JPH071155B2 - 熱伝達要素組立体 - Google Patents

熱伝達要素組立体

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JPH071155B2
JPH071155B2 JP2282066A JP28206690A JPH071155B2 JP H071155 B2 JPH071155 B2 JP H071155B2 JP 2282066 A JP2282066 A JP 2282066A JP 28206690 A JP28206690 A JP 28206690A JP H071155 B2 JPH071155 B2 JP H071155B2
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ウィリアム・フランシス・ハーダー
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エービービー・エア・プレヒーター・インコーポレーテッド
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    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses
    • F28D19/044—Rotors; Assemblies of heat absorbing masses shaped in sector form, e.g. with baskets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/009—Heat exchange having a solid heat storage mass for absorbing heat from one fluid and releasing it to another, i.e. regenerator
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、熱伝達要素、殊に回転再生式熱交換器に使用
するために多数の間隔を置いた熱伝達要素すなわち熱伝
達板（熱吸収板）の積重体から成る熱伝達要素組立体に
関する。
このような回転再生式の熱交換器において、熱伝達板は
熱い熱交換気体に接触することにより加熱され、その後
冷たい熱交換気体に接触して熱を伝達する。
本発明を特別に適用できる熱交換器のひとつのタイプ
は、非常によく知られている回転再生式加熱器である。
典型的な回転再生式加熱器は多数の室に分割された円筒
形のロータを有し、これら室にはそれぞれ間隔を置いて
積重された多数の熱伝達板が配置されている。これら熱
伝達板は、ロータが回転するにしたがって、加熱ガス流
れと加熱しようとする冷たい空気又は他の気体の流れと
に交互にさらされる。熱伝達板は、加熱ガスにさらされ
ると、これら加熱ガスから熱を吸収し、それから加熱し
ようとする冷たい空気又は他の気体にさらされたとき
に、これら熱伝達板により加熱ガスから吸収した熱が冷
たい気体に伝達される。このような型式の多くの熱交換
器は、間隔を置いた関係で接近して積重され、隣接する
もの同志がそれぞれの間に熱交換流体を流すための通路
を形成する多数の熱伝達板を有する。
このような熱交換器において、熱交換器の熱伝達能力
は、熱交換流体と熱伝達要素組立体との間における熱伝
達率によって決定される。しかしながら、商業的に優れ
て実用上役に立つ熱交換器とは、このような熱伝達能力
がどうかによってのみ決定されず、他の要素例えば熱伝
達要素組立体のコスト及び重量はどうか、またこれに加
えて熱交換器を通過する熱交換流体の流れに対する抵抗
すなわち圧力降下はどうか、流路を掃除するのが容易か
どうか、熱伝達板の構造的剛性はどうかなども加味して
決定される。理想的には、熱伝達板は、これら熱伝達板
への熱交換流体からの熱伝達を増加するためにこれら板
間の通路を通して流れる熱交換流体に大きな乱流を生じ
させ、また同時に通路間の流れに対する抵抗を相当小さ
くしかつこれら板の表面が容易に掃除できるような形状
であることが良い。
熱伝達板を掃除するために、スートブロワを設けること
が一般的である。このスートブロワは、積重した多数の
熱伝達板間の通路を通して高圧空気又は蒸気の吹き付け
を行い、これによりこれら板の表面から微粒子堆積物を
取除いて運び去り、これら板の表面をきれいにする。
このような掃除の方法では、しかしながら、次のような
問題があった。すなわち、設計上ある一定強さの構造的
剛性が熱伝達板の積重組立体に与えられていないときに
は、比較的薄い熱伝達板に加わる高圧吹き付け媒体の力
によって、これら板にクラックが生じてしまうことであ
る。
このような問題を解決するひとつの方法として、それぞ
れ独立する熱伝達板を多数の間隔をおいて縮らし、これ
により熱伝達板上を横切る空気又はガスの流れに対して
実質的に平行に延びるとともに予め決めた距離だけ熱伝
達板から外向きに突出する一連のひだ又はノッチを形成
する方法がある。
これら熱伝達板は、それから、一緒に積重されて熱伝達
要素組立体を形成し、それらのノッチは、隣接する板を
互いに適当な間隔を置いて維持するのみならず、これら
隣接する板間の支持体を形成し、これによりすす吹き作
業中にこれら板に加わる力を熱伝達要素組立体を構成す
る多数の板間で平衡させる働きをなす。熱伝達要素組立
体を通して流れる空気又はガスの流れに対して実質的に
平行に延びて単一たぶ（ローブ）状又は二たぶ状のノッ
チから成るこのようなノッチを一体に結合してなる外形
の熱伝達板は、例えば米国特許第1,823,481;2,023,965;
2,438,851;2,596,642;2,696,976;2,983,486;3,463,222;
4,396,058;及び4,519389号明細書に開示されている。
しかしながら、このように熱伝達板が熱伝達要素組立体
を通して流れる空気又はガスの流れに対して実質的に平
行に延びるノッチを一体に結合してなる型式の熱伝達要
素組立体においては、隣接する板のノッチ同志が完全に
又は部分的に嵌り合ってしまう可能性がある。すなわ
ち、これらノッチが互いの上に完全に又は部分的に重な
り合ってしまい、その結果隣接する板間の間隔がなくな
って又は実質的に減少して、熱伝達性能を減少させてし
まう。したがって、これにより、熱交換器の通常の作動
中又はすす吹き作業中に熱伝達板が動いて不適当な配列
が生じてしまう。
このような熱伝達板の嵌り合いは、熱伝達要素組立体を
通して流れる流体流れの方向に関して斜めに延びる二た
ぶ状のスペーサ用ノッチを熱伝達板に形成することによ
り防止することができる。
米国特許第3,183,963及び4,449,537号明細書に開示され
ているように、このような斜めに延びるノッチを有する
熱伝達板は、隣接する熱伝達板のノッチが互いに交差す
るようにして積重体の形に配列される。このような熱伝
達板の外形は、しかし、隣接する熱伝達板の嵌り合いを
防止することができるけれども、熱伝達板の外形を必要
以上に複雑にする問題がある。
発明の概要 本発明は、このような従来技術の問題を解決するために
なされたものである。
本発明による熱伝達要素組立体は、該組立体を通して流
れる流体流れの方向に関して斜めに延びる一連の第１及
び第２の単一たぶ状の外向きに突出するノッチを一体に
結合して有してなる複数の第１及び第２の熱伝達板を包
含するる。これらの第１及び第２の熱伝達板は、隣接す
る熱伝達板の斜めに延びるスペーサ用のノッチが互いに
交差するような積重体の配列に並んで置かれる関係で交
互に積重される。そして、第１及び第２の熱伝達板の各
々は、該熱伝達板の一方の側から外向きに突出する複数
の第１の単一たぶ状ノッチと、該熱伝達板の他方の側か
ら外向きに突出する複数の第２の単一たぶ状ノッチとを
具備してなる。これら第１及び第２の単一たぶ状ノッチ
は、１つ又は１つ以上の第２の単一たぶ状ノッチが各一
対の第１の単一たぶ状ノッチ間に配置されるようにずら
した関係で配置される。
好適な実施例の説明 以下添付図面を参照して、本発明の好適な実施例につい
て詳述する。
第１図は、本発明による熱伝達要素組立体を使用してい
る回転再生式熱交換器２を示す。
この回転再生式熱交換器２はロータ12を囲繞するハウジ
ング10を包含し、ロータ12の中には本発明による熱伝達
要素組立体が担持されている。ロータ12は、半径方向に
延びる多数の仕切によりロータ柱16に接続した円筒形の
シェル14を包含する。加熱流体はダクト18を通してハウ
ジング10に入り、一方加熱しようとする流体はダクト22
を通して加熱流体とは対向する端からハウジング10に入
る。
ロータ12は、ロータ柱16に接続したモータにより適当な
減速装置を介してその軸線ままわりに回転させられる。
これらモータ及び減速装置は、第１図には示していな
い。ロータ12が回転すると、このロータ内に担持した熱
伝達板は、最初にダクト18を通してハウジング10に入っ
てきた加熱流体に接触するように動かされてこの加熱流
体から熱を吸収し、それからダクト22を通してハウジン
グ10に入ってきた加熱しようとする流体に接触するよう
に動かされる。加熱流体が熱伝達板を通過するとき、こ
れら熱伝達板は加熱流体から熱を吸収する。加熱しよう
とする流体がその後熱伝達板を通過するとき、この加熱
しようとする流体は熱伝達板からこれら板が加熱流体に
接触したときに吸収した熱を吸収する。
第１図において、加熱流体は熱ガスであり、また加熱し
ようとする流体は冷空気であり、このような熱交換器２
は空気予熱器としてしばしば使用される。このような空
気予熱器において、熱伝達板は化石燃料燃焼炉で発生し
た熱ガスから燃焼用空気として該炉に供給される周囲空
気に熱を伝達する働きをする。これは、燃焼用空気を予
熱して総燃焼効率を向上させるためにおこなわれるもの
である。非常に多くの場合、炉から去る煙道ガス（熱ガ
ス）は燃焼中に発生した微粒子を乗せている。これら微
粒子は熱伝達板特に熱交換器の冷たい端側の熱伝達板に
堆積しやすく、したがってこのような場所では煙道ガス
中の水分が凝縮するという問題が生じる。
熱伝達要素組立体を周期的に掃除することができるよう
にするために、熱交換器は、ロータ12の冷たい端とこの
冷たい端と対向する熱伝達要素組立体の開放端とに隣接
する加熱しようとする流体用の通路に配置した掃除用ノ
ズル20を具備している。この掃除用ノズル20は、高圧の
洗浄流体一般的には蒸気、水又は空気をゆっくりと回転
している熱伝達板に向けて噴出する。掃除用ノズル自体
は、第１図に点線矢印で示すようにロータの端面を横切
るように動いて、掃除する。高圧洗浄流体が間隔を置い
た多数の熱伝達板を通過するとき、この流体流れの乱流
が熱伝達板を振動させ、これにより熱伝達板に付着して
いるがかたく固まっていない飛散灰及び他の微粒子の堆
積物を振動させて剥離する。これらかたく固まっていな
い微粒子は、それから、高圧洗浄流体流れに乗せられて
ロータから運び去られる。
第２図は、本発明にしたがって構成した熱伝達要素組立
体の一実施例を示す。第２図に示すように、本発明によ
る熱伝達要素組立体30は複数の第１の熱伝達板２と複数
の第２の熱伝達板34とを包含する。これら第１及び第２
の熱伝達板32及び34は間隔を置いた関係で交互に積重さ
れ、これにより各隣接する第１及び２の熱伝達板32及び
34同志はそれぞれその間に通路36を形成する。これら通
路36は、熱伝達板による熱交換関係で熱交換流体が流れ
るための流路を形成する。多数のノッチ40及び50は、隣
接する板32及び34が所定の距離の間隔を維持して流路36
の開きを保持するために設けられている。
板32及び34は、通常、所望する形状に圧延又は鍛造する
ことができる薄い金属シートである。しかしながら、本
発明は、このような金属シートを使用することに必ずし
も限定されるものではない。板32及び34は、種々の表面
形状、例えば限定されるものではないが、第３図に示す
ような平らな表面、又は第４図に示すような波状の表面
を有することができる。このような波状板は、隣接する
板間の間隔に比べて比較的浅い一連の傾斜溝を形成す
る。
第１の熱伝達板32及び第２の熱伝達板34はともに一連の
第１及び第２の外向きに突出するノッチ40及び50を具備
する外形とされ、これらのノッチ熱伝達板の長さに沿う
熱交換流体の流れ方向に関して熱伝達板の長さを横切っ
て斜めに延びている。これらの第１及び第２の外向きに
突出するノッチ40と50とは板32,34の前縁38に関して少
なくとも40゜、好適には少なくとも55゜の角度でもっ
て、また第３図に示したような平らな表面を有するシー
トの形の熱伝達板の場合には75゜より小さな角度でもっ
て、かつ第４図に示したような波状の表面を有するシー
トの形の熱伝達板の場合には70゜よりも小さな角度でも
って、互いに実質的に平行に延びている。ノッチ40及び
50を板32,34の前縁38に関してこのような方向決めする
ことによってこれらのノッチ40及び50は流路36を通して
の熱交換流体流れの方向に関して20゜と50゜との間の角
度でもって傾斜して延びることになる。
ノッチ40及び50は、第３図及び第４図に示すように、シ
ート状の板32及び34を縮らすことによって、外向きに突
出して前述したような第１及び第２の熱伝達板32,34を
横切って斜めに延びる溝44,54を限定する単一のたぶ状
のリッジ42,52を作ることにより形成される。そして、
ノッチ40と50とは、これらのノノッチ40,50が単一たぶ
状に形成される限りにおいてはＶ又はＵ状のような形状
以外の他の形状に形成され得るけれども、好適には対称
的な実質的にＶ又はＵ状のような形状とされる。
熱伝達板32,34における第１の単一たぶ状リッジ42の各
々が該熱伝達板32,34における他のすべてのリッジ42と
同じ高さであり、また熱伝達板32,34における第２の単
一たぶ状リッジ52の各々が該熱伝達板32,34における他
のすべてのリッジ52と同じ高さであることは、重要なこ
とである。しかしながら、第１の単一たぶ状リッジ42の
高さは第２の単一たぶ状リッジ52の高さと同じ又は異な
らせることができる。唯一必要なことは、第２の熱伝達
板34の第１の単一たぶ状ノッチ40の高さと第１の熱伝達
板32の第２の単一たぶ状ノッチ50の高さとの和が、これ
らの第１及び２の熱伝達板32,34が交互に積重されて第
２図に示すように積重体の配列に組立られたときに、隣
接する第１の熱伝達板32と第２の熱伝達板34との間に所
望する深さを有する流路36を形成して維持するための所
望する間隔と等しいということである。
第１の熱伝達板32及び第２の熱伝達板34の両方に関し、
複数の第１の単一たぶ状ノッチ40は互いに等しい間隔を
置いて板の幅を横切って一方の方向へ外向きに突出し、
これに対して複数の第２の単一たぶ状ノッチ50は、少な
くとも１つの第２の単一たぶ状ノッチ50が各一対の第１
の単一たぶ状ノッチ40間に配置されるようにして、前記
一方の方向とは反対側の方向へ外向きに突出する。第３
図及び第４図に良く示されているように、第１の熱伝達
板32における複数の第１の単一たぶ状ノッチ40は間隔
Ｗ′でもって等しい間隔を置いて離され、また第２の熱
伝達板34における複数の第１の単一たぶ状ノッチ40は間
隔Ｗ″でもって等しい間隔を置いて離されている。そし
て、間隔Ｗ′とＷ″とは実際の実施で所望されるにした
がって大きさを等しく又は異ならせることができる。
第２の単一たぶ状ノッチ50は、第１の単一たぶ状ノッチ
40間に配置されているが、しかし第１の単一たぶ状ノッ
チ40が外向きに突出している熱伝達板の側と反対の側か
ら外向きに突出する。もしただ１つの第２のノッチ50が
一対の隣接する第１のノッチ40間に配置されている場合
には、第２のノッチ50のリッジ52の頂部は、第３図に示
されるように第１のノッチ40のリッジ42の頂部間の中間
に配置される。また、１つ以上の第２のノッチ50が一対
の第１のノッチ40間に配置されているる時には例えば第
４図に示すように、これら複数の第２のノッチ50はＷ″
/X＋１（Ｘは一対の第１のノッチ40間に配置されている
第２のノッチ50の数）に等しい間隔を置かれている。
第１の熱伝達板32と第２の熱伝達板34とは同一である必
要がないことを理解されるべきである。例えば、各一対
の第１のノッチ40間に配置される第２のノッチ50の数
は、第１の熱達板32及び第２の熱伝達板34において異な
らせてもよい。そして、このような場合において、複数
の第１のノッチ40が間隔Ｗ′でもって等しい間隔を置か
れている第１の熱伝達板32における第２のノッチ50間の
間隔は、Ｗ′/X′＋１（Ｘ′は一対の第１のノッチ40間
に配置されている第２のノッチ50の数）とされる。同様
に、複数の第１のノッチ40が間隔Ｗ″でもって等しい間
隔を置かれている第２の熱伝達板34における第２のノッ
チ50間の間隔は、Ｗ″/X″＋１（Ｘ″は第２の熱伝達板
34における一対の第１のノッチ40間に配置されている第
２のノッチ50の数）とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は回転再生式熱交換器の斜視図、第２図は本発明
にしたがって構成した熱伝達要素組立体の一実施例の一
部分を拡大して示す斜視図、第３図は本発明による熱伝
達要素組立体を構成する１つの熱伝達板の一実施例を示
す一部分の斜視図、第４図は同じく本発明による熱伝達
要素組立体を構成する１つの熱伝達板の他の実施例を示
す一部分の斜視図である。 ２……回転再生式熱交換器、10……ハウジング、12……
ロータ、14……シェル、16……ロータ柱、18……ダク
ト、20……掃除用ノズル、22……ダクト、30……熱伝達
要素組立体、32……第１の熱伝達板、34……第２の熱伝
達板、36……流路、38……熱伝達板32,34の前縁、40…
…第１のノッチ、42……リッジ、44……溝、50……第２
のノッチ、52……リッジ、54……溝。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】再生式熱交換器用の熱伝達要素組立体にお
    いて、複数の第１の熱伝達板と複数の第２の熱伝達板と
    を包含し、これら第１及び第２の熱伝達板の各々は比較
    的薄い金属シートから成り、かつこれら第１及び第２の
    熱伝達板は並んで置かれる関係で交互に積重されて、こ
    の積重した第１及び第２の熱伝達板の第２つの対向し合
    う表面間に熱伝達要素組立体を通して延びる複数の流路
    を形成し、該第１及び第２の熱伝達板の各々は、互いに
    間隔を置いて熱伝達板の幅を横切って一方の方向へ外向
    きに突出するとともに、熱伝達板の長さに沿って斜めに
    延びる複数の第１の単一たぶ状ノッチを備え、またこれ
    ら第１及び第２の熱伝達板の各々は、前記複数の第１の
    単一たぶ状ノッチと平行に延びるとともに、前記一方の
    方向とは反対側の方向へ外向きに突出する複数の第２の
    単一たぶ状ノッチを備えて、少なくとも１つの第２の単
    一たぶ状ノッチが各一対の前記第１の単一たぶ状ノッチ
    間に配置され、さらに前記第１及び第２の単一たぶ状ノ
    ッチは金属シートに一体結合して形成した対称的に突出
    するリッジから成り、かつこれら複数の第１の単一たぶ
    状ノッチは、前記第１の熱伝達板においては間隔Ｗ′で
    もってまた前記第２の熱伝達板においては間隔Ｗ″（但
    し、Ｗ′＝Ｗ″又はＷ′≠Ｗ″）でもってそれぞれ等し
    い間隔を置かれ、また前記複数の第１の熱伝達板の複数
    の第１の単一たぶ状ノッチ及び複数の第２の単一たぶ状
    ノッチが前記複数の第２の熱伝達板の複数の第１の単一
    たぶ状ノッチ及び複数の第２の単一たぶ状ノッチを横切
    って延び、これにより隣接する熱伝達板のノッチがそれ
    らの間の接触点で互いに交差するように、前記複数の第
    １及び複数の第２の熱伝達板は互いに関連して配置され
    ていることを特徴とする熱伝達要素組立体。
  2. 【請求項２】請求項１記載の熱伝達要素組立体におい
    て、前記複数の第２の単一たぶ状ノッチは、前記複数の
    第１の熱伝達板における各一対の隣接する第１の単一た
    ぶ状ノッチ間に、Ｗ′/X′＋１（Ｘ′は一対の隣接する
    第１の単一たぶ状ノッチ間に配置される第２の単一たぶ
    状ノッチの数）の間隔でもって等しい間隔を置いて配置
    され、また前記複数の第２の単一たぶ状ノッチは、前記
    複数の第２の熱伝達板における各一対の隣接する第１の
    単一たぶ状ノッチ間に、Ｗ″/X″＋１（Ｘ″は一対の隣
    接する第１の単一たぶ状ノッチ間に配置される第２の単
    一たぶ状ノッチの数）の間隔でもって等しい間隔を置い
    て配置されている熱伝達要素組立体。
JP2282066A 1989-10-25 1990-10-22 熱伝達要素組立体 Expired - Lifetime JPH071155B2 (ja)

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US07/426,363 US4930569A (en) 1989-10-25 1989-10-25 Heat transfer element assembly
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Publication Number Publication Date
JPH03168595A JPH03168595A (ja) 1991-07-22
JPH071155B2 true JPH071155B2 (ja) 1995-01-11

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JP2282066A Expired - Lifetime JPH071155B2 (ja) 1989-10-25 1990-10-22 熱伝達要素組立体

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US (1) US4930569A (ja)
EP (1) EP0424677A1 (ja)
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