JPH02501499A - 熱交換器用の低プロフィール熱伝達要素バスケット組立体 - 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】 熱交換器用の低プロフイール熱伝達要素バスケット組立体 発明の背景 本発明は、熱伝達要素バスケット、特に熱交換器において使用するためにバスケ ットの中に複数の熱吸収板を配置している組立体に関し、熱は熱吸収板によって 熱い熱交換流体から冷い熱交換流体に伝達される。

更に詳述すれば、本発明は特に回転再生式の熱交換器における熱伝達装置に適用 でき、このような回転再生式熱交換器においては、熱伝達要素が熱いガス状の熱 交換流体に接触することにより加熱され、その後冷いガス状の熱交換流体に接触 して熱を伝達する。

プロセス工業におけるガス−ガス熱交換器用及び事業用蒸気発生器におけるガス −空気熱交換器用として一般に使用されている熱交換器のひとつのタイプに、非 常によく知られている回転再生式熱交換器がある。

典型的に、この回転再生式熱交換器は複数の室に分割された円筒形のロータを有 し、これら室には複数の熱交換要素が配置されている。これらの熱交換要素は、 ロータが回転するにしたがって、加熱ガス流れと加熱しようとする冷い空気又は 他のガス状流体の流れとに交互にさらされる。熱交換要素の集合体は、典型的に 、扇形の室内に取り付られた複数の熱伝達要素バスケット組立体を包含する。各 熱伝達要素バスケット組立体は複数の熱伝達板を収容し、これらの熱伝達板は加 熱ガスにさらされたときにこの加熱ガスから熱を吸収し、それから加熱しようと する冷い空気又は他のガス状流体にさらされたときに、これら熱伝達板により加 熱ガスから吸収した熱が冷い気体に伝達される。

典型的に、このような熱伝達要素バスケット組立体は、例えば米国特許第３，３ １４，４７２号及び第４，６０６，４００号明細書に示されているように、対を なしたサイドストラップにより一緒に保持されている一対の間隔を置いた端板を 包含し、サイドストラップはこれらの端板をその側部に沿って相互接続している 。複数の熱伝達板は、バスケットハウジング内に互いに接近して間隔を置いた関 係で積重され、各隣接する熱伝達板間にそれぞれ熱交換流体が通過する通路を形 成する。一対の間隔を置いた端板を相互接続するサイドストラップは、熱伝達要 素の積重体の対向する両側に沿って対をなして延びる。

熱伝達要素の積重体の各側において、第１のサイドストラップが一対の間隔をお いた端板の上方区域間を延び、また第２のサイドストラップがこの第１のサイド ストラップに対して間隔を置いてかつ平行な関係で端板の下方区域間を延びてい る。これらのサイドストラップは、前述した米国特許第３，３１４，４７２号明 細書に示されているように、熱伝達要素バスケット組立体の縁部に横たわる長手 方向縁に沿って内向きに折り曲げられてフランジが付けられ、これにより熱伝達 板が熱伝達要素バスケットの開口端から落下するのを防止する保持面が形成され ている。典型的に、１つ又はそれ以上の保持棒が、一対の間隔を置いた端板の頂 部及び底部をそれぞれ横切ってこれら端板間に溶接され、これにより熱伝達板が 熱伝達要素バスケットの開口端から落下するのを防止することをより確実にして いる。

以上述べたような熱伝達要素バスケット組立体は従来一般的に使用されているけ れども、低プロフィール（ｌｏｗ　ｐｒｏｆｉｌｅ）の熱伝達要素バスケット組 立体は、一対の間隔を置いた端板を相互接続するサイドストラップが曲がること によって、回転ねじれ及び横変形にさらされる問題があった。

したがって、本発明の目的は、改良された構造的一体性を有する低プロフィール の熱伝達要素バスケット組立体を提供することにある。

発明の概要 本発明による低プロフィールの熱伝達要素バスケット組立体は、一対の間隔を置 いた端板間に積重体の形に配列された複数の熱伝達要素板を包含し、一対の端板 は熱伝達要素板の積重体の対向する両端に配置されているとともに、上方及び下 方の間隔を置いたサイドストラップにより相互接続され、これらのサイドストラ ップは端板の上縁及び下縁でこれら端板の側部間に延びてこれら端板の側部に溶 接されている。

そして、本発明によれば、少なくともひとつの補強部材が熱伝達要素板の積重体 内に配置されて、熱伝達要素バスケット組立体を横切って延び、上方のふたつの サイドストラップを一緒に相互接続するとともに、下方のふたつのサイドストラ ップを一緒に相互接続し、これによりそれぞれの上方及び下方のサイドストラッ プ間にクロスリンクが形成される構造とされ、したがってこれにより熱伝達要素 バスケット組立体の構造的一体性が改良される。

図面の簡単な説明 第１図は、回転再生式熱交換器の斜視図である。

第２図は、第１図の２−２線に沿う第１図の回転再生式熱交換器の平面図である 。

第３図は、本発明にしたがって構成した熱伝達要素バスケット組立体の斜視図で ある。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、第３図の４−４線に沿って本発明による熱伝達要素バ スケット組立体の異なる２つの実施例を示す断面図である。

好適な実施例の説明 以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳述する。

第１図は、本発明による熱伝達要素バスケット組立体を使用している回転再生式 熱交換器２を示す。

この回転再生式熱交換器２はロータ１２を囲繞するハウジング１０を包含し、ロ ータ１２の中には本発明による熱伝達要素バスケット組立体が担持されている。

ロータ１２は、半径方向に延びる複数の仕切り１５によりロータ柱１６に接続し た円筒形のシェル１４を包含する。加熱流体はダクト１８を通してハウジング１ ０に入り、一方加熱しようとする流体はダクト２２を通して加熱流体とは対向す る端からハウジングｌＯに入る。

ロータ１２は、ロータ柱１６に接続したモータにより適当な減速装置を介してそ の軸線まわりに回転させられる。これらモータ及び減速装置は、第１図には示し ていない。ロータ１２が回転すると、半径方向に延びている複数の仕切り１５に よってロータ内に扇形に形成されている室内に配置されている熱伝達要素バスケ ット組立体内に担持した熱伝達要素板は、最初にダクト１８を通してハウジング ｌＯに入ってきた加熱流体に接触するように動かされて、この加熱流体から熱を 吸収し、それからダクト２２を通してハウジング１０に入ってきた加熱しようと する流体に接触するように動かされる。加熱流体が熱伝達要素板を通過するとき 、これら熱伝達要素板は加熱流体から熱を吸収する。加熱しようとする流体がそ の後熱伝達要素板を通過するとき、この加熱しようとする流体は熱伝達要素板か らこれら熱伝達要素板が加熱流体に接触したときに吸収した熱を吸収する。

第１図において、加熱流体は熱ガスまた加熱しようとする流体は冷空気であり、 このような回転再生式熱交換器２は空気予熱器としてしばしば使用される。この ような空気予熱器において、熱伝達要素板は化石燃料燃焼炉で発生した熱ガスか ら燃焼用空気として該炉に供給される周囲空気に熱を伝達する働きをする。これ は、燃焼用空気を予熱して総燃焼効率を向上させるためにおこなわれるものであ る。非常に多くの場合、炉から去る煙道ガス（熱ガス）は燃焼中に発生した微粒 子を乗せている。これら微粒子は熱伝達要素板特に熱交換器の冷い端側の熱伝達 要素板に堆積しやすく、したがってこのような場所では煙道ガス中の水分が凝縮 するという問題が生じる。

熱伝達要素バスケット組立体内に配置されている熱伝達要素板を周期的に掃除す ることができるようにするために、熱交換器は、ロータ１２の冷い端とこの冷い 端と対向する熱伝達要素バスケット組立体の開口端とに隣接する加熱しようとす る流体用の通路に配置した掃除用ノズル２０を具備している。この掃除用ノズル ２０は、高圧の洗浄流体一般的には蒸気、水又は空気をゆっくりと回転している 熱伝達要素板に向けて噴出する。

掃除用ノズル自体は、第１図に点線矢印で示すように、ロータの端面を横切るよ うに動いて、掃除する。高圧洗浄流体が熱伝達要素板を通過するとき、この流体 流れの乱流が熱伝達要素板を振動させ、これにより熱伝達要素板に付着している がかたく固まっていない飛散灰及び他の微粒子の堆積物を振動させて剥離する。

これらかたく固まっていない微粒子は、それから、高圧洗浄流体流れに乗せられ てロータから運び去られる。

ロータ１２内に担持されている熱交換材料は、多数の金属製熱伝達要素板から成 る。これらの熱伝達要素板は、コルゲート又は波形状に形成され、これにより積 重体の形に互いに当接する関係で積重されたときに、それらの間に一連の内部通 路を形成し、これらの通路を通して加熱流体及び加熱しようとする流体が流れる 。

典型的に、これらの熱伝達要素板は、要素バスケットと称されている本質的に台 形状のフレームの中に組み込れる。このフレームは、熱伝達要素板の積重体を各 熱伝達要素板がその積重された配列体の状態を保持するようにして収容し、これ によりこれらの熱伝達要素板を１つの一体的な組立体３０（第２図参照）として 取り扱って、熱交換器のロータ内の扇形室に配置することができる。

第３図、第４Ａ図及び第４Ｂ図に例示されているように、本発明による熱伝達要 素バスケット組立体３０は、複数の熱伝達要素板３２を包含する。これらの熱伝 達要素板３２は、間隔を置いた関係で並置されて、それらの間に複数の流れ通路 を有する熱伝達要素板の積重体を構成し、これによりかかる流れ通路は熱交換流 体が熱伝達要素板３２による熱交換関係で流れる流れ通路を形成する。

熱伝達要素板３２は、通常、所望する形状に圧延又は鍛造することができる薄い 金属シートである。しかしながら、本発明は、このような金属シートを使用する ことに必ずしも限定されるものではない。熱伝達要素板３２は、種々の表面形状 、例えば限定されるものではないが、平らな表面若しくはコルゲート又は波形の 表面、あるいはこれらの結合すなわち平板とコルゲート又は波形板とを交互に積 重していくこともできる。そして、いずれの場合においても、熱伝達要素板３２ の積重体は、その一端における第１の端板３４とその他端における第２の端板３ ６との間に配置される。

これらの端板３４及び・３６は、熱伝達要素板３２の積重体の両端に接している とともに、サイドストラップ４０゜４２及び５０．５２の手段によって、適所に 保持されている。

これらのサイドストラップ４０．４２及び５０．５２は、それぞれ、熱伝達要素 板３２の上縁及び下縁でかつ熱伝達要素板３２の積重体の対向する両側に沿って 配置されて、間隔を置いて位置している第１の端板３４と第２の端板３６とを相 互接続する。

サイドストラップ４０及び４２は、その各一端で端板３４の上方の右隅部及び上 方の左隅部にそれぞれ溶接されているとともに、その各他端で反対側の端板３６ の上方の右隅部及び上方の左隅部にそれぞれ溶接されている。

同様に、サイドストラップ５０及び５２は、その各一端で端板３４の下方の右隅 部及び下方の左隅部にそれぞれ溶接されているとともに、その各他端で反対側の 端板３６の下方の右隅部及び下方の左隅部にそれぞれ溶接されている。

第３図、第４Ａ図及び第４Ｂ図に良く示されているように、サイドストラップ４ ０．４２．５０及び５２は、好適には、熱伝達要素バスケット組立体の上縁及び 下縁に横たわるそれらの長手方向縁に沿ってフランジ４１．４３．５１及び５３ が付けられている。フランジ４１及び４３は、熱伝達要素板３２の上縁に非常に 隣接して、それぞれ、サイドストラップ４０及び４２の内方長手方向縁から内向 きに延びている。フランジ５１及び５３は、熱伝達要素板３２の下縁に多少隣接 して、それぞれサイドストラップ５０及び５２の内方長手方向縁から内向きに延 びている。　そして、上方フランジ４０．４２及び下方フランジ５０．５２は、 熱伝達要素バスケット組立体３０の上縁及び下縁に沿って保持面を形成し、これ によりバスケット組立体３０内に積重されている複数の熱伝達要素板３２がバス ケット組立体３０の輸送中又は設置中にバスケット組立体３０の開口端から落ち てしまうのを防止している。

また、保持棒３８が熱伝達要素バスケット組立体３０の開口頂部及び開口底部に おけるサイドストラップ４０と４２との間及び５０と５２との間において、端板 ３４及び３６間にタック溶接され、これによりバスケット組立体３０内に積重さ れている複数の熱伝達要素板３２がバスケット組立体３０の開口端から落ちてし まうのを防止することをより確実にする。

しかして、本発明によれば、補強部材６０が、第３図及び第４Ａ図に良く示され ているように、間隔を置いている端板３４と３６との間好適には中間に、これら の端板３４、３６と平行にして配置されて、熱伝達要素バスケット組立体３０を 横切って延びている。この補強部材６０は、その側縁でサイドストラップ４０． ４２．５０及び５２に溶接されて、端板３４と３６との間の距離の中間点に近い ところでこれらのサイドストラップを構造的に連結し、これにより熱伝達要素バ スケット組立体３０のフレームの構造的一体性を増大している。

補強部材６０は、端板３２及び３４と同様な単一の板により構成され、熱伝達要 素組立体３０の頂部から底部及び一方の側部から他方の側部に延びて、熱伝達要 素組立体３０の断面区域全体を横切っている。そして、この補強部材６０は、第 ４Ａ図に良く示されているように、その側縁の各々で上方のサイドストラップ４ ０．４２及び下方のサイドストラップ５０．５２に溶接されて、これらのサイド ストラップを構造的に連結する。

選択的に、この補強部材６０は、第４Ｂ図に良く示されているように、一対の間 隔を置いた細長い板状部材６０ａ及び６０ｂにより構成される。これらの板状部 材６０ａ及び６０ｂは、それぞれ、熱伝達要素バスケット組立体の上方区域及び 下方区域を横切って延びる。そして、上方の板状部材６０ａはその側縁で上方の サイドストラップ４０及び４２に溶接されている。また、下方の板状部材６０ｂ はその側縁で下方のサイドストラップ５０及び５２に溶接されている。

補強部材６０は、熱伝達要素バスケット組立体３００間隔を置いている端板３２ と３４との間の距離の中間点で又はその近くのところで上方のサイドストラップ ４０と４２とを相互接続するとともに、下方のサイドストラップ５０と５２とを 相互接続するクロスリンクを形成し、これにより熱伝達要素バスケット組立体３ ０のフレームの構造的一体性を増大させる。その結果、バスケットの重量増大の みならず、サイドストラップの回転ねじれ及びバスケットフレームの横変形が防 止される。

また、低プロフィールの熱伝達要素バスケット組立体の持ち上げは、米国特許第 ４，５５２，２０４号明細書に開示されているような方法でバスケット組立体３ ０を持ち上げるために持ち上げフックを挿入するための持ち上げ穴を補強部材６ ０の上方区域に設けることによって、簡単に行うことができる。すなわち、低プ ロフィールの熱伝達要素バスケット組立体が補強部材６０を有していない場合に は、そのバスケット組立体の持ち上げは、サイドストラップのフランジの下を滑 動することができるように設計された特別なフックを用いて、バスケット組立体 のすべての上方隅部でサイドストラップをつかむことにより、行わなければなら ない。これに対し、補強部材６０に設けられる持ち上げ穴（フック穴）は、低プ ロフィールの熱伝達要素バスケット組立体を持ち上げる方法を非常に簡単かつ安 全にする。

なお、補強部材としては、前述した単一の大きな板６０又は一対の間隔を置いた 板状の部材６０ａ、　６０ｂの形のみならず、上方のサイドストラップ４０と４ ２とを及び下方のサイドストラップ５０と５２とをそれぞれ構造的に相互接続す るものであれば、どのような構造の補強部材であってもよいことを、理解すべき である。

また、熱伝達要素バスケット組立体は、多数の熱吸収材料が加熱流体と加熱しよ うとする流体との間を選択的に回転されるようにされた型式の回転再生式熱交換 器に用いられるもの・とじて示されているが、この分野の当業者であれば、本発 明による熱伝達要素バスケット組立体は再生式に限らず伝熱式の多くの他の公知 の熱変換器にも使用できることを理解されよう。

更に、種々の構造の補強部材（そのうちの幾つかは前述した説明で示唆している ）がこの分野の当業者によって、本発明による熱伝達要素バスケット組立体に容 易に用い得ることができるものである。

したがって、次に添付する請求の範囲は、本発明の精神及び範囲内に属する前述 した説明中で示した変形及び他のすべての変形を包含するように記載されている 。

Ｆｉｇ、　ｌ Ｆｉｇ、　２ Ｆｉｇ、　４Ａ　Ｆｉｇ、　４Ｂ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ａ．積重体の形に並んで配列された複数の熱伝達要素板と； ｂ．この熱伝達要素板の積重体の対向する両端にこれら各端と当接する関係で配 置された第１の端板及び第２の端板と； ｃ．前記熱伝達要素板の積重体の対向する両側に沿って配置されて、前記第１の 端板の上縁と前記第２の端板の上縁とを相互接続する一対の間隔を置いた上方の サイドストラップと； ｄ．前記熱伝達要素板の積重体の対向する両側に沿って配置されて、前記第１の 端板の下縁と前記第２の端板の下縁とを相互接続する一対の間隔を置いた下方の サイドストラップと； ｅ．前記第１の端板と前記第２の端板と間の前記熱伝達要素板積重体の中に配置 され、この積重体を横切って延びて、前記一対の間隔を置いた上方のサイドスト ラップを相互接続するとともに、前記一対の間隔を置いた下方のサイドストラッ プを相互接続する少なくともひとつの補強部材とを、 包含してなる熱伝達要素バスケット組立体。 ２　請求項１記載の熱伝達要素バスケット組立体において、前記補強部材は、前 記第１の端板と前記第２の端板との間の距離の中間点又はその付近で前記熱伝達 要素バスケット積重体の中に配置されている単一の補強部材から成る熱伝達要素 バスケット組立体。 ３　請求項１記載の熱伝達要素組立体において、前記サイドストラップの各々は 、各サイドストラップの長手方向縁から内向きに延びるフランジを有し、これら のフランジは熱伝達要素バスケット組立体の上縁及び下縁に沿って延びる保持面 を形成して、各熱伝達要素板を要素バスケット組立体内に保持してなる熱伝達要 素バスケット組立体。 ４　請求項１記載の熱伝達要素バスケット組立体において、前記補強部材は、要 素バスケット組立体の頂部から底部及び一方の側部から他方の側部に延びてこの 要素バスケット組立体の断面区域を横切る単一の板状部材から成る熱伝達要素バ スケット組立体。 ５　請求項１記載の熱伝達要素バスケット組立体において、前記補強部材は間隔 を置いた上方の板状部材と下方の板状部材とから成り、上方の板状部材は要素バ スケット組立体を横切って延びて、前記一対の間隔を置いた上方のサイドストラ ップを相互接続し、また下方の板状部材は要素バスケット組立体を横切って延び て、前記一対の間隔を置いた下方のサイドストラップを相互接続してなる熱伝達 要素バスケット組立体。