(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流通するダクトの内部に設置され、前記排ガスの潜熱回収のための被加熱水が供給される給水入口および前記被加熱水を排出する給水出口を有する伝熱管と、
前記給水入口への前記被加熱水の供給を制御する給水制御部と、を備え、
前記給水制御部は、前記給水出口における前記被加熱水の温度である出口温度が設定温度となるように、前記被加熱水の前記給水入口からの供給を制御すると共に、
前記伝熱管は、前記給水入口が前記ダクトの下流側に位置し、前記給水出口が前記ダクトの上流側に位置するように前記ダクトの内部に設置されており、
前記設定温度は、前記給水入口と前記給水出口との間にある伝熱管の中間部の特定領域に前記排ガスの凝縮温度が形成されるように決定されることを特徴とする排ガスの潜熱回収装置。
【請求項２】
前記給水制御部は、前記給水入口へ供給される前記被加熱水の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項３】
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２つの前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記中間部は、前記直線管部の２以上の所定数、および、前記流路に沿って並べられる前記直線管部を連結する１以上の前記湾曲管部から構成される伝熱管モジュールの少なくとも１つから構成され、
前記伝熱管モジュールの両側の端部には、それぞれ配管継手が設けられることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項４】
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２つの前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記中間部は、前記直線管部を少なくとも１つ含み、
前記中間部において、前記直線管部と前記湾曲管部とは配管継手によって連結されることを特徴とする請求項１または３に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項５】
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２以上の前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記潜熱回収装置は、前記直線管部の両端のそれぞれにおいて、前記直線管部の端部を固定する管板を、さらに備え、
前記中間部は、前記直線管部を少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項６】
前記被加熱水を予熱する加熱手段を、さらに備え、
前記給水制御部は、前記被加熱水の温度が所定温度以下の場合には、前記加熱手段によって予熱された前記被加熱水を前記給水入口に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項７】
前記ダクトは、
被迂回通路を形成する第１ダクトと、
前記被迂回通路を迂回するバイパス通路を形成する第２ダクトと、を有し、
前記潜熱回収装置は、前記被迂回通路および前記バイパス通路を切り替えるダンパをさらに備え、
前記伝熱管は前記バイパス通路に設置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項８】
前記給水入口および前記給水出口はヘッダに連結されており、
前記給水入口と前記ヘッダとの間、または、前記給水出口と前記ヘッダとの間の少なくとも一方は、フレキチューブによって連結されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【請求項９】
前記排ガスはボイラから排出される排ガスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の排ガスの潜熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排ガスの潜熱を回収する潜熱回収装置に係り、特に、排ガスの流路を形成するダクトに設置され、排ガスの凝縮潜熱により給水（被加熱水）を加熱する給水加熱器（凝縮エコノマイザ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボイラ等の燃焼機器には熱効率向上のために排熱回収装置が設けられており、例えば、ボイラに供給する水をあらかじめ加熱するエコノマイザ（給水加熱器）が知られている。エコノマイザは、排ガスの流通するダクトに設置され、ボイラ給水などの被加熱水と熱交換することにより排ガスの余熱を回収する装置である。特に、凝縮エコノマイザは、排ガス中の水蒸気が凝縮して水に状態変化する際に放出される潜熱をも回収可能とする潜熱回収装置であり、主に排ガスの顕熱を回収する乾式エコノマイザと併用することで、ボイラの熱効率のさらなる向上が図られる。例えば、特許文献１の潜熱回収装置は、排熱（顕熱）回収装置の下流において、排ガスが下降流となって流通するダクト内に設置されている。また、この潜熱回収装置は蒸気タービンの復水循環系に接続されており、排ガスの潜熱を復水余熱により回収し、ＧＴＣＣ（Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）の発電効率の向上を図っている。
【０００３】
このような凝縮エコノマイザは、一般に、多段に形成された伝熱管を有しており、伝熱管内を流通する給水と伝熱管外を流通する排ガスとを熱交換させることで、排ガスの凝縮潜熱を利用して給水を加熱する。つまり、排ガスに含まれる水蒸気は凝縮エコノマイザの伝熱管を通過する際に凝縮温度に達し、水蒸気から水（凝縮水）に状態が変化する。このため、凝縮エコノマイザの伝熱管には、凝縮水が発生する領域（凝縮領域）が形成されると共に、この凝縮領域より上流側に位置する伝熱管の部分には、凝縮温度に達する前の排ガスが通過することで乾燥領域が形成される。そして、この伝熱管上に形成される凝縮領域は、例えば、ボイラ負荷の変動などによる排ガス温度の変動に伴ってその位置が変動（移動）するため、伝熱管には、乾燥状態と湿潤状態を繰り返す乾湿交番領域が生じる。つまり、乾湿交番領域は、伝熱管における冷却と加熱とが繰り返される領域であるため、伝熱管の応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ）が引き起こされる可能性のある領域となる。この乾湿交番領域による応力腐食割れを防止するために、特許文献２では、排ガスが上昇流となって流通するダクト内に凝縮エコノマイザを設置すると共に、凝縮エコノマイザの上部近傍で排ガスが凝縮温度に達するように構成している。これによって、凝縮エコノマイザの伝熱管全体を湿潤させて、乾湿交番領域の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６９６９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２が開示する凝縮エコノマイザは、上昇流の排ガスが流通するダクト内に設置されるため、凝縮エコノマイザを設置することが可能なダクトが限定されることになる。また、特許文献２は、伝熱管における乾湿交番領域の発生自体を防止することを目的とするため、伝熱管に応力腐食割れなどが生じた場合への対処についての開示は、特にない。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、伝熱管に生じる乾湿交番領域の変動を抑制することで、ダクトへの設置性およびメンテナンス性に優れた潜熱回収装置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】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る排ガスの潜熱回収装置は、
排ガスが流通するダクトの内部に設置され、前記排ガスの潜熱回収のための被加熱水が供給される給水入口および前記被加熱水を排出する給水出口を有する伝熱管と、
前記給水入口への前記被加熱水の供給を制御する給水制御部と、を備え、
前記給水制御部は、前記給水出口における前記被加熱水の温度である出口温度が設定温度となるように、前記被加熱水の前記給水入口からの供給を制御する。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、ダクト内に設置される伝熱管内部への被加熱水の供給条件は、伝熱管の給水出口における被加熱水の出口温度に基づいて制御（設定）される。すなわち、通常、潜熱回収装置がダクトに設置された状態では、潜熱回収のため、凝縮エコノマイザの伝熱管には凝縮水が発生し湿潤する領域（凝縮領域）が形成される。また、凝縮領域よりダクトの上流側に位置する伝熱管の部分には、凝縮温度に達する前の排ガスが通過することで乾燥領域が形成される。そして、この乾燥領域と凝縮領域（湿潤領域）との境界は、ダクト内を通過する排ガスの温度などに応じて、伝熱管の上流端側と下流端側との間（中間部）において変動するため、乾燥と湿潤とを交互に繰り返す乾湿交番領域が伝熱管の少なくとも一部に生じることになる。この際、上記の構成によれば、被加熱水の出口温度が所定の温度（設定温度）となるように被加熱水の供給が制御されるので、乾燥領域と凝縮領域（湿潤領域）との境界の変動を抑制することができ、伝熱管における乾湿交番領域が生じる範囲を限定することができる。また、乾湿交番領域の変動を抑制することで、伝熱管における応力腐食割れなどの損傷が発生する可能性のある領域を狭めることができるので、検査や交換などのメンテナンスを迅速かつ容易に行うことができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記給水制御部は、前記給水入口へ供給される前記被加熱水の流量を制御する。
上記（２）の構成によれば、被加熱水の給水入口への供給は、被加熱水の流量を制御することにより行われる。これによって、給水入口へ供給される被加熱水の流量を増減させることで、容易に、出口温度を設定温度に維持することができる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記伝熱管は、前記給水入口が前記ダクトの下流側に位置し、前記給水出口が前記ダクトの上流側に位置するように前記ダクトの内部に設置されており、
前記設定温度は、前記給水入口と前記給水出口との間にある伝熱管の中間部の特定領域に前記排ガスの凝縮温度が形成されるように決定される。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、伝熱管の内部を流れる被加熱水が、排ガスの流れとは逆向きとなる、ダクトの下流から上流に向けて流れるように、伝熱管はダクト内に設置される。これによって、排ガスに含まれる水蒸気の凝縮温度を伝熱管の中間部に形成することができる。また、排ガスと伝熱管との温度差を、伝熱管の全体にわたって設けることができ、熱回収効率を向上させることができる。さらに、設定温度を調整することで、乾湿交番領域を中間部の任意の領域（特定領域）に形成することができ、メンテナンスを迅速かつ容易に行うことができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２つの前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記中間部は、前記直線管部の２以上の所定数、および、前記流路に沿って並べられる前記直線管部を連結する１以上の前記湾曲管部から構成される伝熱管モジュールの少なくとも１つから構成され、
前記伝熱管モジュールの両側の端部には、それぞれ配管継手が設けられる。
【００１３】
上記の構成（４）によれば、中間部の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域において腐食などの損傷が発生する場合でも、例えばユニオンなどの配管継手で連結された伝熱管モジュールで中間部が構成されるため、損傷が生じた部位を伝熱管モジュール単位で交換することができる。このため、伝熱管全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、伝熱管モジュールの数によって伝熱管の規模を調整できるので、潜熱回収装置を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、伝熱管モジュールの予備品の確保を容易に行うことができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）〜（４）の構成において、
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２つの前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記中間部は、前記直線管部を少なくとも１つ含み、
前記中間部において、前記直線管部と前記湾曲管部とは配管継手によって連結される。
【００１５】
上記（５）の構成によれば、中間部の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域において腐食などの損傷が発生する場合でも、例えばユニオンなどの配管継手で連結された直線管部によって中間部が構成されるため、損傷の生じた部位を直線管部単位で交換することができる。このため、伝熱管全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、直線管部の数によって伝熱管の規模を調整できるので、潜熱回収装置を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、直線管部の予備品の確保を容易に行うことができる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記伝熱管は、
前記ダクトにより形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部と、
２以上の前記直線管部の端部同士を連結する湾曲管部と、を有し、
前記潜熱回収装置は、前記直線管部の両端のそれぞれにおいて、前記直線管部の端部を固定する管板を、さらに備え、
前記中間部は、前記直線管部を少なくとも１つ含む。
上記（６）の構成によれば、中間部の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域において腐食などの損傷が発生する場合でも、管板で連結された直線管部によって中間部が構成されるため、損傷の生じた部位を直線管部単位で交換することができる。このため、伝熱管全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、管板の規模によって伝熱管の規模を調整でき、潜熱回収装置を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、直線管部の予備品の確保を容易に行うことができる。
【００１７】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記被加熱水を予熱する加熱手段を、さらに備え、
前記給水制御部は、前記被加熱水の温度が所定温度以下の場合には、前記加熱手段によって余熱された前記被加熱水を前記給水入口に供給する。
上記（７）の構成によれば、給水入口から供給しようとする被加熱水の温度が所定温度以下の場合には、被加熱水は予熱される。これによって、伝熱管に生じる乾燥領域と凝縮領域（湿潤領域）との境界の変動を抑制することができ、伝熱管における乾湿交番領域が生じる範囲を限定することができる。
【００１８】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記ダクトは、
被迂回通路を形成する第１ダクトと、
前記被迂回通路を迂回するバイパス通路を形成する第２ダクトと、を有し、
前記潜熱回収装置は、前記被迂回通路および前記バイパス通路を切り替えるダンパをさらに備え、
前記伝熱管は前記バイパス通路に設置される。
上記（８）の構成によれば、ダンパによって、ダクトを流れる排ガスは、第１ダクトに形成される被迂回通路または第２ダクトに形成されるバイパス通路のいずれか一方を通過可能に構成されている。このため、伝熱管の検査や交換などのメンテナンス時には、被迂回通路を排ガスが通るように通路を切り替えることで、ボイラなどの燃焼機器を停止することなく、メンテナンス作業を行うことができる。
【００１９】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記給水入口および前記給水出口はヘッダに連結されており、
前記給水入口と前記ヘッダとの間、または、前記給水出口と前記ヘッダとの間の少なくとも一方は、フレキチューブによって連結される。
上記（９）の構成によれば、フレキチューブを用いることで、ヘッダとの連結を容易に施工でき、緊急時のプラグ施工（止栓）を容易に行うことができる。
【００２０】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の構成において、
前記排ガスはボイラから排出される排ガスである。
上記（１０）の構成によれば、排熱回収装置は、ボイラからの排ガスが流通するダクトに設置される。これによって、ボイラからの排ガスの潜熱を回収することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、伝熱管に生じる乾湿交番領域の変動を抑制することで、ダクトへの設置性およびメンテナンス性に優れた潜熱回収装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガスの潜熱回収装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る潜熱回収装置の給水制御部による制御フローであり、給水制御部によって被加熱水の水量が制御される。
【図３】本発明の一実施形態に係る伝熱管の構成を示す図であり、配管継手によって接続される伝熱管モジュールで形成された伝熱管を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る伝熱管の構成を示す図であり、配管継手によって接続される直線管部で形成された伝熱管を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る伝熱管の構成を示す図であり、管板によって接続される直線管部で形成された伝熱管を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る排ガスの潜熱回収装置の構成を概略的に示す図であり、被加熱水の加熱手段を備える潜熱回収装置を示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係るバイパス通路を備えるダクトに設置される潜熱回収装置を示す図であり、排ガスがバイパス通路を通る状態を説明する図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係るバイパス通路を備えるダクトに設置される潜熱回収装置を示す図であり、排ガスが被迂回通路を通る状態を説明する図である。
【図８Ａ】本発明の他の一実施形態に係るバイパス通路を備えるダクトに設置される潜熱回収装置を示す図であり、排ガスがバイパス通路を通る状態を説明する図である。
【図８Ｂ】本発明の他の一実施形態に係るバイパス通路を備えるダクトに設置される潜熱回収装置を示す図であり、排ガスが被迂回通路を通る状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２４】
図１、図６は、本発明の一実施形態に係る排ガスＥの潜熱回収装置１の構成を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る潜熱回収装置１の給水制御部３１による制御フローを示す図である。また、図３〜図５は、本発明の一実施形態に係る伝熱管２の構成を示す図である。図１、図６に示されるように、排ガスＥの潜熱回収装置１（以下、潜熱回収装置１）は、伝熱管２と、給水制御部３１とを備えており、排ガスＥが流通するダクト４に設置される。
【００２５】
図１、図６に例示される実施形態について説明すると、潜熱回収装置１は凝縮エコノマイザ１であり、ボイラからの排ガスＥを大気中に放出する煙突（不図示）に至るダクト４に設けられることで、排ガスＥの凝縮潜熱を利用して給水（被加熱水Ｗ）を加熱する。また、図１、図６の例示では、ダクト４の凝縮エコノマイザ１の上流側には、排ガスＥの顕熱を回収する乾式エコノマイザ（不図示）が設けられており、潜熱回収装置１と乾式エコノマイザ（不図示）とを併用することで、ボイラの熱効率の向上が図られている。なお、他の幾つかの実施形態では、潜熱回収装置１は、ディーゼルエンジン、ガスタービン、焼却炉、加熱炉などの燃焼機器で発生した排ガスＥが流通するダクト４に設けられても良い。
以下、排ガスＥの潜熱回収装置１（凝縮エコノマイザ１）が備える伝熱管２および給水制御部３１について説明する。
【００２６】
伝熱管２は、図１〜図８Ｂに示されるように、排ガスＥが流通するダクト４の内部に設置され、排ガスＥの潜熱回収のための被加熱水Ｗが供給される給水入口２１ｈおよび被加熱水Ｗを排出する給水出口２２ｈを有する。すなわち、伝熱管２は、被加熱水Ｗの流れる通路（給水通路９）が内部に形成された管であり、伝熱管２の内部を流通する相対的に低温の被加熱水Ｗと、伝熱管２の外部をダクト４に沿って流れる相対的に高温の排ガスＥとを熱交換するための熱交換器である。この熱交換によって、排ガスＥの熱が被加熱水Ｗに移り、被加熱水Ｗの温度が上昇される。図１〜図８Ｂに示される実施形態では、伝熱管２は、波状に多段に折り返されたような形状をしており、排ガスＥとの接触面積の増大が図られている（図３〜図５参照）。
【００２７】
この伝熱管２には、被加熱水Ｗを内部に流すために、伝熱管２の一方の端部には給水入口２１ｈが設けられ、他方の端部には給水出口２２ｈが設けられている。また、これらの給水入口２１ｈと給水出口２２ｈは、それぞれ、ダクト４の外部に設けられる給水通路９に連結される。そして、この給水通路９から流れてくる被加熱水Ｗは、給水入口２１ｈから伝熱管２の内部に供給され、伝熱管２の内部（流路）を通った後に給水出口２２ｈから外部の給水通路９に排出される。図１、図６に例示される実施形態では、給水入口２１ｈと給水出口２２ｈとはヘッダ９１（管寄せ）に連結されている。また、伝熱管２の給水入口２１ｈは復水器（不図示）の下流に位置しており、復水器（不図示）からの水が給水入口２１ｈに流入するようになっている。他方、給水出口２２ｈはボイラ（不図示）に連結されている。なお、他の幾つかの実施形態では、給水出口２２ｈは工場の給湯器などの熱を利用する機器に連結されることで、これらの機器との熱交換に用いられても良い。
【００２８】
また、伝熱管２は、上述の通り、排ガスＥが流通するダクト４の内部に設置される。図１〜図８Ｂに例示される実施形態では、図示されるように、ダクト４は、排ガスＥを上方から下方に向けて導くように形成された下降部４１と、この下降部４１の下流に連結され、排ガスＥを水平方向に導く水平部４２とを有している。そして、この下降部４１の内部に伝熱管２は設置されている。ただし、この実施形態には限定されず、他の幾つかの実施形態では、伝熱管２は、排ガスＥが水平方向に流れるような上記の水平部４２や、排ガスの上昇流を形成するダクト４の部分に設置されても良い。つまり、排ガスＥの流れ方向に依存することなく伝熱管２は設置可能となっている。
【００２９】
なお、後述するように、排ガスＥに含まれる水蒸気は伝熱管２を通過する途中で凝縮温度に達して凝縮するが、発生した凝縮水Ｗｃは伝熱管２から落下する。このため、図１、図６の例示では、ダクト４の下降部４１の下方に位置する水平部４２の下部には、落下してきた凝縮水Ｗｃ（ドレン水）をダクト４の外部に排出するドレン排出口４４が設けられている。
【００３０】
給水制御部３１は、給水入口２１ｈへの被加熱水Ｗの供給を制御する装置であり、給水制御部３１は、給水出口２２ｈにおける被加熱水Ｗの温度である出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃとなるように、被加熱水Ｗの給水入口２１ｈからの供給を制御する。すなわち、給水制御部３１は、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃよりも高い場合（Ｔｏ＞Ｔｃ）には、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏを低下させるように被加熱水Ｗの供給を制御し、逆に、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃよりも低い場合（Ｔｏ＜Ｔｃ）には、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏを上昇させるように被加熱水Ｗの供給を制御する。これによって、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏは所定の値（設定温度Ｔｃ）となるように制御される。図１、図６に例示される実施形態では、図２に示されるように、給水入口２１ｈへの被加熱水Ｗの供給を、給水入口２１ｈへ供給される被加熱水Ｗの流量を制御することにより行っている。このように、給水入口２１ｈへ供給される被加熱水Ｗの流量を増減させることで、容易に、出口温度Ｔｏを設定温度Ｔｃに維持することができる。
【００３１】
図２について説明すると、ステップＳ２１において、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃより高いことを検出した場合には（Ｔｏ＞Ｔｃ）、ステップＳ２２において、伝熱管２へ供給する被加熱水Ｗの水量を増加せる。一方、ステップＳ２３において、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃより低いことを検出した場合には（Ｔｏ＜Ｔｃ）、ステップＳ２４において、伝熱管２へ供給する被加熱水Ｗの水量を減少させる。すなわち、給水入口２１ｈを通過して伝熱管２の内部に流入する際の被加熱水Ｗの水量を増加することで、伝熱管２を流れる水量が増加させることができ、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏの低下を図ることができる。逆に、給水入口２１ｈを通過する被加熱水Ｗの水量を低減することで、伝熱管２を流れる水量が減少させることができ、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏの上昇を図ることができる。なお、他の幾つかの実施形態では、給水制御部３１による被加熱水Ｗの供給制御は、被加熱水Ｗの水温を制御することで行っても良い。また、その他の幾つかの実施形態では、給水制御部３１による被加熱水Ｗの供給制御は、被加熱水Ｗの流量と水温との両方を制御することで行っても良い。
【００３２】
この給水制御部３１は、幾つかの実施形態では、図１、図６に示されるように、プロセッサやメモリを備える電子制御装置３（コンピュータ）である。詳述すると、給水制御部３１には、出口温度Ｔｏを検出するための温度センサ（出口温度センサ５）が接続されており、出口温度センサ５によって検出される出口温度Ｔｏが入力される。また、給水制御部３１には、伝熱管２の給水入口２１ｈへ供給する被加熱水Ｗの流量や温度を制御する給水供給手段６が接続されており、制御命令を送ることが可能に構成される。図１の例示では、給水供給手段６は、伝熱管２の給水入口２１ｈへ供給する被加熱水Ｗの水量を制御するための流量制御手段６１（例えば、流量制御が可能な電磁弁６２）となっている。そして、給水制御部３１は、出口温度センサ５により検出される出口温度Ｔｏと、メモリに保持された設定温度Ｔｃとを比較することにより、図２に示されるような給水制御を実行している。すなわち、この出口温度Ｔｏと設定温度Ｔｃとの比較の結果、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃよりも高い場合（Ｔｏ＞Ｔｃ）には、被加熱水Ｗの流路がより広がるように電磁弁６２の開度が制御され、給水入口２１ｈを通過する被加熱水Ｗの流量を増加させる。逆に、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃよりも低い場合（Ｔｏ＜Ｔｃ）には、被加熱水Ｗの流路が狭まるように電磁弁６２の開度が制御され、給水入口２１ｈを通過する被加熱水Ｗの流量を低減させる。
【００３３】
他の幾つかの実施形態では、給水制御部３１は、温度を検知する感温部と、感温部によって検知された温度に応じて変位する弁体とを有する流量制御手段６１（例えば、ワックス弁）であっても良い。この場合には、感温部が給水出口２２ｈ側に設置されることで出口温度Ｔｏが監視されると共に、弁体が給水入口２１ｈ側に設置される。そして、感温部と弁体とがシャフトによって連結されることで、被加熱水Ｗの温度が上昇するに従って給水入口２１ｈへの流路を広げるように弁体が変位し、被加熱水Ｗの温度の低下に従って給水入口２１ｈへの流路を狭めるように弁体が変位される。
【００３４】
また、上記の設定温度Ｔｃは任意である。図１〜図８Ｂに例示される実施形態では、後述する乾湿交番領域Ｐｒが伝熱管２の中間部２３に形成されるように設定されている。具体的に例示すると、伝熱管２に到達する排ガスＥの温度が１００℃〜１２０℃、給水入口２１ｈにおける被加熱水Ｗの温度が１５℃〜３０℃の場合には、設定温度Ｔｃを例えば８０℃に設定されても良い。この場合、伝熱管２の下部では、排ガス温度は５８℃〜６２℃以下まで低下される。
【００３５】
このような構成を備える潜熱回収装置１において、排ガスＥがダクト４の下降部４１を通る際には、波状に多段に形成された伝熱管２の各段を排ガスＥは順次通過することになる。この際、伝熱管２の内部を流れる相対的に低温な被加熱水Ｗと、伝熱管２の外部をダクト４に沿って流れる相対的に高温な排ガスＥとが伝熱管２を介して熱交換を行うため、排ガスＥの温度は、ダクト４の上流側から下流側に向かって排ガスＥが伝熱管２を通過するに従って低下していく。この際、潜熱回収装置１は、排ガスＥの潜熱を回収するために、排ガスＥに含まれる水蒸気が伝熱管２を通過する途中で凝縮温度（５８℃〜６２℃）に達するように構成されており、凝縮水Ｗｃが発生する領域となる凝縮領域Ｐｃが伝熱管２に形成される。また、排ガスＥの流れる方向において、凝縮領域Ｐｃより上流側となる伝熱管２の部分には、凝縮温度に達する前の排ガスＥが通過するため、乾燥領域Ｐｄが形成される。
【００３６】
このように、伝熱管２には、排ガスＥの流れる方向に沿って乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃとが形成されるが、この乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃとの境界は、排ガスＥの温度等に応じてその位置が変動する。具体的には、排ガスＥの温度が上昇する場合には、伝熱管２の下流側に凝縮領域Ｐｃは移動する傾向となる。逆に、排ガスＥの温度が低下する場合には、伝熱管２の上流側に凝縮領域Ｐｃは移動する傾向となる。このように、凝縮領域Ｐｃは変動するため、伝熱管２において、乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃとの間には、乾燥状態と湿潤状態が繰り返される乾湿交番領域Ｐｒが形成される。図１、図６に例示される実施形態では、伝熱管２の上方の部分（図１〜図８Ｂの例示では出口側端部２２）に乾燥領域Ｐｄが形成され、この乾燥領域Ｐｄの下方全体（図１〜図８Ｂの例示では、入口側端部２１および中間部２３）に凝縮領域Ｐｃが形成されている。また、この凝縮領域Ｐｃは上述の通り変動するため、凝縮領域Ｐｃ（湿潤領域Ｐｗ）と乾燥領域Ｐｄとの間には、乾湿交番領域Ｐｒが形成されている。
【００３７】
ところが、本発明の潜熱回収装置１によって、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃに維持されるように、被加熱水Ｗの供給が制御されている。すなわち、排ガスＥの温度が上昇すると、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが上昇すると共に、伝熱管２における凝縮領域Ｐｃは下流側に移動しようとする。しかし、排ガスＥの温度の上昇による凝縮領域Ｐｃの下流側への移動を打ち消すように、潜熱回収装置１によって熱交換の度合いが増加されることで、排ガスＥの温度がより早い段階（ダクト４のより上流側）で凝縮温度まで低下するように制御される。言い換えると、凝縮領域Ｐｃがダクト４のより上流側に移動するように制御される。このように、排ガスＥの温度が上昇する場合には伝熱管２による冷却力が高められることで、凝縮領域Ｐｃの下流側への移動は抑制される。
【００３８】
逆に、排ガスＥの温度が低下すると、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが低下すると共に、伝熱管２における凝縮領域Ｐｃは上流側に移動しようとする。しかし、排ガスＥの温度の低下による凝縮領域Ｐｃの上流側への移動を打ち消すように、潜熱回収装置１によって熱交換の度合いが減少させられることで、排ガスＥの温度が凝縮温度に達するのがより遅延されるように制御される。言い換えると、凝縮領域Ｐｃがダクト４のより下流側に移動するように制御される。このため、排ガスＥの温度が下降する場合には伝熱管２による冷却力が弱められることで、凝縮領域Ｐｃの上流側への移動は抑制される。このように、潜熱回収装置１は、排ガスＥの温度変化などの周囲の変化を出口温度Ｔｏで検出し、その温度変化を打ち消すように給水入口２１ｈからの被加熱水Ｗの供給を制御している。これによって、伝熱管２における凝縮領域Ｐｃの変動が抑制される。
【００３９】
なお、図１、図６に例示される実施形態では、乾燥領域Ｐｄの下方全体（図１〜図８Ｂの例示では、入口側端部２１および中間部２３）に凝縮領域Ｐｃが形成されているが、これには限定されない。他の幾つかの実施形態では、凝縮領域Ｐｃは、伝熱管２の中間部２３にのみ形成されても良い。この場合において、例えば、伝熱管２がダクト４の下降部４１などに設置された場合など（図１〜図８Ｂ）、凝縮水が移動（落下）する場合には、凝縮領域Ｐｄの下流側の伝熱管２には凝縮水の移動（落下）によって湿潤する湿潤領域Ｐｗが形成されても良い。あるいは、伝熱管２がダクト４の水平部４２に設置された場合など、凝縮水の移動がない場合には、凝縮領域Ｐｄの下流側の伝熱管２には乾燥領域Ｐｄが形成されても良い。また、その他の幾つかの実施形態では、凝縮領域Ｐｄは、伝熱管２の上方全体（図１〜図８Ｂの例示では、少なくとも出口側端部２２を含む部分）に形成されても良く、この場合には、乾燥領域Ｐｄは形成されなくても良い。
【００４０】
上記の構成によれば、ダクト４内に設置される伝熱管２内部への被加熱水Ｗの供給条件は、伝熱管２の給水出口２２ｈにおける被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏに基づいて制御（設定）される。すなわち、通常、潜熱回収装置１がダクト４に設置された状態では、潜熱回収のため、凝縮エコノマイザ１の伝熱管２には凝縮水Ｗｃが発生し湿潤する領域（凝縮領域Ｐｃ）が形成される。また、凝縮領域Ｐｃよりダクト４の上流側に位置する伝熱管２の部分には、凝縮温度に達する前の排ガスＥが通過することで乾燥領域Ｐｄが形成される。そして、この乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃ（湿潤領域Ｐｗ）との境界は、ダクト４内を通過する排ガスＥの温度などに応じて、伝熱管２の上流端側と下流端側との間（中間部２３）において変動するため、乾燥と湿潤とを交互に繰り返す乾湿交番領域Ｐｒが伝熱管２の少なくとも一部に生じることになる。この際、上記の構成によれば、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏが所定の温度（設定温度Ｔｃ）となるように被加熱水Ｗの供給が制御されるので、乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃ（湿潤領域Ｐｗ）との境界の変動を抑制することができ、伝熱管２における乾湿交番領域Ｐｒが生じる範囲を限定することができる。また、乾湿交番領域Ｐｒの変動を抑制することで、伝熱管２における応力腐食割れなどの損傷が発生する可能性のある領域を狭めることができるので、検査や交換などのメンテナンスを迅速かつ容易に行うことができる。
【００４１】
また、幾つかの実施形態では、図１〜図８Ｂに示されるように、伝熱管２は、給水入口２１ｈがダクト４の下流側に位置し、給水出口２２ｈがダクト４の上流側に位置するようにダクト４の内部に設置されており、設定温度Ｔｃは、給水入口２１ｈと給水出口２２ｈとの間にある伝熱管２の中間部２３の特定領域に排ガスＥの凝縮温度が形成されるように決定される。図１、図６の例示では、給水入口２１ｈの設けられる側の伝熱管２の端部が入口側端部２１、給水出口２２ｈの設けられる側の伝熱管２の端部が出口側端部２２とされており、中間部２３は、入口側端部２１と出口側端部２２との間の伝熱管２の部分である。
【００４２】
上述のように、伝熱管２をダクト４に設置する場合、排ガスＥは、伝熱管２の出口側端部２２を通過した後に入口側端部２１を通過するように流れる。他方、被加熱水Ｗはダクト４の下流側から上流側に向けて流れる。このように、排ガスＥの流れ方向に対向するように被加熱水Ｗを流すと、入口側端部２１には外部からの被加熱水Ｗが供給されるため、伝熱管２の下流側が低温に維持されることになる。このため、伝熱管２の出口側端部２２から入口側端部２１に向けて流れる排ガスＥは、下流側の入口側端部２１に向かうに従って確実に冷やされていき、中間部２３の一部に凝縮領域Ｐｃが形成される。このため、乾湿交番領域Ｐｒも、中間部２３の少なくとも一部に形成される。
【００４３】
また、排ガスＥの流れ方向に対向するように被加熱水Ｗを流すことで、排ガスＥが通過する際には、伝熱管２は、下流側の入口側端部２１側が相対的に低温になり、上流側の出口側端部２２側を相対的に高温になる。そして、排ガスＥの温度は伝熱管２を通過するのに従って低下するため、排ガスＥの温度は、伝熱管２の上流側で相対的に高く、伝熱管２の下流側で相対的に低い。このため、伝熱管２の入口側端部２１から出口側端部２２の全体にわたって、排ガスＥと被加熱水Ｗとの間に温度差を設けることができ、熱回収効率を向上することができる。
【００４４】
このような構成において、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏの制御に用いられる設定温度Ｔｃは、伝熱管２の中間部２３の任意の領域（特定領域）に凝縮温度が形成されるように決定される。上述の通り、潜熱回収装置１がダクト４に設置された場合において、伝熱管２のいずれかの場所で排ガスＥが凝縮温度に達する。この際、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏを低温側に設定すると、凝縮領域Ｐｃは排気流に対してより上流側に形成される傾向となり、被加熱水Ｗの出口温度Ｔｏを高温側に設定すると、凝縮領域Ｐｃはより下流側に形成される傾向となる。この傾向を利用して、設定温度Ｔｃを決定することにより、凝縮領域Ｐｃを伝熱管２の中間部２３の特定領域に形成することができる。また、凝縮領域Ｐｃの排ガス流れの上流端側に乾湿交番領域Ｐｒは形成されるため、乾湿交番領域Ｐｒの形成位置も制御することができる。
【００４５】
上記の構成によれば、伝熱管２の内部を流れる被加熱水Ｗが、排ガスＥの流れとは逆向きとなる、ダクト４の下流から上流に向けて流れるように、伝熱管２はダクト４内に設置される。これによって、排ガスＥに含まれる水蒸気の凝縮温度を伝熱管２の中間部２３に形成することができる。また、伝熱管２の上流側の端部（出口側端部２２）から下流側の端部（入口側端部２１）に到達する排ガスＥと伝熱管２との温度差を、伝熱管２の全体にわたって設けることができ、熱回収効率を向上させることができる。さらに、設定温度Ｔｃを調整することで、乾湿交番領域Ｐｒを中間部２３の任意の領域（特定領域）に形成することができ、メンテナンスを迅速かつ容易に行うことができる。
【００４６】
次に、伝熱管２の構成について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。
幾つかの実施形態では、図３〜図５に示されるように、伝熱管２は、ダクト４により形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部２４と、２以上の直線管部２４の端部同士を連結する湾曲管部２５と、を有する。すなわち、図３〜図５に示されるように、伝熱管２は、直線状に延在する直線管部２４と、直線管部２４同士を連結する湾曲管部２５と、有している。この直線管部２４は、ダクト４の内部において、ダクト４により形成される排ガスＥの流路に対して直交する向きに配置される部分であり、複数の直線管部２４がダクト４に沿って互いに並行するように配置される。そして、湾曲管部２５は、この互いに並行に並べられた複数の直線管部２４のうちの、２以上の直線管部２４の端部同士を連結する。
【００４７】
図３〜図５の例示では、給水入口２１ｈに最も近い直線管部２４ｉの右端は、その上流側において隣接する二番目の直線管部２４の右端に一番目の湾曲管部２５によって連結されている。この二番目の直線管部２４の左端は、その上流側の三番目の直線管部２４の左端に、二番目の湾曲管部２５によって連結されている。さらに、この三番目の直線管部２４の右端は、その上流側で隣接する四番目の直線管部２４に、三番目の湾曲管部２５によって連結される、といったように、ダクト４に沿う方向に、個々の直線管部２４が湾曲管部２５によって順次連結されている。このような、左端と右端との往復を給水出口２２ｈに最も近い直線管部２４ｏまで繰り返すことで、波状に多段に折り返された形状を有する伝熱管２が形成されている。一方、図３〜図５の例示では、給水入口２１ｈに最も近い直線管部２４ｉや給水出口２２ｈに最も近い直線管部２４ｏは、その一方の端部は湾曲管部２５によって隣接する他の直線管部２４に連結されるが、他方の端部は、給水入口２１ｈや給水出口２２ｈを形成する中継管部２６（２６ｉ、２６ｏ）に連結されている。
【００４８】
そして、幾つかの実施形態では、図３〜図４に示されるように、伝熱管２は、ダクト４により形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部２４と、２以上の直線管部２４の端部同士を連結する湾曲管部２５と、を有する。そして、伝熱管２の中間部２３は、直線管部２４の２以上の所定数、および、ダクト４により形成される流路に沿って並べられる直線管部２４を連結する１以上の湾曲管部２５から構成される伝熱管モジュール２７の少なくとも１つから構成される。また、伝熱管モジュール２７の両側の端部には、それぞれ配管継手（図３〜図４の例示ではユニオン２８）が設けられる。すなわち、伝熱管モジュール２７は、ユニオン２８（継手）によって、他の伝熱管モジュール２７や中継管部２６などの他の伝熱管２を形成する部分に連結される。図３に例示される実施形態では、伝熱管２は、それぞれ同じ構成を有する２つの伝熱管モジュール２７をダクト４に沿って配置すると共に、ユニオン２８（継手）によって互いに連結することで構成されている。すなわち、各伝熱管モジュール２７は、同一形状の直線管部２４と同一形状の湾曲管部２５とをそれぞれ同数組み合わせて構成されており、同一の規模となっている。なお、他の幾つかの実施形態では、異なる規模の伝熱管モジュール２７を複数組み合せることで、中間部２３を構成しても良い。
【００４９】
また、図３〜図４に例示される実施形態では、ダクト４の下流側に位置する第１伝熱管モジュール２７ａと上流側に位置する第２伝熱管モジュール２７ｂとは、２つの伝熱管モジュール２７を連結する中継管部２６を介して互いに連結されている。具体的には、伝熱管モジュール２７の上流側の端部を上流側端部２７ｕ、下流側の端部を下流側端部２７ｄとすると、第１伝熱管モジュール２７ａの上流側端部２７ｕは、直線状の中継管部２６ａの一端にユニオン２８によって連結されている。また、第２伝熱管モジュール２７ｂの下流側端部２７ｄは、この直線状の中継管部２６ａの他端にユニオン２８によって連結されている。なお、他の幾つかの実施形態では、伝熱管モジュール２７同士の連結は、１つのユニオン２８（配管継手）によって端部同士を直接連結しても良い。
【００５０】
一方、第１伝熱管モジュール２７ａの下流側端部２７ｄは、給水入口２１ｈが形成される中継管部２６ｉにユニオン２８によって連結されている。また、第２伝熱管モジュール２７ｂの上流側端部２７ｕは、給水出口２２ｈが形成される中継管部２６ｏにユニオン２８によって連結されている。
【００５１】
このように、伝熱管モジュール２７同士や、伝熱管モジュール２７と中継管部２６（２６ａ、２６ｉ、２６ｏ）とは、溶接によって連結されるのではなく、ユニオン２８などの配管継手によって連結される。このため、複数の伝熱管モジュール２７を用いて伝熱管２を構成することが可能であると共に、伝熱管２の一部に腐食や破損などの損傷が生じた場合には、伝熱管モジュール２７単位で交換等することが可能となっている。
【００５２】
この図３〜図４の例示では、伝熱管２の中間部２３は、第１伝熱管モジュール２７ａの一部と第２伝熱管モジュール２７ｂ一部とによって形成されることになる。この際、いずれか一方の伝熱管モジュール２７に損傷が生じた場合には、損傷が生じた一方の伝熱管モジュール２７を交換すればよい。また、給水制御部３１における給水条件を制御することで、乾湿交番領域Ｐｒが、いずれか一方の伝熱管モジュール２７に限定して発生するようにすれば、乾湿交番領域Ｐｒが発生する伝熱管モジュール２７を中心に損傷の検査等を実施することも可能となる。
【００５３】
なお、中継管部２６の形状は任意であり、複数の管をユニオン２８などで連結して中継管部２６を形成しても良い（図３〜図４参照）。また、上記の説明では、伝熱管モジュール２７と中継管部２６とは別部材として説明されたが、２つの伝熱管モジュール２７で中間部２３を構成する場合などでは、中継管部２６（２６ａ、２６ｉ，２６ｏ）は伝熱管モジュールの一部であっても良く、同一構成の伝熱管モジュールを組み合せることで、伝熱管２が構成されても良い。また、図３〜図４の例示では、各中継管部２６（２６ａ、２６ｉ、２６ｏ）に直接連結される直線管部２４（具体的には、上流側端部２７ｕや下流側端部２７ｄを形成する直線管部２４）は、それ以外の直線管部２４の長さより短いと共に、湾曲する部分を有しているが、この実施形態には限定されない。例えば、各中継管部２６（２６ａ、２６ｉ、２６ｏ）に連結される直線管部２４の長さはそれ以外の他の直線管部２４の長さと同じであると共に、湾曲する部分を有しておらず、その代わりに、各中継管部２６（２６ａ、２６ｉ、２６ｏ）が湾曲する部分を有するよう構成しても良い。
【００５４】
上記の構成によれば、中間部２３の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域Ｐｒにおいて腐食などの損傷が発生する場合でも、ユニオン２８などの配管継手で連結された伝熱管モジュール２７で中間部２３が構成されるため、損傷が生じた部位を伝熱管モジュール２７単位で交換することができる。このため、伝熱管２全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、伝熱管モジュール２７の数によって伝熱管２の規模を調整でき、潜熱回収装置１を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、伝熱管モジュール２７の予備品の確保を容易に行うことができる。
【００５５】
他の幾つかの実施形態では、図４に示されるように、伝熱管２の中間部２３は、直線管部２４を少なくとも１つ含み、中間部２３において直線管部２４と湾曲管部２５とは配管継手によって連結される。つまり、図４に示されるように、直線管部２４と湾曲管部２５とは、溶接によって連結されておらず、配管継手によって互いに連結される。
【００５６】
図４に例示される実施形態では、各伝熱管モジュール２７において、直線管部２４と湾曲管部２５とがユニオン２８（配管継手）によって連結されている。このため、各伝熱管モジュール２７において、直線管部２４や湾曲管部２５の単位での交換が可能となっている。他の幾つかの実施形態では、伝熱管２は伝熱管モジュール２７を有していない。この場合には、給水入口２１ｈと給水出口２２ｈとのの間に、湾曲管部２５によって互いに連結された複数の直線管部２４が配置されることで、伝熱管２全体や伝熱管２の中間部２３が形成される。
【００５７】
上記の構成によれば、中間部２３の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域Ｐｒにおいて腐食などの損傷が発生する場合でも、ユニオン２８などの配管継手で連結された直線管部２４によって中間部２３が構成されるため、損傷が生じた部位を直線管部２４単位で交換することができる。このため、伝熱管２全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、直線管部２４の数によって伝熱管２の規模を調整できるので、潜熱回収装置１を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、直線管部２４の予備品の確保を容易に行うことができる。
【００５８】
また、その他の幾つかの実施形態では、図５に示されるように、伝熱管２は、ダクト４により形成される流路に対して直交する向きに直線状に延在する直線管部２４と、２以上の直線管部２４の端部同士を連結する湾曲管部２５と、を有する。また、潜熱回収装置１は、直線管部２４の両端のそれぞれにおいて、直線管部２４の端部を固定する管板７を、さらに備える。そして、中間部２３は、直線管部２４を少なくとも１つ含む。図５に示されるように、管板７は板状の部材である。また、管板７は、この板状の部材を貫通する貫通孔を有しており、各貫通孔に直線状の管（直線管）が通されることで、伝熱管２の直線管部２４が形成される。
【００５９】
図５に例示される実施形態では、伝熱管２は、２つの管板７の間に複数の直線管（直線管部２４）が設置されて構成されている。より詳細には、各管板７には、縦方向（排ガスＥの流れる方向）と横方向とのそれぞれに沿って複数の貫通孔が配置されており、具体的には、各管板７において縦方向に並ぶ２８の貫通孔が、横方向に３列設けられている。そして、ダクト４の外壁をなす一面（図５の例示では下降部４１の一面）と、この一面に対向する一面とにそれぞれ対面するように各管板７は配置されており、互いに並行となるように配置されている。この際、各管板７の貫通孔同士も互いに対面しており、対面した貫通孔の各々に直線管（直線管部２４）の両端が固定されている。また、湾曲管部２５は、各管板７の外側に設置されており、２以上の複数の直線管部２４をまとめて連結している。これによって、伝熱管２は、特定方向（左端から右端、または、右端から左端への方向）に向かう被加熱水Ｗの流を複数の直線管部２４毎に形成するように構成されている。具体的には、図５の例示において、管板７の縦方向に並ぶ最も手前の直線管部２４に着目して説明すると、給水入口２１ｈから供給される被加熱水Ｗは、４つの直線管部２４（つまり全体では、４つ×３列＝１２となる。以下同様）に分配されて、１段目の各直線管部２４の左端から右端に流れ、右端の湾曲管部２５に到達している。この右端の湾曲管部２５は、８つの直線管部２４をまとめて連結しており、そのうちの４つの直線管部２４から流入する被加熱水Ｗを、ダクト４の上流側に配置された残りの４つの直線管部２４（２段目）に流出させることで、被加熱水Ｗは、直線管部２４の右端から左端へ折り返されて、次の左端の湾曲管部２５に送られている。この左端の湾曲管部２５も８つの直線管部２４を連結しており、そのうちの４つの直線管部２４から流入する被加熱水Ｗを、ダクト４の上流側に配置された残りの４つの直線管部２４（３段目）に流出させる、といったことを給水出口２２ｈまで繰り返すよう構成されている。
【００６０】
このように、各直線管部２４は管板７によって固定され、湾曲管部２５と共に被加熱水Ｗの流路を形成する。そして、直線管部２４と管板７とは、溶接によって連結されるのではなく、管板７の貫通孔に挿入されて設置される。また、湾曲管部２５と管板７とも、溶接によって連結されるのではなく、湾曲管部２５と管板７とは分離可能（取り外し可能）に設定されている。このため、貫通孔の数など、管板７の規模によって伝熱管２の規模を調整可能であると共に、伝熱管２の一部に腐食や破損などの損傷が生じた場合には、直線管部２４単位で交換等することが可能となっている。すなわち、交換時においては、交換する直線管部２４を連結する湾曲管部２５を取り外し、交換対象となる直線管部２４を貫通孔から引き抜くなどして取り外す。そして、この直線管部２４が取り外された貫通孔に交換品となる直線管部２４を挿入した後、湾曲管部２５を再度管板７に取り付けるといった作業が可能となっている。
【００６１】
上記の構成によれば、中間部２３の少なくとも一部に形成される乾湿交番領域Ｐｒにおいて腐食などの損傷が発生する場合でも、管板７で連結された直線管部２４によって中間部２３が構成されるため、損傷の生じた部位を直線管部２４単位で交換することができる。このため、伝熱管２全体を交換する必要はなく、交換コストを低減することができる。さらに、管板７の規模によって伝熱管２の規模を調整できるため、潜熱回収装置１を規模に応じて柔軟に構築することができると共に、直線管部２４の予備品の確保を容易に行うことができる。
【００６２】
また、幾つかの実施形態では、図６に示されるように、潜熱回収装置１は、被加熱水Ｗを予熱する加熱手段８を、さらに備え、給水制御部３１は、被加熱水Ｗの温度が所定温度以下の場合には、加熱手段８によって予熱された被加熱水Ｗを給水入口２１ｈに供給する。図６に示される実施形態では、加熱手段８は予熱管８１となっている。この予熱管８１は、ダクト４内において伝熱管２の下流に設置されている。また、予熱管８１の両端は、給水通路９と給水入口２１ｈとにそれぞれ連通しており、予熱管８１を経由して伝熱管２の給水入口２１ｈに被加熱水Ｗが到達することが可能な予熱ルートＲｈを構成している。
【００６３】
すなわち、被加熱水Ｗが伝熱管２の給水入口２１ｈに至る経路として、予熱ルートＲｈと、予熱ルートＲｈを経由することなく給水入口２１ｈに直接通じる直通ルートＲｄとが設けられている。また、直通ルートＲｄと予熱ルートＲｈとを切り替える流路切替手段６３（給水供給手段６）が給水通路９に設けられている。図６の例示では、流路切替手段６３は、ヘッダ９１と給水入口２１ｈとの間に設けられている。そして、流路切替手段６３が制御されることで、直通ルートＲｄまたは予熱ルートＲｈの少なくとも一方を通った被加熱水Ｗが給水入口２１ｈに供給される。例えば、流路切替手段６３は、給水通路９と直通ルートと予熱ルートとに連結した三方弁であっても良い。あるいは、流路切替手段６３は複数のバルブにより構成されても良く、直通ルートＲｄおよび予熱ルートＲｈの入口あるいは出口のそれぞれにバルブを設置し、各バルブの開度をそれぞれ調整することで、被加熱水Ｗのルートを切替えるように構成しても良い。あるいは、流路切替手段６３によって、被加熱水Ｗが直通ルートＲｄと予熱ルートＲｈとの両方に被加熱水Ｗが分配され、給水入口２１ｈで再度合流させることで、予熱ルートＲｈを通った被加熱水Ｗの一部によって給水入口２１ｈにおける被加熱水Ｗの温度を調整するように構成しても良い。
【００６４】
この加熱手段８を備える潜熱回収装置１は、幾つかの実施形態では、図６に示されるように、直通ルートＲｄと予熱ルートＲｈとを切り替える流路切替部３２を有する。この流路切替部３２は、プロセッサとメモリを有する電子制御装置（コンピュータ）で構成されている。また、流路切替部３２は、伝熱管２の給水入口２１ｈにおける被加熱水Ｗの温度（入口温度Ｔｉ）を検出可能な入口温度センサ５２と、流路切替手段６３とに接続されている。図６の例示では、流路切替手段６３は２つの電磁弁（電磁弁６２と電磁弁６４）であり、流路切替部３２からの命令に従って、電磁弁６２と電磁弁６４の開度が制御される。すなわち、流路切替部３２は、入口温度センサ５２により検出される被加熱水Ｗの入口温度Ｔｉが所定温度以下の場合には、予熱管８１を通過する予熱ルートＲｈを被加熱水Ｗが通過するように電磁弁６４を開弁する。これと同時に、直通ルートＲｄへ被加熱水Ｗが流れないように、電磁弁６２を完全に閉弁しても良い。これによって、予熱された被加熱水Ｗが給水入口２１ｈから供給される。逆に、被加熱水Ｗの入口温度Ｔｉが所定温度以上の場合には、被加熱水Ｗが予熱ルートＲｈを通過しないように電磁弁６４を閉弁する。これによって、予熱されていない被加熱水Ｗが給水入口２１ｈから伝熱管２に供給される。なお、所定温度は、目的とする被加熱水Ｗの上昇温度（凝縮温度）や目的とする伝熱管２における凝縮領域Ｐｃの位置（特定領域の位置）、伝熱管２の伝熱面積などに応じて任意に決定されるが、例えば、１０度（℃）〜３０度（℃）の範囲の任意の温度であっても良い。なお、予熱管８１の被加熱水Ｗの出口は、ダクト４の外部において給水通路９に連結されても良く、例えば、電磁弁６２と電磁弁６４の間に連結されても良い。また、予熱ルートＲｈへの被加熱水Ｗの流入を制御する電磁弁６４は、ダクト４の内部にあっても良く、例えば、予熱管８１と伝熱管２との間に位置しても良い。
【００６５】
このような構成において、ダクト４に沿って予熱管８１を通過する際の排ガスＥの温度は、加熱手段８によって加熱される前の被加熱水Ｗの温度よりも、依然として高い。このため、予熱管８１を通過する被加熱水Ｗと排ガスＥとが熱交換することで、給水入口２１ｈから伝熱管２に供給する前の被加熱水Ｗを予熱（加熱）することが可能となっている。このため、被加熱水Ｗの温度が所定温度以下の場合には、被加熱水Ｗを予熱した後に伝熱管２に供給することで、伝熱管２における凝縮領域Ｐｃの位置の大きな変動を防止することができる。特に、季節によって給水入口２１ｈから供給される被加熱水Ｗの温度が変化する場合でも、伝熱管２に形成される凝縮領域Ｐｃの変動を防止することができる。
【００６６】
上記の構成によれば、給水入口２１ｈから供給しようとする被加熱水Ｗの温度が所定温度以下の場合には、被加熱水Ｗは予熱される。これによって、伝熱管２に生じる乾燥領域Ｐｄと凝縮領域Ｐｃ（湿潤領域Ｐｗ）との境界の変動を抑制することができ、伝熱管における乾湿交番領域Ｐｒが生じる範囲を限定することができる。
【００６７】
また、幾つかの実施形態では、図７Ａ〜図８Ｂに示されるように、ダクト４は、被迂回通路Ｒｍを形成する第１ダクト４５と、被迂回通路Ｒｍを迂回するバイパス通路Ｒｂを形成する第２ダクト４６と、を有し、潜熱回収装置１は、被迂回通路Ｒｍおよびバイパス通路Ｒｂを切り替えるダンパ４７をさらに備え、伝熱管２はバイパス通路Ｒｂに設置される。図７Ａ〜図８Ｂに例示される実施形態では、第１ダクト４５は水平方向に直線状に延びるように形成されている。また、第１ダクト４５の一部には開口４５ｈ（図７の例示では第１ダクト４５の上面）が設けられている。
【００６８】
一方、第２ダクト４６は、図７Ａ〜図７Ｂに例示される実施形態では、箱状の形状をしており、その一面が開口（開口４６ｈ）している。この第１ダクト４５の開口４５ｈと第２ダクト４６の開口４６ｈとによって第１ダクト４５と第２ダクト４６とは連結されている。このため、直線状の第１ダクト４５の上方に第２ダクト４６の内部による空間が形成さている。そして、この第２ダクト４６の内部空間を板状のダンパ４７が部分的に仕切っている。これによって、第２ダクト４６は、第１ダクト４５により形成される通路の一部（被迂回通路Ｒｍ）を通らずに、この一部の両側のダクト４を連通可能なバイパス通路Ｒｂを形成している。つまり、バイパス通路Ｒｂは、第２ダクト４６とダンパ４７の左側の面とにより形成される左側の通路と、第２ダクト４６とダンパ４７の右側の面とにより形成される右側の通路とから形成されている。そして、ダンパ４７は、被迂回通路Ｒｍとバイパス通路Ｒｂとを切替可能に設置されている。
【００６９】
詳述すると、図７Ａ〜図７Ｂの例示では、上記の板状のダンパ４７の中心は、第１ダクト４５と第２ダクト４６との境界に位置しており、このダンパ４７の中心を回転中心Ｏとしてダンパ４７は回転可能に構成されている。そして、図７Ａに示されるように、ダンパ４７を回転中心Ｏで回転させ、ダンパ４７が被迂回通路Ｒｍを塞いで閉じるような位置に固定されると、排ガスＥはバイパス通路Ｒｂを流れることになる。この時、第１ダクト４５から第２ダクト４６に流入する排ガスＥは、バイパス通路Ｒｂの左側の通路を上昇した後、右側の通路を下降し、第１ダクト４５のダンパ４７の下流側に流れる。逆に、図７Ｂに示されるように、ダンパ４７が、第１ダクト４５の開口４５ｈ（第２ダクト４６の開口４６ｈ）を塞いで閉じるような位置に固定されると、排ガスＥは、第２ダクト４６に流入することなく、被迂回通路Ｒｍを通って下流に流れることになる。このように、ダンパ４７を回転することで流路の切替が容易にできると共に、ボイラ等の燃焼装置を稼働している運用時でも、流路の切替を容易に行うことができる。
【００７０】
また、ダンパ４７は複数のダンパによって構成されても良く、例えば、他の幾つかの実施形態では、図８Ａ〜図８Ｂに示されるように、第１ダンパ４７ａと第２ダンパ４７ｂとの２つで構成されても良い。すなわち、第１ダンパ４７ａは、第１ダクト４５の一部（被迂回通路Ｒｍ）を通って、排ガスＥが、ダクト４のさらに下流に通り抜けるのを許可あるいは禁止するためのものであり、被迂回通路Ｒｍの少なくとも一部を排ガスＥが通らないように設置される。一方、第２ダンパ４７ｂは、排ガスＥが、第２ダクト４６（バイパス通路Ｒｂ）を通って被迂回通路Ｒｍの下流に通り抜けるのを許可あるいは禁止するためのものである。
【００７１】
詳述すると、図８Ａ〜図８Ｂの例示では、第１ダクト４５の異なる部分には、２つの開口４５ｈが設けられており、この第１ダクト４５の２つの開口４５ｈのそれぞれに第２ダクト４６の両端の開口４６ｈ（入口および出口）がそれぞれ連結されている。一方、第２ダンパ４７ｂは、第２ダクト４６の入口と出口の両方を同時に覆うことが可能に構成されている。そして、図８Ａに示されるように、第１ダンパ４７ａで被迂回通路Ｒｍを塞ぐ共に、第２ダンパ４７ｂによって第２ダクト４６の両端が塞がれないようにすると、排ガスＥはバイパス通路Ｒｂを流れることになる。逆に、図８Ｂに示されるように、第１ダンパ４７ａによって被迂回通路Ｒｍを塞がないと共に、第２ダンパ４７ｂによって第２ダクト４６の両端を塞ぐと、排ガスＥは、第２ダクト４６（バイパス通路Ｒｂ）に流入することなく、被迂回通路Ｒｍを通って下流に流れることになる。これによって、ダクト４とダンパ４７との大きさの調整が容易となり、ダンパ４７の設置を容易化することができる。なお、他の幾つかの実施形態では、第２ダンパ４７ｂは、第２ダクト４６の入口と出口とを同時に塞がなくても良い。例えば、第２ダクト４６の両端以外の内部に設置されても良く、第２ダクト４６（バイパス通路Ｒｂ）において、伝熱管２の設置される上流側あるいは下流側の少なくとも一方に設けられても良い。なお、第１ダンパ４７ａや第２ダンパ４７ｂは、それぞれの中心や端などを回転中心として回転したり、ダクト４の外部に少なくとも一部がスライドなどして移動されることで、通路の開放と閉鎖を行っても良い。
【００７２】
このような構成を備える潜熱回収装置１は、運用時には、ダンパ４７によって、バイパス通路Ｒｂが開放されると共に被迂回通路Ｒｍが閉鎖される。このため、排ガスＥは、被迂回通路Ｒｍを通らずにバイパス通路Ｒｂを通るので、潜熱回収装置１によって排ガスＥの潜熱が回収される。また、メンテナンス時には、ダンパ４７によって、バイパス通路Ｒｂが閉鎖されると共に被迂回通路Ｒｍが開放される。このため、排ガスＥは、バイパス通路Ｒｂを通らずに被迂回通路Ｒｍを通るので、排ガスＥは潜熱回収装置１を通過しない。このため、ボイラ等の燃焼装置を稼働している運用時でも、潜熱回収装置１のメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７３】
上記の構成によれば、ダンパ４７によって、ダクト４を流れる排ガスＥは、第１ダクト４５に形成される被迂回通路Ｒｍまたは第２ダクト４６に形成されるバイパス通路Ｒｂのいずれか一方を通過可能に構成されている。このため、伝熱管２の検査や交換などのメンテナンス時には、被迂回通路Ｒｍを排ガスＥが通るように通路を切り替えることで、ボイラなどの燃焼機器を停止することなく、メンテナンス作業を行うことができる。
【００７４】
また、幾つかの実施形態では、給水入口２１ｈおよび給水出口２２ｈはヘッダ９１に連結されており、給水入口２１ｈとヘッダ９１との間、または、給水出口２２ｈとヘッダ９１との間の少なくとも一方は、フレキチューブ９２によって連結される。ヘッダ９１は、管寄せであり、ボイラなどの燃焼機器によって発生した蒸気はヘッダ９１に送られ、ヘッダ９１から伝熱管２（潜熱回収装置１）に分配される。また、伝熱管２からの被加熱水Ｗもヘッダ９１に送られ、ボイラなどの燃焼機器や給湯器などの機器に送られる。また、フレキチューブ９２は、たわむことが可能な管であり、金属やゴムなどで形成される。そして、このフレキチューブ９２によって、ヘッダ９１と伝熱管２とが連結される。このように、フレキチューブ９２を用いることで、ヘッダ９１との連結を容易に施工でき、緊急時のプラグ施工（止栓）を容易に行うことができる。
【００７５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００７６】
１      潜熱回収装置（凝縮エコノマイザ）
２      伝熱管
２１    入口側端部
２１ｈ  給水入口
２２    出口側端部
２２ｈ  給水出口
２３    中間部
２４    直線管部
２４ｉ  給水入口に最も近い直線管部
２４ｏ  給水出口に最も近い直線管部
２５    湾曲管部
２６    中継管部
２６ａ  直線状の中継管部
２６ｉ  給水入口が形成される中継管部
２６ｏ  給水出口が形成される中継管部
２７    伝熱管モジュール
２７ａ  第１伝熱管モジュール
２７ｂ  第２伝熱管モジュール
２７ｕ  上流側端部
２７ｂ  下流側端部
２８    ユニオン
３      電子制御装置
３１    給水制御部
３２    流路切替部
４      ダクト
４１    下降部
４２    水平部
４４    ドレン排出口
４５    第１ダクト（被迂回通路）
４５ｈ  第１ダクトの開口
４６    第２ダクト（バイパス通路）
４６ｈ  第２ダクトの開口
４７    ダンパ
５      出口温度センサ
５２    入口温度センサ
６      給水供給手段
６１    流量制御手段
６２    電磁弁
６３    流路切替手段
６４    電磁弁
７      管板
８      加熱手段
８１    予熱管
９      給水通路
９１    ヘッダ
９２    フレキチューブ
Ｅ      排ガス
Ｗ      被加熱水
Ｗｃ    凝縮水
Ｔｏ    出口温度
Ｔｉ    入口温度
Ｔｃ    設定温度
Ｐｃ    凝縮領域
Ｐｄ    乾燥領域
Ｐｒ    乾湿交番領域
Ｐｗ    湿潤領域
Ｒｄ    直通ルート
Ｒｈ    予熱ルート
Ｒｍ    被迂回通路
Ｒｂ    バイパス通路
Ｏ      ダンパの回転中心
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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