(57)【要約】  第１流体と第２流体との間で伝熱させるための熱交換器が提供される。熱交換器は、長寸法及び短寸法を有する第１流体流路と、各々が長寸法及び短寸法を有する少なくとも２つの平管を含む第２流体流路とを含む。各平管は少なくとも２つの通路を有し、各平管は隣り合う通路を連結する移行領域を有する。各移行領域は、第１流体流路の長寸法を超えて伸延される。
2008505299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体及び第２流体間で伝熱させるための熱交換器であって、
第１流体入口と、第１流体出口と、第１流体入口と第１流体出口との間を伸延し、長寸法及び短寸法を有する平坦な横断方向断面を有する第１流体流路と、
第２流体入口と、第２流体出口と、第２流体入口と第２流体出口との間を伸延する第２流体流路と、
を含み、
第２流体流路が、各々が長寸法及び短寸法を有する少なくとも２つの平管を含み、各平管が少なくとも２つの通路を有し、各通路が、平管の移行領域を介して該平管の隣り合う通路に流体連結され、各移行領域が第１流体流路の長寸法を超えて伸延され、各平管の長寸法が、第１流体流路の短寸法と平管の短寸法とを合わせた寸法と実質的に等しい、またはそれ未満である熱交換器。
【請求項２】
各通路が第１流体流路に対して全体的に交差流れ方向に配置される請求項１の熱交換器。
【請求項３】
第２流体流路が、第１流体流路に対して全体に並流方向に配置される請求項１の熱交換器。
【請求項４】
少なくとも２つの平管が蛇行形態に配置される請求項１の熱交換器。
【請求項５】
少なくとも２つの平管が押出形成される請求項１の熱交換器。
【請求項６】
少なくとも２つの平管がアルミニューム製である請求項１の熱交換器。
【請求項７】
第１流体流路が少なくとも一つの平管を含む請求項１の熱交換器。
【請求項８】
少なくとも一つの平管がアルミニューム製である請求項７の熱交換器。
【請求項９】
第１流体流路の少なくとも一方が第２流体流路の管にろう接される請求項７の熱交換器。
【請求項１０】
各平管が、各平管のための隣り合う通路の、少なくとも２つの通路対を含む請求項１の熱交換器。
【請求項１１】
各通路対が移行領域によって連結され、各隣り合う通路対が、該各隣り合う通路対の一方の通路間の移行領域により連結され、該一方の通路管の移行領域が、別の平管における隣り合う通路対の一つにおける移行領域を越えて伸延される請求項１０の熱交換器。
【請求項１２】
第１流体及び第２流体間で伝熱させるための熱交換器であって、
複数の熱交換層を含み、
各熱交換層が、第１流体入口と、第１流体出口と、第１流体入口と第１流体出口との間を伸延する第１流体流路と、第２流体入口と、第２流体出口と、第２流体入口と第２流体出口との間を伸延する第２流体流路と、を含み、第１流体流路が、長寸法及び短寸法を有する平坦な横断方向断面を有し、
第２流体流路が、各々が長寸法及び短寸法を有する少なくとも２つの平管を含み、各平管が少なくとも２つの通路を有し、各通路が、平管の移行領域を介して平管の隣り合う通路に流体連結され、各移行領域が第１流体流路の長寸法を超えて伸延され、各平管の長寸法が、第１流体流路の短寸法と平管の短寸法とを合わせた寸法と実質的に等しい、またはそれ未満である熱交換器。
【請求項１３】
各通路が第１流体流路に対して全体に交差流れ方向に配置される請求項１２の熱交換器。
【請求項１４】
第２流体流路が、第１流体流路に対して全体に並流方向に配置される請求項１２の熱交換器。
【請求項１５】
少なくとも２つの平管が蛇行形態に配置される請求項１２の熱交換器。
【請求項１６】
少なくとも２つの平管が押出形成される請求項１２の熱交換器。
【請求項１７】
少なくとも２つの平管がアルミニューム製である請求項１２の熱交換器。
【請求項１８】
第１流体流路が少なくとも一つの平管を含む請求項１２の熱交換器。
【請求項１９】
少なくとも一つの平管がアルミニューム製である請求項１８の熱交換器。
【請求項２０】
第１流体流路の少なくとも一方が第２流体流路の管にろう接される請求項１８の熱交換器。
【請求項２１】
各平管が、各平管のための、少なくとも２対の、隣り合う通路対を含む請求項１２の熱交換器。
【請求項２２】
各通路対が移行領域によって連結され、各隣り合う通路対が、該各隣り合う通路対の一方の通路間の移行領域により連結され、該一方の通路管の移行領域が、別の平管における隣り合う通路対の一つにおける移行領域を越えて伸延される請求項２１の熱交換器。
【請求項２３】
各熱交換層の移行領域が、任意の隣り合う熱交換層の移行領域と隣り合うが接触しない請求項１２の熱交換器。
【請求項２４】
第１流体及び第２流体間で伝熱させるための熱交換器であって、
第１流体入口と、第１流体出口と、第１流体入口と第１流体出口との間を伸延し、長寸法及び短寸法を有する平坦な横断方向断面を有する第１流体流路と、
第２流体入口と、第２流体出口と、第２流体入口と第２流体出口との間を伸延する第２流体流路と、
を含み、
第２流体流路が、各々が長寸法及び短寸法を有する少なくとも２つの平管を含み、各平管が少なくとも２つの通路を有し、各通路が、平管の移行領域を介して平管の隣り合う通路に流体連結され、各移行領域が第１流体流路の長寸法を超えて伸延され、各平管の長寸法が、第１流体流路の短寸法と平管の短寸法とを合わせた寸法と実質的に等しい、またはそれ未満であり、
各移行領域が、実質的に９０°の第１捻り部と、実質的に９０°の第１曲げ部と、実質的に９０°の第２曲げ部と、９０°の第２捻り部とを含む熱交換器。
【請求項２５】
各通路が第１流体流路に対して全体に交差流れ方向に配置される請求項２４の熱交換器。
【請求項２６】
第２流体流路が、第１流体流路に対して全体に並流方向に配置される請求項２４の熱交換器。
【請求項２７】
少なくとも２つの平管が蛇行形態に配置される請求項２４の熱交換器。
【請求項２８】
少なくとも２つの平管が押出形成される請求項２４の熱交換器。
【請求項２９】
少なくとも２つの平管がアルミニューム製である請求項２４の熱交換器。
【請求項３０】
第１流体流路が少なくとも一つの平管を含む請求項２４の熱交換器。
【請求項３１】
少なくとも一つの平管がアルミニューム製である請求項３０の熱交換器。
【請求項３２】
第１流体流路の少なくとも一方が第２流体流路の管にろう接される請求項３０の熱交換器。
【請求項３３】
各平管が、各平管のための、少なくとも２対の、隣り合う通路対を含む請求項２４の熱交換器。
【請求項３４】
各通路対が移行領域によって連結され、各隣り合う通路対が、該各隣り合う通路対の一方の通路間の移行領域により連結され、該一方の通路管の移行領域が、別の平管における隣り合う通路対の一つにおける移行領域を越えて伸延される請求項３３の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチパス、即ち多通路型の熱交換器に関し、詳しくは、少なくとも一つの流体流路のための平管を有する多通路型の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
平管式の熱交換器は、第１流体流れと第２流体流れとの間で伝熱させるための広汎な状況下において使用される。平管型の熱交換器には、燃料電池システムの各流体流れ間で伝熱させてシステムの全体効率を改善する特定使用例がある。詳しくは熱交換器は、燃料電池システムの燃料プロセス処理サブシステム内でリフォーメート流れと冷却材流れとの間で伝熱させ、リフォーメート流れを、一酸化炭素除去ユニットに入る前に冷却するために使用され得る。
ＰＥＭ燃料電池システムの多くでは、メタンあるいは類似の炭化水素の如き燃料が、燃料電池の陽極側のための水素富化流れに変換され、加湿された天然ガス（メタン）及び空気が、燃料電池システムの燃料プロセス処理サブシステムによって、リフォーメートとして知られる水素リッチ流れに化学変換されるものが多い。この変換は、改質装置内で触媒によって炭化水素燃料から水素が釈放されることにより生じる。改質装置の一般的な形式のものは、空気と蒸気とを酸化反応体として用いるオートサーマル改質炉（Ａｕｔｏ−ｔｈｅｒｍａｌ  Ｒｅａｃｔｏｒ：以下、“ＡＴＲ”）である。水素が遊離するに従い有意量の一酸化炭素（ＣＯ）が発生するが、その量はＰＥＭ膜の汚染を防止するための低レベル（代表的には１０ｐｐｍ未満）に減少されるべきである。
【０００３】
触媒改質プロセスは、関連する水性ガスシフト反応［ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2，ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2］を伴う酸素性反応及び又は部分酸化反応［ＣＨ4＋1/2Ｏ2→ＣＯ＋２Ｈ2］からなり、リフォーメート流れからは水性ガスシフト反応により幾分かのＣＯが除去されるが、リフォーメート流れ全体としてはある量のＣＯが常に含有され、その量は改質プロセスを行う場所の温度に依存する。初期の反応後、リフォーメート流れ中のＣＯの濃度レベルはＰＥＭ燃料電池のために受け入れ可能なそれを大きく上回る。ＣＯの濃度レベルを受け入れ可能なレベルに低下させるために、一般に、燃料プロセス処理サブシステム中で幾つかの触媒反応を用いてリフォーメート流れ中のＣＯが除去される。リフォーメート流れ中のＣＯの濃度レベルを低減させるための代表的な反応には、先に説明した水性ガスシフト反応のみならず、貴金属触媒を介しての選択酸化反応（リフォーメート流れ中への少量の空気付加を伴う）が含まれる。一般に、リフォーメート流れ中のＣＯ濃度レベルを受け入れ可能なレベルとするためには何段階かのＣＯ除去ステージが必要であり、各ＣＯ除去ステージではリフォーメートの温度を、所望の触媒反応が生じ且つ貴金属触媒の装填量が最小化され得るような厳密な温度範囲に低下させる必要がある。
【０００４】
各ＣＯ除去ステージでのリフォーメート温度を制御するために、ガス冷却式の熱交換器と比較して小型であるという理由から液冷式の熱交換器がしばしば用いられる。燃料プロセス処理サブシステムに入る水を改質反応用の蒸気に変換させるべく加熱する必要があることから、熱効率的には、この水をＣＯ除去に先立ってリフォーメート流れを冷却する熱交換器のための液体冷却材として使用するのが良い。
しかしながら、液冷却式の熱交換器を使用してＣＯ除去ユニットに入る前のリフォーメート流れを冷却するに際しては、考慮するべき幾つかの条件がある。それらの条件には、例えば、熱交換器を出るリフォーメート流れの温度は、ＣＯ除去プロセスが最適化され得るように比較的厳密に制御する必要があることがある。リフォーメート流れ及び冷却材流れの流量に差があることも考慮する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
少なくとも一つの流体流路のための平管を有するマルチパス型の熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態によれば、第１流体流れと第２流体流れとの間で伝熱させるための熱交換器が提供される。熱交換器には、第１流体入口と、第１流体出口と、第１流体入口及び第１流体出口間を伸延する第１流体流路とが含まれる。第１流体流路は横断方向に平坦な断面を有し、長短の各寸法を有する。熱交換器は、第２流体入口と、第２流体出口と、これらの第２流体入口及び第２流体出口間を伸延する第２流体流路をも含む。第２流体流路は少なくとも２本の平管を含み、各平管は長短の各寸法を有すると共に、夫々少なくとも２つの通路を有し、各通路は平管の移行領域を介して、この平管の隣り合う通路と流体連通される。各移行領域は第１流体流路の長寸法を超えて伸延される。各平管の長寸法は、第１流体流路の短寸法と平管の短寸法とを合わせた寸法と実質的に等しいまたはそれ未満である。
【０００７】
本発明の一形態よれば、第１流体流れと第２流体流れとの間で伝熱させるための熱交換器が提供される。熱交換器は複数の熱交換器層を含み、各熱交換器層は、第１流体入口と、第１流体出口と、第１流体入口及び第１流体出口間を伸延する第１流体流路と、第２流体入口と、第２流体出口と、第２流体入口及び第２流体出口間を伸延する第２流体流路とを含む。第１流体流路は横断方向に平坦な断面を有し、長短の各寸法を有している。第２流体流路は少なくとも２本の平管を含み、各平管は長短の各寸法を有すると共に少なくとも２つの通路を有し、各通路は平管の移行領域を介して平管の隣り合う通路と流体連通される。各移行領域は第１流体流路の長寸法を超えて伸延される。各平管の長寸法は、第１流体流路の短寸法と平管の短寸法とを合わせた寸法と実質的に等しいまたはそれ未満である。
一形態において、各熱交換器層の移行領域は、任意の隣り合う熱交換器層の移行領域と隣り合うが、接触はしない。
【０００８】
一形態において、移行領域は、実質的に９０°の第１捻り部と、実質的に９０°の第１曲り部と、実質的に９０°の第２曲がり部と、９０°の第２捻り部と、を含む。
一形態において、各通路は第１流路に関して全体に交差流れ方向となるように配置される。
一形態において、第２流体流路は第１流体流路に関して全体に並流流れとなるように配置される。
一形態において、少なくとも２本の平管が蛇行形態下に配置される。
一形態において、少なくとも２本の平管が押出形成される。
【０００９】
一形態において、各通路対が移行領域によって連結され、各隣り合う通路対が、該各隣り合う通路対の一方の通路間の移行領域により連結され、該一方の通路管の移行領域が、別の平管における隣り合う通路対の一つにおける移行領域を越えて伸延される。
一形態において、第１流体流路は少なくと一つの平管を含み、一形態において、少なくとも一つの管がアルミニューム製であり、更に一形態において、第１流体流路の少なくとも一つの管が第２流体流路の各管にろう接される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、本発明の、図示されない第１流体流れと図示されない第２流体流れとの間で伝熱させるための熱交換器の一実施例が番号１０で示される。熱交換器１０は、図示されるように複数の熱交換層１２を含み、各熱交換層１２が、第１流体流れと第２流体流れとの間で伝熱させる。各熱交換層１２は図１に示されるように全体に平行に配置される。図１には複数の熱交換層が示されるが、熱交換器１０は任意数の熱交換層１２を含み得、含まれる熱交換層１２は一層でもあり得る。
【００１１】
図２を参照するに、単一の熱交換層１２が示される。各熱交換層１２は第１流体入口２０と、第１流体出口２２と、平管の形態で示され、第１流体入口２０と第１流体出口２２との間を伸延する第１流体流路２４とを有する。図２を線Ａに沿って切断した図３を参照するに、第１流体流路２４は長寸法２８及び短寸法３０を有する平坦な横断方向断面２６を有している。
各熱交換層１２は、第２流体入口４０と、第２流体出口４２とこれら第２流体入口４０及び第２流体出口４２間を伸延する第２流体流路４４をも有する。第２流体流路４４は少なくとも２本の、そして随意的には２本以上の多ポート型の平管４６、４７を含む。図２を線Ｂに沿って切断した図４に示されるように、各平管４６、４７は長寸法４８と短寸法５０とを有する。以下に説明する理由から、各平管４６、４７の長寸法４８は、第１流体流路２４の短寸法３０と、平管４６、４７の短寸法５０とを合わせた寸法と実質的に等しいまたはそれ未満であることが好ましい。
【００１２】
図２を参照するに、各平管４６、４７は、製造上の許容誤差内で第１流体流路２４の長寸法２８に向けて平行状態で好ましく伸延しまた、第１流体流路２４を通る流体流れの平均方向を横断する、図で矢印Ｃで示す方向に好ましく伸延する、少なくとも２本の通路５２を有する。各通路５２は、移行領域６０を介して隣り合う通路５２に流体連結される。かくして各通路５２は、第１流体流路２４の矢印Ｃで示す方向に対して全体に交差流れ方向となる、矢印Ｅ及びＦで示す方向に配置されることになる。平管４６、４７は全体に蛇行様式下に好ましく配置される。
移行領域６０は、実質的に９０°の第１捻り部６２と、実質的に９０°の第１曲げ部６４と、実質的に９０°の第２曲げ部６６と、９０°の第２捻り部６８とを含むことが好ましい。移行領域６０はその他の好適な形態のものと成し得る。例えば、第１曲げ部６４及び第２曲げ部６６とに代えて１８０°の曲げ部を設け得る。
【００１３】
図２に示されるように、各平管４６、４７は、少なくとも２つの隣り合う通路５２による通路対７０、７２を含む。上述したように、通路対７０の各通路５２の平管４６は、移行領域６０を介し、通路対７０の隣り合う通路５２と流体連結される。また、各通路対７０、７２は移行領域６０Ａを介し、各通路対７０、７２の一方の通路５２に連結される。各移行領域６０Ａは各平管４６、４７の通路５２の通路対７０、７２の各移行領域６０を覆って伸延される。つまり、平管４６の移行領域６０Ａが平管４７の移行領域６０を覆って、また平管４７の移行領域６０Ａが平管４６の移行領域６０を覆って伸延される。
【００１４】
移行領域６０及び６０Ａは、各熱交換層１２の各平管４６、４７が熱交換層１２の第１流体流路２４と、好ましくは任意の隣り合う熱交換層１２の第１流体流路２４と接触し、かくして、図２では大抵の場合、各平管４６、４７は２つの第１流体流路２４と接触することから、第１流体流路２４の長寸法２８から引き離して位置付けられる。仮に、移行領域６０を長寸法２８の範囲に位置付けると、平管４６、４７は、その長寸法４８が短寸法５０よりも長いので２つの第１流体流路２４と接触しなくなる。言い換えると、移行領域６０が長寸法２８を超えて伸延され、かくして第１流体流路２４とは干渉しなくなるので、平管４６、４７は隣り合う第１流体流路２４間に挟持され得るようになる。
【００１５】
長寸法４８は第１流体流路２４の短寸法３０と、平管４６の短寸法５０とを合わせた寸法と実質的に等しい、またはそれ未満である。なぜなら、各熱交換層１２の各移行領域６０は、図１に示すように隣り合う熱交換層１２の移行領域６０と干渉すべきではないからである。各移行領域６０は、その一形態においては任意の第１流体流路２４の短寸法３０をおよそ半分越えて伸延される。
【００１６】
第１流体は、第１流体入口２０から入り、第１流体流路２４を介して第１流体出口２２へと流動する。同様に、第２流体は第２流体入口４０から入り、第２流体流路４４を介して第２流体出口へと流動する。第１流体が第１流体流路２４を、また第２流体が第２流体流路４４を通過する際、各流体間に伝熱が生じる。各通路５２は第１流体流路２４の流れの平均方向Ｃを横断しているが、第２流体流路４４を通る第２流体の流れの平均方向（図２では矢印Ｄで示される）は、第１流体流路２４の平均方向Ｃに関して全体に並流関係を有しているため、第１流体及び第２流体とは熱交換器の共通端８２位置で熱交換器を出る。こうした並流流れ関係により、第１流体及び第２流体の各温度は共通端８２位置では共通出口温度に近い温度となる。
【００１７】
図２に示すような好ましい形態において、第１流体流路２４は平管から構成されるが、第１流体流路は、例えば、楕円管、四角管、矩形管その他のような色々な形態のものとすることができる。別の形態において、第１流体流路２４は、棒/プレート構造、絞りカップ構造その他好適な流路構造の形態のものとし得る。プレートを用いる場合、各熱交換層１２は第１流体流路２４を画定するための少なくとも２枚のプレートを含み得る。
また、第１流体流路２４は、熱交換器で使用するために好適な任意の従来材料から製造し得る。そうした好適な材料には、ステンレス鋼、アルミニューム、プラスチック、合金その他が含まれる。一形態において、第１流体流路２４はアルミニュームから作製され、好ましい形態においては、少なくとも一つの、アルミニューム押出管から作製される。更に、第１流体流路は、任意の好適な内側表面機能拡張構造、即ち、数多くの形態が知られるフィンを含み得る。
【００１８】
更には、第２流体流路４４は、熱交換器で使用するために好適な任意の従来材料から同様に構成され得る。そうした好適な材料には、ステンレス鋼、アルミニューム、プラスチック、合金その他が含まれる。一形態において、第２流体流路４４はアルミニュームから作製され、好ましい形態においては、少なくとも一つの、アルミニューム押出管から作製される。
第１流体流路２４は、熱交換器を構成するための、良く知られた数多くの任意の好適な様式において、隣り合う第２流体流路４４に結合される。詳しくは、第１流体流路２４はろう接、ハンダ付け、溶接その他により第２流体流路４４に結合される。好ましい形態においては第１流体流路２４は押出アルミニューム管であり、第２流体流路４４は押出アルミニューム管であり、第１流体流路２４は第２流体流路４４にろう接される。
【００１９】
熱交換器１０は、特定条件のための必要に応じて追加的な構成部品をも含み得る。追加的な構成部品には、従来の熱交換器で使用される従来通りの構成部品が含まれ得、それら構成部材には、第１流体を各第１流体流路２４に分与するための、図示されない第１流体入口マニホルド、各第１流体流路２４からの第１流体を収集するための図示されない第１流体出口マニホルド、第２流体を各第２流体流路４４に分与するための、第２流体入口マニホルド９０、各第２流体流路４４からの第２流体を収集するための第２流体出口マニホルド９２、図示されない温度センサー、図示されない流れコントローラー、その他の従来からの構成部品が含まれ得る。これらの追加的な構成部品の詳細は、各用途の特定のパラメーター、例えば、流体の形式、熱交換機内の流体の相、流体の流量、等に対する依存度が高い。
【００２０】
単一の大型の平管に対して、ずっと小型の２本の平管４６、４７（あるいは必要であれば２本以上の）を用いることから、第２流体流路４４の流路面積を、矢印Ｗで示す方向に沿った幅寸法を増大させることなく増大させることが可能である。詳しくは、もし、平管４６及び４７の流路面積を合わせたと同等の流路面積を有する単一の大型管を使用すると、各熱交換層１２間には、隣り合う熱交換層１２の各移行領域６０を干渉させないようにするための空間をもっと大きく取る必要があるので、熱交換器全体の高さを増大させざるを得ないのである。
【００２１】
熱交換器１０は、第１流体及び第２流体間の相対質量流量が不均衡である用途、詳しくは、第１流体の質量流量が大きく、第２流体の質量流量がずっと少ない用途において好適なものであり得る。
更には、熱交換器１０は第１流体及び第２流体夫々のための滞留時間が不均衡である用途において好適なものであり得る。滞留時間は、各流体がその入口及び出口間に存在する時間である。第２流体の滞留時間は、通路５２の数を増やすことで、その質量流量を変化させることなく増大させ得る。同様に、第２流体流れの滞留時間は、通路５２の数を減らすことでその質量流量を変化させることなく減少させ得る。
【００２２】
同様に、熱交換器１０は、流体が液体から過熱蒸気に転移される用途において好適なものであり得る。詳しくは、先に説明したように、第２流体流れは第１流体流れと比較して比較的少ない質量流量において流動する水であり得る。
例えば、熱交換器１０はその一実施例において、燃料電池システムのための燃料プロセス処理サブシステムで使用するために好適なものであり得る。詳しくは、先に説明したように、燃料プロセス処理サブシステムは燃料流れを、中でも水素及び一酸化炭素（ＣＯ）を含有するリフォーメート流れに変換させる。初期におけるリフォーメート反応後、燃料電池に流入する前のリフォーメート流れから有害なＣＯを除去する必要がある。一般に、リフォーメート流れからＣＯを除去するためには、リフォーメート流れ温度をＣＯ除去プロセスを最適化する特定温度範囲内に設定する必要がある。熱交換器１０は、リフォーメート流れを所望の温度範囲内に低下させるために好適な熱交換器である他に、熱交換器１０内で冷却材として作用するプロセス水流れを蒸発させる。
【００２３】
詳しくは、リフォーメート流れは、ＣＯ除去ユニットに入る前に第１流体入口２０を介して熱交換器１０に入り、第１流体流路２４を通過し、次いで第１流体出口２２を通して熱交換器１０を出る。プロセス水流れが第２流体入口４０を通して熱交換器１０に並流状態で流入し、第２流体流路４４（平管４６、４７）を通過し、次いで第２流体出口４２を通して熱交換器１０を出る。リフォーメート流れは、第１流体流路を通して流動する間、平管４６、４７内のプロセス水流れに熱を伝達する。プロセス水流れの温度はその相変化条件に達するまで上昇し続け、相変化条件温度に達すると液体からガス（スチーム）となって蒸発し始める。プロセス水流れの流量は、全てのプロセス水流れが液体流れから過熱スチーム流れに変換されるように制御されることが好ましい。熱交換器１０は、全てのプロセス水流れを完全に蒸発させ、プロセス水流れとリフォーメート流れとを、通常運転条件下において共通の出口温度に持ち来すに十分な有効性を有するものであることが好ましい。更には、熱交換器１０は、リフォーメート流れとプロセス水流れとが、図２に関して説明した流れと類似する様式下に、全体的に並流常用下に流動するように配置される。プロセス水流れを蒸発させるためにリフォーメート流れから大量の熱を移行させる必要があることから、プロセス水流れの質量流量は代表的にはリフォーメート流れの質量流量と比較してずっと少ない。
ここでは熱交換器１０を、燃料プロセス処理システムで使用するために特に有益であると説明したが、熱交換器１０は、第１流体流れと第２流体流れとの間で伝熱させることが望ましい任意数のシステムにおいても使用され得るものである。従って、請求項に特に断りのない限り、燃料プロセス処理システムでの使用に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の熱交換器の実施例の斜視図である。
【図２】図１の熱交換器の一つの熱交換層の斜視図である。
【図３】第１流体流路の、図２の線Ａに沿った断面図である。
【図４】第２流体流路の、図２の線Ｂに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  熱交換器
１２  熱交換層
２０  第１流体入口
２２  第１流体出口
２４  第１流体流路
２６  横断方向断面
２８、４８  長寸法
３０、５０  短寸法
４０  第２流体入口
４２  第２流体出口
４４  第２流体流路
４６、４７  平管
５２  通路
６０、６０Ａ  移行領域
６２  第１捻り部
６４  第１曲げ部
６６  第２曲げ部
６８  第２捻り部
７０、７２  通路対
８２  共通端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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