JPH11504107A - 半モジュール型のロータ構成を持つ空気予熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転再生式空気予熱器用のロータ（１４）は、従来のモジュール型ロータ（１４）の二重仕切板（３４）を排除するために、工場組立式のロータセクターモジュール（５６）と現場組立式部品との組合せから製作される。工場組立式モジュール（５６）は、ひとつ又はそれ以上のセクター（５８，６０）を包含し、現場組立式部品はロータハブ（３６）のまわりに互いに間隔を置いて取付けられた工場組立式モジュール（５６）間に取付けられる。仕切板（３４，６８）間の支持格子（６６）は、ロータ（１４）内にその周囲部から半径方向に装填されるモジュール型の熱交換バスケット（２２）を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】 半モジュール型のロータ構成を持つ空気予熱器 発明の背景 本発明は、一般に空気予熱器として用いられている回転再生式熱交換器に関し 、より詳細には、モジュール型構成と非モジュール型構成との両方の方法の利点 を組合せて改良したロータ構成に関する。 回転再生式空気予熱器は、一方の熱いガス流れ、例えば熱い煙道ガス流れから 他方の冷たいガス流れ、例えば燃焼用空気に熱を伝達するために用いられている 。ロータは、熱吸収材料の集合体を収容し、最初に熱いガス流れ用通路を通して 回転して、熱が熱吸収材料により吸収される。ロータが回転を続けると、加熱さ れた熱吸収材料が冷たいガス流れ用通路に入って、熱が熱吸収材料から冷たいガ ス流れに伝達される。 典型的な回転再生式熱交換器、例えば回転再生式空気予熱器において、円筒形 のロータは、垂直な中央ロータポストに取付けられていると共に、ロータポスト からロータの外周シェルにまで延びて仕切板と称されている複数の分割板により 複数の扇形室に分割されている。これらの扇形室はモジュール型の熱交換バスケ ットで装填され、これらのバスケットは一般には積み重ねた板様要素により形成 されている熱吸収材料の集合体を収容している。 このような熱交換器のロータは、非モジュール型の工場組立式ロータ又はモジ ュール型のロータのどちらかに形成されている。非モジュール型のロータは、各 々がロータポストに取付けられてロータシェルにまで延び、これによりロータを 複数のセクターに分割する一連の仕切板を包含する。更に、各セクターは、一定 の距離を置いた間隔で仕切板間を延びているステー板により多数の室に分割され ている。それから、モジュール型の熱交換バスケットがこれらの室にロータの頂 部端（ダクト端）から軸方向に装填される。このような非モジュール型ロータは 、しかし、その現場据え付けに多大の労力を要するものである。なぜなら、ロー タ構体の大部分が最初に工場で組立てられ、それから輸送のために少なくとも一 部 分が分解されるからである。この結果、ロータを製作して現場に据え付けるまで の総時間が長くなる。 一方、モジュール型ロータは一連の工場組立式セクターモジュールから成り、 これらのセクターモジュールはその後現場で完成ロータに組立てられる。各セク ターモジュールは各側に仕切板を有し、これら２つの仕切板は、ステー板により 結合されている。これらのモジュールが現場でロータに組立てられるときに、隣 接する２つのモジュールの仕切板は互いに結合されて二重仕切板を形成する。こ のようなモジュール型ロータは、非モジュール型ロータよりも現場据え付けする のに必要とされる時間が少ないけれども、２倍の数の多数の独立する仕切板を必 要とし、これらの仕切板は同じ寸法のロータ及びポスト直径の場合にはガス流れ 面積をふさいで熱伝達面積を少なくするものである。また、これらのモジュール 型ロータは構成部品が増大するものである。なぜなら、隣接する２つのモジュー ルを仕切板の所で互いにピンで固定する部品が必要とされるからである。 また、多くのモジュール型及び非モジュール型のロータ設計では、前述したよ うにステー板を用いている。これらのステー板は、ロータ構体を補強すると共に バスケットを支持するものである。しかし、バスケットを軸方向に挿入してステ ー板室内に嵌め込まなければならないので、バスケットはその取付け及び取出し を容易にするためにステー板室よりも小さくしなければならない。そして、この ようにバスケットを小さくすることにより、各バスケットの外周に隙間が生じて しまう。これは、熱伝達流れのために利用できるバスケットの自由空間を減少せ しめ、バスケットまわりに流れバイパス隙間を形成せしめる。その結果、空気予 熱器の効率が減少させられ、任意の特定の性能のために大型の空気予熱器を選択 することが必要とされる。 発明の概要 本発明は、回転再生式熱交換器用ロータの構成に関し、より詳細には、通常の モジュール型ロータにおける二重仕切板を排除すると共に、通常の非モジュール 型ロータにおける完全な工場組立ての高コストを減少せしめるような方法で、ロ ータを工場組立式セクターモジュールと現場組立式部品との組合せから製作する 方法に関する。好適な実施例において、工場組立式モジュールはひとつ又は２つ 若しくはそれ以上（この数は主としてロータ寸法に依存する）のセクターを包含 し、現場組立式部品が間隔を置いた工場組立式モジュール間に取付けられる。本 発明は、更に、ステー板を排除し、その代わりに支持格子を用いるものであり、 これらの支持格子は仕切板間に延びて開放支持体を形成し、この開放支持体の上 にバスケットが支持される。バスケットは、軸方向ではなくて半径方向からセク ター内に装填される。これは、バスケットまわりに隙間を形成すること及びバス ケットを小さくすることの必要性を排除せしめる。これらの支持格子は、工場組 立式モジュールの部品であると共に、現場組立式部品の部品でもあり、実際に現 場組立てを容易にせしめる。 図面の簡単な説明 図１は、従来の回転再生式空気予熱器の概略斜視図である。 図２は、従来技術による非モジュール型の工場組立式ロータの平面図である。 図３は、図２の線３−３に沿って、ロータ内の所定位置の熱交換バスケットを 示す断面図である。 図４は、ロータの一部分の分解図であって、従来のモジュール型ロータ用の３ つの扇形モジュールが所定位置に動かされてロータシャフトに取付けられる直前 にロータシャフトのまわりに配置されている状態を示す。 図５は、本発明の半モジュール型ロータの一部分を分解した又は組立てていな い状態を示す平面図であって、工場組立式モジュール及び現場組立式部品が所定 位置に動かされて互いに及びロータシャフトに取付けられる直前の状態を示す。 図６は、本発明の組立式半モジュール型ロータの一部分の断面図であって、所 定位置の熱交換バスケットを示す。 好適な実施例の説明 図面の図１は、典型的な空気予熱器の一部切断斜視図であって、ハウジング１ ２を示し、このハウジングの中にはロータ１４が矢印１８により示される方向に 回転するよう駆動シャフト又はポスト１６に取付けられている。ロータは複数の セクター２０から成り、各セクターは多数のバスケットモジュール２２を収容し 、また各セクターは仕切板３４により画成されている。バスケットモジュールは 、熱交換表面を収容する。ハウジングは、流れを通させないセクター板２４によ り 煙道ガス側と空気側とに分割されている。図示されているセクター板２４と対向 するセクター板（図示せず）が、また、ユニットの底部に設けられているもので ある。熱い煙道ガスは、ガス入口ダクト２６を通して空気予熱器内に入り、ロー タを通して流れて熱をロータに伝達せしめ、それからガス出口ダクト２８を通し て出る。煙道ガスの流れと対向して流れてくる空気は、空気入口ダクト３０を通 して空気予熱器内に入り、ロータを通して流れて熱を捕らえ、それから空気出口 ダクト３２を通して出る。 次に図２を参照するに、この図２は従来の工場組立式の非モジュール型ロータ の一部分の平面図であり、仕切板３４はロータの中央部分又はハブ３６とロータ シェル３８との間を半径方向に延びている。これらの仕切板３４間にはステー板 ４０が延びて、仕切板３４に取付けられ、これによりステー板室４２を形成して いる。バスケットモジュール２２は、各ステー板室内に積み重ねられる。このよ うなバスケットモジュール２２のひとつが図２に示され、残りの室４２は空とさ れている。これらのバスケットモジュール２２はロータ頂部から装填及び取出さ れるので、装填及び取出しを容易にするために、隙間４４を各バスケットの全周 に設けなけらばならない。しかし、これらの隙間４４は、ロータ内に収容すべき バスケットの寸法を減少せしめ、これにより、熱伝達面積及び熱効率を減少せし め、またガスのバイパス隙間を形成せしめるものである。 これらの従来の非モジュール型の工場組立式ロータを更に理解せしめるために 、次に図３を参照する。この図３は、図２の線３−３に沿う断面図であって、所 定位置のバスケットモジュール２２を示す。図３は、また、後述されるコールド エンドバスケット４６を示す。ステー板４０は断面で示され、例えば溶接により 仕切板３４に取付けられている。各ステー板４０の底部にはバスケット支持部材 ４８が取付けられ、このバスケット支持部材の上には積み重ねたバスケットモジ ュール２２が支持されている。バスケット支持部材４８は、また、図２にも見る ことができる。 バスケットモジュール２２の積重体よりも下のロータ内のロータコールドエン ドには前述したコールドエンドバスケットと称されている異なる組のバスケット ４６が設けられている。これらのコールドエンドバスケットはガス流れの成分の 侵食作用に強くさらされ、ガス流れの成分はコールドエンドの温度でバスケット 上に凝縮してしまう。上述の従来の空気予熱器において、コールドエンドバスケ ット４６は、ロータの頂部からではなくてロータの周囲部から半径方向に挿入さ れ、符号５０により総括的に示されている格子又はトラス構体上に支持される。 このトラス構体５０は、また、図２でも見ることができる。したがって、ステー 板４０は図３に示されるように仕切板３４の高さよりも短かいものである。図３ は、また、隙間４４を示している。コールドエンドバスケットは、前述した如く 侵食に強くさらされ、しばしば交換することが必要とされることから、ホットエ ンドバスケットを取り除く必要なしに容易に取り出すことができるものである。 次に図面の図４は、他の基本的な型式の従来の空気予熱器ロータを示し、この ロータはモジュール型の現場組立式ロータである。すなわち、このロータは、そ の名前が示唆するように、現場において複数の扇形モジュール５２から組立てら れる。各扇形モジュール５２は、図２に示した工場組立式ロータのセクターとほ とんど同じように構成されている。大きく異なる点は、組立てて完成したロータ が、隣接する２つのモジュールの仕切板３４同志が当接することにより二重層の 仕切板を有することである。換言すれば、仕切板の数が非モジュール型ロータの 場合よりも２倍となって多くなることである。これはコストを高め、また二重仕 切板により追加された正面面積が所定のロータ寸法において熱交換面積を少なく してしまう。モジュール型の熱交換バスケット２２及びコールドエンドバスケッ ト４６は、図３に示した非モジュール型のロータと同じように、その扇形モジュ ール５２内に置かれて支持される。これらのモジュール５２はその内方端に取付 具又はラグ５４を包含し、これらのラグはロータハブ３６内に挿入されて所定位 置にピンで固定される。 次に、図５及び図６を参照して本発明について説明する。本発明によれば、ロ ータは一連の工場組立式モジュール５６と一連の現場組立式部品とから組立てら れ、現場組立式部品は工場組立式モジュール間に設けられて、二重仕切板のない ロータ構成を完成せしめる。すなわち、工場組立式モジュール５６は、３つの仕 切板３４を包含するものとして、したがって符号５８及び６０により総括的に示 されている２つのセクターを包含するものとして、図５に示されている。しかし ながら、本発明のこれらの工場組立式モジュール５６は、ロータの寸法及び他の ファクター（工場組立式部品と現場組立式部品との所望する割合いを示す）に依 存して、ひとつだけのセクター又は３つ若しくはそれ以上のセクターを持つよう に形成することもできるものである。実際に、ある状況の下では、ロータの現場 組立式部品は完成ロータを形成するために一つおきの工場組立式モジュール間に 挿入される支持格子構体６６のみから成ることもでき、かつこのようなことが一 層望まれることもある。各工場組立式モジュール５６は、仕切板３４と内方ラグ ５５とを包含する。ラグ５５は、図４のラグ５４と同様であるが、ラグ５４より も大きくされている。その理由は、ラグ５５は２つのセクター５８及び６０に関 連させられているからである。同様に、モジュール寸法は、現場組立式部品がモ ジュール型ラグを包含しない場合には一層影響される。 工場組立式モジュール５６はいかなるステー板も包含しておらず、その代わり に、仕切板３４が符号６２により総括的に示されている支持格子によって互いに 締結されている。図６に見ることができるように、これらの格子６２はバスケッ トモジュール２２及びコールドエンドバスケットモジュール４６のための支持体 を形成する。これらの格子は、堅固なロータを形成すると共にバスケットモジュ ールを支持するものであるならば、任意の所望する構成とすることができる。前 述したように、本発明のロータは、図２及び図４に示されるように、軸方向又は ダクト側から装填されるロータではなくて、半径方向から装填されるロータであ る。 図５に示されるように、工場組立式モジュール５６は、これらのモジュール間 に開放空間を残す間隔を置いた位置でロータシャフト又はハブ３６に取付けられ る。ロータの残りの部品は、これらの空間内に設けられるものであるが、後で現 場で組立てられるものである。これらの現場組立式部品は、モジュール型のラグ と仕切板との組立体６４及び格子組立体６６を包含する。モジュール型のラグと 仕切板との組立体６４は、本質的に仕切板３４の各々と同じである仕切板６８と 、本質的にラグ５５と同じであるラグ７０とを包含する。格子組立体６６は、工 場組立式モジュール５６の一部分を形成する格子６２と本質的に同じである。す なわち、これらの格子６６は工場組立式モジュール５６の格子６２と同等なもの で ある。これらの格子６６は、工場組立式モジュール５６と仕切板６８との間に好 適には溶接により取付けられて、ロータ構体を完成せしめる。格子６６は、図６ に見ることができる工場組立式モジュール５６の格子６２と同じロータ内の各バ スケットレベルで設けられる。勿論、工場組立式モジュール５６と現場組立式部 品６４及び６６との配置はハブ３６の全周に続いて完全なロータ構体を形成する ものである。例えば、一例として、２４個のセクターを持つロータは、全体とし て２４個のセクターとするために、１２個のセクターを持つ６個の工場組立式モ ジュール（上述したように、各工場組立式モジュールにつき２個のセクターがあ るものとして）と、同様に１２個のセクターを持つ６組の現場組立式部品とを有 する。 以上述べたように、本発明では、モジュール型及び非モジュール型のロータ構 体の両方の利点を組合せて、各々の欠点を排除したものである。すなわち、支持 格子を使用することによりモジュール設計の二重仕切板を排除すると共に、ステ ー板を排除することにより熱交換表面のために利用できる許容空間を増大せしめ る。また、支持格子を利用してバスケットをロータの周囲部を通して取付けるよ うにすることは、バスケットを互いに及び仕切板に接触させるようにしてセクタ ー内に押し込むことができることを意味する。これは、バスケットまわりに隙間 を形成する必要性を排除せしめ、またロータ構体を堅固にせしめ、更に有効熱伝 達面積及び熱効率を増大せしめるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィンモア ハーラン イー アメリカ合衆国 アイダホ 83204 ポカ テロ スカイライン ドライブ 365 (72)発明者 マティソン グレン ディー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14895 ウェルズビル アールディー ナンバー１ ボックス 48ディー (72)発明者 スナイダー レックス アール アメリカ合衆国 ニューヨーク 14036 コーフ イースト メイン ストリート 100 (72)発明者 ワンダリング マイケル ダブリュー アメリカ合衆国 ニューヨーク 14880 シーオ ワシントン ストリート 4702

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転再生式空気予熱器用のロータであって、ロータハブと、このハブから半 径方向外向きに延びてロータを、内部にモジュール型の熱伝達バスケットを支持 する複数のセクターに分割する複数の仕切板とを有するロータを製作する方法に おいて、 ａ 各々が少なくともひとつのセクターを包含する複数のロータモジュールで あって、更に、 i 各セクターの側部に沿って半径方向に延びる仕切板と、 ii 各セクターの前記仕切板間に取付けられて、前記モジュール型の熱伝達 バスケットを支持する少なくともひとつの支持格子と、 iii 前記仕切板に取付けられて、前記ロータモジュールを前記ロータハブ に取付ける手段と、 を包含する複数のロータモジュールを組立てる段階と、 ｂ 各々が独立する半径方向に延びる仕切板と、この独立する仕切板を前記ロ ータハブに取付ける手段とを包含する複数の仕切組立体を形成する段階と、 ｃ 前記ロータセクターに取付けられて前記モジュール型の熱伝達バスケット を支持するための複数の独立する支持格子を形成する段階と、 ｄ 前記複数のロータモジュールを一定の距離を置いた間隔で前記ロータハブ に取付ける段階と、 ｅ 前記複数の仕切組立体のひとつを前記間隔を置いたロータモジュール間の 前記間隔の各々のところで前記ロータハブに取付け、これにより前記仕切組立体 の各側にこの仕切組立体とこの仕切組立体に隣接する前記ロータモジュールとの 間の扇形空間を形成する段階と、 ｆ 前記複数の独立する支持格子の少なくともひとつを前記扇形空間の各々の ところで前記仕切組立体とこの仕切組立体に隣接する前記ロータモジュールとの 間に取付ける段階と、 を包含する方法。 ２ 各ロータモジュールが少なくとも２つのセクターを包含する請求項１記載の 方法。 ３ 各ロータモジュールが複数の支持格子を包含する請求項１記載の方法。 ４ 前記仕切組立体が前記間隔を置いたロータモジュール間の前記間隔の中間に 取付けられる請求項１記載の方法。