(57)【要約】【課題】本発明の目的はプレート式熱交換器の運転効率を向上させて環境に悪影響を与えることなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置を提供することにある。【解決手段】プレート式熱交換器１はプレート（伝熱板）を積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成して熱交換を行う。洗浄ボール捕獲装置３，４に捕獲している洗浄ボール２を高温水に混入して熱交換器１の高温室に流入させて洗浄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記高温水に無機質材で形成された洗浄ボールを混入して前記プレート式熱交換器の高温室に流入させるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項２】
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を交互に形成して熱交換を行うプレート式熱交換器であって、比重を水と略等しく無機質材で形成された洗浄ボールが前記プレート式熱交換器の高温水入口と出口の間を循環移動されるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項３】
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記プレート式熱交換器の高温水入口配管に設けられた第１の洗浄ボール捕捉装置と、前記プレート式熱交換器の高温水出口配管に設けられた第２の洗浄ボール捕捉装置と、前記第１の洗浄ボール捕捉装置から高温水に混入して前記プレート式熱交換器の高温室に流入した後に前記第２の洗浄ボール捕捉装置に捕捉される無機質材で形成された洗浄ボールとを具備することを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄装置。
【請求項４】
プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を交互に形成し熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記プレート式熱交換器の高温水入口配管に設けられた第１の洗浄ボール捕捉装置と、前記プレート式熱交換器の高温水出口配管に設けられた第２の洗浄ボール捕捉装置と、前記第１と第２の洗浄ボール捕捉装置の間を前記高温水に混入して循環移動され、比重を水と略等しく無機質材で形成された洗浄ボールと、前記第１と第２の洗浄ボール捕捉装置の間における前記洗浄ボールが混入された前記高温水の流路を切替える流路切替弁とを具備することを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート式熱交換器を分解することなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−２６４６９８号公報
宿泊施設や集合住宅の浴室、厨房、洗面所等から出される生活排水、温泉プールや浴場、サウナ風呂等から出される排水の熱を回収し、これを給湯のための熱源として利用すべく熱交換器を含む種々の加熱システムがある。例えば、温泉を利用した浴場においては、泉源の泉水温度が低い場合にボイラを介して加熱し、浴槽に流入させている。
【０００３】
浴槽内の温水は使用頻度に応じて、適宜これを排水してきれいな新しい温水に交換、もしくは補充する必要がある。この場合、温水をそのまま排水しないで、熱交換器の高温側を通過させ保有している熱エネルギーを有効利用し、低温側を通過する低温の泉水を加温した後、排水するようにしている。
【０００４】
熱交換器には套管式とプレート式とがある。套管式は洗浄を容易に行えるけれども、構造が複雑で高価となる。一方、プレート式は構造が簡単で安価な利点を有するため、浴場のボイラ加熱システムに採用できれば好適である。しかしながら、プレート式は洗浄する際に運転を停止し、熱交換器を分解して伝熱板の洗浄を行い、再度組み立てする必要がある。このため温泉を利用した浴場では、プレート式熱交換器を採用するのが困難な状況にある。
【０００５】
排水される浴場内の温水には、髪の毛、垢、石鹸成分、その他様々な異物を含んでいる。熱交換器の高温室を形成する伝熱板（プレート）と伝熱板との間が数ｍｍ程度と狭いため、異物の一部は長期の使用によって残渣物として堆積する。また、伝熱面積を広くして伝熱効率を高めるために、伝熱板に波形の凹凸を形成しているため凹部に堆積し易くなる。残渣物が堆積すると流体の流れを阻害したり、伝熱板に付着して表面を覆い、溶解している物質が析出し伝熱効率を低下させることになる。
【０００６】
プレート式熱交換器を分解することなく洗浄するために、プレート間の高温室（流路）に洗浄用液体を入れ圧縮空気でエアーバブリングすると共に洗浄用液体の液面レベルを変化させて洗浄することが提案されている。このことは、例えば、上記特許文献１に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、プレート式熱交換器の運転を停止した上で洗浄用液体を注入し、圧縮空気を供給して洗浄している。しかし、プレート式熱交換器の運転を停止しているので運転効率が悪くなり、その上、洗浄用廃液による環境を悪化させるという問題点を有する。
【０００８】
本発明の目的はプレート式熱交換器の運転効率を向上させて環境に悪影響を与えることなく洗浄できるプレート式熱交換器の洗浄方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室を形成し熱交換を行うプレート式熱交換器であって、高温水に無機質材で形成された洗浄ボールを混入して高温室に流入させるようにしたことにある。
【００１０】
本発明に用いる洗浄ボールはセラミック、ガラスなどの無機質材によって比重を水と略等しく構成されている。なお、洗浄ボールの比重は水より若干大きくするのが望ましい。
【００１１】
本発明は高温水（排水）に洗浄ボールを混入して高温室に流入させ、高温室に堆積している異物に洗浄ボールを衝突させて除去しているので、プレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１３】
図１において、プレート式熱交換器１は入口配管５から高温水が流入し、出口配管６から流出する。また、低温水は入口配管７から流入して出口配管８から流出する。なお、以後、入口配管５を高温側入口、出口配管６を高温側出口、入口配管７を低温側入口、出口配管８を低温側出口と称することもある。入口配管５から流入する高温水と入口配管７から流入する低温水は図示しないポンプによって圧送されてくる。
【００１４】
高温水入口配管５には洗浄ボール２を捕捉する第１の洗浄ボール捕捉装置３が設けられている。また、高温水出口配管６には洗浄ボール２を捕捉する第２の洗浄ボール捕捉装置４が設けられている。洗浄ボール捕捉装置３，４はメッシュ状の捕捉網３ａ、４ａを備えている。捕捉網３ａ、４ａはメッシュの大きさが洗浄ボール２の径より小さく形成されている。
【００１５】
洗浄ボール２はセラミック、ガラス等の無機質材料で製作されている。無機質材料を用いたのは、プレート式熱交換器１のプレート（伝熱板）に対して腐蝕を起こさせないためである。ボール２の大きさは、例えば、０．５ｍｍ程度である。なお、図１は第１の洗浄ボール捕捉装置３が洗浄ボール２を捕捉している状態を示している。
【００１６】
高温水は三方切替弁９を通り第１の洗浄ボール捕捉装置３介して高温側入口５に導かれる。また、熱交換を行い高温側出口６から流出した高温水は第２の洗浄ボール捕捉装置４を通り三方切替弁１０を介して排水される。三方切替弁９、１０は電動弁で、３角の黒塗りが閉している状態を示している。
【００１７】
図２にプレート式熱交換器１の一例構成図を示す。
【００１８】
図２において、高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は長方形状で四隅に配管孔１１ｈあるいは１２ｈが穿設されている。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は、例えば表面に耐腐蝕性のメッキを施した銅板等で製作され、表面には無数の波形凹凸が形成されている。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２の表面は凹状に形成され、高温室１１ａあるいは低温室１２ａを形成している。
【００１９】
高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２は表面に無数の波形凹凸を形成して伝熱表面積を広くすると共に、流体（温水）に乱流を生じさせて熱交換効率を増大させるようにしている。両者は交互に積層され、熱交換器積層体１ａが構成される。高温側伝熱板１１と低温側伝熱板１２はエンドプレート１３、１４と結合棒１５、１６を使用し、図示しないボルトで一体構成される。
【００２０】
高温側伝熱板１１の配管孔１１ｈと低温側伝熱板１２の配管孔１２ｈには高温側の入口配管５、出口配管６と低温側の入口配管７、出口配管８がそれぞれ図示のように貫通して配置されている。高温側の入口配管５と出口配管６には伝熱板１１、１２間で形成される高温室１１ａに連通する切り込みが部分的に設けてあり、また、低温側の入口配管７と出口配管８には低温室１２ａに連通する切り込みが部分的に設けてあり、高温室１１ａ、低温室１２ａに流体を気密的に導入するように構成されている。
【００２１】
この構成において、三方切替弁９、１０を図１の状態にすると不要になった高温水は図３に示すように高温側入口５から高温室１１ａに流入して高温側出口６から流出する。高温側出口６から流出した高温水は三方切替弁１０を経由して排水される。この状態において、洗浄ボール２は第２の洗浄ボール捕捉装置４に捕捉されている。
【００２２】
一方、低温側入口７からは図３に示すように新しい冷水（泉水）が流入し低温室１２ａを経由して低温側出口８から流出して図示しないボイラに導かれる。低温側入口７から流入した冷水は高温室１１ａの壁を形成している伝熱板１１に接触して暖められ、すなわち熱交換が行われることになる。
【００２３】
このような熱交換を長期に亘り行うと、高温室１１ａには図４に示すように異物が堆積する。伝熱板１１と伝熱板１２との間、すなわち高温室１１ａの流路幅は数ｍｍ程度と狭く、また伝熱板１１、１２に波形凹凸を形成しているために異物を含んだ高温水が流入すると、凹部分に残渣物２０として堆積する。
【００２４】
異物２０は高温水の流れによって大部分排出されるが、僅かづつではあるが堆積する。残渣物２０が堆積すると高温水の流れを阻害したり、伝熱板１１、１２に付着して表面を覆い、溶解している物質が析出し伝熱効率が低下する。
【００２５】
さて、上述したようにして熱交換しているプレート式熱交換器１を洗浄するには三方切替弁９の横と下を開状態にし、三方切替弁１０の横と上を開状態にする。
高温水は三方切替弁９から第２の洗浄ボール捕捉装置４を経由して配管６から高温室１１ａに流入する。洗浄ボール捕捉装置４に捕捉されていた洗浄ボール２は高温水に混入して高温室１１ａに流入する。
【００２６】
洗浄ボール２は高温室１１ａに流入すると、図５に示すように伝熱板１１、１２の凹部に堆積している残渣物２０を衝突によって細かく砕くようになる。細かく砕かれた残渣物２０は高温水と共に配管５から流出する。残渣物２０を含む高温水は第１の洗浄ボール捕捉装置３を経由して三方切替弁１０を介して排出される。洗浄ボール２は図１に示すように第１の洗浄ボール捕捉装置３に捕獲される。
【００２７】
次に、三方切替弁９の横と上を開状態にし、三方切替弁１０の横と下を開状態にする。高温水は三方切替弁９から第１の洗浄ボール捕捉装置４を経由して配管５から高温室１１ａに流入する。洗浄ボール捕捉装置４に捕捉されていた洗浄ボール２は高温水に混入して高温室１１ａに流入する。洗浄ボール２は高温室１１ａに流入すると、上述したように伝熱板１１、１２の凹部に堆積している残渣物２０を衝突によって細かく砕き洗浄する。
【００２８】
細かく砕かれた残渣物２０は高温水と共に配管６から流出し、第２の洗浄ボール捕捉装置４を経由して三方切替弁１０を介して排出される。洗浄ボール２は第２の洗浄ボール捕捉装置４に捕獲される。
【００２９】
以後、同様なことを繰返し行い、三方切替弁置９、１０を切替えて第１と第２の洗浄ボール捕獲装置３と４の間を循環移動させて洗浄する。残渣物２０を効果的に除去するには、例えば一日に一回、３０分程度洗浄運転を行う。プレート式熱交換器１はこのような洗浄運転される場合にも熱交換を実行している。
【００３０】
このようにしてプレート式熱交換器の洗浄を行うのであるが、高温水（排水）に洗浄ボールを混入して高温室に流入させ、高温室に堆積している異物に洗浄ボールを衝突させて除去しているので、プレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。
【００３１】
また、上述の実施例は洗浄ボールを高温室に流入させるという簡単な構成であり、浴場などにも安価に実用化することができる。
【００３２】
なお、上述の実施例は洗浄ボールを循環移動させているが、高温水の水質によっては一方向に移動させるだけで洗浄できることは勿論のことである。
【００３３】
また、上述の実施例はプレート（伝熱板）が波状の凹凸を形成しているが、波状凹凸のないプレートであっても良いことは明らかなことである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は高温水に洗浄ボールを混入して高温室に流入させ、高温室に堆積している異物に洗浄ボールを衝突させて除去しているので、プレート式熱交換器の運転を停止させることなく洗浄できるので運転効率を向上させ、かつ環境に悪影響を与えることなく洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】プレート式熱交換器の一例を示す分解斜視図である。
【図３】プレート式熱交換器の流路を示す断面図である。
【図４】本発明を説明するための図である。
【図５】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１…プレート式熱交換器、２…洗浄ボール、３、４…洗浄ボール捕捉装置、５…高温側入口配管、６…高温側出口配管、７…低温側入口配管、８…低温側出口配管、９，１０…三方切替弁、１１…高温側伝熱板、１１ａ…高温室、１２…低温側伝熱板、１２ａ…低温室、１３、１４…エンドプレート、１５、１６…結合棒、２０…残渣物。
【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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