(57)【要約】【課題】熱応力による熱交換器本体の変形や破損を防止すると共に、熱交換器本体とケースとの間を流れるバイパス流を極力抑える。【解決手段】流体を流すチューブとフィンとを交互に積層した熱交換器本体１１を備え、この熱交換器本体１１をケース１２内に収容する積層型熱交換器１０において、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面とのスペースＳ１、Ｓ２を十分に開けて熱交換器本体１１をケース１２内に配置し、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面との間にワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介在した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すチューブ（１５）とフィン（１６）とを交互に積層した熱交換器本体（１１）を備え、この熱交換器本体（１１）をケース（１２）内に収容した積層型熱交換器（１０）であって、
前記熱交換器本体（１１）の外周と前記ケース（１２）の内面との間に隙間（Ｓ１、Ｓ２）を介して前記熱交換器本体（１１）が前記ケース（１２）内に配置され、前記熱交換器本体（１１）の外周と前記ケース（１２）の内面との間にワイヤーメッシュ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）が介在されていることを特徴とする積層型熱交換器（１０）。
【請求項２】
請求項１記載の積層型熱交換器（１０）であって、
前記ワイヤーメッシュ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）は、前記熱交換器本体（１１）にろう付けで固定されていることを特徴とする積層型熱交換器（１０）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の積層型熱交換器（１０）であって、
前記ワイヤーメッシュ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）は、前記ケース（１２）内を流れる流体（Ａ）の流れ方向に対し少なくとも前記熱交換器本体（１１）の外周の入口部と中央部と出口部に分割配置したことを特徴とする積層型熱交換器（１０）。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された積層型熱交換器であって、
前記ワイヤーメッシュ（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）は、前記熱交換器本体（１１）と同じ材質であることを特徴とする積層型熱交換器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池等で用いられる積層型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の積層型熱交換器１としては、図４に示すように、流体Ｂを流す熱交換器本体２と、この熱交換器本体２が収容され、他の流体Ａを流すケース３と、このケース３に接続され、流体Ａの流入・流出を行う入口ダクト４及び出口ダクト５とを備えたものがある。熱交換器本体２は、図５に示すように、流体Ｂを流すチューブ６とこのチューブ６での熱交換を促進するフィン７とが交互に積層されている。
【０００３】
このような積層型熱交換器１において、チューブ６内を流れる流体Ｂによってチューブ６やフィン７が加熱又は冷却され、この加熱又は冷却されたチューブ６やフィン７の近傍を流体Ａが流れ、その際にチューブ６やフィン７を逆に冷却又は加熱して流体Ｂを冷却又は加熱し、このような熱交換の繰り返しにより流体Ａと流体Ｂとの間で熱交換を行うものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２４３３９２号公報、第１頁、第１図
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示すように、熱交換器本体２の外周とケース３の内面とのスペースＳ１、Ｓ２を殆ど開けることなく熱交換器本体２をケース３内に配置すると、熱交換器本体２及びケース３の熱膨張差や熱収縮差によって熱交換器本体２とケース３との間に応力が発生し、熱交換器本体２の変形や破損が生じるという問題がある。その反面、ケース３内を流れる流体Ａの内で、熱交換器本体２とケース３とのスペースＳ１、Ｓ２を流れるバイパス流が抑えられ、熱交換効率の低下を防止できる。
【０００６】
一方、熱交換器本体２をケース３内に余裕を持って、つまり、十分なスペースＳ１、Ｓ２を開けて配置すると、上述した熱応力の発生を回避できるが、その反面、上述したバイパス流が増加し、熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、熱応力による熱交換器本体の変形や破損を防止すると共に、熱交換器本体とケースとの間を流れるバイパス流を極力抑えることができる積層型熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、流体を流すチューブとフィンとを交互に積層した熱交換器本体を備え、この熱交換器本体をケース内に収容した積層型熱交換器であって、前記熱交換器本体の外周と前記ケースの内面との間に隙間を介して前記熱交換器本体が前記ケース内に配置され、前記熱交換器本体の外周と前記ケースの内面との間にワイヤーメッシュが介在されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の積層型熱交換器であって、前記ワイヤーメッシュは、前記熱交換器本体にろう付けで固定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の積層型熱交換器であって、前記ワイヤーメッシュは、前記ケース内を流れる流体の流れ方向に対し少なくとも前記熱交換器本体の外周の入口部と中央部と出口部に分割配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された積層型熱交換器であって、前記ワイヤーメッシュは、前記熱交換器本体と同じ材質であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ワイヤーメッシュは弾性体であり、ワイヤーメッシュによって熱交換器本体とケース間に発生する熱応力が緩和されるため、熱応力による熱交換器本体の変形や破損を防止できる。また、熱交換器本体の外周とケースの内面との間の隙間はワイヤーメッシュによって大きな流通抵抗を有する経路となるため、熱交換器本体とケースとの間を流れるバイパス流を極力抑えることができる。さらに、ワイヤーメッシュは金属細線であり、熱伝導性が良いため、バイパス流との間で熱交換を期待でき、熱交換効率の向上に寄与する。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、熱交換器本体のチューブとフィン等をろう付けする際にワイヤーメッシュも同時にろう付けできるため、ワイヤーメッシュの固定作業が容易にできる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１及び請求項２の発明の効果に加え、熱交換器本体の外周とケースの内面との間の隙間では少なくとも３箇所で流通抵抗が大きくなるため、確実にバイパス流を抑えることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、ワイヤーメッシュの耐熱限界温度を熱交換器本体と同じにできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図３は本発明の一実施形態を示し、図１は積層型熱交換器の斜視図、図２は積層型熱交換器の断面図、図３はワイヤーメッシュを固定した熱交換器本体の斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、積層型熱交換器１０は、流体Ｂを流す熱交換器本体１１と、この熱交換器本体１１が収容され、他の流体Ａを流すケース１２と、このケース１２に接続され、流体Ａの流入・流出を行う入口ダクト１３及び出口ダクト１４とを備えている。
【００１９】
熱交換器本体１１は、流体Ｂを流すチューブ１５と、チューブ１５にろう付けで接続されたフィン１６とが交互に積層されている。チューブ１５及びフィン１６は、熱伝導性の良いステンレス鋼によって作成されている。
【００２０】
熱交換器本体１１は、その外周とケース１２の内面との間の隙間であるスペースＳ１、Ｓ２を十分に開けてケース１２内に配置されており、熱交換器本体１１とケース１２の内面との間にはワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが介在されている。ここで、熱交換器本体１１とケース１２との間を十分に開けたスペースＳ１、Ｓ２とは、熱交換時の加熱又は冷却によって熱交換器本体１１やケース１２が熱膨張や熱収縮しても過剰な熱応力が発生しないような寸法である。ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面との間に隙間なく充填されている。
【００２１】
ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図１及び図３に示すように、ケース１２内を流れる流体Ａの流れ方向に対し熱交換器本体１１の外周の入口部と中央部と出口部に分割配置されている。ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、例えば直径０．２〜０．３ｍｍのステンレス細線を編むことにより形成されている。
【００２２】
このような構成において、チューブ１５内を流れる流体Ｂによってチューブ１５やフィン１６が加熱又は冷却され、この加熱又は冷却されたチューブ１５やフィン１６の近傍を流体Ａが流れ、その際にチューブ１５やフィン１６を逆に冷却又は加熱して流体Ｂを冷却又は加熱し、このような熱交換の繰り返しにより流体Ａと流体Ｂとの間で熱交換が行われる。
【００２３】
ここで、このような熱交換時の加熱又は冷却によって熱交換器本体１１やケース１２が熱膨張や熱収縮するが、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面との間のスペースＳ１、Ｓ２が十分に開けてあり、且つ、熱交換器本体１１とケース１２との間はワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介して熱応力が作用することになる。そして、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは弾性体であり、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃによって熱交換器本体１１とケース１２間に発生する熱応力が緩和されるため、熱応力による熱交換器本体１１の変形や破損を防止できる。
【００２４】
また、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面との間のスペースＳ１、Ｓ２は、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃによって大きな流通抵抗を有する経路となるため、熱交換器本体１１とケース１２との間を流れるバイパス流を極力抑えることができる。更に、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、金属細線であり、熱伝導性が良いため、バイパス流との間で熱交換を期待でき、熱交換効率の向上に寄与する。
【００２５】
この実施形態では、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱交換器本体１１にろう付けで固定したので、熱交換器本体１１のチューブ１５とフィン１６等をろう付けする際にワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃも同時にろう付けできるため、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの固定作業が容易にできる。又、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが熱交換器本体１１に固定されているため、熱交換器本体１１とワイヤーメッシュとのケース１２への組み付け作業が容易である。なお、ケース１２への組み付け前にワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを単に熱交換器本体１１に巻き付け、これをケース１２内に取り付けるようにしても良い。
【００２６】
この実施形態では、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、ケース１２内を流れる流体Ａの流れ方向に対し熱交換器本体１１の外周の入口部と中央部と出口部に分割配置したので、熱交換器本体１１の外周とケース１２の内面との間のスペースＳ１、Ｓ２では３箇所で流通抵抗が大きくなるため、確実にバイパス流を抑えることができる。尚、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを４箇所以上に分割配置しても良く、又、熱交換器の外周のほぼ全域に配置しても良いことはもちろんである。
【００２７】
この実施形態では、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱交換器本体１１と同じ材質のステンレス鋼であるので、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの耐熱限界温度を熱交換器本体１１と同じにできる。尚、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの材質は、ステンレス鋼以外のものであってもよいが、熱交換性が良くものが好ましい。
【００２８】
なお、熱交換器本体１１に触媒を付着させる積層型熱交換器１０にあっては、ワイヤーメッシュ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにも触媒を付着させることによって未浄化流体の流出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、積層型熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、積層型熱交換器の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、ワイヤーメッシュを固定した熱交換器本体の斜視図である。
【図４】従来例を示し、積層型熱交換器の斜視図である。
【図５】従来例を示し、熱交換器本体の斜視図である。
【図６】従来例を示し、積層型熱交換器の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０　熱交換器
１１　熱交換器本体
１２　ケース
１５　チューブ
１６　フィン
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ　ワイヤーメッシュ
【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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