JPH0775168B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH0775168B2 JPH0775168B2 JP60084392A JP8439285A JPH0775168B2 JP H0775168 B2 JPH0775168 B2 JP H0775168B2 JP 60084392 A JP60084392 A JP 60084392A JP 8439285 A JP8439285 A JP 8439285A JP H0775168 B2 JPH0775168 B2 JP H0775168B2
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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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- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、燃料電池に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、エネルギの有効利用の観点から民生用発電装置と
して燃料電池が見直され、その開発が活発化している。
して燃料電池が見直され、その開発が活発化している。
一般に、燃料電池は積層された各単電池に例えば酸化剤
としての酸素と燃料としての水素を供給し、燃料の反応
によって生ずるエネルギを電気エネルギに変換するもの
である。
としての酸素と燃料としての水素を供給し、燃料の反応
によって生ずるエネルギを電気エネルギに変換するもの
である。
ところで、燃料電池では上記反応により発熱を伴なう
が、燃料電池の発電効率を高めるためには、単電池の発
熱を除去冷却するとともに、全体を均一な温度に保持す
る必要がある。
が、燃料電池の発電効率を高めるためには、単電池の発
熱を除去冷却するとともに、全体を均一な温度に保持す
る必要がある。
このための燃料電池として、例えば特公昭58−33670号
公報及び特開昭52−13638号公報に記載のようなものが
ある。これは、例えば第３図に示すものと略同様なもの
であり、この第３図を例に説明する。
公報及び特開昭52−13638号公報に記載のようなものが
ある。これは、例えば第３図に示すものと略同様なもの
であり、この第３図を例に説明する。
すなわち、上下方向に積層された多数の単電池101が複
数段（第３図では３段）の燃料電池積層体103a,103b,10
3cに分割され、各燃料電池積層体103a,103b,103cには、
それぞれ上下両端部及び中間部に冷却板105a,105b,105c
が介設されている。
数段（第３図では３段）の燃料電池積層体103a,103b,10
3cに分割され、各燃料電池積層体103a,103b,103cには、
それぞれ上下両端部及び中間部に冷却板105a,105b,105c
が介設されている。
各燃料電池積層体103a,103b,103cの各冷却板105a,105b,
105cには、その入口側において入口マニホルド106a,106
b,106cが接続され、この入口マニホールド106a,106b,10
6cには、一端側が主供給配管107に接続された入口配管1
09a,109b,109cの他端側が接続されている。
105cには、その入口側において入口マニホルド106a,106
b,106cが接続され、この入口マニホールド106a,106b,10
6cには、一端側が主供給配管107に接続された入口配管1
09a,109b,109cの他端側が接続されている。
また、各冷却板105a,105b,105cには、その出口側におい
て出口マニホールド110a,110b,110cが接続され、この出
口マニホールド110a,110b,110cには一端側が主流出配管
111に接続された出口配管113a,113b,113cの他端側が接
続されている。前記主供給配管107には、主流量調整弁1
15が設けられ、図示しないポンプ及び蒸気分離機を介し
て主供給配管107と主流出配管111とが接続され、冷却装
置としての閉ループが構成されている。
て出口マニホールド110a,110b,110cが接続され、この出
口マニホールド110a,110b,110cには一端側が主流出配管
111に接続された出口配管113a,113b,113cの他端側が接
続されている。前記主供給配管107には、主流量調整弁1
15が設けられ、図示しないポンプ及び蒸気分離機を介し
て主供給配管107と主流出配管111とが接続され、冷却装
置としての閉ループが構成されている。
従って、ポンプ駆動により供給される冷却流体としての
冷却水は、主流量調整弁115で流量調整されて主供給配
管107から各入口配管109a,109b,109c、及び各入口マニ
ホールド106a,106b,106cを介して各冷却板105a,105b,10
5cへ供給される。
冷却水は、主流量調整弁115で流量調整されて主供給配
管107から各入口配管109a,109b,109c、及び各入口マニ
ホールド106a,106b,106cを介して各冷却板105a,105b,10
5cへ供給される。
冷却板105a,105b,105cでは、単電池101での発熱を吸収
して沸騰し、蒸気相と液相との２相流となって各出口マ
ニホールド110a,110b,110c、各出口配管113a,113b,113c
を介して主流出配管111へ流出されるようになってい
る。
して沸騰し、蒸気相と液相との２相流となって各出口マ
ニホールド110a,110b,110c、各出口配管113a,113b,113c
を介して主流出配管111へ流出されるようになってい
る。
ここで、主供給配管107から各入口配管109a,109b,109c
へ流入する冷却水の圧力Pn,inは Pn,in＝Po,in−ρＬ・ｇ・Hn …（１） で与えられる。
へ流入する冷却水の圧力Pn,inは Pn,in＝Po,in−ρＬ・ｇ・Hn …（１） で与えられる。
ここに、Po,in:主供給配管下端の圧力、ρL:冷却水の液
密度、g:重力加速度、Hn:主供給配管下端から各入口配
管までの高さである。
密度、g:重力加速度、Hn:主供給配管下端から各入口配
管までの高さである。
一方、主流出配管111における各出口配管113a,113b,113
c位置での冷却水の圧力Pn,outは、各出口配管113a,113
b,113cで同じ２相流の状態とすれば、 Pn,out＝Po,out−｛ρＬ（１−α） ＋ρＧ・α｝・ｇ・Hn …（２） で与えられる。
c位置での冷却水の圧力Pn,outは、各出口配管113a,113
b,113cで同じ２相流の状態とすれば、 Pn,out＝Po,out−｛ρＬ（１−α） ＋ρＧ・α｝・ｇ・Hn …（２） で与えられる。
ここに、Po,out:主流出配管下端の圧力、ρG:冷却水の
蒸気密度、α：ボイド率である。
蒸気密度、α：ボイド率である。
従って、各燃料電池積層体103a,103b,103cの各冷却板10
5a,105b,105cにおける冷却水の入口と出口の圧力差は、
上記（１）式及び（２）式よりPn,in−Pn,outp（Po,in
−Po,out） −（ρＬ−ρＧ）・α・ｇ・Hn …（３） で与えられる。この場合、ρＧ≫ρＬであるから、ρＧ
の項は無視することができ、上記（３）式は Pn,in−Pn,out＝（Po,in−Po,out） −ρＬ・α・ｇ・Hn …（４） となる。
5a,105b,105cにおける冷却水の入口と出口の圧力差は、
上記（１）式及び（２）式よりPn,in−Pn,outp（Po,in
−Po,out） −（ρＬ−ρＧ）・α・ｇ・Hn …（３） で与えられる。この場合、ρＧ≫ρＬであるから、ρＧ
の項は無視することができ、上記（３）式は Pn,in−Pn,out＝（Po,in−Po,out） −ρＬ・α・ｇ・Hn …（４） となる。
上記（４）式より明らかなように、Hnが大の上段の燃料
電池積層体程、冷却板の入口と出口との圧力差が小さく
なり、各燃料電池積層体103a,103b,103cの冷却水供給流
量の均一化は保てない。このため、燃料電池積層体103
a,103b,103c全体を均一な温度に保つことができず、発
電効率の低下を招くものとなっていた。
電池積層体程、冷却板の入口と出口との圧力差が小さく
なり、各燃料電池積層体103a,103b,103cの冷却水供給流
量の均一化は保てない。このため、燃料電池積層体103
a,103b,103c全体を均一な温度に保つことができず、発
電効率の低下を招くものとなっていた。
これに対して、第４図に示すように、各入口配管109a,1
09b,109cに固定絞り117a,117b,117cを設け、各燃料電池
積層体103a,103b,103c毎に供給される冷却水の流量を略
等しくなるように設定する構造が考えられる。
09b,109cに固定絞り117a,117b,117cを設け、各燃料電池
積層体103a,103b,103c毎に供給される冷却水の流量を略
等しくなるように設定する構造が考えられる。
しかしながら、燃料電池では、発電量の変更等運転条件
により単電池101から発生する熱が変化するため、冷却
板105に供給する冷却水の総流量を増減させる必要があ
る。このため第４図に示すように固定絞り117a,117b,11
7cの設定で均一な流量を得る場合には、上記運転条件の
変化に対応することができない。
により単電池101から発生する熱が変化するため、冷却
板105に供給する冷却水の総流量を増減させる必要があ
る。このため第４図に示すように固定絞り117a,117b,11
7cの設定で均一な流量を得る場合には、上記運転条件の
変化に対応することができない。
すなわち、運転条件により主流量調整弁115の調整で冷
却水の供給流量を増減させた場合、前記固定絞り117a,1
17b,117cの圧力損失は増減するが、主供給配管107及び
主流出配管111での圧力は上記（１）式及び（２）式の
関係が成立しているため、各燃料電池積層体103a,103b,
103cへ供給される冷却水流量の均一化が保たれなくな
る。
却水の供給流量を増減させた場合、前記固定絞り117a,1
17b,117cの圧力損失は増減するが、主供給配管107及び
主流出配管111での圧力は上記（１）式及び（２）式の
関係が成立しているため、各燃料電池積層体103a,103b,
103cへ供給される冷却水流量の均一化が保たれなくな
る。
一方、特開昭58−133775号公報に記載されたように、各
入口配管に可変の流量調整弁を設け、温度変化に応じて
流量調整弁を制御するようにしたものはあるが、流量調
整弁を駆動するためのモータや制御装置が必要となり、
構造が複雑になる欠点があった。
入口配管に可変の流量調整弁を設け、温度変化に応じて
流量調整弁を制御するようにしたものはあるが、流量調
整弁を駆動するためのモータや制御装置が必要となり、
構造が複雑になる欠点があった。
［発明の目的］ この発明は上記の問題点に鑑み創案されたもので、燃料
電池の運転条件の変化に係わらず複数の冷却板へ略均一
な流量の冷却水を供給することができ、しかも、構造が
簡単な燃料電池の提供を目的とする。
電池の運転条件の変化に係わらず複数の冷却板へ略均一
な流量の冷却水を供給することができ、しかも、構造が
簡単な燃料電池の提供を目的とする。
［発明の概要］ 上記目的を達成するために、本発明は、複数の単電池を
上下に積層してなる積層体の上下両端部及び中間部に冷
却板を介設してなる複数の燃料電池積層体と、前記冷却
板に冷却液を供給するための主供給配管と、この主供給
配管から分岐されて前記冷却板の一端側にそれぞれ接続
される複数の入口配管と、前記冷却板から前記冷却液を
回収するための主流出配管と、この主流出配管から分岐
され前記冷却板の他端側に接続される複数の出口配管と
を備え、前記冷却板内は蒸気相と液相の２相流であって
ボイド率が１に近い地である燃料電池において、 前記複数の入口配管のうち一の入口配管に配置された固
定絞りと、他の前記入口配管に配置され、前記冷却液の
流量を調整可能な可変流量調整弁と、この可変流量調整
弁に連結されたダイヤフラムにより仕切られた第１の圧
力室及び第２の圧力室を備え、上記第１の圧力室内の圧
力が第２の圧力室内の圧力より小のときに該流量調整弁
を絞り、逆の場合には該流量調整弁を開くように前記タ
イヤフラムが変形することにより前記可変流量調整弁の
開閉を調整可能な調整手段と、前記固定絞りの出口側と
前記第１の圧力室とを連結する第１の均圧管と、前記可
変流量調整弁の出口側と前記第２の圧力室とを連結する
第２の均圧管とを備えてなるものである。
上下に積層してなる積層体の上下両端部及び中間部に冷
却板を介設してなる複数の燃料電池積層体と、前記冷却
板に冷却液を供給するための主供給配管と、この主供給
配管から分岐されて前記冷却板の一端側にそれぞれ接続
される複数の入口配管と、前記冷却板から前記冷却液を
回収するための主流出配管と、この主流出配管から分岐
され前記冷却板の他端側に接続される複数の出口配管と
を備え、前記冷却板内は蒸気相と液相の２相流であって
ボイド率が１に近い地である燃料電池において、 前記複数の入口配管のうち一の入口配管に配置された固
定絞りと、他の前記入口配管に配置され、前記冷却液の
流量を調整可能な可変流量調整弁と、この可変流量調整
弁に連結されたダイヤフラムにより仕切られた第１の圧
力室及び第２の圧力室を備え、上記第１の圧力室内の圧
力が第２の圧力室内の圧力より小のときに該流量調整弁
を絞り、逆の場合には該流量調整弁を開くように前記タ
イヤフラムが変形することにより前記可変流量調整弁の
開閉を調整可能な調整手段と、前記固定絞りの出口側と
前記第１の圧力室とを連結する第１の均圧管と、前記可
変流量調整弁の出口側と前記第２の圧力室とを連結する
第２の均圧管とを備えてなるものである。
［発明の効果］ 上記構成より明らかなように、本発明においては、各燃
料電池積層体における各冷却板の一端側は冷却液を供給
するための主供給配管から分岐した各入口配管に接続し
てあり、かつ各冷却板の他端側は、前記冷却板から冷却
液を回収するための主流出配管から分岐した各出口配管
に接続してある。
料電池積層体における各冷却板の一端側は冷却液を供給
するための主供給配管から分岐した各入口配管に接続し
てあり、かつ各冷却板の他端側は、前記冷却板から冷却
液を回収するための主流出配管から分岐した各出口配管
に接続してある。
前記各入口配管のうち一つの入口配管には固定絞りが配
置してあり、その他の入口配管には冷却液の流量を調整
自在の可変流量調整弁が配置してある。
置してあり、その他の入口配管には冷却液の流量を調整
自在の可変流量調整弁が配置してある。
上記各可変流量調整弁の開度を調整する調整手段は、可
変流量調整弁に連結されたダイヤフラムにより仕切られ
た第１の圧力室及び第２の圧力室を備え、上記第１の圧
力室内の圧力が第２の圧力室内の圧力より小のときに流
量調整弁を絞り、逆の場合には流量調整弁を開くように
作用して可変流量調整弁の開閉を調整すべく機能するも
のである。
変流量調整弁に連結されたダイヤフラムにより仕切られ
た第１の圧力室及び第２の圧力室を備え、上記第１の圧
力室内の圧力が第２の圧力室内の圧力より小のときに流
量調整弁を絞り、逆の場合には流量調整弁を開くように
作用して可変流量調整弁の開閉を調整すべく機能するも
のである。
そして、前記固定絞りの出口側と前記調整手段の前記第
１の圧力室は第１の均圧管を介して接続してあり、前記
可変流量調整弁の出口側と前記第２の圧力室は第２の均
圧管を介して接続してある。
１の圧力室は第１の均圧管を介して接続してあり、前記
可変流量調整弁の出口側と前記第２の圧力室は第２の均
圧管を介して接続してある。
したがって、本発明によれば、固定絞りの出口側の圧力
が各可変流量調整弁の出口側の圧力より高い場合には、
各調整手段における第１の圧力室の圧力の方が第２の圧
力室より高くなり、両圧力室の圧力がつり合うようにダ
イヤフラムが変形し、各可変流量調整弁は開かれること
となり、各可変流量調整弁の出口側の圧力が次第に高く
なる。
が各可変流量調整弁の出口側の圧力より高い場合には、
各調整手段における第１の圧力室の圧力の方が第２の圧
力室より高くなり、両圧力室の圧力がつり合うようにダ
イヤフラムが変形し、各可変流量調整弁は開かれること
となり、各可変流量調整弁の出口側の圧力が次第に高く
なる。
逆に、各流量調整弁の出口側の圧力が固定絞りの出口側
の圧力より高くなると、各調整手段における第２の圧力
室内の圧力が第１の圧力室内の圧力よりも高くなり、各
流量調整弁は次第に絞られる態様となり、各流量調整弁
の出口側の圧力が次第に低圧になるものである。
の圧力より高くなると、各調整手段における第２の圧力
室内の圧力が第１の圧力室内の圧力よりも高くなり、各
流量調整弁は次第に絞られる態様となり、各流量調整弁
の出口側の圧力が次第に低圧になるものである。
すなわち本発明によれば、固定絞りの出口側の圧力と各
可変流量調整弁の出口側の圧力とを常にほぼ等しく保持
することができるものである。
可変流量調整弁の出口側の圧力とを常にほぼ等しく保持
することができるものである。
したがって、各冷却板の出口側の圧力をほぼ等しく保持
することにより、各冷却板の入口側の圧力がほぼ等しい
ことにより、各冷却板内へほぼ等しい冷却液が流入する
こととなり、各燃料電池積層体における各単電池をほぼ
均等に冷却することができるものである。
することにより、各冷却板の入口側の圧力がほぼ等しい
ことにより、各冷却板内へほぼ等しい冷却液が流入する
こととなり、各燃料電池積層体における各単電池をほぼ
均等に冷却することができるものである。
［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図及び第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
第１図は燃料電池の冷却系統図を示し、複数の燃料電池
積層体3a,3b,3cは、複数の単電池１を上下に積層してな
り、上下両端部及び中間部にそれぞれ冷却板5a,5b,5cを
介設して構成してある。
積層体3a,3b,3cは、複数の単電池１を上下に積層してな
り、上下両端部及び中間部にそれぞれ冷却板5a,5b,5cを
介設して構成してある。
各燃料電池積層体3a,3b,3cの各冷却板5a,5b,5cには、そ
の入口側において入口マニホールド6a,6b,6cが接続さ
れ、この入口マニホールド6a,6b,6cには、一端側が主供
給配管７に接続された入口配管9a,9b,9cの他端側が接続
されている。
の入口側において入口マニホールド6a,6b,6cが接続さ
れ、この入口マニホールド6a,6b,6cには、一端側が主供
給配管７に接続された入口配管9a,9b,9cの他端側が接続
されている。
また、各冷却板5a,5b,5cには、その出口側において、出
口マニホールド10a,10b,10cが接続され、この出口マニ
ホールド10a,10b,10cには一端側が主流出配管11に接続
された出口配管13a,13b,13cの他端側が接続されてい
る。
口マニホールド10a,10b,10cが接続され、この出口マニ
ホールド10a,10b,10cには一端側が主流出配管11に接続
された出口配管13a,13b,13cの他端側が接続されてい
る。
前記主供給配管７には、主流量調整弁15が設けられ、図
示しないポンプ及び熱交換器を介して主供給配管７と主
流出配管11とが接続され、冷却装置が構成されている。
示しないポンプ及び熱交換器を介して主供給配管７と主
流出配管11とが接続され、冷却装置が構成されている。
前記複数の入口配管9a,9b,9cのいずれかである最上段の
入口配管9aには固定絞り17が介設され、他の入口配管9
b,9cには可変流量調整弁19a,19bが介設されている。従
って入口配管9a,9b,9cのいずれかを除いて可変流量調整
弁19a,19が介設された構成となっている。そして可変流
量調整弁19a,19bは調整手段20a,20bで調整されるように
構成されている。
入口配管9aには固定絞り17が介設され、他の入口配管9
b,9cには可変流量調整弁19a,19bが介設されている。従
って入口配管9a,9b,9cのいずれかを除いて可変流量調整
弁19a,19が介設された構成となっている。そして可変流
量調整弁19a,19bは調整手段20a,20bで調整されるように
構成されている。
これら、固定絞り17、可変流量調整弁19a,19b,及び調整
手段20a,20bの組合せが、この発明の一実施例に係る主
要構成事項となる。
手段20a,20bの組合せが、この発明の一実施例に係る主
要構成事項となる。
前記調整手段20a,20bは、ダイヤフラム21で仕切られた
上部圧力室23と下部圧力室25とを有し、前記ダイヤフラ
ム21には可変流量調整弁19a,19bの弁開閉軸27が連結さ
れている。各可変流量調整弁19a,19bの下部圧力室25
は、最上段の入口配管9aにおける固定絞り17の出口部に
均圧管29を介して接続され、また上部圧力室23は該可変
流量調整弁19a,19bの出口部に均圧管31で接続されてい
る。
上部圧力室23と下部圧力室25とを有し、前記ダイヤフラ
ム21には可変流量調整弁19a,19bの弁開閉軸27が連結さ
れている。各可変流量調整弁19a,19bの下部圧力室25
は、最上段の入口配管9aにおける固定絞り17の出口部に
均圧管29を介して接続され、また上部圧力室23は該可変
流量調整弁19a,19bの出口部に均圧管31で接続されてい
る。
つぎに、上記一実施例の作用について述べる。
外部から液相状態で供給され、冷却流体としての冷却水
は、燃料電池の運転条件により主流量調整弁15で総流量
が調節され、主供給配管７、入口配管9a,9b,9c、各入口
マニホールド6a,6b,6cを経て各燃料電池積層体3a,3b,3c
の冷却板5a,5b,5cに流入される。
は、燃料電池の運転条件により主流量調整弁15で総流量
が調節され、主供給配管７、入口配管9a,9b,9c、各入口
マニホールド6a,6b,6cを経て各燃料電池積層体3a,3b,3c
の冷却板5a,5b,5cに流入される。
この場合、固定絞り17の出口圧力は均圧管29を介して調
整手段20a,20bの下部圧力室25に作用し、可変流量調整
弁19a,19bの出口圧力が均圧管31を介して同上部圧力室2
3に作用する。そして、例えば、可変流量調整弁19a,19b
が開き過ぎて、燃料電池積層体3aの入口配管9aにおける
冷却水の流量よりも多量の冷却水が流れると、可変流量
調整弁19a,19bでの圧力損失が小さいので、可変流量調
整弁19a,19bの出口圧力は固定絞り17の出口圧力よりも
高圧になる。その結果、上下圧力室23,25間に差圧を生
じ、この差圧によりダイヤフラム21が下方へ撓み、弁開
閉軸27を下降変位させ、可変流量調整弁19a,19bを絞
る。従って、可変流量調整弁19a,19bの出口圧力は上下
圧力室23,25の圧力が釣り合うまで下降し、可変流量調
整弁19a,19bの出口圧力が固定絞り弁17の出口圧力と略
一致するように調整される。
整手段20a,20bの下部圧力室25に作用し、可変流量調整
弁19a,19bの出口圧力が均圧管31を介して同上部圧力室2
3に作用する。そして、例えば、可変流量調整弁19a,19b
が開き過ぎて、燃料電池積層体3aの入口配管9aにおける
冷却水の流量よりも多量の冷却水が流れると、可変流量
調整弁19a,19bでの圧力損失が小さいので、可変流量調
整弁19a,19bの出口圧力は固定絞り17の出口圧力よりも
高圧になる。その結果、上下圧力室23,25間に差圧を生
じ、この差圧によりダイヤフラム21が下方へ撓み、弁開
閉軸27を下降変位させ、可変流量調整弁19a,19bを絞
る。従って、可変流量調整弁19a,19bの出口圧力は上下
圧力室23,25の圧力が釣り合うまで下降し、可変流量調
整弁19a,19bの出口圧力が固定絞り弁17の出口圧力と略
一致するように調整される。
また、固定絞り17の出口圧力が高く、可変流量調整弁19
a,19bの出口圧力が低いときには、上記の逆の動作によ
り可変流量調整弁19a,19bの弁開閉軸27が上昇され、可
変流量調整弁19a,19bの出口圧力が固定絞り17の出口圧
力と略一致するように調整される。
a,19bの出口圧力が低いときには、上記の逆の動作によ
り可変流量調整弁19a,19bの弁開閉軸27が上昇され、可
変流量調整弁19a,19bの出口圧力が固定絞り17の出口圧
力と略一致するように調整される。
こうして調整された可変流量調整弁19a,19bを通過する
冷却水の流量は固定絞り17を通過する冷却水の流量とほ
ぼ等しくなる。これは、前述の（２）式におけるボイド
率αが燃料電池の冷却においては１に近い値であり、ま
たρＧ≫ρＬであるから（２）式は Pn,outPo,out …（５） となって、各燃料電池積層体3a,3b,3cへの冷却水の入口
圧力が等しければ、各燃料電池積層体3a,3b,3cでの入口
と出口の冷却水の圧力差もほぼ等しくなるからである。
冷却水の流量は固定絞り17を通過する冷却水の流量とほ
ぼ等しくなる。これは、前述の（２）式におけるボイド
率αが燃料電池の冷却においては１に近い値であり、ま
たρＧ≫ρＬであるから（２）式は Pn,outPo,out …（５） となって、各燃料電池積層体3a,3b,3cへの冷却水の入口
圧力が等しければ、各燃料電池積層体3a,3b,3cでの入口
と出口の冷却水の圧力差もほぼ等しくなるからである。
こうして、各入口配管9a,9b,9cから入口マニホールド6
a,6b,6cを介して、各冷却板5a,5b,5c内へ略等しい流量
の冷却水が供給される。この場合、各入口マニホールド
6a,6b,6c及び出口マニホールド10a,10b,10cが上下に分
岐され、分岐上下で位置ヘッドの多少の相違はある。し
かし、個々の燃料電池積層体3a,3b,3cの高さが低くなっ
ているため、上記分岐上下の位置ヘッドの相違は無視す
ることができる。
a,6b,6cを介して、各冷却板5a,5b,5c内へ略等しい流量
の冷却水が供給される。この場合、各入口マニホールド
6a,6b,6c及び出口マニホールド10a,10b,10cが上下に分
岐され、分岐上下で位置ヘッドの多少の相違はある。し
かし、個々の燃料電池積層体3a,3b,3cの高さが低くなっ
ているため、上記分岐上下の位置ヘッドの相違は無視す
ることができる。
そして、各冷却板5a,5b,5cへ供給された冷却水が単電池
１から発生する熱を吸収して沸騰し、略均一な冷却が行
なわれる。冷却水は、ボイド率αが１に近い値の気液２
相流となって出口配管13a,13b,13c、主流出配管11を経
て循環される。
１から発生する熱を吸収して沸騰し、略均一な冷却が行
なわれる。冷却水は、ボイド率αが１に近い値の気液２
相流となって出口配管13a,13b,13c、主流出配管11を経
て循環される。
このように、運転条件の変化に係わらず、各冷却板5a,5
b,5cに略同流量の冷却水を供給することができ、単電池
１の略均一な冷却を行なうことができながら、可変流量
調整弁19a,19bの調整は、固定絞り17の出口圧力と可変
流量調整弁19a,19bの出口圧力との差圧を利用するか
ら、モータや制御機構等を必要とすることなく構造が簡
単であると共に、モータ駆動のための電力を供給する必
要もない。
b,5cに略同流量の冷却水を供給することができ、単電池
１の略均一な冷却を行なうことができながら、可変流量
調整弁19a,19bの調整は、固定絞り17の出口圧力と可変
流量調整弁19a,19bの出口圧力との差圧を利用するか
ら、モータや制御機構等を必要とすることなく構造が簡
単であると共に、モータ駆動のための電力を供給する必
要もない。
なお、この発明は上記一実施例に限定されない。例え
ば、固定絞り17を入口配管9b又は9cに介設し、可変流量
調整弁19a,19bをその他の入口配管9a,9c又は9a,9bに介
設するように構成することもできる。固定絞り17は省略
することもできる。出口マニホールド10a,10b,10cは、
主流出配管11で直接接続することもできる。
ば、固定絞り17を入口配管9b又は9cに介設し、可変流量
調整弁19a,19bをその他の入口配管9a,9c又は9a,9bに介
設するように構成することもできる。固定絞り17は省略
することもできる。出口マニホールド10a,10b,10cは、
主流出配管11で直接接続することもできる。
第１図は、この発明の一実施例に係る燃料電池の冷却系
統図、第２図は燃料電池積層体の斜視図、第３図は従来
例の冷却系統図、第４図は考えられる冷却系統図であ
る。 １……単電池 3a,3b,3c……燃料電池積層体 5a,5b,5c……冷却板 9a,9b,9c……入口配管 13a,13b,13c……出口配管 17……固定絞り 19a,19c……可変流量調整弁 20a,20b……調整手段
統図、第２図は燃料電池積層体の斜視図、第３図は従来
例の冷却系統図、第４図は考えられる冷却系統図であ
る。 １……単電池 3a,3b,3c……燃料電池積層体 5a,5b,5c……冷却板 9a,9b,9c……入口配管 13a,13b,13c……出口配管 17……固定絞り 19a,19c……可変流量調整弁 20a,20b……調整手段
Claims (1)
- 【請求項１】複数の単電池を上下に積層してなる積層体
の上下両端部及び中間部に冷却板を介設してなる複数の
燃料電池積層体と、前記冷却板に冷却液を供給するため
の主供給配管と、この主供給配管から分岐されて前記冷
却板の一端側にそれぞれ接続される複数の入口配管と、
前記冷却板から前記冷却液を回収するための主流出配管
と、この主流出配管から分岐され前記冷却板の他端側に
接続される複数の出口配管とを備え、前記冷却板内は蒸
気相と液相の２相流であってボイド率が１に近い値であ
る燃料電池において、 前記複数の入口配管のうち一の入口配管に配置された固
定絞りと、他の前記入口配管に配置され、前記冷却液の
流量を調整可能な可変流量調整弁と、この可変流量調整
弁に連結されたダイヤフラムにより仕切られた第１の圧
力室及び第２の圧力室を備え、上記第１の圧力室内の圧
力が第２の圧力室内の圧力より小のときに該流量調整弁
を絞り、逆の場合には該流量調整弁を開くように前記タ
イヤフラムが変形することにより前記可変流量調整弁の
開閉を調整可能な調整手段と、前記固定絞りの出口側と
前記第１の圧力室とを連結する第１の均圧管と、前記可
変流量調整弁の出口側と前記第２の圧力室とを連結する
第２の均圧管とを備えてなることを特徴とする燃料電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60084392A JPH0775168B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60084392A JPH0775168B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61243661A JPS61243661A (ja) | 1986-10-29 |
| JPH0775168B2 true JPH0775168B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=13829289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60084392A Expired - Lifetime JPH0775168B2 (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775168B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6282661A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-16 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 燃料電池の冷却装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035469A (ja) * | 1983-08-05 | 1985-02-23 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 積層燃料電池の冷却方法 |
-
1985
- 1985-04-22 JP JP60084392A patent/JPH0775168B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61243661A (ja) | 1986-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |