(57)【要約】【課題】熱交換器において、伝熱管に設けられたフィンの変形や破損を抑制することで熱交換効率の低下を防止する。【解決手段】上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、伝熱管支持孔４７を有してケーシング３１内に吊下げ支持される複数の上部支持板４２と、外周部にセレートフィン５３を有して各伝熱管支持孔４７に挿入されることで略水平支持される伝熱管５１と、伝熱管支持孔４７に対向する伝熱管５１の下部に装着されるスペーサ５４とを設ける。【選択図】図６
2013148243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、
伝熱管支持部を有して前記ケーシング内に吊下げ支持される複数の支持板と、
外周部にフィンを有して前記複数の支持板の各伝熱管支持部に載置されることで略水平支持される伝熱管と、
前記伝熱管支持部に対向する前記伝熱管の下部に装着されるスペーサと、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記スペーサは、前記フィンの下方を被覆する被覆部と、該被覆部を前記伝熱管に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部とを有す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】
前記係止部は、前記被覆部から前記伝熱管の軸心方向に隣接するフィンの間に挿入される爪部を有することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記被覆部は、前記フィンの外形に沿う円弧形状をなし、前記爪部は、前記被覆部における周方向の端部に形成されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記被覆部は、前記フィンの外形に沿う円弧形状をなし、前記爪部は、前記被覆部における軸方向の端部に形成されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記フィンは、セレートフィンであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収ボイラなどに使用されて排ガス中の熱を回収可能な熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複合発電設備は、ガスタービン設備にて、燃焼器が圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、この燃焼ガスによりタービンを回転して発電機を駆動する一方、蒸気タービン設備にて、供給された蒸気によりタービンを回転して発電機を駆動する。この場合、排熱回収ボイラは、タービンから排出された排ガスから熱を回収して蒸気を生成し、この蒸気を蒸気タービン設備のタービンに供給している。
【０００３】
上述した排熱回収ボイラは、例えば、縦型をなし、ケーシング内に上部伝熱管群と脱硝装置と下部伝熱管群が上下方向に沿って配列され、下方から上方に向けて排ガスが通過するように構成されている。そして、伝熱管群は、伝熱管がケーシングの鉄骨に吊下げ支持された支持板を水平に貫通して配置されることで構成されている。そして、伝熱管は、外周部にフィンが固定されていることから、支持板に形成されて支持孔の内周面にフィンを介して載置されることとなる。この場合、伝熱管は、高温の排ガスにさらされることから、熱伸びが発生する。すると、伝熱管は、その荷重がフィンを介して支持板の支持孔に支持されている状態で、長手方向に移動（熱伸びが発生）することから、フィンと支持孔の内面との間で擦れが生じ、フィンの変形や破損を招いてしまい、熱交換効率が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するものとして、例えば、下記特許文献１−３に記載されたものがある。各特許文献に記載されたものは、支持孔の下部に受け金具を固定し、伝熱管のフィンをこの受け金具により支持することで、フィンの変形や破損を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０３９５０２号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５９８９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６１５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した各特許文献に記載された伝熱管の支持構造にあっては、伝熱管のフィンを支持孔に固定された受け金具により支持している。ところが、フィンを受け金具により支持したとしても、伝熱管に熱伸びが発生すると、フィンと受け金具との間で擦れが生じ、結果として、フィンの変形や破損を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管に設けられたフィンの変形や破損を抑制することで熱交換効率の低下を防止する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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の熱交換器は、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシングと、伝熱管支持部を有して前記ケーシング内に吊下げ支持される複数の支持板と、外周部にフィンを有して前記複数の支持板の各伝熱管支持部に載置されることで略水平支持される伝熱管と、前記伝熱管支持部に対向する前記伝熱管の下部に装着されるスペーサと、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
従って、外周部にフィンを有する伝熱管は、吊り下げ支持される支持板の伝熱管支持部に載置されることで略水平支持され、伝熱管支持部に対向する伝熱管の下部にスペーサが装着されており、伝熱管が熱伸びしても、伝熱管と共にスペーサが移動するため、スペーサと伝熱管支持部が擦れるだけで、フィンと伝熱管支持部が擦れることはなく、フィンの変形や破損を抑制することができ、その結果、熱交換効率の低下を防止することができる。
【００１０】
本発明の熱交換器では、前記スペーサは、前記フィンの下方を被覆する被覆部と、該被覆部を前記伝熱管に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部とを有することを特徴としている。
【００１１】
従って、被覆部によりフィンの下方を適正に被覆することができると共に、係止部により被覆部を確実に伝熱管に対してその軸心方向に移動不能に拘束することができる。
【００１２】
本発明の熱交換器では、前記係止部は、前記被覆部から前記伝熱管の軸心方向に隣接するフィンの間に挿入される爪部を有することを特徴としている。
【００１３】
従って、係止部としての爪部を伝熱管の軸心方向に隣接するフィンの間に挿入することで、簡単な構成で、被覆部を確実に伝熱管に対して移動不能に拘束することができる。
【００１４】
本発明の熱交換器では、前記被覆部は、前記フィンの外形に沿う円弧形状をなし、前記爪部は、前記被覆部における周方向の端部に形成されることを特徴としている。
【００１５】
従って、円弧形状をなす被覆部における周方向の端部の爪部をフィンの間に挿入することで、被覆部を伝熱管に容易に拘束することができる。
【００１６】
本発明の熱交換器では、前記被覆部は、前記フィンの外形に沿う円弧形状をなし、前記爪部は、前記被覆部における軸方向の端部に形成されることを特徴としている。
【００１７】
従って、円弧形状をなす被覆部における軸方向の端部の爪部をフィンの間に挿入することで、被覆部を伝熱管に容易に拘束することができる。
【００１８】
本発明の熱交換器では、前記フィンは、セレートフィンであることを特徴としている。
【００１９】
従って、スペーサによりセレートフィンの変形や破損を適正に防止することで、セレートフィンによる熱交換効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の熱交換器によれば、外周部にフィンを有して支持板の伝熱管支持部に載置されることで略水平支持される伝熱管と、伝熱管支持部に対向する伝熱管の下部に装着されるスペーサとを設けるので、伝熱管が熱伸びしても、伝熱管と共にスペーサが移動するため、スペーサと伝熱管支持部が擦れるだけで、フィンと伝熱管支持部が擦れることはなく、フィンの変形や破損を抑制することができ、その結果、熱交換効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る熱交換器としての排熱回収ボイラが適用された複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１の排熱回収ボイラの概略構成図である。
【図３】図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す図２のIII−III断面図である。
【図４】図４は、下部伝熱管群を表す概略図である。
【図５】図５は、下部伝熱管群を表す図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は、伝熱管の支持構造を表す断面図である。
【図７】図７は、図６のVII−VII断面図である。
【図８】図８は、スペーサの斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施例２に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１１は、スペーサの斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例３に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図である。
【図１３】図１３は、図１２のXIII−XIII断面図である。
【図１４】図１４は、スペーサの斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例４に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図である。
【図１６】図１６は、図１５のXVI−XVI断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例５に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例６に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る熱交換器としての排熱回収ボイラが適用された複合発電設備の概略構成図、図２は、実施例１の排熱回収ボイラの概略構成図、図３は、排熱回収ボイラの内部構造を表す図２のIII−III断面図、図４は、下部伝熱管群を表す概略図、図５は、下部伝熱管群を表す図４のＶ−Ｖ断面図、図６は、伝熱管の支持構造を表す断面図、図７は、図６のVII−VII断面図、図８は、スペーサの斜視図である。
【００２４】
本実施例の複合発電設備において、図１に示すように、ガスタービン設備１１は、圧縮機１２、燃焼器１３、タービン１４を有しており、圧縮機１２とタービン１４は、回転軸１５により連結されている。燃焼器１３は、圧縮機１２から圧縮空気供給ライン１６が接続されると共に、燃料ガス供給ライン１７が接続され、タービン１４に燃焼ガス供給ライン１８が接続されている。また、蒸気タービン設備１９は、ガスタービン設備１１における回転軸１５に連結されるタービン２０を有しており、発電機２１がこの回転軸１５の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２２は、ガスタービン設備１１（タービン１４）からの排ガスライン２３に設けられており、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２２は、蒸気タービン設備１９のタービン２０との間に蒸気供給ライン２４が設けられると共に、蒸気回収ライン２５が設けられ、蒸気回収ライン２５に復水器２６が設けられている。
【００２５】
従って、燃焼器１３では、圧縮機１２から供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１４にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１５を回転する。また、排熱回収ボイラ２２から供給された蒸気によりタービン２０が駆動し、回転軸１５を回転する。そして、この回転軸１５が回転することで、発電機２１を駆動することができる。
【００２６】
そして、排熱回収ボイラ２２で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置２７により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突２８から大気へ放出される。
【００２７】
排熱回収ボイラ２２において、図２及び図３に示すように、角筒形状をなすケーシング３１が上下方向に沿って配置され、支持鉄骨３２により支持されている。このケーシング３１は、内部に下部伝熱管群３３と脱硝装置３４と上部伝熱管群３５が下方から上方に向かって所定間隔で配置されており、下部の入口ダクト３６と上部の出口ダクト３７が排ガスライン２３に接続されている。そして、下部伝熱管群３３と上部伝熱管群３５は、ケーシング３１の支持鉄骨３２に吊下げ支持され、脱硝装置３４は、ケーシング３１の支持鉄骨３２に支持されている。
【００２８】
図４及び図５に示すように、支持鉄骨３２は、ケーシング３１内に水平方向に沿って架設され、吊り金具４１により上部支持板４２と下部支持板４３が複数吊下げ支持されている。上部支持板４２は、上端部が吊り金具４１により直接支持され、幅方向（図４の左右方向）に複数配置され、連結金具４４により連結されると共に、厚さ方向（図４の紙面直交または図５の左右方向）に複数所定間隔をあけて配置されている。下部支持板４３は、上端部が吊り金具４５により上部支持板４２の下端部に吊下げ支持され、幅方向（図４の左右方向）に複数配置され、連結金具４６により連結されると共に、厚さ方向（図４の紙面直交または図５の左右方向）に複数所定間隔をあけて配置されている。
【００２９】
また、上部支持板４２は、複数の伝熱管支持孔（伝熱管支持部）４７が形成されている。一方、伝熱管５１は、水平方向に沿って配置され、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されており、各上部支持板４２の各伝熱管支持孔４７に挿入されることで、略水平状態で支持されている。セレートフィン５３は、板材が管本体５２の外周部にらせん状に固定され、外側に複数の切欠部が形成された形状をなしている。なお、伝熱管５１の構造は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されたものに限定されるものではなく、例えば、管本体の外周部にソリッドフィンを固定したものとしてもよい。
【００３０】
また、伝熱管５１は、例えば、図５にて、上下に配置される各伝熱管５１ａ，５１ｂの一端部側が図示しないヘッダに連結され、他端部が図示しないＵ字管により連結される。そのため、ヘッダ内の流体が伝熱管５１ａ内を図５にて右方に流れ、Ｕ字管により反転して伝熱管５１ｂを図５にて左方に流れてヘッダに至る。但し、伝熱管５１は、この構造に限定されるものではなく、伝熱管の両端部をヘッダに連結したり、伝熱管を多数上下に配置して複数のＵ字管により反転させるような構造としたりしてもよい。
【００３１】
そして、伝熱管５１は、伝熱管支持孔４７の内面に対向する下部にスペーサ５４が装着されている。即ち、図６から図８に示すように、スペーサ５４は、セレートフィン５３の下方を被覆する被覆部５５と、この被覆部５５を伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部としての複数の爪部５６とから構成されている。
【００３２】
伝熱管５１は、管本体５２が円筒管であり、この管本体５２の周囲にらせんをなすようにセレートフィン５３が設けられて構成されていることから、外形が円筒形状をなしている。スペーサ５４は、被覆部５５がセレートフィン５３の外形の下部を覆うことから、断面が半円の円弧形状をなしている。そして、被覆部５５は、その周方向における各端部に複数の爪部５６が形成されている。この場合、被覆部５５は、セレートフィン５３の外形の下部を約１８０度の範囲にわたって覆うと共に、軸心方向の長さは、上部支持板４２の厚さと伝熱管５１の熱伸び量を考慮した長さとなっている。即ち、伝熱管５１が熱伸びしても、伝熱管５１（セレートフィン５３）と伝熱管支持孔４７の内面とが接触しない長さに設定されている。
【００３３】
また、スペーサ５４は、セレートフィン５３の厚さより薄い板材により形成されており、例えば、プレスによる曲げ加工で製造される。そして、スペーサ５４は、被覆部５５に対して複数の爪部５６が内側（中心側）に曲げられて形成されている。この場合、各爪部５６は、伝熱管５１の軸心方向に隣接するセレートフィン５３の間に挿入可能となるように、軸方向の長さとピッチが設定されている。なお、本実施例では、被覆部５５の一端部に４個の爪部５６を形成したが、この数に限定されるものではなく、１個や２個でもよく、また、５個以上であってもよい。
【００３４】
従って、伝熱管５１は、所定の位置にスペーサ５４が固定された状態で、各伝熱管支持孔４７に挿入されて水平支持されることから、伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３はスペーサ５４に被覆された状態で伝熱管支持孔４７に対して移動することとなり、セレートフィン５３が伝熱管支持孔４７に擦れることがなく、このセレートフィン５３の変形や破損が防止される。
【００３５】
なお、ここでは、上部支持板４２に支持された伝熱管５１の支持構造についてのみ説明したが、図４に示すように、下部支持板４３の伝熱管支持孔にも、同様に、伝熱管５７が挿入されて支持され、この伝熱管５７は、伝熱管支持孔の内面に対向する下部にスペーサ（図示略）が装着されている。
【００３６】
このように実施例１の排熱回収ボイラにあっては、上下方向に貫通する筒形状をなすケーシング３１と、伝熱管支持孔４７を有してケーシング３１内に吊下げ支持される複数の上部支持板４２と、外周部にセレートフィン５３を有して各伝熱管支持孔４７に挿入されることで略水平支持される伝熱管５１と、伝熱管支持孔４７に対向する伝熱管５１の下部に装着されるスペーサ５４とを設けている。
【００３７】
従って、外周部にセレートフィン５３を有する伝熱管５１は、吊り下げ支持される上部支持板４２の伝熱管支持孔４７に挿入され、下部にスペーサ５４が装着されることで略水平支持されており、伝熱管５１が熱伸びしても、この伝熱管５１と共にスペーサ５４が移動するため、スペーサ５４と伝熱管支持孔４７が擦れるだけで、セレートフィン５３と伝熱管支持孔４７が擦れることはなく、セレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【００３８】
また、実施例１の排熱回収ボイラでは、スペーサ５４を、セレートフィン５３の下方を被覆する被覆部５５と、この被覆部５５を伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部としての爪部５６とで構成している。従って、被覆部５５によりセレートフィン５３の下方を適正に被覆することができると共に、爪部５６により被覆部５５を確実に伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束することができる。
【００３９】
また、実施例１の排熱回収ボイラでは、爪部５６が伝熱管５１の軸心方向に隣接するセレートフィン５３の間に挿入されることで、被覆部５５を所定の位置に適正に拘束することができるこの場合、被覆部５５に対して爪部５６を形成するだけでよく、簡単な構成で、被覆部５５を確実に伝熱管に対して移動不能に拘束することができる。
【００４０】
また、実施例１の排熱回収ボイラでは、被覆部５５をセレートフィン５３の外形に沿う円弧形状とし、複数の爪部５６を被覆部５５における周方向の端部に形成している。従って、円弧形状をなす被覆部５５における周方向の端部の爪部５６をセレートフィン５３の間に挿入するだけで、被覆部５５を伝熱管５１に容易に拘束することができる。
【実施例２】
【００４１】
図９は、本発明の実施例２に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図、図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図、図１１は、スペーサの斜視図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
実施例２において、図９から図１１に示すように、図示しないケーシングの支持鉄骨に吊り金具により上部支持板４２が複数吊下げ支持されており、この上部支持板４２は、複数の伝熱管支持孔４７が形成されている。一方、伝熱管５１は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されてなり、上部支持板４２の伝熱管支持孔４７に挿入されることで、略水平状態で支持されている。
【００４３】
そして、伝熱管５１は、伝熱管支持孔４７の内面に対向する下部にスペーサ６１が装着されており、このスペーサ６１は、セレートフィン５３の下方を被覆する被覆部６２と、この被覆部６２を伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部としての複数の爪部６３とから構成されている。
【００４４】
このスペーサ６１は、被覆部６２がセレートフィン５３の外形を覆うことから、断面が円弧形状をなしている。そして、被覆部６２は、その周方向における各端部に複数の爪部６３が形成されている。この場合、被覆部６２は、セレートフィン５３の外形のほぼ全域を約３６０度の範囲にわたって覆うと共に、軸心方向の長さは、上部支持板４２の厚さと伝熱管５１の熱伸び量を考慮した長さとなっている。即ち、伝熱管５１が熱伸びしても、伝熱管５１（セレートフィン５３）と伝熱管支持孔４７の内面とが接触しない長さに設定されている。また、スペーサ６１は、被覆部６２に対して複数の爪部６３が内側（中心側）に曲げられて形成されており、各爪部６３は、伝熱管５１の軸心方向に隣接するセレートフィン５３の間に挿入可能となるように、軸方向の長さとピッチが設定されている。
【００４５】
従って、伝熱管５１は、所定の位置にスペーサ６１が固定された状態で、各伝熱管支持孔４７に挿入されて水平支持されることから、伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３はスペーサ６１に被覆された状態で伝熱管支持孔４７に対して移動することとなり、セレートフィン５３が伝熱管支持孔４７に擦れることがなく、このセレートフィン５３の変形や破損が防止される。
【００４６】
このように実施例２の排熱回収ボイラにあっては、伝熱管支持孔４７に対向する伝熱管５１の下部にスペーサ６１を設け、このスペーサ６１は、伝熱管５１におけるセレートフィン５３の外形の周方向におけるほぼ全域を被覆している。
【００４７】
従って、伝熱管５１が熱伸びしても、この伝熱管５１と共にスペーサ６１が移動するため、スペーサ６１と伝熱管支持孔４７が擦れるだけで、セレートフィン５３と伝熱管支持孔４７が擦れることはなく、セレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【００４８】
また、実施例２の排熱回収ボイラでは、スペーサ６１がセレートフィン５３のほぼ全周を被覆することから、伝熱管５１に振動などによりセレートフィン５３が伝熱管支持孔４７の内面に直接接触することはなく、この点でもセレートフィン５３の変形や破損を防止することができる。
【実施例３】
【００４９】
図１２は、本発明の実施例３に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図、図１３は、図１２のXIII−XIII断面図、図１４は、スペーサの斜視図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
実施例３において、図１２から図１４に示すように、図示しないケーシングの支持鉄骨に吊り金具により上部支持板４２が複数吊下げ支持されており、この上部支持板４２は、複数の伝熱管支持孔４７が形成されている。一方、伝熱管５１は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されてなり、上部支持板４２の伝熱管支持孔４７に挿入されることで、略水平状態で支持されている。
【００５１】
そして、伝熱管５１は、伝熱管支持孔４７の内面に対向する下部にスペーサ７１が装着されており、このスペーサ７１は、セレートフィン５３の下方を被覆する被覆部７２と、この被覆部７２を伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部としての複数の爪片７３とから構成されている。
【００５２】
このスペーサ７１は、被覆部７２がセレートフィン５３の外形の下部を覆うことから、断面が円弧形状をなしている。そして、被覆部７２は、その周方向における各端部に複数の爪片７３が形成されている。この場合、被覆部７２は、セレートフィン５３の外形の下部のみを覆うと共に、軸心方向の長さは、上部支持板４２の厚さと伝熱管５１の熱伸び量を考慮した長さとなっている。即ち、伝熱管５１が熱伸びしても、伝熱管５１（セレートフィン５３）と伝熱管支持孔４７の内面とが接触しない長さに設定されている。また、スペーサ７１は、被覆部７２に対して複数の爪片７３が被覆部７２の円弧形状よりも若干内側（中心側）に曲げられて形成されており、各爪片７３は、伝熱管５１の軸心方向に隣接するセレートフィン５３の間に挿入可能となるように、軸方向の長さとピッチが設定されている。この場合、各爪片７３は、伝熱管５１の周方向に所定長さを有していることから、セレートフィン５３のらせん方向に沿って被覆部７２から延出することが望ましい。
【００５３】
従って、伝熱管５１は、所定の位置にスペーサ７１が固定された状態で、各伝熱管支持孔４７に挿入されて水平支持されることから、伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３はスペーサ７１に被覆された状態で伝熱管支持孔４７に対して移動することとなり、セレートフィン５３が伝熱管支持孔４７に擦れることがなく、このセレートフィン５３の変形や破損が防止される。
【００５４】
このように実施例３の排熱回収ボイラにあっては、伝熱管支持孔４７に対向する伝熱管５１の下部にスペーサ７１を設け、このスペーサ７１は、伝熱管５１におけるセレートフィン５３の外形の下部のみを被覆している。
【００５５】
従って、伝熱管５１が熱伸びしても、この伝熱管５１と共にスペーサ７１が移動するため、スペーサ７１と伝熱管支持孔４７が擦れるだけで、セレートフィン５３と伝熱管支持孔４７が擦れることはなく、セレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【００５６】
また、実施例３の排熱回収ボイラでは、スペーサ７１がセレートフィン５３の下部のみを被覆することから、構造の簡素化及び小型化を可能とすることで、製造コストを低減することができる。
【実施例４】
【００５７】
図１５は、本発明の実施例４に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す断面図、図１６は、図１５のXVI−XVI断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
実施例４において、図１５から図１６に示すように、図示しないケーシングの支持鉄骨に吊り金具により上部支持板４２が複数吊下げ支持されており、この上部支持板４２は、複数の伝熱管支持孔４７が形成されている。一方、伝熱管５１は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されてなり、上部支持板４２の伝熱管支持孔４７に挿入されることで、略水平状態で支持されている。
【００５９】
そして、伝熱管５１は、伝熱管支持孔４７の内面に対向する下部にスペーサ８１が装着されており、このスペーサ８１は、セレートフィン５３の下方を被覆する被覆部８２と、この被覆部８２を伝熱管５１に対してその軸心方向に移動不能に拘束する係止部としての複数の爪部８３とから構成されている。
【００６０】
このスペーサ８１は、被覆部８２がセレートフィン５３の外形を覆うことから、断面が半円の円弧形状をなしている。そして、被覆部８２は、その軸心方向における各端部に複数の爪部８３が形成されている。この場合、被覆部８２は、セレートフィン５３の外形の下部を約１８０度の範囲にわたって覆うと共に、軸心方向の長さは、上部支持板４２の厚さと伝熱管５１の熱伸び量を考慮した長さとなっている。即ち、伝熱管５１が熱伸びしても、伝熱管５１（セレートフィン５３）と伝熱管支持孔４７の内面とが接触しない長さに設定されている。また、スペーサ８１は、被覆部８２に対して複数の爪部８３が内側（中心側）に曲げられて形成されており、各爪部８３は、伝熱管５１の軸心方向に隣接するセレートフィン５３の間に挿入可能となるような形状に設定されている。
【００６１】
従って、伝熱管５１は、所定の位置にスペーサ８１が固定された状態で、各伝熱管支持孔４７に挿入されて水平支持されることから、伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３はスペーサ８１に被覆された状態で伝熱管支持孔４７に対して移動することとなり、セレートフィン５３が伝熱管支持孔４７に擦れることがなく、このセレートフィン５３の変形や破損が防止される。
【００６２】
このように実施例４の排熱回収ボイラにあっては、伝熱管支持孔４７に対向する伝熱管５１の下部にスペーサ８１を設け、このスペーサ８１は、伝熱管５１におけるセレートフィン５３の外形の周方向における下部を被覆している。
【００６３】
従って、伝熱管５１が熱伸びしても、この伝熱管５１と共にスペーサ８１が移動するため、スペーサ８１と伝熱管支持孔４７が擦れるだけで、セレートフィン５３と伝熱管支持孔４７が擦れることはなく、セレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【００６４】
また、実施例４の排熱回収ボイラでは、スペーサ８１がセレートフィン５３の下部を被覆し、被覆部８２における軸心方向の各端部に複数の爪部８３を形成している。従って、爪部８３は、セレートフィン５３のらせん方向に沿って形成すればよく、その長さや数にとらわれることなく、構造の簡素化を可能とすることができる。
【実施例５】
【００６５】
図１７は、本発明の実施例５に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
実施例５において、図１７に示すように、図示しないケーシングの支持鉄骨に吊り金具により上部支持板９１が複数吊下げ支持されており、この上部支持板９１は、複数の伝熱管支持孔９２が形成されている。一方、伝熱管５１は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されてなり、上部支持板９１の伝熱管支持孔９２に挿入されることで、略水平状態で支持されている。
【００６７】
本実施例では、伝熱管支持孔９２が菱形（四角）形状をなしており、伝熱管５１は、この伝熱管支持孔９２における２つの下部水平面９２ａ，９２ｂに支持されている。即ち、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９２における各下部水平面９２ａ，９２ｂに接触することで、２点で支持されている。従って、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９２の各下部水平面９２ａ，９２ｂに２点で接触することから、荷重が分散して伝熱管支持孔９２に支持されることとなり、この伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３の変形や破損が抑制される。
【００６８】
このように実施例５の排熱回収ボイラにあっては、伝熱管支持孔９２を菱形形状とし、伝熱管５１を伝熱管支持孔９２内に挿入し、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９２における２つの下部水平面９２ａ，９２ｂに接触することで、２点で支持している。
【００６９】
従って、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９２の下部水平面９２ａ，９２ｂに２点で接触して支持されることから、荷重が２箇所に分散されることとなり、この伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３に作用する応力が低下し、このセレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【実施例６】
【００７０】
図１８は、本発明の実施例６に係る熱交換器としての排熱回収ボイラにおける伝熱管の支持構造を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
実施例６において、図１８に示すように、図示しないケーシングの支持鉄骨に吊り金具により上部支持板９６が複数吊下げ支持されており、この上部支持板９６は、複数の伝熱管支持孔９７が形成されている。一方、伝熱管５１は、管本体５２の外周部にセレートフィン５３が固定されてなり、上部支持板９６の伝熱管支持孔９７に挿入されることで、略水平状態で支持されている。
【００７２】
本実施例では、伝熱管支持孔９６が正六角形状をなしており、伝熱管５１は、この伝熱管支持孔９７における３つの下部水平面９７ａ，９７ｂ，９７ｃに支持されている。即ち、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９７における各下部水平面９７ａ，９７ｂ，９７ｃに接触することで、３点で支持されている。従って、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９７の各下部水平面９７ａ，９７ｂ，９７ｃに３点で接触することから、荷重が分散して伝熱管支持孔９７に支持されることとなり、この伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３の変形や破損が抑制される。
【００７３】
このように実施例６の排熱回収ボイラにあっては、伝熱管支持孔９７を六角形状とし、伝熱管５１を伝熱管支持孔９７内に挿入し、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９７における３つの下部水平面９７ａ，９７ｂ，９７ｃに接触することで、３点で支持している。
【００７４】
従って、伝熱管５１は、セレートフィン５３の外周面が伝熱管支持孔９７の下部水平面９７ａ，９７ｂ，９７ｃに３点で接触して支持されることから、荷重が３箇所に分散されることとなり、この伝熱管５１が熱伸びしても、セレートフィン５３に作用する応力が低下し、このセレートフィン５３の変形や破損を抑制することができ、その結果、伝熱管５１による熱交換効率の低下を防止することができる。
【００７５】
なお、この実施例５、６では、伝熱管５１を直接伝熱管支持孔９２，９７に挿入して支持するようにしたが、この伝熱管５１に上述した実施例１〜４で説明したスペーサ５４，６１，７１，８１を装着してから、伝熱管支持孔９２，９７に挿入して支持するようにしてもよく、この支持構造であれば、スペーサ５４，６１，７１，８１と伝熱管支持孔９２，９７との接触面積を減少してスペーサ５４，６１，７１，８１の耐久性を向上することができる。
【００７６】
また、上述した各実施例では、スペーサの係止部を爪部や爪片などとして伝熱管のフィンに直接係止するようにしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、スペーサを伝熱管の管本体に係止したりしてもよい。また、係止部を接着テープや接着剤などとしてもよい。この場合、接着剤としては、セラミックス製の接着剤が有効的であり、例えば、米国Ｃｏｎｔｒｏｎｉｃｓ社のＤｕｒａｂｏｎｄ（商標）９５４，７０３２、Ｒｅｓｂｏｎｄ（商標）９０７ＧＦなどを使用するとよい。
【００７７】
また、上述した各実施例では、伝熱管支持部を伝熱管支持孔としたが、この形状に限定されるものではなく、伝熱管支持部は、切欠や受部などであってもよい。
【００７８】
また、上述した実施例では、本発明の熱交換器を排熱回収ボイラ２２に適用して説明したが、熱交換機能を有しない単なる触媒装置であってもよい。また、ケーシング３１の形状を四角筒形状としたが、この形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
２２  排熱回収ボイラ（熱交換器）
３１  ケーシング
３２  支持鉄骨
３３  下部伝熱管群
３４  脱硝装置
３５  上部伝熱管群
４１，４５  吊り金具
４２  上部支持板
４３  下部支持板
４７  伝熱管支持孔（伝熱管支持部）
５１  伝熱管
５３  セレートフィン
５４，６１，７１，８１  スペーサ
５５，６２，７２，８２  被覆部
５６，６３，８３  爪部（係止部）
７３  爪片（係止部）
【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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