JP3151221U

JP3151221U - 凝縮器自動洗浄装置

Info

Publication number: JP3151221U
Application number: JP2009000031U
Authority: JP
Inventors: 宗岳何; 孟樺何
Original assignee: 宗岳何; 孟樺何
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2019-01-07

Abstract

【課題】従来洗浄装置の共通問題点であった水流圧力損失増加を抑制する凝縮器自動洗浄装置を提供する。【解決手段】次の如く凝縮器入口弁2のバイパス水流回路と、ボール捕集器50及び凝縮器出口弁5のバイパス水流回路を設ける。凝縮器入口弁2の上流側に液体供給管8、下流側にボール投入管9が分岐接続される。一方、凝縮器出口弁5の上流側にボール捕集器50が設けられ、ボール捕集器50内の円筒ろ過スクリーン51の出口端にボール回収管10が接続される。凝縮器出口弁5の下流側に液体戻入管11が分岐接続される。液体供給管8、ボール投入管9、ボール回収管10及び液体戻入管11の他端がそれぞれ三方弁V11、第一逆止弁CV1、第二逆止弁CV2及び常開型二方弁V22を介してボール貯蔵筒41に接続される。また液体供給管8とボール投入管9とは三方弁V11とバイパス管46を介して連通される。【選択図】図1

Description

本考案は、凝縮器の細管を自動洗浄する外来動力不要のスポンジボール式洗浄装置に係り、特に水流の圧力損失の増加を抑制するよう改良された凝縮器自動洗浄装置に関する。

凝縮器又は管式熱交換器は冷凍機、空気圧縮機、ガスタービン等の冷却設備で広く使用されているが、冷凍機等の性能を低下させるスケールを除去するために定期的に運転を停止して人による洗浄作業が必要であった。その対策として、ボール循環ポンプや高圧空気等外来動力不要のスポンジボール式凝縮器自動洗浄装置が開発された。

洗浄の仕方としては、管路内水等液体の流動によって生じた圧力差はスポンジボールを押して凝縮器の細管を通過させ、スポンジボールと細管との摩擦によって細管内面の汚れを清拭するという方法である。

アメリカ公開特許US Pat. No. 7,036,564やUS
Pat. No. 5,592,990に記載された洗浄装置はその例である。US Pat. No. 5,592,990の凝縮器自動洗浄装置は図4が示すように、液体供給管310とボール投入管320が差し込まれる分流管300及び板状ろ過スクリーン610を有するボール捕集器600を設けたものである。電磁弁SV1、SV2とSV3は常時閉状態であるため、水流は分流管300とボール捕集器600をバイパスできなく、分流管300とボール捕集器600の内部において水流の圧力損失(即ち局部抵抗)が増え、既設冷却水ポンプ100の動力が増加してしまう。また、このような従来洗浄装置においては洗浄の動作周期は通常運転期(電磁弁SV1、SV2とSV3が全て閉じる)、細管を洗浄するための洗浄運転期(電磁弁SV1のみ開く)、及びスポンジボールを回収するための回収運転期(電磁弁SV2とSV3のみ開く)という三つになっている。回収運転期には電磁弁SV2とSV3を開けて排水することが必要とされているが、そのために水の浪費が多かった。
アメリカ合衆国特許第 7,036,564号公報アメリカ合衆国特許第5,592,990号公報

今まで公開された凝縮器自動洗浄装置には、既設冷却水ポンプが運転すると、分流管及びボール捕集器において水流の圧力損失が増加するという共通欠点がある。
本考案は、この従来技術の状況に鑑み、水流の圧力損失の増加を抑制し、既設冷却水ポンプの消費動力を節約できる凝縮器自動洗浄装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本考案は従来洗浄装置の分流管を取り外し、凝縮器入口弁のバイパス水流回路と、ボール捕集器及び凝縮器出口弁のバイパス水流回路を設けることを特徴とし、以下の如く構成したものである。

即ち、請求項１に記載する凝縮器自動洗浄装置は凝縮器入口弁のバイパス水流回路と、ボール捕集器及び凝縮器出口弁のバイパス水流回路と、クリーニングユニットとを備えた凝縮器自動洗浄装置である。送水本管の途中に既設された凝縮器入口弁の上流側と下流側にそれぞれ液体供給管とボール投入管が分岐接続される。一方、還水本管の途中に既設された凝縮器出口弁の上流側にボール捕集器が設けられ、ボール捕集器の内部に孔径が洗浄用スポンジボールの外径より小さい円筒ろ過スクリーンが偏心配置される。円筒ろ過スクリーンの出口端にボール回収管が接続され、また凝縮器出口弁の下流側に液体戻入管が分岐接続される。

クリーニングユニットはボール貯蔵筒を有し、ボール貯蔵筒の内部には小さな穴の開いた多孔板が設けられる。その多孔板によってボール貯蔵筒は上空間と下空間に分けられる。上空間にはボール投入管に接続される第一逆止弁、ボール回収管に接続される第二逆止弁、及び液体供給管とバイパス管に接続される三方弁が配設される。バイパス管は一端が三方弁に接続され、他端がボール投入管に分岐接続される。一方、下空間には液体戻入管に接続される常開型二方弁が配設される。

上記の配管構造が備わったため、凝縮器の入口側に接続される送水本管の冷却水は凝縮器入口弁の上流側から液体供給管に入り、三方弁を通ってバイパス管又はボール貯蔵筒を流れ、ボール投入管を経て凝縮器入口弁の下流側に還流することが可能になる(この流路を凝縮器入口弁のバイパス水流回路と称する)。一方、凝縮器の出口側に接続される還水本管の冷却水はボール捕集器内部の円筒ろ過スクリーンの出口端からボール回収管、ボール貯蔵筒、液体戻入管を順番に通過して凝縮器出口弁の下流側に還流することが可能になる(この流路をボール捕集器及び凝縮器出口弁のバイパス水流回路と称する)。送水本管と還水本管の一部の水を上述のバイパス水流回路を流すことによって、本管水流の総圧力損失の増加を防げるのである。

上記構成を採用したことにより、本考案の凝縮器自動洗浄装置は次の如き実用的効果を奏する。
1．凝縮器入口弁のバイパス水流回路とボール捕集器及び凝縮器出口弁のバイパス水流回路を設けたため、水流の圧力損失の増加を抑制し、既設冷却水ポンプの消費動力を大幅に節約できる。
2．バイパス水流回路と偏心配置の円筒ろ過スクリーンを設けることにより、従来洗浄装置と比べ、ボール捕集器の体積が縮小し、ボール捕集器の製作コストを削減できる。
3. 従来洗浄装置の分流管を取り外し、既設された凝縮器入口弁(例えば仕切弁)を利用することにより、分流管の製作コストが省ける。
4. 本考案の洗浄装置の動作周期は通常運転期及び洗浄運転期のみになり、従来必要だったボール回収運転期は不要になる。そのため自動制御システムは単純化され、自動制御盤にかかる経費も削減できる。
5.従来洗浄装置に必要だったボール回収用の排水は不要のため、使用水量の節約ができ、水の浪費が抑えられる。

本考案の凝縮器自動洗浄装置の動作周期は通常運転期及び洗浄運転期に分けられる。既設冷却水ポンプ起動後、凝縮器細管を洗浄するための洗浄運転期は例えば約60分ごとに1回、定期的に行われる。通常運転期においては、凝縮器細管の内径より若干大きい外径のスポンジボールはボール貯蔵筒の中に貯蔵され、水のみ流れる。洗浄運転期(所定時間1分間程度)においては、静圧差に押し出されたスポンジボールは水の流れに圧され、凝縮器細管を通過しながら、管内面に付着した硬化していないスケールを除去し、最後にボール捕集器内の円筒ろ過スクリーンに捕集される。洗浄運転期が終わると再び通常運転期になり、スポンジボールは直ちにボール貯蔵筒へ回収される。洗浄運転期の時間と頻度は自動制御盤によって事前に設定又は変更でき、全て自動運転となる。また、冷却水本管の一部の水はバイパス水流回路を流れる場合、本管水流の総圧力損失は増加しない。

以下、本考案の凝縮器自動洗浄装置(以下「本案洗浄装置」という)を図1、図2及び図3に示す実施例に基づいて説明する。図1は通常運転期の態様を示す本案洗浄装置の構成図、図2は洗浄運転期の態様を示す本案洗浄装置の構成図、図3は偏心配置の円筒ろ過スクリーンを有するボール捕集器の構成図である。

クリーニングユニット40はボール貯蔵筒41、第一逆止弁CV1、第二逆止弁CV2、常開型二方弁V22、三方弁V11、バイパス管46等から構成されるものであり、洗浄用スポンジボール45を押し出したり回収したりする機能を有する。またボール貯蔵筒41の内部には多孔板42があり、多孔板42によってボール貯蔵筒41は上空間43と下空間44に分けられる。上空間43には三方弁V11、第一逆止弁CV1及び第二逆止弁CV2が配設されるのに対し、下空間44には常開型二方弁V22 が配設される。

送水本管1の途中に既設された凝縮器入口弁2(例えば仕切弁)の上流側(凝縮器入口弁2と冷却水ポンプ7との間)に液体供給管8が分岐接続され、下流側(凝縮器入口弁2と凝縮器3との間)にボール投入管9が分岐接続される。また、液体供給管8とボール投入管9とは三方弁V11とバイパス管46によって連通される。凝縮器入口弁2の上流側から液体供給管8に入った水はバイパス管46を流れるか、それともボール貯蔵筒41に入ってスポンジボール45を押し出すか、三方弁V11の配管接続口を切り替えることによって水流方向を変換することができる。いずれにしてもその水はボール投入管9を経て凝縮器入口弁2の下流側に還流する。このように送水本管1の水は全て凝縮器入口弁2を貫流するのではなく、一部は凝縮器入口弁2のバイパス水流回路を流れるため、凝縮器入口弁2の圧力損失(局部抵抗)は増加しない。

一方、還水本管4の途中に既設された凝縮器出口弁5(例えば仕切弁)の上流側(凝縮器出口弁5と凝縮器3との間)にボール捕集器50が設けられる。ボール捕集器50の内部には円筒ろ過スクリーン51が偏心配置され、円筒ろ過スクリーン51の出口端にボール回収管10が接続される(図3参照)。また凝縮器出口弁5の下流側(凝縮器出口弁5と冷却塔6との間)に液体戻入管11が分岐接続される。常開型二方弁V22が開状態の際、還水本管4の一部の水は円筒ろ過スクリーン51からボール回収管10に入って、ボール貯蔵筒41と液体戻入管11を通って凝縮器出口弁5の下流側に還流する。この場合、還水本管4の水は全てボール捕集器50及び凝縮器出口弁5を貫流するのではなく、一部はボール捕集器50及び凝縮器出口弁5のバイパス水流回路を流れるため、ボール捕集器50及び凝縮器出口弁5の圧力損失(局部抵抗)は増えない。また、ボール回収管10を介して円筒ろ過スクリーン51からボール貯蔵筒41へ流れる水の常時流通が維持されることによって、水流はボール貯蔵筒41の中で乱流を起こし、スポンジボール45に付着した汚れを流し落とす。落とされた汚れは液体戻入管11と凝縮器出口弁5下流側の還水本管4を経て、最終的に冷却塔6に入って除去される。

本案洗浄装置は常時開状態の常開型二方弁V22を設けたため、ボールの回収は通常運転期で行うことができ、洗浄の動作周期は通常運転期及び洗浄運転期のみになる。通常運転期においては、図1が示すように、三方弁V11の3つの配管接続口のうち、ボール投入管9とバイパス管46との接続口が通じる（ボール貯蔵筒41との接続口が閉じる）。また、常開型二方弁V22は開状態に保持されるため、常にボールを回収することができる。冷却水ポンプ7が運転すると、送水本管1の一部の水は凝縮器入口弁2の上流側から液体供給管8に入って、バイパス管46、ボール投入管9を流れて凝縮器入口弁2の下流側で凝縮器入口弁2を経由してきた水と合流する。次に全ての水は凝縮器3を通過し、ボール捕集器50内部の円筒ろ過スクリーン51に入る。その後一部の水はボール回収管10、ボール貯蔵筒41、液体戻入管11を流れて凝縮器出口弁5の下流側に還流する。この際、ボール貯蔵筒41の中で乱流が起こり、スポンジボール45に付着した汚れは落とされていく。また、ボール投入管9の静圧はボール貯蔵筒41内の静圧より高いため、第一逆止弁CV1は閉まり、ボール貯蔵筒41内の水とスポンジボール45はボール投入管9を経由して凝縮器入口弁2の下流側へ流れることはできない。

洗浄運転期になると、図2が示すように、三方弁V11 の液体供給管8とボール貯蔵筒41との接続口が通じる（バイパス管46との接続口が閉じる）。また、二方弁V22は閉状態になる。送水本管1の一部の水は凝縮器入口弁2の上流側から液体供給管8を通ってボール貯蔵筒41に入る。この際、凝縮器入口弁2で生じた静圧差はボール貯蔵筒41に貯蔵されていたスポンジボール45を押し出す。押し出されたスポンジボール45は水流に圧され、ボール投入管9経由で凝縮器入口弁2の下流側へ送られる。そして本管の水とともに凝縮器3を貫流しながら、細管31に付着したスケールを除去して、最後にボール捕集器50内部の円筒ろ過スクリーン51に捕集される。偏心配置の円筒ろ過スクリーン51は孔径がスポンジボール45の外径より小さいので、スポンジボール45は通過できない。また、凝縮器入口弁2上流側の静圧は凝縮器入口弁2下流側及び凝縮器出口弁5上流側の静圧より高いため、第一逆止弁CV1は開くが、第二逆止弁CV2は閉まる。洗浄運転期が終わるまでは、全てのスポンジボール45は円筒ろ過スクリーン51の中に滞留する。

洗浄運転期が終了すると図1が示す通常運転期に復帰する。三方弁V11のバイパス管46とボール投入管9との接続口が再び通じ、常開型二方弁V22も再度開状態になる。円筒ろ過スクリーン51に滞留していたスポンジボール45は、ボール回収管10を経てボール貯蔵筒41の上空間43へ回収される。ボール貯蔵筒41内の多孔板42の孔径はスポンジボール45の外径より小さいため、スポンジボール45は下空間44に入れない。また第一逆止弁CV1は閉まるので、スポンジボール45は凝縮器入口弁2の下流側へも流れられない。

上述三方弁V11及び常開型二方弁V22の開閉は現場の状況によって事前に設定又は変更でき、全て自動的に行う。自動制御盤(図示せず)は三方弁V11及び二方弁V22に対して予め設定信号を出し、自動制御の機能を果たす。例えば洗浄運転期は約60分ごとに１回、１回に約1分間に設定すれば、凝縮器細管内面のスケール生成を防止できる。

通常運転期の態様を示す本考案の凝縮器自動洗浄装置の構成図洗浄運転期の態様を示す本考案の凝縮器自動洗浄装置の構成図偏心配置の円筒ろ過スクリーンを有するボール捕集器の構成図従来の凝縮機自動洗浄装置の構成図

1.送水本管 2.凝縮器入口弁 3.凝縮器 31.凝縮器細管 4.還水本管
5.凝縮器出口弁 6.冷却塔 7.冷却水ポンプ 8.液体供給管
9.ボール投入管 10.ボール回収管 11.液体戻入管 40.クリーニングユニット
41.ボール貯蔵筒 42.多孔板 43.上空間 44.下空間 45.スポンジボール
46.バイパス管 47.フランジ継手 50.ボール捕集器
51.円筒ろ過スクリーン V11.三方弁 V22.常開型二方弁
CV1.第一逆止弁 CV2.第二逆止弁 ↑水流方向
100.冷却水ポンプ 200.凝縮器入口弁 300.分流管 310.液体供給管
320.ボール投入管 400.ボール貯蔵筒 410.スポンジボール 420.ボール回収管
430.排水管 500.凝縮器 510.凝縮器細管 600.ボール捕集器
610.板状ろ過スクリーン 700.凝縮器出口弁 800.冷却塔
SV1.液体供給管電磁弁 SV2.ボール回収管電磁弁 SV3.排水管電磁弁

Claims

凝縮器入口弁のバイパス水流回路と、ボール捕集器及び凝縮器出口弁のバイパス水流回路と、クリーニングユニットとを備え、
前記凝縮器入口弁は上流側(凝縮器入口弁と冷却水ポンプとの間)と下流側(凝縮器入口弁と凝縮器との間)にそれぞれ液体供給管とボール投入管が分岐接続されており、
前記ボール捕集器は凝縮器出口弁の上流側(凝縮器出口弁と凝縮器との間)に設けられており、該ボール捕集器の内部に孔径が洗浄用スポンジボールの外径より小さい円筒ろ過スクリーンが偏心配置されており、該円筒ろ過スクリーンの出口端にボール回収管が接続されており、また前記凝縮器出口弁の下流側(凝縮器出口弁と冷却塔との間)に液体戻入管が分岐接続されており、
前記クリーニングユニットはボール貯蔵筒を有し、該ボール貯蔵筒の内部に多孔板が設けられており、該多孔板によってボール貯蔵筒は上空間と下空間に分けられ、上空間にはボール投入管に接続される第一逆止弁、ボール回収管に接続される第二逆止弁、及び液体供給管とバイパス管に接続される三方弁が配設されており、またバイパス管の他端がボール投入管に分岐接続されており、一方、下空間には液体戻入管に接続される常開型二方弁が配設されている、
ことを特徴とする凝縮器自動洗浄装置。