JPS6143635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転式熱交換器の軸封装置に関するも
ので、その目的とするところは中空回転軸、中空
固定軸およびその軸封装置の構成を簡素化しうる
と共にその製作を容易ならしめた回転式熱交換器
の軸封装置を提供するにある。

第１図ないし第３図は従来の送風機兼用の回転
式熱交換器を示すもので、この図において１は送
風ケーシング、２，２′はこのケーシング１の空
気流入口、３はケーシング１内に設けた多数の環
状フイン、４，４′はこれら環状フイン３の両側
に設けた環状側板、５は上記環状フイン３および
環状側板４，４′を貫通する多数の伝熱管、６，
６′は環状フイン３、環状側板４，４′、伝熱管５
等を支持する支持輪で、この支持輪６，６′には
空気流入口７，７′が形成される。８は電動機
で、この電動機８の回転軸８′は上記支持輪６の
中心に取付けられる。９は支持輪６′の中心に前
端を固定した中空回転軸で、この中空回転軸９は
第２図に明らかなように内管９′と外管９″とより
なる二重管で、内管９′は熱源流体の往路１０を
形成し又外管９″はこの熱源流体の復路１１を形
成する。１２は中空回転軸９の軸封装置で、この
軸封装置１２はその内部を仕切壁１３により中空
回転軸９の往路１０に連通する給液室１４と復路
１１に連通する排液室１５とに区分される。１６
は熱交換前の熱源流体と熱交換後の熱源流体との
混合を防止する流体間シールで、このシール１６
には中空回転軸９の内管９′の後端が回転自在に
密に嵌合している。１７はメカニカルシールでこ
のメカニカルシール１７は回転しないシール部材
１７′と回転するシール部材１７″とにより構成さ
れ、スプリング１８の弾性によりこのシール部材
１７′，１７″を互に接触させ熱源流体が外部に漏
れるのを防いでいる。１９はシール部材１７″お
よびスプリング１８を中空回転軸９の外管９′と
一体に回転可能なように取付けるための固定具で
ある。２０は中空回転軸９の軸受、２１は給液室
１４に接続した熱源流体の給液管、２２は排液室
１５に接続した熱源流体の排液管、２３は伝熱管
５の熱源流体導入端と中空回転軸９の内管９′と
を接続する連絡管、２４は伝熱管５の熱源流体排
出端と中空回転軸９の外管９″とを接続する連絡
管である。

この第１図ないし第３図に示す熱交換器は電動
機８により伝熱管５、環状フイン３、環状側板
４，４′、支持輪６，６′、中空回転軸９、連絡管
２３，２４等を回転せしめると共に熱源機器（図
示せず）により熱源流体を実線矢印で示すように
給液管２１から給液室１４内に導入するとこの熱
源流体は中空回転軸９の内管９′および連絡管２
３をへて伝熱管５内に入りこのとき白抜き矢印で
示すように空気流入口７，７′からケーシング１
内に入り伝熱管５および環状フイン３の外面に触
れる空気との間で熱交換が行なわれる。このよう
にして熱交換が行なわれた後の熱源流体は実線矢
印で示すように連絡管２４、中空回転軸９の外管
９″をへて排液室１５内に入り排気管２２をへて
上記熱源機器内に戻るものである。この第１図な
いし第４図に示す従来の回転式熱交換器の中空回
転軸９は下記のような欠点を有するものである。
すなわちこの中空回転軸９を製造するには第４図
に示すようにその外管９″および内管９′をそれぞ
れ別個に作つて後この外管９″、内管９′および連
絡管２３，２４の仮組みを行ない、これらを高温
炉内に入れて一体に蝋付けし、然る後最終仕上加
工を経て完成させるものである。然れどもこのよ
うに外管９″、内管９′を高温炉内で蝋付けを行な
うと高熱のために外管９″と内管９′とに熱的歪を
生じ、このために第５図に示すように外管９″の
軸心ａと、内管９′の軸心ｂとの間に不一致Ｘが
生じるものでこのような不一致は機械的仕上加工
によつて修正することはできるが内管９′の露出
部ｃがこの内管の固定端ｄから相当に離れている
ためのバイト等の切削工具をこの露出部ｃに当て
がつても内管９′の弾性によりたわみが生じ上記
の不一致Ｘの修正は極めて困難である。さらにこ
の不一致は内管９′の回転時にふれ回りを招きそ
のためにこの内管９′が貫通する流体間シール１
６のシール性能および耐久性を著しく低下せしめ
る欠点がある。

本発明は上記のような欠点を解消せんとするも
ので、以下第６図ないし第８図を参照して本発明
をその一実施例につき説明すると、この各図にお
いて２５は前端２５′を閉塞し後端２５″を開放し
た中空回転軸、２６はこの中空回転軸２５内に挿
入された中空固定軸でこの中空固定軸２６はその
前端開口部２６′を上記中空回転軸２５の前端２
５′内に設けた流体間シール２７内に挿入し又こ
の中空固定軸２６の後端開口部２６″はその内径
がこの後端開口部２６″の後端面から前端にゆく
に従い次第に小となるように形成されている。２
８は軸封装置で、この軸封装置２８は内部に軸受
２９を設けた前方ハウジング３０と、内部を排液
室３１と給液室３２とに区割した後方ハウジング
３３とこの排液室３１内に設けた回転しないシー
ル部材３４と回転するシール部材３５とよりなる
メカニカルシール３６とこの回転するシール部材
３５を回転しないシール部材３４に圧接せしめる
スプリング３７とこのスプリング３７の後端を中
空回転軸２５の後端２５″に固定する円環３８お
よび止ねじ３９よりなる固定具４０とよりなるも
のである。４１は排液室３１に接続した熱源流体
排液管、４２は給液室３２に接続した熱源流体給
液管、４３，４４は連絡管でこの連絡管４３は伝
熱管（第１図の５で示すものと同様のもの）の熱
源流体導入端と中空固定軸２６の前端開口部２
６′に連通するように前記中空回転軸２５の前端
２５′に接続され、連絡管４４は前記中空回転軸
２５内の流体間シール２７より後方、すなわち排
液室３１と連通するように接続されている。なお
中空回転軸２５の前端２５′は支持輪（第１図の
６′で示すものと同様のもの）の中心部に固定す
るものである。第６図ないし第８図に示す本発明
装置を組立てるには中空回転軸２５の外周にその
後端から軸封装置２８の前方ハウジング３０を軸
受２９、メカニカルシール３６、スプリング３７
等と共に挿入して後この中空回転軸２５の後端部
２５″に固定具４０の円環３８を嵌合してこれを
止ねじ３９で固定する。次に中空回転軸２５内に
中空固定軸２６を入れその前端部２６′を流体間
シール２７内に挿入し然る後前方ハウジング３０
に後方ハウジング３３を嵌合して中空固定軸２６
の後端開口部２６″を給液室３２に接続し、然る
後排液室３１に排液管４１を又給液室３２に給液
管４２をそれぞれ接続してこの組立てを終るもの
である。

この第６図に示す本発明装置は熱源機器（図示
せず）より熱源流体を矢印で示すように給液管４
２から給液室３２内に導入するとこの熱源流体は
円管状固定軸２６および連絡管４３をへて伝熱管
（第１図５で示すものと同様のもの）内に入りこ
のときこの伝熱管および環状フイン（第１図の３
で示すものと同様のもの）の外面に触れる空気と
の間で熱交換が行なわれる。このようにしてこの
熱交換が行なわれた後の熱源流体は連絡管４４、
中空回転軸２５をへて排液室３１内に入り排液管
４１をへて上記熱源機器内に戻るものである。第
７図および第８図は上記第６図に示す本発明装置
の流体間シール２７部分の具体的構成を示すもの
でこの図において中空固定軸２６内の熱源流体の
圧力P₁と中空回転軸２５内の熱源流体の圧力P₂と
の圧力差△Ｐすなわち△Ｐ＝P₁−P₂により中空固
定軸２６の外周面と流体間シール２７の内周面と
の間のスキマＳを通る熱源流体の漏れ量はこのス
キマＳと流体間シール２７の長さｌとに支配され
るもので今熱源流体が例えば水のとき上記長さｌ
＝1.5cm、スキマＳ＝0.01cm、中空固定軸３６の
外径ｄ＝1.1cm、圧力差△Ｐ＝３ｍAqとすればス
キマＳを介して中空固定軸２６内から中空回転軸
２５内へ漏れる水量Ｖは約0.34/min程度とな
り、給液管４１から流入する水量５/min〜10
/minに比較して極めて少なく、熱交換器とし
ての性能上殆んど問題がないものと云える。なお
流体間シール２７の材質としてはカーボン、合成
樹脂等を主体とする固体潤滑軸受用材料等が適当
である。第９図、第１０図は上記流体間シール部
の他の二つの実施例を示すもので第９図に示す実
施例は中空固定軸４５の前端部４５′の内径d′を
他の部分の内径d″より小としこの前端部４５′を
流体間シールとしたもので又第１０図に示す実施
例は流体間シール２７を中空固定軸２６の前端開
口部２６′の外周に固定したものである。しかし
てこの両実施例のものの作用および効果は第７
図、第８図に示す実施例のものと全く同様であ
る。

本発明装置は下記のようなすぐれた効果をもつ
ものである。

１ 従来の第１図に示すような回転式熱交換器の
中空回転軸９は外管９″と内管９′とが一体とな
つて回転するものであるからこの外管９″と内
管９′とを一体とするための炉中での蝋付作業
を必要としこの蝋付作業時の加熱によりこの中
空回転軸の内管９′に熱的歪を生ずるのでこの
熱的歪の修正のための修正加工を行なう必要が
あるが本発明では上記従来のものの内管９′に
相当する中空固定軸２６は回転せず外管９″に
相当する中空回転軸２５のみが回転するので上
記従来のもののようにその製作時に中空回転軸
２５と中空固定軸２６との蝋付作業のための熱
的歪を生ずることなく従つてその修正加工を行
なう必要は全くない。

２ 従来の第１図に示すような装置では中空回転
軸９の内管９′が振れ回りするおそれがあるの
でこの振れ回りのためにこの内管の後端部が貫
通する流体間シール１６の性能および耐久性が
低下する欠点があるが本発明では中空固定軸２
６は回転することなく常に静止しているので上
記従来の装置のように流体間シール２７又は第
９図に示す中空回転軸４５の前端小内径部４
５′のシール性能およびその耐久性が低下する
おそれは殆んどない。

３ シール２７によつて、中空固定軸２６を中空
回転軸２５の中に支持せしめるとともに、熱源
流体導入用連絡管と熱源流体排出用連絡管と
を、その入口および出口近くにおいて遮断して
いるので、極めて簡単な手段によつて中空固定
軸の前端を中空回転軸の中に安定に支持するこ
とができ、中空固定軸内を通つて熱交換器内に
導入された熱源流体が、熱交換器から中空回転
軸と中空固定軸の間を通つて排出される際に、
両連絡管の導通を遮断するのに、上記シールを
各連絡管の導入端と排出端の間に上記シール２
７が介在する如くシール２７を配設するだけで
よいから、シール２７は極めて簡単な手段で２
つの役目を果すこととなり、生産原価を著しく
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式熱交換器の縦断面図、第
２図は第１図，線に沿う断面図、第３図は第
１図に示す熱交換器の熱交換部の斜視図、第４図
は第１図に示す熱交換器の中空回転軸の製造工程
の説明図、第５図は上記中空回転軸の欠点の説明
図、第６図は本発明回転式熱交換器の軸封装置の
一実施例の縦断側面図、第７図は第６図に示す本
発明の実施例の中空回転軸および中空固定軸の一
部の縦断面図、第８図は第７図の，線に沿う
断面図、第９図および第１０図は本発明装置の中
空回転軸及び中空固定軸の他の二つの実施例の一
部の縦断面図である。 ２５……中空回転軸、２６……中空固定軸、３
２……給液室、３１……排液室、２８……軸封装
置、５……伝熱管、２６″……中空固定軸の後端
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前端を閉塞し後端を開放した中空回転軸内に
   前端および後端を開放した中空固定軸を挿入して
   この中空固定軸の前端部外周面と上記中空回転軸
   の前端部内周面との間にシールを施し、さらに上
   記中空回転軸及び中空固定軸の後端部を熱源流体
   の給液室及び排液室を有する軸封装置内に挿入し
   上記中空固定軸の後端開口を上記給液室に又上記
   中空回転軸の後端開口を上記排液室にそれぞれ接
   続し、上記中空回転軸の前端には上記中空固定軸
   の前端開口に連通するように伝熱管の熱源流体導
   入用連絡管を接続し、又上記中空回転軸の上記シ
   ール位置より後方位置には上記伝熱管の熱源流体
   排出用連絡管を接続し、上記シールによつて上記
   中空固定軸の前端を上記中空回転軸内に支持せし
   めるとともに、上記熱源流体導入用連絡管と上記
   熱源流体排出連絡管との連通を遮断せしめる如く
   上記シールを配設したことを特徴とする回転式熱
   交換器の軸封装置。