JPH06201280A - プレート型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価な設備や薬剤等を使用することなく、伝
熱板の表面に付着堆積したスライム状の生物を除去する
ことが可能なプレート型熱交換器を提供する。 【構成】 複数枚の伝熱板４をそれぞれガスケット４ａ
を介して相互に隙間を隔てて重ね合わせ、これら隣接す
る伝熱板４の間の隙間を冷却液通路２２とこの冷却液に
よって冷却される流体通路２１として交互に形成したプ
レート型熱交換器において、冷却液通路２２内に蒸気を
供給し得る蒸気発生装置５３と、この蒸気発生装置５３
と冷却液通路２２とを接続する蒸気供給通路５２と、こ
の蒸気供給通路５２の途中に介装されて蒸気供給通路５
２を開閉し得る開閉弁５４とを具えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の伝熱板をそれ
ぞれガスケットを介して相互に隙間を隔てて重ね合わ
せ、これら隣接する伝熱板の間の隙間を冷却液の通路と
この冷却液によって冷却される流体の通路として交互に
形成したプレート型熱交換器に関し、特に冷却液として
湖沼や河川の水或いは海水等を使用する場合に好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】プレート型熱交換器は、複数枚の伝熱板
をそれぞれガスケットを介して相互に隙間を隔てて重ね
合わせ、これら隣接する伝熱板の間の隙間を第一の流体
の通路とこの第一の流体との間で熱交換を行う第二の流
体の通路として交互に形成したものであり、熱伝達率を
比較的大きく設定することができることから、急速な冷
却や加熱を行う場合に有利である。しかも、組立や分解
が容易であることから、スケール等の付着し易い食品工
業や、異物や不純物を含む湖沼や河川の水或いは海水
（以下、これを自然水と呼称する）を大量に冷却流体と
して使用する場合等で採用されることが多い。

【０００３】異物や不純物を含む自然水を大量に冷却液
として使用するプレート型熱交換器においては、自然水
中のごみや生物或いはその死骸等が隣接する伝熱板の間
の流体通路に挾まったり、この流体通路を塞いでしま
い、伝熱板の有効伝熱面積が減少して伝熱性能を損なう
虞がある。又、自然水中に生息する貝類やプランクト
ン，バクテリア等の生物が、伝熱板の表面にスライム状
となって付着成長し、熱伝達率を低下させて伝熱性能を
損なう欠点がある。

【０００４】このため、異物や不純物を含む自然水を大
量に冷却液として使用する従来のプレート型熱交換器に
は、分解等を行うことなく自然水が流れる流体通路を必
要に応じて清掃することができるような工夫が施されて
いる。

【０００５】かかる従来のプレート型熱交換器の概念を
表す図６に示すように、冷却液によって冷却される流体
（以下、これを冷却対象流体と呼称する）は、流体供給
ポンプ１０１により流体供給通路１０２を介してプレー
ト型熱交換器１０３の流体入口ノズル１０４から相互に
隣接する伝熱板１０５の間に形成された流体通路１０６
に供給され、この間に後述する冷却液通路１０７内を流
れる冷却液によって冷却され、プレート型熱交換器１０
３の流体出口ノズル１０８から流体排出通路１０９を介
して外部に排出される。一方、前記冷却液は冷却液供給
ポンプ１１０により冷却液供給通路１１１を介してプレ
ート型熱交換器１０３の冷却液入口ノズル１１２から前
記流体通路１０６と交互に伝熱板１０５の間に形成され
た前記冷却液通路１０７に供給され、この間に流体通路
１０６内を流れる冷却対象流体から熱を奪い、プレート
型熱交換器１０３の冷却液出口ノズル１１３から冷却液
排出通路１１４を介して外部に排出される。

【０００６】前記冷却液供給ポンプ１１０よりも下流側
の冷却液供給通路１１１の途中には、プレート型熱交換
器１０３の冷却液通路１０７内に洗浄液を供給するため
の洗浄液供給通路１１５が接続しており、前記冷却液供
給ポンプ１１０よりも上流側の冷却液供給通路１１１の
途中には、上述した洗浄液を排出するための洗浄液排出
通路１１６が接続し、この洗浄液排出通路１１６の途中
には、当該洗浄液排出通路１１６を開閉し得る開閉弁１
１７が介装されている。又、冷却液供給通路１１１と冷
却液排出通路１１４とは洗浄用通路１１８により短絡さ
れており、この洗浄用通路１１８の途中には当該洗浄用
通路１１８を開閉し得る開閉弁１１９が介装されてい
る。更に、この洗浄用通路１１８と洗浄液排出通路１１
６との間の冷却液供給通路１１１の途中には、この冷却
液供給通路１１１内を開閉し得る開閉弁１２０が介装さ
れ、同様に、洗浄用通路１１８と冷却液排出通路１１４
との接続部分よりも下流側の冷却液排出通路１１４の途
中にも開閉弁１２１が介装されている。

【０００７】つまり、冷却液通路１０７内を洗浄する必
要のない通常の状態では、開閉弁１１７，１１９を閉じ
て洗浄液排出通路１１６及び洗浄用通路１１８をそれぞ
れ塞ぐ一方、開閉弁１２０，１２１を開いて冷却液供給
通路１１１及び冷却液排出通路１１４をそれぞれ開放
し、前述の如く冷却液を流す。

【０００８】しかし、冷却液通路１０７内を洗浄する場
合には、開閉弁１１７，１１９を開いて洗浄液排出通路
１１６及び洗浄用通路１１８をそれぞれ開放する一方、
開閉弁１２０，１２１を閉じて冷却液供給通路１１１及
び冷却液排出通路１１４をそれぞれ塞ぎ、冷却液通路１
０７の通路抵抗がそれほど悪くない場合には、冷却液を
そのまま冷却液供給ポンプ１１０により洗浄用通路１１
８，冷却液排出通路１１４，冷却液通路１０７，冷却液
供給通路１１１の順に流し、冷却液通路１０７の通路抵
抗が悪化している場合には、洗浄液供給通路１１５から
の洗浄液を冷却液供給ポンプ１１０により供給し、何れ
の場合も最終的には洗浄液排出通路１１６から外部に排
出している。通常の場合に対するこの冷却液或いは洗浄
液の逆流操作によって、冷却液通路１０７に挟まった
り、塞いだりしている自然水中のごみや生物或いはその
死骸等を流し去り、更には伝熱板１０５の表面スライム
状となって付着成長した貝類やプランクトン，バクテリ
ア等の生物を洗浄液排出通路１１６から外部に排出する
のである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来のプ
レート型熱交換器１０３の場合、冷却液を逆流させるだ
けでは、伝熱板１０５の表面にスライム状となって付着
成長した貝類やプランクトン，バクテリア等の生物を完
全に取り去ることができないため、洗浄液供給通路１１
５からの洗浄液を冷却液通路１０７に供給するようにし
ている。

【００１０】この場合、冷却液通路１０７を仕切る伝熱
板１０５の表面に付着した生物を死滅させる必要上、洗
浄液には主として塩素系の薬剤を混合しており、これに
よって貝類やプランクトン，バクテリア等の生物を死滅
させ、これらが伝熱板１０５に付着成長してスライム状
に堆積するのを防止している。

【００１１】このように、自然水を冷却液として大量に
使用する従来のプレート型熱交換器１０３には、薬剤の
注入設備やこの薬剤の使用に伴う保守管理に多大な費用
を必要とする。しかも、薬剤を含む洗浄液を洗浄液排出
通路１１６からそのまま自然界に排出することは、環境
保全の観点から好ましいことではないので、洗浄液排出
通路１１６の下流側に薬剤を中和させる浄化設備等を付
設する必要があり、設備コストの増大を招く。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、高価な設備や薬剤等を使用す
ることなく、伝熱板の表面に付着堆積したスライム状の
生物を除去することが可能なプレート型熱交換器を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によるプレート型
熱交換器は、複数枚の伝熱板をそれぞれガスケットを介
して相互に隙間を隔てて重ね合わせ、これら隣接する伝
熱板の間の隙間を冷却液の通路とこの冷却液によって冷
却される流体の通路として交互に形成したプレート型熱
交換器において、前記冷却液の通路内に蒸気を供給し得
る蒸気供給装置と、この蒸気供給装置と前記冷却液の通
路とを接続する蒸気通路と、この蒸気通路の途中に介装
されて当該蒸気通路を開閉し得る開閉弁とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１４】

【作用】流体の熱交換を行う場合には、開閉弁を閉じで
蒸気通路を塞ぎ、冷却液の通路に冷却液を流すと共に流
体の通路に流体を流し、これら冷却液と流体との間で熱
交換を行う。

【００１５】冷却液の通路を洗浄する場合には、開閉弁
を開いて蒸気通路を開放し、蒸気供給装置からの蒸気を
蒸気通路から冷却液の通路内に流し、この冷却液の通路
内を蒸気にさらす。これにより、冷却液の通路内を仕切
る伝熱板の表面に付着堆積したスライム状の生物が死滅
する。また、伝熱板と付着生物の線膨張係数の相違によ
りせん断力が生じ、付着生物の剥離が容易になる。この
結果、冷却液を再び流すことにより、死滅した生物が伝
熱板から容易に剥離して冷却液の通路が元の状態に復帰
する。

【００１６】

【実施例】本発明によるプレート型熱交換器の概念を表
す図１及びその主要部の外観を破断状態で表す図２及び
その主要部の断面構造を表す図３に示すように、支持脚
１には金属製の固定板２及び可動板３が取付けられ、固
定板２と可動板３の間には多数の伝熱板４がそれぞれガ
スケット４ａを介して相互に隙間を隔てて重ね合わされ
ている。これら伝熱板４は、締付ボルト６によって固定
板２と可動板３の間に締付固定されている。又、図中の
符号で７は伝熱板４を吊り上げるための梁、８は支柱で
ある。

【００１７】前記固定板２の上部には、途中に流体供給
ポンプ２５が介装された流体供給通路２３に接続する流
体入口ノズル９と、冷却液排出通路２７に接続する冷却
液出口ノズル１０とが設けられ、この固定板２の下部に
は途中に冷却液供給ポンプ１５が介装された冷却液供給
通路２６に接続する冷却液入口ノズル１１と、流体排出
通路２４に接続する流体出口ノズル１２とが設けられて
いる。上部の流体入口ノズル９と下部の流体出口ノズル
１２とは、一つおきに隣接する伝熱板４の間の隙間を介
して相互に連通し、同様に、下部の冷却液入口ノズル１
１と上部の冷却液出口ノズル１０とは、流体入口ノズル
９と流体出口ノズル１２とが連通していない一つおきに
隣接する伝熱板４の間の隙間を介して相互に連通してい
る。

【００１８】このプレート型熱交換器による流体の流れ
を模式的に表す図４及び隣接する一対の伝熱板の部分を
抽出した外観を表す図５に示すように、図４中、斜線を
施した矢印で示す流体入口ノズル９から流入する流体
は、隣接する伝熱板４の間に形成された流体通路２１を
通って下部の流体出口ノズル１２から排出され、図４
中、白抜き矢印で示す冷却液入口ノズル１１から流入し
た冷却液は、隣接する伝熱板４の間に形成された冷却液
通路２２を通って冷却液出口ノズル１０から排出され
る。

【００１９】つまり、隣接する伝熱板４の間の隙間によ
って形成される流体通路２１と冷却液通路２２とは、一
枚の伝熱板４を挟んで交互に配列した状態となってお
り、伝熱板４を介して流体と冷却液との間での熱交換が
行われるのである。

【００２０】前記冷却液供給通路２６と冷却液排出通路
２７とは、気液供給通路３２により短絡されており、こ
の気液供給通路３２の途中には当該気液供給通路３２を
開閉し得る開閉弁３３が介装されている。又、冷却液供
給通路２６と気液供給通路３２の接続部よりも上流側の
冷却液供給通路２６の途中には、プレート型熱交換器の
冷却液通路２２内に蒸気を供給するための蒸気発生装置
５３に接続する蒸気通路としての蒸気供給通路５２が連
通しており、この蒸気供給通路５２の途中には当該蒸気
供給通路５２を開閉し得る開閉弁５４が介装されてい
る。また、蒸気発生装置５３と開閉弁５４の間における
蒸気供給通路５２には減圧弁６０が設けられている。更
に、気液供給通路３２と冷却液供給通路２６との接続部
分よりも下流側の冷却液供給通路２６の途中には、上述
した蒸気或いは洗浄液として用いられる冷却液を排出す
るための気液排出通路３０が接続し、この気液排出通路
３０の途中には、当該気液排出通路３０を開閉し得る開
閉弁３１が介装されている。

【００２１】この他、冷却液供給通路２６と蒸気供給通
路５２との接続部分よりも上流側の冷却液供給通路２６
の途中と、気液排出通路３０と気液供給通路３２との接
続部の間の冷却液供給通路２６の途中と、気液供給通路
３２との接続部分よりも下流側の冷却液排出通路２７の
途中とにもそれぞれこれらの通路２６，２７を開閉し得
る開閉弁５１，２８，２９が介装されている。

【００２２】通常の運転時には、開閉弁５１，２８，２
９を開いて冷却液供給通路２６及び冷却液排出通路２７
を開放する一方、開閉弁３１，３３，５４を閉じて気液
排出通路３０及び気液供給通路３２及び蒸気供給通路５
２を塞ぐ。そして、冷却液供給ポンプ１５，流体供給ポ
ンプ２５を駆動して流体を流体供給通路２３から流体通
路２１に供給し、流体排出通路２４から外部に排出する
一方、冷却液を冷却液供給通路２６から冷却液通路２２
に供給し、冷却液排出通路２７から外部に排出する。こ
こで、伝熱板４を介して相互に隣接する流体通路２１内
を流れる流体と冷却液通路２２内を流れる冷却液との間
で熱交換が行われる。

【００２３】この熱交換器の運転に伴い、伝熱板４の表
面に貝類やプランクトン，バクテリア等の生物がスライ
ム状に付着堆積した場合には、開閉弁５１，２８，２９
を閉じると共に開閉弁３１，５４を開いて気液排出通路
３０及び蒸気供給通路５２を開放し、冷却液供給ポンプ
１５、及び流体供給ポンプ２５の駆動を停止すると共に
蒸気発生装置５３を作動させる。

【００２４】これにより、蒸気発生装置５３から蒸気
（１００℃程度）が減圧弁６０により減圧されて蒸気供
給通路５２から気液供給通路３２，冷却液排出通路２７
を通って冷却液通路２２に供給され、この冷却液通路２
２から冷却液供給通路２６を通って気液排出通路３０に
より外部に排出される。この蒸気の流れにより、冷却液
通路２２に臨む伝熱板４の表面に付着堆積したスライム
状の生物が蒸気にさらされて死滅する。伝熱板４とスラ
イム状の生物との線膨張係数の相違によって生じるせん
断力により、伝熱板４の表面から死滅したスライム状の
生物が剥離しやすい状態となる。

【００２５】しかる後、蒸気発生装置５３の運転を停止
すると共に開閉弁５４を閉じて蒸気供給通路５２を塞ぐ
一方、開閉弁５１を開くと共に冷却水供給ポンプ１５の
運転を再開し、冷却液を冷却液供給通路２６から気液供
給通路３２，冷却液排出通路２７を介して冷却液通路２
２に供給し、この冷却液通路２２から冷却液供給通路２
６を通って気液排出通路３０により外部に排出する。

【００２６】この冷却液の逆流操作により、死滅したス
ライム状の生物が冷却液通路２２に臨む伝熱板４の表面
から剥離して冷却液と共に気液排出通路３０から外部に
排出され、冷却液通路２２内の伝熱板４の表面がきれい
に清掃された状態となる。

【００２７】本実施例では蒸気発生装置５３を独立して
設けたが、プラント等に既設されている蒸気発生器を兼
用したり、プラントから大気へ排出される蒸気を使用す
ることも可能である。この場合、設備コストやメンテナ
ンスコスト等が大幅に低減する。

【００２８】

【発明の効果】本発明のプレート型熱交換器によると、
蒸気供給装置からの蒸気を蒸気通路から冷却液の通路内
に流し、この冷却液の通路内を蒸気にさらすようにした
ので、伝熱板の表面にスライム状に付着堆積した生物が
死滅し、線膨張係数の相違により生じるせん断力で剥離
しやすくなり、環境を汚染する虞のある薬剤を使用する
ことなく、これらの生物を容易に除去することができ、
熱交換器の伝熱性能を容易に回復させることが可能であ
る。しかも、簡単な構造の蒸気供給装置を利用するだけ
で良く、薬剤を使用していないことから、設備コストや
メンテナンスコスト等の大幅な低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプレート型熱交換器の一実施例の
概略構造を表す概念図。

【図２】その主要部の外観を破断状態で表す斜視図。

【図３】その主要部の断面図。

【図４】本実施例によるプレート型熱交換器における伝
熱板を分解した状態で流体の流れを模式的に表す斜視
図。

【図５】隣接する一対の伝熱板を抽出した斜視図。

【図６】従来のプレート型熱交換器の概略構造を表す概
念図。

【符号の説明】

４ 伝熱板 ４ａ ガスケット ９ 流体入口ノズル １０ 冷却液出口ノズル １１ 冷却液入口ノズル １２ 流体出口ノズル １５ 冷却液供給ポンプ ２１ 流体通路 ２２ 冷却液通路 ２３ 流体供給通路 ２４ 流体排出通路 ２５ 流体供給ポンプ ２６ 冷却液供給通路 ２７ 冷却液排出通路 ２８，２９，３１，３３，５４ 開閉弁 ３０ 気液排出通路 ３２ 気液供給通路 ５２ 蒸気供給通路 ５３ 蒸気発生装置 ６０ 減圧弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広島 茂久 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番25号 高菱エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の伝熱板をそれぞれガスケットを
   介して相互に隙間を隔てて重ね合わせ、これら隣接する
   伝熱板の間の隙間を冷却液の通路とこの冷却液によって
   冷却される流体の通路として交互に形成したプレート型
   熱交換器において、前記冷却液の通路内に蒸気を供給し
   得る蒸気供給装置と、この蒸気供給装置と前記冷却液の
   通路とを接続する蒸気通路と、この蒸気通路の途中に介
   装されて当該蒸気通路を開閉し得る開閉弁とを備えたこ
   とを特徴とするプレート型熱交換器。