JPH06109385A - 回転蓄熱式熱交換器のシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱コアの両面に設けられるシール装置のシ
ール性を向上する。 【構成】 シール装置１を蓄熱コア側シール板１１と固
定部側シール板１２及び両シール板１１，１２の間をシ
ールするシールばね１３とで構成し、ガス圧の加わる方
向に対してシールばね１３を多段に配置して、シールば
ね１３の端縁の摺接部１３ｂを蓄熱コア３の回転軸に対
して平行な方向に移動可能に摺接させた。 【効果】 ラビリンス効果によって十分なシール性が発
揮され、蓄熱コア側及び固定部側の両シール板間の距離
が変化しても摺接部が摺動するだけで良好なシール性が
保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転蓄熱式熱交換器
において蓄熱コアに摺接するシール装置の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】回転蓄熱式熱交換装置は高温ガス流路と
低温ガス流路を近接して配置し、この高温ガス流路と低
温ガス流路の両方にまたがるように円盤状の蓄熱コアを
配置してこの蓄熱コアを回転駆動し、高温ガスで加熱さ
れた蓄熱コアに低温ガスを接触させることにより熱交換
を行って低温ガスを加熱するものであり、例えばガスタ
ービンエンジンなどに使用されている。

【０００３】図７はガスタービンエンジンにおける回転
蓄熱式熱交換器部分の概略図であって、図に示すように
蓄熱コアに接するシール装置１及び２を設けて排気ガス
と高圧空気が混じり合わないようにしてある。なお、比
較的低圧の排気ガスが上記の高温ガスに、圧縮機で圧縮
された高圧空気が上記の低温ガスにそれぞれ相当してい
る。図７において、３は蓄熱コア、４はハウジング、５
は排気ガスの流路、６は高圧空気の流路である。シール
装置１は蓄熱コア３の上面に摺接し、シール装置２は蓄
熱コア３の下面に摺接しており、各シール装置１，２は
蓄熱コア３の外周部に対応する環状部１ａ，２ａ及び排
気ガス流路５と高圧空気流路６の境界部に対応する直線
状部１ｂ，２ｂを備えている。

【０００４】図８は従来のシール装置１及び２の断面図
である。蓄熱コア３に接する面にはセラミックスを溶射
して摺動面７を形成し、ハウジング側４には高圧側に向
けて傾斜したヒンジ式シールばね８を設けてある。この
シールばね８はヒンジ部８ａで回動できる構造であり、
矢印のような圧力が加わるとシールばね８がハウジング
４に押し付けられてシールされるようになっている。し
かしながら、このような構造であると蓄熱コア３とハウ
ジング４との間隔Ｌが熱膨張などによって変化した場合
に十分な追随ができず、また間隔Ｌが変化するとシール
ばね８のヒンジ角度が変わるために、環状部１ａ，２ａ
と直線状部１ｂ，２ｂの交差部１ｃ，２ｃ(図７参照)に
おいて(b)図のように両シールばね８，８間の合わせ面
８ｂが開いてしまい、シール漏れが生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、蓄熱コア側及び固定部側の両シール板
間のシール性を向上することを課題としてなされたもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、蓄熱コアに摺接する蓄熱コア側シ
ール板とハウジング等の固定部に取り付けられる固定部
側シール板及びこれら両シール板の間をシールするシー
ルばねとでシール装置を構成し、上記シールばねを摺接
式シールばねとして、その端縁の摺接部を蓄熱コアの回
転軸に対して平行な方向に移動可能に摺接させると共
に、ガス圧の加わる方向に対して多段に配置している。
また、上述のシール装置において、摺接式の各シールば
ねをその平板部が蓄熱コアの回転軸に対して平行になる
ように多段に配置すると共に、蓄熱コアの外周部に対応
して設けられる環状部と高温ガス流路と低温ガス流路の
境界部に対応して設けられる直線状部とが交差する部位
において、交差角度の１／２の角度で切断された切口面
をシール板に形成し、互いに対応する各シールばねの切
口端縁が上記切口面上で接触するように構成している。

【０００７】

【作用】摺接式シールばねが多段に配置されているの
で、ラビリンス効果によって十分なシール性が発揮さ
れ、蓄熱コア側及び固定部側の両シール板間の距離が変
化しても摺接部が摺動するだけでシール状態は変化せ
ず、距離の変化に対して確実に対応できる。また摺接式
の各シールばねをその平板部が蓄熱コアの回転軸に対し
て平行になるように配置し、交差角度の１／２の角度で
切断された切口面上で対応する各シールばねの切口端縁
を接触させているので、蓄熱コア側及び固定部側の両シ
ール板間の距離が変化しても環状部と直線状部のシール
ばね間の合わせ面が開くことがなく、環状部と直線状部
の交差部におけるシール性も保持される。

【０００８】

【実施例１】次に図示の実施例について説明する。な
お、図７と同一部分は同じ符号で示してある。図１は第
１の実施例の断面図であって、蓄熱コア３の上面に摺接
するシール装置１の構造を示してある。１１は蓄熱コア
側のシール板、１２は固定部側のシール板、１３は摺接
式のシールばねである。シールばね１３はそれぞれ平板
部１３ａの基部をシール板１１及び１２に固定され、他
縁にその長手方向に沿って半円筒状の摺接部１３ｂを形
成したものであり、各シールばね１３の平板部１３ａを
蓄熱コア３の回転軸に対して平行な向きにして多段に配
置し、摺接部１３ｂを隣接の平板部１３ａに摺接させて
ある。

【０００９】従って、複数のシールばね１３が多段に配
置されたことによるラビリンス効果によって十分なシー
ル性が発揮され、しかも温度上昇によって両シール板１
１，１２間の距離、つまり蓄熱コア３とハウジング４と
の間隔Ｌが変化しても各摺接部１３ｂが隣接する平板部
１３ａ上を上下方向に摺動するだけでシール状態は変化
せず、シール性が確実に保持されるのである。このよう
に距離の変化によってシール性が変化せずに常にシール
漏れの少ない状態に保たれるため、例えばガスタービン
エンジンにおける運転効率が高まり、また立上り時の性
能改善が可能となるのである。

【００１０】図２乃至図４は変形例であり、これらの各
構成においても上述の実施例と同じく良好なシール性が
保持される。図２では一方のシール板１１のみにシール
ばね１３を設け、他方のシール板１２には垂直な摺接片
１２ａを形成してこれにシールばね１３の摺接部１３ｂ
を摺接させたものである。また図３は平板部１４ａのみ
を備えたシールばね１４を両シール板１１，１２に固定
し、その先端縁を摺接部としてそれぞれ隣接するシール
ばね１４に交互に摺接させたものである。なお、シール
ばね１４は(b)図のように先端縁を湾曲させて摺接部１
４ｂを形成した形状とすることもできる。また、図４は
緩く湾曲した平板部１５ａの上下両縁に円柱状の摺接部
１５ｂを設けたシールばね１５を使用し、各シール板１
１，１２に垂直に形成した摺接片１１ａ，１２ａに摺接
部１５ｂを摺接させたものである。

【００１１】

【実施例２】図５は請求項２に対応する実施例であっ
て、図１に示す実施例のシール装置１における環状部１
ａと直線状部１ｂとの交差部位のシール構造を示してい
る。すなわち、交差部位には交差角度θの１／２の角度
で切断された切口面１６を形成し、互いに対応する各シ
ールばね１３の切口端縁が上記切口面１６上で接触する
ようにしてある。(b)図はシールばね１３の１枚を取り
出して示した図であり、両方のシールばね１３，１３の
切口端縁１３ｃは切口面１６に沿ってθ／２の角度で切
断された状態で形成されており、ここで相互に隙間なく
接触している。このように、シールばね１３がその平板
部１３ａを蓄熱コア３の回転軸に対して平行な向きに垂
直に配置されたものであるため、シール板１１，１２間
の距離が変化しても、図８のように切口端縁１３ｃが開
いて隙間が生ずるようなことがなく、環状部１ａと直線
状部１ｂが交差する部分においてシール性が低下するこ
とがないのである。

【００１２】図６は交差部位における他のシール構造を
示したものである。すなわち、図１に示す実施例のシー
ル装置１における環状部１ａと直線状部１ｂとの交差部
１ｃにおいて、一方のシールばね１３と他方のシールば
ね１３の各端面１３ｄがそれぞれ直角あるいはほぼ直角
に当接するＬ字状コーナ板１７を設け、このＬ字状コー
ナ板１７を蓄熱コア側のシール板１１と固定部側のシー
ル板１２にそれぞれ形成した溝１８ａ，１８ｂによって
遊びのある状態で支持してある。従って、運転中は内外
の圧力差によってＬ字状コーナ板１７がシールばね１３
の各端面１３ｄに圧接されてシールが行われるのであ
り、端面１３ｄが傾斜していないため、シール板１１，
１２間の距離が変化しても端面１３ｄとＬ字状コーナ板
１７の間で相対的なずれが上下方向に起きるだけでシー
ル漏れを生ずるような隙間の発生がなく、環状部１ａと
直線状部１ｂが交差する部分でシール性が低下すること
はないのである。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、シール装置を構成する蓄熱コア側シール板と固定
部側シール板との間に摺接式シールばねをガス圧の加わ
る方向に対して多段に配置して、蓄熱コア側及び固定部
側の両シール板間をシールするようにしたものであり、
蓄熱コア側及び固定部側の両シール板間の距離が変化し
てもシール状態は変化せず、運転中はラビリンス効果に
よって十分なシール性を発揮させることができる。

【００１４】また、環状部と直線状部とが交差する部位
において、交差角度の１／２の角度で切断された切口面
をシール板に形成し、互いに対応する各シールばねの切
口端縁が上記切口面上で接触するようにしたものでは、
蓄熱コア側及び固定部側の両シール板間の距離が変化し
てもシールばね間の合わせ面が開くことがなく、環状部
と直線状部の交差部におけるシール性も良好に保たれ
る。従って、このシール装置を例えばガスタービンエン
ジンにおける回転蓄熱式熱交換器に用いた場合には、上
記の効果によって良好なシール性が得られて排気ガスと
高圧空気が混じり合うことが防止され、効率よく運転す
ることが可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の要部の断面図である。

【図２】同実施例の変形例の要部の断面図である。

【図３】同じく同実施例の他の変形例の要部の断面図で
ある。

【図４】同じく同実施例の更に他の変形例の要部の断面
図である。

【図５】別の実施例の要部の平面図及び斜視図である。

【図６】他の変形例の要部の平面図、Ａ−Ａ線断面図及
び一部破断斜視図である。

【図７】ガスタービンエンジンにおける回転蓄熱式熱交
換器の一般的な概略断面図及び概略分解斜視図である。

【図８】従来例のシール装置の要部の断面図及び斜視図
である。

【符号の説明】

１，２ シール装置 １ａ，２ａ 環状部 １ｂ，２ｂ 直線状部 ３ 蓄熱コア ４ ハウジング ５ 排気ガス流路 ６ 高圧空気流路 １１ 蓄熱コア側シール板 １２ 固定部側シール板 １３，１４，１５ 摺接式シールばね １３ｃ 切口端縁 １６ 切口面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近接して設けられる高温ガス流路と低温
   ガス流路の両方にまたがるように円盤状の蓄熱コアを配
   置し、この蓄熱コアを回転駆動することにより蓄熱コア
   を介して低温ガスを加熱するように構成された回転蓄熱
   式熱交換器におけるシール装置であって、蓄熱コアに摺
   接する蓄熱コア側シール板とハウジング等の固定部に取
   り付けられる固定部側シール板及びこの蓄熱コア側シー
   ル板と固定部側シール板との間をシールするシールばね
   とで構成され、上記シールばねが端縁の摺接部を蓄熱コ
   アの回転軸に対して平行な方向に移動可能に摺接させ、
   且つガス圧の加わる方向に対して多段に配置された摺接
   式シールばねであることを特徴とする回転蓄熱式熱交換
   器のシール装置。
2. 【請求項２】 各シールばねをその平板部が蓄熱コアの
   回転軸に対して平行になるように多段に配置すると共
   に、蓄熱コアの外周部に対応して設けられる環状部と高
   温ガス流路と低温ガス流路の境界部に対応して設けられ
   る直線状部とが交差する部位において、交差角度の１／
   ２の角度で切断された切口面をシール板に形成し、互い
   に対応する各シールばねの切口端縁が上記切口面上で接
   触するように構成された請求項１記載の回転蓄熱式熱交
   換器のシール装置。