JPH0449498Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、回転するコアを介して熱交換を行
う回転蓄熱式熱交換器のシール装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の回転蓄熱式熱交換器としては、例えば第
５図及び第６図に示すようなものがある（実開昭
60−86777号公報参照）。

まずこれを簡単に説明すると、円筒形の回転蓄
熱体を構成するコア１は、内部に熱交換に関与す
る複数の流体がそれぞれ流通する軸線方向の流路
１ａを備え、外周面に固設したリングギヤ２を介
して図示しない駆動装置によつて円筒軸Ａの回り
に矢示Ｂ方向に回転駆動される。

熱交換器のハウジング３には、リング状又は半
リング状のシール部材４，５が直接又はスプリン
グ６あるいはその他公知の圧力差を用いた押圧手
段等を介してコア１の表裏両面に摺接し、高温流
体通路７を流れる低圧高温流体と低温流体通路８
を流れる高圧低温流体とを絶縁隔離して、高温，
低温両流体の混合を防止している。

そして、シール部材４は第６図に示すように、
外周部に取付フランジ部４ａが一体に設けられ、
この取付フランジ部４ａが複数のボルト９によつ
てハウジング３に固定されており、コア１との摺
接面には酸化ニツケルや弗化カルシウムを主成分
とする溶射層からなるシール摺動体１０が形成さ
れている。

なお、第６図中１１はハウジング３及びシール
部材４を高温流体から断熱する断熱材である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の回転蓄熱式熱
交換器のシール装置にあつては、シール摺動体１
０の耐熱性が不充分であつて、例えば400℃を越
えるような高温状態において摩擦係数が低く、か
つ耐摩耗性に優れた材料を見出すことは著しく困
難であつた。

この考案はこのような従来の問題点を解決し得
る回転蓄熱式熱交換器のシール装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この考案による回転蓄熱式熱交換器
のシール装置は、シール部材の高温流体通路側内
周面から若干の間隙部を設けて遮熱板を同心状に
立設すると共に、シール部材にこの空隙部と低温
流体通路側とを連通する連通路を設けたものであ
る。

〔作用〕

上記のように構成することにより、シール部材
の高温流体通路側の空隙部に連通路を通じて低温
流体が導入され、シール部材の温度を低温流体の
温度とほぼ同程度にすることができるので、シー
ル部材の耐熱性が著しく緩和されてその材料選択
範囲が大幅に拡大され、耐摩耗性に優れた材料の
使用が可能になつてシール装置の寿命を大幅に延
長させることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図乃至第４図を参照して
この考案の実施例を説明するが、第６図に対応す
る部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

第１図及び第２図はこの考案の一実施例を示す
もので、シール部材１４の内周部側に厚肉のシー
ル本体１４ａを設け、この本体１４ａの外周部側
に薄肉の取付フランジ部１４ｂをシール本体１４
ａと一体に形成し、シール本体１４ａのコア１に
対向する面に円周溝１４ｃを形成すると共に、シ
ール本体１４ａを半径方向に貫通して連通路１４
ｄを設け、複数のボルト９により取付フランジ部
１４ｂをハウジング３に固設する。

シール部材１４の円周溝１４ｃに、摺動性に優
れたカーボン，２硫化モリブデンあるいはポリテ
トラフルオルエチレン等からなるシール摺動体２
０を一体的に埋設してその摺接面２０ａをスプリ
ング６の押圧力や高温低温両流体の圧力差による
押圧力等によつて下方に押圧されるコア１の下面
１ｂに摺接させる。

さらに、シール部材１０の高温流体通路７側に
連通路１４ｄの開口する若干の空隙部Ｓを設けて
遮熱板２１を断熱材１１にシール部材１０と同心
状に埋設し、コア１の下面１ｂとの間に僅かな間
隙Ｌを形成する。

なお、その他の構成は第６図に示した従来例と
同様である。

このような構成からなる実施例において、コア
１が回転すると高温流体通路７の高温流体は回転
するコア１の流路１ａを通つて排気通路側へ導か
れるが、その際流路１ａを介してコア１に熱を供
給する。

供給された熱はコア１の回転により低温流体通
路８（第５図参照）に導かれ、低温流体は逆にコ
ア１から熱を供給されて予熱され熱交換が行われ
る。

この時、高温流体通路７の高温低圧流体と低温
流体通路に連通する室８′の低温高圧流体との圧
力差により、シール部材１４の連通路１４ｄを通
つて低温流体が破線Ａで示すように室８′から空
隙部Ｓに導入される。同時に、コア１の下面１ｂ
とシール摺動体２０の摺接面２０ａとの間にも、
高圧，低圧両流体間の圧力差により若干の洩れを
伴うので、シール摺動体２０は低温流体雰囲気に
覆われた状態となる。

さらに、ハウジング３は高温流体に接する面を
断熱材１１で断熱され、外側は大気中に露出して
いるので、低温流体よりさらに低温であり、この
ハウジング３に固設されたシール部材１４にシー
ル摺動体２０が埋設されている。

その結果、シール摺動体２０の周辺部はすべて
低温流体と同程度又はそれ以下の温度状態とな
り、シール摺動体２０の温度が低温流体の温度を
超える恐れはない。

ここで、上記の熱交換器をガスタービンエンジ
ンに適用した場合を想定すると、300馬力程度の
金属製ガスタービンエンジンで低温流体温度は
180〜200℃、高効率化を図つた100馬力程度のセ
ラミツク製の小形ガスタービンエンジンでも250
℃程度と比較的低温であるので、シール摺動体２
０の材料選択域が大幅に拡大され、低温度域で摺
動性に優れた材料の使用が可能となる。

なお、上記の実施例においては遮熱板２１とシ
ール部材１４とを別体に形成したが、これを第３
図に示すように一体に形成してもよく、このよう
にすることにより空隙部Ｓの容積のばらつきを無
くすることができる。

また、遮熱板２１とコア１の下面１ｂとの間隙
Ｌは小さいほど遮熱性は良好になるがシール摺動
体２０の摩耗を考慮すると極端に小さくすること
は不可能である。

さらに、連通路１４ｄを通つて空隙Ｓ側すなわ
ち高温流体通路７側へ流入する低温流体は、実質
上流体洩れと同時とみなされるので、熱交換器の
性能を低下させない程度の必要最小限に留めなけ
ればならなず、そのための効果的な連通路の径，
個数，配置等は実験をも含めて慎重に定められ
る。

この点を考慮して所要の温度で前記連通路を開
閉させることにより流体洩れを最小限度に留める
ようにしたこの考案の他の実施例を第４図に示
す。

シール本体１４ａの外周面に形状記憶合金から
なる開閉弁２２の基部をボルト２３により固設し
てその自由端部で連通路１４ｄを開閉し得るよう
にする。

なお、その他の構成は第１，２図に示した前実
施例と同様である。

このような構成によれば、開閉弁２２は室８′
に面すると共にシール部材１４に固定されてお
り、一方シール摺動体２０もシール部材１４に埋
設されているので、開閉弁２２が図に実線で示す
閉状態にある時にはシール摺動体２０とほぼ同程
度か僅かに低い温度となる。

したがつて、開閉弁２２を所要の温度で図に仮
想線で示す開状態に変形するように記憶させた形
状記憶合金で製作するようにすれば、シール摺動
体２０の温度を常時モニタしながら、所要の温度
で開閉弁２２を開閉させて連通路１４ｄを流通す
る低温流体を制御することができ、実質上の洩れ
となる流量を必要最小限に留めることができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、この考案による回転蓄熱式
熱交換器のシール装置は、シール部材の高温流体
通路側内周面から若干の空隙を設けて遮熱板を同
心状に立設すると共に、シール部材にこの空隙部
と低温流体通路側とを連通する連通路を設けたの
で、この連通路を通じて低温流体が導入されてシ
ール部材と一体のシール摺動体の温度を低温流体
の温度を超えないようにすることができ、シール
摺動体の材料選択範囲が大幅に拡大され、耐摩耗
性に優れた材料の使用が可能になつてシール装置
の寿命を著しく延長させることができ、長期に亘
つて熱交換器の性能を安定させることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す要部断面
図、第２図は第１図の矢示Ａ−Ａ方向から見た要
部平面図、第３図は同じくその一部を変更した変
形実施例の変更部のみを示す一部断面図、第４図
はこの考案の他の実施例を示す第２図と同様な要
部平面図、第５図は従来の回転蓄熱式熱交換器の
概略を示す説明図、第６図は同じくその要部断面
図である。 １……コア、２……リングギヤ、３……ハウジ
ング、７……高温流体通路、８……低温流体通
路、１４……シール部材、２０……シール摺動
体、２１……遮熱板、２２……開閉弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に熱交換に関与する複数の流体がそれぞれ
   流通する軸線方向の流路を備えた円筒状のコア
   と、このコアを円筒軸の周りに回転させる駆動装
   置と、前記複数の流体を絶縁隔離するシール部材
   とをハウジングの内部に設けた回転蓄熱式熱交換
   器のシール装置において、前記シール部材の高温
   流体通路側内周面から若干の空隙部を設けて遮熱
   板を同心状に立設すると共に、前記シール部材に
   前記空隙部と低温流体通路側とを連通する連通路
   を設けたことを特徴とする回転蓄熱式熱交換器の
   シール装置。