JPH079264B2 - 気体予熱機用シール部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気体予熱機用シール部材に関するものである。

（従来の技術） 空気予熱機は、火力発電用ボイラ、船舶用ボイラ、その
他、製油、蒸留、改質炉等の化学装置等において、拝ガ
スから熱交換により燃焼用空気に熱を回収し、熱効率を
高くするために使用されるものである。第23図は空気予
熱機の概略斜視図である。

ロータハウジング30内にロータ５が回転可能に収容さ
れ、ロータ５の側面にはラジアルシーリングプレート31
が一方のロータ側面ごとに二個毎設けられている。ロー
タハウジング30は図示しないペデステルにより支持さ
れ、ロータ５は図示しない駆動装置により矢印Ｈのよう
に回転する。

ロータ５の上側には矢印Ｄのように熱廃ガスが流通さ
れ、下側には矢印Ｆのように空気が対向流に流通され
る。排ガス層と空気層とはラジアルシーリングプレート
31により遮断される。ロータ５にはヒーティングエレメ
ントが収容され、このヒーティングエレメントが熱排ガ
スＤから熱を吸収する。そして、ロータ５が回転する
と、冷空気がヒーティングエレメントを通過するときに
加熱され、熱空気が矢印Ｇのようにボイラ等へ送られ
る。一方、熱排ガスからは熱が吸収されるので、冷排ガ
スが矢印Ｅのように外気へと排出される。

こうした空気予熱機においては、ロータ５の外周部とロ
ータハウジング30との間、ロータ５の側面とラジアルシ
ーリングプレート31との間に共に間隙が存在し、排ガス
及び空気がこれらの間隙から漏洩し、熱効率を低下させ
る。従って、これらの間隙はできるだけ小さくし、シー
ル効果を高くすることが重要である。

（発明が解決しようとする課題） ロータ外周部とハウジングとの間隙のシールは、その間
隙をできるだけ小さくすることによって行なう構造的な
シールが実施されている。

排ガス温度は300〜400℃で、空気は常温〜100℃程度で
あり、ヒーティングエレメントを収納するロータは、こ
のような温度変化に対応して変形する。構造的なシール
では、このような温度変化による膨張、あるいは、へた
りによって、間隙は大きくなり、シーリング効果は低下
する。

ロータ側面とラジアルシーリングプレートとの間隙のシ
ールは、ロータ側面に12または24個に区切ったダイアフ
ラムプレートと金属から成るラジアルシーリングプレー
トとの間隙をできるだけ小さくすることによって行なう
構造的なシールが行なわれている。

このような方法では、シーリング効果に限界があり、構
造材料が排ガス成分によって腐蝕されるとその間隙は大
きくなり、シーリング効果を低下させる。

シール部材間の間隙をなくし、加圧摺動させれば、シー
ル効果が向上することが期待できる。

上述の構造上のシール問題に加えて、火力発電所等に使
用されているボイラ燃焼用回転式空気予熱機において
は、ボイラに使用する燃料が石炭、重油等のため熱排ガ
ス中にイオウ酸化物、窒素酸化物等の腐蝕性ガスが含有
されており空気予熱機の低温部で結露し、空気予熱機の
各部品は腐蝕され易いとの問題があった。また、熱排ガ
ス中の塵芥が空気予熱機のヒートエレメント等の各部品
に付着し空気予熱機の熱交換特性を低下させる問題があ
り、この付着物の除去のために適宜空気予熱機の水洗が
実施されている。更にまた、火力発電所等のボイラ運転
は長期連続運転されており、ボイラの休止期間は極めて
短く、このため空気予熱機は充分冷却されないで約200
℃の熱間状態で上述の付着物の冷却除去が行われてい
る。このため空気予熱機部品は苛酷な熱衝撃を受ける問
題があった。更に火力発電所等に使用されるボイラ燃焼
用回転式空気予熱機はローラの直径が１〜20mの大型装
置であり、予熱機に使用する部品は大きく、例えば１箇
の大きさが200×100×50mmのシール部材が使用されてい
る。このため上述の熱間での水洗によりシール部材への
熱衝撃条件は極めて苛酷である。

火力発電所等のボイラ燃焼用回転式空気予熱機に使用さ
れる摺動部材としては耐摩耗性、耐蝕性及び耐熱衝撃性
の全てに優れていることが必要であり、従来のシール部
材はSS鋼または耐蝕鋼を用いていたが、未だ耐摩耗性、
耐蝕性が不充分で、頻繁なメンテナンスが必要であり、
特に摺動部材としては満足できないものであった。

本発明の課題は、耐摩耗性に優れ、熱排ガス成分によっ
て腐蝕されず、かつ、水洗等で発生する熱衝撃に対して
安定である気体予熱機用シール部材を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明の気体予熱機用シール部材は、気体予熱機のロー
タの外周部とハウジングとの間隙又は前記ロータの側面
とラジアルシーリング部材との間隙又は前記ロータの外
周部側面とシールリングバーとの間隙をシールする気体
予熱機用シール部材において、該シール部材が、摺動面
をなす熱膨張係数が70×10^-7以下である無機ガラス及び
／又は耐摩耗性セラミックスにより形成された板状体
と、熱膨張係数が70×10^-7/℃以下であるセラミックス
により形成された板状体とを接合したものよりなること
を特徴とするものである。

また、本発明の気体予熱機用シール部材は、気体予熱機
のロータの外周部とハウジングとの間隙又は前記ロータ
の側面とラジアルシーリング部材との間隙又は前記ロー
タの外周部側面とシールリングバーとの間隙をシールす
る気体予熱機用シール部材において、該シール部材が、
摺動面をなす熱膨張係数が70×10^-7/℃以下である無機
ガラス及び／又は耐摩耗性セラミックスにより少なくと
も一部が形成されており、無機ガラス又は耐摩耗性セラ
ミックスの充填されていない凹部又は中空部が設けられ
ていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の気体予熱機用シール部材は、気体予熱
機のロータの外周部側面とシールリングバーとの間隙を
シールする気体予熱機用シール部材において、該シール
部材が、耐摩耗性セラミックスを摺動面として、摺動面
を除いた他の全ての面を実質的に耐蝕性鋼で囲った構造
を有することを特徴とするものである。

（実施例） 第１図は空気予熱機の概略側面図、第２図は同じく概略
正面図である。回転軸１により保持されたロータ２がハ
ウジング３の中に収められている。ロータ２はダイアフ
ラムプレート４により、12又は24個等に区切られてお
り、その中に、ヒーティングエレメント５が設置されて
いる。ハウジングは排ガス槽とエア槽に分離されてお
り、ロータが回転することにより、排ガス槽中で排ガス
の熱量をヒーティングエレメントに蓄熱し、エア槽でエ
アを加熱する。排ガスは、例えば350℃、エアは60℃
で、空気予熱機を通過すると排ガスは140℃に冷却さ
れ、エアは300℃に加熱され。エアは加圧されてボイラ
に流入するがエアと排ガスの圧力差は例えば2500mmaq程
度である。したがって、エアが空気予熱機を通過する時
に圧力差により排ガス槽への漏れが多少発生する。

漏れの経路は、１つにはロータの側面でダイアフラムプ
レート４とラジアルシーリングプレート６の間隙を通し
て起る。２つ目には、ロータ２の外周部で、アキジャル
シーリングプレート７の間隙を通して起きる。また、ヒ
ーティングエレメントの間隙に保持された排ガスおよび
エアは、ロータが回転することによって、各々エア槽お
よび排ガス槽へ流入し、漏れとなる。

このような漏れをできるだけ小さくするためにシール構
造が工夫されている。ダイアフラムプレート４とラジア
ルシーリングプレート６の間隔をできるだけ小さくする
ことによってシールをする方法をラジアルシールＢと呼
ぶ。ロータ外周に設置したアキジャルシーリングプレー
ト７とハウジング３の間隙をできるだけ小さくすること
によってシールする方法をアキジャルシールＡと呼ぶ。
また、ロータ外周とハウジングの間隙へ排ガスおよびエ
アが流入することを防止するために、ロータ外周部の側
面にシール部材８を設置し、ハウジング３に取付けたシ
ーリングバー９との間隙をできるだけ小さくすることに
よってシールする方法をバイパスシールＣと呼ぶ。

本例において特徴的なことは、ラジアルシール部、アキ
ジャルシール部およびバイパスシール部の３ケ所のシー
ル部のうち、少なくとも１ケ所のシール部に熱膨張係数
が70×10^-7/℃以下である無機ガラス及び／又は耐摩耗
性セラミックスを使用し、その構造および材質を特定し
たことである。また、セラミックスを摺動面として摺動
面のみを除いた他の全ての面を実質的に耐蝕鋼で囲った
耐摩耗性セラミックスと耐蝕鋼より形成したことであ
る。

最初にラジアルシールＢについて説明する。

ロータ２の側面には係方向へ延びるダイアフラムプレー
ト４と設けられ、これとラジアルシーリングプレート６
とにより、空気側と排ガス側とが区分され、両者間のシ
ールが遂行される。

そして、第３図に拡大して示すように、ラジアルシーリ
ングプレート６は基体6aと薄板6bとを貼り合わせた構成
とした。そして基体6aの全体は、耐蝕鋼板またはセラミ
ックスにより第３図に示す形状に組み立て、これに薄板
6bを貼り合わせた構造とした。この薄板6bは耐摩耗性セ
ラミックス又は無機ガラス製である。

また、ダイアフラムプレート４も第４図に示すとおり厚
めの基体4a上に薄板4bを設けた構成としてある。この薄
板4bは、第３図に示す基体6aと同材質よりなる基体4a上
にセラミック又は無機ガラス製の薄板を接合して設けて
もよく、ホーロー若しくはガラスライニングにより設け
てもよい。

耐摩耗性の高いセラミックスとしては、例えば窒化珪
素、炭化珪素、アルミナ、ムライト、サイアロン、ジル
コニア、アルミナ含有磁器等を例示できる。これらは、
金属に比較して、硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
また、空気予熱機の排ガス中には酸化硫黄、酸化窒素等
が含まれ、これらが水と反応して硫酸、亜硫酸、硝酸、
亜硝酸等を生成するが、上記耐摩耗性セラミックスはこ
れらに対しても安定である。

無機ガラス、グラスライニングとしては、いわゆる耐酸
ホウロウが好ましく、JISに言う化学工業用ホウロウ機
器を二種に分類したもの等を例示できる。

１種：グラスライニング ケイ酸（55％）以上、ホウ酸（０〜10％）、アルカリ
（10〜20％）を主成分としたもの。

２種：耐酸ホウロウ ケイ酸（40％以上）、ホウ酸（０〜10％）、アルカリ
（10〜30％）を主成分としたもの。

薄板6b,4b又はグラスライニングの厚みは3mm以下とす
る。

上記耐摩耗性セラミックスのうち、アルミナ、ジルコニ
アは熱膨張係数が大きく、耐衝撃性に劣る。基体6a,4a
としては、熱膨張係数が70×10^-7/℃以下のセラミック
ス、例えば磁器、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、サイ
アロンを使用することが好ましい。

基体6a,4aとセラミックス又は無機ガラス製の薄板6b,4b
を接合一体化する場合には、機械的な接合も可能である
が、無機ガラス又は無機質接着剤で接着するのが耐久性
の点で好ましい。

ラジアルシーリングプレート６とダイアフラムプレート
４とは、それぞれセラミックス又は無機ガラスからなる
薄板6bと4bとが対向した状態で、第１図、第２図に示す
ように取り付けられ、シーリングが行われる。このと
き、薄板6bと4bの間に少し間隙を設けてもよいが、薄板
6bと4bとを加圧状態で摺動させてもよい。この加圧は、
外部加重によってもよく、ラジアルシーリングプレート
６、ダイアフラムプレート４の自重によってもよい。

本例によれば、ラジアルシーリングプレート、ダイアフ
ラムプレートの相対向する面に、耐摩耗性セラミックス
又は無機ガラスからなる層を設けているので、このシー
ル面の耐摩耗性、耐腐蝕性が大きく、常に良好なシール
を行える。しかも、耐摩耗性セラミッウス層の厚みを3m
m以下とすることで、アルミナ等の高い熱膨張係数を有
する材料を用いても、シール部材全体の耐熱衝撃性を改
善することができる。

特に、ラジアルシーリングプレートとダイアフラムプレ
ートとを加圧摺動させる場合には、耐摩耗性セラミック
ス又は無機ガラス（特にグラスライニング）による効果
が大きく、シール部材の変形、摩耗、腐蝕等を生ずるこ
となく、かつ常に間隙が生ずるのを防止して熱効率をよ
り一層向上させることができる。

更に、ラジアルシーリングプレート又はダイアフラムプ
レートの基体の方に使用するセラミックスの熱膨張率を
70×10^-7/℃以下とすると、シール部材全体の熱変形が
一層小さくなり、また水洗等による熱衝撃に対する耐久
性が一層向上する。

以上述べたようなシール部材によれば、シーリング効果
が高く、かつ長寿命となり、例えば火力発電、船舶用ボ
イラ等の空気予熱効率を高くすることができ、また、製
油、蒸留、改質炉等の化学装置に適用すると、熱回収の
効率が高くなる。更に、使用中の安全性が大きくなり、
メンテナンスの頻度も少なくすることができる。

なお、基体を耐蝕鋼とし、この上に耐摩耗性セラミック
ス製の薄板を接合する場合には、まずラジアルシーリン
グプレート等の全体の形状を複数に分割し、それぞれ対
応する耐蝕鋼製薄板にそれぞれ耐摩耗性セラミックス薄
板を接合してパネルを作成し、これら複数個の作成パネ
ルを組み合わせて所定形状のラジアルシーリングプレー
ト等としてもよい。また、耐蝕鋼の表面にホーロー掛け
をして複数個のパネルを作成し、これらのパネルを組み
合わせて所定形状のラジアルシーリングプレート等とし
てもよい。

例えば、第５図に示すラジアルシーリングプレート16の
ように、耐蝕鋼製の基体16aの表面に、セラミックス又
は無機ガラス製のブロック16bを全体として扇形の平面
形状をなすように組み込んだり、又はセラミックス又は
無機ガラス製の薄いプレート16bを同様の形状に貼り合
わせることができる。

また、第６図に示すラジアルシーリングプレート26のよ
うに、耐蝕鋼製の基体26aの表面に、線状のセラミック
ス又は無機ガラス製ガイド26bを複数本互いに平行に設
け、このガイド26bをダイアフラムプレートと摺動させ
てもよい。

更に、第７図に示すように、耐蝕鋼製の断面コの字形の
プレート36aの背面に、平板状のセラミックス又は無機
ガラス製プレート36bを貼り合わせ、複合プレート36を
作成し、この複合プレート36を多数枚組み合わせて全体
として四辺形状、扇形状などとし、ラジアルシーリング
プレートを作製してもよい。

次に、アキジャルシールＡ（第１図参照）について述べ
る。

アキジャルシーリングプレート７にも本発明を適用で
き、例えば第４図に示すように、ダイアフラムプレート
と同様の形状とすることができる。即ち、アキジャルシ
ーリングプレート７は、第４図に示したダイヤフラムプ
レートと同様に、棒状の積層体とし、基体7a上に薄板7b
を設け、アキジャルシーリングプレートとハウジング面
とを対向させる。好ましくは、アキジャルシーリングプ
レート７を圧接させ、ロータ５の回転につれて薄板7bと
ハウジング内面を加圧摺動させる。これにより、アキジ
ャルシーリングプレート７と、ハウジングとの間のアキ
ジャルシールＡが行なわれる。

アキジャルシーリングプレート７の基体7aの材質は、第
４図に示したダイアフラムプレート基体7aと全く同様に
耐蝕鋼、又は熱膨張係数が70×10^-7/℃以下のセラミッ
クスとすることができる。アキジャルシーリングプレー
トの薄板の材質も、第４図に示したダイアフラムプレー
ト薄板7bと全く同様に、耐摩耗性セラミックス、グラス
ライニング等とすることができる。その他、ダイアフラ
ムプレート４と同様の構成としてよく、同様の効果を奏
しうる。

また、第８図に示すようなアキジャルシーリングプレー
ト17も採用できる。即ち、ロータ２の外周面に切断面コ
の字形の金属製収納部17aを固定し、この収納部17aの凹
みにばね17cを介して耐摩耗性セラミック製の板状体17b
を収納し、この板状体17bをばね17cによってハウジング
内面へと押圧し、摺動状態とすることにより気密状態を
保持する。アキジャルシーリングプレートは自重が少な
いので、本例のようにばねを取り付けることで、容易か
つ効果的に加圧摺動させることが可能となる。

耐摩耗性セラミックス製の板状体17bは熱膨張係数が70
×10^-7/℃以下であって、肉厚でかつ大寸であるが、熱
衝撃抵抗に優れており、耐久性に優れている。

また、第９図、第10図に示すような複合プレート27,37
をアキジャルシーリングプレートとして使用することが
有効である。

第９図の例では、金属製薄板27aの側壁両端部に四角柱
状の耐摩耗性セラミックス27bを固着する。第10図の例
では、金属製壁状体37aの両端面に四角柱状の耐摩耗性
セラミックス37bを固着する。いずれの例においても、
耐摩耗性セラミックス27b,37bがハウジング内面に当接
し、摺動するので、全体を金属で成形した場合とは異な
り、耐摩耗性セラミックス部分が摩耗し難いことから、
耐摩耗性セラミックス部分に挟まれた金属部分27b,37b
の摩耗も防止できる。しかも、製造上の観点からは、セ
ラミックスよりも金属の方が寸法の大きい部材を造り易
いので、特にロータ２の寸法が大きな場合に、アキジャ
ルシーリングプレート27,37が製造し易くなる。

また、前記したラジアルシーリングプレートと同様にし
て、ハウジング内面に耐摩耗性セラミックス、グラスラ
イニング層を設置し、対向するアキジャルシーリングプ
レートをガイドすることにより、ハウジング金属の摩耗
を防止することも有効である。

上記した第８図〜第10図のアキジャルシーリングプレー
トの各構成は、前記のラジアルシールにおけるダイアフ
ラムプレートの構成としても採用できる。

次に、バイパスシーリングＣ（第１図参照）について述
べる。

第11図は空気予熱機のロータ外周付近を示す概略図、第
12図は第11図の要部拡大図である。

本例では、ロータ２外周の縁部とロータハウジングとの
間のシーリングに本発明を適用した。

即ち、ハウジング（第11図において上縁部及び下縁部）
にはシーリングバー９が固定され、ホルダー10にシール
部材８が保持される。

このシール部材８は、第13図に図示する通り、基体8aと
薄層部8bとからなっている。基体8aは耐蝕鋼又は熱膨張
係数が70×10^-7/℃以下のセラミックスからなり、第４
図に示すダイアフラムプレート基体4aについて述べた構
成をすべて採用できる。薄層部8bは、耐摩耗性セラミッ
クス若しくは無機ガラス製の薄板であるか、又はグラス
ライニングにより形成された薄層であり、第４図に示す
ダイアフラムプレート薄板4bについて述べた構成をすべ
て採用できる。

シール部材８がホルダー10に保持された状態で、基体8a
にスプリング11が当接し、薄層部8bがシーリングバー９
に当接され、スプリング11の弾性により押圧されつつ摺
動する。

第14図は他のシール部材18を示す斜視図であり、第15図
はこのシールー部材18の取り付け状態を示す第12図と同
様の図である。

このシール部材18の全体の形状はシール部材８と同様で
あるが、相対向する側面18bと18cとを連結するように複
数の貫通孔18aが設けられている。そして、一方の側面1
8cをシーリングバー９に当接させ、他方の側面18bをス
プリング11に当接させることで、貫通孔18aによる空気
漏れを防いでいる。シール部材18の全体は熱膨張係数が
70×10^-7/℃以下である耐摩耗性セラミックスにより形
成される。

本例のシール部材18によれば、前述の効果に加え、貫通
孔18aの分だけ高価な耐摩耗性セラミックスの量を減ら
し、重量が軽減されるとともにコストダウンをも図るこ
とができる。

また、上記のシール部材8,18の代りに、第16図〜第20図
に示すようなシール部材を使用して、耐摩耗性セラミッ
クスの量を減らすことができる。

第16図に示すシール部材28は熱膨張係数が70×10^-7/℃
以下である耐摩耗性セラミックスで成形され、断面コの
字状をなす。背面28aがシーリングバーに当接し、加圧
摺動され、凹部28b側がスプリングにより押圧される。

第17図に示すシール部材38においては、耐蝕鋼製の断面
コの字形のブロック38aの背面に、耐摩耗性セラミック
ス製の平板状プレート38bが固着されている。このプレ
ート38bがシーリングバーに押圧摺動される。

第18図に示すシール部材48においては、断面略コの字状
の耐蝕鋼製基体48aの縁部に凸部48cを設け、耐摩耗性セ
ラミックス製プレート48bの両側面に凹部48dを設け、凸
部48cを凹部48dに嵌合させてプレート48bを保持する。
このプレート48bがシーリングバーに加圧摺動され、基
体48aがスプリングにより押圧される。

第19図および第20図に示すシール部材58においては、断
面略Ｒ型長方形状（角部がＲ付きの長方形）の耐蝕鋼製
基体58aの上面に長方形の穴を長手方向に数箇所（例え
ば２〜３箇所）設け、これらの穴に該基体58aの上面よ
りも若干突出した状態に耐摩耗性セラミックス58bを配
置し、該基体58aの上面より突出した面を摺動面とし、
該穴より下部に位置する全ての面を実質的に耐蝕鋼58a
および58cで囲った台形柱形状の耐摩耗性セラミックス5
8bを設けてシール部材58が構成されている。

このシール部材58がスプリングによりシーリングバーに
押圧摺動される。該耐摩耗性セラミックス58bは、摺動
面側を除き、耐蝕鋼で全て囲まれるので、水洗等で発生
する熱衝撃に対してより安定となる。この場合には、熱
膨張係数が70×10^-7/℃より大きい耐摩耗セラミックス
（例えばアルミナ）も適用可能となる。

第21図は他のシール部材68を示す破断斜視図、第22図は
第21図の要部拡大断面図である。

本例では断面コの字形のセラミックス製又は耐蝕鋼製の
基体68aに、長手方向に数箇所（例えば３〜４個所）固
定用ピース（例えばSUS製）68bを取り付ける。具体的に
は貫通孔68fにピース固定用ボルト68dを貫通させて固定
用ピース68bを所定位置に取り付け、この固定用ピース6
8bに設けた切り欠き70に耐摩耗性セラミックス製の台形
のプレート68cの両端を嵌合させ、ピース固定用ボルト6
8dを締めつけることでピース68b及びプレート68cを図示
した位置に固定する。

本例においては、固定用ピース68bを長手方向に数個所
設ける代りに、基体68aとほぼ同じ長さの固定用ピース
を二本固定し、基体68aの長手方向の全長をこれら相対
向する二本の固定用ピースでカバーしてもよく、この場
合はシーリング性能が更に向上する。本例においては、
シーリングバーと押圧摺動するべき耐摩耗性セラミック
ス製のプレート68cを随時交換でき、或いは基体68a側を
随時交換できるという利点がある。

なお、シーリングバー表面に、耐摩耗性セラミックス製
の薄いプレートを組み込み、或いは固着して、シール部
材が押圧摺動すべきセラミックスガイドとすることによ
り、シーリングバーの摩耗を効果的に防止できる。むろ
ん、シーリングバー表面に耐酸ホウロウ、グラスライニ
ングを施してもよい。

更に、具体的な実験例について説明する。

実験例１ 以下の条件で、各試料の耐熱衝撃特性を測定した。

試料 100×100×（厚さｔ）mm 厚さt:1,2,3,5,10,100 温度差 恒温槽（170℃）１時間保持→水（20℃）投
入、150℃差 評価 染色試験によりクラック発生の有無を観察 ×…あり ○…なし セラミックス 窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ムライ
ト、サイアロン、ジルコニア 磁器Ａ（86×10^-7/℃） 磁器Ｂ（74×10^-7/℃） 磁器Ｃ（70×10^-7/℃） 磁器Ｄ（63×10^-7/℃） 磁器Ｅ（58×10^-7/℃） また、下記表に示すセラミックスの薄板と、セラミッ
クスの板とを接合し、各接合試料について耐熱衝撃試
験を行った。

実験例２ 以下のように耐蝕鋼にホーロー処理を施し、それぞれに
ついて耐熱衝撃試験、耐摩耗試験、耐腐蝕試験を行っ
た。

試料 基材 耐蝕鋼 処理 ホーロー処理厚さ0.3mm、0.7mm、1.2mm、（比
較：ホーロー処理なし） 耐熱衝撃試験 基材 100×100×3mm金属パネル 温度差 恒温槽（170℃）１時間保持→水中（20℃）投
入、150℃差 評価 染色試験によるクラック発生の有無 ○…なし ×…あり 耐摩耗試験 基材 100φ×3mm円板 荷重 4kg（50g/cm²） 試験機 600φ円板、回転速度30回転／分 評価 摩耗厚さ（mm×10^-5/hr） 耐腐蝕試験 基材 100φ×3mm円板 腐蝕液 ３％H₂SO₄又は３％HNO₃ 温度 70℃ 評価 腐蝕状態の観察 実験例３ 耐蝕鋼製の基材を使用し、摺動表面として下記表に示す
材質、膜厚のセラミックス薄板を基材に接合した。そし
て、それぞれについて耐熱衝撃試験、摺動表面の耐摩耗
試験、耐腐蝕試験を、実験例２の方法で行った。

実験例４ 以下の条件で、アルミナの耐熱衝撃特性を測定し、耐熱
鋼の囲いを施すことにより耐熱衝撃特性が向上すること
を確認した。

試料 アルミナ （断面が上底100mm、下底70mm、高さ20mmで
長さ100m） 耐熱鋼の囲い 無；囲い無しではそのまま 有；断面70mmの下底面を除き、厚さ3mmの耐熱鋼で全体
を囲う 温度差 恒温差（170℃）１時間保持→水（20℃）投
入、150℃差 評 価 染色試験によりクラック発生の有無を観察 ×…あり、○…なし 実験例５ 上記のシール部材を空気予熱機に適用し、その効果を確
認した。

シール部材の適用箇所は以下の通りである。ロータ外周
部とハウジングの接触部分（アキジャルシールA:第１図
参照） ロータ外周部（アキジャルシーリングプレート７） ハウジング内面 ロータ側面とハウジングとバイパス部の接触部分（バイ
パスシールＣ）（第11図） ロータ側面（シール部材８） ハウジングのシーリングバー９ ロータ側面のダイアフラムプレート４とラジアルシーリ
ングプレート６の接触部分（第１図、第３図、第４図） ラジアルシーリングプレート６ ダイアフラムプレート４ 本発明例No.1〜６のようにシール部材を構成した空気予
熱機は、シール部材が互いに密着した状態で接触するた
めに、良好なシーリング効果がえられる。シール部材は
密着し、摺動状態で気密を保持するが、シール部材の一
方に、耐摩耗性の優れたセラミックスあるいはホーロー
を表面に接合していたため、長期間の使用が可能であ
り、メンテナンスの頻度を少なくすることができる等の
長所が得られた。

また、シール部材を圧着しているため、ロータあるいは
ハウジングが熱等で変形した場合においても、シール部
材の間隙を自然と小さくする作用が働き、常に密着状態
を維持できた。

これに対して従来例No.7はシール部を圧着摺動している
金属シール部材が比較的短期間に劣化し、１年後の定期
点検の際には部品交換が必要であった。また従来例No.8
は圧着摺動しない従来の構造シールであるためロータあ
るいはハウジングの熱による変形箇所はシール効果が低
下していた。

（発明の効果） 本発明に係る気体予熱機用シール部材によれば、シール
部材の少なくとも一部を無機ガラス及び／又は耐摩耗性
セラミックスにより形成しているので、熱廃ガスによる
腐蝕を効果的に防止でき、かつ耐摩耗性も向上し、長期
間良好なシール性能を維持できる。また熱膨張係数の小
さい無機ガラス及び／又は耐摩耗性セラミックスにより
形成しているので、又は摺動面を除いた面を全て耐蝕鋼
で被覆しているので耐熱衝撃性が向上し、寿命が延び、
メンテナンスの頻度を少なくすることができる。また、
空気予熱機用シール部材を加圧、摺動させることも可能
となり、常にシール部材を密着させた状態でシールする
ことも可能となった。

これにより、気体予熱機の熱効率を長期間高く保つこと
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は空気予熱機の概略側面図、 第２図は空気予熱機の概略正面図、 第３図はラジアルシーリングプレートを示す斜視図、 第４図はダイアフラムプレート（アキジャルシーリグプ
レート）を示す斜視図、 第５図、第６図はそれぞれ他のラジアルシーリングプレ
ートを示す正面図、 第７図は更に他のラジアルシーリングプレート用のブロ
ックを示す斜視図、 第８図、第９図、第10図はそれぞれアキジャルシーリン
グプレートの一例を示す斜視図、 第11図は空気予熱機のロータ外周付近を示す概略図、 第12図は第11図の要部拡大図、 第13図、第14図はそれぞれバイパスシールに用いる塊状
シール部材を示す斜視図、 第15図は第14図のシール部材を取り付けた状態を示す正
面図、 第16図、第17図、第18図、第19図、第21図はそれぞれバ
イパスシールに用いる他のシール部材を示す斜視図、 第20図は第19図の断面図、 第22図は第21図の要部拡大図、 第23図は空気予熱の概略斜視図である。 ２……ロータ ４……ダイアフラムプレート 4a……基体 4b……薄層部 6,16,26,36……ラジアルシーリングプレート 6a,16a,26a,36a……基体 6b,36b……薄層部 7,17,27,37……アキジャルシーリングプレート 8,18,28,38,48,58,68……バイパスシール用シール部材 ９……シーリングバー、Ａ……アキジャルシール Ｂ……ラジアルシール、Ｃ……バイパスシール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体予熱機のロータの外周部とハウジング
   との間隙又は前記ロータの側面とラジアルシーリング部
   材との間隙又は前記ロータの外周部側面とシールリング
   バーとの間隙をシールする気体予熱機用シール部材にお
   いて、該シール部材が、摺動面をなす熱膨張係数が70×
   10^-7以下である無機ガラス及び／又は耐摩耗性セラミッ
   クスにより形成された板状体と、熱膨張係数が70×10^-7
   /℃以下であるセラミックスにより形成された板状体と
   を接合したものよりなることを特徴とする気体予熱機用
   シール部材。
2. 【請求項２】気体予熱機のロータの外周部とハウジング
   とを間隙又は前記ロータの側面とラジアルシーリング部
   材と間隙又は前記ロータの外周部側面とシールリングバ
   ーとの間隙をシールする気体予熱機用シール部材におい
   て、該シール部材が、摺動面をなす熱膨張係数が70×70
   ^-7/℃以下である無機ガラス及び／又は耐摩耗性セラミ
   ックスにより少なくとも一部が形成されており、無機ガ
   ラス又は耐摩耗性セラミックスの充填されていない凹部
   又は中空部が設けられていることを特徴とする気体予熱
   機シール部材。
3. 【請求項３】気体予熱機のロータの外周部側面とシール
   リングバーとの間隙をシールする気体予熱機用シール部
   材において、該シール部材が、耐摩耗性セラミックスを
   摺動面として、摺動面を除いた他の全ての面を実質的に
   耐蝕性鋼で囲った構造を有することを特徴とする気体予
   熱機用シール部材。