JP7471709B1 - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率で熱回収が可能な熱交換装置を提供する。【解決手段】高温又は低温となって位置エネルギーによって排出される熱交換流体が流入する流入口１１と、流入口１１から流入した熱交換流体が循環する熱交換流体循環路としての高温流体循環路１０と、高温流体循環路１０を通った熱交換流体が排出される流出口１３と、流出口１３側の流路に挿入された供給口としての給水口２１と、給水口２１から高温流体循環路１０を通って熱交換流体の流れる方向と逆方向に供給される被熱交換流体配管としての給水配管２０と、給水配管２０を通って熱交換流体と熱交換された被熱交換流体が排出される排出口としての排水口２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、高温又は低温となった熱交換流体と被熱交換流体配管に供給した被熱交換流体との間で熱交換する熱交換装置に関する。

従来、工場や各種プラント等から発生する高温又は低温の排水をそのまま外部に流出して廃棄されている。高温排水の場合は、例えば化石燃料を燃焼させて高温にしているため、その排水から熱回収することで、省エネルギー、二酸化炭素排出量の削減に繋がる。

一般的な熱交換器では、前記のような排水を流通させると、その排水に含まれる異物で流路が閉塞してしまい、熱交換器として役割を果たさない。また、熱交換流体槽の中に被熱交換流体の熱媒体管（被熱交換流体配管）を螺旋状に備えた熱交換装置では、流路が閉塞する課題は解決するものの、対向流を確保できないことから熱回収の効率が低い。

また、他の熱交換装置としては、熱伝導率の高い配管を螺旋状に上下方向に積層するものもある（例えば、特許文献１参照）。この熱交換装置は、より具体的には内部に螺旋状に上下方向に積層された伝熱媒体流通管に被熱交換流体を滴下させ、前記被熱交換流体と前記伝熱媒体流通管に流通する伝熱媒体との間で熱交換を行うものである。

特許第７１３８３８４号公報

前記熱交換装置は、前記被熱交換流体に対して前記熱交換流体が流れる方向が垂直方向であって、対向流となっていない。つまり前記被熱交換流体と前記熱交換流体の流れる方向が平行に配置されていないことから、熱交換効率が低いという問題があった。

また、前記被熱交換流体を滴下する構造は、前記伝熱媒体流通管が前記被熱交換流体によって浸漬されている構造と比較して熱交換効率が低いという懸念があった。

そこで、本発明は前記の問題に鑑みてなされたものであり、高効率で熱回収が可能な熱交換装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、高温又は低温となる熱源から所定の高さの排出管を介して位置エネルギーを利用して排出される熱交換流体が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記熱交換流体が循環する熱交換流体循環路と、前記熱交換流体循環路を通った前記熱交換流体が流出される流出口と、前記流出口側の流路に挿入された供給口と、前記供給口から前記熱交換流体循環路を通って前記熱交換流体の流れる方向と逆方向に被熱交換流体が供給される被熱交換流体配管と、前記被熱交換流体配管を通って前記熱交換流体と熱交換された前記被熱交換流体が排出される排出口と、を備え、前記熱交換流体の前記流出口側における前記熱交換流体循環路側の開口部の高さ位置は、前記排出管の前記所定の高さよりも低く、前記被熱交換流体配管の設置高さ位置よりも高く設定されているとともに、前記熱交換流体が流れる前記熱交換流体循環路が板状の隔壁によって渦巻状に形成され、前記板状の隔壁の両側が前記熱交換流体循環路であり、前記排出管は、熱交換器の外部の前記熱源から延び、渦巻状の前記熱交換流体循環路の中心の前記流入口で前記熱交換流体を排出するように配設され、前記被熱交換流体配管が前記熱交換器の外側から前記渦巻状の前記熱交換流体循環路を通って前記中心に向かって配設され、前記中心の位置から上方に延び、さらに前記熱交換器の外側にまで延設されるように構成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記隔壁が蓋体によって開閉可能に構成されているとともに、前記隔壁間における前記熱交換流体循環路に流れる方向に対して直交する方向に前記熱交換流体の流れの一部を遮るように複数の遮蔽板が一定間隔をおいて配置されており、前記遮蔽板は、その下方に、前記被熱交換流体配管を避けて前記熱交換流体循環路の上方から設置可能とする切欠部を有して配置されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記被熱交換流体配管が上下方向に複数段設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記熱交換流体が洗浄槽から連続して排出される温排水であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記熱交換流体が蒸気ボイラ、蒸気ヘッダー及び蒸気配管から排出されるブロー水又はドレン水であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、高温又は低温となって位置エネルギーによって排出される熱交換流体が流入口から流入し、この流入した熱交換流体が熱交換流体循環路を循環して流出口から排出される一方、この流出口側の流路に供給口が挿入され、この供給口から被熱交換流体配管が熱交換流体循環路を通って熱交換流体の流れる方向と逆方向に供給され、被熱交換流体が被熱交換流体配管を通って熱交換流体と熱交換されて排出されることにより、熱交換流体の流れと被熱交換流体の流れが対向流となるため、高効率で熱回収が可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、熱交換流体が流入口に位置エネルギーによって流入するように構成したことにより、熱交換流体を貯めておくタンク、及び熱交換流体を供給するためのポンプが不要になるので、構造を簡素化し容易に製造することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、熱交換流体循環路が熱交換器の中心位置から外側に向かって渦巻状に形成され、被熱交換流体配管が熱交換器の外側から渦巻状の熱交換流体循環路を通って中心位置に向かって配設されるように構成されていることから、熱交換流体循環路を流れる熱交換流体と被熱交換流体配管を流れる被熱交換流体とが完全な対向流となるため、一段と高効率で熱回収が可能となる。加えて、熱交換流体循環路及び被熱交換流体配管が渦巻状に形成されているので、熱交換器の高さを極めて低くすることができるとともに、小型化及び薄型化も図ることが可能となる。
また、請求項２に記載の発明によれば、隔壁が蓋体によって開閉可能に構成されていることにより、蓋体を開けることで、熱交換流体循環路を容易に清掃することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、隔壁間における熱交換流体循環路に流れる方向に対して直交する方向に熱交換流体の流れの一部を遮るように複数の遮蔽板が配置されていることにより、複数の遮蔽板で熱交換流体の流れの一部を遮るので、乱流が発生する、この乱流によって熱交換流体の流れの滞留が未然に防止されるため、一段と高効率で熱回収が可能となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、被熱交換流体配管が上下方向に複数段設けられているので、熱交換量を増大することが可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、熱交換流体が洗浄槽から連続して排出される温排水であるので、温排水を有効利用することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、熱交換流体が蒸気ボイラ、蒸気ヘッダー及び蒸気配管から排出されるブロー水又はドレン水であるので、蒸気ボイラ、蒸気ヘッダー及び蒸気配管から排出した熱を有効利用することができる。

本発明に係る熱交換装置の第１実施形態を示す平面図である。 図１の縦断面による構成図である。 図２のＡ部を示す拡大図である。 本発明に係る熱交換装置の第２実施形態を示す平面図である。 各実施形態を適用した第１適用例を示す系統図である。 各実施形態を適用した第２適用例を示す系統図である。 各実施形態を適用した第３適用例を示す系統図である。 本発明に係る熱交換装置の変形例を示す概略平面図である。 図８の概略側面図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る熱交換装置の第１実施形態を示す平面図である。図２は、図１の縦断面による構成図である。図３は、図２のＡ部を示す拡大図である。なお、以下の各実施形態及び変形例では、位置エネルギーによって排出される熱交換流体に高温流体が適用され、その高温流体と熱交換される低温の被熱交換流体に例えば水道水等の給水を適用した例について説明する。

図１に示すように、本実施形態の熱交換装置１は、平面視略正方形の熱交換器２を有し、この熱交換器２は、高温流体が循環する熱交換流体循環路としての高温流体循環路１０と、この高温流体循環路１０内を通って高温流体の流れる方向と逆方向に給水される被熱交換流体配管としての給水配管２０とを備えている。高温流体循環路１０は、熱交換器２の中心位置から外側に向かって角形の渦巻き状に形成されている。給水配管２０は、熱交換器２の外側から熱交換器２の中心位置に向かって高温流体循環路１０内に沿って角形の渦巻き状に形成されている。

熱交換器２の中心位置には、高温となって位置エネルギー（高い位置から低い位置に流出すること）によって排出される高温流体が流入する流入口１１が配設されている。この高温流体は、例えば工場等から発生する高温排水である。流入口１１を有する高温流体の排水配管１２は、熱交換器２に対して着脱可能に構成されている。流入口１１は、高温流体循環路１０を通して流出口１３に連通している。この流出口１３は、熱交換器２の外周側の角部に配設されている。高温流体循環路１０は、図２に示すように上面が開放されて角形の渦巻き状に多数連続する隔壁１４によって形成されている。高温流体循環路１０の水面は、給水配管２０が確実に水没可能なレベルである。これにより、給水配管２０は、外表面の全面が高温流体循環路１０内において常時高温流体に浸漬されることとなる。

また、本実施形態では、図２及び図３に示すように渦巻き状の隔壁１４間における高温流体循環路１０に流れる方向に対して直交する方向に高温流体の流れの一部を遮るように平板状の複数の遮蔽板１５が一定間隔をおいて配置されている。これらの遮蔽板１５は、高温流体循環路１０の底面から水面の略上半分程度を遮蔽するように配置されている。

熱交換器２の中心位置には、流入口１１の下部に高温流体に含まれる異物を除去するストレーナ３が配設されている。流入口１１から流入した高温流体は、ストレーナ３によって異物が除去された後に高温流体循環路１０に供給される。熱交換器２の側壁部４は、略正方形の底板５からそれぞれ垂直に立ち上がり、緊急時に高温流体をオーバーフローさせるための排出部６が側壁部４の所定の高さに設けられている。

給水配管２０には、高温流体の流出口１３側の流路に挿入された供給口としての給水口２１と、給水配管２０を通って高温流体と熱交換された水道水等の給水が排出される排出口としての排水口２２とが設けられている。給水配管２０は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅等の合金からなる金属製である。給水配管２０は、複数の長さの金属製チューブがそれぞれ角部でエルボによって接続されている。熱交換器２の側壁部４は、平面視略正方形に形成され、その開口部に蓋体７が開閉可能に取り付けられている。

次に、本実施形態の熱交換装置１の作用について説明する。

先ず、例えば工場等から発生する高温排水が位置エネルギーによって排水配管１２を経て熱交換器２の中心位置に配設された流入口１１に排出される。すると、高温排水は、ストレーナ３によってゴミ等の異物が除去された後、隔壁１４によって角形の渦巻き状に形成された高温流体循環路１０に流入する。そして、角形の渦巻き状の高温流体循環路１０を流れた後、流出口１３から流出する。

一方、高温流体の流出口１３側の流路に挿入された給水口２１から給水が供給され、この給水が高温流体循環路１０に沿って配設された角形の渦巻き状の給水配管２０を通って排水口２２から排出される。

ここで、高温流体循環路１０に流れる高温流体の流れの方向と、給水配管２０に流れる給水の流れの方向とが互いに逆方向であって平行になるので、完全対向流が形成される。そして、高温流体は、単一の高温流体循環路１０を流れる一方、給水が単一の給水配管２０を流れて熱交換させることで、高効率で熱回収が可能になる。また、給水配管２０は、外表面の全面が高温流体循環路１０内において常時高温流体に浸漬されていることから、一段と高効率で熱回収が可能になる。

また、高温排水が位置エネルギーによって排水配管１２を経て流入口１１に排出されることから、高温流体を貯めておくタンク、及び高温流体を供給するためのポンプが不要になる。

このように本実施形態によれば、高温となって位置エネルギーによって排出される高温流体が流入口１１から流入し、この流入した高温流体が高温流体循環路１０を循環して流出口１３から排出される一方、流出口１３側の流路に給水口２１が挿入され、この給水口２１から給水配管２０が高温流体循環路１０を通って高温流体の流れる方向と逆方向に給水され、給水が給水配管２０を通って高温流体と熱交換されて排出されることにより、高温流体の流れと給水の流れが対向流となるため、高効率で熱回収が可能となる。

また、本実施形態によれば、高温流体が流入口１１に位置エネルギーによって流入するように構成したことにより、高温流体を貯めておくタンク、及び高温流体を供給するためのポンプが不要になるので、構造を簡素化し容易に製造することができる。

また、本実施形態によれば、高温流体循環路１０が熱交換器２の中心位置から外側に向かって渦巻状に形成され、給水配管２０が熱交換器２の外側から渦巻状の高温流体循環路１０を通って中心位置に向かって配設されるように構成されていることから、高温流体循環路１０を流れる高温流体と給水配管２０を流れる給水とが完全な対向流となるため、一段と高効率で熱回収が可能となる。加えて、高温流体循環路１０及び給水配管２０が渦巻状に形成されているので、熱交換器２の高さを極めて低くすることができるとともに、小型化も図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、高温流体循環路１０が隔壁１４によって形成され、側壁部４に蓋体７が開閉可能に取り付けられているので、高温流体循環路１０の清掃時には、側壁部４から蓋体７を開けることにより、高温流体循環路１０に溜まったゴミ等の異物を容易に取り除くことができ、高温流体循環路１０に高温流体を常に円滑に流すことが可能となる。

また、本実施形態によれば、隔壁１４間における高温流体循環路１０に流れる方向に対して直交する方向に高温流体の流れの一部を遮るように複数の遮蔽板１５が配置されていることにより、複数の遮蔽板１５で高温流体の流れの一部、つまり高温流体循環路１０の底面から水面の略上半分程度を遮るので、底面から水面の下半分の流れに乱流が発生する。この乱流によって高温流体の下半分の流れの滞留が未然に防止されるため、一段と高効率で熱回収が可能となる。
［第２実施形態］
図４は、本発明に係る熱交換装置の第２実施形態を示す平面図である。なお、本実施形態では、前記第１実施形態と同一又は対応する部分に同一の符号を付して前記第１実施形態と異なる構成及び作用について説明する。また、本実施形態の断面構造は、前記第１実施形態と略同様であるため、図示を省略する。

図４に示すように、本実施形態の熱交換装置１Ａは、熱交換器２Ａが平面視円形に形成されている。この熱交換器２Ａは、高温流体が循環する高温流体循環路１０と、この高温流体循環路１０内を通って高温流体の流れる方向と逆方向に給水される給水配管２０とを備える。

高温流体循環路１０は、熱交換器２の中心位置から外周側に向かって円形の渦巻き状に形成されている。給水配管２０は、熱交換器２Ａの外周側から熱交換器２Ａの中心位置に向かって高温流体循環路１０内に沿って円形の渦巻き状に形成されている。高温流体循環路１０は、図４に示すように上面が開放されて円形の渦巻き状に多数連続する隔壁１４によって形成されている。熱交換器２Ａの周壁部８は、円形の底板９から垂直方向に一体で立ち上がるように設けられている。

高温流体循環路１０の水面は、前記第１実施形態と同様に給水配管２０が確実に水没可能なレベルである。これにより、給水配管２０は、外表面の全面が高温流体循環路１０内において常時高温流体に浸漬されることとなる。

熱交換器２Ａの中心位置には、高温流体が流入する流入口１１が配設され、この流入口１１は、高温流体循環路１０を通して流出口１３に連通している。給水配管２０には、高温流体の流出口１３側の流路に挿入された給水口２１と、給水配管２０を通って高温流体と熱交換された給水が排出される排水口２２とが設けられている。

次に、本実施形態の熱交換装置１Ａの作用について説明する。

高温排水が位置エネルギーによって排水配管１２を経て熱交換器２Ａの中心位置に配設された流入口１１に排出される。すると、高温排水は、ストレーナ３によってゴミ等の異物が除去された後、隔壁１４によって円形の渦巻き状に形成された高温流体循環路１０に流入する。そして、円形の渦巻き状の高温流体循環路１０を流れた後、流出口１３から流出する。

一方、高温流体の流出口１３側の流路に挿入された給水口２１から給水が供給され、この給水が高温流体循環路１０に沿って配設された円形の渦巻き状の給水配管２０を通って排水口２２から排出される。

ここで、高温流体循環路１０に流れる高温流体の流れの方向と、給水配管２０に流れる給水の流れの方向とが互いに逆方向であるので、完全対向流が形成される。

このように本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、高温流体循環路１０及び給水配管２０が円形の渦巻き状に形成されているので、高温流体及び給水が滞留しにくくなり、高温流体及び給水を常時円滑に流すことができる。その結果、前記第１実施形態と比べて遮蔽板１５の設置枚数を削減することが可能となる。
［第１適用例］
図５は、各実施形態を適用した第１適用例を示す系統図である。なお、以下の第１適用例から第３適用例では、前記第１、第２実施形態の熱交換装置１，１Ａのいずれも適用することができるものの、第１適用例から第３適用例では、前記第１実施形態の熱交換装置１を適用した例について説明する。また、以下の第１適用例から第３適用例では、前記第１実施形態の熱交換装置１と同一又は対応する部分に同一の符号を付して説明する。

図５の第１適用例は、前記第１実施形態の熱交換装置１を適用した洗浄装置３０を示している。この洗浄装置３０は、洗浄槽３１内の上部に配置されて被洗浄物３２に例えば６０℃の温水を噴霧する噴霧装置３３と、この噴霧装置３３に温水を供給するポンプ３４と、このポンプ３４と噴霧装置３３を連結する連結配管３５と、を備えている。洗浄装置３０の付近には、熱交換後の温排水を排出するための側溝３７が配設されている。

洗浄槽３１には、熱交換装置１の排水配管１２に接続されたオーバーフロー管３６が接続されている。本適用例の洗浄装置３０は、水位Ｈ１が床面３８から４００～５００ｍｍの高さになると、排水すべき６０℃の温水がオーバーフローするように設定されている。本適用例の熱交換装置１は、給水配管２０が上下方向に２段設けられている。ここで、本適用例の洗浄装置３０は、オーバーフロー高さが４００～５００ｍｍの高さであるので、給水配管２０を上下方向に５段設けることも可能である。この給水配管２０には、給水管２３を通して２０℃の給水が供給される。

次に、本適用例の作用を説明する。

ポンプ３４を駆動して噴霧装置３３から被洗浄物３２に例えば６０℃の温水を噴霧する。この噴霧した温水が滴下され、６０℃の温排水が洗浄槽３１内に溜まる。そして、この６０℃の温水の水位Ｈ１が４００～５００ｍｍの高さになると、オーバーフロー管３６からその位置エネルギーによって排水配管１２、流入口１１を経て熱交換装置１内の高温流体循環路１０に供給される。ここで、６０℃の温排水は、洗浄槽３１から連続して排出される。

一方、給水配管２０には、給水管２３を通して２０℃の給水が供給される。この給水配管２０の２０℃の給水と高温流体循環路１０に供給された６０℃の温排水とが熱交換装置１内において熱交換される。６０℃の温排水が熱交換されると、流出口１３から４０℃の温排水となって側溝３７に排出される。また、２０℃の給水が熱交換されると、排水管２４、排水口２２から４０℃の温水となって洗浄槽３１内に排出される。

このように本適用例によれば、高温流体が洗浄槽３１から連続して排出される温排水であり、この温排水を熱交換装置１内に供給することにより、温排水熱を有効利用することができる。

また、本適用例によれば、給水配管２０が上下方向に２段設けられているので、熱交換量を増大することが可能となる。
［第２適用例］
図６は、各実施形態を適用した第２適用例を示す系統図である。

図６の第２適用例は、前記第１実施形態の熱交換装置１を適用した蒸気ボイラ４０を示している。この蒸気ボイラ４０は、床面３８から例えば高さＨ２が１５０ｍｍの機器の基礎４１上に設置されており、燃料が流入する燃料入口管４２と、例えば９５℃のブロー水が排出されるブロー水出口管４３と、熱交換装置１によって熱交換された６０℃の温水が蒸気ボイラ４０内に流入させるための流入管４４とを有している。ブロー水出口管４３は、機器の基礎４１上から１００ｍｍの高さＨ３に配置されている。

なお、第２適用例及び第３適用例では、排水口２２及び排水管２４がそれぞれボイラ給水口、ボイラ給水管である。

次に、本適用例の作用を説明する。

ブロー水出口管４３から例えば９５℃の温排水が排水配管１２、流入口１１を経て熱交換装置１内の高温流体循環路１０に供給される。

一方、給水配管２０には、給水管２３を通して２０℃の給水が供給される。この給水配管２０の２０℃の給水と高温流体循環路１０に供給された９５℃の温排水とが熱交換装置１内において熱交換される。９５℃の温排水が熱交換されると、流出口１３から６０℃の温排水となって側溝３７に排出される。また、２０℃の給水が熱交換されると、６０℃の温水となって流入管４４、排水管２４、排水口２２を経て蒸気ボイラ４０内に供給される。

したがって、本適用例では、ブロー水出口管４３は、機器の基礎４１の高さＨ２が１５０ｍｍに機器の基礎４１上からブロー水出口管４３までの高さＨ３が１００ｍｍを加えて床面３８から２５０ｍｍの高さであっても、その位置エネルギーによってブロー水出口管４３から排水配管１２、流入口１１を経て熱交換装置１内の高温流体循環路１０に供給することができる。

このように本適用例によれば、高温流体が蒸気ボイラ４０から排出されるブロー水であり、このブロー水を熱交換装置１内に供給することにより、ブロー水熱の有効利用を図ることができる。
［第３適用例］
図７は、各実施形態を適用した第３適用例を示す系統図である。

図７の第３適用例は、前記第１実施形態の熱交換装置１を適用した蒸気ボイラ４０の蒸気ヘッダー４５を示している。この蒸気ヘッダー４５には、蒸気ボイラ４０によって生成された蒸気が供給され、この蒸気を各系統に送るようにしている。

蒸気ヘッダー４５の下部には、復水配管４６が接続されている。この復水配管４６には、蒸気トラップ４７が設けられ、排水配管１２に接続されている。これにより、蒸気ヘッダー４５の蒸気が復水配管４６を経て蒸気トラップ４７で例えば９５℃の蒸気ドレン水となる。蒸気トラップ４７は、床面３８から２００～３００ｍｍの高さＨ４の位置に配置されている。また、排水配管１２は、床面３８から２００ｍｍ以下の高さである。

次に、本適用例の作用を説明する。

蒸気ヘッダー４５から蒸気トラップ４７を経て９５℃の蒸気ドレン水になり、この温度の蒸気ドレン水が排水配管１２、流入口１１を経て熱交換装置１内の高温流体循環路１０に供給される。

一方、給水配管２０には、給水管２３を通して２０℃の給水が供給される。この給水配管２０の２０℃の給水と高温流体循環路１０に供給された９５℃の蒸気ドレン水とが熱交換装置１内において熱交換される。９５℃の蒸気ドレン水が熱交換されると、流出口１３から６０℃の温排水となって側溝３７に排出される。また、２０℃の給水が熱交換されると、６０℃の温水となって流入管４４、排水管２４、排水口２２を経て蒸気ボイラ４０内に供給される。

したがって、本適用例では、排水配管１２が床面３８から２００ｍｍ以下の高さであっても、その位置エネルギーによって蒸気ヘッダー４５から蒸気ドレン水が排水配管１２、流入口１１を経て熱交換装置１内の高温流体循環路１０に供給することができる。

このように本適用例によれば、高温流体が蒸気ボイラ４０から排出される蒸気ドレン水であり、この蒸気ドレン水を熱交換装置１内に供給することにより、蒸気ドレン水熱を有効利用することができる。
［変形例］
図８は、本発明に係る熱交換装置の変形例を示す概略平面図である。図９は、図８の概略側面図である。なお、以下の変形例では、前記第１実施形態の熱交換装置１と同一又は対応する部分に同一の符号を付して説明する。

図８及び図９に示すように、本変形例の熱交換装置１Ｃは、平面視略正方形の熱交換器２Ｃを有し、この熱交換器２Ｃは、その底部が傾斜して形成されている。この熱交換器２Ｃは、高温流体が循環する高温流体循環路１０と、この高温流体循環路１０内を通って高温流体の流れる方向と逆方向に給水される給水配管２０とを備えている。給水配管２０は、図９に示すように水平状態に設置されている。

高温流体循環路１０は、熱交換器２Ｃの一方の隅角部から対角をなす他方の隅角部に向かってラビリンス形状（つづら折り形状）となるように形成されている。熱交換器２Ｃの一方の隅角部は、他方の隅角部に対して高い位置に設けられている。給水配管２０は、熱交換器２Ｃの他方の隅角部から一方の隅角部に向かって高温流体循環路１０内に沿ってラビリンス形状（つづら折り形状）となるように形成されている。

熱交換器２Ｃの一方の隅角部には、高温となって位置エネルギーによって排出される高温流体が流入する流入口１１が配設されている。この高温流体は、例えば工場等から発生する高温排水である。流入口１１は、高温流体循環路１０を通して流出口１３に連通している。高温流体循環路１０は、上面が開放されて角形のラビリンス形状に多数連続する隔壁１４によって形成されている。

図９に示すように、高温流体循環路１０の水面は、給水配管２０が確実に水没可能なレベルである。これにより、給水配管２０は、外表面の全面が高温流体循環路１０内において常時高温流体に浸漬されることとなる。

給水配管２０は、熱交換器２Ｃの他方の隅角部に給水口２１が配設されるとともに、熱交換器２Ｃの一方の隅角部に給水配管２０を通って高温流体と熱交換された給水が排出される排水口２２とが設けられている。

熱交換器２Ｃは、一方の隅角部と異なる隅角部には、清掃用排水バルブ５１が設けられている。熱交換器２Ｃの底部が傾斜して形成されていることで、高温流体循環路１０に流入した高温排水に異物等が混入されていた場合、その異物が清掃用排水管５２に導かれ、清掃用排水バルブ５１を開けることにより、その異物が清掃用排水口５３から排出される。

次に、本変形例の熱交換装置１Ｃの作用について説明する。

先ず、例えば工場等から発生する高温排水が位置エネルギーによって流入口１１に流入される。すると、高温排水は、隔壁１４によってラビリンス形状に形成された高温流体循環路１０に流入した後、流出口１３から流出する。

一方、給水口２１から給水が供給され、この給水が高温流体循環路１０に沿って配設されたラビリンス形状の給水配管２０を通って排水口２２から排出される。

ここで、高温流体循環路１０に流れる高温流体の流れの方向と、給水配管２０に流れる給水の流れの方向とが互いに逆方向であるので、完全対向流が形成される。そして、高温流体は、単一の高温流体循環路１０を流れる一方、給水が単一の給水配管２０を流れて熱交換させることで、高効率で熱回収が可能になる。その他の構成及び作用は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

このように本変形例によれば、高温流体循環路１０が熱交換器２Ｃの傾斜平面においてラビリンス形状に形成され、給水配管２０が熱交換器２Ｃ内においてラビリンス形状に形成されていることから、高温流体循環路１０を流れる高温流体と給水配管２０を流れる給水とが完全な対向流となるため、一段と高効率で熱回収が可能となる。

また、本変形例によれば、熱交換器２Ｃの底部が傾斜して形成されていることで、高温流体循環路１０に流入した高温排水に異物等が混入されていた場合、その異物が清掃用排水管５２に導かれる。そして、清掃用排水バルブ５１を開けることにより、異物が清掃用排水口５３から排出されることにより、高温排水に混入した異物を容易に排出することができ、高温流体循環路１０内に高温排水を常に円滑に流通させることが可能となる。その結果、前記各実施形態及び前記各適用例のようなストレーナ３を設置する必要がなくなり、その分、構造を簡素化することができる。

[発明の他の実施形態]
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。この実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

なお、上記各実施形態、適用例及び変形例では、熱交換流体に高温流体や温排水を用いた場合について説明したが、これに限らず例えば高温蒸気、高温廃液及び低温流体を用いてもよい。また、被熱交換流体に水道水を用いた例について説明したが、これに限らず水以外の油や循環水等を適用してもよい。

また、上記第１、第２実施形態では、高温排水の流入口１１を熱交換器２の中心位置に配設する一方、流出口１３を熱交換器２の外周側の角部に配設した例について説明したが、これとは逆に、熱交換器２の中心位置に流出口１３を配設する一方、熱交換器２の外周側の角部に高温排水の流入口１１を配設するようにしてもよい。

さらに、

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 熱交換装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 熱交換器
３ ストレーナ
４ 側壁部
５ 底板
６ 排出部
７ 蓋体
８ 周壁部
９ 底板
１０ 高温流体循環路（熱交換流体循環路）
１１ 流入口
１２ 排水配管
１３ 流出口
１４ 隔壁
１５ 遮蔽板
１６ 隙間
２０ 給水配管（被熱交換流体配管）
２１ 給水口（供給口）
２２ 排水口（排出口）
２３ 給水管
２４ 排水管
３０ 洗浄装置
３１ 洗浄槽
３２ 被洗浄物
３３ 噴霧装置
３４ ポンプ
３５ 連結配管
３６ オーバーフロー管
３７ 側溝
３８ 床面
４０ 蒸気ボイラ
４１ 機器の基礎
４２ 燃料入口管
４３ ブロー水出口管
４４ 流入管
４５ 蒸気ヘッダー
４６ 復水配管
４７ 蒸気トラップ
５１ 清掃用排水バルブ
５２ 清掃用排水管
５３ 清掃用排水口

Claims (5)

1. 高温又は低温となる熱源から所定の高さの排出管を介して位置エネルギーを利用して排出される熱交換流体が流入する流入口と、
   前記流入口から流入した前記熱交換流体が循環する熱交換流体循環路と、
   前記熱交換流体循環路を通った前記熱交換流体が流出される流出口と、
   前記流出口側の流路に挿入された供給口と、
   前記供給口から前記熱交換流体循環路を通って前記熱交換流体の流れる方向と逆方向に被熱交換流体が供給される被熱交換流体配管と、
   前記被熱交換流体配管を通って前記熱交換流体と熱交換された前記被熱交換流体が排出される排出口と、
   を備え、
   前記熱交換流体の前記流出口側における前記熱交換流体循環路側の開口部の高さ位置は、前記排出管の前記所定の高さよりも低く、前記被熱交換流体配管の設置高さ位置よりも高く設定されているとともに、
   前記熱交換流体が流れる前記熱交換流体循環路が板状の隔壁によって渦巻状に形成され、前記板状の隔壁の両側が前記熱交換流体循環路であり、
   前記排出管は、熱交換器の外部の前記熱源から延び、渦巻状の前記熱交換流体循環路の中心の前記流入口で前記熱交換流体を排出するように配設され、
   前記被熱交換流体配管が前記熱交換器の外側から前記渦巻状の前記熱交換流体循環路を通って前記中心に向かって配設され、前記中心の位置から上方に延び、さらに前記熱交換器の外側にまで延設されるように構成されていることを特徴とする熱交換装置。
2. 前記隔壁が蓋体によって開閉可能に構成されているとともに、
   前記隔壁間における前記熱交換流体循環路に流れる方向に対して直交する方向に前記熱交換流体の流れの一部を遮るように複数の遮蔽板が一定間隔をおいて配置されており、
   前記遮蔽板は、その下方に、前記被熱交換流体配管を避けて前記熱交換流体循環路の上方から設置可能とする切欠部を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
3. 前記被熱交換流体配管が上下方向に複数段設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
4. 前記熱交換流体が洗浄槽から連続して排出される温排水であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
5. 前記熱交換流体が蒸気ボイラ、蒸気ヘッダー及び蒸気配管から排出されるブロー水又はドレン水であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。