(57)【要約】【課題】  熱変換効率に優れた熱交換器を提供する。【解決手段】  円筒状の筐体２の内側に、熱供給媒体Ｍｓが流通する熱供給管群３と、熱回収媒体Ｍｒが流通する熱回収管部４とが設けられている。また、熱供給管群３の周囲が熱回収管部４で覆われて、筐体２と熱回収管部４との間に空気層６が形成されるように支持されている。熱供給管群３は、細長い形状の熱供給管３ａ〜３ｄが互いに間隔をおいて設けられ、熱供給管３ｄ，３ｄの外側で空気層６Ｂ，６Ｂが広くなるように形成されている。【選択図】      図２
2006170485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、熱媒体生成手段から供給される熱供給媒体と、所定の熱回収媒体との間で熱交換を行う熱交換部が設けられた熱交換器であって、
前記熱交換部には、前記熱供給媒体が流通する熱供給媒体流路と、前記熱回収媒体が流通する熱回収媒体流路とが設けられており、前記熱交換部と前記筐体との間に断熱層が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換部は、前記熱供給媒体流路が前記熱回収媒体流路で覆われて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記筐体は円筒形であり、前記熱供給媒体流路は、流路断面が細長い複数の熱供給路で構成されるとともに前記各熱供給路が間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記断熱層は、空気層であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱供給媒体と熱回収媒体との間で熱交換を行う熱交換器に係り、特に、熱交換率を向上できる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱供給媒体の熱を熱回収媒体に供給して熱回収媒体を加熱する熱交換器が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載の熱交換器は、熱回収媒体が流通する配管の側面に、表面に酸化触媒が担持されたフィンが設けられた熱交換部を有するものである。この熱交換器では、熱交換部に水素と酸素による混合ガスが供給されることにより、混合ガスと酸化触媒との反応によって熱（熱供給媒体）が発生し、この熱がフィンを介してチューブ状の配管内を通る熱回収媒体に伝達されるようになっている。また、特許文献２に記載の熱交換器は、配管の周囲に複数のフィンが間隔をおいて設けられた熱交換部を有するものである。この熱交換器では、燃焼部で燃焼されたガスの熱（熱供給媒体）がフィンに伝わることで、配管内を通る熱回収媒体に伝達されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２１１９４５号公報（段落００３２〜００３５、図１，図２）
【特許文献２】特開２０００−１９３３２３号公報（段落００１７，００１８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１および２に示す従来の熱交換器では、熱供給媒体が流通する流路が、熱回収媒体が流通する流路の外側に位置しているため、熱供給媒体が有する熱が、熱回収媒体に伝達されると同時に熱交換部が収められている筐体から外部に放出されることになる。このため、熱エネルギーの損失が大きくなり、熱交換率を高めることができないという問題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、熱変換効率に優れた熱交換器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】
【０００４】
本発明は、筐体内に、熱媒体生成手段から供給される熱供給媒体と、所定の熱回収媒体との間で熱交換を行う熱交換部が設けられた熱交換器であって、前記熱交換部には、前記熱供給媒体が流通する熱供給媒体流路と、前記熱回収媒体が流通する熱回収媒体流路とが設けられており、前記熱交換部と前記筐体との間に断熱層が設けられていることを特徴とする。
【０００５】
前記本発明によれば、熱交換部の周囲を断熱層で覆うことにより優れた断熱効果が発揮されて、筐体の外部に熱が放出されるのを防止できる。
【０００６】
また、前記熱交換部は、前記熱供給媒体流路が前記熱回収媒体流路で覆われて構成されていることが好ましい。
【０００７】
熱供給媒体流路が熱回収媒体流路で覆われることで、熱供給媒体から熱が外部へ直接に放出されることがなく、熱回収媒体で効率的に回収できるようになる。
【０００８】
例えば、前記筐体は円筒形であり、前記熱供給媒体流路は、流路断面が細長い複数の熱供給路で構成されるとともに前記各熱供給路が間隔をおいて配置されている。
【０００９】
このような形状の熱供給媒体流路とすることにより、断熱層を広く確保することができるので断熱効果を高めることができる。また、筐体を円筒形にすることにより、筐体に作用する熱応力を均等に分散させることができるので、局所的に熱応力が作用するのを低減できる。
【００１０】
また、前記断熱層は、空気層であることが好ましい。これにより、簡単に断熱効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱回収媒体が熱供給媒体の熱を高効率で回収することができるようになるので、変換効率に優れた熱交換器を得ることができる。また、熱交換率が向上することにより、装置の小型化および軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本実施形態の熱交換器を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本実施形態の熱交換器を車両用の燃料電池システムに搭載したときの構成図である。なお、図１は、図３の燃料電池システムに用いられる、熱交換器と熱媒体生成装置（熱媒体生成手段）とで構成された燃焼ヒータを図示している。
【００１３】
図１および図２に示すように、本実施形態の熱交換器１は、筐体２と、この筐体２内に収められる熱交換部５とを有している。筐体２は、金属材料などによって円筒状（図２参照）に形成されている。熱交換部５は、いずれも金属材料などで形成された熱供給管群３と熱回収管部４とで構成され、熱回収管部４の内側に熱供給管群３が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、前記熱供給管群３は、流路断面が上下方向に所定幅寸法で細長く形成された複数（本実施形態では７つ）の熱供給管３ａ，３ｂ，３ｂ，３ｃ，３ｃ，３ｄ，３ｄで構成され、各熱供給管３ａ〜３ｄが間隔をおいて互いに平行に配置されている。また、熱供給管３ａ〜３ｄは、いずれもその長手方向（上下方向）の両端部が、熱回収管部４の内壁４ａの近傍まで延びている。さらに詳述すると、筐体２の中心を通る熱供給管３ａが図２における上下に最も長く形成され、熱供給管３ａと両隣りの熱供給管３ｂ，３ｂが２番目に長く形成され、熱供給管３ｂと外側に隣り合う熱供給管３ｃ，３ｃが３番目に長く形成され、熱供給管３ｃの外側に隣り合う熱供給管３ｄ，３ｄが最も短く形成されている。なお、これら熱供給管３ａ〜３ｄの内側の空間がそれぞれ本実施形態での熱供給媒体流路であり、この熱供給媒体流路に熱供給媒体Ｍｓが流通するようになっている。
【００１５】
なお、前記熱供給管群３は、図２の実施形態に限定されるものではなく、さらに多くの熱供給管で構成されてもよく、または各熱供給管３ａ〜３ｄが上下方向に分割された形状であってもよい。
【００１６】
前記熱回収管部４は、略円筒状であり、その内側の空間内において前記熱供給管３ａ〜３ｄが、それぞれ前記のように互いに間隔をおいた状態で図示しない支持部材によって支持されている。なお、本実施形態では、熱回収管部４の内側と各熱供給管３ａ〜３ｄの外側との間の空間が熱回収媒体流路であり、この熱回収媒体流路に熱回収媒体Ｍｒが流通するようになっている。
【００１７】
本実施形態の熱交換器１では、筐体２の内側に熱回収管部４が設けられるが、このとき筐体２と熱回収管部４と間に断熱層としての空気層６が設けられるように熱回収管部４が支持部材４ｂ，４ｂ（図１参照）によって支持されている。この空気層６は、図２に示すように、前記熱供給管３ａ〜３ｄの上下方向の端部が対向する領域では狭い間隔の空気層６Ａ，６Ａに設定され、前記熱供給管３ａ〜３ｄの並び方向の端部に位置する熱供給管３ｄ，３ｄの外側の領域では前記空気層６Ａよりも広い空気層６Ｂ，６Ｂに設定されている。このように、熱供給管３ａ〜３ｄを細長く形成して互いに間隔をおいて配置することにより、両側に位置する熱供給管３ｄ，３ｄの外側に広い空気層６Ｂを確保できるようになる。これにより、断熱効果を高めることが可能になる。
【００１８】
なお、前記筐体２と熱回収管部４との間の空間は、空気層に限定されるものではなく、例えば、グラスウールなどの無機繊維系断熱材、ポリスチレンフォーム、発泡ポリスチレン、硬質ウレタンフォーム、高発泡ポリエチレン、フェノールフォームなどの発泡プラスチック系断熱材などを充填してもよい。
【００１９】
図１に示すように、前記熱回収管部４には、前記熱供給管群３の下流側（図示右側）に位置する下部に、前記熱回収媒体Ｍｒが供給される導入口７が設けられ、また熱供給管群３の上流側（図示左側）に位置する上部に、前記熱回収媒体Ｍｒが排出される排出口８が設けられている。また、熱回収管部４の熱回収媒体流路は、各熱供給管３ａ〜３ｄの断面長手方向（図２における上下方向）に沿って形成されているので、熱回収媒体Ｍｒが熱回収管部４の下部の導入口７（図１参照）から供給されたときに、熱回収媒体Ｍｒを互いに隣り合う各熱供給管３ａ〜３ｄの外周と外周との間に確実に供給できるようになる。
【００２０】
よって、本実施形態では、熱供給媒体Ｍｓが筐体２の図１の左端部から導入されて、各熱供給管３ａ〜３ｄ（図２参照）の内側を通って筐体２の図１の右端部から排出される。一方、熱回収媒体Ｍｒは、導入口７から導入されて、各熱供給管３ａ〜３ｄ（図２参照）と熱回収管部４との間の空間を通って排出口８から排出される。
【００２１】
本実施形態の熱交換器１は、熱媒体生成装置（熱媒体生成手段）１１と一体に設けられて、後記する燃料電池システムＦ１（図３参照）の燃焼ヒータ１０として使用することができる。この熱媒体生成装置１１は、熱供給媒体Ｍｓを生成して熱供給管群３（熱供給管３ａ〜３ｄ）に供給する装置であり、円筒状に形成されたケース１２と、このケース１２内に収容される触媒燃焼部１３とで構成されている。触媒燃焼部１３は、微細な気体流通路を多数有した円柱形状の所定のベース材に白金やパラジウムなどの酸化触媒を担持させて形成したものであり、前記各熱供給管３ａ〜３ｄの入口側と対向するように支持部材１４によって支持されている。
【００２２】
また、前記熱媒体生成装置１１の入口側(上流側)には、触媒燃焼部１３に熱供給媒体Ｍｓの原料となる燃料と酸化剤との混合気を供給する給気管１５が接続され、また前記熱交換器１における熱供給媒体Ｍｓの出口側には、熱供給媒体Ｍｓを排出するための排気管１６が接続されている。
【００２３】
次に、本実施形態の熱交換器１の動作について、車両用の燃料電池システムＦ１に搭載した場合を例に挙げて説明する。なお、この場合の熱交換器１は、燃料電池システムＦ１の燃焼ヒータ１０内に組み込まれて使用される（図３参照）。この燃焼ヒータ１０は、後記する燃料電池ＦＣの冷却系４０内を流れる冷却液（熱回収媒体Ｍｒ）を加熱して、燃料電池ＦＣを暖機する際に利用される。
【００２４】
まず、最初に、燃料電池システムＦ１の全体構成について図３を参照して説明する。
この燃料電池システムＦ１は、燃料電池ＦＣ、水素供給系２０、空気供給系３０、冷却系４０、暖機系５０、希釈系７０および制御装置８０を含んで構成されている。
【００２５】
燃料電池ＦＣは、アノード極（水素極）Ｐ１とカソード極（酸素極）Ｐ２とを有するＰＥＭ（Ｐｒｏｔｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ）型の燃料電池であり、アノード極Ｐ１に燃料ガスである水素が供給され、カソード極Ｐ２に酸化剤ガスである空気が供給されることにより発電するようになっている。
【００２６】
水素供給系２０は、アノード極Ｐ１の上流側に、高圧水素タンク２１と、遮断弁２２と、レギュレータ（減圧手段）２３とが設けられている。また、アノード極Ｐ１の下流側には、逆止弁２４と、燃料ポンプ２５とが設けられている。水素供給系２０の各機器は、燃料配管２９ａ〜２９ｆにより接続されている。高圧水素タンク２１からの水素は、遮断弁２２およびレギュレータ２３を介して、アノード極Ｐ１に供給される。また、アノード極Ｐ１から排出されたアノードオフガスは、逆止弁２４を介して燃料ポンプ２５に流入し、燃料ポンプ２５に圧送されてアノード極Ｐ１に再び導入（再循環）される。
【００２７】
空気供給系３０は、カソード極Ｐ２の上流側に、エアポンプ３１が設けられ、カソード極Ｐ２の下流側に背圧弁３２が設けられている。エアポンプ３１は、モータにより駆動されるスーパーチャージャ等であり、制御装置８０からの信号によりモータの回転速度が制御される。空気供給系３０の各機器は、エア配管３９ａ，３９ｂにより接続されている。背圧弁３２は、制御装置８０からの信号により作動する。なお、燃料電池ＦＣに供給される空気は、図示しない加湿器により加湿される。
【００２８】
冷却系４０は、ラジエタ４１の他、サーモスタット弁４２、水ポンプ４３、三方電磁弁４４を備えている。冷却系４０の各機器は、冷却液配管４９ａ〜４９ｆにより接続され、冷却液配管４９ａには燃料電池ＦＣの出口側冷却液温度を燃料電池ＦＣの温度として検出する温度センサ４５が設置されている。サーモスタット弁４２は、燃料電池ＦＣの暖機を促進すべく、始動後の冷機時にラジエタ４１を経由させずに冷却液を循環させる。また、三方電磁弁４４は、制御装置８０からの信号により作動し、水ポンプ４３からの冷却液を燃焼ヒータ１０を経由せずに直接に燃料電池ＦＣに供給する通常運転位置と、前記燃焼ヒータ１０に供給する暖機運転位置とに切り換えられる。
【００２９】
暖機系５０は、本実施形態の熱交換器１が組み込まれた燃焼ヒータ１０を備え、この燃焼ヒータ１０でアノードオフガスや水素（燃料ガス）を燃焼させ、その熱エネルギーで燃料電池ＦＣを暖機する役割を担っている。暖機系５０は、燃焼ヒータ１０の他、この燃焼ヒータ１０に導入されるアノードオフガスや水素とカソードオフガスとを混合する混合器５２とを備えている。
【００３０】
また、暖機系５０は、アノードオフガスを混合器５２に導く第１燃料ガスライン６７と、水素を混合器５２に導く第３燃料ガスライン６８と、カソードオフガスを混合器５２に導く第１カソードオフガスライン６４と、燃料電池ＦＣの冷却液を燃焼ヒータ１０に導く暖機冷却液ライン６９とを有している。
【００３１】
第１燃料ガスライン６７は、アノード極Ｐ１の下流側の燃料配管２９ｄと混合器５２とを連絡する燃料配管６７ａ〜６７ｃと、これら燃料配管６７ａ〜６７ｃにより接続された気水分離器５３と、第１ガス流量制御弁５４とから構成されている。第１ガス流量制御弁５４は、制御装置８０からの信号により作動する。気水分離器５３は、燃料配管６７ａから流入したアノードオフガス中の水分を図示しないプレートにより分離し、混合器５２側の燃料配管６７ｂに水分が除かれたアノードオフガスを流入させ、希釈装置７１側の後記する燃料配管７９ａに水分を含んだアノードオフガスを流入させる。燃料配管６７ｃには、混合器５２への燃料ガス供給量を検出する流量センサ５５が設置されている。
【００３２】
第３燃料ガスライン６８は、水素供給系２０の燃料配管２９ｃと第１燃料ガスライン６７の燃料配管６７ｃとを連絡する燃料配管６８ａ，６８ｂと、これら燃料配管６８ａ，６８ｂの間に介装された第３ガス流量制御弁５６とから構成されている。第３ガス流量制御弁５６は、制御装置８０からの信号により制御される。
【００３３】
第１カソードオフガスライン６４は、空気供給系３０における背圧弁３２の出口側と混合器５２とを連絡するエア配管６４ａ，６４ｂと、これらエア配管６４ａ，６４ｂの間に介装された気水分離器５７とから構成されている。気水分離器５７は、前記気水分離器５３と同様のプレート式であり、カソード極Ｐ２側のエア配管６４ａから流入したカソードオフガス中の水分をプレートにより分離し、混合器５２側のエア配管６４ｂに水分が除かれたカソードオフガスを流入させ、希釈装置７１側の後記するエア配管７８ａに水分を含んだカソードオフガスを流入させる。
【００３４】
暖機冷却液ライン６９は、前記した三方電磁弁４４から供給された冷却液を燃焼ヒータ１０に供給する冷却液配管６９ａと、燃焼ヒータ１０で加熱された冷却液Ｓを燃料電池ＦＣに供給する冷却液配管６９ｂとから構成されている。
【００３５】
希釈系７０は、燃焼ヒータ１０に接続された希釈装置７１を備えており、アノードオフガスと燃焼ヒータ１０の排気ガスとをこの希釈装置７１内で酸素含有ガスにより希釈して大気中に放出する役割を担っている。希釈装置７１は、多孔板７１ａにより仕切られた貯留室７１ｂと拡散室７１ｃとを有している。そして、貯留室７１ｂに流入したアノードオフガスは、多孔板７１ａを介して徐々に拡散室７１ｃに流入し、拡散室７１ｃで酸素含有ガスと混合することにより希釈された後に大気中に排出される。
【００３６】
また、希釈系７０は、アノードオフガスを希釈装置７１に導く第２燃料ガスライン７９と、カソードオフガスを希釈装置７１に導く第２カソードオフガスライン７８とを有している。
【００３７】
第２燃料ガスライン７９は、気水分離器５３と希釈装置７１の貯留室７１ｂとを連絡する燃料配管７９ａ，７９ｂと、これら燃料配管７９ａ，７９ｂの間に介装された第２ガス流量制御弁７２とから構成されている。第２ガス流量制御弁７２は、制御装置８０からの信号により作動する。
【００３８】
第２カソードオフガスライン７８は、気水分離器５７と希釈装置７１とを連絡するエア配管７８ａ，７８ｂと、これらエア配管７８ａ，７８ｂの間に介装されたオリフィス７３とから構成されている。
【００３９】
次に、燃料電池システムＦ１が搭載された車両の暖機制御について説明する。
運手者により車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮ状態にされると、制御装置８０は、暖機制御を開始する。制御装置８０は、水ポンプ４３からの冷却液を燃焼ヒータ１０に供給する暖機運転位置に三方電磁弁４４を切り換える。そして、第３ガス流量制御弁５６を開弁方向へ所定量駆動させ、第１ガス流量制御弁５４と第２ガス流量制御弁７２とをそれぞれ閉鎖して、混合器５２に、第３燃料ガスライン６８および燃料配管６７ｃを介して高圧水素タンク２１の水素を導入する。このときの水素導入量は、流量センサ５５によって監視される。一方、カソード極Ｐ２から排出されたカソードオフガスは、そのほぼ全量が第１カソードオフガスライン６４を介して混合器５２に導入される。
【００４０】
水素とカソードオフガス（酸素）とは、混合器５２内で混合された後に燃焼ヒータ１０に導入され、図１に示すように、燃焼ヒータ１０内の触媒燃焼部１３で、水素とカソードオフガス中の酸素とが触媒燃焼して、熱エネルギーを有する熱供給媒体（燃焼ガス）Ｍｓが生成される。生成された熱供給媒体Ｍｓは、熱交換器１へ送られる。熱交換器１では、熱供給媒体Ｍｓが熱供給管群３の各熱供給管３ａ〜３ｄの内側の熱供給媒体流路を排気管１６側に向けて流れるとともに、熱回収媒体（冷却液）Ｍｒが、冷却液配管６９ａを通って導入口７から供給され、熱回収管部４と各熱供給管３ａ〜３ｄとの間の熱回収媒体流路を熱供給媒体Ｍｓとは逆向きに流れて、排出口８から排出される。燃焼ヒータ１０では、熱供給媒体Ｍｓの熱が熱供給管３ａ〜３ｄを介して熱回収媒体Ｍｒに与えられて、熱回収媒体Ｍｒが加熱される。加熱された熱回収媒体Ｍｒは、冷却液配管６９ｂおよび冷却液配管４９ｅを介して燃料電池ＦＣに供給される。このとき、燃料電池ＦＣの温度を温度センサ４５で監視して、燃料電池ＦＣが発電可能となる温度に至るまで燃焼ヒータ１０に水素とカソードオフガス（酸素）とを供給して暖機を続行する。暖機終了後は、三方電磁弁４４を通常運転位置に駆動して、水ポンプ４３からの熱回収媒体Ｍｒ（冷却液）が燃焼ヒータ１０を経由せずに直接に燃料電池ＦＣに供給されるように制御する。
【００４１】
前記した熱交換器１では、熱供給管群３および熱回収管部４で構成された熱交換部５と、筐体２との間に空気層６が設けられているので、断熱効果が高められている。これにより、熱供給媒体Ｍｓと熱回収媒体Ｍｒとの間での熱交換率を高めることが可能になる。さらに本実施形態では、熱供給管群３の周囲が熱回収管部４で覆われている、すなわち、熱供給媒体流路の周囲が熱回収媒体流路で覆われているので、熱供給媒体Ｍｓの熱が直接に筐体２の外部に放出されることがなく、熱供給媒体Ｍｓの熱を熱回収媒体Ｍｒで効率的に回収できるようになる。その結果、熱供給媒体Ｍｓと熱回収媒体Ｍｒとの間での熱交換率をさらに高めることが可能になる。なお、本実施形態では、熱供給媒体流路が熱回収媒体流路で覆われる場合について説明したが、逆に、熱回収媒体流路が熱供給媒体流路で覆われるように構成してもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、熱供給管群３が図２に示すように複数の細長形状の熱供給管３ａ〜３ｄで構成されているので、熱供給媒体Ｍｓが通る熱供給管群３の表面積を大きくすることができ、熱供給媒体Ｍｓと熱回収媒体Ｍｒとの間での熱変換効率を高めることができる。
【００４３】
ところで、熱交換率を高めるために円筒状の熱回収管部４内に熱供給管群３として細長形状の熱供給管３ａ〜３ｄを間隔をおいて設けると、両側に位置する熱供給管３ｄ，３ｄと熱回収管部４との間の流路断面が大きくなる。その結果、熱供給管３ｄ，３ｄの縁部から離れた位置に熱回収媒体Ｍｒが流れることとなって、その離れた位置に流れる熱回収媒体Ｍｒの温度が他の熱回収媒体Ｍｒの温度よりも低くなる。その結果、温度むらが発生して熱変換率が低下する原因となる。そこで、本実施形態では、熱供給管３ｄ，３ｄの側方(外側)に対向する空気層６を広げて空気層６Ｂ，６Ｂとすることにより、熱供給管３ｄ，３ｄの側方の熱回収媒体流路が狭められるので、温度むらを防止できるようになる。しかも、広い空気層６Ｂ，６Ｂが形成されるので、断熱性をさらに高めることも可能になる。
【００４４】
このように、熱交換率を高めた熱交換器１を燃料電池システムＦ１に搭載することにより、暖機時の燃料消費を低減することができる。その結果、熱交換器１の小型化や軽量化を図ることが可能になる。
【００４５】
なお、前記した暖機制御は一例であり、暖機時の燃料電池ＦＣの温度に基づいて適宜変更することができる。例えば、高圧水素タンク２１から水素を直接に混合器５２に供給するのではなく、前記燃料電池システムＦ１の起動時（イグニッションスイッチをオンしたとき）にアノード極Ｐ１や燃料配管２９ｃ〜２９ｆに残留している水や不純物を排出する処理（パージ処理）を利用して、燃料電池ＦＣから排出されるアノードオフガスを燃料として燃料電池システムＦ１を暖機するようにしてもよい。
【００４６】
このようにパージ処理のアノードオフガスを利用して暖機する場合には、制御装置８０の制御により三方電磁弁４４を暖機運転位置に駆動する。そして、流量制御弁５６を閉じ、第１ガス流量制御弁５４を開き、第２ガス流量制御弁７２を閉じて、混合器５２に、アノード極Ｐ１からパージされたアノードオフガスの全量と、カソード極Ｐ２から排出されたカソードオフガスの略全量とを流入して、燃焼ヒータ１０内でアノードオフガスとカソードオフガスとを触媒燃焼させて熱供給媒体Ｍｓ（熱エネルギー）を生成する。このように、従来は排出されていたアノードオフガスを燃料電池ＦＣの暖機に利用できるので、燃料の消費量を低減できるようになる。なお、アノードオフガスに含まれる水分は、気水分離器５３内で分離され、カソードオフガスに含まれる水分は、気水分離器５７内で分離されるため、燃焼ヒータ１０には水分を含まないアノードオフガスとカソードオフガスとが供給され、これにより安定した燃焼が可能になる。
【００４７】
なお、本発明の熱交換器は、燃料電池システムＦ１を搭載した車両に限定されるものではなく、船舶用、給湯用などその他各種の装置の熱交換器に適用できる。また、前記実施形態では、触媒燃焼部１３により生成された熱供給媒体Ｍｓを熱交換器１に供給する場合を例に挙げて説明したが、触媒燃焼以外の燃焼部により生成された熱供給媒体を熱交換器１に供給するようにしてもよい。また、前記実施形態では、混合器５２に供給される酸化剤としてカソードオフガスを用いたが、これに限定されるものではなく、エアポンプ３１から燃料電池ＦＣを通さずに直接に混合器５２に供給するように構成したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態の熱交換器を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態の熱交換器を車両用の燃料電池システムに搭載したときの構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      熱交換器
２      筐体
３      熱供給管群（熱供給媒体流路）
３ａ〜３ｄ  熱供給管（熱供給路）
４      熱回収管部（熱回収媒体流路）
４ａ    内壁
５      熱交換部
６，６Ａ，６Ｂ  空気層
１１    熱媒体生成装置（熱媒体生成手段）
【図１】
2006170485.tif 000003
【図２】
2006170485.tif 000004
【図３】
2006170485.tif 000005