(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に流路を形成する溝を設けた配管側プレートと、前記溝を封じる機器側プレートとを接合してなる流路内蔵型台座において、
前記機器側プレートには連通孔を設け、
前記機器側プレートの非接合面に固定した機器及び部品又は機器若しくは部品と前記配管側プレートに設けた溝とを前記連通孔で連通するとともに、
前記配管側プレートの非接合面には冷却フィンを設けたことを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項２】
請求項１に記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンを少なくとも前記溝の背面に一定間隔離隔して設けたことを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流路内蔵型台座において、
前記配管側プレートは複数段重ねて接合し、該配管側プレートに設けた溝と前記機器及び部品又は機器若しくは部品、或いは、前記溝同士を相互に前記機器側プレートに設けた連通孔又は該配管側プレートに設けた連通孔により連通して、立体配管構造とし、
該配管側プレートの非接合面に前記冷却フィンを設けたことを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項４】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンが前記配管側プレートの一部をなし、前記配管側プレートの非接合面に一体に形成されていることを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項の記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンが個別に前記配管側プレートの非接合面に固着されていることを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンがフィン基板を介して前記配管側プレートの非接合面に固着されていることを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンは、前記冷却フィンの間隔をＳ、前記冷却フィンの高さをｈ、該流路内蔵型台座の厚さをＨとしたとき、Ｓとｈの関係式が０．３６≦Ｓ／ｈ≦０．６、且つ、ｈとＨの関係式が０．２９≦ｈ／Ｈ≦０．３５となることを特徴とする流路内蔵型台座。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンの板厚が０．８〜１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする流路内蔵型台座。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配管等を装置内に組み込んだ固定式ユニットや、輸送可能に一体化したユニット等に適用される流路内蔵型台座に関し、特に流路内蔵型台座の内部（溝）を高温の流体が流動する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
配管等を装置内に組み込んだ固定式ユニットや、輸送可能に一体化したユニットにおける流路内蔵型台座の適用事例としては、例えば燃料電池発電システムが挙げられる。
【０００３】
燃料電池発電システムは一般に図６に示すような様々な機器、部品、配管及び配線などによって構成されている。このため、燃料電池発電システムを固定式ユニットや輸送可能に一体化したユニットとするに際して、その小型化等を図るには流路内蔵型台座が有効である。特に、車載用とすること目的として燃料電池発電システムを輸送可能に一体化する場合などにはユニットの小型化が強く要求される。しかながら、多数の機器や配管などを高密度に配置することは非常に困難である。このため、配管の機能を担う溝により配管を高密度に集積することなどが可能な流路内蔵型台座を用いることによってユニットの小型化を図ることは非常に有効である。
【０００４】
図７はこれまで開発してきた流路内蔵型台座の構成を分解して示す斜視図である。同図に示すように、流路内蔵型台座２１は、配管側（溝側）プレート２２の接合面２２ａと機器側プレート２３の接合面２３ａとを接着剤２４で接着し、機器側プレート２３の非接合面２３ｂに配置された（機器側プレート上の配置状態を一点鎖線で示している）装置を構成するための部品又は機器（以下、機器等ともいう）２５を、配管側プレート２２及び機器側プレート２３とともに一体的に植え込みボルト２６及びナット２７等で固定して構成されている。
【０００５】
そして、配管側プレート２２の接合面２２ａには溝２８が形成されており、この溝２８を機器側プレート２３で封じて流路を形成している。即ち、溝２８は流路内蔵型台座２１を適用する装置に必要な流体（液体やガス）が流動するための配管の機能を担うものであり、溝２８を流れる流体の速度に適した所定の断面積を有し、機器側プレート２３の非接合面２３ｂ上に配置される機器等２５の位置に対応した適当な長さと方向に形成されている。配管側プレート２２に設けられた溝２８と機器側プレート２３上に配置された機器等２５は、機器側プレート２３に形成された連通孔３０によって連通されている。なお、図中の２９，３１は植え込みボルト２６を挿通するボルト穴である。
【０００６】
ところが、かかる流路内蔵型台座２１を用いた燃料電池発電システムなどにおいては、溝２８及び連通孔３０を流動する流体が、発熱反応や断熱圧縮に伴う温度上昇などにより高温になる場合がある。そして、このような高温の流体の流動により、機器等２５の損傷、接着剤２４の劣化、及び、局部的な高温化に伴う歪みの発生による流体の漏れなどの問題が発生する恐れがある。
【０００７】
そこで、この対策として、これまでは高温流体を配管で一旦流路内蔵型台座２１の系外に導き出し、適当な冷却装置で冷却した後、再び流路内蔵型台座２１内に戻していた。このため、配管構成が複雑で所要スペースも大となり、また部品点数が増えることなどによりコスト高にもなっていた。
【０００８】
従って本発明は上記の事情に鑑み、高温流体を流路内蔵型台座外に取り出すことなく冷却することができる構成の流路内蔵型台座を提供すること課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の流路内蔵型台座は、一方の面に流路を形成する溝を設けた配管側プレートと、前記溝を封じる機器側プレートとを接合してなる流路内蔵型台座において、
前記機器側プレートには連通孔を設け、
前記機器側プレートの非接合面に固定した機器及び部品又は機器若しくは部品と前記配管側プレートに設けた溝とを前記連通孔で連通するとともに、
前記配管側プレートの非接合面には冷却フィンを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、第２発明の流路内蔵型台座は、第１発明の流路内蔵型台座において、前記冷却フィンを少なくとも前記溝の背面に一定間隔離隔して設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明の流路内蔵型台座は、第１又は第２発明の流路内蔵型台座において、
前記配管側プレートは複数段重ねて接合し、該配管側プレートに設けた溝と前記機器及び部品又は機器若しくは部品、或いは、前記溝同士を相互に前記機器側プレートに設けた連通孔又は該配管側プレートに設けた連通孔により連通して、立体配管構造とし、
該配管側プレートの非接合面に前記冷却フィンを設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明の流路内蔵型台座は、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンが前記配管側プレートの一部をなし、前記配管側プレートの非接合面に一体に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第５発明の流路内蔵型台座は、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンが個別に前記配管側プレートの非接合面に固着されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第６発明の流路内蔵型台座は、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンがフィン基板を介して前記配管側プレートの非接合面に固着されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第７発明の流路内蔵型台座は、第１発明乃至第６発明の何れかの流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンは、前記冷却フィンの間隔をＳ、前記冷却フィンの高さをｈ、該流路内蔵型台座の厚さをＨとしたとき、Ｓとｈの関係式が０．３６≦Ｓ／ｈ≦０．６、且つ、ｈとＨの関係式が０．２９≦ｈ／Ｈ≦０．３５となることを特徴とする。
【００１６】
また、第８発明の流路内蔵型台座は、第１発明乃至第７発明の何れかの流路内蔵型台座において、
前記冷却フィンの板厚が０．８〜１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る流路内蔵型台座の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の流路内蔵型台座１には高温流体を冷却するために冷却フィン１５が設けられている。詳述すると、流路内蔵型台座１は、配管側（溝側）プレート２の接合面２ａと機器側プレート３の接合面３ａとを適当な接着剤４で接着し、機器側プレート３の非接合面３ｂに適当に配置された装置の構成部品又は機器（以下、機器等ともいう）５を、配管側プレート２及び機器側プレート３とともに一体的に植え込みボルト６及びナット７等で固定して構成されている。
【００２０】
配管側プレート２の接合面２ａには溝８が形成されており、この溝２８を機器側プレート３で封じて流路を形成している。即ち、溝８は流路内蔵型台座１を適用する装置に必要な流体（液体やガス）が流動するための配管の機能を担うものである。従って、溝８の断面積は溝８を流動する流体の性状、流速及び圧力損失等から決定され、溝８の長さや方向は機器側プレート２３の非接合面２３ｂ上に配置される機器等２５の位置によって決まる。また、配管側プレート２２に設けられた溝２８と機器側プレート２３上に配置された機器等５は、機器側プレート２３に形成された連通孔１０によって連通されている。図中の９，１１は植え込みボルト６を挿通するためボルト穴、１２はＯリングである。なお、溝８内を流動する流体の温度が特に高い場合や、その性状によっては接着剤４に代えてロウ付け又は溶着などの手段を用いる場合もある。
【００２１】
そして、図１及び図２に示すように配管側プレート２の非接合面２ｂには、冷却フィン１５が設けられている。冷却フィン１５はフィン基板（フィン取付板）１６に一定の間隔で突設されており、フィン基板１６をネジ１７で配管側プレート２２に取り付けることにより非接合面２２ｂに固着されている。冷却フィン１５は削出しによって形成してもよく、フィン基板１６とともに鋳造（材質ＦＣ２０等）してもよい。
【００２２】
冷却フィン１５は、図１に示すように冷却フィン１５の間隔をＳ、冷却フィン１５の高さをｈ、流路内蔵型台座２１の厚さをＨとしたとき、Ｓとｈの関係式が０．３６≦Ｓ／ｈ≦０．６、且つ、ｈとＨの関係式が０．２９≦ｈ／Ｈ≦０．３５となるように形成することが望ましい。なお、流路内蔵型台座２１の厚さＨには、配管側プレート２と機器側プレート２とを接合した厚さの他、フィン基板１６の厚さも含んでいる。また、冷却フィン１５の板厚ｔは０．８〜１．０ｍｍの範囲であることが望ましい。削出しの場合には冷却フィン１５の板厚ｔを厚くする。
【００２３】
冷却フィン１５はフィン基板１６に突設する場合に限らず、配管側プレート２と一体的に成形されたものでもよく、或いは、ロウ付けや圧着などの熱抵抗の少ない方法で配管側プレート２の非接合面２ｂに固定することも可能である。また、配管側プレート２及び冷却フィン１５の材質は問わないが、加工の容易さ及び熱伝導性の良さからアルミニウム板や銅系の板などが有効であり、冷却フィン１５の成形の容易さから鋳造品等も有効である。
【００２４】
図３及び図４にはフィン構造の具体例を示す。図３は材質が鉄（鋼）の場合であり、図３の流路内蔵型台座１では冷却フィン１５を配管側プレート２の非接合面２ｂに溶接している。図４は材質がアルミニウムの場合であり、図４の流路内蔵型台座１では配管側プレート２の非接合面２ｂに溝２ｂ−１が加工され、この溝２ｂ−１に冷却フィン１５が植え込まれている。なお、図３や図４の場合にも、冷却フィン間隔Ｓと冷却フィン高さｈの関係式、冷却フィン高さｈと流路内蔵型台座厚さＨの関係式、及び、冷却フィン板厚ｔが、上記のようになることが望ましい。
【００２５】
ところで、流路内蔵型台座１を構成する配管側プレート２は１枚に限定するものではなく、図５に例示するように配管側プレート２を複数段重ねて立体配管構造としてもよい。図５では２枚の配管側プレート２が接着剤４で接合されて２段重ねとなっている。機器側プレート３は上段の配管側プレート２に接着剤４によって接合されており、非接合面３ｂ上に植え込みボルト６とナット７とによって機器等５が固定されている。そして、上段及び下段の配管側プレート２に設けた溝８と機器等５、或いは、溝８同士を相互に機器側プレート３や配管側プレート２に設けた連通孔３０により連通して立体配管構造となっている。この場合、冷却フィン１５は下段の配管側プレート２２の非接合面２２ｂに設けられる（図示省略）。
【００２６】
また、必要に応じて冷却フィン９に対し、冷却風を当てるためのファン（図示省略）を設けることも有効である。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、配管側プレート２の非接合面２ｂに冷却フィン１５を設けたことにより、溝８内を流動する高温の流体は、その熱量が配管側プレート２を経て冷却フィン１５に伝導され、冷却フィン１５から自然放熱されるため、効率よく冷却される。従って、これまでのように高温流体を配管で流路内蔵型台座外に導き出して別途設けた冷却装置で冷却して再び流路内蔵型台座内に戻す必要がなくなるため、システム構成が簡単になり、省スペース化や低コスト化を図ることができる。なお、より強力な冷却が必要な場合には、流路内蔵型台座１の外部の適当な位置にファンを設け、冷却風を冷却フィン１５に沿って流動せしめることにより、その冷却効果を格段に増大させることができる。
【００２８】
また、冷却フィン１５を少なくとも溝８の背面に一定間隔離隔して設けたことにより、より放熱効果を高めることが可能である。
【００２９】
また、配管側プレート２を複数段重ねて接合し、これらの配管側プレート２に設けた溝８と機器等５、或いは、溝８同士を相互に機器側プレート３や配管側プレート２に設けた連通孔１０により連通して、立体配管構造とした場合には、流路内蔵型台座１の配管構造（溝構造）をより複雑化した場合にも対応することができ、多用途に応用できる。
【００３０】
また、冷却フィン１５が配管側プレート２の一部をなし、配管側プレート２の非接合面２ｂに一体に形成した場合には、熱抵抗が小さく、より放熱効果を高めることができる。
【００３１】
また、図３や図４などように冷却フィン１５を個別に配管側プレート２の非接合面２ｂに固着した場合には、何れかの冷却フィン１５が破損したとき、当該冷却フィン１５のみを取り替えるだけで対処することができる。
【００３２】
また、冷却フィン１５をフィン基板１６を介して配管側プレート２の非接合面２ｂに固着する場合には、冷却フィン１５を１枚ずつ固着する場合に比べて作業が容易である。
【００３３】
また、冷却フィン１５を、冷却フィン間隔Ｓと冷却フィン高さｈの関係式が０．３６≦Ｓ／ｈ≦０．６、且つ、冷却フィン高さｈと流路内蔵型台座厚さＨの関係式が０．２９≦ｈ／Ｈ≦０．３５となるようにすることにより、より効率的に放熱して冷却することができる。
【００３４】
また、冷却フィンの板厚ｔを０．８〜１．０ｍｍの範囲とすることにより、より効率的に放熱して冷却することができる。
【００３５】
本発明の流路内蔵型台座は例えば図６に示すような燃料電池発電システムに適用することができる。図６において、４１ａ，４１ｂは燃料、４２は気化器、４３は熱交換器、４４は脱硫装置、４５は気水分離器、４６はＣｏコンバータ、４９はリフォーマ、５２は凝縮器、５４は燃料電池本体、５８は空気、６４はインバータ、６９は制御装置、７２は分流器である。これらの主要機器の他にも図６に示すように各種の機器等を有している。
【００３６】
なお、本発明の流路内蔵型台座は燃料電池発電システムに限定するものではなく、他の装置にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明の流路内蔵型台座によれば、一方の面に流路を形成する溝を設けた配管側プレートと、前記溝を封じる機器側プレートとを接合してなる流路内蔵型台座において、前記機器側プレートには連通孔を設け、前記機器側プレートの非接合面に固定した機器及び部品又は機器若しくは部品と前記配管側プレートに設けた溝とを前記連通孔で連通するとともに、前記配管側プレートの非接合面には冷却フィンを設けたことより、溝内を流動する高温の流体は、その熱量が配管側プレートを経て冷却フィンに伝導され、冷却フィンから放熱されるため、効率よく冷却される。従って、これまでのように高温流体を配管で流路内蔵型台座外に導き出して別途設けた冷却装置で冷却して再び流路内蔵型台座内に戻す必要がなくなるため、システム構成が簡単になり、省スペース化や低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、第２発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明の流路内蔵型台座において、前記冷却フィンを少なくとも前記溝の背面に一定間隔離隔して設けたことにより、より放熱効果を高めることが可能である。
【００３９】
また、第３発明の流路内蔵型台座によれば、第１又は第２発明の流路内蔵型台座において、前記配管側プレートは複数段重ねて接合し、該配管側プレートに設けた溝と前記機器及び部品又は機器若しくは部品、或いは、前記溝同士を相互に前記機器側プレートに設けた連通孔又は該配管側プレートに設けた連通孔により連通して、立体配管構造とし、該配管側プレートの非接合面に前記冷却フィンを設けたことにより、流路内蔵型台座の配管構造（溝構造）をより複雑化した場合にも対応することができ、多用途に応用できる。
【００４０】
また、第４発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、前記冷却フィンが前記配管側プレートの一部をなし、前記配管側プレートの非接合面に一体に形成されていることにより、熱抵抗が小さく、より放熱効果を高めることができる。
【００４１】
また、第５発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、前記冷却フィンが個別に前記配管側プレートの非接合面に固着されていることにより、何れかの冷却フィンが破損したとき、当該冷却フィンのみを取り替えるだけで対処することができる。
【００４２】
また、第６発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明乃至第４発明の何れかの流路内蔵型台座において、前記冷却フィンがフィン基板を介して前記配管側プレートの非接合面に固着されているため、冷却フィンを１枚ずつ固着する場合に比べて作業が容易である。
【００４３】
また、第７発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明乃至第６発明の何れかの流路内蔵型台座において、前記冷却フィンは、前記冷却フィンの間隔をＳ、前記冷却フィンの高さをｈ、該流路内蔵型台座の厚さをＨとしたとき、Ｓとｈの関係式が０．３６≦Ｓ／ｈ≦０．６、且つ、ｈとＨの関係式が０．２９≦ｈ／Ｈ≦０．３５となるため、より効率的に放熱して冷却することができる。
【００４４】
また、第８発明の流路内蔵型台座によれば、第１発明乃至第７発明の何れかの流路内蔵型台座において、前記冷却フィンの板厚が０．８〜１．０ｍｍの範囲であることにより、より効率的に放熱して冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流路内蔵型台座の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流路内蔵型台座の他の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る流路内蔵型台座の他の構成を示す断面図である。
【図５】配管側プレートを複数段重ねとした場合の流路内蔵型台座の構成を示す断面図である。
【図６】一般的な燃料電池発電システムのフロー図である。
【図７】流路内蔵型台座の構成を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１  流路内蔵型台座
２  配管側プレート
２ａ  接合面
２ｂ  非接合面
２ｂ−１  溝
３  機器側プレート
３ａ  接合面
３ｂ  非接合面
４  接着剤
５  部品又は機器
６  植え込みボルト
７  ナット
８  溝
９  ボルト穴
１０  連通孔
１１  ボルト穴
１２  Ｏリング
１５  冷却フィン
１６  フィン基板
１７  ネジ
【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】
0004119671.tif 000007
【図７】
0004119671.tif 000008