JP2014224629A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排熱回収器30は、排気ガス通路として排気ガス往路部分61と排気ガス折り返し部と排気ガス復路部分63とを含み、水通路として水往路部分51と水折り返し部分52と水復路部分53とを含む。これによって各タンク32,33から各通路に流入した各流体は、各折り返し部分52,62で折り返して、再び各タンク32,33に戻ってくることになる。排熱回収器30は二段構造であるので、排熱回収器30を小形化することができる。
【選択図】図6
Description
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図9を用いて説明する。本実施形態における熱交換器は水素と酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池を備える燃料電池システム20に利用されている。燃料電池システム20は、図1に示すように、燃料電池ユニット21と、燃料電池ユニット21から排出される排熱を蓄熱する蓄熱タンク22とを有している。本実施形態における熱交換器は、燃料電池ユニット21の一部を構成する排熱回収器30である。燃料電池ユニット21は、図2〜図4に示すように、直方体状のケース23の内部に収容されている。
次に、本発明の第2実施形態に関して、図10を用いて説明する。本実施形態では、水タンク320への水の流出入方向が第1実施形態とは異なる点に特徴を有する。
次に、本発明の第3実施形態に関して、図11を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態の排熱回収器30におけるセンタープレート35を含まず、一対のコルゲートフィン38ac,38bcを厚み方向に積層している点に特徴を有する。
次に、本発明の第4実施形態に関して、図12を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態の排熱回収器30とはセンタープレート35の構成が異なり、本実施形態のセンタープレート35は断熱部80を内部に有する点に特徴を有する。
次に、本発明の第5実施形態に関して、図13および図14を用いて説明する。本実施形態では、排熱回収器30が第1実施形態のように横置きではなく、縦置きである点に特徴を有する。
次に、本発明の第6実施形態に関して、図15を用いて説明する。本実施形態では、センタープレート35の厚み方向の両面には、2つのコルゲートフィン38a,38bをそれぞれセンタープレート35に対して位置決めするためのリブ90が形成されている点に特徴を有する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
22…蓄熱タンク 30…排熱回収器(熱交換器) 32…水タンク
32a…水流入部 32b…水流出部 33…排気ガスタンク
33a…排気ガス流入部 33b…排気ガス流出部 34…エンドキャップ
34a…ガス流入孔 34b…ガス流出孔 35…センタープレート
36…セパレータ 37…サイドプレート
38a…上方のコルゲートフィン 38b…下方のコルゲートフィン
51…水往路部分 52…水折り返し部分
53…水復路部分 61…排気ガス往路部分
62…排気ガス折り返し部分 63…排気ガス復路部分
71…山部 72…谷部 80…断熱部 90…リブ
Claims (10)
- 燃料電池(21)において化学反応により発生する排気ガスと水との間で熱交換させる熱交換器(30)であって、
排気ガスが流通する排気ガス通路(61〜63)と、
前記排気ガス通路に少なくとも一部が隣接し、前記排気ガスと熱交換する水が流通する水通路(51〜53)と、
前記熱交換器の一端部に設けられ、前記排気ガスが外部から流入する排気ガス流入部(33a)、および前記排気ガスを外部に流出する排気ガス流出部(33b)を有する排気ガスタンク(33)と、
前記熱交換器の一端部に設けられ、前記水が外部から流入する水流入部(32a)、および前記水を外部に流出する水流出部(32b)を有する水タンク(32)と、を含み、
前記排気ガス通路は、
前記排気ガス流入部から流入した前記排気ガスが前記排気ガスタンクから前記熱交換器の他端部側に向けて流通する排気ガス往路部分(61)と、
前記熱交換器の他端部において、前記排気ガス往路部分を通過した前記排気ガスの流れる方向を反対方向に変更する排気ガス折り返し部分(62)と、
前記排気ガス折り返し部分を通過した前記排気ガスが前記排気ガスタンクに向けて流通する排気ガス復路部分(63)と、を含み、
前記水通路は、
前記水流入部から流入した前記水が前記水タンクから前記熱交換器の他端部側に向けて流通する水往路部分(51)と、
前記熱交換器の他端部において、前記水往路部分を通過した前記水の流れる方向を反対方向に変更する水折り返し部分(52)と、
前記水折り返し部分を通過した前記水が前記水タンクに向けて流通する水復路部分(53)と、を含むことを特徴とする熱交換器。 - 前記排気ガス往路部分と、前記水往路部分および前記水復路部分のいずれか一方が隣接し、
前記排気ガス復路部分と、前記水往路部分および前記水復路部分のいずれか他方が隣接し、
前記排気ガス往路部分および前記隣接する前記一方の前記水通路の一部と、前記排気ガス復路部分および前記隣接する前記他方の水通路の一部とを仕切るセンタープレート(35)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記排気ガス流入部に前記排気ガスが流入するガス流入方向と、前記排気ガス流出部から前記排気ガスが流出するガス流出方向とは、互いに同一方向または反対方向であり、
前記水流入部に前記水が流入する水流入方向と、前記水流出部から前記水が流出する水流出方向とは、互いに同一方向または反対方向であり、
前記ガス流入方向と前記水流入方向とは、交差する方向であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。 - 板状であって、厚み方向の断面が山部(71)と谷部(72)とが交互に繰り返される波形の2つのコルゲートフィン(38a,38b)を含み、
一方のコルゲートフィン(38a)において、
隣接する山部と山部とで区画する部分が、前記排気ガス通路の一部および前記水通路の一部のいずれか一方であり、
隣接する谷部と谷部とで区画する部分が、前記排気ガス通路の一部および前記水通路の一部のいずれか他方であり、
他方のコルゲートフィン(38b)において、
隣接する山部と山部とで区画する部分が、前記排気ガス通路の一部および前記水通路の一部のいずれか一方であり、
隣接する谷部と谷部とで区画する部分が、前記排気ガス通路の一部および前記水通路の一部のいずれか他方であり、
前記センタープレートを介して、2つの前記コルゲートフィンが厚み方向に積層される
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記センタープレートは、断熱性能を有する断熱部(80)を内部に有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記センタープレートの厚み方向の両面には、2つの前記コルゲートフィンをそれぞれ前記センタープレートに対して位置決めするためのリブ(90)が形成されているとする請求項1〜5のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 板状であって、厚み方向の断面が山部と谷部とが交互に繰り返される波形の2つのコルゲートフィンを含み、
一方のコルゲートフィンにおいて、
隣接する山部と山部とで区画する部分が、前記ガス往路部分および前記ガス復路部分のいずれか一方であり、
隣接する谷部と谷部とで区画する間が、前記水往路部分および前記水復路部分のいずれか一方であり、
他方のコルゲートフィンにおいて、
隣接する山部と山部とで区画する部分が、前記ガス往路部分および前記ガス復路部分のいずれか他方であり、
隣接する谷部と谷部とで区画する間が、前記水往路部分および前記水復路部分のいずれか他方であり、
2つの前記コルゲートフィンは、厚み方向に積層され、
2つの前記コルゲートフィンが厚み方向に対向する部分では、
厚み方向の一方側に位置するコルゲートフィンの谷部によって、厚み方向の他方側に位置するコルゲートフィンの隣接する山部間が塞がれており、
厚み方向の他方側に位置するコルゲートフィンの山部によって、厚み方向の一方側に位置するコルゲートフィンの隣接する谷部間が塞がれていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記排気ガス往路部分と、前記水往路部分が隣接し、
前記排気ガス復路部分と、前記水復路部分が隣接することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記排気ガス往路部分と、前記水復路部分が隣接し、
前記排気ガス復路部分と、前記水往路部分が隣接することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記排気ガス往路部分および前記排気ガス復路部分は、水平方向に延びるように設置されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の熱交換器。
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