(57)【要約】【課題】シェル＆チューブ型熱交換器の性能を更に高めることができ、利便性の更なる向上を図ることが可能な熱交換システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる熱交換システム１００ａの構成は、シェル１０６と、シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブ１１４とを備え、チューブ内を流れる流体とチューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器１００を含む熱交換システムであって、多数本のチューブが貫通しシェルに対して摺動可能なバッフル板１２４を複数備え、バッフル板の縁には排水の経路を形成する切欠部が設けられていて、バッフル板はそれぞれの切欠部が隣接する他のバッフル板の切欠部とは反対側に位置するよう設置されていて、バッフル板は、外径がシェルの内径とほぼ等しく、外縁がテーパー状であることを特徴とする。【選択図】図５
2020204461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェルと、該シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、該チューブ内を流れる流体と該チューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムであって、
前記多数本のチューブが貫通し前記シェルに対して摺動可能なバッフル板を複数備え、
前記バッフル板の縁には排水の経路を形成する切欠部が設けられていて、
前記バッフル板はそれぞれの切欠部が隣接する他のバッフル板の切欠部とは反対側に位置するよう設置されていて、
前記バッフル板は、外径が前記シェルの内径とほぼ等しく、外縁がテーパー状であることを特徴とする熱交換システム。
【請求項２】
シェルと、該シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、該チューブ内を流れる流体と該チューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムであって、
前記多数本のチューブが貫通し前記シェルに対して摺動可能なバッフル板と、
前記バッフル板が前記チューブの端部に至ることを規制するストッパとを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェルと、シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、チューブ内を流れる流体とチューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラント等における燃料費削減および地球温暖化対策を目的として、排熱回収に関する研究・開発が盛んに行われている。排熱回収は、使い切れずに本来は捨てられていた熱を再利用する技術である。例えば、ボイラを有するプラントでは、熱が排水・排ガス・廃蒸気などを介して各所で排熱として失われている。これらの熱を回収し再利用すればボイラ燃料の利用効率の向上につながるため、排熱回収は注目を集めいている。また、プラント効率の向上を目的に、以前は空冷式であったプラントの海水や河川水を利用した水冷式への切り替えが求められる場合もある。これら排水等からの排熱回収や、海水冷却などを行う主な装置として、各種の熱交換器が利用されている。
【０００３】
一般的な熱交換器の一種として、シェル＆チューブ型熱交換器が知られている。シェル＆チューブ型熱交換器は、シェル（外装）の内部に多数本のチューブを収容した形式の熱交換器である。シェル＆チューブ型熱交換器を開放式冷却塔における冷却水循環や海水冷却、その他排熱回収等に使用する際は、チューブ内に冷却水や海水や排水などの流体を通過させ、シェルの内部に水やフロンなどの熱媒体を流して熱交換を行うのが一般的である。これは汚れた冷却水や海水、排水や排ガスによって熱交換器が汚損した場合であっても、その汚損箇所が直管のチューブ内であればブラシ等を差し込んで機械的に容易に除去できるためである。
【０００４】
プラント等から排出される熱流体（排水・排ガス）、あるいは海水や河川水には多くの固形物が含まれている。これら固形物を含んだ流体は、上述したチューブ内に流す方式ではチューブの手前の集合部ですぐに閉塞してしまうため、使用できないおそれがある。そのため、空間の大きいシェル側に排水や排ガスを流す方式を採用する場合もある。しかしながら、シェル内に流体を通過させる際、固形物がチューブの外表面に付着してチューブの熱交換性能が低下するおそれがある。また隣接するチューブ同士の間に固形物が堆積し閉塞するおそれがある。ひとたびチューブに固形物が付着したり、また閉塞したりすると、チューブをシェルから引き出して清掃を行うことになるが、熱交換器は重量物であり、チューブの引出し作業等には精度が求められるため、規模の大きなメンテナンスが必要となる。このようなメンテナンスは、時間・費用の双方の点から損失が大きい。また、場所によっては熱交換器の搬出ルートを確保できないことも多い。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１に記載の熱交換器では、パイプ（チューブ）の表面についた汚れを効率的に除去する手段が備えられている。特許文献１の熱交換器には、まず、ジャケット（シェル）の内部に、複数の貫通孔を有するバッフル板が備えられている。このバッフル板は、各貫通孔にチューブをそれぞれ挿入させた状態で、チューブに沿って移動できるように設置される。そして、各貫通孔にはブラシが装着されていて、バッフル板をチューブに沿って移動させることで、ブラシでチューブの表面のススや湯アカを清掃する構成となっている。
【０００６】
また例えば特許文献２には、樹脂製のシェルおよび多数本のチューブと、樹脂製かつ板状のバッフル板を備えた熱交換器が開示されている。特許文献２の熱交換器によれば、熱交換器の主要な部材が樹脂製であることにより、特許文献１の熱交換器に比して高い耐腐食性を得ることができ、また耐薬品性の向上を図ることができる。更に特許文献２の熱交換器によれば、樹脂を用いることにより軽量化を図ることができ、バッフル板が軽いため、摺動による清掃作業を容易に行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−４２８９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０７８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の熱交換器によれば、特許文献１の熱交換器の耐腐食性や耐薬品性を向上し、且つ軽量化を図ることができる。このように、シェル＆チューブ型熱交換器は日々改良が行われることにより性能が向上しているが、かかる熱交換器を普及するにあたり、更なる性能の向上が求められている。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、シェル＆チューブ型熱交換器の性能を更に高めることができ、利便性の更なる向上を図ることが可能な熱交換システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱交換システムの代表的な構成は、シェルと、シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、チューブ内を流れる流体とチューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムであって、多数本のチューブが貫通しシェルに対して摺動可能なバッフル板を複数備え、バッフル板の縁には排水の経路を形成する切欠部が設けられていて、バッフル板はそれぞれの切欠部が隣接する他のバッフル板の切欠部とは反対側に位置するよう設置されていて、バッフル板は、外径がシェルの内径とほぼ等しく、外縁がテーパー状であることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、バッフル板とシェルの内壁とが当接しつつも、その摺動抵抗を減らすことができる。したがってバッフル板を摺動させることにより、チューブに付着した汚れを除去しつつ、シェルの内面に付着した汚れも除去することができる。したがって、熱交換器の清掃性を高め、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱交換システムの他の構成は、シェルと、シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、チューブ内を流れる流体とチューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムであって、多数本のチューブが貫通し前記シェルに対して摺動可能なバッフル板と、バッフル板がチューブの端部に至ることを規制するストッパとを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、バッフル板を摺動した際におけるバッフル板とチューブの端部との接触を抑制することができる。これにより、チューブの端部の固定箇所の損傷を防ぎ、チューブ内と流れる流体とチューブ外を流れる流体との混合を好適に防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シェル＆チューブ型熱交換器の性能を更に高めることができ、利便性の更なる向上を図ることが可能な熱交換システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の熱交換システムに含まれる熱交換器を概略的に示す図である。
【図２】図１の熱交換器の内部構成を示す図である。
【図３】図２（ａ）の熱交換器の内部構成の詳細を示す図である。
【図４】バッフル板を摺動させる過程を示す図である。
【図５】第１実施形態にかかる熱交換システムの概略図である。
【図６】第２実施形態にかかる熱交換システムの概略図である。
【図７】第３実施形態にかかる熱交換システムの概略図である。
【図８】第４実施形態にかかる熱交換システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
（熱交換器）
図１は、本実施形態の熱交換システムに含まれる熱交換器１００を概略的に示す図である。図１に示す熱交換器１００は、プラントの排水からの排熱回収や、海水や河川水を利用した冷却など、汚水または自然水との熱交換を目的としている。以下では、プラントの排水からの排熱回収に利用する場合を例に挙げて説明を行う。また以下の説明では、後述するチューブ内を流れる流体として熱媒体と例示し、チューブ外、すなわちシェルの内部であってチューブの外側を流れる流体として排水を例示する。
【００１８】
まず、排水は排水槽１０２からポンプ（図示省略）によって、給水口１０４を通じてシェル１０６の内部へと送られる。このシェル１０６の内部には、後述するチューブ１１４（図２（ａ）参照）が多数本配列されていて、それらチューブ内には熱媒体が流されている。そして、排水がシェル内を通過する過程で、排水の熱はチューブ内の熱媒体に吸収され回収される。その後、熱交換後の排水は、排水口１０８から処理槽１１０へと送られる手順となっている。
【００１９】
排水槽１０２に集められている排水は、酸・アルカリ廃液を含んでいる場合がある。また、排水槽１０２の排水は排水ピット（側溝）などを通って集められている。特に、屋外の排水ピットでは周囲に昆虫類が集まりやすく、排水中にそれらの死骸や幼虫などが混入するおそれがある。また、有機成分を含む排水中には苔や藻、細菌なども繁殖しやすい。そのため、熱交換器１００のチューブ１１４には、細菌や水中微生物、苔や藻などが混在した有機汚泥１３６（図４（ａ）参照）が付着しやすく、短期間での定期的なメンテナンスが必要となる。
【００２０】
なお発明者らが確認したところ、チューブ１１４の付着物は髪の毛状に付着しており、チューブ１１４をシェル１０６から取り出して乾燥させると、ほうきによって個々の毛状の固まりごとに容易に落とすことができた。すなわち、チューブ１１４に付着した有機汚泥１３６は、表面に薄く付いているのではなく、個々に塊として付いていた。したがってシェル内においても、排水の流れで自然に離脱することはないものの、せん断方向（チューブの表面をすべるような方向）に若干の力を加えれば容易に除去することが可能であった。
【００２１】
図２は、図１の熱交換器１００の内部構成を示す図である。図２（ａ）は熱交換器１００の全体を示す斜視図である。図２（ｂ）は熱交換器１００の内部構成を示す概略図であって、図２（ａ）の縦断面に対応している。
【００２２】
図２（ａ）では、シェル１０６を透過させて示している。図２（ａ）に示すように、シェル１０６の内部には、樹脂製のチューブ１１４が多数本配列されている。このチューブ１１４の周囲の空間はシェル１０６によって密閉されている。シェル１０６には給水口１０４および排水口１０８が設けられていて、シェル内には給水口１０４から排水口１０８に向かって排水が通過する。シェル１０６の端部にはフランジ１１２ａ・１１２ｂが設けられていて、フランジ１１２ａ・１１２ｂを開放させてチューブ１１４等の内部構造を取り外すことが可能になっている。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、チューブ１１４の両端は一対の集合部１１６・１１８に接続していて、これら集合部１１６・１１８によってチューブ１１４の内部には熱媒体が流される。集合部１１６は、内部が区画１１６ａと区画１１６ｂに分けられている。区画１１６ａには熱媒体の流入口１２０が設けられていて、この区画１１６ａからチューブ１１４ａなどへ熱媒体が流される。
【００２４】
チューブ１１４ａの先に接続する集合部１１８は内部が区分けされておらず、熱媒体は集合部１１８からチューブ１１４ｂへと流れる。これらチューブ１１４ａ・１１４ｂを流れる過程において、熱媒体はシェル内の排水の熱を吸収する。そして、チューブ１１４ｂの先の区画１１６ｂには熱媒体の流出口１２２が設けられていて、流出口１２２を通じて熱媒体は所定の設備に運ばれ、その熱が再利用される。
【００２５】
再び図２（ａ）を参照する。本実施形態では、排水と共に有機汚泥１３６（図４（ａ）参照）がシェル内に取り込まれた場合、およびチューブ１１４の表面に生物的なスケール（堆積物）が発生した場合であっても、その有機汚泥１３６などはバッフル板１２４を利用して容易に除去できる構成となっている。バッフル板１２４は樹脂製かつ板状の部材であって、チューブ上の各所に複数備えられている。バッフル板１２４はチューブ１１４に沿って摺動でき、これによってチューブ１１４に付着した有機汚泥１３６を掻き取ることが可能になっている。
【００２６】
図３は、図２（ａ）の熱交換器１００の内部構成の詳細を示す図である。図３（ａ）は、熱交換器１００から取り出した内部ユニット１２５を示している。この内部ユニット１２５は、多数本のチューブ１１４、複数のバッフル板１２４、バッフル板１２４をつなぐ支持軸１２６、および一対の集合部１１６・１１８を組み合わせることで構成されている。
【００２７】
従来の金属性の熱交換器では、集合部等はシェルに溶接されていて取り外すことはできなかった。しかし、本実施形態では、集合部１１６等は内部ユニット１２５としてカートリッジ状になっていて、図２（ａ）のフランジ１１２ａ・１１２ｂを開放して取り出すことができる。この構成により、チューブ１１４等は容易に取り外して清掃し、または交換することが可能になっている。また、乾燥作業などの従来は規模の大きかったメンテナンスも容易に行うことが可能である。
【００２８】
図３（ｂ）は、バッフル板１２４を明示するために、図３（ａ）の各チューブ１１４を省略した図である。図３（ｂ）に示すように、各バッフル板同士は、その中心が支持軸１２６によって、また縁側が複数のフレーム１２８によってつながれている。
【００２９】
各バッフル板は複数の貫通孔１３０を有している。貫通孔１３０はチューブ１１４（図３（ａ）参照）の外径とほぼ等しい内径に形成されている。図３（ａ）に示したように、バッフル板１２４は、複数の貫通孔１３０のそれぞれにチューブ１１４を挿入させ設置される。
【００３０】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）の貫通孔１３０の断面図である。特にこの図３（ｃ）に示すように、本実施形態では、貫通孔１３０の内径はチューブ１１４の外径とほぼ等しいものの、チューブ１１４との間に僅か０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間を形成するよう形成されている。この隙間は、チューブ１１４が内圧で膨張した場合であってもバッフル板１２４の摺動を可能にするための構成である。前述したが、有機汚泥１３６は、表面に薄く付いているのではなく、個々に塊として付いている。したがって、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間があっても、せん断方向に若干の力を加えれば容易に除去することが可能である。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示すように、バッフル板１２４にはその縁に排水の経路を形成する切欠部１３２が設けられている。各バッフル板は、それぞれの切欠部１３２が隣接する他のバッフル板１２４の切欠部１３２とは反対側に位置するよう設置される。本実施形態では、切欠部１３２が上下反対に位置するよう各バッフル板１２４を設置しているが、各バッフル板１２４は切欠部１３２が左右反対側に位置するよう設置してもよい。これらは、シェル１０６内における排水の管間流速を上げるための構成である。また、これによって排水がチューブ１１４（図３（ａ）参照）に直交するように流れるため、合わせて熱交換性能の向上を図ることができる。さらには、この構成によってシェル内の流れの淀み点を無くすことができるため、固体の閉塞や微生物の増殖が抑制できる。
【００３２】
図４は、バッフル板１２４を摺動させる過程を示す図である。図４（ａ）に示すように、支持軸１２６は一部が集合部１１６を貫通してシェル１０６の外部に露出し、把持部１３４が設けられている。各バッフル板は、把持部１３４を操作することで、支持軸１２６を介して手動によって容易に摺動させることができる。なお、支持軸１２６と集合部１１６との間には排水の漏洩を防止するためのパッキンが備えられている。
【００３３】
図４（ｂ）は図４（ａ）の状態から支持軸１２６を引き出した図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の状態から支持軸１２６を押し入れた図である。これら図４（ｂ）・図４（ｃ）に示すように、バッフル板１２４をチューブ１１４に沿って摺動させることで、チューブ１１４に付着した有機汚泥１３６を掻き取り、排水の流れにのせて排水口１０８から排出させることができる。
【００３４】
チューブ１１４およびバッフル板１２４の材質には様々な樹脂を用いることができる。そのため、チューブ１１４およびバッフル板１２４の耐薬品性を任意に高めること、またそれらの表面自由エネルギーを低下させて有機汚泥１３６の付着を抑えることができる。例えば、本実施形態において、チューブ１１４およびバッフル板１２４はポリプロピレン製である。ポリプロピレンは、耐薬品性に優れ、また表面自由エネルギーも低いために有機汚泥１３６等の汚れがつきにくい。したがって、チューブ１１４およびバッフル板１２４の材質として好適である。
【００３５】
以上説明したように、当該熱交換器１００では、チューブ１１４およびバッフル板１２４がポリプロピレン製であること、またバッフル板１２４が摺動可能であることで、シェル内の有機汚泥１３６を容易に掻き取ることが可能になっている。さらには、樹脂を多く用いているため全体的に軽量であって、バッフル板１２４も軽いために容易に摺動させることが可能となっている。したがって、バッフル板１２４の摺動によるメンテナンスは、労力および費用などの負担が軽く日常的に行うことができ、これによって高い熱交換器性能が維持できる。
【００３６】
なお、各図面においてシェル１０６を透過させて表現したが、シェル１０６は実際に全体が透明であってもよく、また一部が透明であってもよい。例えば、材質に塩化ビニル樹脂などの透明材料を用いてもよく、この構成によればシェル内におけるチューブ１１４やバッフル板１２４の状態が視認可能になるため、熱交換器１００のメンテナンスがさらに容易になる。
【００３７】
（第１実施形態）
図５は、第１実施形態にかかる熱交換システム１００ａの概略図である。図５（ａ）は連通管を説明する図であり、簡便のためバッフル板１２４を省略している。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、以下の実施形態では、上記説明した熱交換器１００とこれに含まれる構成要素については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、第１実施形態の熱交換システム１００ａでは、連通管１４０およびガスケット１４４が設けられている。連通管１４０は、熱交換器１００のチューブ内に熱媒体を供給する流入口１２０と、熱交換器のチューブ外、すなわちシェル１０６の内部に排水を供給する給水口１０４を連通する。連通管１４０にはシリンジ１４２が配置されていて、かかるシリンジ内にガスケット１４４が移動可能に配置されている。
【００３９】
上記構成によれば、チューブ内とチューブ外（シェル内）の一方に突発的に高い圧がかかった場合であっても、その差圧を緩和することができる。具体的には、シェル１０６の給水口１０４に高い圧力がかかるとガスケット１４４がチューブ１１４の流入口１２０側に移動する。逆も同様である。したがって、第１実施形態の熱交換システム１００ａによれば、チューブ内またはチューブ外の一方の圧力が急激に変動してもそれを緩和することができ、圧力の変動による熱交換器の損傷（特にチューブの損傷）を好適に防ぐことが可能である。
【００４０】
また図５（ａ）に示すように、第１実施形態の熱交換システム１００ａでは更に、シェル１０６の内部の光透過率を測定する光透過率計１４６を設けている。詳細には、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、シェル１０６の内部には、光を照射する光源１４８ａ（例えばＬＥＤ）、および光源１４８ａからの光を受光する受光器１４８ｂ（例えばフォトカプラ）が配置されていて、それらは、シェル１０６の外部に配置された光透過率計１４６に接続されている。
【００４１】
上記構成によれば、光源１４８ａから照射された光のうち、受光器１４８ｂにおいて受光された光の割合を算出することにより、チューブ外すなわちシェル内部の排水の光透過率を取得することができる。これにより、熱交換器１００の分解作業や排水のサンプリングを行うことなくシェル１０６の内部の汚れの程度を把握することができ、熱交換器１００の清掃タイミングを推定することが可能となる。
【００４２】
また図５に示すように熱交換器１００を横置きに配置する場合には、給水口１０４および排水口１０８を上方に配置するとよい。排水や井戸水、海水は、溶存空気が析出し、熱交換器１００に溜まりやすい傾向がある。このため、給水口１０４および排水口１０８を上方に設置することで、溶存空気を速やかに熱交換器の外部に排出することが可能となる。
【００４３】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態にかかる熱交換システム１００ｂの概略図である。図６に示すように、第２実施形態の熱交換システム１００ｂでは、熱交換器１００を縦置きにした場合を例示している。
【００４４】
図６に示すように、第２実施形態の熱交換システム１００ｂでは、チューブ内を流れる流体の流出口１２２（熱媒体の出口）、およびチューブ外（シェル内）を流れる流体の排水口１０８（排水の出口）に導電率計１５０ａ・１５０ｂをそれぞれ配置している。これにより、チューブ内を流れる流体、およびチューブ外を流れる排水の導電率を監視することで、熱交換器内部の破損を早期に検出することができる。
【００４５】
想定される状況の一例として、熱媒体として河川水を使用した場合は導電率が低く、排水に有機溶媒を含んでいれば河川水よりも導電率が高い。そして排水が熱媒体に漏出すると、そのまま河川に戻すことができなくなってしまう。そこで熱媒体の流出口１２２（河川水）の導電率を観察することにより、導電率が上昇したら漏出が発生した（破損した）と判定することができる。
【００４６】
なお、熱交換システム１００ｂでは、流出口１２２および排水口１０８の両方に導電率計を配置する構成を例示したが、これに限定するものではない。導電率計は、チューブ内を流れる流体の出口、またはチューブ外を流れる流体の出口の少なくとも一方に配置すればよく、そのような構成の場合、いずれに配置するかは流体の種類等に応じて適宜設定することが可能である。
【００４７】
また本実施形態では、図６に示すように、熱交換システム１００ｂを縦置きに設置している。縦置きとは、チューブ１１４の流入口１２０および流出口１２２が配置された蓋体１０６ａ（シェル１０６の一端の端面）を上側に配置した状態である。
【００４８】
ここで、シェル１０６の給水口１０４および排水口１０８はシェル１０６の側面１０６ｂに配置されており、排水口１０８は集合部１１８よりも上側（チューブ１１４側）に配置されている。このため、熱交換システム１００ｂを交換するときに排水口１０８から排水を抜いても、排水口１０８より下側に排水が残留する。
【００４９】
そこで、シェル１０６の下側の蓋体１０６ｃ（シェル１０６の他端の端面）には、水抜き用のバルブ１５２が設置されている。これにより、図６に示すように熱交換器１００を縦置きに配置した場合であっても、バルブ１５２を開くことにより、排水をシェル外に排出することができる。したがって、したがって、熱交換器１００を縦置きに設置して運用することが可能となり、設置の自由度を高めることができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態にかかる熱交換システム１００ｃの概略図である。図７（ａ）は熱交換器１００の全体を示す斜視図であり、図７（ｂ）、（ｃ）は図７（ａ）の一点鎖線内の拡大断面図である。
【００５１】
上記したように、バッフル板１２４同士はフレーム１２８によって連結されている（図３（ｂ）参照）。そして図７（ａ）、（ｃ）に示すように、第３実施形態の熱交換システム１００ｃでは、フレーム１２８が、シェル１０６の最も下流側に配置されるバッフル板１２４を突き抜けて挿入されている。この突き抜けた部分は、バッフル板１２４がチューブ１１４の端部に至ることを規制するストッパ１２８ａとして機能する。
【００５２】
チューブ１１４および集合部１１８は樹脂で成形されることから、加工精度をある程度以上高くすることができないうえ、温度によって膨張・収縮する。したがってバッフル板１２４の貫通孔１３０の位置に対してチューブ１１４の固定箇所の位置がずれる可能性が高い。したがって、バッフル板１２４を集合部１１８に当接するほどに近づけると貫通孔１３０とチューブ１１４が強くこすれてしまい、チューブ１１４の破損を招くおそれがある。
【００５３】
これに対しストッパ１２８ａを設けたことにより、バッフル板１２４をシェル１０６に対して摺動させた際に、バッフル板１２４がチューブ１１４の端部の集合部１１８との固定箇所に至ることを規制することができる。したがって、チューブ１１４の端部の固定箇所の損傷を防止することが可能となる。
【００５４】
ここで本実施形態では、上述したバッフル板１２４の外径をシェル１０６の内径とほぼ等しくしている。そして、図７（ｂ）に示すように、バッフル板１２４の外縁１２４ａはテーパー状となっている。したがって、バッフル板とシェルの内壁とが当接しつつも、その摺動抵抗を減らすことができる。これにより、バッフル板１２４を摺動させることにより、チューブ１１４の外面だけでなく、シェル１０６の内面に付着した汚れも除去することができる。したがって、熱交換器１００の清掃性を高め、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
【００５５】
さらに外縁１２４ａがテーパー状となっていることから、チューブやシェルから脱離させた固形物を一方向にかき集めることが可能である。図７（ｂ）（ｃ）に示すように右側にテーパーがつけられているとき、固形物は左側にかき集められる。すると図６に示す水抜き用のバルブ１５２に向かって固形物を誘導することができる。特に粒径が大きく密度の高い砂などについては流れだけでは除去しにくいため、バッフル板によって移動させることにより効率的に移動させることが可能となる。このように、本発明によればさらに汚れを除去しやすくなり、清掃性を高めることが可能となる。
【００５６】
（第４実施形態）
図８は、第４実施形態にかかる熱交換システム１００ｄの概略図であり、全体構成を模式的に示している。図８に示すように、第４実施形態の熱交換システム１００ｄでは、２台の熱交換器（複数の熱交換器１００）を同時に接続している。なお、以下の説明では、便宜上、上述した熱交換器１００を第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂと称する。
【００５７】
詳細には、第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂの給水口１０４には、給水弁２１２ａ・２１２ｂがそれぞれ配置されている。また第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂの排水口１０８には、排水弁２１４ａ・排水弁２１４ｂがそれぞれ配置されている。
【００５８】
一方、第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂの流入口１２０には、流入弁２１６ａ・２１６ｂがそれぞれ配置されている。また第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂの流出口１２２には、流出弁２１８ａ・２１８ｂがそれぞれ配置されている。
【００５９】
上記構成によれば、複数台の熱交換器を切り換えて運転可能となる。具体的には、第１熱交換器２００ａに接続される弁を開とし、第２熱交換器２００ｂに接続される弁を閉とすることにより、第２熱交換器２００ｂを停止し、第１熱交換器２００ａのみを運転することができる。逆に、第２熱交換器２００ｂに接続される弁を開にし、第１熱交換器２００ａに接続される弁を閉とすれば、第１熱交換器２００ａを停止し、第２熱交換器２００ｂのみを運転することもできる。これにより、複数台の熱交換器のうち、清掃を行う熱交換器のみを停止しつつ、他の熱交換器において熱交換処理を継続することが可能となる。
【００６０】
また熱交換システム１００ｄでは、第１熱交換器２００ａおよび第２熱交換器２００ｂに接続されている全ての弁を開にすることにより、２台の熱交換器において熱交換処理を行うことができる。したがって、通常時は１台の熱交換器を運転し、負荷が増えた場合には２台の熱交換器によって熱交換処理を行うといった運用も可能となる。なお、本実施形態では、２台の熱交換器を同時に接続する構成を例示したが、これに限定するものではなく、３台以上の熱交換器を同時に接続してもよい。
【００６１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、シェルと、シェル内に収容された樹脂製の多数本のチューブとを備え、チューブ内を流れる流体とチューブ外を流れる流体との間で熱交換を行う熱交換器を含む熱交換システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１００…熱交換器、１００ａ…熱交換システム、１００ｂ…熱交換システム、１００ｃ…熱交換システム、１００ｄ…熱交換システム、１０２…排水槽、１０４…給水口、１０６…シェル、１０６ａ…蓋体、１０６ｂ…側面、１０６ｃ…蓋体、１０８…排水口、１１０…処理槽、１１２ａ…フランジ、１１２ｂ…フランジ、１１４…チューブ、１１６…集合部、１１６ａ…区画、１１６ｂ…区画、１１８…集合部、１２０…流入口、１２２…流出口、１２４…バッフル板、１２４ａ…外縁、１２５…内部ユニット、１２６…支持軸、１２８…フレーム、１２８ａ…ストッパ、１３０…貫通孔、１３２…切欠部、１３６…有機汚泥、１４０…連通管、１４２…シリンジ、１４４…ガスケット、１４６…光透過率計、１４８ａ…光源、１４８ｂ…受光器、１５０ａ…導電率計、１５０ｂ…導電率計、１５２…バルブ、２００ａ…第１熱交換器、２００ｂ…第２熱交換器、２１２ａ…給水弁、２１２ｂ…給水弁、２１４ａ…排水弁、２１４ｂ…排水弁、２１６ａ…流入弁、２１６ｂ…流入弁、２１８ａ…流出弁、２１８ｂ…流出弁
【図１】
2020204461.tif 000003
【図２】
2020204461.tif 000004
【図３】
2020204461.tif 000005
【図４】
2020204461.tif 000006
【図５】
2020204461.tif 000007
【図６】
2020204461.tif 000008
【図７】
2020204461.tif 000009
【図８】
2020204461.tif 000010