JPH0450520B2 - - 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と
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
ツトの各単位板ば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、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
面を有する形状に予め成形されたシール材を前記
ユニツトの各コーナー部に当接し前記ユニツトに
於ける単位板の中心に対し遠近方向にのみ移動可
能に配置すると共に、前記ケーシングには、前記
各シール材を前記ユニツトに於ける単位板の中心
に向かつて押圧するシール材押圧手段を設けた点
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を各々円弧状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、前記連結部材２２の
両側壁部２２ａ，２２ｂの内端は、図示のように
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２
０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
はシール材押圧手段であつて、前記シール材２４
の背面に当接する当て板２６，この当て板２６の
長さ方向複数箇所に突設したスプリング位置決め
用ボルト２７、この各ボルト２７に対向するよう
に前記連結部材２２に設けられた橋渡し部材２２
ｃの捻子孔を螺合貫通する複数本のスプリング押
圧用ボルト２８、当該ボルト２８の内端部と前記
ボルト２７とに遊嵌し且つ前記ボルト２８の内端
部に螺嵌させたスプリング受け用ナツト２９と前
記当て板２６の背面との間に介装された圧縮コイ
ルスプリング３０、及び前記ボルト２８の固定用
ロツクナツト３１から構成されている。

前記各シール材２４は、連結部材２２の両側壁
部２２ａ，２２ｂにガイドされることにより、単
位板積層ユニツト１６に於ける各単位板１２，１
５の中心に対し遠近反射方向にのみ移動可能に支
持されており、前記ボルト２８は前記各単位板１
２，１５の中心に対し遠近反射方向に配置されて
いる。従つて当該ボルト２８を締め付けてスプリ
ング３０を圧縮させたとき、シール材２４は当て
板２６を介して前記各単位板１２，１５の中心に
向かつて押圧される。各シール材２４と各単位板
１２，１５の切り欠きコーナー部２との圧接力
は、前記ボルト２８を回転操作してスプリング３
０の初期圧縮応力を調整することにより任意に調
節することが出来る。

３２ａ，３２ｂ及び３３ａ，３３ｂ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３２ａ，３２
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３３ａ，３３ｂは前記
流路１９の両端に連通する。これら各開口部３２
ａ〜３３ｂの周辺には、前記両側板２１から連設
させたフランジ部３４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３５
部とから成るダクト接続用フランジ３６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３２ａ〜３３ｂ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３２ａ〜３３ｂ間を遮断し、例えば開
口部３２ａが隣接する開口部３３ａ，３３ｂと連
通するのを阻止している。従つて、例えば開口部
３２ａから単位板積層ユニツト１６の流路１８を
経由して開口部３２ｂへ高温排気ガスが流通し、
開口部３３ａから前記ユニツト１６の流路１９を
経由して開口部３３ｂへ燃焼用空気が流通するよ
うに、各開口部３２ａ〜３３ｂにダクト接続用フ
ランジ３６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３２ａ〜３２ｂ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３２ａ
〜３３ｂ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。
又、シール材２４の断面形状やシール材押圧手段
の構成も実施例に示したものに限定されない。例
えば、当て板２６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。

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
させることと、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、
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
して安価に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、前記シール材は前記ユニ
ツトに於ける単位板の中心に対し遠近方向にのみ
移動可能に配置され、そして前記ケーシング側の
シール材押圧手段により、前記各シール材を前記
ユニツトに於ける単位板の中心に向かつて押圧す
るように構成したので、前記ユニツトが各コーナ
ー部のシール材及びシール材押圧手段を介してケ
ーシング内の所定位置に安定良く位置決めされる
だけでなく、前記単位板が熱膨張収縮するときの
当該単位板コーナー部の移動方向と前記シール材
の移動方向とが一致し、単位板コーナー部に前記
シール材押圧手段により押圧せしめられるシール
材と単位板コーナー部との間に相対移動が生じな
い。従つて、単位板の熱収縮に伴つてシール材と
単位板コーナー部との間に隙間が生じるようなこ
とがないばかりでなく、シール材と単位板コーナ
ー部との間の相対移動によりシール材が損傷した
り凹入変形するような恐れがなくなり、シール材
による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。

【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省略縦断正面図、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
ール材押圧手段、２６……当て板、２７……スプ
リング位置決め用ボルト、２８……スプリング押
圧用ボルト、３０……圧縮コイルスプリング、３
２ａ〜３３ｂ……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、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
   する形状に予め成形されたシール材を前記ユニツ
   トの各コーナー部に当接し前記ユニツトに於ける
   単位板の中心に対し遠近方向にのみ移動可能に配
   置すると共に、前記ケーシングには、前記各シー
   ル材を前記ユニツトに於ける単位板の中心に向か
   つて押圧するシール材押圧手段を設けて成る直交
   流型熱交換器。