(57)【要約】【課題】ドライアウト領域の熱応力を大幅に減少させ、ドライアウト領域の圧力によって誘発される応力を排除し、熱的に制約を受けない熱交換器の蒸発器を提供する。また、熱疲労による故障の可能性を従来技術に比べ大幅に減少させる蒸発器を提供する。【解決手段】本発明は熱エネルギーを含む流体流を使用して流体流を蒸発させるための蒸発熱交換器（１０，６８）を提供する。流体流の各々に対する流体経路（２４，２６，２８）及び熱エネルギーを含む流体流は、流体流が流体流を蒸発及び過熱するための複数の経路を通過するように、相互に関係を有して配置される。【選択図】図１
2007051865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギーを含む流体からの熱を使用して流体流を蒸発させる熱交換器であって：
第１経路及び第１経路に対して流体流の下流側の第２経路を有する流体流経路；及び、
熱エネルギー流経路を備え、
前記第１経路、第２経路、及び熱エネルギー流経路が第１軸に沿って整列しており、前記第２経路が前記第１経路と前記熱エネルギー流経路の間に配置されており、さらに、熱が前記熱エネルギー流経路から前記第２経路へ、及び前記第２経路から前記第１経路への方向に伝達される熱交換器。
【請求項２】
前記熱エネルギー流経路が第１経路及び第２経路を含む、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
リフォーメート流から前記流体流へ熱を伝達するための過熱装置をさらに備える、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記リフォーメート流から前記熱エネルギー流経路へ熱を伝達するためのリフォーメート冷却器をさらに備える、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１経路、前記第２経路、及び前記熱エネルギー流経路が概略円筒形の形状であり、前記第１軸を中心に同心上に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
熱エネルギーを含む流体からの熱を使用して流体流を蒸発させる熱交換器であって：
概略円筒形の流体流経路であって、第１経路及び第１経路に対して流体流の下流側の第２経路を有し、前記第２経路が前記第１経路から放射方向に外側に間隔を開けて配置されている流体流経路；及び、
前記第２経路から放射方向に外側に間隔を開けて配置されている、概略円筒形の熱エネルギー流経路を備える熱交換器。
【請求項７】
前記熱エネルギー流経路が第１経路及び第２経路を含む、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
リフォーメート流から前記流体流へ熱を伝達するための過熱装置をさらに備える、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記リフォーメート流から前記熱エネルギー流経路へ熱を伝達するためのリフォーメート冷却器をさらに備える、請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
熱エネルギーを含む流体からの熱を使用して流体流を蒸発させる熱交換器であって：
第１端及び第２端；
第１経路及び第１経路に対して流体流の下流側の第２経路を有する流体流経路であって、前記第１経路が前記第１端から形成され前記第２端まで拡張しており、前記第２経路が前記第２端から形成され前記第１端まで拡張している流体流経路；及び、
熱伝導経路を有する熱エネルギーを含む流体経路であって、前記第２経路を流れる流体が前記熱伝導経路を流れる流体と逆流関係を有するように、前記熱伝導経路が前記第１端から形成され前記第２端まで拡張しており、前記流体流経路の前記第２経路と熱交換関係にある熱エネルギー流経路を備える熱交換器。
【請求項１１】
前記熱エネルギー流経路が付加的な経路を含む、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
リフォーメート流から前記流体流へ熱を伝達するための過熱装置をさらに備える、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記リフォーメート流から前記熱エネルギー流経路へ熱を伝達するためのリフォーメート冷却器をさらに備える、請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記第１経路、前記第２経路、及び前記熱エネルギー流経路が概略円筒形の形状であり、互いに同心上に配置されている、請求項１０に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は米国特許出願No.60/709,556「Water Vaporizer With Intermediate Steam Superheating Pass」の優先権を主張し、その内容全体は本願に参照として取り込まれる。
【０００２】
本発明は熱交換器、特に、液体流を蒸発させるための蒸発式熱交換器への適用に関する。
【背景技術】
【０００３】
水蒸発器は蒸気改質装置式の燃料処理システム等で多く利用されている。そのようなシステムにおいて、天然ガス、プロパン、メタノール、ガソリン、ディーゼル等の炭化水素燃料は燃料電池のアノードのための燃料源、または高純度水素を産出するために薄膜分離または圧力スイング吸着（ＰＳＡ）を介して精製することができる不純水素源として使用することができる水素の豊富なガス（リフォーメート（または、改質ガス））を生成するために高温で蒸気と組合わされ、触媒とともに反応させられる。水蒸発器は液体水源を蒸発させ、蒸気改質処理のための反応物を形成するために気体状のまたは液体状の水素燃料源と混合することができる過熱された蒸気を生成するために利用されている。システムの効率を最大にするために、液体の水の蒸発のために使用される熱源は多くの場合、燃料電池のアノードまたはＰＳＡまたは分離薄膜からの未反応のオフガス（または、排ガス）を燃焼させることによって発生する高温排気ガスである。
【０００４】
そのような蒸発器において、通常、熱伝導の３つの主要な領域を識別することができる。第１の領域は、水が過冷却された液体として存在し、熱源流体から顕熱を受容する領域である。第２の領域は、水が蒸発し、熱源流体から潜熱を受容する、二相の液体−蒸気の混合体として存在する領域である。そして、第３の領域は、水が過熱された蒸気として存在し、熱源流体から顕熱を受容する領域である。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５３１１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
「ドライアウト（dryout）」場所と呼ばれる、第２領域から第３領域への急激な遷移の領域は通常、熱源流体と水流を分離している壁の温度の急激な上昇によって特徴付けられる。この温度の急激な上昇は、二相熱伝導率が単一相蒸気熱伝導率より実質的に高く、二相領域の壁が蒸発温度に比較的近くなり、過熱領域の壁が熱源流体温度に比較的近い温度になるためである。この温度勾配は、流体の流れが互いに反対方向であり、熱源流体の入口の温度が水の蒸気温度より実質的に高い蒸発器において特に顕著となる。熱交換器の局所的な場所における、そのような急激な温度勾配はその領域の高い熱応力の結果となり、蒸発器の熱疲労による故障を起こす可能性がある。この問題は、多くの場合にそうであるように、水が熱源流体に比べ高圧である場合に、熱応力に加えて機械的な応力を壁に与えるので、さらに悪い状況をもたらす可能性がある。
【０００７】
さらに、燃料電池は一般に、動作用及び冷却用の流体が各流体に対する特定の温度範囲内であることを必要とする。例えば、燃料電池のアノード側で燃料として使用されるリフォーメート（または、改質ガス）は一般に、燃料電池の動作を最適にし、触媒の劣化を最小にするために特定の温度範囲内の温度でなければならない。一般に、リフォーメート流の温度は燃料電池のために規定されている最大入力温度より大幅に高いので、リフォーメート流は冷却されなければならない。
【０００８】
したがって、本発明の目的はドライアウト領域の熱応力を大幅に減少させ、ドライアウト領域の圧力によって誘発される応力を排除し、熱的に制約を受けない熱交換器のための蒸発器を提供することである。また、本発明のもう１つの目的は熱疲労による故障の可能性を従来技術に比べ大幅に減少させる蒸発器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの形式において、本発明は高圧液体の水を蒸発させ、高温かつ高圧の過熱蒸気を供給するために設計された、排気ガスによって加熱される水蒸発器を提供する。本発明の蒸発器は斬新な構造及び流体の循環路を有し、ドライアウト領域の熱応力を大幅に減少させ、ドライアウト領域の圧力によって誘発される応力を排除し、熱的に制約を受けない「浮遊式」デザインを与え、それによって、熱疲労による故障の可能性を従来技術に比べ大幅に減少させる。
【００１０】
本発明の他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明、請求の範囲、及び図面から明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示されている１つの実施例において、本発明の水蒸発器１０は両端で小さい径の管に縮小する、長い管状の筐体１２を含む。これらの両端の小さい径の管はそれぞれ、排気ガス入口ポート１４及び排気ガス出口ポート１６である。排気入口端において、水入口ポート１８及び蒸気出口ポート２０は蒸発器管の軸２２に対して垂直方向に蒸発器１０に備えられている。
【００１２】
図２は蒸発器を通る流体経路の概略図である。蒸発器１０は水入口ポート１８に接続された第１流体経路２４、蒸気出口ポート２０に接続された第２流体経路２６、及び排気ガス入口ポート１４及び排気ガス出口ポート１６に接続された第３流体経路２８を有する。第１流体経路２４及び第２流体経路２６は（以下に、分離壁１として表される）第１円筒形壁３０によって分離されている。そして、第２流体経路２６及び第３流体経路２８は（以下に、分離壁２として表される）第２円筒形壁３２によって分離されている。これらの２つの円筒形壁３０及び３２は互いに同心であり、かつ蒸発器１０の外部筐体１２と同心である。そして、第２円筒形壁３２は第１円筒形壁３０より大きな径を有する。水蒸発器１０の排気出力端に配置されている第１流体経路２４及び第２流体経路２６の端部３４及び３６は互いに接続されており、それにより、水は水入口ポート１８を介して水蒸発器１０に流れ込み、第１流体経路２４を通って流れ、次に、第１流体経路の流れに対して逆方向に第２流体経路２６を通って流れ、そして、蒸気出口ポート２０を通って水蒸発器１０から流れ出す。
【００１３】
すなわち、動作中、水は水入口ポート１８を通って蒸発器１０に入り、第１流体経路２４を通って流れる。熱は比率Ｑ1で分離壁３０を介して水内に伝達される。比率Ｑ1の大きさは第１流体経路２４に沿った場所とともに変化する。第１流体経路２４は水入口ポート１８に近い過冷却された液体領域４０、それに続く蒸発領域４２、そしてそれに続く第１流体経路２４の端部３４に近い過熱蒸気領域４４から成る。水は僅かに過熱された蒸気として第１流体経路２４から排出され、第２流体経路２６を通って蒸気出口ポート２０の方向に流れる。第２流体経路２６に沿って、熱は比率Ｑ2で分離壁３２を介して水蒸気内に伝達される。比率Ｑ2の大きさは第２流体経路２６に沿った場所とともに変化する。さらに、熱は分離壁３０を通って、上述の場所に依存する比率Ｑ1で水蒸気から伝達される。ここで、過冷却された液体領域４０、蒸発領域４２、及び過熱蒸気領域４４の場所及び存在が多様な流体の温度伝導率に応じて変化してもよいことは理解されなければならない。図２に示されているこれらの領域の場所は単なる１つの例に過ぎない。
【００１４】
図３は第３流体経路２８の排気ガス熱伝導面を示している、本発明の蒸発器の部分的な切断図である。図３（Ａ）の拡大図に最もよく示されているように、曲がりくねったルーバー式フィン４６等の、回旋状のフィン構造は分離壁３２を形成する円筒形部材４８の周りに巻かれ、それに鑞付けされている。しかしながら、ここで、他の形式の熱伝導面が使用されてもよいことは当業者によって理解されなければならない。例えば、平面状フィン、スロット、または同等な構造が使用されてもよい。円筒形部材４８の両端部には、排気ガスより高い水の圧力によって生ずる内圧負荷に対する耐性を与えるために設計されたヘッド５０及び５２が配置されている。水入口ポート１８及び蒸気出口ポート２０は分離壁３２を形成している円筒形部材４８内に貫通している。
【００１５】
図４は第２流体経路２６の過熱蒸気熱伝導面を示している、本発明の蒸発器の部分的な切断図である。図４（Ａ）の拡大図に最もよく示されているように、もう１つの回旋状のフィン５２は分離壁３０を形成している円筒形部材５４の周りに巻かれ、それに鑞付けされるとともに、分離壁３２を形成している円筒形部材４８の内壁に鑞付けされている。しかしながら、ここで、回旋状のフィン５２が分離壁３０及び３２の１つまたは両方に結合されていない状態で配置されてもよいことは当業者によって理解されなければならない。この構造は分離壁が互いに独立に膨張することを可能にする。フィン構造５２の開始位置及び終了位置は上述の排気ガスのためのフィン構造４６の開始位置及び終了位置に一致する。図４及び図４（Ａ）に示されている増強されたフィン構造５２はランス及びオフセット形式であるが、曲がりくねったルーバー式等の、他の形式のフィン構造が使用されてもよい。水入口ポート１８は分離壁３０を形成している円筒形部材５４を通って貫通するが、蒸気出口ポート２０は分離壁３０と分離壁３２の間の環状部分５６に対して開いており、フィン構造５２から排出される蒸気流を受容することができる。
【００１６】
図５は第１流体経路２４を示している、本発明の蒸発器の切断図である。第１流体経路２４において、供給された液体の水は顕熱を受ける状態、蒸気状態、及び僅かに過熱された状態で存在する。第１流体経路２４は一方の側が分離壁３０を形成している円筒形部材５４の内面によって境界を付けられているらせん状の経路である。図５に図示されているような流体経路を作製するために複数の製造方法を使用することができるだろう。例えば、第１流体経路２４は厚い壁の円筒形部材６０の外径にらせん状の溝５８を機械加工することによって作製されてもよく、そして、円筒形部材６０は分離壁３０を形成している円筒形部材５４の内径に鑞付けされる。しかしながら、上述したように、これらの面は互いに結合されない状態で配置されてもよい。第１流体経路２４は水入口ポート１８及び蒸気出口ポート２０に最も近い、円筒形部材６０の端部６２からある程度離れた位置から開始されるので、端部６２に第１流体経路２４及び第２流体経路２６を迂回する水の流れを防止するための完全な封止を作製することができる。
【００１７】
水入口ポート１８はらせん状の流体経路２４に対して開いているので、液体の水は水入口ポート１８を通ってこの流体経路に流れ込むことができる。反対側の端部において、第１流体経路２４は円筒形部材６０の端部６４まで続いているので、部分的に過熱された蒸気は第１流体経路２４の端部３４から第２流体経路２６の開始位置３６へ流れ込むことができる。円筒形部材４８のこの端部はキャップされているので（または、キャップ部材で覆われているので）、蒸気流は第２流体経路２６を通って流れることを強いられる。第１流体経路２４から排出され、第２流体経路２６に流れ込む蒸気流の分布の均一性は、図４及び５に示されているように、第１流体経路２４の端部におけるらせん状の流体経路２４から環状の流体経路２６への遷移によって改善される。水が密度の高い過冷却水から密度の低い過熱蒸気に遷移するときに発生する密度の大きな変化に対処するために、（制限ではないが）好まれるものとして、らせん状流体経路２４の幅は経路の全長に沿って変化してもよい。
【００１８】
ここで、この流体経路に対してらせん状以外の他の形式の流体経路が使用されてもよいことは理解されなければならない。すなわち、図５に図示されている構造は単なる１つの例に過ぎない。
【００１９】
図６、７、８は本発明の水蒸発器１０の縦軸方向の断面図であり、それぞれ、第１、第２、及び第３の流体経路２４、２６、及び２８を通る流体の流れを図示している。
【００２０】
１つの実施例において、図１の水蒸発器１０を使用したときの、予測される流体の容量の温度特性、及び予測される蒸発器の全長に沿った分離壁の平均の温度は図９のグラフに示されている。示されているグラフは２５℃及び１５バールの絶対圧の水流が５５０℃の過熱蒸気流として排出されるときの事例を示している。熱源は燃焼排気ガスであり、それは８７５℃で供給され３３０℃で排出される。
【００２１】
グラフに示されているデータに対しいくつかの観測をなすことができる。予測された分離壁３２の温度特性は急激な温度勾配を有さないので、壁３２の過剰な熱応力循環運動に対する潜在性を最小にすることができる。また、壁３２の予測される最大の温度は水蒸発器１０の排気ガス入口端における約７００℃である。この温度は高温ではあるが、供給される排気ガスの温度８７５℃より大幅に低い。予測される分離壁３０の温度勾配は分離壁３２に比べて実質的に低い温度を示している。壁３０には二相領域の開始位置及び終了位置において急激な温度勾配が存在するが、それらは約９０℃の温度範囲に制限されている。さらに重要なことに、壁３０は本質的に同じ圧力である２つの流体経路２４と２６を分離しているので、壁３０には圧力によって誘発される応力が存在しない。
【００２２】
これに対する比較として、図１０は図９に対して使用されたのと同じ条件を満たす寸法にされた、従来技術の単一経路逆流蒸発器に対する予測された流体及び壁の温度特性を示している。ここで、蒸発領域の端部における急激な温度勾配が図９に示されている本発明の水蒸発器１０の実施例に対するものより大幅に急激であることは明白である（約４５２℃対９０℃）。また、この壁は高圧水流とほぼ大気圧の排気ガス流との間の圧力差による大きな圧力負荷を受ける。この高い応力を受ける領域における分離壁の熱的循環運動疲労故障は図９に示されている本発明の水蒸発器１０の実施例に比べ大幅に短い時間で発生することが予想される。ここで、この従来技術のデザインに対する分離壁のピーク温度は約８００℃であり、図９に示されている本発明の実施例に対して予想される値より約１００℃高い。これらの動作温度における差は、従来技術のデザインにおける分離壁に対して、図９に示されている本発明の水蒸発器１０の実施例に比べ大幅に高価な材料の選択を必要とするだろう。
【００２３】
本発明の水蒸発器１０の実施例は周知の従来技術の設計に対して付加的な長所を与える。例えば、圧力境界の円筒形の形状は圧力負荷の分布を向上させ、構造物に対するより低い応力レベルの結果となる。すなわち、管とヘッダーの結合部の応力上昇部が排除されるだろう。水入口ポート１８及び蒸気出口ポート２０は軸上の方向に対して同じ場所に配置されているので、ポート１８及び２０は構造物の軸方向の膨張及び収縮に対する制約を与えない。
【００２４】
本発明はまた、従来技術のデザインに比べ、ターンダウン動作（または、加熱される流体の流量を大幅に減少させた動作）に対する大きな安定性を与える。流量が減少すると、従来の蒸発器は熱伝導の効率の増大を示し、蒸気出口の温度の上昇をもたらす。この種の用途において、高温ガス入口温度が所望の蒸気出口温度より実質的に高い場合、蒸気の過剰な過熱に対する可能性が大幅に増大する。これに対し本発明においては、高温ガスと入力水流が並流方向に流れるので、この状況は大幅に改善される。これは、排気ガス及び第１流体経路２４から排出され第２流体経路２６から入力される過熱蒸気がほぼ等しい温度となり、熱交換器１０のこの端部の付近の流体経路２４、２６、及び２８の間の熱伝導が比較的小さくなる、水蒸発器１０の高温ガス出口端での温度の「ピンチ」の結果となる。これは、流量が減少したときに発生する効率の増大を大幅に制限する。図１１及び図１１（Ａ）は流量が５０％減少したときの（２：１ターンダウン）、従来技術のデザインと本発明のデザイン１０の両方の予測される温度特性を示している。グラフより、従来技術の蒸気出口の温度が５５０℃から６９６℃まで１４６℃上昇していることが判る。一方、本発明のデザイン１０において、蒸気出口の温度は５５０℃から５２７℃まで２３℃上昇している。本発明のデザインはターンダウンのときに一定の蒸気出口温度を維持することはできないが、それは従来技術の蒸発器デザインに比べ大幅に安定した動作を与える。
【００２５】
図１２には、本発明のもう１つの実施例が図示されている。この実施例において、蒸発器部分６８は蒸発した流れのための過熱器７０、及び蒸気改質装置システムのリフォーメート流等の、リフォーメート流（または、改質ガス流）を冷却するためのリフォーメート冷却部分と一体化されている。ここで、この実施例はリフォーメート流を冷却するための部分７２を開示しているが、部分７２において他の流体が冷却されてもよいことは理解されなければならない。この実施例において、水は蒸発器部分６８で蒸発及び過熱され、排気及び過熱蒸気は蒸発器部分６８から排出される。そこにおいて、蒸気はリフォーメートによってさらに過熱され、そして、リフォーメートは蒸発器部分６８からの排気ガス流によってさらに冷却される。
【００２６】
この実施例の蒸発器部分６８は図１３及び図１３（Ａ）に詳細に図示されている。水は蒸発器部分６８の左側付近の入口ポート７４から供給され、図４及び５に図示されている流体経路２４に類似のらせん状流体経路７６に沿って流れ、さらに、反転し、図１３（Ａ）に最もよく示されているように、図４及び５に示されている流体経路２６に類似の第２流体経路７７に沿って流れる。実際、水及び蒸気の流れと排気流との間の関係は図２に図示されている流れの関係と同様であり、流体経路７７内の蒸気は排気ガスから熱を受容し、流体経路７６の水流に熱を伝達する。両者の間の主要な差は、排気が最初に図１３の蒸発器部分６８の反対側の端部７８から供給されるので、排気流の方向が反転され、経路７７の蒸気流と逆流の熱交換関係の経路８１を通って流れるまで蒸気流と接触しない初期の断熱的経路８０を通過することである。
【００２７】
図１３に図示されている実施例において、排気ガスは蒸発器部分６８の中央を通る最終経路８２を通過し、蒸発器部分６８から排出され、そしてリフォーメート冷却部分７２に供給される。そして、蒸気は蒸発器部分６８から排出され、リフォーメート冷却部分７２と同心である過熱部分７０に供給される。
【００２８】
過熱部分７０及びリフォーメート冷却部分７２の構造は図１４に示されており、過熱器７０を通る蒸気流及びリフォーメート流の概略的な図は図１４（Ａ）に図示されている。蒸気は最も外側の円筒形の壁８６及び隣接する円筒形の壁８７によって境界を定められているフィン構造８４を有する経路８３を通って流れる。リフォーメートは隣接する円筒形の壁８７及び内側の壁９０によって境界を定められているフィン構造８９を有する経路８８を通って、蒸気の流れに対して逆流方向に流れる。リフォーメートが高温で供給され、蒸気は実質的な過熱状態で供給されるので伝達される熱の量は減少される。経路８３及び８８は同心の環状の流体経路であり、経路８３は経路８８に対して放射方向に外側に配置されており、熱は円筒形の壁８７を通してリフォーメートから蒸気に伝達される。蒸気はこの部分７０を通過した後、出口ポート９２を通って構造物から排出される。図１５は過熱部分７０において蒸気流に付加的な過熱状態を与えるためにリフォーメートが使用される１つの実施例の温度特性を図示している。
【００２９】
リフォーメートは一般に、付加的な冷却を必要とするので、リフォーメート冷却構造７２が備えられてもよい。リフォーメートが蒸気と熱交換関係にある第１経路８８を通過した後、それはさらなる冷却のために付加的な内部の戻り経路９４に供給されてもよい。図１６及び図１６（Ａ）に図示されているように、リフォーメートは排気ガスのための環状の流体経路９８と同心であるフィン構造９６を通って戻り経路９４を通過する。リフォーメート流経路９４は排気流経路９８に対して放射方向に外側の環状経路に配置され、円筒形の壁９９によって分離されており、熱は壁９９を通ってリフォーメートから排気に伝達される。図１６及び図１６（Ａ）に示されているように、リフォーメート及び排気ガスは並流関係で流れるので、２つの流れはリフォーメート冷却部分からほぼ同じ温度で排出される。図１７は１つの実施例におけるリフォーメート流及び排気ガス流の温度特性を図示している。
【００３０】
このグラフから判るように、リフォーメート流は高温でリフォーメート冷却器７２に入るが、リフォーメートが構造物７２から出るとき、それの温度は大幅に低下しており、排気ガスとの共通出口温度にほぼ等しくなっている。
【００３１】
最後に、図１２、１８、１９に図示されているように、蒸発器部分６８、過熱器７０、及びリフォーメート冷却構造７２は一体的な構造物１００として設計及び製造することができる。この全体的な形状は製造の容易性を改善する。さらに、本発明の部材の円筒形の形状は多様な流体の間に存在する可能性がある圧力差に対する耐性を与え、そして、本発明の非対称のデザインは熱交換器の温度差によるゆがみの減少または排除を促進する。付加的に、構造物１００は、個々の部材が熱的な変化への応答で独立に膨張及び縮小することを可能にするように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の蒸発器の斜視図である。
【図２】本発明の蒸発器の実施例の流体経路及び分離壁の概略図である。
【図３】本発明の蒸発器の実施例の排気ガス熱伝導面を示している、部分的な切断図であり、（Ａ）は部分的な拡大図である。
【図４】本発明の蒸発器の実施例の排気ガス熱伝導面を示している、部分的な切断図であり、（Ａ）は部分的な拡大図である。
【図５】本発明の蒸発器の実施例の第１流体経路を示している、部分的な切断図である。
【図６】第１流体経路に沿って流れている水を図示している、本発明の蒸発器の実施例の断面図である。
【図７】蒸気流体経路を図示している、本発明の蒸発器の実施例の断面図である。
【図８】排気ガス流体経路を図示している、本発明の蒸発器の実施例の断面図である。
【図９】図１の蒸発器内を流れる流体の温度特性を図示しているグラフである。
【図１０】従来技術の逆流蒸発器内を流れる流体の温度特性を図示しているグラフである。
【図１１】各々が２：１のターンダウンで動作している、図１の蒸発器内を流れる流体の温度特性と従来技術の逆流蒸発器内を流れる流体の温度特性を比較するためのグラフである。
【図１２】リフォーメート冷却器と組合わされた、本発明の蒸発器の実施例の部分的な切断図である。
【図１３】図１２に示されている、リフォーメート冷却器と組合わされた本発明の蒸発器の蒸発器部分の切断図であり、（Ａ）は部分的な拡大図である。
【図１４】図１２に示されている、リフォーメート冷却器と組合わされた本発明の蒸発器の過熱器部分の切断図であり、（Ａ）は構造内の流れの概略図である。
【図１５】図１４の過熱器部分内を流れる流体の温度特性を図示しているグラフである。
【図１６】図１２に示されている、リフォーメート冷却器と組合わされた本発明の蒸発器のリフォーメート冷却器部分の切断図で（Ａ）は構造内の流れの概略図である。
【図１７】図１６のリフォーメート冷却器部分内を流れる流体の温度特性を図示しているグラフである。
【図１８】リフォーメート冷却器と組合わされた、本発明の蒸発器の実施例の部分的な分解図である。
【図１９】リフォーメート冷却器と組合わされた、本発明の蒸発器のブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    水蒸発器
１２    管状の筐体
１４    排気ガス入口ポート
１６    排気ガス出口ポート
１８    水入口ポート
２０    蒸気出口ポート
２２    蒸発器管の軸
２４    第１流体経路
２６    第２流体経路
２８    第３流体経路
３０    分離壁
３２    分離壁
３４    端部
３６    端部
４０    液体領域
４２    蒸発領域
４４    過熱蒸気領域
４６    ルーバー式フィン
４８    円筒形部材
５０    ヘッド
５２    フィン構造
５４    円筒形部材
５６    環状部分
５８    らせん状の溝
６０    円筒形部材
６２    端部
６８    蒸発器部分
７０    過熱部分
７２    リフォーメート冷却部分
７４    入口ポート
７６    第１流体経路
７７    第２流体経路
７８    端部
８０    断熱的経路
８１    熱交換関係経路
８２    最終経路
８３    経路
８４    フィン構造
８６    円筒形の壁
８７    円筒形の壁
８８    経路
８９    フィン構造
９０    内側の壁
９２    出口ポート
９４    戻り経路
９６    フィン構造
９８    排気流経路
９９    円筒形の壁
１００  一体的構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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