(57)【要約】【課題】多段多列に配置された複数の伝熱管を備え、該伝熱管の外表面を通過する高温排ガスの熱エネルギーを該伝熱管内を通過する低温流体により回収するように構成した熱交換器の伝熱管清掃装置であって、伝熱管の上部のダストを確実に除去できるとともに、安定して作動する清掃手段を提供すること。【解決手段】伝熱管配設部の上側に伝熱管の管軸方向に水平移動する台車を設け、該台車の両側に一対の縦フレームを垂下して設け、上記多段多列に配置された伝熱管の間隔部に挿通され伝熱管の外面に接して移動するフレキシブルな掃引部材の両端部を前記台車に設けた縦フレームにそれぞれ取り付けて、該台車の移動により掃引部材で伝熱管の外面を清掃するように構成した。【選択図】        図１
2004169970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段多列に配置された複数の伝熱管を備え、該伝熱管の外表面を通過する高温排ガスの熱エネルギーを該伝熱管内を通過する低温流体により回収する熱交換器に付設され、前記複数の伝熱管に付着する粉塵を清掃する清掃装置であって、伝熱管配設部の上側に伝熱管の管軸方向に水平移動する台車を設け、該台車の両側に上下方向の棒状部材からなる縦フレームを垂設して、前記多段に配置された管の上下間隔部に挿通されたフレキシブルな掃引部材の両端部を前記両側の縦フレームに取り付け、台車を移動させることにより該掃引部材で伝熱管の上面を清掃するように構成したことを特徴とする熱交換器における伝熱管の清掃装置。
【請求項２】
縦フレームが、台車に揺動自在に取り付けられている請求項１に記載の熱交換器における伝熱管の清掃装置。
【請求項３】
掃引部材が縦フレームに軸回りに回転自在に取り付けられている請求項１又は２に記載の熱交換器における伝熱管の清掃装置。
【請求項４】
熱交換器のケーシング内に加圧空気噴出ノズルを設け、間欠的に加圧空気を噴出させることにより、掃引部材でケーシング内壁近傍に掻き寄せられた粉塵を除去するように構成した請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器における伝熱管の清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内に複数の伝熱管を多段多列に配置して設け、該伝熱管の外表面を通過する高温排ガスの熱エネルギーを該伝熱管内を通過する低温流体により回収する熱交換器において、前記複数の伝熱管に付着する粉塵を清掃するために使用される清掃装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーシング内に複数の伝熱管を多段多列に配置した熱交換器が、ゴミ焼却炉、廃棄物溶融炉や、その他の加熱炉における廃熱回収のために設けられている。この種の熱交換器としては、ケーシング内に複数の伝熱管を多段多列に配置し、該伝熱管の外表面を通過する高温排ガスの熱エネルギーを該伝熱管内を通過する低温流体により回収するようにしたものが一般的である。
【０００３】
この種の熱交換器を煤塵等の多い排ガスに使用する場合は、伝熱管の外面に粉塵（ダスト）が付着したり堆積したりするが、このような粉塵の付着や堆積が生じると、熱交換特性が著しく低下するので、頻繁に清掃を行っている。この清掃法として最も簡単なものは、スートブロワを設けてエアで粉塵を除去する方法であるが、この方法は、エアにより高温排ガスの温度が低下するのでエネルギー効率が悪くなるという問題点があった。また、伝熱部材に衝撃を与えて粉塵をふるい落とす方法もあるが、この方法は衝撃により伝熱部材などが損傷しやすいので、その寿命が短くなる等の問題点がある。
【０００４】
熱交換器における伝熱部材の清掃装置として種々のものが提案されている。例えば、各伝熱管の軸方向上面にワイヤ等の掃引部材（針金等）を設け、各掃引部材の両端を固定しているフレームを揺動させることにより、伝熱管の上面に堆積したダストを落下させるものがある（例えば特許文献１参照）。また、伝熱管の軸方向に沿って往復移動する清掃板を設け、該清掃板に伝熱管が貫通する穴を形成し、該清掃板を往復移動させることにより、伝熱管の外表面に付着したダストを掻き落とすものもある（例えば特許文献２参照）。さらに、断面がほぼ長方形の伝熱エレメントを多列、複数段に配置し、各伝熱エレメント同士の間隙にチェーンを上下方向に配設し、このチェーンを強制移動させることにより、伝熱エレメントの外側面に付着したダストを掻き落とすものもある（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５９−１２０３２９号公報
【特許文献２】
特開昭５７−７７８９８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４１８８６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の発明では、同文献の第９図に示されているように、伝熱管１本に対し１本の掃引部材を設けているので、掃引部材の数が多くなる、掃引部材を取り付けるフレームは、伝熱管同士の上下の隙間に設けられているので、必然的に伝熱管の上下間隔が広くなる、掃引部材が切断する恐れがあるが、切断を防止しようとすると太い部材を用いることになるので上下間隔が広くなる等の問題点がある。さらに、各段のフレームは縦部材で連結されているが、フレームの位置決めが悪いと、掃引部材であるワイヤーと伝熱管上面との間隔が大きい場合に清掃不十分となるおそれがある。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の発明では、清掃板の貫通穴が大きければ十分な清掃ができず、逆に小さ過ぎればスムーズな往復移動ができなくなり、清掃板が動かなくなって、清掃できなくなるおそれがある。この清掃板は、四隅に接続されたチェーンで移動させているが、四隅のチェーンの移動速度をシビヤにコントロールしなければ、清掃板がこじられて動かなくなる。なお、清掃板でダストを掻き落とすが、該清掃板が反転する場所に掻き寄せられたダストが堆積し、清掃板のスムーズな移動が妨げられる。
【０００８】
さらに上記特許文献３に記載の発明では、伝熱管の頂部にダストがたまりやすいが、このダストを除去することができない。また、掃引部材に捩じれ等が生じ、多列の伝熱管のうち一部の掃引部材の張力が大きくなって、該掃引部材が切断されるおそれがある。
【０００９】
以上に述べたとおり、従来提案されている種々の方法や装置はいずれも問題点があり、十分満足できる清掃装置は得られていないのが実情である。そこで本発明は、熱交換器の伝熱管の上部のダストを確実に除去できるとともに、安定して作動する清掃手段を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次のような構成を採用した。すなわち、請求項１に係る熱交換器における伝熱管の清掃装置は、多段多列に配置された複数の伝熱管を備え、該伝熱管の外表面を通過する高温排ガスの熱エネルギーを該伝熱管内を通過する低温流体により回収する熱交換器に付設され、前記複数の伝熱管に付着する粉塵を清掃する清掃装置であって、伝熱管配設部の上側に伝熱管の管軸方向に水平移動する台車を設け、該台車の両側に上下方向の棒状部材からなる縦フレームを垂設して、前記多段に配置された管の上下間隔部に挿通されたフレキシブルな掃引部材の両端部を前記両側の縦フレームに取り付け、台車を移動させることにより該掃引部材で伝熱管の上面を清掃するように構成したことを特徴としている。
【００１１】
上記縦フレームは、請求項２に記載されているように、揺動自在に台車に取り付けておくのが好ましい。また、請求項３に記載されているように、掃引部材を縦フレームに軸回りに回転自在に取り付けておくのが好ましい。
【００１２】
なお、上記いずれの発明においても、請求項４に記載のように、熱交換器のケーシング内に加圧空気噴出ノズルを設け、間欠的（連続的でも可）に加圧空気を噴出させることにより、掃引部材でケーシング内壁近傍に掻き寄せられた粉塵を除去するように構成しておくのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図は本発明の実施形態を例示するもので、１は熱交換器で、ケーシング２の内部に多数の伝熱管３，…が多段、多列に配置されている。この実施形態では、伝熱管３，…が上下２群Ａ，Ｂに分けて設けられているが、必ずしもこのように区分しておく必要はない。
【００１４】
下側の群Ｂでは、伝熱管３の一方の端部が空気入口６に臨んで開口しており、他方の端部は下側の連絡口７に臨んで開口している。下側の連絡口７はダクト８によって上側の連絡口９と連結されている。
【００１５】
上側の群Ａでは、伝熱管３の一方の端部が上記連絡口９に臨んで開口しており、反対側の端部が空気出口１０に臨んで開口している。また、ケーシング２の下端部には高温排ガス入口１１が設けられ、上端部には高温排ガス出口１２が設けられている。上記高温排ガス入口１１からケーシング２内に供給された高温排ガスＧは、複数の伝熱管３，…の間隙を通って上昇し、該伝熱管内を流動する低温流体Ｆとの間で熱交換したのち、高温排ガス出口１２から外部へ排出される。これら高温排ガスや低温流体の流れ方向は図示例のものに限らない。
【００１６】
上側の群Ａの上方には伝熱管３の軸方向に沿って一対のレール２０，２０が設けられ、このレール上には該レール上を転動する車輪２１，２１を備えた台車２５が設けられている。ケーシング２には、台車２５を往復移動させるための往復移動装置として液圧シリンダ２６が設けられ、該液圧シリンダ２６のロッド２６ａが台車２５に連結されている。このため、液圧シリンダ２６を伸縮させると台車２５が前後に移動する。往復移動装置としては、上記液圧シリンダに限らず、電動モータを駆動源とするもの等他の適当な構造のものとすることができる。
【００１７】
台車２５の左右両端部には下向きに垂下する縦フレーム２７，２７が設けられ、該左右一対の縦フレーム２７，２７の間にフレキシブルな掃引部材であるチェーン３０，…が上下に所定間隔をおいて張架されている。掃引部材であるチェーン３０の端部は、図４に示すように、シャックル３１が連結され、このシャックル３１は縦フレーム２７に取り付けられた自在継手３８とも連結されている。このように、掃引部材３０を、自在継手３８により縦フレーム２７に回転自在に取り付けておくと、台車の移動によって捩れが生じた時にもその捩れが解消される。なお、自在継手３８は、軸回りに回転自在であり、いわゆるスイベルを用いると、簡単かつコンパクトに掃引部材を取り付けることができるので好ましい。
【００１８】
なお、図６に示すように、掃引部材であるチェーン３０の張力が大きすぎると該チェーンが伝熱管３から浮き上がってしまい、十分に清掃ができなくなる場合が生じるので、これを若干弛めに張って、伝熱管に接しやすくしておくのが好ましい。また、伝熱管３の表面に固着したダストがあると、掃引部材３０が引っ掛かって切断されたり台車が止まったりするおそれがあるが、弛めに張っておくと逃げることができるので、このようなおそれはない。なお、掃引部材３０としては、上記チェーンの他、ワイヤ等のある程度フレキシブルな部材を用いることができる。
【００１９】
また、縦フレーム２７は、図５に示すように、台車２５に軸２８を介して揺動自在に取り付けておくのが好ましい。このようにしておくと、縦フレームの揺動によって掃引部材３０も揺動するので、ダストをより確実に除去できるほか、作業中に掃引部材であるチェーン３０に無理な力が作用してもその力を逃げることができ、チェーン３０の損傷を防ぐことができるという利点がある。
【００２０】
この清掃装置は、伝熱管配設部の上側に設けたレールに沿って移動する台車の両側に設けた一対の縦フレーム２７，２７に掃引部材３０の端部をそれぞれ取り付けているので、掃引部材３０が確実に伝熱管３の上面に接して移動するようにできる。このため、伝熱管に付着乃至堆積しているダストを効果的に除去できるのである。
【００２１】
つぎに、図７は上記掃引部材３０を水平に張架するとともに、垂直方法にも垂下して伝熱管３の側面と上面を清掃できるようにした例を表す。この例では、台車２５の前後両側に軸回りに回転自在な回動フレーム４０がそれぞれ設けられるとともに、台車２５の左右方向に軸４９で下向きコ字形のフレーム５０がそれぞれ回動自在に取り付けられている。上記回動フレーム４０，４０には、上方へ突出するアーム４２が取り付けられるとともに、掃引部材３０，…の上端部が取り付けられている。また、下向きコ字形のフレーム５０，５０にはそれぞれ縦フレーム５２，５２が取り付けられ、これら縦フレームにそれぞれ水平方向の掃引部材３０，…が取り付けられている。
【００２２】
一方、台車２５の移動範囲の端部付近には、図７に示すように、ケーシング２から突出する係合部材４３が設けられ、台車２５がその移動範囲の端部付近、すなわちケーシング２の内壁付近に達したとき、この係合部材４３がアーム４２に当接して該アームを押圧し、回動フレーム４０を軸回りに回動させて、それに取り付けられている縦向きの掃引部材３０を若干上向きに移動させる。この移動により、伝熱管３の外側面が擦られて清掃される。このように、垂直方向の掃引部材３０は伝熱管３の側面に接し、水平方向の掃引部材３０は伝熱管３の上面に接するようになっているので、同時に側面と上面の清掃を行うことができる。なお、掃引部材３０をスイベル等の自在継手３１で軸回りに回転自在に取り付けるのが好ましい点はすでに述べた通りである。
【００２３】
図８〜図１１は、ケーシング２の内壁付近に高圧空気を噴出するノズルを備えた空気管６０，６０を設けた例を表す。この空気管６０の中間部には、複数のノズル６１，…が設けられ、これらノズルから高圧の空気を噴出させることにより、ケーシング内壁付近の伝熱管３上と伝熱管どうしの間に堆積したダストＤを吹き飛ばすようになっている。ケーシング内壁付近には、掃引部材によって掻き集められたダストが堆積する傾向があるので、このように高圧空気でこれを除去するようにしておくのが好ましい。この空気管６０は、上記各実施形態の装置に設けておくのが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の熱交換器における伝熱管の清掃装置は、台車に取り付けて該台車とともに移動させるチェーン等の掃引部材で伝熱管の表面に付着又は堆積するダストを擦り取るものであり、掃引部材の両端部が台車に設けた縦フレームに取り付けられているので、簡単な構造ながら伝熱管を確実かつ効果的に清掃することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換器の正面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】要部の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図４】掃引部材取付け部の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図５】縦フレーム取付け部の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】水平掃引部材の張り方の説明図である。
【図７】掃引部材を水平方向及び垂直方向に設ける例を表す要部の説明図である。
【図８】高圧空気管を設けた熱交換器の正面図である。
【図９】その高圧空気管の説明図である。
【図１０】その機能の説明図である。
【図１１】その機能の説明図である。
【符号の説明】
１          熱交換器
２          ケーシング
３          伝熱管
６          低温流体入口
１０          低温流体出口
１１          高温排ガス入口
１２          高温排ガス出口
２０          レール
２１          車輪
２５          台車
２７          縦フレーム
３０          掃引部材（チェーン）
４０          回動フレーム
４２          アーム
６０          高圧空気管
【図１】
2004169970.tif 000003
【図２】
2004169970.tif 000004
【図３】
2004169970.tif 000005
【図４】
2004169970.tif 000006
【図５】
2004169970.tif 000007
【図６】
2004169970.tif 000008
【図７】
2004169970.tif 000009
【図８】
2004169970.tif 000010
【図９】
2004169970.tif 000011
【図１０】
2004169970.tif 000012
【図１１】
2004169970.tif 000013