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公開番号2025113600
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024007846
出願日2024-01-23
発明の名称熱交換器
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250728BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱交換器が無用に大型化することを抑制する。
【解決手段】熱交換器は、第1流路と、前記第1流路に隣接しており、前記第1流路との間で熱交換する第2流路と、前記第2流路に隣接しており、前記第2流路との間で熱交換する第3流路と、前記第3流路に隣接しており、前記第3流路との間で熱交換する第4流路とを備えてもよい。前記第1流路及び前記第3流路の各々には、前記燃料電池に供給される燃料ガスの流路と、前記燃料電池に供給される冷却水の流路とのいずれか一つが接続され、前記第2流路及び前記第4流路の各々には、前記燃料電池から排出された燃料オフガスの流路と、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流路と、前記燃料電池から排出された酸化剤オフガスの流路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の流路とのいずれか一つが接続されてもよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池のための熱交換器であって、
第１流路と、
前記第１流路に隣接しており、前記第１流路との間で熱交換する第２流路と、
前記第２流路に隣接しており、前記第２流路との間で熱交換する第３流路と、
前記第３流路に隣接しており、前記第３流路との間で熱交換する第４流路と、
を備え、
前記第１流路及び前記第３流路の各々には、前記燃料電池に供給される燃料ガスの流路と、前記燃料電池に供給される冷却水の流路とのいずれか一つが接続され、
前記第２流路及び前記第４流路の各々には、前記燃料電池から排出された燃料オフガスの流路と、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流路と、前記燃料電池から排出された酸化剤オフガスの流路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の流路とのいずれか一つが接続される、
熱交換器。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記第１流路は、前記第４流路にも隣接しており、前記第４流路との間でも熱交換する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２流路及び前記第３流路は、前記第１流路及び前記第４流路の少なくとも一方によって取り囲まれている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路及び前記第４流路は、同心円状に設けられている、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１流路には、前記燃料ガスの流路が接続されており、
前記第２流路には、前記排出された前記冷却水の流路が接続されており、
前記第３流路には、前記供給される前記冷却水の流路が接続されており、
前記第４流路には、前記酸化剤ガスの流路が接続されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、燃料電池のための熱交換器に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料電池のための熱交換器が記載されている。熱交換器は、比較的に低温の流体が流れる流路である第１流路と、比較的に高温の流体が流れる流路である第２流路、第３流路、及び第４流路を備える。第２流路は第１流路と隣接しており、第１流路と第２流路との間で熱交換し、第３流路は、第１流路と隣接しており、第１流路と第３流路との間で熱交換し、第４流路は、第１流路と隣接しており、第１流路と第４流路との間で熱交換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２０４８３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した熱交換器では、一つの流路に対して、三つの流路が熱交換するように偏って配列されている。そのため、熱交換器が全体として比較的に大型化しやすい。本明細書では、熱交換器が無用に大型化することを抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する技術は、燃料電池のための熱交換器に具現化される。本技術の第１の態様では、熱交換器が第１流路と、前記第１流路に隣接しており、前記第１流路との間で熱交換する第２流路と、前記第２流路に隣接しており、前記第２流路との間で熱交換する第３流路と、前記第３流路に隣接しており、前記第３流路との間で熱交換する第４流路とを備えてもよい。前記第１流路及び前記第３流路の各々には、前記燃料電池に供給される燃料ガスの流路と、前記燃料電池に供給される冷却水の流路とのいずれか一つが接続され、前記第２流路及び前記第４流路の各々には、前記燃料電池から排出された燃料オフガスの流路と、前記燃料電池に供給される酸化剤ガスの流路と、前記燃料電池から排出された酸化剤オフガスの流路と、前記燃料電池から排出された前記冷却水の流路とのいずれか一つが接続されてもよい。
【０００６】
上記した熱交換器では、第１流路及び第３流路の各々に、燃料電池に供給される燃料ガスの流路と、燃料電池に供給される冷却水の流路とのいずれか一つが接続されている。一方、第２流路及び第４流路の各々には、燃料電池から排出された燃料オフガスの流路と、燃料電池に供給される酸化剤ガスの流路と、燃料電池から排出された酸化剤オフガスの流路と、燃料電池から排出された冷却水の流路とのいずれか一つが接続されている。即ち、第１流路及び第３流路の各々には、比較的に低温の流体が流通するとともに、第２流路及び第４流路の各々には、比較的に高温の流体が流通するように構成されている。このような構成によると、低温の流体が流れる流路と高温の流体が流れる流路とが交互に配置され、隣接する各二つの流路間で効率的な熱交換を行うことができる。従って、熱交換器が無用に大型化することが抑制される。
【０００７】
本技術の第２の態様では、上記の第１の態様に加えて、前記第１流路は、前記第４流路にも隣接しており、前記第４流路との間でも熱交換してもよい。このような構成によると、第１流路から第４流路の全てに対して、他の二つの流路を隣接させることができる。熱交換の効率がさらに高まることで、熱交換器のさらなる小型化を図ることできる。
【０００８】
本技術の第３の態様では、上記の第１の態様又は第２の態様に加えて、前記第２流路及び前記第３流路は、前記第１流路及び前記第４流路の少なくとも一方によって取り囲まれていてもよい。このような構成によると、第１流路が第２流路と隣接する面積、及び／又は、第４流路が第３流路と隣接する面積を大きくすることができ、熱交換の効率を高めることができる。また、第２流路及び第３流路が、外部との間で無用に熱交換することを抑制することができる。
【０００９】
本技術の第４の態様では、上記の第３の態様に加えて、前記第１流路、前記第２流路、前記第３流路及び前記第４流路は、同心円状に設けられてもよい。このような構成によると、第１流路から第４流路の全てにおいて、他の流路と隣接する面積を大きくすることができ、熱交換の効率を高めることができる。また、最外に位置する流路を除いて、各流路と外部との間の無用な熱交換を抑制することができる。
【００１０】
本技術の第５の態様では、上記の第１の態様から第４の態様のいずれか一つに加えて、前記第１流路には、前記燃料ガスの流路が接続されてもよい。そして、前記第２流路には、前記排出された前記冷却水の流路が接続されてもよい。そして、前記第３流路には、前記供給される前記冷却水の流路が接続されてもよい。そして、前記第４流路には、前記酸化剤ガスの流路が接続されてもよい。このような構成によると、熱交換器のおける上記四つの流路の配列において、冷却水の流通する二つの流路が、当該配列の中央部分に配置される。気体である燃料ガスやそのオフガスと比較して、液体である冷却水は比較的に高い熱交換能力を有する。従って、冷却水の流通する二つの流路が、四つの流路の配列において中央部に配列されていると、熱交換の効率を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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