JPH0474638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転蓄熱式熱交換器に関し、特にその
シール装置における密封機能の向上を図つたもの
である。

従来の回転蓄熱式熱交換器としては例えば第１
図に示すようなものがある（特願昭57−88754号、
特開昭58−208592号公報参照）。

ここで１はハニカム形状の流路１Ａを有する円
筒形状の回転蓄熱体（以下でコアという）であ
り、このコア１の外周面に沿つて取付けられたリ
ングギア２を図示しない駆動装置によつて駆動す
ることにより、コア１を中心軸１Ｂの回りに回動
させる。３は高温ガスの導かれるガス通路、４は
排気通路、５は高圧低温の空気が導かれる空気通
路であり、高温ガスはガス通路３から排気通路４
へと導かれる際に流路１Ａを介してコア１に熱を
供給し、空気通路５に導かれた空気は、ここから
コア１の流路１Ａを通過して通路６へと導かれる
際に逆にコア１から熱を受取つて予熱され、かく
して熱交換が行われる。

７Ａおよび７Ｂは高温ガス通路３および排気通
路４の側と、空気通路５および６の側との間を封
止しているそれぞれのシール部材、９Ａおよび９
Ｂはコア１の上面および下面の周囲に沿つてそれ
ぞれほぼ半周および全周にわたり設けられたシー
ル部材である。なお、本例では熱交換にあずかる
二流体間の圧力差によりシール部材７Ａおよび９
Ａをコア１の面に押圧するように構成されてお
り、１０はこのために設けられた箔体、１１はケ
ーシング１２側のリテーナ、１３はシール部材ホ
ルダである。

第２図はこのような回転蓄熱式熱交換器におけ
る密封装置の一例を示し、柔軟性に富む材料によ
り形成された箔体１０は、取付け前の状態では円
錐台形状または環体形状をなし、取付けた状態で
はその変形により図に示すような波形形状となる
ように手立てされている。

更に、箔体１０の外周端部１０Ａはホルダ１３
と押え部材１４との間にボルト１５によつて挟着
されており、箔体１０の内周端部１０Ｂはケーシ
ング１２に取付けられたスペーサ１６とリテーナ
１７との間に挟着されている。なお、１８はダク
トであり、１９はシール摺接部材、２０はスペー
サ１６固着用のボルトである。

このように構成された密封装置においては、箔
体１０が柔軟性に富む材料で形成されているの
で、図では箔体１０より上の高圧側の下の低圧側
との圧力差により弾性変形すると共に、ホルダ１
３を介してシール摺接部材１９にその圧力差を伝
達し、シール摺接部材１９をコア１の摺動面１Ｃ
に均一な状態で押圧させることができる。

更にまた、ホルダ１３とケーシング１２との間
には隙間なく箔体１０が展着されていることによ
り、この部からのガス洩れを完全に防止してい
る。

しかしながら、このような従来の密封装置にあ
つては、熱交換器の運転状態において、高温雰囲
気に直接に接触するホルダ１３や箔体１０の温度
に比して、ケーシング１２の方の温度が約200℃
位は低く保たれる。更に、ここで、ケーシング１
２に取付けられているスペーサ１６はその配置さ
れている状態からホルダ１３等と同程度の温度と
なるが、スペーサ１６はボルト２０によつてケー
シング１２に強固に固着されており、その熱膨張
による延びの自由度が拘束された状態にある。

そこで、ホルダ１３等が熱膨張して図で左方側
に延伸するのと相俟つて、例えばコア１の径が
500mmの場合、スペーサ１６とホルダ１３との間
では半径方向にして約１mm程度もの熱膨張差によ
る拡がりが生じる。

このために、第２図に示すような波形の状態を
保つ管の箔体１０が、第３図に示すようにリテー
ナ１７とホルダ１３との双方間で引張られる形と
なつてその柔軟性を喪失してしまい、シール摺接
部材１９が上方に浮き上がつてしまうことにより
摺動面１Ｃとの間に隙間２１が生じるので、密封
機能が失われる虞があつた。

更に、箔体１０にこれ以上に熱膨張を吸収させ
るほどの余裕のあるたわみを持たせることは、箔
体１０を平板の環体形状にしたものや円錐台形状
としたものとする限りにおいては不可能であつ
た。

更に、また上述したようなシール摺接部材１９
の浮き上がりを抑制するために、第２図におい
て、箔体１０の内側端部１０Ｂの保持位置を箔体
１０の外側端部１０Ａの保持位置より低い位置と
することが考えられる。

しかし、このようにした場合、熱膨張差によつ
て箔体１０がホルダ１３とリテーナ１７との間で
引張られる状態となることは避けられず、このよ
うな状態にあつては、図示しないが、シール摺接
部材１９がコア１の摺動面１Ｃに向つて逆に押接
することになり、摺接面圧が高められて、摺接部
材１９や摺動面１Ｃの摩耗を促進させるのみなら
ず、コア１の駆動トルクが大きくなり、コア１の
破損の原因に連なる虞がある。

本発明の目的は、このような問題点に着目し、
熱膨張による影響を受けることなく、常にシール
摺接部材を安定した状態で流体の圧力差によりコ
アに押接させ、以て良好な密封状態が得られるよ
うにした回転熱式熱交換器を提供することにあ
る。

かかる目的を達成するために、本発明では、柔
軟性に富む材料で形成した環状の箔体の内周端部
をシール摺接部材のホルダ側で挟持させると共
に、その外周端部をケーシング側で挟持されるよ
うになして、ホルダとケーシングとの間の軸方向
および半径方向の熱膨張からくる変位をこの環状
の膜体によつて吸収されるようにする。

以下に、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第４図は本発明の一実施例を示し、ここで３０
は柔軟性のある環状の箔体である。本例ではホル
ダ３１によつて環状の箔体３０の内側端部３０Ｂ
を挟持させるようにするために、ホルダ３１の内
周側に箔体保持部３１Ａを設け、この保持部３１
Ａとリテーナ３２との間に箔体内側端部３０Ｂを
挟持させる。

３３はケーシング１２にボルト３４で固定した
スペーサ、３５は箔体３０のスペーサ３３側に設
けたバツクアツプ板、３６はリテーナであり、バ
ツクアツプ板３５とリテーナ３６との間に箔体３
０の外側端部３０Ａを挟持させるようになして、
バツクアツプ板３５およびリテーナ３６をスペー
サ３３にボルト３７で固着する。

なお、ここで箔体３０をホルダ３１側およびケ
ーシング１２側に挟持させるにあたつては、その
挟着面に耐熱性封止剤を予め塗布しておくことに
より、この部の密封性を高めることができる。

次に、このように構成した回転蓄熱式熱交換器
のシール装置における密封作用について述べるこ
ととする。

いま、上述したようにして箔体３０が第４図に
示した位置に設置されたとすると、排気通路４側
に比して高圧低温の空気が流通している空気通路
５側の方が圧力が高いために、その圧力差が箔体
３０を介して摺接部材１９およびそのホルダ３１
の側に矢印で示した範囲に作用する。

しかして、ここで作用する圧力差のうちＢで示
す範囲の圧力差は上下方向で互いに相殺されるの
で、Ａで示す範囲の圧力差により摺接部１９がコ
ア摺動面１Ｃに向けて押圧されることになり、摺
接部材１９の全周にわたり均等かつ連続した密封
性を保たせることができる。

また、熱交換器の運転持には、前述したように
比較的に低温に保たれるケーシング１２およびこ
れに固着されたスペーサ３３に対して、摺接部材
１９およびそのホルダ３１は熱膨張して外側、す
なわち第４図で左方に延伸する。

しかるに本例では箔体３０が柔軟性のある材料
で形成してあるので、上述した熱膨張作用によつ
て圧縮されるようなことはなく、例えば第５図に
示すように撓み変形する。したがつて、従来のよ
うに熱膨張の差のために摺接部材１９がそのホル
ダ３１と共に持ち上げられて密封状態の損われる
ようなことがなく、更にまた、ホルダ３１の上下
方向の自由度が保たれるので、コア軸線方向に対
する摺接部材１９の追従性が良好な状態のままで
保たれる。

なお、ここでシール装置における押圧力の設定
にあたつては、圧力差が作用する範囲ＡおよびＢ
の寸法を適宜に選定することによつて、所望の値
とすることができるのはいうまでもない。

更にまた、以上の説明では箔体３０を環状の膜
板に形成した場合について述べたが、その形状は
これに限られるものではなく、環状箔体３０の半
径方向の断面形状を第６図Ａに示すようなＺ形、
あるいは第６図Ｂに示すようなベローズ型として
も同様な効果が得られことは勿論であり、またそ
の材料としても耐熱性のクロス複合材を用いるこ
ともできる。なお、箔体３０を第６図Ａに示した
ようなＺ形状とするときは、その折曲げ部は上下
間で互いに完全な密封状態が得られるよう接着す
るものとする。

以上説明してきたように、本発明によれば、柔
軟性に富む材料で形成した環状の箔体の内周端部
をシール摺接部材のホルダ側に保持させ、更にこ
の環状の箔体の外周端部をケーシング側に保持さ
せて、環状の箔体により高圧側気体通路と低圧側
気体通路との間の気密を保持させると共に、ホル
ダを介してシール摺接部材をコアに圧接させるよ
うにしたので、ホルダとケーシングとの間の軸方
向および半径方向の熱膨張からくる変位差を容易
に箔体によつて吸収することができ、如何なる運
転状態にあつてもシール摺接部材とコアとの間に
安定した受圧面積と摺接面圧とを保持させること
ができて、良好な密封状態を保たせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転蓄熱式熱交換器の構成の一
例を示す断面図、 第２図はその密封装置の構成の一例を示す断面
図、 第３図はその密封装置において、熱膨張のため
に変位した状態を示す断面図、 第４図は本発明回転蓄熱交換器における密封装
置の構成の一例を示す断面図、 第５図はその密封装置において、熱膨張のため
の変位が本発明に用いる箔体によつて吸収された
状態を示す断面図、 第６図ＡおよびＢは本発明に用いる箔体の二態
様を示すそれぞれ半径方向の断面図である。 １……コア、１Ａ……流路、１Ｂ……中心軸、
１Ｃ……摺接面、２……リングギア、３……ガス
通路、４……排気通路、５，６……空気通路、７
Ａ，７Ｂ，９Ａ，９Ｂ……シール部材、１０……
箔体、１０Ａ，１０Ｂ……端部、１１……リテー
ナ、１２……ケーシング、１３……ホルダ、１４
……押え部材、１５……ボルト、１６……スペー
サ、１７……リテーナ、１８……ダクト、１９…
…シール摺接部材、２０……ボルト、２１……隙
間、３０……箔体、３０Ａ，３０Ｂ……端部、３
１……ホルダ、３２……リテーナ、３３……スペ
ーサ、３４……ボルト、３５……バツクアツプ
板、３６……リテーナ、３７……ボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転コアを介して熱交換を行う２つの流体間
   を、前記回転コアの両面と摺接するシール摺接部
   材、該シール摺接部材のホルダおよび、該ホルダ
   とケーシングとの間に設けた柔軟な環状の箔体と
   で構成された密閉装置により封止するようにな
   し、前記２つの流体間の圧力差により前記柔軟な
   箔体を介して前記シール摺接部材およびホルダを
   前記回転コアに圧接させるようにした回転蓄熱式
   交換器において、前記柔軟な環状の箔体の内周端
   部および外周端部を前記ホルダ側および前記ケー
   シング側にそれぞれ機密保持させて、前記ホルダ
   と前記ケーシングとの間の熱膨張による変位差を
   前記箔体により吸収させるようにしたことを特徴
   とする回転蓄熱式熱交換器。