(57)【要約】【課題】熱交換器において、ハンガー管に設けられる支持部材に作用する応力を低減させる。【解決手段】支持孔２０が鉛直方向に長い長孔形状を有し、支持部材３の鉛直方向の先端部３ｂが湾曲してハンガー管２の周面に対して滑らかに接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延在する伝熱管と、鉛直方向に延在する伝熱管であるハンガー管と、該ハンガー管に設けられると共に前記水平方向に延在する伝熱管を支持する支持部材とを備え、  対向する一対の支持部材によって形成される支持孔に前記水平方向に延在する伝熱管を差し込んで支持する熱交換器であって、
前記支持孔が鉛直方向に長い長孔形状を有し、
前記支持部材の鉛直方向の先端部が湾曲して前記ハンガー管の周面に対して滑らかに接続されている
ことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料を燃やすことで高温の燃焼ガスを発生させる燃焼室と、燃焼ガスから流体（水、空気等）へ熱を移動させる熱交換器とを備えるボイラが用いられている。
熱交換器は、水平方向で延在し流体を流動させる複数の伝熱管と、鉛直方向で延在し流体を流動させつつ、上記複数の伝熱管を支持するハンガー管とを有している。ハンガー管が複数の伝熱管を支持する構成としては、特許文献１に示すように、ハンガー管に支持部材を設け、この支持部材により所定の伝熱管を下方から支持すると共に、上記所定の伝熱管の上側に連結部材を介して複数の伝熱管を順次積み上げた構成となっている。
【０００３】
しかし、特許文献１に示す構成では、複数の伝熱管にそれぞれ連結部材（例えば、支持座及び脚部材）を溶接等を用いて設ける必要があり、多大な手間及びコストが生じていた。そこで、一対のハンガー管に、鉛直方向で延在する長尺の支持部材を溶接等により設け、この一対の支持部材によって複数の伝熱管を挟んで支持する構成が用いられている。この構成によれば、複数の伝熱管を支持部材によってまとめて支持できるため、熱交換器の製造に関する手間及びコストを低減することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２６６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、熱交換器においては、当然のことながら伝熱管の内側と外側との温度差が大きい。このため、伝熱管に設けられる上記支持部材は、伝熱管に密着する側とそうでない側との温度差が大きく、熱膨張差に起因して大きな熱応力を受けることとなる。
支持部材が大きな熱応力を受ける場合には、支持部材の劣化が早まり、支持部材の頻繁なメンテナンスが必要となってしまうため、特に大型のボイラに搭載することが困難となる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、熱交換器において、ハンガー管に設けられる支持部材に作用する応力を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、水平方向に延在する伝熱管と、鉛直方向に延在する伝熱管であるハンガー管と、該ハンガー管に設けられると共に上記水平方向に延在する伝熱管を支持する支持部材とを備え、対向する一対の支持部材によって形成される支持孔に上記水平方向に延在する伝熱管を差し込んで支持する熱交換器であって、上記支持孔が鉛直方向に長い長孔形状を有し、上記支持部材の鉛直方向の先端部が湾曲して上記ハンガー管の周面に対して滑らかに接続されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水平方向に延在する伝熱管が差し込まれる支持孔が鉛直方向に長い長孔であり、支持部材の鉛直方向の先端部が湾曲してハンガー管の周面に対して滑らかに接続されているため、支持部材に作用する応力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における熱交換器の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図２】改良前と改良形状とにおいて支持部材に作用する応力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明に係る熱交換器の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１１】
図１は、本実施形態の熱交換器の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
この図に示すように、熱交換器１０は、水平方向に延在する伝熱管１と、鉛直方向に延在する伝熱管（以下、ハンガー管２と称する）と、ハンガー管２に取り付けられる支持部材３とを備えている。
【００１２】
伝熱管１及びハンガー管２の内部には、熱の伝達媒体となる流体が流れている。なお、伝熱管１は、図１に示すように、鉛直方向に複数配列されている。
そして、これらの伝熱管１は、ハンガー管２に取り付けられた支持部材３によって支持されている。
【００１３】
支持部材３は、隣り合うハンガー管２の各々に対して設けられており、互いに対向して配置されている。
この支持部材３は、互いに対向する面側に溝部３ａを備えている。対向する支持部材３に形成された溝部３ａ同士が対向されることによって、各伝熱管１が差し込まれる支持孔２０が形成されている。そして、当該支持孔２０は、鉛直方向に長い長孔とされている。そして、各伝熱管１は、支持孔２０に差し込まれることによって支持されている。
【００１４】
また、支持部材３の鉛直方向における両側の先端部３ｂ（図１では片側のみ図示）は、ハンガー管２側に凹む湾曲形状を有しており、ハンガー管２の周面に対して滑らかに接続されている。
なお、支持部材３は、ハンガー管２に対して溶接によって接続されている。そして、支持部材３の先端部３ｂを予め湾曲させ、この先端部３ｂが湾曲された支持部材３をハンガー管２の周面に対して溶接することによって、容易に支持部材３の先端部３ｂをハンガー管２の周面に対して滑らかに接続することができる。また、溶接後に機械加工等を施すことにより、支持部材３の先端部３ｂをハンガー管２の周面に対して滑らかに接続しても良い。
【００１５】
以上のような本実施形態の熱交換器１０によれば、支持孔２０が鉛直方向に長い長孔とされている。このため、支持孔２０が真円形状である従来の熱交換器と比較して、本実施形態の熱交換器１０では、伝熱管１の延在方向から見た表面積が減少することとなる。支持部材３への外部空間からの入熱はその多くが伝熱管１の延在方向から見た表面を経由してのものであるため、本実施形態の熱交換器１０によれば、支持部材３への外部空間からの入熱量を減少させることができる。したがって、ハンガー管２に密着する側とそうでない側との温度差を小さくして支持部材３における熱膨張差に起因する熱応力を小さくすることができる。
【００１６】
また、本実施形態の熱交換器１０によれば、支持部材３の先端部３ｂをハンガー管２の周面に対して滑らかに接続しているため、支持部材の先端部がハンガー管の周面に対して屈曲して接続される従来の熱交換器よりも先端部３ｂに作用する応力を低減させることができる。
【００１７】
このように本実施形態の熱交換器１０によれば、ハンガー管２に設けられる支持部材３に作用する応力を低減させることが可能となる。
【００１８】
図２は、改良前（従来の熱交換器）と改良形状（本実施形態の熱交換器）とにおける支持部材に作用する応力を比較したグラフである。この図に示すように、支持孔を形成する溝部の周囲及び鉛直方向における先端部のいずれにおいても、改良形状の場合の方が支持部材に作用する応力が低減することが分かる。
【００１９】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１０……熱交換器、２０……支持孔、１……伝熱管、２……ハンガー管、３……支持部材、３ａ……溝部、３ｂ……先端部
【図１】
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【図２】
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