JP2001263968A - 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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- 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
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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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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学プロセス用途において、液体原燃料を蒸
発させるための熱交換器の熱交換効率の向上とともに、
熱交換器自体を小型化できる新規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】 直交流型のプレートフィン型熱交換部に
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、熱交換効率の向上が可能。
発させるための熱交換器の熱交換効率の向上とともに、
熱交換器自体を小型化できる新規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】 直交流型のプレートフィン型熱交換部に
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、熱交換効率の向上が可能。
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】燃料電池は、燃料の有する化学エネルギ
ーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由することな
く直接電気エネルギーに変換する装置であり、高いエネ
ルギー効率が実現可能である。
ーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由することな
く直接電気エネルギーに変換する装置であり、高いエネ
ルギー効率が実現可能である。
【0003】良く知られた燃料電池の形態としては、電解質
層を挟んで一対の電極を配置し、一方の電極(アノード
側)に水素を含有する燃料ガスを供給するとともに、他
方の電極(カソード側)に酸素を含有する酸化ガスを供給
するものであり、両極間で起きる電気化学反応を利用し
て起電力を得る。
層を挟んで一対の電極を配置し、一方の電極(アノード
側)に水素を含有する燃料ガスを供給するとともに、他
方の電極(カソード側)に酸素を含有する酸化ガスを供給
するものであり、両極間で起きる電気化学反応を利用し
て起電力を得る。
【0004】以下に、燃料電池で起きる電気化学反応を表す
反応式を示す。(1)はアノード側における反応、(2)はカ
ソード側における反応を表し、燃料電池全体では(3)式
に表す反応が進行する。 H2 → 2H++2e- ……(1) 1/2O2+2H++2e- → H2O ……(2) H2+1/2O2 → H2O ……(3)
反応式を示す。(1)はアノード側における反応、(2)はカ
ソード側における反応を表し、燃料電池全体では(3)式
に表す反応が進行する。 H2 → 2H++2e- ……(1) 1/2O2+2H++2e- → H2O ……(2) H2+1/2O2 → H2O ……(3)
【0005】燃料電池発電装置は、使用する電解質の種類に
より分類されるが、これらの燃料電池の中で固体高分子
型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭素塩型燃料電池
等では、その電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸
化ガスや炭素ガスを使用することが可能である。
より分類されるが、これらの燃料電池の中で固体高分子
型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭素塩型燃料電池
等では、その電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸
化ガスや炭素ガスを使用することが可能である。
【0006】そこで通常これらの燃料電池では、空気を酸化
ガスとして用い、メタノールや天然ガス等の炭化水素系
の原燃料を水蒸気改質して生成した水素を含むガスを燃
料ガスとして用いている。
ガスとして用い、メタノールや天然ガス等の炭化水素系
の原燃料を水蒸気改質して生成した水素を含むガスを燃
料ガスとして用いている。
【0007】そのため、このような燃料電池を備える燃料電
池システムには改質器が設けられており、この改質器に
おいて、原燃料の改質を行い燃料ガスを生成している。
また、原燃料がメタノール等の液体である場合には、改
質器の上流側に原燃料を蒸発気化させるための蒸発器が
必要となる。
池システムには改質器が設けられており、この改質器に
おいて、原燃料の改質を行い燃料ガスを生成している。
また、原燃料がメタノール等の液体である場合には、改
質器の上流側に原燃料を蒸発気化させるための蒸発器が
必要となる。
【0008】原燃料であるメタノールは水蒸気改質用の水と
一定の割合で混合した状態で蒸発器へと供給され、ここ
でガス化させたものが燃料改質器へと供給される。この
蒸発器の加熱側のエネルギー源には、一般に燃料電池の
アノード側出口から出る未反応ガス(排水素)を排水素燃
焼器で燃焼させて得た燃焼ガスを用いている。
一定の割合で混合した状態で蒸発器へと供給され、ここ
でガス化させたものが燃料改質器へと供給される。この
蒸発器の加熱側のエネルギー源には、一般に燃料電池の
アノード側出口から出る未反応ガス(排水素)を排水素燃
焼器で燃焼させて得た燃焼ガスを用いている。
【0009】図5に従来の蒸発器の概略構造図を示すごと
く、プレートフィン型熱交換器の構成からなり、図の左
右方向に高温流体通路が配置され、高温流体に直交する
方向に低温流体通路が配置され、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。
く、プレートフィン型熱交換器の構成からなり、図の左
右方向に高温流体通路が配置され、高温流体に直交する
方向に低温流体通路が配置され、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。
【0010】図で熱交換部1の右側に高温流体用の入口ヘッ
ダータンク2が設けられ、熱交換部1の左側に高温流体用
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用の入口
ヘッダータンク4が配され、同下側には低温流体用の出
口ヘッダータンク5が配設されている。
ダータンク2が設けられ、熱交換部1の左側に高温流体用
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用の入口
ヘッダータンク4が配され、同下側には低温流体用の出
口ヘッダータンク5が配設されている。
【0011】図5の構成において、高温流体流路に燃焼ガス
を導入通過させる間に、上側の低温流体用の入口ヘッダ
ータンク4より原燃料であるメタノールと水蒸気改質用
の水を供給し、下側の低温流体用の出口ヘッダータンク
5より蒸発気化した原燃料と水の混合ガスを取り出すこ
とができる。
を導入通過させる間に、上側の低温流体用の入口ヘッダ
ータンク4より原燃料であるメタノールと水蒸気改質用
の水を供給し、下側の低温流体用の出口ヘッダータンク
5より蒸発気化した原燃料と水の混合ガスを取り出すこ
とができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】燃料改質器は、通常、
粒状触媒を充填した容器であって、この触媒層において
有効に改質反応を行わせるためには、原燃料であるメタ
ノールと水蒸気改質用の水を完全に気化した状態で改質
器へと供給される必要がある。
粒状触媒を充填した容器であって、この触媒層において
有効に改質反応を行わせるためには、原燃料であるメタ
ノールと水蒸気改質用の水を完全に気化した状態で改質
器へと供給される必要がある。
【0013】図5のプレートフィン型熱交換器において、入
口ヘッダータンク4より供給される原燃料と水の一部
が、熱交換部1のプレートフィンのエレメント上で蒸発
できずに下側のヘッダータンク5に抜け、メタノールと
水が一部未気化の状態で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ことになる。
口ヘッダータンク4より供給される原燃料と水の一部
が、熱交換部1のプレートフィンのエレメント上で蒸発
できずに下側のヘッダータンク5に抜け、メタノールと
水が一部未気化の状態で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ことになる。
【0014】また、上記の気化が不十分である問題を解決す
るために十分な伝熱面積を確保しようとすると、熱交換
部1の大型化を招き、プレートフィン型熱交換器の特徴
であるコンパクト化を阻害するという問題が生じる。
るために十分な伝熱面積を確保しようとすると、熱交換
部1の大型化を招き、プレートフィン型熱交換器の特徴
であるコンパクト化を阻害するという問題が生じる。
【0015】この発明は、前述の化学プロセス用途におい
て、液体原燃料を蒸発させるための熱交換器の熱交換効
率の向上とともに、熱交換器自体を小型化できる新規な
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。
て、液体原燃料を蒸発させるための熱交換器の熱交換効
率の向上とともに、熱交換器自体を小型化できる新規な
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。
【0016】
【課題を解決するための手段】発明者らは、小型軽量化
と熱交換効率の向上を目的に蒸発器の構成について種々
検討した結果、前述の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、熱交換効率の向上が可能であることを
知見した。
と熱交換効率の向上を目的に蒸発器の構成について種々
検討した結果、前述の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、熱交換効率の向上が可能であることを
知見した。
【0017】また発明者らは、上側ヘッダータンクと低温流
体通路との高温流体の流下方向における分割位置につい
て種々検討した結果、熱交換部の全熱交換面積の90%以
上が導入側で、残り10%以下が導出側のUターン部となる
ように分割位置を設定することで、高効率かつ小型化を
達成できることを知見した。
体通路との高温流体の流下方向における分割位置につい
て種々検討した結果、熱交換部の全熱交換面積の90%以
上が導入側で、残り10%以下が導出側のUターン部となる
ように分割位置を設定することで、高効率かつ小型化を
達成できることを知見した。
【0018】さらに発明者らは、下側ヘッダータンク高さを
低くして流速を上げたり、下側ヘッダータンク内に低温
流体通路のコルゲートフィンやチューブプレートを侵入
配置して伝熱を促進することにより、さらに高効率かつ
小型化を達成できることを知見し、この発明を完成し
た。
低くして流速を上げたり、下側ヘッダータンク内に低温
流体通路のコルゲートフィンやチューブプレートを侵入
配置して伝熱を促進することにより、さらに高効率かつ
小型化を達成できることを知見し、この発明を完成し
た。
【0019】すなわち、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、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
分割し、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)より導出可能にした
ことを特徴とするプレートフィン型熱交換器である。
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、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
分割し、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)より導出可能にした
ことを特徴とするプレートフィン型熱交換器である。
【0020】
【発明の実施の形態】この発明の好ましい構成を図面に
基づいて詳述する。図1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
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、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。
基づいて詳述する。図1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
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、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。
【0021】図で熱交換部1の右側に高温流体用の入口ヘッ
ダータンク2が設けられ、熱交換部1の左側に高温流体用
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用の上ヘ
ッダータンク10が配され、同下側には低温流体用の下ヘ
ッダータンク11が配設されている。
ダータンク2が設けられ、熱交換部1の左側に高温流体用
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用の上ヘ
ッダータンク10が配され、同下側には低温流体用の下ヘ
ッダータンク11が配設されている。
【0022】上ヘッダータンク10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12を有している。高温流体の流下
方向にみて、上ヘッダータンク10の隔壁12より上流側が
低温流体の導入部10aであり、隔壁12より下流側が低温
流体の導出部10bである。
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12を有している。高温流体の流下
方向にみて、上ヘッダータンク10の隔壁12より上流側が
低温流体の導入部10aであり、隔壁12より下流側が低温
流体の導出部10bである。
【0023】高温流体の流下方向にみて、熱交換部1の隔壁1
2より上流側が低温流体を昇温して蒸発させるための蒸
発部1aとなり、隔壁12より下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
11は低温流体の折り返し用ヘッダータンクとして機能
し、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。
2より上流側が低温流体を昇温して蒸発させるための蒸
発部1aとなり、隔壁12より下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
11は低温流体の折り返し用ヘッダータンクとして機能
し、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。
【0024】熱交換部1の高温流体の流下方向にみる隔壁12
の位置は、伝熱面積の比率で決定することが好ましい。
図2に示すごとく、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。図2では伝熱面積A,Bを伝熱部
の大きさのように模式的に示してあるが、実際には各通
路内に配置するフィンのピッチや形状などによって決ま
る伝熱面積であり、その比率で分割するための隔壁12の
位置が決定される。
の位置は、伝熱面積の比率で決定することが好ましい。
図2に示すごとく、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。図2では伝熱面積A,Bを伝熱部
の大きさのように模式的に示してあるが、実際には各通
路内に配置するフィンのピッチや形状などによって決ま
る伝熱面積であり、その比率で分割するための隔壁12の
位置が決定される。
【0025】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11内
の未気化の原燃料を導出部10b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、この条件を満たすためには、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11内
の未気化の原燃料を導出部10b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、この条件を満たすためには、A/(A+B)≦0.9 である
ことを確認した。
【0026】また図2に示すごとく、下ヘッダータンク11の
高さh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h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。
【0027】この発明において、下ヘッダータンク11内の空
間には、図3に示すごとく、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、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13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、図3に示すごとく、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、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13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。
【0028】また、下ヘッダータンク11内の空間に、図4に
示すごとく、熱交換部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14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。
示すごとく、熱交換部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14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。
【0029】上記構成によって、低温流体として導入され
る、原燃料であるメタノールと水蒸気改質用の水は、蒸
発部1aで蒸発気化した後に下ヘッダータンク11を通って
スーパーヒート部1bに入って再度加熱される。
る、原燃料であるメタノールと水蒸気改質用の水は、蒸
発部1aで蒸発気化した後に下ヘッダータンク11を通って
スーパーヒート部1bに入って再度加熱される。
【0030】また、蒸発部1aを通って下ヘッダータンク11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10の導出部10b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10の導出部10b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。
【0031】
【実施例】実施例1 図2に示す構成において、熱交換部の寸法を100mm×100m
m、長さ500mm、分割用隔壁の位置がおよそ熱交換部の下
流側から85mm近傍に位置するように、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。
m、長さ500mm、分割用隔壁の位置がおよそ熱交換部の下
流側から85mm近傍に位置するように、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。
【0032】比較例 図5に示す従来の構成において、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。
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。
【0033】この発明の蒸発器と、従来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。従
来構成では、気化したメタノールと水の混合ガス温度が
185℃であり、若干の液分を含んでいた。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。
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。従
来構成では、気化したメタノールと水の混合ガス温度が
185℃であり、若干の液分を含んでいた。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。
【0034】
【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。
【0035】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。
【0036】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。
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】この発明による蒸発器の概略構造を示す説明図
である。
である。
【図2】図1の蒸発器における蒸発部とスーパーヒート部
の伝熱面積の比率と、下ヘッダータンクの空間の高さを
示す蒸発器の概略説明図である。
の伝熱面積の比率と、下ヘッダータンクの空間の高さを
示す蒸発器の概略説明図である。
【図3】この発明による蒸発器の他の概略構造を示す説
明図である。
明図である。
【図4】この発明による蒸発器の蒸発部の詳細を示す要
部斜視説明図である。
部斜視説明図である。
【図5】従来の蒸発器の概略構造を示す説明図である。
1 熱交換部 1a 蒸発部 1b スーパーヒート部 2,4 入口ヘッダータンク 3,5 出口ヘッダータンク 10 上ヘッダータンク 10a 導入部 10b 導出部 11 下ヘッダータンク 12 隔壁 13 コルゲートフィン 14 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） 3L103 CC26 CC27 DD08 5H027 AA02 BA01
Claims (6)
- 【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、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し、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】 上ヘッダータンクの導入口に接する熱交
換部の伝熱面積Aが、導出側の熱交換部の伝熱面積Bを加
えた全伝熱面積(A+B)の90%以上である請求項1に記載の
プレートフィン型熱交換器。 - 【請求項3】 下ヘッダータンク高さが10mm以下である
請求項1に記載のプレートフィン型熱交換器。 - 【請求項4】 下ヘッダータンク内に低温流体通路内の
伝熱体が充填又は挿入されている請求項1に記載のプレ
ートフィン型熱交換器。 - 【請求項5】 伝熱体がコルゲートフィンである請求項4
に記載のプレートフィン型熱交換器。 - 【請求項6】 熱交換部のチューブプレートが下ヘッダ
ータンク内に突き出ている請求項1に記載のプレートフ
ィン型熱交換器。
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|---|---|---|---|
| JP2000077905A JP3343543B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
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|---|---|---|---|
| JP2000077905A JP3343543B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001263968A true JP2001263968A (ja) | 2001-09-26 |
| JP3343543B2 JP3343543B2 (ja) | 2002-11-11 |
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ID=18595389
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| JP2000077905A Expired - Fee Related JP3343543B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | プレートフィン型熱交換器 |
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| JP (1) | JP3343543B2 (ja) |
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- 2000-03-21 JP JP2000077905A patent/JP3343543B2/ja not_active Expired - Fee Related
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