CN101427093A - 热交换器、热交换重整器以及制造热交换器和热交换重整器的方法 - Google Patents

热交换器、热交换重整器以及制造热交换器和热交换重整器的方法 Download PDF

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Abstract

一种热交换器，包括：通过层叠多个单元板构件(54，56)而形成的层叠芯体(50)，在每个单元板构件(54，56)中，通道形成部(58B至58E)彼此独立地形成为从热交换通道形成部(58A)沿着平面延伸；壳体(52)，壳体(52)对应于层叠芯体(50)的外形而形成，且壳体(52)容纳层叠芯体(50)，使得热交换介质流入和流出层叠芯体(50)；以及接合部(102，104，106，108)，接合部(102，104，106，108)用作支撑层叠芯体(50)而使得层叠芯体(50)不与壳体(52)接触的密封装置，且接合部(102，104，106，108)在壳体(52)与层叠芯体(50)之间形成绝热层(112)，其中，绝热层(112)是与外界分开的封闭空间。

Description

热交换器、热交换重整器以及制造热交换器和热交换重整器的方法
技术领域
本发明涉及一种热交换器、一种在其中使用所述热交换器并通过对原料进行重整而产生氢气的热交换重整器以及一种制造所述热交换器和所述热交换重整器的方法。
背景技术
可用的有交叉流式燃料重整器。在交叉流式燃料重整器中，多个板被层叠起来。在这些板之间形成各个重整通道和各个加热通道。重整通道和加热通道经由这些板彼此相邻。在重整通道中，碳氢化合物原料被重整以产生含氢气体。在加热通道中，燃料气体燃烧供热以用于重整通道中的重整反应。在例如日本专利申请公开No.2004-244230(JP-A-2004-244230)中对这种燃料重整器进行了描述。
然而，在上面描述的燃料重整器中，当设置歧管以将气体分配到所述多个重整通道和加热通道中以及从所述多个重整通道和加热通道中收集气体时，将方筒形歧管构件接合到层叠板的端表面。与歧管构件相接合的最上面的板、最下面的板等必须要厚才行。利用这种构造形成了传热通道，热量通过该传热通道从厚板传递到歧管构件。在加热通道中产生的热量中的一部分热量通过传热通道被辐射，而不是在重整通道中被消耗。这造成了热损失。
发明内容
本发明提供一种热交换器和一种热交换重整器，其中抑制了从通过层叠多个单元构件形成的层叠芯体向外界的热辐射，本发明还提供制造所述热交换器和所述热交换重整器的方法。
本发明的第一方面涉及一种包括层叠芯体、壳体以及层形成密封装置的热交换器。层叠芯体是通过层叠多个单元构件而形成的，在每个单元构件中，第一入口通道形成部、第一出口通道形成部、第二入口通道形成部以及第二出口通道形成部彼此独立地形成为从热交换通道形成部沿着平面延伸。层叠芯体包括多个热交换部，在每个热交换部中，第一热交换通道和第二热交换通道经由热交换通道形成部彼此相邻。第一热交换介质从第一入口通道形成部通过第一热交换通道流到第一出口通道形成部。第二热交换介质从第二入口通道形成部通过第二热交换通道流到第二出口通道形成部。壳体对应于层叠芯体的外形而形成，且壳体容纳层叠芯体，使得第一热交换介质和第二热交换介质流入和流出层叠芯体。层形成密封装置设置在壳体的内表面与层叠芯体的外表面之间，并在壳体与层叠芯体之间形成绝热层。绝热层是与外界分开的封闭空间。
根据上述方面，层叠芯体包括突出部分。也就是说，在层叠芯体中，通过层叠第一入口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第一出口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第二入口通道形成部而形成的层叠部分以及通过层叠第二出口通道形成部而形成的层叠部分从通过层叠热交换通道形成部而形成的层叠部(热交换部)朝不同侧(在不同方向上)突出。整个层叠芯体容纳在壳体中，使得第一热交换介质从第一入口通道形成部流到第一出口通道形成部，且第二热交换介质从第二入口通道形成部流到第二出口通道形成部。
绝热层形成在壳体与层叠芯体之间。这增加了对从层叠芯体的外表面向外界的热传递的阻挡。因此，能够抑制由于层叠芯体的热辐射而造成的热损失。例如，当诸如空气的气体在所述封闭空间中时，特别是通过使该封闭空间平窄化，抑制了气体在该空间中的对流。因此，获得了高绝热效果。
因此，根据上述方面，能够抑制从通过层叠多个单元构件形成的层叠芯体向外界的热辐射。另外，例如当将不与层叠芯体接触的壳体连接到第一热交换介质和第二热交换介质流入和流出层叠芯体所经过的管道时，能够降低层叠芯体的热通过所述管道传递并从所述管道辐射的可能性。
在上述方面中，层形成密封装置可将壳体与通过在层叠芯体中层叠第一入口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与第一热交换介质流动方向交叉的平面的层叠部的整个周边上密封起来，且层形成密封装置将壳体与通过在层叠芯体中层叠第一出口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与第一热交换介质流动方向交叉的平面的层叠部的整个周边上密封起来，并且，层形成密封装置将壳体与通过在层叠芯体中层叠第二入口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与第二热交换介质流动方向交叉的平面的层叠部的整个周边上密封起来，且层形成密封装置将壳体与通过在层叠芯体中层叠第二出口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与第二热交换介质流动方向交叉的平面的层叠部的整个周边上密封起来。
利用这种构造，在壳体的内表面与从通过层叠热交换通道形成部而形成的层叠部沿不同方向突出的每个突出部分(即，通过层叠第一入口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第一出口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第二入口通道形成部而形成的层叠部分以及通过层叠第二出口通道形成部而形成的层叠部分)的外表面的整个周边之间的区域中提供了密封。因此，形成了用以覆盖通过层叠热交换通道形成部(热交换部)而形成的整个层叠部的绝热层。因此，大面积的热交换器通过绝热层而绝热。结果，能够有效地抑制由于从层叠芯体的热辐射而导致的热损失。
在上述方面中，绝热层可以是真空层。
利用这种构造，进一步增加了对从层叠芯体的外表面向外界的热传递的阻挡。因此，能够更有效地抑制由于从层叠芯体的热辐射造成的热损失。
在上述方面中，热交换器还可包括分隔密封装置，该分隔密封装置设置在壳体的内表面与层叠芯体的外表面之间，将绝热层分隔成多个封闭空间。
利用这种构造，当通过分隔绝热层形成的腔室中的一个腔室中真空度即传热阻力降低并发生对流(例如，进入所述其中的一个腔室中的空气的对流)时，分隔密封装置保持其他腔室中的高真空度，并保持预定水平的绝热性能。
在上述方面中，层形成密封装置和分隔密封装置中的每一个都可以是以机械方式将壳体与层叠芯体接合的接合部。
利用这种构造，层形成密封装置和分隔密封装置中的每一个都通过以机械方式将层叠芯体与壳体接合而形成。换句话说，通过一个结构确保了机械强度和密封性能。这使结构得以简化。
在上述方面中，接合部的至少一部分可以设置成具有抑制层叠芯体的热变形的加强功能。
利用这种构造，允许被支撑为使得层叠芯体不与壳体接触的层叠芯体在壳体中热变形(即，构成层叠芯体的单元构件的变形)，且减少了局部应力集中。另外，由于接合部的至少一部分具有加强功能(增强刚性功能)，所以防止了层叠芯体扭转或弯曲。基于低温流体和高温流体的分布(包括低温流体和高温流体之间的温差)或低温流体和高温流体的流动方向来设置具有加强功能的接合部的结构(例如，接合部的位置)。
在上述方面中，可在壳体中分别容纳通过层叠第一入口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第一出口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第二入口通道形成部而形成的层叠部分以及通过层叠第二出口通道形成部而形成的层叠部分的那些部分中设置歧管部分。歧管部分形成分别与第一入口通道形成部的开口部、第一出口通道形成部的开口部、第二入口通道形成部的开口部以及第二出口通道形成部的开口部相连通的空间。
利用这种构造，通过将壳体中容纳突出部分(即，层叠芯体中通过层叠第一入口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第一出口通道形成部而形成的层叠部分、通过层叠第二入口通道形成部而形成的层叠部分以及通过层叠第二出口通道形成部而形成的层叠部分)的那些部分朝热交换通道形成部的相对侧延伸或是将单独的筒形构件接合到壳体中容纳所述突出部分的那些部分来形成歧管部分。歧管部分朝热交换通道形成部的相对侧突出。也就是说，歧管部分定位成比突出部分的开口端距离热交换通道形成部远。因此，与歧管直接接合于层叠芯体的构造相比，能够显著地抑制经由歧管的热辐射。特别是在通过将作为单独构件的歧管构件接合到壳体而形成歧管部分的构造中，能够抑制经由接合于歧管构件的接合部的热传递。这降低了经由歧管的热损失占全部热损失的比率。
本发明的第二方面涉及一种包括层叠芯体、壳体以及密封装置的热交换器。层叠芯体是通过层叠第一单元构件和第二单元构件而形成的，第一单元构件包括第一热交换介质所流经的第一热交换通道，第二单元构件包括第二热交换介质所流经的第二热交换通道。壳体对应于层叠芯体的外形而形成，且壳体容纳层叠芯体，使得第一热交换介质和第二热交换介质流入和流出层叠芯体。密封装置设置在壳体和层叠芯体之间，并在壳体和层叠芯体之间形成绝热层。所述绝热层是与外界分开的封闭空间。
本发明的第三方面涉及一种在其中使用根据第一方面的热交换器的热交换重整器。更具体而言，第一热交换通道是在其中引发重整反应以利用通过第一入口通道形成部引入的重整原料来产生含氢气体的重整通道。第二热交换通道是使通过第二入口通道形成部供应的燃料在其中燃烧以为重整通道供热从而进行重整反应的加热通道。
根据上述方面，重整原料通过第一入口通道形成部被引入到重整通道(第一通道)中，且当通过燃烧燃料而产生的燃烧热从加热通道(第二通道)供应到重整通道(第一通道)时(即，当热量从加热通道传递到重整通道时)引发重整反应，以利用重整通道(第一通道)中的重整原料产生含氢气体。由于具有上述每个结构的热交换器被使用在热交换重整器中，所以能够有效地降低在加热部分中产生的热量被辐射以及不在重整部中被消耗或热量从重整部分辐射到外界的可能性。这提高了热交换重整器的重整效率。
本发明的第四方面涉及一种制造热交换器的方法。所述方法包括：通过层叠单元构件来形成层叠芯体，单元构件中的每个都包括热交换通道，热交换介质流过热交换通道；在层叠芯体的外壁上形成密封装置；利用所形成的密封装置将层叠芯体容纳在壳体中；在真空环境下将壳体加热到等于或高于密封装置的熔化温度的温度；以及对已经被加热的壳体进行冷却。
本发明的第五方面涉及一种制造热交换重整器的方法。所述方法包括：通过交替地层叠包括重整通道的第一单元构件和包括加热通道的第二单元构件来形成层叠芯体，在重整通道中引发重整反应以利用引入到重整通道中的重整原料产生含氢气体，供应到加热通道的燃料在加热通道中燃烧以对重整通道供热，从而进行重整反应，其中，重整通道和加热通道相互交叉；在层叠芯体的外壁上形成密封装置；利用所形成的密封装置将层叠芯体容纳在壳体中；在真空环境下将壳体加热到等于或高于密封装置的熔化温度的温度；以及对已经被加热的壳体进行冷却。
附图说明
从下文中对参照附图的示例性实施例的描述中，本发明的前述和/或其他目的、特征及优点将变得显而易见，在附图中使用相似的附图标记表示相似的元件。
图1是根据本发明第一实施例的热交换重整器的分解立体图；
图2是示出根据本发明第一实施例的热交换重整器的整体构造的立体图；
图3是根据本发明第一实施例的热交换重整器的剖视平面图；
图4是构成根据本发明第一实施例的热交换重整器的层叠芯体的分解立体图；
图5是在其中使用根据本发明第一实施例的热交换重整器的燃料电池系统的示意性系统流程图；
图6是示出根据本发明第二实施例的热交换重整器的整体构造的立体图；
图7是根据本发明第二实施例的热交换重整器的剖视平面图；
图8是示出根据本发明第三实施例的热交换重整器的整体构造的立体图；以及
图9是根据与本发明的实施例相比较的比较示例的热交换重整器的立体图。
具体实施方式
在下面的描述中，将针对示例性实施例对本发明进行更为详细的描述。
下面参照图1至图5对本发明第一实施例的热交换重整器10进行描述。首先描述在其中使用热交换重整器10的燃料电池系统11的整体构造。然后对热交换重整器10的结构进行详细描述。
下面对燃料电池系统11的整体构造进行描述。图5示出燃料电池系统11的构造概略图(工艺流程图)。如图5所示，燃料电池系统11包括燃料电池12和重整单元(重整器)10。燃料电池12和重整器10是燃料电池系统11的主要部件。燃料电池12消耗氢并产生电力。重整器10产生要被供应到燃料电池12的重整气体。重整气体中含氢。
在燃料电池12中，在阳极电极(燃料电极)14和阴极电极(空气电极)16之间设置有电解液(未示出)。经由电解液，在主要供应到阳极电极的氢和主要供应到阴极电极16的氧之间引发电化学反应。因此产生电力。可使用多种类型的燃料电池作为燃料电池12。在本实施例中，燃料电池12具有质子传导电解液并在中等温度范围(约300℃至600℃)内工作。在燃料电池12中，当产生电力时，在阴极电极16中产生水。也就是说，可使用例如质子交换膜燃料电池或氢膜燃料电池(HMFC)作为燃料电池12。
如图5所示，热交换重整器10包括重整通道18和加热通道20。重整通道18用作产生要被供应到燃料电池12的阳极电极14的重整气体的重整部。重整气体包含氢。加热通道用作供应要被用于重整通道18中的重整反应的热量的加热部。重整催化剂22被支撑在重整通道18中。在供应到重整通道18的碳氢气体(汽油、甲醇、天然气等)和用于进行重整的气体(蒸汽)之间引发催化反应。因此产生包含氢气的重整气体(也就是说，引发重整反应)。
在重整通道18中引发的重整反应包括由下式(1)至(4)表示的反应。在这种重整过程中获得的重整气体含有诸如氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和可分解的碳氢化合物或未反应的碳氢化合物原料(CXHY)的可燃气体以及诸如二氧化碳(CO2)和水(H2O)的不可燃气体。
CnHm+nH2O→nCO+(N+m/2)H2...(1)
CnHm+n/2O2→nCO+m/2H2...(2)
Figure A200780014477D00131
Figure A200780014477D00132
由式(1)表示的蒸汽重整反应是吸热反应，该反应是重整反应中的主反应。因此，重整通道18在等于或高于预定温度的温度下工作，以将重整气体供应到在如上所述的中等温度或高温下工作的燃料电池12。用于维持重整通道18中的重整反应以及维持重整通道18的工作温度的热量被供应到加热通道20。加热通道20邻近重整通道18设置。氧化催化剂24被支撑在加热通道20中。通过加热通道供应的燃料以及氧气与氧化催化剂24接触，因此发生催化燃烧。
在热交换重整器10中，通过利用加热通道20中的燃料引发催化燃烧来获得燃烧热，所获得的燃烧热经由将在下面描述的板部分58被供应到重整通道18。因此，与利用热介质(流体)，诸如燃烧气体，对重整通道18进行加热的构造不同，直接将热量供应到重整通道18。
燃料电池系统11包括为重整通道18供应碳氢化合物原料的原料泵26。原料泵26的排放部分经由原料供应管路28连接于重整通道18的原料入口18A。例如通过诸如蒸发器和喷射器的汽化装置(未示出)将气相的碳氢化合物原料或颗粒物质形式的碳氢化合物原料供应到重整通道18。
重整通道18的重整气体出口18B连接于重整气体供应管路30的上游端。重整气体供应管路30的下游端连接于阳极电极14的燃料入口14A。阳极电极14的废气出口14B连接于阳极废气管路32的上游端。阳极废气管路32的下游端连接于加热通道20的燃料入口20A。
如上所述，在燃料电池系统11中，包含在由重整通道18产生的重整气体中的氢被燃料电池22消耗。在氢被消耗并从重整气体中去除之后，重整气体的剩余成分作为阳极废气被引入到加热通道20中。在剩余的成分中，可燃成分(氢气(H2)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)以及甲烷(CH4))作为燃料在加热通道20中被消耗。加热通道20的废气出口20B连接于排气管路34，燃烧排气通过排气管路34排放到系统外。
燃料电池系统11还包括为阴极电极16供应空气的阴极空气泵36。阴极空气泵36的排放部分连接于阴极空气供应管路38的上游端。阴极空气供应管路38的下游端连接于阴极电极16的空气入口16A。另外，阴极电极16的废气出口16B连接于蒸汽供应管路40的上游端。蒸汽供应管路40的下游端连接于重整通道18的蒸汽入口18C。因此，阴极废气被用于重整通道18中的蒸汽重整反映。阴极废气包含有在阴极电极16中产生的蒸汽以及没有在阴极电极16中消耗的氧气。
燃料电池系统11还包括冷却空气泵42，冷却空气泵42为燃料电池12供应空气以冷却燃料电池12。冷却空气泵42的排放部分连接于冷却空气管路44的上游端。空气管路44的下游端连接于燃料电池12的冷却介质通道(未示出)入口12A。冷却介质通道的出口12B连接于燃烧增强气体供应管路46的上游端。燃烧增强气体供应管路46连接于加热通道20的燃烧增强气体入口20C。包含氧气的冷却废气通过燃烧增强气体供应管路46被供应到加热通道20。包含氧气的冷却废气用作燃烧增强气体。因此，在加热通道20中，通过阳极废气管路32供应的阳极废气以及通过燃烧增强气体供应管路46供应的冷却废气与设置在加热通道20中的氧化催化剂24接触。结果发生催化燃烧。
现在将描述热交换重整器的构造。图2是示出热交换重整器10的示意性构造的立体图。图1是示出热交换重整器10的示意性整体构造的分解立体图。如图1和图2所示，热交换重整器10包括层叠芯体50和壳体52。层叠芯体50和壳体52是热交换重整器10的主要部件。在层叠芯体50中形成有重整通道18和加热通道20。层叠50容纳在壳体52中。
图4是层叠芯体50的局部分解视图。如图4所示，在层叠芯体50中，多个单元板构件54和56被层叠起来。单元板构件54和56用作单元构件。每个重整通道18均形成在单元板构件54和56之间，且每个加热通道20均形成在单元板构件54和56之间。重整通道和加热通道彼此独立地形成。重整通道18和加热通道20经由单元板构件54或56的板部分58而彼此相邻。也就是说，板部分58用作重整通道18与加热通道20之间的分隔壁。在本实施例中，重整通道18和加热通道20在单元板构件54和56层叠方向上(即，在板部分58的厚度方向上)交替地设置。重整通道18和加热通道20经由板部分58而彼此相邻。在下文中将对层叠芯体50进行更为具体的描述。在下面的描述中，箭头R表示气体在重整通道18中流动的方向。箭头C表示气体在加热通道20中流动的方向。
每个单元板构件54和56的板部分58均为在平面图上具有大致十字形形状的平板。板部分58包括(i)热交换通道形成部58A，热交换通道形成部58A是中央部分(交叉部分)，在平面图上具有正方形形状；(ii)原料入口通道形成部58B，原料入口通道形成部58B用作每个板部分58中在箭头R所指示的方向(在下文中称为“箭头R方向”)上位于热交换通道形成部58A的上游的第一入口通道形成部；(iii)重整气体出口通道形成部58C，重整气体出口通道形成部58C用作在箭头R方向上位于热交换通道形成部58A的下游的第一出口通道形成部；(iv)燃料入口通道形成部58D，燃料入口通道形成部58D用作在箭头C所指示的方向(在下文中称为“箭头C方向”)上位于热交换通道形成部58A的上游的第二入口通道形成部；以及(v)排气出口通道形成部58E，排气出口通道形成部58E用作在箭头C方向上位于热交换通道形成部58A的下游的第二出口通道形成部。
每个单元板构件54和56均包括外壁60，除了在箭头R方向和C方向中每个方向的上游端和下游端之外，外壁60沿着板部分58的整个外周竖立。外壁60竖立在重整通道18和加热通道20的形成侧。另外，每个单元板构件54均包括沿着燃料入口通道形成部58D和热交换通道形成部58A之间的边界部以及沿着排气出口通道形成部58E和热交换通道形成部58A之间的边界部竖立的竖立壁62。竖立壁62与外壁60相连续。每个单元板构件56均包括沿着原料入口通道形成部58B和热交换通道形成部58A之间的边界部以及沿着重整气体出口通道形成部58C和热交换通道形成部58A之间的边界部竖立的竖立壁64。竖立壁64与外壁60相连续。
因此，在每个单元板构件54中，平坦的重整通道18形成在外壁60和竖立壁62的竖立侧。在重整通道18中，仅允许气体沿箭头R的方向(即，从上游侧向下游侧)流动。在每个单元板构件56中，平坦的加热通道20形成在外壁60和竖立壁62的竖立侧。在加热通道20中，仅允许气体沿箭头C的方向(即，从上游侧向下游侧)流动。
在本实施例中，在形成于单元板构件54和56之间的每个重整通道18中，沿箭头R方向的上游侧开口端和下游侧开口端分别被称为“重整侧芯体入口50A”和“重整侧芯体出口50B”。在形成于单元板构件54和56之间的每个加热通道20中，沿箭头C方向的上游侧开口端和下游侧开口端分别被称为“燃烧侧芯体入口50C”和“燃烧侧芯体出口50D”。除了图4所示的竖立壁62之外，还可以将竖立壁62设置在燃料入口通道形成部58D和排气出口通道形成部58E中至少一个的沿箭头C方向的末端部或中间部分中。除了图4所示的竖立壁64之外，还可以将竖立壁64设置在原料入口通道形成部58B和重整气体出口通道形成部58C中至少一个的沿箭头R方向的末端部或中间部分中。
每个单元板构件54还包括沿着箭头R方向延伸的多个分隔壁66。分隔壁66竖立在外壁60和竖立壁62的竖立侧。分隔壁66的高度与外壁60和竖立壁62的高度相等。因此，层叠芯体50中的每个重整通道18都被划分(分隔)成相互平行的多个分开的通道65。与此类似，每个单元板构件56还包括沿着箭头C方向延伸的多个分隔壁68。分隔壁68竖立在外壁60和竖立壁64的竖立侧。分隔壁68的高度等于外壁60和竖立壁64的高度。因此，层叠芯体50中的每个加热通道20都被划分(分隔)成相互平行的多个分开的通道67。
上述单元板54和56利用诸如不锈钢的金属材料(并利用通用模)形成为相同的形状。在层叠单元板构件54和56时，将单元板构件54和56定位在不同的方位。因此，单元板构件54和56具有不同的功能。
如上所述，层叠芯体50是通过交替地层叠并接合单元板构件54和56而形成的。因此，在层叠芯体50中形成了交叉流式热交换重整部。也就是说，在平面图中，气体在重整通道10中的流动方向(即箭头R方向)与气体在加热通道20中的流动方向(即箭头C方向)交叉。如图1所示，在本实施例中，其上没有设置外壁60或类似物的平板部58(盖)设置在层叠芯体50的最上方位置。因此，平板部58覆盖重整通道18。
如图1所示，层叠芯体50包括(i)通过层叠热交换通道形成部58A而形成的热交换重整部70；(ii)通过层叠原料入口通道形成部58B而形成的重整侧引入通道部72，每个层叠原料入口通道形成部58B都具有位于沿箭头R方向的上游端的重整侧芯体入口50A；(iii)通过层叠重整气体出口通道形成部58C而形成的重整侧排放通道部74，每个重整气体出口通道形成部58C都具有位于沿箭头R方向的下游端的重整侧芯体出口50B；(iv)通过层叠燃料入口通道形成部58D而形成的重整侧引入通道部76，每个燃料入口通道形成部58D都具有位于沿箭头C方向的上游端的燃烧侧芯体入口50C；以及(v)通过层叠排气出口通道形成部58E而形成的重整侧排放通道部78，每个排气出口通道形成部58E都具有位于沿箭头C方向的下游端的燃烧侧芯体出口50D。在每个单元板构件54中，重整催化剂22被支撑在构成热交换重整部70的热交换通道形成部58A、所述多个分隔壁66以及成对的竖立壁62上。在每个单元板构件56中，氧化催化剂24被支撑在构成热交换重整部70的热交换通道形成部58A、所述多个分隔壁68以及成对的竖立壁64上。
如图1和图2所示，壳体52形成为在平面图上具有大致的十字形形状。整个层叠芯体50被容纳在壳体52中。壳体52包括壳本体80和盖子82。层叠芯体50主要容纳在壳本体80中。盖子82覆盖壳本体80的开口端(即，层叠芯体50在单元板构件54和56层叠方向上的开口端)。在下文中将对壳体52进行更为具体的描述。
壳本体80包括底板80A和侧壁80B，底板80A具有与单元板构件54和56的板部分58的形状相对应的形状。除了在箭头R方向和箭头C方向中每个方向上的上游端和下游端外，侧壁80B沿着底板80A的周缘竖立。盖子82包括顶板82A和侧壁82B，顶板82A具有与底板80A大致相同的形状，除了在箭头R方向和箭头C方向中每个方向上的上游端和下游端外，侧壁82B沿着顶板82A的周缘竖立。使侧壁80B的端部和侧壁82B的端部相互接触，并通过钎焊、熔焊等将其接合起来。因此，壳体52覆盖整个层叠芯体50。
因此，在壳体52中整体地形成了(i)热交换部容纳部84，(ii)重整入口歧管连接部86，(iii)重整出口歧管连接部88，(iv)燃烧入口歧管连接部90，以及(v)燃烧出口歧管连接部92。热交换部容纳部84容纳热交换重整部70。重整入口歧管连接部86是容纳重整侧引入通道部72的筒形体。重整出口歧管连接部88是容纳重整侧排放通道部74的筒形体。燃烧入口歧管连接部90是容纳重整侧引入通道部76的筒形体。燃烧出口歧管连接部92是容纳重整侧排放通道部78的筒形体。
同样，在壳体52中整体地形成了(i)重整入口歧管94，(ii)重整出口歧管96，(iii)燃烧入口歧管98，以及(iv)燃烧出口歧管100。重整入口歧管94从重整入口歧管连接部86延伸，并形成位于重整侧芯体入口50A在箭头R方向上的上游的空间，使得重整侧芯体入口50A相互连通。重整出口歧管96从重整出口歧管连接部88延伸，并形成位于重整侧芯体出口50B在箭头R方向上的下游的空间，使得重整侧芯体出口50B相互连通。燃烧入口歧管98从燃烧入口歧管连接部90延伸，并形成位于重燃烧侧芯体入口50C在箭头C方向上的上游的空间，使得燃烧侧芯体入口50C相互连通。燃烧出口歧管100从燃烧出口歧管连接部92延伸，并形成位于燃烧侧芯体出口50D在箭头C方向上的下游的空间，使得燃烧侧芯体出口50D相互连通。
原料入口18A和蒸汽入口18C设置在(连接于)重整入口歧管94的开口端94A。重整气体出口18B设置在重整出口歧管96的开口端96A。燃料入口20A和燃烧增强气体入口20C设置在燃烧入口歧管98的开口端98A。排气出口20B设置在燃烧出口歧管100的开口端100A。
上述壳体52的壳本体80和盖子82都是利用诸如不锈钢的金属材料形成的。壳体52的内表面接合于层叠芯体50。更具体而言，如图2所示，壳体52通过如下部分接合于层叠芯体50：(i)重整入口侧接合部102；(ii)重整出口侧接合部104；(iii)燃烧入口侧接合部106；以及(iv)燃烧出口侧接合部108。重整入口侧接合部102将重整入口歧管连接部86的内表面接合到重整侧引入通道部72沿着与箭头R方向交叉的平面的整个周边。重整出口侧接合部104将重整出口歧管连接部88的内表面接合到重整侧排放通道部74沿着与箭头R方向交叉的平面的整个周边。燃烧入口侧接合部106将燃烧入口歧管连接部90的内表面接合到重整侧引入通道部76沿着与箭头C方向交叉的平面的整个周边。燃烧出口侧接合部108将燃烧出口歧管连接部92的内表面接合到重整侧排放通道部78沿着与箭头C方向交叉的平面的整个周边。
在本实施例中，通过使设置(配合)在壳体52的内表面52与层叠芯体50的外表面之间的钎焊材料110(参照图3)熔化和固化，将重整入口侧接合部102、重整出口侧接合部104、燃烧入口侧接合部106以及燃烧出口侧接合部108中每一个都形成为矩形环状。因此，如图3所示，在层叠芯体50和壳体52之间形成了绝热层112。绝热层112是以气密的方式由重整入口侧接合部102、重整出口侧接合部104、燃烧入口侧接合部106和燃烧出口侧接合部108(矩形环状钎焊材料)密封起来的封闭空间(间隙)。在本实施例中，重整入口侧接合部102、重整出口侧接合部104、燃烧入口侧接合部106以及燃烧出口侧接合部108是通过真空钎焊而形成的。因此，绝热层112是真空层。
因此，在本实施例中，重整入口侧接合部102、重整出口侧接合部104、燃烧入口侧接合部106和燃烧出口侧接合部108(以及构成这些接合部的矩形环状钎焊材料110)可认为是根据本发明的层形成密封装置。将层叠芯体50的外表面接合于壳体52的内表面的重整入口侧接合部102、重整出口侧接合部104、燃烧入口侧接合部106和燃烧出口侧接合部108中每一个的接合宽度W(即，每个接合部沿着气体流动方向的长度)相对于绝热层112的厚度(即，相互面对的层叠芯体50的外表面和壳体52的内表面之间的距离)都是足够大的。由此，确保足够程度的气体密封性能。钎焊材料110的熔点比使用在层叠芯体50中的钎焊材料(即，用来将单元板构件54和56接合起来的钎焊材料)的熔点低。
接下来描述第一实施例的效果。
在具有上述构造的燃料电池系统11中，通过操作原料泵26将碳氢化合物原料通过原料供应管路28引入到热交换重整器10的重整通道18中。同样，通过操作阴极空气泵36将蒸汽(阴极废气)引入到热交换重整器10的重整通道18中。在热交换重整器10的重整通道18中，在从加热通道20供热的同时被引入到重整通道18中的碳氢化合物原料以及所述蒸汽与重整催化剂22接触。因此，引发由式(1)至(4)表示的包括蒸汽重整反应的重整反应。结果，产生包含高浓度氢气的重整气体。
如图5所示，在重整通道18中产生的重整气体通过阳极电极14的燃料入口14A被供应到阳极电极14。在燃料电池12中，供应到阳极电极14的重整气体中所包含的氢分子被转化成氢离子(质子)和电子。氢质子经由电解液移动到阴极电极16，并与引入到阴极电极16中的空气所含的氧发生反应。当质子移动时，电子经由外部导体从阳极电极14移动到阴极电极16。因此产生电力。
在燃料电池12中，在产生电力时，供应到阳极电极14的重整气体中所含的氢和供应到阴极电极16的空气中所含的氧根据所产生的电量(负荷所消耗的电量)被消耗，并在阴极电极16中产生水(在运行温度下产生蒸汽)。含有蒸汽的气体从阴极电极16作为阴极废气被推送到蒸汽供应管路40。因此，如上所述，阴极废气通过蒸汽入口18C被引入到重整通道18中。
在当产生电力时根据所产生的电量消耗了重整气体中所含的氢气后，气体作为阳极废气从阳极电极14排出。阳极废气经由阳极废气管路32被供应到热交换重整器10的加热通道20。在燃料电池12被冷却后，冷却废气通过燃烧增强气体供应管路46被供应到加热通道20。在加热通道20中，包含在作为燃料的阳极废气中的可燃成分和包含在作为燃烧增强气体的冷却废气中的氧与氧化催化剂24接触。因此，发生催化燃烧。催化燃烧所产生的热经由板部分58被供应到重整通道18。利用这些热量，在重整通道18中维持重整反应，该重整反应是吸热反应，且运行温度(即重整气体的温度)被维持在重整反应所需的温度下。
如上所述，在燃料电池系统11中，碳氢原料被供应到热交换重整器10中。此外，通过有效地利用从燃料电池12排出的气体(即，包含蒸汽的阴极废气、包含可燃成分的阳极废气以及包含氧的冷却废气)，维持了产生要被供应到燃料电池12的氢气的热交换重整器10的运行。
当组装热交换重整器10时，将多个单元板构件54和56交替地层叠成使得气体在单元板构件54中的流动方向与气体在单元板构件56中的流动方向交叉(也就是说，分隔壁66的纵向方向与分隔壁68的纵向方向交叉)。然后，通过钎焊将外壁60的端部接合到相邻的板部分58。也就是说，每个重整通道18和每个加热通道20都由板部分58覆盖。从而完成层叠芯体50的组装。钎焊是利用具有相对较高的熔点的钎焊材料(即熔点比热交换重整器10的运行温度高的钎焊材料)来进行的。在层叠芯体50中，重整催化剂22通过设置在由所述多个分开的通道65构成的重整通道18中的催化剂载体支撑，而氧化催化剂24通过设置在由所述多个分开的通道67构成的加热通道20中的催化剂载体支撑。
接下来，将矩形环状的钎焊材料110设置在层叠芯体50的重整侧引入通道部72、重整侧排放通道部74、重整侧引入通道部76以及重整侧排放通道部78中的每一个中。在这种情况下，将层叠芯体50插入到壳本体80中。进一步地，将盖子82接合到壳本体80。因此，形成了容纳层叠芯体50的壳体52。容纳层叠芯体50的壳体52在真空熔炉中被加热以使钎焊材料110熔化。然后，对容纳层叠芯体50的壳体52进行冷却以使钎焊材料110固化。因而获得热交换重整器10。在热交换重整器10中，通过四个接合部102、104、106和108将层叠芯体50接合到壳体52，并在层叠芯体50和壳体52之间形成真空绝热层112。
由于在热交换重整器10中绝热层112形成在层叠芯体50和壳体52之间，所以能够抑制热量从层叠芯体50辐射到外界。在下文中，将与图9所示的比较示例作对比，对热交换重整器10进行更为详细的描述。
在图9所示的比较示例的热交换重整器200中，具有矩形筒状的歧管构件202的开口端在接触部B中与层叠芯体50的重整侧引入通道部72的重整侧芯体入口50A的开口端表面接触。通过钎焊在接触部B中将歧管构件202接合到重整侧引入通道部72。利用这种构造，层叠芯体50被暴露于外界。因此，热量从层叠芯体50的外表面直接辐射。此外，在热交换重整器200中，位于最上方位置和最下方位置的板部分58以及与歧管构件202接合的外壁60必须要厚才行。因此，传递和输入到厚的板部分58和厚的外壁60的热量的一部分沿着板部分58和外壁60的表面方向(即气体流动方向，或与气体流动方向相反的方向)朝歧管构件202移动，并从歧管构件202的壁表面辐射到外界。因此损失了一部分热。另外，除了由于从歧管构件202的辐射所引起的热损失之外，由于向连接于歧管构件202的管以及位于热交换重整器200上游和下游的元件(例如燃料电池12)的热传导，导致大量的热损失。由于所述热损失，重整转化率会由于重整效率(能量效率)的降低和层叠芯体50的外表面附近的每个通道18的温度的降低(冷却)而降低。
相反，在热交换重整器10中，绝热层112如上所述形成在层叠芯体50与壳体52之间。因此，对从层叠芯体50到壳体52外的热传递的阻挡大。因此，能够显著地抑制从层叠芯体50向外界的直接热辐射。进一步地，由于绝热层112是真空层，所以进一步增强了对从层叠芯体50到壳体52外的热传递的阻挡。因此，能够更有效地抑制从层叠芯体50向外界的直接热辐射。
另外，在热交换重整器10中，设有重整入口歧管94、重整出口歧管96、燃烧入口歧管98以及燃烧出口歧管100的壳体52不与层叠芯体50接触。这缩短了热量从层叠芯体50经由接合部102、104、106以及108传递到壳体52所经的传热通道。作为结果，能够减少由于从层叠芯体50经由壳体52的热传导而引起的热损失。此外，能够抑制向连接于歧管94、96、98和100的管以及位于热交换重整器10上游和下游的元件(例如燃料电池系统11的元件)的热传递。
此外，在热交换重整器10中，绝热层112通过设置在通道部72、74、76和78中的钎焊材料110被密封起来。因此，大面积的层叠芯体50通过绝热层112而绝热。
在根据本实施例的热交换重整器10中，接合部102、104、106和108用作密封装置，从而将绝热层112密封起来。因此，不必单独地设置将层叠芯体50以机械方式连接于壳体52的部分(即保持强度的部分)以及密封部分。这简化了热交换重整器10的结构。另外，在热交换重整器10中，由于层叠芯体50的外表面与壳体52的内表面接合，所以通过足够大的接合宽度W确保了预定水平的气体密封性能。因此，能够长时间在绝热层112中保持高度真空。另外，利用这种构造，与歧管构件202接合于通道部的端表面的上述比较示例相比，这增加了层叠芯体50与歧管94、96、98和100之间的气体密封性能的水平。另外，在热交换重整器10中，适当地抑制了气体泄漏。
因此，在根据第一实施例的热交换重整器10中，能够抑制从层叠所述多个单元板构件54和56形成的层叠芯体50向外界的热辐射。
另外，与热交换重整器200不同，在热交换重整器10中，矩形筒状的歧管构件202并不接合到层叠芯体50。因此，每个单元板构件54和56的板部分58以及每个外壁60都能够做成薄的。因此，能够降低层叠芯体50的热容量，从而有助于提升热交换重整器10的起动性能。
在根据本实施例的热交换重整器10中，层叠芯体50由钎焊材料110支撑，使得层叠芯体50不与壳体52接触。因此，允许层叠芯体50在壳体52中变形，且抑制了应力集中。
以下描述本发明的第二实施例。与第一实施例相同或相对应的组件和部件基本上将用相同的附图标记来表示，并省略其描述和图示。
图6示出了本发明第二实施例中的热交换重整器120。如图6所示，热交换重整器120与根据第一实施例的热交换重整器10的不同之处在于形成有分隔接合部122。分隔接合部122用作用于将层叠芯体50接合于壳体52而使得绝热层112被分隔成多个空间的分隔密封装置。
在本实施例中，分隔接合部122包括(i)重整入口侧接合部124；(ii)重整出口侧分隔接合部126；(iii)燃烧入口侧分隔接合部128；以及(iv)燃烧出口侧分隔接合部130。重整入口侧接合部124形成在重整入口侧接合部102的沿箭头R方向的下游，以将重整入口歧管连接部86的内表面接合到重整侧引入通道部72的整个外周。重整出口侧分隔接合部126形成在重整出口侧接合部104的沿箭头R方向的上游，以将重整出口歧管连接部88的内表面接合到重整侧排放通道部74的整个外周。燃烧入口侧分隔接合部128形成在燃烧入口侧接合部106的沿箭头C方向的下游，以将燃烧入口歧管连接部90的内表面接合到重整侧引入通道部76的整个外周。燃烧出口侧分隔接合部130形成在燃烧出口侧接合部108的沿箭头C方向的上游，以将燃烧出口歧管连接部92的内表面接合到重整侧排放通道部78的整个外周。
因此，如图7所示，绝热层112被分隔成：由分隔接合部124、126、128以及130密封的内部绝热层140；以及位于内部绝热层140外的四个外部绝热层142。在本实施例中，分隔接合部122还包括对角分隔接合部132。对角分隔接合部132沿着正交线从位于重整侧引入通道部72与重整侧引入通道部76之间的上拐角延伸到位于重整侧排放通道部74与重整侧排放通道部78之间的上拐角。对角分隔接合部132还沿着正交线从位于重整侧引入通道部72与重整侧引入通道部76之间的下拐角延伸到位于重整侧排放通道部74与重整侧排放通道部78之间的下拐角。对角分隔接合部132还从位于重整侧引入通道部72与重整侧引入通道部76之间的上拐角延伸到位于重整侧引入通道部72与重整侧引入通道部76之间的下拐角，并从位于重整侧排放通道部74与重整侧排放通道部78之间的上拐角延伸到位于重整侧排放通道部74与重整侧排放通道部78之间的下拐角。对角分隔接合部132将内部绝热层140分隔成第一内部绝热层140A和第二内部绝热层140B。
根据第二实施例的热交换重整器120的构造的其他部分与热交换重整器10的构造的相应部分相同。
因此，在根据第二实施例的热交换重整器120中，获得了与根据第一实施例的热交换重整器10相同的效果。另外，在热交换重整器120中，绝热层112被分隔成多个绝热层(第一内部绝热层140A，第二内部绝热层140B以及四个外部绝热层142)。因此，如果这些绝热层中的一个绝热层的真空度下降，那么在整个绝热层112中不发生对流(例如，进入所述其中的一个绝热层中的空气对流)。这样保持了足够水平的绝热性能。也就是说，例如当外部绝热层中一个绝热层的真空度下降时，在内部绝热层140和其他的外部绝热层142中保持了充足的真空度。因此，能够保持整个热交换重整器120中足够水平的绝热性能。
另外，在热交换重整器120中，层叠芯体50由分隔接合部122支撑，使得层叠芯体50不接触壳体52。因此，允许层叠芯体50在壳体52中变形，并抑制了应力集中。在热交换重整器120中，分隔接合部122用作加强肋。这提高了整个热交换重整器120的刚性。特别是在交叉流式热交换器的热交换重整器120中，热交换重整部70(热交换通道形成部58A)可能由于热变形而扭转或弯曲。然而，由于沿着对角线形成的对角分隔接合部132起到加强梁的作用，所以能够有效地抑制层叠芯体50(特别是热交换重整部70)扭转或弯曲。因此，有效地防止了气体从热交换重整部70泄漏。
以下描述本发明的第三实施例。图8示出了根据该实施例的热交换重整器150。如图8所示，热交换重整器150与根据第一实施例的热交换重整器10的不同之处在于，代替壳体52，热交换重整器150包括其中没有形成歧管94、96、98和102的壳体152，歧管94、96、98和102是通过将作为单独构件的歧管构件154接合于壳体152而形成的。
在壳体152中，重整入口歧管连接部86的上游端86A、重整出口歧管连接部88的下游端88A、燃烧入口歧管连接部90的上游端90A以及燃烧出口歧管连接部92的下游端92A是接合于相应的歧管构件154的接合部。每个歧管构件154均为与每个接合部的外周缘形状相对应的矩形环状。歧管构件154与上游端86A和90A以及下游端88A和92A的相应的端表面通过钎焊接合。从而形成歧管构件84、96、98和102。
根据第三实施例的热交换重整器150的构造的其他部分与热交换重整器10的构造的相应部分相同。
因此，在根据第三实施例的热交换重整器150中，获得了与根据第一实施例的热交换重整器10相同的效果。在热交换重整器150中，歧管94、96、98和102是通过将作为单独构件的歧管构件154接合于壳体152而形成的。因此，在该设计中存在很大的灵活性。也就是说，壳体152的尺寸和形状没有对每个歧管94、96、98和102的设计设置约束。尽管在本实施例中开口端94A、96A、98A以及100A是矩形形状但这些开口端可以为与例如连接与这些开口端的相应管路的形状(即，原料供应管路28、重整气体供应管路30、阳极废气管路32、排气管路34、蒸汽供应管路40以及燃烧增强气体供应管路46的形状)相对应的形状。
另外，在热交换重整器150中，不与层叠芯体50接触的壳体152连接于歧管构件154。这抑制了经由与歧管构件154接合的接合部的热传递。作为结果，即使与使用整体地设有歧管94、96、98和102的壳体52的构造相比，也能够降低由于经由连接元件，如壳体152、歧管94、96、98和102以及管道，从层叠芯体50的热传递而造成的热损失。
在每个上述实施例中，层叠芯体50都是通过利用钎焊接合单元板构件54和56而形成的。然而，本发明不限于该构造。例如，可通过扩散结合将单元板构件54和56接合起来。
在每个上述实施例中都在层叠芯体50中形成交叉流式热交换重整部。然而，本发明不限于该构造。例如，通道形成部58B至58E可相对于热交换通道形成部58A在不同的方向上弯曲，使得通过层叠热交换通道形成部58A而形成的热交换形成部70是并流式热交换部。另外，在每个上述实施例中，单元板构件54和56是交替层叠的(即，重整通道18和加热通道20是交替形成的)。然而，本发明不限于该构造。例如，可通过将一个单元板构件54夹在两个单元板构件56之间来形成一组单元板构件，并且可对单元板构件组进行层叠(也就是说，可层叠单元板构件54和56，使得在重整通道18之间形成两层加热通道20)。
在每个上述实施例中，壳体52和152中每个都是通过将盖子82与壳本体80接合而形成的。然而，本发明不限于该构造。例如，可通过将相互对称的壳体52或152的上半部分和下半部分接合起来而形成壳体52或152。
另外，热交换重整器10、120和150中每一个都使用在燃料电池系统11中。然而，本发明不限于该构造。热交换重整器10、120和150中每一个都可用于任何目的。例如，热交换重整器10、120和150中每一个都可对氢发动机(内燃机)供应氢。可替代地，在热交换重整器10、120和150中的每一个，都可从系统外供应燃料到加热通道20。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于这些示例性实施例或构造。相反，本发明意在覆盖多种变型和等同设置。此外，尽管以示例性的多个组合和构造示出了示例性实施例的多种元件，但包括更多、更少或仅仅单个元件的其他组合和构造也在本发明的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种热交换器，包括：
层叠芯体，所述层叠芯体通过层叠多个单元构件而形成，在每个单元构件中，第一入口通道形成部、第一出口通道形成部、第二入口通道形成部以及第二出口通道形成部彼此独立地形成为从热交换通道形成部沿着平面延伸，其中，所述层叠芯体包括多个热交换部，在每个热交换部中，第一热交换通道和第二热交换通道经由所述热交换通道形成部彼此相邻，第一热交换介质从所述第一入口通道形成部经过所述第一热交换通道流到所述第一出口通道形成部，且第二热交换介质从所述第二入口通道形成部经过所述第二热交换通道流到所述第二出口通道形成部；
壳体，所述壳体对应于所述层叠芯体的外形而形成，且所述壳体容纳所述层叠芯体，使得所述第一热交换介质和所述第二热交换介质流入和流出所述层叠芯体；以及
层形成密封装置，所述层形成密封装置设置在所述壳体的内表面与所述层叠芯体的外表面之间，且所述层形成密封装置在所述壳体与所述层叠芯体之间形成绝热层，其中，所述绝热层是与外界分开的封闭空间。
2.如权利要求1所述的热交换器，其中
所述层形成密封装置将所述壳体与通过在所述层叠芯体中层叠所述第一入口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与所述第一热交换介质流动方向交叉的平面的所述层叠部的整个周边上密封起来；且所述层形成密封装置将所述壳体与通过在所述层叠芯体中层叠所述第一出口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与所述第一热交换介质流动方向交叉的平面的所述层叠部的整个周边上密封起来，并且
所述层形成密封装置将所述壳体与通过在所述层叠芯体中层叠所述第二入口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与所述第二热交换介质流动方向交叉的平面的所述层叠部的整个周边上密封起来；且所述层形成密封装置将所述壳体与通过在所述层叠芯体中层叠所述第二出口通道形成部而形成的层叠部之间的区域在沿着与所述第二热交换介质流动方向交叉的平面的所述层叠部的整个周边上密封起来。
3.如权利要求1或2所述的热交换器，其中，所述绝热层是真空层。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其中，所述层形成密封装置是以机械方式将所述壳体接合到所述层叠芯体的接合部。
5.如权利要求3所述的热交换器，还包括
分隔密封装置，所述分隔密封装置设置在所述壳体的内表面与所述层叠芯体的外表面之间，并且所述分隔密封装置将所述绝热层分隔成多个封闭空间。
6.如权利要求5所述的热交换器，其中，所述分隔密封装置是以机械方式将所述壳体接合到所述层叠芯体的接合部。
7.如权利要求6所述的热交换器，其中，将所述接合部的至少一部分设置成具有抑制所述层叠芯体(50)的热变形的加强功能。
8.如权利要求1至7中任一项所述的热交换器，其中，分别在所述壳体的容纳所述层叠芯体中层叠所述第一入口通道形成部而形成的层叠部、层叠所述第一出口通道形成部而形成的层叠部、层叠所述第二入口通道形成部而形成的层叠部以及层叠所述第二出口通道形成部而形成的层叠部的这些部分中设置歧管部分，并且
所述歧管部分形成分别与所述第一入口通道形成部的开口部、所述第一出口通道形成部的开口部、所述第二入口通道形成部的开口部以及所述第二出口通道形成部的开口部相连通的空间。
9.一种热交换器，其特征在于，所述热交换器包括：
层叠芯体，所述层叠芯体通过层叠具有第一热交换通道的第一单元构件以及具有第二热交换通道的第二单元构件而形成，第一热交换介质流过所述第一热交换通道，第二热交换介质流过所述第二热交换通道；
壳体，所述壳体对应于所述层叠芯体的外形而形成，且所述壳体容纳所述层叠芯体，使得所述第一热交换介质和所述第二热交换介质流入和流出所述层叠芯体；以及
密封装置，所述密封装置设置在所述壳体与所述层叠芯体之间，且所述密封装置在所述壳体与层叠芯体之间形成绝热层，其中，所述绝热层是与外界分开的封闭空间。
10.一种热交换重整器，如权利要求1至9中任一项所述的热交换器使用在该热交换重整器中，所述热交换重整器的特征在于：
所述第一热交换通道是重整通道，在所述重整通道中引发重整反应以利用通过所述第一入口通道形成部引入的重整原料来产生含氢气体，并且
所述第二热交换通道是加热通道，通过所述第二入口通道形成部供应的燃料在所述加热通道中燃烧以为所述重整通道供热，从而进行重整反应。
11.一种制造热交换器的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过层叠单元构件来形成层叠芯体，所述单元构件中的每个都包括热交换通道，热交换介质流过所述热交换通道；
在所述层叠芯体的外壁上形成密封装置；
利用所形成的密封装置将所述层叠芯体容纳在壳体中；
在真空环境下将所述壳体加热到等于或高于所述密封装置的熔化温度的温度；以及
对已经被加热的所述壳体进行冷却。
12.一种制造热交换重整器的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过交替地层叠包括重整通道的第一单元构件和包括加热通道的第二单元构件来形成层叠芯体，在所述重整通道中引发重整反应以利用引入到所述重整通道中的重整原料产生含氢气体，供应到所述加热通道的燃料在所述加热通道中燃烧以对所述重整通道供热，从而进行所述重整反应，其中，所述重整通道和加热通道相互交叉；
在所述层叠芯体的外壁上形成密封装置；
利用所形成的密封装置将所述层叠芯体容纳在壳体中；
在真空环境下将所述壳体加热到等于或高于所述密封装置的熔化温度的温度；以及
对已经被加热的所述壳体进行冷却。
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