JPH0297885A - 凝縮蒸発器 - Google Patents
凝縮蒸発器Info
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- JPH0297885A JPH0297885A JP25048188A JP25048188A JPH0297885A JP H0297885 A JPH0297885 A JP H0297885A JP 25048188 A JP25048188 A JP 25048188A JP 25048188 A JP25048188 A JP 25048188A JP H0297885 A JPH0297885 A JP H0297885A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、第一流体室の液媒と第二流体室のガス流体と
を熱交換させる凝縮蒸発器に関し、特に空気液化分離装
置に用いられる凝縮蒸発器であって、第一流体室に導入
する液媒、即ち酸素室に導入する液化酸素を効率良く沸
騰蒸発させるとともに、第二流体室に導入するガス流体
、即ち窒素室に導入する窒素ガスを効率よく凝縮液化さ
せるのに適した凝縮蒸発器に関する。
を熱交換させる凝縮蒸発器に関し、特に空気液化分離装
置に用いられる凝縮蒸発器であって、第一流体室に導入
する液媒、即ち酸素室に導入する液化酸素を効率良く沸
騰蒸発させるとともに、第二流体室に導入するガス流体
、即ち窒素室に導入する窒素ガスを効率よく凝縮液化さ
せるのに適した凝縮蒸発器に関する。
空気液化分離装置の複精留塔等に用いられている凝縮蒸
発器は、特開昭５６−５６５９２号公報等に示されるよ
うに、垂直方向を多数の平行な仕切板により仕切り、第
一流体室である酸素室と第二流体室である窒素室の二基
とを交互に隣接して積層した、いわゆるプレートフィン
式熱交換器と呼ばれているものが多く用いられている。
発器は、特開昭５６−５６５９２号公報等に示されるよ
うに、垂直方向を多数の平行な仕切板により仕切り、第
一流体室である酸素室と第二流体室である窒素室の二基
とを交互に隣接して積層した、いわゆるプレートフィン
式熱交換器と呼ばれているものが多く用いられている。
このようなプレートフィン式の凝縮蒸発器の酸素室は、
内部に垂直方向に伝熱板を配設して上下方向の蒸発流路
を多数形成するとともに、該蒸発流路の上下両端部を開
口させて下端部を液化酸素の導入口とし、上端部を酸素
ガスと液化酸素の混合流の導出口としている。この酸素
室は、凝縮蒸発器全体が上部塔の底部空間に溜まる液化
酸素中に浸漬されることにより液化酸素で満たされてお
り、酸素室内の液化酸素は、隣接する窒素室の窒素ガス
と熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスの気泡と
なり蒸発流路を上昇する。液化酸素は、この酸素ガスの
上昇力及び気液混合による密度差により、凝縮蒸発器の
内外に循環流を形成している。
内部に垂直方向に伝熱板を配設して上下方向の蒸発流路
を多数形成するとともに、該蒸発流路の上下両端部を開
口させて下端部を液化酸素の導入口とし、上端部を酸素
ガスと液化酸素の混合流の導出口としている。この酸素
室は、凝縮蒸発器全体が上部塔の底部空間に溜まる液化
酸素中に浸漬されることにより液化酸素で満たされてお
り、酸素室内の液化酸素は、隣接する窒素室の窒素ガス
と熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスの気泡と
なり蒸発流路を上昇する。液化酸素は、この酸素ガスの
上昇力及び気液混合による密度差により、凝縮蒸発器の
内外に循環流を形成している。
一方の窒素室は、四周が密閉された室内に酸素室と同様
に垂直方向の伝熱板を配設して上下方向の凝縮流路が多
数形成されており、該凝縮流路の上下に設けられたヘッ
ダーを介して下部塔に接続されている。そして上部のヘ
ッダーから下部塔上部の窒素ガスを前記凝縮流路に下降
流として導入し、凝縮流路で液化酸素と熱交換を行って
凝縮した液化窒素を下部のヘッダーから導出している。
に垂直方向の伝熱板を配設して上下方向の凝縮流路が多
数形成されており、該凝縮流路の上下に設けられたヘッ
ダーを介して下部塔に接続されている。そして上部のヘ
ッダーから下部塔上部の窒素ガスを前記凝縮流路に下降
流として導入し、凝縮流路で液化酸素と熱交換を行って
凝縮した液化窒素を下部のヘッダーから導出している。
しかしながら、従来の凝縮蒸発器は、その全体を上部塔
の底部空間の液化酸素内に浸漬して使用するため、該空
間に多量の液化酸素を貯液保有させなければ凝縮蒸発器
を機能させることができなかった。そのために装置の起
動時間が長く掛ったり、停止時に放出する酸素量が多く
なり、動力費等の損失となっていた。また万一の場合に
備えるための保安上の問題も大きい。
の底部空間の液化酸素内に浸漬して使用するため、該空
間に多量の液化酸素を貯液保有させなければ凝縮蒸発器
を機能させることができなかった。そのために装置の起
動時間が長く掛ったり、停止時に放出する酸素量が多く
なり、動力費等の損失となっていた。また万一の場合に
備えるための保安上の問題も大きい。
さらに液化酸素の液深により上部塔の底部空間下部、即
ち凝縮蒸発器下部の液化酸素に沸点上昇を生じるため、
酸素室の下部から蒸発流路に流入する液化酸素が適冷状
態となっている。そのため、酸素室の下部では、蒸発流
路を上昇する液化酸素を沸騰開始温度まで伝熱効率の低
い対流伝熱により加温しなければならず、該流路の伝熱
効率を低下させていた。
ち凝縮蒸発器下部の液化酸素に沸点上昇を生じるため、
酸素室の下部から蒸発流路に流入する液化酸素が適冷状
態となっている。そのため、酸素室の下部では、蒸発流
路を上昇する液化酸素を沸騰開始温度まで伝熱効率の低
い対流伝熱により加温しなければならず、該流路の伝熱
効率を低下させていた。
さらに凝縮側の窒素室は、その凝縮流路が垂直方向に形
成されており、窒素ガスが凝縮しながら流下するため、
該流路の下部では液化窒素量が増加し、厚い液膜となっ
て伝熱面の表面を覆うので、これが熱抵抗層となり伝熱
性能を低下させていた。
成されており、窒素ガスが凝縮しながら流下するため、
該流路の下部では液化窒素量が増加し、厚い液膜となっ
て伝熱面の表面を覆うので、これが熱抵抗層となり伝熱
性能を低下させていた。
そこで本発明は、酸素室（第一流体室）側の液化酸素（
液媒）の必要量を低減するとともに、液化酸素の液深に
よる影響を低減させ、さらに窒素室（第二流体室）の凝
縮液による伝熱性能の低下を低減させた凝縮蒸発器を提
供することを目的とする。
液媒）の必要量を低減するとともに、液化酸素の液深に
よる影響を低減させ、さらに窒素室（第二流体室）の凝
縮液による伝熱性能の低下を低減させた凝縮蒸発器を提
供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明は、多数の垂直
な仕切板により第一流体室と第二流体室とを交互に形成
し、前記第一流体室の液媒と第二流体室のガス流体とで
熱交換を行う凝縮蒸発器において、前記第一流体室に、
上下多段に伝熱板を配置して複数の液媒流路を形成し、
該液媒流路の一端に、液媒流路に連通して液媒を導入す
る複数の液溜を、上部を開放させて上下多段に設けると
ともに、前記液媒流路の他端側を開放し、一方前記第二
流体室に、ガス流体の流れ方向に向がって水平に対して
下り勾配を有するように上下多段に伝熱板を配置して複
数のガス流路を形成し、該ガス流路の人口側に連接して
ガス導入路を、またガス流路の出口側に連接して排出路
をそれぞれ設けたことを特徴とする凝縮蒸発器を提供す
るもので、さらに前記液媒流路が前記液溜側の一端から
他端の開放側の先端に向かう登り勾配を有していること
、及び前記液媒流路の開放側の先端に連接して液媒蒸発
ガス及び未蒸発液媒の排出路を設けたことを特徴として
いる。
な仕切板により第一流体室と第二流体室とを交互に形成
し、前記第一流体室の液媒と第二流体室のガス流体とで
熱交換を行う凝縮蒸発器において、前記第一流体室に、
上下多段に伝熱板を配置して複数の液媒流路を形成し、
該液媒流路の一端に、液媒流路に連通して液媒を導入す
る複数の液溜を、上部を開放させて上下多段に設けると
ともに、前記液媒流路の他端側を開放し、一方前記第二
流体室に、ガス流体の流れ方向に向がって水平に対して
下り勾配を有するように上下多段に伝熱板を配置して複
数のガス流路を形成し、該ガス流路の人口側に連接して
ガス導入路を、またガス流路の出口側に連接して排出路
をそれぞれ設けたことを特徴とする凝縮蒸発器を提供す
るもので、さらに前記液媒流路が前記液溜側の一端から
他端の開放側の先端に向かう登り勾配を有していること
、及び前記液媒流路の開放側の先端に連接して液媒蒸発
ガス及び未蒸発液媒の排出路を設けたことを特徴として
いる。
〔作 用〕
凝縮蒸発器を上記のごとく構成することにより、凝縮蒸
発器を液媒中に浸漬することなく、液溜に液媒を供給し
て、該液溜から第一流体室の液媒流路に液媒を導入する
だけで運転することができるから、従来より少ない液媒
量で凝縮蒸発器の運転を行うことができるとともに、液
媒の液深による沸点上昇を低減することができ、沸騰蒸
発効率を向上させることができる。また第二流体室の凝
縮流路をガス流体の流れ方向に向かう下り勾配に形成し
たから、第二流体室の上下方向略均等にガス流体を導入
でき、第一流体室内の液媒を効率よく加温することがで
きる。
発器を液媒中に浸漬することなく、液溜に液媒を供給し
て、該液溜から第一流体室の液媒流路に液媒を導入する
だけで運転することができるから、従来より少ない液媒
量で凝縮蒸発器の運転を行うことができるとともに、液
媒の液深による沸点上昇を低減することができ、沸騰蒸
発効率を向上させることができる。また第二流体室の凝
縮流路をガス流体の流れ方向に向かう下り勾配に形成し
たから、第二流体室の上下方向略均等にガス流体を導入
でき、第一流体室内の液媒を効率よく加温することがで
きる。
以下、本発明の実施例を、第一流体室を酸素室、第二流
体室を窒素室とし、液媒を酸素、ガス流体を窒素とした
例につき、さらに詳細に説明する。
体室を窒素室とし、液媒を酸素、ガス流体を窒素とした
例につき、さらに詳細に説明する。
まず第１図乃至第５図において、凝縮蒸発器１は、垂直
方向に配設した多数の仕切板２．２により、複数の酸素
室３と窒素室４とを交互に隣接させて積層形成している
。また凝縮蒸発器１の一側には、液化酸素導入管５と、
該導入管５に通孔６を介して連通ずる複数の液溜７が上
下多段に設けられている。この液溜７は、上部及び酸素
室３側が開口した箱状に形成されており、側壁の上級の
一部には、オーバーフロー用の切欠堰８が形成されてい
る。
方向に配設した多数の仕切板２．２により、複数の酸素
室３と窒素室４とを交互に隣接させて積層形成している
。また凝縮蒸発器１の一側には、液化酸素導入管５と、
該導入管５に通孔６を介して連通ずる複数の液溜７が上
下多段に設けられている。この液溜７は、上部及び酸素
室３側が開口した箱状に形成されており、側壁の上級の
一部には、オーバーフロー用の切欠堰８が形成されてい
る。
前記酸素室３は、その上下両端部をそれぞれサイドパー
９，９により閉塞するとともに、内部にコルゲーション
フィン等の伝熱板１０を配設して両端が開放した複数の
液媒流路１１．１１を形成している。この液媒流路１１
は、−側が前記液溜７に連通するとともに、この液溜側
から他端の開放側の先端に向かう登り勾配を有するもの
で、つの液溜７に対して上下複数の液媒流路１１，１１
が連通している。
９，９により閉塞するとともに、内部にコルゲーション
フィン等の伝熱板１０を配設して両端が開放した複数の
液媒流路１１．１１を形成している。この液媒流路１１
は、−側が前記液溜７に連通するとともに、この液溜側
から他端の開放側の先端に向かう登り勾配を有するもの
で、つの液溜７に対して上下複数の液媒流路１１，１１
が連通している。
液化酸素ＬＯは、前記液化酸素導入管５から通孔６，６
を経て上下各段の液溜７，７に導入され、該液溜７から
酸素室３内の液媒流路１１．１１に導入される。液媒流
路１１内の液化酸素ＬＯは、後述の窒素室４の窒素ガス
ＧＮと熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスＧｏ
となり、気液混合流となって液媒流路１１の開放側の先
端に向かって上昇する。液媒流路１１の開放側の先端に
至った液化酸素ＬＯと酸素ガスＧｏの気液混合流は、こ
こで分離して酸素ガスＧｏは上昇し、液化酸素ＬＯは凝
縮蒸発器１の下方に流下する。
を経て上下各段の液溜７，７に導入され、該液溜７から
酸素室３内の液媒流路１１．１１に導入される。液媒流
路１１内の液化酸素ＬＯは、後述の窒素室４の窒素ガス
ＧＮと熱交換を行い、その一部が蒸発して酸素ガスＧｏ
となり、気液混合流となって液媒流路１１の開放側の先
端に向かって上昇する。液媒流路１１の開放側の先端に
至った液化酸素ＬＯと酸素ガスＧｏの気液混合流は、こ
こで分離して酸素ガスＧｏは上昇し、液化酸素ＬＯは凝
縮蒸発器１の下方に流下する。
また液溜７に過剰に供給された液化酸素ＬＯは、前記切
欠堰８から順次下方の液溜７に流下する。
欠堰８から順次下方の液溜７に流下する。
そして最下段の液溜７、及び前記液媒流路１１の先端か
ら流下した液化酸素ＬＯは、液化酸素ポンプあるいはサ
ーモサイフオン熱交換器等により揚液され、前記液化酸
素導入管５に循環する。
ら流下した液化酸素ＬＯは、液化酸素ポンプあるいはサ
ーモサイフオン熱交換器等により揚液され、前記液化酸
素導入管５に循環する。
このように構成することにより、凝縮蒸発器１を機能さ
せるのに必要な液化酸素ＬＯは、酸素室３内を満たす量
、液溜７．７に溜める量及びアセチレン等の濃縮を防止
するための過剰循環量でよいため、従来のごとく、凝縮
蒸発器１全体を浸漬する量に比べてはるかに少ない量で
凝縮蒸発器１の運転を行うことができる。これにより、
空気分離装置の起動時間の短縮や、装置の停止時の冷媒
放出量の低減を図ることができ、保安上の問題も容易に
解決することができる。
せるのに必要な液化酸素ＬＯは、酸素室３内を満たす量
、液溜７．７に溜める量及びアセチレン等の濃縮を防止
するための過剰循環量でよいため、従来のごとく、凝縮
蒸発器１全体を浸漬する量に比べてはるかに少ない量で
凝縮蒸発器１の運転を行うことができる。これにより、
空気分離装置の起動時間の短縮や、装置の停止時の冷媒
放出量の低減を図ることができ、保安上の問題も容易に
解決することができる。
また液化酸素ＬＯは、各液溜７，７で圧力を開放されて
いるので、それぞれでの液深が小さくなり液圧による沸
点上昇を抑えることができ、液媒流路１１に流入と略同
時に蒸発沸騰を開始させることができる。
いるので、それぞれでの液深が小さくなり液圧による沸
点上昇を抑えることができ、液媒流路１１に流入と略同
時に蒸発沸騰を開始させることができる。
尚、各液媒流路１１の傾斜角度は、接続する液溜７の深
さや各流路１１の長さあるいは処理量等により適宜選定
されるものであり、水平とすることもできるが、水平よ
りも登り勾配として設けた方が、蒸発生成した酸素ガス
の気泡の浮上刃で液化酸素の流動を促進でき、伝熱効率
を向上させることができる。また各液媒流路１１．１１
に導入する液化酸素量は、液化酸素導入管５や通孔６の
径、液溜７の深さ、あるいは液媒流路１１の長さや傾斜
、開口断面積等を調節することにより行うことができ、
上下の各液媒流路１１．１１に均等に液化酸素ＬＯを導
入するように調整することが好ましい。さらに各液溜７
．７から下段の液溜７に液化酸素ＬＯを流下させる手段
は、上記切欠堰８に限らず、オーバーフロー管等によっ
ても行うことができる。
さや各流路１１の長さあるいは処理量等により適宜選定
されるものであり、水平とすることもできるが、水平よ
りも登り勾配として設けた方が、蒸発生成した酸素ガス
の気泡の浮上刃で液化酸素の流動を促進でき、伝熱効率
を向上させることができる。また各液媒流路１１．１１
に導入する液化酸素量は、液化酸素導入管５や通孔６の
径、液溜７の深さ、あるいは液媒流路１１の長さや傾斜
、開口断面積等を調節することにより行うことができ、
上下の各液媒流路１１．１１に均等に液化酸素ＬＯを導
入するように調整することが好ましい。さらに各液溜７
．７から下段の液溜７に液化酸素ＬＯを流下させる手段
は、上記切欠堰８に限らず、オーバーフロー管等によっ
ても行うことができる。
一方、この酸素室３に仕切板２を介して隣接配置される
窒素室４は、第２図に示すように、四周をサイドパー１
２．１２により閉塞し、室内にコルゲーションフィン等
の伝熱板１３を配設して両端が開放された多数のガス流
路である凝縮流路１４．１４を形成するとともに、該凝
縮流路１４の両側に連接させて、それぞれガス導入路１
５と排出路１６とを設けている。
窒素室４は、第２図に示すように、四周をサイドパー１
２．１２により閉塞し、室内にコルゲーションフィン等
の伝熱板１３を配設して両端が開放された多数のガス流
路である凝縮流路１４．１４を形成するとともに、該凝
縮流路１４の両側に連接させて、それぞれガス導入路１
５と排出路１６とを設けている。
上記凝縮流路１４は、該凝縮流路１４内で凝縮した液化
窒素ＬＮを凝縮流路１４から導出流下させるために、ガ
ス導入路１５側から排出路１６に向かう水平方向に対し
て適宜な下り勾配が設けられている。また窒素室４の両
側部のガス導入路１５と排出路１６には、それぞれ入口
及び出口ヘッダ−１７，１８を連接して窒素ガスＧＮを
窒素室４に導入するとともに、凝縮流路１４で凝縮した
液化窒素ＬＮを排出するように形成している。
窒素ＬＮを凝縮流路１４から導出流下させるために、ガ
ス導入路１５側から排出路１６に向かう水平方向に対し
て適宜な下り勾配が設けられている。また窒素室４の両
側部のガス導入路１５と排出路１６には、それぞれ入口
及び出口ヘッダ−１７，１８を連接して窒素ガスＧＮを
窒素室４に導入するとともに、凝縮流路１４で凝縮した
液化窒素ＬＮを排出するように形成している。
窒素ガスＧＮは、前記入口ヘッダ−１７及びガス導入路
１５を経て各凝縮流路１４．１４に導入される。凝縮流
路１４に導入された窒素ガスＧＮは、隣接する前記酸素
室３の液化酸素ＬＯと熱交換を行って凝縮し、液化窒素
ＬＮとなり凝縮流路１４の下り勾配により排出路１６に
向かって流れ、排出路１６から出口ヘッダ−１８を経て
排出される。また窒素ガスＧＮ中の非凝縮ガスＧＸは、
排出路１６の上部に設けられたパージノズル１９から排
出される。
１５を経て各凝縮流路１４．１４に導入される。凝縮流
路１４に導入された窒素ガスＧＮは、隣接する前記酸素
室３の液化酸素ＬＯと熱交換を行って凝縮し、液化窒素
ＬＮとなり凝縮流路１４の下り勾配により排出路１６に
向かって流れ、排出路１６から出口ヘッダ−１８を経て
排出される。また窒素ガスＧＮ中の非凝縮ガスＧＸは、
排出路１６の上部に設けられたパージノズル１９から排
出される。
このように、窒素室４に下り勾配を有する多数の凝縮流
路１４を形成し、窒素ガスＧＮを該凝縮流路１４の一端
から導入して他端から導出することにより、窒素室４上
下方向の各凝縮流路１４に導入する窒素ガス量や該流路
１４内で凝縮する液化窒素量を路間−とできるので、境
膜伝熱係数を凝縮蒸発器１の上下方向で路間−とするこ
とができる。
路１４を形成し、窒素ガスＧＮを該凝縮流路１４の一端
から導入して他端から導出することにより、窒素室４上
下方向の各凝縮流路１４に導入する窒素ガス量や該流路
１４内で凝縮する液化窒素量を路間−とできるので、境
膜伝熱係数を凝縮蒸発器１の上下方向で路間−とするこ
とができる。
従って、酸素室３下部の液化酸素ＬＯとも十分な熱交換
を行うことができるので、凝縮蒸発による伝熱性能を最
大限に発揮させることができる。
を行うことができるので、凝縮蒸発による伝熱性能を最
大限に発揮させることができる。
特に大型の背の高い凝縮蒸発器では、凝縮流路１４の長
さを大幅に短くすることができ、各凝縮流路１４の排出
路１６近傍に形成される液化窒素ＬＮの液膜の厚さを薄
くすることができるから、伝熱性能の低下を最小限とす
ることができる。さらに凝縮流路１４の断面積及び開口
面積を増大させることができるため、凝縮流路断面積当
たりの凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率をさらに
向上させることができる。また排出路１６に開口する凝
縮流路１４の開口端の一部に液切り部を突設することに
より、上方の凝縮流路１４がら流下する液化窒素ＬＮを
排出路１６に案内し、下方の凝縮流路１４の開口端が液
膜で塞がれることを防止することができる。
さを大幅に短くすることができ、各凝縮流路１４の排出
路１６近傍に形成される液化窒素ＬＮの液膜の厚さを薄
くすることができるから、伝熱性能の低下を最小限とす
ることができる。さらに凝縮流路１４の断面積及び開口
面積を増大させることができるため、凝縮流路断面積当
たりの凝縮量や流動抵抗が減少し、熱交換効率をさらに
向上させることができる。また排出路１６に開口する凝
縮流路１４の開口端の一部に液切り部を突設することに
より、上方の凝縮流路１４がら流下する液化窒素ＬＮを
排出路１６に案内し、下方の凝縮流路１４の開口端が液
膜で塞がれることを防止することができる。
また上記ガス導入路１５と排出路１６には、耐圧性向上
のための補強材等を適宜設けることができるが、いずれ
もガスや液の流れ抵抗が低いもので、かつガスの均一な
分配や液の排出性等を考慮して材料や配置を選定する必
要がある。
のための補強材等を適宜設けることができるが、いずれ
もガスや液の流れ抵抗が低いもので、かつガスの均一な
分配や液の排出性等を考慮して材料や配置を選定する必
要がある。
このように酸素室３と窒素室４とを形成することにより
、酸素室側の液圧による液化酸素ＬＯの沸点上昇と、窒
素室側の液膜厚の増加による伝熱特性の低下とを最小限
とすることができるので、凝縮蒸発器１の全伝熱面積を
高伝熱特性を有する沸騰凝縮伝熱に利用することができ
る。また上下方向での伝熱性能を路間−とすることがで
きるので、凝縮蒸発器１の高さを自由に設定することが
可能となり、処理能力の増大を高さを高くすることで対
応でき、塔径を増大させることなく大型の複精留塔を製
作することができる。さらに、伝熱特性向上により、凝
縮側流体と蒸発側流体との間の温度差を小さくすること
ができるので、凝縮側ガスの飽和圧力を低くすることが
でき、ガス流体の圧力、即ち原料ガスを圧縮するための
圧縮機の動力費を低減できる。
、酸素室側の液圧による液化酸素ＬＯの沸点上昇と、窒
素室側の液膜厚の増加による伝熱特性の低下とを最小限
とすることができるので、凝縮蒸発器１の全伝熱面積を
高伝熱特性を有する沸騰凝縮伝熱に利用することができ
る。また上下方向での伝熱性能を路間−とすることがで
きるので、凝縮蒸発器１の高さを自由に設定することが
可能となり、処理能力の増大を高さを高くすることで対
応でき、塔径を増大させることなく大型の複精留塔を製
作することができる。さらに、伝熱特性向上により、凝
縮側流体と蒸発側流体との間の温度差を小さくすること
ができるので、凝縮側ガスの飽和圧力を低くすることが
でき、ガス流体の圧力、即ち原料ガスを圧縮するための
圧縮機の動力費を低減できる。
次に第６図乃至第９図に基づいて、本発明の凝縮蒸発器
を複精留塔に組込んだ一実施例を説明する。尚、凝縮蒸
発器各部の構成で、前記実施例と同様に形成されている
部分は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
を複精留塔に組込んだ一実施例を説明する。尚、凝縮蒸
発器各部の構成で、前記実施例と同様に形成されている
部分は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
まず本実施例に示す凝縮蒸発器２０は、前記実施例で示
した凝縮蒸発器１を２基対向させて組合わせたごとく形
成している。即ち酸素室２１は、第７図に示すように凝
縮蒸発器２０の両側部に液溜７，７を配設するとともに
、中央部に酸素ガス及び液化酸素の排出路２２を形成し
ている。また窒素室２３は、対向する凝縮流路１１．１
１間の中央部にガス導入路１５を形成するとともに、再
凝縮流路１４．１４の外側にそれぞれ排出路１６゜１６
を設け、両路１５，１６にそれぞれヘッダー１７．１８
を連設している。またガス導入路１５には、多数の孔を
穿設した孔あきコルゲーションフィン等の補強材２４を
設けている。尚、凝縮蒸発器２０の背が高い場合には、
凝縮蒸発器２０の上部にも入口ヘッダーを設けてガス導
入路１５に窒素ガスＧＮを導入することにより、窒素ガ
スＧＮの供給量を上下で均一化させることができる。
した凝縮蒸発器１を２基対向させて組合わせたごとく形
成している。即ち酸素室２１は、第７図に示すように凝
縮蒸発器２０の両側部に液溜７，７を配設するとともに
、中央部に酸素ガス及び液化酸素の排出路２２を形成し
ている。また窒素室２３は、対向する凝縮流路１１．１
１間の中央部にガス導入路１５を形成するとともに、再
凝縮流路１４．１４の外側にそれぞれ排出路１６゜１６
を設け、両路１５，１６にそれぞれヘッダー１７．１８
を連設している。またガス導入路１５には、多数の孔を
穿設した孔あきコルゲーションフィン等の補強材２４を
設けている。尚、凝縮蒸発器２０の背が高い場合には、
凝縮蒸発器２０の上部にも入口ヘッダーを設けてガス導
入路１５に窒素ガスＧＮを導入することにより、窒素ガ
スＧＮの供給量を上下で均一化させることができる。
このように形成された凝縮蒸発器２０は、従来と同様に
、複精留塔３０の上部塔３１と下部塔３２とを仕切る隔
壁３３の上部、即ち上部塔３１の底部空間内に配置され
ており、上部塔３１からの液化酸素ＬＯと下部塔３２か
らの窒素ガスＧＮとを熱交換させている。
、複精留塔３０の上部塔３１と下部塔３２とを仕切る隔
壁３３の上部、即ち上部塔３１の底部空間内に配置され
ており、上部塔３１からの液化酸素ＬＯと下部塔３２か
らの窒素ガスＧＮとを熱交換させている。
この凝縮蒸発器２０への液化酸素ＬＯの供給は、上部塔
最下段トレイ３４からの液化酸素ＬＯを流下管３５によ
り、また循環する液化酸素ＬＯを液戻し管３６により、
それぞれ凝縮蒸発器２ｏ上部に設けた受液箱３７に供給
することにより行われる。受液箱３７に供給された液化
酸素ＬＯは、これに連接する凝縮蒸発器２０両側の液化
酸素導入管５から各液溜７，７を経て各液媒流路１１，
１１に導入される。液媒流路１１内の液化酸素ＬＯは、
前記実施例と同様に、その一部が蒸発して酸素ガスＧｏ
となり、両波媒流路１１．１１を流れて開放端に至った
液化酸素ＬＯと酸素ガスＧＯの気液混合流は、ここで分
離して酸素ガスＧＯは排出路２２を上昇して一部が製品
として採取され、残部が上部塔３１の上昇ガスとなる。
最下段トレイ３４からの液化酸素ＬＯを流下管３５によ
り、また循環する液化酸素ＬＯを液戻し管３６により、
それぞれ凝縮蒸発器２ｏ上部に設けた受液箱３７に供給
することにより行われる。受液箱３７に供給された液化
酸素ＬＯは、これに連接する凝縮蒸発器２０両側の液化
酸素導入管５から各液溜７，７を経て各液媒流路１１，
１１に導入される。液媒流路１１内の液化酸素ＬＯは、
前記実施例と同様に、その一部が蒸発して酸素ガスＧｏ
となり、両波媒流路１１．１１を流れて開放端に至った
液化酸素ＬＯと酸素ガスＧＯの気液混合流は、ここで分
離して酸素ガスＧＯは排出路２２を上昇して一部が製品
として採取され、残部が上部塔３１の上昇ガスとなる。
一方、液化酸素ＬＯは排出路２２を流下して凝縮蒸発器
２゜の下方の液化酸素溜３８に溜り、管３９から導出さ
れて一部が製品となる他は前記液戻し管３６に循環する
。
２゜の下方の液化酸素溜３８に溜り、管３９から導出さ
れて一部が製品となる他は前記液戻し管３６に循環する
。
一方下部塔３２上部の窒素ガスＧＮは、一部が製品とし
て採取される以外は、二重管で形成された導入管４０の
内周の導入部４０ａを上昇して前記入口ヘッダ−１７か
ら窒素室２３中央部のガス導入路１５を経て各凝縮流路
１４．１４に導入される。凝縮流路１４に導入された窒
素ガスＧＮは、前記実施例と同様に凝縮して液化窒素Ｌ
Ｎとなり窒素室２３両側の排出路１６．１６に向かって
流れる。この液化窒素ＬＮは、排出路１６を流下して出
口ヘッダ−１８を経て前記導入管４０の外周の導出部４
０ｂを通ワて管４１から導出され、−部が製品として採
取されるほか、残部が上部塔３１及び下部塔３２の還流
液となる。また非凝縮ガスＧＸは、前記同様、パージノ
ズル１９．１９から導出される。
て採取される以外は、二重管で形成された導入管４０の
内周の導入部４０ａを上昇して前記入口ヘッダ−１７か
ら窒素室２３中央部のガス導入路１５を経て各凝縮流路
１４．１４に導入される。凝縮流路１４に導入された窒
素ガスＧＮは、前記実施例と同様に凝縮して液化窒素Ｌ
Ｎとなり窒素室２３両側の排出路１６．１６に向かって
流れる。この液化窒素ＬＮは、排出路１６を流下して出
口ヘッダ−１８を経て前記導入管４０の外周の導出部４
０ｂを通ワて管４１から導出され、−部が製品として採
取されるほか、残部が上部塔３１及び下部塔３２の還流
液となる。また非凝縮ガスＧＸは、前記同様、パージノ
ズル１９．１９から導出される。
このように、前記実施例に示した凝縮蒸発器１の２基分
の液媒流路１１や凝縮流路１４を対向させて配置するこ
とにより、複精留塔３０等に組込む際の配管を少なくす
ることができ、製造１組立て等のコストを低減させるこ
とができる。
の液媒流路１１や凝縮流路１４を対向させて配置するこ
とにより、複精留塔３０等に組込む際の配管を少なくす
ることができ、製造１組立て等のコストを低減させるこ
とができる。
また凝縮蒸発器２０の運転は、液面計４２等で液化酸素
溜３８に溜る液化酸素ＬＯの量を計測することにより、
従来と同様に行うことができる。
溜３８に溜る液化酸素ＬＯの量を計測することにより、
従来と同様に行うことができる。
尚、以上の説明では、空気液化分離における液化酸素と
窒素ガスとの熱交換による蒸発と凝縮を基にして説明し
たが、これ以外の他の液媒とガス流体を用いた場合も同
様の作用効果を得ることができる。また酸素室や窒素室
の各流路の勾配の角度、その他の各部の形状等は、液媒
とガス流体の種類や流量等により適宜選定することがで
きる。
窒素ガスとの熱交換による蒸発と凝縮を基にして説明し
たが、これ以外の他の液媒とガス流体を用いた場合も同
様の作用効果を得ることができる。また酸素室や窒素室
の各流路の勾配の角度、その他の各部の形状等は、液媒
とガス流体の種類や流量等により適宜選定することがで
きる。
以上説明したように、本発明の凝縮蒸発器は、液媒を上
下多段に設けた液溜に供給して、該液溜から上下多段に
設けられた液媒流路に導入して蒸発させるようにしたか
ら、少ない液媒量で凝縮蒸発器を運転することができ、
起動時間の短縮、停止時の冷媒損失の低減、保安上の問
題の解決等を図れるとともに、液深の影響を低減して沸
騰側伝熱効率の向上させることができる。また第二流体
室に、ガス流体の流れ方向に向かって水平方向に対して
下り勾配を有する凝縮流路を形成し、−側端部からガス
流体を導入して凝縮させながら他側方向に流下させるか
ら、第二流体室の上下方向に略均等にガス流体を導入す
ることができ、第一流体室下部の液媒も効率よく加温す
ることができる。
下多段に設けた液溜に供給して、該液溜から上下多段に
設けられた液媒流路に導入して蒸発させるようにしたか
ら、少ない液媒量で凝縮蒸発器を運転することができ、
起動時間の短縮、停止時の冷媒損失の低減、保安上の問
題の解決等を図れるとともに、液深の影響を低減して沸
騰側伝熱効率の向上させることができる。また第二流体
室に、ガス流体の流れ方向に向かって水平方向に対して
下り勾配を有する凝縮流路を形成し、−側端部からガス
流体を導入して凝縮させながら他側方向に流下させるか
ら、第二流体室の上下方向に略均等にガス流体を導入す
ることができ、第一流体室下部の液媒も効率よく加温す
ることができる。
また凝縮流路を短く形成することができるので、凝縮液
の液膜を薄くすることができ、凝縮側の境膜伝熱係数を
向上させることができる。
の液膜を薄くすることができ、凝縮側の境膜伝熱係数を
向上させることができる。
従って、画室の伝熱性能を最大限に発揮させることがで
き、処理量の多い大型の空気液化分離装置の凝縮蒸発器
に特に好適なもので、装置全体の小型化や運転動力費の
低減が図れ、製品の動力源単位を低減させることができ
る。
き、処理量の多い大型の空気液化分離装置の凝縮蒸発器
に特に好適なもので、装置全体の小型化や運転動力費の
低減が図れ、製品の動力源単位を低減させることができ
る。
第１図乃至第５図は本発明の凝縮蒸発器の一実施例を示
すもので、第１図は凝縮蒸発器の酸素室を示す断面正面
図、第２図は同じく窒素室を示す断面正面図、第３図は
同じく一部切欠き側面図、第４図は同じく一部切欠き正
面図、第５図は同じく断面平面図、第６図乃至第９図は
本発明の他の実施例を示すもので、第６図は凝縮蒸発器
を複精留塔に組込んだ状態を示す断面正面図、第７図は
酸素室を示す断面正面図、第８図は窒素室を示す断面正
面図、第９図は複精留塔に組込んだ状態を示す断面平面
図である。 １．２０・・・凝縮蒸発器 ３．２１・・・酸素室４
．２３・・・窒素室 ７・・・液溜 １１・・・液
媒流路 １４・・・凝縮流路 １５・・・ガス導入
路１６・・・排出路 ２２・・・酸素ガス及び液化酸
素の排出路 ３０・・・複精留塔 ＧＮ・・・窒素
ガスＧｏ・・・酸素ガス ＬＮ・・・液化窒素 ＬＯ
・・・液化酸素 特 許 出 願 人 日本酸素株式会社代理人 弁理
士 木 戸 傳一部間
木 戸 −産量
小 川 眞第５門 茅９因 ｎ
すもので、第１図は凝縮蒸発器の酸素室を示す断面正面
図、第２図は同じく窒素室を示す断面正面図、第３図は
同じく一部切欠き側面図、第４図は同じく一部切欠き正
面図、第５図は同じく断面平面図、第６図乃至第９図は
本発明の他の実施例を示すもので、第６図は凝縮蒸発器
を複精留塔に組込んだ状態を示す断面正面図、第７図は
酸素室を示す断面正面図、第８図は窒素室を示す断面正
面図、第９図は複精留塔に組込んだ状態を示す断面平面
図である。 １．２０・・・凝縮蒸発器 ３．２１・・・酸素室４
．２３・・・窒素室 ７・・・液溜 １１・・・液
媒流路 １４・・・凝縮流路 １５・・・ガス導入
路１６・・・排出路 ２２・・・酸素ガス及び液化酸
素の排出路 ３０・・・複精留塔 ＧＮ・・・窒素
ガスＧｏ・・・酸素ガス ＬＮ・・・液化窒素 ＬＯ
・・・液化酸素 特 許 出 願 人 日本酸素株式会社代理人 弁理
士 木 戸 傳一部間
木 戸 −産量
小 川 眞第５門 茅９因 ｎ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、多数の垂直な仕切板により第一流体室と第二流体室
とを交互に形成し、前記第一流体室の液媒と第二流体室
のガス流体とで熱交換を行う凝縮蒸発器において、前記
第一流体室に、上下多段に伝熱板を配置して複数の液媒
流路を形成し、該液媒流路の一端に、液媒流路に連通し
て液媒を導入する複数の液溜を、上部を開放させて上下
多段に設けるとともに、前記液媒流路の他端側を開放し
、一方前記第二流体室に、ガス流体の流れ方向に向かっ
て水平に対して下り勾配を有するように上下多段に伝熱
板を配置して複数のガス流路を形成し、該ガス流路の入
口側に連接してガス導入路を、またガス流路の出口側に
連接して排出路をそれぞれ設けたことを特徴とする凝縮
蒸発器。 ２、前記液媒流路は、前記液溜側の一端から他端の開放
側の先端に向かう登り勾配を有していることを特徴とす
る請求項１記載の凝縮蒸発器。 ３、前記液媒流路の開放側の先端に連接して液媒蒸発ガ
ス及び未蒸発液媒の排出路を設けたことを特徴とする請
求項１または２記載の凝縮蒸発器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25048188A JPH0730997B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 凝縮蒸発器 |
| PCT/JP1989/000668 WO1990000243A1 (en) | 1988-07-04 | 1989-07-04 | Condenser/evaporator |
| EP89907818A EP0386248B1 (en) | 1988-07-04 | 1989-07-04 | Condenser/evaporator |
| US07/465,246 US5222549A (en) | 1988-07-04 | 1989-07-04 | Condenser/evaporator |
| DE1989604186 DE68904186T2 (de) | 1988-07-04 | 1989-07-04 | Kondensator/verdampfer. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25048188A JPH0730997B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 凝縮蒸発器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297885A true JPH0297885A (ja) | 1990-04-10 |
| JPH0730997B2 JPH0730997B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17208498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25048188A Expired - Lifetime JPH0730997B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-10-04 | 凝縮蒸発器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730997B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1429098A1 (de) * | 2002-12-11 | 2004-06-16 | Linde AG | Wärmetauscher |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP25048188A patent/JPH0730997B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1429098A1 (de) * | 2002-12-11 | 2004-06-16 | Linde AG | Wärmetauscher |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0730997B2 (ja) | 1995-04-10 |
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