(57)【要約】    本発明は、プレート式熱交換器ブロック（１１）を有するプレート式熱交換器（１０）に関し、このプレート式熱交換器ブロック（１１）は、分離したプレートの形態で互いに平行に配置された複数の隔壁（４、５）を有し、隔壁は、互いに間接的な熱交換関係にされることになる流体のための複数の熱交換通路（１ａ、１ｂ）を形成する。熱交換通路は、外側から側方ストリップ（８）によって閉鎖されており、各熱交換通路（１ａ、１ｂ）は、流体の流入のための入口（９）と、流体の流出のための出口（１９）とを有する。本発明によれば、１つ以上の隔壁（４、５）及び／又は１つ以上の熱伝導素子（２、３）は、いずれの場合にも、断熱材料で作製されたコーティング（４１）を有する。本発明は更に、ポリマー積層体を製造するための方法、及び、予め製造されたポリマー成分を互いに結合する方法に関する。  【選択図】図１
2021512267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート式熱交換器ブロック（１１）を有するプレート式熱交換器（１０）であって、
前記プレート式熱交換器ブロック（１１）は、互いに平行に配置され、互いに間接的に熱交換されることになる流体のための複数の熱交換通路（１ａ、１ｂ）を形成する複数の隔壁（４、５）を有し、
前記熱交換通路（１ａ、１ｂ）が、側方ストリップ（８）によって区切られており、
熱伝導素子（２、３）が、隣接する隔壁（４、５）の間に配置されており、
前記熱交換通路（１ａ、１ｂ）がそれぞれ、流体の流入のための入口（９）と、前記流体の流出のための出口（１９）と、を有し、
複数の隔壁（４、５）及び／又は複数の熱伝導素子（２、３）がそれぞれ、断熱材料からなるコーティング（４１）を有する、プレート式熱交換器。
【請求項２】
前記コーティング（４１）を有する前記隔壁（４、５）及び／又は前記コーティング（４１）を有する前記熱伝導素子（２、３）が、前記入口（９）に配置された第１の区画（Ａ１）と、前記第１の区画（Ａ１）に接続された第２の区画（Ａ２）とを有し、
前記第２の区画（Ａ２）が、前記第１の区画（Ａ１）よりも前記入口（９）から離れており、
前記第１の区画（Ａ１）が、前記コーティング（４１）を有し、
前記第２の区画（Ａ２）が、断熱コーティングを有しない、請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記プレート式熱交換器ブロック（１１）が、少なくとも、第１の流体（Ｂ）を受け入れるための第１の熱交換通路（１ａ）と、第２の流体（Ａ）受け入れるための第２の熱交換通路（１ｂ）と、を有し、
前記第１の熱交換通路（１ａ）がそれぞれ、前記断熱材料からなるコーティング（４１）を有し、
前記第２の熱交換通路（１ｂ）が、前記断熱材料からなるコーティングを有しない、請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記断熱材料が、プラスチック、ポリマー、セラミックの材料のうちの１つである又はこれらの材料のうちの１つを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記断熱材料が、５Ｗ／ｍＫ未満、具体的には、１Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導率係数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
それぞれの前記コーティング（４１）が、０．２ｍｍ以下の厚さ（Ｄ１）を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記第１の熱交換通路（１ａ）の前記入口（９）を介して及び前記第２の熱交換通路（１ｂ）の前記入口（９）を介して流体（Ｂ）を導入するために、いずれの場合にもノズル（６）を有するコレクタ（７）が取り付けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記第１の熱交換通路（１ａ）の前記コレクタ（７）及び／又は前記ノズル（６）が、前記断熱材料からなるコーティング（４１）を有する、請求項７に記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
それぞれの前記熱伝導素子（２、３）は、足部（１２）及び頭部（１４）が交互になった波形構造体を有し、
それぞれの前記足部（１２）が、ウェブ（１３）を介して隣接する頭部（１４）に接続されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
硬化状態において断熱材料を形成する流動性材料が、前記プレート式熱交換器ブロック（１１）の熱交換通路（１ａ）に導入され、
前記熱交換通路（１ａ）の前記隔壁及び／又は前記熱伝導素子（２、３）及び／又は前記側方ストリップ（８）が、前記コーティング（４１）を受け入れることになり、
前記流動性材料が、前記コーティング（４１）を形成するように硬化される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記プレート式熱交換器ブロック（１１）が、前記流動性材料を前記対応する熱交換通路（１）に導入するために、前記流動性材料に、少なくとも一部の区画において、浸漬される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１の流体（Ｂ）及び少なくとも１つの第２の流体（Ａ）は、前記流体（Ｂ、Ａ）が熱交換することができるように、前記プレート式熱交換器の少なくとも１つの熱交換通路（１ａ、１ｂ）に導入される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換器の操作方法。
【請求項１３】
前記第１の流体（Ｂ）が、前記少なくとも１つの第１の熱交換通路（１ａ）に導入され、前記第２の流体（Ａ）が、前記少なくとも１つの第２の熱交換通路（１ｂ）に導入される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プレート式熱交換器が起動されると、前記第２の流体（Ａ）が前記少なくとも１つの第２の熱交換通路（１ｂ）に導入される前に、前記第１の流体（Ｂ）が前記少なくとも１つの第１の熱交換通路（１ａ）に導入される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の流体（Ｂ）は、前記少なくとも１つの第１の熱交換通路（１ａ）の前記入口（９）の上方に配置された前記ノズル（７）及びコレクタ（６）を介して前記少なくとも１つの第１の熱交換通路（１ａ）に導入される、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記プレート式熱交換器が起動されるときに、全ての他の流体よりも先に前記プレート式熱交換器に導入される前記少なくとも１つの第１の流体（Ｂ）が、起動前の前記プレート式熱交換器の温度とは、ある温度差だけ異なる温度を有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート式熱交換器及びこのようなプレート式熱交換器を製造するための方法に関する。
【０００２】
第１の流体から別の第２の流体に熱を間接的に伝達するように構成されたプレート式熱交換器は、先行技術から既知である。プレート式熱交換器内の流体は、プレート式熱交換器ブロックの別々の熱交換通路内に導かれる。これらの熱交換通路は、いずれの場合にも、プレート式熱交換器ブロックの２つの平行な隔壁によって区切られ、それらの隔壁のそれぞれの間には、フィン又は薄板とも呼ばれる伝熱面要素が配置されている。
【０００３】
このようなプレート式熱交換器は、例えば、「Ｔｈｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｂｒａｚｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｐｌａｔｅ−Ｆｉｎ  Ｈｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ’Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ」、ＡＬＰＥＭＡ、第３版、２０１０年に示され、記載されている。
【０００４】
更に、このようなアルミニウムプレート式熱交換器は、特に、例えば、空気分離装置における、低温プロセスにおいて使用される。上記隔壁又は分離プレート及びフィンは、一方では伝熱面を形成し、他方では、内部の過圧からの力を吸収しなければならない。この目的のために様々な種類の隔壁及びフィンが利用可能であるが、設計の可能性は、圧力伝達機能によって制限される。したがって、特定の伝熱面では任意の低減が可能ではない。また、高い伝熱面密度、及び可能な限りコンパクトな設計が普通は所望されるため、特定の伝熱面は通常所望されない。
【０００５】
熱交換器、具体的にはアルミニウムプレート式熱交換器を、短期又は中期の装置停止時間の後に、起動すること、特に再起動することは、非常に高い熱応力をもたらし得る。これは、特に、例えば、空気分離装置の主熱交換器の場合のように、装置の全温度変化が大きい場合に当てはまる。その結果、このような熱交換器は、材料疲労により、比較的少数の再起動プロセスによっても損傷を受けるリスクがある。
【０００６】
しかしながら、この点に関して、特に、前述の動作中断を含めて、柔軟に動作することができる装置が所望されている。
【０００７】
高い熱応力は、以下のように引き起こされる。一般に、装置停止時間が発生すると、全てのプロセスフローは停止する。材料温度差は、温端部及び低温端部を有する温度プロファイルから開始し、熱交換器内での熱伝導の結果としてゆっくりと等しくなり、装置は、初期状態の最高温度と最低温度との間にある均質な（平均）温度を想定している。絶縁損失が概して小さいため、この状態はゆっくりとしか変化しない。
【０００８】
プロセスフローがここで再び開始されると、それらのプロセスフローは、非常に高い温度差で熱交換器に突き当たる。その結果、壁の温度は、一時的に、特に流入口の領域で急速に変化し、局所的に、主な流れの方向に沿って壁の非常に急な温度勾配が生じる。この一時的及び局所的温度勾配は、上記熱応力を引き起こす。特に、モジュール式で製造され、互いに接続された複数のプレート式熱交換器ブロックを有する大型熱交換器の場合、熱応力は相当となり得る。
【０００９】
これに基づいて、本発明の目的は、上述の問題に関して改善されたプレート式熱交換器を提供することである。
【００１０】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有するプレート式熱交換器によって達成される。
【００１１】
よって、プレート式熱交換器ブロックを有するプレート式熱交換器が提供され、このプレート式熱交換器ブロックは、互いに平行に配置され、互いに間接的に熱交換されることになる流体のための複数の熱交換通路を形成する、複数の（例えば、分離プレートの形態の）隔壁を有する。熱交換通路は、特に、外側付近で、（例えば、シート金属ストリップ形態の）側方ストリップによって区切られており、この側方ストリップは、サイドバーとも呼ばれ、特に、隔壁の縁部とぴったり重なるようにして設けられている。少なくとも１つの熱伝導素子（フィンとも呼ばれる）が、特に２つの隣接する隔壁の間ごとに配置されており、熱交換通路が、特に、各熱交換通路が、流体の流入のための入口と、流体の流出のための出口とを有する。
【００１２】
本発明によれば、１つ以上の隔壁及び／又は１つ以上の熱伝導素子及び／又は１つ以上の側方ストリップは、それぞれ、断熱材料からなるコーティングを有し、このコーティングは、それぞれの隔壁、それぞれの熱伝導素子、又はそれぞれの側方ストリップに適用されるものとする。
【００１３】
プレート式熱交換器ブロックを外側に対して区切っている、プレート式熱交換器ブロックの最も外側の２つの隔壁は、カバー壁とも呼ばれ、具体的には、カバープレートによって形成される。
【００１４】
したがって、それぞれの熱交換通路は、２つの隣接する隔壁によって区切られており、これらの隔壁の間に配置された少なくとも１つの熱伝導素子（フィン）を有する。
【００１５】
一実施形態によれば、それぞれの熱伝導素子は、２つの隣接する隔壁と共に、それぞれの熱交換通路の複数の流路を形成し、それぞれの流路が断熱コーティングでコーティングされた周方向内側を有するように、コーティングが、それぞれの熱伝導素子及び２つの隣接する隔壁プレートに適用される。コーティングは、好ましくは、第１の区画内のそれぞれの流路が、その内壁上において途切れないコーティング、すなわち連続したコーティングを有するように適用される。
【００１６】
更なる実施形態によれば、それぞれの熱伝導素子が、交互のかつ好ましくは平行な山部（又は頭部）及び谷部（又は足部）を有し、山部及び谷部はそれぞれ、特に、垂直に延びているウェブを介して互いに接続されるものとする。交互に配置された山部及び谷部は、ウェブと共に、それぞれの熱伝導素子の波形構造体を形成している。
【００１７】
山部は、２つの隣接する隔壁の一方の隔壁に接続され、谷部は、２つの隣接する隔壁の他方の隔壁に接続され、複数の流路がそれぞれの熱交換通路内に形成される。したがって、それぞれの流路は、それぞれの熱伝導素子の隔壁、山部又は谷部、及びウェブによって区切られている。
【００１８】
このようなプレート式熱交換器又はプレート式熱交換器のコーティングされていない構成要素は、好ましくは、アルミニウム合金から形成され、これらの構成要素は、好ましくは、ろう付けによって互いに接続される。プレート式熱交換器の製造においては、はんだを部分的に備えた伝熱面要素、分離プレート、カバープレート、及びサイドバーが、好ましくは、立方状ブロックに互いに積み重ねられ、次いで真空はんだ付け炉内ではんだ付けされて熱交換器ブロックを形成する。しかしながら、他の製造方法も考えられる。
【００１９】
所望により上述のようにコーティングされる熱伝導素子は、具体的には、それぞれの熱交換通路の全幅にわたって、すなわちサイドバーからサイドバーまで、流体の流れを分配する、いわゆる分配フィンであってもよい。このような分配フィンはまた、下流の熱伝導素子／フィンと一体的に形成されてもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、コーティングを有するそれぞれの隔壁及び／又はコーティングを有するそれぞれの熱伝導素子は、それぞれの入口に配置された第１の区画（例えば、入口に隣接しているか、又は入口に隣接して配置されている）と、第１の区画に接続され、第１の区画よりも入口から離れている第２の区画と、をそれぞれ有し、いずれの場合にも、第１の区画のみがコーティングを有し、いずれの場合にも、第２の区画はコーティングを有しない、すなわち、換言すれば、断熱コーティングを有しないものとする。換言すれば、第１の区画は、流体が第２の区画を通って流れる前に流体が第１の区画を通って流れるように配置される。
【００２１】
したがって、隔壁及び熱伝導素子によって形成される流路は、第１の区画（入口により近い）と第２の区画（出口により近い）とを有し、いずれの場合にも、それぞれの流路の第１の区画の１つの内側又は内壁のみが、断熱コーティングを有する。
【００２２】
更に、本発明の一実施形態によれば、プレート式熱交換器ブロックは、少なくとも、第１の流体を受け入れるための第１の熱交換通路と、第２の流体を受け入れるための第２の熱交換通路と、を有し、第１の熱交換通路に割り当てられた隔壁及び／又は側方ストリップの表面及び／又は第１の熱交換通路に割り当てられた熱伝導素子は、それぞれ、少なくとも一部の区画において、具体的には、特に、上記隔壁及び／又は熱伝導素子の第１の区画及び／又は側方ストリップにおいてのみ、断熱材料からなるコーティングを有し、第２の熱交換通路に割り当てられた隔壁及び／又は側方ストリップの表面及び／又は第２の熱交換通路に割り当てられた熱伝導素子は、断熱材料からなるコーティングを有しないものとする。
【００２３】
ここで、特に、第１の熱交換通路の流路のみが断熱コーティングを有し、具体的には、特に、流路の第１の区画の内側又は内面のみが断熱コーティングを有し、一方で、第２の熱交換通路の流路は、特に断熱コーティングを有しない。
【００２４】
更に、本発明の一実施形態によれば、断熱材料は、以下の材料のうちの１つであるか、又は以下の材料のうちの１つを有するものとする：プラスチック、ポリマー、又はセラミック。
【００２５】
本発明の更なる実施形態によれば、隔壁及び／又は熱伝導素子及び／又は側方ストリップ（コーティングは別とする）は、以下の材料のうちの１つから形成されるか、又は以下の材料のうちの１つを有するものとする：アルミニウム、又はアルミニウム合金。合金としては、例えば、ＳＢ−２０９（ＡＳＭＥ）、ＳＢ−２２１（ＡＳＭＥ）、又はＥＮ−ＡＷ−３００３（ＥＮ）を使用することができる。
【００２６】
更に、本発明の一実施形態では、断熱材料が、５Ｗ／ｍＫ未満、具体的には、１Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導率又は熱伝導率係数を有するものとする。
【００２７】
対照的に、一実施形態による、それぞれの隔壁若しくはそれぞれの熱伝導素子の基材、又はそれぞれのコーティングされていない隔壁若しくはそれぞれのコーティングされていない熱伝導素子の基材は、典型的には、約１３０Ｗ／ｍＫ（７０Ｋで）〜約１５０Ｗ／ｍＫ（３００Ｋで）の範囲の熱伝導率係数（例えば、７０Ｋで）を有する。
【００２８】
更に、本発明の一実施形態によれば、それぞれのコーティングは、０．２ｍｍ以下の厚さ（具体的には、それぞれの隔壁又はそれぞれの熱伝導素子の延長面又は表面に対する法線）を有するものとする。
【００２９】
更に、本発明の一実施形態では、それぞれのコーティングされていない隔壁が、１ｍｍ〜２ｍｍの範囲の厚さ（具体的には、それぞれの隔壁の表面の延長面に対する法線）を有するものとする。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、更に、それぞれのコーティングされていない熱伝導素子が、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の厚さ（具体的には、それぞれの基体の表面の延長面に対する法線）を有するものとする。
【００３１】
流体を導入するために、本発明の一実施形態によれば、ノズルを有するコレクタは、いずれの場合にも、少なくとも１つの第１の熱交換通路の入口の上方に取り付けられるとともに、少なくとも１つの第２の熱交換通路の入口の上方に取り付けられ、ノズルは供給パイプライン同士を接続する役割を果たす。
【００３２】
このようなコレクタは、例えば、２つの両端面で閉じられた半円筒として設計することができる。更に、このようなコレクタは、好ましくは、コレクタがそれを介してプレート式熱交換器ブロックに溶接される周縁部を有する。隔壁及びフィンは、好ましくは、上記コレクタがその意図された目的に従ってプレート式熱交換器ブロックに溶接される場合、コレクタの長手方向軸線に対して垂直に延びている。このようにして、２つの隣接する隔壁によってそれぞれ区切られたそれぞれの熱交換通路の入口又は出口は、それぞれのコレクタ内に開口することができる。また、コレクタに付随するノズルは、好ましくは、円筒形であり、ノズルの端面を介してコレクタに溶接されているため、ノズルはコレクタの貫通開口部又はコレクタと流体接続している。
【００３３】
一実施形態によれば、プレート式熱交換器は、プレート式熱交換器に供給される流体ごとに、ノズルを有する少なくとも２つのコレクタを有し、流体は、１つの第１のノズル及びコレクタを介して関連する熱交換経路に導入されることができ、他方の第２のコレクタ又はノズルを介して再び排出されることができる。
【００３４】
また、コレクタ／ノズルに関して、本発明の一実施形態では、第１の熱交換通路のコレクタ及び／又はノズルが、それぞれの内側（又は内壁若しくは内面）上に断熱材料からなるコーティングを有するものとする。対照的に、本発明の一実施形態による上記第２の熱交換通路のコレクタ及び／又はノズルは、断熱材料からなるコーティングを有しない。
【００３５】
更に、本発明の一実施形態によれば、それぞれの熱伝導素子は、足部及び頭部が交互になった波形構造体を有し、それぞれの足部が、ウェブを介して隣接する頭部に接続されるため、上記波形構造体が生じるものとする。波形構造体は、足部又は頭部からそれぞれのウェブへの移行部において、丸みを帯びるように形成することができる。しかしながら、波形構造体は、矩形又は階段状の形状を有してもよい。それぞれの熱交換通路内の関連流体を案内するための流路は、両側の隔壁と共に波形構造体によって形成される。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、それぞれの熱伝導素子は、それぞれの熱伝導素子がそれを介して隣接する隔壁に接続された（具体的には、はんだ付けされた）接触面では断熱コーティングでコーティングされないものとする。
【００３７】
更なる実施形態によれば、それぞれの熱伝導素子のウェブ（具体的には、それぞれの熱伝導素子の第１の区画にある）は、断熱コーティングを有する、又は断熱コーティングでコーティングされているものとする。
【００３８】
更に、本発明の一実施形態では、それぞれの熱伝導素子は、ウェブの領域においてのみ断熱コーティングを有するか、又は断熱コーティングでコーティングされるものとする。
【００３９】
更なる実施形態では、それぞれの熱伝導素子（具体的には、第１の区画にある）が、それぞれの流路に面する表面の領域においてのみ断熱コーティングを有するか、又は断熱コーティングでコーティングされるものとする。
【００４０】
熱伝導素子の好ましい波形構造体により、ウェブの総表面積が（それぞれの隔壁の表面と比較して）比較的大きいため、ウェブのコーティングは非常に効果的であることが既に証明されている。
【００４１】
本発明によるプレート式熱交換器を製造するための方法に関する本発明の更なる態様では、硬化状態において断熱材料を形成する流動性材料が、プレート式熱交換器ブロックの熱交換通路に導入され、
熱交換通路の隔壁及び／又は熱伝導素子及び／又は側方ストリップが、上記コーティングを受け入れることになり、流動性材料が、上記コーティングを形成するように硬化される。この場合、流動性材料は、具体的には、それぞれの熱伝導素子、２つの隣接する隔壁、及び任意選択的に側方ストリップによって形成される熱交換通路の上記流路内に導入される。
【００４２】
本発明による方法の一実施形態によれば、流動性材料を対応する熱交換通路又は流路に導入するために、プレート式熱交換器ブロックが流動性材料に、少なくとも一部の区画において、具体的には第１の区画において、浸漬されるものとする。このような浸漬方法では、コーティングされる領域のサイズは、正確に制御することができると好都合である。
【００４３】
この点において、本方法の一実施形態によれば、コーティングされていない熱交換通路又は流路は、流動性材料が浸透できないように、予め好適に封止されるものとする。
【００４４】
本発明の更なる態様は、本発明によるプレート式熱交換器を操作するための方法に関し、少なくとも１つの第１の流体及び少なくとも１つの第２の流体が、これらの流体が間接的に熱交換することができるように、プレート式熱交換器の少なくとも１つの熱交換通路にそれぞれ導入される。
【００４５】
本発明の文脈において、上記（少なくとも２つの）流体又は流体流は、材料組成において実質的に同一であってもよいし、又は異なっていてもよい。
【００４６】
更に、本発明による方法の一実施形態によれば、本発明によるプレート式熱交換器の場合のように、全ての熱交換通路（又はそれらの流路）は、断熱材料からなるコーティング（具体的には、それぞれの熱交換通路の隔壁、及び／又は熱伝導素子、及び／又は側方ストリップのコーティング）を有することができる。
【００４７】
本発明による方法／プレート式熱交換器の更なる実施形態によれば、特定の流体（例えば、第１の流体）に割り当てられた熱交換通路又は流路のみが、断熱材料からなるコーティングを有することができ（具体的には、それぞれの熱交換通路の隔壁及び／又は熱伝導素子及び／又は側方ストリップのコーティング）、一方で、他の熱交換通路（具体的には、それらの隔壁及び／又は熱伝導素子）又は流路は、断熱材料からなるコーティングを有しない。この場合、個々のコーティングは、既に上述した方法のうちの１つで形成又は配置することができる。
【００４８】
更に、本発明による方法の一実施形態では、第１の流体が、少なくとも１つの第１の熱交換通路に導入され、第２の流体が、少なくとも１つの第２の熱交換通路に導入されるものとする。
【００４９】
本発明による方法の一実施形態によれば、更に、この場合において、プレート式熱交換器が起動されると、第２の流体が少なくとも１つの第２の熱交換通路に導入される前に、第１の流体が少なくとも１つの第１の熱交換通路に導入されるものとする。
【００５０】
この起動は、具体的には、例えば、以前にプレート式熱交換器を介して又はプレート式熱交換器の熱交換通路を介して行われていた全ての流体の停止後、又は以前に熱交換にはまだ使用されていなかった熱交換器の最初の準備の後、熱交換に関与する流体が、プレート式熱交換器に再導入され、第１の流体が、第２の流体より先にプレート式熱交換器に導入されるプロセスのことである。
具体的には、第１の流体は、最初に（すなわち、全ての他の流体より先に、又は少なくとも任意選択で更なる流体と同時に）プレート式熱交換器に導入される。あるいは、第１の流体は、第２の流体より先にプレート式熱交換器に導入される流体のうちの少なくとも１つである。
【００５１】
更に、本発明による方法の一実施形態では、少なくとも１つの第１の熱交換通路の入口の上方に配置されたノズル及びコレクタを介して、第１流体が少なくとも１つの第１の熱交換通路に導入されるものとする。
【００５２】
更に、例えば、特に、起動中に全ての他の流体より先に導入される少なくとも１つの第１の流体は、３Ｋ〜３６０Ｋの範囲のプレート式熱交換器内の入口温度を有することができ、プレート式熱交換器は、起動前に、上記３Ｋ〜３６０Ｋの範囲の温度、特に、均一な温度を有することができる。
【００５３】
また、起動中、第１の流体は、起動前のプレート式熱交換器の温度とは、例えば、１０Ｋ〜１００Ｋ、具体的には、２０Ｋ〜５０Ｋの範囲の温度差だけ異なる温度を有し得る。
【００５４】
本発明による技術的教示は、熱伝達の任意選択的な部分的な低減によって、一時的及び局所的温度勾配を低減することを都合良く可能にする。その結果、特に前述の起動プロセス、特に、再起動プロセスにおいて、熱応力が低減される。したがって、本装置は、より多くのそのようなプロセスに耐えることができ、それによって使用可能寿命を延ばすことができる。
【００５５】
本発明の更なる特徴及び利点は、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態の以下の図の説明で説明されるものとする。以下が図示される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明によるプレート式熱交換器の斜視図である。
【００５７】
【図２】図２は、図１のプレート式熱交換器の図１に示した断面Ｓ−Ｓに沿った断面の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、本発明によるプレート式熱交換器１０を示し、このプレート式熱交換器１０は、互いに平行に配置され、互いに間接的に熱交換されることになる流体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのための複数の熱交換通路（例えば、１ａ、１ｂ）を形成する分離プレート４の形態の複数の隔壁を有する。熱交換に関与する流体同士間の熱交換は、隣接する熱交換通路１ａ、１ｂの間で行われ、熱交換通路１ａ、１ｂ及びこれらの流体は、分離プレート４によって互いに分離されている。
【００５９】
分離プレート４を介した及び分離プレート４同士の間に配置されたフィン２、３とも呼ばれる熱伝導素子２、３を介した熱伝達によって熱交換が行われる。図１に示されるフィン２は、それぞれの熱交換通路１ａ、１ｂの上に流体を均一に分配する働きもする。
【００６０】
熱交換通路１ａ、１ｂは、側方ストリップ８によって区切られており、この側方ストリップ８は、以下ではサイドバー８とも呼ばれ、シート金属ストリップ８の形態で、特に、分離プレート４の縁部とぴったり重なるように配置されている。具体的には、熱交換通路１ａ、１ｂは、サイドバー８によって、外部に対して、すなわち熱交換器１０の周囲に対して閉鎖されている。
【００６１】
好ましくは、波形のフィン２、３が、熱交換通路１ａ、１ｂ内に、すなわち、それぞれ２つの隔壁４の間に配置される。フィン３の断面を図２に詳細に示す。
【００６２】
したがって、フィン３はそれぞれ、以下で谷部１２とも呼ばれる足部１２と、以下で山部１４とも呼ばれる頭部１４とが交互になった波形構造体を有しており、谷部１２と山部１４とは、互いに平行に配置されている。谷部１２は、当該フィン３の、特に垂直に延びているウェブ１３を介して隣接する山部１４に接続されているので、上記の波形構造体が生じる。波形構造体は、谷部１２又は山部１４からそれぞれのウェブ１３への移行部において丸みを帯びるように形成することができる。しかしながら、波形構造体は、矩形又は階段状の形状を有してもよい。それぞれの熱交換通路１ａ、１ｂ内の関連流体を案内するための流路４０は、両側の隔壁４と共に波形構造体によって形成される。
【００６３】
それぞれのフィン３の山部１４及び谷部１２は、それぞれ隣接する分離プレート４に、好ましくはハンダ付けされた接合部によって、一体的に接続されている。こうして、山部１４又は谷部１２と分離プレート４との間の熱接触によって、ひいては、熱伝導によって熱伝達が確保されるように、熱交換に関与する流体が波形構造体３と直接熱接触する。熱伝達を最適化するために、熱交換通路１ａ、１ｂ内の波形構造体３の向きは、隣接する通路１ａ、１ｂ間の等流、交差流、逆流、又は交差逆流が可能になるように、この適用の関数として選択される。
【００６４】
プレート式熱交換器１０は更に、熱交換通路１ａ、１ｂへの入口９を有し（明確にするために、第２の熱交換通路１ｂへの入口９のみを図１に示す）、これらの入口９は、ここでは例としてプレート式熱交換器１０の端部に設けられており（中央部における入口もまた可能である）、流体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、入口９を介して熱交換通路１ａ、１ｂに導入されることができる、又は入口９を介して熱交換通路１ａ、１ｂから排出されることができる。これら入口９の領域では、個々の熱交換通路１ａ、１ｂは、それぞれの流体を当該熱交換通路１ａ、１ｂのフィン３の流路に分配する分配フィン２の形態のフィンを有することができる。しかしながら、分配フィン２は、必ずしも必要ではない。したがって、流体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、プレート式熱交換器ブロック１１の入口９を介して、割り当てられた熱交換通路１ａ、１ｂ内に導入され、当該熱交換通路１ａ、１ｂから更なる開口部１９である出口１９を通じて再び排出されることができる。
【００６５】
分離プレート４、フィン３、及びサイドバー８、並びに任意選択で、更なる構成要素（例えば、図示される分配フィン２）が、例えば、ろう付けによって互いに接続される。この目的のために、伝熱面要素（フィン）３、分離プレート４、分配フィン２、カバープレート５、及びサイドバー８などの構成要素には、はんだが部分的に設けられ、１つのブロックに互いに積み重ねられ、その後、炉内でろう付けされて熱交換器ブロック１１を形成する。
【００６６】
熱交換流体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを供給及び排出するために、好ましくは、半円筒形のコレクタ７（又はヘッダ）が、入口９及び出口１９それぞれの上方に溶接されている。更に、好ましくは、各コレクタ７には、円筒形ノズル６が溶接されている。ノズル６は、供給パイプライン又は排出パイプラインをそれぞれのコレクタ７に接続するように機能する。
【００６７】
既に上述したように、図１に示される種類のプレート式熱交換器の場合、基本的に、起動中又は再起動中に、プレート式熱交換器に導入される流れは、ブロック１１の停止時間関連温度と比べて明確な温度差を有するという問題が存在する。その問題に起因する伸長及びその問題と共に引き起こされる応力が、プレート式熱交換器を損傷させる可能性がある。ブロック１１の停止時間関連温度は、ブロック１１の高温端部と低温端部の温度が、プロセスフロー又は流体の停止による熱伝達によって互いに近似するときに生じ、その結果、プレート式熱交換器内の流体及び構成要素の温度は均一になる。
【００６８】
したがって、本発明によれば、１つ以上の隔壁４、５、及び／又は１つ以上の熱伝導素子２、３、及び／又は１つ以上の側方ストリップ８はそれぞれ、断熱材料からなるコーティング４１を有し、このコーティング４１は、それぞれの隔壁４、５又はそれぞれの熱伝導素子２、３に適用されているものとする。
【００６９】
好適な断熱材料の例が、本明細書に開示される。基材は、具体的には、アルミニウム合金（例えば、３００３型）である。他の好適なアルミニウム合金／材料も考えられる。
【００７０】
好ましくは、熱交換通路１ａの少なくとも１つの第１の区画Ａ１において（図１の詳細を参照）流路４０が断熱コーティング４１で隙間なくコーティングされるように、断熱コーティング４１が、好ましくは、隔壁４及び熱伝導素子（フィン）２、３、並びに任意選択でサイドバー８に適用されている。
【００７１】
具体的には、一実施形態によれば、隔壁４、５及び熱伝導素子２、３及び／又は側方ストリップ８、又は流路４０若しくは熱交換通路１ａ、１ｂの、ある特定の領域若しくは第１の区画Ａ１のみが、断熱コーティング４１を有するものとし得る。この第１の区画Ａ１はまた、例えば、図１に破線で示される移行面Ｕに沿って、例えば、本発明によるコーティング４１が設けられていない、隔壁４、５又は熱伝導素子２、３又は側方ストリップ８の第２の区画Ａ２に合わさることができる。したがって、この第２の区画Ａ２では、流路４０の内側は、断熱コーティングを有することができない。
【００７２】
この場合、第１の区画Ａ１は、好ましくは、第１の熱交換通路１ａの入口９に隣接しており、入口９を介して、起動中に、特に再起動中に、第１の流体Ｂが他の流体よりも先に（例えば、第２の流体Ａより先に）ブロック１１に導入される。更に、このようなコーティング４１は、第１の流体Ｂがそれを介して入口９内に導入されるコレクタ７及び／又はノズル６上にも設けられ得る。
【符号の説明】
【００７３】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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