JP2008116196A

JP2008116196A - 管式熱交換器

Info

Publication number: JP2008116196A
Application number: JP2007266063A
Authority: JP
Inventors: Takuya Sasaki; 卓也佐々木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】熱交換器の伝熱面を軟質の合成高分子化合物材にて形成し、伝熱面に対する付着夾雑物の付着防止、その容易な除去を図り、また設置の簡易性、複数基による多重化構成等に対応できるようにする。
【解決手段】伝熱管３内を流動する第１流体と伝熱管３外で流動する第２流体とで熱交換を行う熱交換器を構成する。伝熱管３を内包する胴体管２の両端には伝熱管３の管内外で流動する第１流体、第２流体の導入と排出を行う接続チャンバー１０を設け、伝熱管３及び胴体管２は可撓性ある軟質合成高分子材にて形成する。伝熱管３の外面と胴体管２の内面との間隙には伝熱管３を胴体管２中央に保持させる間隔保持部材４を介在する。また、伝熱管３内面を洗浄する洗浄体を投入する洗浄体投入器を設けたり、第１流体、第２流体に圧力変動を付与する圧力付与器を設けたり、また、胴体管２外に超音波発振装置を設けたりする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温熱量の流体と低温熱量の流体とを、相互間でこれらを直接に混合させることなく、伝熱面を介して熱移動させることで熱交換を行う管式熱交換器に関する。

従来、伝熱面を介して熱交換を行う熱交換器としては、多管式熱交換器やプレート式熱交換器が多く用いられてきた。多管式熱交換器では多数の伝熱管を胴体内に格納し、伝熱管内を流れる流体と、胴体内面と伝熱管外面との空間を流れる流体との相互間で熱交換を行うもので、胴体内面と伝熱管外面との間隙には流体を効果的に流動させて熱交換させるための流路を形成させる仕切り板や管支持板等が配装された構造となっている。そして伝熱管の材料は流体の特性や条件それぞれに対応して、薄肉で小径の銅管、鋼管、ステンレス管、チタン管等の金属材料が用いられている。このような金属材料製の伝熱管に対応して、伝熱管が組込まれる胴体や他の構成物も金属材料としてあるので、金属材料としての剛性構造となると共に、材料が金属であることの製造工法によって構成されている。また熱交換器は、流体中に存する夾雑物によって経年的に伝熱管の内外面が汚損、汚染されることは避けられないのであり、このような汚れを如何にして軽減し、伝熱性能の劣化を防止するかということ等が熱交換器に存する大きな課題となっている。

この課題の解決方法の一つとして、伝熱管内を流動する流体に、スポンジボール等の洗浄体を投入、通過させて伝熱管内面を洗浄する方法が用いられている（例えば、特許文献ｌ参照）。この特許文献１による方法は、熱交換器の伝熱管に熱媒流体とともに洗浄体を通過させて、その伝熱管内を洗浄するようにした熱交換器の管内洗浄装置及び管内洗浄方法である。この方法では、熱交換器が使用された状態で伝熱管の内面のみを洗浄できるとしても、伝熱管数より少ない洗浄体数を使用して、どのようにして全管を洗浄するかの技術上の隘路も残っている。このため多管式熱交換器における多くの伝熱管を、確実にブラシを使って内面洗浄しようとする方法等も以前から提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、管式熱交換器において、伝熱面に生成される付着物や汚損等による伝熱性能の低下は免れないので、これを回避する手段の他の一つとして伝熱面に超音波を発生せしめ、伝熱面に微小な気泡を発生させたり、振動を生じさせたりすることにより、流体の流動条件下でキャピテーション現象等を生じさせて洗浄する伝熱管洗浄方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。

一方、プレート式熱交換器では薄板の鋼板、ステンレス板、チタン板等の金属材料をプレス加工して剛性や伝熱効果を高めるようにして伝熱プレートを形成すると共に、流体の流路が伝熱プレートの表裏に配されるように伝熱プレートを積層することで熱交換器を構成している。また、このようなプレート式熱交換器において、必要とする熱交換容量を設定するには、あらかじめ標準的に決められている容量の伝熱プレートの枚数を増減させることで容易に適切な伝熱面積を得ることができ、量産化や多重化等に適合可能な利点がある。ただ、このプレート式熱交換器は特殊な製法によって製造しなければならず、しかも、流体による伝熱プレート面の汚れを除去し、清浄化することが絶えず必要であるという問題点がある。そのため、このプレート式熱交換器を使用中に伝熱プレート等の伝熱面の汚れを除去する洗浄方法として、伝熱プレート相互間の間隙に比し小さなペレットを水と一緒に流動させ、伝熱プレート上の接触面に対して直交する流れを生じる水の乱流を利用して、ペレットを伝熱プレートの表面に衝突させて洗浄するようにし、洗浄後のペレットを回収し再供給する洗浄方法がある（例えば、特許文献４参照）。
特開平１１−０３７６９１号公報特公昭４４-２９９２９号公報特許第２５３７０５６号特開昭５７−０２１７９４号公報

上述した従来の多管式熱交換器では、伝熱管を金属材料製の薄肉細管とし、その細管径、本数や長さ等を適宜に選択、設定することで所望の伝熱性能が得られるようにする。このように所定の伝熱性能を設定する合理性は高い反面、熱交換容量や必要条件に合せてその都度、熱交換器を設計し製作する必要があるから、プレート式熱交換器と比較すると割高なものとなる。また多管式熱交換器では伝熱管の内面の汚れを除去する方法として、特許文献１にあるように伝熱管内に流体と共に管内径より大きいスポンジボール等の洗浄体を通過させ、伝熱管内面を拭いながら洗浄する方法であると、伝熱管本数より少ない数の洗浄体で全管を洗浄するのは技術的に困難であり、また伝熱管の外表面の汚れを除去することはできない。更に特許文献３にあるように、超音波発振子が設けられた紐付きの浮遊体を伝熱管の内面を移動させながら洗浄する方法も提案されているが、伝熱管の流体中では紐付きの浮遊体を効果的に分配したり、移動したりさせることは困難であり、伝熱管に曲管部がある場合には適用できないものであった。尚、特許文献２に示されたブラシ体による洗浄においても同様な問題がある。

また、管式熱交換器の伝熱管洗浄方法として超音波を用いる場合には、伝熱面と超音波発信子との距離を近接させる必要があり、そのために上述した特許文献３に示すように、超音波発信子を埋め込んだ紐付きの浮遊体を移動させながら伝熱管の内面を洗浄する方法が提案されている。しかし、この方法では浮遊体を流動水中でいかに伝熱管に吸引させるか、またこの浮遊体の貫流回収等の移動手段等が困難であるばかりでなく、伝熱管が直管である場合にのみ適用できるものであった。

プレート式熱交換器は、高い伝熱効果が得られるように金属材料の薄板を特殊形状の凹凸面を有する伝熱プレートの形状・構造のものとして造形するために特殊な金型や製造工法が必要となる。しかも伝熱プレートを積層して所定の伝熱性能を発揮させるため、積層する伝熱プレートそれぞれと伝熱プレートの外周とをパッキンでシールする構造としていることで、部品数が多くなるばかりでなく、組立、分解に特殊な技術が要求されることになる。

また、積層する伝熱プレート相互間の間隔を狭隘なものとすることで、その狭隘な間隙を流動する伝熱流体は薄膜状となる結果、伝熱効果を高めることができる。このような複雑で狭隘となる面形状の伝熱プレートを洗浄するには、伝熱プレート相互の間隔に比し小さなペレットを流体と一緒に流動するように投入する方法が提案されている。しかしながら、伝熱プレートの保護その他を考慮すれば、流体中への異物の混入は極力避けるべきである。そればかりでなく、これらの方法を用いても伝熱プレート面に生成される汚れを拭い取ることは困難であり、狭隘な部分ではペレットによる間隙の閉塞が生じ易いこと等の不具合があった。

そこで本発明は如上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、従来の管式熱交換器、プレート式熱交換器それぞれの合理性を備えた新しいタイプの熱交換器を提案する。すなわち、従来の熱交換器における伝熱管等の素材が金属材料を主体に構成されていたことを、本発明では伝熱管、これを内包する胴体管を軟質高分子化合物材料としたことにあり、高分子化合物材料として、例えば軟質のポリプロピレン樹脂系チューブやフッ素樹脂系チューブ等で構成することにより、これらに膨張、収縮を生じさせ、流体中に存する夾雑物の伝熱管の内外表面への付着生成の予防と除去とを図ることにある。

また、設置使用する場所における格納条件等に順応する自在な形態に対応、変更可能にし、しかも一定の伝熱容量毎に対応してユニット化されたものとして、そのユニット化された熱交換器自体の数の増減、更にはその増減態様を例えば多重化に好適なものとして、所望によって異なる熱交換容量の多様な仕様に対応可能とすることにある。

そして、伝熱管における伝熱面の生成物付着による性能劣化を未然に防止し、省エネルギーへの寄与効果を高め、更に伝熱面生成物の除去方法と組み合わせることで新しい需要を開拓可能な管式熱交換器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にあっては、伝熱管３内を流動する第１流体と伝熱管３外で流動する第２流体との相互間で熱交換を行う熱交換器１において、伝熱管３を内包する胴体管２の両端には伝熱管３の管内外で流動する第１流体、第２流体の導入と排出とを行う接続チャンバー１０を設け、伝熱管３及び胴体管２は可撓性ある軟質合成高分子化合物材にて形成すると共に、伝熱管３の外面と胴体管２の内面との間隙には伝熱管３を胴体管２の中央に保持させる間隔保持部材４を介在したことにある。
また、伝熱管３内に伝熱管３内面を洗浄する洗浄体を投入する洗浄体投入器３１を、接続チャンバー１０における流体口（１１）に接続して設けることができる。
伝熱管３の管内外面を流動する第１流体、第２流体に圧力変動を付与する圧力付与器４１を設け、伝熱管３、胴体管２を膨脹、収縮させるようにして構成することができる。
胴体管２外に超音波発振装置２７を設けることができ、例えば収納筐体２０内に平面で渦巻状を呈するように螺旋巻回して配置した胴体管２の渦巻のほぼ中心部である収納筐体２０のほぼ中心部に中心機軸２５を配し、この中心機軸２５に装着されることで中心機軸２５を中心として胴体管２上を旋回する旋回アーム２６に、胴体管２内に超音波振動を付与する超音波発信装置２７を付設することで構成することができる。

以上にように構成された本発明に係る管式熱交換器にあっては、熱交換器１の主体である伝熱管３自体、この伝熱管３を内包する外筒である胴体管２を軟質の合成高分子化合物材にて構成したことで、その可撓性によって例えば渦巻・螺旋形態等の自在な形状に変形でき、設置、格納の自由度を増大させる。また、自在な形状としてコンパクトに、熱交換容量を標準化してユニット化したものとして構成することで、必要とする熱交換容量に対応した設置基数の増減、また多重化の容易性と共に、設置を簡便にさせる。
伝熱管３と胴体管２との間隙には、伝熱管３が胴体管２の中心部位置となるように間隔保持部材４を介在してあることで、可撓性のある熱交換器１自体をその胴体管２にて格納形態にあわせて変形加工しても、胴体管２の変形に追従して伝熱管３を所定位置に保持して位置決めさせる。しかも、間隔保持部材４は、伝熱管３外と胴体管２内との間隙に配され、伝熱管３とは熱橋を形成していることで、伝熱管３外で流動する第２流体に乱流を生じさせることと相俟ち、熱伝達面を増大させて熱交換時の伝熱効果を高めさせる。
第１流体、第２流体に圧力変動を付与する圧力付与器４１は、これらの流体に所定圧力を付与することで、流体自体に脈動圧を伴うようになり、軟質な合成高分子化合物材の伝熱管３更には胴体管２に膨張や収縮を生じさせる。この膨張、収縮は、伝熱管３を変径させて伝熱管３内外面に生成された付着夾雑物の剥離現象を生じさせて除去させる。すなわち、伝熱管３の内外表面に生成付着することがある付着夾雑物の付着を未然に防止させ、また付着後は剥離、除去させる。特に、加圧流体として気泡となる圧力気体を圧入することで、伝熱管３内での気泡の消滅等によって伝熱管３に圧力変化を生じさせ、付着、除去効果を一層増大させる。
胴体管２外に設けた超音波発振装置２７は胴体管２外面に沿って移動することで、伝熱管３に向かって発振される超音波が伝熱管３の内外面で流体の流動下で超音波による微小な振動、気泡の発生、気泡の崩壊等を伴ったキャビテーション現象を誘発させ、伝熱管３更には胴体管２等の内外面に生成付着する付着夾雑物を剥離して除去させる。またこのようなキャビテーション現象を生じせしめることで、第１流体、第２流体相互間の熱移動を一層増進させ、熱交換効率を増大させる。

本発明は以上のように構成されることで、伝熱管３、胴体管２の材質を熱交換流体の特性に対応した軟質合成高分子化合物材として形成することで、その可撓性によって自在な変形によるコンパクト化を可能にし、また一定の熱交換容量を備えたものとして標準・ユニット化でき、そのユニット化されたものを適当数で多重化することで、必要とする熱交換容量に対応した全体構成を容易にし、また設置を簡便に行うことができる。しかも、伝熱管３、胴体管２等の膨張、収縮によって、流体中に存する夾雑物の伝熱管３の内外表面への付着生成を防止すると共に、付着後でも簡単に除去できる。したがって、水・水熱交換器、水・油熱交換器、水・ガス熱交換器、温泉水用熱交換器、薬液用熱交換器・排熱回収熱交換器等として、各種装置に組み込むことができ、広い範囲での実用が可能である利点がある。

また、標準的な熱交換容量を備えた熱交換器１とすることで、これを設置格納する所定の設置場所での格納条件に適合するような所望の形態に成形も可能であり、このような成形可能なことと相俟って標準化されたユニット化構成のものによって、熱交換容量の増減に合せて基数を替えながら容易に多重化することができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の一形態を説明するに、図において示される符号１は本発明に係る管式の熱交換器であり、この熱交換器１は、胴体管２と、この胴体管２に内包するように胴体管２の内部に収納配管される伝熱管３とから成り、胴体管２と伝熱管３とは、伝熱管３外に配したフイン状の間隔保持部材４を介して所定の間隙を備えた二重管構造となってを構成されている。胴体管２、伝熱管３、間隔保持部材４それぞれは、可撓性がある軟質高分子化合物材すなわち軟質合成樹脂、例えばポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂にて管状に形成されており、二重管構造のままで自在に変形が可能なように構成してある。例えば直線的な直管状としたり、平面で同一高さにして渦巻状，螺旋巻回状としたり、立体的なスパイラル（螺旋）状としたり、また蛇行状としたり等の種々な配置形態に変形できるようになっている。

また、伝熱管３更には胴体管２は、形状記憶特性を有する材料を配合または被覆して構成することもでき、例えば流体圧によって膨張あるいは収縮したときの原形状への復元を速やかとなるようにし、熱交換作動を再度開始するようにできる。

また、胴体管２の端部に存する開口端それぞれには、相互に温度差がある第１流体を伝熱管３内に、第２流体を胴体管２内にそれぞれを供給し、排出する流体口（１１，１６）を備えた接続チャンバー１０を連結固定してある。この接続チャンバー１０は、伝熱管３内に連通することで、接続チャンバー１０外から第１流体を流入させるように接続チャンバー１０に設けた第１流体口１１に連通する伝熱管連結口１２を設けてあり、この伝熱管連結口１２内周に配置する拡開リング１３によって伝熱管３を伝熱管連結口１２に接続している。また、この接続ャンバー１０には、伝熱管３と胴体管２との間隙内に連通することで、接続チャンバー１０外から第２流体を流入させるように接続チャンバー１０に設けた第２流体入口１６に連通するように、伝熱管連結口１２とは二重管配置となる胴体管連結口１７を設けてあり、この胴体管連結口１７に胴体管２を接続している。尚、図中符号５は例えば点検時に開閉自在にしてある点検口栓である。

図示のように、第１流体口１１、第２流体入口１６それぞれは接続チャンバー１０の側面に配置されていて、第１流体口１１は接続チャンバー１０の端部側に、第２流体口１６は接続チャンバー１０の連結部側にそれぞれ配されている。また図示例にあっては、第１流体が流動する伝熱管３内と、第２流体が流動する胴体管２内側の伝熱管３外とは、相互に温度差がある第１流体と第２流体とが流動し、伝熱管３の管壁を介して相互間で熱交換が行われ、互いに対向するように供給、排出されるものとなっている。

胴体管２と、この胴体管２内に収納される伝熱管３との間には、胴体管２内周と伝熱管３外周との間に所定の間隙を設定する間隔保持部材４が介在されている。この間隔保持部材４は、図１、図２にあっては、間隙に相当する高さを備えることで伝熱管３外周面に伝熱管３と一体状に形成されることで、胴体管２内周面に頂部が当接する突部状に形成されている。そして図１では、第２流体の流動を阻害しないように例えば胴体管２の径方向で放射状に配置してあり、図２では同様に所定間隔毎に伝熱管３外周で例えば連続的な螺旋配置形態となる台形錐体状にそれぞれが形成されるようにしてある。もとより、このような一体形成状の突部形態であっても、その形状、配置等は特に限定されるものではない

また、図３にあっては、胴体管２、伝熱管３相互の間隙内で伝熱管３の周囲に螺旋状に巻回装着される例えば帯状、棒状その他の螺旋材の外面に、好ましくは対称的に配置して胴体管２内周面、伝熱管３外周面に頂部が当接する例えば台形錐体状の当接突部を突設することで形成されている。

いずれにしても、間隔保持部材４自体は、伝熱管３外周と胴体管２内周とに所定の間隙を設定維持することで、伝熱管３自体は胴体管２の中央に位置されるようにすれば良く、また、介在されることで第２流体の流動に際し、乱流を生じさせることで熱交換の効率を増大させるにも役立つ。

以上のように構成された熱交換器１自体は、その胴体管２、伝熱管３、間隔保持部材４等が可撓性あることで、種々な形態に変形可能であり、例えば図４に示すように比較的に浅底の収納筐体２０内に平面で渦巻状に巻回して配置することで構成することができ、胴体管２の開口端それぞれに入口用、出口用に接続した接続チャンバー１０が相互に近接配置されるように考慮してある。こうした平面的な構造形態は、熱交換器１自体を上下方向に複数段にして配置構成でき（図７参照）、適宜な段数の設定によって熱交換容量の増減に対応可能にする。

また図５に示すように平面で円形枠状を呈し、上下端にフランジ部を備えた支持枠２１の外周に熱交換器１自体を上下方向で螺旋状に巻回配置して構成することができる。こうした上下方向に沿う螺旋形態を採用するとき、第１流体、第２流体それぞれは、上位置にある接続チャンバー１０側を入口用あるいは出口用とし、下位置にある接続チャンバー１０側を出口用あるいは入口用とすることで、熱交換の一層の効率性を増大できる。

更に、胴体管２及びこれの内部に配管してある伝熱管３それぞれの内外表面に付着した夾雑物による付着物を剥離除去する除去機構を付設することができる。図６、図７にあっての除去機構は超音波振動による付着除去の例を示し、図示のように熱交換器１自体を比較的に浅底の収納筐体２０内に平面で渦巻状を呈するように螺旋巻回して配置しておく。そして渦巻状に配置した胴体管２の渦巻のほぼ中心部である収納筐体２０のほぼ中心部に、モータの如き駆動源２４によって回転駆動される中心機軸２５を配し、この中心機軸２５を中心として胴体管２上を旋回する旋回アーム２６を中心機軸２５に装着し、旋回アーム２６には胴体管２内に超音波振動を付与する複数の超音波発信装置２７を付設したものである。

図８にあっては伝熱管３内に洗浄用のスポンジボールの如き洗浄体を投入し、これを回収することで伝熱管３内を洗浄する例を示す。すなわち、胴体管２における上流側の伝熱管３内に連通する接続チャンバー１０における第１流体口１１に接続させて洗浄体投入器３１を配置する一方、下流側の伝熱管３に連通する接続チャンバー１０における第１流体口１１に接続させて洗浄体回収器３２を配置してなる。すなわち、例えば伝熱管３内に第１流体を導入する接続チャンバー１０の一部には、伝熱管３の管取付け部分に連通する洗浄体注入管路３３を取付け、この洗浄体注入管路３３に洗浄体注入装置３５を接続する。また、第１流体を排出する接続チャンバー１０の一部には、伝熱管３の管取付け部分に連通する流体排出管路３６を取付け、この流体排出管路３６に設けた調圧弁５５を介して洗浄体回収器３２を設け、この洗浄体回収器３２によって回収した洗浄体は適宜に洗浄され、洗浄体回収器３２から分岐した洗浄体供給管路３７を経て洗浄体注入ポンプ３４，洗浄体注入装置３５によって洗浄体投入器３１に再び送り込まれ、使用されるようになっている。

尚、図８にあっては第１流体の導入側の接続チャンバー１０から洗浄体を、洗浄体注入ポンプ３４の注入圧によって投入されるものとしてあるも、洗浄体は第１流体の排出側の接続チャンバー１０から投入されるようにしても良い。いずれにしても、スポンジボールの如き洗浄体が伝熱管３の内面を拭うように当接して付着夾雑物を除去するものとしてある。

また、このような洗浄体を投入して内部洗浄を行う場合、熱交換器１自体を設置条件に適合するような形態例えば曲げ加工を施して変形し、造形するには、伝熱管３内に第１流体を導入する入口側の接続チヤンバー１０から、第１流体を排出する出口側の接続チヤンバー１０までの流路は、洗浄体であるスポンジボールが貫流できるような曲率半径を持つように曲げ加工を施しながら成形される。

図９にあっては伝熱管３あるいは胴体管２内に所定の圧力を付与し、伝熱管３、胴体管２を強制的に膨張、収縮させることで付着夾雑物を強制的剥離させる圧力付加器４１を設けたものである。すなわち、胴体管２の開口端に接続した接続チャンバー１０に、例えば圧力流体、圧縮気体等を注入する圧力付与器４１を付設し、胴体管２、伝熱管３内部に流動する第２流体、第１流体の少なくとも何れかに所定の圧力を付与しあるいはそれを解除するのであり、胴体管２あるいは伝熱管３の膨張、流体圧の増減による収縮によって付着夾雑物を強制的に剥離させるようになっている。

次に、図１０として熱交換器１自体を複数で多重化したものとして構成した例を示すと共に、その使用例を説明する。本発明に係る管式の熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃを多数で、例えば３基にして併設配置し、これらの一端側の接続チャンバー１０に接続した伝熱管３内には第１流体を第１流体送水ポンプ５１によって第１流体入口母管５２を経て送り出し、それぞれの熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおける入口側の接続チャンバー１０の第１流体口１１に分岐して供給する。他方、熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃの他端側の接続チャンバー１０に接続した胴体管２内には第２流体を第２流体送水ポンプ６１によって第２流体入口母管６２を経て送り出し、それぞれの熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおける出口側の接続チャンバー１０の第２流体口１６に分岐して供給する。そして、このように第１流体と第２流体とは互いに逆方向に対向流動しており、第１流体は伝熱管３外部の胴体管２内の第２流体と熱交換後、出口側の接続チャンバー１０の第１流体口１１を経て第１流体出口母管５３に排水される。

また、この図１０に示された洗浄体による洗浄システムは次のように構成されている。すなわち、入口側の接続チャンバー１０の第１流体口１１に連通分岐するように、また第１流体入口母管５２から分岐配管された洗浄体供給管路３７に配置された洗浄体注入ポンプ５７を介して、洗浄体供給管路３７内に導入された第１流体に洗浄体投入器３１からスポンジボールの如き洗浄体を投入し、洗浄体切替弁３８によって熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃのそれぞれに配分されて洗浄体注入管路３３に供給される。

そして、洗浄体注入管路３３に供給された洗浄体はそれぞれの接続チャンバー１０に分岐されて伝熱管３の内面を貫流しながら洗浄を行い、洗浄後に排出されて第１流体出口母管５３と流体排出管５４との間に設けた調圧弁５５を経て、洗浄体回収器３２によって回収する。回収した洗浄体は、洗浄体投入器３１に再び戻される。このような洗浄体の投入は、運転条件に対応して適宜に実施する。尚、洗浄体は適宜に洗浄した後、洗浄体投入器３１に再びセットされ、再投入される。

更には、洗浄体の投入による他に圧力付与器４１によって圧縮気体等を必要時期に合せて注入しても良く、洗浄体投入器３１の稼働と共に、あるいは圧力付与器４１による圧力流体、圧縮気体の注入と調圧弁５５との連繋作動によって軟質性の伝熱管３に対する膨張・拡張、その復元による微小な変形によって管内外表面の汚れである付着夾雑物を除去するようにしても良い。

また伝熱管３外で胴体管２内で流動する第２流体は、流体入口ポンプ６１を介して、分岐されている第２流体入口母管６２を経て熱交換器１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおけるそれぞれの出口側の接続チャンバー１０の第２流体口１６から胴体管２内に供給され、伝熱管３内の第１流体と熱交換後で、入口側の接続チャンバー１０の第２流体口１６から排水され、第２流体出口母管６３に流れる。この第２流体出口母管６３と流体排出管６４との間には調圧弁６５を備えることもでき、この調圧弁６５によって単独で伝熱管３外の第２流体の圧力調整を行うことで、伝熱管３内の第１流体の調圧弁５５と連動して運転することによって伝熱管３に与える圧力変動を増幅させることができる。こうすることで、一層効率的に伝熱管３内外面、胴体管２内面等に付着の付着夾雑物を除去できる。

また、本発明に係る管式熱交換器は従来の熱交換器と対比して著しく軽量化されると同時に低廉なものとなり、産業界のみならず医療分野では血液や薬液の温度調整用熱交換器、家庭用としては調理用液体の温度調整用熱交換器等幅広い新分野への適用拡大が期待できる。

本発明の最良の一実施の形態を示す一部省略の側断面図である。同じく他の実施の形態における要部側断面図である。同じく間隔保持部材における他の実施の形態における要部側断面図である。同じく配置形態の一例を示す平面図である。同じく他の配置形態を示す一部切欠側面図である。同じく付着夾雑物を除去する超音波発信装置を付設した場合の配置形態の平面図である。同じくその要部の側断面図である。同じく洗浄体投入器、洗浄体回収器を付設した場合の一部省略の側面図である。同じく圧力付与器を付設した場合の要部側面図である。同じく多重化構成の場合の概略配置図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…熱交換器２…胴体管
３…伝熱管４…間隔保持部材
５…点検口栓
１０…接続チャンバー１１…第１流体口
１２…伝熱管連結口１３…拡開リング
１６…第２流体口１７…胴体管連結口
２０…収納筐体２１…支持枠
２４…駆動源２５…中心機軸
２６…旋回アーム２７…超音波発信装置
３１…洗浄体投入器３２…洗浄体回収器
３３…洗浄体注入管路３４…洗浄体注入ポンプ
３５…洗浄体注入装置３６…流体排出管路
３７…洗浄体供給管路３８…洗浄体切替弁
４１…圧力付与器
５１…第１流体送水ポンプ５２…第１流体入口母管
５３…第１流体出口母管５４…流体排出管
５５…調圧弁
６１…第２流体送水ポンプ６２…第２流体入口母管
６３…第２流体出口母管６４…流体排出管
６５…調圧弁

Claims

伝熱管内を流動する第１流体と伝熱管外で流動する第２流体との相互間で熱交換を行う熱交換器において、伝熱管を内包する胴体管の両端には伝熱管の管内外で流動する第１流体、第２流体の導入と排出とを行う接続チャンバーを設け、伝熱管及び胴体管は可撓性ある軟質合成高分子化合物材にて形成すると共に、伝熱管の外面と胴体管の内面との間隙には伝熱管を胴体管の中央に保持させる間隔保持部材を介在したことを特徴とする管式熱交換器。
伝熱管内に伝熱管内面を洗浄する洗浄体を投入する洗浄体投入器を、接続チャンバーに形成した流体口に接続して設けてある請求項１に記載の管式熱交換器。
伝熱管の管内外面を流動する第１流体、第２流体に圧力変動を付与する圧力付与器を設け、伝熱管、胴体管を膨脹、収縮させるようにしてある請求項１または２に記載の管式熱交換器。
胴体管外に超音波発振装置を設けてある請求項１乃至３のいずれかに記載の管式熱交換器。
超音波発振装置は、収納筐体内に平面で渦巻状を呈するように螺旋巻回して配置した胴体管の渦巻のほぼ中心部である収納筐体のほぼ中心部に中心機軸を配し、この中心機軸に装着されることで中心機軸を中心として胴体管上を旋回する旋回アームに付設してある請求項４に記載の管式熱交換器。