JPH0329271A - 燃料電池冷却器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料電池の冷却器に関する． 〔従来の技術〕 従来の燃料電池用冷却器の構或は特開昭５２−１３６３
８号の第１図、及び、第２図に示される。即ち、数セル
毎に一台の冷却器が設置され、冷却器はセルの一辺に沿
って配置される一本の直管で作られるヘッダ部と、ヘッ
ダ部からセル全面上に並列に供給される支管部とから構
成されていた。この変形例は本案で示されるヘッダのよ
うに、セルの片側に流入側，及び、流出側ヘッダを配置
したものも使用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

リン酸型燃料電池を低コスト化するためには、電流密度
を増大してセルの小形化を図っていく必要がある．電池
を大電流密度化していく場合、セルの仝気極入口部と出
口部で酸素濃度の差異が大きくなる．このため、空気極
入口部に電流が集中し空気極入口付近の温度が上昇する
．従来の冷却器ではセルの一辺に配置された共通のヘッ
ダからセル全面に並列に冷却水を供給するため、上記の
ような電流分布の不均一さに基づく温度分布の不均一さ
を除去することが出来ないだけでなく、一つのヘッダに
支持される支管群がセル全面を覆うためセル面内の温度
分布の不均一さにより、冷却器の支管部の伸びの差が生
じ、これにより、ヘッダ管上の支管支持部に応力が発生
する．そして、燃料電池の起動停止を繰返すことにより
、支持部が劣化し，冷却媒体の漏れの発生の原因となっ
ていた．本発明の目的はこのような欠点を改良し、、セ
ルを大電流密度化した場合においてもセル面内に温度分
布が均一化し、しかも冷却質の熱変形による応力を小さ
くするような冷却器の構造を与えることにある． 〔課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するため、本発明では冷却器のヘッダ
部をセル面内の空気の流れに沿って数個に分割すると共
に、各冷却器に流れる冷媒を直列に流す。

〔作用〕

前記のように分割された冷却器の構成において、空気入
口側に近い冷却器から空気出口側に近い冷却器に向って
直列に冷媒を流すことにより冷媒の温度が空気入口側か
ら出口側に向って上昇し，これによりセル面上の温度分
布を均一に保持することが出来るだけでなく，ヘッダ部
が分割されているため、単位ヘッダの長さが短くなると
共に、つのヘッダに固定される並列の支管数が減少し，
並列支管間での冷媒の温度差が減少するため、支管間の
伸びの差による熱変形が小さくなり、冷却器の熱応力に
よる損傷が低減される効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図において１〜４は分割された冷却器のヘッダ部で
あり、５〜７はヘッダ部よりセル面上に配分された支管
群である．８は冷却器支管部が８置されるセパレータの
面を示す．セル面８では空気はＡ部から流入しＢ部に流
出する．セルの電流密度を増大していった場合、図中の
斜線で示した付近の電流密度、及び、発熱量が大きくな
る．このため、この部分の温度上昇によりセルの最大電
流密度がきめられると共に，従来は、第４図に示される
様に、ヘッダ部が分割されておらず、高温部に対応して
いる支管の伸びと低温部に対応する支管の伸びの差が大
きくなりこれにより発生する支管支持部の応力により冷
却器が損傷するという欠点があった．本発明では、第１
図に示されるように、支管部を５，６及び７で示される
様に三群に分割し、各支管群に冷媒が直列に流れるよう
にヘッダ部を分割している．本発明のような構造では冷
媒は初段冷却器のヘッダ入口部から流入し、第一支管群
５を経て第二ヘツダ２に入りここから第二支管群６に入
った後、第三ヘツダ３に入る．以下同様な流れを繰返し
て最終ヘッダの出口部Ｅに到達する．このようにフロー
パターンをとることにより、空気入口側の発熱の多い部
分を流れる冷媒の温度は低く，空気出口部で発熱の少な
い部分を流れる冷媒の温度が高くなるため、セル面内の
温度を均一化できる効果がある。また、ヘッダ部分が分
割されているため一つのヘッダに接続される支管の数が
減少するだけでなく、支管群に対応するセルの温度変化
が小さくなるため、支管相互間の伸びの差が減少し、こ
れによりヘッダの支管支持部に発生する歪を減少させる
ことが出来る。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、並列にヘッ
ダ管の列において後流側のヘッダ部の入口側が上流側の
ヘッダ部入口側と同じ側になるように接続したもので同
一パターンの配管となるため作業ミスを減少させること
が出来る。

第３図は本発明の他の実施例を示すものである。

本図では空気入口側に近く発熱量の多い部分の支管数を
増加することによりこの部分の冷却性能を向上させたも
のである． 第４図は本発明の冷却器をユニット化する方法を示した
ものである．本冷却器は２本の並行なヘッダとこのヘッ
ダに設置された複数の支管から成立ち，ヘッダ部の四個
の端子には接続部が取付けられたものである．本冷却器
を二台接続する場合、必要に応じ、冷媒を流す部分は次
段の冷却器の接続部と接続し、他の部分は蓋をすること
により、二台の冷却器を流れる冷媒の流れを直列、又は
、並列にすることが出来る。このような冷却器ユニット
複数台を用いてセルの面を覆うことによりセルの一面用
の冷却器を構成することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、セル空気極入口の電流集中によるセル
面の温度の不均一を矯正することができ、冷却器の支管
相互間の伸びの不均一により発生するヘッダの支管支持
部に発生する歪を除去できる効果がある。また、冷却器
をユニット化することによりセルの仕様の変化に応じユ
ニット冷却器を使い分けることによりセル仕様の変化に
対応でき低コスト化につながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側面図、第２図は本発明の
他の実施例の側面図、第３図も同様に本発明の他の実施
例の側面図、第４図は本発明の冷却器を構成するための
ユニット冷却器の側面図である。 １〜４・・・冷却器ヘッダ部、 ５〜７・・・冷却器支管群、 弟 １ 図 第３図 第４図 −４３５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化剤極と燃料極間の直接のガスの混合を防止する
   セパレータ、前記セパレータの一辺又は二辺に沿つて設
   置され冷媒を支管部に供給するか、又は、前記支管部か
   らの前記冷媒を合流させると共に前記支管部を支持する
   ヘッダ部、一方の前記ヘッダ部からの前記冷媒を前記セ
   パレータ面上に導き、その面上を冷却した後、他方の前
   記ヘッダ部に前記冷媒を流入させる冷却器支管部等から
   構成される燃料電池冷却器において、 酸化剤の流れ方向に前記冷却器を分割し、分割された各
   単位冷却器に前記冷媒を直列に流れるようにしたことを
   特徴とする燃料電池冷却器。 ２、前記燃料電池冷却器の前記ヘッダ部に前記冷却器の
   相互間の接続、又は、前記ヘッダの端部の閉塞が可能な
   端末処理を行つたことを特徴とする請求項１に記載の燃
   料電池用冷却器。