2折り線を介して交互に連設してなる 折り板素材を該第 1、 第 2折り線においてつづら折り状に折り曲げ、 隣接する第 1折り線間の隙間を該第 1折り線と第 1端板との接合により閉塞するとともに、 隣接する第 2折り線間の隙間を該第 2折り線と第 2端板との接合により閉塞し、 隣接する前記第 1伝熱板及び第 2伝熱板間に高温流体通路及び低温流体通路を交 互に形成した熱交換器であって、 第 1伝熱板及び第 2伝熱板の流路方向両端部を 2つの端縁を有する山形に切断し、 高温流体通路の流路方向一端部において前記 2つの端縁の一方を閉塞して他方を開放することにより高温流体通路入口を形成 するとともに、 高温流体通路の流路方向他端部において前記 2つの端縁の一方を 閉塞して他方を開放することにより高温流体通路出口を形成し、 更に低温流体通 路の流路方向他端部において前記 2つの端縁の他方を閉塞して一方を開放するこ とにより低温流体通路入口を形成するとともに、 低温流体通路の流路方向一端部 において前記 2つの端縁の他方を閉塞して一方を開放することにより低温流体通 路出口を形成し、 且つ流路方向一端側の山形の頂点部分に仕切り板を接合して前 記高温流体通路入口及び低温流体通路出口間を仕切るとともに、 流路方向他端側 の山形の頂点部分に仕切り板を接合して前記低温流体通路入口及び高温流体通路 出口間を仕切ってなる熱交換器において、 流路方向一端側の山形の頂点部分と仕 切り板との接合部及び Z又は流路方向他端側の山形の頂点部分と仕切り板との接 合部が、 流路方向と直交する方向に配置されて前記頂点部分に接合される接合基 板に、 流路方向に延びる仕切り板の端部から二股に分岐して流路方向と直交する 方向に延びる一対の接合フランジを面接触させて一体に接合してなることを特徴 とする熱交換器が提案される。
上記構成によれば、 両面にそれぞれ高圧の低温流体及び低圧の高温流体が接触 する仕切り板に圧力差による荷重が作用すると、 仕切り板と山形の頂点部分との 接合部に応力が集中するが、 前記接合部は流路方向と直交する方向に配置されて 前記頂点部分に接合される接合基板と、 流路方向に延びる仕切り板の端部から二 股に分岐して流路方向と直交する方向に延びる一対の接合フランジとを面接触さ せて一体に接合した構造によって剛性が高められているため、 前記応力集中に耐 えることができる。 尚、 請求項 1に記載された発明において、 接合基板、 接合フ ランジ及び Z又は仕切り板を、 同一部材で構成しても別部材で構成しても良い。 また本発明の第 2の特徴によれば、 上記第 1の特徴に加えて、 仕切り板と、 接 合基板と、 少なくとも一方の接合フランジとを同一部材で構成したことを特徴と する熱交換器が提案される。
上記構成によれば、 仕切り板と、 接合基板と、 少なくとも一方の接合フランジ とを同一部材で構成したので、それらを別部材で構成して接合する場合に比べて、 接合工数が低下するだけでなく、 接合部の剛性を増加させることができる。
図面の簡単な説明
図 1〜図 1 2は本発明の第 1実施例を示すもので、 図 1はガスタービンェンジ ンの全体側面図、 図 2は図 1の 2— 2線断面図、 図 3は図 2の 3— 3線拡大断面 図 （燃焼ガス通路の断面図）、 図 4は図 2の 4一 4線拡大断面図 （エア一通路の 断面図）、図 5は図 3の 5— 5線拡大断面図、図 6は図 3の 6 _ 6線拡大断面図、 図 7は折り板素材の展開図、 図 8は熱交換器の要部斜視図、 図 9は燃焼ガス及び エア一の流れを示す模式図、 図 1 0 A、 図 1 O B及び図 1 0 Cは突起のピッチを 均一にした場合の作用を説明するグラフ、 図 1 1 A、 図 1 1 B及び図 1 1 Cは突 起のピッチを不均一にした場合の作用を説明するグラフ、 図 1 2は図 3の 1 2部 拡大図である。 図 1 3 A、 図 1 3 B及び図 1 3 Cは本発明の第 2〜第 4実施例を 示す、 前記図 1 2に対応する図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を、 添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説 明する。
図 1及び図 2に示すように、 ガス夕一ビンエンジン Eは、 図示せぬ燃焼器、 コ ンプレッサ、 夕一ビン等を内部に収納したエンジン本体 1を備えており、 このェ ンジン本体 1の外周を囲繞するように円環状の熱交換器 2が配置される。 熱交換 器 2は 9 0 ° の中心角を有する 4個のモジュール 2 , …を接合面 3…を挟んで円 周方向に配列したもので、 夕一ビンを通過した比較的高温の燃焼ガスが通過する 燃焼ガス通路 4…と、 コンプレッサで圧縮された比較的低温のエアーが通過す るエアー通路 5…とが、 円周方向に交互に形成される （図 5及び図 6参照)。 尚、 図 1における断面は燃焼ガス通路 4…に対応しており、 その燃焼ガス通路 … の手前側と向こう側に隣接してエアー通路 5…が形成される。
熱交換器 2の軸線に沿う断面形状は、 軸方向に長く半径方向に短い偏平な六角 形であり、 その半径方向外周面が大径円筒状のアウターケーシング 6により閉塞 されるとともに、 その半径方向内周面が小径円筒状のィンナ一ケ一シング 7によ り閉塞される。 熱交換器 2の断面における前端側 （図 1の左側） は不等長の山形 にカットされており、 その山形の頂点に対応する端面にエンジン本体 1の外周に 連なるェンドブレート 8がろう付けされる。 また熱交換器 2の断面における後端 側 （図 1の右側） は不等長の山形にカットされており、 その山形の頂点に対応す る端面に後部アウターハウジング 9に連なるエンドプレート 1 0がろう付けされ る。 熱交換器 2の各燃焼ガス通路 4は、 図 1における左上及び右下に燃焼ガス通路 入口 1 1及び燃焼ガス通路出口 1 2を備えており、 燃焼ガス通路入口 1 1にはェ ンジン本体 1の外周に沿って形成された燃焼ガスを導入する空間 （略して燃焼ガ ス導入ダクト） 1 3の下流端が接続されるとともに、 燃焼ガス通路出口 1 2には エンジン本体 1の内部に延びる燃焼ガスを排出する空間 （略して燃焼ガス排出ダ クト） 1 4の上流端が接続される。
熱交換器 2の各エアー通路 5は、 図 1における右上及び左下にエアー通路入口 1 5及びエア一通路出口 1 6を備えており、 エアー通路入口 1 5には後部ァゥ夕 —ハウジング 9の内周に沿つて形成されたエアーを導入する空間 （略してエア一 導入ダクト） 1 7の下流端が接続されるとともに、 エア一通路出口 1 6にはェン ジン本体 1の内部に延びるエア一を排出する空間 （略してエア一排出ダクト） 1
8の上流端が接続される。
このようにして、 図 3、 図 4及び図 9に示す如く、 燃焼ガスとエアーとが相互 に逆方向に流れて且つ相互に交差することになり、 熱交換効率の高い対向流且つ 所謂クロスフローが実現される。 即ち、 高温流体と低温流体とを相互に逆方向に 流すことにより、 その流路の全長に亘つて高温流体及び低温流体間の温度差を大 きく保ち、 熱交換効率を向上させることができる。
而して、 タービンを駆動した燃焼ガスの温度は燃焼ガス通路入口 1 1…にお いて約 6 0 0〜7 0 0 °Cであり、 その燃焼ガスが燃焼ガス通路 4…を通過する 際にエア一との間で熱交換を行うことにより、 燃焼ガス通路出口 1 2…におい て約 3 0 0〜4 0 0 °Cまで冷却される。 一方、 コンプレッサにより圧縮された エア一の温度はエアー通路入口 1 5…において約 2 0 0〜3 0 0 °Cであり、 そ のエア一がエア一通路 5…を通過する際に燃焼ガスとの間で熱交換を行うこと により、 エアー通路出口 1 6…において約 5 0 0〜6 0 0 °Cまで加熱される。 次に、 熱交換器 2の構造を図 3〜図 8を参照しながら説明する。
図 3、 図 4及び図 7に示すように、 熱交換器 2のモジュール 2 , は、 ステンレ ス等の金属薄板を所定の形状に予めカットした後、 その表面にプレス加工により 凹凸を施した折り板素材 2 1から製造される。 折り板素材 2 1は、 第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…を交互に配置したものであって、 山折り線 L , 及び谷 折り線 L2 を介してつづら折り状に折り曲げられる。 尚、 山折りとは紙面の手前 側に向けて凸に折ることであり、 谷折りとは紙面の向こう側に向けて凸に折るこ とである。 各山折り線 及び谷折り線 L2 はシャープな直線ではなく、 第 1伝 熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…間に所定の空間を形成するために実際には円 弧状の折り線、 或いは平行且つ隣接した 2本の折り線からなっている。
各第 1、 第 2伝熱板 S l， S 2には、 不等間隔に配置された多数の第 1突起 2 2…と第 2突起 23…とがプレス成形される。 図 7において X印で示される第 1突起 22…は紙面の手前側に向けて突出するとともに、 〇印で示される第 2 突起 23…は紙面の向こう側に向けて突出し、 それらは交互に （即ち、 第 1突 起 22…どうし或いは第 2突起 23…どうしが連続しないように） 配列される。 各第 1、 第 2伝熱板 S l， S 2の山形にカットされた前端部及び後端部には、 図 7において紙面の手前側に向けて突出する第 1凸条 24F …， 24R…と、 紙 面の向こう側に向けて突出する第 2凸条 25F…， 25R…とがプレス成形され る。 第 1伝熱板 S 1及び第 2伝熱板 S 2の何れについても、 前後一対の第 1凸条 24F , 24Rが対角位置に配置され、 前後一対の第 2凸条 25F， 25Rが他 の対角位置に配置される。
尚、 図 3に示す第 1伝熱板 S 1の第 1突起 22···、 第 2突起 23—、 第 1凸 条 24F "'， 24R…及び第 2凸条 25F ···, 25 R …は、 図 7に示す第 1伝熱 板 S 1と凹凸関係が逆になつているが、 これは図 3が第 1伝熱板 S 1が裏面側か ら見た状態を示しているためである。
図 5〜図 7を参照すると明らかなように、 折り板素材 21の第 1伝熱板 S 1 …及び第 2伝熱板 S 2…を山折り線 1^ で折り曲げて両伝熱板 S 1···, S 2…間 に燃焼ガス通路 4…を形成するとき、 第 1伝熱板 S 1の第 2突起 23…の先端 と第 2伝熱板 S 2の第 2突起 23…の先端とが相互に当接してろう付けされる。 また、 第 1伝熱板 S 1の第 2凸条 25F， 25R と第 2伝熱板 S 2の第 2凸条 2 5F , 25R とが相互に当接してろう付けされ、 図 3に示した燃焼ガス通路 4の 左下部分及び右上部分を閉塞するとともに、 第 1伝熱板 S 1の第 1凸条 24p， 24R と第 2伝熱板 S 2の第 1凸条 24F , 24R とが隙間を存して相互に対向 し、 図 3に示した燃焼ガス通路 4の左上部分及び右下部分にそれぞれ燃焼ガス通 路入口 1 1及び燃焼ガス通路出口 1 2を形成する。
折り板素材 2 1の第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…を谷折り線 L 2 で折 り曲げて両伝熱板 S l "'， S 2…間にエア一通路 5…を形成するとき、 第 1伝 熱板 S 1の第 1突起 2 2…の先端と第 2伝熱板 S 2の第 1突起 2 2…の先端と が相互に当接してろう付けされる。 また、 第 1伝熱板 S 1の第 1凸条 2 4 F , 2 4 R と第 2伝熱板 S 2の第 1凸条 2 4 P , 2 4 R とが相互に当接してろう付けさ れ、 図 4に示したエア一通路 5の左上部分及び右下部分を閉塞するとともに、 第 1伝熱板 S 1の第 2凸条 2 5 F , 2 5 R と第 2伝熱板 S 2の第 2凸条 2 5 F , 2 5 R とが隙間を存して相互に対向し、 図 4に示したエアー通路 5の右上部分及び 左下部分にそれぞれエアー通路入口 1 5及びエア一通路出口 1 6を形成する。 図 6の上側 （半径方向外側） には、 第 1凸条 2 4 F …によりエアー通路 5…が 閉塞された状態が示されており、 下側 （半径方向外側） には、 第 2凸条 2 5 F により燃焼ガス通路 4…が閉塞された状態が示されている。
第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…は概略円錐台形状を有しており、 それら の先端部はろう付け強度を高めるべく相互に面接触する。 また第 1凸条 2 4 F -, 2 4 R…及び第 2凸条 2 5 P …， 2 5 R…も概略台形状の断面を有しており、 そ れらの先端部もろう付け強度を高めるべく相互に面接触する。
図 5から明らかなように、 エア一通路 5…の半径方向内周部分は折り板素材 2 1の折曲部 （谷折り線 L 2 ) に相当するために自動的に閉塞されるが、 エア一 通路 5…の半径方向外周部分は開放されており、 その開放部がアウターケ一シ ング 6にろう付けされて閉塞される。 一方、 燃焼ガス通路 4…の半径方向外周 部分は折り板素材 2 1の折曲部 （山折り線 L , ) に相当するために自動的に閉塞 されるが、 燃焼ガス通路 4…の半径方向内周部分は開放されており、 その開放 部がインナーケ一シング 7にろう付けされて閉塞される。
折り板素材 2 1をつづら折り状に折り曲げたときに隣接する山折り線 どう しが直接接触することはないが、 第 1突起 2 2…が相互に接触することにより 前記山折り線 相互の間隔が一定に保持される。 また隣接する谷折り線 L 2 ど うしが直接接触することはないが、 第 2突起 2 3…が相互に接触することによ り前記谷折り線 L 2相互の間隔が一定に保持される。 前記折り板素材 2 1をつづら折り状に折り曲げて熱交換器 2のモジュール 2 , を製作するとき、 第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…は熱交換器 2の中心 から放射状に配置される。 従って、 隣接する第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…間の距離は、 アウターケ一シング 6に接する半径方向外周部において最 大、 且つインナ一ケ一シング 7に接する半径方向内周部において最小となる。 こ のために、 前記第 1突起 2 2 -, 第 2突起 2 3 ···、 第 1凸条 2 4 F , 2 4 R及び 第 2凸条 2 5 F , 2 5 R の高さは半径方向内側から外側に向けて漸増しており、 これにより第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…を正確に放射状に配置する ことができる （図 5及び図 6参照)。
上述した放射状の折り板構造を採用することにより、 アウターケ一シング 6及 びィンナ一ケーシング 7を同心に位置決めし、 熱交換器 2の軸対称性を精密に保 持することができる。
熱交換器 2を同一構造の 4個のモジュール 2 , …の組み合わせにより構成する ことにより、 製造の容易化及び構造の簡略化が可能となる。 また、 折り板素材 2 1を放射状且つつづら折り状に折り曲げて第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…を連続して形成することにより、 1枚ずつ独立した多数の第 1伝熱板 S 1 …と 1枚ずつ独立した多数の第 2伝熱板 S 2…とを交互にろう付けする場合に 比べて、 部品点数及びろう付け個所を大幅に削減することができるばかり力 完 成した製品の寸法精度を高めることができる。
図 5から明らかなように、 熱交換器 2のモジュール 2 , …を接合面 3 (図 2 参照） において相互に接合するとき、 山折り線 L , を越えて J字状に折り曲げた 第 1伝熱板 S 1…の端縁と、 山折り線 の手前で直線状に切断した第 2伝熱板 S 2…の端縁とが重ね合わされてろう付けされる。 上記構造を採用することに より、 隣接するモジュール 2 ,…を接合するために特別の接合部材が不要であり、 また折り板素材 2 1の厚さを変える等の特別の加工が不要であるため、 部品点数 や加工コストが削減されるだけでなく、 接合部におけるヒートマスの増加が回避 される。 しかも、 燃焼ガス通路 4…でもなくエアー通路 5…でもないデッドス ペースが発生しないので、 流路抵抗の増加が最小限に抑えられて熱交換効率の低 下を来す虞もない。 ガスタービンエンジン Eの運転中に、 燃焼ガス通路 4…の圧力は比較的に低 圧になり、 エア一通路 5…の圧力は比較的に高圧になるため、 その圧力差によ つて第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…に曲げ荷重が作用するが、 相互に 当接してろう付けされた第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…により、 前記荷重 に耐え得る充分な剛性を得ることができる。
また、 第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…によって第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の表面積 （即ち、 燃焼ガス通路 4…及びエア一通路 5…の表面 積） が増加し、 しかも燃焼ガス及びエアーの流れが攪拌されるために熱交換効率 の向上が可能となる。
図 1 2に示すように、 環状に形成された接合基板 2 6の後面が熱交換器 2の山 形にカツ卜された頂点部分にろう付けされる。 エンドプレート 8の後端には半径 方向外側に屈曲する接合フランジ 2 8がー体に形成されており、 この接合フラン ジ 2 8の後面が接合基板 2 6の前面に面接触してろう付けされる。 また断面 L字 状に形成された接合フランジ 2 7の後面が接合基板 2 6の前面に面接触してろう 付けされるとともに、 その上面がエンドプレート 8の後端下面に面接触してろう 付けされる。
このようにェンドブレ一ト 8と熱交換器 2の山形の頂点部分との接合部が、 接 合基板 2 6及び 2個の接合フランジ 2 7， 2 8によって補強されるため、 高圧の エアーと低圧の燃焼ガスとの圧力差によってェンドブレート 8に矢印 F方向の荷 重が作用しても、 前記接合部への応力集中を緩和して耐久性を高めることができ る。 このとき、 2個の接合フランジ 2 7 , 2 8の屈曲部に充分大きい曲率半径を 持たせることにより、 前記応力集中を一層効果的に緩和することができる。 ところで、 燃焼ガス通路 4…及びエア一通路 5…間の熱伝達量を表す伝熱単 位数 Nluは、
Nlu= (K X A) / [C X ( d m/ d t ) ] … ( 1 ) により与えられる。
上記 （1 ) 式において、 Kは第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の熱通 過率、 Aは第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の面積 （伝熱面積)、 Cは流 体の比熱、 d m/ d tは前記伝熱面積を流れる流体の質量流量である。 前記伝熱 面積 A及び比熱 Cは定数であるが、 前記熱通過率 K及び質量流量 d m/ d tは隣 接する第 1突起 2 2…間、 或いは隣接する第 2突起 2 3…間のピッチ P (図 5 参照） の関数となる。
伝熱単位数 Nluが第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の半径方向に変化す ると、 第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の温度分布が半径方向に不均一 になって熱交換効率が低下するだけでなく、 第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…が半径方向に不均一に熱膨張して好ましくない熱応力が発生する。 そこ で、 第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…の半径方向の配列ピッチ Pを適切に設 定し、 伝熱単位数 Ntuが第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の半径方向各部 位で一定になるようにすれば、 前記各問題を解消することができる。
図 1 0 Aに示すように前記ピッチ Pを熱交換器 2の半径方向に一定にした場合、 図 1 0 Bに示すように伝熱単位数 Nluは半径方向内側部分で大きく、 半径方向外 側部分で小さくなるため、 図 1 0 Cに示すように第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝 熱板 S 2…の温度分布も半径方向内側部分で高く、 半径方向外側部分で低くな つてしまう。 一方、 図 1 1 Aに示すように前記ピッチ Pを熱交換器 2の半径方向 内側部分で大きく、 半径方向外側部分で小さくなるように設定すれば、 図 1 1 B 及び図 1 1 Cに示すように伝熱単位数 Nlu及び温度分布を半径方向に略一定にす ることができる。
図 3〜図 5から明らかなように、 本実施例の熱交換器 2では、 その半径方向内 側部分に第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…の半径方向の配列ピッチ Pが大き い領域が設けられるとともに、 その半径方向外側部分に第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…の半径方向の配列ピッチ Pが小さい領域が設けられる。 これによ り第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…の全域に亘つて伝熱単位数 Nluを略一 定にし、 熱交換効率の向上と熱応力の軽減とが可能となる。
尚、 熱交換器の全体形状や第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…の形状が異な れば熱通過率 K及び質量流量 d m/ d tも変化するため、 適切なピッチ Pの配列 も本実施例と異なってくる。 従って、 本実施例の如くピッチ Pが半径方向外側に 向かって漸減する場合以外に、 半径方向外側に向かって漸増する場合もある。 し かしながら、 上記 （1 ) 式が成立するようなピッチ Pの配列を設定すれば、 熱交 換器の全体形状や第 1突起 2 2…及び第 2突起 2 3…の形状に関わらず、 前記 作用効果を得ることができる。
図 3及び図 4から明らかなように、 熱交換器 2の前端部及び後端部において、 第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…がそれぞれ長辺及び短辺を有する不等 長の山形に力ットされており、 前端側及び後端側の長辺に沿つてそれぞれ燃焼ガ ス通路入口 1 1及び燃焼ガス通路出口 1 2が形成されるとともに、 後端側及び前 端側の短辺に沿ってそれぞれエアー通路入口 1 5及びエア一通路出口 1 6が形成 される。
このように、 熱交換器 2の前端部において山形の二辺に沿ってそれぞれ燃焼ガ ス通路入口 1 1及びエア一通路出口 1 6を形成するとともに、 熱交換器 2の後端 部において山形の二辺に沿ってそれぞれ燃焼ガス通路出口 1 2及びエアー通路入 口 1 5を形成しているので、 熱交換器 2の前端部及び後端部を山形にカットせず に前記入口 1 1 , 1 5及び出口 1 2， 1 6を形成した場合に比べて、 それら入口 1 1 , 1 5及び出口 1 2， 1 6における流路断面積を大きく確保して圧損を最小 限に抑えることができる。 しかも、 前記山形の二辺に沿って入口 1 1 , 1 5及び 出口 1 2， 1 6を形成したので、 燃焼ガス通路 4…及びエアー通路 5…に出入 りする燃焼ガスやエアーの流路を滑らかにして圧損を更に減少させることができ るばかりか、 入口 1 1， 1 5及び出口 1 2 , 1 6に連なるダクトを流路を急激に 屈曲させることなく軸方向に沿って配置し、 熱交換器 2の半径方向寸法を小型化 することができる。
ところで、 エア一通路入口 1 5及びエア一通路出口 1 6を通過するエアーの体 積流量に比べて、 そのエアーに燃料を混合して燃焼させ、 更に夕一ビンで膨張さ せて圧力の下がった燃焼ガスの体積流量は大きくなる。 本実施例では前記不等長 の山形により、 体積流量が小さいエアーが通過するエア一通路入口 1 5及びエア 一通路出口 1 6の長さを短くし、 体積流量が大きい燃焼ガスが通過する燃焼ガス 通路入口 1 1及び燃焼ガス通路出口 1 2の長さを長くし、 これにより燃焼ガスの 流速を相対的に低下させて圧損の発生をより効果的に回避することができる。 更にまた、 山形に形成した熱交換器 2の前端部及び後端部の先端の端面にェン ドプレート 8 , 1 0をろう付けしているので、 ろう付け面積を最小限にしてろう 付け不良による燃焼ガスやエアーの漏れの可能性を減少させることができ、 しか も入口 1 1 , 1 5及び出口 1 2， 1 6の開口面積の減少を抑えながら該入口 1 1 , 1 5及び出口 1 2， 1 6を簡単且つ確実に仕切ることが可能となる。
次に、 図 1 3に基づいて本発明の第 2〜第 4実施例を説明する。
図 1 3 Aに示す本発明の第 2実施例は、 接合フランジ 2 8をエンドプレート 8 と別部材で構成し、 その接合フランジ 2 8をエンドプレート 8の後端上面及び接 合基板 2 6の前面にろう付けしたものである。 この第 2実施例によれば、 エンド プレート 8の後端部が 3重構造になるため、 第 1実施例に比べて接合部の剛性が 一層向上する。
図 1 3 Bに示す本発明の第 3実施例は、 一方の接合フランジ 2 8及び接合基板 2 6をエンドプレーと 8と一体に形成したものであり、 図 1 3 Cに示す本発明の 第 4実施例は、 両方の接合フランジ 2 7， 2 8及び接合基板 2 6をエンドプレー と 8と一体に形成したものである。 これら第 3、 第 4実施例によればろう付けの 工数が減少するのは勿論のこと、 ろう付けを行う場合に比べて接合部の剛性が向 上する。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々 の設計変更を行うことが可能である。
例えば、 実施例では本発明を一方のエンドプレート 8に適用しているが、 それ を他方のエンドプレート 1 0、 或いは両方のエンドプレート 8 , 1 0に適用する ことができる。 また実施例ではガス夕一ビンエンジン E用の熱交換器 2を例示し たが、 本発明は他の用途の熱交換器に対しても適用することができる。 また本発 明は第 1伝熱板 S 1…及び第 2伝熱板 S 2…を放射状に配置した熱交換器 2に 限らず、 それらを平行に配置した熱交換器に対しても適用することができる。

Claims

請求の範囲
1. 複数の第 1伝熱板 （S 1) 及び複数の第 2伝熱板 （S 2) を第 1折り線 （L , ) 及び第 2折り線 （L2 ) を介して交互に連設してなる折り板素材 （21) を 該第 1、 第 2折り線 （L, ， L2 ) においてつづら折り状に折り曲げ、 隣接する 第 1折り線 （L, ) 間の隙間を該第 1折り線 （L, ) と第 1端板 （6) との接合 により閉塞するとともに、 隣接する第 2折り線 （L2 ) 間の隙間を該第 2折り線 (L2 ) と第 2端板 (7) との接合により閉塞し、 隣接する前記第 1伝熱板 （S 1) 及び第 2伝熱板 （S 2) 間に高温流体通路 （4) 及び低温流体通路 （5) を 交互に形成した熱交換器であって、
第 1伝熱板 （S 1) 及び第 2伝熱板 （S 2) の流路方向両端部を 2つの端縁を 有する山形に切断し、 高温流体通路 （4) の流路方向一端部において前記 2つの 端縁の一方を閉塞して他方を開放することにより高温流体通路入口 （11) を形 成するとともに、 高温流体通路 （4) の流路方向他端部において前記 2つの端縁 の一方を閉塞して他方を開放することにより高温流体通路出口（12)を形成し、 更に低温流体通路 （5) の流路方向他端部において前記 2つの端縁の他方を閉塞 して一方を開放することにより低温流体通路入口 （15) を形成するとともに、 低温流体通路 （5) の流路方向一端部において前記 2つの端縁の他方を閉塞して 一方を開放することにより低温流体通路出口 （16) を形成し、 且つ流路方向一 端側の山形の頂点部分に仕切り板（8) を接合して前記高温流体通路入口 （11) 及び低温流体通路出口 （16) 間を仕切るとともに、 流路方向他端側の山形の頂 点部分に仕切り板 （10) を接合して前記低温流体通路入口 （15) 及び高温流 体通路出口 （12) 間を仕切ってなる熱交換器において、
流路方向一端側の山形の頂点部分と仕切り板 （8) との接合部及び Z又は流路 方向他端側の山形の頂点部分と仕切り板 （10) との接合部が、 流路方向と直交 する方向に配置されて前記頂点部分に接合される接合基板 （26) に、 流路方向 に延びる仕切り板 （8) の端部から二股に分岐して流路方向と直交する方向に延 びる一対の接合フランジ （27， 28) を面接触させて一体に接合してなること を特徴とする熱交換器。
2. 仕切り板（8) と、 接合基板（26) と、 少なくとも一方の接合フランジ （2 ， 28) とを同一部材で構成したことを特徴とする、請求項 1記載の熱交換器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160187076A1 (en) * 2013-08-12 2016-06-30 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020166657A1 (en) * 2001-05-10 2002-11-14 Marconi Communications, Inc. Plastic heat exchanger and core thereof
JP4537649B2 (ja) * 2002-10-08 2010-09-01 新日本製鐵株式会社 回し溶接継手、回し溶接継手の製造方法、および、溶接構造物
WO2006035986A1 (ja) 2004-09-28 2006-04-06 T.Rad Co., Ltd. Ｅｇｒクーラ
CN100465570C (zh) * 2004-09-28 2009-03-04 株式会社T.Rad 换热器
WO2014201311A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 United Technologies Corporation Curved plate/fin heat exchanger
ES2805086T3 (es) * 2014-12-18 2021-02-10 Zehnder Group Int Ag Intercambiador de calor y aparato aerotécnico con el mismo
DK3457066T3 (da) * 2017-09-15 2022-09-26 Alfa Laval Corp Ab Ledeplade
US10551131B2 (en) * 2018-01-08 2020-02-04 Hamilton Sundstrand Corporation Method for manufacturing a curved heat exchanger using wedge shaped segments
US11333452B2 (en) 2019-12-16 2022-05-17 Hamilton Sundstrand Corporation Conformal heat exchanger passage features for improved flow distribution

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57500945A (ja) * 1980-07-07 1982-05-27
JPS58205091A (ja) 1982-05-25 1983-11-29 Kobe Steel Ltd プレ−トフイン型熱交換器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE459063A (ja) * 1945-06-21
BE567819A (ja) * 1958-04-08
US3265129A (en) * 1964-06-26 1966-08-09 United Aircraft Corp Heat exchanger construction
WO1981002060A1 (en) * 1980-01-14 1981-07-23 Caterpillar Tractor Co Low stress heat exchanger and method of making the same
US4582126A (en) * 1984-05-01 1986-04-15 Mechanical Technology Incorporated Heat exchanger with ceramic elements
US5065816A (en) * 1990-05-29 1991-11-19 Solar Turbines Incorporated Sealing system for a circular heat exchanger
JPH0482857A (ja) * 1990-07-20 1992-03-16 Daikin Ind Ltd 新規モノテルペン及びその誘導体
JPH10206067A (ja) * 1997-01-27 1998-08-07 Honda Motor Co Ltd 熱交換器の支持構造

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57500945A (ja) * 1980-07-07 1982-05-27
JPS58205091A (ja) 1982-05-25 1983-11-29 Kobe Steel Ltd プレ−トフイン型熱交換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160187076A1 (en) * 2013-08-12 2016-06-30 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate

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