特開 2024-99428 マイクロチャネル型熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024099428

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】マイクロチャネル型熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/00 20060101AFI20240718BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20240718BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240718BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

F28F3/00 301Z

F28D9/00

H01M8/04 J

H01M8/0606

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003368

(22)【出願日】2023-01-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】三輪 泰健

(72)【発明者】

【氏名】八木 裕

(72)【発明者】

【氏名】西原 達夫

(72)【発明者】

【氏名】三橋 顕一郎

【テーマコード（参考）】

3L103

5H127

【Ｆターム（参考）】

3L103AA08

3L103BB50

3L103CC27

3L103DD15

3L103DD55

5H127FF20

(57)【要約】

【課題】冷却媒体又は水素ガスが流れる複数の流路を有する層での熱応力の局所的で且つ集中的な発生を抑える。
【解決手段】マイクロチャネル型熱交換器１０は、冷却媒体によって水素ガスを冷却するための熱交換器であって、冷却媒体を流通させる複数の媒体流路が形成された冷却側層と、水素ガスを流通させる複数の水素流路３３と、複数の水素流路３３に水素ガスを流入させる第１導入口３７と、が形成された高温側層１２と、を備える。第１導入口３７は、円形又は楕円形である。第１導入口３７の周面に複数の水素流路３３のそれぞれの流入端が接続している。水素流路３３は、第１導入口３７から第１導出口３８まで分岐することなく延びている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却媒体によって水素ガスを冷却するためのマイクロチャネル型熱交換器であって、
前記冷却媒体を流通させる複数の媒体流路が形成された冷却側層と、
前記冷却側層に重ね合わされ、前記水素ガスを流通させる複数の水素流路と、前記複数の水素流路に前記水素ガスを流入させるための導入口と、が形成された高温側層と、
を備え、
前記導入口は、円形又は楕円形であり、
前記導入口の周面に前記複数の水素流路のそれぞれの流入端が接続されており、
前記冷却側層及び前記高温側層は、両者が重ね合わされる方向において、前記複数の媒体流路と前記複数の水素流路とが重なり合う熱交換領域を含み、
前記複数の水素流路は、前記流入端から前記熱交換領域まで分岐することなく延びている、マイクロチャネル型熱交換器。

【請求項2】

前記複数の水素流路の前記流入端は、前記導入口の前記周面の全体に亘り、互いに間隔をおいて接続されている、請求項１に記載のマイクロチャネル型熱交換器。

【請求項3】

前記熱交換領域を通過した水素ガスを前記高温側層から流出させる導出口を備え、
前記複数の水素流路は、前記導入口から前記導出口まで分岐することなく延びている、請求項１に記載のマイクロチャネル型熱交換器。

【請求項4】

水素ステーションのプレクーラとして用いられる、請求項１に記載のマイクロチャネル型熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロチャネル型熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境を考慮して、水素を発電や自動車等の燃料として用いることが考えられており、水素の需要が増大している。また、水素ガスを自動車等のタンクに充填するための水素ステーションも知られている。一方で、水素ガスの冷却用に用いられるものではないが、下記特許文献１及び２に開示されているように、マイクロチャネル型熱交換器も知られている。マイクロチャネル型熱交換器は、第１の流体を流通させる多数の溝状の第１流路が形成された第１伝熱板と、第２の流体を流通させる多数の溝状の第２流路が形成された第２伝熱板とを有し、これら伝熱板が重ね合わされた状態で接合された構成となっている。

【0003】

特許文献１に開示されたマイクロチャネル型熱交換器では、図５に示すように、一方の流体を第１流路８１に導入させるための導入路８２が第１伝熱板８３及び第２伝熱板８４を貫通するように設けられている。そして、図６に示すように、導入路８２の周面に１本の中継流路８５が接続されており、多数の第１流路８１は、この中継流路８５から分岐するように中継流路８５に接続している。

【0004】

特許文献２に開示されたマイクロチャネル型熱交換器でも同様に、導入路が第１伝熱板及び第２伝熱板を貫通するように設けられている。ただし、特許文献２に開示された熱交換器では、図７に示すように、複数の中継流路８５が導入路８２の周面に接続されており、多数の第１流路８１が複数の中継流路８５から分岐するように中継流路８５に接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１８０９８４号公報

【特許文献2】特許第５８４７９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び２に開示されたマイクロチャネル型熱交換器では、導入路８２の断面が円形になっているため、１本又は複数本の中継流路８５が導入路８２の周面に接続されているとしても、当該接続部分において、熱応力が局所的に発生することが抑制されている。すなわち、導入路８２は、断面が円形となっていて、半円形のような角部が形成されていないため、導入路８２において応力集中が生じ難い。しかしながら、導入路８２の断面が円形となっているだけでは、応力集中を抑制するには不十分である。

【0007】

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マイクロチャネル型熱交換器において、冷却媒体又は水素ガスが流れる複数の流路を有する層での熱応力の局所的で且つ集中的な発生を抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、マイクロチャネル型熱交換器において、流路を形成するための伝熱板に熱応力が局所的に集中して発生することがあることに鑑み、鋭意研究を重ねた。その結果、導入路の断面形状により熱応力の局所的な大きさが異なること、また、導入路に接続された流路の分岐の有無によっても熱応力の局所的な大きさが異なることを突き止めた。本発明はこの研究結果に基づいて創案されたものである。

【0009】

前記の目的を達成するため、本発明に係るマイクロチャネル型熱交換器は、冷却媒体によって水素ガスを冷却するためのマイクロチャネル型熱交換器であって、前記冷却媒体を流通させる複数の媒体流路が形成された冷却側層と、前記冷却側層に重ね合わされ、前記水素ガスを流通させる複数の水素流路と、前記複数の水素流路に前記水素ガスを流入させるための導入口と、が形成された高温側層と、を備える。前記導入口は、円形又は楕円形である。前記導入口の周面に前記複数の水素流路のそれぞれの流入端が接続されている。前記冷却側層及び前記高温側層は、両者が重ね合わされる方向において、前記複数の媒体流路と前記複数の水素流路とが重なり合う熱交換領域を含む。前記複数の水素流路は、前記流入端から前記熱交換領域まで分岐することなく延びている。

【0010】

本発明に係るマイクロチャネル型熱交換器では、冷却媒体によって水素ガスを冷却する際に、冷却媒体と水素ガスとの温度差に起因して高温側層又は冷却側層に熱応力が生じる。また、例えば水素ステーション向けの水素ガスを供給する場合のように高圧の水素ガスを流通させる場合には、熱交換器内部が高い圧力に晒されることになるため、マイクロチャネル型熱交換器に生ずる応力がより大きくなる。ただし、水素ガスを流入させるための導入口が円形又は楕円形の断面を有する形状となっているため、導入口の周面に複数の水素流路が繋がる部分において、前記熱応力等の応力が局所的に集中して生ずることが抑制される。すなわち、導入口が半円形の場合には、半円の角部において局所的に温度差の影響（高圧の水素ガスを流通させる場合には、内圧の影響も加わる）による応力が生ずることがあるが、導入口が円形又は楕円形であるため、応力集中が生じ難い。また、水素流路は、冷却媒体によって冷却される前の水素ガスが流れる範囲においては分岐していないため、前記温度差に起因する熱応力（高圧の水素ガスを流通させる場合には、内圧に起因する応力が加わる）が局所的に集中して生ずることも抑制できる。すなわち、水素流路のうち、冷却媒体によって冷却される前の水素ガスが流れる部位においては、冷却媒体と水素ガスとの温度差が大きいことに起因して熱応力が高くなり易くなるため、この部分で分岐が設けられていると、分岐部分において熱応力が集中して生じやすい。しかし、この部分においては、水素流路の分岐個所が設けられていないため、熱応力が局所的に集中して生ずることが抑制される。また、高圧の水素ガスを流通させる場合には、内圧に起因する応力が生じ得るが、その場合においても、水素流路の分岐個所が設けられていないため、内圧に起因する応力が局所的に集中して生ずることが抑制される。

【0011】

前記複数の水素流路の前記流入端は、前記導入口の前記周面の全体に亘り、互いに間隔をおいて接続されていてもよい。

【0012】

この態様では、多くの本数の水素流路を導入口に接続することが可能となる。すなわち、水素流路の数を増やすと、水素ガスの流量を増やすことができるため、それに応じて、冷却媒体と水素ガスとの温度差に起因する熱応力も生じやすくなる。しかしながら、上記の通り、熱応力の局所的な発生を抑制しているため、応力集中による悪影響を抑えつつ水素ガス流量を増やすことができる。

【0013】

前記マイクロチャネル型熱交換器は、前記熱交換領域を通過した水素ガスを前記高温側層から流出させる導出口を備えてもよい。この場合、前記複数の水素流路は、前記導入口から前記導出口まで分岐することなく延びていてもよい。

【0014】

この態様では、水素流路が分岐しない構成であるため、水素流路の全体に亘って応力の局所的な発生を抑えることができる。したがって、マイクロチャネル型熱交換器が、熱応力或いは内圧に起因する応力が生じやすい用途で使用される場合においても、高温側層又は冷却側層の耐久性に対する影響等を抑制できる。

【0015】

前記マイクロチャネル型熱交換器は、水素ステーションのプレクーラとして用いられる熱交換器であってもよい。

【0016】

水素ステーションでは、水素ガスの充填先である燃料電池車等の有無に応じて、水素ガスの供給操作及び停止操作が繰り返されることとなる。このため、プレクーラにおいては、水素ガスの冷却及び停止も繰り返し行われることになる。しかも、プレクーラには、非常に高圧（１０ＭＰａ以上の圧力）の水素ガスが流通するため、内圧の変動および熱変化によって非常に大きな応力の局所的な発生及びその解除が繰り返されることとなり、マイクロチャネル型熱交換器の耐久性に影響する虞がある。しかしながら、プレクーラとして用いられるマイクロチャネル型熱交換器が、応力が局所的に集中して発生することが抑えられる構成となっているため、マイクロチャネル型熱交換器の耐久性への影響を抑制することができる。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように、本発明によれば、マイクロチャネル型熱交換器において、冷却媒体又は水素ガスが流れる複数の流路を有する層での熱応力の局所的で且つ集中的な発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係るマイクロチャネル型熱交換器の側面図である。

【図2】前記マイクロチャネル型熱交換器における積層体の部分断面図である。

【図3】前記マイクロチャネル型熱交換器の高温側層を構成する金属板の上面図である。

【図4】前記マイクロチャネル型熱交換器の冷却側層を構成する金属板の上面図である。

【図5】従来のマイクロチャネル型熱交換器の側面図である。

【図6】従来のマイクロチャネル型熱交換器を構成する第１伝熱板の上面図である。

【図7】従来のマイクロチャネル型熱交換器を構成する第１伝熱板の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0020】

本実施形態に係るマイクロチャネル型熱交換器は、水素ステーションのプレクーラとして用いられ、冷却媒体によって水素ガスを冷却する熱交換器として構成されている。すなわち、水素ステーションから供給される水素ガスは、たとえば燃料電池車等のタンクに高圧（１０ＭＰａ以上の圧力）に充填されるため、タンク内において昇温する。このため、プレクーラにおいて、充填前の水素ガスが冷却媒体によって冷却される。なお、冷却媒体として、ブライン、二酸化炭素、代替フロン等を用いることができる。ただし、マイクロチャネル型熱交換器は、水素ガスを冷却するための熱交換器として用いられるのであれば、水素ステーションのプレクーラとして用いられるものに限られない。

【0021】

図１に示すように、マイクロチャネル型熱交換器１０は、複数の高温側層１２と複数の冷却側層１４とを備えている。高温側層１２と冷却側層１４とは、交互に配置されるとともに厚み方向に重ね合わされている。

【0022】

高温側層１２及び冷却側層１４はそれぞれ、熱伝導性の高い材質の金属板１２ａ，１４ａによって構成されている。重ね合わされた金属板１２ａ，１４ａ同士を例えば拡散接合することにより、高温側層１２及び冷却側層１４の積層体１８が構成される。積層方向（図１の上下方向）における積層体１８の両側にはそれぞれ端板１９ａ，１９ｂが設けられている。

【0023】

なお、高温側層１２及び冷却側層１４は、拡散接合によって接合されるものに限られない。金属板１２ａ，１４ａ同士が拡散接合される場合には、高温側層１２と冷却側層１４との境界が明確に現れているわけではないが、それ以外の接合方法が用いられる場合には、層１２，１４同士の境界が現れる場合もある。

【0024】

積層体１８には、水素ガスを後述の水素流路３３に流入させる第１導入ヘッダ２１と、水素ガスを水素流路３３から流出させる第１導出ヘッダ２２と、冷却媒体を後述の媒体流路３４に導入させる第２導入ヘッダ２３と、冷却媒体を媒体流路３４から導出させる第２導出ヘッダ２４と、が設けられている。図１では、第１導入ヘッダ２１及び第１導出ヘッダ２２が積層体１８の一面に設けられた構成を示しているが、これに代え、第１導入ヘッダ２１と第１導出ヘッダ２２とが、積層体１８における互いに反対側となる面に分かれて設けられてもよい。第２導入ヘッダ２３及び第２導出ヘッダ２４についても同様である。

【0025】

第１導入ヘッダ２１には、第１導入路２７が接続している。第１導入路２７は、積層体１８の外部（又は第１導入ヘッダ２１）から後述の各水素流路３３に水素ガスを流れさせるための流路であり、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通するように形成されている。なお、第１導入路２７における第１導入ヘッダ２１とは反対側の端部は塞がれている。

【0026】

第１導出ヘッダ２２には、第１導出路２８が接続している。第１導出路２８は、後述の各水素流路３３を流れた水素ガスを積層体１８の外部（又は第１導出ヘッダ２２）に導出させるための流路であり、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通するように形成されている。なお、第１導出路２８における第１導出ヘッダ２２とは反対側の端部は塞がれている。

【0027】

第２導入ヘッダ２３には、第２導入路２９（図４参照）が接続している。第２導入路２９は、積層体１８の外部（又は第２導入ヘッダ２３）から後述の各媒体流路３４に冷却媒体を流れさせるための流路であり、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通するように形成されている。なお、第２導入路２９における第２導入ヘッダ２３とは反対側の端部は塞がれている。

【0028】

第２導出ヘッダ２４には、第２導出路３０（図４参照）が接続している。第２導出路３０は、後述の各媒体流路３４を流れた冷却媒体を積層体１８の外部（又は第２導出ヘッダ２４）に導出させるための流路であり、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通するように形成されている。なお、第２導出路３０における第２導出ヘッダ２４とは反対側の端部は塞がれている。

【0029】

図２に示すように、各高温側層１２は、複数の水素流路３３を含む偏平な領域として形成され、各冷却側層１４は、複数の媒体流路３４を含む偏平な領域として形成されている。複数の水素流路３３は、高温側層１２において一方向（図２の横方向）に並ぶように配置され、複数の媒体流路３４は、冷却側層１４において、媒体流路３４が並ぶ方向と平行な方向に並ぶように配置されている。すなわち、複数の溝が金属板１２ａ，１４ａの一方の面に形成された金属板１２ａ，１４ａ同士を重ね合わせて接合するため、複数の水素流路３３が一方向に並ぶとともに、複数の媒体流路３４が一方向に並ぶように形成される。そして、積層方向（図２の上下方向）において複数の水素流路３３と複数の媒体流路３４とが交互に配置されている。なお、水素流路３３及び媒体流路３４は何れも、断面が半円形状に形成されている。

【0030】

図３に示すように、高温側層１２を形成している金属板１２ａは、上面視で矩形に形成されており、この金属板１２ａの上面に複数の水素流路３３が形成されている。

【0031】

金属板１２ａには、金属板１２ａを厚み方向に貫通するように第１導入口３７及び第１導出口３８が形成されている。第１導入口３７は、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通する第１導入路２７のうちの当該高温側層１２における一部分である。第１導出口３８は、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通する第１導出路２８のうちの当該高温側層１２における一部分である。

【0032】

第１導入口３７及び第１導出口３８は、円形又は楕円形であり、第１導入口３７の周面には、複数の水素流路３３の一端（流入端）がそれぞれ接続している。具体的に、各水素流路３３の流入端は、互いに間隔をおいて第１導入口３７の周面に接続されており、この接続箇所は第１導入口３７の周面の全体に亘っている。ここで、「周面の全体に亘る」とは、周面の全体において複数の接続箇所が互いに間隔をおいて存在することを意味している。このため、水素流路３３が接続されていない箇所が周面の一部に存在していてもよい。また、複数の接続箇所は等間隔である必要はないため、隣接する接続箇所同士の間隔が他の接続箇所同士の間隔よりも広いところがあってもよく、隣接する接続箇所同士の間隔の幅が何れも周面の１／４（又は１／８）以下であればよい。

【0033】

複数の水素流路３３の他端（流出端）は、第１導出口３８の周面にそれぞれ接続している。そして、各水素流路３３は、第１導入口３７から第１導出口３８までそれぞれ分岐することなく延びている。第１導入路２７内の水素ガスは、各高温側層１２において、各水素流路３３に分流する。各水素流路３３を流れる水素ガスは、分流することなく第１導出路２８に合流し、第１導出ヘッダ２２を通して、マイクロチャネル型熱交換器１０の外部へと送られる。

【0034】

なお、水素流路３３の流出端においては、水素ガスの温度が冷却媒体の温度に近い温度になっているため、第１導出口３８は、円形又は楕円形である必要はなく、たとえば半円形であってもよい。また、第１導出口３８への水素流路３３の接続箇所は、第１導出口３８の周面の全体に亘っている必要はなく、たとえば、周面の２／３の範囲内に存在していてもよい。

【0035】

図４に示すように、冷却側層１４を形成している金属板１４ａは、上面視で矩形に形成されており、金属板１４ａの上面には、複数の媒体流路３４が形成されている。ただし、媒体流路３４の数は、水素流路３３の数よりも多い。このため、媒体流路３４を流れる冷却媒体は、水素ガスと熱交換しても余り温度変化しない。一方で、水素流路３３を流れる水素ガスは、冷却媒体と熱交換すると大きく温度変化し、冷却媒体の温度に近づく。つまり、水素ガスの温度変化量は、冷却媒体の温度変化量よりも大きい。

【0036】

金属板１４ａには、金属板１４ａを厚み方向に貫通するように第２導入口３９及び第２導出口４０が形成されている。第２導入口３９は、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通する第２導入路２９のうちの当該冷却側層１４における一部分である。第２導出口４０は、複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通する第２導出路３０のうちの当該冷却側層１４における一部分である。

【0037】

第２導入口３９及び第２導出口４０は、第１導入口３７及び第１導出口３８よりも面積の大きな半円形である。すなわち、第２導入路２９を通して導入される冷却媒体の流量は、第１導入路２７を通して導入される水素ガスの流量よりも大きな流量となる。なお、第２導入口３９及び第２導出口４０は、冷却媒体の流量が確保できるのであれば、半円形に限られるものではなく、たとえば円形又は楕円形であってもよい。

【0038】

第２導入口３９の周面のうちの半円の弦に当たる部分には、複数の媒体流路３４の一端（導入端）がそれぞれ接続している。複数の媒体流路３４の他端（導出端）は、第２導出口４０の周面のうちの半円の弦に当たる部分にそれぞれ接続している。そして、各媒体流路３４は、第２導入口３９から第２導出口４０まで延びている。第２導入路２９内の冷却媒体は、各冷却側層１４において、各媒体流路３４に分流する。各媒体流路３４を流れる冷却媒体は、分流することなく第２導出路３０（第２導出口４０）に合流し、第２導出ヘッダ２４を通して、マイクロチャネル型熱交換器１０の外部へと送られる。

【0039】

水素流路３３のうち、高温側層１２及び冷却側層１４が重ね合わされる方向（図２における上下方向）において媒体流路３４と重なり合う領域は、熱交換領域４３となる。すなわち、水素ガスが第１導入口３７から水素流路３３に流入したとしても、この熱交換領域４３に至るまでは、冷却媒体とほとんど熱交換することはない。そして、水素ガスは、この熱交換領域４３において水素流路３３を流れつつ、媒体流路３４を流れる冷却媒体と熱交換する。

【0040】

本実施形態では、各水素流路３３は、第１導入口３７から第１導出口３８までそれぞれ分岐することなく延びているため、少なくとも、第１導入口３７から熱交換領域４３に至るまでは分岐しておらず、熱交換領域４３においても、冷却媒体との温度差が比較的大きな前半部分においても分岐していない。なお、熱交換領域４３の後半以降においては、各水素流路３３は、分岐していてもよい。

【0041】

水素ガスは、たとえば３０℃以上の温度で水素流路３３に流入し、冷却媒体は、－３０℃以下の温度で媒体流路３４に流入する。水素ガスは非常に高圧（１０ＭＰａ以上の圧力）の状態で流通することもある。そして、熱交換領域４３を通過したときには、水素ガスは－３０℃以下の温度まで冷却されている。すなわち、水素ガスは、水素流路３３を流れる最中にプラスの温度帯からマイナスの温度帯まで温度が変化する。一方、冷却媒体は、熱交換領域４３を通過したときでも－３０℃以下の温度を有する。すなわち、冷却媒体は、マイナスの温度帯のまま媒体流路３４を流れる。したがって、第１導入口３７から第１導出口３８までの水素ガスの温度変化は、第２導入口３９から第２導出口４０までの冷却媒体の温度変化よりも大きい。

【0042】

以上説明したように、本実施形態では、冷却媒体によって水素ガスを冷却する際に、冷却媒体と水素ガスとの温度差に起因して高温側層１２又は冷却側層１４に熱応力が生じる。また、本実施形態では、マイクロチャネル型熱交換器１０が水素ステーション向けとなっており、非常に高圧の水素ガスを流通させるため、熱交換器１０内部が高い圧力に晒されることになる。このため、マイクロチャネル型熱交換器１０に生ずる応力がより大きくなる。ただし、水素ガスを流入させるための第１導入口３７が円形又は楕円形の断面を有する形状となっているため、第１導入口３７の周面に複数の水素流路３３が繋がる部分において、前記熱応力等の応力が局所的に集中して生ずることが抑制される。すなわち、仮に第１導入口３７が半円形の場合には、半円の角部において局所的に応力が生ずることがあるが、第１導入口３７が円形又は楕円形であるため、応力集中が生じ難い。また、水素流路３３は、冷却媒体によって冷却される前の水素ガスが流れる範囲においては分岐していないため、前記温度差に起因する熱応力及び内圧に起因する応力が局所的に集中して生ずることも抑制できる。すなわち、水素流路３３のうち、冷却媒体によって冷却される前の水素ガスが流れる部位においては、高圧の内圧に起因する応力が生ずるだけでなく、冷却媒体と水素ガスとの温度差が大きいことに起因する熱応力が高くなり易くなる。このため、仮に、この部分で分岐が設けられていると、分岐部分において応力が集中して生じやすい。しかし、この部分においては、水素流路３３の分岐個所が設けられていないため、応力が局所的に集中して生ずることが抑制される。また、安定した水素ガスの供給に寄与する。

【0043】

また本実施形態では、水素流路３３の流入端が第１導入口３７の周面の全体に亘っているため、多くの本数の水素流路３３を第１導入口３７に接続することが可能となる。すなわち、水素流路３３の数を増やすと、水素ガスの流量を増やすことができるため、それに応じて、冷却媒体と水素ガスとの温度差に起因する熱応力も生じやすくなる。しかしながら、上記の通り、熱応力の局所的な発生を抑制しているため、応力集中による悪影響を抑えつつ水素ガス流量を増やすことができる。

【0044】

また本実施形態では、水素流路３３が第１導入口３７から第１導出口３８まで分岐しない構成であるため、水素流路３３の全体に亘って応力の局所的な発生を抑えることができる。したがって、マイクロチャネル型熱交換器１０が、熱応力或いは内圧に起因する応力が生じやすい用途で使用される場合においても、高温側層１２又は冷却側層１４の耐久性に対する影響等を抑制できる。

【0045】

また本実施形態に係るマイクロチャネル型熱交換器１０は、水素ステーションのプレクーラとして用いられる。水素ステーションでは、水素ガスの充填先である燃料電池車等の有無に応じて、水素ガスの供給及び停止が繰り返されることとなる。このため、プレクーラにおいては、水素ガスの冷却及び停止も繰り返し行われることになる。しかも、プレクーラには、非常に高圧（１０ＭＰａ以上の圧力）の水素ガスが流通するため、内圧の変動および熱変化によって非常に大きな応力の局所的な発生及びその解除が繰り返されることとなり、マイクロチャネル型熱交換器１０の耐久性に影響する虞がある。しかしながら、プレクーラとして用いられるマイクロチャネル型熱交換器１０が、応力が局所的に集中して発生することが抑えられる構成となっているため、マイクロチャネル型熱交換器１０の耐久性への影響を抑制することができる。

【0046】

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、第２導入口３９及び第２導出口４０が複数の高温側層１２及び複数の冷却側層１４を貫通する第２導入路２９又は第２導出路３０の一部分として形成されているがこれに限られない。たとえば第２導入口３９及び第２導出口４０は、高温側層１２又は冷却側層１４を形成している金属板１２ａ，１４ａの外周面（側面）に開口していてもよい。この場合、第２導入ヘッダ２３は積層体１８における、第２導入口３９が開口する側面に設けられ、第２導出ヘッダ２４は積層体１８における、第２導出口４０が開口する側面に設けられる。この場合、第２導入路２９及び第２導出路３０が省略されることになる。

【0047】

また、マイクロチャネル型熱交換器１０が配管などを介さずに直接的に前段、後段の装置等と接続されているような場合には、導入ヘッダ２１，２３、導出ヘッダ２２，２４は省略されることになる。

【符号の説明】

【0048】

１０ ：マイクロチャネル型熱交換器
１２ ：高温側層
１４ ：冷却側層
３３ ：水素流路
３４ ：媒体流路
３７ ：第１導入口
３８ ：第１導出口
４３ ：熱交換領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】