▶ レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロードの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023101381
(43)【公開日】2023-07-20
(54)【発明の名称】熱交換器及び熱交換器を備える分離装置
(51)【国際特許分類】
F28F 3/08 20060101AFI20230712BHJP
F28D 9/00 20060101ALI20230712BHJP
F28F 21/08 20060101ALI20230712BHJP
F25J 3/04 20060101ALI20230712BHJP
F25J 5/00 20060101ALI20230712BHJP
【ＦＩ】
F28F3/08 311
F28F3/08 301A
F28D9/00
F28F21/08 A
F25J3/04 101
F25J5/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022171450
(22)【出願日】2022-10-26
(31)【優先権主張番号】2200107
(32)【優先日】2022-01-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(71)【出願人】
【識別番号】591036572
【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100212705
【弁理士】
【氏名又は名称】矢頭 尚之
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 郁治
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】ブノワ・ダビディアン
【テーマコード（参考）】
3L103
4D047
【Ｆターム（参考）】
3L103AA06
3L103AA37
3L103BB29
3L103CC22
3L103CC30
3L103DD15
3L103DD22
3L103DD52
3L103DD92
4D047AA08
4D047AB01
4D047AB02
4D047CA04
4D047CA16
4D047DA06
4D047DA17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型化の観点からの節約を伴って、交換器内の機能しない通路を作ることなく富む液体の冷却を促進する。
【解決手段】複数の通路、即ち、少なくとも第１及び第２の流体の流れのための第１の一連の通路１と、第１及び第２の流体との熱交換関係に置かれる第３の流体の流れのための第２の一連の通路とで構成された、冷却されるべき第１及び第２の流体Ｂ，Ｃと加熱されるべき少なくとも第３の流体との間の間接的な熱交換のための熱交換器であって、熱交換器は、３つのセクションであって、第２のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとの間にある、３つのセクションと、第２のセクション中の第１の一連の通路の一部分中にのみ第１の流体を導入するための手段Ｒ１とを備える。
【選択図】図５Ａ
【解決手段】複数の通路、即ち、少なくとも第１及び第２の流体の流れのための第１の一連の通路１と、第１及び第２の流体との熱交換関係に置かれる第３の流体の流れのための第２の一連の通路とで構成された、冷却されるべき第１及び第２の流体Ｂ，Ｃと加熱されるべき少なくとも第３の流体との間の間接的な熱交換のための熱交換器であって、熱交換器は、３つのセクションであって、第２のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとの間にある、３つのセクションと、第２のセクション中の第１の一連の通路の一部分中にのみ第１の流体を導入するための手段Ｒ１とを備える。
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷却されるべき第１及び第２の流体（Ｂ，Ｃ）と加熱されるべき少なくとも第３の流体（Ａ）との間の間接的な熱交換のための熱交換器であって、前記熱交換器は、離間された矩形プレートのスタックで構成され、前記スタックは、長さ、幅、及び高さを有し、前記矩形プレートは、それぞれ、前記スタックの前記長さ及び前記幅である長さ及び幅を有し、前記矩形プレートは、複数の通路、即ち、少なくとも前記第１及び前記第２の流体の流れのための第１の一連の通路（１，２）と、前記第１及び前記第２の流体との熱交換関係に置かれる前記第３の流体の流れのための第２の一連の通路（３）とを前記矩形プレートの間に画定するように互いに平行であり、前記複数の通路は、周縁部によって範囲を定められ、
前記熱交換器は、
前記スタックの前記高さ及び前記幅と前記スタックの前記長さのフラクションとによって各々画定される３つのセクションと、ここで、前記３つのセクションは、前記スタックの一端を備える第１のセクション（ＳB）、第２のセクション（ＳBC）、及び前記スタックの他端を備える第３のセクションを備え、前記第２のセクションは、前記第１のセクションと前記第３のセクションとの間にあり、前記第１、前記第２、及び前記第３のセクションのうちの少なくとも２つは並置されるものであり、
前記第１及び前記第２のセクションが並置され、及び／又は前記第２及び前記第３のセクションが並置される前記第１の一連の通路を閉鎖するための手段（Ｐ）と、
前記第１のセクションの自由端における前記第１の一連の通路中に前記第１の流体を導入するための手段（Ｂ１）と、
前記第１のセクションの前記第１の一連の通路から前記第１の流体を引き出すための手段（Ｒ１）と、
前記第２のセクション中の前記第１の一連の通路の一部分中にのみ前記第１の流体を導入するための手段（Ｒ１）と、
前記第１の一連の通路の前記一部分から前記第１の流体を引き出すための手段（Ｂ２）と、
前記第２のセクション中の前記第１の一連の通路の別の部分又は実際に残りの部分中に前記第２の流体を導入するための手段（Ｃ１）と、
前記第２のセクションの前記第１の一連の通路の前記別の部分又は実際に前記残りの部分から前記第２の流体を引き出すための手段（Ｒ２）と、
前記第３のセクション中の前記第１の一連の通路中に前記第２の流体を導入するための手段（Ｒ２）と、
前記第３のセクションの自由端における前記第１の一連の通路から前記第２の流体を引き出すための手段（Ｃ２）と、
前記第３のセクション中に前記第３の流体を導入するための手段と、
前記第３の流体に前記第３、前記第２、及び前記第１のセクションを連続して通過させるための手段と、
前記第１のセクションから前記第３の流体を抜き取るための手段と、を備える、熱交換器。
前記熱交換器は、
前記スタックの前記高さ及び前記幅と前記スタックの前記長さのフラクションとによって各々画定される３つのセクションと、ここで、前記３つのセクションは、前記スタックの一端を備える第１のセクション（ＳB）、第２のセクション（ＳBC）、及び前記スタックの他端を備える第３のセクションを備え、前記第２のセクションは、前記第１のセクションと前記第３のセクションとの間にあり、前記第１、前記第２、及び前記第３のセクションのうちの少なくとも２つは並置されるものであり、
前記第１及び前記第２のセクションが並置され、及び／又は前記第２及び前記第３のセクションが並置される前記第１の一連の通路を閉鎖するための手段（Ｐ）と、
前記第１のセクションの自由端における前記第１の一連の通路中に前記第１の流体を導入するための手段（Ｂ１）と、
前記第１のセクションの前記第１の一連の通路から前記第１の流体を引き出すための手段（Ｒ１）と、
前記第２のセクション中の前記第１の一連の通路の一部分中にのみ前記第１の流体を導入するための手段（Ｒ１）と、
前記第１の一連の通路の前記一部分から前記第１の流体を引き出すための手段（Ｂ２）と、
前記第２のセクション中の前記第１の一連の通路の別の部分又は実際に残りの部分中に前記第２の流体を導入するための手段（Ｃ１）と、
前記第２のセクションの前記第１の一連の通路の前記別の部分又は実際に前記残りの部分から前記第２の流体を引き出すための手段（Ｒ２）と、
前記第３のセクション中の前記第１の一連の通路中に前記第２の流体を導入するための手段（Ｒ２）と、
前記第３のセクションの自由端における前記第１の一連の通路から前記第２の流体を引き出すための手段（Ｃ２）と、
前記第３のセクション中に前記第３の流体を導入するための手段と、
前記第３の流体に前記第３、前記第２、及び前記第１のセクションを連続して通過させるための手段と、
前記第１のセクションから前記第３の流体を抜き取るための手段と、を備える、熱交換器。
【請求項2】
ｎ個の前記第１の一連の通路は、特に前記第１のセクション（ＳB）中の前記第１の流体のためのものであり、ｎ－ｍ個の前記第１の一連の通路は、特に前記第２のセクション（ＳBC）中の前記第１の流体のためのものである、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項3】
どの通路も、前記第３のセクション（ＳC）中の前記第１の流体の流れのためには接続されない、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項4】
ｎ個の前記第１の一連の通路は、特に前記第３のセクション（ＳC）中の前記第２の流体のためのものであり、ｍ＜ｎであるｍ個の前記第１の一連の通路は、特に前記第２のセクション（ＳBC）中の前記第２の流体のためのものである、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項5】
どの通路も、前記第１のセクション（ＳB）中の前記第２の流体の流れのためには接続されない、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項6】
特に前記第１のセクション（ＳB）中の前記第１の流体のための前記第１の一連の通路の数は、ｎであり、特に前記第２のセクション（ＳBC）中の前記第１の流体のための前記第１の一連の通路の数は、ｎ／２である、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項7】
特に前記第２のセクション（ＳBC）中の前記第２の流体のための通路の数は、ｎ／２であり、特に前記第３のセクション（ＳC）中の前記第２の流体のための通路の数は、ｎである、請求項１～６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記矩形プレートは、アルミニウムで作られ、前記複数の通路中にチャネルを形成するフィンによって互いから分離され、前記矩形プレートと前記フィンとは、共にろう付けされている、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記第１及び前記第２の一連の通路（１，２，３）のみを備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項10】
第１の圧力で動作するように適合された第１のカラム（Ｋ１）と、
前記第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラム（Ｋ２）と、ここで、前記第１のカラムのヘッドは、前記第２のカラムのタンクに熱的に連結されており、
少なくとも前記第１のカラムに浄化され冷却された空気（１０）を送るための手段と、
前記第１のカラムのタンクから前記第２のカラムに液体である第１の流体（Ｂ）を送るための手段と、
前記第１のカラムのヘッドから前記第２のカラムに液体である第２の流体（Ｃ）を送るための手段と、
前記第２のカラムから窒素に富む気体である第３の流体（Ａ）を抜き取るための手段と、
前記第２のカラムから酸素に富む流体（９０）を抜き取るための手段と、
前記第１のカラムのタンクから前記第２のカラムに前記第１の流体を前記送るための手段、前記第１のカラムのヘッドから前記第２のカラムに前記第２の流体を前記送るための手段、及び前記第２のカラムから前記第３の流体を前記抜き取るための手段に接続されて、冷却された少なくとも前記第１及び前記第２の流体との間接的な熱交換によって少なくとも前記第３の流体を加熱することを可能にする、請求項１～９のいずれか一項に記載の熱交換器（Ｓ）と、
を備える、空気分離装置。
前記第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラム（Ｋ２）と、ここで、前記第１のカラムのヘッドは、前記第２のカラムのタンクに熱的に連結されており、
少なくとも前記第１のカラムに浄化され冷却された空気（１０）を送るための手段と、
前記第１のカラムのタンクから前記第２のカラムに液体である第１の流体（Ｂ）を送るための手段と、
前記第１のカラムのヘッドから前記第２のカラムに液体である第２の流体（Ｃ）を送るための手段と、
前記第２のカラムから窒素に富む気体である第３の流体（Ａ）を抜き取るための手段と、
前記第２のカラムから酸素に富む流体（９０）を抜き取るための手段と、
前記第１のカラムのタンクから前記第２のカラムに前記第１の流体を前記送るための手段、前記第１のカラムのヘッドから前記第２のカラムに前記第２の流体を前記送るための手段、及び前記第２のカラムから前記第３の流体を前記抜き取るための手段に接続されて、冷却された少なくとも前記第１及び前記第２の流体との間接的な熱交換によって少なくとも前記第３の流体を加熱することを可能にする、請求項１～９のいずれか一項に記載の熱交換器（Ｓ）と、
を備える、空気分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器及び熱交換器を備える分離装置に関する。熱交換器は、直交流式であり得るが、“Cryogenic Engineering” edited by B.A. Hands, Academic Press, 1986, pages 213-216、ＥＰ１３３８８５６、及びＤＥ１０２０１８００９７８０内で過冷却器について説明されているような、向流式熱交換器にも適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0002】
【図1】第１の圧力で動作する第１のカラムＫ１と、第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラムＫ２とであって、第１のカラムのヘッドは、第２のカラムのタンクに熱的に連結される、第１のカラムＫ１と第２のカラムＫ２と、少なくとも第１のカラムに浄化され冷却された空気１０を送るための手段とを備える分離装置を示す。
【図2A】以下のような一連のｎ個の通路の通路１のうちの１つを示す：－液体ＢがボックスＢ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第１のセクションＳBに入り、ボックスＢ２を介して去る。－液体ＣがボックスＣ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第２のセクションＳCに入り、ボックスＣ２を介して去る。－２つのセクションＳB及びＳCは、直列である。
【図3A】ボックスＢ１を介して交換器Ｓの第１のセクションＳBに入り、ボックスＢ２を介して去る特に液体Ｂのための一連のｎ個の通路の通路１のうちの１つを示す。
【図3B】ボックスＣ１を介して交換器Ｓの第２のセクションＳCに入り、ボックスＣ２を介して去る特に液体Ｃのための一連のｐ個の通路の通路２のうちの１つを示す。
【図5A】特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路１のうちの１つを示す。
【図5B】特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路２のうちの別のものを示す。
【図5C】特に交換器内の気体を加熱するための第２の一連の通路の通路３のうちの１つを示す。
【発明を実施するための形態】
【0003】
図１は、第１の圧力で動作する第１のカラムＫ１と、第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラムＫ２とであって、第１のカラムのヘッドは、第２のカラムのタンクに熱的に連結される、第１のカラムＫ１と第２のカラムＫ２と、少なくとも第１のカラムに浄化され冷却された空気１０を送るための手段とを備える分離装置を示す。
【0004】
第２のカラム内に環流を作るために、酸素に富む第１のカラムのタンクからの液体Ｂが、過冷却及び膨張後に第２のカラムの中間段に送られる。同様に、窒素に富む第１のカラムのヘッドからの液体Ｃは、酸素に富む液体と同じ過冷却器Ｓ内でしばしば過冷却され、次いで膨張された後に、第２のカラムのヘッドに送られる。これらの２つの液体は、それぞれ富む液体（rich liquid）及び乏しい液体（poor liquid）と呼ばれる。
【0005】
液体は、過冷却器内で加熱される第２のカラムの気体窒素流Ａとの熱交換によって冷却される。
【0006】
低温蒸留によって空気を分離するための装置の過冷却器では、特に、直交流構成では、乏しい液体及び富む液体の冷却は、ＵＳ２８４０９９４にあるように、直列の２つの交換器内で行われる。これらの交換器は、別個のセクションを有する単一の交換器に一体化され得る。これは、富む液体が乏しい液体の進入温度を上回る温度まで冷却されることを意味する。本発明は、小型化の観点からの節約を伴って、交換器内の機能しない通路を作ることなく富む液体の冷却を促進することを可能にすることにある。
【0007】
第１のカラムＫ１のタンクから来る富む液体Ｂは、カラムＫ１のヘッドから来る乏しい液体Ｃの進入温度よりも冷たい温度で過冷却器Ｓを去る。
【0008】
液体又は気体酸素９０は、生成物としてカラムＫ２の底部において抜き取られる。
【0009】
【0010】
図２Ａは、以下のような一連のｎ個の通路の通路１のうちの１つを示す：
－液体ＢがボックスＢ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第１のセクションＳBに入り、ボックスＢ２を介して去る。
－液体ＣがボックスＣ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第２のセクションＳCに入り、ボックスＣ２を介して去る。
－２つのセクションＳB及びＳCは、直列である。
－液体ＢがボックスＢ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第１のセクションＳBに入り、ボックスＢ２を介して去る。
－液体ＣがボックスＣ１を介して先行技術による熱交換器Ｓの第２のセクションＳCに入り、ボックスＣ２を介して去る。
－２つのセクションＳB及びＳCは、直列である。
【0011】
図２Ｂは、図２Ｂの通路の両側上にある図２Ａの通路を加熱するために、先行技術による交換器Ｓの全長にわたって延びる特に気体Ａのための一連のｎ＋１個又は２ｎ個の通路の通路２のうちの１つを示す。気体は、入口Ａ１から始まって降下し、出口Ａ２に到達する前に専用の一連の通路中で加熱される。このことから、第１のセクションでは、気体Ａは、液体Ｂと熱交換するだけであり、第２のセクションでは、気体Ａは、液体Ｃと熱交換するだけである。
【0012】
交換器Ｓは、２つの一連の通路を組み合わせる通路のスタックから成り、パターンは、典型的には以下の通りである：（２１）＊ｎ’２又は（２１２）＊ｎであり、ｎ’は、パターンの反復の数であり、１以上である。
【0013】
【0014】
図３Ａは、ボックスＢ１を介して交換器Ｓの第１のセクションＳBに入り、ボックスＢ２を介して去る特に液体Ｂのための一連のｎ個の通路の通路１のうちの１つを示す。斜線エリアは、流体がその中で循環していないので熱交換が行われないデッドゾーンを表す。
【0015】
図３Ｂは、ボックスＣ１を介して交換器Ｓの第２のセクションＳCに入り、ボックスＣ２を介して去る特に液体Ｃのための一連のｐ個の通路の通路２のうちの１つを示す。斜線エリアは、流体がその中で循環していないので熱交換が行われないデッドゾーンを表す。
【0016】
図３Ｃは、図３Ｃの通路の両側上にある図３Ａ及び図３Ｂの通路を加熱するために、交換器Ｓの全長にわたって延びる特に気体Ａのための一連のｎ＋Ｐ＋１個又は２ｎ＋２ｐ個の通路の通路３のうちの１つを示す。気体は、入口Ａ１から始まって降下し、出口Ａ２に到達する前に専用の一連の通路中で加熱される。このことから、第１のセクションでは、気体Ａは、液体Ｂと熱交換するだけであり、第２のセクションでは、気体Ａは、液体Ｃと熱交換するだけである。
【0017】
交換器Ｓは、図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃの３つの一連の通路を組み合わせる通路のスタックから成り、パターンは、ｎ＝ｐであるとき、典型的には以下の通りである：（３１３２）＊ｎ’３又は（３１３３２３）＊ｎであり、ｎ’は、パターンの反復の数であり、１以上である。
【0018】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、液体Ｃが交換器に入る温度よりも冷たい温度で液体Ｂが交換器を去る図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃの変形形態を示す。このことから、気体Ａが２つの液体Ｂ、Ｃと同時に熱を交換する交換器の中央セクションＳBCが存在する。
【0019】
本発明の主題によると、冷却されるべき第１及び第２の流体と加熱されるべき少なくとも第３の流体との間の間接的な熱交換のための熱交換器であって、熱交換器は、離間された矩形プレートのスタックで構成され、スタックは、長さ、幅、及び高さを有し、矩形プレートは、それぞれ、スタックの長さ及び幅である長さ及び幅を有し、矩形プレートは、複数の通路、即ち、少なくとも第１及び第２の流体の流れのための第１の一連の通路と、第１及び第２の流体との熱交換関係に置かれる第３の流体の流れのための第２の一連の通路とを矩形プレートの間に画定するように互いに平行であり、複数の通路は、周縁部によって範囲を定められ、熱交換器は、スタックの高さ及び幅とスタックの長さのフラクションとによって各々画定される３つのセクションであって、３つのセクションは、スタックの一端を備える第１のセクション、第２のセクション、及びスタックの他端を備える第３のセクションを備え、第２のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとの間にあり、第１、第２、及び第３のセクションのうちの少なくとも２つは、並置される、３つのセクションと、第１及び第２のセクションが並置され、及び／又は第２及び第３のセクションが並置される第１の一連の通路を閉鎖するための手段と、第１のセクションの自由端における第１の一連の通路中に第１の流体を導入するための手段と、第１のセクションの第１の一連の通路から第１の流体を引き出すための手段と、第２のセクション中の第１の一連の通路の一部分中にのみ第１の流体を導入するための手段と、第１の一連の通路の一部分から第１の流体を引き出すための手段と、第２のセクション中の第１の一連の通路の別の部分又は実際に残りの部分中に第２の流体を導入するための手段と、第２のセクションの第１の一連の通路の別の部分又は実際に残りの部分から第２の流体を引き出すための手段と、第３のセクション中の第１の一連の通路中に第２の流体を導入するための手段と、第３のセクションの自由端における第１の一連の通路から第２の流体を引き出すための手段と、第３のセクション中に第３の流体を導入するための手段と、第３の流体に第３、第２、及び第１のセクションを連続して通過させるための手段と、第１のセクションから第３の流体を抜き取るための手段とを備える、熱交換器が提供される。
【0020】
他の任意選択の態様によると：
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第１のセクション中の第１の流体のためのものであり、ｎ－ｍ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第１の流体のためのものである。
－どの通路も、第３のセクション中の第１の流体の流れのためには接続されない。
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第３のセクション中の第２の流体のためのものであり、ｑ＜＝ｍであるｑ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第２の流体のためのものである。
－ ｑ≠ｍ
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第３のセクション中の第２の流体のためのものであり、ｍ＜ｎであるｍ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第２の流体のためのものである。
－どの通路も、第１のセクション中の第２の流体の流れのためには接続されない。
－特に第１のセクション中の第１の流体のための第１の一連の通路の数は、ｎであり、特に第２のセクション中の第１の流体のための第１の一連の通路の数は、ｎ／２である。
－特に第２のセクション中の第２の流体のための通路の数は、ｎ／２であり、特に第３のセクション中の第２の流体のための通路の数は、ｎである。
－交換器は、２つの流体のみを冷却するように適合される。
－矩形プレートは、アルミニウムで作られ、複数の通路中にチャネルを形成するフィンによって互いから分離され、矩形プレートとフィンとは、共にろう付けされる。
－交換器は、第１及び第２の一連の通路のみを備える。
－交換器は、第４の流体を加熱するための第３の一連の通路を備える。
－第１の一連の通路は、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも第１の通路と、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも第２の通路とを備え、それらの各々は、第２の一連の通路に隣接している。
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第１のセクション中の第１の流体のためのものであり、ｎ－ｍ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第１の流体のためのものである。
－どの通路も、第３のセクション中の第１の流体の流れのためには接続されない。
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第３のセクション中の第２の流体のためのものであり、ｑ＜＝ｍであるｑ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第２の流体のためのものである。
－ ｑ≠ｍ
－ｎ個の第１の一連の通路は、特に第３のセクション中の第２の流体のためのものであり、ｍ＜ｎであるｍ個の第１の一連の通路は、特に第２のセクション中の第２の流体のためのものである。
－どの通路も、第１のセクション中の第２の流体の流れのためには接続されない。
－特に第１のセクション中の第１の流体のための第１の一連の通路の数は、ｎであり、特に第２のセクション中の第１の流体のための第１の一連の通路の数は、ｎ／２である。
－特に第２のセクション中の第２の流体のための通路の数は、ｎ／２であり、特に第３のセクション中の第２の流体のための通路の数は、ｎである。
－交換器は、２つの流体のみを冷却するように適合される。
－矩形プレートは、アルミニウムで作られ、複数の通路中にチャネルを形成するフィンによって互いから分離され、矩形プレートとフィンとは、共にろう付けされる。
－交換器は、第１及び第２の一連の通路のみを備える。
－交換器は、第４の流体を加熱するための第３の一連の通路を備える。
－第１の一連の通路は、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも第１の通路と、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも第２の通路とを備え、それらの各々は、第２の一連の通路に隣接している。
【0021】
本発明の更なる主題によると、第１の圧力で動作するように適合された第１のカラムと、第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラムとであって、第１のカラムのヘッドは、第２のカラムのタンクに熱的に連結される、第１のカラムと第２のカラムと、少なくとも第１のカラムに浄化され冷却された空気を送るための手段と、第１のカラムのタンクから第２のカラムに液体である第１の流体を送るための手段と、第１のカラムのヘッドから第２のカラムに液体である第２の流体を送るための手段と、第２のカラムから窒素に富む気体である第３の流体を抜き取るための手段と、第２のカラムから酸素に富む流体を抜き取るための手段と、第１のカラムのタンクから第２のカラムに第１の流体を送るための手段、第１のカラムのヘッドから第２のカラムに第２の流体を送るための手段、及び第２のカラムから第３の流体を抜き取るための手段に接続されて、冷却された少なくとも第１及び第２の流体との間接的な熱交換によって少なくとも第３の流体を加熱することを可能にする、上記で説明したような熱交換器とを備える、空気分離装置が提供される。
【0022】
本発明は、富む液体及び乏しい液体が共存する交換器の中央エリア内で、交換器内の２つの流体を重ね合わせることと、例えば、各流体のための通路の数を２で除算することによって、通路の一部分が一方の流体に、他の通路の少なくとも一部分が他方の流体に帰することとにあり、外部再分配ボックスは、ｎ個の通路から始まって、この中央エリア内でｎ／２になることを可能にする。
【0023】
これは、交換器内のデッドゾーンを回避し、効率性と小型化を増大させる。
【0024】
本発明は、直交流交換器に適用されるが、対向流熱交換器にも適用され得る。
【0025】
交換器は、第３の液体を加熱するためにも使用され得ることに留意されたい。
【0026】
本発明を、図面の助けを借りてより詳細に説明する：
図５Ａは、特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路１のうちの１つを示す。
図５Ｂは、特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路２のうちの別のものを示す。
図５Ｃは、特に交換器内の気体を加熱するための第２の一連の通路の通路３のうちの１つを示す。
図５Ａは、特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路１のうちの１つを示す。
図５Ｂは、特に交換器内の液体を冷却するための第１の一連の通路の通路２のうちの別のものを示す。
図５Ｃは、特に交換器内の気体を加熱するための第２の一連の通路の通路３のうちの１つを示す。
【0027】
本発明による熱交換器は、離間された矩形プレートのスタックで構成され、スタックは、長さ、幅、及び高さを有し、矩形プレートは、それぞれ、スタックの長さ及び幅である長さ及び幅を有し、矩形プレートは、複数の通路を矩形プレートの間に画定するように互いに平行に配置される。
【0028】
通路は、第１及び第２の流体の流れのための第１の一連の通路と、第１及び第２の流体との熱交換関係に置かれる第３の流体の流れのための第２の一連の通路とを備える。
【0029】
説明するケースでは、熱交換器は、第１及び第２の一連の通路のみを備える。しかしながら、他のケースでは、２つよりも多くの液体が冷却され得る。
【0030】
第１の一連の通路は、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも第１の通路１と、２つの連続するプレートの間に形成された少なくとも別の第２の通路２とを備え、それらの各々は、第２の一連の通路に隣接している。
【0031】
通路は、周縁部によって範囲を定められる。
【0032】
この例では、熱交換器は、スタックの高さ及び幅とスタックの長さのフラクションとによって各々画定される３つのセクションを備え、３つのセクションは、スタックの一端を備える第１のセクション、第２のセクション、及びスタックの他端を備える第３のセクションを備え、第２のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとの間にあり、第１、第２、及び第３のセクションは、並置される。
【0033】
交換器の端部におけるセクションでは、第１の一連の通路の全ては、好ましくは、冷却されるべき単一の液体を受け入れる。少なくとも中央セクションでは、第１の一連の通路の一部分のみが液体Ｂを供給され、その他、又は実際に残りの部分は液体Ｃを供給される。
【0034】
図５Ａは、液体Ｂ及びＣが冷却される、熱交換器の第１の一連の通路の通路１のうちの１つを示し、その一方で、図５Ｂは、液体Ｂ及びＣが冷却される、熱交換器の第１の一連の通路の通路２のうちの別のものを示す。これらの通路の各々は、図５Ｃによると、気体Ａを加熱するための通路３と接触している。
【0035】
各一連の通路は、第１のセクションＳB、第２のセクションＳBC、及び第３のセクションＳCを含む。下付き参照符号は、セクション中で冷却される液体を示し、このことから、液体Ｂのみが第１のセクションＳB中で冷却され、２つの液体Ｂ、Ｃは、第２のセクションＳBC中で冷却され、液体Ｃのみが第３のセクションＳC中で冷却される。
【0036】
図５Ａ及び図５Ｂを見ると、液体Ｂは、第１のセクションＳB中で図の各々の通路中の高温端を構成する下端において交換器に入る。入口ボックスＢ１は、通路のセット並びに他の通路１及び２と連通しており、本質的に交換器の軸に対して垂直の方向への循環を可能にする。部分的に過冷却された液体Ｂは、ボックスＲ１を介して第１のセクションＳBを去り、それは、液体Ｂが図５Ａの通路１を通って循環することを可能にしないが、図５Ｂの他の通路２に液体Ｂを送り、ここで、液体Ｂは、第２のセクションＳBCの通路のセットの一部分、このケースでは半分において循環する。次に、液体Ｂは、図５Ｂの他の通路２のボックスＢ２を介して交換器を去り、第３のセクションＳCの通路を通過しない。
【0037】
同様に、液体Ｃは、第１のセクションＳBを通過することなく第２のセクションＳBCに直接入る。液体Ｃは、図５Ａの他の通路２中でのみ冷却され、第２のセクションＳBC中の図５Ｂの通路１中では冷却されない。次に、ボックスＲ２は、通路のセット並びに図５Ａ及び図５Ｂの他の通路１及び２にわたって部分的に冷却された液体Ｃを分配し、そのため、それは完全に冷却されてボックスＣ２を去る。
【0038】
気体Ａは、第３、第２、及び第１のセクションを連続して通って交換器を通過し、第１のセクションから加熱されて抜き取られる。
【0039】
３つのセクションは、このことから、スタックの一端を備える第１のセクション、第２のセクション、及びスタックの他端を備える第３のセクションを備え、第２のセクションは、第１のセクションと第３のセクションとの間にある。３つのセクションの各々は、スタックの高さ及び幅とスタックの長さのフラクションとによって画定される。
【0040】
本発明は、ここでは、空気分離装置の液体Ｂ、Ｃ、例えば、富む液体及び乏しい液体のための第２のセクション中の同数の通路で説明した。それは、異なる数の通路、及び異なる又は追加の流体で推定され得る。
【0041】
【0042】
交換器Ｓは、２つの一連の通路を組み合わせる通路のスタックから成り、パターンは、典型的には以下の通りである：（３１３２）＊ｎ’３又は（３１３３２３）＊ｎであり、ｎ’は、パターンの反復の数であり、１以上である。
【0043】
交換器の構成では、熱交換を伴わないデッドゾーンは存在しない。
【0044】
交換器は、３つのセクションに「分割」される：
・富む液体Ｂのみが循環しているセクションＳB、
・富む液体Ｂ及び乏しい液体Ｃが共存する共有セクションＳBC、
・乏しい液体Ｃのみが循環しているセクションＳC。
・富む液体Ｂのみが循環しているセクションＳB、
・富む液体Ｂ及び乏しい液体Ｃが共存する共有セクションＳBC、
・乏しい液体Ｃのみが循環しているセクションＳC。
【0045】
空気の分離の特定の例では、富む液体Ｂは、底部において、セクションＳB中のｎ個の通路に入り、次いで、外部ボックスを介して去り、その後、共有セクションＳBCの底部において一部分、例えば、ｎ／２個の通路に再び入って、次いで、共有エリアの頂部において去る。
【0046】
乏しい液体Ｃは、通路の一部分、又は実際に残りの部分、例えば、共有セクションＳBCの底部におけるｎ／２個の通路に入り、次いで、共有セクションの頂部において外部ボックスを介して去り、セクションＳCの底部においてｎ個の通路に再び入って、次いで、セクションＳCの頂部において去る。
【0047】
外部ボックスＲ１、Ｒ２は、流体が交換器を循環する通路の数を変更することを可能にする。
【0048】
入口／出口Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２は、通路の数に応じて、同じ面又は反対の面上にあり得る。
【0049】
原理は、富む液体と乏しい液体との間の異なる数の通路に拡張され得、共有エリア中の分配は、半々以外であり得る。
【0050】
富む液体及び乏しい液体以外の流体、典型的には、液体空気、液体窒素、及び液体酸素も存在し得る。同様に、残留窒素に加えて純窒素が存在し得る。
【0051】
交換器は、第１の一連の通路を閉鎖する壁部Ｐを備え、ここで、第１及び第２のセクションは、並置され、及び／又は、ここで、第２及び第３のセクションは、並置される。
【0052】
好ましくは、交換器のプレートは、アルミニウムで作られ、複数の通路中にチャネルを形成するフィンによって互いから分離され、矩形プレートとフィンとは、共にろう付けされる。
【0053】
本発明による交換器は、直交流型であり得るが、対向流熱交換器にも適用され得る。
【0054】
交換器は、第１の圧力で動作するように適合された第１のカラムと、第１の圧力を下回る第２の圧力で動作するように適合された第２のカラムとであって、第１のカラムのヘッドは、第２のカラムのタンクに熱的に連結される、第１のカラムと第２のカラムと、少なくとも第１のカラムに浄化され冷却された空気を送るための手段と、第１のカラムのタンクから第２のカラムに液体である第１の流体Ｂを送るための手段と、第１のカラムのヘッドから第２のカラムに液体である第２の流体Ｃを送るための手段と、第２のカラムから窒素に富む気体である第３の流体Ａを抜き取るための手段と、第２のカラムから酸素に富む流体を抜き取るための手段とを備える、空気分離装置に一体化され得る。熱交換器は、第１及び第２の流体との、好ましくは、その主垂直軸との間接的な熱交換による第３の流体の加熱を可能にするために接続される。
【0055】
熱交換器は、少なくとも１つの追加の一連の加熱通路を追加することによって、又は第２の一連の通路を分離することによって、少なくとも２つの流体、例えば２つの気体窒素流を加熱するために使用され得る。
【0056】
熱交換器は、第２のセクションの通路を少なくとも３つに分離することによって少なくとも３つの流体を冷却するために使用され得る。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【外国語明細書】