JP2003535300A - 多段浴凝縮器 - Google Patents

多段浴凝縮器

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JP2003535300A JP2002500169A JP2002500169A JP2003535300A JP 2003535300 A JP2003535300 A JP 2003535300A JP 2002500169 A JP2002500169 A JP 2002500169A JP 2002500169 A JP2002500169 A JP 2002500169A JP 2003535300 A JP2003535300 A JP 2003535300A
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circulation
liquid
side wall
bath
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ヴァンナー、アルフレッド
コルデュアン、ホルスト
ロットマン、ディートリッヒ
シュヴァイゲルト、カール、ハインリッヒ
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Linde GmbH
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、液体蒸発流路（８）と熱媒体液化流路（２）とを備えると共に、少なくとも２つの垂直に重ねて配置される循環区域（７）を含む凝縮器ブロック（１）を備えた浴凝縮器に関する。蒸発流路（８）がそれぞれ循環区域（７）の下端に少なくとも１つの液体流入口（９）、またそれぞれ循環区域（７）の上端に少なくとも１つの流出口（１０）を有し、各循環区域（７）に対して液体貯蔵容器（１５）が設けられており、この液体貯蔵容器が循環区域（７）の流入口（９）と流出口（１０）とに流体接続されかつ気体排出管路（１８）を有する。気体排出管路（１８）への入口は、循環区域（７）の流出口（１０）が配置された循環区域側壁（１２）の前方の領域以外の位置に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、液体蒸発流路と熱媒体液化流路とを備えると共に、少なくとも２つ
の垂直に重ねて配置される循環区域を含む凝縮器ブロックを備えた浴凝縮器であ
って、蒸発流路がそれぞれ循環区域の下端に少なくとも１つの液体流入口、また
それぞれ循環区域の上端に少なくとも１つの流出口を有し、各循環区域に対して
液体貯蔵容器が設けられており、この液体貯蔵容器が循環区域の流入口と流出口
とに流体接続されかつ気体排出管路を有するものに関する。
【０００２】 高圧塔と低圧塔とを備えた深冷空気分離設備では低圧塔からの液体酸素が熱交
換器内で高圧塔からの気体窒素との間接的熱交換で蒸発し、その際に窒素が凝縮
する。
【０００３】 熱交換器は主として２つの異なる基本形状で実現される。流下膜式蒸発器では
被蒸発液体が分配システムを介して上部で蒸発流路に導入され、分配システムは
同時に気体シールを形成する。液体は液膜として伝熱面を下へと流れ、その際に
一部が蒸発する。発生した気体と蒸発しなかった残留液体は下部で流下膜式蒸発
器から流出する。気体成分が転送される間、液体は凝縮器の下に配置される集合
室内に溜まる。
【０００４】 それに対して浴凝縮器では凝縮器ブロックが液浴内にあり、この液浴から液体
が蒸発する。液体は凝縮器ブロックの蒸発流路に下から流入し、液化流路内を流
れる熱媒体との熱交換で一部が蒸発する。蒸発流路内で蒸発する媒体の密度が周
囲の液浴の密度よりも低く、これによりサイホン作用が生じ、こうして液浴から
蒸発流路内に液体が伴流する。液浴内での凝縮器ブロックの浸漬深さが深ければ
深いほど、蒸発流路内の平均静液圧が一層高くなり、それにより液体の沸点が蒸
気圧曲線に応じて上昇するので液体の蒸発が一層悪くなる。
【０００５】 それゆえに、以下で循環区域と称する複数の重ねて配置される区域に凝縮器ブ
ロックを仕切ることによって浴凝縮器の効率は高めることができる。このような
配置の利点は、複数の循環区域の場合浸漬深さが単一の高い凝縮器ブロックの場
合よりもそれぞれ浅いことにある。こうして蒸発流路内の静液圧が低くなり、液
体は一層容易に蒸発できる。
【０００６】 米国特許第５７７５１２９号により組合せ流下膜式浴凝縮器が公知である。こ
れは流下膜式蒸発器の方式で、下に流れる液体酸素が上側領域内で一部蒸発する
。その下にある浴凝縮器が２つの循環区域に仕切られている。２つの循環区域の
うち上側循環区域はその全周が一種の回廊によって取り囲まれており、この回廊
はこの循環区域用の液体貯蔵容器として役立つ。回廊の壁は当該循環区域の上稜
よりもさらに多少引き上げられており、循環区域から上端で流出する気体は回廊
から直ちに離れるのでなく、上側で開口した回廊内をまず上昇する。この段階の
間に、気体によって伴出される液体は一部が分離され、回廊の底で液浴内に溜ま
る。しかし、分離領域を備えた図示回廊は循環区域の上方に他の循環区域がない
場合にのみ実現可能である。さもなければ、その上に配置される循環区域の流入
口は回廊によって覆われる。
【０００７】 そこで本発明の課題は、取り出される気体で伴出される液体が極力少ない多段
浴凝縮器を開発することである。
【０００８】 この課題は、気体排出管路への入口が凝縮器ブロックの側方の半密閉隣接容積
部以外に設けられており、この容積が、循環区域の流出口が配置された循環区域
側壁とこの側壁に接する両側縁を含んで該側壁に並設された垂直な準平面とによ
って画定される冒頭に指摘した種類の浴凝縮器によって解決される。
【０００９】 用語「循環区域」とは、凝縮器ブロックのうち浴凝縮器または循環式蒸発器の
機能が実現された区域のことである。
【００１０】 本発明によれば浴凝縮器が少なくとも２つの重ねて配置される循環区域からな
り、循環区域はそれぞれ独自の液体貯蔵容器から液体を供給される。浴凝縮器を
垂直方向で仕切ることによって、各循環区域の液体貯蔵容器内の液面を単一の連
続した凝縮器ブロックの場合の液面に比べて著しく低下させることができる。
【００１１】 液体は循環区域の下端にある流入口を介して蒸発流路に流入し、上方に流れ、
一部が蒸発し、循環区域の上端で好適な流出口を介して流路から離れる。流路か
ら流出した気液混合物中の液体成分は、一方でこの循環区域の流入口に還流し、
他方で、循環区域の液体貯蔵容器内の液面に依存して、その下にある循環区域の
流入口へと流れ、そこで再び蒸発流路に流通される。
【００１２】 本発明によれば気体排出管路への入口と循環区域からの流出口が空間的に分離
され、循環区域から流出する気液混合物は気体排出管路に直接導かれるのでなく
、まず分離領域を通過しなければならない。分離領域はその最も単純な実施形態
において、一部遮蔽された容積とすることができ、または気体流の多重転向を強
いる要素を備えておくこともできる。
【００１３】 本発明によれば、気体排出管路への入口は流出口のある循環区域側壁の前方（
側方）の開口半密閉容積部内に配置されていない。この半密閉容積部は流出口を
有する循環区域側壁と一般に２つの垂直な準平面と２つの水平な準平面とによっ
て画定され、準平面は流出口を有する循環区域側壁の各１つの稜（側縁）を含む
。換言するなら、気体排出管路への入口は流出口を有する循環区域側壁の前方（
側方）の開口半密閉容積部以外の位置に設けられている。
【００１４】 これにより、気液混合物が循環区域から気体排出管路に直接流出することは防
止される。気液混合物は気体排出管路に流入する前に転向され、これにより、気
体速度が低下し、したがって蒸発した気体で伴出される液体の量が減少する。気
体排出管路に気体が流入する前に、気体流で伴出される液体の効果的分離がこう
して達成される。液体貯蔵容器内の液面は循環区域の正常な運転が保証されてい
るほどに高いままである。十分に高い液面は、蒸発流路内で液体の完全蒸発を排
除するために特に重要である。この完全蒸発は高沸点成分による蒸発流路の閉塞
を生じることがあろう。
【００１５】 液体伴出の虞は、有利には、気体管路への入口が当該循環区域の蒸発流路流出
口の上方にあることによって低減することができる。循環区域内で蒸発する気体
は気体管路に流入する前に上方に転向されて特定区間上昇しなければならない。
循環区域からの流出口と気体管路への入口との間の容積は付加的分離室として役
立ち、気体で伴出された液体がそこで気体流から分離する。
【００１６】 液体貯蔵容器は好ましくは、斜め上方に延びるトレイによって実現され、この
トレイが循環区域の下端に結合されかつ好適な側壁によって画定されており、こ
うして楔形容積が形成される。斜め上方に延びるトレイは循環区域の上端を越え
るまで延び、循環区域の上方に気体排出管路への出口を有する。循環区域より上
の容積は分離室として役立つ。
【００１７】 傾斜トレイの代りに、階段状に折り曲げた板を循環区域の下稜に取付けると特
に有利である。この板は循環区域の下端から出発してまず水平に延び、次に真上
に延び、次に再び水平に延び、最後に垂直に延びる。このように折り曲げた２枚
の板が循環区域に直接隣接した第１ポケットを形成し、このポケットが液体貯蔵
容器となる。好ましくは、液体貯蔵容器の１境界となる板垂直部分が循環区域か
らの流出口の高さにまで延びるように板は折り曲げられている。
【００１８】 階段状に折り曲げた板の第２「段」との間の空隙は液体貯蔵容器に対して上方
にずらされた補助ポケットを形成し、この補助ポケットは分離室として役立ち、
かつ隙間状開口を介して液体貯蔵容器に接続されている。
【００１９】 他の好ましい実施形態において気体排出管路への入口は凝縮器ブロックの蒸発
流路流出口を有する循環区域側壁の側にはない。気体排出管路への入口は、気体
流出側に対向する循環区域側壁の前方の領域に設け、又は好ましくは気体流出側
に隣接する凝縮器ブロック側壁の前方の領域に設けることも可能である。この配
置の場合にも気液混合物は気体排出管路に流入する前に転向され、これにより液
体は気体から一層容易に分離される。
【００２０】 特に好ましくは気体排出管路への入口は蒸発流路の流出口に対して横方向にも
上方にもずらして配置されている。
【００２１】 好ましくは、凝縮器ブロックの最大で２つの循環区域側壁が流入口および／ま
たは流出口を備えている。その場合、気体排出管路への入口は有利には循環区域
の上方に配置されている。凝縮器ブロックの他の２つの垂直側壁（凝縮器ブロッ
ク側壁）の前方の領域はこの場合配管およびその他の部材のない状態にすること
ができ、こうして浴凝縮器は比較的コンパクトに構成することができる。
【００２２】 特に好ましい実施形態において凝縮器ブロックの対向する２つの循環区域側壁
にそれぞれ蒸発流路に対する流入口と流出口がある。その場合、凝縮器ブロック
が両方の循環区域側壁の間の中心面に対して鏡像対称に構成されていると特に好
ましい。
【００２３】 浴凝縮器の一層コンパクトな実施形態は、流入口と流出口がすべて熱交換器の
同じ循環区域側壁にあることによって達成できる。流入口もしくは流出口を相互
に接続する管路と液体貯蔵容器は凝縮器ブロックの外面にのみ必要である。
【００２４】 しかし製造技術上の理由から、１循環区域の蒸発流路内への流入口とその下に
配置される循環区域の蒸発流路からの流出口が凝縮器ブロックの対向する循環区
域側壁にあると有利であることもある。凝縮器ブロックにおいて流入口もしくは
流出口と各蒸発流路との接続が斜めに延びる積層板によって実現される場合、凝
縮器ブロックの１区域は流入口から上側循環区域の蒸発流路に至る移行帯と流路
から下側循環区域の流出口に至る移行帯とに斜めに分割することができる。こう
して凝縮器ブロックの構造高さを低くできる。
【００２５】 気体排出管路内への入口が循環区域の上方にある場合、循環区域の流入口およ
び／または流出口のある循環区域側壁が集合器を備えており、この集合器が液体
供給管路と気体排出管路とを有すると有利である。循環区域は一般に長方形側壁
を有する。集合器は循環区域側壁の少なくとも流入口と流出口とを覆い、しかし
好ましくは循環区域側壁全体を覆う。周囲に対して遮蔽された専用に設けられた
供給・排出管路に至るまで気密かつ液密な容積がこうして集合器の壁と循環区域
側壁とによって形成される。
【００２６】 この変型態様の場合、浴凝縮器は側方で凝縮器ブロック側壁によって画定され
、もしくは流入口および／または流出口のある循環区域側壁では集合器の外壁に
よって画定される。浴凝縮器の周りに個別の容器が必要でなく、これにより凝縮
器はごくコンパクトになる。これにより容器壁用材料が節約され、製造に必要な
溶接部の全長が著しく短くなり、これにより生産が簡素になる。加えて、集合器
の直径を凝縮器ブロックの周りの容器の直径ほどに大きく実施する必要がないの
で、本来必要な容器壁に対するよりも薄い壁厚を集合器用に選定できる。そのこ
とからかなりの費用節約が得られる。
【００２７】 気体排出管路内への入口をそれぞれ循環区域の上方に配置する場合、複数の循
環区域の側壁、特に凝縮器ブロックの流入口および／または流出口のある循環区
域側壁全体を集合器で覆い、この集合器に液体供給管路と気体排出管路とを備え
ると特に有利であることが判明した。この集合器内に各循環区域に対して好適な
液体貯蔵容器が設けられている。
【００２８】 好ましくは凝縮器ブロックが長方形横断面を有しかつ円形容器内に収容されて
いる。この円形容器は液体貯蔵容器と、１つの循環区域から隣接循環区域へと液
体を案内する管路と、所要の気体排出管路とを含む。気体排出管路もしくは気体
排出管路入口と液体管路は好ましくは、凝縮器ブロックと、流出口を備えた循環
区域側壁に隣接した凝縮器ブロック側壁の前方の容器壁との間の環状領域内に配
置される。循環区域を離れた気液混合物は凝縮器ブロックの周りの環状室に沿っ
て転向されねばならず、その際に液体が混合物から分離する。
【００２９】 好ましくは集合器または容器は２つの循環区域の境界でそれぞれ階層に仕切ら
れており、２つの隣接する階層は液体管路と気体管路とを介して相互に流れが通
じている。複数の循環区域の高さ、好ましくは凝縮器ブロックの全高にわたって
延びる集合器または容器は循環区域に合わせて階層に仕切られている。階層相互
の区切りは好ましくは平板または直角に曲げたトレイによって行われる。個々の
階層相互の区切りが専用に設けられた流体接続部に至るまで気密かつ液密に行わ
れ、１階層の容積が隣接循環区域用の液体貯蔵容器として利用できると特に好ま
しい。
【００３０】 １つの階層からその下にある階層への液体輸送は有利には溢れ管を介して確保
される。１階層のトレイを溢れ管が貫通し、溢れ管の口はトレイの上方にある。
循環区域からこの階層に流入する液体は階層のトレイに溜まり、液面が溢れ管の
口の高さに達してはじめて、その下にある階層に流れ込む。液面が低いとき液体
は２つの階層のうち上側階層にのみ流通される。
【００３１】 蒸発流路の流出口から離れた方の側に気体管路の気体入口を設けると好ましい
ことも判明した。その場合、流出口から流出する気体は気体管路に流入する前に
階層内で再度転向され、これにより液体は気体流から一層容易に分離される。
【００３２】 ２つの階層を相互に接続しまたは１つの階層から気体を排出する液体管路また
は気体管路は、好ましくは集合器の内部もしくは容器の内部に延びている。特に
好ましくは、液体管路も気体管路も集合器の内部に収容されている。こうして浴
凝縮器はごくコンパクトに留まる。
【００３３】 好ましくは、すべての階層内を延びて各階層に気体入口を有する気体管路が設
けられている。
【００３４】 本発明による浴凝縮器は、特に有利には深冷空気分離設備の主凝縮器として利
用することができる。
【００３５】 以下、図面に示した実施例を基に本発明と本発明のその他の詳細を詳しく説明
する。
【００３６】 図１と図２の２つの断面図で示す本発明に係る浴凝縮器は、空気分離設備の２
塔式精留設備の主凝縮器として利用される。主凝縮器は２塔式精留設備の低圧塔
内に配置されるか、または好ましくは２塔式精留設備の外側に設置されるかのい
ずれかである。図１は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断された断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿って切断された断面図である。浴凝縮器は多数の平行に延びる熱交
換流路２、８を含む凝縮器ブロック１からなり、熱交換流路内で気体窒素が液体
酸素との熱交換で凝縮され、その際に酸素が蒸発する。
【００３７】 窒素流路２は凝縮器ブロック１の全高にわたって延びている。気体窒素は供給
管路４を介して窒素流路２に供給され、ブロック１の下端で液体として管路５を
介して取り出される。窒素流路２への気体窒素の分配は凝縮器ブロック１に接続
された集合器／分配器６を介して行われる。凝縮器ブロック１の熱交換流路から
流出する液体窒素は同様に取出し管路５に集められる。
【００３８】 酸素流路８は窒素流路２とは異なり凝縮器ブロック１の全長にわたって延びて
いるのでなく、５つの循環区域７ａ〜７ｅに仕切られている。各循環区域７ａ〜
ｅは凝縮器ブロック１の垂直に延びる中心面に対して鏡像対称に構成されている
。これら両方の対称な半部はそれぞれ熱交換流路８からなり、この熱交換流路に
、循環区域７の上端と下端とで水平に延びる流路９、１０が続いており、これら
の流路は液体と気体を酸素流路８に供給し、かつ、そこから排出するのに用いら
れる。１循環区域７の両方の対称な半部の流入口９と流出口１０はそれぞれ凝縮
器ブロック１の同じ側で成端している。
【００３９】 循環区域７ａ〜７ｅはすべて同一に構成されている。したがって凝縮器ブロッ
ク１は、それぞれ閉鎖板１１によって閉鎖された２つの凝縮器ブロック側壁と２
つの対向する循環区域側壁１２とを有し、各循環区域７ａ〜ｅで後者の側壁（循
環区域側壁１２）に各１つの液体酸素流入口９と部分蒸発酸素流出口１０が設け
られている。
【００４０】 凝縮器ブロック１の流入口９、流出口１０を備えた両方の循環区域側壁１２に
半円筒形シェル１３が結合されて循環区域側壁１２全体を覆う。半円筒形シェル
１３は直方体形凝縮器ブロック１の垂直稜で成端している。凝縮器ブロック１の
対向する循環区域側壁１２と半円筒形シェル１３とによって画定された両方の室
１４は凝縮器ブロック１の高さにわたって相互に接続されていない。半円筒形シ
ェル１３が凝縮器ブロック１よりも高く、かつ凝縮器ブロック１の上方の領域で
相互に接続されているので、両方の室１４の間の唯一の接続は凝縮器ブロック１
の上方に成立する。つまり、浴凝縮器は、１つの凝縮器ブロック１と、この凝縮
器ブロックの両方の循環区域側壁１２に続く２つの半円筒形シェル１３と、凝縮
器ブロック１および両方の半円筒形シェル１３に跨設された頂部２１ａとからな
る。
【００４１】 半円筒形シェル１３によって画定される室１４は板１６によって複数の階層１
５ａ〜１５ｅに仕切られている。板１６は２つの循環区域７の間の境界から凝縮
器ブロック１の側壁に取付けられた半円筒形シェル１３に至るまで延びている。
板１６に設けられた流下口１７を通して１つの階層、例えば１５ｂからその下に
ある階層、例えば１５ｃへと液体酸素は流れ下ることができる。さらに板１６に
気体シャフト１８が結合されており、この気体シャフトは板１６からその上にあ
る板１６の僅か下にまで達している。
【００４２】 気体シャフト１８は１直線に配置され、こうして共通する気体集合管路を事実
上形成する。しかし、各気体シャフト１８の上端とその上にある板１６との間に
隙間１９が残り、この隙間は各階層１５から気体集合管路への気体の流入を可能
とする。板１６は少なくとも一部で上昇して延びており、環状隙間１９は各階層
１５の流出口１０の上方にある。
【００４３】 図１に示す態様では板１６が二度直角に折り曲げてあり、２枚の板１６の間に
階層１５が生じ、この階層は相互に接続された２つの室２０、２１からなる。室
２０ｃは付属する循環区域７ｃの高さにあり、液体貯蔵容器として使用される。
それに対して第２室２１ｃは次に高い循環区域７ｂとほぼ同じ高さにあり、液体
貯蔵容器２０ｃに対して横方向と上方とにずらされた一種の補助ポケットを形成
する。
【００４４】 浴凝縮器の運転時、管路２２を介して一番上の２つの階層１５ａに液体酸素が
導入される。この酸素はまず貯蔵容器２０ａ内に溜り、流入口９を介して酸素流
路８に流入し、窒素との間接的熱交換で一部が蒸発し、気液混合物として流出口
１０を介して凝縮器ブロック１から離れ、再び貯蔵容器２０ａ内に溜まる。貯蔵
容器内の液面が流出口１０の高さにまで上昇すると、液体酸素は連絡隙間を介し
て分離室として使用される第２室２１ａに流入する。
【００４５】 分離室２１ａは、その底に流下口１７を有し、過剰の液体酸素はこの流下口を
通して階層１５ａからその下にある階層１５ｂへと流れる。２つの隣接する階層
１５の流下口１７が相互にずらして配置されており、例えば階層１５ｂから滴下
する酸素は引き続き階層１５ｄに直接流れるのでなく、さしあたり階層１５ｃ内
に留まる。
【００４６】 流下口１７は、好ましくは、少なくとも付属する階層１５の流出口１０の高さ
位置に配置されている。つまり、少なくとも貯蔵容器２０内の液面が流出口１０
の下稜の少なくとも僅か下となるまで、浴凝縮器の個々の循環区域７を液浴内に
浸漬すると有利であることが判明した。これにより蒸発流路８内での完全蒸発が
排除され、高沸点成分による流路８の閉塞が防止される。
【００４７】 階層１５ｂに流れ落ちる酸素はやはり貯蔵容器２０ｂ内に溜まり、循環区域７
ｂに流通され、一部が蒸発する。貯蔵容器２０ｂ内の過剰液体は次に流下口１７
を介して階層１５ｃ内に流れる。循環区域７内での蒸発時に発生する酸素ガスは
液体酸素と共に流出口１０から流出し、気体シャフト１８を介して導出される。
これらの過程が各階層１５で繰り返される。
【００４８】 分離室２１が横方向と上方とにずらして配置されていることと、シャフト１８
内への環状隙間状気体入口１９とによって、酸素ガスは階層１５から排出される
前に数回転向される。これらの転向時に気体酸素の流速が強く低減され、気体酸
素はまったくまたは殆ど液体酸素を伴出しない。つまり、分離室２１内できわめ
て良好な気液分離が達成される。気体シャフト１８内を上昇する酸素ガスは浴凝
縮器の上端で、図面していない酸素取出し管路を介して排出される。
【００４９】 図３が示す本発明に係る浴凝縮器の他の実施形態では、酸素流路８が凝縮器ブ
ロック１の１つの循環区域側壁にのみ流入口９と流出口１０を有する。図示しな
い窒素流路は図２の流路２に一致し、やはり凝縮器ブロックの全高にわたって延
びている。熱媒体として用いられる被凝縮窒素ガスは集合器／分配器６を介して
窒素流路内に分配され、凝縮器ブロック１の下端で液体として集合器５内に集め
て取り出される。
【００５０】 酸素側で凝縮器ブロック１は５つの循環区域７ａ〜ｅに仕切られており、循環
区域はそれぞれ、水平に延びる積層板を備えた流入・流出領域９、１０と垂直通
路を備えた本来の熱交換領域８とを有する。流入口９と流出口１０はすべて凝縮
器ブロック１の同じ側にある。
【００５１】 凝縮器ブロック１の開口側（循環区域側壁）１２には、やはり液体貯蔵容器２
０と分離室２１が設けられている。階層１５の間での液体流下は溢れ管３０を介
して行われる。溢れ管３０の上稜は付属する循環区域７の上稜の高さにある。そ
の結果、酸素流路８と相応する流入・流出口９、１０は常に完全に液浴内にある
。蒸発流路８が常に液体で満たされており、これにより高沸点成分による流路８
の閉塞は絶対に不可能となる。研究の結果、流出口１０の僅か下の液面でも既に
流路８のこのような閉塞を確実に防止することが判明した。
【００５２】 図４〜図７に示した多段浴凝縮器は、空気分離設備の精留塔の主凝縮器として
利用される。高圧塔の塔頂からの気体窒素と低圧塔の塔底からの液体酸素が浴凝
縮器内で間接的に熱交換し、窒素が凝縮し、酸素が蒸発する。
【００５３】 浴凝縮器が直方体形凝縮器ブロック１を有し、この凝縮器ブロックが円形容器
５０によって取り囲まれている。気体窒素の供給は浴凝縮器の頂部で供給管路４
を介して行われる。集合器／分配器６が窒素ガスを均一に液化流路２に分配し、
この液化流路は凝縮器ブロック１の全高にわたって延びている。凝縮した窒素は
凝縮器ブロック１の下端で管路５を介して取り出される。
【００５４】 被蒸発液体酸素は管路２２を介して浴凝縮器に供給される。酸素流路８が複数
の循環区域７に仕切られており、循環区域内でそれぞれ酸素の部分蒸発が起きる
。過剰の液体酸素は溢れ管３０を介して次に低い循環区域に送られ、発生した酸
素ガスは気体集合管１８を利用して取り出される。この限りにおいては、凝縮器
ブロック１の構造と作用様式は図１と図２を基に説明した凝縮器ブロックに正確
に一致する。
【００５５】 この実施形態では半円筒形シェル１３の代りに容器５０が凝縮器ブロック１の
周りに設けられている。容器５０はそれぞれ２つの循環区域７の間の境界面で平
板５１によって階層１５に仕切られている。中間の階層１５ｂ〜ｅは付属する循
環区域７ｂ〜ｅの周りにそれぞれ環状室を形成する。一番上の階層１５ａと一番
下の階層１５ｆだけは各循環区域７ａ、７ｆよりも多少高い高さとすることがで
きる。
【００５６】 図１〜図３の浴凝縮器とは異なり、液体排出管路３０と気体排出管路１８は蒸
発流路８の流入・流出口９、１０がある凝縮器ブロックの循環区域側壁１２の１
つに配置されるのでなく、閉鎖された凝縮器ブロック側壁１１に対する環状室１
５内に配置されている。個々の階層１５の気体集合管１８が１直線に配置されて
おり、各階層１５内で発生する酸素は共通する管路１８を介して排出することが
できる。気体集合管路１８内への入口はそれぞれ環状隙間開口１９を介して行わ
れる。
【００５７】 気体酸素は気体集合管路１８内を下方に流れることができ、次に下部で管路５
２を介して浴凝縮器から取り出される。循環区域７内で蒸発しなかった過剰の液
体は一番下の階層１５ｆから酸素ガスと一緒に気体集合管路５２を介して流出で
きる。
【００５８】 しかし気体酸素は気体集合管路１８の内部でも上方に流れることができる。こ
れが有利となるのは、特に円筒形容器５０と蒸発酸素を受容する精留塔が構造ユ
ニットを成す場合である。浴凝縮器内で蒸発しなかった過剰の液体はこの場合好
ましくは液体製品として一番下の階層１５ｆから量的に、一番下の階層１５ｆ内
で目標液面が一定に保たれるように取り出される。
【００５９】 １つの階層１５からその下にある階層１５へと液体を移送する溢れ管３０は、
凝縮器ブロック側壁１１の前方で中央に配置される気体集合管路１８の側方にあ
る。溢れ管３０は階層ごとに相互にずらされ、すなわち気体排出管路１８の一方
で右、他方で左に配置されている。それゆえに液体酸素は溢れ管３０から次の溢
れ管３０に直接流れることができない。
【００６０】 図８〜図１１には本発明に係る浴凝縮器の他の実施形態がさまざまな図で示し
てある。蒸発流路がやはり複数の循環区域７に仕切られ、循環区域７ａ〜ｅの高
さで凝縮器ブロック１に各液体貯蔵容器２０が固着されている。横方向と上方と
にずらされた分離容器２１が貯蔵容器２０に続いている。各２つの隣接する循環
区域７は溢れ管３０によって液体側で結合されている。この限りにおいては浴凝
縮器の構造は図３の浴凝縮器に実質一致しているが、しかし蒸発流路８の流入・
流出口９、１０は凝縮器ブロック１の２つの対向する循環区域側壁にあり、すべ
てがブロック１の同じ循環区域側壁にあるのではない。
【００６１】 図９と図１１に見られるように、凝縮器ブロック１は平面図において液体貯蔵
容器２０および分離室２１とで六角形を成し、好ましくは実質的に等辺六角形を
成す。凝縮器ブロック１は長方形横断面を有し、蒸発流路８を液化流路から分離
する板に平行な凝縮器ブロック側壁６０は板に垂直な循環区域側壁６１よりもか
なり短い。長い方の循環区域側壁６１は板の積重ね高さに一致する。所要の積重
ね高さを達成するために、凝縮器ブロック１を複数の個別ブロックの組合せとし
て実施すると大変有利となることもある。
【００６２】 各循環区域７の高さで凝縮器ブロック１に液体貯蔵容器２０が結合されている
。一番下の循環区域７ｆだけは、付属する分離塔または個別の容器５０の塔底浴
内にあるので貯蔵容器を必要としない。液体貯蔵容器２０は好ましくは小さな直
方体状ポケットとして構成され、このポケットは横方向で付属の循環区域７に固
着され、少なくとも循環区域７の流入口９を覆う。貯蔵容器２０の小さな寸法に
よってその重量は充填状態のとき小さく抑えられ、貯蔵容器２０の安定性に厳し
い条件を要求する必要がない。加えて、こうして分離室２１用に利用できるスペ
ースが大きくなる。
【００６３】 分離室２１は貯蔵容器２０に対して横方向と上方とにずらされている。分離室
２１の横断面は平面図において近似的に二等辺三角形として現れる。両方の辺は
前記等辺六角形の長さを有する。この実施形態の利点として、凝縮器ブロック１
を収めた容器５０の円形横断面は僅かな構造上の出費だけで良好に利用される。
【００６４】 ブロック１と分離室２１とによって形成される六角形体と円筒形容器５０との
間の空隙１８は気体排出管路１８として役立つ。気体排出管路１８への入口は図
８に十分認めることができるように各循環区域７の流出口１０の上方にある。
【００６５】 以下で図１２〜図１４を基に説明する本発明の他の実施形態では４つの同一の
ブロック７０が付属する液体貯蔵容器２０および付属する分離室２１とで輪郭に
おいてほぼ等辺八角形を成す。個々のブロック７０の積重ね高さ６１はやはりそ
の幅６０よりも高い。各２つのブロックが板幅６０の距離で対峙し、ブロック７
０が平面図において十字を成し、板幅６０の側長を有する正方形がこの十字の中
心に残る。
【００６６】 十字の外面にあるＬ形横断面の４つの液体貯蔵容器７１が、同じ高さにある４
つの循環区域７に被蒸発液体をそれぞれ供給し、各貯蔵容器７１が２つのブロッ
ク７０に接続されている。それに対して、一番下の循環区域７ｆは浴凝縮器を収
容した塔または容器の塔底から液体を供給される。
【００６７】 付属する分離室７２は横断面において近似的に三角形の形状であり、その辺は
Ｌ形液体貯蔵容器７１の外面によって形成され、その底辺は八角形の１辺によっ
て形成される。この配置の利点として、僅かな構造上の出費だけで円形横断面の
利用が向上する。
【００６８】 液体は１つの循環区域７からその下に配置される循環区域７へとやはり溢れ管
３０を介して送られる。八角形体と容器５０の円筒壁との間の空隙内に浴凝縮器
があり、この空隙が気体排出管路１８として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による浴凝縮器を図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図２】 同じ浴凝縮器を図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図３】 本発明の他の実施形態の断面図である。
【図４】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器のさまざまな断面図である。
【図５】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器のさまざまな断面図である。
【図６】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器のさまざまな断面図である。
【図７】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器のさまざまな断面図である。
【図８】 円形容器を備えた浴凝縮器の選択的実施形態を示す。
【図９】 円形容器を備えた浴凝縮器の選択的実施形態を示す。
【図１０】 円形容器を備えた浴凝縮器の選択的実施形態を示す。
【図１１】 円形容器を備えた浴凝縮器の選択的実施形態を示す。
【図１２】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器の他の変型態様を示す。
【図１３】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器の他の変型態様を示す。
【図１４】 円形容器を備えた本発明による浴凝縮器の他の変型態様を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ロットマン、ディートリッヒ ドイツ連邦共和国、81737 ミュンヘン、 オスカー−マリア−グラーフ−リンク 33 (72)発明者 シュヴァイゲルト、カール、ハインリッヒ ドイツ連邦共和国、81479 ミュンヘン、 ブッフヒールシュトラーセ ８ Ｆターム(参考） 3L103 AA05 AA36 BB29 CC18 CC30 DD69 4D047 AA08 AB01 AB02 DA06 DA14

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体蒸発流路と熱媒体液化流路とを備えると共に、少なくと
    も２つの垂直に重ねて配置される循環区域を含む凝縮器ブロックを備えた浴凝縮
    器であって、蒸発流路がそれぞれ循環区域の下端に少なくとも１つの液体流入口
    、またそれぞれ循環区域の上端に少なくとも１つの流出口を有し、各循環区域に
    対して液体貯蔵容器が設けられており、この液体貯蔵容器が循環区域の流入口と
    流出口とに流体接続されかつ気体排出管路を有するものにおいて、循環区域（７
    ）の流出口（１０）が配置された循環区域側壁（１２）と、この側壁（１２）に
    接する両側縁を含んで該側壁に並設された垂直な準平面とによって凝縮器ブロッ
    ク（１）の側方に半密閉隣接容積部が画定され、気体排出管路（１８）への入口
    が前記半密閉隣接容積部以外の位置に設けられていることを特徴とする浴凝縮器
    。
  2. 【請求項２】 気体排出管路（１８）への入口が前記半密閉隣接容積部の上
    方にあることを特徴とする請求項１に記載の浴凝縮器。
  3. 【請求項３】 気体排出管路（１８）への入口が上部に重ねて配置される循
    環区域（７）の高さ位置にあることを特徴とする請求項２に記載の浴凝縮器。
  4. 【請求項４】 凝縮器ブロック（１）における循環区域の流出口が配置され
    た循環区域側壁（１２）に隣接する凝縮器ブロック側壁（１１）と、前記循環区
    域側壁（１２）に隣接する前記凝縮器ブロック側壁（１１）に接する両垂直側縁
    を含んで該側壁（１１）に並設された２つの垂直な準平面とによって別の半密閉
    隣接容積部が画定され、気体排出管路（１８）への入口が凝縮器ブロック（１）
    の側方の前記別の半密閉隣接容積部内に設けられていることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか１項に記載の浴凝縮器。
  5. 【請求項５】 凝縮器ブロック（１）における循環区域（７）の流出口（１
    ０）が配置された循環区域側壁（１２）に対向する凝縮器ブロック（１）の循環
    区域側壁と、この側壁に接する両垂直側縁を含んで該側壁に並設された２つの垂
    直な準平面とによって別の半密閉隣接容積部が画定され、気体排出管路（１８）
    への入口が凝縮器ブロック（１）の側方の前記別の半密閉隣接容積部内に設けら
    れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の浴凝縮器。
  6. 【請求項６】 凝縮器ブロック（１）の最大で２つの循環区域側壁（１２）
    が流入口（９）および／または流出口（１０）を備えていることを特徴とする請
    求項１〜５のいずれか１項に記載の浴凝縮器。
  7. 【請求項７】 流入口（９）と流出口（１０）がすべて凝縮器ブロック（１
    ）の同じ循環区域側壁（１２）にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
    １項に記載の浴凝縮器。
  8. 【請求項８】 凝縮器ブロック（１）の流入口（９）および／または流出口
    （１０）のある循環区域側壁（１２）に、液体供給管路（２２）と気体排出管路
    （１８）とを備えた集合器（１３）が取付けられており、この集合器が複数の循
    環区域（７）の側壁を覆い、好ましくは凝縮器ブロック（１）の循環区域側壁（
    １２）全体を覆うことを特徴とする請求項６または７に記載の浴凝縮器。
  9. 【請求項９】 集合器（１３）が２つの循環区域（７）の境界に沿ってそれ
    ぞれ階層（１５）に仕切られており、２つの隣接する階層（１５）が液体管路（
    １７、３０）と気体管路（１８）とを介して相互に流れが通じていることを特徴
    とする請求項８に記載の浴凝縮器。
  10. 【請求項１０】 ２つの隣接する階層（１５）が液体輸送のための溢れ管（
    ３０）を介して相互に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の浴凝縮
    器。
  11. 【請求項１１】 凝縮器ブロックが長方形横断面を有し、かつ円形容器内に
    配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の浴凝縮
    器。
  12. 【請求項１２】 平面図において凝縮器ブロック（１）と、液体貯蔵容器（
    ２０）と、液体貯蔵容器（２０）に接続された分離室（２１）が、六角形を成す
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の浴凝縮器。
  13. 【請求項１３】 平面図において凝縮器ブロック（１）と、液体貯蔵容器（
    ２０）と、液体貯蔵容器（２０）に接続された分離室（２１）が、八角形を成す
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の浴凝縮器。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の浴凝縮器の、深冷
    空気分離設備の主凝縮器としての使用。
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