JPH06129631A

JPH06129631A - 燃焼装置用熱交換器

Info

Publication number: JPH06129631A
Application number: JP5117428A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyama; 浩深山; Hitoshi Kaji; 均加治; Tetsuhiko Oki; 哲彦大木; Yoshiyuki Yusa; 佳之遊佐; Shunzo Fumiya; 俊三文屋; Yasuo Hirose; 靖夫廣瀬; Takeshi Miyagawa; 武宮川
Original assignee: FURNESS TECHNO KK; Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: FURNESS TECHNO KK; Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量の送風機を必要とすることなく、熱交換
器の省エネルギ率を高める。【構成】空気通路１７を形成する空気ダクト１１の端部
に、蓄熱体８の端面と接触して空気通路１７と排気通路
１８との間のシールを行うシール部材１９を配置する。
付勢用バネ部材１１ｃによって空気ダクト１１を蓄熱体
８に向かって付勢する。モータ１５の駆動力で蓄熱体８
を回転させ、排気ガスで加熱した蓄熱体８によって燃焼
用空気を予熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスの熱で蓄熱体
を加熱し、蓄熱体に蓄熱された熱で燃焼用空気を予熱
し、予熱した燃焼用空気を燃焼室内に供給する燃焼装置
用熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平１−２２２１０２号公報には、従
来の燃焼装置用熱交換器を用いた熱回収式燃焼装置が開
示されている。この公報に示された従来の燃焼装置用熱
交換器では、吸排気用ダクト構造体に対して蓄熱体を回
転して熱交換を行っている。従来の燃焼装置用熱交換器
では、燃焼室に空気を案内する空気通路を燃焼室から排
出される排気を案内する排気通路の内部に配置し、空気
通路と排気通路とを仕切る仕切壁の一部を蓄熱体から離
れた位置で終端させて、空気通路と排気通路とを部分的
に連通させる構造を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら空気通路
と排気通路とを部分的に連通させると、連通部分を通し
て高圧流体側から低圧流体側に向かって流体が流れ込む
ため、この流れ込み分を考慮して、空気用ダクトに燃焼
用空気を供給する送風機及び排気用ダクトから排気ガス
を引き出すための排気用送風機として大容量の送風機を
用いる必要があった。また熱交換器の交換効率を上げる
ことができず省エネルギ率を高めることに限界があっ
た。

【０００４】本発明の目的は、大容量の送風機を必要と
することなく、しかも従来よりも省エネルギ率を高める
ことができる燃焼装置用熱交換器を提供することにあ
る。

【０００５】本発明の他の目的は、空気通路と排気通路
との間のシール効果が高い燃焼装置用熱交換器を提供す
ることにある。

【０００６】本発明の更に他の目的は、空気通路と排気
通路との間のシールに用いるシール部材の磨耗が少ない
燃焼装置用熱交換器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が改良の対象とす
る燃焼装置用熱交換器は、吸排気用ダクト構造体と、蓄
熱構造体と、回転機構とを具備する。吸排気用ダクト構
造体は、内部空間を仕切り壁部によって仕切ることによ
り、燃焼室に空気を案内する空気通路を囲む空気ダクト
と燃焼室から排出される排気を案内する排気通路を囲む
排気ダクトとを構成している。また蓄熱構造体は、一端
が燃焼室と連通し他端が吸排気用ダクト構造体の空気通
路及び排気通路と連通する複数の貫通孔を内部に有する
蓄熱体を備えて燃焼室の壁部に取り付けられている。そ
して回転機構は、中心軸線を共有するように配置された
吸排気用ダクト構造体及び蓄熱構造体の少なくとも一方
を駆動して、吸排気用ダクト構造体の空気通路及び排気
通路と蓄熱構造体の蓄熱体との間に中心軸線を中心とす
る相対的な回転運動を生じさせる。この回転運動は、蓄
熱体を回転させるか、吸排気用ダクト構造体の全体を回
転させるか、または吸排気用ダクト構造体の空気ダクト
を排気ダクトの内部で回転させることによって得られ
る。

【０００８】本発明では、吸排気用ダクト構造体の空気
ダクトの開口端部と蓄熱構造体との間に空気通路から排
気通路への空気の漏れを抑制するシール構造体を配置す
る。本発明において、シール構造体で用いるシール部材
の材質は、摩擦と熱に強いものであればいかなるもので
あってもよい。またシール部材の固定の態様も任意であ
る。

【０００９】請求項２の発明では、シール構造体を、径
方向外側に配置されて周方向に延びる外側シール部材
と、径方向内側に配置されて周方向に延びる内側シール
部材と、内側シール部材と外側シール部材との間に配置
されて径方向に延びる一対の径方向シール部材とから構
成する。そして外側シール部材及び内側シール部材を蓄
熱体の端面と接触しないように空気ダクトの開口端部ま
たは蓄熱構造体に取付ける。また一対の径方向シールは
空気ダクトの開口端部に取付ける。

【００１０】請求項３の発明では、径方向シール部材
を、径方向に延びる軸線を中心にして自転しながら蓄熱
体の端面上を中心軸線を中心にして相対的に回転するシ
ールローラを用いて構成する。

【００１１】請求項４の発明では、外側シール部材及び
内側シール部材を、空気ダクトの開口端部及び蓄熱構造
体の一方に取付けされた金属製の板バネ状シールから構
成する。そして空気ダクトの開口端部及び蓄熱構造体の
他方に板バネ状シールと少なくとも２点で接触する金属
製のシール接触部材を取付ける。

【００１２】請求項５の発明では、シール構造体を空気
ダクトの開口端部に固定して、全てのシール部材を蓄熱
体の端面と接触させる。

【００１３】請求項６の発明では、少なくとも空気ダク
トを蓄熱体に向かって付勢するダクト付勢機構を更に設
ける。

【００１４】請求項７の発明では、空気ダクトの開口端
部にシール部材を蓄熱体に向かって付勢するシール部材
付勢機構を設ける。

【００１５】請求項８の発明では、シール部材の厚みを
蓄熱体の貫通孔のピッチ寸法の２倍以上とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明のように、空気ダクトの開口端
部と蓄熱構造体との間にシール構造体を設けると、空気
通路から排気通路に漏れる燃焼空気の量を少なくでき
る。そのため空気通路に燃焼用空気を供給する送風機と
排気通路から排気ガスを吸引する送風機として送風容量
の小さい送風機を用いることができる。また蓄熱体から
出た燃焼排ガス中に燃焼用空気が混入しないため、燃焼
排ガスの大きな温度低下はなく、燃焼排ガス中にＳＯx
分が含まれる場合におけるＳＯx 分に起因するダクト中
での低温腐食を防止できる。また、燃焼排ガス中にＳＯ
x 分が含まれない場合は、燃焼用空気をその分予熱する
ことができて省エネルギ率を高めることができる。

【００１７】請求項２の発明のように、外側シール部材
及び内側シール部材を蓄熱体の端面と接触しないように
空気ダクトの開口端部または蓄熱構造体に取付けると、
これらのシール部材に関しては、高いシール効果を得る
ことができる。

【００１８】請求項３の発明のように、自転しながら蓄
熱体の端面上を相対的に回転するシールローラを用いて
径方向シール部材を構成すると、蓄熱体の端面との間の
摩擦を最小にすることができて、径方向シール部材の寿
命を長くできる。

【００１９】請求項４の発明のように、外側シール部材
及び内側シール部材を金属製の板バネ状シールから構成
し、空気ダクトの開口端部または蓄熱構造体に板バネ状
シールと少なくとも２点で接触する金属製のシール接触
部材を取付けると、金属板どうしの面接触となる上、複
数点接触により高いシール効果を得ることができる。請
求項５の発明のように、空気ダクトの開口端部に固定し
たシール構造体の全てのシール部材を蓄熱体の端面と接
触するようにした場合には、ダクト構造体の径方向寸法
を小さくできる。

【００２０】請求項６の発明のように、少なくとも空気
ダクトを蓄熱体に向かって付勢するダクト付勢機構を設
けると、空気通路内の圧力と排気通路内の圧力との差が
大きくなった場合でも、常に高いシール効果を維持する
ことができる。

【００２１】請求項７の発明のように、空気ダクトの開
口端部にシール部材を蓄熱体に向かって付勢するシール
部材付勢機構を設けると、ダクト付勢機構を設ける場合
と同様に、常に高いシール効果を維持することができ
る。

【００２２】請求項８の発明のように、蓄熱体の端面と
接触するシール部材の厚みを蓄熱体の貫通孔のピッチ寸
法の２倍以上にすると、蓄熱体を貫通する複数の貫通孔
を通しての空気漏れを確実に防止できる。

【００２３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の燃焼装置用熱交換器の一実施
例を加熱炉に設置されるバーナ装置に適用した場合の要
部の概略断面図である。この図において１は、加熱炉の
壁部であり、２はこの壁部１に設けた開口部に嵌め込ん
だ枠板である。この枠板２にバーナタイル３が嵌め込ま
れている。このバーナタイル３は断面形状がほぼコの字
状を呈している。バーナタイル３の、外壁部には加熱炉
の壁部１に設けた枠板２に固定される固定用枠体４が固
定されており、この枠体４はバーナタイル３の中央部に
設けた蓄熱体貫通孔５の内壁部を覆っている。またバー
ナタイル３には、貫通孔５の軸線に対して鋭角を成すよ
うに傾斜したバーナ貫通孔６が形成されており、このバ
ーナ貫通孔６にはバーナノズル７が固定されている。蓄
熱体貫通孔５内には、セラミックス製の円柱状の蓄熱体
８が回転自在に嵌合されている。この蓄熱体８には、軸
線方向と直交する方向の断面形状がほぼ四角形を呈する
複数の貫通孔が所定のピッチ間隔（貫通孔の中心と貫通
孔の中心との間の間隔）をあけて軸線方向に延びるよう
に形成されている。本実施例においては、蓄熱体８と貫
通孔５の内壁部を覆う枠体４の一部とによって、蓄熱構
造体が構成されている。

【００２４】ちなみに１０万Ｋｃａｌ／Ｈの燃焼量規模
で、排気ガスの温度を約８５０℃と仮定して燃焼用空気
を７００℃まで予熱する場合に用いるセラミックス製の
蓄熱体としては、直径が１４４mm、軸線方向の寸法が１
５０mm、隣接する二つの貫通孔の間の隔壁の厚みが０．
４３mm、ピッチ間隔が２．５４mmのもので足りる。

【００２５】固定用枠体４の外壁部には吸排気用ダクト
構造体９が取付けられている。この吸排気用ダクト構造
体９は内部空間が仕切り壁部によって仕切られて構成さ
れた排気ダクト１０及び空気ダクト１１と、軸受部１２
とから構成される。排気ダクト１０は筒状本体１０ａの
開口部側端部に環状のフランジ部１０ｂを有しており、
このフランジ部１０ｂは固定用枠体４にボルト止めされ
ている。筒状本体１０ａの閉鎖端部寄りの外周には、径
方向に延びるようにして管取付部１０ｃが設けられてお
り、この管取付部１０ｃは排気パイプを介して図示しな
い排気用送風機に接続される。また筒状本体１０ａの閉
鎖端部を構成する端板１０ｄの中央部には細長い筒状の
軸受部１２が蓄熱体８側に延びるように固定されてい
る。軸受部１２は、一端が蓄熱体８に固定された回転軸
１３を支持し、回転軸１３は筒状本体１０ａの端板１０
ｄから外側に延びてギヤ機構１４を介してモータ１５に
接続されている。

【００２６】空気ダクト１１は図２に示した図１のＡ−
Ａ線断面図によく示されるように、断面形状がほぼ扇型
を呈するダクト本体１１ａとこのダクト本体１１ａの後
方に設けられた筒状部１１ｂと、付勢用バネ部材１１ｃ
とを備えている。ダクト本体１１ａの径方向内側に位置
する壁部１１ａ1 は、軸受部１２の外周面上を軸線方向
に摺動するように軸受部１２の外周面と接触している。
空気ダクト１１の筒状部１１ｂの非固定端部は、排気ダ
クト１０の端板１０ｄを気密に且つ摺動自在に貫通して
延びており、この筒状部１１ｂは可撓性を有する空気供
給パイプを介して図示しない空気供給用の送風機に接続
される。付勢用バネ部材１１ｃは、ダクト本体１１ａと
筒状部１１ｂとの間に形成される段部と排気ダクト１０
の端板１０ｄの内壁面との間に圧縮された状態で保持さ
れたコイルバネである。この付勢用バネ部材１１ｃの付
勢力により、空気ダクト１１は蓄熱体８の端面側に所定
の力で付勢されている。なお本実施例では空気ダクト１
１のダクト本体１１ａと筒状部１１ｂの一部が、空気ダ
クト１１内に形成される空気通路１７と排気ダクト１０
と空気ダクト１１との間に形成される排気通路１８とを
仕切る仕切壁部を構成している。また付勢用バネ部材１
１ｃがダクト本体１１ａを蓄熱体８に向かって付勢する
ダクト本体付勢機構を構成している。更に本実施例にお
いては、軸受部１２、回転軸１３、ギヤ機構１４及びモ
ータ１５によって、空気通路１７及び排気通路１８と蓄
熱体８との間に、蓄熱体８の軸中心線を中心として相対
的な回転運動を生じさせる回転機構が構成されている。

【００２７】本実施例においては、空気ダクト１１のダ
クト本体１１ａの蓄熱体８側の端部に、シール構造体を
固定している。シール構造体は、径方向外側に配置され
て周方向に延びる外側シール部材と、径方向内側に配置
されて周方向に延びる内側シール部材と、内側シール部
材と外側シール部材との間に配置されて径方向に延びる
一対の径方向シール部材とからなるが、本実施例では各
シール部材として同じシール部材１９を用いている。こ
のシール部材１９はダクト本体１１ａの端部に添って固
定されており、蓄熱体８の端面と接触して、空気通路１
７と排気通路１８とをほぼ気密に隔離する。本実施例に
おいて、ダクト本体１１ａの端部に固定するシール部材
１９は、回転する蓄熱体１８の端面と接触するため、シ
リコンゴムやガスケットテープ等のように可撓性があっ
てしかも耐熱性のある材料で形成されたものを用いる。

【００２８】図３は、図１に符号Ｂで示した部分の拡大
概略断面図である。本実施例では、空気ダクト１１のダ
クト本体１１ａの壁部（１１ａ1 ）の端部に複数の貫通
孔１１ａ2 …を周方向に所定の間隔をあけて設け、ダク
ト本体１１ａの端部の外側を囲むように設けたシール部
材１９にも複数の貫通孔１９ａ…を周方向に所定の間隔
をあけて設け、整合させたこれらの貫通孔１１ａ2 …と
１９ａ…にすり割り付き皿ネジ２０を通して、このネジ
２０の先端にワッシャ２１を介してナット２２を螺合さ
せて、シール部材１９を固定している。シール部材１９
の突出寸法は、付勢用バネ部材１１ｃの付勢力によって
付勢された状態で、保守点検期間よりも短い短期間の間
にダクト本体１１ａの端部が蓄熱体８の端面と接触する
事態が発生しない程度に定められる。またシール部材１
９の厚み寸法Ｄは、蓄熱体８に設けた複数の貫通孔８ａ
のピッチ寸法Ｐの２倍以上になるように定めるのが好ま
しい。前述の具体的な蓄熱体を用いる場合には、シール
部材１９の厚みを約６mm以上とすればよい。このように
するとシール部材１９と貫通孔８ａ…との関係をシール
部材１９の厚み方向で見た場合に、必ず少なくとも１つ
の貫通孔８ａの端部が完全に閉じられた状態が形成でき
るため、貫通孔８ａを通して燃焼用空気が排気通路中に
漏れる量を最小限にすることができる。空気通路１７と
排気通路１８の内部の圧力の関係は、空気通路１７の内
部の圧力のほうが排気通路１８の内部の圧力よりも高く
なる関係にあるため、シール部材１９を設けない場合に
は、大量の燃焼用空気が排気ガスと一緒に排出されてし
まう。

【００２９】次にこの熱交換器の作動状態について説明
する。まずバーナが点火されている状態で、空気通路１
７を通して燃焼用空気が蓄熱体８の貫通孔８ａを通して
燃焼室へと供給される。燃焼室に供給された燃焼用空気
はバーナノズル７から噴出した燃料と混合されて火炎を
形成する。燃焼用空気は蓄熱体８の貫通孔を通るときに
排気ガスで加熱された蓄熱体８によって加熱される。蓄
熱体８はモータ１５によって所定の回転数で回転してい
る。具体的には、蓄熱体は１分間に２回転以上の回転速
度で回転する。そのため蓄熱体８の回転により、蓄熱体
８の温度が下がった部分は複数の貫通孔８ａに燃焼室側
から排気ガスが排気通路１８に流れることによって再度
加熱される。ちなみに前述の具体的な蓄熱体を用いた際
の蓄熱体を通った排気ガスの温度は約２００℃であり、
蓄熱体によって加熱されて燃焼室に供給される燃焼用空
気の温度は約７００℃であった。

【００３０】本実施例においては、シール部材１９を空
気ダクト１１のダクト本体１１ａに完全に固定して、付
勢用バネ部材１１ｃからなる仕切壁付勢機構の付勢力に
よってシール部材１９を蓄熱体８の端面に押し付けてい
るが、ダクト本体壁付勢機構を用いなくても空気ダクト
１１の先端部にシール部材付勢機構を設けることによっ
て同様の効果を得ることができる。図４は、シール部材
付勢機構２３の概略構成を示している。この例では、空
気ダクト１１のダクト本体１１ａの先端部にシールケー
ス２４を溶接している。シールケース２４はダクト本体
１１ａの端部と同じ輪郭形状を有し、断面形状が蓄熱体
８に向かって開口するコの字状を呈している。シールケ
ース２４の内部に形成したシール部材受入凹部２５に
は、ソフトラバー製のＯリング２６が付勢手段として嵌
入され、このＯリング２６を圧縮するようにしてシール
部材１９´が嵌合されている。シール部材１９´は、シ
ールケース２４の内部を軸線方向に摺動し得るようにシ
ールケース２４に嵌合されている。この例では、シール
部材１９´として株式会社ニチアスが製造販売する芯入
ガスケットテープを用いている。そしてこのシール部材
１９´の厚みを、蓄熱体８の貫通孔のピッチ寸法の２倍
以上とし、シール部材１９´の幅寸法（軸線方向の寸
法）を厚み寸法の３倍以上とし、シール部材受入凹部２
５に保持される寸法をシール部材の幅寸法の２／３以上
とし［すなわちシールケース２４から突出するシール部
材１９´の突出寸法を幅寸法の１／３以下とし］てい
る。このような寸法比を採用すると、交換器を実用可能
な範囲で傾けて配置しても、組み立ての際にシール部材
１９´が簡単に抜け落ちることがない。この例のよう
に、付勢手段としてラバー部材であるＯリングを用いる
と、Ｏリングがシール部材受入凹部２５内でシール機能
を発揮し、シール部材受入凹部２５を通って空気通路１
７と排気通路１８とが連通するのを阻止できる。

【００３１】図５（Ａ）は、他のシール部材付勢機構２
３´の概略構成を示しており、図５（Ｂ）は図５（Ａ）
のＡ−Ａ線断面図を示している。このシール部材付勢機
構２３´は、図４に示したシール部材付勢機構２３のＯ
リング２６に代えて波板状の薄板バネ２６´を付勢手段
として用いている。その他の点は、図４の実施例と同じ
である。

【００３２】図１の実施例では、蓄熱体８を軸線を中心
にして回転させているが、蓄熱体８を固定して吸排気用
ダクト構造体側の構成部材（図１の例では空気ダクト）
を軸線のまわりに回転させることにより、空気通路１７
及び排気通路１８と蓄熱体８の複数の貫通孔８ａとの間
に蓄熱体８の軸線を回転中心にした相対的な回転運動を
生じさせるようにしてもよい。空気ダクトを回転させる
場合には、空気ダクトの筒状部の軸線を回転中心と一致
させるように構成し、排気ダクトの外部に突出させた空
気ダクトの筒状部に回転機構を連結するようにすればよ
い。また上記実施例では、バーナノズル７をバーナタイ
ル３に固定して燃焼装置用熱交換器とは別個にしている
が、蓄熱体８を回転させない場合には、蓄熱体８の中心
を貫通するようにバーナノズルを設け、バーナノズルを
軸中心として空気ダクトを回転させるようにしてもよ
い。

【００３３】図６及び図７は、本発明の他の実施例の要
部を示している。図１乃至図５に示した実施例では、シ
ール構造体を構成するシール部材の全てが蓄熱体８の端
面と接触しているが、本実施例では径方向シール部材だ
けが蓄熱体の端面と接触する。なおこれらの図におい
て、図１に示した実施例と同様の部材には、図１に付し
た符号を１０倍した符号を付してある。図６は、蓄熱体
８０の半部に相当する部分断面図であり、図７は図６の
Ａ−Ａ線断面図である。尚図７ではセラミックロープＣ
Ｒを除いて図示している。蓄熱体８０は、モルタル８２
ａを介して回転軸１３０の端部に固定されている。蓄熱
体８０の径方向内側の端面部分には円環状の鉄製リング
板８１が取付けられており、この鉄製リング板８１は回
転軸１３０に嵌合されている。また蓄熱体８０の外周に
はモルタル８２ｂを介して環状の鉄製筒体８３が嵌合さ
れている。鉄製筒体８３は、ダクト側の端部に環状の鉄
製リング板８４を一体に有している。本実施例において
は、蓄熱体８０〜鉄製リング板８４によって蓄熱構造体
が構成されている。鉄製リング板８１及び８４には、周
方向に所定の間隔をあけて複数のボルト挿入用貫通孔が
形成されている。

【００３４】そして鉄製リング板８１及び８４には、金
属製の環状の板バネ状シール１９１及び１９２が全周に
添って配置され、ボルト挿入用貫通孔に挿入されたボル
トＢとこのボルトに螺合されたナットＮとからなる締め
付け部材を用いて固定されている。板バネ状シール１９
１及び１９２は、径方向内側の端部にボルトＢが挿入さ
れる複数の貫通孔が形成された平板部１９１ａ及び１９
２ａと、断面形状がＣ字状またはＵ字状になるように平
板部１９１ａ及び１９２ａから連続して徐々に湾曲する
湾曲部１９１ｂと１９２ｂとを有している。板バネ状シ
ール１９１及び１９２は、例えばＪＩＳＧ４３１３バ
ネ用ステンレス鋼帯を加工して形成することができる。

【００３５】吸排気用ダクト構造体１０９は、基本的に
は軸線を共有する内側円筒部１０９ａ及び外側円筒部１
０９ｂと、内側円筒部１０９ａ及び外側円筒部１０９ｂ
に連結されて両円筒部の間の筒状空間を横断面形状が扇
形になるように仕切る仕切り壁部１０９ｃ及び１０９ｄ
（図７）とから構成されている。外側円筒部１０９ｂの
端部は、枠体４０に溶接されており、内側円筒部１０９
ａの端部は、鉄製リング板８１と所定の間隔をあけて対
向している。そして仕切り壁部１０９ｃ及び１０９ｄに
よって囲まれた横断面形状が扇形をなす空間が空気通路
を構成しており、この空気通路を囲む周囲の壁部が空気
ダクト１１０を構成している。そしてその他の空間が排
気通路を構成しており、この排気通路を囲む周囲の壁部
が排気ダクト１００を構成している。

【００３６】外側円筒部１０９ｂの開口端部の内側に
は、断面形状がＬ字状を成した円環状の鉄製のリブ１０
９ｅが開口部を蓄熱体８０側に向けるようにして溶接に
より固定されている。このリブ１０９ｅは、外側円筒部
１０９ｂと軸線を共有する管状部１０９ｅ1 とこの管状
部１０９ｅ1 を外側円筒部１０９ｂとを連結する円環状
の平板部１０９ｅ2 とから構成される。外側シール部材
を構成する板バネ状シール１９２は、このリブ１０９ｅ
の内側にバネ性を持って収納され、湾曲部１９２ｂが外
側円筒部１０９ｂの内周面及びリブ１０９ｅの平板部１
０９ｅ2 の表面と接触して２ケ所のシール部を構成して
いる。板バネ状シール１９２とリブ１０９ｅとの間の空
間には、ニチアス株式会社がファインフレックス・ツイ
ストロープの名称で販売するセラミックロープＣＲが充
填されている。このセラミックロープＣＲは、板バネ状
シール１９２の変形防止とシールの強化のために設けら
れている。

【００３７】内側円筒部１０９ａの開口端部の内側に
は、開口端面から離れた位置に断面形状がＬ字状を成し
た円環状の鉄製リブ１０９ｆが溶接により固定されてい
る。内側シール部材を構成する板バネ状シール１９１
は、鉄製リブ１０９ｆの表面と接触して２ケ所のシール
部を構成している。板バネ状シール１９１と鉄製リング
板８１とによって囲まれる空間にも前述のセラミックフ
ァイバロープＣＲが充填されている。

【００３８】仕切り壁部１０９ｃ及び１０９ｄの内側に
は、それぞれ径方向に延びる起立壁部１０９ｇ及び１０
９ｈが設けられている。そして仕切り壁部１０９ｃと起
立壁部１０９ｇとの間及び仕切り壁部１０９ｄと起立壁
部１０９ｈとの間には、一対の径方向シール部材を構成
するシールローラ１９３及び１９４が収納されている。
これらのシールローラ１９３及び１９４は、リブ１０９
ｅの管状部１０９ｅ1と鉄製リブ１０９ｆとに軸支され
た回転軸１９３ａ及び１９４ａと、該回転軸に支持され
たローラ部１９３ｂ及び１９４ｂとから構成される。ロ
ーラ部１９３ｂ及び１９４ｂは、シリコンゴム等のよう
に可撓性または弾力性があってしかも耐熱性のある材料
で形成されたものを用いる。ローラ部１９３ｂ及び１９
４ｂは截頭円錐形状を有しており、径方向内側から径方
向外側に向かうに従って中心軸線からの位置寸法に比例
して径寸法が大きくなるようにテーパが付けられてい
る。蓄熱体８０が回転すると、これらのローラ部１９３
ｂ及び１９４ｂは蓄熱体８０の表面の移動に伴って自転
する。蓄熱体８０が回転することにより、ローラ部１９
３ｂ及び１９４ｂは蓄熱体８０の端面上を中心軸線を中
心にして相対的に回転することになる。シールローラ１
９３及び１９４の径方向への移動を防止するために、図
７に示すように、円環状のパッキン１９５を配置するの
が好ましい。

【００３９】本実施例のように、シールローラ１９３及
び１９４を径方向シール部材として用いると、蓄熱体の
端面を平滑加工しなくても、シール部材の磨耗を十分に
抑制できる。なおローラ部１９３ｂ及び１９４ｂの材質
を適宜に選択し、しかもシールローラ１９３及び１９４
を蓄熱体８０に向かって付勢するシール部材付勢機構を
空気ダクト１１０の端部に設けたり、吸排気用ダクト構
造体を蓄熱体８０に向かって付勢するダクト付勢機構を
設けることにより、ローラ部１９３ｂ及び１９４ｂと蓄
熱体８０との接触面積を増大させれば、シール効果を高
めることができる。

【００４０】上記実施例は、蓄熱体を回転させるもので
あるが、吸排気用ダクト構造体の空気ダクトを回転させ
る場合にも、図６及び図７に示した実施例と同様に、板
バネ状シールとシールローラとを用いたシール構造体を
用いることができる。図８は、空気ダクトを回転させる
場合の一実施例における蓄熱体８０´の半部に相当する
部分断面図であり、図９は図８のＡ−Ａ線断面図であ
る。蓄熱体８０´の外周部は、モルタル８２´ｂを介し
て枠体４０´の筒状部４０´ａに固定されている。枠体
４０´の平板部４０´ｂは、蓄熱体８０´の端部の外周
部に設けた段部に嵌合している。そして本実施例の吸排
気用ダクト構造体１０９´は、基本的には軸線を共有す
る内側円筒部１０９´ａ及び外側円筒部１０９´ｂと、
内側円筒部１０９´ａと外側円筒部１０９´ｂとの間に
配置される外側円弧部１０９´ｃ及び内側円弧部１０９
´ｄと、外側円弧部１０９´ｃ及び外側円弧部１０９´
ｄの周方向の端部に連結されて横断面形状が扇形になる
ように空間を仕切る仕切り壁部１０９´ｅ及び１０９´
ｆとから構成されている。外側円筒部１０９´ｂの端部
は、枠体４０´に溶接されており、内側円筒部１０９´
ａは蓄熱体８０´の内部まで延びている。内側円筒部１
０９´ａの端部上にはモルタル８２´ａを介して蓄熱体
８０´が固定されている。内側円筒部１０９´ａの外周
面には、蓄熱体８０´の端部の内周部に設けた段部に嵌
合する円環状の鉄製リング８１´が固定されている。

【００４１】外側円弧部１０９´ｃ及び内側円弧部１０
９´ｄは、それぞれ横断面形状が円弧状を成して軸線方
向に延びている。そして外側円弧部１０９´ｃ及び内側
円弧部１０９´ｄと仕切り壁部１０９´ｅ及び１０９´
ｆと、図示しない端板とによって囲まれた横断面形状が
扇形をなす空間が空気通路を構成しており、この空気通
路を囲む周囲の壁部が空気ダクト１１０´を構成してい
る。そしてその他の空間が排気通路を構成しており、こ
の排気通路を囲む周囲の壁部が排気ダクト１００´を構
成している。空気ダクト１１０´は、排気ダクト１００
´内を中心軸線を中心にして回転するように適宜の軸受
手段によって支持されている。

【００４２】外側円弧部１０９´ｃの外周及び内側円弧
部１０９´ｄの内周には、円弧状を成す金属製の板バネ
状シール１９１´及び１９２´が、ボルト挿入用貫通孔
に挿入されたボルトＢとこのボルトに螺合されたナット
Ｎとからなる締め付け部材を用いて固定されている。板
バネ状シール１９１´及び１９２´は、ボルトＢが挿入
される複数の貫通孔が形成された板状部１９１´ａ及び
１９２´ａと、断面形状がＣ字状またはＵ字状になるよ
うに板状部１９１´ａ及び１９２´ａから連続して徐々
に湾曲する一対の湾曲部１９１´ｂ1 及び１９１´ｂ2
と１９２´ｂ1及び１９２´ｂ2 とを有している。外側
シール部材を構成する板バネ状シール１９２´は、一方
の湾曲部１９２´ｂ1 が外側円筒部１０９´ｂの内周面
及び枠体４０´の平板部４０´ｂの表面と接触して２ケ
所のシール部を構成している。板バネ状シール１９２´
の一対の湾曲部１９２´ｂ1 及び１９２´ｂ2 によって
囲まれたスペースには、セラミックロープＣＲが嵌合さ
れている。内側シール部材を構成する板バネ状シール１
９１´は、一方の湾曲部１９１´ｂ1 が内側円筒部１０
９´ａの外周面及び鉄製リング８１´の表面と接触して
２ケ所のシール部を構成している。そして板バネ状シー
ル１９１´の一対の湾曲部１９１´ｂ1 及び１９１´ｂ
2 によって囲まれたスペースにセラミックロープＣＲが
嵌合されている。

【００４３】仕切り壁部１０９´ｅ及び１０９´ｆの内
側には、それぞれ径方向に延びる起立壁部１０９´ｇ及
び１０９´ｈが設けられている。そして仕切り壁部１０
９´ｆと起立壁部１０９´ｇとの間及び仕切り壁部１０
９´ｅと起立壁部１０９´ｈとの間には、一対の径方向
シール部材を構成するシールローラ１９３´及び１９４
´が収納されている。これらのシールローラ１９３´及
び１９４´は、外側円弧部１０９´ｃと内側円弧部１０
９´ｄとに軸支された回転軸１９３´ａ及び１９４´ａ
と、該回転軸に支持されたローラ部１９３´ｂ及び１９
４´ｂとから構成される。空気ダクト１１０´が、図示
しない回転機構によって回転すると、ローラ部１９３´
ｂ及び１９４´ｂは自転しながら、蓄熱体８０´の端面
上を中心軸線を中心にして相対的に回転することにな
る。シールローラ１９３´及び１９４´の径方向への移
動を防止するために、円環状のパッキン１９５´が配置
されている。

【００４４】なお本実施例においても、シールローラ１
９３´及び１９４´を蓄熱体８０´に向かって付勢する
シール部材付勢機構を空気ダクト１１０´の端部に設け
たり、空気ダクトを蓄熱体８０´に向かって付勢するダ
クト付勢機構を設けることにより、ローラ部１９３´ｂ
及び１９４´ｂと蓄熱体８０´との接触面積を増大させ
れば、シール効果を高めることができる。

【００４５】上記各実施例においては、排気ダクトの内
部に空気ダクトを配置しているが、これとは逆に排気ダ
クトを空気ダクトの内部に配置するようにしてもよいの
は勿論である。

【００４６】上記図６〜図９に示した実施例において
は、外側シール部材及び内側シール部材として金属製の
板バネ状シールを用いているが、その他の構造のシール
部材を用いることができるのは勿論である。図１０は外
側シール部材及び内側シール部材として用いることがで
きる他のシール部材の一例を示している。このシール部
材２１９は、シリコンゴムやガスケットテープ等のよう
に可撓性があってしかも耐熱性のある材料で形成した袋
状シール外被２１９ａを空気ダクト２１１の端部に固定
し、その内部にはラバー材２１９ｂが充填されている。
このラバー部材２１９ｂは、圧力差に応じたシール部材
の変形を許容するため、常に高いシール効果をもたら
す。袋状シール外被２１９ａは、空気ダクト２１１の端
部に両側に押え板２２０を配置した状態でボルト止めさ
れている。押え板２２０は、袋状シール外被２１９ａ側
の端部が湾曲しているため、使用時に袋状シール外被２
１９ａの固定部に集中して力が加わることはなく、寿命
を延ばすことができる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の発明のように、空気ダクトの
開口端部と蓄熱構造体との間にシール構造体を設ける
と、空気通路から排気通路へと漏れる燃焼空気の量を少
なくでき、空気通路に燃焼用空気を供給する送風機と排
気通路から排気ガスを吸引する送風機として送風容量の
小さい送風機を用いることができる利点がある。また蓄
熱体から出た燃焼排ガス中に燃焼用空気が混入しないた
め、燃焼排ガスの大きな温度低下はなく、燃焼排ガス中
にＳＯx 分が含まれる場合におけるＳＯx 分に起因する
ダクト中での低温腐食を防止できる上、燃焼排ガス中に
ＳＯx 分が含まれない場合は、燃焼用空気をその分予熱
することができて省エネルギ率を高めることができる利
点がある。

【００４８】請求項２の発明のように、外側シール部材
及び内側シール部材を蓄熱体の端面と接触しないように
空気ダクトの開口端部または蓄熱構造体に取付けると、
これらのシール部材に関しては、高いシール効果を得る
ことができる利点がある。

【００４９】請求項３の発明のように、自転しながら蓄
熱体の端面上を相対的に回転するシールローラを用いて
径方向シール部材を構成すると、蓄熱体の端面との間の
摩擦を最小にすることができて、径方向シール部材の寿
命を長くできる利点がある。請求項４の発明のように、
外側シール部材及び内側シール部材を金属製の板バネ状
シールから構成し、空気ダクトの開口端部または蓄熱構
造体に板バネ状シールと少なくとも２点で接触する金属
製のシール接触部材を取付けると、金属板どうしの面接
触となる上、複数点接触により高いシール効果を得るこ
とができる利点がある。

【００５０】請求項５の発明のように、空気ダクトの開
口端部に固定したシール構造体の全てのシール部材を蓄
熱体の端面と接触するようにした場合には、ダクト構造
体の径方向寸法を小さくできる利点がある。

【００５１】請求項６の発明のように、少なくとも空気
ダクトを蓄熱体に向かって付勢するダクト付勢機構を設
けると、空気通路内の圧力と排気通路内の圧力との差が
大きくなった場合でも、常に高いシール効果を維持する
ことができる利点がある。

【００５２】請求項７の発明のように、空気ダクトの開
口端部にはシール部材を蓄熱体に向かって付勢するシー
ル部材付勢機構を設けると、ダクト付勢機構を設ける場
合と同様に、常に高いシール効果を維持することができ
る利点がある。

【００５３】請求項８の発明のように、蓄熱体の端面と
接触するシール部材の厚みを蓄熱体の貫通孔のピッチ寸
法の２倍以上にすると、蓄熱体を貫通する複数の貫通孔
を通しての空気漏れを確実に防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼装置用熱交換器の一実施例を加熱
炉に設置されるバーナ装置に適用した場合の要部の概略
断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１の部分拡大断面図である。

【図４】シール部材付勢機構の一例を示す概略断面図で
ある。

【図５】（Ａ）はシール部材付勢機構の変形例を示す概
略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）図のＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図６】本発明の他の実施例の要部の部分断面図であ
る。

【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】空気ダクトを回転させる場合の一実施例の要部
の部分断面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線断面図である。

【図１０】シール部材の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１加熱炉の壁部２枠板３バーナタイル４固定用枠体５蓄熱体貫通孔６バーナ貫通孔７バーナノズル８，８０，８０´ 蓄熱体９吸排気用ダクト構造体１０，１１０，１１０´ 排気ダクト１１，１１１，１１１´ 空気ダクト１２軸受部１３回転軸１４ギヤ機構１５モータ１７空気通路１８排気通路１９，１９´ シール部材２０皿ネジ２２ワッシャ２２ナット２３シール部材付勢機構２４シールケース２５シール部材受入凹部２６Ｏリング２６´ 薄板バネ１９１，１９１´ 板バネ状シール（内側シール部材）１９２，１９２´ 板バネ状シール（外側シール部材）１９３〜１９４´ シールローラ（径方向シール部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加治均神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内 (72)発明者大木哲彦神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内 (72)発明者遊佐佳之神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内 (72)発明者文屋俊三神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番１号千代田化工建設株式会社内 (72)発明者廣瀬靖夫神奈川県横浜市中区蓬▲莱▼町２丁目４番地７株式会社ファーネステクノ内 (72)発明者宮川武神奈川県横浜市中区蓬▲莱▼町２丁目４番地７株式会社ファーネステクノ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部空間が仕切り壁部によって仕切られ
て、燃焼室に空気を案内する空気通路を囲む空気ダクト
と前記燃焼室から排出される排気を案内する排気通路を
囲む排気ダクトとが構成されている吸排気用ダクト構造
体と、一端が前記燃焼室と連通し他端が前記吸排気用ダクト構
造体の前記空気通路及び排気通路と連通する複数の貫通
孔を内部に有する蓄熱体を備えて前記燃焼室の壁部に取
り付けられた蓄熱構造体と、中心軸線を共有するように配置された前記吸排気用ダク
ト構造体及び前記蓄熱構造体の少なくとも一方を駆動し
て、前記吸排気用ダクト構造体の前記空気通路及び排気
通路と前記蓄熱構造体の前記蓄熱体との間に前記中心軸
線を中心とする相対的な回転運動を生じさせる回転機構
とを具備してなる燃焼装置用熱交換器であって、前記吸排気用ダクト構造体の前記空気ダクトの開口端部
と前記蓄熱構造体との間に前記空気通路から前記排気通
路への空気の漏れを抑制するシール構造体が配置されて
いることを特徴とする燃焼装置用熱交換器。
【請求項２】前記シール構造体は、径方向外側に配置さ
れて周方向に延びる外側シール部材と、径方向内側に配
置されて周方向に延びる内側シール部材と、前記内側シ
ール部材と前記外側シール部材との間に配置されて径方
向に延びる一対の径方向シール部材とからなり、前記外側シール部材及び前記内側シール部材は前記蓄熱
体の端面と接触しないように前記空気ダクトの開口端部
または前記蓄熱構造体に取付けられ、前記一対の径方向シール部材は前記空気ダクトの開口端
部に取付けられている請求項１に記載の燃焼装置用熱交
換器。
【請求項３】前記径方向シール部材は、径方向に延びる
軸線を中心にして自転しながら前記蓄熱体の端面上を前
記中心軸線を中心にして相対的に回転するシールローラ
を備えている請求項２に記載の燃焼装置用熱交換器。
【請求項４】前記外側シール部材及び前記内側シール部
材は、前記空気ダクトの開口端部及び前記蓄熱構造体の
一方に取付けられた金属製の板バネ状シールからなり、
前記空気ダクトの開口端部及び前記蓄熱構造体の他方に
前記板バネ状シールと少なくとも２点で接触する金属製
のシール接触部材が取付けられている請求項２または３
に記載の燃焼装置用熱交換器。
【請求項５】前記シール構造体は前記空気ダクトの開口
端部に固定されて全てのシール部材が前記蓄熱体の端面
と接触する請求項１に記載の燃焼装置用熱交換器。
【請求項６】少なくとも前記空気ダクトを前記蓄熱体に
向かって付勢するダクト付勢機構が更に設けられている
請求項１または５に記載の燃焼装置用熱交換器。
【請求項７】前記空気ダクトの開口端部には前記シール
部材を前記蓄熱体に向かって付勢するシール部材付勢機
構が設けられている請求項５に記載の燃焼装置用熱交換
器。
【請求項８】前記シール部材の厚みが前記蓄熱体の前記
貫通孔のピッチ寸法の２倍以上である請求項５に記載の
燃焼装置用熱交換器。