(57)【要約】      （修正有）【課題】伝熱部の汚損を防止する熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１００は、蒸気を供給する蒸気供給部２と、蒸気と熱交換する伝熱管３と、伝熱管を洗浄水で洗浄する洗浄部４とを備える。熱交換器は、蒸気を冷却する一方で、蒸気の熱を温水として熱回収する。洗浄部は、伝熱管上方から伝熱管に対して洗浄水を吹きかける。このとき、伝熱管に吹きかけられた洗浄水は、伝熱管の表面に付着した汚染物質を洗い流すか、又は、希釈する。これにより、伝熱管は洗浄され、汚損が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給する供給部と、
前記流体と熱交換する伝熱部と、
前記伝熱部を洗浄液で洗浄する洗浄部とを備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、
前記伝熱部は、前記流体から熱を回収し、
前記洗浄部は、前記伝熱部が回収する熱量に基づいて前記洗浄液の量を調整することを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器において、
前記伝熱部は、内部に熱媒体が流通する伝熱管であり、
前記洗浄部は、前記流体と熱交換した後の前記熱媒体の温度に基づいて前記洗浄液の量を調整することを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の熱交換器において、
前記供給部は、蒸気を供給することを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載の熱交換器において、
前記洗浄部は、前記洗浄液を前記伝熱部に噴霧することを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、流体と熱交換する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載の熱交換器は、蒸気を供給する蒸気供給管と、蒸気と熱交換する伝熱部としての冷却流体管とを備えている。冷却流体管の内部には、冷却流体が流通している。蒸気供給管から供給された蒸気は、冷却流体管と熱交換することによって冷却される。このとき、冷却された蒸気の一部は、凝縮して液体となり、冷却流体管の表面に付着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１７１０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように伝熱部の表面に凝縮液が付着すると、伝熱部が汚損する虞がある。例えば、蒸気中に油や腐食性物質等が含まれる場合、伝熱部の表面に凝縮液が付着したまま長時間放置されると、伝熱部が腐食する虞がある。
【０００５】
ここに開示された技術は、かかる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝熱部の汚損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された熱交換器は、流体を供給する供給部と、前記流体と熱交換する伝熱部と、前記伝熱部を洗浄液で洗浄する洗浄部とを備える。尚、ここでいう「洗浄」には、伝熱部への付着物質を完全に取り除くことだけでなく、付着物質を部分的に取り除くこと、又は、付着物質を希釈することも含まれる。
【発明の効果】
【０００７】
前記熱交換器によれば、伝熱部の表面が洗浄液によって洗浄されるので、伝熱部の汚損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、熱交換器の模式的な縦断面図である。
【図２】図２は、上方から見た洗浄部の配置図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る熱交換器１００の模式的な縦断面図である。図２は、上方から見た洗浄部４の配置図である。
【００１１】
熱交換器１００は、容器１０と、容器１０内に蒸気を供給する蒸気供給部２と、容器１０内に収容され、内部に冷却水が流通しており、蒸気と熱交換する伝熱管３と、伝熱管３に洗浄水をかけることによって伝熱管を洗浄する洗浄部４とを備えている。熱交換器１００は、蒸気と冷却水とを熱交換させ、蒸気を冷却する一方で蒸気の熱を温水として熱回収する。
【００１２】
容器１０は、円筒状に形成された周壁１１と、天井部１２と、底部１３とを有している。容器１０の下部は、蒸気が凝縮して生成されたドレンや洗浄水を貯留する貯留部１８となっている。底部１３には、貯留部１８に溜まったドレン等の液体を排出する第１排出管１４が接続されている。
【００１３】
容器１０の中央には、容器１０の軸心に沿って延びる大気開放管１５が設けられている。大気開放管１５の上部は、天井部１２を貫通して容器１０の外方まで延び、大気に開放されている。大気開放管１５の下部は、底部１３の近傍まで延び、下方に向かって開口している。尚、大気開放管１５の下端と底部１３との間には、間隙が設けられている。
【００１４】
また、容器１０の底部１３には、容器１０内に貯まり過ぎたドレンを排出するオーバーフロー管１６が設けられている。オーバーフロー管１６は、底部１３を貫通し、容器１０の軸心に沿って延びている。オーバーフロー管１６は、大気開放管１５よりも小径であり、大気開放管１５の下端から大気開放管１５内に進入している。オーバーフロー管１６の上端は、大気開放管１５の下端よりも高い位置に位置し、上方に開口している。オーバーフロー管１６の下端には、第２排出管１７が接続されている。
【００１５】
貯留部１８には、オーバーフロー管１６の上端の高さまでドレンが溜まるようになっている。オーバーフロー管１６の上端を超える量のドレンは、オーバーフロー管１６を介して第２排出管１７へ排出される。
【００１６】
蒸気供給部２は、容器１０の比較的上部に設けられている。蒸気供給部２には、蒸気供給管２２が接続されている。蒸気供給管２２には、例えば、蒸気使用装置の出口側又はドレンタンク等に接続されており、蒸気が供給される。
【００１７】
尚、蒸気供給部２は、供給部の一例であり、蒸気は、流体の一例である。
【００１８】
伝熱管３は、大気開放管１５の周囲を周回するようにコイル状に形成されている。伝熱管３の下端部に、冷却水供給管３１が接続され、伝熱管３の上端部に、冷却水排出管３２が接続されている。冷却水供給管３１から供給された冷却水は、伝熱管３の内部を流通し、冷却水排出管３２から排出される。冷却水は、伝熱管３を流通する際に蒸気と熱交換して蒸気から熱を回収する。冷却水供給管３１には、伝熱管３に供給される冷却水の温度を検出する第１温度センサ３０が設けられている。冷却水排出管３２には、伝熱管３から排出される冷却水の温度を検出する第２温度センサ３３が設けられている。
【００１９】
伝熱管３は、容器１０の貯留部１８よりも上方に配置されており、伝熱管３の下端部は、貯留部１８に貯留したドレンに浸からないようになっている。
【００２０】
尚、伝熱管３は、伝熱部の一例であり、冷却水は、熱媒体の一例である。
【００２１】
洗浄部４は、複数のスプレー４１と、スプレー４１に洗浄水を供給する洗浄水供給管４２と、洗浄水供給管４２に設けられ、洗浄水の供給量を調整する調整バルブ４３と、調整バルブ４３を制御する制御部４４とを有している。
【００２２】
スプレー４１は、容器１０内であって、伝熱管３の上方に設けられている。図２の例では、スプレー４１は、４個設けられている。４個のスプレー４１は、容器１０の軸心を中心に等間隔に配置されている。スプレー４１は、洗浄水を下方に向かって噴霧するように構成されている。図２は、噴霧された洗浄水を一点鎖線で表している。
【００２３】
制御部４４は、プロセッサで構成されており、第１センサ３０及び第２温度センサ３３からの検出信号が入力される。制御部４４は、第１センサ３０及び第２温度センサ３３の検出結果から求められる、伝熱管３が回収する熱量に基づいて調整バルブ４３、即ち、洗浄水の供給量を調整する。例えば、制御部４４は、伝熱管３から排出される冷却水の温度（以下、「出口温度」という）と、伝熱管３に供給される冷却水の温度（以下、「入口温度」という）との温度差が小さくなるほど（入口温度が略一定の場合には、単に出口温度が小さくなるほど。以下同様。）洗浄水の供給量が少なくなるように、調整バルブ４３の開度を制御する。また、制御部４４は、冷却水の温度差が所定値以下になると、洗浄水の供給を停止するように調整バルブ４３の開度を制御する。
【００２４】
このように構成された熱交換器１００の動作について説明する。
【００２５】
伝熱管３には、冷却水供給管３１から冷却水排出管３２へ向かって冷却水が流通している。一方で、蒸気供給部２から容器１０内に蒸気が供給される。容器１０内に供給された蒸気は、伝熱管３により冷却されて凝縮し、ドレンとなる。このとき、蒸気の熱は、伝熱管３を介して冷却水に伝わり、冷却水によって回収される。そのため、冷却水排出管３２から排出される冷却水は、温水となっている。冷却水排出管３２から排出される温水は、その後、様々な用途に利用され得る。
【００２６】
ドレンは、伝熱管３の表面に付着し、伝熱管３の表面を伝って、又は、伝熱管３の表面から滴下して、容器１０の貯留部１８に溜まっていく。貯留部１８に溜まったドレンは、通常、第１排出管１４を介して排出される。貯留部１８に溜まったドレンが多すぎる場合には、ドレンの一部はオーバーフロー管１６から排出される。
【００２７】
さらに、容器１０内の蒸気により容器１０内の圧力が高くなった場合には、大気開放管１５よりも外側の領域のドレン水位が蒸気に押し下げられ、押し下げられたドレンは、大気開放管１５を通ってオーバーフロー管１６から排出される。容器１０内の圧力がさらに大きくなると、ドレン水位は、大気開放管１５の下端近傍まで押し下げられ、蒸気の一部は大気開放管１５を介して容器１０外へ開放される。
【００２８】
このような動作において、伝熱管３の表面にはドレンが付着する。このとき、蒸気供給部２から供給される流体に油や腐食性物質等（以下、「汚損物質」という）が含まれていると、汚損物質が伝熱管３の表面に付着する。その状態が継続すると、伝熱管３が汚損する虞がある。
【００２９】
それに対し、熱交換器１００には洗浄部４が設けられている。洗浄部４は、伝熱管３の上方から伝熱管３に対して洗浄水を吹きかける。伝熱管３に吹きかけられた洗浄水は、伝熱管３の表面を伝って、又は、伝熱管３の表面から滴下していく。このとき、洗浄水は、伝熱管３の表面に付着した汚損物質を洗い流すか、又は、希釈する。これにより、伝熱管３は、洗浄され、汚損が抑制される。
【００３０】
洗浄水は、汚損物質と共に貯留部１８に貯留され、第１排出管１４又はオーバーフロー管１６を介して排出される。前述の如く、伝熱管３は、容器１０の貯留部１８よりも上方に配置されて、伝熱管３の下端部は貯留したドレンに浸からないようになっているので、貯留部１８に貯留する汚損物質による伝熱管３の汚損も回避される。
【００３１】
このとき、洗浄水の温度と伝熱管３を流通する冷却水の温度との関係しだいでは、蒸気から回収された熱が洗浄水に奪われることになり得る。そこで、冷却水の出口温度と入口温度との温度差が小さくなると、制御部４４による調整バルブ４３の制御によって洗浄水の供給量が低減される。これにより、回収する熱量を確保しつつ、伝熱管３の汚損を抑制することができる。
【００３２】
以上のように、熱交換器１００は、蒸気（流体）を供給する蒸気供給部２（供給部）と、蒸気と熱交換する伝熱管３（伝熱部）と、伝熱管３を洗浄水（洗浄液）で洗浄する洗浄部４とを備える。
【００３３】
この構成によれば、蒸気が凝縮して生成されるドレンと共に伝熱管３の表面に汚損物質が付着したとしても、洗浄部４によって汚損物質が洗浄される。これにより、伝熱管３の汚損を防止することができる。ひいては、伝熱管３を耐汚損性が高い材料で構成する必要が無いので、熱交換器１００のコストを低減することができる。
【００３４】
また、伝熱管３は、蒸気から熱を回収し、洗浄部４は、伝熱管３が回収する熱量に基づいて洗浄水の量を調整する。
【００３５】
つまり、洗浄液は、伝熱管３を流通する冷却水から熱を奪い得るので、伝熱管３の回収する熱量が少ない場合には、洗浄水の量が低減され、回収する熱量が確保される。
【００３６】
より詳しくは、伝熱管３は、内部に冷却水（熱媒体）が流通しており、洗浄部４は、蒸気と熱交換した後の冷却水の温度に基づいて洗浄水の量を調整する。
【００３７】
つまり、伝熱管３が回収する熱量は、冷却水の温度に基づいて判断される。
【００３８】
さらに、洗浄部４は、洗浄水を伝熱管３に噴霧する。
【００３９】
この構成によれば、洗浄水を伝熱管３の広範囲に吹きかけることができる。ひいては、洗浄部４の構成要素（例えば、スプレー４１）の個数を低減して、コストを抑制することができる。
【００４０】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００４１】
例えば、熱交換器１００の各要素の構成は、一例に過ぎず、様々な構成を採用することができる。
【００４２】
熱交換器１００は、伝熱部として伝熱管３を採用しているが、これに限られるものではない。伝熱管３は、コイル状でなくてもよい。また、伝熱管３は、フィンチューブ型であってもよい。さらには、伝熱部は、ヒートシンク等であってもよい。
【００４３】
さらに、伝熱管３は、貯留部１８のドレンに浸かるように構成されていてもよい。尚、伝熱管３の汚損をより効果的に抑制する観点からは、前述の如く、伝熱管３が貯留部１８のドレンに浸からない構成が好ましい。
【００４４】
洗浄部４は、スプレー４１を有しているが、洗浄液を伝熱部にかけることができる構成であれば、任意の構成を採用することができる。例えば、洗浄部４は、内部に洗浄水が流通し且つ、複数の供給孔が形成された配管であってよい。この場合、洗浄水が複数の供給孔から伝熱管３に滴下又は噴射される。また、洗浄部４の位置は、伝熱管３の上方に限られるものではない。洗浄部４は、伝熱管３に対して側方から洗浄水をかける構成であってもよい。ただし、伝熱管３に洗浄水を満遍なくかける観点からは、洗浄部４を伝熱管３の上方に配置することが好ましい。
【００４５】
また、洗浄液として洗浄水が採用されているが、これに限られるものではない。汚損物質を洗浄できるものであれば、水以外の液体であってもよい。
【００４６】
熱交換１００は、蒸気の熱を回収するように構成されているが、熱交換する対象は、蒸気に限られない。例えば、熱交換器は、水等の液体と熱交換して熱を回収する構成であってもよい。その場合、蒸気供給部２は、水（液体）供給部に置き換えられる。容器１０内には、比較的高温の水が供給される。高温の水と伝熱管３とが熱交換し、熱が冷却水に回収される。容器１０内に供給された水は、貯留部１８に貯留し、第１排出管１４又はオーバーフロー管１６を介して排出される。この構成の場合、貯留部１８がドレンを貯留する場合と比較し、貯留部１８の容量が拡大され得る。例えば、オーバーフロー管１６の上端がより高い位置に位置するようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、ここに開示された技術は、流体と熱交換する熱交換器について有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１００    熱交換器
２        蒸気供給部（供給部）
３        伝熱管（伝熱部）
４        洗浄部
【図１】
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【図２】
2017075752.tif 000004