JP5689236B2 - 熱交換器へのスケールの付着防止方法及び熱交換器 - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関するものであり、より詳細には鉄鋼・金属精錬・金属２次加工における鋼板や線材の酸洗工程等において液の加熱又は冷却に使用される熱交換器へのスケールの付着防止方法及びその付着防止方法を適用した熱交換器に関するものである。
鉄鋼・金属精錬・金属２次加工等の分野における鋼板や線材を酸液槽内で洗浄（酸洗い）する工程では、酸液を加熱又は冷却するために熱交換器が使用されている。そのような熱交換器は、通常は図４に示すように伝熱チューブ１のほぼ全体が酸液４内に沈められ、熱源（図示せず）との接続部分２のみを液面上に出して使用される。この接続部分２の外周面の、液面４ａと接触する部分付近にスケール５が付着することが問題となっている。
このスケールは、この酸液槽内に鋼板を浸漬したとき等に液面の高さが上下に変動するため、接続チューブ２の外周面に付着した酸液の揮発分（水等）が蒸発して固形分が残り、そこにまた酸液が付着して揮発分が蒸発することが繰り返されるうちに固形分の固まりが徐々に大きくなって形成されるものである。
このようなスケールの付着を放置すると、スケールは堅牢化しつつ、より大きな固まりへと変化し、一定量以上のスケールが付着すると伝熱チューブが破損する原因ともなる。従って、定期的にスケールを除去する作業が必要であり、従来、その作業は人手で行われてきたが、酸液から蒸発するヴェイパーのために過酷な作業となり易く、また酸液との接触や酸性ヴェイパーの吸引による健康被害や負傷のおそれもある。
これに対し、種々の機械的手段や化学的手段によりスケールの発生を抑制したり、発生したスケールを自動的に除去する工夫がなされている。例えば、特許文献１では熱交換器のコーナー部に付着したスケールを除去するために、コーナー部に圧縮空気や槽内酸液を吹き付けることが提案されている。しかしながら、このような圧縮空気や槽内酸液の吹き付けを行う方法は、液面付近では酸液が飛び散って危険であるのみならず、かえって広範囲にスケールを発生させるおそれもあるため採用できない。また、このような付加的な設備を要する方法は、それらの設備の保守作業等も必要となるので、手間がかかり、コスト的にも不利となる。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、鋼板等の洗浄用酸液等の中で使用される熱交換器の伝熱チューブの液面と接触する部分付近に発生するスケールの問題を、簡便な手段で解決する熱交換器へのスケールの付着防止方法、及びその方法を適用した熱交換器を提供することを目的とする。
本発明のスケールの付着防止方法は、伝熱チューブが洗浄用酸液槽内に浸漬して使用される熱交換器において伝熱チューブにスケールが付着するのを防止するスケールの付着防止方法であって、上記の課題を解決するために、伝熱チューブがポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、及びポリフッ化ビニリデンの中から選択された樹脂製であり、伝熱チューブにフッ素樹脂からなり、熱収縮後の厚さが０．１〜１ｍｍである熱収縮チューブを被せ、伝熱チューブの溶液の液面と接触し得る範囲を収縮時の熱収縮チューブが覆うように、熱収縮チューブの位置決めを行い、この位置で熱収縮チューブを加熱することにより、伝熱チューブを被覆する保護チューブを形成するものとする。
本発明の熱交換器は、伝熱チューブが洗浄用酸液槽内に浸漬して使用される熱交換器であって、伝熱チューブがポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、及びポリフッ化ビニリデンの中から選択された樹脂製であり、伝熱チューブにフッ素樹脂からなり、熱収縮後の厚さが０．１〜１ｍｍである熱収縮チューブを被せ、伝熱チューブの溶液の液面と接触し得る範囲を収縮時の熱収縮チューブが覆うように、熱収縮チューブの位置決めを行い、この位置で熱収縮チューブを加熱することにより、伝熱チューブを被覆する保護チューブを形成したことにより、伝熱チューブの前記溶液の液面と接触し得る部分が保護チューブによって被覆されたものとする。
本発明の熱交換器へのスケールの付着防止方法によれば、スケールは保護チューブに付着し、伝熱チューブには直接付着しないので、伝熱チューブの損傷を防止することができる。また、保護チューブによる伝熱チューブの強度補強効果も得られる。さらに、保護チューブにスケールが付着したり、保護チューブが損傷したりした場合は、容易に新しい保護チューブに交換することができる。
また、保護チューブをフッ素樹脂からなるものとした場合、スケールが付着し難くなり、付着しても容易に除去することが可能となる。
図１は、使用状態における本発明に係る熱交換器を示す図である。図において符号Ａは熱交換器、１１は伝熱チューブ、１２は伝熱チューブのうち熱源（図示せず）との接続部分（以下、この部分を接続チューブという）、１３は保護枠、１４は保護チューブをそれぞれ示す。
本図に示されたように、熱交換器Ａは、ほぼ楕円状に形成された伝熱チューブ１１が保護枠１３に収められ、接続チューブ１２がこの保護枠１３から突出して熱源に接続するようになされている。熱交換器Ａは、使用時には保護枠１３に収められた主要部の全体が洗浄用酸液等の溶液（以下、単に「液」という場合もある）中に浸漬され、接続チューブ１２の上部が液面上に出るように配置される。この接続チューブ１２の外周面のうち、液面と接触し得る範囲を覆うように保護チューブ１４が装着されている。ここで「液面と接触し得る範囲」とは、洗浄等の通常の使用態様において液の表面と接触し得る範囲である。すなわち、液の使用時に液面の高さはある程度変動するが、通常の使用態様において想定される高さの液面と接触する部分を全て包含する範囲である。
保護チューブ１４は、接続チューブ１２の上記「液面と接触し得る範囲」を予め調べた上で、接続チューブ１２のその範囲を覆うように熱収縮チューブにより形成することができる。熱収縮チューブとは、加熱により軟化、収縮して被覆物（ここでは接続チューブ１２）の外周面に密着するように設計された熱収縮樹脂フィルム製のチューブである。
より具体的には、図２に示すように、その範囲の長さよりやや長目の所定の長さに予め切断された熱収縮チューブ１４’を接続チューブ１２に被せて、上記範囲を覆うように位置決めし、その位置のまま熱収縮チューブ１４’を加熱して熱収縮させることにより、接続チューブ１２に装着することができる。加熱温度及び時間等の加熱条件は熱収縮チューブの素材、厚さ等により異なるので、それらに合わせて適宜選択すればよい。加熱手段も特に限定されないが、熱風を吹き付ける方法が効率的かつ容易である。
伝熱チューブの素材は、耐食性が要求されるため、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の樹脂製のものが好適に用いられる。伝熱チューブの太さは、通常は外径６〜１２ｍｍ程度である。伝熱チューブの形状はコイル状が一般的であるが、Ｕ字状、その他の任意の形状であってもよい。いずれにおいても、伝熱チューブのうち、液面と接触し得る部分に保護チューブを装着し、好ましくは、接触し得る部分全体に保護チューブを装着する。例えば、図３に示すように複数の伝熱チューブを束ねたタイプの熱交換器では、各伝熱チューブの接続部分（チューブ）に保護チューブを装着するのが好ましい。
熱収縮チューブは、加熱により収縮して被覆対象に密着するものであれば限定されず、市販されているものが適宜利用できる。その材質としては、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリ塩化ビニル等も使用可能であるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂からなるものが好適に用いられる。保護チューブをフッ素樹脂からなる熱収縮チューブにより形成した場合、日常のメンテナンスにおいて比較的容易にスケールを除去することが可能となる。
熱収縮チューブの太さは、適用する伝熱チューブの外径と熱収縮率によって選択する。また、熱収縮チューブの厚さは、収縮後において０．１〜１ｍｍとなるものを選択するのが好ましく、０．３〜０．５ｍｍとなるものがより好ましい。収縮後に薄すぎると強度上問題を生じるおそれがあり、厚すぎると取り扱いが困難となり、材料や費用の面で無駄が生じる。
本発明によれば、従来は伝熱チューブに付着していたスケールが保護チューブに付着して伝熱チューブには直接付着しなくなるので、伝熱チューブの損傷を防止し、熱交換器の耐用年数を長期化することができる。また、伝熱チューブの強度が不十分である場合に保護チューブによる補強効果も得られる。
保護チューブに付着したスケールが除去し難くなった場合や保護チューブが損傷した場合には、古い保護チューブをスケールごと接続チューブから切り取る等して取り外し、新しい熱収縮チューブを所定の場所に被せて加熱することにより、容易に新しい保護チューブを形成することができる。
Ａ……熱交換器
１，１１，２１……伝熱チューブ
２，１２……接続部分（接続チューブ）
３，１３……保護枠
４，１５……溶液（酸液）
４ａ，１５ａ……液面
５……スケール
１４，２２……保護チューブ
１４’……熱収縮チューブ
１，１１，２１……伝熱チューブ
２，１２……接続部分（接続チューブ）
３，１３……保護枠
４，１５……溶液（酸液）
４ａ，１５ａ……液面
５……スケール
１４，２２……保護チューブ
１４’……熱収縮チューブ
Claims (6)
- 伝熱チューブが洗浄用酸液槽内に浸漬して使用される熱交換器において伝熱チューブにスケールが付着するのを防止するスケールの付着防止方法であって、
前記伝熱チューブが、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、及びポリフッ化ビニリデンの中から選択された樹脂製であり、
前記伝熱チューブにフッ素樹脂からなり、熱収縮後の厚さが０．１〜１ｍｍである熱収縮チューブを被せ、
伝熱チューブの溶液の液面と接触し得る範囲を収縮時の熱収縮チューブが覆うように、熱収縮チューブの位置決めを行い、
この位置で熱収縮チューブを加熱することにより、前記伝熱チューブを被覆する保護チューブを形成する
ことを特徴とする、スケールの付着防止方法。 - 前記保護チューブの厚さが０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器へのスケールの付着防止方法。
- 前記伝熱チューブの太さが外径６〜１２ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の４交換器へのスケールの付着防止方法。
- 伝熱チューブが洗浄用酸液槽内に浸漬して使用される熱交換器であって、
前記伝熱チューブが、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、及びポリフッ化ビニリデンの中から選択された樹脂製であり、
前記伝熱チューブにフッ素樹脂からなり、熱収縮後の厚さが０．１〜１ｍｍである熱収縮チューブを被せ、
伝熱チューブの溶液の液面と接触し得る範囲を収縮時の熱収縮チューブが覆うように、熱収縮チューブの位置決めを行い、
この位置で熱収縮チューブを加熱することにより、前記伝熱チューブを被覆する保護チューブを形成したことにより、
伝熱チューブの前記溶液の液面と接触し得る部分が保護チューブによって被覆されたことを特徴とする熱交換器。 - 前記保護チューブの厚さが０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
- 前記伝熱チューブの太さが外径６〜１２ｍｍであることを特徴とする、請求項４又は５に記載の熱交換器。
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