JPS6143111Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転蓄熱式熱交換器に関し、特にそ
の熱交換にあずかる二流体間の圧力差によりシー
ル部材をコアの面に押圧し、以て高圧側から低圧
側に流体が漏洩するのを防止するようにしたシー
ル装置において、運転条件やシール材料等を変更
した場合にも、一部の部材交換のみで容易に継続
使用が可能なように図つたものである。

第１図は従来の回転蓄熱式熱交換器の一例を示
すもので（株式会社山海堂、昭和55年１月発行、
自動車工学全書 第６巻第７章第３項参照）、こ
こで、１は円筒形状をなす蓄熱体（以下でコアと
いう）であり、コア１の軸心Ｘ方向には多数の流
路１Ａがハニカム形状に構成されている。

このコア１の外周面に沿つては、リングギヤ２
が一体に取付けられていて、このリングギヤ２を
図示しない駆動装置によつて駆動することによ
り、コア１を軸心Ｘの回りに回動させる。３はガ
スタービン（図示せず）からの高温ガスが導かれ
るガス通路であり、ガス通路３に導かれた高温ガ
スはコア１の流路１Ａを通過する際に、コア１に
熱を供給して排気通路４へと導かれる。５は圧縮
機（図示せず）から高圧低温の空気が導かれてく
る空気通路であり、この空気通路５に導かれた空
気は、コア１の流路１Ａを通過する際、さきに高
温ガスにより加熱されたコア１から熱を受取つて
予熱され、燃焼器入口に通じる通路６を介して燃
焼器（図示せず）へと導かれる。

７Ａおよび７Ｂは、高温ガスが通過するガス通
路３および排気通路４の側と、高圧低温の空気が
流通する空気通路５および６の側との間を封止し
ているそれぞれシール部材であり、スプリング８
を介してコア１の上および下の面に向けて偏倚さ
れ、摺接状態を保つことにより封止している。ま
た、９Ａおよび９Ｂはコア１の上下面の周囲に沿
つて、それぞれ半周および全周にわたり設けられ
たシール部材であり、これらのシール部材９Ａお
よび９Ｂを配置することにより、リングギヤ２等
が常に低温雰囲気内に維持されている。１０は蓄
熱器のケーシングである。

更に、このように構成された回転蓄熱式熱交換
器において、熱交換にあずかる二流体間の圧力差
により、シール部材をコアの面に押圧するように
した密封装置としては、例えば第２図ＡおよびＢ
に示すようなものがある。ここで、２０は高圧側
の空間であり、圧縮機により圧縮された空気が流
通している。また、２１は低圧側の流体通路、例
えばガスタービンからの排気通路である。２２は
高圧側空間２０と排気通路２１との間の密封装置
に用いられている薄板であり、薄板２２の下面側
にはバツクアツププレート２３が付設されてい
て、薄板２２およびバツクアツププレート２３に
は、第２図Ｂに示すようにそれぞれ半径方向のス
リツト２２Ａおよび２３Ａが設けられている。こ
れらのスリツト２２Ａと２３Ａとは、互いにその
位置が重なりの状態で喰い違うようになし、この
ように重ねられた状態のシール用薄板２２および
そのバツクアツププレート２３は、ケーシング２
４にスペーサ２５を介してボルト２６により固着
される。更に、薄板２２の周端部２２Ｂは、シー
ル部材（以下ではシール摺接部材という）２７の
ホルダ２８に接触を保たせるようにしている。

このように構成された密封装置においては、高
圧空間２０側からホルダ２８を介してシール摺接
部材２７をコア１の摺動面１Ｂに押圧する有効圧
力分布が矢印群Ｂで示されるように働くのに対
し、実際はコア１に働く２つの流体の相反する向
きの流れによつて生じる偶力により、コア１の軸
心Ｘが第２図Ａで右方向に傾けられる傾向を生じ
るので、その結果、摺動面１Ｂに生じる反力の分
布は、矢印群Ｃによつて示されるようになる。す
なわち、本例によれば、ホルダ２８と薄板２２と
は摺動可能な状態の線接触となつているため、摺
動面１Ｂにおける受圧面積がコア１の外側に偏す
るとともに不安定となり、トルクが変動する要因
となる。更にまた、薄板２２とバツクアツププレ
ート２３にスリツト２２Ａおよび２３Ａを設けて
いるので、その位置をずらせて重ねてはいるもの
の洩れが多く、このような洩れが本装置全体の洩
れの20％にもおよぶ。

そこで、このような問題点を解消するために、
柔軟性に富む材料で形成した箔状の膜体でケーシ
ングとシール摺接部材ホルダとの間を密封し、ホ
ルダを介してシール摺接部材を常にコアの摺動面
に平均した圧力分布で押圧するように構成するこ
とが考えられる。

第３図はこのような考えに基づいて構成された
密封装置の一例を示すもので、ここで、３２は柔
軟性に富む材料を用いて形成された箔状の膜体で
あり、膜体３２はコア１の全周に沿つて設けら
れ、その取付け状態にあつては図に示すような形
状を保つ。膜体３２は、ホルダ３２と押え部材３
４との間にボルト３５で挾持され、更にその内周
側の端部はスペーサ２５とリテーナ３６との間に
ボルト３７によつて挾着されている。本例によれ
ば、膜体３２が柔軟性に富む材料で形成されてお
り、コア１に傾きが生じる傾向があつても、その
傾向に応じて膜体３２が変形するので、シール摺
接部材２７はホルダ３３のうち幅Ｌを有する受圧
伝達部３３Ａを介し、コア摺動面１Ｂに均一な圧
力分布で押圧させられる。更に、ホルダ３３とケ
ーシング２４との間は隙間なく膜体３２で封止さ
れていることにより、ガス漏れを完全に防止して
いる。

しかしながら、このように膜体３２を用いた第
３図の例においては、膜体３２の柔軟性によりシ
ール摺接部材２７に均一な圧力分布が得られるこ
とにより、安定したコア１の回動が得られるとと
もに、ガス漏れを防止することができるが、な
お、次に述べるような欠点がある。すなわち、受
圧伝達部３３Ａの幅Ｌが使用条件に応じて予め設
定されてしまうので、例えばタービンの運転条件
の変更等によりコア１に使用される空気圧やガス
圧が変わつたり、シール摺接部材２７の材料を変
更するような場合には、受圧幅Ｌを変更すること
ができず、コストの嵩むシールホルダ３３等を新
規に製作し直さなければならない。一般に、ホル
ダ３３はシール摺接部材２７の形状に合わせて形
成されるので、周シールと径シールとで形成され
るＤ型やθ型をなし、高価につく。

本考案の目的は、上述した欠点を除去し、エン
ジンの運転条件やシール材料の変更があつたとき
でも、容易に密封装置のシールホルダを介しての
受圧伝達幅を所望値とすることのできる回転蓄熱
式熱交換器を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本考案では、柔
軟性に富む材料で形成した膜体でケーシングとシ
ールホルダとの間を密封するのに加えて、膜体と
シールホルダとの間に交換自在な受圧伝達用リン
グプレートを装着可能なように構成する。

以下に、図面を参照しながら本考案を説明す
る。

第４図は本考案の一実施例を示し、ここで、４
１は膜体３２とシールホルダ３３との間に介装し
た受圧伝達用のリングプレートであり、このリン
グプレート４１を膜体３２の裏面側、すなわち低
圧側に配置することによつて、第３図で受圧伝達
部３３として示した部分の受圧幅Ｌが所望の幅Ｌ
_Rになるようにする。リングプレート４１を取付
けるにあたつては、まず、取付け孔４２をボルト
３５の位置に合わせて穿設し、かつ所望の受圧幅
Ｌ_Rが得られるようにした寸法のリングプレート
４１をホルダ３３の上面に配置し、更にその上面
に、膜体３２、押え部材３４を順次位置合わせし
て、ボルト３５により固着する。なお、リングプ
レート４１には受圧によつて変形しないだけの厚
みを持たせた材料を使用する。その他の構成につ
いては、第３図と同様とする。

このように構成した密封装置にあつては、リン
グプレート４１のみを取換えることによつて、受
圧幅Ｌを自由に変更することができるので、運転
条件やシール摺接部材２７の材料に応じて適切な
受圧幅を選定することにより押圧力を好適値とす
ることができ、以て、ガス洩れ量やシール摩耗量
を抑制するとともに、駆動トルクの大きさを適当
な範囲に設定することができる。

第５図はこのようにガス洩れ量、シールの摩耗
量および駆動トルクに大きく影響する受圧幅Ｌと
これらの三つの従属変数との間の相対関係を示
し、三つの従属変数については使用側から見た許
容の最大限界値があり、図中の丸印はそれぞれの
限界値である。なお、本例は、コア１の高圧側と
低圧側との圧力差が一つの所定値を保ち、かつシ
ール摺接部材２７も一つの特定材料が使用されて
いる場合を一例として示したもので、エンジンの
運転条件やシール摺接部材２７の材料が変われ
ば、図中の特性曲線もまた異なるものとなる。し
かして、本例によれば、受圧幅Ｌ_RをL₁からL₂ま
での間で設定すれば、好適であることを示してい
る。

第６図は本考案の他の実施例を示し、ここで、
５１は膜体３２とシールホルダ３３との間に介装
した受圧伝達用のリングプレートであり、本例で
はこのリングプレート５１の頂面５１Ａを、ホル
ダ３３の膜体３２の挾着部の面３３Ａに合わせる
ようにしてホルダ３３の段付き部３３Ｂに添装
し、この添装したリングプレート５１とホルダ３
３の元の挾着部とで、所望の受圧幅Ｌ_Rが得られ
るようにする。なお、本例では、膜体３２をスペ
ーサ２５に直接溶着しているが、この取付けに関
しては第４図に示したと同様にしてボルト３７に
より固着するようにしてもよい。その他の構成に
ついては、第３図と同様とする。このように構成
した密封装置においては、第３図の例と同様に、
リングプレート５１の変更のみで自由に受圧幅Ｌ
_Rを設定することができるのみならず、取付け孔
４２を穿設する孔明け加工が必要でなくなり、そ
れだけコストを低減させることができる。

以上説明してきたように、本考案によれば、そ
の密封装置に柔軟性に富む材料で形成した膜体を
用いてケーシングとシールホルダとの間を密封す
るとともに、この膜体シールを介して高圧側と低
圧側との圧力差によりシール摺接部材に押圧力を
生じさせる受圧幅を、膜体とシールホルダとの間
に交換自在な受圧伝達用リングプレートを装着す
ることによつて可変自在としたので、運転条件の
変更や、シール摺接部材の材料を変えることによ
つて生じる適正面圧の変化時に、適当な受圧幅が
得られるリングプレートを装着または取換えるの
みで足り、高価につくシールホルダを新規に作製
する必要がない。更にまた、このリングプレート
の膜体と接する側の面をホルダの膜体挾持面に合
わせるようにして、ホルダの内側段付き部に、リ
ングプレートを嵌め合わせるように構成すれば、
リングプレートに固定用の取付け孔を設ける必要
がなく、加工ならびに組立費を節減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転蓄熱式熱交換器の構成の一
例を模型的に示す断面図、第２図ＡおよびＢはそ
の密封装置の構成を一例として示すそれぞれ断面
図および上面図、第３図はその改良を図るために
考えられる密封装置の一例を示す断面図、第４図
および第６図は本考案回転蓄熱式熱交換器に用い
る密封装置の構成の二例をそれぞれ示す断面図、
第５図は本考案における密封装置のシール摺接部
材を押圧する受圧幅選定に関連し、受圧幅と、受
圧幅によつて変動する三つの従属変数との相関を
示す特性曲線図である。 １……コア、１Ａ……流路、１Ｂ……摺動面、
２……リングギヤ、３……ガス通路、４……排気
通路、５，６……空気通路、７Ａ，７Ｂ……シー
ル部材、８……スプリング、９Ａ，９Ｂ……シー
ル部材、１０……ケーシング、２０……空間、２
１……排気通路、２２……薄板、２２Ｂ……周端
部、２３……バツクアツププレート、２２Ａ，２
３Ａ……スリツト、２４……ケーシング、２５…
…スペーサ、２６……ボルト、２７……シール摺
接部材、２８……ホルダ、３２……膜体、３３…
…ホルダ、３３Ａ……受圧伝達部、３３Ｂ……段
付き部、３４……押え部材、３５……ボルト、３
６……リテーナ、３７……ボルト、４１……リン
グプレート、４２……取付け孔、５１……リング
プレート、５１Ａ……頂面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転する円筒型コアとの間で熱交換を行う２つ
   の流体間を前記コアの両面に接する位置で封止す
   るシール摺接部材、該シール摺接部材のホルダお
   よび該ホルダとケーシングとの間に設けた柔軟性
   に富む気密の膜体を有する密封装置を備え、前記
   シール摺接部材を、前記膜体を介して得られる前
   記２つの流体間の圧力差により、前記ホルダとと
   もに前記コアに押接させるようにした回転蓄熱式
   熱交換器において、前記膜体の低圧側の面に当接
   して前記圧力差を前記ホルダに伝達するリングプ
   レートを有することを特徴とする回転蓄熱式熱交
   換器。