JPS6020087A - 回転再生型熱交換機のシ−ル機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、流体の排熱を回収する回転再生型熱交換機
において、高温流体と低温流体との混合を防止するため
、両流体の供給又は排出部の中間に設置された仕切部分
と、この仕切部分に近接して仕切部分と相対運動する蓄
熱体のシールの尖端との間隙が、回転再生型熱交換機の
熱膨張の影響を受けて拡大して、高渦流体と低温流体と
の間の流体漏洩が増加することを防止すると共に、高塵
芥、高湿分、高腐蝕性、高温度の悪環境においても、こ
の間隙を長期に亘って自動的処調整保持して流体の漏洩
防止機能を維持する回転再生型熱交換機の７一ル機構に
関するものである。

（従来技術） 従来型の回転再生型熱交換機のシール機構においては、
蓄熱体に高泥流体と低温流体とを供給又は排出するそれ
ぞれのケーシング又放射方向仕切壁に設けられたシール
の尖端との間隙が、回転再生型熱交換機の熱膨張変形に
よって拡大した場合に、手動によって間隙を調整するか
、自動によるセンサー検出機構によって間隙を調整する
かしていた。

手動調整においては、調整の煩雑さと不連続性という不
都合があり、自動調整においては、一般に、自動調整装
置が高価であることから、回転再生型熱交換機の高価格
化を招いていた。

更に、回転再生型熱交換機の置かれている雰］ノ１１気
は高塵芥、高湿分、高腐蝕性及び高温下にあるので、シ
ール機構のガイドローラーにより、扇形板を支持する発
想はあっても、ガイドローラーを支持する軸受の摩耗に
対応できないため、シール機構の間隙調整機能の長期に
亘る。ｔｒ＋持が困難であって、コロガリ軸Ｃ・を実際
面に応用する技術は開発されていなかった。

このような事情から、回転再生型熱交換機の熱膨張変形
と、シール機構作動環境の悪化との影響を受けることな
く、シールの尖端と扇形板との間隙を長期に亘って、連
続的且つ確実゛に自動調整し、しかも安価である間隙調
整シール機構の出現が要請されていた。

（本発明の目的） この発明は上記要請に応えるだめなされたもので、その
目的とする所は、塵芥、湿分を多く含み且つ高腐蝕性、
高温である流体を供給又は排出して、高低温両流体間の
熱交換を行う回転再生型熱交換機において、高温流体と
低温流体とを分離して供給又は排出するケーシングの中
間部に設けられた両流体を仕切具＃上 る扇形板に相対して相対運動する蓄熱体の７−ルの尖端
との間隙を回転再生型熱交換機の熱膨張の前後において
も、一定の最適値に自動的に調整し、その調整機能が長
期に亘って連続的に維持され得る信頼性を有し、且つ安
価である新規な回転再生型熱交換機のシール機構を提供
することにある。

（実施例の構成） 枠数の放射方向仕切壁によって区画された扇形区画室内
に熱吸収兼放熱材を包含する蓄熱体が回転するａ１輛型
の回転再生型熱交換機において、回転再生型熱交換機に
熱が加わった場合、一般に、回転蓄熱体は、回転中心軸
が下部支持軸受を起点として、上方に向って熱膨張し、
外周部が下方に向って熱膨張垂下して、全体的に逆皿型
の弓状変形を起す。これに対し、回転蓄熱体を包含して
、高温流体府令Ｖ して、回転蓄熱体に両流体を供給又 は排出するケーシングは、回転蓄熱体に比し、熱膨張変
形は著しく小さい。回転蓄熱体の放射方向仕切壁の上部
及び下部に取付けられたノールは回転蓄熱体の変形に応
じて弓状変形を起す。一方、高温流体と低渦流体とを区
分して回転蓄熱体に供給又は排出するためにケーシング
に取付けられた扇形板はケーシングの変形と同様に熱膨
張変形は小さい。高温流体と低渦流体との間の流体漏洩
を防止することを目的として、シールと扇形板は相対面
して相対運動をしており、シールの尖端と扇形板との間
隙は、回転再生型熱交換機の熱膨張前に、わずかな間隙
に設定されて、両流体間の漏洩を防止しているが、熱膨
張後には、シールの尖端と扇形板゛とのそれぞれの熱膨
張変形量が相異するため、上部の７−ルの尖端と扇形板
との間隙は、回転中心軸側で減少し、外周側で増大し、
下部のシールの尖端と扇形板との間隙は、回転中心軸側
でほとんど変化しないが、外周側で減少して、回転再生
型態交換機全体としては、この間隙が増大し、それに応
じて、両流体間の漏洩は増大する。本発明による／−ル
機構はこの間隙の増大部分と減少部分とを常に適正に長
期に且つ自動的に維持できるように構成する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しがら説明
する。第１図は、下部が支持軸受１に、上部が案内軸受
２に保持された回転蓄熱体の回転中心軸側の中心と、高
温流体と低温流体とを供給又は排出するケーシング４の
中間部に高低温両流体を分離するために設けられた扇形
板５の外周側に取付けられたガイドローラー６の回転軸
７の中心とを通る面で、回転再生Ａす熱交換機を切断し
た断面図であり、定置式のケーシング４にｖｉｉ　すれ
て、回転中心軸側環境囲に円筒状に配設された回転蓄熱
体を構成する放射方向仕切壁８とシェル９とが収められ
ている状態を示し、放射方向仕切壁８の上部と下部とに
は、それぞれシール１０　ａ及び１０　ｂが取付けられ
、シール１．Ｏａ及びＩＱ　ｂに相対して、相形板５ａ
と５ｂとがシール】０；１及び１０　ｂとわずかな間隙
を持って、シール１０　ａの上部及びシール１０　ｂの
下部にそねぞね配設されている。

上部扇形板５ａの回転中心１ｌｌＩ］３側においては、
回転中心ｌ１１１５が熱膨張によって、支持軸受１を起
点として、上方に伸びだ場合、扇形板５ａが回転中心［
Ｉ’ｌＩｌ　５の伸びに連動して、上方へ移動するよう
に、上部が回転中心ｆ？ｌｂ　ｓの上端部１１に接続さ
れ、又、下部が扇形板５ａの支点を構成するビン１２　
ａ　Ｋ接続されたハンガーロッド１３によって、案内軸
受２に連結されており、上部扇形板５ａの外周側におい
ては、回転蓄熱体のシェル９の外周上部に取伺合＼ｍ形
板５ａがロータータイヤ１４　Ｘ＋の垂下に連動して、
下方へ移動するように、ガイドローラー６３が取付けら
れており、更に、ガイドローラー６８が常にロータータ
イヤ１４＋１の回転に・一応じて接触転勤を強制される
ように、スプリング１５ａに押圧された押圧棒１６　ａ
が取伺けられている。下部扇形板５１１の回転中心軸６
側においては、上部が扇形板５ｂの支点を構成するピン
１２　ｂ　Ｉｃ接続され、下部がケーシング４に接続さ
れたサポートロッド１７によって、扇形板５ｂが支持さ
れており、下部扇彫版５ｂの外周側においては、回転蓄
熱体のンエル９の外周下部に取付けられたロータータイ
ヤ１４　ｂが回転蓄熱体の熱膨張の影響を受けて、下方
へ垂下変形した場合、扇形板５ｂがロータータイヤ１４
【〕の垂下に連動して、下方へ移動するように、ガイド
ローラー６１〕がＩＪＶ付けられており、更に、ガイド
ローラー６ｂが常にロータータイヤ１４　ｂの回転に応
じて接触転勤を強制されるように、スプリング１５１）
　（ｔこ抑圧された押圧棒１６　ｂが取イ″１けられて
いる。

ｒ１１形板らの形状は、回転蓄熱体の放射方向仕切＾」
１ｆ８によって区画された１ｒ固の扇形区画室よりやや
太き目の寸法になっているため、回転蓄り！（体の回転
に従って、１枚の放射方向仕切Ｂ％　８が扇形板５部分
に入り初めると、先行していた他の１枚の放射方向仕切
壁８が扇形板５部分から出初める。（第２図参照）この
時、入り初めだ放射方向仕切壁８の回転方向の０１１面
及び後面において、高渦流体と低温流体との圧力の相異
によ乞圧力差が生じる。

例えば、入り初めだ放射方向仕切壁８の後面が、圧力の
高い低温流体側であり、前面が圧力の低い高泥流体側で
あるとすると、扇形区画室側より垂直に扇形板５を押す
力を構成する圧力はほとんど圧力の低い高温流体によっ
て支配される。放射方向仕切壁８が扇形板５の中央部分
に回転して来ると押す力をｆ１＋）成する圧力は圧力の
低い高渦流体と圧力の高い低温流体との両流体によって
支配される。放射方向仕切壁８が扇形板５の出口部分に
回転して近付くと、押す力を構成する圧力は圧力の高い
低渦流体によって支配される。回転蓄熱体の回転に従っ
て、扇形板５はこのようにして回転蓄熱体側から交番す
る力が加わり、上下方向に周期的に脈動させられる。扇
形板５の脈動を吸収し、シール１０の尖端と扇形板との
間隙を一定に安定させるため、緩衝装置１８がケーシン
グ４に取付けられ、ロッド１９によって、扇形板５の脈
動を拘束する。緩衝装置１８の緩衝力は機械的、流体的
及び電気的装置のいずれか又はこれ等の組合によって構
成される。

ガイドローラー６の回転軸７のｕｊ受受註０は、ガイド
ローラー６の円滑な回転を長期に亘って維持することが
可能なローシーベアリング２１が装備される。

ローラーベアリング２１に熱交換流体中に含有された塵
芥、湿分、腐蝕性物質及び高渦流体が侵入することを防
止するため、防塵防湿装置として、軸受２０の周囲に、
ベロ一式外部カバー２２、カバーフレート２３　、ｉＱ
ｌ＋シニリング２４付ボックス式内部カバー２５が装（
ｆｆｉｉされ、下部のボックス式内部カバー２５　ｂと
カバープレート２３ｂとには、更に、ボソクヌ式内部カ
バー２５ｂ内に落下する塵芥、湿分を抜き去るイブ１出
口２６が装備され、排出口２６は図示しない外部の集塵
部に接続される。

ローラーベアリング２１の潤滑装置は、潤滑−えゆ、６
□１］、よ、□□やえ４゜２．、え、１は、本実施例に
示す如く、潤滑油の導通考２７を軸受２ＯＫ接続して、
図示しない処置式ポンプによって潤滑油を循環する強制
循環方式にて構成される。

ローラーベアリング２１の冷却装置は、軸受２０の周囲
の高温流体による加熱又はローラー°ベアリング２１０
回転による発熱によって、軸受２０が過熱されることを
防止するため、冷却剤として水、油及び空気のいずれか
を導通する導通管２８を軸受２０に接続する冷却方式に
て＋１６成される。

第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視を示す図で２組のガイド
ローラー６とその付属装置とが数句けられた実施例であ
り、扇形板５ａ上にガイドローラー６ａ、ガイドローラ
ーの軸受２０．１、ベロ一式外部カバー２２ａ、＋１４
４］７リング２４；１付ボックス式内部カバー２５ａ１
潤滑油の導通ＩＲ２７ａ　１　冷却剤の導通管２８　ａ
、押圧棒１６ａ１緩衝装置Ｎ　１．８　ａのロッド１９
ａ１ハンガーロツド１３が装（ｉｉｆｉされ、又、扇形
区画室の１藺の区画を構成するシール１０　ａを装着し
た放射方向仕切壁の１枚が扇形板Ｓ　ａ　ｉｌ１分に入
り初め、放射方向仕切壁の他の１枚が扇形板５ａ部分を
出初めている状態を示す。ここで、矢印Ｂ−回転蓄熱体
の回転方向を示す。

第ろ図は、ガイドローラー６ａがロータータイヤ＋４　
ａに接触転動している状態を表わすガイドローラー６ａ
の側面を示す図であり、ロータータイヤ１４　ａの転動
面に付着する塵芥、湿分等の異物を排除するスフレノパ
−２９がホルダー３０に保持され、ガイドローラー６ａ
の転勤面に付着する塵芥、湿分等の異物を排除スルスフ
レノパ−３１がホルダー３２に保持され、潤滑油の導通
管２７ａ１冷却剤の導通管２８．　ａが軸受２０　ａに
接続され、高温流体と低渦流体とを分離して供給又は排
出するケーシング４に流体を導通するダクト３３が接続
されている状態を示す。ここに、矢印Ｃは回転蓄熱体の
回転方向を示す。

上記実施例の７一ル機構は、回転中心軸が縦１１１１＋
型の回転再生型熱交換機の回転蓄熱体の放射方向仕切壁
におけるシールの尖端と扇形板との間隙を自動的に長期
間一定に維持する機構の構成について説明したが、本発
明のシール機構はこれに限定されるものではなく、例え
ば、回転蓄熱体の外周部円周方向、外周部回転軸方向、
回転中心軸が横軸型の回転再生ハリ熱交換機の回転蓄熱
体等にも構成するこトカ”１能であり、又、ガイドロー
ラー、ｏ−タータイヤ、押圧装置、緩４Ｍｊ装置、ガイ
ドローラーの軸受、防塵防溝装置、潤滑゛装置、冷却装
置、スフレノパー等についても、本発明の昂−神から離
れないで、各種の変更がなされ得ることは１叫らがであ
る。

（本発明の効果） 回転再生型熱交換機の熱膨張のぶ工後において、回転蓄
熱体の７−ルの尖端と扇形板との間隙を一定に維持する
ためには、回転蓄熱体の変位に応じて、扇形板を移動さ
せる効果を与える必要がある。上部扇形板の回転中心軸
側は、１１シ」転中心ｌ１ｌｌ＋が熱膨張を受けて上方
に伸びると、この伸びと同量だけハンガーロットによっ
て引上げられるだめ、シールの尖端と扇形板との間隙は
ほとんど増減しない。上部扇形板の外周側は、回転蓄熱
体が熱１ｋＷ　ｌ１ｌｉｉを受けて下方に垂下すると、
扇形板に取付けられたガイドローラーＪｊ、（プリング
式押圧棒で回転蓄熱体に取付けられた一タータイヤに押
圧され、回転蓄熱体の垂下量に追従して、回転中心１１
１１１側のハンガーロッド接続部を支点として、下方に
変位するプこめ、ソールの尖グ１°１１と扇形板との間
隙はほとんど増減しない。下部扇形板の回転中心４Ｑｌ
＋側は、サポートロノ１、によって支えられており、サ
ポートロットが熱影響を受けてもその伸びる量が小さい
／こめ、はとんど変位せず、又、回転中心−１＋の下部
４分が熱影響を受けて上方に伸ひる量も小さいので、／
−ルの尖端と扇形板との間隙はほとんど増減しない。下
部扇形板の外周側は、回転蓄熱体が熱膨張を受けて下方
に垂下すると、扇形板に取付けられたガイドローラーが
スプリング式押ＩＥ棒で回転蓄熱体に取付けられだロー
タータイヤに押圧され、回転蓄熱体の垂下量に追従して
、回転中心側のサボートロンド接続部を支点として、下
方に変位するだめ、シールの尖端と扇形板との間隙はほ
とんど増減しない。このような作動効果により、上部及
び下部の放射方向仕切壁において、それぞれのシールの
尖端と扇形板との間隙は、回転中心軸側から外周測寸で
、回転蓄熱体の熱膨張に関係なくほとんど一定に維持さ
れ得る。

プールを装備した放射方向仕切壁が扇形板部分を通過す
る場合に、扇形板は高温流体と低温流体との圧力を交互
に衝撃的に受け、上下に振動する現象を起すが、緩衝装
置はこの振動を吸収し、シールの尖端と扇形板との間隙
の脈動的増減を防止する効果を持つ。

回転再生型熱交換機は、高塵芥、高湿分、高ｊｒ′＋１
蝕性、高温の流体中で作動することが多いため、ガイド
ローラーの軸受を包囲するベロ一式外部カバー、プレー
トカバー、輔ンーリング付ボックス式内部カバー、及び
塵芥、７１ｉｉ！分抽出口からなる防塵防湿装置を設け
、更に、ｌｌｈ受に対し潤滑装置〜と冷却装置とを付加
して、従来型シール機イ１４では、軸受の焼付を起すこ
とから使用不可能であったローラーベアリングの採用を
可能とし、軸受の円滑な作動を長期に亘って維持する効
果を得ることに成功した。

ガイドローラーとロータータイヤとの転勤面に数句けら
れた塵芥排除用ヌクレノパーは、それぞれの転動面に付
着する塵芥を排除し、ガイドローラーとロータータイヤ
との接触転勤を円滑化し、シールの尖端と扇形板との間
隙を長期に亘って一定に維持する効果を与える。

以上のような各種効果の集積により、回転蓄熱体の熱膨
張変形に関係なく、高塵芥、高湿分、高腐蝕性、高温の
流体中で、シールの尖端と扇形板との間隙を自動的にし
かも長期に亘って確実に維持して、高低温両流体間の漏
洩を最小とする安価で信頼性のある回転再生型熱交換機
のシール機構を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転再生型熱交換機を回転蓄熱体の回転中心軸
の中心とガイドローラーの回転軸の中心とを通る面で切
断した断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視を示す図、
第６図はガイドローラーがロータータイヤに接触転動し
ている状態を表わすガイドローラーの側面を示す図であ
る。 尚、図中の主要部の符号は次の通りである。 １・・・・　支持軸受 ２・・・・　案内１Ｉｎｂ受 ６　・・　１司ｑ云中心州ｊ ４　・・　ケーシング ５、＋、５ｂ・・・　扇形板 ろ；＋　、　６　ｌ）・・・・・・　ガイドローラー７
　、、　、　’７１ン・・・・・・　回転１１１１＋８
　・・　放射方向仕切壁 ９・・・・　ンエル ］Ｏａ、ＩＯｂ・・・・・・　シール １１・　回転中心軸の上端部 ＋２ａ、＋２ｂ・・・・・・　ビン １３・・・・　ハンガーロッド １４　ａ　、　１４　ｂ・・・・・　ロータータイヤ１
５ａ、１５ｂ・・・・・・　スプリング１６　ａ、４６
　ｂ・・・・・　押圧棒１７・・・・・　サポートロッ
ド １８ａ、１８ｂ・・・・　緩衝装置 １９　ａ　、　１９　ｂ・・・・・・　ロッド２０ａ、
２０ｂ　・・・・・　軸　受 ２１　ａ　、　２１　ｂ・・・・・・　ｏ−５−ベアリ
ング２．２　ａ　、　２２　＋〕・・・・・　ベロ一式
外部カバー２３ａ、２３ｂ・・・・・　プレートカバー
２４　ａ　、　２４　ｂ・・・・　軸シーリング２５ａ
、２５ｂ・・・・・　ボックス式内部カバー２６・・・
・・　排出口 ２７ａ、２７ｂ・・・・・・　導通管 ２８１１．２８１）・・・・・・　導通管２９・・・・
　スフレノバー ３０・・・・・　ホルダー ３１・・−・・・　スフレノバー ３２・・・・・　ホルダー ３３・・・・・・　ダクト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転再生型熱交換機のシール機構 るケーシングと、複数の放射方向仕切壁に　２よって区
   画された扇形区画室内に熱吸収兼放熱材を包含する蓄熱
   体とが、相対的に運動する面を持つ回転再生型熱交換機
   の相対運動面に装備されたシール機構において、ガイド
   ローラーと、ガイドローラーが接触転動するロータータ
   イヤと、ガイドローラーを口　ろ−タータイヤに押圧す
   る装置と扇形板に作用する脈動荷重を吸収する緩衝装詔
   と、ガイドローラーの軸受に装備したローラーベアリン
   グと、ローラーベアリングの防塵防湿装置と、ローラー
   ベアリングの潤滑装置と、ローラーベアリングの冷却装
   雰と、ガイド　４０−ラーとロータータイヤとの転勤面
   の塵型熱交換機の熱膨張変形に対応してシールの尖端と
   扇形板との間隙を常に最少に長期に亘って維持し、高低
   温両流体間の漏洩を最少にすることを特徴とする回転再
   生型熱交換機のシール機構。 ）　ガイドローラーをロータータイヤに押圧する装置が
   ヌプリング、重錘、空気圧、油圧及び電磁力のいずれか
   又はこれ等の組合せによって構成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の回転再生型熱交換機のシ
   ール機構。 ）　扇形ｔｙ＋ｃ作用する脈動荷重を吸収する緩＠ｉｉ
   装置が機械的、流体的及び電気的緩衝装置のいずれか又
   はこれ等の組合せによって構成さノ１．ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第２項のいずれかに記載
   の回転再生型熱交換機のシール機構。 ）　ローラーベアリングの防塵防湿装置が、軸受の外部
   カバー、軸受の内部カバー及び塵芥、湿分排出口によっ
   て構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第　５゜５　ｒ（４のいずれかに記載の回転再生型熱
   交換機のシール機構。 ５）　ローラーベアリングの潤滑装置が軸受内装式潤滑
   方式又は強制循環潤滑方式によって構成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載の回転再生型熱交換機のシール機構。 ６）　ローラーベアリングの冷却装置が水、油及び空気
   のいずれか又はこれ等の組合せによる冷却方式によって
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第５項のいずれかに記載の回転再生型熱交換機の７一ル
   機構。 ７）　ガイドローラーとロータータイヤとの転勤面の塵
   芥排除装置がそれぞれの転勤面に装備されたスクレソパ
   ーによって構成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第６項のいずれかに記載の回転再生型熱交換
   機のシール機構。