JP2003346841A - 燃料電池装置の極板アセンブリの流場 - Google Patents
燃料電池装置の極板アセンブリの流場Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池装置の極板アセンブリの流場の提
供。 【解決手段】 アノードとカソードに対する流場設計を
提供し、ガスを均一に各チャネルで流通させ、各チャネ
ルの経路長さを同じくし、ガスに各チャネルを流通させ
て触媒との反応を均一とし、ガスの流量を十分とし、同
様に、冷却板に対する流場設計により、燃料電池装置に
対して有効な冷却効果を達成する。本発明は燃料電池装
置の極板アセンブリの流場を提供し、該極板アセンブリ
は、アノード、カソード、水冷却板及び空気冷却板を具
えている。
供。 【解決手段】 アノードとカソードに対する流場設計を
提供し、ガスを均一に各チャネルで流通させ、各チャネ
ルの経路長さを同じくし、ガスに各チャネルを流通させ
て触媒との反応を均一とし、ガスの流量を十分とし、同
様に、冷却板に対する流場設計により、燃料電池装置に
対して有効な冷却効果を達成する。本発明は燃料電池装
置の極板アセンブリの流場を提供し、該極板アセンブリ
は、アノード、カソード、水冷却板及び空気冷却板を具
えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の燃料電池装置
の極板アセンブリの流場に関する。
の極板アセンブリの流場に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は１８
３９年にウィリアム グローブにより発明され、それは
燃料（水素ガス、メタノール、一酸化炭素等）と酸化剤
（例えば酸素ガス）とを結合させ、電気化学反応により
電流を発生させる発電装置である。燃料電池の種類は一
般に電解質の違いによりプロトン交換膜燃料電池（Ｐｒ
ｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕ
ｅｌ Ｃｅｌｌ或いはＰｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｍｅｎｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌと称
され、略してＰＥＭＦＣ、或いはＰＥＭと称される）、
アルカリ燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅ
ｌｌ；ＡＦＣ）、リン酸燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉ
ｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＰＡＦＣ）、溶融
炭酸塩燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ
Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＭＣＦＣ）及び固体酸化物燃料電
池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；Ｓ
ＯＦＣ）の５種類に分けられる。
３９年にウィリアム グローブにより発明され、それは
燃料（水素ガス、メタノール、一酸化炭素等）と酸化剤
（例えば酸素ガス）とを結合させ、電気化学反応により
電流を発生させる発電装置である。燃料電池の種類は一
般に電解質の違いによりプロトン交換膜燃料電池（Ｐｒ
ｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕ
ｅｌ Ｃｅｌｌ或いはＰｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｌｙｔｅ Ｍｅｎｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌと称
され、略してＰＥＭＦＣ、或いはＰＥＭと称される）、
アルカリ燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅ
ｌｌ；ＡＦＣ）、リン酸燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉ
ｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＰＡＦＣ）、溶融
炭酸塩燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ
Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；ＭＣＦＣ）及び固体酸化物燃料電
池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ；Ｓ
ＯＦＣ）の５種類に分けられる。
【０００３】現在各種のクリーンエネルギーの開発にあ
って、プロトン交換膜燃料電池の技術が最も成熟してい
る。それは操作温度が低く、起動が快速でハイパワー密
度の特性を具え、このため十分に車両運送工具及び小型
及び分散型発電システム（家庭用発電装置及びその他の
移動式、固定式発電装置）に適合する。
って、プロトン交換膜燃料電池の技術が最も成熟してい
る。それは操作温度が低く、起動が快速でハイパワー密
度の特性を具え、このため十分に車両運送工具及び小型
及び分散型発電システム（家庭用発電装置及びその他の
移動式、固定式発電装置）に適合する。
【０００４】燃料電池は水素ガスと酸素ガスを電気化学
反応させて水を生成すると共に電気エネルギーを釈放
し、基本的には水電解の逆装置とみなされ、それは、ア
ノード、カソード、電解質及び外部回路の四つの導電構
造で組成され、図１は周知の燃料電池の作業表示図であ
る。図１に示されるように、まず水素ガスがアノード１
０に導入され、アノード触媒１２の作用下で、Ｈ2 →２
Ｈ+ ＋２ｅ- のアノード反応を行ない、続いて、酸素ガ
ス（或いは空気）がカソード１４に導入され、アノード
１０の水素イオンが電解質１８を透過してカソード１４
に到達し、アノード１０の電子もまた外回路２０を通過
してカソード１４に到達し、カソード触媒１６の作用下
で、１／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏのカソード反
応により水を生成する。
反応させて水を生成すると共に電気エネルギーを釈放
し、基本的には水電解の逆装置とみなされ、それは、ア
ノード、カソード、電解質及び外部回路の四つの導電構
造で組成され、図１は周知の燃料電池の作業表示図であ
る。図１に示されるように、まず水素ガスがアノード１
０に導入され、アノード触媒１２の作用下で、Ｈ2 →２
Ｈ+ ＋２ｅ- のアノード反応を行ない、続いて、酸素ガ
ス（或いは空気）がカソード１４に導入され、アノード
１０の水素イオンが電解質１８を透過してカソード１４
に到達し、アノード１０の電子もまた外回路２０を通過
してカソード１４に到達し、カソード触媒１６の作用下
で、１／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 Ｏのカソード反
応により水を生成する。
【０００５】燃料電池は作業時に電気エネルギーを発生
するほか、熱エネルギーを発生し、モジュール化された
燃料電池装置の発生する熱が過高となる時は、この燃料
電池装置に冷却用の冷却極板を取り付け、且つ燃料電池
装置の発生する熱の状況により水冷或いは空気冷却する
必要がある。
するほか、熱エネルギーを発生し、モジュール化された
燃料電池装置の発生する熱が過高となる時は、この燃料
電池装置に冷却用の冷却極板を取り付け、且つ燃料電池
装置の発生する熱の状況により水冷或いは空気冷却する
必要がある。
【０００６】上述したように、アノード１０とカソード
１４（図１参照）の流場設計はガス（水素ガスと空気）
が均一に各チャネルを流通するか、流場中の各チャネル
の経路長さが同じであるか、ガスの各チャネル流通時の
触媒（アノード触媒とカソード触媒）との反応が均一で
あるか、及びガスの流量が必要な電気エネルギーを発生
させるのに十分であるか、等の因子を考慮する必要があ
る。同様に冷却極板の流場設計も有効な冷却効果を提供
できるようにする因子を考慮しなければならない。
１４（図１参照）の流場設計はガス（水素ガスと空気）
が均一に各チャネルを流通するか、流場中の各チャネル
の経路長さが同じであるか、ガスの各チャネル流通時の
触媒（アノード触媒とカソード触媒）との反応が均一で
あるか、及びガスの流量が必要な電気エネルギーを発生
させるのに十分であるか、等の因子を考慮する必要があ
る。同様に冷却極板の流場設計も有効な冷却効果を提供
できるようにする因子を考慮しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一種
の燃料電池装置の極板アセンブリの流場を提供すること
にあり、それは、アノードとカソードに対する流場設計
を提供し、ガスを均一に各チャネルで流通させ、各チャ
ネルの経路長さを同じくし、ガスに各チャネルを流通さ
せて触媒との反応を均一とし、ガスの流量を十分とし、
同様に、冷却板に対する流場設計により、燃料電池装置
に対して有効な冷却効果を達成する。本発明は燃料電池
装置の極板アセンブリの流場を提供し、該極板アセンブ
リは、アノード、カソード、水冷却板及び空気冷却板を
具えている。
の燃料電池装置の極板アセンブリの流場を提供すること
にあり、それは、アノードとカソードに対する流場設計
を提供し、ガスを均一に各チャネルで流通させ、各チャ
ネルの経路長さを同じくし、ガスに各チャネルを流通さ
せて触媒との反応を均一とし、ガスの流量を十分とし、
同様に、冷却板に対する流場設計により、燃料電池装置
に対して有効な冷却効果を達成する。本発明は燃料電池
装置の極板アセンブリの流場を提供し、該極板アセンブ
リは、アノード、カソード、水冷却板及び空気冷却板を
具えている。
【０００８】本発明は一種の燃料電池装置の極板アセン
ブリの流場を提供し、アノードとカソードに対する流場
設計により、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通さ
せ、且つ各チャネルの経路長さを同じとすることによ
り、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通させて触媒
との反応を均一とし、十分の電気化学反応が行える水素
ガスと酸素ガスの流量を提供し、燃料電池装置の出力パ
ワーを高め、並びに冷却水或いは冷却空気の冷却板に対
する流場設計により、冷却水或いは冷却空気に乱流作用
を発生させ、燃料電池装置に有効な冷却効果を達成させ
る。
ブリの流場を提供し、アノードとカソードに対する流場
設計により、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通さ
せ、且つ各チャネルの経路長さを同じとすることによ
り、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通させて触媒
との反応を均一とし、十分の電気化学反応が行える水素
ガスと酸素ガスの流量を提供し、燃料電池装置の出力パ
ワーを高め、並びに冷却水或いは冷却空気の冷却板に対
する流場設計により、冷却水或いは冷却空気に乱流作用
を発生させ、燃料電池装置に有効な冷却効果を達成させ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃料
電池装置のアノードの流場において、該アノードは矩形
設計とされ、アノードの水素ガス入気孔は楕円長条状の
凹溝とされ、それはアノードの第１側辺の上半部位置に
あり、アノードの水素ガス出気孔は楕円長条状の凹溝と
され、それはアノードの第１側辺と反対の第２側辺の下
半部位置にあり、アノードの第１流場区の各チャネルは
相互に平行で且つ水素ガス入気孔に垂直とされ、該第１
流場区の各チャネルの第１コーナーエンドは円弧状に垂
直に曲がりアノードの第２流場区に進入し、該第２流場
区の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔に平
行とされ、該第２流場区の各チャネルの第２コーナーエ
ンドは円弧状に垂直に曲がりアノードの第３流場区に進
入し、該第３流場区の各チャネルは相互に平行で且つ水
素ガス入気孔に垂直とされ、第３流場区の各チャネルの
第３コーナーエンドは円弧状に垂直に曲がりアノードの
第４流場区に進入し、第４流場区の各チャネルは相互に
平行で且つ水素ガス入気孔に平行とされ、第４流場区の
各チャネルの第４コーナーエンドは円弧状に垂直に曲が
りアノードの第５流場区に進入し、第５流場区の各チャ
ネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔と水素ガス出気
孔に垂直とされ、電気化学反応に用いられる水素ガスが
水素ガス入気孔よりアノードに進入した後、Ｓ形を呈す
るように第１流場区から第５流場区の各チャネルを流
れ、未反応の水素ガスが該水素ガス出気孔より流出する
ことを特徴とする、燃料電池装置のアノードの流場とし
ている。請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電池装
置のアノードの流場において、アノードの各チャネルの
経路長さが同じとされたことを特徴とする、燃料電池装
置のアノードの流場としている。請求項３の発明は、請
求項１記載の燃料電池装置のアノードの流場において、
アノードの冷却用進入孔が楕円長条状の凹溝とされてア
ノードの第２側辺に位置し且つ水素ガス出気孔と上下に
配列され、アノードの冷却用排出孔が楕円長条状の凹溝
とされてアノードの第１側辺にあって水素ガス入気孔と
上下に配列され、該冷却用進入孔と該冷却用排出孔はア
ノードの各チャネルとは不連通とされたことを特徴とす
る、燃料電池装置のアノードの流場としている。請求項
４の発明は、請求項１記載の燃料電池装置のアノードの
流場において、アノードの複数の空気入気孔が楕円長条
状の凹溝とされてアノードの第１側辺と第２側辺の間の
第３側辺に左右に平行に配列され、該アノードの複数の
空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされてアノードの第３
側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、これら
の空気入気孔と空気出気孔がアノードの各チャネルに対
して不連通とされたことを特徴とする、燃料電池装置の
アノードの流場としている。請求項５の発明は、燃料電
池装置のカソードの流場において、燃料電池装置のカソ
ードは矩形設計とされ、カソードの複数の空気入気孔は
楕円長条状の凹溝とされてカソードの第１側辺に平行に
左右に配列され、カソードの複数の空気出気孔は楕円長
条状の凹溝とされ、カソードの第１側辺と反対の第２側
辺に平行に左右に配列され、カソードの流場の各チャネ
ルは相互に平行で空気入気孔と空気出気孔に垂直とさ
れ、電気化学反応に用いられる酸素ガスを含む空気が空
気入気孔よりカソードに進入した後、直線を呈して平行
にカソードの流場区の各チャネルを流動し、空気出気孔
より空気が流出することを特徴とする、燃料電池装置の
カソードの流場としている。請求項６の発明は、請求項
５記載の燃料電池装置のカソードの流場において、カソ
ードの各チャネルの経路長さが同じとされたことを特徴
とする、燃料電池装置のカソードの流場としている。請
求項７の発明は、請求項５記載の燃料電池装置のカソー
ドの流場において、水素ガス入気孔が楕円長条状の凹溝
とされてカソードの第１側辺と第２側辺の間の第３側辺
の上半部位置にあり、カソードの水素ガス出気孔が楕円
長条状の凹溝とされてカソードの第３側辺と反対の第４
側辺の下半部位置にあり、水素ガス入気孔と水素ガス出
気孔がカソードの各チャネルに不連通とされたことを特
徴とする、燃料電池装置のカソードの流場としている。
請求項８の発明は、請求項７記載の燃料電池装置のカソ
ードの流場において、カソードの冷却用進入孔が楕円長
条状の凹溝とされてカソードの第４側辺に位置し且つ水
素ガス出気孔と上下に配列され、カソードの冷却用排出
孔が楕円長条状の凹溝とされてカソードの第３側辺に位
置し且つ水素ガス入気孔と上下に配列され、冷却用進入
孔と冷却用排出孔がカソードの各チャネルに対して不連
通とされたことを特徴とする、燃料電池装置のカソード
の流場としている。請求項９の発明は、燃料電池装置の
水冷却板の流場において、該水冷却板が矩形設計とさ
れ、水冷却板の冷却水入水孔が楕円長条状の凹溝とされ
て水冷却板の第１側辺の上半部位置にあり、水冷却板の
冷却水出水孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の第
１側辺と反対の第２側辺の下半部位置にあり、水冷却板
の第１流場区の各チャネルが相互に平行で且つ冷却水入
水孔に垂直とされ、該第１流場区の各チャネルの第１コ
ーナーエンドが円弧状に垂直に曲がって水冷却板の第２
流場区に進入し、並びに各チャネルが分岐して二つのサ
ブチャネルとされ、第２流場区の各サブチャネルが相互
に平行で且つ冷却水入水孔に平行とされ、第２流場区の
各サブチャネルの第２コーナーエンドが円弧状に垂直に
曲がり水冷却板の第３流場区に進入し、並びに２つのサ
ブチャネルが合併されて一つのチャネルとなり、第３流
場区の各チャネルが相互に平行で且つ冷却水入水孔と冷
却水出水孔に垂直とされ、冷却水が冷却水入水孔より水
冷却板に進入した後、第１流場区から第３流場区の各チ
ャネルを流動し、冷却水が一つのチャネルから二つのサ
ブチャネルに分流し、さらに二つのサブチャネルより一
つのチャネルに合流し、冷却水に乱流を形成させ、その
後、冷却水出水孔より燃料電池装置の発生した熱を付帯
した冷却水が流出することを特徴とする、燃料電池装置
の水冷却板の流場としている。請求項１０の発明は、請
求項９記載の燃料電池装置の水冷却板の流場において、
水冷却板の水素ガス入気孔が楕円長条状の凹溝とされて
水冷却板の第２側辺に位置し且つ冷却水出水孔と上下に
配列され、水冷却板の水素ガス出気孔が楕円長条状の凹
溝とされて水冷却板の第１側辺に位置し且つ冷却水入水
孔と上下に配列され、水素ガス入気孔と水素ガス出気孔
が水冷却板の各チャネルと不連通とされたことを特徴と
する、燃料電池装置の水冷却板の流場としている。請求
項１１の発明は、請求項９記載の燃料電池装置の水冷却
板の流場において、水冷却板の複数の空気入気孔が楕円
長条状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺と第２側辺の
間の第３側辺に平行に左右に配列され、該水冷却板の複
数の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の
第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、空
気入気孔と空気出気孔が水冷却板の各チャネルと不連通
とされたことを特徴とする、燃料電池装置の水冷却板の
流場としている。請求項１２の発明は、燃料電池装置の
空気冷却板の流場において、該空気冷却板が矩形設計と
され、空気冷却板の冷却空気入気孔が楕円長条状の凹溝
とされて空気冷却板の第１側辺の上半部位置にあり、空
気冷却板の第１流場区の各チャネルが相互に平行で且つ
冷却空気入気孔に垂直とされ、該第１流場区の各チャネ
ルの第１コーナーエンドが円弧状に垂直に曲がって空気
冷却板の第２流場区に進入し、並びに各チャネルが分岐
して二つのサブチャネルとされ、第２流場区の各サブチ
ャネルが相互に平行で且つ冷却空気入気孔に平行とさ
れ、第２流場区の各サブチャネルの第２コーナーエンド
が円弧状に垂直に曲がり空気冷却板の第３流場区に進入
し、並びに２つのサブチャネルが合併されて一つのチャ
ネルとなり、第３流場区の各チャネルが相互に平行で且
つ冷却空気入気孔に垂直で、並びに空気冷却板の第１側
辺と反対の第２側辺の下半部位置に直通し、冷却空気
が、冷却空気入気孔より空気冷却板に進入した後、第１
流場区から第３流場区の各チャネルを流動し、冷却空気
が一つのチャネルから二つのサブチャネルに分流し、さ
らに二つのサブチャネルから一つのチャネルに合流する
ことにより、冷却空気に乱流が発生し、第３流場区の各
チャネルより燃料電池装置の発生した熱を帯びた冷却空
気が燃料電池装置外に流出することを特徴とする、燃料
電池装置の空気冷却板の流場としている。請求項１３の
発明は、請求項１２記載の燃料電池装置の空気冷却板の
流場において、空気冷却板の水素ガス入気孔が楕円長条
状の凹溝とされて空気冷却板の第２側辺に位置し且つ第
３流場区の各チャネルの上方に位置し、空気冷却板の水
素ガス出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の
第１側辺に位置し且つ冷却空気入気孔と上下に配列さ
れ、該水素ガス入気孔と水素ガス出気孔が空気冷却板の
各チャネルと不連通とされたことを特徴とする、燃料電
池装置の空気冷却板の流場としている。請求項１４の発
明は、請求項１２記載の燃料電池装置の空気冷却板の流
場において、空気冷却板の複数の空気入気孔が楕円長条
状の凹溝とされて空気冷却板の第１側辺と第２側辺の間
の第３側辺に平行に左右に配列され、空気冷却板の複数
の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の
第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、空
気入気孔と空気出気孔が空気冷却板１６０の各チャネル
と不連通とされたことを特徴とする、燃料電池装置の空
気冷却板の流場としている。
電池装置のアノードの流場において、該アノードは矩形
設計とされ、アノードの水素ガス入気孔は楕円長条状の
凹溝とされ、それはアノードの第１側辺の上半部位置に
あり、アノードの水素ガス出気孔は楕円長条状の凹溝と
され、それはアノードの第１側辺と反対の第２側辺の下
半部位置にあり、アノードの第１流場区の各チャネルは
相互に平行で且つ水素ガス入気孔に垂直とされ、該第１
流場区の各チャネルの第１コーナーエンドは円弧状に垂
直に曲がりアノードの第２流場区に進入し、該第２流場
区の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔に平
行とされ、該第２流場区の各チャネルの第２コーナーエ
ンドは円弧状に垂直に曲がりアノードの第３流場区に進
入し、該第３流場区の各チャネルは相互に平行で且つ水
素ガス入気孔に垂直とされ、第３流場区の各チャネルの
第３コーナーエンドは円弧状に垂直に曲がりアノードの
第４流場区に進入し、第４流場区の各チャネルは相互に
平行で且つ水素ガス入気孔に平行とされ、第４流場区の
各チャネルの第４コーナーエンドは円弧状に垂直に曲が
りアノードの第５流場区に進入し、第５流場区の各チャ
ネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔と水素ガス出気
孔に垂直とされ、電気化学反応に用いられる水素ガスが
水素ガス入気孔よりアノードに進入した後、Ｓ形を呈す
るように第１流場区から第５流場区の各チャネルを流
れ、未反応の水素ガスが該水素ガス出気孔より流出する
ことを特徴とする、燃料電池装置のアノードの流場とし
ている。請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電池装
置のアノードの流場において、アノードの各チャネルの
経路長さが同じとされたことを特徴とする、燃料電池装
置のアノードの流場としている。請求項３の発明は、請
求項１記載の燃料電池装置のアノードの流場において、
アノードの冷却用進入孔が楕円長条状の凹溝とされてア
ノードの第２側辺に位置し且つ水素ガス出気孔と上下に
配列され、アノードの冷却用排出孔が楕円長条状の凹溝
とされてアノードの第１側辺にあって水素ガス入気孔と
上下に配列され、該冷却用進入孔と該冷却用排出孔はア
ノードの各チャネルとは不連通とされたことを特徴とす
る、燃料電池装置のアノードの流場としている。請求項
４の発明は、請求項１記載の燃料電池装置のアノードの
流場において、アノードの複数の空気入気孔が楕円長条
状の凹溝とされてアノードの第１側辺と第２側辺の間の
第３側辺に左右に平行に配列され、該アノードの複数の
空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされてアノードの第３
側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、これら
の空気入気孔と空気出気孔がアノードの各チャネルに対
して不連通とされたことを特徴とする、燃料電池装置の
アノードの流場としている。請求項５の発明は、燃料電
池装置のカソードの流場において、燃料電池装置のカソ
ードは矩形設計とされ、カソードの複数の空気入気孔は
楕円長条状の凹溝とされてカソードの第１側辺に平行に
左右に配列され、カソードの複数の空気出気孔は楕円長
条状の凹溝とされ、カソードの第１側辺と反対の第２側
辺に平行に左右に配列され、カソードの流場の各チャネ
ルは相互に平行で空気入気孔と空気出気孔に垂直とさ
れ、電気化学反応に用いられる酸素ガスを含む空気が空
気入気孔よりカソードに進入した後、直線を呈して平行
にカソードの流場区の各チャネルを流動し、空気出気孔
より空気が流出することを特徴とする、燃料電池装置の
カソードの流場としている。請求項６の発明は、請求項
５記載の燃料電池装置のカソードの流場において、カソ
ードの各チャネルの経路長さが同じとされたことを特徴
とする、燃料電池装置のカソードの流場としている。請
求項７の発明は、請求項５記載の燃料電池装置のカソー
ドの流場において、水素ガス入気孔が楕円長条状の凹溝
とされてカソードの第１側辺と第２側辺の間の第３側辺
の上半部位置にあり、カソードの水素ガス出気孔が楕円
長条状の凹溝とされてカソードの第３側辺と反対の第４
側辺の下半部位置にあり、水素ガス入気孔と水素ガス出
気孔がカソードの各チャネルに不連通とされたことを特
徴とする、燃料電池装置のカソードの流場としている。
請求項８の発明は、請求項７記載の燃料電池装置のカソ
ードの流場において、カソードの冷却用進入孔が楕円長
条状の凹溝とされてカソードの第４側辺に位置し且つ水
素ガス出気孔と上下に配列され、カソードの冷却用排出
孔が楕円長条状の凹溝とされてカソードの第３側辺に位
置し且つ水素ガス入気孔と上下に配列され、冷却用進入
孔と冷却用排出孔がカソードの各チャネルに対して不連
通とされたことを特徴とする、燃料電池装置のカソード
の流場としている。請求項９の発明は、燃料電池装置の
水冷却板の流場において、該水冷却板が矩形設計とさ
れ、水冷却板の冷却水入水孔が楕円長条状の凹溝とされ
て水冷却板の第１側辺の上半部位置にあり、水冷却板の
冷却水出水孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の第
１側辺と反対の第２側辺の下半部位置にあり、水冷却板
の第１流場区の各チャネルが相互に平行で且つ冷却水入
水孔に垂直とされ、該第１流場区の各チャネルの第１コ
ーナーエンドが円弧状に垂直に曲がって水冷却板の第２
流場区に進入し、並びに各チャネルが分岐して二つのサ
ブチャネルとされ、第２流場区の各サブチャネルが相互
に平行で且つ冷却水入水孔に平行とされ、第２流場区の
各サブチャネルの第２コーナーエンドが円弧状に垂直に
曲がり水冷却板の第３流場区に進入し、並びに２つのサ
ブチャネルが合併されて一つのチャネルとなり、第３流
場区の各チャネルが相互に平行で且つ冷却水入水孔と冷
却水出水孔に垂直とされ、冷却水が冷却水入水孔より水
冷却板に進入した後、第１流場区から第３流場区の各チ
ャネルを流動し、冷却水が一つのチャネルから二つのサ
ブチャネルに分流し、さらに二つのサブチャネルより一
つのチャネルに合流し、冷却水に乱流を形成させ、その
後、冷却水出水孔より燃料電池装置の発生した熱を付帯
した冷却水が流出することを特徴とする、燃料電池装置
の水冷却板の流場としている。請求項１０の発明は、請
求項９記載の燃料電池装置の水冷却板の流場において、
水冷却板の水素ガス入気孔が楕円長条状の凹溝とされて
水冷却板の第２側辺に位置し且つ冷却水出水孔と上下に
配列され、水冷却板の水素ガス出気孔が楕円長条状の凹
溝とされて水冷却板の第１側辺に位置し且つ冷却水入水
孔と上下に配列され、水素ガス入気孔と水素ガス出気孔
が水冷却板の各チャネルと不連通とされたことを特徴と
する、燃料電池装置の水冷却板の流場としている。請求
項１１の発明は、請求項９記載の燃料電池装置の水冷却
板の流場において、水冷却板の複数の空気入気孔が楕円
長条状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺と第２側辺の
間の第３側辺に平行に左右に配列され、該水冷却板の複
数の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の
第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、空
気入気孔と空気出気孔が水冷却板の各チャネルと不連通
とされたことを特徴とする、燃料電池装置の水冷却板の
流場としている。請求項１２の発明は、燃料電池装置の
空気冷却板の流場において、該空気冷却板が矩形設計と
され、空気冷却板の冷却空気入気孔が楕円長条状の凹溝
とされて空気冷却板の第１側辺の上半部位置にあり、空
気冷却板の第１流場区の各チャネルが相互に平行で且つ
冷却空気入気孔に垂直とされ、該第１流場区の各チャネ
ルの第１コーナーエンドが円弧状に垂直に曲がって空気
冷却板の第２流場区に進入し、並びに各チャネルが分岐
して二つのサブチャネルとされ、第２流場区の各サブチ
ャネルが相互に平行で且つ冷却空気入気孔に平行とさ
れ、第２流場区の各サブチャネルの第２コーナーエンド
が円弧状に垂直に曲がり空気冷却板の第３流場区に進入
し、並びに２つのサブチャネルが合併されて一つのチャ
ネルとなり、第３流場区の各チャネルが相互に平行で且
つ冷却空気入気孔に垂直で、並びに空気冷却板の第１側
辺と反対の第２側辺の下半部位置に直通し、冷却空気
が、冷却空気入気孔より空気冷却板に進入した後、第１
流場区から第３流場区の各チャネルを流動し、冷却空気
が一つのチャネルから二つのサブチャネルに分流し、さ
らに二つのサブチャネルから一つのチャネルに合流する
ことにより、冷却空気に乱流が発生し、第３流場区の各
チャネルより燃料電池装置の発生した熱を帯びた冷却空
気が燃料電池装置外に流出することを特徴とする、燃料
電池装置の空気冷却板の流場としている。請求項１３の
発明は、請求項１２記載の燃料電池装置の空気冷却板の
流場において、空気冷却板の水素ガス入気孔が楕円長条
状の凹溝とされて空気冷却板の第２側辺に位置し且つ第
３流場区の各チャネルの上方に位置し、空気冷却板の水
素ガス出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の
第１側辺に位置し且つ冷却空気入気孔と上下に配列さ
れ、該水素ガス入気孔と水素ガス出気孔が空気冷却板の
各チャネルと不連通とされたことを特徴とする、燃料電
池装置の空気冷却板の流場としている。請求項１４の発
明は、請求項１２記載の燃料電池装置の空気冷却板の流
場において、空気冷却板の複数の空気入気孔が楕円長条
状の凹溝とされて空気冷却板の第１側辺と第２側辺の間
の第３側辺に平行に左右に配列され、空気冷却板の複数
の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の
第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、空
気入気孔と空気出気孔が空気冷却板１６０の各チャネル
と不連通とされたことを特徴とする、燃料電池装置の空
気冷却板の流場としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図２は本発明のアノードの流場を
示す。図２中にあって、燃料電池装置のアノード３０は
矩形設計とされ、アノード３０の水素ガス入気孔３２は
楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の側辺３
４の上半部位置にある。アノード３０の水素ガス出気孔
３６は楕円長条状の凹溝とされ、それは側辺３４と反対
のアノード３０の側辺３６の下半部位置にある。アノー
ド３０の流場区４０の各チャネルは相互に平行で且つ水
素ガス入気孔３２に垂直とされ、該流場区４０の各チャ
ネルのコーナーエンド４２は円弧状に垂直に曲がりアノ
ード３０の流場区４４に進入し、流場区４４の各チャネ
ルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２に平行とさ
れ、流場区４４の各コーナーエンド４６は円弧状に垂直
に曲がりアノード３０の流場区４８に進入し、流場区４
８の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２
に垂直とされ、流場区４８の各チャネルのコーナーエン
ド５０は円弧状に垂直に曲がりアノード３０の流場区５
２に進入し、流場区５２の各チャネルは相互に平行で且
つ水素ガス入気孔３２に平行とされ、流場区５２の各チ
ャネルのコーナーエンド５４は円弧状に垂直に曲がりア
ノード３０の流場区５６に進入し、流場区５６の各チャ
ネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２と水素ガス
出気孔３６に垂直である。電気化学反応に用いられる水
素ガスは水素ガス入気孔３２よりアノード３０に進入し
た後、Ｓ形を呈するように流場区４０、４４、４８、５
２、５６の各チャネルを流動し、水素ガス出気孔３６よ
り未反応の水素ガスが流出する。
示す。図２中にあって、燃料電池装置のアノード３０は
矩形設計とされ、アノード３０の水素ガス入気孔３２は
楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の側辺３
４の上半部位置にある。アノード３０の水素ガス出気孔
３６は楕円長条状の凹溝とされ、それは側辺３４と反対
のアノード３０の側辺３６の下半部位置にある。アノー
ド３０の流場区４０の各チャネルは相互に平行で且つ水
素ガス入気孔３２に垂直とされ、該流場区４０の各チャ
ネルのコーナーエンド４２は円弧状に垂直に曲がりアノ
ード３０の流場区４４に進入し、流場区４４の各チャネ
ルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２に平行とさ
れ、流場区４４の各コーナーエンド４６は円弧状に垂直
に曲がりアノード３０の流場区４８に進入し、流場区４
８の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２
に垂直とされ、流場区４８の各チャネルのコーナーエン
ド５０は円弧状に垂直に曲がりアノード３０の流場区５
２に進入し、流場区５２の各チャネルは相互に平行で且
つ水素ガス入気孔３２に平行とされ、流場区５２の各チ
ャネルのコーナーエンド５４は円弧状に垂直に曲がりア
ノード３０の流場区５６に進入し、流場区５６の各チャ
ネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔３２と水素ガス
出気孔３６に垂直である。電気化学反応に用いられる水
素ガスは水素ガス入気孔３２よりアノード３０に進入し
た後、Ｓ形を呈するように流場区４０、４４、４８、５
２、５６の各チャネルを流動し、水素ガス出気孔３６よ
り未反応の水素ガスが流出する。
【００１１】こうして、アノード３０の流場設計により
水素ガスが均一にその各チャネルを流通し、且つ各チャ
ネルの経路長さ（則ち流場区４０、４４、４８、５２、
５６の各チャネルの経路長さの総合）は同じであり、水
素ガスが各チャネルを流通する時、触媒との反応が均一
となる。さらに、アノード３０の流場区設計により水素
ガスが水素ガス入気孔３２より進入した後、流場区４
０、４４、４８、５２、５６の各チャネルを通過し、さ
らに水素ガス出気孔３６より排出され、これにより水素
ガスがアノード３０を流れる経路が大幅に増加され、則
ち水素ガスの行う電気化学反応の効率が大幅に増加され
る。
水素ガスが均一にその各チャネルを流通し、且つ各チャ
ネルの経路長さ（則ち流場区４０、４４、４８、５２、
５６の各チャネルの経路長さの総合）は同じであり、水
素ガスが各チャネルを流通する時、触媒との反応が均一
となる。さらに、アノード３０の流場区設計により水素
ガスが水素ガス入気孔３２より進入した後、流場区４
０、４４、４８、５２、５６の各チャネルを通過し、さ
らに水素ガス出気孔３６より排出され、これにより水素
ガスがアノード３０を流れる経路が大幅に増加され、則
ち水素ガスの行う電気化学反応の効率が大幅に増加され
る。
【００１２】図２にあって、アノード３０の冷却用進入
孔５８（冷却水入水孔或いは冷却空気入気孔とされう
る）は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の
側辺３８に位置し且つ水素ガス出気孔３６と上下に配列
され、アノード３０の冷却用排出孔６０（冷却水出水孔
或いは冷却空気出気孔とされうる）は楕円長条状の凹溝
とされ、それはアノード３０の側辺３４にあって水素ガ
ス入気孔３２と上下に配列され、冷却用進入孔５８と冷
却用排出孔６０はアノード３０の各チャネルとは不連通
とされる。アノード３０の複数の空気入気孔６２、６４
は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の側辺
６６にあって該側辺６６に平行に左右に配列され、アノ
ード３０の複数の空気出気孔６８、７０は楕円長条状の
凹溝とされ、それはアノード３０の側辺７２にあって該
側辺７２に平行に左右に配列され、空気入気孔６２、６
４と空気出気孔６８、７０はアノード３０の各チャネル
に対して不連通とされる。
孔５８（冷却水入水孔或いは冷却空気入気孔とされう
る）は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の
側辺３８に位置し且つ水素ガス出気孔３６と上下に配列
され、アノード３０の冷却用排出孔６０（冷却水出水孔
或いは冷却空気出気孔とされうる）は楕円長条状の凹溝
とされ、それはアノード３０の側辺３４にあって水素ガ
ス入気孔３２と上下に配列され、冷却用進入孔５８と冷
却用排出孔６０はアノード３０の各チャネルとは不連通
とされる。アノード３０の複数の空気入気孔６２、６４
は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノード３０の側辺
６６にあって該側辺６６に平行に左右に配列され、アノ
ード３０の複数の空気出気孔６８、７０は楕円長条状の
凹溝とされ、それはアノード３０の側辺７２にあって該
側辺７２に平行に左右に配列され、空気入気孔６２、６
４と空気出気孔６８、７０はアノード３０の各チャネル
に対して不連通とされる。
【００１３】図３は本発明のカソードの流場を示す。図
３にあって、燃料電池装置のカソード８０は矩形設計と
され、カソード８０の複数の空気入気孔８２、８４は楕
円長条状の凹溝とされ、それはカソード８０の側辺８６
にあって該側辺８６に平行に左右に配列され、カソード
８０の複数の空気出気孔８８、９０は楕円長条状の凹溝
とされ、それはカソード８０の側辺９２にあって該側辺
９２に平行に左右に配列され、カソード８０の流場９８
の各チャネルは相互に平行で空気入気孔８２、８４と空
気出気孔８８、９０に垂直である。電気化学反応に用い
られる酸素ガスを含む空気は空気入気孔８２、８４より
カソード８０に進入した後、直線を呈して平行にカソー
ド８０の流場区９８の各チャネルを流動し、空気出気孔
８８、９０より空気が流出する。
３にあって、燃料電池装置のカソード８０は矩形設計と
され、カソード８０の複数の空気入気孔８２、８４は楕
円長条状の凹溝とされ、それはカソード８０の側辺８６
にあって該側辺８６に平行に左右に配列され、カソード
８０の複数の空気出気孔８８、９０は楕円長条状の凹溝
とされ、それはカソード８０の側辺９２にあって該側辺
９２に平行に左右に配列され、カソード８０の流場９８
の各チャネルは相互に平行で空気入気孔８２、８４と空
気出気孔８８、９０に垂直である。電気化学反応に用い
られる酸素ガスを含む空気は空気入気孔８２、８４より
カソード８０に進入した後、直線を呈して平行にカソー
ド８０の流場区９８の各チャネルを流動し、空気出気孔
８８、９０より空気が流出する。
【００１４】こうしてカソード８０の流場設計により空
気が各チャネルを均一に流通し、且つ各チャネルの経路
長さが同じとされ、空気が各チャネルを流通する時の触
媒との反応が均一となる。さらに、電気化学反応を行う
時、大量の酸素ガスを含む空気が必要であるが、カソー
ド８０の空気入気孔８２、８４、空気出気孔８８、９０
及び流場区９８のチャネルの設計により、十分な空気流
量が提供されて電気化学反応が行われ、燃料電池装置の
出力パワーが高められる。
気が各チャネルを均一に流通し、且つ各チャネルの経路
長さが同じとされ、空気が各チャネルを流通する時の触
媒との反応が均一となる。さらに、電気化学反応を行う
時、大量の酸素ガスを含む空気が必要であるが、カソー
ド８０の空気入気孔８２、８４、空気出気孔８８、９０
及び流場区９８のチャネルの設計により、十分な空気流
量が提供されて電気化学反応が行われ、燃料電池装置の
出力パワーが高められる。
【００１５】図３にあって、カソード８０の水素ガス入
気孔１００は楕円長条状の凹溝とされ、それはカソード
８０の側辺１０２の上半部位置にあり、カソード８０の
水素ガス出気孔１０４は楕円長条状の凹溝とされ、それ
はカソード８０の側辺１０６の下半部位置にあり、水素
ガス入気孔１００と水素ガス出気孔１０４がカソード８
０の各チャネルに不連通とされている。カソード８０の
冷却用進入孔１０８（冷却水入水孔或いは冷却空気入気
孔とされうる）は楕円長条状の凹溝とされ、それはカソ
ード８０の側辺１０６に位置し且つ水素ガス出気孔１０
４と上下に配列され、カソード８０の冷却用排出孔１１
０（冷却水出水孔或いは冷却空気出気孔とされうる）は
楕円長条状の凹溝とされ、それはカソード８０の側辺１
０２に位置し且つ水素ガス入気孔１００と上下に配列さ
れ、冷却用進入孔１０８と冷却用排出孔１１０はカソー
ド８０の各チャネルに対して不連通とされる。
気孔１００は楕円長条状の凹溝とされ、それはカソード
８０の側辺１０２の上半部位置にあり、カソード８０の
水素ガス出気孔１０４は楕円長条状の凹溝とされ、それ
はカソード８０の側辺１０６の下半部位置にあり、水素
ガス入気孔１００と水素ガス出気孔１０４がカソード８
０の各チャネルに不連通とされている。カソード８０の
冷却用進入孔１０８（冷却水入水孔或いは冷却空気入気
孔とされうる）は楕円長条状の凹溝とされ、それはカソ
ード８０の側辺１０６に位置し且つ水素ガス出気孔１０
４と上下に配列され、カソード８０の冷却用排出孔１１
０（冷却水出水孔或いは冷却空気出気孔とされうる）は
楕円長条状の凹溝とされ、それはカソード８０の側辺１
０２に位置し且つ水素ガス入気孔１００と上下に配列さ
れ、冷却用進入孔１０８と冷却用排出孔１１０はカソー
ド８０の各チャネルに対して不連通とされる。
【００１６】以上を受け、アノード３０（図２）とカソ
ード８０（図３）が組み合わされて双極板（図示せず）
とされ得て、則ちアノード３０の流場、水素ガス入気孔
３２、水素ガス出気孔３６、冷却用進入孔５８、冷却用
排出孔６０、空気入気孔６２、６４、空気出気孔６８、
７０（図２）等の設計、及び、カソード８０の流場、水
素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷却用進
入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８２、８
４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計が組み合わ
されて、双極板の流場（則ちアノード３０の流場とカソ
ード８０の流場がそれぞれ双極板の上下二つの平面にあ
る）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷却用進入
孔、冷却用排出孔、空気入気孔、空気出気孔等の設計を
具えた双極板が形成される。
ード８０（図３）が組み合わされて双極板（図示せず）
とされ得て、則ちアノード３０の流場、水素ガス入気孔
３２、水素ガス出気孔３６、冷却用進入孔５８、冷却用
排出孔６０、空気入気孔６２、６４、空気出気孔６８、
７０（図２）等の設計、及び、カソード８０の流場、水
素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷却用進
入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８２、８
４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計が組み合わ
されて、双極板の流場（則ちアノード３０の流場とカソ
ード８０の流場がそれぞれ双極板の上下二つの平面にあ
る）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷却用進入
孔、冷却用排出孔、空気入気孔、空気出気孔等の設計を
具えた双極板が形成される。
【００１７】図４は本発明の水冷却板の流場を示す。図
４にあって、燃料電池装置の水冷却板１２０は矩形設計
とされ、水冷却板１２０の冷却水入水孔１２２は楕円長
条状の凹溝とされ、それは、水冷却板１２０の側辺１２
４の上半部位置にあり、水冷却板１２０の冷却水出水孔
１２６は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２
０の側辺１２８の下半部位置にある。水冷却板１２０の
流場区１３０の各チャネルは相互に平行で且つ冷却水入
水孔１２２に垂直とされ、流場区１３０の各チャネルの
コーナーエンド１３２は円弧状に垂直に曲がって水冷却
板１２０の流場区１３４に進入し、並びに各チャネルが
分岐して二つのサブチャネルとされ、流場区１３４の各
サブチャネルは相互に平行で且つ冷却水入水孔１２２に
平行とされ、流場区１３４の各サブチャネルのコーナー
エンド１３６は円弧状に垂直に曲がり水冷却板１２０の
流場区１３８に進入し、並びに２つのサブチャネルが合
併されて一つのチャネルとなり、流場区１３８の各チャ
ネルは相互に平行で且つ冷却水入水孔１２２と冷却水出
水孔１２６に垂直である。冷却水は冷却水入水孔１２２
より水冷却板１２０に進入した後、流場区１３０、１３
４、１３８の各チャネルを流動し、冷却水出水孔１２６
より燃料電池装置の発生した熱を付帯した冷却水が流出
する。
４にあって、燃料電池装置の水冷却板１２０は矩形設計
とされ、水冷却板１２０の冷却水入水孔１２２は楕円長
条状の凹溝とされ、それは、水冷却板１２０の側辺１２
４の上半部位置にあり、水冷却板１２０の冷却水出水孔
１２６は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２
０の側辺１２８の下半部位置にある。水冷却板１２０の
流場区１３０の各チャネルは相互に平行で且つ冷却水入
水孔１２２に垂直とされ、流場区１３０の各チャネルの
コーナーエンド１３２は円弧状に垂直に曲がって水冷却
板１２０の流場区１３４に進入し、並びに各チャネルが
分岐して二つのサブチャネルとされ、流場区１３４の各
サブチャネルは相互に平行で且つ冷却水入水孔１２２に
平行とされ、流場区１３４の各サブチャネルのコーナー
エンド１３６は円弧状に垂直に曲がり水冷却板１２０の
流場区１３８に進入し、並びに２つのサブチャネルが合
併されて一つのチャネルとなり、流場区１３８の各チャ
ネルは相互に平行で且つ冷却水入水孔１２２と冷却水出
水孔１２６に垂直である。冷却水は冷却水入水孔１２２
より水冷却板１２０に進入した後、流場区１３０、１３
４、１３８の各チャネルを流動し、冷却水出水孔１２６
より燃料電池装置の発生した熱を付帯した冷却水が流出
する。
【００１８】こうして、水冷却板１２０の流場設計が、
そのチャネルが、一つから二つに分けられ、さらに二つ
から一つに合併されるものとされ、これにより冷却水が
水冷却板１２０のチャネルを流れる時、冷却水に対して
乱流の作用を発生し、冷却水に燃料電池装置を冷却させ
て有効な冷却効果を達成する。
そのチャネルが、一つから二つに分けられ、さらに二つ
から一つに合併されるものとされ、これにより冷却水が
水冷却板１２０のチャネルを流れる時、冷却水に対して
乱流の作用を発生し、冷却水に燃料電池装置を冷却させ
て有効な冷却効果を達成する。
【００１９】図４にあって、水冷却板１２０の水素ガス
入気孔１４０は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却
板１２０の側辺１２８に位置し且つ冷却水出水孔１２６
と上下に配列され、水冷却板１２０の水素ガス出気孔１
４２は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２０
の側辺１２４に位置し且つ冷却水入水孔１２２と上下に
配列され、水素ガス入気孔１４０と水素ガス出気孔１４
２は水冷却板１２０の各チャネルと不連通とされる。水
冷却板１２０の複数の空気入気孔１４４、１４６は楕円
長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２０の側辺１４
８に左右に平行配列され、水冷却板１２０の複数の空気
出気孔１５０、１５２は楕円長条状の凹溝とされ、それ
は水冷却板１２０の側辺１５４に平行に左右に配列さ
れ、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５０、１
５２は水冷却板１２０の各チャネルと不連通とされる。
入気孔１４０は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却
板１２０の側辺１２８に位置し且つ冷却水出水孔１２６
と上下に配列され、水冷却板１２０の水素ガス出気孔１
４２は楕円長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２０
の側辺１２４に位置し且つ冷却水入水孔１２２と上下に
配列され、水素ガス入気孔１４０と水素ガス出気孔１４
２は水冷却板１２０の各チャネルと不連通とされる。水
冷却板１２０の複数の空気入気孔１４４、１４６は楕円
長条状の凹溝とされ、それは水冷却板１２０の側辺１４
８に左右に平行配列され、水冷却板１２０の複数の空気
出気孔１５０、１５２は楕円長条状の凹溝とされ、それ
は水冷却板１２０の側辺１５４に平行に左右に配列さ
れ、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５０、１
５２は水冷却板１２０の各チャネルと不連通とされる。
【００２０】上述したように、アノード３０（図２）と
水冷却板１２０（図４）は組み合わされて冷却機能を具
えたアノード（図示せず）とされうる。則ちアノード３
０の流場、水素ガス入気孔３２、水素ガス出気孔３６、
冷却用進入孔５８、冷却用排出孔６０、空気入気孔６
２、６４、空気出気孔６８、７０（図２）等の設計、及
び、水冷却板１２０の流場、水素ガス入気孔１４０、水
素ガス出気孔１４２、冷却水入水孔１２２、冷却水出水
孔１２６、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５
０、１５２（図４）の設計が組み合わされて冷却機能を
具えたアノードの流場（則ちアノード３０の流場と水冷
却板１２０の流場が冷却機能を具えたアノードの上下平
面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷
却水入水孔、冷却水出水孔、空気入気孔、空気出気孔を
具えた、冷却機能を具えたアノードが形成される。
水冷却板１２０（図４）は組み合わされて冷却機能を具
えたアノード（図示せず）とされうる。則ちアノード３
０の流場、水素ガス入気孔３２、水素ガス出気孔３６、
冷却用進入孔５８、冷却用排出孔６０、空気入気孔６
２、６４、空気出気孔６８、７０（図２）等の設計、及
び、水冷却板１２０の流場、水素ガス入気孔１４０、水
素ガス出気孔１４２、冷却水入水孔１２２、冷却水出水
孔１２６、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５
０、１５２（図４）の設計が組み合わされて冷却機能を
具えたアノードの流場（則ちアノード３０の流場と水冷
却板１２０の流場が冷却機能を具えたアノードの上下平
面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷
却水入水孔、冷却水出水孔、空気入気孔、空気出気孔を
具えた、冷却機能を具えたアノードが形成される。
【００２１】同様に、カソード８０（図３）と水冷却板
１２０（図４）は組み合わされて冷却機能を具えたカソ
ード（図示せず）とされうる。則ちカソード８０の流
場、水素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷
却用進入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８
２、８４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計、及
び、水冷却板１２０の流場、水素ガス入気孔１４０、水
素ガス出気孔１４２、冷却水入水孔１２２、冷却水出水
孔１２６、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５
０、１５２（図４）の設計が組み合わされて冷却機能を
具えたカソードの流場（則ちカソード８０の流場と水冷
却板１２０の流場が冷却機能を具えたカソードの上下平
面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷
却水入水孔、冷却水出水孔、空気入気孔、空気出気孔を
具えた、冷却機能を具えたカソードが形成される。
１２０（図４）は組み合わされて冷却機能を具えたカソ
ード（図示せず）とされうる。則ちカソード８０の流
場、水素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷
却用進入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８
２、８４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計、及
び、水冷却板１２０の流場、水素ガス入気孔１４０、水
素ガス出気孔１４２、冷却水入水孔１２２、冷却水出水
孔１２６、空気入気孔１４４、１４６と空気出気孔１５
０、１５２（図４）の設計が組み合わされて冷却機能を
具えたカソードの流場（則ちカソード８０の流場と水冷
却板１２０の流場が冷却機能を具えたカソードの上下平
面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷
却水入水孔、冷却水出水孔、空気入気孔、空気出気孔を
具えた、冷却機能を具えたカソードが形成される。
【００２２】図５は本発明の空気冷却板の流場を示す。
図５にあって、燃料電池装置の空気冷却板１６０は矩形
設計とされ、空気冷却板１６０の冷却空気入気孔１６２
は楕円長条状の凹溝とされ、それは、空気冷却板１６０
の側辺１６４の上半部位置にあり、空気冷却板１６０の
流場区１７０の各チャネルは相互に平行で且つ冷却空気
入気孔１６２に垂直とされ、流場区１７０の各チャネル
のコーナーエンド１７２は円弧状に垂直に曲がって空気
冷却板１６０の流場区１７４に進入し、並びに各チャネ
ルが分岐して二つのサブチャネルとされ、流場区１７４
の各サブチャネルは相互に平行で且つ冷却空気入気孔１
６２に平行とされ、流場区１７４の各サブチャネルのコ
ーナーエンド１７６は円弧状に垂直に曲がり空気冷却板
１６０の流場区１７８に進入し、並びに２つのサブチャ
ネルが合併されて一つのチャネルとなり、流場区１７８
の各チャネルは相互に平行で且つ冷却空気入気孔１６２
に垂直で、並びに空気冷却板１６０の側辺１６８の下半
部位置に直通し、該空気冷却板１６０の流場区１７８の
末端部分は空気冷却板１６０の冷却空気出気体孔とされ
る。冷却空気は、冷却空気入気孔１６２より空気冷却板
１６０に進入した後、流場区１７０、１７４、１７８の
各チャネルを流動し、流場区１７８の各チャネルより直
接燃料電池装置の外部に流出し、このときの冷却空気は
燃料電池装置の発生した熱を付帯している。
図５にあって、燃料電池装置の空気冷却板１６０は矩形
設計とされ、空気冷却板１６０の冷却空気入気孔１６２
は楕円長条状の凹溝とされ、それは、空気冷却板１６０
の側辺１６４の上半部位置にあり、空気冷却板１６０の
流場区１７０の各チャネルは相互に平行で且つ冷却空気
入気孔１６２に垂直とされ、流場区１７０の各チャネル
のコーナーエンド１７２は円弧状に垂直に曲がって空気
冷却板１６０の流場区１７４に進入し、並びに各チャネ
ルが分岐して二つのサブチャネルとされ、流場区１７４
の各サブチャネルは相互に平行で且つ冷却空気入気孔１
６２に平行とされ、流場区１７４の各サブチャネルのコ
ーナーエンド１７６は円弧状に垂直に曲がり空気冷却板
１６０の流場区１７８に進入し、並びに２つのサブチャ
ネルが合併されて一つのチャネルとなり、流場区１７８
の各チャネルは相互に平行で且つ冷却空気入気孔１６２
に垂直で、並びに空気冷却板１６０の側辺１６８の下半
部位置に直通し、該空気冷却板１６０の流場区１７８の
末端部分は空気冷却板１６０の冷却空気出気体孔とされ
る。冷却空気は、冷却空気入気孔１６２より空気冷却板
１６０に進入した後、流場区１７０、１７４、１７８の
各チャネルを流動し、流場区１７８の各チャネルより直
接燃料電池装置の外部に流出し、このときの冷却空気は
燃料電池装置の発生した熱を付帯している。
【００２３】こうして、空気冷却板１６０の流場設計
が、そのチャネルが、一つから二つに分けられ、さらに
二つから一つに合併されるものとされ、これにより冷却
空気が空気冷却板１６０のチャネルを流れる時、冷却空
気に対して乱流の作用を発生し、冷却空気に燃料電池装
置を冷却させて有効な冷却効果を達成する。
が、そのチャネルが、一つから二つに分けられ、さらに
二つから一つに合併されるものとされ、これにより冷却
空気が空気冷却板１６０のチャネルを流れる時、冷却空
気に対して乱流の作用を発生し、冷却空気に燃料電池装
置を冷却させて有効な冷却効果を達成する。
【００２４】図５にあって、空気冷却板１６０の水素ガ
ス入気孔１８０は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気
冷却板１６０の側辺１６８に位置し且つ流場区１７８の
各チャネルの上方に位置し、空気冷却板１６０の水素ガ
ス出気孔１８２は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気
冷却板１６０の側辺１６４に位置し且つ冷却空気入気孔
１６２と上下に配列され、水素ガス入気孔１８０と水素
ガス出気孔１８２は空気冷却板１６０の各チャネルと不
連通とされる。空気冷却板１６０の複数の空気入気孔１
８４、１８６は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気冷
却板１６０の側辺１８８に平行に左右に配列され、空気
冷却板１６０の複数の空気出気孔１９０、１９２は楕円
長条状の凹溝とされ、それは空気冷却板１６０の側辺１
９４に平行に左右に配列され、空気入気孔１８４、１８
６と空気出気孔１９０、１９２は空気冷却板１６０の各
チャネルと不連通とされる。
ス入気孔１８０は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気
冷却板１６０の側辺１６８に位置し且つ流場区１７８の
各チャネルの上方に位置し、空気冷却板１６０の水素ガ
ス出気孔１８２は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気
冷却板１６０の側辺１６４に位置し且つ冷却空気入気孔
１６２と上下に配列され、水素ガス入気孔１８０と水素
ガス出気孔１８２は空気冷却板１６０の各チャネルと不
連通とされる。空気冷却板１６０の複数の空気入気孔１
８４、１８６は楕円長条状の凹溝とされ、それは空気冷
却板１６０の側辺１８８に平行に左右に配列され、空気
冷却板１６０の複数の空気出気孔１９０、１９２は楕円
長条状の凹溝とされ、それは空気冷却板１６０の側辺１
９４に平行に左右に配列され、空気入気孔１８４、１８
６と空気出気孔１９０、１９２は空気冷却板１６０の各
チャネルと不連通とされる。
【００２５】上述したように、アノード３０（図２）と
空気冷却板１６０（図４）は組み合わされて冷却機能を
具えたアノード（図示せず）とされうる。則ちアノード
３０の流場、水素ガス入気孔３２、水素ガス出気孔３
６、冷却用進入孔５８、冷却用排出孔６０、空気入気孔
６２、６４、空気出気孔６８、７０（図２）等の設計、
及び、空気冷却板１６０の流場、水素ガス入気孔１８
０、水素ガス出気孔１８２、冷却空気入気孔１６２、冷
却空気出気孔１６６、空気入気孔１８４、１８６と空気
出気孔１９０、１９２（図５）の設計が組み合わされて
冷却機能を具えたアノードの流場（則ちアノード３０の
流場と空気冷却板１６０の流場が冷却機能を具えたアノ
ードの上下平面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガ
ス出気孔、冷却空気入気孔、冷却空気出気孔、空気入気
孔、空気出気孔を具えた、冷却機能を具えたアノードが
形成される。
空気冷却板１６０（図４）は組み合わされて冷却機能を
具えたアノード（図示せず）とされうる。則ちアノード
３０の流場、水素ガス入気孔３２、水素ガス出気孔３
６、冷却用進入孔５８、冷却用排出孔６０、空気入気孔
６２、６４、空気出気孔６８、７０（図２）等の設計、
及び、空気冷却板１６０の流場、水素ガス入気孔１８
０、水素ガス出気孔１８２、冷却空気入気孔１６２、冷
却空気出気孔１６６、空気入気孔１８４、１８６と空気
出気孔１９０、１９２（図５）の設計が組み合わされて
冷却機能を具えたアノードの流場（則ちアノード３０の
流場と空気冷却板１６０の流場が冷却機能を具えたアノ
ードの上下平面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガ
ス出気孔、冷却空気入気孔、冷却空気出気孔、空気入気
孔、空気出気孔を具えた、冷却機能を具えたアノードが
形成される。
【００２６】同様に、カソード８０（図３）と空気冷却
板１６０（図５）は組み合わされて冷却機能を具えたカ
ソード（図示せず）とされうる。則ちカソード８０の流
場、水素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷
却用進入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８
２、８４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計、及
び、空気冷却板１６０の流場、水素ガス入気孔１８０、
水素ガス出気孔１８２、冷却空気入気孔１６２、冷却空
気出気孔１６６、空気入気孔１８４、１８６と空気出気
孔１９０、１９２（図５）の設計が組み合わされて冷却
機能を具えたカソードの流場（則ちカソード８０の流場
と空気冷却板１６０の流場が冷却機能を具えたカソード
の上下平面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出
気孔、冷却空気入気孔、冷却空気出気孔、空気入気孔、
空気出気孔を具えた、冷却機能を具えたカソードが形成
される。
板１６０（図５）は組み合わされて冷却機能を具えたカ
ソード（図示せず）とされうる。則ちカソード８０の流
場、水素ガス入気孔１００、水素ガス出気孔１０４、冷
却用進入孔１０８、冷却用排出孔１１０、空気入気孔８
２、８４、空気出気孔８８、９０（図３）等の設計、及
び、空気冷却板１６０の流場、水素ガス入気孔１８０、
水素ガス出気孔１８２、冷却空気入気孔１６２、冷却空
気出気孔１６６、空気入気孔１８４、１８６と空気出気
孔１９０、１９２（図５）の設計が組み合わされて冷却
機能を具えたカソードの流場（則ちカソード８０の流場
と空気冷却板１６０の流場が冷却機能を具えたカソード
の上下平面に位置する）、水素ガス入気孔、水素ガス出
気孔、冷却空気入気孔、冷却空気出気孔、空気入気孔、
空気出気孔を具えた、冷却機能を具えたカソードが形成
される。
【００２７】総合すると、アノード３０（図２）、カソ
ード８０（図３）、双極板（図示せず）、水冷却板１２
０（図４）、及び空気冷却板１６０（図５）を利用し、
電極層とプロトン交換膜（図示せず）を加えて、燃料電
池装置のモジュール化された単体電池が形成され、図６
には本発明の水冷式燃料電池装置の外観図が示されてい
る。
ード８０（図３）、双極板（図示せず）、水冷却板１２
０（図４）、及び空気冷却板１６０（図５）を利用し、
電極層とプロトン交換膜（図示せず）を加えて、燃料電
池装置のモジュール化された単体電池が形成され、図６
には本発明の水冷式燃料電池装置の外観図が示されてい
る。
【００２８】図６にあって、水冷式燃料電池装置２００
は水素ガス入気孔２０２、水素ガス出気孔２０４、冷却
水入水孔２０８、冷却水出水孔２１０及び空気出気孔
（図示せず）を具え、水冷式燃料電池装置２００の単体
電池の組合せは、アノード３０、カソード８０及び水冷
却板１２０、又はアノード、双極板、カソード及び水冷
却板（その組合せは図示せず）に、電極層とプロトン交
換膜（図示せず）を組み合わせた各種の異なるモジュー
ル化された極板アセンブリを具えた組合せとされうる。
は水素ガス入気孔２０２、水素ガス出気孔２０４、冷却
水入水孔２０８、冷却水出水孔２１０及び空気出気孔
（図示せず）を具え、水冷式燃料電池装置２００の単体
電池の組合せは、アノード３０、カソード８０及び水冷
却板１２０、又はアノード、双極板、カソード及び水冷
却板（その組合せは図示せず）に、電極層とプロトン交
換膜（図示せず）を組み合わせた各種の異なるモジュー
ル化された極板アセンブリを具えた組合せとされうる。
【００２９】同様に、気冷式燃料電池装置（図示せず）
は、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷却水入水孔、
冷却水出水孔及び空気出気孔）を具え、気冷式燃料電池
装置の単体電池の組合せは、アノード３０、カソード８
０及び水冷却板１２０、又はアノード、双極板、カソー
ド及び水冷却板（その組合せは図示せず）に、電極層と
プロトン交換膜（図示せず）を組み合わせた各種の異な
るモジュール化された極板アセンブリを具えた組合せと
されうる。
は、水素ガス入気孔、水素ガス出気孔、冷却水入水孔、
冷却水出水孔及び空気出気孔）を具え、気冷式燃料電池
装置の単体電池の組合せは、アノード３０、カソード８
０及び水冷却板１２０、又はアノード、双極板、カソー
ド及び水冷却板（その組合せは図示せず）に、電極層と
プロトン交換膜（図示せず）を組み合わせた各種の異な
るモジュール化された極板アセンブリを具えた組合せと
されうる。
【００３０】上述の実施例は本発明の実施範囲を限定す
るものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾及
び改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとす
る。
るものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾及
び改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとす
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明は一種の燃料電池装置の極板アセ
ンブリの流場を提供し、アノードとカソードに対する流
場設計により、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通
させ、且つ各チャネルの経路長さを同じとすることによ
り、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通させて触媒
との反応を均一とし、十分の電気化学反応が行える水素
ガスと酸素ガスの流量を提供し、燃料電池装置の出力パ
ワーを高め、並びに冷却水或いは冷却空気の冷却板に対
する流場設計により、冷却水或いは冷却空気に乱流作用
を発生させ、燃料電池装置に有効な冷却効果を達成させ
る。
ンブリの流場を提供し、アノードとカソードに対する流
場設計により、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通
させ、且つ各チャネルの経路長さを同じとすることによ
り、水素ガスと酸素ガスに各チャネルを流通させて触媒
との反応を均一とし、十分の電気化学反応が行える水素
ガスと酸素ガスの流量を提供し、燃料電池装置の出力パ
ワーを高め、並びに冷却水或いは冷却空気の冷却板に対
する流場設計により、冷却水或いは冷却空気に乱流作用
を発生させ、燃料電池装置に有効な冷却効果を達成させ
る。
【図１】周知の燃料電池装置の作業表示図である。
【図２】本発明のアノードの流場表示図である。
【図３】本発明のカソードの流場表示図である。
【図４】本発明の水冷却板の流場表示図である。
【図５】本発明の空気冷却板の流場表示図である。
【図６】本発明の水冷式燃料電池装置の外観図である。
１０、３０ アノード
１２ アノード触媒
１４、８０ カソード
１６ カソード触媒
１８ 電解質
２０ 外回路
３２、１００、１４０、１８０、２０２ 水素ガス入気
孔 ３４、３８、６６、７２、８６、９２、１０２、１０
６、１２４、１２８、１４８、１５４、１６４、１６
８、１８８、１９４ 側辺 ３６、１０４、１４２、１８２、２０４ 水素ガス出気
孔 ４０、４４、４８、５２、５６、９８、１３０、１３
４、１３８、１７０、１７４、１７８ 流場区 ４２、４６、５０、５４、１３２、１３６、１７２、１
７６ コーナーエンド５８、１０８ 冷却用進入孔 ６０、１１０ 冷却用排出孔 ６２、６４、８２、８４、１４４、１４６、１８４、１
８６、２１０ 空気入気孔 ６８、７０、８８、９０、１５０、１５２、１９０、１
９２ 空気出気孔 １２０ 水冷却板 １２２、２０６ 冷却水入水孔 １２６、２０８ 冷却水出水孔 １６０ 空気冷却板 １６２ 冷却空気入気孔 １６６ 冷却空気出気孔 ２００ 水冷式燃料電池装置
孔 ３４、３８、６６、７２、８６、９２、１０２、１０
６、１２４、１２８、１４８、１５４、１６４、１６
８、１８８、１９４ 側辺 ３６、１０４、１４２、１８２、２０４ 水素ガス出気
孔 ４０、４４、４８、５２、５６、９８、１３０、１３
４、１３８、１７０、１７４、１７８ 流場区 ４２、４６、５０、５４、１３２、１３６、１７２、１
７６ コーナーエンド５８、１０８ 冷却用進入孔 ６０、１１０ 冷却用排出孔 ６２、６４、８２、８４、１４４、１４６、１８４、１
８６、２１０ 空気入気孔 ６８、７０、８８、９０、１５０、１５２、１９０、１
９２ 空気出気孔 １２０ 水冷却板 １２２、２０６ 冷却水入水孔 １２６、２０８ 冷却水出水孔 １６０ 空気冷却板 １６２ 冷却空気入気孔 １６６ 冷却空気出気孔 ２００ 水冷式燃料電池装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高 本木
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
92807 アナハイム イーストラパルマア
ベニュー 3812
(72)発明者 楊 徳洲
台湾高雄市三民區黄興路116號６樓
Ｆターム(参考） 5H026 AA02 CC03 CC08
Claims (14)
- 【請求項１】 燃料電池装置のアノードの流場におい
て、該アノードは矩形設計とされ、アノードの水素ガス
入気孔は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノードの第
１側辺の上半部位置にあり、アノードの水素ガス出気孔
は楕円長条状の凹溝とされ、それはアノードの第１側辺
と反対の第２側辺の下半部位置にあり、アノードの第１
流場区の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔
に垂直とされ、該第１流場区の各チャネルの第１コーナ
ーエンドは円弧状に垂直に曲がりアノードの第２流場区
に進入し、該第２流場区の各チャネルは相互に平行で且
つ水素ガス入気孔に平行とされ、該第２流場区の各チャ
ネルの第２コーナーエンドは円弧状に垂直に曲がりアノ
ードの第３流場区に進入し、該第３流場区の各チャネル
は相互に平行で且つ水素ガス入気孔に垂直とされ、第３
流場区の各チャネルの第３コーナーエンドは円弧状に垂
直に曲がりアノードの第４流場区に進入し、第４流場区
の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガス入気孔に平行
とされ、第４流場区の各チャネルの第４コーナーエンド
は円弧状に垂直に曲がりアノードの第５流場区に進入
し、第５流場区の各チャネルは相互に平行で且つ水素ガ
ス入気孔と水素ガス出気孔に垂直とされ、電気化学反応
に用いられる水素ガスが水素ガス入気孔よりアノードに
進入した後、Ｓ形を呈するように第１流場区から第５流
場区の各チャネルを流れ、未反応の水素ガスが該水素ガ
ス出気孔より流出することを特徴とする、燃料電池装置
のアノードの流場。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池装置のアノード
の流場において、アノードの各チャネルの経路長さが同
じとされたことを特徴とする、燃料電池装置のアノード
の流場。 - 【請求項３】 請求項１記載の燃料電池装置のアノード
の流場において、アノードの冷却用進入孔が楕円長条状
の凹溝とされてアノードの第２側辺に位置し且つ水素ガ
ス出気孔と上下に配列され、アノードの冷却用排出孔が
楕円長条状の凹溝とされてアノードの第１側辺にあって
水素ガス入気孔と上下に配列され、該冷却用進入孔と該
冷却用排出孔はアノードの各チャネルとは不連通とされ
たことを特徴とする、燃料電池装置のアノードの流場。 - 【請求項４】 請求項１記載の燃料電池装置のアノード
の流場において、アノードの複数の空気入気孔が楕円長
条状の凹溝とされてアノードの第１側辺と第２側辺の間
の第３側辺に左右に平行に配列され、該アノードの複数
の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされてアノードの第
３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、これ
らの空気入気孔と空気出気孔がアノードの各チャネルに
対して不連通とされたことを特徴とする、燃料電池装置
のアノードの流場。る。 - 【請求項５】 燃料電池装置のカソードの流場におい
て、燃料電池装置のカソードは矩形設計とされ、カソー
ドの複数の空気入気孔は楕円長条状の凹溝とされてカソ
ードの第１側辺に平行に左右に配列され、カソードの複
数の空気出気孔は楕円長条状の凹溝とされ、カソードの
第１側辺と反対の第２側辺に平行に左右に配列され、カ
ソードの流場の各チャネルは相互に平行で空気入気孔と
空気出気孔に垂直とされ、電気化学反応に用いられる酸
素ガスを含む空気が空気入気孔よりカソードに進入した
後、直線を呈して平行にカソードの流場区の各チャネル
を流動し、空気出気孔より空気が流出することを特徴と
する、燃料電池装置のカソードの流場。 - 【請求項６】 請求項５記載の燃料電池装置のカソード
の流場において、カソードの各チャネルの経路長さが同
じとされたことを特徴とする、燃料電池装置のカソード
の流場。 - 【請求項７】 請求項５記載の燃料電池装置のカソード
の流場において、水素ガス入気孔が楕円長条状の凹溝と
されてカソードの第１側辺と第２側辺の間の第３側辺の
上半部位置にあり、カソードの水素ガス出気孔が楕円長
条状の凹溝とされてカソードの第３側辺と反対の第４側
辺の下半部位置にあり、水素ガス入気孔と水素ガス出気
孔がカソードの各チャネルに不連通とされたことを特徴
とする、燃料電池装置のカソードの流場。 - 【請求項８】 請求項７記載の燃料電池装置のカソード
の流場において、カソードの冷却用進入孔が楕円長条状
の凹溝とされてカソードの第４側辺に位置し且つ水素ガ
ス出気孔と上下に配列され、カソードの冷却用排出孔が
楕円長条状の凹溝とされてカソードの第３側辺に位置し
且つ水素ガス入気孔と上下に配列され、冷却用進入孔と
冷却用排出孔がカソードの各チャネルに対して不連通と
されたことを特徴とする、燃料電池装置のカソードの流
場。 - 【請求項９】 燃料電池装置の水冷却板の流場におい
て、該水冷却板が矩形設計とされ、水冷却板の冷却水入
水孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺の
上半部位置にあり、水冷却板の冷却水出水孔が楕円長条
状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺と反対の第２側辺
の下半部位置にあり、水冷却板の第１流場区の各チャネ
ルが相互に平行で且つ冷却水入水孔に垂直とされ、該第
１流場区の各チャネルの第１コーナーエンドが円弧状に
垂直に曲がって水冷却板の第２流場区に進入し、並びに
各チャネルが分岐して二つのサブチャネルとされ、第２
流場区の各サブチャネルが相互に平行で且つ冷却水入水
孔に平行とされ、第２流場区の各サブチャネルの第２コ
ーナーエンドが円弧状に垂直に曲がり水冷却板の第３流
場区に進入し、並びに２つのサブチャネルが合併されて
一つのチャネルとなり、第３流場区の各チャネルが相互
に平行で且つ冷却水入水孔と冷却水出水孔に垂直とさ
れ、冷却水が冷却水入水孔より水冷却板に進入した後、
第１流場区から第３流場区の各チャネルを流動し、冷却
水が一つのチャネルから二つのサブチャネルに分流し、
さらに二つのサブチャネルより一つのチャネルに合流
し、冷却水に乱流を形成させ、その後、冷却水出水孔よ
り燃料電池装置の発生した熱を付帯した冷却水が流出す
ることを特徴とする、燃料電池装置の水冷却板の流場。 - 【請求項１０】 請求項９記載の燃料電池装置の水冷却
板の流場において、水冷却板の水素ガス入気孔が楕円長
条状の凹溝とされて水冷却板の第２側辺に位置し且つ冷
却水出水孔と上下に配列され、水冷却板の水素ガス出気
孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺に位
置し且つ冷却水入水孔と上下に配列され、水素ガス入気
孔と水素ガス出気孔が水冷却板の各チャネルと不連通と
されたことを特徴とする、燃料電池装置の水冷却板の流
場。 - 【請求項１１】 請求項９記載の燃料電池装置の水冷却
板の流場において、水冷却板の複数の空気入気孔が楕円
長条状の凹溝とされて水冷却板の第１側辺と第２側辺の
間の第３側辺に平行に左右に配列され、該水冷却板の複
数の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて水冷却板の
第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配列され、空
気入気孔と空気出気孔が水冷却板の各チャネルと不連通
とされたことを特徴とする、燃料電池装置の水冷却板の
流場。 - 【請求項１２】 燃料電池装置の空気冷却板の流場にお
いて、該空気冷却板が矩形設計とされ、空気冷却板の冷
却空気入気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の
第１側辺の上半部位置にあり、空気冷却板の第１流場区
の各チャネルが相互に平行で且つ冷却空気入気孔に垂直
とされ、該第１流場区の各チャネルの第１コーナーエン
ドが円弧状に垂直に曲がって空気冷却板の第２流場区に
進入し、並びに各チャネルが分岐して二つのサブチャネ
ルとされ、第２流場区の各サブチャネルが相互に平行で
且つ冷却空気入気孔に平行とされ、第２流場区の各サブ
チャネルの第２コーナーエンドが円弧状に垂直に曲がり
空気冷却板の第３流場区に進入し、並びに２つのサブチ
ャネルが合併されて一つのチャネルとなり、第３流場区
の各チャネルが相互に平行で且つ冷却空気入気孔に垂直
で、並びに空気冷却板の第１側辺と反対の第２側辺の下
半部位置に直通し、冷却空気が、冷却空気入気孔より空
気冷却板に進入した後、第１流場区から第３流場区の各
チャネルを流動し、冷却空気が一つのチャネルから二つ
のサブチャネルに分流し、さらに二つのサブチャネルか
ら一つのチャネルに合流することにより、冷却空気に乱
流が発生し、第３流場区の各チャネルより燃料電池装置
の発生した熱を帯びた冷却空気が燃料電池装置外に流出
することを特徴とする、燃料電池装置の空気冷却板の流
場。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の燃料電池装置の空気
冷却板の流場において、空気冷却板の水素ガス入気孔が
楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の第２側辺に位置
し且つ第３流場区の各チャネルの上方に位置し、空気冷
却板の水素ガス出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空気
冷却板の第１側辺に位置し且つ冷却空気入気孔と上下に
配列され、該水素ガス入気孔と水素ガス出気孔が空気冷
却板の各チャネルと不連通とされたことを特徴とする、
燃料電池装置の空気冷却板の流場。 - 【請求項１４】 請求項１２記載の燃料電池装置の空気
冷却板の流場において、空気冷却板の複数の空気入気孔
が楕円長条状の凹溝とされて空気冷却板の第１側辺と第
２側辺の間の第３側辺に平行に左右に配列され、空気冷
却板の複数の空気出気孔が楕円長条状の凹溝とされて空
気冷却板の第３側辺と反対の第４側辺に平行に左右に配
列され、空気入気孔と空気出気孔が空気冷却板１６０の
各チャネルと不連通とされたことを特徴とする、燃料電
池装置の空気冷却板の流場。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| TW091207468U TW540832U (en) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | Fluency of assembled electrode plate of fuel battery set |
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-
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