(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心に配置された内筒(1) および外筒(2) と、
その内外筒(1) (2) 間に配置され、多数のプレートの積層体よりなり、交互に第１流体(10a) の第１流路(10)と第２流体(11a) の第２流路(11)が各プレート間に形成されたコア(22)と、を具備し、
第１流体(10a) は、前記内筒(1) と外筒(2) との間で、それらの軸線方向の一端から各第１流路(10)に供給され、その第１流路(10)を軸線方向に流通して、その他端から流出されるように構成され、
第２流体(11a) は、前記外筒(2) の外周の一方の開口(13)から各プレート間の各第２流路(11)に供給されて、その第２流路(11)の一端部から他端部に流通して、その外筒(2) の外周の他方の開口(13)より外部に導かれるように構成された、複数の円筒型の熱交換器(22a) を有し、
複数の前記熱交換器(22a) が、その軸線を同一にして直列に配置され、上流側の第１の熱交換器(22a) の内筒(1) の後端と下流側の第２の熱交換器(22a) の外筒(2) の前端とが漏斗状部材(40)で連結され、
前記第１流体(10a) の一部が、第１の熱交換器(22a) の前記内筒(1) 内を通過して、前記漏斗状部材(40)に案内されて前記第２の熱交換器(22a) の内筒(1) と外筒(2) との間に供給されるように構成された複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第１流体(10a) が、第１の熱交換器(22a) のコア(22)内を流通する流量と、その下流側の各熱交換器(22a) のコア(22)内を流通する流量とが均等になるように、その内筒(1) の直径またはその流通抵抗をコア(22)の流通抵抗にリンクさせて決定した複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第１流体(10a) が高温ガスであり、第２流体(11a) が冷却用空気である複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
夫々の前記熱交換器が次の構造からなるもので、
同心に配置された内筒(1) および外筒(2) と、
その内外筒(1) (2) 間に配置され、渦巻き状に巻回された一以上のセル(3) と、を具備し、
夫々のセル(3) は、互いに接触する一対の第１プレート(4) と第２プレート(5) とを有し、
その一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) には、前記内筒(1) の軸線方向の両端部で、その周方向に互いに離間した複数の入口(6) および出口(7) が、両プレート(4) (5) の対向方向に形成された凹陥部(8) 内に整合して設けられ、
一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) の周方向に隣合う入口(6) どうし間および出口(7) どうしの間には夫々連通部(9) が設けられ、
各セル(3) の一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) の対向面の外面側には、第１流体(10a) の第１流路(10)が前記軸線方向に向かって形成され、非対向面側には第２流体(11a) の第２流路(11)が入口(6) から出口(7) に前記軸線方向に向かって形成され、
半径方向に隣接するセル(3) (3a)どうしは、一方のセル(3) の第２プレート(5) と他方のセル(3a)の第１プレート(4a)とが前記軸線方向の両縁で接触すると共に、夫々の前記凹陥部(8) が対向して第２流体(11a) の流出入用の小タンク部(12)を構成する円筒型の熱交換器からなることを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
夫々の前記熱交換器が次の構造からなるもので、
一枚の帯状金属板を第１折り返し縁(45)と、第２折り返し縁(46)との交互に葛折りに折り返し曲折して多数の平板部(47)が、前記内筒(1) と外筒(2) 間に放射状に形成されると共に、その第１折り返し縁(45)で一体に連結されて隣接する一対の平板部(47)の周縁どうしを接合して複数のエレメント(48)が形成され且つ、隣合うエレメント(48)どうしは、前記第２折り返し縁(46)で定間隔に一体に連結され、夫々のエレメント(48)の第２折り返し縁(46)で互いに離間した位置に一対の第２流体(11a) の前記開口(13)が形成され、
各エレメント(48)の外面側に第１流体(10a) が流通するように構成された熱交換器からなることを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【請求項６】
請求項５に記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第２折り返し縁(46)が、前記外筒(2) 自体を構成することを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてレキュパレータに用いるものであって、複数の熱交換器を用いて高温ガスを冷却空気により冷却する場合の熱交換器の接続構造に最適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温ガスを複数の熱交換器で冷却するには、各熱交換器を配管で並列接続して、夫々の熱交換器に均等に高温ガスを供給する必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
複数の熱交換器を並列させ、夫々に高温ガスを供給する場合、その配管構造が複雑であると共に、その複雑な配管構造の耐久性を確保するための考慮が必要であった。
そこで本発明は、複数の円筒型の熱交換器の内筒を下流側の接続配管の一部に利用することにより、接続構造を簡略化できることに気付き本発明を完成する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、同心に配置された内筒(1) および外筒(2) と、
その内外筒(1) (2) 間に配置され、多数のプレートの積層体よりなり、交互に第１流体(10a) の第１流路(10)と第２流体(11a) の第２流路(11)が各プレート間に形成されたコア(22)と、を具備し、
第１流体(10a) は、前記内筒(1) と外筒(2) との間で、それらの軸線方向の一端から各第１流路(10)に供給され、その第１流路(10)を軸線方向に流通して、その他端から流出されるように構成され、
第２流体(11a) は、前記外筒(2) の外周の一方の開口(13)から各プレート間の各第２流路(11)に供給されて、その第２流路(11)の一端部から他端部に流通して、その外筒(2) の外周の他方の開口(13)より外部に導かれるように構成された、複数の円筒型の熱交換器(22a) を有し、
複数の前記熱交換器(22a) が、その軸線を同一にして直列に配置され、上流側の第１の熱交換器(22a) の内筒(1) の後端と下流側の第２の熱交換器(22a) の外筒(2) の前端とが漏斗状部材(40)で連結され、
前記第１流体(10a) の一部が、第１の熱交換器(22a) の前記内筒(1) 内を通過して、前記漏斗状部材(40)に案内されて前記第２の熱交換器(22a) の内筒(1) と外筒(2) との間に供給されるように構成された複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第１流体(10a) が、第１の熱交換器(22a) のコア(22)内を流通する流量と、その下流側の各熱交換器(22a) のコア(22)内を流通する流量とが均等になるように、その内筒(1) の直径またはその流通抵抗をコア(22)の流通抵抗にリンクさせて決定した複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【０００６】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第１流体(10a) が高温ガスであり、第２流体(11a) が冷却用空気である複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【０００７】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
夫々の前記熱交換器を次の構造とすることができる。
即ち、各熱交換器は、
同心に配置された内筒(1) および外筒(2) と、
その内外筒(1) (2) 間に配置され、渦巻き状に巻回された一以上のセル(3) と、を具備し、
夫々のセル(3) は、互いに接触する一対の第１プレート(4) と第２プレート(5) とを有し、
その一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) には、前記内筒(1) の軸線方向の両端部で、その周方向に互いに離間した複数の入口(6) および出口(7) が、両プレート(4) (5) の対向方向に形成された凹陥部(8) 内に整合して設けられ、
一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) の周方向に隣合う入口(6) どうし間および出口(7) どうしの間には夫々連通部(9) が設けられ、
各セル(3) の一対の第１プレート(4) ，第２プレート(5) の対向面の外面側には、第１流体(10a) の第１流路(10)が前記軸線方向に向かって形成され、非対向面側には第２流体(11a) の第２流路(11)が入口(6) から出口(7) に前記軸線方向に向かって形成され、
半径方向に隣接するセル(3) (3a)どうしは、一方のセル(3) の第２プレート(5) と他方のセル(3a)の第１プレート(4a)とが前記軸線方向の両縁で接触すると共に、夫々の前記凹陥部(8) が対向して第２流体(11a) の流出入用の小タンク部(12)を構成する熱交換器からなることを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【０００８】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
夫々の前記熱交換器を次の構造とすることができる。即ち、
各熱交換器は、
一枚の帯状金属板を第１折り返し縁(45)と、第２折り返し縁(46)との交互に葛折りに折り返し曲折して多数の平板部(47)が、前記内筒(1) と外筒(2) 間に放射状に形成されると共に、その第１折り返し縁(45)で一体に連結されて隣接する一対の平板部(47)の周縁どうしを接合して複数のエレメント(48)が形成され且つ、隣合うエレメント(48)どうしは、前記第２折り返し縁(46)で定間隔に一体に連結され、夫々のエレメント(48)の第２折り返し縁(46)で互いに離間した位置に一対の第２流体(11a) の前記開口(13)が形成され、
各エレメント(48)の外面側に第１流体(10a) が流通するように構成された熱交換器からなることを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載された複数の円筒型の熱交換器の接続構造において、
前記第２折り返し縁(46)が、前記外筒(2) 自体を構成することを特徴とする複数の円筒型の熱交換器の接続構造である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の複数の円筒型の熱交換器の接続構造の説明図であり、図２は各熱交換器の説明的斜視図である。また、図３は図２の III− III線上で切断した縦断面略図であり、図４は本熱交換器のコア22の説明的分解斜視図である。さらに図５は同熱交換器の第１プレート４，第２プレート５の部分平面図であり、図６は図５のVI−VI矢視図、図７は同 VII− VII矢視断面図、図８は同VIII−VIII断面図である。
【００１１】
図１の例では、三つの熱交換器22ａが直列に接続されている。即ち、上流側の熱交換器22ａの内筒１及び漏斗状部材40並びに外筒２を介し、下流側の熱交換器22ａが接続されている。そして第１流体10ａが夫々の熱交換器22ａのコア22に均等に流通するように、夫々の内筒１の直径その他が定められている。
夫々の熱交換器22ａは、図２、図４に示す如く内筒１と外筒２との間に多数の渦巻き状のプレートの積層体からなるコア22が設けられている。そのコア22を構成するプレートは、図３〜図８の如く形成されている。即ち、図４に示す如く内筒１の外周に一以上のセル３の一端が間隔をあけて渦巻き状に巻回される。
【００１２】
夫々のセル３は、互いに接触する一対の第１プレート４と第２プレート５とを有し、その一対の第１プレート４，第２プレート５には内筒１の軸線方向両端部でその周方向に互いに離間した複数の入口６及び出口７が、第１プレート４，第２プレート５の対向方向に形成された凹陥部８内に整合して設けられる。そして一対の第１プレート４，第２プレート５の周方向に隣り合う入口６どうしの間及び出口７どうしの間は、夫々図３の如く連通部９が設けられている。また、各セル３の一対の第１プレート４，第２プレート５の対向面の外面側には、第１流体10ａの第１流路10が軸線方向に向かって一端から他端に形成されている。そしてそれらの非対向面側には、第２流体11ａの第２流路11が入口６から出口７に軸線方向に向かって形成されている。
【００１３】
さらに半径方向に隣接するセル３，３ａどうしは一方のセル３の第２プレート５と、他方のセル３ａの第１プレート４ａとが軸線方向の両縁で接触すると共に、凹陥部８が対向して第２流体11ａの流出用の小タンク部12を構成する。
なお、隣接するセル３とセル３ａの端縁間は溶接により接続されている。そして第１流体10ａは図３の如く、外筒２の軸線方向一端から他端に第１流路10を介して流通する。また、第２流体11ａは夫々の外筒２の一方の開口13，夫々の入口６から第２流路11を介し、出口７，他方の開口13より外部に流出する。
【００１４】
このように構成された複数の熱交換器22ａは、図１の如く夫々の開口13の外周に、一例として環状の環状タンク41が形成され、その環状タンク41を介し第２流体11ａとしての冷却用空気が一方の開口13からコア22の第２流路11を夫々流通し他方の開口13から流出する。
上流側の内筒１の下流端には漏斗状部材40が夫々延在し、その漏斗状部材40の後端が下流側の熱交換器22ａの外筒２に連結される。また、上流側の外筒２と下流側の外筒２とが連結され、その連結部と漏斗状部材40の外周との間に第１流体出口タンク42が設けられ、その第１流体出口タンク42に出口パイプ44が接続されている。なお、最も下流端の熱交換器22ａの内筒１の前端には端蓋43が被嵌されている。
【００１５】
そして内筒１の直径及び漏斗状部材40の形状その他は、第１流体10ａとしての高温ガスが各コア22に等分に流通するように設計される。即ち、コア22の各第１流路10の流通抵抗にリンクして内筒１の直径が定められる。そして高温ガスが夫々の熱交換器22ａのコア22に均等に流通し、夫々のコア22に供給された第２流体11ａとの間に熱交換が行われる。
なお、内筒の直径を一定として、各内筒１内にオリフィス等を設けて、その流通抵抗を変えることにより、夫々のコア22に第１流体10ａが可能な限り均等に流通するように構成することもできる。
【００１６】
次に図９は、本発明の接続構造に用いられる円筒型の熱交換器の他の例を示す側面略図であり、図１０はその要部拡大端面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線矢視断面図である。
この例は、一枚の帯状金属板を第１折り返し縁45と、第２折り返し縁46との交互に葛折りに折り返し曲折して多数の平板部47が、前記内筒１と外筒２間に放射状に形成される。それと共に、その第１折り返し縁45で一体に連結されて隣接する一対の平板部47の周縁どうしを接合して複数のエレメント48が形成されている。
【００１７】
また、隣合うエレメント48どうしは、前記第２折り返し縁46で定間隔に一体に連結され、夫々のエレメント48の第２折り返し縁46で互いに離間した位置に一対の第２流体11ａの前記開口13が形成される。なお、この例では、前記第２折り返し縁46が前記外筒２自体を構成し、第１折り返し縁45が前記内筒１自体を構成する。
そして、その外筒の一方の開口13から第２流体11ａが各エレメント48内に連通部９を介して流入し、それが内部を内外筒の軸線方向に流通して他方の開口13から流出する。また、各エレメント48の外面側に第１流体10ａが軸線方向に流通するものである。
【００１８】
次に、図１２は図９における各エレメント48が湾曲されて、その第１折り返し縁45が内筒１に接触されたものである。
【００１９】
【発明の作用・効果】
請求項１に記載の本接続構造によれば、第１流体10ａを複数の熱交換器22ａにその上流側の内筒１および漏斗状部材40を利用して順次下流側に供給することができる。そのため構造が簡単で故障し難い複数の円筒型の熱交換器の接続構造を提供できる。
【００２０】
請求項２に記載の本発明によれば、複数の熱交換器22ａのコア22内に夫々略等しい流量の第１流体10ａを流通できるので、効率の良い複数の円筒型の熱交換器の接続構造の提供が可能となる。
請求項３に記載の本発明は、第１流体10ａが高温ガスであり第２流体11ａが冷却用空気であり、特に配管に問題のある高温ガスの接続構造を単純化し、故障し難いものを提供できる。
【００２１】
請求項４に記載の本発明によれば、製造容易な熱交換器22ａを用いて本接続構造を提供できる。
請求項５に記載の発明によれは、部品点数が少なくなり、製造容易な熱交換器を用いて本接続構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複数の円筒型の熱交換器の接続構造の断面説明図。
【図２】本発明の各熱交換器の斜視略図。
【図３】図２における III− III断面略図。
【図４】同熱交換器のコア22の分解説明図。
【図５】同熱交換器に用いられる第１プレート４，第２プレート５の平面図。
【図６】図５のVI−VI矢視図。
【図７】図５の VII− VII矢視断面図。
【図８】図５のVIII−VIII矢視断面図。
【図９】  本発明の接続構造に用いられる円筒型の熱交換器の他の例を示す側面略図。
【図１０】同熱交換器の要部拡大端面図。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図１２】本発明の接続構造に用いられる円筒型の熱交換器の他の例を示す側面略図。
【符号の説明】
１  内筒
２  外筒
３，３ａ  セル
４，４ａ  第１プレート
５，５ａ  第２プレート
６  入口
７  出口
８  凹陥部
９  連通部
10  第１流路
10ａ  第１流体
11  第２流路
11ａ  第２流体
12  小タンク部
13  開口
14  端
15，16  波形
19  接合用小フランジ部
20  嵌着部
21  嵌入部
22  コア
22ａ  熱交換器
29  溶接部
40  漏斗状部材
41  環状タンク
42  第１流体出口タンク
43  端蓋
44  出口パイプ
45  第１折り返し縁
46  第２折り返し縁
47  平坦部
48  エレメント
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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