JPH0454879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、循環する流れが起こる熱交換器、例
えば、空気分離用またはその他の極低温用または
沸騰する熱伝達のために高い効率が有利であるそ
の他の用途のための熱サイホン熱交換器内の流れ
る流体、例えば、液化ガスを沸騰させる改良され
た方法および装置に関する。

〔従来技術の背景〕

従来技術においては、例えば、可能な最大の伝
熱面積を設けかつ／または沸騰しかつ／または凝
縮する流体の熱伝達係数を高めることによりリボ
イラ−凝縮器を横切る温度差を減少するために、
種々の方法が知られておりかつ使用されてきた。
従来使用された伝熱装置においては、一般に、二
つの熱伝達プロセス装置が使用されてきた。これ
らのプロセス装置の両方においては、凝縮蒸気が
熱交換器の頂部に流入しかつ凝縮液が重力により
下向きに流れて熱交換器の底部から排出される。

下向き沸騰と呼ばれている沸騰プロセスの一つ
の構成は、熱交換器の頂部において液体を導入し
かつ該液体を重力で排出させる間に沸騰させる。
このようにすることにより、液体の水頭の悪影響
が大幅に排除されるので、高さの変化による圧力
の変化が小さくなるという利点が得られる。した
がつて、液体の沸騰温度は、沸騰する流体と凝縮
する流体との間の温度差と共にほぼ一定に保たれ
る。これは、リボイラ−凝縮器の効率を最大にす
る助けをする。この装置は、液体を均一に分配す
ることが困難でありかつリボイラ−凝縮器を構成
するために外側液体ポンプ圧送装置を設けること
が必要であるために、めつたに使用されなかつ
た。この装置は、液体を均一に分配することが困
難でありかつ沸騰する液体が伝熱面全体にわたつ
て流れることを保証するために十分な液体の流れ
を生ずるために外側液体ポンプ圧送装置を設ける
ことが必要であるために、めつたに使用されなか
つた。これは、空気分離プラントにおいては、安
全上の理由ならびに沸騰面の高い伝熱性能を維持
するために必要である。

もつと並通の熱伝達プロセスにおいては、熱交
換器を沸騰する液体の浴内に配置して沸騰面を液
体に浸漬させている。沸騰面において発生した蒸
気は浮力のために上昇しかつ液体を同伴連行す
る。その結果、沸騰領域を介して上向きの循環す
る液体の流れが誘起され、新鮮な液体が沸騰領域
の底部内に吸引されかつ過剰な液体が最上端部に
おいて吐出され、その後底部の流入口に再循環せ
しめられる。このプロセスは、熱サイホン沸騰と
呼ばれている。

これらの上記の沸騰プロセスのための種々の型
式の装置が知られている。最も初期の形態は、チ
ユーブの内側または外側のいずれかで沸騰が行わ
れかつ下向き構造または熱サイホン構造を使用し
た胴管式リボイラであつた。一つの改良型におい
ては、熱サイホンプロセスのために、伝熱面積が
増大され、したがつて、ろう付けされたアルミニ
ウムリボイラの導入により温度差が減少した。

この設計の代表的な熱交換器においては、0.8
mm（0.03インチ）ないし1.3mm（0.05インチ）の厚
さの仕切板として指定されたアルミニウム板は、
仕切板に垂直な一連のフインを形成する役目をす
る波形アルミニウム板により連結されている。

フインシートは、代表的には、0.2mm（0.008イ
ンチ）ないし0.3mm（0.012インチ）の厚さを有
し、25.4mm（１インチ）当り15個ないし25個のフ
インを有し、かつフインの高さ、すなわち、仕切
板の間の距離はは5.1mm（0.2インチ）ないし7.6mm
（0.3インチ）である。熱交換器は、これらの板の
組立体をサイドバーにより囲繞された端縁にろう
付けすることにより構成されている。

この熱交換器は、仕切板およびフインを垂直方
向に向けた状態で沸騰させようとする液体の浴中
に浸漬せしめられる。仕切板により分離された交
互に設けられた通路が沸騰しかつ凝縮する流体を
収納する。沸騰させようとする液体は、沸騰通路
の開口底部から流入し、かつ熱サイホン作用によ
り上向きに流れる。その結果、生じた液体および
蒸気の加熱された混合物は、沸騰通路の開口した
頂部から流出する。凝縮させようとする蒸気は、
熱交換器の側部に溶接されかつ交互に形成された
通路中に開口部を有するマニホルドを介して凝縮
通路の頂部において導入される。その結果生じた
凝縮液は、同様なサイドマニホルドを通して凝縮
通路の下端部から流出する。凝縮通路の導入口お
よび導出口においては、垂直面に対してある角度
に傾斜した特殊の分配用フインが使用されてい
る。凝縮通路の上側および下側の水平方向の端部
は、端末バーよりシールされている。

また、熱サイホンプロセスにより作用する両方
の型式の熱交換器の効果を高めるための試みが熱
伝達係数を高めることによりなされてきた。胴管
式熱交換器においては、内側の管面の冶金学的に
結合接着された約0.25mm（0.010インチ）の厚さ
の多孔性の金属層からなる核形成沸騰促進装置
（nucleate boiling promoter）が使用されてき
た。核形成沸騰における熱伝達係数は、同等の裸
の表面と比較して10〜15倍に高られる。延長した
微細な領域および多数の安定した凹角核形成部位
の組合わせにより、改良された性能が得られる。
外側管面もまたその表面にみぞを設けることによ
り凝縮作用を高めることができる。

核形成（nucleation）を促進するために主沸騰
面に多数の細い線を刻みつけることにより、強化
した沸騰伝熱面もまたろう付けされたアルミニウ
ム熱交換器に適用されてきた。また、同時に、沸
騰通路のフインもなくされた。この型式のリボイ
ラは、エヌ・ピー・セオフイリス氏およびデー・
アイ・ジエイ・ウオン氏の米国特許第3457990号
明細書に記載されている。

これらの型式の強化されたリボイラー凝縮器の
両方において、沸騰回路の垂直方向の高さ全体に
わたつて単一型式の伝熱面が使用されており、し
たがつて、単一領域の熱サイホンプロセスの基本
的に均一な圧力勾配および変動する温度分布が保
持されたままとなつていて非能率がつきまとう。

〔発明の簡単な要約〕

本発明は、熱交換器内に流れる液体を沸騰させ
る改良された方法に関するものであり、その改良
は単一の熱交換器内に異なる特性を有する二つの
逐次伝熱領域を有する熱交換器内の前記流れる液
体を加熱することを含み、前記熱交換器は高い対
流熱伝達特性およびより高い圧力降下特性を有す
る表面を備えた第１伝熱領域と、２次面による妨
害が少なく、強化された核形成沸騰伝熱面および
より低い圧力降下特性を有する本質的に開口した
チヤンネルを備えた第２伝熱領域とを備えてい
る。そのほかに、本発明は、リボイラー凝縮器の
効率のために流れる液体を沸騰させる改良された
方法を包含した空気分離方法に関するものであ
る。

また、本発明は、流れる液体を沸騰させる改良
された熱交換器に関し、その改良は単一の熱交換
器内に異なる特性を有する二つの逐次伝熱領域を
組み込むことを含み、前記熱交換器は高い対流熱
伝達特性およびより高い圧力降下特性を有する表
面を備えた第１伝熱領域と、２次面による妨害が
少なく強化された核形成沸騰伝熱面およびより低
い圧力降下特性を有する本質的に開口したチヤン
ネルを備えた第２伝熱領域とを備えている。

〔発明の詳細な説明〕

極低温空気分離プラント、例えば、米国特許第
3214926号明細書に記載されているような一般に
使用されている二段の塔を含む設計を操作する場
合には、空気圧縮機の動力消費は、低圧の塔内で
沸騰させる酸素と高圧の塔内で凝縮させる窒素と
の間に温度差に関係する。このリボイラー凝縮器
の温度差を減少することにより、酸素および窒素
を生成するための動力消費を減少することができ
る。リボイラの頂部における温度差を華氏で1゜減
少することにより、代表的には、空気を圧縮する
動力を約2.5％減少させることができる。また、
リボイラー凝縮器装置がコンパクトでありかつ好
ましくは蒸溜塔の内部に完全に嵌合できることが
肝要である。それにより、装置のコスト、プラン
ト現場への輸送および据付けコストを最小にとど
めることができる。また、これらの改良を完全に
安全な状態で行うことが必要であり、空気分離プ
ラントの特定の場合に、液体を完全に気化させ、
すなわち、完全に乾操させる可能性がないように
して沸騰を起こさせることが必要である。

したがつて、本発明の目的は、空気分離プロセ
スに関連する動力経費および資本経費の両方を減
少することである。同様な利点は、コンパクトな
装置において熱伝温度差を減少させることが必要
なその他のプロセス、特に極低温プロセス産業に
おいて、例えば、装置を清浄に保つことによりコ
ンパクトな熱交換装置を使用することが可能であ
る天然ガス、水素、ヘリウムおよびその他の気体
を処理する場合に得られなければならない。

本発明を述べる前に、本発明の解決方法を上記
の問題、熱サイホン沸騰に試すことが肝要であ
る。

この方法の不利点は、沸騰通路全体を通じての
圧力勾配が比較的に一定であることである。した
がつて、液体の沸騰温度は、沸騰チヤンネルの高
さ全体にわたつて可成り変化してそれにより熱交
換器の一方の側の凝縮する蒸気と他方の側の沸騰
する液体との間の温度差の可成りの変化を惹き起
こしてそれにより熱交換器の効率を低下させる。
そのほかに、液体は液体水頭による圧力上昇のた
めに沸点よりも低い温度で沸騰領域の底部に流入
しかつ沸騰チヤンネル内のより高い位置において
その沸点に達するまでより効果的でない対流熱伝
達により液体の温度を高めなければならない。こ
のプロセスの作用は、第１ａ図および第１ｂ図に
例示したような沸騰チヤンネルの高さに関する沸
騰圧力温度および温度差の変化を生ずることであ
る。

第１ａ図を参照すると、沸騰チヤンネルにおい
ては、三つの熱伝領域を識別することができる。
領域Ａは、沸騰チヤンネルの入口から流体の内部
温度（bulk temperature）が局部圧力において
液体の飽和温度に等しい点（P_S）まで延びる対流
熱伝達領域である。液体過熱領域である領域Ｂ
は、液体の内部温度が飽和温度を超えて沸騰を生
じない領域である。この領域は、流体の内部温度
が局部圧力において液体の飽和温度と等しい点
（P_S）と、完全な核形成および蒸気の発生が起こ
る点との間の領域である。領域Ｃは、圧力および
温度が上方に向かつて減少する核形成および／ま
たは対流沸騰を示している。

本発明の目的は、沸騰チヤンネルの高さに関連
する沸騰圧力、温度および温度差の変化を生ずる
ためにこの循環流沸騰プロセスの作用を克服する
ことである。本発明の重要な特徴は、同一沸騰チ
ヤンネルにおいて異なる圧力降下および熱伝達特
性を有する二つの逐次伝熱領域を使用することで
ある。この組合わせは、個々の領域のいずれかに
より得られる伝熱効率よりも大きい伝熱効率が得
られるという点で相互依存的である。

第１伝熱領域は、より高い圧力降下と、延長し
た２次フイン面を有する高い対流熱伝達領域を含
む、これらの２次フイン面は、沸騰チヤンネルの
下側の沸騰を生じない領域内に取り付けられてい
る。フイン付き部分の長さは、液体の熱物理的特
性、局部熱および質量束（mass flux）ならびに
熱伝達係数により左右される。フイン付き部分の
長さは、基本的には、液体を飽和温度まで完全に
予熱するために十分に長くすべきであり、したが
つて、さらに効果的な核形成沸騰を第２領域内に
発生させることができる。このフイン付き部分の
長さは、極低温リボイラー凝縮器に対しては、リ
ボイラー凝縮器の全長の約10％ないし約60％の範
囲内にあり、最適な長さは、全長の約20％から約
40％までの範囲内である。

第２伝熱領域は、２次面による熱伝達妨害が僅
少でありかつ強化された核形成沸騰伝熱面および
低い圧力降下特性を有する本質的に開口したチヤ
ンネルを備えている。この第２伝熱領域は、代表
的には、沸騰回路の上側沸騰領域に配置されてい
る。強化された表面は、任意の型式に形成するこ
とができ、本発明は強化された沸騰面を形成する
方法いずれをも排除するものではない。それにも
かかわらず、高い性能を有する強化された表面、
例えば、相応した平板の３倍またはそれ以上の熱
伝達係数を有する接合された高い多孔性を有する
多孔性の金属の微小に機械加工されたまたは機械
的に形成された面を使用することが有利である。

また、本発明は、提案した液体を沸騰させる方
法を遂行するために、熱交換により液化ガスを沸
騰させる二つの領域を有する熱交換器を提供する
ものである。この流れる液体を沸騰させる二つの
領域を使用する方法、例えば、熱サイホンは、垂
直胴管型熱交換器およびプート・フインろう付け
アルミニウム型熱交換器の両方に適用することが
できるが、後者の熱交換器は、熱交換器の単位容
積あたりにはるかに大きい表面積を有しかつより
低い温度差が経済的に得られるので、極低温プロ
セスのために好ましい構造である。

本発明の一つの構造は、第２図に示すような胴
管型のリボイラに対して二つの領域からなる沸騰
面を有する管状沸騰チヤンネルである。管の二領
域沸騰面に対して、下側部分の内側には、フイン
が付いており、一方上側部分には、フインが全く
付けられていないかまたは小数のフインが取り付
けられているが、強化された核形成沸騰面を有し
ている。本発明の型式の胴管型リボイラにおいて
は、熱交換器は、胴ケーシング内のこれらの管の
束である。この構造においては、沸騰する流れが
管内で起こり、沸騰のための熱能力は熱交換器の
胴側で凝縮するまたはその他の熱交換媒体により
供給されている。沸騰させようとする流体は、図
示したように配向された管の底部に流入しかつ管
を通つて上方に流れ、先づ、内側フインが取り付
けられた部分を通り、その後強化された核形成沸
騰面部分を通り、そして管の頂部から流出する。
沸騰流体は、液体として沸騰通路に入り、二つの
部分の界面のまわりで沸騰を開始しかつ沸騰通路
から気液混合物として流出する。

本発明の別の構造は、第３図に示すようなろう
付けされたアルミニウム製の沸騰チヤンネルであ
る。チヤンネルの前側仕切板は、チヤンネルの内
面を明示するために、短縮してある。この仕切板
は、後側仕切板と同一のサイズに形成されかつ後
側仕切板と同じ強化された核形成沸騰面を有する
ことになろう。この通路の下側部分は、第２図の
管状沸騰チヤンネルと同様に、高い効率を有する
２次面を含み、この２次面は高い対流熱伝達係数
を促進すると共に、高い圧力勾配を有している。
種々の型式の２次フイン面、例えば、この歯状の
フインを使用することができる。こののこ歯状の
フインは、さらに、任意の局部的な妨害が生じた
場合に液体の流れを再配分する高い横方向に開口
した流れ領域を形成する。これは、空気分離にお
いて酸素を沸騰させる危険な状態を防止する場合
に特に有用である。沸騰通路の上側部分は、開口
しかつフインが取り付けられておらず、かつ沸騰
通路と凝縮通路との間の仕切板において強化され
た核形成沸騰面を有している。本発明の型式のろ
う付けされたリボイラにおいては、熱交換器は、
沸騰および凝縮作用のために交互に使用される一
連のチヤンネルであろう。この構造においては、
沸騰する流れは、沸騰チヤンネルの内側で起こ
り、沸騰のための熱能力は、熱交換器の隣接した
チヤンネル内の凝縮するまたはその他の熱交換媒
体により供給される。沸騰させようとする流体
は、沸騰チヤンネルの底部から流入し、そしてチ
ヤンネルを通して上方に流れ、先づ内側にフイン
が付いた部分を通り、その後強化された核形成沸
騰面部分を通り、そして頂部から流出する。沸騰
通路は、液体として沸騰通路に流入し、二つの部
分の界面のまわりで沸騰を開始し、そして気液混
合物として、沸騰通路から流出する。本発明にお
ける凝縮チヤンネルは、慣用の設計に構成するこ
とができるが、熱伝達効率を最大にするように設
計されることが好ましい。

本発明により提案した沸騰方法は、その利点を
実証するために、特殊に構成されたフレオン−11
熱サイホンリボイラ−凝縮器試験装置について研
究された。この研究の目的は、改良されたプレー
ト・フインろう付けアルミニウムリボイラ−凝縮
器、すなわち、本発明と慣用のプレート・フイン
リボイラ−凝縮器とを直接に比較することであつ
た。この研究のために、実験用温度プロフイルが
慣用のリボイラ−凝縮器および強化されたリボイ
ラ−凝縮器に対して同等の作用状態において測定
された。これらのリボイラ−凝縮器は、同じ総熱
能力および同じ外側液体浴の深さにおいて作用さ
せた。慣用のリボイラ−凝縮器および強化された
リボイラ−凝縮器について得られた結果は、比較
のために、第４ａ図および第４ｂ図にそれぞれ示
してある。第４ａ図および第４ｂ図を比較する
と、本発明により提案した沸騰方法の利点が明瞭
に理解できる。

最初の比較は、リボイラ−凝縮器の頂部におけ
る沸騰流体と凝縮流体との間の総合温度差を考察
することにより行なつた。第４ｂ図に示す強化さ
れたリボイラ−凝縮器は、第４ａ図に示す慣用の
リボイラ−凝縮器よりも実質的に低い温度差を示
している。すなわち、強化されたリボイラ−凝縮
器の場合の温度差は9.8〓であり、慣用のリボイ
ラ−凝縮器の温度差は14.2〓である。この温度差
の差は重要な利点であるけれども、各々の熱交換
器の性能の個々の差を吟味することが肝要であ
る。

両方の実験用熱交換器は、背景として、それら
の垂直方向の高さに沿つた種々の点における局部
的な温度および熱束（heat flux）を正確に測定
できるように特殊に構成された。表面温度を測定
することができかつ金属の熱伝導率および流体通
路に垂直な方向の熱束を決定するための一般的な
熱伝導方程式のコンピユータ解法と共に使用でき
るように沸騰通路と凝縮通路とを分離するため
に、非常に厚い仕切板が使用された。沸騰壁温度
と凝縮壁温度との間の差を第４ａ図および第４ｂ
図に示した。この差は、熱束を直接に表わしてい
る。

同様に、内部流体、すなわち、沸騰流体または
凝縮流体のいずれかと壁部との間の温度差は、流
体の熱伝達係数に逆比例する。それ故に、同一の
熱束を有する位置に対して、内部流体と壁部との
間の温度差は、より小さく、したがつて、強化さ
れたリボイラ−凝縮器（第４ｂ図）に対する沸騰
熱伝達係数は、慣用のリボイラ−凝縮器（第４ａ
図）の沸騰熱伝達係数よりも大きい。

第４ａ図に示した慣用のリボイラ−凝縮器に対
する沸騰する流体温度プロフイルを考察すると、
測定された流体温度と、同一位置に対する圧力測
定から決定された液体の飽和温度との差が示され
ている。測定された流体温度と熱交換器の下側領
域における液体の飽和温度との差は、第４ｂ図に
示した強化されたリボイラ−凝縮器においては起
らない液体の過熱領域を示す。

実証されるべき最も重要な結果は、沸騰領域に
おける高さに対する温度勾配の差である。第４ｂ
図に示した強化されたリボイラ−凝縮器の沸騰温
度勾配は、0.97〓／ftであり、一方第４ａ図に示
した慣用のリボイラ−凝縮器の沸騰温度勾配は、
2.0〓／ftである。この結果は、高さに対する沸
騰温度の変化を減少することによる本発明により
提案した沸騰方法の独特の利点を例示している。
第４ｂ図に示した強化されたリボイラ−凝縮器の
上側領域により得られる減少した温度勾配は、こ
の領域の圧力勾配が低くかつ下側領域におけるの
こ歯状のフインの圧力勾配が増した結果である。
この二つの領域を有する構造の別の利点は、熱交
換器内でより低い高さにおいて沸騰を開始する能
力であり、この利点もまた第４ｂ図に例示してあ
る。

任意の特定の理論に限定することを望んでいな
いが、二領域沸騰プロセスにより、単一領域を有
する熱サイホンリボイラにより得られる性能より
も大きい性能を得る機構については、次のように
説明することができる。

慣用の単一領域を有する熱サイホンリボイラに
おける循環する沸騰液体の流れは、外側の液体浴
の水頭と沸騰通路内の気液混合物の水頭との間の
差により発生せしめられる。この水頭の差により
沸騰通路内の上向きの流れが誘起される。沸騰通
路においては、循環液体の量が発生する蒸気の
量、沸騰回路の流れに対する抵抗、および外側浴
内の液体の水頭により決定される。

慣用のリボイラにおいては、単一型式の伝熱面
のみが存在する。圧力勾配の二つの主成分が相互
に補正しあうので、沸騰回路を通しての圧力勾配
は、比較的に均一である。摩擦圧力勾配は、入口
の単相の沸騰しない領域においては低く、かつ蒸
気の部分が増大するにつれて高さと共に増大す
る。一方、静水頭は入口領域において高さが増大
するにつれて急激に減少し、その後一たん沸騰が
起こり、流体中の蒸気成分が高くなるにつれてゆ
るやかに減少する。

本発明は、沸騰回路内で高さに対する圧力の関
係を変更することにより、リボイラ−凝縮器の効
率を高める作用をする。したがつて、沸騰回路の
下側の沸騰が生じない領域は、摩擦圧力降下が高
くかつ高い対流熱伝達係数を有する２次フイン付
き面を含んでいる。その結果、沸騰回路の圧力を
慣用のリボイラよりも迅速に下降させることがで
き、かつ熱交換器内でより低い温度およびより低
い位置で沸騰を開始することができる。

沸騰通路の上側領域は、摩擦圧力降下が低くか
つ高い性能の核形成沸騰面を有する本質的に開口
したチヤンネルである。したがつて、入口領域か
ら生ずるより低い圧力は、容認することができ、
かつ液体の循環速度を有意に変化させないで外側
の液体プールから得られる液体の総合水頭を依然
として使用している。強化された沸騰面は、沸騰
核形成が遅延せずかつ非常に高い熱伝達係数を維
持することを保証することができる。

単独で単一の伝熱領域として使用される表面
は、第５図に例示したような二領域プロセスの高
さに対する有利な圧力の関係を得ることができな
い。

以上、本発明を好ましい実施例について記載し
たが、これらの実施例は特許請求の範囲に記載の
本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は慣用の単一領域を有するリボイラ−
凝縮器を使用した場合の沸騰チヤンネルの温度お
よび該チヤンネルの高さに沿つた温度差の変化を
プロツトした図、第１ｂ図は慣用の単一領域を有
するリボイラ−凝縮器を使用した場合の沸騰チヤ
ンネルの高さに沿つた圧力の変化をプロツトした
図、第２図は２次面として内側フインを有する第
１領域および強化された核形成沸騰面を有する第
２領域を示す胴管型熱交換器の管の斜視図、第３
図は２次面として内側フインを有する第１領域お
よび強化された核形成沸騰面を有する第２領域を
示すコンパクトなプレート・フインろう付けアル
ミニウム熱交換器の沸騰チヤンネルの分解斜視
図、第４ａ図は慣用の単一領域を有するリボイラ
−凝縮器の沸騰チヤンネルの長さに沿つた温度プ
ロフイルをプロツトした図、第４ｂ図は本発明の
強化された二領域を有するリボイラ−凝縮器の沸
騰チヤンネルの長さに沿つた温度プロ不イルをプ
ロツトした図、第５ａ図は慣用の単一領域を有す
るリボイラ−凝縮器の沸騰チヤンネルの長さに沿
つた圧力勾配をプロツトした図、第５ｂ図は本発
明のリボイラ−凝縮器の沸騰チヤンネルの長さに
沿つた圧力勾配をプロツトした図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流れる液体を気化する単一の熱交換器内で前
   記液体を加熱することにより熱交換器内の流れる
   液体を沸騰させる方法において、(a)前記沸騰する
   流れる液体を高い対流熱伝達特性およびより高い
   圧力降下特性を有する表面を備えた前記熱交換器
   の第１伝熱領域に通し、その後、(b)前記沸騰する
   流れる液体を２次面による熱伝達妨害が僅小であ
   つて強化された核形成沸騰伝熱面およびより低い
   圧力降下特性を有する本質的に開口したチヤンネ
   ルを備えた前記熱交換器の第２伝熱領域に通すこ
   とを含むことを特徴とする熱交換器内の流れる液
   体を沸騰させる方法。 ２ 前記熱交換器が熱サイホン熱交換器であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 前記熱交換器が胴管型熱交換器であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１記に記載の方法。 ４ 前記熱交換器がプレート・フインろう付け熱
   交換器であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。 ５ 前記第１伝熱領域の長さが前記熱交換器の全
   長の10％ないし60％の範囲内であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 前記第１伝熱領域の長さが前記熱交換器の全
   長の20％ないし40％の範囲内であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が接合され
   た高い多孔性を有する多孔性の金属であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が機械的に
   形成された面であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ９ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が相応した
   平板の熱伝達係数の３倍に等しいかまたはそれ以
   上の熱伝達係数を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 １０ 前記第１伝熱面の長さが沸騰する液体をそ
   の飽和温度に完全に予熱するために必要な長さで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 １１ 単一の熱交換器に異なる特性を有する二つ
   の逐次伝熱領域を組み込むことにより構成された
   流れる液体を沸騰させる熱交換器において、(a)高
   い対流熱伝達係数およびより高い圧力降下特性を
   有する面を備えた第１伝熱領域と、(b)２次面によ
   る熱伝達妨害が僅小でありかつ強化された核形成
   沸騰伝熱面およびより低い圧力降下特性を有する
   本質的に開口したチヤンネルを備えた第２伝熱領
   域とを備えたことを特徴とする熱交換器。 １２ 前記熱交換器が熱サイホン熱交換器である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載
   の熱交換器。 １３ 前記熱交換器が胴管型熱交換器であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の熱
   交換器。 １４ 前記熱交換器がプレート・フインろう付け
   熱交換器であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１１項に記載の熱交換器。 １５ 前記第１伝熱領域の長さが前記熱交換器の
   全長の10％ないし60％の範囲内であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載の熱交換
   器。 １６ 前記第１伝熱領域の長さが前記熱交換器の
   全長の20％ないし40％の範囲内であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載の熱交換
   器。 １７ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が接合さ
   れた高い多孔性を有する多孔性の金属であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の熱
   交換器。 １８ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が機械的
   に形成された面であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１１項に記載の熱交換器。 １９ 前記強化された核形成沸騰伝熱面が相応し
   た平板の熱伝達係数の３倍に等しいかまたはそれ
   以上の熱伝達係数を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項に記載の熱交換器。 ２０ 前記第１伝熱領域の長さが沸騰する液体を
   その飽和温度まで完全に予熱するために必要な長
   さであることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項に記載の熱交換器。 ２１ 窒素富有液体または酸素富有液体を加熱し
   て該液体を気化させるために単一の熱交換器を使
   用する空気をその構成成分である酸素成分および
   窒素成分に分離する方法において、(a)前記窒素富
   有液体または酸素富有液体を高い対流熱伝達特性
   およびより高い圧力降下特性を有する表面を備え
   た前記熱交換器の第１伝熱領域に通し、その後、
   (b)前記窒素富有液体または酸素富有液体を２次面
   による熱伝達妨害が僅小でありかつ強化された核
   形成沸騰伝熱面およびより低い圧力降下特性を有
   する本質的に開口したチヤンネルを備えた前記熱
   交換器の第２伝熱領域に通すことを含むことを特
   徴とする空気をその構成成分である酸素成分およ
   び窒素成分に分離する方法。 ２２ 前記熱交換器が熱サイホン熱交換器である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載
   の方法。