JPH10122768A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH10122768A
JPH10122768A JP8275057A JP27505796A JPH10122768A JP H10122768 A JPH10122768 A JP H10122768A JP 8275057 A JP8275057 A JP 8275057A JP 27505796 A JP27505796 A JP 27505796A JP H10122768 A JPH10122768 A JP H10122768A
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JP
Japan
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heat transfer
temperature fluid
plate
heat exchanger
fluid passage
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JP8275057A
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English (en)
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Junichi Kamio
純一 神尾
Tadashi Tsunoda
正 角田
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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    • 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
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器２の複数の伝熱板Ｓ１，Ｓ２の端面
にろう付けしたプレート８によって燃焼ガス通路入口１
１及びエアー通路出口１６間を仕切る隔壁を構成した場
合、燃焼ガス及びエアーの圧力差で前記プレート８に作
用する荷重Ｆによって前記ろう付け部の耐久性が低下す
るのを防止する。 【解決手段】 伝熱板Ｓ１，Ｓ２の端面に接合基板２６
をろう付けし、プレート８の端部を直角に屈曲させて形
成した接合フランジ２８の後面を接合基板２６の前面に
ろう付けするとともに、断面Ｌ字状の接合フランジ２７
をプレート８の下面及び接合基板２６の前面にろう付け
する。これにより、接合部の剛性が高まって応力集中が
緩和され、耐久性が向上する。

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
−８２８５７公報、特開昭５８−２０５０９１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、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、燃焼ガス及びエアー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。
【０００４】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。
【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、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／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。
【０００６】請求項２に記載された発明では、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、接合部の剛性が一層増加する。
【０００７】
【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。
【０００８】図１〜図１２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３の１２部拡大図であ
る。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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２４F …，２４R …
と、紙面の向こう側に向けて突出する第２凸条２５
F …，２５R …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。
【００１９】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２４F …，２４R …
及び第２凸条２５F …，２５R …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。
【００２０】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２５F ，２５R と第２伝熱板
Ｓ２の第２凸条２５F，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Ｓ１の第１凸
条２４F ，２４ R と第２伝熱板Ｓ２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１１及び燃焼ガス通路出口１２を形成する。
【００２１】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２４F ，２４Rと
第２伝熱板Ｓ２の第１凸条２４F ，２４R 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２５F ，２５R と第２伝熱板Ｓ２の第２凸条
２５F ，２５R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。
【００２２】図６の上側（半径方向外側）には、第１凸
条２４F …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。
【００２３】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２４F
…，２４R …及び第２凸条２５F …，２５R …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。
【００２４】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。
【００２５】折り板素材２１をつづら折り状に折り曲げ
たときに隣接する山折り線Ｌ1 どうしが直接接触するこ
とはないが、第１突起２２…が相互に接触することによ
り前記山折り線Ｌ1 相互の間隔が一定に保持される。ま
た隣接する谷折り線Ｌ2 どうしが直接接触することはな
いが、第２突起２３…が相互に接触することにより前記
谷折り線Ｌ2 相互の間隔が一定に保持される。
【００２６】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２４F ，２４R 及び第２凸条２
５F ，２５R 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）。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】図１２に示すように、環状に形成された接
合基板２６の後面が熱交換器２の山形にカットされた頂
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２８が一体に形成
されており、この接合フランジ２８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２７の後面が接合基板２６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。
【００３３】このようにエンドプレート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２６及び２個
の接合フランジ２７，２８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エンド
プレート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２７，２８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。
【００３４】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Ｎtuは、 Ｎtu＝（Ｋ×Ａ）／［Ｃ×（ｄｍ／ｄｔ）］ …（１） により与えられる。
【００３５】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。
【００３６】伝熱単位数Ｎtu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Ｎtu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。
【００３７】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Ｎtu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Ｎtu及び
温度分布を半径方向に略一定にすることができる。
【００３８】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Ｎtu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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】次に、図１３に基づいて本発明の第２〜第
４実施例を説明する。
【００４５】図１３（Ａ）に示す本発明の第２実施例
は、接合フランジ２８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２８をエンドプレート８の後端
上面及び接合基板２６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。
【００４６】図１３（Ｂ）に示す本発明の第３実施例
は、一方の接合フランジ２８及び接合基板２６をエンド
プレーと８と一体に形成したものであり、図１３（Ｃ）
に示す本発明の第４実施例は、両方の接合フランジ２
７，２８及び接合基板２６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。
【００４７】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。
【００４８】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１０、或いは両方のエンドプレート８，１０に適用
することができる。また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。
【００４９】
【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、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／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
向に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た構造を有するので、接合部の剛性
を増加させて応力集中を緩和し、圧力差によって仕切り
板に作用する荷重に対する耐久性を高めることができ
る。
【００５０】また請求項２に記載された発明によれば、
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】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３の１２部拡大図
【図１３】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
【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） ８ エンドプレート（仕切り板） １０ エンドプレート（仕切り板） 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 ２６ 接合基板 ２７ 接合フランジ ２８ 接合フランジ Ｌ1 山折り線（折り線） Ｌ2 谷折り線（折り線） Ｓ１ 第１伝熱板 Ｓ２ 第２伝熱板

Claims (2)

    【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／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（２
    ６）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. 【請求項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（２７，２８）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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006035987A1 (ja) * 2004-09-28 2006-04-06 T.Rad Co., Ltd. 熱交換器
US7661415B2 (en) 2004-09-28 2010-02-16 T.Rad Co., Ltd. EGR cooler

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
EP3008310B1 (en) * 2013-06-14 2021-08-04 Raytheon Technologies Corporation Curved plate/fin heat exchanger
DK2837905T3 (da) * 2013-08-12 2020-05-18 Alfa Laval Corp Ab Varmeoverføringsplade, varmeveksler og anvendelsesfremgangsmåde
WO2016096965A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Maico Elektroapparate-Fabrik Gmbh Wärmeübertrager und lufttechnisches gerät damit
PL3457066T3 (pl) * 2017-09-15 2022-08-16 Alfa Laval Corporate Ab Przegroda
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
US12553383B1 (en) * 2025-06-02 2026-02-17 General Electric Company Heat exchangers for gas turbine engines

Family Cites Families (10)

* 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
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
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

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006035987A1 (ja) * 2004-09-28 2006-04-06 T.Rad Co., Ltd. 熱交換器
WO2006035988A1 (ja) * 2004-09-28 2006-04-06 T.Rad Co., Ltd. 熱交換器
WO2006035985A1 (ja) * 2004-09-28 2006-04-06 T.Rad Co., Ltd. 熱交換器
CN100465570C (zh) * 2004-09-28 2009-03-04 株式会社T.Rad 换热器
US7661415B2 (en) 2004-09-28 2010-02-16 T.Rad Co., Ltd. EGR cooler
US7669645B2 (en) 2004-09-28 2010-03-02 T. Rad Co., Ltd. Heat exchanger
US7694728B2 (en) 2004-09-28 2010-04-13 T. Rad Co., Ltd. Heat exchanger
US7854255B2 (en) 2004-09-28 2010-12-21 T. Rad Co., Ltd. Heat exchanger
EP1795851A4 (en) * 2004-09-28 2011-04-20 T Rad Co Ltd Heat Exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
CN1109875C (zh) 2003-05-28
EP0977000A4 (en) 2000-02-02
US6102111A (en) 2000-08-15
KR100328276B1 (ko) 2002-03-16
CN1234107A (zh) 1999-11-03
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WO1998016787A1 (en) 1998-04-23
DE69717679T2 (de) 2003-05-28
BR9712341A (pt) 1999-08-31
CA2268706A1 (en) 1998-04-23

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