JPS6176885A - 回転蓄熱式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、回転蓄熱式熱交換器に関し、特に熱交換にあ
ずかる２流体間の圧力差を利用し、薄膜体を介して摺接
面に押圧力を発生させるようにした回転蓄熱式熱交換器
に関する。

［従来技術］ 第４図（Ａ）は従来のこの種の熱交換器の一例を示し、
本例は特開昭５７−１８５９７９号公報に開示されたも
のである。ここで、１は円筒形状をなす蓄熱体、すなわ
ちコアであり、ＩＡはコアｌの軸心方向に形成されてい
るハニカム状の流路である。コア１はその外周面に取付
けられた図示しないリングギヤを介して軸心の周りに回
転駆動され、その回転中に高温低圧の排気ガスから受取
った熱を低温高圧の空気側に伝達するが、ここで低圧側
の流路２と高圧側の流路３との間には密封装置を設ける
必要がある。

そこで、このような密封装置として、コア１の摺動面Ｉ
Ｂに摺接状態を保つようにしたシール部材４とそのホル
ダ５とがコア１の側に周設され、一方ケーシング６の側
にはスペーサ７が周設されていて、ホルダ５とスペーサ
７との間に柔軟性に富む例えば耐熱クロス複合材等で形
成された箔状の膜体８が張設されている。９はそのホル
ダ５側のリテーナ、１０はスペーサ７側のリテーナであ
る。

しかして、このように構成された熱交換器にあっては、
低圧流路２と高圧流路３との間の圧力差により膜体８を
介してシール部材４に摺動面ＩＢへの押圧力を発生させ
るようにしているが、ここで、ホルダ５の側に作用する
圧力のうち直接に押圧力として作用する圧力は、第４図
（Ｂ）で矢印群で示されるような分布ＰＲ〜およびＰｃ
となる。

一方、これに対して、摺接面ＩＢでは、２流体間の圧力
差によって、矢印群Ｐ＾で示されるような圧力の分布が
生じる。ただし、上述した分布圧力ＰａおよびＰｃのう
ち膜体８に分布される圧力Ｐｃは、膜体８が両端支持の
形態であるために。

実際に押圧力として有効に作用するのはおよそその半分
に過ぎず、したがって、（Ｐｇ◆１／２　Ｐｃ　）また
はｐＡを全周にわたって積分した値が実際の押圧力と見
做される。しかして、このような押圧力は、第５図に示
すように２流体間の圧力差に比例して大きくなり、また
その増大傾向は、第４図において、ホルダ５における半
径方向の有効幅をし、膜体８の半径方向の幅をＸとした
場合、分布圧力（Ｐａ　＋　　１／２　ＰＣ）の増大、
すなわち、有効受圧幅（Ｌ＋１／２　Ｍ）の増大に連れ
て急勾配となる。

しかしながら、この種の回転蓄熱式熱交換器にあって、
実際に良好なシール性を得るための最適なシール押圧力
と２流体間の圧力差との関係は、第６図で曲線Ｓによっ
て示されるように、その運転領域では圧力差が大きいほ
ど高次元的に押圧力が高められるようにする必要がある
。しかして、いま、有効受圧幅Ｌ＋１／２Ｍを小さい値
とすると、第７図に示す直線Ｌｌのように全体の運転領
域Ｈにわたり発生する押圧力のうち、圧力差が小さいう
ちはその押圧力が最適押圧力曲線Ｓと一致するが、圧力
が大きくなる領域では押圧力が低すぎる。

更にまた、有効受圧幅Ｌ＋１／２Ｍを大きい値とす線Ｓ
と一致せず、必要以上に大きい押圧力が働くことによっ
て、密封性能は保持されでｌるものの、シール摺接部材
４の摺接面やコア１の摺動面ｌＢに必要以上の摩耗を生
じるのみならず、大きいコア駆動トルクを必要とする。

すなわち、従来のこの種の回転蓄熱式熱交換器にあって
は、その運転領域全域にわたって密封に好適な押圧力を
保持することが困難であった。

［目的］ 本発明の目的は、このような問題点に着目して、これを
解決すべく、全運転領域にわたり、適切な押圧力が発生
できて流路間の密封状態が保持できる回転蓄熱式熱交換
器を提供することにある。

［構成］ かかる目的を達成するために、本発明では、円筒型の回
転コアに摺接するシール部材、このシール部材のホルダ
およびホルダとケーシングとの間を封止する膜体を有し
、２つの流体間の圧力差によりホルダの有効押圧面およ
び膜体を介してシール部材をコアに押圧させる密封装置
を具えた回転蓄熱式熱交換器において、ケーシング側の
スペーサに、膜体に沿わせてホルダ側に延在させた形状
記憶合金製のバックプレートを周設し、このバックプレ
ートとスペーサとの間に膜体を保持させるようにする。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す、ここで、２０は形状
記憶合金の材料を用いて形成したバックプレートであり
、バックプレート２０の外周側はスペーサ７の外周部よ
り外側すなわちホルダ５側に向けて半径方向に延在され
ており、スペーサ７と％＃８を挟持させるようになして
、このバックプレート２０をポルト２１によってスペー
サ７に固定させる。なお、膜体８の外周部側端部はリテ
ーナ９とホルダ５との間に挟持されており、以て、この
膜体８により２つの流路２と３との間を気密に保つこと
ができる。

いま、本例において、膜体８の半径方向の受圧幅Ｘに対
し、延在されているバックプレート２ｏとホルダ５との
間の半径方向の離間寸法をＮとし、形状記憶合金性バッ
クプレート２Ｑはその変態開始温度Ｍｓ以下では第１図
（Ａ）で実線で示したように平板状に保たれるものとす
ると、このような温度条件のもとでの有効受圧幅は（Ｌ
＋１／２　Ｎ）となる。

また、このバックプレート２０周辺の温度条件が温度Ｍ
ｓをかなり越えると、バックプレート２０は破線で示し
たように変形することによって、有効受圧幅をＬ＋１／
２Ｍに変化させることができる。

形状記憶合金はその変態開始温度をかなりの広範囲にわ
たって自由に選択できることが一般に知られており、一
方２流体間の圧力差と低圧流路２における流体温度との
間には相関関係があるので、所定の圧力差に対応した温
度を変態開始温度とする形状記憶合金によりバックプレ
ート２０を形成することによって、圧力差の小さい間は
有効受圧幅をＬ＋１／２Ｎに保たせ、圧力差が所定圧よ
り高くなると有効受圧幅をＬ＋１／２Ｍに変化させるこ
とができる。

第２図は、このようにして、圧力差がＰマのときにバッ
クプレート２０を変形させるようにしたときの特性を示
し、一点鎖線で示した折曲げ線し３のようにこの圧力差
Ｐマを境にして押圧力の特性を変化させることができる
もので、最適押圧力曲線Ｓに著しく近接させた特性を保
持させることができる。

すなわち、上述したように、ホルダ有効幅り。

膜体受圧幅Ｘおよび膜体最小受圧幅Ｎとバックプレート
２０の形状記憶合金としての変態開始温度を適宜選定し
て組合せることにより、種々な押圧力発生パターンを設
定することができ、以て、その運転条件に対応した最適
の密封用押圧力を保持させるようにすることができる。

第３図は本発明の他の実施例を示す０本例は形状記憶合
金製のバックプレート２０に半径方向のスリット２ＯＡ
を設けるようにしたものである４通常のこの種の蓄熱器
にあっては、流路２８よび３の断面形状にならってバッ
クプレート２０をも口型またはθ型とする必要があり、
したがって全周にわたりその外周部を均一に変形させる
ように形状記憶させることは技術的に容易でない。

本例では複数のスリ７）　２ＯＡを放射状にあらかじめ
形成しておくことにより、均一な変形が得られる。なお
、流体の圧力差のみの影響で変形が発生したりしないよ
うにその厚さやスリット２ＯＡの分割数に対して配慮す
る必要のあることはいうまでもない。

［効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、円筒型回転
コアに摺接するシール部材、このシール部材のホルダお
よびホルダとケーシングとに保持されて双方間を封止す
る柔軟な膜体を有し、この膜体によって限界される２流
体間の圧力差によりホルダの有効抑圧面を介してシール
部材をコアに押圧させる密封装置を具えた回転蓄熱式熱
交換器メにおいて、周設した膜体をケーシング側に保持
するバックプレートを形状記憶合金で形成して、膜体の
低圧側に沿わせホルダ側に延在させ、所定の圧力差とな
るまでは延在されたバックプレートの端部とホルダの端
部との間で支持される膜体を介してシール部材をコアに
押圧させる押圧力が得られ、所定の圧力差以上ではバッ
クプレートが変形することによりバックプレートが膜体
に沿った位置から退避させられ、以て膜体の差圧受圧面
積が拡大されることによって、上記の押圧力が増大され
るようにしたので、全運転領域にわたり、シール部材に
対する最適な押圧力を保持させることができ、また、過
度の押圧力とならないため摺接部における摩耗を抑制し
、かつ熱交換器の駆動力を低減して燃費を向上させるこ
とができる。

また、バックプレートの外周部等分の位置に半径方向の
スリットを設けるようにすれば、ノくツクプレート外周
端部の膜体面と直角な方向への変形が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明回転蓄熱式熱交換器におけるその密封装
置の構成の一例を示す断面図、第２図は本発明により最
適押圧力に近似の押圧力が得られることを示す特性曲線
図、 第３図は本発明の他の実施例による密封装置の構成の一
例を示す断面図、 ｗＳ４図（Ａ）は従来の回転蓄熱式熱交換器における密
封装置の構成の一例を示す断面図、第４図（Ｂ）はその
押圧力が発生する状態を示す説明用の断面図、 ｐＪＳｓ図はそのホルダおよび膜体における有効受圧幅
を変化させたときの押圧力の増大傾向を示す線図、 第６図はその望ましい最適押圧力の増大傾向を示す特性
曲線図。 第７図および第８図はその有効受圧幅を小さくしたとき
および大きくしたときのそれぞれ押圧力増大傾向を最適
押圧力と比較して示す線図である。 ｌ・・・コア。 ＩＡ・・・流路、 １Ｂ・・・摺動面、 ２・・・低圧流路、 ３・・・高圧流路。 ４・・・シール部材。 ５・・・ホルダ、 ６・・・ケーシング、 ７・・・スペーサ。 ８・・・膜体、 ８．１０・・・リテーナ、 ２０・・・バックプレート、 ２０Ａ・・・スリット。 Ｐｖ 力゛ズ圧力差。 第３図 ガス圧カダー ガス圧力荒 第７図 力゛ヌ圧力美。 第８図 ガ２圧力荒

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転コアを介して熱交換を行う２つの流体間を、前
   記回転コアの両面と摺接するシール部材、該シール部材
   のホルダおよび該ホルダとケーシングとに保持される形
   態で周設された膜体とで構成された密封装置により封止
   するようになし、前記２つの流体間の圧力差により前記
   膜体および前記ホルダを介して前記シール部材を前記回
   転コアに押圧させるようにした回転蓄熱式熱交換器にお
   いて、前記膜体を前記ケーシングに保持している環状の
   バックプレートを形状記憶合金で形成し、該バックプレ
   ートの外周側を前記膜体の低圧側に沿わせ前記ホルダの
   側に延在させて、所定の圧力差に対応した低圧流体の温
   度条件で前記バックプレートの延在させた外周部を変形
   させることにより前記膜体の受圧面積を変化させ、その
   変化した受圧面積に対応した押圧力を前記シール部材に
   供給するようにしたことを特徴とする回転蓄熱式熱交換
   器。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の回転蓄熱式熱交換器
   において、前記バックプレートは、延在された前記外周
   部の等分の位置に、前記回転コアの半径方向に設けたス
   リットを有することを特徴とする回転蓄熱式熱交換器。