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KR100806980B1 - 다층으로된 바스 콘덴서 - Google Patents

다층으로된 바스 콘덴서 Download PDF

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KR100806980B1
KR100806980B1 KR1020027016293A KR20027016293A KR100806980B1 KR 100806980 B1 KR100806980 B1 KR 100806980B1 KR 1020027016293 A KR1020027016293 A KR 1020027016293A KR 20027016293 A KR20027016293 A KR 20027016293A KR 100806980 B1 KR100806980 B1 KR 100806980B1
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KR
South Korea
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condenser
bath
liquid
outlet
inlet
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KR1020027016293A
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KR20030007790A (ko
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칼 하인리히 슈바이거르트
알프레드 봔너
토마스 헤히트
만프레드 조체크
Original Assignee
린데 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 액체용 증발통로(8) 및 열매체용 액화통로(2)를 포함하는 콘덴서 블록(1)을 가진 바스 콘덴서에 관한 것이다. 상기 콘덴서 블록(1)은 적어도 2개의 중첩되어 배치된 순환섹션(7)을 구비하며, 이 경우에 상기 증발통로(8)는 순환섹션(7)의 하단에 적어도 하나의 액체용 입구(9)를 각각 포함하고 순환섹션(7)의 상단에 적어도 하나의 출구(10)를 각각 포함한다. 상기 콘덴서 블록(1)의 동일한 측면(12) 상에 위치하고 있는 출구(10) 및 입구(9)만이 액체의 유도를 위하여 수단(7, 30)을 통해 연결된다.

Description

다층으로된 바스 콘덴서{MULTISTOREYED BATH CONDENSER}
본 발명은 액체용 증발통로 및 열매체용 액화통로를 포함하고, 중첩되어 배치된 2개 이상의 순환섹션을 구비하는 콘덴서 블록을 가진 바스 콘덴서에 관한 것이며, 이 경우에 상기 증발통로는 순환섹션의 하단에 하나 이상의 액체용 입구를 각각 포함하고 순환섹션의 상단에 하나 이상의 출구를 각각 포함하며, 상기 순환섹션의 출구로부터 그 아래에 놓여있는 순환섹션의 입구로 액체를 유도하기 위하여 수단이 제공된다.
압력기둥 및 저압기둥을 가진 저온 기체 분리 시설에서는 압력기둥에서 가스형태의 질소에 대항하여 저압기둥에서 유동하는 산소가 열교환기 내에서의 간접 열교환으로 증발되고, 반면에 상기 질소는 액화된다.
상기 열교환기는 실질적으로 2개의 상이한 기본 형태로 구현된다. 낙하 피막 증발기에서는 증발되어야 할 액체가, 가스폐쇄장치로 동시에 형성되는 분배 장치를 통해서 위쪽의 증발통로 내로 유입된다. 상기 액체는 액체피막으로서 가열 표면을 통해서 아래쪽으로 흐르게 되며, 이 경우에 상기 액체는 그 일부가 증발된다. 상기 생성된 가스 및 증발되지 않은 잔여 액체는 아래에서 상기 낙하 피막 증발기로부터 방출된다. 상기 액체는 콘덴서 아래에 배치된 축적 공간에서 축적되고, 반면에 상기 가스 분량은 계속 흐르게 된다.
이와는 반대로 바스 콘덴서에서는, 액체가 증발되어야 하는 액체 바스(獨:Fluessigkeitsbad) 내에 콘덴서 블록이 위치한다. 상기 액체는 아래로부터 상기 콘덴서 블록의 증발통로 내로 들어가고 액화통로를 통해 흐르고 있는 열매체에 대항하여 그 일부가 증발된다. 상기 증발통로 내에서 증발되는 매체의 밀도가 주위를 둘러싸고 있는 액체 바스의 밀도보다 낮기 때문에 사이펀 작용이 일어나게 되어, 액체는 상기 액체 바스로부터 증발통로 내로 뒤따라 흐르게 된다. 상기 액체 바스 내에서 상기 콘덴서 블록의 액침 깊이가 크면 클수록, 상기 증발통로 내에서의 평균의 유체정역학적인 압력은 높아지고 액체의 증발이 어렵게 되는데, 그 이유는 상기 액체의 비등온도가 증기압 곡선에 따라서 상승하기 때문이다.
그러므로 상기 바스 콘덴서 효율은 상기 콘덴서 블록(이하에서는 순환섹션으로 명명됨)을 다수의 중첩되어 배치된 섹션으로 분할하는 것에 의해 높아질 수 있다. 상기와 같은 배치의 장점은 단일의 높은 콘덴서 블록의 경우보다 다수의 순환섹션의 경우에 액침 깊이가 각각 더 작다는 것이다. 따라서 증발통로 내에서의 유체정역학적인 압력이 작아지며, 액체가 보다 쉽게 증발된다.
독일 특허출원 199 39 294호에는 다층으로된 바스 콘덴서가 공지되어 있으며, 상기 바스 콘덴서에서는 2개의 콘덴서 블록이 평행으로 서로 마주보고 배치되어 있고 각 층에 대해서 상기 블록 사이에는 증발되어야할 액체를 위한 액체 저장기가 위치한다. 상기 증발통로는 수직 방향으로 다수의 층으로 분할되는데, 상기 층은 독자적인 순환섹션을 형성한다. 액침 깊이는 상대적으로 작게 유지된다.
개별적인 순환섹션 내에서 액체가 아래로부터 증발통로 내로 유입되고, 액체-가스-혼합물로서 입구 측과 마주 놓인 상기 콘덴서 블록의 측면 상에 있는 순환섹션의 상단에서 다시 방출된다. 상기 방출된 액체는 라인을 통하여 상기 콘덴서 블록 주위로 유도되고 다시 액체 저장기 내로 되돌아 흘러 들어간다. 상기와 같은 배치에서는, 2개의 평행한 콘덴서 블록 및 필요되는 배관으로 인하여 배관시 비용이 과도하고 공간소요가 많다는 단점이 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 견고한(獨:kompakt) 다층으로된 바스 콘덴서를 제공하는 것이다.
상기 목적은 서두에 언급한 종류의 바스 콘덴서에 의해 달성되는데, 상기 바스 콘덴서에서는 액체의 유도를 위한 수단이 단지 상기 콘덴서 블록의 동일한 측면 상에 위치하고 있는 출구 및 입구에 연결되어 있다.
본 발명에 따라서 바스 콘덴서는 2개 이상의 중첩되어 배치된 순환섹션으로 구성되며, 상기 순환섹션에는 액체를 가진 고유의 액체 저장기가 각각 제공된다. 상기 바스 콘덴서를 수직으로 분할함으로써, 각 순환섹션의 액체 저장기 내에 있는 액높이가 하나의 단일하게 통과되는 콘덴서 블록에서의 액높이에 비해서 현저하게 감소될 수 있다.
상기 액체는 순환섹션의 하단에 있는 입구를 지나서 증발통로 내로 들어가고, 위쪽으로 흐르게 되며, 그 일부가 증발되고 상기 순환섹션의 상단에서 적합한 출구를 지나 상기 통로를 떠나게 된다. 상기 통로로부터 방출된 액체-가스-혼합물 내에 있는 액체 분량은 한 편으로는 상기 순환섹션의 입구로 되돌아 흐르게 되고, 다른 한 편으로는, 상기 순환섹션의 액체 저장기 내에서의 액높이에 따라서, 그 아래에 놓여있는 순환섹션의 입구로 흐르게 되어, 그 곳에서 다시 증발통로를 통해서 내몰리게 된다.
본 발명에 따른 바스 콘덴서에서는, 그 사이로 액체가 흐르게 되는 출구 및 입구가 모두 콘덴서 블록의 동일한 측면 상에 배치된다. 그러므로, 상기 순환섹션의 내부에서 액체를 여러차레 내몰리게 하기 위하여 또는 인접하는 순환섹션에 상기 액체를 공급하기 위하여 과도하게 배관을 할 필요가 없다.
바람직하게는 최대로 상기 콘덴서 블록의 2개 측면에 입구 및/또는 출구가 설치된다. 그러나 본 발명에 따라서, 콘덴서 블록의 상이한 측면 상에 위치하는 입구 및 출구는 상기 콘덴서 블록의 외부에서는 흐름 측면에서 서로 연결되어 있지 않은데, 다시 말해서 상기 콘덴서 블록의 어느 한 측면 상에 있는 출구로부터 나오는 액체는 상기 콘덴서 블록의 다른 한 측면 상에 위치하는 입구 내로 흘러들어갈 수 없다는 것이다. 그러나 상기 콘덴서 블록의 내부에서는 원칙적으로 증발통로간의 액체 교환이 근소한 정도로 가능하며, 그 이유는 개별 증발통로를 서로 분리시키고 있는 주름잡힌 평판이 종종 구멍이 뚫려 있기 때문이다. 상기 콘덴서 블록의 2개의 측면 상에 입구 내지는 출구가 존재한다면, 상기 콘덴서 블록은 그 사이에서는 액체가 교환되지 않는, 2개의 평행한 증발통로 그룹을 갖게 될 것이다. 한 측면의 출구로부터 나오는 액체는, 그 입구가 마찬가지로 상기 측면 상에 위치하는 증발통로 내로만 들어갈 것이다.
특히 바람직한 실시예에서는 2개의 마주놓인 콘덴서 블록의 측면 상에 증발통로로의 입구 및 출구가 각각 위치한다. 이 경우에, 상기 콘덴서 블록이 상기 양 측면 사이의 중간지점에 거울대칭적으로 구성되어 있다면 특히 바람직하다.
상기 콘덴서 블록의 견고한 설계는 모든 입구 및 출구가 열교환기의 동일한 측면 상에 위치하는 것에 의해 달성될 수 있다. 입구 내지는 출구 서로간의 연결을 위한 라인은 단지 콘덴서 블록의 외측면 상에서만 필요할 뿐이다. 바스 콘덴서에 있는 다른 3개의 측면 경계들은 상기 콘덴서 블록의 외벽에 의해 형성된다. 이러한 관계로부터 어떤 다른 것이 생겨나지 않는 한, "위", "아래" 및 "옆"의 명칭은 각각 상기 바스 콘덴서의 작동시에 놓이게 되는 콘덴서의 배열과 관련이 있으며, 상기 배열에서는 개별적인 순환섹션이 실질적으로 수직으로 중첩되어 배치된다.
바람직하게는 상기 입구 내지는 출구와 증발통로간의 흐름 연결은 수평으로 또는 경사져서 진행되는 채널에 의해 이루어진다. 상기 콘덴서 블록은 다수의 중첩되어 올려진, 주름잡힌 박판으로 구성되는데, 상기 박판은 평평한 분리 평판에 의해 서로간에 각각 분리되어 있다. 이 경우에 상기 박판 및 분리 평판은 액화통로 및 증발통로를 형성한다. 상기 증발통로로의 입구 내지는 출구 영역 내에서는 상기 주름잡힌 박판이 경사져서 배치됨으로써, 상기 수직으로 진행되는 증발통로 내로 흘러들어가는 유체가 상기 콘덴서 블록의 측벽에 위치하는 입구 내지는 출구쪽으로 방향이 바뀌게 된다.
바람직하게는 입구 및/또는 출구가 위치하는 순환섹션의 측면에 액체공급라인 및 가스 도관을 포함하고 있는 축적기가 제공된다. 일반적으로 순환섹션은 직사각형의 측벽을 포함한다. 상기 축적기가 적어도 순환섹션의 측벽에 있는 입구 및 출구를 덮게 되며, 바람직하게는 순환섹션의 측벽 전체까지도 덮게 된다. 상기 축적기의 벽과 상기 순환섹션의 측벽에 의해서, 주위에 대해 차폐되고 이를 위해 제공된 공급라인 및 도관까지 가스밀봉 및 액체밀봉되는 공간이 형성된다.
본 변형예에서 상기 바스 콘덴서는 상기 콘덴서 블록의 측벽에 의해 또는 입구 및/또는 출구가 위치하는 측면 상에서 상기 축적기의 외벽에 의해 측면적으로 경계가 정해진다. 콘덴서를 최대한 견고하게 만드는, 바스 콘덴서를 둘러싸는 별개로된 용기가 필요하지 않게 된다. 이로써 용기벽용 재료가 절약되고 제조에 필요한 용접점의 전체 길이가 현저하게 줄어들어, 생산이 간소화될 수 있다. 또한 상기 축적기용 벽두께가 다른 필요되는 용기 벽에서보다 더 얇은 벽두께가 선택될 수 있는데, 그 이유는 상기 축적기의 직경이 콘덴서를 둘러싸고 있는 용기의 직경과 같은 크기로 구현될 필요가 없기 때문이다. 이것은 분명히 비용절감을 가져온다.
다수의 순환섹션의 측면을, 특히 입구 및/또는 출구가 위치하는 콘덴서 블록의 전체 측면을 액체공급라인과 가스 도관이 설비되어 있는 축적기로 덮는 것이 특히 장점인 것으로 밝혀졌다. 상기 축적기에서는 모든 순환섹션용으로 적합한 액체 저장기가 제공된다. 또한 상기 축적기 내에 또는 상기 축적기에는 순환섹션으로 및 순환섹션으로부터 액체 및/또는 가스를 공급 및 도출시키기 위한 라인 또는 개구가 존재한다.
바람직하게는 상기 축적기가 2개의 순환섹션의 경계에 접하여 층으로 분할되며, 이 경우에 2개의 인접한 층은 액체 라인 및 가스 라인을 통해서 흐름 방향으로 서로 연결된다. 다수의 순환섹션의 높이에 걸쳐서, 바람직하게는 콘덴서 블록의 전체 높이에 걸쳐서 연장되는 축적기는 순환섹션에 상응하게 층으로 분할된다. 바람직하게 상기 층은 평평한 평판 또는 구부러진 바닥에 의해 서로간에 경계가 정해진다. 개별적인 층이 서로에 대해 특별히 이를 위해 제공된 흐름 연결까지 가스 밀봉 및 액체 밀봉되는 경계가 결정됨으로써, 층의 볼륨이 인접한 순환섹션을 위한 액체 저장기로서 이용될 수 있다면 특히 바람직하다.
한 층으로부터 그 아래 놓여 있는 층으로의 액체 운송은 바람직하게 일류관을 통해서 보장된다. 상기 축적기의 층의 바닥은 일류관이 관통하고 상기 일류관의 개구는 상기 바닥의 상부에 위치한다. 순환섹션으로부터 상기 층으로 흘러들어가 액체가 상기 층의 바닥에 모아지고, 액높이가 상기 일류관의 개구 높이에 다다른 이후에 비로소 그 아래 놓여있는 층으로 흘러 내려간다. 보다 낮은 액높이에서는 상기 양 층 중 상부 층에서만 액체가 내몰리게 된다.
상기 축적기를 다수의 층으로 분할하는 것에 의해, 상기 할당되어 있는 순환섹션 내에서 증발되었던 가스만이 하나의 층을 관통하여 흐르게 된다. 그러므로 층에서의 가스 속도가 상대적으로 줄어드는데, 특히 상기 가스를 위한 축적기 영역이 분리되어 있지 않은 바스 콘덴서에서 보다 더 줄어든다. 상기 방식으로, 증발된 가스와 함께 다량의 액체가 휩쓸려 나오게 되어 액높이가 인접 층의 흐름 연결 개구보다 아래에, 예컨대 일류관의 유입 모서리 아래로 떨어지는 위험성이 방지될 수 있다.
액체가 함께 휩쓸려 나가는 위험성은 바람직하게 층의 가스 라인으로의 유입부가 상기 층의 증발통로의 출구 위에 위치함으로써 감소될 수 있다. 상기 순환섹션 내에서 증발된 가스는, 상기 가스가 관통하여 상기 층으로부터 도출되어지는 가스 라인 내로 유입되기 이전에, 일정 거리를 상승해야 한다. 상기 순환섹션으로부터의 출구와 상기 가스 라인으로의 유입부 사이의 볼륨은 추가적인 별도의 공간으로서 이용되고, 상기 추가적인 별도의 공간 내에서 가스와 함께 휩쓸려 나가는 액체가 가스 흐름으로부터 분리된다.
상기 가스라인의 가스 유입부를 증발통로의 출구와 반대되는 측면 상에 설치하는 것 또한 바람직한 것으로 판명되었다. 상기 출구로부터 방출되는 가스는 가스 라인으로 유입되기 이전에 상기 층 내에서 방향이 바뀌게 되는데, 이로써 액체가 마찬가지로 보다 쉽게 가스 흐름으로부터 분리될 수 있다.
상기 축적기가 액화통로 및 증발통로에 수직인 평면에 반원형의 또는 반타원형의 횡단면을 포함함으로써, 다시 말해서, 예컨대 반원형으로 구부러진 평판에 의해 구현됨으로써, 상기 축적기에 있어서 구성상의 비용이 낮게 유지될 수 있는데, 상기 반원형으로 구부러진 평판은 입구 내지는 출구가 제공되어 있는 콘덴서 블록 측면의 양 모서리와 결합된다.
2개의 층을 서로 연결하거나 층으로부터 가스를 유도하는, 상기 액체 라인 또는 가스 라인은 바람직하게 상기 축적기의 내부에서 진행된다. 특히 바람직하게는 상기 액체 라인과 가스 라인이 동시에 축적기의 내부에 설치된다. 따라서 상기 바스 콘덴서가 최대한 견고하게 유지되고 상기 콘덴서 블록 및 축적기의 외벽 에 의해서만 외부로 경계가 정해진다. 상기 경계의 외부에서 옆으로는 라인이 몸체의 대부분을 넘어서 진행되지 않는다. 단지, 증발되어야할 유체 및 액화되어야할 유체를 위한 적어도 하나씩의 공급 라인 및 도관만이 물론 필요할 뿐이다. 상기 유체들은 바람직하게도 바스 콘덴서의 상단 및 하단에서 흘러 나온다.
바람직하게는 모든 층을 관통하여 연장되고 각 층에서마다 가스 유입부를 가진 가스 라인이 제공된다.
본 발명에 따른 바스 콘덴서는 저온 기체 분리 시설의 메인 콘덴서로서 특히 장점적으로 사용될 수 있다.
본 발명 및 본 발명에 대한 그 밖의 상세는 하기와 같이 도면에 도시된 실시예를 통하여 보다 자세하게 설명된다.
도 1은 도 2의 라인 B - B를 따르는 본 발명에 따른 바스 콘덴서에 대한 단면도이며,
도 2는 도 1의 라인 A - A를 따르는 본 발명에 따른 바스 콘덴서에 대한 단면도이며,
도 3은 대안적인 실시형태에 대한 사시도이며, 그리고
도 4 본 발명의 또 다른 실시형태에 대한 단면도이다.
도 1 및 도 2는 기체 분리 시설에 있는 이중기둥의 메인 콘덴서로서 사용되는 본 발명에 따른 바스 콘덴서에 대한 단면도이다. 상기 메인 콘덴서는 이중기둥의 저압기둥 내에 배치될 수도 있고, 또는 바람직하게는 상기 이중기둥의 외부에 위치할 수 있다. 도 1은 도 2의 라인 B - B를 따르는 단면도를 도시하고 도 2는 도 1의 라인 A - A를 따르는 단면도를 도시한다. 상기 바스 콘덴서는 다수의 평행하게 진행되는 열교환통로(2, 8)를 포함하는 콘덴서 블록(1)으로 구성되며, 상기 열교환통로 내에서 가스형태의 질소는 유동하는 산소가 열교환되는 가운데 액화되며, 이 경우에 산소는 증발된다.
질소 통로(2)는 콘덴서 블록(1)의 전체 높이에 걸쳐서 연장된다. 가스형태의 질소가 공급라인(4)을 지나서 상기 질소 통로(2)로 공급되고, 액체로서 상기 블록(1)의 하단에서 라인(5)을 통해서 배출된다. 상기 가스형태의 질소는 상기 콘덴서 블록(1)과 연결되어 있는 축적기/분배기(6)에 의해 상기 질소 통로(2)로 분배된다. 상기 콘덴서 블록(1)의 열교환통로로부터 방출되는 액체 질소는 유사한 방식으로 배출라인(5) 내로 모아진다.
산소 통로(8)는 상기 질소 통로(2)와는 반대로 콘덴서 블록(1)의 전체 길이에 걸쳐서 연장되어 있지 않고, 라인(5) 내에서 순환섹션(7a 내지 7e)으로 분할되어 있다. 모든 순환섹션(7a 내지 7e)은 수직으로 진행되는 콘덴서 블록(1)의 중간지점에 수직으로 거울대칭적으로 구성된다. 상기 양 대칭적인 절반 중 모든 절반은 열교환통로(8)로 구성되고, 상기 열교환통로(8)에는 순환섹션(7)의 상단 및 하단에서 수평으로 진행되는 통로(9, 10)가 연결되는데, 상기 통로(9, 10)는 액체 및 가스를 상기 산소 통로(8) 내로 공급하고 반출하는데 이용된다. 순환섹션(7)에 있는 상기 양 대칭적인 절반의 유입통로 및 유출통로(9, 10)는 콘덴서 블록(1)의 동일한 측면 상에서 각각 끝난다.
상기 순환섹션(7a 내지 7e)은 모두 동일하게 구성된다. 따라서 상기 콘덴서 블록(1)은 폐쇄판(11)으로 끝나는 2개의 측면 및 2개의 마주 놓인 측면(12)을 포함하며, 상기 측면(12) 내에는 모든 순환섹션(7a 내지 7e)을 위해서 액체 산소용 입구(9) 및 일부가 증발되어 있는 산소용 출구(10)가 각각 위치한다.
입구 및 출구(9, 10)가 제공된, 콘덴서 블록(1)의 양 측면(12)은 전체 측표면(12)을 덮는 반원통형 씌우개(13)와 결합된다. 상기 반원통형 씌우개(13)는 네모형태인 콘덴서 블록(1)의 수직 모서리를 끝마감한다. 상기 콘덴서 블록(1)의 서로 마주 놓인 측면 상에 위치하고 측벽(12) 및 반원통형 씌우개(13)에 의해 경계가 정해지는 공간(14)은 상기 콘덴서 블록(1) 높이의 외형에 걸쳐서 서로 결합되어 있지 않다. 상기 양 공간(14)은 콘덴서 블록(1)의 상부에서 유일하게 결합되는데, 그 이유는 상기 반원통형 씌우개(13)가 콘덴서 블록(1)보다 높고 상기 콘덴서 블록(1)의 상부에 있는 영역에서 서로 결합되어 있기 때문이다. 그러므로, 상기 바스 콘덴서는 2개의 반원통형 씌우개(13)가 그 양 측면(12)에 연결되어 있는 콘덴서 블록(1) 및 상기 콘덴서 블록(1)과 상기 양 반원통형 씌우개(13)를 팽팽하게 덮고 있는 두부(21a)로 구성된다.
상기 반원통형 씌우개(13)에 의해 경계가 정해진 공간(14)은 평판(16)에 의해 다수의 층(15a 내지 15e)으로 분할된다. 상기 평판(16)은 2개의 순환섹션(7) 사이의 경계로부터 콘덴서 블록(1)의 측면 상에 배치된 반원통형 씌우개(13)까지 연장된다. 상기 평판(16)에는 유출개구(17)가 위치하고, 상기 유출개구(17)를 통하여 액체 산소가 예컨대 15b인 층으로부터 그 아래 놓여있는 예컨대 15c인 층 내 로 흘러 내려갈 수 있다. 또한, 평판(16)으로부터 그 아래 놓여있는 평판(16)의 하부에 까지 접근해 있는 가스갱(18)이 상기 평판(16)과 결합된다.
상기 가스갱(18)은 일렬로 배치되고 실용적으로 공동의 가스 축적 라인을 형성하는데, 이 경우에는 각 층(15)으로부터 상기 가스축적 라인 내로 가스의 유입을 가능하게 하는 갭(19)이 각 가스갱(18)의 상단과 그 아래 놓여있는 평판(16) 사이에 유지된다. 상기 평판(16)의 적어도 일부가 위쪽으로 상승하여 진행됨으로써, 상기 환형 갭(19)이 각 층(15)의 출구(10) 상부에 위치하도록 한다.
도 1에 도시된 실시예에서는 상기 평판(16)이 직각으로 2번 접혀있어, 2개의 평판(16) 사이에 서로 결합되어 있는 2개의 공간(20, 21)으로 구성된 하나의 층(15)이 형성된다. 상기 공간(20c)은 부속하는 순환섹션(7c)과 같은 높이로 있고 액체 저장기로서 이용된다. 이와는 반대로 상기 제 2 공간(21c)은 그 다음으로 약간 높은 순환섹션(7b)과 동일한 높이에 위치하고 상기 액체 저장기(20c) 옆으로 위쪽으로 옮겨져 있는 일종의 추가 저장소를 형성한다.
상기 바스 콘덴서가 작동하면, 라인(22)을 통하여 액체 산소가 맨 위에 있는 양 층(15a) 내로 들어간다. 우선 상기 산소는 저장기(20a) 내에 축적되고, 유입통로(9)를 통해서 산소통로(8) 내로 유입되고, 질소에 의한 간접 열교환으로 일부가 증발되고, 다시 상기 저장기(20a)로 축적되기 위하여 액체-가스-혼합물로서 유출통로(10)를 지나서 상기 콘덴서 블록(1)을 떠나게 된다. 상기 저장기 내에 있는 액체 정도가 유출 채널(10)의 높이까지 상승하면, 액체 산소는 연결 갭을 지나서 별도 공간으로 이용되고 있는 제 2 공간(21a) 내로 흐르게 된다.
상기 별도의 공간(21a)은 바닥에 유출개구(17)를 포함하며, 상기 유출개구를 통해서 잔여 액체 산소가 층(15a)로부터 그 아래 놓여있는 층(15b) 내로 흐르게 된다. 이 경우에 2개의 인접한 층(15)의 유출개구(17)는 서로 벗어나서 배치되도록 하여, 예컨대 층(15b)으로부터 떨어지는 산소가 층(15d)로 직접 흐르지 않고 우선은 층(15c)에 머물수 있게 한다.
바람직하게 상기 유출개구(17)는 적어도 부속하는 층(15)의 출구(10)가 위치하는 만큼 높게 배치된다. 즉, 상기 바스 콘덴서의 개별적인 순환섹션(7)이 적어도 액체 바스 내에 잠수되도록 하여, 적어도 저장기(20) 내의 액체수위가 출구(10)의 하부 모서리의 아래 가까이에 있게된다. 이로써, 증발통로(8) 내에서 전체 증발이 배제되고 비휘발성 성분에 의한 통로(8)의 이탈이 방지될 수 있다.
상기 층(15b) 내로 흘러 내려간 산소는 다시 저장기(20b) 내에 축적되고, 순환섹션(7b) 내에서 내몰리고 그 일부가 증발된다. 그런 다음 상기 저장기(20b) 내의 잔여 액체는 유출개구(17)를 통해서 층(15c) 내로 흐르게 된다. 증발시에 순환섹션(7) 내에서 발생한 산소가스는 액체 산소와 함께 출구(10)로부터 흘러나오게 되고 가스갱(18)을 거치면서 방향이 바뀌게 된다. 상기 과정은 각각의 층(15)에서 반복된다.
측면으로 및 위쪽으로 벗어난 별도의 공간(21)의 배치 및 가스갱(18)으로 환형 갭형태로 된 가스 유입부(19)에 의해 산소가스는, 층(15)으로부터 빠져나오기 이전에 여러차레 방향을 바꾸게 된다. 상기와 같이 방향 전환될 때 가스형태의 산소의 유속이 급격히 떨어짐으로써, 상기 가스형태의 산소는 액체 산소와 함께 휩쓸리지 않게 되거나 거의 휩쓸리지 않게 된다. 그러므로 별도의 공간(21) 내에서 매우 우수한 액체-가스-분리가 달성될 수 있다. 상기 가스갱(18)을 지나서 상승하는 산소가스는 바스 콘덴서의 상단에서 도면에 도시되어 있지 않은 산소 배출 라인을 통해 방출된다.
도 3에서는 본 발명에 따른 바스 콘덴서의 변형예에 대한 사시도가 도시된다. 상기 실시형태는, 상기 양 반원통형 씌우개(13)가 서로간에 어떠한 흐름 연결도 갖고 있지 않다는 점에서 도 1 및 도 2에 의해 설명된 콘덴서와 실질적으로 구별된다. 상기 반원통형 씌우개(13)는 콘덴서 블록(1)의 양쪽 개방되어 있는 측면(12)으로 끝난다. 상기 콘덴서 블록(1)과 양 반원통형 씌우개(13)를 팽팽하게 덮고 있는 두부(21a)를 포기함으로써, 상기 콘덴서는 도 1 및 도 2에 따른 바스 콘덴서보다 더 견고하게 되지만, 액체 산소 또는 가스형태의 산소의 공급 라인 및 도관용으로 많은 파이프 라인 내지는 연결 지지부를 이중으로 필요로 한다.
도 4에서는 본 발명에 따른 바스 콘덴서에 대한 또 다른 실시예가 도시되며, 상기 바스 콘덴서에서는 산소통로(8)가 콘덴서 블록(1)의 한 측면 상에서만 입구 및 출구(9, 10)를 갖는다. 도시되지 않은 질소통로는 도 2의 통로(2)와 동일하고 마찬가지로 콘덴서 블록의 전체 높이에 걸쳐서 연장된다. 열전달체로서 이용되는, 액화되어야할 질소가스는 축적기/분배기(6)를 통해서 질소통로 내로 분배되고 콘덴서 블록(1)의 하단에서 축적기(5) 내에 액체로서 모아지고 방출된다.
산소측에서 상기 콘덴서 블록(1)은 5개의 순환섹션(7a 내지 7e)으로 분할되고, 상기 순환섹션(7a 내지 7e)은 수평으로 진행되는 박판이 있는 입구 영역 및 출 구 영역(9, 10)과 수직 채널이 있는 본래의 열교환 영역(8)을 포함한다. 모든 입구(9) 및 출구(10)는 상기 콘덴서 블록(1)의 동일한 측면 상에 위치한다.
상기 콘덴서 블록(1)의 개방되어 있는 측면에는 마찬가지로 액체 저장기(20) 및 별도의 공간(21)이 제공된다. 층(15) 사이에서의 액체 흐름은 일류관(30)을 통해 이루어진다. 상기 일류관(30)의 상부 모서리는 부속하는 순환섹션(7)의 상부 모서리와 같은 높이로 위치한다. 결과적으로, 상기 산소통로(8)와 해당 입구 및 출구(9, 10)가 언제나 완전히 액체 바스 내에 있게 된다. 상기 증발통로(8)는 항상 액체로 채워지게 되고, 이로써 비휘발성 성분에 의한 통로(8)의 이탈이 방지될 수 있다.

Claims (16)

  1. 액체용 증발통로 및 열매체용 액화통로를 포함하고 2개 이상의 중첩되어 배치된 순환섹션이 구비된 콘덴서 블록을 가진 바스 콘덴서로서, 상기 증발통로가 순환섹션의 하단에 하나 이상의 액체용 입구를 각각 포함하고 순환섹션의 상단에 하나 이상의 출구를 각각 포함하며, 순환섹션의 출구로부터 그 아래 놓여있는 순환섹션의 입구로 액체를 유도하기 위한 수단이 제공되는, 바스 콘덴서에 있어서,
    상기 수단(17, 30)이 단지 액체의 유도를 위하여 콘덴서 블록(1)의 동일한 측면(12) 상에 위치하고 있는 출구(10) 및 입구(9)에만 연결됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    콘덴서 블록(1)의 최대 2개 측면(12)에 입구(9) 또는 출구(10)가 제공됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    모든 입구(10) 및 출구(10)가 콘덴서 블록(1)의 동일한 측면(12) 상에 위치함을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구(9) 내지는 출구(10)와 증발통로(8) 사이의 흐름 연결이 수평으로 진행되는 채널에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구(9) 또는 출구(10)가 위치하는 순환 섹션(7)의 측면에 액체 공급 라인(22) 및 가스 도관(18)을 가진 축적기(13)가 설치되고, 축적기가 순환섹션(7)의 입구(9) 또는 출구(10)를 덮음을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구(9) 또는 출구(10)가 위치하는 콘덴서 블록(1)의 측면(12)에 액체 공급 라인(22) 및 가스 도관(18)을 가진 축적기(13)가 설치되고, 축적기가 다수의 순환섹션(7)의 측면을 덮음을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    축적기(13)가 2개의 순환섹션(7)의 경계를 따라서 층(15)으로 각각 분할되고, 이 경우에 2개의 인접한 층(15)은 액체 라인(17, 30) 및 가스 라인(18)을 통해서 흐름 측면에서 서로 연결됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    2개의 인접한 층(15)이 일류관(30)을 통해서 흐름 측면에서 서로 연결됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  9. 제 7 항에 있어서,
    축적기(13)가 평평한 평판(16) 또는 구부러진 바닥에 의해 층(15)으로 분할됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  10. 제 7 항에 있어서,
    층(15)의 가스 도관(18)으로의 유입부가 층(15)의 증발통로(8)의 출구(10) 상부에 위치함을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  11. 제 7 항에 있어서,
    축적기(13)가 액화통로(2) 및 증발통로(8)에 수직인 평면에서 반원형의 또는 반타원형의 횡단면을 가짐을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  12. 제 7 항에 있어서,
    2개의 층(15)을 연결하는 액체 라인(17, 30) 또는 가스 라인(18)이 축적기(13)의 내부에서 진행됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  13. 제 7 항에 있어서,
    가스 라인(18)의 가스 유입부가 증발통로(8)의 출구(10)와 마주하고 있지 않은 측면 상에 위치함을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  14. 제 7 항에 있어서,
    가스 라인(18)이 모든 층(15)을 관통해서 연장됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액화통로(2)가 콘덴서 블록(1)의 전체 높이에 걸쳐서 연장됨을 특징으로 하는 바스 콘덴서.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    저온 기체 분리 시설의 메인 콘덴서로서 사용하기 위한 바스 콘덴서.
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