JPH07104113B2 - 回転再生式熱交換機における蓄熱体の温度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 産業上の利用分野 本発明は、蓄熱体が回転する回転再生式熱交換機の蓄熱
体の温度状態を該熱交換機の外部において検出する装置
に関するものである。

従来の技術 蓄熱体が回転する回転再生式熱交換機の蓄熱体の内部の
温度状態を該熱交換機の外部における定置位置で検出す
る装置として、該熱交換機の回転部と固定部との間にス
リップリングと刷子を設置する機械的検出装置と、回転
部から発する赤外線を固定部の受光器で受光する光学的
検出装置とがある。

発明が解決しようとする問題点 燃焼設備から排出される塵芥、腐蝕性物質等を多量に含
有する、いわゆるダーティーガスを熱交換流体として使
用して連続的に運転される熱交換機、更に、該ガスを使
用する中で運転停止を頻繁に繰返す熱交換機において
は、熱交換流体の通過する該熱交換機の蓄熱体の流路
に、塵芥・酸性硫安の堆積、酸の発生、煤の堆積等によ
る蓄熱体の閉塞、腐蝕、火災等が発生し易い。これ等を
防止するため、煤吹、水洗火災検知、運転諸元の調整を
講じなければならないが、この諸対策を最適条件に行う
ためには、蓄熱体の各局部の正確な位置とその温度とを
把握する必要がある。

スリップリング・刷子方式においては、蓄熱体の内部の
温度情報を伝送する電気信号にスリップリングと刷子の
接触電気抵抗による損失が付加されて、外部に伝送され
た該信号は蓄熱体の温度情報を正確に示すことができな
いし、また、機械的耐久性が欠けている。赤外線受光方
式においては、赤外線の受光面が短期間に熱交換流体の
塵芥、煤等に汚損されて、局部より放射されてくる赤外
線量を外部で正確に受光することができず、赤外線の直
進性のため蓄熱体の内部のどの局部から発された赤外線
であるかを外部で正確に特定することが困難であり、ま
た、蓄熱体の放射率が塵芥等により変化するため赤外線
量から正確な温度を外部で特定することも困難である。

本発明は、これ等の問題点を解決するためになされたも
ので、その目的とする所は、蓄熱体が回転する回転再生
式熱交換機の蓄熱体の各局部における温度を、該熱交換
機の回転部と固定部との間の電力伝送手段として電磁誘
導現象を利用することにより、また、電気信号伝送手段
として周波数変調による電波の送受信現象を利用するこ
とにより、該熱交換器の外部の定置位置に伝送して、各
局部の正確な位置とその温度とを把握し、それによって
得た温度情報を該熱交換機の設計上および運転上に適切
に活用することによって、該熱交換機の長期連続運転お
よび保全簡素化を達成し得る回転再生式熱交換機におけ
る蓄熱体の温度検出装置を提供することにある。

［発明の構成］ 問題点を解決するための手段 外部電源により供給された交流を交直流変換器によって
直流に交換し、この直流を誘導電力発信器によって高周
波電圧に変換し、この高周波電圧を蓄熱体回転型の回転
再生式熱交換機の回転柱を取囲み且つ該熱交換機の非回
転部に取付けられた案内装置上を回転柱の軸方向に調整
移動され得る固定絶縁環内に組込まれた誘導電力送電コ
イルに伝送し、該コイルに高周波電圧を印加する。

誘導電力送電コイルより発生した高周波磁界を回転柱の
円周上に接触固定して設置された回転絶縁環内に組込ま
れた誘導電力受電コイルで受け、該コイルに高周波電圧
を発生させ、この高周波電圧を回転絶縁環内に組込まれ
た交直流変換器によって直流に変換し、この直流を回転
絶縁環内に組込まれた周波数変調器および電子自動切換
器にそれぞれの電源の電力として供給する。

蓄熱体の複数箇所の局部に固定して設置された熱電対よ
り発生した起電力を熱電対から回転柱がハウジング部分
を貫通する位置で回転柱の円周上に固定され且つ流体漏
洩を防止する機能の一部をも荷っている保持環の保持孔
を経て、電子自動切換器まで導かれた熱電対または補償
導線を通じて電子自動切換器に伝送し、この伝送されて
きた起電力の電気信号を電子自動切替器によって時分割
し、この時分割された電気信号を周波数変調器によって
無線周波で変調して、回転絶縁環内に組込まれた発信ア
ンテナに伝送し、該アンテナで電波を発信させる。

前述の熱電対または補償導線を通じて伝送されてきた起
電力の電気信号を電子自動切替器ではなく複数個の周波
数変調器に直接的に伝送してもよい。即ち、電子自動切
替器の設置に替えて複数個の熱電対に対応する周波数変
調器を増設してもよい。この場合、熱電対で生じた電気
信号はその熱電対に対応するそれぞれの周波数変調器に
伝送されることになる。

発信アンテナより発生した電波を固定絶縁環内に組込ま
れた受信アンテナによって受信し、該アンテナに無線周
波電流を発生させ、この無線周波電流を外部より交流の
電力を供給されている受信器によって復調し、この復調
信号を外部電源より交流の電力を供給されている表示器
によって温度として可視化し、または記録する。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は熱電対からの温度信号を回転再生式熱交換の外
部の定位置に設置された制御盤内に取出して表示する装
置を示した蓄熱体回転型の回転再生式熱交換機の断面図
であり、第２図は蓄熱体の内部の温度を検出する電気回
路の系統図である。AC100V60Hzの外部交流電源１よりの
電力を制御盤２内に設置された交直流変換機３、受信器
４および表示器５に供給する。

外部交流電源１より供給された交流を交直流変換器３に
よってDC10Vの直流に変換し、この直流を制御盤２内に
設置された誘導電力発振器６によって300Vp−p160KHzの
高周波に変換し、この高周波を蓄熱体７が回転する回転
再生式熱交換機の回転柱８の円周に接近し、かつ、取付
環９に固定して設置された固定絶縁環10内に組込まれた
誘導電力送電コイル11に印加する。尚、取付環９は、一
端を案内軸受12によって支持された回転柱８の他端を支
える支持軸受13の軸受外衣体に固定して設置された案内
棒14上で回転柱８の軸方向に移動することができ、取付
環９に取付けられて該取付環９と共働することができる
固定絶縁環10と回転絶縁環15との間隙16を調整すること
ができる。

誘導電力送電コイル11より発生した高周波磁界を回転柱
８の円周上に接触固定して設置された回転絶縁環15内に
組込まれた誘導電力受電コイル17で受け、該コイル17に
30Vp−p160KHzの高周波電圧を発生させ、この高周波電
圧を回転絶縁環15内に組込まれた交直流変換器18によっ
てDC5Vの直流に変換し、この直流を、交直流変換器18と
一体に形成されて回転絶縁環15内に組込まれている周波
数変調器19と交直流変換器18とは別途に配置されて回転
絶縁環15内に組込まれている電子自動切換器20とにそれ
ぞれの電源の電力として供給する。尚、熱交換機の外部
からの電磁誘導によって与えられる電力を電源とする手
段を熱交換機の外部から電力を供給することなしに回転
絶縁環15内に電源として設置した蓄電池（図示せず）か
ら生ずる直流を電源とする手段に置換することも可能で
ある。

回転する蓄熱体７の高温層21、中温層22、低温層23にお
ける各層の各局部の温度および／または該局部に接触す
る熱交換流体の温度を検出するため、複数個所の該局部
に固定して設置された熱電対24より発生したmV単位の起
電力を、熱電対24から、保持環25の環状部に回転柱８の
軸方向に貫通して形成された保持孔26を経て、電子自動
切換器20まで導かれた補償導線27を通じて、電子自動切
換器20に伝送する。尚、保持環25は、蓄熱体７を取囲み
且つ高温流体28と低温流体29のそれぞれの流路を形成す
るハウジング30を回転柱８が貫通する位置において、高
低温熱交換流体がハウジング内部から外部へ漏洩するこ
とを防止するために、ハウジング側に設置されるパッキ
ング装置31に接触し、かつ、回転柱８の円周上に固定さ
れて設置されている。

複数個の熱電対24より伝送された各起電力信号を電子自
動切替器20によって更に時分割し、この時分割された複
数個の電気信号を周波数変調器19によって100MHzの無線
周波で変調して、回転絶縁環15内に組込まれた発信アン
テナ32に伝送し、該アンテナ32で電波を発生させる。

発信アンテナ32より発生した電波を固定絶縁環10内に組
込まれた受信アンテナ33によって受信し、該アンテナ33
に100MHzの無線周波電流を発生させ、この無線周波電流
を受信器４によってDC0〜2Vの直流として復調し、この
復調信号を表示器５によって可視化し、または記録す
る。

誘導電力送電コイル11と誘導電力受電コイル17との間は
電磁誘導現象により電力の授受を行うものであるから、
その間の電力の損失をできるだけ低減するため、両コイ
ルは相互にできるだけ接近して設置される必要がある。
従って固定絶縁環10と回転絶縁環15とはできるだけ接近
して配置される必要がある。しかし、回転柱８の熱膨張
収縮の状態によっては、両環が接触することも起り得る
ので、両環の位置関係は常に最適の間隙16となり得るよ
うに、固定絶縁環10の位置を案内棒14上で回転柱８の軸
方向に移動することによって調整する。尚、送信アンテ
ナ32と受信アンテナ33との間は電波の授受を行うもので
あるから、両アンテナの間隔は数メートル以内であれば
よく、特に節約されることはない。

固定絶縁環10および回転絶縁環15は、その直径をできる
だけ小さくするためには熱交換機の回転部の直径ができ
るだけ小さい位置に設置されることが好ましく、また、
電子自動切替器20、周波数変調器19および交直流変換機
18は、それ等の耐熱温度の限度を考慮すると、熱交換機
のできるだけ低温域に設置されることが好ましい。従っ
て、本実施例においては、高温流体28が下方へ低温流体
20が上方へ流れるため、下部の回転柱８が低温側とな
り、かつ、低温側の回転部分では直径が一番小さい部分
となるので、両環は下部の回転柱８の周囲に設置され
る。

交直流変換器３、誘導電力発振器６、受信器４および表
示器５が組込まれた制御盤２もできるだけ低温域に配置
されることが望まれるので、熱交換機の低温側の外部に
設置される。

［発明の効果］ 熱交換機の回転する部分の温度分布および該部分に接触
する高低温熱交換流体の温度分布を、熱交換機の外部の
定置位置において容易にかつ正確に把握することができ
るため、それ等の検出温度により、回転する蓄熱体にお
ける塵芥・酸性硫安の堆積域、酸露点の発生域、堆積煤
の燃焼による火災発生域およびそれぞれの現象の発生時
期を適確に把握できる。

熱交換機の統計上においては、蓄熱体の流体流路の形
状、蓄熱体の材質を蓄熱体の設置位置に応じて適正に選
択することができる。

熱交換機の継続運転時においては、熱交換機に流入する
加熱前の低温空気を予熱する蒸気式予熱器による予熱温
度を正確に制御すること、蓄熱体内部での高低温流体の
偏流状況を正確に把握できること、煤吹機の作動を適正
に行うこと、火災発生を早期発見し火災防止を行うこと
ができる。

熱交換機の運転開始直後および運転停止直前において
は、酸露点の発生域および酸性硫安の堆積域の位置変動
状況を正確に把握することができる。

熱交換機の運転停止後においては、蓄熱体の水洗前に必
要とする蓄熱体の強制冷却時間と水洗後に必要とされる
乾燥時間とを適正な最少の時間とすることができる。

熱交換機の保熱保存においては、蓄熱体の各局部を発錆
温度以上の温度に正確に保持することができる。

このような設計上、運転上の効果により、蓄熱体の閉
塞、腐蝕の進行を低減し、熱交換機の連続運転期間とそ
の寿命とを著しく延長し、もって運転経費の削減を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蓄熱体の温度検出装置を設置した回転再生式熱
交換機の断面図、第２図は蓄熱体の温度検出装置の電気
回路の系統図である。 １…外部交流電源、２…制御盤、３…交直流変換器、４
…受信器、５…表示器、６…誘導電力発振器、７…蓄熱
体、８…回転柱、９…取付環、10…固定絶縁環、11…誘
導電力送電コイル、12…案内軸受、13…支持軸受、14…
案内棒、15…回転絶縁環、16…間隙、17…誘導電力受電
コイル、18…交直流変換器、19…周波数変調器、20…電
子自動切替器、21…高温層、22…中温層、23…低温層、
24…熱電対、25…保持環、26…保持孔、27…熱電対また
は補償導線、28…高温流体、29…低温流体、30…ハウジ
ング、31…パッキング装置、32…発信アンテナ、33…受
信アンテナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温流体と低温流体との間で熱交換を行う
   蓄熱体が回転柱の廻りに回転する回転再生式熱交換機に
   おいて、蓄熱体の流体流路に複数個の熱電対を設置し、
   該熱電対からハウジングを貫通する位置の回転柱の円周
   上に固定された保持環の保持孔を経て複数個の周波数変
   調器まで熱電対または補償導線を導き、回転柱に固定さ
   れた回転絶縁環に上記複数個の周波数変調器と交直流変
   換器と発信アンテナと誘導電力受電コイルを組込み、該
   熱交換機の外部の定位置に設置された固定絶縁環に受信
   アンテナと誘導電力送電コイルを組込み、該熱交換機の
   外部に受信器と表示器と誘導電力発振器とを設置したこ
   とを特徴とする蓄熱体の温度検出装置。