JP2001263966A - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents
プレートフィン型熱交換器Info
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池、水素製造装置等の化学プロセス用
途に用いられる蒸発器など、また走行中の振動や傾きが
想定される自動車等の燃料電池に用いられても、熱交換
効率にすぐれ、軽量かつコンパクトな構成からなるプレ
ートフィン型熱交換器の提供。 【解決手段】 直交型のプレートフィン型熱交換器の構
成において、低温流体通路の入口を閉塞するごとくチュ
ーブプレートを配置した流体通路構成の上ヘッダータン
クを配置し、上ヘッダータンクから各低温流体通路への
低温流体の分配量を、高温流体通路の入口側ほど多く
し、さらに低温流体が上側のヘッダータンクより導入さ
れて熱交換して下側のヘッダータンクへ出た後、高温流
体通路の出口側で再度高温流体と熱交換するようにUタ
ーン可能な構成とすることで、蒸発器から燃料改質器へ
の気化ガスに未気化原燃料の同伴がなくなる。
途に用いられる蒸発器など、また走行中の振動や傾きが
想定される自動車等の燃料電池に用いられても、熱交換
効率にすぐれ、軽量かつコンパクトな構成からなるプレ
ートフィン型熱交換器の提供。 【解決手段】 直交型のプレートフィン型熱交換器の構
成において、低温流体通路の入口を閉塞するごとくチュ
ーブプレートを配置した流体通路構成の上ヘッダータン
クを配置し、上ヘッダータンクから各低温流体通路への
低温流体の分配量を、高温流体通路の入口側ほど多く
し、さらに低温流体が上側のヘッダータンクより導入さ
れて熱交換して下側のヘッダータンクへ出た後、高温流
体通路の出口側で再度高温流体と熱交換するようにUタ
ーン可能な構成とすることで、蒸発器から燃料改質器へ
の気化ガスに未気化原燃料の同伴がなくなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池発電装
置、水素製造装置等の化学プロセス用途に使用される熱
交換器に係り、例えば液体である原燃料を燃焼排ガスで
熱交換させて気化させる蒸発器を、小型軽量化して自動
車等の可搬(移動)用途に適用可能にした高効率のプレー
トフィン型熱交換器に関する。
置、水素製造装置等の化学プロセス用途に使用される熱
交換器に係り、例えば液体である原燃料を燃焼排ガスで
熱交換させて気化させる蒸発器を、小型軽量化して自動
車等の可搬(移動)用途に適用可能にした高効率のプレー
トフィン型熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池装置は、アノードに水素、カソ
ードに酸素又は空気を用いるものが開発され、特に廃熱
利用が可能な、電解質にりん酸あるいは溶融炭酸塩を用
いる装置構成が盛んに開発されている。当該燃料には、
天然ガスなどの炭化水素を改質して用いたり、メタノー
ルなどが用いられる。
ードに酸素又は空気を用いるものが開発され、特に廃熱
利用が可能な、電解質にりん酸あるいは溶融炭酸塩を用
いる装置構成が盛んに開発されている。当該燃料には、
天然ガスなどの炭化水素を改質して用いたり、メタノー
ルなどが用いられる。
【0003】この燃料処理系には、例えば天然ガスを別途製
造する蒸気と熱で改質して水素化したり、メタノールと
水を蒸発させて用いる構成などがある。かかる改質や蒸
発にはいずれも熱交換器が重要になり、燃料電池の発電
効率の要になっている。
造する蒸気と熱で改質して水素化したり、メタノールと
水を蒸発させて用いる構成などがある。かかる改質や蒸
発にはいずれも熱交換器が重要になり、燃料電池の発電
効率の要になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高温排ガス等の廃熱を
利用する燃料電池、水素製造装置等の化学プロセス用途
において、上記の蒸発器などには、未気化のままの液が
蒸発器より出て次段の改質器の触媒層へと供給される
と、この部分で気化熱が奪われ、温度低下を招くために
改質反応が有効に行われないため、全量が気化できるよ
うに特に熱交換効率の向上が強く求められる。
利用する燃料電池、水素製造装置等の化学プロセス用途
において、上記の蒸発器などには、未気化のままの液が
蒸発器より出て次段の改質器の触媒層へと供給される
と、この部分で気化熱が奪われ、温度低下を招くために
改質反応が有効に行われないため、全量が気化できるよ
うに特に熱交換効率の向上が強く求められる。
【0005】一方、軽量でコンパクトさが要求され、また、
自動車等ほか可搬(移動)用途に用いられる燃料電池にお
いて、上記の改質や蒸発に使用される熱交換器は、走行
中の振動や傾斜があっても、作動流体が間断なくかつ効
率よく流下して熱交換効率を向上させることが要求され
る。
自動車等ほか可搬(移動)用途に用いられる燃料電池にお
いて、上記の改質や蒸発に使用される熱交換器は、走行
中の振動や傾斜があっても、作動流体が間断なくかつ効
率よく流下して熱交換効率を向上させることが要求され
る。
【0006】この発明は、燃料電池、水素製造装置等の化学
プロセス用途に用いられる蒸発器など、また走行中の振
動や傾きが想定される自動車等の燃料電池に用いられて
も、熱交換効率にすぐれ、軽量かつコンパクトな構成か
らなるプレートフィン型熱交換器の提供を目的としてい
る。
プロセス用途に用いられる蒸発器など、また走行中の振
動や傾きが想定される自動車等の燃料電池に用いられて
も、熱交換効率にすぐれ、軽量かつコンパクトな構成か
らなるプレートフィン型熱交換器の提供を目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、例えば燃料
電池用の燃料蒸発器を、軽量かつコンパクトな構成で、
自動車等の振動や傾きでも作動流体が間断なくかつ効率
よく流下する構成を目的種々検討した結果、直交型のプ
レートフィン型熱交換器の構成において、低温流体通路
の入口を閉塞するごとくチューブプレートを配置した流
体通路構成の上ヘッダータンクを配置し、上ヘッダータ
ンクから各低温流体通路への低温流体の分配量を、高温
流体通路の入口側ほど多くする構成によって、目的が達
成できることを知見した。
電池用の燃料蒸発器を、軽量かつコンパクトな構成で、
自動車等の振動や傾きでも作動流体が間断なくかつ効率
よく流下する構成を目的種々検討した結果、直交型のプ
レートフィン型熱交換器の構成において、低温流体通路
の入口を閉塞するごとくチューブプレートを配置した流
体通路構成の上ヘッダータンクを配置し、上ヘッダータ
ンクから各低温流体通路への低温流体の分配量を、高温
流体通路の入口側ほど多くする構成によって、目的が達
成できることを知見した。
【0008】この発明は、高温流体通路の流下方向に直交す
る方向に低温流体通路を配置して熱交換部を形成し、高
温流体通路を挟みその流下方向に低温流体用の上下ヘッ
ダータンクを配置した熱交換器において、上ヘッダータ
ンクの流体導入口が低温流体通路との隔壁に分配用小孔
又はスリットを有する加圧室からなり、タンクから各低
温流体通路への低温流体の分配量を、高温流体通路の入
口側ほど多くしたプレートフィン型熱交換器である。
る方向に低温流体通路を配置して熱交換部を形成し、高
温流体通路を挟みその流下方向に低温流体用の上下ヘッ
ダータンクを配置した熱交換器において、上ヘッダータ
ンクの流体導入口が低温流体通路との隔壁に分配用小孔
又はスリットを有する加圧室からなり、タンクから各低
温流体通路への低温流体の分配量を、高温流体通路の入
口側ほど多くしたプレートフィン型熱交換器である。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明は、直交流型のプレート
フィン型熱交換器を対象とするが、低温流体導入口を1
次分配と2次分配の2室に分割し、その分割用の隔壁に分
配用小孔を設け、導入口から各低温流体通路への低温流
体の分配量を、高温流体通路の入口側ほど多くできれ
ば、熱交換器はいずれの構成であっても採用できる。
フィン型熱交換器を対象とするが、低温流体導入口を1
次分配と2次分配の2室に分割し、その分割用の隔壁に分
配用小孔を設け、導入口から各低温流体通路への低温流
体の分配量を、高温流体通路の入口側ほど多くできれ
ば、熱交換器はいずれの構成であっても採用できる。
【0010】特に、小型軽量化と熱交換効率の向上を目的と
した場合、直交流型の熱交換部において、低温流体が上
側のヘッダータンクより導入されて熱交換して下側のヘ
ッダータンクへ出た後、高温流体通路の出口側で再度高
温流体と熱交換するようにUターン可能な構成とするこ
とで、さらに熱交換効率が向上する。
した場合、直交流型の熱交換部において、低温流体が上
側のヘッダータンクより導入されて熱交換して下側のヘ
ッダータンクへ出た後、高温流体通路の出口側で再度高
温流体と熱交換するようにUターン可能な構成とするこ
とで、さらに熱交換効率が向上する。
【0011】この発明の好ましい構成を図面に基づいて詳述
する。図1A,B及び図2Aに蒸発器の概略構造を示すごと
く、図の左右方向に高温流体通路が配置され、高温流体
Hの流下方向に直交する上下方向に低温流体通路が配置
され、図2Bに示すごとく、ここでは高温流体通路と低温
流体通路が交互に積層配置されて熱交換部1が形成され
ている。
する。図1A,B及び図2Aに蒸発器の概略構造を示すごと
く、図の左右方向に高温流体通路が配置され、高温流体
Hの流下方向に直交する上下方向に低温流体通路が配置
され、図2Bに示すごとく、ここでは高温流体通路と低温
流体通路が交互に積層配置されて熱交換部1が形成され
ている。
【0012】図1で熱交換部1の左側に高温流体H用の入口ヘ
ッダータンク2が設けられ、熱交換部1の右側に高温流体
H用の出口ヘッダータンク3が設けられ、さらに、熱交換
部1の上側には高温流体流路の流下方向に低温流体L用の
上ヘッダータンク4が配され、同下側には低温流体L用の
下ヘッダータンク5が配設されている。
ッダータンク2が設けられ、熱交換部1の右側に高温流体
H用の出口ヘッダータンク3が設けられ、さらに、熱交換
部1の上側には高温流体流路の流下方向に低温流体L用の
上ヘッダータンク4が配され、同下側には低温流体L用の
下ヘッダータンク5が配設されている。
【0013】上ヘッダータンク4と熱交換部1には、それらを
高温流体の流下方向に分割するため、低温流体の流下方
向に配置される隔壁6を有している。高温流体Hの流下方
向にみて、上ヘッダータンク4の隔壁6より下流側が低温
流体の導入部4aであり、隔壁6より上流側が低温流体の
導出部4bである。
高温流体の流下方向に分割するため、低温流体の流下方
向に配置される隔壁6を有している。高温流体Hの流下方
向にみて、上ヘッダータンク4の隔壁6より下流側が低温
流体の導入部4aであり、隔壁6より上流側が低温流体の
導出部4bである。
【0014】高温流体Hの流下方向にみて、熱交換部1の隔壁
6より下流側が低温流体Lを昇温して蒸発させるための蒸
発部1aとなり、隔壁6より上流側が低温流体を再度加熱
するスーパーヒート部1bを構成する。下ヘッダータンク
5は低温流体の折り返し用ヘッダータンクとして機能
し、高温流体に対して向流となり、また蒸発部1aとスー
パーヒート部1bの両者を接続するマニホールドを構成し
ている。
6より下流側が低温流体Lを昇温して蒸発させるための蒸
発部1aとなり、隔壁6より上流側が低温流体を再度加熱
するスーパーヒート部1bを構成する。下ヘッダータンク
5は低温流体の折り返し用ヘッダータンクとして機能
し、高温流体に対して向流となり、また蒸発部1aとスー
パーヒート部1bの両者を接続するマニホールドを構成し
ている。
【0015】熱交換部1の高温流体の流下方向にみる隔壁6の
位置は、伝熱面積の比率で決定することが好ましい。熱
交換部1の蒸発部1aの伝熱面積をA、スーパーヒート部1b
のBとした場合、A/(A+B)が0.9以上であることが望まし
い。
位置は、伝熱面積の比率で決定することが好ましい。熱
交換部1の蒸発部1aの伝熱面積をA、スーパーヒート部1b
のBとした場合、A/(A+B)が0.9以上であることが望まし
い。
【0016】これは、スーパーヒート部1bの伝熱面積を適度
に少なくして受熱量を制限し、出口側の温度が過度に上
昇することを防ぐとともに、スーパーヒート部1bを上昇
する低温流体の流速を速くして、下ヘッダータンク5内
の未気化の原燃料を導出部4bへと同伴してスーパーヒー
ト部1bで蒸発気化させることが目的である。発明者等
は、この目的を達成する伝熱面積比は、A/(A+B)≦0.9
であることを確認した。
に少なくして受熱量を制限し、出口側の温度が過度に上
昇することを防ぐとともに、スーパーヒート部1bを上昇
する低温流体の流速を速くして、下ヘッダータンク5内
の未気化の原燃料を導出部4bへと同伴してスーパーヒー
ト部1bで蒸発気化させることが目的である。発明者等
は、この目的を達成する伝熱面積比は、A/(A+B)≦0.9
であることを確認した。
【0017】図3に示すごとく、上ヘッダータンク4は、チュ
ーブプレート9とサイドバーで囲まれる通路構成からな
り、また隔壁6により区分された導入部4aは、本来、低
温流体通路端部がタンク4内に望むことになるが、ここ
では低温流体通路を閉塞するようにチューブプレート9
が配置された加圧室からなり、チューブプレート9には
分配用小孔8が適宜穿孔されている。一方、高温流体の
流下方向に見て隔壁6より上流側の低温流体の導出部4b
には、低温流体通路端部がタンク内に望む構成である。
ーブプレート9とサイドバーで囲まれる通路構成からな
り、また隔壁6により区分された導入部4aは、本来、低
温流体通路端部がタンク4内に望むことになるが、ここ
では低温流体通路を閉塞するようにチューブプレート9
が配置された加圧室からなり、チューブプレート9には
分配用小孔8が適宜穿孔されている。一方、高温流体の
流下方向に見て隔壁6より上流側の低温流体の導出部4b
には、低温流体通路端部がタンク内に望む構成である。
【0018】導入部4aの低温流体通路との隔壁であるチュー
ブプレート9に設けられた分配用小孔8は、図3Bに示すご
とく、分配用小孔8は、導入部4aの高温流体の上流側に
多く、下流側に少なく設けてある。すなわち、導入部4a
はここでは隔壁6側より低温流体を導入して、各低温流
体通路への低温流体の分配量を、高温流体通路の入口側
ほど多く、下流側に少なく流れるように分配される。よ
って、熱交換部1の高温流体の入口ヘッダータンク2側で
多くの低温流体が十分加熱され、高温流体の下流側で加
熱が不十分とならないようにすることができる。
ブプレート9に設けられた分配用小孔8は、図3Bに示すご
とく、分配用小孔8は、導入部4aの高温流体の上流側に
多く、下流側に少なく設けてある。すなわち、導入部4a
はここでは隔壁6側より低温流体を導入して、各低温流
体通路への低温流体の分配量を、高温流体通路の入口側
ほど多く、下流側に少なく流れるように分配される。よ
って、熱交換部1の高温流体の入口ヘッダータンク2側で
多くの低温流体が十分加熱され、高温流体の下流側で加
熱が不十分とならないようにすることができる。
【0019】チューブプレートとサイドバーで囲まれる通路
構成からなる上ヘッダータンク4の導入部4aにおいて、
分配用小孔8は、高温流体通路側の熱負荷に応じて孔径
と孔数を変えることができ、また小孔に代えて分配用ス
リットとして、その開口寸法及び/又はスリット数を適
宜選定することができる。
構成からなる上ヘッダータンク4の導入部4aにおいて、
分配用小孔8は、高温流体通路側の熱負荷に応じて孔径
と孔数を変えることができ、また小孔に代えて分配用ス
リットとして、その開口寸法及び/又はスリット数を適
宜選定することができる。
【0020】また図2Bに示すごとく、下ヘッダータンク5の
高さは、同タンク内を通過する流体速度を速めるために
相対的に低い方が望ましく、高さhは20mm以下が好まし
く、さらには10mm以下であることが好ましい。
高さは、同タンク内を通過する流体速度を速めるために
相対的に低い方が望ましく、高さhは20mm以下が好まし
く、さらには10mm以下であることが好ましい。
【0021】この発明において、下ヘッダータンク5内の空
間には、上側の熱交換部からの伝熱体を充填あるいは挿
入することによって、蒸発気化を促進させることが望ま
しい。例えば、図2Bに示すごとく、この伝熱体が低温流
体通路内のコルゲートフィンである場合、このコルゲー
トフィンによって、上部熱交換部1からの熱がここに滞
留する未気化の原燃料に伝わり、蒸発気化を促進させる
ことができる。
間には、上側の熱交換部からの伝熱体を充填あるいは挿
入することによって、蒸発気化を促進させることが望ま
しい。例えば、図2Bに示すごとく、この伝熱体が低温流
体通路内のコルゲートフィンである場合、このコルゲー
トフィンによって、上部熱交換部1からの熱がここに滞
留する未気化の原燃料に伝わり、蒸発気化を促進させる
ことができる。
【0022】また、下ヘッダータンク5内の空間に、熱交換
部1の高温流体通路と低温流体通路間のチューブプレー
トが突出するように構成すると、このチューブプレート
によって、上部熱交換部からの熱がここに滞留する未気
化の原燃料に伝わり、蒸発気化を促進させることが可能
になる。
部1の高温流体通路と低温流体通路間のチューブプレー
トが突出するように構成すると、このチューブプレート
によって、上部熱交換部からの熱がここに滞留する未気
化の原燃料に伝わり、蒸発気化を促進させることが可能
になる。
【0023】上記構成によって、上ヘッダータンク4に低温
流体として導入される、例えば原燃料であるメタノール
と水蒸気改質用の水は、導入部4aの分配用小孔8によっ
て導入部4aの高温流体の上流側に多く、下流側に少なく
流れるように分配され、蒸発部1aで蒸発気化した後に下
ヘッダータンク5を通ってスーパーヒート部1bに入って
再度加熱される。
流体として導入される、例えば原燃料であるメタノール
と水蒸気改質用の水は、導入部4aの分配用小孔8によっ
て導入部4aの高温流体の上流側に多く、下流側に少なく
流れるように分配され、蒸発部1aで蒸発気化した後に下
ヘッダータンク5を通ってスーパーヒート部1bに入って
再度加熱される。
【0024】また、蒸発部1aを通って下ヘッダータンク5に
入った未気化の原燃料は、気化したメタノールと水の混
合ガスに押されたり、もしくは上部熱交換部1からの伝
熱を受けて蒸発し、スーパーヒート部1bへと入り、上ヘ
ッダータンク4の導出部4bからは完全に蒸発気化したメ
タノールと水の混合ガスが出て、次段の改質器へと供給
されるようになる。
入った未気化の原燃料は、気化したメタノールと水の混
合ガスに押されたり、もしくは上部熱交換部1からの伝
熱を受けて蒸発し、スーパーヒート部1bへと入り、上ヘ
ッダータンク4の導出部4bからは完全に蒸発気化したメ
タノールと水の混合ガスが出て、次段の改質器へと供給
されるようになる。
【0025】
【実施例】実施例1 図1、図2に示す構成において、熱交換部の寸法を100mm
×100mm、長さ500mm、分割用隔壁の位置がおよそ熱交換
部の上流側から85mm近傍に位置するように、上ヘッダー
タンク高さが20mm、また下ヘッダータンク高さが8mmと
なるように各部寸法を決定し、チューブプレート、コル
ゲートフィンなどの全ての材料にステンレス鋼を用い
て、ろう付けにて蒸発器を作成した。
×100mm、長さ500mm、分割用隔壁の位置がおよそ熱交換
部の上流側から85mm近傍に位置するように、上ヘッダー
タンク高さが20mm、また下ヘッダータンク高さが8mmと
なるように各部寸法を決定し、チューブプレート、コル
ゲートフィンなどの全ての材料にステンレス鋼を用い
て、ろう付けにて蒸発器を作成した。
【0026】比較例1 図1、図2に示す構成において、熱交換部は比較例1と同
様寸法となるように、又、上下に配置する入口ヘッダー
タンクと出口ヘッダータンクをともに35mm高さに設定
し、また分割用隔壁並びに上ヘッダータンクに加圧型の
導入部を設けることなく、全てにステンレス鋼を用いて
同様に蒸発器を作成した。
様寸法となるように、又、上下に配置する入口ヘッダー
タンクと出口ヘッダータンクをともに35mm高さに設定
し、また分割用隔壁並びに上ヘッダータンクに加圧型の
導入部を設けることなく、全てにステンレス鋼を用いて
同様に蒸発器を作成した。
【0027】比較例2 図1、図2に示す構成において、熱交換部は実施例1と同
様寸法となるように、又、分割用隔壁の位置がおよそ熱
交換部の上流側から85mm近傍に位置するように、上下に
配置する入口ヘッダータンクと出口ヘッダータンクをと
もに35mm高さに設定し、また上ヘッダータンクに加圧型
の導入部を設けることなく、全てにステンレス鋼を用い
て同様に蒸発器を作成した。
様寸法となるように、又、分割用隔壁の位置がおよそ熱
交換部の上流側から85mm近傍に位置するように、上下に
配置する入口ヘッダータンクと出口ヘッダータンクをと
もに35mm高さに設定し、また上ヘッダータンクに加圧型
の導入部を設けることなく、全てにステンレス鋼を用い
て同様に蒸発器を作成した。
【0028】この発明の蒸発器と、比較例構成の蒸発器とを
用いて、高温流体として約600℃の燃焼ガスを流し、低
温流体としてメタノールと水を導入して、これを昇温、
蒸発させて当該蒸発器を出たところで温度を測定した。
用いて、高温流体として約600℃の燃焼ガスを流し、低
温流体としてメタノールと水を導入して、これを昇温、
蒸発させて当該蒸発器を出たところで温度を測定した。
【0029】比較例1の構成では、気化したメタノールと水
の混合ガス温度が185℃であり、少し液分を含んでい
た。比較例1の構成では、気化したメタノールと水の混
合ガス温度が190℃であり、若干液分を含んでいた。こ
れに対してこの発明の蒸発器では、導出温度が195℃で
全量気化されて未気化分はなかった。
の混合ガス温度が185℃であり、少し液分を含んでい
た。比較例1の構成では、気化したメタノールと水の混
合ガス温度が190℃であり、若干液分を含んでいた。こ
れに対してこの発明の蒸発器では、導出温度が195℃で
全量気化されて未気化分はなかった。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、熱交換部を低温流体
の蒸発部とスーパーヒート部に分け、下ヘッダータンク
を両部を接続するマニホールドとすることで、低温流体
が2度高温流体と熱交換できる構成となし、さらに熱交
換部におけるこの蒸発部とスーパーヒート部の伝熱面積
比率を最適化したり、スーパーヒート部での流速を速め
るほか、下ヘッダータンクへの熱交換部からの伝熱を良
好にする構成によって、熱交換効率の向上を図ることが
可能で、かつ熱交換器の小型化を達成できる。
の蒸発部とスーパーヒート部に分け、下ヘッダータンク
を両部を接続するマニホールドとすることで、低温流体
が2度高温流体と熱交換できる構成となし、さらに熱交
換部におけるこの蒸発部とスーパーヒート部の伝熱面積
比率を最適化したり、スーパーヒート部での流速を速め
るほか、下ヘッダータンクへの熱交換部からの伝熱を良
好にする構成によって、熱交換効率の向上を図ることが
可能で、かつ熱交換器の小型化を達成できる。
【0031】従って、燃料電池装置の蒸発器にこの発明を適
用した場合、原燃料であるメタノールと水蒸気改質用の
水は、蒸発部で蒸発気化した後に下ヘッダータンクを通
ってスーパーヒート部に入って過熱され、一方、蒸発部
を通って下ヘッダータンクに入った未気化の原燃料は、
気化したメタノールと水の混合ガスの流速でスーパーヒ
ート部へ導かれたり、もしくは上部熱交換部からの伝熱
を受けて蒸発し、スーパーヒート部へと入り、出口から
は完全に蒸発気化したメタノールと水の混合ガスが出て
改質器へと供給されるようになる。
用した場合、原燃料であるメタノールと水蒸気改質用の
水は、蒸発部で蒸発気化した後に下ヘッダータンクを通
ってスーパーヒート部に入って過熱され、一方、蒸発部
を通って下ヘッダータンクに入った未気化の原燃料は、
気化したメタノールと水の混合ガスの流速でスーパーヒ
ート部へ導かれたり、もしくは上部熱交換部からの伝熱
を受けて蒸発し、スーパーヒート部へと入り、出口から
は完全に蒸発気化したメタノールと水の混合ガスが出て
改質器へと供給されるようになる。
【0032】すなわち、燃料電池装置において、蒸発器から
燃料改質器への気化ガスに未気化原燃料の同伴がなくな
り、触媒層温度が未気化原燃料の気化熱によって低下す
るという従来の問題点がなくなり、改質反応が全触媒層
において有効に安定して行われるという効果が得られ
る。図1、図2に示す構成において、熱交換部は実施例1
と同様寸法となるように、又、上下に配置する入口ヘッ
ダータンクと出口ヘッダータンクをともに25mm高さに設
定して全てにステンレス鋼を用いて同様に蒸発器を作成
した。
燃料改質器への気化ガスに未気化原燃料の同伴がなくな
り、触媒層温度が未気化原燃料の気化熱によって低下す
るという従来の問題点がなくなり、改質反応が全触媒層
において有効に安定して行われるという効果が得られ
る。図1、図2に示す構成において、熱交換部は実施例1
と同様寸法となるように、又、上下に配置する入口ヘッ
ダータンクと出口ヘッダータンクをともに25mm高さに設
定して全てにステンレス鋼を用いて同様に蒸発器を作成
した。
【図1】この発明によるプレートフィン型熱交換器の構
成例を示す説明図であり、Aは上面説明図、Bは正面説明
図である。
成例を示す説明図であり、Aは上面説明図、Bは正面説明
図である。
【図2】Aは図1のレートフィン型熱交換器の側面説明
図、Bは図1BのC-C線における断面説明図である。
図、Bは図1BのC-C線における断面説明図である。
【図3】Aはこの発明による上ヘッダータンクの全体説明
図であり、Bはチューブプレートの説明図である。
図であり、Bはチューブプレートの説明図である。
1 熱交換部 1a 蒸発部 1b スーパーヒート部 2 入口ヘッダータンク 3 出口ヘッダータンク 4 上ヘッダータンク 4a 導入部 4b 導出部 5 下ヘッダータンク 6 隔壁 7 分配通路 8 分配用小孔 9 チューブプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 克雄 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 (72)発明者 大賀 俊輔 千葉県市原市八幡海岸通り７番地 富士電 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L065 DA12 3L103 AA05 BB19 BB26 CC18 DD15 DD17 DD54 DD55
Claims (4)
- 【請求項1】 高温流体通路の流下方向に直交する方向
に低温流体通路を配置して熱交換部を形成し、高温流体
通路を挟みその流下方向に低温流体用の上下ヘッダータ
ンクを配置した熱交換器において、上ヘッダータンクの
流体導入口が低温流体通路との隔壁に分配用小孔又はス
リットを有する加圧室からなり、タンクから各低温流体
通路への低温流体の分配量を、高温流体通路の入口側ほ
ど多くしたプレートフィン型熱交換器。 - 【請求項2】 上ヘッダータンクがチューブプレートと
サイドバーで囲まれる通路構成からなり、分配用小孔又
はスリットが低温流体通路を閉塞するチューブプレート
に設けられた請求項1に記載のプレートフィン型熱交換
器。 - 【請求項3】 分配用小孔が高温流体通路側の熱負荷に
応じて孔径と孔数を変えて配置される請求項2に記載の
プレートフィン型熱交換器。 - 【請求項4】 熱交換器が、上ヘッダータンクと低温流
体通路を各々低温流体の流下方向に配置する隔壁で分割
され、上ヘッダータンク(導入口)から導入された低温流
体を下ヘッダータンクを通過させて再度高温流体と熱交
換後に上ヘッダータンク(導出口)より導出可能に構成さ
れた請求項1に記載のプレートフィン型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077908A JP2001263966A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000077908A JP2001263966A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001263966A true JP2001263966A (ja) | 2001-09-26 |
Family
ID=18595392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000077908A Pending JP2001263966A (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001263966A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103453788A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 南京威安新材料科技有限公司 | 一种气体板式换热器 |
-
2000
- 2000-03-21 JP JP2000077908A patent/JP2001263966A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103453788A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 南京威安新材料科技有限公司 | 一种气体板式换热器 |
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