JPH0160903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は空冷式燃料電池、特に冷却空気と反応
空気とを分離供給する方式の燃料電池に関するも
のである。

(ロ) 従来技術 りん酸電解液燃料電池は、180℃〜200℃の作動
温度を維持するため冷却が必要である。空冷方式
としては、共通マニホルドに送られた空気を反応
空気及び冷却空気として各通路に分配する方法
と、反応空気とは分離して冷却空気を供給する方
法とがある。

前者は反応水素ガス通路を含めて前記各通路の
パターンが簡単であるという利点を有するが、反
応及び冷却に夫々必要とされる空気量を各通路に
配分することがむつかしく、電池反応と電池温度
のバランスがくづれて電池特性上好ましくない。

一方後者は第１図、第２図のようなスタツクイ
とマニホルドロを用いて反応空気と冷却空気を分
離供給するため、各通路のパターンが複雑で流通
抵抗が大きくなり、大容量のブロワを必要とする
などの欠点があつた。

本出願人はかかる点に鑑み、冷却空気と反応空
気を共通に供給する方式の電池スタツクにわづか
の改良を加えることにより、冷却空気と反応空気
とを分離供給できるようにした燃料電池を提案し
た。（特願昭57−157133号） 前記提案電池は、第３図、第４図に示すよう
に、電池スタツク１に介在する各冷却板２をスタ
ツクの空気流通面より突設してスタツクに取付け
た反応空気用マニホルド３の窓口４に気密的に装
着し、各窓口４に露出する冷却空気通路５を、反
応空気用マニホルド３上に取付けた冷却空気用マ
ニホルド６内に連通させたものである。

この場合反応空気用マニホルド３内は、各突設
冷却板２′で区隔されるので、このマニホルド３
の一側面に、各冷却板２間のサブスタツク１′に
対応する開口７を設けると共にこれら開口７を覆
う補助マニホルド８を取付ける。尚スタツク１の
水素流通面には通常の如く水素ガス用マニホルド
９を有する。

従つて反応空気は、補助マニホルド８を経て各
開口７よりサブスタツクの各反応空気通路に対し
て直角方向に供給されるため、空気流通方向に配
列する各通路に均一に導入され難い。即ち供給空
気量が多い場合さほど問題とならないが、供給量
が多くない場合各開口７より遠ざかる反応空気通
路ほぼ導入量が大きくなる傾向を示し、電池反応
の不均一により特性に悪影響を与える。この不均
一解消のために追加分の空気を送ることはそれだ
けブロワの負担となつて効率を損うなどの問題が
あつた。

(ハ) 発明の目的 本発明の目的は簡単な構成をもつ冷却空気分離
方式の燃料電池を提供することであり、特に前記
問題点を解消して反応空気の各通路への供給を均
一化して電池特性を改善することである。

(ニ) 発明の構成 本発明は電池スタツクの空気流通面に、反応空
気用マニホルドと冷却空気用マニホルドとを順次
重合装着し、前記スタツクに介在する各冷却板を
前記空気流通面より突設してその冷却空気通路を
冷却空気用マニホルドに連通させた方式の燃料電
池であつて、前記突設冷却板で区隔された前記反
応空気用マニホルド内に、各サブスタツクに対応
して、多数の空気吹出口を有する有底パイプを
夫々延設せしめたことを特徴とする。

又本発明の他の特徴は、前記反応空気用マニホ
ルドの一側面に、前記パイプに連通する補助マニ
ホルドを取付けた点及び前記パイプの空気吹出口
が前記反応空気用マニホルド内面に向つて開口し
ている点に在る。更に本発明は、前記スタツク内
の反応空気流及び冷却空気流が互に対向流となる
よう構成したことを特徴とする。

(ホ) 実施例 本発明による電池スタツク１は陰陽ガス極間に
電解液含浸マトリツクスを介挿した単位セルと、
両面に互に交錯する方向の各反応ガス（水素ガス
及び空気）通路を配列した炭素質ガス分離板とを
交互に多数積重し、４〜５単位セル（サブスタツ
ク）毎に、空気通路５を有する炭素質冷却板２を
介在させて上下端板間で締付けられる。

このスタツク構成は、反応空気と冷却空気とを
共通的に供給する所謂ダイガスシステムと同様で
あるが、本発明では各冷却板２をスタツクの空気
流通面より突設して冷却空気用マニホルド６と連
通させて冷却分離方式とした。

この場合、反応空気用マニホルド３内は、前記
突設冷却板２′により、各サブスタツク１′の空気
流通面に対応した隔室Ａに区分されるが、これら
各隔室Ａの長手方向には、第５図及び第６図に示
すように、各開口７より多数の空気吹出口１０′
を有する有底パイプ１０が延設される。

これらパイプ１０の一端は、予め有底とする代
りに反応空気用マニホルド３の側壁内面で閉塞し
てもよく、パイプ１０の他端は補助マニホルド８
内に開口している。各パイプ１０の空気吹出口１
０′は、約２cm間隔で反応空気用マニホルド３内
面に向つて開口し、吹出空気が第６図の矢印に示
すように一旦マニホルド内壁に当つてサブスタツ
ク１′の各反応空気溝に供給される。

更に空気吹出口１０′の口径は、すべて等しく
すれば、空気圧のためパイプ入口からはなれる程
吹出量が大きくなつて、各反応空気溝への空気供
給量が不均一となるので、流通方向に向つて順次
小さくなるよう12mmφ〜７mmφの範囲に穿設す
る。パイプ１０の材質としては、耐熱、耐酸性を
考慮してステンレスもしくはカーボンとする。

電池スタツク１は反応空気の入口側（約150℃）
より出口側（約180℃）に向つて高温となるので、
冷却空気は、反応空気の出口側より供給すれば、
スタツク内の温度勾配を低減することができる。

従つて入口側（出口側）の反応空気用マニホル
ド３上には出口側（入口側）の冷却空気用マニホ
ルド６を取付け、第６図に示すようにスタツク内
の反応空気流（←）と冷却空気流（〓）が対向流
となるよう構成する。

尚出口側反応空気用マニホルド３内には、前記
の如きパイプ１０を設ける必要はなく、このマニ
ホルド側壁に、各サブスタツク１′に対応する出
口を穿設するだけでよい。

(ホ) 発明の効果 本発明によれば、反応空気と冷却空気とを共通
化した電池スタツクにわづかの修正を加えること
により、冷却空気分離方式とすることができるの
で、従来の分離方式に比し各ガス通路のパターン
が極めて単純でガス分離板及び冷却板の作成が簡
単化される。

又電池スタツクに介在する冷却板より突設した
部分が反応空気用マニホルド内を区隔し、この各
隔室内に多数の空気吹出口を有するパイプを延在
させているので、各サブスタツクの反応空気通路
へ円滑に反応空気を導入することができ、特に空
気吹出口をマニホルド内面に向つて開口させれ
ば、吹出空気がサブスタツク上下方向の反応空気
通路に均一に分配されると共に空気吹出口の口径
をパイプ入口側より順次小さくすれば、吹出空気
がサブスタツク左右方向の反応空気通路に均一に
分配され、配分量の不均一による特性劣化を防止
することができる。

更にスタツク内の冷却空気流と反応空気流とを
対向流として流通させれば、スタツクの温度勾配
を均一化して電池寿命を向上することが可能とな
るなどすぐれた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれも従来の分離冷却経路
を有する空冷式燃料電池の平面図である。第３図
乃至第６図は本発明燃料電池を示し、第３図は一
部分解斜面図、第４図は同上電池スタツクの斜面
図、第５図は同上の要部拡大斜面図、第６図は同
じく要部拡大断面図である。 １…電池スタツク、１′…サブスタツク、２…
冷却板、２′…冷却板突設部、３…反応空気用マ
ニホルド、５…冷却空気通路、６…冷却空気用マ
ニホルド、８…補助マニホルド、９…反応水素用
マニホルド、１０…パイプ、１０′…空気吹出口、
Ａ…隔室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却通路が形成された多数の冷却板を含む電
   池スタツクを備えた空冷式燃料電池において、前
   記各冷却板は反応空気流通面に前記冷却通路が開
   口した突設部を有し、該突設部が前記電池スタツ
   クに取付けた反応空気用マニホルドを気密的に貫
   通すると共に反応空気用マニホルド上に設けた冷
   却空気用マニホルド内に連通しており、前記冷却
   板突設部で区隔された前記反応空気用マニホルド
   内に、各冷却板間のサブスタツクに対応して、多
   数の空気吹出口を有するパイプを反応空気用マニ
   ホルドの一側面開口より延設し、前記各パイプに
   連通する補助マニホルドを反応空気用マニホルド
   の前記一側面に取付けたことを特徴とする空冷式
   燃料電池。 ２ 前記パイプの空気吹出口は、前記反応空気用
   マニホルド内壁に向つて開口していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の空冷式燃料電
   池。 ３ 前記電池スタツク内における反応空気流と冷
   却空気流とが互に対向流となるよう構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空冷式
   燃料電池。