JP6957029B2 - プレート式熱交換器製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷却用流体との熱交換によって被冷却流体を冷却可能に構成されたプレート式熱交換器を製造するプレート式熱交換器製造方法に関するものである。

水素ガスを燃料とする車両に供給される水素を冷却する熱交換器の発明が下記の特許文献に開示されている。この熱交換器は、水素ステーションの蓄圧器に貯留されている水素ガスを水素自動車の燃料タンク（ガスタンク）に充填する水素充填装置内に配設されて、蓄圧器から燃料タンクに向かって移動させられる水素ガスをブラインとの熱交換によって冷却可能に構成されている。

具体的には、この熱交換器は、プレート式熱交換器であって、ブラインを通過させる溝（以下、「ブライン通過溝」ともいう）、および水素ガスを通過させる溝（以下、「水素ガス通過溝」ともいう）がエッチング処理によって形成された複数の金属板が積層された積層体を備えて構成されている。この場合、上記の各金属板は、ステンレス鋼によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。また、各金属板には、水素ガス通過用溝への水素ガスの導入、および水素ガス通過用溝からの水素ガスの排出を行うための円形の孔部（貫通孔）がそれぞれ形成されている。この熱交換器は、各金属板を予め規定された積層順序で積層した状態で各板体の接合面同士を拡散接合させることで一体化されている。

特開２０１５−１０５７６０号公報（第７−１２頁、第１−１２図）

ところが、上記特許文献に開示されている熱交換器には、以下のような解決すべき課題が存在する。具体的には、上記特許文献に開示の熱交換器では、予め規定された順序で積層された複数の金属板が拡散接合によって接合されて一体化されている。

この場合、金属板などの板体の拡散接合時には、接合対象の板体を板厚方向で加圧しつつ加熱することで各板体の接合面同士が接合される。また、拡散接合によって各板体を接合してプレート式の熱交換器（積層体）を製造する際には、接合処理時に加えられる熱によって各板体が熱膨張する。この際に、各板体が板厚方向で加圧された状態で加熱されるため、各板体は、板厚方向で膨張することができないが、外縁部については、板面に沿って外向きに膨らむようにして膨張する（変形する）ことができる。しかしながら、各板体の中央部については、その周囲に板体の構成物が存在することで板面に沿って大きく膨らむことができない。このため、接合処理時には、各板体の中央部に生じる熱応力が外縁部に生じる熱応力よりも大きくなる傾向がある。

したがって、上記特許文献に開示の熱交換器の構成では、例えば、熱交換効率の向上を目的として各金属板を大形化したとき（広い板体で構成したとき）に、それらの接合処理に際して各板体の中央部に生じる熱応力が大きくなり、各板面の中央部に大きな歪みが生じる結果、各板体における中央部の接合が不完全な状態となるおそれがある。この場合、接合が不完全な状態となったときには、各板体の板厚方向での熱伝導率が低下するため、熱交換器の中央部においてブラインと水素ガスとの熱交換効率が低下する。また、不完全な状態が著しいときには、各板体に剥がれ（熱交換器の破損）が生じるおそれもある。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、各板体が好適に接合されたプレート式熱交換器を製造可能なプレート式熱交換器製造方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載のプレート式熱交換器製造方法は、被冷却流体の通過が可能な第１の流体通過用溝が形成された第１の溝形成領域を有する１または複数の第１の板体と、冷却用流体の通過が可能な第２の流体通過用溝が形成された第２の溝形成領域を有する１または複数の第２の板体とを少なくとも含む複数の板体を予め規定された積層順序で積層した状態で当該各板体の接合面同士を接合し、前記第１の流体通過用溝を通過する前記被冷却流体と、前記第２の流体通過用溝を通過する前記冷却用流体との熱交換によって当該被冷却流体を冷却可能なプレート式熱交換器を製造するプレート式熱交換器製造方法であって、平面視における中央部に規定された第１の中央部領域を避けて前記第１の溝形成領域が規定されると共に、当該第１の中央部領域内に少なくとも１つの第１の貫通孔が形成された前記第１の板体、および平面視における中央部に規定された第２の中央部領域を避けて前記第２の溝形成領域が規定されると共に、当該第２の中央部領域内に少なくとも１つの第２の貫通孔が形成された前記第２の板体を少なくとも含む複数の前記板体を前記予め規定された積層順序で積層する積層処理と、前記積層処理によって前記各板体を積層した積層体を処理装置内に収容し、当該各板体の板厚方向で当該積層体を加圧しつつ加熱すると共に当該処理装置内を真空引きすることによって当該各板体の接合面同士を拡散接合させる接合処理とを実行して前記プレート式熱交換器を製造する際に、前記接合処理時に前記第１の中央部領域および前記第２の中央部領域において前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔の中心に向かって当該第１の中央部領域および当該第２の中央部領域が膨らんで当該第１の貫通孔および当該第２の貫通孔が小径化するように当該第１の板体および当該第２の板体を変形させる。

請求項２記載のプレート式熱交換器製造方法は、請求項１記載のプレート式熱交換器製造方法において、平面視矩形状に形成され、平面視における角部に規定された４つの第１の角部領域を避けて前記第１の溝形成領域が規定されると共に、当該各第１の角部領域内に少なくとも１つの前記第１の貫通孔がそれぞれ形成された前記第１の板体と、平面視矩形状に形成され、平面視における角部に規定された４つの第２の角部領域を避けて前記第２の溝形成領域が規定されると共に、当該各第２の角部領域内に少なくとも１つの前記第２の貫通孔がそれぞれ形成された前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する際に、前記接合処理時に前記第１の角部領域および前記第２の角部領域において前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔の中心に向かって当該第１の角部領域および当該第２の角部領域が膨らんで当該第１の貫通孔および当該第２の貫通孔が小径化するように当該第１の板体および当該第２の板体を変形させる。

請求項３記載のプレート式熱交換器製造方法は、請求項１または２記載のプレート式熱交換器製造方法において、前記第１の貫通孔が丸孔で構成された前記第１の板体と、前記第２の貫通孔が丸孔で構成された前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する。

請求項４記載のプレート式熱交換器製造方法は、請求項１から３のいずれかに記載のプレート式熱交換器製造方法において、前記複数の板体として、材質および形状が互いに等しく形成された複数の前記第１の板体と、材質および形状が互いに等しく形成された複数の前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する。

請求項５記載のプレート式熱交換器製造方法は、請求項４記載のプレート式熱交換器製造方法において、外縁部を板面方向で凹ませた第１の切欠き部、および板面の当該外縁部を板厚方向で凹ませた第１の凹部の少なくとも一方がそれぞれ形成された前記各第１の板体と、前記各第１の板体における前記少なくとも一方に対して前記各板体の積層方向で少なくとも一部が重ならないように、外縁部を板面方向で凹ませた第２の切欠き部、および板面の当該外縁部を板厚方向で凹ませた第２の凹部の少なくとも一方がそれぞれ形成された前記各第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する。

請求項１記載のプレート式熱交換器製造方法では、第１の板体および第２の板体を少なくとも含む複数の板体を予め規定された積層順序で積層する積層処理と、各板体の接合面同士を拡散接合させる接合処理とを実行してプレート式熱交換器を製造するプレート式熱交換器製造方法であって、被冷却流体の通過が可能な第１の流体通過用溝が形成された第１の溝形成領域を有する１または複数の第１の板体に、平面視における中央部に規定された第１の中央部領域を避けて第１の溝形成領域が規定されると共に、第１の中央部領域内に少なくとも１つの第１の貫通孔が形成され、冷却用流体の通過が可能な第２の流体通過用溝が形成された第２の溝形成領域を有する１または複数の第２の板体に、平面視における中央部に規定された第２の中央部領域を避けて第２の溝形成領域が規定されると共に、第２の中央部領域内に少なくとも１つの第２の貫通孔が形成されている。

したがって、請求項１記載のプレート式熱交換器製造方法では、各板体の接合処理時に各板体が加熱されて熱膨張する際に、第１の板体における第１の中央部領域および第２の板体における第２の中央部領域において、第１の貫通孔および第２の貫通孔の中心に向かって膨らむような（各貫通孔が小径化するような）変形が生じることで、第１の板体および第２の板体の両中央部領域に大きな熱応力が生じた状態となるのが回避される。このため、接合処理中に第１の板体および第２の板体の両中央部領域に大きな歪みが生じることがないため、各板体の中央部領域を確実に接合することができる。これにより、各板体の中央部領域に剥がれが生じるのを好適に回避できるだけでなく、各板体間の中央部領域における熱伝導率が向上することで、中央部領域の近傍における冷却用流体と被冷却流体との熱交換効率、すなわち、被冷却流体の冷却効率を十分に向上させることができる。

請求項２記載のプレート式熱交換器製造方法では、平面視矩形状に形成された第１の板体に、平面視における角部に規定された４つの第１の角部領域を避けて第１の溝形成領域が規定されると共に、各第１の角部領域内に少なくとも１つの第１の貫通孔がそれぞれ形成され、平面視矩形状に形成された第２の板体に、平面視における角部に規定された４つの第２の角部領域を避けて第２の溝形成領域が規定されると共に、各第２の角部領域内に少なくとも１つの第２の貫通孔がそれぞれ形成されている。

したがって、請求項２記載のプレート式熱交換器製造方法では、各板体の接合処理時に各板体が加熱されて熱膨張する際に、第１の板体における各第１の角部領域および第２の板体における各第２の角部領域において、第１の貫通孔および第２の貫通孔の中心に向かって膨らむような（各貫通孔が小径化するような）変形が生じることで、第１の板体および第２の板体の各角部領域に大きな熱応力が生じた状態となるのが回避される。このため、接合処理中に第１の板体および第２の板体において応力が集中し易い各角部領域に大きな歪みが生じることがないため、各板体の各角部領域を確実に接合することができる。これにより、各板体の各角部領域に剥がれが生じるのを好適に回避できるだけでなく、各板体間の各角部領域における熱伝導率が向上することで、各角部領域の近傍における冷却用流体と被冷却流体との熱交換効率、すなわち、被冷却流体の冷却効率を十分に向上させることができる。

請求項３記載のプレート式熱交換器製造方法によれば、第１の貫通孔を丸孔で構成すると共に、第２の貫通孔を丸孔で構成したことにより、第１の貫通孔および第２の貫通孔の口縁部に応力が集中し難くなるため、第１の板体や第２の板体の熱膨張時に第１の貫通孔および第２の貫通孔の口縁部にクラックが生じたり、不均一な変形が生じて良好な接合状態にならない事態を招くことなく、第１の貫通孔および第２の貫通孔の近傍を一層好適に接合することができる。また、第１の貫通孔や第２の貫通孔として角孔等を形成するのと比較して、これらの孔を均一かつ容易に形成することができるため、プレート式熱交換器の製造コストを十分に低減することができる。

請求項４記載のプレート式熱交換器製造方法によれば、複数の板体として、材質および形状が互いに等しく形成された複数の第１の板体と、材質および形状が互いに等しく形成された複数の第２の板体とを使用したことにより、材質および形状のいずれかが相違する複数種類の第１の板体を使用したり、材質および形状のいずれかが相違する複数種類の第２の板体を使用したりするのと比較して、材質および形状を統一したことで、第１の板体の製作コストや第２の板体の製作コストを低減することができ、これにより、プレート式熱交換器の製造コストを十分に低減することができると共に、材質および形状が互いに等しいことで、接合処理時における各第１の板体の熱膨張の状態が互いに等しくなり、かつ接合処理時における各第２の板体の熱膨張の状態が互いに等しくなり、これらに生じる歪みの度合いや向きが一致した状態となるため、各板体を一層好適に接合することができる。

請求項５記載のプレート式熱交換器製造方法では、外縁部を板面方向で凹ませた第１の切欠き部、および板面の外縁部を板厚方向で凹ませた第１の凹部の少なくとも一方が各第１の板体にそれぞれ形成され、かつ各第１の板体における少なくとも一方に対して各板体の積層方向で少なくとも一部が重ならないように、外縁部を板面方向で凹ませた第２の切欠き部、および板面の外縁部を板厚方向で凹ませた第２の凹部の少なくとも一方が各第２の板体にそれぞれ形成されている。

したがって、請求項５記載のプレート式熱交換器製造方法によれば、積層処理に際して、第１の板体および第２の板体の積層順序や積層の向きを誤ったときに、各切欠きおよび／または凹部の配列状態が不均一となるため、積層順序や積層の向きを誤ったことを作業者に対して確実かつ容易に認識させることができる。

本発明の実施の形態に係る水素ガス給気システム１００の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却用熱交換器３０の外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却用熱交換器３０の内部構造について説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る水素ガス冷却用熱交換器３０の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの外観斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る水素ガス冷却用熱交換器３０Ａにおけるブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａの外観斜視図である。

以下、添付図面を参照して、プレート式熱交換器製造方法の実施の形態について説明する。

最初に、「プレート式熱交換器」の一例である水素ガス冷却用熱交換器３０を備えた水素ガス給気システム１００の構成について、添付図面を参照して説明する。

図１に示す水素ガス給気システム１００は、水素ガス燃料電池自動車等の給気対象Ｘに水素ガスを給気する水素ガスステーション用の設備であって、水素ガス冷却装置１、ガスタンク２およびディスペンサー３などを備えて構成されている。なお、同図では、水素ガス給気システム１００の構成および動作に関する理解を容易とするために、水素ガス冷却装置１、ガスタンク２およびディスペンサー３や、水素ガス配管４ａ〜４ｃだけを図示し、その他の構成要素についての図示を省略している。

水素ガス冷却装置１は、冷凍回路１１、ブラインタンク１２、ブライン配管１３ａ〜１３ｄ、液送ポンプ１４ａ，１４ｂ、制御部１５および水素ガス冷却用熱交換器３０を備え、「冷却用流体」の一例であるブラインを冷却すると共に、冷却したブラインを水素ガス冷却用熱交換器３０に供給することにより、「被冷却流体」の一例である水素ガスとブラインとの熱交換によって水素ガスを冷却することができるように構成されている。

冷凍回路１１は、一元冷凍回路であって、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張弁２３および蒸発器２４を備え、後述するように、フロン（冷媒）とブライン（熱媒液：冷却用流体）との熱交換によってブラインを冷却することができるように構成されている。ブラインタンク１２は、後述するように冷凍回路１１（蒸発器２４）によって冷却されて水素ガス冷却用熱交換器３０に供給されるブラインを貯留可能に構成されている。

ブライン配管１３ａ，１３ｂは、冷凍回路１１の蒸発器２４とブラインタンク１２とを相互に接続する。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、ブラインタンク１２内のブラインがブライン配管１３ａを介して蒸発器２４に供給されて冷却された後に、ブライン配管１３ｂを介してブラインタンク１２に案内されることにより、ブラインタンク１２と蒸発器２４との間をブラインが循環させられる構成が採用されている。

ブライン配管１３ｃ，１３ｄは、ブラインタンク１２と水素ガス冷却用熱交換器３０とを相互に接続する。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、ブラインタンク１２内のブラインがブライン配管１３ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３０に供給されて水素と熱交換させられた後に、ブライン配管１３ｄを介してブラインタンク１２に案内されることにより、ブラインタンク１２と水素ガス冷却用熱交換器３０との間をブラインが循環させられる構成が採用されている。

液送ポンプ１４ａは、制御部１５の制御に従ってブラインタンク１２内のブラインを蒸発器２４に向けて圧送し、液送ポンプ１４ｂは、制御部１５の制御に従ってブラインタンク１２内のブラインを水素ガス冷却用熱交換器３０に向けて圧送する。この場合、本例の水素ガス冷却装置１では、液送ポンプ１４ａがブラインタンク１２内のブラインを蒸発器２４に圧送することにより、蒸発器２４内のブライン（蒸発器２４において冷却されたブライン）がブラインタンク１２に案内されると共に、液送ポンプ１４ｂがブラインタンク１２内のブラインを水素ガス冷却用熱交換器３０に圧送することにより、水素ガス冷却用熱交換器３０内のブラインがブラインタンク１２に案内される構成が採用されている。

なお、上記の水素ガス冷却装置１の構成に代えて、例えば、ブラインタンク１２内のブラインを冷凍回路１１（蒸発器２４）に供給して冷却した後に水素ガス冷却用熱交換器３０に直接供給して水素ガスを冷却すると共に、水素ガスの冷却によって温度上昇したブラインをブラインタンク１２に回収するようにブライン配管１３ｄ，１３ｃを配管することもできる（図示せず）。また、大量の水素ガスを連続して冷却する可能性がない環境下、すなわち、大量のブラインを備えている必要がない環境下で使用するときには、ブラインタンク１２を不要として冷凍回路１１（蒸発器２４）と水素ガス冷却用熱交換器３０との間でブラインを直接循環させる構成を採用することもできる（図示せず）。

制御部１５は、水素ガス冷却装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部１５は、冷凍回路１１（蒸発器２４）によってブラインを冷却するブライン冷却処理の実行時に圧縮機２１を制御してブラインの冷却に必要かつ十分な量の冷媒を圧縮させると共に、膨張弁２３を制御してブラインの冷却に必要かつ十分な量の冷媒を蒸発器２４に供給させる。

また、制御部１５は、冷凍回路１１によるブライン冷却処理と並行して液送ポンプ１４ａを制御することにより、ブラインタンク１２と蒸発器２４との間でブラインを循環させてブラインタンク１２内のブラインの温度を規定温度（水素ガスの冷却に適した温度）に維持させる。また、制御部１５は、液送ポンプ１４ｂを制御してブラインタンク１２と水素ガス冷却用熱交換器３０との間でブラインを循環させることにより、ガスタンク２からディスペンサー３に向かって移動させられている水素ガスを、水素ガス冷却用熱交換器３０においてブラインと熱交換させて冷却させる。

一方、水素ガス冷却用熱交換器３０は、水素ガス配管４ｂを介してディスペンサー３の制御弁３ａに接続され、かつ水素ガス配管４ｃを介して給気対象Ｘに接続されると共に、ブライン配管１３ｃ，１３ｄを介してブラインタンク１２に接続されている。この場合、本例の水素ガス給気システム１００では、水素ガス冷却用熱交換器３０が水素ガス冷却装置１の構成要素の１つとしてディスペンサー３内に設置されており、ガスタンク２から制御弁３ａを通過して給気対象Ｘに向かって流動させられる水素ガスをブラインとの熱交換によって予め規定された温度（一例として、−３３℃〜−４０℃の温度範囲内の温度）まで冷却することが可能となっている。

この水素ガス冷却用熱交換器３０は、図２〜４に示すように、「第２の板体」の一例であるブラインプレート４２、および「第１の板体」の一例である水素ガスプレート４３がベースプレート４１，４４の間に交互に積層されて（「予め規定された積層順序」の一例）これらの接合面同士が拡散接合によって接合されて一体化された本体部４０と、本体部４０にブライン配管１３ｃ，１３ｄや水素ガス配管４ｂ，４ｃを接続可能にベースプレート４４に装着される複数の接続具（図示せず）とを備えて構成されている。この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、ベースプレート４１、ブラインプレート４２、水素ガスプレート４３およびベースプレート４４がそれぞれ「板体」に相当する。

なお、以下の説明においては、ベースプレート４１、ブラインプレート４２、水素ガスプレート４３およびベースプレート４４を総称して「板体４１〜４４」ともいう。また、本明細書において参照する各図２〜６では、「プレート式熱交換器」の構成に関する理解を容易とするために、各板体の厚みを実際の厚みよりも厚く図示している。さらに、実際の水素ガス冷却用熱交換器３０では、放熱および吸熱を回避するために、各板体４１〜４４の積層体が断熱材で覆われたり、断熱用のケーシング内に収容されたりしているが、これら断熱材やケーシング等の図示および説明を省略する。

ベースプレート４１は、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。このベースプレート４１には、図３，４に示すように、平面視における中央部（後述のブラインプレート４２における中央部領域Ａ２ａや水素ガスプレート４３の中央部領域Ａ３ａに対して各板体４１〜４４の積層方向で重なる部位）に中央部領域Ａ１ａが規定され、かつ平面視における４つの角部（後述のブラインプレート４２における角部領域Ａ２ｂや水素ガスプレート４３の角部領域Ａ３ｂに対して各板体４１〜４４の積層方向で重なる部位）に角部領域Ａ１ｂがそれぞれ規定されている。また、ベースプレート４１には、中央部領域Ａ１ａおよび各角部領域Ａ１ｂの５つの領域に貫通孔Ｈ１がそれぞれ１つずつ形成されている。この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、ベースプレート４１の各貫通孔Ｈ１が丸孔で構成されている。

ブラインプレート４２は、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。このブラインプレート４２には、図３，４に示すように、平面視における中央部に中央部領域Ａ２ａ（「第２の中央部領域」の一例）が規定され、かつ平面視における４つの角部に角部領域Ａ２ｂ（「第２の角部領域」の一例）がそれぞれ規定されている。

また、ブラインプレート４２には、上記の中央部領域Ａ２ａおよび各角部領域Ａ２ｂを避けて溝形成領域Ａ２ｃ（「第２の溝形成領域」の一例）が規定されて、この溝形成領域Ａ２ｃ内にブラインの通過が可能なブライン通過用溝（「第２の流体通過用溝」の一例）が形成されている。なお、図４では、ブラインプレート４２の構成についての理解を容易とするために、１つの大きな溝（凹部）が溝形成領域Ａ２ｃ内に形成された状態を図示しているが、実際には、複数本の細幅のブライン通過用溝が溝形成領域Ａ２ｃ内に並んで形成されている。

また、図４に示すように、ブラインプレート４２には、後述するように水素ガスプレート４３に向けて流動させられる水素ガスが通過可能な貫通孔Ｈｉ２ａ、および水素ガスプレート４３から排出された水素ガスが通過可能な貫通孔Ｈｏ２ａが形成されている。さらに、ブラインプレート４２には、溝形成領域Ａ２ｃ内の各ブライン通過用溝に導入させるブラインが通過可能な貫通孔Ｈｉ２ｂ、および各ブライン通過用溝から排出されたブラインが通過可能な貫通孔Ｈｏ２ｂが形成されている。

また、ブラインプレート４２には、中央部領域Ａ２ａおよび各角部領域Ａ２ｂの５つの領域に貫通孔Ｈ２（「第２の貫通孔」の一例）がそれぞれ１つずつ形成されている。この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、ブラインプレート４２の各貫通孔Ｈ２が丸孔で構成されている。さらに、ブラインプレート４２には、後述の水素ガスプレート４３における切欠きＮ３に対して各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように外縁部を板面方向で凹ませた切欠きＮ２（「第２の切欠き部」の一例）が形成されている（「第２の切欠き部および第２の凹部の少なくとも一方」として「第２の切欠き部」を備えた構成の例）。

水素ガスプレート４３は、上記のブラインプレート４２と同様にして、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。この水素ガスプレート４３には、図３，４に示すように、平面視における中央部に中央部領域Ａ３ａ（「第１の中央部領域」の一例）が規定され、かつ平面視における４つの角部に角部領域Ａ３ｂ（「第１の角部領域」の一例）がそれぞれ規定されている。

また、水素ガスプレート４３には、上記の中央部領域Ａ３ａおよび各角部領域Ａ３ｂを避けて溝形成領域Ａ３ｃ（「第１の溝形成領域」の一例）が規定されて、この溝形成領域Ａ３ｃ内に水素ガスの通過が可能な水素ガス通過用溝（「第１の流体通過用溝」の一例）が形成されている。なお、図４では、水素ガスプレート４３の構成についての理解を容易とするために、１つの大きな溝（凹部）が溝形成領域Ａ３ｃ内に形成された状態を図示しているが、実際には、複数本の細幅の水素ガス通過用溝が溝形成領域Ａ２ｃ内に並んで形成されている。

また、図４に示すように、水素ガスプレート４３には、溝形成領域Ａ３ｃ内の各水素ガス通過用溝に導入させる水素ガスが通過可能な貫通孔Ｈｉ３ａ、および各水素ガス通過用溝から排出された水素ガスが通過可能な貫通孔Ｈｏ３ａが形成されている。さらに、水素ガスプレート４３には、ブラインプレート４２に向けて流動させられるブラインが通過可能な貫通孔Ｈｉ３ｂ、およびブラインプレート４２から排出されたブラインが通過可能な貫通孔Ｈｏ３ｂが形成されている。

また、水素ガスプレート４３には、中央部領域Ａ３ａおよび各角部領域Ａ３ｂの５つの領域に貫通孔Ｈ３（「第１の貫通孔」の一例）がそれぞれ１つずつ形成されている。この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、水素ガスプレート４３の各貫通孔Ｈ３が丸孔で構成されている。さらに、水素ガスプレート４３には、上記のブラインプレート４２における切欠きＮ２に対して各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように外縁部を板面方向で凹ませた切欠きＮ３（「第１の切欠き部」の一例）が形成されている（「第１の切欠き部および第１の凹部の少なくとも一方」として「第１の切欠き部」を備えた構成の例）。

ベースプレート４４は、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。このベースプレート４４には、図２〜４に示すように、平面視における中央部（上記の中央部領域Ａ１ａ〜Ａ３ａに対して各板体４１〜４４の積層方向で重なる部位）に中央部領域Ａ４ａが規定され、かつ平面視における４つの角部（上記の角部領域Ａ１ｂ〜Ａ３ｂに対して各板体４１〜４４の積層方向で重なる部位）に角部領域Ａ４ｂがそれぞれ規定されている（以下、各板体４１〜４４の中央部領域Ａ１ａ〜Ａ４ａを総称して中央部領域Ａａともいい、各板体４１〜４４の角部領域Ａ１ｂ〜Ａ４ｂを総称して角部領域Ａｂともいう）。また、ベースプレート４４には、中央部領域Ａ４ａおよび各角部領域Ａ４ｂの５つの領域に貫通孔Ｈ４がそれぞれ１つずつ形成されている。この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、ベースプレート４４の各貫通孔Ｈ４が丸孔で構成されている。

さらに、図２，４に示すように、ベースプレート４４には、水素ガス配管４ｂを接続可能な接続具が取り付けられると共に、上記の貫通孔Ｈｉ２ａ，Ｈｉ３ａに水素ガスを流入させるための貫通孔Ｈｉ４ａと、水素ガス配管４ｃを接続可能な接続具が取り付けられると共に、上記の貫通孔Ｈｏ２ａ，Ｈｏ３ａを通過させられた水素ガスを水素ガス配管４ｃに排出するための貫通孔Ｈｏ４ａとが形成されている。また、ベースプレート４４には、ブライン配管１３ｃを接続可能な接続具が取り付けられると共に、上記の貫通孔Ｈｉ２ｂ，Ｈｉ３ｂにブラインを流入させるための貫通孔Ｈｉ４ｂと、ブライン配管１３ｄを接続可能な接続具が取り付けられると共に、上記の貫通孔Ｈｏ２ｂ，Ｈｏ３ｂを通過させられたブラインをブライン配管１３ｄに排出するための貫通孔Ｈｏ４ｂとが形成されている。

この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、材質および形状が互いに等しい「板体」で各ブラインプレート４２が構成され、かつ材質および形状が互いに等しい「板体」で各水素ガスプレート４３が構成されている。また、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、平面視における形状および大きさが互いに等しくなるように各板体４１〜４４が形成されている。したがって、各板体４１〜４４を積層した状態で接合された本体部４０は、図２に示すように、直方体状となっている。また、この水素ガス冷却用熱交換器３０では、図３に示すように、各板体４１〜４４における貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が、互いに等しい内径で、かつ、各板体４１〜４４の積層方向で連通した状態となるように形成されている。

また、この水素ガス冷却用熱交換器３０では、各板体４２〜４４における貫通孔Ｈｉ２ａ〜Ｈｉ４ａ（以下、区別しないときには「貫通孔Ｈｉａ」ともいう）が、互いに等しい内形および大きさで、かつ各板体４２〜４４の積層方向で連通した状態となるように形成されると共に、各板体４２〜４４における貫通孔Ｈｏ２ａ〜Ｈｏ４ａ（以下、区別しないときには「貫通孔Ｈｏａ」ともいう）が、互いに等しい内形および大きさで、かつ各板体４２〜４４の積層方向で連通した状態となるように形成されている。

さらに、この水素ガス冷却用熱交換器３０では、各板体４２〜４４における貫通孔Ｈｉ２ｂ〜Ｈｉ４ｂ（以下、区別しないときには「貫通孔Ｈｉｂ」ともいう）が、互いに等しい内形および大きさで、かつ各板体４２〜４４の積層方向で連通した状態となるように形成されると共に、各板体４２〜４４における貫通孔Ｈｏ２ｂ〜Ｈｏ４ｂ（以下、区別しないときには「貫通孔Ｈｏｂ」ともいう）が、互いに等しい内形および大きさで、かつ各板体４２〜４４の積層方向で連通した状態となるように形成されている。

次に、上記の水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法の一例について、添付図面を参照して説明する。

この水素ガス冷却用熱交換器３０の製造に際しては、まず、各板体４１〜４４を「予め規定された積層順序」で積層する積層処理を実施する。この場合、上記したように、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０における各板体４１〜４４には、互いに等しい内径で、かつ、各板体４１〜４４の積層方向で連通した状態となるように貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が形成されている。したがって、一例として、外径が貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の内径よりも僅かに小径の円柱状の位置決めピンを各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の位置に対応させて立設した積層用治具（位置決め具：図示せず）を用意し、位置決めピンが各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４を挿通させられた状態となるように各板体４１〜４４を積層用治具上に積層することで、積層作業中に各板体４１〜４４が板面方向で位置ずれする事態を好適に回避することができる。

具体的には、一例として、まず、ベースプレート４１を積層用治具の上に載置した後に、ブライン通過用溝の形成面を上向きにしてベースプレート４１の上にブラインプレート４２を積層すると共に、水素ガス通過用溝の形成面を上向きにしてブラインプレート４２の上に水素ガスプレート４３を積層する。これにより、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３からなる一組の積層物がベースプレート４１の上に積層された状態となる。

次いで、水素ガス冷却用熱交換器３０に求められている容量に応じて、上記の積層物における水素ガスプレート４３の上に、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３を交互に積層する。続いて、最上部の水素ガスプレート４３の上に、ブライン通過用溝の形成面を上向きにしてブラインプレート４２を積層し、その上にベースプレート４４を積層する。以上により、積層処理が完了する。

この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、前述したように、平面視における形状および大きさが互いに等しくなるように各板体４１〜４４が形成されると共に、各貫通孔Ｈｉａが互いに等しい内形および大きさで積層方向において連通した状態となり、各貫通孔Ｈｏａが互いに等しい内形および大きさで積層方向において連通した状態となり、各貫通孔Ｈｉｂが互いに等しい内形および大きさで積層方向において連通した状態となり、かつ各貫通孔Ｈｏｂが互いに等しい内形および大きさで積層方向において連通した状態となるように各板体４２〜４４が構成されている。

このため、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０（本体部４０）では、積層処理時にブラインプレート４２および水素ガスプレート４３が誤った順序で積層されるのを回避するために、ブラインプレート４２の外縁部および水素ガスプレート４３の外縁部に、各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならない切欠きＮ２，Ｎ３がそれぞれ設けられている。これにより、ベースプレート４１上にブラインプレート４２および水素ガスプレート４３を正しい順序で交互に積層したときには、図２に示すように、その積層物（後述の拡散接合処理後に本体部４０となる部材）の側面において、各ブラインプレート４２の切欠きＮ２が積層方向で整列し、かつ各水素ガスプレート４３の切欠きＮ３が積層方向で整列した状態で、切欠きＮ２および切欠きＮ３が交互に位置した状態となる。

一方、ベースプレート４１や水素ガスプレート４３の上に誤って２枚以上のブラインプレート４２を積層してしまったり、水素ガスプレート４３を積層すべきときに誤ってブラインプレート４２を積層してしまったりしたときには、連続して積層されたブラインプレート４２，４２の切欠きＮ２，Ｎ２が積層方向で連続した状態となり、作業者に対して、複数枚のブラインプレート４２が連続して積層された状態であることを確実かつ容易に認識させることができる。

同様にして、ブラインプレート４２の上に誤って２枚以上の水素ガスプレート４３を積層してしまったり、ブラインプレート４２を積層すべきときに誤って水素ガスプレート４３を積層してしまったりしたときにも、連続して積層された水素ガスプレート４３，４３の切欠きＮ３，Ｎ３が積層方向で連続した状態となり、作業者に対して、複数枚の水素ガスプレート４３が連続して積層された状態であることを確実かつ容易に認識させることができる。

上記の積層処理が完了した状態では、図３に示すように、各板体４１〜４４の中央部領域Ａａが積層方向で重なり、各中央部領域Ａａに形成された貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が積層方向で連通した状態となると共に、各板体４１〜４４の各角部領域Ａｂが積層方向でそれぞれ重なり、各角部領域Ａｂに形成された貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が積層方向で連通した状態となる。また、各ブラインプレート４２の溝形成領域Ａ２ｃ、および各水素ガスプレート４３の溝形成領域Ａ３ｃが積層方向で重なると共に、各板体４２〜４４の貫通孔Ｈｉａが積層方向で連通した状態となり、各板体４２〜４４の貫通孔Ｈｏａが積層方向で連通した状態となり、各板体４２〜４４の貫通孔Ｈｉｂが積層方向で連通した状態となり、かつ各板体４２〜４４の貫通孔Ｈｏｂが積層方向で連通した状態となる。

続いて、上記の積層処理によって積層された各板体４１〜４４の積層体を図示しない接合処理装置内に収容して接合処理（拡散接合処理）を実施する。具体的には、処理装置内において、各板体４１〜４４の板厚方向（各板体４１〜４４の積層方向）で積層体を加圧すると共に、予め規定された接合温度範囲内の温度となるように積層体を加熱しつつ、予め規定された真空度範囲内の真空度となるように処理装置内を真空引きすることによって各板体４１〜４４の接合面同士を拡散接合させる。

この際に、この接合処理時には、各板体４１〜４４が加熱されて非常に高い温度まで温度上昇するため、各板体４１〜４４が熱膨張する。また、各板体４１〜４４が積層方向で加圧されているため、前述したように、各板体４１〜４４の中央部については、その周囲に板体の構成物が存在することで板面に沿って大きく膨らむことができず、各板体４１〜４４の中央部に生じる熱応力が外縁部に生じる熱応力よりも大きくなる傾向がある。

一方、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０（本体部４０）を構成する各板体４１〜４４には、その中央部領域Ａａに貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が形成されている。このため、接合処理時に各板体４１〜４４が熱膨張するときに、これらの中央部が貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の中心に向かって膨らむような（各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が小径化するような）変形が生じるため、各板体４１〜４４の中央部領域Ａａに大きな熱応力が生じる状態となるのが回避される。これにより、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０の製造時には、接合処理中に各板体４１〜４４の中央部領域Ａａに大きな歪みが生じることがないため、各板体４１〜４４の中央部領域Ａａを確実に接合することが可能となっている。

また、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０（本体部４０）を構成する各板体４１〜４４は、平面視矩形状に形成されている。このため、接合処理時に加熱されて各板体４１〜４４が熱膨張したときには、各板体４１〜４４の角部に熱応力が集中し、その他の部位（角部および中央部を除く部位）に生じる熱応力よりも大きな応力が生じた状態となる傾向がある。

一方、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０（本体部４０）を構成する各板体４１〜４４には、その角部領域Ａｂにも貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が形成されている。このため、接合処理時に各板体４１〜４４が熱膨張するときに、これらの角部が貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の中心に向かって膨らむような（各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が小径化するような）変形が生じるため、各板体４１〜４４の角部領域Ａｂにおいて熱応力が集中した状態となるのが回避される。これにより、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０の製造時には、接合処理中に各板体４１〜４４の各角部領域Ａｂに大きな歪みが生じることがないため、各板体４１〜４４の角部領域Ａｂについても確実に接合することが可能となっている。

また、予め規定された処理時間に亘って積層体の加圧、加熱および処理装置内の真空引きを継続することで各板体４１〜４４が中央部領域Ａａから角部領域Ａｂまでの全域に亘って十分な接合力で接合されたときには、真空引きを停止することで処理装置内を大気圧と同程度まで圧力上昇させ、かつ積層体の加熱を停止することで積層体を常温まで温度低下させる。さらに、積層体が十分に温度低下した状態において加圧を停止させる。これにより、接合処理が完了して、図２，３に示すように、本体部４０が完成する。この後、ベースプレート４４の各貫通孔Ｈｉａ，Ｈｏａ，Ｈｉｂ，Ｈｏｂに配管接続用の接続具を取り付けることにより、水素ガス冷却用熱交換器３０が完成する。

この場合、この種の熱交換器は、使用開始に先立ち、完成した製品の耐圧検査（各板体４１〜４４の接合状態が良好であるか否かの検査）が行われる。この際に、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が各板体４１〜４４の板厚方向で連通した状態となっているため、この貫通孔Ｈ１〜Ｈ４を、耐圧検査用流体（検査時にブライン流路に圧送される液体や、水素ガス流路に圧送される気体）の漏れの有無を検出するための漏れ検査ポート（接合不良時に液体や気体が漏れ出す孔）として使用して検出器を接続して耐圧検査を行うことができる。また、マイクロスコープ等を使用して各板体４１〜４４の接合状態を目視検査する際にも、貫通孔Ｈ１〜Ｈ４内にスコープを挿入することで各板体の中央部および四隅の接合状態を好適に観察することができる。

さらに、検査を完了した良品の水素ガス冷却用熱交換器３０をディスペンサー３内に取り付ける際に、貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の部位に固定用の金具を挿通させて本体部４０を保持することで、水素ガス冷却用熱交換器３０を確実かつ容易に固定することが可能となる。

この水素ガス冷却用熱交換器３０を備えた水素ガス給気システム１００では、ブラインタンク１２のブラインが、冷凍回路１１（蒸発器２４）において冷却されて、水素ガスの冷却に適した十分に低い温度に維持されている。また、給気対象Ｘへの水素ガスの給気（充填）に際しては、ガスタンク２から給気対象Ｘに向かって移動させられる水素ガスが、水素ガス冷却用熱交換器３０においてブラインとの交換によって冷却される。

具体的には、図示しないコントローラによって制御弁３ａが開状態に移行させられ、ガスタンク２から水素ガス配管４ａを介して供給される水素ガスが水素ガス配管４ｂを介して水素ガス冷却用熱交換器３０に給気される。また、ガスタンク２からの水素ガスの移動開始に連動して、液送ポンプ１４ｂが制御部１５の制御下でブラインタンク１２から水素ガス冷却用熱交換器３０へのブラインの供給を開始する。これにより、水素ガスの冷却に必要な量のブラインがブラインタンク１２からブライン配管１３ｃを介して水素ガス冷却用熱交換器３０に供給されて、貫通孔Ｈｉ４ｂに接続されている接続具から水素ガス冷却用熱交換器３０内に導入される。また、水素ガス冷却用熱交換器３０に導入されたブラインは、各貫通孔Ｈｉｂを介して各ブラインプレート４２における溝形成領域Ａ２ｃ内のブライン通過用溝内に移動する。

一方、上記のように制御弁３ａから水素ガス配管４ｂを介して水素ガス冷却用熱交換器３０に給気された水素ガスは、貫通孔Ｈｉ４ａに接続されている接続具から水素ガス冷却用熱交換器３０内に導入される。また、水素ガス冷却用熱交換器３０に導入された水素ガスは、各貫通孔Ｈｉａを介して各水素ガスプレート４３の溝形成領域Ａ３ｃ内の水素ガス通過用溝内に移動する。これにより、各ブラインプレート４２のブライン通過用溝内を移動しているブラインと、各水素ガスプレート４３における溝形成領域Ａ３ｃ内の水素ガス通過用溝内を移動している水素ガスとの熱交換によって水素ガスが冷却される。

この場合、本例の水素ガス冷却用熱交換器３０では、各板体４１〜４４の接合処理時に中央部領域Ａａから角部領域Ａｂまでの全域が十分な接合力で接合されて各板体４１〜４４が確実に一体化した状態で本体部４０が形成されている。この結果、ブライン通過用溝内からのブラインの漏出や、水素ガス通過用溝内からの水素ガスの漏出が阻止されるだけでなく、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３間の熱伝導率が向上して、ブラインと水素ガスとの熱交換効率（すなわち、水素ガスの冷却効率）が向上している。これにより、給気対象Ｘに供給すべき水素ガスが水素ガス冷却用熱交換器３０において確実かつ十分に冷却される。

また、ブラインとの熱交換によって冷却された水素ガスは、各水素ガスプレート４３の溝形成領域Ａ３ｃにおける水素ガス通過用溝から貫通孔Ｈｏａに排出され、貫通孔Ｈｏ４ａに接続されている接続具から水素ガス配管４ｃを介して給気対象Ｘに給気される。これにより、水素ガス冷却用熱交換器３０において十分に温度低下した水素ガスが給気対象Ｘの燃料タンク（ガスタンク）内に充填される。この結果、給気対象Ｘへの水素ガスの充填効率を十分に向上させることができる。また、水素ガスとの熱交換によって温度上昇したブラインは、各ブラインプレート４２の溝形成領域Ａ２ｃにおけるブライン通過用溝から貫通孔Ｈｏｂに排出され、貫通孔Ｈｏ４ｂに接続されている接続具からブライン配管１３ｄを介してブラインタンク１２に回収される。

この後、給気対象Ｘへの水素ガスの給気が完了したときには、コントローラから水素ガス冷却装置１の制御部１５に給気終了信号が出力される。これに伴い、制御部１５は、ブラインタンク１２から水素ガス冷却用熱交換器３０へのブラインの供給を停止（または、供給量を減少）させる。以上により、給気対象Ｘに対する水素ガスの給気に関する一連の処理が終了する。

このように、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）では、水素ガスの通過が可能な「第１の流体通過用溝（水素ガス通過用溝）」が形成された溝形成領域Ａ３ｃを有する複数の水素ガスプレート４３に、平面視における中央部に規定された中央部領域Ａ３ａを避けて溝形成領域Ａ３ｃが規定されると共に、中央部領域Ａ３ａ内に貫通孔Ｈ３が形成され、ブラインの通過が可能な「第２の流体通過用溝（ブライン通過用溝）」が形成された溝形成領域Ａ２ｃを有する複数のブラインプレート４２に、平面視における中央部に規定された中央部領域Ａ２ａを避けて溝形成領域Ａ２ｃが規定されると共に、中央部領域Ａ２ａ内に貫通孔Ｈ２が形成されている。

したがって、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）では、各板体４１〜４４の接合処理時に各板体４１〜４４が加熱されて熱膨張する際に、ブラインプレート４２の中央部領域Ａ２ａおよび水素ガスプレート４３の中央部領域Ａ３ａ（本例では、中央部領域Ａ１ａ，Ａ４ａに貫通孔Ｈ１，Ｈ４が形成されたベースプレート４１，４４を含む各板体４１〜４４のすべての中央部領域Ａａ）において、貫通孔Ｈ２，Ｈ３（貫通孔Ｈ１〜Ｈ４）の中心に向かって膨らむような（各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が小径化するような）変形が生じるため、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３（各板体４１〜４４）の中央部領域Ａａに大きな熱応力が生じた状態となるのが回避される。このため、接合処理中にブラインプレート４２および水素ガスプレート４３（各板体４１〜４４）の中央部領域Ａａに大きな歪みが生じることがないため、各板体４１〜４４の中央部領域Ａａを確実に接合することができる。これにより、各板体４１〜４４の中央部領域Ａａに剥がれが生じるのを好適に回避できるだけでなく、各板体４１〜４４間の中央部領域Ａａにおける熱伝導率が向上することで、中央部領域Ａａの近傍におけるブラインと水素ガスとの熱交換効率、すなわち、水素ガスの冷却効率を十分に向上させることができる。

また、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）では、平面視矩形状に形成された水素ガスプレート４３に、平面視における角部に規定された４つの角部領域Ａ３ｂを避けて溝形成領域Ａ３ｃが規定されると共に、各角部領域Ａ３ｂ内に貫通孔Ｈ３がそれぞれ形成され、平面視矩形状に形成されたブラインプレート４２に、平面視における角部に規定された４つの角部領域Ａ２ｂを避けて溝形成領域Ａ２ｃが規定されると共に、各角部領域Ａ２ｂ内に貫通孔Ｈ２がそれぞれ形成されている。

したがって、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）では、各板体４１〜４４の接合処理時に各板体４１〜４４が加熱されて熱膨張する際に、ブラインプレート４２の各角部領域Ａ２ｂおよび水素ガスプレート４３の各角部領域Ａ３ｂ（本例では、各角部領域Ａ１ｂ，Ａ４ｂに貫通孔Ｈ１，Ｈ４が形成されたベースプレート４１，４４を含む各板体４１〜４４のすべての各角部領域Ａｂ）において、貫通孔Ｈ２，Ｈ３（貫通孔Ｈ１〜Ｈ４）の中心に向かって膨らむような（各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が小径化するような）変形が生じるため、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３（各板体４１〜４４）の各角部領域Ａｂに大きな熱応力が生じた状態となるのが回避される。このため、接合処理中にブラインプレート４２および水素ガスプレート４３（各板体４１〜４４）において応力が集中し易い各角部領域Ａｂに大きな歪みが生じることがないため、各板体４１〜４４の各角部領域Ａｂを確実に接合することができる。これにより、各板体４１〜４４の各角部領域Ａｂに剥がれが生じるのを好適に回避できるだけでなく、各板体４１〜４４間の各角部領域Ａｂにおける熱伝導率が向上することで、各角部領域Ａｂの近傍におけるブラインと水素ガスとの熱交換効率、すなわち、水素ガスの冷却効率を十分に向上させることができる。

さらに、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）によれば、貫通孔Ｈ２，Ｈ３をそれぞれ丸孔で構成したことにより、貫通孔Ｈ２，Ｈ３の口縁部に応力が集中し難くなるため、ブラインプレート４２や水素ガスプレート４３の熱膨張時に貫通孔Ｈ２，Ｈ３の口縁部にクラックが生じたり、不均一な変形が生じて良好な接合状態にならない事態を招くことなく、貫通孔Ｈ２，Ｈ３の近傍を一層好適に接合することができる。また、「第１の貫通孔」や「第２の貫通孔」として角孔等を形成するのと比較して、これらの孔を均一かつ容易に形成することができるため、水素ガス冷却用熱交換器３０の製造コストを十分に低減することができる。

また、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）によれば、「複数の板体」として、材質および形状が互いに等しく形成された複数の水素ガスプレート４３と、材質および形状が互いに等しく形成された複数のブラインプレート４２とを備えて構成したことにより、材質および形状のいずれかが相違する複数種類の「第１の板体」を備えた構成や、材質および形状のいずれかが相違する複数種類の「第２の板体」を備えた構成と比較して、材質および形状を統一したことで、ブラインプレート４２の製作コストや水素ガスプレート４３の製作コストを低減することができ、これにより、水素ガス冷却用熱交換器３０の製造コストを十分に低減することができると共に、材質および形状が互いに等しいことで、接合処理時における各ブラインプレート４２の熱膨張の状態が互いに等しくなり、かつ接合処理時における各水素ガスプレート４３の熱膨張の状態が互いに等しくなり、これらに生じる歪みの度合いや向きが一致した状態となるため、各板体４１〜４４を一層好適に接合することができる。

さらに、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）では、外縁部を板面方向で凹ませた切欠き部Ｎ３が各水素ガスプレート４３にそれぞれ形成され、かつ各水素ガスプレート４３における切欠き部Ｎ３に対して各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように、外縁部を板面方向で凹ませた切欠き部Ｎ２が各ブラインプレート４２にそれぞれ形成されている。

したがって、この水素ガス冷却用熱交換器３０（水素ガス冷却用熱交換器３０の製造方法）によれば、積層処理に際して、ブラインプレート４２および水素ガスプレート４３の積層順序や積層の向きを誤ったときに、切欠きＮ２，Ｎ３の配列状態が不均一となるため、積層順序や積層の向きを誤ったことを作業者に対して確実かつ容易に認識させることができる。

また、この水素ガス冷却用熱交換器３０によれば、「被冷却流体」としての水素ガスを冷却可能に構成したことにより、冷却処理時に高圧の水素ガスが導入される水素ガス冷却用熱交換器３０において、各板体４１〜４４の剥がれに起因する水素ガスの漏出を好適に回避しつつ、各板体４１〜４４が好適に接合されて各板体４１〜４４間の熱伝導率が向上していることで、水素ガスを好適に冷却することができる。

次に、「プレート式熱交換器（プレート式熱交換器製造方法）」の他の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

なお、前述の水素ガス冷却用熱交換器３０の構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、水素ガス給気システム１００（水素ガス冷却装置１）における水素ガス冷却用熱交換器３０以外の構成要素については、水素ガス冷却用熱交換器３０を備えて構成した上記の例と同様のため、詳細な説明を省略する。

図５，６に示す水素ガス冷却用熱交換器３０Ａは、「プレート式熱交換器」の他の一例であって、前述の水素ガス冷却用熱交換器３０（本体部４０）のブラインプレート４２および水素ガスプレート４３に代えて、ブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａを備えて本体部４０ａが構成されている。この場合、この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａ（本体部４０ａ）では、ベースプレート４１、ブラインプレート４２ａ、水素ガスプレート４３ａおよびベースプレート４４がそれぞれ「板体」に相当する。なお、以下の説明においては、ベースプレート４１、ブラインプレート４２ａ、水素ガスプレート４３ａおよびベースプレート４４を総称して「板体４１〜４４」ともいう。

ブラインプレート４２ａは、前述の水素ガス冷却用熱交換器３０におけるブラインプレート４２と同様にして、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。このブラインプレート４２ａは、ブラインプレート４２における切欠きＮ２に代わって「第２の凹部」の一例である凹部Ｃ２が形成されている点を除き、ブラインプレート４２と同様に構成されている。具体的には、このブラインプレート４２ａには、後述の水素ガスプレート４３ａにおける凹部Ｃ３に対して各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように板面の外縁部（本例では、ブライン通過用溝の形成面の外縁部）を板厚方向で凹ませた凹部Ｃ２が形成されている（「第２の切欠き部および第２の凹部の少なくとも一方」として「第２の凹部」を備えた構成の例）。

水素ガスプレート４３ａは、前述の水素ガス冷却用熱交換器３０における水素ガスプレート４３と同様にして、ステンレススチール等の金属板によってそれぞれ平面視方形状に形成されている。この水素ガスプレート４３ａは、水素ガスプレート４３における切欠きＮ３に代わって「第１の凹部」の一例である凹部Ｃ３が形成されている点を除き、水素ガスプレート４３と同様に構成されている。具体的には、この水素ガスプレート４３ａには、上記のブラインプレート４２ａにおける凹部Ｃ２に対して各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように板面の外縁部（本例では、水素ガス通過用溝の形成面の外縁部）を板厚方向で凹ませた凹部Ｃ３が形成されている（「第１の切欠き部および第１の凹部の少なくとも一方」として「第１の凹部」を備えた構成の例）。

この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの製造時には、前述した水素ガス冷却用熱交換器３０の製造時と同様にして、まず、ベースプレート４１の上にブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａを交互に積層し、最上部のブラインプレート４２ａの上にベースプレート４４を積層する積層処理を実行する。

この場合、この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａ（本体部４０ａ）では、積層処理時にブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａを誤った順序で積層するのを回避するために、ブラインプレート４２ａの外縁部および水素ガスプレート４３ａの外縁部に、各板体４１〜４４の積層方向で少なくとも一部が重ならない凹部Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ設けられている。これにより、ベースプレート４１上にブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａを正しい順序で交互に積層したときには、図５に示すように、その積層物（後述の拡散接合処理後に本体部４０ａとなる部材）の側面において、各ブラインプレート４２ａの凹部Ｃ２が積層方向で整列し、かつ各水素ガスプレート４３ａの凹部Ｃ３が積層方向で整列した状態で、凹部Ｃ２および凹部Ｃ３が交互に位置した状態となる。

一方、ベースプレート４１や水素ガスプレート４３ａの上に誤って２枚以上のブラインプレート４２ａを積層してしまったり、水素ガスプレート４３ａを積層すべきときに誤ってブラインプレート４２ａを積層してしまったりしたときには、連続して積層されたブラインプレート４２ａ，４２ａの凹部Ｃ２，Ｃ２が積層方向で連続した状態となり、作業者に対して、複数枚のブラインプレート４２ａが連続して積層された状態であることを確実かつ容易に認識させることができる。

同様にして、ブラインプレート４２ａの上に誤って２枚以上の水素ガスプレート４３ａを積層してしまったり、ブラインプレート４２ａを積層すべきときに誤って水素ガスプレート４３ａを積層してしまったりしたときにも、連続して積層された水素ガスプレート４３ａ，４３ａの凹部Ｃ３，Ｃ３が積層方向で連続した状態となり、作業者に対して、複数枚の水素ガスプレート４３ａが連続して積層された状態であることを確実かつ容易に認識させることができる。

これにより、この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの製造時においても、前述した水素ガス冷却用熱交換器３０の製造時における積層処理時と同様にして、各板体４１〜４４を正しい積層順序で正確に積層することが可能となっている。この後、積層処理が完了した各板体４１〜４４の積層体を図示しない接合処理装置内に収容して接合処理（拡散接合処理）を実施することで各板体４１〜４４の接合面同士を拡散接合させる。これにより、接合処理が完了し、図５に示すように、本体部４０が完成する。なお、接合処理時に各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の存在によって各板体４１〜４４の中央部領域Ａａから角部領域Ａｂまでの全域が確実に接合される原理については、水素ガス冷却用熱交換器３０の製造時における接合処理の原理と同様のため、詳細な説明を省略する。この後、ベースプレート４４の各貫通孔Ｈｉａ，Ｈｏａ，Ｈｉｂ，Ｈｏｂに配管接続用の接続具を取り付けることにより、水素ガス冷却用熱交換器３０Ａが完成する。

このように、この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａ（水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの製造方法）では、板面の外縁部を板厚方向で凹ませた凹部Ｃ３が各水素ガスプレート４３ａにそれぞれ形成され、かつ各水素ガスプレート４３ａにおける凹部Ｃ３に対して各板体４１，４２ａ，４３ａ，４４の積層方向で少なくとも一部が重ならないように、板面の外縁部を板厚方向で凹ませた凹部Ｃ２が各ブラインプレート４２ａにそれぞれ形成されている。

したがって、この水素ガス冷却用熱交換器３０Ａ（水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの製造方法）によれば、積層処理に際して、ブラインプレート４２ａおよび水素ガスプレート４３ａの積層順序や積層の向きを誤ったときに、凹部Ｃ２，Ｃ３の配列状態が不均一となるため、積層順序や積層の向きを誤ったことを作業者に対して確実かつ容易に認識させることができる。

なお、「プレート式熱交換器（プレート式熱交換器製造方法）」は、上記の水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａの構成（製造方法）の例に限定されない。

例えば、ブラインプレート４２，４２ａの中央部領域Ａ２ａに１つの貫通孔Ｈ２を形成し、かつ水素ガスプレート４３，４３ａの中央部領域Ａ３ａに１つの貫通孔Ｈ３を形成した構成を例に挙げて説明したが、「第１の板体」における「第１の中央部領域」に複数の「第１の貫通孔」を形成したり、「第２の板体」における「第２の中央部領域」に複数の「第２の貫通孔」を形成したりすることもできる（図示せず）。

この場合、「第１の中央部領域」に形成する「第１の貫通孔」や「第２の中央部領域」に形成する「第２の貫通孔」については、領域内に形成する数を問わず、「第１の板体」や「第２の板体」の中心から外れた位置（貫通孔の中心が板体の中心とは重ならない位置）に形成することにより、「第１の板体」や「第２の板体」の積層作業時に表面と裏面とを誤って積層したときなどに、各「貫通孔」が連通しない状態となる。これにより、作業ミスを防止して、「第１の板体」や「第２の板体」を正しく積層することが可能となる。

また、ブラインプレート４２，４２ａの各角部領域Ａ２ｂに１つの貫通孔Ｈ２をそれぞれ形成し、かつ水素ガスプレート４３，４３ａの各角部領域Ａ３ｂに１つの貫通孔Ｈ３をそれぞれ形成した構成を例に挙げて説明したが、「第１の板体」における「第１の各角部領域」の少なくとも１つに複数の「第１の貫通孔」を形成したり、「第２の板体」における「第２の各角部領域」の少なくとも１つに複数の「第２の貫通孔」を形成したりすることもできる（図示せず）。

この場合、「第１の角部領域」に形成する「第１の貫通孔」や「第２の角部領域」に形成する「第２の貫通孔」について、４つの「角部領域」のうちのいずれかに「貫通孔」を設けない構成や、４つの「角部領域」のうちのいずれかの「貫通孔」の外縁部からの距離を、他の「角部領域」に形成する「貫通孔」の外縁部からの距離とは相違させる構成を採用することにより、「第１の板体」や「第２の板体」の積層作業時に表面と裏面とを誤って積層したときなどに、各「貫通孔」が連通しない状態となる。これにより、作業ミスを防止して、「第１の板体」や「第２の板体」を正しく積層することが可能となる。

また、「第１の貫通孔」や「第２の貫通孔」は、上記の例における貫通孔Ｈ２，Ｈ３のような丸孔に限定されず、楕円形の孔や、角部に丸みを帯びさせた角孔とすることができる（図示せず）。さらに、接合時に生じる熱応力がそれほど大きくない場合には、角部が尖った角孔とすることもできる（図示せず）。さらに、「第１の板体」における各「第１の角部領域」に「第１の貫通孔」を形成しない構成や、「第２の板体」における各「第２の角部領域」に「第２の貫通孔」を形成しない構成を採用することもできる（いずれも図示せず）。また、ベースプレート４１，４４に貫通孔Ｈ１，Ｈ４（「第１の貫通孔」や「第２の貫通孔」と同様の孔）を形成しない構成を採用することもできる（図示せず）。

さらに、材質および形状が互いに等しく形成された複数のブラインプレート４２，４２ａと、材質および形状が互いに等しく形成された複数の水素ガスプレート４３，４３ａとを備えて本体部４０，４０ａを構成した例について説明したが、材質および形状のいずれか（または双方）が相違する複数種類の「第１の板体」や、材質および形状のいずれか（または双方）が相違する複数種類の「第２の板体」を備えて構成することもできる（いずれも図示せず）。

また、ブラインプレート４２に切欠きＮ２を形成し、かつ水素ガスプレート４３に切欠きＮ３を形成した水素ガス冷却用熱交換器３０や、ブラインプレート４２ａに凹部Ｃ２を形成し、かつ水素ガスプレート４３ａに凹部Ｃ３を形成した水素ガス冷却用熱交換器３０Ａの構成を例に挙げて説明したが、「第１の板体」に「第１の切欠き部」を形成し、かつ「第２の板体」に「第２の凹部」を形成した構成や、「第１の板体」に「第１の凹部」を形成し、かつ「第２の板体」に「第２の切欠き部」を形成した構成を採用することもできる（いずれも図示せず）。また、「第１の板体」に形成した「第１の切欠き部」および「第１の凹部」の少なくとも一方に対して、「第２の板体」に形成した「第２の切欠き部」および「第２の凹部」の少なくとも一方の全体が積層方向で重ならない構成を採用することもできる（図示せず）。

さらに、「第１の板体」に「第１の切欠き部」および「第１の凹部」の少なくとも一方を形成し、かつ「第２の板体」に「第２の切欠き部」および「第２の凹部」のいずれも形成しない構成や、「第１の板体」に「第１の切欠き部」および「第１の凹部」のいずれも形成せずに、「第２の板体」に「第２の切欠き部」および「第２の凹部」に少なくとも一方を形成した構成を採用することもできる（いずれも図示せず）。

また、「第１の板体」に形成する「第１の切欠き部」または「第１の凹部」の形成位置や、「第２の板体」に形成する「第２の切欠き部」または「第２の凹部」の形成位置を「第１の板体」や「第２の板体」における幅方向の中央部から外れた位置とすることにより、「第１の板体」や「第２の板体」の積層作業時に表面と裏面とを誤って積層したときなどに、「切欠き部」や「凹部」が積層方向で不揃いの状態となる。これにより、作業ミスを防止して、「第１の板体」や「第２の板体」を正しく積層することが可能となる。

また、複数枚の「第１の板体」と複数枚の「第２の板体」とを備えて構成した水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａの例について説明したが、１枚の「第１の板体」と複数枚の「第２の板体」とを備えて「プレート式熱交換器」を構成したり、複数枚の「第１の板体」と１枚の「第２の板体」とを備えて「プレート式熱交換器」を構成したり、１枚の「第１の板体」と１枚の「第２の板体」とを備えて「プレート式熱交換器」を構成したりすることもできる（いずれも図示せず）。

さらに、「第１の板体」および「第２の板体」が直接接するように積層されて本体部４０，４０ａが形成された水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａの構成を例に挙げて説明したが、「第１の板体（水素ガス通過溝用板）」と「第２の板体（ブライン通過溝用板）」との間に「仕切板」等の「任意の機能を有する板体」を挟み込んで「本体部」を構成することもできる（図示せず）。この場合、「第１の板体」および「第２の板体」の間に「仕切板」等の板体を挟み込む構成を採用するときには、その「板体」にも、「第１の板体」における「第１の貫通孔」や「第２の板体」における「第２の貫通孔」に対応する「貫通孔」を形成して、接合処理時に、その「板体」において大きな歪みが生じるのを回避するのが好ましい。

また、「一元冷凍回路」の一例である冷凍回路１１によって「冷却用流体」の一例であるブラインを冷却する構成の水素ガス冷却装置１において使用する水素ガス冷却用熱交換器３０を例に挙げて説明したが、第１の冷凍回路（高温側冷凍回路）の蒸発器によって第２の冷凍回路（低温側冷凍回路）の凝縮器を冷却することで第２の冷凍回路の凝縮器において十分な量の冷媒を短時間で凝縮させると共に、第２の冷凍回路の蒸発器によって「冷却用流体」を冷却することで、水素ガスの冷却に適した十分に低い温度まで「冷却用流体」の温度を低下させ得る「二元冷凍回路」を備えた「水素ガス冷却装置」（図示せず）において使用する「プレート式熱交換器」としての水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａなどを使用することができる。

さらに、「冷却用流体」の一例であるブラインとの熱交換によって水素ガスを冷却する水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａの構成を例に挙げて説明したが、「冷却用流体」として、冷凍回路１１等の冷媒（フロンガス等）を使用して水素ガスを冷却する冷却方式（いわゆる冷媒直冷式の冷却方式）において使用可能に「プレート式熱交換器」を製造する際にも、上記の水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａと同様の構成を採用することができる。加えて、「被冷却流体」としての水素ガス以外の任意の流体（液体または気体）を冷却可能に「プレート式熱交換器」を製造する際にも、上記の水素ガス冷却用熱交換器３０，３０Ａと同様の構成を採用することができる。

１００ 水素ガス給気システム
１ 水素ガス冷却装置
３０，３０Ａ 水素ガス冷却用熱交換器
４０，４０ａ 本体部
４１ ベースプレート
４２，４２ａ ブラインプレート
４３，４３ａ 水素ガスプレート
４４ ベースプレート４４
Ａ１ａ〜Ａ４ａ 中央部領域
Ａ１ｂ〜Ａ４ｂ 角部領域
Ａ２ｃ，Ａ３ｃ 溝形成領域
Ｃ２，Ｃ３ 凹部
Ｈ１〜Ｈ４，Ｈｉ２ａ〜Ｈｉ４ａ，Ｈｉ２ｂ〜Ｈｉ４ｂ，Ｈｏ２ａ〜Ｈｏ４ａ，Ｈｏ２ｂ〜Ｈｏ４ｂ 貫通孔
Ｎ２，Ｎ３ 切欠き部
Ｘ 給気対象

Claims (5)

1. 被冷却流体の通過が可能な第１の流体通過用溝が形成された第１の溝形成領域を有する１または複数の第１の板体と、冷却用流体の通過が可能な第２の流体通過用溝が形成された第２の溝形成領域を有する１または複数の第２の板体とを少なくとも含む複数の板体を予め規定された積層順序で積層した状態で当該各板体の接合面同士を接合し、前記第１の流体通過用溝を通過する前記被冷却流体と、前記第２の流体通過用溝を通過する前記冷却用流体との熱交換によって当該被冷却流体を冷却可能なプレート式熱交換器を製造するプレート式熱交換器製造方法であって、
   平面視における中央部に規定された第１の中央部領域を避けて前記第１の溝形成領域が規定されると共に、当該第１の中央部領域内に少なくとも１つの第１の貫通孔が形成された前記第１の板体、および平面視における中央部に規定された第２の中央部領域を避けて前記第２の溝形成領域が規定されると共に、当該第２の中央部領域内に少なくとも１つの第２の貫通孔が形成された前記第２の板体を少なくとも含む複数の前記板体を前記予め規定された積層順序で積層する積層処理と、
   前記積層処理によって前記各板体を積層した積層体を処理装置内に収容し、当該各板体の板厚方向で当該積層体を加圧しつつ加熱すると共に当該処理装置内を真空引きすることによって当該各板体の接合面同士を拡散接合させる接合処理とを実行して前記プレート式熱交換器を製造する際に、
   前記接合処理時に前記第１の中央部領域および前記第２の中央部領域において前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔の中心に向かって当該第１の中央部領域および当該第２の中央部領域が膨らんで当該第１の貫通孔および当該第２の貫通孔が小径化するように当該第１の板体および当該第２の板体を変形させるプレート式熱交換器製造方法。
2. 平面視矩形状に形成され、平面視における角部に規定された４つの第１の角部領域を避けて前記第１の溝形成領域が規定されると共に、当該各第１の角部領域内に少なくとも１つの前記第１の貫通孔がそれぞれ形成された前記第１の板体と、平面視矩形状に形成され、平面視における角部に規定された４つの第２の角部領域を避けて前記第２の溝形成領域が規定されると共に、当該各第２の角部領域内に少なくとも１つの前記第２の貫通孔がそれぞれ形成された前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する際に、
   前記接合処理時に前記第１の角部領域および前記第２の角部領域において前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔の中心に向かって当該第１の角部領域および当該第２の角部領域が膨らんで当該第１の貫通孔および当該第２の貫通孔が小径化するように当該第１の板体および当該第２の板体を変形させる請求項１記載のプレート式熱交換器製造方法。
3. 前記第１の貫通孔が丸孔で構成された前記第１の板体と、前記第２の貫通孔が丸孔で構成された前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する請求項１または２記載のプレート式熱交換器製造方法。
4. 前記複数の板体として、材質および形状が互いに等しく形成された複数の前記第１の板体と、材質および形状が互いに等しく形成された複数の前記第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する請求項１から３のいずれかに記載のプレート式熱交換器製造方法。
5. 外縁部を板面方向で凹ませた第１の切欠き部、および板面の当該外縁部を板厚方向で凹ませた第１の凹部の少なくとも一方がそれぞれ形成された前記各第１の板体と、前記各第１の板体における前記少なくとも一方に対して前記各板体の積層方向で少なくとも一部が重ならないように、外縁部を板面方向で凹ませた第２の切欠き部、および板面の当該外縁部を板厚方向で凹ませた第２の凹部の少なくとも一方がそれぞれ形成された前記各第２の板体とを前記積層処理によって積層すると共に前記接合処理によって拡散接合させて前記プレート式熱交換器を製造する請求項４記載のプレート式熱交換器製造方法。

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