JPS5953474B2

JPS5953474B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JPS5953474B2
Application number: JP11418179A
Authority: JP
Inventors: 誠縄田; 典英佐保; 尚澄石津
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1984-12-25
Also published as: JPS5640086A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、沸騰、凝縮の相変化を伴う熱交換器に係り、
内側に凝縮流体が流通される伝熱板の外側の沸騰流体通
路の沸騰側伝熱面に、沸騰流体中に含有される不純物が
析出するのを防止するようにした熱交換器に関するもの
である。

従来、一般に使用されている熱交換器を、第１図ないし
第３図により説明する。

４は伝熱板で、平板状に形成され、内部に長手方向に平
行状に複数個の長手方向穴１が設けられ、また、長手方
向両端部に互に反対方向から開口され長手方向穴１にそ
れぞれ直交位置で連通する横方向穴２が設けられている
。

伝熱板４の外側の面子板面には長手方向にほぼ等高のフ
ィン３が平行状に複数条形成されている。

このようい構成された伝熱板４を、第４図ないし第６図
に示す如く複数枚積層し、長手方向側部にシール板５を
取り付けて互に隣接する伝熱板４，４間に形成された沸
騰流体通路１３を熱交換器の幅方向に対し熱交換器の外
部と隔離している。

また、伝熱板４の長手方向の上下端にシール板１０を設
けて沸騰流体と凝縮流体とをそれぞれ隔離している。

複数個の伝熱板４が結合された熱交換器の長手方向の上
部および下部にはヘッダー６．７が取り付けられ、凝縮
流体の分配ならびに捕集が行われるようになっており、
ヘッダー６．７にはそれぞれ凝縮流体人口８、凝縮流体
出口９が設けられている。

各流体の流れについて述べると、凝縮流体は、凝縮流体
人口８からヘッダー６内に流入し、それぞれの伝熱板４
の長手方向上部に設けられている横方向穴２内に分配さ
れ、更に横方向穴２内を伝熱板４の幅方向に流動する間
に長手方向穴１内に分配され、フィン３を備えた伝熱板
４を介して沸騰流体通路１３を流れる沸騰流体と熱交換
を行う。

そして、凝縮して長手方向穴１内を流下し、それぞれの
伝熱板４の長手方向の下部に設けられている横方向穴２
内に捕集され、伝熱板４の幅方向に流動し、さらにヘッ
ダー７に捕集された後凝縮流体出口９から流出する。

一方、沸騰流体は、熱交換器の長手方向の下部から流入
し、隣接する伝熱板４の沸騰側伝熱面にそれぞれ設けら
れたフィン３によって形成される複数個の矩形断面の沸
騰流体通路１３内を流動する間に伝熱板４を介して凝縮
流体と熱交換を行い、一部沸騰して沸騰流体通路１３内
を上昇して熱交換器の長手方向の上部より流出する。

このとき、隣接する伝熱板４の沸騰側伝熱面にそれぞれ
設けられているフィン３の先端は、それぞれ第４図に示
すように接触しており、それぞれの接触面には小さな隙
間が形成されている。

この小さな隙間内には、沸騰流体が流入し凝縮流体との
熱交換により沸騰するが、１隙間内においては沸騰流体
が伝熱板４の長手方向並に幅方向にほとんど流動しない
ため沸騰流体中に含有されている不純物がフィン３の先
端面の接触面に形成される隙間内に析出し、伝熱性能が
低下すると云う欠点がある。

また、この熱交換器を、例えば、空気分離装置の精留搭
内に設けられている主凝縮器に適用した場合、沸騰流体
通路１３のフィン３の先端面の接触面に形成される隙間
内に、沸騰流体である液体酸素中に含有されているアセ
チレン、メタン等の炭化水素ならびに炭酸ガスが析出し
、主凝縮器の爆発を生じると云う危険性がある。

本発明の目的は、隣接する伝熱板のフィン部の沸騰流体
通路部分に沸騰流体中に含有されている不純物が析出す
ることを防止するようにした熱交換器を提供することに
ある。

本発明の熱交換器は、外側に流体の流れを案内する複数
条のフィンが並行状に突設され内部に凝縮流体を流通さ
せる穴を有する伝熱板を積層し、上記積層された伝熱板
相互間に沸騰流体通路が形成されてなり、隣接する伝熱
板から突設されたフィン相互間に沸騰流体が停帯する隙
間を生じることがないように、伝熱板の上記フィンを形
成したものである。

以下本発明の熱交換器の一実施例を従来と同部品は同符
号で示し概略構造は従来とほとんど等しいためその説明
を省略し第７図ないし第１０図により説明する。

第７図に示す如く隣接する伝熱板４．４に設けられたフ
ィンは、高さが低く形成されたフィン３を複数個連続配
設された後高さが高く形成されフィン１１．１２を先端
に隙間ができないように突設接続させ、これを繰り返し
配列して形成されている。

即ち、フィン先端が平面どうしの場合は隙間の形成が避
けられないので、フィン１１．１２の形状は、フィン１
１．１２の接触が長手方向に対して線接触するように、
一方のフィン１１をフィン頂端部に円弧を有する形状（
稜線を形成する形状）とし、他方のフィン１２を矩形断
面としている。

従って、フィン１１．１２を容易に確実に両者間に隙間
を生じさせることなく接触させることができる。

そして、低いフィン３どうしは接触しないように広い間
隙が設けられている。

この熱交換器において、凝縮流体は凝縮流体人口８より
ヘッダー６に流入し、それぞれ伝熱板４の長手方向上端
部に設けられた横方向穴２内に分配され、さらに横方向
穴２内を伝熱板４０幅方可に流動しながら長手方向穴１
内に分配され伝熱板４を介して沸騰流体と熱交換を行い
長手方向穴１内を流下する。

そして、伝熱板４の長手方向下端に設けられた横方向穴
２内に捕集され伝熱板４の幅方向に流動し、さらにヘッ
ダー７により捕集され凝縮流体出口９から流出する。

一方、沸騰流体は、熱交換器の長手方向の下部から流入
し、隣接する伝熱板４にそれぞれ設けられたフィン３，
１１．１２によって形成された沸騰流体通路１３内を流
動する間に伝熱板４を介して凝縮流体と熱交換を行い、
一部は沸騰して上昇し熱交換器の長手方向の上部から流
出する。

そして、この場合に、隣接する伝熱板４にそれぞれ設け
られたフィン３．１１，１２によって沸騰流体が停帯す
るような隙間が形成されてないので従来の如く沸騰流体
の滞留することがない。

また、沸騰流体が伝熱板４の長手方向および幅方向に流
動することがでるので、沸騰伝熱面の伝熱効率を向上で
きる。

このように本実施例の熱交換器は構成されているので、
伝熱板のフィンにより形成される沸騰流体通路１３部分
に不純物の析出を防止することができる。

また、この熱交換器を空気分離装置の精留塔内に設けら
れている主凝縮器に適用すれば、沸騰側伝熱面にアセチ
レン等の炭化水素ならびに炭酸ガスが析出することを防
止し、主凝縮器の爆発を阻止できる。

第１１図は他の実施例を示し、伝熱板４を積層した場合
に隣接した伝熱板４の沸騰流体通路１３を形成するフィ
ン３，３が、それぞれ１／２ピツチずつずれたくい違い
位置となるように配設するとともに、各フィン３の形状
は矩形断面を有し高さを同一に形成されている。

本実施例においては、隣接する伝熱板４に設けられたフ
ィン３，３が接触することがないためさらに伝熱板４の
幅方向の流動がよくなり、不純物の析出が防止されると
ともに、沸騰側の伝熱面積が大きくとれる。

第１２図は更に他の実施例を示し、第１１図の実施例と
異るところは、第１１図の実施例はフィン３の先端部が
角形に形成されているのに対し、本実施例は半円状の円
弧に形成している点である。

そして、第１１図の実施例では、隣接する伝熱板４のフ
ィン３，３が若し接触した場合は面接触となり不純物が
析出する可能性がでてくる。

しかし、本実施例ではフィン３先端が円弧状に形成され
ているので、もし接触しても線接触となり不純物の析出
することはなく、第７図の実施例と同様の作用効果を有
する。

以上記述した如く本発明の熱交換器は、隣接する伝熱板
のフィン部の沸騰流体通路に沸騰流体中に含有される不
純物が析出゛することを防止できるとともに、沸騰流体
通路の伝熱性能を向上させることができる効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の伝熱板の平面図、第２図は第１図の正面
図、第３図は第１図の側面図、第４図は第１図の伝熱板
を積層して組み立てた熱交換器の平面図、第５図は第４
図の正面図、第６図は第４図の側面図、第７図は本発明
の熱交換器の一実施例の隣接する伝熱板の一部フイン平
面図、第８図は第７図の伝熱板を積層して組み立てた熱
交換器の平面図、第９図は第８図の正面図、第１０図は
第８図の側面図、第１１図、第１２図は本発明の熱交換
器の伝熱板のそれぞれ異なる実施例の一部のフィン平面
図である。１・・・・・・長手方向穴、２・・・・・・横方向穴、
３，１１．１２・・・・・・フィン、４・・・・・・伝
熱板、５，１０・・・・・・シール板、６，７・・・・
・・ヘッダー、８・・・・・・凝縮流体入口、９・・・
・”４１に縮流休出口、１３・・・・・・沸騰流体通路
。

Claims

【特許請求の範囲】１外側に流体の流れを案内する複数条のフィンを平行
に突設し、内部に凝縮流体を上記フィンと平行に流通さ
せる穴を有する伝熱板を複数個上記フィンを対向させて
積層し、上記積層された複数個の伝熱板相互間に沸騰流
体通路を形成した熱交換器において、上記隣接する伝熱
板から対向して突設されたフィン相互間に沸騰流体が停
滞する隙間を生じることがなく、かつフィン先端同士が
面接触しないように、上記伝熱板のフィンを形成したこ
とを特徴とする熱交換器。２上記フィンの複数ピッチ毎に、対向面の一方が平板
で、他方が丸形もしくは角形状で線接触するとともに上
記フィンよりも高さの高いフィンを配置した特許請求の
範囲第１項記載の熱交換器。３隣接位置に配置された伝熱板の上記フィンをくい違
い位置に対向させてなる特許請求の範囲第１項記載の熱
交換器。