JP4397592B2 - 流体間の交換および／または反応のための改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体間の交換および/または反応に関し、それは、例えば冷却または加熱によるカロリーまたはフリゴリーの交換、或いは、例えばろ過、分離、吸収、脱着、物質の注入、或いは化学反応による構成要素の交換に関する。

前述の交換（または処理）を確実にするために、多くの装置および多くのプラントが提案されている。それらの多くは、連続的に動作する場合も断続的に動作する場合も、単一の機能を確実に果たすために設計されており、他の機能を実施できる可能性はない。間欠モードで作用する（例えば、「バッチ」タイプの）リアクタ内では、選択された制御レベルにおいて反応物質を加熱または冷却することは通常困難であり、たとえこのタイプのリアクタが２重外板構造またはコイル状の配管要素を備えていても困難である。連続的に機能する交換器には、「プレート式」と「管式およびカランドリア式」がある。

プレート式熱交換器では、プレート間の間隔が低減されるために、電荷を帯びていない流体または非常に僅かな電荷を帯びている流体しか扱えない。一方、それらは分解可能であることから、比較的メンテナンスが容易であるが、プレート間に画定される容積は小さく、プレートの製造モードに依存する。管式およびカランドリア式熱交換器では、管の直径を調節して電荷を帯びた流体を扱うことができるが、特にパイプ詰まりに関するメンテナンスが困難である。さらに、管があることによりこれらの熱交換器は比較的かさばるものとなり、そのために用途が限定される。
加えて、これらのタイプの熱交換器はいずれも、例えばろ過や分離のような他の種類の処理に適応していない。特に熱的でないこれらの種類の処理（または交換）のための多くのプラントがあるが、それらは複雑でかさばり、設計の目的とは異なる処理への適応性は乏しい。

本発明の目的は、既存の解決法とは異なる解決法を提供することである。
そのために、少なくとも２つの流体の間の交換システムであって、第１流体が流れることができるようにくり抜かれた第１スペーサの側壁で画定される少なくとも１つの「厚い」第１チャンバと、第２流体を流すための少なくとも１つの第２の「薄い」または厚いチャンバとを備え、第１および第２チャンバは、隣接する第１チャンバと第２チャンバの内の流体の間の交換および/または熱反応および/または物質移動を可能にする第１交換壁で分離されている、システムを提案する。

スペーサで画定されるチャンバの容積および配置は変えることができる。したがって、スペーサは全体的または部分的にくり抜かれていてよく、または少なくとも２つの独立したサブチャンバに分けられていてもよい。後者の場合、サブチャンバは機械加工または成形により画定できる。
このようにして、プレート式熱交換器の利点も提供しながら、少容量の流体を処理できる熱交換器および/またはリアクタを製造する。加えて、第１および第２チャンバの間に用いられる交換壁のタイプによって（プレートまたは仕切板）、処理の種類は、熱的または「物理的」（ろ過または構成要素の分離）、または熱的および物理的な処理の両方となる。反応材料または材料の混合物が第１チャンバ内に置かれる場合、或いは触媒のような反応剤が導入される場合には、処理は化学的な処理であってもよい。これらの材料を構成する要素は側壁上に固定しても、付着させた（或いは重ねた）２枚のプレートの間に挟んでも、或いはスペーサチャンバ内に挿入されていてもよい。１つまたは複数の反応剤をチャンバの選択した領域に注入するために注入ノズルの使用を考慮しても良い。

本発明は、吸熱反応熱または発熱反応に用いてよい。
本発明による装置について、多くの実施形態を考慮できる。すなわち
＊第１スペーサは第１閉止側壁を備え、該第１閉止壁は第１交換壁を形成し、その外側は、プレート、或いは他のブロックのスペーサの第１または第２閉止壁と共に第２チャンバを画定する。この場合、第１スペーサと挿入されたプレート（または第１スペーサのみ）はモデュラー処理ブロックを画定し、その第１スペーサが、第１閉止壁に平行（または傾いている）で他のブロックのプレートで閉止されるように（または第２チャンバを画定するために次のブロックの第１壁で閉止される）開口している第２側壁を備えている場合には、複数のブロックを直列および/または並列に取り付けてよい。挿入プレートはスペーサに軽くはめ込むか、（場合によっては固定することにより）スペーサに取り付けてよい。或いは、別の第１スペーサの第１交換壁の外側をモデュラーブロックのプレートにより気密に閉じることにより別の第２チャンバを画定してもよく、したがって第１スペーサおよびプレートの両方がモデュラー処理ブロックを画定する；
＊第１スペーサは第１開口側壁を備えていてよく、少なくとも１つの第１プレートと少なくとも１つの第２プレートと（溶着またはろう着、或いはガスケットを挟んでの重ね合わせることにより）第２チャンバを画定し、第１プレートはまた第１交換壁を形成することにより第１開口側壁を閉止する。この場合、第１スペーサと第１および第２プレートはモデュラー処理ブロックを画定し、その第１スペーサが第１開口側壁に面し他のブロックの第２プレートにより気密に閉止される第２開口側壁を備える場合は、複数のモデュラーブロックを直列および／または並列に取り付けてよい。
＊第２の厚いスペーサは、第２流体が循環できるようにくり抜かれた第２チャンバを画定する側壁を備えることができ、第１および第２スペーサは互いに対向するように配設される第１開口側壁をそれぞれ有し、その間に第１交換壁を形成する分離仕切板またはプレートが挿入される。この場合、第１および第２スペーサと仕切板はモデュラー処理ブロックを画定し、その第１スペーサの第２側壁が、他の仕切り板または気密なプレートを挟んで他のブロックの第２開口側壁に面するように開口しているか、或いは閉止または別のブロックの第２閉止側壁に面して閉止している場合は、複数のモデュラーブロックを直列または並列に取り付けてよい。
＊また、ｉ）２つの開口側壁からなる前面を備える第１スペーサ、および１つの閉止側壁からなる前面と１つの開口側壁からなる前面を備える第２スペーサと、場合によっては両方のスペーサの間の交換仕切板とからブロックを形成する、または、ｉｉ）それぞれが２つの開口側壁からなる前面を備える第１および第２スペーサと、両スペーサを並列に構成する２枚のプレートと場合によっては両方のスペーサの間の交換仕切板とからブロックを形成する、または、ｉｉｉ）それぞれが２つの開口側壁からなる前面を備える第１および第２スペーサと、場合によっては両方のスペーサの間の交換仕切板と、２つのブロックの間に流体フロー経路を画定するためにそれぞれが２つの並列なスペーサを構成する２枚１組のプレート２組とからブロックを形成する。

閉止側壁を備えるスペーサを統合する各実施形態では、機械加工（またはくり抜き）により、または挿入板への取り付け部品として閉止側壁を形成することができ、その材料はスペーサと同じでも異なってもよい。取り付けは恒久的（溶着、ろう着、または接着）でも一時的（ガスケットを挟んでの重ね合わせ）でもよい。

本発明の別の特徴によると、交換壁を形成しているプレートの少なくとも一部には、流体攪乱装置が取り付けられ、第１流体と第２流体の間の熱交換を促進する。この攪乱装置は、例えばプレス加工によりプレート表面に形成されるか、またはプレート表面に取り付けられる。或いは、攪乱装置をチャンバ内に配置してもよい。

本発明のさらに別の特徴によると、少なくとも１つのスペーサは、ノズル等の、流体注入のための手段を備えてよく、このスペーサのチャンバ内に第３の流体を挿入できる。スペーサの複数の選択した位置に複数の流体または生成物を挿入するために、複数のノズルを設置することもできる。

本発明のさらに他の特徴によると、少なくともスペーサの１つに、渦、または金属フォーム、或いは触媒フォーム、またはライナ等の、静止混合要素、或いは、例えば「オフセット・ストリップ・フィン」タイプのフィン等の攪拌器またはボルテックスジェネレータを取り付けることができる。しかし、異なる機能を可能にする要素を含め、上述と同様の複数の要素を備えるスペーサも可能である。このような要素はカートリッジ型の挿入物という形態で含まれるか、或いは具体化される。

チャンバ内の流体の流れは、実質的に閉止プレート（または側面の前面）に平行で流路が１つであるか、または、例えばチャンバ内に留まる時間を長くするために段階的に流路に沿って流れるために線形でなくてもよい。そのような流路はチャンバ内に配設された追加のセルにより画定されてよい。

本発明のさらに他の特徴によると、スペーサの少なくとも１つは、２つ以上のサブスペーサの組立体（または並列連結）から構成されてよく、該サブスペーサの大きさは異なっていてよい。このようにして画定されるチャンバの容積は、特に、充填量、粘度、残留時間などのフローパラメータの関数として選択される。

本発明は、多くの方法で適用でき、そして特に食料品や化学薬品である第１液体または流体の熱処理および/または化学処理の分野、或いは、例えばろ過といった、第１混合流体の構成要素の分離または混合の分野に適用できる。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照すると明らかになる。
添付の図面は、基本的に特定の特徴を示している。したがって、本発明を実施するためだけでなく、状況に応じてその定義を提供するためのものである。
次の記述では、粒子を含む流体の処理装置について言及する。言うまでも無く、これは多くの適用例のうちの１つにすぎず、限定的なものではない。

まず、本発明による装置の第１の実施形態について示している図１について述べる。この第１の例で装置は、第１流体が流れることができるようにくり抜かれた第１チャンバ２を区切る、厚い第１スペーサ１を備える。スペーサ１の寸法、特にその厚さは、第１流体の特徴および、確実に行われるべき交換および/または処理に応じて選択される。ここではスペーサは単一のブロック、複数のブロックからなる組、または隣り合って配設されるサブブロックの組である。言い換えると、スペーサという単語は、流体が流れるチャンバを画定する要素または要素の組と理解される。実際、このタイプの装置は、滞在時間および/または反応時間の制御による流体の処理に用いることができる。しかしまた、高粘度の流体、或いは繊維または粒子を含む流体を処理するために用いてもよい。

図示した例では、第１流体は第１スペーサの一部分（ここでは「上」部分である）に形成した流入口３から第１チャンバ２に入る。この流入口３への供給は、例えば処理される第１流体を収容しているリザーバに連結する第１供給回路４により行われる。
一方、第１スペーサ１は他方の側壁（ここでは「下」部分である）に流出口５を備え、その流出口５は前記供給回路４に連結されており、第１チャンバ２内で処理された第１流体を排出させる。

図１に示した例では、第１流体は、第２スペーサ７の側壁で画定されたくり抜かれた第２チャンバ６内を流れる第２流体により、加熱または冷却処理される。この第２スペーサ７の厚さは、収容する流体の特徴によって選択される。したがって、両方の流体が同一の場合、スペーサ１と７は実質的に同じ寸法に選択されるのが好ましい。例えば接着、溶着、または場合によっては間にガスケットを取り付けることによるタイロッドとナットを用いた締結など、適切な固定手段で容易に組立てられるように、第２スペーサの大きさは第１スペーサの大きさと実質的に同じであるのが好ましい。

第２スペーサ７は、さらに流入口８（ここではスペーサの上部分の側壁に形成されている）を備え、第２供給回路９から第２の高温流体または低温流体が供給される。第２スペーサはまた、流出口１０（ここではスペーサの下部分の側壁に形成されている）を備え、その流出口１０は前記第２供給回路９に連結されており、第２チャンバ６内を流れた第２高温流体を排出する。

図１の例では、第２高温流体と第１流体の間のカロリーまたはフリゴリーの交換は、熱伝導材料でできているプレート１１で構成される熱交換壁を介して実施される。
このプレート１１は、第１スペーサ１および第２スペーサ７の間にきっちりと配設されている。好ましくは、このプレート１１は金属製で、第２流体と第１流体の間の熱交換を支援するための攪乱装置１５（図８ないし図１０に示す）を備える。これらの攪乱装置は、例えばプレス技術を用いた変型からなるものでよく、そのため前記プレートの一部でよい。しかしそれらは実質的に平坦なプレートに取り付けた要素であってもよい。

さらに、図示したように、第１スペーサ１および第２スペーサ７はそれぞれ、第１チャンバ２および第２チャンバ６を閉止しているプレート１１の平行な側面への流体の衝突を可能にするように、第１開口側壁１２を含む。加えて各スペーサ１、７は、第１開口側壁１２にほぼ平行に配置された閉止している第２側壁１３を含む。或いは、各スペーサの第１側壁１２および第２側壁１３は開口していてもよく、その場合両方のスペーサの第２側壁１３は、熱交換壁を形成している板形のプレート１１で閉止される。

第１スペーサ１および第２スペーサ７およびそれらのスペーサの間に配置されたプレート１１は、モデュラーブロックＢを形成する。図１に示したように、単一の装置に複数のモデュラーブロックＢを、並列（図示）、直列、或いは並列および直列に連結させてよい。さらに詳細には、図示した例では、３つのモデュラーブロックＢ１からＢ３が互いに並列に連結しており、第１供給回路４および第２供給回路９から流体が供給される。当然、これに替えてブロックを直列に配置することができ、第１ブロックＢ１の流出口５および１０が第２ブロックＢ２の流入口３および８に流体を送り込み、第２ブロックＢ２の流出口が第３ブロックＢ３の流入口に流体を送り込み、第３ブロックＢ３の流出口が第１供給回路４および第２供給回路９に流体を送り込んむ構成としてもよい。

さらに、このタイプの装置は、第１および第２流体の間の物質移動、または熱交換および物質移動を保証するために用いることができる。このために、熱交換プレート１１を所望の交換のタイプに応じて選んだ仕切板に置き換えることができる。例えばこれは、構成要素の分離または構成要素の混合のめに、規定の構成要素を第１流体から第２流体へ一方へのみ通過させるろ過仕切板とすることができる。そのような仕切板はスペーサ１および７の間に挿入されるか、またはどちらかのスペーサに前もって取り付けることができる。

一方、該取り付けた（または挿入した）要素１４（破線で示す）を、第１チャンバ１および第２チャンバ６の一方に備え付けてもよい。例えば、そのような挿入体は、触媒フォームまたは反応剤等の加工助剤を含むカートリッジで構成されていてよい。それらまたボルテックスジェネレータまたは攪拌器でもよい。或いは、複数のモデュラーブロックＢｉが直列および/または並列に取り付けられている場合、連続するチャンバは異なるタイプの挿入体を含んでいてよい。

図９および図１０に示したように、同じチャンバを画定するために端から端まで複数の（サブ）スペーサを配置することができる。第１または第２チャンバの厚さもまたブロックごとに異なってもよい。勿論この（サブ）スペーサの第１側壁および第２側壁は開口していなくてはならない。或いは、１つの（第１または第２）チャンバを画定するスペーサは異なってよく、一方のスペーサが開口側壁と閉止側壁の両方を有し、他方の全側壁は開口していてよい。

また、同一の第１スペーサ１および第２スペーサ７を用いることもできる。
第１スペーサおよび/または第２スペーサの少なくとも一方が注入手段を備えていてもよく（図１２から図１５、および図２０参照）、それは例えばチャンバ（好ましくは第１チャンバ２）の選択した位置で、例えば前記チャンバ内の化学反応を制御するためなど特定の目的のための物質を導入できるノズルである。１つまたは複数の異なる流体を複数の選択した位置で注入するため、１つのスペーサが複数のノズルを備えていてもよい（図１５参照）。例えば、化学反応のための反応剤を、この反応のタイプに応じて選択した位置で供給するためにノズルを用いてよい。
そのようなノズルは、例えば図２から図１０に示したような、特に発熱反応のための冷却回路、または吸熱反応のための加熱回路を備えている装置に特に適用される。電気式の中間プレートを有する、図１に示した装置も用いることとができる。（この場合、スペーサ１および７を流れる流体は同一である）。

図２を参照し、本発明による装置の第２の実施形態について述べる。この例では、装置は、側壁が第１チャンバ２２を画定する厚いスペーサ２１を備え、該第１チャンバは第１流体が流れることができるようにくり抜かれている。前実施例のように、スペーサ２１は第１流体を供給する第１供給回路２４に連結する流入口２３、および第１処理流体を第１チャンバ２２から排出する流出口２５を備える。
この第１チャンバ２２は実質的に平行な第１側壁２６および第２側壁２７により画定される。当然、これらの側壁の傾きは異なっていてもよく、例えば鉛直方向に対して著しく異なっていてもよい。第１側壁２６の外面は、第２流体を収容するための第２チャンバ２８を画定するように形成される。したがって、スペーサ２１は、第２流体を供給する第２供給回路３０に連結されている第２流入口２９と、第２チャンバ２８から第２流体を排出させるための第２流出口３１を備える。

最も単純な構成では、装置は１つのスペーサ２１と、該スペーサ２１の第１壁２６の外面と共に第２チャンバ２８を画定する（すなわちチャンバ２８の気密性を確実にする）１つのプレートのみを備える熱交換器である。図２に示された実施例は、連続的に取り付けられた４つのモデュラーブロックＢ１からＢ４を備える装置を提供している点でそれより高度であり、各モデュラーブロックＢｉ（ｉ＝１から４）はスペーサ２１と、直前のブロックの第２チャンバ２８を閉止するスペーサ２１の第２閉止壁２７からなり、最後のブロック（ここではＢ４）の第２チャンバはエンドプレート３２で閉止される。「ループ状」の変形例では、エンドプレート３２はＢ１への流入プレートとして機能してもよく、よって最初と最後の流路が通じることにより第２回路の構成が完成する。

ゆえに、この例では、第１ブロックＢ１の第１流出口２５および第２流出口３１はそれぞれ、第２ブロックＢ２の第１流入口２３および第２流入口２９に供給しており、該構成が繰り返されて最後のモデュラーブロック（ここではＢ４）の第１流出口２５および第２流出口３１はそれぞれ第１の流体供給回路２４および第２の流体供給回路３０に連結している。
図２に示した例では、第２チャンバ２８の寸法、特にその厚さは、スペーサ２１の第１壁２６の外面の構造により決定される。
並流式または向流式の平行流通について考察することができる。

図３に示した装置は図２に示した装置の代替案である。この代替案では、厚いスペーサ２１それぞれの第１壁２６は閉止しており、第２壁２７は開口して、例えば金属製のプレート３２により閉止されている。ループ状の変形例では、最終プレート３２はＢ１への流入プレートとして機能しても良く、したがって最初と最後の流路が通じることにより第２回路の構成が完成する。
モデュラーブロックＢｉはしたがってここではプレート３２とスペーサ２１により構成される。ブロックＢｉは（図示されているように）直列、および/または、図１の例のように並列に取り付けられていてよい。図４に示された例では、スペーサ４１が、好ましくは極めて同一でそれぞれがその外面により第２チャンバ４６の少なくとも一部分を画定する第１側壁４２および第２側壁４３を含むことから、装置はほぼ対称的な形状の厚いスペーサ４１を備える。図２および図３に示した例のように、各スペーサ４１は、ｉ）第１流体を第１チャンバ４５に供給する第１供給回路４８に連結している第１流入口４７、ｉｉ）第２流体を供給する第２供給回路５０に連結している第２流入口４９、ｉｉｉ）第１チャンバ４５から第１流体を排出させるための第１流出口５１、およびｉｖ）第２チャンバ４６から第２流体を排出させるための第２流出口５２を備える。実際、各スペーサ４１が、その第１側壁４２および第２側壁４３の外面により、第２流体が平行に好ましくは同じ方向に流れる２つの第２チャンバ４６を（少なくとも部分的に）画定する場合は、第２流体のための他の流入口および流出口を含んでもよい。

この例では、各スペーサ４１自体がモデュラーブロックＢｉを構成している。ここで、４つのモデュラーブロックＢ１からＢ４は直列に取り付けられており、１流出口は他の流入口に流体を供給している。しかし、代わりにブロックを並列に取り付けてもよい。
第１ブロックの第１側壁４２の外面は、次のブロックの第２側壁４３の外面と共に、第２チャンバ４６を画定する。言い換えると、装置の端面以外の各外面は、第２「ハーフ−チャンバ」を画定する。第２チャンバ４６はスペーサ４１の第２側壁４３および第１側壁４２により画定され、装置の両端（実際にはＢ１およびＢ４）に位置する第２チャンバ４６はそれぞれプレート５３で閉止されており、該プレートにより装置の両側に画定される第２チャンバ４６の容積は、他の「中間」第２チャンバ４６の約半分である。

図４の装置は、それぞれが２つの第１スペーサ４１およびプレート５３から成るモデュラー処理「ブロック」の組立体として見ることもできる。
図４の装置の代替案では、連続するスペーサの予め形成された側壁の外面により画定される第２チャンバを２つの部分に再分割するために、２つのスペーサ４１の間に、仕切板を挿入することができる。したがって、第２チャンバの両部分を流れる流体間（例えば異なる気体）で、特に分子、原子またはイオンの交換が可能である。

図５Ａに示した装置は、図４に示した装置の代替案である。ここでは、プレート５３は、予め形成された外壁を有する隣接する２つの厚いスペーサ４１の間に配設されている。したがって、この実施形態では、モデュラーブロックＢｉはスペーサ４１とプレート５３により構成される。図４について上述したように、各スペーサ４１は、第１チャンバ４５と、次のブロック（または前のブロック）に属するプレート５３かまたは装置のエンドプレートで閉止された２つの第２チャンバ５６とを画定する。この例では、第１流体はチャンバ４５内を、好ましくは同じ方向へ、例えば上から下へ流れ、一方、第２流体は第２チャンバ５６内を交互に、例えば上から下へ、次のチャンバでは下から上へ、その次のチャンバでは上から下へというように、流れる。

図５Ｂに示した装置は図５Ａに示した装置を、流体の循環の観点から変更した代替案である。この実施例では、第１流体はチャンバ４５内を、例えば上から下へと、同じ方向に流れることが好ましく、一方、第２流体はチャンバ５６内を、好ましくは第１方向と反対の方向へ向かって流れる。

図６Ａに示した装置は、図５Ａに示した装置の別の代替案である。ここで、第２チャンバ５６は、各第１開口チャンバを画定する厚いスペーサ６１の開口側壁の両側に配置した、プレート５３の対で画定される。結果として、この実施形態では、モデュラーブロックＢｉは一対のプレート５３、スペーサ６１、および１プレート５３で構成される。この実施例では、チャンバ４５内の第１流体は、好ましくは同じ方向へ、例えば上から下向きに流れ、一方、第２流体は、第２チャンバ５６内を交互に、例えば上から下へ、次のチャンバでは下から上へ、その次のチャンバでは再び上から下へというように、流れる。
図６Ｂに示した装置は、図６Ａに示した装置を、流体の循環の観点から変更した代替案である。この例では、第１流体はチャンバ４５内を、好ましくは同じ方向へ、例えば上から下へ流れ、一方、第２流体はチャンバ５６内を、第２の方向、好ましくは第１の方向と反対の方向へ向かって流れる。

図７から図９に示した実施例による装置もスペーサ６１を備え、その側壁はくり抜かれた第１チャンバ６２を画定するが、しかしこの場合、第２流体が流れる第２チャンバ６６は、従来のプレート式交換器で用いられるような２枚のプレート６４と６５により画定される。これらの２枚のプレート６４および６５は、スペーサ６１に取り付ける前に、しっかりと付着させてよい。
この例では、スペーサ６１、および第２チャンバ６６を画定する２枚のプレート６４および６５が、１モデュラーブロックＢｉを構成する。ここで、３つのモデュラーブロックＢ１からＢ３は直列に取り付けられているが、言うまでも無く、数を増やす、および/または、並列に又は並列および直列に取り付けることもできる。

第１ブロックＢ１のスペーサ６１は、第１チャンバ６２に第１流体を供給する第１供給回路６８に連結されている流入口６７、および処理された第１流体を第１チャンバ６２にから排出させるための流出口６９を備える。同様に、第２チャンバ６６を画定するプレート６４および６５は、第２チャンバ６６に第２流体を供給する第２供給回路７１に連結されている流入口７０、および第２チャンバ６６から第２流体を排出させるための流出口７２を備える。
言うまでも無く、この例では、スペーサ６１は、第１および第２開口側壁を備え、それらは直前のブロックのプレート６４または６５、或いはエンドプレート７３で閉止される。流入プレートとして機能するエンドプレートは、最初と最後の流路が通じることにより第２流体供給回路の構成を完成させる。

或いは、図８および図９に示したように、エンドプレート７３を、追加的第２チャンバ６６を画定する２つの他のプレート６４および６５で置き換えてもよい。
図１から図７に示した例では、流入口および流出口には矢印を書き入れ、異なる流体の流れの方向を分かり易く示した。当然、図８ないし図１０に示したように、この分野で周知の方法に従い、異なる流入口および流出口はスペーサ内およびプレート内で有利に統合していてもよい。

図９に示した装置は図８に示した装置の代替案であり、各第１チャンバ６２の厚みを増加させるために、各厚いスペーサ６１は２つのサブスペーサ６１−ａおよび６１−ｂから成る。
図１０に示した装置は図９に示した装置の代替案であり、各第１チャンバ６２の厚さを増加させるために２つのサブスペーサ６１−ａおよび６１−ｂからなる厚い第１スペーサ６１を有し、各第１スペーサ６１および第２スペーサ７１は、間にプレートを挿入することにより、（この場合）各第２チャンバ８２の厚さを増加させるために２つのサブスペーサ８１−ａおよび８１−ｂからなる厚い第２スペーサ８１を間に挟んで連続している。

図１で示した装置の第１の実施例に関して述べたことは、図１から図１０に示した他の実施例にも当てはまる。特に、スペーサ内に形成される特定のチャンバは１つ以上の挿入体を含んでよく、特定のスペーサは、例えばチャンバ内の化学反応を制御するための物質など、特定の物質を注入するためのノズルを備えていてよい。
図１１Ａから図１１Ｄに４つの挿入体の具体例を示した。
また、図１２から図１５には、ノズルを備えるスペーサの例を示した。さらに詳細には、図１２は円錐形のノズル１００の例を示しており、図１３は鉛直円柱形のノズル１０１を示しており、図１４には水平円柱形１０２のノズルを示しており、図１５は上方に配置された円柱形の第１の水平ノズル１０２と中間位置に配置された第２の水平ノズル１０３を示している。

その他の点に関して、前述の装置の全ての例で述べたように、連続するスペーサ間、またはスペーサとプレートの間の気密性は、密閉手段（２つの要素の一方に配設された、金属製または金属製でないＯ型リングまたは平坦な周縁ガスケット）、または接着或いは溶着によって、保証される。
さらに、複数のスペーサは、例えばＰＥＥＫ（PolyEtherEtherKetone）等のポリマー型の材料でできていてもよい。しかし、例えばガラス、セラミック、または金属（ステンレス鋼、チタン、アルミニウムなど）のような多くの他の材料もまた考えられる。これらのスペーサの実施形態は用いる材料によって異なり、機械加工および/または溶着および/または形成加工および/または加圧形成される。

さらに、装置内の流体の流れは、前述した「直列」な流れに対応する完全に交互の方向（上向き／下向き／上向き／下向き…）であっても、「並列／直列」な流れに対応する部分的に交互の方向（上向きその後下向き、下向きその後上向き）であってもよい。さらに一般的には、直列および並列／直列モードの全組み合わせが考えられる（本明細書の実施例に限定されない）。図１６に示したように、例えばチャンバ内に隔壁１１０を入れてスペーサチャンバを２つの部分に分割することもできる。スペーサの側壁は、場合によっては予め形成した、閉止側壁または開口側壁であるか、或いは閉止側壁と開口側壁でよい。もちろん、この場合、各開口側壁は、仕切板またはプレートで閉止されてよい。プレートはスペーサに挿入される部分でも、スペーサと一体の部分でもよい（後者の場合形成加工または機械加工で得られる）。或いは、側壁に、例えば攪乱装置および/またはガイド等を形成するような、表面変型加工をしてもよい。

前述のように、および図１７Ａから図１７Ｃに示したように、部分的に開口した側壁を備えるスペーサを２つの方法で実施することができる。第１の実施形態では（図１７Ａ参照）、開口側壁は実施的に平坦で（プレートまたは仕切板を取り付けるように形成されていない）、仕切板またはプレートで閉止できる。第２の実施形態では（図１７Ｂおよび１７Ｃ参照）、開口側壁はプレートまたは仕切板を取り付けることができるように予め形成されていてよい。図１６および図１７に示した実施形態を組み合わせてよい。

図１８に示したような、供給収集流入口を６つ伴うスペーサ（開口型、または閉止型）を用いることもできる。さらに詳細には、この実施形態では左側の２つの開口部により任意の第２チャンバの間を第２流体が流れることができ、右側の２つの開口部により任意の第２チャンバの間を第３流体が流れることができ、中心にある２つの開口部は第１チャンバに第１流体を供給すると共に、第１流体を収集するためのものである。このタイプのスペーサは、図１９に示したように１つ以上のノズルを受容することができる。

前述のように、第１チャンバの構造は異なっていてもよい。特にそれは長方形、円形、楕円形でよい。しかし、第１チャンバはまた、図２０に示すように、攪乱装置、または第１流体の流路を画定することができるガイド１２０を備えていても良い（ここではガイドは成形加工または機械加工により形成されるスペーサの一部分であるが、１つ以上の挿入部品であってもよい）。

最後に、メンテナンスについての問題であるが、本発明による装置は「一体形」タイプで、最後のナットがネジ止めされるタイロッド形式により組立てられるのが好ましい。したがって、プレートおよび/またはスペーサを互いに押し合わせることにより、溶着または接着の必要の無い堅固な組立体ができ、このため速やかに分解することができる。もちろん、ろう接または溶接されたプレート型熱交換器の使用も考えることができる。しかし、単に互いに押し合わせることにより組立てられている重なったプレートを備える熱交換器の場合、洗浄はより簡単に行われる。さらに、このタイプのモデュラー組立体は特に有利で、用途の変化に応じて調整または適応できる。

本発明は、例示のみを目的として述べた上述の実施形態の装置に限定されず、請求の範囲内で当業者が考案できる全ての変形例含む。
したがって、本発明は粒子を含む流体のための装置に適用されるものとして記述した。しかし、特に食料品、化学物質、および冶金の分野において、他の多くの流体または任意の種類の流体の混合体への使用について本発明を考慮できる。実際、本発明によると、熱交換、および１つまたは複数の反応剤の注入により化学反応を永久に制御することが可能である。さらに、流体は液体、気体、固体／液体または液体／気体の状態でよい。
さらに、本発明は脱着および吸着にも適用でき、これらの操作は前述の他の操作とは独立して、またはその補完として行われる。

本発明による装置の第１の実施形態の概略断面図である。 本発明による装置の第２の実施形態の概略断面図である。 本発明による装置の第３の実施形態の概略断面図である。 本発明による装置の第４の実施形態の概略断面図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、本発明による装置の第５の実施形態の１実施例をそれぞれを示す概略断面図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、本発明による装置の第６の実施形態の１実施例をそれぞれを示す概略断面図である。 本発明による装置の第７の実施形態の概略断面図である。 図７に示した装置の分解斜視図である。 図８に示した装置の代替案である。 本発明による装置の第８の実施形態の分解斜視図である（図９に示した装置の代替案）。 図１１Ａないし図１１Ｄの各々は、本発明による装置の第１スペーサチャンバ内に配設できる挿入体の一例を示す。 本発明による装置のスペーサチャンバ内に少なくとも一部が配置されるノズルの一例を示す。 本発明による装置のスペーサチャンバ内に少なくとも一部が配置されるノズルの一例を示す。 本発明による装置のスペーサチャンバ内に少なくとも一部が配置されるノズルの一例を示す。 本発明による装置のスペーサチャンバ内に少なくとも一部が配置されるノズルの一例を示す。 壁を備えるスペーサの概略断面図である。 図１７Ａないし図１７Ｃは、プレートまたは仕切板に連結するスペーサの概略断面図である。 ３流体の流れに適用されるスペーサの概略斜視図である。 ノズルを取り付けた図１８のスペーサの代替案の概略斜視図である。 流体の流路を画定するガイドを備えるスペーサの概略斜視図である。

Claims (27)

1. 少なくとも２つの流体間の交換および/または反応のための装置であって、
   密接に組み合わされたブロックから構成され、それぞれのブロックが第１の流体が流れる第１チャンバと第２の流体が流れる第２チャンバからなり、該第１チャンバと第２チャンバが、前記流体間の交換および/または反応に適した第１の交換壁により分離され、
   それぞれの前記ブロックが、中心部分がくり抜かれた前記第１チャンバを形成する第１スペーサと、前記第１の交換壁と第２の交換壁の間、あるいは前記交換壁と前記スペーサの間に設けられた第２チャンバとから構成され、
   それぞれの前記スペーサ及び前記交換壁には、液体を前記第１チャンバ、第２チャンバに供給する、あるいは該第１チャンバ、第２チャンバから収集するための４あるいは６の孔が設けられていることを特徴とする装置。
2. 第１スペーサ（２１；４１）の第１側壁（２６；４２）は閉止して前記第１交換壁を形成しており、その外面はプレート（３２；５３）と共に第２チャンバ（２８；４６）を画定するのに適しており、該第１スペーサ、または該第１スペーサと該プレートは、モデュラー処理ブロック（Ｂｉ）を画定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）を備え、その第１スペーサ（２１）は、第１閉止側壁（２６）に対して平行かまたは傾いている、他のブロックのプレート（３２）により閉止されるように配置される第２開口側壁（２７）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 別の第１スペーサ（４１）を備え、その第１交換壁（４２）の外面がプレート（５３）により気密に閉止されることにより別の第２チャンバ（４６）が画定されて、第１スペーサ（４１）およびプレート（５３）がモデュラー処理ブロックを画定していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 少なくとも２つの第１スペーサ（４１）を備え、該第１スペーサは第１交換壁を形成する少なくとも１つの第１閉止側壁（４２）を有し、該交換壁は他の第１交換壁（４２）と共に第２チャンバ（４６）を画定し、よって該第１スペーサがモデュラー処理ブロックを画定していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）を備え、その各第１スペーサ（４１）は第１側壁（４２）の反対に配置された閉止して第２交換壁を形成する第２側壁（４３）を備え、各第２交換壁（４３）は他の１つの第２交換壁（４３）と共に他の第２チャンバ（４６）を画定するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 第２チャンバを２つの部分に再分割するために２つの連続する第１スペーサの間に仕切板が挿入され、該仕切板が交換壁を形成することを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 第１スペーサ（６１）が第１開口側壁を備えることと、該第1スペーサは該第２チャンバ（６６）を画定するように構成された少なくとも各１つの第１プレート（６４）および第２（６５）プレートを備え、該第１プレート（６４）はさらに該第１交換壁を形成することにより該第１開口側壁を閉じ、よって該第１スペーサ（６１）および該第１プレート（６４）と第２プレート（６５）がモデュラー処理ブロック（Ｂｉ）を画定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）を備え、その第１スペーサ（６１）はそれぞれ、第１開口側壁の反対側に配置され他のブロックの第２プレート（６５）により気密に閉止されるのに適した第２開口側壁を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 第１交換壁（１１）は仕切板であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の装置。
11. 第２流体が流れることができるように少なくとも部分的にくり抜かれた該第２チャンバ（６）を画定する側壁を含む、選択された厚さの第２スペーサ（７）を備え、第１スペーサ（１）および第２スペーサ（７）は第１開口側壁（１２）を有し、
    互いに面するように配設された第１および第２スペーサの第１開口側壁は、第１交換壁を形成している仕切板またはプレート（１１）を挿入することにより分離されて、
    第１（１）および第２（７）スペーサ、仕切板またはプレート（１１）がモデュラー処理ブロック（Ｂｉ）を画定することを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）を備え、その各第１スペーサ（１）は、第１側壁（１２）の反対に配置される第２開口側壁を備え、該第２開口側壁は別の仕切板またはプレートを挿入することにより他のブロックの第２側壁に対向するように配置されるのに適していることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. プレート（１１；３２；５３；６４；６５）の少なくとも一部は交換壁を形成しており、攪乱装置を有していることを特徴とする請求項２ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 攪乱装置の少なくとも一部はプレート表面の変型であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 攪乱装置の少なくとも一部はプレート上に挿入された要素であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
16. 第１スペーサの少なくとも一部は、それらの第１チャンバを２つの部分に再分割するための壁（１１０）を備えることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の装置。
17. スペーサの少なくとも１つは、少なくとも第３の流体を該スペーサのチャンバ内に注入するために配置された注入手段（１００−１０３）を備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の装置。
18. スペーサの少なくとも１つは、３つの流体を供給し、該３つの流体を収集するための、３つの上側の孔と３つの下側の孔を備えることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の装置。
19. スペーサの少なくとも１つは、加工助剤、ボルテックスジェネレータ、流体フローガイドおよび攪拌器を含むグループから選択された１つの挿入体（１４）を含むことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 該加工助剤は金属フォームであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 該加工助剤は触媒フォームおよび触媒ライナから選択されることを特徴とする請求項１９または２０に記載の装置。
22. スペーサ（６１）の少なくとも１つは、少なくとも２つのサブスペーサ（６１−ａ、６１−ｂ）の組立体で構成されることと特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）または並列モデュラーブロックを含み、それらは、１ブロックの第１チャンバの流出口が他のブロックの第１チャンバの流入口に第１流体を供給し、１ブロックの第２チャンバの流出口が他のブロックの第２チャンバの流入口に第２流体を供給するように直列に連結されていることを特徴とする請求項２ないし２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 少なくとも２つのブロック（Ｂｉ）またはモデュラーブロックを備え、それらのチャンバは少なくとも１つの第１流出口および１つの流出口を備えており、分配器により全第１流入口に第１流体が供給され、全流出口がマニホルドに供給するように、該ブロックまたは該モジュラーブロックが並列に連結されていることを特徴とする請求項２ないし２３のいずれか１項に記載の装置。
25. 第２流体は熱伝導流体または二次冷媒流体であることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 食品または化学物質の第１流体の熱および/または化学処理のための、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の装置の使用方法。
27. 第１混合流体の構成要素の分離のための、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の装置の使用方法。

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