(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】
(24)【登録日】2024-05-23
(45)【発行日】2024-05-31
(54)【発明の名称】熱交換器及びバイナリー発電装置
(51)【国際特許分類】
F28D 7/16 20060101AFI20240524BHJP
F25B 39/02 20060101ALI20240524BHJP
【ＦＩ】
F28D7/16 B
F25B39/02 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020092115
(22)【出願日】2020-05-27
(65)【公開番号】P2021188781
(43)【公開日】2021-12-13
【審査請求日】2022-07-21
【審判番号】
【審判請求日】2023-04-13
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100137143
【弁理士】
【氏名又は名称】玉串 幸久
(72)【発明者】
【氏名】眞保 英樹
(72)【発明者】
【氏名】足立 成人
(72)【発明者】
【氏名】西村 和真
(72)【発明者】
【氏名】松田 治幸
(72)【発明者】
【氏名】川口 泰平
【合議体】
【審判長】間中 耕治
【審判官】鈴木 充
【審判官】村山 美保
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１０５４２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平４－２６３７９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６３６０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１４８１４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
F28D 1/00-13/00
F25B39/00-39/04
F28F 9/00- 9/26
F28F27/00-27/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイナリー発電装置において作動媒体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、一方向に延びる第１下側伝熱管と、
前記第１下側伝熱管の上方に隣接する第１上側伝熱管と、
前記第１下側伝熱管の側方に隣接する第２下側伝熱管と、
前記第２下側伝熱管の上方に隣接するとともに前記第１上側伝熱管の側方に隣接する第２上側伝熱管と、
前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間と、を相互に連通させる連通部と、
を備え、
前記連通部は、前記第１下側伝熱管、前記第１上側伝熱管、前記第２下側伝熱管及び前記第２上側伝熱管が固定された管板と、前記管板に固定された半筒形状の覆い部材と、を有し、
前記覆い部材と前記管板とによって区画される空間を狭めるように、前記覆い部材の内側において、上端及び下端が前記覆い部材の内面に溶接される、平板状の仕切り板が設けられ、
前記仕切り板によって狭められた、前記覆い部材と前記管板とによって区画される一側空間を通して、前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間とが連通する一方で、これら管内空間は前記仕切り板に対する他側の空間を通しては連通しておらず、
前記第１下側伝熱管の中を流れた作動媒体及び前記第２下側伝熱管の中を流れた作動媒体の全量が前記仕切り板によって狭められた前記一側空間のみに流入するとともに、前記仕切り板によって狭められた前記一側空間内の作動媒体の全量が前記第１上側伝熱管及び前記第２上側伝熱管に分流するように構成されている、熱交換器。
【請求項2】
前記第１下側伝熱管及び前記第２下側伝熱管の側方に位置する複数の他の下側伝熱管と、前記第１上側伝熱管及び前記第２上側伝熱管の側方に位置する複数の他の上側伝熱管と、
をさらに備え、
前記第１下側伝熱管、前記第２下側伝熱管及び前記複数の他の下側伝熱管以外にこれら下側伝熱管の側方に配置された伝熱管は存在せず、
前記第１上側伝熱管、前記第２上側伝熱管及び前記複数の他の上側伝熱管以外にこれら上側伝熱管の側方に配置された伝熱管は存在せず、
前記連通部は、前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記複数の他の下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間と、前記複数の他の上側伝熱管の管内空間と、を相互に連通させる、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の熱交換器が、作動媒体を蒸発させる蒸発器として用いられている、バイナリー発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器及びバイナリー発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、下記特許文献１に開示されているように、作動媒体を循環させて行われるランキンサイクルを利用して発電を行うバイナリー発電装置が知られている。バイナリー発電装置には、ポンプ、蒸発器、膨張機及び凝縮器がこの順に配置されて作動媒体が流れる循環路が形成されている。そして、作動媒体が循環路を循環することによってランキンサイクルが行われ、膨張機に接続された発電機が駆動されることによって電力を生成する。
【0003】
蒸発器は、蒸気や温水などの熱源流体とポンプで加圧された液状の作動媒体とを熱交換させて作動媒体を蒸発させるように構成されている。蒸発器は、例えば、伝熱管式の熱交換器によって構成される。伝熱管式の熱交換器には、多数の伝熱管が設けられ、この多数の伝熱管に作動媒体が導入されるように構成されている。上下に隣り合う複数の伝熱管は、Ｕ字管によって蛇行状に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－１６３６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
伝熱管がＵ字管によって蛇行状に接続される場合、伝熱管の一端部にＵ字管の一端部を溶接し、このＵ字管の他端部に別の伝熱管の端部を接続することになる。このため、多数の伝熱管が設けられた熱交換器においては、多くの溶接個所が存在することになり、伝熱管式の熱交換器を製造するには多大な手間を要する。
【0006】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造の手間を軽減できる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の目的を達成するため、本発明は、バイナリー発電装置において作動媒体を蒸発させる蒸発器として用いられる熱交換器であって、一方向に延びる第１下側伝熱管と、前記第１下側伝熱管の上方に隣接する第１上側伝熱管と、前記第１下側伝熱管の側方に隣接する第２下側伝熱管と、前記第２下側伝熱管の上方に隣接するとともに前記第１上側伝熱管の側方に隣接する第２上側伝熱管と、前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間と、を相互に連通させる連通部と、を備える。前記連通部は、前記第１下側伝熱管、前記第１上側伝熱管、前記第２下側伝熱管及び前記第２上側伝熱管が固定された管板と、前記管板に固定された半筒形状の覆い部材と、を有する。前記覆い部材と前記管板とによって区画される空間を狭めるように、前記覆い部材の内側において、上端及び下端が前記覆い部材の内面に溶接される、平板状の仕切り板が設けられる。前記仕切り板によって狭められた、前記覆い部材と前記管板とによって区画される一側空間を通して、前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間とが連通する一方で、これら管内空間は前記仕切り板に対する他側の空間を通しては連通していない。前記熱交換器は、前記第１下側伝熱管の中を流れた作動媒体及び前記第２下側伝熱管の中を流れた作動媒体の全量が前記仕切り板によって狭められた前記一側空間のみに流入するとともに、前記仕切り板によって狭められた前記一側空間内の作動媒体の全量が前記第１上側伝熱管及び前記第２上側伝熱管に分流するように構成されている。
【0008】
本発明に係る熱交換器では、互いに隣接する２つの下側伝熱管の管内空間と、互いに隣接する２つの上側伝熱管の管内空間とが、連通部を通して互いに連通している。すなわち、隣接する４つの伝熱管の管内空間同士を連通させる連通部が設けられている。このため、各伝熱管の両端にそれぞれＵ字管を溶接する場合に比べて、製造の手間を軽減することができ、施工コストを低減することができる。また、本発明に係る熱交換器では、２つの下側伝熱管を流れた作動媒体がいずれも連通部に流入して合流する。このため、仮に下側伝熱管間で加熱ばらつきが生ずることによって作動媒体の蒸発の程度又は作動媒体の温度に差が生じたとしても、連通部において合流することにより、これらの温度ばらつきを低減することができる。そして、ばらつきが抑制された作動媒体を各上側伝熱管に分流することができる。したがって、上側伝熱管において温度分布のばらつきを抑制することができる。
【0010】
しかも、管板と管板に固定された半筒形状の覆い部材とにより、連通部が構成される。すなわち、汎用の部材である半筒形状の部材を用いるとともに、この部材を管板に固定するだけでよいため、施工コストの低減効果をより高めることができる。
【0012】
また、覆い部材の内側に仕切り板が設けられるため、第１下側伝熱管及び第２下側伝熱管から前記空間に作動媒体が流入したときに、作動媒体の流速が低下することを抑制することができる。したがって、下側伝熱管において作動媒体がガス状になった場合でも、連通部において、このガス状の作動媒体に潤滑油を随伴させ易くすることができる。
【0013】
前記熱交換器は、前記第１下側伝熱管及び前記第２下側伝熱管の側方に位置する複数の他の下側伝熱管と、前記第１上側伝熱管及び前記第２上側伝熱管の側方に位置する複数の他の上側伝熱管と、をさらに備えてもよい。この場合、前記第１下側伝熱管、前記第２下側伝熱管及び前記複数の他の下側伝熱管以外にこれら下側伝熱管の側方に配置された伝熱管は存在せず、前記第１上側伝熱管、前記第２上側伝熱管及び前記複数の他の上側伝熱管以外にこれら上側伝熱管の側方に配置された伝熱管は存在しない。この場合において、前記連通部は、前記第１下側伝熱管の管内空間と、前記第２下側伝熱管の管内空間と、前記複数の他の下側伝熱管の管内空間と、前記第１上側伝熱管の管内空間と、前記第２上側伝熱管の管内空間と、前記複数の他の上側伝熱管の管内空間と、を相互に連通させてもよい。
【0014】
この態様では、横方向に並ぶ全ての下側伝熱管の管内空間と、横方向に並ぶ全ての上側伝熱管の管内空間とが、連通部によって連通される。したがって、施工コストの低減効果をより高めることができるとともに、全ての上側伝熱管間で作動媒体の温度がばらつくことを抑制することができる。
【0015】
本発明は、前記熱交換器が、作動媒体を蒸発させる蒸発器として用いられている、バイナリー発電装置である。
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように、本発明によれば、製造の手間を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】バイナリー発電装置の概略構成図である。
【図2】（ａ）バイナリー発電装置に設けられた蒸発器を構成する熱交換器を部分的に示す正面図であり、（ｂ）熱交換器の側面図である。
【図3】熱交換器の要部を拡大して示す断面図である。
【図4】覆い部材を部分的に示す斜視図である。
【図5】流入部を示す図である。
【図6】流出部を示す図である。
【図7】熱交換器の変形例である。
【図8】連通部の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0019】
本実施形態に係るバイナリー発電装置１は、ランキンサイクルを利用した発電ユニットであり、図１に示すように、ポンプ８と、蒸発器１０と、膨張機１４と、凝縮器１６とを備えている。ポンプ８、蒸発器１０、膨張機１４及び凝縮器１６はこの順で、作動媒体が循環する循環路４に接続されている。本実施形態によるバイナリー発電装置１では、作動媒体が循環路４を通じてポンプ８、蒸発器１０、膨張機１４及び凝縮器１６を順に流れるという循環回路が構成されている。作動媒体としては、水よりも沸点の低い冷媒が用いられる。
【0020】
ポンプ８は、循環路４における凝縮器１６の下流側（蒸発器１０と凝縮器１６との間）に位置しており、作動媒体を加圧するように構成されている。ポンプ８は、凝縮器１６で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して蒸発器１０に送り出す。ポンプ８として、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。
【0021】
蒸発器１０は、循環路４におけるポンプ８の下流側（ポンプ８と膨張機１４との間）に位置している。蒸発器１０は、外部の熱源から供給された熱源流体と、ポンプ８で加圧された液状の作動媒体とを熱交換させて、作動媒体の少なくとも一部を蒸発させるように構成されている。熱源流体としては、例えば高温空気、水蒸気、内燃機関に導入される掃気エアー、内燃機関から排出される排ガス等が用いられる。蒸発器１０を構成する熱交換器３０の詳細については、後述する。
【0022】
膨張機１４は、循環路４における蒸発器１０の下流側（蒸発器１０と凝縮器１６との間）に位置している。膨張機１４は、図略のロータがケーシング内に配置された構造であり、ケーシング内に導入された作動媒体が膨張することによりロータが回転するように構成されている。詳しくは、膨張機１４では、蒸発器１０で得られる蒸発圧力から凝縮器１６で得られる凝縮圧力までガス状の作動媒体が膨張する過程でロータが駆動される。膨張機１４のロータには発電機２０が接続されおり、発電機２０は、膨張機１４においてガス状の作動媒体が膨張することにより駆動する。これにより発電が行われる。なお、膨張機１４に流入するガス状の作動媒体には、潤滑油が随伴される。
【0023】
凝縮器１６は、循環路４における膨張機１４の下流側（膨張機１４とポンプ８との間）に位置している。凝縮器１６は、膨張機１４から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。凝縮器１６は、ガス状の作動媒体が流入する作動媒体流路１６ａと、冷却水等の冷却流体が流れる冷却流体流路１６ｂとを有している。冷却流体流路１６ｂには、冷却通路２２を通して供給される冷却水、海水等の冷却流体が流れる。作動媒体流路１６ａを流れる作動媒体は、冷却流体流路１６ｂを流れる冷却流体と熱交換することにより凝縮する。
【0024】
バイナリー発電装置１では、ポンプ８が作動すると、液状の作動媒体がポンプ８から吐出され、この液状の作動媒体は循環路４を通じて蒸発器１０に流入する。蒸発器１０において、液状の作動媒体は、熱源流体によって加熱されて蒸発し、ガス状の作動媒体となる。ガス状の作動媒体は膨張機１４に導入されてロータ部を駆動する。これにより、ガス状の作動媒体は、膨張するとともに温度が低下する。一方で、ロータが駆動することにより発電が行われるため、熱源流体の熱を電力として回収することができる。
【0025】
膨張機１４において低温低圧となったガス状の作動媒体は凝縮器１６に流入する。凝縮器１６において、作動媒体流路１６ａを流れる作動媒体は、冷却流体流路１６ｂを流れる冷却流体によって冷却されて凝縮し、液状の作動媒体となる。液状の作動媒体は、凝縮器１６から流出した後、ポンプ８に吸い込まれる。循環路４ではこのような作動媒体の循環が行われる。
【0026】
ここで、蒸発器１０を構成する熱交換器３０の詳細について説明する。図２（ａ）（ｂ）に示すように、熱交換器３０は、伝熱管式の熱交換器であり、作動媒体が流れる多数の伝熱管３２を有している。伝熱管３２は、伝熱管３２内を流れる作動媒体と、伝熱管３２の外側に存する熱源流体とを熱交換させ、伝熱管３２内の作動媒体を蒸発させる。
【0027】
多数の伝熱管３２は何れも、同じ形状及び太さのパイプからなり、上下方向（又は斜め方向でもよい）及び左右方向に並ぶように配置されるとともに、一方向（水平方向）に延びるように配置されている。多数の伝熱管３２には、多数のフィン３４が取り付けられている。各フィン３４は、熱交換を促進させるためのものであり、例えば平板状に形成されており、全ての伝熱管３２に結合されている。
【0028】
多数の伝熱管３２には、第１下側伝熱管３２ａと第２下側伝熱管３２ｂと第１上側伝熱管３２ｃと第２上側伝熱管３２ｄとが含まれている。第２下側伝熱管３２ｂは第１下側伝熱管３２ａの側方に隣接している。すなわち、第１下側伝熱管３２ａ及び第２下側伝熱管３２ｂは、横方向に並ぶ多数の伝熱管３２の内の互いに隣り合う２つの伝熱管である。
【0029】
熱交換器３０には、図２（ｂ）に示すように、第１下側伝熱管３２ａ及び第２下側伝熱管３２ｂに対して横方向に並ぶ多数の他の下側伝熱管３２ｅが設けられている。なお、第１下側伝熱管３２ａ、第２下側伝熱管３２ｂを含め横方向に並ぶ多数の伝熱管３２をまとめて下側伝熱管３２ｆと称する。
【0030】
第１上側伝熱管３２ｃ及び第２上側伝熱管３２ｄは、それぞれ第１下側伝熱管３２ａ及び第２下側伝熱管３２ｂのすぐ上方に隣接している。第２上側伝熱管３２ｄは第１上側伝熱管３２ｃの側方に隣接している。すなわち、第１上側伝熱管３２ｃ及び第２上側伝熱管３２ｄは、横方向に並ぶ多数の伝熱管３２の内の互いに隣り合う２つの伝熱管である。
【0031】
熱交換器３０には、図２（ｂ）に示すように、第１上側伝熱管３２ｃ及び第２上側伝熱管３２ｄに対して横方向に並ぶ多数の他の上側伝熱管３２ｇが設けられている。なお、第１上側伝熱管３２ｃ、第２上側伝熱管３２ｄを含め横方向に並ぶ多数の伝熱管３２をまとめて上側伝熱管３２ｈと称する。
【0032】
全ての伝熱管３２は、その両端部において、一対の管板３７，３８に固定されている。図２（ａ）は伝熱管３２の一端部が固定される一方の管板（以下、第１管板と称する）３７を示しており、他方の管板（以下、第２管板と称する）３８は図１において簡略的に示されている。
【0033】
第１管板３７は、全ての伝熱管３２を挿通できるように伝熱管３２の数に対応した数の貫通孔が形成されている。そして、図３にも示すように、これらの貫通孔にそれぞれ伝熱管３２の一端部が挿入されており、伝熱管３２の一端部は、第１管板３７の貫通孔を通して第１管板３７の外面（図３における右面）に開口している。
【0034】
一方、伝熱管３２の他端部は、第２管板３８の貫通孔（図示省略）を貫通している。第２貫通孔から突出している伝熱管３２の他端部は、上下方向に隣接する伝熱管３２の他端部と、Ｕ字管４０（図１参照）を通して接続されている。
【0035】
図３に示すように、第１管板３７の外面には、複数の覆い部材４１が固定されている。各覆い部材４１は、第１管板３７に溶接されることによって第１管板３７に取り付けられている。
【0036】
覆い部材４１は、半筒形状を有している。すなわち、覆い部材４１は、図４に示すように、直管状の部材を半割にした形状の本体部４１ａと、本体部４１ａにおける長手方向の両端部を塞ぐ平板状の底板部４１ｂと、を備えた部材によって構成されている。
【0037】
覆い部材４１は、本体部４１ａの長手方向が水平方向になるような姿勢で配設されており、図２（ｂ）に示すように、覆い部材４１の水平方向の長さは、水平に並ぶ多数の伝熱管３２が配設された領域をカバーする長さとなっている。
【0038】
覆い部材４１の上下方向の幅は、横方向に並び作動媒体を下側伝熱管３２ｆから流出させる多数の下側伝熱管３２ｆの端部と、当該下側伝熱管３２ｆのすぐ上に隣接し作動媒体が流入される多数の上側伝熱管３２ｈの端部と、を覆う大きさに設定されている。例えば、図２（ｂ）及び図３に示すように、上下二列で横方向に並んだ下側伝熱管３２ｆにおいては、図３において右方向に作動媒体が流れ、この作動媒体は、下側伝熱管３２ｆにおける第１管板３７側の端部から覆い部材４１側に流出する。このため、図３において第１管板３７の右側に配置された覆い部材４１と第１管板３７との間の空間には、上下二列の下側伝熱管３２ｆから流出した作動媒体が流入する。
【0039】
覆い部材４１と第１管板３７との間の空間内の作動媒体は、この空間に開口する上下二列の上側伝熱管３２ｈ内に流入する。そして、上下二列で横方向に並んだ上側伝熱管３２ｈにおいては、図３において左方向に作動媒体が流れる。このように、第１管板３７と覆い部材４１とにより、第１下側伝熱管３２ａの管内空間と、第２下側伝熱管３２ｂの管内空間と、第１上側伝熱管３２ｃの管内空間と、第２上側伝熱管３２ｄの管内空間と、を相互に連通させる連通部４３が構成されている。連通部４３は、これらの管内空間を相互に連通するだけでなく、下側伝熱管３２ｆの管内空間及び上側伝熱管３２ｈの管内空間を相互に連通している。
【0040】
なお、図３に示す例では、下側伝熱管３２ｆが上下二列に並び、上側伝熱管３２ｈも上下二列に並んだ構成を示しているが、これに限られるものではない。例えば、下側伝熱管３２ｆが横方向に一列に並ぶとともに上側伝熱管３２ｈも横一列に並び、覆い部材４１は、一列に並ぶ下側伝熱管３２ｆの端部と一列に並ぶ上側伝熱管３２ｈの端部とを覆うように設けられていてもよい。
【0041】
覆い部材４１の内側には、仕切り板４５が設けられている。仕切り板４５は、覆い部材４１の本体部４１ａの長手方向に沿って延びる細長い平板状の部材によって構成されている。仕切り板４５は、第１管板３７の外面との間に所定の幅の空間が形成されるように、覆い部材４１の内側に配置されている。これにより、覆い部材４１と第１管板３７とによって区画される空間（連通部４３内の空間）が狭められている。
【0042】
そして、仕切り板４５の上端が覆い部材４１の内面に溶接されるとともに仕切り板４５の下端が覆い部材４１の内面に溶接され、また仕切り板４５の長手方向の両端部はそれぞれ覆い部材４１の底板部４１ｂに溶接されている。これにより、覆い部材４１と第１管板３７とによって区画された空間に流入した作動媒体は、第１管板３７と仕切り板４５との間の空間を流れるため、仕切り板４５と覆い部材４１の本体部４１ａとの間の空間には流れない。したがって、下側伝熱管３２ｆ内において蒸発したガス状の作動媒体は、３ｍ／ｓ以上の流速で覆い部材４１の内側の空間を流れることが可能となっている。これにより、下側伝熱管３２ｆから流出した作動媒体が、連通部４３内において、潤滑油の随伴を妨げることなく流通させることができる。
【0043】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、熱交換器３０には、熱交換器３０の外部から伝熱管３２に作動媒体を流入させるための流入部と、伝熱管３２から熱交換器３０の外部に作動媒体を流出させるための流出部４８と、が設けられている。
【0044】
流入部４７は、図５にも示されているように、パイプ状の流入管部４７ａと、流入管部４７ａに接続されたヘッダ部４７ｂと、を有している。流入管部４７ａは、先端がフランジ状に形成される一方、基端がヘッダ部４７ｂに接続されている。流入管部４７ａは、ポンプ８の吐出口に繋がる配管が接続される。なお、図５に示す例では、２つの流入管部４７ａを有しているが、１つの流入管部４７ａを有する構成であってもよい。
【0045】
ヘッダ部４７ｂは、一方向に長い形状の半筒形状の部材で構成されており、長手方向が水平になる姿勢で第１管板３７に固定されている。ヘッダ部４７ｂは、直管状の部材を半割にした形状の本体部４７ｂａと、本体部４７ｂａにおける長手方向の両端部を塞ぐ平板状の底板部４７ｂｂと、を備えた部材によって構成されている。流入管部４７ａは、ヘッダ部４７ｂの本体部４７ｂａに接続されている。
【0046】
水平方向におけるヘッダ部４７ｂの長さは、横方向に並ぶ多数の伝熱管３２が配設された領域をカバーする長さとなっている。ヘッダ部４７ｂは、第１管板３７との間に空間を区画するように第１管板３７に溶接されている。この空間には、最も下側に配置された伝熱管３２（最も下側の二列の伝熱管３２）の端部が開口している。したがって、流入管部４７ａを通してヘッダ部４７ｂの内側（ヘッダ部４７ｂと第１管板３７とによって区画された空間）に流入した液状の作動媒体は、最も下側に配置された伝熱管３２（最も下側の二列の伝熱管３２）に分配される。
【0047】
流出部４８は、図６にも示されているように、パイプ状の流出管部４８ａと、流出管部４８ａに接続されたヘッダ部４８ｂと、を有している。流出管部４８ａは、先端がフランジ状に形成される一方、基端がヘッダ部４８ｂに接続されている。流出管部４８ａは、膨張機１４の流入口に繋がる配管が接続される。
【0048】
ヘッダ部４８ｂは、一方向に長い形状の半筒形状の部材で構成されており、長手方向が水平になる姿勢で第１管板３７に固定されている。すなわち、ヘッダ部４８ｂは、直管状の部材を半割にした形状の本体部４８ｂａと、本体部４８ｂａにおける長手方向の両端部を塞ぐ平板状の底板部４８ｂｂと、を備えた部材によって構成されている。流出管部４８ａは、ヘッダ部４８ｂの本体部４８ｂａに接続されている。
【0049】
水平方向におけるヘッダ部４８ｂの長さは、水平に並ぶ多数の伝熱管３２が配設された領域をカバーする長さとなっている。ヘッダ部４８ｂは、第１管板３７との間に空間を区画するように第１管板３７に溶接されている。この空間には、最も上側に配置された伝熱管３２（最も上側の二列の伝熱管３２）の端部が開口している。したがって、最も上側に配置された伝熱管３２（最も上側の二列の伝熱管３２）から流れ出たガス状の作動媒体は、ヘッダ部４８ｂの内側（ヘッダ部４８ｂと第１管板３７とによって区画された空間）で合流し、ヘッダ部４８ｂの内側に流入した作動媒体は、流出管部４８ａから流出する。
【0050】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器３０では、互いに隣接する２つの下側伝熱管３２ａ，３２ｂの管内空間と、互いに隣接する２つの上側伝熱管３２ｃ，３２ｄの管内空間とが、連通部４３を通して互いに連通している。すなわち、隣接する４つの伝熱管３２ａ～３２ｄの管内空間同士を連通させる連通部４３が設けられている。このため、各伝熱管の両端にそれぞれＵ字管を溶接する場合に比べて、製造の手間を軽減することができ、施工コストを低減することができる。また、本実施形態の熱交換器３０では、下側伝熱管３２ｆを流れた作動媒体がいずれも連通部４３に流入して合流する。このため、仮に下側伝熱管３２ｆ間で加熱ばらつきが生ずることによって作動媒体の蒸発の程度又は作動媒体の温度に差が生じたとしても、連通部４３において合流することにより、これらの温度ばらつきを低減することができる。そして、ばらつきが抑制された作動媒体を各上側伝熱管３２ｈに分流することができる。したがって、上側伝熱管３２ｈにおいて温度分布のばらつきを抑制することができる。
【0051】
また本実施形態では、第１管板３７と第１管板３７に固定された半筒形状の覆い部材４１とにより、連通部４３が構成されている。すなわち、汎用の部材である半筒形状の部材を用いるとともに、この部材を第１管板３７に固定するだけでよいため、施工コストの低減効果をより高めることができる。
【0052】
また本実施形態では、覆い部材４１の内側に仕切り板４５が設けられているので、第１下側伝熱管３２ａ及び第２下側伝熱管３２ｂから連通部４３に作動媒体が流入したときに、作動媒体の流速が低下することを抑制することができる。したがって、下側伝熱管３２ｆにおいて作動媒体がガス状になった場合でも、連通部４３において、このガス状の作動媒体に潤滑油を随伴させ易くすることができる。
【0053】
また本実施形態では、水平方向に並ぶ全ての下側伝熱管３２ｆの管内空間と、水平方向に並ぶ全ての上側伝熱管３２ｈの管内空間とが、連通部４３によって連通される。したがって、施工コストの低減効果をより高めることができるとともに、全ての上側伝熱管３２間で作動媒体の温度がばらつくことを抑制することができる。
【0054】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、図２（ｂ）に示すように、覆い部材４１が、水平方向に並ぶ全ての伝熱管３２をカバーする長さに形成されているが、これに限られない。例えば、図７に示すように、覆い部材４１は、水平方向に並ぶ伝熱管３２のうちの一部をカバーする長さに形成されていてもよい。この場合には、複数の覆い部材４１が水平方向に配置され、複数の覆い部材４１によって全ての伝熱管３２がカバーされる。なお、覆い部材４１は、水平方向に並ぶ多数の伝熱管３２のうちの一部の伝熱管３２のみをカバーする長さに形成されるとともに、残りの伝熱管３２は、図略のＵ字管を通して上下に隣接する伝熱管３２と接続されてもよい。この場合でも、覆い部材４１は、少なくとも２つの下側伝熱管（第１下側伝熱管３２ａ及び第２下側伝熱管３２ｂ）と少なくとも２つの上側伝熱管（第１上側伝熱管３２ｃ及び第２上側伝熱管３２ｄ）とをカバーする大きさに形成されていればよい。
【0055】
前記実施形態では、第２管板３８側の伝熱管３２の他端部が、上下に隣接する伝熱管３２とＵ字管４０を介して接続される構成としているが、これに限られるものではない。例えば、第２管板３８にも、第１管板３７側の覆い部材４１と同様の構成の覆い部材（図示省略）が固定されていて、この覆い部材と第２管板３８の外面とによって区画される空間を通して上下方向に隣接する伝熱管３２同士が連通していてもよい。
【0056】
前記実施形態では、半筒形状の覆い部材４１と第１管板３７とによって、伝熱管３２同士を連通させる連通部４３が構成されたが、これに限られるものではない。例えば、図８に示すように、水平方向に長い中空状の部材５０によって、水平に並ぶ複数の下側伝熱管３２ｆと、水平に並ぶ複数の上側伝熱管３２ｈとを連通させる連通部４３が構成されてもよい。この場合、中空状の部材５０は、複数の下側伝熱管３２ｆの端部及び複数の上側伝熱管３２ｈの端部を覆うように、これら伝熱管３２ｆ，３２ｈに固定される。
【符号の説明】
【0057】
１ バイナリー発電装置
１０ 蒸発器
３０ 熱交換器
３２ 伝熱管
３２ａ 第１下側伝熱管
３２ｂ 第２下側伝熱管
３２ｃ 第１上側伝熱管
３２ｄ 第２上側伝熱管
３２ｅ 他の下側伝熱管
３２ｆ 下側伝熱管
３２ｇ 他の上側伝熱管
３２ｈ 上側伝熱管
３７ 第１管板
４１ 覆い部材
４３ 連通部
４５ 仕切り板
１０ 蒸発器
３０ 熱交換器
３２ 伝熱管
３２ａ 第１下側伝熱管
３２ｂ 第２下側伝熱管
３２ｃ 第１上側伝熱管
３２ｄ 第２上側伝熱管
３２ｅ 他の下側伝熱管
３２ｆ 下側伝熱管
３２ｇ 他の上側伝熱管
３２ｈ 上側伝熱管
３７ 第１管板
４１ 覆い部材
４３ 連通部
４５ 仕切り板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】