特許 6357706 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6357706

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/18 20060101AFI20180709BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20180709BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/18

   F28D7/16 A

   F28F21/08 F

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-104746(P2015-104746)

(22)【出願日】2015年5月22日

(65)【公開番号】特開2016-217654(P2016-217654A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年2月15日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501370370

【氏名又は名称】三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 隆行

(72)【発明者】

【氏名】田中 直樹

【審査官】 山田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−０４２５９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２５５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１８０３７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０６８２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１０５６０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／１８

Ｆ２８Ｄ ７／１６

Ｆ２８Ｆ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高温流体が流れる一次空間と低温流体が流れる二次空間とを区画し、前記一次空間と前記二次空間とを連通させる貫通孔が形成された管板と、
前記管板の前記一次空間側の面に、前記貫通孔と同心となるように設けられた管状のチューブカラーと、
前記チューブカラーを介して前記管板に支持された伝熱チューブと、
を有し、
前記伝熱チューブは、
前記一次空間内に配置されて前記チューブカラーの内径よりも大きい外径の、下面が前記チューブカラーの上面に当接して前記チューブカラーに支持される大径部と、前記貫通孔を貫通し、前記チューブカラー及び前記貫通孔との間に隙間を有する小径部と、を有する接続管と、
前記二次空間内に配置されて前記小径部に連結された伝熱チューブ本体と、を有する熱交換器。

【請求項2】

前記接続管の材料の熱膨張率と、前記伝熱チューブ本体の材料の熱膨張率は同一又は同等である請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記接続管の材質と、前記伝熱チューブ本体の材質とは、同一又は同等である請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記伝熱チューブ本体の材料の熱膨張率と、
前記接続管の材料の熱膨張率と、
前記管板の材料の熱膨張率と、
前記チューブカラーの材料の熱膨張率は、同一又は同等である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記伝熱チューブ本体の材質と、
前記接続管の材質と、
前記管板の材質と、
前記チューブカラーの材質は、同一又は同等である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記伝熱チューブ本体の材料と、
前記接続管の材料と、
前記管板の材料と、
前記チューブカラーの材料は、ＮＣＦ ８００Ｈ又はＳＵＳ３１０Ｓである請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記接続管と前記伝熱チューブ本体とは、端面同士が突合せ溶接部を介して接続されている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記一次空間としての内部空間を有するケーシングと、
前記ケーシングと前記管板との間に介在する接続板と、
前記ケーシングの外面に設けられた断熱材と、を有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一対の管板と、一対の管板間に並設された伝熱チューブとを有する熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

国内の下水汚泥の発生量は年々増加しており、その多くが焼却処理されている。汚泥を焼却する汚泥焼却設備においては、燃焼炉から排出される排ガスが高温となることから、熱効率を高めるために熱回収が行われている。例えば、空気予熱器を用いて焼却炉から排出される排ガスと燃焼炉に供給される燃焼用空気（流動空気）との間で熱交換を行うことによって、燃焼用空気の予熱を行い、省エネルギー化を図っている。

【0003】

空気予熱器としては、例えばシェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器が採用されている。多管式熱交換器は、一対の管板間に多数の伝熱チューブが、その両端部が一対の管板にそれぞれ形成された貫通孔に挿入されて並設された構成である。多管式熱交換器では、伝熱チューブに高温の排ガスを通過させつつ、管板間に燃焼用空気を通過させることによって熱交換を実施している。

【0004】

ところで、多管式熱交換器の施工においては、伝熱チューブと管板とを直接溶接することは困難である。また、伝熱チューブと管板とを直接溶接した場合、伝熱チューブの熱伸び等により管板に負荷がかかる可能性がある。
よって、図４に示すように、伝熱チューブ１１１と管板８とは、伝熱チューブ１１１の外周面と管板８の貫通孔１８の内周面との間に配置された管状のチューブカラー１２１を介して接合されている。換言すれば、管板８の貫通孔１８には、管状のチューブカラー１２１が挿入されており、負荷が生じた場合は、チューブカラー１２１との溶接部Ｗ（隅肉溶接）に負荷をかける構造とすることによって、管板８の損傷を防止している（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−３２９５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、チューブカラー１２１と伝熱チューブ１１１を接続している溶接部Ｗには、伝熱チューブ１１１の自重による一次応力、及び熱伸びによる二次応力がかかる。即ち、溶接部Ｗに集中的に負荷がかかり、強度低下が生じるという課題がある。

【0007】

この発明は、チューブカラーと伝熱チューブとを接続する溶接部にかかる応力を低減して、溶接部の強度低下を抑制することができ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】

本発明の第一の態様によれば、熱交換器は、高温流体が流れる一次空間と低温流体が流れる二次空間とを区画し、前記一次空間と前記二次空間とを連通させる貫通孔が形成された管板と、前記管板の前記一次空間側の面に、前記貫通孔と同心となるように設けられた管状のチューブカラーと、前記チューブカラーを介して前記管板に支持された伝熱チューブと、を有し、前記伝熱チューブは、前記一次空間内に配置されて前記チューブカラーの内径よりも大きい外径の、下面が前記チューブカラーの上面に当接して前記チューブカラーに支持される大径部と、前記貫通孔を貫通し、前記チューブカラー及び前記貫通孔との間に隙間を有する小径部と、を有する接続管と、前記二次空間内に配置されて前記小径部に連結された伝熱チューブ本体と、を有することを特徴とする。

【0009】

このような構成によれば、伝熱チューブが接続管の大径部とチューブカラーの当接面を介して管板によって支持される。これにより、伝熱チューブとチューブカラーとを接合する溶接部に、伝熱チューブの自重による応力がかかることがなくなるため、溶接部の強度低下を抑制することができる。
また、チューブカラーを貫通孔に挿入することなく、管板の面に接合する構成としたことによって、貫通孔の穴径をより小さくすることができ、管板の強度を向上させることができる。

【0010】

上記熱交換器において、前記接続管の材料の熱膨張率と、前記伝熱チューブ本体の材料の熱膨張率は同一又は同等であってよい。

【0011】

このような構成によれば、熱膨張率の違いによって発生する熱応力を抑制することができる。

【0012】

上記熱交換器において、前記接続管の材質と、前記伝熱チューブ本体の材質とは、同一又は同等であってよい。

【0013】

このような構成によれば、材質の違いにより発生する熱応力を抑制することができる。

【0014】

上記熱交換器において、前記伝熱チューブ本体の材料の熱膨張率と、前記接続管の材料の熱膨張率と、前記管板の材料の熱膨張率と、前記チューブカラーの材料の熱膨張率は、同一または同等であってよい。

【0015】

このような構成によれば、熱膨張率の違いによって発生する熱応力を抑制することができる。

【0016】

上記熱交換器において、前記伝熱チューブ本体の材質と、前記接続管の材質と、前記管板の材質と、前記チューブカラーの材質は、同一または同等であってよい。

【0017】

このような構成によれば、材質の違いにより発生する熱応力を抑制することができる。

【0018】

上記熱交換器において、前記伝熱チューブ本体の材料と、前記接続管の材料と、前記管板の材料と、前記チューブカラーの材料は、ＮＣＦ ８００Ｈ又はＳＵＳ３１０Ｓであってよい。

【0019】

このような構成によれば、材料が異なることにより発生する熱応力を無くすことができる。

【0020】

上記熱交換器において、前記接続管と前記伝熱チューブ本体とは、端面同士が突合せ溶接部を介して接続されてよい。

【0021】

このような構成によれば、接続管と伝熱チューブ本体との間の強度を高くすることができる。

【0022】

上記熱交換器において、前記一次空間としての内部空間を有するケーシングと、前記ケーシングと前記管板との間に介在する接続板と、前記ケーシングの外面に設けられた断熱材と、を有してよい。

【0023】

このような構成によれば、断熱材によりケーシングからの放熱が抑えられて接続板の温度が上昇することによって、管板から接続板にかけての温度勾配を小さくすることができる。これにより、管板に生じる熱応力を低減することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、伝熱チューブが接続管の大径部とチューブカラーの当接面を介し管板によって支持される。これにより、伝熱チューブとチューブカラーとを接合する溶接部に、伝熱チューブの自重による応力がかかることがなくなるため、溶接部の強度低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態の熱交換器を備えた焼却設備のブロック図である。

【図2】本発明の実施形態の熱交換器の概略図である。

【図3】本発明の実施形態の熱交換器の伝熱チューブと管板との接続部を示す断面図である。

【図4】従来の熱交換器の伝熱チューブと管板との接続部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の実施形態の熱交換器について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の熱交換器を備える焼却設備は、下水汚泥などの廃棄物を焼却処理する汚泥焼却設備である。
なお、ここでは、熱交換器を備える焼却設備は汚泥焼却設備として説明するが、当該熱交換器を他の種類の焼却設備に適用することや、焼却設備以外の設備に適用してもよい。

【0027】

図１に示すように、焼却設備は、汚泥を焼却して排ガスＥＧを排出する焼却炉１と、焼却炉１に供給される燃焼用空気Ａを加熱（予熱）する熱交換器２と、排ガスＥＧが導入される排ガスダクト３と、燃焼用空気Ａを焼却炉１に供給する空気ダクト４とを有している。熱交換器２は、高温流体である排ガスＥＧと、排ガスＥＧよりも低温の低温流体である燃焼用空気Ａとの間で熱交換を行う。

【0028】

排ガスダクト３は、焼却炉１から排出される排ガスＥＧを熱交換器２に供給するように焼却炉１と熱交換器２とを接続する第一排ガスダクト３Ａと、熱交換により温度が低下した排ガスＥＧを後段機器に送る第二排ガスダクト３Ｂと、を有する。
空気ダクト４は、燃焼用空気Ａを熱交換器２に導入する第一空気ダクト４Ａと、熱交換により温度が上昇した燃焼用空気Ａを焼却炉１に供給するように焼却炉１と熱交換器２とを接続する第二空気ダクト４Ｂと、を有する。

【0029】

焼却炉１に供給されるべき燃焼用空気Ａが熱交換器２によって暖められるため、焼却炉１は下水汚泥のような燃えにくい焼却対象物の焼却が容易となる。即ち、本実施形態の熱交換器２は、汚泥焼却用の焼却炉１に供給される燃焼用空気Ａを予熱するための空気予熱器として好ましく機能する。

【0030】

図２に示すように、熱交換器２は、ケーシングである上部ヘッダ６及び下部ヘッダ７と、上側管板８と、下側管板９と、内筒１０と、複数の伝熱チューブ１１と、を有している。伝熱チューブ１１は、内筒１０の内部に内筒１０と平行に配置されている。
上側管板８及び下側管板９には、伝熱チューブ１１を挿通させるための複数の貫通孔１８（図３参照）が形成されている。伝熱チューブ１１は、この貫通孔１８に挿通されることによって所定の位置に位置決めされる。

【0031】

内筒１０は、内筒上部１３と、内筒下部１４と、内筒下部１４を内筒上部１３に接続するエキスパンジョンジョイント（不図示）を有している。
上側管板８は、上部ヘッダ６内の上部ヘッダ内空間６ａ（一次空間）と内筒１０に囲まれた内筒内空間１０ａ（二次空間）との間に設けられている。下側管板９は、内筒内空間１０ａ（二次空間）と下部ヘッダ７内の下部ヘッダ内空間７ａ（一次空間）との間に設けられている。換言すれば、管板８，９は、排ガスＥＧが流れるヘッダ内空間６ａ，７ａと、燃焼用空気Ａが流れる内筒内空間１０ａとを区画する板状部材である。上側管板８の貫通孔１８は、上部ヘッダ内空間６ａと内筒内空間１０ａとを連通させる孔である。

【0032】

上部ヘッダ６の内周面と上側管板８とは、斜板１５によって接続されている。同様に、下部ヘッダ７の内周面と下側管板９とは、斜板１５によって接続されている。斜板１５は、管板８，９とヘッダ６，７との間に介在する接続板であり、内筒１０の軸線方向に向かって徐々に拡径する円錐形状をなしている。斜板１５の板厚は、管板８，９よりも薄くなるように形成されている。上側管板８及び下側管板９は、耐熱耐腐食性を有する金属材料、例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＮＣＦ ８００Ｈ（インコロイ８００Ｈ（登録商標）とも呼ばれる）等のステンレス鋼によって形成されていることが好ましいが、これに限ることはない。

【0033】

複数の伝熱チューブ１１は、内筒内空間１０ａを上下に延びて上部ヘッダ内空間６ａと下部ヘッダ内空間７ａとを接続する。
第一排ガスダクト３Ａは上部ヘッダ６に接続され、第二排ガスダクト３Ｂは下部ヘッダ７に接続されている。
排ガスＥＧは、焼却炉１から第一排ガスダクト３Ａを通って上部ヘッダ内空間６ａに導入される。排ガスＥＧは、上部ヘッダ内空間６ａから複数の伝熱チューブ１１内を通って下部ヘッダ内空間７ａに流れる。排ガスＥＧは、下部ヘッダ内空間７ａから第二排ガスダクト３Ｂを通って後段機器に送られ、最終的に大気に放出される。
上部ヘッダ内空間６ａに導入される排ガスＥＧの温度は例えば８５０℃であり、上側管板８の温度は、例えば７００℃に達する。

【0034】

第一空気ダクト４Ａは、内筒上部１３に設けられた空気入口１３ａに接続されている。第二空気ダクト４Ｂは、内筒下部１４に設けられた空気出口１４ａに接続されている。
第一空気ダクト４Ａを流れてきた燃焼用空気Ａは、空気入口１３ａから内筒内空間１０ａに流入し、内筒内空間１０ａを流れた後、空気出口１４ａ及び第二空気ダクト４Ｂを通って焼却炉１に供給される。伝熱チューブ１１内を流れる排ガスＥＧと内筒内空間１０ａを流れる燃焼用空気Ａとが伝熱チューブ１１の壁面を介して熱交換される。
内筒内空間１０ａには、内筒内空間１０ａの空気の流れが伝熱チューブ１１にできるだけ等しく当たるように、バッフルプレート１７が設けられている。

【0035】

また、ケーシングである上部ヘッダ６の外面には、例えば、ロックウール、グラスウール、ウレタンフォーム等の第一断熱材１６が設けられている。即ち、斜板１５、上部ヘッダ６を介して上側管板８の熱が放熱されることを抑制する構造となっている。

【0036】

次に、上側管板８と、伝熱チューブ１１との接続部の詳細について説明する。
図３に示すように、本実施形態の熱交換器２の伝熱チューブ１１は、内筒内空間１０ａに配置されている伝熱チューブ本体１２と、伝熱チューブ本体１２の端部（上端）に接続されている接続管２０と、を有している。伝熱チューブ１１は、チューブカラー１９を介して上側管板８に支持されている。以下、伝熱チューブ１１の中心軸に沿う方向を単に軸方向と呼ぶ。

【0037】

上側管板８には、伝熱チューブ１１を挿通するための貫通孔１８が形成されている。具体的には、伝熱チューブ１１の接続管２０が貫通孔１８を貫通している。貫通孔１８の内径は例えば９０ｍｍである。伝熱チューブ１１は、軸方向の下方に向かって下側管板９（図２参照）まで延在している。伝熱チューブ１１を構成する伝熱チューブ本体１２は、複数に分割してよい。

【0038】

チューブカラー１９は、円筒形状をなす部材であり、上側管板８の上部ヘッダ内空間６ａを向く面８ａに貫通孔１８と同心となるように接合されている。チューブカラー１９の径方向の厚さは、例えば８ｍｍである。チューブカラー１９の内径は、貫通孔１８の内径と略同一である。即ち、チューブカラー１９の内周面と貫通孔１８の内周面とは、略同一周面上に配置される。

【0039】

チューブカラー１９と上側管板８とは、貫通孔１８の内周面の上端とチューブカラー１９の内周面の下端とに開先を設け、Ｖ形突合わせ溶接（溶接部をＷ１で示す）を行うことにより接合されている。
溶接部Ｗ１においては、溶接した表面が平面となるように追加工がなされている。開先の形状はＶ形に限ることはなく、例えばＵ形としてもよい。また、開先は、チューブカラー１９と上側管板８の両方に設ける必要はなく、例えば、チューブカラー１９のみに開先を設ける構成としてもよい。
チューブカラー１９は、管板８，９と同様の金属材料によって形成することができる。

【0040】

また、チューブカラー１９の外周面と上側管板８とは、例えば隅肉溶接により接合されている（溶接部をＷ２で示す）。
伝熱チューブ本体１２は、管状の部材である。伝熱チューブ本体１２の径方向の厚さ（肉厚）は、例えば３ｍｍである。伝熱チューブ本体１２の外径は、例えば８９ｍｍである。伝熱チューブ本体１２の外径は、後述する接続管と略同一であり、貫通孔１８の内周面との間に、僅かな隙間Ｇを生じる程度の外径であることが好ましい。

【0041】

接続管２０は、円筒形状をなす部材であり、伝熱チューブ本体１２を延長するように伝熱チューブ本体１２に接続されている。接続管２０は、上部ヘッダ内空間６ａに配置されている大径部２１と、伝熱チューブ本体１２と略同一の外径及び厚さを有する小径部２２と、を有している。大径部２１と小径部２２とは一体に形成されている。

【0042】

接続管２０の大径部２１は、チューブカラー１９と接合される部分である。大径部２１の内径は、伝熱チューブ本体１２の内径と略同一である。大径部２１の外径は、チューブカラー１９の内径より大きく、チューブカラー１９の外径より小さい。大径部２１の外径は、チューブカラー１９の内径よりも、例えば１０ｍｍ程度大きくすることが好ましい。即ち、軸方向から見て、大径部２１とチューブカラー１９とが径方向に５ｍｍ程度オーバーラップしていることが好ましい。大径部２１の外径は、チューブカラー１９と接合可能な範囲で大きくしてもよい。

【0043】

接続管２０の小径部２２は、伝熱チューブ本体１２と連結される部分である。小径部２２の内径及び外径は、伝熱チューブ本体１２の内径及び外径と略同一である。小径部２２の外径は、小径部２２の外周面と貫通孔１８の内周面との間に、僅かな隙間Ｇ（例えば、０．５ｍｍ程度）が形成される寸法である。
小径部２２の軸方向の長さは、チューブカラー１９の軸方向の長さと上側管板８の厚さとの和よりも長い。即ち、小径部２２の長さは、接続管２０をチューブカラー１９が接合された貫通孔１８に挿入した際に、小径部２２の端部が反対側に十分に突出する長さである。小径部２２の軸方向の長さは、長い程、伝熱チューブ本体１２との溶接部が、高温となる上側管板８より離れるため好ましい。

【0044】

伝熱チューブ本体１２及び接続管２０は、ＮＣＦ ８００Ｈ（インコロイ８００Ｈ（登録商標））によって形成されている。上側管板８、下側管板９、チューブカラー１９もＮＣＦ ８００Ｈ（インコロイ８００Ｈ（登録商標））によって形成されている。即ち、伝熱チューブ本体１２の材質と、接続管２０の材質と、上側管板８と、下側管板９と、チューブカラー１９の材料は、同一の金属である。当該金属は、ＮＣＦ ８００Ｈに限らず、ＳＵＳ３１０Ｓ等のステンレス鋼の採用も可能である。

【0045】

また、伝熱チューブ本体１２及び接続管２０を形成する材料は、熱膨張率が同一又は同等であれば、異なる材料であってもよい。例えば、ＮＣＦ ８００Ｈの熱膨張率は、１７．３×１０^−６／℃〜１８．６×１０^−６／℃（６００℃〜１０００℃）であり、ＳＵＳ３１０Ｓの熱膨張率は、１７．５×１０^−６／℃〜１９．１×１０^−６／℃（６００℃〜１０００℃）であるため、伝熱チューブ本体１２をＳＵＳ３１０Ｓで形成するとともに、接続管２０をＮＣＦ ８００Ｈで形成してもよい。即ち、伝熱チューブ本体１２と接続管２０の材料の選定は、熱膨張によって生じる歪が、伝熱チューブ本体１２と接続管２０とで同等になるように行えばよい。
同様に、伝熱チューブ本体１２、接続管２０、上側管板８、下側管板９、チューブカラー１９を形成する材料は、同一の材料（熱膨張率が同一）であってもよいし、熱膨張率が同等の材料を使用することができる。

【0046】

伝熱チューブ本体１２と接続管２０とは、伝熱チューブ本体１２の外周面の上端と接続管２０の小径部２２の外周面の下端とに開先角度９０°の開先を設け、Ｖ形突合わせ溶接（溶接部をＷ３で示す）を行うことにより接合されている。溶接部Ｗ３においては、溶接した表面が平面となるように追加工がなされている。開先の形状はＶ形に限ることはなく、例えばＵ形としてもよい。また、開先は、伝熱チューブ本体１２と小径部２２の両方に設ける必要はない。

【0047】

接続管２０の大径部２１とチューブカラー１９とは、大径部２１の外周面とチューブカラー１９の上面との間に例えば隅肉溶接を形成することにより接合されている（溶接部をＷ４で示す）。

【0048】

接続管２０の上側の端部には、ダミー管２４が接合されている。ダミー管２４は、伝熱チューブ１１を延長するように、接続管２０に接続されている。ダミー管２４の肉厚及び直径は、伝熱チューブ１１の肉厚及び直径と同一である。ダミー管２４の接続管２０と接続されている側とは反対側の端部は、端部に向かうに従って徐々に拡径する、ファンネル形状（漏斗形状）である。
また、上側管板８の上部ヘッダ内空間６ａを向く面８ａには、第二断熱材２６が設けられている。第二断熱材２６は、例えば、耐火キャスタブルによって形成することができる。

【0049】

次に、本実施形態の熱交換器２の組み立てにおいて、特に、伝熱チューブ１１を上側管板８に取り付ける方法について説明する。
まず、所定の方法で、上側管板８及び斜板１５を固定する。次いで、複数のチューブカラー１９を、貫通孔１８とチューブカラー１９とが同軸となるように、上側管板８に接合する。一方、接続管２０と伝熱チューブ本体１２とを、接続管２０と伝熱チューブ本体１２とが同軸となるように、接合する。

【0050】

次いで、伝熱チューブ１１を、上側管板８の上方より貫通孔１８に挿入する。接続管２０の大径部２１の外径がチューブカラー１９の内径より大きいことによって、大径部２１の下面２１ａがチューブカラー１９の上面１９ａに当接する。即ち、伝熱チューブ１１の大径部２１がチューブカラー１９によって支持される。
次いで、接続管２０の小径部２２の外周面と貫通孔１８の内周面との間に、周方向に均一な隙間Ｇが形成されるように、接続管２０とチューブカラー１９とを接合する。

【0051】

上記実施形態によれば、伝熱チューブ１１が接続管２０の大径部２１とチューブカラー１９との当接面を介して管板８によって支持される。これにより、伝熱チューブ１１とチューブカラー１９とを接合する溶接部Ｗ４に、伝熱チューブ１１の自重による応力がかかることがなくなるため、溶接部Ｗ４の強度低下を抑制することができる。

【0052】

また、チューブカラー１９を貫通孔１８に挿入することなく、上側管板８の面に接合する構成としたことによって、貫通孔１８の穴径をより小さくすることができ、上側管板８の強度を向上させることができる。

【0053】

また、接続管２０の材質と、伝熱チューブ本体１２の材質とを同一又は同等にしたことによって、材質の違いにより発生する熱応力を抑制することができる。
また、接続管２０の材料の熱膨張率と、伝熱チューブ本体１２の材料の熱膨張率とを、同一又は同等とする場合においては、熱膨張率の違いによって発生する熱応力を抑制することができる。

【0054】

また、接続管２０の材料と、伝熱チューブ本体１２の材料とを同じにしたことによって、材料が異なることにより発生する熱応力を無くすことができる。
また、前記伝熱チューブ本体の材質と、前記接続管の材質と、前記管板の材質と、前記チューブカラーの材質を同一又は同等とする場合においては、より好適に材質の違いによって発生する熱応力を抑制することができる。
また、前記伝熱チューブ本体の材料の熱膨張率と、前記接続管の材料の熱膨張率と、前記管板の材料の熱膨張率と、前記チューブカラーの材料の熱膨張率を、同一又は同等とする場合においては、より好適に熱膨張率の違いによって発生する熱応力を抑制することができる。

【0055】

また、接続管２０が伝熱チューブ本体１２に突合せ溶接されていることによって、接続管２０と伝熱チューブ本体１２との間の強度を高くすることができる。

【0056】

また、上部ヘッダ６の外面に第一断熱材１６を設けたことによって、第一断熱材１６により上部ヘッダ６からの放熱が抑えられて斜板１５の温度が上昇することによって、上側管板８から斜板１５にかけての温度勾配を小さくすることができる。これにより、上側管板８に生じる熱応力を低減することができる。

【0057】

また、チューブカラー１９及び接続管２０を介して上側管板８に伝熱チューブ１１を固定する構造としたことによって、伝熱チューブ１１の補修を容易とすることができる。即ち、伝熱チューブ１１の表面が脆化した場合においても、チューブカラー１９と接続管２０の少なくとも一方を削るなどして脆化した箇所を取り除いて補修（溶接）を行うことができる。
また、チューブカラー１９及び接続管２０を介して上側管板８に伝熱チューブ１１を固定する構造としたことによって、伝熱チューブ１１を上側管板８（チューブカラー１９）に溶接する際の熱を上側管板８に伝達しにくくすることができる。

【0058】

また、チューブカラー１９の内径を貫通孔１８の内径と略同一としたことにより、チューブカラー１９の内周面と貫通孔１８の内周面とが連続し、チューブカラー１９と伝熱チューブ１１との間隔、及び貫通孔１８と伝熱チューブ１１との間隔をより小さくすることができ、貫通孔１８の穴径をより小さくすることができる。
また、ダミー管２４の上端が、ファンネル形状とされていることによって、排ガスＥＧの流入効率を向上させることができる。

【0059】

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、接続管２０を構成する大径部２１と小径部２２とは、一体に形成されているが、別々に形成して接合してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 焼却炉
２ 熱交換器
３ 排ガスダクト
３Ａ 第一排ガスダクト
３Ｂ 第二排ガスダクト
４ 空気ダクト
４Ａ 第一空気ダクト
４Ｂ 第二空気ダクト
６ 上部ヘッダ
６ａ 上部ヘッダ内空間（一次空間）
７ 下部ヘッダ
７ａ 下部ヘッダ内空間（二次空間）
８ 上側管板
９ 下側管板
１０ 内筒
１０ａ 内筒内空間
１１ 伝熱チューブ
１２ 伝熱チューブ本体
１３ 内筒上部
１３ａ 空気入口
１４ 内筒下部
１４ａ 空気出口
１５ 斜板
１６ 第一断熱材
１７ バッフルプレート
１８ 貫通孔
１９ チューブカラー
１９ａ チューブカラー上面
２０ 接続管
２１ 大径部
２１ａ 大径部下面
２２ 小径部
２４ ダミー管
２６ 第二断熱材
１１１ 伝熱チューブ
１２１ チューブカラー
Ａ 燃焼用空気（低温流体）
ＥＧ 排ガス（高温流体）
Ｇ 隙間
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 溶接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】