熱交換器の故障原因とメンテナンス方法とは？

熱交換器の原理と身近な例について

そもそも熱交換とは、温度の高い流体から低い流体へと熱エネルギーを移動させることを指します。
また、熱エネルギー自体も高い方から低い方へと移動します。

熱交換の方法としては隔壁方式が最も簡単に扱えますし、種類も非常に多いです。
隔壁方式という名前の通り、個体の壁を解して2種類の流体を流して、温度を伝え合います。
なぜ温度を伝えるのかというと、高温と低温の流体の熱エネルギーを交換し、高温のものの温度を下げ、低音のものの温度を上げます。

また、直接接触方式という方法もあります。
これは空気と水などの流体を直接接触させます。
そして水の蒸発を空気によって促進します。

熱交換器は、流体を加熱したり、冷却したり、濃縮したり、蒸発させたり、凝縮したりすることによってさまざまな分野で活用されています
具体的な例についてもみていきましょう。

■エアコン
実はエアコンから発生する風は、室内機から取り込んだ空気を熱交換によって冷風や温風を作り出しています。

また、ご存知かもしれませんが、熱交換器は室内機にあるだけではなく、室外機にもあります。
そのため、それぞれ2つがセットでエアコンとなっています。

■ラジエーター
まずラジエーターについて紹介します。
これは車のエンジンを冷却するためのものです。

長時間車の運転をするとエンジンの温度が上昇するので、温度が高くなりすぎるのを防ぐために使われています。
熱交換器は冷却水を空気で冷却します。

■給湯器
家庭で温水を利用する際に使用するので、最も身近なものかもしれませんね。
こちらは水を熱交換器によって温めています。

■温水プール、温泉、水族館
プール、温泉、水族館の水も適切な温度に調整する際に熱交換器を使用しています。

熱交換器の故障の前兆とは？7つの例をご紹介！

【１】
きれいな水を使用しているにもかかわらず内部でリークが発生しているということがありました。
これは、水質の影響によってステンレスが孔食腐食によって引き起こされているものとわかりました。
恒久対策としては縁切り熱交換器を取り付けることで解決します。

【２】
半導体業界で起きた故障です。
流体に純粋を使用していたのですが、内部に銅ロウ付きプレートを使用していたことで、銅がイオン化してリークが発生したという故障です。
材質を変更することで解決しました。

【３】
スチームを利用していたのですが、何度もパンクしたりリークしたりする故障です。
こちらはスチーム内にウォーターハンマが発生しプレートが壊れたことが原因でした。
配管と熱交換器の両方を改善することで解決しました。

【４】

故障内容は機器からの水漏れです。
ノズルの根元から本体側に変形したことが原因でした。
本体交換で対応します。

【５】
冷媒ガスのリークし、コンプレッサが故障したという事案でした。
機器の内部が凍結と解凍を繰り返したことが原因でした。
これは不凍液循環と縁切り熱交換器により凍結を防ぎます。

【６】
こちらも別の原因によってコンプレッサが壊れたという事案でした。
こちらは温水を作っていたところ凝縮器からリークし、水が冷媒ガス回路に侵入したことによって引き起こされたようです。
水質改善と縁切り熱交換器によって腐食防止をすることで対処しました。

【７】
性能が低下したという故障です。
水のスケールとスライム、砂や埃の汚れが内部に堆積していることが原因でした。
フィルタの設置やマルチサイクロンの設置により固形物による汚れを分離することで解決しました。

メーカーに依頼することで受けられるメンテナンスとは？3つご紹介！

■内部洗浄
機器を全て分解して、部品ごとの細かな部分まできれいにする方法です。
この方法では、プレートも一度取り外します。
理由としては、スケールなどが付着している可能性が高いためです。
洗浄時には専用の液体を使用します。

■ガスケット交換
この部品はゴム製なので経年劣化によって壊れてしまうことが多いです。
使用期間が長いほど劣化は進んでいるでしょう。
使用期間や使用状況に合わせて、洗浄したり交換したりする必要があります。

交換の目安としては、冷水を扱うのであればおよそ5〜6年ですが、温水であれば3〜5年でしょう。
また、高温の水や蒸気を扱う場合はおよそ1〜2年で交換することをおすすめします。
過酷な状況で使用するほど劣化も早くなるので気をつけてくださいね。

■プレートの入れ替え
こちらは新品のプレートへの入れ替えです。
使用したプレートはそのまま廃棄するのではなく、メーカー側で洗浄します。
そして、次回メンテナンス時に以前使用していたものを再度戻します。

このサイクルを繰り返すことで機器を稼働したままプレートを洗うことができるのです。

高知県の工場工事のことなら「ものづくりサポートセンターtomakichi」まで！

今回は、熱交換器の故障原因とメンテナンス方法について紹介しました。

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