WO2024128177A1

WO2024128177A1 - 熱交換器及び伝熱管外表面の洗浄方法

Info

Publication number: WO2024128177A1
Application number: PCT/JP2023/044172
Authority: WO
Inventors: 重希堀井; 立基恩川
Original assignee: 栗田工業株式会社
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2023-12-11
Publication date: 2024-06-20

Abstract

熱交換器は、複数の伝熱管２を収容し、入口側ヘッダから流入した第１流体が複数の伝熱管２を通過して出口側ヘッダから流出する容器１を有する。容器１の一端部に設けられた第１給排口から流入される第２流体と伝熱管２内の第１流体で熱交換を行い、熱交換後の第２流体を容器１の他端部に設けられた第２給排口から排出する。この熱交換器は、容器１内に配置され、伝熱管２の延伸方向に沿って前記一端部と前記他端部との間を移動可能な移動板１０を備える。移動板１０は、複数の伝熱管２がそれぞれ挿通される複数の貫通孔１１が形成されており、前記一端部へ向かって伝熱管２の外表面を摺動しながら、前記外表面の汚れを掻き取って前記一端部側に集め、集めた汚れを前記一端部側の流体とともに前記第１給排口から排出する。

Description

熱交換器及び伝熱管外表面の洗浄方法

　本発明は、伝熱管の外表面に付着した汚れを掻き取って装置系外に排出する熱交換器及び伝熱管外表面の洗浄方法に関する。

　工場排水は、工場内に設置された排水処理設備において適正に処理し、放流水質基準を満たした状態で、河川等に放流する必要がある。工場排水中に有機物が多く含まれる場合、好気性又は嫌気性の生物処理装置が設置される場合が多い。

　生物処理の効率は、入口水温の影響を受けやすい。例えば、一般的な活性汚泥処理の適正温度は２０～３７℃とされており、低すぎても高すぎても処理効率が低下する。冬期に水温が低下しすぎる場合や夏期に水温が高くなりすぎる場合には、効率維持のために生物処理装置の前工程で水温調整が必要になる。例えば、夏期に生物処理装置入口温度が上がりすぎる場合には、比較的水温の低い井水を混合させたり、冷却塔を循環する冷却水と熱交換させたりする。

　しかし、温度調整のためだけに井水を利用することは水資源の無駄であるとともに、排水処理コストの増加につながる。一方、熱交換器を介して間接冷却する方法は、伝熱面が汚れやすく伝熱効率が低下しやすいという問題がある。伝熱面に微生物がスライム状に付着すると、流路を妨げて送水抵抗が増加し、同じ冷却水循環量を維持するための電力使用量が増加するという問題も生じる。なお、生物処理装置の前工程での熱交換であるため、殺菌剤を含む薬品を連続注入することは難しい。

　熱交換器における上記の問題を回避するため、従来、下記の方法１又は方法２が採用されていた。
　方法１：生物処理装置の前工程に設置された熱交換器において、運転停止・開放・洗浄・組立・運転再開の操作を定期的に行う。
　方法２：物理的な洗浄機構を有する熱交換器を使用する。

　しかし、方法１には、開放・洗浄・組立に要するコストの問題があった。洗浄頻度は様々であるが、場合によっては、「数週間に一度」という高い頻度となり、洗浄コストが増加する。例えば、シェル＆チューブ型の熱交換器では、伝熱管内部に付着した汚れを除去するために、装置開放後に個々の伝熱管の内部に高圧水を送入するなどの操作が必要であり、運転停止時間が長いという問題も生じていた。

　方法２の物理的な洗浄機構を有する熱交換器としては、境膜掻取方式、ボール洗浄方式、かき取りレバー方式、移動掃除板方式などが知られている。境膜掻取方式は、内部に回転軸を有する二重管構造の熱交換器であり、回転軸に設けられた掻き取り羽根によって高粘性液が伝熱面に滞留することを抑制する。このような構造は、高付加価値商品の製造に適しているが、排水処理には高コストであり適当ではない。また、伝熱面積を確保するには大型化や複数系列化が必要である。

　ボール洗浄方式は、直径１０ｍｍ～２０ｍｍ前後の専用スポンジボールを熱交換器のチューブ内に入れて洗浄する。このような構造では、並列に配置された多数の伝熱管に対して、洗浄用のボールを均等に送りこむことは難しいと推定される。例えば、汚れが多く付着した伝熱管は、流路抵抗が大きくなってボールが送られにくくなり、洗浄が不十分な伝熱管が残留しやすいと推定される。

　かき取りレバー方式の熱交換器としては、特許文献１に、樹脂製の多数本のチューブと、樹脂製かつ板状であって、チューブの外径とほぼ等しい内径に形成された複数の貫通孔を有し、貫通孔のそれぞれにチューブを挿入させて設置される複数のバッフル板とを備え、複数のバッフル板をチューブに沿って摺動させることで、チューブ表面に付着した汚れを掻き取る構成が開示されている。しかし、チューブ表面に付着した汚れがスライムのように粘着性の高い汚れの場合、掻き取り洗浄後、粘着質の汚れが、多段構成のバッフル板の上に残留・蓄積することが推定される。また、チューブが樹脂製であるため、金属製と比較して伝熱性能が著しく劣るという欠点がある。また、通常の熱交換運転の際に、掻き取りレバーと本体の接合部から水漏れ等が起きないように、製造上の工夫が不可欠である。

　移動掃除板方式の熱交換器としては、特許文献２に、エアシリンジを用いて掃除板（伝熱管クリーニング装置）を移動させ、伝熱管外表面の汚れを掻き取る構成が開示されている。特許文献２の熱交換器は、開放型温水槽に伝熱管を浸漬した構造であるため、伝熱管の外表面近傍における流速を高くできず、伝熱効率が低いという問題があった。また、水平方向の流れが不均一で熱交換量の予測が難しいという問題もあった。

　また、伝熱管の外表面から掻き取られた汚れは、いったん温水槽底面に落下して、底部の流出口から排水されることになっているが、粘着性の高いスライム状物質を排水とともに流出させることは困難である。また、伝熱管クリーニング装置の移動範囲で伝熱管表面の汚れを除去できるとしても、それ以外のあらゆる構造物（抑え板、堰、伝熱管サポート、継手など）の表面に付着した汚れや増殖した微生物は、この伝熱管クリーニング装置では除去できず、結局のところ、定期的な手動洗浄が必要になることが容易に推定される。

　上述したように、かき取りレバー方式や移動掃除板方式のような伝熱管の外表面に付着した汚れを掻き取る構造では、掻き取り後の汚れ（特に、付着性の強い汚れ）を排出することが困難であった。

特開２０１２－２０７８１３号公報特開２０１３－３２８８９号公報

　本発明は、伝熱管の外表面に付着した汚れを掻き取り、掻き取り後の汚れを装置系外に確実に排出させることができる熱交換器及び伝熱管外表面の洗浄方法を提供することを課題とする。

［１］　複数の伝熱管を収容し、入口側ヘッダから流入した第１流体が前記複数の伝熱管を通過して出口側ヘッダから流出する容器を有し、前記容器の一端部に設けられた第１給排口から流入される第２流体と前記伝熱管内の第１流体で熱交換を行い、熱交換後の前記第２流体を前記容器の他端部に設けられた第２給排口から排出する熱交換器であって、
　前記容器内に配置され、前記伝熱管の延伸方向に沿って前記一端部と前記他端部との間を移動可能な移動板を備え、
　前記移動板は、前記複数の伝熱管がそれぞれ挿通される複数の貫通孔が形成されており、前記一端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動しながら、前記外表面の汚れを掻き取って前記一端部側に集め、集めた汚れを前記一端部側の流体とともに前記第１給排口から排出する、熱交換器。

［２］　洗浄用流体が前記第２給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第１給排口から排出するか、または、
　前記第１給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第１給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第１給排口から排出する、［１］に記載の熱交換器。

［３］　前記移動板は、前記他端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動しながら、前記外表面の汚れを掻き取って前記他端部側に集め、集めた汚れを前記他端部側の流体とともに前記第２給排口から排出する、［１］又は［２］に記載の熱交換器。

［４］　洗浄用流体が前記第１給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第２給排口から排出するか、または、
　前記第２給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第２給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第２給排口から排出する、［３］に記載の熱交換器。

［５］前記移動板の前記貫通孔以外の領域には、前記貫通孔より径の小さい複数の小孔が形成されている、［１］～［４］のいずれかに記載の熱交換器。

［６］　前記移動板はワイヤにより引っ張られて前記容器内を移動する、［１］～［５］のいずれかに記載の熱交換器。

［７］　前記移動板の中央の貫通孔の両面に、ボビン形状の第１摺動ガイド及び第２摺動ガイドが取り付けられており、
　前記伝熱管が、前記第１摺動ガイド、前記中央の貫通孔及び前記第２摺動ガイドを挿通し、
　前記第１摺動ガイドに第１ワイヤの一端が連結され、前記第２摺動ガイドに第２ワイヤの一端が連結されている、［６］に記載の熱交換器。

［８］　前記ワイヤが、ワイヤ誘導管を介して前記容器の外部へ引き出され、ウインチに接続され、
　前記ワイヤ誘導管の出口にはバルブが設置されている、［６］に記載の熱交換器。

［９］　前記第２流体は、生物処理装置の入口水である、［１］～［８］のいずれかに記載の熱交換器。

［１０］　［１］に記載の熱交換器を用いた伝熱管外表面の洗浄方法であって、
　前記第２流体の供給停止後に、前記移動板を前記一端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動させ、前記外表面の汚れを掻き取って前記一端部側に集める第１集積工程と、
　前記一端部側に集めた汚れを前記一端部側の流体とともに前記第１給排口から排出する第１排出工程と、
　を含む伝熱管外表面の洗浄方法。

［１１］　前記第１排出工程では、洗浄用流体が第２給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第１給排口から排出するか、または、
　前記第１給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第１給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第１給排口から排出する、［１０］に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。

［１２］　前記第１排出工程の後、前記移動板を前記他端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動させ、前記外表面の汚れを掻き取って前記他端部側に集める第２集積工程と、
　前記他端部に集めた汚れを前記他端部側の流体とともに前記第２給排口から排出する第２排出工程と、
　を含む、［１０］又は［１１］に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。

［１３］　前記第２排出工程では、洗浄用流体が第１給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第２給排口から排出するか、または、
　前記第２給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第２給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第２給排口から排出する、［１２］に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。

［１４］　胴体管と、
　該胴体管内に平行に配置された複数の伝熱管と、
　該伝熱管が挿通された貫通孔を有し、該伝熱管の延在方向に進退可能なかき取り板と、
　該かき取り板を進退移動させるための駆動手段と、
　該伝熱管内に第１流体を流通させる第１流体流通手段と、
　該胴体管の内面と該伝熱管との間のチャンバ内に第２流体を流通させる第２流体流通手段と
を有し、該かき取り板が移動することによって前記貫通孔の内周面が伝熱管の外周面と摺動して伝熱管外周面の付着物がかき取られる熱交換器において、
　前記第２流体流通手段は、前記胴体管の管軸方向の一端側に設けられた給排口（６８）と、他端側に設けられた給排口（６９）とを有しており、
　該給排口（６８）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（６８ａ，６８ｂ）が設けられており、
　該給排口（６９）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（６９ａ，６９ｂ）が設けられている
ことを特徴とする熱交換器。

［１５］　前記給排口（６８）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（６８ａ，６８ｂ）が設けられ、
　前記給排口（６９）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（６９ａ，６９ｂ）が設けられている［１４］の熱交換器。

［１６］　前記チャンバの一端側及び他端側に管板が設けられ、該管板の該チャンバと反対側が前記第１流体の給排室となっており、
　前記伝熱管内が該給排室に連通している［１４］の熱交換器。

［１７］　前記かき取り板に、該かき取り板同士又は該かき取り板と前記管板とが近接したときに該かき取り板同士の間又は該かき取り板と該管板との間に介在してスペースを形成するための凸部が設けられている［１４］の熱交換器。

［１８］　前記駆動手段は、シリンダ及びピストンロッドを備えたシリンダ機構であり、該ピストンロッドの先端が前記かき取り板に連結されている［１６］の熱交換器。

［１９］　前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するロッド挿通管が設けられており、
　該ロッド挿通管内に前記ピストンロッドが挿通され、
　該胴体管外に前記シリンダが配置されている［１８］の熱交換器。

［２０］　前記駆動手段は、一端が前記かき取り板に連結されたワイヤロープと、該ワイヤロープを巻き取るためのウインチとを有する［１６］の熱交換器。

［２１］　前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するワイヤロープ誘導管が設けられており、
　該ワイヤロープ誘導管内に前記ワイヤロープが挿通され、
　該胴体管外に前記ウインチが配置されている［２０］の熱交換器。

［２２］　前記胴体管の一端側から他端側に向って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の前記かき取り板が配置されており、各かき取り板には前記ワイヤロープを挿通させる小孔が設けられている［２１］の熱交換器。

［２３］　ｎは３以上であり、前記第１及び第ｎのかき取り板を駆動させるように、先端が第１のかき取り板に連結された第１のワイヤロープと、先端が第ｎのかき取り板に連結された第ｎのワイヤロープとが設けられており、
　第１及び第ｎ以外のかき取り板は、隣接するかき取り板に対し、連結用ワイヤロープによって連結されている［２２］の熱交換器。

［２４］　前記かき取り板に、前記貫通孔とは別に、該かき取り板を挟んで一方の側と他方の側とを連通する流通孔が設けられており、該かき取り板が熱交換器のバッフルとして機能するようになっている［１４］の熱交換器。

［２５］　［１４］～［２４］のいずれか１項の熱交換器の伝熱管の外表面を洗浄する方法であって、
　前記かき取り板を前記胴体管の一端側へ移動させる第１の移動工程と、
　その後、該一端側の前記給排口（６８ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（６８ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第１のブロー工程と
を有する熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

［２６］　さらに、前記かき取り板を前記一端側から他端側へ移動させる第２の移動工程と、
　その後、該他端側の前記給排口（６９ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（６９ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させるブロー第２の工程を有する［２５］の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

［２７］　前記熱交換器は請求項４の熱交換器であり、
　前記第１の移動工程を行うことによって、前記一端側の管板と最も該一端側のかき取り板の凸部とが当接し、かつ、隣接するかき取り板の凸部同士が当接し、
　前記第２の移動工程を行うことによって、前記他端側の管板と最も該他端側のかき取り板の凸部とが当接する［２６］の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。

　本発明によれば、伝熱管の外表面に付着した汚れを掻き取り、付着性の強い汚れであったとしても、装置系外に確実に排出させることができる。また、伝熱管の外表面以外の構造物に汚れが付着したり残留したりすることを抑制できる。

本発明の実施形態に係る熱交換器の概略構成図である。多孔板の斜視図である。摺動ガイドを取り付けた多孔板の側面図である。図４Ａ、図４Ｂは摺動ガイドの斜視図である。図５Ａ、図５Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図６Ａ、図６Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図７Ａ、図７Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図８Ａ、図８Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図９Ａ、図９Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図１０Ａ、図１０Ｂは伝熱管の外表面の洗浄方法を説明する図である。図１１Ａ、図１１Ｂは摺動ガイドの変形例を示す図である。図１２Ａは実施の形態に係る熱交換器の、胴体管内を透視状態として示す正面図であり、図１２Ｂは実施の形態に係る熱交換器の、胴体管内を透視状態として示す背面図である。図１２ＡのＸIII－ＸIII線に沿う断面図である。かき取り板の斜視図である。伝熱管とかき取り板との構成を示す斜視図である。熱交換器のかき取り工程を示す正面図である。別の実施の形態に係る熱交換器の胴体管内を透視状態として示す正面図である。図１７の伝熱管とかき取り板との構成を示す斜視図である。図１７の熱交換器のかき取り工程を示す正面図である。

　以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る熱交換器は、円筒状の容器１と、容器１内に設けられた複数本の伝熱管２とを備える。この熱交換器の姿勢（配置角度）は任意であるが、本実施形態では便宜上、円筒状の容器１の軸心線方向を上下方向とする構成について説明する。

　容器１の上下方向の両端部には、第１流体の給排口５，６が設けられている。容器１の底部側の給排口５の近傍には、下管板４が水平方向に延在する。下管板４は、容器１の内面に溶接等により水密的に固着されている。

　容器１の頂部側の給排口６の近傍には、上管板３が水平方向に延在する。上管板３は、容器１の内面に溶接等により水密的に固着されている。

　容器１の側面の上部には、第２流体又は洗浄水（洗浄用流体）を給排するための複数個の給排口２１，２２が設けられている。給排口の数を多くした方が、付着汚れを除去しやすくなる一方で、構造が複雑となり設備コストが上昇するという欠点もある。このため、給排口の数は２～４が望ましい。図１のように２個の給排口２１２２を設けた場合、給排口２２は、容器１の軸心線を挟んで給排口２１と対向する位置に設けられることが好ましい。

　容器１の側面に設けられる給排口を３個以上とする場合、各給排口は周方向に均等に配置されることが好ましい。流体は、１個以上の給排口からチャンバ１Ｃ内に供給され、残りの1個以上の給排口から流出する。なお、洗浄水を流入させる給排口と洗浄排水を流出させる給排口とを順番に切り替えることで、より満遍なく洗浄を行うこともできる。

　給排口２１，２２は、上管板３の下面近傍に設けられている。上管板３の下面から給排口２１，２２の上縁までの距離は２０～８０ｍｍ程度である。

　容器１の側面の下部には、第２流体又は洗浄水を給排するための複数個の給排口２３、２４が設けられている。図１のように２個の給排口２３、２４を設ける場合、給排口２４は、容器１の軸心線を挟んで給排口２３と対向する位置に設けられることが好ましい。給排口２３，２４は下管板４の上面近傍に設けられている。下管板４の上面から給排口２３，２４の下縁までの距離は２０～８０ｍｍ程度である。

　複数本の伝熱管２は、容器１内に上下方向に並列しており、下端部が下管板４を貫通し、上端部が上管板３を貫通している。給排口５から入口側ヘッダ５Ｈに流入した第１流体は、各伝熱管２の内部を通過し、出口側ヘッダ６Ｈに流入し、給排口６から流出する。第1流体の流れ方向は、これと逆方向でもよい。

　図示しないが、給排口２１～２４の各々には、給排配管が連結されている。各給排配管は、第２流体を移送する配管と、洗浄用流体を移送する配管とに分岐している。第２流体と洗浄用流体とのチャンバ１Ｃ内への流通は、バルブ（図示略）などによって切り替え可能となっている。

　熱交換運転中には第２流体をチャンバ1Ｃ内に流通させる。熱交換器の運転中に給排口２１，２２から流入した第２流体は、チャンバ１Ｃ内を通り、給排口２３，２４から流出する。第１流体と第２流体は、複数の伝熱管２を介して熱交換される。第１流体と第２流体との流れを向流とすることで、並流よりも伝熱効率を向上させることができる。

　次に説明する移動多孔板１０で掻き取った汚れを排出するときには、洗浄用流体をチャンバ１Ｃ内に流通させる。

　容器１内には、上下動可能な移動多孔板１０（掃除板）が水平方向に設けられている。容器１の内周面には、給排口２１，２２の下側にストッパ７が設けられ、給排口２３，２４の上側にストッパ８が設けられている。ストッパ７から給排口２１，２２の下縁までの距離は５～２０ｍｍ程度である。ストッパ８から給排口２３，２４の上縁までの距離は５～２０ｍｍ程度である。移動多孔板１０は、ストッパ７、８によって移動範囲が制限されている。

　図２に示すように、移動多孔板１０には、伝熱管２の本数分の貫通孔１１が設けられており、貫通孔１１に伝熱管２が挿通されている。貫通孔１１の孔径は、伝熱管２の外径と同じか、わずかに（概ね２ｍｍ以下）大きい程度である。

　移動多孔板１０は平面視円形であり、その直径は、容器１の内径よりわずかに小さい程度である。第２流体が移動多孔板１０を通過できるように、移動多孔板１０の貫通孔１１以外の領域には、多数の小孔１２が形成されている。小孔１２の孔径は１～５ｍｍ程度である。移動多孔板１０をメッシュ状（目開き１～５ｍｍ程度）としてもよい。移動多孔板１０の材料としては耐熱性を有する各種エンジニアリングプラスチック、ＳＵＳ等を用いることができる。

　移動多孔板１０の中央の貫通孔１１ａには、上下両面に、図３、図４Ａ、図４Ｂに示すような摺動ガイド４０、５０が取り付けられている。

　摺動ガイド４０は、筒状部４１と、筒状部４１の一端部に設けられ、筒状部４１の外周面より外方（径方向外側）へ張り出すフランジ４２と、筒状部４１の他端部に設けられ、筒状部４１の外周面より外方（径方向外側）へ張り出すフランジ４３とを有するボビン形状である。筒状部４１の内径は、貫通孔１１ａの孔径と同程度である。フランジ４２には、少なくとも１つの開口４２ａが形成されている。

　摺動ガイド５０は、摺動ガイド４０と同様の形状であり、筒状部５１と、筒状部５１の両端部に設けられたフランジ５２，５３とを有するボビン形状であり、フランジ５３に開口５２ａが形成されている。

　なお、本実施形態では摺動ガイド４０、５０の形状としてボビン形状を例示しているが、他の形状、例えば図１１Ａのような円筒形状の摺動ガイド４０’や、図１１Ｂのように円錐の中央部を円柱状にくり抜いた形状の摺動ガイド４０”などでも、同様の効果が得られる。

　摺動ガイド４０の筒状部４１と貫通孔１１ａとの位置を同軸状に合わせて、フランジ４３の下面と移動多孔板１０の上面とが固着されている。摺動ガイド５０の筒状部５１と貫通孔１１ａとの位置を同軸状に合わせて、フランジ５３の上面と移動多孔板１０の下面とが固着されている。中央の伝熱管２は、摺動ガイド４０、貫通孔１１ａ及び摺動ガイド５０に挿通されている。

　摺動ガイド４０のフランジ４２の開口４２ａには、ワイヤＷ１の一端が取り付けられている。ワイヤＷ１は、伝熱管２に沿って延在し、図１に示すように、上管板３の下面に沿って配置されたワイヤ誘導管３１を通って容器１の外部に引き出されている。

　ワイヤＷ１の他端側には、手動又は電動のウインチ（捲揚機（図示略））が連結されており、ワイヤＷ１の巻き取り／巻き出しが行えるようになっている。ワイヤ誘導管３１の出口にはバルブＶ１が設置されており、容器１内の流体が漏れないようになっている。

　摺動ガイド５０のフランジ５２の開口には、ワイヤＷ２の一端が取り付けられている。ワイヤＷ２は、伝熱管２に沿って延在し、図１に示すように、下管板４の上面に沿って配置されたワイヤ誘導管３２を通って容器１の外部に引き出されている。

　ワイヤＷ２の他端側には、手動又は電動のウインチが連結されており、ワイヤＷ２の巻き取り／巻き出しが行えるようになっている。ワイヤ誘導管３２の出口にはバルブＶ２が設置されており、容器１内の流体が漏れないようになっている。

　バルブＶ１，Ｖ２は、移動多孔板１０を移動させる場合のみ開で、それ以外は閉とする。バルブＶ１，Ｖ２は、内部にワイヤＷ１，Ｗ２が通過する構造であるため、チョークバルブやピンチバルブ等を使用することが好ましい。

　ワイヤＷ１を巻き取り、ワイヤＷ２を巻き出すことで、移動多孔板１０は容器１内を上昇する。ワイヤＷ２を巻き取り、ワイヤＷ１を巻き出すことで、移動多孔板１０は容器１内を下降する。摺動ガイド４０，５０が設けられているため、移動多孔板１０は、水平方向に延在する姿勢を保ったまま上下動する。

　伝熱管２内部を流れる第１流体は、第２流体よりも清澄なものとする。伝熱管２の外側を流れる第２流体は、伝熱管２の外表面への汚れ付着物質又はその原因物質を含むものとする。例えば、この熱交換器を生物処理装置の前段に設置し、井水と生物処理装置入口水の熱交換を行う場合、第１流体を井水、第２流体を生物処理装置入口水とすることが適当である。

　前述の通り、熱交換器の運転中には、給排口２１、２２から給排口２３、２４へ（またはその逆方向に）第２流体を流し、伝熱管２内に第１流体を流す。熱交換器を長時間運転すると、第２流体に含まれる汚れが伝熱管２外表面に付着し、伝熱効率を低下させる。そのため、一定時間の運転後、第１流体及び第２流体の流通を一時停止し、移動多孔板１０を上下に移動させて、伝熱管２の外表面の汚れを掻き取る。移動多孔板１０を上昇させたときに伝熱管２の外表面から掻き取られた汚れは、移動多孔板１０の上側に蓄積する。また、移動多孔板１０を下降させたときに伝熱管２の外表面から掻き取られた汚れは、移動多孔板１０の下側に蓄積する。

　具体的には、移動多孔板１０がストッパ７に接触するまで上昇した場合には、移動多孔板１０と上管板３との間の領域（「上側汚れ集積部」とも言う。）に掻き取られた汚れが蓄積する。また、移動多孔板１０がストッパ８に接触するまで下降した場合には、移動多孔板１０と下管板４との間の領域（「下側汚れ集積部」とも言う。）に掻き取られた汚れが蓄積する。上側汚れ集積部、下側汚れ集積部に蓄積された汚れは、洗浄用流体によって押し出され、給排口から容器１外へ排出される。洗浄用流体をいずれの給排口から給排させるかは、次に説明する洗浄方式によって異なる。

　図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂを用いて第１の洗浄方式について説明する。

　所定時間熱交換運転を行い、洗浄のタイミングになると、第1流体及び第２流体の供給を停止する。第２流体を下降流とする運転中は、移動多孔板１０が下向流の動圧を受けるため、図５Ａに示すように、移動多孔板１０はストッパ８に接触した位置にある。第２流体の供給を停止することで、チャンバ１Ｃ内の通水も停止する。

　次に、図５Ｂに示すように、ワイヤＷ１を巻き取り、ワイヤＷ２を巻き出すことで、移動多孔板１０をストッパ７に接触する位置まで上昇させる。移動多孔板１０は、伝熱管２の外表面に付着した汚れを掻き取りながら上方へ摺動する。掻き取られた汚れは、上側汚れ集積部（移動多孔板１０と上管板３との間のスペース）に集積される。

　次に、図６Ａに示すように、給排口２３，２４から洗浄用流体を容器１内へ供給する。洗浄用流体は上向流となり、移動多孔板１０の小孔１２を通過し、上側汚れ集積部に集積された汚れとともに、給排口２１，２２から流出する。

　次に、洗浄用流体の供給を停止し、図６Ｂに示すように、ワイヤＷ１を巻き出し、ワイヤＷ２を巻き取ることで、移動多孔板１０をストッパ８に接触する位置まで下降させる。移動多孔板１０は、伝熱管２の外表面に残存した汚れを掻き取りながら下方へ摺動する。掻き取られた汚れは、下側汚れ集積部（移動多孔板１０と下管板４との間のスペース）に集積される。

　次に、図７Ａに示すように、給排口２１，２２から洗浄用流体を容器１内へ供給する。洗浄用流体は下向流となり、移動多孔板１０の小孔１２を通過し、下側汚れ集積部に集積された汚れとともに、給排口２３，２４から流出する。

　その後、洗浄用流体の供給を停止し、図７Ｂに示すように、第1流体及び第２流体の供給を開始し、熱交換運転を再開する。

　汚れが少ない場合は、図５Ｂに示す工程で伝熱管２の外表面に付着した汚れがほぼ全て掻き取られるため、図７Ａに示す工程を省略してもよい。

　図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂを用いて第２の洗浄方式について説明する。

　所定時間熱交換運転を行い、洗浄のタイミングになると、第1流体及び第２流体の供給を停止する。熱交換運転中は、移動多孔板１０が下向流の動圧を受けるため、図８Ａに示すように、移動多孔板１０はストッパ８に接触した位置にある。

　次に、図８Ｂに示すように、ワイヤＷ１を巻き取り、ワイヤＷ２を巻き出すことで、移動多孔板１０をストッパ７に接触する位置まで上昇させる。移動多孔板１０は、伝熱管２の外表面に付着した汚れを掻き取りながら上方へ摺動する。掻き取られた汚れは、上側汚れ集積部に集積される。

　次に、図９Ａに示すように、給排口２１から洗浄用流体を容器１内へ供給する。洗浄用流体は水平方向の流れとなり、上側汚れ集積部に集積された汚れとともに、給排口２２から流出する。また、洗浄用流体の流れにより、移動多孔板１０の上面も清浄な状態になる。

　次に、洗浄用流体の供給を停止し、図９Ｂに示すように、ワイヤＷ１を巻き出し、ワイヤＷ２を巻き取ることで、移動多孔板１０をストッパ８に接触する位置まで下降させる。移動多孔板１０は、伝熱管２の外表面に残存した汚れを掻き取りながら下方へ摺動する。掻き取られた汚れは、下側汚れ集積部に集積される。

　次に、図１０Ａに示すように、給排口２３から洗浄用流体を容器１内へ供給する。洗浄用流体は水平方向の流れとなり、下側汚れ集積部に集積された汚れとともに、給排口２４から流出する。また、洗浄用流体の流れにより、移動多孔板１０の下面も清浄な状態になる。

　その後、洗浄用流体の供給を停止し、図１０Ｂに示すように、給排口２１，２２から第２流体の供給を開始し、運転を再開する。

　伝熱管２に付着した汚れが少ない場合は、図８Ｂに示す工程で伝熱管２の外表面に付着した汚れがほぼ全て掻き取られるため、図１０Ａに示す工程を省略してもよい。

　なお、第２の洗浄方式の方が、第１の洗浄方式よりも、掻き取った汚れの排出効果が高く、付着汚れを確実に除去できるため望ましい。

　このように、本実施形態によれば、移動多孔板１０を上下に摺動させ、伝熱管２の外表面に付着した汚れを上側汚れ集積部及び下側汚れ集積部に集め、集めた汚れを、それぞれの汚れ集積部に設けられた給排口から、洗浄用流体と共に排出する。そのため、付着性の強い汚れであったとしても、装置系外に確実に排出させることができる。また、第2の洗浄方式によっては、移動多孔板１０の上下面に汚れが残留することを抑制できる。

　本実施形態によれば、単位容積あたりの伝熱面積を高く維持したまま、汚れ付着防止機能を追加することができる。これによって、熱交換器の開放洗浄に関わるコストや時間を削減できる。また、１回あたりの洗浄コストを削減できるため、洗浄頻度を増加させることができ、伝熱効率を高く維持した状態で長期間運転を継続することができる。これによって、省エネルギーにも貢献することができる。

　本実施形態では、容器１は密閉系であり、かつ、本体と掻き取り構造の接合部から水漏れが生じることを抑制できる。

　本実施形態では、移動多孔板１０をワイヤＷ１，Ｗ２の巻き取り／巻き出しにより移動させることで、エアシリンジを用いる従来の構成と比較して、移動距離を長くすることができる。

　上記実施形態では、第２流体や洗浄用流体の供給・排出用に、容器１の上部、下部にそれぞれ２個の給排口を設ける構成について説明したが、給排口は３個以上であってもよい。

　上述したように、移動多孔板１０は、伝熱管２の外表面に付着した汚れを掻き取りながら摺動し、掻き取った汚れを上側汚れ集積部又は下側汚れ集積部へ集めるものであるため、掻き取った汚れを５０ｗｔ％以上通さないように、貫通孔１１及び小孔１２の孔径や、移動多孔板１０の直径等を設計することが好ましい。

＜シリンダ方式＞
　図１２Ａ～１６は、シリンダ方式を用いる実施の形態を示している。図１２Ａ,１２Ｂに示すように、本実施形態に係る熱交換器６１は、円筒形の胴体管６２と、胴体管６２内に設けられた複数本の伝熱管６３とを備える。本実施形態では、円筒形の胴体管６２の軸心線方向を上下方向とする構成としているが、本発明の熱交換器は、胴体管の軸心線方向は水平方向であってもよく、斜め方向であってもよい。

　胴体管６２の軸心線方向の両端側の鏡板部には、第１流体の給排口６４，６５が設けられている。胴体管６２の頂部側の給排口６４の近傍には、上管板６６が板面を水平方向にして設けられている。

　上管板６６の外周縁は、胴体管６２の内周面に溶接等により水密的に固着されている。胴体管６２の底部側の給排口６５の近傍には、下管板６７が板面を水平方向にして設けられている。下管板６７の外周縁は、胴体管６２の内面に溶接等により水密的に固着されている。

　上管板６６の上側が給排室（上側ヘッダ）８１となっており、下管板６７の下側が給排室（下側ヘッダ）８２となっている。上管板６６と下管板６７との間がチャンバ８０となっている。

　胴体管６２の側面の上部（上管板６６の直下）には第２流体の給排口６８（６８ａ，６８ｂ）が設けられており、胴体管６２の側面の下部（下管板６７の直上）には第２流体の給排口６９（６９ａ，６９ｂ）が設けられている。第２流体は、チャンバ８０内を給排口６８から給排口６９へ（又はその逆に）流れる。

　第２流体の給排口６８，６９は、後述のように、伝熱管の外表面の汚れを排出するために、それぞれ２個以上配置されることが望ましく、その配置は、胴体管６２の円周方向に等間隔で、水平面で同じ高さになるよう配置されることが望ましい。しかし、給排口の数が増えすぎると構造が複雑化しコストアップの要因となるので、給排口６８，６９の数はそれぞれ２～４個が望ましい。この実施の形態では、給排口６８，６９としてそれぞれ２個の給排口６８ａ，６８ｂ，６９ａ，６９ｂが胴体管６２の直径方向に対峙して設けられている。

　複数本の伝熱管６３は、胴体管６２のチャンバ８０内に上下方向に平行に配置されている。伝熱管６３の上端部は上管板６６を貫通し、伝熱管６３内が給排室８１内に連通している。伝熱管６３の下端部は下管板６７を貫通し、伝熱管６３内が給排室８２に連通している。給排口６４から流入した第１流体は、給排室８１から複数の伝熱管６３の内部を通過して第２流体と熱交換し、給排室８２を経て給排口６５から流出する。第１流体の流れ方向はこれと逆でもよい。

　胴体管６２のチャンバ８０内には、上下方向に移動可能な複数枚（この実施の形態では３枚）のかき取り板７０が水平方向に設けられている。かき取り板７０は平面視で円形であり、その直径は胴体管６２の内径よりわずかに（概ね２ｍｍ以下）小さい程度である。

　かき取り板７０には、伝熱管６３の貫通孔７４が設けられており、貫通孔７４に伝熱管６３が挿通されている。貫通孔７４の孔径は、伝熱管６３の外径と同じか、わずかに（概ね２ｍｍ以下）大きい程度である。かき取り板７０が上下に移動することにより、伝熱管６３の外表面と貫通孔７４の内周縁が摺動し、該外表面の汚れがかき取られる。

　また、かき取り板７０には、第２流体がかき取り板７０の上側から下側へ、又は下側から上側へ通過できるように、流通孔７３が設けられている。

　この実施の形態では、図１３～１５に示すように、流通孔７３はかき取り板７０の外縁部に沿う弦弧形の開口とされているが、かき取り板７０の外縁部を弦方向に切り欠いた形状の切り欠き部であってもよい。

　流通孔７３の大きさは、かき取り板７０の面積の５～３０％程度が好ましい。流通孔７３内には、伝熱管６３が挿通されてもよく、挿通されなくてもよい。

　この実施の形態では、１枚のかき取り板７０に１個の流通孔７３が設けられている。各かき取り板７０の流通孔７３は、隣接するかき取り板７０，７０において、胴体管６２の軸心線を挟んで対向する位置にあることが望ましい。例えば、上側から奇数番目のかき取り板７０にあっては、流通孔７３を図１２Ａの右側に位置させ、偶数番目のかき取り板７０にあっては、流通孔７３を図１２Ａの左側に位置させる。

　また、図１５に示すように、対向する伝熱管６３の位置に流通孔７３を設けることにより、対応する伝熱管６３の貫通孔７４の設置を省略することもできる。

　流通孔７３を有したかき取り板７０は、熱交換器６１の通常運転時には、チャンバ８０内を第２流体が給排口６８から給排口６９へ（又はその逆に）流れるときの流路長が長くなるようにするための邪魔板としての機能を有する。

　この実施の形態では図１２Ａ、１２Ｂに示すように、通常運転状態において、給排口６８又は６９からチャンバ８０内に流入した第２流体は、各流通孔７３を通り、チャンバ８０内をジグザグ状に流れ、給排口６９又は６８から流出する。第１流体と第２流体とは、各伝熱管６３の管壁を介して熱交換する。

　なお、第１流体と第２流体との流れ方向は並流でも向流でもよい。流れを向流とすることで、並流よりも伝熱効率を向上させることができる。

　この実施の形態では、かき取り板７０は３枚設置されているが、２～７枚程度であればよく、これに限定されない。かき取り板７０の枚数を増やすことで、伝熱管６３からの汚れ除去能力が向上する。熱交換器６１の定常運転状態において、かき取り板７０，７０の間隔は、略均等であり、胴体管６２の上管板６６と下管板６７との距離の１０～３５％、特に１５～２５％程度が好ましい。かき取り板７０の厚さは１ｍｍ～２０ｍｍ、特に２ｍｍ～１０ｍｍ程度が好ましい。

　かき取り板７０の上面には凸部７１が設けられている。この凸部７１は、図１６のように、かき取り板７０が上昇限まで移動した際に、かき取り板７０同士又は上管板６６とかき取り板７０とが密着状に重ならないようにするスペーサとしての機能を有している。

　かき取り板７０の下面には凸部７２が設けられている。この凸部７２は、かき取り板７０が下降限まで移動した際に、かき取り板７０同士又は下管板６７とかき取り板７０とが密着状に重ならないようにするスペーサとしての機能を有している。

　この実施の形態では、各凸部７１，７２は、各かき取り板７０の中央部に同軸状に配置されているが、中央部でなくてもよく、また同軸上でなくてもよく、これに限定されない。

　かき取り板７０の移動用駆動装置としては、油圧シリンダや空圧シリンダ等を動力源としたシリンダ方式や、ワイヤ等による牽引方式などが採用される。

　図１２Ａ～１６は、シリンダ方式を採用している。図１２Ａ，１２Ｂに示すように、かき取り板７０の枚数分のシリンダ７６（７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ）を胴体管６２の一端部に、ロッド長手方向が胴体管６２の軸心線と平行方向となるように設置してある。各シリンダ７６から延出するピストンロッド７５（７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ）の先端にかき取り板７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを固定している。

　図１４では図示を省略しているが、かき取り板７０Ａにはピストンロッド７５Ｂ，７５Ｃを遊挿させる挿通孔が設けられ、かき取り板７０Ｂにはピストンロッド７５Ｃを遊挿させる挿通孔が設けられている。挿通孔の孔径は、ピストンロッド７５の外径よりもわずかに（概ね２ｍｍ以下）大きい程度である。

　図１２Ａに示すように、胴体管６２の天部側の鏡板部と上管板６６との間にロッド挿通管７５ｐが架設されており、ロッド挿通管７５ｐ内が給排室８１内から隔絶されている。ロッド挿通管７５ｐ内はチャンバ８０内に連通している。各ピストンロッド７５はそれぞれロッド挿通管７５ｐ内を通ってチャンバ８０内に延出している。ロッド挿通管７５ｐの内周面とピストンロッド７５の外周面との間にシール材を設置することで、チャンバ８０内の第２流体がロッド挿通管７５ｐ内を通って漏洩することを防止している。

　このように構成された熱交換器６１において、伝熱管６３の外周面に付着した汚れ物質を除去する洗浄を行うには、図１２Ａ、１２Ｂにおいて第１流体及び第２流体の流通を停止させた状態で、シリンダ７６を作動させてかき取り板７０を上方に移動させる。そうすると、貫通孔７４の内周面と伝熱管６３の外周面とが擦れ合い、伝熱管６３の外周面の汚れ物質（付着物）がかき取られる。かき取られた汚れ物質は、かき取り板７０上に落下する。また、胴体管６２の内周面に付着していた汚れ物質も、かき取り板７０の外周縁によってかき取られ、かき取り板７０上に落下する。

　すべてのかき取り板７０Ａ～７０Ｃを各々上昇限すなわち図１６の状態にまで上昇させた後、図１６の状態に保持する。この実施の形態では、各かき取り板７０Ａ～７０Ｃ同士の間には凸部７１，７２の合計高さ分の隙間があいており、かき取り板７０Ａと上管板６６との間には凸部７１の高さ分の隙間が空いている。また、かき取り板７０Ｃの上面は、給排口６８ａ，６８ｂの下縁と略同レベル又はそれよりも上位に位置している。

この状態で、一方の給排口６８ａから他方の給排口６８ｂへ洗浄水を流すブローを行う。そうすると、各かき取り板７０上に溜っていた汚れ物質が、この洗浄水に随伴して給排口６８ｂから流出し、各かき取り板７０上には汚れ物質は殆ど残留しないようになる。

　この作用機構を実現するためには、かき取り板７０Ａ～７０Ｃを図１６の状態まで上昇させたとき、最下段のかき取り板７０Ｃの上面が給排口６８ａ、６８ｂの下端より上位に配置している必要があるので、その点を踏まえてかき取り板の枚数や凸部の高さなどを設計しておく必要がある。

　なお、ブローを行うときは、汚れを同じ箇所に蓄積させないために、流入用給排口６８ａと流出用給排口６８ｂとの間の流れの向きを入れ替える操作を行うことが望ましい。

図１６の状態における汚れ物質のブローの終了後、各ピストンロッド７５を突出させてかき取り板７０を下方移動させて図１２Ａ、１２Ｂの元の状態に戻して通常運転に復帰してもよく、図１２Ａ、１２Ｂの状態を経てさらに各かき取り板７０を下降限まで移動させ、各かき取り板７０が下管板６７に載った着底状態としてもよい。かき取り板７０が着底状態まで移動する間にかき取られた汚れ物質は、かき取り板７０上や下管板６７上に溜まる。そこで、着底状態となった後、一方の給排口６９ａから他方の給排口６９ｂに洗浄水を流し、汚れ物質をブローする。

　この作用機構を実現するためには、かき取り板７０Ａ～７０Ｃを着底状態まで下降させたとき、最上段のかき取り板７０Ａの下面が給排口６９ａ、６９ｂの上端より下位に配置している必要があるので、その点を踏まえてかき取り板の枚数や凸部の高さなどを設計しておく必要がある。

　このブロー停止後、図１２Ａ、１２Ｂの元状態とし、通常運転に復帰するか、又はさらに上記のかき取り及びブロー工程を繰り返す。

　このようにして、伝熱管６３等に付着した汚れ物質を十分に除去し、かき取った汚れ物質を速やかに胴体管６２外に排出することができる。

　なお、第２流体としては、生物処理装置の入口水、または、地下からくみ上げられた熱水が例示されるが、これに限定されない。また、ブロー用の洗浄水としては、第２流体を用いてもよく、これとは別の流体を用いてもよい。

＜ワイヤ駆動方式＞
図１７～１９は、かき取り板７０を、ワイヤロープ（以下、ワイヤという。）７７及び巻取装置としてのウインチ（図示略）によって移動させるようにしたワイヤ駆動方式を用いる第２の実施の形態に係る熱交換器６１’を示している。

　なおこの実施形態では図１４で図示を省略しているピストンロッド７５を遊挿させる挿通孔を設けない形状のかき取り板を用いる。また、かき取り板７０には凸部７１，７２の軸心部を通ってかき取り板７０を上下方向に貫通する直径１０ｍｍ程度の小孔７８が設けられている。

　なお、ワイヤ７７は、腐食の観点から金属製ではないこと、または樹脂など耐食性物質で被覆されていることが望ましい。

　この実施の形態では、ワイヤ７７の条数はかき取り板７０の枚数と同数とされており、図示の例では３条のワイヤ７７Ａ，７７Ｂ、７７Ｃが用いられている。

　ワイヤ７７を上方に延出させるために、ワイヤ誘導管７９Ａが設けられ、ワイヤ７７を下方に延出させるためにワイヤ誘導管７９Ｂが設けられている。

　ワイヤ誘導管７９Ａは、下端が上管板６６を貫通し、その内部がチャンバ８０内に連通している。ワイヤ誘導管７９Ａの上部は、胴体管６２の上側の鏡板部を貫通して上方に延出している。ワイヤ誘導管７９Ａの上端部にバルブ８０Ａが設けられている。

　ワイヤ誘導管７９Ｂは、上端が下管板６７を貫通し、その内部がチャンバ８０内に連通している。ワイヤ誘導管７９Ｂの下部は、胴体管６２の下側の鏡板部を貫通して下方に延出している。ワイヤ誘導管７９Ｂの下端部にバルブ８０Ｂが設けられている。

　各ワイヤ７７は、バルブ８０Ａ、ワイヤ誘導管７９Ａ、チャンバ８０、各かき取り板７０の小孔７８、ワイヤ誘導管７９Ｂ及びバルブ８０Ｂに引き通されている。

　バルブ８０Ａ，８０Ｂは、開弁時にはワイヤ７７が自由に移動し、閉弁時にはチャンバ８０からの流体の流出を阻止しうるよう構成されている。バルブ８０Ａ，８０Ｂとしてはチョークバルブやピンチバルブが用いられる。例えば、バルブ８０Ａ，８０Ｂは、径方向に進退可能なゴム等の弾性材料よりなる１対の弁体と、該弁体を進退させるための進退機構とを有したものとされる。１対の弁体を前進させて前端面同士を当接させると、弁体の先端同士が、ワイヤ７７を挟み込んだ状態で密着し、閉弁状態となる。弁体を後退させると、バルブ８０Ａ，８０Ｂが開弁状態となり、ワイヤ７７が自由に移動しうるようになる。

　３条のワイヤ７７のうち、第１のワイヤ７７Ａは、上段のかき取り板７０Ａの小孔７８部分に留め付けられ、第２のワイヤ７７Ｂは、中段のかき取り板７０Ｂの小孔７８部分に留め付けられ、第３のワイヤ７７Ｃは、下段のかき取り板７０Ｃの小孔７８部分に留め付けられている。

　ワイヤ７７をかき取り板７０の小孔７８部分に留め付ける構成の一例について次に説明する。

　この例では、ワイヤ７７を途中で上側ワイヤと下側ワイヤの２本に分断し、上側ワイヤの下端及び下側ワイヤの上端にそれぞれアイ部を設ける。各アイ部をそれぞれボルト等によってかき取り板７０の小孔７８部分に固定する。

　ボルトを用いる代わりに、小孔７８に直径方向にピンを着脱自在に設け、各アイ部に該ピンを挿通させ、該ピンを小孔７８に固定することによってもワイヤ７７をかき取り板７０に留め付けることができる。

　アイ部の代りに鉤状フック部を設け、凸部７１又は７２に予め設けておいたフック係合部材に該フック部を係止させることによってもワイヤ７７を小孔７８部分に留め付けることができる。

　かき取り板７０の移動用ウインチとして、該ワイヤ７７の上端側を巻き取る上側ウインチと、下端側を巻き取る下側ウインチ（いずれも図示略）が設けられている。

　上側ウインチ及び下側ウインチは、それぞれワイヤ７７の条数と同数の台数で設置されており、各ワイヤ７７はそれぞれ別個に巻き取り（ワインド）、巻き出し（リリース）可能となっている。

　上側ウインチでワイヤ７７Ａの上部を巻き取り、下側ウインチからワイヤ７７Ａの下部を巻き出すと、かき取り板７０Ａが上方に移動する。

　同様に、上側ウインチでワイヤ７７Ｂ又は７７Ｃの上部を巻き取り、下側ウインチから各々の下部を巻き出すと、ワイヤ７７Ｂ又は７７Ｃが上方に向って送られ、かき取り板７０Ｂ又は７０Ｃとが上方に移動する。

　各ウインチの巻き取り、巻き出しを逆にすると、かき取り板７０は下方に移動する。

　このように構成された熱交換器６１’において、伝熱管６３の外周面に付着した汚れ物質を除去する洗浄を行うには、第１流体及び第２流体の流通を停止した状態で、ウインチ操作によりワイヤ７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃを上方送りしてかき取り板７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを図１９の上昇限状態まで移動させる。

　この図１９の状態は前記図１６の状態と同様である。

　図１９の状態で、給排口６８ａから給排口６８ｂへ流体を流してブローを行う。

　ブロー終了後、かき取り板７０を下方移動させて図１７の元状態に戻して通常運転に復帰してもよく、図１７の状態を経てさらに各かき取り板７０を下方移動させ、各かき取り板７０が下管板６７に載った着底状態とし、給排口６９ａから給排口６９ｂに流体を流してブローしてもよい。

　このようにして図１７～１９の実施の形態によっても、伝熱管６３等に付着した汚れ物質を十分に除去し、かき取った汚れ物質を速やかに胴体管６２外に排出することができる。

＜ワイヤ駆動方式の別態様＞
　図１７～１９では、各かき取り板７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃにそれぞれ移動用ワイヤ７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃを接続し、各ワイヤの上下にそれぞれウインチを設けて各かき取り板７０Ａ～１０Ｃを個別に移動させるようにしているが、かき取り板７０Ｂについては、かき取り板７０Ａ，７０Ｃに従動するワイヤ構成としてもよい。

　例えば、移動用ワイヤ７７Ｂを省略し、代りに、かき取り板７０Ｂを連結用ワイヤによってかき取り板７０Ａに連続して吊支させ、かき取り板７０Ｂ，７０Ｃ同士を連結用ワイヤによって連結してもよい。

　この態様において、かき取り板７０Ａ，７０Ｃをウインチ操作によって上方移動させると、この移動途中でまずかき取り板７０Ａが上管板６６に当接するので、ワイヤ７７Ａ用ウインチを停止させる。そうすると、かき取り板７０Ｂも一旦停止する。ワイヤ７７Ｃについては、ウインチにより引き続き上方移動させる。

　このようにしてかき取り板７０Ｃが上方移動していると、その途中でかき取り板７０Ｃがかき取り板７０Ｂに当接し、それ以降はかき取り板７０Ｂ，７０Ｃが一体的に上方移動する。そして、かき取り板７０Ｂがかき取り板７０Ａに当接するまで上昇すると、図１９の状態となる。

　また、この図１９の状態でワイヤ７７Ｃのみを下方送りするようにウインチを操作し、かき取り板７０Ｃ，７０Ｂを下方移動させる。やがてかき取り板７０Ｂとかき取り板７０Ａ，７０Ｃ間の連結ワイヤが緊張するので、これ以降はワイヤ７７Ａも下方送りするようにウインチを操作し、かき取り板７０Ａも下方移動させる。これにより、やがて図１７の元状態に復帰する。

　その後、さらにワイヤ７７Ａ，７７Ｃを下方送りすることにより、かき取り板７０Ａ～７０Ｃが着底状態となる。

　また、図１７～１９では、各ワイヤの上下にそれぞれウインチを設けるようにしているが、上側ウインチ及び下側ウインチを共通とすることも可能である。つまりウインチでワイヤの上部を巻き取ると、それに伴ってワイヤの下部が巻き出されるようにするものである。

このようにかき取り板７０Ｂを従動移動方式、あるいは上側ウインチ及び下側ウインチを共通にする方式とすると、ウインチの数が少なくて済む。また、かき取り板の移動のためのウインチ操作も簡易となる。

　上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、第２流体の給排口を周方向へ等分位置に４個設け、ブローを２個の場合のブロー方向と直交方向にも行うことができるようにしてもよい。

　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、発明の効果が奏される範囲内で様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０２２年１２月１２日付で出願された日本特許出願２０２２－１９８０２９及び２０２３年１１月８日付で出願された日本特許出願２０２３－１９１０１７に基づいており、その全体が引用により援用される。

　１　容器
　２　伝熱管
　３　上管板
　４　下管板
　５，６　給排口
　７，８　ストッパ
　２１，２２，２３，２４　給排口
　３１，３２　ワイヤ誘導管
　４０，５０　摺動ガイド
　Ｗ１，Ｗ２　ワイヤ
　６１，６１’　熱交換器
　６２　胴体管
　６３　伝熱管
　６４，６５　第１流体の給排口
　６６　上管板
　６７　下管板
　６８，６９　第２流体の給排口
　７０　かき取り板
　７１，７２　凸部
　７３　流通孔
　７４　貫通孔
　７５　ピストンロッド
　７５ｐ　ロッド挿通管
　７６　シリンダ
　７７　ワイヤ
　８０　チャンバ
　８１，８２　給排室

Claims

　複数の伝熱管を収容し、入口側ヘッダから流入した第１流体が前記複数の伝熱管を通過して出口側ヘッダから流出する容器を有し、前記容器の一端部に設けられた第１給排口から流入される第２流体と前記伝熱管内の第１流体で熱交換を行い、熱交換後の前記第２流体を前記容器の他端部に設けられた第２給排口から排出する熱交換器であって、
　前記容器内に配置され、前記伝熱管の延伸方向に沿って前記一端部と前記他端部との間を移動可能な移動板を備え、
　前記移動板は、前記複数の伝熱管がそれぞれ挿通される複数の貫通孔が形成されており、前記一端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動しながら、前記外表面の汚れを掻き取って前記一端部側に集め、集めた汚れを前記一端部側の流体とともに前記第１給排口から排出する、熱交換器。
　洗浄用流体が前記第２給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第１給排口から排出するか、または、
　前記第１給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第１給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第１給排口から排出する、請求項１に記載の熱交換器。
　前記移動板は、前記他端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動しながら、前記外表面の汚れを掻き取って前記他端部側に集め、集めた汚れを前記他端部側の流体とともに前記第２給排口から排出する、請求項１に記載の熱交換器。
　洗浄用流体が前記第１給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第２給排口から排出するか、または、
　前記第２給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第２給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第２給排口から排出する、請求項３に記載の熱交換器。
　前記移動板の前記貫通孔以外の領域には、前記貫通孔より径の小さい複数の小孔が形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
　前記移動板はワイヤにより引っ張られて前記容器内を移動する、請求項１に記載の熱交換器。
　前記移動板の中央の貫通孔の両面に第１摺動ガイド及び第２摺動ガイドが取り付けられており、
　前記伝熱管が、前記第１摺動ガイド、前記中央の貫通孔及び前記第２摺動ガイドを挿通し、
　前記第１摺動ガイドに第１ワイヤの一端が連結され、前記第２摺動ガイドに第２ワイヤの一端が連結されている、請求項６に記載の熱交換器。
　前記ワイヤが、ワイヤ誘導管を介して前記容器の外部へ引き出され、ウインチに接続され、
　前記ワイヤ誘導管の出口にはバルブが設置されている、請求項６に記載の熱交換器。
　前記第２流体は、生物処理装置の入口水である、請求項１に記載の熱交換器。
　請求項１に記載の熱交換器を用いた伝熱管外表面の洗浄方法であって、
　前記第２流体の供給停止後に、前記移動板を前記一端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動させ、前記外表面の汚れを掻き取って前記一端部側に集める第１集積工程と、
　前記一端部側に集めた汚れを前記一端部側の流体とともに前記第１給排口から排出する第１排出工程と、
　を含む伝熱管外表面の洗浄方法。
　前記第１排出工程では、洗浄用流体が第２給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第１給排口から排出するか、または、
　前記第１給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第１給排口から流入され、前記一端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第１給排口から排出する、請求項１０に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。
　前記第１排出工程の後、前記移動板を前記他端部へ向かって前記伝熱管の外表面を摺動させ、前記外表面の汚れを掻き取って前記他端部側に集める第２集積工程と、
　前記他端部に集めた汚れを前記他端部側の流体とともに前記第２給排口から排出する第２排出工程と、
　を含む請求項１０に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。
　前記第２排出工程では、洗浄用流体が第１給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに前記第２給排口から排出するか、または、
　前記第２給排口が複数個あり、洗浄用流体が１以上の前記第２給排口から流入され、前記他端部側に集めた汚れを洗浄用流体とともに別の前記第２給排口から排出する、請求項１２に記載の伝熱管外表面の洗浄方法。
　胴体管と、
　該胴体管内に平行に配置された複数の伝熱管と、
　該伝熱管が挿通された貫通孔を有し、該伝熱管の延在方向に進退可能なかき取り板と、
　該かき取り板を進退移動させるための駆動手段と、
　該伝熱管内に第１流体を流通させる第１流体流通手段と、
　該胴体管の内面と該伝熱管との間のチャンバ内に第２流体を流通させる第２流体流通手段と
を有し、該かき取り板が移動することによって前記貫通孔の内周面が伝熱管の外周面と摺動して伝熱管外周面の付着物がかき取られる熱交換器において、
　前記第２流体流通手段は、前記胴体管の管軸方向の一端側に設けられた給排口（６８）と、他端側に設けられた給排口（６９）とを有しており、
　該給排口（６８）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（６８ａ，６８ｂ）が設けられており、
　該給排口（６９）として、前記胴体管の周方向に配置位置を異ならせて配置された複数個の給排口（６９ａ，６９ｂ）が設けられている
ことを特徴とする熱交換器。
　前記給排口（６８）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（６８ａ，６８ｂ）が設けられ、
　前記給排口（６９）として、前記胴体管の管軸を挟んで配置された給排口（６９ａ，６９ｂ）が設けられている
請求項１４の熱交換器。
　前記チャンバの一端側及び他端側に管板が設けられ、該管板の該チャンバと反対側が前記第１流体の給排室となっており、
　前記伝熱管内が該給排室に連通している請求項１４の熱交換器。
　前記かき取り板に、該かき取り板同士又は該かき取り板と前記管板とが近接したときに該かき取り板同士の間又は該かき取り板と該管板との間に介在してスペースを形成するための凸部が設けられている請求項１４の熱交換器。
　前記駆動手段は、シリンダ及びピストンロッドを備えたシリンダ機構であり、該ピストンロッドの先端が前記かき取り板に連結されている請求項１６の熱交換器。
　前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するロッド挿通管が設けられており、
　該ロッド挿通管内に前記ピストンロッドが挿通され、
　該胴体管外に前記シリンダが配置されている請求項１８の熱交換器。
　前記駆動手段は、一端が前記かき取り板に連結されたワイヤロープと、該ワイヤロープを巻き取るためのウインチとを有する請求項１６の熱交換器。
　前記胴体管の一端側の前記給排室を貫通するワイヤロープ誘導管が設けられており、
　該ワイヤロープ誘導管内に前記ワイヤロープが挿通され、
　該胴体管外に前記ウインチが配置されている請求項２０の熱交換器。
　前記胴体管の一端側から他端側に向って第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の前記かき取り板が配置されており、各かき取り板には前記ワイヤロープを挿通させる小孔が設けられている請求項２１の熱交換器。
　ｎは３以上であり、前記第１及び第ｎのかき取り板を駆動させるように、先端が第１のかき取り板に連結された第１のワイヤロープと、先端が第ｎのかき取り板に連結された第ｎのワイヤロープとが設けられており、
　第１及び第ｎ以外のかき取り板は、隣接するかき取り板に対し、連結用ワイヤロープによって連結されている請求項２２の熱交換器。
　前記かき取り板に、前記貫通孔とは別に、該かき取り板を挟んで一方の側と他方の側とを連通する流通孔が設けられており、該かき取り板が熱交換器のバッフルとして機能するようになっている請求項１４の熱交換器。
　請求項１４～２４のいずれか１項の熱交換器の伝熱管の外表面を洗浄する方法であって、
　前記かき取り板を前記胴体管の一端側へ移動させる第１の移動工程と、
　その後、該一端側の前記給排口（６８ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（６８ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させる第１のブロー工程と
を有する熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。
　さらに、前記かき取り板を前記一端側から他端側へ移動させる第２の移動工程と、
　その後、該他端側の前記給排口（６９ａ）を通して洗浄水を前記チャンバ内に供給し、前記給排口（６９ｂ）を通して洗浄排水をチャンバ外へ流出させるブロー第２の工程を有する
請求項２５の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。
　前記熱交換器は請求項４の熱交換器であり、
　前記第１の移動工程を行うことによって、前記一端側の管板と最も該一端側のかき取り板の凸部とが当接し、かつ、隣接するかき取り板の凸部同士が当接し、
　前記第２の移動工程を行うことによって、前記他端側の管板と最も該他端側のかき取り板の凸部とが当接する
請求項２６の熱交換器の伝熱管外表面の洗浄方法。