JPH06124716A - 燃料電池の冷却板 - Google Patents
燃料電池の冷却板Info
- Publication number
- JPH06124716A JPH06124716A JP4273270A JP27327092A JPH06124716A JP H06124716 A JPH06124716 A JP H06124716A JP 4273270 A JP4273270 A JP 4273270A JP 27327092 A JP27327092 A JP 27327092A JP H06124716 A JPH06124716 A JP H06124716A
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- JP
- Japan
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- cooling
- pipe
- fuel cell
- plate
- substrate
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- Pending
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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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】燃料電池の発電時生じる熱を冷却板に設けられ
た冷却管に流れる冷却媒体により除熱する際、電池積層
体の断面平面上における温度分布が均一化するようにす
る燃料電池の冷却板を提供する。 【構成】冷却板９の冷却基板１０の中央部を通る冷却管
２０の両側の管端部にそれぞれ内側入口ヘッダパイプ２
３，内側出口ヘッダパイプ２４を、一方中央部から対向
する側面に至る周辺部を通る冷却管２２の両側管端部に
それぞれ外側入口ヘッダパイプ２５，外側出口ヘッダパ
イプ２６を設け、内側入口ヘッダパイプ２３から冷却管
２０に流入する冷却媒体の温度を外側入口ヘッダパイプ
２５から流入する冷却媒体の温度より低くする。
た冷却管に流れる冷却媒体により除熱する際、電池積層
体の断面平面上における温度分布が均一化するようにす
る燃料電池の冷却板を提供する。 【構成】冷却板９の冷却基板１０の中央部を通る冷却管
２０の両側の管端部にそれぞれ内側入口ヘッダパイプ２
３，内側出口ヘッダパイプ２４を、一方中央部から対向
する側面に至る周辺部を通る冷却管２２の両側管端部に
それぞれ外側入口ヘッダパイプ２５，外側出口ヘッダパ
イプ２６を設け、内側入口ヘッダパイプ２３から冷却管
２０に流入する冷却媒体の温度を外側入口ヘッダパイプ
２５から流入する冷却媒体の温度より低くする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単電池を積層して形成
される電池積層体に複数積み重ねられた単電池ごとに介
装され、電池積層体を冷却する冷却媒体が通流する冷却
管を有する燃料電池の冷却板に関する。
される電池積層体に複数積み重ねられた単電池ごとに介
装され、電池積層体を冷却する冷却媒体が通流する冷却
管を有する燃料電池の冷却板に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池の電池積層体は、単電池を積層
し、複数積み重ねた単電池ごとに冷却板を介装して形成
されている。この冷却板は電池積層体を冷却する冷却媒
体が通流する冷却管と、この冷却管が埋設される冷却基
板とを備えて構成されている。以下図面を用いて従来技
術について説明する。
し、複数積み重ねた単電池ごとに冷却板を介装して形成
されている。この冷却板は電池積層体を冷却する冷却媒
体が通流する冷却管と、この冷却管が埋設される冷却基
板とを備えて構成されている。以下図面を用いて従来技
術について説明する。
【０００３】図３は従来の冷却板を備えた電池積層体の
分解斜視図である。図３において単電池１は方形状をな
し、電解質を保持したマトリックス層２と、これを挟持
する燃料極３及び酸化剤極４と、燃料極３，酸化剤極４
とをそれぞれ保持するリブ付電極基材５，６と、セパレ
ータ７とから構成されている。電池積層体８は単電池１
を積層し、単電池１を複数積み重ねるごとに冷却板９が
介装されて形成されている。
分解斜視図である。図３において単電池１は方形状をな
し、電解質を保持したマトリックス層２と、これを挟持
する燃料極３及び酸化剤極４と、燃料極３，酸化剤極４
とをそれぞれ保持するリブ付電極基材５，６と、セパレ
ータ７とから構成されている。電池積層体８は単電池１
を積層し、単電池１を複数積み重ねるごとに冷却板９が
介装されて形成されている。
【０００４】冷却板９は図４及び図４の側面図である図
５にも示すようにカーボン製のリブ付電極基材５，６及
びセパレータ７と熱膨脹係数がほぼ等しいカーボン製の
冷却基板１０と、この冷却基板１０の板内に対向する側
面に沿って並列に均一に配設された金属製の冷却媒体と
しての冷却水が通流する冷却管１１と、冷却基板１０か
ら突出する冷却管１１の両側の管端部にそれぞれ接続さ
れた入口ヘッダパイプ１２，出口ヘッダパイプ１３とか
ら構成されている。なお入口ヘッダパイプ１２は図示し
ない冷却水供給系に、一方、出口ヘッダパイプ１３は図
示しない冷却水排出系に接続されている。
５にも示すようにカーボン製のリブ付電極基材５，６及
びセパレータ７と熱膨脹係数がほぼ等しいカーボン製の
冷却基板１０と、この冷却基板１０の板内に対向する側
面に沿って並列に均一に配設された金属製の冷却媒体と
しての冷却水が通流する冷却管１１と、冷却基板１０か
ら突出する冷却管１１の両側の管端部にそれぞれ接続さ
れた入口ヘッダパイプ１２，出口ヘッダパイプ１３とか
ら構成されている。なお入口ヘッダパイプ１２は図示し
ない冷却水供給系に、一方、出口ヘッダパイプ１３は図
示しない冷却水排出系に接続されている。
【０００５】ここで、冷却基板１０に冷却管１１を並列
して埋設する方法としては、上下二つ割り構造の冷却基
板１０の合わせ面に形成した複数列の冷却管形状の溝内
に各冷却管１１を配設する方法、あるいは一枚の冷却基
板１０の面上に複数列のＵ形の冷却管の収納が可能な溝
を形成し、この溝内に各冷却管１１を収納した後、同じ
カーボン製の蓋で覆うなどの方法が採用されている。
して埋設する方法としては、上下二つ割り構造の冷却基
板１０の合わせ面に形成した複数列の冷却管形状の溝内
に各冷却管１１を配設する方法、あるいは一枚の冷却基
板１０の面上に複数列のＵ形の冷却管の収納が可能な溝
を形成し、この溝内に各冷却管１１を収納した後、同じ
カーボン製の蓋で覆うなどの方法が採用されている。
【０００６】このような構成により、電池積層体８を構
成する単電池１の燃料極３にリブ付電極基材５を介して
燃料ガスを、一方酸化剤極４にリブ付電極基材６を介し
て空気を供給することにより、各単電池１は電池反応を
起こし、燃料電池は発電する。ところで、燃料電池の発
電時生じる熱は、冷却水を図示しない冷却水供給系から
各入口ヘッダパイプ１２を経て各冷却板９の冷却管１１
に通流して除熱し、燃料電池の運転温度を保持する。な
お、この際の冷却水の冷却管１１に流入する温度は、リ
ン酸型燃料電池の場合、約１６０℃であり、冷却管１１
を通流する冷却水の沸騰冷却により発電時生じる熱を除
熱する。そして除熱して冷却管１１から排出された冷却
水は、各出口ヘッダパイプ１３に集められて図示しない
冷却水排出系を経て外部に排出される。
成する単電池１の燃料極３にリブ付電極基材５を介して
燃料ガスを、一方酸化剤極４にリブ付電極基材６を介し
て空気を供給することにより、各単電池１は電池反応を
起こし、燃料電池は発電する。ところで、燃料電池の発
電時生じる熱は、冷却水を図示しない冷却水供給系から
各入口ヘッダパイプ１２を経て各冷却板９の冷却管１１
に通流して除熱し、燃料電池の運転温度を保持する。な
お、この際の冷却水の冷却管１１に流入する温度は、リ
ン酸型燃料電池の場合、約１６０℃であり、冷却管１１
を通流する冷却水の沸騰冷却により発電時生じる熱を除
熱する。そして除熱して冷却管１１から排出された冷却
水は、各出口ヘッダパイプ１３に集められて図示しない
冷却水排出系を経て外部に排出される。
【０００７】
【発明を解決しようとする課題】燃料電池の発電時生じ
る熱を除熱する冷却板９は、冷却水が通流する冷却管１
１が冷却基板１０内に均一に埋設されており、熱伝導特
性は方形状の冷却基板１０の中央部と周辺部とで差はな
い。しかしながら、発電時生じる熱は、図６に示す周辺
部１６から熱が放散するので、周辺部１６の温度は中央
部１５より温度が低くなり、電池積層体８の断面平面上
の温度分布は方形の中心部が最も高く、周辺部に向って
温度が低くなるという温度分布を有することになる。
る熱を除熱する冷却板９は、冷却水が通流する冷却管１
１が冷却基板１０内に均一に埋設されており、熱伝導特
性は方形状の冷却基板１０の中央部と周辺部とで差はな
い。しかしながら、発電時生じる熱は、図６に示す周辺
部１６から熱が放散するので、周辺部１６の温度は中央
部１５より温度が低くなり、電池積層体８の断面平面上
の温度分布は方形の中心部が最も高く、周辺部に向って
温度が低くなるという温度分布を有することになる。
【０００８】このような温度分布では、燃料電池の運転
時、電池積層体の周辺部では中心部に比べて低い温度で
発電するので、本来均一な温度で発電するように設計，
製作されている電池積層体が充分にその性能を発揮でき
ないという欠点がある。本発明の目的は、燃料電池の発
電時生じる熱を冷却媒体で除熱する際、電池積層体の温
度分布が均一になるようにする燃料電池の冷却板を提供
することである。
時、電池積層体の周辺部では中心部に比べて低い温度で
発電するので、本来均一な温度で発電するように設計，
製作されている電池積層体が充分にその性能を発揮でき
ないという欠点がある。本発明の目的は、燃料電池の発
電時生じる熱を冷却媒体で除熱する際、電池積層体の温
度分布が均一になるようにする燃料電池の冷却板を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば単電池を積層してなる電池積層体に
複数積み重ねられた単電池ごとに介装され、冷却媒体が
通流する冷却管と、この冷却管が板面に沿って埋設され
る冷却基板とを備える燃料電池の冷却板において、冷却
管を冷却板の中央部から周辺部に向って順次群分けし、
各群を冷却系統とする複数の冷却系統を設け、各冷却系
統に流入する冷却媒体の温度を中央部から周辺部にある
冷却系統程高くするものとする。
に、本発明によれば単電池を積層してなる電池積層体に
複数積み重ねられた単電池ごとに介装され、冷却媒体が
通流する冷却管と、この冷却管が板面に沿って埋設され
る冷却基板とを備える燃料電池の冷却板において、冷却
管を冷却板の中央部から周辺部に向って順次群分けし、
各群を冷却系統とする複数の冷却系統を設け、各冷却系
統に流入する冷却媒体の温度を中央部から周辺部にある
冷却系統程高くするものとする。
【００１０】また、上記の冷却板において、冷却管は冷
却基板の対向する側面に沿って並列して埋設され、さら
に冷却系統は、冷却管を冷却基板の中央部から対向する
側面に向って順次群分けし、かつ中央部を通る冷却管を
挟んで対向する位置にある冷却管を同一の群とした各群
で形成するものとする。
却基板の対向する側面に沿って並列して埋設され、さら
に冷却系統は、冷却管を冷却基板の中央部から対向する
側面に向って順次群分けし、かつ中央部を通る冷却管を
挟んで対向する位置にある冷却管を同一の群とした各群
で形成するものとする。
【００１１】
【作用】冷却板は単電池を積層してなる電池積層体に、
複数の単電池が積み重ねられるごとに介装されており、
この冷却板の冷却基板の板面に沿って埋設された冷却管
に冷却媒体を通流して燃料電池の発電時生じる熱を除熱
するが、この冷却管を中央部から周辺部に向って順次群
分けし、各群を冷却系統とする複数の冷却系統を設け
る。この場合、複数の冷却系統は、冷却基板にその対向
する側面に沿って複数の冷却管を並列して埋設し、この
埋設した冷却管を中央部から対向する側面に向って順次
群分けし、かつ中央部を通る冷却管を挟んで対向する位
置にある冷却管を同一の群として各群を冷却系統として
構成する。そして各冷却系統に流入させる冷却媒体の温
度を中央部から周辺部にある冷却系統程高くすることに
より、燃料電池の発電時電池積層体の周辺部の熱の放散
により中央部から周辺部に向う程温度が低くなる電池積
層体に対して、温度の高い中央部と温度の低い周辺部と
を均一の温度になるように除熱し、電池積層体の温度分
布を均一化する。
複数の単電池が積み重ねられるごとに介装されており、
この冷却板の冷却基板の板面に沿って埋設された冷却管
に冷却媒体を通流して燃料電池の発電時生じる熱を除熱
するが、この冷却管を中央部から周辺部に向って順次群
分けし、各群を冷却系統とする複数の冷却系統を設け
る。この場合、複数の冷却系統は、冷却基板にその対向
する側面に沿って複数の冷却管を並列して埋設し、この
埋設した冷却管を中央部から対向する側面に向って順次
群分けし、かつ中央部を通る冷却管を挟んで対向する位
置にある冷却管を同一の群として各群を冷却系統として
構成する。そして各冷却系統に流入させる冷却媒体の温
度を中央部から周辺部にある冷却系統程高くすることに
より、燃料電池の発電時電池積層体の周辺部の熱の放散
により中央部から周辺部に向う程温度が低くなる電池積
層体に対して、温度の高い中央部と温度の低い周辺部と
を均一の温度になるように除熱し、電池積層体の温度分
布を均一化する。
【００１２】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による燃料電池の冷却
板の平面図、図２は図１の側面図である。なお、図１，
図２において図４の従来例と同じ部品には同じ符号を付
し、その説明を省略する。図１，図２において冷却基板
１０にはその中央部を通って複数の並列した冷却管２０
と、この冷却管２０に並行して冷却基板１０の中央部か
ら対向する側面２１までの周辺領域に複数の並列した冷
却管２２が埋設されている。冷却基板１０から突出する
中央部を通る冷却管２０の両側の一方の管端部に内側入
口ヘッダパイプ２３が、他方の管端部に内側出口ヘッダ
パイプ２４が取付けられており、内側入口ヘッダパイプ
２３は図示しない内側冷却水供給系、また内側出口ヘッ
ダパイプ２４は内側冷却水排出系に接続されている。
説明する。図１は本発明の実施例による燃料電池の冷却
板の平面図、図２は図１の側面図である。なお、図１，
図２において図４の従来例と同じ部品には同じ符号を付
し、その説明を省略する。図１，図２において冷却基板
１０にはその中央部を通って複数の並列した冷却管２０
と、この冷却管２０に並行して冷却基板１０の中央部か
ら対向する側面２１までの周辺領域に複数の並列した冷
却管２２が埋設されている。冷却基板１０から突出する
中央部を通る冷却管２０の両側の一方の管端部に内側入
口ヘッダパイプ２３が、他方の管端部に内側出口ヘッダ
パイプ２４が取付けられており、内側入口ヘッダパイプ
２３は図示しない内側冷却水供給系、また内側出口ヘッ
ダパイプ２４は内側冷却水排出系に接続されている。
【００１３】一方、冷却基板１０から突出する周辺領域
を通る冷却管２２の両側の一方の管端部に外側入口ヘッ
ダパイプ２５が、他方の管端部に外側出口ヘッダパイプ
２６が取付けられており、外側入口ヘッダパイプ２５は
図示しない外側冷却水供給系に、また外側出口ヘッダパ
イプ２６は図示しない外側冷却水排出系に接続されてい
る。
を通る冷却管２２の両側の一方の管端部に外側入口ヘッ
ダパイプ２５が、他方の管端部に外側出口ヘッダパイプ
２６が取付けられており、外側入口ヘッダパイプ２５は
図示しない外側冷却水供給系に、また外側出口ヘッダパ
イプ２６は図示しない外側冷却水排出系に接続されてい
る。
【００１４】ここで、周辺領域を通る冷却管２２に通流
させる冷却水は中央部を通る冷却管２０に通流する冷却
水よりも温度が５〜１０℃程度高くしており、このよう
な温度差は下記のようにして得られる。外側，内側冷却
水供給系にそれぞれ加熱ヒータを設け、供給熱量を変え
て前記温度差を与えるか、又は一方の冷却水供給系に熱
交換器を設け、この熱交換器での熱授受により前記温度
差を与える。
させる冷却水は中央部を通る冷却管２０に通流する冷却
水よりも温度が５〜１０℃程度高くしており、このよう
な温度差は下記のようにして得られる。外側，内側冷却
水供給系にそれぞれ加熱ヒータを設け、供給熱量を変え
て前記温度差を与えるか、又は一方の冷却水供給系に熱
交換器を設け、この熱交換器での熱授受により前記温度
差を与える。
【００１５】このような構成により、冷却基板１０の周
辺領域を通る冷却管２２には、中央部を通る冷却管２０
に内側入口ヘッダパイプ２３から流入する冷却水の温度
より高い温度の冷却水が外側入口ヘッダパイプ２５から
流入するので、燃料電池の発電時、電池積層体８の中央
部はよく冷却され、周辺領域は冷却効果が減じ、このた
め電池積層体８の断面平面上の運転温度の温度分布は均
一化される。
辺領域を通る冷却管２２には、中央部を通る冷却管２０
に内側入口ヘッダパイプ２３から流入する冷却水の温度
より高い温度の冷却水が外側入口ヘッダパイプ２５から
流入するので、燃料電池の発電時、電池積層体８の中央
部はよく冷却され、周辺領域は冷却効果が減じ、このた
め電池積層体８の断面平面上の運転温度の温度分布は均
一化される。
【００１６】本実施例では冷却基板１０に埋設される冷
却管を２系統の冷却系統にしたが、３系統以上の冷却系
統にしてもよく、この場合電池積層体８の温度分布はよ
り均一化される。
却管を２系統の冷却系統にしたが、３系統以上の冷却系
統にしてもよく、この場合電池積層体８の温度分布はよ
り均一化される。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により、燃料電池の発電時生じる熱
を電池積層体の中央部から周辺部に向う程温度の高い冷
却媒体により冷却板を介して除熱するので、電池積層体
の運転温度の温度分布は均一化し、この結果燃料電池の
発電特性が向上するとともに安定した長時間の運転を行
なうことができる。
によれば前述の構成により、燃料電池の発電時生じる熱
を電池積層体の中央部から周辺部に向う程温度の高い冷
却媒体により冷却板を介して除熱するので、電池積層体
の運転温度の温度分布は均一化し、この結果燃料電池の
発電特性が向上するとともに安定した長時間の運転を行
なうことができる。
【図１】本発明の実施例による燃料電池の冷却板の平面
図
図
【図２】図１の燃料電池の冷却板の側面図
【図３】燃料電池の電池積層体の分解斜視図
【図４】従来の燃料電池の冷却板の平面図
【図５】図４の燃料電池の冷却板の側面図
【図６】燃料電池の電池積層体の平面図
１ 単電池 ８ 電池積層体 ９ 冷却板 ２０ 冷却管 ２２ 冷却管
Claims (2)
- 【請求項１】単電池を積層してなる電池積層体に複数積
み重ねられた単電池ごとに介装され、冷却媒体が通流す
る冷却管と、この冷却管が板面に沿って埋設される冷却
基板とを備える燃料電池の冷却板において、前記冷却管
を冷却基板の中央部から周辺部に向って順次群分けし、
各群を冷却系統とする複数の冷却系統を設け、各冷却系
統に流入する冷却媒体の温度を中央部から周辺部にある
冷却系統程高くしたことを特徴とする燃料電池の冷却
板。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、冷却管は冷
却基板の対向する側面に沿って並列して埋設され、さら
に冷却系統は、冷却管を冷却基板の中央部から対向する
側面に向って順次群分けし、かつ中央部を通る冷却管を
挟んで対向する位置にある冷却管を同一の群とした各群
で形成したことを特徴とする燃料電池の冷却板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4273270A JPH06124716A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 燃料電池の冷却板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4273270A JPH06124716A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 燃料電池の冷却板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124716A true JPH06124716A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17525502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4273270A Pending JPH06124716A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 燃料電池の冷却板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06124716A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101305403B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2013-09-05 | 대한칼소닉주식회사 | 이차전지 배터리 셀의 방열판용 지그 조립체 및 이를 이용한 이차전지용 방열판의 접합 방법 |
-
1992
- 1992-10-13 JP JP4273270A patent/JPH06124716A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101305403B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2013-09-05 | 대한칼소닉주식회사 | 이차전지 배터리 셀의 방열판용 지그 조립체 및 이를 이용한 이차전지용 방열판의 접합 방법 |
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