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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenmodul.
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2. Stand der Technik
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Bei der in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP 2014-167860 A beschriebenen Brennstoffzelle ist eine Elektrodenkatalysatorschicht auf jeder Seite einer Festpolymerelektrolytmembran vorgesehen und eine Gasdiffusionsschicht ist an der Außenseite jeder Elektrodenkatalysatorschicht vorgesehen, um eine Membranelektrodeneinheit zu bilden. Ein kanalbildender Körper ist zwischen dieser Membranelektrodeneinheit und einem Separator angeordnet.
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Auf der Seite des kanalbildenden Körpers, die der Membranelektrodeneinheit zugewandt ist, ist eine Mehrzahl von nutartigen Gaskanälen angeordnet, die sich in einer geraden Linie erstrecken, und auf der Seite des kanalbildenden Körpers, die dem Separater zugewandt ist (die entgegengesetzte Seite zu der Seite, auf der die Gaskanälen ausgebildet sind), ist eine Mehrzahl von Wasserleitungen angeordnet, die sich in einer geraden Linie entgegengesetzt zu den Gaskanälen über eine Trennwand erstrecken. Der Gaskanal ist ein Kanal, über den der Brennstoffzelle ein Reaktionsgas zugeführt wird, und die Wasserleitung ist ein Kanal, über den von der Brennstoffzelle produziertes Wasser abgeführt wird. Zudem sind Verbindungspfade (Schlitze), die eine Verbindung zwischen dem Gaskanal und der Wasserleitung schaffen, in die Trennwand eingeschnitten, so dass das durch eine Elektrodenreaktion in der Membranelektrodeneinheit produzierte Wasser über diese Verbindungspfade von dem Gaskanal zu der Wasserleitung abgeführt wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
JP 2014-167860 A schlägt eine Technik vor, die das Ausbilden von Verbindungspfaden umfasst, die eine Verbindung zwischen dem Gaskanal und der Wasserleitung in dem kanalbildenden Körper schaffen, so dass produziertes Wasser leicht abgeführt werden kann, indem es über diese Verbindungspfade zu dem Separator (Wasserleitung) strömt. Diese Technik berücksichtigt jedoch die Form des kanalbildenden Körpers nicht, der ermöglichen soll, dass der Elektrode (Membranelektrodeneinheit) ein durch den Gaskanal strömendes Gas aktiv geliefert wird, und muss daher in Bezug auf das effiziente Zuführen eines Gases zu der Elektrode verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Brennstoffzellenmodul, das der Elektrode mit höherer Effizienz ein Gas zuführen kann.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Brennstoffzellenmodul, das einen zwischen einer Membranelektrodeneinheit und einem Separator angeordneten kanalbildenden Körper umfasst. Der kanalbildende Körper weist auf: einen Gaskanal, der zwischen einer Mehrzahl von Rippen, die der Membranelektrodeneinheit zugewandt auf einer Seite des kanalbildenden Körpers angeordnet sind, vorgesehen ist, und über welchen einer Brennstoffzelle ein Gas zugeführt wird; eine Wasserleitung, die angrenzend an den Gaskanal auf einer dem Separator zugewandten Seite des kanalbildenden Körpers vorgesehen ist, und über die von der Brennstoffzelle produziertes Wasser abgeführt wird; und einen Verbindungspfad, der in einer Trennwand, die jede Rippe bildet, ausgebildet ist, und der eine Verbindung zwischen dem Gaskanal und der Wasserleitung schafft. Wenn die Rippe in einem Querschnitt senkrecht zu einer Kanalerstreckungsrichtung betrachtet wird, ist eines von beiden Enden einer Außenform der Rippe so geformt, dass es näher an einer Mitte der Rippe liegt als eine gedachte Fläche des Kanals, von der angenommen wird, dass sie sich in einer geraden Linie entlang der Kanalerstreckungsrichtung erstreckt. Wenn die Rippe in Kanalerstreckungsrichtung betrachtet wird, sind die Abschnitte der Rippe, die näher an der Mitte der Rippe liegen, mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe ausgebildet.
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Gemäß dieser Konfiguration sind die Abschnitte beider Enden der Außenform der Rippe, die so geformt sind, dass sie näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche, bei Betrachtung der Rippe in Kanalerstreckungsrichtung, mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe ausgebildet. Somit ist der Strom eines Gases, das durch den Gaskanal strömt, an Positionen, an denen die Verbindungspfade in der Rippe ausgebildet sind, gestört. Diese Störung des Gasstroms führt zu einer Erhöhung der zu der Membranelektrodeneinheit gelieferten Gasmenge, die Teil des Gases ist, das durch die Gaskanäle strömt, die an der der Membranelektrodeneinheit zugewandten Seite des kanalbildenden Körpers ausgebildet sind. Folglich kann der Elektrode das Gas mit einer höheren Effizienz zugeführt werden.
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Die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung eines Paars von Rippensegmenten, deren jeweilige Abschnitte, die näher an der Mitte der Rippe ausgebildet sind, mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe ausgebildet sind, kann an einer Einlassseite des Gaskanals größer sein als an einer mittleren Seite des Gaskanals in Kanalerstreckungsrichtung.
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Die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung eines Paars von Rippensegmenten, deren jeweilige Abschnitte, die näher an der Mitte der Rippe ausgebildet sind, mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe ausgebildet sind, kann an einer Auslassseite des Gaskanals kleiner sein als an einer mittleren Seite des Gaskanals in Kanalerstreckungsrichtung.
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Wenn angrenzende der Rippen in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung betrachtet werden, kann der Abschnitt einer Rippe, der so geformt ist, dass er näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche, am selben Ende der beiden Enden der Rippe ausgebildet sein wie jener der anderen Rippe.
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Wenn angrenzende der Rippen in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung betrachtet werden, kann der Abschnitt einer Rippe, der so geformt ist, dass er näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche, an einem Ende der beiden Enden der Rippe ausgebildet sein, das zu der anderen Rippe entgegengesetzt ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Brennstoffzellenmodul zu schaffen, das der Elektrode mit höherer Effizienz ein Gas zuführen kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Merkmale und Vorteile, sowie die technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und in der gilt:
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1A ist eine schematische Schnittansicht eines Teils (Einzelzelle) eines Brennstoffzellenmoduls in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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1B ist eine schematische Perspektivenansicht, die eine Konfiguration eines kanalbildenden Körpers einer Brennstoffzelle in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2A ist eine Schnittansicht entlang der in 1 angezeigten Linie IIA-IIA;
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2B ist eine Schnittansicht entlang der in 1 angezeigten Linie IIB-IIB;
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3A ist eine Ansicht, die einen kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen die gleiche Form aufweisen;
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3B ist eine Ansicht, die den kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen die gleiche Form aufweisen;
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3C ist eine Ansicht, die den kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen die gleiche Form aufweisen;
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4A ist eine Ansicht, die einen kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen liniensymmetrisch sind;
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4B ist eine Ansicht, die den kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen liniensymmetrisch sind;
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4C ist eine Ansicht, die den kanalbildenden Körper darstellt, bei dem angrenzende Rippen liniensymmetrisch sind;
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5A ist eine Ansicht, die einen kanalbildenden Körper an einer Einlassseite eines Gaskanals darstellt;
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5B ist eine Ansicht, die den kanalbildenden Körper an einer Auslassseite des Gaskanals darstellt; und
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6 ist eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines konventionellen kanalbildenden Körpers zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform soll lediglich veranschaulichend sein und soll die vorliegende Erfindung und deren Anwendungsgebiet oder Verwendung nicht beschränken.
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Zunächst wird eine Konfiguration eines in einer Brennstoffzelle (Brennstoffzellenmodul) verwendeten kanalbildenden Körpers in dieser Ausführungsform beschrieben. 1B ist eine schematische Perspektivenansicht, die die Konfiguration des kanalbildenden Körpers darstellt. Der kanalbildende Körper in dieser Ausführungsform bildet Fluiddurchgänge, über die einer Anode und einer Kathode ein Brenngas (Wasserstoff) oder ein Oxidationsgas (Sauerstoff, typischerweise Luft) zugeführt wird.
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Die Brennstoffzelle in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch Stapeln einer großen Anzahl von Einzelzellen (nicht gezeigt) gebildet. Wie in 1A gezeigt ist, umfasst jede Einzelzelle: eine Membranelektrodeneinheit (MEA) 1 mit einem Elektrodenpaar (Anode und Kathode), von dem eines auf jeder Seiten einer durch eine Ionen-Austausch-Membran gebildeten Elektrolytmembran angeordnet sind; eine Gasdiffusionsschicht 2, die sowohl an der Anode als auch der Kathode vorgesehen ist; einen kanalbildenden Körper 10 (1B etc.), der an der Außenseite der Gasdiffusionsschicht 2 angeordnet ist; und einen Separator 3, der an der Außenseite des kanalbildenden Körpers 10 angeordnet ist. Das Elektrodenpaar besteht beispielsweise aus einem porösen Kohlenstoffmaterial, das einen an den Oberflächen der Elektroden angebrachten Katalysator wie Platin trägt. Einer Elektrode (Anode) wird ein Wasserstoffgas als Brenngas (Reaktionsgas) zugeführt, während der anderen Elektrode (Kathode) ein Oxidationsgas (Reaktionsgas) wie Luft oder ein Oxidationsmittel zugeführt wird, so dass diese beiden Arten von Reaktionsgasen eine elektrochemische Reaktion in der MEA 1 eingehen, um eine elektromotorische Kraft für die Einzelzelle zu erzeugen.
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Der in 1B gezeigte kanalbildende Körper 10 ist zwischen der Membranelektrodeneinheit und dem Separator 3 in der Einzelzelle angeordnet, und weist eine mit den an der Vorderseite und der Hinterseite ausgebildeten Gaskanälen 120 und den Wasserleitungen 110 integrale Struktur auf. 1B zeigt den kanalbildenden Körper 10 von der Seite der Membranelektrodeneinheit (d. h., von der Seite der Gasdiffusionsschicht) aus gesehen. In einem Fall, in dem der kanalbildende Körper 10 als Bestandteil der Einzelzelle verwendet wird, ist die Gasdiffusionsschicht 2 in 1B an der Oberseite (Vorderseite) des kanalbildenden Körpers 10 angeordnet, und der Separator 3 ist in 1B an der Unterseite (Hinterseite) des kanalbildenden Körpers 10 angeordnet. In 1B zeigt ein Pfeil W eine Kanalerstreckungsrichtung W an.
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Die Mehrzahl von Gaskanälen 120 sind nutartige Kanäle, die zwischen einer Mehrzahl von Rippen 11 vorgesehen sind, die an der der Membranelektrodeneinheit zugewandten Seite des kanalbildenden Körpers 10 (gaskanalbildende Oberfläche 10a) angeordnet sind, und über die der Brennstoffzelle ein Gas zugeführt wird.
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Die Wasserleitungen 110 sind Kanäle, die an der entgegengesetzten Seite (Hinterseite in 1B) zu der gaskanalbildenden Oberfläche 10a vorgesehen sind, d. h., an der dem Separator zugewandten Seite des kanalbildenden Körpers 10, und über die von der Brennstoffzelle produziertes Wasser abgeführt wird. Die Mehrzahl von Wasserleitungen 110 sind an der entgegengesetzten Seite zu den Gaskanälen 120 über Trennwände, die die Rippen 11 bilden, angeordnet.
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Wie in 1B gezeigt ist, weist der kanalbildende Körper 10 Verbindungspfade 130 auf, die eine Verbindung zwischen dem Gaskanal 120 und der Wasserleitung 110 schaffen. Die Mehrzahl von Verbindungspfaden 130 sind in vorbestimmten Abständen in Kanalerstreckungsrichtung W in den Trennwänden ausgebildet, die die Rippen 11 bilden, und Wasser kann zwischen dem Gaskanal 120 und der Wasserleitung 110 durch den Verbindungspfad 130 fließen. Wasser, das durch eine Elektrodenreaktion in der Membranelektrodeneinheit produziert wird, wird abgeführt, indem es über den Verbindungspfad 130 von dem Gaskanal 120 zu der Wasserleitung 110 (d. h., in Richtung des Separators) fließt.
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Die Form der Rippe 11 des kanalbildenden Körpers 10 wird nachstehend näher beschrieben werden. 2A und 2B sind Schnittansichten der Rippe, wenn der in 1B gezeigte kanalbildende Körper 10 in senkrechter Richtung zu der Kanalerstreckungsrichtung W geschnitten wird. 2A ist eine Schnittansicht entlang der Linie IIA-IIA in 1B. 2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie IIB-IIB in 1B.
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Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, weist die Rippe 11, wenn die Rippe 11 in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung W gesehen wird, eine Form auf, bei der ein Abschnitt von einem der beiden Enden (11L, 11R) der Rippe entlang einer Mittelachse C der Rippe getrimmt ist, und die getrimmten Abschnitte sind mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad 130 entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Seiten ausgebildet. Insbesondere ist, wenn die Rippe 11 in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung W gesehen wird, eines von beiden Enden (11L, 11R) der Rippe so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe (Mittelachse C der Rippe) liegt als eine gedachte Fläche (in den 2A und 2B durch eine gestrichelte Linie angezeigt; nachstehend als eine gedachte Fläche 210 bezeichnet) des Kanals, von der angenommen wird, dass sie sich in einer geraden Linie entlang der Kanalerstreckungsrichtung W erstreckt. Ferner sind Abschnitte beider Enden (11L, 11R) der Rippe, die näher an der Mitte der Rippe liegen, wenn die Rippe 11 in Kanalerstreckungsrichtung W gesehen wird, mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad 130 entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe 11 ausgebildet. In 2A ist das linke Ende 11L der Rippe 11 getrimmt, d. h., das linke Ende 11L ist so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210. In 2B ist das rechte Ende 11R der Rippe 11 getrimmt, d. h., das rechte Ende 11R ist so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210.
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Die 2A und 2B etc. zeigen ein Beispiel, bei dem der Trimmbetrag des linken Endes 11L der Rippe 11 (Versatzbetrag des linken Endes 11L zu der Mitte) und der Trimmbetrag des rechten Endes 11R der Rippe 11 (Versatzbetrag des rechten Endes 11R zu der Mitte) gleich sind, d. h., die Formen sind bilateral symmetrisch. Jedoch ist die Form der Rippe 11 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung beschränkt die Beschreibung „Abschnitte beider Enden der Rippe, die näher an der Mitte der Rippe liegen, sind mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe ausgebildet” die Form der Rippe nicht auf die in der Zeichnung dargestellte, und umfasst andere Formen, bei denen der Versatzbetrag auf den linken und rechte Seiten (Versatzbetrag des linken Endes 11L zu der Mitte und Versatzbetrag des rechten Endes 11R zu der Mitte) sich voneinander unterscheiden, d. h., bilateral asymmetrische Formen.
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Bei dieser Ausführungsform wird die Form einer der beiden Enden (11L, 11R) der Rippe, wie in den 2A und 2B gezeigt ist, geändert, während ein Abstand P der Rippe 11 in dem kanalbildenden Körper 10 in Kanalerstreckungsrichtung W konstant gehalten wird (d. h., der Phasenabstand der Rippen 11 wird nicht variiert). Beispielsweise strömt ein Gas, wie in 6 gezeigt ist, in einem kanalbildenden Körper 200, in dem Rippen 201 in variierendem Phasenabstand Ph vorgesehen sind, so dass es mäandert (Welle) (Gasstromrichtung W2 in 6), was zu einem größeren Druckverlust führt. In dieser Ausführungsform ist der Abstand P der Rippen 11 in dem kanalbildenden Körper 10, wie in 1B und den 2A und 2B gezeigt ist, hingegen konstant. Somit wird die Bruchgefahr während des Formens verringert und die Produktivität verbessert. Ferner ist es möglich, eine Erhöhung des Druckverlusts zu verhindern, während der Gasstrom gestört wird (Pfeile Wb in 1B).
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Im Anschluss werden die Formen angrenzender Rippen 11 genauer beschrieben. Es ist möglich, die Gasmenge, die zugeführt werden soll, durch Ändern der Formen angrenzender Rippen 11 entsprechend der Position an der Oberfläche des kanalbildenden Körpers 10 einzustellen. Derartige Beispiele werden mit Bezugnahme auf die 3A bis 3C und die 4A bis 4C beschrieben.
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Die 3A bis 3C sind Ansichten, die einen kanalbildenden Körper 10 darstellen, bei dem angrenzende Rippen 11 die gleiche Form aufweisen. Von der Beschreibung der gleichen Teile wie in der mit Bezugnahme auf 1B und die 2A und 2B beschriebenen Ausführungsform wird abgesehen.
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Wie in den 3A bis 3C gezeigt ist, ist der Abschnitt einer Rippe, der so geformt ist, dass er näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210, wenn die angrenzenden Rippen 11 in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung W gesehen werden, an dem gleichen Ende beider Enden (11L, 11R) der Rippe ausgebildet wie jener der anderen Rippe. In 3B sind die linken Enden 11L der angrenzenden Rippen 11 insbesondere getrimmt, d. h., die linken Enden 11L der angrenzenden Rippen 11 sind so geformt, dass sie näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210. In 3C sind die rechten Enden 11R der angrenzenden Rippen 11 getrimmt, d. h., die rechten Enden 11R der angrenzenden Rippen 11 sind so geformt, dass sie näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210. Das bedeutet, die Rippe 11 auf der linken Seite einer Achse C2, die den Mittelpunkt zwischen den angrenzenden Rippen 11 durchläuft, und die Rippe 11 auf der rechten Seite der Achse C2 weisen, wenn sie in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung W gesehen werden, die gleiche Form auf.
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Wenn die angrenzenden Rippen 11, wie in den 3A bis 3C gezeigt ist, die gleiche Form aufweisen, kann der Gasstrom zu den linken und rechten Seiten, wenn die Gaskanäle 120 in Kanalerstreckungsrichtung W gesehen werden, abwechselnd gestört werden (Pfeile Wb in 3A), wodurch die Gasmenge, die der Elektrode zugeführt wird, eingestellt wird.
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Erstes modifiziertes Beispiel
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Im Anschluss wird ein erstes modifiziertes Beispiel beschrieben, bei dem die Formen der angrenzenden Rippen 11 geändert werden. Die 4A bis 4C sind Ansichten, die einen kanalbildenden Körper 10 darstellen, bei dem die Formen der angrenzenden Rippen 11 in Bezug auf die Achse C2 liniensymmetrisch sind. 4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie IVB-IVB in 4A, und 4C ist eine Schnittansicht entlang der Linie IVC-IVC in 4A.
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Wie in den 4A bis 4C gezeigt ist, sind die angrenzenden Rippen 11, wenn die Rippen 11 in einem Querschnitt senkrecht zu der Kanalerstreckungsrichtung W gesehen werden, an liniensymmetrischen Positionen in Bezug auf die Achse C2 getrimmt. Das bedeutet, die Abschnitte beider Enden (11L, 11R) der Rippen, die so geformt sind, dass die näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210 sind in Bezug auf die Achse C2 liniensymmetrisch. Insbesondere ist das linke Ende 11L der Rippe 11 auf der linken Seite der Achse C2 in 4B so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe lieg als die gedachte Fläche 210, und das rechte Ende 11R der Rippe 11 auf der rechten Seite der Achse C2 ist so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210. In 4C ist das rechte Ende 11R der Rippe 11 auf der linken Seite der Achse C2 so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210, und das linke Ende 11L der Rippe 11 auf der rechten Seite der Achse C2 ist so geformt, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210.
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Somit kann der Gasstrom, wenn die Formen der angrenzenden Rippen 11 in Bezug auf die Achse C2 liniensymmetrisch sind, an Positionen entsprechend den Verbindungspfaden 130 in den Gaskanälen 120 (Positionen, an denen die Verbindungspfade 130 in den Rippen 11 ausgebildet sind) gestört werden (Pfeile Wb in 4A), wenn die Gaskanäle 120 in Kanalerstreckungsrichtung W gesehen werden, wodurch die Gasmenge, die der Elektrode zugeführt wird, eingestellt wird.
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Zweites modifiziertes Beispiel
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Im Anschluss wird ein zweites modifiziertes Beispiel beschrieben, bei dem die Formen der angrenzenden Rippen 11 geändert werden. Es ist möglich, die Gasmenge, die zugeführt werden soll, durch Ändern der Abmessung der Abschnitte, die so geformt sind, dass sie näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210 entsprechend der Position in der Oberfläche des kanalbildenden Körpers 10, zu ändern. Dieses Beispiel wird mit Bezugnahme auf die 5A und 5B beschrieben.
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5A ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des kanalbildenden Körpers an einer Einlassseite des Gaskanals zeigt, und 5B ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des kanalbildenden Körpers an einer Auslassseite des Gaskanals zeigt.
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Wie in 5A gezeigt ist, ist eine Abmessung L1 an der Einlassseite des Gaskanals 120, die die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung W der beiden Rippensegmente 111a, 111b (angrenzende Rippensegmente) ist, deren jeweilige Abschnitte, die näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210 (siehe 2A und 2B) mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad 130 entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe 11 ausgebildet sind, größer als die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung der beiden Rippensegmente (nicht gezeigt) an einer mittleren Seite des Gaskanals 120. Das in 5A gezeigte Rippensegment 111a ist ein Abschnitt der Rippe 11, bei dem das linke Ende 11L (siehe 2A) so geformt ist, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210, und das in 5A gezeigte Rippensegment 111b ist ein Abschnitt der Rippe 11, bei dem das rechte Ende 11R (siehe 2B) so geformt ist, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210. Da eine Sauerstoffkonzentration an der Einlassseite des Gaskanals 120 höher ist, kann durch das Vergrößern der Abmessung L1 an der Einlassseite verhindert werden, dass die Störung des Gasstroms (Pfeile Wb) an den Positionen, an denen die Form der Rippe bilateral invertiert ist, d. h., Positionen, an denen die Verbindungspfade 130 in der Rippe 11 ausgebildet sind, auftritt. Somit kann eine Zunahme eines Druckverlusts verhindert werden.
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Wie in 5B gezeigt ist, ist eine Abmessung L2 an der Auslassseite des Gaskanals 120, die die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung W der beiden Rippensegmente 111a, 111b (angrenzende Rippensegmente) ist, deren jeweilige Abschnitte, die näher an der Mitte der Rippe liegen als die gedachte Fläche 210 (siehe 2A und 2B) mit dem dazwischen angeordneten Verbindungspfad 130 entgegengesetzt zueinander an linken und rechten Enden der Außenform der Rippe 11 ausgebildet sind, hingegen kleiner als die Abmessung in Kanalerstreckungsrichtung der beiden Rippensegmente (nicht gezeigt) an einer mittleren Seite des Gaskanals 120. Das in 5B gezeigte Rippensegment 111a ist ein Abschnitt der Rippe 11, bei dem das linke Ende 11L (siehe 2A) so geformt ist, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210, und das in 5B gezeigte Rippensegment 111b ist ein Abschnitt der Rippe 11, bei dem das rechte Ende 11R (siehe 2B) so geformt ist, dass es näher an der Mitte der Rippe liegt als die gedachte Fläche 210. Da die Sauerstoffkonzentration an der Auslassseite des Gaskanals 120 niedriger ist, kann das Verringern der Abmessung L2 an der Auslassseite, wie in 5B gezeigt ist, das Ausmaß der Störung des Gasstroms (Pfeile Wb) vergrößern, die an Positionen auftritt, an denen die Form der Rippe bilateral invertiert ist, d. h., Positionen, an denen die Verbindungspfade 130 in der Rippe 11 ausgebildet sind. Somit kann die Gasmenge, die der Elektrode zugeführt wird, erhöht werden.
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Alternativ können die in 3A bis 5B gezeigten Formen, die vorstehend beschrieben worden sind, nur in einem Teil eines kanalbildenden Körpers 10 (z. B., nur dem in den 5A und 5B gezeigten modifizierten Beispiel) vorgesehen sein, oder die in den 3A bis 3C oder 4A bis 4C gezeigte Form kann beispielsweise über den gesamten kanalbildenden Körper 10 vorgesehen sein. Ferner kann eine Kombination dieser Formen in einem kanalbildenden Körper 10 vorgesehen sein. Somit ist es ebenso möglich, die in den 5A und 5B gezeigte Form (Beispiel der Abmessung L1 und der Abmessung L2) an der Einlassseite und der Auslassseite des Gaskanals 120 anzuwenden; die in den 3A bis 3C gezeigte Form (Beispiel, bei dem die angrenzenden Rippen die gleiche Form haben) in einem Teil des kanalbildenden Körpers 10 zu verwenden; und die in den 4A bis 4C gezeigte Form (Beispiel, bei dem die angrenzenden Rippen liniensymmetrische Formen haben) in einem anderen Teil des kanalbildenden Körpers 10 zu verwenden.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorstehend mit Bezugnahme auf spezifische Beispiele beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Fachmänner können entsprechende Konstruktionsänderungen an diesen spezifischen Beispielen vornehmen, wobei derartige modifizierte Beispiele, die irgendeines der Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweisen, ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung eingeschlossen sind. Die Komponenten und die Anordnung, sowie die Materialien, Bedingungen, Formen, Größen, etc. hiervon, die in den spezifischen Beispielen eingeschlossen sind, sind nicht auf die dargestellten beschränkt, sondern können entsprechend geändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-167860 A [0002, 0004]
