JPH10288478A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPH10288478A
JPH10288478A JP9097335A JP9733597A JPH10288478A JP H10288478 A JPH10288478 A JP H10288478A JP 9097335 A JP9097335 A JP 9097335A JP 9733597 A JP9733597 A JP 9733597A JP H10288478 A JPH10288478 A JP H10288478A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
primary surface
air
surface plate
heat exchanger
Prior art date
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Pending
Application number
JP9097335A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayoshi Kaneda
隆良 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication of JPH10288478A publication Critical patent/JPH10288478A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F28D9/0031—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—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 for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧用として使用し得るようにする。 【解決手段】 冷ガス流路２４や熱ガス流路２５の内部
に、冷ガス用プライマリーサーフェイス板１２と熱ガス
用プライマリーサーフェイス板２０を、積層方向２１に
支持可能な補強材３３を挿入配置するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
ものであり、より詳しくは、高圧用として使用し得るよ
うにした熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プレートフィン型熱交換器に比べて小型
化及び高性能化が容易で、ガスタービンなどの内燃機関
などと共に使用するのに適したプライマリーサーフェイ
ス熱交換器（一次表面熱交換器）と呼ばれる熱交換器が
開発されている。
【０００３】上記熱交換器は、図５〜図９に示すような
ものである。
【０００４】即ち、図７〜図９に示すように、山１と谷
２とが左右方向３に対して交互に現われると共に、上下
方向４に延びる山１と谷２とが左右に蛇行する波パター
ンを有する二種類の垂直な薄肉製の波板５，６を多数枚
設ける。
【０００５】そして、図７に示すように、一方の波板５
の上辺に、左右両側から空気７（冷ガス）を流入させる
ための傾斜した空気入口流路８をそれぞれ形成する三角
形状をした一対の空気入口用波板部９を取付けると共
に、波板５の下辺に、空気７を中央部に集めて取り出す
ための傾斜した空気出口流路１０をそれぞれ形成する三
角形状をした一対の空気出口用波板部１１を取付けて、
空気用プライマリーサーフェイス板１２を構成する。
【０００６】尚、１３は空気入口流路８の入口部分に取
付けられたエア入口ダクト、１４は空気出口流路１０の
出口部分に取付けられたエア出口ダクトである。
【０００７】又、図８に示すように、他方の波板６の上
辺に、ほぼ上方へガス１５（熱ガス）を逃がすためのガ
ス出口流路１６をそれぞれ形成する三角形状をした一対
のガス出口用波板部１７を取付けると共に、波板６の下
辺に、ほぼ下方からガス１５を受入れるためのガス入口
流路１８を形成する三角形状をした一対のガス入口用波
板部１９を取付けて、ガス用プライマリーサーフェイス
板２０を構成する。
【０００８】更に、空気用プライマリーサーフェイス板
１２とガス用プライマリーサーフェイス板２０とを、前
後方向２１に多段に積層すると共に、空気用プライマリ
ーサーフェイス板１２とガス用プライマリーサーフェイ
ス板２０との縁部間に縁材２２を介在し、空気用プライ
マリーサーフェイス板１２とガス用プライマリーサーフ
ェイス板２０と縁材２２との間を溶接固定する（溶接部
２３）ことにより、内部にそれぞれ空気流路２４とガス
流路２５を有する、図６に示すような熱交換器２６を構
成する。
【０００９】尚、縁材２２は、空気入口流路８とガス入
口流路１８の入口の部分、及び、空気出口流路１０とガ
ス出口流路１６の出口の部分に対しては、設けないよう
にしておく。
【００１０】上記熱交換器２６を、図５に示すように、
ガスタービン２７などの内燃機関の排ガスダクト部２８
の途中に、排ガス（ガス１５）がガス流路２５を通るよ
う配置し、ガスタービン２７のエアコンプレッサ部２９
の空気出口管３０を空気入口流路８に取付けられたエア
入口ダクト１３に接続すると共に、空気出口流路１０に
取付けられたエア出口ダクト１４をガスタービン２７の
タービン部のエア入口管３１に接続する。
【００１１】尚、３２はガスタービン２７のエアコンプ
レッサ部２９における空気吸入口である。
【００１２】かかる構成によれば、ガスタービン２７を
駆動して、エアコンプレッサ部２９を回すと、空気７
（冷ガス）は、空気吸入口３２からエアコンプレッサ部
２９に吸入されてエアコンプレッサ部２９内部で圧縮さ
れ、圧縮された空気７は、その後、空気出口管３０から
エア入口ダクト１３を介して熱交換器２６へと送られ、
熱交換器２６内を、空気入口流路８、空気流路２４、空
気出口流路１０の順に通され、エア出口ダクト１４から
エア入口管３１を介してガスタービン２７のタービン部
へ送られて、タービン部で燃料の燃焼に使用される。
【００１３】そして、タービン部で燃料の燃焼により発
生された排ガスなどの高温のガス１５（熱ガス）は、排
ガスダクト部２８へと排出され、途中、熱交換器２６の
内部を、ガス入口流路１８、ガス流路２５、ガス出口流
路１６の順に、空気７の流れに対して対向流となるよう
に通され、空気７を加熱すると共に、自らは、空気７に
熱を奪われて低温化され、その後、排出される。
【００１４】上記熱交換器２６は、極く薄い波板状の空
気用プライマリーサーフェイス板１２やガス用プライマ
リーサーフェイス板２０のみを隔てて空気７とガス１５
を熱交換させるようにしているため、構造上、広い伝熱
面積を確保することが可能であり、プレートフィン型熱
交換器に比べて高い熱交換効率を得ることができる。
【００１５】しかも、構造が簡単なため、プレートフィ
ン型熱交換器に比べて小型化を図ることが可能となる。
【００１６】尚、上記は、一例としてガスタービン２７
に適用した場合について記載しているが、熱交換器２６
によって熱交換を行い得るのは、空気７と排ガス１５と
の間だけに限るものではない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記熱
交換器には、以下のような問題があった。
【００１８】即ち、上記熱交換器は、厚さ０．１ｍｍ程
度と極く薄い波板状の空気用プライマリーサーフェイス
板１２とガス用プライマリーサーフェイス板２０を積層
したものであり、空気用プライマリーサーフェイス板１
２の波の山１とガス用プライマリーサーフェイス板２０
の波の谷２との接触部の相互支持力、及び、空気用プラ
イマリーサーフェイス板１２の波の谷２とガス用プライ
マリーサーフェイス板２０の波の山１との接触部の相互
支持力によって全体の強度を保たせるようになっている
ので、空気流路２４やガス流路２５の耐圧強度は余り高
くなく、従って、低圧用としてしか使うことができなか
った。
【００１９】本発明は、上述の実情に鑑み、高圧用とし
て使用し得るようにした熱交換器を提供することを目的
とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、波板状の冷ガ
ス用プライマリーサーフェイス板１２と熱ガス用プライ
マリーサーフェイス板２０を、縁部間に縁材２２を介し
て積層することにより、内部に冷ガス流路２４と熱ガス
流路２５を交互に形成した熱交換器において、冷ガス流
路２４と熱ガス流路２５の少くとも一方の内部に、冷ガ
ス用プライマリーサーフェイス板１２と熱ガス用プライ
マリーサーフェイス板２０を、積層方向２１に支持可能
な補強材３３を挿入配置したことを特徴とする熱交換器
にかかるものである。
【００２１】この場合において、補強材３３が波板状補
強板３４であっても良い。
【００２２】そして、波板状補強板３４に多数の孔３５
を形成しても良い。
【００２３】更に、補強材３３が棒状部材３６であって
も良い。
【００２４】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
【００２５】冷ガス流路２４や熱ガス流路２５の内部
に、冷ガス用プライマリーサーフェイス板１２と熱ガス
用プライマリーサーフェイス板２０を、積層方向２１に
支持可能な補強材３３を挿入配置したので、冷ガス用プ
ライマリーサーフェイス板１２の波の山１と熱ガス用プ
ライマリーサーフェイス板２０の波の谷２との接触部の
相互支持力、及び、冷ガス用プライマリーサーフェイス
板１２の波の谷２と熱ガス用プライマリーサーフェイス
板２０の波の山１との接触部の相互支持力に加えて、新
たに補強材３３による支持力が得られることとなり、そ
の結果、冷ガス流路２４や熱ガス流路２５の耐圧強度が
上がり、高圧の空気７や高圧のガス１５の通過に耐えさ
せることが可能となる。
【００２６】この場合において、補強材３３を波板状補
強板３４とすることにより、平板状の補強材３３を用い
た場合と比べてより大きな支持力を発揮させることが可
能となる。
【００２７】又、補強材３３としての波板状補強板３４
に多数の孔３５を形成することにより、補強材３３を設
けた場合の軽量化を図ることが可能となる。
【００２８】更に、補強材３３として棒状部材３６を用
いることにより、補強材による重量増加を低減・防止す
ることが可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。
【００３０】図１は、本発明の第一の実施の形態であ
り、熱交換器の基本的な構造については、図５〜図９と
同様であるため、同一の部分については同一の符号を付
すことにより説明を省略する。
【００３１】本発明では、空気流路２４やガス流路２５
の内部に、空気用プライマリーサーフェイス板１２とガ
ス用プライマリーサーフェイス板２０を、積層方向（前
後方向２１）に支持可能な補強材３３を挿入配置するよ
うにする。
【００３２】該補強材３３としては、図２に示すよう
に、空気流路２４とガス流路２５の長手方向に延びる波
板状補強板３４を用いるようにする。
【００３３】尚、補強材３３は、全ての空気流路２４と
ガス流路２５に対して設けるようにしても、空気流路２
４とガス流路２５のうちのいくつかに対して選択的に設
けるようにしても良い。
【００３４】又、補強材３３は、空気流路２４とガス流
路２５の全長に亘って延びるものとしても、適宜の長さ
に延びるものとしても良い。
【００３５】次に、作動について説明する。
【００３６】熱交換器が熱交換を行う過程については図
５〜図９の場合と同様なので説明を省略する。
【００３７】本発明では、空気流路２４やガス流路２５
の内部に、空気用プライマリーサーフェイス板１２とガ
ス用プライマリーサーフェイス板２０を、積層方向（前
後方向２１）に支持可能な補強材３３を挿入配置したの
で、空気用プライマリーサーフェイス板１２の波の山１
とガス用プライマリーサーフェイス板２０の波の谷２と
の接触部の相互支持力、及び、空気用プライマリーサー
フェイス板１２の波の谷２とガス用プライマリーサーフ
ェイス板２０の波の山１との接触部の相互支持力に加え
て、新たに補強材３３による支持力が得られることとな
り、その結果、空気流路２４やガス流路２５の耐圧強度
が上がり、高圧の空気７や高圧のガス１５の通過に耐え
させることが可能となる。
【００３８】又、補強材３３を波板状補強板３４とする
ことにより、平板状の補強材３３を用いた場合と比べて
より大きな支持力を発揮させることが可能となる。
【００３９】例えば、補強材３３を入れた場合、１０ｋ
ｇ／ｃｍ2以上もの高圧の空気７や高圧のガス１５が通
過される高圧用として使用することが可能となる。
【００４０】図３は、本発明の第二の実施の形態であ
り、補強材３３としての波板状補強板３４に多数の孔３
５を形成するようにしたものである。
【００４１】このように、補強材３３としての波板状補
強板３４に多数の孔３５を形成することにより、補強材
３３を設けた場合の軽量化を図ることが可能となる。
【００４２】上記以外については、前記実施の形態と同
様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることが
できる。
【００４３】図４は、本発明の第三の実施の形態であ
り、補強材３３として、棒状部材３６を用いるようにし
たものである。
【００４４】このように、補強材３３として棒状部材３
６を用いることにより、補強材３３による重量増加を低
減・防止することが可能となる。
【００４５】尚、補強材３３としての棒状部材３６の配
置は、任意とすることができる。
【００４６】上記以外については、前記実施の形態と同
様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることが
できる。
【００４７】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、補強材は、上記以外のものを使
用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
によれば、高圧用として使用することができることがで
きるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態にかかる部分拡大斜
視図である。
【図２】図１の補強材の斜視図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態にかかる補強材の斜
視図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態にかかる補強材の正
面図である。
【図５】熱交換器をガスタービンに取付けた状態を示す
斜視図である。
【図６】熱交換器の全体概略斜視図である。
【図７】空気用プライマリーサーフェイス板の側面図で
ある。
【図８】ガス用プライマリーサーフェイス板の側面図で
ある。
【図９】図７・図８のＩＸ−ＩＸ矢視図である。
【符号の説明】
１２ 冷ガス用プライマリーサーフェイス板（空気用プ
ライマリーサーフェイス板） ２０ 熱ガス用プライマリーサーフェイス板（ガス用プ
ライマリーサーフェイス板） ２１ 積層方向（前後方向） ２４ 冷ガス流路（空気流路） ２５ 熱ガス流路（ガス流路） ３３ 補強材 ３４ 波板状補強板 ３５ 孔 ３６ 棒状部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波板状の冷ガス用プライマリーサーフェ
    イス板（１２）と熱ガス用プライマリーサーフェイス板
    （２０）を、縁部間に縁材（２２）を介して積層するこ
    とにより、内部に冷ガス流路（２４）と熱ガス流路（２
    ５）を交互に形成した熱交換器において、冷ガス流路
    （２４）と熱ガス流路（２５）の少くとも一方の内部
    に、冷ガス用プライマリーサーフェイス板（１２）と熱
    ガス用プライマリーサーフェイス板（２０）を、積層方
    向（２１）に支持可能な補強材（３３）を挿入配置した
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 補強材（３３）が波板状補強板（３４）
    である請求項１記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 波板状補強板（３４）に多数の孔（３
    ５）を形成した請求項２記載の熱交換器。
  4. 【請求項４】 補強材（３３）が棒状部材（３６）であ
    る請求項１記載の熱交換器。
JP9097335A 1997-04-15 1997-04-15 熱交換器 Pending JPH10288478A (ja)

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JP9097335A JPH10288478A (ja) 1997-04-15 1997-04-15 熱交換器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100351601C (zh) * 2005-05-23 2007-11-28 西安交通大学 一种新风换气机用原表面换热器
US20180266775A1 (en) * 2017-03-15 2018-09-20 Denso International America, Inc. Reinforcing clip and heat exchanger
KR101972523B1 (ko) * 2017-11-28 2019-04-26 조선대학교산학협력단 내압성이 향상된 용접형 판형 열교환기

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