JPH08226778A - 流体用インレット／アウトレットチャンバ、及び流体循環装置 - Google Patents

流体用インレット／アウトレットチャンバ、及び流体循環装置

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JPH08226778A
JPH08226778A JP33464095A JP33464095A JPH08226778A JP H08226778 A JPH08226778 A JP H08226778A JP 33464095 A JP33464095 A JP 33464095A JP 33464095 A JP33464095 A JP 33464095A JP H08226778 A JPH08226778 A JP H08226778A
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fluid
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chamber
spherical
inlet
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JP33464095A
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Claude Gerard
クロード ジェラール
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Fives Cryo SAS
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Nordon Cryogenie SNC
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 矩形又は四角形の面部を備えた装置に対して
容易に接続可能なインレット／アウトレットチャンバを
提供する。 【解決手段】 流体が循環する装置の本体１の一部に対
しての流体用インレット／アウトレットチャンバであっ
て、この本体１の一部は流体のインレット又はアウトレ
ット用のフェース３を有し、チャンバ６Ａは漏出防止ジ
ョイントによりかかるフェース３に接続されることにな
る。チャンバの少なくとも一部は、少なくとも一つの球
形又は楕円形の部分２０Ａと、この部分２０Ａに対し接
線方向にある円錐形２２Ａのセクタから構成される。こ
のチャンバはろう付けプレート型の熱交換器に適用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の、且つ流体
が循環する装置の本体部に対するインレット（入口）／
アウトレット（出口）チャンバに関するものであり、上
記本体部は上記流体のインレット又はアウトレット用の
フェース（面）を含むとともに、上記チャンバは漏出防
止ジョイントによってかかるフェースに接続されること
になる。
【０００２】本発明は特に、少なくとも一つの２相流体
を処理する熱サイホン式又は流下膜式熱交換器、例え
ば、空気蒸留プラントの蒸発器／凝縮器や冷却ユニット
の蒸発器や蒸留コラムのリボイラ等に適用し、あるいは
また、限られた空間に配置される特定の熱交換器、例え
ば、特定の圧縮器の段階間交換器に適用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、矩形又は四
角形の形状への連結が容易である簡単なインレット／ア
ウトレットチャンバを提供することであり、該チャンバ
は特に内圧に十分に耐えることが出来、流体の供給又は
排出パイプ間の接続において適応性（フレキシビリテ
ィ）を付与する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このために、本発明の対
象は上記に定義されたようなインレット／アウトレット
チャンバであり、チャンバの少なくとも一部が、少なく
とも球形又は楕円形の部分、及び該球形又は楕円形の部
分に対し接線の方向にある円錐形のセクタから成る。
【０００５】特に、インレット／アウトレットチャンバ
は、前記フェースの周囲全体に接続されるようになる。
この場合、前記フェースが矩形又は四角形であると、チ
ャンバは特に、一方では、球形又は楕円形の部分の形状
において２つの第１の表面を有するとともに、これら第
１の表面は矩形又は四角形の２つの対向する辺（側）に
対し実質的に接線の方向にあり、他方では、それぞれの
頂点が前記フェースの四隅の角部にあるとともに２つの
第１の表面に対し２つ一組として接線の方向にある、円
錐形体のセクタの形状において４つの第２の表面を有す
る。
【０００６】ある実施の形態では、前記球形部又は楕円
形部は球体又は楕円体の四分体であり、そのメリジオナ
ル平面は前記フェースに含まれ、円錐形のセクタは９０
度の開口を有する半円錐形体である。
【０００７】また、ある実施の形態では、前記フェース
が四角形である場合、２つの第１の表面はともに１個の
球面に結合される。
【０００８】別の実施の形態では、前記フェースが２つ
の短辺と２つの長辺を含む場合、前記対向辺は短辺であ
り、チャンバはさらに、前記フェースに対し垂直の、２
つの第１の表面の円形エッジに接続される円筒面を含
む。
【０００９】さらに、インレット／アウトレットチャン
バは、直接に、あるいはまた、円錐形台の形状の移行表
面、特に、球形部又は楕円形部に対し接線方向にある表
面を介して、球形部又は楕円形部からタップが付けられ
た供給又は排出パイプを備えている。
【００１０】さらに、ある実施の形態では、インレット
／アウトレットチャンバは、本体の前記一部に関して、
前記フェースを越えて突出し、さらに、漏出防止ジョイ
ントにより前記本体部の隣接フェースに接続されるよう
になっている。
【００１１】この場合、かかる実施の形態によれば、球
形部又は楕円形部は、２つのフェースを結合させる上部
エッジを載せた半球体又は半楕円体であり、チャンバは
さらに、相互に垂直軸を有する３つの円筒面によって形
成される別の部分を有する。
【００１２】有利とされる実施の形態によれば、チャン
バは全体に表面部分、特に、球形又は楕円形、円錐形、
及び円筒形の各表面から構成され、これらは接線に沿っ
た方向に合わせて結合される。
【００１３】本発明の対象はまた、本体部を備えた流体
循環装置であり、本体部は流体インレット面又は流体ア
ウトレット面と、かかる面に対し漏出防止ジョイントに
より接続される、上記に定義されたようなインレット／
アウトレットチャンバを含む。
【００１４】前記本体部が、間に平坦な通路を画定する
平行プレートのスタックによって形成される場合、これ
らプレートの間に配置される波形スペーサと、通路を密
閉するためのバーによって、ここでかかるバーは前記流
体に対応して流体に対しインレット又はアウトレットを
開放自在にし、流体が加圧されている場合に特に有利と
される実施の形態において、チャンバは、プレートの端
部又はシーリングバーによって形成される本体部の領域
に沿ってのみ該本体部に接続される。
【００１５】前記装置のある実施の形態において、チャ
ンバは接線に沿った方向に前記本体部に対して結合され
ている。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による具体例
は、添付図面を参照して説明される。
【００１７】図１及び図２はろう付けプレート型の、垂
直方向に長い平行六面体形状の交換器本体１の上部を概
略的に示している。これは例えば、窒素の凝縮による、
大気圧程度の、又は５バール絶対値以上までの範囲にわ
たる高圧で液体酸素を蒸発させるための、二重の空気蒸
留コラムから成る、熱サイホン式の主要蒸発器／凝縮器
である。この具体例は以下に参照される。
【００１８】詳細には、本体１は、波形スペーサが間に
置かれる垂直及び平行の各矩形プレート２のスタックか
ら構成され、該波形のスペーサはさらにサーマルフィン
となる。各対のプレート２は、ほぼ平坦形状の通路を画
定する。少なくとも２つの連続した通路が存在し、その
一つは処理流体を構成する酸素の循環に確保され、他の
一つは凝縮中に熱を発生する補助流体を構成する窒素を
循環させる働きがある。
【００１９】これら通路は、その周辺においてバーによ
って密閉されている。しかしながら、処理流体に対応す
るバーは、本体１の上面３で、さらにその底面において
取り除かれる。このように、交換器は熱サイホンとして
作動し、蒸発酸素の上昇循環によって、液体酸素を飛沫
同伴する。二相混合物は上面３を介して本体１から離れ
る。
【００２０】さらに、シーリングバーは、本体１の垂直
側面上で、水平列の窒素インレット／アウトレットウィ
ンドウを開放自在とするように配置される。これらウィ
ンドウは、図１に示されるボックス４のような、ほぼ円
筒形のインレット／アウトレットボックスにより取り付
けられ、かかるボックスは本体の上部に設けられるとと
もに、窒素ガスの窒素通路への供給口としての働きを
し、このボックスはパイプ５を介して供給される。
【００２１】本体１は、以下で詳述されるバルブ（球形
体）６によって完成される。
【００２２】本体１は、プレートのスタック、スペー
サ、及びバーにより、また、単一工程でのオーブンブレ
ージングにより、製造される。ボックス４などの、イン
レット／アウトレットボックスは、チャンバ６と同様
に、溶接によって本体１に取付けられる。
【００２３】バルブ６は、ボックス４の反対側にある、
本体１の上部エッジ７を被覆するとともに、互いに垂直
となる２つの平面に位置するエッジが、上部エッジ７の
反対側にある本体の上部エッジ８に沿い、且つ、本体１
の他の２つの上部エッジ９と１０に沿い、漏出防止ジョ
イントを用いて溶接によりフェース３に接続される１個
の部品（ピース）として形成される幅広の開口を有す
る。バルブ６のエッジはさらに、漏出防止ジョイントを
用いて溶接により、上部エッジ７の近くでフェース３に
隣接する本体１の垂直面１１にも接続されている。この
面１１は便宜上、以下では「前面」と称する。
【００２４】バルブ６は、３枚の金属シートから成る半
ドーム形状の後部１２を含み、これら金属シートは、中
央金属シート１３と２枚の円筒側部金属シート１５、１
６であり、中央金属シート１３は、交換器本体１の上面
３に含まれるとともに上部エッジ７と８に平行の水平軸
１４を有するシリンダ（円筒）の四分体の形状をなし、
後部エッジ８を起点とする。また、２枚の円筒側部金属
シート１５、１６は前記金属シート１３と同一半径を有
し、フェース３に含まれ且つその中央で上部エッジ７に
垂直の共通軸１７を有し、同じフェース３の２つの側部
上部エッジ９、１０をそれぞれ起点とする。
【００２５】３枚の金属シート１３、１５及び１６はそ
れらの二重挿入曲線（double insertion curve）１８に
沿ってともに溶接され、図２の平面図において直角をな
したＶ字の形状を有する。
【００２６】バルブ６は球面円錐形の前部１９によって
完成される。より正確には、この前部は本質的に切頭形
半球体２０から構成され、該切頭形半球体２０は金属シ
ート１５と１６の制限半円（limiting semicircle）２
１から前方へ広がり、本体１の前面上部エッジ７と重な
り合う。前記半円２１は軸１４に垂直の状態にある。各
側面には、円錐形の３／４の形状をなす金属シート２２
が設けられ、その頂点は本体１の対応前面上部コーナー
を越えて位置し、これら円錐形は、円２３に沿って半円
に接線方向に結合されるように、且つ、上部エッジ９、
１０に一致する母線を有するように、開口部を備えてい
る。円２３内に位置する半球体の部分は取り除かれてい
る。
【００２７】この構成により、交換器本体の３つの上部
エッジ８、９、１０に沿ってバルブのエッジ上に直線溶
接部を形成し、前面１１上の本体にバルブの漏出防止ジ
ョイントを完成させることが可能である。かかるジョイ
ントは、フェース１１の垂直エッジに沿い且つ円錐形２
２の母線に対応する長さを越えて、さらにフェース１１
を備えた半球体２０の交差に対応する円弧に沿って実施
される。
【００２８】図３及び図４における代替の実施の形態
は、円錐形２２、２３の頂点がこれら円錐形の開口角が
９０度になるように半球体２０に対し接線方向にある垂
直平面上に位置するまで前方に導かれることのみ、前述
の形態とは異なる。
【００２９】バルブ６の開口のエッジが上部エッジ８に
沿って溶接され、該上部エッジ８がプレート２とシーリ
ングバーの上端部によって上部エッジ９と１０に沿って
形成され、最外側プレート２Ａと２Ｂの上端部によって
形成され、さらに、プレート２とシーリングバーの垂直
方向端部によって形成されることは理解される。
【００３０】作用において、交換器本体のフェース３か
ら離れた二相酸素はバルブ６内に集められ、相セパレー
タを形成し、本体１に対し前方に突出するバルブの一部
は液体蓄積容器を構成する。液体酸素は、熱交換器のベ
ースにおいてリサイクルの目的のために、バルブの最下
地点に近接配置される液体アウトレットオリフィス２４
を介して排出される。一方、酸素ガスはバルブの最上地
点の近傍に配置されるガスアウトレットオリフィス２５
を介して排出される。２つのオリフィス２４と２５は半
球体２０上に位置する。
【００３１】代替の実施形態では、図示されないが、バ
ルブ６は本体１の２つの側面、即ち、前側と後側から突
出するようにしてもよい。これを実施するために、金属
シート１３、１５及び１６は軸１７を有する一個の半円
筒形金属シートと交換され、後部側には部分１９と同一
のバルブ部が配置され、これは、上部エッジ８と重なり
合い、一方では半円筒形金属シートと上部エッジ９と１
０に接続されるとともに、他方では交換器本体の後部面
に接続されている。
【００３２】さらに別の代替の実施形態では、バルブ６
の幅、即ち、図２における上下方向の寸法、は本体１の
場合より小さくてもよい。この場合、軸１７又は軸１７
に平行な軸を有する半円筒形金属シートは好ましくは、
バルブの部分１２と１５の間に配置される。
【００３３】図５乃至図７は、交換器本体１の上面３の
全周に沿って溶接により接続される流体インレット又は
アウトレットドーム６Ａを示しており、該上面３は四角
形である。かかるドーム６Ａは５枚の金属シートから構
成され、半球体の中央金属シート２０Ａはその垂直方向
中心軸Ｘ−Ｘがフェース３の軸と一致し、４枚の金属シ
ート２２Ａは９０度の開口を有する半円錐形の形状をな
し、金属シート２２Ａはそれぞれフェース３の一つのコ
ーナーに頂点を有し、半円２６に沿って金属シート２０
Ａの接線方向にある。
【００３４】半円２６により設定された半球体部は取り
除かれ、金属シート２０Ａ、２２Ａはこれら４つの半円
に沿ってともに溶接される。ドーム６Ａは半円錐形の８
本の底部母線に沿って本体１に結合される。
【００３５】ドーム６Ａは、図１乃至図４に示されるバ
ルブ６と同様に、平行六面体形状の交換器本体に容易に
接続される。さらに、これらは特に内圧には十分に耐え
るので、これらを介して供給されたり排出されたりする
流体が加圧される多くの適用範囲において使用すること
ができる。
【００３６】図５乃至図７はさらに、流体を供給した
り、又は流出させるための円筒形パイプ２７を示してお
り、かかるパイプは軸Ｘ−Ｘを有するとともに、円２８
に沿って半球体２０Ａに直接接続される。円２８内に位
置する金属シート２０Ａの上部球状のキャップがさらに
取り除かれることは言うまでもない。
【００３７】しかしながら、図８に示されるように、パ
イプ２７は軸Ｘ−Ｘに対して傾斜されており、傾斜度が
大きいほどその直径は小さくなり、要点はこのパイプの
全周が半球体を切断していることである。
【００３８】ドーム６Ａの構造によって、供給パイプ又
は排出パイプの口を開放するための自由度の詳細が付与
されることは理解されるだろう。これにより、例えば、
特定の圧縮器段階間の熱交換器の場合に、交換器本体を
比較的小面積のスペースを占有する装置に接続させるこ
とが容易になる。
【００３９】代替の実施の形態（図９参照）として、パ
イプ２７とドームの空洞との間の移行（遷移）を緩和
し、この結果としてヘッドロス（損失水頭）を減少させ
るために、円錐台形状の移行金属シート２９はパイプの
軸と一致する軸と、例えば９０度に等しい開口を有する
とともに、小基部を介してパイプに接続されたり、大基
部を介して金属シート２０Ａに接続されることもある。
【００４０】図１０及び図１１は、本体１が垂直方向溶
接ライン３０に沿って並列して溶接される２つの同一の
交換器本体から構成されるなどの理由により、矩形面３
の場合に適合される、ドーム６Ａの代替の実施の形態６
Ｂを示している。
【００４１】この場合、ドーム６Ｂはドーム６Ａを２つ
の半ドーム体に分割することによって得られ、これら半
ドーム体はそれぞれ、球体２０Ｂの四分体と２つの半円
錐形２２Ａを備え、さらに、軸方向端部を介して金属シ
ート２０Ｂの制限半円３２に接続され且つエッジを介し
て交換器本体の側部上部エッジ９と１０に接続される追
加の半円筒形金属シート３１を付加することによって、
ドーム６Ｂは生成される。
【００４２】かかる構成によってドームが自由自在に拡
張され得るので、図１及び図２に示されるボックス４の
ような、交換器のインレット／アウトレットボックスを
構成するために同一の構造を使用できることは理解され
るだろう。
【００４３】他の代替の実施の形態では、図示されない
が、チャンバ６、６Ａ、６Ｂの形状は一方向又は他方向
における水平方向又は垂直方向の類似性によって修正変
更が可能であり、これにより、円形シリンダを他の円形
又は楕円形のシリンダに、球体を楕円体に、さらに、円
錐体を他の円錐体にそれぞれ変形する。
【００４４】さらに、かかる形状がたとえどんなもので
も、それを変形することにより、特に、上記タイプのも
のを深絞り且つ連続成形することにより、チャンバを１
枚の金属シートから生成することもできる。これは、少
数の金属シートを使用して実施することもできるが、そ
の切断は必ずしも上述の種々の幾何学的表面に対応する
ものではない。
【００４５】
【発明の効果】すべての場合において、本発明によるチ
ャンバは、それらの接続線に沿って相互に接線方向にあ
る表面から構成される。これにより、圧力の結果として
成長するストレスフィールド（応力場）の有利な連続性
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の部分側面図である。
【図２】本発明の熱交換器の平面図である。
【図３】代替形状に対応する、図１に類似した図であ
る。
【図４】代替形状に対応する、図２に類似した図であ
る。
【図５】本発明による別の熱交換器の、図６の矢印Ｖに
沿って見た場合の図である。
【図６】図５の熱交換器の平面図である。
【図７】図６の矢印ＶＩＩに沿った図である。
【図８】別の形状を示す図６の矢印ＶＩＩＩに沿った図
である。
【図９】図５の別の代替の形態に類似した図である。
【図１０】本発明による別の熱交換器の平面図である。
【図１１】図１０の矢印ＸＩに沿った図である。
【符号の説明】
１ 本体 ３ 面 ６Ａ チャンバ ２０Ａ 球形又は楕円形部 ２２Ａ 円錐形 ２７ パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595179619 75 Ｑｕａｉ ｄ’Ｏｒｓａｙ 75321 Ｐａｒｉｓ Ｃｅｄｅｘ 07 Ｆｒａｎｃ ｅ (71)出願人 595179620 ノードン クリオジェニー エスエヌセ ＮＯＲＤＯＮ ＣＲＹＯＧＥＮＩＥ ＳＮ Ｃ フランス国 88194 ゴルベ リュ ドゥ フォール 25 ビス 25 ｂｉｓ， ｒｕｅ ｄｕ Ｆｏｒｔ 88194 Ｇｏｌｂｅｙ Ｆｒａｎｃｅ (72)発明者 ジェラール クロード フランス国 88000 シャントレーヌ リ ュ デ フォルジュ 118

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体が循環する装置の本体のための流体
    用インレット／アウトレットチャンバであって、前記本
    体部は前記流体用のインレット又はアウトレットフェー
    スを有し、チャンバは漏出防止ジョイントにより前記フ
    ェースに接続されるためのものであり、チャンバの少な
    くとも一部は、少なくとも一つの球形又は楕円形の部
    分、及び前記球形又は楕円形の部分の接線方向にある円
    錐形のセクタから構成されることを特徴とする、流体用
    インレット／アウトレットチャンバ。
  2. 【請求項２】 前記フェースが矩形又は四角形である場
    合、チャンバは一方では、球形又は楕円形の部分の形状
    をとる２つの第１の表面を有し、これら第１の表面は矩
    形又は四角形の２つの対向辺に対し実質的に接線方向に
    あり、また、他方では、円錐形のセクタの形状をとる４
    つの第２の表面を有するとともに、上記円錐形の頂点は
    それぞれ前記フェースの４つの角部に位置するととも
    に、対になって２つの第１の表面に対し接線方向にある
    ことを特徴とする、前記フェースの全周に接続されるた
    めの、請求項１に記載の流体用インレット／アウトレッ
    トチャンバ。
  3. 【請求項３】 前記球形又は楕円形の部分は球形又は楕
    円形の四分体であり、そのメリジオナル平面は前記フェ
    ースに含まれるとともに、円錐形のセクタは９０度の開
    口を有する半円錐形であることを特徴とする、請求項２
    に記載の流体用インレット／アウトレットチャンバ。
  4. 【請求項４】 前記フェースが四角形である場合、２つ
    の第１の表面は一つの球面に対し一つに結合されること
    を特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の流体用イ
    ンレット／アウトレットチャンバ。
  5. 【請求項５】 前記フェースが２つの短辺と２つの長辺
    を有する場合、前記対向辺は短辺であり、チャンバは、
    前記面に垂直の、２つの第１の表面の円形エッジに接続
    される円筒面をさらに有することを特徴とする、請求項
    ２又は請求項３に記載の流体用インレット／アウトレッ
    トチャンバ。
  6. 【請求項６】 球形又は楕円形の部分から直接に口栓を
    付けられた供給又は排出パイプを有することを特徴とす
    る、請求項１乃至５の何れか一つに記載の流体用インレ
    ット／アウトレットチャンバ。
  7. 【請求項７】 円錐台形状の、特に球形又は楕円形の部
    分に対し接線方向にある表面である、移行表面を介して
    球形又は楕円形の部分から直接に口栓を付けられた供給
    又は排出パイプを有することを特徴とする、請求項１乃
    至５の何れか一つに記載の流体用インレット／アウトレ
    ットチャンバ。
  8. 【請求項８】 前記本体部に対し、前記フェースを越え
    て突出するとともに、前記本体部の隣接フェースに漏出
    防止ジョイントにより接続されるためのものであること
    を特徴とする、請求項１乃至７の何れか一つに記載の流
    体用インレット／アウトレットチャンバ。
  9. 【請求項９】 球形又は楕円形の部分は、２つのフェー
    スを結合する上部エッジを載せた球形又は楕円形であ
    り、チャンバは、相互に直行する軸を有する３つの円筒
    面によって構成される別の部分をさらに有することを特
    徴とする、請求項８に記載の流体用インレット／アウト
    レットチャンバ。
  10. 【請求項１０】 全体として、表面から、特に、接線方
    向に一つに結合される、球形又は楕円形、円錐形、及び
    円筒形の各表面から構成されることを特徴とする、請求
    項１乃至９の何れか一つに記載の流体用インレット／ア
    ウトレットチャンバ。
  11. 【請求項１１】 流体インレット／アウトレットフェー
    スを含む本体の一部と、漏出防止ジョイントにより前記
    フェースに接続される請求項１乃至１０の何れか一つに
    記載のインレット／アウトレットチャンバと、を有する
    ことを特徴とする、流体循環装置。
  12. 【請求項１２】 本体の前記一部は、間に平坦な通路を
    画定する平行プレートのスタックと、これらプレート間
    に配置される波形スペーサと、該通路を密閉するバーに
    よって形成されるとともに、前記バーは前記流体に対応
    して、前記フェース上のかかる流体に対しインレット又
    はアウトレットを開放自在にするとともに、チャンバ
    は、前記本体部の領域に沿ってのみ前記本体部に接続さ
    れ、これらの領域はプレートの端部とシーリングバーに
    よって形成されることを特徴とする、請求項１１に記載
    の流体循環装置。
  13. 【請求項１３】 チャンバは接線方向に前記本体部と結
    合されることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２
    に記載の流体循環装置。
JP33464095A 1994-12-23 1995-12-22 流体用インレット／アウトレットチャンバ、及び流体循環装置 Pending JPH08226778A (ja)

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