JPH0527954B2 - - Google Patents
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- JPH0527954B2 JPH0527954B2 JP59263905A JP26390584A JPH0527954B2 JP H0527954 B2 JPH0527954 B2 JP H0527954B2 JP 59263905 A JP59263905 A JP 59263905A JP 26390584 A JP26390584 A JP 26390584A JP H0527954 B2 JPH0527954 B2 JP H0527954B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、板状の単位体を複数個積み重ねるご
とに冷却板を介装してなるセルスタツクの、前記
冷却板に設けられた通路に冷却主管から冷却媒体
を通流して蒸発潜熱によりセルスタツクを冷却す
る燃料電池の冷却装置に関する。
とに冷却板を介装してなるセルスタツクの、前記
冷却板に設けられた通路に冷却主管から冷却媒体
を通流して蒸発潜熱によりセルスタツクを冷却す
る燃料電池の冷却装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
燃料電池のセルスタツクは、一般に電解質を保
持した電解質層と、これを挾持した多孔性の燃料
電極と酸化剤電極と、さらにこの外側に反応ガス
としての燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれの電極
に供給するプレートが配されて単位電池を構成
し、これらを複数個積み重ねたセルブロツクごと
に冷却通路が設けられた冷却板を介装して構成さ
れている。介装された冷却板のそれぞれには入口
冷却主管から分岐したマニホールド管が設けら
れ、この管路に各冷却板の通路に接続する細管が
設けられている。そして冷却板の通路の出口側に
も上記と同じ細管、マニホールド管を介して出口
冷却主管に接続している。
持した電解質層と、これを挾持した多孔性の燃料
電極と酸化剤電極と、さらにこの外側に反応ガス
としての燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれの電極
に供給するプレートが配されて単位電池を構成
し、これらを複数個積み重ねたセルブロツクごと
に冷却通路が設けられた冷却板を介装して構成さ
れている。介装された冷却板のそれぞれには入口
冷却主管から分岐したマニホールド管が設けら
れ、この管路に各冷却板の通路に接続する細管が
設けられている。そして冷却板の通路の出口側に
も上記と同じ細管、マニホールド管を介して出口
冷却主管に接続している。
したがつて燃料電池の運転により発生した熱
は、前記入口冷却主管から冷却板の通路に通流す
る冷却媒体としての冷却水により冷却されて運転
温度に保持され、出口冷却主管から排出される。
は、前記入口冷却主管から冷却板の通路に通流す
る冷却媒体としての冷却水により冷却されて運転
温度に保持され、出口冷却主管から排出される。
上記の冷却には加圧水冷却方式と沸騰水冷却方
式が知られている。加圧水冷却方式は沸騰水冷却
方式と比較して冷却水量を多量に必要とするため
補機動力が大きくなり、燃料電池システムの効率
が低下するという問題がある。このため沸騰水冷
却方式を利用することが行なわれている。沸騰水
冷却方式は冷却水の蒸発潜熱を利用しているので
冷却水量が少なく補機動力を低減することができ
る。しかしながらセルスタツクの冷却板は上下方
向に積み重ねられているため、高さの差により生
じる冷却水の水頭により各冷却板を流れる冷却水
圧力が異なるため均一な沸騰が得られず、したが
つて各冷却板の冷却性能が異なる欠点がある。さ
らに図面を用いて説明する。
式が知られている。加圧水冷却方式は沸騰水冷却
方式と比較して冷却水量を多量に必要とするため
補機動力が大きくなり、燃料電池システムの効率
が低下するという問題がある。このため沸騰水冷
却方式を利用することが行なわれている。沸騰水
冷却方式は冷却水の蒸発潜熱を利用しているので
冷却水量が少なく補機動力を低減することができ
る。しかしながらセルスタツクの冷却板は上下方
向に積み重ねられているため、高さの差により生
じる冷却水の水頭により各冷却板を流れる冷却水
圧力が異なるため均一な沸騰が得られず、したが
つて各冷却板の冷却性能が異なる欠点がある。さ
らに図面を用いて説明する。
第５図において複数の冷却板、例えば冷却板１
ａ，１ｂ，１ｃがセルブロツクを介装して積み重
ねられて数ｍの高さになり、冷却水が矢印Ｐ方向
に管２１から分岐した管２ａ，２ｂ，２ｃにより
冷却板１ａ，１ｂ，１ｃを通流して出口冷却主管
２２から矢印Ｑ方向に排出される。この場合冷却
板１ａが最上部に、１ｂが中央部に、１ｃが最下
部に配設されている。したがつて冷却板１ａと１
ｃとの冷却水の入口側圧力は積層高さに相当する
水頭差Ｈを有している。
ａ，１ｂ，１ｃがセルブロツクを介装して積み重
ねられて数ｍの高さになり、冷却水が矢印Ｐ方向
に管２１から分岐した管２ａ，２ｂ，２ｃにより
冷却板１ａ，１ｂ，１ｃを通流して出口冷却主管
２２から矢印Ｑ方向に排出される。この場合冷却
板１ａが最上部に、１ｂが中央部に、１ｃが最下
部に配設されている。したがつて冷却板１ａと１
ｃとの冷却水の入口側圧力は積層高さに相当する
水頭差Ｈを有している。
第６図は第５図における冷却板１ａ，１ｂ，１
ｃに冷却水が通流するときの冷却水圧力を示した
ものであり、図において横軸に冷却水通流路程を
とり、縦軸に冷却水圧力をとつて示している。
ｃに冷却水が通流するときの冷却水圧力を示した
ものであり、図において横軸に冷却水通流路程を
とり、縦軸に冷却水圧力をとつて示している。
第６図において、折線Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ冷
却板１ａ，１ｂ，１ｃを通流する冷却水圧力を示
している。折線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて分岐管２ａ，
２ｂ，２ｃの分岐点Ｌから冷却板１ａ，１ｂ，１
ｃの入口までは分岐管の配管の圧力損失により冷
却水圧力は下るが、冷却板内冷却水通路に比して
小さいので無視して水平線で示し、冷却板１ａ，
１ｂ，１ｃの入口で冷却水圧力はそれぞれA1，
B1，C1となる。そして冷却板内の冷却水通路を
流れて、冷却板出口では冷却水圧力はそれぞれ
A2，B2，C2となり出口冷却管２２における通流
路程Ｍにて合流されて圧力Pcとなつて排出され
る。
却板１ａ，１ｂ，１ｃを通流する冷却水圧力を示
している。折線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて分岐管２ａ，
２ｂ，２ｃの分岐点Ｌから冷却板１ａ，１ｂ，１
ｃの入口までは分岐管の配管の圧力損失により冷
却水圧力は下るが、冷却板内冷却水通路に比して
小さいので無視して水平線で示し、冷却板１ａ，
１ｂ，１ｃの入口で冷却水圧力はそれぞれA1，
B1，C1となる。そして冷却板内の冷却水通路を
流れて、冷却板出口では冷却水圧力はそれぞれ
A2，B2，C2となり出口冷却管２２における通流
路程Ｍにて合流されて圧力Pcとなつて排出され
る。
今、燃料電池の運転温度に対応する冷却水の飽
和圧力を第６図に示すようにPs1とすれば、最上
位にある冷却板１ａは入口付近から沸騰するのに
対し、下部にある冷却板ほど沸騰点が下流にず
れ、例えば冷却板１ｃでは沸騰点が冷却板出口
C2付近にずれてくる。したがつて最下段の冷却
板１ｃは沸騰による蒸気の割合が減小して冷却性
能が低下する。また、最下段の冷却板１ｃの入口
付近に沸騰開始点を近づけて、蒸気の割合を増加
するために飽和圧力をPs2とすると、冷却板１ａ
の分岐管２ａとこれに接続するマニホールド部の
冷却水圧力はPs2以下となつて蒸発しやすくなり、
冷却水は二相流となつて分岐管２ａを流れて冷却
板１ａに流入する。しかし冷却板１ｂ，１ｃの分
岐管２ｂ，２ｃ等の冷却水圧力はPs2以上である
ため冷却板１ｂ，１ｃには冷却水のままで流入す
る。この流れの差異により冷却板１ａと冷却板１
ｂ，１ｃとは沸騰の状況が異なり、したがつて蒸
気の割合も異なり、冷却性能に差異が生じる。
和圧力を第６図に示すようにPs1とすれば、最上
位にある冷却板１ａは入口付近から沸騰するのに
対し、下部にある冷却板ほど沸騰点が下流にず
れ、例えば冷却板１ｃでは沸騰点が冷却板出口
C2付近にずれてくる。したがつて最下段の冷却
板１ｃは沸騰による蒸気の割合が減小して冷却性
能が低下する。また、最下段の冷却板１ｃの入口
付近に沸騰開始点を近づけて、蒸気の割合を増加
するために飽和圧力をPs2とすると、冷却板１ａ
の分岐管２ａとこれに接続するマニホールド部の
冷却水圧力はPs2以下となつて蒸発しやすくなり、
冷却水は二相流となつて分岐管２ａを流れて冷却
板１ａに流入する。しかし冷却板１ｂ，１ｃの分
岐管２ｂ，２ｃ等の冷却水圧力はPs2以上である
ため冷却板１ｂ，１ｃには冷却水のままで流入す
る。この流れの差異により冷却板１ａと冷却板１
ｂ，１ｃとは沸騰の状況が異なり、したがつて蒸
気の割合も異なり、冷却性能に差異が生じる。
いずれにしろ、セルブロツクを介装して積み重
ねられた最上位と最下位に位置する各冷却板で沸
騰開始点や沸騰状態の差異により冷却性能が異な
り、したがつて冷却板間のセルブロツク間に温度
差が生ずることにより電池特性に悪影響を与える
という欠点がある。
ねられた最上位と最下位に位置する各冷却板で沸
騰開始点や沸騰状態の差異により冷却性能が異な
り、したがつて冷却板間のセルブロツク間に温度
差が生ずることにより電池特性に悪影響を与える
という欠点がある。
本発明は、前述のような点に鑑み、積み重ねら
れた冷却板の沸騰による蒸気の割合を各冷却板に
おいて均等にすることにより均一な冷却性能が得
られる燃料電池の冷却装置を提供することを目的
とする。
れた冷却板の沸騰による蒸気の割合を各冷却板に
おいて均等にすることにより均一な冷却性能が得
られる燃料電池の冷却装置を提供することを目的
とする。
上記の目的は、本発明によれば、板状の単位体
を複数個積み重ねるごとに冷却板を介装してなる
セルスタツクの前記冷却板に設けられた通路に、
セルスタツクの下方より冷却媒体を供給し冷却主
管から冷却媒体を通流して蒸発潜熱によりセルス
タツクを冷却する燃料電池の冷却装置において、
前記冷却主管から冷却板に接続する管路ごとに絞
りを設け、前記絞りは、前記管路中最も水頭圧の
小さい最上部と最も水頭圧の大きい最下部の冷却
板間の水頭差以上の圧損を生ぜしめるものである
とともに、燃料電池の運転温度に対応する水の飽
和蒸気圧力を、最も水頭圧の小さい最上部にある
管路の絞りの入口圧力より小さく、かつ最も水頭
圧の大きい最下部にある管路の絞りの出口圧力よ
り大きくするものであることにより達成される。
を複数個積み重ねるごとに冷却板を介装してなる
セルスタツクの前記冷却板に設けられた通路に、
セルスタツクの下方より冷却媒体を供給し冷却主
管から冷却媒体を通流して蒸発潜熱によりセルス
タツクを冷却する燃料電池の冷却装置において、
前記冷却主管から冷却板に接続する管路ごとに絞
りを設け、前記絞りは、前記管路中最も水頭圧の
小さい最上部と最も水頭圧の大きい最下部の冷却
板間の水頭差以上の圧損を生ぜしめるものである
とともに、燃料電池の運転温度に対応する水の飽
和蒸気圧力を、最も水頭圧の小さい最上部にある
管路の絞りの入口圧力より小さく、かつ最も水頭
圧の大きい最下部にある管路の絞りの出口圧力よ
り大きくするものであることにより達成される。
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の実施例による冷却管に絞り
を設けた燃料電池の斜視図である。なお第１図お
よび後出する第２図ないし第４図において第５
図、第６図の従来例と同一部分には同じ符号を付
している。第１図において冷却板１はセルブロツ
ク６を介装して上下に積み重ねられて図示しない
締付板により締付けられてセルスタツク３０を構
成している。冷却板１にはそれぞれ入口冷却主管
１０から分岐した管２にフレキシブルホース２０
を接続し、さらにマニホールド管３から冷却板１
内の冷却水通路に連通する細管３ａを設けてい
る。なお管２は口径を小さくして絞りとしてい
る。そして冷却板１の出口の冷却水通路に連通す
る細管４ａを集合したマニホールド管４からフレ
キシブルホース２０を介して出口の冷却水主管１
１に接続している。セルスタツク３０の側面には
セルブロツク６の酸化剤電極に酸化剤ガスを供給
する供給マニホールド１２と、この側面に対向し
た側面に酸化剤ガスを排出する排出マニホールド
１３が設けられている。なお冷却水配管のうちフ
ルキンブルホース２０、マニホールド管３、細管
３ａは供給マニホールド１２内に、細管４ａ、マ
ニホールド管４、フルキシブルホース２０は排出
マニホールド１３内に配設されている。一方燃料
電極に供給する燃料ガスは酸化剤ガスが通流する
方向と直交するセルスタツク３０の側面に、燃料
ガスを供給する供給マニホールド１４と、セルス
タツク３０の側面に対向する側面に燃料ガスを排
出する排出マニホールド１５を設けている。
る。第１図は本発明の実施例による冷却管に絞り
を設けた燃料電池の斜視図である。なお第１図お
よび後出する第２図ないし第４図において第５
図、第６図の従来例と同一部分には同じ符号を付
している。第１図において冷却板１はセルブロツ
ク６を介装して上下に積み重ねられて図示しない
締付板により締付けられてセルスタツク３０を構
成している。冷却板１にはそれぞれ入口冷却主管
１０から分岐した管２にフレキシブルホース２０
を接続し、さらにマニホールド管３から冷却板１
内の冷却水通路に連通する細管３ａを設けてい
る。なお管２は口径を小さくして絞りとしてい
る。そして冷却板１の出口の冷却水通路に連通す
る細管４ａを集合したマニホールド管４からフレ
キシブルホース２０を介して出口の冷却水主管１
１に接続している。セルスタツク３０の側面には
セルブロツク６の酸化剤電極に酸化剤ガスを供給
する供給マニホールド１２と、この側面に対向し
た側面に酸化剤ガスを排出する排出マニホールド
１３が設けられている。なお冷却水配管のうちフ
ルキンブルホース２０、マニホールド管３、細管
３ａは供給マニホールド１２内に、細管４ａ、マ
ニホールド管４、フルキシブルホース２０は排出
マニホールド１３内に配設されている。一方燃料
電極に供給する燃料ガスは酸化剤ガスが通流する
方向と直交するセルスタツク３０の側面に、燃料
ガスを供給する供給マニホールド１４と、セルス
タツク３０の側面に対向する側面に燃料ガスを排
出する排出マニホールド１５を設けている。
燃料電池の運転により反応ガスとしての酸化剤
ガスおよび燃料ガスをそれぞれ供給マニホールド
１２，１４を介してセルスタツク３０に通流し排
出マニホールド１３，１５から排出し、セルスタ
ツク３０内のセルにて電気化学反応をして電気を
発生する。この際発生する熱は冷却板１に通流す
る冷却媒体としての冷却水により冷却される。第
２図は第１図に示す構造の冷却系統を示す系統図
である。第２図においてセルブロツク６を介装し
て冷却板１が複数個積み重ねられている。そして
冷却板１の冷却水入口側には入口冷却主管１０か
ら分岐した管２，２０，３，３ａからなる管路が
接続され、冷却板１の冷却水出口には管４ａ，
４，２０，５からなる管路が出口冷却主管１１に
接続している。そして入口冷却主管１０と循環ポ
ンプ７とを管路１６により、出口冷却主管１１と
気液分離器８とを管路１８により、気液分離器８
と循還ポンプ７とを管路１７により接続してい
る。そして気液分離器８には蒸気回収管８ａと冷
却水補給管８ｂとを設けている。なお絞り管２は
最上位と最下位の冷却板の冷却水入口の水頭差以
上の圧力損失を有する管としている。
ガスおよび燃料ガスをそれぞれ供給マニホールド
１２，１４を介してセルスタツク３０に通流し排
出マニホールド１３，１５から排出し、セルスタ
ツク３０内のセルにて電気化学反応をして電気を
発生する。この際発生する熱は冷却板１に通流す
る冷却媒体としての冷却水により冷却される。第
２図は第１図に示す構造の冷却系統を示す系統図
である。第２図においてセルブロツク６を介装し
て冷却板１が複数個積み重ねられている。そして
冷却板１の冷却水入口側には入口冷却主管１０か
ら分岐した管２，２０，３，３ａからなる管路が
接続され、冷却板１の冷却水出口には管４ａ，
４，２０，５からなる管路が出口冷却主管１１に
接続している。そして入口冷却主管１０と循環ポ
ンプ７とを管路１６により、出口冷却主管１１と
気液分離器８とを管路１８により、気液分離器８
と循還ポンプ７とを管路１７により接続してい
る。そして気液分離器８には蒸気回収管８ａと冷
却水補給管８ｂとを設けている。なお絞り管２は
最上位と最下位の冷却板の冷却水入口の水頭差以
上の圧力損失を有する管としている。
上記の系統により気液分離器８内の冷却水を管
路１７を介して循還ポンプ７により管路１６を通
して入口冷却主管１０に導き、管２，２０，３，
３ａからなる管路から冷却板１内の冷却水通路に
通流させる。そして冷却水は排出されて管４ａ，
４，２０，５から管路１１より管路１８を通つて
気液分離器８に送水され、気液分離器８において
蒸気は蒸気回収管８より回収される。一方管路１
７を通つて気液分離器８内の冷却水を循還ポンプ
７に送り、冷却が継続される。
路１７を介して循還ポンプ７により管路１６を通
して入口冷却主管１０に導き、管２，２０，３，
３ａからなる管路から冷却板１内の冷却水通路に
通流させる。そして冷却水は排出されて管４ａ，
４，２０，５から管路１１より管路１８を通つて
気液分離器８に送水され、気液分離器８において
蒸気は蒸気回収管８より回収される。一方管路１
７を通つて気液分離器８内の冷却水を循還ポンプ
７に送り、冷却が継続される。
ところで入口冷却主管１０から分岐する管２は
上記のような圧力損失を有しているので、最上位
と最下位との間にある各冷却板には沸騰により蒸
気の割合が均等になる。この点について、さらに
図面を用いて説明する。
上記のような圧力損失を有しているので、最上位
と最下位との間にある各冷却板には沸騰により蒸
気の割合が均等になる。この点について、さらに
図面を用いて説明する。
第３図は冷却板１ａが最上位に、冷却板１ｂは
中央部に、冷却板１ｃは最下位に配され、各冷却
板の冷却水入口は入口冷却配管２１から分岐した
管２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ絞り２を設けて接
続されており、冷却板１ａ，１ｂ，１ｃの冷却水
出口はそれぞれ管路により出口冷却配管２２に接
続されている。絞り２は冷却板１ａと１ｃとの冷
却水入口での冷却水の水頭差Ｈ以上の圧力損失を
有する口径の小さい管としている。そして冷却水
は矢印Ｐ方向から入口冷却配管２１、分岐管２
ａ，２ｂ，２ｃおよび絞り２を通つてそれぞれ冷
却板１ａ，１ｂ，１ｃに通流し、出口冷却配管２
２に集められて矢印Ｑ方向に排出される。
中央部に、冷却板１ｃは最下位に配され、各冷却
板の冷却水入口は入口冷却配管２１から分岐した
管２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ絞り２を設けて接
続されており、冷却板１ａ，１ｂ，１ｃの冷却水
出口はそれぞれ管路により出口冷却配管２２に接
続されている。絞り２は冷却板１ａと１ｃとの冷
却水入口での冷却水の水頭差Ｈ以上の圧力損失を
有する口径の小さい管としている。そして冷却水
は矢印Ｐ方向から入口冷却配管２１、分岐管２
ａ，２ｂ，２ｃおよび絞り２を通つてそれぞれ冷
却板１ａ，１ｂ，１ｃに通流し、出口冷却配管２
２に集められて矢印Ｑ方向に排出される。
第４図は上記の冷却板１ａ，１ｂ，１ｃを通流
する冷却水圧力を示すグラフであり、横軸に冷却
水通流路程をとり、縦軸に冷却水圧力をとつてい
る。折線Ａは冷却板１ａ、折線Ｂは冷却板１ｂ、
折線Ｃは冷却板１ｃの冷却水圧力を示している。
折線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、通流路程Ｎにおける絞
り２に入る前の圧力は、それぞれA0，B0，C0、
であり、絞り２の圧力損失により、それぞれ水頭
差Ｈ以上の圧力損失により絞り２の出口でそれぞ
れA1，B1，C1の圧力となつてそれぞれ冷却板１
ａ，１ｂ，１ｃに通流して、従来技術の項で説明
したように冷却板出口にて冷却水圧力は低下して
それぞれA2，B2，C2となり、出口冷却配管２２
にて冷却水圧力Pcとなつて排出される。
する冷却水圧力を示すグラフであり、横軸に冷却
水通流路程をとり、縦軸に冷却水圧力をとつてい
る。折線Ａは冷却板１ａ、折線Ｂは冷却板１ｂ、
折線Ｃは冷却板１ｃの冷却水圧力を示している。
折線Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、通流路程Ｎにおける絞
り２に入る前の圧力は、それぞれA0，B0，C0、
であり、絞り２の圧力損失により、それぞれ水頭
差Ｈ以上の圧力損失により絞り２の出口でそれぞ
れA1，B1，C1の圧力となつてそれぞれ冷却板１
ａ，１ｂ，１ｃに通流して、従来技術の項で説明
したように冷却板出口にて冷却水圧力は低下して
それぞれA2，B2，C2となり、出口冷却配管２２
にて冷却水圧力Pcとなつて排出される。
したがつて、運転温度に対応する冷却水の飽和
圧力Ps2を冷却管の絞りの入口圧力A0と冷却管の
絞り出口圧力C1との間の圧力として冷却水圧力
を定めることにより、絞り２の手前ではすべての
冷却板に供給される冷却水は冷却水圧力がPs2以
上であるため冷却水のままで流れ、絞り２を通過
した冷却水はPs2以下に圧力降下する。このため
管２ａ，２ｂ，２ｃでは冷却水は蒸発しやすくな
つており、冷却水は蒸気との二相流となつてい
る。したがつて各冷却板に流れる冷却水は二相流
となつて各冷却板に流れ込み、セルの発熱により
冷却板内にて各冷却板ともほゞ同じ状態で沸騰し
て蒸気の割合が均等になるとともに冷却水量も均
等に流れ、蒸発潜熱による冷却性能を均等にする
ことができる。
圧力Ps2を冷却管の絞りの入口圧力A0と冷却管の
絞り出口圧力C1との間の圧力として冷却水圧力
を定めることにより、絞り２の手前ではすべての
冷却板に供給される冷却水は冷却水圧力がPs2以
上であるため冷却水のままで流れ、絞り２を通過
した冷却水はPs2以下に圧力降下する。このため
管２ａ，２ｂ，２ｃでは冷却水は蒸発しやすくな
つており、冷却水は蒸気との二相流となつてい
る。したがつて各冷却板に流れる冷却水は二相流
となつて各冷却板に流れ込み、セルの発熱により
冷却板内にて各冷却板ともほゞ同じ状態で沸騰し
て蒸気の割合が均等になるとともに冷却水量も均
等に流れ、蒸発潜熱による冷却性能を均等にする
ことができる。
なお絞りとして管のなかに孔のあいた絞り板を
挿入しても同じ作用が得られる。
挿入しても同じ作用が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、最上位と最下位との間にある各冷却板におけ
る冷却媒体の沸騰蒸気の割合が均等になるので、
各冷却板とも蒸発潜熱による均等な冷却性能を得
ることができるという効果がある。
ば、最上位と最下位との間にある各冷却板におけ
る冷却媒体の沸騰蒸気の割合が均等になるので、
各冷却板とも蒸発潜熱による均等な冷却性能を得
ることができるという効果がある。
第１図は本発明の実施例により絞りを挿入した
冷却管を備えた冷却板からなるセルスタツクの斜
視図、第２図は第１図の冷却系統を示す系統図、
第３図は絞りを挿入した冷却板の冷却系の系統
図、第４図は第３図における冷却板に通流する冷
却水圧力を示すグラフ、第５図は従来の冷却板の
冷却系の系統図、第６図は第５図における冷却板
を通流する冷却水圧力を示すグラフである。 １……冷却板、２……絞り、１０……冷却主
管、３０……セルスタツク。
冷却管を備えた冷却板からなるセルスタツクの斜
視図、第２図は第１図の冷却系統を示す系統図、
第３図は絞りを挿入した冷却板の冷却系の系統
図、第４図は第３図における冷却板に通流する冷
却水圧力を示すグラフ、第５図は従来の冷却板の
冷却系の系統図、第６図は第５図における冷却板
を通流する冷却水圧力を示すグラフである。 １……冷却板、２……絞り、１０……冷却主
管、３０……セルスタツク。
Claims (1)
- １ 板状の単位体を複数個積み重ねるごとに冷却
板を介装してなるセルスタツクの前記冷却板に設
けられた通路に、セルスタツクの下方より冷却媒
体を供給し冷却主管から冷却媒体を通流して蒸発
潜熱によりセルスタツクを冷却する燃料電池の冷
却装置において、前記冷却主管から冷却板に接続
する管路ごとに絞りを設け、前記絞りは、前記管
路中最も水頭圧の小さい最上部と最も水頭圧の大
きい最下部の冷却板間の水頭差以上の圧損を生ぜ
しめるものであるとともに、燃料電池の運転温度
に対応する水の飽和蒸気圧力を、最も水頭圧の小
さい最上部にある管路の絞りの入口圧力より小さ
く、かつ最も水頭圧の大きい最下部にある管路の
絞りの出口圧力より大きくするものであることを
特徴とする燃料電池の冷却装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59263905A JPS61147467A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 燃料電池の冷却装置 |
| US07/498,466 US5041344A (en) | 1984-12-14 | 1990-03-22 | Fuel cell cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59263905A JPS61147467A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 燃料電池の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147467A JPS61147467A (ja) | 1986-07-05 |
| JPH0527954B2 true JPH0527954B2 (ja) | 1993-04-22 |
Family
ID=17395889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59263905A Granted JPS61147467A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 燃料電池の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147467A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166472A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-30 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池の冷却装置 |
| JPH01217862A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-31 | Mitsubishi Electric Corp | 積層形燃料電池の冷却装置 |
| JPH03102775A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-30 | Toshiba Corp | 燃料電池装置 |
| JP3425086B2 (ja) * | 1998-08-20 | 2003-07-07 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子型燃料電池、これを用いたシステム及びその設置方法 |
| US6368737B1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-04-09 | Utc Fuel Cells, Llc | Subambient pressure coolant loop for a fuel cell power plant |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP59263905A patent/JPS61147467A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61147467A (ja) | 1986-07-05 |
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