JP3384600B2 - Stacked heat exchanger - Google Patents
Stacked heat exchangerInfo
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- JP3384600B2 JP3384600B2 JP01064594A JP1064594A JP3384600B2 JP 3384600 B2 JP3384600 B2 JP 3384600B2 JP 01064594 A JP01064594 A JP 01064594A JP 1064594 A JP1064594 A JP 1064594A JP 3384600 B2 JP3384600 B2 JP 3384600B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、積層型熱交換器の改良
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a laminated heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のガスタービンの流路構造として、
例えば図２２に示すようなものがある(特開平２−２３
８１３２号公報、参照)。2. Description of the Related Art As a flow path structure of a conventional gas turbine,
For example, there is one as shown in FIG. 22 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-23).
8132 publication).
【０００３】これについて説明すると、図中６１は排気
ガスによって吸気を加熱する熱交換器であり、６２はタ
ービン６３から出た排気ガスをこの積層型熱交換器６１
に導入するディフューザである。To explain this, in the figure, 61 is a heat exchanger for heating intake air with exhaust gas, and 62 is exhaust gas from the turbine 63 for this laminated heat exchanger 61.
It is a diffuser to be introduced into.
【０００４】ディフューザ６２は、その流路断面積が上
流側から下流側にかけて次第に大きくなり、タービン６
３から排出される排気ガスを熱交換器６１の全域に導入
させる働きをする。The diffuser 62 has a flow passage cross-sectional area that gradually increases from the upstream side to the downstream side.
The exhaust gas discharged from No. 3 functions to introduce into the entire area of the heat exchanger 61.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タービ
ン６３と熱交換器６１が接近して、ディフューザ６２の
通路長が十分に得られない場合、タービンから出た排気
ガスの流速分布を均一化することができず、熱交換器６
１の中央部に向かう勢力が大きくなる。However, when the turbine 63 and the heat exchanger 61 are close to each other and the passage length of the diffuser 62 cannot be sufficiently obtained, the flow velocity distribution of the exhaust gas discharged from the turbine is made uniform. Heat exchanger 6
The power toward the center of 1 becomes larger.
【０００６】また、例えば実開昭６１−２００４０９号
公報に開示された排気流路構造にあっては、図２３に示
すように、ディフューザ７２の内側に３つの筒状をした
ルーバー７３が支柱７４を介して設けられ、このルーバ
ー７３により熱交換器７１に流入する排気ガスの流速分
布の均一化がはかられている。Further, in the exhaust passage structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-200409, for example, as shown in FIG. 23, three cylindrical louvers 73 are provided inside the diffuser 72 and columns 74 are provided. The louver 73 ensures uniform flow velocity distribution of the exhaust gas flowing into the heat exchanger 71.
【０００７】ところが、このような従来のディフューザ
７２の内側にルーバー７３が介装される排気流路構造を
ガスタービンに適用する場合、ルーバー７３がタービン
から排出される燃焼ガスからの熱的影響または圧力変動
に伴う加振力を受けるため、これらに対して十分な耐熱
性や強度を確保することが難しいという問題点がある。However, when the exhaust passage structure in which the louver 73 is provided inside the conventional diffuser 72 is applied to the gas turbine, the louver 73 is thermally affected by the combustion gas discharged from the turbine. There is a problem that it is difficult to secure sufficient heat resistance and strength against these, because they are subjected to the excitation force associated with the pressure fluctuation.
【０００８】本発明は上記問題点に着目し、積層型熱交
換器の熱交換効率および耐久性を高めることを目的とす
る。The present invention focuses on the above-mentioned problems, and an object thereof is to improve the heat exchange efficiency and durability of the laminated heat exchanger.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
流体Ａが流れる第一流路を画成する複数のチューブエレ
メントを備え、互いに積層されたチューブエレメントの
間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チューブエレメ
ントを収装するハウジングを備え、ハウジングに流体Ｂ
を導入するディフューザを備える積層型熱交換器におい
て、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、ガイド部はディフューザの流
路に対して流路断面積を拡大した流路拡大部を画成し、
ガイド部の内側に各チューブエレメントの上流端部に間
隙をもって対峙する整流プレートを備え、隣合う前記チ
ューブエレメントの間にハウジングに対峙するスペーサ
を介装する。The invention according to claim 1 is
A plurality of tube elements that define a first flow path through which the fluid A flows, a second flow path through which the fluid B flows between the stacked tube elements, and a housing that houses the tube elements; Fluid B in the housing
In the laminated heat exchanger including the diffuser for introducing the fluid, a guide portion for introducing the fluid B into the second flow passage is formed on the downstream side of the diffuser, and the guide portion has a flow passage cross-sectional area with respect to the flow passage of the diffuser. Define the enlarged flow path expansion part,
Inside the guide part, a straightening plate that faces the upstream end of each tube element with a gap is provided .
Spacer facing the housing between the tube elements
Intervene .
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ハウジングを上下部を構成するアッパ
ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
ートのガイド部に接合させる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the housing is divided into an upper plate and a lower plate constituting upper and lower portions and side plates constituting side portions, and a tube element is provided on the side plate. And a guide part for introducing the fluid B into the second flow path, forming a joint flange for the diffuser and the side plate on the upper plate and the lower plate, and forming the diffuser on the upper plate and the lower plate. Join to the joining flange of and the guide part of the side plate.
【００１１】[0011]
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二
流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
するガイド部を形成する。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a guide member for introducing the fluid B into the second flow path is provided on the downstream side of the diffuser, and the guide member is directed toward the upstream end of the tube element. Forming a projecting portion having a U-shaped cross section.
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザにチューブエレメントの
上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
形成する。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the diffuser is provided with a guide portion protruding toward the upstream end of the tube element with a U-shaped cross section.
【００１４】[0014]
【作用】請求項１記載の発明において、各チューブエレ
メントの上流端部に間隙を持って対峙する整流プレート
が設けられることにより、ディフューザを通って第二流
路の中央に向かう流体Ｂの流れは整流プレートに衝突し
た後に流路拡大部を画成するガイド部に案内されて第二
流路の周辺部に分散して導入されるとともに、その一部
が整流プレートの背後に回り込んで間隙から第二流路の
中央部に分散して導入される。In the invention of claim 1, the flow of the fluid B flowing toward the center of the second flow path through the diffuser is provided by providing the rectifying plates facing each other with a gap at the upstream end of each tube element. After colliding with the flow straightening plate, it is guided by the guide portion that defines the enlarged flow passage and is dispersedly introduced into the peripheral portion of the second flow passage. It is dispersedly introduced into the central portion of the second flow path.
【００１５】整流プレートに当たった後に各チューブエ
レメントの上流端に沿って拡がる流体Ｂの流れは、ガイ
ド部に当たることにより第二流路に案内されて、各チュ
ーブエレメント間に流入する流体Ｂの速度分布の均一化
がはかられるとともに、第二流路を迂回して各チューブ
エレメントとハウジングの隙間を通過する流体Ｂの流量
を減らすことにより、熱交換効率を高められる。The flow of the fluid B which spreads along the upstream end of each tube element after hitting the straightening plate is guided to the second flow path by hitting the guide portion, and the velocity of the fluid B flowing between the tube elements. The distribution of heat can be made uniform, and the heat exchange efficiency can be improved by reducing the flow rate of the fluid B that bypasses the second flow path and passes through the gap between each tube element and the housing.
【００１６】また、この熱交換器がガスタービンの排気
通路に介装された場合、整流プレートがチューブエレメ
ントの直上流側に配置されることにより、タービンから
排出される燃焼ガスの温度不均一によるヒートスポット
がチューブエレメントに直接当たることを防止できると
ともに、燃焼器における着火ミス時にタービンを経てデ
ィフューザに排出される未燃焼燃料がチューブエレメン
トに直接付着して燃焼することを防止し、チューブエレ
メントがその材質の耐熱温度を越えて過熱されることを
防止できる。また、スペーサは各チューブエレメントと
ハウジングの隙間を埋めることにより、流体Ｂがこの隙
間に流入することを抑制して、流体Ｂがチューブエレメ
ントの間に画成される第二流路に流入することを促し、
熱交換率を高められる。 Further, when the heat exchanger is installed in the exhaust passage of the gas turbine, the straightening plate is arranged immediately upstream of the tube element, so that the temperature of the combustion gas discharged from the turbine is uneven. It is possible to prevent the heat spot from directly hitting the tube element, and to prevent the unburned fuel discharged to the diffuser through the turbine from the turbine at the time of ignition failure in the combustor from directly adhering to the tube element and burning, and It is possible to prevent the material from being overheated beyond the heat resistant temperature. In addition, the spacer is
By filling the gap in the housing, the fluid B
The fluid B is prevented from flowing into the space, and the fluid B
Encouraged to flow into the second flow path defined between
The heat exchange rate can be increased.
【００１７】請求項２記載の発明において、各チューブ
エレメントを積層した状態で各層の間に生じる位置ずれ
等に起因して、アッパープレートとロアプレートおよび
サイドプレートの組み付け精度が悪化する場合に、ディ
フューザがアッパープレートとロアプレートの各接合フ
ランジおよびサイドプレートのガイド部に接合する構造
により、ディフューザとハウジングの間に隙間が空くこ
とが回避され、気密性を確保することができる。In the invention described in claim 2, when the assembling accuracy of the upper plate, the lower plate and the side plate is deteriorated due to a positional deviation or the like generated between the respective layers in a state where the tube elements are laminated, the diffuser Due to the structure in which is joined to the respective joint flanges of the upper plate and the lower plate and the guide portions of the side plates, it is possible to avoid the formation of a gap between the diffuser and the housing, and ensure the airtightness.
【００１８】[0018]
【００１９】請求項３記載の発明において、ガイド部材
はＵ字形断面をした梁構造により高い剛性を有するた
め、整流プレートに衝突した後にガイド部材に衝突する
排気ガスＢの流れにより、ガイド部材が変形することを
十分に抑えられる。In the invention according to claim 3 , since the guide member has a high rigidity due to the beam structure having a U-shaped cross section, the guide member is deformed by the flow of the exhaust gas B which collides with the guide member after colliding with the flow straightening plate. Can be sufficiently suppressed.
【００２０】請求項４記載の発明において、ガイド部は
Ｕ字形断面をもって梁状に突出することにより、ディフ
ューザの剛性を高められ、整流プレートに衝突した後に
ガイド部材に衝突する排気ガスＢの流れにより、ガイド
部が変形することを十分に抑えられる。In the invention according to claim 4 , since the guide portion projects in a beam shape with a U-shaped cross section, the rigidity of the diffuser is enhanced, and the flow of the exhaust gas B colliding with the guide member after colliding with the straightening plate is caused. The deformation of the guide portion can be sufficiently suppressed.
【００２１】[0021]
【実施例】本発明の第一実施例を添付図面に基づいて説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【００２２】図１に示すように、ガスタービンに備えら
れる積層型熱交換器は、ハウジング６の内部にアウター
フィン１を介して複数のチューブエレメント２が積層さ
れた状態で収装され、図２（Ａ）に示すように、各アウ
ターフィン１とチューブエレメント２の間に排気ガスＢ
が流れる排気流路２２が画成される。As shown in FIG. 1, the laminated heat exchanger provided in the gas turbine is housed in a state in which a plurality of tube elements 2 are laminated inside a housing 6 via outer fins 1. As shown in (A), exhaust gas B is provided between each outer fin 1 and the tube element 2.
An exhaust flow path 22 through which the air flows is defined.
【００２３】ハウジング６の一端には排気流路２２のデ
ィフューザ（入口ダクト）２４が、他端には出口ダクト
２５がそれぞれ設けられる。図示しないタービンから出
た排気ガスＢは図中矢印で示すようにディフューザ２４
から排気流路２２に流入し、各チューブエレメント２の
周囲をアウターフィン１を介して流れて出口ダクト２５
へと排出される。A diffuser (inlet duct) 24 of the exhaust passage 22 is provided at one end of the housing 6, and an outlet duct 25 is provided at the other end. Exhaust gas B emitted from a turbine (not shown) is diffused by a diffuser 24 as indicated by an arrow in the figure.
From the outlet duct 25 to the exhaust passage 22 and flows around each tube element 2 through the outer fin 1.
Is discharged to.
【００２４】各チューブエレメント２の内部に吸気Ａが
流れる吸気流路２１が画成されている。An intake passage 21 through which the intake air A flows is defined inside each tube element 2.
【００２５】各チューブエレメント２に吸気流路２１に
対して排気流路２２を挟んで二方向から吸気Ａを流入さ
せる２つの入口流路４と、各チューブエレメント２から
吸気Ａを排気流路２２を挟んで二方向から流出させる２
つの出口流路５が、図３にも示すように、アウターフィ
ン１の側部１ａから外側に突出して形成される。The two inlet passages 4 for allowing the intake air A to flow into the respective tube elements 2 from the two directions with the exhaust passage 22 sandwiched between the intake passages 21, and the intake passages 22 for the intake air A from the respective tube elements 2. Flow out from two directions with a pinch in between 2
As shown in FIG. 3, one outlet channel 5 is formed so as to project outward from the side portion 1a of the outer fin 1.
【００２６】図示しないコンプレッサから送られる吸気
Ａは各入口流路４の上端から流入し、各入口流路４から
各吸気流路２１に流入し、各吸気流路２１を流れる過程
で排気ガスＢとの間で熱交換が行われた後に各出口流路
５の上端から流出し、図示しない燃焼器へと送られる。The intake air A sent from a compressor (not shown) flows in from the upper end of each inlet flow path 4, flows from each inlet flow path 4 into each intake flow path 21, and in the process of flowing through each intake flow path 21, exhaust gas B After exchanging heat with each other, they flow out from the upper ends of the outlet flow paths 5 and are sent to a combustor (not shown).
【００２７】図４にも示すように、チューブエレメント
２は箱形のアッパープレート２６とロアプレート２７が
組み合わせられ、アッパープレート２６とロアプレート
２７の間にインナーフィン３が介装される。As shown in FIG. 4, the tube element 2 is formed by combining a box-shaped upper plate 26 and a lower plate 27, and an inner fin 3 is interposed between the upper plate 26 and the lower plate 27.
【００２８】アッパープレート２６とロアプレート２７
は互いに接合する周縁部２６ｂと２７ｂを有し、一方の
周縁部２７ｂが他方の周縁部２６ｂを包むように折り返
されてカシメ固定され、これにより枠状をした周縁カシ
メ部１０が形成される。Upper plate 26 and lower plate 27
Has peripheral portions 26b and 27b which are joined to each other, and one peripheral portion 27b is folded back so as to wrap around the other peripheral portion 26b and fixed by caulking, whereby the frame-shaped peripheral caulking portion 10 is formed.
【００２９】アッパープレート２６とロアプレート２７
の四隅にはそれぞれ張出部２６ａと２７ａが突出形成さ
れ、張出部２６ａと２７ａが互いに嵌合することにより
入口流路４および出口流路５が画成される。入口流路４
および出口流路５が各チューブエレメント２の四隅に配
置されているため、各チューブエレメント２の位置決め
精度が高められる。Upper plate 26 and lower plate 27
Overhangs 26a and 27a are formed at the four corners of the protrusion, and the inlet channels 4 and the outlet channels 5 are defined by fitting the overhanging portions 26a and 27a to each other. Inlet channel 4
Since the outlet flow paths 5 are arranged at the four corners of each tube element 2, the positioning accuracy of each tube element 2 is improved.
【００３０】チューブエレメント２の内側にはアッパー
プレート２６とロアプレート２７の間に入口流路４、出
口流路５を囲むようにスペーサ１４が介装されるととも
に、各チューブエレメント２の間には入口流路４、出口
流路５を囲むようにスペーサ１５が介装される。Inside the tube element 2, a spacer 14 is provided between the upper plate 26 and the lower plate 27 so as to surround the inlet channel 4 and the outlet channel 5, and between each tube element 2. A spacer 15 is provided so as to surround the inlet channel 4 and the outlet channel 5.
【００３１】スペーサ１４は、図２（Ｂ）に示すよう
に、Ｃ字形に形成される。スペーサ１５は、図２（Ｃ）
に示すように、Ｏ字形に形成される。The spacer 14 is formed in a C shape as shown in FIG. The spacer 15 is shown in FIG.
As shown in FIG.
【００３２】出口流路５のまわりも、上記入口流路４の
まわりと同様に各チューブエレメント２は互いに張出部
２６ａと２７ａが嵌合し、各チューブエレメント２の内
外に出口流路５を囲むようにスペーサ１４，１５が介装
されている。各チューブエレメント２は互いに積層され
た状態で、４隅に配置された張出部２６ａと２７ａが嵌
合することにより、組み付け精度を高められる。Similarly to the circumference of the outlet flow path 5, the tube elements 2 are fitted with the overhanging portions 26a and 27a in the same manner as the circumference of the inlet flow path 4, so that the outlet flow path 5 is provided inside and outside each tube element 2. Spacers 14 and 15 are provided so as to surround them. The tube elements 2 are stacked on each other, and the protruding portions 26a and 27a arranged at the four corners are fitted to each other, whereby the assembling accuracy can be improved.
【００３３】インナーフィン３とアウターフィン１はそ
れぞれ波板状に形成され、それぞれの折り目が互いに平
行になるように配置される。各入口流路４が排気流路２
２の出口ダクト２５に近接し、かつ各出口流路５がディ
フューザ２４に近接するように配置され、インナーフィ
ン３によって導かれる吸気Ａの流れ方向をアウターフィ
ン１によって導かれる排気ガスＢの流れ方向に対向させ
る構成とする。The inner fins 3 and the outer fins 1 are each formed in a corrugated plate shape and are arranged so that their folds are parallel to each other. Each inlet channel 4 is an exhaust channel 2
2 is arranged so as to be close to the outlet duct 25 of the second exhaust pipe and each outlet flow path 5 is close to the diffuser 24, and the flow direction of the intake gas A guided by the inner fins 3 is the flow direction of the exhaust gas B guided by the outer fins 1. It is configured to face.
【００３４】吸気Ａは各入口流路４からチューブエレメ
ント２に流入し、インナーフィン３に沿って流れた後、
各出口流路５へと流出する一方、排気ガスＢはハウジン
グ６の入口に設けられるディフューザ２４から流入し、
アウターフィン１に沿って流れて吸気Ａとの間で熱交換
が行われた後、出口ダクト２５から流出する。The intake air A flows into the tube element 2 from each inlet flow path 4, flows along the inner fins 3, and then
While flowing out to each outlet flow path 5, the exhaust gas B flows in from the diffuser 24 provided at the inlet of the housing 6,
After flowing along the outer fins 1 to perform heat exchange with the intake air A, it flows out from the outlet duct 25.
【００３５】インナーフィン３によって導かれる吸気Ａ
の流れ方向をアウターフィン１によって導かれる排気ガ
スＢの流れ方向に対向させる構成とすることにより、各
チューブエレメント２の温度分布を均一化して熱交換効
率を高められ、熱交換器の小型化がはかられる。Intake air A guided by the inner fins 3
Of the exhaust gas B guided by the outer fins 1 to make the temperature distribution of each tube element 2 uniform, the heat exchange efficiency can be improved, and the heat exchanger can be downsized. It comes off.
【００３６】ディフューザ２４はその上流端２４ａが図
示しないタービンハウジングに接合され、タービンから
排出される排気ガスＢを各チューブエレメント２の間に
導入する。The upstream end 24a of the diffuser 24 is joined to a turbine housing (not shown), and the exhaust gas B discharged from the turbine is introduced between the tube elements 2.
【００３７】ハウジング６にはアウターフィン１の直上
流側に流路断面積をディフューザ２４の流路から急拡大
する拡張流路部２９が画成されるとともに、拡張流路部
２６内に各チューブエレメント２およびアウターフィン
１の各上流端２ｆ，１ｆに間隙９をもって平行に対峙す
る整流プレート７が設けられ、タービンから排出される
排気ガスＢを各チューブエレメント２の全域に導入させ
る働きをする。The housing 6 is formed with an expansion flow path portion 29 immediately upstream of the outer fin 1 for expanding the flow path cross-sectional area from the flow path of the diffuser 24, and each tube is provided in the expansion flow path portion 26. A rectifying plate 7 facing each other in parallel with a gap 9 is provided at each upstream end 2f, 1f of the element 2 and the outer fin 1 and serves to introduce the exhaust gas B discharged from the turbine to the entire area of each tube element 2.
【００３８】図５にも示すように、ハウジング６の側部
を構成するサイドプレート８は、チューブエレメント２
の周縁カシメ部１０に沿って延びる包囲部８ａと、拡張
流路部２９を画成するガイド部８ｂとを有する。左右の
各サイドプレート８においてガイド部８ｂの間に画成さ
れる拡張流路部２９の最大幅は、アウターフィン１の上
流端１ｆの幅ｄと同等に設定される。As shown in FIG. 5, the side plate 8 constituting the side portion of the housing 6 is formed by the tube element 2
It has an enclosing portion 8a extending along the peripheral caulking portion 10 and a guide portion 8b that defines the extension flow passage portion 29. The maximum width of the expansion flow path portion 29 defined between the guide portions 8b in each of the left and right side plates 8 is set to be equal to the width d of the upstream end 1f of the outer fin 1.
【００３９】ハウジング６の上下部を構成するアッパー
プレート３６とロアプレート３７はサイドプレート８お
よびディフューザ２４のそれぞれに対する接合フランジ
３６ａ，３７ａが全周に渡って折り曲げて形成される。
各接合フランジ３６ａ，３７ａはサイドプレート８の包
囲部８ａとガイド部８ｂに沿って湾曲する。拡張流路部
２９は、各接合フランジ３６ａ，３７ａに連接するアッ
パープレート３６とロアプレート３７の部位とサイドプ
レート８のガイド部８ｂによって画成される。The upper plate 36 and the lower plate 37 constituting the upper and lower parts of the housing 6 are formed by bending the joint flanges 36a, 37a for the side plate 8 and the diffuser 24 over the entire circumference.
The joint flanges 36a and 37a are curved along the surrounding portion 8a and the guide portion 8b of the side plate 8. The expansion flow path portion 29 is defined by the upper plate 36, the lower plate 37, and the guide portion 8 b of the side plate 8 that are connected to the joint flanges 36 a and 37 a.
【００４０】ディフューザ２４は円形をした入口２４ａ
と、長方形をした出口２４ｂを有し、出口２４ｂのまわ
りにアッパープレート３６とロアプレート３７の各接合
フランジ３６ａ，３７ａおよびサイドプレート８のガイ
ド部８ｂに対する接合フランジ２４ｃを有している。The diffuser 24 has a circular inlet 24a.
And a rectangular outlet 24b, and around the outlet 24b there are joint flanges 36a, 37a of the upper plate 36 and the lower plate 37 and a joint flange 24c for the guide portion 8b of the side plate 8.
【００４１】出口ダクト２５は四角形をした入口２５ａ
と、円形をした出口２５ｂと、ハウジング６に対する接
合フランジ２５ｃを有している。出口ダクト２５が接続
するハウジング６の下流側端部は一定断面積をもつ箱状
に形成されている。アッパープレート３６とロアプレー
ト３７およびサイドプレート８は出口ダクト２５の接合
フランジ２５ｃに対する接合フランジ３６ｅ，３７ｅ，
８ｅを有している。The outlet duct 25 is a square inlet 25a.
And a circular outlet 25b and a joint flange 25c for the housing 6. The downstream end of the housing 6 to which the outlet duct 25 is connected is formed in a box shape having a constant cross-sectional area. The upper plate 36, the lower plate 37, and the side plate 8 are joined to the joining flanges 25c of the outlet duct 25 by joining flanges 36e, 37e,
8e.
【００４２】ディフューザ２４および出口ダクト２５は
ハウジング６に対して溶接またはロウ付けにより固着さ
れる。The diffuser 24 and the outlet duct 25 are fixed to the housing 6 by welding or brazing.
【００４３】図６に示すように、円形をした整流プレー
ト７は、耐熱部材からなり、各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆの中央部に
対峙して配置される。As shown in FIG. 6, the straightening plate 7 having a circular shape is made of a heat-resistant member, and is arranged so as to face the center portion of each upstream end 2f, 1f of each tube element 2 and outer fin 1.
【００４４】各入口流路４および出口流路５の間に位置
する前記排気流路２２の断面形を二等分する直線を中心
線とすると、円形をした整流プレート７の直径はこの中
心線に沿って配置される。When the straight line that bisects the cross-sectional shape of the exhaust flow passage 22 located between each inlet flow passage 4 and the outlet flow passage 5 is the center line, the diameter of the circular straightening plate 7 is the center line. Will be placed along.
【００４５】図７にも示すように、整流プレート７に形
成されて各チューブエレメント２およびアウターフィン
１の上流端２ｆ，１ｆに着座する突起部として、チュー
ブエレメント２に４つの脚部３１が一体形成されるとと
もに、その中央部から突出するスペーサ３６が固着され
る。整流プレート７はこの各脚部３１およびスペーサ３
６を各チューブエレメント２およびアウターフィン１の
上流端部２ｆ，１ｆに接合させることにより、これらの
間に所定の間隙９が画成される。As shown in FIG. 7, four leg portions 31 are integrally formed with the tube element 2 as projections which are formed on the straightening plate 7 and are seated on the upstream ends 2f and 1f of the tube elements 2 and the outer fins 1. While being formed, the spacer 36 protruding from the central portion is fixed. The straightening plate 7 includes the leg portions 31 and the spacers 3.
By joining 6 to each tube element 2 and the upstream end portions 2f, 1f of the outer fin 1, a predetermined gap 9 is defined between them.
【００４６】各脚部３１をチューブエレメント２に締結
する締結具として、図示しないワイヤーが設けられる。
各脚部３１のチューブエレメント２に対する接合部には
ワイヤーを挿通させる穴３２が形成される。穴３２を挿
通するワイヤーは、各チューブエレメント２およびアウ
ターフィン１の間の排気流路２２を貫通して、それぞれ
の端部が出口ダクト２５側で互いに結ばれる。As a fastener for fastening each leg 31 to the tube element 2, a wire (not shown) is provided.
A hole 32 through which a wire is inserted is formed in a joint portion of each leg portion 31 with the tube element 2. The wires that pass through the holes 32 pass through the exhaust passage 22 between the tube elements 2 and the outer fins 1, and their ends are connected to each other on the outlet duct 25 side.
【００４７】整流プレート７は各脚部３１の各穴３２を
挿通するワイヤー３３を介して各チューブエレメント２
に縛り付けられる構造のため、ワイヤー３３が排気ガス
Ｂの流れに付与する圧力損失を小さく抑えられる。The rectifying plate 7 is provided with each tube element 2 through a wire 33 which is inserted through each hole 32 of each leg 31.
Because of the structure that is tied up to, the pressure loss applied to the flow of the exhaust gas B by the wire 33 can be suppressed to be small.
【００４８】整流プレート７はその背後に突出した各脚
部３１およびスペーサ３６を各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１の上流端部２ｆ，１ｆに接合させ
て支持される構造のため、従来のルーバーのようにター
ビンから排出される排気ガスＢの流れに影響する加振力
を受けることが少なく、整流プレート７または脚部３１
等にフラッタが生じることを防止して、その耐久性を高
められる。さらに、整流プレート７およびその脚部３１
等は、従来のルーバーのようにディフューザ２４の上流
側でタービンから排出される流速の高い排気ガスに直接
さらされることがなく、十分な耐熱性を確保できる。The rectifying plate 7 has a structure in which the leg portions 31 and the spacers 36 protruding behind the rectifying plate 7 are joined to the respective tube elements 2 and the upstream end portions 2f, 1f of the outer fins 1 to be supported. As described above, the rectifying plate 7 or the leg portion 31 is less likely to be subjected to the exciting force that affects the flow of the exhaust gas B discharged from the turbine.
It is possible to prevent the occurrence of flutter in etc. and improve its durability. Further, the rectifying plate 7 and its legs 31
Unlike the conventional louver, etc., they are not directly exposed to the exhaust gas with a high flow velocity discharged from the turbine on the upstream side of the diffuser 24, and sufficient heat resistance can be secured.
【００４９】また、整流プレート７の支持部材を各チュ
ーブエレメント２およびアウターフィン１の間に介装
し、ロウ付けにより固着する構造も考えられるが、薄い
板金からなるチューブエレメント２およびアウターフィ
ン１の間に剛性の高い支持部材が介在することにより、
ロウ付け時に不均一な力が働き、チューブエレメント２
の変形を来したり、ロウ付けによる結合不良部が発生す
る可能性がある。A structure in which a support member for the flow regulating plate 7 is interposed between the tube elements 2 and the outer fins 1 and fixed by brazing is also conceivable. However, the tube elements 2 and the outer fins 1 made of thin sheet metal may be used. By interposing a highly rigid support member between them,
Non-uniform force acts when brazing, tube element 2
May be deformed or a defective joint may occur due to brazing.
【００５０】ワイヤー３３は各チューブエレメント２お
よびアウターフィン１のロウ付け後に組み付けられる構
造のため、ワイヤー３３によりロウ付け不良部等が発生
することを回避できる。Since the wire 33 has a structure assembled after brazing the tube elements 2 and the outer fins 1, it is possible to prevent the wire 33 from causing defective brazing.
【００５１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。With the above construction, the operation will be described below.
【００５２】図８に矢印で示すように、吸気Ａは吸気流
路２１において２つの入口流路４から入口空間１６を経
てインナーフィン３の間に流入する際に、入口空間１６
においてその流線が大きく曲げられ、図中格子を入れて
示すように入口空間１６の中央部に吸気Ａの流れが淀む
滞留部が生じる。As shown by the arrow in FIG. 8, when the intake air A flows into the intake passage 21 from the two inlet passages 4 through the inlet space 16 and between the inner fins 3, the inlet space 16
At that time, the streamline is greatly bent, and as shown by inserting a lattice in the figure, a stagnant portion in which the flow of the intake air A stagnates occurs in the central portion of the inlet space 16.
【００５３】図１３に示すように、拡張流路部２９およ
び整流プレート７が設けられない従来装置にあっては、
ディフューザ２４の通路長Ｌが十分に得られずに、ディ
フューザ２４の拡がり角度θが８度を越える場合、図中
に矢印で示すように、各チューブエレメント２の中央部
に向かう勢力が大きくなり、図中格子を入れて示すよう
にディフューザ２４内の周辺領域において排気ガスＢの
流れがディフューザ２４の壁面から剥離し、排気流路２
２の周辺領域に流入する排気ガスＢの流速が低下する。As shown in FIG. 13, in the conventional device in which the expansion flow path portion 29 and the rectifying plate 7 are not provided,
When the passage length L of the diffuser 24 is not sufficiently obtained and the spread angle θ of the diffuser 24 exceeds 8 degrees, as shown by the arrow in the figure, the force toward the center of each tube element 2 increases, As shown with a lattice in the figure, the flow of the exhaust gas B is separated from the wall surface of the diffuser 24 in the peripheral region inside the diffuser 24, and the exhaust passage 2
The flow velocity of the exhaust gas B flowing into the peripheral area of 2 decreases.
【００５４】このように、各チューブエレメント２の中
央部では吸気Ａの滞留部が発生する一方、拡張流路部２
９および整流プレート７が設けられない従来装置にあっ
ては、その外側を流れる排気ガスＢの速度分布が大きく
なるため、その温度分布が局所的に高くなり、チューブ
エレメント２の中央部に高温部分が生じる可能性があ
る。この結果、熱交換効率が低下するとともに、チュー
ブエレメント２等の耐熱性が低下する。As described above, while the intake air A retention portion is generated in the central portion of each tube element 2, the expansion flow passage portion 2 is formed.
In the conventional device in which the exhaust gas B and the rectifying plate 7 are not provided, the velocity distribution of the exhaust gas B flowing outside thereof becomes large, so that the temperature distribution locally becomes high, and a high temperature portion is formed in the central portion of the tube element 2. May occur. As a result, the heat exchange efficiency is reduced and the heat resistance of the tube element 2 and the like is reduced.
【００５５】本発明は、排気ガスＢを排気流路２２に導
入する流路の断面積をチューブエレメント２およびアウ
ターフィン１の直上流側で拡大する拡張流路部２９が設
けられ、拡張流路部２９の内側に各チューブエレメント
２およびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆに間隙
９をもって平行に対峙する整流プレート７が設けられる
ことにより、ディフューザ２４を通って各チューブエレ
メント２の中央部に向かう排気ガスＢの流れは、図３、
図９に矢印で示すように、整流プレート７に衝突し、拡
張流路部２９においてチューブエレメント２の周辺部へ
と分散するとともに、その一部が整流プレート７の背後
に回り込んで間隙９からチューブエレメント２の中央部
に分散し、各チューブエレメント２の中央部に流入する
排気ガスＢの速度分布が周辺部より小さくなる。The present invention is provided with an expansion flow passage portion 29 for enlarging the cross-sectional area of the flow passage for introducing the exhaust gas B into the exhaust flow passage 22 just upstream of the tube element 2 and the outer fin 1. The rectifying plates 7 that face each other in parallel to the upstream ends 2f, 1f of the tube elements 2 and the outer fins 1 with the gap 9 provided inside the portion 29 pass through the diffuser 24 to the central portion of each tube element 2. The flow of the exhaust gas B going toward is shown in FIG.
As shown by the arrow in FIG. 9, while colliding with the rectifying plate 7 and being dispersed to the peripheral portion of the tube element 2 in the expansion flow path portion 29, a part thereof wraps around behind the rectifying plate 7 from the gap 9 The velocity distribution of the exhaust gas B dispersed in the central portion of the tube element 2 and flowing into the central portion of each tube element 2 becomes smaller than that of the peripheral portion.
【００５６】左右サイドプレート８の各ガイド部８ｂの
間に画成される拡張流路部２９の最大幅は、アウターフ
ィン１の上流端１ｆの幅ｄと同等に設定され、サイドプ
レート８はその包囲部８ａがチューブエレメント２の周
縁カシメ部１０に小さい隙間１１をもって対峙している
ため、排気ガスＢが隙間１１に流入することを抑制し、
排気ガスＢがアウターフィン１とチューブエレメント２
の間に画成される排気流路２２に流入することを促し
て、熱交換率を高められる。The maximum width of the expansion flow path portion 29 defined between the guide portions 8b of the left and right side plates 8 is set to be equal to the width d of the upstream end 1f of the outer fin 1, and the side plate 8 is Since the surrounding portion 8a faces the peripheral edge caulking portion 10 of the tube element 2 with a small gap 11, the exhaust gas B is prevented from flowing into the gap 11.
Exhaust gas B is outer fin 1 and tube element 2
The heat exchange rate can be increased by promoting the inflow into the exhaust passage 22 defined during the period.
【００５７】これに対して、図１４に示すように、左右
の各サイドプレート８の間に画成される拡張流路部２９
の最大幅を、チューブエレメント２の幅と同等に設定さ
れた場合、排気ガスＢは図中矢印で示すようにチューブ
エレメント２とサイドプレート８の隙間１１に流入する
量が増え、アウターフィン１とチューブエレメント２の
間に画成される排気流路２２に流入する量が減り、熱交
換率が低下する。On the other hand, as shown in FIG. 14, the expansion flow path portion 29 defined between the left and right side plates 8 is formed.
When the maximum width of the tube element 2 is set to be equal to the width of the tube element 2, the amount of the exhaust gas B flowing into the gap 11 between the tube element 2 and the side plate 8 increases as indicated by the arrow in the figure, and The amount of gas flowing into the exhaust passage 22 defined between the tube elements 2 decreases, and the heat exchange rate decreases.
【００５８】整流プレート７の面積、間隙９の大きさを
変えることにより、整流プレート７の背後に回り込んで
チューブエレメント２の中央部に流入する排気ガスＢの
速度分布を任意に設定することが可能となる。これによ
り、チューブエレメント２の外側における排気ガスＢの
速度分布を、チューブエレメント２の内側における吸気
Ａの速度分布に比例するように設定して、チューブエレ
メント２の中央部から流出する吸気Ａの温度が局部的に
高くなることを抑制して熱交換効率を高められるととも
に、チューブエレメント２等に熱損傷が生じることを有
効に防止できる。By changing the area of the rectifying plate 7 and the size of the gap 9, it is possible to arbitrarily set the velocity distribution of the exhaust gas B that wraps around the rectifying plate 7 and flows into the central portion of the tube element 2. It will be possible. Thus, the velocity distribution of the exhaust gas B outside the tube element 2 is set to be proportional to the velocity distribution of the intake air A inside the tube element 2, and the temperature of the intake air A flowing out from the central portion of the tube element 2 is set. The heat exchange efficiency can be enhanced by suppressing the local increase in the heat exchange rate, and the heat damage to the tube element 2 and the like can be effectively prevented.
【００５９】この結果、拡張流路部２９および整流プレ
ート７が設けられることにより、図１０に破線で示すよ
うに、通路長Ｌが長いディフューザ５０を設けたのと同
様に排気流路２２に流入する排気ガスＢの流速を均一化
する効果があり、熱交換器の全長Ｌ0を短縮することが
できる。As a result, the expanded flow passage portion 29 and the flow straightening plate 7 are provided, so that the diffuser 50 having a long passage length L flows into the exhaust flow passage 22 as shown by the broken line in FIG. There is an effect of making the flow velocity of the exhaust gas B to be uniform, and the total length L 0 of the heat exchanger can be shortened.
【００６０】整流プレート７がチューブエレメント２の
直上流側に配置されているため、タービンから排出され
る燃焼ガスの温度不均一によるヒートスポットがチュー
ブエレメント２またはアウターフィン１等に直接当たる
ことを防止できる。また、燃焼器における着火ミス時に
タービンを経てディフューザ２４に排出される未燃焼燃
料が整流プレート７上に燃焼することを促し、チューブ
エレメント２およびアウターフィン１の間に画成される
排気流路２２内で燃焼することを防止できる。Since the straightening plate 7 is arranged immediately upstream of the tube element 2, the heat spot due to the non-uniform temperature of the combustion gas discharged from the turbine is prevented from directly hitting the tube element 2 or the outer fin 1. it can. Further, at the time of ignition failure in the combustor, unburned fuel discharged to the diffuser 24 via the turbine is prompted to burn on the flow straightening plate 7, and the exhaust passage 22 defined between the tube element 2 and the outer fin 1 is formed. It is possible to prevent internal combustion.
【００６１】また、各チューブエレメント２およびアウ
ターフィン１を積層した状態でロウ付けを行う際に、図
１１に示すように、各層に位置ずれが生じた場合、アッ
パープレート３６とロアプレート３７の各接合フランジ
３６ａ，３７ａおよびサイドプレート８のガイド部８ｂ
の間に画成される開口部は長方形とならない状態で溶接
により組み付けられる可能性がある。When brazing is performed in a state where the tube elements 2 and the outer fins 1 are laminated, as shown in FIG. 11, when misalignment occurs in each layer, each of the upper plate 36 and the lower plate 37 Joining flanges 36a, 37a and the guide portion 8b of the side plate 8
The opening defined between the two may be assembled by welding without being rectangular.
【００６２】このようにアッパープレート３６とロアプ
レート３７およびサイドプレート８の組み付け精度が悪
化する場合に、ディフューザ２４がアッパープレート３
６とロアプレート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａ
およびサイドプレート８のガイド部８ｂに接合する構造
により、ディフューザ２４のハウジング６に対する溶接
部３５を図中破線で示すように、予め設定された取り付
け面（図中斜線を入れて示す）の範囲内に配置すること
ができ、気ディフューザ２４とハウジング６の間に隙間
が空くことが回避され、気密性を確保することができ
る。When the assembling accuracy of the upper plate 36, the lower plate 37 and the side plate 8 is deteriorated as described above, the diffuser 24 causes the upper plate 3 to move.
6 and the joint flanges 36a and 37a of the lower plate 37
Also, due to the structure of joining to the guide portion 8b of the side plate 8, the welded portion 35 of the diffuser 24 to the housing 6 is within the range of a preset mounting surface (shown by hatching in the drawing) as shown by the broken line in the drawing. It is possible to prevent air gaps between the air diffuser 24 and the housing 6 and to ensure airtightness.
【００６３】アッパープレート３６とロアプレート３７
はサイドプレート８およびディフューザ２４に対する接
合フランジ３６ａ，３７ａをそれぞれ有する構造のた
め、図１１に格子を入れて示すように、アッパープレー
ト３６およびロアプレート３７に対するサイドプレート
８の溶接部により熱的影響を受ける部位をチューブエレ
メント２およびアウターフィン１から離すことが可能と
なる。これにより、溶接時の熱的影響を受けてガスター
ビンの運転時に酸化、腐食しやすい環境下にあるチュー
ブエレメント２およびアウターフィン１が溶接時の熱的
影響を受けて耐熱性を損なうことを回避できる。Upper plate 36 and lower plate 37
Is a structure having joint flanges 36a and 37a for the side plate 8 and the diffuser 24, respectively. Therefore, as shown in FIG. 11 with grids, the welded portion of the side plate 8 to the upper plate 36 and the lower plate 37 has a thermal effect. The receiving portion can be separated from the tube element 2 and the outer fin 1. This prevents the tube element 2 and the outer fin 1 under the environment that are easily oxidized and corroded during the operation of the gas turbine due to the thermal influence at the time of welding from being damaged by the thermal influence at the time of welding. it can.
【００６４】次に、図１５に示す他の実施例について説
明する。なお、図１〜１２との対応部分には同一符号を
用いて説明する。Next, another embodiment shown in FIG. 15 will be described. It should be noted that the same parts as those in FIGS.
【００６５】各チューブエレメント２の間には入口流路
４、出口流路５を囲むようにスペーサ１５が介装され
る。Ｏ字形をしたスペーサ１５は、アッパープレート３
６とロアプレート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａ
またはサイドプレート８に対峙して突出する突起部１５
ａを有する。突起部１５ａはチューブエレメント２の周
縁カシメ部１０と略等しい突出量を有し、各周縁カシメ
部１０間の隙間を埋めるようになっている。A spacer 15 is provided between the tube elements 2 so as to surround the inlet flow path 4 and the outlet flow path 5. The O-shaped spacer 15 is used for the upper plate 3
6 and the joint flanges 36a and 37a of the lower plate 37
Alternatively, the protruding portion 15 that faces the side plate 8 and projects.
a. The protrusion 15 a has a projection amount substantially equal to that of the peripheral edge caulking portion 10 of the tube element 2, and fills a gap between the peripheral edge caulking portions 10.
【００６６】図１６に示すように、突起部１５ａは各周
縁カシメ部１０間の隙間を埋めることにより、アッパー
プレート３６とロアプレート３７およびサイドプレート
８と各チューブエレメント２の隙間１１の容積を縮小し
ているため、排気ガスＢが隙間１１に流入することを抑
制し、排気ガスＢがアウターフィン１とチューブエレメ
ント２の間に画成される排気流路２２に流入することを
促して、熱交換率を高められる。As shown in FIG. 16, the projections 15a fill the gaps between the peripheral caulking portions 10 to reduce the volume of the gaps 11 between the upper plate 36 and the lower plate 37 and between the side plate 8 and the tube elements 2. Therefore, the exhaust gas B is suppressed from flowing into the gap 11, and the exhaust gas B is promoted to flow into the exhaust flow passage 22 defined between the outer fin 1 and the tube element 2 to generate heat. The exchange rate can be increased.
【００６７】次に、図１７、図１８に示す他の実施例に
ついて説明する。なお、図１〜１２との対応部分には同
一符号を用いて説明する。Next, another embodiment shown in FIGS. 17 and 18 will be described. It should be noted that the same parts as those in FIGS.
【００６８】ハウジング６の上下部を構成するアッパー
プレート３６とロアプレート３７に渡って拡張流路部２
９を画成するガイド部材４１が設けられる。各ガイド部
材４１の流端部はアッパープレート３６およびロアプレ
ート３７の各接合フランジ３６ａ，３７ａに溶接により
結合される。ガイド部材４１はチューブエレメント２お
よびアウターフィン１の上流端２ｆ，１ｆに向けてＵ字
形断面をもって突出するガイド部４１ａと、アッパープ
レート３６およびロアプレート３７に対する接合フラン
ジ４１ｂを有する。The extended flow path portion 2 is extended across the upper plate 36 and the lower plate 37 which constitute the upper and lower parts of the housing 6.
A guide member 41 defining 9 is provided. The flow end portion of each guide member 41 is joined to the joint flanges 36a, 37a of the upper plate 36 and the lower plate 37 by welding. The guide member 41 has a guide portion 41a protruding with a U-shaped cross section toward the upstream ends 2f, 1f of the tube element 2 and the outer fin 1, and a joint flange 41b for the upper plate 36 and the lower plate 37.
【００６９】ディフューザ２４を通って各チューブエレ
メント２の中央部に向かう排気ガスＢの流れは、図１８
に矢印で示すように、整流プレート７に衝突し、拡張流
路部２９においてチューブエレメント２の周辺部へと分
散した後、ガイド部材４１に衝突してアウターフィン１
とチューブエレメント２の間に画成される排気流路２２
に案内される。これにより、排気流路２２に流入する排
気ガスＢの流速分布を適正にすることができる。The flow of the exhaust gas B passing through the diffuser 24 toward the center of each tube element 2 is shown in FIG.
As shown by the arrow in FIG. 3, the outer fin 1 is collided with the straightening plate 7 and is dispersed to the peripheral portion of the tube element 2 in the expansion flow path 29, and then collided with the guide member 41.
And the exhaust passage 22 defined between the tube element 2 and
Will be guided to. Thereby, the flow velocity distribution of the exhaust gas B flowing into the exhaust passage 22 can be made appropriate.
【００７０】ガイド部材４１はチューブエレメント２お
よびアウターフィン１の各上流端２ｆ，１ｆに小さい隙
間１１をもって対峙しているため、排気ガスＢが隙間１
１に流入することを抑制し、排気ガスＢがアウターフィ
ン１とチューブエレメント２の間に画成される排気流路
２２に流入することを促して、熱交換率を高められる。Since the guide member 41 faces the upstream ends 2f, 1f of the tube element 2 and the outer fin 1 with a small gap 11, the exhaust gas B is separated by the gap 1.
1 is suppressed, the exhaust gas B is promoted to flow into the exhaust passage 22 defined between the outer fin 1 and the tube element 2, and the heat exchange rate can be increased.
【００７１】ガイド部材４１はＵ字形断面をしたガイド
部４１ａから左右の接合フランジ４１ｂが折り曲げられ
る梁構造により高い剛性を有するため、整流プレート７
に衝突した後にガイド部材４１に衝突する排気ガスＢの
流れにより、ガイド部材４１が図１８、図１９に破線で
示すように変形することを十分に抑えられる。Since the guide member 41 has a high rigidity due to the beam structure in which the left and right joint flanges 41b are bent from the guide portion 41a having a U-shaped cross section, the straightening plate 7 has a high rigidity.
It is possible to sufficiently suppress the deformation of the guide member 41 as shown by the broken lines in FIGS. 18 and 19 due to the flow of the exhaust gas B that collides with the guide member 41 after the collision with.
【００７２】ガイド部材４１は拡張流路部２９に面する
部位に高温の排気ガスＢが当たって熱膨張することによ
り、図２に破線で示すように変形するが、Ｕ字形断面を
したガイド部４１ａに応力が集中することが抑えられ、
割れ等が生じることを防止できる。この熱膨張によりガ
イド部材４１のガイド部４１ａがチューブエレメント２
等に当接しても、チューブエレメント２等に生じる応力
を抑えられ、チューブエレメント２に割れ等が生じるこ
とを防止できる。The guide member 41 is deformed as shown by the broken line in FIG. 2 when the high temperature exhaust gas B hits the portion facing the expanded flow path portion 29 and thermally expands, but the guide portion having a U-shaped cross section. Concentration of stress on 41a is suppressed,
It is possible to prevent cracks and the like from occurring. Due to this thermal expansion, the guide portion 41a of the guide member 41 causes the tube element 2
Even if the tube element 2 comes into contact with the above, the stress generated in the tube element 2 and the like can be suppressed, and the tube element 2 can be prevented from cracking and the like.
【００７３】また、ガイド部材４１を設けることによ
り、アッパープレート３６とロアプレート３７およびサ
イドプレート８等の形状を簡素化し、プレス加工、溶接
等によるハウジング６の生産性を高められる。Further, by providing the guide member 41, the shapes of the upper plate 36, the lower plate 37, the side plate 8 and the like can be simplified, and the productivity of the housing 6 by press working, welding and the like can be improved.
【００７４】次に、図２０に示す他の実施例について説
明する。なお、図１〜１２との対応部分には同一符号を
用いて説明する。Next, another embodiment shown in FIG. 20 will be described. It should be noted that the same parts as those in FIGS.
【００７５】ディフューザ２４はハウジング６に対する
接合フランジ２４ｃを有し、接合フランジ２４ｃの途中
に拡張流路部２９を画成するガイド部２４ｇが突出形成
される。ガイド部２４ｇはチューブエレメント２および
アウターフィン１の上流端２ｆ，１ｆに向けてＵ字形断
面をもって突出している。The diffuser 24 has a joint flange 24c for the housing 6, and a guide portion 24g defining an expansion flow passage portion 29 is formed in the middle of the joint flange 24c so as to project. The guide portion 24g projects toward the upstream ends 2f, 1f of the tube element 2 and the outer fin 1 with a U-shaped cross section.
【００７６】ディフューザ２４はＵ字形断面をしたガイ
ド部２４ｇが突出する構造により高い剛性を有するた
め、整流プレート７に衝突した後にガイド部２４ｇに衝
突する排気ガスＢの流れにより、ガイド部２４ｇが変形
することを十分に抑えられる。Since the diffuser 24 has a high rigidity due to the structure in which the guide portion 24g having a U-shaped cross section is projected, the guide portion 24g is deformed by the flow of the exhaust gas B which collides with the guide portion 24g after colliding with the rectifying plate 7. Can be sufficiently suppressed.
【００７７】この場合、前記実施例に対してガイド部材
４１を廃止して部品数を削減することにより、生産性を
高められる。In this case, the productivity can be improved by eliminating the guide member 41 and reducing the number of parts as compared with the above embodiment.
【００７８】また、前記実施例におけるガイド部材４１
とディフューザ２４間に隙間４２を廃止して、排気ガス
Ｂが隙間１１に流入することを抑制し、排気ガスＢがア
ウターフィン１とチューブエレメント２の間に画成され
る排気流路２２に流入することを促して、熱交換率を高
められる。Further, the guide member 41 in the above embodiment
The gap 42 between the diffuser 24 and the diffuser 24 is eliminated to prevent the exhaust gas B from flowing into the gap 11, and the exhaust gas B flows into the exhaust flow passage 22 defined between the outer fin 1 and the tube element 2. The heat exchange rate can be increased by encouraging people to do so.
【００７９】[0079]
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、流体Ａが流れる第一流路を画成する複数のチューブ
エレメントを備え、互いに積層されたチューブエレメン
トの間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チューブエ
レメントを収装するハウジングを備え、ハウジングに流
体Ｂを導入するディフューザを備える積層型熱交換器に
おいて、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二流路
に導入するガイド部を形成し、ガイド部はディフューザ
の流路に対して流路断面積を拡大した流路拡大部を画成
し、ガイド部の内側に各チューブエレメントの上流端部
に間隙をもって対峙する整流プレートを備えたため、デ
ィフューザを通って第二流路の中央部に向かう排気ガス
の流れが第二流路の中央部に集中して流入したり、第二
流路を迂回してハウジングとの隙間を流れることを抑し
て、熱交換効率を高められ、タービンから排出される燃
焼ガスのヒートスポットや未燃焼ガスがチューブエレメ
ントに直接当たることを防止し、チューブエレメントが
その材質の耐熱温度を越えて過熱されることを防止でき
る。また、隣合う前記チューブエレメントの間にハウジ
ングに対峙するスペーサを介装したため、スペーサは各
チューブエレメントとハウジングの隙間を埋めることに
より、流体Ｂが隙間に流入することを抑制して、流体Ｂ
がチューブエレメントの間に画成される第二流路に流入
することを促し、熱交換率を高められる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of tube elements defining the first flow path through which the fluid A flows are provided, and the fluid B flows between the tube elements that are stacked on each other. In a laminated heat exchanger including a housing that defines two flow paths and accommodates a tube element, and a diffuser that introduces the fluid B into the housing, the fluid B is introduced into the second flow path downstream of the diffuser. Forming a guide portion that defines a flow passage enlarged portion having an enlarged flow passage cross-sectional area with respect to the flow passage of the diffuser, and faces the upstream end portion of each tube element with a gap inside the guide portion. Since the flow straightening plate is provided, the flow of exhaust gas flowing through the diffuser toward the center of the second flow passage concentrates and flows into the center of the second flow passage, or bypasses the second flow passage. The heat exchange efficiency can be improved by suppressing the flow in the gap between the tube and the tube, preventing the heat spot of the combustion gas discharged from the turbine and the unburned gas from directly hitting the tube element. It is possible to prevent overheating beyond the heat resistant temperature. In addition, a housing is provided between the adjacent tube elements.
Since a spacer facing the ring is inserted, the spacer
For filling the gap between the tube element and the housing
As a result, the fluid B is prevented from flowing into the gap, and the fluid B
Flows into the second flow path defined between the tube elements
You can promote the heat exchange rate.
【００８０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ハウジングを上下部を構成するアッパ
ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
ートのガイド部に接合させたため、各チューブエレメン
トを積層した状態で各層の間に生じる位置ずれ等に起因
して、アッパープレートとロアプレートおよびサイドプ
レートの組み付け精度が悪化する場合に、ディフューザ
とハウジングの間に隙間が空くことが回避され、気密性
を確保することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the housing is divided into an upper plate and a lower plate constituting upper and lower portions and side plates constituting side portions, and a tube element is provided on the side plate. And a guide part for introducing the fluid B into the second flow path, forming a joint flange for the diffuser and the side plate on the upper plate and the lower plate, and forming the diffuser on the upper plate and the lower plate. When the tube flanges are joined to the guide part of the side plate, the assembly accuracy of the upper plate, the lower plate, and the side plate deteriorates due to the positional deviation that occurs between the layers when the tube elements are stacked. Between the diffuser and the housing It is avoided that the gap becomes available, it is possible to secure airtightness.
【００８１】[0081]
【００８２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを第二
流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
するガイド部を形成したため、ガイド部材はＵ字形断面
をした梁構造により高い剛性を有するため、整流プレー
トに衝突した後にガイド部材に衝突する排気ガスＢの流
れにより、ガイド部材が変形することを十分に抑えられ
る。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a guide member for introducing the fluid B into the second flow path is provided on the downstream side of the diffuser, and the guide member is directed toward the upstream end of the tube element. Since the guide member having a U-shaped cross section is formed, the guide member has a high rigidity due to the beam structure having a U-shaped cross section. Therefore, due to the flow of the exhaust gas B that collides with the guide member after colliding with the flow straightening plate, the guide member Can be sufficiently suppressed from being deformed.
【００８３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ディフューザにチューブエレメントの
上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
形成したため、部品数を削減しつつ、ディフューザの剛
性を高められ、整流プレートに衝突した後にガイド部材
に衝突する排気ガスＢの流れにより、ガイド部が変形す
ることを十分に抑えられる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the diffuser is formed with a guide portion projecting with a U-shaped cross section toward the upstream end of the tube element. The rigidity of the guide part can be enhanced, and the deformation of the guide part due to the flow of the exhaust gas B that collides with the guide member after colliding with the rectifying plate can be sufficiently suppressed.
【図１】本発明の実施例における熱交換器の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
【図２】同じく熱交換器の断面図。FIG. 2 is a sectional view of the heat exchanger.
【図３】同じく熱交換器の拡張流路部等を含む断面図。FIG. 3 is a sectional view of the heat exchanger including an expanded flow path portion and the like.
【図４】同じくチューブエレメントの分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view of the tube element of the same.
【図５】同じくハウジングの分解斜視図。FIG. 5 is an exploded perspective view of the housing of the same.
【図６】同じく整流プレートの平面図。FIG. 6 is a plan view of the flow straightening plate.
【図７】同じく図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図８】同じくチューブエレメント内における吸気の流
れを示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a flow of intake air in the tube element.
【図９】同じく排気ガスの流れを示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a flow of exhaust gas in the same manner.
【図１０】同じくハウジングおよびディフューザの平面
図。FIG. 10 is a plan view of the housing and the diffuser.
【図１１】同じく熱交換器の断面図。FIG. 11 is a sectional view of the heat exchanger of the same.
【図１２】同じくハウジング等の正面図。FIG. 12 is a front view of a housing and the like.
【図１３】比較例における熱交換器の断面図。FIG. 13 is a sectional view of a heat exchanger in a comparative example.
【図１４】比較例における熱交換器の断面図。FIG. 14 is a sectional view of a heat exchanger in a comparative example.
【図１５】他の実施例を示す熱交換器の断面図。FIG. 15 is a sectional view of a heat exchanger showing another embodiment.
【図１６】同じく熱交換器の断面図。FIG. 16 is a sectional view of the heat exchanger of the same.
【図１７】さらに他の実施例を示す熱交換器の断面図。FIG. 17 is a sectional view of a heat exchanger showing still another embodiment.
【図１８】同じくハウジングおよびガイド部材等の正面
図。FIG. 18 is a front view of a housing, a guide member and the like.
【図１９】同じくハウジングおよびガイド部材等の断面
図。FIG. 19 is a sectional view of a housing, a guide member and the like.
【図２０】同じくハウジングおよびガイド部材等の断面
図。FIG. 20 is a sectional view of a housing, a guide member and the like.
【図２１】さらに他の実施例を示す熱交換器の断面図。FIG. 21 is a sectional view of a heat exchanger showing still another embodiment.
【図２２】従来例を示す排気流路構造の断面図。FIG. 22 is a sectional view of an exhaust passage structure showing a conventional example.
【図２３】従来例を示す熱交換器の断面図。FIG. 23 is a sectional view of a heat exchanger showing a conventional example.
１ アウターフィン ２ チューブエレメント ３ インナーフィン ４ 入口流路 ５ 出口流路 ６ ハウジング ７ 整流プレート ８ サイドプレート ８ａ 包囲部 ８ｂ ガイド部 ９ 間隙 １１ 間隙 １５ スペーサ １５ａ 突起部 ２１ 吸気流路 ２２ 排気流路 ２４ ディフューザ ２４ｇ ガイド部 ２９ 拡張流路部 ３６ アッパープレート ３７ ロアプレート ４１ ガイド部材 ４１ａ ガイド部 1 outer fin 2 tube elements 3 Inner fin 4 inlet channel 5 outlet channels 6 housing 7 Rectifier plate 8 side plates 8a Surrounding part 8b Guide part 9 gap 11 Gap 15 Spacer 15a protrusion 21 Intake channel 22 Exhaust flow path 24 diffuser 24g guide part 29 Extended flow path 36 Upper plate 37 Lower Plate 41 Guide member 41a guide part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高村 東作 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 熊倉 弘隆 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 木村 光生 神奈川県川崎市川崎区藤崎３丁目５番１ 号 東京ラヂエーター製造株式会社内 (56)参考文献 実開 平６−6956（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭50−11257（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28F 3/08 311 F28D 9/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tosaku Takamura 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. (72) Hirotaka Kumakura 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd. In-company (72) Inventor Mitsuo Kimura 3-5-1 Fujisaki, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Tokyo Radiator Manufacturing Co., Ltd. (56) References: Kaikai Hei 6-6956 (JP, U) Jitsuko Sho 50-11257 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F28F 3/08 311 F28D 9/00
Claims (4)
チューブエレメントを備え、互いに積層されたチューブ
エレメントの間に流体Ｂが流れる第二流路を画成し、チ
ューブエレメントを収装するハウジングを備え、ハウジ
ングに流体Ｂを導入するディフューザを備える積層型熱
交換器において、前記ディフューザの下流側に流体Ｂを
第二流路に導入するガイド部を形成し、ガイド部はディ
フューザの流路に対して流路断面積を拡大した流路拡大
部を画成し、ガイド部の内側に各チューブエレメントの
上流端部に間隙をもって対峙する整流プレートを備え、
隣合う前記チューブエレメントの間にハウジングに対峙
するスペーサを介装したことを特徴とする積層型熱交換
器。1. A plurality of tube elements that define a first flow path through which a fluid A flows, and a second flow path through which a fluid B flows is defined between tube elements that are stacked on top of each other. In a laminated heat exchanger including a housing for housing a diffuser for introducing the fluid B into the housing, a guide portion for introducing the fluid B into the second flow path is formed on the downstream side of the diffuser, and the guide portion forms the flow of the diffuser. A flow path expanding portion that expands the flow path cross-sectional area with respect to the path is defined, and a rectifying plate that faces the upstream end of each tube element with a gap is provided inside the guide portion ,
Face the housing between the adjacent tube elements.
A laminated heat exchanger, characterized in that a spacer is provided.
ープレートおよびロアプレートと、側部を構成するサイ
ドプレートに分割し、サイドプレートにチューブエレメ
ントの側部を包囲する包囲部と、流体Ｂを第二流路に導
入するガイド部を形成し、アッパープレートおよびロア
プレートにディフューザおよびサイドプレートに対する
接合フランジを形成し、ディフューザをアッパープレー
トおよびロアプレートの接合フランジおよびサイドプレ
ートのガイド部に接合させたことを特徴とする請求項１
記載の積層型熱交換器。2. The housing is divided into an upper plate and a lower plate constituting upper and lower parts and side plates constituting side parts, and the side plate surrounds a side part of the tube element and a fluid B A guide portion to be introduced into the two flow paths was formed, a joint flange for the diffuser and the side plate was formed on the upper plate and the lower plate, and the diffuser was joined to the joint flange of the upper plate and the lower plate and the guide portion of the side plate. Claim 1 characterized by the above-mentioned.
The laminated heat exchanger described.
流路に導入するガイド部材を備え、ガイド部材にチュー
ブエレメントの上流端に向けてＵ字形断面をもって突出
するガイド部を形成したことを特徴とする請求項１記載
の積層型熱交換器。3. A second fluid B is provided downstream of the diffuser.
A guide member for introducing into the flow path is provided, and the guide member is
Protruding with a U-shaped cross section toward the upstream end of the boot element
The laminated heat exchanger according to claim 1, wherein a guide portion is formed .
上流端に向けてＵ字形断面をもって突出するガイド部を
形成したことを特徴とする請求項１記載の積層型熱交換
器。 4. A tube element is attached to the diffuser.
A guide part protruding with a U-shaped cross section toward the upstream end
The laminated heat exchanger according to claim 1, wherein the laminated heat exchanger is formed.
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|---|---|---|---|
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