JP2799201B2 - 流体の循環する管の清掃方法および清掃装置 - Google Patents

流体の循環する管の清掃方法および清掃装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の循環する管の清掃方法および清掃装
置に関する。
〔従来技術と問題点〕
公知のように、流体中の懸濁物質および溶解物質、特
に水溶液中の炭酸カルシウムまたは炭化水素中に熱クラ
ッキングによって形成されるコークスはこれらの流体の
流通する導管の内側面に堆積する傾向を有する。これは
特に熱交換管の場合であって、そのクリンカ形成を遅ら
せまたは防止するのでなければ、その効率が急速に低下
する。
もちろん、これらの管を間欠的に清掃する事ができる
が、そのためには熱交換器を停止させ、または熱交換器
の部品の少なくとも一部を取り外して管の清掃後に再び
装着する必要があり、これらの作業は時間とコストがか
かる。
熱交換管の内部に配置されるこの型の装置は業界公知
であって、例えばドイツ特許第457,572号を挙げる事が
できる。この特許は、回転するように機械的連結手段に
よって保持された金属コイルバネ型の可動要素を記載し
ている。
このように実際上、熱交換管の内部に例えばコイル状
の可動要素を配置し、この可動要素が流体によって回転
駆動され、またこの可動要素が管の内側面の接触しある
いは接触しないで、その運動によってクリンカ成形を防
止しまた／あるいはクリンカを清掃して、熱伝導効率を
改良する。
すなわち、先行のフランス特願第2,569,829号におい
て、出願人（コンパニーフランセーズ・ド・ラフィナー
ジュ）は、クリンカ形成を防止し熱伝導を改良するため
に熱交換管の内部に配置される機械的装置を提案し、こ
の装置は少なくとも１つの可動要素と、この可動要素の
少なくとも１つの交流部材とを含み、前記可動要素は不
変形性であって、前記熱交換管内部を循環する流体によ
って連続的に回転させられる構造を有し、また前記鉤留
部材は前記可動要素を熱交換管の軸線回りに自由に回転
させる機械的連結手段を成す。この装置の可動要素はコ
イル形状を有し、例えばコイル状に巻取られた金属線か
ら成る。この特願には、前記の可動要素を自由に回転さ
せるための種々の機械的枢着手段が記載されている。
またこのような可動要素を配置保持する他の装置が同
じくコンパニーフランセーズ・ド・ラフィナージュ名義
のフランス特許第2,612,267号に記載されている。この
特願は、管内部を流体の作用によって回転駆動される可
動要素の末端を配置保持する装置をさせに詳細に記載
し、この装置は、一方においては弾性的に変形する剛性
部材から成る一体的軸受部材を含み、この軸受部材は一
定間隔に相互に離間された少なくとも２本の脚を有し、
これらの脚が前記管の解放末端の中に押しばめされて管
の内側面に弾性的に当接して前記軸受部材を前記管に強
く連結させ、また他方において管の末端の軸線に沿って
軸受に対して回転自在に取り付けられたジャーナルを含
み、このジャーナルが前記回転可動要素に連結される。
前記のような可動要素の配置保持装置を備えた熱交換
管清掃システムは、管内部を循環する液体が比較的多量
の、しかし低硬度の、また管の内側面に対する固着度の
低いクリンカ堆積を生じる液状炭化水素である場合には
特に効果的な事が明らかとなった。
しかし多くの熱交換器においては、はるかに硬質で管
の内側面に強く固着する体積物を生じる流体を使用す
る。これは特に最も通常の流体、すなわち主として炭酸
カルシウムから成るスケールの堆積を生じる水の場合で
ある。
前記の管清掃装置について出願人の実施したテスト
は、管中を循環する液体が炭酸塩を含有する水の場合に
は使用不能である事を示した。実際上、これらの装置の
可動要素は管内側面に堆積したスケールと接触して固定
される傾向があり、その効力を完全に失う。可動要素が
水によって回転駆動されなくなると、管の内側面にスケ
ールが堆積し続け、管の熱伝導特性が急速に劣化し、そ
の清掃のために定期的に取り外す必要がある。
従って出願人は、熱交換管の内部を循環する液体がス
ケールを生じる液体である場合にスケールの堆積を防止
するため、先に提案した装置の改良を研究した。
〔発明の目的および効果〕
従って本発明の目的は、熱交換管の内部を循環する液
体がその内側面にスケールあるいは強く固着する硬質物
質を堆積させる液体である場合にこのスケール堆積を防
止し、このようにして定期的に水管束を清掃のために取
り外す必要をなくす方法および装置を提案するにある。
本発明の他の目的は、管内部を循環する液体によって
回転駆動される可動要素を使用する型の方法および装置
において、可動要素が管内側面のスケールまたはその他
の硬質堆積物と接触して固定される危険のない方法およ
び装置を提案するにある。
本発明の他の目的は、熱伝導率を改良するこの型の方
法および装置を提供するにある。
そのため、本発明の目的は流体の循環する管の内部に
おいて、前記の流体によって可動要素を連続的に回転駆
動し、この可動要素の一端が機械的連結手段によって管
の末端に対して鉤留されてこの可動要素を管の軸線回り
に自由に回転させるように成された管の内部の連続的清
掃法において、前記可動要素は管の内側面をかき落とす
ための少なくとも１つの作動稜部を備え、この稜部は可
動要素の回転中に、管の横断面において管軸線から最も
離間した可動要素部分を成すように配置される流体循環
管の清掃方法にある。
本発明の他の目的は、流体によって回転駆動される形
状の可動要素と、この可動要素を管の軸線回りに自由に
回転させるように可動要素の末端を管の末端に対して鉤
留する機械的連結手段とを含む流体の循環する管の連続
的清掃装置において、前記可動要素は管の内側面をかき
落とすための少なくとも１つの作動稜部を備え、この稜
部は可動要素の回転中に、管の横断面において管軸線か
ら最も離間した可動要素部分を成すように配置される流
体循環管の清掃装置を提供するにある。
実際に出願人は、可動要素のこの単数または複数の作
動稜部による管の内側面の連続的かき落とし作用がこの
内側面上のスケールまたは硬質材料の堆積を防止し、こ
のような堆積が発生する場合にはこれを内側面から剥離
して流体によって同伴除去する事を確認した。この明細
書において、作動稜部とは可動要素の多角形断面の突出
隅部を意味する。
前記の特願に記載のように、可動要素はコイル状に巻
取られた連続長手方部材から成り、本発明によれば、こ
の可動要素の断面は管の内側面をかき落とすように配置
された少なくとも１つの稜部を有する。この断面は多角
形とし、例えば三角形、長方形、台形またはその他とす
る事ができる。
簡単であるが故に好ましい実施態様は、薄い金属バン
ド、すなわち平坦な長方形断面を有する金属バンドをコ
イル状に巻取って構成される。業界において入手可能で
あるが故に好ましい他の実施態様は、半円形または円弧
状の断面の金属バンドをコイル状に巻取って構成され
る。
もちろん本発明は前記の実施態様に限定されるもので
はない。
本発明の装置の機械的連結部分は前記の特願に記載の
ものとし、または他の任意の型とする事ができるが、フ
ランス特願第2,612,267号のシステムが好ましい。
また出願人は、下記の実施例から明らかなように、前
記の装置がこれを備えた管の内側面上のスケール堆積を
防止しまたは減少するのみならず、これらの管が熱交換
器中に使用される際に、この装置が循環液に対して加え
る運動と、管の熱伝導壁体上の液体層を絶えず行進する
事とにより、熱量の伝導率を著しく増大する事を確認し
た。
従って本発明の目的は、前記の方法および装置の熱交
換管中の利点を含む。
〔実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明
する。
第１図と第２図に図示の装置は下記を含む： −ほぼＵ形断面の軸受を成す部材１。その両脚２は底
部３から拡張し、その先端から突起４が突設され、これ
らの脚を熱交換管10の中に押し込む事ができる。
−ジャーナル５。このジャーナルは半球形側面を有す
る頭部６と、軸受１の底部３の開口８に係合した軸部７
とを有し、この軸部７の末端はフック９状に湾曲されて
いる。
−管10の中に配置されたコイル状可動要素11。この可
動要素11は管10の中においてその内部を循環する流体に
よって回転駆動されて、管内側面の連続的清掃を成し、
この要素11の管状の末端12は軸部７のフック状湾曲部９
に鉤留されている。
このようにして部材１はジャーナル５と可動要素11の
軸受を成し、従ってジャーナル５と可動要素11が管10の
中を循環する流体の応力によって自由に回転する事がで
きる。場合によっては、ジャーナル５の頭部６と軸受１
の底部３との間に減摩性座金16を配置する事ができる。
本発明のこの実施態様において、可動要素11は長方形
断面の薄い金属バンドから成り（第３図および第４
図）、管10の内側面の連続清掃のためにこの断面の少な
くとも１つの稜部13が常に管10の内側面に隣接配置され
る。可動要素11の平坦な形状の故に、管10内部を循環す
る流体によって容易に回転駆動され、またその稜部13は
管10の軸線から最も遠く、すなわち管の内側面に最も近
いので、規則的に内側面に隣接して回転駆動されて、そ
のかき落とし作用と流体の乱流作用とによって清掃を保
証する。
また第５図に図示のように、可動要素11は台形断面を
有する事ができ、その稜部14は管の内側面に隣接配置さ
れて、優れたかき落として作用を生じ、またその空力形
状により、循環流体によって容易に回転駆動される。
また第６図に図示のように、可動要素11は半円筒形断
面を有し、その稜部15が管10の内側面に隣接配置される
事ができる。このような金属半円筒体は金属工業から入
手され、従って可動要素11をこの形状に製作する事は容
易である。
もちろん可動要素はコイル以外の形状、例えば特願第
2,569,828号に記載の形状のいずれかを取る事ができる
が、本発明の装置を備える管の内側面に常に隣接する稜
部を有しなければならない。
もちろん本発明は溶解物質を含有する水以外の流体、
例えば亜鉄塩酸などの懸濁物質を含有する水、または非
常に硬い堆積物を形成する尿素ベースの液体混合物ある
いは炭化水素の循環する管の清掃にも使用される。また
本発明は場合によっては多相混合物にも使用される。
出願人は本発明の目的たる装置の動作態様について詳
細には説明しなかったが、出願人は本発明の趣旨の範囲
を限定するつもりはないが可動要素の回転に際して、こ
の可動要素と管との動的接触を保証する単数または複数
の稜部の断面形状の作用によって管の内側面がかき落と
されるものと考える。スケールまたは硬質物質から生じ
る堆積物はこのかき落し作用によって管の内側面から剥
離され、流体の流れによって除去されるので、堆積物が
成長しない。驚くべき事に出願人は本発明の装置が熱交
換器管内部の硬質物質の堆積を防止しまたは減少させる
のみならず、他の条件を同一として熱交換率を著しく改
良する事を発見した。これは特に本発明の方法と装置の
利点を成すものであって下記の説明から明らかとなろ
う。
実施例１ 長さ0.8m、内径15mmの管の中に、本発明の装置の可動
要素として2.5mm×1mmの長方形断面を有するバネ鋼帯を
その断面の小辺が管内部において放射方向に配置される
ように規則的コイル状に巻いたコイルを使用した。
コイルの外径は10mm、そのピッチは17mmであった。
コイルの固定手段として第２図に図示の型の装置を使
用した。
管の中に流体としてスケールを生じる水を0.5m/hの流
量で循環させ、この管に本発明の清掃装置を備えまたは
備えなかった。
下記の事実が検証された。３週間の作動後に、清掃装
置を備えない管の内側面は平均厚さ約1mmのスケール層
によって被覆され、これに対して、清掃装置を備えた管
の内側面は同一の作動条件と作動期間で、平均厚さ0.2m
m以下のスケール層によって被覆されていた。
実施例２ 長さ6m、内径15mmの管の中に、実施例１と同様の可動
要素を配置した。
管の中に石油製品（灯油）を1m/sの速度で循環させ
た。
管外部に管と同心に配置された二重外皮の中に、加熱
用流体を循環させて、管壁体を通しての流体との熱交換
により灯油温度を上昇させた。
同一条件において、灯油の管入口温度（T1）と管出口
温度（T2）を測定して下記の結果を得た。
−装置を備えた管 Ｔ＝T2−T1＝31.4℃ −装置を備えない管 Ｔ＝T2−T1＝27.8℃ これらの結果は、全熱伝導係数の19％の上昇と、内部
熱伝導係数の約100％の増大とに対応する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の清掃装置を備えた熱交換管の断面図、
第２図は第１図の清掃装置の部分的分解斜視図、第３図
は第１図のIII−III線に沿った断面図、第４図は第１図
の装置の可動要素の拡大断面図、第５図と第６図は可動
要素の変形断面を示す第４図と類似の断面図である。 １……軸受、２……脚、３……ジャーナル、10……管、
11……コイル、13,14,15……コイル断面の稜部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タビ、フレシェ フランス国ルアーブル、アブニュ、デ ュ、８、メイ、1945、265 (72)発明者 ロバン、ルタティー フランス国ルアーブル、リュ、ドゥ、セ リ、29 (56)参考文献 特開 昭63−25497（ＪＰ，Ａ) 実公 昭48−31121（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28G 1/06

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体の循環する管（10）の内部において、
    前記の流体によって可動要素（11）を連続的に回転駆動
    し、この可動要素（11）の一端（12）が機械的連結手段
    （1,5）によって管（10）の末端に対して鉤留されてこ
    の可動要素（11）を管（10）の軸線回りに自由に回転さ
    せるように成された管（10）の内部の連続的清掃方法に
    おいて、前記可動要素（11）は回転しながら管の内側面
    をかき落とすための少なくとも１つの作動稜部（13）を
    備え、この稜部（13）は可動要素（11）の回転中に、管
    （10）の横断面において管軸線から最も離間した可動要
    素部分を成すように配置される事を特徴とする流体の循
    環する管の清掃方法。
  2. 【請求項２】流体によって回転駆動される形状の可動要
    素（11）と、この可動要素（11）を管（10）の軸線回り
    に自由に回転させるように可動要素（11）の末端（12）
    を管（10）の末端に対して鉤留する機械的連結手段（1,
    5）とを含む流体の循環する管の連続的清掃装置におい
    て、前記可動要素（11）は回転しながら管の内側面をか
    き落とすための少なくとも１つの作動稜部（13）を備
    え、この稜部（13）は可動要素（11）の回転中に、管
    （10）の横断面において管軸線から最も離間した可動要
    素部分を成すように配置される事を特徴とする流体の循
    環する管の清掃装置。
  3. 【請求項３】可動要素（11）はコイル形状を有する事を
    特徴とする請求項２に記載の清掃装置。
  4. 【請求項４】可動要素（11）は長方形横断面を有する事
    を特徴とする請求項12記載の清掃装置。
  5. 【請求項５】可動要素（11）はコイル状に巻取られた平
    坦な金属バンドによって構成される事を特徴とする請求
    項４に記載の清掃装置。
  6. 【請求項６】バンドは、その横断面の一方の小辺が放射
    方向に向けられるように巻取られる事を特徴とする請求
    項５に記載の清掃装置。
  7. 【請求項７】可動要素（11）は台形断面を有する事を特
    徴とする請求項２または３に記載の清掃装置。
  8. 【請求項８】可動要素（11）は半円形または円弧状断面
    を有する事を特徴とする請求項１または３に記載の清掃
    装置。
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