JP2015504507A - 堆積させない特性を有するスパイラル熱交換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の媒体に対する第１のスパイラル形状のフローチャンネル５ａと第２の媒体に対する第２のスパイラル形状のフローチャンネル５ｂとを少なくとも形成しているスパイラルボディ２を形成するために巻かれる少なくとも１つのスパイラルシートにより形成されるスパイラルボディ２を具備するスパイラル熱交換器に関し、スパイラルボディ２は、第１のフローチャンネル５ａ及び第２のフローチャンネル５ｂに接続する接続部８ａ、８ｂ、９ａ、及び９ｂを備えるほぼ筒形のシェル６により囲まれる。スパイラル熱交換器の一部は、シリコン酸化物ＳｉＯｘを含むコーティングを有する。

Description

本発明は、一般的に、種々の目的のために温度が異なる２つの流体の間での熱伝導を可能にするスパイラル熱交換器に関する。

特に、本発明は、堆積させない特性を改善するためにコーティングされている熱交換器に関し、また、製品が用いられるときにその製品にコーティングがされたままであることを確実にするための所定の構造特性を幾つかの実施形態では与えられている。

スパイラル熱交換器は、一般的に、２つの分かれた流路を定めるように、２つの金属シートを互いの周りに巻くことにより形成されている。２つのシートが、それぞれの端部で互いに溶接されており、シートの中心部分に溶接された接合部が形成されている。２つのシートは、２つの分かれた部分、即ちフローチャンネルを定めるようにシートのスパイラル部を形成するために、お互いの周りに巻かれている。フローチャンネルの幅と一致する高さを有する隔離する部材が、一方又は双方のシートに配置されている。

２つの入口／出口のチャンネルが、上記スパイラル部の中心に形成されている。２つのチャンネルは、シートの中心部によりお互いから隔離されている。シェルが、スパイラル部の外周面に溶接されている。スパイラル部の先端側が処理され、そこでは、スパイラルフローチャンネルは２つの側端でさまざまな手法により側方を閉塞され得ている。一般的に、カバーが、端部の各々に付されている。これらカバーは、中心に延びており、２つのフローチャンネルのうちそれぞれ一方に通じているコネクションパイプを有し得る。スパイラルフローチャンネルの径方向の外側の端部では、それぞれのヘッダが、シェル又は入口／出口の部材をそれぞれのフローチャンネルに形成しているスパイラル部に溶接されている。

このようなスパイラル熱交換器は、例えばＵＳ−５ ５０５ ２５５において、例として開示されている。この場合では、スパイラル熱交換器は、メタルシートの表面の一方に突出部を互いに有している２つのメタルシートを溶接することにより形成され得ている。

多くの工業的な処理において、熱伝導機器への堆積が悩みの種である。この機器の満足な性能での通常業務を維持するためには、熱伝導面上で増加する堆積物を取り除くためにクリーニングが必要になる。堆積物は、例えば機器内の流体、微生物の増加、そして／又は、汚泥から生じる。

スパイラル熱交換器は、時がたてば、シート表面での物質のゆるやかな沈殿が原因で堆積し得る。このようないわゆる結晶化した堆積が、熱伝導の低下と圧力降下の増大とを引き起こし、スパイラル熱交換器の性能の全体的な低下という結果に帰着する。例えば使用済みの流体によって、スパイラル熱交換器は、ひどく堆積して、クリーニングすることが難しくなり得て、したがって、熱交換器の性能を回復するためには、十分な期間をかけての強い洗浄力があり、そして／又は、機械での強力なクリーニングを必要とする。スパイラル熱交換器のクリーニングは、時間がかかると共に費用がかかることがあり得る。また、前述のクリーニングの間、スパイラル熱交換器が接続されるプロセスは、止められなければならないことがある。

スパイラル熱交換器のシートは、金属で作られている。用いられるベースとなる成分、即ち金属が、ほとんどの液体がシートの表面を容易に濡らすことになる高い表面自由エネルギーを有し得る。

また、スパイラル熱交換器のシートが作られるとき、この作る作業は、堆積する沈殿が比較的速く増えることとよく関係づけられ得る表面の粗さを増やし得る。

熱交換器の表面が堆積させない特性を有する薄膜でコーティングされている他の種類の熱交換器が開示されている。

ＷＯ２００９０３４３５９は、プラズマアシスト化学気層成長（ＰＡＣＶＤ）を用いることにより、水生環境における表面の生化学物質の堆積を減少させるためのコーティングの提供を開示している。

ＵＳ２００９０１ ２３７３０は、フラックスにより半田付けされる熱交換器の表面を開示しており、上記表面は、フラックスに加えて、添加剤を含む少なくとも１つ以上の層を備えている。添加剤は、半田付けしている間に、表面に変化を起こさせるために作用する。

ＷＯ２００８１ １９７５１は、コーティングが例えばシリコン酸化物のゾルをベースとしたゾル―ゲル成分からなる、コンデンサーのための疎水基のコーティングの製品を開示している。

ＪＰ２０００３４５３５５は、耐腐食性の改善について述べており、また、ゾル―ゲル法を使用して形成されている５５−９９ｗｔ％のＳｉＯ_２及び４５−１ｗｔ％のＺｒＯ_２からなる薄膜を開示している。

ＵＳ２００６／０ １９６６４４は、ゾル―ゲル法により製造されたゲルを含む疎水基の表面のコーティングを備えた熱交換器を開示している。

スパイラル熱交換器の稼働を比較的長い期間維持するために、熱交換器、とりわけ、スパイラル熱交換器とスパイラル熱交換器のシートとの堆積を比較的確実に減らすための新しい方法を見つけることが望まれている。また、スパイラル熱交換器が必要としている処理に対して停止している時間が減ることが望まれている。

既知の堆積させないコーティングに伴う問題は、熱交換用の研磨媒体、例えば熱交換用の流体と共にスパイラル熱交換器に入る砂又は他の微粒子材を適用した場合に、コーティングの耐摩耗性が乏しくなることである。さらに、高圧下での適用における熱交換器のシートに働くトルクと張力とによってコーティングにクラックが起こり得る。

本発明の目的は、シートの堆積の減少を呈する改良されたスパイラル熱交換器を提供することである。他の目的は、研磨する環境の耐摩耗性を有し、かつ、クラックの形成に対する高い耐性を有するスパイラル熱交換器の実施形態を得ることである。

前記目的は、第１の媒体のための少なくとも第１のスパイラル形状のフローチャンネルと、第２の媒体のための第２のスパイラル形状のフローチャンネルとを形成するように巻かれた少なくとも１つのスパイラルシートにより形成されたスパイラルボディとを具備するスパイラル熱交換器により達成される。前記スパイラルボディは、第１のフローチャンネルと第２のフローチャンネルとに連通した接続部を有する実質的に筒形のシェルにより囲まれている。スパイラル熱交換器は、Ｏ／Ｓｉ＞１原子比のシリコン酸化物ＳｉＯ_ｘと、＞１０％原子比の炭素の成分と、約５−６０μｍの層厚のコーティングとを含み、このコーティングは、ゾル―ゲル法により製造されており、シートの少なくとも一部に適用される。

このスパイラル熱交換器は、シートの堆積が著しく減少される効果を有する。スパイラル熱交換器のシートに有機シリコン化合物を含んだゾル―ゲル成分を有するコーティングの組成を適用することによって、表面自由エネルギーと粗さとが、共に小さくなり、堆積が削減し、熱交換器のシートの少なくかつ容易なクリーニングが可能となる。さらに、ゾル―ゲルコーティングをなされた本発明のスパイラル熱交換器のシートは、優れた耐摩耗性を呈し、コーティングに現れるクラックのリスクが低減する柔軟性を有している。

一般的に、各々のシートの一部だけでなく、片面又は両面がコーティングを有し得る。

本発明の別の態様によれば、スパイラル熱交換器のシートは、２−６ｍｍの厚みを有する。

本発明のさらに別の態様によれば、スパイラル熱交換器のシート上の上記コーティングの層厚は、５−３０μｍ、好ましくは、２−２０μｍである。

さらに本発明の別の態様によれば、シリコン酸化物ＳｉＯ_ｘを含んだコーティングは、Ｏ／Ｓｉ≧１．５−３原子比を有し、好ましくはＯ／Ｓｉ≧２−２．５原子比を有する。

さらに、本発明の別の態様によれば、前記炭素の成分は、含有量≧２０−６０原子％を有し、好ましくは、≧３０−４０原子％を有する。

本発明のさらなる目的、特徴及び効果は、付随する概略的な図面を参照した、本発明の異なる実施形態の詳細な以下の説明により明らかである。
図１は、本発明に係る、開口したスパイラル熱交換器の斜視図である。 図２は、本発明に係る、スパイラル熱交換器の概略的な断面図である。 図３は、本発明に係る、堆積させないコーティングを含むスパイラル熱交換器のためのシートの概略的な断面図である。

一般に知られているスパイラル熱交換器は、共通の中心軸の周りにスパイラル形のそれぞれの路に沿って延びている少なくとも１つのスパイラルシートを含む。前記シートは、
実質的に互いに平行である少なくとも２つのスパイラル形のフローチャンネルを形成している。オリフイスオリフイスオリフイスオリフイスオリフイス各フローチャンネルは、径方向外側のオリフイスと、径方向内側のオリフイスとを有している。外側のオリフイスは、各フローチャンネルと各入口／出口導管との連通を可能にし、前記中心軸に対してフローチャンネルの外側の一部に配置されている。前記内側のオリフイスは、各フローチャンネルと各入口／出口チャンバとの連通を可能にしている。この結果、外側のオリフイスと内側のオリフイスとは、前記中心軸に対して実質的に正接方向へ熱交換流れがフローチャンネルを流れることを可能にしている。前記中心軸は、前記内側のオリフイスの所で前記入口／出口のチャンバを通って延びている。チャンネルの幅と対応している高さを有する位置の隔離する部材（図１に示されている）が、シートに取り付けられ得るか、シートの表面に形成され得ている。前記隔離する部材即ちスタッドは、スパイラル熱交換器１の動作流体の圧力に耐えるように、少なくとも１つのシートで形成されているスパイラルボディと、シェルの内面とを支持している。

図１は、本発明に係るスパイラル熱交換器の斜視図を示す。スパイラル熱交換器１は、スパイラルボディ２を有し、引き抜き可能な回転シャフトの周りに金属の２つのシート３を巻くことによる従来の方法で形成されている。シート３には、シート３即ち隔離する部材、又はシート３に取り付けられている支え４（図１には示されている）に設けられている。隔離する部材、即ち支え４は、シート３の間にフローチャンネル５ａ、５ｂを形成することに役立ち、フローチャンネル５ａ、５ｂと一致する幅と一致する長さを有している。図１において、スパイラルボディ２は、複数の巻き部を有して概略的に示されているが、スパイラルボディ２は、巻き部をさらに有し得ることは明らかである。また、前記巻き部は、スパイラルボディ２の中心から外周辺へとの全体に渡って形成されていることは明らかである。また、スパイラルボディ２は、シェル６により囲まれている。

前記シェル６は、開口端を有している筒型に形成されており、これら開口端には、フランジが設けられている。ふた、即ちカバー７ａ、７ｂが、各端でシェル６を閉じるように設けられている。接続部８ａ、８ｂが、シェル６の外周に全周にわたって取り付けられている。ふた、即ちカバー７ａ、７ｂには、接続部８ａ、８ｂが設けられている。これら接続部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、一般的に、シェル６とカバー７ａ、７ｂとに溶接されている。また、接続部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂは、スパイラル熱交換器をシステムの配管にのフランジをすべて有している。熱交換器は前記システムの一部である。また、接続部の他の構成もまた可能である。

スパイラル熱交換器１には、さらに、ガスケットが設けられている。各ガスケットは、シェルの開口端、スパイラルボディ２とふた、即ちカバー７ａ、７ｂとの間に配置されている。これらガスケットは、フローチャンネル中の媒体がフローチャンネル５ａ又は５ｂの展開部に迂回することを妨げるために、フローチャンネル５ａ又は５ｂの異なる巻き部を互いから密閉するようにあ、熱交換量を下げる。これらガスケットは、スパイラルボディ２のスパイラルによく似たスパイラル形状に形成され得て、スパイラルボディ２とふた、即ちカバー７ａ、７ｂとの間に押し込まれる。ガスケットは、密閉効果を得る限り、他の方法においてもまた形作られ得る。

図２は、スパイラルボディ２と、スパイラル熱交換器１のカバー７ａ、７ｂに設けられ、スパイラルボディ２の中心でフローチャンネル５ａ、５ｂにそれぞれ接続された接続部８ａ、８ｂと、それぞれフローチャンネルの５ａ、５ｂに接続されておりスパイラル熱交換器のシェル６の外側に設けられた接続部９ａ、９ｂとを有する図１のスパイラル熱交換器の概略的な断面図を示す。

本発明で使用されているコーティングは、ＮＯＮ−ＳＴＩＣＫコーティングと称され得て、堆積したスパイラル熱交換器２のシート１ａを容易にクリーニングさせる。本発明によるコーティングされたシート３は、従来のスパイラル熱交換器のシートと比較して、長期に渡って、より良い熱伝導を示す。なぜなら、従来の熱交換器は、早く堆積して、熱伝導の性能を大きく減少させるからである。シートのコーティングは、また表面を比較的平らにするので、比較的良い流動の特性になる。また、不純物、微生物及び他の物質の形成は言われていないので、従来の熱交換器と比較して本発明によるスパイラル熱交換器に対する圧力降下は、長期に渡って減少する。

本発明に係るコーティングされた熱交換器１は、水での高圧洗浄を単に使用するだけで容易にクリーニングされることができる。本発明に係るシート３を用いれば、長時間での機械でのクリーニング、又は強酸、塩基、又は中性洗剤を使用するクリーニングを必要としない。

本発明によれば、スパイラル熱交換器１のシート３は、ゾル―ゲル法を用いた有機シリコン化合物から成る組成を用いてコーティングされている。有機シリコン化合物は、ゾル―ゲル法で使用されるスタート材料であり、好ましくは、シリコンアルコキシ基化合物である。ゾル―ゲル法において、ゾルは、ナノマテリアルを作るためにゲルに変えられる。加水分解と凝縮との反応をによって、層間の分子の３次元ネットワークが液体内に作られる。熱的プロセスの段階が、ゲルをさらに最終的なコーティングにおいてなるナノマテリアル又はナノストラクチャに処理することに役立つ。上記のナノマテリアル又はナノストラクチャを構成するコーティングが、原子比Ｏ／Ｓｉ＞１であり、好ましくは原子比Ｏ／Ｓｉ≧１．５−３であり、さらに、好ましくは原子比Ｏ／Ｓｉ≧２−２．５であるシリコン酸化物ＳＩＯ_ｘを主に含む。シリコン酸化物は、好ましい二酸化ケイ素ＳｉＯ_２である。シリコン酸化物は、シートへの非常に優れた取着性を有する３次元ネットワークを形成している。

本発明のコーティングは、さらに、炭化水素の連鎖において見つけられるような炭素成分を有している。炭化水素は、例えば炭化水素の連鎖において見つけられるような官能基又は芳香族のグループ例えばＣ＝０、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｏ−Ｃ、Ｃ−Ｎ、Ｎ−Ｃ−Ｏ、Ｎ−Ｃ＝０等を有しても良いし、有さなくとも良い。好ましくは、炭素成分は、≧１０％原子比、好ましくは≧２０−６０％原子比、より好ましくは≧３０−４０％原子比である。炭化水素が、コーティングに柔軟性と弾力性とを与える。炭化水素の連鎖が、コーティングのＮＯＮ−ＳＴＩＣＫ特性となる疎水基と疎油基とである。

図３は、シリコン酸化物のゾル―ゲルコーティング１０が設けられているスパイラル熱交換器のためのシート３の概要図を示す。このシート３と、シリコン酸化物１０との間には、このコーティング１０とシート３の金属酸化物の薄膜との間の境界面１１である。上記領域から続くコーティングのバルクは、有機的にリンクする連鎖を持つシロキサンネットワーク１２であり、コーティング１０に与えられた柔軟性を無効にする。コーティング１０の最も外側の層は、機能面１３、即ち、堆積を減少させるための疎水基の／疎油基の面である。

耐摩耗性があって、なおいっそう柔軟なコーティングの組み合わせによって、スパイラル熱交換器１のためのシート３は、優れたＮＯＮ−ＳＴＩＣＫ特性を有し、また、摩擦並びにクラックに対する耐性がある。複数のシートがお互いに動くとき、コーティングのクラックを避けるために、コーティングの柔軟性は特に重要である。

本発明の一実施形態において、有機シリコン化合物を含んだ少なくとも１つのゾルが、コーティングされる面に与えられる。この面は、幾つかの適した方法でゾルが塗られて／コーティングされている。表面のコーティングに対しては、噴霧する、つける又はぬらすことによって与えられることが好ましい。スパイラル熱交換器のシートの一面の少なくとも一部がコーティングされる。代わってあるいは、熱交換器において使用されている間に熱交換器と接触するシートの少なくとも一方の面の全面は、コーティングされている。また、熱交換器のシートのすくなくとも一方の面は、全体に渡ってコーティングされている。あるいは、シートの両面がコーティングされていても良い。もし、両面がコーティングされていれば、いくつかの組み合わせにおいて、この両面は部分的に、又は全体的にコーティングされる。当然ながら、流体と接触する面より多くの面がコーティングされても良い。好ましくは、堆積を生じさせる流体に接触する全ての面がコーティングされる。

別の実施形態にでは、この方法は、少なくとも１種のゾルでコーティングされる熱交換器のシートの少なくとも表面の前処理を具備する。この前処理は、また、好ましくはつける、ぬらす、又は噴霧する手段により行われる。この前処理は、熱交換器のシートへコーティングの取着性を増加させるようにコーティングされる表面をクリーニングするために活用される。このような前処理の例としては、アセトン及び／又はアルカリ溶液、例えば腐食溶液での処理である。

別の実施形態における方法は、例えば、上記ゾルを用いたシートの実際のコーティングの後に、乾燥させる操作が前処理の後に行われ得て、乾燥させる及び／又は硬化させる操作が度々必要になる熱的プロセスの工程を具備する。。コーティングは、好ましくは従来の加熱装置、例えばオーブンを使用して加熱されると良い。

ＳｉＯ_ｘを含んだ組成物は、スパイラル熱交換器において使用されるシート３に与えられる。前記化合物の塗布は、ゾル―ゲル法によってなされる。シートの上記組成物の結果による薄膜は、好ましくは１μｍと３０μｍとの間の厚さである。コーティングされた薄膜の厚さは、スパイラル熱交換器での使用のために重要である。１μｍ未満の薄膜の厚さは、耐摩耗性が不十分であると考えられる、なぜなら、使用中のスパイラル熱交換器における複数のシートは、互いにわずかに動き得るためである。このわずかな動きが薄膜の摩耗を引き起こし、時と共にコーティングはやがてすり減る。また、熱伝導性のシート上での物質の適用効果は、熱伝導と、かくして熱交換器の性能とに影響するので、薄膜の厚さには上限がある。適用された薄膜の上限値は、好ましくは３０μｍである。したがって、組成物を含むシリコン酸化物のゾルの薄膜の厚さは、１−３０μｍであり、好ましくは１．５−２５μｍであり、好ましくは２−２０μｍであり、好ましくは２−１５μｍであり、好ましくは２−１０μｍであり、また、好ましくは３−１０μｍである。

シートのベース材料は、いく種かの金属と合金とから選ばれ得る。ベース材料は、チタン、ニッケル、銅、又はこれらのいくつかの合金、ステンレス鋼及び／又は炭素鋼から選ばれることが好ましい。しかしながら、チタン、前述した合金、又はステンレス鋼がより好ましい。

例
水中での機器の長時間に亘る操作に関する検査において、試験は、表面エネルギーが低いガラスセラミックコーティングで行われた。

表面エネルギーが低い２つのガラスセラミックコーティングである層１と層２とが試験された。試験の結果を以下に述べる。層１は、酢酸ブチル中のシラン末端ポリマーであり、層２は、ナフサ／酢酸ブチル溶剤中のポリシロキサン‐ウレタン樹脂である。

Ａ段階
分析結果は、１．２％ＨＮＯ_３水溶液、１％ＮａＯＨ水溶液、及び天然オイルに対する、基板の濡れ性、取着性、接触角、コーティングの厚さ及び安定性に関するコーティングの特性を示す。結果は以下の表１にまとめられている。

スプレーでコーティングしたステンレス鋼基板とチタンの基板とのどちらとも、コーティングは、共に素晴らしい濡れ性を呈した。

取着性は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２４０９に係るクロスカット／テープ試験により判定された。評価は、評価は０（優秀）から５（酷）まである。０又は１は満足し得るものであり、一方、２−５は満足し得ないものである。第１のデジットは、クロスカット後（１ｍｍ 格子）の評価を示す。第２のデジットは、テープが張り付けられ、再び剥がし後の評価を述べた後の評価を示す。

層１及び層２に対する最良の取着性を得るために、基板は前処理を必要とする。基板は、アルカリ性のクリーニング洗浄剤に３０分間沈められる、その後、最適な粘着性を出すために層１は３０分間以内に塗られる前に、基盤は、水と、ミネラル分を除去された水で洗われて、乾燥される。

試験は、もし基板のクリーニングがアセトンのみでなされたとき、取着性が減少したということを示している。前処理は、また層２によってコーティングされたステンレス鋼の基板に対して必要である。このコーティングは、アルカリ洗剤又はアセトンが前処理において使用されたかどうかにかかわらず、取着性が影響を受けないことを表している。もし、前処理の工程を除くか正確になされなかったとき、コーティングの粘着力に影響を与えるだろう。

双方のコーティングは、酸性の状態のもとで良好な安定性を示した。これらコーティングは、７５℃で１時間半、そして、室温で２４時間以上安定した。

アルカリ状態で、層１は、層２より良い結果を示した。層１は、アルカリ状態に８５℃で３時間、また、層２は、８５℃で２時間耐えることができた。双方のコーティングは、６か月間室温で天然オイルに沈められた後、疎油性の特性における分解が無いか減少したことを示した。

Ｃ段階
熱交換器のシートのコーティング
層１と層２とは、スパイラル熱交換器のシートに与えられた。すべてのシートは、前処理が施されている。前処理は、
堆積物を取り除くために、酸溶液とアルカリ溶液とで処理することと、
水でシートを高圧洗浄することとを具備する
シートは、コーティングをする前に乾かしておかれた。

この前処理は、層１と層２とがシートに与えられる前に、１日で完了する。したがって、この手順は、上に概説した推奨される方法では生じなかった。シートは、周囲の温度で乾かしたままなので、いくつかのシートは濡れており、濡れた１５のシートが層１で処理され、１５のスプレイコーティングにより処理された。コーティングの厚さは、２−４μｍであり、そして、コーティングはシートの両側に適用された。硬化させること／乾かすことは、その場でオーブンにより１時間半それぞれを２００℃又は１６０℃の高温で行われた。そして、スパイラル熱交換器のシートは、処理していないままである３１９のシートと一緒にされた。コーティングされたシートは、一緒にされたユニットのそれぞれ前、中央、そして後に置かれた。コーティングされたシートの評価は、７か月以上の操作の後に行われた。

Ｄ段階
ＸＰＳ解析によるコーティングにおける含有量の判定
３つの異なるシリコン酸化物がコーティングされたＴｉ基板は、使用される前後でＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）と、また、ＥＳＣＡ（化学分析用電子分光法）として知られる方法を用いて分析された。ＸＰＳ法は、表面の最も外側にある２−１０ｎｍに対して、原子％で表される化学組成である副次的な化学情報を提供する。

測定原理としては、高真空中に置かれている試料が、光電子を放出するように十分に同定されたＸ線エネルギーで照射される。最も外側の層からの光電子のみが検出器へ到達する。光電子の運動エネルギーを解析することにより、それらの結合エネルギーが計算され、元素と電子殻との関係でこれらの起源を与える。

ＸＰＳは、元素の組成と、元素（異なる官能基、化学的な結合、酸化状態、など）の異なる化学状態に基づいた副次的なデータを提供する。水素とヘリウムとを除くすべての元素が検出されて、また、得られた表面組成が原子％で表される。

ＸＰＳスペクトルは、Ｋｒａｔｏｓ ＡＸＩＳ Ｕｌｔｒａ^ＤＬＤ Ｘ線光電子スペクトロメータを使用して記録された。試料は、単色のアルミニウムＸ線源を使用して解析された。解析された面積は、１ｍｍ^２以下である。

解析では、広いスペクトルは、表面層にある元素を検出するように走査される。関連した表面組成は、それぞれの元素に対して走査する詳細なスペクトルの副次物から得られた。

以下の、３つの試料がＸＰＳで解析された。

１． チタン板上のシリコン酸化物（新品） ‐ 両面のコーティング
２． チタン板上のシリコン酸化物（使用済） ‐ 両面のコーティング
３． 両面をコーティングしているＤＩＮ １．４４０１ステンレス鋼板上のシリコン酸化物
解析は、試料１を除いて、試料ごとに１か所で行われた。試料１では２か所で解析が行われた。結果は、原子％と原子率Ｏ／Ｓｉでの関連表面組成を示している表２に纏められている。

表２から判るように、主にＣ、Ｏ及びＳｉは最外面で検出された、即ち、４１．９−６８．０原子％のＣと、１９．５−３４．３原子％のＯと、８．６−２３．４％のＳｉである。

原子率Ｏ／Ｓｉにおいて、酸素の全体量は消費済みであることを特筆する。このことは、酸素の全体量を消費済みであるということは、炭素を有する官能基の酸素がまた含まれていることを意味する。そうでなければ、シリカに関して、理論から、バルクピュアシリカＳｉＯ_２に対するＯ／Ｓｉ比が２．０であることを予測される。

作業中の検査
作業の４か月後、作動中の熱交換器の中央部分のサーモイメージングであるサーモイメージングによる予備検査が行われた。２つのコーティングシステムの同一性は、装置から推定されるが、熱交換器のシートの２つのセットは、部分の残りに比べて熱伝導の増加を呈することは明らかであった。

この検査は、コーティングされたシート上で上昇する温度を示した。コーティングされていないシートは、低い作業温度を示す。温度の違いは、堆積の減少のためであると推定される、このようにして、コーティングされた部分におけるはなはだしい原油の流れが温度の上昇を生み出す。

作動後のシートの検査
期間内の堆積は、作業中にシートに形成された沈殿物として説明した。堆積は、原油により形成される残留物と堆積物とであって、ワックスと、有機物と、非有機物とから成る。

視覚的な検査は、層１と称されるコーティングを伴う層１がシート側に向いている最小量の原油の堆積でカバーされていることを示した。また、層２と称される他のコーティングシステムは、しかし層１より展性で劣る露出したチタンの表面と較べてシート側に向いている原油での堆積の量を減少した。

個別の汚れたシートに対して記録された重さから、きれいなシートの重さの平均を減じることにより、表面の種類ごとの堆積の平均量が算出される（表３）。コーティングの重さは埋め合わせられず、本当の堆積の減少量は、わずかに多いことを特筆する。もし、コーティングが純粋なＳｉＯ_２となるように積層されたとき、シート毎のコーティングの量はおよそ２０ｇである。

表４を参照するように、双方のコーティングシステムに対して、シートの堆積は、露出したチタン製の表面に粘着している堆積に比べて比較的容易に除去される。クリーニングに求められることの違いは、ちり紙を用いたシートのふき取り、又は高圧の水を用いたクリーニングにより検査された。ちり紙を用いたシートの拭き取りは、コーティングされたシートから堆積が容易に除去されることを呈し、コーティングされていないシートでは逆の結果を示した。ウォータージェットを用いることにより、全ての堆積は、小さな１つ又は２つの破片を除いて、表面をコーティングされた層１から除去され得た。表面をコーティングされた層２では、幾つかの堆積がジェットクリーニングの後で現れた。この堆積は、わずかに焼けた油が現れたものである。

接触部分では、幾つかのコーティングの欠損が観察されたが、原油に接触しているコーティングされた表面全体は、良好な状態にあった。

双方のコーティングの側を面している海水では、これらのコーティングが共に悪化し、容易に早く剥がれ得た。

Claims (5)

1. 第１の媒体のための少なくとも１つの第１のスパイラル形状のフローチャンネル５ａと、第２の媒体のための少なくとも１つの第２のスパイラル形状のフローチャンネル５ｂとを少なくとも形成しているスパイラルボディ２を形成するように巻かれているスパイラルシート３により形成されている前記スパイラルボディ２を具備し、前記スパイラルボディは、第１のフローチャンネルと第２のフローチャンネル５ａ、５ｂとに接続する接続部８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂを具備している筒型のシェル６により、実質的に囲まれており、
   スパイラル熱交換器１は、Ｏ／Ｓｉ原子比が≧１であり、炭素の含有量が＞１０％原子比であり、コーティング１０の層厚がおよそ５−６０μｍであるシリコン酸化物ＳｉＯ_ｘから成るコーティング１０を備えており、
   前記コーティング１０は、ゾル―ゲル法により作られ、シート３の少なくとも一部に設けられている特徴を具備する前記スパイラル熱交換器１。
2. 前記シート１０は、２−６ｍｍの厚さを有する請求項１に記載のスパイラル熱交換器。
3. 前記シート３の、前記コーティング１０の層厚は５−３０μｍであり、好ましくは２−２０μｍである請求項１又は２に記載のスパイラル熱交換器。
4. 前記シリコン酸化物ＳｉＯ_ｘから成る前記コーティングは、Ｏ／Ｓｉ≧１．５−３の原子比であり、好ましくはＯ／Ｓｉ≧２−２．５の原子比である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパイラル熱交換器。
5. 組成が、前記炭素の含有量≧２０−６０％原子比、好ましくは前記炭素の含有量≧３０−４０％原子比を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパイラル熱交換器。

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