JP3022248U - 流動床式熱交換器における分散板の清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒子層を支持した分散板を適正時期に自動的
に清掃し、目づまりによる熱交換機能の低下を防止す
る。 【構成】 分散板４の下方と粒子層６の上方との差圧検
出手段２１により差圧が所定値以上となったとき目づま
りが進んだものと判断し、これより動作信号を駆動回路
２５に送ってブラシ体１１の電動機１８を駆動し、ブラ
シ１５を往復回動して分散板４の下面を摺接させて付着
物質を掻き落す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は熱ガスによって粒子を流動状態としながら伝熱管内を流れる流体に熱 を伝達する流動床式熱交換器における分散板の清掃装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えばボイラ、加熱炉、発電機用ディーゼルエンジンなどからの排ガスのよう な熱ガスをそのまま大気中に廃棄することなく水などの流体を加熱して発電、暖 房などに利用させることが行われている。

【０００３】 この熱回収を行うための熱交換器として、水などの熱交換媒体に熱を与える伝 熱管を硅砂、アルミナ粒などの粒子の層からなる流動床に埋設状態で配置し、流 動床を支持する多孔板である分散板を通して熱ガスを吹き上げ、粒子を持ち上げ て恰も沸騰しているかのような流動状態を作って粒子間を通過させ、この熱ガス の流動床通過中に伝熱管内を流れる流体に熱を伝達するものがある（特開昭５６ −５３３８９号公報、特開昭６１−１８０８８９号公報参照）。

【０００４】 そして、この形成の熱交換器、即ち流動床式熱交換器は流動する粒子が伝熱管 に絶えず接触または衝突して清掃を行うので、都市ガス、ＬＰＧなどを燃焼した とき生じる比較的清浄な排ガスに限らず、重油などを燃焼して生じる極度に劣質 の排ガスを利用しても高い伝熱効率が得られる、とされている。

【０００５】 ところが、ススやダストを含む劣質の熱ガスを用いると、含有物質が伝熱管に 限らず分散板にも凝縮や析出により付着するが、分散板の熱ガス噴出用孔に付着 した物質は粒子の流動によって除去することができないので、孔が次第に塞がれ て圧力損失の増大、熱交換能力の低下、熱ガス分散性の不良化などの問題を生じ る。

【０００６】 その対策として、一般的に図３に示すように箱形ケーシング５１の底部に熱ガ スの入口５２、頂部に使用済み熱ガスの出口５３を設けるとともに中間に敷設し た分散板５４に伝熱管５５を埋設した粒子の層５６を支持させ、入口５２から風 箱部５７に入った熱ガスが分散板５４を通って粒子層５６に噴出し伝熱管５５を 流れる流体に熱を伝達してから上方の空塔部５８に抜け出し、出口５３から排出 される構成とされている流動床式熱交換器において、風箱部５７に清掃装置５９ を設置して分散板５４の付着物質を下面から掻き落すようにしたものが市場に提 供されている。

【０００７】 この清掃装置５９は、箱形ケーシング５１に回動可能に架設支持させて風箱部 ５７の中央に配置した主軸６０にそのほぼ全長に亘ってブラシ６２を植設したブ ラシホルダ６１を一方向へ向けて放射状に突設したものであって、主軸６０は軸 端に取付けた図示しないハンドルを持って実線で示す待機位置Ａと破線で示す最 大行程位置Ｂとの間で手動により往復回動させることにより、分散板５４の下面 のほぼ全面にブラシ６２を摺接させ付着物質を掻き落すものである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述の清掃装置は手動であるため清掃のための人員確保が必要であ るとともに大きな労力を費さなければならず、しかも清掃時期の適切な判断およ び往復回動の適切な回数設定が要求され、取扱い操作が簡単でないという問題を 抱えている。

【０００９】 また、大形熱交換器の広大な分散板に対しては前記のような清掃装置の二台を 並列に設けて対応させることが行われているが、一台ずつ順次手動で往復回動さ せるので更に大きな労力を要するとともに、清掃完了まで長い時間を要する、と いう問題を生じる。

【００１０】 そこで、本考案は人力によることなく且つ清掃時期の判断およびブラシの往復 回動の回数が適切に行われ、従って前記第一の問題点を解決する清掃装置、およ びこれに加えて広大な分散板に対しても短時間で充分な清掃を行い、従って前記 第二の問題点を解決する清掃装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記第一の問題点を解決するために、主軸に帯状のブラシを一方向へ 向けて放射状に突接したブラシ体を粒子の層を支持した分散板下方の風箱部内部 に設置し、主軸を電動機駆動とするとともに、分散板下方と粒子層上方との差圧 検出手段、差圧が設定値以上のとき電動機を駆動してブラシ体に所定角度の往復 回動を行わせる駆動回路を具えさせた。

【００１２】 また、前記第二の問題点を解決するために、前記と同じ構造のブラシ体の複数 を風箱部内部に主軸を互いに平行にして設置し、各主軸を各別の電動機駆動とす るとともに、分散板下方と粒子層上方との差圧検出手段、差圧が設定値以上であ って各ブラシが非平行のとき各ブラシ体の駆動開始の順序と時期とを設定指示す るシーケンス制御手段、これよりの指示信号に基き各電動機を駆動して各ブラシ 体にブラシを互いにほぼ平行に維持させて所定角度の往復回動を行わせる駆動回 路を具えさせた。

【００１３】 尚、これらにおいて、電動機の過負荷検知手段、ブラシ体の位置検知手段のい ずれかまたは両方を具えさせることによって電動機を停止させ、或いはブラシ体 の動作を制御させて装置の暴走や破損を防ぐようにするのが好ましい。

【００１４】

【作用】

熱ガスは下方の風箱部から分散板を通過して粒子を流動させながら伝熱管内の 流体に熱を伝達し上方の空塔部に抜け出す。分散板下方と粒子層上方との熱ガス の差圧が設定値以上となったとき、分散板の目づまりが進行したものと判断して 電動機によりブラシ体を往復回動させ、ブラシを分散板下面に摺接させて付着物 質を掻き落す。これにより、労力を要しないで適正時期に適切な清浄を行うこと ができる。

【００１５】 次に、ブラシ体を複数設置したときは、それぞれの待機位置によってブラシが 非平行の場合にシーケンス制御手段からの指示により各ブラシを互いにほぼ平行 な状態としてブラシ体を往復回動させる。これにより、広大な分散板を小動力で 且つブラシを互いに衝突させることなく清掃することができる。

【００１６】

【実施例】

図面を参照して本考案の実施例を説明すると、図１および図２において箱形ケ ーシング１の底部に熱ガスの入口２、頂部に使用済み熱ガスの出口３が設けられ ているとともに、中間部分に多孔板からなる分散板４が水平に設置されており、 この分散板４は伝熱管５を埋設させた硅砂、アルミナ粒などの粒子の層６を支持 している。熱ガスは入口２から風箱部７に入り、分散板４の孔を通って粒子層６ に噴出し伝熱管５を流れる流体に熱を伝達してから上方の空塔部８に抜け出し、 出口３から排出される。また、風箱部７、空塔部８には点検用の窓９，１０が設 けられている。

【００１７】 風箱部７には二個のブラシ体１１が設置されている。これらは、風箱部７の底 近くに横断架設した主軸１２と、その両端部に固着した腕片１３の先端間に架設 したブラシホルダ１４に金属細線の束の多数を取り外し可能に固定して帯状に形 成したブラシ１５とからなる構成である。二本の主軸には水平且つ互いに平行に 配置して両端部を軸受１６により回動自由に箱形ケーシング１に支持させてあり 、それぞれの軸端にチエン・スプロケットからなる伝動装置１７を介して各別の 電動機１８に連結されている。

【００１８】 また、主軸１２から一方向へ向けて放射状に突設されているブラシ１５は、不 作動時に先端が箱状ケーシング１にほぼ接する位置に置かれ、二つのブラシ体１ １は図１に実線で示した互いに開いた状態で待機する。これにより、熱ガスは帯 状のブラシ１５によって流れを邪魔されることなく分散板４の全面から粒子層６ に噴出する。

【００１９】 電動機１８を運転すると、二つのブラシ体１１は互いに開いた待機位置Ａと互 いに交叉した最大行程位置Ｂとの間で往復回動するので、ブラシ１５の主軸１２ と平行な方向への長さおよび主軸１２からの突出長さと二つの主軸１２の間隔と を適正に設置することにより、互いに同一角度の回動範囲で広大な分散板４の全 面にブラシ１５を摺接させて清掃を行うことができる。

【００２０】 尚、電動機１８は電磁ブレーキ付きの直流機が好適であり、且つインバータに より回転速度制御可能とするのが好ましい。

【００２１】 本考案では分散板４の目づまりの度合いを前後の差圧によって検知させ、これ が予め設置した所定値以上となったときをもって清掃時期と判断するものであり 、そのための差圧検出手段２１を具えている。

【００２２】 この差圧検出手段２１は風箱部７の分散板４に近い個所と空塔部８の粒子層６ に近い個所とにそれぞれ開口した圧力取入口２２，２３と、これらから送られる 熱ガスの差圧に基いて予め設置してある所定値を或る時間継続して越えたとき動 作信号を出力する差圧検出回路２４とからなるものである。この動作信号によっ て駆動回路２５が各電動機１８に駆動信号を送り、各ブラシ体１１に所定角度の 往復回動を行わせて差圧が所定値以下になるまで、或いは予め設置した時間だけ 清掃を行う。

【００２３】 ブラシ体１１が一個だけ設置されている場合には、差圧検出回路２４の動作信 号を駆動回路２５に直接入力して電動機１８を駆動させることができ、これは請 求項１に記載した考案に対応している。

【００２４】 しかし、図示実施例のように二個のブラシ体１１を設置してブラシ１５が重複 する領域を設け完全な清掃が行えるように考慮した構成では、同時に駆動を開始 すると互いに衝突してしまう。その対策として、交互に動作させることや、先ず 一方のブラシ体１１で分散板４の半部を清掃させ次にもう一方で残りの半部を清 掃させることも考えられるが、きわめて非能率である。

【００２５】 そこで、本考案ではシーケンス制御手段２７を具えて二つのブラシ１５を互い にほぼ平行な状態で往復回動させ短時間で清掃を完了させるようにした。

【００２６】 このシーケンス制御手段２７は差圧検出回路２４が出力する動作信号が入力さ れたとき一方のブラシ体１１の動作を開始させ、これが待機位置Ａに置かれてい るもう一方のブラシ体１１とほぼ平行な位置である最大行程位置Ｂに到達したと き、もう一方のブラシ体１１の動作を開始させる指示信号を駆動回路２５に送る ようにされているシーケンサ２８からなるものである。

【００２７】 以後は二つのブラシ体１１は互いにほぼ平行な状態で二つの位置Ａ，Ｂ間を繰 返し往復回動し、差圧が所定値以下となるまで分散板４の下面を摺接して付着物 質を掻き落す。この場合、一時的な差圧減少で停止することがないように、所定 値以下の状態が或る時間継続したとき動作信号の出力を停止する。

【００２８】 このとき、一方のブラシ体１１を待機位置Ａで停止させた後、もう一方のブラ シ体１１を最大行程位置Ｂから待機位置Ａまで回動させて停止させ、図１に示す 姿勢として清掃を完了するものである。

【００２９】 次に、電動機１８が故障した場合や各信号にエラーが生じた場合、一方のブラ シ体１１が停止してもう一方のブラシ体１１が衝突する、一方または両方のブラ シ体１１が二つの位置Ａ，Ｂを越えてオーバランする、という心配がある。或い は、ブラシ体１１が待機位置Ａに停止しておらずそこから回動を開始してもう一 方のブラシ体１１の回動開始時期を適正に指示できない、ブラシ１５が分散板４ の孔に引掛かって回動不能になる、という心配がある。

【００３０】 これらの対策として、本考案は各電動機１８に過負荷検知手段３０である電磁 誘導や圧電などを利用したトルクセンサ３１を付設してこれらの出力信号を駆動 回路２５に入力するようにした。即ち、トルクが設定値以上となったときブラシ 体１１が互いに衝突した、ブラシ体１１がオーバランして箱形ケーシング１の壁 に衝突した、ブラシ１５が分散板４に引掛かった、のいずれかが発生したものと 判断して電動機１８を停止させ、且つ報知回路３２によって光や音声による警報 を発するものである。

【００３１】 更に、本考案は各ブラシ体１１の二つの位置Ａ，Ｂに位置報知手段３４である リミットスイッチまたは電磁誘導や光などを利用した位置センサ３５，３６を設 置してこれらの出力信号をシーケンサ２８或いは駆動回路２５に入力するように した。即ち、ブラシ体１１が位置センサ３５，３６によって指示される待機位置 Ａ、最大行程位置Ｂに到達したとき、起動或いは反転を行うものと判断して二つ のブラシ体１１の動作タイミングを同期させるか、または清掃終了のための停止 を行わせるように駆動回路２５の駆動信号を制御させるものである。これにより 、ブラシ体１１が待機位置Ａから外れた位置に停止していてそこから起動しても 、シーケンサ２８に予め設定してあるプログラムに関係なくほぼ平行な状態を維 持させながら往復回動させることができる。もっとも、この位置報知手段３４は ブラシ体１１の位置ではなく電動機１８の出力軸の位置を検出するものであって もよい。

【００３２】 尚、ブラシ体１１が一個だけ設置されている場合にもこれらの過負荷検知手段 ３０，位置検知手段３４はブラシ体１１の適正動作、各部分の保護に有効である 。

【００３３】 尚また、ブラシ体１１は一個または二個に限らず、分散板４の大きさに応じて 三個以上設置することがあり、この場合両側のブラシ体１１の待機位置は図１と 同じとし中間のブラシ体１１の待機位置は分散板４に直角の直立姿勢とする。

【００３４】

【考案の効果】 以上のように、分散板に摺接して付着物質を除去し目づまりをなくすブラシ体 を粒子層入口側と出口側との差圧によって動作させるようにした第一の考案によ ると、人力を要することなく、しかも清掃時期およびブラシ体の往復回動回数が 差圧を利用して適切且つ自動的に判断され、適正に清掃を行って熱交換機能を低 下させることがないものである。

【００３５】 また、ブラシ体を複数設置してシーケンス制御により互いにほぼ平行な状態で 往復回動させるようにした第二の考案によると、前記効果に加えて小さい動力で 広大な分散板の全面を余す所なく短時間で清掃することができるものである。

【００３６】 更に、ブラシ駆動用電動機の過負荷検知手段、ブラシ体の動作を制御する位置 検知手段を具えさせた場合は、ブラシ体を常に適正に動作させ、暴走や衝突など による各部分の破損が防止されて安全に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す一部切截した正面図。

【図２】図１の中央縦断面図。

【図３】従来例の正面断面略図。

【符号の説明】

１ 箱形ケーシング， ４ 分散板， ５ 伝熱管，
６ 粒子層， ７ 風箱部， ８空塔部， １１ ブラ
シ体， １２ 主軸， １５ ブラシ， １８電動機，
２１ 差圧検出手段， ２５ 駆動回路， ３０ 過
負荷検知手段， ３４ 位置検知手段。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に帯状のブラシを一方向へ向けて放
   射状に突設してなり、粒子の層を支持した分散板の下方
   の風箱部内部に設置されたブラシ体と；前記主軸を駆動
   する電動機と；前記分散板下方と粒子層上方との差圧検
   出手段と；前記差圧が設定値以上のとき前記電動機を駆
   動して前記ブラシ体に所定角度の往復回動を行わせる駆
   動回路と；を具えてなる流動床式熱交換器における分散
   板の清掃装置。
2. 【請求項２】 主軸に帯状のブラシを一方向へ向けて放
   射状に突設してなり、粒子の層を支持した分散板の下方
   の風箱部内部に前記主軸を互いに平行にして設置された
   複数のブラシ体と；前記各主軸を各別に駆動する複数の
   電動機と；前記分散板下方と粒子層上方との差圧検出手
   段と；前記差圧が設定値以上であって前記各ブラシが非
   平行のとき各ブラシ体の駆動開始の順序と時期とを設定
   指示するシーケンス制御手段と；前記シーケンス制御手
   段からの指示信号に基き前記各電動機を駆使して前記各
   ブラシ体にブラシを互いにほぼ平行に維持させて所定角
   度の往復回動を行わせる駆動回路と；を具えてなる流動
   床式熱交換器における分散板の清掃装置。
3. 【請求項３】 請求項１，２のいずれかに記載の構成に
   加えて、前記電動機に過負荷が作用したとき前記駆動回
   路に駆動停止を指示する過負荷検知手段を具えさせてな
   る流動床式熱交換器における分散板の清掃装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２のいずれかに記載の構成に
   加えて、前記ブラシ体の往復回動の両端位置を検知して
   前記駆動回路から前記電動機に出力する駆動信号を制御
   させる位置検知手段を具えさせてなる流動床式熱交換器
   における分散板の清掃装置。