(57)【要約】【課題】  水膜に起因する熱抵抗を低減し、水分回収性能および排熱回収性能を向上させた熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】  水分を含む排ガスと排ガスを冷却する冷却水との間で熱交換して排熱回収するとともに排ガスから凝縮水を回収する熱交換器１において、略上下方向に延在して設けられ、その内部を冷却水が流れる伝熱管４１と、伝熱管４１の長手方向の中途に少なくとも一箇所設けられ、伝熱管４１の表面を流下する凝縮水の流下を阻止するスクープ棚５３と、スクープ棚５３によって流下を阻止された凝縮水を下方へ搬送する搬送手段５５と、が備えられたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含む排ガスと該排ガスを冷却する冷却水との間で熱交換して排熱回収するとともに前記排ガスから凝縮水を回収する熱交換器において、
上下方向に延在して設けられ、その内部を前記冷却水が流れる伝熱管と、
該伝熱管の長手方向の中途に少なくとも一箇所設けられ、該伝熱管の表面を流下する凝縮水の流下を阻止する流止手段と、
該流止手段によって流下を阻止された凝縮水を下方へ搬送する搬送手段と、が備えられたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流止手段は、前記伝熱管に交差しその周囲を覆うように設置された板部材で構成され、
前記搬送手段は、前記伝熱管の排ガス流れ方向下流側に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記流止手段は、幅方向に隣り合う複数の伝熱管に対して共通して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器
【請求項４】
幅方向で隣り合う前記板部材は、側端部が重複するように設置され、下方に位置する前記板部材の側端部は上方に向けて折り曲げられ、上方に位置する前記板部材の側端部は下方に向けて折り曲げられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記板部材は、幅方向に傾斜した傾斜面を備えていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記板部材の側部には案内部が立設され、
前記搬送手段は、前記板部材の排ガス流れ方向下流端部に、上下方向の前記各板部材を接続するように設置された流下部材で構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記流下部材は、ウイックで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記流止手段は、所定の間隔を設けたフィンで構成され、前記搬送手段は、前記フィンの排ガス流れ方向下流部を上下方向に接続するウイックで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスから水分と排熱とを回収する熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような熱交換器としては、例えば、特許文献１に示されるものが提案されている。
これは、体積流量あたりの水分量が比較的多いボイラの排ガスと冷却水とを熱交換させるので、小さな伝熱面積でも十分な量の凝縮水が得られる。このため、熱交換器を小型化でき、その分設備コストを低減できるものである。
従来の熱交換器に用いられる伝熱管は、水平もしくは上下に配置された形式であり、また、熱交換性能を上げるために表面に多数のフィンを設ける場合がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１３０１号公報（段落［００１７］〜［００３２，及び図１〜図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の伝熱管を特許文献１に示される熱交換器に用いる場合、生成される凝縮水が多いため種々の問題があった。
すなわち、水平に配置されたもの（含むフィン付）では、生成された凝縮水は伝熱管の円周を流下し下部に溜り、重力および排ガスの圧力に抗し切れないものが下部後方に向かって落下する。この時、落下中の凝縮水が排ガスによって飛散させられたりするので、水分の回収効率が低下する。
また、上下に配置されたものでは、凝縮水は、伝熱管の全面で生成され、かつ上方から下方へ流下しているので、下方になるほど凝縮水が集まり、水膜が厚くなる。このため、伝熱管の下部では水膜が熱抵抗となり、十分な熱交換が行なわれなくなるので、水分と排熱の回収性能が低下する。
さらに、フィン付伝熱管を上下に配置する場合、フィン間に水の表面張力によって凝縮水が溜って熱抵抗となり、十分な熱交換が行なわれなくなるので、水分と排熱の回収性能が低下する。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、水膜に起因する熱抵抗を低減し、水分回収性能および排熱回収性能を向上させた熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換器は、水分を含む排ガスと該排ガスを冷却する冷却水との間で熱交換して排熱回収するとともに前記排ガスから凝縮水を回収する熱交換器において、上下方向に延在して設けられ、その内部を前記冷却水が流れる伝熱管と、該伝熱管の長手方向の中途に少なくとも一箇所設けられ、該伝熱管の表面を流下する凝縮水の流下を阻止する流止手段と、該流下阻止手段によって流下を阻止された凝縮水を下方へ搬送する搬送手段と、が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
内部を冷却水が流れる伝熱管に排ガスが接触して熱交換が行われ、排ガス中の水分が伝熱管の表面に凝縮される。伝熱管は上下方向に延在して設けられているので、表面の凝縮水は、下方へ流下することになる。凝縮水は、伝熱管の全面で生成され、かつ上方から下方へ流下しているので、下方になるほど凝縮水が集まり水膜の厚みが大きくなる。
本発明によれば、伝熱管の長手方向の中途に設けられた流止手段によって、凝縮水の流下が阻止されるので、流止手段の下流側には、上流側の凝縮水が流下しないこととなる。すなわち、流止手段によって、伝熱管の表面への凝縮水の蓄積が一度断ち切られることになる。そして、流止手段によって止められた凝縮水は、搬送手段によって下方へ搬送される。
【０００８】
このように、流止手段によって凝縮水の蓄積が一度断ち切られるので、伝熱管の下部において熱抵抗になるほど過度に水膜厚さが大きくなることを防止することができる。このため、伝熱管の全長に亘り排ガスと冷却水との間で十分な熱交換を行なうことができるので、水分回収性能および排熱回収性能を向上させることができる。
なお、流下阻止手段同士の上下方向における間隔は伝熱管の表面を流下する凝縮水の膜厚が熱抵抗にならない程度の大きさにするのが好適である。
【０００９】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記流止手段は、前記伝熱管に交差しその周囲を覆うように設置された板部材で構成され、前記搬送手段は、前記伝熱管の排ガス流れ方向下流側に備えられていることを特徴とする。
【００１０】
このように、板部材は、伝熱管に交差しその周囲を覆うように設置されているので、板部材の面が排ガスの流れ方向に沿うように配置されることになる。このため、排ガスの流れ流れ方向に面する面積を最小とすることができるので、ダクト抵抗の増加を最小限とすることができる。
また、板部材によって流下を阻止された凝縮水は、排ガスによって下流方向に押圧され移動させられるので、搬送手段に確実に送られることができる。
【００１１】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記流止手段は、幅方向に隣り合う複数の伝熱管に対して共通して設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このように、流止手段は、幅方向に隣り合う複数の伝熱管に対して共通して設けられているので、設置作業が簡略となり、その分製造コストが安価にすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる熱交換器では、幅方向で隣り合う前記板部材は、側端部が重複するように設置され、下方に位置する前記板部材の側端部は上方に向けて折り曲げられ、上方に位置する前記板部材の側端部は下方に向けて折り曲げられていることを特徴とする。
【００１４】
このように、幅方向で隣り合う板部材は側端部が重複するように設置され、下方に位置する板部材の側端部は上方に向けて折り曲げられ、上方に位置する板部材の側端部は下方に向けて折り曲げられているので、上方に位置する板部材の側端部から流れ出る凝縮水があったとしても、それは折り曲げ部分に案内されて下方に位置する板部材の上に流下することになる。そして、下方に位置する板部材では、側端部が上方に向けて折り曲げられているので、凝縮水が側端部から側方へ向けて流れ落ちることはない。
したがって、各板部材で流下を阻止された凝縮水は排ガスによってその流れ方向下流側に向かって押し出され、確実に搬送手段に送られることとなるので、凝縮水を確実に回収することができる。
【００１５】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記板部材は、幅方向に傾斜した傾斜面を備えていることを特徴とする。
【００１６】
このように、板部材は、幅方向に傾斜した傾斜面を備えているので、凝縮水は傾斜面に沿って低い位置に向かい幅方向に移動する力を与えられることになる。このため、排ガスに加えて凝縮水に対して傾斜面の低い位置に移動する力が与えられるので、凝縮水を集め易くすることができる。
【００１７】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記板部材の側部には案内部が立設され、前記搬送手段は、前記板部材の排ガス流れ方向下流端部に、上下方向の前記各板部材を接続するように設置された流下部材で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように、板部材の側部には案内部が立設されているので、凝縮水は板部材の側部から流出することなく排ガス流れ方向下流側に設置された流下部材へ確実に送られることができる。そして、各板部材からの凝縮水は流下部材によって確実に回収されることができる。
【００１９】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記流下部材は、ウイックで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
このように、流下部材は、ウイックで構成されているので、凝縮水はウイックのメッシュ構造に沿って毛細管現象によって移動することになる。メッシュ構造の大部分は内側にあるので、凝縮水は排ガスとほとんど接触せずに搬送される。このため、下方に搬送される凝縮水は排ガスによって飛散されることがないので、凝縮水を確実に回収することができる。
【００２１】
また、本発明にかかる熱交換器では、前記流止手段は、所定の間隔を設けたフィンで構成され、前記搬送手段は、前記フィンの排ガス流れ方向下流部を上下方向に接続するウイックで構成されたことを特徴とする。
【００２２】
このように、流止手段としてフィンを用いているので、フィンによる熱交換効率の増加を享受することができる。また、流止手段として別途部材を追加することが不要なので、その分安価に製造することができる。
なお、フィン間の間隔は、凝縮水の表面張力の影響で水膜を生じることのない大きさに設定する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の熱交換器によれば、伝熱管の長手方向の中途に設けられた流止手段によって、凝縮水の流下が阻止されるので、水膜による熱抵抗を低減することができ、水分回収性能および排熱回収性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる熱交換器について、図１〜図７を用いて説明する。本実施形態は本発明にかかる熱交換器１をボイラ設備３に適用したものである。
図１は、ボイラ設備３の概略構成を示すブロック図である。
ボイラ設備３には、ボイラ５と、凝縮水排熱回収設備７とが備えられている。
ボイラ設備３には、ボイラ５と、復水器９と、復水器９から低圧給水熱交換器１１を通りボイラ５に給水する給水ライン１３とが備えられている。
給水ライン１３の復水器９側には、復水ポンプ１５が設けられている。
ボイラ５は、液化天然ガスを燃料として空気と混合燃焼させるものである。ボイラ５の排ガス流路１７には、空気ファンによって取り込まれた大気中の空気を排気ガスによって加熱する空気予熱器１９と、排気ガスを大気中に排出する煙突２１とが備えられている。
【００２５】
凝縮水排熱回収設備７には、熱交換器１と、復水器９からのボイラ給水を熱交換器１に導入する入口給水管２３と、熱交換器１から低圧給水熱交換器１１へボイラ給水を導出する出口給水管２５と、回収された凝縮水を貯留する回収タンク２７と、熱交換器１および回収タンク２３を接続する回収管路２９と、回収管路２９を通って凝縮水を送る回収ポンプ３１と、が備えられている。
熱交換器１は、排ガス通路１７の空気予熱器１９の下流側に設置されている。これは、この位置の排ガスの流速が遅いからである。
【００２６】
図２は、熱交換器１の側面図、図３は、熱交換器１の正面図を示している。
熱交換器１には、入口給水管２３と接続される入口ヘッダ３３と、出口給水管２５と接続される出口ヘッダ３５と、両端が入口ヘッダ３３および出口ヘッダ３５に接続された多数の上部ヘッダ３７と、下部の上部ヘッダ３７に対応する位置にそれぞれ設けられた下部ヘッダ３９と、上部ヘッダ３７および下部ヘッダ３９を接続して設けられた伝熱管４１と、凝縮水回収装置４３と、回収された凝縮水を貯留する回収部４５とが備えられている。
入口ヘッダ３３は、熱交換器１の排ガス流れ方向１０下流側の上部に排ガス通路を横断（図２の紙面方向）するように設けられている。
入口ヘッダ３３は、熱交換器１の排ガス流れ方向１０上流側の上部に排ガス通路を横断するように入口ヘッダ３３と対向して設けられている。
【００２７】
上部ヘッダ３７は、排ガス流れ方向１０に沿う方向に延在されて配置された、例えば、アルミ製の中空パイプであり、中途に、流れを閉鎖する第一栓４７および第二栓４９が設けられている。
上部ヘッダ３７は、幅方向２０（図３参照、図２の紙面方向）に多数、例えば５８本設けられている。
下部ヘッダ３９は、加熱器の下部に、各上部ヘッダ３７に対応して設置され、両端が閉鎖された、例えば、アルミ製の中空パイプである。下部ヘッダ３９の長手方向中間位置には、流れを閉鎖する第三栓５１が設けられている。
【００２８】
伝熱管４１は、上下方向に延在して配置された、例えば、アルミ製の中空パイプで構成されている。伝熱管４１は、例えば、外径が２５．４ｍｍ、肉厚が２．９ｍｍである。
伝熱管４１は、上部ヘッダ３７および下部ヘッダ３９の長手方向に多数、例えば２４本設置されている。
この場合、第一栓４７は、排ガス流れ方向１０の下流側から６本目と７本目との間の位置に、第二栓４９は１８本目と１９本目との間の位置に位置するように構成されている。
同じく第三栓５１は、１２本目と１３本目との間に位置するように構成されている。
また、伝熱管４１は、上から見ると千鳥状に配置されており、隣り合う伝熱管列同士の間隔（軸線中心間距離）は、例えば、５０ｍｍとされている。この場合、隣り合う伝熱管４１同士の間隔（軸線中心間距離）は略７０ｍｍとなる。
なお、上部ヘッダ３７、下部ヘッダ３９および伝熱管４１は、ステンレス製としてもよいし、その他適宜な材質で形成されていてもよい。
【００２９】
次に、凝縮水回収装置４３について、図４〜図７も参照して説明する。
図４は、図３のＡ部を紙面の裏から見た部分拡大背面図、図５は、図２のＢ部を示す部分拡大側面図である。図６は、上スクープ板（板部材）５７を、図７は下スクープ板（板部材）５９を示す斜視図である。
凝縮水回収装置４３には、スクープ棚（流止手段）５３と、搬送手段５５とが備えられている。凝縮水回収装置４３は、上下方向に複数設けられており、上下方向に隣り合う凝縮水回収装置４３同士の間隔は略８００ｍｍとされている。
スクープ棚５３は、上スクープ板５７と、下スクープ板５９とが備えられている。
上スクープ板５７および下スクープ板５９は、矩形状の、例えば、アルミ板であり、伝熱管４１が挿入される穴部６１が加工されている。
なお、上スクープ板５７および下スクープ板５９は、ステンレス製としてもよいし、その他適宜な材質で形成されていてもよい。いずれにしても伝熱管４１と同じ材料とするのが好適である。
【００３０】
上スクープ板５７および下スクープ板５９は、排ガス流れ方向１０に延在し、長辺側は、同方向１０の全ての伝熱管４１と係合するように構成され、短辺側は４列の伝熱管４１と係合するように構成されている。（図６および図７では省略して記載している。）
なお、短辺側の４列は、例示であり、必要に応じて適宜列数としてよい。
上スクープ板５７の長辺側端部は下方に、下スクープ板５９の長辺側端部は上方にそれぞれ折れ曲がって構成されている。
上スクープ板５７および下スクープ板５９は、熱交換器１の幅方向２０に隣接して端部同士が重なるように設置されている。
なお、配置の都合によって、上スクープ板５７が図４に示すように幅方向の端部に設置される場合には、幅方向の端部側は上方に折り曲げられる。
【００３１】
搬送手段５５は、排ガス流れ方向１０最下流の伝熱管４１の下流側に、各スクープ棚５３に対応して設置されている。
搬送手段５５には、集水管６３と、ドレン管６５とが備えられている。
集水管６３は、熱交換器１の略全幅に亘り、略水平に配置された、断面がＣ字形状をした切欠部６７を有する中空パイプである。
切欠部６７に、スクープ棚５３の下流側端部が挿入されている。
ドレン管６５は、上端が集水管６３の下部に貫通して取り付けられ、下端が排ガス流路１７よりも下方位置まで延設されている。ドレン管６５は、取付具６９によって伝熱管４１に取り付けられ、これによって搬送手段５５は保持されている。
【００３２】
以上説明した本実施形態にかかる熱交換器１の動作について説明する。
まず、大気中の空気が空気ファンによって吸引され、空気予熱器１９へと取り込まれる。そして、空気はこの空気予熱器１９内において、ボイラ５からの排気ガスによって暖められて昇温した後、ボイラ５へと送り出される。
ボイラ５内に取り込まれた加熱後の空気は、液化天然ガスと混合して燃焼され、高温の燃焼ガスとなる。そしてこの燃焼ガスは、ボイラ給水管路１３からの給水を加熱して主蒸気を生成する。この主蒸気は、ボイラ５を出て図示しない高圧タービンへと供給されていく。
【００３３】
一方、主蒸気の生成に使われた後の燃焼ガスは、排ガスとしてボイラ５より排ガス流路１７へ排出される。排出された排ガスは、空気予熱器１９を通る際に、空気ファンによって取り込まれる空気を加熱することで一部の排熱が回収される。
そして、空気予熱器１９を経た後の排気ガスは、熱交換器１に取り込まれる。そして、この熱交換器１により、供給された排気ガスからの凝縮水の回収と排熱の回収とが同時に行われる。
【００３４】
熱交換器１の動作について説明する。
復水ポンプ５１によって入口給水管２３を通って熱交換器１に向かって供給されてくるボイラ給水は、入口ヘッダ３３に導入される。このボイラ給水は、入口ヘッダ３３から各上部ヘッダ３７に導入される。
上部ヘッダ３７に導入されたボイラ給水は、第一栓４７によってせき止められるので、そこから先には進めず、すべて第一栓４７に至る前に配置された伝熱管４１に導入されて下降し、下部ヘッダ３９に至る。
下部ヘッダ３９では、第三栓５１によってせき止められているので、ボイラ給水はそこから先に進めず、第三栓５１までに配置された伝熱管４１を通って上昇し、上部ヘッダ３７に至る。
【００３５】
上部ヘッダ３７に導入されたボイラ給水は、第二栓４９によってせき止められるので、そこから先には進めず、すべて第二栓４９に至る前に配置された伝熱管４１に導入されて下降し、下部ヘッダ３９に至る。
下部ヘッダ３９では、端部が閉鎖されているので、ボイラ給水は第三栓５１までに配置された伝熱管４１を通って上昇し、上部ヘッダ３７に至る。
そして、ボイラ給水は上部ヘッダ３７から出口ヘッダ３５へ流入され、出口給水管２５を通ってボイラ給水管路１３へ戻される。
すなわち、排ガス流れ方向１０の下流側上部から供給されたボイラ給水は、伝熱管４１群の中を略Ｗ字状に移動して上流側から排出される。
【００３６】
この下流から上流に向けて流れるボイラ給水と上流から下流に向けて排ガス流路１７を流れる排ガスとが、伝熱管４１の壁面を介して熱交換を行う。この熱交換により、１回目の排熱回収で回収できなかった排熱が、伝熱配管１８内の水に取り込まれて回収される。
この熱交換はいわゆる向流形式の熱交換となるので、熱交換の効率は高い。
同時に、伝熱管４１内のボイラ給水との熱交換によって冷却される際に、排ガス中に含まれる水分が凝縮して伝熱管４１の周囲に付着し、これが凝縮水として伝熱管４１に付着し、伝熱管４１に沿って下方へ流下する。
【００３７】
伝熱管４１の表面を流下する凝縮水は、上スクープ板５７あるいは下スクープ板５９によって流下を阻止されるので、上スクープ板５７あるいは下スクープ板５９に滞ることになる。
このように、略８００ｍｍの間隔をおいて、伝熱管４１の表面の凝縮水を除去するので、伝熱管４１の表面における凝縮水の水膜厚さが、熱抵抗となるほど大きくなることがない。このため、排ガスと冷却水との熱交換は高効率に維持することができる。
排ガスによってこの凝縮水は、上スクープ板５７あるいは下スクープ板５９の上を下流側へ流され、集水管６３に回収される。
この時、上スクープ板５７の側部から凝縮水が流れ出ることもあるが、それは折曲部に案内されて下スクープ板５９の上に流れることになる。重複して設けられた下スクープ板５９の側部は上方に折れ曲がっているので、凝縮水は側部から流れ出ることはなく、確実に集水管６３に回収される。
【００３８】
集水管６３に回収された凝縮水は、ドレン管６５を通って回収部４５に回収され、貯留される。
回収部４５に貯留された凝縮水は、回収ポンプ３１によって回収管路２９を通って回収水タンク２７に送られる。
一方、排熱と凝縮水とが回収された後の排ガスは、煙突２１より排ガスとして大気中に排出される。
回収タンク２７に一時的に蓄えられた凝縮水は、例えば工業用水として利用される以外に、ガスタービン設備におけるガスタービンの出力向上及び熱効率向上に利用される。勿論、この他の用途にも凝縮水は利用可能である。
【００３９】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
伝熱管４１の長手方向の中途に設けられた凝縮水回収装置４３によって、凝縮水の流下が阻止されるので、凝縮水回収装置４３の下流側には、上流側の凝縮水が流下しないこととなる。すなわち、凝縮水回収装置４３によって、伝熱管の表面への凝縮水の蓄積が一度断ち切られることになる。そして、流止手段によって止められた凝縮水は、搬送手段５５によって下方へ搬送される。
このように、凝縮水回収装置４３によって凝縮水の蓄積が一度断ち切られるので、伝熱管の下部において熱抵抗になるほど過度に水膜厚さが大きくなることを防止することができる。このため、伝熱管の全長に亘り排ガスと冷却水との間で十分な熱交換を行なうことができるので、水分回収性能および排熱回収性能を向上させることができる。
【００４０】
また、上スクープ板５７および下スクープ板５９は、伝熱管４１に交差しその周囲を覆うように設置されているので、上スクープ板５７および下スクープ板５９の面が排ガスの流れ方向に沿うように配置されることになる。
このため、排ガスの流れ流れ方向に面する面積を最小とすることができるので、ダクト抵抗の増加を最小限とすることができる。
また、上スクープ板５７および下スクープ板５９によって流下を阻止された凝縮水は、排ガスによって下流方向に押圧され移動させられるので、搬送手段５５に確実に送られることができる。
【００４１】
さらに、凝縮水回収装置４３は、幅方向および排ガス流れ方向１０に隣り合う複数の伝熱管４１に対して共通して設けられているので、設置作業が簡略となり、その分製造コストが安価にすることができる。
【００４２】
また、幅方向で隣り合う上スクープ板５７および下スクープ板５９は側端部が重複するように設置され、下方に位置する下スクープ板５９の側端部は上方に向けて折り曲げられ、上方に位置する上スクープ板５７の側端部は下方に向けて折り曲げられているので、上方に位置する上スクープ板５７の側端部から流れ出る凝縮水があったとしても、それは折り曲げ部分に案内されて下方に位置する下スクープ板５９の上に流下することになる。そして、下方に位置する下スクープ板５９では、側端部が上方に向けて折り曲げられているので、凝縮水が側端部から側方へ向けて流れ落ちることはない。
したがって、各上スクープ板５７あるいは各下スクープ板５９で流下を阻止された凝縮水は排ガスによってその流れ方向下流側に向かって押し出され、確実に集水管６３に送られることとなるので、凝縮水を確実に回収することができる。
【００４３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図８および図９を用いて説明する。
本実施形態では、凝縮水回収装置４３のスクープ棚５３の構成が前述の第一実施形態と異なり、それ以外は第一実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図８は、スクープ棚５３を示す部分拡大正面図、図９は、本実施形態にかかる傾斜スクープ板７１を示す斜視図である。
【００４４】
本実施形態のスクープ棚５３は、複数の傾斜スクープ板７１で構成されている。
傾斜スクープ板７１は、横断面内で、一方に傾斜（幅方向２０で一端が高く、他端が低く）するように構成されている。
そして、長辺側の側部が、一方は上方に、他方は下方に折り曲げられている。
スクープ棚５３は隣り合う傾斜スクープ板７１の端部が重複し、その上向き折り曲げ部と下向き折り曲げ部とが相互に係合するように構成されている。
【００４５】
このように構成された本実施形態では、傾斜スクープ板７１で流下を阻止された凝縮水は、傾斜スクープ板７１の傾斜に沿って作用する重力によって傾斜の低い方へ移動させられるので、凝縮水は排ガスによる他動的な移動に加えて自動的な移動をも行なうことができる。
このため、凝縮水の移動が滑らかになるので、凝縮水を集め易くなる。
これ以外の動作、作用・効果については前述の第一実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４６】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図１０および図１１を用いて説明する。
本実施形態では、凝縮水回収装置４３のスクープ棚５３の構成が前述の第一実施形態と異なり、それ以外は第一実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図１０は、スクープ棚５３を示す部分拡大正面図、図１１は、本実施形態にかかる二重傾斜スクープ板７３を示す斜視図である。
【００４７】
本実施形態のスクープ棚５３は、複数の二重傾斜スクープ板７３で構成されている。
二重傾斜スクープ板７３は、横断面内で、略中央部が高く、そこから側部に向けて傾斜（幅方向２０で略中央部が高く、両端が低く）するように構成されている。
そして、中央部に比べて低い長辺側の側部が、一方は上方に、他方は下方に折り曲げられている。
スクープ棚５３は隣り合う二重傾斜スクープ板７３の端部が重複し、その上向き折り曲げ部と下向き折り曲げ部とが相互に係合するに構成されている。
【００４８】
このように構成された本実施形態では、二重傾斜スクープ板７３で流下を阻止された凝縮水は、二重傾斜スクープ板７３の傾斜に沿って作用する重力によって傾斜の低い方へ移動させられるので、凝縮水は排ガスによる他動的な移動に加えて自動的な移動をも行なうことができる。
このため、凝縮水の移動が滑らかになるので、凝縮水を集め易くなる。
これ以外の動作、作用・効果については前述の第一実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００４９】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１２および図１４を用いて説明する。
本実施形態では、凝縮水回収装置４３の構成が前述の第一実施形態と異なり、それ以外は第一実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図１２は、凝縮水回収装置４３を示す部分拡大側面図、図１３は、図１２のＸ−Ｘ断面図、図１４は、本実施形態にかかるスクープ板７５を示す斜視図である。
【００５０】
本実施形態では、凝縮水回収装置４３が、伝熱管４１の一本毎に設けられている点で、第一実施形態とは異なっている。
凝縮水回収装置４３には、スクープ板（流止手段）７５と、搬送手段としての樋７７とが備えられている。
スクープ板７５は、全体的に略矩形状の、例えば、アルミ板であり、下流側は先細の突起部７９が設けられている。スクープ板７５の略中央部に伝熱管４１が挿入される穴部８１が加工されている。
スクープ板７５は、上流側端部よりも下流側端部の位置が下に位置するように若干傾斜して取り付けられている。
【００５１】
スクープ板７５の排ガス流れ方向１０上流側に位置する辺を除く全周に案内部８３が立設され、凝縮水が流れ落ちないようにされている。
突起部７９の先端には、切欠部８５が設けられている。
なお、スクープ板７５は、上下方向に複数設けられており、上下方向に隣り合うスクープ板７５同士の間隔は略８００ｍｍとされている。
また、スクープ板７５は、ステンレス製としてもよいし、その他適宜な材質で形成されていてもよい。いずれにしても伝熱管４１と同じ材料とするのが好適である。
【００５２】
樋７７は、断面がく字形状をし、上下方向に回収部４５まで延設されたアングル材である。樋７７の開放面側が排ガス流れ方向１０上流側を向いており、各スクープ板７５の突起部の先細計上に沿った形状となっている。樋７７は、案内部に固定して取り付けられており、突起部７９の切欠部８５から流れ出る凝縮水を受けて回収部４５まで流下させて搬送するように構成されている。
【００５３】
以下本実施形態にかかる熱交換器１の動作を説明する。
熱交換の動作については、第一実施形態と同様であるので、説明を省略する。
排ガスと冷却水との熱交換によって生成された凝縮水は伝熱管４１の表面に付着して流下する。
この伝熱管４１の表面を流下する凝縮水は、スクープ板７５によって流下を阻止されるので、スクープ板７５の上に滞ることになる。
このように、略８００ｍｍの間隔をおいて、伝熱管４１の表面の凝縮水を除去するので、伝熱管４１の表面における凝縮水の水膜厚さが、熱抵抗となるほど大きくなることがない。このため、排ガスと冷却水との熱交換は高効率に維持することができる。
【００５４】
排ガスおよび傾斜によってこの凝縮水は、スクープ板７５の上を下流側へ流され、切欠部８５から流れ出る。
この時、スクープ板７５は比較的小さいので、その側部等の周囲から凝縮水が流れ出ようとする。それは案内部８３によって防止されるので、凝縮水は確実に切欠部８５から流れ出す。
切欠部８５から流れ出した凝縮水は、樋７７の上流側面に沿って流下し、回収部４５に回収され、貯留される。
回収部４５に貯留された凝縮水は、回収ポンプ３１によって回収管路２９を通って回収水タンク２７に送られる。
【００５５】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について、図１５および図１６を用いて説明する。
本実施形態では、搬送手段５５の構成が前述の第四実施形態と異なり、それ以外は第四実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図１５は、凝縮水回収装置４３を示す部分拡大側面図、図１６は、図１５のＹ−Ｙ断面図である。
【００５６】
本実施形態の搬送手段５５は第四実施形態の樋７７に替えて、各スクープ板７５の切欠部８５を連通するように挿入され、回収部４５まで延設された長尺のウイック８７で構成されている。
このように構成された本実施形態によると、凝縮水はウイック８７のメッシュ構造に沿って毛細管現象によって搬送されることになる。メッシュ構造の大部分は内側にあるので、凝縮水は排ガスとほとんど接触せずに搬送される。このため、下方に搬送される凝縮水は排ガスによって飛散されることがないので、凝縮水を確実に回収することができるという効果を奏する。また、これ以外は、第四実施形態と同様な作用・効果を奏するものである。
【００５７】
［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について、図１７および図１８を用いて説明する。
本実施形態では、凝縮水回収装置４３の構成が前述の第五実施形態と異なり、それ以外は第五実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図１７は、凝縮水回収装置４３を示す部分拡大側面図、図１８は、図１７のＺ−Ｚ断面図である。
【００５８】
本実施形態では、第五次実施形態のスクープ板７５に替えて、伝熱管４１の周囲にウイック８９を巻きつけて流止手段とし、伝熱管４１の下流側端部において、各ウイック８９を連結して回収部４５まで延設された搬送手段としてのウイック８７を設けて、凝縮水回収装置４３を構成させている。
このように構成された本実施形態によると、伝熱管４１に沿って流下する凝縮水は伝熱管４１の周囲に巻きつけられたウイック８９のメッシュ構造に沿って毛細管現象によってウイック８７の方へ搬送されることになるので、下流側への流下を阻止されることになる。
そして、ウイック８７によって、凝縮水は前述の第四実施形態と同様に確実に回収部４５に回収される。
【００５９】
本実施形態によると、第五実施形態と同様な作用・効果を奏するのに加えて、伝熱管４１の周囲にウイック８９を巻きつけるだけで流止手段が形成できるので、設置作業が容易で安価に行なうことができるという効果を奏するものである。
【００６０】
［第七実施形態］
次に、本発明の第七実施形態について、図１９および図２０を用いて説明する。
本実施形態では、流止手段としてフラットフィン９１を用いている点が前述の第六実施形態と異なり、それ以外は第六実施形態と同じであるので、異なる点を説明し、その他の同じ部分については説明を省略する。
図１９は、凝縮水回収装置４３を示す部分拡大側面図、図２０は、図１９のＵ−Ｕ断面図である。
本実施形態では、流止手段としてフラットフィン９１を用い、隣り合うフラットフィン９１の間隔は、前述の各実施形態に比べては狭いが所定の長さ以上に設けるようにされている。
なお、所定の長さ以上の間隔とは、フラットフィン９１間に、凝縮水の表面張力の影響で水膜を生じることのない大きさ以上に設定している。
また、搬送手段としては、第五実施形態と同様にウイック８７を用いている。ウイック８７は、各フラットフィン９１の下流側面に貫通孔を設け、この貫通孔にウイック８７を挿入させて構成されている。
【００６１】
本実施形態によれば、流止手段としてフラットフィンを用いているので、フラットフィンによる熱交換効率の増加を享受することができる。また、流止手段として別途部材を追加することが不要なので、その分安価に製造することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ウイック８７をフラットフィン９１の面内に設置したが、図２１および図２２に示されるように面外に設置してもよい。面外としては、排ガス流れ方向１０下流側端部が好適である。
このようにすると、フラットフィン９１に貫通孔を加工する必要がないので、一層安価に製造することができる。
【００６３】
また、図２３および図２４に示されるように、流止手段として、フラットフィン９１に替えて、スパイラルフィン９３を用いてもよい。
この場合も、上下に隣り合うスパイラルフィン９３間の間隔は、凝縮水の表面張力の影響で水膜を生じることのない大きさ以上に設定されている。
そして、搬送手段としては、スパイラルフィン９３の下流側面に貫通孔を設け、この貫通孔にウイック８７を挿入させて構成されている。
【００６４】
さらに、図２４および図２５に示されるように、スパイラルフィン９３に貫通孔を加工せずに、ウイック８７をスパイラルフィン９３の面外に設置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器を用いたボイラ設備の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器１の側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器１の正面図である。
【図４】図３のＡ部を紙面の裏から見た部分拡大背面図である。
【図５】図２のＢ部を示す部分拡大側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる上スクープ板を示す斜視図である図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかる下スクープ板を示す斜視図である図である。
【図８】本発明の第二実施形態にかかるスクープ棚を示す部分拡大正面図である。
【図９】本発明の第二実施形態にかかる傾斜スクープ板を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第三実施形態にかかるスクープ棚を示す部分拡大正面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態にかかる二重傾斜スクープ板を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第四実施形態にかかる凝縮水回収装置を示す部分拡大側面図である。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面図である。
【図１４】本発明の第四実施形態にかかるスクープ板を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第五実施形態にかかる凝縮水回収装置を示す部分拡大側面図である。
【図１６】図１５のＹ−Ｙ断面図である。
【図１７】本発明の第六実施形態にかかる凝縮水回収装置を示す部分拡大側面図である。。
【図１８】図１７のＺ−Ｚ断面図である。
【図１９】本発明の第七実施形態にかかる凝縮水回収装置を示す部分拡大側面図である。
【図２０】図１９のＵ−Ｕ断面図である。
【図２１】本発明の凝縮水回収装置の別の実施態様を示す部分拡大側面図である。
【図２２】図２１のＶ−Ｖ断面図である。
【図２３】本発明の凝縮水回収装置の別の実施態様を示す部分拡大側面図である。
【図２４】図２３のＷ−Ｗ断面図である。
【図２５】本発明の凝縮水回収装置の別の実施態様を示す部分拡大側面図である。
【図２６】図２５のＰ−Ｐ断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  熱交換器
４１  伝熱管
５３  スクープ棚
５５  搬送手段
５７  上スクープ板
５９  下スクープ板
７１  傾斜スクープ板
７３  二重傾斜スクープ板
７５  スクープ板
７７  樋
８３  案内部
８７  ウイック
８９  ウイック
９１  フラットフィン
９３  スパイラルフィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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