(57)【要約】  プレート型の熱交換器を高耐圧、小型に構成し、更に、熱交換器内の流体の流れを改善した新規な高耐圧コンパクト熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とする。多数の方形の金属製プレート１、および前記金属製プレート１と略同一外形の金属製の凹凸状のフィン２を交互に組合せてろう付により所望段数に積層して熱交換器本体を形成し、前記フィン２とプレート１との間に形成される一方の通路３には、高圧自然冷媒の高圧高熱流体Ａを、この通路３と相対向する他方に形成される通路４には、熱交換される気体、液体などの被加熱流体Ｂをそれぞれ流通させ、之等両方の通路３、４を各別に連通させて前記熱交換器本体の外部にそれぞれの流体の導入口と排出口とを形成され、かつ、前記両方の通路が共に、前記導入口から分岐せずに前記排出口に至るように形成されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。
2008023732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィン高さと略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、
前記各プレート間に生じる隙間を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各隙間には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の隙間には、所定の被加熱流体を流通させ、
前記容器本体の外面部に、前記一方の組の隙間に連通する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の隙間に連通する被加熱流体の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項２】
前記外周突壁を垂直から外方に傾斜させ、外周突壁先端内側部と他プレートの外周突壁基端部外側部との接触部分をろう付けすることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項３】
前記外周突壁先端に段差部分を形成し、前記段差部分と他プレートの外周突壁基端部及びその外側部の接触部分をろう付けすることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項４】
前記両方の通路の一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐しない通路であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項５】
前記両方の通路の一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐する通路であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項６】
前記凹凸状のフィンの配列方向が、前記熱媒体体と前記被加熱流体の流路の方向に対して所望の角度をなすことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項７】
前記所望の角度が、０度乃至９０度のいずれかの角度であることを特徴とする請求項６記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項８】
前記凹凸状のフィンが、前記方形の金属製プレート内において所望の個数に分割され、該分割された凹凸状のフィンの配列方向と前記高圧流体と前記被加熱流体の流路の方向がなす各々の角度が、相互に異なることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項９】
積層される前記プレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、
当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１０】
高圧自然冷媒は、二酸化炭素、アンモニア、水とアンモニアの混合物、イソブタン、プロパン、ノルマルブタン又はプロピレンのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１１】
多数の方形の金属製プレートの両側で、凹凸状のフィンの外方には、自段および他段への流体の流通を可能とする切欠孔および流通孔を並設したガイドプレートを金属製プレートと一体に備え、かつ複数の金属製プレートの重合積層時、切欠孔および流通孔に対向する個処の、金属製プレートに流通孔を穿って成ることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１２】
凹凸状のフィンは、オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型等の中の一つ又は組合せで形成して成ることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の高耐圧コンパクト熱交換器において、
前記プレート及びフィンは、ろう付可能な引張強度５２ｋｇｆ／ｍｍ２以上のステンレス材で、厚さが０．３ｍｍ以上とされ、
前記プレートとフィンの接合面積が一接合箇所あたり４ｍｍ２以上であり、
また、ろう付用に、接合強度２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のろう材が、積層状態のプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分に配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１４】
請求項１乃至１２いずれか記載の複数の高耐圧コンパクト熱交換器を直列又は並列に接続したことを特徴とする熱交換器システム。
【請求項１５】
プレート周縁部に当該周縁以外の部分に対し所定高さの起立状態となる外周突壁を形成される複数の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも使用して、前記プレートを、外周突壁の向きを一致させ且つ前記フィンを間に介在させる状態で複数積層すると共に、前記プレート同士及びプレートとフィンの各接触部にはろう材を配置し、
積層状態の前記各部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器の製造方法。
【請求項１６】
矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィン高さと略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、
前記各プレート間に生じる隙間を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各隙間には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の隙間には、所定の水素吸蔵合金を収容し、
前記容器本体の外面部に、前記一方の組の隙間に連連する前記熱媒体の入ロ部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の隙間に連通する水素吸蔵合金及び水素の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の水素吸蔵用容器において、
積層される前記プレート間におけるプレートとフィン間の間隙に、容器完成状態で少なくとも水素気体を通気可能となる所定の通気材が一又は複数挿入配設され、プレートのろう付を経てプレート間に固定されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項１８】
請求項１７に記載の水素吸蔵用容器において、
前記通気材が、良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項１９】
請求項１７に記載の水素吸蔵用容器において、
前記通気材が、プレート積層の前にプレート及び／又はフィンに塗布され、ろう付に伴う加熱、温度上昇の過程で発泡し、ろう付終了後、冷却硬化して通気可能な多孔質状態を維持する所定の発泡材とされることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、
前記水素の出入ロ部が複数配設され、水素注入及び放出の基幹となる一の出入口部に繋がる水素通路に制御用バルブ、又は制御用バルブ及びフィルタを設置すると共に、前記制御用バルブ又は制御用バルブ及びフィルタより前記一の出入口部側の前記水素通路から分岐して他の出入口部に通じる他の水素通路に、アクチュエータ又は流動装置を設置し、水素の吸蔵及び放出の際に前記アクチュエータ又は流動装置を動作させて水素、又は水素及び水素吸蔵合金を流動させることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、
前記プレートが、端部に前記入口部、出ロ部、又は出入口部に連通する開口孔を一又は複数穿設され、
前記プレート間の隙間に、隙間を挟む二つのプレートにおける前記開口孔近傍部分を含むプレート端部にいずれも当接且つろう付可能として配設され、前記プレートの開口孔、前記入口部、出口部、及び／又は出入口部に連通する一又は複数の流通孔を穿設されるガイドプレートを備え、
前記ガイドプレートが、配設されるプレート間の隙間と前記流通孔に通す流体が同一である場合に、ガイドプレートの一部を切欠かれて流通孔を前記隙間に連通させることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２２】
請求項１６乃至２１のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、
前記フィンが、フィン形状をオフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型のうちの一又は複数の組合せで形成されてなることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２３】
請求項１６乃至２２のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、
積層される前記プレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、
当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、
前記プレート及びフィンは、ろう付可能な引張強度５２ｋｇｆ／ｍｍ２以上のステンレス材で、厚さが０．３ｍｍ以上とされ、
前記プレートとフィンの接合面積が一接合箇所あたり４ｍｍ２以上であり、
また、ろう付用に、接合強度２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のろう材が、積層状態のプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分に配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項２５】
プレート周縁部に当該周縁以外の部分に対し所定高さの起立状態となる外周突壁を形成される複数の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも使用して、前記プレートを、外周突壁の向きを一致させ且つ前記フィンを間に介在させる状態で複数積層すると共に、前記プレート同士及びプレートとフィンの各接触部にはろう材を配置し、かつ、水素気体が通気可能となる通気材を所定の位置に配設し、
積層状態の前記各部材を加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする水素吸蔵用容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種熱交換器、特に自然冷媒、例えばＣＯ２などを用いたヒートポンプ等に有効な小型の高耐圧コンパクト熱交換器およびその製造方法、並びに熱交換器システム、更に、金属薄板を成形したプレートを複数重ね合せ状態で一体化して得られ、水素吸蔵合金を収容して水素の吸蔵・放出を可能とする水素吸蔵用容器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱交換器は、エネルギー効率が極めて高いこともあって、ヒートポンプ方式が用いられ、しかも自然環境を破壊するフロンなどの冷媒に代えて自然冷媒のＣＯ２を採用し、これによりオゾン破壊係数はゼロとなり、さらに地球温暖化係数も「１」という環境に優しい熱交換器の開発が盛んになってきている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
他方、コンパクトで比較的扁平な小型のプレート型熱交換器も知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。特に、特許文献２の熱交換器では、へリングボーンプレートを積層した構造となっている。【０００４】
ここで、特許文献３の発明に係るプレート型熱交換器の基本的な構造を、図３０及び図３１に示す。これらの図から分かるように、自然冷媒と被加熱流体が各プレートを交互に交差しながら流れ熱交換が行われている。また、自然冷媒と被加熱流体の流れは共に、その流入口から流出口に至る流路において分岐する流れ（以下、この流れを「並行流」と言う）である。【０００５】
また、水素吸蔵合金を収容して水素吸蔵を行わせる容器としては、従来から、高圧容器の特性と水素吸蔵合金の特性を活かし、高圧で水素吸蔵合金を使用可能とするハイブリッド型容器の研究開発が行われている。しかし、高圧に対応する必要から、そのほとんどが円管式であり、容器内での水素吸蔵合金の占有率が悪く、かつ注入及び放出の際の反応熱に伴う伝熱特性が良くない、といった問題があり、さらなるコンパクト化、高伝熱特性等が要求されている。これらの問題を解決するために、近年、積層状態のプレート状隔壁間に水素腹蔵合金収容空間と熱媒体通路を交互に設定し、プレート状隔壁を介して水素吸蔵合金と熱媒体間の伝熱を行わせるタイプの水素吸蔵合金容器が提案されている。その例として、例えば特許文献４〜６に開示されるものがある。
【特許文献１】特開２００４−２８３５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９２９号公報
【特許文献３】特許第３６０５０８９号公報
【特許文献４】特開平７−３３０３０１号公報
【特許文献５】特開２００６−２６６３５０号公報
【特許文献６】特開２０００−１７０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のような自然冷媒のＣＯ２を用いると、使用圧力が高くなり、そのため熱交換器も大型化ならざるを得ず、小型コンパクト化ができないという問題があった。【０００７】
すなわち、自然冷媒のＣＯ２は８ＭＰａ以上の高圧ガスとして働くので、熱交換器を構成する金属材料の肉厚は、耐圧性を保持させるため、大きくならざるを得ず、その上、熱交換構造も大型化を避けることができないという問題があった。【０００８】
したがって、プレートとフィンとで積層構成される、特許文献２および特許文献３に示される薄型でコンパクトなプレートフィン型の従来構成の熱交換器は、耐圧性に欠け、材料の破壊、ろう付個処の剥離など変形、破損を生じて、全く使用不可能であった。また、特許文献２のへリングボーンプレートを積層した構造では十分な熱交換率が得られないという問題もあった。更に、特許文献３のプレート型熱交換器内の自然冷媒及び被加熱流体の流れは並行流であるため、十分な熱効率を得ることができなかった。【０００９】
しかし乍ら、小型化するためには、特許文献２、特許文献３で示されるような、構造が扁平で熱交換率が有効である単純なプレート型構成のものを利用する必要があった。【００１０】
本発明は、叙上の点に着目して成されたもので、基本的構成を、へリングボーン構造でない熱効率の良いプレート型の熱交換器を高耐圧、小型に構成し、更に、熱交換器内の流体の流れを改善した新規な高耐圧コンパクト熱交換器およびその製造方法、並びに熱交換器システムを提供することを目的とする。【００１１】
また、従来の水素吸蔵合金容器は前記各特許文献に示される構成となっており、プレートを積層させた形態により、水素吸蔵合金と熱媒体との間で伝熱を有効に行わせられる領域を最大限確保して効率的に熱の授受が行え、水素吸蔵合金における水素の吸蔵・放出を円滑化できるものとなっているが、使用圧力が最低でも１ＭＰａと高圧であり、一定の耐圧性を要求されることから、前記特許文献４、５に示されるように、プレートを積層したユニットを耐圧容器に収容したり、熱交換器コアを覆う外殻板をブレージング又は溶接で一体化するといった耐圧性を重視した複雑な構造を採らざるを得ず、また、前記特許文献６に示されるように、合金収容器と他の部材を溶接により一体化して容器としての外殻を構成する他、水素吸蔵合金を各収容器内に充填した後、収容ロに蓋を被せて溶接する必要があるなど、製造工程が複雑なものとなるといった課題を有していた。【００１２】
一方、従来から、水素吸蔵合金の利用が進むと、水素吸蔵合金が固形化したり、水素の注入及び放出の性能が低下するという問題があった。通気を確保するための手段としては、通気材を設置することが前記特許文献６に提案されているが、波形フィンの波間に配置される関係上、その設置が難しく、容器の製造工程が複雑化するという課題を有していた。【００１３】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレートを積層状態で用いて、耐圧強度の確保と、容器構造の簡略化、小型化及び製造工程の単鈍化が両立でき、水素吸蔵合金と熱媒体との間の良好な伝熱を促せると共に、内部における水素の流れ状態を改善して水素の吸蔵・放出を効率よく行える水素吸蔵用容器、及び当該容器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述の目的を達成するため、以下の構成を備えるものである。【００１５】
（１）矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも備え、前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィン高さと略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、前記各プレート間に生じる隙間を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各隙間には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の隙間には、所定の被加熱流体を流通させ、前記容器本体の外面部に、前記一方の組の隙間に連通する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の隙間に連通する被加熱流体の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。【００１６】
（２）前記外周突壁を垂直から外方に傾斜させ、外周突壁先端内側部と他プレートの外周突壁基端部外側部との接触部分をろう付けすることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００１７】
（３）前記外周突壁先端に段差部分を形成し、前記段差部分と他プレートの外周突壁基端部及びその外側部の接触部分をろう付けすることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００１８】
（４）前記両方の通路の一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐しない通路であることを特徴とする前記（１）乃至（３）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００１９】
（５）前記両方の通路の一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐する通路であることを特徴とする前記（１）乃至（３）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２０】
（６）前記凹凸状のフィンの配列方向が、前記熱媒体体と前記被加熱流体の流路の方向に対して所望の角度をなすことを特徴とする前記（１）乃至（５）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２１】
（７）前記所望の角度が、０度乃至９０度のいずれかの角度であることを特徴とする前記（６）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２２】
（８）前記凹凸状のフィンが、前記方形の金属製プレート内において所望の個数に分割され、該分割された凹凸状のフィンの配列方向と前記高圧流体と前記被加熱流体の流路の方向がなす各々の角度が、相互に異なることを特徴とする前記（１）乃至（５）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２３】
（９）積層される前記プレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする前記（１）乃至（８）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２４】
（１０）高圧自然冷媒は、二酸化炭素、アンモニア、水とアンモニアの混合物、イソブタン、プロパン、ノルマルブタン又はプロピレンのいずれかであることを特徴とする前記（１）乃至（９）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２５】
（１１）多数の方形の金属製プレートの両側で、凹凸状のフィンの外方には、自段および他段への流体の流通を可能とする切欠孔および流通孔を並設したガイドプレートを金属製プレートと一体に備え、かつ複数の金属製プレートの重合積層時、切欠孔および流通孔に対向する個処の、金属製プレートに流通孔を穿って成ることを特徴とする前記（１）乃至（９）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２６】
（１２）凹凸状のフィンは、オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型等の中の一つ又は組合せで形成して成ることを特徴とする前記（１）乃至（９）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。【００２７】
（１３）前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の高耐圧コンパクト熱交換器において、前記プレート及びフィンは、ろう付可能な引張強度５２ｋｇｆ／ｍｍ２以上のステンレス材で、厚さが０．３ｍｍ以上とされ、前記プレートとフィンの接合面積が一接合箇所あたり４ｍｍ２以上であり、また、ろう付用に、接合強度２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のろう材が、積層状態のプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分に配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。【００２８】
（１４）前記（１）乃至（１２）いずれか記載の複数の高耐圧コンパクト熱交換器を直列又は並列に接続したことを特徴とする熱交換器システム。【００２９】
（１５）プレート周縁部に当該周縁以外の部分に対し所定高さの起立状態となる外周突壁を形成される複数の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも使用して、前記プレートを、外周突壁の向きを一致させ且つ前記フィンを間に介在させる状態で複数積層すると共に、前記プレート同士及びプレートとフィンの各接触部にはろう材を配置し、積層状態の前記各部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器の製造方法。【００３０】
（１６）矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも備え、前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィン高さと略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、前記各プレート間に生じる隙間を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各隙間には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の隙間には、所定の水素吸蔵合金を収容し、前記容器本体の外面部に、前記一方の組の隙間に連連する前記熱媒体の入ロ部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の隙間に連通する水素吸蔵合金及び水素の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３１】
（１７）前記（１６）に記載の水素吸蔵用容器において、積層される前記プレート間におけるプレートとフィン間の間隙に、容器完成状態で少なくとも水素気体を通気可能となる所定の通気材が一又は複数挿入配設され、プレートのろう付を経てプレート間に固定されることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３２】
（１８）前記（１７）に記載の水素吸蔵用容器において、前記通気材が、良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３３】
（１９）前記（１７）に記載の水素吸蔵用容器において、前記通気材が、プレート積層の前にプレート及び／又はフィンに塗布され、ろう付に伴う加熱、温度上昇の過程で発泡し、ろう付終了後、冷却硬化して通気可能な多孔質状態を維持する所定の発泡材とされることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３４】
（２０）前記（１６）乃至（１９）のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、前記水素の出入ロ部が複数配設され、水素注入及び放出の基幹となる一の出入口部に繋がる水素通路に制御用バルブ、又は制御用バルブ及びフィルタを設置すると共に、前記制御用バルブ又は制御用バルブ及びフィルタより前記一の出入口部側の前記水素通路から分岐して他の出入口部に通じる他の水素通路に、アクチュエータ又は流動装置を設置し、水素の吸蔵及び放出の際に前記アクチュエータ又は流動装置を動作させて水素、又は水素及び水素吸蔵合金を流動させることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３５】
（２１）前記（１６）乃至（２０）のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、前記プレートが、端部に前記入口部、出ロ部、又は出入口部に連通する開口孔を一又は複数穿設され、前記プレート間の隙間に、隙間を挟む二つのプレートにおける前記開口孔近傍部分を含むプレート端部にいずれも当接且つろう付可能として配設され、前記プレートの開口孔、前記入口部、出口部、及び／又は出入口部に連通する一又は複数の流通孔を穿設されるガイドプレートを備え、前記ガイドプレートが、配設されるプレート間の隙間と前記流通孔に通す流体が同一である場合に、ガイドプレートの一部を切欠かれて流通孔を前記隙間に連通させることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３６】
（２２）前記（１６）乃至（２１）のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、前記フィンが、フィン形状をオフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型のうちの一又は複数の組合せで形成されてなることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３７】
（２３）前記（１６）乃至（２２）のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、積層される前記プレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３８】
（２４）前記（１６）乃至（２３）のいずれかに記載の水素吸蔵用容器において、前記プレート及びフィンは、ろう付可能な引張強度５２ｋｇｆ／ｍｍ２以上のステンレス材で、厚さが０．３ｍｍ以上とされ、前記プレートとフィンの接合面積が一接合箇所あたり４ｍｍ２以上であり、また、ろう付用に、接合強度２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のろう材が、積層状態のプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分に配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。【００３９】
（２５）プレート周縁部に当該周縁以外の部分に対し所定高さの起立状態となる外周突壁を形成される複数の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンとを少なくとも使用して、前記プレートを、外周突壁の向きを一致させ且つ前記フィンを間に介在させる状態で複数積層すると共に、前記プレート同士及びプレートとフィンの各接触部にはろう材を配置し、かつ、水素気体が通気可能となる通気材を所定の位置に配設し、積層状態の前記各部材を加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする水素吸蔵用容器の製造方法。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の高耐圧コンパクト熱交換器によれば、熱交換器本体を構成する金属乃至合金は、肉厚が０．３ｍｍ以上で、耐蝕性に優れた引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上のものを用い、かつ、Ｃｕ及びＣｕ合金などの好みのろう付金属を用い、さらにプレートとフィンの接合面積が一凸当たり４ｍｍ２以上であるので、ＣＯ２のような自然冷媒の８ＭＰａ以上の高圧高熱流体の流通を可能とする。【００４１】
しかも、熱交換器本体は、複数の金属プレートと、このプレートと接合される凹凸状フィンは、好みの形状のものを用いることができるので、使用用途に応じて選択して、好みの給湯システムに利用できる。【００４２】
更に、熱交換器内の流体の流れが並行流のみであるのとは異なり、熱交換器の流入口に入った流体が熱交換器内で分岐せずに流出口に至る流れ（以下、この流れを「直行流」という）であるため、熱交換器の熱交換率は改善されることになる。【００４３】
なお、熱交換後のＣＯ２のような自然冷媒は、膨張、空気熱交換、コンプレッサの冷媒サイクルによるヒートポンプユニットシステムによって反復熱源を得ることができる。特に、高耐圧効果を有するので、コンパクトな扁平小型の熱交換器を提供できる。【００４４】
一方、本発明の水素吸蔵用容器及びその製造方法によれば、以下のような効果がある。【００４５】
すなわち、前記（１６）の発明によれば、多数のプレート及びフィンを交互に組合せて所定段数の積層状態とし、フィンごとプレートをろう付して容器本体を形成し、プレート間に生じる二組の隙間のうち一方は熱媒体の流路とすると共に、他方の隙間は水素吸蔵合金の収容空間とし、水素吸蔵合金とその反応熱を制御する熱媒体とがプレート及びフィンを介して伝熱を行う状態となることにより、プレートとフィンが接合して１００ＭＰａ程度の高圧にも耐え得る構造を実現でき、コンパクトで耐圧性能に優れる容器とすることが可能な上、フィンを介した伝熱で冷却特性及び加熱特性が良好となり、水素吸蔵合金における冷却及び放熱の反応性が向上し、水素吸蔵合金による水素の吸蔵及び放出性能に優れることとなる。また、容器内へのフィンの設置が、プレート積層時にプレート間に配置するのみで極めて容易であるため、製造工程を簡略化でき、且つ耐圧強度を高くしても、各部が肉厚及び重量大となることを避けられ、低コスト化が図れる。【００４６】
前記（１７）の発明によれば、プレート間に所定の通気材を配置し、各部材とまとめてろう付工程で一体化して容器とすることにより、プレートを積層する際に通気材をプレート間に配置するのみで適切且つ容易に通気材の設置が行えることとなり、容器構造並びに製造工程を簡略化することができると共に、通気材を介して水素吸蔵合金近傍に対する水素の到達及び離脱を確実なものにでき、伝熱、速度、流量、損失といった水素の注入及び放出の特性向上が図れる。【００４７】
前記（１８）の発明によれば、良熱伝導性の材質からなる通気材がプレート間に配設され、通気材とフィン及びプレートが接触していることにより、水素吸蔵合金とプレートとの伝熟において通気材を通じても有効な伝熱を生じさせられることとなり、水素吸蔵合金に対する伝熱性能がさらに良好となって水素吸蔵合金における冷却及び放熱の反応性が向上し、水素の注入及び放出の特性が優れたものとなる。【００４８】
前記（１９）の発明によれば、通気材として、高温で発泡して最終的に多孔質材となる発泡材を用い、発泡材を製造過程で塗布し、ろう付の加熱高温化の過程で発泡させ、ろう付完了時には微細な空隙を有する通気材として機能する状態が得られることにより、通気材として水素吸蔵合金に対する水素の通気性を高められると共に、通気材配設に係る製造工程の簡素化が図れる。【００４９】
前記（２０）の発明によれば、容器に水素の出入口部を複数配設し、基幹の水素注入及び放出部分となる出入ロ部には制御用バルブ、又は制御用バルブとフィルタ等を設置する一方、他の出入口部への通路にアクチュエータや流動装置を設置し、これらを用いて、水素、又は水素と水素吸蔵合金を流動させることにより、固化しやすい水素吸蔵合金における水素の吸蔵及び放出の反応特性を向上させることができる。【００５０】
前記（２１）の発明によれば、プレート端部に開口孔を一又は複数穿設すると共に、このプレート端部間の隙間に、一又は複数の流通孔を穿設されたガイドプレートを配置し、ガイドプレートの一部切欠きで所定の流通孔を隙間に連通させることにより、プレートの接合強度を高めて容器の耐圧強度を向上させられると共に、ガイドプレートの流通孔配置及び切欠き設定により各プレート間の隙間を所望の連通状態とすることができ、隙間を直列する一つの流路としたり、複数並列する流路とすることができ、所望の使用条件に応じて熱媒体と水素の流れ状態を最適な設定として水素の吸蔵及び放出の効率を高められることとなる。【００５１】
前記（２２）の発明によれば、プレート間に配置されるフィンの形状を変えることにより、水素吸蔵合金に対する伝熱性能を運転条件に応じたものとすることができ、最適な容器が得られる。【００５２】
前記（２３）の発明によれば、積層されるプレートの外側に高強度の外殻プレートを配設し、プレートを積層方向両側から支持することにより、水素吸蔵合金に加えられる高い圧力を受けることとなるプレートの変形を確実に防止して、水素吸蔵合金と熱媒体間の伝熱、熱交換を円滑化することができる。【００５３】
前記（２４）及び（２５）の発明によれば、多数のプレート、及び凹凸状のフィンを交互に組合せて所定段数の積層状態とし、フィンごとプレートをろう付して容器本体を形成することにより、プレート同士及びプレートとフィンがそれぞれ接合して３０ＭＰａ程度の高圧にも耐え得る構造を実現でき、コンパクトで耐圧性能に優れる容器とすることができると共に、容器内へのフィンの設置が、プレート積層時にプレート間に配置するのみで極めて容易であるため、製造工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１に係るプレート型熱交換器の構成を模式的に示した分解斜視図
【図２】図１に示すプレート型熱交換器の断面図
【図３】（ａ）は金属製プレートユニット６０を、（ｂ）は金属製プレートユニット５０を示す説明図
【図４】金属製プレートユニット７０を示す説明図
【図５】ガイドプレート５、５１とその断面を示す図
【図６】金属製プレートとオフセットフィンとプレートの外周突壁とのろう付状態と厚さの関係を示す拡大断面図及びＶＩＩ―ＶＩＩ線断面図
【図７】本発明の各実施形態に係るプレート外周突壁先端部形状の他例を示す説明図
【図８】本発明の実施例２に係るプレート型熱交換器の構成を模式的に示した分解斜視図
【図９】図７に示すプレート型熱交換器の断面図
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、他の形状のフィンを示す斜視図
【図１１】他のプレート型熱交換器の要部を示す斜視図
【図１２】液体並びに冷媒の流れ方向とフィンの配列方向の関係を示す図
【図１３】高さを１．５ミリにしたフィンの図とその拡大図
【図１４】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレートとフィンのろう付部分の拡大横断面図及び拡大縦断面図
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材配置説明図
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材の他の配置例説明図
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレート上での通気材配置状態説明図
【図１８】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレート上での通気材の他の配置状態説明図
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第一例を示す説明図
【図２０】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第二例を示す説明図
【図２１】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第三例を示す説明図
【図２２】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器の断面図
【図２３】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における他の流体流れ状態を示す断面図
【図２４】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における各流体の給排状態を示す説明図
【図２５】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器における各流体の他の給排状態を示す説明図
【図２６】本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器の容器内流動状態を生じさせる各流体給排状態を示す説明図
【図２７】本発明の第９の実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材のろう付前後の各状態を示す説明図
【図２８】本発明の第８及び第９の実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるフィンに水素通気材を設置した状態を示す図
【図２９】本発明の第８及び第９の実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材配設状態の他例を示す説明図
【図３０】従来例に係るプレート型熱交換器の構成を模式的に示した分解斜視図
【図３１】図３０に示すプレート型熱交換器の分解斜視説明図
【符号の説明】
【００５５】
１      金属製プレート
１ａ    外周突壁
２      凹凸状フィン
３、４  隙間
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ        通路
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ  通路
５  ガイドプレート
５１  ガイドプレート
６      切欠孔
７      流通孔
８、９  外殻プレート
１０、１１  流入口部
１２、１３  流出口部
１４    開口孔
３０、３１  通気材
３２    発泡材
４０    水素吸蔵合金
５０、６０、７０  金属製プレートユニット
８０    容器本体
Ａ      高温熱流体
Ｂ      被加熱流体
Ｃ      熱媒体経路
Ｄ      水素経路
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００５７】
図面において、１は多数の方形の金属製プレート、２は前記金属製プレート１の外周突壁１ａ内に配設される金属製の凹凸状のフィン、３は前記プレート１と前記フィン２との間に形成される一方の通路で、この通路３は高圧高熱流体Ａが流通する。４は前記通路３と相対向する側のプレート１とフィン２との間に形成される他方の通路で、この通路４には熱交換される冷水、冷空気などの被加熱流体Ｂが流通する。５は金属製プレート１の両側に配置させたガイドプレートで、多段に積層される金属製プレート１の自段および他段への流体Ａ又はＢの交互の金属製プレート１への流通を可能とする切欠孔６と、流体Ａ又はＢを通過させる流通孔７を並設してある。【００５８】
５１は５と同様のガイドプレートであるが、流通孔７がなく切欠孔６のみが設けられている。このガイドプレート５、５１の組合せにより、金属製プレートユニット５０、６０、７０の３種類のユニットが構成される。【００５９】
８は最下位の外殻プレート、９は最上位の外殻プレートを示し、流体Ａ、Ｂのそれぞれの流入口部１０、１１、流出口部１２、１３を一体で備える。なお、１４は、前記切欠孔６および流通孔７と対応して連通する金属製プレート１に穿った孔、１５は各部材の接合部に形成されるろう付部を示す。【００６０】
これら上記構成により、熱交換器本体Ｘが構成される。【００６１】
そして、上述した構成の各部材は、後述する方法による金属素材とろう付処理により製造される。【００６２】
まず、上記構成に基づいて作用を説明する。【００６３】
なお、金属製プレート１の段数は、例えば図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、流体Ａは３段、他の流体Ｂは最下位のプレート８を含めて４段である。この場合金属製プレートユニット５０、６０が交互に積層されている（図１参照）。【００６４】
一方の流体Ａは、ＣＯ２などの自然冷媒を用いた高圧高熱流体であり、流体Ａの通路３の多段の金属製プレートユニット５０の３ａ、３ｂ、３ｃを通り、また、他方の被加熱流体Ｂは、通路４の多段の金属製プレートユニット６０の４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを通り、両流体Ａ、Ｂが、その間で熱交換される。そして、流体Ａ、Ｂは、いずれも最上位及び最下位の外殻プレート８、９に設けた流入口部１０、１１を経て、前記通路３、４を通り流通熱交換され、それぞれ流出口部１２、１３より外部に導出される。この際、流体Ａ、Ｂは共に流入口部１０、１１から流出口部１２、１３に至る流路において分岐していないことが分かる。【００６５】
熱交換されて放熱した一方の流体Ａは、図示しないが、ヒートポンプ方式を備える循環回路の膨張弁→大気熱熱交換器→圧縮機を経て、再び高圧高熱流体となり、本発明に係る熱交換器本体Ｘの流入口部１０に導入され、反覆して同一作用を呈する。【００６６】
他方、熱交換されて高温となった他の流体Ｂは、温水、温風となって、室内の暖房、エアコンとして使用される。なお、閉回路構成を備えれば、放熱された他の流体Ｂとなり、再び熱交換器本体Ｘの流入口部１１より導入されて、同様に反覆して同一作用を呈する。【００６７】
ところで、自然冷媒として用いるＣＯ２を、流体Ａとして用いる時、
（温度）最高１１０℃（流入口１０）
（圧力）１４ＭＰａ
（流量）５ｌ／ｍｉｎ
流体Ｂの被加熱流体として上水を用いて、
（温度）最高９０℃（流入口１１）
（圧力）１．７ＭＰａ
（流量）５ｌ／ｍｉｎ
の条件を満たすために、特許文献３に示す従来構成の積層型オフセット型のチタン製プレート型の熱交換器を用いて流体ＡおよびＢを用いて試験を行った結果、オフセットフィン、プレートおよびろう付は、流体Ａの圧力が次第に上昇するにつれ、１４ＭＰａで変形が始まり、２５ＭＰａ以上での加圧は不可能となったことが判明した。即ち、オフセットフィンの変形、破損、プレートの変形、ろう付の剥離などが発見された。【００６８】
ここで、金属製プレート１およびオフセット型の凹凸フィン２の金属として、ステンレスのＳＵＳ３０４＝ＳＵＳ２７ＣＰ（冷間圧延ステンレス鋼板）【００６９】
【表１】
2008023732.tif 000003
【００７０】
を用い、かつ、
・プレート１の厚さｔ１    ：０．３ｍｍ以上
・外周突壁１ａの厚さｔ２  ：０．３ｍｍ以上
・フィン２の厚さｔ３      ：０．３ｍｍ以上
とすると共に、ろう付金属としては、Ｃｕろうの強度２０ｋｇ／ｍｍ２を用い、オフセットフィン２の一段のろう付強度を、
４．２ｍｍ×３．０ｍｍ×２０ｋｇ／ｍｍ２×４００個処＝１００，８００ｋｇとすることにより、格段と強度を上げた（図６参照）。【００７１】
ろう付面積は、１プレート１当り片面４００個処で、プレート全体の面積から見て５０％とした。これにより、
・変形値                ４２ＭＰａ
・バースト値（破壊値）  ６２ＭＰａ
という、驚異的な数値、すなわち扁平なプレートタイプの小型熱交換器の性能を向上できたのである。【００７２】
なお、この扁平なプレートタイプの小型熱交換器としては、上記オフセット型フィン２に係らず、他の形状のフィンとしては図１０に示すような（ａ）平板フィン２ａ、（ｂ）波状フィン２ｂ、（ｃ）ルーバフィン２ｃ、（ｄ）穴あきフィン２ｄなどにも適用でき、さらに本実施例に図示した以外の、上下多段に積層した図１１に示すような、金属プレート１Ａと凹凸状フィン２で構成されるプレートタイプのものにも同様に実施できる。【００７３】
以上、本発明の実施例に示す上記した金属製プレート１、オフセットフィン２およびろう付金属については、同一の機能を呈する金属、材料に適用できることは勿論である。【００７４】
本実施例の高圧熱交換器は、本発明の特徴を活かしてＣＯ２を冷媒としたヒートポンプのみでなく、アンモニア、水とアンモニアの混合物、イソブタン、プロパン、ノルマルブタン、プロピレンなどを１．０ＭＰａ以上の高圧で運転を行うヒートポンプや空調冷凍関係でもその効果は大きく、コンパクトで高性能になる。特に、高耐圧性を活かして、高いシステム性能を得ることができるとともに、熱交換器内の伝熱特性に適合できるため高い伝熱性能で蒸発温度を低下させ、凝縮温度あるいは高温側冷媒温度を高めてシステム性能を向上できる。【００７５】
なお、プレートの外周突壁１ａ先端は、隣接する他プレートの外周突壁１ａ基端部に対し、図７（ａ）に示すように、突合わせるようにして接触させる他、図６（ａ）に示すように側面同士を接触させて、ろう付を行うようにすることもできる。この場合、プレート他部分に対し外周突壁１ａは垂直から外方に若干傾斜した状態となっており、各プレートを積層するとプレートの接触状態がより強固になる方向に力が加わることから、プレート間の接合強度を高めることができる。この他、図７（ｂ）に示すように、外周突壁１ａ先端に段差部分を形成し、この段差部分が他プレートの外周突壁１ａ基端部とずれなく嵌り合う状態となるようにしてもよい。
【実施例２】
【００７６】
本発明の他の実施例について、図８及び図９を参照しながら説明する。【００７７】
実施例１の発明では高温高圧流体Ａ及び被加熱流体Ｂの流れは共に、入口から出口に至る流路で分岐しない流れ（直行流）であったのであるが、本実施例においては、流体Ａは直行流であるが流体Ｂは並行流である熱交換器である。【００７８】
図８に示すように、基本的な構造は実施例１の熱交換器と同様であるが、図１の３つの金属製プレートユニット５０を金属製プレートユニット７０に置換したものが本実施例の熱交換器である。【００７９】
図８、図９に示すように、このような構造とすることで、流体Ｂは金属製プレートユニット６０の位置でその流れが分岐し、また合流することが可能となるのである。その結果、高温高圧流体Ａと効率的に熱交換することができる。【００８０】
図９は、図２と同様に、熱交換器の内部の流れを示す断面図である。
【実施例３】
【００８１】
本実施例は、実施例１及び実施例２の熱交換器において、その金属製プレートユニット５０、６０及び７０内の凹凸状フィン２の配列方向を高温高圧流体Ａと被加熱流体Ｂの流れの方向に対して、９０度、４５度及び３０度にした場合の熱交換器である（図１２参照）。このように、フィンの配列方向と流体の流れの方向の角度を変化させることで、種々の熱交換率を有する熱交換器を提供することが可能となる。【００８２】
更に、同一の金属製プレートユニットにおいて、流体Ａ、Ｂに対し種々の角度を有する凹凸状フィンを組合わせてもよい。このように種々のフィンを組合わせることにより、熱交換率の異なる熱交換器を提供することが可能となる。また、上記熱交換器を直列又は並列に接続して熱交換器システムを構築してもよい。
【実施例４】
【００８３】
以下に、本発明の製造法について、一実施例を説明する。【００８４】
上述した構成を備える各金属製プレート１と、それぞれの金属製プレート１内に凹凸状のフィン２および切欠孔６、流通孔７を穿ったガイドプレート５を配設し、上下段に積層し、図２（ａ）、（ｂ）の熱交換器本体Ｘの原形を構成する。【００８５】
なお、各構成部材の組成金属は、以下のとおりである。【００８６】
１．金属製プレート１およびオフセット型の凹凸状のフィン２
・・・・・ＳＵＳ３０４（冷間圧延ステンレス鋼板（表１に示す化学成分）
２．金属製プレート１の厚さｔ１：０．３ｍｍ以上
３．外周突壁１ａの厚さｔ２    ：０．３ｍｍ以上
４．フィン２の厚さｔ３        ：０．３ｍｍ以上
５．ガイドプレート５の厚さｔ４：外周突壁１ａの内側の高さより僅かに低い（１．５ｍｍ以上）
これらの各構成部材の接合部に塗布したろう付金属は、Ｃｕろうの強度２０ｋｇ／ｍｍ２を用いた。【００８７】
斯くして積層された熱交換器本体の組立体を、真空加熱炉に入れて炉内の真空度を１０−４ｔｏｒｒ程度として徐々に加熱する。なお、真空度は必要以上に高くする必要はなく、１０−４ｔｏｒｒ以上でも良く、ＡｒやＨｅなどの不活性ガス雰囲気で使用しても良いし、両雰囲気を併用しても良い。炉内の温度が８４０℃〜１０００℃に至ったところで、この温度を約２５分〜３５分維持させてから降温し、製品とする。
【実施例５】
【００８８】
本発明の高圧容器は、純アンモニア及び水／アンモニアの混合流体に対しても耐食性を有するため、２５℃から１２０℃の温熱源を利用した廃熱利用発電装置及び温泉水発電装置などの温度差発電システム装置の構成機器、特に蒸発器及び凝縮器、加熱器、再生器などの熱交換器として利用することによって、高性能でコンパクトな発電システムを構築できる。【００８９】
従来の機器は、純アンモニア及び水／アンモニアの混合流体を発電システム装置に用いる場合、１ＭＰａ以上になるので、高性能であるが通常のプレート式熱交換器は利用できなかった。【００９０】
本発明の高圧容器を用いることによって、その利用が可能となり、かつ本発明の特徴である熱交換器内のフィンの構造を熱交換器内の蒸発現象及び凝縮現象に適応させることによって、より高性能なシステムの構築が可能となる。特に、これらの発明装置の利用によって与えられた運用条件下において蒸発温度を高め、凝縮温度を下げることによってシステムの高効率化が可能となる。適応が可能な温度差発電システムは、通常のランキンサイクル、カリーナサイクル、ウエハラサイクルなどである。
【実施例６】
【００９１】
本発明は、従来の熱交換器と比べると高圧に耐えること、伝熱性能が高いこと、熱交換器内の伝熱現象に適応したフィン構造および流れが構築できることを活かし、ＣＯ２を冷媒として用いたヒートポンプシステム以外に高圧の熱交換器でかつ高い伝熱性能を必要とする「地中熱冷暖房システム」、「ガスヒートポンプ」、「車用エアコンシステム」、「温度差発電システム装置」、「太陽熱利用ヒートポンプシステム」「太陽熱利用発電システム」「太陽熱利用及び廃熱利用海水淡水化システム」「アンモニアを冷媒として用いた冷凍空調システム」「水／アンモニアを冷媒として用いた冷凍空調システム」への適応が可能である。また、従来の機器において、所望のスペース内に対して、伝熱性能が高いために従来の機器よりコンパクトに設置することができる。
【実施例７】
【００９２】
本発明の高圧熱交換器を用いたＣＯ２を冷媒として利用したヒートポンプシステムは、特に本発明の熱交換器の利用に適した高圧側では臨界温度が３１．１℃と低いために超臨界状態となり、超臨界状態での伝熱は相変化を伴わないため顕熱を利用することになり、超臨界では比熱が急激に大きくなり極大となる擬臨界点が存在し，熱伝達係数がこれに伴い大きくなるため、各利用条件に対してこれらの現象に適合したフィンを用いることによりコンパクトで高性能なヒートポンプシステムが構築できる。さらに、本高圧熱交換器の特徴を活かし、本熱交換器を利用すれば、所要の運用条件下で、高圧側の圧力をより高めてシステムを構築することにより、システム全体の性能が向上する。
【実施例８】
【００９３】
なお、本実施例と以下の実施例における水素吸蔵容器及びその製造方法は、上記した高耐圧熱交換器及びその製造方法を基本としている。【００９４】
以下、本発明の第８の実施形態を図１４乃至図２６に基づいて説明する。【００９５】
図１４は本実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレートとフィンのろう付部分の拡大横断面図、図１５は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材配置説明図、図１６は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材の他の配置例説明図、図１７は本実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレート上での通気材配置状態説明図、図１８は本実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレート上での通気材の他の配置状態説明図、図１９は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第一例を示す説明図、図２０は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第二例を示す説明図、図２１は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における流体流れ状態の第三例を示す説明図、図２２は本実施形態に係る水素吸蔵用容器の断面図、図２３は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における他の流体流れ状態を示す断面図、図２４は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における各流体の給排状態を示す説明図、図２５は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における各流体の他の給排状態を示す説明図、図２６は本実施形態に係る水素吸蔵用容器の容器内流動状態を生じさせる各流体給排状態を示す説明図である。【００９６】
前記各図において本実施形態に係る水素吸蔵用容器は、複数重ね合されて積層される矩形状の金属製プレート１と、このプレート１より小さい外形を有する金属製略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなり、各プレート１間に配置されるフィン２と、積層される各プレート１間におけるプレート１とフィン２間の間隙に複数挿入配設される通気材３０とを備える構成である。【００９７】
前記プレート１は、プレート周縁部に周縁以外の部分に対しフィン２高さと略同じ高さの起立状態となる外周突壁１ａを形成され、また、端部には所定径の開口孔１４を一又は複数穿設されてなる構成である。【００９８】
プレート１は、外周突壁１ａの向きを一致させ、且つフィン２を一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレート１における外周突壁１ａ先端と他プレートの外周突壁１ａ基端部との接触部分、及びプレート１とフィン２との各接触部分にろう材を配置し、ろう付処理を経て前記各接触部分を一体に且つ気密維持状態で接合してろう付部１５となすことで、容器本体８０が形成される。【００９９】
容器本体８０をなす各プレート１間には、それぞれフィン２が収容された状態の隙間が生じており、この隙間ばプレート積層方向に並んだ一つおきに同じ組として二組に分けられ、一方の組の各隙間３は、所定の熱媒体の流路部分とされ、他方の組の隙間４は、水素吸蔵合金４０の収容空間とされる。【０１００】
前記容器本体８０の外面部には、一方の組の隙間３に連通する前記熱媒体の入口部１０と出口部１２とがそれぞれ配設されると共に、他方の組の隙間４に連通する水素腹蔵合金４０及び水素の出入口部１１、１３がそれぞれ配設される。【０１０１】
なお、この容器本体８０の外面部には、プレート１より厚く高強度の略板状体で、前記入口部１０と出入ロ部１３、又は出口部１２と出入口部１１をそれぞれ形成される外殻プレート８、９が配設される。この外殻プレート８、９と、これらと隣接する他のプレート１の外周突壁１ａの先端又は基端部側の表面全面とがろう付により接合されて容器本体８０に一体化される。【０１０２】
前記フィン２は、前記プレート１の端部を除いた中間部分に略一致する大きさの金属製略板状体で、オフセット型のフィン形状となるよう各凹凸を成型されてなる構成である。フィン２の凹凸のピッチは、プレート１との接触面の大きさがプレート間の隙間の大きさに対し適切な割合となるよう設定されており、凹凸のピッチを２Ｌ１、すなわち、フィン凸部又は凹部のプレート１とのおおよその接触長さをＬ１とすると、フィン高さＬ２との関係は、０．１＜ＬＩ／Ｌ２＜２とされる。【０１０３】
このフィン２における凹凸の配列方向は、熱媒体の流れ方向に対して、９０度、４５度、又は３０度など、配列方向と熱媒体流れ方向との角度を適宜設定でき、この角度設定に応じて種々の伝熱状態が得られる。この他、プレート１間の隙間ごとに、熱媒体流れ方向に対する角度の異なるフィン２を配置する組合せとしてもよい。このように種々のフィン２を組合わせることにより、容器各部における熱媒体の温度に対応させて伝熱状態を最適化することが可能となる。【０１０４】
前記通気材３０は、積層される前記プレート１間の隙間４におけるプレート１やフィン２の近傍に複数挿入配設される細長い多孔質材の連続体であり、プレート１のろう付を経てプレート１間に固定される構成である。【０１０５】
この通気材３０の材質及び形状は、特に限定されるものではなく、前記多孔質材の連続体以外に、水素気体に対する十分な通気性を備える、金属焼結不織布フィルタやゼオライト、セラミックなどの微細な孔の開いた管体や円筒体など、所望の使用条件に合致するものを利用することができる。特に、良熱伝導性を有する材質で構成されるものを用いた場合には、通気材３０を介しても伝熱が行われ、水素吸蔵合金４０に対する伝熱状態が良好となり、水素の吸蔵及び放出の特性を向上させることができる。【０１０６】
通気材３０は、一隙間あたりに多数配置されるが、その配置状態（直列、並列、又はそれらの複合組合わせ）は適宜設定でき、使用条件に応じた通気材配置として、水素吸蔵合金４０に対する効率的な通気に対応できる（図１８参照）。特に、隙間を挟む二つのプレートの一方だけでなく両方にそれぞれ沿って通気材を設置することで（図１６参照）、通気効果を高めることができる。また、通気材３０が良熱伝導性を有しない材質の場合、図２９に示すように、フィン２のプレート１との接合に関与しない起立部分の中間に沿って配設するようにすれば、プレート１を介した熱媒体と水素吸蔵合金４０間の伝熱を通気材３０が阻害することもなく、良好な伝熱状態を維持できる。【０１０７】
前記プレート間の隙間３、４には、プレート中間部分に挟まれるフィン２と共に、プレート１端部の前記開口孔１４近傍部分に挟まれる状態となるガイドプレート５、５１も配設される（図５参照）。このガイドプレート５、５１は、これを挟む二つのプレートに当接且つろう付可能とされる板状体であり、一又は複数の流通孔７を穿設される構成である。ガイドプレート５、５１の流通孔７は、プレート１の開口孔１４と連通して前記熱媒体又は水素の流路をなし、容器本体８０外面部の入口部１０、出口部１２、又は出入口部１１、１３にも、開口孔１４と共にそれぞれ連通することとなる。ガイドプレートに流通孔７を設けない場合は、開口孔１４や他のガイドプレートの流通孔７からなる流路の仕切りとして用いることができる。【０１０８】
そして、ガイドプレート５、５１は、これが配設されるプレート間の隙間３、４と流通孔７に通す流体が同一である場合に、その一部を切欠かれて流通孔と隙間とを連通させ、各隙間に熱媒体又は水素を通過可能としている。プレート間の隙間３、４と流通孔７に通す流体が異なる場合は、流通孔７はその隙間に連通せず、流通孔７は流体を隙間側に進ませずにそのまま流通孔７を通過させるのみとなるため、積層されるプレート１間の隙間の各組ごとに熱媒体又は水素（水素吸蔵合金）の交互の流入が可能となる。【０１０９】
容器本体８０において、熱媒体は、外殻プレート８に設けた入口部１０を経て、プレート１間の各隙間３のなす通路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを通り、熱交換の後、外殻プレート９の出口部１２より外部に導出される（経路Ｃ）。入ロ部１０から出口部１２に至る熱媒体の流路は、プレート１と隣接するガイドプレート５、５１との組合わせを異ならせた三種類のユニット５０、６０、７０（図３、４参照）の選択に応じて、各通路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを直列に繋げた状態としたり、途中で分岐する並列状態とすることができる（図９〜図２３参照）。このうち、各通路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを直列に繋げた状態では、熱媒体流量一定の場合、隙間を流れる流速を速くすることができることから、水素吸蔵合金４０側との熱交換効率を向上させられる。そして、この場合には、熱媒体入口側寄りの水素吸蔵合金４０側の隙間４厚さを出口側寄りに比べ大きくして水素吸蔵合金４０の充填量を増やしたり、熱媒体入口側寄りの隙間４に対する水素吸蔵合金４０の充填率を出口側寄りに比べ高めたりして、熱媒体が分岐しない流れであることに伴って生じる流れ方向の温度勾配に適切に対応させるのが好ましい。【０１１０】
同様に、プレート１間の各隙間４のなす通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅについても、水素及び水素吸蔵合金の使用条件に応じて、直列に繋げた状態としたり、途中で分岐する並列接続状態とすることができる（図１９〜図２３参照）。これら通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅは、外殻プレート８に設けた出入口部１１と他方の外殻プレート９に設けた出入口部１３と連通する。水素吸蔵合金は、これら出入口部１１、１３の一方を経て通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに封入、収容され、プレート１を隔てた隙間３側の熱媒体と熱交換可能とされる。一方、水素の吸蔵・放出用の通路は二つの出入口部１１、１３のいずれにも接続されており、水素の注入、放出は、基幹となる出入口部１１のみで行う（図２４参照）他、基幹となる出入口部１１以外の他の出入口部１３も用いて、二箇所の出入口部１１、１３から一度に注入、放出することもでき（図２５参照）、その注入、放出速度を増大させて水素注入及び放出の反応の特性を向上させられる。【０１１１】
なお、熱媒体の入口部１０と水素の注入される出入ロ部１１が反対側に設置され、プレート１を隔てて熱媒体の流れる向き（経路Ｃ）と水素の進行する向き（経路Ｄ）とがちょうど向流の関係をなす設定（図２２、２３参照）となっているが、これに限らず、熱媒体の流れる向きと水素の進行する向きを同じとする並流の関係が得られるように設定することもできる。【０１１２】
次に、本実施の形態に係る水素吸蔵用容器の製造方法について説明する。【０１１３】
複数のプレート１を、それぞれのプレート１間にフィン２やガイドプレート５を適切に配置して挾み、また、プレート１とフィン２間の空隙部分に通気材３０を配設した状態で、重ね合せて積層し、最外層には外殻プレート８、９を組合わせて、容器本体となる組立体を構成する。こうしてプレート１を積層して組立てる際にフィン２や通気材３０を設置することで、工程を簡素化することができる。【０１１４】
積層で得られた容器本体の組立体を、真空加熱炉に入れて炉内を所定の真空度状態（例えば、１０−４ｔｏｒｒ程度）として徐々に加熱する。なお、ＡｒやＨｅなどの一又は複数の不活性ガス雰囲気中での加熱でもかまわない。炉内の温度が８４０℃〜１０００℃に到達したら、この温度を維持してろう付を進行させる。約２５分〜３５分経過した後に降温し、ろう付を完了すれば、一体の容器本体８０が得られることとなる。【０１１５】
続いて、本実施の形態に係る水素吸蔵用容器内への水素吸蔵合金の封入について説明する。あらかじめ、容器本体８０の出入口部１１、１３には、通常の水素吸蔵用途に利用されている注入用のバルブ、装置内の真空状態生成用及び水素吸蔵合金注入用の真空ポンプ、水素吸蔵合金の流失を防ぐフィルタ等が設置されているものとする。【０１１６】
粉体の水素吸蔵合金４０は、あらかじめ出入口部１１を経て真空ポンプにより減圧された隙間４に対し、出入口部１３側から導入される。出入ロ部１１にはフィルタが配設されており、真空ポンプ側に水素吸蔵合金４０が流出することはなく、確実に隙間４に水素吸蔵合金４０が充填封入された状態が得られる。封入された水素吸蔵合金４０に対しては、所定の活性化処理が行われ、水素の吸蔵・放出が可能な状態とされ、これで水素吸蔵用容器として機能することとなる。【０１１７】
さらに、本実施の形態に係る水素吸蔵用容器における水素の吸蔵及び放出過程について説明する。あらかじめ、一つの水素吸蔵用容器をなす構成要素として、容器本体８０と共に、水素通路を各出入ロ部１１、１３に接続配設し、基幹の水素注入及び放出部となる出入口部１１には制御用パルプあるいは制御用バルブとフィルタ等を設置し、出入口部１３側にもバルブを設置した状態とし、また、水素の放出及び吸蔵に要する熱媒体の供給排出ラインを入口部１０及び出口部１２に接続配設して、水素吸蔵用容器として機能する状態が得られているものとする。【０１１８】
水素吸蔵の場合は、一旦隙間４の真空排気を行った後、隙間４のなす各通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに封入されている水素吸蔵合金４０に対し、出入口部１１、１３から水素を高圧で注入すると共に、入ロ部１０からは、低温の熱媒体を供給する。水素が水素吸蔵合金４０に吸蔵されると同時に、反応熱が生じるが、フィン２及びプレート１を介した伝熱で熱媒体側に速やかに水素吸蔵合金４０の熱を放出でき、水素を効率よく吸蔵させることができる。また、水素は水素吸蔵合金４０間の間隙を進むと共に通気材を介しても進行することができ、隙間４の水素吸蔵合金４０全体に水素を行渡らせて確実に吸蔵が行えることとなる。水素吸蔵合金４０の熱を奪って温度上昇した熱媒体は、外殻プレート８の出口部１２から容器外部に取出される。【０１１９】
水素放出の場合は、水素を吸蔵した水素吸蔵合金４０に対し、入ロ部１０から高温の熱媒体を供給する。プレート１及びフィン２を介した伝熱で熱媒体側から速やかに水素吸蔵合金４０に反応熱を与えられることで、水素吸蔵合金４０から水素を効率よく放出させることができる。また、水素吸蔵合金４０から放出された水素は、水素吸蔵合金４０間の間隙を進むと共に通気材３０を介しても進行することができ、隙間４から速やかに出入口部１１、１３を通じて外部に取出されることとなる。水素吸蔵合金４０に熱を与えて温度を低下させた熱媒体は、外殻プレート８の出口部１２から容器外部に取出される。【０１２０】
なお、水素の吸蔵・放出に二つの出入口部１１、１３を用いる構成としているが、一つの出入口部を用いる構成としたり、三つ以上の出入口部を配設して用いて水素を注入する構成とすることもでき、その注入速度を高めることができる。【０１２１】
また、容器内に水素を注入・放出する場合に、二つの出入ロ部１１、１３を用いて複数経路で水素の注入・放出を行う構成としているが、この他、単に注入・放出の経路を増やすだけでなく、基幹となる出入口部以外の他の出入口部を注入に用いず開放状態とし、水素注入及び放出の反応の特性を高める構成とすることもできる。特に、図２６に示すように、主に水素注入及び放出を行う基幹の出入ロ部１１に制御用バルブあるいは制御用バルブとフィルタ等を設置すると共に、他の出入口部１３に連通する通路にアクチュエータや流動装置を配置して動作させ、水素、あるいは水素と水素吸蔵合金を流動させると、固化しやすい水素吸蔵合金における水素の吸蔵及び放出の反応特性を向上させることができる。【０１２２】
このように、本実施の形態に係る水素吸蔵用容器においては、多数のプレート１及びフィン２を交互に組合せて所定段数の積層状態とし、フィン２ごとプレート１をろう付して容器本体８０を形成し、プレート１間に生じる二組の隙間のうち一方は熱媒体の流路とすると共に、他方の隙間４は水素吸蔵合金４０の収容空間とし、水素吸蔵合金４０とその反応熱を制御する熱媒体とがプレート１及びフィン２を介して伝熱を行う状態となることから、プレート１とフィン２が接合して１００ＭＰａ程炭の高圧にも耐え得る構造を実現でき、コンパクトで耐圧性能に優れる容器とすることが可能な上、フィン２を介した伝熱で冷却特性及び加熱特性が良好となり、水素吸蔵合金４０における吸熱及び放熱の反応性が向上し、水素吸蔵合金４０による水素の吸蔵及び放出性能に優れることとなる。また、容器内へのフィン２の設置が、プレート１積層時にプレート１間に配置するのみで極めて容易であるため、製造工程を簡略化でき、且つ耐圧強度を高くしても、各部が肉厚及び重量大となることを避けられ、低コスト化が図れる。
【実施例９】
【０１２３】
本発明の第９の実施形態を図２７に基づいて説明する。図２７は本実施形態に係る水素吸蔵用容器における通気材のろう付前後の各状態を示す説明図である。【０１２４】
前記図２７において本実施形態に係る水素吸蔵用容器は、前記第８の実施形態同様、プレート１と、フィン２と、通気材３１とを備える一方、前記第８の実施形態における、プレート積層時点で通気性のある通気材３０を各プレート１間に配設する構成とは異なる点として、温度上昇すると発泡し、冷却され常温に戻ると硬化し、その後は通気性のある多孔質状態を維持する発泡材３２を通気材３１として用いる構成を有するものである。【０１２５】
通気材３１となる発泡材３２は、プレート積層の前にプレート１及び／又はフィン２に塗布され（図２７（ａ）参照）、ろう付に伴う加熱、温度上昇の過程で発泡し、ろう付終了後、冷却硬化して通気可能な多孔質状態を維持する（図２７（ｂ）参照）こととなる。【０１２６】
この発泡材３２から得られた通気材３１は、微細な空隙を有し、水素の通気性を高めることができる。また、製造過程で発泡材３２を塗布すれば、ろう付後に通気材３１として問題なく機能させられ、製造工程の簡素化が極めて効果的に図れることとなる。【０１２７】
なお、前記第８及び第９の各実施形態に係る水素吸蔵用容器において、フィンを配設されて水素吸蔵合金の収容部分となるプレート間の隙間に、通気材を配設する構成としているが、これに限らず、適切な使用条件であれば、通気材を用いず、水素吸蔵合金の膨張率を考慮して充填量を適切に設定し、所定の通気空間を設けたり、また、通気空間を特に設けずに、水素吸蔵合金の膨張率を考慮して最大限充填しつつ、水素吸蔵合金周囲に水素の通過可能な微細間隙が問題なく生じている状態とするなど、水素吸蔵合金容器として通気材を用いない構成とすることもできる。【０１２８】
また、前記第８及び第９の各実施形態に係る水素吸蔵用容器においては、フィン２の形状をオフセット型とする構成としているが、これに限らず、他の形状のフィンとして図１０に示すように、平板フィン２ａ、波状ツイン２ｂ、ルーバフィン２ｃ、孔開きフィン２ｄ等を適用することもでき、フィン形状を適切に設定することにより、運転条件に対応して水素吸蔵合金における水素吸蔵、放出性能を最適なものとすることができる。図２８に平板フィン２ａに水素通気材を設置した状態の斜視図を示す。さらに、フィン形状、特に隙間への入口側に位置するフィン端面部の形状を、水素吸蔵合金がフィン間の間隙に入りやすいように構成することもでき、水素吸蔵合金の封入時における隙間への充填率の向上が図れる。この他、プレート１についても、フィン２やガイドプレート５、５１との接合に影響しない範囲で所定の凹凸パターンを配設することもでき、開口孔１４などの流体の出入口付近となる領域ではプレート各部への流体分配性を重視した凹凸パターンとし、フィン２のある中央の領域では熱交換効率を重視した別の凹凸パターンとすれば、水素吸蔵、放出性能のさらなる向上が図れる。【０１２９】
また、前記第１及び第２の各実施形態に係る水素吸蔵用容器においては、水素の吸蔵、放出に水素吸蔵用容器を単独で用いる構成としているが、これに限らず、容器を直列又は並列に接続して水素吸蔵システムを構築した状態で水素の吸蔵、放出に用いる構成とすることもできる。【０１３０】
また、前記第８及び第９の各実施形態に係る水素吸蔵用容器については、その優れた水素吸蔵性能を利用して、水素吸蔵用容器として用いる他に、高純度水素回収容器として利用することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月13日(2008.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンと、前記金属製プレートの両側に、それぞれ切欠孔、流通孔を穿ったガイドプレートとを備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィンの高さおよびガイドプレートの肉厚と略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、この容器本体の前記金属製プレート及び前記金属製の凹凸状のフィンならびにガイドプレートは、引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上の金属ないし合金で、厚さが０．３ｍｍ以上とし、かつ、ＣｕまたはＣｕ合金などの接合強度２０ｋｇ／ｍｍ２以上のろう付け金属で、前記プレートと前記フィンの接合面積が一箇所当たり４ｍｍ２以上とすると共に、
前記各プレート間に生じる隙間の通路を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各通路には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の通路には、所定の被加熱流体を流通させ、
前記容器本体の積層されたプレートの積層方向外側に、前記一方の組の通路に連通する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の通路に連通する被加熱流体の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項２】
前記外周突壁は、垂直から外方に傾斜させ、外周突壁先端内側部と隣り合う積層される他プレートの外周突壁基端部外側部との接触部分をろう付けすることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項３】
前記外周突壁は、先端に段差部分を形成し、前記段差部分と隣り合う積層される他プレートの外周突壁基端部及びその外側部の接触部分をろう付けすることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項４】
前記通路は、一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐しない通路であることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項５】
前記通路は、一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐する通路であることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項６】
前記凹凸形状を成形された金属製のフィンは、フィンの配列方向が、前記熱媒体体と前記被加熱流体の流路の方向に対して所望の角度をなすことを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項７】
前記所望の角度が、０度乃至９０度のいずれかの角度であることを特徴とする請求項６記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項８】
前記凹凸形状を成形された金属製のフィンは、前記方形の金属製プレート内において所望の個数に分割され、該分割された凹凸状のフィンの配列方向と前記高圧流体と前記被加熱流体の流路の方向がなす各々の角度が、相互に異なることを特徴とする請求項１または６いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項９】
容器本体の積層されるプレートの積層方向外側は、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、
当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１０】
熱媒体は、二酸化炭素、アンモニア、水とアンモニアの混合物、イソブタン、プロパン、ノルマルブタン又はプロピレンのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１１】
（削除）
【請求項１２】
凹凸状のフィンは、オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型等の中の一つ又は組合せで形成して成ることを特徴とする請求項１または６若しくは８いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
請求項１乃至１２いずれか記載の複数の高耐圧コンパクト熱交換器を直列又は並列に接続したことを特徴とする熱交換器システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１２いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器は、積層状態の部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンならびにガイドプレートとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器の製造方法。
【請求項１６】
矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンと、前記金属製プレートの両側に、それぞれ切欠孔、流通孔を穿ったガイドプレートとを備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィンの高さおよびガイドプレートの肉厚と略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、この容器本体の前記金属製プレート及び前記金属製の凹凸状のフィンならびにガイドプレートは、引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上の金属ないし合金で、厚さが０．３ｍｍ以上とし、かつ、ＣｕまたはＣｕ合金などの接合強度２０ｋｇ／ｍｍ２以上のろう付け金属で、前記プレートと前記フィンの接合面積が一箇所当たり４ｍｍ２以上とすると共に、
前記各プレート間に生じる隙間の通路を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各通路には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の通路には、所定の水素吸蔵合金を収容し、
前記容器本体の積層されたプレートの積層方向外側に、前記一方の組の通路に連連する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の通路に連通する水素吸蔵合金及び水素の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
【請求項１７】
積層される前記プレート間におけるプレートとフィン間の通路に、容器完成状態で少なくとも水素気体を通気可能となる所定の通気材が一又は複数挿入配設され、プレートのろう付を経てプレート間に固定されることを特徴とする請求項１６記載の水素吸蔵用容器。
【請求項１８】
前記通気材が、良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする請求項１７記載の水素吸蔵用容器。
【請求項１９】
前記通気材が、プレート積層の前にプレート及び／又はフィンに塗布され、ろう付に伴う加熱、温度上昇の過程で発泡し、ろう付終了後、冷却硬化して通気可能な多孔質状態を維持する所定の発泡材とされることを特徴とする請求項１７記載の水素吸蔵用容器。
【請求項２０】
前記水素の出入口部が、複数配設され、水素注入及び放出の基幹となる一の出入口部に繋がる水素通路に、制御用バルブ、又は制御用バルブ及びフィルタを設置すると共に、前記制御用バルブ又は制御用バルブ及びフィルタより前記一の出入口部側の前記水素通路から分岐して他の出入口部に通じる他の水素通路に、アクチュエータ又は流動装置を設置し、水素の吸蔵及び放出の際に前記アクチュエータ又は流動装置を動作させて水素、又は水素及び水素吸蔵合金を流動させることを特徴とする請求項１６記載の水素吸蔵用容器。
【請求項２１】
前記プレートが、端部に前記入口部、出口部、又は出入口部に連通する開口孔を一又は複数穿設され、
前記プレート間の通路に、通路を挟む二つのプレートにおける前記開口孔近傍部分を含むプレート端部にいずれも当接且つろう付可能として配設され、前記プレートの開口孔、前記入口部、出口部、及び／又は出入口部に連通する一又は複数の流通孔を穿設されるガイドプレートを備え、
前記ガイドプレートが、配設されるプレート間の通路と前記流通孔に通す流体が同一である場合に、ガイドプレートの一部を切欠かれて流通孔を前記通路に連通させることを特徴とする請求項１６、１７，１８いずれか記載の水素吸蔵用容器。
【請求項２２】
前記フィンが、フィン形状をオフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型のうちの一又は複数の組合せで形成されてなることを特徴とする請求項１６、１７、１９いずれか記載の水素吸蔵用容器。
【請求項２３】
容器本体の積層されたプレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする請求項１６記載の水素吸蔵用容器。
【請求項２４】
（削除）
【請求項２５】
請求項１６乃至２３いずれか記載の水素吸蔵用容器は、水素吸蔵合金を含む積層状態の部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンならびにガイドプレートとの各接触部分と水素吸蔵合金を、それぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする水素吸蔵用容器の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１５］
（１）矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンと、前記金属製プレートの両側に、それぞれ切欠孔、流通孔を穿ったガイドプレートとを備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィンの高さおよびガイドプレートの肉厚と略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、この容器本体の前記金属製プレート及び前記金属製の凹凸状のフィンならびにガイドプレートは、引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上の金属ないし合金で、厚さが０．３ｍｍ以上とし、かつ、ＣｕまたはＣｕ合金などの接合強度２０ｋｇ／ｍｍ２以上のろう付け金属で、前記プレートと前記フィンの接合面積が一箇所当たり４ｍｍ２以上とすると共に、
前記各プレート間に生じる隙間の通路を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各通路には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の通路には、所定の被加熱流体を流通させ、
前記容器本体の積層されたプレートの積層方向外側に、前記一方の組の通路に連通する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の通路に連通する被加熱流体の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器。
［００１６］
（２）前記外周突壁は、垂直から外方に傾斜させ、外周突壁先端内側部と隣り合う積層される他プレートの外周突壁基端部外側部との接触部分をろう付けすることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００１７］
（３）前記外周突壁は、先端に段差部分を形成し、前記段差部分と隣り合う積層される他プレートの外周突壁基端部及びその外側部の接触部分をろう付けすることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００１８］
（４）前記通路は、一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐しない通路であることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００１９］
（５）前記通路は、一方が前記入口部から分岐せずに前記出口部に至るように形成され、他方の通路が前記入口部から前記出口部に至るまでに分岐する通路であることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２０］
（６）前記凹凸形状を成形された金属製のフィンは、フィンの配列方向が、前記熱媒体体と前記被加熱流体の流路の方向に対して所望の角度をなすことを特徴とする前記（１）記載の
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２１］
（７）前記所望の角度が、０度乃至９０度のいずれかの角度であることを特徴とする前記（６）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２２］
（８）前記凹凸形状を成形された金属製のフィンは、前記方形の金属製プレート内において所望の個数に分割され、該分割された凹凸状のフィンの配列方向と前記高圧流体と前記被加熱流体の流路の方向がなす各々の角度が、相互に異なることを特徴とする前記（１）または（６）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２３］
（９）容器本体の積層されるプレートの積層方向外側は、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、
当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２４］
（１０）熱媒体は、二酸化炭素、アンモニア、水とアンモニアの混合物、イソブタン、プロパン、ノルマルブタン又はプロピレンのいずれかであることを特徴とする前記（１）記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２５］
［００２６］
（１２）凹凸状のフィンは、オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型等の中の一つ又は組合せで形成して成ることを特徴とする前記（１）または（６）若しくは（８）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器。
［００２７］
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
［００２８］
（１４）前記（１）乃至（１２）いずれか記載の複数の高耐圧コンパクト熱交換器を直列又は並列に接続したことを特徴とする熱交換器システム。
［００２９］
（１５）前記（１）乃至（１２）いずれか記載の高耐圧コンパクト熱交換器は、積層状態の部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンならびにガイドプレートとの各接触部分をそれぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする高耐圧コンパクト熱交換器の製造方法。
［００３０］
（１６）矩形又は方形状の金属製プレートと、当該プレートと略同じ又はより小さい外形を有する略板状体の全面に凹凸形状を成型されてなる金属製のフィンと、前記金属製プレートの両側に、それぞれ切欠孔、流通孔を穿ったガイドプレートとを備え、
前記プレートが、プレート周縁部に周縁以外の部分に対し前記フィンの高さおよびガイドプレートの肉厚と略同じ所定高さの起立状態となる外周突壁を形成され、
前記プレートが、外周突壁の向きを一致させ、且つ前記フィンを一つずつ間に介在させる状態で複数重ね合されて積層され、各プレートにおける外周突壁先端と他プレートの外周突壁基端部との接触部分、及びプレートとフィンとの接触部分をそれぞれろう付により一体に且つ気密維持状態で接合して容器本体を形成し、この容器本体の前記金属製プレート及び前記金属製の凹凸状のフィンならびにガイドプレートは、引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上の金属ないし合金で、厚さが０．３ｍｍ以上とし、かつ、ＣｕまたはＣｕ合金などの接合強度２０ｋｇ／ｍｍ２以上のろう付け金属で、前記プレートと前記フィンの接合面積が一箇所当たり４ｍｍ２以上とすると共に、
前記各プレート間に生じる隙間の通路を一つおきに同じ組として二組に分け、一方の組の各通路には、所定の熱媒体を流通させる一方、他方の組の通路には、所定の水素吸蔵合金を収容し、
前記容器本体の積層されたプレートの積層方向外側に、前記一方の組の通路に連連する前記熱媒体の入口部と出口部とがそれぞれ一又は複数配設されると共に、前記他方の組の通路に連通する水素吸蔵合金及び水素の出入口部が一又は複数配設されることを特徴とする水素吸蔵用容器。
［００３１］
（１７）積層される前記プレート間におけるプレートとフィン間の通路に、容器完成状態で少なくとも水素気体を通気可能となる所定の通気材が一又は複数挿入配設され、プレートのろう付を経てプレート間
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
に固定されることを特徴とする前記（１６）記載の水素吸蔵用容器。
［００３２］
（１８）前記通気材が、良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする前記（１７）記載の水素吸蔵用容器。
［００３３］
（１９）前記通気材が、プレート積層の前にプレート及び／又はフィンに塗布され、ろう付に伴う加熱、温度上昇の過程で発泡し、ろう付終了後、冷却硬化して通気可能な多孔質状態を維持する所定の発泡材とされることを特徴とする前記（１７）記載の水素吸蔵用容器。
［００３４］
（２０）前記水素の出入口部が、複数配設され、水素注入及び放出の基幹となる一の出入口部に繋がる水素通路に、制御用バルブ、又は制御用バルブ及びフィルタを設置すると共に、前記制御用バルブ又は制御用バルブ及びフィルタより前記一の出入口部側の前記水素通路から分岐して他の出入口部に通じる他の水素通路に、アクチュエータ又は流動装置を設置し、水素の吸蔵及び放出の際に前記アクチュエータ又は流動装置を動作させて水素、又は水素及び水素吸蔵合金を流動させることを特徴とする前記（１６）記載の水素吸蔵用容器。
［００３５］
（２１）前記プレートが、端部に前記入口部、出ロ部、又は出入口部に連通する開口孔を一又は複数穿設され、
前記プレート間の通路に、通路を挟む二つのプレートにおける前記開口孔近傍部分を含むプレート端部にいずれも当接且つろう付可能として配設され、前記プレートの開口孔、前記入口部、出口部、及び／又は出入口部に連通する一又は複数の流通孔を穿設されるガイドプレートを備え、
前記ガイドプレートが、配設されるプレート間の通路と前記流通孔に通す流体が同一である場合に、ガイドプレートの一部を切欠かれて流通孔を前記通路に連通させることを特徴とする前記（１６）、（１７）、（１８）いずれか記載の水素吸蔵用容器。
［００３６］
（２２）前記フィンが、フィン形状をオフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、穴あき型のうちの一又は複数の組合せで形成されてなることを特徴とする前記（１６）、（１７）、（１９）いずれか記載の水素吸蔵用容器。
［００３７］
（２３）容器本体の積層さ
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
れたプレートの積層方向外側に、前記プレートより厚く高強度の略板状体で、且つ前記入口部、出口部、及び／又は出入口部を形成される外殻プレートが積層配設され、当該外殻プレートが、前記外殻プレートに隣接する他のプレートの外周突壁先端又は他のプレートの積層方向の表面へろう付により接合されて容器本体に一体化されることを特徴とする前記（１６）記載の水素吸蔵用容器。
［００３８］
［００３９］
（２５）前記（１６）乃至（２３）いずれか記載の水素吸蔵用容器は、水素吸蔵合金を含む積層状態の部材を真空加熱炉内に入れ、加熱によりプレート同士及びプレートとフィンならびにガイドプレートとの各接触部分と水素吸蔵合金を、それぞれろう付処理して一体接合状態とすることを特徴とする水素吸蔵用容器の製造方法。
発明の効果
［００４０］
本発明の高耐圧コンパクト熱交換器によれば、熱交換器本体を構成する金属乃至合金は、肉厚が０．３ｍｍ以上で、耐蝕性に優れた引張強度５２ｋｇ／ｍｍ２以上のものを用い、かつ、Ｃｕ及びＣｕ合金などの好みの接合強度２０ｋｇ／ｍｍ２以上のろう付金属を用い、さらにプレートとフィンの接合面積が一箇所当たり４ｍｍ２以上であるので、ＣＯ２のような自然冷媒の８ＭＰａ以上の高圧高熱流体の流通を可能とする。
［００４１］
しかも、熱交換器本体は、複数の金属プレートと、このプレートと接合される凹凸状フィンは、好みの形状のものを用いることができるので、使用用途に応じて選択して、
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
好みの給湯システムに利用できる。
［００４２］
更に、熱交換器内の流体の流れが並行流のみであるのとは異なり、熱交換器の流入口に入った流体が熱交換器内で分岐せずに流出口に至る流れ（以下、この流れを「直行流」という）であるため、熱交換器の熱交換率は改善されることになる。
［００４３］
なお、熱交換後のＣＯ２のような自然冷媒は、膨張、空気熱交換、コンプレッサの冷媒サイクルによるヒートポンプユニットシステムによって反復熱源を得ることができる。特に、高耐圧効果を有するので、コンパクトな扁平小型の熱交換器を提供できる。
［００４４］
一方、本発明の水素吸蔵用容器及びその製造方法によれば、以下のような効果がある。
［００４５］
すなわち、本発明によれば、多数のプレート及びフィンを交互に組合せて所定段数の積層状態とし、フィンごとプレートをろう付して容器本体を形成し、プレート間に生じる二組の隙間のうち一方は熱媒体の流路とすると共に、他方の隙間は水素吸蔵合金の収容空間とし、水素吸蔵合金とその反応熱を制御する熱媒体とがプレート及びフィンを介して伝熱を行う状態となることにより、プレートとフィンが接合して１００ＭＰａ程度の高圧にも耐え得る構造を実現でき、コンパクトで耐圧性能に優れる容器とすることが可能な上、フィンを介した伝熱で冷却特性及び加熱特性が良好となり、水素吸蔵合金における冷却及び放熱の反応性が向上し、水素吸蔵合金による水素の吸蔵及び放出性能に優れることとなる。また、容器内へのフィンの設置が、プレート積層時にプレート間に配置するのみで極めて容易であるため、製造工程を簡略化でき、且つ耐圧強度を高くしても、各部が肉厚及び重量大となることを避けられ、低コスト化が図れる。
［００４６］
また本発明によれば、プレート間に所定の通気材を配置し、各部材とまとめてろう付工程で一体化して容器とすることにより、プレートを積層する際に通気材をプレート間に配置するのみで適切且つ容易に通気材の設置が行えることとなり、容器構造並びに製造工程を簡略化することができると共に、通気材を介して水素吸蔵合金近傍に対する水素の到達及び離脱を確実なものにでき、伝熱、速度、流量、損失といった水素の注入及び放出の特性向上が図れる。
［００４７］
さらに本発明によれば、良熱伝導性の材質からなる通気材がプレート間に配設
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
され、通気材とフィン及びプレートが接触していることにより、水素吸蔵合金とプレートとの伝熟において通気材を通じても有効な伝熱を生じさせられることとなり、水素吸蔵合金に対する伝熱性能がさらに良好となって水素吸蔵合金における冷却及び放熱の反応性が向上し、水素の注入及び放出の特性が優れたものとなる。
［００４８］
なお、本発明によれば、通気材として、高温で発泡して最終的に多孔質材となる発泡材を用い、発泡材を製造過程で塗布し、ろう付の加熱高温化の過程で発泡させ、ろう付完了時には微細な空隙を有する通気材として機能する状態が得られることにより、通気材として水素吸蔵合金に対する水素の通気性を高められると共に、通気材配設に係る製造工程の簡素化が図れる。
［００４９］
さらに本発明によれば、容器に水素の出入口部を複数配設し、基幹の水素注入及び放出部分となる出入ロ部には制御用バルブ、又は制御用バルブとフィルタ等を設置する一方、他の出入口部への通路にアクチュエータや流動装置を設置し、これらを用いて、水素、又は水素と水素吸蔵合金を流動させることにより、固化しやすい水素吸蔵合金における水素の吸蔵及び放出の反応特性を向上させることができる。
［００５０］
なお、また本発明によれば、プレート端部に開口孔を一又は複数穿設すると共に、このプレート端部間の隙間に、一又は複数の流通孔を穿設されたガイドプレートを配置し、ガイドプレートの一部切欠きで所定の流通孔を隙間に連通させることにより、プレートの接合強度を高めて容器の耐圧強度を向上させられると共に、ガイドプレートの流通孔配置及び切欠き設定により各プレート間の隙間を所望の連通状態とすることができ、隙間を直列する一つの流路としたり、複数並列する流路とすることができ、所望の使用条件に応じて熱媒体と水素の流れ状態を最適な設定として水素の吸蔵及び放出の効率を高められることとなる。
［００５１］
また本発明によれば、プレート間に配置されるフィンの形状を変えることにより、水素吸蔵合金に対する伝熱性能を運転条件に応じたものとすることができ、最適な容器が得られる。
［００５２］
さらに、なお本発明によれば、積層されるプレートの外側に高強度の外殻プレートを配設し、プレートを積層方向両側から支持することにより、水素吸蔵合金に加えられ
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
る高い圧力を受けることとなるプレートの変形を確実に防止して、水素吸蔵合金と熱媒体間の伝熱、熱交換を円滑化することができる。
［００５３］
また本発明によれば、多数のプレート、及び凹凸状のフィンを交互に組合せて所定段数の積層状態とし、フィンごとプレートをろう付して容器本体を形成することにより、プレート同士及びプレートとフィンがそれぞれ接合して３０ＭＰａ程度の高圧にも耐え得る構造を実現でき、コンパクトで耐圧性能に優れる容器とすることができると共に、容器内へのフィンの設置が、プレート積層時にプレート間に配置するのみで極めて容易であるため、製造工程を簡略化できる。
図面の簡単な説明
［００５４］
［図１］本発明の実施例１に係るプレート型熱交換器の構成を模式的に示した分解斜視図
［図２］図１に示すプレート型熱交換器の断面図
［図３］（ａ）は金属製プレートユニット６０を、（ｂ）は金属製プレートユニット５０を示す説明図
［図４］金属製プレートユニット７０を示す説明図
［図５］ガイドプレート５、５１とその断面を示す図
［図６］金属製プレートとオフセットフィンとプレートの外周突壁とのろう付状態と厚さの関係を示す拡大断面図及びＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図
［図７］本発明の各実施形態に係るプレート外周突壁先端部形状の他例を示す説明図
［図８］本発明の実施例２に係るプレート型熱交換器の構成を模式的に示した分解斜視図
［図９］図７に示すプレート型熱交換器の断面図
［図１０］（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、他の形状のフィンを示す斜視図
［図１１］他のプレート型熱交換器の要部を示す斜視図
［図１２］液体並びに冷媒の流れ方向とフィンの配列方向の関係を示す図
［図１３］高さを１．５ミリにしたフィンの図とその拡大図
［図１４］本発明の第８の実施形態に係る水素吸蔵用容器におけるプレートとフィンのろ
【国際調査報告】
2008023732.tif 000035
2008023732.tif 000036
2008023732.tif 000037
2008023732.tif 000038
2008023732.tif 000039
2008023732.tif 000040
2008023732.tif 000041