JP3194048B2 - プレストレストメンブレンを有するバスケットカバーアセンブリ - Google Patents

プレストレストメンブレンを有するバスケットカバーアセンブリ

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、一般には回転再生式熱交換器に関し、より
詳細には、このような回転再生式熱交換器のための熱交
換バスケット組立体に関する。
回転再生式熱交換器は、例えば煙道ガス流れのような
一方の高温ガス流れから例えば燃焼用空気流れのような
他方の低温ガス流れに熱を伝達せしめるのに用いられ
る。ロータは熱吸収材料の質量体を収容し、この質量体
は最初に高温ガス流れ用通路内に位置され、ここで熱が
熱吸収材料により吸収される。ロータが回転すると、こ
の加熱された熱吸収材料は低温ガス流れ用通路に入り、
ここで熱が熱吸収材料から低温ガス流れに伝達される。
例えば回転再生式空気予熱器のような典型的な回転再
生式熱交換器においては、円筒形のロータが中央ロータ
ポストに設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りとして知られている
複数の半径方向隔壁により複数の扇形コンパートメント
に分割されている。そして、これらの扇形コンパートメ
ントは複数のモジュール型熱交換バスケットで充填さ
れ、これらのバスケットは一般的には積層した板様要素
から成る熱吸収材料の質量体を収容する。
従来の熱交換バスケットは、図3(平面図)及び図4
(図3の4−4線側面図)に示されるように、上下方向
に間隔を置いた一対のU字形フレーム42を包含し、これ
らフレームの内側端間が内側バスケットカバー43により
接続される。そして、このように組立てられたバスケッ
ト内に多数の熱交換要素46が充填され、その後フレーム
の外側端間が外側バスケットカバー44により接続され
る。このような構造の熱交換バスケットの一例が、米国
特許第4,984,621号に開示されている。しかし、このよ
うなバスケットにおいては、バスケット22内に収容され
ている熱交換要素46により及ぼされる要素詰め込み圧力
48が、特に外側バスケットカバー44の内面50に作用し
て、このカバーを点線44′により示されているように弓
状の状態に曲げてしまう。
このような変形は、厳格な寸法交差がコンパートメン
ト内へのバスケットの取付けに対して要求されるときに
は問題となる。その上、このような変形は、隣接するバ
スケット間又はバスケットとロータ構造体との間の干渉
を生じぜしめる。このような変形が許容されない場所で
は、従来のバスケットは、熱交換要素により及ぼされる
力に耐えるように重量形材料で作られているフレーム構
成要素及びカバーを用いている。このようなバスケット
構造はロータに過剰の重さを加え、また熱伝達表面区域
を弱めるものである。
他の例として、独国特許第2,153486号は中央部分とロ
ータシェルとを有する回転再生式空気予熱器のロータを
開示する。そして、複数の仕切り壁が中央部分からロー
タシェルにまで半径方向に延びてそれらの間にコンパー
トメントを形成し、これらコンパートメントの中には熱
伝達要素が設置されている。また、複数のセグメント壁
が各々隣接する対の仕切り壁間に延びていると共に、各
セグメント壁には互いに半径方向にオフセットしている
一対の軸方向に延びるスロットが設けられている。これ
らのスロットは、セグメント壁が周方向にフレキシブル
に曲がるように、すなわち膨張又は収縮できるようにせ
しめ、これにより熱膨張及び収縮作用によって仕切り壁
及びセグメント壁に課される引張りを減少するのを助長
せしめる。
従来技術の要素バスケットのひとつの知られている構
造は、例えば米国特許第3,314,427号及び第4,606,400号
に示されているように、一対の間隔を置いた板様端部材
により形成されているフレームを包含し、これらの端部
材はこれらの端部材をその側部に沿って相互接続する対
のサイドストラップにより一緒に保持されている。そし
て、複数の熱伝達板がバスケットハウジング内に互いに
密接に間隔を置いた関係で積重され、隣接する熱伝達板
間に複数の通路を形成し、これらの通路を通して熱交換
流体が進む。間隔を置いた端部材を相互接続するサイド
ストラップは、典型的に、熱交換要素の積重配列体の対
向する両側に沿って二つずつ延びる。すなわち、熱交換
要素の各側において、第1のサイドストラップが間隔を
置いた端部材の上方区域間を延び、また第2のサイドス
トリップが第1のサイドストラップと間隔を置いた平行
な関係で端部材の下方区域間を延びる。そして、米国特
許第3,314,472号に示されているように、サイドストラ
ップにはバスケット組立体の縁に位置する長手方向縁に
沿って内向きにフランジが付けられ、熱伝達板が要素バ
スケットの開口端から落ちるのを防止する保持表面を形
成する。
また、要素バスケットは、従来、米国特許第3,379,24
0号に示されているように、ボックス様ハウジングでも
って構成されている。この米国特許に記載されているよ
うに、要素バスケットは基部と2つの外方に延びる分岐
脚部とを有する大略U字形の部材に折り曲げられたソリ
ッドシートから形成されている。そして、熱交換要素板
がU字形部材により画成されているハウジング内に積重
された後に、アーチ形のソリッド端板がU字形部材の2
つの脚部の外方端部分間に溶接される。また、弾性曲げ
圧力部材が積重した要素板とU字形部材の基部端との間
に設けられ、これにより、圧縮力を積重した要素板に課
して、これら要素板をU字形部材の2つの脚部間に溶接
されている端板に対して緊密に詰め込んだ配列体を維持
せしめることを保証する。
発明の概要 本発明は、熱交換バスケット用カバーの変形を制限す
る新規な手段に関する。より詳細には、軽量形の金属板
が金属カバーの内面に溶接される。金属カバーと金属板
との間の溶接により生じる収縮は、金属板を引張りのプ
レストレスト状態にせしめる。このようなプレスト金属
板は、バスケットカバー構体の変形に耐える。
図面の簡単な説明 図1は、回転再生式空気予熱器の概略斜視図である。
図2は、空気予熱器のロータの一部分の平面図であっ
て、仕切り間の位置におけるある高さのバスケットを示
す。
図3は、従来技術による熱交換バスケットの平面図で
あって、詰め込み圧力によるカバーの変形を示す。
図4は、図3の4−4線に沿う熱交換バスケットの側
面図である。
図5は、本発明によるバスケットカバー構体を示す、
図6の5−5線断面図である。
図6は、図5の線6−6に沿う矢視図であって、バス
ケットカバー構体の一部分は点線で示されている。
好適な実施例の説明 回転再生式空気予熱器用バスケット組立体のために、
複数の開口側部を有すると共に、熱交換表面区域及び蓄
熱手段を形成する熱交換手段を収容するように構成され
たバスケット手段を提供することは知られている。この
ような公知のバスケット手段は、また、その開口側部の
ひとつを覆うカバー手段を包含する。本発明は、以下に
一層詳細に説明しかつ添付の請求の範囲に記載している
ように、この公知のバスケット手段に対する改良に関す
るものである。
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20により構成され、各セクタは多数のモ
ジュール型バスケット22を収容し、また各セクタは仕切
り24により画成されている。モジュール型バスケット22
は、熱交換表面を収容する。ハウジング12は、流れを通
させないセクタ板34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板34と対向するセク
タ板が、また、ユニットの底部に設けられている。高温
の煙道ガスは、ガス入口ダクト26を通して空気予熱器に
入り、ロータ14を通して流れて熱がロータ14に伝達さ
れ、それからガス出口ダクト28を通して出る。煙道ガス
と対向して流れる空気は、空気入口ダクト30を通して入
り、ロータ14を通して流れて熱を取り上げ、それから空
気出口ダクト32を通して出る。
次に、ロータ14の一部分の平面図を示す図2を参照す
るに、ロータの中央部分36とロータシェル39との間に延
びている仕切り24が示されている。そして、ステー板38
が仕切り24間に延びて仕切り24に溶接されている。これ
らのステー板38は仕切り24間に画成されているセクタ20
の各々を複数(図2では、3つ)の半径方向に隣接する
バスケットコンパートメント40に分割する。複数のモジ
ュール型バスケット22は、ロータの各コンパートメント
40内にロータの頂部から軸方向に充填され、その下の他
のバスケットの頂部上に位置する。又は、これらのバス
ケット22はロータの各コンパートメント40内にロータの
周囲部を通して半径方向に充填することもできる。
次に、図3及び図4は、上述したように、従来技術の
熱交換バスケット22を示し、バスケット22内に収容され
ている熱交換要素46により及ぼされる要素詰め込み圧力
48が、特に外側バスケットカバー44の内面50に作用し
て、このカバーを点線44′により示されているように弓
状の状態に曲げてしまう。このような変形は、厳格な寸
法交差がコンパートメント40内へのバスケット22の取付
けに対して要求されているときには問題となる。その
上、このような変形は隣接するバスケット間又はバスケ
ットとロータ表面との間の干渉を生じせしめる。
これに対し、図5(図6の5−5線断面図)及び図6
(図5の6−6線矢視図)に示されるように、本発明に
よるバスケットカバー構体10は、金属カバー54と軽量形
の金属板52とを包含し、金属板52はその周囲部58に沿っ
て金属カバー54の内面56に溶接されている。金属カバー
54は、図3及び図4に示した従来のカバー44と同様であ
って、4つの細長片60から成る矩形枠状のカバーであ
る。好適には、金属板52は、金属カバー54と同じ材料で
作られて、金属カバー54の内面56上に中心決めされる。
一般的に、金属板52の外径は金属カバー54の対応する外
径よりも小さく、その結果、金属カバー54の4つの細長
片60が4つの側部のすべてで金属板52を越えて延びる。
金属板52を金属カバー54に取付けるために連続溶接又は
スキップ溶接62を用いることができる。この場合、スキ
ップ溶接62は連続溶接よりも費用が安いものである。溶
接62の数及び位置は、金属板52の周囲部58が後述する引
張り荷重の下で及び熱交換要素46により及ぼされる最大
の力の下で金属カバー54にしっかりと取付けられ続ける
ように選択される。
溶接62は、金属板52の収縮を生じさせる。そして、金
属板の縁の動きは溶接62により束縛されるので、この収
縮は金属板52を引張り応力の下におく。このプレストレ
スト金属板52は、バスケットフレーム42に取付けられた
とき、熱交換要素46により及ぼされる力に耐える。した
がって、本発明によるカバー構体10は従来のカバー44の
ように変形しない。
金属板52はバスケットに追加の重さを与えるけれど
も、この追加の重さは重量形材料でフレーム構成要素及
びカバーを作ることによる重さよりも非常に小さいもの
である。したがって、本発明によるバスケットの総重量
は変形に耐えるために重量形材料で作られている従来の
バスケットの重量よりも小さいものである。また、プレ
ストレストカバー構体10は変形にさらされるいかなる側
面にも用いられるものである。例えば、本発明によるカ
バー構体10は大形ロータのバスケットの内方端64(図
3)にも用いることができるものであり、この内方端64
の幅も内包端64に取付けられる内側バスケットカバー43
(図4)が変形にさらされるのに十分な大きさになって
いることを認識すべきである。更に、本発明による金属
板52はバスケットフレーム42の開口部、具体的には金属
カバー54の4つの細長片60によって画成されている開口
部66を閉じる機能もあり、これにより熱交換要素46が変
形により上記開口部66を通して突き出るのを防止するこ
とを認識すべきである。
以上、好適な実施例を図示し記述してきたけれども、
種々の変形及び置換が本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなしに上記実施例になすことができるものである。
したがって、本発明は例示であって限定されない例によ
って説明されていることを理解されよう。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の開口側部を有するバスケット手段
    (22)と、このバスケット手段(22)内に収容されて熱
    交換表面区域及び蓄熱質量体を形成する熱交換手段(4
    6)と、前記バスケット手段(22)の前記開口側部のひ
    とつを覆うカバー手段(10)とを包含する回転再生式熱
    交換器用バスケット組立体において、 前記カバー手段(10)が、内面(56)を有する金属カバ
    ー(54)と、周囲部(58)を画成する金属板(52)と、
    この金属板(52)の前記周囲部(58)を前記金属カバー
    (54)の前記内面(56)に取付ける溶接手段(62)とを
    包含し、前記溶接手段(62)が前記金属カバー(54)に
    関しての前記周囲部(58)の動きを防止して前記金属板
    (52)に引張り応力を課することを特徴とする回転再生
    式熱交換器用バスケット組立体。
  2. 【請求項2】前記金属カバー(54)と前記金属板(52)
    とが同一の材料で作られている請求項1記載の回転再生
    式熱交換器用バスケット組立体。
  3. 【請求項3】前記溶接手段(62)が複数のスポット溶接
    からなる請求項1記載の回転再生式熱交換器用バスケッ
    ト組立体。
  4. 【請求項4】前記溶接手段(62)が連続溶接からなる請
    求項1記載の回転再生式熱交換器用バスケット組立体。
  5. 【請求項5】前記金属カバー(54)が前記金属板(52)
    の前記周囲部(58)を越えて延びている請求項1記載の
    回転再生式熱交換器用バスケット組立体。
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CN (1) CN1228832A (ja)
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WO (1) WO1998009126A1 (ja)

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EP0922189A1 (en) 1999-06-16
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