JPH02259386A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH02259386A JPH02259386A JP1081297A JP8129789A JPH02259386A JP H02259386 A JPH02259386 A JP H02259386A JP 1081297 A JP1081297 A JP 1081297A JP 8129789 A JP8129789 A JP 8129789A JP H02259386 A JPH02259386 A JP H02259386A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat exchanger
- gas
- separation means
- liquid separation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
- F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
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。
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、極低温の液化冷媒を蒸発させることにより、
被処理流体である常温程度の温流体を冷却あるいは凝縮
させる熱交換器に関する。
被処理流体である常温程度の温流体を冷却あるいは凝縮
させる熱交換器に関する。
〔従来の技術］
液体酸素の製造等に広く利用されているこの種の熱交換
器では、第３図に示すように、被処理流体である温流体
Ｘが熱交換器本体５０の温流体流通路５１に上方より導
入されて下方に排出される。
器では、第３図に示すように、被処理流体である温流体
Ｘが熱交換器本体５０の温流体流通路５１に上方より導
入されて下方に排出される。
温流体Ｘと熱交換させる液化冷媒Ｙ、は、冷媒流通路５
２に下方より導入される。冷媒流通路５２に下方より導
入された液化冷媒ＹＬは、冷媒流通路５２を上昇する過
程で７！！流体χと熱交換されて気化し、最終的には気
体成分のみの気化冷媒Ｙｖとなって冷媒流通路５２より
上方に排出される。
２に下方より導入される。冷媒流通路５２に下方より導
入された液化冷媒ＹＬは、冷媒流通路５２を上昇する過
程で７！！流体χと熱交換されて気化し、最終的には気
体成分のみの気化冷媒Ｙｖとなって冷媒流通路５２より
上方に排出される。
温流体流通路５１に上方より導入された温流体Ｘは、冷
媒ＹＬ、Ｙ、により冷却されながら温流体流通路５１を
下方へ進み、最終的には、冷媒流通路５２に導入される
液化冷媒ＹＬに近い温度まで冷却される。
媒ＹＬ、Ｙ、により冷却されながら温流体流通路５１を
下方へ進み、最終的には、冷媒流通路５２に導入される
液化冷媒ＹＬに近い温度まで冷却される。
［発明が解決しようとする課題］
このような熱交換器においては、冷媒の入口からＤＥＷ
ＰＯＩＮＴと呼ばれる蒸発終了点までの間では、熱交
換器本体を構成するメタルのうち両流体に接する部分の
温度は、温流体による加熱よりも気液混和状態の冷媒に
よる冷却が支配的であり、その冷媒温度に近いほぼ一定
温度に保持される。一方、蒸発終了点以降の気化冷媒域
では、同メタル温度は両流体間の伝熱状態により決まる
中間的な温度となる。その結果、気液混和状態の冷媒に
よる強冷却から気化冷媒による緩冷却に移行する液化冷
媒の蒸発終了点では、メタル温度が急激に上昇し、大き
な温度差が生じる。
ＰＯＩＮＴと呼ばれる蒸発終了点までの間では、熱交
換器本体を構成するメタルのうち両流体に接する部分の
温度は、温流体による加熱よりも気液混和状態の冷媒に
よる冷却が支配的であり、その冷媒温度に近いほぼ一定
温度に保持される。一方、蒸発終了点以降の気化冷媒域
では、同メタル温度は両流体間の伝熱状態により決まる
中間的な温度となる。その結果、気液混和状態の冷媒に
よる強冷却から気化冷媒による緩冷却に移行する液化冷
媒の蒸発終了点では、メタル温度が急激に上昇し、大き
な温度差が生じる。
また一方、使用方法、脈動等により冷媒の流量変動が激
しく起こる場合があり、この場合冷媒の流量変動にとも
なって液化冷媒の蒸発終了点が流体流れ方向で変動する
。この蒸発終了点変動により、両流体に接する部分のメ
タルは蒸発終了点近傍において大きな温度差の付加、解
消を繰り返し受ける。その結果、熱交換器内部には熱応
力が繰り返し発生し、ついには疲労破壊が生じる。
しく起こる場合があり、この場合冷媒の流量変動にとも
なって液化冷媒の蒸発終了点が流体流れ方向で変動する
。この蒸発終了点変動により、両流体に接する部分のメ
タルは蒸発終了点近傍において大きな温度差の付加、解
消を繰り返し受ける。その結果、熱交換器内部には熱応
力が繰り返し発生し、ついには疲労破壊が生じる。
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、
運転条件が様々に変動しても熱応力が発生しない熱交換
器の提供を目的とする。
運転条件が様々に変動しても熱応力が発生しない熱交換
器の提供を目的とする。
（課題を解決するための手段〕
本発明の熱交換器は、冷媒の蒸発により温流体を冷却ま
たは凝縮させる熱交換器であって、温流体を上方から下
方に流通させ、これと熱交換させる冷媒の流通路が少な
くとも上下２段に分割された熱交換器本体と、該熱交換
器本体に付設されて冷媒の気液分離を行なう気液分離手
段と、該気液分離手段に導入された冷媒の液体成分を前
記熱交換器本体の下段冷媒流通路に下方より導入し、そ
の上方より導出される冷媒を前記気液分離手段に還流さ
せる下段用冷媒回路と、前記気液分離手段から冷媒の気
体成分を前記熱交換器本体の上段冷媒流通路に下方より
導入して上方より排出させる上段用冷媒回路とを備えて
いる。
たは凝縮させる熱交換器であって、温流体を上方から下
方に流通させ、これと熱交換させる冷媒の流通路が少な
くとも上下２段に分割された熱交換器本体と、該熱交換
器本体に付設されて冷媒の気液分離を行なう気液分離手
段と、該気液分離手段に導入された冷媒の液体成分を前
記熱交換器本体の下段冷媒流通路に下方より導入し、そ
の上方より導出される冷媒を前記気液分離手段に還流さ
せる下段用冷媒回路と、前記気液分離手段から冷媒の気
体成分を前記熱交換器本体の上段冷媒流通路に下方より
導入して上方より排出させる上段用冷媒回路とを備えて
いる。
〔作 用］
本発明の熱交換器では、熱交換器本体の冷媒流通路が上
下２段の独立した流通路に分割され、気）色分離手段よ
り下段用冷媒回路を通じて下段冷媒流通路に安定して液
化冷媒が供給されるので、冷媒の流量変動にかかわらず
下段冷媒流通路全体を液化冷媒の蒸発域に保持すること
ができる。その結果、両流体に接する部分のメタル温度
の変動を防止できる。
下２段の独立した流通路に分割され、気）色分離手段よ
り下段用冷媒回路を通じて下段冷媒流通路に安定して液
化冷媒が供給されるので、冷媒の流量変動にかかわらず
下段冷媒流通路全体を液化冷媒の蒸発域に保持すること
ができる。その結果、両流体に接する部分のメタル温度
の変動を防止できる。
［実施例］
以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明を実施した熱交ＩＡ器の一例を示すフロ
ーシートである。
ーシートである。
熱交換器本体１０は、プレートフィン型であり、上方か
ら下方へ連続した温流体流通路１１を有する。温流体流
通路１１に並設される冷媒流通路１２は、上段冷媒流通
路１２ａと下段冷媒流通路６５ｂとに２分割され、それ
ぞれは上下方向で連続した冷媒流通路を形成している。
ら下方へ連続した温流体流通路１１を有する。温流体流
通路１１に並設される冷媒流通路１２は、上段冷媒流通
路１２ａと下段冷媒流通路６５ｂとに２分割され、それ
ぞれは上下方向で連続した冷媒流通路を形成している。
このような熱交換器本体１０は、例えば２個の熱交換器
を上下方向に組み合せ、温流体流通路を相互に接続する
ことで構成できる。上段冷媒流通路１２ａの高さと、下
段冷媒流通路１２ｂの高さは、各ノアの伝熱性能面から
決定され、下段冷媒流通路１２ｂを常に蒸発域に保持す
るよう設定される。
を上下方向に組み合せ、温流体流通路を相互に接続する
ことで構成できる。上段冷媒流通路１２ａの高さと、下
段冷媒流通路１２ｂの高さは、各ノアの伝熱性能面から
決定され、下段冷媒流通路１２ｂを常に蒸発域に保持す
るよう設定される。
気液分離手段２０は、サーモサイホンドラムからなり、
熱交換器本体ｌＯの側方に並設されている。気液分離手
段２０にはその上下方向中間部より液化冷媒Ｙが冷媒導
入路２１を通じて流入するようになっている。気液分離
手段２０を熱交換器本体１０の冷媒流通路１２に接続す
る回路は、下段用冷媒回路３０と、上段冷媒回路４０と
からなる。下段用冷媒回路３０は、気液分離手段２０の
底部より液化冷媒Ｙを導出して下段冷媒流通路１２ｂに
下端より供給する冷媒導入路３１と、下段冷媒流通路１
２ｂの上端より環気混相状態の冷媒ＹＬ ＋ｙ、を導出
して気液分離手段２０に上下方向中間より還流させる冷
媒還流路３２とを備えている。上段用冷媒回路４０は、
気液分離手段２０の頂部より気化冷媒ｙを導出して上段
冷媒流通路１２ａに下端より導入するようになっている
。
熱交換器本体ｌＯの側方に並設されている。気液分離手
段２０にはその上下方向中間部より液化冷媒Ｙが冷媒導
入路２１を通じて流入するようになっている。気液分離
手段２０を熱交換器本体１０の冷媒流通路１２に接続す
る回路は、下段用冷媒回路３０と、上段冷媒回路４０と
からなる。下段用冷媒回路３０は、気液分離手段２０の
底部より液化冷媒Ｙを導出して下段冷媒流通路１２ｂに
下端より供給する冷媒導入路３１と、下段冷媒流通路１
２ｂの上端より環気混相状態の冷媒ＹＬ ＋ｙ、を導出
して気液分離手段２０に上下方向中間より還流させる冷
媒還流路３２とを備えている。上段用冷媒回路４０は、
気液分離手段２０の頂部より気化冷媒ｙを導出して上段
冷媒流通路１２ａに下端より導入するようになっている
。
熱交換器本体ｌＯの温流体流通路１１に流す温流体とし
ては、酸素、ハイドロカーボン等を挙げることができる
。また、気液分離手段２０を通じて熱交換器本体ｌＯの
冷媒流通路１２に流通させ・る冷媒としては、アルゴン
、酸素、プロパン、エチレン等を挙げることができる。
ては、酸素、ハイドロカーボン等を挙げることができる
。また、気液分離手段２０を通じて熱交換器本体ｌＯの
冷媒流通路１２に流通させ・る冷媒としては、アルゴン
、酸素、プロパン、エチレン等を挙げることができる。
このような熱交換器では、次のようにして温流体の冷却
あるいは凝縮が行われる。
あるいは凝縮が行われる。
熱交換器１０の温流体流通路１１に上方から下方へ温流
体Ｘを流通させる一方で、気液分離手段２０に液化冷媒
ＹＬを冷媒導入路２１より供給する。気液分離手段２０
の中の冷媒の液体成分である液化冷媒ＹＬは、下段用冷
媒回路３０の冷媒導入路３１を通じて熱交換器本体ｌＯ
の下段冷媒流通路１２ｂに下方より導入される。導入さ
れた液化冷媒ＹＬは、下段冷媒流通路２１ｂを上昇する
過程で、温流体流通路１１を下降する温流体Ｘと向流的
に熱交換されて気化する。下段冷媒流路１２ｂは、運転
条件に関係なく蒸発域に保持されるようになっているの
で、その上端の冷媒出口からは気液混和状態の冷媒ＹＬ
＋Ｙ、が流出し、冷媒還流路３２を通じて気液分離手段
２０に流入する。
体Ｘを流通させる一方で、気液分離手段２０に液化冷媒
ＹＬを冷媒導入路２１より供給する。気液分離手段２０
の中の冷媒の液体成分である液化冷媒ＹＬは、下段用冷
媒回路３０の冷媒導入路３１を通じて熱交換器本体ｌＯ
の下段冷媒流通路１２ｂに下方より導入される。導入さ
れた液化冷媒ＹＬは、下段冷媒流通路２１ｂを上昇する
過程で、温流体流通路１１を下降する温流体Ｘと向流的
に熱交換されて気化する。下段冷媒流路１２ｂは、運転
条件に関係なく蒸発域に保持されるようになっているの
で、その上端の冷媒出口からは気液混和状態の冷媒ＹＬ
＋Ｙ、が流出し、冷媒還流路３２を通じて気液分離手段
２０に流入する。
気液分離手段２０に流入した冷媒ＹＬ ＋Ｙ、はここで
気体成分Ｙｖと液体成分ＹＬとに分離される。
気体成分Ｙｖと液体成分ＹＬとに分離される。
以上のようにして下段冷媒流通路１２ｂに冷媒ＹＬが循
環される一方で、上段冷媒流通路１２ａには、気液分離
手段２０から上段用冷媒回路４０を通じて下段冷媒流通
路１２ｂで気化した気化冷媒Ｙνが下方より導入されて
上方に排出される。
環される一方で、上段冷媒流通路１２ａには、気液分離
手段２０から上段用冷媒回路４０を通じて下段冷媒流通
路１２ｂで気化した気化冷媒Ｙνが下方より導入されて
上方に排出される。
上段冷媒流通路１２ａに導入された気化冷媒Ｙ。
は、ここを上昇する過程で、温流体流通路１１を下降す
る温流体と向流的に熱交換されて加熱される。その結果
、温流体流通路１１に上方より導入された温流体Ｘは、
先ず気化冷媒Ｙｖにより冷却され、次いで気液混合相の
冷媒ＹＬ＋Ｙ、により冷却され、熱交換器本体’１０よ
り流出する。
る温流体と向流的に熱交換されて加熱される。その結果
、温流体流通路１１に上方より導入された温流体Ｘは、
先ず気化冷媒Ｙｖにより冷却され、次いで気液混合相の
冷媒ＹＬ＋Ｙ、により冷却され、熱交換器本体’１０よ
り流出する。
第２図は熱交換器本体における温流体、冷媒および両流
体に接するメタルの流体流れ方向における温度変化状況
を、冷媒流量が変化した場合について従来の熱交換器と
比較して掘端化して示したグラフである。
体に接するメタルの流体流れ方向における温度変化状況
を、冷媒流量が変化した場合について従来の熱交換器と
比較して掘端化して示したグラフである。
第３図に示す従来の熱交換器では、前述したように、運
転条件変動にともなう冷媒流量変化により、液化冷媒の
蒸発終了点が冷媒流れ方向で時々刻々変化する。蒸発終
了点の流れ方向位置を高さで表わしてＡ→Ｂ−＋Ｃ（Ａ
＜Ｂ＜Ｃ）に変化した場合を想定すると、Ａ、Ｂ、Ｃの
各位置では、温流体、冷媒およびメタルの流体流れ方向
における温度変化状況は次のようになる。
転条件変動にともなう冷媒流量変化により、液化冷媒の
蒸発終了点が冷媒流れ方向で時々刻々変化する。蒸発終
了点の流れ方向位置を高さで表わしてＡ→Ｂ−＋Ｃ（Ａ
＜Ｂ＜Ｃ）に変化した場合を想定すると、Ａ、Ｂ、Ｃの
各位置では、温流体、冷媒およびメタルの流体流れ方向
における温度変化状況は次のようになる。
温流体温度Ｈの流体流れ方向における変化は、蒸発終了
点の位置変動に関係なく上方（第２図右側）の入口温度
Ｈ８を起点にして下方（第２図左側）の出口に向けて漸
次温度が低下して行くものとなり、出口温度Ｈ０となる
。
点の位置変動に関係なく上方（第２図右側）の入口温度
Ｈ８を起点にして下方（第２図左側）の出口に向けて漸
次温度が低下して行くものとなり、出口温度Ｈ０となる
。
液化冷媒の蒸発終了点がＡ位置の場合には、その冷媒温
度りは下方（第２図左側）の冷媒入口からＡ位置まで一
定の飽和温度に保持され、Ａ位置から上方（第２図右側
）の冷媒出口に近づくにつれて上昇し、その変化はＤ０
→ＤＡ、→Ｄ Ａ ｚで示されている。熱交換器本体を
構成するメタルの温度Ｍは、冷媒入口から八位置までは
冷媒による冷却が支配的で、上記飽和温度よりやや高い
１話度でほぼ一定に保持される。その結果として、冷媒
が蒸発を終了するＡ位置では、冷媒温度と温流体温度と
のほぼ中間温度までは急激にメタル温度が上昇し、この
位置から冷媒出口までは気化冷媒の温度上昇にほぼ対応
してメタル温度が上昇する。
度りは下方（第２図左側）の冷媒入口からＡ位置まで一
定の飽和温度に保持され、Ａ位置から上方（第２図右側
）の冷媒出口に近づくにつれて上昇し、その変化はＤ０
→ＤＡ、→Ｄ Ａ ｚで示されている。熱交換器本体を
構成するメタルの温度Ｍは、冷媒入口から八位置までは
冷媒による冷却が支配的で、上記飽和温度よりやや高い
１話度でほぼ一定に保持される。その結果として、冷媒
が蒸発を終了するＡ位置では、冷媒温度と温流体温度と
のほぼ中間温度までは急激にメタル温度が上昇し、この
位置から冷媒出口までは気化冷媒の温度上昇にほぼ対応
してメタル温度が上昇する。
その変化はＭ０→ＭＡ、→Ｍ Ａ ２→ＭＡ、で表わさ
れている。Ａ位置でのメタル温度差ΔＭＡは大きいが、
この温度差ΔＭＡが常に同一場所にあれば問題は生じな
い。
れている。Ａ位置でのメタル温度差ΔＭＡは大きいが、
この温度差ΔＭＡが常に同一場所にあれば問題は生じな
い。
しかし、従来の熱交換器では液化冷媒の蒸発終了点が移
動する。蒸発終了点がＡ位置からＢ（ｉ２置に移動する
と、この場合の冷媒温度りの流体流れ方向における変化
はＤ０→ＤＡ、 、−＋ＤＢ、→ＤＢ。
動する。蒸発終了点がＡ位置からＢ（ｉ２置に移動する
と、この場合の冷媒温度りの流体流れ方向における変化
はＤ０→ＤＡ、 、−＋ＤＢ、→ＤＢ。
になり、これにともなってメタル温度Ｍの変化はＭ０→
ＭＡ、→→ＭＢ、→ＭＢ２→ＭＢ、になる。
ＭＡ、→→ＭＢ、→ＭＢ２→ＭＢ、になる。
その結果、人位置でのメタル温度差はΔＭＡから０に激
減する。液化冷媒の蒸発終了点がＢ位置からＣ位置に移
動した場合には、Ｂ位置でのメタル温度差はΔＭＢから
０に激減する。Ｗ発終了点がＣ位置にある場合の冷媒温
度りの変化はＤ０→ＤＡ、→ＤＢ、→Ｄ Ｃ＋→ＤＣ，
、メタル温度Ｍの変化はＭ０→ＭＡ、→ＭＢ、→ＭＣ，
→ＭＣ。
減する。液化冷媒の蒸発終了点がＢ位置からＣ位置に移
動した場合には、Ｂ位置でのメタル温度差はΔＭＢから
０に激減する。Ｗ発終了点がＣ位置にある場合の冷媒温
度りの変化はＤ０→ＤＡ、→ＤＢ、→Ｄ Ｃ＋→ＤＣ，
、メタル温度Ｍの変化はＭ０→ＭＡ、→ＭＢ、→ＭＣ，
→ＭＣ。
→ＭＣ３でそれぞれ表わされている。蒸発終了点がＣ位
置からＢ位置、Ａ位置にもどった場合には、Ｂ位置、Ａ
位置のメタルに再び大きな温度差ΔＭＢ、ΔＭＡが付加
される。
置からＢ位置、Ａ位置にもどった場合には、Ｂ位置、Ａ
位置のメタルに再び大きな温度差ΔＭＢ、ΔＭＡが付加
される。
従来の熱交換器で熱応力による疲労破壊が生しるのは、
大きなメタル温度差が蒸発終了点の移動にともなって頻
繁に発生、解消するのが主因になっている。
大きなメタル温度差が蒸発終了点の移動にともなって頻
繁に発生、解消するのが主因になっている。
一方、本発明を実施した第１図の熱交換器では、熱交換
器本体１０の下段冷媒流通路１２ｂが常時蒸発域とされ
、上段冷媒流通路１２ａに常時気化冷媒が流れる。これ
により、下段冷媒流通路１２ｂの上端に位置する気液混
和冷媒の出口のメタル温度は常にほぼ一定に保たれる。
器本体１０の下段冷媒流通路１２ｂが常時蒸発域とされ
、上段冷媒流通路１２ａに常時気化冷媒が流れる。これ
により、下段冷媒流通路１２ｂの上端に位置する気液混
和冷媒の出口のメタル温度は常にほぼ一定に保たれる。
今この位置を第２図のＢとすれば、従来の熱交換器で蒸
発終了点がＢに位置するような運転条件と同様に冷媒温
度りの変化はＤ０→ＤＡ、→ＤＢ、→Ｄ Ｂ ｚになり
、メタル温度Ｍの変化はＭ０→Ｍ入、→ＭＢ、−＝ＭＢ
２→ＭＢ、にそれぞれなる。その結果、上記境界部分に
メタル温度差ΔＭＢが生じる。
発終了点がＢに位置するような運転条件と同様に冷媒温
度りの変化はＤ０→ＤＡ、→ＤＢ、→Ｄ Ｂ ｚになり
、メタル温度Ｍの変化はＭ０→Ｍ入、→ＭＢ、−＝ＭＢ
２→ＭＢ、にそれぞれなる。その結果、上記境界部分に
メタル温度差ΔＭＢが生じる。
流量変動を生じ、従来の熱交換器ならば蒸発終了点がＡ
に位置するような変動が起こった場合でも、気液分離手
段２０に貯えられた液化冷媒及びサーモサイフオン流動
方式により冷媒入口からＢ位置までの間は、流量変動に
関係なく蒸発域に保持されるので、下段冷媒流通路１２
ｂでの冷媒温ｒＢおよびメタル温度Ｍは、それぞれＤ０
→ＤＡ→ＤＢ＋ Ｍｏ→ＭＡ、−ＭＢ、のまま保持さ
れ、したがってＢ位置のメタルには温度差ΔＭＢが付与
されたままになる。冷媒温度りおよびメタル温［Ｍが変
化するのは、Ｂ位置から冷媒出口までの間であり、この
間で冷媒温度りの流体流通方向における変化はＤＢｌ→
ＤＢ、からＤ Ｂ ＋→ＤＡになり、メタル温度Ｍの変
化はＭＢ２→ＭＢ、からＭＢ２→ＭＡになる。また従来
の熱交換器ならば蒸発終了点がＣに位置するような変動
が起こった場合にも、Ｂ位置におけるメタル温度差ΔＭ
Ｂに変化はなく、Ｂ位置から冷媒出口までの間でだけ冷
媒温度りの変化がＤＢ、−＋ＤＣになり、メタル温度Ｍ
の変化がＭＢ、→ＭＣになる。
に位置するような変動が起こった場合でも、気液分離手
段２０に貯えられた液化冷媒及びサーモサイフオン流動
方式により冷媒入口からＢ位置までの間は、流量変動に
関係なく蒸発域に保持されるので、下段冷媒流通路１２
ｂでの冷媒温ｒＢおよびメタル温度Ｍは、それぞれＤ０
→ＤＡ→ＤＢ＋ Ｍｏ→ＭＡ、−ＭＢ、のまま保持さ
れ、したがってＢ位置のメタルには温度差ΔＭＢが付与
されたままになる。冷媒温度りおよびメタル温［Ｍが変
化するのは、Ｂ位置から冷媒出口までの間であり、この
間で冷媒温度りの流体流通方向における変化はＤＢｌ→
ＤＢ、からＤ Ｂ ＋→ＤＡになり、メタル温度Ｍの変
化はＭＢ２→ＭＢ、からＭＢ２→ＭＡになる。また従来
の熱交換器ならば蒸発終了点がＣに位置するような変動
が起こった場合にも、Ｂ位置におけるメタル温度差ΔＭ
Ｂに変化はなく、Ｂ位置から冷媒出口までの間でだけ冷
媒温度りの変化がＤＢ、−＋ＤＣになり、メタル温度Ｍ
の変化がＭＢ、→ＭＣになる。
以上のようにして大きなメタル温度差の生しる部分がＢ
位置に固定され、またその温度差も固定される結果、疲
労破壊につながるような熱応力の繰り返し発生はな（な
る。
位置に固定され、またその温度差も固定される結果、疲
労破壊につながるような熱応力の繰り返し発生はな（な
る。
なお、運転条件変動にともなうＢ位置と冷媒出口との間
での温度変化は、連続した温度変化で急激な温度差をと
もなうものでなはいので、疲労破壊につながらない。こ
れは、この間で温流体流通路および冷媒流通路のいずれ
にも気体が流れ、気体間のおだやかな熱交換が進行して
いることによる。
での温度変化は、連続した温度変化で急激な温度差をと
もなうものでなはいので、疲労破壊につながらない。こ
れは、この間で温流体流通路および冷媒流通路のいずれ
にも気体が流れ、気体間のおだやかな熱交換が進行して
いることによる。
本発明の熱交換器は、液化冷媒の蒸発域を流体流れ方向
の特定区域に強制的に固定し、蒸発終了点に生じろ大き
な温度差部分が他の部分に移動しないようにすることに
より、熱交換器本体内における熱応力の繰り返し発生を
なくし、熱交換器本体を疲労破壊から効果的に保護する
。
の特定区域に強制的に固定し、蒸発終了点に生じろ大き
な温度差部分が他の部分に移動しないようにすることに
より、熱交換器本体内における熱応力の繰り返し発生を
なくし、熱交換器本体を疲労破壊から効果的に保護する
。
第１図は本発明を実施した熱交ｌ！ａ器の一例を示すフ
ローソート、第２図は温流体、冷媒およびメタル温度の
流体流れ方向における変化を、冷媒流量が変化した場合
について示したグラフ、第３図は従来の熱交換器の模式
図である。 ｌＯ；熱交換器本体、ｌｌ：温流体流通路、１２：冷媒
流通路、１２ａ ＋上段冷媒流通路、１２ｂ：下段冷媒
流通路、２０ ：％液分離手段、３０゜上段用冷媒回路
、４０：下段用冷媒回路、Ｘ：温流体、ＹＬ −液化冷
媒、Ｙ、；気化冷媒。 第 図 箪 図 流体流通方向位置 ＹＬ 手続補正書帽釦 平成１年５月９日 特許庁長官 吉 １）文 毅 殿 ン１、事件の
表示 平成 １年特許願第８１２９７号 ２、発明の名称 熱交換器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 尼崎市西長洲本通２丁目６番地名 称
住友精密工業株式会社 代表者 關 暢 四 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）明細書第５頁第１９行から２０行「６５ｂ」とあ
るを「１２ｂ」と補正します。 （２）同第６頁１１行 「Ｙ」とあるを’ＹＬ Ｊと補正します。 （３）同第７頁２行 「ｙ」とあるを’ＹｖＪと補正します。 以 上 号 樽） １１″″
ローソート、第２図は温流体、冷媒およびメタル温度の
流体流れ方向における変化を、冷媒流量が変化した場合
について示したグラフ、第３図は従来の熱交換器の模式
図である。 ｌＯ；熱交換器本体、ｌｌ：温流体流通路、１２：冷媒
流通路、１２ａ ＋上段冷媒流通路、１２ｂ：下段冷媒
流通路、２０ ：％液分離手段、３０゜上段用冷媒回路
、４０：下段用冷媒回路、Ｘ：温流体、ＹＬ −液化冷
媒、Ｙ、；気化冷媒。 第 図 箪 図 流体流通方向位置 ＹＬ 手続補正書帽釦 平成１年５月９日 特許庁長官 吉 １）文 毅 殿 ン１、事件の
表示 平成 １年特許願第８１２９７号 ２、発明の名称 熱交換器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 尼崎市西長洲本通２丁目６番地名 称
住友精密工業株式会社 代表者 關 暢 四 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）明細書第５頁第１９行から２０行「６５ｂ」とあ
るを「１２ｂ」と補正します。 （２）同第６頁１１行 「Ｙ」とあるを’ＹＬ Ｊと補正します。 （３）同第７頁２行 「ｙ」とあるを’ＹｖＪと補正します。 以 上 号 樽） １１″″
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、冷媒の蒸発により温流体を冷却または凝縮させる熱
交換器であって、温流体を上方から下方に流通させ、こ
れと熱交換させる冷媒の流通路が少なくとも上下２段に
分割された熱交換器本体と、該熱交換器本体に付設され
て冷媒の気液分離を行なう気液分離手段と、該気液分離
手段に導入された冷媒の液体成分を前記熱交換器本体の
下段冷媒流通路に下方より導入し、その上方より導出さ
れる冷媒を前記気液分離手段に還流させる下段用冷媒回
路と、前記気液分離手段から冷媒の気体成分を前記熱交
換器本体の上段冷媒流通路に下方より導入して上方より
排出させる上段用冷媒回路とを備えていることを特徴と
する熱交換器。 ２、気液分離手段をサーモサイフォンドラムとなし、下
段冷媒通路から排出する冷媒を常に気液混相流とするよ
うにした請求項１に記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081297A JPH02259386A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1081297A JPH02259386A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259386A true JPH02259386A (ja) | 1990-10-22 |
| JPH0531074B2 JPH0531074B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=13742458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1081297A Granted JPH02259386A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02259386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0942811A (ja) * | 1994-10-27 | 1997-02-14 | Ontec Ltd | リキッドアイスの連続的製造方法及び装置 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1081297A patent/JPH02259386A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0942811A (ja) * | 1994-10-27 | 1997-02-14 | Ontec Ltd | リキッドアイスの連続的製造方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0531074B2 (ja) | 1993-05-11 |
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Legal Events
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