JPH02501851A - 回転可能な熱交換器 - 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】 ＥＪ　ｏ　ｆｔｈ　″ 技術分野 この発明は請求の範囲第１項に記載される種類の回転可能な熱交換器に関するも のである。

背景技術 この種の熱交換器は、第１のガス流から熱、冷気乃至は湿気を回復して、回復し た熱、冷気乃至は湿気を第２のガス流に変換するように使用される。第１、第２ のガス流は例えば建物に出入する換気空気やプロセスガス流の様な成る種の他の 形のガス流とすることが出来る１回転熱交換器の作動部分、すなわちロータはガ ス流の貫流通過を許す軸方向に延びる溝路が設けられている。ロータは、相互に 異なったガス流に適合するために約５００ｍｚから約５０００ｉ＋ｉまたはそれ 以上に互いに異なった直径にすることが出来る。軸方向のロータの長さは、効率 に対する要求が高い時でも、比較的に短く、一般的に約２００ｍｙに維持出来る 。

ロータは、ロータのガス流溝路に向かって軸方向を向いた開口が形成されたハウ ジングやロータハウジングによって覆われる。ロータゲージング内にて２つのガ ス流が互いに混合するのを防止するために、２つの連接溝路間の直径を横切り且 つロータの周辺の回りに有効なシールをロータに設けるように必要とされる。こ れに関連して、従来の回転熱交換器はロータの両側に配置された軸方向に延びる 周辺シールが設けられている６周辺シールのこの位置は、周辺シールを取外す必 要無しにロータを横方向に取外すよう出来るので、整備作業を行う時に、例えば ロータガス流通溝路を掃除する時に時間の節約と成る。

回転熱交換器の最も可能な効率を達成するためには、シールを通過する空気漏洩 が無いことが重要である。これに関連して、総ての種類の漏洩が有害である。同 一溝路に漏れる空気は熱交換プロセスに関与せずに、ロータの熱や湿気を伝えた り取ることが無い、他の溝路に対する漏洩はシステム内の全ガスの移送の減少、 例えばシステムから流出する排出空気の減少や換気システムへの新鮮な空気の供 給の減少の原因となる。この自然の漏洩は、例えば、この様な漏洩が噴射ブース や成る種の他の塗装室へのガス状溶剤の変換に起因する等の、誤った場所に有害 または不都合なガス成分が存在することに起因する。

熱交換器が向流の原理に従って作用するために、ガス流が、ロータケーシングや そのシールに対してロータを傾斜するようになる歪みまたは捩れモーメント（傾 斜）を生じるようになる。ロータケーシングに対するロータの傾斜は漏洩間隙を 特に軸方向を向いた周辺シールに生じ易い、直径方向に延びるシールは傾斜運動 の対称面に近接して配置されるので、シールが同一程度に普通影響されない、漏 洩に対する熱交換器シールの効率はロータ傾斜の１ミリメートル毎に相当に損な われる。

ロータの傾斜と、これによる漏洩の恐れとを特に大直径のロータの場合に避ける ために、一般に費用が高く付く高安定性のロータ軸受を設けることが必要とされ る。

これにも拘わらず、ロータ軸受の僅かな摩耗だけがロータ周辺の数ミリメートル の傾斜に速やかに起因するので、長い期間に互ってロータを傾斜することから防 止するのが困難である。

漏洩を防止する別の方法は、ロータの周面と強固に係合するように弾性的に押圧 される軸方向に延びる周辺シールを使用することである。この様なシールによっ て作用される強固な係合圧力は併し大きな摩擦抵抗力を生じて、熱交換器を運転 するエネルギ費用を増大する。更に、この様に予め強く緊張されたシールは大き な量の摩耗を受けるので、シールは迅速に摩損して続いて漏洩問題を生じる。

また、薄いアルミニウム板の様な比較的軟らかな材料からロータが屡々造られる ので、ロータ動程またはロータ歪みの結果として漏洩が起こる。この様な歪みま たは変形の大きさは通常的１〜３３１１の大きさである。

発明の開示 従来のロータ熱交換器の上述した欠陥に鑑みて、この発明の目的は、起こり得る 如何なロータの傾斜やロータの変形にも係わり無くロータの周辺回りがシールさ れた熱交換器を提供することにある。別の目的は、簡単な構造で、安い製造費で 、取換えや整備のために迅速且つ容易に分解および組立が出来る回転熱交換器を 提供することにある。

これらの目的は、この発明に従って構成されて請求の範囲第１項の特徴部分に記 載された特長を有する回転熱交換器によって達成される。

ロータと一緒に引出すことが出来る部分にロータ駆動装置を取付けることによっ て、最小の停止または休止時間でロータを取付および取外すことが出来る。

この発明が、回答制限されない例示的な実施例に関して且つ一部概略的な図面で ある添付図面に沿って以下により詳細に説明されよう。

図面の簡単な説明 第１図は従来の熱交換器の分解斜視図、第２図は漏洩流れを示す第１図に示され る熱交換器の縦断面図、 第３図は漏洩流れを示す第１図に示される熱交換器の一部破断した軸方向の図、 第４図は明示のために側板すなわちカバー板が省略されて且つ部分的引出し位置 にてロータ装置を示すこの発明に従って構成された熱交換器の斜視図、第５図は 周辺シールの構成要部を示す第４図に示される熱交換器の縦断面図、 第６図は周辺シールが適合されたロータ部分を示す図、第７ａ〜ｊ図はこの発明 に従った周辺シールの変形実施例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図乃至第３図には、第１、第２のガス流溝路１６．１８に適合するための開 口１４と協同するケーシング１２内に収納された周知の熱交換器１０が示されて いる。

これらガス流は、例えば空気換気装置の供給空気流および排出空気流から成るよ う出来る。溝路は標準的手段、すなわち表示された接続フランジまたはバイアス タブ２０の助けにてケーシング１２に接続されている。ケーシング１２内には貫 通流開口により外部的に囲まれた閉じたボス部２４を有する熱交換ロータ２２が 設けられている。軸中心軸心２６によってのみ示されるロータ軸はフレーム構造 ２８に軸承またはしっかり取付けられている。

図示の熱交換器のフレーム構造２８は本出願人のスウェーデン国特許願第５Ｅ− Ａ−８２００６９６−６号にて周知で、ロータ軸軸受またはロータ取付装置と協 同し且つ横部材３２によって互いに強固に連結された２つの棒、条片またはビー ム３０を有している。フレーム２８は、２つのガス流溝路の接続開口１４間にて ケーシング１２の内側に取付けられたレール３４に沿ってケーシング１２に挿入 したり或はケーシング１２から引出すよう出来る。ロータ２２とフレーム２８は 、フレーム２８に固着できる側板３８や同様なものによって被われるケーシング １２の一側壁の開口３６を通るよう出来る。また、ケーシング１２内には電気ケ ーブル４２によって接続箱４４に接続された駆動電動ｔ１１４０、例えばベルト 駆動電動機が設けられている。ロータ２２と向かい合う溝路開口は軸方向に延び る周辺シール４６と、レール３４の上または棒またはビーム３０の上に設けられ た直径方向のシール４８によってシールされている。

熱交換器が作動される時に、第１ガス流は溝路１６を通って流れて熱をロータ材 料に伝える。ロータ２２が他方の溝路１８を横切って回転する時に、ロータ２２ はロータ２２に蓄積された熱を第２のガス流に伝える。少なくともこの時点では ロータ２２と主に周辺シール４６との間に間隙５０が在るために、上述した様に 、漏洩ガス流５２はゲージング１２内部のロータ２２を取り囲む空所５４を通っ てロータ２２の一側に流れる。この漏洩ガス流はロータ２２を通過して、漏洩し た同−溝路（特に第２図）に戻るか、或は第３図に示される様に他方のガス流溝 路に流入する。これらいずれの出来事も上述した様に有害な結果を肩す。

第１〜３図に就いて説明した有害な出来事と漏洩流れは図示の熱交換器構造では 制限されず、軸方向に延びる周辺シールを用いる総ての熱交換器にて一般的であ る。

例えば、ロータ２２が熱交換器ケーシング１２に直接に軸承されるか、或はロー タ２２を完全に収納し直径方向シールおよび軸方向に延びる周辺シールが設けら れた内ハウジングの形のフレームに直接に軸承される時に、同一の有害な出来事 に遭遇する。

第４図は、周辺シールにおける漏洩が排除されたこの発明に従った構造を示して いる。符号５５で概略示されるこの構造は引出し可能なフレーム２８にロータ２ ２を収納するための開口５８が設けられた横壁５６と、ロータ２２の周面と横壁 ５６の間に設けられた周辺シール６０とを有する。シール６０の変形例が第６． ７図に就いて以下に説明される。横壁５６は中間の案内シールレール６８を介し てケーシング１２の床６４と天井６６とに当接している。レール６８とのしつか りした当接を確実にするために、自由端に直角に折曲した補強フランジ７４を有 する少なくとも１つの直角なフランジウェブ７０．７２を横壁５６は有している 。従って、横壁５６の外および内端縁にはケーシング１２の後壁７６と側カバー 板′３８の内面とシール係合するために少なくとも１つのフランジウェブ７０． ７２と補強フランジ７４が設けられている。これにより生じるシール効果を強化 するために、後壁７６と側カバー板３８乃至は先の少なくとも１つのフランジを ゴム、好適にはホームラバーの様な適宜な材料で被覆出来る。

また、横壁５８はロータ駆動電動機４４のためのハウジング７８を支持する。を 動機４４からロータ２２への駆動はロータ２２の周面６２と接続する駆動ベルト ８０や他の同様な駆動装置にて行われる。ハウジング７８は、ケーブル４２が接 続箱４４に延びるシールされたリード線通路（図示されない）を有している。第 １の実施例に従って、駆動電動機への入力供給ケーブルがカバー板３８を通って 引出されてケーブルシューやプラグによって　。

電気ソケットに接続される場合には、側カバー板３８はフレーム２８に固着され る。これは電力供給ケーブルを外して、ロータ２２とフレーム２８と横壁５６と 駆動装置４０と接続箱４４とから成るロータユニット引出すことによってロータ の取換えや掃除の目的のために簡単にロータ２２を熱交換器ケーシングから容易 に引出すように出来る。これは特に迅速な取付けのために整備待機装置が役立つ 時に一層短い分解および休止時間を宥す、ロータを熱交換器クーリングから引出 す前にカバー板と駆動電動機と接続箱とを個別に取外さなければならない現在使 用されている処置よりも、従って必要な処置が一層迅速に成る。

第４図に示される実施例の場合には、２つの直径方向のシール４８が少なくとも 一方の側にてフレーム２８の縦方向の棒すなわちビーム３０に設けられる。ロー タ周辺にて、直径方向のシール４８は横壁５６に対して延びる軸方向に延びる周 辺シール８２と一体的に１つに成っている。これによって、例えば逆■ベルトに より電動機を駆動することによって最小の間隙を得るように駆動ベルトおよび周 辺シール構成を形成すべく出来る。また、周辺ロータ面６２と同一面に位置する ように駆動ロータの溝内に駆動ベルトを適合出来る。駆動ベルト貫通部分の漏洩 間隙の面積を高々１〜２平方ミリメートル減少できる。棒すなわちビーム３０に 直径方向シールを配設する代わりに、これらのシールを案内レールに設けるよう に出来る。この場合に、周辺シール８２はフレーム２８の面に好適に埋設される 。

第５図はこの発明に従って構成された熱交換器の断面図である。この実施例の熱 交換器ケーシングは内部空所を持って居らず、溢流は１つの溝路から他の溝路に 流れることが出来る０周辺シール８０にて明らかになる少しの漏洩流れ８４は１ つの溝路側から他方の溝路側に直接に流れる。ロータ２２の比較的顕著な傾斜ま たは変形がシールにおいて放射方向の僅かな変化に起因するだけだが、この様な 変化はシールの正常な弾性係合限度内に在る。放射方向のこの変化の大きさは幾 何学的に計算できる。ロータが角度α傾斜した時に、この傾斜に基づく最大変化 は（１−ｅｏｓα）ｒとなる。軸方向を向いた周辺シールにおける対応する最大 変化はｓｉｎα・ｒである。

α＝１°の時には、最大変化は夫々０．０００２・ｒと０．０１７５・ｒで、ま たα＝５°における対応する値は夫々０．００２４　・ｒと０．０８７８・ｒで ある。これから、ロータの傾斜によって生じる放射方向に設けられた周辺シール の変化が軸方向を向いた周辺シールと比較して取るに足らないことが理解されよ う。

ロータの姿勢が不規則なための結果としての漏洩は、ロータの軸方向におけるよ りもロータの放射方向において小さい、ロータの幅が狭く直径が大きいことに基 づいて、変形は放射方向よりも軸方向において一層容易に起こる。

第６図は横壁５６とロータの周面６２との間のシール６０の構成を詳細に示して いる。第６図に示されるシールは第９ａ図に示めされる変形例に対応し、取付装 置８６の助けによって横壁５６に固着されたブラシシール６０ａを有している。

第７図は、横壁５６と、案内およびシールレール６８への連結部分と、ロータ２ ２の周面６２に対する周辺シールとの多数の概略的断面図から成っている。これ に関連して、第９ａ〜９ｅ図に示される変形例は後方に折曲した補強フランジ７ ４が設けられた突出するフランジ７０を一方の側に有している。第７ｆ〜７ｊ図 に示される変形例は、長い接続フランジ９０とフランジウェブ７２と補強フラン ジ７４とを有するはゾＬ字形縁補強部材８８がこれら変形例にて設けられている ことを除いては上述したものに対応している。長い接続フランジ９０は幾つかの 適宜な周知の手段、例えばねし止め、ポツプリベット止め或はスポット溶接等に よって横壁５６に固着されている。縁補強部材８８と案内およびシールレール６ ８は実施におけるガスの漏洩を防止するように構成されている。縁補強部材８８ の使用は案内およびシールレール６８の横壁５６の対称的案内に基づいている。

第７　ａ　％　ｅ図および第７ｆ−３図は縁補強部材８８を有しない或は有する 横壁５６の周辺シールの対応する変形例を示している。変形例９ａ、９ｆはブラ シ型シール部材６０ａと取付装置８６とを有する周辺シール６０を具備している 。第７ｂ図および第７ｇ図に示される変形例は、弾性リップ、例えばゴムリップ ６０ｂの形を成し周面６２と係合する上方に折曲された側縁を有するシールを備 えている。このシールは、自由端が其々の方向に折曲される場合に二重折曲を示 すことが出来る。単一シールの場合には、上方折曲側部がガス流と向かい合うの で、ガス圧力がゴムリップをロータの周面に対して押圧してシール効果を高める 。単一シールの場合に、シール６０ｂは２つの溝路１８内にて異なった方向に向 けられる。第７Ｃ１７ｈ図は取付装置８６を有するフェルトシールまたは多折曲 リップシール６０ｃを示している。第９ｄ、９１図は一部がロータの周面６２に 固着された放射方向に延びるラビリンスシール６０ｄを示している。

上述した様に、ロータの傾斜は軸方向の注意される偏位に基づき、放射方向の偏 位は僅かである。従って、ラビリンスシール６０ｄはこの様な軸方向の偏位に対 応するように十分に弾性でなければならない。

第７ｅ、７ｊ図は第７ａ、７ｆ図のシール６０ａに対応するブラシシール部材が 設けられたシール６０ｅを示しているが、異なった形状の取付部材８６°を有し ている。取付部材８６′は、横壁５６から軸方向外方に突出し且つゴムの様な弾 性材料から成可く造られたフランジ９６すなわちカフスを有している。フランジ ９６は、実際のシールを支持する保持部９８に取付けられている。

シール部材６０ｂ、６０ｃ、６０ｄをまた使用できる。

フランジすなわちカフス９６の摩耗に対してシール６０ｅは与えられた度合の弾 性調節を生じ、軸方向に容易にシール６０ｅを取付は取外し出来るために保守を 大いに容易にしている。

熱交換器フレーム２８は図示実施例のものと異なった形状を有することが出来る ０例えば、フレームは、棒すなわちビーム３０に対して直角に延び横壁５６に連 結され案内およびシールレール６８によって案内される支柱を有することが出来 る。別の変形例に従って、フレームはロータを全体的に収納するケーシングすな わちハウジングを有することが出来る。このハウジングは、ハウジングの内側に 取付けられ、外熱交換器ケーシング１２の内外に移動できる固定の横壁５６を有 している。

図示実施例は、水平な軸を有し水平方向に直線的に動かすことが出来るロータを 有している。併し、ロータには垂直に延びるガス通路と垂直な軸とが設けられて いて水平方向に引出し挿入すべく設けられていることが理解されよう、ロータ軸 の他の方向付けと、ロータが引出される方向とが一般的に考えられるが、実際問 題の原因と成るので、従って避けられるべきである。

電気接続に加えて、ロータ速度制御装置、自動作動または外部作動緊急停止装置 或は電気スイッチおよび熱交換器の作用を監視する異なった計器部分等の様な他 の型の電気部品を接続箱４４に適合出来る。

この様な電気部材は当業者に周知のもので、この様な部材によって示される新規 性はロータと一緒に熱交換器ケーシングから引出し出来る熱交換器部分にこれら 部材を配置することに在る。

この発明の第２の実施例に従えば、側カバー板３８はフレーム２８から隔てられ ていて、例えば図示しないヒンジにてゲージング１２に取付けられている。これ は、例えば熱交換器が作動している際に全ロータユニットを取外す必要なしにケ ーシング開口を検査のために露出するよう出来ることである。この実施例の場合 に、電気ケーブルはカバー板を通って引出されず、ケーシングの内側に取付けら れた電気ソケットに好適に接続出来るし、或はまたロータユニットの電気ソケッ ト、好適には接続箱に接続することが出来る。

また、接続箱はゲージング１２の固定部分、例えばケーシングの外面に取付は出 来る。この場合に、電気ケーブル４２はカバー板３８を通って引出され、プラグ やケーブルジェーによって接続箱に接続される。

例えば、測定計器および作動監視装置等の動力用の別の電気ケーブルが、ケーブ ルを迅速に取外し出来るプラグや同様なもの等の助けによって対応する具合に接 続できる。

ロータの回りを通る駆動ベルトの代わりに、例えば周知の具合にロータの周面６ ２に対して摩擦駆動によってロータを駆動できる。これはベルト渭の必要を無く して、周辺シール８２における漏洩の恐れを排除する。

上述から明らかな様に、ロータ２２とフレーム２８と横壁５６と放射方向を向い た周辺シール６０とカバー板３８（取付けられた時の）と駆動電動機４０と取付 けられた時の接続箱４４等は、単一構成体の形の熱交換器ケーシング１２から引 出したり或は挿入出来るロータユニット５５を一緒に形成する。ケーシング１２ に挿入する時に、ロータユニットは流れ方向に溝路間に案内およびシールレール ６８と、棒すなわちビーム３０乃至は案内レール３４に関連して配置された放射 方向のシールとによってケーシング壁に対してシールされる。

この発明が図示説明された実施例に限定されることが無く、この発明の十分な特 長が以下の請求の範囲に従って説明された具合に組合わせ出来ることが理解され よう。

ＦＩ３．１ Ｆ旧、７ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス流のための軸方向の貫通開口を有するロータ（２２）を収納するケーシ ング（１２）の開口（１４）に夫々連通する溝路を介して互いに平行な状態に案 内されるべく設けられ、ケーシングの側開口（３６）を通って引出しできるフレ ーム（２８）にロータが軸承され、ロータ回りの不都合な漏洩に抵抗するようシ ール（４８、６０、８２）が設けられた熱または冷気乃至は湿気を回復する回転 熱交換器において、引出し可能なフレームがロータ（２２）のための円形開口（ ５８）を有する横壁（５６）に取付けられ且つ案内およびシールレール（６８） を介してフレーム（２８）の移動方向と平行になったケーシングの壁（６４、６ ６）にシール状態に当接するよう設けられ、横壁（５６）の各縁が、レール（６ ８）のウエブと平行な状態を成し且つ当接する案内およびシールフランジ（７０ 、７２）を形成するよう直角に横壁（５６）の各縁が折曲され、横壁により支持 されてフレーム（２８）部分と軸方向シール（８２）および放射方向シール（４ ８）に夫々接続する周辺シール（６０）が円形開口（５８）内に設けられたこと を特徴とする回転熱交換器。 ２．駆動電動機（４０）が、横壁に形成されたハウジング（７８）内の横壁（５ ６）に取付けられたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の回転熱交換器。 ３．ケーシング開口（３６）を覆う板（３８）がフレーム（２８）乃至は横壁（ ５６）に固着され、横壁（５６）の外縁に封止当接するように板が構成され、板 （３８）がフレーム（２８）と横壁（５６）と一緒に引出すよう出来ることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の回転熱交換器。 ４．駆動電動機（４０）に接続された電力ケーブル（４２）が固定電気接点に取 外し自在に接続でき、乃至は駆動電動機（４０）の接続箱（４４）が横壁（５６ ）に取付けられたロータ（２２）およびフレーム（２８）と一緒に引出し自在な 具合に設けられたことを特徴とする請求の範囲第１〜３唄いずれか１項記載の回 転熱交換器。 ５．レールと封止係合状態に当接するフランジウエブ（７０、７２）の自由端か ら突出する少なくとも１つの補強フランジ（７４）を横壁（５６）が設けられた ことを特徴とする請求の範囲第１〜４項いずれか１項記載の回転熱交換器。 ６．周辺シールがロータ駆動ベルト（８０）と適合するための貫通開口を有して いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の回転熱交換器。 ７．横壁（５６）とロータの周面との間の放射方向を向いた周辺シール（６０） はブラシシール（６０ａ）、周面（６２）と係合する上方または外方に折曲した 側縁を有する単一または二重折曲の弾性リップの様なゴムリップ（６０ａ）、ま たは多折曲リップシール（６０ｃ）から成り、シール部材（６０ａ、６０ｂ、６ ０ｃ）が横壁（５６）に直接に或は中間の別の取付部材（８６）を介して取付け られたことを特徴とする請求の範囲第１〜６項いずれか１項記載の回転熱交換器 。 ８．放射方向を向いた周辺シール（６０）はラビリンスシールから成り、ラビリ ンスシールの一部が横壁（５６）に設けられると共に、ラビリンスシールの他の 部分がロータの周面（６２）と平行に延びる放射方向延長部（６０ｄ）またはシ ール面（６０ｅ）を有することを特徴とする請求の範囲第１〜６項いずれか１項 記載の回転熱交換器。