JP2013061139A

JP2013061139A - 回転式空気予熱器

Info

Publication number: JP2013061139A
Application number: JP2011201353A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nakamura; 敏明中村; Shinya Manabe; 信也真鍋; Toshinao Mitsuoka; 利尚満岡
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】
リークを低減した回転式予熱器を提供する。
【解決手段】
熱交換エレメントとシール部との間隙に、熱交換エレメントに支持された樹脂フィルムを設け、樹脂フィルムは、シール部に接触かつ摺動可能に設けられることとした。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転式空気予熱器のリーク低減に関する。

従来、特許文献１における回転式空気予熱機にあっては、互いに相対回転する熱交換エレメントとシーンリグシューとの間隙にシール材およびワイヤブラシを設け、リークを低減している。

特開平７−１３３９９１号公報

しかしながら上記特許文献１にあっては、シール材が金属で形成されるため、シール材とシーリングシューとの接触を回避するためのクリアランスが必要となり、ワイヤブラシを設けたとしても、このクリアランスにおけるリークを防止することはできなかった。また、ワイヤブラシが劣化して錆びや折れ曲がりが発生した場合、リーク量が増大するおそれがある。熱交換を行うガスが腐食性気体である場合、この問題はより顕著である。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、リークを低減した回転式予熱器を提供することにある。

上述の目的を解決するため、本願発明では、熱交換エレメントとシール部との間隙に、熱交換エレメントに支持された樹脂フィルムを設け、樹脂フィルムは、シール部に接触かつ摺動可能に設けられることとした。

よって、リークを低減した回転式予熱器を提供することができる。

回転式空気予熱器の斜視図である。回転式空気予熱器１における熱交換エレメントの斜視図である。熱交換エレメントの軸方向正面図である。熱交換エレメントの径方向正面図である。実施形態１におけるラジアルプレートの詳細を示す図である。押さえ板の詳細である。実施形態２におけるラジアルプレートの詳細を示す図である。実施形態３を示す図である。実施形態４におけるサーカムシールプレートの詳細を示す図である。

［実施形態１］
［回転式空気予熱器の概要］
図１は、実施形態１における回転式空気予熱器１の斜視図、図２は熱交換エレメント２の斜視図、図３は熱交換エレメント２の軸方向正面図、図４は熱交換エレメント２の径方向正面図である。
回転式空気予熱器１は、熱交換エレメント２、サイドプレート４（シール部）、ケーシング９を有する。熱交換エレメント２はケーシング９に収納され、回転可能に支持される。

熱交換エレメント２における軸方向一方側の側面である第１側面２３には、高温ガス導入部２０１が設けられている。また、第１側面２３とは反対側に設けられた第２側面２４には、高温ガス排出部２０２が設けられている。熱交換前の高温ガスは、第１側面２３の高温ガス導入部２０１に導入されて熱交換エレメント２に熱を供給し、第２側面２４の高温ガス排出部２０２から排出される。高温ガスは、例えば発電所の排ガスである。

第２側面２４であって高温ガス排出部２０２とは異なる領域には、低温ガス導入部２０３が設けられている。また、第２側面２４と反対側の第１側面２３であって、高温ガス導入部２０１と異なる領域には、低温ガス排出部２０４が設けられている。熱交換前の低温ガスは、第２側面２４の低温ガス導入部２０３に導入されて熱交換エレメント２から熱を奪い、第１側面２３の低温ガス排出部２０４から排出される。低温ガスは、例えば発電所の燃焼用空気である。

サイドプレート４は金属製であって、熱交換エレメント２の第１、第２側面２３，２４にそれぞれ設けられ、高温の排ガスと燃焼用空気のシールを行う。第１側面２３には高温ガス導入シール部４１および低温ガス排出シール部４４が設けられ、第２側面２４には高温ガス排出シール部４２および低温ガス導入シール部４３が設けられ、それぞれの位置をシールする。

熱交換エレメント２は金属で形成され、円筒状の伝熱エレメント２１と、伝熱エレメント２１の軸方向端面からさらに軸方向に突出するラジアルプレート２２を有する。ラジアルプレート２２とサイドプレート４との間にはクリアランスＬが設けられ、ラジアルプレート２２とサイドプレート４との接触を回避する。クリアランスＬは、熱交換エレメント２の熱膨張を考慮して設定される。

［ラジアルプレート］
図５はラジアルプレートの詳細である。図５（ａ）はラジアルプレート２２回転方向の正面図、（ｂ）は軸方向正面図である（軸は回転式空気予熱器１の回転軸）。ラジアルプレート２２は熱交換エレメント２の内周側に設けられ、熱交換エレメント２の中心軸Ｏから伝熱エレメント２１の外周側に向かって放射状に複数設けられている。このラジアルプレート２２には、サイドプレート４に向かって軸方向に延在する樹脂フィルム２２１が設けられている。

樹脂フィルム２２１は、押さえ板６とラジアルプレート２２との間に挟持されることでラジアルプレート２２の軸方向端部に接続され、サイドプレート４の各シール部４１〜４４に接触かつ摺動可能に設けられている。この樹脂フィルム２２１は、少なくとも回転式空気予熱器１の運転中においてサイドプレート４に接触かつ摺動する。

図６は押さえ板６である。図６（ａ）は回転方向の正面図、（ｂ）は軸方向正面図である。サイドプレート４との摺動時に樹脂フィルム２２１が湾曲した際、樹脂フィルム２２１に傷をつけないよう、押さえ板６の外周側（サイドプレート４側）の端部６１にはＲが設けられている。また押さえ板６はボルト孔が設けられ、ボルト・ナットにより樹脂フィルムをラジアルプレート２２に対し固定する。

［樹脂フィルムによるリーク低減］
熱交換エレメント２における熱交換では、高温ガスは第１側面２３から導入されて第２側面２４から排出され、低温ガスは第２側面２４から導入されて第１側面２３から排出される。したがって、高温ガスと低温ガスは互いに対向して流動することとなる。

ここで、高温ガスを発電所のボイラ等から排出される排ガスとし、低温ガスをボイラの燃焼用空気とした場合、一般的に発電所のボイラは負圧となっていることが多い。一方、低温ガスは正圧の空気であるため、熱交換エレメント２において互いに対向して流れる高温ガスと低温ガスとの間に圧力差が生じる。これにより、高温ガスと低温ガスが熱交換エレメント２を介した熱交換を行わないままリークし、回転式空気予熱器１の熱効率が低下するだけでなく排ガスおよび燃焼用空気の通風機の所要動力が増加する。とりわけ第２側面２４においては、低温ガスが熱交換を行わないまま負圧側の高温ガス排出部２０２にリークするため、熱効率低下等に与えるリークの影響が顕著である。

したがって本願ではラジアルプレート２２に樹脂フィルム２２１を設け、この樹脂フィルム２２１を各シール部４１〜４４に接触かつ摺動させることにより、リークを低減する。これにより、回転式空気予熱器１の熱効率を向上させるとともに排ガスおよび燃焼用空気の通風機の所要動力が低減できる。樹脂フィルムであるため、サイドプレート4の各シール部４１〜４４に摺動させることが可能となり、金属製のシール材よりもリークが低減される。なお、サイドプレート4の各シール部４１〜４４では熱交換エレメント２の回転に伴いラジアルプレート２２での燃焼用空気リークの方向が交互に変化する。そのため樹脂フィルム２２１には繰返し曲げ応力が発生するために樹脂フィルム２２１には耐屈曲性が要求される。そこで樹脂フィルム２２１はポリイミドフィルムにより形成することで、耐久性を向上させるものである。

また、樹脂フィルム２２１は複数のフィルムを積層することで形成される。樹脂フィルム２２１はサイドプレート4の各シール部４１〜４４と摺動するため、耐久性を高めるためにフィルムを厚くすると、曲げ剛性が高くなって柔軟性が低下し、摺動時の抵抗が増大するとともにシール性も低下する。とりわけ、ポリイミド等の硬質樹脂ではこの傾向が顕著である。したがって複数のフィルムを積層することで樹脂フィルム２２１を形成することにより、柔軟性を確保しつつ耐久性を向上させるものである。

［実施形態１の効果］
（１）熱交換エレメント２とサイドプレート４（シール部）との間隙に、熱交換エレメント２のラジアルプレート２２に支持された樹脂フィルム２２１を設け、樹脂フィルム２２１は、サイドプレート４の各シール部４１〜４４に接触かつ摺動可能に設けられることとした。これにより、リークを低減して回転式空気予熱器１の熱効率を向上させるとともに通風機の所要動力を低減させることができる。
（２）樹脂フィルム２２１はポリイミドフィルムであることとした。これにより、耐久性を向上させることができる。
（３）樹脂フィルム２２１は、複数のフィルムの積層により形成されることとした。これにより、柔軟性を確保しつつ耐久性を向上させることができる。

［実施形態２］
図７は実施形態２におけるラジアルプレートの詳細である。図７（ａ）は回転方向の正面図、（ｂ）は軸方向正面図である。基本構成は実施形態１と同様である。実施形態２では、ラジアルプレート２の外周方向に延在するシール板７を設け、このシール板７のさらに外周側に、樹脂フィルム２２１を接続する点で異なる。

シール板７であって外周方向に延在された部分は折り曲げられ、折曲部７２を形成する。この折曲部７２に樹脂フィルム２２１が設けられ、実施形態１と同様に押さえ板６によって挟持される。折曲部７２を折り曲げる方向は、サイドプレート４に対するラジアルプレート２２の相対回転とは逆方向であれば（図７参照）、樹脂フィルム２２１とサイドプレート４との摺動がスムーズである。

［実施形態２の効果］
実施形態２では、ラジアルプレート２の外周方向に延在し、かつ折り曲げられたシール板７を設け、このシール板７の外周側に、樹脂フィルム２２１を接続することとした。これにより、シール性をさらに向上させることができる。

［実施形態３］
実施形態３につき図８に基づいて説明する。図８は実施形態３におけるラジアルプレート２２の軸方向正面図である。実施形態３では、押さえ板６のかわりに両面テープ６２もしくは接着剤を用いて樹脂フィルム２２１をラジアルプレート２２もしくはシール板７に固定している（図８は両面テープ６２を用いてラジアルプレート２２に固定する例を示す）。また、高温ガスとしてボイラ排ガスを用いる場合、樹脂フィルム２２１は高温ガス中のダストにさらされるため、樹脂フィルム２２１を金属製薄板６３で被覆することにより、耐久性を向上させている。実施形態３にあっても、実施形態１および２と同様の効果を得ることができる。また、実施形態３ではボルト等の締結によらず両面テープ６２もしくは接着剤で樹脂フィルムを固定するため、構成が簡易かつ安価である。

［実施形態４］
実施形態４につき図９に基づき説明する。図９（ａ）はサーカムシールプレート５を有する熱交換エレメント２の径方向正面図、図９（ｂ）はサーカムシールプレート５付近の拡大図である。実施形態４では、熱交換エレメント２の外周側端部２２２から外周側に延伸するサーカムシールプレート５に、樹脂フィルム２２１を設けている。このサーカムシールプレート５は熱交換エレメント２とケーシング９との間隙をシールするものであり、樹脂フィルム２２１を設けることでよりシール性を向上させることができる。

本発明は、回転式空気予熱器全般に適用可能である。

１回転式空気予熱器
２熱交換エレメント
２１伝熱エレメント
２２ラジアルプレート
２３，２４第１、第２側面
２２１樹脂フィルム
４サイドプレート（シール部）
４１高温ガス導入シール部
４２高温ガス排出シール部
４３低温ガス導入シール部
４４低温ガス排出シール部
５サーカムシールプレート
６押さえ板
７シール板
９ケーシング

Claims

熱交換エレメントと、
前記熱交換エレメントを収容するケーシングと、
前記熱交換エレメントの軸方向一方側の側面であって、熱交換前の高温ガスが供給される高温ガス導入部と、
前記熱交換エレメントの軸方向他方側の側面であって、熱交換後の前記高温ガスが排出される高温ガス排出部と、
前記熱交換エレメントの軸方向他方側の側面であって、前記高温ガス排出部とは異なる位置に設けられ、熱交換前の低温ガスが供給される低温ガス導入部と、
前記熱交換エレメントの軸方向一方側の側面であって、前記高温ガス供給部とは異なる位置に設けられ、熱交換後の前記低温ガスが排出される低温ガス排出部と、
前記高温ガス排出部と前記低温ガス導入部が設けられた前記熱交換エレメントの一方側の側面に対面し、前記高温ガス排出部と前記低温ガス導入部とを互いにシールするシール部と
を有し、
前記熱交換エレメントと、前記高温ガスおよび低温ガスとの相対回転により熱交換を行う回転式空気予熱器において、
前記熱交換エレメントと前記シール部との間隙に、前記熱交換エレメントに支持された樹脂フィルムを設け、
前記樹脂フィルムは、前記シール部に接触かつ摺動可能に設けられること
を特徴とする回転式空気予熱器。
請求項１に記載の回転式空気予熱器において、
前記樹脂フィルムは、ポリイミドフィルムであること
を特徴とする回転式空気予熱器。
請求項１または請求項２に記載の回転式空気予熱器において、
前記樹脂フィルムは、複数のフィルムの積層により形成されること
を特徴とする回転式空気予熱器。