JP2003194488A

JP2003194488A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2003194488A
Application number: JP2001401437A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kaitani; 雄一回谷; Eishin Kameda; 英信亀田; Hiroyuki Yoshida; 宏行吉田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】各伝熱管素子８の内部を流れる混合流体の温
度が、上流側流路２２内と下流側流路２３内とで大きく
異なる構造で、耐久性の向上を図る。【解決手段】上記各伝熱管素子８を構成する第一、第
二各金属板１１、１３の片面の中間部に、浅凹部１８
と、この浅凹部１８の両側同士を仕切る仕切り部１９と
を設ける。この仕切り部１９の中間部に、長さ方向に長
い切れ目４３を形成して、この仕切り部１９の一部で、
上記切れ目４３の両側に、１対の分離部５４、５４を設
ける。上記第一、第二金属板１１、１３の周縁部同士と
上記各分離部５４、５４同士とを互いに突き合わせた状
態でろう付け接合して、上記伝熱管素子８とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明の熱交換器は、例えば燃料電池を構
成する燃料改質装置に組み込んで、水素ガス（Ｈ₂ ）を
得るべく、例えばメタノール（ＣＨ₃ ＯＨ）と水（Ｈ₂
Ｏ）との混合液を蒸発させ、更に所定温度に加熱する為
に利用する。

【０００２】燃料電池は、単位となるセル内で、水素ガ
スと、酸素（Ｏ₂ ）を含む空気とを反応させる。この反
応により、上記セル内に設けた水素極と空気極との間で
電位差が生じる。１個のセルにより生じる電位差は、１
Ｖ程度しかない為、単位となるセルを直列に必要数重ね
合わせて燃料電池スタックを構成し、必要とする電圧を
確保する。

【０００３】上述の様な原理により燃料電池で発電する
場合、上記セル内に設けた反応室内に水素ガスを送り込
む必要がある。この水素ガスは、水素吸蔵合金等のタン
クから直接取り出したり、水素ガス以外のメタノール
（ＣＨ₃ ＯＨ）等の燃料を改質して発生させる。例え
ば、メタノールを燃料として水素ガスを発生させる、所
謂メタノール改質型燃料電池の場合、改質装置で、ＣＨ₃ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ₂ ＋３Ｈ₂ なる反応をさせれば、必要とする水素ガスを得られる。

【０００４】図１２は、この様なメタノール改質型燃料
電池のうち、特開２０００−３４８７４６号公報に記載
された回路の一部を示している。この公報に記載された
燃料電池で発電させる場合には、先ず、水とメタノール
との混合液を、蒸発器１に送り込む。そしてこの蒸発器
１で、上記混合液を、燃焼器２を熱源として加熱し、蒸
発させて、水とメタノールとの混合ガスにする。

【０００５】そして、この混合ガスを、酸素を含む空気
と共に改質装置３に送り込み、水素ガスを発生させる。
次いで、この水素ガスを含むガスを、入口側熱交換器４
と、一酸化炭素除去器５と、出口側熱交換器６とに順に
通過させた後、燃料電池スタック７の反応室に送り込ん
で、酸素を含む空気と共に、発電に利用する。

【０００６】

【先発明の説明】上述の様な燃料電池に組み込んで、水
とメタノールとの混合液を蒸発させる為の蒸発器１とし
て、先に、図１３〜２０に示す様な構造が考えられてい
る。この蒸発器１は、内側に被加熱流体である、水とメ
タノールとの混合流体を流す為の扁平な流路を有する複
数の伝熱管素子８、８を、隣り合う伝熱管素子８、８同
士の間にコルゲート型のアウターフィン９、９を設けた
状態で重ね合わせて成るコア部１０を備える。上記各伝
熱管素子８、８は、片面に凹部を形成した第一金属板１
１と、外周縁に壁部１２を形成した第二金属板１３と
を、それぞれ１枚ずつ内側に１対のコルゲート型のイン
ナーフィン１４ａ、１４ｂを設けた状態で組み合わせて
成る。

【０００７】又、上記各伝熱管素子８、８の内側に、上
記混合流体を流す為の扁平なＵ字形の流路１５を設けて
いる。この為に、上記第一、第二各金属板１１、１３
は、ステンレス鋼板等にプレス加工を施した後、このプ
レス加工を施したものを芯材として、その両面にNiを多
く含むろう材層をメッキしたものにより造っている。そ
して、上記第一金属板１１は、図１４の左側に示す様
に、組み合わせた状態で内面となる、片面（図１４の表
側面）の長さ方向一端部（図１４の右上端部）に、幅方
向（図１４の左右方向）寸法が互いに異なる第一、第二
凹部１６、１７を、互いに独立して設けている。又、中
間部に、これら両第一、第二凹部１６、１７同士を連通
させるＵ字形の浅凹部１８を設けている。この浅凹部１
８は、上記第一、第二各凹部１６、１７よりも浅い。そ
して、この浅凹部１８の両側同士を仕切る為に、上記第
一金属板１１の片面の幅方向一端寄り部分（図１４の右
端寄り部分）に、長さ方向一端縁部から連続する状態で
上記浅凹部１８の底面から突出し、長さ方向（図１４の
斜め上下方向）に長い、直線状の仕切り部１９を形成し
ている。一方、上記第二金属板１３は、図１４の右側に
示す様に、組み合わせた状態で内面となる、片面（図１
４の表側面）の外周縁部に壁部１２を、全周に亙り突出
する状態で形成している。

【０００８】上記各伝熱管素子８、８は、上述の様に構
成した第一、第二各金属板１１、１３を１枚ずつ、上記
壁部１２の内側に上記第一金属板１１を配置した状態で
組み合わせて成る。又、上記浅凹部１８内に前記１対の
コルゲート型のインナーフィン１４ａ、１４ｂを設けて
いる。これら各インナーフィン１４ａ、１４ｂの波形の
形成方向は、上記各伝熱管素子８、８の幅方向と一致さ
せている。

【０００９】そして、上記壁部１２を上記第一金属板１
１の外面（図１４の裏側面、図１５、１６の表側面）の
外周縁部に、全周に亙りかしめ付ける事により、上記第
一、第二各金属板１１、１３同士を結合して、上記各伝
熱管素子８としている。又、上記第一、第二各凹部１
６、１７と上記第二金属板１３の一部とを突き合わせた
部分により、互いに独立した第一タンク２０と第二タン
ク２１（図１９）とを構成している。又、上記浅凹部１
８と上記第二金属板１３の一部とを突き合わせた部分に
より、前記Ｕ字形の流路１５を構成している。この流路
１５は、上記第一タンク２０と第二タンク２１とを互い
に連通させている。そして、この流路１５のうち、上記
第一タンク２０寄りの直線状部を上流側流路２２とし、
上記第二タンク２１寄りの直線状部を下流側流路２３と
し、中間部をこれら上流側、下流側両流路２１、２３の
端部同士を連結する中間流路２４としている。

【００１０】前記コア部１０は、上述の様に構成した複
数の伝熱管素子８、８を、隣り合う伝熱管素子８、８の
間に前記アウターフィン９、９を設けた状態で、互いに
重ね合わせる事により構成している。そして、この様に
上記各伝熱管素子８、８を重ね合わせた状態で、互いに
対向する、前記各第一タンク２０同士を互いに連通し
て、入口タンク部２５（図１８）としている。又、互い
に対向する、前記各第二タンク２１同士を互いに連通し
て、出口タンク部２６（図１８）としている。

【００１１】このうちの入口タンク部２５を構成する為
に、上記第一金属板１１の一部で、上記第一凹部２０の
底部に、幅方向寸法が長い第一通孔２７を形成してい
る。又、上記出口タンク部２６を構成する為に、上記第
一金属板１１の一部で、上記第二凹部２１の底部に、幅
方向寸法が短い第二通孔２８を形成している。そして、
上記第一金属板１１の外面（図１５、１６の表側面）
で、上記第一、第二各通孔２７、２８の周辺部に外向筒
部２９ａ、２９ｂを、それぞれ形成している。これに対
して、上記第二金属板１３の一部で、上記第一凹部２０
と対向する部分に幅方向寸法が長い第三通孔３０を、同
じく上記第二凹部２１と対向する部分に幅方向寸法が短
い第四通孔３１を、それぞれ形成している。そして、上
記第二金属板１３の内面（図１４の表側面）で、上記第
三、第四各凹部３０、３１の周辺部に内向筒部３２ａ、
３２ｂを、それぞれ形成している。そして、上記各伝熱
管素子８、８を重ね合わせた状態で、隣り合う１対の伝
熱管素子８、８のうち、一方の伝熱管素子８を構成する
第一金属板１１に設けた各外向筒部２９ａ、２９ｂを、
他方の伝熱管素子８を構成する第二金属板１３に設けた
各内向筒部３２ａ、３２ｂに内嵌する事により、上記入
口、出口各タンク部２５、２６を構成している。

【００１２】そして、上記コア部１０の厚さ方向（図１
３、１８の表裏方向、図１６の上下方向）両端に、第
一、第二サイドプレート３３、３４を重ね合わせてい
る。このうちの第二サイドプレート３４の幅方向（図１
３、１６の左右方向）及び長さ方向（図１３の上下方
向、図１６の斜め上下方向）の寸法は、上記各伝熱管素
子８、８の幅方向及び長さ方向の寸法とほぼ同じにして
いる。これに対して、上記第一サイドプレート３３の幅
方向及び長さ方向の寸法は、上記各伝熱管素子８、８及
び第二サイドプレート３４の幅方向及び長さ方向の寸法
よりも大きくしている。そして、この第一サイドプレー
ト３３の長さ方向一端部に入口側通孔３５と出口側通孔
３６（図１６）とを形成している。そして、このうちの
入口側通孔３５の内側を、上記入口タンク部２５の内側
に通じさせると共に、上記出口側通孔３６の内側を、上
記出口タンク部２６の内側に通じさせている。これに対
して、上記第二サイドプレート３４には、通孔を形成せ
ず、この第二サイドプレート３４により上記入口タンク
部２５及び出口タンク部２６の長さ方向一端部（図１８
の左端部）を密に塞いでいる。

【００１３】そして、前記コア部１０の各構成部材と上
記第一、第二サイドプレート３３、３４とを、互いに組
み合わせた状態で、加熱炉中で加熱する事により、一体
的にろう付け接合している。尚、上記各伝熱管素子８を
構成する第一、第二各金属板１１、１３は、ステンレス
鋼板等から成る芯材の両面にNiを多く含むろう材層をメ
ッキしたものであるが、単にステンレス鋼板等の両面に
Niを多く含むペースト状のろう材を塗布したものでも良
い。或いは、上記コア部１０を構成する際に、単にステ
ンレス鋼板等から成る各構成部材の間にろう箔を挟み込
む事もできる。

【００１４】そして、上記各構成部材を一体的にろう付
け接合した後、上記入口タンク部２５内に、上記第一サ
イドプレート３３に設けた入口側通孔３５を通じて、流
体供給部材３７（図１３）の先半部から中間部に亙る部
分を挿入している。この流体供給部材３７は、その内側
に、前記混合流体を分散しつつ流す為の図示しない分散
流路を形成している。又、上記流体供給部材３７の底部
で、この分散流路に対向する部分の複数個所に、上記流
体供給部材３７の内、外を連通させる図示しない複数の
通孔を形成している。そして、上記流体供給部材３７の
先半部から中間部に亙る部分を、上記入口タンク部２５
の内側に挿入した後、この流体供給部材３７の基端部
で、上記第一サイドプレート３３の片面から突出した部
分と、この第一サイドプレート３３の片面に結合した結
合ブロック３８とを溶接により結合している。この状態
で、上記流体供給部材３７の底部に設けた複数の通孔
は、上記各伝熱管素子８、８に設けた流路１５内に通じ
させる。又、上記第一サイドプレート３３の片面の一部
に流体取り出し管３９の上流端を、接続部材５３を介し
て結合し、この流体取り出し管３９の内側を上記出口側
通孔３６の内側に通じさせている。

【００１５】上述の様な先発明に係る蒸発器１は、例え
ば、前述の図１２に示したメタノール改質型の燃料電池
システムの一部に、改質装置３の前に組み込んで使用す
る。この場合、例えば、図１７に示す様に、第一サイド
プレート３３の他面（図１７の裏側面）で外周縁部と、
カバー４０の開口端部とを結合すると共に、このカバー
４０の両端部に、１対のダクト４１ａ、４１ｂの端部を
結合する。そして、これら１対のダクト４１ａ、４１ｂ
のうちの一方（図１７の左方）のダクト４１ａを通じ
て、約５００℃の高温の加熱ガスを、前記コア部１０を
構成する各伝熱管素子８、８の外部に通過させる。これ
ら各伝熱管素子８、８の外部を通過した加熱ガスは、上
記１対のダクト４１ａ、４１ｂのうちの他方（図１７の
右方）のダクト４１ｂを通じて、外部に取り出す。

【００１６】又、上記流体供給部材３７の内側にメタノ
ールと水との液状の混合流体を、この流体供給部材３７
に設けた入口孔４２（図１３）を通じて送り込む。この
様にして流体供給部材３７の内側に送り込まれた上記混
合流体は、流体供給部材３７の内側を、この流体供給部
材３７の底部に設けた複数の通孔に向け分散しつつ流れ
た後、これら各通孔から、上記各伝熱管素子８、８に設
けた流路１５を構成する上流側流路２２内に送られる。
この様に上流側流路２２内に送り込まれた混合流体は、
これら各上流側流路２２内を、上記加熱ガスとの間で熱
交換を行ないつつ流れて、中間流路２４に達する。そし
て、上記上流側流路２２内を流れる間に上記混合流体
は、上記加熱ガスにより約１００℃に加熱され、蒸発し
て、ガス状になる。

【００１７】そして、上記中間流路２４に達した混合流
体は、この中間流路２４内を流れた後、下流側流路２３
内を、上記熱交換を行ないつつ上記上流側流路２２内と
反対方向に流れて、前記出口タンク部２６に達する。こ
の様に上記混合流体が下流側流路２３内を流れる間に、
この混合流体は、上記加熱ガスにより過熱されて、約１
６０℃の所定温度になる。そして、この混合流体は、上
記出口タンク部２６内を流れた後、前記流体取り出し管
３９を通じて外部に取り出される。この様にして取り出
された混合ガスは、前記改質装置３に送られて、水素ガ
スを発生する反応を起こす為に利用される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述した先発明に係る
熱交換器である蒸発器１の場合、各伝熱管素子８、８の
内部を流れる混合流体の温度が、上記上流側流路２２内
で常温〜約１００℃になり、上記下流側流路２３内で約
１００℃〜約１６０℃になる。この為、上記各伝熱管素
子８、８を構成する第一金属板１１の一部に、上記上流
側、下流側両流路２２、２３を仕切るべく設けた仕切り
部１９の両側の温度差が大きくなる。そして、この仕切
り部１９に、この温度差に基づき、過大な応力が加わる
可能性がある。この様に仕切り部１９に過大な応力が加
わった場合には、上記各伝熱管素子８、８を構成する第
一、第二各金属板１１、１３の一部に割れ等の損傷が発
生したり、ろう付け接合部の不良（剥れ）が生じて、上
記混合流体の漏れが発生する可能性がある。本発明は、
上述の様な不都合を解消すべく発明したものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、前
述した先発明に係る熱交換器と同様に、２枚の金属板を
互いに重ね合わせる事により、内部に被加熱流体を互い
に反対方向に向け流す為の扁平な上流側、下流側流路
と、これら上流側、下流側両流路の端部同士を連結する
中間流路とを設けた複数の伝熱管素子を、隣り合う伝熱
管素子同士の間にフィンを挟持した状態で重ね合わせて
成るコア部を備える。そして、このコア部を構成する上
記各伝熱管素子の内部に被加熱流体を流通させると共
に、これら各伝熱管素子の外部に気体を通過させる状態
で使用する。

【００２０】特に、本発明の熱交換器に於いては、上記
各伝熱管素子を構成する２枚の金属板のうちの少なくと
も一方の金属板に設けられた、上記上流側、下流側両流
路同士を仕切る為の仕切り部の一部で、相手側の金属板
と対向する部分に、分離部又は凹部を設けている。更
に、請求項２に記載した熱交換器に於いては、隣り合う
伝熱管素子同士の間に設けるフィンの一部で、上記上流
側流路と下流側流路との間に位置する仕切り部に対向す
る部分に、分離部又は切れ目を形成している。

【００２１】

【作用】上述の様に構成する本発明の熱交換器によれ
ば、各伝熱管素子内を流れる被加熱流体の温度が、上流
側流路内と下流側流路内とで大きく異なり、この温度差
に基づき仕切り部に過大な応力が加わる傾向となった場
合でも、この応力を、分離部又は凹部で緩和できる。こ
の為、上記各伝熱管素子を構成する金属板に割れ等の損
傷が発生したり、接合部が不良になる事を防止でき、熱
交換器の耐久性の向上を図れる。更に、請求項２に記載
した熱交換器によれば、フィンの存在により、上記仕切
り部に問題となる応力が発生する事がない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、各伝熱管
素子８の内部を流れる被加熱流体の上流側と下流側とで
の温度差に起因して生じる不都合を防止すべく、各伝熱
管素子８を構成する金属板の構造に工夫した点にある。
本例に於いて、その他の部分の構造は、前述の図１３〜
２０に示した先発明に係る構造とほぼ同様である為、同
等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明
を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中
心に説明する。

【００２３】本例の熱交換器である蒸発器は、２枚の第
一、第二金属板１１、１３を、内側に１対のインナーフ
ィン１４ａ、１４ｂを設けた状態で互いに重ね合わせる
事により構成した複数の伝熱管素子８を、隣り合う伝熱
管素子８同士の間に１対ずつのアウターフィン９ａ、９
ｂを挟持した状態で重ね合わせて成るコア部を備える。
そして、上記各伝熱管素子８は、その内部に、被加熱流
体であるメタノールと水との混合流体を互いに反対方向
に向け流す為の扁平な上流側、下流側流路２２、２３
と、これら上流側、下流側両流路２２、２３の端部同士
を連結する中間流路２４とから成る流路１５を設けてい
る。この為に、本例の場合には、上記第一、第二各金属
板１１、１３の片面の双方に、第一、第二凹部１６、１
７（図１４参照）と、これら両凹部１６、１７同士を連
通させるＵ字形の浅凹部１８とを設けている。そして、
この浅凹部１８の両側同士を仕切るべく、上記各金属板
１１、１３の幅方向一端寄り部分（図１の左端寄り部
分）に、上記浅凹部１８の底面から突出し、長さ方向
（図１の上下方向）に長い、直線状の仕切り部１９を形
成している。

【００２４】そして、本発明の場合には、この仕切り部
１９の中間部から、上記各金属板１１、１３の長さ方向
一端縁（図１の上端縁）に亙る部分に直線状の切れ目４
３を形成している。そして、上記仕切り部１９の一部
で、上記切れ目４３の両側に、１対の分離部５４、５４
を設けている。

【００２５】前記各伝熱管素子８は、上述の様に構成す
る第一、第二金属板１１、１３を、互いの凹部同士、即
ち、第一凹部１６同士、第二凹部１７同士、浅凹部１
８、１８同士を互いに対向させた状態で最中状に重ね合
わせてろう付け接合している。そして、上記第一凹部１
６同士が突き合わされた部分に第一タンク２０を、上記
第二凹部１７同士が突き合わされた部分に第二タンク２
１を、上記浅凹部１８、１８同士が突き合わされた部分
にＵ字形の流路１５を、それぞれ形成している。又、こ
の流路１５を、上記第一タンク２０寄りの上流側流路２
２と、上記第二タンク２１寄りの下流側流路２３と、こ
れら上流側、下流側流路２２、２３の端部同士を連結す
る中間流路２４とから構成している。

【００２６】又、上記第一、第二金属板１１、１３を互
いに重ね合わせた状態で、上記上流側流路２２と下流側
流路２３との内側に、１対のコルゲート型のインナーフ
ィン１４ａ、１４ｂを設けている。更に、上記各金属板
１１、１３を構成する仕切り部１９、１９に設けた分離
部５４、５４の先端同士を、上記各金属板１１、１３の
周縁部同士と共に突き合わせ、ろう付け接合して、上記
伝熱管素子８としている。

【００２７】尚、上記上流側、下流側流路２２、２３内
に、図示の様なコルゲート型のインナーフィン１４ａ、
１４ｂを設けず、その代わりに、図３に示す様に、金属
板の一部に切れ目を形成しつつ曲げ加工して造ったイン
ナーフィン４４を使用する事もできる。このインナーフ
ィン４４の基本形状は、従来から周知である為、簡単に
説明する。このインナーフィン４４は、上記流路１５内
を流れるメタノールと水との混合流体の流れ方向に関す
る形状を波形にすると共に、この波形の位相が１／４ピ
ッチ分ずつずれた部分を、幅方向に関して交互に配置し
て、幅方向に隣り合う部分同士の境界部に多数の開口４
５、４５を形成したものである。上記混合流体は、これ
ら各開口４５、４５を通過しつつ、蛇行して流れる。
尚、図３に示したインナーフィン４４を伝熱管素子８内
に設ける場合、上流側、下流側、中間各流路２２〜２４
の形状に合わせてインナーフィン４４をＵ字形に形成
し、中間流路２４内を流れる混合流体の通路抵抗を特に
大きくする事なく、１枚のインナーフィン４４として、
伝熱管素子８内に設ける事もできる。

【００２８】又、前記１対ずつのアウターフィン９ａ、
９ｂは、図４に示す様に、それぞれコルゲート型に構成
したもので、幅方向（図４の左右方向）寸法を互いに異
ならせている。そして、これら１対ずつのアウターフィ
ン９ａ、９ｂを、隣り合う伝熱管素子８同士の間に挟持
している。この状態で、これら各アウターフィン９ａ、
９ｂの一部は、上記各伝熱管素子８の外面で、上記上流
側流路２２と下流側流路２３とに対向する部分にそれぞ
れ当接させている。又、上記１対のアウターフィン９
ａ、９ｂ同士の間に隙間を設けている。本例の場合、こ
の隙間が、請求項２に記載した分離部に相当する。

【００２９】上述の様に構成する本発明の熱交換器であ
る蒸発器の使用時には、水とメタノールとの液状の混合
流体を、流体供給部材３７（図１３、１７参照）を介し
て、上記各伝熱管素子８の内部に設けた流路１５内に送
り込む。この流路１５内に送り込まれた上記混合流体
は、上流側流路２２を流れる間に、上記各伝熱管素子８
の外部を通過する高温の過熱ガスとの間で熱交換を行な
い、蒸発してガス状になる。次いで、この混合流体は、
中間流路２４を流れた後、下流側流路２３内を上記上流
側流路２４内と反対方向に流れる。そして、この混合流
体は、この下流側流路２３内を流れる間に、上記過熱ガ
スとの間で熱交換を行なって、約１６０℃に過熱され
て、出口タンク部２６（図１８参照）に達した後、外部
に取り出される。この為、上記流路１５内を流れる混合
流体の温度は、上記上流側流路２４内で常温〜約１００
℃になり、上記下流側流路２３内で約１００℃〜約１６
０℃になる。

【００３０】上述の様に構成し、液状の混合流体を蒸発
させ、更に所定温度に過熱する、本発明の熱交換器の場
合、第一、第二各金属板１１、１３に設けた仕切り部１
９の一部で、相手側の金属板１３、１１と対向する部分
に、分離部５４、５４を設けている。この為、上記流路
１５内を流れる混合流体の温度が、上記上流側流路２２
と下流側流路２３とで大きく異なり、この温度差に基づ
き上記仕切り部１９に過大な応力が加わる傾向となった
場合でも、この応力を、上記各分離部５４、５４で緩和
できる。従って、上記第一、第二各金属板１１、１３
に、上記温度差に起因する応力により割れ等の損傷や接
合不良が生じる事を防止でき、耐久性の向上を図れる。

【００３１】更に、本例の場合には、隣り合う伝熱管素
子８の間に設けた１対のアウターフィン９ａ、９ｂ同士
の間に隙間を設けている。この為、伝熱管素子８の外面
で、これら各アウターフィン９ａ、９ｂと接する部分の
温度が、上記上流側、下流側各流路２２、２３内を流れ
る混合流体の温度差により大きく異なる場合でも、上記
各アウターフィン９ａ、９ｂに過大な応力が加わる事が
ない。従って、上記上流側、下流側両流路２２、２３間
に位置する仕切り部１９に、上記アウターフィン９ａ、
９ｂの存在に基づいて問題となる応力が発生する事がな
い。

【００３２】尚、本例の場合と異なり、隣り合う伝熱管
素子８の間に、図５に示す様に、一部に切れ目４６、４
６を設けたアウターフィン９ｃを、１個ずつ設ける事も
できる。即ち、このアウターフィン９ｃの場合、その幅
方向一部で、上記上流側、下流側流路２２、２３が存在
しない、仕切り部１９に対応する部分に、上記アウター
フィン９ｃの長さ方向に、複数の切れ目４６、４６を間
欠的に設けて、強度の低い部位を形成している。この様
なアウターフィン９ｃを使用した場合には、上記流路１
５内を流れる混合流体の温度が大きく異なり、上記アウ
ターフィン９ｃに過大な応力が加わった場合に、このア
ウターフィン９ｃの複数の切れ目４６、４６部分でアウ
ターフィン９ｃが延びたり、切断される。この為、上流
側、下流側両流路２２、２３間に位置する仕切り部１９
に、上記アウターフィン９ｃの存在に基づいて問題とな
る応力が発生する事がない。しかも、上記アウターフィ
ン９ｃを、隣り合う伝熱管素子８同士の間に１個ずつ設
ければ済む為、組立作業の容易化を図れて、コストを低
減できる。

【００３３】次に、図６は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合、第一金属板１１に設けた
仕切り部１９の幅方向中間部に凹部４７を、この仕切り
部１９のほぼ全長に亙り形成している。そして、第二金
属板１３の長さ方向一端縁の幅方向一部に、長さ方向に
長い切れ目４８を形成している。そして、上記第一金属
板１１と第二金属板１３とを、前述した先発明に係る構
造と同様にして組み合わせた状態で、上記凹部４７の内
側と上記切れ目４８の内側とを対向させている。そし
て、上記第二金属板１３の外周縁部に設けた壁部１２
（図１４参照）を、上記第一金属板１１の外面の外周縁
部に向けかしめ付け、これら第一、第二両金属板１１、
１３同士を結合して、伝熱管素子８としている。

【００３４】上述の様に構成する本例の場合、流路１５
内を流れるメタノールと水との混合流体の温度が、上流
側流路２２と下流側流路２３とで大きく異なり、この温
度差に基づき上記仕切り部１９に過大な応力が加わる傾
向となった場合でも、この応力を上記凹部４７で緩和で
きる。この為、上記第一、第二各金属板１１、１３に、
上記温度差に起因する応力により、割れ等の損傷や接合
不良が生じる事を防止できる。しかも本例の場合、上述
した第１例の場合に比べて、ろう付け接合すべき部分の
面積を小さくできる為、接合不良に基づく液漏れやガス
漏れが生じる事を防止し易くなる。その他の構成及び作
用は、前述の図１３〜２０に示した先発明に係る構造、
又は上述した第１例の場合と同様である為、重複する説
明は省略する。

【００３５】次に、図７は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合には、上述の図６に示した
第２例の場合と異なり、第二金属板１３に切れ目４８
（図６参照）を形成せず、その代わりに、この第二金属
板１３の片面で、第一金属板１１の仕切り部１９に形成
した凹部４７と対向する部分に、長さ方向に長い突部４
９を形成している。そして、上記第一、第二金属板１
１、１３を組み合わせた状態で、上記第一金属板１１に
設けた凹部４７の内側に、上記第二金属板１３に設けた
突部４９を挿入している。この様な本例の場合も、上述
の図６に示した第２例の場合と同様に、上記仕切り部１
９に、流路１５内を流れる混合流体の温度差に基づき過
大な応力が加わる傾向となった場合でも、この応力を上
記凹部４７で緩和できる。その他の構成及び作用は、上
述した第２例の場合と同様である。

【００３６】次に、図８〜９は、本発明の実施の形態の
第４例を示している。本例の場合、第一金属板１１の一
部で、仕切り部１９の幅方向中間部に、長さ方向に長い
切れ目５０を形成している。又、第二金属板１３の一部
で、上記第一金属板１１に形成した切れ目５０と対向す
る部分にも、この切れ目５０と同様の長さを有する切れ
目５１を形成している。又、本例の場合、前述の図１に
示した第１例の場合と異なり、上記各切れ目５０、５１
の端部が上記各金属板１１、１３の長さ方向一端縁（図
８の上端縁）に迄達していない。そして、本例の場合、
上記仕切り部１９の一部で、上記切れ目５０の両側に、
１対の分離部５５、５５を設けている。

【００３７】そして、上記第一、第二金属板１１、１３
を組み合わせた状態で、これら各金属板１１、１３に形
成した切れ目５０、５１の内側部分を互いに対向させて
いる。この様な本例の場合、流路１５内を流れるメタノ
ールと水との混合流体の温度が、上流側流路２２と下流
側流路２３とで大きく異なり、この温度差に基づき上記
仕切り部１９に過大な応力が加わる傾向となった場合で
も、この応力を、この仕切り部１９に設けた分離部５
５、５５で緩和できる。この為、上記第一、第二各金属
板１１、１３に、上記温度差に起因する応力により、割
れ等の損傷や接合不良が生じる事を防止できる。その他
の構成及び作用は、前述の図６に示した第２例の場合と
同様である。

【００３８】尚、上述の図８〜９に示した第４例の場合
と異なり、図１０に示す、本発明の実施の形態の第５例
の様に、第一、第二各金属板１１、１３に形成した切れ
目５０、５１の内周縁部を、外方又は内方に全周に亙り
曲げ形成して、この内周縁部に筒部５２ａ、５２ｂを設
ける事もできる。この様に筒部５２ａ、５２ｂを設けた
第５例の場合には、上記第一、第二金属板１１、１３を
組み合わせた状態で、この第一金属板１１に設けた筒部
５２ａの内側に、上記第二金属板１３に設けた筒部５２
ｂを内嵌する。

【００３９】又、図１１に示す、本発明の実施の形態の
第６例の様に、第二金属板１３の一部で、第一金属板１
１に形成した切れ目５０と対向する部分に切れ目５１
（図９、１０参照）を形成せず、その代わりに、上記切
れ目５０と対向する部分に、上記第二金属板１３の長さ
方向に長い突部４９を形成する事もできる。この様な第
６例の場合には、上記第一、第二金属板１１、１３を組
み合わせた状態で、第一金属板１１に設けた切れ目５０
の内側に、第二金属板１３に設けた突部４９を挿入す
る。

【００４０】上述の様に構成する図１０〜１１に示した
第５〜６例の場合も、図８〜９に示した第４例の場合と
同様に、流路１５内を流れるメタノールと水との混合流
体の温度が、上流側流路２２と下流側流路２３とで大き
く異なり、この温度差に基づき仕切り部１９に過大な応
力が加わる傾向となった場合でも、この応力を、この仕
切り部１９に設けた切れ目５０の両側である、分離部５
５、５５で緩和できる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の熱交換器は、以上に述べた通り
構成され作用する為、各伝熱管素子の内部を流れる被加
熱流体の温度が、上流側と下流側とで大きくなる構造
で、耐久性の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例で用いる伝熱管素
子の略透視図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】インナーフィンの１例を示す部分拡大斜視図。

【図４】隣り合う伝熱管素子の間に設ける１対のアウタ
ーフィンを示す斜視図。

【図５】アウターフィンの別例を示す図。

【図６】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２０に
相当する図。

【図７】同第３例を示す、図２０に相当する図。

【図８】同第４例で用いる伝熱管素子の略透視図。

【図９】図８のＢ−Ｂ断面図。

【図１０】本発明の実施の形態の第５例を示す、図９に
相当する図。

【図１１】同第６例を示す、図９に相当する図。

【図１２】燃料電池の１例を示す回路図。

【図１３】先発明の構造を示す略斜視図。

【図１４】伝熱管素子を構成する第一、第二金属板を、
互いに対向させる側を表側にした状態で示す斜視図。

【図１５】伝熱管素子の斜視図。

【図１６】一部を省略して示す、コア部の分解斜視図。

【図１７】蒸発器の使用状態を示す斜視図。

【図１８】コア部の内部に混合流体が流れる状態を示す
模式図。

【図１９】伝熱管素子の略透視図。

【図２０】図１９のＣ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１蒸発器２燃焼器３改質装置４入口側熱交換器５一酸化炭素除去器６出口側熱交換器７燃料電池スタック８伝熱管素子９、９ａ〜９ｃアウターフィン１０コア部１１第一金属板１２壁部１３第二金属板１４ａ、１４ｂインナーフィン１５流路１６第一凹部１７第二凹部１８浅凹部１９仕切り部２０第一タンク２１第二タンク２２上流側流路２３下流側流路２４中間流路２５入口タンク部２６出口タンク部２７第一通孔２８第二通孔２９ａ、２９ｂ外向筒部３０第三通孔３１第四通孔３２、３２ａ内向筒部３３第一サイドプレート３４第二サイドプレート３５入口側通孔３６出口側通孔３７流体供給部材３８結合ブロック３９流体取り出し管４０カバー４１ａ、４１ｂダクト４２入口孔４３切れ目４４インナーフィン４５開口４６切れ目４７凹部４８切れ目４９突部５０切れ目５１切れ目５２ａ、５２ｂ筒部５３接続部材５４分離部５５分離部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田宏行東京都中野区南台５丁目24番15号カルソニックカンセイ株式会社内Ｆターム(参考） 3L103 AA08 BB50 DD13 DD54 DD56 5H027 AA02 AA08 BA00 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の金属板を互いに重ね合わせる事に
より、内部に被加熱流体を互いに反対方向に向け流す為
の扁平な上流側、下流側流路と、これら上流側、下流側
両流路の端部同士を連結する中間流路とを設けた複数の
伝熱管素子を、隣り合う伝熱管素子同士の間にフィンを
挟持した状態で重ね合わせて成るコア部を備え、このコ
ア部を構成する上記各伝熱管素子の内部に被加熱流体を
流通させると共に、これら各伝熱管素子の外部に気体を
通過させる状態で使用する熱交換器に於いて、上記各伝
熱管素子を構成する２枚の金属板のうちの少なくとも一
方の金属板に設けられた、上記上流側、下流側両流路同
士を仕切る為の仕切り部の一部で、相手側の金属板と対
向する部分に、分離部又は凹部を設けた事を特徴とする
熱交換器。
【請求項２】隣り合う伝熱管素子同士の間に設けるフ
ィンの一部で、上記上流側流路と下流側流路との間に位
置する仕切り部に対向する部分に、分離部又は切れ目を
形成した、請求項１に記載した熱交換器。