(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高純度流体プラント用のプレートフィン型熱交換器において、熱交換器の入口又は出口を構成するディストリビューター部にパーフォレート型フィンを用い、同部内におけるデッドスペースに用いるパーフォレート型フィンの開口率を、同部通路に用いたフィンの有する開口率の４倍以上となした高純度流体プラント用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気分離装置などの高純度流体を扱うプラント用プレートフィン型熱交換器の改良に係り、熱交換器のディストリビューター部内に不純物などが滞留するのを防止、プラント立ち上げ時間の短縮化を図った高純度流体プラント用熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
深冷分離による空気分離装置や高分子化学プラント等で気液二相流を取り扱う熱交換器には、プレートフィン型熱交換器が多用（特開昭５８−７８０９６号、実公平４−１９３４５号、特公平７−５８１５８号）されている。
【０００３】
このプレートフィン型熱交換器のプレート間の通路内には、通常、プレーン型フィン（ｐｌａｉｎ  ｆｉｎ）、パーフォレート型フィン（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ  ｆｉｎ）、セレート型フィン（ｓｅｒｒａｔｅｄ  ｆｉｎ）、ヘリンボーン型フィン（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ  ｆｉｎ）を、流体種類や平行流、向流、クロスフロー等の熱交換条件の違いに応じて選定し、ろう付け配置している。
【０００４】
最近の空気分離装置においては、高純度のＮ2、Ｏ2ガス（不純物０．１ｐｐｍ以下）、あるいは超高純度のＮ2、Ｏ2ガス（不純物数ｐｐｂ以下）を得るための製造装置が実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる超高純度流体を取り扱う機器や配管などには、流体の純度を高精度に保持するため高清浄度が要求される。
またさらに、プラント立上げ時に流体ラインに滞留している不純物ガスなどを、可能な限り短時間で系外へ排出するよう、すなわち、プラント立上げ時間の短縮化が要求されている。
【０００６】
プラント立上げ時間を短縮するには、機器やライン内に流体が残留する部分を可能な限り少なくする必要があるが、プレートフィン型熱交換器においてはディストリビューター部に通路外となるデッドスペースが不可避的に発生しており、同部分に通過流体が残留して不純物などとなっていた。
【０００７】
そこで、ディストリビューター部のデッドスペースとなりそうな箇所に、仕切りバーを配置してバーより先へ流体が浸入して滞留するのを防止する構成が考えられる。しかし、この仕切りバーによりデッドスペースへ流体が漏洩、浸入しないように熱交換器のプレート間にろう付け配置することは困難である。
【０００８】
すなわち、フィンなどに較べて剛性が極めて高いバーが、ディストリビューター部の特定の狭い範囲に集中することになり、コアー全体で最も剛性が高くヒートマスの大きい箇所が遍在することになり、ろう付けが困難となる問題があった。
【０００９】
この発明は、高純度流体を扱うプラント用プレートフィン型熱交換器において、熱交換器のディストリビューター部内に不純物などが滞留するのを防止、プラント立ち上げ時間の短縮化を図った高純度流体プラント用熱交換器の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、高純度流体プラント用のプレートフィン型熱交換器のディストリビューター部のデッドスペースに不純物などが滞留するのを防止するための構造について種々検討した結果、ディストリビューター部にパーフォレート型フィンを用いて、同部内での通路側とデッドスペース側とでフィンの孔あき率を変えてデッドスペース側の開口率を通路側の４倍以上とすることにより、デッドスペースへの流体の残留がほぼなくなり、プラント立ち上げ時間の短縮が可能であることを知見しこの発明を完成した。
【００１１】
すなわち、この発明は、高純度流体プラント用のプレートフィン型熱交換器において、熱交換器の入口又は出口を構成するディストリビューター部にパーフォレート型フィンを用い、同部内におけるデッドスペースに用いるパーフォレート型フィンの開口率を、同部通路に用いたフィンの有する開口率の４倍以上となした高純度流体プラント用熱交換器である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明において、デッドスペースとはプレートフィン型熱交換器において、ディストリビューター部の配置がサイド型、エンド型、中間型、さらに入口／出口がシングル又はダブルのいずれの構成の場合も、フィンをダイアゴナル（ｄｉａｇｏｎａｌ）等に配置した場合に生じる箇所で、流体の本流から外れて流体が滞留し易くなる箇所を言う。
【００１３】
例えば、ディストリビューター部の配置がサイド型の場合、図１のＡ，Ｂに示すごとく、入口／出口のディストリビューター部１，３内のフィン１ａ，３ａが通路中央部の熱交換部２内のフィン２ａの条畝に対して傾斜して並んだ条畝を有すると、図で想像線で囲む三角形の領域１ｂ，３ｂがデッドスペースとなっている。なお、図中４はスペーサーバーである。
【００１４】
また、ディストリビューター部の配置がエンド型の場合、図２のＡ，Ｂに示すごとく、入口／出口のディストリビューター部１１，１３内のフィン１１ａ，１３ａが通路中央部の熱交換部１２内のフィン１２ａの条畝に対して傾斜して並んだ条畝を有すると、図で想像線で囲む三角形の領域１１ｂ，１３ｂがデッドスペースとなっている。
【００１５】
さらに、ディストリビューター部の配置が中間型の場合、図３のＡ，Ｂに示すごとく、入口／出口のディストリビューター部２１，２３内のフィン２１ａ，２３ａが通路中央部の熱交換部２２内のフィン２２ａの条畝に対して傾斜して並んだ条畝を有すると、図で想像線で囲む三角形の領域２１ｂ，２３ｂがデッドスペースとなっている。
【００１６】
この発明において、パーフォレート型フィン５とは、図４に示すごとく、通常のプレーン型に多数の孔部を設けたものを言い、条畝が蛇行したヘリンボーン型に多数の孔部を設けたものも対象とする。
【００１７】  この発明において、ディストリビューター部にパーフォレート型フィンを用いるのは、同部のデッドスペースに不純物などが滞留するのを防止するためであるが、その開口率が重要であり、パーフォレート型フィンの開口率を、同部通路に用いたフィンの有する開口率の４倍以上に限定した理由は、４倍未満ではラインの流体流れを停止しても、デッドスペース内に滞留していた流体が流出するのに長時間を要して最終的には残留物を生成してしまうためであり、好ましくは開口率の５倍以上であるが、あまり多くの孔を設けすぎると、フィンの剛性がなくなり熱交換器自体の機械的強度を損なうため好ましくなく、該フィンの開口率の６倍程度までが好ましい。
【００１８】
【実施例】
図１のＡ、Ｂに示すディストリビューター部を有する通路を積層してプレートフィン型熱交換器を作製し、空気分離装置プラントに使用した。ディストリビューター部のデッドスペースには開口率２５％のパーフォレート型フィンを用い、通常の通路並びにデッドスペース以外のディストリビューター部には開口率５％のパーフォレート型フィンを用いた。
【００１９】
また、比較のため、開口率５％のパーフォレート型フィンを全通路と全ディストリビューター部に用いた従来のプレートフィン型熱交換器を作製して、同様に空気分離装置プラントに使用した。
【００２０】
両者にそれぞれ高純度酸素ガスを流下させた場合でのプラント立上げ開始から定常作動に至るまでの時間を比較すると、この発明を採用した場合、５％の短縮が可能であった。
【００２１】
【発明の効果】
この発明は、高純度流体プラント用のプレートフィン型熱交換器のディストリビューター部のデッドスペースに不純物などが滞留するのを防止するための構造であり、ディストリビューター部にパーフォレート型フィンを用いて、同部内での通路側とデッドスペース側とでフィンの孔あき率を変えてデッドスペース側の開口率を通路側の４倍以上とすることにより、デッドスペースへの流体の残留がほぼなくなり、プラント立ち上げ時間の短縮が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ，Ｂはこの発明によるプレートフィン型熱交換器の通路を示す斜視説明図であり、入口／出口がサイド型配置の例である。
【図２】Ａ，Ｂはこの発明によるプレートフィン型熱交換器の通路を示す斜視説明図であり、入口／出口がエンド型配置の例である。
【図３】Ａ，Ｂはこの発明によるプレートフィン型熱交換器の通路を示す斜視説明図であり、入口／出口が中間型配置の例である。
【図４】この発明に用いるパーフォレート型フィンの斜視説明図である。
【符号の説明】
１，３，１１，１３，２１，２３  ディストリビューター部
２，１２，２２  熱交換部
１ａ，２ａ，３ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ  フィン
１ｂ，３ｂ，２１ｂ，２３ｂ  領域
４  スペーサーバー
５  パーフォレート型フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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