JPH06281369A - 液相流動層熱交換器と液相流動層熱交換システムおよびそのシステムの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃油，スケール成分，水棲生物等を含む液を
流動化流体とする熱交換器においても、液の良好な分散
状態を維持した上で、液分散を行う部位の洗浄を運転を
停止することなくかつ確実に行えるようにする。 【構成】 本発明の液相流動層熱交換器は、熱交換部３
と、熱交換部３内の液体流により流動せしめられる流動
粒子８含んだ第１の粒子群と、この第１の粒子群の上流
側に設けられ、該第１の粒子群を構成する流動粒子８よ
り流動化流速が大きい粗粒子１１により構成された第２
の粒子群１０と、粗粒子１１が内部に侵入するのを防止
する粒子侵入防止手段を有し第２の粒子群１０を通して
熱交換部３内に液体流を供給する液供給管２５とから構
成され、洗浄運転時には、液流体ａの流量を粗粒子１１
が流動化状態となる流速以上に増大させ、第２の粒子群
１０の洗浄を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体を流動化流体とし
て熱交換操作を行う液相流動層熱交換器と液相流動層熱
交換システムおよびそのシステムの運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液相流動層熱交換器は、伝熱管が配置さ
れた熱交換部内に流動粒子を保持し、この流動粒子を熱
交換部内を流れる液流体により流動化状態とする（流動
層の形成）ことによって、熱交換効率の向上を図った熱
交換器である。

【０００３】このような液相流動層熱交換器において、
安定した熱交換性能を得るためには、流動粒子の均一な
流動化状態を保つことが不可欠であり、機械的な撹拌を
用いる場合を除いては、液体流を均一に分散させるため
に、流動層の上流側に多孔板、金網、あるいはそれらを
組み合せた液分散板が設置される。このような液分散板
においては、一般的にはその整流効果を増加させるため
に開孔率を低くし、また孔径を小さくして液流通抵抗を
増加させる必要がある。さらに、層内の流動粒子を保持
する目的から、分散板の開孔径は流動粒子径よりも小径
のものが使用される。

【０００４】ところで、上記したような液相流動層熱交
換器によれば、伝熱管への廃油等の汚れ物質の付着、堆
積による熱交換効率の低下を抑止できることから、海
水、工場排水、あるいは下水等からの熱回収に応用する
ことが考えられている。しかしながら、上記したような
開孔部の径が小さい液分散板を有する液相流動層熱交換
器において、廃油、スケール成分、水棲生物等は、液分
散板に容易に付着、堆積し、ついには液分散板の閉塞を
引き起こし、熱交換器の運転に重大な支障を来すという
問題がある。

【０００５】このため、液分散板の洗浄装置として、ブ
ラシによる掻き落とし、ハンマーによる衝撃等が考えら
れているが、これらは熱交換器の運転を定期的に停止す
る必要があり、頻繁な洗浄操作による運転費用の高騰を
まねく等といった難点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、液相
流動層熱交換器において、廃油、スケール成分、水棲生
物等を含む液を流動化流体とした場合、それらが液分散
板に容易に付着、堆積して、熱交換器の性能を低下させ
るため、付着、堆積物を定期的に液分散板から除去しな
ければならない。そして、従来の液相流動層熱交換器に
おける洗浄操作は、熱交換器の運転を停止して行わなけ
ればならないため、実運転時間が減少することによっ
て、運転コストが高くなるという問題を有していた。

【０００７】このようなことから、通常運転行程時にお
ける液の分散状態を悪化させることなく、熱交換器を運
転（熱交換操作）した状態で液分散部の洗浄を行うこと
が可能な、運転効率に優れた液相流動層熱交換器が強く
求められている。

【０００８】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、廃油、スケール成分、水棲生物等を
含む液を流動化流体とする熱交換器においても、液の良
好な分散状態を維持した上で、液分散を行う部位の洗浄
を運転を停止することなく、かつ確実に行い、さらに流
動化流体を供給するためのポンプにかかる負荷を大きく
変化させることなく熱交換操作と洗浄操作を行えるよう
にすることによって、高信頼性の下での連続運転を可能
にした液相流動層熱交換器と液相流動層熱交換システム
およびそのシステムの運転方法を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の液相流
動層熱交換器は、熱交換器本体と、この熱交換器本体内
に収納され該本体内に供給される液体流により流動せし
められる第１の粒子群と、この粒子群の上流側に設けら
れ、前記第１の粒子群の粒子より流動化流速が大きい粒
子を含んだ第２の粒子群と、前記第２の粒子群の粒子が
内部に侵入するのを防止するための粒子侵入防止手段を
有し前記第２の粒子群を通して前記熱交換部内に液体流
を供給する液供給管とを具備することを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項２に記載の液相流動層熱交換
システムは、並列に設置される複数の液相流動層熱交換
器と、該複数の熱交換器内に各々液体流を供給し熱交換
を行った後の前記液体流を排出するための配管路と、前
記各々の液相流動層熱交換器に供給される前記液体流の
流量を調整するための複数の流量調整弁と、この複数の
流量調整弁の各々の開度を独立に制御可能な流量調整制
御装置とを具備することを特徴としている。

【００１１】さらに、請求項３に記載の液相流動層熱交
換システムの運転方法は、熱交換器本体と、この熱交換
器本体内に収納され該本体内に供給される液体流により
流動せしめられる第１の粒子群と、この粒子群の上流側
に設けられ、前記第１の粒子群の粒子より流動化流速が
大きい粒子を含んだ第２の粒子群とを具備する液相流動
層熱交換器を複数設置することにより構成される液相流
動層熱交換システムの運転方法において、該熱交換部内
の液体流の流速を、前記第１の粒子が流動化状態となり
かつ前記第２の粒子が静止状態となる流速に設定して熱
交換操作を行う通常運転行程と、前記複数の熱交換器の
少なくとも１基の液流速を、前記第２の粒子が流動化状
態となる流速以上に増大させ熱交換操作を行いつつ前記
第２の粒子群の洗浄を行い、この洗浄時の液体流の増大
分をその他の前記熱交換器に供給されている液体流の一
部を供給することにより賄うように制御した洗浄運転行
程とを有することを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の液相流動層熱交換器において
は、通常運転行程時には流動化状態形成流速が流動粒子
より大きい粒子により構成された第２の粒子群（以下、
液分散層と略称する）によって、流動粒子の均一な流動
化状態を保つことができる。すなわち、通常運転行程時
には液分散層の構成粒子は静止状態を保ち、十分な液分
散機能を発揮する。また、洗浄運転行程時には、液分散
層を構成する粒子が流動化状態となる流速以上に液体流
の流速を高め、液分散層を流動化状態とすることによっ
て、液分散層への廃油、スケール成分、水棲生物等の付
着、堆積を、粒子間の摩擦力、液体流の搬送力、粒子自
身の運動によって除去することが可能となり、液分散層
の閉塞を防止することができる。また、液供給管として
流動化状態形成流速が流動粒子より大きい第２の粒子群
の粒子が内部に侵入するのを防止する粒子侵入防止手段
を有しているので、第２の粒子群の粒子を保持するため
の支持板が不要となり、この支持板の目詰まりを簡単に
防止することができる。

【００１３】さらに、請求項２および３に記載の発明に
おいては液相流動層熱交換器を複数基設置し、少なくと
も１基の液体流の流速を、前記第２の粒子群（以下、液
分散層と略称する）構成粒子が流動化状態となる流速以
上に増大させ、熱交換操作を行いつつ前記液分散層の洗
浄を行い、その時の液体流の増大分をその他の熱交換器
群に供給されている液体流の一部を供給することにより
賄うように、例えば各々の液相流動層熱交換器に供給さ
れる液体流の流量を調整するための複数の流量調整弁と
この複数の流量調整弁の各々の開度を独立に制御可能な
流量調整制御装置とで制御しているので、このことによ
って、液流体を供給するためのポンプにかかる負荷を大
きく変化させることなく熱交換操作と洗浄操作を行うこ
とができると共に、熱交換器群全体の熱交換能力をほと
んど低下させることなく連続運転が可能となり、熱交換
器の信頼性向上および運転費用の低減が実現できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （第１の発明：請求項２および３に記載の発明に対応）
第１の発明に係る液相流動層熱交換システムは、液相流
動層熱交換器を複数台用いたシステムとしての特徴を有
し、そのシステムに適用される各々の液相流動層熱交換
器の構成は、例えば本発明者が先に提案している特願平
３−２９８９７８号に記載されているものを採用するこ
とができる。したがって、第１の発明のシステムとして
の特徴部分を説明する前に、このシステムに採用するこ
とができる上記液相流動層熱交換器の構成について説明
する。

【００１５】図１は第１の発明に適用可能な液相流動層
熱交換器の通常運転行程時における状態を示す図であ
る。同図において、１は熱交換器本体である。この熱交
換器本体１は、液流入部２、熱交換部３および出口バッ
ファー部４を有しており、この熱交換器本体１内を廃
油、スケール成分、水棲生物等を含む液流体ａが流通す
るように構成されている。また、熱交換器本体１には、
液流体ａの上流側に液供給管５が、また下流側に液排出
管６がそれぞれ設けられている。

【００１６】熱交換部３には、複数本の伝熱管７が液流
体ａと直行するように設置されていると共に、流動層
（特許請求の範囲の第１の粒子群に相当する）を構成す
る多数の微細流動粒子８が保持されている。この微細流
動粒子８は、比較的小さな液流速によって流動化状態を
呈するように、粒径および密度が設定されている。微細
流動粒子８の具体例としては、ガラスビーズ、アルミナ
ボール、金属球、珪砂等が挙げられ、例えば平均粒径が
500 μm 〜3000μm 程度のものが好ましく用いられる。

【００１７】また、この熱交換部３の上流側にあたる液
流入部２には、粗粒子支持板９が設置されており、この
粗粒子支持板９上に液分散層（特許請求の範囲における
第２の粒子群に相当する）１０を構成する多数の粗粒子
１１が設置されている。液分散層１０を構成する粗粒子
１１としては、上記微細流動粒子８より流動化流速が大
きい粒子、具体的には微細流動粒子８より粒径が大き
く、かつ密度の大きい粒子が用いられる。なお、粗粒子
１１として、微細流動粒子８と粒径が同等で密度が大き
い材質の粒子や、微細流動粒子８と同一材質で粒径が大
きい粒子を用いることも可能である。

【００１８】通常運転行程においては、図１に示したよ
うに、廃油、スケール成分、水棲生物等を含む液流体ａ
は、液供給管５から熱交換器本体１内に供給され、粗粒
子支持板９および粗粒子１１間を通過した後、熱交換部
３内で微細流動粒子８を激しく流動させ、流動層を形成
する。この流動層内で、伝熱管７中を流れる流体ｂとの
間で熱交換が行われる。微細流動粒子８による流動層
は、液流体ａ側の伝熱管７外表面に形成される温度境界
層を薄くして熱交換効率を高める。しかる後、液流体ａ
は出口バッファー部４を経て液排出管６から排出され
る。この際、液流体ａの流速は、微細流動粒子８が流動
化状態となり、かつ粗粒子１１が流動化状態となる流速
より小さくされているため、粗粒子１１は静止状態を保
ち、液分散層１０が形成される。このような液分散層１
０を液流体ａは通過することにより均一に分散されるた
め、微細流動粒子８の良好な流動状態が保たれる。

【００１９】しかし、通常運転行程を続けていると、液
流体ａに含有された廃油、スケール成分、水棲生物等が
粗粒子１１間や粗粒子支持板９に徐々に付着、堆積し、
液分散層１０が閉塞するおそれが生じる。そこで、定期
的に液流体ａの流量を増加させて、洗浄運転行程へと切
り替える。

【００２０】図２は、この上述の液相流動層熱交換器の
洗浄運転行程時における状態を示す図である。液流体ａ
の流量を増加させると、粗粒子１１は流動を開始し、そ
こに付着、堆積した廃油、スケール成分、水棲生物等
が、粗粒子１１間の摩擦力、液流体ａの搬送力および粗
粒子１１自身の運動等によって除去される。この際、微
細流動粒子８は下流側へ流出する場合があるが、出口バ
ッファー部４の流路断面積を熱交換部３の流路断面積よ
りも十分広く設定しておくことにより液流体ａの流速は
減少し、微細流動粒子８は出口バッファー部４内におい
て流動化状態となり、熱交換器本体１外へ流出されるこ
となく出口バッファー部４内に保持される。

【００２１】ここで、図３に微細流動粒子および粗粒子
の圧力損失と液流速との関係を示す。同図において、実
線Ａは微細流動粒子、実線Ｂは粗粒子の圧力損失特性を
示している。一般に流動層においては、液流速が小さい
場合には粒子は動かず、静止層を形成する。液流速が増
加して最小流動化速度ｕmfに達すると流動を開始し、さ
らに液流速を増加させると、やがて流動終端速度ｕt に
達し、それ以上では粒子が液流体に同伴されて流出して
しまう。すなわち、液流体流速がｕmfからｕtの間が粒
子の流動層形成範囲であり、この間の圧力損失は液流速
に関係無くほぼ一定の値となる。

【００２２】通常運転行程時の熱交換部３内の液流速を
ｕ1 とすると、ｕ1 は微細流動粒子８の最小流動化速度
ｕmf1 と流動終端速度ｕt1の間に設定されているが、粗
粒子１１の最小流動化速度ｕmf2 よりも小さいため、粗
粒子１１は静止して液分散層１０を形成する。

【００２３】また、洗浄運転行程時には、液流体の流量
を増加させて、熱交換部３内の液流速をｕmf2 よりも大
きいｕ2 とすることにより、粗粒子１１を流動させ、粗
粒子１１表面やその間に付着、堆積した廃油、スケール
成分、水棲生物等を除去することができる。この際、微
細流動粒子８はｕ2 がｕt1より大きいため、熱交換部３
からは流出状態となるが、出口側バッファー部４の流路
断面積を熱交換部３の流路断面積よりも十分大きくして
おくことによって、出口側バッファー部４内での液流速
がｕt1以下となり、微細流動粒子８は出口側バッファー
部４内で流動化状態となり流動層を形成するため熱交換
器本体１外へ流出することは無い。

【００２４】また図４は、微細流動粒子の流動層の場合
と、流動粒子が存在しない液単相流の場合の熱伝達率と
液流速の関係を示した図である、図４において、実線Ｃ
は液相流動層の熱伝達率特性、一点鎖線Ｄは液単相流
（微細流動粒子が無い場合）の熱伝達率特性を示してい
る。

【００２５】通常運転行程時の液流速ｕ1 では、熱伝達
率は同一流速での液単相流の場合よりもはるかに大きい
値を示している。そして、液流速を洗浄運転行程時のｕ
2 まで増加させると、微細流動粒子８は熱交換部３より
流出状態となり、伝熱管７の周りには粒子が存在しなく
なるが、液流速の増加と共に液単相流の熱伝達率も増加
するため、通常運転行程時と同等の熱伝達率を得ること
ができ、熱交換部３での交換熱量を減少させることはな
い。

【００２６】次に、図５は第１の発明に係る液相流動層
熱交換システムの具体的な系統構成の一例を示すシステ
ム構成図である。図５に示すように第１の発明の液相流
動層熱交換システムは、複数台の液相流動層熱交換器、
例えばこの実施例の場合には６基（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，
Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６）有している。液流体ａは、液流体供
給ポンプ１２により液流体入口側マニホルド１３で分岐
され、流量調整弁１４を介して各々の流動層熱交換器Ｈ
１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５およびＨ６へ供給さる。そ
して、液流体ａは、上記各々の流動層熱交換器内で熱交
換を行なった後、液流体出口側マニホルド１５に集めら
れ系外へ排出される。

【００２７】このように構成された液相流動層熱交換シ
ステムにおいては、流量調整弁１４が各々の液相流動層
熱交換器Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５およびＨ６に対
応して設けられ、この流量調整弁１４の開度制御を行う
流量調整制御装置により、上記６基の各々の液相流動層
熱交換器に所定の量の液流体ａを供給するように制御さ
れる。

【００２８】この液流体ａの供給制御は以下に示すよう
に行われる。つまり、第１の発明の液相流動層熱交換シ
ステムの運転方法の一例を以下に示す図６を参照して説
明する。ここで図６は、上記のごとく構成された液相流
動層熱交換システムにおける、各液相流動層熱交換器に
供給される液流体の流量と運転時間の関係を示す関係図
である。同図において通常運転行程時の液流体ａの流量
をＶO 、洗浄運転行程時の液流体ａの流量をＶC とす
る。

【００２９】全液相流動層熱交換器Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、
Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６にそれぞれ液流体を流量ＶO で供給し
て通常運転行程を続けていると、液流体ａに含有された
廃油、スケール成分、水棲生物等が液分散層１０に徐々
に付着、堆積し液分散層１０が閉塞するおそれが生じ
る。そこで、定期的に洗浄運転行程を行うのであるが、
この発明における洗浄運転行程では、まず液相流動層熱
交換器Ｈ１の液流量をＶC まで増加させ、洗浄運転行程
を行う。この時の液相流動層熱交換器Ｈ１の液流量増加
分は、他の液相流動層熱交換器Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ
５、Ｈ６に供給されている液流体ａの一部を振り分ける
ことによって賄う。例えば、洗浄運転行程時の液流量Ｖ
C を通常運転行程時の液流量ＶO の２倍（ＶC ＝２×Ｖ
O ）とすれば、他の液相流動層熱交換器Ｈ２、Ｈ３、Ｈ
４、Ｈ５、Ｈ６へ供給されている液流量のうちのそれぞ
れ２割づつを振り分けてやれば、液相流動層熱交換器Ｈ
１の液流量増加分を賄うことができることになる。

【００３０】また、この時の液流動層熱交換器Ｈ２、Ｈ
３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６での流動層の熱伝達率は、図４に
示したように、液流体流速がわずかに減少しても熱伝達
率はほとんど変化することなく通常運転行程時に近い熱
交換性能を発揮することができる。

【００３１】そして、液相流動層熱交換器Ｈ１の洗浄運
転行程が終了したら、次に液相流動層熱交換器Ｈ２の液
流量をＶC まで増加させて洗浄運転行程へと切り替え
る。この時の液相流動層熱交換器Ｈ２の液流量増加分
は、他の液相流動層熱交換器Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、
Ｈ６に供給されている液流体ａの一部を振り分けること
によって賄う。

【００３２】その後Ｈ３、Ｈ４と順次同様の操作を繰り
返し、液相流動層熱交換器Ｈ６の洗浄行程が終了した時
点で全液相流動層熱交換器が通常運転行程へ戻る。以上
のように、洗浄運転行程時でも液流体供給用ポンプ１２
にかかる負荷を増加させることなく、通常運転行程時と
同一の能力で運転できるため、液流体供給用ポンプ１２
の信頼性向上につながる。さらに、洗浄運転行程のため
に通常運転行程に必要な能力に比べて過大な能力の液流
体供給用ポンプ１２を用いる必要が無くなり、設備投資
費用の低減も可能となる。

【００３３】なお、システム構成としては、液相流動層
熱交換器の具体的な構成や連結数等は上記実施例に限定
されることは無く、また入口側マニホルドや出口側マニ
ホルドの具体的構成や、流量調整弁の構成も種々変形し
て実施することができる。さらに、運転方法において
も、洗浄運転行程を同時に複数の液相流動層熱交換器で
行なわせたり、洗浄運転行程を行う液相流動層熱交換器
の液流量増加分に他の全ての液相流動層熱交換器から均
等に賄う必要もないなど、種々変形して運転することが
できる。以上、第１の発明においては、上記一例に限定
されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で変形して
実施することができる。 （第２の発明：請求項１に記載の発明に対応）図７は、
第２の発明に係る液相流動層熱交換器の具体的な構成を
示すための構成図であり、図１に対応して通常運転行程
時における状態を示しており、図１に示す部分と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３４】この第２の発明に係る液相流動層熱交換器
の具体的な構成が、図１に示す液相流動層熱交換器と異
なる部分は、熱交換器内本体１内に液流体ａを供給する
ための液供給管２５である。

【００３５】この液供給管２５は、上部が閉塞され流出
口２６が下向きに構成され、かつ液分散層１０内に埋設
するように設置されている。すなわち、液供給管２５は
粗粒子の侵入防止手段として上部が閉塞され流出口が下
向きに構成されている。

【００３６】このように構成された液供給管２５を用い
ることにより、粗粒子１１が液供給管２５内に侵入する
ことがなくなり、図１に示される液相流動層熱交換器で
設置されていた粗粒子支持板９が不要となる。その結
果、液流体ａに含有された廃油、スケール成分、水棲生
物等の粗粒子支持板９への付着、堆積を考慮する必要が
まったく無くなり、図１に示す構成の熱交換器第を用い
た場合に比べて長時間の通常運転行程が可能となり、洗
浄運転行程が短くなるという利点を有する。

【００３７】なお、この第２の発明で示した液相流動層
熱交換器においても、洗浄運転行程時の微細流動粒子
８、粗粒子１１の挙動は、図２に示した場合と同様であ
るため、その説明は省略する。

【００３８】また図８は、図７に示した第２の発明の液
相流動層熱交換器の液供給管２５の変形例を示すもので
あり、液供給管２５の断面を拡大して示す。この液供給
管２５は、供給源（図示省略）から接続される接続管３
４と、この接続管３４に接続される内管３１と、この内
管３１の周囲に配置され、半円筒状の外管３０とこれら
内管３１と外管３０の側面を閉塞する側壁板３５ａ，３
５ｂとから構成されている。そして内管３１の上部に
は、液供給管２５から液流体を熱交換器内に供給するた
めの孔３２が形成されている。しかるに、接続管３４内
から供給される液流体ａは、内管３１内から孔３２を通
して内管３１と外管３０との隙間を通って、流出口２６
から下方に向けて供給される。このような構成の液供給
管２５を用いても、液供給管内に粗粒子１１が侵入せ
ず、図７に示したものと同等の効果が得られる。

【００３９】なお、第２の発明の液相流動層熱交換器と
しては、液供給管内に粗粒子１１が侵入しない構成であ
れば、図７、図８に示した一例以外にもどのような構成
でも良く、液供給管の出口部分に逆止弁を設けたり、図
１に示す液供給管の出口部分の上部を覆うような蓋部材
を設け、この蓋部材を、常に液供給管の出口部分を塞ぐ
方向の力を付与する弾性体で支持し、この弾性体の弾性
力を供給する液流体ａの供給圧力よりも弱く設定してお
けば、液流体ａの供給中は蓋部材が液供給管の出口部分
から浮上がり、液流体ａが蓋部材と液供給管の隙間から
横方向あるいは下方向に向けて供給され、液流体ａの供
給が停止されると蓋部材が弾性体の弾性力で液供給管の
出口部分を塞ぎ、液供給管内に粗粒子が侵入するのを防
止する構成となる。

【００４０】このように、第２の発明の液相流動層熱交
換器としても、その要旨を逸脱しない範囲において種々
変形して実施することができる。さらに、上記第１、２
の発明において、その液相流動層熱交換器の構成とし
て、伝熱管７を液流体ａと直行するように水平配列とし
て構成したが、液流体ａと平行となるよう垂直に配列し
てもよく、本発明を何等限定するものではない。

【００４１】また、熱交換部３の下流側に微細流動粒子
８の流出防止のために出口バッファー部４を設置し流動
断面積を広げているが、最小流動化速度ｕmf2 が微細流
動粒子８の流動終端流速ｕt1よりも小さい粗粒子１１を
用いれば、出口バッファー部４は不要である。

【００４２】さらに、液流入部２の流路断面積を熱交換
部３よりも広くするために入口バッファーを設置してお
けば、粗粒子１１に微細流動粒子８と同一の粒子を用い
たとしても、通常運転行程時の入口バッファー部におけ
る液流速が微細流動粒子８の最小流動化速度ｕmf1 より
も小さくなるようにすれば第の発明と同様の運転が行え
る。

【００４３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明による液相
流動層熱交換器では、通常運転行程時には、流動化状態
形成流速が流動粒子より大きい粒子により構成された液
分散層によって、流動粒子の均一な流動化状態を保つこ
とができる。すなわち、通常運転行程時には液分散層を
構成する粒子は静止状態を保ち、十分な液分散機能を発
揮する。また、洗浄運転行程時には、液分散層を構成す
る粒子が流動化状態となる流速以上に液体流の流速を高
め、液分散層を流動化状態とすることによって、液分散
層への廃油、スケール成分、水棲生物等の付着、堆積
を、粒子間の摩擦力、液体流の搬送力、粒子自身の運動
によって除去することが可能となり、液分散層の閉塞を
防止することができる。

【００４４】さらに、液相流動層熱交換器を複数基設置
し熱交換器システムを構成することによって、熱交換器
群の少なくとも１基の液体流の流速を、液分散層構成粒
子が流動化状態となる流速以上に増加させ、熱交換操作
を行いつつ液分散層の洗浄を行い、その時の液体流の増
加分をその他の熱交換器に供給されている液体流の一部
を振り分けることにより賄っているため、液流体を供給
するための供給系にかかる負荷を大きく変化させること
なく熱交換操作と洗浄操作を行うことができると共に、
熱交換器システム全体の熱交換能力を低下させることな
く、連続運転が可能となり、熱交換器の信頼性向上およ
び運転費用の低減が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液相流動層熱交換システムに適用可能
な液相流動層熱交換器の通常運転行程における状態を示
す断面図。

【図２】本発明の液相流動層熱交換システムに適用可能
な液相流動層熱交換器の洗浄運転行程における状態を示
す断面図。

【図３】微粒子層と粗粒子層の圧力損失特性を示す図。

【図４】液相流動層と液単相流の熱伝達率特性を示す
図。

【図５】本発明の液相流動層熱交換システムの構成を示
す概略構成図。

【図６】本発明の液相流動層熱交換器システムの運転方
法の一実施例における各液相流動層熱交換器に供給され
る液流体の流量と運転時間の関係を示す図である。

【図７】本発明の液相流動層熱交換器の通常運転行程に
おける状態を示す断面図である。

【図８】本発明の液相流動層熱交換器に用いられる液供
給管の変形例を示すための断面図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器本体 ２ 液流入部 ３ 熱交換部 ４ 出口バッファー部 ５ 液供給管 ７ 伝熱管 ８ 微細流動粒子（第１の粒子） ９ 粗粒子支持板 １０ 液分散層（第２の粒子群） １１ 粗粒子（第２の粒子） １２ 液流体供給用ポンプ ２５ 液供給管 ２６ 流出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器本体と、この熱交換器本体内に収
   納され該本体内に供給される液体流により流動せしめら
   れる第１の粒子群と、この粒子群の上流側に設けられ、
   前記第１の粒子群の粒子より流動化流速が大きい粒子を
   含んだ第２の粒子群と、前記第２の粒子群の粒子が内部
   に侵入するのを防止するための粒子侵入防止手段を有し
   前記第２の粒子群を通して前記熱交換部内に液体流を供
   給する液供給管とを具備することを特徴とする液相流動
   層熱交換器。
2. 【請求項２】並列に設置される複数の液相流動層熱交換
   器と、該複数の熱交換器内に各々液体流を供給し熱交換
   を行った後の前記液体流を排出するための配管路と、前
   記各々の液相流動層熱交換器に供給される前記液体流の
   流量を調整するための複数の流量調整弁と、この複数の
   流量調整弁の各々の開度を独立に制御可能な流量調整制
   御装置とを具備することを特徴とする液相流動層熱交換
   システム。
3. 【請求項３】熱交換器本体と、この熱交換器本体内に収
   納され該本体内に供給される液体流により流動せしめら
   れる第１の粒子群と、この粒子群の上流側に設けられ、
   前記第１の粒子群の粒子より流動化流速が大きい粒子を
   含んだ第２の粒子群とを具備する液相流動層熱交換器を
   複数設置することにより構成される液相流動層熱交換シ
   ステムの運転方法において、 該熱交換部内の液体流の流速を、前記第１の粒子が流動
   化状態となりかつ前記第２の粒子が静止状態となる流速
   に設定して熱交換操作を行う通常運転行程と、前記複数
   の熱交換器の少なくとも１基の液流速を、前記第２の粒
   子が流動化状態となる流速以上に増大させ熱交換操作を
   行いつつ前記第２の粒子群の洗浄を行い、この洗浄時の
   液体流の増大分をその他の前記熱交換器に供給されてい
   る液体流の一部を供給することにより賄うように制御し
   た洗浄運転行程とを有することを特徴とする液相流動層
   熱交換システムの運転方法。