特許 6531385 熱交換器の細管内面の洗浄装置

(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】6531385

(24)【登録日】2019年5月31日

(45)【発行日】2019年6月19日

(54)【発明の名称】熱交換器の細管内面の洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   F28G 15/04 20060101AFI20190610BHJP

   F28G 1/16 20060101ALI20190610BHJP

【ＦＩ】

   F28G15/04

   F28G1/16 A

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-255329(P2014-255329)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2016-114330(P2016-114330A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390027188

【氏名又は名称】栗田エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】溝口 将志

(72)【発明者】

【氏名】保田 英司

(72)【発明者】

【氏名】辻丸 幸司

(72)【発明者】

【氏名】加世田 修一

(72)【発明者】

【氏名】北島 徹

(72)【発明者】

【氏名】山根 悟

【審査官】 久島 弘太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１４８７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３０８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０６５２９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５３２００７２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｇ １５／０４

Ｆ２８Ｇ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管板に露呈した細管の開口に対し同軸的に配置されるノズルホルダと、
該ノズルホルダ内から該細管内に前進するノズルと、
該ノズルの後端に連なるランスと、
該ランスの後端に連なるフレキホースと、
該フレキホースを進退させるフレキホース駆動装置と
を有する熱交換器の細管内面の洗浄装置であって、
該フレキホースの途中に設けられたストッパと、
該ストッパがストッパ係止部に当たることによって、該フレキホースの進退を停止させる停止機構と
を備え、
前記ノズルホルダは、内管及び該内管を隙間を介して取り巻く外管とを有する二重管構造を有しており、
該内管及び外管には、該内管の内部及び該外管の外側を該隙間に連通する開口が設けられており、
該内管の該開口と該外管の該開口とは非対面状に設けられていることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。

【請求項2】

請求項１において、前記ランスの外周面に凸部が設けられていると共に、前記ノズルホルダの内周面に該凸部が前記細管側から当接する小径部が設けられており、
前記停止機構は、該凸部が該小径部に当たることによって、前記フレキホースの進退を停止することを特徴とする熱交換器の細管内面の洗浄装置。

【請求項3】

請求項２において、前記ランスの軸心線と垂直な断面における前記凸部の外形は非円形であることを特徴とする熱交換器の細管内面の洗浄装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ノズルホルダとフレキホース駆動装置との間にノズルホルダと同軸状にガイドチューブが設けられており、該ガイドチューブ内に前記フレキホースが挿通されていることを特徴とする熱交換器の細管内面の洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は熱交換器の細管内面内の洗浄装置に係り、詳しくは細管内にノズルを挿入して洗浄する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器の伝熱管等の細管の内面を洗浄する方法として、管板に露呈する伝熱管開口からノズルを該伝熱管内に挿入し、ノズルの後端に連なるフレキホースから供給される高圧洗浄水を該ノズルから伝熱管内面に向けて噴出させる方法が行われている。

【0003】

従来はこの洗浄作業を洗浄作業者がノズルを持ち、手作業で行っていたため、経験を要する作業である上、体力的にも過酷な作業であった。
この洗浄作業効率を高めると共に、洗浄作業の省力化を図るために、特許文献１には、フレキホースをモーターで移動させることが記載されている。特許文献１では、フレキホースはドラムに巻回されている。ノズルを伝熱管内に挿入した後、高圧洗浄水を噴出させながらノズルを前進させる。ノズルが設定位置まで前進した後、ドラムで巻き取ることによりノズルを後退させる。

【0004】

特許文献１では、フレキホースに目印を付けておき、光学式センサでこの目印を検知してフレキホースの送り出し量を検知し、ノズルの位置を検知するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７−０１９７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１の洗浄装置では、石油精製プラント等の熱交換器の細管の内面に付着した汚れを洗浄する場合にフレキホースに設けた目印が光学式センサで検知されにくく、ノズル位置の検知が不正確になるおそれがある。

【0007】

本発明は、ノズルを確実に規定位置で停止させることができる熱交換器の細管内面の洗浄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】

【0008】

本発明の熱交換器の細管内面の洗浄装置は、管板に露呈した細管の開口に対し同軸的に配置されるノズルホルダと、該ノズルホルダ内から該細管内に前進するノズルと、該ノズルの後端に連なるランスと、該ランスの後端に連なるフレキホースと、該フレキホースを進退させるフレキホース駆動装置とを有する熱交換器の細管内面の洗浄装置であって、該フレキホースの途中に設けられたストッパと、該ストッパがストッパ係止部に当たることによって、該フレキホースの進退を停止させる停止機構とを備えたことを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様では、前記ランスの外周面に凸部が設けられていると共に、前記ノズルホルダの内周面に該凸部が前記細管側から当接する小径部が設けられており、前記停止機構は、該凸部が該小径部に当たることによって、前記フレキホースの進退を停止する。

【0010】

本発明の一態様では、前記ランスの軸心線と垂直な断面における前記凸部の外形は非円形である。

【0011】

本発明の一態様では、前記ノズルホルダは、内管及び該内管を隙間を介して取り巻く外管とを有する二重管構造を有しており、該内管及び外管には、該内管の内部及び該外管の外側を該隙間に連通する開口が設けられており、該内管の該開口と該外管の該開口とは非対面状に設けられている。

【0012】

本発明の一態様では、前記ノズルホルダとフレキホース駆動装置との間にノズルホルダと同軸状にガイドチューブが設けられており、該ガイドチューブ内に前記フレキホースが挿通されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明の熱交換器の細管内面の洗浄装置では、ノズルホルダを洗浄対象細管の開口に臨ませて配置し、このノズルホルダからノズルを洗浄対象細管に挿入するので、ノズルホルダ内からノズルをスムーズに前進させて洗浄対象細管に差し込むことができ、細管を効率よく洗浄することができる。また、フレキホースが規定長さだけ前進すると、ストッパがストッパ係止部に当接し、モータが停止するので、ノズルを確実に規定距離だけ前進させることができる。

【0014】

ノズルの前進停止後、フレキホースを後退させる。本発明の一態様では、ノズルは、ランスの凸部がノズルホルダの小径部に当接するまで後退するので、この後退停止時の位置も規定位置となる。

【0015】

この凸部の外形を非円形とすると、洗浄により生じた排水や異物が凸部とノズルホルダ内面又は細管内面との間を容易に通過する。

【0016】

このノズルホルダを内管及び外管を有した二重管構造とし、内管及び外管に開口を非対面状にずれた位置関係にて設けることにより、ノズルからの噴出水が外周囲に直に噴出することが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施の形態に係る熱交換器の細管内面内の洗浄装置の概略的な説明図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】（ａ）はランスの側面図、（ｂ）はランスの正面図である。

【図4】ノズルホルダの長手方向の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図１〜４を参照して実施の形態について説明する。

【0019】

図１の通り、熱交換器バンドル１の管板２に多数の伝熱管（細管）３の一端が溶接により固着されている。伝熱管３は管板２を貫通しており、その一端側の開口がバンドル１外に向って開放している。

【0020】

細管洗浄装置は、筒状のノズルホルダ１０の先端部を洗浄対象伝熱管３と同軸状となるように管板２に当接させ、該ノズルホルダ１０内に配置しておいたノズル５をノズルホルダ１０から伝熱管３内に挿入し、フレキホース（フレキシブルホース）６及びランス７を介して供給される高圧水をノズル５の噴出孔から斜め後方に噴出するよう構成されている。フレキホース６の後端は高圧ポンプ（図示略）に接続されている。

【0021】

ノズル５はランス７の先端に取り付けられている。図３に拡大して示される通り、ランス７は円筒状である。ランス７の後部の外周面に凸部７ａが周回して設けられている。図３（ｂ）の通り、凸部７ａはランス７の軸心と直交する断面の外形が非真円形（この実施の形態では、４角部が円弧形とされた略四角形）であり、ノズルホルダ１０や伝熱管３の内周面と凸部７ａとの間に隙間があくように構成されている。

【0022】

ノズルホルダ１０は、図４に示す通り、内管１１と、該内管１１に外装された外管１２とを有した二重管構造を有している。内管１１は円筒状であるが、後端近傍の内周面に小径部１１ａが設けられている。この小径部１１ａの内径は、凸部７ａの最大直径よりも小さい。また、該内管１１の該小径部１１ａよりも後方の最後部内周面には、ガイドチューブ１４の接続用のめねじ１１ｂが刻設されている。

【0023】

内管１１の後部外周面は大径部１１ｃとなっており、この大径部１１ｃに外管１２の後部が嵌着されている。大径部１１ｃよりも前方側にあっては、内管１１と外管１２との間には、隙間があいている。内管１１及び外管１２には、この隙間に臨むようにして異物及び洗浄排水排出用の開口１１ｅ，１２ｅが設けられている。外管１２の先端は、内管１１の先端よりも若干後退している。

【0024】

内管１１の後端側には、内管１１と同軸状のガイドチューブ１４の先端側が連結されている。このガイドチューブ１４の後端側は、図１の通り、フレキホース駆動装置２０のマシンフレーム２１の前面に連結されている。

【0025】

マシンフレーム２１の後面部には、フレキホース６が挿通された筒部２１ｅが設けられている。この筒部２１ｅはストッパ係止部として設けられている。筒部２１ｅの内径は、後述のストッパ５０の外径よりも小さい。

【0026】

フレキホース駆動装置２０は、フレキホース６を挟持する下側ローラ２２及び上側ローラ２３を２対備えている。下側ローラ２２は駆動ローラであり、チェーン２４を介してトルクセンサ付きモータ３０によって駆動される。前方側の下側ローラ２２と後方側の下側ローラ２２とはチェーン２５によって連動するよう構成されている。

【0027】

図２に示すように、下側ローラ２２は軸２６に固着されており、軸２６は軸受２７を介してマシンフレームサイド部２１ａに支持されている。軸２６の両端にそれぞれスプロケットホイール２８が固設されている。一方のスプロケットホイール２８はチェーン２４を介してモータ３０によって駆動され、他方のスプロケットホイール２８には下側ローラ２２同士を連動させるためのチェーン２５が懸けられている。

【0028】

上側ローラ２３は従動ローラであり、エアシリンダ３３によってフレキホース６の上面側に押し付けられるよう構成されている。図２の通り、エアシリンダ３３は、マシンフレームのトップ部２１ｂに取り付けられ、ピストンロッド３３ａが鉛直下方に向ってストロークするように配置されている。

【0029】

このピストンロッド３３ａの下端に吊支部材３４が連結されている。この吊支部材３４は、上側ローラ２３のサイド面に沿って垂下する１対の脚部３４ａ，３４ａを有している。該脚部３４ａ，３４ａ間に軸３５が架け渡されている。上側ローラ２３の両サイド面にボス盤３８がそれぞれ固着されており、該ボス盤３８がベアリング（図示略）を介して軸３５に回転自在に保持されている。

【0030】

なお、図示は省略するが、軸３５の両端側に上下方向の貫通孔が設けられ、マシンフレームトップ部２１ｂから垂設されたガイドロッド（図示略）に該貫通孔が摺動自在に嵌合している。これにより、軸３５及びそれに支持された上側ローラ２３は、エアシリンダ３３のロッド進退によって水平姿勢を保ったままスムーズに上下動すると共に、フレキホース６からフレキホース６の進退方向に反力を受けても該進退方向には不動となっている。

【0031】

フレキホース駆動装置２０のモータ３０は制御盤４０によって制御される。この制御盤４０には、モータ３０を正転させてフレキホース６を前進させるための送りスイッチ４１と、モータ３０を逆転させてフレキホース６を後退させるための引抜スイッチ４２と、非常停止スイッチ４３とが設けられている。また、制御盤４０は、これらのスイッチ操作に連動して、エア配管４８を介してエアシリンダ３３への圧縮空気の給排を行うよう構成されている。

【0032】

フレキホース６にストッパ５０が取り付けられている。このストッパ５０は、ノズル５が伝熱管３内を前進して末端位置に達したときに該ストッパ５０がマシンフレーム後面部の筒部２１ｅの後端面に当たる位置に取り付けられている。ストッパ５０は、例えば接着、カシメ、Ｕボルト等によってフレキホース６に固定される。

【0033】

伝熱管３の洗浄を行うに際しては、図１のように、ノズル５をノズルホルダ１０内に配置しておき、このノズルホルダ１０を伝熱管３と同軸状となるように管板２に当接させる。この状態で送りスイッチ４１を押す。これにより、高圧ポンプが始動し、フレキホース６内に高圧水が送り込まれると共に、モータ３０が正転し、フレキホース６が前進を開始する。なお、ノズル５が斜め後方に高圧水を噴出することにより、ノズル５に前進方向の推進力が付与される。

【0034】

ノズル５は高圧水を噴出しながら、ノズルホルダ１０から伝熱管３内に移動し、さらに該伝熱管３内を前進する。フレキホース６が所定長さだけ送り出されると、ストッパ５０がマシンフレームの筒部２１ｅに当たり、フレキホース６のそれ以上の前進が阻止される。このとき、モータ３０のトルクが急激に増加するが、洗浄作業者が送りスイッチ４１をＯＦＦとするか、引抜スイッチ４２をＯＮに切り換えることにより、モータの過負荷による故障を防止することができる。好ましくは、制御盤４０の制御回路がこのトルク増加を検知すると、モータ３０を停止させる機構を有しているのが良い。

【0035】

次に、引抜スイッチ４２を押すと、モータ３０が逆転し、ノズル５及びフレキホース６が後退する。ノズル５は、ランス７の凸部７ａがノズルホルダ１０の小径部１１ａに当接するまで後退する。凸部７ａが小径部１１ａに当たると、フレキホース６のそれ以上の後退が阻止される。この場合もモータ３０のトルクが急激に増加するが、洗浄作業者が引抜スイッチ４２をＯＦＦとすることにより、モータの過負荷状態を解放することができる。好ましくは、制御盤４０の制御回路が、このトルク増加を検知すると、モータ３０を停止すると共に、高圧ポンプを停止し、フレキホース６への高圧水の供給を停止する機構を有しているのが良い。

【0036】

以上の手順により、１本目の伝熱管３の洗浄が終了するので、ノズルホルダ１０を洗浄が終了した伝熱管３の隣の伝熱管３に移し、同様にして当該伝熱管３の洗浄を行う。この工程を次々と行い、すべての伝熱管３の洗浄を行う。

【0037】

この実施の形態によると、ノズルホルダ１０を管板２に洗浄対象伝熱管３と同軸状に当接させた状態にてノズル５を前進させるので、ノズル５から高圧水が噴出している状態であってもノズル５を伝熱管３にスムーズに挿入することができる。このため、伝熱管の洗浄作業効率が向上する。また、ノズル５の速度を定速とすることにより、洗浄状態が均一でムラのないものとなる。

【0038】

この実施の形態では、高圧水を噴出しているノズル５をノズルホルダ１０から伝熱管３内に移動させ、また高圧水を噴出しているノズル５を伝熱管３内からノズルホルダ１０内に引き抜くようにしているので、伝熱管３の末端部も十分に洗浄される。

【0039】

このノズルホルダ１０には異物及び水抜き用の開口１１ｅ，１２ｅを設けていると共に、ランス７の凸部７ａを非円形としているので、伝熱管３内の異物や洗浄排水がスムーズに排出される。そのため、異物がノズルホルダ１０の内面に付着してランス７の停止位置が変動することも防止される。また、ノズルホルダ１０の内管１１及び外管１２の開口１１ｅ，１２ｅをずらして配置しているので、ノズルホルダ１０内でノズル５から高圧水が噴出しても、この水が周囲に飛び散ることはない。そのため、作業環境も良好である。

【0040】

上記実施の形態の好ましい態様として、モータ３０のトルクに基づいてノズル５が前進限又は後退限まで移動したことを検知するようにしているが、リミットスイッチ等の検知スイッチや近接センサ、又は電気的な導通を検出する検知手段などを採用してもよい。

【0041】

本発明では、モータ３０のトルクが基準値を超えた場合にはモータ３０を停止させ、ノズル５が細管３内に過度に強力に押し込まれることを防止することが好ましい。

【0042】

本発明を特に限定するものではないが、ノズルの移動速度は１〜２ｍ／ｓｅｃ程度が好ましい。高圧水の圧力は２０〜４０ＭＰａ程度が好ましい。

【0043】

なお、図１に示す装置を用い、熱交換器から抜き出したバンドルの細管（細管外径１９ｍｍ、細管内径１３．４６ｍｍ、長さ６１００ｍｍ）を順次洗浄したところ、非熟練作業者でも細管１本当り８．４秒で安全且つ容易に洗浄を行うことができた。

【0044】

因みに、ノズルマンが高圧水ノズルを持つ手作業で洗浄を行う従来方法では、熟練作業者でも細管１本あたり９．５秒要しており、作業者の体力的負荷も大きかった。

【符号の説明】

【0045】

１ バンドル
２ 管板
３ 伝熱管（細管）
５ ノズル
６ フレキホース
７ ランス
７ａ 凸部
１０ ノズルホルダ
１１ 内管
１１ａ 小径部
１１ｅ 開口
１２ 外管
１２ｅ 開口
１４ ガイドチューブ
２０ フレキホース駆動装置
２２，２３ ローラ
２４，２５ チェーン
３０ モータ
３３ エアシリンダ
４０ 制御盤
５０ ストッパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】