JPH07294184A - プレート式熱交換器におけるオゾン殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低濃度かつ少量のオゾンによって熱交換器の
内部流路の殺菌を行う。 【構成】 熱源流体流路２の両端部がそれぞれ開閉弁を
介して熱源流体供給管５および熱源流体戻り管７に連通
するプレート式熱交換器１において、前記熱源流体流路
２の両端部に連通して洗浄水供給管路系３０を設け、洗
浄水供給管路系３０と熱源流体流路２とによってループ
管路系を形成し、洗浄水供給管路系３０に洗浄水ポンプ
１３を介装するとともに、洗浄水ポンプ１３の吐出側に
位置して洗浄水供給管路系３０にエゼクター１４を設
け、オゾンを供給するオゾナイザー１５をエゼクター１
４に連通して設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のプレートを重ね
合わせて配置し、各プレート間に放熱流体と吸熱流体の
流路を交互に形成し、プレートを介して熱交換するプレ
ート式熱交換器のオゾン殺菌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水や河川水、海水等から熱を回
収する場合には、例えば図９に示すような熱回収設備を
利用している。図９において、プレート式熱交換器１は
熱源流体流路２と熱回収流体流路３を有し、熱源流体流
路２の一端が第１入出口弁４を介して熱源流体供給管５
に連通し、熱源流体流路２の他端が第２入出口弁６を介
して熱源流体戻り管７に連通している。熱源流体供給管
５は基端側がスクリーン８ａを備えた取水池８に連通
し、途中に熱源流体供給ポンプ９および洗浄水供給管路
系１０を介装したものである。

【０００３】この洗浄水供給管路系１０は、熱源流体供
給管５の一部を迂回する洗浄水管１１に逆止弁１２、洗
浄水ポンプ１３、エゼクター１４をこの順序で下流側か
ら上流側へ順次に配置したものであり、エゼクター１４
にはオゾンを発生させるオゾナイザー１５を接続してい
る。

【０００４】熱源流体供給管５と熱源流体戻り管７の間
には、第１入出口弁４および第２入出口弁６の手前にお
いて方向切換管路系１６を介装している。方向切換管路
系１６は、熱源流体供給管５に介装した第１切換弁１７
と、熱源流体戻り管７に介装した第２切換弁１８と、熱
源流体供給管５における第１切換弁１７の上流側位置と
熱源流体戻り管７における第２切換弁１８の上流側位置
を連通する第１バイパス管１９と、熱源流体供給管５に
おける第１切換弁１７の下流側位置と熱源流体戻り管７
における第２切換弁１８の下流側位置を連通する第２バ
イパス管２０と、第１バイパス管１９に介装した第１バ
イパス弁２１と、第２バイパス管２０に介装した第２バ
イパス弁２２とを備えている。

【０００５】この構成において、熱源流体としての下
水、河川水、海水等は、スクリーン８ａを通過した後に
取水池８に流入する。熱源流体供給ポンプ９は熱源流体
を熱源流体供給管５を通してプレート式熱交換器１の熱
源流体流路２に供給し、プレート式熱交換器１は熱源流
体流路２と熱回収流体流路３の間において熱交換を行
い、熱源流体から熱を回収する。

【０００６】一方、プレート式熱交換器１の熱源流体流
路２の内面に付着する生物汚れ（スライム）が伝熱性能
に影響を及ぼすことが知られているので、適当期間毎に
プレート式熱交換器１の内部流路にオゾンを供給し、オ
ゾンの酸化能によってプレート式熱交換器１の内部流路
である熱源流体流路２の内面を殺菌し、生物汚れの付着
を抑制している。

【０００７】プレート式熱交換器１の洗浄時には、オゾ
ナイザー１５から供給するオゾンをエゼクター１４にお
いて洗浄水供給管路系１０に注入し、熱源流体と共にオ
ゾンを熱源流体流路２に供給して殺菌処理を行ってい
る。この場合に、必要であれば、第１切換弁１７および
第２切換弁１８を閉塞するとともに、第１バイパス弁２
１および第２バイパス弁２２を開放し、プレート式熱交
換器１の熱源流体流路２における流れを反転させること
も可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の構成によれば、オゾナイザー１５から供給するオゾン
は一度しかプレート式熱交換器１の内部流路を通らず、
供給したオゾンが熱交換器１の内面におけるスライムの
みならず、配管系全体の殺菌のために消費されることと
なり、効率良く殺菌処理を行うことができなかった。こ
のため、熱交換器１の内部流路における殺菌処理に一定
レベルの効果を上げるためには、高濃度かつ多量のオゾ
ンを供給する必要があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、低濃
度かつ少量のオゾンによって熱交換器の内部流路の殺菌
を行うことができるプレート式熱交換器におけるオゾン
殺菌装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のプレート式熱交換器におけるオゾン殺菌装
置は、熱源流体流路の両端部がそれぞれ開閉弁を介して
熱源流体供給管および熱源流体戻り管に連通するプレー
ト式熱交換器において、前記熱源流体流路の両端部に連
通して洗浄水供給管路系を設け、洗浄水供給管路系と熱
源流体流路とによってループ管路系を形成し、洗浄水供
給管路系に洗浄水ポンプを介装するとともに、洗浄水ポ
ンプの吐出側に位置して洗浄水供給管路系にエゼクター
を設け、オゾンを供給するオゾナイザーをエゼクターに
連通して設けたものである。

【００１１】また、ループ管路系と熱源流体戻り管をバ
ランス管を介して連通するとともに、バランス管の途中
に圧力調整手段および気液分離器を介装したものであ
る。また、プレート式熱交換器は、重ね合わせて配置し
た複数のプレートを有し、隣接するプレート間に熱源流
体内部流路と熱回収流体内部流路のそれぞれを交互に形
成し、熱源流体内部流路に連通する熱源流体分配流路お
よび熱源流体集合流路を重ね合わせた複数のプレートを
貫通して形成するとともに、熱回収流体内部流路に連通
する熱回収流体分配流路と熱回収流体集合流路を重ね合
わせた複数のプレートを貫通して形成してなり、軸心方
向に沿って複数の孔を形成した多孔管分配器を熱源流体
分配流路に挿入し、この多孔管分配器を介して洗浄水供
給管路系と熱源流体分配流路を連通させたものである。

【００１２】

【作用】上記した構成により、プレート式熱交換器を洗
浄するときには、熱源流体流路の両端部における開閉弁
を閉動する。この状態で、熱源流体流路と洗浄水供給管
路系とによって環状に閉じたループ管路系が成立するの
で、洗浄水ポンプを駆動して、熱源流体流路と洗浄水供
給管路系に残存する熱源流体を洗浄水としてループ管路
系で循環させ、オゾナイザーから供給するオゾンをエゼ
クターにおいて洗浄水中に注入し、洗浄水とともにオゾ
ンを熱源流体流路に供給してプレート式熱交換器の流路
内面を殺菌処理する。このとき、オゾンはループ管路系
内で循環するするので、オゾンが他の配管系内において
消費されることが無く、洗浄水中に残存する未反応オゾ
ンがプレート式熱交換器の流路内面に対して繰り返し接
触し、オゾンの消費効率が高まる。このため、供給する
オゾンの濃度および消費量の低減を図ることができる。

【００１３】また、ループ管路系と熱源流体戻り管をバ
ランス管を介して連通するとともに、バランス管の途中
に圧力調整手段および気液分離器を介装しているので、
オゾン供給時の非溶解気体の存在によってループ管路系
内の圧力が高まると、過剰な圧力が気液分離器、圧力調
整手段、およびバランス管を通して熱源流体戻り管に逃
げる。

【００１４】このとき、初期状態において気液分離器内
には熱源流体が充満しているが、非溶解気体の圧力の高
まりにより気液分離器内の熱源流体が熱源流体戻り管に
流出するとともに、流出した熱源流体に替わるようにし
てループ管路系内の熱源流体および非溶解気体が気液分
離器内に流入する。以後においては、気液分離器おいて
分離した非溶解気体のみが、圧力調整手段の機能によっ
て流出するので、ループ管路系内の内部圧力を通常時に
おける熱源流体供給管および熱源流体戻り管の配管圧力
と等しく維持することができる。

【００１５】また、軸心方向に沿って複数の孔を形成し
た多孔管分配器を熱源流体分配流路に挿入し、この多孔
管分配器を介して洗浄水供給管路系と熱源流体分配流路
を連通させたので、各プレート間に形成する熱源流体内
部流路に対してオゾンを含む洗浄水を均等に分配するこ
とができ、殺菌効率を上げることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図６において説明した構成と同様の作用を行う
部材については同一番号を付して説明を省略する。図１
において、プレート式熱交換器１の熱源流体流路２の両
端部には、第１入出口弁４および第２入出口弁６の手前
において洗浄水供給管路系３０が連通しており、洗浄水
供給管路系３０と熱源流体流路２とによりループ管路系
を形成している。

【００１７】この洗浄水供給管路系３０は、熱源流体流
路２の一部を迂回する洗浄水管３１に、循環弁３２、逆
止弁３３、洗浄水ポンプ３４、エゼクター３５をこの順
序で熱源流体戻り管７の側から熱源流体供給管５の側へ
順次に配置したものであり、エゼクター３５にはオゾン
を発生させるオゾナイザー３６を接続している。

【００１８】熱源流体流路２と熱源流体戻り管７をバラ
ンス管３７を介して連通するとともに、バランス管３７
の途中に圧力調整手段をなす圧力調整弁３８ａおよび内
部に邪魔板Ｐを備えた気液分離器３８ｂを介装してい
る。このバランス管３７は熱源流体流路２の頂部側に開
口している。

【００１９】図２に示すように、プレート式熱交換器１
は固定サイドプレート３９と可動サイドプレート４０の
間に複数のプレート４１を重ね合わせて配置しており、
隣接するプレート４１の間には熱源流体内部流路と熱回
収流体内部流路のそれぞれを交互に形成している。ま
た、可動サイドプレート４０および重ね合わせた複数の
プレート４１を貫通して、熱源流体内部流路に連通する
熱源流体分配流路４２および熱源流体集合流路４３を形
成するとともに、熱回収流体内部流路に連通する熱回収
流体分配流路（図示せず）と熱回収流体集合流路（図示
せず）を形成している。

【００２０】この構成においてプレート式熱交換器１を
洗浄するときには、熱源流体流路２の両端部における開
閉弁である第１入出口弁４および第２入出口弁６を閉じ
るとともに、通常時に閉状態にある循環弁３２を開く。
この状態で、熱源流体流路２と洗浄水供給管路系３０と
によって環状に閉じたループ管路系が成立する。

【００２１】そして、洗浄水ポンプ３４を駆動して、熱
源流体流路２と洗浄水供給管路系３０に残存する熱源流
体を洗浄水としてループ管路系で循環させるとともに、
オゾナイザー３６から供給するオゾンをエゼクター３５
において洗浄水中に注入し、洗浄水とともにオゾンを熱
源流体流路２に供給してプレート式熱交換器１の流路内
面を殺菌処理する。このとき、オゾンはループ管路系内
で循環するするので、オゾンが他の配管系内において消
費されることが無く、洗浄水中に残存する未反応オゾン
がプレート式熱交換器１の流路内面に対して繰り返し接
触し、オゾンの消費効率が高まる。このため、供給する
オゾンの濃度および消費量の低減を図ることができる。

【００２２】また、オゾン供給によってループ管路系内
の圧力が高まると過剰な圧力は、圧力調整弁３８ａ、気
液分離器３８ｂおよびバランス管３７を通して熱源流体
戻り管７に逃げることとなり、ループ管路系内の内部圧
力を通常時における熱源流体供給管５および熱源流体戻
り管７の配管圧力と等しく維持することができる。

【００２３】つまり、図３に示すように、初期状態にお
いて気液分離器３８ｂ内には熱源流体が充満している。
しかし、ループ管路系内にオゾンが注入され、非溶解気
体によってループ管路系内の圧力が高まると、図４に示
すように、ループ管路系内における非溶解気体の体積に
応じて気液分離器３８ｂ内の熱源流体が熱源流体戻り管
７に流出するとともに、流出した熱源流体に替わるよう
にしてループ管路系内の熱源流体および非溶解気体が気
液分離器３８ｂ内に流入する。

【００２４】以後においては、図５に示すように、気液
分離器３８ｂおいて分離した非溶解気体のみが圧力調整
弁３８ａの機能によって流出するので、ループ管路系内
の内部圧力を通常時における熱源流体供給管５および熱
源流体戻り管７の配管圧力と等しく維持することができ
る。

【００２５】オゾン注入処理完了後は、第１入出口弁４
および第２入出口弁６を開いて、再びプレート式熱交換
器１に熱源流体を通水するが、この際に、第２入出口弁
６の閉時間を第１入出口弁４に比べて僅かに遅らせるこ
とにより、バランス管３７の気体を下流側に押し流して
初期状態に復帰する。

【００２６】図６に示すように、洗浄水供給管路系３０
の洗浄水管３１は、プレート式熱交換器１の固定サイド
プレート３９を貫通して熱源流体分配流路４２および熱
源流体集合流路４３に連通させても良い。

【００２７】この場合には、洗浄水が循環するループ管
路系の長さをより短くすることができ、プレート式熱交
換器１の内部流路以外の配管において消費するオゾン量
をより少なくすることができる。

【００２８】図７に示すように、熱源流体分配流路４２
に、軸心方向に沿って複数の孔を形成した多孔管分配器
４４を挿入し、この多孔管分配器４４を介して洗浄水供
給管路系３０と熱源流体分配流路４２を連通させること
も可能である。

【００２９】この場合には、各プレート４１間に形成す
る熱源流体内部流路に対してオゾンを含む洗浄水を均等
に分配することができ、殺菌効率を上げることができ
る。図８に示すように、同一プラント内に複数のプレー
ト式熱交換器１を並列に配置し、その内の一台を予備機
として使用し、各プレート式熱交換器１を交互に洗浄す
ることによってプラントを全く休止することなく洗浄処
理を行える。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、オゾ
ンはループ管路系内で循環するするので、オゾンが他の
配管系内において消費されることが無く、洗浄水中に残
存する未反応オゾンがプレート式熱交換器の流路内面に
対して繰り返し接触し、オゾンの消費効率が高まり、供
給するオゾンの濃度および消費量の低減を図ることがで
きる。

【００３１】また、ループ管路系内の過剰な圧力が圧力
調整手段およびバランス管を通して熱源流体戻り管に逃
げることにより、ループ管路系内の内部圧力を通常時に
おける熱源流体供給管および熱源流体戻り管の配管圧力
と等しく維持することができる。

【００３２】また、多孔管分配器を介して洗浄水供給管
路系と熱源流体分配流路を連通させたので、各プレート
間に形成する熱源流体内部流路に対してオゾンを含む洗
浄水を均等に分配することができ、殺菌効率を上げるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるオゾン殺菌装置の構
成を示す配管図である。

【図２】同実施例におけるプレート式熱交換器の要部断
面図である。

【図３】同実施例における気液分離器の初期状態を示す
説明図である。

【図４】同実施例における気液分離器の動作を示す説明
図である。

【図５】同実施例における気液分離器の動作を示す説明
図である。

【図６】本発明の他の実施例におけるプレート式熱交換
器の要部断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例におけるプレート式
熱交換器の要部断面図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例におけるプレート式
熱交換器の配置構成図である。

【図９】従来のプレート式熱交換器のオゾン殺菌装置の
構成を示す配管図である。

【符号の説明】

１ プレート式熱交換器 ２ 熱源流体流路 ４ 第１入出口弁 ６ 第２入出口弁 ３０ 洗浄水供給管路系 ３１ 洗浄水管 ３２ 循環弁 ３３ 逆止弁 ３４ 洗浄水ポンプ ３５ エゼクター ３６ オゾナイザー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/78

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源流体流路の両端部がそれぞれ開閉弁
   を介して熱源流体供給管および熱源流体戻り管に連通す
   るプレート式熱交換器において、前記熱源流体流路の両
   端部に連通して洗浄水供給管路系を設け、洗浄水供給管
   路系と熱源流体流路とによってループ管路系を形成し、
   洗浄水供給管路系に洗浄水ポンプを介装するとともに、
   洗浄水ポンプの吐出側に位置して洗浄水供給管路系にエ
   ゼクターを設け、オゾンを供給するオゾナイザーをエゼ
   クターに連通して設けたことを特徴とするプレート式熱
   交換器におけるオゾン殺菌装置。
2. 【請求項２】 ループ管路系と熱源流体戻り管をバラン
   ス管を介して連通するとともに、バランス管の途中に圧
   力調整手段および気液分離器を介装したことを特徴とす
   る請求項１記載のプレート式熱交換器におけるオゾン殺
   菌装置。
3. 【請求項３】 プレート式熱交換器は、重ね合わせて配
   置した複数のプレートを有し、隣接するプレート間に熱
   源流体内部流路と熱回収流体内部流路のそれぞれを交互
   に形成し、熱源流体内部流路に連通する熱源流体分配流
   路および熱源流体集合流路を重ね合わせた複数のプレー
   トを貫通して形成するとともに、熱回収流体内部流路に
   連通する熱回収流体分配流路と熱回収流体集合流路を重
   ね合わせた複数のプレートを貫通して形成してなり、軸
   心方向に沿って複数の孔を形成した多孔管分配器を熱源
   流体分配流路に挿入し、この多孔管分配器を介して洗浄
   水供給管路系と熱源流体分配流路を連通させたことを特
   徴とする請求項１または請求項２記載のプレート式熱交
   換器におけるオゾン殺菌装置。