JP7182789B2

JP7182789B2 - ダスト除去装置及びダスト除去装置付きチューブ式熱交換器

Info

Publication number: JP7182789B2
Application number: JP2019159796A
Authority: JP
Inventors: 実柿塚
Original assignee: 株式会社Hino-Tec
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2022-12-05
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: JP2021038874A

Description

本発明は、ダスト除去装置及びダスト除去装置付きチューブ式熱交換器に関する。

チューブ式熱交換器の伝熱チューブの内部にダストが付着するのを防止するために、例えば、支持腕に複数のリンクチェーンを吊り下げて支持腕の回動運動によりリンクチェーンを上下運動させるダスト付着防止装置が提案されている（例えば特許文献１）。

かかるダスト付着防止装置は、熱交換器の運転中に作動させることができることから、ダスト除去のために熱交換器及びそれを含む設備の運転を停止させる必要がない。

特許第３３２６５９６号公報

しかしながら、回動軸側のリンクチェーンの上下移動の範囲が先端側のリンクチェーンの上下移動の範囲と比べて小さいため、回動軸側のリンクチェーンにより振り落とされるダストの量は先端側のリンクチェーンにより振り落とされるダストの量よりも少ない。つまり、リンクチェーンによってダスト除去性能にバラツキが生じる。

そこで、本発明は、熱交換器の運転中にダスト除去を行うことができ、しかも、複数のリンクチェーン間において更に均一なダスト除去性能を得ることができるダスト除去装置及びダスト除去装置付きチューブ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べく、本発明は、縦方向に配された複数のチューブを有するチューブ式熱交換器のダスト除去装置であって、
軸体と、
前記軸体に接続され前記軸体とともに回動する少なくとも１つのアーム状回動体と、
前記回動体の両端に吊り下げられた枠体をなす第一支持体及び第二支持体と、
前記第一支持体及び前記第二支持体それぞれに吊り下げられた複数のリンクチェーンと、
前記軸体を所定の角度範囲内で回動させるための駆動装置と、
を具備し、
前記回動体の回動により前記第一支持体及び前記第二支持体を上下方向及び左右方向に移動させることによって、前記チューブ内において前記リンクチェーンを上下方向及び左右方向に移動させ、前記チューブ内のダストを除去すること、
を特徴とするチューブ式熱交換器用ダスト除去装置を提供する。

上記のような構成を有する本発明のチューブ式熱交換器用ダスト除去装置では、前記角度範囲が、０度～６０度であることが好ましい。

また、本発明は、縦方向に配された複数のチューブを有するチューブ式熱交換器と、
上記に記載のダスト除去装置と、
を具備すること、を特徴とするダスト除去装置付きチューブ式熱交換器をも提供する。

上記のような構成を有する本発明のダスト除去装置付きチューブ式熱交換器では、前記複数のチューブが、それぞれ複数のチューブ列からなる第一チューブ列群及び第二チューブ列群で構成され、
前記軸体の軸方向が、前記チューブ式熱交換器の上方で前記第一チューブ列及び前記第二チューブ列の列方向と、略直交していることが好ましい。

また、上記のような構成を有する本発明のダスト除去装置付きチューブ式熱交換器では、前記リンクチェーンの幅が、前記チューブの内径に対して２０％～８５％の寸法比率であることが好ましい。

本発明によれば、複数のリンクチェーンの上下移動の範囲を均一にすることができるから、均一なダスト除去性能を得ることができる。

チューブ式熱交換器１を概略的に示す断面図である。ダスト除去装置１０の部分拡大図である。回動体１３の回動とリンクチェーン２１，２３の上下運動との関係を示す図である。回動体１３の回動とリンクチェーン２１，２３の左右方向の移動との関係を示す図である。リンクチェーン２０の配列例を示す概略図である。

以下、本発明に係るチューブ式熱交換器の代表的な実施形態を、図を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明は図示されるものに限られるものではない。図面は本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。

以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。また、説明の便宜上、鉛直方向をＺ軸方向とし、軸体１１の軸方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸方向とする。また、縦及び上下はＺ軸方向を指し、前後はＸ軸方向を指し、左右はＹ軸方向を指すものとする。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、チューブ式熱交換器１は、縦方向に複数のチューブ７を配した流路３、及び、チューブ７の外面に接触する流路５を含み、ダスト除去装置１０を付設している。

ここで、流路３に配置される複数のチューブ７は、前後方向及び左右方向に整列している。つまり、複数のチューブ７は、チューブ列群（第一チューブ列群及び第二チューブ列群に相当する）で構成され、チューブ列群はそれぞれ複数のチューブ列からなる。そして、チューブ列の列方向は、軸体１１の軸方向と略直交している。なお、複数のチューブ７の配置に応じて、後述する複数のリンクチェーン２０が配置されることになる。

ダスト除去装置１０は、複数のチューブ７の内部へのダストの付着を防止する。あるいは、ダスト除去装置１０は、複数のチューブ７の内部に付着したダストを除去する、と言ってもよい。かかるダスト除去装置１０は、軸体１１、回動体１３、支持体１５，１７、リンクチェーン２０、及び駆動装置１９を具備する。ここで、リンクチェーン２０は、リンクチェーン列群２１，２３に含まれるリンクチェーンを総称するものである。また、支持体１５，１７は、第一支持体及び第二支持体に相当する。

軸体１１は、複数のチューブ７の上方（又は上流）に配置され、駆動装置１９の駆動力を回動体１３に伝達する。軸体１１と駆動装置１９との間には、例えばユニバーサルジョイントなどのジョイントが介在してもよい。

回動体１３は、軸体１１に接続され軸体１１とともに回動するアーム状の部材であり（図３参照）、少なくとも１つ設けられている。回動体１３が回動する角度範囲θは、リンクチェーン２０の上下移動（ストローク）の範囲Ｈを十分に確保する観点から、０度～６０度であることが好ましい。チューブ７の長さとの関係で必要最小限の上下移動でより確実にダスト除去効果が得られるという観点からは、１５度～４５度であるのが更に好ましい。なお、角度範囲θは例えば６０度である。

回動体１３の両端には、枠体をなす支持体１５，１７が吊り下げられている。したがって、支持体１５，１７は、回動体１３の回動（又は揺動運動）に伴って、上下方向及び左右方向への移動を繰り返す。このとき、支持体１５，１７は、図２及び図３に示すように、回動体１３の回動位置に関わらず、ＸＹ平面に略平行な姿勢を保持することができる。

支持体１５，１７のそれぞれには、複数のリンクチェーン２０が吊り下げられている。具体的には、支持体１５には、それぞれ複数のリンクチェーンからなるリンクチェーン列２１１～２１４を含むリンクチェーン列群２１が吊り下げられている。また、支持体１７には、それぞれ複数のリンクチェーンからなるリンクチェーン列２３１～２３４を含むリンクチェーン列群２３が吊り下げられている。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のリンクチェーン２０は、複数のチューブ７の配置に対応するように前後方向及び左右方向に整列している。例えば、図５（ａ）のように、リンクチェーン列群２１（２３）を構成するリンクチェーン列２１１～２１４（２３１～２３４）において、複数のリンクチェーンが前後方向のほぼ同じ位置に配置されてもよい。あるいは、図５（ｂ）のように、リンクチェーン列２１１，２１３（２３１，２３３）における複数のリンクチェーンの前後方向の位置が、リンクチェーン列２１２，２１４（２３２，２３４）における複数のリンクチェーンの前後方向の位置に対してずれるように、複数のリンクチェーンが配置されてもよい。

一般に、チューブ式熱交換器では、チューブ７の長さ方向に略垂直な方向からみた場合に、例えば図５（ａ）の配列のように、縦及び横において同じ間隔で等配列しているが、本発明者らは、例えば図５（ｂ）の配列のように、縦及び横において異なる間隔で配列した場合に、チューブ７と流体との接触面積が大きくなって熱交換効率が向上することに着目し、これに適合するように、チューブ７を配列するのが好ましい。

個々のリンクチェーン２０は、多数のリング部材を繋ぎ合わせることで形成された鎖であり、対応するチューブ７内に挿通されている。リンクチェーン２０は、支持体１５，１７の上下方向及び左右方向の移動に伴ってチューブ７内を移動し、チューブ７の内面に衝突する。

個々のリンクチェーン２０の長さは、チューブ７よりも長いことが好ましい。リンクチェーン２０の下端部は、少なくともリンクチェーン２０が最も低い位置にあるときには、チューブ７の下端から露出することが好ましい。

リンクチェーン２０の幅Ｄは、チューブ７の内側面により確実に接触させてダスト除去効果を担保するという観点から、チューブ７の内径Ｒに対して２０％～８５％の寸法比率であることが好ましい。チューブ７の内径Ｒとの関係及び上記のストロークとの関係でより確実にダスト除去効果が得られるという観点から、４５％～６０％であるのが更に好ましい。

また、リンクチェーン２０がチューブ７の内面に接触することでダストを除去することからすれば、リンクチェーン２０の幅Ｄとリンクチェーン２０の左右方向の移動範囲Ｗとの合計がリンクチェーンの内径Ｒ以上であることが好ましい（図４参照）。つまり、
Ｄ＋Ｗ≧Ｒ
の関係式を満たすのが好ましい。

駆動装置１９は、軸体１１を所定の角度範囲θ内で回動させる。駆動装置１９としては、例えば電動機、エアーシリンダーなどが挙げられる。

そして、チューブ式熱交換器１の運転中、ダスト除去装置１０は、チューブ７内において複数のリンクチェーン２０を上下及び左右に移動させる。また、チューブ７内を通過する流体の圧力などによって、リンクチェーン２０に不規則な動き（例えば、横揺れ、円運動、跳ね上がり）が生じる。これらにより、リンクチェーン２０がチューブ７の内面に衝突し、ダストをチューブ７の内面から落とすのである。つまり、チューブ式熱交換器１の運転中にダスト除去を行うことができる。

このとき、複数のリンクチェーン２０の上下移動の範囲Ｈは、リンクチェーン２０の吊下げ位置によらず均一であるから、均一なダスト除去性能を得ることができる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、かかる設計変更した態様も全て本発明の技術的範囲に含まれる。

１・・・チューブ式熱交換器、
７・・・チューブ、
１０・・・ダスト除去装置、
１１・・・軸体、
１３・・・回動体、
１５，１７・・・支持体、
１９・・・駆動装置、
２０・・・リンクチェーン。

Claims

縦方向に配された複数のチューブを有するチューブ式熱交換器のダスト除去装置であって、
軸体と、
前記軸体に接続され前記軸体とともに回動する少なくとも１つのアーム状回動体と、
前記回動体の両端に吊り下げられた枠体をなす第一支持体及び第二支持体と、
前記第一支持体及び前記第二支持体それぞれに吊り下げられた複数のリンクチェーンと、
前記軸体を所定の角度範囲内で回動させるための駆動装置と、
を具備し、
前記回動体の回動により前記第一支持体及び前記第二支持体を上下方向及び左右方向に移動させることができ、前記移動により前記チューブ内において前記リンクチェーンを上下方向及び左右方向に移動させて前記チューブ内のダストを除去すること、
を特徴とするチューブ式熱交換器用ダスト除去装置。
前記角度範囲が、０度～６０度であること、
を特徴とする請求項１に記載のチューブ式熱交換器用ダスト除去装置。
縦方向に配された複数のチューブを有するチューブ式熱交換器と、
請求項１又は２に記載のダスト除去装置と、
を具備すること、を特徴とするダスト除去装置付きチューブ式熱交換器。
前記複数のチューブが、それぞれ複数のチューブ列からなる第一チューブ列群及び第二チューブ列群で構成され、
前記軸体の軸方向が、前記チューブ式熱交換器の上方で前記第一チューブ列及び前記第二チューブ列の列方向と、略直交していること、
を特徴とする請求項３に記載のダスト除去装置付きチューブ式熱交換器。
前記リンクチェーンの幅が、前記チューブの内径に対して２０％～８５％の寸法比率であること、
を特徴とする請求項３又は４に記載のダスト除去装置付きチューブ式熱交換器。