JP4055411B2 - 回転再生式熱交換器における伝熱エレメントの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転再生式熱交換器における伝熱エレメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の回転再生式熱交換器は、図５に示すように、ハウジングＨ内にロータＲを回転自在に装備して、該ロータＲ内に蓄熱体としての伝熱エレメントＥを装填し、該伝熱エレメントＥに高温流体（排ガスなど）と低温流体（燃焼用空気など）を交互に接触させることにより、高温流体の熱を低温流体に伝達させるように構成されている。上記伝熱エレメントＥは、図６に示すように、バスケットＢ内に積層状態で収納されていて、取扱いや保守が容易なようになっている。
【０００３】
上記伝熱エレメントＥは、例えば、図７に示すように、アンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状をしている。上記アンジュレーション（小波）Ｅ１は、その波形の山や谷の方向が流体の流れ方向Ｆに対して斜め（Ａｕ＝１０〜４０°）の方向に配向されていて、伝熱効果を向上させるようになっている。一方、上記ノッチ（大波）Ｅ２は、流体の流れ方向Ｆに配向されており、その山や谷は上記アンジュレーション（小波）のそれより大きくなっている。これらノッチ（大波）Ｅ２の山や谷の頂部は上記アンジュレーション（小波）の山や谷の頂部に当接し、その結果、隣接する伝熱エレメントＥ同士の間隔を一定に保つようになっている。ノッチ（大波）Ｅ２の間隔（ピッチ）は上記アンジュレーション（小波）のそれより数倍（図示のものでは約４倍）大きく設定されている。これらアンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状により、流体の流れが乱されて熱交換効率を向上せしめるようになっている。隣接する伝熱エレメントＥ同士のアンジュレーション（小波）Ｅ１の方向は、相互に交差するように、伝熱エレメントＥは積層される。すなわち、図７に示す下側の伝熱エレメントＥは、上側の伝熱エレメントＥを裏返した状態となっている。
【０００４】
ところで、従来、上記アンジュレーション（小波）Ｅ１とノッチ（大波）Ｅ２から成る波形状の伝熱エレメントＥを製造する場合には、アンジュレーションＥ１とノッチＥ２のそれぞれの形状や成形角度が異なるため、図８（Ａ）に示すように、まず第１回目のクリンピングロール（薄板成形ロール）Ｋ１により上記アンジュレーション（小波）Ｅ１を成形し、続いて、図８（Ｂ）に示すような、第２回目のクリンピングロールＫ２により上記ノッチ（大波）Ｅ２を成形する、２段階に分けて成形加工している。
【０００５】
以上のように、伝熱エレメントは、上記アンジュレーションＥ１の後にノッチＥ２を成形するようになっているため、このノッチＥ２の成形に際してアンジュレーションＥ１を一旦潰してから再成形加工を行わなければならない。特に、絞り加工深さが深い場合には、ノッチＥ２が斜めになって、正確なプロファイルを形成することができないだけでなく、このような２段階の成形は時間がかかったり、前後のクリンピング作業を同調させるための機構や調整を必要とする等の問題点があった。
【０００６】
また、アンジュレーションＥ１とノッチＥ２のそれぞれの形状が異なり、さらに形成後の収縮率も異なるため、それぞれのロールＫ１、Ｋ２の周速度も異なってくるので、相互に回転速度を同調させる必要がある。この同調機構としては、まず、成型用板は、あるスピード（例えば１０ｍ／分）でアンジュレーション用ロールに供給されてアンジュレーションＥ１が成形された後、ノッチ用ロールに初期板速度の約１／１．１５で送られる。更に、ノッチ用ロールから出た板は、スピードが更に減じて初期板速度の約１／１．３となるため、それぞれのロールは、同調機構で両ロールの回転速度を板速度に合わせたり、両ロール間で板を撓ます遊星的な動きをして調整する機構によって板速度を調整する必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アンジュレーション（小波）の成形部分をできるだけ潰すことなく、アンジュレーションやノッチ（大波）を正確なプロファイルに成形することができ、また、ロールの同調機構を必要としない簡素な設備でクリッピング時間を短縮化することができる回転再生式熱交換器における伝熱エレメントの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の伝熱エレメントの製造方法は、ハウジング内でロータを回転させ、該ロータに納められた伝熱エレメントを排ガス等の高温流体により加熱して蓄熱せしめると共に、該伝熱エレメントに蓄熱された熱により燃焼用空気等の低温流体を加熱する回転再生式熱交換器において、上記伝熱エレメントに形成されるアンジュレーション（小波）用波型とノッチ（大波）用波型を表面に形成したクリンピングロールにより鋼板を連続絞り成形加工する伝熱エレメントの製造方法であって、上記アンジュレーション用波型のついた上記クリンピングロール表面の回転軸方向に平行に溝を刻設し、その中にノッチ用インサート波型が埋め込まれており、上記ノッチ用インサート波型の周方向の両端に、ストッパー波型が形成されていることを特徴とする。また、上記アンジュレーション用波型が、上記クリンピングロールの回転軸方向に対して１０〜４０度のネジリ角で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）において、１はクリンピングロールであって、図１（Ｃ）に拡大して示すように、その表面にアンジュレーション（小波）用波型１ａとノッチ（大波）用波型１ｂが形成されている。図１（Ａ）から明らかなように、上記アンジュレーション（小波）用波型１ａは、ネジ歯車のように上記クリンピングロール１の回転軸に対してネジリ角が１０°〜４０°の一定角度（Ａｕ）を有する。上記ノッチ（大波）用波型１ｂは、上記クリンピングロール１の回転軸と平行に形成されている。
【００１０】
上下一対のクリンピングロール１、１は、上記アンジュレーション（小波）用波型１ａやノッチ（大波）用波型１ｂが、相互に所定の隙間（伝熱エレメント板厚）を保った状態で、しかも、それらのネジリ方向は相互に逆方向となっていて、同期して回転するようになっている。なお、一対のクリンピングロール１、１の間隔または圧力は、被加工用鋼板の種類またはアンジュレーションの深さ（伝熱エレメント板厚調整）もしくはノッチの深さ（伝熱エレメント間隔調整）などに応じて変更できる。また、クリンピングロール１の直径や各波型１ａ、１ｂの数も、必要に応じて変更できる。
【００１１】
ノッチ（大波）用インサート波型１ｂの周方向の両端には、アンジュレーション（小波）を押し潰して止めるためのストッパー波型Ｓが形成されている。このことにより、成形形状の異なる２種の形状の影響を受けずに、それぞれの成形を一度に（一対のクリンピングロールで）行うことができ、伝熱効率にも影響を及ぼさない。上下一対のストッパー波型Ｓの頂部は、噛み合いを調整するために、接触するように形成されていてアンジュレーションの成形を行わないように形成されている。
【００１２】
この状態で、被加工用の鋼板Ｐを供給すると、上下のクリンピングロール１、１のアンジュレーション（小波）用波型１ａ、１ａ間でアンジュレーション（小波）Ｅ１が成形されると共に、上記ノッチ（大波）用波型１ｂ、１ｂ間でノッチ（大波）Ｅ２が形成され、図２に示すような、ＤＵＮ（ダブル・アンジュレーション・ノッチド）型の伝熱エレメントＥが連続絞り成形加工される。上記鋼板Ｐとしては、例えば、板厚０．５〜１．２ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣなどの普通鋼、耐食性鋼、ＳＰＰなどのホーロー用鋼やＳＵＳなどの特殊用途材）を使用する。
【００１３】
図３（Ａ）は、クリンピングロールは別の実施例を示すもので、クリンピングロール２の表面にはアンジュレーション（小波）用波型２ａを形成し、それらの間に回転軸に沿った溝を形成して、ノッチ（大波）用インサート波型２ｂを嵌め込み、取付ネジ４などでクリンピングロール２に固定するようになっている。本構成により、ノッチ（大波）用インサート波型２ｂをアンジュレーション（小波）用波型２ａの深さ（伝熱エレメント板厚）とは独立してノッチ（大波）の深さ（隣接する伝熱エレメントの間隔調整）を変更できる。
【００１４】
ノッチ（大波）用インサート波型２ｂの周方向の両端には、アンジュレーション（小波）を押し潰して止めるためのストッパー波型Ｓが形成されている。上下一対のストッパー波型Ｓの頂部は、噛み合いを調整するために、相互にずらせて形成されていて、側面が接するようにしてアンジュレーションの成形を行わないように形成されている。
【００１５】
図４（Ａ）ＤＮＦ（ダブル・アンジュレーション・ノッチド・アンド・フラット）型の伝熱エレメントＥ′を示すもので、上記アンジュレーション（小波）Ｅ１の一部に平面Ｅ３を形成することにより、図４（Ｂ）に示すように、これを積層した時に、上記平面Ｅ３に上記ノッチ（大波）Ｅ２の頂部が当接するようになっている。本実施例のＤＮＦ型の伝熱エレメントＥ′を成形加工する場合には、上記アンジュレーション（小波）用波型の一部が平面となるクリンピングロール（図示せず）を使用する。
【００１６】
上記実施例のクリンピングロール１は、直径方向に２つのノッチ（大波）用波型１ｂを有するが、１つ或いは３つ以上有するものであってもよい。また、クリンピングロール１の直径も任意に設定できる。
【００１７】
【発明の効果】
アンジュレーション（小波）やノッチ（大波）を正確なプロファイルに成形できるだけでなく、簡素な設備でクリッピング時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝熱エレメントの製造方法を実施するクリッピングロールの一実施例を示す正面図（Ａ）、そのイ−イ断面図（Ｂ）及び成形の拡大断面図（Ｃ）である。
【図２】図１のクリンピングロールにより成形される伝熱エレメントの斜視図である。
【図３】クリンピングロールの別の実施例を示す断面図（Ａ）、ノッチ波型の取付説明図（Ｂ）及び成形の拡大断面図（Ｃ）である。
【図４】ＤＮＦ型の伝熱エレメントの斜視図（Ａ）およびその積層状態の説明図（Ｂ）である。
【図５】回転再生式熱交換器の一部切欠き斜視図である。
【図６】図４のロータ内に装填されるバスケットの斜視図である。
【図７】図５のバスケット内に積層状態で収納される伝熱エレメントの説明図である。
【図８】伝熱エレメントの従来の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１ クリンピングロール
１ａ アンジュレーション（小波）用波型
１ｂ ノッチ（大波）用波型
２ クリンピングロール
２ａ アンジュレーション（小波）用波型
２ｂ ノッチ（大波）用インサート波型
Ａｕ アンジュレーション（小波）の角度
Ｂ バスケット
Ｅ、Ｅ′ 伝熱エレメント
Ｅ１ アンジュレーション（小波）
Ｅ２ ノッチ（大波）
Ｅ３ 平面
Ｆ 流体の流れ方向
Ｈ ハウジング
Ｋ１ アンジュレーション（小波）用波型
Ｋ２ ノッチ（大波）用波型
Ｐ 鋼板
Ｒ ロータ
Ｓ ストッパー波型

Claims (2)

1. ハウジング内でロータを回転させ、該ロータに納められた伝熱エレメントを排ガス等の高温流体により加熱して蓄熱せしめると共に、該伝熱エレメントに蓄熱された熱により燃焼用空気等の低温流体を加熱する回転再生式熱交換器において、上記伝熱エレメントに形成されるアンジュレーション（小波）用波型とノッチ（大波）用波型を表面に形成したクリンピングロールにより鋼板を連続絞り成形加工する伝熱エレメントの製造方法であって、上記アンジュレーション用波型のついた上記クリンピングロール表面の回転軸方向に平行に溝を刻設し、その中にノッチ用インサート波型が埋め込まれており、上記ノッチ用インサート波型の周方向の両端に、ストッパー波型が形成されていることを特徴とする伝熱エレメントの製造方法。
2. 上記アンジュレーション用波型が、上記クリンピングロールの回転軸方向に対して１０〜４０度のネジリ角で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の伝熱エレメントの製造方法。

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