JPS60235991A - 熱交換器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器詳しくは熱交換に参画する各流体の
ための各々１つの流体経路を有し、該流体経路は、相互
から成る距離に配された１以上の板からなる通路を備え
ており、そのほかに、前記流体経路のうち１つの液体経
路に結合されている第１の流体のための導入出路と、前
記流体経路のうち第２の流体経路に配された混合装置と
があり、該混合装置は、気相及び液相のために別々の導
入部及び１つの共通の混合室に開口する導出部を備えて
いる熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

この形式の熱交換器は、１枚の板により相互から隔だて
られた少くとも２つの通路を備えている。

各々の流通経路には、複数の通路が含まれることが多く
、その隣接した通路には、異なった流体が貫流している
。流体経路の各々の通路ｄ２、別々の導入部及び導出部
にそれぞれ連結され、これらの導入部及び導出部を介し
て、熱交換器を受ける流体か導入出される。

天然ガスの分解のような多くの工程には、液相と気相上
からなる２相の混合物とこれと別々の流体との間の熱交
換が必要になる。この場合、熱交換器の全部の通路につ
いて、これらの通路の全幅に亘って２つの相をできるだ
け均等に分布させることに困難があり、導入部から通路
に相混合物を分布させる際に、通路内において液相と気
相との間に不平衡を生ずる。いくつかの通路又は通路の
いくつかの領域には、比率以上の気体分が含まれ他の通
路には比率以上の流動液体部分が含まれ、その間の不均
等な分布のために熱交換効率が低下する。

熱交換器の流体経路上に２つの相をできるだけ一様に分
配することを可能とするために、２つの相を別々に熱り
換器に供給し、熱交換器の内部において始めて両相を互
に混合させることは、従来から提案されている（米国特
許第３５５９７２２号）。

その場合各相は、ひと先ず流通断面の全幅に亘って一様
に分配されるが、各々の相は、隔壁によってなおも相互
から隔だてられている。２つの相岐、次に混合され、別
の流体との熱交換が行なわれる。

混合装置として隔壁にすき筐が形成されている。

この公知の構成によれば、両相は、比較的良好に混合さ
れ、一様に分布されるが、熱交換器内の隔壁に形成され
たすき壕による混合装置は、構造を弱くする。特に熱交
換流体が加圧されている場合には、この公知の熱交換器
の場合は、使用できないか、又は、圧力負荷に耐えつる
ようにするために、特別の黄用をかけて補強することが
必要になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、本発明の課題は、大きな圧力負荷に耐えられ、
均等な混合と２相混合物の良好な分布とを可能とする、
簡単な構造の、前記の形式の熱交換器を提供することに
ある。

〔問題を解決するだめの手段〕

この課題は、本発明によれば、第２の流体経路の各々の
通路中に、混合装置として、該通路の全部の断面に亘っ
て延長する縁材（Ｌｅｉｓｔｅ　ｌが配設してあり、該
縁材は、２つの相のうち１つの相のための、流通方向に
延びる通し孔と、他の相のための、該通し孔と混合室と
のうちどちらか一方又は両方と流体連通されているター
クトとを有し、該ダクトは少くとも近似的に該断面の全
幅に亘り延長させることによって解決される。

本発明は、熱交換器に参画する各々の流体のための各１
つの流体経路を有し、該流体経路は、相互から成る距離
に配設された１以上の板から成る通路を備えており、そ
のほかに、前記流体経路のうち１つの流体経路に結合さ
れている。第１の流体のための導入出路と、前記流体経
路のうち第２の流体経路に配された混合装置とがあり、
該混合装置は、気相及び液相のために別々の導入部及び
１つの共通の混合室に開口する導出部を備えている熱交
換器であって、第２の流体経路の各々の捌路中に、混合
装置として、該通路の全部の断面に亘って延長する縁材
が配設してあり、該縁材は、２つの相のうち１つの相の
ための、流通方向に研びる通し孔と１、他の相のための
、通し孔と混合協とのうちどちらか一方又は両方と流体
連通宴れ１いるダクトとを有し、ダクトａ少くとも近似
的に該断面の全幅に亘り延長することを特徴とする熱交
換器である。

〔作用〕

本発明の熱交換器によれば、混合装置は、２相混合物が
導入される流路の全断面に亘っている。

他の熱交換器において板の間に普通設けられる薄板状の
フィンは、混合装置の領域に、は設けることはできない
が、本発８ＡＫよれば、混合装置自身が板を支持する機
籠を担っている。混合装置として用いられる縁材の高さ
は、２つの隣接した板の間隔に等しい。この縁材には、
２′）の相のうち１つの相のための通し孔が形成してあ
り、これらの通し孔は、好ましくは、この相の流通方向
に、即ち１　通路の断面と直角に延長しており、該相は
これらの通し孔を経て、その導入部から混合室中圧到達
する。通し孔によって生じた圧力損失は、該相が通路の
全幅に亘って一様に分布されることを確実にする。縁材
には流通方向と１η角にタクトが延長しており、このダ
クトは、第２の相の導入部に連結されている。このダク
トは、はぼ通路の全幅に亘って延長しているため、第２
相は、幅方向に一様に分配される。ダクトは、排出口を
有し、これらの排出口は、通し孔又は混合室に開口して
いる５通し孔の形状、大きさ及び数を変えることによっ
て、熱交換器をその時の条件に最適に適合させることが
できる。

本発明による熱交換器は、２相の良好な混合と流通経路
上の２相混合物の一様な分布とをｏｊ能とする。熱混合
器の圧縮強さは、混合装置によって劣化しない。

本発明による熱交換器の有利な実施態様によれば、縁材
は、その両側の板にろう付けにより固定されている。

板型熱交換幸の両側面は、板の間尺挿入されて板にろう
付けされた側面封止縁材により封止されている。流通断
面の幅に対応した長さに切断した側面封止縁材の切片を
混合装置として使用すると、特に有利なことがわかって
おり、その場合に側面封止縁材には、必要な通し孔、ダ
クト及び排出口（ダクトに導入される相のためのもの）
を形成しておくことはいう１でもない。

本発明の別の有利な実施態様によれば、これらのダクト
には、通し孔と混合室とのうちどちらか一方又は両方に
開口するように排出口が形成されている。

排出口は、−例として、縁材の表面又は通し孔からダク
トに至る穿孔によって形成される。

熱交換器のろう付けの際に高温のろうが排出口に流入す
ることを防ぐために、排出口は、縁材の上面に、座ぐり
によって形成する。

本発明の更に別の好ましい実施態様によれば、縁材は、
２つの半縁材から組立てられ、ダクトは半縁材間のすき
筐によって形成される。

各々の半縁材は、流通経路のほぼ全幅に延長している。

−例として、各々の半縁材蝶、側面封止縁材によって形
成される。半縁材は、相互からの成る距離に配設してあ
り、その向い合う表面の〜１にすき１が形成される。す
き筐を形成する別の可能性としては、線材の向い合う表
面を平行でなくすることにより、例えばウニラン形のす
きまを形成したり、少くとも一方の半縁材に溝を形成し
、この溝によってダクトを形成したりすることが考えら
れる。

本発明の更に別の好ましい実施態様に従って、縁材の端
ぐり部に配設した管によってダクトを形成してもよい。

この実施態様によれば、ダクトの圧力安定性が特に高く
なる。

次に本発明の熱交換器を実施例である図面に基づいて一
層詳細に説明する、 〔実施例〕 第１図に示した熱交換器は、上下に相互から距離をおい
て配設された四角形の扁平な板１の積上げからｂχす、
これらの板の間に、熱交換に参画する流体の通路が形成
されている。これらの通路は板縁に沿って、側面封止縁
材２によって封止され、封止縁材２は板１に例えばろう
付けにより固着されている。側面封止縁材２は通路を完
全に閉ざしているのではなく、通路の対角線方向の隅部
Ｋ、各１つの開口が残されるように配置されている。

１つおきの通路は、同等に互に上下に配列され、その曲
にある通路の開口は、反対側の隅にある。

互に上下の位置にある開口１１半管へツタ−６゜４．５
．６のうちの１っＫｉとめられ、これらのヘッダーを経
て流体の導入出が行なわれる。第１図に示した例では、
半管ヘッダー６．６は、２種の流体の供給に、また半管
ヘッダー４．５はその導出に、それぞれ用いられている
。

これらの開口からの分配薄板７は、熱伝達薄板８に至っ
ている。波形に曲げた薄板として形成された分配薄板７
は、半管ヘッダー６．６を経て供給された流体を一様に
通路の全幅に亘り分布畑せるために用いられる。熱伝達
薄板８も、波形の薄板として形成され、波形は、＃管ヘ
ッダー６を経て供給される流体の矢印９によって示した
酢れ方向と直角に延びている。半管へツタ−６を経て供
給される流体の流通経路の通路上にも、分配薄板７と熱
伝達薄板８とが配設されている。

熱交換に参画する流体のうち一方は、気／液の２相混合
流体として存在している。２つの相は互に別々に、半管
ヘッダー６又は側面の半管ヘッダー１２を経て、熱交換
器に導かれ、ひと先ず流通経路の通路の全幅に分配され
る。２つの相はその後に始めて互に混合される。この目
的のため、流通経路の各々の連絡に混合装＃１ｏ（ここ
では概略的に示す）が配設されている。混合装［１０の
いろいろの実施態様及び細部の構成は、第６〜９図に図
示されている。

各々の混合装置１０は、基本的には、１つの縁材から成
り、この縁材は、１つの通路の横断面に亘り延長してい
る。この縁材は、好筐しく　ＩＣ、対応する長さずつに
切断した側面封止縁材２の切片であり、通路（縁材を収
容しているもの）を形成する画伯の板１にろう付けされ
ており、半管ヘッダー６を経て給送される相を通すため
の一連の通し孔１１を備えていると共に、半管ヘッダー
１２と流通結合されたダクト１６も備えている。ダクト
１６は、通路の全幅に延長し、排出口を備えている。こ
れらの排出口は、辿し孔１１に開口しているか、又ｕ７
し孔１１を通って流れる相の流逆方向からみて混合装置
１０の後方にある混合室に開口している。２つの相は、
排出口において１つになり、２相混合物を形成する。こ
の２相混合物は、非常に均質であり、通路の全幅に一様
に分布されている。２相混合物は、通路を貫通し、半管
ヘッダー３を経て供給される液体と熱伝達薄板８のとこ
ろで熱交換する。２相が十分に混合きれているため、熱
交換器は、最適の熱交換効率を示す。

供給すべき気体の液体量に対する割合に依存して、気相
又は液相を半管ヘッダー１２から供給し、他の相祉半管
ヘッダー６を経て供給する、本発明による熱交換器は２
以上の液体経路を有することにより、２以上の液体流の
熱交換を行なうように設計されていても、もちろん差支
えない。

°まだ、供給しようとする２相の流体流の混合装置を、
１以上の流体経路内に配設して屯よい。

第６．４図に、本発明の第１実施例による混合装置１０
を、それぞれ横断面図及び縦断面図によって示し、この
混合装置１０は、基本的に、断面が四角形の１つの縁材
１４からｂｌｌ、す、２つの飯１の間に延在している。

熱伝達薄板８は、縁材１４を収容するための切欠を備え
ている。

縁材１４は、幅方向に分布された一連の通し孔１１を弔
し、これらの辿し孔１１は、半管ヘッダー６を経て供給
された相の流通方向に延長している。縁材１４社１半管
・＼ツタ−６を経て供給きれる相の流通方向と直角に延
びる内部ダクト１６も有し、この内部ダクト１６は、半
管へツタ−１２と流体連通している。通路の幅方向に分
布された排出口１５は、ダクト１６と縁材１４の］流側
にある混合室１６との間の流体連通を設定する。熱交換
器のろう付けの時に流出することのあるろうの閉塞を防
ぐための開口が端ぐりにより形成されている。

熱交換器を作動させると、一方の相、例えば気相は、左
方から縁材１４に到達し、通し孔１１を買流し、鼻台装
置１０を離れて右方の混合室１６に入る。第２相例えば
液相は、ダクト１６を通って通路幅全体に一様に分布さ
れ、排出口１５を通って、同様に混合室１６に到達する
。予め通路幅に亘って一様に分布されていた両相は、混
合室１６において混合される。両相の流通方向は矢印に
より示されている。

通し孔１１及び排出口１５の形状、数、大きさ及び位置
は、特別の要件に適合するように適宜選定する。

第５図の実施例による混合装置は、２つの縁材１４によ
り形成されている。縁材１４は、屋根形の突出した前面
を七“し、これらの前面が対設されたことによって、三
角形の断面の２つのダクト１５゜１７が形成される。排
出ロバ１５はダクト１６を混合室１６に連通させている
。

一方の相は、ダクト１６によって、全通路幅に分配され
、排出口１５を経て混合室１６に供給される。

他の相は、右側の縁材１４０通し孔１１を通って貫流し
、そこから更に、通路と直角に延びるダクト１７に到達
し、このダクト１７においては、全通路幅に亘るこの相
の均等な分配作用が行なわれる。この相は次に右側の縁
材１４の通し孔１１を通って混合室１６に到達する。２
つの縁材１４の通し孔１１は、同一平面内に配置されて
いても、喰い違い状に、又Ｕ１つの山形をなすように配
置されていてもよい。また排出口１５Ｖｉ、通し孔１１
と平行に、又はこれに対して成る角度に配設することが
できる。

第６図に示した混合装うも、２つの縁材１４を伽えてい
るが、これらの縁材１４は、背面同士突合せて、中間の
すきまなしに配設されている。両方の縁材１４は、各１
つの端ぐり部分を鳴し、これらの端ぐり部分は、互に鏡
像に配され、タークト１６ｆニー緒に形成している。タ
クト１６は、通路　幅に亘って分配された複数の排出口
１５と連通している。排出口１５は混合室１６に開口し
ている。

縁材１４は、通し孔１１も備えており、これらの通し孔
は、第２相を混合室１６に導くために用いられる。

第７図に示した変形実施例による混合装置も、背面同士
接合した２つの縁材１４を有し、これらの縁材も、第６
図の実施例と同様に、一方の相のための通し孔１１と、
他の相のためのダクト１３とを形成している。しかし、
この実施例においては、ダクト１６と流体連通された排
出口１５は、ヘー 第６図の実施例のように混合室ｉ６に開口し、ているの
ではなく、通し孔１１に直接に開口しているため、既Ｉ
’ｌｌし孔１１内において両相の混合が生ずる。２つの
縁材１４の代りに単一の対応形状の材片により混合装置
を形成してもよい。

第８図に示した混合装置においては、ダクト１３は、縁
材１４の端ぐりに取付けた管１８によって形成され、こ
の管１８には、全通路！に亘り分布されるように排出口
１９が形成されている。

旭９１０図には、第８図に示した混合装置の１つの変形
例が２つの断面により崗示芒れている。

この変形例によれば、管１８と排出口１５とは縁材１４
の前面から後退した位置に取付けてあり、混合室１６へ
の通し孔１１の開口部と排出口１５とは特に横方向に互
に喰い違いに配されている。

〔発明の効果〕

本発明の熱交換器によれば、大きな圧力負荷に耐えられ
、液相及び気相等の２相混合物を均等に混合し得て、か
つそれらの流体混合物の分布を良好にし得るものであり
、構造的にも簡単な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱交換器の横断面図、第２図は、
第１図の■−■線断面図、第５〜８図は第１，２図の熱
交換器に使用されている混合装置の異なった実施例を各
々示すｒＩｆｒ面図、第９．１０図は混合装置の更に別
の一実施例を示す断面図である。 符号の＋ｍ明 １・・・・・・板、１０・・−・・・混合装置、　１１
・・・・・・通シ孔、１６・・・・−ダクト、１４・・
・・・・縁材、１５・・−・・・排出口、　１６・・・
・・・混合室。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人弁理士　木　村　三　朗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱交換器に参画する各々の流体のための各１つの流
   体経路を有し、該流体経路は、相互から成る距離に配設
   された１以上の板から成る通路を備えており、その＃な
   かに、前記流体経路のうち１つの流体経路に結合されて
   いる第１の流体のだめの導入出路と、前記流体経路のう
   ち第２の流体経路に配された混合装置とがあり、該混合
   装置は、気相及び液相のために別々の導入部及び１つの
   共通の混合室に開口する導出部を備えている熱交換器°
   　であって、第２の流体経路の各々の通路中に、混合装
   置として、該通路の全部の断面に亘って延長する縁材（
   ロ）が配設してあり、該縁材は、２つの相のうち１つの
   相のための流通方向に延びる通し孔０１と、他の相のた
   めの該通し孔αηと混合室ａＱとのうちどちらか一方又
   は両方と流体連通されそ・いるダクト（２）とを有し、
   ダクト（２）社少くとも近似的に該断面の全幅に亘り延
   長することを特徴とする熱交換器。 ２）縁材０ｔ−その両側の板（１）にろう付けしたこと
   を特徴とする特許請求の岬囲第１項記載の熱交換器。 ６）混合装＆を通路の全幅に亘り延長する側面封止縁材
   の一切片としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の熱交換器。 ４）通し孔ａυと混合室ＱＯとのとちらか一方又は両方
   に開口する排出口（５）をダクトα４に形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項記
   載の熱交換器。 ５）排出口（６）を縁材上面に端ぐりにより形成したこ
   とを特徴とする峙＃−ｉ請求の範囲第４項記載の熱交換
   器。 ６）縁材り噌を２つの半縁拐の組立てによって形成し、
   ダクトｎは、２つの半縁材間のすきまによって形成した
   こと′４ｒ特徴とする特許請求の範囲第１〜５；！ＩＪ
   のいずれか１項記載の熱交換器。 ７）縁材に形成した座ぐむ部に配設した管μｓとしてダ
   ク）　（１１を形成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１〜６項のいずれか１項記載の熱交換器。 ８）ダクト（至）を液相の導入部に結合したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜７項のいずれか１項記載の
   熱交換器。