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WO2019043802A1 - 熱交換器 - Google Patents

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Publication number
WO2019043802A1
WO2019043802A1 PCT/JP2017/031030 JP2017031030W WO2019043802A1 WO 2019043802 A1 WO2019043802 A1 WO 2019043802A1 JP 2017031030 W JP2017031030 W JP 2017031030W WO 2019043802 A1 WO2019043802 A1 WO 2019043802A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow
heat exchanger
refrigerant
flow path
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/031030
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　裕
齋藤　隆
木村　浩明
真吾 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Welcon
WELCON Inc
Welcon Inc Japan
Original Assignee
Welcon
WELCON Inc
Welcon Inc Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Welcon, WELCON Inc, Welcon Inc Japan filed Critical Welcon
Priority to JP2019538801A priority Critical patent/JP6964896B2/ja
Priority to EP17923406.7A priority patent/EP3677866B1/en
Priority to US16/642,118 priority patent/US11384992B2/en
Priority to PCT/JP2017/031030 priority patent/WO2019043802A1/ja
Priority to CN201780094474.9A priority patent/CN111051805A/zh
Publication of WO2019043802A1 publication Critical patent/WO2019043802A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00—Heat exchange conduits
    • F28F2210/02—Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that exchanges heat between fluids flowing in a plurality of flow paths.
  • a high pressure resistant heat exchanger is provided in the middle of a pipeline for supplying hydrogen from the hydrogen source of the hydrogen supply station to the fuel cell vehicle to cool the hydrogen (for example, see Patent Document 1).
  • the hydrogen supply station by passing hydrogen to a plurality of compressors in order, multistage compression may be performed in which the hydrogen once compressed by the compressor is further compressed by the compressor of the next stage. In this case, it is convenient to cool the hydrogen at each pressure step with one multi-tube heat exchanger (see, for example, Patent Document 2).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a compact and inexpensive heat exchanger which is higher in efficiency and higher in pressure resistance.
  • the heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger that performs heat exchange between fluids flowing in a plurality of flow paths, and the flow paths are the first It has a first flow path through which the fluid flows, and a second flow path through which the second fluid having a different temperature from the first fluid flows, and the first flow path and the second flow path are orthogonal to the flow path direction Between a plurality of upstream portions and a plurality of downstream portions parallel to the flow passage direction and the direction orthogonal to the stacking direction, and between the upstream portion and the downstream portion. And a plurality of flow paths immediately before are branched into two flow paths, and the adjacent flow paths merge to form the next plurality of flow paths, A plurality of stages are provided between the upstream portion and the downstream portion.
  • the fluid flowing in one of the first flow path and the second flow path flows near the flow path wall and receives a heat from the flow path wall, thereby causing a large temperature rise. It is repeated that the part is transferred to the central part, and the part flowing in the central part is transferred to the channel wall side because the heat flowing through the central part is small and the heat received from the channel wall is small.
  • the fluid flowing in the other flow channel flows near the flow channel wall and dissipates heat to the flow channel wall, so that the portion where the temperature drop is large is transferred to the central portion, and flows in the central portion conversely It is repeated that the portion with a small temperature drop is transferred to the flow path wall side because the heat dissipation to the flow path wall is small.
  • the temperature difference between the fluid and the flow path wall can be increased, and the efficiency of heat dissipation and heat reception can be enhanced.
  • the N flow paths immediately before are branched into two branch flow paths, and the adjacent flow branch paths join except for the two outer flow paths to join the next N + 1 flow paths.
  • the first bifurcated portion to be formed and N-1 except for the outer two out of the immediately preceding N + 1 flow paths are branched into two branch paths and adjacent to each other including the outer two.
  • the first and second branch junctions are divided into a second branch junction where the branch channels join together to form the next N channels, and the first branch junction and the second branch junction include the upstream portion and the downstream portion.
  • a plurality of stages may be provided alternately.
  • the flow channels which were initially N in number, are repeatedly increased and decreased in number by N + 1 and N, and the flow channel area is appropriately suppressed without excessively increasing or decreasing the number of flow channels.
  • the two branch channels branched or merged at the branch junction are symmetrical with respect to the flow channel direction, and when the angle at the top of the branch is 180 ° or less, it is easy to branch while maintaining the laminar flow state.
  • a first plate and a second plate are stacked, and the first flow path is formed as a groove between the surface of the first plate and the back surface of the second plate;
  • the two flow paths may be formed as a groove between the surface of the second plate and the back surface of the first plate, and the first plate and the second plate may be diffusion bonded.
  • the first flow path and the second flow path can be configured as a so-called microchannel in a large number of small diameter paths, and the flow path wall area can be increased, and the first flow path and the second flow path can be closely arranged. Heat exchange efficiency can be improved.
  • high withstand voltage can be realized by high strength bonding of diffusion bonding.
  • the second fluid is a refrigerant having a temperature lower than that of the first fluid
  • the first fluid is a hydrogen gas having a temperature higher than that of the second fluid, which is suitable for use at a hydrogen supply station or the like.
  • the second fluid is a refrigerant having a temperature lower than that of the first fluid
  • the first fluid is a fluid having a temperature higher than that of the second fluid
  • the branch channel in the one channel is the channel branch in the second channel. It is preferable from the viewpoint of the heat exchange performance and the pressure resistance performance that it is formed narrower than the passage.
  • the flow path includes three or more flow paths including the first flow path and the second flow path, and the respective flow paths are provided in the form of a stack in the stacking direction, and the upstream portion, the The downstream portion may have the branching / joining portion.
  • the fluid flowing in one of the first flow passage and the second flow passage flows near the flow passage wall and receives heat from the flow passage wall by providing the branching / joining portion.
  • the part where the temperature rise is large is transferred to the central part, and conversely, the small part of the temperature rise is transferred to the channel wall side because it is flowing in the central part and the heat reception from the channel wall is small. Repeated.
  • the fluid flowing in the other flow channel flows near the flow channel wall and dissipates heat to the flow channel wall, so that the portion where the temperature drop is large is transferred to the central portion, and flows in the central portion conversely It is repeated that the portion with a small temperature drop is transferred to the flow path wall side because the heat dissipation to the flow path wall is small.
  • the temperature difference between the fluid and the flow path wall can be increased, and the efficiency of heat dissipation and heat reception can be enhanced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the upper end plate.
  • FIG. 4 is a bottom view of the lower end plate.
  • FIG. 5 is a top view of the first plate and the lower end plate.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of the refrigerant narrow groove group.
  • FIG. 7 is a bottom view of the second plate and the upper end plate.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional side view of the plate stack portion.
  • FIG. 9 is a bottom view of the first plate.
  • FIG. 10-1 is an enlarged view of a first branch joining portion on the refrigerant flow path on the upper surface of the first plate.
  • FIG. 10-2 is an enlarged view of a first branch junction on the hydrogen flow channel on the lower surface of the first plate.
  • FIG. 11 is a top view of the second plate.
  • FIG. 12 is a schematic view for explaining the operation of the honeycomb portion.
  • FIG. 13 is a perspective view of a heat exchanger according to a second embodiment.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of the heat exchanger according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a top view of the upper end plate in the second embodiment.
  • FIG. 16 is a top view of the first plate in the second embodiment.
  • FIG. 17 is a top view of the second plate in the second embodiment.
  • FIG. 18 is a top view of the third plate in the second embodiment.
  • the heat exchanger 10 As shown in FIG. 1, the heat exchanger 10 according to the first embodiment is box-shaped, and has a hydrogen inlet 12, a hydrogen outlet 14, a refrigerant inlet 16, and a refrigerant outlet 18. .
  • a refrigerant channel (second channel) is formed between the refrigerant inlet 16 and the refrigerant outlet 18, and a hydrogen channel (first channel) is formed between the hydrogen inlet 12 and the hydrogen outlet 14 Then, heat exchange is performed between the refrigerant (second fluid) and hydrogen (first fluid) flowing in these flow paths.
  • the heat exchanger 10 is provided, for example, in a gas supply line between the hydrogen storage tank and the vehicle-side fuel tank when hydrogen is filled from the hydrogen storage tank to the fuel tank of the fuel cell vehicle at the hydrogen supply station.
  • 100 MPa hydrogen can be cooled to about -40.degree.
  • the refrigerant for example, FP-40 of brine is used.
  • FP-40 has good thermal performance, high heat transfer coefficient, low viscosity, and is suitable from the viewpoints of cost and hygiene.
  • the heat exchanger 10 has an upper header 20, a lower header 22, and a plate laminate portion 24 provided therebetween.
  • a hydrogen inlet 12 is provided on the rear side in the Y direction on the upper surface of the upper header 20, a hydrogen outlet 14 is provided on the near side in the Y direction, and a refrigerant inlet 16 is provided on the right side on the near side in the Y direction.
  • the refrigerant outlet port 18 is provided on the left side surface on the back side in the Y direction, and each joint can be connected.
  • the hydrogen inlet 12 and the hydrogen outlet 14 penetrate in the Z direction.
  • the refrigerant inlet 16 and the refrigerant outlet 18 are slightly bent in the X direction in the upper header 20 and then bent downward. It has been confirmed by the inventor that the heat exchanger 10 can be configured to be small in size, and for example, mounting on a dispenser of a hydrogen supply station (corresponding to a weighing machine of a gas station) is also feasible.
  • the plate laminated portion 24 is a portion where heat exchange is performed between hydrogen and the refrigerant, the depth direction (Y direction) in this portion is the flow path direction, hydrogen flows from the back to the front, and the refrigerant is the front. Flow from the back.
  • the plate lamination portion 24 is configured by laminating four types of plates in the Z direction (stacking direction) which is the height direction. That is, an upper end plate 28 disposed immediately below the upper header 20, a lower end plate 30 disposed immediately above the lower header 22, and a first plate 32 in which a plurality of plates are alternately disposed therebetween And the second plate 34. For example, 92 sheets of the first plate 32 and the second plate 34 are stacked, respectively.
  • the upper header 20, the lower header 22, the upper end plate 28, the lower end plate 30, the first plate 32, and the second plate 34 are stainless steel, for example, SUS316L, and are joined by diffusion bonding.
  • the flow path wall and the entire structure become high strength, and the heat conductivity and corrosion resistance are excellent, and there is no corrosion even to the brine of the refrigerant.
  • a copper material, steel material, aluminum material or the like having a high heat transfer coefficient can be used besides stainless steel, and materials different depending on the part may be used. Further, according to the diffusion bonding, the plates are firmly bonded to each other, and a high withstand voltage specification is obtained.
  • the upper end plate 28, the lower end plate 30, the first plate 32, and the second plate 34 have a thickness of, for example, 1.2 mm, and identification notches not shown are provided at different positions on the side surfaces.
  • the 1st plate 32 and the 2nd plate 34 are shown few for the relationship of illustration representation.
  • the 1st plate 32 and the 2nd plate 34 are shown further smaller, and one part is overlap
  • the upper end plate 28 has a hydrogen supply hole 36 extending in the X direction near the upper side of the paper in a top view, a hydrogen discharge hole 38 extending in the X direction near the lower side of the paper, A refrigerant supply hole 40 extending in the Y direction in the vicinity of the lower right side and a refrigerant discharge hole 42 extending in the Y direction in the vicinity of the left side in the upper side of the drawing are provided.
  • the hydrogen supply holes 36, the hydrogen discharge holes 38, the refrigerant supply holes 40, and the refrigerant discharge holes 42 are long rectangles, and provided in the upper end plate 28, the first plate 32, the second plate 34 and the lower end plate 30, respectively.
  • a through hole is formed in the portion 24, and a groove 35 is provided on the upper surface of the lower header 22 (see FIG. 2) at a position corresponding thereto.
  • the hydrogen supply hole 36 is in communication with the lower opening of the hydrogen inlet 12 (see FIG. 2), and the hydrogen discharge hole 38 is in communication with the lower opening of the hydrogen outlet 14.
  • the refrigerant supply hole 40 communicates with the lower opening of the refrigerant inlet 16, and the refrigerant discharge hole 42 communicates with the lower opening of the refrigerant outlet 42.
  • the hydrogen supply holes 36 and the hydrogen discharge holes 38 are disposed symmetrically in the vertical and horizontal directions.
  • the refrigerant supply holes 40 and the refrigerant discharge holes 42 are arranged point-symmetrically with respect to the center point of the first plate 32.
  • the lower surface (rear surface) of the upper end plate 28 has the same shape as the lower surface (see FIG. 7) of the second plate 34 described later.
  • the lower surface of the lower end plate 30 is mirror-symmetrical to the upper surface of the upper end plate 28 shown in FIG. Therefore, the hydrogen supply holes 36, the hydrogen discharge holes 38, the refrigerant supply holes 40, and the refrigerant discharge holes 42 (hereinafter collectively referred to as "penetrating elements") overlap without deviation in the transmissive view from the top in the product state after assembly. become. As will be described later, these penetrating elements also overlap in the first plate 32 and the second plate 34.
  • the upper surface of the lower end plate 30 has the same shape as the upper surface (see FIG. 5) of the first plate 32 shown below.
  • the top surface of the first plate 32 is arranged in the same manner as the top surface of the upper end plate 28 (see FIG. 3).
  • the upper surface of the first plate 32 further has a refrigerant narrow groove group 46 communicating the refrigerant supply holes 40 with the refrigerant discharge holes 42.
  • the refrigerant fine groove group 46 includes 70 (N) refrigerant upstream narrow passages (upstream portion) 48 communicating with the refrigerant supply holes 40 and 70 refrigerant downstream narrow passages (downstream portion) communicating with the refrigerant discharge holes 42. And a honeycomb portion 52 repeating branching and merging between the refrigerant upstream narrow passage 48 and the refrigerant downstream narrow passage 50 to form a multistage flat hexagonal shape.
  • the 70 refrigerant upstream narrow passages 48 and the refrigerant downstream narrow passages 50 are orthogonal to the flow direction (Y direction) and the stacking direction (Z direction), except for the bent portion closest to the refrigerant supply holes 40 and the refrigerant discharge holes 42. There is a portion parallel to the X direction which is the depth direction, and the honeycomb portion 52 is provided therebetween.
  • the refrigerant upstream narrow passages 48 respectively advance leftward from the refrigerant supply holes 40, are bent upward by 90 °, and are connected to the honeycomb portion 52.
  • the refrigerant downstream narrow passage 50 proceeds from the refrigerant discharge hole 42 to the right, is bent downward by 90 °, and reaches the refrigerant discharge hole 42.
  • the honeycomb portion 52 extends in the Y direction at a portion between the hydrogen supply hole 36 and the hydrogen discharge hole 38.
  • the refrigerant narrow passage group 46 a portion on the right side in FIG. 5 is long in the refrigerant downstream passage 50 communicating with the refrigerant discharge hole 42, and short in the refrigerant upstream passage 48 communicating with the refrigerant supply hole 40.
  • the refrigerant downstream narrow passage 50 communicating with the refrigerant discharge hole 42 is short, and the refrigerant upstream narrow passage 48 communicating with the refrigerant supply hole 40 is long. Therefore, in the refrigerant narrow passage group 46, the distance between the refrigerant supply hole 40 and the refrigerant discharge hole 42 is almost equal on either side.
  • the refrigerant narrow groove group 46 is also provided on the lower surface of the second plate 34 (see FIG. 7) or the lower surface of the upper end plate 28 so as to be mirror image symmetrical with FIG. Form a flow path.
  • the honeycomb part 52 is a straight line formed between the first branch and junction part 54, the second branch and junction part 56, and the first branch and junction part 54 and the second branch junction part 56. It has the flow-path part 58, and each provided in multiple steps.
  • the straight flow path portion 58 is formed with 71 parallel, equally spaced intermediate straight narrow paths (straight flow paths) 59 downstream of the first branch junction 54, and 70 downstream of the second branch junction 56.
  • Parallel, equally spaced, intermediate linear channels 59 of the book are formed.
  • the intermediate linear channel 59 is formed to be appropriately long, and the growth portion of the flow is activated to easily obtain a laminar flow and reduce the pressure loss.
  • the immediately preceding 70 (N) refrigerant upstream narrow passages 48 or the intermediate straight narrow passages 59 are branched into two branch passages 60, 60 and adjacent except for the outer two.
  • the branch channels 60, 60 are joined together to form the next 71 (N + 1) middle straight narrow paths 59.
  • 69 (N-1) out of the 71 previous flow paths except for the outer 2 sides are respectively branched into 2 branch flow paths 62 and 62 and the outer 2 side
  • Adjacent branch channels 62 and 62 join together to form the next 70 intermediate straight narrow passages 59 or refrigerant downstream narrow passages 50.
  • the first branch / join portion 54 and the second branch / join portion 56 are provided alternately seven times at equal intervals between the refrigerant upstream narrow passage 48 and the refrigerant downstream narrow passage 50 (see FIG. 5). Therefore, there are 71 flow paths and seven slightly wide portions, and 70 flow paths are formed between them to form six slightly narrow portions.
  • an intermediate linear narrow passage 59 parallel to the flow direction is formed between the first branch junction 54 and the second branch junction 56 adjacent in the flow direction.
  • the two branch channels 60, 60 or 62, 62 branched by the first branch junction 54 and the second branch junction 56 are symmetrical with respect to the flow direction, and the top of the branch or junction has an acute angle (for example, 45 °).
  • the top angle may be 180 degrees or less.
  • the top may be rounded.
  • the branching unit and the joining unit are close to each other, and the branching and the joining are performed almost simultaneously.
  • honeycomb part 52 a large number of flat hexagonal middle ridge parts 66 are formed in the upper, lower, left, and right multi-stage layers by the first branch and junction part 54, the second branch and junction part 56, and the straight channel part 58, It has a kind of honeycomb shape.
  • each passage is 0.5 mm
  • the depth is 0.25 mm in a semicircular cross section
  • the Y-direction pitches are each 1.0 mm.
  • the lower surface of the second plate 34 is mirror-symmetrical to the upper surface of the first plate 32 shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 8, the upper surface wall and the lower surface wall are formed when the upper surface of the first plate 32 and the lower surface of the second plate 34 abut each other as shown in FIG.
  • the dimensions are 0.5 mm (0.25 mm ⁇ 2).
  • the flow channel formed by each groove has a circular cross-sectional shape with a diameter of 0.5 mm, and the flow tends to be stable.
  • the first flow path which is a hydrogen flow path
  • the second flow path which is a refrigerant flow path
  • the flow of heat from the high temperature side hydrogen flow channel to the low temperature side refrigerant flow channel is schematically indicated by arrows in order to facilitate understanding.
  • heat exchange that is, heat radiation and heat reception
  • Z direction the thickness direction of the thin plate
  • X direction the left and right wall directions
  • the penetrating elements are naturally mirror-symmetrical to the upper surface (see FIG. 5), and the lower surface of the lower end plate 30 (see FIG. 4) and the second plate It is arranged in the same manner as the lower surface 34 (see FIG. 7).
  • a hydrogen fine groove group 64 is provided which linearly communicates the upper hydrogen supply hole 36 and the lower hydrogen discharge hole 38.
  • the hydrogen fine groove groups 64 are vertically and horizontally symmetrical.
  • the hydrogen fine groove group 64 is similarly provided on the upper surface (see FIG. 11) of the second plate 34, and is overlapped vertically to constitute a microchannel having a small diameter, thereby forming a hydrogen flow path.
  • the hydrogen flow channel is formed as a groove between the upper surface of the first plate 32 and the lower surface of the second plate 34
  • the refrigerant flow channel is a groove between the upper surface of the second plate 34 and the lower surface of the first plate 32
  • the hydrogen fine groove group 64 has a honeycomb portion 52.
  • the honeycomb portion 52 basically has the same shape as that of the refrigerant fine groove group 46 (see FIG. 5), and includes 10 hydrogen upstream narrow passages (upstream portion) 68 communicating with the hydrogen supply holes 36, and hydrogen discharge Branching and merging are repeated between 10 hydrogen downstream channels (downstream portion) 70 communicating with the holes 38, the hydrogen upstream channel 68 and the hydrogen downstream channel 70 to form multistage flat hexagons. .
  • Each of the 70 hydrogen upstream narrow passages 68 and the hydrogen downstream narrow passages 70 have the same shape and arrangement as the X-direction straight portions of the refrigerant downstream narrow passages 50 (see FIG. 5) and the refrigerant upstream narrow passages 48 on the upper surface side. Overlap in top view.
  • the honeycomb portion 52 basically has the same shape and the same arrangement as those provided on the refrigerant flow path on the upper surface side, and overlaps in the upper surface transparent view.
  • the honeycomb portion 52 is different only in the width of the branch passages 60 and 62 on the upper surface side (that is, the refrigerant flow channel) and the lower surface side (that is, the hydrogen flow channel) of the first plate 32.
  • the flow paths of the refrigerant upstream narrow passage 48 and the intermediate straight narrow passage 59 and the branch passages 60 are the same. It is W1 of width.
  • W1 width of width.
  • W2 on the hydrogen flow path side is set narrow is for securing the heat exchange performance and the pressure resistance performance.
  • the upper surface of the second plate 34 is symmetrical with the lower surface of the first plate 32 (see FIG. 9) in left and right mirror symmetry, and in the stacked state, the grooves are vertically overlapped to form a hydrogen flow path. .
  • the heat exchanger 10 configured as described above will be described.
  • the heat exchange efficiency between the microchannel and the X-direction wall in the honeycomb portion 52 is particularly improved.
  • the first branch and junction part 54 and the second branch junction part 56 are alternately arranged, and the refrigerant flowing in the flow path repeats the junction and junction. .
  • the layer in contact with the upper and lower channel walls in the X direction and receiving heat and having a relatively elevated temperature is the first branch junction
  • the joining of the adjacent layers at 54 forms the central layer in the next intermediate straight channel 59, and the heat received from the flow path wall is relatively small.
  • a layer flowing in the central part away from the flow path wall and having a small heat reception and a relatively small temperature rise branches up and down in the X direction at the first branching junction 54
  • a layer on the wall side is formed, and the heat received from the flow passage wall becomes relatively large.
  • coolant flow path is made into an example, also in the honeycomb part 52 on a hydrogen flow path, the same effect
  • the refrigerant flowing in the refrigerant flow path flows near the flow path wall by alternately providing the first branch merging portion 54 and the second branch merging portion 56.
  • the part where the temperature rise is large is transferred to the central part by receiving heat from the flow path wall, and the part where the temperature rise is small because the heat flows from the central part and the heat reception from the flow path wall is small It is repeated that it is moved to the road wall side.
  • hydrogen flowing in the hydrogen flow path flows near the flow path wall and dissipates heat to the flow path wall, so that the portion where the temperature drop is large is transferred to the central portion, and conversely flows in the central portion and flows It is repeated that the portion where the temperature drop is small is transferred to the flow path wall side because the heat dissipation to the road wall is small.
  • the temperature difference between the fluid and the flow path wall can be increased, and further, the temperature deviation in the flow path cross section can be suppressed, and the efficiency of heat dissipation and heat reception can be enhanced. Therefore, the heat exchanger 10 for obtaining the desired heat exchange capacity can be configured to be small and inexpensive for the high efficiency.
  • a plurality of first branch / merge portions 54 and a second branch / merge portion 56 are alternately provided, and the number of flow paths originally being 70 is increased by 71, 70 and one.
  • the number of channels does not increase or decrease excessively.
  • the flow passage area is appropriately suppressed, and a flow passage with a small dead space can be formed without a decrease in withstand pressure, and the heat exchange efficiency per unit volume is improved. This can also be understood from, for example, referring to FIG. 9 that the useless area is very small.
  • the two branch channels 60, 60, 62, 62 branched by the first branch junction 54 and the second branch junction 56 are symmetrical with respect to the channel direction, and the top of the branch has an acute angle, and the laminar flow It is easy to divert or merge while maintaining the state.
  • the pressure loss is small, and in particular, the effect is large when flowing in a large number of microchannels, and the pump power for driving can be reduced.
  • the refrigerant upstream narrow passage 48 and the refrigerant downstream narrow passage 50 form a group of 70 of refrigerant narrow groove groups 46, and the refrigerant supply holes 40 and the refrigerant discharge holes 42 are formed between the refrigerant narrow groove groups 46. It is provided.
  • the refrigerant can be equally distributed to each refrigerant thin groove group 46, and the space between each group is effectively used.
  • the refrigerant supply holes 40 and the refrigerant discharge holes 42 are long holes having a flat shape in the flow direction, and the X-direction separation distance between the refrigerant thin groove groups 46 can be shortened.
  • the honeycomb part 52 is not limited to the form in which the honeycomb part 52 is not always arranged in order as shown in FIG. 5 and FIG. 9, but may be modified as long as branching and merging are repeated.
  • the heat exchanger 10a has a first flow path in which the first fluid flows, a second flow path in which the second fluid flows, and a third flow path in which the third fluid flows, and each is provided in a stacked manner in the Z direction
  • a refrigerant upstream narrow passage 48, a refrigerant downstream narrow passage 50, a honeycomb portion 52, a first branch junction 54, a second branch junction 56, a straight flow passage portion 58 and the like are provided.
  • the first fluid is a heat-dissipating hydrogen gas
  • the second fluid is a refrigerant
  • the third fluid is a heat-dissipating fluid different from the first fluid.
  • the flow path of the high temperature fluid through which the heat release fluid flows and the refrigerant flow path through which the heat reception refrigerant flows are alternately stacked.
  • the upper and lower sides of the flow path on the heat dissipation side are sandwiched by the flow path on the heat reception side, and heat exchange is efficiently performed.
  • the heat exchanger 10a has substantially the same shape as the heat exchanger 10 described above.
  • An upper header 20a corresponding to the above-described upper header 20 is provided at the top of the heat exchanger 10a.
  • a high temperature fluid inlet 80 is provided on the left side surface on the near side in the Y direction.
  • a high temperature fluid outlet 82 is provided on the right side face of the connector, and the joints are connectable.
  • a high temperature fluid flow path (third flow path) is formed between the high temperature fluid inlet 80 and the high temperature fluid outlet 82, and heat exchange is performed between the refrigerant and the high temperature fluid (third fluid).
  • the high temperature fluid is a heat radiation side fluid different from the hydrogen gas flowing in the first flow path (for example, hydrogen gas having a pressure different from the first fluid), and is higher in temperature than the refrigerant flowing in the second flow path.
  • the plate lamination part 24 in the heat exchanger 10a is configured by laminating five types of plates in the Z direction which is the height direction. That is, an upper end plate 28a disposed immediately below the upper header 20a, a lower end plate 30a disposed immediately above the lower header 22a, and a plurality of the first plate disposed in order and alternately between them.
  • the upper end plate 28a extends in the Y direction near the left side in the lower part of the drawing in addition to the hydrogen supply holes 36, the hydrogen discharge holes 38, the refrigerant discharge holes 42, and the refrigerant supply holes 40 in top view.
  • a high temperature fluid supply hole 90 and a high temperature fluid discharge hole 92 extending in the Y direction in the vicinity of the right side on the upper side of the drawing are provided.
  • the upper end plate 28 a has a shape in which the high temperature fluid supply hole 90 and the high temperature fluid discharge hole 92 are added to the above upper end plate 28.
  • these holes are referred to as penetration elements.
  • Each hole of the penetrating element has a long rectangular shape, and is provided in the upper end plate 28a, the first plate 84, the second plate 86, the third plate 88 and the lower end plate 30a, and penetrates the plate laminate portion 24.
  • Grooves 35 are provided on the upper surface of the lower header 22a at positions corresponding to these.
  • the lower surface of the lower end plate 30a is mirror-symmetrical to the upper surface of the upper end plate 28a and is identical in shape to the upper surface and therefore the illustration and the description thereof will be omitted.
  • the upper surface of the first plate 84 has a shape in which a high temperature fluid supply hole 90 and a high temperature fluid discharge hole 92 are added to the upper surface of the first plate 32 (see FIG. 5).
  • the lower surface of the third plate 88 is mirror-symmetrical to the upper surface of the first plate 84, so the illustration and description thereof will be omitted.
  • the upper surface of the second plate 86 has a shape in which the high temperature fluid supply hole 90 and the high temperature fluid discharge hole 92 are added to the upper surface of the second plate 32 (see FIG. 11).
  • the lower surface of the first plate 84 is mirror-symmetrical to the upper surface of the second plate 86 and is identical in shape to the upper surface, so the illustration and description thereof will be omitted.
  • a narrow groove group 94 communicating the high temperature fluid supply hole 90 and the high temperature fluid discharge hole 92 is provided on the upper surface of the third plate 88.
  • the channels 94 are symmetrical with the coolant channels 46 so that the high temperature fluid flows from the high temperature fluid supply hole 90 through the channels 94 to the high temperature fluid outlet 92.
  • the lower surface of the second plate 86 is symmetrical with the upper surface of the third plate 88 in the left-right mirror image, so the illustration and the description thereof will be omitted.
  • the first flow path through which hydrogen flows is formed between the lower surface of the first plate 84 and the upper surface of the second plate 86.
  • a second flow path through which the refrigerant flows is formed between the lower surface of the upper end plate 28 a and the upper surface of the first plate 84 and between the lower surface of the third plate 88 and the lower end plate 30 a.
  • a third flow path through which the high temperature fluid flows is formed between the lower surface of the second plate 86 and the upper surface of the third plate 88.
  • the first fluid, the second fluid, and the third fluid used in the heat exchanger 10a may be a combination of two types of refrigerant and one type of high temperature fluid.
  • the heat exchanger 10a has the first flow path, the second flow path, and the third flow path for three fluids stacked, but four or more can be provided by appropriately distributing and supplying the fluid supply and discharge holes.
  • the flow paths for the fluid may be stacked.
  • the flow paths on the heat radiation side and the heat reception side may be alternately stacked, but the present invention is not necessarily limited to this, and layers may be arranged in the following order, for example, according to the design conditions and the characteristics of each fluid.
  • a refrigerant flow channel a first high temperature flow channel, a refrigerant flow channel, a second high temperature flow channel, a second high temperature flow channel, a refrigerant flow channel, a first high temperature flow channel, a refrigerant flow channel, 2 high temperature flow channel, second high temperature flow channel, refrigerant flow channel, and so on.
  • a refrigerant flow channel a first high temperature flow channel, a second high temperature flow channel, a first high temperature flow channel, a refrigerant flow channel, a first high temperature flow channel, a second high temperature flow channel, a first high temperature flow It is good also as a course, a refrigerant channel, and so on.
  • a first refrigerant channel, a first high temperature channel, a first refrigerant channel, a second refrigerant channel, a second high temperature channel, a second refrigerant channel, a first refrigerant channel, The first high temperature channel, the first refrigerant channel, and so on may be used.
  • the expressions of right, left, upper, lower, upper end, lower end, upper surface, lower surface, etc. are for convenience of identifying the direction, and the direction in which the heat exchanger 10 is mounted is limited thereto. I will not.
  • the heat exchangers 10 and 10a are used as a hydrogen supply application at a hydrogen supply station, but the application is not limited thereto, and the target fluid is not limited to gaseous hydrogen and a liquid refrigerant.

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Abstract

高効率かつ高耐圧であるとともに小型で廉価な熱交換器を提供する。熱交換器１０は水素と冷媒との間で熱交換を行う。冷媒流路と水素流路は、熱交換が行われる部分で流路方向と直交するＺ方向に交互に積層状に設けられる。冷媒流路は、Ｙ方向に並列する１０本の冷媒上流細路４８及び１０本の冷媒下流細路５０と、これらの冷媒上流細路４８及び冷媒下流細路５０との間に設けられたハニカム部５２とを有する。ハニカム部５２には第１分岐合流部５４と第２分岐合流部５６が交互に設けられている。第１分岐合流部５４では、直前の流路が２本の分流路６０，６０に分岐するとともに隣接する分流路６０，６０同士が合流して次の流路を形成する。第２分岐合流部５６も同様に２つの分流路６２，６２に分岐するとともに隣接する分流路６２，６２が合流する。水素流路も同様のハニカム部５２を有する。

Description

熱交換器
　本発明は、複数の流路を流れる流体間で熱交換を行う熱交換器に関する。
　環境負荷の小さい燃料電池車の普及に向けた社会基盤の整備として、燃料電池車へ水素を供給する水素供給ステーションの開発が進められている。燃料電池車の水素タンクに水素を供給する際、水素タンクの残存ガスが断熱圧縮されて温度上昇を招くため、供給される水素は十分に低温であることが望ましい。また、充填時間の短縮とタンクの小型化を図るためには十分に高圧であることが望ましい。
　そのため、水素供給ステーションの供給元水素タンクから燃料電池車へ水素を供給する管路の途中に高耐圧型の熱交換器を設けて水素を冷却している（例えば、特許文献１参照）。水素供給ステーションでは水素を複数台のコンプレッサに順に通過させることで、コンプレッサで一旦圧縮された水素を次段のコンプレッサでさらに圧縮する多段式の圧縮が行われることがある。この場合、各圧力段階の水素を多管式の１台の熱交換器で冷却すると便利である（例えば、特許文献２参照）。
　また、水素供給ステーション用途以外にも高効率、高耐圧の熱交換器が求められており、マイクロチャンネルを用いたもの（例えば、特許文献３参照）や、流体の均等分配を図りヘッダー流路に工夫をしたもの（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
国際公開第２０１５／０９８１５８号 特開２０１３－１５５９７１号公報 特開２０１５－１１４０８０号公報 特開２０１６－９０１５７号公報
　上記のように熱交換器の開発が進められているが、いまだ十分に高効率の熱交換器は実現されず、そのため水素供給ステーションで用いられる要求仕様を満たす熱交換機は大型かつ高価となっているのが実情である。そこで、水素供給ステーションをさらに普及させるため、あるいはその他の種々の用途に供するためには高効率、高耐圧はもとより、さらに小型で廉価な熱交換器が求められている。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、より高効率かつ高耐圧であるとともに小型で廉価な熱交換器を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる熱交換器は、複数の流路を流れる流体間で熱交換を行う熱交換器であって、前記流路は、第１流体が流れる第１流路と、前記第１流体と温度の異なる第２流体が流れる第２流路と、を有し、前記第１流路及び前記第２流路は、流路方向と直交する積層方向に交互に積層して設けられ、それぞれ、前記流路方向及び前記積層方向に直交する方向に並列する複数の上流部及び複数の下流部と、前記上流部と前記下流部との間で、直前の複数本の流路が２本の分流路に分岐するとともに隣接する前記分流路同士が合流して次の複数の流路を形成する分岐合流部と、を有し、前記分岐合流部は前記上流部と前記下流部との間に複数段設けられていることを特徴とする。
　このような分岐合流部を設けることにより、第１流路または第２流路の一方を流れる流体は、流路壁近くを流れて該流路壁から受熱することにより温度上昇の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁からの受熱が少ないために温度上昇の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。また、他方の流路を流れる流体は、流路壁近くを流れて該流路壁に放熱することにより温度低下の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁への放熱が少ないために温度低下の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。これにより、流体と流路壁との温度差を大きくすることができ、放熱及び受熱の効率が高くなる。
　前記分岐合流部は、直前のＮ本の流路がそれぞれ２本の前記分流路に分岐するとともに外側の２本を除いて隣接する前記分流路同士が合流して次のＮ＋１本の流路を形成する第１分岐合流部と、直前のＮ＋１本の流路のうち外側の２本を除くＮ－１本がそれぞれ２本の前記分流路に分岐するとともに外側の２本を含めて隣接する前記分流路同士が合流して次のＮ本の流路を形成する第２分岐合流部とに区分され、前記第１分岐合流部及び前記第２分岐合流部は、前記上流部と前記下流部との間で交互に複数段設けられていてもよい。
　これにより、当初Ｎ本だった流路は、Ｎ＋１本、Ｎ本と１本だけ本数の増減を繰り返すことになり、流路本数が過度に増減することなく、流路面積が適正に抑制されるとともにデッドスペースの少ない流路を形成することができ、単位体積あたりの熱交換効率が向上する。
　前記流路方向に隣接する２つの前記分岐合流部の間で、前記流路方向に平行な直線流路を有すると、流体を安定して流すことができ層流を維持しやすい。
　前記分岐合流部で分岐し又は合流する２本の前記分流路は流路方向を基準に対称で、分岐の頂部の角度は１８０°以下であると、層流状態を維持したまま分流させやすい。
　熱交換が行われる部分で、第１プレートと第２プレートが積層され、前記第１流路は、前記第１プレートの表面と前記第２プレートの裏面との間の溝として形成され、前記第２流路は、前記第２プレートの表面と前記第１プレートの裏面との間の溝として形成され、前記第１プレートと前記第２プレートとの間は拡散接合されていてもよい。
　これにより、第１流路及び第２流路をいわゆるマイクロチャンネルとして多数の細径路に構成することができ、流路壁面積を増大させるとともに、第１流路と第２流路とを近接配置することができ熱交換効率が向上する。また、拡散接合の高強度接合により高耐圧化が実現できる。
　前記第２流体は前記第１流体より低温の冷媒であり、前記第１流体は前記第２流体より高温の水素ガスとすると水素供給ステーションにおける用途などに好適である。
　前記第２流体は前記第１流体より低温の冷媒であり、前記第１流体は前記第２流体より高温の流体であり、前記１流路における前記分流路は、前記第２流路における前記分流路よりも狭く形成されていると、熱交換性能及び耐圧性能の観点から好適である。
　前記流路は、前記第１流路及び前記第２流路を含んで３以上の流路を有し、それぞれの前記流路は、前記積層方向に積層状に設けられ、前記上流部、前記下流部、前記分岐合流部を有してもよい。
　本発明にかかる熱交換器によれば、分岐合流部を設けることにより、第１流路または第２流路の一方を流れる流体は、流路壁近くを流れて該流路壁から受熱することにより温度上昇の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁からの受熱が少ないために温度上昇の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。また、他方の流路を流れる流体は、流路壁近くを流れて該流路壁に放熱することにより温度低下の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁への放熱が少ないために温度低下の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。これにより、流体と流路壁との温度差を大きくすることができ、放熱及び受熱の効率が高くなる。
図１は、第１の実施形態にかかる熱交換器の斜視図である。 図２は、第１の実施形態にかかる熱交換器の分解斜視図である。 図３は、上端プレートの上面図である。 図４は、下端プレートの下面図である。 図５は、第１プレート及び下端プレートの上面図である。 図６は、冷媒細溝群の一部拡大図である。 図７は、第２プレート及び上端プレートの下面図である。 図８は、プレート積層部の一部拡大断面側面図である。 図９は、第１プレートの下面図である。 図１０－１は、第１プレート上面における冷媒流路上の第１分岐合流部の拡大図である。 図１０－２は、第１プレート下面における水素流路上の第１分岐合流部の拡大図である。 図１１は、第２プレートの上面図である。 図１２は、ハニカム部の作用を説明するための模式図である。 図１３は、第２の実施形態にかかる熱交換器の斜視図である。 図１４は、第２の実施形態にかかる熱交換器の分解斜視図である。 図１５は、第２の実施形態における上端プレートの上面図である。 図１６は、第２の実施形態における第１プレートの上面図である。 図１７は、第２の実施形態における第２プレートの上面図である。 図１８は、第２の実施形態における第３プレートの上面図である。
　以下に、本発明にかかる熱交換器の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、方向の理解を容易にするため図面中に直交する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚを適宜示しており、これらは各図で整合している。
　図１に示すように、第１の実施形態にかかる熱交換器１０は、箱型であり、水素流入口１２と、水素流出口１４と、冷媒流入口１６と、冷媒流出口１８とを有する。冷媒流入口１６と冷媒流出口１８との間は冷媒流路（第２流路）を形成し、水素流入口１２と水素流出口１４との間は水素流路（第１流路）を形成し、これらの流路を流れる冷媒（第２流体）と水素（第１流体）との間で熱交換が行われる。
　熱交換器１０は、例えば水素供給ステーションにおいて水素貯蔵タンクから燃料電池車の燃料タンクに水素を充填する際に水素貯蔵タンクと車両側燃料タンクとの間の供給管路に設けられ、ガス体で１００ＭＰａの水素を－４０℃程度に冷却することができる。冷媒としては、例えばブラインのＦＰ－４０などが用いられる。ＦＰ－４０は熱的性能がよく、熱伝達率が高く、粘性が低く、コスト、衛生面などの観点から好適である。
　熱交換器１０は、上部ヘッダー２０と、下部ヘッダー２２と、これらの間に設けられたプレート積層部２４とを有する。上部ヘッダー２０における上面におけるＹ方向奥側には水素流入口１２が設けられ、Ｙ方向手前側には水素流出口１４が設けられ、Ｙ方向手前側の右側面には冷媒流入口１６が設けられ、Ｙ方向奥側の左側面には冷媒流出口１８が設けられ、それぞれ継手が接続可能になっている。水素流入口１２及び水素流出口１４はＺ方向に貫通している。冷媒流入口１６及び冷媒流出口１８は、それぞれ上部ヘッダー２０の内部でＸ方向にやや進んだ後に屈曲して下方に開口している。熱交換器１０は小型に構成可能であることが本願発明者によって確認されており、例えば水素供給ステーションのディスペンサー（ガソリンスタンドの計量機に相当する）に搭載することも実現性がある。
　プレート積層部２４が水素と冷媒との間で熱交換が行われる部分であり、この部分における奥行方向（Ｙ方向）が流路方向になり、水素は奥から手前に流れ、冷媒は逆に手前から奥に流れる。
　図２に示すように、プレート積層部２４は４種類のプレートが高さ方向であるＺ方向（積層方向）に積層されて構成されている。すなわち、上部ヘッダー２０の直下に１枚配置される上端プレート２８と、下部ヘッダー２２の直上に１枚配置される下端プレート３０と、これらの間に複数枚が交互に配置される第１プレート３２及び第２プレート３４である。第１プレート３２及び第２プレート３４は、例えばそれぞれ９２枚積層される。これらの上部ヘッダー２０、下部ヘッダー２２、上端プレート２８、下端プレート３０、第１プレート３２及び第２プレート３４はそれぞれステンレス材、例えばＳＵＳ３１６Ｌ材であり拡散接合によって接合されている。ステンレス材を用いれば流路壁及び全体構造が高強度となり伝熱性、耐食性にも優れ、冷媒のブラインに対しても腐食がない。ステンレス材以外にも熱伝達率の高い銅材、鋼材又はアルミニウム材等を利用することができ、さらに部位によって異なる材質を用いてもよい。また、拡散接合によればプレート間が強固に接合され、高耐圧仕様となる。
　上端プレート２８、下端プレート３０、第１プレート３２及び第２プレート３４は、厚みが例えば１．２ｍｍで、側面には図示しない識別切欠きがそれぞれ異なる位置に設けられている。なお、図１においては図示表現の関係上、第１プレート３２及び第２プレート３４を少なく示している。また、図２においては第１プレート３２及び第２プレート３４をさらに少なく示し、一部を積層状態がイメージできるように重ねて示している。
　図３に示すように、上端プレート２８は上面視において、紙面の上辺近傍においてＸ方向に延在する水素供給孔３６と、紙面の下辺近傍においてＸ方向に延在する水素排出孔３８と、紙面下方の右辺近傍においてＹ方向に延在する冷媒供給孔４０と、紙面上方の左辺近傍においてＹ方向に延在する冷媒排出孔４２とを有する。水素供給孔３６、水素排出孔３８、冷媒供給孔４０及び冷媒排出孔４２は長尺矩形であり、それぞれ上端プレート２８、第１プレート３２、第２プレート３４及び下端プレート３０に設けられてプレート積層部２４を貫通孔しており、下部ヘッダー２２(図２参照)の上面には、これらに対応した位置に溝３５が設けられている。
　水素供給孔３６は水素流入口１２（図２参照）の下方開口と連通し、水素排出孔３８は水素流出口１４の下方開口と連通している。冷媒供給孔４０は冷媒流入口１６の下方開口と連通し、冷媒排出孔４２は冷媒流出口４２の下方開口と連通している。
　水素供給孔３６と水素排出孔３８は上下左右対称に配置されている。冷媒供給孔４０と冷媒排出孔４２は第１プレート３２の中心点を基準に点対称に配置されている。なお、この上端プレート２８の下面（裏面）は、後述する第２プレート３４の下面（図７参照）と同形状である。
　図４に示すように、下端プレート３０の下面は、図３で示した上端プレート２８の上面と左右鏡像対称になっている。したがって、水素供給孔３６、水素排出孔３８、冷媒供給孔４０及び冷媒排出孔４２（以下、まとめて貫通要素という。）は、それぞれ組立後の製品状態で上面からの透過視においてずれなく重なり合うことになる。また後述するように、これらの貫通要素は第１プレート３２及び第２プレート３４においても重なりあう。なお、この下端プレート３０の上面は、次に示す第１プレート３２の上面（図５参照）と同形状である。
　次に、プレート積層部２４における流路に関して、図５～図８を参照して主に冷媒流路について説明し、図９～図１１を参照して主に水素流路について説明する。
　図５に示すように、第１プレート３２の上面は、貫通要素が上端プレート２８（図３参照）の上面と同じ配置となっている。第１プレート３２の上面は、さらに、冷媒供給孔４０と冷媒排出孔４２とを連通する冷媒細溝群４６を有する。
　冷媒細溝群４６は、冷媒供給孔４０に連通する７０本（Ｎ本）の冷媒上流細路（上流部）４８と、冷媒排出孔４２に連通する７０本の冷媒下流細路（下流部）５０と、冷媒上流細路４８と冷媒下流細路５０との間で分岐と合流を繰り返して多段の偏平六角形を形成するハニカム部５２とを有する。７０本の冷媒上流細路４８及び冷媒下流細路５０は、冷媒供給孔４０及び冷媒排出孔４２直近の屈曲部を除いて、流路方向（Ｙ方向）と積層方向（Ｚ方向）に直交する奥行き方向であるＸ方向に並列する部分があり、その間にハニカム部５２が設けられている。
　冷媒上流細路４８は、それぞれ冷媒供給孔４０から左方に進み、上側に９０°屈曲してハニカム部５２につながる。冷媒下流細路５０は、冷媒排出孔４２から右方に進み、下側に９０°屈曲して冷媒排出孔４２に至る。ハニカム部５２は水素供給孔３６と水素排出孔３８との間の部分でＹ方向に延在している。
　冷媒細路群４６では、図５における右側の部分は冷媒排出孔４２に通ずる冷媒下流細路５０は長く、冷媒供給孔４０に通ずる冷媒上流細路４８は短い。これに対して、図５における左側の部分は冷媒排出孔４２に通ずる冷媒下流細路５０は短く、冷媒供給孔４０に通ずる冷媒上流細路４８は長い。したがって、冷媒細路群４６では左右いずれの側も冷媒供給孔４０と冷媒排出孔４２との間の距離がほぼ等しくなっている。冷媒細溝群４６は第２プレート３４（図７参照）の下面又は上端プレート２８の下面にも図５と左右鏡像対称に設けられており、上下重なり合って細径のマイクロチャンネルを構成し、冷媒の流路を形成する。
　図６に示すように、ハニカム部５２は、第１分岐合流部５４と、第２分岐合流部５６と、これらの第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６の間に形成される直線流路部５８を有し、それぞれ複数段設けられている。直線流路部５８は、第１分岐合流部５４の下流側では７１本の平行で等間隔な中間直線細路（直線流路）５９が形成され、第２分岐合流部５６の下流側では７０本の平行で等間隔な中間直線細路５９が形成されている。中間直線細路５９は適度に長く形成されており、流れの成長部が活かされ層流が得られやすく、圧力損失が小さくなる。
　第１分岐合流部５４は、直前の７０本（Ｎ本）の冷媒上流細路４８又は中間直線細路５９がそれぞれ２本の分流路６０，６０に分岐するとともに外側の２本を除いて隣接する分流路６０，６０同士が合流して次の７１本（Ｎ＋１本）の中間直線細路５９を形成する。第２分岐合流部５６は、直前の７１本の流路のうち外側の２本を除く６９本（Ｎ－１本）がそれぞれ２本の分流路６２，６２に分岐するとともに外側の２本を含めて隣接する分流路６２，６２同士が合流して次の７０本の中間直線細路５９又は冷媒下流細路５０を形成する。
　第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６は、冷媒上流細路４８と冷媒下流細路５０との間で交互かつ等間隔にそれぞれ７段ずつ設けられている（図５参照）。したがって、流路が７１本となってわずかに広幅の部分が７か所、その間で流路が７０本となってわずかに狭幅の部分が６か所形成される。
　流路方向に隣接している第１分岐合流部５４と第２分岐合流部５６との間には、流路方向に平行な中間直線細路５９が形成されている。第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６で分岐する２本の分流路６０，６０又は６２，６２は流路方向を基準に対称で、分岐部又は合流部の頂部は鋭角状（例えば４５°）である。頂部の角度は１８０°以下であるとよい。この頂部はＲ形状でもよい。また、図６から了解されるように、第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６では分岐部と合流部は近接しており、分岐と合流がほぼ同時に行われている。
　このような構成により、ハニカム部５２では、第１分岐合流部５４、第２分岐合流部５６及び直線流路部５８によって多数の偏平六角形の中洲部６６が上下左右の多段層に形成され、一種のハニカム形状をなしている。
　冷媒上流細路４８、冷媒下流細路５０、中間直線細路５９の各溝の寸法については、例えば、各流路幅は０．５ｍｍ、深さは０．２５ｍｍの断面半円形状であり、Ｙ方向ピッチはそれぞれ１．０ｍｍである。これらの流路は溝形状であり、エッチング加工、レーザー加工又は機械加工によって高精度に形成される。
　図７に示すように、第２プレート３４の下面は、図５に示した第１プレート３２の上面と左右鏡像対称となっている。したがって、このような各溝部は、図８に示すように、第１プレート３２の上面と第２プレート３４の下面が当接しあうことにより上面壁と下面壁が形成されることから、高さ方向寸法は０．５ｍｍ（０．２５ｍｍ×２）となる。各溝部が形成する流路は直径０．５ｍｍの断面円形状となり流れが安定しやすい。このように、水素流路である第１流路と冷媒流路である第２流路はＺ方向に並列し積層状に形成される。図８の一部においては、理解が容易となるように、高温側の水素流路から低温側の冷媒流路への熱の流れを模式的に矢印で示している。この模式的な矢印から了解されるように、熱交換（つまり放熱と受熱）は薄板の厚み方向（Ｚ方向）だけではなく、左右の壁方向（Ｘ方向）からも相当程度に行われているのである。後述するように、熱交換器１０及び１０ａでは、この壁方向からの熱交換効率が特に向上されている。
　次に、図９～図１１を参照しながら主に水素流路について説明する。
　図９に示すように、第１プレート３２の下面においては、貫通要素は当然に上面（図５参照）と左右鏡像対称となっており、下端プレート３０の下面（図４参照）及び第２プレート３４の下面（図７参照）と同配置になっている。また、上側の水素供給孔３６と下側の水素排出孔３８とを直線状に連通する水素細溝群６４が設けられている。各水素細溝群６４は上下左右対称である。水素細溝群６４は第２プレート３４の上面（図１１参照）にも同様に設けられており、上下重なり合って細径のマイクロチャンネルを構成し、水素の流路を形成する。
　水素流路は第１プレート３２の上面と第２プレート３４の下面との間の溝として形成され、冷媒流路は、第２プレート３４の上面と第１プレート３２の下面との間の溝として形成することにより、水素流路及び冷媒流路をいわゆるマイクロチャンネルとして多数の細径路に構成することができ、流路壁面積を増大させるとともに、水素流路と冷媒流路とを近接配置することができ熱交換効率が向上する。また、拡散接合の高強度接合により高耐圧化が実現できる。さらに、表面または裏面のいずれか一方に溝を形成する場合と比較すると、枚数が半分、洗浄工程が半分、積層時間が半分となって製造上のメリットがある。
　水素細溝群６４はハニカム部５２を有する。このハニカム部５２は、冷媒細溝群４６（図５参照）におけるものと基本的に同形状であり、水素供給孔３６に連通する１０本の水素上流細路（上流部）６８と、水素排出孔３８に連通する１０本の水素下流細路（下流部）７０と、水素上流細路６８と水素下流細路７０との間で分岐と合流を繰り返して多段の偏平六角形を形成している。
　各７０本の水素上流細路６８及び水素下流細路７０は、それぞれ上面側における冷媒下流細路５０（図５参照）及び冷媒上流細路４８のＸ方向直線部分と同形状、同配置であり上面透過視で重なり合う。また、ハニカム部５２についても上面側の冷媒流路上に設けられているものと基本的に同形状、同配置であり上面透過視で重なり合う。
　ハニカム部５２は、第１プレート３２の上面側（つまり冷媒流路）と下面側（つまり水素流路）で分流路６０，６２の部分について幅だけが異なる。
　つまり、図１０－１に示すように、第１プレート３２の上面側の第１分岐合流部５４では、冷媒上流細路４８、中間直線細路５９の各流路及び分流路６０は、それぞれ同幅のＷ１である。一方、図１０－２に示すように、第１プレート３２の下面側では、水素上流細路６８、中間直線細路５９の各流路の幅はＷ１であるが、この部分の分流路６０ａはＷ１より小さいＷ２に設定されており、例えばＷ１＝０．５ｍｍ、Ｗ２＝０．２５ｍｍである。第２分岐合流部５６における分流路についても同様である。
　水素流路側のＷ２を狭く設定しているのは熱交換性能及び耐圧性能の確保のためである。熱交換器１０では熱交換の効率を上げるためには体積あたりの表面積を大きくするべく流路を細径にすることが望ましい。分岐路及び合流部についても同様であるが、細径にすると圧力損失が上がることにもなりバランスを取る必要がある。気体の水素は圧力損失が小さいのでＷ２＝０．２５ｍｍと狭く設定することができ、０．５ｍｍとした場合よりも熱交換性能及び耐圧性能が向上する。一方、液体の冷媒側は細径とすると圧力損失が増加するためＷ１＝０．５ｍｍとしている。
　図１１に示すように、第２プレート３４の上面は、第１プレート３２（図９参照）の下面と左右鏡像対称となっており、積層状態で各溝が上下重なり合って水素流路を形成する。
　次に、このように構成される熱交換器１０の作用について説明する。熱交換器１０においては、ハニカム部５２におけるマイクロチャンネルとＸ方向壁との熱交換効率が特に向上されている。
　第１プレート３２及び第２プレート３４の接合面に形成される多くの冷媒流路及び水素流路はそれぞれ断面積の小さいマイクロチャンネルであって、断面内での温度の偏りは小さく、そのため熱交換効率は比較的高い。しかしながら、従来の熱交換器におけるマイクロチャンネル内においてはわずかながら熱勾配が存在しており、流路壁に近い周辺部分に比べて流路壁から遠い中央部分では効率的な熱交換がなされていない傾向にある。流体の流れを乱流にすれば撹拌により熱勾配はなくなるが、圧力損失が増大する。これに対して、本実施の形態にかかる熱交換器１０においては層流による圧力損失低減の特徴を生かしながら、ハニカム部５２を設けることにより熱勾配を低減させて熱交換効率を向上させている。
　すなわち、図１２に示すように、ハニカム部５２には第１分岐合流部５４と第２分岐合流部５６が交互に配置されており、流路を流れる冷媒は分岐と合流とを繰り返すことになる。このとき、図１２における左側でＸ方向上下の流路壁に接していて受熱していて温度が比較的上昇している層（模式的に片ハッチングで区別した層）は、第１分岐合流部５４において両隣の層が合流することにより、次の中間直線細路５９においては中央層を形成することになり、流路壁からの受熱が比較的少なくなる。一方、流路壁から離れた中央部を流れていて受熱が少なく温度上昇が比較的小さい層（模式的にクロスハッチングで区別した層）は、第１分岐合流部５４においてＸ方向上下に分岐することにより、次の中間直線細路５９においては壁側の層を形成することになり、流路壁からの受熱が比較的大きくなる。
　さらに、第２分岐合流部５６においては、その直前まで流路壁に接していて受熱していた層が下流側の次の流路では中央を流れる層に合流し、その直前まで中央部を流れていて受熱が少なかった層が下流側の次の流路では壁側の層に分岐することになる。図１２では冷媒流路上におけるハニカム部５２を例にしているが、水素流路上のハニカム部５２においても受熱と放熱が逆になるだけで同様の作用を奏する。
　このように、熱交換器１０のハニカム部５２によれば、第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６を交互に設けることにより、冷媒流路を流れる冷媒は、流路壁近くを流れて該流路壁から受熱することにより温度上昇の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁からの受熱が少ないために温度上昇の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。また、水素流路を流れる水素は、流路壁近くを流れて該流路壁に放熱することにより温度低下の大きくなっている部分が中央部に移され、逆に中央部を流れていて流路壁への放熱が少ないために温度低下の小さい部分が流路壁側に移されるということが繰り返される。これにより、流体と流路壁との温度差を大きくすることができ、しかも流路断面における温度の偏りが抑制され、放熱及び受熱の効率が高くなる。したがって、効率が高い分だけ所望の熱交換能力を得るための熱交換器１０を小さくかつ廉価に構成することができる。
　また、ハニカム部５２では、第１分岐合流部５４と第２分岐合流部５６が交互に複数設けられており、当初７０本だった流路は、７１本、７０本と１本だけ本数の増減を繰り返すことになり、流路本数が過度に増減することがない。これにより、流路面積が適正に抑制され、耐圧が低下することなく、しかもデッドスペースの少ない流路を形成することができ、単位体積あたりの熱交換効率が向上する。このことは、例えば図９を参照すれば、無駄な領域が非常に少ないことからも了解されよう。
　第１分岐合流部５４及び第２分岐合流部５６で分岐する２本の分流路６０，６０，６２，６２は流路方向を基準に対称で、分岐の頂部は鋭角状であって、層流状態を維持したまま分流又は合流させやすい。このように、流体を層流状態で流すことにより圧力損失が小さく、特に多数のマイクロチャンネル内を流す際にはその効果が大きく、駆動用のポンプ動力を小さくすることができる。
　冷媒上流細路４８、冷媒下流細路５０は、７０本ずつまとまった冷媒細溝群４６を形成し、これらの冷媒細溝群４６の相互間には、冷媒供給孔４０及び冷媒排出孔４２が設けられている。これにより、各冷媒細溝群４６ごとに冷媒を均等分配することができるとともに、各群間のスペースが有効に利用される。特に、冷媒供給孔４０及び冷媒排出孔４２は、流路方向に偏平の長孔形状であり、各冷媒細溝群４６間のＸ方向離間距離を短くできる。
　ハニカム部５２は、必ずしも図５及び図９に示すように整然と配列された形態に限らず、分岐、合流が繰り返されるものであれば改変してもよい。
　次に、図１３～図１８を参照しながら第２の実施形態にかかる熱交換器１０ａについて説明する。熱交換器１０ａにおいて上記の熱交換器１０と同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。熱交換器１０ａは、第１流体が流れる第１流路、第２流体が流れる第２流路、第３流体が流れる第３流路を有し、それぞれがＺ方向に積層状に設けられ、冷媒上流細路４８、冷媒下流細路５０、ハニカム部５２、第１分岐合流部５４、第２分岐合流部５６、直線流路部５８などを有している。第１流体は放熱する水素ガスであり、第２流体は冷媒であり、第３流体は第１流体とは異なる放熱流体である。
　放熱する流体が流れる高温流体の流路と受熱する冷媒が流れる冷媒流路が交互に積層されており、具体的には第１流路（放熱側）、第２流路（受熱側）、第３流路（放熱側）、第２流路（受熱側）、第１流路（放熱側）…、という順に積層されている。これにより、放熱側の流路の上下が受熱側の流路で挟まれて効率的に熱交換が行われる。
　図１３に示すように、熱交換器１０ａは上記の熱交換器１０とほぼ同形状である。熱交換器１０ａの上部には、上記の上部ヘッダー２０に相当する上部ヘッダー２０ａが設けられている。上部ヘッダー２０ａには水素流入口１２、水素流出口１４、冷媒流入口１６、冷媒流出口１８に加えて、Ｙ方向手前側の左側面には高温流体流入口８０が設けられ、Ｙ方向奥側の右側面には高温流体流出口８２が設けられ、それぞれ継手が接続可能になっている。高温流体流入口８０と高温流体流出口８２との間は高温流体流路（第３流路）を形成し、冷媒と高温流体（第３流体）との間で熱交換が行われる。この高温流体は第１流路を流れる水素ガスとは異なる放熱側流体であって（例えば、第１流体とは圧力の異なる水素ガス）、第２流路を流れる冷媒よりも高温である。
　図１４に示すように、熱交換器１０ａにおけるプレート積層部２４は５種類のプレートが高さ方向であるＺ方向に積層されて構成されている。すなわち、上部ヘッダー２０ａの直下に１枚配置される上端プレート２８ａと、下部ヘッダー２２ａの直上に１枚配置される下端プレート３０ａと、これらの間に複数枚が順番かつ交互に配置される第１プレート８４、第２プレート８６及び第３プレート８８である。
　図１５に示すように、上端プレート２８ａは上面視において、水素供給孔３６、水素排出孔３８、冷媒排出孔４２、冷媒供給孔４０に加えて、紙面下方の左辺近傍においてＹ方向に延在する高温流体供給孔９０と、紙面上方の右辺近傍においてＹ方向に延在する高温流体排出孔９２とを有する。
　つまり、上端プレート２８ａは、上記の上端プレート２８に対して高温流体供給孔９０及び高温流体排出孔９２が付加された形状となっている。熱交換器１０ａにおいて、これらの各孔を貫通要素と呼ぶ。貫通要素の各孔は長尺矩形であり、それぞれ上端プレート２８ａ、第１プレート８４、第２プレート８６、第３プレート８８及び下端プレート３０ａに設けられてプレート積層部２４を貫通孔しており、下部ヘッダー２２ａの上面には、これらに対応した位置に溝３５が設けられている。なお、下端プレート３０ａの下側面は上端プレート２８ａの上面と左右鏡像対称であって、形状的には同一であることから図示および説明を省略する。
　図１６に示すように、第１プレート８４の上面は、上記の第１プレート３２の上面(図５参照)に対して高温流体供給孔９０及び高温流体排出孔９２が付加された形状となっている。なお、第３プレート８８の下面は第１プレート８４の上面と左右鏡像対称であることから図示および説明を省略する。
　図１７に示すように、第２プレート８６の上面は、上記の第２プレート３２の上面(図１１参照)に対して高温流体供給孔９０及び高温流体排出孔９２が付加された形状となっている。なお、第１プレート８４の下面は第２プレート８６の上面と左右鏡像対称であって、形状的には同一であることから図示および説明を省略する。
　図１８に示すように、第３プレート８８の上面には高温流体供給孔９０と高温流体排出孔９２とを連通する細溝群９４が設けられている。細路群９４は冷媒細路群４６と左右鏡像対称であって、高温流体は高温流体供給孔９０から細路群９４を通って高温流体排出口９２へと流れる。なお、第２プレート８６の下面は第３プレート８８の上面と左右鏡像対称であることから図示および説明を省略する。
　このように形成されるプレート積層部２４では、水素が流れる第１流路は第１プレート８４の下面と第２プレート８６の上面との間に形成される。冷媒が流れる第２流路は上端プレート２８ａの下面と第１プレート８４の上面との間、および、第３プレート８８の下面と下端プレート３０ａとの間に形成される。高温流体が流れる第３流路は第２プレート８６の下面と第３プレート８８の上面との間に形成される。
　これにより、上記の通り放熱側と受熱側の流路が交互に積層されて効率的な熱交換が行われるが、必ずしも放熱側流路と受熱側流路が交互に層配置されていなくてもよい。
また、熱交換器１０ａで用いられる第１流体、第２流体、第３流体は、２種の冷媒と１種の高温流体の組み合わせであってもよい。
　また、熱交換器１０ａは３つの流体に対する第１流路、第２流路及び第３流路が積層されているが、流体の供給孔及び排出孔を適切に分配配置することにより、４以上の流体に対する流路を積層するようにしてもよい。この場合、放熱側と受熱側の流路を交互に積層させるとよいが、必ずしもこれに限らず設計条件や各流体の特性に応じて、例えば以下のような順の層配置にしてもよい。
　すなわち、第１の例としては、冷媒流路、第１高温流路、冷媒流路、第２高温流路、第２高温流路、冷媒流路、第１高温流路、冷媒流路、第２高温流路、第２高温流路、冷媒流路、・・・としてもよい。また第２の例としては、冷媒流路、第１高温流路、第２高温流路、第１高温流路、冷媒流路、第１高温流路、第２高温流路、第１高温流路、冷媒流路、・・・としてもよい。さらに第３の例としては、第１冷媒流路、第１高温流路、第１冷媒流路、第２冷媒流路、第２高温流路、第２冷媒流路、第１冷媒流路、第１高温流路、第１冷媒流路、・・・としてもよい。
　なお、上述の説明における右、左、上部、下部、上端、下端、上面及び下面等の表現は方向を識別するための便宜上のものであり、熱交換器１０を載置する向きはこれに限定されない。熱交換器１０，１０ａは、水素供給ステーションにおける水素供給用途としたが、用途はこれに限られず、対象となる流体も気体水素と液体冷媒には限られない。
　本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
　１０，１０ａ　熱交換器、　　１２　水素流入口、　　１４　水素流出口、　　１６　冷媒流入口、　　１８　冷媒流出口、　　２０，２０ａ　上部ヘッダー、　　２２，２２ａ　下部ヘッダー、　　２４　プレート積層部、　　２８，２８ａ　上端プレート、　　３０，３０ａ　下端プレート、　　３２，８４　第１プレート、　　３４，８６　第２プレート、　　３６　水素供給孔、　　３８　水素排出孔、　　４０　冷媒供給孔、　　４２　冷媒排出孔、　　４６　冷媒細溝群、　　４８　冷媒上流細路（上流部）、　　５０　冷媒下流細路（下流部）、　　５２　ハニカム部、　　５４　第１分岐合流部、　　５６　第２分岐合流部、　　５８　直線流路部、　　５９　中間直線細路、　　６０，６０ａ，６２　分流路、　　６４　水素細溝群、　　６６　中洲部、　　６８　水素上流細路（上流部）、　　７０　水素下流細路（下流部）、　　８８　第３プレート、　　細路群　９４。

Claims (8)

  1. 　複数の流路を流れる流体間で熱交換を行う熱交換器であって、
    　前記流路は、第１流体が流れる第１流路と、
    　前記第１流体と温度の異なる第２流体が流れる第２流路と、
    　を有し、
    　前記第１流路及び前記第２流路は、流路方向と直交する積層方向に交互に積層して設けられ、
    　それぞれ、前記流路方向及び前記積層方向に直交する方向に並列する複数の上流部及び複数の下流部と、
    　前記上流部と前記下流部との間で、直前の複数本の流路が２本の分流路に分岐するとともに隣接する前記分流路同士が合流して次の複数の流路を形成する分岐合流部と、
    　を有し、
    　前記分岐合流部は前記上流部と前記下流部との間に複数段設けられていることを特徴とする熱交換器。
  2. 　請求項１に記載の熱交換器において、
    　前記分岐合流部は、
    　直前のＮ本の流路がそれぞれ２本の前記分流路に分岐するとともに外側の２本を除いて隣接する前記分流路同士が合流して次のＮ＋１本の流路を形成する第１分岐合流部と、
    　直前のＮ＋１本の流路のうち外側の２本を除くＮ－１本がそれぞれ２本の前記分流路に分岐するとともに外側の２本を含めて隣接する前記分流路同士が合流して次のＮ本の流路を形成する第２分岐合流部とに区分され、
    　前記第１分岐合流部及び前記第２分岐合流部は、前記上流部と前記下流部との間で交互に複数段設けられていることを特徴とする熱交換器。
  3. 　請求項１又は２に記載の熱交換器において、
    　前記流路方向に隣接する２つの前記分岐合流部の間で、前記流路方向に平行な直線流路を有することを特徴とする熱交換器。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　前記分岐合流部で分岐し又は合流する２本の前記分流路は流路方向を基準に対称で、分岐の頂部の角度は１８０°以下であることを特徴とする熱交換器。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　熱交換が行われる部分で、第１プレートと第２プレートが積層され、
    　前記第１流路は、前記第１プレートの表面と前記第２プレートの裏面との間の溝として形成され、
    　前記第２流路は、前記第２プレートの表面と前記第１プレートの裏面との間の溝として形成され、
    　前記第１プレートと前記第２プレートとの間は拡散接合されていることを特徴とする熱交換器。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　前記第２流体は前記第１流体より低温の冷媒であり、前記第１流体は前記第２流体より高温の水素ガスであることを特徴とする熱交換器。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　前記第２流体は前記第１流体より低温の冷媒であり、前記第１流体は前記第２流体より高温の流体であり、
    　前記１流路における前記分流路は、前記第２流路における前記分流路よりも狭く形成されていることを特徴とする熱交換器。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の熱交換器において、
    　前記流路は、前記第１流路及び前記第２流路を含んで３以上の流路を有し、
    　それぞれの前記流路は、前記積層方向に積層状に設けられ、前記上流部、前記下流部、前記分岐合流部を有することを特徴とする熱交換器。
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