JPS5875781A

JPS5875781A - 燃料電池用温度調節装置

Info

Publication number: JPS5875781A
Application number: JP56175341A
Authority: JP
Inventors: Masao Fujii; 雅雄藤井; Mitsuie Matsumura; 光家松村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1983-05-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は新規な燃料電池用温度調節装置に関する。

従来より燃料電池には、起動時に反応を促進するために
加熱し、定常動作時に発生した熱を除去するために密着
して積層された燃料電池の間に挿入されゐ媒体循環形の
温度調節装置が用いられている。

それらの−例の構成を第１図に示す。第１図において（
１）および（３）は対向する面の反対側にそれぞれ反応
ガス通路（２）　、　（４）が設けられている温度調節
板である。これらの２枚の温度調節板（１）　、　（１
）の間に熱交換配管（６）が設けられており、該熱交換
配管（５）の出入口は、温度調節板（１）　ｌ　（３）
の外部において熱交換配管（５）に冷水および温水を送
るポンプ（６）と接続配管（６！ｌ）により接続されて
いる。

つぎにその作用を説明する。まず燃料電池の起動時にお
いて、反応を促進するためにポンプ（６）により温水を
熱交換配管（５）に送り、温度調節板（１）。

（３）に熱を伝え、温度調節板の上下に積層されている
燃料電池を加熱する。定常の動作時においては温度上昇
にともなう燃料電池の破壊を防止するために、燃料電池
で発生した熱を除去する必要がある。燃料電池で発生し
た熱は上下から温度調節板（１）　、　（３）に伝えら
れ、さらに２枚の温度調節板（１）。

（３）にはさまれた熱交換配管（５）に伝えられる。熱
交換配換（５）には起動時とは異なる管路に切りかえら
れたポンプ（６）により冷水が供給されており、発生し
た熱が冷水に伝えられて温度調節板ＣＩ）　ｌ　（３）
から外部に取出される。

斜上のごと〈従来の温度調節装置には、冷水および温水
を循環させるためにポンプ（６）などが必要であり、そ
のため補機動力を必要とし、さらに可動部分を有する器
具（ポンプ、モータなど）を構成要素としているために
、信頼性に欠けるなどの欠点がある。

この発明は上記の欠点を除こうとするもので。

鳥交換配管内の封入媒体を自然循環せしめる仁とにより
、補機動力を必要としないようｆこしょうとするもので
ある。

しかしてこの発明は％離れた側の面にそれぞれ反応ガス
通路を有する２枚の温度調節板の間に挿入した熱交換配
管と、熱交換配管の位置より高く位置した高位置配管と
、熱交換配管の位置より低（位置した低位置配管とで閉
路を形成するように密閉接続し、内部に気相部分を残す
ように媒体を封入した媒体が循環し得る媒体の循環配管
及び上記高位置配管と上記低位置配管に設けた熱交換器
を備え、上記高位置配管の最高位置から上記低位置配管
の最低位置にかけて傾斜させた燃料電池用温度調節装胃
を要旨とするものである。

以下図面を用いてこの発明の温度調節装置の一実施例を
説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す概略斜視図であり、
わかりやすくするために一方の温度調節板を熱交換配管
を示すために上方にもち上げた状態を示す。第８図は＠
２図の側面図で、熱交換器←を取り除いて配管をわかり
ゃすく示すと共に配管内の媒体の状態を示す。

第２図において、　（１）　、　（３）はそれぞれ従来
例と同様の温度調節板であり、温度調節板（１）　ｌ　
（３）の間には熱交換配管（５）がはさまれている、（
７）は温度調節板（１）　、　（３）の外部で熱交換配
管（５）の位置よりも高所に配置した高位置配管である
。（８）は温度調節板（１）（３）の外部で熱交換配管
（５）の位置よりも低いところに配置した低位置配管で
ある。これらの熱交換配管（５）と、高位置配管と、低
位置配管とは閉路を形成するように密閉接続されると共
に、高位置配管（７）の最高位ａｔ（９）から低位置配
管（８）の最低位置Ｑ１にかけて傾斜されているり管の
内部は真空に排気されたのちに、水またはフロンなどの
媒体が封入されている。媒体の液面０◇は、好しくは、
水平な熱交換配管（５）の中位レベル、すなわち熱交換
配管（６）内に媒体の液相部分と気相部分が存在するよ
うにする。又熱交換配管（５）の位置レベルよりや＼多
く液相の媒体を入れてもよいが、熱交換配管（６）内の
全体が気相の媒体となることは避けねばならない。

（１）は高位置配管（７）と低位置配管（８）ｆこまた
がって配置された熱交換器で、放熱用として使用すると
きは冷風を供給し、高・低位置配管の熱、主には高位置
配管の熱を奪い、加熱用として使用するとλは温風を供
給し、主に低位置配管に熱を与える。

つぎにこのようにしてえた温度調節装置の働きを熱の伝
達順序にしたがい説明する。まず燃料電池（図示されて
いない）の動作中の冷却のばあいは％積層された燃料電
池の各層で発生した熱は、温度勾配にしたがって上下か
ら温度調節板（１）　、　（３）に伝ｔられ、さらに熱
交換配管（５）に伝えられる。

この熱は熱交換配管（５）＃こ封入されてぃ己媒体を蒸
発させ、逆に調節板自体は気化熱が奪われること多こよ
り冷却される。このとき熱交換配管（５）内に発生する
蒸気は上昇して高位置配管（７）にいたり、放熱用とし
て動作している熱交換器ａａで冷やされて液体に凝縮し
自重により低位置配管（９）にいたり、熱交換配管（５
）に戻る。このとき低位置配管（９）においても封入さ
れた媒体の放熱が行なわれる。

次に燃料電池の起動時には、化学反応を円滑に行うため
８Ｉ層された各々の燃料電池を加熱するのでその方法を
説明する。このときは熱交換器（２）は加熱用として動
作している。高・低位置配管（７）。

（８）の媒体、特に低位置配管（８）の媒体は加熱され
て蒸気となり上昇し、高位置配管（７）へ至る。高位置
配管（７）においてもさらに加熱されて熱交換配管（５
）内に流入し温度調節板（ｔ）　、　（ａ）に熱を与え
、さらに燃料電池を加熱してみずからは冷却されること
により密度が大きくなり、自重によって低位置゛配管内
まで戻る。かくして動力を用い石ことなく媒体が配管内
を循環し効率よく燃料電池を冷却および加熱することが
できる。

図面に示した実施例では、高位置配管（７）の最高位置
から低位置配管（８）の最低位置まで単調に減少してい
るが、高位置配管（７）と低位置配管（８）をコイル吠
に形成し、コイル吠配管を高位置配管（７）から低位置
配管（８）にかけて傾斜させてもよい。又熱交換器は高
位置配管（７）と低位置配管（８）にそねぞれ別個に設
け、高位置配管（７）には放熱器を低位置配管（８）に
は加熱器を設けてもよい。

以上説明したように、この発明の燃料電池用温度調節装
置は媒体循環用のポンプが不要であるため補機動力が少
なくてすみ、したがって燃料電池自体の電気変換効率を
高くずＡことができ、しかも信頼性を高めることができ
るため実用的価値は大なるものがある。

さらに高位置配管の最高位置から低位置配管の最低位置
にかけて傾斜させているので、高位置配管の内部で凝縮
した媒体は円滑に低位置配管に移行し、又低位置配管で
蒸発した媒体は円滑に高位置配管に移行する。そのため
媒体の循環が円滑に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料電池用温度調節装置を示す概略斜視
図、第２図はこの発明の燃料電池用温度調節装置を示す
概略斜視図である。第８図は第２図の側面図である。図中（１）　、　（３）・・ン温度調節板、（２）　、
　（４）・・・反応ガス通路、（５）・・・熱交換配管
、（７）・・・高位置配管、（９）・・・その最高位置
、（８）・・・低位置配管、ＯＱ・・・その最低位置、
（２）・・・熱交換器である。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。代理人　葛野信− 第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）屍れた側の面にそれぞれ反応ガス通路を有する２
枚の温度調節板の間に配置され、上記温度調節板との間
で熱交換を行なう熱交換配管と、この熱交換配管の位置
より高く位置する高位置配管と。上記熱交換配管の位置よ口低く位置する低位置配管とで
閉路を形成するように密閉接続し、内部に気相部分を残
すように媒体を封入した媒体が循環し得る媒体の循環配
管及び上記高位置配管と上記低位置配管に設けた熱交換
器を備え、上記高位置配管の最高位置から上記低位置配
管の最低位置にかけて傾斜させたことを特徴とすゐ燃料
を池用温度調節装置。
（２）高位置配管の最高位置から低位置配管の最低位置
にかけて単調にその位置を低下させた特許請求の範囲第
１項記載の燃料電池用温度調節装置。
（３）高位置配管と低位置配管とに一体の熱交換器を設
けた特許請求の範ＨｆＭ１項又は第２項記載の燃料電池
用温度調節装置。