JP2011158200A

JP2011158200A - 熱交換器

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Publication number: JP2011158200A
Application number: JP2010021027A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shikazono; 直毅鹿園; Tsunehito Wake; 庸人和氣; Shiro Ikuta; 四郎生田; Isamu Kamitori; 勇神取; Kazuaki Iwamoto; 和明岩元
Original assignee: KANDORI KOGYO KK; MK HANBAI CO Ltd; University of Tokyo NUC; Waki Seisakusho KK
Current assignee: KANDORI KOGYO KK; MK HANBAI CO Ltd; University of Tokyo NUC; Waki Seisakusho KK
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: JP5620685B2; WO2011096324A1; CN102822617A; CN102822617B; US20130032320A1

Abstract

【課題】排ガスの熱を回収する潜熱回収用の熱交換器において、熱交換器の小型化を図ると共に熱交換の効率を向上させる。
【解決手段】溝３６と波状凹凸部３３，３４を形成した中空管の熱交換用チューブ３０を長手方向が鉛直方向となるよう複数並列に配置し、熱交換媒体を下方の流入口３１から上方の流出口３２に流す。シェル４０に誘導壁４３，４４を設け、排ガスを上方の流出口４１から下方の流出口４２に流すことにより、排ガスを流路４６ａ〜４６ｄと複数の熱交換用チューブ３０の隙間で蛇行させる。排ガスと熱交換媒体とは全体として対向流となり、波状凹凸部３３，３４により排ガスに二次流れが生じるから、熱交換効率が向上し、長手方向が鉛直方向となるように配置すると共に溝３６と波状凹凸部３３，３４とを形成するから、凝縮水の下方への排水を促進することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関し、詳しくは、燃焼後の排ガスと熱交換媒体との熱交換により排ガスの熱を回収するフィンレスの熱交換器に関する。

従来、この種の熱交換器としては、Ｕ字状に形成された複数のチューブに冷却水を流し、複数のチューブの冷却水の出口に近い側から複数のチューブ内の冷却水と略直交して排ガスが流れるようにして排ガスの熱を回収するものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この熱交換器では、複数のチューブなどをステンレスで形成することによって排ガスによる腐食を防止し、複数のチューブ間にコルゲートフィンを挿入することによって熱交換効率の向上を図っている。

日本機械学会論文集（Ｂ偏）７２巻７１３号，ｐｐ．９６−１０３，２００６年

排ガスの熱を回収する潜熱回収用の熱交換器では、小型化を図ると、排ガスの熱交換により生成される凝縮水により熱交換効率が低下する場合が生じる。熱交換器の小型化は、チューブを扁平にすると共にチューブ間の間隔を小さくして排ガスとの熱交換の効率を高くすることにより行なわれるが、チューブ間の間隔が小さくなると凝縮水がチューブ間に留まって排ガスの流通を妨げることとなり、熱交換の効率を低下させてしまう。特にチューブ間にフィンが取り付けられている熱交換器では、フィン効率の低下に加え、フィンが凝縮水の排水を妨げるため、熱交換の効率の低下は著しくなる。

本発明の熱交換器は、排ガスの熱を回収する潜熱回収用の熱交換器において、熱交換器の小型化を図ると共に熱交換の効率を向上させることを主目的とする。

本発明の熱交換器は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の熱交換器は、
燃焼後の排ガスと熱交換媒体との熱交換により前記排ガスの熱を回収するフィンレスの熱交換器であって、
酸に対する耐食性に優れた金属板材により前記熱交換媒体の流路の厚みが３ｍｍ以下となるよう扁平な中空管として形成されて３ｍｍ以下の間隔をもって長手方向が主として鉛直方向となるよう並列に配置された複数の熱交換用チューブと、
前記複数の熱交換用チューブを収納すると共に前記複数の熱交換用チューブとの間に前記排ガスを流通するための流路を形成するシェルと、
を備え、
前記複数の熱交換用チューブは、鉛直下方に前記熱交換媒体の流入口が形成されると共に鉛直上方に前記熱交換媒体の流出口が形成されてなり、
前記シェルは、鉛直上方に前記排ガスの流入口が形成されると共に鉛直下方に前記排ガスの流出口が形成されてなり、
前記複数の熱交換用チューブおよび／または前記シェルは、前記排ガスが鉛直上方から下方に向けて蛇行して前記複数の熱交換用チューブの隙間に流れるよう蛇行誘導部が形成されてなる、
ことを要旨とする。

本発明の熱交換器では、酸に対する耐食性に優れた金属板材により熱交換媒体の流路の厚みが３ｍｍ以下となるよう扁平な中空管として形成された複数の熱交換用チューブを３ｍｍ以下の間隔をもって長手方向が主として鉛直方向となるよう並列に配置し、この配置した複数の熱交換用チューブをシェルに収納する。このとき、シェルと複数の熱交換用チューブとの間に排ガスを流通するための流路が形成される。複数の熱交換用チューブには鉛直下方に熱交換媒体の流入口を形成すると共に鉛直上方に熱交換媒体の流出口を形成し、シェルには鉛直上方に排ガスの流入口を形成すると共に鉛直下方に排ガスの流出口を形成する。そして、複数の熱交換用チューブかシェルの一方または双方に排ガスが鉛直上方から下方に向けて蛇行して複数の熱交換用チューブの隙間に流れるよう蛇行誘導部を形成する。このように、熱交換媒体の流路の厚みが３ｍｍ以下となるよう扁平な中空管として形成された複数の熱交換用チューブを３ｍｍ以下の間隔をもって並列に配置し、これをシェルに収納するから、小型の熱交換器とすることができる。

こうして構成された本発明の熱交換器では、熱交換媒体は、複数の熱交換用チューブの鉛直下方に形成された流入口から流入して並列に配置された複数の熱交換用チューブを鉛直下方から鉛直上方に向けて流れ、複数の熱交換用チューブの鉛直上方に形成された流出口から流出する。一方、排ガスは、シェルの鉛直上方に形成された流入口から流入してシェルと複数の熱交換用チューブとの間に形成された流路を流れ、シェルの鉛直下方に形成された流出口から流出する。排ガスは、シェルと複数の熱交換用チューブとの間に形成された流路では、複数の熱交換用チューブかシェルの一方または双方に形成された蛇行誘導部により鉛直上方から下方に向けて蛇行して複数の熱交換用チューブの隙間に流れる。従って、熱交換媒体は鉛直下方から鉛直上方に流れることとなり、排ガスは蛇行誘導部により蛇行するものの全体として鉛直上方から鉛直下方に流れることとなるから、熱交換媒体と排ガスは対向流となり、熱交換の効率を向上させることになる。排ガスの熱交換により複数の熱交換用チューブの扁平面に凝縮水が生じるが、複数の熱交換用チューブは長手方向が主として鉛直方向となるよう並列に配置されているから、凝縮水は鉛直下方に向けて集水しながら排水される。この結果、生成した凝縮水が留まって排ガスの流れを妨げるのを抑制することができ、排ガスの圧力損失を低減することができる。また、本発明の熱交換器は、フィンレスの熱交換器として構成されているから、複数の熱交換用チューブの間にフィンが取り付けられているものに比して凝縮水の排水を促進することができる。この結果、小型で熱交換の効率のよい熱交換器とすることができる。

本発明の熱交換器において、前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の略中央に鉛直方向の溝が形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、複数の熱交換用チューブの扁平面に生じる凝縮水が溝を伝って鉛直下方に流れるから、凝縮水の排水性を向上させることができ、より小型で熱交換の効率のよい熱交換器とすることができる。また、この溝を形成することにより、複数の熱交換用チューブの強度を向上させることができる。この結果、より薄い金属板材を用いて複数の熱交換用チューブを形成することができる。この場合、前記複数の熱交換用チューブは前記溝が内側で接着固定されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、複数の熱交換用チューブの強度を更に向上させることができる。

また、本発明の熱交換器において、前記蛇行誘導部は、前記排ガスが前記複数の熱交換用チューブに対して略水平方向に流れるよう前記シェルの内側に形成された誘導壁である、ものとすることもできる。この場合、前記蛇行誘導部は、前記誘導壁に加え、前記シェルの誘導壁に整合する位置に該誘導壁の方向に前記複数の熱交換用チューブの扁平面に形成されたリブである、ものとすることもできる。こうすれば、排ガスをより確実に蛇行しながら複数の熱交換用チューブの隙間に流すことができ、熱交換の効率を向上させることができる。

さらに、本発明の熱交換器において、前記蛇行誘導部は、前記複数の熱交換用チューブの扁平面に略水平方向に複数段となるよう形成された複数のリブであり、前記シェルは、外壁の内側が前記複数の熱交換用チューブの複数のリブが形成された位置における両側面のうち最上段から下段に向けて交互に一方の側面と他方の側面とに当接すると共に同一段におけ両側面のうち前記当接する側面と異なる側面では当接しないよう形成されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、複数の熱交換用チューブの扁平面に形成された複数のリブとシェルとにより、シェルの内側に誘導壁を形成することなく、排ガスを蛇行させながら複数の熱交換用チューブの隙間に流すことができ、熱交換の効率を向上させることができる。

あるいは、本発明の熱交換器において、前記複数の熱交換用チューブは、扁平面に前記排ガスの主な流れ方向に対して１０度〜８０度の範囲内の角度で折れ曲がって連続する凹部と凸部とからなる波状凹凸部が略一面に亘って複数形成されてなる、ものとすることもできる。排ガスは、複数の熱交換用チューブの隙間を流れるときに複数の熱交換用チューブの扁平面に形成された複数の波状凹凸部により二次流れを伴って流れるようになる。この結果、熱交換効率が向上する。また、凝縮水は排ガスの流れにより波状凹凸部における凹部に導かれるから、波状凹凸部の凹部が凝縮水の排水流路の役割を担うようになる。即ち、複数の熱交換用チューブの扁平面に波状凹凸部を複数形成することにより、凝縮水の排水性を向上させることができるのである。

こうした複数の熱交換用チューブの扁平面に波状凹凸部を複数形成した態様の本発明の熱交換器において、前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の鉛直上方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度の方が扁平面の鉛直下方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度より小さくなるよう形成されてなる、ものとすることもできる。複数の熱交換用チューブの扁平面の鉛直上方に位置する部位における波状凹凸部の排ガスの主な流れ方向に対する角度を小さくすることにより、排ガスの二次流れを促進して排ガスと熱交換媒体の熱交換の効率を向上させることができ、複数の熱交換用チューブの扁平面の鉛直下方に位置する部位における波状凹凸部の排ガスの主な流れ方向に対する角度を大きくすることにより、波状凹凸部における凹部の鉛直方向に対する角度を小さくして凝縮水を鉛直下方に流しやすくすることができる。この場合、前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の鉛直上方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度が１０度〜４５度の範囲内となると共に扁平面の鉛直下方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度が４５度〜８０度の範囲内となるよう形成されてなる、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としての熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の熱交換器２０に用いる複数の熱交換用チューブ３０の外観を側面から示す側面図である。熱交換用チューブ３０の一部を拡大して示す拡大説明図である。実施例の熱交換器２０における排ガスの流れを模式的に示す説明図である。変形例の熱交換器２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。変形例の熱交換器２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。変形例の熱交換器２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。変形例の熱交換器２０Ｅの構成の概略を示す構成図である。変形例の熱交換用チューブ３０Ｆの構成の概略を示す構成図である。変形例の熱交換器２０Ｇの構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例としての熱交換器２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施例の熱交換器２０に用いる複数の熱交換用チューブ３０の外観を側面から示す側面図であり、図３は熱交換用チューブ３０の一部を拡大して示す拡大説明図である。実施例の熱交換器２０は、燃焼後の排ガスと冷却水などの熱交換媒体との熱交換により排ガスの熱を回収するフィンレスの熱交換器として構成されており、図示するように、長手方向が鉛直方向となるように並列に配置した複数（例えば２２本など）の熱交換用チューブ３０と、この複数の熱交換チューブ３０を収納するシェル４０と、を備える。

各熱交換用チューブ３０は、酸に対する耐食性に優れた金属材料（例えば、ステンレスなど）による厚みが０．３ｍｍの板材により、高さ（長さ）が１５０ｍｍ、幅が３０ｍｍ、内側の熱交換媒体の流路の厚みが２．４ｍｍ（全体としての厚みは板厚を含めて３．０ｍｍ）の全体として略矩形形状の扁平な中空管として形成されており、隣接する熱交換用チューブ３０との隙間が１．６ｍｍとなるよう長手方向が鉛直方向となるよう並列に配置されている。各熱交換用チューブ３０の鉛直下方の下端近傍には熱交換媒体の流入口３１が形成されており、各熱交換用チューブ３０の各流入口３１は連絡管３１ａにより連通している。また、各熱交換用チューブ３０の鉛直上方の上端近傍には熱交換媒体の流出口３２が形成されており、各熱交換用チューブ３０の各流出口３２は連絡管３２ａにより連通している。従って、熱交換媒体は、各熱交換用チューブ３０の鉛直下方に位置する各流入口３１から流入し、各熱交換用チューブ３０を鉛直上方に流れ、各熱交換用チューブ３０の鉛直上方に位置する各流出口３２から流出する。

各熱交換用チューブ３０の扁平面の中央には、図１および図３に示すように、鉛直方向の深さが１．２ｍｍで幅が１．６ｍｍの内側に凸状の溝３６が形成されている。溝３６は、熱交換用チューブ３０の両扁平面に形成されているため、チューブの内側で両扁平面の溝３６が当接する。実施例では、このチューブの内側で当接する両扁平面の溝３６をロウ付けなどにより接着固定している。これにより、熱交換用チューブ３０の強度を向上させることができる。また、この溝３６は、排ガスとの熱交換により熱交換用チューブ３０の表面に生じる凝縮水を集水して鉛直下方に導くものとなるから、凝縮水の排水性を向上させることができる。

また、各熱交換用チューブ３０の扁平面には、水平に対して予め定めた角度αで折れ曲がって連続する「Ｖ」字あるいは「Ｗ」字を９０度回転して連続させた形状の凹部３３と凸部３４とからなる波状凹凸部３３，３４が全面に形成されている。この波状凹凸部３３，３４の水平からの角度αは、１０度〜８０度の範囲、好ましくは３０度〜６０度の範囲、更に好ましくは３０度〜４５度の範囲であり、実施例では３０度とした。各熱交換用チューブ３０の扁平面に形成された波状凹凸部３３，３４は、排ガスが略水平に流れたときに、排ガスの主な流れの他に二次流れを生じさせる。このため、排ガスと熱交換媒体の熱交換の効率を向上させることができる。また、波状凹凸部３３，３４は、排ガスの流れにより付着した凝縮水を凹部３３に集水し、さらに鉛直下方に導くものとなるから、凝縮水の排水性を向上させることができる。

シェル４０は、各熱交換用チューブ３０と同様に、酸に対する耐食性に優れた金属材料（例えば、ステンレスなど）による厚みが０．３ｍｍの板材により、連絡管３１ａ，３２ａにより連結された複数の熱交換用チューブ３０を収納する略直方体形状のケースとして形成されており、複数の熱交換用チューブ３０との間で排ガスの流路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを形成する。シェル４０の鉛直上方の図１中左側には排ガスの流入口４１が形成されており、シェル４０の鉛直下方の図１中右側には排ガスの流出口４２が形成されている。また、シェル４０の内側には、複数の熱交換用チューブ３０との間で形成する排ガスの流路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを区分すると共に排ガスの流れを誘導する誘導壁４３，４４が取り付けられている。従って、排ガスは、図４の白抜き矢印に示すように、シェル４０の鉛直上方に形成された流入口４１から流入し、蛇行しながら複数の熱交換用チューブ３０の隙間と流路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄとを通って、シェル４０の鉛直下方に形成された流出口４２から流出する。従って、排ガスと複数の熱交換用チューブ３０に流れる熱交換媒体とは全体として対向流となり、熱交換の効率を向上させることができる。

以上説明した実施例の熱交換器２０によれば、扁平な中空管として形成された略矩形形状の複数の熱交換用チューブ３０を１．６ｍｍの間隔をもって長手方向が鉛直方向となるよう並列に配置し、熱交換媒体を鉛直下方に位置する各流入口３１から流入し、各熱交換用チューブ３０を鉛直上方に流し、各熱交換用チューブ３０の鉛直上方に位置する各流出口３２から流出させ、一方、排ガスをシェル４０の鉛直上方に形成された流入口４１から流入し、シェル４０と複数の熱交換用チューブ３０と誘導壁４３，４４とにより形成される流路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと複数の熱交換用チューブ３０の隙間とに蛇行させながら流し、シェル４０の鉛直下方に形成された流出口４２から流出することにより、排ガスと複数の熱交換用チューブ３０に流れる熱交換媒体とを全体として対向流として、熱交換の効率の向上を図ることができる。複数の熱交換用チューブ３０を長手方向が鉛直方向となるよう並列に配置することにより、排ガスの熱交換により複数の熱交換用チューブ３０の扁平面に生じる凝縮水を鉛直下方に向けて集水しながら排水することができる。この結果、生成した凝縮水が留まって排ガスの流れを妨げるのを抑制することができ、排ガスの圧力損失を低減することができる。しかも、実施例の熱交換器２０は、フィンレスの熱交換器として構成したから、複数の熱交換用チューブ３０の間にフィンが取り付けられているものに比して凝縮水の排水を促進することができる。この結果、小型で熱交換の効率のよい熱交換器とすることができる。

また、実施例の熱交換器２０によれば、複数の熱交換用チューブ３０の扁平面の中央に鉛直方向の溝３６を形成したことにより、排ガスの熱交換により熱交換用チューブ３０の扁平面に生じる凝縮水を集水して鉛直下方に導くことができ、凝縮水の排水性を向上させることができると共に、複数の熱交換用チューブ３０の強度を向上させることができ、薄い板厚の金属材料で複数の熱交換用チューブ３０を形成することができ、より小型の熱交換器とすることができる。しかも、溝３６はチューブの内側で接着固定することにより、熱交換用チューブ３０の強度を更に向上させることができる。

さらに、実施例の熱交換器２０によれば、複数の熱交換用チューブ３０の扁平面に排ガスが主に流れる方向の水平に対して予め定めた角度αで折れ曲がって連続する凹部３３と凸部３４とからなる波状凹凸部３３，３４を全面に形成したことにより、排ガスに主な流れの他に二次流れを生じさせることができ、この結果、排ガスと熱交換媒体の熱交換の効率を向上させることができる。また、波状凹凸部３３，３４は、排ガスの流れにより付着した凝縮水を凹部３３に集水して鉛直下方に導くから、凝縮水の排水性を更に向上させることができる。

実施例の熱交換器２０では、複数の熱交換用チューブ３０の扁平面の中央に溝３６を形成すると共に扁平面の略全面に波状凹凸部３３，３４を形成するものとしたが、図５の変形例の熱交換器２０Ｂに示すように、複数の熱交換用チューブ３０Ｂの扁平面の中央に溝３６は形成するが、扁平面に波状凹凸部３３，３４は形成しないものとしてもよいし、逆に、図６の変形例の熱交換器２０Ｃに示すように、複数の熱交換用チューブ３０Ｃの扁平面の中央に溝３６は形成しないが、扁平面に波状凹凸部３３Ｃ，３４Ｃは形成するものとしてもよい。この場合、複数の熱交換用チューブ３０Ｃの扁平面の中央にも波状凹凸部３３Ｃ，３４Ｃを形成するものとしてもよい。或いは、複数の熱交換用チューブの扁平面には溝３６も波状凹凸部３３，３４も形成しないものとしても構わない。

実施例の熱交換器２０では、複数の熱交換用チューブ３０の扁平面の中央に溝３６を形成すると共に扁平面の略全面に波状凹凸部３３，３４を形成するものとしたが、図７の変形例の熱交換器２０Ｄに示すように、複数の熱交換用チューブ３０Ｄの扁平面の誘導壁４３，４４に整合する位置に外側に凸となるリブ３７ａ〜３７ｄを形成するものとしてもよい。こうすれば、排ガスの蛇行をより確実に誘導することができる。この場合、隣接するリブ３７ａとリブ３７ｂ，リブ３７ｃとリブ３７ｄは、溝３６で分離されるのが好ましい。このように、複数の熱交換用チューブ３０Ｄの扁平面の誘導壁４３，４４に整合する位置にリブを形成する場合、図８の変形例の熱交換器２０Ｅに示すように、複数の熱交換用チューブ３０Ｅの扁平面の誘導壁４３，４４に隣接する部位から溝３６までのリブ３７ａ，３７ｄだけを形成するものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０の複数の熱交換用チューブ３０では、扁平面に形成される波状凹凸部３３，３４の水平からの角度αについては３０度としたが、１０度〜８０度の範囲であればよく、好ましくは３０度〜６０度の範囲がよい。また、図９の変形例の熱交換用チューブ３０Ｆに示すように、排ガスの流入側に位置する波状凹凸部３３Ｆａ，３４Ｆａについては水平からの角度αが小さく、排ガスの流出側に位置する波状凹凸部３３Ｆｂ，３４Ｆｂについては水平からの角度βが角度αより大きくするものとしてもよい。例えば、角度αについては１０度〜４５度が好ましく、角度βについては４５度〜８０度が好ましい。変形例の熱交換用チューブ３０Ｆでは、角度αについては３０度を用い、角度βについては６０度を用いた。これには、排ガスの流入側に位置する波状凹凸部３３Ｆａ，３４Ｆａについては排ガスの二次流れを促進して熱交換の効率を向上させるよう角度αを設定し、排ガスの流出側に位置する波状凹凸部３３Ｆｂ，３４Ｆｂについては凝縮水の下方への排水を促進するよう角度βを設定することに基づく。従って、排ガスの流入側から流出側に向かうほど連続的に或いは段階的に水平からの角度が大きくなるように波状凹凸部３３，３４を形成するものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、複数の熱交換用チューブ３０を、ステンレスによる厚みが０．３ｍｍの板材により、高さ（長さ）が１５０ｍｍ、幅が３０ｍｍ、内側の熱交換媒体の流路の厚みが２．４ｍｍ（全体としての厚みは板厚を含めて３．０ｍｍ）の全体として略矩形形状の扁平な中空管となるよう形成し、隣接する熱交換用チューブ３０との隙間が１．６ｍｍとなるよう長手方向が鉛直方向となるよう並列に配置したが、ステンレス以外の酸に対する耐食性に優れた金属材料による板材であれば如何なる板材であってもよく、板材の厚みも強度を保持することができれば０．３ｍｍより薄くてもよいし厚くてもよい。また、高さや幅，内側の熱交換媒体の流路の厚みは、１５０ｍｍ，３０ｍｍ，２．４ｍｍに限定されるものではなく、内側の熱交換媒体の流路の厚みが３ｍｍ以下であれば如何なる高さ幅，内側の熱交換媒体の流路の厚みとしてもよい。さらに、複数の熱交換用チューブ３０の形状は略矩形形状の扁平な中空管でなくてもよく、例えば、楕円状の扁平な中空管であってもよい。加えて、隣接する熱交換用チューブ３０との隙間は１．６ｍｍに限定されるものではなく、３ｍｍ以下であれば如何なる間隔としても構わない。更に加えて複数の熱交換用チューブ３０は長手方向が正確に鉛直方向となるよう並列に配置する必要はなく、ある程度の角度をもって長手方向が鉛直方向となるよう並列に配置すればよい。

実施例の熱交換器２０では、シェル４０を、ステンレスによる厚みが０．３ｍｍの板材により、複数の熱交換用チューブ３０を収納する略直方体形状のケースとして形成したが、ステンレス以外の酸に対する耐食性に優れた金属材料による板材であれば如何なる板材であってもよく、板材の厚みも強度を保持することができれば０．３ｍｍより薄くてもよいし厚くてもよい。

実施例の熱交換器２０では、シェル４０を、複数の熱交換用チューブ３０を収納する略直方体形状のケースとして形成し、その内側に誘導壁４３，４４を設けて排ガスが蛇行しながら複数の熱交換用チューブ３０の隙間と流路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄとを流れるようにしたが、図１０の変形例の熱交換器２０Ｇに示すように、リブ３７ａ〜３７ｄが形成された複数の熱交換用チューブ３０Ｄを用い、シェル４０Ｇを、その外壁の内側が複数の熱交換用チューブ３０Ｄのリブ３７ａが形成された側面と複数の熱交換用チューブ３０Ｄのリブ３７ｄが形成された側面とに当接するように、即ち、外壁の内側が複数の熱交換用チューブ３０Ｄの複数のリブ３７ａ〜３７ｄが形成された位置における両側面のうち最上段から下段に向けて交互に一方の側面（リブ３７ａが形成された位置における側面）と他方の側面（リブ３７ｄが形成された位置における側面）とに当接すると共に同一段におけ両側面のうち当接する側面（リブ３７ａ，３７ｄが形成された位置における側面）と異なる側面（リブ３７ｂ，３７ｃが形成された位置における側面）では当接しないよう形成するものとしてもよい。こうすれば、複数の熱交換用チューブ３０Ｄの扁平面に形成された複数のリブ３７ａ〜３７ｄとシェル４０Ｇとにより、シェル４０Ｇの内側に誘導壁を形成することなく、排ガスを蛇行させながら複数の熱交換用チューブ３０Ｄの隙間に流すことができ、熱交換の効率を向上させることができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。

２０，２０Ｂ〜２０Ｅ，２０Ｇ熱交換器、３０，３０Ｂ〜３０Ｆ熱交換用チューブ、３１流入口、３２流出口、３１ａ，３２ａ連絡官、３３，３４，３３Ｃ，３４Ｃ，３３Ｆａ，３４Ｆａ，３３Ｆｂ，３４Ｆｂ波状凹凸部（３３凹部，３４凸部）、３６溝、３７ａ〜３７ｄリブ、４０，４０Ｇシェル、４１流入口、４２流出口、４３，４４誘導壁、４６ａ〜４６ｄ流路。

Claims

燃焼後の排ガスと熱交換媒体との熱交換により前記排ガスの熱を回収するフィンレスの熱交換器であって、
酸に対する耐食性に優れた金属板材により前記熱交換媒体の流路の厚みが３ｍｍ以下となるよう扁平な中空管として形成されて３ｍｍ以下の間隔をもって長手方向が主として鉛直方向となるよう並列に配置された複数の熱交換用チューブと、
前記複数の熱交換用チューブを収納すると共に前記複数の熱交換用チューブとの間に前記排ガスを流通するための流路を形成するシェルと、
を備え、
前記複数の熱交換用チューブは、鉛直下方に前記熱交換媒体の流入口が形成されると共に鉛直上方に前記熱交換媒体の流出口が形成されてなり、
前記シェルは、鉛直上方に前記排ガスの流入口が形成されると共に鉛直下方に前記排ガスの流出口が形成されてなり、
前記複数の熱交換用チューブおよび／または前記シェルは、前記排ガスが鉛直上方から下方に向けて蛇行して前記複数の熱交換用チューブの隙間に流れるよう蛇行誘導部が形成されてなる、
熱交換器。
請求項１記載の熱交換器であって、
前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の略中央に鉛直方向の溝が形成されてなる、
熱交換器。
請求項２記載の熱交換器であって、
前記複数の熱交換用チューブは、前記溝が内側で接着固定されてなる、
熱交換器。
請求項１ないし３のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記蛇行誘導部は、前記排ガスが前記複数の熱交換用チューブに対して略水平方向に流れるよう前記シェルの内側に形成された誘導壁である、
熱交換器。
請求項４記載の熱交換器であって、
前記蛇行誘導部は、前記誘導壁に加え、前記シェルの誘導壁に整合する位置に該誘導壁の方向に前記複数の熱交換用チューブの扁平面に形成されたリブである、
熱交換器。
請求項１ないし３のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記蛇行誘導部は、前記複数の熱交換用チューブの扁平面に略水平方向に複数段となるよう形成された複数のリブであり、
前記シェルは、外壁の内側が前記複数の熱交換用チューブの複数のリブが形成された位置における両側面のうち最上段から下段に向けて交互に一方の側面と他方の側面とに当接すると共に同一段におけ両側面のうち前記当接する側面と異なる側面では当接しないよう形成されてなる、
熱交換器。
請求項１ないし６のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記複数の熱交換用チューブは、扁平面に前記排ガスの主な流れ方向に対して１０度〜８０度の範囲内の角度で折れ曲がって連続する凹部と凸部とからなる波状凹凸部が略一面に亘って複数形成されてなる、
熱交換器。
請求項７記載の熱交換器であって、
前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の鉛直上方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度の方が扁平面の鉛直下方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度より小さくなるよう形成されてなる、
熱交換器。
請求項８記載の熱交換器であって、
前記複数の熱交換用チューブは、扁平面の鉛直上方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度が１０度〜４５度の範囲内となると共に扁平面の鉛直下方に位置する部位における前記波状凹凸部の前記排ガスの主な流れ方向に対する角度が４５度〜８０度の範囲内となるよう形成されてなる、
熱交換器。