特許 7552827 熱交換器および伝熱管外表面の洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】熱交換器および伝熱管外表面の洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   F28G 1/08 20060101AFI20240910BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20240910BHJP

   F28F 9/00 20060101ALI20240910BHJP

   F28G 15/04 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

F28G1/08

F28D7/16 A

F28F9/00 331

F28G15/04

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023191017

(22)【出願日】2023-11-08

【審査請求日】2023-12-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(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】恩川 立基

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６２－１０７２８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－１８０４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１５８９３３９６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１３４０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０７８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｇ １／０８，１５／０４

Ｆ２８Ｆ ９／００，９／２４

Ｆ２８Ｄ ７／１０，７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

胴体管と、
該胴体管内に平行に配置された複数の伝熱管と、
該伝熱管が挿通された貫通孔を有し、該伝熱管の延在方向に進退可能なかき取り板と、
該かき取り板を進退移動させるための駆動手段と、
該伝熱管内に第１流体を流通させる第１流体流通手段と、
該胴体管の内面と該伝熱管との間のチャンバ内に第２流体を流通させる第２流体流通手段と
を有し、該かき取り板が移動することによって前記貫通孔の内周面が伝熱管の外周面と摺動して伝熱管外周面の付着物がかき取られる熱交換器において、
前記第２流体流通手段は、前記胴体管の管軸方向の一端側に設けられた給排口（８）と、他端側に設けられた給排口（９）とを有しており、
該給排口（８）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（８ａ，８ｂ）が設けられており、
該給排口（９）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（９ａ，９ｂ）が設けられている熱交換器であって、
給排口（８ａ）から他の給排口（８ｂ）へ、又は給排口（９ａ）から他の給排口（９ｂ）へ流体を流して汚れ物質を流出させるブローを行う
ことを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記給排口（８）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（８ａ，８ｂ）が設けられ、
前記給排口（９）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（９ａ，９ｂ）が設けられている
請求項１の熱交換器。

【請求項3】

前記チャンバの一端側及び他端側に管板が設けられ、該管板の該チャンバと反対側が前記第１流体の給排室となっており、
前記伝熱管内が該給排室に連通している請求項１の熱交換器。

【請求項4】

前記かき取り板に、該かき取り板同士又は該かき取り板と前記管板とが近接したときに該かき取り板同士の間又は該かき取り板と該管板との間に介在してスペースを形成するための凸部が設けられている請求項３の熱交換器。

【請求項5】

前記駆動手段は、シリンダ及びピストンロッドを備えたシリンダ機構であり、該ピストンロッドの先端が前記かき取り板に連結されている請求項３の熱交換器。

【請求項6】

前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するロッド挿通管が設けられており、
該ロッド挿通管内に前記ピストンロッドが挿通され、
該胴体管外に前記シリンダが配置されている請求項５の熱交換器。

【請求項7】

前記駆動手段は、一端が前記かき取り板に連結されたワイヤロープと、該ワイヤロープを巻き取るためのウインチとを有する請求項３の熱交換器。

【請求項8】

前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するワイヤロープ誘導管が設けられており、
該ワイヤロープ誘導管内に前記ワイヤロープが挿通され、
該胴体管外に前記ウインチが配置されている請求項７の熱交換器。

【請求項9】

前記胴体管の一端側から他端側に向って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の前記かき取り板が配置されており、各かき取り板には前記ワイヤロープを挿通させる小孔が設けられている請求項８の熱交換器。

【請求項10】

ｎは３以上であり、前記第１及び第ｎのかき取り板を駆動させるように、先端が第１のかき取り板に連結された第１のワイヤロープと、先端が第ｎのかき取り板に連結された第ｎのワイヤロープとが設けられており、
第１及び第ｎ以外のかき取り板は、隣接するかき取り板に対し、連結用ワイヤロープによって連結されている請求項９の熱交換器。

【請求項11】

前記かき取り板に、前記貫通孔とは別に、該かき取り板を挟んで一方の側と他方の側とを連通する流通孔が設けられており、該かき取り板が熱交換器のバッフルとして機能するようになっている請求項１の熱交換器。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項の熱交換器の伝熱管の外表面を洗浄する方法であって、
前記かき取り板を前記胴体管の一端側へ移動させる第１の移動工程と、
その後、該一端側の前記給排口（８ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（８ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第１のブロー工程と
を有する熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

【請求項13】

さらに、前記かき取り板を前記一端側から他端側へ移動させる第２の移動工程と、
その後、該他端側の前記給排口（９ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（９ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第２のブロー工程を有する
請求項１２の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

【請求項14】

前記熱交換器は請求項４の熱交換器であり、
前記第１の移動工程を行うことによって、前記一端側の管板と最も該一端側のかき取り板の凸部とが当接し、かつ、隣接するかき取り板の凸部同士が当接し、
前記第２の移動工程を行うことによって、前記他端側の管板と最も該他端側のかき取り板の凸部とが当接する
請求項１３の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は熱交換器に係り、特に伝熱管の外表面に付着した汚れをかき取って装置系外に排出する機構を備えた熱交換器に関する。また、本発明は、この熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

伝熱管の外表面に付着した汚れをかき取って装置系外に排出する物理的な洗浄機構を有する熱交換器の該洗浄機構として、かき取りレバー方式（特許文献１）や移動掃除板方式（特許文献２）が知られている。

【0003】

特許文献１には、樹脂製のシェルアンドチューブ式熱交換器において、複数のバッフルをチューブに沿って往復摺動させることによりチューブ表面に付着した汚れをかき取る構成が開示されている。しかし、チューブ表面に付着した汚れがスライムのように粘着性の高い汚れである場合、かき取られたスライム等がバッフルに付着して残留するおそれがある。

【0004】

特許文献２には、エアシリンダを用いて硬質ゴムまたはプラスチック製の掃除板（伝熱管クリーニング装置）を往復摺動させ、伝熱管の外表面の汚れをかき取る構成が開示されている。しかし、特許文献２の熱交換器は、開放型温水槽に伝熱管を浸漬する構造であるため、伝熱管の外表面近傍における流速を大きくできず伝熱効率が悪いという問題があった。また、かき取った汚れは温水槽底面に落下し、底部の排出口から排水されることになっているが、底部の流速が大きいのは堰の最下部に設けられた隙間付近のみであり、堰から離れた場所に落下した汚れはそのまま堆積することが予想される。また、伝熱管クリーニング装置の洗浄対象は伝熱管のみであり、温水槽内の他の構造物（槽内壁面、底面、堰、掃除板など）は洗浄できないため、温水槽内の汚れ濃度が上がって伝熱管への汚れの付着速度が上がるため、定期的な手動洗浄が必要になることが推定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－２０７８１３号公報

【文献】特開２０１３－０３２８８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、伝熱管の外表面に付着した汚れをかき取り、かき取った汚れを装置系外に効率よく排出することができる熱交換器および伝熱管外表面の洗浄方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の熱交換器は、胴体管と、該胴体管内に平行に配置された複数の伝熱管と、該伝熱管が挿通された貫通孔を有し、該伝熱管の延在方向に進退可能なかき取り板と、該かき取り板を進退移動させるための駆動手段と、該伝熱管内に第１流体を流通させる第１流体流通手段と、該胴体管の内面と該伝熱管との間のチャンバ内に第２流体を流通させる第２流体流通手段とを有し、該かき取り板が移動することによって前記貫通孔の内周面が伝熱管の外周面と摺動して伝熱管外周面の付着物がかき取られる熱交換器において、前記第２流体流通手段は、前記胴体管の管軸方向の一端側に設けられた給排口（８）と、他端側に設けられた給排口（９）とを有しており、該給排口（８）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（８ａ，８ｂ）が設けられており、該給排口（９）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（９ａ，９ｂ）が設けられていることを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様では、前記給排口（８）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（８ａ，８ｂ）が設けられ、前記給排口（９）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（９ａ，９ｂ）が設けられている。

【0009】

本発明の一態様では、前記チャンバの一端側及び他端側に管板が設けられ、該管板の該チャンバと反対側が前記第１流体の給排室となっており、前記伝熱管内が該給排室に連通している。

【0010】

本発明の一態様では、前記かき取り板に、該かき取り板同士又は該かき取り板と前記管板とが近接したときに該かき取り板同士の間又は該かき取り板と該管板との間に介在してスペースを形成するための凸部が設けられている。

【0011】

本発明の一態様では、前記駆動手段は、シリンダ及びピストンロッドを備えたシリンダ機構であり、該ピストンロッドの先端が前記かき取り板に連結されている。

【0012】

本発明の一態様では、前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するロッド挿通管が設けられており、該ロッド挿通管内に前記ピストンロッドが挿通され、該胴体管外に前記シリンダが配置されている。

【0013】

本発明の一態様では、前記駆動手段は、一端が前記かき取り板に連結されたワイヤロープと、該ワイヤロープを巻き取るためのウインチとを有する。

【0014】

本発明の一態様では、前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するワイヤロープ誘導管が設けられており、該ワイヤロープ誘導管内に前記ワイヤロープが挿通され、該胴体管外に前記ウインチが配置されている。

【0015】

本発明の一態様では、前記胴体管の一端側から他端側に向って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の前記かき取り板が配置されており、各かき取り板には前記ワイヤロープを挿通させる小孔が設けられている。

【0016】

本発明の一態様では、ｎは３以上であり、前記第１及び第ｎのかき取り板を駆動させるように、先端が第１のかき取り板に連結された第１のワイヤロープと、先端が第ｎのかき取り板に連結された第ｎのワイヤロープとが設けられており、第１及び第ｎ以外のかき取り板は、隣接するかき取り板に対し、連結用ワイヤロープによって連結されている。

【0017】

本発明の一態様では、前記かき取り板に、前記貫通孔とは別に、該かき取り板を挟んで一方の側と他方の側とを連通する流通孔が設けられており、該かき取り板が熱交換器のバッフルとして機能するようになっている。

【0018】

本発明の伝熱管外表面の洗浄方法は、本発明の熱交換器の伝熱管の外表面を洗浄する方法であって、前記かき取り板を前記胴体管の一端側へ移動させる第１の移動工程と、その後、該一端側の前記給排口（８ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（８ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第１のブロー工程とを有する。

【0019】

本発明の伝熱管外表面の洗浄方法の一態様は、さらに、前記かき取り板を前記一端側から他端側へ移動させる第２の移動工程と、その後、該他端側の前記給排口（９ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（９ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第２のブロー工程を有する。

【0020】

本発明の伝熱管外表面の洗浄方法の一態様にあっては、前記第１の移動工程を行うことによって、前記一端側の管板と最も該一端側のかき取り板の凸部とが当接し、かつ、隣接するかき取り板の凸部同士が当接し、前記第２の移動工程を行うことによって、前記他端側の管板と最も該他端側のかき取り板の凸部とが当接する。

【発明の効果】

【0021】

本発明の熱交換器及び伝熱管外表面の洗浄方法によると、かき取り板を胴体管の端部側まで移動させることにより、伝熱管外表面から汚れがかき取られる。このかき取られた汚れは、給排口から洗浄水をブローすることにより、胴体管外に効率よく排出される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施の形態に係る熱交換器の、胴体管内を透視状態として示す正面図（図１（ａ））と、背面図（図１（ｂ））である。

【図2】図１（ａ）のII－II線に沿う断面図である。

【図3】かき取り板の斜視図である。

【図4】伝熱管とかき取り板との構成を示す斜視図である。

【図5】図１の熱交換器のかき取り工程を示す正面図である。

【図6】別の実施の形態に係る熱交換器の胴体管内を透視状態として示す正面図である。

【図7】図６の伝熱管とかき取り板との構成を示す斜視図である。

【図8】図６の熱交換器のかき取り工程を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

【0024】

＜シリンダ方式＞
図１～５は、シリンダ方式を用いる第１の実施の形態を示している。図１に示すように、本実施形態に係る熱交換器１は、円筒形の胴体管２と、胴体管２内に設けられた複数本の伝熱管３とを備える。本実施形態では、円筒形の胴体管２の軸心線方向を上下方向とする構成としているが、本発明の熱交換器は、胴体管の軸心線方向は水平方向であってもよく、斜め方向であってもよい。

【0025】

胴体管２の軸心線方向の両端側の鏡板部には、第１流体の給排口４，５が設けられている。胴体管２の頂部側の給排口４の近傍には、上管板６が板面を水平方向にして設けられている。

【0026】

上管板６の外周縁は、胴体管２の内周面に溶接等により水密的に固着されている。胴体管２の底部側の給排口５の近傍には、下管板７が板面を水平方向にして設けられている。下管板７の外周縁は、胴体管２の内面に溶接等により水密的に固着されている。

【0027】

上管板６の上側が給排室２１となっており、下管板７の下側が給排室２２となっている。上管板６と下管板７との間がチャンバ２０となっている。

【0028】

胴体管２の側面の上部（上管板６の直下）には第２流体の給排口８（８ａ，８ｂ）が設けられており、胴体管２の側面の下部（下管板７の直上）には第２流体の給排口９（９ａ，９ｂ）が設けられている。第２流体は、チャンバ２０内を給排口８から給排口９へ（又はその逆に）流れる。

【0029】

第２流体の給排口８，９は、後述のように、伝熱管の外表面の汚れを排出するために、それぞれ２個以上配置されることが望ましく、その配置は、胴体管２の円周方向に等間隔で、水平面で同じ高さになるよう配置されることが望ましい。しかし、給排口の数が増えすぎると構造が複雑化しコストアップの要因となるので、給排口８，９の数はそれぞれ２～４個が望ましい。この実施の形態では、給排口８，９としてそれぞれ２個の給排口８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが胴体管２の直径方向に対峙して設けられている。

【0030】

複数本の伝熱管３は、胴体管２のチャンバ２０内に上下方向に平行に配置されている。伝熱管３の上端部は上管板６を貫通し、伝熱管３内が給排室２１内に連通している。伝熱管３の下端部は下管板７を貫通し、伝熱管３内が給排室２２に連通している。給排口４から流入した第１流体は、給排室２１から複数の伝熱管３の内部を通過して第２流体と熱交換し、給排室２２を経て給排口５から流出する。第１流体の流れ方向はこれと逆でもよい。

【0031】

胴体管２のチャンバ２０内には、上下方向に移動可能な複数枚（この実施の形態では３枚）のかき取り板１０が水平方向に設けられている。かき取り板１０は平面視で円形であり、その直径は胴体管２の内径よりわずかに（概ね２ｍｍ以下）小さい程度である。

【0032】

かき取り板１０には、伝熱管３の貫通孔１４が設けられており、貫通孔１４に伝熱管３が挿通されている。貫通孔１４の孔径は、伝熱管３の外径と同じか、わずかに（概ね２ｍｍ以下）大きい程度である。かき取り板１０が上下に移動することにより、伝熱管３の外表面と貫通孔１４の内周縁が摺動し、該外表面の汚れがかき取られる。

【0033】

また、かき取り板１０には、第２流体がかき取り板１０の上側から下側へ、又は下側から上側へ通過できるように、流通孔１３が設けられている。

【0034】

この実施の形態では、図２～４に示すように、流通孔１３はかき取り板１０の外縁部に沿う弦弧形の開口とされているが、かき取り板１０の外縁部を弦方向に切り欠いた形状の切り欠き部であってもよい。

【0035】

流通孔１３の大きさは、かき取り板１０の面積の５～３０％程度が好ましい。流通孔１３内には、伝熱管３が挿通されてもよく、挿通されなくてもよい。

【0036】

この実施の形態では、１枚のかき取り板１０に１個の流通孔１３が設けられている。各かき取り板１０の流通孔１３は、隣接するかき取り板１０，１０において、胴体管２の軸心線を挟んで対向する位置にあることが望ましい。例えば、上側から奇数番目のかき取り板１０にあっては、流通孔１３を図１の右側に位置させ、偶数番目のかき取り板１０にあっては、流通孔１３を図１の左側に位置させる。

【0037】

また、図４に示すように、対向する伝熱管３の位置に流通孔１３を設けることにより、対応する伝熱管３の貫通孔１４の設置を省略することもできる。

【0038】

流通孔１３を有したかき取り板１０は、熱交換器１の通常運転時には、チャンバ２０内を第２流体が給排口８から給排口９へ（又はその逆に）流れるときの流路長が長くなるようにするための邪魔板としての機能を有する。

【0039】

この実施の形態では図１に示すように、通常運転状態において、給排口８又は９からチャンバ２０内に流入した第２流体は、各流通孔１３を通り、チャンバ２０内をジグザグ状に流れ、給排口９又は８から流出する。第１流体と第２流体とは、各伝熱管３の管壁を介して熱交換する。

【0040】

なお、第１流体と第２流体との流れ方向は並流でも向流でもよい。流れを向流とすることで、並流よりも伝熱効率を向上させることができる。

【0041】

この実施の形態では、かき取り板１０は３枚設置されているが、２～７枚程度であればよく、これに限定されない。かき取り板１０の枚数を増やすことで、伝熱管３からの汚れ除去能力が向上する。熱交換器１の定常運転状態において、かき取り板１０，１０の間隔は、略均等であり、胴体管２の上管板６と下管板７との距離の１０～３５％、特に１５～２５％程度が好ましい。かき取り板１０の厚さは１ｍｍ～２０ｍｍ、特に２ｍｍ～１０ｍｍ程度が好ましい。

【0042】

かき取り板１０の上面には凸部１１が設けられている。この凸部１１は、図５のように、かき取り板１０が上昇限まで移動した際に、かき取り板１０同士又は上管板６とかき取り板１０とが密着状に重ならないようにするスペーサとしての機能を有している。

【0043】

かき取り板１０の下面には凸部１２が設けられている。この凸部１２は、かき取り板１０が下降限まで移動した際に、かき取り板１０同士又は下管板７とかき取り板１０とが密着状に重ならないようにするスペーサとしての機能を有している。

【0044】

この実施の形態では、各凸部１１，１２は、各かき取り板１０の中央部に同軸状に配置されているが、中央部でなくてもよく、また同軸上でなくてもよく、これに限定されない。

【0045】

かき取り板１０の移動用駆動装置としては、油圧シリンダや空圧シリンダ等を動力源としたシリンダ方式や、ワイヤ等による牽引方式などが採用される。

【0046】

図１～５は、シリンダ方式を採用している。図１に示すように、かき取り板１０の枚数分のシリンダ１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ）を胴体管２の一端部に、ロッド長手方向が胴体管２の軸心線と平行方向となるように設置してある。各シリンダ１６から延出するピストンロッド１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）の先端にかき取り板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを固定している。

【0047】

図３では図示を省略しているが、かき取り板１０Ａにはピストンロッド１５Ｂ，１５Ｃを遊挿させる挿通孔が設けられ、かき取り板１０Ｂにはピストンロッド１５Ｃを遊挿させる挿通孔が設けられている。挿通孔の孔径は、ピストンロッド１５の外径よりもわずかに（概ね２ｍｍ以下）大きい程度である。

【0048】

図１（ａ）に示すように、胴体管２の天部側の鏡板部と上管板６との間にロッド挿通管１５ｐが架設されており、ロッド挿通管１５ｐ内が給排室２１内から隔絶されている。ロッド挿通管１５ｐ内はチャンバ２０内に連通している。各ピストンロッド１５はそれぞれロッド挿通管１５ｐ内を通ってチャンバ２０内に延出している。ロッド挿通管１５ｐの内周面とピストンロッド１５の外周面との間にシール材を設置することで、チャンバ２０内の第２流体がロッド挿通管１５ｐ内を通って漏洩することを防止している。

【0049】

このように構成された熱交換器において、伝熱管３の外周面に付着した汚れ物質を除去する洗浄を行うには、図１において第１流体及び第２流体の流通を停止させた状態で、シリンダ１６を作動させてかき取り板１０を上方に移動させる。そうすると、貫通孔１４の内周面と伝熱管３の外周面とが擦れ合い、伝熱管３の外周面の汚れ物質（付着物）がかき取られる。かき取られた汚れ物質は、かき取り板１０上に落下する。また、胴体管２の内周面に付着していた汚れ物質も、かき取り板１０の外周縁によってかき取られ、かき取り板１０上に落下する。

【0050】

すべてのかき取り板１０Ａ～１０Ｃを各々上昇限すなわち図５の状態にまで上昇させた後、図５の状態に保持する。この実施の形態では、各かき取り板１０Ａ～１０Ｃ同士の間には凸部１１，１２の合計高さ分の隙間があいており、かき取り板１０Ａと上管板６との間には凸部１１の高さ分の隙間が空いている。また、かき取り板１０Ｃの上面は、給排口８ａ，８ｂの下縁と略同レベル又はそれよりも上位に位置している。

【0051】

この状態で、一方の給排口８ａから他方の給排口８ｂへ流体を流すブローを行う。そうすると、各かき取り板１０上に溜っていた汚れ物質が、この流体に随伴して給排口８ｂから流出し、各かき取り板１０上には汚れ物質は殆ど残留しないようになる。

【0052】

この作用機構を実現するためには、かき取り板１０Ａ～１０Ｃを図５の状態まで上昇させたとき、最下段のかき取り板１０Ｃの上面が給排口８ａ、８ｂの下端より上位に配置している必要があるので、その点を踏まえてかき取り板の枚数や凸部の高さなどを設計しておく必要がある。

【0053】

なお、ブローを行うときは、汚れを同じ箇所に蓄積させないために、流入用給排口８ａと流出用給排口８ｂとの間の流れの向きを入れ替える操作を行うことが望ましい。

【0054】

図５の状態における汚れ物質のブローの終了後、各ピストンロッド１５を突出させてかき取り板１０を下方移動させて図１の元の状態に戻して通常運転に復帰してもよく、図１の状態を経てさらに各かき取り板１０を下降限まで移動させ、各かき取り板１０が下管板７に載った着底状態としてもよい。かき取り板１０が着底状態まで移動する間にかき取られた汚れ物質は、かき取り板１０上や下管板７上に溜まる。そこで、着底状態となった後、一方の給排口９ａから他方の給排口９ｂに流体を流し、汚れ物質をブローする。

【0055】

この作用機構を実現するためには、かき取り板１０Ａ～１０Ｃを着底状態まで下降させたとき、最上段のかき取り板１０Ａの下面が給排口９ａ、９ｂの上端より下位に配置している必要があるので、その点を踏まえてかき取り板の枚数や凸部の高さなどを設計しておく必要がある。

【0056】

このブロー停止後、図１の元状態とし、通常運転に復帰するか、又はさらに上記のかき取り及びブロー工程を繰り返す。

【0057】

このようにして、伝熱管３等に付着した汚れ物質を十分に除去し、かき取った汚れ物質を速やかに胴体管２外に排出することができる。

【0058】

なお、第２流体としては、生物処理装置の入口水、または、地下からくみ上げられた熱水が例示されるが、これに限定されない。また、ブロー用の洗浄水としては、第２流体を用いてもよく、これとは別の流体を用いてもよい。

【0059】

＜ワイヤ駆動方式＞
図６～８は、かき取り板１０を、ワイヤロープ（以下、ワイヤという。）１７及び巻取装置としてのウインチ（図示略）によって移動させるようにしたワイヤ駆動方式を用いる第２の実施の形態に係る熱交換器１’を示している。

【0060】

なおこの実施形態では図３で図示を省略しているピストンロッド１５を遊挿させる挿通孔を設けない形状のかき取り板を用いる。また、かき取り板１０には凸部１１，１２の軸心部を通ってかき取り板１０を上下方向に貫通する直径１０ｍｍ程度の小孔１８が設けられている。

【0061】

なお、ワイヤ１７は、腐食の観点から金属製ではないこと、または樹脂など耐食性物質で被覆されていることが望ましい。

【0062】

この実施の形態では、ワイヤ１７の条数はかき取り板１０の枚数と同数とされており、図示の例では３条のワイヤ１７Ａ，１７Ｂ、１７Ｃが用いられている。

【0063】

ワイヤ１７を上方に延出させるために、ワイヤ誘導管１９Ａが設けられ、ワイヤ１７を下方に延出させるためにワイヤ誘導管１９Ｂが設けられている。

【0064】

ワイヤ誘導管１９Ａは、下端が上管板６を貫通し、その内部がチャンバ２０内に連通している。ワイヤ誘導管１９Ａの上部は、胴体管２の上側の鏡板部を貫通して上方に延出している。ワイヤ誘導管１９Ａの上端部にバルブ２０Ａが設けられている。

【0065】

ワイヤ誘導管１９Ｂは、上端が下管板７を貫通し、その内部がチャンバ２０内に連通している。ワイヤ誘導管１９Ｂの下部は、胴体管２の下側の鏡板部を貫通して下方に延出している。ワイヤ誘導管１９Ｂの下端部にバルブ２０Ｂが設けられている。

【0066】

各ワイヤ１７は、バルブ２０Ａ、ワイヤ誘導管１９Ａ、チャンバ２０、各かき取り板１０の小孔１８、ワイヤ誘導管１９Ｂ及びバルブ２０Ｂに引き通されている。

【0067】

バルブ２０Ａ，２０Ｂは、開弁時にはワイヤ１７が自由に移動し、閉弁時にはチャンバ２０からの流体の流出を阻止しうるよう構成されている。バルブ２０Ａ，２０Ｂとしては、例えば径方向に進退可能なゴム等の弾性材料よりなる１対の弁体と、該弁体を進退させるための進退機構とを有したものとされる。１対の弁体を前進させて前端面同士を当接させると、弁体の先端同士が、ワイヤ１７を挟み込んだ状態で密着し、閉弁状態となる。弁体を後退させると、バルブ２０Ａ，２０Ｂが開弁状態となり、ワイヤ１７が自由に移動しうるようになる。

【0068】

３条のワイヤ１７のうち、第１のワイヤ１７Ａは、上段のかき取り板１０Ａの小孔１８部分に留め付けられ、第２のワイヤ１７Ｂは、中段のかき取り板１０Ｂの小孔１８部分に留め付けられ、第３のワイヤ１７Ｃは、下段のかき取り板１０Ｃの小孔１８部分に留め付けられている。

【0069】

ワイヤ１７をかき取り板１０の小孔１８部分に留め付ける構成の一例について次に説明する。

【0070】

この例では、ワイヤ１７を途中で上側ワイヤと下側ワイヤの２本に分断し、上側ワイヤの下端及び下側ワイヤの上端にそれぞれアイ部を設ける。各アイ部をそれぞれボルト等によってかき取り板１０の小孔１８部分に固定する。

【0071】

ボルトを用いる代わりに、小孔１８に直径方向にピンを着脱自在に設け、各アイ部に該ピンを挿通させ、該ピンを小孔１８に固定することによってもワイヤ１７をかき取り板１０に留め付けることができる。

【0072】

アイ部の代りに鉤状フック部を設け、凸部１１又は１２に予め設けておいたフック係合部材に該フック部を係止させることによってもワイヤ１７を小孔１８部分に留め付けることができる。

【0073】

かき取り板１０の移動用ウインチとして、該ワイヤ１７の上端側を巻き取る上側ウインチと、下端側を巻き取る下側ウインチ（いずれも図示略）が設けられている。

【0074】

上側ウインチ及び下側ウインチは、それぞれワイヤ１７の条数と同数の台数で設置されており、各ワイヤ１７はそれぞれ別個に巻き取り（ワインド）、巻き出し（リリース）可能となっている。

【0075】

上側ウインチでワイヤ１７Ａの上部を巻き取り、下側ウインチからワイヤ１７Ａの下部を巻き出すと、かき取り板１０Ａが上方に移動する。

【0076】

同様に、上側ウインチでワイヤ１７Ｂ又は１７Ｃの上部を巻き取り、下側ウインチから各々の下部を巻き出すと、ワイヤ１７Ｂ又は１７Ｃが上方に向って送られ、かき取り板１０Ｂ又は１０Ｃとが上方に移動する。

【0077】

各ウインチの巻き取り、巻き出しを逆にすると、かき取り板１０は下方に移動する。

【0078】

このように構成された熱交換器１’において、伝熱管３の外周面に付着した汚れ物質を除去する洗浄を行うには、第１流体及び第２流体の流通を停止した状態で、ウインチ操作によりワイヤ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを上方送りしてかき取り板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを図８の上昇限状態まで移動させる。

【0079】

この図８の状態は前記図５の状態と同様である。

【0080】

図８の状態で、給排口８ａから給排口８ｂへ流体を流してブローを行う。

【0081】

ブロー終了後、かき取り板１０を下方移動させて図６の元状態に戻して通常運転に復帰してもよく、図６の状態を経てさらに各かき取り板１０を下方移動させ、各かき取り板１０が下管板７に載った着底状態とし、給排口９ａから給排口９ｂに流体を流してブローしてもよい。

【0082】

このようにして図６～８の実施の形態によっても、伝熱管３等に付着した汚れ物質を十分に除去し、かき取った汚れ物質を速やかに胴体管２外に排出することができる。

【0083】

＜ワイヤ駆動方式の別態様＞
図６～８では、各かき取り板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにそれぞれ移動用ワイヤ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを接続し、各ワイヤの上下にそれぞれウインチを設けて各かき取り板１０Ａ～１０Ｃを個別に移動させるようにしているが、かき取り板１０Ｂについては、かき取り板１０Ａ，１０Ｃに従動するワイヤ構成としてもよい。

【0084】

例えば、移動用ワイヤ１７Ｂを省略し、代りに、かき取り板１０Ｂを連結用ワイヤによってかき取り板１０Ａに連続して吊支させ、かき取り板１０Ｂ，１０Ｃ同士を連結用ワイヤによって連結してもよい。

【0085】

この態様において、かき取り板１０Ａ，１０Ｃをウインチ操作によって上方移動させると、この移動途中でまずかき取り板１０Ａが上管板６に当接するので、ワイヤ１７Ａ用ウインチを停止させる。そうすると、かき取り板１０Ｂも一旦停止する。ワイヤ１７Ｃについては、ウインチにより引き続き上方移動させる。

【0086】

このようにしてかき取り板１０Ｃが上方移動していると、その途中でかき取り板１０Ｃがかき取り板１０Ｂに当接し、それ以降はかき取り板１０Ｂ，１０Ｃが一体的に上方移動する。そして、かき取り板１０Ｂがかき取り板１０Ａに当接するまで上昇すると、図８の状態となる。

【0087】

また、この図８の状態でワイヤ１７Ｃのみを下方送りするようにウインチを操作し、かき取り板１０Ｃ，１０Ｂを下方移動させる。やがてかき取り板１０Ｂとかき取り板１０Ａ，１０Ｃ間の連結ワイヤが緊張するので、これ以降はワイヤ１７Ａも下方送りするようにウインチを操作し、かき取り板１０Ａも下方移動させる。これにより、やがて図６の元状態に復帰する。

【0088】

その後、さらにワイヤ１７Ａ，１７Ｃを下方送りすることにより、かき取り板１０Ａ～１０Ｃが着底状態となる。

【0089】

また、図６～８では、各ワイヤの上下にそれぞれウインチを設けるようにしているが、上側ウインチ及び下側ウインチを共通とすることも可能である。つまりウインチでワイヤの上部を巻き取ると、それに伴ってワイヤの下部が巻き出されるようにするものである。

【0090】

このようにかき取り板１０Ｂを従動移動方式、あるいは上側ウインチ及び下側ウインチを共通にする方式とすると、ウインチの数が少なくて済む。また、かき取り板の移動のためのウインチ操作も簡易となる。

【0091】

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、第２流体の給排口を周方向へ等分位置に４個設け、ブローを２個の場合のブロー方向と直交方向にも行うことができるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0092】

１，１’ 熱交換器
２ 胴体管
３ 伝熱管
４，５ 第１流体の給排口
６ 上管板
７ 下管板
８，９ 第２流体の給排口
１０ かき取り板
１１，１２ 凸部
１３ 流通孔
１４ 貫通孔
１５ ピストンロッド
１５ｐ ロッド挿通管
１６ シリンダ
１７ ワイヤ
２０ チャンバ
２１，２２ 給排室

【要約】

【課題】伝熱管の外表面に付着した汚れをかき取り、かき取った汚れを装置系外に確実に排出することができる熱交換器および伝熱管外表面の洗浄方法を提供する。
【解決手段】胴体管２と、該胴体管２内に平行に配置された複数の伝熱管３と、該伝熱管３が挿通された貫通孔１４を有し、該伝熱管３の延在方向に進退可能なかき取り板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、該かき取り板１０Ａ～１０Ｃを進退移動させるための駆動手段と、該伝熱管３内に第１流体を流通させる第１流体流通手段と、該胴体管２の内面と該伝熱管との間のチャンバ２０内に第２流体を流通させる第２流体流通手段とを有し、該かき取り板１０Ａ～１０Ｃが移動することによって前記貫通孔１４の内周面が伝熱管３の外周面と摺動して伝熱管外周面の付着物がかき取られる熱交換器１。胴体管２の給排口（８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ）によってかき取り物のブロー排出を行う。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】