JP2000503107A - 空気予熱器の熱伝達表面 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空気予熱器（１０）は、第１の一連の波形要素（５０）を備えた熱伝達要素（４０）を有する。波形要素（５０）は、横方向にわたって大体連続して形成されて長手方向に向いた互いに平行なコルゲーション（５１）を有する。第１の一連の波形要素（５０）の各々の両側には、第２の一連のノッチ付き要素（５２）が配置されている。各要素（５２）は、互いに平行に間隔を置いて離れているノッチ（５４）を有する。各ノッチ（５４）は対向する両側から横方向に突出する平行なダブルリッジ（５６）により形成され、要素（５２）はノッチ（５４）間の平らな区域（５８）を有する。ノッチ（５４）は隣接する要素（５０）のコルゲーション（５１）に関して互いに正反対の方向へ斜めに向けられ、これによりノッチ付き要素（５２）はノッチ（５４）とコルゲーション（５１）との交差部でのみ波形要素（５０）と接触する。これは、境界層破壊の数の増大を生じさせ、熱伝達を改善すると共に、要素（５０）を通しての直線通路を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 空気予熱器の熱伝達表面 発明の背景 本発明は、熱を煙道ガス流れから燃焼用空気流れに伝達する回転再生式空気予 熱器に関する。より詳細には、本発明は空気予熱器の熱伝達表面に関する。 回転再生式空気予熱器は、一般に、炉を出る煙道ガスから熱を入来する燃焼用 空気に伝達するために用いられている。従来の回転再生式空気予熱器は、ハウジ ング内に回転可能に設けられているロータを有する。ロータは、熱を煙道ガスか ら燃焼用空気に伝達する熱伝達要素により画成されている熱伝達表面を支持する 。ロータは複数の半径方向隔壁又は仕切りを有し、これらの仕切りはそれらの間 に熱伝達要素を支持するコンパートメントを画成する。そして、セクタ板がロー タの上下面を横切って延び、空気予熱器をガス用セクタと空気用セクタとに分割 する。高温の煙道ガス流れは、空気予熱器のガス用セクタを通して向けられ、連 続して回転するロータの熱伝達要素に熱を伝達せしめる。熱伝達要素は、それか ら、空気予熱器の空気用セクタに回転させられる。熱伝達要素を横切るように向 けられた燃焼用空気流れは、これにより加熱される。 再生式空気予熱器用の熱伝達要素には、幾つかの要求がなされる。最も重要な ことは、熱伝達要素は一定の深さの熱伝達要素に対して必要量の熱伝達又はエネ ルギ回収を提供しなければならないことである。空気予熱器用の従来の熱伝達要 素は、フラット又はフォームプレスした鋼板若しくはリブを有する板の組合体を 用いる。組合体に積重されると、これらの板は煙道ガス流れ及び空気流れを空気 予熱器のロータを通して進めるための通路を形成する。熱伝達板の表面設計及び 配置は、隣接する板間の接触を作り、熱伝達要素を通して流れ通路を画成して維 持する。熱伝達要素に対しての更なる要求は、熱伝達要素が一定深さの熱伝達要 素に対して圧力降下を最小にし、及び更には積重ねの嵩を小さくすることである 。 熱伝達要素は、煙道ガス流れ中の、典型的にスートと称されている微粒子及び 凝縮汚染物質による汚染にさらされる。したがって、他の重要な性能上考慮すべ き問題は重大な汚染に対する熱伝達要素の低感応性である。更に、熱伝達要素は 汚染したときには容易に清掃可能でなければならない。熱伝達要素の汚染は、従 来、スートブロワ装置により除去され、この装置は圧縮乾燥蒸気又は空気を噴射 し、衝突エネルギにより熱伝達要素から微粉子、スケール及び汚染物質を取り除 く。したがって、熱伝達要素は、スートブロワ装置から遠く離れて位置している 熱伝達要素を清掃するのに十分なエネルギでもって熱伝達要素の第１の層を貫通 するようなスートブロワエネルギを許容しなければならない。その上、熱伝達要 素はまたスートブロワに関連する摩耗及び疲労に耐えなければならない。 熱伝達要素に対する更に他の設計上考慮すべき問題は、熱伝達要素の深さを通 して照準線を持つことができるかである。照準線は、赤外線又は他のホットスポ ット検知システムが熱伝達要素上のホットスポット又は火災の初期段階を検知す ることを可能にする。ホットスポット及び火災の迅速で正確な検知は、空気予熱 器に対する損傷を最小にする。 従来の空気予熱器は、典型的に、ロータの異なる種類の熱伝達要素の多層を使 用する。一般には、ロータは、煙道ガス出口に位置する低温端層と、中間層と、 煙道ガス入口に位置する高温端層とを有する。典型的に、高温端層は、熱伝達要 素の所定の深さに対して最も高い相対エネルギ回収を提供するように設計されて いる高熱伝達要素を用いる。これらの高熱伝達要素は、従来、斜めに向いて相互 接続されている流れチャンネルを有し、これらの流れチャンネルは高熱伝達を許 容するが、しかし、スートブロワ流れが熱伝達要素内を通して進むにつれてスー トブロワ流れからのエネルギを拡散又は分散させてしまう。そして、このスート ブロワ流れの分散は、スートブロワに最も近接する熱伝達要素、及びまた遠くに 位置している熱伝達要素の層の清掃効率を非常に減少せしめる。 汚染のかなり多くの部分は、典型的に、少なくともいくぶんかは凝縮のために 低温端層に生じる。従来の高熱伝達要素の斜めに向いた流れチャンネルは、スー トブロワエネルギがこのような高熱伝達要素への進入中に著しく消散されるため に、一般に、これら流れチャンネルの低温端層への使用を妨げるものである。し たがって、スートブロワによる効率の良い有効な清掃を可能にする熱伝達表面を 提供するためには、真直なチャンネルを有する熱伝達要素がスートブロワエネル ギの消散を減少せしめるために少なくとも低温端層に使用される。したがって、 熱伝達又はエネルギ回収効率は典型的に妥協され、大きい深さの真直なチャンネ ルを有する熱伝達要素が従来の高熱伝達要素と比較して等しい熱伝達能力を提供 するために要求されている。 発明の概要 簡単に述べれば、本発明は、回転再生式空気予熱器において熱を煙道ガス流れ から空気流れに伝達するための熱伝達要素に関する。本発明による熱伝達要素は 、長手方向に向いた互いに平行なコルゲーションを有する波形の熱伝達板を包含 する。これらのコルゲーションは、第１の熱伝達板の横方向全体にわたって大体 連続して形成されている。 波形熱伝達板の両側には、ノッチ付きの熱伝達板が配置されている。各ノッチ 付き熱伝達板は、互いに平行に間隔を置いて離れているノッチを有する。各ノッ チは、ノッチ付き熱伝達板の対向する両側から横方向に突出する平行なダブルリ ッジにより形成されている。ノッチ付き熱伝達板は、更に、ノッチ間に平らな区 域を画成する。ノッチ付き熱伝達板のノッチは、更に、波形熱伝達板のコルゲー ションに関して互いに正反対の方向へ斜めに向けられている。 本発明による熱伝達要素は、単に積重したノッチ付き熱伝達板を有する従来の 熱伝達要素よりも、波形及びノッチ付きの熱伝達板間の接触部の数を増大する。 波形及びノッチ付きの熱伝達板間の接触部の数が増大することは、境界層破壊の 数を増大せしめる。そして、これらの境界層破壊は、熱伝達板の表面に沿って生 じて熱伝達性能を低下せしめる境界層を分裂せしめる。したがって、境界層破壊 の数の増大な流体媒体と本発明の熱伝達要素との間の熱伝達を増大させて改善さ せることを導く。 波形熱伝達板は、熱伝達要素を通して大体連続する直線通路を提供する。した がって、スートブロワの作動中、波形熱伝達板は、ブロワ媒体がスートブロワを 改善するために熱伝達要素の深さ全体に進むのを許容する。波形及びノッチ付き の熱伝達板の積重配列体は、更に、熱伝達要素の深さ全体を通しての照準線を許 容する。したがって、赤外線センサは空気予熱器の効率の良い作動及び火災の防 止のために熱伝達要素上のホットスポット及び火災の初期段階を検知することが できる。 図面の簡単な説明 図１は、回転再生式空気予熱器を一部切断して示す斜視図である。 図２は、図１のロータの一部断面図である。 図３は、本発明による図２の熱伝達要素の斜視図である。 図４は、図３の熱伝達要素の一部端面図である。 図５は、図３の熱伝達要素を一部断面にして示す斜視図である。 好適な実施例の説明 図面の図１を参照するに、従来の回転再生式空気予熱器は参照符号１０により 総括的に示されている。空気予熱器１０は、ハウジング１４内に回転可能に設け られたロータ１２を有する。ロータ１２は、中央ポスト１８からロータ１２の外 周部にまで半径方向に延びている複数の隔壁又は仕切り１６で形成されている。 これらの仕切り１６は、それらの間にコンパートメント１７を画成し、これらの コンパートメント１７は熱交換又は伝達要素４０を収容する。 ハウジング１４は、加熱煙道ガスの流れを空気予熱器１０を通して流すための 煙道ガス入口ダクト２０及び煙道ガス出口ダクト２２を画成する。ハウジング１ ４は、更に、燃焼用空気の流れを空気予熱器１０を通して流すための空気入口ダ クト２４及び空気出口ダクト２６を画成する。セクタ板２８は、空気予熱器１０ を空気用セクタ３２と煙道ガス用セクタ３４とに分割する。図１の細い矢印は、 ロータ１２を通る煙道ガス流れ３６及び空気流れ３８を示す。煙道ガス入口ダク ト２０を通して入る高温の煙道ガス流れ３６は、コンパートメント１７内に設け られている熱伝達要素４０に熱を伝達する。加熱された熱伝達要素４０は、それ から、空気予熱器１０の空気用セクタ３２に回転させられる。加熱された熱伝達 要素４０の蓄熱は、それから、空気入口ダクト２４を通して入ってくる燃焼用空 気流れ３８に伝達される。低温となった煙道ガス流れ３６は、煙道ガス出口ダク ト２２を通して空気予熱器１０を出る。加熱された空気流れ３８は、空気出口ダ クト２６を通して空気予熱器１０を出る。 ロータ１２は、一般に、３層の熱伝達要素４０を有する（図２及び図３参照） 。高温の端層４２は、煙道ガス入口ダクト２０及び空気出口ダクト２６に隣接し て配置されている。中間層４４は、高温の端層４２に隣接して配置されている。 最後に、低温の端層４６は、煙道ガス出口ダクト２２及び空気入口ダクト２４に 大体隣接して配置されている。 熱伝達要素４０は、波形の熱伝達板５０とノッチ付きの熱伝達板５２とを交互 に積重した積重体として、構成されている。波形熱伝達板５０は、長手方向に向 いた互いに平行なコルゲーション５１を画成する。これらのコルゲーション５１ は、熱伝達要素４０を通る流体媒体の主流れ方向と大体平行である。これらのコ ルゲーション５１は、好適には、波形熱伝達板５０の横方向全体にわたって連続 して形成される。 波形熱伝達板５０の両側には、ノッチ付き熱伝達板５２が配置されている。各 ノッチ付き熱伝達板５２は、互いに平行なノッチ５４を画成する。これらのノッ チ５４は、ノッチ付き熱伝達板５２の対向する両側から横方向に突出する互いに 平行なダブルリッジ５６で形成されている。これらのノッチ５４は、好適には、 Ｓ形断面を画成する。しかしながら、これらのノッチ５４は、また、各リッジ５ ６が三角形状であって全体としてＺ形の断面を、又は対向して横方向に延びる多 数のリッジを形成する他の周知の形状を有することができる。ノッチ付き熱伝達 板５２は、ノッチ５４間に平らな区域５８を画成する。波形熱伝達板５０の対向 する両側に配置されている熱伝達板５２は、波形熱伝達板５０のコルゲーション ５１の方向に関して互いに正反対の方向へ斜めに向けられている。その結果、ノ ッチ付き熱伝達板５２と波形熱伝達板５０とは、コルゲーション５１とノッチ５ ４のリッジ５６との交差部のみで接触する。 波形熱伝達板５０のコルゲーション５１は、熱伝達要素４０を通しての照準線 を画成し、したがって赤外線又は他の感知システムによる熱伝達要素のホットス ポット及び初期様相の監視を許容する。波形熱伝達板５０のコルゲーション５１ は、更に、熱伝達要素４０から付着物を取り除くためにスートブロワ装置の清掃 媒体を熱伝達要素４０の内部に通すための直線通路を提供する。 リッジ５６とコルゲーション５４との交差部、すなわち接触部（図４参照）は 流体媒体と熱伝達要素４０の表面との間に生じる温度境界の境界トリップを提供 する。従来の熱伝達板と比較して熱伝達板５０，５２の接触部の数を増大するこ とは、流体媒体と本発明による熱伝達要素４０との間の熱伝達性能の改善を提供 する。 以上本発明の好適な実施例を詳細に図示し説明してきたけれども、上記実施例 に対して多くの変形及び変更が当業者によってできることは容易に認識されよう 。したがって、添付した請求の範囲は本発明の精神及び範囲内にある変形のすべ てを包含するものとされている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１０月１２日（１９９８．１０．１２） 【補正内容】 請求の範囲 ３ 空気予熱器（１０）用の熱伝達要素（４０）において、波形の熱伝達板（５ ０）とノッチ付きの熱伝達板（５２）との配列体を包含し、前記波形熱伝達板（ ５０）の各々はその横方向にわたって大体連続して形成されて長手方向に向いた 互いに平行なコルゲーション（５１）を有し、前記ノッチ付き熱伝達板（５２） の各々はその対向する両側から横方向に突出する互いに平行なダブルリッジ（５ ６）から形成された真直なノッチ（５４）とこれらのノッチ（５４）間の平らな 区域（５８）とを有し、前記波形熱伝達板（５０）と前記ノッチ付き熱伝達板（ ５２）とは交互に配列されて、各ノッチ付き熱伝達板（５２）は隣接する他のノ ッチ付き熱伝達板（５２）から前記波形熱伝達板（５０）により分離され、各ノ ッチ付き熱伝達板（５２）はそのノッチ（５４）と前記波形熱伝達板（５０）の コルゲーション（５１）との交差部でのみ前記波形熱伝達板（５０）と接触し、 またそれぞれの各対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２）の一方のノッチ付き 熱伝達板（５２）のノッチ（５４）は一斜め方向へそれぞれの前記波形熱伝達板 （５０）のコルゲーション（５１）に関して斜めに向けられ、更にそれぞれの前 記対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２）の他方のノッチ付き熱伝達板（５２ ）のノッチ（５４）は、それぞれの前記対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２ ）の前記一方のノッチ付き熱伝達板（５２）のノッチ（５４）の前記一斜め方向 と正反対の方向へそれぞれの前記波形熱伝達板（５０）のコルゲーション（５１ ）に関して斜めに向けられている熱伝達要素。 【手続補正書】 【提出日】１９９９年３月２６日（１９９９．３．２６） 【補正内容】 請求の範囲 １ 空気予熱器（１０）用の熱伝達要素（４０）において、波形の熱伝達板（５ ０）とノッチ付きの熱伝達板（５２）との配列体を包含し、前記波形熱伝達板（ ５０）の各々はその横方向にわたって大体連続して形成されて長手方向に向いた 互いに平行なコルゲーション（５１）を有し、前記ノッチ付き熱伝達板（５２） の各々はその対向する両側から横方向に突出する互いに平行なダブルリッジ（５ ６）から形成された真直なノッチ（５４）とこれらのノッチ（５４）間の平らな 区域（５８）とを有し、前記波形熱伝達板（５０）と前記ノッチ付き熱伝達板（ ５２）とは交互に配列されて、各ノッチ付き熱伝達板（５２）は隣接する他のノ ッチ付き熱伝達板（５２）から前記波形熱伝達板（５０）により分離され、各ノ ッチ付き熱伝達板（５２）はそのノッチ（５４）と前記波形熱伝達板（５０）の コルゲーション（５１）との交差部でのみ前記波形熱伝達板（５０）と接触し、 またそれぞれの各対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２）の一方のノッチ付き 熱伝達板（５２）のノッチ（５４）は一斜め方向へそれぞれの前記波形熱伝達板 （５０）のコルゲーション（５１）に関して斜めに向けられ、更にそれぞれの前 記対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２）の他方のノッチ付き熱伝達板（５２ ）のノッチ（５４）は、それぞれの前記対の隣接するノッチ付き熱伝達板（５２ ）の前記一方のノッチ付き熱伝達板（５２）のノッチ（５４）の前記一斜め方向 と正反対の方向へそれぞれの前記波形熱伝達板（５０）のコルゲーション（５１ ）に関して斜めに向けられている熱伝達要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気予熱器用の熱伝達要素において、対向する両側を有する第１の熱伝達板 と、この第１の熱伝達板の対向する両側の各々に隣接する第２の熱伝達板とを包 含し、前記第１の熱伝達板はその横方向にわたって大体連続して形成されて長手 方向に向いた互いに平行なコルゲーションを有し、前記第２の熱伝達板の各々は 、その対向する両側から横方向に突出する互いに平行なダブルリッジから形成さ れた真直なノッチと、これらのノッチ間の平らな区域とを有し、各第２の熱伝達 板は前記ノッチと前記コルゲーションとの交差部のみで前記第１の熱伝達板と接 触し、前記第２の熱伝達板のダブルリッジは前記コルゲーションに関して互いに 正反対の方向へ斜めに向けられている熱伝達要素。 ２ 空気予熱器用の熱伝達要素において、波形の熱伝達板とノッチ付きの熱伝達 板とを交互に隣接した配列体を包含し、前記波形熱伝達板はその横方向にわたっ て大体連続して形成されて長手方向に向いた互いに平行なコルゲーションを有し 、前記ノッチ付き熱伝達板は、その対向する両側から横方向に突出する互いに平 行なダブルリッジから形成された真直なノッチと、これらのノッチ間の平らな区 域とを有し、前記ノッチ付き熱伝達板は前記ノッチと前記コルゲーションとの交 差部のみで前記波形熱伝達板と接触し、前記隣接するノッチ付き熱伝達板のダブ ルリッジは前記コルゲーションに関して互いに正反対の方向へ斜めに向けられて いる熱伝達要素。