JP2000329483A

JP2000329483A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2000329483A
Application number: JP11135040A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamada; 山田　　晃; Tatsu Okano; 竜岡野; Akifumi Otaka; 彰文大高; Hikari Okada; 光岡田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】改質ガスの流量が変動しても、改質ガスの温
度を変動させることがない熱交換器を提供する。【解決手段】第１熱交換部１１の下流側にバイパス開
口３４を設け、流入したガスの流量に基づいてバイパス
開口３４を開閉する遮断弁３９を備えている熱交換器１
を採用する。そしてこの熱交換器１は、流入するガスの
流量が低いときは、バイパス開口３４が遮断弁３９によ
り開かれ、流量が高いときには、バイパス開口３４が遮
断弁３９により閉じられるように構成されている。この
熱交換器１によれば、ガスの流量によってガスを通過さ
せる熱交換部の数を増減することが可能となり、熱交換
器１から流出するガスの温度を制御することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの温度を制御
する熱交換器に関するものであり、特に、水素を含む改
質ガスを燃料電池に供給する燃料改質装置に用いて好適
な熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子型の燃料電池は、アノード及
びカソードで高分子電解質膜を挟んでなるスタックセル
を具備してなるもので、アノードに水素、カソードに酸
素をそれぞれ供給して電気化学反応を起こして発電する
ようになっている。また従来から、前記の燃料電池の水
素供給源としては、燃料改質装置が用いられている。こ
の燃料改質装置は、炭化水素またはアルコール系の燃料
と水を気化して燃料ガスを生成し、これを改質触媒を用
いて改質することにより、水素を含む改質ガスを生成す
るものである。

【０００３】この従来の燃料改質装置を図面を参照して
説明する。図５には従来の燃料改質装置の構成図を示
す。この燃料改質装置１０１は、燃焼ガスを生成する燃
焼器１０２と、この燃焼ガスの熱により燃料と水の混合
液を蒸発させて燃料ガスを生成する蒸発器１０３と、燃
料ガスを改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器
１０４と、改質ガス中に副成した一酸化炭素を酸化して
除去する一酸化炭素除去器１０５（以下、ＣＯ除去器１
０５と記載する）を主体として構成されている。また、
ＣＯ除去器１０５の下流側には、燃料電池１１０が接続
されている。

【０００４】改質器１０４には、図示しない改質触媒が
備えられており、燃料ガスが空気中の酸素と共にこの改
質器１０４に供給されると、改質触媒上にて以下の反応
式（１）〜（３）に示される反応が進行して、水素を含
む改質ガスが生成すると共に、改質ガス中に微量の一酸
化炭素が副成する。

【０００５】ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ → ３Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ …（１）ＣＨ₃ＯＨ＋２Ｏ₂ → ２Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ …（２）ＣＨ₃ＯＨ → ２Ｈ₂＋ＣＯ …（３）

【０００６】一酸化炭素は、燃料電池１１０アノードの
触媒能を低下させてしまうため、除去する必要がある。
ＣＯ除去器１０５の前段には、一酸化炭素を酸化させる
ための酸素（空気）の供給管１１１が設けられ、またＣ
Ｏ除去器１０５の内部には図示しない選択酸化触媒が備
えられ、改質ガス中の一酸化炭素と酸素を選択酸化触媒
上にて反応させて二酸化炭素とし、一酸化炭素を除去す
る。

【０００７】そして、一酸化炭素が除去された改質ガス
は、燃料電池１１０のアノードに供給され、同時にこの
燃料電池１１０のカソードには空気（酸素）が供給され
て、酸素と水素の電気化学反応が進行して発電が行われ
る。

【０００８】また、改質器１０４とＣＯ除去器１０５の
間には、熱交換器１０６が配置されている。この熱交換
器１０６は、改質器１０４にて３００℃以上に加熱され
た改質ガスを、ＣＯ除去器１０５の選択酸化触媒が酸化
反応による発熱と平衡して１８０℃程度になるまで冷却
する（１００℃以下）ものである。更に、ＣＯ除去器１
０５の下流側には、熱交換器１０７が配置されている。
この熱交換器１０７は、ＣＯ除去器１０５にて１８０℃
程度に加熱された改質ガスを、燃料電池１１０の作動温
度（１００℃以下）まで冷却するものである。

【０００９】図６には、熱交換器１０６の構造を示す。
この熱交換器１０６は、いわゆる多回路型の熱交換器で
あり、略円柱型の第１熱交換部２０１と、第１熱交換部
２０１の外周側に位置する略円環状の第２熱交換部２０
２と、第２熱交換部２０２の外周側に位置する略円環状
の第３熱交換部２０３とを主体として構成されている。
また、第１熱交換部２０１の上流側（図中右側）には、
ガス流入口２０４が設けられ、第３熱交換部２０３の下
流側（図中左側）には、円環状のガス流出口２０５が設
けられている。

【００１０】また、第１熱交換部２０１と第２熱交換部
２０２は、第１折返し流路２１１により連通されてい
る。この第１折返し流路２１１は、第１熱交換部２０１
から流出したガスを第２熱交換部２０２に供給できるよ
うに構成されている。更に、第２熱交換部２０２と第３
熱交換部２０３は、第２折返し流路２１２により連通さ
れている。この第２折返し流路２１２は、第２熱交換部
２０２から流出したガスを第３熱交換部２０３に供給で
きるように構成されている。

【００１１】この熱交換器１０６は、改質器１０４から
流出した改質ガスを、第１熱交換部２０１、第１折返し
流路２１１、第２熱交換部２０２、第２折返し流路２１
２、第３熱交換部２０３の順に通過させるように構成さ
れている。

【００１２】第１熱交換部２０１は、円筒管２０１ａに
区画された第１容器２０１ｂと、この第１容器２０１ｂ
に収納された第１冷却管群２０１ｃとからなる。

【００１３】また、第２熱交換部２０２は、第２容器２
０２ａと、この第２容器２０２ａに収納された第２冷却
管群２０２ｂからなる。第２容器２０２ａは、前記の円
筒管２０１ａと、この円筒管２０１ａの外周に位置する
円筒管２０２ｃとに区画されて構成されている。

【００１４】更に、第３熱交換部２０３は、第３容器２
０３ａと、この第３容器２０３ａに収納された第３冷却
管群２０３ｂからなる。第３容器２０３ａは、前記の円
筒管２０２ｃと、この円筒管２０２ｃの外周に位置する
円筒管２０３ｃとに区画されて構成されている。

【００１５】改質ガスは、第１、２、３の各熱交換部２
０１、２０２、２０３を通過する際に、各冷却管群２０
１ｃ、２０２ｂ、２０３ｂの表面にて、各冷却管群２０
１ｃ、２０２ｂ、２０３ｂの内部を流通する冷媒との間
で熱交換が行われて冷却され、改質ガスの温度が低下す
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換器１０６
においては、図３の点線で示すように、改質ガスの流量
と、熱交換器１０６から流出した改質ガスの温度とが比
例関係を有し、改質ガスの流量が低下すると、改質ガス
の温度が低くなる傾向にある。燃料電池１１０の発電量
が低下すると、改質ガスの消費量が少なくなって熱交換
器１０６を流れる改質ガスの流量が低下するので、熱交
換器１０６からＣＯ除去器１０５に流入する改質ガスの
温度が、ＣＯ除去器１０５の作動温度よりも低くなり、
選択酸化触媒の触媒能が低下して一酸化炭素を充分に除
去できなくなるという課題があった。

【００１７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、改質ガスの流量が変動しても、改
質ガスの温度を変動させることがない熱交換器を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の熱交換
器（実施形態では熱交換器１、５１）は、入口部（実施
形態ではガス流入口１４、６４）と出口部（実施形態で
はガス流出口１５、６５）との間に、少なくとも第１、
第２の熱交換部（実施形態では第１熱交換部１１、６
１、第２熱交換部１２、６２）を折返し流路（実施形態
では第１折返し流路２１、７１）を介して連通状態に設
けてなるものである。そして、前記折返し流路には、第
２熱交換部を迂回して前記折返し流路を前記出口部に連
通させるバイパス開口（実施形態ではバイパス開口３
４、８４）が設けられ、更に前記バイパス開口を開閉す
る遮断弁（実施形態では遮断弁３９、８９）を備えてい
る。

【００１９】この熱交換器は、流入する流体（実施形態
では改質ガス）の流量が低いときには、前記バイパス開
口が前記分岐弁により開かれ、流量が高いときには、前
記バイパス開口が前記遮断弁により閉じられるように構
成されている。よって、ガスの流量が低いときは、熱交
換器に流入された流体が、第１熱交換部を通過した後
に、バイパス開口から熱交換器の外部に流出される。ま
た、流体の流量が高いときは、第１熱交換部を通過した
流体がバイパス開口から流出せずに、第２熱交換部を通
過する。従って、かかる熱交換器によれば、ガスの流量
によって、ガスを通過させる熱交換部の数を増減するこ
とが可能となり、熱交換器から流出するガスの温度を制
御することが可能となる。

【００２０】また、本発明の熱交換器の前記遮断弁は、
前記の第１熱交換部を通過した流体の圧力によって開閉
するものであることを特徴とする。

【００２１】より具体的には、この遮断弁（実施形態で
は遮断弁３９）は、前記バイパス開口を覆う弁部材（実
施形態では弁部材３６）と、前記バイパス開口（実施形
態ではバイパス開口３４）の周縁部に突設された固定部
材（実施形態では固定部材３５）と、前記弁部材と前記
固定部材との間に設けられて、前記バイパス開口を開の
状態となるように前記弁部材を付勢する弾性部材（実施
形態ではコイルばね３７）とからなり、熱交換器に流入
された流体の圧力により前記弁部材が押されて、前記バ
イパス開口が閉じられるように構成されている。即ちこ
の遮断弁は、ガスの流量が低いときに、弁部材を弾性部
材により付勢させてバイパス開口を「開」とし、ガスの
流量が高いときに、弁部材を流体に押させてバイパス開
口を「閉」とするものである。従って、かかる熱交換器
によれば、流体の圧力に応じて、遮断弁を動作させてバ
イパス開口を開閉することが可能になる。

【００２２】また、本発明の熱交換器の前記遮断弁は、
前記の第１熱交換部を通過した流体の温度によって開閉
するものであることを特徴とする。

【００２３】より具体的には、この前記遮断弁（実施形
態では遮断弁８９）は、前記バイパス開口（実施形態で
はバイパス開口８４）を通過するガスの温度に応じて、
前記バイパス開口を開閉するバイメタル（実施形態では
弁部材８６）からなるものであり、このバイメタルは、
熱交換器に流入する流体によって加熱されて変形し、バ
イパス開口を開閉する。即ちこのバイメタルは、流体の
流量が低いときに、変形せずにバイパス開口を「開」の
状態とし、またガスの流量が高いときに、流体により加
熱されて変形してバイパス開口を「閉」の状態とするよ
うに構成されている。従って、かかる熱交換器によれ
ば、流体の温度に応じて、遮断弁を動作させてバイパス
開口を開閉することが可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態で
ある熱交換器を図面を参照して説明する。図１〜図２に
は本発明の第１の実施形態である熱交換器１を示す。こ
の熱交換器１は、いわゆる多回路型の熱交換器であり、
略円柱型の第１熱交換部１１と、第１熱交換部１１の外
周側に位置する略円環状の第２熱交換部１２と、第２熱
交換部１２の外周側に位置する略円環状の第３熱交換部
１３とを主体として構成されている。

【００２５】また、第１熱交換部１１の上流側（図中右
側）には、入口部であるガス流入口１４が設けられ、第
３熱交換部１３の下流側（図中左側）には、出口部であ
る円環状のガス流出口１５が設けられている。

【００２６】更に、第１熱交換部１１と第２熱交換部１
２は、第１折返し流路２１によって連通されている。こ
の第１折返し流路２１は、第１熱交換部１１から流出し
たガスを第２熱交換部１２に供給できるように構成され
ている。更に、第２熱交換部１２と第３熱交換部１３
は、第２折返し流路２２によって連通されている。この
第２折返し流路２２は、第２熱交換部１２から流出した
ガスを第３熱交換部１３に供給できるように構成されて
いる。

【００２７】この熱交換器１は、ガス流入口１４から流
入した流体である改質ガスを、第１熱交換部１１、第１
折返し流路２１、第２熱交換部１２、第２折返し流路２
２、第３熱交換部１３の順に通過させて、ガス流出口１
５から流出させるように構成されている。

【００２８】第１熱交換部１１は、円筒管１１ａに区画
された第１容器１１ｂと、この第１容器１１ｂに収納さ
れた第１冷却管群１１ｃとからなる。この第１熱交換部
１１の上流側（図中右側）には、円筒管１１ａと連通す
る流入管１４ａが取り付けられて、ガス流入口１４が形
成されている。

【００２９】また、第２熱交換部１２は、第２容器１２
ａとこの第２容器１２ａに収納された第２冷却管群１２
ｂからなる。第２容器１２ａは、前記の円筒管１１ａ
と、この円筒管１１ａの外周に位置する円筒管１２ｃと
に区画されて構成されている。

【００３０】更に、第３熱交換部１３は、第３容器１３
ａとこの第３容器１３ａに収納された第３冷却管群１３
ｂからなる。第３容器１３ａは、前記の円筒管１２ｃ
と、この円筒管１２ｃの外周に位置する円筒管１３ｃと
に区画されて構成されている。

【００３１】また、図１及び図２に示すように、円筒管
１１ａには、第１折返し流路２１に突出する制御部材３
１が取り付けられている。この制御部材３１は略円環状
とされていて、その先端が内側に傾斜するように形成さ
れている。また、制御部材３１には、略円環状の仕切部
材３２が取り付けられ、この仕切部材３２には複数の孔
３２ａが設けられている。更に仕切部材３２には、遮蔽
板３３が取り付けられている。この遮蔽板３３は、円筒
管１２ｃの端部とも接続されていて、円環状のガス流出
口１５の内部に配置されている。このようにして、第１
折返し流路２１は、主として円筒管１２ｃ及び遮断板３
３に区画されて構成されている。また、第１折返し流路
２１を構成する遮断板３３には、バイパス開口３４が設
けられている。このバイパス開口３４は、第１熱交換部
１１の下流側に位置すると共に、ガス流出口１５と連通
している。

【００３２】バイパス開口３４の周縁部には、固定部材
３５が設けられている。固定部材３５は、バイパス開口
３４の周縁部から突出するリング３５ａと、リング３５
ａの中央に位置するボス３５ｂと、リング３５ａとボス
３５ｂを連結する複数のアーム３５ｃとにより構成され
ている。

【００３３】また、バイパス開口３４と第１熱交換部１
１との間には、弁部材３６が配置されている。弁部材３
６は、バイパス開口３４と嵌合してバイパス開口３４を
開閉可能な円板状の弁板３６ａと、弁板３６ａの中央か
ら突出する弁棒３６ｂとからなり、この弁棒３６ｂがボ
ス３５ｂを貫通して、弁板３６ａとボス３５ｂとが連結
されている。

【００３４】また、ボス３５ｂと弁板３６ａを連結する
弁棒３６ｂの周囲には、弾性部材であるコイルばね３７
が設けられている。コイルばね３７は、その一端が弁板
３６ａと当接し、他端がボス３５ｂと当接することによ
りボス３５ｂと弁板３６ａとの間に弾設されて、弁部材
３６を第１熱交換部１１側に付勢してバイパス開口３４
を「開」の状態に維持している。第１熱交換部１１から
流出した改質ガスは、第１折返し流路２１に流入して弁
部材３６の弁板３６ａに衝突することになるが、この改
質ガスの流量が一定値を越えると、改質ガスの圧力が、
弁板３６ａを付勢するコイルばね３７の付勢力よりも大
きくなって、弁部材３６がバイパス開口３４に嵌合して
バイパス開口３４を「閉」の状態にする。これら固定部
材３５、弁部材３６及びコイルばね３７とにより、遮断
弁３９が構成されている。

【００３５】この遮断弁３９は、改質ガスの流量が低い
ときに、弁部材３６がコイルばね３７により付勢されて
バイパス開口３４を「開」とし、改質ガスの流量が高い
ときに、弁部材３６が改質ガスの圧力により押されてバ
イパス開口３４を「閉」とするように構成されている。

【００３６】次に、この熱交換器１の動作を説明する。
ガス流入口１４から熱交換器１に流入した改質ガスは、
第１熱交換部１１を通過し、第１折返し流路２１に流入
する。改質ガスの流量が低く、改質ガスの圧力が、弁板
３６ａ付勢するコイルばね３７の付勢力より小さい場合
には、弁部材３６がコイルばね３７に付勢されてバイパ
ス開口３４が「開」の状態になる。

【００３７】従ってこの場合には、改質ガスが、第１熱
交換部１１、第１折返し流路２１及びバイパス開口３４
を通過して熱交換器１の外部に流出される。このとき、
第１折返し流路２１は、仕切部材３２の孔３２ａ…を介
して第２熱交換部２と連通しているために、改質ガスは
第２熱交換部１２にも流入可能であるが、制御部材３１
によって第２熱交換部１２への流路が遮られているの
で、改質ガスが第２熱交換部１２に流入することがな
く、改質ガスのほぼ全量がバイパス開口３４を通過して
熱交換器１の外部に流出される。

【００３８】次に、流入した改質ガスの流量が高く、改
質ガスの圧力が、弁板３６ａを付勢するコイルばね３７
の付勢力よりも大きい場合には、弁部材３６が改質ガス
に押されてバイパス開口３４に嵌合し、バイパス開口３
４が「閉」の状態になる。従ってこの場合には、改質ガ
スが、第１熱交換部１１、第１折返し流路２１、第２熱
交換部１２、第２折返し流路２２、第３熱交換部１３及
びガス流出口１５を通過して熱交換器１の外部に流出さ
れる。

【００３９】図３には、このときの熱交換器１の外部に
流出される改質ガスの温度と、改質ガスの流量との関係
を示す。図３の実線で示すように、改質ガスの流量が高
いときには、バイパス開口３４が「閉」となり、改質ガ
スが第１、２、３熱交換部１１、１２、１３を通過し
て、その温度が酸化除去触媒の作動温度の範囲内に保た
れる。改質ガスの流量が低くなると、バイパス開口３４
が「開」となり、改質ガスが第１熱交換部１１のみを通
過するため、改質ガスが必要以上に冷却されることがな
く、ガス温度が酸化除去触媒の作動温度の範囲内に保た
れる。

【００４０】従ってこの熱交換器１によれば、改質ガス
の流量によって、改質ガスを通過させる熱交換部の数を
増減することが可能となるので、改質ガスの流量が変化
しても、その温度を酸化除去触媒の作動温度の範囲内に
常に保つことができる。なお、改質ガスの流量に対する
バイパス開口３４の開閉条件は、コイルばね３７のばね
定数の調整によって任意に設定される。また、ばねによ
らず、改質ガスの温度を検出し、その検出結果に基づい
て、ソレノイド等により強制的にバイパス開口３４を開
閉させる構成であっても良い。

【００４１】次に図４を参照して本発明の第２の実施形
態である熱交換器５１を説明する。この熱交換器５１
は、略円柱型の第１熱交換部６１と、第１熱交換部６１
の外周側に位置する略円環状の第２熱交換部６２と、第
２熱交換部６２の外周側に位置する略円環状の第３熱交
換部６３とを主体として構成されている。

【００４２】また、第１熱交換部６１の上流側（図中右
側）には、入口部であるガス流入口６４が設けられ、第
３熱交換部６３の下流側（図中左側）には、出口部であ
る円環状のガス流出口６５が設けられている。

【００４３】更に、第１熱交換部６１と第２熱交換部６
２は、第１折返し流路７１によって連通されている。こ
の第１折返し流路７１は、第１熱交換部６１から流出し
たガスを第２熱交換部６２に供給できるように構成され
ている。更に、第２熱交換部６２と第３熱交換部６３
は、第２折返し流路７２によって連通されている。この
第２折返し流路７２は、第２熱交換部６２から流出した
ガスを第３熱交換部６３に供給できるように構成されて
いる。

【００４４】この熱交換器５１は、ガス流入口６４から
流入した改質ガスを、第１熱交換部６１、第１折返し流
路７１、第２熱交換部６２、第２折返し流路７２、第３
熱交換部６３の順に通過させて、ガス流出口６５から流
出させるように構成されている。

【００４５】第１熱交換部６１は、円筒管６１ａに区画
された第１容器６１ｂと、この第１容器６１ｂに収納さ
れた第１冷却管群６１ｃとからなる。この第１熱交換部
６１の上流側（図中右側）には、円筒管６１ａと連通す
る流入管６４ａが取り付けられて、ガス流入口６４が形
成されている。

【００４６】また、第２熱交換部６２は、第２容器６２
ａとこの第２容器６２ａに収納された第２冷却管群６２
ｂからなる。第２容器６２ａは、前記の円筒管６１ａ
と、この円筒管６１ａの外周に位置する円筒管６２ｃと
に区画されて構成されている。

【００４７】更に、第３熱交換部６３は、第３容器６３
ａとこの第３容器６３ａに収納された第３冷却管群６３
ｂからなる。第３容器６３ａは、前記の円筒管６２ｃ
と、この円筒管６２ｃの外周に位置する円筒管６３ｃと
に区画されて構成されている。

【００４８】また、第１熱交換部６１の下流側（図中左
側）には、遮断板８３が設けられている。この遮蔽板８
３は、円筒管６２ｃの端部と接続されていて、円環状の
ガス流出口６５の内部に配置されている。第１折返し流
路７１は、主として円筒管６２ｃ及び遮断板８３に区画
されて構成されている。また、第１折返し流路７１を構
成する遮断板８３には、バイパス開口８４が設けられて
いる。従ってバイパス開口８４は、第１熱交換部６１の
下流側に位置すると共に、ガス流出口６５と連通するこ
とになる。

【００４９】バイパス開口３４の周縁部には、遮断弁８
９である板状の弁部材８６が取り付けられている。この
弁部材８６は、熱膨張係数の異なる２種類の金属板が貼
り合わされて構成されたバイメタルからなるもので、通
常は図４に示すように断面視略弓形とされていて、バイ
パス開口８４を「開」の状態としているが、加熱される
と、図中１点鎖線で示すように断面視略棒状に変形し
て、バイパス開口８４を「閉」の状態とする。

【００５０】第１熱交換部６１を通過した改質ガスは、
弁部材８６に衝突してこの弁部材８６を加熱する。そし
て、改質ガスの流量が低い場合には、第１熱交換部６１
により改質ガスが冷却されてガス温度が充分に低下して
いるので、弁部材８６の温度が上昇せず、弁部材８６が
変形することなく、バイパス開口８４が「開」の状態と
なる。また、改質ガスの流量が高いときには、改質ガス
が第１熱交換部６１により充分に冷却されずにガス温度
が比較的高いために、弁部材８６の温度が上昇して弁部
材８６が図示１点鎖線で示す如く変形し、バイパス開口
８４が「閉」の状態となる。

【００５１】このようにして、遮断弁８９は、ガスの流
量が低いときには、弁部材８６が変形させることなくバ
イパス開口８４を「開」とし、改質ガスの流量が高いと
きには、弁部材８６が変形されてバイパス開口８４を
「閉」とするように構成されている。

【００５２】次に、この熱交換器５１の動作を説明す
る。ガス流入口６４から熱交換器５１に流入した改質ガ
スは、第１熱交換部６１を通過し、第１折返し流路７１
に流入する。改質ガスの流量が低い場合には、第１熱交
換部６１を通過した改質ガスのガス温度が低くなるた
め、弁部材８６の温度が高くならずに弁部材８６が変形
せず、バイパス開口８４が「開」の状態になる。

【００５３】従ってこの場合には、改質ガスが、第１熱
交換部６１、第１折返し流路７１及びバイパス開口８４
を通過して熱交換器５１の外部に流出される。

【００５４】また、改質ガスの流量が高い場合には、第
１熱交換部６１を通過した改質ガスのガス温度が比較的
高いため、弁部材８６の温度が高くなって弁部材８６が
変形し、弁部材８６がバイパス開口８４に嵌合して、バ
イパス開口８４が「閉」の状態になる。従ってこの場合
には、改質ガスが、第１熱交換部６１、第１折返し流路
７１、第２熱交換部６２、第２折返し流路７２、第３熱
交換部６３及びガス流出口６５を通過して熱交換器５１
の外部に流出される。

【００５５】このときの熱交換器５１の外部に流出され
る改質ガスの温度と、改質ガスの流量との関係は、先に
説明した熱交換器１の場合と同様であり、改質ガスの流
量が高いときには、バイパス開口８４が「閉」となり、
改質ガスが第１、２、３熱交換部６１、６２、６３を通
過して、その温度が酸化除去触媒の作動温度の範囲内に
保たれる。また、改質ガスの流量が低くなると、バイパ
ス開口８４が「開」となり、改質ガスが第１熱交換部６
１のみを通過して、その温度が酸化除去触媒の作動温度
の範囲内に保たれる。

【００５６】従ってこの熱交換器５１によれば、改質ガ
スの流量によって、改質ガスを通過させる熱交換部の数
を増減することが可能となるので、改質ガスの流量が変
化しても、その温度を酸化除去触媒の作動温度の範囲内
に常に保つことができる。また、遮断弁８９を、板状の
バイメタルで構成するので、遮断弁８９の構造が簡略化
されて熱交換器５１自体を小型化することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
は、第１、２熱交換部と、前記の各熱交換部を連通させ
る折返し流路と、この熱交換器に流入されたガスの流量
に基づいて、バイパス開口を開閉させる遮断弁とを備え
ているので、改質ガスの流量によって、改質ガスを通過
させる熱交換部の数を増減することが可能となり、改質
ガスの流量が変化しても、その温度を常に一定の範囲内
に保つことができる。

【００５８】また本発明の熱交換器の前記遮断弁は、こ
の熱交換器に流入された改質ガスの圧力により前記弁部
材が押圧されて作動するように構成されているので、改
質ガスの流量に応じて、遮断弁を動作させてバイパス開
口を開閉することができる。

【００５９】また、前記遮断弁は、前記バイパス開口を
通過するガスの温度に応じて、前記バイパス開口を開閉
するバイメタルからなるものであるので、ガスの温度に
応じて、バイメタルが変形してバイパス開口を開閉する
ことができる。また、遮断弁を、板状のバイメタルで構
成するので、遮断弁の構造が簡略化されて熱交換器自体
を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である熱交換器の断
面図である。

【図２】図１に示す熱交換器の要部を示す斜視断面図
である。

【図３】図１及び図６に示す熱交換器に流入する改質
ガスの流量と、熱交換器から流出する改質ガスの温度と
の関係を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態である熱交換器の断
面図である。

【図５】従来の燃料改質装置の構成を示す構成図であ
る。

【図６】従来の熱交換器の断面図である。

【符号の説明】

１、５１…熱交換器、１１、６１…第１熱交換部、１
２、６２…第２熱交換部、１３、６３…第３熱交換部、
１４、６４…ガス流入口（入口部）、１５、６５…ガス
流出口（出口部）２１、７１…第１折返し流路（折返し
流路）、２２、７２…第２折返し流路、３４、８４…バ
イパス開口、３５…固定部材、３６、８６…弁部材、３
７…コイルばね（弾性部材）、３９、８９…遮断弁

フロントページの続き (72)発明者大高彰文埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者岡田光埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3L103 AA05 BB50 CC30 DD08 DD42 DD63 4G040 EA02 EA03 EA06 EB14 EB43 5H027 AA06 BA01 BA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入口部と出口部との間に、少なくとも第
１、第２の熱交換部を折返し流路を介して連通状態に設
けてなる熱交換器であって、前記折返し流路に、第２熱交換部を迂回して前記折返し
流路を前記出口部に連通させるバイパス開口が設けら
れ、前記バイパス開口を開閉する遮断弁を備えることを特徴
とする熱交換器。
【請求項２】前記遮断弁は、前記の第１熱交換部を通
過した流体の圧力によって開閉するものであることを特
徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】前記遮断弁は、前記の第１熱交換部を通
過した流体の温度によって開閉するものであることを特
徴とする請求項１に記載の熱交換器。