JP2005221109A

JP2005221109A - プレート式熱交換器の洗浄方法および装置

Info

Publication number: JP2005221109A
Application number: JP2004027470A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Asahi; 聖隆朝日; Susumu Kaneko; 進金子; Hideki Kon; 英樹今; Motoyoshi Aoki; 基悦青木; Susumu Fukutome; 進福留; Kazuhisa Yokota; 和久横田
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】
本発明の目的はプレート式熱交換器の運転効率を向上させて環境に悪影響を与えることなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置を提供することにある。
【解決手段】
プレート式熱交換器１はプレート（伝熱板）を積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成して熱交換を行う。高温水を供給するポンプ３の吐出側に設けられている吐出弁１９は洗浄時に開閉制御される。吐出弁１９の開閉制御により高温水を脈動させて高温室に供給しプレートを振動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレート式熱交換器を分解することなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置に関する。

宿泊施設や集合住宅の浴室、厨房、洗面所等から出される生活排水、温泉プールや浴場、サウナ風呂等から出される排水の熱を回収し、これを給湯のための熱源として利用すべく熱交換器を含む種々の加熱システムがある。例えば、温泉を利用した浴場においては、泉源の泉水温度が低い場合にボイラを介して加熱し、浴槽に流入させている。

浴槽内の温水は使用頻度に応じて、適宜これを排水してきれいな新しい温水に交換、もしくは補充する必要がある。この場合、温水をそのまま排水しないで、熱交換器の高温側を通過させ保有している熱エネルギーを有効利用し、低温側を通過する低温の泉水を加温した後、排水するようにしている。

熱交換器には套管式とプレート式とがある。套管式は洗浄を容易に行えるけれども、構造が複雑で高価となる。一方、プレート式は構造が簡単で安価な利点を有するため、浴場のボイラ加熱システムに採用できれば好適である。しかしながら、プレート式は洗浄する際に運転を停止し、熱交換器を分解して伝熱板（プレート）の洗浄を行い、再度組み立てする必要がある。このため温泉を利用した浴場では、プレート式熱交換器を採用するのが困難な状況にある。

排水される浴場内の温水には、髪の毛、垢、石鹸成分、その他様々な異物を含んでいる。熱交換器の高温室を形成する伝熱板と伝熱板との間が数mm程度と狭いため、異物の一部は長期の使用によって残渣物として堆積する。また、伝熱面積を広くして伝熱効率を高めるために、伝熱板に波形の凹凸を形成しているため凹部に堆積し易くなる。残渣物が堆積すると流体の流れを阻害したり、伝熱板に付着して表面を覆い、溶解している物質が析出し伝熱効率を低下させることになる。

プレート式熱交換器を分解することなく洗浄するために、プレート間の高温室（流路）に洗浄用液体を入れ圧縮空気でエアーバブリングすると共に洗浄用液体の液面レベルを変化させて洗浄することが提案されている。このことは、例えば、下記特許文献１に記載されている。

特開平９−２６４６９８号公報

従来技術は、プレート式熱交換器の運転を停止した上で洗浄用液体を注入し、圧縮空気を供給して洗浄している。しかし、プレート式熱交換器の運転を停止しているので運転効率が悪くなり、その上、洗浄用廃液による環境を悪化させるという問題点を有する。

本発明の目的はプレート式熱交換器の運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記高温水を脈動させて前記高温室に供給、あるいはプレート式熱交換器を機械的に加振してプレート（伝熱板）を振動させるようにしたことにある。

本発明はプレート（伝熱板）を振動させて高温室に堆積している異物を除去しているので、プレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。

プレート式熱交換器は複数枚のプレート（伝熱板）を積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換する。高温室はポンプにより高温水を供給される。ポンプの吐出側には吐出弁が設けられている。高温水制御装置は吐出弁を開閉制御する。吐出弁を開閉制御することにより高温水を脈動させて高温室に供給しプレートを振動させる。

図１に本発明の一実施例を示す。

図１において、プレート式熱交換器１は台座２に載置され、入口配管５から高温水が流入し、出口配管６から流出する。また、低温水は入口配管７から流入して出口配管８から流出する。なお、以後、入口配管５を高温側入口、出口配管６を高温側出口、入口配管７を低温側入口、出口配管８を低温側出口と称することもある。入口配管５から流入する高温水はポンプ３から供給される。また、入口配管７から流入する低温水は図示しないポンプによって圧送されてくる。

ポンプ３から供給される高温水は三方切替弁９を介して高温側入口５に導かれる。また、熱交換を行い高温側出口６から流出した高温水は三方切替弁１０を介して排水される。三方切替弁９、１０は電動弁で、３角の黒塗りが閉している状態を示している。

ポンプ３は入口側に入口弁１８が設けられ、吐出側に吐出弁１９が設けられている。ポンプ３から吐出された高温水流量は流量計２０で測定され高温水制御装置２１に入力される。高温水制御装置２１はポンプ３を起動停止制御すると共に洗浄時に吐出弁１９を開閉制御する。

図２にプレート式熱交換器１の一例構成図を示す。

図２において、高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は長方形状で四隅に配管孔１１ｈあるいは１２ｈが穿設されている。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は、例えば表面に耐腐蝕性のメッキを施した銅板等で製作され、表面には無数の波形凹凸が形成されている。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２の表面は凹状に形成され、高温室１１ａあるいは低温室１２ａを形成している。

高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は表面に無数の波形凹凸を形成して伝熱表面積を広くすると共に、流体（温水）に乱流を生じさせて熱交換効率を増大させるようにしている。両者は交互に積層され、熱交換器積層体１ａが構成される。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２はエンドプレート１３、１４と結合棒１５、１６を使用し、図示しないボルトで一体構成される。

高温側伝熱板１１の配管孔１１ｈと低温側伝熱板１２の配管孔１２ｈには高温側の入口配管５、出口配管６と低温側の入口配管７、出口配管８がそれぞれ図示のように貫通して配置されている。高温側の入口配管５と出口配管６には伝熱板１１、１２間で形成される高温室１１ａに連通する切り込みが部分的に設けてあり、また、低温側の入口配管７と出口配管８には低温室１２ａに連通する切り込みが部分的に設けてあり、高温室１１ａ、低温室１２ａに流体を気密的に導入するように構成されている。

この構成において、入口弁１８と吐出弁１９を全開状態にしてポンプ３を駆動し高温水を供給する。三方切替弁９、１０を図1の状態にすると不要になった高温水は図３に示すように高温側入口５から高温室１１ａに流入して高温側出口６から流出する。高温側出口６から流出した高温水は三方切替弁１０を経由して排水される。

一方、低温側入口７からは図３に示すように新しい冷水（泉水）が流入し低温室１２ａを経由して低温側出口８から流出して図示しないボイラに導かれる。低温側入口７から流入した冷水は高温室１１ａの壁を形成している伝熱板１１に接触して暖められ、すなわち熱交換が行われることになる。

このような熱交換を長期に亘り行うと、高温室１１ａには図４に示すように異物が堆積する。伝熱板１１と伝熱板１２との間、すなわち高温室１１ａの流路幅は数ｍｍ程度と狭く、また伝熱板１１、１２に波形凹凸を形成しているために異物を含んだ高温水が流入すると、凹部分に残渣物２３として堆積する。

異物（残渣物）２３は高温水の流れによって大部分排出されるが、僅かづつではあるが堆積する。残渣物２３が堆積すると高温水の流れを阻害したり、伝熱板１１、１２に付着して表面を覆い、溶解している物質が析出し伝熱効率が低下する。

さて、上述したようにして熱交換しているプレート式熱交換器１を洗浄するには高温水制御装置２１で吐出弁１９の開閉制御を周期的に実行する。開閉制御は全開と全閉あるいは全開と２０％開度のように１秒程度の周期で行う。高温水は吐出弁１の開閉により脈動流となり入口配管５から高温室１１ａに流入する。

伝熱板１１、１２は高温室１１ａに脈動流が流入すると振動する。伝熱板１１、１２の凹部に堆積している残渣物２３は伝熱板１１、１２の振動により浮かされる。浮いた残渣物２３は高温室１１ａを流れる高温水により剥ぎ取られ高温水と共に出口配管６から排水される。

以後、同様なことを繰返し行い洗浄する。残渣物２３を効果的に除去するには、例えば一日に一回、３０分程度洗浄運転を行う。プレート式熱交換器１はこのような洗浄運転される場合にも熱交換を実行している。

なお、三方切替弁１０の横と下を開状態、三方切替弁９の横と上を開状態にすると、高温室１１ａには高温水の脈動流が逆方向から流入することになる。洗浄時に三方切替弁９、１０を切替えると洗浄をより一層効果的に行える。

このようにしてプレート式熱交換器の洗浄を行うのであるが、高温水（排水）の脈動流を高温室に流入させてプレート（伝熱板）を振動させ高温室に堆積している異物を除去しているので、プレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。

また、上述の実施例はプレート（伝熱板）が波状の凹凸を形成しているが、波状凹凸のないプレートであっても良いことは明らかなことである。

図５に本発明の他の実施例を示す。図５はプレート式熱交換器１を加振式台座２４に載置し、伝熱板１１、１２を機械的に振動させるようにしたものである。加振式台座２４は加振台制御装置２５により制御される。なお、図５は高温水ポンプ３などの図示を省略している。

図５においても伝熱板１１、１２の振動により、伝熱板１１、１２の凹部に堆積している残渣物２３は伝熱板１１、１２の振動により浮かされる。浮いた残渣物２３は高温室１１ａを流れる高温水により剥ぎ取られ高温水と共に出口配管６から排水される。

実施例２においてもプレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。

図６に本発明の他の実施例を示す。図６はプレート式熱交換器１に加振機２６を取付け、伝熱板１１、１２を機械的に振動させるようにしたものである。加振機２６は加振機制御装置２７により制御される。なお、図６は高温水ポンプ３などの図示を省略している。

図６においても伝熱板１１、１２の振動により、伝熱板１１、１２の凹部に堆積している残渣物２３は伝熱板１１、１２の振動により浮かされる。浮いた残渣物２３は高温室１１ａを流れる高温水により剥ぎ取られ高温水と共に出口配管６から排水される。

実施例３においてもプレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。プレート式熱交換器の一例を示す分解斜視図である。プレート式熱交換器の流路を示す断面図である。本発明を説明するための図である。本発明の他の実施例を示す構成図である。本発明の他の実施例を示す構成図である。

符号の説明

１…プレート式熱交換器、２…台座、３…ポンプ、５…高温側入口配管、６…高温側出口配管、７…低温側入口配管、８…低温側出口配管、９，１０…三方切替弁、１１…高温側伝熱板、１１ａ…高温室、１２…低温側伝熱板、１２ａ…低温室、１３、１４…エンドプレート、１５、１６…結合棒、１８…入口弁、１９…吐出弁、２０…流量計、２１…高温水制御装置、２３…残渣物、２４…加振式台座、２５…加振台制御装置、２６…加振機、２７…加振機制御装置。

Claims

プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記高温水を脈動させて前記高温室に供給して前記プレートを振動させるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を交互に形成して熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記プレート式熱交換器を機械的に加振して前記プレートを振動させるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記高温室に前記高温水を供給するポンプと、前記ポンプの吐出側に設けられた吐出弁と、前記吐出弁を開閉制御する高温水制御装置とを具備し、前記吐出弁の開閉制御により前記高温水を脈動させて前記高温室に供給して前記プレートを振動させるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄装置。
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記高温室に前記高温水を供給するポンプと、前記プレート式熱交換器を機械的に加振する加振装置とを具備し、前記加振装置の加振によって前記プレートを振動させて前記高温室の洗浄を行うようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄装置。