特開 2025-14424 熱交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025014424

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】熱交換装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 19/00 20060101AFI20250123BHJP

   F23L 15/00 20060101ALI20250123BHJP

   F23G 5/46 20060101ALI20250123BHJP

   F28D 7/08 20060101ALI20250123BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

F28F19/00 511D

F23L15/00 B

F23G5/46 A

F28D7/08

F28F9/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116958

(22)【出願日】2023-07-18

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】523183714

【氏名又は名称】月島ＪＦＥアクアソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】梅野 浩和

(72)【発明者】

【氏名】野須 貢治

(72)【発明者】

【氏名】河岸 正泰

(72)【発明者】

【氏名】浅岡 祐輝

【テーマコード（参考）】

3K023

3K065

3L065

3L103

【Ｆターム（参考）】

3K023QA11

3K023QC01

3K023RA01

3K065AB01

3K065AC02

3K065BA01

3K065BA07

3L065DA20

3L103AA12

3L103BB05

3L103CC02

3L103CC27

3L103DD02

3L103DD06

3L103DD61

(57)【要約】

【課題】腐食成分が含まれる排ガスが熱交換部を通過するときに、熱交換装置を構成する部材表面の結露を抑制することができる熱交換装置を提供すること。
【解決手段】熱交換装置１は、排ガスが流通する熱交換部２０と、熱交換部２０を収容するケーシング１０と、熱交換部２０とケーシング１０の隙間の少なくとも一部を塞ぐ複数の流路形成部材３０と、を備え、複数の流路形成部材３０は、熱交換部２０の一端側に配置される第１流路形成部材３１と、熱交換部２０の他端側に配置される第２流路形成部材３２と、熱交換部２０の他端側とケーシング１０の排ガス出口１２の間に配置される第３流路形成部材３３と、を備え、熱交換部２０の壁部材２３内を流通する排ガスの流通方向で見たときに、排ガス導入部４１を形成する第２流路形成部材３２と、排ガス流通部４２を形成する第３流路形成部材３３は、異なる位置に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガスが流通する熱交換部と、
前記熱交換部を収容するケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、前記熱交換部と前記ケーシングの隙間の少なくとも一部を塞ぐ複数の流路形成部材と、を備え、
前記熱交換部は、
伝熱管と、
前記熱交換部を流通する排ガスと前記ケーシングの内側を流れる排ガスを隔離する壁部材と、を備え、
前記ケーシングは、
前記ケーシングの一端側に配置された、排ガスが供給される排ガス入口と、
前記熱交換部の前記壁部材と前記ケーシングとにより形成された空間を流通する排ガスが排出される排ガス出口と、を備え、
前記複数の流路形成部材は、
前記熱交換部の一端側に配置され、前記ケーシングと前記熱交換部の前記壁部材との隙間の全面を塞ぎ、前記排ガス入口から供給された排ガスを前記熱交換部の前記壁部材内に導入する第１流路形成部材と、
前記熱交換部の他端側に配置され、前記熱交換部の前記壁部材内を通過した排ガスを前記ケーシングと前記熱交換部の前記壁部材との間に導入する排ガス導入部を形成する第２流路形成部材と、
前記熱交換部の他端側と前記ケーシングの前記排ガス出口の間に配置され、前記排ガス導入部から導入された排ガスが流通する排ガス流通部を形成する第３流路形成部材と、を備え、
前記熱交換部の前記壁部材内を流通する排ガスの流通方向で見たときに、前記第２流路形成部材の前記排ガス導入部と、前記第３流路形成部材の前記排ガス流通部は、異なる位置に配置されている、熱交換装置。

【請求項2】

前記壁部材は、筒状であり、
前記伝熱管は屈曲部を有し、
前記伝熱管の屈曲部は、筒状の前記壁部材の外側に配置されている、請求項１に記載の熱交換装置。

【請求項3】

前記ケーシングは、円筒形状であり、
前記熱交換部は、四角柱状である、請求項１に記載の熱交換装置。

【請求項4】

前記熱交換部内の排ガス流れ方向の垂直断面において、前記壁部材の内面により形成される前記垂直断面の面積は、前記ケーシングの内面により形成される前記垂直断面の面積の４０％以上６０％以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換装置。

【請求項5】

焼却炉と、
請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換装置と、を備え、
前記焼却炉で発生した排ガスを前記熱交換装置に導入する焼却設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、汚泥等の燃焼システムとして、排ガスの熱を回収して燃焼空気の予熱を利用するシステムが提案されている。（特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２２０５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような排ガスボイラシステムの熱交換装置で利用される排ガスは腐食成分を含む。よって、熱交換装置を流通する排ガスが露点以下に低下すると腐食成分が結露し、結露した腐食成分により熱交換装置を構成する部材が腐食するおそれがある。

【0005】

本発明は、腐食成分が含まれる排ガスが熱交換部を通過するときに、熱交換装置を構成する部材表面の結露を抑制できる熱交換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】

【0006】

本発明は、排ガスが流通する熱交換部と、前記熱交換部を収容するケーシングと、前記ケーシング内に配置され、前記熱交換部と前記ケーシングの隙間の少なくとも一部を塞ぐ複数の流路形成部材と、を備え、前記熱交換部は、伝熱管と、前記熱交換部を流通する排ガスと前記ケーシングの内側を流れる排ガスを隔離する壁部材と、を備え、前記ケーシングは、前記ケーシングの一端側に配置された、排ガスが供給される排ガス入口と、前記熱交換部の前記壁部材と前記ケーシングとにより形成された空間を流通する排ガスが排出される排ガス出口と、を備え、前記複数の流路形成部材は、前記熱交換部の一端側に配置され、前記ケーシングと前記熱交換部の前記壁部材との隙間の全面を塞ぎ、前記排ガス入口から供給された排ガスを前記熱交換部の前記壁部材内に導入する第１流路形成部材と、前記熱交換部の他端側に配置され、前記熱交換部の前記壁部材内を通過した排ガスを前記ケーシングと前記熱交換部の前記壁部材との間に導入する排ガス導入部を形成する第２流路形成部材と、前記熱交換部の他端側と前記ケーシングの前記排ガス出口の間に配置され、前記排ガス導入部から導入された排ガスが流通する排ガス流通部を形成する第３流路形成部材と、を備え、前記熱交換部の前記壁部材内を流通する排ガスの流通方向で見たときに、前記第２流路形成部材の前記排ガス導入部と、前記第３流路形成部材の前記排ガス流通部は、異なる位置に配置されている、熱交換装置に関する。

【0007】

また、前記壁部材は、筒状であり、前記伝熱管は屈曲部を有し、前記伝熱管の屈曲部は、筒状の前記壁部材の外側に配置されていてもよい。

【0008】

また、前記ケーシングは、円筒形状であり、前記熱交換部は、四角柱状であってもよい。

【0009】

また、前記熱交換部内の排ガスの流れ方向の垂直断面において、前記壁部材の内面により形成される前記垂直断面の面積は、前記ケーシングの内面により形成される前記垂直断面の面積の４０％以上６０％以下であることが好ましい。

【0010】

本発明は、焼却炉と、前記熱交換装置と、を備え、前記焼却炉で発生した排ガスを前記熱交換装置に導入する焼却設備に関する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、熱交換装置は、腐食成分が含まれる排ガスが熱交換部を通過するときに、熱交換装置を構成する部材表面の結露を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態の熱交換装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態の熱交換装置の正面図である。

【図3】本発明の第１実施形態の熱交換装置の平面図である。

【図4】本発明の第１実施形態の熱交換装置の第２流路形成部材の断面を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態の熱交換装置の第３流路形成部材の断面を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態の熱交換装置の正面図である。

【図7】本発明の第２実施形態の熱交換装置の平面図である。

【図8】本発明の第２実施形態の熱交換装置の第２流路形成部材の断面を示す図である。

【図9】本発明の第２実施形態の熱交換装置の第３流路形成部材Ａの断面を示す図である。

【図10】本発明の第２実施形態の熱交換装置の第３流路形成部材Ｂの断面を示す図である。

【図11】本発明の排ガスボイラシステムのレイアウトを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、排ガスボイラシステムにおける本発明に係る熱交換装置１について、図面を参照しながら説明する。排ガスとは、原動機より排出される排ガス、バイオマス燃料及び産業廃棄物（汚泥、廃プラスチック等）等の燃焼により発生する廃ガスを含むものとする。

【0014】

最初に、第１実施形態の熱交換装置１について、図１～図５を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱交換装置１を示す斜視図である。本実施形態の熱交換装置１は、伝熱管において排ガスの熱を回収して水を加熱し蒸気の生成を行う熱交換装置であり、負荷機器（図示せず）に蒸気を供給する。以降は、第１実施形態に係る熱交換装置１の伝熱管を水管と記載する。なお、図２及び図３は、図１に記載されている水管２１の図示を省略している。

【0015】

図１に示されるように、この熱交換装置１は、ケーシング１０と熱交換部２０と、複数の流路形成部材３０と、を備える。

【0016】

ケーシング１０は、熱交換装置１の外形を構成する。第１実施形態では、ケーシング１０は、円筒形状に形成され、円筒形状の軸方向が上下方向に沿って配置され、一端（上端）が開口し、他端（下端）が閉鎖されている。ケーシング１０は、排ガス入口１１と、排ガス出口１２と、を備える。

【0017】

排ガス入口１１は、ケーシング１０の長さ方向の一端側に配置される。本実施形態では、排ガス入口１１は、ケーシング１０の一端側を開口することにより構成される。排ガス出口１２は、ケーシング１０の長さ方向における中央部よりも一端（上端）側の側面に配置される。

【0018】

熱交換部２０は、ケーシング１０の内部に収容される。熱交換部２０は、水管２１と、壁部材２３と、を備える。本実施形態の熱交換部２０は四角柱状である。

【0019】

水管２１は、複数の直管部２１１と、複数の屈曲部２１２と、を備え、内部に水を流通させる。複数の直管部２１１は、水平方向に並列して配置され、さらに上下方向に複数段配置される。複数の直管部２１１のうち最下段の複数の直管部２１１の一端側及び最上段の直管部２１１の一端側は、ケーシング１０を貫通してケーシング１０の外部に延びる。本実施形態では、複数の直管部２１１は、円筒形状のケーシング１０において、ケーシング１０の中心と排ガス出口１２が形成された位置とを結ぶ直線に対して直交する方向に延びて配置される。また、排ガス入口１１に最も近い水管２１は、高さ方向において排ガス出口１２より高い位置に配置される。

【0020】

複数の屈曲部２１２は、上下方向に隣り合う２本の直管部２１１の端部を連結する。具体的には、屈曲部２１２は、最下段の複数の直管部２１１の端部側と、最下段の直管部２１１の上方に隣り合う複数の直管部２１１の他端部と、を連結する。また、これら上方に隣り合う複数の直管部２１１の一端部と、これら複数の直管部２１１の上方に隣り合う複数の直管部２１１の一端部と、を連結する。このようにして、上下方向に複数段配置された直管部２１１は直列に連結される。

【0021】

壁部材２３は、ケーシング１０の内部空間を隔離し、また、水管２１を保持する。本実施形態では、壁部材２３は、一対の端面が開口した四角柱状に構成される。壁部材２３は、開口した端面が上下方向に沿うようにケーシング１０の内部に配置され、ケーシング１０に連結部材（図示せず）を介して溶接等により接合される。壁部材２３の平面視における対角線の長さは、ケーシング１０の内周面の直径よりも若干小さく設定される。これにより、壁部材２３の平面視における角部とケーシング１０の内面との間には隙間が形成される。

【0022】

壁部材２３における一対の側面には、それぞれ、水管２１の直管部２１１が貫通する複数の貫通孔が形成され、これら複数の貫通孔に直管部２１１の両端部近傍が挿通される。これにより、複数の屈曲部２１２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間に配置される。

【0023】

複数の流路形成部材３０は、第１流路形成部材３１と、第２流路形成部材３２と、第３流路形成部材３３と、を備える。

【0024】

第１流路形成部材３１は、図２及び図３に示すように、熱交換部２０（壁部材２３）の上端部に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間を塞ぐ。より詳細には、第１流路形成部材３１は、平面視矩形形状の壁部材２３の上端側の辺に溶接又はボルト等により接合される。これにより、第１流路形成部材３１が、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺に近接することで、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間を塞ぐ。
以上の第１流路形成部材３１によれば、排ガス入口１１から導入された排ガスは、ケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に侵入しにくくなり、熱交換部２０の内部に導入される。

【0025】

第２流路形成部材３２は、図２及び図４に示すように、熱交換部２０（壁部材２３）の下端側に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間の一部を塞ぐ。本実施形態では、第２流路形成部材３２は、熱交換部２０の下端部においてケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の半分を塞ぐ。より詳細には、第２流路形成部材３２は、第１流路形成部材３１と同様に、円弧辺及び弦辺を有する複数の板状部材及びこの板状部材が半分に分割された板状部材により構成される。そして、第２流路形成部材３２は、円弧辺がケーシング１０の内周面に、弦辺が壁部材２３に、溶接又はボルト等により接合される。これにより、第２流路形成部材３２が、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺と壁部材２３に対応した弦辺に近接することでケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の一部を塞ぐ。
本実施形態では、第２流路形成部材３２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側と反対側の半分の隙間を塞ぐ。

【0026】

以上の第２流路形成部材３２によれば、熱交換部２０に導入された排ガスは、熱交換部２０（壁部材２３）の下端部から下方に向けて導入された後、ケーシング１０の下面で方向転換し、第２流路形成部材３２により塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間に導入されて上昇する。即ち、第２流路形成部材３２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうちの一部を塞ぐことで、熱交換部２０（壁部材２３）の内部を通過した排ガスをケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に導入する排ガス導入部４１を形成する。

【0027】

第３流路形成部材３３は、図２及び図５に示すように、排ガス出口１２よりも下方、かつ、第２流路形成部材３２よりも上方に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間の一部を塞ぐ。本実施形態では、第３流路形成部材３３は、排ガス出口１２と第２流路形成部材３２との間においてケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の半分を塞ぐ。より詳細には、第３流路形成部材３３は、第１流路形成部材３１及び第２流路形成部材３２と同様に、円弧辺及び弦辺を有する複数の板状部材及びこの板状部材が半分に分割された板状部材により構成される。そして、第３流路形成部材３３は、円弧辺がケーシング１０の内周面に、弦辺が壁部材２３に、溶接又はボルト等により接合される。これにより、第３流路形成部材３３が、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺と壁部材２３に対応した弦辺に近接することでケーシング１０に内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の一部を塞ぐ。

【0028】

本実施形態では、第３流路形成部材３３は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側の半分の隙間を塞ぐ。
以上の第３流路形成部材３３によれば、第２流路形成部材３２により塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間に導入されて上昇した排ガスは、第３流路形成部材３３により塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間を流通して上昇する。第３流路形成部材３３により形成された流通部を上昇した排ガスは、熱交換部２０（壁部材２３）の上端部に配置された第１流路形成部材３１で方向転換し、排ガス入口１１側へ流通することなく、排ガス出口１２から排出される。即ち、第３流路形成部材３３は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち一部を塞ぐことで、排ガス導入部４１により導入された排ガスをケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に流通する排ガス流通部４２を形成する。

【0029】

熱交換部２０（壁部材２３）の内部を流通する排ガス流れ方向に垂直な断面において、四角柱状の熱交換部２０（壁部材２３）の内面により形成される矩形の面積は、円筒形状のケーシング１０の内面により形成される円形の面積の４０％以上６０％以下であることが好ましい。

【0030】

次に、第１実施形態の熱交換装置１における排ガスの流れ及び水管２１に供給された水の流れを説明する。
第１実施形態の熱交換装置１において、排ガスは排ガス入口１１から導入され、ケーシング１０及び熱交換部２０を通過し、排ガス出口１２から排出される。また、水は、水管２１の下端側から供給され、熱交換部２０において排ガスによって加熱されて蒸気となり上端側から排出される。

【0031】

排ガス入口１１から導入された排ガスは、四角柱状の熱交換部２０の内側を通過し、ケーシング１０の下面に到達する。
ケーシング１０の下面に到達した排ガスは、方向転換をして、上昇流を形成する。上昇流を形成した排ガスは、第２流路形成部材３２に上昇を妨げられるとともに、ケーシング１０と壁部材２３との隙間に配置されている排ガス導入部４１を通過する。

【0032】

排ガス導入部４１を通過した排ガスは、ケーシング１０と壁部材２３との隙間を通過し、第３流路形成部材３３に上昇を妨げられるとともに排ガス流通部４２を通過する。
排ガス流通部４２を通過した排ガスは、ケーシング１０と壁部材２３との隙間を通過し、第１流路形成部材３１に上昇を妨げられるとともに、排ガス出口１２へ向かう流れが形成され、排ガス出口１２から排出される。

【0033】

上記の排ガスの流れにより、ケーシング１０と壁部材２３との隙間を通過する排ガスは、排ガス出口１２への偏流を発生させることなく、ケーシング１０と壁部材２３の隙間を旋回するように通過する。
ケーシング１０と壁部材２３との隙間に配置された水管２１の屈曲部２１２は、熱交換部２０においてどの位置に配置されたとしても、ケーシング１０と壁部材２３の隙間を旋回するように通過した排ガスによって加熱される。

【0034】

以上説明した、第１実施形態の熱交換装置１によれば、以下のような効果を奏する。

【0035】

（１）熱交換装置１を、排ガスが流通する熱交換部２０と、熱交換部２０を収容するケーシング１０と、ケーシング１０内に配置され、熱交換部２０とケーシング１０の隙間の少なくとも一部を塞ぐ複数の流路形成部材３０と、を含んで構成し、熱交換部２０を、水管２１と、壁部材２３と、を含んで構成した。そして、流路形成部材３０を、熱交換部２０の一端側に配置され、ケーシング１０と熱交換部２０の壁部材２３との隙間の全面を塞ぐ第１流路形成部材３１と、熱交換部２０の他端側に配置され排ガスをケーシング１０と壁部材２３との間に導入する排ガス導入部４１を形成する第２流路形成部材３２と、熱交換部２０の他端側とケーシング１０の排ガス出口１２の間に配置され排ガス導入部４１から導入された排ガスが流通する排ガス流通部４２を形成する第３流路形成部材３３と、を含んで構成し、第２流路形成部材３２の排ガス導入部４１と、第３流路形成部材３３の排ガス流通部４２と、を異なる位置に配置した。
これにより、熱交換装置１の上側の排ガス入口１１から流入した排ガスが、排ガス出口１２に偏流することで発生していた水管２１の表面の低温領域を、熱交換装置１の熱交換部２０の水管２１の表面に低温領域が発生しないように流路形成部材３０を配置することで、腐食成分を含む排ガスの結露を抑制することができる。

【0036】

（２）上記（１）の熱交換装置１において、前記壁部材２３は、筒状であり、前記水管２１は屈曲部２１２を有し、前記水管２１の屈曲部２１２は、筒状の前記壁部材２３の外側に配置されていてもよい。
これにより、熱交換部２０の壁部材２３の外側に水管２１の屈曲部２１２が配置された場合でも、水管２１の屈曲部２１２の表面に低温領域が発生しないように流路形成部材３０を配置することで、腐食成分を含む排ガスの結露の発生を抑制することができる。

【0037】

（３）上記（１）又は（２）の熱交換装置１において、前記ケーシング１０は、円筒形状であり、前記熱交換部２０は、四角柱状であってもよい。
これにより、熱交換装置１のケーシング１０に円筒形状を採用することにより、さらに高い排ガス圧力に対応することができる。また、円筒形状のケーシング１０と四角柱状の熱交換部２０を採用することにより、ケーシング１０と熱交換部２０の隙間に十分なスペースを確保できる。

【0038】

（４）上記（１）から（３）のいずれかの熱交換装置１は、熱交換部２０（壁部材２３）の内部を流通する排ガス流れ方向に垂直な断面において、壁部材２３の内面により形成される面積は、ケーシング１０の内面により形成される面積の４０％以上６０％以下である。
排ガスは、排ガス入口１１から熱交換部２０内に流入し、水を流通させている複数の直管部２１１により流路断面積が制限される壁部材２３の内側を流れる。これにより、排ガス温度は低下する。温度の低下した排ガスは、熱交換部２０の底部で流れ方向を反転し、第２流路形成部材３２及び第３流路形成部材３３により流れ方向を変えられケーシング１０の周方向への移動を伴いながら、排ガス流通部４２を流れて排ガス出口１２へと導かれる。壁部材２３の内面により形成される面積をケーシング１０の内面により形成される面積の４０％以上６０％以下とすることで、熱交換装置１の熱交換を効果的に行うとともに、壁部材２３の内側及び排ガス流通部４２での排ガスの流路を確保し圧力損失が過度に上昇することを抑制できる。

【0039】

次に、第２実施形態の熱交換装置１Ａについて、図６～図１０を参照しながら説明する。なお、図６及び図７は、図１に記載されている水管２１の図示を省略している。

【0040】

図６は、本発明の第２実施形態に係る熱交換装置１Ａを示す図である。

【0041】

図６に示されるように、この熱交換装置１Ａは、ケーシング１０と、熱交換部２０と、複数の流路形成部材３０と、を備える。本実施形態においては、第１実施形態のケーシング１０及び熱交換部２０は同一の構成であるため、同様の符号を付して説明を省略する。

【0042】

複数の流路形成部材３０は、第１流路形成部材３１と、第２流路形成部材３２と、第３流路形成部材３３Ａと第３流路形成部材３３Ｂと、を備える。本実施形態においては、第１実施形態の第１流路形成部材３１は同一の構成であるため、同様の符号を付して説明を省略する。

【0043】

第２流路形成部材３２は、図６及び図８に示すように、熱交換部２０（壁部材２３）の下端側に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間の一部を塞ぐ。本実施形態では、第２流路形成部材３２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側の半分の隙間を塞ぐ。より詳細には、第２流路形成部材３２は、円弧辺及び弦辺を有する複数の板状部材及びこの板状部材が半分に分割された板状部材により構成される。そして、第２流路形成部材３２は、円弧辺がケーシング１０の内周面に、弦辺が壁部材２３に、溶接又はボルト等により接合される。これにより、第２流路形成部材３２が、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺と壁部材２３に対応した弦辺に近接することでケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の一部を塞ぐ。

【0044】

本実施形態では、第２流路形成部材３２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側の半分の隙間を塞ぐ。
以上の第２流路形成部材３２によれば、熱交換部２０に導入された排ガスは、熱交換部２０（壁部材２３）の下端部から下方に向けて導入された後、ケーシング１０の下面で方向転換し、第２流路形成部材３２により塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間に導入されて上昇する。即ち、第２流路形成部材３２は、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうちの一部を塞ぐことで、壁部材２３を通過した排ガスをケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に導入する排ガス導入部４１を形成する。

【0045】

第３流路形成部材３３Ａは、図６及び図９に示すように、排ガス出口１２よりも下方、かつ、第２流路形成部材３２よりも上方に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間の一部を塞ぐ。本実施形態では、第３流路形成部材３３Ａは、排ガス出口１２と第２流路形成部材３２との間においてケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の半分を塞ぐ。より詳細には、第３流路形成部材３３Ａは、第２流路形成部材３２と同様に、円弧辺及び弦辺を有する複数の板状部材及びこの板状部材が半分に分割された板状部材により構成される。そして、第３流路形成部材３３Ａは、円弧辺がケーシング１０の内周面に、弦辺が壁部材２３に、溶接又はボルト等により接合される。これにより、第３流路形成部材３３Ａが、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺と壁部材２３に対応した弦辺に近接することでケーシング１０に内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の一部を塞ぐ。
本実施形態では、第３流路形成部材３３Ａは、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側の半分の隙間を塞ぐ。

【0046】

第３流路形成部材３３Ｂは、図６及び図１０に示すように、第３流路形成部材３３Ａよりも下方、かつ、第２流路形成部材３２よりも上方に配置され、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成される隙間の一部を塞ぐ。本実施形態では、第３流路形成部材３３Ｂは、排ガス出口１２と第２流路形成部材３２との間においてケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の半分を塞ぐ。より詳細には、第３流路形成部材３３Ｂは、第２流路形成部材３２及び第３流路形成部材３３Ａと同様に、円弧辺及び弦辺を有する複数の板状部材及びこの板状部材が半分に分割された板状部材により構成される。そして、第３流路形成部材３３Ｂは、円弧辺がケーシング１０の内周面に、弦辺が壁部材２３に、溶接又はボルト等により接合される。これにより、第３流路形成部材３３Ｂが、ケーシング１０の内周面に対応した円弧辺と壁部材２３に対応した弦辺に近接することでケーシング１０に内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間の一部を塞ぐ。
本実施形態では、第３流路形成部材３３Ｂは、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち、排ガス出口１２が形成された側と反対側の半分の隙間を塞ぐ。

【0047】

以上の第３流路形成部材３３Ａ及び第３流路形成部材３３Ｂによれば、第２流路形成部材３２により塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間に導入されて上昇した排ガスは、第３流路形成部材３３Ａにより塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間を流通して上昇する。上昇した排ガスは、第３流路形成部材３３Ａにより塞がれていないケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間を流通してさらに上昇する。第３流路形成部材３３Ａにより形成された流通部をさらに上昇した排ガスは、熱交換部２０（壁部材２３）の上端部に配置された第１流路形成部材３１で方向転換し、排ガス入口１１側へ流通することなく、排ガス出口１２から排出される。即ち、第３流路形成部材３３Ａは、ケーシング１０の内面と壁部材２３の外面との間に形成された隙間のうち一部を塞ぐことで、排ガス導入部４１により導入された排ガスをケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に流通する排ガス流通部４２Ａを形成し、第３流路形成部材３３Ｂは、排ガス流通部４２Ａを流通した排ガスをケーシング１０の内面と熱交換部２０（壁部材２３）の外面との間に形成された隙間に流通する排ガス流通部４２Ｂを形成する。

【0048】

複数の流路形成部材３０を、図６～図１０に示すように配置することによって、排ガス入口１１から導入された排ガスは、排ガス出口１２への偏流を発生させることなく、ケーシング１０と壁部材２３の隙間を旋回するように通過する。
ケーシング１０と壁部材２３との隙間に配置された水管２１の屈曲部２１２は、熱交換部２０においてどの位置に配置されたとしても、ケーシング１０と壁部材２３の隙間を旋回するように通過した排ガスによって加熱される。

【0049】

なお、第３流路形成部材３３が３つ以上設けられた場合は、複数の排ガス流通部４２は、熱交換部２０の内側を通過した排ガスの流通方向で見たときに、それぞれ異なる位置に配置される。

【0050】

次に、上述の熱交換装置１Ａを備える排ガスボイラシステム１００について、図１１を参照しながら説明する。
排ガスボイラシステム１００は、汚泥等を燃焼させた場合に生じる排ガスを熱源として水を加熱し蒸気を生成するシステムである。実施形態の排ガスボイラシステム１００は、図１１に示すように、直列に配置された複数（４台）の熱交換装置を含んで構成される。排ガスボイラシステム１００を直列に配置された複数の熱交換装置を含んで構成した場合、下流側に配置される熱交換装置に導入される排ガスの温度は、上流側に配置される熱交換装置に導入される排ガスの温度よりも低くなる。そのため、腐食成分を含む排ガスを排ガスボイラシステム１００に利用した場合、下流側に配置される熱交換装置において、排ガス温度の低下により腐食成分が結露してしまう可能性がある。そこで、実施形態の排ガスボイラシステム１００は、４台の熱交換装置のうち、最も下流側に配置される熱交換装置として実施形態の熱交換装置１Ａを用い、上流側に配置される３台の熱交換装置として流路形成部材３０を備えない熱交換装置１０１を用いている。

【0051】

排ガスボイラシステム１００を、実施形態の熱交換装置１Ａを排ガスボイラシステム１００の最下流に配置して構成することにより、排ガスボイラシステムの上流側で熱交換が実施され温度が下がった排ガスであっても、熱交換部２０の壁部材２３の外側に配置される水管２１の屈曲部２１２を加熱するのに十分な流路が形成できるので、屈曲部２１２の表面での排ガスの結露を防止する。

【0052】

以上説明した、排ガスボイラシステム１００によれば、以下のような効果を奏する。

【0053】

（５）排ガスボイラシステム１００は、複数台の熱交換装置１０１と、前記複数台の熱交換装置１０１の最下流に配置されている、上記（１）から（４）のいずれかの熱交換装置１又は熱交換装置１Ａと、を備える。

【0054】

これにより、複数台の熱交換装置１０１を含む排ガスボイラシステム１００おいては、排ガスの温度が低下している最下流に、上記（１）から（４）のいずれかの熱交換装置１又は熱交換装置１Ａを設けることで、熱交換装置１又は熱交換装置１Ａを構成する水管２１の屈曲部２１２の表面で発生する結露を効果的に抑制することができる。

【0055】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく、種々の変更、変形及び組み合わせが可能である。

【0056】

例えば、第２流路形成部材３２は排ガス導入部４１を１つ形成しているが、排ガス導入部４１は第２流路形成部材３２に２つ以上形成されてもよい。また、第３流路形成部材３３は排ガス流通部４２を１つ形成しているが、排ガス流通部４２は第３流路形成部材３３に２つ以上形成されてもよい。

【0057】

また、第１実施形態及び第２実施形態では、円筒形状のケーシング１０を備える熱交換装置１、１Ａについて説明したが、これに限らない。即ち、ケーシングを断面楕円形状の筒状に構成してもよく、角筒状に構成してもよい。

【0058】

第１実施形態として、熱交換装置の入口と出口における排ガス温度差が大きく（熱交換量大）結露が発生しやすい、水を加熱し蒸気の生成を行う熱交換装置について示したがこれに限らない。水を加熱して温水とする、或いは蒸気を流通し過熱する熱交換装置であってもよい。また、伝熱管内を流通する被加熱媒体は熱媒油であってもよく、加熱された熱媒油は乾燥機や発電機に供給することができる。

【0059】

また、排ガスボイラシステム１００において、直列に配置された複数の熱交換装置を含んで構成したシステムについて説明したが、これに限らない。例えば、焼却炉と、熱交換装置１と、を備え、前記焼却炉で発生した排ガスを熱交換装置１に導入する焼却設備であってもよい。
これにより、熱交換装置１を構成する水管２１の屈曲部２１２の表面で発生する結露を効果的に抑制することができる。

【符号の説明】

【0060】

１、１Ａ 熱交換装置
１０ ケーシング
１１ 排ガス入口
１２ 排ガス出口
２０ 熱交換部
２１ 水管
２１２ 屈曲部
２３ 壁部材
３０ 流路形成部材
３１ 第１流路形成部材
３２ 第２流路形成部材
３３（３３Ａ、３３Ｂ） 第３流路形成部材
４１ 排ガス導入部
４２ 排ガス流通部
１００ 排ガスボイラシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】