JPH10253286A - 熱交換器用デストリビュータ - Google Patents
熱交換器用デストリビュータInfo
- Publication number
- JPH10253286A JPH10253286A JP9059643A JP5964397A JPH10253286A JP H10253286 A JPH10253286 A JP H10253286A JP 9059643 A JP9059643 A JP 9059643A JP 5964397 A JP5964397 A JP 5964397A JP H10253286 A JPH10253286 A JP H10253286A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributor
- heat exchanger
- fluid
- pressure
- plates
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000011842 Serrate-Jagged Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010036039 Serrate-Jagged Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
- F28F9/0268—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box in the form of multiple deflectors for channeling the heat exchange medium
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
- F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
-
- 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
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/08—Fins with openings, e.g. louvers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
- F28F2250/108—Particular pattern of flow of the heat exchange media with combined cross flow and parallel flow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コルゲートフィン型熱交換器用のデストリビ
ュータにおいて、特に該デストリビュータにおける流体
の流れ抵抗を抑え、熱交換器全体としての流体の圧ス損
失を低減し得る様なデストリビュータを提供すること。 【解決手段】 コルゲートフィン型熱交換器における流
体の出口部または入口部に配置されるデストリビュータ
であって、各プレートの間に、流体の通過空間をに残し
て複数本の支柱を、好ましくはコルゲートフィン型熱交
換器の熱交換部を構成するコルゲートフィン部における
コルゲートピッチの３〜１５倍のピッチで組み付ける。
ュータにおいて、特に該デストリビュータにおける流体
の流れ抵抗を抑え、熱交換器全体としての流体の圧ス損
失を低減し得る様なデストリビュータを提供すること。 【解決手段】 コルゲートフィン型熱交換器における流
体の出口部または入口部に配置されるデストリビュータ
であって、各プレートの間に、流体の通過空間をに残し
て複数本の支柱を、好ましくはコルゲートフィン型熱交
換器の熱交換部を構成するコルゲートフィン部における
コルゲートピッチの３〜１５倍のピッチで組み付ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コルゲートフィン
型熱交換器用のデストリビュータに関し、特に該デスト
リビュータにおける流体の流れ抵抗を抑え、熱交換器全
体としての流体の圧力損失を低減し得る様に改善された
デストリビュータに関し、このデストリビュータは、例
えば空気分離設備における戻りガスと原料圧縮空気との
熱交換を行なう為に用いられる主熱交換器用のデストリ
ビュータ等として有効に活用できる。従って以下の説明
では、その一例として空気分離設備に設けられる主熱交
換器に適用する場合を主体にして説明を進めるが、本発
明はこれに限定される訳ではなく、後述する様な圧損低
減効果を有効に生かして他の熱交換器にも同様に適用す
ることができる。
型熱交換器用のデストリビュータに関し、特に該デスト
リビュータにおける流体の流れ抵抗を抑え、熱交換器全
体としての流体の圧力損失を低減し得る様に改善された
デストリビュータに関し、このデストリビュータは、例
えば空気分離設備における戻りガスと原料圧縮空気との
熱交換を行なう為に用いられる主熱交換器用のデストリ
ビュータ等として有効に活用できる。従って以下の説明
では、その一例として空気分離設備に設けられる主熱交
換器に適用する場合を主体にして説明を進めるが、本発
明はこれに限定される訳ではなく、後述する様な圧損低
減効果を有効に生かして他の熱交換器にも同様に適用す
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】空気を窒素ガスと酸素ガスに分離する空
気分離法は、製鉄、化学、電子工業等の広範な分野で使
用されている。この様な空気分離法については、分離効
率の向上、ランニングコストの低下、操業安定性の向上
等を目的として様々の研究が進められている。
気分離法は、製鉄、化学、電子工業等の広範な分野で使
用されている。この様な空気分離法については、分離効
率の向上、ランニングコストの低下、操業安定性の向上
等を目的として様々の研究が進められている。
【０００３】図１は、公知の空気分離設備を例示するフ
ロー図である。原料空気は、エアフィルタ１、原料空気
圧縮機２、冷却器３等を経て所望の圧力、温度、湿度の
空気（以下、圧縮空気ということがある）とされ、モレ
キュラシーブ吸着器６へ導かれる。図のモレキュラシー
ブ吸着器６は２基１対の切換え方式であり、該吸着器６
内では、ゼオライト等の吸着作用によって上記圧縮空気
中の水分、炭酸ガス、炭化水素ガス等がほゞ完全に除去
される。上記吸着器６から管路６ａを通して導出された
圧縮空気は、主熱交換器７へ導かれ、後述する戻りガス
との熱交換によって液化点付近まで冷却され、精留塔８
の下塔８ａ下部へ導入される。
ロー図である。原料空気は、エアフィルタ１、原料空気
圧縮機２、冷却器３等を経て所望の圧力、温度、湿度の
空気（以下、圧縮空気ということがある）とされ、モレ
キュラシーブ吸着器６へ導かれる。図のモレキュラシー
ブ吸着器６は２基１対の切換え方式であり、該吸着器６
内では、ゼオライト等の吸着作用によって上記圧縮空気
中の水分、炭酸ガス、炭化水素ガス等がほゞ完全に除去
される。上記吸着器６から管路６ａを通して導出された
圧縮空気は、主熱交換器７へ導かれ、後述する戻りガス
との熱交換によって液化点付近まで冷却され、精留塔８
の下塔８ａ下部へ導入される。
【０００４】下塔８ａに導入された圧縮空気は、下塔８
ａ内を上昇しつつ精留分離され、下塔８ａ上部からは低
沸点の窒素リッチ液（液体窒素）９として取り出され、
一方下部においては高沸点の酸素リッチ液１０が貯留さ
れる（以下粗留工程ということがある）。上部の窒素リ
ッチガスは管路１３によって主凝縮器８ｂへ導かれ、こ
こで液化されて管路１４を下降し下塔８ａ上部へ戻る。
下塔８ａ上部の窒素リッチ液は、管路１５により過冷却
器１２を経て上塔８ｃの頂部へ導かれる。
ａ内を上昇しつつ精留分離され、下塔８ａ上部からは低
沸点の窒素リッチ液（液体窒素）９として取り出され、
一方下部においては高沸点の酸素リッチ液１０が貯留さ
れる（以下粗留工程ということがある）。上部の窒素リ
ッチガスは管路１３によって主凝縮器８ｂへ導かれ、こ
こで液化されて管路１４を下降し下塔８ａ上部へ戻る。
下塔８ａ上部の窒素リッチ液は、管路１５により過冷却
器１２を経て上塔８ｃの頂部へ導かれる。
【０００５】一方上記酸素リッチ液１０は、管路２５か
ら過冷却器１２を経て上塔８ｃの中段へ導かれる。また
下塔８ａの中段からは、粗留工程中期の液体窒素が管路
１１から過冷却器１２を経て上塔８ｃの上段へ導かれ
る。この様に上塔８ｃの中段、上段及び頂部から導入さ
れて上塔８ｃ内を降下する低温の液体窒素及び酸素リッ
チ液１０は、上塔８ｃ内を上昇するガスとの間で物質移
動が行なわれることによって精留が進行する。
ら過冷却器１２を経て上塔８ｃの中段へ導かれる。また
下塔８ａの中段からは、粗留工程中期の液体窒素が管路
１１から過冷却器１２を経て上塔８ｃの上段へ導かれ
る。この様に上塔８ｃの中段、上段及び頂部から導入さ
れて上塔８ｃ内を降下する低温の液体窒素及び酸素リッ
チ液１０は、上塔８ｃ内を上昇するガスとの間で物質移
動が行なわれることによって精留が進行する。
【０００６】こうした各工程が繰り返されることによっ
て、上塔８ｃの頂部には窒素ガスが分離される。一方、
上塔８ｃの下部には液体酸素が貯留されるが、その液面
のやや上方から酸素ガスが抽気される。そしてこれらの
ガスは、管路１６及び１７から前記戻りガスとなって主
熱交換器７へ導かれ、モレキュラシーブ吸着器６から導
出される圧縮空気との間で熱交換を行なって寒冷を利用
した後、窒素及び酸素として製品化される。
て、上塔８ｃの頂部には窒素ガスが分離される。一方、
上塔８ｃの下部には液体酸素が貯留されるが、その液面
のやや上方から酸素ガスが抽気される。そしてこれらの
ガスは、管路１６及び１７から前記戻りガスとなって主
熱交換器７へ導かれ、モレキュラシーブ吸着器６から導
出される圧縮空気との間で熱交換を行なって寒冷を利用
した後、窒素及び酸素として製品化される。
【０００７】このとき、前記吸着器６から導出される圧
縮空気の一部は、主熱交換器７へ導入される前で分岐さ
れ、膨張タービン５の入側の加圧器５ａで加圧されてか
ら主熱交換器７へ導入され、主熱交換器７の高温側で冷
却された後その途中から抜き出して膨張タービン５へ返
送され、ここで断熱膨張されることにより更に冷却され
てから上塔８ｃの中段へ導入される。また上塔８ｃの上
段部よりやや下側の位置からは、管路２０を経て粗分離
状態の排窒素ガスが抜き出され、過冷却器１２から主熱
交換器７を経て戻りガスとして熱交換により寒冷を利用
した後、熱交換後の排窒素ガスは再生用加熱器２９を経
て吸着器６へ供給され、吸着器６内のモレキュラシーブ
の再生に利用され、余剰の排窒素ガスは管路２１から蒸
発クーラー４へ供給し、冷却器３の冷却に利用される冷
却水を冷却した後放出される。上記吸着器６の再生加熱
後は、バルブＶ1 ，Ｖ2 の切り替えによって前記排窒素
ガスを該再生加熱後の吸着器６へ供給してこれを冷却
し、吸着工程への切り替え準備を終える。尚、吸着器６
の再生に利用された排窒素ガスは逐次系外へ放出され
る。
縮空気の一部は、主熱交換器７へ導入される前で分岐さ
れ、膨張タービン５の入側の加圧器５ａで加圧されてか
ら主熱交換器７へ導入され、主熱交換器７の高温側で冷
却された後その途中から抜き出して膨張タービン５へ返
送され、ここで断熱膨張されることにより更に冷却され
てから上塔８ｃの中段へ導入される。また上塔８ｃの上
段部よりやや下側の位置からは、管路２０を経て粗分離
状態の排窒素ガスが抜き出され、過冷却器１２から主熱
交換器７を経て戻りガスとして熱交換により寒冷を利用
した後、熱交換後の排窒素ガスは再生用加熱器２９を経
て吸着器６へ供給され、吸着器６内のモレキュラシーブ
の再生に利用され、余剰の排窒素ガスは管路２１から蒸
発クーラー４へ供給し、冷却器３の冷却に利用される冷
却水を冷却した後放出される。上記吸着器６の再生加熱
後は、バルブＶ1 ，Ｖ2 の切り替えによって前記排窒素
ガスを該再生加熱後の吸着器６へ供給してこれを冷却
し、吸着工程への切り替え準備を終える。尚、吸着器６
の再生に利用された排窒素ガスは逐次系外へ放出され
る。
【０００８】この様な空気分離装置に配置される主熱交
換器は、熱交換効率を高めるためコルゲートフィン（プ
レーン型フィン、ヘリンボーン型フィン、パーフォレイ
ト型フィン、ルーバー型フィン、セレート型フィン等）
を主たる熱交換部材とし、各流体の出口側と入口側にデ
ストリビュータを取り付けたユニットを多段に積層して
組み付け、互いに隣接するユニットに相互に熱交換され
るべき流体を対向流で流すことによって熱交換が行われ
る様に構成されている。
換器は、熱交換効率を高めるためコルゲートフィン（プ
レーン型フィン、ヘリンボーン型フィン、パーフォレイ
ト型フィン、ルーバー型フィン、セレート型フィン等）
を主たる熱交換部材とし、各流体の出口側と入口側にデ
ストリビュータを取り付けたユニットを多段に積層して
組み付け、互いに隣接するユニットに相互に熱交換され
るべき流体を対向流で流すことによって熱交換が行われ
る様に構成されている。
【０００９】例えば図６（Ａ）〜（Ｄ）は、コルゲート
フィン型熱交換ユニットを例示する概略説明図であり、
熱交換が行われる４種の流体に応じてデストリビュータ
により出・入側流路を変えた４種の熱交換ユニットＡ1
〜Ａ4 を示しており、これらを互いに隣接して重ね合わ
せることにより主熱交換器Ａを構成している。これらの
図において、ＨＥは熱交換部、Ｄa ，Ｄb ，Ｄc ，Ｄd
およびＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ 3 ，Ｄ4 はデストリビュータを示
し、これら各デストリビュータによって出口部と入口部
が異なる位置となる様に形成されており、例えば熱交換
ユニットＡ1 ，Ａ2 ，Ａ4 を窒素ガス、酸素ガスおよび
排窒素ガスの流通路、熱交換ユニットＡ 3 を圧縮空気の
流通路とし、これらを互いに隣接して積層することによ
り図７，８に示す様に組み付け、各流体の出入側にヘッ
ダーＨを取り付けて主熱交換器Ａとしている。
フィン型熱交換ユニットを例示する概略説明図であり、
熱交換が行われる４種の流体に応じてデストリビュータ
により出・入側流路を変えた４種の熱交換ユニットＡ1
〜Ａ4 を示しており、これらを互いに隣接して重ね合わ
せることにより主熱交換器Ａを構成している。これらの
図において、ＨＥは熱交換部、Ｄa ，Ｄb ，Ｄc ，Ｄd
およびＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ 3 ，Ｄ4 はデストリビュータを示
し、これら各デストリビュータによって出口部と入口部
が異なる位置となる様に形成されており、例えば熱交換
ユニットＡ1 ，Ａ2 ，Ａ4 を窒素ガス、酸素ガスおよび
排窒素ガスの流通路、熱交換ユニットＡ 3 を圧縮空気の
流通路とし、これらを互いに隣接して積層することによ
り図７，８に示す様に組み付け、各流体の出入側にヘッ
ダーＨを取り付けて主熱交換器Ａとしている。
【００１０】ここで上記デストリビュータは、入口部か
ら入った流体を、各ユニットにおける広幅で微細ピッチ
のコルゲートフィンからなる熱交換部ＨＥへ均等に分配
させるために設けられるもので、通常のデストリビュー
タは、例えば図６，７等にも示す如くピッチの粗いコル
ゲート板によって、流体を熱交換部の幅方向に分配して
導入し、或は熱交換部の幅方向から流体を集めて排出で
きる様に構成されている。
ら入った流体を、各ユニットにおける広幅で微細ピッチ
のコルゲートフィンからなる熱交換部ＨＥへ均等に分配
させるために設けられるもので、通常のデストリビュー
タは、例えば図６，７等にも示す如くピッチの粗いコル
ゲート板によって、流体を熱交換部の幅方向に分配して
導入し、或は熱交換部の幅方向から流体を集めて排出で
きる様に構成されている。
【００１１】ところがこの様な従来の主熱交換器では、
各熱交換ユニットの特に出口側デストリビュータ部分で
流体の流れ方向が変更されると共に、熱交換部ＨＥより
も流路を狭められた状態で各流体が流れるため、この間
に大きな圧力損失の発生が避けられない。こうした圧力
損失が、戻りガス、その中でも特に流量の多い排窒素ガ
スや窒素ガスの流路内で生じると、後述する様な理由か
ら空気分離装置全体としての操業圧力に顕著な悪影響を
及ぼし、原料空気圧縮機の動力をかなり高めなければな
らなくなる。
各熱交換ユニットの特に出口側デストリビュータ部分で
流体の流れ方向が変更されると共に、熱交換部ＨＥより
も流路を狭められた状態で各流体が流れるため、この間
に大きな圧力損失の発生が避けられない。こうした圧力
損失が、戻りガス、その中でも特に流量の多い排窒素ガ
スや窒素ガスの流路内で生じると、後述する様な理由か
ら空気分離装置全体としての操業圧力に顕著な悪影響を
及ぼし、原料空気圧縮機の動力をかなり高めなければな
らなくなる。
【００１２】一方、この様な空気分離設備においては、
空気圧縮機の動力が即当該装置の動力性能となるが、該
空気圧縮機の出口圧力が低ければ低いほど空気圧縮機の
動力は小さくなり、装置全体としての性能が高まること
が知られており、性能向上手段として該空気圧縮機の出
口圧力を下げる方向で種々検討が進められている。
空気圧縮機の動力が即当該装置の動力性能となるが、該
空気圧縮機の出口圧力が低ければ低いほど空気圧縮機の
動力は小さくなり、装置全体としての性能が高まること
が知られており、性能向上手段として該空気圧縮機の出
口圧力を下げる方向で種々検討が進められている。
【００１３】即ち本発明者らが実験により確認したとこ
ろによると、該排出側ラインの圧力を例えば０．１kg/c
m2G 低減することは、空気圧縮機の出口圧力を約０．３
５kg/cm2G 低下させることにつながる。これは、空気分
離設備内に主凝縮器８ｂが設けられており、ここで精留
塔上塔底部の酸素と下塔頂部の窒素との間で熱交換が行
なわれ、ここで酸素−窒素の各圧力下の沸点により、低
圧系統の差圧が高圧系統の差圧に関係してくるからであ
る。
ろによると、該排出側ラインの圧力を例えば０．１kg/c
m2G 低減することは、空気圧縮機の出口圧力を約０．３
５kg/cm2G 低下させることにつながる。これは、空気分
離設備内に主凝縮器８ｂが設けられており、ここで精留
塔上塔底部の酸素と下塔頂部の窒素との間で熱交換が行
なわれ、ここで酸素−窒素の各圧力下の沸点により、低
圧系統の差圧が高圧系統の差圧に関係してくるからであ
る。
【００１４】たとえば精留塔上塔底部の酸素の沸点が、
例えば約１．４kg/cm2A で−１８０℃である場合、この
酸素は、下塔頂部における５．４kg/cm2A で−１７８．
２℃の窒素によって蒸発する（即ち、酸素は窒素によっ
て蒸発し、窒素は凝縮する）が、精留塔上塔底部の酸素
の圧力が０．１kg/cm2A 下がって約１．３kg/cm2A にな
ると温度は−１８０．７℃となり、下塔頂部における
５．０５kg/cm2A で−１７９℃の窒素によって蒸発す
る。即ち、低圧系統すなわち上塔からの出側圧力を０．
１kg/cm2A 下げれば、高圧系統すなわち下塔の入側圧力
は０．３５kg/cm2A（５．４−５．０５kg/cm2A ）下が
ることになるのである。
例えば約１．４kg/cm2A で−１８０℃である場合、この
酸素は、下塔頂部における５．４kg/cm2A で−１７８．
２℃の窒素によって蒸発する（即ち、酸素は窒素によっ
て蒸発し、窒素は凝縮する）が、精留塔上塔底部の酸素
の圧力が０．１kg/cm2A 下がって約１．３kg/cm2A にな
ると温度は−１８０．７℃となり、下塔頂部における
５．０５kg/cm2A で−１７９℃の窒素によって蒸発す
る。即ち、低圧系統すなわち上塔からの出側圧力を０．
１kg/cm2A 下げれば、高圧系統すなわち下塔の入側圧力
は０．３５kg/cm2A（５．４−５．０５kg/cm2A ）下が
ることになるのである。
【００１５】このことからも明らかである様に、空気分
離法を実施する際の空気圧縮機の出口圧力を小さくする
には、高圧系統（即ち、精留塔までの入側ライン）の圧
力を抑えるよりも、低圧系統（即ち、精留塔上塔からの
抜出しライン）の圧力を抑える方が効果的であり、即ち
低圧系統の圧力損失を極力少なくすることが、空気分離
法を実施する際の動力低減に大きく寄与する。そして、
該低圧系統の抜出しラインで生じる圧力損失の中でも、
主熱交換器の部分で生じる圧力損失はかなりの比率を占
めており、該主熱交換器における圧力損失を低減するこ
とは、空気分離設備の低圧系統の操作圧力低減、ひいて
は原料空気圧縮機の動力低減に大きく寄与してくる。
離法を実施する際の空気圧縮機の出口圧力を小さくする
には、高圧系統（即ち、精留塔までの入側ライン）の圧
力を抑えるよりも、低圧系統（即ち、精留塔上塔からの
抜出しライン）の圧力を抑える方が効果的であり、即ち
低圧系統の圧力損失を極力少なくすることが、空気分離
法を実施する際の動力低減に大きく寄与する。そして、
該低圧系統の抜出しラインで生じる圧力損失の中でも、
主熱交換器の部分で生じる圧力損失はかなりの比率を占
めており、該主熱交換器における圧力損失を低減するこ
とは、空気分離設備の低圧系統の操作圧力低減、ひいて
は原料空気圧縮機の動力低減に大きく寄与してくる。
【００１６】ところが、前述の様な従来の主熱交換器で
は、各熱交換ユニットの出側デストリビュータ部分で流
体の流れ方向が変更されると共に、熱交換部ＨＥよりも
流路を狭められた状態で各流体が流れるため、この間に
大きな圧力損失の発生が避けられない。こうした圧力損
失が、戻りガス、その中でも特に流量の多い排窒素ガス
や窒素ガスの流路内で生じると、空気分離装置全体とし
ての操業圧力に顕著な悪影響を及ぼし、原料空気圧縮機
の動力をかなり高めなければならなくなる。
は、各熱交換ユニットの出側デストリビュータ部分で流
体の流れ方向が変更されると共に、熱交換部ＨＥよりも
流路を狭められた状態で各流体が流れるため、この間に
大きな圧力損失の発生が避けられない。こうした圧力損
失が、戻りガス、その中でも特に流量の多い排窒素ガス
や窒素ガスの流路内で生じると、空気分離装置全体とし
ての操業圧力に顕著な悪影響を及ぼし、原料空気圧縮機
の動力をかなり高めなければならなくなる。
【００１７】こうしたデストリビュータ部で生じる圧力
損失は、上記の様な空気分離設備に設けられる主熱交換
器のデストリビュータに限らず、例えば他の化学装置や
空調設備などに設けられるコルゲートフィン型熱交換器
用のデストリビュータの場合にも同様に生じてくる。
損失は、上記の様な空気分離設備に設けられる主熱交換
器のデストリビュータに限らず、例えば他の化学装置や
空調設備などに設けられるコルゲートフィン型熱交換器
用のデストリビュータの場合にも同様に生じてくる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
事情に着目してなされたものであって、その目的は、空
気分離設備に設けられる主熱交換器を始めとするコルゲ
ートフィン型熱交換器で避けることのできない圧力損失
とそれに伴う動力の増大を軽減することを目的として、
該コルゲートフィン型熱交換器で生じる圧力損失の最大
の原因となるデストリビュータ部での圧力損失を可及的
に低減しようとするものである。
事情に着目してなされたものであって、その目的は、空
気分離設備に設けられる主熱交換器を始めとするコルゲ
ートフィン型熱交換器で避けることのできない圧力損失
とそれに伴う動力の増大を軽減することを目的として、
該コルゲートフィン型熱交換器で生じる圧力損失の最大
の原因となるデストリビュータ部での圧力損失を可及的
に低減しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るデストリビュータとは、コルゲー
トフィン型熱交換器における流体の出口部または入口部
に配置されるデストリビュータであって、各プレートの
間に、流体の通過空間を残して複数本の支柱を適宜間隔
で組み付けたものであるところに要旨が存在する。該デ
ストリビュータにおいて、各プレートの間に組み付けら
れる支柱の組付け間隔は、該デストリビュータ部での圧
力損失をより効果的に低減するため、コルゲートフィン
型熱交換器の熱交換部を構成するコルゲートフィン部に
おけるコルゲートピッチの３〜１５倍程度とするのがよ
い。また該支柱は棒状であっても構わないが、成形や組
付けの作業性を考慮して最も好ましいのは板状のもので
ある。またこの支柱は、上記プレートとは別体に成形し
てその両端を両側のプレートに溶接することにより組み
付けてもよく、或は支柱の一端を一方のプレートと一体
的に成形し、他端を他方のプレートに溶接することによ
って組み付けることも有効である。
のできた本発明に係るデストリビュータとは、コルゲー
トフィン型熱交換器における流体の出口部または入口部
に配置されるデストリビュータであって、各プレートの
間に、流体の通過空間を残して複数本の支柱を適宜間隔
で組み付けたものであるところに要旨が存在する。該デ
ストリビュータにおいて、各プレートの間に組み付けら
れる支柱の組付け間隔は、該デストリビュータ部での圧
力損失をより効果的に低減するため、コルゲートフィン
型熱交換器の熱交換部を構成するコルゲートフィン部に
おけるコルゲートピッチの３〜１５倍程度とするのがよ
い。また該支柱は棒状であっても構わないが、成形や組
付けの作業性を考慮して最も好ましいのは板状のもので
ある。またこの支柱は、上記プレートとは別体に成形し
てその両端を両側のプレートに溶接することにより組み
付けてもよく、或は支柱の一端を一方のプレートと一体
的に成形し、他端を他方のプレートに溶接することによ
って組み付けることも有効である。
【００２０】
【発明の実施の形態】上記の様に本発明のデストリビュ
ータは、コルゲートフィン型熱交換器における流体の出
口部または入口部に配置されるもので、各プレートの間
に、流体の通過空間を残して複数本の支柱を適宜間隔で
組み付けることによって構成される。従来のコルゲート
フィン型熱交換器内に設けられるデストリビュータは、
前述の如く熱交換器の入口部から入った流体を、各ユニ
ットにおける広幅で微細ピッチのコルゲートフィンから
なる熱交換部ＨＥへ均等に分配させるために必須と考え
られており、その構成としては、例えば前記図６，７等
にも示した様にプレートの間にピッチの粗いコルゲート
板を挟み込んで組み付けた構造のものが用いられてお
り、このタイプのデストリビュータでは、前述の如くこ
の部分で大きな圧力損失を生じることが避けられない。
ータは、コルゲートフィン型熱交換器における流体の出
口部または入口部に配置されるもので、各プレートの間
に、流体の通過空間を残して複数本の支柱を適宜間隔で
組み付けることによって構成される。従来のコルゲート
フィン型熱交換器内に設けられるデストリビュータは、
前述の如く熱交換器の入口部から入った流体を、各ユニ
ットにおける広幅で微細ピッチのコルゲートフィンから
なる熱交換部ＨＥへ均等に分配させるために必須と考え
られており、その構成としては、例えば前記図６，７等
にも示した様にプレートの間にピッチの粗いコルゲート
板を挟み込んで組み付けた構造のものが用いられてお
り、このタイプのデストリビュータでは、前述の如くこ
の部分で大きな圧力損失を生じることが避けられない。
【００２１】ところが本発明者等が種々検討を重ねたと
ころによると、該デストリビュータでは、その流体流れ
方向にある程度の長さを確保してやれば、内部にコルゲ
ート板を配置せずともプレートの間を単に中空状態にし
ておくだけで流体は十分に分配することが確認された。
ところが、デストリビュータを取り付けた熱交換ユニッ
トを多数重ね合わせ熱交換器として組付ける際には、該
デストリビュータを構成するプレート間に大きな締め付
け力が作用するので、該締め付け力に耐え得るだけの耐
圧強度を確保することが必須となる。
ころによると、該デストリビュータでは、その流体流れ
方向にある程度の長さを確保してやれば、内部にコルゲ
ート板を配置せずともプレートの間を単に中空状態にし
ておくだけで流体は十分に分配することが確認された。
ところが、デストリビュータを取り付けた熱交換ユニッ
トを多数重ね合わせ熱交換器として組付ける際には、該
デストリビュータを構成するプレート間に大きな締め付
け力が作用するので、該締め付け力に耐え得るだけの耐
圧強度を確保することが必須となる。
【００２２】即ちデストリビュータは、流体の通過空間
を十分に確保するという前提のもとでは、流体分配機能
よりもむしろ耐圧強度に主眼をおいて設計するのが有効
と考えられる。ところが、従来のコルゲート板をプレー
トに挟み込んだタイプのデストリビュータでは、該コル
ゲート板の耐圧強度が十分でないため、そのピッチを大
きめにして通過抵抗を下げるにしても自ずと限界があ
り、その結果として、該コルゲート板の部分での圧力損
失の増大が避けられなかった。
を十分に確保するという前提のもとでは、流体分配機能
よりもむしろ耐圧強度に主眼をおいて設計するのが有効
と考えられる。ところが、従来のコルゲート板をプレー
トに挟み込んだタイプのデストリビュータでは、該コル
ゲート板の耐圧強度が十分でないため、そのピッチを大
きめにして通過抵抗を下げるにしても自ずと限界があ
り、その結果として、該コルゲート板の部分での圧力損
失の増大が避けられなかった。
【００２３】これに対し本発明は、デストリビュータ内
での流体の分配は格別の配慮をせずとも十分に確保でき
るという確認結果を元に、特に組付け時に必要となるプ
レート間の耐圧強度向上に主眼をおいた改良研究の結果
完成されたもので、例えば図２に示す如くプレートＰ，
Ｐ間に任意の間隔で支柱Ｓを組み付け、該支柱Ｓによっ
て組付け時の拘束力に十分耐え得る耐圧強度を確保でき
る様にしたものである。即ちこの支柱Ｓは、その両端に
配置されるプレートＰ，Ｐの間で梁としての機能を果た
し、図面の上下方向からかかる拘束力を支持する。そし
てこの様な支柱は、従来のコルゲート板に比べると優れ
た耐圧強度を有しているので、その取付け間隔を十分に
広く取ることができ、即ち流体の通過空間を十分に広く
取ることができ、その結果として、デストリビュータ部
分での圧力損失を可及的に抑えることができるのであ
る。
での流体の分配は格別の配慮をせずとも十分に確保でき
るという確認結果を元に、特に組付け時に必要となるプ
レート間の耐圧強度向上に主眼をおいた改良研究の結果
完成されたもので、例えば図２に示す如くプレートＰ，
Ｐ間に任意の間隔で支柱Ｓを組み付け、該支柱Ｓによっ
て組付け時の拘束力に十分耐え得る耐圧強度を確保でき
る様にしたものである。即ちこの支柱Ｓは、その両端に
配置されるプレートＰ，Ｐの間で梁としての機能を果た
し、図面の上下方向からかかる拘束力を支持する。そし
てこの様な支柱は、従来のコルゲート板に比べると優れ
た耐圧強度を有しているので、その取付け間隔を十分に
広く取ることができ、即ち流体の通過空間を十分に広く
取ることができ、その結果として、デストリビュータ部
分での圧力損失を可及的に抑えることができるのであ
る。
【００２４】この様に本発明では、要するにプレート
Ｐ，Ｐの間に適宜間隔で支柱Ｓを組み付けて耐圧強度を
高めたところに最大の特徴を有するものであり、支柱Ｓ
の形状や構造はどの様なものであってもよく、流体の通
過空間を確保するという意味からすると断面が丸棒状や
矩形状等の棒状の支柱として組み付けることが有効であ
るが、その様な支柱ではその両端をプレートＰ，Ｐ間に
ロウ付けなどによって接合する作業が極めて煩雑とな
り、製作費用が嵩むばかりでなく大量生産も困難とな
る。従って製作コストや生産性などを考慮すると、例え
ば図２に示した様な板状の支柱Ｓを使用し、これをプレ
ートＰ，Ｐの間にロウ付けなど公知の手段で組み付ける
のが有利である。このとき、図３に示す如く一方のプレ
ートＰと板状の支柱Ｓを引抜き成形法等によって一体成
形する方法を採用し、該支柱Ｓの他端側に他のプレート
Ｐを接合する方法を採用すれば、支柱Ｓを組み付ける際
の位置決めや位置固定等も極めて簡単に行なうことがで
きるので、この様な構造のものは製作の容易性なども踏
まえて最も実用性の高いものといえる。
Ｐ，Ｐの間に適宜間隔で支柱Ｓを組み付けて耐圧強度を
高めたところに最大の特徴を有するものであり、支柱Ｓ
の形状や構造はどの様なものであってもよく、流体の通
過空間を確保するという意味からすると断面が丸棒状や
矩形状等の棒状の支柱として組み付けることが有効であ
るが、その様な支柱ではその両端をプレートＰ，Ｐ間に
ロウ付けなどによって接合する作業が極めて煩雑とな
り、製作費用が嵩むばかりでなく大量生産も困難とな
る。従って製作コストや生産性などを考慮すると、例え
ば図２に示した様な板状の支柱Ｓを使用し、これをプレ
ートＰ，Ｐの間にロウ付けなど公知の手段で組み付ける
のが有利である。このとき、図３に示す如く一方のプレ
ートＰと板状の支柱Ｓを引抜き成形法等によって一体成
形する方法を採用し、該支柱Ｓの他端側に他のプレート
Ｐを接合する方法を採用すれば、支柱Ｓを組み付ける際
の位置決めや位置固定等も極めて簡単に行なうことがで
きるので、この様な構造のものは製作の容易性なども踏
まえて最も実用性の高いものといえる。
【００２５】但し本発明では、前述の如く支柱によって
プレート間の耐圧強度を高めるところに特徴を有するも
のであるから、支柱の具体的な形状や構造は制限的でな
く、棒状など他の形状・構造の支柱を用いることも勿論
可能である。また板状の支柱を用いる場合、該板状支柱
は直線状の他、例えば図４に示す如く流体流れ方向に湾
曲させて流れ抵抗を小さくしたり、あるいは図５に示す
様に任意形状、任意サイズ、任意数の穴Ｗを明け、該穴
Ｗを通して流体が相互に分流できる様にすることも可能
である。
プレート間の耐圧強度を高めるところに特徴を有するも
のであるから、支柱の具体的な形状や構造は制限的でな
く、棒状など他の形状・構造の支柱を用いることも勿論
可能である。また板状の支柱を用いる場合、該板状支柱
は直線状の他、例えば図４に示す如く流体流れ方向に湾
曲させて流れ抵抗を小さくしたり、あるいは図５に示す
様に任意形状、任意サイズ、任意数の穴Ｗを明け、該穴
Ｗを通して流体が相互に分流できる様にすることも可能
である。
【００２６】またこれら支柱Ｓの取り付け間隔は、求め
られる耐圧強度を確保できる限度でできるだけ広くする
方が圧損低減に有利であるが、本発明者等が確認したと
ころによると、圧損低減効果を有効に発揮させるには、
適用される熱交換ユニットにおける熱交換部（たとえば
図６，７における符号ＨＥ）を構成するコルゲートフィ
ンのフィンピッチに対して３〜１５倍程度の間隔で板状
支柱を組み付ければ、当該熱交換ユニットにおける圧力
損失を十分に低減できることが分かった。しかして、該
組付け間隔が１５倍を超えて過度に広くなると、耐圧強
度が不足気味になったり或は支柱を過度に太くしなけれ
ばならなくなり、一方支柱の取付け間隔が３倍未満で
は、耐圧強度は十分に高められるが満足のいく圧損低減
効果が得られ難くなるからである。
られる耐圧強度を確保できる限度でできるだけ広くする
方が圧損低減に有利であるが、本発明者等が確認したと
ころによると、圧損低減効果を有効に発揮させるには、
適用される熱交換ユニットにおける熱交換部（たとえば
図６，７における符号ＨＥ）を構成するコルゲートフィ
ンのフィンピッチに対して３〜１５倍程度の間隔で板状
支柱を組み付ければ、当該熱交換ユニットにおける圧力
損失を十分に低減できることが分かった。しかして、該
組付け間隔が１５倍を超えて過度に広くなると、耐圧強
度が不足気味になったり或は支柱を過度に太くしなけれ
ばならなくなり、一方支柱の取付け間隔が３倍未満で
は、耐圧強度は十分に高められるが満足のいく圧損低減
効果が得られ難くなるからである。
【００２７】ちなみに、コルゲートフィン型熱交換器に
おける設計圧力とピッチと板厚の関係は下記式で表わす
ことができ、 ｔp ＝Ｐt √（Ｐ／２００σａ） ｔp ：セパレートシートの板厚、Ｐt ：ピッチ、Ｐ：圧
力、σａ：材料の許容応力（通常のＡｌ合金は２．３） 熱交換器用コルゲートフィンに用いられるシートの板厚
は通常１ｍｍ、σａは２．３であるから、例えば設計圧
力を１．０ｋｇ／ｃｍ2 ＧとしたときのピッチＰ t を上
記式から求めると Ｐt ＝ｔp ／√（Ｐ／２００σａ） ＝１．０／√（１．０／２００・２．３）＝２１．４ｍ
ｍ となる。
おける設計圧力とピッチと板厚の関係は下記式で表わす
ことができ、 ｔp ＝Ｐt √（Ｐ／２００σａ） ｔp ：セパレートシートの板厚、Ｐt ：ピッチ、Ｐ：圧
力、σａ：材料の許容応力（通常のＡｌ合金は２．３） 熱交換器用コルゲートフィンに用いられるシートの板厚
は通常１ｍｍ、σａは２．３であるから、例えば設計圧
力を１．０ｋｇ／ｃｍ2 ＧとしたときのピッチＰ t を上
記式から求めると Ｐt ＝ｔp ／√（Ｐ／２００σａ） ＝１．０／√（１．０／２００・２．３）＝２１．４ｍ
ｍ となる。
【００２８】一方、熱交換ユニットをロウ付けで組み付
ける時の荷重に耐える強度を確保するには、下記式によ
って算出される耐座屈強度（Ｐcr）を満たすものでなけ
ればならない。 座屈強度（Ｐcr）＝４π2 ＥＩ／ｌ2 、 Ｉ＝ｔｌ3 ／１２ （式中、Ｅ：弾性係数、Ｉ：断面２次モーメント、ｌ：
フィン高さ ｔ：フィン板厚をそれぞれ表わす）
ける時の荷重に耐える強度を確保するには、下記式によ
って算出される耐座屈強度（Ｐcr）を満たすものでなけ
ればならない。 座屈強度（Ｐcr）＝４π2 ＥＩ／ｌ2 、 Ｉ＝ｔｌ3 ／１２ （式中、Ｅ：弾性係数、Ｉ：断面２次モーメント、ｌ：
フィン高さ ｔ：フィン板厚をそれぞれ表わす）
【００２９】いま、同一素材からなり、同一フィン高さ
で板厚の異なる２種のコルゲートフィン（従ってＥとｌ
は同一）について、夫々の座屈強度ＰCr1 ，ＰCr2 の計
算式を求めると、下記式の様になり、 フィン板厚がｔ1 のとき：ＰCr1 ＝［４π2・E・(t1・l3/1
2)/l3)] フィン板厚がｔ2 のとき：ＰCr2 ＝［４π2・E・(t2・l3/1
2)/l3)] 上記式より、 ＰCr1 ／ＰCr2 ＝ｔ1 ／ｔ2 が導かれる。また、同一の座屈強度を確保するという条
件の下では、フィンピッチ（Ｐ）とフィン板厚（ｔ）の
間にはほぼ比例関係があるので、 ｔ1 ／ｔ2 ＝Ｐt1／Ｐt2 の式が成立する。
で板厚の異なる２種のコルゲートフィン（従ってＥとｌ
は同一）について、夫々の座屈強度ＰCr1 ，ＰCr2 の計
算式を求めると、下記式の様になり、 フィン板厚がｔ1 のとき：ＰCr1 ＝［４π2・E・(t1・l3/1
2)/l3)] フィン板厚がｔ2 のとき：ＰCr2 ＝［４π2・E・(t2・l3/1
2)/l3)] 上記式より、 ＰCr1 ／ＰCr2 ＝ｔ1 ／ｔ2 が導かれる。また、同一の座屈強度を確保するという条
件の下では、フィンピッチ（Ｐ）とフィン板厚（ｔ）の
間にはほぼ比例関係があるので、 ｔ1 ／ｔ2 ＝Ｐt1／Ｐt2 の式が成立する。
【００３０】そして、たとえば空気分離器用主熱交換器
のコルゲートフィンとして一般的に用いられる４．２ｍ
ｍピッチのフィンの板厚は０．４ｍｍであり、前述の如
く板厚が１ｍｍの場合の設計フィンピッチは２１．４ｍ
ｍであるから、これらの値を前記式に代入し、組み付け
時の負荷に耐える座屈強度を得る為のフィン板厚さを求
めると、 ４．２／０．４＝２１．４／ｔ、即ち、ｔ≒２ｍｍ が導かれる。その結果、２１．４ピッチでフィン厚さは
２ｍｍとなるが、これは、４．２ピッチでフィン厚さが
０．４ｍｍであるものよりも流路面積を大きく確保する
ことが可能となる。
のコルゲートフィンとして一般的に用いられる４．２ｍ
ｍピッチのフィンの板厚は０．４ｍｍであり、前述の如
く板厚が１ｍｍの場合の設計フィンピッチは２１．４ｍ
ｍであるから、これらの値を前記式に代入し、組み付け
時の負荷に耐える座屈強度を得る為のフィン板厚さを求
めると、 ４．２／０．４＝２１．４／ｔ、即ち、ｔ≒２ｍｍ が導かれる。その結果、２１．４ピッチでフィン厚さは
２ｍｍとなるが、これは、４．２ピッチでフィン厚さが
０．４ｍｍであるものよりも流路面積を大きく確保する
ことが可能となる。
【００３１】一方、熱交換器用として用いられる通常の
コルゲートフィンのフィンピッチはＭａｘ：４．２ｍ
ｍ，Ｍｉｎ：１．４ｍｍであるから、これらの値を考慮
してロウ付け時の荷重に耐える座屈強度を、デストリビ
ュータに設けられる補強用支柱によって確保するため
の、該補強用支柱の好適取付け間隔を求めると、最小値
は上記フィンピッチのＭａｘ／ｍｉｎ比、即ち４．２／
１．４（＝３倍）となり、最大値は、上記コルゲートフ
ィンピッチのＭｉｎ値（１．４）に対する前記設定フィ
ンピッチ（即ち２１．４）に対する比（即ち、２１．４
／１．４＝１５倍）となり、 補強用支柱の好ましい最小ピッチ間隔＝４．２／１．４
＝３倍、 補強用支柱の好ましい最大ピッチ間隔＝２１．４／１．
４＝１５倍、 が導かれる。即ち、デストリビュータ部分における補強
用支柱の取付け間隔は、熱交換部におけるフィンピッチ
に対し３〜１５倍の間隔とすることにより、流体の流れ
を疎外することなく十分な座屈強度を確保し得ることに
なる。
コルゲートフィンのフィンピッチはＭａｘ：４．２ｍ
ｍ，Ｍｉｎ：１．４ｍｍであるから、これらの値を考慮
してロウ付け時の荷重に耐える座屈強度を、デストリビ
ュータに設けられる補強用支柱によって確保するため
の、該補強用支柱の好適取付け間隔を求めると、最小値
は上記フィンピッチのＭａｘ／ｍｉｎ比、即ち４．２／
１．４（＝３倍）となり、最大値は、上記コルゲートフ
ィンピッチのＭｉｎ値（１．４）に対する前記設定フィ
ンピッチ（即ち２１．４）に対する比（即ち、２１．４
／１．４＝１５倍）となり、 補強用支柱の好ましい最小ピッチ間隔＝４．２／１．４
＝３倍、 補強用支柱の好ましい最大ピッチ間隔＝２１．４／１．
４＝１５倍、 が導かれる。即ち、デストリビュータ部分における補強
用支柱の取付け間隔は、熱交換部におけるフィンピッチ
に対し３〜１５倍の間隔とすることにより、流体の流れ
を疎外することなく十分な座屈強度を確保し得ることに
なる。
【００３２】尚、本発明に係るデストリビュータの構成
素材は特に制限的でなく、ステンレス鋼、銅やその合
金、アルミニウムやその合金などを任意に選択して用い
ることができるが、強度や組付け時のロウ付け性等を総
合的に考えて最も一般的なのはアルミニウム合金であ
る。
素材は特に制限的でなく、ステンレス鋼、銅やその合
金、アルミニウムやその合金などを任意に選択して用い
ることができるが、強度や組付け時のロウ付け性等を総
合的に考えて最も一般的なのはアルミニウム合金であ
る。
【００３３】上記の様に本発明では、コルゲートフィン
型熱交換器に設けられるデストリビュータにつき、特に
組付け固定に必要な耐圧強度向上に主眼をおいて、プレ
ート間に強化用支柱を組み付けた構造とすることによ
り、熱交換ユニット組付け時の強度や流体の分配性能に
は実質的な悪影響を及ぼすことなく圧力損失を低減する
ことができ、その結果として、熱交換器へ導入される流
体の送給駆動力を低減し、熱交換装置の稼働電力コスト
等を抑えることができる。従って本発明のデストリビュ
ータは、例えば図１に示した様な空気分離設備に設けら
れる主熱交換器はもとより、他の様々の分野で用いられ
る熱交換装置を作動する際のランニングコスト低減に著
しく寄与することができる。
型熱交換器に設けられるデストリビュータにつき、特に
組付け固定に必要な耐圧強度向上に主眼をおいて、プレ
ート間に強化用支柱を組み付けた構造とすることによ
り、熱交換ユニット組付け時の強度や流体の分配性能に
は実質的な悪影響を及ぼすことなく圧力損失を低減する
ことができ、その結果として、熱交換器へ導入される流
体の送給駆動力を低減し、熱交換装置の稼働電力コスト
等を抑えることができる。従って本発明のデストリビュ
ータは、例えば図１に示した様な空気分離設備に設けら
れる主熱交換器はもとより、他の様々の分野で用いられ
る熱交換装置を作動する際のランニングコスト低減に著
しく寄与することができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、こ
のデストリビュータを使用することによって、熱交換ユ
ニット組付け時の強度や流体の分配性能には実質的な悪
影響を及ぼすことなく圧力損失を低減し、ひいては、熱
交換器へ導入される流体の送給駆動力を低減し、熱交換
装置の稼働電力コスト等を含めたランニングコストの低
減に寄与できる。
のデストリビュータを使用することによって、熱交換ユ
ニット組付け時の強度や流体の分配性能には実質的な悪
影響を及ぼすことなく圧力損失を低減し、ひいては、熱
交換器へ導入される流体の送給駆動力を低減し、熱交換
装置の稼働電力コスト等を含めたランニングコストの低
減に寄与できる。
【図１】本発明のデストリビュータ付き熱交換器の一つ
の利用形態として、空気分離設備を例示するフロー図で
ある。
の利用形態として、空気分離設備を例示するフロー図で
ある。
【図２】本発明にかかるデストリビュータを例示する一
部破断見取り図である。
部破断見取り図である。
【図３】本発明にかかる他のデストリビュータを例示す
る一部破断見取り図である。
る一部破断見取り図である。
【図４】本発明にかかる更に他のデストリビュータを例
示する一部破断見取り図である。
示する一部破断見取り図である。
【図５】本発明にかかる更に他のデストリビュータを例
示する一部破断見取り図である。
示する一部破断見取り図である。
【図６】空気分離設備用主熱交換器を構成する熱交換ユ
ニットを例示する概略正面図である。
ニットを例示する概略正面図である。
【図７】熱交換ユニットの組付け状態を示す一部破断見
取り図である。
取り図である。
【図８】流体の出・入部にヘッダーを取り付けた主熱交
換器を例示する見取り図である。
換器を例示する見取り図である。
１ エアフィルタ ２ 原料空気圧縮機 ３ 冷却器 ４ 蒸発クーラ− ５ 膨張タービン ６ モレキュラシーブ吸着器 ７ 主熱交換器 ８ 精留塔 ８ａ 下塔 ８ｂ 主凝縮器 ８ｃ 上塔 ９ 窒素リッチ液 １０ 酸素リッチ液 ２９ 再生用加熱器 Ｕ，Ｕ’ 熱交換ユニット Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 ，Ｄ5 デストリビュータ Ｆ コルゲートフィン Ｐ プレート Ｓ 支柱 Ｗ 穴
Claims (5)
- 【請求項１】 コルゲートフィン型熱交換器における流
体の出口部または入口部に配置されるデストリビュータ
であって、各プレートの間に、流体の通過空間をに残し
て複数本の支柱を適宜間隔で組み付けたものであること
を特徴とする熱交換器用デストリビュータ。 - 【請求項２】 上記支柱の組付け間隔が、コルゲートフ
ィン型熱交換器の熱交換部を構成するコルゲートフィン
部におけるコルゲートピッチの３〜１５倍である請求項
１記載のデストリビュータ。 - 【請求項３】 上記支柱が板状部材である請求項１また
は２記載のデストリビュータ。 - 【請求項４】 上記支柱の一端が一方のプレートと一体
的に成形され、他端が他方のプレートに溶接されている
請求項２記載のデストリビュータ。 - 【請求項５】 上記支柱の両端が、両側のプレートに溶
接されている請求項２記載のデストリビュータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059643A JPH10253286A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 熱交換器用デストリビュータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059643A JPH10253286A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 熱交換器用デストリビュータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253286A true JPH10253286A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13119117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9059643A Withdrawn JPH10253286A (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 熱交換器用デストリビュータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253286A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071288A (ja) * | 2000-06-16 | 2002-03-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | プレートフィン型熱交換器 |
| BE1018518A3 (nl) * | 2009-04-06 | 2011-02-01 | Atlas Copco Airpower Nv | Verbeterde warmtewisselaar. |
| JP2016200346A (ja) * | 2015-04-13 | 2016-12-01 | 日野自動車株式会社 | 熱交換器及び廃熱回収装置 |
| US20170350660A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-07 | Kamaldeep KALSI | Heat exchanger |
| FR3074886A1 (fr) * | 2017-12-07 | 2019-06-14 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Echangeur-reacteur ou echangeur avec passages hydrauliques ameliores |
| EP3647703A1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additively manufactured fin slots for thermal growth |
| EP3667217A1 (fr) * | 2018-12-13 | 2020-06-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Appareil de séparation ou de liquéfaction d'un gaz opérant à des températures cryogéniques |
| US11415256B2 (en) | 2019-12-12 | 2022-08-16 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Apparatus for the separation or liquefaction of a gas operating at cryogenic temperatures |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP9059643A patent/JPH10253286A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071288A (ja) * | 2000-06-16 | 2002-03-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | プレートフィン型熱交換器 |
| BE1018518A3 (nl) * | 2009-04-06 | 2011-02-01 | Atlas Copco Airpower Nv | Verbeterde warmtewisselaar. |
| WO2010115246A3 (en) * | 2009-04-06 | 2011-03-03 | Atlas Copco Airpower | Improved heat exchanger |
| US20120031597A1 (en) * | 2009-04-06 | 2012-02-09 | Atlas Copco Airpower | Improved heat exchanger |
| US9574828B2 (en) | 2009-04-06 | 2017-02-21 | Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap | Heat exchanger |
| JP2016200346A (ja) * | 2015-04-13 | 2016-12-01 | 日野自動車株式会社 | 熱交換器及び廃熱回収装置 |
| US20170350660A1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-12-07 | Kamaldeep KALSI | Heat exchanger |
| JP2019518931A (ja) * | 2016-06-06 | 2019-07-04 | エナジー テクノロジーズ インスティチュート エルエルピーEnergy Technologies Institute LLP | 熱交換器 |
| US10401096B2 (en) * | 2016-06-06 | 2019-09-03 | Energy Technologies Institute Llp | Heat exchanger |
| FR3074886A1 (fr) * | 2017-12-07 | 2019-06-14 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Echangeur-reacteur ou echangeur avec passages hydrauliques ameliores |
| EP3647703A1 (en) * | 2018-11-05 | 2020-05-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additively manufactured fin slots for thermal growth |
| EP3667217A1 (fr) * | 2018-12-13 | 2020-06-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Appareil de séparation ou de liquéfaction d'un gaz opérant à des températures cryogéniques |
| FR3090082A1 (fr) * | 2018-12-13 | 2020-06-19 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Appareil de séparation ou de liquéfaction d’un gaz opérant à des températures cryogéniques. |
| US11415256B2 (en) | 2019-12-12 | 2022-08-16 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Apparatus for the separation or liquefaction of a gas operating at cryogenic temperatures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3527609B2 (ja) | 空気分離方法および装置 | |
| CN1119618C (zh) | 带钎焊板的热交换器及包括这种热交换器的空气蒸馏装置 | |
| CN100587382C (zh) | 用于在换热器中蒸发和/或冷凝的方法 | |
| US10378833B2 (en) | Stacking-type header, heat exchanger, and air-conditioning apparatus | |
| US6347662B1 (en) | Heat exchanger, in particular plate heat exchanger for an air separation unit | |
| CZ40899A3 (cs) | Zařízení na destilaci vzduchu a příslušná chladicí skříň | |
| WO2007149345A2 (en) | Plate -fin heat exchanger | |
| JPH10253286A (ja) | 熱交換器用デストリビュータ | |
| JP2002130866A (ja) | 空調用凝縮器 | |
| JP4592125B2 (ja) | 流下液膜式凝縮蒸発器 | |
| JP2002130867A (ja) | 冷凍機用凝縮器 | |
| JPH09206588A (ja) | 液体−蒸気接触装置 | |
| CN108253665B (zh) | 蒸发器 | |
| JP3661275B2 (ja) | 積層型蒸発器 | |
| JPH10259991A (ja) | 空気分離装置用熱交換器および空気分離装置 | |
| CN113474956B (zh) | 用于热和物质交换的设备 | |
| KR100265818B1 (ko) | 공기분리를위한방법및장치 | |
| JPH10259988A (ja) | 空気分離方法および装置 | |
| US12285733B2 (en) | Cross-corrugated packing made from metal foam | |
| AU2020323728A1 (en) | Heat exchanger having a configuration of passages and improved heat-exchange structures, and cooling method using at least one such heat exchanger | |
| EP4548030B1 (en) | A heat exchanger with a vapor-liquid distributor | |
| JP2569248Y2 (ja) | タンク別体型の積層型熱交換器 | |
| JP2010127511A (ja) | 熱交換器 | |
| JP2007218467A (ja) | 熱交換型蒸留装置 | |
| JPH05220301A (ja) | 蒸留装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |