JPH086364Y2 - 水冷式燃料電池 - Google Patents
水冷式燃料電池Info
- Publication number
- JPH086364Y2 JPH086364Y2 JP1988135991U JP13599188U JPH086364Y2 JP H086364 Y2 JPH086364 Y2 JP H086364Y2 JP 1988135991 U JP1988135991 U JP 1988135991U JP 13599188 U JP13599188 U JP 13599188U JP H086364 Y2 JPH086364 Y2 JP H086364Y2
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- JP
- Japan
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- cooling
- pipe
- pipes
- water
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は水冷式燃料電池、ことに冷却水中の気泡排
除手段を備えた筐体内冷却配管構造に関する。
除手段を備えた筐体内冷却配管構造に関する。
第２図は従来装置を示す概略側断面図である。図にお
いて、水冷式燃料電池１は、定格容量の発電出力に対応
して単セルの面積と積層数が決定され、一般的には、厚
さ数mmの単セルを多数積み重ねた構造となっている。こ
の積層燃料電池１は発電中には、発電効率が40〜50％の
発熱体となり、定格負荷で冷却なしでは300℃以上とな
る。しかしながら、構造材の許容温度は一般に250℃以
下であり、所定の作動温度を保持するために冷却が要求
される。従って、燃料電池を冷却するために水冷式の燃
料電池や第３図に示すように積層電池本体１に細い冷却
パイプ３を多数埋設した導電性の良い冷却板２を単セル
の複数ブロックごとに積層する構造がとられる。複数の
冷却パイプ３の両端部は筐体４内において、入口側配管
５および出口側配管６にそれぞれ並列接続され、筐体４
の下部から外部に引き出された両配管５および６が外部
循環冷却系７に連結されることにより、各冷却板２を沿
層方向にジグザク状に貫通する複数の冷却パイプ３に冷
却水としての純水９が分岐して流れる水冷式燃料電池の
冷却系統が形成される。
いて、水冷式燃料電池１は、定格容量の発電出力に対応
して単セルの面積と積層数が決定され、一般的には、厚
さ数mmの単セルを多数積み重ねた構造となっている。こ
の積層燃料電池１は発電中には、発電効率が40〜50％の
発熱体となり、定格負荷で冷却なしでは300℃以上とな
る。しかしながら、構造材の許容温度は一般に250℃以
下であり、所定の作動温度を保持するために冷却が要求
される。従って、燃料電池を冷却するために水冷式の燃
料電池や第３図に示すように積層電池本体１に細い冷却
パイプ３を多数埋設した導電性の良い冷却板２を単セル
の複数ブロックごとに積層する構造がとられる。複数の
冷却パイプ３の両端部は筐体４内において、入口側配管
５および出口側配管６にそれぞれ並列接続され、筐体４
の下部から外部に引き出された両配管５および６が外部
循環冷却系７に連結されることにより、各冷却板２を沿
層方向にジグザク状に貫通する複数の冷却パイプ３に冷
却水としての純水９が分岐して流れる水冷式燃料電池の
冷却系統が形成される。
従来装置において、水冷式燃料電池積層体１がりん酸
型燃料電池である場合、各単セル温度は電気化学反応に
好適な作動温度，例えば190℃を保持すよう温度制御が
行われる。ところで、外部循環冷却系７で冷却された冷
却水９は循環ポンプを介して入口側配管５から複数の冷
却パイプ３に分流し、曲りの多い冷却パイプ３を並列に
流れ、その際燃料電池の発熱を吸収して温度が上昇し、
高温の冷却水９が出口側配管６で再び合流し、外部循環
冷却系７に環流されるが、例えば外部循環冷却系７で冷
却水中に気泡が混入すると、冷却パイプ３には分岐合流
部やジグザク状の曲り部が多いために気泡溜りが生じや
すく、細い冷却パイプに滞留した空泡は加熱膨張し、細
い冷却パイプ内の冷却水の流路を狭さくする。一旦冷却
パイプに狭さくが発生すると、複数の冷却パイプが入口
側配管に互いに並列に連通しているために、狭さくを生
じた冷却パイプへの冷却水の通流は阻害され、冷却板２
の冷却性能が著しく低下するので、これに接した単セル
の温度が異常高温となり、単セルの劣化や焼損事故に進
展する危険性が高まる。また、単セルの異常高温は冷却
水の沸騰をうながし、沸騰蒸気が出口側配管６の上部に
滞留して冷却水の循環を阻害するという事態に発展す
る。
型燃料電池である場合、各単セル温度は電気化学反応に
好適な作動温度，例えば190℃を保持すよう温度制御が
行われる。ところで、外部循環冷却系７で冷却された冷
却水９は循環ポンプを介して入口側配管５から複数の冷
却パイプ３に分流し、曲りの多い冷却パイプ３を並列に
流れ、その際燃料電池の発熱を吸収して温度が上昇し、
高温の冷却水９が出口側配管６で再び合流し、外部循環
冷却系７に環流されるが、例えば外部循環冷却系７で冷
却水中に気泡が混入すると、冷却パイプ３には分岐合流
部やジグザク状の曲り部が多いために気泡溜りが生じや
すく、細い冷却パイプに滞留した空泡は加熱膨張し、細
い冷却パイプ内の冷却水の流路を狭さくする。一旦冷却
パイプに狭さくが発生すると、複数の冷却パイプが入口
側配管に互いに並列に連通しているために、狭さくを生
じた冷却パイプへの冷却水の通流は阻害され、冷却板２
の冷却性能が著しく低下するので、これに接した単セル
の温度が異常高温となり、単セルの劣化や焼損事故に進
展する危険性が高まる。また、単セルの異常高温は冷却
水の沸騰をうながし、沸騰蒸気が出口側配管６の上部に
滞留して冷却水の循環を阻害するという事態に発展す
る。
この考案の目的は、混入気泡を冷却パイプに侵入する
前に除去することにより、冷却パイプの閉塞を防止する
ことにある。
前に除去することにより、冷却パイプの閉塞を防止する
ことにある。
上記課題を解決するために、この考案によれば、筐体
に収納され複数の単セルごとに冷却板を有する燃料電池
積層体が前記複数の冷却板それぞれを沿層方向に貫通す
る冷却パイプと、この複数の冷却パイプに連通して各冷
却パイプに冷却水を給排する入口側配管および出口側配
管とを備え、両配管が前記筐体の下部で外部に引き出さ
れて外部循環冷却系に連結されたものにおいて、前記入
口側配管および出口側配管はそれぞれ逆Ｕ字状の湾曲部
で接続された立上り部と立下り部とを有し、前記入口側
配管の立下り部は前記複数の冷却パイプに連通し立上り
部は前記外部循環冷却系の一側に連通してなり、また前
記出口側配管の立上り部は前記複数の冷却パイプに連通
し立下り部は前記外部循環冷却系の他側に連通してな
り、前記入口側配管および出口側配管の湾曲部上部には
それぞれ排気管が接続され、該排気管は前記筐体を気密
に貫通して筐体外部で排気弁に連結されてなるものとす
る。
に収納され複数の単セルごとに冷却板を有する燃料電池
積層体が前記複数の冷却板それぞれを沿層方向に貫通す
る冷却パイプと、この複数の冷却パイプに連通して各冷
却パイプに冷却水を給排する入口側配管および出口側配
管とを備え、両配管が前記筐体の下部で外部に引き出さ
れて外部循環冷却系に連結されたものにおいて、前記入
口側配管および出口側配管はそれぞれ逆Ｕ字状の湾曲部
で接続された立上り部と立下り部とを有し、前記入口側
配管の立下り部は前記複数の冷却パイプに連通し立上り
部は前記外部循環冷却系の一側に連通してなり、また前
記出口側配管の立上り部は前記複数の冷却パイプに連通
し立下り部は前記外部循環冷却系の他側に連通してな
り、前記入口側配管および出口側配管の湾曲部上部には
それぞれ排気管が接続され、該排気管は前記筐体を気密
に貫通して筐体外部で排気弁に連結されてなるものとす
る。
上記手段において、外部循環冷却系に連結された入口
側配管が筐体内上部が筐体内上部で逆Ｕ字状に湾曲した
湾曲部を経由して各冷却パイプに連通し、各冷却パイプ
の冷却水を集めた出口側配管を逆Ｕ字状の湾曲部を経由
した後筐体下部を貫通して外部循環冷却系に連結したこ
とにより、入口側配管の湾曲部には外部循環冷却系で冷
却水中に混入した気泡をその浮力によって分離した気泡
溜りが，出口側配管の湾曲部には冷却パイプを通過また
は冷却パイプ内に生成した蒸気等の気泡溜りが形成さ
れ、この気泡溜りに分離貯留された気体を排気管を介し
て外部に放出することにより、気泡を含まない冷却水を
各冷却パイプに分岐して供給することが可能になり、冷
却パイプの閉塞とそれに基づく冷却性能の低下を防止で
きるとともに、各冷却パイプから出口側配管に排出され
た高温の気体も排気管を介して排除されるので、外部循
環冷却系に気泡を含んだ冷却水が再循環することを回避
できる。
側配管が筐体内上部が筐体内上部で逆Ｕ字状に湾曲した
湾曲部を経由して各冷却パイプに連通し、各冷却パイプ
の冷却水を集めた出口側配管を逆Ｕ字状の湾曲部を経由
した後筐体下部を貫通して外部循環冷却系に連結したこ
とにより、入口側配管の湾曲部には外部循環冷却系で冷
却水中に混入した気泡をその浮力によって分離した気泡
溜りが，出口側配管の湾曲部には冷却パイプを通過また
は冷却パイプ内に生成した蒸気等の気泡溜りが形成さ
れ、この気泡溜りに分離貯留された気体を排気管を介し
て外部に放出することにより、気泡を含まない冷却水を
各冷却パイプに分岐して供給することが可能になり、冷
却パイプの閉塞とそれに基づく冷却性能の低下を防止で
きるとともに、各冷却パイプから出口側配管に排出され
た高温の気体も排気管を介して排除されるので、外部循
環冷却系に気泡を含んだ冷却水が再循環することを回避
できる。
以下この考案を実施例装置に基づいて説明する。
第１図はこの考案の実施例装置を示す概略側断面図で
ある。図において、15は逆Ｕ字状の入口側配管であり、
冷却水９の入口側から順次立上り部15A,湾曲部15B,立下
り部15Cからなり、立下り部15Cが複数の冷却パイプ３に
連通するとともに、その下端部が閉塞され、外部循環冷
却系７から供給される冷却水９は立上り部15Aで気泡が
その浮力によって冷却水９から分離され、湾曲部15Bに
分離された気泡の気泡溜り25が形成されるとともに、気
泡が分離された冷却水が立下り部15Cで各冷却パイプ３
に分配されることにより、気泡を含まない冷却水が各冷
却パイプを均等に分布して流れることになり、気泡が冷
却パイプ３に流入することによって生ずる冷却通路の部
分的狭さくや閉塞を回避できる。また、気泡溜り25にた
まった空気はこれに連通する排気管35および排気弁35A
を介して外部に放出される。
ある。図において、15は逆Ｕ字状の入口側配管であり、
冷却水９の入口側から順次立上り部15A,湾曲部15B,立下
り部15Cからなり、立下り部15Cが複数の冷却パイプ３に
連通するとともに、その下端部が閉塞され、外部循環冷
却系７から供給される冷却水９は立上り部15Aで気泡が
その浮力によって冷却水９から分離され、湾曲部15Bに
分離された気泡の気泡溜り25が形成されるとともに、気
泡が分離された冷却水が立下り部15Cで各冷却パイプ３
に分配されることにより、気泡を含まない冷却水が各冷
却パイプを均等に分布して流れることになり、気泡が冷
却パイプ３に流入することによって生ずる冷却通路の部
分的狭さくや閉塞を回避できる。また、気泡溜り25にた
まった空気はこれに連通する排気管35および排気弁35A
を介して外部に放出される。
また、16は逆Ｕ字状に形成された出口側配管であり、
下端が閉鎖された立上り部16Aに各冷却パイプ３が連結
され、冷却パイプ３から水蒸気を含む気体が放出された
とき、その浮力を利用して湾曲16Bに気泡溜り26が形成
され、立下り部16Cを介して連結された外部循環冷却系
７に気泡が再循環することを回避できるとともに、気泡
溜り26にたまった気体はこれに連通した排気管36を介し
て排気弁36Aから外部に放出される。
下端が閉鎖された立上り部16Aに各冷却パイプ３が連結
され、冷却パイプ３から水蒸気を含む気体が放出された
とき、その浮力を利用して湾曲16Bに気泡溜り26が形成
され、立下り部16Cを介して連結された外部循環冷却系
７に気泡が再循環することを回避できるとともに、気泡
溜り26にたまった気体はこれに連通した排気管36を介し
て排気弁36Aから外部に放出される。
このように、気泡排出手段を備えた実施例装置におい
て、最初の通水時には排気弁35A,36Aを開いた状態で通
水することによって配管15,16および冷却パイプ３中の
空気を気泡溜り25および26に集めて排気管35,36を介し
て外部に放出でき、かつ定常通水時に冷却水９に含まれ
る気泡は入口側，出口側配管それぞれの立上り部15A,16
Aを湾曲部に向かって上昇する過程で気泡同志が集合し
て粗大化し、その浮力が増大することによって湾曲部15
B,16Bで気泡溜り25,26に分離貯留される。したがって、
入口側配管15の立下り部15Cを介して各冷却パイプ３に
分岐供給される冷却水９に含まれる気泡は著しく減少
し、気泡による冷却パイプの閉塞や，これに起因する各
冷却パイプ相互の冷却水の不均衡が排除され、燃料電池
積層体１をその作動温度にほぼ均等に保持できる冷却性
能を得ることができる。また、出口側配管16にも気泡分
離手段を設けたことにより、一般に閉鎖循環系で構成さ
れる冷却水としての紙水９の外部循環冷却系７に気泡を
含んだ冷却水が再環流することを防止でき、この気泡が
入口側配管15側に環流することによる悪影響が排除され
る。
て、最初の通水時には排気弁35A,36Aを開いた状態で通
水することによって配管15,16および冷却パイプ３中の
空気を気泡溜り25および26に集めて排気管35,36を介し
て外部に放出でき、かつ定常通水時に冷却水９に含まれ
る気泡は入口側，出口側配管それぞれの立上り部15A,16
Aを湾曲部に向かって上昇する過程で気泡同志が集合し
て粗大化し、その浮力が増大することによって湾曲部15
B,16Bで気泡溜り25,26に分離貯留される。したがって、
入口側配管15の立下り部15Cを介して各冷却パイプ３に
分岐供給される冷却水９に含まれる気泡は著しく減少
し、気泡による冷却パイプの閉塞や，これに起因する各
冷却パイプ相互の冷却水の不均衡が排除され、燃料電池
積層体１をその作動温度にほぼ均等に保持できる冷却性
能を得ることができる。また、出口側配管16にも気泡分
離手段を設けたことにより、一般に閉鎖循環系で構成さ
れる冷却水としての紙水９の外部循環冷却系７に気泡を
含んだ冷却水が再環流することを防止でき、この気泡が
入口側配管15側に環流することによる悪影響が排除され
る。
この考案は前述のように、冷却パイプに冷却水を分岐
供給する入口側配管，および冷却パイプからの冷却水を
集合して外部循環冷却系に戻す出口側配管それぞれを筐
体内上部で逆Ｕ字状に湾曲させ、各配管の立上り部を気
泡の分離部として機能させて湾曲部に気泡溜りを形成
し、排気管を介して気泡溜りに分離された気体を排除す
るよう構成した。その結果、入口側配管の立下り部に連
結された各冷却パイプには気泡が分離された冷却水が分
岐供給されるので、従来装置で問題となった細い冷却パ
イプに気泡が滞留することによって生ずる冷却パイプの
狭さくや流量低下が排除され、したがって良好な冷却性
能を安定して維持でき、かつ単セルの燃損やその構成材
料の熱劣化等の性能低下のない水冷式燃料電池を提供す
ることができる。また、出口側配管についても各冷却パ
イプから立上り部に流入した冷却水中の気泡を排除する
手段を入口側配管と同様に設けたことにより、出口側配
管を介して気泡が外部循環冷却系に環流することを防止
でき、したがって冷却パイプの気泡による閉塞をより確
実に回避できる利点が得られる。
供給する入口側配管，および冷却パイプからの冷却水を
集合して外部循環冷却系に戻す出口側配管それぞれを筐
体内上部で逆Ｕ字状に湾曲させ、各配管の立上り部を気
泡の分離部として機能させて湾曲部に気泡溜りを形成
し、排気管を介して気泡溜りに分離された気体を排除す
るよう構成した。その結果、入口側配管の立下り部に連
結された各冷却パイプには気泡が分離された冷却水が分
岐供給されるので、従来装置で問題となった細い冷却パ
イプに気泡が滞留することによって生ずる冷却パイプの
狭さくや流量低下が排除され、したがって良好な冷却性
能を安定して維持でき、かつ単セルの燃損やその構成材
料の熱劣化等の性能低下のない水冷式燃料電池を提供す
ることができる。また、出口側配管についても各冷却パ
イプから立上り部に流入した冷却水中の気泡を排除する
手段を入口側配管と同様に設けたことにより、出口側配
管を介して気泡が外部循環冷却系に環流することを防止
でき、したがって冷却パイプの気泡による閉塞をより確
実に回避できる利点が得られる。
第１図はこの考案の実施例装置を示す概略側断面図、第
２図は従来装置を示す概略側断面図、第３図は冷却板の
一般的構造を示す斜視図である。 1:燃料電池積層体、2:冷却板、3:冷却パイプ、4:筐体、
5,15;入口側配管、6,16:出口側配管、7:外部循環冷却
系、9:冷却水、15A,16A:立上り部、15B,16B:湾曲部、15
C,16C:立下り部、25,26:気泡溜り、35,36:排気管、35A,
36A:排気弁。
２図は従来装置を示す概略側断面図、第３図は冷却板の
一般的構造を示す斜視図である。 1:燃料電池積層体、2:冷却板、3:冷却パイプ、4:筐体、
5,15;入口側配管、6,16:出口側配管、7:外部循環冷却
系、9:冷却水、15A,16A:立上り部、15B,16B:湾曲部、15
C,16C:立下り部、25,26:気泡溜り、35,36:排気管、35A,
36A:排気弁。
Claims (1)
- 【請求項１】筐体に収納され複数の単セルごとに冷却板
を有する燃料電池積層体が前記複数の冷却板それぞれを
沿層方向に貫通する冷却パイプと、この複数の冷却パイ
プに連通して各冷却パイプに冷却水を給排する入口側配
管および出口側配置とを備え、該両配管が前記筐体の下
部で外部に引き出されて外部循環冷却系に連結されたも
のにおいて、前記入口側配管および出口側配管はそれぞ
れ逆Ｕ字状の湾曲部で接続された立上り部と立下り部と
を有し、前記入口側配管の立下り部は前記複数の冷却パ
イプに連通し立上り部は前記外部循環冷却系の一側に連
通してなり、また前記出口側配管の立上り部は前記複数
の冷却パイプに連通し立下り部は前記外部循環冷却系の
他側に連通してなり、前記入口側配管および出口側配管
の湾曲部上部にはそれぞれ排気管が接続され、該排気管
は前記筐体を気密に貫通して筐体外部で排気弁に連結さ
れてなることを特徴とする水冷式燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988135991U JPH086364Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 水冷式燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988135991U JPH086364Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 水冷式燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256351U JPH0256351U (ja) | 1990-04-24 |
| JPH086364Y2 true JPH086364Y2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=31396088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988135991U Expired - Lifetime JPH086364Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 水冷式燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086364Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5306899B2 (ja) * | 2009-05-19 | 2013-10-02 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP1988135991U patent/JPH086364Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0256351U (ja) | 1990-04-24 |
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