JP2003317759A - 燃料電池排ガスのための一体型の凝縮器／分離器 - Google Patents

燃料電池排ガスのための一体型の凝縮器／分離器

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マーク・ジー・ボース
Nicholas Siler
ニコラス・サイラー
Gregory A Mross
グレゴリー・エイ・ムロス
Joseph R Stevenson
ジョーゼフ・アール・スティーブンソン
Alan P Meissner
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池排ガスのための新規且つ改良された
一体型凝縮器／分離器を提供すること及び燃料電池排ガ
スのための構造的に比較的小型の一体型凝縮器／分離器
を提供することである。 【解決手段】 燃料電池システム（１４）の陰極排ガス
流れ（１２）から凝縮物（１１）を凝縮させ且つ分離す
る一体型の凝縮器／分離器が提供される。一体型の凝縮
器／分離器は、ハウジング（１６９と、ハウジング内に
位置決めされハウジングを２つ以上のガス流れチャンバ
（２４、２６）にして、各々熱交換器ユニット（３０）
の積層体（３２、３４、３６）を含むガス流れチャンバ
に分割する１つ以上のバッフルプレート（１８、２０）
とを含む。各ガス流れチャンバには、各ガス流れチャン
バから凝縮物を排流する凝縮物ドレン（１０６、１０
８）を設ける。一体型の凝縮器／分離器は、特定の各用
途における熱力学及び圧力低下条件を満たす上で必要と
され得る、妥当な且つ個別の、冷却材及びガス通過回数
を与える形態のものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱交換器及び気液分
離器に関し、詳しくは、何れも凝縮器を燃料電池システ
ムにおけるガス流れから分離するために使用する凝縮器
及び気液分離器に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池システムの陰極に生じる陰極排
ガス流れから水を凝縮させる凝縮器の下流側で、凝縮器
を出る凝縮水から水を分離する気液分離器を組合わせる
ことが知られている。陰極排ガス流れから水を回収する
のは、燃料電池入口ガスを加湿して蒸発冷却する及びあ
るいは炭化水素燃料プロセス処理システム内で生じる様
々の化学反応のための水を供給する目的で使用すること
ができる点で望ましいものである。米国特許第６，０１
５，６３４号には凝縮器と気液分離器とを使用する燃料
電池システムの一例が示される。凝縮器と気液分離器と
を使用して燃料電池システムのガス流れからリン酸を含
む電解質を分離することも知られている。米国特許第
４，３７２，７５９号にはそうしたシステムの一例が示
される。こうした従来システムはその意図するところの
目的に適したものではあるが、改善の余地は常にある。
【０００３】例えば、燃料電池が効率及び排出上優れた
ものであることから、化石燃料源や自動車用内燃機関な
どの従来の化石燃料動力源が環境に与える影響に対する
心配が増すに従い、燃料電池を発電プラントとして及び
あるいは自動車用動力源として使用することに対する関
心が高まってきている。しかしながら、燃料電池は特に
自動車用として普及させるには低価格化及び小型化する
必要がある。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，０１５，６３４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，３７２，７５９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】１．燃料電池排ガスの
ための新規且つ改良された一体型の凝縮器／分離器を提
供することである。 ２．燃料電池排ガスのための構造的に比較的小型の一体
型の凝縮器／分離器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の１実施例によれ
ば、燃料電池システムにおける陰極排ガス流れを凝縮さ
せ、凝縮物を分離させるための一体型の凝縮器／分離器
（以下、単に凝縮器／分離器とも称する）により、前述
の課題の少なくとも幾つかが解決される。凝縮器／分離
器は、ハウジングと、このハウジング内に位置決めされ
ハウジングの内部を第１ガス流れチャンバと第２ガス流
れチャンバとに分割するバッフルプレートと、第１ガス
流れチャンバ内の熱交換器ユニットの第１積層体及び第
２ガス流れチャンバ内の熱交換器ユニットの第２積層体
として配列した複数の熱交換器ユニットとを含み、ハウ
ジングはガス流れ入口と、ガス流れ出口と、凝縮物出口
と、冷却材入口と、冷却材出口とを含んでいる。バッフ
ルプレートには、このバッフルプレートを通して冷却材
を流動させる冷却材開口と、ガスを流すガス流れ開口と
が設けられる。第１ガス流れチャンバから凝縮物を排流
させる第１凝縮物ドレンがこの第１ガス流れチャンバに
設けられる。第１積層熱交換器ユニットは、複数の第１
ガス流れチャンネルと交互配置した複数の第１冷却材チ
ャンネルと、冷却材を第１冷却材チャンネルに送る第１
入口マニホルドと、第１冷却材チャンネルから冷却材を
受ける第１出口マニホルドと、第１ガス流れチャンネル
をガス流れに連通させる第１ガス流れマニホルドと、が
含まれる。第２積層熱交換ユニットは、複数の第２ガス
流れチャンネルと交互配置した複数の第２冷却材チャン
ネルと、冷却材を第２冷却材チャンネルに送る第２入口
マニホルドと、第２冷却材チャンネルから冷却材を受け
る第２出口マニホルドと、ガス流れを第２ガス流れチャ
ンネルに連通させる第２ガス流れマニホルドと、を含
む。
【０００７】１実施例では第１ガス流れマニホルドある
いは第２ガス流れマニホルドは、ガス流れが先ず複数の
第１ガス流れチャンネルを通過し、次いで複数の第２ガ
ス流れチャンネルを通過するようにバッフルプレートの
ガス流れ開口と整列される。他の実施例では、ガス流れ
入口が第１ガス流れチャンバに開口し、第１ガス流れマ
ニホルド及び第２ガス流れマニホルドが以下のように、
即ち、第１ガス流れチャンバを出たガス流れが先ず複数
の第１ガス流れチャンバを通して第１ガス流れマニホル
ドに入り、第１ガス流れマニホルドから第２ガス流れマ
ニホルドに流れ、次いで、第２ガス流れマニホルドから
複数の第２ガス流れチャンネルを通して第２ガス流れチ
ャンバに入るように整列される。
【０００８】また１実施例では、第１ガス流れチャンネ
ルと第２ガス流れチャンネルとの上流側に凝集部材が位
置決めされる。他の実施例では一体型の凝縮器／分離器
は、凝縮物出口及び凝縮物ドレンと流体連通して、凝縮
物ドレンから凝縮物を凝縮物出口に送る第１凝縮物マニ
ホルドを更に含む。更に他の実施例では、凝縮物マニホ
ルドは更に、第１ガス流れチャンバ及び第２ガス流れチ
ャンバの少なくとも一部分を包囲してハウジングの外側
表面を画定する壁を更に含む。
【０００９】また他の実施例では、第２出口マニホルド
及び第１入口マニホルドが、第２出口マニホルドを出た
冷却材流れが第１入口マニホルドに向けて流れるように
バッフルプレートの冷却材開口と整列され、それにより
冷却材は先ず複数の第２冷却材チャンネルを通過し、次
いで複数の第１冷却材チャンネルを通して流動する。他
の実施例ではバッフルプレートは追加の冷却材開口を有
し、第１入口マニホルド及び第２入口マニホルドは、冷
却材がこれらの第１入口マニホルド及び第２入口マニホ
ルド間を流れるようにバッフルプレートの何れかの冷却
材開口と整列され、第１出口マニホルド及び第２出口マ
ニホルドは、冷却材がこれらの第１出口マニホルド及び
第２出口マニホルド間を流れるように相互に整列され
る。
【００１０】他の実施例では、各熱交換器ユニットはこ
れら各熱交換器ユニットにおける冷却材チャンネルを画
定する、熱交換器ユニットの周囲縁部位置で密封連結し
た一対のプレートを含み、各熱交換器ユニットは熱交換
器ユニット間にガス流れチャンネルを画定するべく相互
に離間される。更に、各熱交換器ユニットは入口マニホ
ルドと、出口マニホルドと、ガス流れマニホルドとを画
定する相互連結した一組の開口を含む。
【００１１】また他の実施例では、一体型の凝縮器／分
離器はハウジング内部を第２ガス流れチャンバに隣り合
う第３ガス流れチャンバを分離させるべくハウジング内
に位置決めした第２バッフルプレートと、第２ガス流れ
チャンバから凝縮物を排流させる、第２ガス流れチャン
バ内の第３凝縮物ドレンと、第３ガス流れチャンバ内に
位置決めした第３積層熱交換器ユニットとを更に含む。
第２バッフルプレートは、冷却材を第２バッフルプレー
トを貫いて流す第２冷却材開口と、ガス流れを第２バッ
フルプレートを貫いて流す第２ガス流れ開口とを有す
る。第３積層熱交換器ユニットは、複数の第３ガス流れ
チャンネルと交互配置した複数の第３冷却材チャンネル
と、冷却材を複数の第３冷却材チャンネルに送る第３入
口マニホルドと、第３冷却材チャンネルから冷却材を受
ける第３出口マニホルドと、ガス流れを第３ガス流れチ
ャンネルに連通させる第３ガス流れマニホルドとを含
む。
【００１２】更に他の実施例では、ガス流れ入口は第１
ガス流れチャンバに開口し、第１ガス流れマニホルド及
び第２ガス流れマニホルドは第１バッフルプレートのガ
ス流れ開口と整列し、第３ガス流れマニホルドは第２バ
ッフルプレートの無孔部分により阻止され、かくしてガ
ス流れは、先ず複数の第１ガス流れチャンバから第１ガ
ス流れチャンネルを通して第１ガス流れマニホルドに入
り、第１ガス流れマニホルドから第２ガス流れマニホル
ドに入り、第２ガス流れマニホルドから複数の第２ガス
流れチャンネルに入り、第２バッフルプレートのガス流
れ開口を通して第３ガス流れチャンバに送られ、次いで
第３ガス流れチャンバから複数の第３ガス流れチャンネ
ルを通して第３ガス流れマニホルドに送られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に最も良く示されるように、
燃料電池システム１４における積層燃料電池１３の陰極
排ガス流れ１２から凝縮物１１を凝縮及び分離するため
の一体型の凝縮器／分離器が全体を番号１０で示されて
いる。凝縮物１１が水であると仮定すると、分離された
この水１１は、先に言及したように燃料電池入口ガスを
加湿し、入口ガスを蒸発冷却し、及びあるいは、炭化水
素燃料プロセス処理システム内で生じる様々の化学反応
のための水を供給するために使用することができる。凝
縮器／分離器１０は、燃料電池システム１４から冷却材
流れ１６を受け取り、陰極排ガス流れ１２を冷却する。
冷却材流れ１６は、陰極排ガス１２を除熱した後、燃料
電池システム１４に戻る。燃料電池システム１４の残余
の構成部品は本発明を理解する上で重要ではなく、燃料
電池システム１４には数多くの周知の及び従来形態の構
成部品を使用し得ることからこれらの残余の構成部品の
詳細に関しては例示せず、概略的に番号１５においての
み示される。自動車用の場合、この構成部品１５は代表
的には、その全てが既知であるところの水タンク、メタ
ノールタンク、燃料蒸発器、改質期及び触媒バーナー、
ガス浄化反応器、圧縮器／エキスパンダを含み、自動車
の運転中は、積層燃料電池１３の生じる電力がポンプ、
モーター等を駆動するためのみならず、自動車の被駆動
負荷用の電力を提供するためにも使用される。この被駆
動負荷は、燃料電池システムが自動車推進用のものであ
る場合、代表的には自動車の牽引システムに連結したモ
ーターである。
【００１４】図２に最も良く示されるように、凝縮器／
分離器１０は、垂直軸線１８を中心とするハウジング１
７と、ハウジング１７を第１ガス流れチャンバ２４、第
２ガス流れチャンバ２６、第３ガス流れチャンバ２８に
分割する第１バッフルプレート１９及び第２バッフルプ
レート２０と、複数の熱交換器ユニット３０にして、第
１ガス流れチャンバ２４内に位置決めされた第１積層体
３２、第２ガス流れチャンバ２６内に位置決めされた第
２積層体３４、第３ガス流れチャンバ２８内に位置決め
された第３積層体３６として配列される複数の熱交換器
ユニット３０とを含む。第１バッフルプレート１９はこ
の第１バッフルプレート１９を貫いて冷却材１６が流れ
るようにする第１冷却材開口３８と、ガス流れ１２が第
１バッフルプレート１９を貫いて流れるようにする、第
１バッフルプレート１９の好ましくは中心位置のガス流
れ開口４０とを有する。第２バッフルプレート２０は、
この第２バッフルプレート２０を通して冷却材が流れる
ようにする冷却材開口４２と、第２バッフルプレート２
０の外側リムに沿って等間隔に位置付けられ、第２バッ
フルプレート２０を通してガス流れ１２が流れるように
する上向きフランジ付きの、好ましくは複数のガス流れ
開口４４とを有する。
【００１５】ハウジング１７は、冷却材１６を凝縮器／
分離器１０内に送る冷却材入口４８と、この凝縮器／分
離器１０から冷却材１６を排出させる冷却材出口５０
と、ガス流れ１２を凝縮器／分離器１０に送るガス流れ
入口５２と、凝縮器／分離器１０からガス流れ１２を排
出させるガス流れ出口５４と、凝縮器／分離器１０から
凝縮物１１を排出させる凝縮物出口５６とを含む。
【００１６】熱交換器ユニットの第１積層体３２は、複
数の第１ガス流れチャンネル６２と交互配列した複数の
第１冷却材チャンネル６０と、冷却材１６を複数の第１
冷却材チャンネル６０に送る第１入口マニホルド６４
と、第１冷却材チャンネル６０からの冷却材１６を受け
る第１出口マニホルド６６と、ガス流れ１２を第１ガス
流れチャンネル６２に連通する第１ガス流れマニホルド
６８とを含む。第２積層体３４は、複数の第２ガス流れ
チャンネル７２と交互配置した複数の第２冷却材チャン
ネル７０と、冷却材１６を複数の第２冷却材チャンネル
７０に送る第２入口マニホルド７４と、第２冷却材チャ
ンネル７０からの冷却材１６を受ける第２出口マニホル
ド７６と、ガス流れ１２を第２ガス流れチャンネル７２
に連通する第２ガス流れマニホルド７８とを含む。第３
積層体３８は、複数の第３ガス流れチャンネル８２と交
互配置した複数の第３冷却材チャンネル８０と、複数の
第３冷却材チャンネル８０に冷却材１６を送る第３入口
マニホルド８４と、第３冷却材チャンネル８０から冷却
材１６を受ける第３出口マニホルド８６と、ガス流れ１
２を第３ガス流れチャンネル８２に連通させる第３ガス
流れマニホルド８８とを含む。
【００１７】図３に最も良く示されるように、冷却材入
口４８は、冷却材１６は先ず、第３入口マニホルド８４
に送られ、次いで、図３に矢印で示すように第３冷却材
チャンネル８０を通して第３出口マニホルド８６に入る
よう、第３入口マニホルド８４と整列され且つシール結
合される。第３出口マニホルド８６と第２入口マニホル
ド７４とは、冷却材１６が第３出口マニホルド８６を出
て第２入口マニホルド７４に入り、次いで、この第２入
口マニホルド７４を出て第２冷却材チャンネル７０を経
て第２出口マニホルド７６に入るよう、バッフルプレー
ト２０の冷却材開口４２と整列される。第２出口マニホ
ルド７６及び第１入口マニホルド６４は、第２出口マニ
ホルド７６を出た冷却材１６が第１入口マニホルド６４
に入り、注いで、第１入口マニホルド６４から第１冷却
材チャンネル６０を経て第１出口マニホルド６６に入
り、冷却材出口５０を通して凝縮器／分離器１０を出る
よう、冷却材出口５０と整列され且つシール結合され
る。
【００１８】他の実施例では、凝縮器／分離器１０を通
る冷却材の流れは、冷却材入口４８及び冷却材出口５０
の機能を逆にし、冷却材が凝縮器／分離器１０に冷却材
出口５０から入り、次いで冷却材入口４８を経て凝縮器
／分離器１０を出るようにすることができる。
【００１９】図４に最も良く示されるように、各熱交換
器ユニット３０は、周囲縁部９２の位置でシール連結さ
れ各熱交換器ユニットにおける第１冷却材チャンネル６
０、第２冷却材チャンネル７０、第３冷却材チャンネル
８０の何れかを各々画定する一対のプレート９０を含む
ことが好ましい。各プレート９０は、周囲縁部９２が実
質的に円形形状である円盤形状のものであることが好ま
しく、また、各プレート９０の中央には一対のプレート
９０の他方の開口９４とシール連結して第１積層体３２
のガス流れマニホルド６８、第２積層体３４のガス流れ
マニホルド７８、第３積層体３６のガス流れマニホルド
７８を夫々画定する開口９４を含む。また、各プレート
９０はフランジ付き第１開口９６及びフランジ付き第２
開口９８を含み、フランジ付き第１開口９６の各々は、
隣り合う熱交換器ユニット３０のフランジ付き第１開口
９６とシール連結して第１入口マニホルド６４、第２入
口マニホルド７４、第３入口マニホルド８４を夫々画定
し、また、フランジ付き第２開口９８の各々は、隣り合
う熱交換器ユニット３０のフランジ付き第２開口９８と
結合して第１出口マニホルド６６，第２出口マニホルド
７６、第３出口マニホルド８６を夫々画定する。第１積
層体３２の最上部のプレート９０は冷却材出口５０と整
列したフランジ付き第２開口９８のみを有し、第１積層
体３２の最底部のプレート９０と、第２積層体の最上部
のプレート９０とは、バッフルプレート１９の冷却材開
口３８と整列したフランジ付き第１開口９６のみを有
し、第２積層体３４の最低部のプレート９０及び第３積
層体３６の最上部のプレート９０は、バッフルプレート
２０の冷却材開口４２と整列したフランジ付き第２開口
９８のを有し、第３積層体３６の最低部のプレート９０
は冷却材入口４８と整列するフランジ付き第１開口９６
のみを有する。ランス付きの、オフセットされたフィン
のような好適なフィン９７を、各熱交換器ユニット間の
第１ガス流れチャンネル６２、第２ガス流れチャンネル
７２、第３ガス流れチャンネル８２に設けることが好ま
しい。あるいは、各プレート９０に形成したディンプル
をフィン９７に代替させることができる。更には、各プ
レート９０あるいはフィン９７に形成したディンプル９
８を、第１冷却材チャンネル６０、第２冷却材チャンネ
ル７０、第３冷却材チャンネル８０の各々に設けること
ができる。特に、所謂“ｄｏｎｕｔ ｏｉｌ ｃｏｏｌ
ｅｒ”業界において熱交換器ユニット３０には数多くの
既知の形態が存在し、プレート９０の正確な形態は各用
途の仕様パラメータに大きく依存することを理解された
い。
【００２０】第１ガス流れチャンバ２４、第２ガス流れ
チャンバ２６、第３ガス流れチャンバ２８の各々は、図
５に最も良く示されるように夫々の円筒形状側壁１０
０、１０２、１０４によって取り巻かれ、ガス流れ入口
５２は、ガス流れ１２が垂直軸線１８を中心とする円を
描いて流れ、かくしてガス流れ１２からの凝縮物１１の
遠心分離が助成されるよう、ガス流れ１２をこの側壁１
００に沿って第１ガス流れチャンバ２４に送る。図６に
示されるように、第１ガス流れチャンバ２４及び第２ガ
ス流れチャンバ２６には第１凝縮物ドレン１０６及び第
２凝縮物ドレン１０８が夫々設けられる。第１凝縮物ド
レン１０６及び第２凝縮物ドレン１０８の各々には、側
壁１００及び側壁１０２の夫々を等間隔で貫く複数の開
口１１０を設けることが好ましい。第１バッフルプレー
ト１９及び第２バッフルプレート２０は各々、凝縮物１
１が第１ガス流れチャンネル６２及び第２ガス流れチャ
ンネル７２の夫々から第１凝縮物ドレン１０６及び第２
凝縮物ドレン１０８の夫々に排流されるよう、下向きの
円錐形状の外側リム１１２、１１４を夫々含むことも好
ましい。この場合、各ガス流れ開口４４が、これらのガ
ス流れ開口４４を通して凝縮物１１の流れを制限する、
上方に伸延するフランジ１１６を含むことを銘記された
い。側壁１００及び１０２の少なくとも一部を取り巻く
円筒状壁１２０により凝縮物マニホルド１１８が画定さ
れる。側壁１００及び１０２は、凝縮物１１が図６に矢
印で示すように凝縮物マニホルド１１８を通して第１凝
縮物ドレン１０６及び第２凝縮物ドレン１０８の各々か
ら凝縮物出口５６に送られるよう、第１凝縮物ドレン１
０６及び第２凝縮物ドレン１０８のための開口１１０を
含む。図５に破線で示すように、凝集用パッドあるいは
凝集部材１１９をガス流れ入口５２に設け、ガス流れ１
２が複数の第１ガス流れチャンネル６２に入る以前にこ
のガス流れ１２に既に含まれていた凝縮物を除去するた
めに随意的に設けることができる。
【００２１】図７に最も良く示されるように、第１ガス
流れマニホルド６８と第２ガス流れマニホルド７８と
は、ガス流れ１２が図７に矢印で示す如く、先ず、第１
ガス流れチャンバ２４から第１ガス流れチャンネル６２
を通して第１ガス流れマニホルド６８に入り、次いでこ
の第１ガス流れチャンバ６８から第２ガス流れマニホル
ド７８に入った後、この第２ガス流れマニホルド７８か
ら第２ガス流れチャンネル７２を通して第２ガス流れチ
ャンバ２６に入るよう、第１バッフルプレート１９のガ
ス流れ開口４０と整列される。第２ガス流れマニホルド
７８から第３ガス流れマニホルド８８に向かうガス流れ
は、第２バッフルプレート２０の無孔部分１２２により
阻止される。第２バッフルプレート２０は、第２ガス流
れチャンネル７２を通るガス流れ１２を助成するドーム
形状であることが好ましい。ガス流れ出口５４は、ガス
流れ１２が第２バッフルプレート２０の複数のガス流れ
開口４４を通過して第３ガス流れチャンバ２８に入り、
次いで第３ガス流れチャンバ８８を通して第３ガス流れ
マニホルド８８に入り、次いでガス流れ出口５４を介し
て凝縮器／分離器１０を出るよう、第３ガス流れマニホ
ルド８８と整列される。
【００２２】好ましい実施例における凝縮器／分離器１
０に関し説明したが、数多くの変更が可能である。例え
ば、図１〜図７には第１、第２、第３の各ガス流れチャ
ンバ２４、２６、２８における熱交換器ユニット３０の
数が等しい実施例が例示されたが、幾つかの用途では第
１、第２、第３の各ガス流れチャンバ２４、２６、２８
の１つ以上において熱交換器ユニットの数を異なるよう
にすることが望ましい場合がある。他の例では、図１〜
図５に示す凝縮器／分離器１０では熱交換器ユニット３
０は第１、第２、第３の各ガス流れチャンバ２４、２
６、２８と第１、第２、第３の各積層体３２、３４、３
６とを有するものとして示されるが、ある用途では熱交
換器ユニット３０におけるガスチャンバ数及び関連する
積層体数を３以上あるいは３以下とすることが望ましい
場合がある。図８には、熱交換器ユニット３０における
第１積層体３２及び第２積層体３４における数が等しく
ないのみならず（熱交換器ユニット３０は概略的に示さ
れる）、熱交換器ユニット３０が、３つではなく、第１
及び第２の、各ガス流れチャンバ２４、２６及び積層体
３２、３４のみを有する凝縮器／分離器１０の実施例が
示される。図１〜図７には、冷却材流れ１６がこの凝縮
器／分離器１０を３回通る配列構成を有する凝縮器／分
離器１０が示されるが、幾つかの用途のための更に他の
実施例では、冷却材流れ１６が凝縮器／分離器１０を３
回以上あるいは３回以下通過することが望ましい場合が
ある。例えば、ある用途では熱交換器ユニット３０の各
積層体の全ての入口マニホルドが相互に整列し、各積層
体の全ての出口マニホルドが相互に整列し、整列したこ
れらの入口マニホルドに送られた冷却材が冷却材流れチ
ャンネルを単一回通過した後、整列した出口マニホルド
に入り、次いで冷却材出口５０を介して凝縮器／分離器
１０を出るようにすることが望ましい。この場合の構造
例は第１バッフルプレート１９に追加の冷却材開口４２
を設けた図８の実施例に示されている。
【００２３】図１〜図７の実施例では、凝縮器／分離器
１０ではハウジング１７の主要胴部が入れ子構造の４つ
の部品から構成され、その内の３つの構成部品が第１、
第２、第３の各ガス流れチャンバ２４、２６、２８を夫
々画定する伏せたコップ状部品１３０、１３２、１３４
であり、第１バッフルプレート１９及び第２バッフルプ
レート２０が夫々、これらの伏せたコップ状部品１３
２、１３４と一体化された部品であり、上向きに開放し
たコップ状部品１３６が凝縮物マニホルド１１８とハウ
ジング１７の底部とを画定するものとしたが、その他数
多くの構成のものとすることができる。例えば、図８の
実施例ではハウジング１７の主要胴部に端部開放形の缶
状部材１３８を設け、第１バッフルプレート１９及び第
２バッフルプレート２０の１つ以上が、缶状部材１３８
の円筒状内壁１４２と係合する円盤状部材１４０であ
り、この円盤状部材１４０の周囲に設けた切り欠き１４
４により開口１１０が形成され、この開口１１０を通し
て凝縮物を円筒状内壁１４２に沿って下方に排流させる
ようにすることができる。ハウジングのその他の改変実
施例が図９に示され、本実施例ではハウジング１７の主
要胴部が、第１、第２、第３の各ガス流れチャンバ２
４、２６、２８を夫々画定する、第１、第２、第３の各
上向きコップ状部材１５０、１５２、１５４により画定
され、第４の上向きコップ上部材１５６が、凝縮物マニ
ホルド１１８と蓋１５８とを画定している。本実施例で
は、蓋１５８が円筒状であるが側壁１００、１０２、１
０４の各々は円筒形状に下方に収斂している。側壁１０
０、１０２、１０４が円筒形状に下方に収斂すること
で、ガス流れ１２からの凝縮物１１の分離が助成される
と考えられる。別の実施例では、ガス流れ入口５２では
なく熱交換器ユニット３０を包囲する第１ガス流れチャ
ンバ２４の内側に合着部材１１９を設けることができ
る。この実施例の構造は、図９に破線で表わす円筒形状
の合着部材１９によって示される。更に別の実施例では
凝縮物マニホルド１１８を、図８に示すような、ハウジ
ング１７の底部１６４に形成したチャンネル１６２を通
して凝縮物を送給する伏せたコップ状部材１６０により
提供させることができる。
【００２４】凝縮器／分離器１０の各構成部品を、例え
ばアルミニュームのような好適な材料から形成し、各構
成部品を、“ドーナツ形オイルクーラー”業界にはよく
知られた、例えばろう接の様な好適な接合方法によりシ
ール結合させることで形成することが好ましい。凝縮器
と気液分離器とを一体化することによれば、分離装置を
用いる従来システムと比較して小型化された凝縮器／分
離器１０が提供される。
【００２５】熱交換器ユニットの個別の積層体と、適宜
の流れ開口を持つ１つ以上のバッフルプレートとを設け
たことにより、本発明の凝縮器／分離器１０は特定の各
用途における熱力学及び圧力低下条件を満たす上で必要
とされ得る、妥当な且つ個別の、冷却材及びガス通過回
数を与える形態のものとすることができる。
【００２６】
【発明の効果】１．燃料電池排ガスのための新規且つ改
良された一体型の凝縮器／分離器が提供される。 ２．燃料電池排ガスのための構造的に比較的小型の一体
型の凝縮器／分離器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における、凝縮器／分離器を
用いる燃料電池システムの概念図である。
【図２】図１の凝縮器／分離器の概略断面図である。
【図３】凝縮器／分離器を通過する冷却材材の流れ模様
を例示する図２と類似の概略断面図である。
【図４】図２の凝縮器／分離器の上部拡大概略断面図で
ある。
【図５】図３を線５−５に沿って切断した断面図であ
る。
【図６】凝縮器／分離器を通る凝縮物の流れ模様を示す
図２と類似の概略断面図である。
【図７】凝縮器／分離器を通るガス流れ模様を示す図３
と類似の概略断面図である。
【図８】本発明に従う凝縮器／分離器の他の実施例の分
解斜視図である。
【図９】本発明に従う凝縮器／分離器の他の実施例の概
略断面図である。
【符号の説明】
１０ 凝縮器／分離器 １１ 凝縮物 １２ 陰極排ガス流れ １３ 積層燃料電池 １４ 燃料電池システム １６ 冷却材流れ １７ ハウジング １８ 垂直軸線 １９ 第１バッフルプレート ２０ 第２バッフルプレート ２４ 第１ガス流れチャンバ ２６ 第２ガス流れチャンバ ２８ 第３ガス流れチャンバ ３０ 熱交換器ユニット ３２ 第１積層体 ３４ 第２積層体 ３６ 第３積層体 ３８ 第１冷却材開口 ４０ ガス流れ開口 ４２ 冷却材開口 ４４ ガス流れ開口 ４８ 冷却材入口 ５０ 冷却材出口 ５２ ガス流れ入口 ５４ ガス流れ出口 ５６ 凝縮物出口 ６０ 第１冷却材チャンネル ６２ 第１ガス流れチャンネル ６４ 第１入口マニホルド ６６ 第１出口マニホルド ６８ 第１ガス流れマニホルド ７０ 第２冷却材チャンネル ７２ 第２ガス流れチャンネル ７４ 第２入口マニホルド ７６ 第２出口マニホルド ７８ 第２ガス流れマニホルド ８０ 複数の第３冷却材チャンネル ８２ 第３ガス流れチャンネル ８４ 第３入口マニホルド ８６ 第３出口マニホルド ８８ 第３ガス流れマニホルド ９０ プレート ９２ 周囲縁部 ９４ 開口 ９６ フランジ付き第１開口 ９７ フィン ９８ フランジ付き第２開口 １００、１０２、１０４ 円筒形状側壁 １０６ 第１凝縮物ドレン １０８ 第２凝縮物ドレン １１０ 開口 １１２、１１４ 外側リム １１８ 凝縮物マニホルド １１９ 凝集部材 １２０ 円筒状壁 １５０ 第１の上向きコップ状部材 １５２ 第２の上向きコップ状部材 １５４ 第３の上向きコップ状部材 １５６ 第４の上向きコップ上部材 １５８ 蓋 １６０ 伏せたコップ状部材 １６２ チャンネル １６４ 底部
フロントページの続き (72)発明者 マーク・ジー・ボース アメリカ合衆国ウィスコンシン州フランク スビル、トウィン・ウォーターズ・レイン 2855 (72)発明者 ニコラス・サイラー アメリカ合衆国ウィスコンシン州フランク スビル、ニコルソン・ロード4132 (72)発明者 グレゴリー・エイ・ムロス アメリカ合衆国ウィスコンシン州フランク リン、ウエスト・エイカー2925 (72)発明者 ジョーゼフ・アール・スティーブンソン アメリカ合衆国ウィスコンシン州ケノーシ ャ、トウェンティーナインス・プレイス 5042 (72)発明者 アラン・ピー・マイスナー アメリカ合衆国ウィスコンシン州フランク リン、ブライアーウッド・ドライブ7803 Ｆターム(参考） 5H027 AA02 MM03

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料電池システムの陰極排ガスから凝縮
    物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器／分離
    器であって、 ガス流れ入口と、ガス流れ出口と、凝縮物出口と、冷却
    材入口と、冷却材出口とを含むハウジングと、 ハウジング内で、該ハウジングを第１ガス流れチャンバ
    及び第２ガス流れチャンバに分割するべく位置決めした
    バッフルプレートにして、冷却材流れを該バッフルプレ
    ートを通して流動させる冷却材開口と、ガス流れをバッ
    フルプレートを通して流動させるガス流れ開口とを有す
    るバッフルプレートと、 凝縮物を第１ガス流れチャンバから排流させる、第１ガ
    ス流れチャンバにおける第１凝縮物ドレンと、 第１ガス流れチャンバ内に位置決めした熱交換器ユニッ
    トの第１積層体、第２ガス流れチャンバ内に位置決めし
    た熱交換器ユニットの第２積層体、として配列した複数
    の熱交換器ユニットと、 を含み、 第１積層体が、複数の第１ガス流れチャンネルと交互配
    置した複数の第１冷却材チャンネルと、冷却材を複数の
    第１冷却材チャンネルに送る第１入口マニホルドと、複
    数の第１冷却材チャンネルからの冷却材を受ける第１出
    口マニホルドと、ガス流れを第１ガス流れチャンネルに
    連通させる第１ガス流れマニホルドと、を含み、 第２積層体が、複数の第２冷却材チャンネル内と交互配
    列した複数の第２冷却材チャンネルと、該複数の第２冷
    却材チャンネルに冷却材を送る第２入口マニホルドと、
    複数の第２冷却材チャンネルから冷却材を受ける第２出
    口マニホルドと、ガス流れを複数の第２ガス流れチャン
    ネルに連通させる第２ガス流れマニホルドと、 を含む一体型の凝縮器／分離器。
  2. 【請求項２】 第１ガス流れマニホルド及び第２ガス流
    れマニホルドがバッフルプレートのガス流れ開口と整列
    され、ガス流れが複数の第１ガス流れチャンネルを通過
    し、次いで複数の第２ガス流れチャンネルを通過するよ
    うにした請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  3. 【請求項３】 ガス流れ入口が第１ガス流れチャンバに
    開口して、ガス流れが先ず、第１ガス流れチャンバから
    複数の第１ガス流れチャンネルを介して第１ガス流れマ
    ニホルドに流れ、第１ガス流れマニホルドからガス流れ
    開口を通して第２ガス流れマニホルドに入り、次いで、
    第２ガス流れマニホルドから複数の第２ガス流れチャン
    ネルを経て第２ガス流れチャンバに流れるようにした請
    求項２の一体型の凝縮器／分離器。
  4. 【請求項４】 ハウジングが、熱交換器の第１積層体及
    び第２積層体の各周囲を取り巻く円筒状の側壁を含む請
    求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  5. 【請求項５】 第１ガス流れチャンネル及び第２ガス流
    れチャンネルの上流側に位置決めした合着部材を更に含
    む請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  6. 【請求項６】 凝縮物出口と流体連通する凝縮物マニホ
    ルドと、凝縮物出口に凝縮物を送る第１凝縮物ドレン
    と、を更に含む請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  7. 【請求項７】 凝縮物マニホルドが、第１ガス流れチャ
    ンバ及び第２ガス流れチャンバの少なくとも一部分を取
    り巻いてハウジングの外面を画定する壁を含む請求項６
    の一体型の凝縮器／分離器。
  8. 【請求項８】 ハウジングが、熱交換器ユニットの第１
    積層体の周囲を取り巻いて下方に円錐形状に収斂する第
    １側壁と、熱交換器ユニットの第２積層体の周囲を取り
    巻いて下方に円錐形状に収斂する第２側壁とを含む請求
    項１の一体型の凝縮器／分離器。
  9. 【請求項９】 第２出口マニホルド及び第１入口マニホ
    ルドがバッフルプレートの冷却材開口と整列し、かくし
    て冷却材流れが第２出口マニホルドから第１入口マニホ
    ルドに流動し、複数の第２冷却材チャンネルを通過し、
    次いで複数の第１冷却材チャンネルを通過するようにし
    た請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  10. 【請求項１０】 バッフルプレートが追加の冷却材開口
    を有し、第１入口マニホルド及び第２入口マニホルドが
    該冷却材開口の１つと整列し、かくして冷却材が第１入
    口マニホルド及び第２入口マニホルド間を流れるように
    し、 第１出口マニホルド及び第２出口マニホルドがバッフル
    プレートの他の冷却材開口と整列し、かくして冷却材が
    第１出口マニホルド及び第２出口マニホルド間を流れる
    ようにした請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  11. 【請求項１１】 ハウジング内で、該ハウジングの内部
    に第２ガス流れチャンバに隣り合う第３ガス流れチャン
    バを分画するべく位置決めした第２バッフルプレートに
    して、冷却材流れが該第２バッフルプレートを通して流
    れるようにする第２冷却材開口と、ガス流れが該第２バ
    ッフルプレートを通して流れるようにする第２ガス流れ
    開口とを有する第２バッフルプレートと、 第２ガス流れチャンバから凝縮物を排流させる、第２ガ
    ス流れチャンバ内の第２凝縮物ドレンと、 第３ガス流れチャンバ内に位置決めした、熱交換器ユニ
    ットの第３積層体にして、複数の第３ガス流れチャンネ
    ルと交互配列した複数の第３冷却材チャンネルと、冷却
    材を第３冷却材チャンネルに送る第３入口マニホルド
    と、第３冷却材チャンネルから冷却材を受ける第３出口
    マニホルドと、ガス流れを第３ガス流れチャンネルと連
    通させる第３ガス流れマニホルドとを含む第３積層体
    と、 を含む請求項１の一体型の凝縮器／分離器。
  12. 【請求項１２】 燃料電池システムの陰極排ガス流れか
    ら凝縮物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器
    ／分離器であって、 内部と、外部と、ガス流れ入口と、ガス流れ出口と、凝
    縮物出口と、冷却材入口と、冷却材出口とを有するハウ
    ジングと、 ハウジング内で、該ハウジングを第１ガス流れチャンバ
    及び第２ガス流れチャンバに分割するよう位置決めした
    バッフルプレートにして、該バッフルプレートを通して
    冷却材が流れるようにする第１冷却材開口及び第２冷却
    材開口と、該バッフルプレートを通してガスが流れるよ
    うにするガス流れ開口とを有するバッフルプレートと、 第１ガス流れチャンバから凝縮物を排流させる、第１ガ
    ス流れチャンバ内の第１凝縮物ドレンと、 第１ガス流れチャンバ内に位置決めした熱交換器ユニッ
    トの第１積層体、第２ガス流れチャンバ内に位置決めし
    た熱交換器ユニットの第２積層体、として配列した複数
    の熱交換器ユニットと、 を含み、 各熱交換器ユニットが、各周囲縁部位置でシール連結し
    た一対のプレートを含み、第１積層体が複数の第１冷却
    材チャンネルを有し、第２積層体が複数の第２冷却材チ
    ャンネルを有し、 各熱交換器ユニットが相互に離間して各熱交換器ユニッ
    ト間に複数のガス流れチャンネルを画定し、第１積層体
    が、各熱交換器ユニット間に複数の第１ガス流れチャン
    ネルを有し、第１積層体が、複数の第１冷却材チャンネ
    ルと交互配置した複数の第１ガス流れチャンネルを有
    し、第２積層体が、複数の第２冷却材チャンネルと交互
    配置した複数の第２ガス流れチャンネルを有し、 第１積層体を構成する熱交換器ユニットが、冷却材を複
    数の第１冷却材チャンネルに送る第１入口マニホルド
    と、第１冷却材チャンネルから冷却材を受ける第１出口
    マニホルドとを画定する相互連結した各一組の開口を有
    し、 第２積層体を構成する熱交換器ユニットが、冷却材を複
    数の第２冷却材チャンネルに送る第２入口マニホルド
    と、該第２冷却材チャンネルから冷却材を受ける第２出
    口マニホルドとを画定する、相互連結した各一組の開口
    を有し、 第１入口マニホルド及び第２入口マニホルドがバッフル
    プレートの第１冷却材開口と整列して第１入口マニホル
    ド及び第２入口マニホルド間を冷却材が流動するように
    され、 第１入口マニホルド及び第２入口マニホルドがバッフル
    プレートの第１冷却材開口と整列されて第１入口マニホ
    ルド及び第２入口マニホルド間を冷却材が流動し、 第１出口マニホルド及び第２出口マニホルドがバッフル
    プレートの第２冷却材開口と整列されて第１出口マニホ
    ルド及び第２出口マニホルドを冷却材が流動し、 第１積層体が、ガス流れを複数の第１ガス流れチャンネ
    ルと連通させる第１ガス流れマニホルドを画定する相互
    連結した別の一組の開口を有し、 第２積層体が、ガス流れを複数の第２ガス流れチャンネ
    ルと連通させる第２ガス流れマニホルドを画定する相互
    連結した別の一組の開口を有する一体型の凝縮器／分離
    器。
  13. 【請求項１３】 第１ガス流れマニホルド及び第２ガス
    流れマニホルドがバッフルプレートのガス流れ開口と整
    列して、ガスが複数の第１ガス流れチャンネルを通り、
    次いで複数の第２ガス流れチャンネルを通る請求項１２
    の一体型の凝縮器／分離器。
  14. 【請求項１４】 ガス流れ入口が第１ガス流れチャンバ
    内に開口し、ガス流れが、複数の第１ガス流れチャンネ
    ルを通して第１ガス流れチャンバから第１ガス流れマニ
    ホルドに入り、該第１ガス流れマニホルドからガス流れ
    開口を通して第２ガス流れマニホルドに入り、次いで複
    数の第２ガス流れチャンネルを通して該第２ガス流れマ
    ニホルドから第２ガス流れチャンバに送られるようにし
    た請求項１３の一体型の凝縮器／分離器
  15. 【請求項１５】 燃料電池システムの陰極排ガス流れか
    ら凝縮物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器
    ／分離器であって、 ガス流れ入口と、ガス流れ出口と、凝縮物出口と、冷却
    材出口とを含むハウジングと、 ハウジング内に位置決めされ、該ハウジング内部を第１
    ガス流れチャンバ、第２ガス流れチャンバ、第３ガス流
    れチャンバ、に分割する第１バッフルプレート及び第２
    バッフルプレートにして、冷却材を該第１及び第２の各
    バッフルプレートを通して流動させる冷却材開口と、ガ
    スを該第１及び第２の各バッフルプレートを通して流動
    させるガス流れ開口とを有する第１バッフルプレート及
    び第２バッフルプレートと、 第１ガス流れチャンバ内に位置付けられ、該第１ガス流
    れチャンバから凝縮物を排流させる第１凝縮物ドレン
    と、 第２ガス流れチャンバ内に位置付けられ、該第２ガス流
    れチャンバから凝縮物を排流させる第２凝縮物ドレン
    と、 第１ガス流れチャンバ内に位置決めした熱交換器ユニッ
    トの第１積層体、第２ガス流れチャンバ内に位置決めし
    た熱交換器ユニットの第２積層体、第３ガス流れチャン
    バ内に位置決めした熱交換器ユニットの第３積層体とし
    て配列された複数の熱交換器ユニットと、 を含み、 第１積層体が、複数の第１ガス流れチャンネルと交互配
    置した複数の第１冷却材チャンネルと、冷却材を第１冷
    却材チャンネルに送る第１入口マニホルドと、第１冷却
    材チャンネルから冷却材を受ける第１出口マニホルド
    と、ガス流れを複数の第１ガス流れチャンネルと連通さ
    せる第１ガス流れマニホルドと、を含み、第２積層体
    が、複数の第２ガス流れチャンネルと交互配置した複数
    の第２冷却材チャンネルと、冷却材を複数の第２冷却材
    チャンネルに送る第２入口マニホルドと、第２冷却材チ
    ャンネルから冷却材を受ける第２出口マニホルドと、ガ
    ス流れを第２ガス流れチャンネルと連通させる第２ガス
    流れマニホルドと、を含み、 第３積層体が、複数の第３ガス流れチャンネルと交互配
    置した複数の第３冷却材チャンネルと、冷却材を複数の
    第３冷却材チャンネルに送る第３入口マニホルドと、第
    ３冷却材チャンネルから冷却材を受ける第３出口マニホ
    ルドと、ガス流れを第３ガス流れチャンネルと連通させ
    る第３ガス流れマニホルドと、を含み、 第１出口マニホルド及び第２入口マニホルドがバッフル
    プレートの冷却材開口と整列し、冷却材が第１出口マニ
    ホルドから第２入口マニホルドに流れるようにし、かく
    して冷却材が複数の第１冷却材チャンネルを通して流動
    し、次いで複数の第２冷却材チャンネルを通して流動
    し、 第２出口マニホルド及び第２入口マニホルドがバッフル
    プレートの冷却材開口と整列し、冷却材が第２出口マニ
    ホルドから第３入口マニホルドに流れるようにし、かく
    して、冷却材が複数の第３冷却材チャンネルを通して流
    動する一体型の凝縮器／分離器。
  16. 【請求項１６】 ガス流れ入口が第１ガス流れチャンバ
    に開口し、第１ガス流れマニホルド及び第２ガス流れマ
    ニホルドが第１バッフルプレートの開口と整列し、第３
    ガス流れマニホルドが第２バッフルプレートの無孔部分
    により閉鎖され、かくして、ガス流れが、先ず、複数の
    第１ガス流れチャンネルを通して第１ガス流れチャンバ
    から第１ガス流れマニホルドに流動し、該第１ガス流れ
    マニホルドからバッフルプレートのガス流れ開口を通し
    て第２ガス流れマニホルドに流動し、次いで、複数の第
    ２ガス流れチャンネルを通して第２ガス流れマニホルド
    から第２ガス流れチャンバに流動し、該第２ガス流れチ
    ャンバから第２バッフルプレートのガス流れ開口を介し
    て第３ガス流れチャンバに入り、更に、該第３ガス流れ
    チャンバから複数の第３ガス流れチャンネルを通して第
    ３ガス流れマニホルドに流れるようにした請求項１５の
    一体型の凝縮器／分離器。
  17. 【請求項１７】 燃料電池システムの陰極排ガス流れか
    ら凝縮物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器
    ／分離器であって、 ガス流れ入口と、ガス流れ出口と、凝縮物入口と、冷却
    材出口とを含むハウジングと、 ハウジング内部を第１ガス流れチャンバと第２ガス流れ
    チャンバとに分割するバッフルプレートにして、冷却材
    が該バッフルプレートを通して送られるようにする冷却
    材開口と、ガス流れが該バッフルプレートを通して送ら
    れるようにするガス流れ開口とを有するバッフルプレー
    トと、 第１ガス流れチャンバから凝縮物を排流する第１凝縮物
    ドレンと、 第１ガス流れチャンバ内に位置決めした、熱交換器ユニ
    ットの第１積層体及び、第２ガス流れチャンバ内に位置
    決めした、熱交換器ユニットの第２積層体として配列し
    た複数の熱交換器ユニットと、 を含み、 各熱交換器ユニットが、該熱交換器ユニットにおける冷
    却材チャンネルを画定するべく周囲縁部位置でシール連
    接した一対のプレートを含み、第１積層体が複数の第１
    冷却材チャンネルを有し、第２積層体が複数の第２冷却
    材チャンネルを有し、 各熱交換器ユニットが、各熱交換器ユニット間に複数の
    ガス流れチャンネルを画定するべく相互に離間され、第
    １積層体が、複数の第１冷却材チャンネルと交互配置し
    た複数の第１ガス流れチャンネルを有し、第２積層体
    が、複数の第２冷却材チャンネルと交互配置した複数の
    第２ガス流れチャンネルを有し、 第１積層体を構成する各熱交換器ユニットが、冷却材を
    複数の第１冷却材チャンネルに送る第１ガス流れマニホ
    ルドを画定する相互連結した一組の開口と、複数の第１
    冷却材チャンネルから冷却材を受ける第１出口マニホル
    ドとを有し、 第２積層体を構成する各熱交換器ユニットが、冷却材を
    複数の第２冷却材チャンネルに送る第２冷却材マニホル
    ドを画定する相互連結した一組の開口と、複数の第２冷
    却材チャンネルから冷却材を受ける第２出口マニホルド
    とを有し、 第１出口マニホルド及び第２出口マニホルドが、バッフ
    ルプレートの冷却材開口と整列し、第１出口マニホルド
    から第２入口マニホルドへの冷却材流れを許容し、かく
    して、冷却材が、先ず複数の第１冷却材チャンネルを通
    して流動し、次いで複数の第２冷却材チャンネルを流動
    し、第１積層体が、複数の第１ガス流れチャンネルにガ
    ス流れを連通させる第１ガス流れマニホルドを画定する
    相互連結した別の一組の開口を有し、第２積層体が、ガ
    ス流れを複数の第２ガス流れチャンネルに連通させる第
    ２ガス流れマニホルドを画定する相互連結した別の一組
    の開口を有する一体型の凝縮器／分離器。
  18. 【請求項１８】 第１ガス流れマニホルド及び第２ガス
    流れマニホルドがバッフルプレートのガス流れ開口と整
    列し、かくして、ガス流れが、複数の第１ガス流れチャ
    ンネルを通過し、次いで複数の第２ガス流れチャンネル
    を通過するようにした請求項１７の一体型の凝縮器／分
    離器。
  19. 【請求項１９】 ガス流れ入口が第１ガス流れチャンバ
    内に開口し、かくしてガス流れが、先ず、複数の第１ガ
    ス流れチャンネルを通して第１ガス流れチャンバから第
    １ガス流れマニホルドに入り、該第１ガス流れマニホル
    ドからガス流れ開口を通して第２ガス流れマニホルドに
    入り、次いで、複数の第２ガス流れチャンネルを通して
    第２ガス流れマニホルドから第２ガス流れチャンバに流
    動する請求項１８の一体型の凝縮器／分離器。
  20. 【請求項２０】 ハウジングを、第２ガス流れチャンバ
    に隣り合う第３ガス流れチャンバに分画する第２バッフ
    ルプレートにして、冷却材流れを該第２バッフルプレー
    トを通して送るようにする第２冷却材開口と、ガス流れ
    を該第２バッフルプレートを通して送るようにする第２
    ガス流れ開口とを有する第２バッフルプレートと、 第２ガス流れチャンバから凝縮物を排流する、第２ガス
    流れチャンバ内の第２凝縮物ドレンと、 第３ガス流れチャンバ内に位置決めした熱交換器ユニッ
    トの第３積層体にして、複数の第３ガス流れチャンネル
    と交互配置した複数の第３冷却材チャンネルを含む第３
    積層体と、 を含み、 第３積層体を構成する各熱交換器ユニットが、冷却材を
    複数の第３冷却材チャンネルに送る第３入口マニホルド
    と、複数の第３冷却材チャンネルから冷却材を受ける第
    ３出口マニホルドとを画定する相互連結した各一組の開
    口を有し、 第２出口マニホルド及び第３入口マニホルドが第２バッ
    フルプレートの第２冷却材開口と整列し、冷却材が第２
    出口マニホルドから第３入口マニホルドに流動し、かく
    して、冷却材が次いで複数の第３冷却材チャンネルを通
    して流動し、 第３積層体が、ガス流れを複数の第３ガス流れチャンネ
    ルに連通させる第３ガス流れマニホルドを画定する、相
    互連結した別の一組の開口を有する請求項１７の一体型
    の凝縮器／分離器。
  21. 【請求項２１】 燃料電池システムの陰極排ガス流れか
    ら凝縮物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器
    ／分離器であって、 ガス流れチャンバと、ガス流れ入口と、ガス流れ出口
    と、凝縮物出口と、冷却材入口と、冷却材出口とを有す
    るハウジングと、 ガス流れチャンバ内の凝縮物ドレンにして、第１ガス流
    れチャンバから凝縮物を排流する凝縮物ドレンと、 ガス流れチャンバ内に位置決めされ、複数のガス流れチ
    ャンネルと交互配置した複数の冷却材チャンネルと、冷
    却材を複数の冷却材チャンネル内に送る入口マニホルド
    と、複数の冷却材チャンネルから冷却材を受ける出口マ
    ニホルドと、ガス流れを複数のガス流れチャンネルと連
    通させるガス流れマニホルドと、を含む、熱交換器ユニ
    ットの積層体と、 複数のガス流れチャンネルの上流側に位置決めした合着
    部材と、 を含む、一体型の凝縮器／分離器。
  22. 【請求項２２】 燃料電池システムの陰極排ガス流れか
    ら凝縮物を凝縮させ且つ分離するための一体型の凝縮器
    ／分離器であって、 ガス流れチャンバと、ガス流れ入口と、ガス流れ出口
    と、凝縮物出口と、冷却材入口と、冷却材出口と、を含
    むハウジングと、 第１ガス流れチャンバから凝縮物を排流する、ガス流れ
    チャンバ内の凝縮物ドレンと、 ガス流れチャンバ内に位置決めされ、複数のガス流れチ
    ャンネルと交互配置した複数の冷却材チャンネルと、冷
    却材を複数の冷却材チャンネル内に送る入口マニホルド
    と、複数の冷却材チャンネルから冷却材を受ける出口マ
    ニホルドと、ガス流れを複数のガス流れチャンネルと連
    通させるガス流れマニホルドと、凝縮物出口及び凝縮物
    ドレンと流体連通し、凝縮物ドレンから凝縮物を凝縮物
    出口に送る凝縮物マニホルドにして、ハウジングのガス
    流れチャンバの壁の周囲に伸延してハウジングの外面を
    画定する壁を含む凝縮物マニホルドと、を含む熱交換器
    ユニットの積層体とよりなる一体型の凝縮器／分離器。
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