JPH0450519B2 - - Google Patents

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
流型熱交換機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ツトを構成し、
このユニツ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つ
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
板積層ユニツ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ツ
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
記ユニツトコーナー部を当該シール用充填物内に
埋没させ、以て当該ユニツ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、従つて又、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を
時間を要する欠点があつた。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
ツ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
る恐れがあつた。

（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つて、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、対接する側縁どうしを互い
に結合して単位板積層ユニツトを構成し、この単
位板積層ユニツトを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つて、前記ユニツト
の各コーナー部に、当該ユニツトの単位板に一端
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ツトに
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、シール材は単
位板の積層方向に連続し単位板のコーナー部と同
じ形状の断面を有しシール材支持杆を通す穴を穿
つてある形状である点にある。

（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つ
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
返して係合側縁部１３とすると共に、前記側縁部
４ａ，４ｂは前記係合側縁部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の両
係合側縁部１０に裏返した前記単位板１５の両被
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の両係合側縁部１３に次の単
位板１２の両被係合側縁部１１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１２，１
５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ツト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、従つて突曲
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字形の係合側縁部１
３に代えて被係合側縁部１４と同一のフラツトな
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ツト１
６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ツト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、前記ユニツト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
ユニツト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つて、この連結部材２２の
両側壁部材２２ａ，２２ｂの内端は図示のように
前記単位板積層ユニツト１６に於ける各側辺の両
端近傍部に近接し、当該ユニツト１６をケーシン
グ２０内に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各コーナー部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つて、前記ユニツト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を除く単位板１５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
ル材締結具であつて、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２
７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。従つて前記ナツト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とによつ
て囲まれた開口部であつて、開口部２９ａ，２９
ｂは前記単位板積層ユニツト１６に於ける流路１
８の両端に連通し、開口部３０ａ，３０ｂは前記
流路１９の両端に連通する。これら各開口部２９
ａ〜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，２２ｂ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、単位板積層ユニツト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２９ａ〜３０ｂ間を遮断し、例えば開
口部２９ａが隣接する開口部３０ａ，３０ｂと連
通するのを阻止している。従つて、例えば開口部
２９ａから単位板積層ユニツト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から前記ユニツト１６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、各単位板１２，１５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１２，１
５間の流路巾を規制する突曲部８，９も本発明に
必須のものではなく、場合によつては省略しても
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２９ａ
〜３０ｂ間をシールするシール手段と、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と当て板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
の隙間があつても、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つて、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、
量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
単位板積層ユニツ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、シール材の交換も簡単に
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ツト
の単位板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。従つて両者を常に
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つて良好に維持
させることが出来る。又、シール材が単位板の熱
膨張収縮に伴つ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
位板積層ユニツト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，２２ｂを介して前記ユニツト１
６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、当該シール材２４は、ユニツト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１２，１
５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２９ａ〜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ツトのコーナー部を示す
斜視図、第７図は同ユニツトの一部切り欠き側面
図、第８図は前記ユニツ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、１
０，１３……断面Ｕ字形の係合側縁部、１１，１
４……被係合側縁部、１２，１５……単位板、１
６……単位板積層ユニツト、１８，１９……互い
に直交する２つの流路、２０……ケーシング、２
２……連結部材、２４……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……ナツト、２９ａ〜３０ｂ……
開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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ツトを構成し、この単位板積
   層ユニツトを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つて、前記ユニツトの各コ
   ーナー部に、当該ユニツ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ツトに固定さ
   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り、シール材は単
   位板の積層方向に連続し単位板のコーナー部と同
   じ形状の断面を有しシール材支持杆を通す穴を穿
   つてある形状であることを特徴とする直交流型熱
   交換器。