(57)【要約】【課題】  コストを抑制しつつ、複雑な流路形成や流路を最適化することが可能な熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】  熱交換器の製造方法は、（ａ）第1マニホールド７３、第２マニホールド７４、第１板７１、第２板７２を準備するステップと、（ｂ）第１板７１を、第１マニホールド７３上に接着層を介して配置するステップと、（ｃ）第２板７２を、第１板７１）上に接着層を介して配置するステップと、（ｄ）第２マニホールド７４を、第２板７２上に接着層を介して配置し、構造体とするステップと、（ｅ）構造体に所定の熱処理を施して、接着層を、シール性を有する接合層にするステップと、を具備する。第１板７１上を流れる第１流体と、第２板７２上を流れる第２流体とが熱交換する。【選択図】      図４
2006010174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第1マニホールドと、第２マニホールドと、少なくとも一つの第１板と、少なくとも一つの第２板とを準備するステップと、
ここで、
第１マニホールドは、第１供給口と、前記第１供給口に連通する第１送出口とを有し、
前記第１板は、第１面と第２面と第３面と第４面とを含み、前記第１面から前記第２面へ貫通する第１穴及び第２穴と、前記第１面に形成され前記第１穴と前記第２穴の間をつなぐ第１溝と、前記第２面に形成され前記第３面から前記第４面へ達する第２溝とを有し、
前記第２板は、第５面と第６面とを含み、前記第５面から前記第６面へ貫通する第３穴及び第４穴を有し、
前記第２マニホールドは、第２供給口と、前記第２供給口に連通する第２送出口とを有し、
（ｂ）前記第１板及び前記第２板のいずれか一方としての第１積層板を、前記第１マニホールド上に接着層を介して配置するステップと、
（ｃ）前記第１積層板とは異なる前記第１板及び前記第２板のいずれか一方としての第２積層板を、前記第１積層板上に接着層を介して配置するステップと、
（ｄ）前記第２マニホールドを、前記第２積層板上に接着層を介して配置し、構造体とするステップと、
（ｅ）前記構造体に所定の熱処理を施して、前記接着層を、シール性を有する接合層にするステップと
を具備し、
前記第１面と前記第５面又は前記第６面とは実質的に同じ方向を向き、前記第１送出口と前記第１穴と前記第３穴とは連通し、前記第２穴と前記第４穴と前記第２供給口とは連通する
熱交換器の製造方法。
【請求項２】
（ａ）第1マニホールドと、第２マニホールドと、少なくとも一つの第１板と、少なくとも一つの第２板とを準備するステップと、
ここで、
第１マニホールドは、第１供給口と、前記第１供給口に連通する第１送出口とを有し、
前記第１板は、第１面と第２面とを含み、前記第１面から前記第２面へ貫通する第１穴及び第２穴と、前記第１面に形成され前記第１穴と前記第２穴の間をつなぐ第１溝とを有し、
前記第２板は、第３面と第４面と第５面と第６面とを含み、前記第３面から前記第４面へ貫通する第３穴及び第４穴と、前記第３面に形成され前記第５面から前記第６面へ達する第２溝とを有し、
前記第２マニホールドは、第２供給口と、前記第２供給口に連通する第２送出口とを有し、
（ｂ）前記第１板及び前記第２板のいずれか一方としての第１積層板を、前記第１マニホールド上に接着層を介して配置するステップと、
（ｃ）前記第１積層板とは異なる前記第１板及び前記第２板のいずれか一方としての第２積層板を、前記第１積層板上に接着層を介して配置するステップと、
（ｄ）前記第２マニホールドを、前記第２積層板上に接着層を介して配置し、構造体とするステップと、
（ｅ）前記構造体に所定の熱処理を施して、前記接着層を、シール性を有する接合層にするステップと
を具備し、
前記第１面と前記第３面とは実質的に同じ方向を向き、前記第１送出口と前記第１穴と前記第３穴とは連通し、前記第２穴と前記第４穴と前記第２供給口とは連通する
熱交換器の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法において、
前記（ｄ）ステップの前に、
（ｆ）他の前記第１積層板を、接着層を介して前記第２積層板上に配置するステップをさらに具備し、
前記（ｄ）ステップは、前記第２積層板の代わりに、前記他の第１積層板上に接着層を介して前記第２マニホールドを配置する
熱交換器の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法において、
前記（ｃ）ステップの前に、
（ｇ）別の前記第２積層板を、前記第１積層板上に接着層を介して配置するステップと、
（ｈ）別の前記第１積層板を、前記第２積層板上に接着層を介して配置するステップと
を更に具備し、
前記（ｂ）及び前記（ｃ）ステップを、前記第１板及び前記第２板が所定の枚数となるまで繰り返す
熱交換器の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法において、
前記（ｅ）ステップは、
（ｅ１）前記接着層を加熱処理して焼結させるステップと、
（ｅ２）焼結された前記接着層にシール材を付与するステップと
を具備する
熱交換器の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法において、
前記第１マニホールド、前記第１板、前記第２板及び前記第２マニホールドは、第１セラミックス材料及び炭素材料のうちの少なくとも一つを材料として含む
熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器の製造方法において、
前記接着層は、第２セラミックス材料を含むスラリを塗布して形成される
熱交換器の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の熱交換器の製造方法において、
前記第１セラミックス材料及び前記第２セラミックス材料は、炭化ケイ素を含み、
前記シール材は、溶融したシリコンを含む
熱交換器の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法において、
前記第１マニホールド、前記第１板、前記第２板及び前記第２マニホールドは、前記第１マニホールド、前記第１板、前記第２板及び前記第２マニホールドの四隅を貫通する四つの棒を利用して一体化される
熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
第１流体と第２流体とを供給され、前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う熱交換器本体と、
前記熱交換器本体に結合された第１マニホールドと、
前記熱交換器本体に結合された第２マニホールドと
を具備し、
第１マニホールドは、前記第１流体が流入する第１供給口と、前記第１流体が流出する第１送出口とを有し、
前記第２マニホールドは、前記第１流体が流入する第２供給口と、前記第１流体が流出する第２送出口とを有し、
前記熱交換器本体は、複数の第１板と複数の第２板とを備え、前記第１板と前記第２板とは所定の順番で積層され、
前記第１板は、第１面と第２面と第３面と第４面とを含み、前記第１面から前記第２面へ貫通する第１穴及び第２穴と、前記第１面に形成され前記第１穴と前記第２穴の間をつなぐ第１溝と、前記第２面に形成され前記第３面から前記第４面へ達する第２溝とを有し、
前記第２板は、第５面と第６面とを含み、前記第５面から前記第６面へ貫通する第３穴及び第４穴と、を有し、
前記第１面と前記第５面又は前記第６面とは実質的に同じ方向を向き、前記第１供給口と前記第１穴と前記第３穴とは連通し、前記第２穴と前記第４穴と前記第２供給口とは連通する
熱交換器。
【請求項１１】
第１流体と第２流体とを供給され、前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う熱交換器本体と、
前記熱交換器本体に結合された第１マニホールドと、
前記熱交換器本体に結合された第２マニホールドと
を具備し、
第１マニホールドは、前記第１流体が流入する第１供給口と、前記第１流体が流出する第１送出口とを有し、
前記第２マニホールドは、前記第１流体が流入する第２供給口と、前記第１流体が流出する第２送出口とを有し、
前記熱交換器本体は、複数の第１板と複数の第２板とを備え、前記第１板と前記第２板とは所定の順番で積層され、
前記第１板は、第１面と第２面とを含み、前記第１面から前記第２面へ貫通する第１穴及び第２穴と、前記第１面に形成され、前記第１穴と前記第２穴の間をつなぐ第１溝とを有し、
前記第２板は、第３面と第４面と第５面と第６面とを含み、前記第３面から前記第４面へ貫通する第３穴及び第４穴と、前記第３面に形成され、前記第５面から前記第６面へ達する第２溝とを有し、
前記第１面と前記第３面とは実質的に同じ方向を向き、前記第１供給口と前記第１穴と前記第３穴とは連通し、前記第２穴と前記第４穴と前記第２供給口とは連通する
熱交換器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱交換器において、
前記第１マニホールド、前記第１板、前記第２板及び前記第２マニホールドは、セラミックス材料、及び炭素材料のうちの少なくとも一つを材料として含む
熱交換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の熱交換器において、
前記セラミックス材料は、炭化ケイ素を含む
熱交換器。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器の第１マニホールドへ硫酸を含む流体としての第１流体を供給する第１供給配管と、
前記熱交換器の第２マニホールドにから前記第１流体を送出する第１送出配管と
前記熱交換器の第２板の第２溝へ熱媒としての第２流体を供給する第２供給配管と、
前記第２溝から前記第２流体を送出する第２送出配管と
を具備する
硫酸分解器。
【請求項１５】
ヨウ素又は臭素のハロゲンと二酸化硫黄と水とを反応させて硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを生成させる反応器と、
硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを比重差により分離する分離器と、
分離されたハロゲン化水素水溶液を濃縮するハロゲン化水素濃縮器と、
濃縮されたハロゲン化水素水溶液をハロゲンと水素とに分解するハロゲン化水素分解器と、
分解された水素を単離し、分解されたハロゲンを前記反応部に供給するハロゲン再利用器と、
分離された硫酸水溶液を濃縮する硫酸濃縮器と、
濃縮された硫酸を二酸化硫黄と酸素と水とに分解する請求項１４に記載の硫酸分解器と、
分解された二酸化硫黄、酸素、水のうち、少なくとも二酸化硫黄を前記反応器に供給する二酸化硫黄再利用器と
を具備する
水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の製造方法、熱交換器、硫酸分解器、及び、水素製造装置に関し、特にプレート型の熱交換器の製造方法、熱交換器、硫酸分解器、及び、水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヨウ素と二硫化硫黄と水とを用いて熱化学的に水素を製造する方法が知られている。図１は、その方法を用いた従来の水素製造装置を示すブロック図である。
【０００３】
水素製造装置は、反応器１１０、分離器１２０、濃縮器１３０、分解器１４０、冷却分離器１５０、濃縮器１６０、分解器１７０、冷却分離器１８０を具備する。
【０００４】
反応器１１０は、ヨウ素（Ｉ２）と二酸化硫黄（ＳＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）とをブンゼン反応させて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及びヨウ化水素（ＨＩ）を生成する。当該反応により生成された硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液の流通する配管で分離器１２０に接続されている。分離器１２０は、硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液を比重差により分離する。ヨウ化水素水溶液の流通する配管で濃縮器１３０に接続されている。硫酸水溶液の流通する配管で濃縮器１６０に接続されている。
【０００５】
濃縮器１３０は、ヨウ化水素水溶液を、水分を減少させて濃縮する。除去された水分の流通する配管で反応器１１０に接続されている。濃縮されたヨウ化水素水溶液の流通する配管で分解器１４０に接続されている。分解器１４０は、濃縮されたヨウ化水素水溶液を加熱してヨウ素（Ｉ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスと水蒸気とに分解する。ヨウ素ガス、水素ガス及び水蒸気の流通する配管で冷却分離器１５０に接続している。冷却分離器１５０は、分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却してヨウ素を液化させることによりヨウ素と水素ガスとを分離する。水素ガスは、水素回収容器１０１に回収される。水素ガスの流通する配管で水素回収装置１０１に接続されている。ヨウ素及び水の流通する配管で反応器１１０に接続されている。
【０００６】
濃縮器１６０は、硫酸水溶液を、水分を減少させて濃縮する。除去された水分の流通する配管で反応器１１０に接続されている。濃縮された硫酸水溶液の流通する配管で分解器１７０に接続されている。分解器１７０は、濃縮された硫酸水溶液を加熱して二酸化硫黄（ＳＯ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスと水蒸気とに分解する。二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気の流通する配管で冷却分離器１８０に接続されている。冷却分離器１８０は、分解生成した二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気を冷却して水蒸気を液化させることにより水と二酸化硫黄ガス及び酸素ガスとを分離する。二酸化硫黄ガス及び酸素ガスの流通する配管で反応器１１０に接続されている。水（一部硫酸水溶液）の流通する配管で、濃縮器１６０と接続されている。反応器１１０の酸素ガスは、酸素回収容器１０２に回収される。
【０００７】
分解器１７０について、詳細に説明する。図２は、従来の分解器１７０を示す斜視図である。分解器１７０は、セラミックスのような材料からなるブロック状の本体１７１を有する。本体１７１は、第１面とそれに対向する第２面との間を連通する複数の流通路１７１ａと、第３面とそれに対向する第４面との間を連通する複数の流通路１７１ｂとを形成されている。流通路１７１ａの方向と流通路１７１ｂの方向とは直交している。
【０００８】
一方の流通路１７１ａ内に加熱ガス（例示：ヘリウム）を流通させ、他方の流通路１７１ｂに濃縮された硫酸水溶液を流通させる。それにより、その硫酸水溶液を加熱して、二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解することができる。
【０００９】
このような従来の水素製造装置を使用する水素製造方法を次に説明する。
【００１０】
反応器１１０内に水を供給すると共に、ヨウ素及び二酸化硫黄を供給して反応させると、ブンゼン反応により、下記の式（１）に示す発熱反応（約１００℃）を生じて硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液が生成する。
【００１１】
２Ｈ２０（Ｌ）＋Ｉ２（Ｌ）＋ＳＯ２（Ｇ）→Ｈ２ＳＯ４（ａｑ）＋２ＨＩ（ａｑ）…（１）
【００１２】
上記反応により生成した液分（硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液）を反応器１１０から分離器１２０に送給する。分離器１２０では、下方に位置するヨウ化水素水溶液を濃縮器１３０に送給し、上方に位置する硫酸水溶液を濃縮器１６０に送給する。
【００１３】
ヨウ化水素水溶液を濃縮器１３０で加熱（約１００〜２５０℃）して水分を蒸発留去することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮する。その後、濃縮されたヨウ化水素水溶液を分解器１４０に供給する。なお、留去された水分は、反応器１１０に戻されて、原料として再利用される。
【００１４】
濃縮されたヨウ化水素水溶液を分解器１４０で加熱（約２５０℃）する。そうすると、下記の式（２）に示すように、ヨウ化水素がヨウ素ガスと水素ガスとに分解する。
【００１５】
２ＨＩ（Ｌ）→Ｈ２（Ｇ）＋Ｉ２（Ｃ）…（２）
【００１６】
分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却分離器１５０に供給して冷却（約１００〜２００℃）する。それにより、ヨウ素ガスが液化され、水素ガスとヨウ素とが分離される。水素ガスは、水素凹収容器１０１に回収される。分離されたヨウ素は、付随していた水分と共に反応器１１０に再び供給されて、再利用される。
【００１７】
他方、濃縮器１６０に送給された硫酸水溶液を加熱（約１００〜４５０℃）して水分を蒸発留去することにより、硫酸水溶液を濃縮する。その後、濃縮された硫酸を分解器１７０に供給する。なお、留去された水分は、反応器１１０に戻されて、原料として再利用される。
【００１８】
濃縮された硫酸を分解器１７０で加熱（約４５０〜８５０℃）する。そうすると、下記の式（３）に示すように、硫酸が二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解する。
【００１９】
Ｈ２ＳＯ４（Ｌ）→ＳＯ３（Ｇ）＋Ｈ２０（Ｇ）
→ＳＯ２（Ｇ）＋１／２Ｏ２（Ｇ）＋Ｈ２Ｏ（Ｇ）…（３）
【００２０】
分解生成した上記ガスを冷却分離器１８０に供給して冷却（約１００℃）する。それにより、水蒸気が液化される。二酸化硫黄ガスと酸素ガスとは、反応器１１０に供給される。二酸化硫黄は、再利用される。酸素ガスは、酸素回収容器１０２に回収される。水は、濃縮器１６０に供給され、残存する硫酸が再分解される。
【００２１】
したがって、上述したような水素製造装置は、ヨウ素及び二酸化硫黄を利用することにより、水のみを原料として水素を製造することができる。
【００２２】
前述したようなヨウ素及び二酸化硫黄を利用する水素製造装置において、熱交換により硫酸を濃縮、気化、分解する装置（熱交換器）は、高温、高濃度硫酸中で使用される。そのため、セラミックスのような耐熱性、耐食性を有する材料で製造される必要がある。セラミックスを用いて複数の流通路を有する構造を製造するには、非常にコストと労力とを必要とする。加えて、設計変更に柔軟に対応することが難しい。
【００２３】
また、水素製造装置において、効率の向上のために、熱エネルギをできるだけ有効に利用することが求められる。特に、分解器による硫酸のガス化エネルギ効率の向上が強く求められる。
【００２４】
【特許文献１】特開昭６３−２４８７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、コストを抑制しつつ、設計変更に柔軟に対応できる熱交換器、熱交換器の製造方法、その熱交換器を用いた硫酸分解器、及び、水素製造装置を提供することにある。
【００２６】
本発明の他の目的は、複雑な流路形成や流路の最適化が可能な熱交換器、熱交換器の製造方法、その熱交換器を用いた硫酸分解器、及び、水素製造装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の別の目的は、硫酸のガス化エネルギ効率が高い熱交換器、熱交換器の製造方法、その熱交換器を用いた硫酸分解器、及び、水素製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２９】
従って、上記課題を解決するために、本発明の熱交換器の製造方法は、（ａ）ステップ〜（ｅ）ステップを具備する。（ａ）ステップは、第1マニホールド（７３）と、第２マニホールド（７４）と、少なくとも一つの第１板（４７２）と、少なくとも一つの第２板（４７１）とを準備する。ここで、第１マニホールド（７３）は、第１供給口（８２）と、第１供給口（８２）に連通する第１送出口（８４）とを有する。第１板（４７２）は、第１面と第２面と第３面と第４面とを含み、その第１面からその第２面へ貫通する第１穴（４７２ｄ）及び第２穴（４７２ｅ）と、その第１面に形成され第１穴（４７２ｄ）と第２穴（４７２ｅ）の間をつなぐ第１溝（４７２ｆ）と、その第２面に形成されその第３面からその第４面へ達する第２溝（４７２ｂ、４７２ａ、４７２ｃ）とを有する。第２板（４７１）は、第５面と第６面とを含み、その第５面からその第６面へ貫通する第３穴（４７１ｂ）及び第４穴（４７１ａ）と、を有する。第２マニホールド（７４）は、第２供給口（８５）と、第２供給口（８５）に連通する第２送出口（８６）とを有する。（ｂ）ステップは、第１板（４７２）及び第２板（４７１）のいずれか一方としての第１積層板（４７２／４７１）を、第１マニホールド（７３）上に接着層を介して配置する。（ｃ）ステップは、第１積層板（４７２／４７１）とは異なる第１板（４７２）及び第２板（４７１）のいずれか一方としての第２積層板（４７１／４７２）を、第１積層板（４７２／４７１）上に接着層を介して配置する。（ｄ）ステップは、第２マニホールド（７４）を、第２積層板（４７１／４７２）上に接着層を介して配置し、構造体とする。（ｅ）ステップは、その構造体に所定の熱処理を施して、その接着層を、シール性を有する接合層にする。その第１面とその第５面又はその第６面とは実質的に同じ方向を向く。第１送出口（８４）と第１穴（４７２ｄ）と第３穴（４７１ｂ）とは連通する。第２穴（４７２ｅ）と第４穴（４７１ａ）と第２供給口（８５）とは連通する。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器の製造方法は、（ａ）ステップ〜（ｅ）ステップを具備する。（ａ）ステップは、第1マニホールド（７３）と、第２マニホールド（７４）と、少なくとも一つの第１板（７１）と、少なくとも一つの第２板（７２）とを準備する。ここで、第１マニホールド（７３）は、第１供給口（８２）と、第１供給口（８２）に連通する第１送出口（８４）とを有する。第１板（７１）は、第１面と第２面とを含み、その第１面からその第２面へ貫通する第１穴（７１ｂ）及び第２穴（７１ｃ）と、その第１面に形成され第１穴（７１ｂ）と第２穴（７１ｃ）の間をつなぐ第１溝（７１ａ）とを有する。第２板（７２）は、第３面と第４面と第５面と第６面とを含み、その第３面からその第４面へ貫通する第３穴（７２ｄ）及び第４穴（７２ｅ）と、その第３面に形成されその第５面からその第６面へ達する第２溝（７２ｂ、７２ａ、７２ｃ）とを有する。第２マニホールド（７４）は、第２供給口（８５）と、第２供給口（８５）に連通する第２送出口（８６）とを有する。（ｂ）ステップは、第１板（７１）及び第２板（７２）のいずれか一方としての第１積層板（７１／７２）を、第１マニホールド（７３）上に接着層を介して配置する。（ｃ）ステップは、第１積層板（７１／７２）とは異なる第１板（７１）及び第２板（７２）のいずれか一方としての第２積層板（７２／７１）を、第１積層板（７１／７２）上に接着層を介して配置する。（ｄ）ステップは、第２マニホールド（７４）を、第２積層板（７２／７１）上に接着層を介して配置し、構造体とする。（ｅ）ステップは、その構造体に所定の熱処理を施して、その接着層を、シール性を有する接合層にする。その第１面とその第３面とは実質的に同じ方向を向く。第１送出口（８４）と第１穴（７１ｂ）と第３穴（７２ｄ）とは連通する。第２穴（７１ｃ）と第４穴（７２ｅ）と第２供給口（８５）とは連通する。
【００３１】
上記の熱交換器の製造方法において、（ｄ）ステップの前に、（ｆ）他の第１積層板（７１／７２）を、接着層を介して第２積層板（７２／７１）上に配置するステップをさらに具備する。（ｄ）ステップは、第２積層板（７２／７１）の代わりに、他の第１積層板（７１／７２）上に接着層を介して第２マニホールド（７４）を配置する。
【００３２】
上記の熱交換器の製造方法において、（ｃ）ステップの前に、（ｇ）別の第２積層板（７２／７１）を、第１積層板（７１／７２）上に接着層を介して配置するステップと、（ｈ）別の第１積層板（７１／７２）を、第２積層板（７２／７１）上に接着層を介して配置するステップとを更に具備する。（ｂ）及び（ｃ）ステップを、第１板及（７１）び第２板（７２）が所定の枚数となるまで繰り返す。
【００３３】
上記の熱交換器の製造方法において、（ｅ）ステップは、（ｅ１）その接着層を加熱処理して焼結させるステップと、（ｅ２）焼結されたその接着層にシール材を付与するステップとを具備する。
【００３４】
上記の熱交換器の製造方法において、第１マニホールド（７３）、第１板（７１）、第２板（７２）及び第２マニホールド（７４）は、第１セラミックス材料及び炭素材料のうちの少なくとも一つを材料として含む。
【００３５】
上記の熱交換器の製造方法において、その接着層は、第２セラミックス材料を含むスラリを塗布して形成される。
【００３６】
上記の熱交換器の製造方法において、その第１セラミックス材料及びその第２セラミックス材料は、炭化ケイ素を含む。そのシール材は、溶融したシリコンを含む。
【００３７】
上記の熱交換器の製造方法において、第１マニホールド（７３）、第１板（７１）、第２板（７２）及び第２マニホールド（７４）は、第１マニホールド（７３）、第１板（７１）、第２板（７２）及び第２マニホールド（７４）の四隅を貫通する四つの棒（９１）を利用して一体化される。
【００３８】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、第１流体と第２流体とを供給され、その第１流体とその第２流体との間で熱交換を行う熱交換器本体（４７１，４７２）と、熱交換器本体（４７１，４７２）に結合された第１マニホールド（７３）と、熱交換器本体（４７１，４７２）に結合された第２マニホールド（７４）とを具備する。第１マニホールド（７３）は、その第１流体が流入する第１供給口（８２）と、その第１流体が流出する第１送出口（８４）とを有する。第２マニホールド（７４）は、その第１流体が流入する第２供給口（８５）と、その第１流体が流出する第２送出口（８６）とを有する。熱交換器本体（４７１，４７２）は、複数の第１板（４７２）と複数の第２板（４７１）とを備える。第１板（４７２）と第２板（４７１）とは所定の順番で積層される。第１板（４７２）は、第１面と第２面と第３面と第４面とを含み、その第１面からその第２面へ貫通する第１穴（４７２ｄ）及び第２穴（４７２ｅ）と、その第１面に形成され第１穴（４７２ｄ）と第２穴（４７２ｅ）の間をつなぐ第１溝（４７２ｆ）と、その第２面に形成されその第３面からその第４面へ達する第２溝（４７２ｂ、４７２ａ、４７２ｃ）とを有する。第２板（４７１）は、第５面と第６面とを含み、その第５面からその第６面へ貫通する第３穴（４７１ｂ）及び第４穴（４７１ａ）とを有する。その第１面とその第５面又はその第６面とは実質的に同じ方向を向く。第１供給口（８４）と第１穴（４７２ｄ）と第３穴（４７１ｂ）とは連通する。第２穴（４７２ｅ）と第４穴（４７２ａ）と第２供給口（８５）とは連通する。
【００３９】
上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、第１流体と第２流体とを供給され、その第１流体とその第２流体との間で熱交換を行う熱交換器本体（７１，７２）と、熱交換器本体（７１、７２）に結合された第１マニホールド（７３）と、熱交換器本体（７１，７２）に結合された第２マニホールド（７４）とを具備する。第１マニホールド（７３）は、その第１流体が流入する第１供給口（８２）と、その第１流体が流出する第１送出口（８４）とを有する。第２マニホールド（７４）は、その第１流体が流入する第２供給口（８５）と、その第１流体が流出する第２送出口（８６）とを有する。熱交換器本体（７１、７２）は、複数の第１板（７１）と複数の第２板（７２）とを備える。第１板（７１）と第２板（７２）とは所定の順番で積層される。第１板（７１）は、第１面と第２面とを含み、その第１面からその第２面へ貫通する第１穴（７１ｂ）及び第２穴（７１ｃ）と、その第１面に形成され、第１穴（７１ｂ）と第２穴（７１ｃ）の間をつなぐ第１溝（７１ａ）とを有する。第２板（７２）は、第３面と第４面と第５面と第６面とを含み、その第３面からその第４面へ貫通する第３穴（７２ｄ）及び第４穴（７２ｅ）と、その第３面に形成され、その第５面からその第６面へ達する第２溝（７２ｂ、７２ａ、７２ｃ）とを有する。その第１面とその第３面とは実質的に同じ方向を向く。第１供給口（８４）と第１穴（７１ｂ）と第３穴（７２ｄ）とは連通する。第２穴（７１ｃ）と第４穴（７２ｅ）と第２供給口（８５）とは連通する。
【００４０】
上記の熱交換器において、第１マニホールド（７３）、第１板（７１）、第２板（７２）及び第２マニホールド（７３）は、セラミックス材料、及び炭素材料のうちの少なくとも一つを材料として含む。
【００４１】
上記の熱交換器において、そのセラミックス材料は、炭化ケイ素を含む。
【００４２】
上記課題を解決するために、本発明の硫酸分解器（７０）は、上記のいずれか一項に記載の熱交換器（７０Ａ）と、熱交換器（７０Ａ）の第１マニホールド（７３）へ硫酸を含む流体としての第１流体を供給する第１供給配管と、熱交換器（７０Ａ）の第２マニホールド（７４）にからその第１流体を送出する第１送出配管と熱交換器（７０Ａ）の第２板（７２）の第２溝（７２ｂ、７２ａ、７２ｃ）へ熱媒としての第２流体を供給する第２供給配管と、第２溝（７２ｂ、７２ａ、７２ｃ）からその第２流体を送出する第２送出配管とを具備する。
【００４３】
上記課題を解決するために、本発明の水素製造装置は、反応器（１０）と、分離器（２０）と、ハロゲン化水素濃縮器（３０）と、ハロゲン化水素分解器（４０）と、ハロゲン再利用器（５０）と、硫酸濃縮器（６０）と、硫酸分解器（７０）と、二酸化硫黄再利用器（８０）とを具備する。反応器（１０）は、ヨウ素又は臭素のハロゲンと二酸化硫黄と水とを反応させて硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを生成させる。分離器（２０）は、硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを比重差により分離する。ハロゲン化水素濃縮器（３０）は、分離されたハロゲン化水素水溶液を濃縮する。ハロゲン化水素分解器（４０）は、濃縮されたハロゲン化水素水溶液をハロゲンと水素とに分解する。ハロゲン再利用器（５０）は、分解された水素を単離し、分解されたハロゲンを反応部（１０）に供給する。硫酸濃縮器（６０）は、分離された硫酸水溶液を濃縮する。硫酸分解器（７０）は、濃縮された硫酸を二酸化硫黄と酸素と水とに分解する。上記の各項に記載されている。二酸化硫黄再利用器（８０）は、分解された二酸化硫黄、酸素、水のうち、少なくとも二酸化硫黄を反応器（１０）に供給する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明により、コストを抑制しつつ、設計変更に柔軟に対応できる。複雑な流路形成や流路の最適化が可能となる。硫酸のガス化エネルギ効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の熱交換器、熱交換器の製造方法、その熱交換器を用いた硫酸分解器、及び、水素製造装置の実施の形態に関して、水素製造装置の硫酸分解器に熱交換器を適用した例を用いて、添付図面を参照して説明する。ただし、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００４６】
（第１の実施の形態）
本発明の熱交換器を適用した硫酸分解器及び水素製造装置の第１の実施の形態について説明する。
まず、本発明の熱交換器を適用した硫酸分解器及び水素製造装置の実施の形態の構成について説明する。図３は、本発明の水素製造装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。水素製造装置は、反応器１０、分離器２０、濃縮器３０、分解器４０、冷却分離器５０、濃縮器６０、分解器７０、冷却分離器８０を具備する。
【００４７】
反応器１０は、ヨウ素（Ｉ２）と二酸化硫黄（ＳＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）とをブンゼン反応させて硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及びヨウ化水素（ＨＩ）を生成する。生成された硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液の流通する配管で分離器２０に接続されている。分離器１２０は、硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液を比重差により分離する。分離されたヨウ化水素水溶液の流通する配管で濃縮器３０に接続されている。分離された硫酸水溶液の流通する配管で濃縮器６０に接続されている。
【００４８】
濃縮器３０は、ヨウ化水素水溶液を、水分を減少させて濃縮する。除去された水分の流通する配管で反応器１０に接続されている。濃縮されたヨウ化水素水溶液の流通する配管で分解器４０に接続されている。分解器４０は、濃縮されたヨウ化水素水溶液を加熱してヨウ素（Ｉ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスと水蒸気とに分解する。ヨウ素ガス、水素ガス及び水蒸気の流通する配管で冷却分離器５０に接続している。冷却分離器５０は、分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却してヨウ素を液化させることによりヨウ素と水素ガスとを分離する。水素ガスは、水素回収容器１に回収される。水素ガスの流通する配管で水素回収装置１に接続されている。ヨウ素及び水の流通する配管で反応器１０に接続されている。
【００４９】
濃縮器６０は、硫酸水溶液を、水分を減少させて濃縮する。除去された水分の流通する配管で反応器１０に接続されている。濃縮された硫酸の流通する配管で分解器７０に接続されている。分解器７０は、濃縮された硫酸を加熱して二酸化硫黄（ＳＯ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスと水蒸気とに分解する。二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気の流通する配管で冷却分離器８０に接続されている。冷却分離器８０は、分解生成した二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気を冷却して水蒸気を液化させることにより水と二酸化硫黄ガス及び酸素ガスとを分離する。二酸化硫黄ガス及び酸素ガスの流通する配管で反応器１０に接続されている。水（一部硫酸）の流通する配管で、濃縮器６０と接続されている。反応器１０の酸素ガスは、酸素回収容器２に回収される。
【００５０】
分解器７０について、詳細に説明する。
図４は、硫酸分解器としての分解器７０を示す斜視図である。分解器７０は、本体部７０Ａを備える。本体部７０Ａは、第１流通プレート７１と第２流通プレート７２とが交互に複数積層され、その積層方向の一方の側の端部に供給マニホールド７３が、他方の側の端部に送出マニホールド７４がそれぞれ配設されたプレート積層型である。
【００５１】
第１流通プレート７１は、第１流体の流れる連絡穴及び流通路（後述）を有する。第２流通プレート７２は、第１流体の流れる連絡穴及び第２流体の流れる流通路（７２ｂなど、後述）を有する。供給マニホールド７３は、供給マニホールド部材７３ａ及び７３ｂを含み、第１流体の供給口及び流通路（後述）、貫通穴（８７）を有する。送出マニホールド７４は、送出マニホールド部材７４ａ、７４ｂ及び７４ｃを含み、第１流体の流通路及び送出口（８６など、後述）、貫通穴８８を有する。
【００５２】
第１流通プレート７１、第２流通プレート７２、供給マニホールド７３及び送出マニホールド７４は、その内部又は外部に高濃度の硫酸が流通するので、化学的に安定で耐食性の高い材料で形成されることが好ましい。また、熱交換に関与する高温の流体と低温の流体とが混ざることがないように緻密性の高い材料で形成されることが好ましい。そのような材料は、炭化ケイ素やシリコン−炭化ケイ素のようなセラミックス材料に例示される。
【００５３】
第１流通プレート７１及び第２流通プレート７２について、詳細に説明する。
図５は、第１流通プレート及び第２流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。図５（ａ）は第１流通プレート、図５（ｂ）は第２流通プレートを示す。
【００５４】
図５（ａ）を参照して、第１流通プレート７１は、窪（溝）状を成す流通路７１ａが、一方の面に形成されている。加えて、一方の面から他方の面へ貫通し、流通路７１ａと連通する連絡穴７１ｂ及び７１ｃがそれぞれ複数設けられている。連絡穴７１ｂは一方の辺の側に、連絡穴７１ｃは対向する他方の辺の側に沿って、それぞれ並んで配置されている。
第１流体は、連絡穴７１ｂ及び７１ｃを通りつつ、流通路７１ａを介して連絡穴７１ｂ−連絡穴７１ｃ間を移動する。
【００５５】
図５（ｂ）を参照して、第２流通プレート７２は、蛇行型の溝状を成す流通路７２ａが、一方の面に形成されている。流通路７２ａの一方の端部は連通溝７２ｂの一方の端に接続され、他方の端部は連通溝７２ｃの一方の端に接続されている。連通溝７２ｂの他方の端は、第２流通プレート７２の一つの辺縁に達している。連通溝７２ｃの他方の端は、第２流通プレート７２の対向する他の一つの辺縁に達している。第２流通プレート７２は、更に、一方の面から他方の面へ貫通する連絡穴７２ｄ及び７２ｅがそれぞれ複数設けられている。連絡穴７２ｄは一方の辺の側に、連絡穴７２ｅは対向する他方の辺の側にそれぞれ並んで配置されている。
第１流体は、連絡穴７２ｄ及び７２ｅを通る。第２流体は、連通溝７２ｂ−流通路７２ａ−連通溝７２ｃ間を移動する。
【００５６】
第１流通プレート７１と第２流通プレート７２とを積層したとき、第１流通プレート７１の連絡穴７１ｂ及び７１ｃと、第２流通プレート７２の連絡穴７２ｄ及び７２ｅとがそれぞれ連通するように、各連絡穴（７１ｂ、７１ｃ、７２ｄ及び７２ｅ）が形成されている。そこを第１流体が移動する。
【００５７】
供給マニホールド７３について、詳細に説明する。
図６は、供給マニホールド７３の構成の詳細を示す正面図である。図６（ａ）は供給マニホールド部材７３ａ、図６（ｂ）は供給マニホールド部材７３ｂを示す。
【００５８】
図６（ａ）を参照して、供給マニホールド７３の供給マニホールド部材７３ａは、複数の連通溝８２が一方の辺の側に沿って、並んで配置されている。連通溝８２の一方の端は辺縁に達し、他方の端は途中で閉止している。中央には、重量を低減するための貫通穴８７ａが設けられている。
【００５９】
図６（ｂ）を参照して、供給マニホールド７３の供給マニホールド部材７３ｂは、複数の連絡穴８４が一方の辺の側に沿って、並んで配置されている。中央には、重量を低減するための貫通穴８７ｂが設けられている。供給マニホールド部材７３ａと供給マニホールド部材７３ｂとを積層して供給マニホールド７３を形成するとき、連絡穴８４は連通溝８２と連通する。
【００６０】
供給マニホールド７３と第１流通プレート７１又は第２流通プレート７２とを積層したとき、連絡穴８４は、連絡穴７１ｂ又は連絡穴７２ｃと連通する。そして、連通溝８２の辺縁側から第１流体が供給されたとき、第１流体は連絡穴８４を通り、連絡穴７１ｂ又は連絡穴７２ｃへ供給される。
【００６１】
送出マニホールド７４について、詳細に説明する。
図７は、送出マニホールド７４の構成の詳細を示す正面図である。図７（ａ）は送出マニホールド部材７４ａ、図７（ｂ）は送出マニホールド部材７４ｂを示す。
【００６２】
図７（ａ）を参照して、送出マニホールド７４の送出マニホールド部材７４ａは、中央に、重量を低減するための貫通穴８８ａが設けられている。
【００６３】
図７（ｂ）を参照して、送出マニホールド７４の送出マニホールド部材７４ｂは、複数の連通溝８６が一方の辺の側に沿って、並んで配置されている。連通溝８６の一方の端は辺縁に達し、他方の端は途中で閉止している。中央には、重量を低減するための貫通穴８８ｂが設けられている。
【００６４】
図７（ｃ）を参照して、送出マニホールド７４の送出マニホールド部材７４ｃは、複数の連絡穴８５ａが一方の辺の側に沿って、及び、複数の連絡穴８５ｂが一方の辺に対向する他方の辺の側に沿って、それぞれ並んで配置されている。送出マニホールド部材７４ａと送出マニホールド部材７４ｂと送出マニホールド部材７４ｃとを積層して送出マニホールド７４を形成するとき、連絡穴８５ａは連通溝８６と連通する。
【００６５】
送出マニホールド７４と第１流通プレート７１又は第２流通プレート７２とを積層したとき、連絡穴８５ａは、連絡穴７１ｃ又は連絡穴７２ｅと連通する。連絡穴８５ｂは、連絡穴７１ｂ又は連絡穴７２ｄと連通する。そして、連絡穴７１ｃ又は連絡穴７２ｅを介して第１流体が供給されたとき、第１流体は連絡穴８５ａを通り連通溝８６の辺縁側から送出される。
【００６６】
図４に示すように、供給マニホールド７３は、前述の第１流通プレート７１の連絡穴７１ｂ及び第２流通プレート７２の連絡穴７２ｄのいずれか一方と連絡（連通）している。一方、送出マニホールド７４は、前述の第１流通プレート７１の連絡穴７１ｃ及び第２流通プレート７２の連絡穴７２ｅのいずれか一方と連絡（連通）している。
【００６７】
貫通穴８７（ａ、ｂ）、８８（ａ、ｂ）を設けることで、部材間を隙間無く確実に接着させ易くなる（接着性の向上）ことや、接着剤の材料が少なくて済むこと、部材が軽量化して取り扱い易く製造が容易となること（製作性の向上）等の効果がある。ただし、貫通穴８７（ａ、ｂ）、８８（ａ、ｂ）は無くても良い。
【００６８】
分解器７０には、本体部７０Ａの供給マニホールド７３に連通溝８２を介して濃縮された硫酸（第１流体）が供給される。その硫酸は、連絡穴８４を介して、第１流通プレート７１の連絡穴７１ｂに流入する。第１流通プレート７１の連絡穴７１ｂに流入した硫酸は、一部が第２流通プレート７２の連絡穴７２ｄへ供給される。残りの硫酸は流通路７１ａを通る。このとき、第２流通プレート７２の連通溝７２ｂ−流通路７２ａ−連通溝７２ｃを通るヘリウム等の加熱ガス（第２流体）との熱交換により、硫酸が熱分解される。分解され生成した熱分解ガスは、連絡穴７１ｃへ達し、第２流通プレート７２の連絡穴７２ｅへ供給される。第２流通プレート７２の連絡穴７２ｄ及び７２ｅに流入した硫酸又は熱分解ガスは、次の第１流通プレート７１の連絡穴７１ｂ及び７１ｃへそれぞれ供給される。最終的に、硫酸又は分解生成物は、第１流通プレート７１の連絡穴７１ｃ又は第２流通プレート７２の連絡穴７２ｅから連絡穴８５ａを介して送出マニホールド７４へ送出される。
【００６９】
このように、第１流通プレート７１の流通路７１ａを流通する硫酸と、隣接する第２流通プレート７２の流通路７２ａを流通する加熱ガスとの熱交換により、硫酸が加熱され、分解されて、二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気が生成する。第１流通プレート７１、第２流通プレート７２、供給マニホールド７３及び送出マニホールド７４は耐食性が高く、緻密性の高い材料で形成されているので、硫酸や二硫化硫黄ガスなどで腐食されず、また、それらがリークすることは無い。分解により生成した各ガスは、本体部７０Ａから次工程に送出される。
【００７０】
第１流通プレート７１の流通路７１ａでの厚みや第２流通プレート７２の流通路７２ａの厚みは薄いので、硫酸と加熱ガスとが効率的に熱交換を行うことができる。また、薄い第１流通プレート７１や第２流通プレート７２を積層しているので、熱交換を行う単位部材（第１流通プレート７１と第２流通プレート７２の一組）の体積あたりの数が多くなる。すなわち、単位体積当たりの熱交換の断熱面積が多くなることも、効率的な熱交換に寄与している。
【００７１】
第１流通プレート７１、第２流通プレート７２、供給マニホールド７３及び送出マニホールド７４としてセラミックス材料を用いる場合、このようなプレート状の形状とすることは、製造や加工のしやすさの面で好ましい。溝や穴を有するセラミックスのプレートを形成することは比較的行いやすい。それにより、セラミックスのような材料を用いても、プレートの組み合わせで所望の（複雑な）流路を形成することができる。そして、熱エネルギーの授受を考慮した熱交換用の流路の最適化を行うことが可能となる。
【００７２】
本発明における図５〜図７に説明した第１マニホールド７３、第１流通プレート７１、第２流通プレート７２及び第２マニホールド７４の有する各穴や各溝の形状、全体形状は、図の例に限定されるものではない。
【００７３】
なお、第２流通プレート７２の流通路７２ａを流通して熱交換により温度の下がった加熱ガスは、連通溝７２ｃから本体部７０Ａの外部へ送出された後、所定の加熱（熱交換）工程で加熱され、再び本体部７０Ａの第２流通プレート７２の連通溝７２ｂに供給される。
【００７４】
このような水素製造装置を使用する水素製造方法を次に説明する。
【００７５】
反応器１０内に水を供給すると共に、ヨウ素及び二酸化硫黄を供給して反応させると、ブンゼン反応により、下記の式（１）に示す発熱反応（約１００℃）を生じて硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液が生成する。
【００７６】
２Ｈ２０（Ｌ）＋Ｉ２（Ｌ）＋ＳＯ２（Ｇ）→Ｈ２ＳＯ４（ａｑ）＋２ＨＩ（ａｑ）…（１）
【００７７】
上記反応により生成した液分（硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液）を反応器１０から分離器２０に送給する。分離器２０では、下方に位置するヨウ化水素水溶液を濃縮器３０に送給し、上方に位置する硫酸水溶液を濃縮器６０に送給する。
【００７８】
ヨウ化水素水溶液を濃縮器３０で加熱（約１００〜２５０℃）して水分を蒸発留去することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮する。その後、濃縮されたヨウ化水素水溶液を分解器４０に供給する。なお、留去された水分は、反応器１０に戻されて、原料として再利用される。
【００７９】
濃縮されたヨウ化水素水溶液を分解器４０で加熱（約２５０℃）する。そうすると、下記の式（２）に示すように、ヨウ化水素がヨウ素ガスと水素ガスとに分解する。
【００８０】
２ＨＩ（Ｌ）→Ｈ２（Ｇ）＋Ｉ２（Ｃ）…（２）
【００８１】
分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却分離器５０に供給して冷却（約１００〜２００℃）する。それにより、ヨウ素ガスが液化され、水素ガスとヨウ素とが分離される。水素ガスは、水素凹収容器１に回収される。分離されたヨウ素は、付随していた水分と共に反応器１０に再び供給されて、再利用される。
【００８２】
他方、濃縮器１６０に送給された硫酸水溶液を加熱（約１００〜４５０℃）して水分を蒸発留去することにより、硫酸水溶液を濃縮する。その後、濃縮された硫酸を分解器７０に供給する。なお、留去された水分は、反応器１０に戻されて、原料として再利用される。
【００８３】
濃縮された硫酸を分解器７０で加熱（約４５０〜８５０℃）する。そうすると、下記の式（３）に示すように、硫酸が二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解する。
【００８４】
Ｈ２ＳＯ４（Ｌ）→ＳＯ３（Ｇ）＋Ｈ２０（Ｇ）
→ＳＯ２（Ｇ）＋１／２Ｏ２（Ｇ）＋Ｈ２Ｏ（Ｇ）…（３）
【００８５】
分解生成した上記ガスを冷却分離器８０に供給して冷却（約１００℃）する。それにより、水蒸気が液化される。二酸化硫黄ガスと酸素ガスとは、反応器１０に供給される。二酸化硫黄は、再利用される。酸素ガスは、酸素回収容器２に回収される。水は、濃縮器６０に供給され、残存する硫酸が再分解される。
【００８６】
したがって、上述したような水素製造装置は、ヨウ素及び二酸化硫英を利用することにより、水のみを原料として水素を製造することができる。
【００８７】
次に、分解器７０の製造方法について説明する。図８は、分解器７０の製造方法のフローを示す図である。図９（ａ）〜（ｆ）、図１０（ａ）〜（ｃ）は、分解器７０の製造過程を示す斜視図である。
【００８８】
（１）ステップＳ０１
分解器７０を構成するセラミックスの各部品を準備（製造）する。各部品は、複数の第１流通プレート７１（図５（ａ））、複数の第２流通プレート７２（図５（ｂ））、供給マニホールド部材７３ａ及び７３ｂ（図６（ａ）及び（ｂ））、送出マニホールド部材７４ａ、７４ｂ及び７４ｃ（図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ））、複数の炭素棒９１である。なお、溝や穴の形状、数は、設計により種々に変更可能である。ここでは、炭素棒９１を除く各部材の四隅に炭素棒９１を通す貫通穴を設けることとする。また、各マニホールドの部材（マニホールド部材）及び流通プレートの部材（流通プレート部材）は、同じ材料（例示：炭化ケイ素）を用いることとする。
【００８９】
（２）ステップＳ０２
供給マニホールド部材７３ａを連通溝８２が上になるように静置する。供給マニホールド部材７３ａの四隅の穴に炭素棒９１を取り付ける（図９（ａ））。
その後、供給マニホールド部材７３ａ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、供給マニホールド部材７３ｂの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、供給マニホールド部材７３ｂを供給マニホールド部材７３ａ上に積層する（図９（ｂ））。炭素棒９１と供給マニホールド部材７３ａ、７３ｂとの接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
【００９０】
（３）ステップＳ０３
供給マニホールド部材７３ｂ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、第１流通プレート７１の四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、第１流通プレート７１を流通路７１ａが上になるように供給マニホールド部材７３ｂ上に積層する（図９（ｃ））。炭素棒９１と第１流通プレート７１との接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。なお、供給マニホールド部材７３ａと供給マニホールド部材７３ｂとが一体となった部材を用いても良い。
【００９１】
（４）ステップＳ０４
第１流通プレート７１上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレートと同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、第２流通プレート７２の四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、第２流通プレート７２を第１流通プレート７１上に積層する（図９（ｄ））。炭素棒９１と第２流通プレート７２との接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
【００９２】
（５）ステップＳ０５
所定の枚数の第１流通プレート７１及び第２流通プレート７２を積層したか否かを判定する。Ｙｅｓの場合、ステップＳ０６へ進む。Ｎｏの場合、ステップＳ０３に戻って、ステップＳ０３、Ｓ０４を繰り返す。ただし、必ずしもステップＳ０４まで行う必要はなく、ステップＳ０３で止めても良い。
【００９３】
図９の例では、更に（ｅ）（ｆ）（Ｓ０３、Ｓ０４）を行っている。ただし、図９（ｅ）の場合、第２流通プレート７２上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレート部材と同じセラミックス材料を用いたスラリを接着剤として塗布し、第１流通プレート７１を流通路７１ａが上になるように供給マニホールド部材７３ｂ上に積層する。
【００９４】
（６）ステップＳ０６
第２流通プレート７２上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレート部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、送出マニホールド部材７４ｃの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、送出マニホールド部材７４ｃを第２流通プレート７２上に積層する（図１０（ａ））。
送出マニホールド部材７４ｃ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、送出マニホールド部材７４ｂの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、送出マニホールド部材７４ｂを連通溝８６が上になるように送出マニホールド部材７４ｃ上に積層する（図１０（ｂ））。
送出マニホールド部材７４ｂ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、送出マニホールド部材７４ａの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、送出マニホールド部材７４ａを送出マニホールド部材７４ｂ上に積層する（図１０（ｃ））。炭素棒９１と送出マニホールド部材７４ｃ、７４ｂ、７４ａとの接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。なお、送出マニホールド部材７４ａと送出マニホールド部材７４ｂと送出マニホールド部材７４ｃとが一体となった部材を用いても良い。
【００９５】
（７）ステップＳ０７
熱処理装置において、出来上がった本体部７０Ａを所定の温度で熱処理する。それにより、各部材の間の接着剤（塗布されたスラリ）が焼結して、接着層が形成される。接着層により、接着層を挟んだ両部材が密着することができる。接着層は、各部材と同じセラミックス（炭化ケイ素）を含む材料を用いているので、熱処理により強固な接着力を持たせることができる。
炭素棒９１と各部材との接着も同様に、各部材と同じセラミックス（炭化ケイ素）を含む接着剤の焼結により行われる。それにより、炭素棒９１と各部材との接合面に炭化ケイ素が形成され強固な接着力を持たせることができる。
ただし、焼結の際の焼き締りにより、接着層に微細な隙間や穴が出来ている可能性がある。そのため、熱処理後の本体部７０Ａの接着層の隙間や穴に、毛細管現象を利用してシール材を充填する。例えば、各部材及び接着層が炭化ケイ素の場合、開口部分を目張りした本体部７０Ａを、溶融したシリコンが入ったバスの中に浸す。そうすることで、溶融したシリコンが微細な隙間や穴に含浸し、隙間や穴をふさぐことができる。それにより、リークにより加熱ガスと硫酸とが反応することを防止することが可能となる。本体部７０Ａを浸す材料としては、シリコン−アルミ合金のようなシリコンを含む材料でも良い。合金を使用すると、その取り扱いが容易となる場合がある。例えば、シリコン−アルミ合金の場合、融点が下がり、装置コストを低く抑えることができるほか、材料の取り扱いが容易である。
【００９６】
以上のようにして、分解器７０が形成される。分解器７０は所定の配管が施され、水素製造装置に用いられる。
【００９７】
ここでは、炭素棒を用いているが、本発明がそれに限定されるものではない。例えば、炭化ケイ素の棒を用いることも可能である。また、ここでは、各部材の位置決めを、炭素棒を用いて行っているが、本発明がそれに限定されるものではない。例えば、外側に枠を設け、その枠にはめ込むように製造（最後に枠をはずすしても良い）することも可能である。また、塗布された接着剤の層（接着層）は、他のプレートを含んでいてもよい。
【００９８】
ここでは、各部材として同一の材料のものを用いて製造しているが、本発明がそれに限定されるものではない。硫酸分解器としての使用に耐えうる耐食性、ガスシール性、機械的強度、化学的安定性を有している材料であって、互いの熱膨張係数の相違が所定の範囲内であるような材料であれば、互いに異なっていても良い。
【００９９】
本実施の形態では、プレート積層型の分解器７０により濃縮された硫酸を分解ガス化するようにしている。その際、複数の流通プレートを用い、その各々において熱交換により分解を行っている。それにより、硫酸と加熱ガスとの間の隔壁の厚みを薄くすることができる。このため、従来のようなブロック型の分解器７０により硫酸を分解ガス化する場合よりも、硫酸のガス化エネルギ効率を向上させることができる。すなわち、熱エネルギ効率を向上させることができる。
【０１００】
また、例えば、第１流通プレート７１の流通路７１ａや第２流通プレートの流通路７２ａの形状、各流通プレートの枚数、並べる順番、並べる周期を様々に変えることができる。それにより、熱交換する部分での硫酸や加熱ガスの流量、全体の硫酸や加熱ガスの流量などを所望の値に調整することができる。それにより、所望の熱エネルギ変換率を得ることができる。積層する第１流通プレート７１や第２流通プレート７２の種類を、本体部７０Ａの場所ごとに変更すことができ、温度分布や硫酸や加熱ガスの流量の分布等の調整を自在に行うことができる。
【０１０１】
（第２の実施の形態）
本発明の熱交換器を適用した硫酸分解器及び水素製造装置の第２の実施の形態について説明する。図１１は、硫酸分解器としての分解器を示す斜視図である。なお、前述した第１の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１の実施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、その説明を省略する。
【０１０２】
本実施の形態における分解器４７０は、第１の実施の形態の本体部とは異なる第３流通プレート及び第４流通プレートを用いている点が第１の実施の形態と異なる。第４流通プレートの一方の面には第１流通プレートが、他方の面には第２流通プレートがそれぞれ設けられている。それらは、薄い第３流通プレートを介して積層されている。それにより、体積当たりの熱交換効率を向上させることができる。
【０１０３】
分解器４７０について、詳細に説明する。
分解器４７０は、本体部４７０Ａを備える。本体部４７０Ａは、第３流通プレート４７１と第４流通プレート４７２とが交互に複数積層され、その積層方向の一方の側の端部に供給マニホールド７３が、他方の側の端部に送出マニホールド７４がそれぞれ配設されたプレート積層型である。
【０１０４】
第３流通プレート７１は、第１流体の流れる連絡穴（後述）を有する。第４流通プレート４７２は、第１流体の流れる連絡穴及び第２流体の流れる流通路（４７２ｂなど、後述）を有する。供給マニホールド７３は、供給マニホールド部材７３ａ、７３ｂ及び送出マニホールド部材７４ｃを含み、第１流体の供給口及び流通路（後述）、貫通穴（８７）を有する。送出マニホールド７４は、送出マニホールド部材７４ａ、７４ｂ及び７４ｃを含み、第１流体の流通路及び送出口（８６など、後述）、貫通穴８８を有する。
【０１０５】
第３流通プレート４７１、第４流通プレート４７２は、その内部又は外部に高濃度の硫酸が流通するので、化学的に安定で耐食性の高い材料で形成されることが好ましい。また、熱交換に関与する高温の流体と低温の流体とが混ざることがないように緻密性の高い材料で形成されることが好ましい。そのような材料は、炭化ケイ素やシリコン−炭化ケイ素のようなセラミックス材料に例示される。
【０１０６】
第４流通プレート４７２について、詳細に説明する。
図１２は、第４流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。図１２（ａ）は第４流通プレートの一方の面（表面）、図１２（ｂ）は第４流通プレートの他方の面（裏面）を示す。
【０１０７】
図１２（ａ）を参照して、第４流通プレート４７２の一方の面（表面）は、蛇行型の溝状を成す流通路４７２ａが形成されている。流通路４７２ａの一方の端部は連通溝４７２ｂの一方の端に接続され、他方の端部は連通溝４７２ｃの一方の端に接続されている。連通溝４７２ｂの他方の端は、第４流通プレート４７２の一つの辺縁に達している。連通溝４７２ｃの他方の端は、第４流通プレート４７２の対向する他の一つの辺縁に達している。第４流通プレート４７２は、更に、一方の面（表面）から他方の面（裏面）へ貫通する連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅがそれぞれ複数設けられている。連絡穴４７２ｄは一方の辺の側に、連絡穴４７２ｅは対向する他方の辺の側にそれぞれ並んで配置されている。
第１流体は、連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅを通る。第２流体は、連通溝４７２ｂ−流通路４７２ａ−連通溝４７２ｃ間を移動する。
【０１０８】
図１２（ｂ）を参照して、第４流通プレート４７２の他方の面（裏面）は、窪（溝）状を成す流通路４７２ｆが形成されている。加えて、一方の面（表面）から他方の面（裏面）へ貫通する連絡穴４７２ｄ及び連絡穴４７２ｅが、それぞれ流通路４７２ｆと連通する。
第１流体は、連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅを通りつつ、流通路４７２ｆを介して連絡穴４７２ｄ−連絡穴４７２ｅ間を移動する。
【０１０９】
第３流通プレート４７１について、詳細に説明する。
図１３は、第３流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。第３流通プレート４７１は、複数の連絡穴４７１ａが一方の辺の側に沿って、及び、複数の連絡穴４７１ｂが一方の辺に対向する他方の辺の側に沿って、それぞれ並んで配置されている。
【０１１０】
第３流通プレート４７１と第４流通プレート４７２とを積層したとき、第３流通プレート４７１の連絡穴４７１ｂ及び４７１ａと、第４流通プレート４７２の連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅとがそれぞれ連通するように、各連絡穴（４７１ｂ、４７１ａ、４７２ｄ及び４７２ｅ）が形成されている。そこを第１流体が移動する。
【０１１１】
分解器４７０には、本体部４７０Ａの供給マニホールド４７３に連通溝４８２を介して濃縮された硫酸（第１流体）が供給される。その硫酸は、連絡穴４８４−連絡穴８５ｂ（送出マニホールド７４ｃ）を介して、第４流通プレート４７２（裏面）の連絡穴４７２ｄに流入する。第４流通プレート４７２の連絡穴４７２ｄに流入した硫酸は、一部が第３流通プレート４７１の連絡穴４７１ｂへ供給される。残りの硫酸は流通路４７２ｆを通る。このとき、この流通路４７２ｆを通る硫酸と、第４流通プレート４７２（表面）の連通溝４７２ｂ−流通路４７２ａ−連通溝４７２ｃを通るヘリウム等の加熱ガス（第２流体）と、次の第４流通プレート４７２（裏面）の流通路４７２ｆを通る硫酸との熱交換により、硫酸が熱分解される。分解され生成した熱分解ガスは、連絡穴４７２ｅへ達する。
【０１１２】
その後、第４流通プレート４７２（表面）の連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅに流入した硫酸又は熱分解ガスは、次の第３流通プレート４７１の連絡穴４７１ｂ及び４７１ａへそれぞれ供給される。第３流通プレート４７１の連絡穴４７１ｂ及び４７１ａへ供給された硫酸又は熱分解ガスは、次の第４流通プレート４７２（裏面）の連絡穴４７２ｄ及び４７２ｅへ供給される。最終的に、硫酸又は分解生成物は、第４流通プレート４７２（表面）の連絡穴４７２ｅから連絡穴８５ａを介して送出マニホールド７４へ送出される。
【０１１３】
このように、第４流通プレート４７２（裏面）の流通路４７２ｆを流通する硫酸と、第２流通プレート４７２（表面）の流通路４７２ａを流通する加熱ガスと、次の第４流通プレート４７２（裏面）の流通路４７２ｆを流通する硫酸との熱交換により、硫酸が加熱され、分解されて、二酸化硫黄ガス、酸素ガス及び水蒸気が生成する。第３流通プレート４７１、第４流通プレート４７２、供給マニホールド７３及び送出マニホールド７４は耐食性が高く、緻密性の高い材料で形成されているので、硫酸や二硫化硫黄ガスなどで腐食されず、また、それらがリークすることは無い。分解により生成した各ガスは、本体部４７０Ａから次工程に送出される。
【０１１４】
第３流通プレート４７１の厚み、第２流通プレート４７２の流通路４７２ａと流通路４７２ｆとの間の厚みは薄いので、硫酸と加熱ガスとが効率的に熱交換を行うことができる。また、薄い第３流通プレート４７１や第４流通プレート４７２を積層しているので、熱交換を行う単位部材（第３流通プレート４７１と第４流通プレート４７２の一組）の体積あたりの数が多くなる。すなわち、単位体積当たりの熱交換の断熱面積が多くなることも、効率的な熱交換に寄与している。
【０１１５】
第３流通プレート４７１、第４流通プレート４７２、供給マニホールド７３及び送出マニホールド７４としてセラミックス材料を用いる場合、このようなプレート状の形状とすることは、製造や加工のしやすさの面で好ましい。溝や穴を有するセラミックスのプレートを形成することは比較的行いやすい。それにより、セラミックスのような材料を用いても、プレートの組み合わせで所望の（複雑な）流路を形成することができる。そして、熱エネルギーの授受を考慮した熱交換用の流路の最適化を行うことが可能となる。
【０１１６】
本発明における図１２〜図１３に説明した第３流通プレート４７１、及び第４流通プレート４７２の有する各穴や各溝の形状、全体形状は、図の例に限定されるものではない。
【０１１７】
なお、第４流通プレート４７２の流通路４７２ａを流通して熱交換により温度の下がった加熱ガスは、連通溝４７２ｃから本体部４７０Ａの外部へ送出された後、所定の加熱（熱交換）工程で加熱され、再び本体部４７０Ａの第４流通プレート４７２の連通溝４７２ｂに供給される。
【０１１８】
次に、分解器４７０の製造方法について説明する。図１４は、分解器４７０の製造方法のフローを示す図である。図１５（ａ）〜（ｆ）、図１６（ａ）〜（ｃ）は、分解器４７０の製造過程を示す斜視図である。
【０１１９】
（１）ステップＳ１１
分解器４７０を構成するセラミックスの各部品を準備（製造）する。各部品は、複数の第３流通プレート４７１（図１３）、複数の第４流通プレート４７２（図１２）、供給マニホールド部材７３ａ及び７３ｂ（図６（ａ）及び（ｂ））、送出マニホールド部材７４ａ、７４ｂ及び７４ｃ（図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ））、複数の炭素棒９１である。なお、溝や穴の形状、数は、設計により種々に変更可能である。ここでは、炭素棒９１を除く各部材の四隅に炭素棒９１を通す貫通穴を設けることとする。また、各マニホールドの部材（マニホールド部材）及び流通プレートの部材（流通プレート部材）は、同じ材料（例示：炭化ケイ素）を用いることとする。
【０１２０】
（２）ステップＳ１２
供給マニホールド部材７３ａを連通溝８２が上になるように静置する。供給マニホールド部材７３ａの四隅の穴に炭素棒９１を取り付ける（図１５（ａ））。
その後、供給マニホールド部材７３ａ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、供給マニホールド部材７３ｂの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、供給マニホールド部材７３ｂを供給マニホールド部材７３ａ上に積層する（図１５（ｂ））。
更に、供給マニホールド部材７３ｂ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、マニホールド部材と同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、送出マニホールド部材７４ｃの四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、送出マニホールド部材７４ｃを供給マニホールド部材７３ｂ上に積層する（図１５（ｃ））。炭素棒９１と供給マニホールド部材７３ａ、７３ｂ及び送出マニホールド部材７４ｃとの接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
なお、供給マニホールド部材７３ａと供給マニホールド部材７３ｂとが一体となった部材を用いても良い。
【０１２１】
（３）ステップＳ１３
送出マニホールド部材７４ｃ上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレートと同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、第４流通プレート４７２の四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、第４流通プレート４７２を送出マニホールド部材７４ｃ上に積層する（図１５（ｄ））。炭素棒９１と第４流通プレート４７２との接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
【０１２２】
（４）ステップＳ１４
第４流通プレート４７２上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレートと同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、第３流通プレート４７１の四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、第３流通プレート４７１を第４流通プレート４７２上に積層する（図１５（ｅ））。炭素棒９１と第３流通プレート４７１との接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
【０１２３】
（５）ステップＳ１５
第３流通プレート４７１上の所定の位置（例えば溝や穴を除く全面）に、流通プレートと同じセラミックス材料（例示：炭化ケイ素）を用いたスラリを接着剤として塗布する。そして、第４流通プレート４７２の四隅の穴に炭素棒９１を通しつつ、第４流通プレート４７２を第３流通プレート４７１上に積層する（図１５（ｆ））。炭素棒９１と第４流通プレート４７２との接合も、炭化ケイ素を含むセラミック系接着剤を用いる。
【０１２４】
（６）ステップＳ１６
所定の枚数の第４流通プレート４７２及び第３流通プレート４７１を積層したか否かを判定する。Ｙｅｓの場合、ステップＳ１７へ進む。Ｎｏの場合、ステップＳ１４に戻って、ステップＳ１４、Ｓ１５を繰り返す。ただし、必ずしもステップＳ１５まで行う必要はなく、ステップＳ１４で止めても良い。
【０１２５】
以下、ステップＳ１７及びＳ１８については、第１の実施の形態のステップＳ０６及びステップＳ０７と同じであるので、その説明を省略する。
【０１２６】
以上のようにして、分解器４７０が形成される。分解器４７０は所定の配管が施され、水素製造装置に用いられる。
【０１２７】
ここでは、炭素棒を用いているが、本発明がそれに限定されるものではない。例えば、炭化ケイ素の棒を用いることも可能である。また、ここでは、各部材の位置決めを、炭素棒を用いて行っているが、本発明がそれに限定されるものではない。例えば、外側に枠を設け、その枠にはめ込むように製造（最後に枠をはずすしても良い）することも可能である。また、塗布された接着剤の層（接着層）は、他のプレートを含んでいてもよい。
【０１２８】
ここでは、各部材として同一の材料のものを用いて製造しているが、本発明がそれに限定されるものではない。硫酸分解器としての使用に耐えうる耐食性、ガスシール性、機械的強度、化学的安定性を有している材料であって、互いの熱膨張係数の相違が所定の範囲内であるような材料であれば、互いに異なっていても良い。
【０１２９】
本発明により、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、第３流通プレート４７１の厚み、第２流通プレート４７２の流通路４７２ａと流通路４７２ｆとの間の厚みは薄いので、硫酸と加熱ガスとがより効率的に熱交換を行うことができる。加えて、熱交換を行う単位部材（第３流通プレート４７１と第４流通プレート４７２の一組）の体積あたりの数がより多くなる。すなわち、単位体積当たりの熱交換の断熱面積がより多くでき、より効率的な熱交換が可能となる。
【０１３０】
（第３の実施の形態）
本発明の熱交換器を適用した硫酸分解器及び水素製造装置の第３の実施の形態について説明する。図１７は、硫酸分解器としての分解器の概略構成図である。なお、前述した第１、２の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第１、２の実施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、その説明を省略する。
【０１３１】
本実施の形態における分解器２７０は、第１の実施の形態の本体部を直列に複数個連結した構成を有する。形状的には上方に複数段積み重ねている。ここでは、三つの本体部２７０Ａ〜２７０Ｃを有する。このように連結することで、分解器をコンパクトに形成することが出来、体積当たりのエネルギー効率を向上させることができる。
【０１３２】
具体的には、本体部２７０Ａの送出マニホールド２７４の送出口を本体部２７０Ｂの供給マニホールド２７３の受入口に連絡させる。本体部２７０Ｂの送出マニホールド２７４の送出口を本体部２７０Ｃの供給マニホールド２７３の受入口に連絡させる。更に、本体部２７０Ｃの第２流通プレート７２の連通溝７２ｃを本体部２７０Ｂの第２流通プレート７２の連通溝７２ｂに連絡させる。本体部２７０Ｂの第２流通プレート７２の流通溝７２ｃを本体部２７０Ａの第２流通プレート７２の流通溝７２ｂに連絡させる。
【０１３３】
さらに、直列に連結されて隣り合う本体部２７０Ｃの第２流通プレート７２と本体部２７０Ｂの第２流通プレート７２との間、及び、本体部２７０Ｂの第２流通プレート７２と本体部２７０Ａの第２流通プレート７２との間には、流通する加熱ガスの温度分布を均一にする混合空間部２７０ａがそれぞれ介在している。この混合空間２７０ａは、２枚の補助プレート２７６で外部から遮断されている。また、本体部２７０Ａ、２７０Ｂの送出マニホールド２７４の送出口周辺部分には、流通する硫酸の温度分布を均ーにする混合空間部２７４ａが形成されている。
【０１３４】
個々の本体部２７０Ａ、２７０Ｂ及び２７０Ｃは、第１の実施の形態における製造方法により製造することができる。これらの本体部を一体化する製造方法としては、まず、本体部２７０Ａ及び本体部２７０Ｂの所定の位置に、流通プレート部材と同じセラミックス材料を用いたスラリを接着剤として塗布された補助プレート２７６を取り付ける。次に、本体部２７０Ａの送出マニホールド２７４と本体部２７０Ｂの供給マニホールド２７３との接触面、本体部２７０Ａの供給マニホールド２７３と本体部２７０Ｂの送出マニホールド２７４との接触面、本体部２７０Ｂの送出マニホールド２７４と本体部２７０Ｃの供給マニホールド２７３との接触面、本体部２７０Ｂの供給マニホールド２７３と本体部２７０Ｃの送出マニホールド２７４との接触面、のそれぞれに、マニホールド部材と同じセラミックス材料を用いたスラリを接着剤として塗布し、それらを重ねて一体化する。その後、一体化された各本体部について、第１の実施の形態における製造方法のステップＳ０７のような熱処理を行う。それにより、分解器２７０を製造することができる。
なお、熱処理に関しては、個々の本体部の熱処理と、それらを一体化する熱処理とを一度に行っても良い。
【０１３５】
このような本実施の形態に係る上記分解器２７０においては、本体部２７０Ａの供給マニホールド２７３に濃縮された硫酸が供給きれると共に、本体部２７０Ｃの各第２流通プレート７２の連通溝７２ｂにヘリウムのような加熱ガスが供給される。そして、濃縮された硫酸が、第１の実施の形態の場合と同様にして本体部２７０Ａ、２７０Ｂ、２７０Ｃの順にその内部を流通する。一方、加熱ガスが、第１の実施の形態の場合と同様にして本体部２７０Ｃ、２７０Ｂ、２７０Ａの順にその内部を流通する。それにより、濃縮された硫酸が加熱ガスとの熱交換で加熱されて分解ガスとなり、本体部２７０Ｃの送出マニホールド２７４から当該ガスが次工程に送出される。また、加熱ガスが本体部２７０Ａから送出されて、加熱された後に本件部２７０Ｃに再び供給される。
【０１３６】
このとき、本体部２７０Ｃ、２７０Ｂの各第２流通プレート７２の連通溝７２ｃから送出した加熱ガスは、混合空間部２７０ａで一旦混合された後、本体部２７０Ｂ、２７０Ａの各第２流通プレート７２の連通溝７２ｂ内に流入するので、本体部２７０Ｃ、２７０Ｂ内で流通した各第２流通プレート７２ごとに温度ムラを生じたとしても、混合空間部２７０ａで混合されて温度分布を均一にされてから次の本体部２７０Ｂ、２７０Ａに供給される。
【０１３７】
また、本体部２７０Ｂ、２７０Ｃの供給マニホールド２７３に流入する硫酸が混合空間部２７４ａで一旦混合されるため、当該硫酸は、本件部２７０Ａ、２７０Ｂで流通した各第１流通プレート７１ごとに温度ムラを生じたとしても、上記混合空間部２７４ａで混合されてから次の本体部２７０Ｂ、２７０Ｃに供給される。
【０１３８】
第１の実施の形態では、単一の本体部７０を揃えた分解器７０を用いるようにした。しかし、本実施の形態では、複数の本体部２７０Ａ〜２７０Ｃを直列に連結している。すなわち、複数に分割して本体部２７０Ａ〜２７０Ｃを構成し、これら本体部２７０Ａ〜２７０Ｃを分岐して流通する硫酸や加熱ガスを当該本体部２７０Ａ〜２７０Ｃの間の混合空間部２７０ａ、２７４ａで一旦集合させて混合することにより硫酸や加熱ガスの温度ムラを極力少なくするようにした。
【０１３９】
このため、上記分解器２７０においては、各本体部２７０Ａ〜２７０Ｃ内に生じる温度差を非常に小さく抑えることができ、各本体部２７０Ａ〜２７０Ｃにそれぞれ生じる熱歪みを極力抑えることができる。
【０１４０】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるとともに、分解器２７０に生じる熱応力を極力抑えることができ、分解器２７０の長寿命化を図ることができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、本体部２７０Ａ、２７０Ｂの送出マニホールド２７４の送出口周辺部分に混合空間部２７４ａを形成した。しかし、これに代えて、本件部２７０Ｂ、２７０Ｃの供給マニホールド２７３の受入口周辺部分に混合空間部を形成することも可能である。さらに、送出マニホールド２７４及び供給マニホールド２７３の両方に混合空間部を形成することも可能である。
【０１４２】
また、本実施の形態では、３つの本体部２７０Ａ〜２７０Ｃを連結するようにしたが、種々の条件に応じて、２つの本体部を連結したり、４つ以上の本体部を連結するようにすることも可態である。
【０１４３】
ただし、第２の実施の形態の本体部を直列に複数個連結して、図１７のように構成することも可能である。その場合、第２及び第３の実施の形態の効果を得ることができる。
【０１４４】
（第４の実施の形態）
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第４の実施の形態を図１８、１９に基づいて説明する。図１８は、硫酸分解器としての分解器７０を示す斜視図である。図１９は、第１流通プレート及び第２流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。図１９（ａ）は第１流通プレート、図１９（ｂ）は第２流通プレートを示す。
なお、第１、２の実施の形態の場合と同様な部分については、第１、２、３の実施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、第１、２、３の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【０１４５】
分解器３７０について、詳細に説明する。図１８を参照して、分解器３７０は、本体部３７０Ａを備える。本体部３７０Ａは、第２流通プレート３７２を用いている点で第１、２、３の実施の形態と異なる。
【０１４６】
図１９（ｂ）を参照して、第２流通プレート３７２は、蛇行型の溝状を成す流通路３７２ａが、一方の面に形成されている。流通路３７２ａの一方の端部は連通溝３７２ｂの一方の端に接続され、他方の端部は連通溝７２ｃの一方の端に接続されている。連通溝７２ｃの他方の端は、第２流通プレート７２の一つの辺縁に達している。連通溝３７２ｂの他方の端は、連通溝７２ｃを形成された辺と交差する辺縁に達している。第２流通プレート３７２は、更に、一方の面から他方の面へ貫通する連絡穴７２ｄ及び７２ｅがそれぞれ複数設けられている。連絡穴７２ｄは一方の辺の側に、連絡穴７２ｅは対向する他方の辺の側にそれぞれ並んで配置されている。第２流通プレート３７２は、耐食性の高い材料で形成されている。そのような材料は、炭化ケイ素やシリコン−炭化ケイ素のようなセラミックス材料に例示される。
【０１４７】
この場合、本体部３７０Ａは、第２流通プレートの種類が異なるほかは、第１の実施の形態と同様の方法で製造することができる。
【０１４８】
このような本実施の形態に係る分解器３７０においては、第１、２、３の実施の形態と同様に、本体部３７０Ａの供給マニホールド７３に濃縮された硫酸が供給される。それと共に、本体部３７０Ａの各第２流通プレート３７２の連通溝３７２ｂに加熱ガスが供給される。それにより、濃縮された硫酸が加熱ガスとの熱交換で加熱されてガス化する。
【０１４９】
このとき、図１９に示すように、第１流通プレート７１の流通路７１ａを流通する硫酸の液面が、第２流通プレート３７２の流通路３７２ａと連結穴７２ｅとの間に位置するように設定される。すなわち、第２流通プレート３７２の流通路３７２ａが、第１流通プレート７１の流通路７１ａの硫酸分解ガスの流通する部分と重ならないように設定されている。したがって、加熱ガスの熱のほとんどは、硫酸の加熱のみに用いられることになり、硫酸の分解効率が向上する。加えて、加熱により生成した分解ガスが第２流通プレート３７２の他方の面と接触することにより生じる熱衝撃を大幅に緩和することができる。
【０１５０】
なお、本実施の形態の本体部３７０を第３の実施の形態のように直列に連結して用いることも可能である。
【０１５１】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができると共に、硫酸の分解効率の向上や、分解器３７０の本体部３７０Ａの第２流通プレート３７２に加わる熱衝撃の低減を図ることができる。それにより、分解器３７０の本体部３７０Ａの長寿命化を図ることができる。
【０１５２】
なお、第２の実施の形態の第３流通プレートの一方の面を図１９（ａ）のように、他方の面を図１９（ｂ）のようにすることも可能である。その場合、第２及び第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】図１は、その方法を用いた従来の水素製造装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、従来の分解器を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の水素製造装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、硫酸分解器としての分解器を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第１流通プレート及び第２流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ供給マニホールド部材の構成の詳細を示す正面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ送出マニホールド部材の構成の詳細を示す正面図である。
【図８】図８は、分解器の製造方法のフローを示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、分解器の製造過程を示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は、分解器の製造過程を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、硫酸分解器としての分解器を示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、第４流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。
【図１３】図１３は、第３流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。
【図１４】図１４は、分解器４７０の製造方法のフローを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｆ）は、分解器の製造過程を示す斜視図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は、分解器の製造過程を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、硫酸分解器としての分解器の概略構成図である。
【図１８】図１８は、硫酸分解器としての分解器を示す斜視図である。
【図１９】図１９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第１流通プレート及び第２流通プレートの構成の詳細を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、１１０    反応器
２０、１２０    分離器
３０、１３０    濃縮器
４０、１４０    分解器
５０、１５０    冷却分離器
６０、１６０    濃縮器
７０、１７０、２７０、３７０    分解器
８０、１８０    冷却分離器
７０Ａ、２７０Ａ、２７０Ｂ、２７０Ｃ、３７０Ａ    本体部
７１    第１流通プレート
７２、３７２    第２流通プレート
７３、２７３    供給マニホールド
７４、２７４    送出マニホールド
９１    炭素棒
１７１    本体
７１ａ、７２ａ、１７１ａ、１７１ｂ、３７２ａ、４７２ａ、４７２ｆ    流通路
７１ｂ、７１ｃ、７２ｄ、７２ｅ、８４、８５ａ、８５ｂ、４７１ａ、４７１ｂ、４７２ｄ、４７２ｅ    連絡穴
７２ｂ、７２ｃ、８２、８６、３７２ｂ、４７２ｂ、４７２ｃ    連通溝
７３ａ、７３ｂ    供給マニホールド部材
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ    送出マニホールド部材
８７ａ、８７ｂ    貫通穴
２７０ａ    混合空間部
２７４ａ    混合空間部
２７６    補助プレート
４７１    第３流通プレート
４７２    第４流通プレート
【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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