JPH07103959B2 - 多管式蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば液化酸素、液化窒素等の低温液化ガ
スの蒸発器に使用せられる多管式蒸発器に関するもので
ある。

従来の技術 一般に、この種の多管式蒸発器は、並列状に配置された
垂直蒸発管を備えており、各垂直蒸発管は長さ方向に伸
びる放射状フィンを有していて、これらのフィン付き蒸
発管が隣り合うもの同志相互に継ぎ板を介して連結され
ていた。

そして従来、とくに超高圧用蒸発器においては、各垂直
蒸発管体が、ステンレス鋼よりなる内管と、アルミニウ
ム押出形材製の外管とによって構成され、これら両管
は、拡管法あるいは縮管法等によって熱抵抗ができるだ
け少ない方法で密着せしめられており、すべての垂直蒸
発管体は配列の順に、すなわち液化ガスが入口側の垂直
蒸発管体から出口側の垂直蒸発管体までをシリーズ（一
続き）に流れるように、それらの内管の端部が連結管を
介して連結され、液化ガスがこれらの垂直蒸発管体内を
順次流れる間に、外部の自然対流による空気流によって
加温されて蒸発せしめられるようになされていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の従来の多管式蒸発器を運転する
と、液化酸素などの液化ガスは、例えば−180℃前後の
超低温であるため、液化ガス導入管が接続された入口側
の垂直蒸発管体の外管表面とフィン表面に氷霜が付着
し、その部分の熱交換効率の低下により、入口側の垂直
蒸発管体から次の垂直蒸発管体へと氷霜付着現象が次第
に進んでしまい、液化酸素等の蒸発効率が低下するとい
う問題があった。

そこで、従来は、氷霜付着現象による蒸発効率の低下を
見込んで、過大能力の蒸発器を使用するか、あるいはま
た散水もしくは蒸気吹き付けなどの融氷霜装置を取り付
けていた。

しかし、前者の過大能力を有する蒸発器を使用するのは
経済的でなく、また後者の融氷霜装置は、通常、蒸発器
の上側もしくは下側に配置された供給管のノズルから水
または蒸気を蒸発器に吹き付けて、氷霜を溶かすもので
あるが、このような装置は大掛かりであるため、これを
蒸発器に取り付けた場合、コンパクトでなく、設備費、
運転コストが非常に高くつくという問題があった。

この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、蒸
発器の能力を過大にしたり、あるいは他の熱源の融氷霜
装置を使用したりすることなく、入口側の垂直蒸発管体
への氷霜の付着を充分に少なくすることができ、従って
連続運転の性能低下を抑えることができ、蒸発効率が非
常にすぐれている多管式蒸発器を提供しようとするにあ
る。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、少なくとも
２本の垂直蒸発管体が並列状に配置され、各垂直蒸発管
体は、相互に異種金属よりなる内外２重管によって構成
され、すべての垂直蒸発管体の内管の端部が、液化ガス
の入口側の第１の垂直蒸発管体から出口側の最終の垂直
蒸発管体までをシリーズに流れるように、連結管を介し
て連結されている多管式蒸発器において、入口側の第１
の垂直蒸発管体における内管と外管との間に間隙があけ
られることにより、厚さ20μｍ〜2mmを有する霜付き防
止用空気層が形成されていることを特徴とする、多管式
蒸発器を要旨としている。

ここで、霜付き防止用空気層の厚さは、内管と外管の大
きさ、およびこれらを構成する金属の種類等によって異
なるものであるが、通常20μｍ〜2mm、好ましくは50μ
ｍ〜500μｍとする。また内管および外管は、所要の供
給圧の低温液化ガスを保持するのに充分な厚さを有する
ものとする。

作 用 上記多管式蒸発器においては、入口側の垂直蒸発管体か
ら出口側の最終の垂直蒸発管体までを液化ガスがシリー
ズに流されており、入口側の第１垂直蒸発管体について
のみ、これの内管と外管との間に間隙があけられること
により、厚さ20μｍ〜2mmを有する霜付き防止用空気層
が形成され、熱抵抗が付与されているもので、このよう
な空気層の存在により入口側の垂直蒸発管体において該
蒸発管体への氷霜の付着を少なくすることができ、従っ
て氷霜付着現象が、入口側の垂直蒸発管体から次の垂直
蒸発管体へと進むようなことがなく、連続運転の性能低
下を抑えることができて、液化酸素等の蒸発効率が非常
にすぐれている。

実 施 例 つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

この明細書において、前後および左右は、第２図を基準
とし、前とは第２図下側、後とは同上側をいゝ、また左
とは同図左側、右とは同右側をいうものとする。

図面において、この発明による多管式蒸発器は、並列状
に配置された３本の垂直蒸発管体（Ａ）によって構成さ
れた左右に伸びる蒸発管体列（Ｒ）が、前後に３つ平行
状に並べられたものである。各垂直蒸発管体（Ａ）は、
外径22mmのステンレス鋼製の内管（１）と、これに嵌め
被せられた外径40mmのアルミニウム押出形材製の外管
（２）とによって構成されている。外管（２）には、こ
れの長さ方向に伸びる８つの放射状フィン（３）が設け
られている。相互に隣り合う蒸発管体（Ａ）（Ａ）は、
これらの上下両側において、蒸発管体（Ａ）相互の間隔
を狭める熱収縮力によって曲がり得る平面よりみて略Ｓ
形の継ぎ板（９）を介して溶接により連結せられてい
る。

そして、各蒸発管体列（Ｒ）において、入口側の第１垂
直蒸発管体（A1）の下端部に液化ガス導入管（６）が接
続され、かつ出口側の第３垂直蒸発管体（A3）の下端部
に液化ガス排出管（４）が接続されるとともに、すべて
の垂直蒸発管体（Ａ）の内管（１）の端部は配列の順
に、すなわち液化ガスが入口側の第１垂直蒸発管体（A
1）から出口側の第３垂直蒸発管体（A3）までをシリー
ズ（一続き）に流れるように、ステンレス鋼製連結管
（４）を介して連結されている。

そして、この発明の多管式蒸発器では、各蒸発管体列
（Ｒ）の入口側の第１垂直蒸発管体（A1）において内管
（１）と外管（２）とがゆるく結合されて、両管（１）
（２）の間に間隙があけられることにより、厚さ50μｍ
の霜付き防止用空気層（５）が形成されて、熱抵抗が付
与され、残りの第２垂直蒸発管体（A2）および第３垂直
蒸発管体（A3）の両管体は、拡管法あるいは縮管法等に
よって熱抵抗ができるだけ少ない方法で密着せしめられ
ているものである。

また、各蒸発管体列（Ｒ）における液化ガス導入管
（６）の他端部は、液化ガス導入ヘッダ（10）にそれぞ
れ接続され、このヘッダ（10）には外部より液化ガスを
供給するための１本の液化ガス供給管（11）が接続され
ている。

一方、各蒸発管体列（Ｒ）におけるの液化ガス排出管
（７）の他端部は、液化ガス排出ヘッダ（12）にそれぞ
れ接続され、このヘッダ（12）には外部に液化ガスを排
出するための１本の液化ガス流送管（13）が接続されて
いる。

上記多管式蒸発器において、通常−180℃前後の低温の
液化酸素などの液化ガスを液化ガス供給管（11）から導
入ヘッダ（10）および導入管（６）を経て、各蒸発管体
列（Ｒ）の入口側の垂直蒸発管体（A1）の内管（１）に
導入すると、液化ガスは、入口側の第１垂直蒸発管体
（A1）の内管（１）から次の第２垂直蒸発管体（A2）の
内管（１）、さらに出口側の第３垂直蒸発管体（A3）の
内管（１）までを順に流れていき、これらの垂直蒸発管
体（Ａ）内を流れる間に、外部の自然対流による空気流
によって液化ガスが加温されて蒸発せしめられる。

ここで、液化ガスが、例えば酸素、窒素、アルゴンであ
る場合、蒸発器内の液化ガスの蒸発部は、通常全体の1/
3〜1/4であり、残りは加温部となされている。蒸発部に
相当する第１垂直蒸発管体（A1）とこれのフィン（３）
の表面温度は、−120〜−160℃程度であり、２番目と３
番目の垂直蒸発管体（A2）（A3）は加温部となされてい
て、そのフィン（３）の表面温度は−10〜−20℃程度で
ある。

ここで、蒸発器の運転により、蒸発部となされた入口側
のフィン（３）付き第１垂直蒸発管体（A1）の表面に氷
霜が生成されるが、この蒸発管体（A1）は、これの内管
（１）と外管（２）との間に間隙があけられることによ
り、霜付き防止用空気層（５）が形成されて、熱抵抗が
付与されているので、氷霜の生成を充分に抑えることが
できて、該蒸発管体（A1）への氷霜の付着を少なくする
ことができ、この蒸発管体（A1）の表面で生じた氷霜付
着現象が、次の垂直蒸発管体（A2）へと進むようなこと
がなく、蒸発効率が非常にすぐれていて、蒸発器は長期
間連続運転をすることが可能である。

なお、上記実施例において、蒸発器の各蒸発管体列
（Ｒ）は、３本の垂直蒸発管体（Ａ）により構成されて
いるが、これは少なくとも２本の垂直蒸発管体（Ａ）に
より構成されておればよい。また蒸発器は、左右に伸び
る蒸発管体列（Ｒ）が、前後に３つ平行状に並べられた
ものであるが、これに限らず、この発明による多管式蒸
発器は、少なくとも１つの蒸発管体列（Ｒ）によって構
成されておればよい。

発明の効果 この発明は、上述のように、少なくとも２本の垂直蒸発
管体が並列状に配置され、各垂直蒸発管体は、相互に異
種金属よりなる内外２重管によって構成され、すべての
垂直蒸発管体の内管の端部が、液化ガスの入口側の第１
の垂直蒸発管体から出口側の最終の垂直蒸発管体までを
シリーズに流れるように、連結管を介して連結されてい
る多管式蒸発器において、入口側の第１の垂直蒸発管体
における内管と外管との間に間隙があけられることによ
り、厚さ20μｍ〜2mmを有する霜付き防止用空気層が形
成されているもので、このような空気層の存在により熱
抵抗が付与されるので、入口側の第１垂直蒸発管体にお
いて該蒸発管体への氷霜の付着を少なくすることがで
き、従って氷霜付着現象が、入口側の垂直蒸発管体から
次の垂直蒸発管体へと進むようなことがなく、連続運転
の性能低下を抑えることができて、液化酸素等の低温液
化ガスの蒸発効率が非常にすぐれている。しかも従来の
ように蒸発器の能力を過大にしたり、あるいは他の熱源
の融氷霜装置を使用したりする必要がなく、経済性が非
常に高いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は多管式
蒸発器の一部切欠き側面図、第２図は第１図II−II線に
沿う断面図、第３図は第１図III−III線に沿う断面図で
ある。 （Ａ）（A1）〜（A3）……垂直蒸発管体、（Ｒ）……蒸
発管体列、（１）……内管、（２）……外管、（３）…
…放射状フィン、（４）……連結管、（５）……霜付き
防止用空気層、（６）……液化ガス導入管、（７）……
液化ガス排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２本の垂直蒸発管体（Ａ）が並
   列状に配置され、各垂直蒸発管体（Ａ）は、相互に異種
   金属よりなる内外２重管（１）（２）によって構成さ
   れ、すべての垂直蒸発管体（Ａ）の内管（１）の端部
   が、液化ガスの入口側の第１の垂直蒸発管体（A1）から
   出口側の最終の垂直蒸発管体（Ａ）までをシリーズに流
   れるように、連結管（４）を介して連結されている多管
   式蒸発器において、入口側の第１の垂直蒸発管体（A1）
   における内管（１）と外管（２）との間に間隙があけら
   れることにより、厚さ20μｍ〜2mmを有する霜付き防止
   用空気層（５）が形成されていることを特徴とする、多
   管式蒸発器。