工場で熱交換器を使い続けていると、掃除やメンテナンスのタイミングが気になりますよね。

工場の熱交換器を掃除しないと、エネルギーコストの増加や設備停止につながりかねません。そのため以下のサインが見られた時は、早めに掃除を実施しましょう。

• 圧力損失が増加している
• 出口温度が設計値から外れている
• 熱交換能力が明らかに低下している
• 外部や内部から液漏れが発生している
• 前回の洗浄から一定期間が経過している

サインを見極めて、適切に洗浄をおこなうことが、工場の熱交換器を安定して動かし続けるポイントです。

本記事では、工場の熱交換器を掃除しないリスクや掃除すべき5つのサイン、一般的な掃除方法について解説します。

工場の熱交換器を掃除しないとどうなる？

工場で熱交換器を使い続けていると、内部に汚れが付着して性能が落ちてくるものです。しかし掃除しないまま使い続けていると、多くのリスクがあります。

ここからは掃除を怠った場合に起こるリスクについて解説します。

熱交換効率の低下によってエネルギーコストが増加する

伝熱面の汚れは断熱層となり、同じ加熱量や冷却量を得るために余分なエネルギーが必要になります。また、冷却塔まわりでは、熱交換器の効率低下が冷却水温度の上昇を招き、冷凍機の効率まで落とすおそれがあります。

現場では、熱源機の運転時間が延びる、ファンやポンプの出力が上がる、といった形で電気代や燃料費が高くなりかねません。効率低下は見えにくい損失だからこそ、定期的な掃除が有効です。

内部の詰まりによる設備停止リスクがある

汚れが蓄積すると流路が狭くなり、やがて閉塞する可能性が高いです。閉塞が進むと、掃除のための分解作業そのものが長くなり、生産計画へ大きく影響します。

差圧の上昇を見逃さず、流路が完全に塞がる前に洗浄する方が、停止時間を短く抑えられます。予防洗浄は、故障対応より計画しやすい保全です。

機器の劣化によって寿命が縮む可能性がある

掃除をしないまま長期間運転すると、汚れだけでなく機器本体や部品の劣化も進みます。

たとえばゴム製ガスケットが劣化すると液漏れにつながり、工場の床を汚したり、火傷を引き起こしたりするおそれがあります。

また、機器本体や部品の劣化が進むと、寿命が縮む可能性も高いです。機器の停止は操業停止のリスクにもなり、売上・利益の喪失に直結します。

工場の安定稼働を守る意味でも、熱交換器の掃除は欠かせません。

工場の熱交換器を掃除すべき5つのサイン

①圧力損失が増加している

熱交換器の入口と出口の差圧が大きくなってきた場合は、内部の流路が狭くなっているサインです。スケールやスラリーが伝熱面に付着すると、流体が通りにくくなり、ポンプが同じ流量を送るために余計な力を使うようになります。

差圧の推移を記録しておき、設計値や前回点検時から明らかに上昇している場合は、掃除を検討しましょう。

②出口温度が設計値から外れている

出口温度が設計値から外れてきた場合も、掃除を検討するタイミングです。冷却用途では低温側の出口温度が下がりにくくなり、加熱用途では高温側の出口温度が上がりにくくなるケースがあります。

これは、伝熱面に汚れが付くと、熱が相手側の流体へ伝わりにくくなるためです。入口温度や流量に大きな変化がないのに出口温度だけがずれてきた場合は、熱交換器内部の汚れを疑いましょう。

③熱交換能力が明らかに低下している

設定どおりに運転しているのに、目標の加熱や冷却が追いつかない場合は、熱交換能力そのものが低下している可能性が高いです。汚れは断熱層のように働くため、同じエネルギーを投入しても必要な温度まで到達しにくくなります。

現場では、熱源機の稼働時間が増えたり、冷却水ポンプやファンの負荷が上がったりする形で表れることが多いです。能力低下を感じたら、流量不足やポンプ不調と切り分けたうえで、熱交換器の掃除を計画しましょう。

④外部や内部から液漏れが発生している

熱交換器の周囲に液が垂れていたり、床に液体が溜まったりしている場合は、外部漏れのサインです。ガスケットの劣化や締付不良などが原因になります。

一方の流体がもう一方へ混ざる内部漏れは、目視では分かりにくいです。濃度変化や異臭などの兆候がある場合は、掃除とあわせて漏れ検査が必要となります。

漏れを残したまま運転を続けると、製品品質の低下や設備停止につながるため、早めに対処しましょう。

⑤前回の洗浄から一定期間が経過している

運転に大きな異常がなくても、前回の洗浄から一定期間が経過していれば掃除を検討する必要があります。汚れは少しずつ蓄積し、ある時点から急に差圧や温度へ影響し始めることがあるためです。

冷却水の硬度が高い工程や油分を含む流体、食品のように衛生管理が厳しい工程では、汚れの進行が早くなりやすいです。症状が出てから動くのではなく、使用条件に合わせた周期で予防洗浄を入れておくと、突発的な停止を避けやすくなります。

工場用熱交換器の掃除方法と手順

工場でよく使われる熱交換器は、「シェルアンドチューブ式」と「プレート式」です。両者は掃除の手順が異なります。

ここからは工場用熱交換器の掃除方法と手順について解説します。

シェル＆チューブ式熱交換器の掃除手順

シェルアンドチューブ式熱交換器は、円筒のシェル内に多数の伝熱管を収めた構造です。汚れはおもに管内または管外に付着します。以下の手順で掃除をおこないましょう。

1. 1.機器の停止とチューブバンドルの引き抜き
2. 2.ブラシ洗浄またはジェット洗浄
3. 3.薬液による循環洗浄
4. 4.ガスケットやパッキンの状態を確認して組立
5. 5.水圧検査で漏れがないか確認

重量物の取り扱いが発生するため、揚重方法と作業スペースを事前に確保してください。

プレート式熱交換器の掃除手順

プレート式熱交換器は、薄い伝熱プレートを重ねて流体を流すため、汚れが溜まると性能が落ちやすいです。以下の手順で掃除をおこないましょう。

1. 1.機器の停止と減圧、排液
2. 2.プレートとガスケットの分解
3. 3.ブラシ洗浄または高圧洗浄
4. 4.薬液洗浄でスケールを除去
5. 5.ガスケット交換と組立
6. 6.漏れ検査の実施

プレートの端部は鋭利なものが多いため、耐切創手袋などの保護具を着用してください。

まとめ

工場の熱交換器を掃除すべきサインについておさらいしましょう。

熱交換器の掃除を先延ばしにすると、エネルギーロスや設備停止、機器・部品の劣化にもつながります。最悪の場合は、操業停止のリスクにもつながり、売上・利益の喪失にもなりかねません。

機器の形式に合った手順で確実に掃除をおこない、工場の安定稼働を守りましょう。