JP2001147093A

JP2001147093A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2001147093A
Application number: JP33041799A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sato; 藤利男佐; Misao Kizaki; 崎操鬼; Shuichi Murata; 田修一村
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換器の冷却水折返し部における澱み部を
無くし、且つ、流入異物の滞留、生育部位を排除する。【解決手段】本体胴１は複数の入口側伝熱管７及び複
数の出口側伝熱管８を内包し、前部管板５は複数の入口
側伝熱管７の流入側端部及び複数の出口側伝熱管８の流
出側端部を固定し、後部管板６は複数の入口側伝熱管７
の流出側端部及び複数の出口側伝熱管８の流入側端部を
固定する。Ｕ字管１８ａは入口側伝熱７管の流出側端部
に対応する一方の端部と、出口側伝熱管８の流入側端部
に対応する他方の端部と、を有し、複数のＵ字管１８ａ
によりＵ字管群１８が構成される。複数のＵ字管１８ａ
の一方及び他方の端部はＵ字管固定管板１９により固定
され、このＵ字管固定管板１９は後部管板６に着脱可能
に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水、河川水、冷
却塔水等を冷却水とし、伝熱管として直管を使用した熱
交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、海水、河川水、冷却塔水等を冷
却水として使用する熱交換器の伝熱管は、運用中に伝熱
管内面に付着するスケ−ルやスライム等の汚れ、貝、藻
類等の生物、石、木片等の流入異物による汚損、閉塞に
対して、ブラシ洗浄、ジェット洗浄等の清掃、閉塞物の
除去を容易にするため、伝熱管に直管が使用されてい
る。また、冷却水の流れを一方向のみではなく、１ない
し複数の冷却水の折返し通路を設け、熱交換器の長さを
短くすることにより熱交換器の設置スペ−スの節約を図
っている。この冷却水の出入口部に設けられいる前部水
室内部および折返し部に設けている後部水室内部、伝熱
管の両端を固定している管板面に貝、藻類等の生物、
石、木片等の流入異物等が滞留、付着し、伝熱管の入口
部および内部閉塞等に関わる性能低下、伝熱管の腐食損
傷をもたらすという事象が発生している。

【０００３】この様な環境において、運用中に冷却水入
口配管途中に設置した除塵装置による大きな流入異物の
熱交換器への流入防止、逆洗装置により冷却水の流れを
反転させ前部水室の入口部へ流入した流入異物の出口配
管への排出を行っているが、冷却水の折返し部に設けて
いる後部水室内部や管板面への流入異物の滞留、付着に
よる伝熱管の腐食損傷事象は解決していない。

【０００４】図９は従来の熱交換器の概略構成を示す断
面図であって、熱交換器の本体胴１にはその両端部に前
部水室２および後部水室３が設けられており、その両水
室２、３間に熱交換室４が形成されている。その熱交換
室４内には、前部水室２の前部管板５と後部水室３の後
部管板６に取り付けられ、上記両水室２，３を連通する
多本数の入口側伝熱管７および出口側伝熱管８が配設さ
れている。

【０００５】上記前部水室２には、冷却水入口座９と冷
却水出口座１０が接続され、冷却水の出入口を区分する
水室内仕切板１１が前部水室２の内部に配置されてい
る。また、前部水室２には、開閉可能な前部水室蓋１２
およびマンホ−ル１３が設けられている。上記後部水室
３には、開閉可能な後部水室蓋１４および後部水室マン
ホ−ル１５が設けられている。前部水室２および後部水
室３はマンホ−ル１２、１３より人が出入りするため、
内部に人が入れるスペ−スが設けられている。

【０００６】熱交換器の冷却水入口座９より流入した冷
却水は前部水室２の水室内部仕切板１１と前部管板５で
区分された入口水室１６へ導入され、入口側伝熱管７内
を流れ、後部水室３へ至る。後部水室３および後部管板
６で構成された室内を出口側伝熱管８へと流れを変え、
出口側伝熱管７を経て出口水室１７へ流出し、冷却水出
口座１０より排出される。

【０００７】このように構成された熱交換器において
は、伝熱管内を通過し、折返し部に設置されている後部
水室内部に流入した流入異物は水室内の澱み部や管板面
に滞留、付着することは避けられない。しかして、これ
らの除去は人為的な清掃に頼っていることから、清掃間
隔の間に伝熱管の入口部および内部閉塞等に関わる性能
低下、伝熱管の腐食損傷をもたらすという事象が発生す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、従来の
熱交換器においては、運転中に除塵装置よって大きな流
入異物を流入前に回収し出口配管に排出を行うこと、逆
洗装置によって入口水室への流入異物を出口配管へ排出
を行うことにより、流入異物を熱交換器に付着、滞留す
ることを防止していた。さらに、水室内部及び伝熱管内
に付着、閉塞した異物を除去するため人為的な清掃が行
われてきた。

【０００９】しかし、これらの方法では、後部水室（折
返し水室）の内部に冷却水の澱み部が生じ、後部水室内
部に流入した異物の一部は、ここで成長し大きくなり伝
熱管の入口部を覆う状況となり、伝熱管への冷却水の流
れを阻害することになる。また、伝熱管内に押し込まれ
た異物は閉塞の要因となり、性能低下、伝熱管の腐食損
傷をもたらすという欠点がある。

【００１０】本発明はかかる事情を考慮してなされたも
のであり、熱交換器の冷却水折返し部における澱み部を
無くし、且つ、流入異物の滞留、生育部位を排除できる
熱交換器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、内部を流れる流体の流れが互いに逆向き
の入口側伝熱管及び出口側伝熱管をそれぞれ複数備えた
２折流形多管式熱交換器において、複数の前記入口側伝
熱管及び複数の前記出口側伝熱管を内包する本体胴と、
複数の前記入口側伝熱管の流入側端部及び複数の前記出
口側伝熱管の流出側端部を固定する前部管板と、複数の
前記入口側伝熱管の流出側端部及び複数の前記出口側伝
熱管の流入側端部を固定する後部管板と、前記入口側伝
熱管の流出側端部に対応する一方の端部と、前記出口側
伝熱管の流入側端部に対応する他方の端部と、を有する
Ｕ字管を複数備えたＵ字管群と、複数の前記Ｕ字管の前
記一方及び他方の端部を固定するＵ字管固定管板であっ
て、前記後部管板に着脱可能に設けられたＵ字管固定管
板と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】また、好ましくは、前記入口側伝熱管と前
記出口側伝熱管とが互いに近接している中央領域におい
ては、前記Ｕ字管を配置する代わりに、前記中央領域に
属する２本以上の前記入口側伝熱管の流出側端部及び２
本以上の前記出口側伝熱管の流入側端部の全体を覆う開
口を有する半円筒型の折返し室を設ける。

【００１３】また、好ましくは、前記入口側伝熱管と前
記出口側伝熱管とが互いに近接している中央領域におい
ては、前記Ｕ字管を配置する代わりに、前記中央領域に
属する２本以上の前記入口側伝熱管の流出側端部の全体
を覆う一方の開口と、前記中央領域に属する２本以上の
前記出口側伝熱管の流入側端部の全体を覆う他方の開口
と、を有するＵ字箱型の折返し室を設ける。

【００１４】また、好ましくは、前記半円筒型又はＵ字
箱型の折返し室の長手方向の両端部又は一方の端部に排
水座を設け、前記排水座に排水系統を接続する。

【００１５】また、好ましくは、前記折返し室の長手方
向の一方の端部に洗浄座を設け、この洗浄座に洗浄系統
を接続し、前記折返し室の長手方向の他方の端部に排水
座を設け、この排水座に排水系統を接続する。

【００１６】また、好ましくは、前記Ｕ字管群を外側か
ら覆って保護する保護装置をさらに有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】第１実施形態以下、図１（ａ）、（ｂ）を参照して本発明の第１実施
形態について説明する。尚、図９に示した従来の熱交換
器と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明を省
略する。

【００１８】図１（ａ）は本実施形態による熱交換器３
０の断面図を示し、図１（ａ）において、符号１８は折
返しＵ字管群であって、この折返しＵ字管群１８は、入
口側伝熱管７及び出口側伝熱管８と同一外径、厚さ又は
これに近い外径、厚さの管で、同一管配列で配置された
複数のＵ字管１８ａで構成されている。各Ｕ字管１８ａ
は、両端が符号１９のＵ字管固定管板に拡管、溶接又は
拡管及び溶接で固定されている。

【００１９】Ｕ字管群１８及びＵ字管固定管板１９から
成る冷却水折返し装置３１は、後部管板６にボルト、ナ
ット等の締結部材で取付けられており、図１（ｂ）に示
したように後部管板６から取り外し可能である。また、
伝熱管内流体である冷却水を、入口側伝熱管７側と出口
側伝熱管８側とで隔離するために、符号２２のガスケッ
トは、後部管板６の外周側部分と、入口側伝熱管７側と
出口側伝熱管８側の間の中央部分とに装着されている。

【００２０】熱交換器３０の運転時、伝熱管内側流体で
ある冷却水は冷却水入口座９より流入し、前部水室２と
水室内仕切板１１で区画されている入口水室１６を介し
て、入口側伝熱管７内を流れ、同伝熱管内とほぼ同等の
流路断面積で構成されているＵ字管群１８で折返し、出
口側伝熱管８内及び出口水室１７へと流れ、冷却水出口
座１０より流出する。したがって、冷却水は、入口側伝
熱管７内、Ｕ字管群１８内及び出口側伝熱管８内を各
伝熱管毎に同じ流速で流れる。

【００２１】上記構成より成る本実施形態によれば、入
口側伝熱管７内、Ｕ字管群１８内及び出口側伝熱管８
内には澱み部がなく、伝熱管内に流入した生物、固形異
物は出口側伝熱管８の出口部より流出し、冷却水折返し
部で滞留、成長することがなくなる。なお、入口側伝熱
管７の入口部を閉塞する生物、固形異物は運転時に除塵
装置、逆洗装置の運用により取り除くことが可能であ
る。

【００２２】また、入口側伝熱管７の内面及び出口側伝
熱管８の内面と同様にＵ字管群１８内面にもスケ−ル、
スライム等が付着するが、冷却水折返し装置３１を停止
時に後部管板６より取外し、容易にＵ字管群１８内面及
び入口側伝熱管７、出口側伝熱管８内面の清掃を行うこ
とができる。さらに、後部管板６およびＵ字管固定管板
１９の接液部に防汚塗装を施工することもできる。

【００２３】また、本実施形態の一変形例としては、図
２に示したように冷却水折返し装置３１の外部に符号２
７で示した保護装置を設けることができる。これによ
り、Ｕ字管群１８を、その外部からの衝撃による損傷か
ら保護することができる。また、保護装置２７には吊り
金具２８が設けられており、冷却水折返し装置３１の分
解、組立を容易に行うことができる。

【００２４】なお、図２に示した保護装置２７及び吊り
金具２８は、後述する第２及び第３実施形態、及びそれ
らの各種変形例に適用することもできる。

【００２５】第２実施形態次に、本発明の第２実施形態について図３（ａ）、
（ｂ）を参照して説明する。

【００２６】上述した第１実施形態おいては、Ｕ字管群
１８とＵ字管固定管板１９で着脱可能な冷却水折返し装
置３１を構成したが、本実施形態においては、図３に示
すように、入口側伝熱管７及び出口側伝熱管８が近接し
ている中央領域、つまり、Ｕ字管１８ａの曲げ半径の小
さな部位に、半円筒形の冷却水折返し室２０を設置して
おり、この冷却水折返し室２０は、中央領域に位置する
２本以上の入口側伝熱管７の流出側端部及び２本以上の
出口側伝熱管８の流入側端部の全体を覆う開口２０ａを
有する。このようにして、Ｕ字管群１８と半円筒形折返
し室２０及びＵ字管固定管板１９で着脱可能な冷却水折
返し装置４１を構成している。

【００２７】本実施形態によれば、上記第１実施形態
と同様な効果が得られると同時に、Ｕ字管１８ａの内側
の曲げ半径が小さく清掃が困難な部分を、小半径のＵ字
管ではなく、管より広い流路を形成する半円筒形折返し
室２０で形成したので、当該部位の清掃をより容易に行
うことができる。

【００２８】また、半円筒形折返し室２０に小さな澱み
部の生じることが予測される場合には、内面の接液部に
防汚塗装を行うことにより、通過生物の付着を抑制する
ことができる。

【００２９】また、本実施形態の第１変形例としては、
図４（ａ）、（ｂ）に示したように、半円筒形折返し室
２０の長手方向の両端または片端に冷却水の排水座２３
および排水系統２４を設置することができる。

【００３０】そして、運転中に排水系統２４の弁２４ａ
を操作して、定期的または連続的に排水することによ
り、折返し室２０へ流入した異物を当該内部圧力と排水
先との圧力差により排出し、出口側伝熱管８への異物の
流入量を減少して、清掃頻度を少なくすることができ
る。

【００３１】さらに、本実施形態の第２変形例として
は、図５（ａ）、（ｂ）に示したように、半円筒形折返
し室２０の長手方向の一方の端部に冷却水の排水座２３
および排水系統２４を設置し、長手方向の他方の端部に
洗浄座２５および洗浄系統２６を設置することができ
る。

【００３２】そして、運転中に排水系統２４の弁２４ａ
を操作して、排水系統２４から定期的または連続的に排
水することにより、折返し室２０へ流入した異物を当該
内部圧力と排水先との圧力差により排出し、出口側伝熱
管８への異物の流入量を減少させて、清掃頻度を少なく
することができる。さらに、洗浄系統２６の弁２６ａを
操作して、洗浄系統２６より淡水あるいは洗浄液を注水
し、排水系統２４から排水するようにしても良い。

【００３３】第３実施形態次に、本発明の第３実施形態について図６（ａ）、
（ｂ）を参照して説明する。

【００３４】上述した第２実施形態では、曲げ半径の小
さなＵ字管１８ａに代えて半円筒形折返し室２０を設置
したものを示したが、本実施形態では図６（ａ）、
（ｂ）に示すように、Ｕ字箱形折返し室２１を設置して
おり、このＵ字箱型折返し室２１は、中央領域に位置す
る２本以上の入口側伝熱管７の流出側端部の全体を覆う
一方の開口２１ａと、中央領域に位置する２本以上の出
口側伝熱管８の流入側端部の全体を覆う他方の開口２１
ｂとを有する。このようにして、Ｕ字管群１８とＵ字箱
形折返し室２１及びＵ字管固定管板１９で着脱可能な冷
却水折返し装置５１を構成することもできる。この場
合、澱み部をより少なくすることができる。また、内面
の接液部に防汚塗装を行うことにより、通過生物の付着
を抑制することができる。

【００３５】また、本実施形態の第１変形例としては、
図７（ａ）、（ｂ）に示したように、Ｕ字箱形折返し室
２１の長手方向の両端または片端に冷却水の排水座２３
および排水系統２４を設置することができる。

【００３６】そして、運転中に排水系統２４の弁２４ａ
を操作して、定期的または連続的に排水することによ
り、折返し室２１へ流入した異物を当該内部圧力と排水
先との圧力差により排出し、出口側伝熱管８への異物の
流入量を減少して、清掃頻度を少なくすることができ
る。

【００３７】さらに、本実施形態の第２変形例として
は、図８（ａ）、（ｂ）に示したように、Ｕ字箱形折返
し室２１の長手方向の一方の端部に冷却水の排水座２３
および排水系統２４を設置し、他方の端部に洗浄座２５
および洗浄系統２６を設置することができる。

【００３８】そして、運転中に排水系統２４の弁２４ａ
を操作して、排水系統２４から定期的または連続的に排
水することにより、折返し室２１へ流入した異物を当該
内部圧力と排水先との圧力差により排出し、出口側伝熱
管８への異物の流入量を減少して、清掃頻度を少なくす
ることができる。さらに、洗浄系統２６の弁２６ａを操
作して、洗浄系統２６より淡水あるいは洗浄液を注水
し、排水系統２４から排水するようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による熱交換
器によれば、入口側伝熱管の流出側端部と出口側伝熱管
の流入側端部とを連結する複数のＵ字管から成るＵ字管
群を、本体胴から取り外し可能なように設けたので、入
口側伝熱管からの冷却水を出口側伝熱管に折返す部分
に、運転中に生物等が滞留、成長することがなく、伝熱
管の腐食損傷を最小限にすることができると共に、停止
中に本体胴からＵ字管群を取り外すことにより、伝熱管
内面の清掃を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態による熱交換器
を示した断面図、（ｂ）は（ａ）に示した熱交換器の冷
却水折返し装置の部分を示した断面図。

【図２】本発明の第１実施形態の一変形例による熱交換
器を示した断面図。

【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態による熱交換器
の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿
った断面図。

【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態の第１変形例に
よる熱交換器の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面図。

【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態の第２変形例に
よる熱交換器の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った断面図。

【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態による熱交換器
の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿
った断面図。

【図７】（ａ）は本発明の第３実施形態の第１変形例に
よる熱交換器の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿った断面図。

【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態の第２変形例に
よる熱交換器の要部を示した断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿った断面図。

【図９】海水、河川水または冷却塔水を冷却水として使
用する従来の熱交換器の概略構成を示した断面図。

【符号の説明】

１本体胴２前部水室３後部水室４熱交換室５前部管板６後部管板７入口側伝熱管８出口側伝熱管９冷却水入口座１０冷却水出口座１１水室内仕切板１２前部水室蓋１３前部水室マンホ−ル１４後部水室蓋１５後部水室マンホ−ル１６入口水室１７出口水室１８Ｕ字管群１８ａＵ字管１９Ｕ字管固定管板２０半円筒形折返し室２１Ｕ字箱形折返し室２２ガスケット２３排水座２４排水系統２５洗浄座２６洗浄系統２７保護装置２８吊り金具３０、４０、５０熱交換器３１、４１、５１冷却水折返し装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鬼崎操東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (72)発明者村田修一神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3L103 AA12 AA19 AA31 CC02 CC03 DD06 DD42 DD44 DD62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を流れる流体の流れが互いに逆向きの
入口側伝熱管及び出口側伝熱管をそれぞれ複数備えた２
折流形多管式熱交換器において、複数の前記入口側伝熱管及び複数の前記出口側伝熱管を
内包する本体胴と、複数の前記入口側伝熱管の流入側端部及び複数の前記出
口側伝熱管の流出側端部を固定する前部管板と、複数の前記入口側伝熱管の流出側端部及び複数の前記出
口側伝熱管の流入側端部を固定する後部管板と、前記入口側伝熱管の流出側端部に対応する一方の端部
と、前記出口側伝熱管の流入側端部に対応する他方の端
部と、を有するＵ字管を複数備えたＵ字管群と、複数の前記Ｕ字管の前記一方及び他方の端部を固定する
Ｕ字管固定管板であって、前記後部管板に着脱可能に設
けられたＵ字管固定管板と、を備えたことを特徴とする
熱交換器。
【請求項２】前記入口側伝熱管と前記出口側伝熱管とが
互いに近接している中央領域においては、前記Ｕ字管を
配置する代わりに、前記中央領域に属する２本以上の前
記入口側伝熱管の流出側端部及び２本以上の前記出口側
伝熱管の流入側端部の全体を覆う開口を有する半円筒型
の折返し室を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱
交換器。
【請求項３】前記入口側伝熱管と前記出口側伝熱管とが
互いに近接している中央領域においては、前記Ｕ字管を
配置する代わりに、前記中央領域に属する２本以上の前
記入口側伝熱管の流出側端部の全体を覆う一方の開口
と、前記中央領域に属する２本以上の前記出口側伝熱管
の流入側端部の全体を覆う他方の開口と、を有するＵ字
箱型の折返し室を設けたことを特徴とする請求項１記載
の熱交換器。
【請求項４】前記半円筒型又はＵ字箱型の折返し室の長
手方向の両端部又は一方の端部に排水座を設け、前記排
水座に排水系統を接続したことを特徴とする請求項２又
は３に記載の熱交換器。
【請求項５】前記折返し室の長手方向の一方の端部に洗
浄座を設け、この洗浄座に洗浄系統を接続し、前記折返
し室の長手方向の他方の端部に排水座を設け、この排水
座に排水系統を接続したことを特徴とする請求項２又は
３に記載の熱交換器。
【請求項６】前記Ｕ字管群を外側から覆って保護する保
護装置をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか一項に記載の熱交換器。