JP2018506012A - ブロックインシェル式熱交換器における２層流体の供給の際の液流を制御するための誘導装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の媒体（Ｆ１）と第２の媒体（Ｆ２）との間の間接的な熱交換のための熱交換器（１）に関しており、この熱交換器（１）は、第１の媒体（Ｆ１）を収容するための外郭空間（３）を取り囲んでいる外郭（２）と、２つの媒体（Ｆ１，Ｆ２）の間の間接的な熱交換のための少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）と、を備え、少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）は、当該少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）が、外郭空間（３）内に存在する第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）により取り囲まれるように外郭空間（３）内に配置されており、外郭空間（３）内に第１の媒体（Ｆ１）を導入するために、分配装置（６）もしくは分配器チャネル（６）が、外郭空間（３）内のプレート式熱交換器（４）の上方に配置されており、分配装置（６）もしくは分配器チャネル（６）は、下方に配向された少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）を有しており、該少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）を通って、第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）が、分配装置（６）もしくは分配器チャネル（６）から外郭空間（３）内へ流出可能である。本発明によれば、熱交換器（１）が分配装置（６）もしくは分配器チャネル（６）の下方に配置された誘導装置（１０）を有し、該誘導装置（１０）は、少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）から流出する第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）を誘導するために構成されていることが想定される。

Description

本発明は、請求項１による熱交換器に関する。

この種の熱交換器は、第１の媒体と第２の媒体との間の間接的な熱交換のために用いられ、第１の媒体を収容するための外郭空間を取り囲んでいる外郭と、２つの媒体の間の間接的な熱交換のために用いる少なくとも１つのプレート式熱交換器とを備えている。この場合、少なくとも１つのプレート式熱交換器は、当該少なくとも１つのプレート式熱交換器が、外郭空間内に存在する第１の媒体の液相を取り囲むことができるように外郭空間内に配置されており、さらにこの場合、外郭空間内に第１の媒体の２相流を導入するために、分配装置が、特に分配器チャネルの形態で、外郭空間内のプレート式熱交換器の上方に配置されており、この場合、分配装置は、外郭に設けられた流入口と、特に流入管体の形態で流体連通しており、この場合、分配装置もしくは分配器チャネルは、下方に配向された少なくとも１つの流出開口部を有しており、該少なくとも１つの流出開口部を通って、２相流が、分配装置もしくは分配器チャネルから外郭空間内へ流出可能である。「上方」および「下方」のような空間的な概念は、ここでは、そして以下では、規定に従って配置された熱交換器もしくは動作モードにある熱交換器に関連する。

冒頭に述べた形式の熱交換器は、例えば公知文献「The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturer’s association （ALPEMA）」第３版、２０１０年の６７頁の図９−１に記載されている。通常は、外郭が「シェル」と称され、プレート式熱交換器は「ブロック」と称される。それゆえ、熱交換器のそのような構成は、ブロックインシェル式熱交換器とも称される（他の一般的な呼び方は、「コアインシェル式」または「ブロックインケトル式」熱交換器である）。

上述した形式の分配器チャネルは、さらに欧州特許出願公開第２４７２２１１号明細書（ＥＰ２４７２２１１Ａ２）から公知である。

プレート式熱交換器は、外郭空間に向かって開口する第１の熱交換通路の他に、特に閉鎖された第２の熱交換通路を有している。この場合、第２の熱交換通路内の第２の媒体は、外郭空間に対する直接の接触を持たない。それに対して開口する第１の熱交換通路は、第１の媒体のために、通常は、プレート式熱交換器の複数の側面で（例えばプレート式熱交換器の下面および上面において）、外郭空間に向かって透過的である。この場合プレート式熱交換器は、第１の媒体の流体浴によって取り囲まれており、この第１の媒体は、この場合通常は下面から、液相として、プレート式熱交換器内に流入し、上面において、２相流として（流出開口部から）再び流出する。そのための原動力は、閉鎖された第２の通路内の第２の媒体と、開口する第１の通路内の第１の媒体との間の熱サイフォン効果である。閉鎖された第２の通路内の第２の媒体から、第１の通路内の第１の媒体へ伝導された熱によって、開口する第１の通路内の第１の媒体の液相の一部が気化する。コアインシェル式熱交換器のプレート式熱交換器は、通常は熱サイフォンとして、すなわち自然循環で動作する。

外郭の隔離空間内への第１の媒体の２相流の供給は、これまでは、外郭（「シェル」もしくは「ケトル」）の側面における１つ以上の流入管体によって行われてきた。本願では、第１の媒体の液相から第１の媒体の気相を分離するために使用可能な外郭空間の一部を、隔離空間と称している。これに関して、もしくはこれに関してまた、第１の媒体の液相によって充填された外郭空間の部分は、集合空間と称している。

流出開口部を備えた分配器チャネルにより、流入する２相流は、外郭軸線に沿って分配可能になる（水平分配）。その場合、分配器チャネル内では、既に事前分離（すなわち気相および液相の大まかな分離）が行われる。この分配器チャネルの構成は、実質的に、外郭空間における、第１の媒体の気相の制御された供給および分配を目的としている。それゆえ、隔離空間内への流入の際には比較的速い速度が求められている。

この場合、隔離空間内に流入する際の速度と方向に関する液流の（独立した）制御は、不可能かもしくは不十分にしかできない。不利な条件の下では、特に流体の比較的速い流量速度によって、流体が、例えば分配器チャネル内の様々な偏向あるいは外郭においてもあり得る様々な偏向により、外郭空間の不所望な領域内に達することが引き起こされる可能性がある。そのような領域は、例えば前述したプレート式熱交換器の上面であり得る。それによって、特定の状況下では、１つ以上のプレート式熱交換器の動作に悪影響を及ぼしかねない。これらの悪影響は、例えば、液量の増加による気泡層／オーバーフロー高さを増加させる可能性があり、そのため循環が損なわれ、ならびにさらに上方から到来する流体が逆の流れ方向を有するため循環の局所的な制動にも結び付く。さらに、外郭空間内へ流入する流れと、プレート式熱交換器から流出する流れとが異なる温度を有している場合には、プレート式熱交換器の局所的な温度変動が結果として生じ得る。さらに、当接する流体のエネルギーによって、流体は、上方に向かってガス流出管体の方向へ噴出し、そこで混入されかねない。

それゆえに、これらのことから出発して本発明が基礎とする課題は、第１の媒体の液流の制御がより改善されている、冒頭に述べたような形式の熱交換器を提供することにある。

前記課題は、請求項１の特徴を備える熱交換器によって解決される。本発明の好ましい構成は、従属請求項に示され、以下でも説明する。

この場合、請求項１によれば、熱交換器は、少なくとも部分的に、分配器チャネルの下方に配置された付加的な誘導装置を有しており、該誘導装置は、分配器チャネルの少なくとも１つの流出開口部から流出する第１の媒体の液相を誘導するために構成されており、この場合、少なくとも１つのプレート式熱交換器が上面を有しており、さらにこの場合誘導装置は、第１の媒体の液相が、上面から離れるようにして、かつ／または上面のそばを通過するようにして誘導されるように構成されていることが想定される。

このことは、有利には、コアインシェル式熱交換器において、外郭空間内に流入する第１の媒体の液相の流れの制御と誘導を可能にする。ここでは特に、誘導装置の対応する構成と位置決めとにより、コアインシェル式熱交換器の隔離空間内に流入する流体の流量速度を低減させることが可能になる。この誘導装置は、特に、誘導された流れのエネルギーを低減するように構成された減衰要素を備えていてもよい。

本発明の一実施形態によれば、分配器チャネルは、規定に従って配置されたもしくは動作中にある熱交換器のもとで水平線に沿って延在する、外郭の長手方向軸線、特に円柱体軸線に沿って延在していることが想定される。同様に誘導装置も、好ましくはこの長手方向軸線に沿って延在する。

この場合一実施形態によれば、特に、誘導装置は、少なくとも１つの流出開口部から、第１の空間方向に流出した液相の少なくとも一部を、第２の空間方向に誘導するように構成されていることが想定される。この場合特に、第２の空間方向は、第１の空間方向とは異なっており（つまり液相の少なくとも一部の偏向が行われている）、この場合は特に、第２の空間方向は、第１の空間方向よりも多くの水平成分を有するか、または例えば外郭の方に配向される。特に第１の空間方向は、上方から下方へ、垂直線に沿って、もしくは垂直線に平行に延在している。

誘導装置は、特に、非耐圧部品であり、そのためその断面形状は、有利には、実質的に誘導装置の強度に影響を及ぼすことなく、自由に設計することが可能である。

本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのプレート式熱交換器は、第１の媒体の収容のための第１の熱交換通路ならびに第２の媒体の収容のための第２の熱交換通路を有しており、それによって、これらの２つの媒体の間で間接的な熱交換が可能であり、さらにこの場合は特に、第１の熱交換通路は、少なくとも１つのプレート式熱交換器の上面における流出開口部を介して外郭空間と流体連通しており、それによって、第１の媒体は、この流出開口部を通って外郭空間内へ流出可能であることが想定される。規定に従って配置されている熱交換器に関連して、プレート式熱交換器の上面は、好ましくは水平面において延在する。

この上面に関しては、既に前述したように、この誘導装置は、第１の媒体の液相が、少なくとも１つのプレート式熱交換器の上面から離れるようにして、かつ／または少なくとも１つのプレート式熱交換器の上面のそばを通過するようにして誘導されるように構成されていることが想定される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、誘導装置は、第１の媒体の液相を、それが上面に当接しないように誘導するように構成されている。

本発明のさらに別の実施形態によれば、この誘導装置は、少なくとも１つのプレート状の誘導要素を、特に誘導金属薄板の形態で有していることが想定される。この少なくとも１つの誘導要素は、好ましくは外郭の長手方向軸線に沿って延在している。特に、少なくとも１つの誘導要素は、この場合湾曲部を有しており、この場合特に誘導金属薄板は、プレート式熱交換器に面する、凸状に湾曲した第１の側面、ならびに該第１の側面とは反対側の第２の側面を有している。この第２の側面は、プレート式熱交換器とは反対側にあり、かつ／または分配器チャネルに面している。湾曲部の代わりに（または付加的に）、この誘導要素は、傾斜部を有することも可能であり、それによって第１の媒体の液相は、プレート式熱交換器の上面から離れるように誘導される。さらに、本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの誘導金属薄板は、分配器チャネルから流出する液相が、第２の側面に当接し、かつ該第２の側面に沿って少なくとも１つのプレート式熱交換器の上面から離れるようにして誘導され、かつ／または当該上面のそばを通過するようにして誘導されるように配置されている。

さらに本発明の一実施形態によれば、誘導装置および／または誘導金属薄板は、分配器チャネル全体に亘り当該分配器チャネルもしくは外郭の長手方向軸線に沿って延在するか、または分配器チャネルの一区分に亘ってのみ延在している。

さらに、少なくとも１つの誘導要素は、第１の媒体のための複数の貫通開口部を有し得る。それにより、第１の媒体の少なくとも一部は、少なくとも１つの誘導金属薄板もしくは誘導要素を貫通して流入可能である。

本発明のさらに別の実施形態によれば、誘導装置および／または少なくとも１つの誘導要素は、分配器チャネルおよび／または熱交換器の外郭に固定されていることが想定される。この少なくとも１つの誘導要素は、例えば誘導装置の支持体を介して分配器チャネルおよび／または外郭に固定されていてもよい。そのため、例えば、本発明の一構成によれば、支持体は、分配器チャネルおよび／または外郭に固定されているフレームを有し得る。この場合は特に、少なくとも１つの誘導要素がこのフレームに固定されている。

冒頭に記載した本発明による熱交換器の分配器チャネルは、本発明の一実施形態によれば、外郭に固定されており、この場合は、特にこの外郭が分配器チャネルの側壁を形成している。すなわち、分配器チャネルは、外郭空間に面した外郭の内面に当接しており、この場合は分配器チャネルが、例えば、水平方向に延在する底面を有し、その一方の縁部は外郭に固定され、この場合は他方の（反対側の）端部からは（例えば垂直方向に）延在する側壁が分岐し、これが再び外郭の内面に接続する。

さらに、少なくとも１つの誘導要素が分配器チャネルに沿って、特に分配器チャネルに対して平行に延在する。

少なくとも１つの誘導要素は、この場合、分配器チャネルの垂直な側壁に関して面一に配置されていてもよい。それにより、分配器チャネルの側壁の外方縁部が無段階に、または実質的に無段階に、誘導要素の第１の側面に移行する。しかしながら、分配器チャネルもしくは垂直な側壁と、誘導要素との間には、外郭の長手方向軸線に沿って延在する空隙が設けられていてもよく、この空隙を通って、第１の媒体の気相は、隔離空間内に到達可能である。

本発明のさらに別の実施形態によれば、熱交換器は、外郭空間内に、当該熱交換器の所定の動作モード中に浴（第１の媒体の液相）の流体レベルがそこにある充填高さを有し、この場合はさらに、熱交換器は、外郭空間内で、第１の媒体の液相から第１の媒体の気相を分離するための、収容空間を形成する分離ユニットを有している。この分離ユニットは、分配器チャネルから落下する第１の媒体を、収容空間内に導入するために上方に向かって配向された少なくとも１つの収容開口部を有しており、この場合この上方に向かって配向された収容開口部は、充填高さの上方かまたは当該充填高さに配置されており、それによって、収容空間内に収容される第１の媒体の気相を、収容開口部を介して外郭空間内に抜くことが可能となる。

収容開口部の配置構成は、必ずしも充填高さに関連させる必要はなく、代替的にまたは補足的に、プレート式熱交換器もしくはプレート式熱交換器ブロックの上面もしくは上方縁部に関連させることも可能である。これに関して好適には、収容開口部の（垂直線に対する）上方縁部は、プレート式熱交換器の上面もしくは上方縁部の上方の好ましくは０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲に、特に好ましくは０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に、さらに極めて好ましくは０ｍｍ〜２５ｍｍの範囲にあり、ここでの０ｍｍの値とは、プレート式熱交換器の垂直線方向の上面もしくは上方縁部のレベルに相応する。

好ましい実施形態によれば、分離ユニットは、内部空間に面した第１の側壁を有している。この場合この第１の側壁は、少なくとも１つの分配開口部を有しており、この場合この少なくとも１つの分配開口部は、好ましくは少なくとも部分的に、充填高さの下方に配置されており、それによって、第１の媒体の液相は、少なくとも１つの分配開口部を介して、熱交換器を取り囲む浴内に導入可能である。少なくとも１つの分配開口部または複数の分配開口部は、好ましくは垂直線に沿って延在するスリットとして構成されている。通常は、第１の側壁は、複数の分配開口部を有する。

しかしながら、これについては代替的に、第１の側壁が溢れ止め壁部として構成されていてもよい。それによれば、この第１の側壁は、流体非透過性の構成となり、すなわち、分配開口部を有さなくなり、それによって第１の媒体の液相は、第１の側壁の上方縁部を介して、集合空間に流入する。

換言すれば、分離ユニットは、溢れ止めポケットとしても、（流体）透過性ポケットとしても構成可能であり、すなわち流体流出口の位置と方向は、特に任意に選択可能である。

好ましくは、分離ユニットは、外郭の長手方向軸線に対して直角に延在する水平方向で、プレート式熱交換器の横方向に配置され、この場合、このプレート式熱交換器に沿って（特に平行に）もしくは外郭の長手方向軸線に沿って延在する。

さらに第１の側壁は、好ましくは、傾斜部を有している。この場合、第１の側壁は、プレート式熱交換器の方へ傾斜しており、そのため収容空間の水平方向断面は、垂直方向で下方から上方に向かって拡大している。

前述の充填高さとは、特に、熱交換器の所定の動作モード中の第１の媒体の液相の流体レベルをそれに合わせる目標高さとして理解されたい。プレート式熱交換器は、所定の動作モードにおいては、浴内へ完全に浸漬していてもよいが、ただしその上面は、この浴から露出可能である。第１の媒体の液相の充填高さもしくは流体レベルの上方にある外郭空間の領域は、第１の媒体の気相を収容するために用いられ、それゆえ隔離空間とも称される。

好ましくは充填高さは、プレート式熱交換器の上面（もしくは上方縁部）に関して、−５００ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲にあり、特に好ましくは−３００ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲にあり、さらに好ましくは−３００ｍｍ〜＋５０ｍｍの範囲にあり、さらにより好ましくは−３００ｍｍ〜＋２５ｍｍの範囲にあり、さらに極めて好ましくは−３００ｍｍ〜０ｍｍの範囲にある。この場合０ｍｍの値とは、上面（上記参照）のレベルに相当する。負の値とは、充填高さが、垂直線方向で、プレート式熱交換器の上面／上方縁部の下方にあることを意味する。

好ましくは、分離ユニットは、（分配器チャネルと同じように）外郭の長手方向軸線に沿って延在する、上方に向かって開口されたチャネルとして構成されている。この分離ユニットは、好ましくは、垂直方向で分配器チャネルの下方に配置され、それによって、分配器チャネルから流出する第１の媒体の液相は、分離ユニットの収容開口部を介して分離ユニットの収容空間内に落下可能である。

好ましくは、分離ユニットは、第１の側壁とは反対側に第２の側壁を有し、該第２の側壁は、特に、外郭の壁部によって形成されている。しかしながらこの第２の側壁は、外郭とは別個に構成されていてもよい。

好ましくは、さらに、分離ユニットは、第３の側壁と、該第３の側壁とは反対側の第４の側壁とを有し、この場合第３および第４の側壁は、それぞれ第１および第２の側壁を相互に接続し、この場合特に第３および第４の側壁は、それぞれ第１の媒体の液相を流出させるための、特に外郭の長手方向軸線に対して垂直に延在する少なくとも１つの側方開口部を有することが想定される。好ましくは、複数の側方開口部が、端面側の第３および第４の側壁に構成されている。しかしながらこれらの第３および第４の側壁は、溢れ止め壁部として構成されていてもよく、従って側方開口部を有さなくてもよい。また第３および第４の側壁が省略され、分離ユニットの端面側を開口するように構成することも考えられ得る。さらに第３および第４の側壁は、第１の側壁よりも低い上方縁部を有することも可能である。

本発明は、基本的には、外郭空間内へ流入する流体の流れの制御と配向を可能にし、この場合、コアインシェル式熱交換器の隔離空間内へ流入する流体の流量速度が低減可能である。本発明による誘導装置は、特に、図示の分配器チャネルとは異なる流入分配器の場合でも使用可能である。分離ユニットが使用される場合には、それによって誘導装置は、分離ユニットへの流体の制御された供給のためにも使用することができ、さらに好ましくは、その目的のために構成され、設けられる。

本発明の利点は、誘導装置の構成が可変であることにある。そのため誘導装置は、全ての好適な材料（例えば、アルミニウム、スチールまたはプラスチックなど）から製造可能である。またこれらの好適な材料の組み合わせも可能である。

誘導装置は、金属薄板から成っていてもよいし、例えば、加工された管路、加工された固体材料、注型部材または（押出）形材等のようなさらに別の好適な構成要素から成っていてもよい。また異なる構成要素の組み合わせも可能である。

さらに、使用される誘導装置の構成要素の形状、大きさおよび数は、製造技術的な観点に従って構成することも可能であるし、方法技術的な観点に従って構成することも可能である。その場合は、システム固有の特殊性にも対応可能である。この場合使用される構成要素の各々は、個別に構成可能である。

（例えば少なくとも１つの誘導要素の構成において）複数の金属薄板が誘導装置の部品であるならば、これらは、固体状の、穿孔状の、またはスリット状のものであってもよい。その際にそれらの金属薄板は、平坦状であっても、溝付き状であってもよい。

既に説明したように、誘導装置は、分配器チャネル以外の他の好適な箇所（例えば外郭）にも取り付け可能である。この取り付けの種類は、任意に選択可能である。そのため誘導装置は、例えば、溶接、ねじ締めまたは接着が可能である。

さらに誘導装置の配向は、任意に選択可能であり、そのため外郭空間への相応の液相の分配が形成可能である。

誘導装置は、フレームなしで実施することも可能であり、この場合は、もちろんフレーム付きの部品とフレームなしの部品との組み合わせも可能である。

本発明の複数の実施例からなる以下の図面の説明では、本発明のさらに別の特徴および利点を、これらの図面に基づいて説明する。

本発明による熱交換器の部分断面図 図１の線Ａ−Ａに沿った熱交換器断面図 図２の詳細図 本発明による熱交換器のプレート式熱交換器の斜視図

図１は、図４に関連して、本発明によるブロックインシェル式熱交換器１を示す。この熱交換器１は、規定に従って配置された熱交換器１のもとで水平方向に沿って延在する長手方向軸線または円柱体軸線に沿って延在する外郭２を有している。この外郭２は、その中に少なくとも１つのプレート式熱交換器４が配置された外郭空間３を取り囲んでいる。このプレート式熱交換器４は、交互に隣接して配置され、ならびに特に垂直な第１および第２の熱交換通路７１，７２（図４参照）を有しており、これらはそれぞれ第１もしくは第２の媒体Ｆ１，Ｆ２を収容するために構成されており、それによって２つの媒体Ｆ１，Ｆ２の間で間接的な熱交換が可能であるか、かつ／または熱交換され得る。この場合これらの熱交換通路７１，７２は、それぞれ２つの平行する分離プレート９０によって画定されており（プレート式熱交換器４の２つの最も外側の分離プレートは、カバープレートとも称される）、それらの間には、それぞれ１つの熱伝導構造部８０が配置されており、この熱伝導構造部８０は、本願では、例えばいわゆるフィンとして構成されており、すなわち波形または折り曲げられた金属薄板として構成されており、それによって、それぞれ２つの分離プレート９０と一緒に、各媒体Ｆ１，Ｆ２のための複数の平行したチャネルが構成され、この場合第１の媒体Ｆ１のためのチャネルは、特に垂直方向に延在し、さらに第２の媒体のためのチャネルは、特に水平方向に延在し、すなわち、これらの２つの媒体Ｆ１，Ｆ２は、相互に特に直交流で誘導される。その他の誘導モード（例えば向流）も考えられ得る。

図４に示されているように、第１の熱交換通路７１は、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の水平方向に延在する上面４ａ（これは当該プレート式熱交換器４の４つの上方縁部４１，４２，４３，４４によって画定される）に向かって、ならびに下面（これは図示せず）に向かって、開口するように構成されている。すなわち、対応する流入開口部が下面に存在し、該流入開口部を介して外郭空間３内に供給される第１の媒体Ｆ１（これはプレート式熱交換器４の周りで浴を形成する）が、第１の熱交換通路７１内に流入し、該第１の熱交換通路７１内で上昇することができ（いわゆる熱サイフォン効果）、さらに上面４ａにおいて、対応する流出開口部４０を介して、第１の熱交換通路７１から２相流として再び流出可能である。この第１の媒体Ｆ１は、外郭２に配置された流入管体５３を介して外郭空間３内に導入可能である。

側面に向かって、第１および第２の熱交換通路７１，７２は、いわゆる縁部または端部条片（サイドバー）９１により閉鎖されていてもよい。第２の熱交換通路７２は、付加的に上方および下方に向かって、この種の端部条片９１により閉鎖されている。

少なくとも１つのプレート式熱交換器４の構成要素、例えば、分離プレート９０、フィン８０、サイドバー９１、および集合器６１，６３，６２，６４（これらはヘッダとも称される）は、好ましくはアルミニウムから製造されている。分離プレート９０、サイドバー９１、およびフィン８０は、好ましくは炉内で相互にろう付けされる。

第１の媒体Ｆ１は、少なくとも１つのプレート式熱交換器４における上昇時には、第２の媒体Ｆ２と間接的な熱交換状態にもたらされ、この第２の媒体Ｆ２は流入管体５１もしくは５７、ならびにそれに続く集合器（ヘッダとも称される）６１もしくは６３を介して、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の第２の熱交換通路７２内に導入され、そこで特に、第１の熱交換通路７１内を流れる第１の媒体Ｆ１に対する直交流で誘導される。

これにより、例えば、まずガス状の第２の媒体Ｆ２が冷却されて、特に液化され、それに対して第１の媒体Ｆ１は、加熱されて、部分的に気化される。この場合に生じる第１の媒体Ｆ１の気相Ｇ１は、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の上方の隔離空間Ａ内に集められ、そこから外郭２に設けられた流出管体５５もしくは５６を介して、当該外郭もしくは隔離空間Ａから排出可能である。凝縮した第２の媒体は、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の集合器（またはヘッダ）６２もしくは６４を介して、第２の熱交換通路７２から排出され、各集合器６２もしくは６４に接続された管体５２もしくは５４を介して熱交換器１から排出される。

好ましくは、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の上面４ａから、発生した気相Ｇ１と共に流出される第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１は、当該プレート式熱交換器４を取り囲んでいる浴の中へ還流される。

図１に示すように、熱交換器１は、上述したように構成された複数のプレート式熱交換器４を、特に２つのプレート式熱交換器４を有することも可能である。これらは、図１によれば、例えば熱交換器１の長手方向軸線に沿って、相前後して、当該熱交換器１の外郭空間３内に配置されている。もちろん、この熱交換器１は、１つのプレート式熱交換器４だけを有することも可能であり、それにより、このプレート式熱交換器４は、例えば図１の右方もしくは左方のプレート式熱交換器４のように構成されていてもよい。

熱交換器１の外郭空間３内への第１の媒体Ｆ１の導入のために、分配装置６が、ここでは好ましくは分配器チャネル６の形態で、外郭空間３内のプレート式熱交換器４の上方に配置されており、この場合この分配器チャネル６は、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１を収容するための内部空間６ａを取り囲み、外郭２の上方領域に設けられた流入口５３と流体連通している。分配器チャネル６は、この場合、外郭空間３に面した外郭２の内面に固定されており、この場合外郭２は、分配器チャネル６の側壁を形成する。分配器チャネル６は、さらに、外郭２の長手方向軸線に沿って水平方向に延在する底面６ｃを有し、その一方の縁部は、外郭２に固定されており、この場合（反対側の）別の縁部からは、垂直方向に延在する側壁６ｄが分岐しており、この側壁６ｄも、外郭２の内面に接続している。分配器チャネル６の底面６ｃは、少なくとも１つの下方に配向された流出開口部６ｂを有しており（好ましくは、基本的に複数のそのような流出開口部６ｂが設けられている）、該流出開口部６ｂを通って、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１は、分配器チャネル６から外郭空間３内に第１の空間方向Ｒで流出可能である。

ここにおいて、垂直方向で、分配器チャネル６の下方には、誘導装置１０が配置されており、この誘導装置１０は、少なくとも１つの流出開口部６ｂから流出した第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１を誘導するために構成されている。この場合この誘導装置１０は、特に、少なくとも１つの流出開口部６ｂから、第１の空間方向Ｒ（特に垂直方向）で下方へ流出する液相Ｌ１の少なくとも一部を、第２の空間方向Ｒ’に変向している。この第２の空間方向Ｒ’は、好ましくは、第１の空間方向Ｒとは異なっている。この場合この第２の空間方向Ｒ’は、例えば、第１の空間方向Ｒよりも大きな水平成分を有している。この場合液相Ｌ１の少なくとも一部の変向は、好ましくは次のように行われる。すなわち、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１が、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の上面４ａから離れるようにして、もしくは当該上面４ａのそばを通過するようにして誘導されるように行われる。これにより、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１が、少なくとも１つのプレート式熱交換器４の上面４ａに衝突しないことが保証される。

この目的のために、誘導装置１０は、特に、少なくとも１つのプレート形状の誘導要素１００、特に誘導金属薄板の形態の誘導要素を有し、この誘導要素１００は、長手方向軸線に沿って延在し、実質的には、分配器チャネルの側壁６ｄに面一で当接し、もしくは場合によってはそれに移行している。この場合この少なくとも１つの誘導要素１００は、湾曲部を有しており、それにより、少なくとも１つの誘導要素１００は、プレート式熱交換器４に面する、凸状に湾曲した第１の側面１００ａ、ならびに該第１の側面１００ａとは反対側の第２の側面１００ｂを有する。この第２の側面１００ｂは、凹状に湾曲しており、プレート式熱交換器４とは反対側にあるか、もしくは分配器チャネル６に、詳細にはその底面６ｃに面している。この少なくとも１つの誘導要素１００は、ここでは、次のように配置されている。すなわち、分配器チャネル６から少なくとも１つの流出開口部６ｂを通って流出した第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１の少なくとも一部が、第２の側面１００ｂに衝突し、当該第２の側面１００ｂに沿ってプレート式熱交換器４の上面４ａから離れるようにして誘導され、少なくとも１つのプレート式熱交換器４に対して横方向の浴内へ導入されるように配置されている。

この少なくとも１つの誘導要素１００は、この場合、フレーム２０を用いて、分配器チャネル６にも、外郭２にも固定されている。

任意選択的に、この熱交換器は、図２および図３に示すように、本発明の一実施形態によれば、付加的に分離ユニット２０８を有していてもよく、この分離ユニット２０８は、第１の媒体Ｆ１を落ち着かせるために用いられる。それにより、第１の媒体Ｆ１の気相Ｇ１は、当該分離ユニット２０８内で、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１から分離可能になる。この分離ユニット２０８には、分配器チャネル６から、誘導装置１０と協働して第１の媒体Ｆ１が供給される。

この場合、第１の媒体Ｆ１の収容のために、分離ユニット２０８は、分配器チャネル６の下方に配置され上方に向いた収容開口部２０９を有しており、その開口面は、垂直線に対して直角に延在している。この収容開口部２０９を介して、分配器チャネル６から落下する第１の媒体Ｆ１が、当該分離ユニット２０８の収容空間２０７内へ到達する。この場合この分離ユニット２０８は、上方に向かって開口する、分配器チャネル６の下方で同様に外郭２の長手方向軸線に沿って延在するチャネルとして構成されており、この場合好ましくは、当該分離ユニット２０８は、外郭２の長手方向軸線に沿って、当該長手方向軸線に沿った分配器チャネル６の長さに相応する長さを有している。それゆえ分離ユニット２０８の収容空間２０７もしくは収容開口部２０９には、それらの全長に亘って、第１の媒体Ｆ１の供給が可能である。

分離ユニット２０８は、収容開口部２０９を定め、ならびに収容空間２０７を画定し、囲繞する壁部を有している。この壁部は、この場合、外郭空間３もしくはプレート式熱交換器４に面する第１の側壁２１０を有しており、この第１の側壁２１０は、外郭２の長手方向軸線に対して横断方向の水平方向で、プレート式熱交換器４に対向している。この第１の側壁２１０は、分離ユニット２０８の第２の側壁２１３にも対向しており、この第２の側壁２１３は、外郭２によって形成される。端面側に分離ユニット２０８は第３および第４の側壁２１４を有しており（図２および図３ではこれらの側壁のうちの１つのみ２１４がみてとれる）、これらの第３および第４の側壁２１４は、外郭２の長手方向軸線に対して垂直に延在し、分離ユニット２０８の断面形状に応じて実質的に三角形状に構成されている（円柱状の外郭２に基づく湾曲部を除いて）。それに応じて分離ユニット２０８の第１の側壁２１０は、プレート式熱交換器４に向かって傾斜しており、そのため分離ユニット２０８もしくは収容空間２０７の水平方向断面は、垂直方向で下方から上方の収容開口部２０９に向かって拡大している。この第１の側壁２１０は、本願では、垂直線に対して特に４５°の角度を形成している。

好ましくは分離ユニット２０８および／または分配器チャネル６は、１つ以上の金属薄板から形成され、外郭２に溶接されるかまたはその他の好適な方法で接合されている。特に第１の側壁２１０ならびに第３および第４の側壁２１４は、それぞれ平坦な金属薄板から形成されていてもよいし、相互に適切に接合されていてもよい（例えば溶接接合、リベット接続等によって）。

分離ユニット２０８の収容空間２０７からの第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１の流出のために、第１の側壁２１０は、特に複数の分配開口部２１１を有している。さらに端面側の側壁２１４にも、複数の側面開口部２１２が設けられていてもよく、これらの側面開口部２１２を介して、第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１が同様に集合空間Ｖ内に流出可能である（ここでは例示的に１つの側面開口部２１２しか示されていない）。

分離ユニット２０８の壁部もしくは第１、第３および第４の側壁２１０，２１４は、当該分離ユニット２０８の上方縁部を定めており、この上方縁部は、収容開口部２０９を画定し、好ましくは集合空間Ｖ内の液相Ｌ１の充填高さ３００の上方に配置されている。それに応じて、収容空間２０７からの第１の媒体Ｆ１の液相Ｌ１は、好ましくは分配開口部もしくは側面開口部２１１，２１２を介してのみ集合空間Ｖ内へ到達する。しかしながらこの分離ユニット２０８は、液密なポケットも形成可能であり、そのため分離ユニット２０８の壁部は、溢れ止め壁部として機能し、相応に液相Ｌ１が収容開口部２０９を介して、集合空間Ｖ内に到達する。さらに分離ユニット２０８は、端面側が開口するように構成されていてもよく、つまり第３および第４の側壁２１４を有さないように構成されていてもよい。また第３および第４の側壁２１４が、垂直方向で、第１の側壁２１０よりも低い上方縁部を有することも可能である。

これらの分配開口部２１１は、垂直方向に沿ってスリット状に構成されていてもよい。別の開口断面も可能である。これらの分配開口部２１１は、好ましくは、分離ユニット２０８の全長に亘り、外郭２の長手方向軸線に沿って、相互に等距離に配置されている。図２および図３によれば、これらの側面開口部２１２は、好ましくは、円形孔部として構成されている（ここでは簡素化の理由から１つの側面開口部２１２しか示されていない）。これらの側面開口部２１２は、充填高さ３００まで、上下に平行に配列される並びで配置されていてもよい。

隔離空間Ａから第１の媒体Ｆ１の気相Ｇ１を排出するために、外郭２は、当該外郭２の上方の領域に、少なくとも１つの流出管体５５を有している。さらに、外郭２の下方の領域には、流出口５９が設けられており、この流出口５９は、集合空間Ｖからの第１の媒体Ｆ１の液相を流出させるために設けられている。溢れ止め壁部５８を用いて、集合空間Ｖ内の第１の媒体Ｆ１の最小充填高さが保証される。

１ 熱交換器
２ 外郭
３ 外郭空間
４ プレート式熱交換器
４ａ 上面
６ 分配装置もしくは分配器チャネル
６ａ 分配装置もしくは分配器チャネルの内部空間
６ｂ 分配装置もしくは分配器チャネルの流出開口部
６ｃ 底面
６ｄ 側壁
１０ 誘導装置
２０ フレーム
４０ 流出開口部
４１，４２，４３，４４ 上方縁部
５１，５３，５７ 流入管体
５８ 溢れ止め壁部
５２，５４，５５，５６，５９ 流出管体
６１，６２，６３，６４ ヘッダ
７１ 第１の熱交換通路
７２ 第２の熱交換通路
８０ フィン（熱伝導構造部）
９０ 分離プレート
９１ サイドバー
１００ 誘導要素
１００ａ 第１の側面
１００ｂ 第２の側面
１４０ 貫通開口部
２０７ 収容空間
２０８ 分離ユニット
２０９ 収容開口部
２１０ 第１の側壁
２１１ 分配開口部
２１２ 側面開口部
２１３ 第２の側壁
２１４ 第３もしくは第４の側壁
３００ 外郭空間内の第１の媒体の液相の充填高さ
Ａ 隔離空間
Ｆ１ 第１の媒体
Ｆ２ 第２の媒体
Ｇ１ 第１の媒体の気相
Ｌ１ 第１の媒体の液相
Ｒ，Ｒ’ 空間方向
Ｖ 集合空間

Claims (14)

1. 第１の媒体（Ｆ１）と第２の媒体（Ｆ２）との間の間接的な熱交換のための熱交換器（１）であって、
   前記第１の媒体（Ｆ１）を収容するための外郭空間（３）を取り囲んでいる外郭（２）と、
   前記２つの媒体（Ｆ１，Ｆ２）の間の間接的な熱交換のための少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）と、を備え、
   前記少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）は、当該少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）が、前記外郭空間（３）内に存在する前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）により取り囲まれるように前記外郭空間（３）内に配置されており、
   前記外郭空間（３）内に前記第１の媒体（Ｆ１）を導入するために、分配装置（６）が、特に分配器チャネル（６）の形態で、前記外郭空間（３）内の前記プレート式熱交換器（４）の上方に配置されており、
   前記分配装置（６）は、前記外郭（２）における流入口（５３）と流体連通しており、 前記分配装置（６）は、特に下方に配向された少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）を有しており、該少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）を通って、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）が、前記外郭空間（３）内へ流出可能であり、
   前記熱交換器（１）は、前記分配装置（６）の下方に配置された誘導装置（１０）を有しており、該誘導装置（１０）は、前記少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）から流出する前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）を誘導するために構成されている、熱交換器（１）において、
   前記少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）が上面（４ａ）を有しており、
   前記誘導装置（１０）は、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）を、前記上面（４ａ）から離れるように、かつ／または前記上面（４ａ）のそばを通過するように誘導するように構成されていることを特徴とする、熱交換器（１）。
2. 前記誘導装置（１０）は、前記少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）から、第１の空間方向（Ｒ）に流出した液相の少なくとも一部を、第２の空間方向（Ｒ’）に誘導するように構成されている、請求項１記載の熱交換器（１）。
3. 前記第２の空間方向（Ｒ’）は、前記第１の空間方向（Ｒ）とは異なっており、特に前記第２の空間方向（Ｒ’）は、前記第１の空間方向（Ｒ）よりも大きな水平成分を有しており、特に前記第１の空間方向（Ｒ）は、上方から下方へ、垂直線に沿って延在している、請求項２記載の熱交換器（１）。
4. 前記少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）は、前記第１の媒体（Ｆ１）を収容するための第１の熱交換通路（７１）ならびに前記第２の媒体（Ｆ２）を収容するための第２の熱交換通路（７２）を有しており、それによって、前記２つの媒体（Ｆ１，Ｆ２）の間で間接的な熱交換が可能であり、特に、前記第１の熱交換通路（７１）は、前記少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）の上面（４ａ）における流出開口部（４０）を介して前記外郭空間（３）と流体連通しており、それによって、前記第１の媒体（Ｆ１）は、前記流出開口部（４０）を通って前記外郭空間（３）内へ流出可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
5. 前記誘導装置（１０）は、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）を、当該液相（Ｌ１）が前記上面（４ａ）に衝突しないように誘導するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
6. 前記誘導装置（１０）は、少なくとも１つのプレート状の誘導要素（１００）を、特に誘導金属薄板の形態で有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
7. 前記少なくとも１つの誘導要素（１００）は、湾曲部を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
8. 前記少なくとも１つの誘導要素（１００）は、前記プレート式熱交換器（４）に面する、凸状に湾曲した第１の側面（１００ａ）、ならびに該第１の側面（１００ａ）とは反対側の、凹状に湾曲した第２の側面（１００ｂ）を有しており、該第２の側面（１００ｂ）は、前記プレート式熱交換器（４）とは反対側にあり、かつ／または前記分配器チャネル（６）に面している、請求項７記載の熱交換器（１）。
9. 前記少なくとも１つの誘導要素（１００）は、前記分配器チャネル（６）から前記少なくとも１つの流出開口部（６ｂ）を通って流出する前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）が、前記第２の側面（１００ｂ）に衝突し、かつ該第２の側面（１００ｂ）に沿って前記上面（４ａ）から離れるように誘導され、かつ／または前記上面（４ａ）のそばを通過するように誘導されるように配置されている、請求項８記載の熱交換器（１）。
10. 前記誘導装置（１０）および／または前記誘導要素（１００）は、前記分配器チャネル（６）全体に亘り当該分配器チャネル（６）に沿って延在するか、または前記分配器チャネル（６）の一区分に亘ってのみ延在している、請求項１から９までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
11. 前記少なくとも１つの誘導要素（１００）は、前記第１の媒体（Ｆ１）のための複数の貫通開口部（１４０）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
12. 前記外郭空間（３）は、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）が、前記少なくとも１つのプレート式熱交換器（４）を取り囲む所定の充填高さ（３００）を有する浴を形成するように、前記第１の媒体（Ｆ１）を収容するように構成されており、前記熱交換器（１）は、さらに前記外郭空間（３）内で、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）から気相（Ｇ１）を分離するための、収容空間（２０７）を形成する分離ユニット（２０８）を有しており、前記分離ユニット（２０８）は、前記分配器チャネル（６）から落下する前記第１の媒体（Ｆ１）を、前記収容空間（２０７）内に導入するために上方に向かって配向された少なくとも１つの収容開口部（２０９）を有しており、前記上方に向かって配向された収容開口部（２０９）は、前記充填高さ（３００）の上方かまたは前記充填高さ（３００）に配置されており、それによって、前記収容空間（２０７）内に収容される前記第１の媒体（Ｆ１）の気相（Ｇ１）を、前記収容開口部（２０９）を介して前記外郭空間（３）内に逃がすことが可能となる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の熱交換器（１）。
13. 前記分離ユニット（２０８）は、前記外郭空間（３）に面する第１の側壁（２１０）を有している、請求項１２記載の熱交換器（１）。
14. 前記第１の側壁（２１０）は、少なくとも１つの分配開口部（２１１）を有しており、前記少なくとも１つの分配開口部（２１１）は、少なくとも部分的に、前記充填高さ（３００）の下方に配置されており、それによって、前記第１の媒体（Ｆ１）の液相（Ｌ１）は、前記少なくとも１つの分配開口部（２１１）を介して、前記プレート式熱交換器（４）を取り囲む浴内に導入可能であり、または前記第１の側壁（２１０）は、溢れ止め壁部として構成されている、請求項１３記載の熱交換器（１）。

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