JPH10122767A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１伝熱板Ｓ１及び第２伝熱板Ｓ２を折り線
Ｌ₁ で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する熱交換器におい
て、伝熱板Ｓ１，Ｓ２の端縁に突設した凸条２４_F どう
しの当接によって一方の流体通路を閉塞する際に、凸条
２４_F と干渉せずに折り線Ｌ₁ を容易且つ正確に折り曲
げられるようにする。 【解決手段】 折り線Ｌ₁ に向かって延びる一対の凸条
２４_F の先端間に幅ｄｏの平坦な隙間を形成し、折り線
Ｌ₁ を前記隙間内に配置する。伝熱板Ｓ１，Ｓ２を折り
線Ｌ₁ において折り曲げるとき、凸条２４_F と干渉せず
に容易且つ正確に折り曲げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】複数の伝熱板を所定の間隔を存して配置
し、伝熱板に形成した土手状の凸条の先端を相互に接合
することにより、隣接する伝熱板間に高温流体通路及び
低温流体通路を形成する熱交換器として、特開昭５８−
２２３４０１公報に記載されたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１伝熱板
及び第２伝熱板をつづら折り状に折り曲げる折り線上に
凸条が配置されていると、その凸条の部分の剛性が高く
なって折曲加工が難しくなるだけでなく、その部分で折
り線の折曲部の形状が崩れて凸条間に隙間が発生し、そ
こから流体が漏れて熱伝達効率が低下する場合がある。

【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、凸条と干渉せずに折り線を容易且つ正確に折り曲げ
られるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明では、折り板素材を折り曲げるとき、折り線を挟んで
対向する一対の凸条の先端間に形成された隙間内に前記
折り線が配置されているため、折り線の折曲部が凸条と
干渉しなくなって折り曲げが容易になり、しかも単純な
直線状の折り曲げを行えば良いために仕上がりが良好に
なる。

【０００６】請求項２に記載された発明では、折り線に
おける折曲部の周長を前記隙間の幅に一致させたので、
折曲部に凸条を滑らかに接続して第１端板及び第２端板
との間のシール性を高めることができる。

【０００７】請求項３に記載された発明では、折り線に
おける折曲部と干渉しないように凸条を形成したので、
折曲部からの流体の吹き抜けを確実に防止することが可
能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】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。

【０００９】図１〜図１７は本発明の一実施例を示すも
ので、図１はガスタービンエ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４−４線
拡大断面図（エアー通路の断面図）、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ーの流れを示す模式図、図
１０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１１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１２は図７の１２部拡大図、図
１３は図７の１３部拡大図、図１４は図１２に対応する
熱交換器の部分斜視図、図１５は図１３に対応する熱交
換器の部分斜視図、図１６は図１４の１６−１６線断面
図、図１７は図１５の１７−１７線断面図である。

【００１０】図１及び図２に示すように、ガスタービン
エンジンＥは、図示せぬ燃焼器、コンプレッサ、タービ
ン等を内部に収納したエンジン本体１を備えており、こ
のエンジン本体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９０°の中心角を有
する４個のモジュール２₁ …を接合面３…を挟んで円周
方向に配列したもので、ター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４…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。

【００１１】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
のインナーケーシング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の外周に連なるエンドプレート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１０がろう付けされる。

【００１２】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１１及び燃焼ガ
ス通路出口１２を備えており、燃焼ガス通路入口１１に
はエンジン本体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）１３の下流
端が接続されるとともに、燃焼ガス通路出口１２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）１４の上流端が接続され
る。

【００１３】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１５及びエアー通路
出口１６を備えており、エアー通路入口１５には後部ア
ウターハウジング９の内周に沿って形成されたエアーを
導入する空間（略してエアー導入ダクト）１７の下流端
が接続されるとともに、エアー通路出口１６にはエンジ
ン本体１の内部に延びるエアーを排出する空間（略して
エアー排出ダクト）１８の上流端が接続される。

【００１４】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
の全長に亘っ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。

【００１５】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１１…において約６００〜７００
℃であり、その燃焼ガスが燃焼ガス通路４…を通過する
際にエアーとの間で熱交換を行うことにより、燃焼ガス
通路出口１２…において約３００〜４００℃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ーの温
度はエアー通路入口１５…において約２００〜３００℃
であり、そのエアーがエアー通路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１６…において約５００〜６００℃まで加熱される。

【００１６】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。

【００１７】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２₁ 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２１から製造される。折り
板素材２１は、第１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…
を交互に配置したものであって、山折り線Ｌ₁ 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Ｌ₁ 及び谷折り線Ｌ₂ はシャープな直線
ではなく、第１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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。

【００１８】各第１、第２伝熱板Ｓ１，Ｓ２には、不等
間隔に配置された多数の第１突起２２…と第２突起２３
…とがプレス成形される。図７において×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、○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。

【００１９】各第１、第２伝熱板Ｓ１，Ｓ２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２４_F …，２４_R …
と、紙面の向こう側に向けて突出する第２凸条２５
_F …，２５_R …とがプレス成形される。第１伝熱板Ｓ１
及び第２伝熱板Ｓ２の何れについても、前後一対の第１
凸条２４_F ，２４_R が対角位置に配置され、前後一対の
第２凸条２５_F ，２５_R が他の対角位置に配置される。

【００２０】尚、図３に示す第１伝熱板Ｓ１の第１突起
２２…、第２突起２３…、第１凸条２４_F …，２４_R …
及び第２凸条２５_F …，２５_R …は、図７に示す第１伝
熱板Ｓ１と凹凸関係が逆になっているが、これは図３が
第１伝熱板Ｓ１が裏面側から見た状態を示しているため
である。

【００２１】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Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２
…を山折り線Ｌ₁ で折り曲げて両伝熱板Ｓ１…，Ｓ２…
間に燃焼ガス通路４…を形成するとき、第１伝熱板Ｓ１
の第２突起２３…の先端と第２伝熱板Ｓ２の第２突起２
３…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Ｓ１の第２凸条２５_F ，２５_R と第２伝熱板
Ｓ２の第２凸条２５_F，２５_R 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Ｓ１の第１凸
条２４_F ，２４ _R と第２伝熱板Ｓ２の第１凸条２４_F ，
２４_R 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１１及び燃焼ガス通路出口１２を形成する。

【００２２】折り板素材２１の第１伝熱板Ｓ１…及び第
２伝熱板Ｓ２…を谷折り線Ｌ₂ で折り曲げて両伝熱板Ｓ
１…，Ｓ２…間にエアー通路５…を形成するとき、第１
伝熱板Ｓ１の第１突起２２…の先端と第２伝熱板Ｓ２の
第１突起２２…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Ｓ１の第１凸条２４_F ，２４_Rと
第２伝熱板Ｓ２の第１凸条２４_F ，２４_R とが相互に当
接してろう付けされ、図４に示したエアー通路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Ｓ１
の第２凸条２５_F ，２５_R と第２伝熱板Ｓ２の第２凸条
２５_F ，２５_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１５及びエアー通路出口１６を形成す
る。

【００２３】図６の上側（半径方向外側）には、第１凸
条２４_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２５
_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。

【００２４】第１突起２２…及び第２突起２３…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２４_F
…，２４_R …及び第２凸条２５_F …，２５_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。

【００２５】図５から明らかなように、エアー通路５…
の半径方向内周部分は折り板素材２１の折曲部（谷折り
線Ｌ₂ ）に相当するために自動的に閉塞されるが、エア
ー通路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ーシング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２１の折曲部（山折り線Ｌ₁ ）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ー
シング７にろう付けされて閉塞される。

【００２６】このように、アウターケーシング６及びイ
ンナーケーシング７に挟まれた熱交換器２の軸方向中央
部分では、第１、第２伝熱板Ｓ₁ ，Ｓ₂ に第１凸条２４
_F ，２４_R 及び第２凸条２５_F ，２５_R が設けられてい
ないので、第１、第２伝熱板Ｓ₁ ，Ｓ₂ 間の間隔保持は
第１突起２２…相互の当接及び第２突起２３…相互に当
接により行われるようになり、その結果、前記第１、第
２突起２２…，２３…の接合性が向上する。

【００２７】図１２に示すように、第１伝熱板Ｓ１の第
１凸条２４_F 及び第２伝熱板Ｓ２の第１凸条２４_F は、
両伝熱板Ｓ１，Ｓ２間に設けた山折り線Ｌ₁ に向かうよ
うに延びており、それら一対の第１凸条２４_F ，２４_F
の先端は山折り線Ｌ₁ の両側に幅ｄｏの隙間を存して終
わっている。つまり、山折り線Ｌ₁ は一対の第１凸条２
４_F ，２４_F の先端間に形成された幅ｄｏの隙間の中心
を通っている。前記隙間は、第１、第２伝熱板Ｓ１，Ｓ
２の本体部（第１突起２２…及び第２突起２３…が設け
られた平板部分）に対して同一平面上に連なっている。

【００２８】また図１３に示すように、第１伝熱板Ｓ１
の第２凸条２５_F 及び第２伝熱板Ｓ２の第２凸条２５_F
は、両伝熱板Ｓ１，Ｓ２間に設けた谷折り線Ｌ₂ に向か
うように延びており、それら一対の第２凸条２５_F ，２
５_F の先端は谷折り線Ｌ₂ の両側に幅ｄｉの隙間を存し
て終わっている。つまり、谷折り線Ｌ₁ は一対の第２凸
条２５_F ，２５_F の先端間に形成された幅ｄｉの隙間の
中心を通っている。前記隙間は、第１、第２伝熱板Ｓ
１，Ｓ２の本体部（第１突起２２…及び第２突起２３…
が設けられた平板部分）に対して同一平面上に連なって
いる。

【００２９】図５の右上の円内に示すように、第１、第
２伝熱板Ｓ１…，Ｓ２…の半径方向外端部は、山折り線
Ｌ₁ …においてアウターケーシング６に接続されてお
り、アウターケーシング６の近傍においても燃焼ガス通
路４…及びエアー通路５…が交互に形成されて熱交換が
効率的に行われる。各山折り線Ｌ₁ の折曲部、即ち山折
り線Ｌ₁ が折り曲げられるＡ点及びＢ点間の周長Ｒｏ
は、前記一対の第１凸条２４_F ，２４_F の先端間に形成
された隙間の幅ｄｏに等しく設定されている。

【００３０】また、図５の左下の円内に示すように、第
１、第２伝熱板Ｓ１…，Ｓ２…の半径方向内端部は、谷
折り線Ｌ₂ …においてインナーケーシング７に接続され
ており、インナーケーシング７の近傍においても燃焼ガ
ス通路４…及びエアー通路５…が交互に形成されて熱交
換が効率的に行われる。各谷折り線Ｌ₂ の折曲部、即ち
谷折り線Ｌ₂ が折り曲げられるＣ点及びＤ点間の周長Ｒ
ｏは、前記一対の第２凸条２５_F ，２５_F の先端間に形
成された隙間の幅ｄｉに等しく設定されている。

【００３１】図１４及び図１６を併せて参照すると明ら
かなように、山折り線Ｌ₁ をその全長に亘って折り曲げ
たとき、山折り線Ｌ₁ の両側に位置する一対の第１凸条
２４ _F ，２４_F の側壁が前記幅ｄｏの隙間の両側に滑ら
かに連なり、幅Ｄｏの平坦面が形成される。そして前記
幅Ｄｏの平坦面はアウターケーシング６に隙間無く接合
されるため、エアー通路５のエアーが第１凸条２４_F ，
２４_F とアウターケーシング６との間から漏れることが
防止される。

【００３２】また図１５及び図１７を併せて参照すると
明らかなように、谷折り線Ｌ₂ をその全長に亘って折り
曲げたとき、谷折り線Ｌ₂ の両側に位置する一対の第２
凸条２５_F ，２５_F の側壁が前記幅ｄｉの隙間の両側に
滑らかに連なり、幅Ｄｉの平坦面が形成される。そして
前記幅Ｄｉの平坦面はインナーケーシング７に隙間無く
接合されるため、燃焼ガス通路６の燃焼ガスが第２凸条
２５_F ，２５_F とインナーケーシング７との間から漏れ
ることが防止される。

【００３３】以上のように、山折り線Ｌ₁ が一対の第１
凸条２４_F ，２４_F の先端間の隙間内に配置されてお
り、かつ谷折り線Ｌ₂ が一対の第２凸条２５_F ，２５_F
の先端間の隙間内に配置されているので、折り曲げ時に
山折り線Ｌ₁ 及び谷折り線Ｌ₂がそれぞれ第１凸条２４
_F ，２４_F 及び第２凸条２５_F ，２５_F と干渉すること
がなくなり、折り曲げ加工が容易になって折曲部の仕上
がりが良好になるだけでなく、折曲部からの流体の吹き
抜けを防止することができる。

【００３４】特に、一対の第１凸条２４_F ，２４_F の先
端間の隙間の幅ｄｏを山折り線Ｌ₁の折曲部の周長Ｒｏ
に等しく設定し、一対の第２凸条２５_F ，２５_F の先端
間の隙間の幅ｄｉを谷折り線Ｌ₂ の折曲部の周長Ｒｉに
等しく設定したので、第１凸条２４_F ，２４_F の先端に
幅Ｄｏの平坦部を形成してアウターケーシング６とのシ
ール性を良好にし、第５凸条２５_F ，２５_F の先端に幅
Ｄｉの平坦部を形成してインナーケーシング７とのシー
ル性を良好にすることができる。

【００３５】以上、前側の第１凸条２４_F 及び第２凸条
２５_F に関する構造を説明したが、後側の第１凸条２４
_R 及び第２凸条２５_R に関する構造も実質的に同一であ
るため、その重複する説明は省略する。

【００３６】前記折り板素材２１をつづら折り状に折り
曲げて熱交換器２のモジュール２₁を製作するとき、第
１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…間の距離は、アウターケ
ーシング６に接する半径方向外周部において最大、且つ
インナーケーシング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２２…，第２突
起２３…、第１凸条２４_F ，２４_R 及び第２凸条２
５_F ，２５_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Ｓ１…及び第２伝熱
板Ｓ２…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）。

【００３７】上述した放射状の折り板構造を採用するこ
とにより、アウターケーシング６及びインナーケーシン
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。

【００３８】熱交換器２を同一構造の４個のモジュール
２₁ …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２１を放射状且つつづら折り状に折り曲げて第１伝熱
板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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Ｓ１…と１
枚ずつ独立した多数の第２伝熱板Ｓ２…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か、完成した製品の寸
法精度を高めることができる。

【００３９】図５から明らかなように、熱交換器２のモ
ジュール２₁ …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Ｌ₁ を越えてＪ字状に折り曲
げた第１伝熱板Ｓ１…の端縁と、山折り線Ｌ₁ の手前で
直線状に切断した第２伝熱板Ｓ２…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２₁ …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２１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。

【００４０】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、エアー通路
５…の圧力は比較的に高圧になるため、その圧力差によ
って第１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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
２２…及び第２突起２３…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。

【００４１】また、第１突起２２…及び第２突起２３…
によって第１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…の表面
積（即ち、燃焼ガス通路４…及びエアー通路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。

【００４２】ところで、燃焼ガス通路４…及びエアー通
路５…間の熱伝達量を表す伝熱単位数Ｎ_tuは、 Ｎ_tu＝（Ｋ×Ａ）／［Ｃ×（ｄｍ／ｄｔ）］ …（１） により与えられる。

【００４３】上記（１）式において、Ｋは第１伝熱板Ｓ
１…及び第２伝熱板Ｓ２…の熱通過率、Ａは第１伝熱板
Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…の面積（伝熱面積）、Ｃは
流体の比熱、ｄｍ／ｄｔ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ｄｍ／ｄｔは隣接す
る第１突起２２…間、或いは隣接する第２突起２３…間
のピッチＰ（図５参照）の関数となる。

【００４４】伝熱単位数Ｎ_tuが第１伝熱板Ｓ１…及び第
２伝熱板Ｓ２…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Ｓ２…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Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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２２…及び第２突起２３…の半径方向の配列ピッチ
Ｐを適切に設定し、伝熱単位数Ｎ_tuが第１伝熱板Ｓ１…
及び第２伝熱板Ｓ２…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。

【００４５】図１０（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１０（Ｂ）
に示すように伝熱単位数Ｎ_tu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１０（Ｃ）
に示すように第１伝熱板Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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
で低くなってしまう。一方、図１１（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１１（Ｂ），（Ｃ）に示すように伝熱単位数Ｎ_tu及び
温度分布を半径方向に略一定にすることができる。

【００４６】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２３…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２２…及び第２突起２３…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Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…の全域に亘って伝熱単
位数Ｎ_tu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。

【００４７】尚、熱交換器の全体形状や第１突起２２…
及び第２突起２３…の形状が異なれば熱通過率Ｋ及び質
量流量ｄｍ／ｄｔ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２２…
及び第２突起２３…の形状に関わらず、前記作用効果を
得ることができる。

【００４８】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Ｓ１…及
び第２伝熱板Ｓ２…がそれぞれ長辺及び短辺を有する不
等長の山形にカットされており、前端側及び後端側の長
辺に沿ってそれぞれ燃焼ガス通路入口１１及び燃焼ガス
通路出口１２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１５及びエアー
通路出口１６が形成される。

【００４９】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１１及び
エアー通路出口１６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１２及びエアー通路入口１５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１１，１５及び出口１２，１６を形成した場
合に比べて、それら入口１１，１５及び出口１２，１６
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１１，１５及び出口１２，１６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１１，１５及び出口１２，１
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。

【００５０】ところで、エアー通路入口１５及びエアー
通路出口１６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、更にタービンで膨
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ー通路入口１５及びエアー
通路出口１６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１１及び燃焼ガス通路出
口１２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。

【００５１】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エンドプレート８，１０
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１１，１５及び出口
１２，１６の開口面積の減少を抑えながら該入口１１，
１５及び出口１２，１６を簡単且つ確実に仕切ることが
可能となる。

【００５２】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。

【００５３】例えば、実施例ではガスタービンエンジン
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Ｓ１…及び第２伝熱板Ｓ２…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。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、各折り線を挟んで対向する一対の凸条の先
端間に隙間を形成し、この隙間内に前記折り線を配置し
たので、折り線の折曲部が凸条と干渉しなくなって折り
曲げが容易になるだけでなく、複雑な折り曲げを行う必
要がなくなるために仕上がりが良好になる。

【００５５】請求項２に記載された発明によれば、折り
線における折曲部の周長を前記隙間の幅に一致させたの
で、折曲部の両側に凸条を滑らかに接続して第１端板及
び第２端板との間のシール性を高め、燃焼ガス通路或い
はエアー通路からの流体漏れを防止することができる。

【００５６】請求項３に記載された発明によれば、折り
線における折曲部と干渉しないように凸条を形成したの
で、折曲部からの流体の吹き抜けを確実に防止すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスタービンエンジンの全体側面図

【図２】図１の２−２線断面図

【図３】図２の３−３線拡大断面図（燃焼ガス通路の断
面図）

【図４】図２の４−４線拡大断面図（エアー通路の断面
図）

【図５】図３の５−５線拡大断面図

【図６】図３の６−６線拡大断面図

【図７】折り板素材の展開図

【図８】熱交換器の要部斜視図

【図９】燃焼ガス及びエアーの流れを示す模式図

【図１０】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１１】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１２】図７の１２部拡大図

【図１３】図７の１３部拡大図

【図１４】図１２に対応する熱交換器の部分斜視図

【図１５】図１３に対応する熱交換器の部分斜視図

【図１６】図１４の１６−１６線断面図

【図１７】図１５の１７−１７線断面図

【符号の説明】

４ 燃焼ガス通路（高温流体通路） ５ エアー通路（低温流体通路） ６ 半径方向外周壁（第１端板） ７ 半径方向内周壁（第２端板） １１ 燃焼ガス通路入口（高温流体通路入口） １２ 燃焼ガス通路出口（高温流体通路出口） １５ エアー通路入口（低温流体通路入口） １６ エアー通路出口（低温流体通路出口） ２１ 折り板素材 ２４_L 凸条 ２４_R 凸条 ２５_L 凸条 ２５_R 凸条 Ｌ₁ 山折り線（折り線） Ｌ₂ 谷折り線（折り線） Ｒｉ 周長 Ｒｏ 周長 Ｓ１ 第１伝熱板 Ｓ２ 第２伝熱板 ｄｉ 幅 ｄｏ 幅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の第１伝熱板（Ｓ１）及び複数の第
   ２伝熱板（Ｓ２）を第１折り線（Ｌ₁ ）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（２
   １）を該第１、第２折り線（Ｌ₁ ，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（Ｌ₁ ）間の
   隙間を該第１折り線（Ｌ₁ ）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（Ｓ１）及
   び第２伝熱板（Ｓ２）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（Ｓ１）及び第２伝熱板（Ｓ２）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
   方を前記第１、第２伝熱板（Ｓ１，Ｓ２）に突設した凸
   条（２５_F ）により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
   の一方を前記第１、第２伝熱板（Ｓ１，Ｓ２）に突設し
   た凸条（２５_R ）により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
   他方を前記第１、第２伝熱板（Ｓ１，Ｓ２）に突設した
   凸条（２４_R ）により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
   縁の他方を前記第１、第２伝熱板（Ｓ１，Ｓ２）に突設
   した凸条（２４_F ）により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）を形成してなる熱交換
   器において、 各折り線（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）を挟んで対向する一対の凸条
   （２４_F ，２４_R ，２５ _F ，２５_R ）の先端間に隙間を
   形成し、この隙間内に前記折り線（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）を配置
   したことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 折り線（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）における折曲部の
   周長（Ｒｏ，Ｒｉ）を前記隙間の幅（ｄｏ，ｄｉ）に一
   致させたことを特徴とする、請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 折り線（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ）における折曲部と
   干渉しないように前記凸条（２４_F ，２４_R ，２５_F ，
   ２５_R ）を形成したことを特徴とする、請求項１記載の
   熱交換器。