JP3643984B2 - 回転再生式熱交換器のロータ - Google Patents

Description

【０００１】
【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、熱吸収材料によって占有されるロータ内の空間を最大にするように改良したロータの構成に関する。
【０００２】
回転再生式熱交換器は、一方の高温のガス流れ、例えば高温の煙道ガス流れから他方の低温のガス流れ、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、最初に高温の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低温のガス流れ用通路に入って、熱が熱吸収材料から低温のガス流れに伝達される。
【０００３】
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、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りと称されている複数の半径方向隔壁により複数の扇形区画室に分割されている。これらの扇形区画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を収容している。
【０００４】
回転再生式熱交換器の一型式においては、複数の支持格子が仕切り間に延在して開放支持体を形成し、これらの開放支持体上にバスケットが支持されている。これらのバスケットは、ロータシェルを通して半径方向から扇形区画室、すなわちセクター内に装填される。このような構成については、例えば、米国特許第５，６１５，７３２号明細書が参照される。
【０００５】
ロータを回転させるために、ピンラックアセンブリがロータの外周部に取付けられている。このアセンブリは一連のピンから成り、これらのピンに駆動ギヤが係合して回転を生じせしめる。このような構成については、例えば、米国特許第３，２１６，４８６号及び第５，８０３，１５９号明細書が参照される。しかしながら，ロータシェルの外周部、通常はロータの低温端におけるロータシェルの外周部に取付けられているピンラックアセンブリの存在は、バスケットをロータ内に半径方向から装填する目的のためにロータシェルを通してロータの一部分に接近するのを制限する。典型的には、最も低い（低温端）支持格子がピンラックアセンブリより上方に配設されている。これは、ロータの底部に熱吸収材料がなくて本質的に無駄な空間である容積部を作る。これは、１フィート（約３０ｃｍ）又はそれ以上のロータ高さほど大きくなり、これは熱吸収材料の数のために必要とされるよりも大きなロータ及び全体構体を必要とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、回転再生式熱交換器ロータの構成に関し、より詳細には、熱吸収材料のためにロータ容積部の十分な使用をなすことができるようにした支持格子装置の構成及びバスケット装填方法に関する。本発明は、支持格子装置をピンラックアセンブリにより取り囲まれているロータ容積部内に配設することができ、これによりバスケットの熱吸収材料を一層多く装填することができる構成を提供する。より詳細には、本発明による支持格子装置は、バスケットをピンラックアセンブリの内側のバスケット層の所定位置に装填した後に取付けられる格子又は格子の一部分を包含する。
【０００７】
【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が回転できるように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り２４により画成されている。これらの仕切りは、それらの外方端で高温端ロータシェル区域２６及び低温端ロータシェル区域２８に取付けられている。バスケットモジュールは多数の熱吸収材料を収容し、これらの熱吸収材料は通常互いに接近して間隔を置いた多数の熱交換板の形である。ハウジングは、流れを通させないセクター板３０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３０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。高温の煙道ガスは、ガス入口ダクト３２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内の熱吸収材料に伝達せしめ、それからガス出口ダクト３４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３６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３８を通して出る。ロータの底部低温端である低温端ロータシェル区域２８には、ピンラックアセンブリ４０が取付けられ、このピンラックアセンブリは駆動モータ４４の駆動ピニオン（図示せず）が係合するピン４２を包含する。
【０００８】
図２は、典型的な従来技術のロータ１４の一部分の断面図であって、ポスト１６と、仕切り２４と、高温端ロータシェル区域２６と、低温端ロータシェル区域２８と、ピン４２を備えるピンラックアセンブリ４０とを示している。また、仕切りの頂部縁間の構造上の支持を提供する頂部格子５０を加えて、支持格子４４，４６及び４８の従来配置が示されている。これらの支持格子４４，４６及び４８は、仕切り２４間に延在して仕切りに溶接により取付けられている。この図２に見ることができるように、底部支持格子４４はピンラックアセンブリ４０及び低温端ロータシェル区域２８より上方に配設され、その結果、バスケット２２を低温端ロータシェル区域２８及びピンラックアセンブリ４０によって干渋されることなしに支持格子４４上に半径方向から装填することができる。同様にこの図２に見ることができるように、低温端ロータシェル区域２８とピンラックアセンブリ４０とにより取り囲まれているロータ容積部５２はバスケットなしとされ、無駄な空間となっている。
【０００９】
これに対し、本発明の一実施例が図３に示されており、この図３においては、底部支持格子４４が、低温端ロータシェル区域２８とピンラックアセンブリ４０とにより取り囲まれているロータ容積部内であってロータ底部端の低温端により近づいて隣接する位置にまで下に移動されていることを見ることができよう。実際の問題として、底部支持格子４４は仕切りの底部縁にまで完全に移動されるものではなく、その結果従来の低温端半径方向シール（図示せず）と干渋する恐れはない。しかしながら、もはや従来の無駄な空間の大部分はなくなるものである。
【００１０】
符号１２２で示されているバスケットを本発明にしたがって上述のように配置した支持格子４４上に装填することを容易にするために、従来の支持格子４６は省略されている。この代わりに、非固定の取出し可能なスペーサ格子５４が配置されている。残りの格子４４，４８及び５０は、図２に示される従来技術と同じように固定されている。支持格子４４上にバスケット１２２を装填するために、スペーサ格子５４は取出される。バスケット１２２が、それから、半径方向から挿入されて、支持格子４４上に下降される。バスケット１２２が装填されると、スペーサ格子５４が半径方向から挿入され、支持格子４４上に位置しているバスケット１２２の頂部上に載る。それから、次の高さのバスケット２２がスペーサ格子５４上に装填される。このスペーサ格子５４は適当な位置に溶接する必要はないので、支持格子４４はスペーサ格子５４に加えて２つの高さレベルのバスケット２２及び１２２の重量を支持するように設計されている。それから、残りのバスケット２２が支持格子４８上に従来の方法で配設される。バスケットを取出すためには、逆の手順が次のように行われる。すなわち、バスケット２２が最初に取出され、それからスペーサ格子５４とバスケット１２２が取出される。３つの高さレベルのバスケットが示されているけれども、本発明の範囲内において所望する数の高さレベルのバスケットとすることができるものである。同様に３つのバスケットが各高さレベルに示されているけれども、それ以上又はそれ以下のバスケットとすることができるものである。
【００１１】
図４は、本発明の他の実施例を示す。この実施例において、下部支持格子４４は、図３の実施例と同様に、ロータの低温端により近づいて隣接する位置にまで下に移動されている。しかし、取出し可能なスペーサ格子５４の代わりに、２つの分離する部分、すなわち符号６０で示す所で互いに当接する内側部分５６と外側部分５８とから作られている支持格子が用いられている。内側部分５６は、支持格子４４，４８及び５０と同様に仕切り２４間に永久的に溶接されている。低温端バスケット１２２は、図３の実施例でバスケット１２２が装填されると同じ方法で、すなわち支持格子の外側部分５８を取出した状態で装填される。低温端バスケット１２２が支持格子４４上に装填された後に、支持格子の外側部分５８が内側部分５６に隣接する位置に配置されて溶接される。それから、バスケット２２が支持格子部分５６及び５８上に半径方向から装填される。図４に示される部分５６と５８との相対的大きさは、部分５８の大きさがバスケット１２２を装填するのに十分に大きい限りにおいて、所望に応じて変えることができる。
【００１２】
本発明の第３の実施例が図５に示されている。この図５の実施例においては、図２に示されている支持格子４６が所定位置に残っている。しかしながら、支持格子４４を図３におけると同じように下方に移動させる代わりに、この支持格子４４は内側部分６２と外側部分６４とから成る２分割型格子に置換されている。内側部分６２は、図４の実施例の内側部分５６と同様に、所定位置に永久的に溶接されている。低温端バスケット１２２は、外側部分６４が取出されている状態で、底部から装填される。すなわち、バスケット１２２は所定位置に上昇させられ、それからロータの内部に向かって押される。最も外側の低温端バスケット１２２が所定位置に上昇させられて保持された後に、支持格子の外側部分６４が所定位置に配置されて溶接される。ロータのバランサは、従来の方法で装填される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の回転再生式熱交換器の概略斜視図であって、ピンラックアセンブリ及びロータ駆動装置を示す。
【図２】 従来技術によるロータの一部分の断面図である。
【図３】 本発明の一実施例を具体化する、図２と同様なロータの一部分の断面図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図５】 本発明の更に他の実施例を示す断面図である。

Claims (5)

1. 回転再生式熱交換器のロータであって、複数の仕切りと、ピンラックアセンブリと、複数の支持格子とを有し、前記仕切りが前記ロータを複数の扇形区画室、すなわちセクターに分割し、また、前記ピンラックアセンブリが前記ロータの下側低温端の外周に延びて前記ピンラックアセンブリの内側にロータ容積部を取り囲み、更に、前記支持格子が熱交換バスケットを支持するために各セクター内に配置されて前記仕切り間に延在しているロータにおいて、前記支持格子が、
   ａ．前記ロータの外周部を通して半径方向から装填される上側の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り囲み容積部より上方に配置されて前記仕切り間に固定されている少なくともひとつの上側支持格子と、
   ｂ．底部の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り込み容積部内の各セクターの下側低温端に配置されて前記仕切り間に固定されている底部支持格子と、
   ｃ．中間の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り囲み容積部より上方及び前記上側支持格子より下方に配置されている中間支持格子と、
   から成り、前記中間支持格子が少なくとも部分的に取出し可能であって、前記中間支持格子が少なくとも部分的に取出されているときに、前記底部の熱交換バスケットを前記ロータの外周部を通して半径方向から挿入し前記底部支持格子上に降下せしめて装填することができるようにしたロータ。
2. 請求項１記載の回転再生式熱交換器のロータにおいて、前記中間支持格子が全部取出し可能であり、この中間支持格子が、前記仕切りに取付けられることなしに、前記底部支持格子上に支持されている前記底部の熱交換バスケットにより支持されるようにされているロータ。
3. 請求項１記載の回転再生式熱交換器のロータにおいて、前記中間支持格子が、前記仕切りに固定されている内側部分と、前記底部の熱交換バスケットの装填のために取出し可能である外側部分とを有し、前記底部の熱交換バスケットの装填の後に前記外側部分が前記仕切りに取付けられるようにされているロータ。
4. 回転再生式熱交換器のロータであって、複数の仕切りと、ピンラックアセンブリと、複数の支持格子とを有し、前記仕切りが前記ロータを複数の扇形区画室、すなわちセクターに分割し、また、前記ピンラックアセンブリが前記ロータの下側低温端の外周に延びて前記ピンラックアセンブリの内側にロータ容積部を取り囲み、更に、前記支持格子が熱交換バスケットを支持するために各セクター内に配置されて前記仕切り間に延在しているロータにおいて、前記支持格子が、
   ａ．前記ロータの外周部を通して半径方向から装填される上側の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り囲み容積部より上方に配置されて前記仕切り間に固定されている少なくともひとつの上側支持格子と、
   ｂ．底部の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り込み容積部内の各セクターの下側低温端に配置されている底部支持格子と、
   ｃ．中間の熱交換バスケットを支持するために、各セクター内で前記ロータの取り囲み容積部より上方及び前記上側支持格子より下方に配置されている中間支持格子と、
   から成り、前記底部支持格子及び前記中間支持格子の一方の一部分が前記底部の熱交換バスケットを前記底部支持格子上に装填するために取出し可能であるロータ。
5. 請求項４記載の回転再生式熱交換器のロータにおいて、前記中間支持格子が前記仕切りに固定され、また、前記底部支持格子が、前記仕切りに固定されている内側部分と、前記底部の熱交換バスケットの装填のために取出し可能である外側部分とを有し、前記底部の熱交換バスケットの装填の後に前記外側部分が前記仕切りに取付けられるようにされているロータ。

Images