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公開番号2022114454
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-05
出願番号2022009223
出願日2022-01-25
発明の名称少なくとも1つの粒子フィルタを備える熱交換器とそのような熱交換器を組み立てる方法
出願人レール・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
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F28F 9/00 20060101AFI20220729BHJP(熱交換一般)
要約【課題】通路内に触媒を保持すること及び熱交換器の製造中に通路の充填をより容易かつより良好に制御することができる濾過装置を備えた熱交換器を提案する。
【解決手段】第1の流体のための複数の第1の通路と、第1の流体と熱交換される第2の流体の複数の第2の通路とを有する交換体1と、第1の流体を第1の通路に導入するための第1の入口マニホールドと、排出するための第1の出口マニホールドとを備え、第1の通路が第1の入口マニホールドに流体接続されている入口面11と、第1の出口マニホールドに流体接続されている出口面とを有している熱交換器において、交換体1の入口面に面して配置された入口フィルタ31及び/又は交換体1の出口面に面して配置された出口フィルタを備え、入口フィルタ31及び/又は出口フィルタが、金属ガーゼ、金属繊維の不織布、焼結金属粉末、又は焼結金属繊維から選択されたシート状金属材料30を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
-第1の流体(F1)の流れのための複数の第1の通路(10)と、前記第1の流体(F1)と熱交換関係にされるべき第2の流体(F2)の流れのための複数の第2の通路(20)とを有する交換体(1)と、
-前記第1の流体(F1)を前記第1の通路(10)に導入するための第1の入口マニホールド(21)と、
-前記第1の流体(F1)を前記第1の通路(10)から排出するための第1の出口マニホールド(22)と
を備え、
前記交換体(1)が、前記第1の通路(10)が前記第1の入口マニホールド(21)に流体接続されている入口面(11)と、前記第1の通路(10)が前記第1の出口マニホールド(22)に流体接続されている出口面(12)とを有している、熱交換器において、
前記熱交換器がまた、前記交換体(1)の前記入口面(11)に面して配置された入口フィルタ(31)及び/又は前記交換体(1)の前記出口面(12)に面して配置された出口フィルタ(32)を備え、前記入口フィルタ(31)及び/又は前記出口フィルタ(32)が、金属ガーゼ、金属繊維の不織布、焼結金属粉末、又は焼結金属繊維から選択されるシート状金属材料(30)を備えることを特徴とする、熱交換器。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記シート状金属材料(30)が、15%~35%の範囲の開放面密度又は75%~98%の範囲の細孔体積密度を有することを特徴とする、請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記シート状金属材料(30)が、鋼、特にステンレス銅、ニッケル又はニッケル合金、特に50重量%~75重量%のニッケルを含む合金から全体的又は部分的に形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記シート状金属材料(30)が、0.20mm~0.75mmの厚さを有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記シート状金属材料(30)が、金属ワイヤ(301、302)の織布であり、前記金属ワイヤ(301、302)が、0.10mm~0.30mm、好ましくは0.10mm~0.25mmの直径を有することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記シート状金属材料(30)は、メッシュ(33)を形成するように少なくとも一連の第1の金属ワイヤ(301)が第2の一連の金属ワイヤ(302)と交絡されて構成されており、各メッシュ(33)は、2つの連続した第1のワイヤ(301)と2つの連続した第2のワイヤ(302)との間に画定され、前記メッシュ(33)は、0.07mm~0.15mmの開口部を有することを特徴とする、請求項5に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記入口フィルタ(31)及び/又は前記出口フィルタ(32)が、前記シート状金属材料(30)の輪郭の少なくとも一部に沿って延在する周辺フレーム(40)を備え、特に、前記入口フィルタ(31)及び/又は前記出口フィルタ(32)は、前記周辺フレーム(40)の上部(401)と下部(402)との間に取り付けられることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記熱交換器が、前記第1の入口マニホールド(21)に取り付けられた入口フィルタ(31)及び/又は前記第1の出口マニホールド(22)に取り付けられた出口フィルタ(32)を備え、前記交換体(1)の前記入口面又は前記出口面に平行な断面において、前記入口フィルタ(31)及び/又は前記出口フィルタ(32)が、前記断面において前記第1の入口マニホールド(21)又は前記第1の出口マニホールド(22)の内型枠を実質的に補間する外型枠を有することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記熱交換器が、前記入口面(11)において前記交換体(1)に取り付けられた入口フィルタ(31)及び/又は前記出口面(12)において前記交換体(1)に取り付けられた出口フィルタ(32)を備え、特に、前記入口フィルタ(31)が、中間部品(50)を介して前記入口面(11)において前記交換体(1)に取り付けられることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項10】
前記中間部品(50)が、L字型の断面で複数の側面を有するアングルピースであり、各側面は、前記入口面(11)又は前記出口面(12)に平行に延在する第1の翼部(501)と、前記入口面(11)又は前記出口面(12)に直交して延在する第2の翼部(502)とから構成され、前記入口フィルタ(31)及び/又は前記出口フィルタ(32)が、前記交換体(1)に取り付けられている前記第1の翼部(501)及び前記第2の翼部(502)に取り付けられることを特徴とする、請求項9に記載の熱交換器。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
[0001]本発明は、熱交換器、特にプレート及びろう付けされたフィンを有するタイプの熱交換器であって、熱交換器の本体内への望ましくない粒子の導入を制限するか、又は熱交換器の上記本体内に特定の機能を果たす粒子を保持する少なくとも1つのフィルタを備える熱交換器に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【0002】
[0002]本発明は、特に水素液化の分野に適用される。特に、本発明は、液体窒素の流れに対してガス状水素の流れを液化する触媒式熱交換器及び上記熱交換器を使用した液化方法に適用され得る。
【0003】
[0003]本発明は、極低温によるガスの分離、特に極低温蒸留による空気の分離にも適用される。特に、本発明は、ガス、例えば空気又は窒素の流れとの熱の交換によって液体、例えば液体酸素、窒素、及び/又はアルゴンの流れを蒸発させる熱交換器に適用され得る。
【0004】
[0004]本発明は、液化されるべき少なくとも1つの他の流体、例えば天然ガスとの熱の交換によって、液体-ガス混合物、例えば炭化水素の混合物の少なくとも1つの流れを蒸発させる熱交換器にも適用され得る。
【背景技術】
【0005】
[0005]熱交換器に一般的に使用される1つの技術は、ろう付けプレート熱交換器の技術であり、これにより、熱交換表面積が大きくと圧力損失が少ない非常にコンパクトな部品を得ることができる。これらの交換器は、フィン付き熱交換構造を形成する波形構造又はコルゲーションなどのスペーサ要素が間に挿入され得る一組の平行なプレートによって形成される1つ又は複数の交換体を備える。積層されたプレートは、それらの間に、異なる流体を熱交換関係にするための平坦な通路の積層体を形成する。交換器は、交換体に流体を導入するための入口パイプ及び交換体から流体を排出するための出口パイプを備えた流体マニホールドを備える。
【0006】
[0006]特定の熱交換器は、熱交換器の熱的及び水力的性能を低下させ得る交換体への固体粒子の導入を制限又は防止するために、流体濾過装置の使用を必要とし得る。
【0007】
[0007]しかしながら、他の熱交換器では、熱交換器の本体内に粒子を保持することが必要である。これらの粒子は交換体の通路内に配置され、その中で異なる機能を果たし得る。特に触媒式熱交換器では、粒子は、通路内を循環する流体と化学反応を引き起こす触媒材料から形成される。
【0008】
[0008]特に、水素の液化のために設計された触媒式熱交換器が知られており、そのでは、適切な触媒によって液化中にオルト水素分子がパラ水素分子に変換される。これらの熱交換器では、水素の導入及び排出のための入口マニホールド及び出口マニホールドは、一般にドーム形状であり、熱交換器の本体の流体入口面及び流体出口面を覆う。熱交換器の通路内での触媒粒子の移動を制限するために、入口マニホールド及び出口マニホールドの内部体積もまた触媒で充填される。
【0009】
[0009]熱交換器の本体及びマニホールドは、これらの要素が互いにろう付けされた後に充填される。このような充填装置を備えた熱交換器が、図8に部分的に概略的に描写されている。熱交換器の頂部に位置し、マニホールドの内部体積に接続された1つ又は複数の垂直管100を通して触媒が分配される。充填は、特定の分配ノズルを用いて、垂直管100を通る触媒粒子の重力流によって行われる。マニホールドは、触媒を充填する前に円筒形の濾過カートリッジが挿入される横管200も備えている。これらのカートリッジは、流体をマニホールドに通すが、触媒粒子は遮断するように設計された多孔質材料から作製されている。流体入口ダクト300は、流体が濾過カートリッジを通過する際に熱交換器内で分配されるように、横管に接続されている。
【0010】
[0010]この解決策は、熱交換器マニホールドに多数のパイプを取り付けることを必要とする複雑なアーキテクチャをもたらす。濾過カートリッジの製造及び使用の複雑さに加えて、この解決策は、マニホールドも触媒で充填されるため、使用される触媒の体積を無意味に増加させる。交換体への触媒の導入も複雑であり、特定の工具を必要とする。交換体の異なる通路間の触媒粒子の分配の均一性は、制御するのが困難である。
(【0011】以降は省略されています)

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