JP2879599B2 - 回転再生式熱交換装置 - Google Patents
回転再生式熱交換装置Info
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- JP2879599B2 JP2879599B2 JP19930590A JP19930590A JP2879599B2 JP 2879599 B2 JP2879599 B2 JP 2879599B2 JP 19930590 A JP19930590 A JP 19930590A JP 19930590 A JP19930590 A JP 19930590A JP 2879599 B2 JP2879599 B2 JP 2879599B2
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- Japan
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- heat transfer
- rotor
- transfer element
- layer
- temperature layer
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転再生式熱交換装置に関する。より詳し
くは、本発明は、セラミックス製の伝熱エレメントを使
用する回転再生式熱交換装置に関するものである。
くは、本発明は、セラミックス製の伝熱エレメントを使
用する回転再生式熱交換装置に関するものである。
［従来の技術］ 回転再生式熱交換装置は、該装置に内蔵されたロータ
に加熱流体と被加熱流体とを連続的に通過させて、両者
の間で、熱交換を行わしめる装置である。回転する円筒
形のロータは、放射状に配置されたダイアフラムプレー
トで仕切られ、その中には伝熱エレメントが層状に収納
されている。その伝熱エレメントが加熱流体に接触する
間に該加熱流体から熱を奪って、次に、被加熱流体に接
触する間にその熱を該被加熱流体に与える。
に加熱流体と被加熱流体とを連続的に通過させて、両者
の間で、熱交換を行わしめる装置である。回転する円筒
形のロータは、放射状に配置されたダイアフラムプレー
トで仕切られ、その中には伝熱エレメントが層状に収納
されている。その伝熱エレメントが加熱流体に接触する
間に該加熱流体から熱を奪って、次に、被加熱流体に接
触する間にその熱を該被加熱流体に与える。
これらの伝熱エレメントの材質としては、従来、米国
特許第3101778号明細書に開示されているようなセラミ
ックス製のものがあった。
特許第3101778号明細書に開示されているようなセラミ
ックス製のものがあった。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、セラミックスは本来脆くて衝撃に弱
く、特に、上記伝熱エレメントの端部は衝撃を受けやす
くて破損する恐れがある等の問題点があった。
く、特に、上記伝熱エレメントの端部は衝撃を受けやす
くて破損する恐れがある等の問題点があった。
本発明は、上記従来の回転再生式熱交換装置の問題点
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、衝撃を受けやすい伝熱エレメントの端部を保護し
てその長寿命化を図り、装置の維持費を大幅に低減する
ことのできる回転再生式熱交換装置を提供することにあ
る。
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、衝撃を受けやすい伝熱エレメントの端部を保護し
てその長寿命化を図り、装置の維持費を大幅に低減する
ことのできる回転再生式熱交換装置を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る回転再生式熱交換装置は、回転中心柱
と、該回転中心柱を中心として回転し、該回転中心柱と
同心状に配置された円筒形のロータと、該ロータの内部
に収容された伝熱エレメントと、該ロータを収容し、加
熱流体及び被加熱流体用の入口及び出口ダクトを有する
ロータハウジングと、該ロータを回転させるためのロー
タ駆動装置とから構成される回転再生式熱交換装置にお
いて、上記伝熱エレメントの集積層は高温層及び低温層
の二層又は高温層、中温層及び低温層の三層に区分され
ていること、及び、該二層又は三層の伝熱エレメントの
集積層のうちの少なくとも低温層はセラミックス製の伝
熱エレメントの集積層から成り、該セラミックス製の伝
熱エレメントの集積層の端面にはプロテクタプレートが
配置されていることを特徴とする回転再生式熱交換装置
である。
と、該回転中心柱を中心として回転し、該回転中心柱と
同心状に配置された円筒形のロータと、該ロータの内部
に収容された伝熱エレメントと、該ロータを収容し、加
熱流体及び被加熱流体用の入口及び出口ダクトを有する
ロータハウジングと、該ロータを回転させるためのロー
タ駆動装置とから構成される回転再生式熱交換装置にお
いて、上記伝熱エレメントの集積層は高温層及び低温層
の二層又は高温層、中温層及び低温層の三層に区分され
ていること、及び、該二層又は三層の伝熱エレメントの
集積層のうちの少なくとも低温層はセラミックス製の伝
熱エレメントの集積層から成り、該セラミックス製の伝
熱エレメントの集積層の端面にはプロテクタプレートが
配置されていることを特徴とする回転再生式熱交換装置
である。
また、本発明に係る回転再生式熱交換装置は、前記セ
ラミックス製の伝熱エレメントの集積層のセラミックス
が、SiO2及びAl2O3を主成分として含有し、更に、K2O、
Na2Oその他の成分を含有するムライト質セラミックスで
あることをも特徴とする。
ラミックス製の伝熱エレメントの集積層のセラミックス
が、SiO2及びAl2O3を主成分として含有し、更に、K2O、
Na2Oその他の成分を含有するムライト質セラミックスで
あることをも特徴とする。
更に、本発明に係る回転再生式熱交換装置は、前記セ
ラミックス製の伝熱エレメントには脱硝触媒が塗布され
ていることも特徴とする。
ラミックス製の伝熱エレメントには脱硝触媒が塗布され
ていることも特徴とする。
更にまた、本発明に係る回転再生式熱交換装置は、前
記セラミックス製の伝熱エレメントの集積層は、波型断
面を有する多数の伝熱エレメント・プレートから構成さ
れていることを特徴とするものである。
記セラミックス製の伝熱エレメントの集積層は、波型断
面を有する多数の伝熱エレメント・プレートから構成さ
れていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る回転再生式熱交換装置は、前記セ
ラミックス製の伝熱エレメントの集積層が、方形断面を
有する多数の伝熱エレメント・ブロックから構成される
こと、及び、各々の該伝熱エレメント・ブロックは、ハ
ニカム型構造をしていることをも特徴とするものであ
る。
ラミックス製の伝熱エレメントの集積層が、方形断面を
有する多数の伝熱エレメント・ブロックから構成される
こと、及び、各々の該伝熱エレメント・ブロックは、ハ
ニカム型構造をしていることをも特徴とするものであ
る。
本発明に係る回転再生式熱交換装置において、前記の
セラミックス製の伝熱エレメント・ブロックが所定の数
毎にバスケットに収納されていることをも特徴としてい
る。
セラミックス製の伝熱エレメント・ブロックが所定の数
毎にバスケットに収納されていることをも特徴としてい
る。
本発明に係る回転再生式熱交換装置は、前記のセラミ
ックス製の伝熱エレメント・ブロックの各々の間にはク
ッション材が挿入されていることをも特徴としている。
ックス製の伝熱エレメント・ブロックの各々の間にはク
ッション材が挿入されていることをも特徴としている。
［実施例］ 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を以下に説
明する。
明する。
第１図は、本発明に係る回転再生式熱交換装置に使用
される方形断面のセラミックス製伝熱エレメント・ブロ
ック１を示す。
される方形断面のセラミックス製伝熱エレメント・ブロ
ック１を示す。
セラミックスを回転再生式熱交換装置の伝熱エレメン
トの材料として使用するためには、まず、セラミックス
材料の伝熱特性を考慮しなければならない。回転再生式
熱交換装置における伝熱エレメントの材料と伝熱特性の
良否を判断する目安として、材料と流体の熱容量比が使
われる。この値が大きいほうがその材料の伝熱特性が優
れていると考えられる。
トの材料として使用するためには、まず、セラミックス
材料の伝熱特性を考慮しなければならない。回転再生式
熱交換装置における伝熱エレメントの材料と伝熱特性の
良否を判断する目安として、材料と流体の熱容量比が使
われる。この値が大きいほうがその材料の伝熱特性が優
れていると考えられる。
材料と流体の熱容量比をCratioとすれば、 Cratio＝（Ｖ×γ×Cp×RPH）／（Wa/Cpa） ただし、 Ｖ＝材料の容積（m3） γ＝材料の比重（kg/m3） Cp＝材料の比熱（Kcal/kg℃） RPH＝ロータの回転数（1/hr） Wa×Cpa＝空気の熱容量（Kcal/hr℃） 一般的に、鋼とセラミックスとを比較すれば（材料容
積同一の場合）、次の通りである。
積同一の場合）、次の通りである。
Cratio（鋼）/Cratio（セラミックス）≒1.9 これは、空気に対して同一の熱量を供給するには、セ
ラミックスを材料として使用する場合には、鋼の場合の
約２倍の容積のセラミックスが必要であることを意味す
る。しかし、装置の寸法を拡大することは有利ではな
い。
ラミックスを材料として使用する場合には、鋼の場合の
約２倍の容積のセラミックスが必要であることを意味す
る。しかし、装置の寸法を拡大することは有利ではな
い。
この問題を解決するための方法として、まず、セラミ
ックスの含有成分のうちのAl2O3の含有率を増すことに
よって、セラミックスの比重を増大させることが考えら
れる。これは、セラミックスの強度を増大させることに
もなる。
ックスの含有成分のうちのAl2O3の含有率を増すことに
よって、セラミックスの比重を増大させることが考えら
れる。これは、セラミックスの強度を増大させることに
もなる。
他の方法は、使用するセラミックスの板厚を増すこと
によって、実容積を増大することである。しかし、これ
によって、流体の流路が狭められて抵抗が大となるので
好ましくない。そこでこれに代えて、板厚を一定に保ち
つつ、ハニカム間隔を狭めることによって、実容積を増
大させるという方法をとる。当然、これにも流路抵抗か
らくる制限がある。
によって、実容積を増大することである。しかし、これ
によって、流体の流路が狭められて抵抗が大となるので
好ましくない。そこでこれに代えて、板厚を一定に保ち
つつ、ハニカム間隔を狭めることによって、実容積を増
大させるという方法をとる。当然、これにも流路抵抗か
らくる制限がある。
これらを考慮して、実用的見地から設計した場合の一
例を次に示す。
例を次に示す。
板厚 ハニカム間隔 高・中温層用 1mm 6mm 低温層用 1mm 11mm 伝熱エレメントは、回転再生式熱交換装置のロータの
回転に伴う振動や、流体の通過に伴う振動や、また、ス
ートブロワの運転に伴う機械的衝撃に十分に耐えるもの
でなければならない。このような要請から、セラミック
ス製伝熱エレメント・ブロック１は、第２図に示すよう
に、単位量毎にバスケット２に詰められた状態で使用さ
れる。そして、各々の伝熱エレメント・ブロック１の隙
間及び伝熱エレメント・ブロック１とバスケットプレー
トの隙間には、第2A図に示すように、クッション材３が
挿入される。クッション材３としては、無機性又は有機
性の弾性材料を使用する。
回転に伴う振動や、流体の通過に伴う振動や、また、ス
ートブロワの運転に伴う機械的衝撃に十分に耐えるもの
でなければならない。このような要請から、セラミック
ス製伝熱エレメント・ブロック１は、第２図に示すよう
に、単位量毎にバスケット２に詰められた状態で使用さ
れる。そして、各々の伝熱エレメント・ブロック１の隙
間及び伝熱エレメント・ブロック１とバスケットプレー
トの隙間には、第2A図に示すように、クッション材３が
挿入される。クッション材３としては、無機性又は有機
性の弾性材料を使用する。
更に、各々の伝熱エレメント・ブロック集積層の端面
には、例えば第2A図及び第2B図に示すように、プロテク
タプレート４が設置されている。プロテクタプレート４
の一例としては、ステンレス鋼の薄板を使用する。これ
によって、セラミックス製伝熱エレメント・ブロック１
の端部の保護が可能になった。
には、例えば第2A図及び第2B図に示すように、プロテク
タプレート４が設置されている。プロテクタプレート４
の一例としては、ステンレス鋼の薄板を使用する。これ
によって、セラミックス製伝熱エレメント・ブロック１
の端部の保護が可能になった。
第３図は、本発明に係る回転再生式熱交換装置の全体
を示す一部切り欠き図であって、ロータ５内に上記セラ
ミックス製伝熱エレメント・ブロック１が内蔵されてい
る。
を示す一部切り欠き図であって、ロータ５内に上記セラ
ミックス製伝熱エレメント・ブロック１が内蔵されてい
る。
尚、上記ロータ５のバスケット２内には、波型形状の
セラミックス製伝熱エレメント・プレートを積層状態で
充填せしめてもよい。また、上記セラミックス製伝熱エ
レメント・ブロック１と適宜組み合わせて内蔵せしめる
こともできる。
セラミックス製伝熱エレメント・プレートを積層状態で
充填せしめてもよい。また、上記セラミックス製伝熱エ
レメント・ブロック１と適宜組み合わせて内蔵せしめる
こともできる。
本発明のセラミックス製伝熱エレメントの表面に触媒
を塗布することによって、例えば、脱硝反応を熱交換と
同時に行わせることが可能である。そのような場合のプ
ロセスの一例を第４図に示す。
を塗布することによって、例えば、脱硝反応を熱交換と
同時に行わせることが可能である。そのような場合のプ
ロセスの一例を第４図に示す。
［発明の効果］ 回転中心柱と、該回転中心柱を中心として回転し、該
回転中心柱と同心状に配置された円筒形のロータと、該
ロータの内部に収容された伝熱エレメントと、該ロータ
を収容し、加熱流体及び被加熱流体用の入口及び出口ダ
クトを有するロータハウジングと、該ロータを回転させ
るためのロータ駆動装置とから構成される回転再生式熱
交換装置において、上記伝熱エレメントの集積層は高温
層及び低温層の二層又は高温層、中温層及び低温層の三
層に区分されていること、及び、該二層又は三層の伝熱
エレメントの集積層のうちの少なくとも低温層はセラミ
ックス製の伝熱エレメントの集積層から成り、該セラミ
ックス製の伝熱エレメントの集積層の端面にはプロテク
タプレートが配置されているので、上記伝熱エレメント
の端部を衝撃から保護して、その長寿命化を図り、装置
の維持費を大幅に低減することができる。
回転中心柱と同心状に配置された円筒形のロータと、該
ロータの内部に収容された伝熱エレメントと、該ロータ
を収容し、加熱流体及び被加熱流体用の入口及び出口ダ
クトを有するロータハウジングと、該ロータを回転させ
るためのロータ駆動装置とから構成される回転再生式熱
交換装置において、上記伝熱エレメントの集積層は高温
層及び低温層の二層又は高温層、中温層及び低温層の三
層に区分されていること、及び、該二層又は三層の伝熱
エレメントの集積層のうちの少なくとも低温層はセラミ
ックス製の伝熱エレメントの集積層から成り、該セラミ
ックス製の伝熱エレメントの集積層の端面にはプロテク
タプレートが配置されているので、上記伝熱エレメント
の端部を衝撃から保護して、その長寿命化を図り、装置
の維持費を大幅に低減することができる。
第１図はセラミックス製伝熱エレメント・ブロックの斜
視図、第２図はバスケットに伝熱エレメント・ブロック
を充填した状態の説明図、第2A図は第２図のＡ−Ａ線に
沿った部分拡大図、第2B図は第２図の円Ｂで囲まれた部
分の拡大図、第３図はセラミックス伝熱エレメント・ブ
ロックを内蔵したロータを有する熱交換装置に部分切欠
き斜視図、第４図は脱硝反応工程を含むプロセス図であ
る。 １……セラミックス製伝熱エレメント・ブロック、２…
…バスケット、３……クッション材、４……プロテクタ
プレート、５……ロータ。
視図、第２図はバスケットに伝熱エレメント・ブロック
を充填した状態の説明図、第2A図は第２図のＡ−Ａ線に
沿った部分拡大図、第2B図は第２図の円Ｂで囲まれた部
分の拡大図、第３図はセラミックス伝熱エレメント・ブ
ロックを内蔵したロータを有する熱交換装置に部分切欠
き斜視図、第４図は脱硝反応工程を含むプロセス図であ
る。 １……セラミックス製伝熱エレメント・ブロック、２…
…バスケット、３……クッション材、４……プロテクタ
プレート、５……ロータ。
Claims (1)
- 【請求項１】回転中心柱と、該回転中心柱を中心として
回転し、該回転中心柱と同心状に配置された円筒形のロ
ータと、該ロータの内部に収容された伝熱エレメント
と、該ロータを収容し、加熱流体及び被加熱流体用の入
口及び出口ダクトを有するロータハウジングと、該ロー
タを回転させるためのロータ駆動装置とから構成される
回転再生式熱交換装置において、上記伝熱エレメントの
集積層は高温層及び低温層の二層又は高温層、中温層及
び低温層の三層に区分されていること、及び、該二層又
は三層の伝熱エレメントの集積層のうちの少なくとも低
温層はセラミックス製の伝熱エレメントの集積層から成
り、該セラミックス製の伝熱エレメントの集積層の端面
にはプロテクタプレートが配置されていることを特徴と
する回転再生式熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19930590A JP2879599B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 回転再生式熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19930590A JP2879599B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 回転再生式熱交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486487A JPH0486487A (ja) | 1992-03-19 |
| JP2879599B2 true JP2879599B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=16405592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19930590A Expired - Lifetime JP2879599B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 回転再生式熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2879599B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4413334B2 (ja) * | 1999-10-20 | 2010-02-10 | アルストム株式会社 | 再生式二酸化炭素分離装置及び二酸化炭素分離システム |
| EP2919595A1 (en) * | 2012-11-13 | 2015-09-23 | Carrier Corporation | Rotary regenerative scrubber with pinion gear and spur gear drive arrangement |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP19930590A patent/JP2879599B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0486487A (ja) | 1992-03-19 |
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