(57)【要約】【課題】熱交換器１０のコア２に接続されるダクト３の構成として、シール性を確保しつつ、コア２に熱応力が発生することを回避する。【解決手段】コア２は、１方向に間隔を空けて配置された一対の第１面２１と、当該第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置された一対の第２面２２とによって外周面が構成され、ダクト３は、コアの第１面にシール材を介して当接する一対の第１壁部材３１と、第２面にシール材を介して当接する一対の第２壁部材３２と、を含んで構成される。第１壁部材は、第２壁部材に対し第１方向に摺動可能に当接する第１接合面３１５を有し、第１壁部材と第２壁部材とは、コアが第１方向に熱変形することに伴い第１壁部材が第２壁部材に対し第１方向に相対移動するように、第１接合面において互いに接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に間隔を空けて配置された一対の第１面と、当該第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置された一対の第２面とによって外周面が構成された、横断面が方形の熱交換器のコアに対して外挿された状態で接続されるダクトであって、
前記コアの前記第１面にシール材を介して当接する一対の第１壁部材と、前記第２面に前記シール材を介して当接する一対の第２壁部材と、を備え、
前記第１壁部材は、前記第２壁部材に対し前記第１方向に摺動可能に当接する第１接合面を有し、
前記第１壁部材と前記第２壁部材とは、前記コアが前記第１方向に熱変形することに伴い前記第１壁部材が前記第２壁部材に対し前記第１方向に相対移動するように、前記第１接合面において互いに接合されている熱交換器用ダクト。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器用ダクトにおいて、
前記第１壁部材と前記第２壁部材との接合部分には、前記第１方向に延びる長穴が形成されており、
前記第１壁部材と前記第２壁部材とは、前記長穴を前記第２方向に貫通する締結部材によって互いに接合されている熱交換器用ダクト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱交換器用ダクトにおいて、
前記第２壁部材は、前記コアの前記第２面に前記シール材を介して当接する本体部と、前記第２面に対して前記第１方向の外側の位置で、前記第１接合面を介して前記第１壁部材に接合される角部と、に分割されており、
前記本体部は、前記角部に対し前記第２方向に摺動可能に当接する第２接合面を有し、
前記本体部と角部とは、前記コアが前記第２方向に熱変形することに伴い前記本体部が前記角部に対し前記第２方向に相対移動するように、前記第２接合面において互いに接合されている熱交換器用ダクト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器用ダクトにおいて、
前記コアに接続される接続端部とは逆側の開口端部には、その開口が拡大する方向に、前記第１及び第２壁部材の少なくとも一方を付勢する付勢部材が配設されている熱交換器用ダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、例えばプレートフィン型熱交換器のような横断面が方形のコアに対して接続される熱交換器用ダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、例えばガスタービン発電設備の排熱回収に用いられるプレートフィン型熱交換器が記載されている。このような熱交換器のコアに対して排気ダクトを直接、接合したのでは、ガスタービンの起動及び停止に伴うコアの熱変形を、排気ダクトが拘束するため、コアに熱応力が発生してしまう。特に、プレートフィン型熱交換器のような横断面が方形のコアは、同様に横断面が方形のダクトに拘束されることによって熱応力が大きくなりやすいという問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載された構成では、熱交換器のコアに対して排気ダクトを接合（固定）せずに対向配置して接続すると共に、コア及び排気ダクトの全体を、断熱材を介在させた状態で外壁によって包囲することで、排気ガスの漏れを防止している。
【０００４】
また、特許文献２には、航空機用熱交換器に対して直接的に接続されて、この熱交換器に低温側流体を供給するためのダクトとして、４つのコーナー部と４つの側壁部とに分割したダクトが記載されている。この分割ダクトは、熱交換器が熱変形しようとしたときに、その変形を拘束せずに周方向の熱応力を逃がすように構成されており、このことにより、過大な熱ひずみの発生を緩和するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４５０００号公報
【特許文献２】特開２００９−４７３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているような構成は、コアが排気ダクトによって拘束されないため、コアに発生する熱応力を回避する上では有利な構成であるものの、コア及び排気ダクトを囲んで排気ガスの漏れを防止するための外壁が大型化してしまうと共に、大掛かりな構成になってしまうという不都合がある。
【０００７】
またこの構成では、コアに対して低温側流体を流入又は流出させるヘッダタンクは、外壁を貫通するように配置することになり、ヘッダタンクと外壁との間をシールしなければならない。ところが、ヘッダタンクと外壁とを、例えば溶接等によって結合してしまったのでは、この箇所において熱応力が発生し、ひいてはコアに熱応力が生じることになる。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている構成は、熱交換器に、ダクトを直接、接続するため大型化を回避することは可能であるものの、特許文献２にも記載されているように、熱交換器の熱変形が生じたときに、流体の漏れが生じることになる。こうした漏れは、許容できない場合がある。
【０００９】
このように、熱交換器において、簡易な構成で、熱応力の回避とシール性との確保とを両立させることは極めて困難である。
【００１０】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器のコアに接続されるダクトの構成として、シール性を確保しつつ、コアに熱応力が発生することを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示する熱交換器用ダクトは、第１方向に間隔を空けて配置された一対の第１面と、当該第１方向に直交する第２方向に間隔を空けて配置された一対の第２面とによって外周面が構成された、横断面が方形のコアに対して外挿された状態で接続されるダクトである。
【００１２】
このダクトは、前記コアの前記第１面にシール材を介して当接する一対の第１壁部材と、前記第２面に前記シール材を介して当接する一対の第２壁部材と、を備え、前記第１壁部材は、前記第２壁部材に対し前記第１方向に摺動可能に当接する第１接合面を有し、前記第１壁部材と前記第２壁部材とは、前記コアが前記第１方向に熱変形することに伴い前記第１壁部材が前記第２壁部材に対し前記第１方向に相対移動するように、前記第１接合面において互いに接合されている。
【００１３】
ここで、横断面が方形の「コア」は、高温流体の流路と低温流体の流路とが積層された、プレートフィン型熱交換器のコアとしてもよい。また、ここでいう、「コアにダクトを接続する」ことには、コアに対して、ダクトの接続端部を直接的に接続することの他にも、コアに対して一体的に設け、それによってコアと一体的に熱変形をする接続部に、ダクトの接続端部を接続することも含む。つまり、ここでいう「コア」は、コアそのものの他に、コアに対して接続部を一体的に設けた構成では、コア及び接続部の双方を含む場合がある。
【００１４】
前記の構成によると、コアに対してダクトを外挿して接続しているため、シール性の確保のための外壁等の部材が不要になり、熱交換器の小型化及び簡略化が図られる。また、コアの全体が外壁等によって囲まれないため、ヘッダタンクと外壁等との間のシール構造も省略できる。尚、コアとダクトとは、その間にシール材を介して接続されるため、それによってシール性が確保される。
【００１５】
そうして前記の構成では、ダクトを、一対の第１壁部材と一対の第２壁部材とを含んで構成すると共に、第２壁部材に対し第１方向に摺動可能に当接する第１接合面において、第１壁部材と第２壁部材とを互いに接合している。このため、コアが第１方向に熱変形しようとしたときには、コアの第１面に当接する第１壁部材が第２壁部材に対して第１方向に相対移動することが可能である。こうして、コアとダクトとの間のシール性は維持しながらコアの熱変形に応じてダクトが変形することで、コアの熱変形が拘束されないため、コアに熱応力が生じることが回避される。
【００１６】
ここで、第１壁部材が第２壁部材に対して相対移動するときには、第１壁部材の第１接合面が第２壁部材に対して摺動するようになるから、その相対移動に際し、第１接合面と第２壁部材との間隔は広がらない。このことは、コアの熱変形に伴いダクトが変形しても、ダクトを構成する第１壁部材と第２壁部材との間のシール性が阻害されないことを意味する。その結果、前記構成の熱交換器は、コアに熱応力が発生することを回避すること、及び、シール性を確保することの両立が実現する。尚、第１壁部材の第１接合面と第２壁部材との間には、シール材を介在させることが好ましい。こうすることで、ダクトのシール性を、より一層確実に確保しつつ、第１壁部材が第２壁部材に対して相対移動することによるダクトの変形が可能になる。
【００１７】
前記第１壁部材と前記第２壁部材との接合部分には、前記第１方向に延びる長穴が形成されており、前記第１壁部材と前記第２壁部材とは、前記長穴を前記第２方向に貫通する締結部材によって互いに接合されている、としてもよい。
【００１８】
こうすることで、第１壁部材と第２壁部材とを、締結部材によって第２方向に強固に締結してダクトのシール性を十分に確保しつつも、その締結部材が貫通する穴を、第１方向に延びる長穴とすることで、第１壁部材が第２壁部材に対し第１方向に相対移動することは許容して、コアの熱変形に応じたダクトの変形が実現する。
【００１９】
前記第２壁部材は、前記コアの前記第２面に前記シール材を介して当接する本体部と、前記第２面に対して前記第１方向の外側の位置で、前記第１接合面を介して前記第１壁部材に接合される角部と、に分割されており、前記本体部は、前記角部に対し前記第２方向に摺動可能に当接する第２接合面を有し、前記本体部と角部とは、前記コアが前記第２方向に熱変形することに伴い前記本体部が前記角部に対し前記第２方向に相対移動するように、前記第２接合面において互いに接合されている、としてもよい。
【００２０】
この構成は、コアが第１方向、又は、第２方向に熱変形する場合において、シール性を確保しながら、コアに熱応力が生じることを回避することが可能になる。
【００２１】
すなわち、コアが第１方向に熱変形しようとしたときには、第１壁部材が第２壁部材の角部に対して相対的に移動をするから、コアとダクトとの間のシール性を維持しつつも、コアの熱変形を拘束せずに、コアに熱応力が生じることが回避される。また、第１壁部材と角部とは、第１壁部材の第１接合面が角部に対して摺動するだけであるから、ダクトのシール性も確保される。
【００２２】
一方、コアが第２方向に熱変形しようとしたときには、第２壁部材の本体部が第２壁部材の角部に対して相対的に移動をするから、コアとダクトとの間のシール性を維持しつつも、コアの熱変形を拘束せずに、コアに熱応力が生じることが回避される。また、第２壁部材の本体部が相対移動をする際には第２接合面が角部に対して摺動するだけであるから、ダクトのシール性も確保される。
【００２３】
また、この構成では、コアとダクトとの接続部分においては、横断面が方形のコアの四隅それぞれに、第２壁部材の本体部及び角部、並びに第１壁部材の３つの部材が、３方向から当接するようになるから、そのコアの四隅のシール性がより一層向上するという利点がある。
【００２４】
前記ダクトにおいて、前記コアに接続される接続端部とは逆側の開口端部には、その開口が拡大する方向に、前記第１及び第２壁部材の少なくとも一方を付勢する付勢部材が配設されている、としてもよい。
【００２５】
こうすることで、第１壁部材及び第２壁部材を含む分割構造のダクトにおいて、開口端部側は開口が拡大する方向に付勢することに伴い、コアとの接続端部側は、その開口が縮小する方向に付勢される。このことは、コアの熱変形に伴うダクトの変形を許容するように構成された、コアとダクトとの接続部分におけるシール性を、より高める上で有利になる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、前述の熱交換器は、コアが所定の方向に熱変形しようとしたときに、コアとダクトとの間のシールを維持しつつダクトが変形することで、コアの熱変形を拘束しないから、コアに熱応力が発生することが回避されると共に、ダクトの変形時には接合面と壁部材とが摺動して、その間隔が拡大しないから、ダクト自体のシール性も維持される。こうして、熱交換器のコアにダクトを接続する構成において、シール性を確保しつつ、コアに熱応力が発生することを回避することが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るコア及びダクトを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はｂ−ｂ断面図、（ｃ）はｃ−ｃ断面図である。
【図２】ダクトの角部を拡大して示す斜視図である。
【図３】コアとダクトとの接続部分の角部を拡大して示す断面説明図である。
【図４】ダクトの変形例１を示す拡大断面図である。
【図５】ダクトの変形例２を示す図１（ａ）（ｂ）対応図である。
【図６】ダクトの変形例３を示す図１（ａ）（ｂ）対応図である。
【図７】ダクトの変形例４を示す図１（ａ）対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、熱交換器用ダクトの実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は例示である。図１〜３は、実施形態に係る熱交換器１０及びダクト３を示しており、図１（ａ）は正面図、（ｂ）はｂ−ｂ断面図、（ｃ）はｃ−ｃ断面図であり、
図２はダクト３の角部を拡大して示す斜視図、図３は熱交換器１０のコア２とダクト３との接続部分における角部の拡大断面図である。尚、以下の説明においては、その便宜上、図１（ａ）の紙面上下方向を「縦方向」、紙面左右方向を「横方向」、図１（ｂ）の紙面左右方向を「奥行き方向」と呼ぶ。この熱交換器１０は、例えばガスタービン発電設備の排熱回収に用いられる熱交換器であり、図示は省略するガスタービンの排気路の途中に配設される。
【００２９】
熱交換器１０のコア２は、その詳細な図示は省略するが、高温側流体、つまりガスタービンの排ガスが流れる高温流路と、ガスタービンの排ガスとの間で熱交換を行う低温側流体が流れる低温流路とが、チューブプレートを介して積層されたプレートフィン型に構成されている。プレートフィン型のコア２は、その外周面が、横方向に間隔を空けて配置された一対の第１面（側面）２１と、縦方向に間隔を空けて配置された一対の第２面（上面、下面）２２とによって構成され、それによってコア２は、横断面が長方形状に形成されている。
【００３０】
コア２は、図例では、高温側流体と低温側流体とが直交する方向に流れるように構成された直交流型である。具体的に、高温流路の流入口及び流出口は、コア２の奥行き方向に開口しているのに対し、低温流路の流入口及び流出口は、コア２の縦方向に開口している。つまり、高温流路の流入口２３は、図１に示されるように、コア２の奥行き方向の手前側に開口しており、高温流路の流出口は、図外の、コア２の奥行き方向の奥側に開口している。一方、図１（ｂ）にその一部を図示するヘッダタンク２４が、コア２の第２面２２に溶接によって取り付けられており、このヘッダタンク２４を通じて、コア２に低温流体が流入するように構成されている。尚、低温流体の流出口を構成するヘッダタンクは、図外である。
【００３１】
ダクト３は、ガスタービンの排ガスを導いてコア２の高温流路に流入させるダクトである。ダクト３は、横断面長方形状のコア２に対応するように、その横断面が長方形状を有しており、コア２の奥行き方向の手前側の端部に対して外挿された状態で、コア２に固定されている。
【００３２】
ダクト３は、コア２の第１面２１に対してシール材４を介して当接する一対の第１壁部材（縦壁部材）３１と、コア２の第２面２２に対してシール材４を介して当接する一対の第２壁部材（横壁部材）３２と、第１壁部材３１に対して縦方向の外側位置でかつ、第２壁部材３２に対して横方向の外側位置、言い換えると、正面から見たときに横断面矩形状のコア２の各隅部に対して斜め外方位置に配置された４つの角部材（角部）３３と、備え、これらの部材３１、３２、３３が、後述の通りに互いに結合して構成されている。ダクト３は、言い換えると、複数の部材３１、３２、３３を含む分割構造に構成されている。
【００３３】
各第１壁部材３１は、コア２の第１面２１に対しシール材４を介して当接する平板状の本体部３１１を有している。第１壁部材３１の縦方向の長さは、コア２の第１面２１の縦方向の長さと同じか、又は、ほぼ同じに設定されている。本体部３１１の奥行き方向の奥側位置には、第１壁部材３１をコア２に固定するためのボルト３１２が挿通される複数のボルト穴３１３が、板厚方向に貫通して形成されている。各ボルト穴３１３は、図２に示されるように、縦方向に延びる長穴形状を有しており、これによって、後述の通り、コア２が熱変形しようとしたときにコア２の変形を拘束することが回避される。
【００３４】
また、第１壁部材３１には、その奥行き方向の手前側に、当該ダクト３を図外の排気路に接続するためのフランジ部３１４が、本体部３１１と一体に設けられている。フランジ部３１４には、複数個のボルト穴が、縦方向に所定間隔を空けて、形成されている。
【００３５】
第１壁部材３１にはさらに、縦方向の両端部それぞれに、横方向に広がる第１接合面３１５（図３参照）を有する接合部３１６が、本体部３１１と一体に設けられている。この接合部３１６は、後述するように、第１壁部材３１と角部材３３とを互いに接合するための部分であり、第１接合面３１５は、角部材３３の横接合部３３１が有する横当接面３３３に対して、シール材５を介して横方向に摺動可能に当接する。この接合部３１６には、横方向に延びる長穴形状のボルト穴３１７が形成されており、ボルト穴３１７は、図例では、奥行き方向に所定間隔を空けて３個形成されている。但し、ボルト穴３１７の数は３個に限らない。この各ボルト穴３１７に挿入されるボルト及びナットからなる締結部材３１８が、第１壁部材３１の接合部３１６と角部材３３の横接合部３３１とを縦方向に締結することによって、第１壁部材３１と角部材３３とが、横方向に相対移動が可能に、互いに接合されることになる。
【００３６】
第２壁部材３２は、コア２の第２面２２に対しシール材４を介して当接する平板状の本体部３２１を有している。第２壁部材３２の横方向の長さは、コア２の第２面２２の横方向の長さと同じか、又は、ほぼ同じに設定されている。この第２壁部材３２の本体部３２１にも、第１壁部材３１の本体部３１１と同様に、奥行き方向の奥側位置に、第２壁部材３２をコア２に固定するためのボルト３２２が挿通されるボルト穴３２３が、横方向に所定の間隔を空けて複数、形成されている。各ボルト穴３２３は、コア２の熱変形を拘束しないように、横方向に延びる長穴形状を有している。第２壁部材３２にはまた、その奥行き方向の手前側に、複数個のボルト穴が形成されたフランジ部３２４が、本体部３２１と一体に設けられていると共に、横方向の両端部それぞれに、接合部３２６が本体部３２１と一体に設けられている。
【００３７】
第２壁部材３２の接合部３２６は、第２壁部材３２と角部材３３とを互いに接合するための部分であり、接合部３２６は、縦方向に広がる第２接合面３２５（図３参照）を有している。第２接合面３２５は、角部材３３の縦接合部３３２が有する縦当接面３３４に対して、シール材５を介して縦方向に摺動可能に当接する。第２壁部材３２の接合部３２６には、縦方向に延びる長穴形状のボルト穴３２７が、奥行き方向に所定間隔を空けて３個形成されている。このボルト穴３２７の数も３個に限らない。各ボルト穴３２７に挿入されるボルト及びナットからなる締結部材３２８が、第２壁部材３２の接合部３２６と角部材３３の縦接合部３３２とを横方向に締結することによって、第２壁部材３２と角部材３３とが、縦方向に相対移動可能に、互いに接合されることになる。
【００３８】
角部材３３は、前述の通り、第１壁部材３１及び第２壁部材３２のそれぞれに接合される部材であり、第１壁部材３１の接合部３１６に接合される横接合部３３１と、第２壁部材３２の接合部３２６に接合される縦接合部３３２とが、横断面Ｌ字状をなすように一体化されて構成されている。
【００３９】
横接合部３３１は、第１壁部材３１の接合部３１６における第１接合面３１５に対しシール材５を介して当接する横当接面３３３を有しており（図３参照）、横当接面３３３は、第１接合面３１５に向かい合って、横方向に広がる。横接合部３３１にはまた、第１壁部材３１の接合部３１６に設けられたボルト穴３１７に対応するように、横方向に延びる長穴形状のボルト穴３３５が、奥行き方向に所定間隔を空けて、図例では３個形成されている。
【００４０】
縦接合部３３２は、第２壁部材３２の接合部３２６における第２接合面３２５に対しシール材５を介して当接する縦当接面３３４を有しており（図３参照）、縦当接面３３４は、第２接合面３２５に向かい合って、縦方向に広がる。縦接合部３３２にはまた、第２壁部材３２の接合部３２６に設けられたボルト穴３２７に対応するように、縦方向に延びる長穴形状のボルト穴３３６が、奥行き方向に所定間隔を空けて、図例では３個形成されている。
【００４１】
角部材３３にはまた、その奥行き方向の手前側に、フランジ部３３７が、横接合部３３１及び縦接合部３３２と一体に設けられている。このフランジ部３３７にも、ボルト穴が形成されており、第１壁部材３１、第２壁部材３２及び角部材３３を互いに接合したときには、各フランジ部３１４、３２４、３３７が互いに面一となって、図外の排気路に、ボルトによって接続されることになる。
【００４２】
こうして、各第１壁部材３１の第１接合面３１５と角部材３３の横当接面３３３との間、及び、各第２壁部材３２の第２接合面３２５と角部材３３の縦当接面３３４との間それぞれに、シール材５が介設された状態で、第１壁部材３１の接合部３１６と角部材３３の横接合部３３１とが締結部材３１８によって縦方向に締結されかつ、第２壁部材３２の接合部３２６と角部材３３の縦接合部３３２とが締結部材３２８によって横方向に締結されて、ダクト３が構成される。尚、第１壁部材３１の第１接合面３１５と角部材３３の横当接面３３３との間に介在するシール材５と、第２壁部材３２の第２接合面３２５と角部材３３の縦当接面３３４との間に介在するシール材５とは、横断面Ｌ字状となるように一体化されている。
【００４３】
そうして、この分割構造のダクト３が、シール材４を介在した状態でコア２に外挿されると共に、各第１壁部材３１の本体部３１１及び各第２壁部材３２の本体部３２１に形成されたボルト穴３１３、３２３にボルト３１２、３２２が挿入されてコア２に締結されることで、ダクト３がコア２に対して、直接的に接続されることになる。
【００４４】
この構成の熱交換器１０は、例えばガスタービンの始動に伴い、コア２が、図３に白抜きの矢印で示すように横方向に熱変形、例えば伸長をしようとすると、その伸長に伴い各第１壁部材３１が押されて、横方向の外方に移動しようとする。このときに、各第１壁部材３１は、長穴形状のボルト穴３１７、３３５を介して角部材３３に締結されているため、図３に一点鎖線で示すように、第１壁部材３１は角部材３３に対し横方向に相対移動をするようになる。このように前述した分割構成のダクト３はコア２の変形を拘束せず、コア２の熱変形を許容する。その結果、コア２に熱応力が発生してしまうことが回避される。
【００４５】
一方で、このダクト３は、その第１壁部材３１が横方向の外方に移動をしても、この第１壁部材３１の第１接合面３１５が、角部材３３の横当接面３３３に対し、シール材４を介して摺動するだけで、第１接合面３１５と横当接面３３３との間隔は広がらないから、ダクト３のシール性をそのまま維持することが可能である。尚、コア２が横方向に熱変形をしても、コア２の第１面２１とダクト３の第１壁部材３１とは互いに密着したままでありかつ、コア２の第２面２２とダクト３の第２壁部材３２とは互いに密着したままであるから、コア２とダクト３との間のシールも維持される。
【００４６】
また、コア２が横方向に収縮をしようとしたときには、前記とは方向が逆向きで同じである。
【００４７】
その結果、コア２に熱応力が発生することを回避することと、コア２及びダクト３のシール性を維持することとが両立する。
【００４８】
同様に、図３に黒矢印で示すように、コア２が縦方向に熱変形、例えば伸長をしようとすると、その伸長に伴い各第２壁部材３２が押されて、縦方向の外方に移動しようとする。このときに、各第２壁部材３２は、長穴形状のボルト穴３２７、３３６を介して角部材３３に締結されているため、図３に二点鎖線で示すように、第２壁部材３２は、縦方向に相対移動が可能である。その結果、この分割構造のダクト３は、コア２の変形を拘束せず、コア２の熱変形を許容することが可能で、コア２に熱応力が発生してしまうことが回避される。
【００４９】
また、コア２の縦方向への熱変形を許容する一方で、ダクト３は、その第２壁部材３２が縦方向の外方に移動をしても、この第２壁部材３２の第２接合面３２５が、角部材３３の縦当接面３３４に対し、シール材５を介して摺動するだけで、第２接合面３２５と縦当接面３３４との間隔は広がらないから、シール性をそのまま維持することが可能である。また、コア２が縦方向に収縮をしようとしたときには、前記とは方向が逆向きで同じである。
【００５０】
その結果、横方向及び縦方向のそれぞれについて、コア２に熱応力が発生することを回避することと、コア２及びダクト３を含む熱交換器１０のシール性を維持することとが両立する。
【００５１】
ここで、コア２とダクト３との間で、コア２の外周面を囲むように設けられたシール材４と、第１壁部材３１及び第２壁部材３２と角部材３３との間に設けられたシール材５とは、コア２の熱変形に追従して変形しつつ、コア２の外周面、第１壁部材３１、第２壁部材３２及び角部材３３との密着性を阻害しない程度の弾性を有する材質により構成すればよい。つまり、前述した構成は、ダクト３の変形によってコア２の熱変形を許容する構成であるため、例えばコア２の熱変形代（しろ）を十分に確保した上で、シール材を大きく弾性変形させることでコアの変形を許容する必要はなく、シール材４、５には、それほど大きな弾性変形量は要求されない。これらのシール材４、５として利用可能なシール材の具体例としては、マンホールガスケット（布ガスケット）等を挙げることができる。シール材４とシール材５とは、互いに同じ材質により構成してもよいし、異なる材質により構成してもよい。
【００５２】
このダクト構成は、次のように言い換えることも可能である。つまり、横断面が長方形状となるように形成されたダクト３は、横断面が長方形状のコア２における第１面２１の延長線上で分割される（つまり、第２壁部材３２と角部材３３との間）と共に、第２面２２の延長線上で分割される（つまり、第１壁部材３１と角部材３３との間）。そして、第１面２１の延長線上で分割されたダクト部材３２、３３同士は、縦方向に延びる長穴形状のボルト穴３２７、３３６を通じて横方向に締結されると共に、第２面２２の延長線上で分割されたダクト部材３１、３３同士は、横方向に延びる長穴形状のボルト穴３１７、３３５を通じて縦方向に締結される。こうして、シール性を維持しつつ、縦方向及び横方向のそれぞれに変形可能なダクト３が実現する。
【００５３】
また、第１壁部材３１、第２壁部材３２及び角部材３３の３種類の部材に分割する構成によって、コア２の四隅部それぞれに対し、３つの部材が、縦方向、横方向及び斜め方向の３方向から当接するようになるから、隅部のシール性が高まるという利点がある。
【００５４】
ここで、第１壁部材３１と角部材３３とを接合するためのボルト穴として、前記の構成では、第１壁部材３１の接合部３１６に形成したボルト穴３１７も、角部材３３の横接合部３３１に形成したボルト穴３３５も、共に長穴形状にしているが、いずれか一方のボルト穴のみを長穴形状としてもよい。同様に、第２壁部材３２の接合部３２６に形成したボルト穴３２７も、角部材３３の縦接合部３３２に形成したボルト穴３３６も、共に長穴形状にしているが、いずれか一方のボルト穴のみを長穴形状としてもよい。
【００５５】
（変形例１）
図４は、変形例１に係る熱交換器１１を示しており、この変形例１は、コア２とダクト３との間のシール性を向上させる上で有利な構成である。
【００５６】
具体的に、この熱交換器１１では、コア２の外周面、より詳細には、一対の第１面２１、２１のそれぞれに縦方向に延びる押さえ部材２５を、コア２の外周面から突出するように取り付けると共に、一対の第２面２２、２２のそれぞれに、横方向に延びる押さえ部材２６を、コア２の外周面から突出するように取り付けている。
【００５７】
また、ダクト３を構成する各第１壁部材３１の本体部３１１において、コア２の第１面２１に対し（シール材４を介して）当接する面に、縦方向に延びる押さえ部材３１１１を当該面から突出するように取り付けると共に、各第２壁部材３２における本体部３２１において、コア２の第２面２２に（シール材４を介して）当接する面に、横方向に延びる押さえ部材３２１１を当該面から突出するように取り付けている。ここで、第１壁部材３１及び第２壁部材３２に取り付けられた押さえ部材３１１１、３２１１はそれぞれ、ダクト３をコア２に取り付けたときに、コア２に取り付けられた押さえ部材２５、２６に対して奥行き方向にずれるように配置されている。
【００５８】
この構成により、ダクト３をコア２に外挿し、ボルト３１２、３２２によってダクト３をコア２に取り付けたときには、コア２の押さえ部材２５、２６、並びに、第１壁部材３１及び第２壁部材３２の各押さえ部材３１１１、３２１１がそれぞれ、シール材４を厚み方向に挟み込むようになるから、コア２と、分割構造のダクト３との間のシール性がより一層向上する。特に、コア２が熱変形をしたときの、コア２とダクト３との間のシール性の確保に有利である。
【００５９】
（変形例２）
図５は、変形例２に係る熱交換器１２を示しており、この変形例２も、コア２とダクト３との間のシール性を向上させる上で有利な構成である。
【００６０】
具体的に、この熱交換器１２では、ダクト３におけるフランジ部側の端部（図５（ｂ）における紙面左側の端部）、言い換えると、コア２との接続部側に対し奥行き方向の逆側の端部に、ダクト３の矩形開口を拡大する方向に第１壁部材３１及び第２壁部材３２を付勢する付勢部材４１、４２が設けられている。付勢部材４１、４２は、図例では、丸棒であって、一対の第１壁部材３１の間で横方向に延びる２本の丸棒４１、４１と、一対の第２壁部材３２の間で縦方向に延びる２本の丸棒４２、４２とを含む。尚、丸棒４１、４２の本数は２本に限定されない。横方向に延びる２本の丸棒４１、４１は、コア２の流入口２３の横寸法よりも長くかつ、縦方向に延びる２本の丸棒４２、４２は、コア２の流入口２３の縦寸法よりも長い。これによって、第１壁部材３１、第２壁部材３２及び角部材３３に分割された分割構造のダクト３内に、これらの丸棒４１、４２を取り付けたときには、図５（ｂ）に矢印で示すように、フランジ部側がその開口が拡大するように付勢される一方で、接続部側はその開口が縮小するように付勢されるため、コア２とシール材４及びダクト３とシール材４とがそれぞれ、より一層密着するようになって、コア２とダクト３との間のシール性が向上する。
【００６１】
尚、付勢部材は棒状の部材に限らず、例えば伸長する方向にバネ性を有する弾性部材によって構成してもよい。
【００６２】
また、付勢部材は、横方向に延びて横方向に付勢をする部材４１、及び、縦方向に延びて縦方向に付勢をする部材４２のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００６３】
（変形例３）
図６は、変形例３に係る熱交換器１３を示しており、この変形例３は、例えば取り付けスペースが確保できないため、コア２にダクト３を直接接続することができない場合に、有効な構成である。
【００６４】
具体的には、コア２の流入口２３側に、横断面が長方形状の接続部４３を外挿し、この接続部４３をコア２に対して、例えば溶接により固定する。そうして、前述した構成のダクト３を、この接続部４３に対して外挿し、図例で示すようにボルト・ナット４４を利用して両者を互いに固定する。接続部４３は、コア２と一体的に熱変形をするから、ダクト３が、前記と同様に、接続部４３の熱変形を拘束しないことでコア２の熱変形も許容され、コア２に熱応力が発生してしまうことが回避される。また、ダクト３と接続部４３との間のシール性も、前述と同様に確保される。
【００６５】
（変形例４）
図７は、変形例４に係る熱交換器１４を示しており、この熱交換器１４は、そのダクト３０が、縦壁部材、横壁部材及び角部材に分割されているのではなく、縦壁部材３０１、及び横壁部材３０２に分割されている。言い換えると、図１等におけるダクト３の第２壁部材３２と２つの角部材３３とが一体化して、横壁部材３０２を構成している。また、図１等におけるダクト３の角部材３３を省略しつつ、第２壁部材３２を横方向に延長することで、横壁部材３０２とした構成である、ということもできる。
【００６６】
縦壁部材３０１は、図１に示す第１壁部材３１と同様に、本体部３０１１、フランジ部３０１４及び接合部３０１６を備えて構成されている。横壁部材３０２は、本体部３０２１及びフランジ部３０２４を備えて構成されており、本体部３０２１の内、コア２の第２面２２よりも横方向に突出して配置される部分が、縦壁部材３０１の接合部３０１６に接合されることで、実質的に接合部として機能をする。縦壁部材３０１の接合部３０１６及び横壁部材３０２の接合部にはそれぞれ、詳細な図示は省略するが、横方向延びる長穴形状のボルト穴３０１７、３０２７が形成され、これらのボルト穴３０１７、３０２７に、締結部材３０１８が挿入されて、縦方向に締結を行うことで、ダクト３０が構成される。尚、ボルト穴３０１７、３０２７の内の一方のボルト穴のみを、長穴形状としてもよい点は、前記と同様である。
【００６７】
この構成の熱交換器１４は、コア２が横方向に熱変形しようとしたときに、縦壁部材３０１が横方向の外方に移動をすることで、コア２の熱変形を拘束せず、コア２に熱応力が発生してしまうことが回避される。また、縦壁部材３０１が横方向の外方に移動をしたときでもシール性が確保される点は前述の通りである。
【００６８】
このような構成の熱交換器１４は、特に、コア２の熱変形の方向が予め判っているとき（図例では横方向）に有効である。例えばコア２の縦横の寸法が大きく異なるため、一方向の熱変形量が他方向の熱変形量に比べて極めて大きいときや、コア２の内部構造によって、一方向の熱変形量が他方向の熱変形量に比べて極めて大きくなるときに有効である。従って、図示は省略するが、図１等における縦壁部材と角部材とを一体化して縦壁部材を構成しつつ、ダクトを縦壁部材と横壁部材とに分割するようにしてもよい。
【００６９】
尚、前述した熱交換器１０の構成及び変形例１〜４は、可能な範囲で、適宜組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、ここに開示した熱交換器用ダクトは、コアに対してダクトを直接接続したときに、そのシール性を確保しつつも、コアの熱変形を拘束せずに、コアに熱応力が発生することが回避されるから、例えばガスタービンや燃料電池等の排熱回収用を始めとした、各種用途の熱交換器に用いられるダクトとして有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１    熱交換器
１１  熱交換器
１２  熱交換器
１３  熱交換器
１４  熱交換器
２    コア
３    ダクト
３０  ダクト
２１  第１面
２２  第２面
３１  縦壁部材（第１壁部材）
３１５  第１接合面
３１７  ボルト穴（長穴）
３１８  締結部材
３２  横壁部材（第２壁部材、本体部）
３２５  第２接合面
３２７  ボルト穴（長穴）
３２８  締結部材
３３  角部材（角部）
３３５  ボルト穴（長穴）
３３６  ボルト穴（長穴）
３０１  縦壁部材（第１壁部材）
３０１７  ボルト穴
３０１８  締結部材
３０２  横壁部材（第２壁部材）
３０２７  ボルト穴
４    シール材
４１  丸棒（付勢部材）
４２  丸棒（付勢部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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