JPS63187085A - プレ−トフイン式凝縮器 - 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、上部から気体−（凝縮されるガス）を導入し
て凝縮させ、凝縮液を下部に導出する凝縮室を備えたプ
レートフィン式凝縮器に関する。

〔従来の技術〕

従来、空気液化分離装置等に用いられるプレートフィン
式凝縮器は、特開昭５６−５６５９２号公報に示される
ように、多数の垂直方向平行な仕切板により仕切られて
蒸発室と凝縮室が交互に積層されており、各空白には垂
直方向に伝熱フィンが配設され流路を形成している。

前記蒸発室には蒸発する液体Ｍ素等が、また凝縮室には
凝縮するガスである窒素ガス等がそれぞれ導入され、窒
素ガス等のガスは凝縮して液体窒素等の凝縮液となり凝
縮器の下部から導出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のプレートフィン式凝縮器の凝縮室
は、上部からガスを導入して凝縮させ下部に導出する間
に、凝縮した凝縮液が仕切板や伝熱フィン表面の伝熱面
を膜状に覆って伝熱抵抗となり、伝熱面積を減少させて
熱交換効率を低下させていた。

特に大型の空気液化分離装置では、凝縮器の高さを高く
した凝縮器が種々考えられているが、この場合縦方向の
流路が長くなるため、凝縮器の下部では液膜が厚くなり
この流下液膜が凝縮伝熱上の伝熱抵抗となり凝縮器の効
率の低下度が大きくなる。

そこで前記特開昭５６−５６５９２号公報に示されるも
のでは、凝縮室を上下方向に分割して凝縮室の流路長を
短くし、液膜を薄くしているが、凝縮器の高さを高くし
て三段以上に分割した場合には気液の導入や導出のため
の配管等が困難になり、また上下の室を気密に仕切る等
の手間が掛かりその製作も面倒になる。

そこで本発明は、伝熱面に生じる液膜を薄クシて熱交換
効率を向上させるとともに製作の容易なプレートフィン
式凝縮器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために本発明は、プレートフィ
ン式凝縮器において、凝縮室内に凝縮液を集合させる液
集合路を設けるとともに、該液集合路により集合された
凝縮液を流下させる液流上路を設けたことを特徴として
いる。

そして上記構成のプレートフィン式凝縮器においては、
液集合路が液流下路に向かって下り勾配を備えた有孔波
形フィンであることを特徴とするもの、液集合路が垂直
方向に配置された伝熱フィンの一部又は全部を液流下路
に向かって下り勾配を設けたものであることを特徴とす
るもの、液流下路が垂直方向に配置された伝熱フィンの
一部であることを特徴とするもの、液流下路がフィンの
ピッチの広い伝熱フィンを垂直方向に配置したものであ
ることを特徴とするもの、液流下路が垂直方向に配置さ
れた伝熱フィンの両側に形成された空間部であることを
特徴とするもの、液流下路が垂直方向に配置された伝熱
フィン間に形成された空間部であることを特徴とするも
の、および液流下路が凝縮器の外部にＲａされているこ
とを特徴とするものをそれぞれ含むものである。

（作　用〕 従って、凝縮Ｔ内において凝縮液を流路の伝熱面部分か
ら適宜排出して伝熱面の液膜を薄くすることによって流
下液膜による伝熱抵抗を減少させ、熱交換効率を向上さ
せることにより凝縮伝熱性能が向上する。また高さを高
くした高性能の凝縮器の製作が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
以下の説明中、符号ａ、ｂ、Ｃ，ｄは、上段より下段に
向かって、各段ごとに付した符号を示し、第２実施例以
下の説明において重複する部分は図面においてのみ表示
し、その説明を省略する。

まず第１図は本発明の第１実施例を示寸すので、プレー
トフィン式凝縮器１の凝縮室２は、上部及び両側のサイ
ドパー３，４と仕切板（図示せ１１″）により縦長箱状
に形成され、上部には導入ノズル５を備えた入口ヘッダ
−６が、また下部には不凝縮ガスＲの導出管７と導出ノ
ズル８を儀えた出口ヘッダ−９が設けられている。

凝縮室２には、上部に入口ヘッダ−６に連通ずるガス分
配板１０が設けられ、その下方に流路１１、液集合路１
２及び液流下路１３が設けられている。

流路１１は波形伝熱フィンの折曲線を垂直に配置してな
るもので、上下の液集合路１２ａ、１２ｂを挟んで３段
に設けられており、中段の流路１１ｂと下段の流路１１
Ｇの両側のサイドパー４゜４の近傍をそれぞれ液流下路
１３ａ、１３ｂとしている。

前記液集合路１２は、凝縮室２の中央部から両側のサイ
ドパー４．４に向け、下り勾配を設けて配置された有孔
波形伝熱フィン（パーフオレートフィン）からなるもの
で、該フィンの通孔は、気体を通過させ、液体を僅かに
しか通過さｔ！ない程麿の小径形状とされている。

入口ヘッダ−６から凝縮室２に導入された凝縮される窒
素ガス等のガスＧは、ガス分配＃Ｉｉｏにより一段目の
流路１１ａに均一に分配され、隣接する蒸発室の液化Ｍ
素等の冷媒と仕切板および伝熱フィン１ａを介して熱交
換を行い液化ＭＸを原発させると同時に自身は一部が凝
縮し凝縮液りどなる。

凝縮液しは、表面張力により液集合路１２ａの通孔を通
過せずに勾配により流下して集合され、二段目の流路１
１ｂの両側の液流下路ｉ３ａ、ｉ３ａに流下する。

一段目の流路１１ａで凝縮しなかったガスＧは、液集合
路１２ａの通孔を通過して二段目の流路１１ｂに流下し
、再び隣接する蒸発室の冷媒と熱交換を行い、一部が凝
縮して凝縮液しとなり、下段の液集合路１２ｂにて集合
され、液流下路１３ｂ。

１３ｂに流下する。

三段目の流路１１Ｃで凝縮室２に導入されたガスＧのほ
とんど全量が凝縮し、上段で凝縮した凝縮液りと共に出
口ヘッダ−９に流下してノズル８より導出される。

また凝縮室２内で凝縮しない希ガス等の不凝縮ガスＲは
、出口ヘッダ−９の導出管７から排出される。

このように、流路１１で凝縮した凝縮液りは、液集合路
１２によりサイドパー４近傍に設けられた液流下路１３
に集合されて流下するため、流路１１の伝熱面の液膜が
厚くなるのを防止でき、ガスＧの凝縮が効率よく行われ
る。

また凝縮液りの流下を容易にするため、液流下路１３と
なる部分の波形伝熱フィンのピッチを広くしてもよい。

また本実施例では液集合路１２ａ。

１２ｂを介して流路１１を三段に構成したがこれは三段
に限らず四段以上の複数段でも良いことは勿論である。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、ガスの流路
２１が四段に、また液集合路２２が三段に交互に配置さ
れており、凝縮液りの量がガスＧに比べて多くなる下段
はど流路長が短くされている。

また二段目以下の各流路２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ及び各
液集合路２２ａ、２２ｂ、２２ｃと両サイドパー４，４
との間には伝熱板を配置せずに空間部が形成されて液流
下路２３．２’３とされ、凝縮液りの流下を容易として
いる。

液流下路２３を流下した凝縮液りと最下段の流路２１ｄ
で凝縮した凝縮液りは、下部サイドパー２４−Ｆの液集
合路２５により集合して、下部両側に配置された出［］
ヘッダー２６．２６に設けられた液導出ノズル８から導
出される。

不凝縮ガスＲは出口ヘッダ−２６の導出管７と液流下路
２３の上部に設けられたヘッダー２７から排出される。

第３図は本発明の第３実施例を示すもので、凝縮ｖ２の
中央部に液流下路を設けた例である。即ら二段目及び三
段目の流路３１ｂ、３１ｃの中央部の波形伝熱フィンの
ピッチを広くし、また四段目の流路３１（Ｉの中央部に
は波形伝熱フィンを配置せずに、−ト段になるにつれて
広くなる空間部を形成し、両側の１ナイドバー４．４側
から中央部に向けて下り勾配を設けられた液集合路３２
により集合される凝縮液りの液流下路３３としている。

凝縮液しは、下部の液集合路３４により中央部に集合さ
れ、下部のサイドパー３５．３５の間に設けられた出口
ヘッダ−３６から導出される。

また不凝縮ガスＲは中段の液集合路３２ｂの両側に設け
られたヘッダー３７．３７から導出される。

第２図及び第３図に示すように、液流下路２３゜３３を
空間状とすることにより凝縮液りの流Ｆを促進し、流路
２１．３１での凝縮液りの滞留をさらに少なく出来る。

また液流下路３３を下方はど広く形成したことにより、
流路３１の凝縮液りを凝縮室２から速やかに導出できる
ので、流路３１の伝熱面積を有効に活用できる。

第４図は本発明の第４実施例を示すもので、有孔波形伝
熱フィンを用いて流路４１とし、流路４１自体に両側の
サイドパ−４，４に向かう下り勾配を設けて液集合路を
兼用させ、流路４１とサイドパー４．４の間の空間部を
液流下路４２としている。

凝縮液ｌ−の多くなる下部の流路４１ｄは、勾配を上部
の流路４１ａと変えているが、上下とも同じ勾配として
もよく、一部分のみに勾配を設けてもよい。４１ａ、・
・・４１ｄの長さおよび勾配はガスによる圧力損失と生
成した液による伝熱抵抗との関係による最良のものを定
める。また製作上の便宜を考慮して決める。

入口ヘッダ−６から分配板１０を通って流路４１ａに導
入されたガスＧは有孔波形伝熱フィンの通孔を通過して
順次下方の流路４１ｂ、４１ｃ。

４１ｄに流入しつつ、その一部が凝縮して凝縮液りどな
る。

凝縮液しは、各流路４１ごとにその一部が液流下路４２
に流下して流路４１上から排出されるので、流路４１の
伝熱面上に次第に凝縮液りが溜まり液膜が増すのを防止
できる。

液流下路４２を流下した凝縮液りおよび液集合路４３に
より集合された凝縮液しは、前記第２実施例と同様に、
下部両側に配置された出口ヘッダ−４４から導出され、
不凝縮ガスＲは出口ヘッダ−４４の導出管７と、液流下
路４２の上部に設けられたヘッダー４５から導出される
。

第５図は本発明の第５実施例を示すもので、流路５１の
間に設けられた液集合路５２には、両側のサイドパー４
に向かう下り勾配を有するスラントバー５３が設【プら
れており、凝縮液りと共にガスＧを両側に設けられたヘ
ッダー５４に導出している。また、スラントバー５３の
下方には、ガスＧを流路５１に戻すための分配板５７が
設けられている。

一段目の流路５１ａで凝縮した凝縮液りは、ヘッダー５
４８でガスＧと分離され、液流下路５５となる管５６内
に流下して下方に導出される。

またガスＧは凝縮室２内に戻され、分配板５７ａにより
下段の流路５１ｋ）に均一に導入される。

また各ヘッダー５４と液流下路５５となる管５６には上
方に不凝縮ガスＲの導出管７，５８．’５９がそれぞれ
設けられている。

三段目の流路５１Ｃ１−凝縮した凝縮液りは、液集合路
６０で集合し、出口ヘッダ−６１から導管８を径で液流
下路５５に導出される。なお、匍記スラントバー５３は
開口や切欠きを有し、上下の伝熱フィン間を流体が連通
するものであっても良い。また液集合フィン５２に孔無
しフィンを使用する場合は上記スラントバー５３は省略
しても良い。

このように、液流下路５５を凝縮室２と別に設ければ、
ガスＧの流路５１となる凝縮室２内の有効伝熱面積を減
少させることがない。

上記各実施例に示すごとく、伝熱面となる流路長や液集
合路の勾配の角度あるいは流路の段数、さらに液流下路
の構造等を各種組合せて、凝縮させるガスの種類や但な
との条件により最適な凝縮器を容易に製作でき、また凝
縮されるガスの導入、導出は凝縮器の高さを高くして、
段数が増加した場合でも数少ないノズルの接続で湾むた
め、精留塔等への組込みも容易である。

尚、蒸発室側の冷媒は必ずしも令聞蒸発する必要は無く
、凝縮室側のガスを凝縮させるものであればよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、プレートフィン式凝縮器
において、凝縮室内に凝縮液を集合させ、伝熱フィン部
から凝縮液を適宜排出する液集合路を設けるとともに、
該液集合路により集合された凝縮液を流下させる液流下
路を設けたから、凝縮室内の伝熱面に凝縮液化して流下
する凝縮液の液膜が流下するにつれて厚くなり、熱交換
効率が低下するのを防止でき、凝縮器の高さを高くした
場合でも効率の良い凝縮器の製作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図はプレートフ
ィン式凝縮器の第１実施例を示す断面図、第２図は同ｇ
ｊＳ２実施例を示す断面図、第３図は同第３実施例を示
す断面図、第４図は同第４実施例を示す断面図、第５図
は同第５実施例を示す断面図である。 １・・・プレートフィン式凝縮器　　２・・・凝縮室３
．４・・・サイドパー　　　６．９・・・ヘッダー１１
・・・流路　　１２・・・液集合路　　１３・・・液流
下路　　Ｇ・・・凝縮されるガス　　Ｌ・・・凝縮液筋
２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上下方向に伝熱フィンを配設した凝縮室を備え、該
   凝縮室の上部から気体を導入して凝縮させ、凝縮液を下
   部に導出するプレートフィン式凝縮器において、前記凝
   縮室内に前記凝縮液を集合させる液集合路を設けるとと
   もに、該液集合路により集合された凝縮液を流下させる
   液流下路を設けたことを特徴とするプレートフィン式凝
   縮器。