JPS6030438B2 - 回転再生式熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中央回転子柱の周りを回転する回転子により
担持された熱交換物質の円筒状質量体を包含する回転再
生式熱交換装置に関するものである。

この回転子はその鞠線を中心として緩やかに回転せしめ
られ、回転子の対向するふたつの側部を加熱流体の流れ
と被加熱流体の流れとに交互にさらす。このようにして
回転子の対向するふたつの脚部が互いに極端に異なる温
度にさらされると、回転子は熱膨張差にさらされ、この
結果回転子は変形し、回転子とこれを包囲するハウジン
グ構造部との間に維持されている密封関係を狂わせてし
まう。高温ガスは通常上方から回転子へ、低温ガスは下
方かる回転子へとダクトで導かれているので、回転子の
頂部は底部よりも大きく熱膨張し、通常「回転子のター
ンダウン」と呼ばれる、浅いボウルを伏せたような形状
にそってしまう。

回転子のターンダウンは回転子の上端、すなわち高温端
で相当量のガス洩れを生じる。

このため従来から、回転子のターンダウンが生じても流
体の洩れは充分に阻止する密封を果す装置が様々に開発
されて来ている。たとえば米国特許第３２４６６８７号
明細書および第３７８６８６８号明細書では回転子のタ
ーンダウンに従ってセクタ板を動かすことを提案してお
り、米国特許第３０８８５１８号明細書および第３０９
５０３６号明細書では回転子のターンダウンによって生
じたすきまを塞ぐように密封装置を動かすことを提案し
ている。

このように、回転子を通るように導かれている流体が横
方向にそれることをさまたげるために回転子の織部に可
変密封装置を設けることは普通に行なわれている。

この密封の問題に対する新たな解決策が米国特許第４１
２４０６３号明細書に提案されている。この解決策は、
セクタ板を回転子の端部で曲線状に変形させて回転子の
隣接面のターンダウンに対応させようとするものである
。さて、本発明は、回転子のターンダウンを感知し、隣
接するセク夕板の曲げ程度を制御する装置を提供するに
ある。

特に、本発明は回転子のターンダウンを感知し、これに
より生じる信号を力に変換して、隣接するセクタ板を同
じ形に変形させて回転子とセクタ板との間の流体の洩れ
をなくす装置を提供するにある。以下、添付図面に例示
した本発明の好適な実施例について本発明を詳述する。

図示の熱交換装置は垂直の回転子柱１２とこれと同軸の
回転子胴１４とを有し、回転子胴１４は回転子柱１２と
の間に多量の通気性の熱吸収素子１６を満たされた空間
を有する。

この熱吸収素子は回転子に担持され、モータおよび駆動
装置により鞠線の周りを緩やかに回転させられ、この間
に加熱流体から熱を吸収し被加熱流体へこの熱を伝達せ
しめる。これらの流体はそれぞれの遍路を通って差し向
けられるのである。高温ガスまたはその他の加熱流体は
、入口ダクト２０（第６図）を通って熱交換装置に入り
、この入口ダクトと出口ダクト２２との間に配置された
熱吸収素子１６を通過した後に出口ダクト２２から放出
される。

冷たい空気またはその他の被加熱流体は入口ダクト２３
を通って熱交換装置に入り、加熱された熱吸収素子１６
上を流れた後に出口ダクト２５を通って放出される。こ
のように高温の熱吸収素子上を通ると冷たい空気はそこ
から熱を吸収し、これを使用場所へと差し向けるのであ
る。 ．円筒形のハウジング２８が回転
子を囲んでおり、それらの間に環状空間３０を画成して
いる。

一方、関口部付きの端板１９（第１図）がハウジング２
８の両端部に配置してあり、これらの端板の関口部を通
ってガスおよび空気が差し向けられる。セクタ板３４（
第２図）は回転子の両端部と端板との中間に配置してあ
り、流体がそれぞれの通路内に維持されるようにしてい
る。他方、半径方向の密封装置３２が従釆のように回転
子の端綾部に固定されており、これが隣接するセクタ板
の面をこするようになるため回転子との間から流体が洩
れることをなくしている。大部分のこの種熱交換設備に
においては、高温ガスは頂部から入り、その熱を回転子
の熱吸収素子に伝達し、冷却されたガスとして出口ダク
ト２２から放出される。

逆に、冷たい空気は底部の入口ダクト２３から入り、高
温となった回転子の熱吸収素子と接触した後に、出口ダ
クト２５から排出される。高温ガス用の入口ダクト２０
と高温になった空気用の出口ダクト２５は熱交換装置の
頂部にあるのでこの頂部は、“高温端”と称せられる。
他方、冷たい空気の入口ダクト２３に隣接する端部は“
低温端”と称せられる。このようにして回転子の上端部
は、最大の熱膨張にさらされる。

他方下端部すなわち低温端は第６図に示されているよう
に熱晒彰張量は小さい。この回転子の熱舵髪張の結果、
回転子の頂部と、回転子を取り囲むハウジングとの間の
間隙は増大して、この間隙を通る流体の洩れを実質的に
増大せしめて、熱交換装置の効率を低下せしめる。回転
子の底部の固定された支持軸受３６（第１図）は、中央
回転子柱１２を支持する。他方回転子柱の上端部は半径
方向の案内軸受３８により支持される。この案内軸受は
各セクタ板３４の内端部をも支持し、回転子柱の轍方向
の膨張および収縮に追従せしめている。前述の米国特許
第４１２４０６３号明細書によれば、回転子の夕−ンダ
ウンに似た輪郭にまでセクタ板を円弧状に変形せしめて
、回転子とハウジングとの間の流体洩れを最少限とする
ようにすることが提案されている。

本発明はこのような動作を行なわせるための特別な感知
装置とアクチュェータとを提供するものである。すなわ
ち本発明によれば、第２図に示すように環状のＴ字形棒
４２が回転子１４の周端緑に取付けられている。

このＴ字形棒４２は硬化隆起部４４を有する。この硬化
隆起部４４は回転子がその軸線を中心として回転させら
れるときに回転子の接触点となる。センサロッド４６を
担持する管４８も硬化端部を有し、この硬化端部が、回
転子の回転時にＴ字形榛４２の硬化隆起部４４と当るよ
うにしてある。センサロツド４６を囲む管４８はピポツ
ト５２においてセクタ板３４に取付けられているが、こ
の管４８は、間隔を置いて配置された端板１９の関口５
４を自由に通り抜けており、従ってこの管は端板に対し
て動けるのである。

いずれにしても、センサロッド４６は包囲する管４８か
ら独立している。センサロッドの上端部には横部材また
はヨーク５６を取り付けてある。

この横部材５６はその両端部にプレーカ援点５８Ａ，５
８Ｂを担持している。これらのプレー力接点はねじで取
り付けられていて、回転させることにより上下に調節で
き、また緒付けナット６川こより任意位置に鎖錠するこ
とができ、これにより隣接スイッチ６２Ａおよび６２Ｂ
に対する所定の位置関係を与えるようにしてある。フレ
ー力接点５８Ａおよび５８Ｂは、センサロッド４６の所
定量の上下移動に応じてスイッチ６２Ａおよび６２Ｂか
ら接触を断つように調節される。

一方のスイッチが主スイッチであり、他方のスイッチは
予備スイッチである。これらのスイッチはモータ歯車系
統６４（第２図）を作動せしめて作動ロッド６６を逆方
向に駆動する。作動ロッド６６はピボット６７に接続さ
れていて、これによりセクタ板３４がその付勢に従って
選択的に上下に動かされる。従来型のタイマー６８は、
所定の動作シーケンスに従ってモータ６４の動きを制御
する。しかしこの勤作シ−ケンスはセンサロッド４６の
麹方向の運動に由来するスイッチ６２からの信号により
変更され得る。例えば１時間に１回タイマー６８はモー
タ６４を動作させるようにセットされていて、センサロ
ッド４６とＴ字形棒４２の硬化隆起部４４とが接触する
まで作動ロッド６６を駆動する。

接触すると、センサロッド４６はブレーク接点５８Ａを
スイッチ６２Ａから引きはなして、セクタ板駆動モータ
に信号を与えて、セクタ板３６を半径方向の密封装置３
２から少し離れるように逆に付勢してそれらの間の運動
を自由にさせる。セクタ板の最適逆方向移動距離は通常
１／８″−１／４″（３．２ミリ−６．４ミリ）に通常
制限される。常規運転においては、タイマー６８はモー
タ６４を付勢するようにプログラムされており、１時間
に１回または他の予め定められた時間ごとに作動ロッド
６６を下方へ駆動する。

セクタ板３４が下方へ動かされると、センサロッド４６
も一諸に下方に動かされ、遂にはＴ字形棒４２の硬化隆
起部４４と接触するに至る。さらにセクタ板が下方へ移
動すると、センサロッド４６と横部材６７とを軸線方向
に動かして、スイッチ６２Ａをブレーク接点５８Ａから
引き離す。このことはモータに信号を与えてモータを逆
転させてセクタ板１／８′′（３．２ミリ）だけあるい
は他の所定の距離だけ引き戻す。タイマー６８は毎時間
この過程を繰り返すようにセットされている。

従って、ターンダウンが増加、減少、または安定するに
つれ、セクタ板は周期的に変形させられて、回転子の端
部の外形と同様の形状をとる。回転子ターンダウンが減
少すると、Ｔ字形棒４２の硬化隆起部４４はセンサロッ
ド４６と接触し、磯部材５６とブレーク接点５８Ａと上
方に移動せしめてこのブレーク接点をスイッチ６２Ａか
ら引き離す。

この結果モータ６４は逆方向に付勢され、作動ロッド６
６はセクタ板３４を隣接の半径方向の密封装置３２から
約１／４″（６．４ミリ）または他の所定量だけ後退せ
しめる。可榛性の密封装置が管４８の周りに設けられて
いて、環状の閉口５４を通る流体の洩れを防止している
。

すなわち、可榛・性のべ。ーズ７２が管４８を包囲して
いる。このべローズ７２の一端はこの管４８に取り付け
られ、池端は部村７４で端板１９に取り付けられている
。同様に、可操性密封べローズ７６はセンサロツド４６
と管４８との間の流体の流れを排除している。可榛・性
密封べローズ７６はセンサロッド４６にその一端を取り
付けられており、池端は同Ｄの管４８に取り付けられて
いる。この可榛性密封べローズ７６はクランプ装置７８
で管４８に取外しできるように固定されている。すなわ
ちクランプ装置７８を取ればセンサロッド４６は管４８
から分離できる。センサ。

ッド４６の上端はねじを切ってあり、間隔を置いて配置
されたふたつのナット８２の間に環状部材８４を保持で
きるようにしてある。この環状部材８４はフオロワ９２
に作用している圧縮ばね８６により下方へ偏椅されてい
る基底を形成している。調節装置８８とフオロワ９２と
の間に保持されている圧縮ばね８６は環状部村８４に下
向きの力を加え、常時それを座部材９４に当てている。
環状部材８４が座部材９４に当っていると、ブレーク接
点５８Ａはスイッチ６２Ａと接触している。センサロッ
ド４６が極く僅か動いても横部材５６とブレーク接点５
８とは上方に動き、スイッチ６２Ａを開く。座部材９４
は、可髭性密封べローズ７６のクランプ装置７８が取付
けられているのと同じＵ字状のブラケツト９７に固定さ
れている。

コップ状ダストカバー９６も同じ座部材９４に固定され
ていて、スイッチ６２Ａ，６２Ｂと圧縮ばね８６とに塵
挨が付着するのを防止している。

コップ状ダストカバーには適当に小穴が設けてあり、こ
こを通じて制御装置６８へと導線９８が導出できるよう
にしてある。本発明によれば、隆起部４４とセンサロッ
ド４８とが接触すれば直ちにセクタ板３４は少し上方に
引き上げられ回転子１４との距離をあげるので、密封装
置３２がセクタ板をこすって破損することがなく、しか
もセクタ板と回転子との間のすきまは最少限に維持され
、有効な密封を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転再生式熱交換装置の縦断面図
、第２図はその要部の拡大断面図、第３図はセンサロッ
ド‘こ関連する機構の詳細を示す拡大断面図、第４図は
第３図の線４−４から見た装置の一部分を取り除いて示
す拡大断面図、第５図はＴ字形棒の硬化隆起部を示す拡
大側面図、第６図は回転子ターンダウンを説明する回転
再生式熱交換装置の概略図である。 １２・・・・・・垂直の回転子柱、１４・・・・・・回
転子胴、１６・・・…熱吸収素子、１９・・・・・・端
板、２０・・・・・・入口ダクト、２２…・・・出口ダ
クト、２３…・・・入口ダクト、２５……出口ダクト、
２８……ハウジング、３０・・・・・・環状空間、３２
・・・・・・半径方向の密封装置、３４・・・…セクタ
板、３６……支持軸受、３８・・・・・・案内軸受、４
２・・・・・・Ｔ字形榛、４４・・・・・・硬化隆起部
、４６・・…・センサロツド、４８・・…・管、５２・
・・・・・ピボット、５４・・・・・・関口、６７・・
・…織部材またはヨーク、５８Ａ，５８Ｂ・・・・・・
プレー力接点、６２Ａ，６２Ｂ・・・・・・スイッチ、
６６…・・・作動ロッド、６８・・・・・・タイマー、
７２・・・・・・可榛性のべローズ、７４・・・・・・
部村、７６・・・…可操性密封べローズ、７８・・・・
・・クランプ装置、８２・・・・・・ナット、８４・・
…・環状部材、８６・・・・・・圧縮ばね、８８・・・
・・・調節装置、９２・・・・・・フオロワ、９４・・
・・・・座部材、９６……コップ状ダストカバー、９７
……ブラケット、９８・・・・・・導線。 々多ノ 」を彩夕 ゑ多２ ′を多ク ′そぎ夕 ム費夕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転柱と、この回転柱を中心として同軸に配設され
   前記回転柱との間に環状の回転子をそなえた回転子胴と
   、前記回転子により担持された多量の熱吸収素子と、前
   記回転子の両端部に開口部付き端板を有し加熱流体と被
   加熱流体とを前記回転子に差し向けるようにしたハウジ
   ングと、前記回転子をその軸線を中心として回転させて
   前記回転子内の前記熱吸収素子を前記加熱流体および前
   記被加熱流体と整合せしめる回転装置と、前記回転子の
   一端部と前記端板との中間に配設され前記加熱流体を前
   記被加熱流体から分離するセクタ板と、このセクタ板の
   内端部を支持する装置と、セクタ板の外端部に接続され
   この外端部を前記回転子に向けて軸線方向に動かす作動
   装置と、この作動装置を働かす装置とを有する回転再生
   式熱交換装置において、前記回転子１４の半径方向外端
   縁部により前記セクタ板３４に隣接して担持された軸線
   方向の隆起部４４と、この隆起部の軸線方向の移動によ
   り作動され前記作動装置を働かす装置を作動せしめるリ
   ミツトスイツチ装置５８，６２と前記隆起部と前記リミ
   ツトスイツチ装置との中間において前記セクタ板の外端
   部に取付けられ前記隆起部の軸線方向の動きに応答して
   前記リミツトスイツチ装置を作動せしめる軸線方向に配
   置のセンサロツド４８とを包含することを特徴とする回
   転再生式熱交換装置。