(57)【要約】  第１流体と第２流体との間で熱交換する熱交換器は、円筒状のケーシング（２）と、軸方向に延在する管状空間（８）が形成されるように上記ケーシング内に配置された円筒状の流体導管（５）と、上記管状空間内に配置されたフィン付または波付の管から成る少なくとも１つの螺管（９，１０）と、上記流体導管（５）を通る第１流体の流れを調整可能に絞るために配置された調整可能絞り手段（１７，１７ａ，１８）とを備え、上記導管と管状空間とを通る第１流体の流れを調整して、上記第１流体と上記螺管（９，１０）を貫流する第２流体との間の熱交換を調整する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体との間で熱交換するための熱交換器であって、
第１入口と第１出口とを有して上記第１流体を略軸方向に貫流させる略円筒状のケーシングと、
上記ケーシング内にこれと概ね同軸に設けられた円筒状の流体用導管とを備え、
上記ケーシングと上記導管の間に軸方向に延びる第１管状空間を画成し、上記導管は、第２入口と第２出口を有して上記第１流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第１管状空間は、第３入口と第３出口を有して上記第１流体を概ね軸方向に貫流させ、
フィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも１つの螺管を備え、
上記螺管は上記第１管状空間内にこれと同軸に配置されていると共に、上記フィン付きまたは波付きチューブにおいて上記第２流体を貫流させる第４入口と第４出口を有している
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
上記導管を通る上記第１流体の流れを調整可能に絞る第１絞り手段および上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを調整可能に絞る第２絞り手段の少なくとも１つを更に備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器において、
上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または上記第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、好ましくは上記第３入口または上記第３出口の近傍に配置された第２蝶形弁からなることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項２に記載の熱交換器において、
上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または上記第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、上記第１管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項２に記載の熱交換器において、
上記第１絞り手段および上記第２絞り手段は、第１および第２の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第３および第４の開口が設けられた１つまたは２つの可動板とを備え、
上記静止板は、上記第２および第３の入口または出口を妨げて、上記導管および上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れが、夫々、上記静止板内の上記第１および第２の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、上記第３の開口が上記第１の開口に一致し且つ上記第４の開口が上記第２の開口に一致しない上記静止板の上のバイパス位置から、第４の開口が第２の開口に一致し且つ上記第３の開口が上記第１の開口に一致しない上記静止板の上の加熱位置へ、変位可能、好ましくは回転可能に配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１つに記載の熱交換器において、
上記第１絞り手段および上記第２絞り手段の絞り作用を調整するために、好ましくはモータ作動手段を更に備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１つに記載の熱交換器において、
上記絞り手段と上記モータ駆動手段とは、上記第２入口および上記第３入口を通る上記第１流体の流量を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
請求項７に記載の熱交換器において、
上記最大値は実質的に零であることを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の熱交換器において、
同心に配置された２つ以上の螺管を備え、互いに隣接する螺管が半径方向に隔たって、軸方向に延びる第２の管状空間が上記互いに隣接する螺管の間にできていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の熱交換器において、
上記導管の外面は、上記外面に隣接する螺管から半径方向に隔たって、上記外表面と上記隣接する螺管との間に、軸方向に延在する第３管状空間ができていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の熱交換器において、
上記第２管状空間および上記第３管状空間の半径方向の寸法は、上記第１管状空間を通る所定流量の上記第１流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の熱交換器において、
螺管の互いに隣接する個々の巻体は互いに軸方向に間隔が開けられて、上記隣接する巻体の間に、螺旋状に延在する空間が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の熱交換器において、
同心に配置された３つ以上の螺管を備え、上記螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第３の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第２の流体の流量が、上記第２流体の第４入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になることを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱交換器において、
上記第３の絞り手段は、上記第２流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱交換器において、
入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとを更に備え、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブとは、上記ヘッダーチューブの対応する連通開口部を介して、それぞれ全管の上記第４入口と上記第４出口とに流体で繋がっていて、上記流れ断面積の減少は、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブの少なくとも一方における上記連通開口部の減少寸法によって、構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の熱交換器において、
螺管は、互いに同じピッチで隣接して延在する２つ以上の螺旋状に巻いたフィン付きチューブを備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１つに記載の熱交換器と、天然ガス燃焼タービンや、ガソリンまたはディーゼル油または天然ガスを用いる内燃機関や、加熱炉や、バーナーや、焼却炉などの排気ガス生成燃焼手段との組合せであって、
上記燃焼手段の排気ガスの出口を、上記排気ガスが上記第１流体となるように、上記熱交換器の上記第２入口と上記第３入口とに接続する接続手段を備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の組合せにおいて、
上記第２流体と第３流体との間および上記第２流体と周辺機器との間の少なくとも一方で熱交換を行わせるとともに上記第４出口と連通する熱交換手段と、
上記熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、
上記測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、
上記第１絞り手段と上記第２絞り手段の調整を制御すると共に、上記信号を受信するようになっている第１制御手段とを
更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の組合せにおいて、
上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように、上記第１絞り手段の調整を制御する第２制御手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項２０】
第１流体と第２流体との間で熱交換する熱交換器と排気ガス発生燃焼手段との組合せであって、
上記熱交換器は、
第１入口と第１出口とを有して上記第１流体を略軸方向に貫流させる略円筒状のケーシングと、
上記ケーシング内にこれと概ね同軸に設けられた円筒状の流体用導管とを備え、
上記ケーシングと上記導管の間に軸方向に延びる第１管状空間を画成し、上記導管は、第２入口と第２出口を有して上記第１流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第１管状空間は、第３入口と第３出口を有して上記第１流体を概ね軸方向に貫流させ、
フィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも１つの螺管を備え、
上記螺管は上記第１管状空間内にこれと同軸に配置されていると共に、上記フィン付きまたは波付きチューブにおいて上記第２流体を貫流させる第４入口と第４出口を有していることを特徴とする組合せ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の組合せにおいて、
上記導管を通る上記第１流体の流れを調整可能に絞る第１絞り手段および上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを調整可能に絞る第２絞り手段の少なくとも１つを更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または上記第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、好ましくは上記第３入口または上記第３出口の近傍に配置された第２蝶形弁からなることを特徴とする組合せ。
【請求項２３】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または上記第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、上記第１管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されていることを特徴とする組合せ。
【請求項２４】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記第１絞り手段および上記第２絞り手段は、第１および第２の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第３および第４の開口が設けられた１つまたは２つの可動板とを備え、
上記静止板は、上記第２および第３の入口または出口を妨げて、上記導管および上記第１管状空間を通る上記第１流体の流れが、夫々、上記静止板内の上記第１および第２の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、上記第３の開口が上記第１の開口に一致し且つ上記第４の開口が上記第２の開口に一致しない上記静止板の上のバイパス位置から、第４の開口が第２の開口に一致し且つ上記第３の開口が上記第１の開口に一致しない上記静止板の上の加熱位置へ、変位可能、好ましくは回転可能に配置されていることを特徴とする組合せ。
【請求項２５】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記第１絞り手段および上記第２絞り手段の絞り作用を調整するために、好ましくはモータ作動手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項２６】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記絞り手段と上記モータ駆動手段とは、上記第２入口および上記第３入口を通る上記第１流体の流量を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
【請求項２７】
請求項２６に記載の組合せにおいて、
上記最大値は実質的に零であることを特徴とする組合せ。
【請求項２８】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
同心に配置された２つ以上の螺管を備え、互いに隣接する螺管が半径方向に隔たって、軸方向に延びる第２の管状空間が上記互いに隣接する螺管の間にできていることを特徴とする組合せ。
【請求項２９】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記導管の外面は、上記外面に隣接する螺管から半径方向に隔たって、上記外表面と上記隣接する螺管との間に、軸方向に延在する第３管状空間ができていることを特徴とする組合せ。
【請求項３０】
請求項２８に記載の組合せにおいて、
上記第２管状空間および上記第３管状空間の半径方向の寸法は、上記第１管状空間を通る所定流量の上記第１流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
【請求項３１】
請求項２９に記載の組合せにおいて、
上記第２管状空間および上記第３管状空間の半径方向の寸法は、上記第１管状空間を通る所定流量の上記第１流体に対して、所定の圧力損失が得られるようになっていることを特徴とする組合せ。
【請求項３２】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
螺管の互いに隣接する個々の巻体は互いに軸方向に間隔が開けられて、上記隣接する巻体の間に、螺旋状に延在する空間が設けられていることを特徴とする組合せ。
【請求項３３】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
同心に配置された３つ以上の螺管を備え、上記螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第３の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第２の流体の流量が、上記第２流体の第４入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になることを特徴とする組合せ。
【請求項３４】
請求項３３に記載の組合せにおいて、
上記第３の絞り手段は、上記第２流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成されていることを特徴とする組合せ。
【請求項３５】
請求項３４に記載の組合せにおいて、
入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとを更に備え、上記入口ヘッダーチューブと出口ヘッダーチューブとは、上記ヘッダーチューブの対応する連通開口部を介して、それぞれ全管の上記第４入口と上記第４出口とに流体で繋がっていて、上記流れ断面積の減少は、上記入口ヘッダーチューブと上記出口ヘッダーチューブの少なくともにおける上記連通開口部の減少寸法によって、構成されていることを特徴とする組合せ。
【請求項３６】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
螺管は、互いに同じピッチで隣接して延在する２つ以上の螺旋状に巻いたフィン付きチューブを備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項３７】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記第２流体と第３流体との間および上記第２流体と周辺機器との間の少なくとも一方で熱交換を行わせるとともに上記第４出口と連通する熱交換手段と、
上記熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、
上記測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、
上記第１絞り手段と上記第２絞り手段の調整を制御すると共に、上記信号を受信するようになっている第１制御手段とを
更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項３８】
請求項２１に記載の組合せにおいて、
上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように、上記第１絞り手段の調整を制御する第２制御手段を更に備えていることを特徴とする組合せ。
【請求項３９】
請求項２０に記載の組合せにおいて、
上記排気ガス発生燃焼手段は、天然ガス燃焼タービンと、ガソリンまたはディーゼル油または天然ガスを用いる内燃機関と、加熱炉と、バーナーと、焼却炉とを有する群の中から選択されることを特徴とする組合せ。
【請求項４０】
請求項１乃至１６のいずれか１つに記載の熱交換器の製造方法であって、
第１長さのフィン付きまたは波付きチューブを具備するステップと、
実質上円筒状の面をもつ本体を具備するステップと、
上記チューブと上記円筒状の面とを相対回転させる回転手段を具備するステップと、
上記円筒状の面に当接する上記チューブの導入部分を配置するステップと、
上記第１長さのチューブが上記円筒状の面上に螺旋状に巻かれて第１の螺管が形成されるように、上記円筒状の面と上記チューブの導入部とを相対回転させるステップとを
備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の熱交換器の製造方法において、
スペーシング手段を具備するステップと、
上記スペーシング手段を第１螺管に取り付けるステップと、
第２長さのフィン付きまたは波付きチューブを具備するステップと、
上記スペーシング手段に当接する上記第２長さのフィン付きチューブの導入部分を配置するステップと、
上記第１螺管と上記第２長さのチューブの導入部とを相対回転させ、上記第２長さのチューブを上記スペーシング手段上で螺旋状に巻いて、上記第１螺管から半径方向に間隔を開けて第２螺管を形成するステップとを
更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４２】
請求項４０に記載の熱交換器の製造方法において、
上記螺管を上記本体に固定するステップと、
上記本体および上記螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを
更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４３】
請求項４１に記載の熱交換器の製造方法において、
上記第２螺管を上記本体と上記第１螺管との少なくとも一方に固定するステップと、
上記本体と上記第１螺管と上記第２螺管とに焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、第１流体と第２流体の間で熱交換を行う熱交換器に関し、この熱交換器は、ケーシングを概ね軸方向に貫いて第１流体を流させる第１入口と第１出口をもつ概ね円筒状のケーシングと、このケーシング内に配置された少なくとも１つのフィン付きまたは波付きチューブからなる螺管とを備えている。
【０００２】
（背景技術）
この種の熱交換器は、第１流体が１つまたは複数の螺管の側から外部へあるいは外部から螺管の側へ流される。上記第１流体から螺管内を流れる第２流体への熱伝達は、必ずしも良好に制御されておらず、最大の効率が得られていない。
【０００３】
（発明の開示）
（発明が解決しようとする技術的課題）
本発明の目的は、天然ガス燃焼タービン、内燃機関、焼却炉、炉、バーナーなどからの例えば排気ガスなどの第１流体の流れが、フィンチューブの周囲に良好に制御された効率的な状態で生じて、第１流体から例えば水などの第２流体へ高効率に熱伝達ができるこの種の熱交換器を提供することである。
【０００４】
（その解決方法）
この目的は、次の構成を備えた本発明によって達成される。即ち、ケーシング内にこれと概ね同軸に円筒状の流体の導管を設けて、ケーシングと導管の間に軸方向に延びる第１管状空間を画成し、上記導管は、第２入口と第２出口を有して第１流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第１管状空間は、第３入口と第３出口を有して第１流体を概ね軸方向に貫流させ、上記第２流体を貫流させる第４入口と第４出口を有するフィン付きまたは波付きチューブからなる少なくとも１つの螺管が、上記第１管状空間内にこれと同軸に配置されている。
【０００５】
この構成によって、第１流体は、フィン付きチューブからなる螺管の巻きの周りに非常に効率的に熱交換が行われるように流される。また、この構成は、熱交換に要する空間、所謂「フートプリント」を減少させる。
【０００６】
本発明によれば、熱交換器は、上記導管を通る第１流体の流れを調整可能に絞る第１絞り手段および上記第１管状空間を通る第１流体の流れを調整可能に絞る第２絞り手段の少なくとも１つを更に備えている。
【０００７】
この構成によって、第１流体の流れは、フィン付きチューブからなる螺管をバイパスして、第２流体への熱伝達は、第２流体の加熱要求に応じて減少される。更に、ケーシングの入口から出口までの圧力損失は、フィン付きチューブをバイパスすることで減少し、このことは、ガスの燃焼による排気ガスの形態の第１流体を発生させる例えばガス燃焼タービンなどの起動にとって望ましい。
【０００８】
本発明による熱交換器の好ましい実施形態によれば、上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、好ましくは上記第３入口または第３出口の近傍に配置された第２蝶形弁からなる。これによって、調整と制御が簡単な簡素な機構が提供される。
【０００９】
択一的な実施形態によれば、上記第１絞り手段は、好ましくは上記第２入口または第２出口の近傍に配置された第１蝶形弁からなり、上記第２絞り手段は、上記第１管状空間の断面に対応する平面的な寸法を有して、第１管状空間を通る第１流体の流れを実質的に妨げない加熱位置から、第１管状空間を通る第１流体の流れを実質的に妨げるバイパス位置へと変位するように配置されている。この実施形態によれば、必要な空間が減じられる。
【００１０】
他の好ましい実施形態では、第１絞り手段および第２絞り手段は、第１および第２の開口が設けられて固定的に配置された静止板と、第３および第４の開口が設けられた１つまたは２つの可動板を備え、上記静止板は、第２および第３の入口または出口を妨げて、導管および第１管状空間を通る第１流体の流れが、夫々その第１および第２の開口を経て生じるように配置され、上記可動板は、第３の開口が第１の開口に一致し、第４の開口が第２の開口に一致しない静止板に重なるバイパス位置から、第４の開口が第２の開口に一致し、第３の開口が第１の開口に一致しない静止板に重なる加熱位置へ変位可能、好ましくは回転可能に配置される。この第１および第２の絞り手段の実施形態は、最小のスペースしか要さず、管状空間を通る熱伝達流れに対する導管を通るバイパス流れの精密な調整に特に適している。
【００１１】
本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、上記第１絞り手段および第２絞り手段の絞り作用を調整するモータ駆動手段を更に備えるのが好ましく、上記絞り手段とモータ駆動手段は、第２入口および第３入口を通る第１流体の流量比を、最大値と最小値の間で実質的に任意に得られるようになっている。上記最小値は実質的に零である。これによって、バイパス導管と管状空間との間で第１流体を任意の流量比で分配でき、第１流体からの熱伝達要求に応じて熱交換器の出力を容易かつ精密に制御することができる。実質的に第１流体を総てバイパスさせることによって、熱は第２流体へ全く伝達されず、これは、熱交換器の外部の手段への伝熱、昇温が全く不要な場合に、フィン付き螺管内で蒸気が生成されるので有利である。
【００１２】
本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、同心に配置された２つ以上の螺管を備え、これらの螺管は、互いに隣接する螺管が、軸方向に延びる第２の管間隙ができるように半径方向に隔たり、導管の外面が、近傍の螺管から軸方向に延びる第３の管間隙ができるように半径方向に隔たり、上記第２および第３の管間隙の寸法は、第１管状空間を通る所定流量の第１流体に対して所定の圧力損失を生じるようになっている。
【００１３】
これによって、所定流量の第１流体に対する第１入口から第１出口までの圧力損失は、熱交換器の効率を実質的に減じることなく、最小に保たれる。これは、上記第１流体の源となるガス燃焼タービンにとって特に重要である。なぜなら、ガスタービンは、排気出口の背圧にとりわけ敏感だからである。
【００１４】
螺管の互いに隣接する各巻きは、螺旋状に延びる間隙ができるように軸方向に隔たるのが好ましい。これによって、螺管に対するケーシングおよび導管の少なくとも１つの温度差による軸方向のいかなる延びまたは縮みも、上記螺旋状に延びる間隙によって吸収される。
【００１５】
本発明による熱交換器の好ましい実施形態は、同心に配置された３つ以上の螺管を備え、螺管を構成するフィン付きチューブの内径は、好ましくは同じであり、第３の絞り手段が、最外の螺管より半径方向内側にある螺管を構成するチューブ内に、最外の螺管に比して短い長さを補償して圧力損失を増加させるために設けられ、その結果、総ての螺管を通る第２の流体の流量が、第２流体の第４入口における所定の均一な圧力に対して実質上同一になる。これによって、各螺管の熱伝達効率は、各螺管の直径を変化させることなく実質上同一になる。
【００１６】
本発明による熱交換器の好ましい実施形態によれば、上記第３の絞り手段は、上記第２流体の流れの断面積を、上記チューブの内側断面積に対して減少させることによって構成され、上記熱交換器は、総てのチューブの上記第４入口および第４出口に対応する連通口を経て夫々連通する入口ヘッダーチューブおよび出口ヘッダーチューブを更に備えるのが好ましく、上記流れの断面積の減少は、入口ヘッダーチューブおよび出口ヘッダーチューブの少なくとも一方の連通口の寸法を減じることによって構成される。これは、異なった螺管の異なる長さを補償するための特に簡単で安価な手法である。
【００１７】
本発明による熱交換器を、蒸気を生成するために用いる場合、各螺管は、２つ以上のフィン付きチューブを同じピッチで隣接して延在するように螺旋状に巻いて有利に構成される。これによって、流路の数が増えて、蒸気の発生に起因する螺管チューブ内の水の大きな体積膨張に対して有利になる。
【００１８】
本発明の他の態様は、本発明の熱交換器と、天然ガス燃焼タービン、ガソリンやディーゼル油や天然ガスを用いる内燃機関や炉やバーナーや焼却炉などの燃焼ガスを発生する燃焼手段との組み合わせに関し、この組み合わせは、燃焼手段の排気ガス出口を、排気ガスが上記第１流体となるように上記熱交換器の第２入口および第３入口に接続する接続手段を備える。
【００１９】
本発明による上記組み合わせは、第２流体と第３流体との間および熱交換器と周囲環境との間の少なくとも一方で、熱交換を行わせるとともに上記第４出口と連通する熱交換手段と、この熱交換手段の熱交換率を測定する測定手段と、この測定手段で測定された結果を表す信号を出力する信号出力手段と、上記信号を受けて、上記第１絞り手段および第２絞り手段の調整を制御する第１制御手段とを備える。
【００２０】
本発明による上記組み合わせは、上記燃焼手段の起動時に、絞り効果が最小になるように上記第１絞り手段の調整を制御する第２制御手段を更に備えるのが好ましい。
【００２１】
本発明の更なる他の態様は、本発明の熱交換器の製造方法に関し、この製造方法は、第１長さのフィン付きまたは波付きチューブを調達するステップと、実質上円筒状の面をもつ本体を調達するステップと、上記チューブと円筒状の面とを相対回転させる回転手段を調達するステップと、円筒状の面に当接する上記チューブの導入部分を配置するステップと、上記円筒状の面とチューブの導入部とを、上記第１長さのチューブが上記円筒状の面上に螺旋状に巻かれて第１の螺管が形成されるように相対回転させるステップとを備える。  これによって、本発明の熱交換器が特に簡単かつ精密かつ安価に製造される。
【００２２】
同心の２つ以上の螺管をもつ本発明の熱交換器の製造方法は、スペーシング手段を調達するステップと、上記スペーシング手段を第１螺管に取り付けるステップと  第２長さのフィン付きまたは波付きチューブを調達するステップと、上記スペーシング手段に当接する上記第２長さのフィン付きチューブの導入部分を配置するステップと、上記第１螺管と上記第２長さのチューブの導入部とを相対回転させ、上記第２長さのチューブを上記スペーシング手段上で螺旋状に巻いて、上記第１螺管から半径方向に間隔を開けて第２螺管を形成するステップとを更に備えるのが好ましい。
【００２３】
螺管の直径の不正確および他の不利を避けるために、本発明による製法方法は、螺管を本体に固定するステップと、この本体および螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えるのが好ましい。あるいは、第２の螺管を本体および第１の螺管の少なくとも一方に固定するステップと、この本体と第１および第２の螺管に焼き鈍し熱処理を施すステップとを更に備えるのが好ましい。これによって、螺管の鉄鋼内の弾性および応力に起因する直径変化を、簡単かつ安価かつ効率的に避けることができる。
【００２４】
（発明を実施するための最良の形態）
まず、図１および図４を参照すると、本発明による熱交換器１は、フランジ付き入口３とフランジ付き出口７をもつ円筒状外ケーシング２を備える。入口６および出口７をもつ円筒状内ケーシング、つまり導管５が、上記円筒状外ケーシング２と同心に配置されて、管状空間８が画成され、この管状空間内に、フィン付きチューブからなる２つの螺管（コイル）９,１０が配置されている。このフィン付きチューブは、チューブの軸を概ね横切って配置されたフィン１２を備えたチューブ１１からなる。
【００２５】
フィン付きチューブからなる螺管９,１０は、互いに同心かつ外ケーシング２および内ケーシング５と同軸に配置されている。フランジ付きの出口ヘッダーチューブ１３およびフランジ付きの入口ヘッダーチューブ１４は、夫々開口１５,１６を経て螺管９,１０のチューブ１１内に連通している。
【００２６】
蝶形弁１７(バイパス弁)は、導管５の出口７の軸１８に枢支され、蝶形弁１７が出口７を完全に閉じる位置と完全に開く位置の間の中間位置が、破線１７aで示されている。蝶形弁１７のリムに当接する半円形のリング１９,２０が、その近傍に配置されて、蝶形弁１７の良好な閉鎖機能を保証している。
【００２７】
上記熱交換器１は、天然ガス燃焼タービンの排気ガスの熱を回収して用いるために主として天然ガス燃焼タービンと組み合わせて使用するよう企図されているが、本質上、内燃機関、炉、バーナー、焼却炉などの加熱ガスを生成するいかなる手段と組み合わせて用いることもできる。
【００２８】
熱交換器１の最大出力運転では、蝶形バイパス弁１７は、図１の実線で示す閉鎖位置にあって、ガスタービンから入口３に導入された総てのガスが、実線矢印で示すようにフィン付きチューブ９,１０を通過するように管状空間８を経て流れる。加熱されるべき水は、入口ヘッダーチューブ１４を経て螺管９,１０に導入され、排気ガスからフィン１２およびチューブ１１を経て水に伝わる熱によって加熱された後、開口１５,１６を経て排出される。
【００２９】
加熱された水は、図示しない外部の熱交換手段に運ばれて、熱の一部を他の流体または周囲環境、特にビル暖房システムまたは地域暖房システムのラジエータに伝える。
【００３０】
(タービンを容易に起動するため、熱交換器１を経る圧力損失が最小にすべき)ガスタービンの起動時、または外部の熱交換手段が熱交換器１の全熱容量を必要としない場合は、蝶形弁１７は、ガスタービンからの排気ガスの一部または全部を、管状空間８および螺管９,１０をバイパスして、破線矢印で示すように内側の導管５内に流すように軸１８の周りに回転させられる。
【００３１】
これによって、熱交換器１を経る圧力損失は、減少し、チューブ９,１０内の水への伝熱が減少する。蝶形弁７は、絞り手段と言うことができ、図９〜図１３に関連して次に述べるような他の手段で置き換えてもよい。
【００３２】
図２,３を参照すると、炭素鋼からなる条片１２aは、複数のタブつまりフィンガ１２bを形成するように横方向に切られ、互い違いになるように条片の平面に対して横方向に曲げられた後、シーム溶接１２cによってチューブ１１の表面に螺旋状に溶接されている。これによって、熱い排気ガスからフィンガ１２bしたがってチューブ１１への非常に効率的な伝熱が行われる。図２,３に示された螺旋状に巻かれた歯状のフィンに代えて、円板状のフィンや波形フィンなど他の形態を用いることもできる。
【００３３】
次に、図１４を参照すると、入口ヘッダーチューブ１４の開口１５,１６の周りに、チューブ１１が溶接され、これによって、チューブ１１の内部が入口ヘッダーチューブ１４の内部に連通する。螺管９,１０は、外ケーシング２と導管５に溶接された梁２２に吊り下げられて取り付けられている。梁２２は、螺管９,１０のフィン１２bの周りに圧入された２つのリング２３,２４に溶接されている。同様の取り付けが、出口ヘッダーチューブ１３の近傍の熱交換器の底部にも行われている。
【００３４】
図８を参照すると、螺管９,１０の外ケーシング２、内ケーシング５および相互に対する位置および各螺管の巻きの間隙が図示されている。
【００３５】
内側の螺管１０は、厚さつまり半径方向の寸法ｔ１をもつ管間隔で外側の螺管から隔たり、内側の螺管１０は、厚さつまり半径方向の寸法ｔ３をもつ管間隔で導管５の外面から隔たっている。外側の螺管９は、外ケーシング２の内面から隔たらず、つまり外ケーシング２に当接している。
【００３６】
熱交換器１に排気ガスを供給するガスタービン(或いは他の高温排気ガス生成手段)の上記最適運転に対して許容できるレベルに、管状空間８での圧力損失が維持されるように、間隔t１，t３は選択される。上記間隔t１，t３によって、熱交換器１の熱交換効率は実質的に影響されない。一方、作動テストは、外側ケーシング２と最外の螺管９との間に間隔が存在すれば、熱交換器１の上記効率が相当に減少することを示す。これら２つの現象は、少なくともある程度まで、螺管９，１０の間および導管５と螺管１０の間の乱流が原因である一方、他方では、外側の螺管９とケーシング２の間の管状空間での層流が原因である。
【００３７】
上記螺管９，１０の間の間隔t１と、最内側の螺管１０と導管５の間の間隔t３とを決定するパラメーターは、幾つか存在する。最も重要な２つの考慮すべきもの即ちパラメーターは、次の排気ガス圧力低下と熱伝達率である。
【００３８】
排気ガス圧力低下
上記排気ガスの圧力低下すなわち圧力損失は、排気ガス速度と螺管巻の加熱表面形態とに、顕著に依存する。上記速度は、自由ガスの流れの断面積（チューブとフィンの間のガス流に対する全断面積）に依存する。
Δｐ＝ζ・１／２・ρ・ｗ２
Δｐ：排気ガス圧力低下[Pa]
ζ：圧力低下係数、これは形態（フィンの形状、
チューブの直径、直線的/ジグザグな配列、
巻数等）に依存する
ρ：入口３と出口４の間の平均気温での上記ガスの密度[kg/m３]
ｗ：排気ガスの速度[m/s]
【００３９】
殆どの場合、ガスタービン(同様にエンジン)の後方の熱交換器とボイラーとで許容される排気ガスの圧力低下は、完全に制限されている。ガスタービンについては、上記タービンの出力発生(したがってタービンの効率)が背圧に顕著に依存するので、排気ガスの圧力低下を最小にすることは非常に重要である。本発明による熱交換器に関して、上記許容される排気ガス圧力低下は、好ましくは、５００Ｐａ(５０mmの水柱)未満となるように制限されていて、非常に低い排気ガス速度と、このような大きな螺管の間の距離とを与えている（この代わりに、大きなガス断面積を与える多くの螺管と、大きな直径のユニットとを与える)。
【００４０】
熱伝達率
一般に、熱伝達率は、加熱表面積を小さくするために、できるだけ高くすべきである。熱伝達率は、排気ガス速度が高くなり乱流が多くなるにつれて、増加する。選択された加熱表面（螺旋状に巻かれた鋸歯状のフィン付きチューブ）については、流れの乱れは極めて良好で、一般に低い排気ガス速度に対しても高い熱伝達率を与える。
【００４１】
また、本発明によって間隔t１，t３を有する熱交換器を設計することは、螺管をケーシングの中に個別に挿入することができるので、製造の観点から見て有利であり、互いに当接するか或いは互いに入れ子式に設計された螺管であって幾つかの螺管を備えたユニットとして扱われて挿入されなければならない螺管と比較すると、このことは明らかである。
【００４２】
なお図８を参照すると、螺旋形に伸張する空間は各螺管９，１０の隣接した巻体の間に設けられ、上記空間の厚さすなわち軸方向の寸法はt２である。巻体のこの間隔t２は、許容できないストレスを引き起こすことなく、ケーシング２と導管５との少なくとも一方を、上記螺管９，１０に対して軸方向に熱膨張および熱収縮させる。なぜなら、膨張または収縮での差異は、上記螺管の巻体の間の空間t２の変化によって、吸収されるからである。
【００４３】
例
次に、本発明による２螺管式の熱交換器とガス燃焼タービンとの本発明による組み合わせに関する基本技術仕様が、非限定例として列挙される。
【００４４】
熱交換器の寸法
・入口を除く高さ: ..........................   １５５０ｍｍ
・絶縁体を除く直径： .......................   ６３３ｍｍ
・絶縁体: .................   １００ｍｍ、亜鉛鉄板で被覆
・送ガス出口フランジ:......   ＤＮ４５０，ＤＩＮ８６０４４
・水の入口/出口の結合部:...   炭素鋼管，OD６０.５×３.６ｍｍ，２“RGW
・ケーシングの厚さ(内側５と外側２):..........   ５ｍｍ
・水を除く熱交換器の重量:....................   ４７５ｋｇ
・水を含む熱交換器の重量:....................   ５００ｋｇ
・チューブ１１の外径:........................   ３８ｍｍ
・チューブの材料の厚さ:......................   ３．６ｍｍ
・フィンタイプ: ...........   鋸歯状の螺旋状に巻かれたフィン
・フィンの高さ................................   １５ｍｍ
・フィン密度:.................................   ２５０ｐｃｓ／ｍ
・フィンの厚さ:...............................   １ｍｍ
・チューブおよびフィンの材料:.................   炭素鋼
・チューブ配列:...............................   インライン（直列）
・同軸で同心の螺管の数:.......................   ２
・巻数:.......................................   １０
・ガス方向のチューブピッチ:....................  ７０ｍｍ
・ガス方向の螺管巻体上のフィン間の自由空間t２:    ２ｍｍ
・バイパスチャネル(内側ケーシング５)の直径: ...  ３２３．９ｍｍ
・バイパス弁を含む内側ケーシング５の長さ:.....   ８６０ｍｍ
・内側螺管の１０の中心直径:...................   ４０１ｍｍ
・外側螺管９の中心直径:.......................   ５５５ｍｍ
・内側ケーシング５と内側螺管１０上のフィンとの間の自由空間t３:
....................  ４．５ｍｍ
・２つの螺管上のフィン間の自由空間t１:..........  ９ｍｍ
・外側螺管上のフィンと外側ケーシング２の内面との間の自由空間:
....................  ０ｍｍ
・螺管結合(両方の螺管)に対するヘッダー１３の穴１５，１６のサイズ:.                             ......................  ３０．８ｍｍ
【００４５】
プロセスデータ
・マイクロガスタービン型:..............HONEYWELL Parallon ７５
・ガスタービンからの最大出力:.....................   ７５kW(e)
・排気ガス流量:...................................   ０.６８kg/s
・熱交換器への排気ガスの入口温度:.................   ２４６℃
・熱交換器からの排気ガスの出口温度:...............   ９０℃
・加熱表面に渡る排気ガスの圧力損失:...............   ３００Ｐａ
・熱交換器の加熱能力:..............................   １２０kW
・水の入口温度:....................................   ５０℃
・水の出口温度:....................................   ７０℃
・水の流量、近似値:...............................   １.４４kg/s
・圧力低下、水側:.................................   ０.２bar
【００４６】
図５を参照すると、３つの同心螺管３２〜３４を有する本発明による熱交換器３１の実施例様態が、図１の要素と類似の要素に対して同一参照符号を用いて示されている。図１の実施態様と図５の実施態様との間の主な差異は、螺管の数とは別に、出口ヘッダーチューブ３８の入口開口３５，３６，３７は、下記に説明されるように上記螺管３２〜３４間の螺管長さの差異を補償するために、サイズが異なっているということである。
【００４７】
異なった螺管３２〜３４のチューブ１１の長さは異なり、また、全ての螺管は、出口ヘッダー３８および上記入口ヘッダー３９で相互に連結されている。したがって、流れは、上記螺管の各々の間で同じ圧力損失を与えように、螺管の中で分配される。
【００４８】
このようにして、内側螺管３３，３４(この中の第２の流体(典型的には水)は、最も外側の螺管３２よりも短い流路を有する)は、外側螺管３２よりも多くの水を輸送できる。その際、上記螺管３２，３３，３４中の水は同一温度に熱されず、上記第１の流体(例えば、ガス燃焼タービンからの排気ガス)に含まれる熱は非対称な減少回収状態になる。
【００４９】
したがって、水と排気ガスの両方において最良可能な温度分布でもって、最良可能な熱回収が得られるように、螺管を通る流量が調節されることが望ましい。これは、外側螺管３２に対して内側螺管３３，３４に余分な圧力損失を互いに作ることによって達成される。
【００５０】
これは次の２つの方法で達成することができる。
・螺管のチューブに異なった直径を設けることによって達成する。これは、実用的見地から望ましくない。但し、２〜３の異なったチューブの直径が許容される場合で、多くの同心の螺管が必要とされる場合を除く。
・チューブの中、または、チューブの入口または出口に、絞りまたは阻止手段を取り付けることによって達成する。図５および図６に示されるように、これは、上記出口ヘッダーチューブ３８に、それぞれ異なった直径を有している開口３５〜３７および４０〜４３を備えることによって、達成できる。個々の開口の直径は、熱交換器の個々の螺管におけるチューブの直径およびチューブの長さに基づいて、決定される。４本の螺管チューブの内径が全て５６ｍｍである場合、図６に示す４つの開口直径の例として、開口４０は５６ｍｍ、開口４１は１３ｍｍ、開口４２は１１ｍｍ、開口４３は９ｍｍである。個々の螺管チューブに対して異なった圧力損失係数を達成するために、この技術においてよく知られた他の絞りまたは阻止手段を用いてもよい。
【００５１】
さて図７を参照すると、内側の導管５に隣接した内側螺管は、２つの平行に巻かれたフィン付のチューブ５０，５１を備える。このチューブ５０，５１は、矢印Ｒ１，Ｒ２によって示された第２の流体(典型的には水)用の２つの平行な流路となる。
【００５２】
この実施態様は、蒸気発生に使用することを意図しているが、チューブの内表面での圧力損失以外に、流量や流速の増大に対応したチューブ内側の物質の大規模な体積膨張(液体から蒸気、水から蒸気への変化)を考慮する必要がある。したがって、チューブ内に十分な内部流断面積を付与するために、より大きなチューブ直径または多数の螺管を用いるか、或いは、他の方法でより多数の流路を提供する必要がある。
【００５３】
多くの螺管を設けることと違って、図７に示される螺管と同様、いくつかの平行に伸張する巻体を有することによって、より多くの流路が得られる。すなわち、同じ螺管径を持ち大きなピッチを備えてお互いに“ねじられた”螺管である。これによって、大きな直径の最外側の螺管を備えた多くの螺管を有することなく、したがって、外側ケーシング２(大きな設置面積)を有することなく、より大きな内部断面積が達成される。このより小さな設置面積すなわち熱交換器の小さな外径は、エンドユーザにおいても、また、製造、組立および輸送の際にも、重要な利点を伴う。所定の出力に対して、熱交換器の軸方向の長さすなわち熱交換器の高さは、もちろん、より大きくなるが、これは、通常、製造の際あるいはエンドユーザに対しても、本質的な問題とならない。
【００５４】
図９〜１３を参照すると、導管５および管状空間８を通過する第１流体(典型的には排気ガス)の流れを絞る絞り手段の様々な実施態様が、それぞれ示されている。
【００５５】
図９の実施態様では、蝶形弁１７はリング５２と協働する。リング５２は、リング５２に沿って等距離の箇所に取り付けられた３本の鋼製ワイヤー５３で吊られている。このワイヤー５３は、滑車５４を介してシャフト１８まで延在している。
【００５６】
実線で示された状態では、蝶形弁１７が閉じて、排気ガスは導管５を通って流れることがなく、一方、上記リング５２は最も高い位置にあって、管状空間８を通過する排気ガスの流れを絞らない。
【００５７】
点線で示された状態では、蝶形弁１７ａはバイパス弁のように機能して、導管５を通過する排気ガスの流れを絞ることがない。一方、リング５２ａは、締め付けリング５５に支持された完全な絞り状態にあって、それによって上記管状空間８を通過する排気ガスの流れを阻止する。
【００５８】
上記シャフト１８は、手動で、或いは電動機、空気力または水力の機構によって動かすことができる。最も単純な形式では、上記蝶形弁１７を開くためのシャフト１８の回転が、自動的にリング５２を下降或いは逆に上昇させるように、ワイヤーが、シャフト上の図示しない滑車で、巻き上げられたり巻き戻したりする。
【００５９】
上記熱交換器３１に接続された外部熱消費手段が、熱を必要としないとき、蝶形弁１７は完全に開の位置(１７a)にあり、リング５２は、下降した完全に閉の位置(５２a)にある。したがって、排気ガスは全て導管５を通してバイパスされる。これによって、上記フィン付きの螺管の中の水は加熱されず、その結果、この水の過熱を回避する外部冷却手段は不要となる。
【００６０】
このようにして、熱交換器３１の熱出力を調節する非常に単純な手段が、提供される。温度センサーと送信器（図示せず）とを上記出口ヘッダー３８内に設けて、上記シャフト１８に対して図示しないアクチュエータ（電動機）に信号を送信してもよい。その結果、上記出口ヘッダーで測定された温度が所望の温度に一致しない場合、上記シャフトは、上記バイパス弁１７を開けるか閉めるかどちらかの対応する方向に回転する。エンドユーザの必要条件、および、上記熱交換器３１に接続された外部熱消費装置の構成に依存しつつ、多くの様々な制御回路が考えられる。
【００６１】
図１０，１１を参照すると、それぞれ、内部導管と管状空間とを通過する排気ガス流用の第１絞り手段および第２絞り手段の立面図と平面図とを示す。上記内部導管５は、出口５７を有する他の導管５６に接続され、上記出口５７においては、蝶形弁５８がシャフト５９に回転可能に取り付けられている。上記出口５７は、上記ケーシング５の出口４と通じている。上記蝶形弁５８は、出口５７が完全に遮断された図示の閉塞位置から、出口５７を通る排気ガスの流れが妨げられない開放位置に、シャフト５９によって回転する。
【００６２】
上記管状空間８は、外側ケーシング２の延長部によって形成された空間６０に繋がっている。上記空間６０は、プレート６２内の開口６１を介して出口４に連通している。蝶形弁６３は、前記開口６１内にシャフト５９上に取り付けられ、シャフト５９の回転によって蝶形弁６３が回転して、上記管状空間８から空間６０と開口６１とを通る排気ガスの流れが遮断されることのない図示の完全開放位置から、上記開口６１を通る排気ガスの流れが完全に遮断される完全閉塞位置になる。上記シャフト５９は、上記バルブ５８，６３を上述の２つの位置の間で或いはその中間位置に回転させるために、逆方向に回転するよう電動機６４に接続されている。
【００６３】
図１２を参照すると、この実施態様では、図１０、１１における実施形態の蝶形弁５８，６３が蝶形弁６５と２つの蝶形弁６６によってそれぞれ代替されており、上記蝶形弁６５，６６と上記シャフト５９の操作は、図１０、１１の実施形態に関して記載されたものと同じである。
【００６４】
図１３を参照すると、図１または図４(上記蝶形弁１７を除いて)に示されるものと同じ熱交換器の実施形態において、円形の静止プレート７０が、導管５の出口および管状空間８の環状の出口に、水平に配置されている。上記プレート７０は、導管５の内部と通じる開口７１と、上記管状空間８と通じる開口７２とを備えている。
【００６５】
回転可能な円形プレート７３が、旋回軸７４上のプレート７０の上に配置されている。上記プレート７３は、プレート７０の開口７２と形状と分布が同一の開口７５と、プレート７０の開口７１と形状と分布が同一の開口７６とを備えている。電動機７７が、上記回転可能なプレート７３を両方向に回転するために配置されている。
【００６６】
図１３に示す上記回転可能なプレートの位置では、開口７１と開口７６とが一致、すなわち互いに重なっていて、その結果、排気ガスは、これら一致した開口の下にある上記導管５を通って、実際に妨害されることなく流れる。一方、開口７２と開口７５とは互いに全く繋がっていないので、管状空間８を通る流れは遮断されている。上記モータ７７を用いてプレート７３を回転させることにより、上記開口７２，７５が一致して、管状空間を通過する流れが比較的妨げられない位置を得ることができると共に、上記開口７１，７６が互いに全く繋がらないために、導管５を通る流れが完全に遮断される位置を得ることができる。
【００６７】
下方の上記プレート７０は、代りに、回転可能なプレートでもよく、これによって、排気ガスからの圧力がプレート７０を静止プレート７３に押圧して、隣接する上記プレート７０，７３の封止効果を互いに向上させる。上記プレート間の密閉は、当業者にとって明らかな他の多くの方法で達成されてもよい。
【００６８】
図１５を参照すると、本発明による熱交換器(図５の実施態様)を製造する本発明による方法が、図示されている。
【００６９】
円筒状本体８０は、厚さ１０ｍｍの鋼製プレート８１と、このプレート８１の軸方向に延在する自由縁の間に挿入された鋼製ロッド８２と、図示された円筒形状に上記プレート８１とロッド８２とを保持するために円周方向に延在する図示しない締め付けストラップ（帯金）またはワイヤとによって、構成されている。
【００７０】
内側の螺管３４は、上記本体すなわちコア８０の周りに螺旋状に巻き付けられ、螺管３４のパイプ１１の導入端（図示せず）と後尾端１１ａとは、上記端部および本体８０に溶接されたブラケットまたはロッド８３によって、本体８０に取り付けられる。上述の締め付けストラップは、本体８０の領域の外側に位置し、螺管３４によって覆われる。
【００７１】
４つの円筒状プレート８４は、１／４円断面と、必要な径方向寸法t１（図８参照）に等しい厚さとを有し、上記プレート８４の互いに隣接する軸方向延在縁間に配置されたロッド８５と一緒に、螺管３３の外側表面上で配置されている。上記プレート８４とロッド８５は、図示しない円周方向に延在する締め付けストラップまたはワイヤによって、適正位置に保持される。上記ロッド８５は、主要断面寸法が上記プレート８４の円周に対する接線となるように長円形または楕円形の断面を有して、上記プレート８４の間に配置される。
【００７２】
次の螺管３３は、上記プレート８４と上記ロッド８５の周りに螺旋形に巻き付けられる。上記螺管３３の導入端と後尾端とは、上記内側の螺管３４の巻き付けおよび取り付けと同じような方法で、ブラケットまたはロッド８３によって、上記プレート８４の一つに溶接される。
【００７３】
上記プロセスは、次の螺管３２に対しても繰り返し行われる。４つ以上の螺管が必要ならば、このような更なる螺管に対して、上述のプロセスが繰り返される。
【００７４】
上記本体８０と螺管３２〜３４とロッド８５の付いたプレート８４とを備えたユニットは、その後、上記螺管の直径の弾性的膨張を回避するために、また、潜在的損傷応力を除去するために、焼鈍し熱処理が施される。
【００７５】
焼鈍し後、ブラケット８３によって取付けられた物は除去される。上記ロッド８５は、長円形または楕円断面の主要寸法部が半径方向に向くように、回転され、それによって、上記螺管３２〜３４は強制的にわずかに拡張して、円筒状プレート８４が除去できる。最後に、本体８０が除去できるようロッド８２が除去される。これで、螺管３２〜３４は、導管５が内側の螺管３４の内側に配置されたケーシング２内に挿入される準備ができた状態となる。
【００７６】
本発明による熱交換器は、特に、ガス燃焼タービン（または燃料として天然ガスを利用する内燃機関）を備える組み合わせまたはシステムでの使用に適している。さらに、このようなシステムは、電気と熱を組み合わせた小規模生産用のシステム、例えば、大型建築物、病院、小規模な地域暖房システムなどでの使用（しかし、決してこれらに制限されない）に特によく適している。
【００７７】
さて図１６を参照すると、本発明による熱交換器とガス燃焼タービンと外部熱消費装置とを含む本発明によるシステムまたは組み合わせは、次の特徴で示される。
2005509125.tif 000003
【００７８】
（産業上の利用の可能性）
このシステムは他の排気ガス生成装置を備えることができる。また、熱交換器のバイパス弁（およびフィン付き螺管を含む管状空間を通る流体の流量を絞るための熱交換器の絞り弁）は、上記エンドユーザの熱消費装置の形態に依って、多くの様々な方法で調節し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による熱交換器の第１実施形態の一部破断立面図である。
【図２】本発明によるフィンチューブのフィンの外形を示す平面図である。
【図３】本発明によるフィンチューブのフィンの外形を示す平面図である。
【図４】図１の実施形態の底面図である。
【図５】本発明による第２実施形態の一部破断立面図である。
【図６】本発明による同心状に配置された４つのフィンチューブからなる螺管をもつ熱交換器の実施形態の入口ヘッダーチューブを示す図である。
【図７】本発明による熱交換器の第３実施形態の破断立面図である。
【図８】図１の実施形態における螺管のフィン付きチューブの間隙を示す拡大寸法図である。
【図９】図５の実施形態の頂部の本発明による絞り手段の第１実施例を示す一部破断立断面図である。
【図１０】熱交換器の第４実施形態の頂部の本発明による絞り手段の第２実施例を示す一部破断立断面図である。
【図１１】図１０の実施形態の上面図である。
【図１２】本発明による絞り手段の第３実施例を示す一部破断立断面図である。
【図１３】本発明による絞り手段の第４実施例を示す上面図である。
【図１４】図１の実施形態の螺管のためのヘッダーチューブと固定手段の一部破断拡大斜視図である。
【図１５】図５の実施形態の本発明による製造方法を示す上面図である。
【図１６】本発明による絞り手段を調整するための制御手段の一実施形態を示す図である。
【図１】
2005509125.tif 000004
【図２】
2005509125.tif 000005
【図３】
2005509125.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005509125.tif 000009
【図７】
2005509125.tif 000010
【図８】
2005509125.tif 000011
【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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【国際調査報告】
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