JPH0665059B2 - 燃料電池の冷却装置 - Google Patents
燃料電池の冷却装置Info
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- JPH0665059B2 JPH0665059B2 JP61193651A JP19365186A JPH0665059B2 JP H0665059 B2 JPH0665059 B2 JP H0665059B2 JP 61193651 A JP61193651 A JP 61193651A JP 19365186 A JP19365186 A JP 19365186A JP H0665059 B2 JPH0665059 B2 JP H0665059B2
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は複数基の電池スタツクを備える燃料電池の冷却
装置に関するものである。
装置に関するものである。
(ロ)従来の技術 複数基例えば４基の電池スタツクを冷却する場合、従来
の冷却システムは、ブロワより圧送された冷却ガスが各
電池スタツクに分配されてスタツクを冷却した後集めら
れた高温冷却ガスが熱交換器で冷却され、再びブロワを
経て各スタツクに分配するものであった。この冷却シス
テムではブロワの送風量は、各スタツクに配分される冷
却ガスの総和となり、そのためブロワの配管径が非常に
大きくなると共に各スタツクへの分岐配管も必要とな
り、それだけシステムの設置面積が大きく、しかも各ス
タツクへの冷却ガスの均一配分がむつかしいという問題
があった。更に送風量の増大はブロワの大容量化と消費
電力の増大化をもたらすという問題があった。
の冷却システムは、ブロワより圧送された冷却ガスが各
電池スタツクに分配されてスタツクを冷却した後集めら
れた高温冷却ガスが熱交換器で冷却され、再びブロワを
経て各スタツクに分配するものであった。この冷却シス
テムではブロワの送風量は、各スタツクに配分される冷
却ガスの総和となり、そのためブロワの配管径が非常に
大きくなると共に各スタツクへの分岐配管も必要とな
り、それだけシステムの設置面積が大きく、しかも各ス
タツクへの冷却ガスの均一配分がむつかしいという問題
があった。更に送風量の増大はブロワの大容量化と消費
電力の増大化をもたらすという問題があった。
このような問題点に鑑み本出願人は特開昭６１−２９８
１１号において、第６図に示す冷却システムを提案し
た。このシステムは複数基の電池スタツク（Ｓ１）〜
（Ｓ８）と熱交換器（Ｈ１）〜（Ｈ８）とを、ブロワ
（ＢＷ１）（ＢＷ２）を備える冷却ガスの循環経路に直
列に配置し、各スタツクからの排気流が熱交換器で冷却
されてその下流側スタツクの吸気流として流通するよう
にしたもので、１つの電池スタツクを冷却するに必要な
風量だけで多数基のスタツクを冷却することが可能とな
る。
１１号において、第６図に示す冷却システムを提案し
た。このシステムは複数基の電池スタツク（Ｓ１）〜
（Ｓ８）と熱交換器（Ｈ１）〜（Ｈ８）とを、ブロワ
（ＢＷ１）（ＢＷ２）を備える冷却ガスの循環経路に直
列に配置し、各スタツクからの排気流が熱交換器で冷却
されてその下流側スタツクの吸気流として流通するよう
にしたもので、１つの電池スタツクを冷却するに必要な
風量だけで多数基のスタツクを冷却することが可能とな
る。
この冷却システムの各電池スタツク間に介在する熱交換
器は１つであり、電池スタツクを冷却して約１８０℃の
高温となった冷却ガスがこの熱交換器を通る受熱冷媒に
より約１３５℃に冷却されて再び電池スタツクに送られ
る。従来この受熱冷媒として常温の水（水道水）をふん
だんに使用し、給湯用の温水を得ていた。しかし今や燃
料電池は発電プラント中の１つの装置であるので、発電
効率、経済性及び排熱の有効利用の点から発電プラント
全体として見ていく必要がある。従って、高温冷却ガス
を常温の水で強引に冷やすことは電池だけから見れば良
いが、発電プラントという点から見ると単に給湯用の温
水を得ていたのでは排熱を有効利用していないことにな
り、改質器のスチーム発生用熱源あるいは冷暖房用の高
品位な熱源とする方が有効利用と云える。
器は１つであり、電池スタツクを冷却して約１８０℃の
高温となった冷却ガスがこの熱交換器を通る受熱冷媒に
より約１３５℃に冷却されて再び電池スタツクに送られ
る。従来この受熱冷媒として常温の水（水道水）をふん
だんに使用し、給湯用の温水を得ていた。しかし今や燃
料電池は発電プラント中の１つの装置であるので、発電
効率、経済性及び排熱の有効利用の点から発電プラント
全体として見ていく必要がある。従って、高温冷却ガス
を常温の水で強引に冷やすことは電池だけから見れば良
いが、発電プラントという点から見ると単に給湯用の温
水を得ていたのでは排熱を有効利用していないことにな
り、改質器のスチーム発生用熱源あるいは冷暖房用の高
品位な熱源とする方が有効利用と云える。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 この発明は前記問題点に鑑み、各電池スタツク間に介在
する熱交換器からの熱回収を改善して冷却システムにお
ける排熱の有効利用を図るものである。更に多数基の電
池スタツクが１つの電池スタツクを冷却するに必要な風
量で冷却されて、ブロワの小型化を可能とするものであ
る。
する熱交換器からの熱回収を改善して冷却システムにお
ける排熱の有効利用を図るものである。更に多数基の電
池スタツクが１つの電池スタツクを冷却するに必要な風
量で冷却されて、ブロワの小型化を可能とするものであ
る。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は冷却ガスの循環経路に複数基の電池スタツク
と前記各スタツク間に介在する熱交換器とを直列的に配
置し、且前記熱交換器が受熱冷媒を異にする少くとも２
つの熱交換要素により構成されていることを特徴とす
る。
と前記各スタツク間に介在する熱交換器とを直列的に配
置し、且前記熱交換器が受熱冷媒を異にする少くとも２
つの熱交換要素により構成されていることを特徴とす
る。
(ホ)作用 この発明によれば、複数基の各電池スタツク間に夫々介
在する各熱交換器が機能を異にする少くとも２つの熱交
換要素で構成しているので、例えば１つは改質器用のス
チーム作成ボイラーとして、他の１つは単効用吸収式冷
凍機あるいは暖房機の熱源として、電池スタツクの高温
冷却ガスを有効に発電システム内外で利用でき、発電効
率及び熱利用も含めて発電システムの総合効率を向上さ
せることができる。
在する各熱交換器が機能を異にする少くとも２つの熱交
換要素で構成しているので、例えば１つは改質器用のス
チーム作成ボイラーとして、他の１つは単効用吸収式冷
凍機あるいは暖房機の熱源として、電池スタツクの高温
冷却ガスを有効に発電システム内外で利用でき、発電効
率及び熱利用も含めて発電システムの総合効率を向上さ
せることができる。
又、複数基の各電池スタツク間に夫々熱交換器を介在さ
せて単一の冷却ガス循環経路を構成しているので、１つ
の電池スタツクを冷却するに必要な風量だけで複数基の
スタツクを冷却することが可能となり、配管のコンパク
ト化とブロワの小容量化を図ることができる。
せて単一の冷却ガス循環経路を構成しているので、１つ
の電池スタツクを冷却するに必要な風量だけで複数基の
スタツクを冷却することが可能となり、配管のコンパク
ト化とブロワの小容量化を図ることができる。
(ヘ)実施例 第１図は本発明冷却システムの原理図を示し、４基の電
池スタツク（Ｓ１）〜（Ｓ４）は、各スタツクの出口マ
ニホルド（１１）（２１）（３１）（４１）とその下流
側各スタツクの入口マニホルド（２２）（３２）
（４２）（１２）との間に夫々２つの熱交換要素（Ｈ
１１）（Ｈ１２），（Ｈ２１）（Ｈ２２），（Ｈ３１）
（Ｈ３２），（Ｈ４１）（Ｈ４２）を設置し、熱交換要
素（Ｈ４２）と入口マニホルド（１２）の間及び熱交換
要素（Ｈ２２）と入口マニホルド（３２）の間の各ダク
トに夫々ブロワ（ＢＷ１）及び（ＢＷ２）を介在させて
単１の冷却ガス循環経路を構成している。
池スタツク（Ｓ１）〜（Ｓ４）は、各スタツクの出口マ
ニホルド（１１）（２１）（３１）（４１）とその下流
側各スタツクの入口マニホルド（２２）（３２）
（４２）（１２）との間に夫々２つの熱交換要素（Ｈ
１１）（Ｈ１２），（Ｈ２１）（Ｈ２２），（Ｈ３１）
（Ｈ３２），（Ｈ４１）（Ｈ４２）を設置し、熱交換要
素（Ｈ４２）と入口マニホルド（１２）の間及び熱交換
要素（Ｈ２２）と入口マニホルド（３２）の間の各ダク
トに夫々ブロワ（ＢＷ１）及び（ＢＷ２）を介在させて
単１の冷却ガス循環経路を構成している。
各電池スタツク（Ｓ１）〜（Ｓ４）間の一対の熱交換要
素のうち第１の要素（Ｈ１１）（Ｈ２１）（Ｈ３１）
（Ｈ４１）を流れる第１の受熱冷媒（Ａ−Ａ′）と、第
２の要素（Ｈ１２）（Ｈ２２）（Ｈ３２）（Ｈ４２）を
流れる第２の受熱冷媒（Ｂ−Ｂ′）とは異なり、これら
各受熱冷媒は夫々並列的に分配される。
素のうち第１の要素（Ｈ１１）（Ｈ２１）（Ｈ３１）
（Ｈ４１）を流れる第１の受熱冷媒（Ａ−Ａ′）と、第
２の要素（Ｈ１２）（Ｈ２２）（Ｈ３２）（Ｈ４２）を
流れる第２の受熱冷媒（Ｂ−Ｂ′）とは異なり、これら
各受熱冷媒は夫々並列的に分配される。
循環経路を流れる冷起ガスは、各電池スタツク（Ｓｎ）
の入口温度が約１３５℃、出口温度が約１８０℃であ
り、この温度差約５５℃は各スタツク間に介在する熱交
換要素（Ｈｎ１）（Ｈｎ２）を通過する間に熱交換され
る。
の入口温度が約１３５℃、出口温度が約１８０℃であ
り、この温度差約５５℃は各スタツク間に介在する熱交
換要素（Ｈｎ１）（Ｈｎ２）を通過する間に熱交換され
る。
第２図は前記熱交換の状況を示す模式図で、スタツク
（Ｓｎ）を冷却して１８０℃に昇温した冷却ガスは、第
１の熱交換要素（Ｈｎ１）を流れる間に受熱冷媒(A)と
しての１５１℃加圧（４kg／cm2Ｇ）温水を同温のスチ
ーム(A′)に変換する気化の潜熱により１５６℃に降温
する。尚この１５１℃加圧温水は、水源より加圧ポンプ
(P)で加圧されて後発電システム中の熱回収器（ＨＸ）
〔例えばシフトコンバータの生成ガス（約３００℃）と
の熱交換〕を通る間に得られ、同温同圧の生成スチーム
は改質系(R)のスチームとして利用される。ついで前記
１５６℃の冷却ガスは、第２の熱交換要素（Ｈｎ２）を
流れる間に第２の受熱冷媒(B)としての単効用吸収式冷
凍機（ＣＨ）もしくは暖房器の戻り水（８０℃常圧温
水）で１３５℃に冷却されて、下流側スタツク（Ｓ（ｎ
＋１））に流入する。熱交換要素（Ｈｎ２）で受熱して
８５℃に昇温した常圧温水は、再び冷凍機（ＣＨ）に送
られる。
（Ｓｎ）を冷却して１８０℃に昇温した冷却ガスは、第
１の熱交換要素（Ｈｎ１）を流れる間に受熱冷媒(A)と
しての１５１℃加圧（４kg／cm2Ｇ）温水を同温のスチ
ーム(A′)に変換する気化の潜熱により１５６℃に降温
する。尚この１５１℃加圧温水は、水源より加圧ポンプ
(P)で加圧されて後発電システム中の熱回収器（ＨＸ）
〔例えばシフトコンバータの生成ガス（約３００℃）と
の熱交換〕を通る間に得られ、同温同圧の生成スチーム
は改質系(R)のスチームとして利用される。ついで前記
１５６℃の冷却ガスは、第２の熱交換要素（Ｈｎ２）を
流れる間に第２の受熱冷媒(B)としての単効用吸収式冷
凍機（ＣＨ）もしくは暖房器の戻り水（８０℃常圧温
水）で１３５℃に冷却されて、下流側スタツク（Ｓ（ｎ
＋１））に流入する。熱交換要素（Ｈｎ２）で受熱して
８５℃に昇温した常圧温水は、再び冷凍機（ＣＨ）に送
られる。
第３図は各電池スタツク間に３つの熱交換要素（Ｈ
ｎ１）（Ｈｎ２）（Ｈｎ３）を介在させた場合の熱交換
状況を示す模式図で、第２の場合とは１５１℃加圧温水
が中間の熱交換要素（Ｈｎ２）で１０５℃の加圧温水を
一旦昇温して得ている以外同様である。
ｎ１）（Ｈｎ２）（Ｈｎ３）を介在させた場合の熱交換
状況を示す模式図で、第２の場合とは１５１℃加圧温水
が中間の熱交換要素（Ｈｎ２）で１０５℃の加圧温水を
一旦昇温して得ている以外同様である。
第４図の実施例は８基の電池スタツク（Ｓ１）〜
（Ｓ８）と隣接各スタツク間の２ケの熱交換要素（Ｈｎ
１）（Ｈｎ２）〔ｎ＝１〜８〕とを平面的に二列に配列
し、一対のブロワ（ＢＷ１）（ＢＷ２）で冷却ガスの循
環経路を形成した場合を示す。
（Ｓ８）と隣接各スタツク間の２ケの熱交換要素（Ｈｎ
１）（Ｈｎ２）〔ｎ＝１〜８〕とを平面的に二列に配列
し、一対のブロワ（ＢＷ１）（ＢＷ２）で冷却ガスの循
環経路を形成した場合を示す。
又第５図の他実施例は、４基の電池スタツクにおいて、
各電池スタツクの上半及び下半間に熱交換要素（Ｈ
ｎ１）（Ｈｎ２）及び（Ｈｎ１′）（Ｈｎ２′）を夫々
配置し、各電池スタツクの上半及び下半を夫々１対のブ
ロワ（ＢＷ１）及び（ＢＷ２）の圧送兼還流経路とした
場合を示す。この場合熱交換要素（Ｈｎ１）（Ｈ
ｎ１′）〔ｎ＝１〜４〕の受熱冷媒は（Ａ−Ａ′）であ
り、一方（Ｈｎ２）（Ｈｎ２′）〔ｎ＝１〜４〕の受熱
冷媒は（Ｂ−Ｂ′）である。この方式では全スタツクを
冷却するに要する風量は、１スタツクの冷却風量の半分
となる。
各電池スタツクの上半及び下半間に熱交換要素（Ｈ
ｎ１）（Ｈｎ２）及び（Ｈｎ１′）（Ｈｎ２′）を夫々
配置し、各電池スタツクの上半及び下半を夫々１対のブ
ロワ（ＢＷ１）及び（ＢＷ２）の圧送兼還流経路とした
場合を示す。この場合熱交換要素（Ｈｎ１）（Ｈ
ｎ１′）〔ｎ＝１〜４〕の受熱冷媒は（Ａ−Ａ′）であ
り、一方（Ｈｎ２）（Ｈｎ２′）〔ｎ＝１〜４〕の受熱
冷媒は（Ｂ−Ｂ′）である。この方式では全スタツクを
冷却するに要する風量は、１スタツクの冷却風量の半分
となる。
一般に電池発熱量は、電池発電出力と同程度の熱量とな
るので、この熱量を有効に回収してどのような形態で用
いるかが発電システム設計にとって重要である。従って
各熱交換要素の受熱冷媒として前記実施例のスチームと
温水に限る必然性はなく、発電システム内外で有効に利
用される限り有機・無機の気体相、液体相及び気液混相
なども使用可能である。
るので、この熱量を有効に回収してどのような形態で用
いるかが発電システム設計にとって重要である。従って
各熱交換要素の受熱冷媒として前記実施例のスチームと
温水に限る必然性はなく、発電システム内外で有効に利
用される限り有機・無機の気体相、液体相及び気液混相
なども使用可能である。
(ト)発明の効果 本発明は複数基の各電池スタツク間に夫々多機能の熱交
換要素を介在させて単一の冷却ガス循環経路を形成した
もので、スタツク基数に関係なく冷却ガス風量が１スタ
ツク分もしくはその半分の冷却ガス風量ですむためブロ
ワの小型化と配管のコンパクト化を図ることが可能とな
ると共に、電池スタツクの発熱量が多機能熱交換要素を
介して利用価値の高いスチーム及び温水などで取出し、
発電システム内外で有効に利用でき、発電システムの発
電効率及び熱利用を含めた総合効率を向上させることが
できる。
換要素を介在させて単一の冷却ガス循環経路を形成した
もので、スタツク基数に関係なく冷却ガス風量が１スタ
ツク分もしくはその半分の冷却ガス風量ですむためブロ
ワの小型化と配管のコンパクト化を図ることが可能とな
ると共に、電池スタツクの発熱量が多機能熱交換要素を
介して利用価値の高いスチーム及び温水などで取出し、
発電システム内外で有効に利用でき、発電システムの発
電効率及び熱利用を含めた総合効率を向上させることが
できる。
第１図は本発明冷却装置の原理を示す図、第２図及び第
３図は電池スタツク間に介在する２つ及び３つの熱交換
要素による冷却ガスの熱交換状況を説明する模型式図、
第４図は本発明冷却装置の実施例を示す平面図、第５図
は同上の他実施例を示す正面図である。又第６図は本発
明によらない冷却装置の平面図である。 Ｓ１，Ｓ２…Ｓｎ：電池スタツク、Ｈ１１，Ｈ２１…Ｈ
ｎ１：第１の熱交換要素、Ｈ１２，Ｈ２２…Ｈｎ２：第
２の熱交換要素、ＢＷ１，ＢＷ２：ブロワ、Ａ−Ａ′：
第１の受熱冷媒、Ｂ−Ｂ′：第２の受熱冷媒。
３図は電池スタツク間に介在する２つ及び３つの熱交換
要素による冷却ガスの熱交換状況を説明する模型式図、
第４図は本発明冷却装置の実施例を示す平面図、第５図
は同上の他実施例を示す正面図である。又第６図は本発
明によらない冷却装置の平面図である。 Ｓ１，Ｓ２…Ｓｎ：電池スタツク、Ｈ１１，Ｈ２１…Ｈ
ｎ１：第１の熱交換要素、Ｈ１２，Ｈ２２…Ｈｎ２：第
２の熱交換要素、ＢＷ１，ＢＷ２：ブロワ、Ａ−Ａ′：
第１の受熱冷媒、Ｂ−Ｂ′：第２の受熱冷媒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 収 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 下司 辰郎 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】複数基の電池スタツクと、隣接スタツクの
冷却ガス出入口面間に介在する熱交換器とを前記冷却ガ
スの循環経路に直列的に配置し、且前記各熱交換器が受
熱冷媒を異にする少くとも２ケの熱交換要素により構成
されていることを特徴とする燃料電池の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193651A JPH0665059B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 燃料電池の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61193651A JPH0665059B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 燃料電池の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348772A JPS6348772A (ja) | 1988-03-01 |
| JPH0665059B2 true JPH0665059B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16311488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61193651A Expired - Fee Related JPH0665059B2 (ja) | 1986-08-19 | 1986-08-19 | 燃料電池の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665059B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100062576A (ko) | 2008-12-02 | 2010-06-10 | 삼성전자주식회사 | 냉각장치를 구비한 배터리 팩 |
| CN115723509B (zh) * | 2021-08-26 | 2025-05-16 | 三花控股集团有限公司 | 热管理系统及热管理系统的控制方法 |
-
1986
- 1986-08-19 JP JP61193651A patent/JPH0665059B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6348772A (ja) | 1988-03-01 |
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