(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水、河川水または下水等の汚水から熱を回収するシェル・チューブ形熱交換器のチューブ内部を該汚水と共に洗浄ボールを通過させてチューブの洗浄を行う熱回収装置の洗浄システムにおいて、
前記チューブ出側で汚水から洗浄ボールを捕集する捕集器と、該捕集器から前記チューブ入り側に至る配管路と、該配管路に前記捕集器から順次に設けられたボール循環ポンプ、ボール回収器及び三方弁と、前記ボール回収器に洗浄水を供給する洗浄水供給管とから構成され、
前記ボール回収器は、該ボール回収器の容器中央部にバスケットを内設し、該容器上部には前記ボール循環ポンプからの洗浄ボールを搬入出する入り側配管および出側配管、及び洗浄水供給管が接続し、該容器下部には前記バスケットを通った汚水または洗浄水を流出させる流出配管が設けられ、該流出配管及び洗浄ボールを搬出する前記出側配管の下流側がそれぞれ前記三方弁に接続していることを特徴とする熱回収装置の洗浄システム。
【請求項２】
海水、河川水または下水等の汚水から熱を回収するシエル・チューブ形熱交換器のチューブ内部を該汚水と共に洗浄ボールを通過させてチューブの洗浄を行う熱回収装置の洗浄システムにおいて、
前記チューブ出側で汚水から洗浄ボールを捕集する捕集器と、該捕集器から前記チューブ入り側に至る配管径路と、該配管経路に前記捕集器から順次に設けられたボール循環ポンプ、第１の三方弁、第１、２の少なくとも二つのボール回収器及び第２の三方弁と、前記各ボール回収器に供給弁を介して洗浄水を供給する各洗浄水供給管と、前記各ボール回収器からそれぞれ排水弁を介して洗浄水を排出する各洗浄水排水管とから構成され、
前記第１の三方弁の２つの出口のうちの一方が前記第１の回収器に、他方が前記第２の回収器につながり、
前記各ボール回収器は、それぞれ該回収器の容器中央部にバスケットを内設し、該容器上部には前記第１の三方弁からの洗浄ボールを搬入出する入り側配管および出側配管が接続し、該容器下部には前記バスケットを通った汚水または洗浄水を流出させる流出配管が設けられ、該容器底部には前記洗浄水排水管が接続され、
さらに前記第１の回収器の出側配管及び前記第２の出側配管が合流して前記第２の三方弁に接続していることを特徴とする熱回収装置の洗浄システム。
【請求項３】
海水、河川水または下水等の汚水から熱を回収するシエル・チューブ形熱交換器のチューブ内部を該汚水と共に洗浄ボールを通過させてチューブの洗浄を行う熱回収装置の洗浄システムにおいて、
前記チューブ出側で汚水から前記洗浄ボールを捕集する捕集器と、該捕集器から前記チューブ入り側に至る配管路と、該配管路に前記捕集器から順次に設けられたボール循環ポンプ、ボール回収器及び三方弁と、前記ボール回収器に洗浄水を供給する洗浄水供給管とから構成され、
前記ボール回収器は、該ボール回収器の容器中央部にバスケットを内設し、該容器上部にはボール循環ポンプからの洗浄ボールを搬入出する入り側配管および出側配管が接続し、該容器下部には前記バスケットを通った汚水を流出させる流出配管が設けられ、該容器底部に前記洗浄水供給管が接続され、該容器上部の出側配管及び該容器下部の流出配管がそれぞれ三方弁に接続されていることを特徴とする熱回収装置の洗浄システム。
【請求項４】
前記洗浄ボールはスポンジボールであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱回収装置の洗浄システム。
【請求項５】
前記洗浄水として上水または中水を用いることを特徴とする請求項１、２または３に記載の熱回収装置の洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、海水や河川水、下水等を熱源とする地域冷暖房システムで用いるに好適な熱回収装置の洗浄システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水、河川水、下水等を熱源とする地域冷暖房システムでは、これらの汚水から熱を回収するために各種熱交換器を使用している。これらいずれの方式の熱交換器においても、汚水に接する伝熱面にはよごれが付着するので、経時的に伝熱性能が低下する。
【０００３】
これを防止するために、従来から汚水側伝熱面の洗浄方式が各種開発されている。特にシェル・チューブ方式の熱交換器ではチューブ(伝熱管)の内側に汚水を流す方式とし、該管内に定期的にブラシやスポンジボール等でなるチューブ洗浄物体を通して伝熱管を洗浄している。
【０００４】
また伝熱管の洗浄の際、チューブ洗浄物体も汚れて洗浄能力が低下するので、定期的に熱交換器を分解するか、洗浄物体の回収器を開放して、洗浄物体を取り出し洗浄、または新品との交換を行っている。
【０００５】
なお、スポンジボールをチューブ洗浄物体とする洗浄システムは、火力発電プラントの復水器にも用いられている。（特公昭６３−３９８３９号公報）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来、生下水等極端に汚濁した流体から熱を回収するシステムでは、チューブ洗浄物体の取り出し、洗浄や交換の際に、汚濁物質に直接人手が接する、悪臭がする等作業環境が劣悪となる問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、チューブ洗浄ボール自身の洗浄作業をチューブ洗浄ボールの循環系内で行うことにより、装置メンテナンスの際に人が悪臭や汚濁物質から解放される熱回収装置の洗浄システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の熱回収装置の洗浄システム（以下、熱回収装置の洗浄システムを単に洗浄システムと略す）は、海水、河川水または下水等の汚水から熱を回収するシエル・チューブ形熱交換器のチューブ内部を該汚水と共に洗浄ボールを通過させてチューブの洗浄を行うシステムであって、チューブ出側で汚水から洗浄ボールを捕集する捕集器と、この捕集器からチューブ入り側に戻るように設けた配管路に捕集器から順次に設けられたボール循環ポンプ、ボール回収器及び三方弁と、ボール回収器に洗浄水を供給する洗浄水供給管とから構成されおり、さらにボール回収器は、この回収器の容器中央部にバスケットを内設し、容器上部にはボール循環ポンプからの洗浄ボールを搬入出する入り側配管および出側配管、及び洗浄水供給管が接続し、容器下部にはバスケットを通った汚水または洗浄水を流出させる流出配管が設けられ、この流出配管及び洗浄ボールを搬出する上記出側配管の下流側がそれぞれ三方弁に接続していることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の第２の洗浄システムは、概して第１の洗浄システムにおける一つのボール回収器を少なくとも２つに増やしたものであって、捕集器からチューブ入り側に至る配管径路に捕集器から順次に設けられたボール循環ポンプ、第１の三方弁、第１、２のボール回収器及び第２の三方弁と、各ボール回収器に供給弁を介して洗浄水を供給する各洗浄水供給管と、各ボール回収器からそれぞれ排水弁を介して洗浄水を排出する各洗浄水排水管とから構成され、そして第１の三方弁の２つの出口のうちの一方が第１の回収器に、他方が第２の回収器につながり、二つのボール回収器は、それぞれこの回収器の容器中央部にバスケットを内設し、容器上部には第１の三方弁からの洗浄ボールを搬入出する入り側配管および出側配管が接続し、容器下部にはバスケットを通った汚水または洗浄水を流出させる流出配管が設けられ、容器底部には洗浄水排水管が接続され、さらに第１の回収器の出側配管及び第２の出側配管が合流して第２の三方弁に接続していることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の第３の洗浄システムは、第１の洗浄システムにおいてボール回収器の容器上部の上部から洗浄水を供給するのに対して、この洗浄水をボール回収器の容器底部から供給するように構成したもので、その他は第１の洗浄システムと同じに構成されている。
【００１１】
上記第１〜３の洗浄システムで用いる洗浄ボールはスポンジボールであることが好ましく、また洗浄水として上水または中水を用いるのがよい。さらに上記第１〜３の洗浄システムは、汚水が生下水である場合に適用するのが特に好都合である。
【００１２】
【作用】
本発明の第１の洗浄システムにおいて、熱交換器のチューブ内を洗浄する場合は、ボール循環ポンプを駆動して、熱交換器のチューブから出た洗浄ボール（スポンジボール）を、捕集器からボール循環ポンプを経て、ボール回収器内のバスケットより上から出側配管を通って、三方弁を介してチューブ入り側に至る循環路を循環させる。この時、三方弁はボール回収器の出側配管と熱交換器のチューブ間経路を開き、ボール回収器下部の流出管と熱交換器のチューブ間経路を閉じている。
【００１３】
一方、スポンジボールを洗浄する場合は、ボール循環ポンプを駆動して、熱交換器のチューブから出た洗浄ボール(スポンジボール)は、捕集器からボール循環ポンプを経て、ボール回収器内に入った時にそれらをバスケット内に回収する。この時、スポンジボールを運んできた汚水はボール回収器の容器の下部に設けた流出管から排出し、三方弁を介して熱交換器のチューブに戻す。三方弁はボール回収器の出側配管と熱交換器のチューブ間経路を閉じ、ボール回収器下部の流出管と熱交換器のチューブ間経路を開いている。スポンジボールがボール回収器のバスケット内に回収された後に、ボール循環ポンプを停止し、洗浄水供給管からボール回収器に洗浄水を供給し、それによりスポンジボールを洗浄する。この洗浄水の排水は、ボール回収器の流出管から三方弁を介して熱交換器のチューブ入り側に達する。
【００１４】
本発明の第２の洗浄システムは、複数のボール回収器を備えており、一つボール回収器でスポンジボールを洗浄している間にも、もう一つのボール回収器を通じてスポンジボールの循環路を形成して、熱交換器のチューブの洗浄を行うように構成したもので、第１、第２の三方弁の開閉操作により、第１の洗浄システムでは順次に行う熱交換器のチューブ内の洗浄とスポンジボールの洗浄とを同じに行うことができる。ただし、洗浄水の排水はボール回収器底部の洗浄水排水管から放出されることになる。
【００１５】
本発明の第３の洗浄システムにおいては、ボール回収器のバスケット内に回収されたスポンジボールは、ボール回収器底部から供給される洗浄水で洗浄されるので、スポンジボールに付着した汚濁物が浮上しやすくなるメリットがある。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
図１に本発明による洗浄システムを下水道ポンプ場の熱回収装置に適用した一実施例を示す。一般に、生下水や河川水、海水から熱を回収するための熱交換器では、汚水中の浮遊物質により伝熱管内にスケールやスライムが成長し、伝熱性能が著しく低下する。これを防止するために、定期的にブラシやスポンジボール等のチューブ洗浄物体を伝熱管(チューブ)内に通して管内を洗浄している。
【００１７】
本実施例ではスポンジボールをチューブ洗浄物体として使用するシステムを対象に説明する。図１に示すように、生下水は、粗目スクリーンで大きなゴミを取り除かれ、沈砂池で砂を除去され、次いで細目スクリーンにより、粗目スクリーンで取り除くことができなかった小さなゴミを取り除かれ、そしてポンプますに導かれる。ポンプます内の生下水は、揚水ポンプ（図示せず）で揚水され、下流のポンプ場や下水処理場に送られる。
【００１８】
一方、生下水から熱を回収するシステムは、ポンプますから生下水の一部を汲み揚げるポンプ20と、それに順次に配管接続されたオートストレーナ５及び熱交換器１とからなる循環系である。熱交換器１は、シェル・チューブ形で、互いに並列配置された複数の伝熱管１ａと、これら伝熱管１ａを囲うシェル１ｂとから構成されている。オートストレーナ５は、汲み揚げられた生下水から髪の毛等の細かなゴミを取り除く。そしてオートストレーナ５から熱交換器１に導かれた生下水は、複数の伝熱管１ａ内を流れる際に、管１ａ外を流れる熱媒体(破線で流れを示す)と熱交換して、再びポンプますに戻る。
【００１９】
熱交換器１の洗浄システムは、熱交換器１の伝熱管１ａを生下水と共に通ったチューブ洗浄物体なるスポンジボール４を捕集するボール捕集器２と、このボール捕集器２において生下水の循環路から分岐し伝熱管１ａ入り側に至る配管路に、順次に設けられたボール循環ポンプ７、ストップバルブ８、ボール回収器３および三方弁６と、ボール回収器３に供給弁１０を介して洗浄水を供給する洗浄水供給管９とから構成されている。そしてボール捕集器２は、その容器内に、生下水の流れに対して交わる方向に設けられた軸２ｂと、該軸２ｂに回転自在に取り付けられた格子２ａを有している。ボール回収器３は、その容器内部にバスケット３ａを有し、容器上部には生下水と共にスポンジボール４を搬入、搬出する各配管と洗浄水供給管９が接続され、また容器下部にはバスケット３ａを通った水を流出させる出側配管が接続されており、この出側配管及びスポンジボール４の搬出管は三方弁６に接続している。
【００２０】
本発明に係る洗浄システムでは、スポンジボール４は、ボール循環ポンプ７によりストップバルブ８、ボール回収器３、三方弁６、伝熱管１ａ、ボール捕集器２を循環することにより伝熱管１ａ内を洗浄する。また必要に応じて供給弁10を開いて洗浄水供給管９を通じてボール回収器３に洗浄水を供給してスポンジボール４自身を洗浄する。
【００２１】
次に図２、図３を用いて本発明によるボールの洗浄方法について説明する。まず、図２に示すように、ボール回収機器３内のバスケット３ａを生下水が通過する方向に３方弁６を切り替える。このように生下水を流すと、洗浄システム内を循環しているスポンジボール４はバスケット３ａに回収される。回収が終了した時点で図３に示すようにストップバルブ８を閉じてボール回収器３への生下水の流入を停止した後、供給弁10を開いて洗浄水をボール回収器３に注入する。このときボール回収器３内に残留している生下水は、３方弁６を通過して熱交換器１、ボール捕集器２を経てポンプますに排出されるのでボール回収器３内は洗浄水で満たされる。スポンジボール４及びバスケット３ａを洗浄した洗浄水は、３方弁６を通過して熱交換器１、ボール捕集器２を経てポンプますに排出される。
【００２２】
ボール捕集器２内の格子２ａは、このとき図４に示すように回転軸２ｂを中心に回転させ上下を反転させるか、または図５に示すように格子２ａ面が流れに平行になるように設置してもよい。図４に示すように回転軸２ｂを中心に回転させ上下を反転すると格子２ａ上面に付着した髪の毛等の繊維物質や汚れを水流で洗い流すことができる。また、図５に示すように設置すると髪の毛等の繊維物質の格子２ａ面への付着を防止できる。更にスポンジボール４の洗浄時間に応じて、最初は図４に示すように回転軸２ｂを中心に回転させ上下を反転させ格子２ａ上面に付着した髪の毛等の繊維物質や汚れを水流で洗い流し、次にスポンジボール４の洗浄が終了するまで図５に示すように設置して髪の毛等の繊維物質の格子２ａ面への付着を防止することもできる。
【００２３】
なお、スポンジボール４が磨滅したり、劣化して伝熱管１ａの洗浄力が低下した際に交換する必要があるが、このとき事前に本発明によりスポンジボール４とボール回収器３を洗浄しておけば、悪臭や汚濁物質に接することなく交換作業ができることは言うまでもない。
【００２４】
図６に本発明の他の実施例を示す。この実施例は、図１に示す洗浄システムに加えて、ボール回収器３の容器底部に洗浄水排水管11と排水弁12を設けたものである。このように構成すると排水弁12を開くことにより、ボール回収器３内に残留している生下水やスポンジボール４及びバスケット３ａを洗浄した洗浄水を直接ポンプますに排出できるので、図１の実施例のように３方弁６、熱交換器１、ボール捕集器２を経てポンプますに排出する場合に比べ管路抵抗を小さくでき、洗浄水供給ポンプ（図示せず）の入力を低減できる。
【００２５】
図７は本発明のまた他の実施例を示す。この実施例では、ボール回収器を２セット設け、一方のボール回収器に回収したボールを洗浄している間に他方のボール回収器内のスポンジボールで伝熱管１aを洗浄できるように構成した。このため、第１の３方弁６-1、第２の３方弁６-2の二つの３方弁と、４つの逆止弁13-1、13-2、13-3、13-4と、供給２方弁14及び止め弁15を設けてある。このように構成すると伝熱管１ａの洗浄とスポンジボール４の洗浄を同時に行うことができるので、汚れの激しい流体から熱を回収するシステムには好適である。図７は、第１のボール回収器３-1にスポンジボール４を回収しながら第２のボール回収器３-2内のスポンジボール４を洗浄している状態を示す。このとき、排水弁12-1は閉、排水弁12-2は開であり、生下水はボール循環ポンプ７、ストップバルブ８、三方弁６−１、ボール回収器３−１、逆止弁13-1、三方弁６−２、熱交換器１、ボール捕集器２を経てポンプますに流入し、洗浄水は供給２方弁14を通してボール回収器３−２に注入され排水管11-2から排出される。
【００２６】
図８は本発明のまた他の実施例を示す。この実施例では、図６に示す洗浄システムにおいてボール循環ポンプ７の後に図６に示すストップバルブ８の代わりに３方弁13を設けた。このように構成すると、図６に示す実施例のようにストップバルブ８と供給弁10の２個の弁を操作することなく３方弁13のみの操作で同様の作用ができるので、制御のシーケンスが簡略化できる利点がある。
【００２７】
図９に示す実施例は、図８の実施例の洗浄システムから洗浄水排水管11と排水弁12を省いたものである。本実施例によると、システム構成を簡略化できる。
【００２８】
図10は本発明のまた他の実施例を示す。この実施例は、ボールの洗浄水をボール回収器３の下方から注入するようにした点が図１の実施例と異なる。図10の実施例ではスポンジボール４を洗浄する際には、ストップバルブ８を閉じ３方弁６を図の方向に設定する。その後供給弁10を開き洗浄水をボール回収器３に注入すると、スポンジボール４とバスケット３ａを洗浄した洗浄水はボール回収器３の上部の流路から流出するので、バスケット３ａを通過する流れはスポンジボール４を回収するときの生下水の流れと逆になり、バスケット３ａに付着した髪の毛等の繊維質や汚れを洗い流す効果を生じる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、チューブ洗浄物体をボール回収器の中で洗浄できるので、悪臭や汚濁物質に接することなく洗浄物体の洗浄作業を自動的におこなうことが可能となる効果があり、またチューブ洗浄物体を交換する際にもあらかじめチューブ洗浄物体を洗浄できるので、悪臭や汚濁物質に接することなく作業ができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例となる熱回収装置の洗浄システムの構成図。
【図２】一実施例の洗浄システムにおけるスポンジボール回収時の作動を説明する図。
【図３】一実施例の洗浄システムにおけるスポンジボール洗浄時の作動を説明する図。
【図４】一実施例の洗浄システムにおけるボール捕集器の作動状態（格子反転）を説明する図。
【図５】一実施例の洗浄システムにおけるボール捕集器の作動状態（格子平行）を説明する図。
【図６】本発明の他の実施例となる洗浄システムの構成図。
【図７】本発明のまた他の実施例で２セットのボール回収器を備えた洗浄システムの構成図。
【図８】本発明による洗浄システムのさらに他の実施例を説明する図。
【図９】本発明による洗浄システムのさらに他の実施例を説明する図。
【図１０】本発明による洗浄システムのさらに他の実施例を説明する図。
【符号の説明】
１  熱交換器
１ａ  伝熱管
１ｂ  シェル
２  ボール捕集器
３、３-1、３-2  ボール回収器
３ａ  バスケット
４  スポンジボール
６、６-1、６-2  ３方弁
８  ストップバルブ
９  洗浄水供給管
１０  供給弁
１１、１１-1、１１-2  排水管
１２、１２-1、１２-2  排水弁
【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】
0003837676.tif 000007
【図７】
0003837676.tif 000008
【図８】
0003837676.tif 000009
【図９】
0003837676.tif 000010
【図１０】
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