JP6683068B2 - 熱交換器の細管内面の洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は熱交換器の細管内面内の洗浄装置に係り、詳しくは細管内にノズルを挿入して洗浄する装置に関する。

熱交換器の伝熱管等の細管の内面を洗浄する方法として、管板に露呈する伝熱管開口からノズルを該伝熱管内に挿入し、ノズルの後端に連なるフレキホースから供給される高圧洗浄水を該ノズルから伝熱管内面に向けて噴出させる方法が知られている（特許文献１参照）。

特許文献２には、ノズルを細管内に挿入するために筒状のガイド部材を細管端部に当て、ノズルを該ガイド部材から細管内に導入することが記載されている。

細管内が付着物により閉塞している場合、ノズルと閉塞部との間に高圧水が溜まって細管内の水圧が高くなり、ノズルが後退してガイド部材の外まで押し戻され、ノズルからの噴出水が飛び散る虞があった。

特開２００７−２９８９５号公報 特開２０１２−１４５２７３号公報

本発明は、後退するノズルを受け止め、ノズル噴射水が周囲に飛散することを防止するノズルホルダを備えた熱交換器の細管内面の洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の熱交換器の細管内面の洗浄装置は、熱交換器の細管の開口に対し同軸的に配置されるノズルホルダと、前記ノズルホルダ内から前記細管内に前進するノズル及び該ノズルの後端に連なるランスを有するノズルランスと、前記ノズルランスの後端に連なるフレキシブルホースと、前記フレキシブルホースを進退させる駆動装置と、を備え、前記ノズルホルダの後端側に湾曲部が設けられており、前記フレキシブルホースの後退時に該湾曲部において前記ノズルランスが該ノズルホルダの内面に当たることにより、該フレキシブルホースの後退が阻止されることを特徴とする。

本発明の一態様では、前記駆動装置を制御する制御部をさらに備え、前記駆動装置には、前記フレキシブルホースを挟持する三対のローラと、該ローラを駆動するモータと、が設けられており、前記制御部は、該フレキシブルホースの前進を開始してから停止するまでの第１モータ回転角と、該フレキシブルホースの後退を開始してからの第２モータ回転角とを比較し、該第２モータ回転角が該第１モータ回転角に近付くと、前記モータの回転速度を低下させる。

本発明の一態様では、前記制御部は、前記第２モータ回転角が前記第１モータ回転角に近付くと、前記モータのトルクを低下させる。

本発明の一態様では、前記フレキシブルホースの途中に設けられたストッパと、前記ストッパが当たるストッパ受止部と、前記フレキシブルホースの前進時に前記ストッパが前記ストッパ受止部に当たると点灯するランプと、をさらに備える。

本発明の一態様では、前記ランプは、前記湾曲部において前記ノズルランスが前記ノズルホルダの内面に当たることにより、前記フレキシブルホースの後退が阻止された時に点灯する。

本発明の一態様では、前記ノズルホルダは、ストレート管と、該ストレート管の後部に連なり、前記湾曲部を含む湾曲管とを備える。

本発明の一態様では、前記ストレート管と前記湾曲管とは三方継手を介して同軸状に連結されており、前記三方継手には洗浄水を排出する分岐管の一端が連結されている。

本発明の一態様では、前記分岐管は前記ストレート管に対し直角をなすように延在し、
前記分岐管の他端部はノズルホルダ先端側に湾曲している。

本発明の熱交換器の細管内面の洗浄装置では、ノズルホルダの後端側に湾曲部が設けられており、フレキシブルホースの後退時に、湾曲部においてノズルランスがノズルホルダ内面に当たってフレキシブルホースの後退が阻止されるようになっているため、高圧水を噴出しているノズルがノズルホルダ内に位置し、噴射水が周囲に飛散することを防止できる。

実施の形態に係る熱交換器の細管内面内の洗浄装置の概略図である。 ノズルホルダの側面図である。 図２のノズルホルダの長手方向の断面図である。 実施の形態に係る熱交換器の細管内面内の洗浄方法を説明する図である。 後退するノズルがノズルホルダに受け止められる状態を示す図である。 分岐管からの洗浄水の排出例を示す図である。 別の実施の形態に係るノズルホルダの側面図である。

以下、図１〜６を参照して実施の形態について説明する。

図１、図４の通り、熱交換器バンドル１の管板２に多数の細管（伝熱管）３の一端が溶接により固着されている。細管３は管板２を貫通しており、その一端側の開口がバンドル１外に向かって開放している。細管３はＵ管である。

この細管３内を高圧水で洗浄する場合、ノズルガイド１０を洗浄対象の細管３に臨むように配置し、ノズルガイド１０内に配置しておいたノズル５をノズルガイド１０から細管３内に挿入し、高圧水発生手段（図示略）からフレキシブルホース６及びランス７を介して供給される高圧水をノズル５の噴出孔から噴出させる。

図４に示すように、ノズル５はランス７の先端に取り付けられている。ランス７は円筒状である。ランス７の外径は通常は６〜１５ｍｍ、特に１０〜１２ｍｍ程度である。ランス７の後部にカシメ金具などの金具８によってフレキシブルホース６が連結されている。ノズル５、ランス７及び金具８からなるノズルランス９の長さＬは通常は４０〜３００ｍｍ、特に７０〜１５０ｍｍ程度である。ノズル５やランス７の大部分は金属製である。

フレキシブルホース６には、後述のフレキシブルホース駆動装置２０よりも後方側において、ストッパ６ｂ（図１）がカシメによって固定されている。ストッパ６ｂは、短い筒状の金属製金具をフレキシブルホース６に嵌め、カシメることによってフレキシブルホース６に固着されている。ストッパ６ｂの固着位置は、洗浄対象の細管３の最奥部までの距離によって決定される。

ノズルガイド１０は、図２〜４に示すように、ストレート管１１、湾曲部１２ｂを持つ湾曲管１２、分岐管１３、及び三方継手（Ｔ字型管継手）１４を備える。ストレート管１１は内径が等径の略円筒状であり、後端側の開口部１１ｂは三方継手１４の第１ポート１４ａに連結されている。

湾曲管１２は、略円筒状の直管部１２ａの後部側に湾曲部１２ｂが連なった構成となっており、直管部１２ａの先端側の開口部１２ｃが三方継手１４の第２ポート１４ｂに連結されている。ストレート管１１と、湾曲管１２の直管部１２ａとは三方継手１４を介して同軸状に配置されている。

ストレート管１１及び湾曲管１２の内径は同程度であり、通常は１４〜２２ｍｍ、特に１６〜２０ｍｍ程度である。フレキシブルホース６は、ストレート管１１、三方継手１４、及び湾曲管１２内を進退する。

図３に示す湾曲管１２の湾曲部１２ｂの曲率半径Ｒは５０〜１５０ｍｍ、特に８０〜１２０ｍｍ程度が好ましい。湾曲部１２ｂの中心角θは１５〜６０°、特に３０〜４５°程度が好ましい。

分岐管１３の一端は三方継手１４の第３ポート１４ｃに連結され、ストレート管１１及び湾曲管１２の直管部１２ａに対し直角をなすように設けられている。分岐管１３の他端部は湾曲部１３ａとなっており、他端側の開口部１３ｂはやや先端側（ノズルホルダ先端側）を向いている。分岐管１３は、洗浄排水の水抜きを行う。また、分岐管１３は、作業員がノズルホルダ１０を保持する際のグリップとしても機能し、作業員は一方の手で分岐管１３を把持する。

フレキシブルホース６の先端に取り付けたノズルランス９を湾曲管１２の後部側の開口部１２ｄからノズルホルダ１０内へ挿入した場合、ノズルランス９は湾曲部１２ｂに引っかかって、先端側へ挿入できない。そのため、ノズルランス９の取り付け前にフレキシブルホース６を湾曲管１２の後部側の開口部１２ｄから挿入し、ストレート管１１の先端側の開口部１１ａからフレキシブルホース６の先端を引き出して、ノズルランス９を取り付ける。

ノズルランス９の取り付け後、フレキシブルホース６を引き戻してノズル５をノズルホルダ６内に配置する。ノズルホルダ１０の後部（湾曲管１２の湾曲部１２ｂ）が湾曲しているため、フレキシブルホース６を引き戻してノズル５を後退させると、図５に示すように、ノズルランス９が湾曲管１２の内面に接触して引っかかり、それ以上の後退が阻止される。これをノズル初期位置とする。

フレキシブルホース６は、フレキシブルホース駆動装置２０によって進退するように構成されている。フレキシブルホース駆動装置２０は、フレキシブルホース６を挟持するローラ２１，２２と、フレキシブルホース６を把持するチャック２３とを備えている。図１には一対のローラ２１，２２を示しているが、二対以上のローラが設けられていてもよく、例えば三対のローラでフレキシブルホース６を挟持する。

上ローラ２２は駆動ローラであり、圧縮ばね（図示略）により上ローラ２２が下ローラ２１に押し付けられ、フレキシブルホース６が挟みつけられる。

下ローラ２１は駆動ローラであり、チェーン（図示略）を介して連結されたトルクセンサ付きモータ（図示略）により駆動される。モータが正転することでフレキシブルホース６が前進して細管３内に進入し、逆転することでフレキシブルホース６が後退して細管３から引き抜かれる。

フレキシブルホース駆動装置２０のマシンフレーム２０ａの後面部には、ストッパ６ｂを受け止めるストッパ受止部２４が設けられている。ストッパ受止部２４は、フレキシブルホース６が挿通された環状の受衝体と、この受衝体を支承するバネ（共に図示略）とを備えている。

下ローラ２１を駆動する電動モータの制御は制御盤４０によって行われる。制御盤４０は、ランプ４１及びスイッチ４２を備えている。スイッチ４２は、モータを正転させてフレキシブルホース６を前進させたり、モータを逆転させてフレキシブルホース６を後退させたりする等の操作を行うことができる。ランプ４１及びスイッチ４２を一体とした物をノズルガイド１０側に設けてもよい。

制御盤４０の制御回路（制御部）はモータのトルクを監視し、トルクの急激な増加を検知すると、ランプ４１を点灯（点滅）させる。

制御盤４０の制御回路は、フレキシブルホース６の引き抜き時に、ノズル５が湾曲部１２ｂに近付くと、モータ回転速度を低下させて、引き抜き速度を低下させる。

具体的には、例えば、制御回路は、ノズルランス９が湾曲管１２の湾曲部１２ｂで停止した時にモータ回転角の原点を設定する。制御回路は、モータの正転を開始してフレキシブルホース６を前進させてから、ストッパ６ｂがストッパ受止部２４にあたり、フレキシブルホース６の前進が阻止されるまでのモータ回転角をメモリ（図示略）に保存する。

そして、モータの逆転によりフレキシブルホース６の後退（引き抜き）を開始してからのモータ回転角と、メモリに保存されている回転角とを比較し、モータ回転角原点に近付くと、モータ回転速度を段階的に低下させる。これにより、ノズル５が湾曲部１２ｂに近付くと、フレキシブルホース６の引き抜き速度を低下させられる。

この洗浄装置を用いて細管３を洗浄する際は、図４のように、ノズル５をノズルホルダ１０内に配置しておく。作業者が、このノズルホルダ１０を洗浄対象の細管３に近付け、ストレート管１１の先端側の開口部１１ａを細管３に当接させる。これにより、ノズルホルダ１０のノズル挿通孔と、細管３の内孔とが同軸的に配置される。

この状態でノズル５に高圧水を供給し、ノズル５から高圧水を噴出させると共に、フレキシブルホース駆動装置２０によってフレキシブルホース６を送り出す。ノズル５が斜め後方に高圧水を噴出することにより、ノズル５に前進方向の推進力が付与される。これにより、ノズル５が高圧水を噴出しながらノズルホルダ１０から細管３内に移動し、細管３内を前進して細管３内が洗浄される。

フレキシブルホース６が所定長さだけ送り出されると、ストッパ６ｂがストッパ受止部２４にあたり、フレキシブルホース６のそれ以上の前進が阻止される。このとき、フレキシブルホース駆動装置２０のモータのトルクが急激に増加するため、制御盤４０はランプ４１を点灯させる。ランプ４１の点灯により、作業員はスイッチ４２を操作してモータの回転を停止する。制御盤４０の制御回路は、モータ回転（正転）開始から停止するまでの回転角を検出し、メモリに保存する。

次に、作業員はスイッチ４２を操作してモータを逆転させ、ノズル５及びフレキシブルホース６を後退させる。図５に示すように、ノズルランス９が湾曲管１２に引っかかって受け止められると、フレキシブルホース６のそれ以上の後退が阻止される。このとき、フレキシブルホース駆動装置２０のモータのトルクが急激に増加するため、制御盤４０はランプ４１を点灯させる。ランプ４１の点灯により、作業員はスイッチ４２を操作してモータの回転を停止する。

これにより１本の細管３の洗浄が終了する。なお、ノズルホルダ１０内にノズル５を引き込んだ状態でも、ノズル５からの洗浄水は噴射させたままとする。ノズル５をノズルホルダ１０が囲んでいるので、洗浄水は周囲には飛び散らない。

また、洗浄排水の一部は分岐管１３から排出される。分岐管１３の開口部１３ｂは先端側を向いているため、洗浄排水が作業員側に飛散することを防止できる。図６に示すように、ノズル５が三方継手１４に位置している場合でも、ノズル５からの噴出水は分岐管１３の湾曲部位１３ａに当たるため、洗浄水の排出の勢いを抑えることができる。

制御盤４０の制御回路は、モータ回転（逆転）開始からのモータ回転角を検出し、検出したモータ回転角と、メモリに保存されているノズル前進時のモータ回転（正転）開始から停止するまでの回転角とを比較する。モータ回転（逆転）開始からのモータ回転角が、メモリに保存されているモータ回転角に近付いた場合、すなわちノズル５がノズル初期位置に近付いた場合、制御回路はモータ回転速度を段階的に低下させる。これにより、ノズルランス９が湾曲管１２に接触する際の衝撃力を緩和し、ノズルランス９や湾曲管１２の損傷を防ぐことができる。

モータ回転速度の低下に伴い、モータを制御してフレキシブルホース６の引抜力を低下させてもよい。これにより、ノズルランス９が湾曲管１２に接触する際の衝撃力をさらに緩和することができる。

細管３内が閉塞している場合に、ノズル５と閉塞部との間で高圧水が溜まって細管３内の水圧が高くなり、ノズル５が勢いよく細管３の外まで押し戻され得る。ノズルが押し戻されると、図５に示すように、ノズルランス９の両端（ノズル５と金具８）が湾曲管１２の内面に当たり、ノズルランス９が湾曲管１２に受け止められ、それ以上の後退が阻止される。そのため、ノズル５からの噴出水が周囲に飛散することを防止でき、作業環境を良好なものとすることができると共に安全が確保される。

本実施形態では、ノズル５、ランス７及び金具８からなるノズルランス９を、フレキシブルホース６引き抜き時のストッパとして機能させている。そのため、フレキシブルホース６の外径と、金具８のカシメ部とにストッパとなる段差が無くてもよく、様々なフレキシブルホース６を使用することができる。

また、モータ回転角を検知して、ノズルランス９が湾曲管１２に近付くと引き抜き速度及び引抜力を低下させるため、ノズルランス９や湾曲管１２の損傷を防止できる。

また、ストッパ６ｂがストッパ受止部２４にあたるとランプ４１を点灯させるため、細管３の最奥部まで洗浄できているか否かを容易に確認することができる。

ストレート管１１、湾曲管１２、分岐管１３は複数の部材で構成してもよい。例えば、図７に示すように、ストレート管１１を、継手１１ｅで連結された２本の直管部１１ｃ、１１ｄで構成してもよい。また、湾曲管１２の後部側の開口部１２ｄや、分岐管１３の湾曲部１３ａを別部材としてもよい。

上記実施形態において、フレキシブルホース６を引き抜き、ノズルランス９が湾曲管１２に引っかかって、それ以上の後退が阻止された時、制御回路は、ランプ４１を点灯すると共に、モータ回転角（ノズル初期位置）をリセットし、モータ回転角の原点を再設定してもよい。これにより、例えば、ストッパ６ｂがストッパ受止部２４に当たった時に下ローラ２２がスリップした場合でも、モータ回転角のズレが大きくならないようにすることができる。

なお、本発明を特に限定するものではないが、ノズル５の移動速度は１〜２ｍ／ｓｅｃ程度が好ましい。高圧水の圧力は２０〜４０ＭＰａ程度が好ましい。

図１に示す装置を使用して、熱交換器の細管を次の条件で試験洗浄を繰り返し行った。
細管３：内径１５ｍｍ、長さ６０００ｍｍ
ノズルホルダ１０の湾曲管１２：内径１９ｍｍ、曲率半径１００ｍｍ、中心角３０°
ノズルランス９：長さＬ １５０ｍｍ
ランス７：外径１０ｍｍ

規格品のフレキシブルホースを３種類使用し、それぞれ３０００回の試験洗浄を行った。ノズルホルダの湾曲部でノズルランスが受け止められると共に、噛み込むことはなく、使用には全く問題がなかった。また、ノズルランスに損傷は無かった。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。例えば、分岐管１３の湾曲部１３ａを、管軸方向を中心に回転可能とし、開口部１３ｂの向き（洗浄排水の排出方向）が調整可能となるようにしてもよい。

１ 熱交換器バンドル
２ 管板
３ 細管（伝熱管）
５ ノズル
６ フレキシブルホース
７ ランス
８ 金具
９ ノズルランス
１０ ノズルホルダ
１１ ストレート管
１２ 湾曲管
１３ 分岐管
１４ 三方継手
２０ 駆動装置
４０ 制御盤

Claims (8)

1. 熱交換器の細管の開口に対し同軸的に配置されるノズルホルダと、
   前記ノズルホルダ内から前記細管内に前進するノズル及び該ノズルの後端に連なるランスを有するノズルランスと、
   前記ノズルランスの後端に連なるフレキシブルホースと、
   前記フレキシブルホースを進退させる駆動装置と、
   を備え、
   前記ノズルホルダの後端側に湾曲部が設けられており、前記フレキシブルホースの後退時に該湾曲部において前記ノズルランスが該ノズルホルダの内面に当たることにより、該フレキシブルホースの後退が阻止されることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
2. 請求項１において、前記駆動装置を制御する制御部をさらに備え、
   前記駆動装置には、前記フレキシブルホースを挟持する三対のローラと、該ローラを駆動するモータと、が設けられており、
   前記制御部は、該フレキシブルホースの前進を開始してから停止するまでの第１モータ回転角と、該フレキシブルホースの後退を開始してからの第２モータ回転角とを比較し、該第２モータ回転角が該第１モータ回転角に近付くと、前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
3. 請求項２において、前記制御部は、前記第２モータ回転角が前記第１モータ回転角に近付くと、前記モータのトルクを低下させることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記フレキシブルホースの途中に設けられたストッパと、
   前記ストッパが当たるストッパ受止部と、
   前記フレキシブルホースの前進時に前記ストッパが前記ストッパ受止部に当たると点灯するランプと、
   をさらに備えることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
5. 請求項４において、前記ランプは、前記湾曲部において前記ノズルランスが前記ノズルホルダの内面に当たることにより、前記フレキシブルホースの後退が阻止された時に点灯することを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記ノズルホルダは、ストレート管と、該ストレート管の後部に連なり、前記湾曲部を含む湾曲管とを備えることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
7. 請求項６において、前記ストレート管と前記湾曲管とは三方継手を介して同軸状に連結されており、
   前記三方継手には洗浄水を排出する分岐管の一端が連結されていることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。
8. 請求項７において、前記分岐管は前記ストレート管に対し直角をなすように延在し、
   前記分岐管の他端部はノズルホルダ先端側に湾曲していることを特徴とする熱交換器の細管内の洗浄装置。

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