JP2000111245A - 流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法 - Google Patents
流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作コストの低減が図れるとともに、サーモ
サイフォン効果を利用した熱交換も可能な流下液膜式凝
縮蒸発器及びその使用方法を提供する。 【解決手段】 熱交換器コア３４の上方で、凝縮通路３
２の上部を閉塞するサイドバー３９の上側に、上方から
流下する蒸発流体を貯留し、かつ、貯留された蒸発流体
を均一に整流させた流下液膜として蒸発通路３３に流下
させるための溢流堰３６を有する液溜部３５と、蒸発通
路３３の上部開口の上方を覆うように斜め上方に延びる
斜辺部３７ａを有し、蒸発通路３３で蒸発気化した蒸発
流体を斜め上方に案内するとともに、上方から流下する
蒸発流体を捕捉して液溜部３５に導く液捕集板３７とを
備えた液分配手段３８を設ける。
サイフォン効果を利用した熱交換も可能な流下液膜式凝
縮蒸発器及びその使用方法を提供する。 【解決手段】 熱交換器コア３４の上方で、凝縮通路３
２の上部を閉塞するサイドバー３９の上側に、上方から
流下する蒸発流体を貯留し、かつ、貯留された蒸発流体
を均一に整流させた流下液膜として蒸発通路３３に流下
させるための溢流堰３６を有する液溜部３５と、蒸発通
路３３の上部開口の上方を覆うように斜め上方に延びる
斜辺部３７ａを有し、蒸発通路３３で蒸発気化した蒸発
流体を斜め上方に案内するとともに、上方から流下する
蒸発流体を捕捉して液溜部３５に導く液捕集板３７とを
備えた液分配手段３８を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流下液膜式凝縮蒸
発器及びその使用方法に関し、詳しくは、仕切板を介し
て凝縮通路と蒸発通路とを交互に隣接して設けたプレー
トフィン型熱交換器コアの蒸発通路に、上方から流下す
る蒸発流体を均一に分配して導入するための液分配手段
を備えた流下液膜式凝縮蒸発器であって、特に、空気液
化分離装置の蒸留塔に好適に用いられるプレートフィン
式の流下液膜式凝縮蒸発器構造及び使用方法に関する。
発器及びその使用方法に関し、詳しくは、仕切板を介し
て凝縮通路と蒸発通路とを交互に隣接して設けたプレー
トフィン型熱交換器コアの蒸発通路に、上方から流下す
る蒸発流体を均一に分配して導入するための液分配手段
を備えた流下液膜式凝縮蒸発器であって、特に、空気液
化分離装置の蒸留塔に好適に用いられるプレートフィン
式の流下液膜式凝縮蒸発器構造及び使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気液化分離装置の複式蒸留塔では、低
圧蒸留塔（以下、低圧塔と称す）の底部、あるいは、低
圧塔に連通する容器内の液化酸素と、高圧蒸留塔（以
下、高圧塔と称す）の頂部の窒素ガスとを、複式蒸留塔
の中間部に設けられた熱交換器で間接熱交換させること
により、液化酸素の一部を蒸発気化して低圧塔の上昇ガ
スを生成するとともに、窒素ガスを凝縮液化して両蒸留
塔の還流液を生成している。このような熱交換器は、一
般に凝縮蒸発器と呼ばれている。
圧蒸留塔（以下、低圧塔と称す）の底部、あるいは、低
圧塔に連通する容器内の液化酸素と、高圧蒸留塔（以
下、高圧塔と称す）の頂部の窒素ガスとを、複式蒸留塔
の中間部に設けられた熱交換器で間接熱交換させること
により、液化酸素の一部を蒸発気化して低圧塔の上昇ガ
スを生成するとともに、窒素ガスを凝縮液化して両蒸留
塔の還流液を生成している。このような熱交換器は、一
般に凝縮蒸発器と呼ばれている。
【０００３】凝縮蒸発器としては、プレートフィン型の
熱交換器コアを使用したものが通常用いられている。こ
のプレートフィン型の熱交換器コアは、仕切板を介して
隣接した凝縮通路と蒸発通路とからなる熱交換通路を多
数有するものであって、気体で導入される凝縮流体（窒
素ガス）と液体で導入される蒸発流体（液化酸素）とを
間接熱交換させることにより、凝縮流体を凝縮液化して
熱交換器の下方へ導出するとともに、蒸発流体の一部を
蒸発気化させて熱交換器の下方又は下方及び上方へ導出
するように形成されている。
熱交換器コアを使用したものが通常用いられている。こ
のプレートフィン型の熱交換器コアは、仕切板を介して
隣接した凝縮通路と蒸発通路とからなる熱交換通路を多
数有するものであって、気体で導入される凝縮流体（窒
素ガス）と液体で導入される蒸発流体（液化酸素）とを
間接熱交換させることにより、凝縮流体を凝縮液化して
熱交換器の下方へ導出するとともに、蒸発流体の一部を
蒸発気化させて熱交換器の下方又は下方及び上方へ導出
するように形成されている。
【０００４】図６は、サーモサイフォン効果を利用した
液浸漬式のプレートフィン型熱交換器コアを用いた凝縮
蒸発器（液浸漬式凝縮蒸発器）を示すものである。この
凝縮蒸発器１は、低圧塔２の底部の液溜２ａに溜まる蒸
発流体である液化酸素ＬＯ内に浸漬して用いられるもの
で、蒸発流体（液化酸素ＬＯ）側の熱交換通路（蒸発通
路）の出入口両端（上端、下端）は開放されており、高
圧塔３の頂部の窒素ガスＧＮは、上部ヘッダー１ａを介
して凝縮通路内に導入され、凝縮通路で凝縮液化した液
化窒素は、下部ヘッダー１ｂから導出される。
液浸漬式のプレートフィン型熱交換器コアを用いた凝縮
蒸発器（液浸漬式凝縮蒸発器）を示すものである。この
凝縮蒸発器１は、低圧塔２の底部の液溜２ａに溜まる蒸
発流体である液化酸素ＬＯ内に浸漬して用いられるもの
で、蒸発流体（液化酸素ＬＯ）側の熱交換通路（蒸発通
路）の出入口両端（上端、下端）は開放されており、高
圧塔３の頂部の窒素ガスＧＮは、上部ヘッダー１ａを介
して凝縮通路内に導入され、凝縮通路で凝縮液化した液
化窒素は、下部ヘッダー１ｂから導出される。
【０００５】蒸発通路内の液化酸素は、隣接する凝縮通
路の凝縮流体である窒素ガスと間接熱交換を行うことに
より、その一部が蒸発気化して酸素ガスの気泡となり、
蒸発通路を上昇する。この酸素ガスの上昇力及び気液混
合の密度差により、凝縮蒸発器１の内外の液化酸素ＬＯ
にサーモサイフォン効果による循環流が形成される。蒸
発通路を上昇流として導出した気液混合状態の酸素の
内、蒸発気化しなかった液化酸素は、再び液溜２ａに戻
り、蒸発気化した酸素ガスは、低圧塔２の上昇ガスとな
り、その一部が製品として経路４から抜き出される。
路の凝縮流体である窒素ガスと間接熱交換を行うことに
より、その一部が蒸発気化して酸素ガスの気泡となり、
蒸発通路を上昇する。この酸素ガスの上昇力及び気液混
合の密度差により、凝縮蒸発器１の内外の液化酸素ＬＯ
にサーモサイフォン効果による循環流が形成される。蒸
発通路を上昇流として導出した気液混合状態の酸素の
内、蒸発気化しなかった液化酸素は、再び液溜２ａに戻
り、蒸発気化した酸素ガスは、低圧塔２の上昇ガスとな
り、その一部が製品として経路４から抜き出される。
【０００６】一方、凝縮通路に導入された窒素ガスは、
前記液化酸素との間接熱交換により凝縮液化して液化窒
素となり、凝縮蒸発器１の下部から排出される。排出さ
れた液化窒素は、還流液として両蒸留塔に導入される
他、一部を液化製品として抜き出すこともある。
前記液化酸素との間接熱交換により凝縮液化して液化窒
素となり、凝縮蒸発器１の下部から排出される。排出さ
れた液化窒素は、還流液として両蒸留塔に導入される
他、一部を液化製品として抜き出すこともある。
【０００７】このように、サーモサイフォン効果を利用
した液浸漬型の凝縮蒸発器１は、凝縮流体が下降流，蒸
発流体が上昇流の向流型の熱交換器である。そして、凝
縮蒸発器１の全体を液化酸素に浸漬して用いるため、液
化酸素の液ヘッドによって凝縮蒸発器１の下部から蒸発
通路に流入する液化酸素が過冷却状態となる。
した液浸漬型の凝縮蒸発器１は、凝縮流体が下降流，蒸
発流体が上昇流の向流型の熱交換器である。そして、凝
縮蒸発器１の全体を液化酸素に浸漬して用いるため、液
化酸素の液ヘッドによって凝縮蒸発器１の下部から蒸発
通路に流入する液化酸素が過冷却状態となる。
【０００８】このため、液化酸素の沸騰が開始するま
で、すなわち、凝縮側の窒素との間接熱交換によって液
化酸素の温度が飽和温度に達するまでに、ある程度の距
離を必要とし、この距離は、熱交換器高さの２０〜３０
％を占める場合がある。すなわち、液浸漬式の凝縮蒸発
器１は、熱交換器の全高にわたっての伝熱面積を十分に
生かしきれていない。
で、すなわち、凝縮側の窒素との間接熱交換によって液
化酸素の温度が飽和温度に達するまでに、ある程度の距
離を必要とし、この距離は、熱交換器高さの２０〜３０
％を占める場合がある。すなわち、液浸漬式の凝縮蒸発
器１は、熱交換器の全高にわたっての伝熱面積を十分に
生かしきれていない。
【０００９】また、蒸発流体である液化酸素の液ヘッド
により沸点の上昇を来し、図７に示すように、酸素と窒
素との温度差ΔＴが小さくなり（温度ピンチ）、設定さ
れた伝熱面積では交換熱量が低下してしまう。そこで交
換熱量を維持するために、温度差ΔＴを一定に保持する
必要が生じるが、この操作方法として、通常、液化酸素
の沸点上昇に見合う分、凝縮側窒素ガスの圧力、即ち高
圧塔の運転圧力を上昇させており、この場合、動力費の
増大を招くことになる。
により沸点の上昇を来し、図７に示すように、酸素と窒
素との温度差ΔＴが小さくなり（温度ピンチ）、設定さ
れた伝熱面積では交換熱量が低下してしまう。そこで交
換熱量を維持するために、温度差ΔＴを一定に保持する
必要が生じるが、この操作方法として、通常、液化酸素
の沸点上昇に見合う分、凝縮側窒素ガスの圧力、即ち高
圧塔の運転圧力を上昇させており、この場合、動力費の
増大を招くことになる。
【００１０】さらに、凝縮蒸発器１を機能させるために
は、多量の液化酸素を貯溜しなければならず、装置の起
動時間が長くかかったり、停止時に放出する液化酸素量
が多くなり、動力費や人件費の損失となっていた。
は、多量の液化酸素を貯溜しなければならず、装置の起
動時間が長くかかったり、停止時に放出する液化酸素量
が多くなり、動力費や人件費の損失となっていた。
【００１１】上述のようなサーモサイフォン効果を利用
した液浸漬型の不都合を回避するため、蒸発流体を、熱
交換器の蒸発通路にその上部から流下させながら蒸発気
化させる、並流型熱交換器を用いた凝縮蒸発器が提案さ
れている。これらのものは、通常、流下液膜式凝縮蒸発
器と呼ばれている。
した液浸漬型の不都合を回避するため、蒸発流体を、熱
交換器の蒸発通路にその上部から流下させながら蒸発気
化させる、並流型熱交換器を用いた凝縮蒸発器が提案さ
れている。これらのものは、通常、流下液膜式凝縮蒸発
器と呼ばれている。
【００１２】図８は、プレートフィン型熱交換器を用い
た流下液膜式凝縮蒸発器５を示すものである。低圧塔２
の蒸留部２ｂから流下する液化酸素ＬＯは、低圧塔底部
の液溜２ａからポンプ６により供給される液化酸素とと
もに、凝縮蒸発器５の上部から蒸発通路に流下し、隣接
する凝縮通路を並流する窒素ガスと間接熱交換してその
一部が蒸発気化する。気化した酸素ガスは、蒸発通路の
下部又は下部及び上部から低圧塔２内に導出し、気化し
なかった液化酸素は、蒸発通路の下部から導出して低圧
塔底部の液溜２ａに溜り、再びポンプ６で凝縮蒸発器５
の上部に戻されて循環する。なお、窒素側は、前記同様
に形成されているため、同一符号を付して説明は省略す
る。
た流下液膜式凝縮蒸発器５を示すものである。低圧塔２
の蒸留部２ｂから流下する液化酸素ＬＯは、低圧塔底部
の液溜２ａからポンプ６により供給される液化酸素とと
もに、凝縮蒸発器５の上部から蒸発通路に流下し、隣接
する凝縮通路を並流する窒素ガスと間接熱交換してその
一部が蒸発気化する。気化した酸素ガスは、蒸発通路の
下部又は下部及び上部から低圧塔２内に導出し、気化し
なかった液化酸素は、蒸発通路の下部から導出して低圧
塔底部の液溜２ａに溜り、再びポンプ６で凝縮蒸発器５
の上部に戻されて循環する。なお、窒素側は、前記同様
に形成されているため、同一符号を付して説明は省略す
る。
【００１３】このように、流下液膜式凝縮蒸発器５は、
蒸発側の液化酸素に液ヘッドが生じないため、図８に示
すように、温度差ΔＴが熱交換器の全高さにわたって略
均一となり、熱交換器全体で液化酸素の蒸発が起こって
いる。したがって、熱交換効率が向上し、熱交換器の小
型化や低コスト化が図れるとともに、動力費の低減や起
動時間の短縮等も図れる。
蒸発側の液化酸素に液ヘッドが生じないため、図８に示
すように、温度差ΔＴが熱交換器の全高さにわたって略
均一となり、熱交換器全体で液化酸素の蒸発が起こって
いる。したがって、熱交換効率が向上し、熱交換器の小
型化や低コスト化が図れるとともに、動力費の低減や起
動時間の短縮等も図れる。
【００１４】上記流下液膜式凝縮蒸発器に関しては、従
来から種々の構造，構成のものが提案されており、例え
ば、特公平５−３１０４２号公報，特公平７−３１０１
５号公報，特開平８−６１８６８号公報等に記載されて
いる。これらに記載された流下液膜式凝縮蒸発器におい
ては、液状の蒸発流体を各蒸発通路に均等供給するため
の液分配構造として、液分配を段階的に行うための液分
配手段が提案されている。
来から種々の構造，構成のものが提案されており、例え
ば、特公平５−３１０４２号公報，特公平７−３１０１
５号公報，特開平８−６１８６８号公報等に記載されて
いる。これらに記載された流下液膜式凝縮蒸発器におい
ては、液状の蒸発流体を各蒸発通路に均等供給するため
の液分配構造として、液分配を段階的に行うための液分
配手段が提案されている。
【００１５】例えば、特公平５−３１０４２号公報に示
されているものは、液分配を段階的に行う液分配手段
を、オリフィスによる予備分配部と、ハードウェイフィ
ン（セレーテッドフィン）の分配作用を利用した精密分
配部とで形成している。また、特公平７−３１０１５号
公報では、パイプオリフィスによる予備分配部と、ハー
ドウェイフィン（セレーテッドフィン）の分配作用を利
用した精密分配部とで形成している。また、特開平８−
６１８６８号公報に示されているものは、ハードウェイ
フィンとして使用するパーフォレイテッドフィンの孔の
開口率を段階的に変化させている。そして、これらの各
特許に示されている液分配手段は、いずれも、ブレージ
ング加工により熱交換器コアと一体構造に製作されて凝
縮蒸発器を形成している。
されているものは、液分配を段階的に行う液分配手段
を、オリフィスによる予備分配部と、ハードウェイフィ
ン（セレーテッドフィン）の分配作用を利用した精密分
配部とで形成している。また、特公平７−３１０１５号
公報では、パイプオリフィスによる予備分配部と、ハー
ドウェイフィン（セレーテッドフィン）の分配作用を利
用した精密分配部とで形成している。また、特開平８−
６１８６８号公報に示されているものは、ハードウェイ
フィンとして使用するパーフォレイテッドフィンの孔の
開口率を段階的に変化させている。そして、これらの各
特許に示されている液分配手段は、いずれも、ブレージ
ング加工により熱交換器コアと一体構造に製作されて凝
縮蒸発器を形成している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
流下液膜式凝縮蒸発器の蒸発流体の液分配手段は、プレ
ートフィン熱交換器内に全て内蔵されており、液分配手
段と熱交換器コアとは、ブレージング加工による一体の
構造のものであった。このように、液分配手段を全て熱
交換器コアの中に内蔵することにより熱交換器の構造は
複雑となり、製作上の制約が発生し、製作コストが高騰
するという問題があった。
流下液膜式凝縮蒸発器の蒸発流体の液分配手段は、プレ
ートフィン熱交換器内に全て内蔵されており、液分配手
段と熱交換器コアとは、ブレージング加工による一体の
構造のものであった。このように、液分配手段を全て熱
交換器コアの中に内蔵することにより熱交換器の構造は
複雑となり、製作上の制約が発生し、製作コストが高騰
するという問題があった。
【００１７】また、装置を一時停止したとき、低圧塔の
保有液が落下して底部に溜り、熱交換器が浸漬されて熱
交換器の下端が液封されてしまう。したがって、上述の
ハードウェイフィンを蒸発通路の上部に設けた構造のも
のは、蒸発通路で蒸発した酸素ガスは、上方がハードウ
ェイフィンで、下方が液封で閉ざされて流出できないの
で、熱交換器としての機能が果たせず運転できなくな
る。このような場合、低圧塔下部に溜まった液を放出す
るか、あるいは、サーモサイフォン効果を有する熱交換
器を、流下液膜式熱交換器とは別に設ける必要があっ
た。液を放出する場合は、装置寒冷のロスを伴い、再起
動時間が長くなって動力の冗費につながり、また、サー
モサイフォン式と流下液膜式とを組み合わせて用いる場
合は、流下液膜式の小温度差，伝熱面積の有効利用とい
う特徴が十分に生かされないという問題があった。
保有液が落下して底部に溜り、熱交換器が浸漬されて熱
交換器の下端が液封されてしまう。したがって、上述の
ハードウェイフィンを蒸発通路の上部に設けた構造のも
のは、蒸発通路で蒸発した酸素ガスは、上方がハードウ
ェイフィンで、下方が液封で閉ざされて流出できないの
で、熱交換器としての機能が果たせず運転できなくな
る。このような場合、低圧塔下部に溜まった液を放出す
るか、あるいは、サーモサイフォン効果を有する熱交換
器を、流下液膜式熱交換器とは別に設ける必要があっ
た。液を放出する場合は、装置寒冷のロスを伴い、再起
動時間が長くなって動力の冗費につながり、また、サー
モサイフォン式と流下液膜式とを組み合わせて用いる場
合は、流下液膜式の小温度差，伝熱面積の有効利用とい
う特徴が十分に生かされないという問題があった。
【００１８】そこで本発明は、製作コストの低減が図れ
るとともに、サーモサイフォン効果を利用した熱交換も
可能な流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法を提供す
ることを目的としている。
るとともに、サーモサイフォン効果を利用した熱交換も
可能な流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法を提供す
ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器は、鉛直方向の仕切
板を介して、上下両端がサイドバーで密閉された凝縮通
路と上下両端が開放された蒸発通路とを交互に隣接して
多数積層したプレートフィン型の熱交換器コアにおける
前記凝縮通路の上部側方からガス状の凝縮流体を導入す
るとともに、前記蒸発通路の上方から液状の蒸発流体を
流下させ、両流体を前記仕切板を介して間接熱交換させ
ることにより、前記凝縮流体を凝縮液化し、前記蒸発流
体を蒸発気化する流下液膜式凝縮蒸発器において、上部
サイドバーの上側に、上方から流下する蒸発流体を貯留
し、かつ、貯留された蒸発流体を均一に整流させた流下
液膜として前記蒸発通路に流下させるための溢流堰を有
する液溜部と、前記蒸発通路の上部開口の上方を覆うよ
うに斜め上方に延びる斜辺部を有し、蒸発通路で蒸発気
化した蒸発流体を斜め上方に案内するとともに、上方か
ら流下する蒸発流体を捕捉して前記液溜部に導く液捕集
板とを備えた液分配手段を設けたことを特徴としてい
る。
め、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器は、鉛直方向の仕切
板を介して、上下両端がサイドバーで密閉された凝縮通
路と上下両端が開放された蒸発通路とを交互に隣接して
多数積層したプレートフィン型の熱交換器コアにおける
前記凝縮通路の上部側方からガス状の凝縮流体を導入す
るとともに、前記蒸発通路の上方から液状の蒸発流体を
流下させ、両流体を前記仕切板を介して間接熱交換させ
ることにより、前記凝縮流体を凝縮液化し、前記蒸発流
体を蒸発気化する流下液膜式凝縮蒸発器において、上部
サイドバーの上側に、上方から流下する蒸発流体を貯留
し、かつ、貯留された蒸発流体を均一に整流させた流下
液膜として前記蒸発通路に流下させるための溢流堰を有
する液溜部と、前記蒸発通路の上部開口の上方を覆うよ
うに斜め上方に延びる斜辺部を有し、蒸発通路で蒸発気
化した蒸発流体を斜め上方に案内するとともに、上方か
ら流下する蒸発流体を捕捉して前記液溜部に導く液捕集
板とを備えた液分配手段を設けたことを特徴としてい
る。
【００２０】また、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器は、
前記液分配手段が、前記液捕集板に捕集される以外の上
方から流下する蒸発流体を捕集する液受手段を有すると
ともに、該液受手段に捕集した蒸発流体を前記液溜部に
流入させる流入部を備えていることを特徴としている。
前記液分配手段が、前記液捕集板に捕集される以外の上
方から流下する蒸発流体を捕集する液受手段を有すると
ともに、該液受手段に捕集した蒸発流体を前記液溜部に
流入させる流入部を備えていることを特徴としている。
【００２１】さらに、前記液溜部を形成するサイドバー
の両側の前記仕切板のいずれか一方を上方に延長して前
記堰板を形成するとともに、他方の仕切板を上方に延長
して前記液捕集板を形成したこと、また、前記液溜部を
形成するサイドバーの両側の前記仕切板を上方に延長し
て前記堰板を液溜部両側にそれぞれ形成するとともに、
前記液捕集板は、所定形状の板材を前記仕切板と平行な
方向に設置して形成したこと、さらに、前記液溜部を形
成するサイドバーの両側の前記仕切板を上方に延長して
前記堰板を液溜部両側にそれぞれ形成するとともに、前
記液捕集板は、所定形状の板材を前記仕切板と直交する
方向に設置して形成したこと、また、前記液捕集板の下
端が前記サイドバーの上面に接して設けられるととも
に、その下端部に液溜部に貯留される蒸発流体の流通を
自在にする開口を設けたこと、さらに、前記凝縮流体
が、空気液化分離装置における複式蒸留塔の高圧蒸留塔
上部の窒素ガスであり、前記蒸発流体が、空気液化分離
装置における複式蒸留塔の低圧蒸留塔下部の液化酸素で
あることを特徴としている。
の両側の前記仕切板のいずれか一方を上方に延長して前
記堰板を形成するとともに、他方の仕切板を上方に延長
して前記液捕集板を形成したこと、また、前記液溜部を
形成するサイドバーの両側の前記仕切板を上方に延長し
て前記堰板を液溜部両側にそれぞれ形成するとともに、
前記液捕集板は、所定形状の板材を前記仕切板と平行な
方向に設置して形成したこと、さらに、前記液溜部を形
成するサイドバーの両側の前記仕切板を上方に延長して
前記堰板を液溜部両側にそれぞれ形成するとともに、前
記液捕集板は、所定形状の板材を前記仕切板と直交する
方向に設置して形成したこと、また、前記液捕集板の下
端が前記サイドバーの上面に接して設けられるととも
に、その下端部に液溜部に貯留される蒸発流体の流通を
自在にする開口を設けたこと、さらに、前記凝縮流体
が、空気液化分離装置における複式蒸留塔の高圧蒸留塔
上部の窒素ガスであり、前記蒸発流体が、空気液化分離
装置における複式蒸留塔の低圧蒸留塔下部の液化酸素で
あることを特徴としている。
【００２２】また、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の使
用方法は、上述の流下液膜式凝縮蒸発器の使用方法であ
って、蒸留装置における充填物又は多孔板を用いた気液
接触手段、あるいは、焼結体，充填物，多孔板，ハード
ウェイフィンのいずれか又はこれらの内２以上を組み合
わせて構成された液分配手段、あるいは、蒸発流体が下
方から導出する熱交換器のいずれか１つの下方に前記流
下液膜式凝縮蒸発器を設置することを特徴としている。
用方法は、上述の流下液膜式凝縮蒸発器の使用方法であ
って、蒸留装置における充填物又は多孔板を用いた気液
接触手段、あるいは、焼結体，充填物，多孔板，ハード
ウェイフィンのいずれか又はこれらの内２以上を組み合
わせて構成された液分配手段、あるいは、蒸発流体が下
方から導出する熱交換器のいずれか１つの下方に前記流
下液膜式凝縮蒸発器を設置することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の流下液膜式凝縮
蒸発器を空気液化分離装置の複式蒸留塔に適用した一例
を示す系統図である。流下液膜式凝縮蒸発器（以下、凝
縮蒸発器という）１１は、複式蒸留塔の高圧塔１２と低
圧塔１３との中間部分に設けられている。原料ガスとな
る空気は、圧縮された後、不純物である二酸化炭素や水
分等を除去されて精製され、主熱交換器を経て高圧塔１
２の下部に経路１４から導入される。高圧塔１２に導入
された原料空気は、高圧塔１２での周知の低温蒸留操作
により、塔上部の窒素ガスと塔下部の酸素富化液化空気
とに分離される。
蒸発器を空気液化分離装置の複式蒸留塔に適用した一例
を示す系統図である。流下液膜式凝縮蒸発器（以下、凝
縮蒸発器という）１１は、複式蒸留塔の高圧塔１２と低
圧塔１３との中間部分に設けられている。原料ガスとな
る空気は、圧縮された後、不純物である二酸化炭素や水
分等を除去されて精製され、主熱交換器を経て高圧塔１
２の下部に経路１４から導入される。高圧塔１２に導入
された原料空気は、高圧塔１２での周知の低温蒸留操作
により、塔上部の窒素ガスと塔下部の酸素富化液化空気
とに分離される。
【００２４】高圧塔１２の頂部の窒素ガスは、経路１５
に抜き出されて凝縮蒸発器１１の上部ヘッダー１１ａか
ら凝縮通路の上部側方に導入され、隣接する蒸発通路を
並流する液化酸素と間接熱交換を行い、凝縮液化されて
下部ヘッダー１１ｂから経路１６に導出し、その一部は
高圧塔１２の上部に、残部は経路１７，弁１８を通って
低圧塔１３の上部に、それぞれ還流液として導入され
る。
に抜き出されて凝縮蒸発器１１の上部ヘッダー１１ａか
ら凝縮通路の上部側方に導入され、隣接する蒸発通路を
並流する液化酸素と間接熱交換を行い、凝縮液化されて
下部ヘッダー１１ｂから経路１６に導出し、その一部は
高圧塔１２の上部に、残部は経路１７，弁１８を通って
低圧塔１３の上部に、それぞれ還流液として導入され
る。
【００２５】一方、凝縮蒸発器１１を構成する熱交換器
コア２０の上部には、液受手段２１を備えた液分配手段
２２が設けられており、低圧塔１３の蒸留部を流下する
液化酸素は、液受手段２１及び液分配手段２２の部分に
落下し、低圧塔１３の底部から抜き出されてポンプ２３
により液受手段２１に送られる液化酸素とともに、液分
配手段２２の液溜部に集められ、ここで均一な液分配が
行われて熱交換器コア２０の蒸発通路に流下する。
コア２０の上部には、液受手段２１を備えた液分配手段
２２が設けられており、低圧塔１３の蒸留部を流下する
液化酸素は、液受手段２１及び液分配手段２２の部分に
落下し、低圧塔１３の底部から抜き出されてポンプ２３
により液受手段２１に送られる液化酸素とともに、液分
配手段２２の液溜部に集められ、ここで均一な液分配が
行われて熱交換器コア２０の蒸発通路に流下する。
【００２６】蒸発通路を流下する液化酸素は、隣接する
凝縮通路を並流する窒素ガスとの間接熱交換によってそ
の一部が蒸発気化し、凝縮蒸発器１１の下方又は下方及
び上方から導出する。また、蒸発気化しなかった液化酸
素は、凝縮蒸発器１１の下方から導出する。蒸発気化し
て導出した酸素ガスは、低圧塔１３の上昇ガスとなり、
その一部は製品酸素ガスとして低圧塔１３の下部の経路
２４から抜き出される。また、蒸発気化せずに導出した
液化酸素は、低圧塔１３の底部に集められた後、ポンプ
２３により液受手段２１に再導入されて循環する。
凝縮通路を並流する窒素ガスとの間接熱交換によってそ
の一部が蒸発気化し、凝縮蒸発器１１の下方又は下方及
び上方から導出する。また、蒸発気化しなかった液化酸
素は、凝縮蒸発器１１の下方から導出する。蒸発気化し
て導出した酸素ガスは、低圧塔１３の上昇ガスとなり、
その一部は製品酸素ガスとして低圧塔１３の下部の経路
２４から抜き出される。また、蒸発気化せずに導出した
液化酸素は、低圧塔１３の底部に集められた後、ポンプ
２３により液受手段２１に再導入されて循環する。
【００２７】図２は、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の
第１形態例を示す要部の一部断面斜視図である。この凝
縮蒸発器３０は、複数枚の仕切板３１を介して凝縮通路
３２と蒸発通路３３とを交互に隣接して多数積層して形
成したプレートフィン型の熱交換器コア３４の上部に、
液溜部３５と、溢流堰３６と、液捕集板３７とからなる
液分配手段３８を設けたものである。
第１形態例を示す要部の一部断面斜視図である。この凝
縮蒸発器３０は、複数枚の仕切板３１を介して凝縮通路
３２と蒸発通路３３とを交互に隣接して多数積層して形
成したプレートフィン型の熱交換器コア３４の上部に、
液溜部３５と、溢流堰３６と、液捕集板３７とからなる
液分配手段３８を設けたものである。
【００２８】前記凝縮通路３２は、その上下端がサイド
バー３９で密閉されており、蒸発通路３３の上下端は開
放されている。なお、側面は、ヘッダー取付部等の必要
箇所を除いて全て密閉されている。
バー３９で密閉されており、蒸発通路３３の上下端は開
放されている。なお、側面は、ヘッダー取付部等の必要
箇所を除いて全て密閉されている。
【００２９】前記液溜部３５は、前記サイドバー３９の
上面部分に形成されるもので、サイドバー３９の上面形
状に対応した矩形状の空間として形成される。液溜部３
５の長手方向両側部分は、サイドバー３９の両側の前記
仕切板３１の上部を上方に延長して形成され、液溜部３
５の両端部は液止板４０で塞がれている。なお、液止板
４０は、サイドバー３９とは別の部材を取り付けるよう
にしてもよく、サイドバー３９の両端部を上方に立ち上
げて液止板としてもよい。
上面部分に形成されるもので、サイドバー３９の上面形
状に対応した矩形状の空間として形成される。液溜部３
５の長手方向両側部分は、サイドバー３９の両側の前記
仕切板３１の上部を上方に延長して形成され、液溜部３
５の両端部は液止板４０で塞がれている。なお、液止板
４０は、サイドバー３９とは別の部材を取り付けるよう
にしてもよく、サイドバー３９の両端部を上方に立ち上
げて液止板としてもよい。
【００３０】上方に延長した前記仕切板３１の一方は、
前記液止板４０の高さより低く設定されて前記溢流堰３
６を形成し、他方の仕切板３１は、液溜部３５より高く
立ち上がった後、蒸発通路３３の上方を覆うように斜め
に伸びて前記液捕集板３７を形成している。
前記液止板４０の高さより低く設定されて前記溢流堰３
６を形成し、他方の仕切板３１は、液溜部３５より高く
立ち上がった後、蒸発通路３３の上方を覆うように斜め
に伸びて前記液捕集板３７を形成している。
【００３１】液捕集板３７は、凝縮蒸発器３０の上方か
ら落下する蒸発流体（液化酸素）が、蒸発通路３３内に
直接流入しないように、その上部の斜辺部３７ａで受け
止めて液溜部３５に導く機能とともに、蒸発通路３３内
で蒸発した蒸発流体（酸素ガス）を斜め上方に案内する
機能も有している。したがって、熱交換器コア３４の水
平方向の断面積に等しい面積範囲内に上方から落下する
蒸発流体は、液捕集板３７の斜辺部３７ａに捕集され
て、あるいは、液溜部３５に直接落下して液溜部３５に
貯留される状態となる。なお、斜辺部３７ａを更に延長
することにより、上方から落下する蒸発流体の全てが斜
辺部３７ａで捕集される状態となる。
ら落下する蒸発流体（液化酸素）が、蒸発通路３３内に
直接流入しないように、その上部の斜辺部３７ａで受け
止めて液溜部３５に導く機能とともに、蒸発通路３３内
で蒸発した蒸発流体（酸素ガス）を斜め上方に案内する
機能も有している。したがって、熱交換器コア３４の水
平方向の断面積に等しい面積範囲内に上方から落下する
蒸発流体は、液捕集板３７の斜辺部３７ａに捕集され
て、あるいは、液溜部３５に直接落下して液溜部３５に
貯留される状態となる。なお、斜辺部３７ａを更に延長
することにより、上方から落下する蒸発流体の全てが斜
辺部３７ａで捕集される状態となる。
【００３２】上方から落下して液溜部３５に集められた
蒸発流体は、溢流堰３６を乗り越えることによって分配
され、均一な液膜流となって熱交換器コア３４の上方か
ら蒸発通路３３の片面側に流下する。蒸発通路３３を流
下する蒸発流体は、隣接する凝縮通路３２を並流する凝
縮流体と間接熱交換を行うことにより一部が蒸発気化
し、蒸発気化した蒸発ガスの一部は、蒸発通路３３の上
部から導出し、液捕集板３７の斜辺部３７ａの下面に案
内されて上昇し、残部は、蒸発気化しなかった蒸発流体
とともに蒸発通路３３の下部から導出する。
蒸発流体は、溢流堰３６を乗り越えることによって分配
され、均一な液膜流となって熱交換器コア３４の上方か
ら蒸発通路３３の片面側に流下する。蒸発通路３３を流
下する蒸発流体は、隣接する凝縮通路３２を並流する凝
縮流体と間接熱交換を行うことにより一部が蒸発気化
し、蒸発気化した蒸発ガスの一部は、蒸発通路３３の上
部から導出し、液捕集板３７の斜辺部３７ａの下面に案
内されて上昇し、残部は、蒸発気化しなかった蒸発流体
とともに蒸発通路３３の下部から導出する。
【００３３】このように、液分配手段３８を、熱交換器
コア３４の内部に形成せず、その上部に設けることによ
り、熱交換器コア３４の構成が簡単となり、凝縮蒸発器
３０全体の製作コストを低減することができる。
コア３４の内部に形成せず、その上部に設けることによ
り、熱交換器コア３４の構成が簡単となり、凝縮蒸発器
３０全体の製作コストを低減することができる。
【００３４】また、液分配手段３８にハードウェイフィ
ン構造を有していないため、蒸発通路３３で蒸発気化し
たガスを、液分配手段３８を通して上方に導出すること
ができる。したがって、熱交換器コア３４が液で浸漬さ
れた場合でも、サーモサイフォン効果を利用して運転が
可能となり、容易に再起動ができ、再起動用の熱交換器
を別途に設ける必要がない。
ン構造を有していないため、蒸発通路３３で蒸発気化し
たガスを、液分配手段３８を通して上方に導出すること
ができる。したがって、熱交換器コア３４が液で浸漬さ
れた場合でも、サーモサイフォン効果を利用して運転が
可能となり、容易に再起動ができ、再起動用の熱交換器
を別途に設ける必要がない。
【００３５】図３は、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の
第２形態例を示す要部の斜視図であって、前記図１に示
した空気液化分離装置の複式蒸留塔の凝縮蒸発器として
好適な構成例を示すものである。なお、以下の説明にお
いて、前記図２に示した第１形態例における構成要素と
同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。
第２形態例を示す要部の斜視図であって、前記図１に示
した空気液化分離装置の複式蒸留塔の凝縮蒸発器として
好適な構成例を示すものである。なお、以下の説明にお
いて、前記図２に示した第１形態例における構成要素と
同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。
【００３６】この凝縮蒸発器は、前記同様に形成した熱
交換器コア３４の上部外周に円形状の液受手段４１を設
けたものである。液受手段４１は、円盤状の底板４２
と、該底板４２の外周に立設した周壁４３とからなるも
のであって、前記液捕集板３７で捕集される以外、すな
わち、熱交換器コア３４の周囲に落下する蒸発流体を捕
集して前記液溜部３５に流入させる機能を有している。
交換器コア３４の上部外周に円形状の液受手段４１を設
けたものである。液受手段４１は、円盤状の底板４２
と、該底板４２の外周に立設した周壁４３とからなるも
のであって、前記液捕集板３７で捕集される以外、すな
わち、熱交換器コア３４の周囲に落下する蒸発流体を捕
集して前記液溜部３５に流入させる機能を有している。
【００３７】したがって、前記液溜部３５の両端部に
は、前述の液止板を設けずに、液捕集板３７で捕集した
蒸発流体を液溜部３５に流入させるための流入部４４を
形成している。すなわち、液溜部３５は、底面となるサ
イドバー３９の上面と、サイドバー３９の両側の仕切板
３１が上方に延長された溢流堰３６及び液捕集板３７と
の三面からなり、上部と長手方向両端とが開放された矩
形状の空間として形成されている。なお、液受手段４１
の平面形状は、円形状の他、角形等の任意の形状に形成
することができる。
は、前述の液止板を設けずに、液捕集板３７で捕集した
蒸発流体を液溜部３５に流入させるための流入部４４を
形成している。すなわち、液溜部３５は、底面となるサ
イドバー３９の上面と、サイドバー３９の両側の仕切板
３１が上方に延長された溢流堰３６及び液捕集板３７と
の三面からなり、上部と長手方向両端とが開放された矩
形状の空間として形成されている。なお、液受手段４１
の平面形状は、円形状の他、角形等の任意の形状に形成
することができる。
【００３８】このように形成した凝縮蒸発器を、前記図
１に示したような複式蒸留塔の凝縮蒸発器として用いる
と、低圧塔の蒸留部から落下する液化酸素を、液捕集板
３７及び液受手段４１で捕捉することができる。さら
に、この液受手段４１には、低圧塔の底部からポンプで
汲み上げた液化酸素を導管４４を通して導入することが
できる。
１に示したような複式蒸留塔の凝縮蒸発器として用いる
と、低圧塔の蒸留部から落下する液化酸素を、液捕集板
３７及び液受手段４１で捕捉することができる。さら
に、この液受手段４１には、低圧塔の底部からポンプで
汲み上げた液化酸素を導管４４を通して導入することが
できる。
【００３９】そして、液受手段４１に溜まった液化酸素
は、両端の流入部４４から液溜部３５内に流入した後、
前記同様に、溢流堰３６を乗り越えて均一に分配された
液膜流となり、熱交換器コア３４の蒸発通路３３に流下
する。
は、両端の流入部４４から液溜部３５内に流入した後、
前記同様に、溢流堰３６を乗り越えて均一に分配された
液膜流となり、熱交換器コア３４の蒸発通路３３に流下
する。
【００４０】図４は、本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の
第３形態例を示す一部断面斜視図であって、液捕集板３
７及び溢流堰３６の変形例を示している。すなわち、液
捕集板３７は、熱交換器コア３４の仕切板３１とは別の
板材により所定形状に形成されており、その下端が、サ
イドバー３９の上面に接した状態で、仕切板３１と平行
な方向に設けられている。この液捕集板３７は、その下
端をサイドバー３９に溶接して設置することもできる
が、図４に示すような接続板４５により各液捕集板３７
を接続して一体化することにより、液捕集板ブロックを
形成し、このブロックの適宜な箇所、例えば接続板４５
と、熱交換器コア３４の適宜な箇所、例えばサイドバー
３９とを直接あるいは連結金具を介して接続するように
してもよい。
第３形態例を示す一部断面斜視図であって、液捕集板３
７及び溢流堰３６の変形例を示している。すなわち、液
捕集板３７は、熱交換器コア３４の仕切板３１とは別の
板材により所定形状に形成されており、その下端が、サ
イドバー３９の上面に接した状態で、仕切板３１と平行
な方向に設けられている。この液捕集板３７は、その下
端をサイドバー３９に溶接して設置することもできる
が、図４に示すような接続板４５により各液捕集板３７
を接続して一体化することにより、液捕集板ブロックを
形成し、このブロックの適宜な箇所、例えば接続板４５
と、熱交換器コア３４の適宜な箇所、例えばサイドバー
３９とを直接あるいは連結金具を介して接続するように
してもよい。
【００４１】また、溢流堰３６は、サイドバー３９の両
側、すなわち、液溜部３５の長手方向両側に位置する仕
切板３１を上方に延長して形成されている。したがっ
て、液溜部３５の蒸発流体は、一つの液溜部３５から両
側の溢流堰３６を乗り越え、隣り合う二つの蒸発通路３
３に流下する。これにより、各蒸発通路３３には、通路
両側から液膜流が供されることになる。
側、すなわち、液溜部３５の長手方向両側に位置する仕
切板３１を上方に延長して形成されている。したがっ
て、液溜部３５の蒸発流体は、一つの液溜部３５から両
側の溢流堰３６を乗り越え、隣り合う二つの蒸発通路３
３に流下する。これにより、各蒸発通路３３には、通路
両側から液膜流が供されることになる。
【００４２】このように、液分配手段３８の液捕集板３
７を、熱交換器コア３４とは別個に製作することによ
り、熱交換器コア３４として、従来の低コストの熱交換
器コアを用いることができるので、凝縮蒸発器全体のコ
スト低減が図れる。また、蒸発通路３３の両側に液膜流
を形成して流下させるので、液分配精度が向上する。
７を、熱交換器コア３４とは別個に製作することによ
り、熱交換器コア３４として、従来の低コストの熱交換
器コアを用いることができるので、凝縮蒸発器全体のコ
スト低減が図れる。また、蒸発通路３３の両側に液膜流
を形成して流下させるので、液分配精度が向上する。
【００４３】さらに、液捕集板３７の下部に、液溜部３
５内の蒸発流体の流通を自在にする開口４６を設けてお
くことにより、液溜部３５内の蒸発流体が流通自在とな
り、液溜部３５の液面を一定にすることができ、溢流堰
３６から蒸発流路３３に流下する液膜流を均等化するこ
とができる。この開口４６の形状や位置は任意であり、
図４に示す三角ノッチの他、四角ノッチ等の切り欠き
や、角型や丸型の通孔等により形成することができる。
５内の蒸発流体の流通を自在にする開口４６を設けてお
くことにより、液溜部３５内の蒸発流体が流通自在とな
り、液溜部３５の液面を一定にすることができ、溢流堰
３６から蒸発流路３３に流下する液膜流を均等化するこ
とができる。この開口４６の形状や位置は任意であり、
図４に示す三角ノッチの他、四角ノッチ等の切り欠き
や、角型や丸型の通孔等により形成することができる。
【００４４】また、図４に示した態様において、液捕集
板３７の方向を、図４とは９０°回転した方向、すなわ
ち、多数積層して設けられた凝縮通路３２と蒸発通路３
３とに対して直交する方向に設けることもできる。この
とき、各液捕集板３７は、その下端をそれぞれサイドバ
ー３９の上面や溢流堰３６に固接して設置してもよく、
前記接続板４５等を用いてブロック化したり、通しボル
ト等により一体化したりするなどの適宜な手段を用いて
設置することができる。
板３７の方向を、図４とは９０°回転した方向、すなわ
ち、多数積層して設けられた凝縮通路３２と蒸発通路３
３とに対して直交する方向に設けることもできる。この
とき、各液捕集板３７は、その下端をそれぞれサイドバ
ー３９の上面や溢流堰３６に固接して設置してもよく、
前記接続板４５等を用いてブロック化したり、通しボル
ト等により一体化したりするなどの適宜な手段を用いて
設置することができる。
【００４５】図５は、本発明の凝縮蒸発器の使用方法の
一例を示す系統図であって、空気液化分離装置の複蒸留
塔の中間に用いられる凝縮蒸発器として、ハードウェイ
フィン構造の液分配手段５１を有する凝縮蒸発器５２の
下方に、本発明の凝縮蒸発器１１を使用した二段式凝縮
蒸発器を用いたものである。なお、前記図１に示した複
式蒸留塔における構成要素と同一の構成要素には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。
一例を示す系統図であって、空気液化分離装置の複蒸留
塔の中間に用いられる凝縮蒸発器として、ハードウェイ
フィン構造の液分配手段５１を有する凝縮蒸発器５２の
下方に、本発明の凝縮蒸発器１１を使用した二段式凝縮
蒸発器を用いたものである。なお、前記図１に示した複
式蒸留塔における構成要素と同一の構成要素には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】このように、本発明の凝縮蒸発器１１を下
段に設置して二段式凝縮蒸発器を形成することにより、
例えば、装置が一時停止した場合、低圧塔１３の蒸留部
の保有液が落下して低圧塔１３の底部に溜り、図に示す
ように、凝縮蒸発器５１，１１は、液化酸素中に浸漬さ
れた状態となる。
段に設置して二段式凝縮蒸発器を形成することにより、
例えば、装置が一時停止した場合、低圧塔１３の蒸留部
の保有液が落下して低圧塔１３の底部に溜り、図に示す
ように、凝縮蒸発器５１，１１は、液化酸素中に浸漬さ
れた状態となる。
【００４７】そして、装置を再起動するために高圧塔１
２に原料空気を導入すると、下段に設けられた本発明の
凝縮蒸発器１１は、前述のように、サーモサイフォン効
果により凝縮蒸発器としての機能を有するので、高圧塔
１２の頂部の窒素ガスが、経路１５を通って凝縮蒸発器
１１の凝縮通路に流入すると、隣接する蒸発通路の液化
酸素と間接熱交換を行って凝縮液化するとともに、低圧
塔１３の下部の液化酸素は、凝縮蒸発器１１の蒸発通路
で蒸発気化し、該通路の上部から上方に導出されるの
で、次第に液化酸素量が減少して規定値となり再起動が
完了する。
２に原料空気を導入すると、下段に設けられた本発明の
凝縮蒸発器１１は、前述のように、サーモサイフォン効
果により凝縮蒸発器としての機能を有するので、高圧塔
１２の頂部の窒素ガスが、経路１５を通って凝縮蒸発器
１１の凝縮通路に流入すると、隣接する蒸発通路の液化
酸素と間接熱交換を行って凝縮液化するとともに、低圧
塔１３の下部の液化酸素は、凝縮蒸発器１１の蒸発通路
で蒸発気化し、該通路の上部から上方に導出されるの
で、次第に液化酸素量が減少して規定値となり再起動が
完了する。
【００４８】このように、従来のハードウェイフィン構
造の液分配手段５１を有する凝縮蒸発器５２と、本発明
の凝縮蒸発器１１の少なくとも１基とを組み合わせて使
用することにより、ハードウェイフィン構造の液分配手
段５１を有する凝縮蒸発器５２を用いた場合でも、装置
の再起動が可能となる。
造の液分配手段５１を有する凝縮蒸発器５２と、本発明
の凝縮蒸発器１１の少なくとも１基とを組み合わせて使
用することにより、ハードウェイフィン構造の液分配手
段５１を有する凝縮蒸発器５２を用いた場合でも、装置
の再起動が可能となる。
【００４９】さらに、通常運転時には、凝縮蒸発器５２
の下部から落下する液化酸素を、凝縮蒸発器１１の蒸発
通路に均等に分配して導入できるので、凝縮蒸発器１１
の熱交換効率も優れたものとなる。
の下部から落下する液化酸素を、凝縮蒸発器１１の蒸発
通路に均等に分配して導入できるので、凝縮蒸発器１１
の熱交換効率も優れたものとなる。
【００５０】また、本発明の凝縮蒸発器は、上述のよう
に、蒸発流体が下方から導出される熱交換器（凝縮蒸発
器）の下部に使用した例の他、蒸留装置における低圧塔
の蒸留部がトレイ式の場合の液化酸素や、低圧塔と高圧
塔とが分割して設置され、ポンプによって低圧塔底部の
液化酸素を循環導入する場合等にも、効果的に使用する
ことができる。
に、蒸発流体が下方から導出される熱交換器（凝縮蒸発
器）の下部に使用した例の他、蒸留装置における低圧塔
の蒸留部がトレイ式の場合の液化酸素や、低圧塔と高圧
塔とが分割して設置され、ポンプによって低圧塔底部の
液化酸素を循環導入する場合等にも、効果的に使用する
ことができる。
【００５１】すなわち、上述のような場合、液化酸素を
均一な状態で導入することが難しいが、このような場合
でも、本発明の凝縮蒸発器の上方に、焼結体，充填物，
多孔板，ハードウェイフィンのいずれか又はこれらの組
み合わせで構成された液分配手段を設けることにより、
蒸留塔の設置レイアウトや蒸留塔の種類に関係なく、本
発明の凝縮蒸発器を用いることができる。また、蒸留装
置が充填塔式である場合においても、前記液分配手段を
本発明の凝縮蒸発器の上方に設けることにより、蒸発流
体を、さらに精密に液分配した状態で凝縮蒸発器に導入
できるので、より効率的に機能させることができる。
均一な状態で導入することが難しいが、このような場合
でも、本発明の凝縮蒸発器の上方に、焼結体，充填物，
多孔板，ハードウェイフィンのいずれか又はこれらの組
み合わせで構成された液分配手段を設けることにより、
蒸留塔の設置レイアウトや蒸留塔の種類に関係なく、本
発明の凝縮蒸発器を用いることができる。また、蒸留装
置が充填塔式である場合においても、前記液分配手段を
本発明の凝縮蒸発器の上方に設けることにより、蒸発流
体を、さらに精密に液分配した状態で凝縮蒸発器に導入
できるので、より効率的に機能させることができる。
【００５２】なお、上記各形態例においては、本発明の
流下液膜式凝縮蒸発器を、空気液化分離装置の複蒸留塔
の中間部に設けられる凝縮蒸発器に用いる場合について
説明したが、本発明の凝縮蒸発器はこれに限定されるも
のではなく、単式蒸留塔の上部に設けられる凝縮蒸発器
や、その他、凝縮流体と蒸発流体とを間接熱交換させる
種々の凝縮蒸発器にも用いることができる。
流下液膜式凝縮蒸発器を、空気液化分離装置の複蒸留塔
の中間部に設けられる凝縮蒸発器に用いる場合について
説明したが、本発明の凝縮蒸発器はこれに限定されるも
のではなく、単式蒸留塔の上部に設けられる凝縮蒸発器
や、その他、凝縮流体と蒸発流体とを間接熱交換させる
種々の凝縮蒸発器にも用いることができる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蒸発流体の蒸発通路への均一な分配を、熱交換器コアの
上方に設けた液捕集板と液溜部と溢流堰とからなる液分
配手段により行うことができるので、熱交換器コアとし
て簡単な構造のものを使用することができ、熱交換器コ
ア等の製作コストを低減できる。さらに、サーモサイフ
ォン効果を利用した熱交換も可能であるという利点を有
している。
蒸発流体の蒸発通路への均一な分配を、熱交換器コアの
上方に設けた液捕集板と液溜部と溢流堰とからなる液分
配手段により行うことができるので、熱交換器コアとし
て簡単な構造のものを使用することができ、熱交換器コ
ア等の製作コストを低減できる。さらに、サーモサイフ
ォン効果を利用した熱交換も可能であるという利点を有
している。
【図１】 本発明の流下液膜式凝縮蒸発器を空気液化分
離装置の複式蒸留塔に適用した一例を示す系統図であ
る。
離装置の複式蒸留塔に適用した一例を示す系統図であ
る。
【図２】 本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の第１形態例
を示す要部の一部断面斜視図である。
を示す要部の一部断面斜視図である。
【図３】 本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の第２形態例
を示す要部の斜視図である。
を示す要部の斜視図である。
【図４】 本発明の流下液膜式凝縮蒸発器の第３形態例
を示す一部断面斜視図である。
を示す一部断面斜視図である。
【図５】 本発明の凝縮蒸発器の使用方法の一例を示す
系統図である。
系統図である。
【図６】 液浸漬式凝縮蒸発器の一例を示す系統図であ
る。
る。
【図７】 液浸漬式凝縮蒸発器内の温度分布の概略を示
す図である。
す図である。
【図８】 流下液膜式凝縮蒸発器の一例を示す系統図で
ある。
ある。
【図９】 流下液膜式凝縮蒸発器内の温度分布の概略を
示す図である。
示す図である。
１１…凝縮蒸発器、１２…高圧塔、１３…低圧塔、２０
…熱交換器コア、２１…液受手段、２２…液分配手段、
３０…凝縮蒸発器、３１…仕切板、３２…凝縮通路、３
３…蒸発通路、３４…熱交換器コア、３５…液溜部、３
６…溢流堰、３７…液捕集板、３７ａ…斜辺部、３８…
液分配手段、３９…サイドバー、４０…液止板、４１…
液受手段、４２…底板、４３…周壁、４４…流入部、４
５…接続板、４６…開口
…熱交換器コア、２１…液受手段、２２…液分配手段、
３０…凝縮蒸発器、３１…仕切板、３２…凝縮通路、３
３…蒸発通路、３４…熱交換器コア、３５…液溜部、３
６…溢流堰、３７…液捕集板、３７ａ…斜辺部、３８…
液分配手段、３９…サイドバー、４０…液止板、４１…
液受手段、４２…底板、４３…周壁、４４…流入部、４
５…接続板、４６…開口
フロントページの続き (72)発明者 林田 茂 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 (72)発明者 橋本 秀之 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 (72)発明者 大家 純一 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 笠野 公一郎 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D047 AA08 AB01 AB02 DA06 DA17
Claims (8)
- 【請求項１】 鉛直方向の仕切板を介して、上下両端が
サイドバーで密閉された凝縮通路と上下両端が開放され
た蒸発通路とを交互に隣接して多数積層したプレートフ
ィン型の熱交換器コアにおける前記凝縮通路の上部側方
からガス状の凝縮流体を導入するとともに、前記蒸発通
路の上方から液状の蒸発流体を流下させ、両流体を前記
仕切板を介して間接熱交換させることにより、前記凝縮
流体を凝縮液化し、前記蒸発流体を蒸発気化する流下液
膜式凝縮蒸発器において、上部サイドバーの上側に、上
方から流下する蒸発流体を貯留し、かつ、貯留された蒸
発流体を均一に整流させた流下液膜として前記蒸発通路
に流下させるための溢流堰を有する液溜部と、前記蒸発
通路の上部開口の上方を覆うように斜め上方に延びる斜
辺部を有し、蒸発通路で蒸発気化した蒸発流体を斜め上
方に案内するとともに、上方から流下する蒸発流体を捕
捉して前記液溜部に導く液捕集板とを備えた液分配手段
を設けたことを特徴とする流下液膜式凝縮蒸発器。 - 【請求項２】 前記液分配手段は、前記液捕集板に捕集
される以外の上方から流下する蒸発流体を捕集する液受
手段を有するとともに、該液受手段に捕集した蒸発流体
を前記液溜部に流入させる流入部を備えていることを特
徴とする請求項１記載の流下液膜式凝縮蒸発器。 - 【請求項３】 前記液溜部を形成するサイドバーの両側
の前記仕切板のいずれか一方を上方に延長して前記堰板
を形成するとともに、他方の仕切板を上方に延長して前
記液捕集板を形成したことを特徴とする請求項１又は２
記載の流下液膜式凝縮蒸発器。 - 【請求項４】 前記液溜部を形成するサイドバーの両側
の前記仕切板を上方に延長して前記堰板を液溜部両側に
それぞれ形成するとともに、前記液捕集板は、所定形状
の板材を前記仕切板と平行な方向に設置して形成したこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の流下液膜式凝縮蒸
発器。 - 【請求項５】 前記液溜部を形成するサイドバーの両側
の前記仕切板を上方に延長して前記堰板を液溜部両側に
それぞれ形成するとともに、前記液捕集板は、所定形状
の板材を前記仕切板と直交する方向に設置して形成した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の流下液膜式凝縮
蒸発器。 - 【請求項６】 前記液捕集板の下端が前記サイドバーの
上面に接して設けられるとともに、その下端部に液溜部
に貯留される蒸発流体の流通を自在にする開口を設けた
ことを特徴とする請求項４又は５記載の流下液膜式凝縮
蒸発器。 - 【請求項７】 前記凝縮流体が、空気液化分離装置にお
ける複式蒸留塔の高圧蒸留塔上部の窒素ガスであり、前
記蒸発流体が、空気液化分離装置における複式蒸留塔の
低圧蒸留塔下部の液化酸素であることを特徴とする請求
項１又は２記載の流下液膜式凝縮蒸発器。 - 【請求項８】 請求項１又は２記載の流下液膜式凝縮蒸
発器の使用方法であって、蒸留装置における充填物又は
多孔板を用いた気液接触手段、あるいは、焼結体，充填
物，多孔板，ハードウェイフィンのいずれか又はこれら
の内２以上を組み合わせて構成された液分配手段、ある
いは、蒸発流体が下方から導出する熱交換器のいずれか
１つの下方に前記流下液膜式凝縮蒸発器を設置すること
を特徴とする流下液膜式凝縮蒸発器の使用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27905298A JP4174109B2 (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27905298A JP4174109B2 (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000111245A true JP2000111245A (ja) | 2000-04-18 |
| JP4174109B2 JP4174109B2 (ja) | 2008-10-29 |
Family
ID=17605738
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27905298A Expired - Fee Related JP4174109B2 (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 流下液膜式凝縮蒸発器及びその使用方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4174109B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007289852A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 蒸発器 |
| JP2009511849A (ja) * | 2005-10-06 | 2009-03-19 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 熱交換器での気化及び／又は凝縮方法 |
| CN109974394A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-05 | 山东京博众诚清洁能源有限公司 | 一种空气分离***及其开工阶段进行积液的方法 |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP27905298A patent/JP4174109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009511849A (ja) * | 2005-10-06 | 2009-03-19 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 熱交換器での気化及び／又は凝縮方法 |
| JP2007289852A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 蒸発器 |
| CN109974394A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-05 | 山东京博众诚清洁能源有限公司 | 一种空气分离***及其开工阶段进行积液的方法 |
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