JPH0684183U - プレートフィン型気液二相流熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通路内で均質な気液二相流体を得ることがで
き、かつプレートフィン型熱交換器の有する強度を損な
うことのない構成からなるプレートフィン型気液二相流
熱交換器の提供。 【構成】 気液二相流体通路で、上部から分配フィン、
伝熱フィンを通って気相流体が流下してくるが、通路幅
方向に横断する溝付きバー１０の位置で、気相流体が鉛
直方向の貫通孔１２を通過する際に、液相流体入口ヘッ
ダータンク６から流入してきた液相流体が水平方向溝１
１から多数の連通孔１３を通過して気相流体と混合され
ながら流下し、通路内で均質な気液二相流体を容易に得
る。 【効果】 溝付きバーは通路のフィン、プレート、サイ
ドバーと一体にろう付け接続されて構造強度が高く高圧
流体にも使用でき、多量の液相流体を注入する場合も一
本の溝付きバーで処理可能であり、鉛直にかつ均等に分
配された気相流体または液相流体に対して直接、液相流
体または気相流体を注入混合するため、気液二相の均質
な混合が確実に達成できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、エチレンプラントなどで使用されるプレートフィン型気液二相流 熱交換器の改良に係り、通路に直交する方向に溝付きバーを挿入配置して通路強 度を低下させない構成とし、溝付きバーには鉛直面に設けた水平方向溝と、鉛直 方向の複数の貫通孔あるいは複数の鉛直方向溝とが溝付きバー内の連通孔にて連 通させて、通路外より水平方向溝に流入する気相又は液相流体と通路内の鉛直方 向の気相又は液相流体とを均質に混合可能にしたプレートフィン型気液二相流熱 交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エチレンプラント、空気分離プラントなどで使用されるプレートフィン型気液 二相流熱交換器は、予め気液分離装置で気体と液体に分離させておいた気液二相 流体を熱交換のため、熱交換器の一方の通路に流入させる際に、別々の入口から 流入させて通路内で混合させ、他方通路の流体と熱交換させる構成からなる。 従って、通路内での気液の混合率が場所によって異なると、安定した熱交換を 得ることができず、生産効率の低下や、さらには過熱あるいは過冷により熱交換 器を損傷することがある。

【０００３】 そこで、均質な気液二相流体を得るために、従来のプレートフィン型熱交換器 では、図６に示す如く、上下方向に気相が流れる当該通路の伝熱フィン３ｃを分 断し、気相流れに直交する方向にインジェクションチューブ５０を挿入し、イン ジェクションチューブ５０に設けられた多数の孔より液相を流入させて、気液の 混合を行う構成が採用されており、さらに、通路のフィン形状を工夫するなど、 均質な混合が行われるように構成していた。

【０００４】 また、特開昭５８−８６３９６号に示されるように、図６に示すインジェクシ ョンチューブに代えて、水平方向のバー部材を配置してバー部材の出口にて気相 と液相を混合する構成が提案されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図６に示す従来の構成は、気相の流れに直接液相を注入するので混合 性にはすぐれているが、強度主体である通路のフィンを分断して挿入配置される ため、同部に高い圧力をかけることができないという問題があった。 また、インジェクションチューブ１本で処理できる量には限界があり、多量の 液相を処理する場合には図６に示すように、複数本の当該チューブを必要とし、 強度低下と共に製作工程が増える問題があった。 一方、バー部材を用いる場合は、上記の強度上の問題は解消されるが、通路の 広がったバー部材の出口にて気相と液相を混合するために、混合性に劣る問題が あった。

【０００６】 この考案は、上述した気液二相流熱交換器の問題を解消し、通路内で均質な気 液二相流体を得ることができ、かつプレートフィン型熱交換器の有する強度を損 なうことのない構成からなるプレートフィン型気液二相流熱交換器の提供を目的 としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は、プレートフィン型熱交換器において、鉛直方向に気相又は液相流 体が流れる通路に、通路に直交する方向に溝付きバーを通路内のフィン間に挿入 配置し、各溝付きバーには一方の鉛直面に設けられた少なくとも１本の水平方向 溝と、鉛直方向の複数本の貫通孔あるいは他方の鉛直面に設けられた鉛直方向の 溝とが溝付きバー内に設けた複数の連通孔にて連通し、通路外より水平方向溝に 流入する気相又は液相流体と通路内の鉛直方向の気相又は液相流体とを混合可能 にしたことを特徴とするプレートフィン型気液二相流熱交換器である。

【０００８】 この考案において、溝付きバーは、通路内の鉛直方向の流体が流れる複数の鉛 直方向の貫通孔を設け、一方の鉛直面に１本または複数本の水平方向溝を設けて 、複数の鉛直方向孔と水平方向溝底とが連通孔にて連通すればよく、例えば、水 平方向溝はコ字溝のほかＶ字溝を採用して水平方向溝底と鉛直方向貫通孔が直接 連通した場合など種々の構成を採用することができ、水平方向溝の本数や貫通孔 の数及び径、連通孔径は処理する流体量に応じて適宜選定するとよい。 また、溝付きバーの２つの鉛直面の一方に、通路内の鉛直方向の流体が流れる 複数の鉛直方向溝を設け、他方の鉛直面に水平方向に少なくとも１本の溝を設け て、複数の鉛直方向溝底と水平方向溝底とが連通孔にて連通する構成を採用する ことができ、実施例に示す構成の他、水平方向溝が複数の場合に各水平方向溝底 と鉛直方向溝底が貫通孔にて連通する構成、Ｖ字溝の水平方向溝底と鉛直方向溝 底が直接連通した場合など種々の構成を採用することができ、また、溝の本数や 連通孔径は処理する流体量に応じて適宜選定することができる。

【０００９】

【作用】

この考案によるプレートフィン型気液二相流熱交換器は、従来のインジェクシ ョンチューブに代えて特定構成の溝付きバーを通路に直交する方向に通路内のフ ィン間に挿入配置し、フィン及びプレートと一体的にろう付け固着できるため、 プレートフィン型熱交換器が有する強度を全く損なうことがない。 また、この考案によるプレートフィン型気液二相流熱交換器は、溝付きバーに は鉛直面に設けた水平方向溝と、鉛直方向の複数の貫通孔あるいは複数の鉛直方 向溝とが溝付きバー内の連通孔にて連通させて、通路外より水平方向溝に流入す る気相又は液相流体が、通路内の鉛直方向の気相又は液相流体に直接注入される ので均質に混合することができ構成であり、各溝の本数や貫通孔径は処理する流 体量に応じて適宜選定できるため、通路内で均質な気液二相流体を容易に得るこ とができる。

【００１０】

【実施例】

図５のＡに示すプレートフィン型気液二相流熱交換器１は、同Ｂに示す冷却媒 体通路２と同Ｃに示す気液二相流体通路３とを交互に積層し、上部に気相流体入 口ヘッダータンク４、上側部に冷却媒体出口ヘッダータンク５と液相流体入口ヘ ッダータンク６、下側部に冷却媒体入口ヘッダータンク７と二相流体出口ヘッダ ータンク８を設けてあり、冷却媒体通路２の冷却媒体が気液二相流体通路３内で 混合された気液二相流体を冷却する構成からなる。 気液二相流体通路３は図１に詳述するように、通路内上部に分配フィン３ａが 配置されて伝熱フィン３ｃに接続され、次いで通路幅方向に溝付きバー１０を配 置し、ハードウェイフィン３ｂ並びにプレート、サイドバー９とろう付け接続さ れている。

【００１１】 溝付きバー１０は図２のＡ，Ｂに示す如く、複数の鉛直方向の貫通孔１２を設 け、図で他方の鉛直面に１本の水平方向溝１１を設けてあり、複数の貫通孔１２ と水平方向溝１１底とがそれぞれ連通孔１３にて連通する構成からなる。 従って、気液二相流体通路３では、上部から分配フィン３ａ、伝熱フィン３ｃ を通って気相流体が流下してくるが、通路３幅方向に横断する溝付きバー１０の 位置で、気相流体が貫通孔１２を通過する際に、液相流体入口ヘッダータンク６ から流入してきた液相流体が水平方向溝１１から多数の連通孔１３を通過して気 相流体と混合されながら流下し、通路内で均質な気液二相流体を容易に得ること ができ、隣接する冷却媒体通路２の冷却媒体にて気液二相流体が冷却される。 また、図２に示す溝付きバー１０の１本の水平方向溝１１を、図３の溝付きバ ー２０に示す如く、３本の水平方向溝２１とすることにより、液相流体の気相流 体への混合をより均質化させるとともに液相量を増加させることができる。

【００１２】 また、図４のＡに示す溝付きバー３０は、図で手前の鉛直面に複数の鉛直方向 溝３２を設け、他方の鉛直面に１本の水平方向溝３１を設けてあり、複数の鉛直 方向溝３２底と水平方向溝３１底とがそれぞれ連通孔３３にて連通する構成から なる。 従って、気液二相流体通路３では、上部から分配フィン３ａ、伝熱フィン３ｃ を通って気相流体が流下してくるが、通路３幅方向に横断する溝付きバー３０の 位置で、気相流体が鉛直方向溝３２を通過する際に、液相流体入口ヘッダータン ク６から流入してきた液相流体が水平方向溝３１から多数の連通孔３３を通過し て鉛直方向溝３２内で気相流体と混合されながら流下し、通路内で均質な気液二 相流体を容易に得ることができる。 また、図４のＡに示す溝付きバー３０の水平方向溝３１に代えて、図４のＢの 溝付きバー４０に示す如く、Ｖ字溝の水平方向溝４１とすることにより、対向鉛 直面に設けた鉛直方向溝４２底への連通孔４３が下方へ傾斜しているため、水平 方向溝４１からの液相流体を鉛直方向溝４２を通過する気相流体の流れに混合さ せる際に流れの乱れを少なくすることができる。

【００１３】

【考案の効果】

この考案によるプレートフィン型気液二相流熱交換器は、実施例に示す如く、 溝付きバーは通路のハードウェイフィン、プレート、サイドバーと一体にろう付 け接続されているため、構造強度が高く、高圧流体にも使用できる。また、多量 の液相流体を注入する場合も一本の溝付きバーで処理可能であり、一体にろう付 け接続するため製造が容易であるため多量の液相流体を扱う熱交換器を安価に提 供できる。さらに、気液二相流体通路内で溝付きバーにより、鉛直にかつ均等に 分配された気相流体または液相流体に対して直接、液相流体または気相流体を注 入混合するため、気液二相の均質な混合が確実に達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による気液二相流体通路内の構成を示
す説明図である。

【図２】Ａ，Ｂはこの考案による溝付きバーの構成を示
す説明図であり、Ａは上面説明図、Ｂは側面説明図であ
る。

【図３】Ａ，Ｂはこの考案による溝付きバーの他の構成
を示す説明図であり、Ａは上面説明図、Ｂは側面説明図
である。

【図４】Ａ，Ｂはこの考案による溝付きバーの他の構成
を示す一部破断斜視説明図である。

【図５】この考案によるプレートフィン型気液二相流熱
交換器の構成を示す説明図であり、Ａは外観説明図、Ｂ
は冷却媒体通路の説明図、Ｃは気液二相流体通路の説明
図である。

【図６】従来の気液二相流体通路内の構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ プレートフィン型気液二相流熱交換器 ２ 冷却媒体通路 ３ 気液二相流体通路 ３ａ 分配フィン ３ｂ ハードウェイフィン ４ 気相流体入口ヘッダータンク ５ 冷却媒体出口ヘッダータンク ６ 液相流体入口ヘッダータンク ７ 冷却媒体入口ヘッダータンク ８ 二相流体出口ヘッダータンク ９ サイドバー １０，２０，３０，４０ 溝付きバー １１，２１，３１，４１ 水平方向溝 １２，２２ 貫通孔 ３２，４２ 鉛直方向溝 １３，２３，３３，４３ 連通孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレートフィン型熱交換器において、鉛
   直方向に気相又は液相流体が流れる通路に、通路に直交
   する方向に溝付きバーを通路内のフィン間に挿入配置
   し、各溝付きバーには一方の鉛直面に設けられた少なく
   とも１本の水平方向溝と、鉛直方向の複数本の貫通孔あ
   るいは他方の鉛直面に設けられた鉛直方向の溝とが溝付
   きバー内に設けた複数の連通孔にて連通し、通路外より
   水平方向溝に流入する気相又は液相流体と通路内の鉛直
   方向の気相又は液相流体とを混合可能にしたことを特徴
   とするプレートフィン型気液二相流熱交換器。