(57)【要約】【課題】作業負担が増大することなく、伝熱管の外表面に付着した異物を確実に除去することが可能な伝熱管清掃具を提供する。【解決手段】縦長部材１の長手方向に複数穿通形成されたワイヤー支持部１ａに、順次ピアノ線等のワイヤー２を摺動可能に挿通し、当該ワイヤー２を縦長部材１からループ状に突出させ、ワイヤー２の両端を縦長部材１に固着して異物除去部１０ａを形成する。伝熱管清掃具１０を伝熱管５１の間に挿入して往復動させると、ワイヤー２が、対向する伝熱管５１で押縮されて、前記伝熱管で押縮されている以外の部分のワイヤー２が、外側に拡がり、挿入方向に対向する伝熱管５１の対向面５１ｂにまでワイヤー２が到達し、対向面５１ｂに付着している異物を除去することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦長部材の長手方向に複数形成されたワイヤー支持部に、順次ワイヤーを摺動可能に挿通し、当該ワイヤーを前記縦長部材からループ状に突出させ、前記ワイヤーの両端を前記縦長部材に固着して異物除去部を形成したことを特徴とする伝熱管清掃具。
【請求項２】
縦長部材に、ワイヤーの外径よりも大きい内径の穴を穿通して、ワイヤー支持部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の伝熱管清掃具。
【請求項３】
ワイヤーを縦弾性係数が３５０００Ｎ／ｍｍ２以上の線材で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝熱管清掃具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管の外周に付着した異物を除去するための伝熱管清掃具に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続焼鈍炉、熱処理炉等に用いられる加熱炉は、石炭や重油、天然ガス等の化石燃料を燃焼させた際に発生する熱で、被加熱物を加熱している。このような加熱炉には、省エネルギー化の要請により、化石燃料の燃焼後に生成される排気ガスから、熱を回収し、回収した熱で燃焼用の空気を予熱し、廃棄される熱量を減少させて、熱効率を上げるレキュペレータが併設されているのが一般的である（特許文献１に示す）。
【０００３】
このようなレキュペレータ５０は、図７に示されるように、複数の伝熱管５１を平行に離間させて配設し、伝熱管５１の外側、つまり、隣接する伝熱管５１の間を排気ガスが流通し、伝熱管５１の内側に燃焼用の空気が流通する構造のものである。伝熱管５１の内部を流通する燃焼用の空気が、当該伝熱管５１で、排気ガスの排熱と熱交換されて、予熱されるようになっている。
【０００４】
一方で、排気ガスに含まれる化石燃料由来の灰分等の異物が、伝熱管５１の外表面に付着すると、排気ガスの排熱が、伝熱管５１に伝熱し難くなることから、伝熱管５１の内部を流通する燃焼用の空気が予熱され難くなり、図８に示されるように、レキュペレータ５０の温度効率が設計値に比べて低下してしまう。
【０００５】
そこで、作業者が図７に示されるようなワイヤーブラシ６１、６２を使用して、伝熱管５１の外周面に付着した異物を除去していた。なお、ワイヤーブラシ６１は、棒状部材６１ａの先端の片側に、多数のワイヤー６１ｂを植設した構造のものであり、ワイヤーブラシ６２は、棒状部材６２の先端の全周に、多数のワイヤー６２ｂを放射状に植設した構造のものである。このようなワイヤーブラシ６１、６２を、作業者が隣接する伝熱管５１間に挿入し、挿入方向に往復動させることにより、伝熱管５１の外周面に付着した異物を掻き出して除去していた。
【特許文献１】特開２００３−２１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ワイヤー６１ｂ、６２ｂの長さが短いと、挿入方向に隣接する伝熱管５１が互いに対面する部分（図７に示される除去不能範囲）には、ワイヤー６１ｂ、６２ｂが届かず、当該部分に付着した異物を除去することができなかった。一方で、ワイヤー６１ｂ、６２ｂの長さを長くすると、作業者がワイヤーブラシ６１、６２を往復動させるのに大きな力が必要となり、作業者の作業負担が大きくなってしまう。
【０００７】
また、図７に示されるようなワイヤーブラシ６１、６２では、ワイヤー６１ｂ、６２ｂが、伝熱管５１に点接触するため、伝熱管５１の外表面に付着した異物を除去するのに、ワイヤーブラシ６１、６２を多く往復動させる必要があった。一方で、ワイヤー６１ｂ、６２ｂの密度を上げると、ワイヤーブラシ６１、６２を往復動させる回数は少なくて済むが、ワイヤーブラシ６１、６２を往復動させるのに大きな力が必要となり、作業者の作業負担が増大してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決し、作業負担が増大することなく、伝熱管の外表面に付着した異物を確実に除去することが可能な伝熱管清掃具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、縦長部材の長手方向に複数形成されたワイヤー支持部に、順次ワイヤーを摺動可能に挿通し、当該ワイヤーを前記縦長部材からループ状に突出させ、前記ワイヤーの両端を前記縦長部材に固着して異物除去部を形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、縦長部材に、ワイヤーの外径よりも大きい内径の穴を穿通して、ワイヤー支持部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ワイヤーを縦弾性係数が３５０００Ｎ／ｍｍ２以上の線材で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、縦長部材の長手方向に複数形成されたワイヤー支持部に、順次ワイヤーを摺動可能に挿通し、当該ワイヤーを前記縦長部材からループ状に突出させ、前記ワイヤーの両端を前記縦長部材に固着して異物除去部を形成したことを特徴とする。
このため、作業者が伝熱管清掃具を伝熱管の間に挿入して往復動させると、ワイヤーが、対向する伝熱管で押縮されて、前記伝熱管で押縮されている以外の部分のワイヤーが、外側に拡がり、挿入方向に対向する伝熱管の対向面にまで前記ワイヤーが到達し、前記対向面に付着している異物を除去することが可能となる。
また、ワイヤーを縦長部材からループ状に突出させているので、ワイヤーが伝熱管の外周面と線接触することから、効率よく伝熱管の外表面に付着した異物を掻き落とすことが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、縦長部材に、ワイヤーの外径よりも大きい内径の穴を穿通して、ワイヤー支持部を形成したことを特徴とする。
このため、製作容易な構造で、ワイヤー支持部を形成することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ワイヤーを縦弾性係数が３５０００Ｎ／ｍｍ２以上の線材で構成したことを特徴とする。
このため、ワイヤーが塑性変形することなく、挿入方向に対向する伝熱管の対向面にまでワイヤーを到達させることが可能となり、また、繰り返し使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（本発明の伝熱管清掃具の構造の説明）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の実施の形態を示す伝熱管清掃具１０の全体図であり、図２は図１の要部詳細図であり、図３は図２のＡ矢視図である。本発明の伝熱管清掃具１０は、縦長部材１と金属製のワイヤー２とから構成されている。図１に示される実施形態では、縦長部材１は縦長の金属板材である。縦長部材１の長手方向に、所定の間隔をおいて、複数のワイヤー支持部１ａを形成している。図１に示される実施形態では、縦長部材１の表裏を連通する穴を穿通して、ワイヤー支持部１ａを形成している。図１に示される実施形態では、縦長部材１の先端から途中部分まで、複数のワイヤー支持部１ａが形成されている。
【００１６】
縦長部材１の先端側から途中部分に向かって、ワイヤー２を縦長部材１のワイヤー支持部１ａに順次挿通し、当該ワイヤー２を縦長部材１の長手方向と略直交する方向にループ状に突出させて、異物形成部１０ａを形成している。図３に示されるように、ワイヤー２は螺旋状となっていて、当該螺旋の一側端が、縦長部材１のワイヤー支持部１ａで支持されている。ワイヤー支持部１ａの内径は、ワイヤー２の外径よりも大きくなっている。このため、ワイヤー２は、ワイヤー支持部１ａで、摺動可能に支持されるようになっている。ワイヤー２の両端は、縦長部材１の固着部１ｂに固着している。
【００１７】
（伝熱管清掃具の使用状態の説明）
図４に伝熱管清掃具１０の使用状態の模式図を示す。伝熱管５１を清掃する際には、作業者は、伝熱管清掃具１０の異物除去部１０ａを、互いに隣接する伝熱管５１間に挿入する。すると、図４に示されるように、螺旋状のワイヤー２が、横方向（挿入方向と直交する方向）に対向する伝熱管５１の対向面５１ａで押圧されて、押縮される。ワイヤー２はワイヤー支持部１ａで摺動可能となっていて、また、ワイヤー２の両端は固着部１ｂで固着されているので、前記対向面５１ａで押縮されている以外の部分ワイヤー２が、外側に拡がる。このため、挿入方向に対向する伝熱管５１の対向面５１ｂにまで、ワイヤー２が到達する。
【００１８】
作業者が伝熱管清掃具１０を挿入方向に往復動させると、螺旋状のワイヤー２が、順次前記対向面５１ａで押縮されて、前記対向面５１ａで押縮されている以外の部分のワイヤー２が、順次外側に拡がり、ワイヤー２が伝熱管５１の前記対向面５１ａ及び対向面５１ｂに順次接触して、異物が掻き落とされる。本発明の伝熱管清掃具１０は、ワイヤー２を縦長部材１からループ状に突出させているので、ワイヤー２が伝熱管５１の外周面と線接触し、効率よく伝熱管５１の外表面に付着した異物を掻き落とすことができる。
【００１９】
螺旋状のワイヤー２が、前記対向面５１ａで押圧されて押縮される必要があるため、本発明では、ワイヤー２のループ径ｄ（図３に示す）を、横方向に対向する伝熱管５１の離間寸法Ｌ（図４に示す）以上に設定している。一方で、ワイヤー２のループ径ｄを大きく設定すると、異物除去部１０ａを隣接する伝熱管５１間に挿入する際の挿入抵抗が大きくなり、作業者の作業負担が大きくなってしまう。このため、ワイヤー２のループ径ｄを、前記離間寸法Ｌに伝熱管５１の直径Ｄを加えた寸法（Ｌ＋Ｄ）以下に設定することが好ましい。
【００２０】
隣接するワイヤー支持部１ａのピッチｐ（図４に示す）を小さくすると、伝熱管清掃具１０の一回の往復動作で、ワイヤー２の伝熱管５１への接触回数が多くなり、作業効率が向上する。一方で、隣接するワイヤー支持部１ａのピッチｐを、小さくし過ぎると、前記接触抵抗が増大し、作業負担が増大する。このため、作業効率と作業負担を比較考慮し、隣接するワイヤー支持部１ａのピッチｐを、適当な寸法に設定している。
【００２１】
本発明では、ワイヤー２が対向面５１ａ押圧された際に、当該対向面５１ａ以外の部分が外側に拡がるように変形する必要があるので、ワイヤー２を縦弾性係数が高く、塑性変形し難い線材で構成している。言い換えると、本発明に使用されるワイヤー２は、弾性変形領域で使用可能な線材で構成されている。本実施形態では、ワイヤー２を下表１の線材で構成している。
【００２２】
【表１】
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縦弾性係数が３５０００（Ｎ／ｍｍ２）より小さい線材でワイヤー２を構成すると、ワイヤー２が塑性変形し、対向面５１ａで押縮されている以外の部分のワイヤー２が、外側に拡がらなくなってしまう。実用的には黄銅線（３９０００Ｎ／ｍｍ２）以上の縦弾性係数があるとより好ましい。一方で、縦弾性係数が８００００（Ｎ／ｍｍ２）より大きい線材、例えばピアノ線（７８０００Ｎ／ｍｍ２）より縦弾性係数が大きいでワイヤー２を構成すると、ワイヤー２が変形し難くなり、作業者の作業負担が増大してしまう。以上から、ワイヤー２を、縦弾性係数が３９０００〜７８０００（Ｎ／ｍｍ２）の線材で構成することがより好ましい。
【００２３】
縦弾性係数が大きい線材でワイヤー２を構成すると、ワイヤー２の変形量（ｄ／Ｌ）を大きく設定することが可能となり、ワイヤー２が前記対向面５１ｂに到達し易くなる。従って、ワイヤー２を縦弾性係数の大きいピアノ線等で構成することが好ましい。一方で、伝熱管５１が銅管等の硬度が低く傷つき易い材料で構成されている場合には、ワイヤー２を縦弾性係数がやや低い黄銅線やベリリウム銅線等で構成することが好ましい。この場合には、ワイヤー２の変形量（ｄ／Ｌ）を小さく設定する。
【００２４】
ワイヤー２の線径を０．１ｍｍよりも細くすると、ワイヤーのこしが弱くなり（バネ定数が小さくなる）異物除去性能が著しく低下するとともに、伝熱管や付着異物による磨耗により折損する。一方で、ワイヤー２の線径を１．５ｍｍよりも太くすると、ワイヤー２が変形し難くなり、作業者が伝熱管清掃具１０を往復動させ難くなり、作業者の作業負担が増大する。このため、本発明ではワイヤー２の線径を０．１ｍｍ〜１．５ｍｍに設定している。耐久性と作業性を比較考慮すると、ワイヤー２の線径を０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに設定することが好ましい。
【００２５】
（伝熱管を清掃した際の効果）
図５にレキュペレータの熱効率改善効果のグラフを示す。図５に示されるように、本発明の伝熱管清掃具１０で、レキュペレータの伝熱管５１を清掃すると、伝熱管５１の清掃前に比べて熱効率が改善するのは勿論なこと、従来のワイヤーブラシ６１、６２で伝熱管５１を清掃した場合と比べても、レキュペレータの熱効率が改善することとなる。これは、従来のワイヤーブラシ６１、６２では、除去することができなかった伝熱管５１に付着した異物も、除去することが可能となったからである。
【００２６】
図６にレキュペレータの煙道閉塞防止効果のグラフを示す。図６に示されるように、本発明の伝熱管清掃具１０で、レキュペレータの伝熱管５１を清掃すると、伝熱管５１の清掃前に比べて、排気ガスの流量が増加するのは勿論なこと、従来のワイヤーブラシ６１、６２で伝熱管５１を清掃した場合と比べても、排気ガスの流量が増加することとなる。これも、従来のワイヤーブラシ６１、６２では、除去することができなかった伝熱管５１に付着した異物も、除去することが可能となったからである。
【００２７】
なお、以上説明した実施形態では、縦長部材１を縦長の金属板材で構成しているが、縦長部材１を角管や円管、棒材で構成しても差し支えない。また、複数の異物除去部１０ａを、伝熱管清掃具１０に、直列又は並列に形成しても差し支えない。
【００２８】
また、以上説明した実施形態では、縦長部材１に、ワイヤー２の外径よりも大きい内径の穴を穿通して、ワイヤー支持部１ａを形成しているが、ワイヤー支持部１ａはこの構造に限定されず、例えば、ワイヤー２を摺動可能に支持する金具でワイヤー支持部１ａを構成しても差し支えなく、ワイヤー支持部１ａはワイヤー２を摺動可能に支持する構造のものであれば全て含まれる。
【００２９】
本発明の伝熱管清掃具１０で清掃する伝熱管５１は、レキュペレータに用いられる伝熱管５１に限定されず、管の内外で熱交換する伝熱管５１であれば全て含まれ、例えば、伝熱管５１の内部を水や水蒸気が流通し、加熱水蒸気を生成するボイラーに用いられる伝熱管５１の清掃にも、本発明の伝熱管清掃具１０を使用可能なことは言うまでもない。
【００３０】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う伝熱管清掃具もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態を示す伝熱管清掃具の全体図である。
【図２】図１の要部詳細図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】伝熱管清掃具の使用状態を示す模式図である。
【図５】熱効率改善効果を示すグラフである。
【図６】煙道閉塞防止効果を示すグラフである。
【図７】レキュペレータ及び清掃具の説明図である。
【図８】レキュペレータの温度効率を表したグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１      縦長部材
１ａ    ワイヤー支持部
１ｂ    固着部
２      ワイヤー
１０    伝熱管清掃具
１０ａ  異物除去部
５０    レキュペレータ
５１    伝熱管
５１ａ  対向面
５１ｂ  対向面
６１    ワイヤーブラシ
６１ａ  棒状部材
６１ｂ  ワイヤー
６２    ワイヤーブラシ
６２ａ  棒状部材
６２ｂ  ワイヤー
ｄ      ワイヤーのループ径
Ｌ      伝熱管の離間寸法
ｐ      隣接するワイヤー支持部のピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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