JPH04121969A - 複合大容量型ガスヘッダー構造 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池のガスヘッダーに係り、特にセルの大
面積化に有効な複合大容量型セルに好適なガスヘッダー
構造に関する。

〔従来の技術〕

従来燃料電池のガスヘッダーにおいて、−平面内に複数
の単位セルを有した複合大容量型セルのセル構造は、株
式会社日立製作所（以下日立という）独自のものである
。

従来日立では、第４図に示す、ガスヘッダー構造により
対応していた。図中の構造は、ガスヘッダー内で、ガス
室を中央部と両外部に分離し、その分離されたガス室の
内、両外部のガス室間を連結する連絡室と中央部のガス
室とか２層構造となっていた。尚、この種のガスヘッダ
ー構造として関連するものは、例えば、特願昭６３−３
２５１２２号か挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ガスヘッダー内部構造か２層及び３層
構造となっているため、この構造をそのまま、複合大容
量型セルのガスヘッダーとして適用すると、将来の大容
量化によるガス流量の増加にともない、ガス流路面積の
増加、特に、ガスヘッダー自体の厚さの増大という問題
かあった。又、ガスヘッダーの厚さの増大により、積層
後のスタック高さが高くなり、電池全体か大型化となる
問題があった。

本発明の目的は、ガスヘッダーの構造をさらに、簡素化
し、電池の取り扱い及び組立を容易にすることと共に、
スタックのコンパクト化を図れる複合大容量型ガスヘッ
ダー構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明者らは種々検討を重ね
た結果、ガスヘッダー内のガス通路を同一平面上に配置
することにより、大型化による厚さ増大を防止てきるこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本
発明はガスヘッダー内において、各単位セル内にガスを
供給するガス入口室と各単位セル内より排出されたガス
か流入して外部に排気するガス出口室の内で、ガスヘッ
ダー内の両外部に位置するガス室間に連結室を設け、両
外部のガス室と前記連結室とを一体化構造とするもので
ある。すなわち、ガスヘッダー内の一平面上で外側では
、Ｕ字型、又、中央部では、そのＵ字型構造の中央の空
間１字型を形成し、それらを同時密閉することで、それ
ぞれの前記ガス室を構成するものである。そして、この
構造は、ガスヘッダー内部が一層構造にて構成できるこ
とにしたものである。

さらに、本発明ガスヘッダー構造に、ガス供給配管及び
ガス排気配管及び単位セル内にガスを供給、排気するだ
めのマニホールドをそれぞれ設けることによって、カソ
ード、アノード共同−内部構造のガスヘッダーにて形成
できることにしたものである。

〔作　用〕

本発明のガスヘッダー内部は、両外部のガス流入部と中
央部のガス流入部に、異種ガス（発電前と発電後のガス
）が流入できることにしたものである。そのため、アノ
ード側のガスである燃料ガス及びカソード側のガスであ
る酸化剤ガスは、それぞれのガスヘッダー内にて、ガス
供給配管からガス入口室に流入する。流入したガスは、
各ガス供給マニホールドから各単位セル内に供給され、
各単位セル内にて発電に使用される。その後、排気マニ
ホールドから各出口室に流入されて、本構造内流路に従
って排気される。

本発明のガスヘッダー内のガス流入部構造にすることに
より、ガスヘッダー自体の構造が単純化でき、電池取扱
いが容易になる。又、それぞれのガス流入部を隣り合せ
、−層構造で形成できるので積層スタック高さが低減さ
れ、電池全体がコンパクト化できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図より説明する。

第１図は、本発明のカソードガスヘッダーの斜視図であ
る。

カソードヘッダーｌ内において、ガスヘッダー両外部に
単位セルからガスか流入されるガス出口室２ａ、２ｂが
設けられている。その両外部のガス室間に連結室３を設
けて両外部のガス出口室２ａ、２ｂとを連結する。この
連結−磁化されたガス出口室２ａ、２ｂと連結室３は、
カソードガスヘッダーｌ内の一平面上でＵ字型の構造と
なる。

このＵ字型の構造を形成するため、ガスヘッダー外周部
に枠板４と内側には、仕切板５を設け、それぞれ、基板
１１上に取付けて、そのＵ字型内をガスが外部に漏洩し
ない様密閉する。一方、カソードガスヘッダー１内の中
央部のガス室は、前記Ｕ字型中央の空間を同時密閉する
ことにより、ガス入口室６が形成される。又、このカソ
ードガスヘッダーｌ内、特に、各ガス室内の補強をする
ため、補強リブ７ａ、７ｂか設けている。この補強リブ
７ａ、７ｂには、各ガス室のガス流路面積を確保するた
めに、複数の穴か加工されている。又、中央のガス入口
室６内には、ガス流れを整えるため、ガス流れ方向に対
し直角方向に複数の穴を有した整流リブ８を設け、枠板
４との空間に整流室９を設ける。

前記のカソードガスヘッダー１内の前記各ガス室と連結
室３上面及び外周部の枠板４上に、それぞれの室を密閉
するための蓋板ｔｏ　ａ　、　１０　ｂを設置する。そ
して、その蓋板１０ａ、　１０ｂ及び基板１１上に各単
位セル内へのガス供給マニホールド１２及び各単位セル
内からのガス排気マニホールド１３をそれぞれ設ける。

又、ガス室へガスを供給するためのガス供給配管１４と
ガス室からガスを電池外部へ排気するためのガス排気配
管１５を、前者は、ガス入口室部に、後者は、連結室部
に接続することにより、カソードガスヘッダー構造が形
成される。

第２図は、本発明のアノードガスヘッダーの斜視図であ
る。

アノードガスヘッダー１６内においては、ガスヘッダー
両外部のガス室をガス入口室１７ａ、　１７ｂとし、中
央のガス室をガス出口室１８とし、又、基板上１１にガ
ス供給マニホールド１２とガス排気マニホールド１３を
それぞれ設ける。（蓋板１０ａ、１０ｂ、上には設けな
い）このことにより、前記カソードガスヘッダー構造（
第１図、１）と同一内部構造により形成できる。

以上のカソード、アノードガスヘッダー構造内のガス流
れについて、第１図、第２図により説明する。まず、第
１図のカソードガスヘッダー内においては、カソード側
のガスである反応前の酸化剤ガスＸは、ガス供給配管１
４からガス整流室９に入り、その整流室の整流リブ８に
おいてガスは、均等化され、中央のガス入口室に送られ
る。ガス入口室６に送られた酸化剤ガスＸは、ガス入口
室部の蓋板１０ｂと基板１１に設けであるガス供給マニ
ホールド１２を通り、ガスヘッダー上、下方向にガスが
流出し、各単位セル内に供給される。

そして、各単位セル内において、反応して排気されてき
た、反応後の酸化剤ガスＸ′は、ガスヘッダー両外部の
排気マニホールドを通り、両外部の出口ガス室２ａ、２
ｂに分散される。この分散されたガスは、ガス出口室２
ａ、２ｂ及びその内部に設けられた補強リブの穴を通り
ながら連結室３へと集められ、その連結室３からガス排
気配管１５により外部に排出される。

次に、第２図のアノードガスヘッダー内においてアノー
ド側のガスである燃料ガス（発電前の燃料ガスｙと発電
後の燃料ガスｙ’　）は、前記のカソードガスヘッダー
内のガス流れ（第１図）とまったく逆の流れとなってい
る。しかし、ガス供給マニホールド１２とガス排気マニ
ホールド１３が基板１１側のみ加工されているため、そ
の方向に従って供給、排気される。

次に、前記内部構造及びガス流れを有した、カソード、
アノードガスヘッダーをセルスタック間に積層した、セ
ルスタック積層構造を第３図に示す。本図中に示した、
各単位セル内の酸化剤ガスＸｅ及び燃料ガスｙｃのガス
流れ方向となる複合大容量型セルに対し、本発明のガス
ヘッダーをセル内に積層することにより、複合大容量型
セルの中間ヘッダ一方式をとることかできる。

この積層構造にすることて、将来の大容量化にともない
高積層化が図れ、高出力を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明のガスヘッダー構造によれば、ガスヘッダー内の
両外部のガス室と連結室とを一体構造とし、又、中央部
のガス室とを密閉することにより、それぞれのガス室に
異種ガスを流入することができる。そして、前記のガス
室は、それぞれ、ガスヘッダー内で隣り合う位置とする
ことで、ガスヘッダー内が一層構造で形成でき、さらに
、それぞれのガス室上に各ガス供給、排気マニホールド
及びガス供給、排気配管を設けて、各単位セル内へのガ
ス供給、排気ができるため、ガスヘッダー自体の構造の
単純化且つコンパクト化できると共に、電池の取扱いや
その組立も簡単化できるという効果がある。

また、本構造のガスヘッダーを用いて、複合大容量型セ
ルの積層スタック構造が、中間ヘッダー方式をとること
ができるのて、将来のセルの大面積化及び高積層化にと
もない、電池の高出力化か図れるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はカソードガスヘッダー斜視図、第２図はアノー
ドガスヘッダー斜視図、第３図・・・セルスタック積層
構造図、第４図・・・従来のガスヘッダー構造図である
。 １・・・カソードガスヘッダー、２ａ、２ｂ・・・カソ
ード出口室、３・・・連結室、４・・・枠板、５・・・
仕切板、６・・・カソード入口室、７ａ、７ｂ・・・補
強リブ、８・・・整流リブ、９・・・整流室、１０ａ、
　１０ｂ・・・蓋板、１１・・・基板、１２・・・ガス
供給マニホールド、１３・・・ガス排気マニホールド、
１４・・・ガス供給配管、１５・・・ガス排気配管、１
６・・・アノードガスヘッダー、１７ａ、　１７ｂ・・
・アノード入口室、１８・・・アノード出口室、Ｘ・・
・発電前の酸化剤ガス、Ｘ′・・・発電後の酸化剤ガス
、ｙ・・・発電前の燃料ガス、ｙｏ・・・発電後の燃料
ガス、ｘ。 ・・・セル内の酸化剤ガス、 ３’ｃ ・・・セル内の燃料 ガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単位セル内にガスを供給し且つ排気するガス室を有
   する燃料電池のガスヘッダーにおいて、前記ガス室の内
   、ガスヘッダー内の両外部のガス室間に連結室を設けて
   一体化することで、ガスヘッダー平面上でＵ字型を形成
   し、又、そのＵ字型の中央の空間を利用しガス室を形成
   し、さらに、その各ガス室を仕切板を介して隣り合った
   位置で、ガスヘッダー内部構造が形成されていることを
   特徴とする複合大容量型ガスヘッダー構造。 ２、各ガス室上に、各単位セルへガスを供給、排気する
   ためのマニホールドを設け、又、各ガス室へガスを供給
   、排気するための配管を前記連結室及び中央のガス室へ
   配設することにより、各単位セル内へのガスの供給、排
   気を可能とした請求項１記載の複合大容量型ガスヘッダ
   ー構造。 ３、特許請求範囲１と２項のガスヘッダーにおいて、各
   単位セルのガス流れ方向に対応可能なアノード、カソー
   ドガスヘッダー共、同一内部構造に形成した請求項１ま
   たは２記載の複合大容量型ガスヘッダー構造。