JP2010032118A

JP2010032118A - チューブ洗浄装置及び熱交換器

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Publication number: JP2010032118A
Application number: JP2008194716A
Authority: JP
Inventors: Osayuki Inoue; 修行井上; Masakazu Fujimoto; 正和藤本
Original assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Current assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても簡単に取り付け可能なチューブ洗浄装置及び熱交換器を提供すること。
【解決手段】チューブ洗浄装置１０は、チューブ２の内面に付着した異物を除去する掃除材９と、掃除材９を収納する筒状の収納器８と、収納器８を管板３に取り付ける板状の保持板７とを備え、保持板７に大径部７ｂと小径部７ｓとして貫通孔７がチューブ２の開口に対応して形成され、収納器８の側壁８ｓに保持板７の小径部７ｓと嵌合する窪み８ｄが形成されている。熱交換器１は、チューブ２と、複数のチューブ２を収容して第２の流体Ｆ２をチューブ２の外面との間に流す胴体５と、第１の流体室４を胴体５の隣に形成する第１の流体室形成筒６と、胴体５の内部と第１の流体室４とを区画しつつチューブ２の端部２ｅを支持する管板３と、第１の流体室４に設置されたチューブ洗浄装置１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はチューブ洗浄装置及び熱交換器に関し、特に接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても簡単に取り付けることができるチューブ洗浄装置及びこのチューブ洗浄装置を備える熱交換器に関する。

異物やスケール成分を含む流体を内部に流すチューブを有する熱交換器の、チューブ内を洗浄する洗浄装置として、ブラシやスポンジボール等の掃除材を収納する収納器をチューブの両端に設け、チューブ内を流れる流体の動力を利用してチューブ内に掃除材を通過させてチューブ内を掃除するチューブ掃除装置がある。このようなチューブ掃除装置が取り付けられる熱交換器は、熱交換器のチューブ内に連通する水室と、チューブ内の流体と熱交換するチューブの外側の流体とを管板で隔てている。チューブは、管板に拡管等の方法で取り付けられている。チューブ掃除装置を熱交換器に取り付ける際、収納器の管板接触面を外側に向けて縁曲げして収納器の曲げ部を形成し、この曲げ部を、収納器を保持する保持板と管板とで挟み込んで保持することにより、取り外し自由で流体の流れが減少されることなく、エロージョンの発生もなくしたものがある（例えば特許文献１参照。）。
特公平３−１８１２０号公報（第２頁第４欄、図１）

しかしながら、上記のチューブ掃除装置は、単に収納器の曲げ部を保持板と管板とで挟み込んで保持するものであるため、保持板を管板に取り付けるまでの間に収納器が保持板から落下することがあり、接着剤などで保持板に仮止めしてから取り付けるなどの措置が必要であった。

本発明は上述の課題に鑑み、接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても簡単に取り付けることができるチューブ洗浄装置及びこのチューブ洗浄装置を備える熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係るチューブ洗浄装置は、例えば図１に示すように、第１の流体Ｆ１を内部に流すチューブ２と、複数のチューブ２を収容する胴体５と、複数のチューブ２の内部と連通する第１の流体室４を胴体５の隣に形成する第１の流体室形成筒６と、胴体５と第１の流体室形成筒６との間に設けられてチューブ２の端部２ｅを支持する管板３と、を有する熱交換器１の第１の流体室４内に設けられるチューブ洗浄装置１０であって；チューブ２の内面に付着した異物を除去する掃除材９と；掃除材９を収納する筒状の収納器８と；収納器８を管板３に取り付ける板状の保持板７であって、管板３に取り付けられたときにチューブ２の開口に対応する貫通孔７ｈが、厚さ方向で大きさが異なる胴体５側の大径部７ｂと大径部７ｂよりも小さい第１の流体室形成筒６側の小径部７ｓとして形成された保持板７とを備え；収納器８が、前記筒状を形成する側壁８ｓ（例えば図３（ａ）参照）を有し、側壁８ｓ（例えば図３（ａ）参照）に保持板７の小径部７ｓと嵌合する窪み８ｄが形成されている。

このように構成すると、収納器が側壁に保持板の小径部と嵌合する窪みが形成されているので、収納器の窪みを保持板の小径部に嵌合することができ、接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても収納器が保持板から落下することがなくなり、チューブ洗浄装置を熱交換器に簡単に取り付けることができる。

また、本発明の第２の態様に係るチューブ洗浄装置は、例えば図３及び図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係るチューブ洗浄装置１０において、収納器８が、管板３に取り付けられる端部に、外径が、大径部７ｂよりも小さく小径部７ｓよりも大きく、かつ、隣接する部分の側壁８ｓの外径よりも大きい拡大端部８ｅが形成され、側壁８ｓに、第１の流体Ｆ１を通す流通孔８ｈが、前記筒状の軸方向に延びる第１の流通孔８ｈａと第２の流通孔８ｈｂとの間に前記筒状の軸方向に延びる側面柱８ｃが存在するように形成され、側面柱８ｃに突起８ｐが形成され、拡大端部８ｅと突起８ｐとの間が窪み８ｄとして形成されると共に、側面柱８ｃが弾性変形するように構成されている。

このように構成すると、拡大端部と突起との間が窪みとして形成されると共に側面柱が弾性変形するように構成されているので、収納器の保持板への嵌合を円滑に行うことができる。

また、本発明の第３の態様に係る熱交換器は、例えば図１及び図２に示すように、第１の流体Ｆ１を内部に流すチューブ２と；複数のチューブ２を収容し、第２の流体Ｆ２をチューブ２の外面との間に流す胴体５と；複数のチューブ２の内部と連通する第１の流体室４を胴体５の隣に形成する第１の流体室形成筒６と；胴体５の内部と第１の流体室４とを区画するように設けられ、チューブ２の端部２ｅを支持する管板３と；第１の流体室４に設置された上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係るチューブ洗浄装置１０とを備える。

このように構成すると、接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても収納器が保持板から落下することがないチューブ洗浄装置を備えることとなり、チューブ洗浄装置の付け外しが簡単に行うことができる熱交換器となる。

本発明によれば、収納器が側壁に保持板の小径部と嵌合する窪みが形成されているので、収納器の窪みを保持板の小径部に嵌合することができ、接着剤等の材料を用いて仮止めしなくても収納器が保持板から落下することがなくなり、チューブ洗浄装置を熱交換器に簡単に取り付けることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１及び図２を主に参照して、本発明の第１の実施の形態に係るチューブ洗浄装置１０及び本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器１を説明する。図１は、チューブ洗浄装置１０を備える熱交換器１の部分縦断面図である。図２は、熱交換器１回りの概略構成図である。チューブ洗浄装置１０は、チューブ２の内壁を洗浄する掃除材９と、掃除材９を収納する収納器８と、収納器８を熱交換器１の管板３に取り付ける保持板７とを備えている。他方、熱交換器１は、チューブ２と、チューブ２を収容する胴体５と、第１の流体室形成筒６と、胴体５と第１の流体室形成筒６とを隔てる管板３と、上述のチューブ洗浄装置１０とを備えている。ここで、チューブ洗浄装置１０の詳細を説明するのに先立って、熱交換器１の概要を説明する。

図２を主に参照し、図１も併せて参照して、熱交換器１の概要を説明する。熱交換器１は、典型的には、冷凍機やヒートポンプの構成部材である蒸発器や凝縮器に用いられる多管式熱交換器（シェルアンドチューブ型熱交換器）である。チューブ２は、第１の流体としての冷水あるいは冷却水（以下、本実施の形態では第１の流体が冷水Ｆ１であるとして説明する。）を内部に流す部材である。熱交換器１は複数のチューブ２を有しており、複数のチューブ２は胴体５に収容されている。胴体５は、筒状に形成された部材であり、その軸直角方向断面は、典型的には円形であるが、楕円形や、四角形を含む多角形であってもよい。胴体５の両端には管板３が設けられている。管板３は、胴体５の両端を塞ぐと共に、複数のチューブ２の端部２ｅ（図１参照）を支持している。各チューブ２の端部２ｅは、胴体５の外側で開口しており、チューブ２の内部と胴体５の内部とは互いに連通しないようになっている。チューブ２の管板３への取り付けは、管板３にあらかじめ形成されたチューブ取付孔にチューブ２を挿通し、挿通部分のチューブ２の先端２ｅを拡げることにより、チューブ２を管板３に緊密に嵌合させるようにして気密及び耐圧を確保している。チューブ２の先端２ｅは、管板３よりも反胴体５側にわずかに突出している。胴体５の内部には第２の流体としての冷媒Ｆ２が流れ、チューブ２内の冷水Ｆ１と冷媒Ｆ２との間で熱交換が行われるように構成されている。胴体５には、冷媒Ｆ２を導入する導入管５ｐＡと、冷媒Ｆ２を導出する導出管５ｐＢとが設けられている。

胴体５の両端には、それぞれ管板３を挟んで第１の流体室形成筒としての水室形成筒６が設けられている。水室形成筒６は、典型的には胴体５と同様の断面形状を有している。水室形成筒６は、その内部に、第１の流体室としての水室４（図１参照）を形成する。水室４は、各チューブ２の内部と連通している。水室形成筒６の、管板３とは反対側の両端部には、蓋６ｆＡ、６ｆＢがそれぞれ取り外し可能に取り付けられている。蓋６ｆＡ、６ｆＢを取り外すことで両水室４にアクセスできるため、両水室４には比較的アクセスしやすい構成となっている。したがって、本実施の形態では、水室４と連通するチューブ２内には外部からの異物（スケール成分を含む）が混入する可能性のある冷水Ｆ１を流し、チューブ２外側の胴体５内には外部からの異物混入のない冷媒Ｆ２を流すこととしている。一方の蓋６ｆＡには、冷水Ｆ１を水室４に対して導出入する短管６ｓＡが取り付けられている。他方の蓋６ｆＢには、冷水Ｆ１を水室４に対して導出入する短管６ｓＢが取り付けられている。なお、短管６ｓＡ、６ｓＢは、水室形成筒６に取り付けられていてもよい。

短管６ｓＡには、配管１２が接続されている。配管１２には、冷水Ｆ１を熱交換器１に向けて圧送する冷水ポンプ２１と、配管１２の流路を遮断する二方弁２２が配設されている。二方弁２２は、冷水ポンプ２１の吐出側に配設されている。他方、短管６ｓＢには、水室４に対して冷水Ｆ１を導出入する配管１３が接続されている。配管１３には、配管の１３の流路を遮断する二方弁２３が配設されている。冷水ポンプ２１と二方弁２２との間の配管１２と、二方弁２３と短管６ｓＢとの間の配管１３とは、配管１５を介して連通している。配管１５には、配管の１５の流路を遮断する二方弁２５が配設されている。二方弁２２と短管６ｓＡとの間の配管１２と、二方弁２３よりも下流側の配管１３とは、配管１６を介して連通している。配管１６には、配管の１６の流路を遮断する二方弁２６が配設されている。

次に図１を主に参照し、図２も併せて参照して、チューブ洗浄装置１０の詳細を説明する。掃除材９は、冷水Ｆ１の圧力を受ける受圧部９ａと、チューブ２の内面に付着した異物を除去するための除去部材としての洗浄ブラシ９ｂとを有している。受圧部９ａは、円錐形を呈しており、円錐形の底面部分が冷水Ｆ１の流れを受け止めて、掃除材９の推進力を得ることができるように構成されている。受圧部９ａの円錐形の底面の直径は、胴体５内部のチューブ２（拡張部分以外のチューブ２）の内径よりもわずかに小さくなっている（典型的には、チューブ２内における掃除材９の移動を阻害しない範囲で冷水Ｆ１を受ける面積をできるだけ大きくした大きさ）。１つの掃除材９は２つの受圧部９ａを有している。２つの受圧部９ａは、円錐形の底面が対向するように配置され、軸棒９ｃの両端に取り付けられている。受圧部９ａは、円錐形の底面を省略して、円錐の母線が形成する面の内側で冷水Ｆ１の流れを受け止めるようにしてもよい。洗浄ブラシ９ｂは、合成樹脂等で形成された毛材が、軸棒９ｃから外側に放射状に伸びるように、また、外側に現れる毛材が密になるように、軸棒９ｃに取り付けられている。洗浄ブラシ９ｂは、両受圧部９ａの間に設けられている。洗浄ブラシ９ｂは、典型的には、軸直角断面の外径がチューブ２の内径よりも大きくなっている。このようにして、洗浄ブラシ９ｂは実質的にチューブ２の内面の全周に接触するように構成されている。実質的にチューブ２の内面の全周に接触するとは、微視的に見れば毛材と毛材との間に隙間が存在する場合であっても、チューブ２の内面の各部分が同様の割合で毛材に接触している状態である。上記の掃除材９は、冷水Ｆ１の流れの下流側の収納器８に収納される。なお、洗浄ブラシ９ｂの軸直角断面の外径がチューブ２の内径より若干小さい場合（例えば、チューブ２の内径が１７．８ｍｍに対し、洗浄ブラシ９ｂの外径が１７．５ｍｍ）でも、洗浄ブラシ９ｂは、チューブ２の内面の少なくとも一部には接触し、またチューブ２内を旋回しながら移動すると推察されるため、洗浄効果は発揮される。

ここで図３を併せて参照して、収納器８の詳細な構成を説明する。図３は収納器８の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は軸平行方向断面図である。収納器８は、基本形状が筒状に形成されており、本実施の形態では円筒形となっている。この円筒形の部分を側壁８ｓということとする。なお、基本形状が円筒形状であるゆえ、実際の形状は円筒状から変形が加えられている。収納器８の円筒状の側壁８ｓの一方の端部は塞がれた端面８ｆとなっており、反対側の端部は管板３（図１参照）に接続される拡大端部８ｅを介して開口８ａとなっている。端面８ｆは、中心に掃除材９（図１参照）の一部である受圧部９ａの頂部が嵌る中心孔８ｆｃが形成されており、中心孔８ｆｃの周囲に冷水Ｆ１（図１参照）の通過が可能な通過孔８ｆｈが形成されている。中心孔８ｆｃは、典型的には、受圧部９ａの頂部が嵌ったときに、洗浄ブラシ９ｂのチューブ２側の先端底部が収納器８の内面底部に突っ張るだけとなり、洗浄ブラシ９ｂの軸方向中間部及び端面８ｆ側は収納器８に接触しない位置及び大きさに形成されている。端面８ｆ側の側壁８ｓの内径は、洗浄ブラシ９ｂの外径よりもやや大きく、典型的には１〜２ｍｍ程度大きく形成されている。側壁８ｓの開口８ａ側の端部に隣接して、この隣接する部分の側壁８ｓよりも外径及び内径共に一回り大きい拡大端部８ｅが形成されている。拡大端部８ｅは、これに続く側壁８ｓとの境に段差が形成されている。拡大端部８ｅの内径は、管板３（図１参照）に取り付けられたチューブ２（図１参照）の拡げられた部分２ｅの外径よりも大きく形成されている。また、拡大端部８ｅの内側の深さ（一段広がった部分の軸方向の長さ）は、管板３からチューブ２が突出した長さよりも長く形成されている。拡大端部８ｅに隣接する側壁８ｓの内径は、チューブ２の内径よりもわずかに大きく、典型的には１〜２ｍｍ程度大きく形成されている。このように、拡大端部８ｅに隣接する側壁８ｓの内径とチューブ２の内径との差を小さくすることで、両者間の段差を小さくして掃除材９（図１参照）のスムーズな移動を可能にしている。

側壁８ｓは、円筒状の軸方向中間部分が膨らんだ外観形状を呈している。換言すれば、側壁８ｓは、円筒状の軸直角方向の断面における周長が、軸方向に進むにつれて徐々に長くなった後、最大周長となる部分を過ぎると徐々に短くなるように形成されている。このように形成された側壁８ｓの輪郭線は、円筒状の軸を含む断面において、ゆるやかな円弧状になっている。このように、円筒状の軸方向中間部分が膨らんで形成されていると、掃除材９（図１参照）が収納器８に収納されたときに洗浄ブラシ９ｂの全長すべてが収納器８に接触することがなく、例えば洗浄ブラシ９ｂ両端だけが収納器８に接触することとなり、掃除材９が冷水Ｆ１の流れを受けて動き出す際の掃除材９と収納器８との摩擦力が小さくなって、冷水Ｆ１の流速が比較的小さくても掃除材９を動かすことができる。さらに、受圧部９ａの頂部が中心孔８ｆｃに嵌って洗浄ブラシ９ｂの一端だけが収納器８に接触することとなる場合は、さらに掃除材９と収納器８との摩擦力が小さくなって、冷水Ｆ１の流速がさらに小さくても掃除材９を動かすことができる。また、側壁８ｓの長さ（端面８ｆの内側面から拡大端部８ｅとの境界の段差までの距離）は、冷水Ｆ１の流れ抵抗の増大を抑制する観点からは長くする方がよく、掃除材９がチューブ２内に入りやすくする観点からは短くする方がよいところ、２つの受圧部９ａの円錐底面間の距離の１．７〜２．５倍程度とするとよい。また、側壁８ｓの円筒状の軸方向中間部が膨らんだ形状であると、掃除材９が端面８ｆに押しつけられた状態でチューブ２側の受圧部９ａの先端がわずかながら下向きに傾いた状態になり、洗浄ブラシ９ｂが冷水Ｆ１の流れの動圧を受けやすくなる。また、収納器８がチューブ２の方向にすぼまっているので、掃除材９は、一旦動き出すとチューブ２内に導入されやすい。

側壁８ｓには、冷水Ｆ１が収納器８の内側と外側とを往来することができるようにする流通孔８ｈが形成されている。流通孔８ｈは、典型的には、拡大端部８ｅよりも端面８ｆ側で、円筒状の軸方向に長い矩形状に形成されている。側壁８ｓの端面８ｆ側の端部は、全周にわたり流通孔８ｈが形成されていない部分があってもよい。流通孔８ｈは、第１の流通孔８ｈａと第２の流通孔８ｈｂとの間に、円筒状の軸方向に延びる柱状の部材である側面柱８ｃが残るように形成されている。典型的には、側面柱８ｃが３本又は４本存在するように流通孔８ｈが形成される。流通孔８ｈの観点から換言すれば、側壁８ｓには、少なくとも３個の、好ましくは４個の流通孔８ｈが、好ましくは側壁８ｓに対して均等な配置で形成されている。なお、上述の「円筒状の軸直角方向の断面における周長」は、流通孔８ｈが形成されている場合であっても、流通孔８ｈが形成されていないとした場合の仮想周長をいう。流通孔８ｈの大きさは、掃除材９（図１参照）が脱落することがない大きさであると共に、以下の事項も考慮して決定される。

図４は、掃除材９が移動する際のチューブ２内の冷水Ｆ１の最小流速と、チューブ２の長さとの関係を示すグラフである。図中、実線Ｓｔは、チューブ２内を移動している掃除材９の移動を確実に継続させるためのチューブ２内における冷水Ｆ１の最小流速を表している。図から分かるように、チューブ２の長さが長くなるほど小さな流速で掃除材９の移動を継続することができる。これは、チューブ２が長くなるとチューブ２での掃除材９の前後の差圧が大きくなり、冷水Ｆ１の流速が遅くても移動を継続することができるためである。

他方、図４中、破線で示したものは、収納器８に静止した状態で収納されている掃除材９のすべてが動く冷水Ｆ１の流量をチューブ２内の流速に換算し、収納器脱出最小流速として示したもので、破線Ｗａが本実施の形態のように収納器８の円筒状の軸方向中間部分が膨らんで形成されているものの場合、破線Ｗｂが従来のように収納器８に膨らみがなく掃除材９が移動する際に実質的に洗浄ブラシ９ｂの底部全長が収納器８に接触するものの場合を示したものである。なお、破線Ｗａは、収納器８中間部分の膨らんだ部分の最大内径が、収納器８の側壁８ｓ端部の最小内径の１１５％の場合のデータである。本発明者の知見によれば、最大内径が最小内径の１０５％となると効果が大きくなり、１１０％以上で変化がゆるやかになり、１２０％を超えるとほぼ変化がなくなるので、最大内径は最小内径の１０５％以上１２０％以下、好ましくは１１０％〜１１５％とするとよい。図から分かるように、破線Ｗａの場合（本実施の形態の場合）は、チューブ２の長さがほぼ１１ｍ以下で実線Ｓｔが示す最小流速以上の流速とすれば、すべての掃除材９に対して動き始めからチューブ２の移動を完結させることができる。これに対し、破線Ｗｂの場合（従来の場合）は、チューブ２の長さが５ｍ以下の場合は実線Ｓｔが示す最小流速以上の流速とすれば、すべての掃除材９について動き始めからチューブ２の移動を完結させることができるが、チューブ２の長さが５ｍを超えると実線Ｓｔが示す最小流速以上の流速であっても破線Ｗｂの流速未満であると収納器８から動き出さない掃除材９が現れることとなるため、チューブ２の長さが５ｍを超える場合は破線Ｗｂが示す流速以上の流速を維持することとなる。以上より、破線Ｗａの場合（本実施の形態の場合）の方が、チューブ２の長さが長くなった場合に小さな流速ですべての掃除材９を移動させることができる。

再び図３及び図１、図２に戻って収納器８の説明を続ける。側面柱８ｃには、拡大端部８ｅの近傍に突起８ｐが形成されている。突起８ｐは、拡大端部８ｅ側に段差が形成されており、端面８ｆ側は段差なく拡大端部８ｅ側に向かってなめらかに隆起している。このように形成された拡大端部８ｅと突起８ｐとの間は、両側に段差が形成された窪み８ｄが形成されるようになる。窪み８ｄは、後述するように、保持板７（図１参照）の一部に嵌合されることにより、チューブ洗浄装置１０（図１参照）の管板３（図１参照）への取り付けやすさに寄与することとなる。窪み８ｄの幅（拡大端部８ｅと突起８ｐとの距離）は、嵌合する保持板７の部分の厚さに対してわずかに大きく（適切に嵌合できる程度）なっている。突起８ｐが形成される側面柱８ｃの数は、少なくとも１つ、好ましくは２つであるが、すべての側面柱８ｃに突起８ｐが形成されていてもよい。側面柱８ｃは、円筒状の周方向両側に流通孔８ｈが形成されていることによって弾性変形するように構成されており、特に突起８ｐ部分が円筒状の内側に移動可能に構成されている。

図１を主に参照してチューブ洗浄装置１０の構成部材の説明を続ける。保持板７は、図１（ｂ）の部分拡大図に示すような貫通孔７ｈが、保持板７を管板３に取り付けたときにチューブ２の開口に対応するように形成されている。したがって、貫通孔７ｈは、チューブ２の本数と同数が保持板７に形成されている。保持板７は、複数に分割されて構成されていてもよく、その場合は分割された保持板７のすべてを組み合わせた際の貫通孔７ｈがチューブ２の本数と一致することとなる。貫通孔７ｈは、保持板７の厚さ方向において、大径部７ｂと、大径部７ｂよりも小さい小径部７ｓとの、径が異なる２つの部分が形成されている。大径部７ｂは、収納器８の拡大端部８ｅの外径を内部に嵌合できる大きさ及び深さに形成されている。大径部７ｂは、隣接する貫通孔７ｈの大径部７ｂと接触する場合もあり（典型的には、貫通孔７ｈに挿通した収納器８の隣り合う拡大端部８ｅ同士が接触する場合）、この場合は接触した部分の大径部７ｂの輪郭が明確には視認できず、接触していない部分から想定される小径部７ｓと同心円上に仮想の輪郭を観念することとなるが、このように大径部７ｂには一部が仮想の輪郭として形成されている場合も含まれる。小径部７ｓは、収納器８の拡大端部８ｅの外径よりも小さい径に形成されると共に、収納器８の拡大端部８ｅと突起８ｐとの間に嵌合される深さに形成されている。このように構成された保持板７に対し、収納器８の端面８ｆ側を大径部７ｂ側から挿通していくと、収納器８の側面柱８ｃが弾性変形により小径部７ｓに規制されて円筒状の内側に入り込み、収納器８の突起８ｐが小径部７ｓ側の保持板７の面上に現れると、収納器８の窪み８ｄに小径部７ｓの保持板７が嵌合することとなる。収納器８が保持板７に嵌合すると、これを熱交換器１の管板３に取り付ける際に、接着剤等を用いた仮止めを行わなくても、収納器８が保持板７から脱落することがなくなり、取り付けの手間が緩和されることとなる。収納器８が嵌合した保持板７は、掃除材９が収納器８に収納された後に、大径部７ｂ側を管板３に接触させた状態で、ボルトの締結により管板３に取り付けられる。これにより、収納器８の拡大端部８ｅが保持板７と管板３とに挟まれて保持されることとなる。

引き続き図１乃至図３を参照して、チューブ洗浄装置１０及び熱交換器１の作用を説明する。以下では、チューブ洗浄装置１０の作用を熱交換器１の作用の一環として説明する。二方弁２２が開になっているときは、二方弁２３も開になっており、二方弁２５及び二方弁２６は閉になっている。この状態で冷水ポンプ２１により、冷水Ｆ１は、配管１２を図２中の実線で示す方向に流れ、短管６ｓＡを介して図２中左側の水室４に流入する。水室４に流入した冷水Ｆ１は、収納器８の流通孔８ｈ、通過孔８ｆｈ、中心孔８ｆｃから収納器８内に入り、チューブ２内に向かって流れる。この冷水Ｆ１の流れによって掃除材９の受圧部９ａが圧力を受け、受けた圧力が推進力となり、冷水Ｆ１の流れにしたがって掃除材９がチューブ２内を移動する。このとき、チューブ２内の冷水Ｆ１の流速は、図４に示す実線Ｓｔの流速以上かつ破線Ｗａの流速以上となっている。

チューブ２内を流れる冷水Ｆ１は、チューブ２の外側を流れる冷媒Ｆ２と熱交換して温度が低下する。他方、掃除材９は、冷水Ｆ１と共にチューブ２内を移動する際に、洗浄ブラシ９ｂがチューブ２の内壁に接触し、チューブ２の内壁に付着した異物（スケールを含む）を除去する。チューブ２内を移動した掃除材９は、反対側（図２に示すようにチューブ２が１パスである場合は右側）の水室４に設けられている収納器８に収納され、掃除材９の受圧部９ａの円錐の頂部が収納器８の端面８ｆに形成された中心孔８ｆｃに嵌って停止する。チューブ２内をその軸方向に流れてきた冷水Ｆ１は、収納器８内で静止している掃除材９の受圧部９ａの円錐の母線に沿った流れ方向に向きを変え、収納器８内から流通孔８ｈを介して水室４に至る。水室４内の冷水Ｆ１は、短管６ｓＢを介して熱交換器１から導出され、配管１３を流れて冷水Ｆ１の利用場所（例えば、エアハンドリングユニットやファンコイルユニット等のコイル等）に供給される。

熱交換器１における冷水Ｆ１の流れの向きは、所定の時間が経過するごと等により、適宜変更される。上述した状況（図２中、熱交換器１の左から右に冷水Ｆ１が流れる状況）から熱交換器１の冷水Ｆ１の流れ方向を変更する際は、二方弁２２及び二方弁２３を閉にしながら、二方弁２５及び二方弁２６を開方向に動かす。この状態で、冷水Ｆ１は、配管１２から配管１５及び配管１３を経由して短管６ｓＢに向かって図２中の破線で示す方向に流れ、短管６ｓＢを介して図２中右側の水室４に流入する。水室４に流入した冷水Ｆ１は、収納器８の流通孔８ｈ及び通過孔８ｆｈから収納器８内に入り、チューブ２内に向かって流れる。この冷水Ｆ１の流れによって掃除材９の受圧部９ａが圧力を受け、受けた圧力が推進力となる。このとき、本実施の形態では、収納器８の円筒状の軸方向中間部分が膨らんで形成されているので、洗浄ブラシ９ｂの全長が収納器８に接触せずに一部分が接触することとなり、掃除材９が冷水Ｆ１の流れを受けて動き出す際の掃除材９と収納器８との摩擦力が従来の収納器８に膨らみがないものよりも小さくなるので、冷水Ｆ１の流速が比較的小さくてもすべての掃除材９を動かすことができる。掃除材９は、一旦動き出すと冷水Ｆ１の流れに乗って、チューブ２内に入るようになる。

冷水Ｆ１の流れに乗ってチューブ２内に入った掃除材９は、チューブ２内を移動する際に、洗浄ブラシ９ｂがチューブ２の内壁全体に接触し、チューブ２の内壁に付着した異物（スケールを含む）を除去する。チューブ２内を移動した掃除材９は、反対側（図２中左側）の水室４に設けられている収納器８に収納され、上述の左から右に流れる場合と同様に、掃除材９が収納器８の端面８ｆに当たって停止する。同様に、冷水Ｆ１は、チューブ２内を流れる際にチューブ２の外側を流れる冷媒Ｆ２と熱交換して温度が低下し、チューブ２内を出ると収納器８内から流通孔８ｈを介して水室４に至る。水室４内の冷水Ｆ１は、短管６ｓＡを介して熱交換器１から導出され、配管１２から配管１６及び配管１３を流れて冷水Ｆ１の利用場所（例えば、エアハンドリングユニット等のコイル等）に供給される。以下、上述した冷水Ｆ１の流れ方向の逆転動作が適時に行われ、その都度チューブ２内が洗浄される。

以上の説明では、収納器８の側壁８ｓが、円筒状の軸方向中間部分が膨らんでいるように形成されているとしたが、開口８ａ側から端面８ｆ側に向かって徐々に広がり、端面８ｆ側の径が最大となるように形成されていてもよく、あるいは、膨らみがない円筒状（軸方向のすべての部分が同径の円筒状）に形成されていてもよい。しかしながら、円筒状の軸方向中間部分が膨らんでいるように形成されていると、掃除材９の洗浄ブラシ９ｂの軸方向両端で収納器８に接触して中間部では接触しないようにすることができ、掃除材９と収納器８との摩擦力が小さくなって、冷水Ｆ１の流速が比較的小さくても掃除材９を動かすことができるので好ましい。

以上の説明では、拡大端部８ｅと突起８ｐとの間が窪み８ｄとして形成されているとしたが、突起８ｐを設ける代わりに側壁８ｓの周方向にグルービング加工を施す等により窪み８ｄを形成してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るチューブ洗浄装置を説明する図である。（ａ）はチューブ洗浄装置を備える熱交換器の部分縦断面図、（ｂ）はチューブ洗浄装置の構成部材である保持板の部分拡大図である。本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器回りの概略構成図である。本発明の第１の実施の形態に係るチューブ洗浄装置の構成部材である収納器の構成を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は軸平行方向断面図である。掃除材が移動する際のチューブ内の流体の最小流速と、チューブの長さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１熱交換器
２チューブ
２ｅチューブ端部
３管板
４水室
５胴体
６水室形成筒
７保持板
７ｂ大径部
７ｓ小径部
８収納器
８ｃ側面柱
８ｄ窪み
８ｅ拡大端部
８ｈ流通孔
８ｐ突起
８ｓ側壁
９掃除材
１０チューブ洗浄装置
Ｆ１冷水（第１の流体）
Ｆ２冷媒（第２の流体）

Claims

第１の流体を内部に流すチューブと、複数の前記チューブを収容する胴体と、前記複数のチューブの内部と連通する第１の流体室を前記胴体の隣に形成する第１の流体室形成筒と、前記胴体と前記第１の流体室形成筒との間に設けられて前記チューブの端部を支持する管板と、を有する熱交換器の前記第１の流体室内に設けられるチューブ洗浄装置であって；
前記チューブの内面に付着した異物を除去する掃除材と；
前記掃除材を収納する筒状の収納器と；
前記収納器を前記管板に取り付ける板状の保持板であって、前記管板に取り付けられたときに前記チューブの開口に対応する貫通孔が、厚さ方向で大きさが異なる前記胴体側の大径部と前記大径部よりも小さい前記第１の流体室形成筒側の小径部として形成された保持板とを備え；
前記収納器が、前記筒状を形成する側壁を有し、前記側壁に前記保持板の前記小径部と嵌合する窪みが形成された；
チューブ洗浄装置。
前記収納器が、
前記管板に取り付けられる端部に、外径が、前記大径部よりも小さく前記小径部よりも大きく、かつ、隣接する部分の前記側壁の外径よりも大きい拡大端部が形成され、
前記側壁に、前記第１の流体を通す流通孔が、前記筒状の軸方向に延びる第１の流通孔と第２の流通孔との間に前記筒状の軸方向に延びる側面柱が存在するように形成され、
前記側面柱に突起が形成され、前記拡大端部と前記突起との間が前記窪みとして形成されると共に、前記側面柱が弾性変形するように構成された；
請求項１に記載のチューブ洗浄装置。
前記第１の流体を内部に流す前記チューブと；
複数の前記チューブを収容し、第２の流体を前記チューブの外面との間に流す前記胴体と；
前記複数のチューブの内部と連通する前記第１の流体室を前記胴体の隣に形成する前記第１の流体室形成筒と；
前記胴体の内部と前記第１の流体室とを区画するように設けられ、前記チューブの端部を支持する前記管板と；
前記第１の流体室に設置された請求項１又は請求項２に記載のチューブ洗浄装置とを備える；
熱交換器。