(57)【要約】【課題】解凍性能に優れ、且つ、生産性が良い燃料電池発電システムの純水タンク及びその製造方法を提供する。【解決手段】内部に純水貯水部Ａが形成されたタンク外壁部材１１と、タンク外壁部材１１の内部に複数の伝熱チューブ１２が互いに間隔を開けて並設され、且つ、両端に配置された伝熱チューブ１２が側面壁１１ｂに密着状態で配置され、純水貯水部Ａ内に複数の加熱冷媒通路Ｂを形成する伝熱チューブ群１３と、複数の伝熱チューブ１２の両側の端部がそれぞれ挿入される一対のヘッダ座板１４と、この各ヘッダ座板１４の外面に配置され、ヘッダ座板１４との間で加熱冷媒の流通出入口室を形成する一対のヘッダタンク部材１５と、各ヘッダタンク部材１５に接続される一対のヘッダパイプ１６とを備えた。上記各部材間は、ろう付けによって接合された。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面壁（１１ａ）と一対の対向する側面壁（１１ｂ）を有し、内部に純水貯水部（Ａ）が形成されたタンク外壁部材（１１）と、このタンク外壁部材（１１）の内部に、加熱冷媒通路（Ｂ）を内部に有する複数の伝熱チューブ（１２）が互いに間隔を開けて並設され、前記純水貯水部（Ａ）内に複数の加熱冷媒通路（Ｂ）を形成する伝熱チューブ群（１３）と、複数の前記伝熱チューブ（１２）の両側の端部がそれぞれ挿入され、複数の伝熱チューブ（１２）の前記加熱冷媒通路（Ｂ）を外面側に開口する一対の前記ヘッダ座板（１４）と、この前記各ヘッダ座板（１４）の外面に配置され、前記ヘッダ座板（１４）との間で加熱冷媒の流通出入口室を形成する一対のヘッダタンク部材（１５）と、この各ヘッダタンク部材（１５）に接続される一対のヘッダパイプ（１６）とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）であって、
前記タンク外壁部材（１１）、複数の前記伝熱チューブ（１２）、一対の前記ヘッダ座板（１４）、一対のヘッダタンク部材（１５）及び一対の前記ヘッダパイプ（１６）は、ろう付けによって接合されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）。
【請求項３】
底面壁（１１ａ）と一対の対向する側面壁（１１ｂ）を有し、内部に純水貯水部（Ａ）が形成されたタンク外壁部材（１１）と、このタンク外壁部材（１１）の内部に、加熱冷媒通路（Ｂ）を内部に有する複数の伝熱チューブ（１２）が互いに間隔を開けて並設され、前記純水貯水部（Ａ）内に複数の加熱冷媒通路（Ｂ）を形成する伝熱チューブ群（１３）と、複数の前記伝熱チューブ（１２）の両側の端部がそれぞれ挿入され、複数の伝熱チューブ（１２）の前記加熱冷媒通路（Ｂ）を外面側に開口する一対の前記ヘッダ座板（１４）と、この前記各ヘッダ座板（１４）の外面に配置され、前記ヘッダ座板（１４）との間で加熱冷媒の流通出入口室を形成する一対のヘッダタンク部材（１５）と、この各ヘッダタンク部材（１５）に接続される一対のヘッダパイプ（１６）とを備え、
複数の前記伝熱チューブ（１２）と一対の前記ヘッダ座板（１４）とは、一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記タンク外壁部材（１１）、一対の前記ヘッダタンク部材（１５）及び一対の前記ヘッダパイプ（１６）は、複数の前記伝熱チューブ（１２）と一対の前記ヘッダ座板（１４）のろう付けの際に、共に一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記伝熱チューブ群（１３）の両端に配置された前記伝熱チューブ（１２）は、前記側面壁（１１ｂ）に密着されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項６】
請求項３〜請求項５記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記タンク外壁部材（１１）の内部には、複数の並設された伝熱チューブ（１２）の他に、前記底面部（１１ｂ）に密着される底面密着用伝熱チューブ（１２Ｂ）を設けたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記底面密着用伝熱チューブ（１２Ｂ）は、複数の並設された伝熱チューブ（１２）と同一方向に配置されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
底面密着用伝熱チューブ（１２Ｂ）と一対のヘッダ座板（１４）とは、複数の前記伝熱チューブ（１２）と一対の前記ヘッダ座板（１４）のろう付けの際に、共に一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記タンク外壁部材（１１）、一対の前記ヘッダタンク部材（１５）及び一対の前記ヘッダパイプ（１６）は、複数の前記伝熱チューブ（１２）及び底面密着用伝熱チューブ（１２Ｂ）と一対の前記ヘッダ座板（１４）のろう付けの際に、共に一体に組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項１０】
請求項３〜請求項９記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記伝熱チューブ（１２Ｃ）は、一対のチューブ片（１２ａ）が接合されることによって形成され、前記各チューブ片（１２ａ）には内部の加熱冷媒通路（Ｂ）に突出する凸部（２０）が設けられ、凸部（２０）同士がろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項１１】
請求項３〜請求項１０記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記伝熱チューブ（１２Ｅ）の加熱冷媒通路（Ｂ）内には、インナーフィン（２２）が設けられ、このインナーフィン（２２）と各チューブ片（１２ａ）の内面とはろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【請求項１２】
請求項３〜請求項１１記載の燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法であって、
前記純水貯水部（Ａ）と前記加熱冷媒通路（Ｂ）及び前記加熱冷媒出入口室との少なくとも一方の内面は、壁面側の材質のイオンが溶け出ないように表面処理が施されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンク（１０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電システムの純水タンク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池発電システムでは、燃料電池スタックに供給される燃料ガス及び酸化剤ガスを加湿するために純水が必要不可欠となるが、寒冷地等で車両を長時間停車した状態では純水タンク内の純水が凍結する。
【０００３】
従って、燃料電池発電システムの始動性を改善するためには、純水タンク内の純水の解凍促進が要求される。そのため、従来では純水タンクとして容量の大きい主タンクとこの主タンクより容量の小さい予備タンクとを備え、主タンクを加熱された冷却水によって、補助タンクをヒータによって暖めることによって純水を解凍する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ヒータを使用する純水タンクの解凍手段は、電線を引き回す必要があると共にヒータの箇所で漏電等の電気事故が発生しないような構造にする必要があるのに対し、冷却水を使用する解凍手段はこのような配慮が必要ない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４９９７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例の冷却水を使用する解凍手段は、主タンクを冷却水の配管の近傍に単に配置しているに過ぎないので、解凍性能が低く、純水を迅速に解凍することができないという問題があった。
【０００７】
ここで、解凍性能を向上したものとするには、冷却水通路と純水貯水部との接触表面積を大きく取り、且つ、純水貯水部の外周に冷却水通路を配置して外部からの冷気によって純水貯水部の純水が再凍結しない構造とすることが考えられるが、その具体的構造が未だ提案されていない。
【０００８】
又、純水タンクの構成は、解凍性能に優れていると同時に生産性にも優れていることが望まれる。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、解凍性能に優れた燃料電池発電システムの純水タンク及びその製造方法を提供することを目的とする。又、本発明は、解凍性能に優れ、且つ、生産性が良い燃料電池発電システムの純水タンク及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、底面壁と一対の対向する側面壁を有し、内部に純水貯水部が形成されたタンク外壁部材と、このタンク外壁部材の内部に、加熱冷媒通路を内部に有する複数の伝熱チューブが互いに間隔を開けて並設され、前記純水貯水部内に複数の加熱冷媒通路を形成する伝熱チューブ群と、この伝熱チューブ群の両側の端部がそれぞれ挿入され、複数の前記伝熱チューブの前記加熱冷媒通路を外面側に開口する一対のヘッダ座板と、この前記各ヘッダ座板の外面に配置され、前記ヘッダ座板との間で加熱冷媒の流通出入口室を形成する一対のヘッダタンク部材と、この各ヘッダタンク部材に接続される一対のヘッダパイプとを備えたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電池発電システムの純水タンクであって、前記タンク外壁部材、複数の前記伝熱チューブ、一対の前記ヘッダ座板、一対のヘッダタンク部材及び一対の前記ヘッダパイプは、ろう付けによって接合されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクである。
【００１２】
請求項３の発明は、底面壁と一対の対向する側面壁を有し、内部に純水貯水部が形成されたタンク外壁部材と、このタンク外壁部材の内部に、加熱冷媒通路を内部に有する複数の伝熱チューブが互いに間隔を開けて並設され、前記純水貯水部内に複数の加熱冷媒通路を形成する伝熱チューブ群と、この伝熱チューブ群の両側の端部がそれぞれ挿入され、複数の前記伝熱チューブの前記加熱冷媒通路を外面側に開口する一対の前記ヘッダ座板と、この前記各ヘッダ座板の外面に配置され、前記ヘッダ座板との間で加熱冷媒の流通出入口室を形成する一対のヘッダタンク部材と、この各ヘッダタンク部材に接続される一対のヘッダパイプとを備え、複数の前記伝熱チューブと一対の前記ヘッダ座板とは、一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記タンク外壁部材、一対の前記ヘッダタンク部材及び一対の前記ヘッダパイプは、複数の前記伝熱チューブと一対の前記ヘッダ座板のろう付けの際に、共に一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４記載の燃料電池発電システムの純水タンクであって、前記伝熱チューブ群の両端に配置された前記伝熱チューブは、前記側面壁に密着されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクである。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項３〜請求項５記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記タンク外壁部材の内部には、複数の並設された伝熱チューブの他に、前記底面部に密着された底面密着用伝熱チューブを設けたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記底面密着用伝熱チューブは、複数の並設された伝熱チューブと同一方向に配置されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、底面密着用伝熱チューブと一対のヘッダ座板とは、複数の前記伝熱チューブと一対の前記ヘッダ座板のろう付けの際に、共に一体にて組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項８記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記タンク外壁部材、一対の前記ヘッダタンク部材及び一対の前記ヘッダパイプは、複数の前記伝熱チューブ及び前記底面密着用伝熱チューブと一対の前記ヘッダ座板のろう付けの際に、共に一体に組み付け、且つ、ろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項３〜請求項９記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記伝熱チューブは、一対のチューブ片が接合されることによって形成され、前記各チューブ片には内部の加熱冷媒通路に突出する凸部が設けられ、凸部同士がろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項３〜請求項１０記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記伝熱チューブの加熱冷媒通路内には、インナーフィンが設けられ、このインナーフィンと各チューブ片の内面とはろう付けされたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項３〜請求項１１記載の燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法であって、前記純水貯水部と前記加熱冷媒通路及び前記加熱冷媒出入口室との少なくとも一方の内面は、壁面側の材質のイオンが溶け出ないように表面処理が施されたことを特徴とする燃料電池発電システムの純水タンクの製造方法である。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、複数の伝熱チューブの外周表面積が全て純水貯水部と加熱冷媒通路との接触表面積となり、且つ、純水貯水部の側面の２面に加熱冷媒の流通出入口室が形成されるため、解凍性能に優れている。又、加熱冷媒通路は構造物として強固な伝熱チューブによって形成されるため、耐圧性能に優れた構造になる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、構成部品の部材間の組み付けとろう付け作業を容易にまとめることができ、生産性が良い。つまり、解凍性能に優れ、且つ、生産性が良い純水タンクを提供できる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、複数の伝熱チューブの外周表面積が全て純水貯水部と加熱冷媒通路との接触表面積となり、且つ、純水貯水部の側面の全周に加熱冷媒通路及びその流通出入口室が形成されるため、解凍性能に優れている。又、複数の伝熱チューブと一対のヘッダ座板とが一度のろう付け作業で組み付けされるため、生産性が良い。
【００２５】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明の効果に加え、タンク外壁部材と複数の伝熱チューブと一対のヘッダ座板と一対のヘッダタンク部材と一対のヘッダパイプとが一度のろう付け作業で組み付けされるため、更に生産性が良い。
【００２６】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４の発明の効果に加え、純水貯水部の側面の全周に亘って加熱冷媒通路とその流通出入口室が形成されるため、解凍性能を飛躍的に向上させることができる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、請求項１〜請求項５の発明の効果に加え、純水貯水部の底面側にも加熱冷媒通路が形成されるため、解凍性能がより向上する。
【００２８】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明の効果に加え、一対のヘッダ座板に伝熱チューブと共に底面密着用伝熱チューブも接合できるため、チューブの組み付け作業が容易である。
【００２９】
請求項８の発明によれば、請求項６又は請求項７の発明の効果に加え、複数の並設される伝熱チューブと共に底面密着用伝熱チューブも一対のヘッダ座板に同時にろう付け作業で組み付けされるため、底面密着用伝熱チューブを有する場合にあって生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明の効果に加え、タンク外壁部材と底面側のものをも含めた複数の伝熱チューブと一対のヘッダ座板と一対のヘッダタンク部材と一対のヘッダパイプとが一度のろう付け作業で組み付けされるため、底面密着用伝熱チューブを有する場合にあって更に生産性の向上を図ることができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、請求項１〜請求項９の発明の効果に加え、伝熱チューブの強度アップになり、加熱冷媒通路の耐圧性を向上させることができる。伝熱チューブの外周表面積が拡大し、解凍性能を向上させることができる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、請求項１〜請求項１０の発明の効果に加え、伝熱チューブの強度アップになり、加熱冷媒通路の耐圧性を向上させることができる。伝熱チューブの熱伝導性が良くなり、解凍性能を向上させることができる。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、請求項１〜請求項１１の発明の効果に加え、純水や加熱冷媒中にイオンが溶け出て燃料電池、配管等に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００３４】
【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。
【００３５】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示し、図１は本発明の純水タンク１０を備えた燃料電池発電システムの概略構成図、図２は純水タンク１０の分解斜視図、図３は純水タンク１０の組立途中過程の斜視図、図４は純水タンク１０の断面図である。
【００３６】
図１において、燃料電池スタック１１０は、燃料ガスとして圧縮水素タンク１２０より純水素が導入される燃料極１１１と、酸化剤ガスとして外部から取り入れた空気が導入される空気極１１２とを備え、これら燃料極１１１に導入された純水素と空気極１１２に導入された空気中の酸素とを、図外の電解質膜を介して反応させることにより発電させる。
【００３７】
燃料電池スタック１１０に供給される前記水素および空気は、発電作用の活性化および電解質膜の劣化防止のため加湿器１３０で加湿され、この加湿器１３０に純水タンク１０に貯留された純水が、純水導出パイプ１３２と純水汲み上げポンプ１３１とにより供給される。
【００３８】
氷点下の外気温条件下で、燃料電池発電システムを停止して長時間停車すると、燃料電池スタック１１０等のコンポーネントにて破裂を招くおそれがあるため、その対策として運転終了時に純水経路内の純水を抜き取っておくことが必要で、その抜き取った純水は前記純水タンク１０に貯留される。
【００３９】
また、前記燃料電池スタック１１０では、発電時に発熱するため、この燃料電池スタック１１０にラジエータ１１４から冷却液ポンプ１４１により冷却液を循環させ、燃料電池スタック１１０を冷却するようにしている。
【００４０】
このラジエータ１４０と燃料電池スタック１１０とを循環する冷却液として不凍液が用いられている。
【００４１】
また、冷却液経路１４２にはラジエータ１４０をバイパスするバイパス通路１４３を設け、３方弁１４４により燃料電池発電システムの始動時にのみラジエータ１４０をバイパスさせるようにしている。
【００４２】
更に、バイパス通路１４３に不凍液を加熱するための電熱または水素燃料熱を利用したヒータ１４５を設置することで、燃料電池スタック１１０の暖機促進を図れるようにしている。
【００４３】
尚、図１中、細い実線αは空気の流通経路、一点鎖線βは水素の流通経路、破線γは不凍液の流通経路、太い実線δは加湿用の純水の流通経路を示す。
【００４４】
図２〜図４に示すように、純水タンク１０は、底面壁１１ａと一対の対向する側面壁１１ｂとを有し、内部に純水貯水部Ａが形成されたタンク外壁部材１１と、このタンク外壁部材１１の内部に、複数の伝熱チューブ１２が互いに間隔を開けて並設され、純水貯水部Ａ内に複数の加熱冷媒通路Ｂを形成する伝熱チューブ群１３と、複数の伝熱チューブ１２の両側の端部がそれぞれ挿入され、各伝熱チューブ１２の加熱冷媒通路Ｂを外面側に開口する一対のヘッダ座板１４と、この各ヘッダ座板１４の外面に配置され、コ字状のメインプレート部材１５ａ及び２つのパッチ部材１５ｂから成る一対のヘッダタンク部材１５と、この各ヘッダタンク部材１５と、各ヘッダタンク部材１５に接続されるヘッダパイプ１６と、タンク外壁部材１１と一対のヘッダ座板１４とに囲まれた上面に配置され、純水注水部Ａの上面を覆う上蓋部材１７と、この上蓋部材１７に接続された２つの純水用パイプ１８ａ，１８ｂとを備えている。
【００４５】
そして、タンク外壁部材１１の底面壁１１ａ、タンク外壁部材１１の左右の側面壁１１ｂ、複数の伝熱チューブ１２、一対のヘッダ座板１４、一対のヘッダタンク部材１５のプレート部材１５ａ、一対のヘッダタンク部材１５のパッチ部材１５ｂ及び一対のヘッダパイプ１７の間は、互いの部材の接触面をろう付けによって接合されている。このろう付けに際しては、各部材を点溶接やかしめ等で仮組み付けした後に、熱処理を施す。又、タンク外壁部材１１及び一対のヘッダ座板１４と上蓋部材１７との間は、互いの部材の接触面を溶接によって接合されている。
【００４６】
タンク外壁部材１１は、上述したように、底面壁１１ａと、この両端より立設された一対の側面壁１１ｂと共に、他の一対の側面が一対のヘッダ座板１４によって構成され、これらの部材に囲まれて内部に純水貯水部Ａが形成されている。つまり、一対のヘッダ座板１４は、純水貯水部Ａの側壁としての機能と伝熱チューブ１２のヘッダとしての機構を兼用する。
【００４７】
伝熱チューブ１２は、一対のチューブ片１２ａの外縁部がろう付けによって接合され、一対のチューブ片１２ｂの内部に加熱冷媒通路Ｂが形成されている。伝熱チューブ１２は、偏平形状を有し、水平方向が幅狭で、上下方向が幅広の状態で配置されている。そして、伝熱チューブ群１３の両端に配置された伝熱チューブ１２は、その幅広面が側面壁１１ｂに密着状態で配置されている。
【００４８】
各ヘッダ座板１４は、並設された複数の伝熱チューブ１２の側断面形状とほぼ同形の複数の開口部１４ａを有し、この複数の開口部１４ａに各伝熱チューブ１２の端部がそれぞれ挿入されている。
【００４９】
各ヘッダタンク部材１５は、上述したようにメインプレート部材１５ａとこの両端にろう付けで接合されるパッチ部材１５ｂとから構成され、各ヘッダ座板１４との間で加熱冷媒の流通出入口室（図示せず）を形成している。各ヘッダタンク部材１５には流通出入口（図示せず）に開口する孔１５ｃが形成されており、この各孔１５ｃに一対のヘッダパイプ１６がそれぞれ接続されている。尚、ヘッダタンク部材１５は、メインプレート部１５ａと両端のパッチ部材１５ｂが一体部材として構成されても良い。
【００５０】
一対のヘッダパイプ１６は、一方が冷媒流入用であり、他方が冷媒流出用である。
【００５１】
上蓋部材１７は、２つの孔１７ａが開口された方形プレート部１７ｂと、この方形プレート部１７ｂの端部の全周囲に立設された折り端部１７ｃとから構成されている。各孔１７ａに純水用パイプ１８ａ，１８ｂが接続されている。
【００５２】
一方の純水用パイプ１８ａは、一方が純水吸い出し用であり、他方の純水用パイプ１８ｂは、純水戻り用である。純水吸い出し用パイプ１８ａが前記した純水導出パイプ１３２に接続される。
【００５３】
また、純水タンク１０を構成する各部材は、ステンレス鋼材やアルミ材等にて形成される。ステンレス鋼材を使用した場合には、純水タンク１０の材質中からイオンが溶け出ないので、純水中や加熱冷媒中の溶けたイオンが燃料電池、配管などに悪影響を及ぼすことがない。但し、アルミ材などを使用した場合には、純水タンク１０の材質中からイオンが溶け出し、純水中や加熱冷媒中等に溶けたイオンが燃料電池や配管に悪影響を及ぼすので、純水貯水部Ａと加熱冷媒通路Ｂ及び加熱冷媒出入口室（図示せず）との内面には、壁面側の材質のイオンが溶け出ないように表面処理が施される。
【００５４】
次に、燃料電池発電システムが起動された際の純水タンク１０の動作を説明する。燃料電池発電システムが起動されると、加熱冷媒（例えば暖められた冷却水）が加熱冷媒流入用のヘッダパイプ１６より純水タンク１０内に流入される。流入された加熱冷媒は、一方のヘッダタンク部材１５内の流通出入口室（図示せず）に流入した後に複数の伝熱チューブ１２内の各加熱冷媒通路Ｂを入り、この加熱冷媒通路Ｂを上流から下流に流れる。加熱冷媒通路Ｂを流通する過程で伝熱チューブ１２を介して純水貯水部Ａの純水との間で熱交換が行われる。加熱冷媒通路Ｂを流れた加熱冷媒は、他方のヘッダタンク部材１５内の流通出入口室（図示せず）に入り、その後に冷媒流出用のヘッダパイプ１６より流出される。
【００５５】
上記純水タンク１０では、複数の伝熱チューブ１２の外壁表面積が全て純水貯水部Ａと加熱冷媒通路Ｂとの接触表面積となり、且つ、純水貯水部Ａの側面の全周に亘って加熱冷媒通路Ｂとその流通出入口室（図示せず）が形成される。従って、純水貯水部Ａの純水の側面の全周と外気との間には、大部分の範囲で加熱冷媒層が介在するため、非常に優れた解凍性能が得られる。又、加熱冷媒通路Ｂは構造物として強固な伝熱チューブ１２によって形成されるため、耐圧性能に優れた構造になる。
【００５６】
又、上記実施形態では、純水貯水部Ａの底面壁１１ａ側は、加熱冷媒層が形成されておらず、解凍が外気の冷気によって遅れ、若しくは阻害されるため、底面壁１１ａの下面側を断熱材などで被えば解凍性能の低下を極力防止できる。
【００５７】
次に、純水タンク１０の組立手順を説明する。一対のチューブ片１２ａを突き合わせて伝熱チューブ１２を仮組み付けし、この仮組み付けした複数の伝熱チューブ１２の両端を一対のヘッダ座板１４の開口部１４ａにそれぞれ挿入し、伝熱チューブ群１３と一対のヘッダ座板１４とを仮組み付け状態とする。この仮組み付け状態を保持するように拘束力を作用させ、一体としてろう付け作業を行う。
【００５８】
次に、伝熱チューブ群１３と一対のヘッダ座板１４との組み付け体に、タンク外壁部材１１の底面壁１１ａ及び左右の側面壁１１ｂを仮組み付けし、且つ、ヘッダタンク部材１５のメインプレート１５ａ及びパッチ部材１５ｂと一対のヘッダパイプ１６を仮組み付け状態とする。そして、この仮組み付け状態を保持するように拘束力を作用させ、ろう付け作業を行う。このろう付け作業によって、図３に示すように、タンク外壁部材１１、伝熱チューブ群１３、一対のヘッダ座板１４、一対のヘッダタンク部材１５及び一対のヘッダパイプ１６が一体に組み付けされる。このろう付け作業では、両端に配置された伝熱チューブ１２と両側の側面壁１１ｂの接触面もろう付けで接合される。
【００５９】
次に、タンク外壁部材１１、伝熱チューブ群１３、一対のヘッダ座板１４、一対のヘッダタンク部材１５及び一対のヘッダパイプ１６の組み付け体に、そのタンク外壁部材１１の上面に上蓋部材１７を配置して純水貯水部Ａを被う。そして、タンク外壁部材１１と上蓋部材１７の折り端部１７ｃとの間を溶接で接合すれば完了する。尚、一対の純水用パイプ１８ａ，１８ｂは、上蓋部材１７を溶接する前段階、若しくは、溶接した後段階で固定される。
【００６０】
以上、複数の伝熱チューブ１２と一対のヘッダ座金１４とが一度のろう付け作業で組み付けされるため、生産性が良い。
【００６１】
また、タンク外壁部材１１、一対のヘッダタンク部材１５及び一対のヘッダパイプ１６は、複数の伝熱チューブ１２と一対のヘッダ座板１４のろう付けの際に、共に一体に組み付け、且つ、ろう付け作業を行うようにしても良い。このようにすれば、タンク外壁部材１１、複数の伝熱チューブ１２、一対のヘッダ座板１４、一対のヘッダタンク部材１５、及び、一対のヘッダパイプ１６が一度のろう付け作業で組み付けされるため、更に生産性が良い。
【００６２】
尚、上記実施形態では、両端に配置された伝熱チューブ１２が側面壁１１ｂに密着されているが、密着させることなく配置しても、純水貯水部Ａの側面の２面が加熱冷媒の流通出入口室（図示せず）で囲まれるため、ある程度の解凍性能を発揮する純水タンク１０を提供できる。
【００６３】
図５は上記実施形態の第１変形例を示し、純水タンク１０の要部断面図である。図５に示すように、伝熱チューブ群１３の両端に配置された伝熱チューブ１２Ａのみが他の伝熱チューブ１２よりも大寸法で、且つ、幅広に設定されている。両端の伝熱チューブ１２Ａは大きな面積で側面壁１１ｂに密着されている。
【００６４】
この第１変形例では、上記実施形態に較べて純水貯水部Ａ内の純水が外気の冷気を受けにくくなり解凍性能の向上に寄与する。
【００６５】
図６及び図７は上記実施形態の第２変形例を示し、図６は伝熱チューブ１２及び底面密着用伝熱チューブ１２Ｂとヘッダ座板１４との分解斜視図、図７は純水タンク１０の要部断面図である。
【００６６】
この第２変形例では、並設された複数の伝熱チューブ１２の他に、底面密着用伝熱チューブ１２Ｂが設けられている。底面密着用伝熱チューブ１２Ｂは、伝熱チューブ１２と同一方向でタンク外壁部材１１内に配置され、底面部１１ａに幅広部分が密着状態で配置されている。一対のヘッダ座板１４には多数の並設された開口部１４ａとは別に開口部１４ｂが形成されており、この開口部１４ｂに底面密着用伝熱チューブ１２Ｂの両側の端部が挿入されている。底面密着用伝熱チューブ１２Ｂは３本配置されている（図６，図７では１本のみ図示）。
【００６７】
この第２変形例では、純水貯水部Ａの底面側にも加熱冷媒通路Ｂが配置されるため、解凍性能が飛躍的に向上する。底面密着用伝熱チューブ１２Ｂは、底面壁１１ａに対する密着面積の比率が大きければ大きいほど好ましい。
【００６８】
又、底面密着用伝熱チューブ１２Ｂと一対のヘッダ座板１４とは、複数の伝熱チューブ１２と一対のヘッダ座板１４のろう付けの際に、共に一体にて組み付け、且つ、ろう付けされる。このように組み付け作業を行えば、底面密着用伝熱チューブ１２Ｂを有する場合にあっても生産性の向上を図ることができる。
【００６９】
又、タンク外壁部材１１、一対のヘッダタンク部材（図示せず）及び一対のヘッダパイプ（図示せず）は、複数の伝熱チューブ１２及び底面密着用伝熱チューブ１２Ｂと一対のヘッダ座板１４のろう付けの際に、共に一体に組み付け、且つ、ろう付けしても良い。このように組み付け作業を行えば、底面密着用伝熱チューブ１２Ｂを有する場合にあっても更に生産性の向上を図ることができる。
【００７０】
図８及び図９は上記実施形態の第３変形例を示し、図８は伝熱チューブ１２Ｃの分解斜視図、図９は伝熱チューブ１２Ｃの断面図である。
【００７１】
図８及び図９に示すように、伝熱チューブ１２Ｃは、一対のチューブ片１２ｂが接合されることによって形成され、前記各チューブ片１２ｂには内部の加熱冷媒通路Ｂに突出する凸部２０が設けられている。そして、一対のチューブ片１２ｂの互いの凸部２０同士は、一対のチューブ片１２ｂがろう付けされる際に共にろう付けされる。
【００７２】
この第３変形例では、上記実施形態に較べて、伝熱チューブ１２Ｃの強度アップになり、加熱冷媒通路Ｂの耐圧性を向上させることができる。伝熱チューブ１２Ｃの外周表面積が拡大し、解凍性能を向上させることができる。
【００７３】
図１０は、上記実施形態の第４変形例を示し、伝熱チューブ１２Ｄの一部斜視図である。
【００７４】
図１０に示すように、伝熱チューブ１２Ｄは、押し出し成形によって形成されており、内部の加熱冷媒通路Ｂが仕切り壁２１によって多数に分割されている。
【００７５】
この第４変形例では、第３変形例の伝熱チューブ１２Ｃとほぼ同じ構造を押し出し成形で作成したものであり、伝熱チューブ１２Ｄの強度アップになり、加熱冷媒通路Ｂの耐圧性を向上させることができる。
【００７６】
図１１及び図１２は上記実施形態の第５変形例を示し、図１１は伝熱チューブ１２Ｅの分解斜視図、図１２は伝熱チューブ１２Ｅの断面図である。
【００７７】
図１１及び図１２に示すように、伝熱チューブ１２Ｅは、一対のチューブ片１２ａと内部の加熱冷媒通路Ｂ内に配置された波形状のインナーフィン２２とから構成されている。インナーフィン２２と各チューブ片１２ａの内面とはろう付けされている。
【００７８】
この第５変形例では、上記実施形態に較べて、伝熱チューブ１２Ｅの強度アップになり、加熱冷媒通路Ｂの耐圧性を向上させることができる。伝熱チューブ１２Ｅの熱伝導性が良くなり、解凍性能を向上させることができる。
【００７９】
尚、前記実施形態では、タンク外壁部材１１は底面壁１１ａと両側の側面壁１１ｂとが別体のプレート材から形成されているが、１枚のプレート材より一体に形成しても良い。
【００８０】
尚、前記実施形態では、純水貯水部Ａと加熱冷媒通路Ｂ及び加熱冷媒出入口室（図示せず）との双方の内面に、壁面側の材質のイオンが溶け出ないように表面処理が施されているが、純水貯水部Ａと加熱冷媒通路Ｂ及び加熱冷媒出入口室との少なくとも一方の内面に表面処理を施しても良く、このようにすれば溶け出たイオンによる悪影響を極力防止できる。
【００８１】
尚、前記実施形態では、燃料電池発電システムは電気自動車に搭載される場合として説明したが、家庭用などの燃料電池発電システムとして利用されるものであっても本発明は同様に適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、本発明の純水タンクを備えた燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、純水タンクの分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、純水タンクの組立途中過程の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、純水タンクの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の第１変形例を示し、純水タンクの要部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の第２変形例を示し、伝熱チューブ及び底面密着用伝熱チューブとヘッダ座板との分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態の第２変形例を示し、純水タンクの要部断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第３変形例を示し、伝熱チューブの分解斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態の第３変形例を示し、伝熱チューブの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第４変形例を示し、伝熱チューブの一部斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第５変形例を示し、伝熱チューブの分解斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第５変形例を示し、伝熱チューブの断面図である。
【符号の説明】
１０  純水タンク
１１  タンク外壁部材
１１ａ  底面壁
１１ｂ  側面壁
１２，１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ  伝熱チューブ
１２Ｂ  底面密着用伝熱チューブ
１２ａ  チューブ片
１３  伝熱チューブ群
１４  ヘッド座板
１５  ヘッドタンク部材
１６  ヘッダパイプ
２０  凸部
２２  インナーフィン
【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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