JPH0320972A - 燃料電池の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は燃料電池の冷却装置における熱交換器に関する
ものである。

（ロ〉　従来の技術 ブロワによる冷却ガスの循環経路に、複数の電池スタッ
クと熱交換器とを交互且直列的に配置した冷却方式は、
特開昭６１−２４３６６２号公報に開示されている。こ
の方式では上流側電池スタックを冷却して昇温した冷却
ガスが、熱交換器で降温されて後下流側スタックに送り
込まれるという関係で複数の電池スタックを冷却するた
め、一スタック分の冷却風量で全スタックの冷却が可能
となり、ブロワの容量を低減できる利点がある。この場
合各電池スタックの入口側冷却ガス温度を一定に保つこ
と云いかえれば各熱交換識の冷却能を均一化することが
各スタック特性を均一化するために必要となる。

しかし各熱交換器は多数のチューブとフインとの密着程
度によって伝熱係数に差異の生ずることはさけられない
と共に長期使用中チューブ外周に冷却ガス中の混在物が
付着蓄積して伝熱係数を低下させる。その結果各熱交換
器間の冷却能の不均一及び冷却能低下をもたらすという
問題があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は各熱交換器の冷却能を均一且一定化し、各電池
スタックの温度を規定値に維持するものである。

（二）課題を解決するための手段 本発明は複数の電池スタックと熱交換器とを、ブロワに
よる冷却ガスの循環経路に、交互且直列的に配置してな
る燃料電池の冷却装置において、前記各熱交換器の上下
ヘッダーに開口するフィンチューブ群の一部を開閉する
栓体を有し、前記各熱交換器出口側冷却ガス温度の検出
信号にもとづき、前記栓体を開閉操作して熱交換能を制
御する温度調整器を備えたものである。

（ホ）作用 本発明ではフィンチューブ型熱交換器の上下ヘッグーに
設けたチューブの密閉栓体が温度センサーの検出信号に
よりチューブ群の一部を開閉操作し、各熱交換器の冷却
能を均一化して各電池スタック間の温度差が生ずるのを
防止する。また長期使用によりチューブ群の汚れにより
冷却能が低下した場合前記と同様温度センサーの信号で
予め密閉されていたチューブを開放することにより冷却
能を回復することができる。

（へ）実施例 第１図は本発明による燃料電池冷却装置の概要図で、２
つの電池スタック（Ｓ，）（Ｓ．）と熱交換！（Ｈ　，
）（Ｈ　．）とを交互に面接し、ブロヮ（Ｂ）を有する
冷却ガス（空気）のｗｉ環経路（Ｌ）に直列的に配置さ
れている。（１）及び（２）は上流側スタック（Ｓ　，
）の入口マニホルド及び下流側熱交換器（Ｈ，）の出口
？ニホルドで、夫々前記ブロヮ（Ｂ）の吐出側及び吸込
側に連結されている。

第２図及び第３図は熱交換器（Ｓ）の斜面図及び一部破
断した側面図を示す。熱交換器（Ｓ）は多数列に配列さ
れたフィンチューブ（３）と、各チューブ（３）の両端
が開口する上下ヘッダー（４　）（４　）とを有し、下
部ヘッダ−（４）より導入された冷媒（約１１０℃の温
水）が各チューブ（３）内を上昇する間に、上流側スタ
ック（Ｓ１）を冷却して約１７０℃となった冷却ガスと
熱交換［熱交換器（Ｈ，）コ　され、冷媒は約１１７℃
のスチームとなり、上部ヘッダ−（４）を経て導出され
る。一方冷却ガスは１２５℃に降温され、下流側スタッ
ク（Ｓ，）に送り込まれる。

本実施例では数列（図では２列）の余剰チューブ（３′
）を付加すると共にこれらチューブの上下に開閉機構を
設けた。

開閉機構の詳細が第４図、第５図に示され、各チューブ
（３゛）に対応する栓体ロッド（５）はヘッダ−（４）
を気密的に貫通し、連結片（６）に固定されている。連
結片（６）上には電磁ソレノイド（７）を設け、熱交換
器（Ｈ）から下流側スタック（Ｓ）に流れる冷却ガス温
度を検出する温度センサー（Ｔ）とその信号を入力して
前記ソレノイド（７）をＯＮ，ＯＦＦ制御する温度調整
器（ＴＣ）を有する。

栓体ロッド（５）の貫通部はヘッダ−（４）上面に固着
した筒状部材（８）内にバイトンゴムよりなるＯリンダ
（９）及び（１０）を夫々押え板（１１）及び筒状部材
に螺合する締付板（１２）によりシールする。

今温度調整器（Ｔ　Ｃ　）の動作温度を規定温度に設定
しておくことにより、熱交換Ｂ（Ｈ＋）（Ｈ−）で冷却
された冷却ガス温度が規定値（約１２５℃）よりも高い
場合各温度センサー（Ｔ）の信号により調整器（Ｔ　Ｃ
　）が作動し、電磁ソレノイド（７）をＯＮとしスプリ
ング（図示せず）に抗して連結片（６）を介し、各栓体
ロッド（５）を引上げ、チューブ（３゛）を開放状態と
する。（第５図参照）上下の開閉機構は温度調整Ｂ（Ｔ
Ｃ）が共通である他上記と同様の構戊である。

かくて今迄閉鎖状態にあったチューブ（３′）が開放さ
れて熱交換！（Ｈ）の冷却能を向上し、冷却ガス温度を
規定値に下げる。

また逆に冷却ガス温度が規定値より低い場合調整器（Ｔ
　Ｃ　）が電磁ソレノイド（７）をＯＦＦとし、スプリ
ングの復元力でチューブ（３′）を閉鎖状態とする。（
第４図参照） 尚チューブ（３′）を開放状態から閉鎖状態に切換作動
する場合、チューブ（３′）の土下端を同時に閉じると
、チューブ内に冷却水が密閉され、これが熱交換により
スチーム状態となって、内圧上昇にもとづき閉鎖状態が
破られるおそれがある。

この解決法として上下電磁ソレノイドのＯＦＦ時点をタ
イマーなどを用いてずらせ、チューブ下端の閉を先行さ
せ約１分後にチューブ上端の閉を行えば、チューブ内に
冷却水が密閉されることはない。

通常熱交換器（Ｈ）は使用初期熱交換器能が良いので冷
却空気の冷えすぎを起す。そのため開閉機構を有する二
列のチューブ（３゛）は閉鎖状態として、熱交換能を抑
制しておき、長期使用により熱交換能が低下した場合前
記の如くチューブ列を適宜開放状態とすることにより冷
却ガスを規定温度に保つという作動方法をとることが好
ましい。

（ト）発明の効果 本発明によれば複数の電池スタックと熱交換器とを、冷
却ガスの循環経路に、交互且直列的に配置した燃料電池
の冷却方式において、各熱交換器出口側冷却ガス温度を
検出し、これが温度調整器の設定温度になるよう熱交換
器の熱交換能を制御するもので、各電池スタックへの冷
却ガス入口温度を一定に保つことにより各電池スタック
温度を均一に維持し、電池特性の安定化を図ることがで
きる。また熱交換器の長期使用による冷却能の劣化にも
対処することができるなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明燃料電池冷却装置の概要図、第２図及び
第３図は夫々本発明による熱交換器の斜面図及び一部破
断側面図、第４図及び第５図は同上の要部拡大断面図で
、第４図は閉鎖状態、第５図は開放状態を夫々示す。 Ｓ．，Ｓ１・・電池スタック、Ｈ１、Ｈ１・・熱交換器
、Ｌ・・・冷却ガスの循環経路、Ｂ・・・ブロワ、３、
３′・・・チューブ、４・・・ヘッダ−　５・・・栓体
ロッド、６・・・連結片、７・・・電磁ソレノイド、Ｔ
・・・温度センサー、ＴＣ・・・温度調整器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の電池スタックと熱交換器とを、ブロワによ
   る冷却ガスの循環経路に、交互且直列的に配置してなる
   ものにおいて、前記各熱交換器の上下ヘッダーに開口す
   るフィンチューブ群の一部を開閉する栓体を有し、前記
   熱交換器、出口側冷却ガス温度の検出信号にもとづき前
   記栓体を開閉操作して熱交換能を制御する温度調整器を
   備えることを特徴とする燃料電池の冷却装置。