JP2002313384A - 燃料電池用熱交換器 - Google Patents

燃料電池用熱交換器

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JP2002313384A JP2001377551A JP2001377551A JP2002313384A JP 2002313384 A JP2002313384 A JP 2002313384A JP 2001377551 A JP2001377551 A JP 2001377551A JP 2001377551 A JP2001377551 A JP 2001377551A JP 2002313384 A JP2002313384 A JP 2002313384A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型且つ軽量で、しかも安価な構造で、通過
したガスの温度分布の不均一を小さく抑える。 【解決手段】 複数の伝熱管素子１７を、隣り合う伝熱
管素子１７同士の間にアウターフィンを挟持した状態で
重ね合わせる事により、コア部を構成する。上記各伝熱
管素子１７の内部に設けた流路２４を、ガスの通過方向
αの上流側に設けた幅大流路３１と、下流側に設けた、
それぞれがこの幅大流路３１よりも幅が小さい複数の幅
小流路３２から成る幅小流路群３３とから構成する。使
用時には、各伝熱管素子１７の内部に、上記ガスの通過
方向αと直交する方向であるβ方向に冷却液を流す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の燃料電池用熱交換器
は、燃料電池に組み込んで、例えば、ガスと触媒とを反
応させる、一酸化炭素除去器等の触媒反応装置に送り込
む前の状態のガスを冷却する為の熱交換器として、或
は、上記ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）等の有害成
分を除去する為の熱交換器として、或は、燃料電池スタ
ックに送り込む前の状態のガスを冷却する為の熱交換器
として利用する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、単位となるセル内で、水素
ガス（Ｈ2 ）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個のセル毎に生じる電位
差は、１Ｖ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】上述の様な原理で上記セルに発電させる為
に、この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（Ｃ
Ｈ3 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２６は、この様な反応によりメタノール
を改質して水素ガスを発生させ、この水素ガスと酸素を
含む空気とを反応させる、燃料電池のうち、特開２００
０−３１５５０８号公報に記載された回路を示してい
る。燃料電池スタック１に、メタノールを改質して得た
水素ガス（Ｈ2 ）を送り込む場合、先ず、水蒸気とメタ
ノールとの混合ガスを、酸素を含む空気と共に、改質装
置２に送り込む。そして、この改質装置２内で、上記混
合ガスと酸素とを反応させて、水素ガスを発生させる。
但し、この様に水素ガスが発生する過程では、上記燃料
電池スタック１の触媒を被毒する微量な一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）も発生する。そこで、水素ガス及び一酸化炭素を含
むガスと、酸素を含む空気とを、一酸化炭素除去器３で
反応させる事により、上記ガスから上記一酸化炭素を除
去する（一酸化炭素を酸化させる）。
【０００５】尚、上記改質装置２から取り出された直後
のガスは、約３００℃の高温になる為、このガスをその
まま上記一酸化炭素除去器３に送り込んだのでは、この
一酸化炭素除去器３に設けた触媒の反応が十分に行なわ
れず、上記ガス中から上記一酸化炭素を十分に除去でき
ない可能性がある。そこで、上記ガスを上記一酸化炭素
除去器３に送り込む前に、予め入口側熱交換器４に送り
込んで、この入口側熱交換器４で、上記触媒が反応し易
い所定温度（例えば約１００℃）迄冷却する。そして、
この様にして所定温度に迄冷却したガスを、酸素を含む
空気と共に上記一酸化炭素除去器３に送り込んで、上記
ガス中から上記一酸化炭素を、或る程度効率良く除去す
る。
【０００６】又、この一酸化炭素除去器３を通過した直
後のガスは、約１８０℃に迄温度上昇している。これに
対して、前記燃料電池スタック１内での反応を効率良く
起こさせる為には、この燃料電池スタック１内に送り込
むガスの温度を、常温〜１５０℃程度にする必要があ
る。この為、上記一酸化炭素除去器３を通過した直後の
ガスを、出口側熱交換器５に通過させ、このガスの温度
を所定温度（例えば約８０℃）迄冷却する。そして、こ
の様にして所定温度に冷却したガスを、上記燃料電池ス
タック１の反応室に送り込んで、酸素を含む空気と反応
させ、発電に利用する。
【０００７】又、図２７に示す様な燃料電池も考えられ
ている。この燃料電池で、メタノーるを改質して水素ガ
スを発生させる場合、先ず、改質前熱交換器８１で、入
口側熱交換器４、及び、それぞれが一酸化炭素除去器で
あり、後述する１対の触媒付熱交換器１０、１０を通過
する事により高温になった冷却液（例えば１００％エチ
レングリコール）と、出口側熱交換器５を通過する事に
より高温になった冷却水（クーラント）と、水とメタノ
ールとの混合液体とを、非接触で熱交換させる。そし
て、この混合液体の温度を、所定値迄上昇させる。
【０００８】次に、この混合液体を、蒸発器８２に送り
込む。そして、この混合液体を、この蒸発器８２内で、
約５００℃の加熱ガスとの間で熱交換を行なわせて、約
１００℃の混合ガスにする。尚、上記蒸発器８２に送り
込む加熱ガスは、燃料電池スタックで消費されなかった
余剰な水素ガスと、空気とを、燃焼器８３で反応させる
事により得た、高温のガスを使用する。
【０００９】そして、上記蒸発器８２を通過させる事よ
り得た混合ガスを、酸素（Ｏ2 ）を含む空気と共に改質
装置２に送り込み、水素ガス（Ｈ2 ）を発生させる。そ
して、この水素ガスを含むガスを、入口側熱交換器４
と、１対の触媒付熱交換器１０、１０とに、順に通過さ
せる事により、上記ガス中に含まれる事になった一酸化
炭素（ＣＯ）を除去する。この様に一酸化炭素を十分に
除去されたガスは、出口側熱交換器５で約８５℃に温度
を低下させた後、燃料電池スタック１の反応室に送り込
んで、発電に利用する。
【００１０】本発明は、上述の様な燃料電池に組み込ん
で、一酸化炭素除去器３（図２６）や触媒付熱交換器１
０（図２７）等の触媒反応装置に送り込む前の状態のガ
スを冷却する為の入口側熱交換器として、或は、上記ガ
スに含まれる一酸化炭素等の有害成分を除去する為の触
媒付熱交換器として、或は、燃料電池スタック１に送り
込む前の状態のガスを冷却する為の出口側熱交換器とし
て使用する、燃料電池用熱交換器の改良に関する。
【００１１】尚、上記触媒付熱交換器１０は、改質装置
２で改質されたガスを通過させる事により、このガスと
触媒とを反応させて、このガス中から一酸化炭素を除去
する。この様に上記触媒とガスとを反応させるのに熱交
換器を使用する理由は、次の通りである。即ち、上記触
媒は、この触媒の温度が図２８に矢印ａで示す所定の範
囲にある場合に、上記触媒とガスとの反応速度を高くし
て、このガス中から上記一酸化炭素を効率良く除去す
る。言い換えれば、上記触媒の温度がこの所定の範囲か
ら外れた場合には、上記反応速度が遅くなり、このガス
中に残存する一酸化炭素の量が増大する。又、上記ガス
の温度は、このガスと触媒とが反応するのに従って上昇
する。従って、熱交換器を用いる事なく、これら触媒と
ガスとを単に反応させたのでは、この触媒の温度を上記
所定の範囲に維持できず、上記ガス中から一酸化炭素を
除去する反応を効率良く起こす事ができない可能性があ
る。そこで、熱交換器の一部に触媒を設けた上記触媒付
熱交換器１０を一酸化炭素除去器として使用する事によ
り、上記ガスと触媒とが反応し、これらガス及び触媒の
温度が上昇する傾向となった場合でも、これらガス及び
触媒の温度を所定の範囲に維持し易くする。
【００１２】
【先発明の説明】この様な事情に鑑みて本発明者等は、
本発明に先立って、図２９に略示する様な触媒付熱交換
器１０を考えた。この触媒付熱交換器１０は、内側に冷
媒が混合して流れる直線状の流路１１、１１を有する複
数の伝熱管素子（図示せず）を、隣り合う伝熱管素子同
士の間にアウターフィン（図示せず）を設けた状態で重
ね合わせて成るコア部１２を有する。又、上記各伝熱管
素子の長さ方向両端部に、図示しない入口タンク空間と
出口タンク空間とを、それぞれ設けている。そして、上
記各伝熱管素子を重ね合わせた状態でそれぞれが互いに
対向する、上記入口タンク空間と出口タンク空間とを連
通させる事で、上記コア部１２の長さ方向（図２９の左
右方向）両端部に、入口タンク部１３と出口タンク部１
４とを設けている。又、この入口タンク部１３の長さ方
向一端部（図２９の上端部）には冷媒送り込み管１５の
下流端を、上記出口タンク部１４の長さ方向一端部（図
２９の上端部）には冷媒取り出し管１６の上流端を、そ
れぞれ連通させている。又、上記各アウターフィンの両
面に、図示しない酸化触媒を付着させている。
【００１３】この様な触媒付熱交換器１０の使用時に
は、上記冷媒送り込み管１５を通じて上記入口タンク部
１３内に、比較的低温の冷却液（１００％エチレングリ
コール）を送り込む。この冷却液は、上記各伝熱管素子
の内部に設けた複数の流路１１、１１内を、上記各伝熱
管素子の外部を図２９の矢印α方向に通過するガスとの
間で熱交換を行ないつつ直線状に流れて、上記出口タン
ク部１４に達する。そして、この出口タンク部１４内に
達した冷却液は、上記冷媒取り出し管１６を通じて外部
に取り出される。この様な触媒付熱交換器１０によれ
ば、上記アウターフィンに付着した触媒と上記ガスとが
反応するのにも拘らず、これらガス及び触媒の温度をこ
れらガスと触媒とが反応し易い所定範囲に、或る程度維
持する事ができて、このガス中から一酸化炭素を除去す
る反応を、或る程度効率良く起こす事ができる。又、上
記触媒付熱交換器１０を構成する各アウターフィンに、
触媒を付着させない熱交換器は、触媒付熱交換器１０等
の触媒反応装置に送り込む前の状態のガスを冷却する為
の入口側熱交換器４として、或は、燃料電池スタック１
に送り込む前の状態のガスを冷却する為の出口側熱交換
器５（図２６、２７）として使用できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】但し、上述した先発明
の触媒付熱交換器１０及び入口側、出口側熱交換器４、
５として使用する燃料電池用熱交換器の場合、冷媒が各
伝熱管素子の内部を、単に１個の流路としたものを直線
状に流れるだけである為、上記コア部１２を通過したガ
スの温度分布が、このコア部１２の長さ方向（図２９の
左右方向）に関して不均一になる可能性がある。即ち、
上記各伝熱管素子の内部に設けた流路１１、１１内を流
れる冷媒は、これら各流路１１、１１内で冷媒が混合す
る為、これら各流路１１、１１の上流側部分（図２９の
左側部分）でほぼ均一に低温になり、下流側部分（図２
９の右側部分）でほぼ均一に高温になる。この為、コア
部１２を通過するガスの温度は、上記各流路１１、１１
の上流側部分を流れる冷媒と熱交換するものは低くな
り、逆に、上記各流路１１、１１の下流側部分を流れる
冷媒と熱交換するものは高くなる。従って、上記コア部
１２を通過したガスの温度分布が、このコア部１２の長
さ方向に関して不均一になる可能性がある。
【００１５】この様にガスの温度分布が不均一になった
場合、上記出口側熱交換器５では、前記燃料電池スタッ
ク１（図２６、２７）に送り込む前のガスの温度分布が
不均一になる。この為、この燃料電池スタック１での反
応を効率良く起こす事ができなくなる可能性がある。
又、上記触媒付熱交換器１０で、通過したガスの温度分
布が不均一になった場合も、これと同様の不都合が生じ
る。又、上記入口側熱交換器４では、上記触媒付熱交換
器１０等の触媒反応装置に送り込む前のガスの温度分布
が不均一になる為、この触媒反応装置で上記ガス中から
一酸化炭素等の有害成分を除去する反応を効率良く起こ
す事ができなくなる可能性がある。
【００１６】これに対して、上記コア部１２の幅方向寸
法Ｔ12を十分に大きくする事により、このコア部１２を
通過したガスの温度分布を、このコア部１２の長さ方向
（図２９の左右方向）に関してほぼ均一にすることが考
えられる。但し、この場合には、隣り合う伝熱管素子同
士の間部分に存在する、上記ガスの流路長さが大きくな
る。この為、この熱交換器を、触媒付熱交換器１０とし
て使用する場合には、上記ガスの流路の一部で、このガ
スと反応する酸素が不足する為、このガス中から一酸化
炭素を除去する反応を効率良く起こす事ができなくなる
可能性がある。又、上記幅方向寸法Ｔ12が大きくなる事
により、熱交換器の大型化を招く原因となる。
【００１７】又、上記各伝熱管素子内に設けた流路１
１、１１の内部に、この流路１１、１１内に波形のイン
ナーフィンを設ける事により、上記コア部１２を通過し
たガスの温度分布を、このコア部１２の長さ方向に関し
てほぼ均一にする事も考えられる。但し、この場合、上
記各伝熱管素子の内部に設けた流路１１、１１のうち、
上記コア部１２の幅方向の全部に上記インナーフィンを
設けると、このインナーフィン自体のコストが嵩む。
又、このインナーフィンの重量が嵩む。従って、上記熱
交換器のコスト及び重量が嵩む原因となる。一方、上記
コア部１２を通過したガスの温度分布をほぼ均一にすべ
く、熱交換器を通過したガスをこの熱交換器とは別の攪
拌装置に送り込む事も考えられるが、この場合には、燃
料電池全体のコスト上昇や大型化を招く原因となる為、
好ましくない。本発明は、上述の様な事情に鑑みて、小
型且つ軽量で、しかも安価な構造で、通過したガスの温
度分布の不均一を、問題が生じない程度に小さく抑える
事ができる、高性能な構造を実現すべく発明したもので
ある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池用熱交
換器は、内部に冷媒を流す為の扁平な流路を有する複数
の伝熱管素子を、隣り合う伝熱管素子同士の間にアウタ
ー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
の内部に冷媒を流通させると共に、これら各伝熱管素子
の外部に改質装置を通過した後の気体を、これら各伝熱
管素子内での上記冷媒の流通方向と直交する方向に通過
させる状態で使用する。そして、上記各伝熱管素子の内
部に設けた流路のうちの少なくとも冷媒の流れ方向に関
して一部の流路を、上記気体の通過方向に関して上記コ
ア部の上流側に設けた幅大流路と、この幅大流路よりも
上記気体の通過方向に関して上記コア部の下流側に設け
た、それぞれが上記幅大流路よりも幅が小さい複数の幅
小流路から成る幅小流路群とから構成している。
【００１９】又、好ましくは、上記コア部を構成する各
伝熱管素子の内部に冷媒を、これら各伝熱管素子の長さ
方向に関して逆方向に折り返しつつ流通させる状態で使
用する。
【００２０】又、請求項３に記載した燃料電池用熱交換
器は、気体と触媒とを反応させる触媒反応装置、又は燃
料電池スタックに送り込む前の状態の気体を、各伝熱管
素子の外部に通過させる状態で使用する。
【００２１】又、請求項４に記載した燃料電池用熱交換
器は、上記各アウターフィンの両面のうち、少なくとも
片面に触媒を設ける。
【００２２】更に、これと同時に好ましくは、請求項５
に記載した様に、最も上流側の冷媒が流れる流路を、気
体の通過方向に関してコア部の上流側に設ける。
【００２３】更に、好ましくは、請求項６に記載した様
に、最も上流側の冷媒が流れる流路のうち、少なくとも
気体の通過方向に関して下流側端部にインナーフィンを
設けると共に、上記流路のうち、上記気体の通過方向に
関して上流側端部に上記インナーフィンを設けない。
【００２４】更に、好ましくは、請求項７に記載した様
に、気体の通過方向に関する、最も上流側の冷媒が流れ
る流路の幅を、２５〜３０mmとする。
【００２５】
【作用】上述の様に構成する本発明の燃料電池用熱交換
器によれば、各伝熱管素子に設けた幅大流路に、これら
各伝熱管素子を補強する為の補強部を設ける事ができ
る。この為、これら各伝熱管素子の強度を確保する為
に、これら各伝熱管素子を構成する板材の厚さを特に厚
くしたり、これら各伝熱管素子の外部に補強部を設ける
必要がなくなる。しかも、コア部を通過した気体の、コ
ア部の長さ方向の温度分布の不均一を、問題が生じない
程度に小さく抑える事ができる。しかも、この気体の温
度分布の不均一を小さく抑える為に、本発明の燃料電池
用熱交換器とは別の攪拌装置等を設けたり、気体の流路
長さを長くする必要がなくなる。従って、本発明によれ
ば、小型且つ軽量で、しかも安価な構造で、通過したガ
スの温度分布の不均一を、問題が生じない程度に小さく
抑える事ができる。
【００２６】更に、好ましい構成によれば、上記各伝熱
管素子の内部で、冷媒が逆方向に折り返す回数を奇数回
とすれば、入口タンクから出た直後の比較的低温の冷媒
が流れる流路と出口タンクに入る直前の比較的高温の冷
媒が流れる流路とを、中間タンクに入る直前と出た直後
との中間温度の冷媒が流れる流路同士を、それぞれ気体
の通過方向に関して互いに重畳させる事ができる。この
為、気体の通過方向に関するコア部の長さを大きくする
事なく、このコア部を通過する気体の温度分布を、上記
各伝熱管素子内での冷媒の流通方向に関してほぼ均一に
する事ができる。又、上記各伝熱管素子内での冷媒の流
速を高める事ができて、この冷媒と、上記触媒及び気体
との間での熱交換性能を向上できる。
【００２７】従って、請求項３に記載した燃料電池用熱
交換器の様に、触媒反応装置又は燃料電池スタックに送
り込む前の状態の気体を、各伝熱管素子の外部に通過さ
せる状態で使用する場合には、上記触媒反応装置又は燃
料電池スタックに送り込む前の状態の気体の温度分布を
ほぼ均一にする事ができる。この為、この触媒反応装置
又は燃料電池スタック内での反応を、効率良く起こす事
ができる。
【００２８】又、請求項４に記載した燃料電池用熱交換
器の様に、アウターフィンの両面のうち、少なくとも片
面に触媒を設けた場合には、この触媒及び気体の温度
を、これら触媒と気体とが反応し易い所定の範囲に維持
し易くできる。この為、燃料電池用熱交換器を、この気
体中から一酸化炭素等の有害成分を効率良く除去できる
触媒付熱交換器として使用できる。しかも、本発明の場
合には、隣り合う伝熱管素子の間に形成される気体の流
路の長さを大きくする必要がなくなる為、これら気体の
流路の一部で、反応に必要な酸素が不足する事がない。
【００２９】更に、請求項５に記載した燃料電池用熱交
換器によれば、気体の通過方向に関してコア部の上流側
に、比較的低温の冷媒が流れる流路を設ける事ができ
る。この為、上記気体の通過方向に関するコア部の長さ
が比較的大きい場合でも、このコア部を通過する気体の
温度を、これら触媒と気体とが反応し易い所定の範囲の
上限よりも低くし易くできる。
【００３０】更に、請求項６に記載した燃料電池用熱交
換器によれば、コア部を通過する直前の気体の温度が、
この気体と上記触媒とが反応し易い所定の範囲の下限よ
りも低くなっている場合でも、この気体が各伝熱管素子
の間部分に流入した直後から、この気体の温度を上記所
定の範囲に直ちに上昇でき、この気体中から有害成分を
除去する反応を効率良く起こす事ができる。
【００３１】更に、請求項７に記載した燃料電池用熱交
換器によれば、上記気体及び触媒の温度を、これら気体
と触媒とが反応し易い所定の範囲の上限よりも、より低
くし易くできる。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１〜１２は、請求項１及び請求
項３に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示して
いる。本例の燃料電池用熱交換器である、入口側熱交換
器４は、燃料電池システムの一部に組み込んで、一酸化
炭素除去器３（図２６）や触媒付熱交換器１０（図２
７）に送り込む前の状態のガスを冷却する為に使用す
る。尚、図１〜５は、上記入口側熱交換器４の具体的構
造を示しており、図６〜１２は、これを簡略化したもの
を示している。上記入口側熱交換器４は、冷媒である冷
却液を流す為の扁平な流路を内部に有する複数の伝熱管
素子１７、１７を、隣り合う伝熱管素子１７、１７同士
の間にアウターフィンである、フィン組立体１８、１８
を挟持した状態で重ね合わせる事により、コア部１２ａ
を設けている。上記各フィン組立体１８、１８は、図３
に詳示する様に、１対のコルゲート型フィン１９、１９
同士の間に１枚のプレート型フィン２０を挟持して成
る。又、上記コア部１２ａの上下方向両端に１対のサイ
ドプレート２１ａ、２１ｂを、これら各サイドプレート
２１ａ、２１ｂの片側中間部に１個のコルゲート型フィ
ン１９を設けた状態で重ね合わせている。
【００３３】又、上記各伝熱管素子１７、１７は、それ
ぞれの片面に凹部を形成した第一金属板２２と第二金属
板２３とをそれぞれ１枚ずつ、互いの凹部同士を対向さ
せた状態で、最中状に重ね合わせて互いに気密且つ液密
に接合して造っている。そして、上記各伝熱管素子１
７、１７の内側に上記冷却液を流す為の扁平な流路２４
を設けている。即ち、上記各伝熱管素子１７、１７は、
上記第一、第二両金属板２２、２３を、互いの凹部を対
向させた状態で最中状に重ね合わせ、一体にろう付けし
て成る。この為に上記第一、第二各金属板２２、２３
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素板から造っている。そして、
この素板にプレス加工を施す事により造っている。そし
て、上記各金属板２２、２３の片面の両端部に、それぞ
れが幅方向に長い１対の深凹部２５、２５（図６、１
１）を設けている。又、中間部には、これら１対の深凹
部２５、２５同士を連通させる浅凹部２６を設けてい
る。この浅凹部２６は、上記各深凹部２５、２５よりも
浅い。
【００３４】上記各伝熱管素子１７、１７はそれぞれ、
上述の様な第一、第二各金属板２２、２３を１枚ずつ、
それぞれの凹部、即ち、各深凹部２５同士、各浅凹部２
６同士を互いに対向させた状態で最中状に重ね合わせて
いる。そして、上記各深凹部２５同士が突き合わされた
部分に第一タンク２７と第二タンク２８とを、上記浅凹
部２６同士が突き合わされた部分に上記流路２４を、そ
れぞれ形成している。このうちの流路２４は、上記第一
タンク２７と第二タンク２８とを連通させている。
【００３５】特に、本発明の場合には、上記浅凹部２６
の底面で、幅方向一端側（図１、３、６、７、９、１
０、１２の手前側、図２、１１の下端側、図４〜５、８
の左端側）部分に、多数の突起２９、２９を形成してい
る。又、これら各突起２９、２９は、上記浅凹部２６の
幅方向一端縁から、幅方向全長の９０％に亙る範囲内
（好ましくは６０〜８０％に亙る範囲）に設けている。
言い換えれば、上記浅凹部２６の底面の幅方向他端縁
（図１、３、６、７、９、１０、１２の奥端縁、図２、
１１の上端縁、図４〜５、８の右端縁）から幅方向全長
の１０％以上に亙る範囲（好ましくは２０〜４０％に亙
る範囲）に、上記突起２９を設けず、この底面を実質的
に平坦面としている。上記各突起２９、２９の先端面
は、前記第一、第二各金属板２２、２３同士を最中状に
組み合わせる際に、これら金属板２２、２３の周縁部と
共に、互いに突き合わされ、ろう付けされる。そして、
上記各突起２９、２９を突き合わせたものを、補強部４
５、４５としている。
【００３６】又、本発明の場合、上記流路２４の一部
で、複数の突起２９が存在しない、幅方向他端側（図
１、３、６、７、９、１０、１２の奥側、図２、１１の
上端側、図４〜５、８の右端側）部分にコルゲート型の
インナーフィン３０を、その波形の形成方向と上記流路
２４の幅方向とが一致する状態で配置している。この
為、この流路２４は、幅方向一端側（図１、３、６、
７、９、１０、１２の手前側、図２、１１の下端側、図
４〜５、８の左端側）に存在する幅大流路３１と、この
幅大流路３１よりも幅方向他端側に存在する、それぞれ
がこの幅大流路３１よりも幅が小さい複数の幅小流路３
２、３２から成る幅小流路群３３とから構成している。
又、本例の場合には、この幅小流路群３３の幅ｄ33（図
１１）を、上記流路２４の幅方向全長ｄ24（図１１）の
１０％以上（好ましくは流路２４の幅方向全長ｄ24の２
０〜４０％）としている。尚、上記流路２４内でのイン
ナーフィン３０の位置決めを図る為に、図１１に示す様
に、金属板２２（又は２３）に設けた浅凹部２６の端部
に突部４６を形成する事もできる。
【００３７】前記コア部１２ａは、それぞれが上述の様
にして構成した複数の伝熱管素子１７、１７を、これら
伝熱管素子１７、１７の内側に上記インナーフィン３０
を設けると共に、隣り合う伝熱管素子１７、１７の間に
前記フィン組立体１８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１７、１７を重ね合わせた状態で、互いに対向
する、上記各伝熱管素子１７、１７の前記第一タンク２
７、２７同士を互いに連通して、入口タンク部３４とし
ている。又、上記各伝熱管素子１７、１７の前記第二タ
ンク２８、２８同士を互いに連通して、出口タンク部３
５としている。
【００３８】この様な各タンク部３４、３５を構成する
為に、本例の場合には、上記各伝熱管素子１７、１７を
構成する第一、第二金属板２２、２３のうち、上側に設
ける第一金属板２２の各深凹部２５、２５の中間部に、
最上端に位置する１枚の第一金属板２２を除き、幅方向
に長い通孔３６を形成すると共に、各第一金属板２２の
外側面で、上記通孔３６の周辺部に、幅方向に長い外向
筒部３７（図５、９、１２参照、図６、７では省略）を
突設している。又、上記最上端に位置する１枚の第一金
属板２２に設けた１対の深凹部２５のうち、一方（図１
〜３、６、７、９〜１２の左方、図４、５、８の奥側）
の深凹部２５の後端部（図１、６、７、９、１０、１２
の奥端部、図２、１１の上端部、図３〜５、８の右端
部）に、円形の通孔（図示せず）を形成している。そし
て、上記最上端に位置する第一金属板２２の外側面で、
この通孔の周辺部に、円筒状の外向筒部（図示せず）を
突設している。これに対して、上記最上端の第一金属板
２２に設けた深凹部２５のうち、他方（図１〜３、６、
７、９〜１２の右方、図４、５、８の手前側）の深凹部
２５の前端部（図１、６、７、９、１０、１２の手前側
端部、図２、１１の下端部、図３〜５、８の左端部）に
円形の通孔８４（図１０) を形成すると共に、この第一
金属板２２の外側面で、この通孔８４の周辺部に、円筒
状の外向筒部８５（図１０）を突設している。
【００３９】更に、上記各第一、第二金属板２２、２３
のうち、下側に設ける第二金属板２３の各深凹部２５、
２５の中間部に、幅方向に長い通孔３６を形成すると共
に、この第二金属板２３の内側面で、上記通孔３６の周
辺部に、幅方向に長い内向筒部３８（図５、１２参照、
図６では省略）を突設している。そして、前記コア部１
２ａを構成する際に、上下方向に隣り合う伝熱管素子１
７、１７のうち、上側の伝熱管素子１７を構成する第二
金属板２３に設けた各内向筒部３８の内側に、下側の伝
熱管素子１７を構成する第一金属板２２に設けた各外向
筒部３７を内嵌している。
【００４０】又、前記１対のサイドプレート２１ａ、２
１ｂのうち、上方のサイドプレート２１ａの一部で、入
口タンク部１３と出口タンク部１４とにそれぞれ整合す
る、伝熱管素子１７のほぼ対角線上の互いに離隔した位
置に、入口側、出口側通孔３９、４０（図１０）を形成
している。そして、上記上方のサイドプレート２１ａの
下側に前記コア部１２ａを重ね合わせると共に、上記入
口側、出口側各通孔３９、４０の内側に、最上端に位置
する１枚の第一金属板２２に設けた各外向筒部８５を内
嵌している。
【００４１】これに対して、上記コア部１２ａの下端に
は、上記１対のサイドプレート２１ａ、２１ｂのうちの
下方のサイドプレート２１ｂを重ね合わせている。そし
て、この第二サイドプレート２１ｂの両端部に設けた、
それぞれが幅方向に長い１対の突部４１、４１（図１
０）を、最下端の第二金属板２３に設けた通孔３６、３
６内に進入させている。この構成により、前記各入口、
出口タンク部１３、１４の下端は、上記下方のサイドプ
レート２１ｂにより密に塞がれる。
【００４２】尚、本例の場合には、前述の様に、上記各
伝熱管素子１７、１７を構成する第一、第二各金属板２
２、２３を、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から造っている。
但し、これ以外に、上記各金属板２２、２３を、単にス
テンレス鋼板等から成るものとし、接合する際に、その
両面にNiを多く含むペースト状のろう材を塗布したり、
これら各面とアウターフィンとの間にろう箔を挟み込む
事もできる。又、上記各金属板２２、２３は、アルミニ
ウム合金（例えば３００３等）にろう材（例えば４００
４、４３４３等）をクラッドしたものから造る事もでき
る。
【００４３】本発明の入口側熱交換器４を造る場合に
は、上記各第一、第二金属板２２、２３と、前記インナ
ーフィン３０、３０と、フィン組立体１８、１８と、上
記１対のサイドプレート２１ａ、２１ｂと、冷媒送り込
み管１５及び冷媒取り出し管１６と、接続部材４２、４
２とを組み合わせる。これら各接続部材４２、４２は、
上記冷媒送り込み管１５及び冷媒取り出し管１６の端部
を、上方のサイドプレート２１ａの上面に結合する為に
使用する。そして、この様にして組み合わせたものを、
加熱炉中で加熱して、上記ろう材により上記各部材２
２、２３、３０、１８、２１ａ、２１ｂ、１５、１６、
４２を互いにろう付け接合する。この状態で、上記冷媒
送り込み管１５と冷媒取り出し管１６との内側は、上方
のサイドプレート２１ａにそれぞれ設けた、入口側通孔
３９と出口側通孔４０とを介して、前記入口タンク部３
４と出口タンク部３５とに通じさせる。尚、本例の場
合、上記上方のサイドプレート２１ａのガス入口側とガ
ス出口側との端部に、矩形状の突部４３を形成してい
る。この突部４３は、前記コア部１２ａを保持する為の
ケース４４（図１０のみに示す。）の一部と組み合わせ
る事により、前記コア部１２ａにガスを送り込む為の図
示しない配管の端部を接続自在な接続部を構成する。
【００４４】上述の様に構成する本発明の燃料電池用熱
交換器である、入口側熱交換器４の使用時には、前述し
た燃料電池システムに、一酸化炭素除去器３（図２６）
や触媒付熱交換器１０（図２７）の直前に組み込む。そ
して、改質装置２を通過する事により比較的高温になっ
たガスを、上記コア部１２ａを構成する各伝熱管素子１
７、１７の外部に、図２、４、６、１１の矢印α方向に
通過させる。これと共に、比較的低温の冷却液を、上記
冷媒送り込み管１５を通じて、上記入口タンク部３４に
送り込む。この様にして入口タンク部３４に送り込まれ
た冷却液は、上記各伝熱管素子１７、１７の内部に設け
た複数の流路２４内を、図６、１１の矢印β方向に、上
記各伝熱管素子１７、１７の外部を通過するガスとの間
で熱交換を行ないつつ流れて、前記出口タンク部１４に
達する。この様にして出口タンク部１４に達した冷却液
は、前記冷媒取り出し管１６を通じて外部に取り出さ
れ、別の熱交換器で冷却されてから上記入口タンク部３
４に戻される。そして、上記コア部１２ａを通過したガ
スは、上記熱交換により冷却される。
【００４５】前述の様に構成し、上述の様にコア部１２
ａの内部を流れる冷却液とこのコア部１２ａの外部を通
過するガスとの間で熱交換を行ない、このガスを冷却す
る、本発明の入口側熱交換器４の場合、各伝熱管素子１
７、１７の内部に設けた流路２４の一部を幅大流路３１
としている。この為、この幅大流路３１内に本例の様
に、複数の補強部４５、４５を設ける事ができる。そし
て、これら複数の補強部４５、４５により、上記各伝熱
管素子１７、１７の耐圧強度を確保する事ができる。こ
の為、これら各伝熱管素子１７、１７の強度を確保する
為に、これら各伝熱管素子１７、１７を構成する板材の
厚さを特に大きくしたり、これら各伝熱管素子１７、１
７の外部に補強部を設ける必要がなくなる。従って、上
記入口側熱交換器４が特に大型化したり、重量が増大す
る事がない。
【００４６】しかも、本発明によれば、コア部１２ａを
通過したガスの温度分布の不均一を、問題が生じない程
度に小さく抑える事ができる。この理由に就いて、図１
３〜１５を用いて説明する。尚、これら各図は、上記コ
ア部１２ａを構成する各伝熱管素子１７、１７（図１
等）の外部を通過するガスと、これら各伝熱管素子１
７、１７の内部に設けた流路２４を流通する冷却液との
コア部１２での温度分布を、シミュレーションで求めた
結果を表したものである。又、各図で、実線で囲んだ部
分がガスの温度分布を、破線で囲んだ部分が冷却液の温
度分布を、それぞれ表している。更に、ｘ軸方向をガス
の通過方向αと一致させると共に、ｙ軸方向を冷却液の
流通方向βと一致させている。そして、図１３は、各伝
熱管素子１７、１７の内部に設けた、冷却液が流れる流
路２４の幅方向全部にインナーフィン３０（図５等）を
設けず、この流路２４の全部を幅大流路３１とした場合
を表している。又、図１４は、上記流路２４の幅方向全
部にインナーフィン３０を設ける事により、この流路２
４の全部を幅小流路群３３とした場合を表している。更
に、図１５は、上記ガスの通過方向αに関して上記流路
２４の上流側部分を幅大流路３１とすると共に、下流側
部分を幅小流路群３３とした場合を表している。
【００４７】先ず、上記流路２４の全部を幅大流路３１
とした場合（図１３）に、冷却液の温度分布を、この冷
却液の流通方向βに関して直交する断面部分で考える。
この場合、冷却液が上記流路２４のうち、この断面部分
の全体で混じり合う為、この冷却液の温度は、この断面
部分でほぼ一様になる。そして、この冷却液は、図１３
のβ方向に流れる間に、ガスとの間で熱交換を行なう事
により、このガスから吸熱して下流側（図１３の右側）
で温度がほぼ一様に上昇する。一方、このガスは、同図
のα方向に流れる間に、上記熱交換により上記冷却液に
放熱し、下流側（図１３の手前側）で温度が低下する。
又、このガスの温度は、熱交換を行なう各部の冷却液の
温度に応じて低下する。即ち、熱交換する冷却液の温度
が比較的低い場合には、ガスの温度が低下する程度が大
きくなり、逆に、熱交換する冷却液の温度が比較的高い
場合には、ガスの温度が低下する程度が小さくなる。従
って、上記ガスの下流側部分では、この下流側部分に位
置する冷却液の温度がこの冷却液の流通方向βに関して
比較的大きく異なる事により、上記ガスの温度分布の不
均一が大きくなる（温度差△ｔ1 が比較的大きくな
る）。
【００４８】次に、上記流路２４の全部を幅小流路群３
３とした場合（図１４）に、冷却液の温度分布を、この
冷却液の流通方向βに関して直交する断面部分で考え
る。この場合、この断面部分に複数の幅小流路３２（図
５等参照）が存在する事に基づき、上記流路２４のう
ち、この断面部分では、冷却液の全部が互いに混じり合
わない。この為、この断面部分での冷却液の温度は必ず
しも一様にならない。そして、この冷却液は、図１４の
β方向に流れる間に、上記熱交換により、ガスから吸熱
して温度上昇するが、この温度上昇する程度も必ずしも
一様にならない。従って、冷却液の流通方向上流側を流
れる上記ガスは、同図のα方向に流れる間に、ガスの通
過方向に関して比較的上流側部分で、上記冷却液との間
で積極的に熱交換を行なって、温度が大きく低下する。
但し、冷却液の流通方向上流側を流れるガスは、このガ
スの通過方向に関して下流側での温度が低くなる為、こ
のガスの下流側に存在する冷却液との間での温度差が小
さくなり、冷却液との間での熱交換が少なくなる。
【００４９】又、ガスの通過方向に関して下流側を流れ
る冷却液は、ガスの通過方向に関して上流側を流れる冷
却液に比べて、低い温度で下流側に流れる。従って、冷
却液の流通方向に関して下流側を流れる上記ガスは、同
図のα方向に流れる間に、ガスの通過方向に関して比較
的上流側部分で、冷却液の温度が高い為、熱交換は少な
いが、ガスの通過方向下流側での熱交換は、冷却液の温
度が比較的低い事に基づき多くなる。この結果、ガスの
下流側部分での温度分布の不均一が十分に小さくなる
（温度差△ｔ2 が小さくなる）。
【００５０】この様に、上記流路２４の全部を幅小流路
群３３とすれば、コア部１２ａを通過したガスの温度分
布の不均一を十分に小さく抑える事ができる。但し、こ
の場合には、幅小流路群３３を形成すべくインナーフィ
ン３０、３０を設ける為 、入口側熱交換器４の重量増
大を招く等、前述した様な不都合が生じる。本発明は、
これらのシミュレーションの結果を考慮して、上記流路
２４のうち、上記ガスの通過方向αに関して上流側に幅
大流路３１を設けると共に、この幅大流路３１よりも上
記ガスの通過方向αに関して下流側に幅小流路群３３を
設ける事とした。
【００５１】この様な本発明の場合、図１５で示す様
に、流路２４の全部に幅小流路群３３を設ける場合（図
１４）に比較して、上記コア部１２ａの下流側部分での
ガスの温度差△ｔ3 が若干大きくはなる。但し、この△
ｔ3 と上記△ｔ2 との差を十分に小さくできる為、上記
コア部１２ａを通過したガスの温度分布の不均一を、問
題が生じない程度に小さく抑える事ができる。即ち、本
発明の場合、上記ガスは、上流側部分で、図１３で示し
たものと同様の理由により温度分布の不均一が大きくは
なるが、下流側部分では、図１４で示したものと同様の
理由により温度分布の不均一を小さく抑える事ができ
る。この結果、本発明の入口側熱交換器４によれば、一
酸化炭素除去器３（図２６）や触媒付熱交換器１０（図
２７）に温度分布が十分に均一になったガスを送り込む
事ができ、改質されたガス中から一酸化炭素を除去する
反応を効率良く起こす事ができる。しかも、本発明の場
合には、上記幅大流路３１部分に補強部４５（図５等）
を設ける事ができる為、小型化及び軽量化を図れると共
に、コストを低減できる。又、上記ガスの温度分布の不
均一を小さく抑える為に、入口側熱交換器４とは別の攪
拌装置等を設けたり、ガスの流路長さを大きくする必要
がなくなる。
【００５２】尚、本発明の場合と異なり、伝熱管素子に
設けた流路のうち、ガスの通過方向に関して上流側に幅
小流路群を設けると共に、この幅小流路群よりも上記ガ
スの通過方向に関して下流側に幅大流路を設ける事も考
えられる。この場合も、本発明の場合と同様に、幅大流
路部分に補強部を設ける事はできる。但し、この場合に
は、上記ガスの下流側部分で、温度分布の不均一が大き
くなる。この為、上記一酸化炭素除去器３や触媒付熱交
換器１０に送り込むガスの温度分布も不均一になって、
このガス中から一酸化炭素を除去する反応を効率良く起
こす事ができなくなる。本発明の場合には、この様な不
都合が生じる事がない。
【００５３】更に、本例の場合には、前記流路２４内に
設ける幅小流路群３３の幅ｄ33を、この流路２４の幅方
向全長ｄ24の１０％以上で、好ましくは２０〜４０％と
している。この為、使用時に、流路２４内を流れる冷却
液の流量が多少減少しても、コア部１２ａを通過したガ
スの温度を適正な範囲に維持し易くできる。即ち、冷却
液の流量の多少の変動に拘らず、良好な性能を維持し易
くなる。従って、使用時に、運転条件が頻繁に変更され
る様な場合でも、その対応を良好に行なえる。
【００５４】次に、本発明の発明者が本例の効果を確認
すべく行なった実験の結果に就いて説明する。この実験
では、冷却液の流量を３種類（標準値、標準値の５０％
及び２５％）に異ならせた状態で、流路２４全体に占め
る幅小流路群３３と幅大流路３１との比率を異ならせ
て、入口側熱交換器４を通過したガスの、冷却液の流通
方向に関する上流側と下流側とでの温度差を測定した。
図１６は、この様にして行なった実験結果を示してい
る。同図に於いて、横軸は、流路全体に占める幅大流路
３１の比率を、縦軸は、一酸化炭素除去器３（図２６）
や触媒付熱交換器１０（図２７）での反応に最適な温度
（基準温度）を入口温度＋１０℃とした場合のガスの入
口、出口温度の差を、それぞれ表している。又、△印
は、冷却液の流量が十分である（標準値にある）場合
を、□印は、冷却液の流量が標準値の５０％である場合
を、○印は、同じく２５％である場合を、それぞれ表し
ている。尚、一般的に、一酸化炭素除去器３や触媒付熱
交換器１０に送り込まれたガスの出口温度が、上記基準
温度に対し±１０℃以内（矢印ｂで示す範囲）にあれ
ば、問題は生じない。そこで、本実験では、上記ガスの
出口温度がこの範囲（反応適正領域）内にあれば良い事
とした。
【００５５】図１６に示した実験結果から明らかな様
に、本例の場合、冷却液の流量が標準値の場合と、同じ
く５０％の場合とで、上記幅小流路群３３を全く設けな
い場合（幅大流路３１の比率が１００％）でも、上記ガ
スの出口温度が上記反応適正領域から外れる事はなかっ
た。但し、上記冷却液の流量を標準値の２５％とした場
合には、上記幅小流路群３３の比率が１０％未満の場合
（幅大流路３１の比率が９０％を越えた場合）に、上記
ガスの出口温度が上記反応適正領域から外れた。又、上
記流量を標準値の２５％とした場合で、上記幅小流路群
３３の比率を４０％より大きくしても（幅大流路３１の
比率を６０％より小さくしても）、上記ガスの出口温度
を低下できる効果が小さい事が分かった。そこで、本例
では、安全率と経済性とを勘案して、上記幅小流路群３
３の比率を、好ましくは、２０〜４０％とした。
【００５６】次に、図１７〜２２は、請求項１〜２、４
〜７に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示して
いる。本例の燃料電池用熱交換器である、触媒付熱交換
器１０ａは、前述の図２９に示した触媒付熱交換器１０
と同様に、燃料電池に組み込んで、改質されたガス中か
ら有害な一酸化炭素を除去し、温度の上昇したガスを冷
却する。この触媒付熱交換器１０ａは、冷媒である冷却
液（例えば１００％エチレングリコール）を流す為の扁
平な流路を有する複数の伝熱管素子５１、５１を、隣り
合う伝熱管素子５１、５１同士の間に、中間部材である
１対の第一金属板５２ａ、５２ｂと、コルゲート型のア
ウターフィン５３、５３とを挟持した状態で重ね合わせ
ている。又、上記複数の伝熱管素子５１、５１を、隣り
合う伝熱管素子５１、５１同士の間に、上記アウターフ
ィン５３、５３を挟持した状態で重ね合わせて、コア部
５４を構成している。このうちの各伝熱管素子５１、５
１は、全体を枠状に形成した第二金属板５５を、それぞ
れが薄肉平板状である１対の仕切板５６、５６により、
両側から挟持している。又、上記第二金属板５５の内側
に、それぞれがコルゲート型である、１対のインナーフ
ィン５７ａ、５７ｂを設けている。これら両インナーフ
ィン５７ａ、５７ｂのうち、一方（図１７、１８の表
側、図１９の下側、図２０の右側）のインナーフィン５
７ａの幅方向寸法は、他方（図１７、１８の裏側、図１
９の上側、図２０の左側）のインナーフィン５７ｂの幅
方向寸法よりも小さい。
【００５７】更に、上記第二金属板５５の長さ方向一端
部（図１７〜１９、２１の左端部）に位置する内側面の
中間部に、長さ方向（図１７〜１９の左右方向）に突出
する矩形状の突部７０を形成している。上記各インナー
フィン５７ａ、５７ｂの長さ方向一端縁（図１７〜１
９、２１の左端縁）の幅方向一端部は、上記突部７０の
先端面に突き当てている。そして、上記第二金属板５５
の長さ方向一端に位置する内側面と上記各インナーフィ
ン５７ａ、５７ｂの長さ方向一端縁との間で、上記突部
７０により互いに仕切られた空間を、第一、第二の内部
空間７１、７２としている。又、上記第二金属板５５の
長さ方向他端（図１７〜１９、２１の右端）に位置する
内側面と、上記各インナーフィン５７ａ、５７ｂの長さ
方向他端縁との間の空間を、第三の内部空間７３として
いる。
【００５８】そして、上記各仕切板５６、５６の長さ方
向一端部（図１７、１８、２１の左端部）で上記第一、
第二の内部空間７１、７２にそれぞれ整合する部分に第
一、第二の通孔５８、５９を、同じく長さ方向他端部
（図１７、１８、２１の右端部）で上記第三の内部空間
７３に整合する部分に上記各仕切板５６、５６の幅方向
（図１７、１８、２１の裏表方向、図２０の左右方向）
に長い第三の通孔６０を、それぞれ形成している。この
為、上記各仕切板５６、５６の長さ方向一端部で、上記
各第一、第二の通孔５８、５９同士の間部分に設ける仕
切り部７４は、上記各第二金属板５５に設けた突部７０
と整合する位置に設けている。それぞれが上記１対の仕
切板５６、５６と第二金属板５５とインナーフィン５７
ａ、５７ｂとから成る、各伝熱管素子５１、５１は、こ
れら各部材５６、５５、５７ａ、５７ｂを組み合わせた
状態で、内側（１対の仕切板５６、５６同士の間）に、
上記冷却液を流す為の扁平な上流側冷媒流路６１と下流
側冷媒流路６２とを、それぞれ形成している。このうち
の上流側冷媒流路６１は、上記第一の内部空間７１と第
三の内部空間７３とを連通させており、上記下流側冷媒
流路６２は、上記第二の内部空間７２と第三の内部空間
７３とを連通させている。又、触媒付熱交換器１０ａの
使用時には、上記各上流側冷媒流路６１、６１を、ガス
の通過方向αに関してコア部５４の上流側に設ける。
【００５９】又、本例の場合には、上記上流側冷媒流路
６１の幅方向に関する寸法Ｗ61（図１９）を、２５〜３
０mmとしている。更に、上記上流側冷媒流路６１内に設
けた、一方のインナーフィン５７ａの幅方向寸法Ｗ57a
を、上流側冷媒流路６１の幅方向寸法Ｗ61よりも所定寸
法分小さくしている。そして、上流側冷媒流路６１内に
上記一方のインナーフィン５７ａを設けた状態で、上流
側冷媒流路６１の幅方向一端部（図１７、１８の表側端
部、図１９の下端部）を、上記一方のインナーフィン５
７ａが存在しない空間７５としている。そして、本例の
場合には、この空間７５の幅方向寸法Ｗ75を、５mmとし
ている。従って、本例の場合、上記各上流側冷媒流路６
１のうち、上記空間７５部分が、幅大流路３１ａとな
り、一方のインナーフィン５７ａを設けた部分が、複数
の幅小流路３２ａから成る幅小流路群３３ａとなる。
又、本例の場合、コア部５４の幅方向寸法を、３０mmよ
りも十分に大きくしている。
【００６０】それぞれが上述の様に構成する、隣り合う
伝熱管素子５１、５１の間部分の両端部には、前記１対
の第一金属板５２ａ、５２ｂを挟持している。これら各
第一金属板５２ａ、５２ｂは、上記各仕切板５６、５６
の長さ方向端部と同様の形状を有する。そして、これら
各第一金属板５２ａ、５２ｂのうち、前記コア部５４の
幅方向片側（図１７、１８、２１、２２の左側）に設け
る各第一金属板５２ａ、５２ａの一部に、第四、第五の
通孔６３、６４を形成している。これら各第四、第五の
通孔６３、６４は、上記各仕切板５６、５６の長さ方向
一端部に設けた第一、第二の通孔５８、５９とそれぞれ
同様の形状を有する、又、上記各第一金属板５２ａ、５
２ｂのうち、上記コア部５４の長さ方向他側（図１７、
１８、２１、２２の右側）に設ける各第一の金属板５２
ｂ、５２ｂの中央部に、上記各仕切板５６、５６の長さ
方向他端部に設けた第三の通孔６０と同様の形状を有す
る、第六の通孔６５を形成している。そして、隣り合う
伝熱管素子５１、５１同士の間に上記１対の第一金属板
５２ａ、５２ｂを挟持した状態で、これら両第一金属板
５２ａ、５２ｂの間部分に前記アウターフィン５３を配
置している。そして、これら各アウターフィン５３、５
３の両面に、一酸化炭素と酸素との反応を促進する為の
Co系の酸化触媒を付着させている。
【００６１】一方、上記各伝熱管素子５１、５１の厚さ
方向中間部を構成する、前記第二金属板５５の幅方向
（図１７、１８、２１の裏表方向、図１９の上下方向、
図２０の左右方向）両端面のそれぞれ２個所位置に矩形
状の突部６６ａ、６６ａを、これら幅方向両端面の長さ
方向（図１７〜１９、２１の左右方向、図２０の裏表方
向）両端部近くから突出形成している。又、上記各伝熱
管素子５１、５１の厚さ方向両端寄り部分を構成する、
上記各仕切板５６、５６の一部で、上記各第二金属板５
５、５５に設けた突部６６ａ、６６ａと整合する４個所
位置にも、これら各突部６６ａ、６６ａと同様の形状を
有する突部６６ｂ、６６ｂを形成している。更に、隣り
合う伝熱管素子５１、５１同士の間部分に設けた、上記
各第一金属板５２ａ、５２ｂの長さ方向（図１７、１
８、２１の裏表方向、図２０の左右方向、図２２の上下
方向）両端部にも、上記各突部６６ａ、６６ｂと同様の
形状を有する１対の突部６６ｃ、６６ｃを形成してい
る。
【００６２】上記各第一、第二金属板５２ａ、５２ｂ、
５５及び各仕切板５６、５６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、或は、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ある。或は、単に
ステンレス鋼板等から成る上記各部材５２ａ、５２ｂ、
５５、５６を重ね合わせる場合に、これら各部材５２
ａ、５２ｂ、５５、５６間にろう箔を挟み込む事もでき
る。本発明の触媒付熱交換器１０ａを造る場合には、上
記各第一、第二金属板５２ａ、５２ｂ、５５と、上記各
仕切板５６、５６と、上記各インナー、アウターフィン
５７ａ、５７ｂ、５３と、１対のサイドプレート６７、
６７と、冷媒送り込み管４９及び冷媒取り出し管５０と
を、上下方向両端に上記各サイドプレート６７、６７を
配置した状態で組み合わせる。そして、この様に組み合
わせたものを、加熱炉中で加熱して、上記ろう材により
上記各部材４９、５０、５２ａ、５２ｂ、５３、５５、
５６、５７ａ、５７ｂ、６７を、互いにろう付け接合す
る。次いで、上記コア部５４に触媒を塗布する。
【００６３】又、この様に各部材４９、５０、５２ａ、
５２ｂ、５３、５５、５６、５７ａ、５７ｂ、６７を組
み合わせた状態で、上下方向に互いに重ね合わされた、
第一、第二金属板５２ａ、５２ｂ、５５及び仕切板５
６、５６同士で、各突部６６ａ〜６６ｃを互いに重ね合
わせる。これと共に、上記各サイドプレート６７、６７
の幅方向両端部に設けた１対の外側部分６８、６８の片
面の長さ方向両端部と、前記コア部５４の上下方向両端
に位置する、１対の第一金属板５２ａ、５２ｂに設けた
突部６６ｃ、６６ｃ（又は、第二金属板５５、５５に設
けた突部６６ａ、６６ａ）とを、互いに重ね合わせる。
そして、上記各部材を互いにろう付け接合した状態で、
上下方向に互いに重ね合わされた、各突部６６ａ〜６６
ｃの両側面及び上記外側部分６８、６８の片面の長さ方
向両端部も、互いにろう付け接合する。この構成によ
り、上記コア部５４の幅方向（図１７、１８、２１の表
裏方向、図１９、２２の上下方向、図２０の左右方向）
両端部に、１対の筒状の接続部６９、６９が形成され
る。
【００６４】又、本例の場合には、上記各部材を組み合
わせた状態で、上記各アウターフィン５３、５３の幅方
向両端縁と、上記各第二金属板５５、５５の内側面のう
ち、幅方向に向いた側面とを、コア部５４の幅方向に関
してほぼ同位置に設けている。そして、隣り合う伝熱管
素子５１、５１同士の間部分に設けた、上記各アウター
フィン５３、５３の両側に存在するガス流路７９、７９
の全部と、前記各上流側、下流側冷媒流路６１、６２と
を、これら１対の上流側、下流側冷媒流路６１、６２の
間部分である、一端が上記各第二金属板５５、５５の突
部７０の端面により塞がれた部分を除いて、上記各伝熱
管素子５１、５１の重ね合わせ方向に関して互いに重畳
させている。
【００６５】又、上記各部材を組み合わせた状態で互い
に対向する、上記各第一金属板５２ａ、５２ｂのうち、
各第一金属板５２ａ、５２ａに設けた第四、第五の通孔
６３、６４の内側空間と、上記各仕切板５６、５６に設
けた第一、第二の通孔５８、５９の内側空間と、上記各
第二金属板５５、５５の長さ方向一端部に設けた第一、
第二の内部空間７１、７２とを、互いに連通して、入口
タンク部７６と出口タンク部７７とを構成している。
【００６６】そして、上記入口タンク部７６の上端部に
前記冷媒送り込み管４９の下流端を、上記出口タンク部
７７の上端部に前記冷媒取り出し管５０の上流端を、そ
れぞれ接続している。又、互いに対向する、上記各第一
金属板５２ａ、５２ｂのうち、各第一金属板５２ｂ、５
２ｂに設けた第六の通孔６５の内側空間と、上記各仕切
板５６、５６に設けた第三の通孔６０の内側空間と、上
記各第二金属板５５、５５の長さ方向他端部に設けた第
三の内部空間７３とを、互いに連通して、中間タンク部
７８を構成している。
【００６７】上述の様に構成する本発明の燃料電池用熱
交換器である触媒付熱交換器１０ａの使用時には、例え
ば、図２７に示した燃料電池システムに、２個互いに直
列に接続した状態で組み込む。この際、内側に水素ガス
を含むガスを流す、各ダクト（図示せず）の下流端、又
は上流端を、上記各触媒付熱交換器１０ａに設けた接続
部６９に気密に接続する。そして、ガスの上流側のダク
トを通じて、上記水素ガス及び一酸化炭素を含む比較的
高温のガスを、上記コア部５４を構成する各伝熱管素子
５１、５１の外部に、図１７、２０、２２の矢印α方向
に通過させる。これと共に、冷却液を、前記冷媒送り込
み管４９を通じて、前記入口タンク部７６に送り込む。
この様にして入口タンク部７６に送り込まれた冷却液
は、上記各伝熱管素子５１、５１の内部に設けた複数の
上流側冷媒流路６１、６１内を、図１７、１９、２１の
矢印β方向に、上記各伝熱管素子５１、５１の外部を通
過するガスとの間で熱交換を行ないつつ流れた後、中間
タンク部７８に達する。そして、この中間タンク部７８
に達した冷却液は、この中間タンク部７８内を長さ方向
（図１７、２１の裏表方向、図１９、２２の上下方向）
に流れた後、上記各伝熱管素子５１、５１の内部に設け
た複数の下流側冷媒流路６２、６２内を、上記矢印β方
向と反対方向である、図１７、１９の矢印γ方向に、上
記熱交換を行ないつつ流れて、前記出口タンク部７７に
達する。
【００６８】前述の様に構成し、上述の様に上記冷却液
と上記ガスとの間で熱交換を行なう、本例の燃料電池用
熱交換器である、触媒付熱交換器１０ａの場合、各伝熱
管素子５１、５１内に設けた上流側冷媒流路６１を、ガ
スの通過方向αに関して上流側に設けた幅大流路３１ａ
と、同じく下流側に設けた、それぞれがこの幅大流路３
１ａよりも幅が小さい複数の幅小流路３２ａから成る幅
小流路群３３ａとから構成している。従って、上述した
第１例と同様に、小型且つ軽量で、しかも安価な構造
で、コア部５４を通過したガスの温度分布の不均一を、
問題が生じない程度に小さく抑える事ができる。
【００６９】更に、本例の場合には、コア部５４を構成
する各伝熱管素子５１、５１の外部を通過する直前のガ
スが高温である場合でも、このガス及びアウターフィン
５３、５３を冷却して、これら各アウターフィン５３、
５３に設けた触媒の温度が過度に高くなる事を防止でき
る。
【００７０】特に、本例の様に、上記各伝熱管素子５
１、５１の内部で、冷却液が逆方向に折り返す回数を奇
数回（１回）としている場合には、入口タンク部７６か
ら出た直後の比較的低温の冷媒が流れる流路及び出口タ
ンク部７７に入る直前の比較的高温の冷媒が流れる流路
同士を、中間タンク部７８に入る直前と出た直後との中
間温度の冷媒が流れる流路同士を、それぞれガスの通過
方向αと一致する、コア部５４の幅方向に関して重畳さ
せる事ができる。この為、このコア部５４の幅方向寸法
を大きくする事なく、このコア部５４を通過するガスの
温度分布を、このコア部５４の長さ方向に関してほぼ均
一にする事ができる。又、上記各上流側冷媒流路６１、
６１及び各下流側冷媒流路６２、６２の幅を小さくでき
る為、これら各流路６１、６２内での冷却液の流速を高
める事ができて、この冷却液と、上記触媒及びガスとの
間での熱交換性能を向上できる。この為、本発明の場合
には、この触媒及びガスの温度を、これら触媒とガスと
が反応し易い所定範囲に維持し易くできる。従って、こ
のガス中に含まれる一酸化炭素を効率良く反応させて、
このガス中から、一酸化炭素を効率良く除去できると共
に、反応後のガスの温度を調整し易くなる。
【００７１】しかも、本発明の場合には、隣り合う伝熱
管素子５１、５１同士の間に形成されたガス流路５４、
５４の長さを長くして、上記コア部５４を通過するガス
の温度を均一化する必要がなくなる為、これらガス流路
５４、５４の一部で、反応に必要な酸素が不足する事を
なくせる。即ち、本発明の場合と異なり、前述の図２９
に示した先発明の構造では、コア部１２の長さ方向寸法
Ｌ12を短くする事により、このコア部１２を通過するガ
スの温度分布を、このコア部１２の幅方向に関してほぼ
均一にする事も考えられる。但し、この場合には、この
コア部１２の容積を確保すべく、上記ガスの通過方向α
と一致する、上記コア部１２の幅方向寸法Ｔ12を長くす
る必要がある為、隣り合う伝熱管素子同士の間部分に存
在する上記ガスの流路長さが大きくなる。一方、触媒及
びガスにより、このガス中から一酸化炭素を除去する反
応を起こさせる為には、上記ガスと共に、酸素を含む十
分量の空気を上記コア部１２に通過させる必要がある。
上記先発明の構造で、ガスの温度分布の均一化を図るべ
くこのガスの流路長さを大きくした場合には、このガス
の流路の一部で酸素が不足して、このガス中から一酸化
炭素を除去する反応を効率良く起こす事ができなくなる
可能性がある。本例の場合には、この様な先発明の構造
で生じる不都合を生じる事がない。
【００７２】更に、本発明者は、コア部の幅が１８０mm
で、同じく長さが１２０mmで、同じく厚さが１２０mmで
ある触媒付熱交換器を使用して実験を行なった。この実
験によると、隣り合う伝熱管素子５１、５１同士の間部
分に存在する、各アウターフィン５３、５３の両側に存
在するガス流路７９、７９の長さが約３０mmを越えない
範囲で、上記ガスがこれら各ガス流路５４、５４内を下
流側に流れる程、反応熱により、上記ガスの温度が高く
なる事が分かった。従って、本例の様に、上記コア部５
４の幅方向長さが、３０mmよりも十分に大きい場合に
は、このコア部５４の幅方向中間部よりもガスの上流側
で、ガスの温度が最も高くなる。この為、上述の様に、
ガスの通過方向αに関してコア部５４の上流側に、上記
各上流側冷媒流路６１、６１を設けた本例の場合には、
上記コア部５４の幅方向中間部よりも通過方向上流側で
最も高温になるガスと、これら各上流側冷媒流路６１、
６１を流れる比較的低温の冷却液との間での熱交換を行
ない易くなる。
【００７３】特に、本例の場合には、上記各上流側冷媒
流路６１、６１の幅Ｗ61を、２５〜３０mmとしている
為、上記コア部５４を通過するガス及び触媒の温度を、
このガスと触媒とが反応し易い所定の範囲の上限より
も、低くし易くできる。これに対して、上記各上流側冷
媒流路６１、６１の幅が３０mmよりも大きくなった場合
（３０mm＜Ｗ61）には、これら各上流側冷媒流路６１、
６１内を流れる冷却液の流速が遅くなり、この冷却液と
上記コア部５４を通過する高温のガスとの間での熱交換
を十分に行なえず、このガス及び触媒の温度が過度に高
くなる可能性がある。逆に、上記各上流側冷媒流路６
１、６１の幅が２５mmよりも小さくなった場合（Ｗ61＜
２５mm）には、上記ガス流路７９、７９内での最も高温
のガスと、上記各上流側冷媒流路６１、６１内を流れる
比較的低温の冷却液との間での熱交換を行なえない可能
性がある。本例の場合には、上記各上流側冷媒流路６
１、６１の幅Ｗ61を、２５〜３０mmの範囲に規制してい
る為、上記コア部５４を通過するガス及び触媒の温度を
上記所定の範囲の上限よりも、低くし易くできる。
【００７４】更に、本例の場合には、内側に最も上流側
の冷却液が流れる流路である、各上流側冷媒流路６１、
６１のうち、上記ガスの通過方向αに関して中間部から
下流側端部に亙る部分のみに、１対のインナーフィン５
７ａ、５７ｂのうちの一方のインナーフィン５７ａ、５
７ａを設けている。上記各上流側冷媒流路６１、６１の
うち、上記ガスの通過方向αに関して上流側端部の空間
７５には、上記一方のインナーフィン５７ａ、５７ａを
設けていない。この様に、この空間７５には、上記一方
のインナーフィン５７ａが存在しない為、この空間７５
内を流れる冷却液と、上記コア部５４を通過するガスと
の間での熱交換は、十分に行なわれない。従って、上記
コア部５４を通過する直前のガスの温度が、このガスと
上記触媒とが反応し易い所定の範囲の下限よりも低くな
っている場合でも、このガスが前記ガス流路７９、７９
内に流入した直後から、このガスの温度を、反応熱によ
り、上記所定の範囲に直ちに上昇できる。一方、上記各
上流側冷媒流路６１、６１の一部で、上記一方のインナ
ーフィン５７ａを設けた空間内を流れる冷却液と、上記
ガスとの間での熱交換は十分に行なわれる。この為、上
述の様にガスの温度が上昇した後、このガスの温度がこ
のガスと触媒との反応により更に上昇して、上記所定の
範囲の上限よりも高くなる事を防止し易くなる。従っ
て、上記ガス及び触媒の温度を、上記所定の範囲に維持
し易くして、このガス中から一酸化炭素を除去する反応
を効率良く起こす事ができる。しかも、上記コア部５４
を通過したガスのコア部５４の長さ方向に関する温度分
布の不均一を小さく抑える事ができる。
【００７５】更に、本例の場合には、各上流側冷媒流路
６１、６１に冷却液を分配する為の入口タンク部７６
と、各下流側冷媒流路６１、６１内から冷却液を集合さ
せる為の出口タンク部７７とを、上記各上流側、下流側
流路６１、６２を構成する部材の一部により構成でき
る。この為、高性能且つ小型な触媒付熱交換器１０ａ
を、安価に造れる。
【００７６】次に、本発明の発明者が上述した第２例の
効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実
験は、本発明の発明者等が本発明に先立って発明した先
発明の構造を有する先発明品と、上記第２例の構造を有
する本発明品とを使用して行なった。このうちの先発明
品の触媒付熱交換器１０は、図２３に示す様に、各第一
金属板５２ａ、５２ｂのうち、コア部５４の長さ方向片
側（図２３の左側）に設ける各第一金属板５２ａ、５２
ａの中央部に、これら各第一金属板５２ａ、５２ａの幅
方向に長い、１個の第四の通孔６３ａを形成している。
又、各仕切板５６、５６の長さ方向一端部（図２３の左
端部）で、上記各第四の通孔６３ａと整合する部分に、
１個の第一の通孔５８ａを形成している。又、各第二金
属板５５、５５の内側面のうち、長さ方向一端（図２３
の左端）に位置する部分に、長さ方向一端部に存在する
空間を仕切る為の突部７０（図１７、１８等参照）を形
成していない。
【００７７】そして、上記各第二金属板５５、５５の内
側に１個のインナーフィン５７ｃを、幅方向両端縁が上
記各第二金属板５５、５５の内側面のうち、幅方向（図
２２の裏表方向）両端に位置する部分に当接する状態で
設けている。そして、各伝熱管素子５１、５１が重ね合
わされた状態で、上記各第一金属板５２ａ、５２ｂの長
さ方向両端部に設けた、各第四の通孔６３ａ及び各第六
の通孔６５の内側空間と、上記各仕切板５６、５６の長
さ方向両端部に設けた、各第一の通孔５３ａ及び各第三
の通孔６０の内側空間と、上記各第二金属板５５、５５
の長さ方向両端部の内側空間とのうち、互いに対向する
部分同士を連通させる事により、入口タンク部７６ａと
出口タンク部７７ａとを構成している。従って、先発明
の触媒付熱交換器１０の使用時には、各伝熱管素子５
１、５１内で冷却液が、総て同一方向である、図２３の
矢印β方向に流れる。
【００７８】そして、実験は、互いに全体の寸法を同じ
にした、先発明の構造を有する先発明品と、上述した第
２例の構造を有する本発明品とを、同一条件で使用し
て、コア部５４の厚さ方向に関する位置が異なる、所定
の各部で、上記コア部５４を通過するガスの温度を測定
する事により行なった。この様にして行なった実験結果
を、図２４に示している。尚、この図２４に於いて、横
軸のＤはコア部５４の幅方向位置を、Ｌはコア部５４の
長さ方向位置を、縦軸は、コア部５４を通過するガスと
冷却液との温度を、それぞれ表している。又、コア部５
４の幅方向位置に関してＤ1 〜Ｄ3 は、それぞれ図１
７、２３に示した位置に対応している。そして、実線イ
は本発明品の場合でのガスの温度を、破線ロは先発明品
の場合でのガスの温度を、それぞれ示している。又、本
発明者は、上記コア部５４の長さ方向に関する位置が異
なる、所定の各部（図１７、２３にＬ1 〜Ｌ3 で示す部
分）を流れる冷却液の温度を測定する実験も行なった。
図２３に、この様に測定した冷却液の温度を合わせて示
している。尚、この図２３に於いて、一点鎖線ハは本発
明品の場合での冷却液の温度を、二点鎖線ニは先発明品
の場合での冷却液の温度を、それぞれ示している。又、
この場合には、横軸がコア部５４の幅方向位置を、縦軸
がコア部５４の内部を流れる冷却液の温度を、それぞれ
表す。図２４に於いて、上記コア部５４の幅方向位置に
関するＬ1 〜Ｌ3 は、それぞれ図１７、２３に示した位
置に対応している。
【００７９】図２４で示した実験結果から明らかな様
に、上述した第２例の場合には、隣り合う伝熱管素子５
１、５１同士の間部分に形成されたガス流路７９（図２
０〜２２参照）内に流入する直前のガスの温度が、この
ガスと触媒とが反応し易い所定の範囲の下限よりも低い
場合でも、このガスの温度を、上記ガス流路５４に流入
した直後から直ちに上記所定の範囲に上昇させ易くな
る。しかも、上記第２例の場合には、上記ガスの最高温
度及び平均温度を、先発明の場合よりも低くできる。従
って、上記第２例の場合には、先発明の場合に比べて、
上記ガス中から一酸化炭素を効率良く除去できると共
に、反応後のガスの温度を調整し易くなる。
【００８０】次に、図２５は、請求項１に係る本発明の
範囲からは外れる構造の１例を示している。この触媒付
熱交換器１０ａの場合には、図１７に示した第２例の触
媒付熱交換器１０ａで設けていた、インナーフィン３３
ａが存在しない空間７５部分の代わりに、冷媒が全く流
れない部分を設けている。この為に、各第二金属板５
５、５５の壁部の一部で、上流側冷媒流路６１と対向す
る部分を内側に突出させている。そして、この突出させ
た部分の幅Ｗ55を、５mmとし、各上流側冷媒流路６１の
幅方向長さＷ61´を、２５mmとしている。そして、これ
ら各上流側流路６１内に設けるインナーフィン５７ａの
幅方向一端縁（図２５の表側端縁）を、上記ガスの通過
方向αに関して上流側端部に位置する、上記各第二金属
板５５、５５の内側面に当接させている。
【００８１】上述の様に構成する触媒付熱交換器１０ａ
の場合には、各上流側冷媒流路６１の幅Ｗ61´が、上述
した第２例の場合よりも小さくなる為、これら各上流側
冷媒流路６１内を流れる冷却液とコア部５４を通過する
ガスとの間での熱交換性能を、上記第２例の場合よりも
向上できる。更に、本構造の場合には、上記ガスの通過
方向αに関して上流側端部に位置する、各第二金属板５
５、５５の内側面から幅方向に突出させた部分と、各ア
ウターフィン５３、５３の幅方向一端部とを、各伝熱管
素子５１、５１の重ね合わせ方向に関して互いに重畳さ
せている。この為、これら各アウターフィン５３、５３
の幅方向一端部を流れるガスと、上記冷却液との間で熱
交換は、全く行なえなくなる。従って、本構造の場合に
は、隣り合う伝熱管素子５１、５１同士の間部分に形成
された、各アウターフィン５３、５３の両側に存在する
ガス流路７９（図２０〜２２参照）にガスが流入した直
後から、このガスの温度をこのガスと触媒とが反応し易
い所定の範囲に、上記第２例の場合よりも直ちに上昇さ
せる事ができる。その他の構成及び作用に就いては、上
述の図１７〜２２に示した第２例の場合と同様である
為、重複する説明は省略する。
【００８２】尚、上述した第２例と、本構造との場合に
は、各伝熱管素子５１、５１の内側に２個のインナーフ
ィン５７ａ、５７ｂを設けているが、これら各伝熱管素
子５１、５１の内側に１個のインナーフィンのみを設け
る事もできる。即ち、この様に各伝熱管素子５１、５１
の内側に１個のインナーフィンのみを設けた場合でも、
上述した第２例及び本構造の場合と同様に、これら各伝
熱管素子５１、５１の内側に上流側、下流側各冷媒流路
を形成する事ができる。しかも、この場合には、部品点
数を削減すると共に、組み付け性を向上する事ができる
為、上述した第２例及び本構造の場合よりもコスト低減
を図れる。
【００８３】尚、上述した第２例及び本構造の触媒付熱
交換器は、何れも、コア部を構成する各伝熱管素子の内
部に冷媒を、これら各伝熱管素子の長さ方向に関して逆
方向に折り返しつつ流通させる状態で使用するものであ
る。そして、この様な構成を有する事により、次の様な
作用・効果を得られる。即ち、上記各伝熱管素子の内部
で、冷却液が逆方向に折り返す回数を奇数回とした場合
に、入口タンク部から出た直後の比較的低温の冷却液が
流れる流路及び出口タンク部に入る直前の比較的高温の
冷却液が流れる流路同士を、中間タンク部に入る直前と
出た直後との中間温度の冷却液が流れる流路同士を、そ
れぞれガスの通過方向に関して互いに重畳させる事がで
きる。この為、気体の通過方向に関するコア部の幅を大
きくする事なく、このコア部を通過する気体の温度分布
を、上記各伝熱管素子内での冷媒の流通方向に関してほ
ぼ均一にする事ができる。又、これら各伝熱管素子内で
の冷媒の流速を高める事ができて、この冷媒と、触媒及
び気体との間での熱交換性能を向上できる。
【００８４】又、図示は省略するが、上記第２例及び図
２５に示した構造は、気体と触媒とを反応させる、触媒
付熱交換器に送り込む前の状態のガスを、各伝熱管素子
の外部に通過させる状態で使用する、入口側熱交換器４
（図２６、２７参照）として使用する事もできる。但
し、この様に、第２例及び図２５に示した構造を入口側
熱交換器４として使用する場合には、これらの構造で設
けていた複数のアウターフィン５３、５３の代わりに、
それぞれに触媒を付着しない複数のアウターフィンを使
用する。
【００８５】そして、この様な入口側熱交換器４によれ
ば、触媒付熱交換器に送り込む前の状態のガスを、所定
温度に冷却できると共に、この触媒付熱交換器を通過し
たガスの温度分布をほぼ均一にできる。この為、上記触
媒付熱交換器で、上記入口側熱交換器を通過したガス中
から一酸化炭素等の有害成分を除去する反応を、効率良
く起こす事ができる。又、この様な構造を、燃料電池ス
タックに送り込む前の状態のガスを冷却する為の出口側
熱交換器５（図２６、２７参照）として使用する事もで
きる。
【００８６】
【発明の効果】本発明の燃料電池用熱交換器は、以上に
述べた通り構成され作用する為、触媒付熱交換器や、こ
の触媒付熱交換器又は燃料電池スタックに送り込む前の
状態のガスを冷却する為の熱交換器の性能向上を図れ
て、一酸化炭素等の有害成分を含む気体中からこの有害
成分を効率良く除去したり、燃料電池スタック内での反
応を効率良く起こす事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例の具体的構造を、
一部を省略して示す図。
【図２】同じく平面図。
【図３】図１のＡ部拡大図。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図４のＣ部拡大断面図。
【図６】各伝熱管素子の略分解斜視図。
【図７】各伝熱管素子の略斜視図。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面図。
【図９】コア部の一部を取り出して示す略正面図。
【図１０】第１例の略分解斜視図。
【図１１】コア部の端部を、１個の伝熱管素子の厚さ方
向中間部で切断した状態で示す図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】各伝熱管素子に設けた流路の全部を幅大流路
とした場合に於ける、コア部でのガス及び冷却液の温度
分布を説明する為の図。
【図１４】各伝熱管素子に設けた流路の全部を幅小流路
群とした場合に於ける、コア部でのガス及び冷却液の温
度分布を説明する為の図。
【図１５】各伝熱管素子に設けた流路を、幅大流路と幅
小流路群とから構成とした場合に於ける、コア部でのガ
ス及び冷却液の温度分布を説明する為の図。
【図１６】第１例の効果を確認する為に行なった実験結
果を示す図。
【図１７】本発明の実施の形態の第２例を、一部を省略
して示す斜視図。
【図１８】同じく一部を分解して示す斜視図。
【図１９】同じく第二金属板の厚さ方向中間部で切断し
て、図１７の上方から見た図。
【図２０】図１９のＦ−Ｆ断面図。
【図２１】同じくＧ−Ｇ断面図。
【図２２】第２例の構造を、第一金属板の厚さ方向中間
部で切断して、図１７の上方から見た図。
【図２３】先発明の構造の１例を示す、図１７と同様の
図。
【図２４】第２例の効果を確認する為に行なった、コア
部を通過するガスの温度と各伝熱管素子内を流れる冷却
液の温度との測定結果を示す図。
【図２５】請求項１に係る本発明の範囲からは外れる構
造を示す、図１７と同様の図。
【図２６】燃料電池の１例を示す回路図。
【図２７】同じく別例を示す回路図。
【図２８】触媒の温度と一酸化炭素の残存量との関係を
示す図。
【図２９】本発明に先立って考えた先発明の構造を示す
略斜視図。
【符号の説明】
１ 燃料電池スタック ２ 改質装置 ３ 一酸化炭素除去器 ４ 入口側熱交換器 ５ 出口側熱交換器 １０、１０ａ 触媒付熱交換器 １１ 流路 １２、１２ａ コア部 １３ 入口タンク部 １４ 出口タンク部 １５ 冷媒送り込み管 １６ 冷媒取り出し管 １７ 伝熱管素子 １８ フィン組立体 １９ コルゲート型フィン ２０ プレート型フィン ２１ａ、２１ｂ サイドプレート ２２ 第一金属板 ２３ 第二金属板 ２４ 流路 ２５ 深凹部 ２６ 浅凹部 ２７ 第一タンク ２８ 第二タンク ２９ 突起 ３０ インナーフィン ３１、３１ａ 幅大流路 ３２、３２ａ 幅小流路 ３３、３３ａ 幅小流路群 ３４ 入口タンク部 ３５ 出口タンク部 ３６ 通孔 ３７ 外向筒部 ３８ 内向筒部 ３９ 入口側通孔 ４０ 出口側通孔 ４１ 突部 ４２ 接続部材 ４３ 突部 ４４ ケース ４５ 補強部 ４６ 突部 ４９ 冷媒送り込み管 ５０ 冷媒取り出し管 ５１ 伝熱管素子 ５２ａ、５２ｂ 第一金属板 ５３ アウターフィン ５４ コア部 ５５ 第二金属板 ５６ 仕切板 ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ インナーフィン ５８、５８ａ 第一の通孔 ５９ 第二の通孔 ６０ 第三の通孔 ６１ 上流側冷媒流路 ６２ 下流側冷媒流路 ６３、６３ａ 第四の通孔 ６４ 第五の通孔 ６５ 第六の通孔 ６６ａ、６６ｂ、６６ｃ 突部 ６７ サイドプレート ６８ 外側部分 ６９ 接続部 ７０ 突部 ７１ 第一の内部空間 ７２ 第二の内部空間 ７３ 第三の内部空間 ７４ 仕切部 ７５ 空間 ７６、７６ａ 入口タンク部 ７７、７７ａ 出口タンク部 ７８ 中間タンク部 ７９ ガス流路 ８１ 改質前熱交換器 ８２ 蒸発器 ８３ 燃焼器 ８４ 通孔 ８５ 外向筒部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L103 AA09 AA35 BB50 CC01 CC40 DD12 DD53 DD57 DD95 5H027 AA02 BA01 BA17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に冷媒を流す為の扁平な流路を有す
    る複数の伝熱管素子を、隣り合う伝熱管素子同士の間に
    アウター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
    部に冷媒を流通させると共に、これら各伝熱管素子の外
    部に改質装置を通過した後の気体を、これら各伝熱管素
    子内での上記冷媒の流通方向と直交する方向に通過させ
    る状態で使用する燃料電池用熱交換器であって、上記各
    伝熱管素子の内部に設けた流路のうちの少なくとも冷媒
    の流れ方向に関して一部の流路を、上記気体の通過方向
    に関して上記コア部の上流側に設けた幅大流路と、この
    幅大流路よりも上記気体の通過方向に関して上記コア部
    の下流側に設けた、それぞれが上記幅大流路よりも幅が
    小さい複数の幅小流路から成る幅小流路群とから構成し
    た燃料電池用熱交換器。
  2. 【請求項２】 コア部を構成する各伝熱管素子の内部に
    冷媒を、これら各伝熱管素子の長さ方向に関して逆方向
    に折り返しつつ流通させる状態で使用する、請求項１に
    記載した燃料電池用熱交換器。
  3. 【請求項３】 気体と触媒とを反応させる触媒反応装
    置、又は燃料電池スタックに送り込む前の状態の気体
    を、各伝熱管素子の外部に通過させる状態で使用する、
    請求項１又は請求項２に記載した燃料電池用熱交換器。
  4. 【請求項４】 各アウターフィンの両面のうち、少なく
    とも片面に触媒を設けた、請求項１又は請求項２に記載
    した燃料電池用熱交換器。
  5. 【請求項５】 最も上流側の冷媒が流れる流路を、気体
    の通過方向に関してコア部の上流側に設けた、請求項４
    に記載した燃料電池用熱交換器。
  6. 【請求項６】 最も上流側の冷媒が流れる流路のうち、
    少なくとも気体の通過方向に関して下流側端部にインナ
    ーフィンを設けると共に、上記流路のうち、上記気体の
    通過方向に関して上流側端部に上記インナーフィンを設
    けていない、請求項５に記載した燃料電池用熱交換器。
  7. 【請求項７】 気体の通過方向に関する、最も上流側の
    冷媒が流れる流路の幅を、２５〜３０mmとした、請求項
    ５又は請求項６に記載した燃料電池用熱交換器。
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