JPH06273091A

JPH06273091A - 熱交換器のチューブ洗浄装置

Info

Publication number: JPH06273091A
Application number: JP5058388A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Koseki; 康雄小関; Hikari Murakami; 光村上; Seiji Koike; 清二小池; Isao Okochi; 功大河内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【構成】掻き取り剥離除去作用に優れたブラシ部と、糸
状異物除去と拭き取り仕上げ除去作用に優れた弾性変形
を利用したスポンジ部とを、流れ（軸）方向に直列に配
置して統合一体化した掃除材を、チューブ内を往復移動
させて内壁に付着した汚れを除去する熱交換器のチュー
ブ洗浄装置。【効果】ブラシとスポンジの除去作用を複合させること
により、チューブ洗浄時間と回数を大幅に短縮し、熱交
換器の稼働時間の増大と熱交換性能低下を防ぐことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海水や下水等から未利
用熱を回収するヒートポンプや熱回収器等を対象とした
熱交換器のチューブの両端に収納器をもうけチューブ内
部を掃除材を移動させながら掃除させるものにおいて、
チューブ内部流体の流れ方向を熱交換器出入口に備えた
バルブを利用して正方向及び逆方向に適時変換して掃除
材を往復させ、チューブ内壁を掃除させる熱交換器のチ
ューブ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水や下水等から未利用熱を回収するヒ
ートポンプや熱回収器等の熱交換器は、長時間使用する
と、チューブの内壁に異物が堆積し、熱交換効率が著し
く低下する。

【０００３】そこで、熱交換器のチューブ両端に設けた
収納器にチューブ掃除材を収納しておき、掃除材を内部
流体の動力を利用して、定期的に或いは随時チューブ内
を往復させ、チューブ内壁を掃除する方法が公知である
(例えば、特開昭60−33499号公報）。

【０００４】その典型的な従来例を図６に示すが、熱交
換器１内のチューブ２０は、管板５１に拡管等の方法で
取り付けられている。熱交換器１の両端に水室５０があ
り、流体はポンプ３により四方弁２を介して水室５０下
部に流入し、チューブ２０内を通りＵターン後、水室５
０上部より流出する。チューブ２０の両端に収納器３０
が取り付けられており、収納器３０内には、チューブ掃
除材４０が納まっている。

【０００５】図６では、運転時を表し、流体の流れは、
下部チューブでは図面に向かって左方向で、上部チュー
ブでは右方向である。従って、掃除材４０は、下部チュ
ーブ群では左側に上部チューブ群では右側の収納器３０
内に納まっている。チューブ洗浄時は、四方弁２を切替
て、チューブ内の流体を逆方向に流す。即ち、流体を、
ポンプ３で熱交換器１の水室５０上部より流し水室５０
下部より流出させることにより、上部チューブの右側に
設置された収納器３０に収納されていた掃除材４０は、
水流で上部チューブ２０内を左方向に流れ、その内壁を
掃除した後、反対側（左側）の収納器に保持される。下
部チューブ２０では同様に、下部チューブの左側に設置
された収納器３０に収納されていた掃除材４０は、水流
で下部チューブ２０内を右方向に流れ、その内壁を掃除
した後、反対側（右側）の収納器に保持される。

【０００６】図６の洗浄装置に用いる掃除材４０は、図
７のように、針金の芯材４２のまわりにブラシ４３を植
設し、両端に先端部材４１を設けたもので、先端部材４
１で流体の圧力を掃除材の移動力に変換し、ブラシ４３
部で内壁の付着物を剥離除去させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来用いてい
る図７のブラシ型掃除材４０は、粒子状や比較的固い付
着物は、ブラシ４３での掻き取り剥離で、完全除去しや
すいが、粘着性のある軟らかい付着物は、剥離せずブラ
シ接触個所しか掻き取りされないため、完全除去が難し
い。また、毛髪或いは繊維等の糸状の異物が含まれてい
ると、これらの異物がブラシ４３にからみついてくる。
そのため、次第に、管内付着物の増大で流体通路が狭く
なると同時に、糸状異物の付着により掃除材４０の大き
さが大きくなり、ついにはチューブ２０内を移動できな
くなってくる。

【０００８】この種のチューブ洗浄装置は、自動洗浄操
作で熱交換器のチューブを常にきれいに保ち、掃除等の
メンテナンスを省くことができる。しかし、従来のブラ
シ型掃除材は、有機質の軟らかい付着物や毛髪等の糸状
異物が比較的多く含まれる下水等の流体を流す場合は、
短期間に作動不能となり、かなり頻繁にメンテナンスが
必要になる問題点があった。

【０００９】糸状の異物対策として、ブラシの代わりに
スポンジボールを用いる方式があるが、ボールとチュー
ブとの接触面積が少なく掃除回数を増す必要があり、か
つ固い付着物の剥離除去作用が弱い欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、流体に混入する糸状異物
や熱交換器のチューブに付着した粒状付着物そして固い
膜状付着物から軟らかい有機系膜状付着物までの広範囲
の汚れに対し、高効率に除去可能な掃除材とそれを用い
たチューブ洗浄装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従来システムの課題を詳
細に分析した結果、その根本原因が、単一の除去手段を
持つ掃除材で全ての汚れを除去しようとした点にあるこ
とを見出した。そこで、汚れの種類に適した複数の手段
を有機的かつ効果的に一体化した掃除材とそれを用いた
チューブ洗浄装置を発明した。以下、本発明の具体的手
段である複合型掃除材とそれを用いたチューブ洗浄装置
を示す。

【００１２】(1）熱交換器のチューブ両端にチューブ掃
除材の収納器を設け、該掃除材を内部流体の流動押圧力
を利用して前記チューブ内を往復させ、前記チューブ内
壁を掃除するチューブ洗浄装置において、前記掃除材が
ほぼ円柱状をなし、前記掃除材の中央部に、外周部がス
ポンジ状又はゴム等の軟らかい材料と外周部がブラシ状
の固い材料より構成した掃除材にすることにより、ブラ
シで主に固い付着物の掻き取り剥離除去を、スポンジで
主に軟らかい付着物と糸状異物の拭き取り除去させるよ
うに二つ除去手段を一体化し広範囲の汚れ除去を可能と
した。

【００１３】(2）(1）において、掃除材のスポンジ状材
料をブラシ状材料との間に配置したことにより、最初に
付着物をブラシで掻き取り剥離作用で一次除去し、さら
に残った付着物をスポンジで拭き取り仕上げ除去させて
除去性能を向上させた。

【００１４】(3）(1）において、掃除材のスポンジ状材
料表面に環状又は突起状の凹凸溝等を形成、又は粒子を
接着又は付着させて、表面が変形しやすくかつ表面付着
物が移動しやすい形状にしたことにより、チューブ内壁
にスポンジを密着させて拭き取り効果を向上させた。

【００１５】(4）(3）と同様な目的で、スポンジ表面の
みの変形量を増すために、表面部は変形しやすいスポン
ジ材で、その内部に変形しにくいスポンジ又は硬質プラ
スチックや金属からなる内部材から構成し、(2）と同様
の効果をもたせると共に、掃除材が劣化したとき、摩擦
で消耗するスポンジ部のみを交換できる長所もある。ま
た、スポンジ部を同じ材質にし、中心部分のみを高密度
化して硬さを増大させてもよく、逆に表面部のみを低密
度にして変形しやすくしてもよい。

【００１６】(5）(1）において、掃除材のスポンジ状材
料表面にらせん状の凹凸溝等を設けて、掃除材自身を回
転又は掃除材後流に旋回流を与える形状にしたことによ
り、ブラシとスポンジの付着物除去性能を向上させた。

【００１７】(6）(1）において、掃除材のスポンジ状材
料とブラシ状材料の接触面に固い保護部材を設けたこと
により、スポンジ状材料の不必要な軸方向変形を防止し
チューブ内壁へ有効にスポンジ変形圧力が加わるように
して付着物拭き取り性能を向上させた。

【００１８】(7）(1）において、スポンジ状材料をブラ
シ状材料を挟んで配置したことにより、糸状異物を、最
初にスポンジで除去してブラシにからみつかないように
して、ブラシ掻き取り除去後更にスポンジ拭き取り仕上
げを行い、トラブルなく除去性能を向上させた。

【００１９】

【作用】まず、異物除去手段として、固い膜状付着物と
粒状異物の除去を主目的としたブラシ状材料と、糸状異
物と軟らかい膜状付着物の拭き取り除去を主目的とした
スポンジ状材料を組み合わせることにより、各種の汚れ
付着物の洗浄が可能となる。さらに、掃除材の移動方向
が変わることを考慮して、スポンジの両側にブラシを配
置することにより、最初にブラシによる掻き取り除去を
行い次にスポンジによる拭き取り仕上げ除去を行う二段
除去を行い洗浄性能を向上させた。同様に、掃除材の移
動方向が変わることを考慮して、ブラシの両側にスポン
ジを配置することにより、最初にスポンジで糸状異物除
去後、ブラシによる掻き取り除去を行い次にスポンジに
よる拭き取り仕上げ除去を行う三段除去を行いブラシへ
の毛髪等のからみつくトラブルを解消すると同時に洗浄
性能を向上させた。スポンジ表面の凹凸を付けたり、ス
ポンジ両端を固定することにより、チューブ内壁へスポ
ンジ変形圧力を有効に加えて拭き取り除去性能を向上さ
せた。また、スポンジ外周に螺旋状の溝を付けて掃除材
を回転移動させることにより、洗浄性能を向上させた。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を、図１ないし図４を用いて
説明する。以下の実施例は主に掃除材の実施例について
説明するが、その他の部分及び洗浄装置全体は図６とほ
ぼ同様である。

【００２１】図１は本発明となる典型的な掃除材で、ポ
リウレタンなどのスポンジ状のやわらかい部材のスポン
ジ部（ゴム等の弾性に富む材料も含む）４４と、その両
端にばね鋼や耐食性の高弾性金属やその表面にテフロン
やナイロン等をコーテングした材料からなるブラシ部４
３ａ，４３ｂより構成され、スポンジ部４４は両端を保
護部材４５で固定され、スポンジ部４３ａ，４３ｂとブ
ラシ部４４は硬質プラスチックやそれを被覆した金属又
はＳＵＳやチタン等の耐食性金属等の固い材料からなる
芯材４２を介して両端を先端部材４１で保持されてい
る。寸法的には、スポンジ部４３ａ，４３ｂとブラシ部
４４より先端部材４１の径を小さくし、掃除材移動時の
摩擦を少なくする。掃除材に水圧がかかっても芯材があ
るため変形せず、スポンジ部が内壁との摩擦と圧縮を受
けても、両端の保護部材４５軸方向変形が制限され、有
効に径方向の変形だけとなり、偏った変形等による余分
な摩擦増大が防止できる。掃除材が左方向に移動する時
は、先ず左部のブラシ部43ａがチューブ内面に付着した
汚れを掻き取り剥離除去し、次にスポンジ部４４の表面
で残った付着物を拭き取り仕上げ除去する。一方、掃除
材が右に移動するときは、先ず右部のブラシ部４３ｂが
働き、次にスポンジ部４４が働き、掃除材が往復する間
に、掻き取り除去と拭き取り除去の二段洗浄が行われ
る。

【００２２】図２は、スポンジ部の拭き取り除去性能を
向上させた掃除材の実施例であり、スポンジ４４部の表
面に小さな突起４６を多数設けたものである。洗浄操作
時に、内壁と適当な摩擦（汚れ拭き取りのための）がで
るように、スポンジ表面を圧縮変形させる。従って、変
形は表面のみが大きく、全体変形を少なくするためには
中心部は少ない方が有効である。そこで表面に突起をつ
ければ、同じ耐変形性を持つスポンジでも、表面の突起
部のみを、見かけ上、耐変形が弱くでき、全体の変形を
少なく、且つ、スポンジ表面の変形を突起の大きさと数
で自由に調節できる。また、突起の代わりに、弾性を有
するゴム等の粒子を接着又は付着させてもよい。

【００２３】図３は、図２と同様な目的で、スポンジ表
面のみの変形量を増すために、異種の材料を用いた掃除
材の実施例である。即ち、表面部は変形しやすいスポン
ジ材４４ａで、その内部に変形しにくいスポンジ又は硬
質プラスチックや金属からなる内部材４４ｂから構成さ
れている。効果は図２と同様であるが、他に掃除材が劣
化したとき、摩擦で消耗するスポンジ部４４ａのみを交
換できる長所がある。さらにスポンジ部４４ａに、突起
を設ければ、図２と同様に変形具合を自由に調節でき
る。図３の変形例として、スポンジ部４４を同じ材質に
し、中心部分のみを高密度化して硬さを増大させてもよ
く、逆に表面部のみを低密度にして変形しやすくしても
よい。

【００２４】図４は、図２，図３の効果の他に、掃除材
に回転を加えて全体の洗浄能力を増大させた掃除材の実
施例である。即ち、スポンジ部４４の表面にらせん状の
凹凸溝４７を付けたものである。流体の一部をスポンジ
表面のさせん状溝内を高速で通過させて掃除材自身に回
転を与えながら移動させ且つ後流に旋回流を与え、掃除
材の洗浄能力を増大させるとともに、掃除材通過後に残
った微量付着物を、流体の旋回流で除去できる。

【００２５】図５は、特に糸状異物が多い流体に適した
掃除材の実施例である。即ち、図１と逆に、ブラシ部４
３の両側にスポンジ部４４ｃ，４４ｄを配置したもので
ある。以下、掃除材が左に移動する場合を例にとり作用
を説明する。最初に、スポンジ部４４ｃで、流体中の糸
状異物を除去してブラシにからみつかないようにした
後、ブラシ部４３で掻き取り剥離除去しスポンジ部４４
ｄで拭き取り除去する二段洗浄を行い、糸状異物が多く
ても安定して高性能に洗浄できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、二つの除去手段を統合一体化
した掃除材を用いることにより、チューブ内壁に付着す
る広範囲の種類の汚れの洗浄ができ、且つ、二段洗浄に
より洗浄性能が向上するため、チューブ洗浄時間と回数
の短縮が可能となる。ひいては熱交換器の稼働率の向上
と熱交換性能の低下を防止できるため、総合能力の増大
がはかれるチューブ洗浄装置を提供でき、実用上極めて
大きな効果を生まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明となる典型的な掃除材の正面図で、上半
分の断面図。

【図２】本発明となるスポンジ部の性能向上を図った掃
除材の正面図で、上半分の断面図。

【図３】本発明となるスポンジ部の性能改善を図った掃
除材の正面図で、上半分の断面図。

【図４】本発明となる掃除材全体性能の改善を図った掃
除材の正面図で、上半分の断面図。

【図５】本発明となる糸状異物除去に好適な掃除材の正
面図で、上半分の断面図。

【図６】従来の熱交換器のチューブ洗浄装置の説明図。

【図７】従来の掃除材の正面図。

【符号の説明】

１…熱交換器、２…四方弁、２０…チューブ、３０…収
納器、４０…掃除材、４３…ブラシ部、４４…スポンジ
部、４５…保護部材、４６…突起、４７…らせん状溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大河内功茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器のチューブ両端にチューブ掃除材
の収納器を設け、前記チューブ掃除材を内部流体の流動
押圧力を利用して前記チューブ内を往復させ、前記チュ
ーブの内壁を掃除するチューブ洗浄装置において、前記
チューブ掃除材がほぼ円柱状をなし、前記チューブ掃除
材の中央部に、外周部がスポンジ状の材料と外周部がブ
ラシ状の材料から構成されたことを特徴とする熱交換器
のチューブ洗浄装置。
【請求項２】請求項１において、前記スポンジ状材料を
前記ブラシ状材料との間に配置した熱交換器のチューブ
洗浄装置。
【請求項３】請求項１において、前記スポンジ状材料表
面に環状又は突起状の凹凸溝等を形成、又は粒子を接着
又は付着させて、表面のみが変形しやすくかつ表面付着
物が移動しやすい形状にした熱交換器のチューブ洗浄装
置。
【請求項４】請求項１において、スポンジ部の表面部は
変形しやすく内部は変形しにくい材料又は材料密度とし
て、スポンジ部の表面のみが変形しやすくした熱交換器
のチューブ洗浄装置。
【請求項５】請求項１において、前記スポンジ状材料の
表面にらせん状の凹凸溝等を設けて、掃除材自身を回転
又は掃除材後流に旋回流を与える形状にした熱交換器の
チューブ洗浄装置。
【請求項６】請求項１において、前記スポンジ状材料と
前記ブラシ状材料の接触面に固い保護部材を設けた熱交
換器のチューブ洗浄装置。
【請求項７】請求項１において、前記スポンジ状材料を
前記ブラシ状材料を挟んで配置した熱交換器のチューブ
洗浄装置。
【請求項８】請求項１において、前記チュープ洗浄装置
をそなえた熱交換器を有するヒートポンプ，蓄熱装置，
熱回収装置並びにこれらを有する熱回収／あるいは熱供
給システム。