JP2002164066A

JP2002164066A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2002164066A
Application number: JP2000356038A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Aoki; 泰高青木; Ryoji Okabe; 良次岡部; Tadashi Fujisaki; 忠司藤崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-06-07
Also published as: US20020164066A1; US6965690B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、軽量化、低コスト化、高熱交換効率
化を図り、加えて、熱交換能力の設計変更を容易にし量
産化を図ること。【解決手段】燃料電池に用いられるメタノール／水Ｍ
が流れるメタノール／水Ｍ用微細流路１２０ｘ、１２０
ｘ、・・・に用いられる複数のメタノール／水通過溝１２
３ａ、１２３ａ、・・・が形成された複数の第１の薄型シ
ート１２３、１２３、・・・と、燃焼ガスＧ₃ が流れる燃
焼ガス用微細流路１２０ｙ、１２０ｙ、・・・に用いられ
る複数の燃焼ガス通過溝１２４ａ、１２４ａ、・・・が形
成された複数の第２の薄型シート１２４、１２４、・・・
と、燃焼ガス用微細流路１２０ｙ、１２０ｙ、・・・に設
けられた燃焼触媒１２５とを備え、複数の第１の薄型シ
ート１２３、１２３、・・・と第２の薄型シート１２４、
１２４、・・・とは、交互に積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池発電シ
ステムの一部を構成し、メタノール／水を蒸発させる積
層型熱交換器に関し、更に詳しくは、複数の溝を有する
第１の薄型シートと、複数の溝を有し、表面に燃焼触媒
が担持された第２の薄型シートとが交互に積層されてな
る積層型熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水素と空気中の酸素とを化学
反応させることにより発電を行う燃料電池発電システム
の研究が進められている。この燃料電池発電システム
は、他の発電手段に比べて、エネルギー効率が高いこ
と、化学反応で生成されるのが水（水蒸気）であるため
地球環境に対してクリーンであること、タービンのよう
な可動部分がないため振動や騒音が極めて小さいこと、
などの利点が多いため、自動車や、工場、オフィス、病
院、集合住宅、ホテル等のエネルギー源として有望視さ
れている。

【０００３】また、燃料電池発電システムは、メタノー
ル／水を改質反応させて水素を多量に含む水素リッチガ
スを生成する改質器と、圧縮空気を生成する空気圧縮機
と、水素リッチガス（水素）および圧縮空気（酸素）に
より発電を行う燃料電池とから概略構成されている。上
記メタノールは、液体の状態で大量貯蔵ができ、しかも
取り扱いが容易であるため、燃料として適している。

【０００４】図１８は、従来の燃料電池発電システムの
構成を示すブロック図である。同図に示した燃料電池発
電システムは、燃料電池１０、空気圧縮機２０、改質器
３０およびメタノール／水供給装置１００から概略構成
されている。燃料電池１０は、例えば、固体高分子電解
質型のものであり、構成単位である単セルを複数積層し
たスタック構造を有している。なお、同図には、理解を
容易にするために、単セルのみの構成が図示されてい
る。

【０００５】燃料電池１０は、電解質１３と、電解質１
３の一方の面側に設けられた酸素極１１と、電解質１３
の他方の面側に設けられた水素極１２とから構成されて
おり、燃料（水素）が有する化学エネルギーを、燃焼に
よって電気化学的に直接電気エネルギーに変換するもの
である。燃焼剤としては、圧縮空気ＰＡ（酸素）が用い
られる。酸素極１１および水素極１２は、電解質１３を
両側から挟むサンドイッチ構造をなすガス拡散電極であ
り、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンク
ロスによりそれぞれ形成されている。

【０００６】また、酸素極１１と電解質１３との間、水
素極１２と電解質１３との間には、セパレータ（図示
略）がそれぞれ介挿されている。このセパレータは、ガ
ス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガ
ス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。
酸素極１１とセパレータとの間には、圧縮空気ＰＡが流
れるガス流路が形成されており、同様にして、水素極１
２とセパレータとの間にも水素リッチガスＧ₈が流れる
ガス流路が形成されている。

【０００７】ここで、酸素極１１からは、発電に利用さ
れなかった酸素を含む排ガスＰＡ’が排出される。水素
極１２からは、発電に利用されなかった水素を含む水素
オフガスＧ₂ が排出される。この水素オフガスＧ₂は、
管路（図示略）を介して後述する熱交換器５０へ供給さ
れる。電解質１３は、固体高分子材料、例えばフッ素系
樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜で
あり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。この電解質
１３の表面には、触媒としての白金または白金と他の金
属からなる合金が担持されている。

【０００８】空気圧縮機２０は、酸素を大量に含む圧縮
空気ＰＡを生成し、これを管路（図示略）を介して酸素
極１１およびバーナ４０へ供給する。改質器３０は、メ
タノールと水とが混合されたメタノール／水Ｍから水素
リッチガスＧ₈ を生成するものであり、バーナ４０、熱
交換器５０、ＰＯＸ触媒６０、ＬＴＳ熱交換器７０、Ｌ
ＴＳ触媒８０およびＰＲＯｘ触媒一体型熱交換器９０か
ら構成されている。ここで、メタノール／水供給装置１
００は、熱交換器５０およびバーナ４０へ管路（図示
略）を介してメタノール／水Ｍを供給する装置である。

【０００９】バーナ４０は、空気圧縮機２０から管路
（図示略）を介して供給される圧縮空気ＰＡにより、燃
料としてのメタノール／水Ｍを燃焼させ、熱交換器５０
を加熱するための燃焼ガスＧ₁ を生成する。熱交換器５
０は、燃焼触媒により燃焼ガスＧ₃（燃焼ガスＧ₁ およ
び水素オフガスＧ₂）に含まれる燃料（水素）を触媒燃
焼させ、約６００℃の高温下で、メタノール／水Ｍを蒸
発させるものである。この熱交換器５０からは、約２５
０℃のメタノール水蒸気Ｇ₄ が次段のＰＯＸ触媒６０へ
供給される。

【００１０】ここで、図１９（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）を参照して、熱交換器５０の外観構成を説明す
る。図１９（ａ）は熱交換器５０の外観構成を示す側面
図であり、図１９（ｂ）は、熱交換器５０の外観構成を
示す平面図である。図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）に示
した円Ｓ内の拡大図である。これらの図において、熱交
換器５０は、一定ピッチでそれぞれが平行をなすように
配設された複数枚の板状フィン５１、５１、・・・と、こ
れらの板状フィン５１、５１、・・・の全てを貫通するよ
うに配設され管が蛇行状に形成されてなるチューブ５２
を備えている。

【００１１】このチューブ５２におけるそれぞれの曲部
は、両側の板状フィン５１から外部へ突出している。ま
た、チューブ５２は、図１９（ａ）に示したように、板
状フィン５１の短辺方向に所定間隔をおいて複数配設さ
れている。チューブ５２の流入口５２ａには、メタノー
ル／水Ｍ（図１８参照）が流入され、排出口５２ｂから
は、約２５０℃のメタノール水蒸気Ｇ₄（図１８参照）
が排出される。図１９（ｃ）示した燃焼触媒５３、５
３、・・・は、板状フィン５１と板状フィン５１との間に
担持されており、燃焼ガスＧ₃（図１８参照）を完全燃
焼させることにより、チューブ５２を高温加熱する役目
をしている。この燃焼ガスＧ₃ は、図１９（ｂ）に示し
た矢印方向に熱交換器５０に供給される。

【００１２】図１８に戻り、ＰＯＸ触媒６０は、改質反
応により、熱交換器５０より供給されるメタノール水蒸
気Ｇ₄ から、特に水素を多く含む水素リッチガスＧ₅
（約２５０℃）を得るための触媒であり、熱交換器５０
の下流側に配設されている。このＰＯＸ触媒６０は、ハ
ニカム（蜂の巣）状の担持体に担持されている。水素リ
ッチガスＧ₅ には、水素の他に、一酸化炭素等が含まれ
ている。

【００１３】ＬＴＳ熱交換器７０は、ＰＯＸ触媒６０の
下流側に配設されており、例えば、水冷方式により、Ｐ
ＯＸ触媒６０からの水素リッチガスＧ₅ （約２５０℃）
を、約９０℃の水素リッチガスＧ₆にする。ＬＴＳ触媒
８０は、ＬＴＳ熱交換器７０の下流側に配設されてお
り、水素リッチガスＧ₆ に含まれる一酸化炭素を低減さ
せ、これを水素リッチガスＧ₇ とする。ＰＲＯｘ触媒一
体型熱交換器９０は、ＬＴＳ触媒８０の下流側に配設さ
れており、水素リッチガスＧ₇ に含まれる一酸化炭素を
１０ｐｐｍ以下に低減させ、これを水素リッチガスＧ₈
として、管路（図示略）を介して水素極１２へ供給す
る。

【００１４】上記構成において、燃料電池発電システム
が起動されると、バーナ４０でメタノール／水Ｍが燃焼
されることにより、燃焼ガスＧ₁ が生成される。この場
合、起動時であるため、水素極１２からは、水素オフガ
スＧ₂ が熱交換器５０へ供給されない。従って、バーナ
４０からの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として図１９
（ｂ）に示した熱交換器５０の板状フィン５１、５１、
・・・へ供給される。これにより、燃焼ガスＧ₃ が図１９
（ｃ）に示した燃焼触媒５３、５３、・・・により完全燃
焼されることにより、図１９（ａ）に示したチューブ５
２が約６００℃に加熱される。

【００１５】この状態で、図１９（ｂ）に示した流入口
５２ａにメタノール／水Ｍ（図１参照）が供給される
と、メタノール／水Ｍは、チューブ５２内を排出口５２
ｂに向けて流れるうちに、約６００℃の高温により蒸発
し、メタノール水蒸気Ｇ₄ として、排出口５２ｂから排
出される。このメタノール水蒸気Ｇ₄ は、ＰＯＸ触媒６
０の改質反応により水素を多く含む水素リッチガスＧ₅
となる。水素リッチガスＧ₅ は、ＬＴＳ熱交換器７０に
より熱交換された後、水素リッチガスＧ₆ としてＬＴＳ
触媒８０へ供給される。

【００１６】これにより、ＬＴＳ触媒８０では、水素リ
ッチガスＧ₆に含まれる一酸化炭素が低減された水素リ
ッチガスＧ₇ が生成される。この水素リッチガスＧ₇
は、ＰＲＯｘ触媒一体型熱交換器９０により、さらに一
酸化炭素が低減され、水素リッチガスＧ₈ として、燃料
電池１０の水素極１２に供給される。この場合、酸素極
１１にも、空気圧縮機２０から圧縮空気ＰＡが供給され
る。これにより、電解質１３の表面において電気化学反
応が進行し、起電力を得ることができる。以下に、燃料
電池１０で進行する電気化学反応を表わす式を示す。
（１）式は、酸素極１１側における電気化学反応を表
し、（２）式は、水素極１２側における電気化学反応を
表わし、（３）式は、燃料電池１０全体で進行する電気
化学反応を表す。（１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ …（１）Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（２）Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）

【００１７】そして、水素極１２からは、上記電気化学
反応に利用されなかった水素を含む水素オフガスＧ₂ が
管路（図示略）を介して、熱交換器５０へフィードバッ
クされる。一方、酸素極１１からは、電気化学反応に利
用されなかった酸素を含む排ガスＰＡ’が排出される。
以後、上述したサイクルにより、水素極１２に水素リッ
チガスＧ₈ が供給されるとともに、酸素極１１に圧縮空
気ＰＡが供給されることにより、燃料電池１０では、発
電が行われる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、従来の燃料電池発電システムは、各方面での利用
が可能であるが、特に、自動車のエネルギー源として車
載する場合、車載スペースの制限、燃費向上のための重
量制限等の関係から、できる限り小型、軽量であること
が望ましい。

【００１９】しかしながら、従来の燃料電池発電システ
ムの一部を構成する熱交換器５０は、構造上、小型化、
軽量化することが困難である。すなわち、図１９（ｂ）
に示したように、熱交換器５０では、板状フィン５１、
５１、・・・を平行をなすように一定ピッチでそれぞれ配
設し、板状フィン５１、５１、・・・にチューブ５２を貫
通させる構成を採用していることから、板状フィン５１
の狭ピッチ化に限界があり、飛躍的に小型化することが
困難である。

【００２０】また、従来の熱交換器５０では、図１９
（ｃ）に示したように、板状フィン５１間に燃焼触媒５
３、５３、・・・を担持する構成を採用していることか
ら、燃焼ガスＧ₃ （図１８参照）が燃焼触媒５３、５
３、・・・に触れる面積が小さくならざるを得ず、熱交換
器５０の容積に対する熱交換面積が小さいため、熱交換
効率が低い。

【００２１】従って、燃料電池発電システムの性能を発
揮し得る熱交換面積を得るためには、板状フィン５１の
面積、枚数や、チューブ５２の本数を増やさなければな
らないため、おのずと、熱交換器５０が大型化、重量化
してしまうとともに、コストが高くつくという問題があ
った。この問題は、特に、燃料電池発電システムを車載
する場合のボトルネックになっており、自動車のエネル
ギー源を燃料電池化するという懸案に関する大きな障壁
の一つとなっている。

【００２２】ここで、設計上の熱交換能力（熱交換面
積）を変更する場合、従来の熱交換器５０では、板状フ
ィン５１、５１、・・・の面積、枚数や、チューブ５２の
本数を増減する必要がある。しかしながら、実際の設計
では、かかる設計変更が熱交換器５０の製造ラインに及
ぼす影響が非常に大きいため、影響が少ない範囲での変
更しか行うことができない。従って、従来の熱交換器５
０では、熱交換能力の設計変更に対する自由度が非常に
低く、多種多様な自動車に燃料電池発電システムを適用
する場合に量産に向かないという問題があった。

【００２３】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであって、小型化、軽量化、低コスト化、高熱交
換効率化を図ることができるともに、熱交換能力の設計
変更を容易にし量産化を図ることができる積層型熱交換
器を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、燃料電池に用いられる燃料
が流れる流路に用いられる複数の第１の溝が形成された
第１の薄型シートと、燃焼ガスが流れる流路に用いられ
る複数の第２の溝が形成された第２の薄型シートと、前
記燃焼ガスが流れる前記流路に設けられた燃焼触媒とを
備え、複数の前記第１の薄型シートと前記第２の薄型シ
ートとは、交互に積層されていることを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、第１の薄型シート側の
流路に燃料が供給された状態で、第２の薄型シート側の
流路に燃焼ガスが供給されると、燃焼ガスが燃焼媒体に
より完全燃焼することで、加熱され、燃料が蒸発する。
このように、この発明によれば、複数の第１の溝が形成
された第１の薄型シートと、複数の第２の溝が形成され
た第２の薄型シートとを交互に積層し、燃焼ガスが流れ
る流路に燃焼触媒を設けた構成としたので、積層型熱交
換器の容積に対する熱交換面積（触媒反応面積）を従来
のものに比べて大きくすることができ、小型化、軽量
化、低コスト化、高熱交換効率化を図ることができる。

【００２６】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
記載の積層型熱交換器において、前記第１の薄型シート
には、前記燃料を積層方向に流すとともに前記第１の溝
に連通する第１の燃料連通穴、および前記燃焼ガスを積
層方向に流す第１の燃焼ガス連通穴が形成されており、
前記第２の薄型シートには、前記燃料を積層方向に流す
とともに前記第１の燃料連通穴に連通する第２の燃料連
通穴、および前記燃焼ガスを積層方向に流すとともに前
記第２の溝に連通する第２の燃焼ガス連通穴が形成され
ていることを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、第１の燃料連通穴およ
び第１の燃料連通穴を第１の薄型シートに形成するとと
もに、第２の燃料連通穴および第２の燃焼ガス連通穴を
第２の薄型シートに形成したので、少なくとも燃料を流
路へ供給するためのヘッダ部品が不要となり、さらに小
型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

【００２８】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
記載の積層型熱交換器において、前記第２の薄型シート
には、前記複数の第２の溝に代えて、略断面凹部が形成
されていることを特徴とする。

【００２９】この発明によれば、第２の薄型シートの略
断面凹部に燃焼触媒を塗布させる場合に、複数の第２の
溝の場合に比べて、容易に作業を行うことができる。

【００３０】また、請求項４に係る発明は、請求項１〜
３のいずれか一つに記載の積層型熱交換器において、前
記燃焼触媒は、前記第２の薄型シートのシート面にのみ
に設けられていることを特徴とする。

【００３１】この発明によれば、第２の薄型シートのシ
ート面のみに燃焼触媒を設けるようにしたので、製造工
程を簡略化することができる。

【００３２】また、請求項５に係る発明は、第１の穴加
工が施された第１の薄型シートと、第２の穴加工が施さ
れた第２の薄型シートとを備え、複数の前記第１の薄型
シートと前記第２の薄型シートとは、交互に積層されて
積層構造体を構成し、前記積層構造体内部に、燃料電池
に用いられる燃料が流れる第１の流路および燃焼ガスが
流れる第２の流路が形成されており、前記第２の流路に
燃焼触媒が設けられていることを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、第１の穴加工および第
２の穴加工で積層型熱交換器を構成することができるた
め、従来のものに比べて、小型化、軽量化、高熱交換効
率化を図ることができることはもとより、溝加工が必要
な場合に比べて、加工コストを低減させることができ
る。

【００３４】また、請求項６に係る発明は、請求項５に
記載の積層型熱交換器において、前記第１の流路および
前記第２の流路は、蛇行形状とされていることを特徴と
する。

【００３５】この発明によれば、第１の流路および第２
の流路を蛇行形状としたことにより、積層型熱交換器の
容積に対する熱交換面積（触媒反応面積）を従来のもの
に比べて大きくすることができ、小型化、軽量化、低コ
スト化、高熱交換効率化を図ることができる。

【００３６】また、請求項７に係る発明は、請求項１〜
６のいずれか一つに記載の積層型熱交換器において、前
記第１の薄型シートおよび前記第２の薄型シートのそれ
ぞれには、位置決め用の凸凹部が形成されていることを
特徴とする。

【００３７】この発明によれば、第１の薄型シートおよ
び第２の薄型シートに位置決め用の凸凹部を形成したこ
とにより、積層時に凸凹部を合わせるだけで、位置決め
を高精度かつ容易に行うことができる。

【００３８】また、請求項８に係る発明は、請求項１〜
６のいずれか一つに記載の積層型熱交換器において、前
記第１の薄型シートおよび前記第２の薄型シートのそれ
ぞれには、位置決め用の挿入穴が形成されており、複数
の前記第１の薄型シート、前記第２の薄型シートは、そ
れぞれの挿入穴に挿入される棒状部材を有するエンドプ
レートにより交互に積層されてなることを特徴とする。

【００３９】この発明によれば、第１の薄型シートおよ
び第２の薄型シートのそれぞれに挿入穴を形成するとと
もに、棒状部材を有するエンドプレートを用いたので、
積層時に挿入穴に棒状部材を挿入するだけで、位置決め
を高精度かつ容易に行うことができる。

【００４０】また、請求項９に係る発明は、第１〜第ｎ
の穴加工がそれぞれ施された第１〜第ｎの薄型シート
と、前記第１〜第ｎの薄型シートは、積層されて積層構
造体を構成し、前記積層構造体内部に、燃料電池に用い
られる燃料が流れる第１の流路および燃焼ガスが流れる
第２の流路が形成されており、前記第２の流路に燃焼触
媒が設けられていることを特徴とする。

【００４１】この発明によれば、第１〜第ｎの穴加工で
積層型熱交換器を構成することができるため、従来のも
のに比べて、小型化、軽量化、高熱交換効率化を図るこ
とができることはもとより、溝加工が必要な場合に比べ
て、加工コストを低減させることができる。

【００４２】また、請求項１０に係る発明は、請求項９
に記載の積層型熱交換器において、前記第１〜第ｎの薄
型シートのそれぞれには、位置決め用の凸凹部が形成さ
れていることを特徴とする。

【００４３】この発明によれば、第１〜第ｎの薄型シー
トに位置決め用の凸凹部を形成したことにより、積層時
に凸凹部を合わせるだけで、位置決めを高精度かつ容易
に行うことができる。

【００４４】また、請求項１１に係る発明は、請求項９
に記載の積層型熱交換器において、前記第１〜第ｎの薄
型シートのそれぞれには、位置決め用の挿入穴が形成さ
れており、複数の前記第１〜第ｎの薄型シートは、それ
ぞれの挿入穴に挿入される棒状部材を有するエンドプレ
ートにより積層されてなることを特徴とする。

【００４５】この発明によれば、第１〜第ｎの薄型シー
トのそれぞれに挿入穴を形成するとともに、棒状部材を
有するエンドプレートを用いたので、積層時に挿入穴に
棒状部材を挿入するだけで、位置決めを高精度かつ容易
に行うことができる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。

【００４７】（実施の形態１）図１は、この発明に係る
実施の形態１が適用された燃料電池発電システムの構成
を示すブロック図である。この図において、図１８の各
部に対応する部分には同一の符号を付けその説明を省略
する。図１においては、図１８に示した改質器３０に代
えて、改質器１１０が設けられている。この改質器１１
０においては、図１８に示した熱交換器５０に代えて積
層型熱交換器１２０が設けられている。

【００４８】積層型熱交換器１２０は、熱交換器５０
（図１８参照）と同様にして、燃焼触媒により燃焼ガス
Ｇ₃（燃焼ガスＧ₁ および水素オフガスＧ₂）に含まれ
る燃料（水素）を触媒燃焼させ、約６００℃の高温下
で、メタノール／水Ｍを蒸発させるものである。しかし
ながら、積層型熱交換器１２０の構成は、熱交換器５０
の構成とは大きく異なる。

【００４９】すなわち、図２に示したように、積層型熱
交換器１２０は、第１の薄型シート１２３と第２の薄型
シート１２４とが交互に積層された積層構造体と、エン
ドプレート１２６と、ヘッド１２１と、ヘッド１２２と
から構成されている。以下、積層型熱交換器１２０の構
成について詳細に説明する。この積層構造体の積層枚数
は、数１００枚〜１０００枚である。

【００５０】第１の薄型シート１２３の両辺部以外の表
面には、複数のメタノール／水通過溝１２３ａ、１２３
ａ、・・・が形成されており、これらのメタノール／水通
過溝１２３ａ、１２３ａ、・・・・は、メタノール／水Ｍ
（図１参照）をＸ方向に通過させるための溝である。ま
た、メタノール／水通過溝１２３ａ、１２３ａ、・・・を
通過するメタノール／水Ｍ（図１参照）は、後述する燃
焼触媒の作用による高温によって蒸発する。

【００５１】第２の薄型シート１２４の両辺部以外の表
面には、複数の燃焼ガス通過溝１２４ａ、１２４ａ、１
２４ｂ、・・・が形成されており、これらの燃焼ガス通過
溝１２４ａ、１２４ａ、・・・は、燃焼ガスＧ₃（図１参
照）をＹ方向に通過させるための溝である。また、図３
に示したように第２の薄型シート１２４の表面（燃焼ガ
ス通過溝１２４ａ側）には、燃焼触媒１２５が担持され
ている。この燃焼触媒１２５は、燃焼ガスＧ₃（図１参
照）を完全燃焼させることにより、図２に示した第１の
薄型シート１２３と第２の薄型シート１２４とが交互に
積層されてなる積層構造体を約６００℃に加熱する役目
をしている。この燃焼触媒１２５は、１〜３％の貴金属
（例えば、Ｐｔ）等から組成されている。

【００５２】上記積層構造体においては、第１の薄型シ
ート１２３の表面（メタノール／水通過溝１２３ａ、１
２３ａ、・・・・を含む）と第２の薄型シート１２４の裏面
とにより、一列をなす複数のメタノール／水Ｍ用微細流
路（チャンネル）１２０ｘ、１２０ｘ、・・・がＸ方向に
沿って形成されている。メタノール／水Ｍ用微細流路１
２０ｘにおける縦サイズ、横サイズは、共に１ｍｍ以下
とされている。また、一列をなす複数のメタノール／水
Ｍ用微細流路１２０ｘ、１２０ｘ、・・・は、第２の薄型
シート１２４を挟んで板厚方向に複数列、形成されてい
る。これらのメタノール／水Ｍ用微細流路１２０ｘ、１
２０ｘ、・・・には、Ｘ方向にメタノール／水Ｍが流れ
る。

【００５３】一方、第２の薄型シート１２４の表面（燃
焼ガス通過溝１２４ａ、１２４ａ、・・・を含む）と第１
の薄型シート１２３の裏面とにより、一列をなす複数の
燃焼ガス用微細流路（チャンネル）１２０ｙ、１２０
ｙ、・・・がＹ方向に沿って形成されている。燃焼ガス用
微細流路１２０ｙにおける縦サイズ、横サイズは、共に
１ｍｍ以下とされている。また、一列をなす複数の燃焼
ガス用微細流路１２０ｙ、１２０ｙ、・・・は、第１の薄
型シート１２３を挟んで板厚方向に複数列、形成されて
いる。これらの燃焼ガス用微細流路１２０ｙ、１２０
ｙ、・・・には、Ｙ方向に燃焼ガスＧ₃（図１参照）が流れ
る。

【００５４】エンドプレート１２６は、第１の薄型シー
ト１２３と同面積の薄板であり、上記積層構造体の上面
（第１の薄型シート１２３の表面）を塞ぐ。このエンド
プレート１２６の裏面と第１の薄型シート１２３の表面
（メタノール／水通過溝１２３ａ、１２３ａ、・・・を含
む）とによっても、メタノール／水Ｍ用微細流路１２０
ｘ、１２０ｘ、・・・が形成される。

【００５５】ヘッド１２１には、段状の嵌合部１２１ａ
が形成されている。この嵌合部１２１ａのサイズは、積
層構造体の一側面部（メタノール／水Ｍ用微細流路１２
０ｘ側）と同サイズとされている。また、ヘッド１２１
の一側面には、嵌合部１２１ａと連通する流入口１２１
ｂが形成されている。この流入口１２１ｂには、メタノ
ール／水Ｍ（図１参照）が流入される。

【００５６】ヘッド１２２は、ヘッド１２１と同形状と
されている。すなわち、ヘッド１２２には、段状の嵌合
部（図示略）が形成されている。この嵌合部のサイズ
は、積層構造体の他側面部（メタノール／水Ｍ用微細流
路１２０ｘ側）と同サイズとされている。また、ヘッド
１２２の一側面には、嵌合部と連通する流出口１２２ｂ
が形成されている。この流出口１２２ｂからは、メタノ
ール水蒸気Ｇ₄（図１参照）が流出される。

【００５７】ここで、積層型熱交換器１２０を組み立て
る場合には、第１の薄型シート１２３と第２の薄型シー
ト１２４とが交互に積層され、エンドプレート１２６が
設けられる。このように構成された積層構造体の一側面
部には、ヘッド１２１（嵌合部１２１ａ）が嵌合され
る。同様にして、積層構造体の他側面部（上記一側面部
に対向する側面部）には、ヘッド１２２（嵌合部）が嵌
合される。

【００５８】つぎに、上述した実施の形態１の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、バーナ４０でメタノール／水Ｍが燃焼され
ることにより、燃焼ガスＧ₁ が生成される。この場合、
起動時であるため、水素極１２からは、水素オフガスＧ
₂ が積層型熱交換器１２０の燃焼触媒１２５（燃焼ガス
通過溝１２４ａ、１２４ａ、・・・）（図２参照）へ供給
されない。従って、バーナ４０からの燃焼ガスＧ₁ は、
燃焼触媒１２５に燃焼ガスＧ₃ として供給される。これ
により、燃焼ガスＧ₃ が燃焼触媒１２５により完全燃焼
されることにより、積層構造体（第１の薄型シート１２
３、第２の薄型シート１２４）が約６００℃に加熱され
る。

【００５９】この状態で、図２に示した流入口１２１ｂ
にメタノール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メタ
ノール／水Ｍは、Ｘ方向に沿って、メタノール／水Ｍ用
微細流路１２０ｘ、１２０ｘ、・・・を流れる。このと
き、メタノール／水Ｍは、約６００℃の高温により蒸発
し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１参照）として、流出口
１２２ｂから流出される。このメタノール水蒸気Ｇ₄
は、ＰＯＸ触媒６０の改質反応により水素を多く含む水
素リッチガスＧ₅ となる。水素リッチガスＧ₅ は、ＬＴ
Ｓ熱交換器７０により熱交換された後、水素リッチガス
Ｇ₆ としてＬＴＳ触媒８０へ供給される。

【００６０】これにより、ＬＴＳ触媒８０では、水素リ
ッチガスＧ₆に含まれる一酸化炭素が低減された水素リ
ッチガスＧ₇ が生成される。この水素リッチガスＧ₇
は、ＰＲＯｘ触媒一体型熱交換器９０により、さらに一
酸化炭素が低減され、水素リッチガスＧ₈ として、燃料
電池１０の水素極１２に供給される。この場合、酸素極
１１にも、空気圧縮機２０から圧縮空気ＰＡが供給され
る。これにより、電解質１３の表面において、前述した
（１）式から（３）式の電気化学反応が進行し、起電力
を得ることができる。

【００６１】そして、水素極１２からは、上記電気化学
反応に利用されなかった水素を含む水素オフガスＧ₂ が
管路（図示略）を介して、積層型熱交換器１２０（第２
の薄型シート１２４の燃焼触媒１２５）へフィードバッ
クされる。一方、酸素極１１からは、電気化学反応に利
用されなかった酸素を含む排ガスＰＡ’が排出される。
以後、上述したサイクルにより、水素極１２に水素リッ
チガスＧ₈ が供給されるとともに、酸素極１１に圧縮空
気ＰＡが供給されることにより、燃料電池１０では、発
電が行われる。

【００６２】以上説明したように、実施の形態１によれ
ば、複数のメタノール／水通過溝１２３ａ、１２３ａ、
・・・が表面に形成された第１の薄型シート１２３と、複
数の燃焼ガス通過溝１２４ａ、１２４ａ、・・・が表面に
形成された第２の薄型シート１２４とを交互に積層し、
第２の薄型シート１２４の表面に燃焼触媒１２５を担持
させる構成としたので、積層型熱交換器の容積に対する
熱交換面積（触媒反応面積）を従来のものに比べて大き
くすることができ、小型化、軽量化、低コスト化、高熱
交換効率化を図ることができる。

【００６３】図４（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１の効
果を説明する図である。図４（ａ）は、図２に示した積
層型熱交換器１２０の容量あたり伝熱面積と流路（チャ
ンネル）の直径ｄ_eとの関係を表す図である。ここでい
う直径ｄ_eは、図２に示したメタノール／水Ｍ用微細流
路１２０ｘ、燃焼ガス用微細流路１２０ｙの縦サイズお
よび横サイズに対応している。従って、実施の形態１で
は、直径ｄ_eは、１ｍｍ以下である。同図からわかるよ
うに、実施の形態１では、直径ｄ_e が１ｍｍ以下である
ため、容積当たり伝熱面積が広くなる。

【００６４】図４（ｂ）は、図２に示した積層型熱交換
器１２０の容量当たり熱交換量と流路（チャンネル）の
直径ｄ_eとの関係を表す図である。同図からわかるよう
に、実施の形態１では、直径ｄ_e が１ｍｍ以下であるた
め、容積当たり熱交換量が大きくなる。図４（ｃ）は、
図２に示した積層型熱交換器１２０の容量当たり熱伝達
率と流路（チャンネル）の直径ｄ_eとの関係を表す図で
ある。同図からわかるように、実施の形態１では、直径
ｄ_e が１ｍｍ以下であるため、容積当たり熱伝達率が大
きくなる。

【００６５】（実施の形態２）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、ヘッドを有
しない構成の積層型熱交換器としてもよい。以下では、
この場合を実施の形態２として説明する。

【００６６】図５は、実施の形態２の構成を示す図であ
る。図５（ｅ）は、実施の形態２における積層型熱交換
器２００の概略構成を示す斜視図である。図５（ａ）
は、図５（ｅ）に示した第１の薄型シート２１０の構成
を示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示し
た第１の薄型シート２１０の構成を示す平面図である。
図５（ｃ）は、図５（ｅ）に示した第２の薄型シート２
２０の構成を示す斜視図である。図５（ｄ）は、図５
（ｃ）に示した第２の薄型シート２２０の構成を示す平
面図である。

【００６７】図５（ｅ）に示した積層型熱交換器２００
は、第１の薄型シート２１０と第２の薄型シート２２０
とが交互に積層された積層構造体と、エンドプレート２
３０と、エンドプレート２４０とから構成されている。
以下、積層型熱交換器２００の構成について詳細に説明
する。

【００６８】図５（ａ）および（ｂ）に示した第１の薄
型シート２１０の表面中央には、複数のメタノール／水
通過溝２１０ｃ、２１０ｃ、・・・が形成されており、こ
れらのメタノール／水通過溝２１０ｃ、２１０ｃ、・・・・
は、メタノール／水Ｍ（図１参照）を通過させるための
溝である。また、第１の薄型シート２１０の四辺近傍に
は、メタノール／水用長穴２１０ａおよび２１０ｂなら
びに燃焼ガス用長穴２１０ｄおよび２１０ｅがそれぞれ
形成されている。

【００６９】メタノール／水用長穴２１０ａおよび２１
０ｂは、メタノール／水通過溝２１０ｃ、２１０ｃ、・・
・の両端縁に沿って形成されており、メタノール／水Ｍ
（図１参照）の流路としての役目を担っている。一方、
燃焼ガス用長穴２１０ｄおよび２１０ｅは、メタノール
／水通過溝２１０ｃ、２１０ｃ、・・・に沿って形成され
ており、燃焼ガスＧ₃ （図１参照）の流路としての役目
を担っている。また、メタノール／水通過溝２１０ｃ、
２１０ｃ、・・・を通過するメタノール／水Ｍ（図１参
照）は、後述する燃焼触媒の作用による高温によって蒸
発する。

【００７０】図５（ｃ）および（ｄ）に示した第２の薄
型シート２２０は、第１の薄型シート２１０と同形状と
されている。すなわち、第２の薄型シート２２０の表面
中央には、複数の燃焼ガス通過溝２２０ｃ、２２０ｃ、
・・・が形成されており、これらの燃焼ガス通過溝２２０
ｃ、２２０ｃ、・・・・は、燃焼ガスＧ₃（図１参照）を通
過させるための溝である。また、第２の薄型シート２２
０の四辺近傍には、燃焼ガス用長穴２２０ａおよび２２
０ｂならびにメタノール／水用長穴２２０ｄおよび２２
０ｅがそれぞれ形成されている。

【００７１】燃焼ガス用長穴２２０ａおよび２２０ｂ
は、燃焼ガス通過溝２２０ｃ、２２０ｃ、・・・の両端縁
に沿って形成されており、燃焼ガスＧ₃ （図１参照）の
流路としての役目を担っている。一方、メタノール／水
用長穴２２０ｄおよび２２０ｅは、燃焼ガス通過溝２２
０ｃ、２２０ｃ、・・・に沿って形成されており、メタノ
ール／水Ｍ（図１参照）の流路としての役目を担ってい
る。

【００７２】また、第２の薄型シート２２０の表面（燃
焼ガス通過溝２２０ｃ側）には、燃焼触媒２２１が担持
されている。同様にして、第２の薄型シート２２０の表
面に対向する第１の薄型シート２１０の裏面にも燃焼触
媒２２１と同様の機能を有する燃焼触媒（図示略）が担
持されている。なお、製造工程を簡略化するために裏面
に燃焼触媒を担持しない構成としてもよい。この燃焼触
媒２２１は、燃焼ガスＧ₃（図１参照）を完全燃焼させ
ることにより、図５（ｅ）に示した第１の薄型シート２
１０と第２の薄型シート２２０とが交互に積層されてな
る積層構造体を約６００℃に加熱する役目をしている。
この燃焼触媒２２１は、１〜３％の貴金属（例えば、Ｐ
ｔ）等から組成されている。

【００７３】図５（ｅ）に示したエンドプレート２３０
には、第１の薄型シート２１０の燃焼ガス用長穴２１０
ｄ（図５（ａ）参照）に対応する部分に燃焼ガス流入口
２３０ａが形成されている。また、エンドプレート２３
０には、第１の薄型シート２１０のメタノール／水用長
穴２１０ａ（図５（ａ）参照）に対応する部分にメタノ
ール／水流入口２３０ｂが形成されている。

【００７４】エンドプレート２４０には、第２の薄型シ
ート２２０の燃焼ガス用長穴２２０ｂ（図５（ｃ）参
照）に対応する部分に燃焼ガス流出口２４０ａが形成さ
れている。また、エンドプレート２４０には、第２の薄
型シート２２０のメタノール／水用長穴２２０ｅ（図５
（ｃ）参照）に対応する部分にメタノール／水流出口２
４０ｂが形成されている。図５（ｅ）に示した積層型熱
交換器２００を組み立てる場合には、第１の薄型シート
２１０と第２の薄型シート２２０とが交互に積層された
積層構造体の上面および下面にエンドプレート２３０お
よび２４０が設けられる。

【００７５】つぎに、上述した実施の形態２の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、バーナ４０でメタノール／水Ｍが燃焼され
ることにより、燃焼ガスＧ₁ が生成される。この場合、
起動時であるため、水素極１２からは、水素オフガスＧ
₂ が積層型熱交換器２００へ供給されない。従って、バ
ーナ４０からの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、
図５（ｅ）に示した燃焼ガス流入口２３０ａに供給され
る。これにより、燃焼ガスＧ₃ は、Ｂ方向に流れ、燃焼
触媒２２１（図５（ｃ）参照）により完全燃焼されるこ
とにより、積層型熱交換器２００が約６００℃に加熱さ
れる。

【００７６】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、図５（ｅ）に示したメタノール／水流入口２３０ｂ
にメタノール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メタ
ノール／水Ｍは、Ａ方向に沿って、積層型熱交換器２０
０内を流れる。このとき、メタノール／水Ｍは、約６０
０℃の高温により蒸発し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１
参照）として、メタノール／水流出口２４０ｂから流出
され、ＰＯＸ触媒６０に供給される。

【００７７】以上説明したように、実施の形態２によれ
ば、複数のメタノール／水通過溝２１０ｃ、２１０ｃ、
・・・が表面に形成された第１の薄型シート２１０にメタ
ノール／水用長穴２１０ａおよび２１０ｂならびに燃焼
ガス用長穴２１０ｄおよび２１０ｅを形成し、複数の燃
焼ガス通過溝２２０ｃ、２２０ｃ、・・・が表面に形成さ
れた第２の薄型シート２２０に燃焼ガス用長穴２２０ａ
および２２０ｂならびにメタノール／水用長穴２２０ｄ
および２２０ｅを形成した構成としたので、実施の形態
１のようにヘッド１２１およびヘッド１２２（図２参
照）が不要となり、さらに小型化、軽量化、低コスト
化、高熱交換効率化を図ることができる。

【００７８】（実施の形態３）さて、前述した実施の形
態２では、図５（ｃ）に示した第２の薄型シート２２０
を用いた例について説明したが、第２の薄型シート２２
０に代えて、図６（ａ）に示した第２の薄型シート２５
０を用いて、積層型熱交換器を構成してもよい。以下で
は、この場合を実施の形態３として説明する。

【００７９】図６（ａ）は、実施の形態３で用いられる
第２の薄型シート２５０の構成を示す斜視図であり、図
６（ｂ）は、図６（ａ）に示した第２の薄型シート２５
０の構成を示す平面図である。図６（ａ）および（ｂ）
に示した第２の薄型シート２５０の表面中央には、略断
面凹部２５０ｃが形成されており、この略断面凹部２５
０ｃは、燃焼ガスＧ₃（図１参照）を通過させるための
幅広溝である。また、第２の薄型シート２５０の四辺近
傍には、燃焼ガス用長穴２５０ａおよび２５０ｂならび
にメタノール／水用長穴２５０ｄおよび２５０ｅがそれ
ぞれ形成されている。

【００８０】燃焼ガス用長穴２５０ａおよび２５０ｂ
は、略断面凹部２５０ｃの両端縁に沿って形成されてお
り、燃焼ガスＧ₃ （図１参照）の流路としての役目を担
っている。一方、メタノール／水用長穴２５０ｄおよび
２５０ｅは、略断面凹部２５０ｃに沿って形成されてお
り、メタノール／水Ｍ（図１参照）の流路としての役目
を担っている。

【００８１】また、略断面凹部２５０ｃには、燃焼触媒
２５１が担持されている。同様にして、略断面凹部２５
０ｃに対向する第１の薄型シート２１０（図５（ａ）参
照）の裏面にも燃焼触媒２５１と同様の機能を有する燃
焼触媒が担持されている。なお、裏面に燃焼触媒を担持
しない構成としてもよい。この燃焼触媒２５１は、燃焼
ガスＧ₃（図１参照）を完全燃焼させることにより、図
５（ａ）に示した第１の薄型シート２１０と図６（ａ）
に示した第２の薄型シート２５０とが交互に積層されて
なる積層構造体を約６００℃に加熱する役目をしてい
る。この燃焼触媒２５１は、１〜３％の貴金属（例え
ば、Ｐｔ）等から組成されている。

【００８２】以上説明したように、実施の形態３によれ
ば、実施の形態２の効果と同様の効果を奏するととも
に、図６（ａ）に示した幅広溝としての略断面凹部２５
０ｃが形成された第２の薄型シート２５０を用いたの
で、実施の形態２の第２の薄型シート２２０（図５
（ｃ）参照）を用いた場合に比して加工が簡単になる。

【００８３】（実施の形態４）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、実施の形態
２と同様にしてヘッドを有しない構成の積層型熱交換器
としてもよい。以下では、この場合を実施の形態４とし
て説明する。

【００８４】図７は、実施の形態４の構成を示す図であ
る。図７（ｅ）は、実施の形態４における積層型熱交換
器３００の概略構成を示す斜視図である。図７（ａ）
は、図７（ｅ）に示した第１の薄型シート３１０の構成
を示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示し
た第１の薄型シート３１０の構成を示す平面図である。
図７（ｃ）は、図７（ｅ）に示した第２の薄型シート３
２０の構成を示す斜視図である。図７（ｄ）は、図７
（ｃ）に示した第２の薄型シート３２０の構成を示す平
面図である。

【００８５】図７（ｅ）に示した積層型熱交換器３００
は、第１の薄型シート３１０と第２の薄型シート３２０
とが交互に積層された積層構造体と、エンドプレート３
３０と、エンドプレート３４０とから構成されている。
以下、積層型熱交換器３００の構成について詳細に説明
する。

【００８６】図７（ａ）および（ｂ）に示した第１の薄
型シート３１０の表面中央には、複数のメタノール／水
通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・が形成されており、こ
れらのメタノール／水通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・・
は、メタノール／水Ｍ（図１参照）を通過させるための
溝である。また、第１の薄型シート３１０の四隅近傍に
は、メタノール／水用連通穴３１０ｄ、燃焼ガス用連通
穴３１０ｅ、メタノール／水用連通穴３１０ｆおよび燃
焼ガス用連通穴３１０ｇがそれぞれ形成されている。

【００８７】メタノール／水用連通穴３１０ｄおよび３
１０ｆは、メタノール／水Ｍ（図１参照）を板厚方向に
連通させるための流路を形成するための穴である。燃焼
ガス用連通穴３１０ｅおよび３１０ｇは、燃焼ガスＧ₃
（図１参照）を板厚方向に連通させるための流路を形成
するための穴である。メタノール／水用連通溝３１０ａ
は、メタノール／水通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・の
一端縁に沿って形成されており、これらのメタノール／
水通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・とメタノール／水用
連通穴３１０ｄとを連通させるための溝である。

【００８８】メタノール／水用連通溝３１０ｂは、メタ
ノール／水通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・の他端縁に
沿って形成されており、これらのメタノール／水通過溝
３１０ｃ、３１０ｃ、・・・とメタノール／水用連通穴３
１０ｆとを連通させるための溝である。また、メタノー
ル／水通過溝３１０ｃ、３１０ｃ、・・・を通過するメタ
ノール／水Ｍ（図１参照）は、後述する燃焼触媒の作用
による高温によって蒸発する。

【００８９】図７（ｃ）および（ｄ）に示した第２の薄
型シート３２０の表面中央には、複数の燃焼ガス通過溝
３２０ｃ、３２０ｃ、・・・が形成されており、これらの
燃焼ガス通過溝３２０ｃ、３２０ｃ、・・・は、燃焼ガス
Ｇ₃（図１参照）を通過させるための溝である。また、
第２の薄型シート３２０の四隅近傍には、メタノール／
水用連通穴３２０ｄ、燃焼ガス用連通穴３２０ｅ、メタ
ノール／水用連通穴３２０ｆおよび燃焼ガス用連通穴３
２０ｇがそれぞれ形成されている。

【００９０】メタノール／水用連通穴３２０ｄおよび３
２０ｆは、メタノール／水Ｍ（図１参照）を板厚方向に
連通させるための流路を形成するための穴である。燃焼
ガス用連通穴３２０ｅおよび３２０ｇは、燃焼ガスＧ₃
（図１参照）を板厚方向に連通させるための流路を形成
するための穴である。燃焼ガス用連通溝３２０ａは、燃
焼ガス通過溝３２０ｃ、３２０ｃ、・・・の一端縁に沿っ
て形成されており、これらの燃焼ガス通過溝３２０ｃ、
３２０ｃ、・・・と燃焼ガス用連通穴３２０ｅとを連通さ
せるための溝である。

【００９１】燃焼ガス用連通溝３２０ｂは、燃焼ガス通
過溝３２０ｃ、３２０ｃ、・・・の他端縁に沿って形成さ
れており、これらの燃焼ガス通過溝３２０ｃ、３２０
ｃ、・・・と燃焼ガス用連通穴３２０ｇとを連通させるた
めの溝である。また、第２の薄型シート３２０の表面
（燃焼ガス通過溝３２０ｃ側）には、燃焼触媒３２１が
担持されている。同様にして、第２の薄型シート３２０
の表面に対向する第１の薄型シート３１０の裏面にも燃
焼触媒３２１と同様の機能を有する燃焼触媒が担持され
ている。なお、裏面に燃焼触媒を担持しない構成として
もよい。この燃焼触媒３２１は、燃焼ガスＧ₃（図１参
照）を完全燃焼させることにより、図７（ｅ）に示した
第１の薄型シート３１０と第２の薄型シート３２０とが
交互に積層されてなる積層構造体を約６００℃に加熱す
る役目をしている。この燃焼触媒３２１は、１〜３％の
貴金属（例えば、Ｐｔ）等から組成されている。

【００９２】図７（ｅ）に示したエンドプレート３３０
には、第１の薄型シート３１０のメタノール／水用連通
穴３１０ｄ（図７（ａ）参照）に対応する部分にメタノ
ール／水流入口３３０ａが形成されている。また、エン
ドプレート３３０には、第１の薄型シート３１０の燃焼
ガス用連通穴３１０ｇ（図７（ａ）参照）に対応する部
分に燃焼ガス流入口３３０ｂが形成されている。

【００９３】エンドプレート３４０には、第２の薄型シ
ート３２０のメタノール／水用連通穴３２０ｆ（図７
（ｃ）参照）に対応する部分にメタノール／水流出口３
４０ａが形成されている。また、エンドプレート３４０
には、第２の薄型シート３２０の燃焼ガス用連通穴３２
０ｅ（図７（ｃ）参照）に対応する部分に燃焼ガス流出
口３４０ｂが形成されている。図７（ｅ）に示した積層
型熱交換器３００を組み立てる場合には、第１の薄型シ
ート３１０と第２の薄型シート３２０とが交互に積層さ
れた積層構造体の上面および下面にエンドプレート３３
０および３４０が設けられる。

【００９４】つぎに、上述した実施の形態４の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、実施の形態１の動作を経て、バーナ４０か
らの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、図７（ｅ）
に示した燃焼ガス流入口３３０ｂに供給される。これに
より、燃焼ガスＧ₃ は、Ｃ方向に流れ、燃焼触媒３２１
（図７（ｃ）参照）により完全燃焼されることにより、
積層型熱交換器３００が約６００℃に加熱される。

【００９５】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、図７（ｅ）に示したメタノール／水流入口３３０ａ
にメタノール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メタ
ノール／水Ｍは、Ｄ方向に沿って、積層型熱交換器３０
０内を流れる。このとき、メタノール／水Ｍは、約６０
０℃の高温により蒸発し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１
参照）として、メタノール／水流出口３４０ａから流出
され、ＰＯＸ触媒６０に供給される。以上説明したよう
に、実施の形態４によれば、実施の形態２と同様の効果
を奏する。

【００９６】（実施の形態５）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、実施の形態
２と同様にしてヘッドを有しない構成の積層型熱交換器
としてもよい。以下では、この場合を実施の形態５とし
て説明する。

【００９７】図８は、実施の形態５の構成を示す分解斜
視図である。この図に示した積層型熱交換器は、第１の
薄型シート４００と第２の薄型シート４１０とが交互に
積層された積層構造体を有している。第１の薄型シート
４００の表面中央には、複数のスリット４００ｅ、４０
０ｅ、・・・が形成されており、これらのスリット４００
ｅ、４００ｅ、・・・は、メタノール／水Ｍまたは燃焼ガ
スＧ₃（図１参照）を通過させるための流路として作用
する。第１の薄型シート４００の四隅近傍には、連通穴
４００ａ〜４００ｄがそれぞれ形成されている。これら
の連通穴４００ａ〜４００ｄは、メタノール／水Ｍまた
は燃焼ガスＧ₃ の流路を構成する。

【００９８】一方、第２の薄型シート４１０の四隅近傍
には、連通穴４１０ａ〜４１０ｄがそれぞれ形成されて
いる。これらの連通穴４１０ａ〜４１０ｄは、メタノー
ル／水Ｍまたは燃焼ガスＧ₃ の流路を構成する。スリッ
ト４１０ｇは、連通穴４１０ａに連通している。同様に
して、スリット４１０ｆは、連通穴４１０ｂに連通して
いる。

【００９９】ここで、同図下から二番目の第１の薄型シ
ート４００のスリット４００ｅ、４００ｅ、・・・を含む
部分、該第１の薄型シート４００の上に積層される第２
の薄型シート４１０の裏面、該第１の薄型シート４００
の下に積層される第２の薄型シート４１０の表面には、
燃焼触媒が担持されている。なお、裏面に燃焼触媒を担
持しない構成としてもよい。この燃焼触媒は、燃焼ガス
Ｇ₃（図１参照）を完全燃焼させることにより、積層構
造体を約６００℃に加熱する役目をしている。この燃焼
触媒は、１〜３％の貴金属（例えば、Ｐｔ）等から組成
されている。

【０１００】つぎに、上述した実施の形態５の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、実施の形態１の動作を経て、バーナ４０か
らの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、図８に示し
た一番下の第２の薄型シート４１０の連通穴４１０ａお
よび４１０ｂに供給される。これにより、燃焼ガスＧ ₃
は、積層構造体内をＧ方向およびＨ方向に流れ、燃焼触
媒により完全燃焼されることにより、積層構造体が約６
００℃に加熱される。

【０１０１】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、図８に示した一番上の第１の薄型シート４００の連
通穴４００ａおよび４００ｂにメタノール／水Ｍ（図１
参照）が供給されると、メタノール／水Ｍは、Ｅ方向お
よびＦ方向に沿って、積層構造体内を流れる。このと
き、メタノール／水Ｍは、約６００℃の高温により蒸発
し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１参照）として、一番下
の第２の薄型シート４１０の連通穴４１０ｃおよび４１
０ｄから流出され、ＰＯＸ触媒６０に供給される。

【０１０２】以上説明したように、実施の形態５によれ
ば、第１の薄型シート４００および第２の薄型シート４
１０に対する穴加工のみで積層型熱交換器を構成するこ
とができるため、従来のものに比べて、小型化、軽量
化、高熱交換効率化を図ることができることはもとよ
り、溝加工が必要な場合に比べて、加工コストを低減さ
せることができる。

【０１０３】（実施の形態６）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、実施の形態
２と同様にしてヘッドを有しない構成の積層型熱交換器
としてもよい。以下では、この場合を実施の形態６とし
て説明する。

【０１０４】図９は、実施の形態６の概略構成を示す斜
視図である。この図に示した積層型熱交換器５００は、
図１０に示した形状の薄型シート５１０〜５９０が積層
されてなる。この積層型熱交換器５００においては、水
平方向にメタノール／水Ｍ用微細流路５００ａと燃焼ガ
ス用微細流路５００ｂとが交互に列をなすように形成さ
れている。メタノール／水Ｍ用微細流路５００ａは、メ
タノール／水Ｍ（図１参照）を流す役目をしている。燃
焼ガス用微細流路５００ｂは、燃焼ガスＧ₃（図１参
照）を流す役目をしている。また、積層型熱交換器５０
０においては、垂直方向に上記列が複数配設されてい
る。

【０１０５】図１０は、実施の形態６の構成を示す分解
斜視図である。この図には、積層型熱交換器５００（図
９参照）を構成する薄型シート５１０〜５９０が図示さ
れている。薄型シート５１０の両側部近傍には、二本の
スリット５１０ａおよび５１０ｂが形成されている。こ
のスリット５１０ａには、メタノール／水Ｍが流入され
る。一方、スリット５１０ｂには、燃焼ガスＧ₃ が流入
される。

【０１０６】薄型シート５２０の一側部近傍には、メタ
ノール／水Ｍを連通させるための連通穴５２０ａ、５２
０ａ、・・・が形成されている。また、薄型シート５２０
の他側部近傍には、燃焼ガスＧ₃ を連通させるための連
通穴５２０ｂ、５２０ｂ、・・・が形成されている。ここ
で、注意すべきは、連通穴５２０ａ、５２０ａ、・・・
と、連通穴５２０ｂ、５２０ｂ、・・・とは対向しない位
置にそれぞれ形成されている点である。また、薄型シー
ト５２０の表面において、連通穴５２０ｂ、５２０ｂ、
・・・・に対応する部分には、燃焼触媒５２１、５２１、・・
・が担持されている。

【０１０７】薄型シート５３０の表面中央には、複数の
スリット５３０ａ、５３０ａ、・・・が形成されており、
これらのスリット５３０ａ、５３０ａ、・・・のうち、連
通穴５２０ａ、５２０ａ、・・・に対応する３本のスリッ
トは、メタノール／水Ｍを通過させるための流路として
作用する。また、スリット５３０ａ、５３０ａ、・・・の
うち、連通穴５２０ｂ、５２０ｂ、・・・に対応する３本
のスリットは、燃焼ガスＧ₃を通過させるための流路と
して作用する。薄型シート５３０において、燃焼触媒５
２１、５２１、・・・に対応するスリット５３０ａ、５３
０ａ、・・・を含む部分には、燃焼触媒（図示略）が担持
されている。

【０１０８】薄型シート５４０の両側部近傍には、燃焼
ガスＧ₃ またはメタノール／水Ｍを連通させるための連
通穴５４０ａ、５４０ａ、・・・、５４０ｂ、５４０ｂ、・
・・が形成されている。薄型シート５４０の表面におい
て、連通穴５２０ｂ、５２０ｂ、・・・・に対応する部分に
は、燃焼触媒５４１、５４１、・・・が担持されている。
この薄型シート５４０の裏面にも、燃焼触媒５４１、５
４１に対向するように燃焼触媒（図示略）が担持されて
いる。なお、裏面に燃焼触媒を担持しない構成としても
よい。

【０１０９】薄型シート５５０は、薄型シート５３０と
同形状とされている。すなわち、薄型シート５５０の表
面中央には、複数のスリット５５０ａ、５５０ａ、・・・
が形成されており、これらのスリット５５０ａ、５５０
ａ、・・・のうち、連通穴５２０ａ、５２０ａ、・・・に対応
する３本のスリットは、メタノール／水Ｍを通過させる
ための流路として作用する。

【０１１０】また、スリット５５０ａ、５５０ａ、・・・
のうち、連通穴５２０ｂ、５２０ｂ、・・・に対応する３
本のスリットは、燃焼ガスＧ₃を通過させるための流路
として作用する。薄型シート５５０において、燃焼触媒
５４１、５４１、・・・に対応するスリット５５０ａ、５
５０ａ、・・・を含む部分には、燃焼触媒（図示略）が担
持されている。

【０１１１】薄型シート５６０は、薄型シート５４０と
同形状とされている。すなわち、薄型シート５６０の両
側部近傍には、燃焼ガスＧ₃ またはメタノール／水Ｍを
連通させるための連通穴５６０ａ、５６０ａ、・・・、５
６０ｂ、５６０ｂ、・・・が形成されている。薄型シート
５６０の表面において、燃焼触媒５２１、５２１、・・・
に対応する部分には、燃焼触媒５６１、５６１、・・・が
担持されている。この薄型シート５６０の裏面にも、燃
焼触媒５６１、５６１に対向するように燃焼触媒（図示
略）が担持されている。なお、裏面に燃焼触媒を担持し
ない構成としてもよい。

【０１１２】薄型シート５７０は、薄型シート５３０と
同一構成とされている。すなわち、薄型シート５７０の
表面中央には、複数のスリット５７０ａ、５７０ａ、・・
・が形成されている。薄型シート５８０は、薄型シート
５２０と略同一構成とされてる。すなわち、薄型シート
５８０の一側部近傍には、メタノール／水Ｍを連通させ
るための連通穴５８０ａ、５８０ａ、・・・が形成されて
いる。

【０１１３】また、薄型シート５８０の他側部近傍に
は、燃焼ガスＧ₃ を連通させるための連通穴５８０ｂ、
５８０ｂ、・・・が形成されている。薄型シート５９０の
両側部近傍には、二本のスリット５９０ａおよび５９０
ｂが形成されている。このスリット５９０ａからは、メ
タノール／水Ｍが蒸発されたメタノール水蒸気Ｇ₄ が流
出される。一方、スリット５９０ｂからは、燃焼ガスＧ
₃ が流出される。

【０１１４】つぎに、上述した実施の形態６の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、実施の形態１の動作を経て、バーナ４０か
らの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、図１０に示
した薄型シート５１０のスリット５１０ｂに供給され
る。これにより、燃焼ガスＧ₃ は、積層構造体内をＪ方
向に流れ、燃焼触媒５２１、５４１等により完全燃焼さ
れることにより、積層構造体が約６００℃に加熱され
る。

【０１１５】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、図１０に示した薄型シート５１０のスリット５１０
ａにメタノール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メ
タノール／水Ｍは、Ｉ方向に沿って、積層構造体内を流
れる。このとき、メタノール／水Ｍは、約６００℃の高
温により蒸発し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１参照）と
して、薄型シート５９０のスリット５９０ａから流出さ
れ、ＰＯＸ触媒６０に供給される。以上説明したよう
に、実施の形態６によれば、実施の形態１および５と同
様の効果を奏する。

【０１１６】（実施の形態７）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、実施の形態
２と同様にしてヘッドを有しない構成の積層型熱交換器
としてもよい。以下では、この場合を実施の形態７とし
て説明する。

【０１１７】図１１は、実施の形態７の構成を示す断面
図である。この図には、図１２に示す矢印Ｚ₁−Ｚ₁’線
視断面図が図示されている。同図に示した積層型熱交換
器６００は、図１２に示した形状の薄型シート６１０、
薄型シート６２０が交互に積層されてなる。この積層構
造体の両端部には、エンドプレート６３０およびエンド
プレート６４０が設けられている。

【０１１８】図１２は、実施の形態７の構成を示す分解
斜視図である。この図には、積層型熱交換器６００（図
１２参照）を構成する薄型シート６１０および６２０が
図示されている。薄型シート６１０の一側部近傍には、
垂直方向に角穴６１０ａおよび６１０ｂが形成されてい
る。また、薄型シート６１０の他側部近傍には、垂直方
向に角穴６１０ｃおよび６１０ｄが形成されている。

【０１１９】角穴６１０ｂおよび角穴６１０ｃは、燃焼
ガスＧ₃ （図１参照）をＬ方向に流すための流路として
の役目をしている。一方、角穴６１０ａおよび６１０ｄ
は、メタノール／水Ｍ（図１参照）をＫ方向に流すため
の流路としての役目をしている。薄型シート６１０にお
いて、角穴６１０ｂと角穴６１０ｃとに挟まれた表面部
分には、燃焼触媒６１１が担持されている。該表面部分
に対応する薄型シート６１０の裏面部分にも燃焼触媒が
担持されている。なお、裏面部分に燃焼触媒を担持しな
い構成としてもよい。

【０１２０】薄型シート６２０の上半部には、大長穴６
２０ａが形成されている。この大長穴６２０ａは、燃焼
ガスＧ₃ をＬ方向に流すための流路としての役目をして
いる。一方、薄型シート６２０の下半部には、大長穴６
２０ｂが形成されている。この大長穴６２０ｂは、メタ
ノール／水ＭをＫ方向に流すための流路としての役目を
している。

【０１２１】ここで、積層型熱交換器６００を組み立て
る場合には、薄型シート６１０および薄型シート６２０
が図１１に示したように交互に積層され、この積層構造
体の両端部にエンドプレート６３０および６４０が設け
られる。エンドプレート６３０において、角穴６１０ｃ
に対応する部分には、燃焼ガスＧ₃が流入される流入口
６３０ａが形成されている。また、エンドプレート６３
０において、角穴６１０ｄ（図１２参照）に対応する部
分には、メタノール／水Ｍが流出される流出口（図示
略）が形成されている。

【０１２２】エンドプレート６４０において、角穴６１
０ｂに対応する部分には、燃焼ガスＧ₃が流入される流
出口６４０ａが形成されている。また、エンドプレート
６４０において、角穴６１０ａ（図１２参照）に対応す
る部分には、メタノール／水Ｍが流入される流入口（図
示略）が形成されている。

【０１２３】つぎに、上述した実施の形態７の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、実施の形態１の動作を経て、バーナ４０か
らの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、図１２に示
した流入口６３０ａに供給される。これにより、燃焼ガ
スＧ₃ は、積層構造体内をＬ方向に流れ、燃焼触媒６１
１、６１１、により完全燃焼されることにより、積層構
造体が約６００℃に加熱される。

【０１２４】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、エンドプレート６４０の流入口（図示略）にメタノ
ール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メタノール／
水Ｍは、Ｋ方向（図１２参照）に沿って、積層構造体内
を流れる。このとき、メタノール／水Ｍは、約６００℃
の高温により蒸発し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１参
照）として、エンドプレート６３０の流出口（図示略）
から流出され、ＰＯＸ触媒６０に供給される。

【０１２５】以上説明したように、実施の形態７によれ
ば、図７に示したように燃焼ガスＧ ₃ （メタノール／水
Ｍ）の流路を蛇行形状としたことにより、積層型熱交換
器の容積に対する熱交換面積（触媒反応面積）を従来の
ものに比べて大きくすることができ、小型化、軽量化、
低コスト化、高熱交換効率化を図ることができる。

【０１２６】（実施の形態８）さて、実施の形態１で
は、図２に示したヘッド１２１および１２２が設けられ
た積層型熱交換器１２０について説明したが、積層され
る薄型シートの形状を変更することにより、実施の形態
２と同様にしてヘッドを有しない構成の積層型熱交換器
としてもよい。以下では、この場合を実施の形態８とし
て説明する。

【０１２７】図１３は、実施の形態８の概略構成を示す
断面図である。この図には、図１４に示す矢印Ｚ₂−
Ｚ₂’線視断面図が図示されている。同図に示した積層
型熱交換器７００は、図１４に示した形状の薄型シート
７１０、７２０、７３０が積層されてなる。

【０１２８】図１４は、実施の形態８の構成を示す分解
斜視図である。この図には、積層型熱交換器７００（図
１３参照）を構成する薄型シート７１０、７２０および
７３０が図示されている。薄型シート７１０の一隅近傍
には、角穴７１０ａが形成されている。この角穴７１０
ａは、メタノール／水ＭをＮ方向に流すための流路とし
ての役目をしている。

【０１２９】また、薄型シート７１０において、上記一
隅に対して対角線上にある他隅の近傍には、角穴７１０
ｂが形成されている。この角穴７１０ｂは、燃焼ガスＧ
₃をＯ方向に流すための流路としての役目をしている。
薄型シート７１０において、角穴７１０ｂの右方表面部
分には、燃焼触媒７１１が担持されている。該表面部分
に対応する薄型シート７１０の裏面部分にも燃焼触媒が
担持されている。なお、裏面部分に燃焼触媒を担持しな
い構成としてもよい。

【０１３０】薄型シート７２０の上半部には、大長穴７
２０ａが形成されている。この大長穴７２０ａは、燃焼
ガスＧ₃ をＯ方向に流すための流路としての役目をして
いる。一方、薄型シート７２０の下半部には、大長穴７
２０ｂが形成されている。この大長穴７２０ｂは、メタ
ノール／水ＭをＮ方向に流すための流路としての役目を
している。

【０１３１】薄型シート７３０の一隅近傍には、角穴７
３０ａが形成されている。この角穴７３０ａは、メタノ
ール／水ＭをＮ方向に流すための流路としての役目を
している。また、薄型シート７３０において、上記一隅
に対して対角線上にある他隅の近傍には、角穴７３０ｂ
が形成されている。この角穴７３０ｂは、燃焼ガスＧ ₃
をＯ方向に流すための流路としての役目をしている。薄
型シート７３０において、角穴７３０ｂの左方表面部分
には、燃焼触媒７３１が担持されている。該表面部分に
対応する薄型シート７３０の裏面部分にも燃焼触媒が担
持されている。なお、裏面部分に燃焼触媒を担持しない
構成としてもよい。

【０１３２】ここで、積層型熱交換器７００を組み立て
る場合には、薄型シート７１０、７２０、７３０が図１
３に示したように積層される。この積層型熱交換器７０
０においては、一端部の薄型シート７１０の角穴７１０
ｂは、燃焼ガスＧ₃が流入される流入口とされる。ま
た、同薄型シート７１０の角穴７１０ａ（図１４参照）
は、メタノール／水Ｍが流入される流入口とされる。一
方、積層型熱交換器７００においては、他端部の薄型シ
ート７３０の角穴７３０ｂは、燃焼ガスＧ₃が流出され
る流出口とされる。また、同薄型シート７３０の角穴７
３０ａは、メタノール／水Ｍが流出される流出口とされ
る。

【０１３３】つぎに、上述した実施の形態８の動作につ
いて説明する。図１に示した燃料電池発電システムが起
動されると、実施の形態１の動作を経て、バーナ４０か
らの燃焼ガスＧ₁ は、燃焼ガスＧ₃ として、図１３に示
した薄型シート７１０の角穴７１０ｂ（流入口）に供給
される。これにより、燃焼ガスＧ₃ は、積層構造体内を
Ｏ方向に流れ、燃焼触媒７１１、７３１、・・・により完
全燃焼されることにより、積層型熱交換器７００が約６
００℃に加熱される。

【０１３４】そして、実施の形態１で説明した過程を経
て、薄型シート７１０の角穴７１０ａ（図１４参照）に
メタノール／水Ｍ（図１参照）が供給されると、メタノ
ール／水Ｍは、Ｎ方向に沿って、積層型熱交換器７００
内を流れる。このとき、メタノール／水Ｍは、約６００
℃の高温により蒸発し、メタノール水蒸気Ｇ₄ （図１参
照）として、薄型シート７３０の角穴７３０ａ（流出
口）から流出され、ＰＯＸ触媒６０に供給される。以上
説明したように、実施の形態８によれば、実施の形態７
と同様の効果を奏する。

【０１３５】（実施の形態９）さて、前述した実施の形
態１〜８では、複数の薄型シートを積層する際の位置決
めについて特に言及しなかったが、図１５（ａ）〜
（ｃ）に示した構成とすることにより、積層構造体の位
置決め精度を高めるようにしてもよい。以下では、この
場合を実施の形態９として説明する。

【０１３６】図１５は、実施の形態９の構成を示す図で
ある。図１５（ｂ）に示した積層型熱交換器８００は、
薄型シート８１０と薄型シート８２０とが積層されてな
る。これらの薄型シート８１０および薄型シート８２０
は、前述した実施の形態１〜８で説明した各種薄型シー
トに対応している。薄型シート８１０の四隅近傍には、
位置決め用の挿入穴８１０ａ〜８１０ｄが形成されてい
る。同様にして、薄型シート８２０の四隅近傍には、挿
入穴８１０ａ〜８１０ｄに対応する位置に、位置決め用
の挿入穴８２０ａ〜８２０ｄが形成されている。

【０１３７】これらの薄型シート８１０および薄型シー
ト８２０を積層する際には、図１５（ａ）に示したエン
ドプレート９００が用いられる。このエンドプレート９
００は、基部９０１と、この基部の四隅近傍から垂直方
向に突出するように設けられた棒状部材９０２ａ〜９０
２ｄとから構成されており、積層時の位置決め用の治具
としての機能と、エンドプレートとしての機能を兼ね備
えている。これらの棒状部材９０２ａ〜９０２ｄのそれ
ぞれの位置は、挿入穴８１０ａ〜８１０ｄおよび挿入穴
８２０ａ〜８２０ｄにそれぞれ対応している。

【０１３８】図１５（ｃ）に示したように、積層を行う
場合、薄型シート８２０、薄型シート８１０、薄型シー
ト８２０、・・・は、エンドプレート９００により交互に
高精度で位置決めされた状態で積層される。すなわち、
薄型シート８２０の挿入穴８２０ａ〜８２０ｄは、棒状
部材９０２ａ〜９０２ｄにそれぞれ挿入される。同様に
して、薄型シート８１０の挿入穴８１０ａ〜８１０ｄ
は、棒状部材９０２ａ〜９０２ｄにそれぞれ挿入され
る。

【０１３９】以上説明したように、実施の形態９によれ
ば、薄型シート８１０および薄型シート８２０のそれぞ
れに挿入穴（挿入８１０ａ、挿入穴８２０ａ、・・・等）
を形成するとともに、棒状部材９０２ａ〜９０２ｄを有
するエンドプレート９００を用いたので、積層時に挿入
穴に棒状部材９０２ａ〜９０２ｄを挿入するだけで、位
置決めを高精度かつ容易に行うことができる。

【０１４０】（実施の形態１０）さて、前述した実施の
形態９では、図１５（ａ）に示したエンドプレート９０
０を用いて積層構造体の位置決めを行う例について説明
したが、図１６（ａ）に示した構成の薄型シートを用い
て位置決めするようにしてもよい。以下では、この場合
を実施の形態１０として説明する。

【０１４１】図１６は、実施の形態１０の構成を示す図
である。図１６（ａ）に示した積層型熱交換器１０００
は、薄型シート１０１０と薄型シート１０２０とが積層
されてなる。これらの薄型シート１０１０および薄型シ
ート１０２０は、前述した実施の形態１〜８で説明した
各種薄型シートに対応している。薄型シート１０１０表
面の四隅近傍には、位置決め用の突起１０１０ａ〜１０
１０ｄが形成されている。また、薄型シート１０１０裏
面の四隅近傍には、位置決め用の四つの凹部（図示略）
が形成されている。図１６（ｂ）には、上記四つの凹部
のうち、突起１０１０ｄおよび１０１０ｂに対応する凹
部１０１０ｆおよび１０１０ｅが図示されている。

【０１４２】一方、薄型シート１０２０表面の四隅近傍
には、位置決め用の突起１０２０ａ〜１０２０ｄが形成
されている。また、薄型シート１０２０裏面の四隅近傍
には、位置決め用の四つの凹部（図示略）が形成されて
いる。図１６（ｂ）には、上記四つの凹部のうち、突起
１０２０ｄおよび１０２０ｂに対応する凹部１０２０ｆ
および１０２０ｅが図示されている。

【０１４３】これらの薄型シート１０１０および薄型シ
ート１０２０が交互に積層されると、図１６（ｂ）に示
したように薄型シート１０１０の突起１０１０ａ〜１０
１０ｄが、薄型シート１０２０の凹部１０２０ｆ、１０
２０ｅ（他は図示略）に嵌合される。これにより、薄型
シート１０１０、薄型シート１０２０、・・・は、高精度
で位置決めされた状態で積層される。

【０１４４】以上説明したように、実施の形態１０によ
れば、薄型シート１０１０および薄型シート１０２０に
位置決め用の凸凹部（突起１０１０ｄ、凹部１０２０
ｆ、・・・）を形成したことにより、積層時に凸凹部を合
わせるだけで、位置決めを高精度かつ容易に行うことが
できる。

【０１４５】（実施の形態１１）さて、前述した実施の
形態９では、図１５（ａ）に示したエンドプレート９０
０を用いて積層構造体の位置決めを行う例について説明
したが、図１７（ａ）に示した構成の薄型シートを用い
て位置決めするようにしてもよい。以下では、この場合
を実施の形態１１として説明する。

【０１４６】図１７は、実施の形態１１の構成を示す図
である。図１７（ａ）に示した積層型熱交換器１１００
は、薄型シート１１１０と薄型シート１１２０とが積層
されてなる。これらの薄型シート１１１０および薄型シ
ート１１２０は、前述した実施の形態１〜８で説明した
各種薄型シートに対応している。薄型シート１１１０の
四隅近傍には、位置決め用の挿入穴１１１０ａ〜１１１
０ｄ（図１７（ｂ）参照）が形成されている。一方、薄
型シート１１２０表面の四隅近傍には、位置決め用の突
起１１２０ａ〜１１２０ｄが形成されている。

【０１４７】これらの薄型シート１１１０および薄型シ
ート１１２０が交互に積層されると、図１７（ｂ）に示
したように薄型シート１１１０の挿入穴１１１０ａ〜１
１１０ｄに、薄型シート１１２０の突起１１２０ａ〜１
１２０ｄが嵌合される。これにより、薄型シート１１１
０、薄型シート１１２０、・・・は、高精度で位置決めさ
れた状態で積層される。この実施の形態１１によれば、
実施の形態１０と同様の効果を奏する。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、複数の第１の溝が形成された第１の薄型シ
ートと、複数の第２の溝が形成された第２の薄型シート
とを交互に積層し、燃焼ガスが流れる流路に燃焼触媒を
設けた構成としたので、積層型熱交換器の容積に対する
熱交換面積（触媒反応面積）を従来のものに比べて大き
くすることができ、小型化、軽量化、低コスト化、高熱
交換効率化を図ることができるという効果を奏する。

【０１４９】また、請求項２に係る発明によれば、第１
の燃料連通穴および第１の燃料連通穴を第１の薄型シー
トに形成するとともに、第２の燃料連通穴および第２の
燃焼ガス連通穴を第２の薄型シートに形成したので、少
なくとも燃料を流路へ供給するためのヘッダ部品が不要
となり、さらに小型化、軽量化、低コスト化を図ること
ができるという効果を奏する。

【０１５０】また、請求項３に係る発明によれば、第２
の薄型シートの略断面凹部に燃焼触媒を塗布させる場合
に、複数の第２の溝の場合に比べて、容易に作業を行う
ことができるという効果を奏する。

【０１５１】また、請求項４に係る発明によれば、第２
の薄型シートのシート面のみに燃焼触媒を設けるように
したので、製造工程を簡略化することができるという効
果を奏する。

【０１５２】また、請求項５に係る発明によれば、第１
の穴加工および第２の穴加工で積層型熱交換器を構成す
ることができるため、従来のものに比べて、小型化、軽
量化、高熱交換効率化を図ることができることはもとよ
り、溝加工が必要な場合に比べて、加工コストを低減さ
せることができるという効果を奏する。

【０１５３】また、請求項６に係る発明によれば、第１
の流路および第２の流路を蛇行形状としたことにより、
積層型熱交換器の容積に対する熱交換面積（触媒反応面
積）を従来のものに比べて大きくすることができ、小型
化、軽量化、低コスト化、高熱交換効率化を図ることが
できるという効果を奏する。

【０１５４】また、請求項７に係る発明によれば、第１
の薄型シートおよび第２の薄型シートに位置決め用の凸
凹部を形成したことにより、積層時に凸凹部を合わせる
だけで、位置決めを高精度かつ容易に行うことができる
という効果を奏する。

【０１５５】また、請求項８に係る発明によれば、第１
の薄型シートおよび第２の薄型シートのそれぞれに挿入
穴を形成するとともに、棒状部材を有するエンドプレー
トを用いたので、積層時に挿入穴に棒状部材を挿入する
だけで、位置決めを高精度かつ容易に行うことができる
という効果を奏する。

【０１５６】また、請求項９に係る発明によれば、第１
〜第ｎの穴加工で積層型熱交換器を構成することができ
るため、従来のものに比べて、小型化、軽量化、高熱交
換効率化を図ることができることはもとより、溝加工が
必要な場合に比べて、加工コストを低減させることがで
きるという効果を奏する。

【０１５７】また、請求項１０に係る発明によれば、第
１〜第ｎの薄型シートに位置決め用の凸凹部を形成した
ことにより、積層時に凸凹部を合わせるだけで、位置決
めを高精度かつ容易に行うことができるという効果を奏
する。

【０１５８】また、請求項１１に係る発明によれば、第
１〜第ｎの薄型シートのそれぞれに挿入穴を形成すると
ともに、棒状部材を有するエンドプレートを用いたの
で、積層時に挿入穴に棒状部材を挿入するだけで、位置
決めを高精度かつ容易に行うことができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施の形態１が適用された燃料
電池発電システムの構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示した積層型熱交換器１２０の外観構成
を示す分解斜視図である。

【図３】図２に示した第２の薄型シート１２４の構成を
示す一部裁断側面図である。

【図４】実施の形態１の効果を説明する図である。

【図５】この発明に係る実施の形態２の構成を示す図で
ある。

【図６】この発明に係る実施の形態３で用いられる第２
の薄型シート２５０の構成を示す図である。

【図７】この発明に係る実施の形態４の構成を示す図で
ある。

【図８】この発明に係る実施の形態５の構成を示す分解
斜視図である。

【図９】この発明に係る実施の形態６の概略構成を示す
斜視図である。

【図１０】この発明に係る実施の形態６の構成を示す分
解斜視図である。

【図１１】この発明にかかる実施の形態７の構成を示す
断面図である。

【図１２】同実施の形態７の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図１３】この発明にかかる実施の形態８の構成を示す
断面図である。

【図１４】同実施の形態８の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図１５】この発明にかかる実施の形態９の構成を示す
図である。

【図１６】この発明にかかる実施の形態１０の構成を示
す図である。

【図１７】この発明にかかる実施の形態１１の構成を示
す図である。

【図１８】従来の熱交換器５０を適用した燃料電池発電
システムの構成を示すブロック図である。

【図１９】図１８に示した熱交換器５０の外観構成を示
す図である。

【符号の説明】

１０燃料電池１２０積層型熱交換器１２３第１の薄型シート１２４第２の薄型シート２００積層型熱交換器２１０第１の薄型シート２２０第２の薄型シート２５０第２の薄型シート３００積層型熱交換器３１０第１の薄型シート３２０第２の薄型シート４００第１の薄型シート４１０第２の薄型シート５００積層型熱交換器５１０、５２０、５３０、５４０薄型シート６００積層型熱交換器６１０、６２０薄型シート７００積層型熱交換器７１０、７２０、７３０薄型シート８００積層型熱交換器８１０、８２０薄型シート９００エンドプレート１０００積層型熱交換器１０１０、１０２０薄型シート１１００積層型熱交換器１１１０、１１２０薄型シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤崎忠司名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋研究所内Ｆターム(参考） 3L103 AA01 AA05 AA37 BB50 CC02 CC12 CC27 DD15 DD55 DD57 DD58 5H026 AA06 5H027 AA06 BA09 BA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料電池に用いられる燃料が流れる流路
に用いられる複数の第１の溝が形成された第１の薄型シ
ートと、燃焼ガスが流れる流路に用いられる複数の第２の溝が形
成された第２の薄型シートと、前記燃焼ガスが流れる前記流路に設けられた燃焼触媒と
を備え、複数の前記第１の薄型シートと前記第２の薄型シートと
は、交互に積層されていること、を特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】前記第１の薄型シートには、前記燃料を
積層方向に流すとともに前記第１の溝に連通する第１の
燃料連通穴、および前記燃焼ガスを積層方向に流す第１
の燃焼ガス連通穴が形成されており、前記第２の薄型シ
ートには、前記燃料を積層方向に流すとともに前記第１
の燃料連通穴に連通する第２の燃料連通穴、および前記
燃焼ガスを積層方向に流すとともに前記第２の溝に連通
する第２の燃焼ガス連通穴が形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】前記第２の薄型シートには、前記複数の
第２の溝に代えて、略断面凹部が形成されていることを
特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項４】前記燃焼触媒は、前記第２の薄型シート
のシート面にのみに設けられていることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか一つに記載の積層型熱交換器。
【請求項５】第１の穴加工が施された第１の薄型シー
トと、第２の穴加工が施された第２の薄型シートとを備え、複数の前記第１の薄型シートと前記第２の薄型シートと
は、交互に積層されて積層構造体を構成し、前記積層構造体内部に、燃料電池に用いられる燃料が流
れる第１の流路および燃焼ガスが流れる第２の流路が形
成されており、前記第２の流路に燃焼触媒が設けられていること、を特徴とする積層型熱交換器。
【請求項６】前記第１の流路および前記第２の流路
は、蛇行形状とされていることを特徴とする請求項５に
記載の積層型熱交換器。
【請求項７】前記第１の薄型シートおよび前記第２の
薄型シートのそれぞれには、位置決め用の凸凹部が形成
されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一
つに記載の積層型熱交換器。
【請求項８】前記第１の薄型シートおよび前記第２の
薄型シートのそれぞれには、位置決め用の挿入穴が形成
されており、複数の前記第１の薄型シート、前記第２の
薄型シートは、それぞれの挿入穴に挿入される棒状部材
を有するエンドプレートにより交互に積層されてなるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の積
層型熱交換器。
【請求項９】第１〜第ｎの穴加工がそれぞれ施された
第１〜第ｎの薄型シートと、前記第１〜第ｎの薄型シートは、積層されて積層構造体
を構成し、前記積層構造体内部に、燃料電池に用いられる燃料が流
れる第１の流路および燃焼ガスが流れる第２の流路が形
成されており、前記第２の流路に燃焼触媒が設けられていること、を特徴とする積層型熱交換器。
【請求項１０】前記第１〜第ｎの薄型シートのそれぞ
れには、位置決め用の凸凹部が形成されていることを特
徴とする請求項９に記載の積層型熱交換器。
【請求項１１】前記第１〜第ｎの薄型シートのそれぞ
れには、位置決め用の挿入穴が形成されており、複数の
前記第１〜第ｎの薄型シートは、それぞれの挿入穴に挿
入される棒状部材を有するエンドプレートにより積層さ
れてなることを特徴とする請求項９に記載の積層型熱交
換器。