JP3010379B2 - 回転再生式空気予熱器用ロータを製作する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般に空気予熱器として用いられている回
転再生式熱交換器に関し、より詳細には、モジュール型
構成と非モジュール型構成との両方の方法の利点を組合
せて改良したロータの製作方法に関する。

回転再生式空気予熱器は、一方の熱いガス流れ、例え
ば熱い煙道ガス流れから他方の冷たいガス流れ、例えば
燃焼用空気に熱を伝達するために用いられている。ロー
タは、熱吸収材料の集合体を収容し、最初に熱いガス流
れ用通路を通して回転して、熱が熱吸収材料により吸収
される。ロータが回転を続けると、加熱された熱吸収材
料が冷たいガス流れ用通路に入って、熱が熱吸収材料か
ら冷たいガス流れに伝達される。

典型的な回転再生式熱交換器、例えば回転再生式空気
予熱器において、円筒形のロータは、垂直な中央ロータ
ポストに取付けられていると共に、ロータポストからロ
ータの外周シェルにまで延びて仕切板と称されている複
数の分割板により複数の扇形室に分割されている。これ
らの扇形室はモジュール型の熱交換バスケットで装填さ
れ、これらのバスケットは一般には積み重ねた板様要素
により形成されている熱吸収材料の集合体を収容してい
る。

このような熱交換器のロータは、非モジュール型の工
場組立式ロータ又はモジュール型のロータのどちらかに
形成されている。非モジュール型のロータは、各々がロ
ータポストに取付けられてロータシェルにまで延び、こ
れによりロータを複数のセクターに分割する一連の仕切
板を包含する。更に、各セクターは、一定の距離を置い
た間隔で仕切板間を延びているステー板により多数の室
に分割されている。それから、モジュール型の熱交換バ
スケットがこれらの室にロータの頂部端（ダクト端）か
ら軸方向に装填される。このような非モジュール型ロー
タは、しかし、その現場据え付けに多大の労力を要する
ものである。なぜなら、ロータ構体の大部分が最初に工
場で組立てられ、それから輸送のために少なくとも一部
分が分解されるからである。この結果、ロータを製作し
て現場に据え付けるまでの総時間が長くなる。

一方、モジュール型ロータは一連の工場組立式セクタ
ーモジュールから成り、これらのセクターモジュールは
その後現場で完成ロータに組立てられる。各セクターモ
ジュールは各側に仕切板を有し、これら２つの仕切板
は、ステー板により結合されている。これらのモジュー
ルが現場でロータに組立てられるときに、隣接する２つ
のモジュールの仕切板は互いに結合されて二重仕切板を
形成する。このようなモジュール型ロータは、非モジュ
ール型ロータよりも現場据え付けするのに必要とされる
時間が少ないけれども、２倍の数の多数の独立する仕切
板を必要とし、これらの仕切板は同じ寸法のロータ及び
ポスト直径の場合にはガス流れ面積をふさいで熱伝達面
積を少なくするものである。また、これらのモジュール
型ロータは構成部品が増大するものである。なぜなら、
隣接する２つのモジュールを仕切板の所で互いにピンで
固定する部品が必要とされるからである。

また、多くのモジュール型及び非モジュール型のロー
タ設計では、前述したようにステー板を用いている。こ
れらのステー板は、ロータ構体を補強すると共にバスケ
ットを支持するものである。しかし、バスケットを軸方
向に挿入してステー板室内に嵌め込まなければならない
ので、バスケットはその取付け及び取出しを容易にする
ためにステー板室よりも小さくしなければならない。そ
して、このようにバスケットを小さくすることにより、
各バスケットの外周に隙間が生じてしまう。これは、熱
伝達流れのために利用できるバスケットの自由空間を減
少せしめ、バスケットまわりに流れバイパス隙間を形成
せしめる。その結果、空気予熱器の効率が減少させら
れ、任意の特定の性能のために大型の空気予熱器を選択
することが必要とされる。

発明の概要 本発明は、回転再生式空気予熱器用ロータの製作方法
に関し、より詳細には、通常のモジュール型ロータにお
ける二重仕切板を排除すると共に、通常の非モジュール
型ロータにおける完全な工場組立ての高コストを減少せ
しめるような方法で、ロータを工場組立式セクターモジ
ュールと現場組立式部品との組合せから製作する方法に
関する。好適な実施例において、工場組立式モジュール
はひとつ又は２つ若しくはそれ以上（この数は主として
ロータ寸法に依存する）のセクターを包含し、現場組立
式部品が間隔を置いた工場組立式モジュール間に取付け
られる。本発明は、更に、ステー板を排除し、その代わ
りに支持格子を用いるものであり、これらの支持格子は
仕切板間に延びて開放支持体を形成し、この開放支持体
の上にバスケットが支持される。バスケットは、軸方向
ではなくて半径方向からセクター内に装填される。これ
は、バスケットまわりに隙間を形成すること及びバスケ
ットを小さくすることの必要性を排除せしめる。これら
の支持格子は、工場組立式モジュールの部品であると共
に、現場組立式部品の部品でもあり、実際に現場組立て
を容易にせしめる。

図面の簡単な説明 図１は、従来の回転再生式空気予熱器の概略斜視図で
ある。

図２は、従来技術による非モジュール型の工場組立式
ロータの平面図である。

図３は、図２の線３−３に沿って、ロータ内の所定位
置の熱交換バスケットを示す断面図である。

図４は、ロータの一部分の分解図であって、従来のモ
ジュール型ロータ用の３つの扇形モジュールが所定位置
に動かされてロータシャフトに取付けられる直前にロー
タシャフトのまわりに配置されている状態を示す。

図５は、本発明の半モジュール型ロータの一部分を分
解した又は組立てていない状態を示す平面図であって、
工場組立式モジュール及び現場組立式部品が所定位置に
動かされて互いに及びロータシャフトに取付けられる直
前の状態を示す。

図６は、本発明の組立式半モジュール型ロータの一部
分の断面図であって、所定位置の熱交換バスケットを示
す。

好適な実施例の説明 図面の図１は、典型的な空気予熱器の一部切断斜視図
であって、ハウジング12を示し、このハウジングの中に
はロータ14が矢印18により示される方向に回転するよう
駆動シャフト又はポスト16に取付けられている。ロータ
は複数のセクター20から成り、各セクターは多数のバス
ケットモジュール22を収容し、また各セクターは仕切板
34により画成されている。バスケットモジュールは、熱
交換表面を収容する。ハウジングは、流れを通させない
セクター板24により煙道ガス側と空気側とに分割されて
いる。図示されているセクター板24と対向するセクター
板（図示せず）が、また、ユニットの底部に設けられて
いるものである。熱い煙道ガスは、ガス入口ダクト26を
通して空気予熱器内に入り、ロータを通して流れて熱を
ロータに伝達せしめ、それからガス出口ダクト28を通し
て出る。煙道ガスの流れと対向して流れてくる空気は、
空気入口ダクト30を通して空気予熱器内に入り、ロータ
を通して流れて熱を捕らえ、それから空気出口ダクト32
を通して出る。

次に図２を参照するに、この図２は従来の工場組立式
の非モジュール型ロータの一部分の平面図であり、仕切
板34はロータの中央部分又はハブ36とロータシェル38と
の間を半径方向に延びている。これらの仕切板34間には
ステー板40が延びて、仕切板34に取付けられ、これによ
りステー板室42を形成している。バスケットモジュール
22は、各ステー板室内に積み重ねられる。このようなバ
スケットモジュール22のひとつが図２に示され、残りの
室42は空とされている。これらのバスケットモジュール
22はロータ頂部から装填及び取出されるので、装填及び
取出しを容易にするために、隙間44を各バスケットの全
周に設けなけらばならない。しかし、これらの隙間44
は、ロータ内に収容すべきバスケットの寸法を減少せし
め、これにより、熱伝達面積及び熱効率を減少せしめ、
またガスのバイパス隙間を形成せしめるものである。

これらの従来の非モジュール型の工場組立式ロータを
更に理解せしめるために、次に図３を参照する。この図
３は、図２の線３−３に沿う断面図であって、所定位置
のバスケットモジュール22を示す。図３は、また、後述
されるコールドエンドバスケット46を示す。ステー板40
は断面で示され、例えば溶接により仕切板34に取付けら
れている。各ステー板40の底部にはバスケット支持部材
48が取付けられ、このバスケット支持部材の上には積み
重ねたバスケットモジュール22が支持されている。バス
ケット支持部材48は、また、図２にも見ることができ
る。

バスケットモジュール22の積重体よりも下のロータ内
のロータコールドエンドには前述したコールドエンドバ
スケットと称されている異なる組のバスケット46が設け
られている。これらのコールドエンドバスケットはガス
流れの成分の侵食作用に強くさらされ、ガス流れの成分
はコールドエンドの温度でバスケット上に凝縮してしま
う。上述の従来の空気予熱器において、コールドエンド
バスケット46は、ロータの頂部からではなくてロータの
周囲部から半径方向に挿入され、符号50により総括的に
示されている格子又はトラス構体上に支持される。この
トラス構体50は、また、図２でも見ることができる。し
たがって、ステー板40は図３に示されるように仕切板34
の高さよりも短かいものである。図３は、また、隙間44
を示している。コールドエンドバスケットは、前述した
如く侵食に強くさらされ、しばしば交換することが必要
とされることから、ホットエンドバスケットを取り除く
必要なしに容易に取り出すことができるものである。

次に図面の図４は、他の基本的な型式の従来の空気予
熱器ロータを示し、このロータはモジュール型の現場組
立式ロータである。すなわち、このロータは、その名前
が示唆するように、現場において複数の扇形モジュール
52から組立てられる。各扇形モジュール52は、図２に示
した工場組立式ロータのセクターとほとんど同じように
構成されている。大きく異なる点は、組立てて完成した
ロータが、隣接する２つのモジュールの仕切板34同志が
当接することにより二重層の仕切板を有することであ
る。換言すれば、仕切板の数が非モジュール型ロータの
場合よりも２倍となって多くなることである。これはコ
ストを高め、また二重仕切板により追加された正面面積
が所定のロータ寸法において熱交換面積を少なくしてし
まう。モジュール型の熱交換バスケット22及びコールド
エンドバスケット46は、図３に示した非モジュール型の
ロータと同じように、その扇形モジュール52内に置かれ
て支持される。これらのモジュール52はその内方端に取
付具又はラグ54を包含し、これらのラグはロータハブ36
内に挿入されて所定位置にピンで固定される。

次に、図５及び図６を参照して本発明について説明す
る。本発明によれば、ロータは一連の工場組立式モジュ
ール56と一連の現場組立式部品とから組立てられ、現場
組立式部品は工場組立式モジュール間に設けられて、二
重仕切板のないロータ構成を完成せしめる。すなわち、
工場組立式モジュール56は、３つの仕切板34を包含する
ものとして、したがって符号58及び60により総括的に示
されている２つのセクターを包含するものとして、図５
に示されている。しかしながら、本発明のこれらの工場
組立式モジュール56は、ロータの寸法及び他のファクタ
ー（工場組立式部品と現場組立式部品との所望する割合
いを示す）に依存して、ひとつだけのセクター又は３つ
若しくはそれ以上のセクターを持つように形成すること
もできるものである。実際に、ある状況の下では、ロー
タの現場組立式部品は完成ロータを形成するために一つ
おきの工場組立式モジュール間に挿入される支持格子構
体66のみから成ることもでき、かつこのようなことが一
層望まれることもある。各工場組立式モジュール56は、
仕切板34と内方ラグ55とを包含する。ラグ55は、図４の
ラグ54と同様であるが、ラグ54よりも大きくされてい
る。その理由は、ラグ55は２つのセクター58及び60に関
連させられているからである。同様に、モジュール寸法
は、現場組立式部品がモジュール型ラグを包含しない場
合には一層影響される。

工場組立式モジュール56はいかなるステー板も包含し
ておらず、その代わりに、仕切板34が符号62により総括
的に示されている支持格子によって互いに締結されてい
る。図６に見ることができるように、これらの格子62は
バスケットモジュール22及びコールドエンドバスケット
モジュール46のための支持体を形成する。これらの格子
は、堅固なロータを形成すると共にバスケットモジュー
ルを支持するものであるならば、任意の所望する構成と
することができる。前述したように、本発明のロータ
は、図２及び図４に示されるように、軸方向又はダクト
側から装填されるロータではなくて、半径方向から装填
されるロータである。

図５に示されるように、工場組立式モジュール56は、
これらのモジュール間に開放空間を残す間隔を置いた位
置でロータシャフト又はハブ36に取付けられる。ロータ
の残りの部品は、これらの空間内に設けられるものであ
るが、後で現場で組立てられるものである。これらの現
場組立式部品は、モジュール型のラグと仕切板との組立
体64及び格子組立体66を包含する。モジュール型のラグ
と仕切板との組立体64は、本質的に仕切板34の各々と同
じである仕切板68と、本質的にラグ55と同じであるラグ
70とを包含する。格子組立体66は、工場組立式モジュー
ル56の一部分を形成する格子62と本質的に同じである。
すなわち、これらの格子66は工場組立式モジュール56の
格子62と同等なものである。これらの格子66は、工場組
立式モジュール56と仕切板68との間に好適には溶接によ
り取付けられて、ロータ構体を完成せしめる。格子66
は、図６に見ることができる工場組立式モジュール56の
格子62と同じロータ内の各バスケットレベルで設けられ
る。勿論、工場組立式モジュール56と現場組立式部品64
及び66との配置はハブ36の全周に続いて完全なロータ構
体を形成するものである。例えば、一例として、24個の
セクターを持つロータは、全体として24個のセクターと
するために、12個のセクターを持つ６個の工場組立式モ
ジュール（上述したように、各工場組立式モジュールに
つき２個のセクターがあるものとして）と、同様に12個
のセクターを持つ６組の現場組立式部品とを有する。

以上述べたように、本発明では、モジュール型及び非
モジュール型のロータ構体の両方の利点を組合せて、各
々の欠点を排除したものである。すなわち、支持格子を
使用することによりモジュール設計の二重仕切板を排除
すると共に、ステー板を排除することにより熱交換表面
のために利用できる許容空間を増大せしめる。また、支
持格子を利用してバスケットをロータの周囲部を通して
取付けるようにすることは、バスケットを互いに及び仕
切板に接触させるようにしてセクター内に押し込むこと
ができることを意味する。これは、バスケットまわりに
隙間を形成する必要性を排除せしめ、またロータ構体を
堅固にせしめ、更に有効熱伝達面積及び熱効率を増大せ
しめるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィンモア ハーラン イー アメリカ合衆国 アイダホ 83204 ポ カテロ スカイライン ドライブ 365 (72)発明者 マティソン グレン ディー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14895 ウェルズビル アールディー ナンバ ー１ ボックス 48ディー (72)発明者 スナイダー レックス アール アメリカ合衆国 ニューヨーク 14036 コーフ イースト メイン ストリー ト 100 (72)発明者 ワンダリング マイケル ダブリュー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14880 シーオ ワシントン ストリート 4702 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 19/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転再生式空気予熱器用のロータであっ
   て、ロータハブと、このハブから半径方向外向きに延び
   てロータを、内部にモジュール型の熱伝達バスケットを
   支持する複数のセクターに分割する複数の仕切板とを有
   するロータを製作する方法において、 ａ 各々が少なくともひとつのセクターを包含する複数
   のロータモジュールであって、更に、 ｉ 各セクターの側部に沿って半径方向に延びる仕切板
   と、 ii 各セクターの前記仕切板間に取付けられて、前記モ
   ジュール型の熱伝達バスケットを支持する少なくともひ
   とつの支持格子と、 iii 前記仕切板に取付けられて、前記ロータモジュー
   ルを前記ロータハブに取付ける手段と、 を包含する複数のロータモジュールを組立てる段階と、 ｂ 各々が独立する半径方向に延びる仕切板と、この独
   立する仕切板を前記ロータハブに取付ける手段とを包含
   する複数の仕切組立体を形成する段階と、 ｃ 前記ロータセクターに取付けられて前記モジュール
   型の熱伝達バスケットを支持するための複数の独立する
   支持格子を形成する段階と、 ｄ 前記複数のロータモジュールを一定の距離を置いた
   間隔で前記ロータハブに取付ける段階と、 ｅ 前記複数の仕切組立体のひとつを前記間隔を置いた
   ロータモジュール間の前記間隔の各々のところで前記ロ
   ータハブに取付け、これにより前記仕切組立体の各側に
   この仕切組立体とこの仕切組立体に隣接する前記ロータ
   モジュールとの間の扇形空間を形成する段階と、 ｆ 前記複数の独立する支持格子の少なくともひとつを
   前記扇形空間の各々のところで前記仕切組立体とこの仕
   切組立体に隣接する前記ロータモジュールとの間に取付
   ける段階と、 を包含する方法。
2. 【請求項２】各ロータモジュールが少なくとも２つのセ
   クターを包含する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】各ロータモジュールが複数の支持格子を包
   含する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】前記仕切組立体が前記間隔を置いたロータ
   モジュール間の前記間隔の中間に取付けられる請求項１
   記載の方法。