JPS6330074Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えばガスタービン等から排出され
る高温状態の排気ガスの熱を蓄熱して低温状態の
吸入空気を加熱する回転蓄熱型熱交換器の改良に
関する。

一般に、タービン機関には第１図に示すように
タービンの撚焼器に低温状態の燃焼用空気を供給
する吸気通路（第１の通路）１および燃焼器から
高温状態の排気ガスを排出する排気通路（第２の
通路）２内に回転蓄熱型熱交換器３を形成する円
板状のコア４の一部がそれぞれ挿入された構成の
ものが知られている。この場合、従来の回転蓄熱
型熱交換器３は第２図および第３図に示すように
内部に一面側から他面側に貫通する多数の細孔５
…によつてハニカムマトリツクス状の通風路が形
成された厚肉円板状のセラミツク材料製の前記コ
ア４が設けられ、このコア４の外周面にスチール
等の金属材料によつて形成されたリングギヤ６が
柔軟なエラストマー７等の緩衝材を介して接着さ
れるようになつていた。そして、リングギヤ６に
噛合された駆動ギヤ８によつてリングギヤ６とと
もにコア４が比較的低速度で回転駆動され、排気
通路２内の高温状態の排気ガスがコア４の一部の
細孔５…内を流れる際にコア４に蓄熱回収された
排気ガスの熱が、コア４の回転にともない吸気通
路１内の低温状態の空気中に放熱されて、吸気通
路１内の空気が加熱されるようになつている。

ところで、上記従来構成のものにあつては排気
通路２内を流れる排気ガスの温度が1000℃程度の
場合にはコア４とリングギヤ６との間のエラスト
マー７が一応使用可能になつている。この場合、
排気通路２内の排気ガス温度が1000℃程度の場合
にはタービン機関の燃料消費率が比較的悪くなる
問題があるので、排気通路２内の排気ガス温度を
1300℃程度に上昇させてタービン機関の燃料消費
率を向上させることが要望されている。しかしな
がら、排気通路２内の排気ガス温度を1300℃程度
まで上昇させた場合にはエラストマー７の耐熱性
に問題が生じるので、1300℃程度の高温の排気ガ
スを使用することができない問題があつた。

この考案は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的は、高温状態の気体中で使用するこ
とができる耐熱性に優れた回転蓄熱型熱交換器を
提供することにある。

以下、この考案の一実施例を第４図乃至第７図
を参照して説明する。第４図および第５図は回転
蓄熱型熱交換器１１の配設状態を示すもので、１
２はタービン機関の燃焼器に低温状態の燃焼用空
気を供給する吸気通路（第１の通路）、１３は燃
焼器から高温状態の排気ガスを排出する排気通路
（第２の通路）である。また、回転蓄熱型熱交換
器１１には厚肉円板状のコア１４が設けられてい
る。このコア１４の中心部には第６図に示すよう
に一面側から他面側に貫通する多数の細孔１５…
によつてハニカムマトリツクス状の通風路が形成
された熱交換部１６が設けられている。また、こ
のコア１４の外周面にはリングギヤを形成するギ
ヤ部１７が設けられている。さらに、このギヤ部
１７と熱交換部１６との間には外周部側に向かう
にしたがつて徐々に開口面積が小さくなる多数の
小孔１８…が形成された応力緩衝部１９が設けら
れている。なお、応力緩衝部１９の半径方向の幅
寸法は熱交換部１６の熱膨張を吸収できる程度の
寸法になつている。そして、コア１４はこれらの
熱交換部１６、ギヤ部１７および応力緩衝部１９
がセラミツク材料によつて例えば押し出し成形等
の手段で一体に成形されている。また、コア１４
のギヤ部１７には歯幅方向略中央部位に凹陥部２
０が形成されている。そして、このコア１４のギ
ヤ部１７には第６図に示すように駆動ギヤ２１が
噛合されているとともに、ギヤ部１７の凹陥部２
０には第７図に示すようにローラ２２…が転接さ
れており、駆動ギヤ２１によつてコア１４全体が
回転駆動されるようになつている。さらに、コア
１４の燃焼器側の板面と対向する吸気および排気
の各通路１２，１３壁面には第５図に示すように
略θ字形状のシール材２３が取付けられていると
ともに、このコア１４の反対側の板面と対向する
吸気および排気の各通路１２，１３壁面には略Ｄ
字形状のシール材２４が取付けられている。そし
て、これらのシール材２３，２４がそれぞれコア
１４の板面に圧接され、これらのシール材２３，
２４によつて吸気通路１２側と排気通路１３側と
の気密性が保持されるようになつている。

そこで、上記構成のものにあつては多数の細孔
１５…によつてハニカムマトリツクス状の通風路
が形成された比較的機械強度の弱い（剛性の低
い）熱交換部１６とリングギヤを形成する比較的
強度の高い（剛性の高い）ギヤ部１７との間に外
周部側に向かうにしたがつて徐々に開口面積が小
さくなる多数の小孔１８…が形成された応力緩衝
部１９を設け、熱交換部１６の各細孔１５…間の
仕切壁の厚さ寸法を応力緩衝部１９で外周部側に
向かうにしたがつて連続的に増加させるようにし
たので、コア１４の熱交換部１６とギヤ部１７と
の間で機械強度が急激に変化する部分をなくすこ
とができる。そのため、コア１４の内部に局部的
に応力集中が生じるおそれがないので、コア１４
に熱交換部１６、ギヤ部１７および応力緩衝部１
９をセラミツクによつて一体成形することができ
る。したがつて、従来のようにセラミツク製のコ
アと金属製のリングギヤとの間に耐熱性に問題が
あるエラストマー等の緩衝材を設ける必要がない
ので、排気通路１３内に1300℃程度の高温状態の
排気ガスを流す場合でもコア１４を使用すること
ができる。

なお、この考案は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、熱交換部１６の通風路を形成
する各細孔１５…の形状は矩形状、半円形状、円
形状等のようにどのような形状にしてもよい。ま
た、上記実施例では回転蓄熱型熱交換器１１をタ
ービン機関内に設けた場合について示したが、空
気調和機等のタービン機関以外の装置内に設けて
もよい。さらに、コア１４はセラミツク材料以外
のもので形成してもよいうえ、その他この考案の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できること
は勿論である。

以上説明したように、この考案によればコアの
中心部に多数の細孔からなる通風路が形成された
熱交換部、このコアの外周部にリングギヤを形成
するギヤ部、前記熱交換部とギヤ部との間に外周
部側に向かうにしたがつて徐々に開口面積が小さ
くなる多数の小孔が形成された応力緩衝部をそれ
ぞれ設け、これらの熱交換部、ギヤ部および応力
緩衝部を一体成形したので、耐熱性の向上を図る
ことができ、高温状態の気体中で使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来例を示すもので、第１
図は使用状態を示す全体の概略構成図、第２図は
コアを示す正面図、第３図は第２図の−線断
面図、第４図乃至第７図はこの考案の一実施例を
示すもので、第４図は使用状態を示す全体の概略
構成図、第５図はコアを示す平面図、第６図は第
５図の−線断面図、第７図は第５図の−
線断面図である。 １２……吸気通路（第１の通路）、１３……排
気通路（第２の通路）、１４……コア、１５……
細孔、１６……熱交換部、１７……ギヤ部、１８
……小孔、１９……応力緩衝部、２１……駆動ギ
ヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内部に一面側から他面側に貫通する通風路が形
   成された円板状のコアの一部が低温状態の気体を
   通流する第１の通路および高温状態の気体を通流
   する第２の通路にそれぞれ挿入されるとともに、
   前記コアの外周面にリングギヤが設けられ、この
   リングギヤに噛合された駆動ギヤによつて前記コ
   アが回転駆動されて前記第２の通路内を流れる高
   温気体の熱を前記コアによつて蓄熱し、前記第１
   の通路内を流れる低温気体を加熱する回転蓄熱型
   熱交換器において、前記コアの中心部に多数の細
   孔からなる前記通風路が形成された熱交換部、外
   周部に前記リングギヤを形成するギヤ部、前記熱
   交換部とギヤ部との間に外周部側に向かうにした
   がつて徐々に開口面積が小さくなる多数の小孔が
   形成された応力緩衝部をそれぞれ設け、これらの
   熱交換部、ギヤ部および応力緩衝部を一体成形し
   たことを特徴とする回転蓄熱型熱交換器。