(57)【要約】【課題】保温材の内部に水が浸入しても、ロータに対してセクタープレートやケーシングが接触するような問題の発生を防止する。【解決手段】伝熱エレメント２を有して回転するロータ３と、ロータ３の周方向外側と間隔を有して包囲するように設けたケーシング６と、ロータ３の軸方向両端と間隔を有し且つロータ３の直径方向に延びたセクタープレート７，７'と、ケーシング６及びセクタープレート７，７'の反ロータ側を包囲するように配置した保温材１４とを備えた再生式空気予熱器であって、保温材１４の内部に、ロータ３に対応するように可逆性乾燥剤１９を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱エレメントを有して回転するロータと、該ロータの周方向外側と間隔を有して包囲するように設けたケーシングと、前記ロータの軸方向両端と間隔を有し且つロータの直径方向に延びたセクタープレートと、前記ケーシング及びセクタープレートの反ロータ側を包囲するように配置した保温材とを備えた再生式空気予熱器であって、
前記保温材の内部に、前記ロータに対応するように可逆性乾燥剤を配置したことを特徴とする再生式空気予熱器。
【請求項２】
前記可逆性乾燥剤は、シート状を有して前記保温材の内部に配置されるシート状乾燥剤であることを特徴とする請求項１に記載の再生式空気予熱器。
【請求項３】
前記保温材の内部に備えた可逆性乾燥剤に乾燥ガスを供給するための乾燥ガス供給口を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の再生式空気予熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生式空気予熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚ボイラ等の燃焼設備においては、ボイラから排出される排ガスを利用して燃焼用の空気を予熱する再生式空気予熱器が設けられている。
【０００３】
再生式空気予熱器は、伝熱エレメントを有するロータが水平回転可能に備えられ、該ロータの周方向外側には、ロータの外周を、間隔を有して包囲するケーシング（固定部材）が設けられ、前記ロータの軸方向両端には、該ロータの直径方向に延び、且つ、前記ロータの両端面と間隔を有するセクタープレート（固定部材）が前記ケーシングを挟むように設けられている。前記セクタープレートは、ロータの軸方向両端の開口を２つに区画するように設けており、前記セクタープレートで区画したロータの開口の一方には、高温の排ガスをロータに対して例えば上方から下方へ流通させる排ガスダクトが設けられ、又、前記セクタープレートにより区画した開口の他方には、ロータに対して低温の空気を例えば下方から上方へ流通させる空気ダクトが設けられている。上記した再生式空気予熱器の一例としては、特許文献１に示すものがある。
【０００４】
前記再生式空気予熱器のロータとセクタープレートとの間には前記間隔を最小に抑えるための径方向シールが設けてあり、又、ロータの外周における前記ダクトが設けられる位置とケーシングとの間にはロータとの間隔を最小に抑えるための軸方向シールが設けてあり、更に、ロータの外周における上下端とケーシングとの間には周方向に延びる周方向シールが設けられている。そして、前記径方向シールと軸方向シールと周方向シールにより、高温の排ガスと低温の空気との混合を最少に抑制している。
【０００５】
このような再生式空気予熱器においては、放熱を抑えて熱交換効率を高めるために、前記ケーシングの外周面、セクタープレートの反ロータ側面、及び、排ガスダクトと空気ダクトの外周面には、夫々保温材を巻き付けて配置している。この保温材の外周には、雨水が保温材の内部に浸入するのを防止するための防水シート（ビニールシート）と、該防水シートの外面を保持する外装板を設けている。そして、前記外装板、防水シート及び保温材は、前記ケーシング、セクタープレート、及び、排ガスダクトと空気ダクトの夫々の外面に立設したスタッドボルトによって固定している。
【０００６】
前記再生式空気予熱器の運転時には、前記ロータは上方から導かれる高温の排ガスで加熱されることから高温側（上側）が膨張し、ロータ内に生じる温度勾配によってロータは外周部が下方へ垂れるように変形する。又、固定部材であるセクタープレート及びケーシングも排ガスの導入側である上側の温度が高くなることから、前記ロータの変形量とは異なるが、前記セクタープレート及びケーシングもロータと同様に外周側が下方へ垂れるように変形する。
【０００７】
前記したようにロータが変形すると、該ロータと前記セクタープレートとの間隔は低温時とは異なった状態になるため、前記セクタープレートは、ロータとの間隔を常に所定値に保持するための調節機構により支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−２４１６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記再生式空気予熱器の運転時には、前記したように、ロータの外周部が下方へ垂れるように変形し、これと同時に、固定部材である前記セクタープレート及びケーシングも同様に外周部が下方へ垂れるように変形するが、こうした運転状態において、豪雨等の気象条件によって、保温材の内部に水が浸入する場合があり、保温材の内部に水が浸入すると、前記セクタープレートとケーシングの一方或いは両方が濡れることによって冷却される。
【００１０】
セクタープレート及びケーシングが冷却されると、セクタープレート及びケーシングは運転前の冷間時の状態に復元した形状となるため、下方のセクタープレートに備えた径方向シールがロータの下面に接触する、或いは、ケーシングに備えた軸方向シールがロータの外周面に接触する、更には、セクタープレート及びケーシングがロータに接触して干渉する等の問題を生じる可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、保温材の内部に水が浸入しても、ロータに対してセクタープレートやケーシングが接触するような問題の発生を防止できる再生式空気予熱器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、伝熱エレメントを有して回転するロータと、該ロータの周方向外側と間隔を有して包囲するように設けたケーシングと、前記ロータの軸方向両端と間隔を有し且つロータの直径方向に延びたセクタープレートと、前記ケーシング及びセクタープレートの反ロータ側を包囲するように配置した保温材とを備えた再生式空気予熱器であって、
前記保温材の内部に、前記ロータに対応するように可逆性乾燥剤を配置したことを特徴とする再生式空気予熱器、に係るものである。
【００１３】
上記再生式空気予熱器において、前記可逆性乾燥剤は、シート状を有して前記保温材の内部に配置されるシート状乾燥剤であることが好ましい。
【００１４】
又、上記再生式空気予熱器において、前記保温材の内部に備えた可逆性乾燥剤に乾燥ガスを供給するための乾燥ガス供給口を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保温材の内部に水が浸入しても、ロータに対してセクタープレートやケーシングが接触するような問題の発生を防止できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の再生式空気予熱器の一実施例を示す概略切断側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示した詳細図である。
【図２】（ａ）は本発明を適用する再生式空気予熱器の一例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の概略切断側面図である。
【図３】運転状態の再生式空気予熱器の変形を誇張して示す概略切断側面図である。
【図４】（ａ）は防水シートをスタッドボルトが貫通した状態を示す斜視図、（ｂ）はセクタープレート及びケーシングの変形によってスタッドボルトが移動した状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は上側のセクタープレートが冷却された状態を示す作動図、（ｂ）はケーシング及び下側のセクタープレートが冷却された状態を示す作動図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１８】
図２は本発明を適用する再生式空気予熱器の一例を示すもので、再生式空気予熱器１は、金属板からなる伝熱エレメント２を有するロータ３が、軸４を介して固定ビーム５上に水平回転可能に設置されている。前記ロータ３の周方向外側には、ロータ３の外周を所定の間隔を有して包囲するケーシング６が配置されており、又、前記ロータ３の軸方向両端（上下端）には、前記ロータ３の直径方向に延び、且つ、前記ロータ３の両端面と所要の間隔を有するセクタープレート７，７'が、前記ケーシング６を上下から挾持するように配置されている。前記ケーシング６とセクタープレート７，７'は、支持部材８を介して前記固定ビーム５に固定している。
【００１９】
前記セクタープレート７，７'は、ロータ３の軸方向両端の開口を２つに区画するように配置されており、前記セクタープレート７，７'により区画されたロータ３の開口の一方には、高温の排ガスＧをロータ３に対して例えば上方から下方へ向けて流通させる排ガスダクト９を設けている。又、前記セクタープレート７，７'により区画されたロータ３の開口の他方には、ロータ３に対して低温の空気Ａ（図２（ａ）ではＡ１，Ａ２の場合を示す）を例えば下方から上方へ向けて流通させる空気ダクト１０を設けている。図２（ａ）では、空気ダクト１０が二つに分割されており、二つに分割された空気ダクト１０により前記ロータ３の開口の他方に、一次空気Ａ１と二次空気Ａ２を別個に導入するようにした場合を示している。
【００２０】
前記再生式空気予熱器１のロータ３とセクタープレート７，７'との間には前記間隔を最小に抑えるための径方向シール１１が設けてあり、又、ロータ３の外周におけるダクト９，１０の径方向外端とケーシング６との間には間隔を最小に抑えるための軸方向シール１２が設けてあり、更に、ロータ３の外周における上下端とケーシング６との間には、ロータ３の外周をシールする周方向シール１３が設けられている。前記径方向シール１１と軸方向シール１２と周方向シール１３は、高温の排ガスＧと低温の空気Ａの混合を最少に抑えるように設けられる。
【００２１】
又、前記再生式空気予熱器１においては、放熱を抑えて熱交換効率を高めるために、前記ケーシング６の外周面、セクタープレート７，７'の反ロータ３側面、及び、排ガスダクト９と空気ダクト１０の外周面には、夫々保温材１４が設置されている。図１（ｂ）、図２（ｂ）の保温材１４は、３層の保温材層１４ａ，１４ｂ，１４ｃを重ねて設けた場合を示している。最外周の保温材層１４ｃの外側には、雨水が保温材１４の内部に浸入するのを防止するための防水シート１５（ビニールシート）が配置されており、更に、防水シート１５の外面には形状を保持するための外装板１６が設けられている。前記外装板１６、防水シート１５及び保温材１４は、前記ケーシング６、セクタープレート７，７'、及び、排ガスダクト９と空気ダクト１０の夫々の外面に立設したスタッドボルト１７によって、ケーシング６、セクタープレート７，７'、及び、排ガスダクト９と空気ダクト１０に夫々固定されている。
【００２２】
前記再生式空気予熱器１の運転時には、図３に示すように、前記ロータ３は上方から導かれる高温の排ガスＧによって加熱されることから高温側（上側）が膨張し、ロータ３内に生じる温度勾配によって、ロータ３は外周部が下方へ垂れるように変形する。又、固定部材であるセクタープレート７，７'も排ガスＧの導入側である上側の温度が高くなることから、前記ロータ３の変形量とは異なるが、前記ロータ３と同様に外周側が下方へ垂れるように変形する。又、ケーシング６は下部の直径に対して上部の直径が大きくなるように変形する。
【００２３】
前記保温材１４は外周に防水シート１５を設けることで、保温材１４の内部に水が浸入するのを防止している。しかし、図４（ａ）に示すように防水シート１５には、スタッドボルト１７が貫通する貫通穴１８が設けられている。
【００２４】
このため、前記セクタープレート７，７'及びケーシング６が図３に示すように変形すると、防水シート１５を貫通するスタッドボルト１７は図４（ｂ）に矢印Ｗで示すように移動し、防水シート１５を貫通するスタッドボルト１７の貫通穴１８が押し拡げられるようになる。このため、防水シート１５では高い気密性を保持することができず、よって、前記貫通穴１８から保温材１４の内部に水が浸入することが考えられる。
【００２５】
再生式空気予熱器１の運転により、図３に示すように、ロータ３とセクタープレート７，７'及びケーシング６が変形した状態において、豪雨等の気象条件により保温材１４の内部に水が浸入した場合には、浸入した水によって前記セクタープレート７，７'及びケーシング６の一方或いは両方が濡れることにより冷却される。
【００２６】
再生式空気予熱器１の運転時に上側のセクタープレート７が冷却された場合には、セクタープレート７は運転前の冷間時の状態に復元する。即ち、図５（ａ）に矢印Ｘで示すようにセクタープレート７は外周端が上方へ移動して下側のセクタープレート７'を引き上げるように作用するため、下側のセクタープレート７'に備えた径方向シール１１がロータ３の下面に接触する可能性があり、更には、セクタープレート７'がロータ３に接触して干渉する可能性がある。又、図５（ａ）に示すように、ロータ３の外周面の上部に、ケーシング６の内面が接触する可能性がある。
【００２７】
又、再生式空気予熱器１の運転時にケーシング６及び下側のセクタープレート７'が冷却された場合には、ケーシング６は、図５（ｂ）に矢印Ｙで示すように、下端が内側（ロータ３側）へ移動するように変形する。このため、ケーシング６の内周面に備えられる軸方向シール１２の下部がロータ３の外周面に接触する可能性があり、更には、ケーシング６の内周面の下部がロータ３に接触して干渉する可能性がある。
【００２８】
本発明では、上記したような再生式空気予熱器１が有する問題を防止するために、図１に示すように、前記ケーシング６及びセクタープレート７，７'の反ロータ３側に配置される保温材１４の内部に、前記ロータ３に対応するように可逆性乾燥剤１９を配置している。即ち、可逆性乾燥剤１９は保温材１４が延設される方向に沿って配置されており、前記ケーシング６の外面に設けた保温材１４の内部に設けられる可逆性乾燥剤１９は、前記ロータ３を取り巻くように配置されている。又、前記排ガスダクト９及び空気ダクト１０の外周に設けられる保温材１４の内部に、前記可逆性乾燥剤１９を配置してもよい。
【００２９】
前記可逆性乾燥剤１９は、シート状を有して図１に示す保温材層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの相互間に配置できるようにしたシート状乾燥剤２０であることが好ましい。又、可逆性乾燥剤１９は、乾燥剤粒子或いは乾燥剤ジェルを袋に収容した乾燥剤を、前記ロータ３に対応するように保温材層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの相互間に所要の間隔で挿入するように配置してもよい。
【００３０】
前記可逆性乾燥剤１９は、高い吸水性能と低温での高い脱水性能が発揮できるものが好ましく、例えば６０〜８０℃の温度で良好な脱水性能が発揮される合成ゼオライト等を用いることができる。合成ゼオライトは天然に産出するゼオライトに由来する乾燥剤であり「モレキュラーシーブ」（登録商標）が知られている。又、その他の可逆性乾燥剤１９としては、シリカゲル、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム等のアルカリ土類金属の酸化物等が挙げられる。
【００３１】
前記シート状乾燥剤２０は、パルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維及び無機繊維のような繊維或いはその他の基材層の表面に、所定の粒径に粉砕した吸湿剤が接着剤を用いて接着された構成を有することができる。
【００３２】
前記ロータ３に対応するように保温材１４の内部に配置した可逆性乾燥剤１９は、前記保温材１４に雨水が浸入した場合に、直ちにその水を吸収するため、浸入した水がロータ３側へ移動するのを阻止し、よって、前記ケーシング６やセクタープレート７，７'が水に濡れることで冷却される問題を防止することができる。
【００３３】
前記再生式空気予熱器１に導入される排ガスＧは、例えば４００℃前後の温度を有しており、このときの保温材１４の温度は、ロータ３に近い内側が高く外側が低くなる例えば９０〜３０℃の温度勾配を有している。このため、前記合成ゼオライトからなる可逆性乾燥剤１９は、保温材１４の内部における可逆性乾燥剤１９の良好な脱水性能が発揮される温度域（６０〜８０℃の温度）に配置する。図１の実施例では、６０〜８０℃の温度となる中間の保温材層１４ｂと外側の保温材層１４ｃの間に可逆性乾燥剤１９を配置した場合を示している。
【００３４】
又、図１（ｂ）に示す如く、前記保温材１４の外部には、保温材１４の内部に備えた可逆性乾燥剤１９に乾燥ガス２１を供給するための乾燥ガス供給口２２を設けている。図１の実施例では、ケーシング６の外周に設けられる保温材１４の内部に配置される可逆性乾燥剤１９の下部位置に乾燥ガス供給口２２を設けた場合を示している。図中２３は、乾燥ガス２１の供給を調整するための調整弁である。
【００３５】
前記可逆性乾燥剤１９は、前記保温材１４に雨水が浸入すると浸入した水を吸収し、雨水の浸入が無くなると、可逆性乾燥剤１９が保温材１４における６０〜８０℃の温度域に配置されていることから、吸水した水を放出する脱水作用を行う。
【００３６】
更に、前記乾燥ガス供給口２２に乾燥ガス２１を供給すると、乾燥ガス２１は、可逆性乾燥剤１９が脱水作用によって放出した水分（蒸気）を除去する。このとき、前記したように、保温材１４は防水シート１５による完全な気密が保持できないため、前記可逆性乾燥剤１９から放出された水分（蒸気）を除去した乾燥ガス２１は、図４の貫通穴１８等の隙間を通して外部に排出される。従って、前記乾燥ガス２１の供給により可逆性乾燥剤１９の脱水作用が促進される。このときの乾燥ガス２１の供給量は少ない量であっても脱水効果を有効に高めることができる。又、水分（蒸気）を除去した乾燥ガス２１を保温材１４の外部に排出するために、ケーシング６の外周に配置される保温材１４の上部に排気口２４を設けてもよい。この排気口２４は、雨水が排気口２４から保温材１４に浸入しないように、傘付きの煙突構造等とすることが好ましい。
【００３７】
次に、上記実施例の作動を説明する。
【００３８】
前記再生式空気予熱器１の通常の運転時には、図３に示すように、前記ロータ３は上方から導かれる高温の排ガスＧによって加熱されることから高温側（上側）が膨張し、ロータ３内に生じる温度勾配によってロータ３は外周部が下方へ垂れるように変形する。又、固定部材であるセクタープレート７，７'も排ガスＧの導入側である上側の温度が高くなることから、前記ロータ３の変形量とは異なるが、前記ロータ３と同様に外周側が下方へ垂れるように変形する。又、ケーシング６は下部の直径に対して上部の直径が大きくなるように変形する。
【００３９】
このような再生式空気予熱器１の運転状態において、豪雨等の気象条件によって、保温材１４の内部に水が浸入した場合には、この浸入した水で前記ケーシング６とセクタープレート７，７'の一方又は両方が濡れることで冷却されることが考えられる。
【００４０】
しかし、図１に示すように、前記保温材１４の内部にロータ３に対応するように可逆性乾燥剤１９を配置したので、浸入した水は前記可逆性乾燥剤１９により吸収される。このため、前記ケーシング６やセクタープレート７，７'が浸入した水によって冷却される問題は防止される。従って、浸入した水により前記ケーシング６やセクタープレート７，７'が冷却されて図５（ａ）、（ｂ）に示すように形状が変化することにより、ロータ３の下面に下部のセクタープレート７'が接触する、或いは、ロータ３の外周面にケーシング６が接触するといった問題の発生を未然に防ぐことができる。
【００４１】
前記可逆性乾燥剤１９は、シート状を有するシート状乾燥剤２０とすることができ、このシート状乾燥剤２０によれば、保温材層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの相互間に容易に設置することができる。
【００４２】
又、可逆性乾燥剤１９による良好な脱水性能が発揮される６０〜８０℃の温度域となる保温材１４内部の所定位置に、前記可逆性乾燥剤１９を配置しているので、浸入した水を吸水した可逆性乾燥剤１９は、運転状態での６０〜８０℃の温度域によって効果的に脱水されて乾燥（再生）される。
【００４３】
このとき、前記乾燥ガス供給口２２により可逆性乾燥剤１９に乾燥ガス２１を供給すると、可逆性乾燥剤１９の脱水作用によって放出される水分（蒸気）は前記乾燥ガス２１により除去されて外部に排出されるので、前記可逆性乾燥剤１９の脱水作用は有効に促進される。乾燥ガス２１の供給は、前記調整弁２３によって必要なときに必要な量を供給することができる。
【００４４】
上記したように、前記可逆性乾燥剤１９は吸水と脱水を繰り返すことができるため、保温材１４の内部に浸入した水によって前記ケーシング６やセクタープレート７，７'が冷却される問題を長期間に亘って防止することができる。
【００４５】
尚、本発明の再生式空気予熱器は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１  再生式空気予熱器
２  伝熱エレメント
３  ロータ
６  ケーシング
７  セクタープレート
７'  セクタープレート
１４  保温材
１９  可逆性乾燥剤
２０  シート状乾燥剤
２１  乾燥ガス
２２  乾燥ガス供給口
【図１】
2014234983.tif 000003
【図２】
2014234983.tif 000004
【図３】
2014234983.tif 000005
【図４】
2014234983.tif 000006
【図５】
2014234983.tif 000007