JPH04215256A - 燃料電池の冷却装置 - Google Patents
燃料電池の冷却装置Info
- Publication number
- JPH04215256A JPH04215256A JP2401200A JP40120090A JPH04215256A JP H04215256 A JPH04215256 A JP H04215256A JP 2401200 A JP2401200 A JP 2401200A JP 40120090 A JP40120090 A JP 40120090A JP H04215256 A JPH04215256 A JP H04215256A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- pipes
- pipe
- fuel cell
- water
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 132
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0043—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多数の単セルを積層し
てなるセルスタック内に分散積層した冷却板に冷却管を
配管し、該冷却管へ外部より冷却水を加圧供給して沸騰
水冷却法によりセルスタックを冷却するようにした燃料
電池の冷却装置、特にその冷却水の配管構造に関する。
てなるセルスタック内に分散積層した冷却板に冷却管を
配管し、該冷却管へ外部より冷却水を加圧供給して沸騰
水冷却法によりセルスタックを冷却するようにした燃料
電池の冷却装置、特にその冷却水の配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池を高効率で長時間運転するため
には、電池反応に伴う発熱を除熱してセルスタックの層
内温度分布を所定の運転温度（リン酸型燃料電池では１
８０℃前後）に対しできるだけ均一に保持することが望
まれる。そこで、単セルの積層体としてなるセルスタッ
クの内部に数セルおきに冷却板を介装し、該冷却板に埋
設配管した冷却管へ外部より水，油などの冷却媒体を流
して燃料電池を冷却するようにした冷却方式が従来より
一般に採用されている。
には、電池反応に伴う発熱を除熱してセルスタックの層
内温度分布を所定の運転温度（リン酸型燃料電池では１
８０℃前後）に対しできるだけ均一に保持することが望
まれる。そこで、単セルの積層体としてなるセルスタッ
クの内部に数セルおきに冷却板を介装し、該冷却板に埋
設配管した冷却管へ外部より水，油などの冷却媒体を流
して燃料電池を冷却するようにした冷却方式が従来より
一般に採用されている。
【０００３】図４は前記した冷却方式による燃料電池の
冷却系統図であり、単セルの積層体としてなるセルスタ
ック１の層内には数セルおきに複数本の冷却管２を埋設
配管した冷却板３が介装されており、かつ各冷却板３ご
とに冷却管２の両端がそれぞれヘッダ管４を介して各冷
却板３に共通な冷却主管５の間に並列的に分岐接続され
ている。ここで、通常は冷却管２として耐リン酸性の材
料で被覆したステンレスなどの金属パイプが使用され、
また冷却板３には導電性，伝熱性，耐熱性，耐腐食性な
どの点も考慮して通常は焼結カーボン板で作られている
。そして、前記した入口，出口側の冷却主管５の間に循
環ポンプ６，気液分離器７（冷却媒体に水を使用した沸
騰水冷却方式の場合）を含む冷却水の循環送水管路８を
配管して冷却系統を構成している。
冷却系統図であり、単セルの積層体としてなるセルスタ
ック１の層内には数セルおきに複数本の冷却管２を埋設
配管した冷却板３が介装されており、かつ各冷却板３ご
とに冷却管２の両端がそれぞれヘッダ管４を介して各冷
却板３に共通な冷却主管５の間に並列的に分岐接続され
ている。ここで、通常は冷却管２として耐リン酸性の材
料で被覆したステンレスなどの金属パイプが使用され、
また冷却板３には導電性，伝熱性，耐熱性，耐腐食性な
どの点も考慮して通常は焼結カーボン板で作られている
。そして、前記した入口，出口側の冷却主管５の間に循
環ポンプ６，気液分離器７（冷却媒体に水を使用した沸
騰水冷却方式の場合）を含む冷却水の循環送水管路８を
配管して冷却系統を構成している。
【０００４】かかる構成で、燃料電池の発電時には循環
ポンプ６を運転し、循環送水管路８からを冷却主管５，
ヘッダ管４，冷却管２を経由して各冷却板３に冷却媒体
９を流すことにより、セルスタック１の電池反応熱が冷
却管内に流れる冷却媒体９との熱交換により除熱される
。またこの場合に、冷却媒体９として電気抵抗の高い純
水を用いて冷却管２へ加圧供給して冷却水が冷却板３の
中を流れる過程で水の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱に
よりセルスタックの入口から出口まで均一に冷却できる
ようにした冷却性能の高い沸騰水冷却方式が既に実施さ
れている。
ポンプ６を運転し、循環送水管路８からを冷却主管５，
ヘッダ管４，冷却管２を経由して各冷却板３に冷却媒体
９を流すことにより、セルスタック１の電池反応熱が冷
却管内に流れる冷却媒体９との熱交換により除熱される
。またこの場合に、冷却媒体９として電気抵抗の高い純
水を用いて冷却管２へ加圧供給して冷却水が冷却板３の
中を流れる過程で水の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱に
よりセルスタックの入口から出口まで均一に冷却できる
ようにした冷却性能の高い沸騰水冷却方式が既に実施さ
れている。
【０００５】一方、燃料電池の発電時には、セルスタッ
ク１の層内に分散して介装した冷却板３の間に電位差が
現れる。このために、冷却板３に配管した冷却管２を金
属パイプとしてそのまま冷却主管５に接続すると、金属
配管を導電路としてセルスタックに短絡回路が形成され
てしまう。そこで、従来では図５に示すように、各冷却
板３ごとに冷却主管５から引出した分岐管５ａとヘッダ
管４との間に、例えば耐蝕性のフッ素系樹脂で作られた
可撓性の絶縁ホース１０を介在接続してアース電位の冷
却主管５と各冷却板３との間を電気的に絶縁して配管路
を経由する短絡回路の形成を絶つような手段を講じてい
る。
ク１の層内に分散して介装した冷却板３の間に電位差が
現れる。このために、冷却板３に配管した冷却管２を金
属パイプとしてそのまま冷却主管５に接続すると、金属
配管を導電路としてセルスタックに短絡回路が形成され
てしまう。そこで、従来では図５に示すように、各冷却
板３ごとに冷却主管５から引出した分岐管５ａとヘッダ
管４との間に、例えば耐蝕性のフッ素系樹脂で作られた
可撓性の絶縁ホース１０を介在接続してアース電位の冷
却主管５と各冷却板３との間を電気的に絶縁して配管路
を経由する短絡回路の形成を絶つような手段を講じてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
た配管構造で先記した沸騰水冷却法を採用した場合には
、配管に介装接続した絶縁ホース１０が特に弱点となる
。すなわち、リン酸型燃料電池（運転温度が約１８０℃
）を対象に、冷却媒体に純水を用いて沸騰水冷却を行う
には、水圧を８〜１０ｋｇ／ｃｍ２ 程度に加圧して高
温の冷却水を系内に流すようにしており、したがって前
記の絶縁ホース１０にはこの使用条件に十分耐えるだけ
る耐熱，耐圧性が要求される。しかしてフッ素樹脂で作
られたホースを単独に使用したのでは前記の使用条件を
十分に満たすだけの耐圧性を持たせることが困難である
ため、従来では樹脂製ホースの外周に金属ワイヤで編ん
だ鞘を被せるなどした補強対策を講じているが、その場
合でも燃料電池の運転中に絶縁ホース１０が破断したり
、ホース継手から冷却水の水漏れを引き起こすなどのト
ラブルがしばしば発生して十分な信頼性が得られない。
た配管構造で先記した沸騰水冷却法を採用した場合には
、配管に介装接続した絶縁ホース１０が特に弱点となる
。すなわち、リン酸型燃料電池（運転温度が約１８０℃
）を対象に、冷却媒体に純水を用いて沸騰水冷却を行う
には、水圧を８〜１０ｋｇ／ｃｍ２ 程度に加圧して高
温の冷却水を系内に流すようにしており、したがって前
記の絶縁ホース１０にはこの使用条件に十分耐えるだけ
る耐熱，耐圧性が要求される。しかしてフッ素樹脂で作
られたホースを単独に使用したのでは前記の使用条件を
十分に満たすだけの耐圧性を持たせることが困難である
ため、従来では樹脂製ホースの外周に金属ワイヤで編ん
だ鞘を被せるなどした補強対策を講じているが、その場
合でも燃料電池の運転中に絶縁ホース１０が破断したり
、ホース継手から冷却水の水漏れを引き起こすなどのト
ラブルがしばしば発生して十分な信頼性が得られない。
【０００７】さらに、冷却媒体に水を使用する水冷却方
式では、前記した耐圧性とは別に金属配管に発生する電
食が問題となる。すなわち、冷却板３に配管した冷却管
２が金属パイプであると、先記のように配管路を絶縁ホ
ース１０で絶縁したとしても、パイプ中を通流する冷却
水を通じて若干の漏れ電流が流れる。このために冷却水
と接する金属配管が電気化学的な腐食作用を受け、長期
運転の間には配管に穴が明いて冷却水の水漏れを引き起
こす。
式では、前記した耐圧性とは別に金属配管に発生する電
食が問題となる。すなわち、冷却板３に配管した冷却管
２が金属パイプであると、先記のように配管路を絶縁ホ
ース１０で絶縁したとしても、パイプ中を通流する冷却
水を通じて若干の漏れ電流が流れる。このために冷却水
と接する金属配管が電気化学的な腐食作用を受け、長期
運転の間には配管に穴が明いて冷却水の水漏れを引き起
こす。
【０００８】なお、このような電食の防止対策として、
冷却板に埋設配管した冷却管自身を例えば耐蝕性のある
フッ素系樹脂のパイプとするとともに、冷却媒体に絶縁
油を用いるようにした燃料電池の冷却装置が特開昭６０
−７０６６号公報などで開示されている。しかしながら
、このような樹脂製の冷却管は伝熱性（樹脂の熱伝導率
が小さい）が低く、冷却板と冷却管内を流れる冷却媒体
との間の熱抵抗が大きくなって冷却性能が低下する他に
、特に冷却媒体として絶縁油の代わりに水を使用して先
記の沸騰水冷却を行うとすると、冷却管に流す冷却水を
加圧するために前記した絶縁パイプと同様に耐久性の面
で十分な信頼性が得られないといった問題も派生する。
冷却板に埋設配管した冷却管自身を例えば耐蝕性のある
フッ素系樹脂のパイプとするとともに、冷却媒体に絶縁
油を用いるようにした燃料電池の冷却装置が特開昭６０
−７０６６号公報などで開示されている。しかしながら
、このような樹脂製の冷却管は伝熱性（樹脂の熱伝導率
が小さい）が低く、冷却板と冷却管内を流れる冷却媒体
との間の熱抵抗が大きくなって冷却性能が低下する他に
、特に冷却媒体として絶縁油の代わりに水を使用して先
記の沸騰水冷却を行うとすると、冷却管に流す冷却水を
加圧するために前記した絶縁パイプと同様に耐久性の面
で十分な信頼性が得られないといった問題も派生する。
【０００９】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、実用面で十分な冷却性能を確保しつつ、しかも
絶縁，漏水に対して十分な信頼性と耐久性が得られるよ
うにした沸騰水冷却方式による燃料電池の冷却装置、特
にその配管構造を提供することを目的とする。
であり、実用面で十分な冷却性能を確保しつつ、しかも
絶縁，漏水に対して十分な信頼性と耐久性が得られるよ
うにした沸騰水冷却方式による燃料電池の冷却装置、特
にその配管構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の冷却装置においては、冷却板ごとに配管溝
内に埋設した冷却管をセラミックスのパイプで構成する
ものとする。
に、本発明の冷却装置においては、冷却板ごとに配管溝
内に埋設した冷却管をセラミックスのパイプで構成する
ものとする。
【００１１】また、前記の構成において、冷却板と冷却
板の溝内に配管した冷却管との間で高い伝熱性を確保す
るために、冷却板の配管溝と冷却管との間の隙間に膨張
黒鉛材を充填するのが好ましい。
板の溝内に配管した冷却管との間で高い伝熱性を確保す
るために、冷却板の配管溝と冷却管との間の隙間に膨張
黒鉛材を充填するのが好ましい。
【００１２】さらに、冷却管とヘッダ管との間の接続構
造を簡略化するために、前記冷却管の両端部にセラミッ
クスパイプと一体に管継手のフランジ部を形成すること
ができる。
造を簡略化するために、前記冷却管の両端部にセラミッ
クスパイプと一体に管継手のフランジ部を形成すること
ができる。
【００１３】
【作用】上記の構成において、冷却水は電気絶縁物であ
るセラミックス（例えばアルミナ）で作られた冷却管の
中を流れるので、セルスタックの層内に組み込まれた冷
却板と冷却管内を流れる冷却水との間が完全に電気的に
絶縁され、これにより外部の金属配管系を通じて短絡電
流，漏れ電流の流れることがなくなる。また、セラミッ
クスのパイプは耐圧強度が十分であり、冷却水を１０ｋ
ｇ／ｃｍ２ 程度の水圧に加圧送水しても冷却管自身が
破損するおそれは全くない。さらに、セラミックスはカ
ーボン板で作られた冷却板と熱膨張率がほぼ同じであり
、冷却板にセラミックス製の冷却管を埋設配管した状態
でも熱膨張率の差から冷却板に不当な熱応力を加えるこ
ともないほか、熱伝導率についても金属パイプより劣る
ものの樹脂パイプと比べて格段に高いので実用的に十分
な冷却性能が確保できる。
るセラミックス（例えばアルミナ）で作られた冷却管の
中を流れるので、セルスタックの層内に組み込まれた冷
却板と冷却管内を流れる冷却水との間が完全に電気的に
絶縁され、これにより外部の金属配管系を通じて短絡電
流，漏れ電流の流れることがなくなる。また、セラミッ
クスのパイプは耐圧強度が十分であり、冷却水を１０ｋ
ｇ／ｃｍ２ 程度の水圧に加圧送水しても冷却管自身が
破損するおそれは全くない。さらに、セラミックスはカ
ーボン板で作られた冷却板と熱膨張率がほぼ同じであり
、冷却板にセラミックス製の冷却管を埋設配管した状態
でも熱膨張率の差から冷却板に不当な熱応力を加えるこ
ともないほか、熱伝導率についても金属パイプより劣る
ものの樹脂パイプと比べて格段に高いので実用的に十分
な冷却性能が確保できる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。なお、実施例の図中で図５に対応する同
一部材には同じ符号が付してある。すなわち、本発明に
より冷却板３にはセラミック（例えばアルミナ）製のパ
イプ１１で作られた複数本の冷却管２が埋設配管されて
おり、各冷却管２が管継手を介してヘッダ管４に接続さ
れている。ここで、冷却板３は図２で示したように対向
面に配管溝３ａを形成した上下二つ割りの分割板３ｂ，
３ｃからなり、冷却管２は前記配管溝３ａ内に嵌まり込
んで分割板３ｂと３ｃとの間に挟持されている。また、
冷却板３の全面域に亙って上下分割板３ａと３ｂとの間
には充填物として膨張黒鉛シート１２を挟み込むまれて
いる。この膨張黒鉛シート１２はボイド，体積変化の発
生原因となる結着剤，硬化剤をを含まない導電性の充填
材であり、これを図２のように冷却板３の分割板３ａと
３ｂとの間に挟み込むことにより、冷却管２と冷却板３
との間の熱伝導，および冷却板３の上下分割板３ａ，３
ｂ間の電気伝導の向上が図れる。なお、セラミックスは
金属に比べて熱伝導率が低いので、その熱抵抗を低く抑
えるためにも実施に当たってはセラミックスパイプ１１
の肉厚をできるだけ薄くするのがよい。
いて説明する。なお、実施例の図中で図５に対応する同
一部材には同じ符号が付してある。すなわち、本発明に
より冷却板３にはセラミック（例えばアルミナ）製のパ
イプ１１で作られた複数本の冷却管２が埋設配管されて
おり、各冷却管２が管継手を介してヘッダ管４に接続さ
れている。ここで、冷却板３は図２で示したように対向
面に配管溝３ａを形成した上下二つ割りの分割板３ｂ，
３ｃからなり、冷却管２は前記配管溝３ａ内に嵌まり込
んで分割板３ｂと３ｃとの間に挟持されている。また、
冷却板３の全面域に亙って上下分割板３ａと３ｂとの間
には充填物として膨張黒鉛シート１２を挟み込むまれて
いる。この膨張黒鉛シート１２はボイド，体積変化の発
生原因となる結着剤，硬化剤をを含まない導電性の充填
材であり、これを図２のように冷却板３の分割板３ａと
３ｂとの間に挟み込むことにより、冷却管２と冷却板３
との間の熱伝導，および冷却板３の上下分割板３ａ，３
ｂ間の電気伝導の向上が図れる。なお、セラミックスは
金属に比べて熱伝導率が低いので、その熱抵抗を低く抑
えるためにも実施に当たってはセラミックスパイプ１１
の肉厚をできるだけ薄くするのがよい。
【００１５】また、図３は前記したセラミックスパイプ
１１とヘッダ管４との接続構造を示すものであり、冷却
管２の管端部にはセラミックスパイプ１１と一体に成形
された管継手のフランジ部１１ａを備えており、金属製
ヘッダ管４から引出した分岐管４ａのフランジ４ｂと突
き合わせた上でクランプ金具１２を介してボルト締結さ
れている。なお１３はシール用のＯリングである。
１１とヘッダ管４との接続構造を示すものであり、冷却
管２の管端部にはセラミックスパイプ１１と一体に成形
された管継手のフランジ部１１ａを備えており、金属製
ヘッダ管４から引出した分岐管４ａのフランジ４ｂと突
き合わせた上でクランプ金具１２を介してボルト締結さ
れている。なお１３はシール用のＯリングである。
【００１６】
【発明の効果】本発明による燃料電池の冷却装置は、以
上説明したように構成されているので次記の効果を奏す
る。
上説明したように構成されているので次記の効果を奏す
る。
【００１７】（１）請求項１の構成においては、各冷却
板ごとに埋設配管した冷却管を電気絶縁物であるセラミ
ックスパイプとしたので、冷却板の相互にまたがる外部
配管の途中に短絡防止用の絶縁構造を設ける必要がなく
、また冷却媒体に水を用いても冷却水を通じて漏れ電流
が全く流れないので電食発生の心配は一切ない。しかも
セラミックスパイプは耐圧強度が大であるので、加圧，
沸騰水冷却に対しても冷却管自身が破損するおそれがな
く安全である。さらに、セラミックスは熱伝導率の面で
金属よりも劣るものの、樹脂に比べて高いので十分な伝
熱性が確保できるし、熱膨張率については冷却板を構成
しているカーボンとほぼ同じであるのでヒートサイクル
により不当な熱応力を加えるおそれもないなど、実用面
で十分な冷却性能を確保しつつ、絶縁構造，耐久性の面
で従来装置と比べて優れた効果を発揮する冷却装置が得
られる。
板ごとに埋設配管した冷却管を電気絶縁物であるセラミ
ックスパイプとしたので、冷却板の相互にまたがる外部
配管の途中に短絡防止用の絶縁構造を設ける必要がなく
、また冷却媒体に水を用いても冷却水を通じて漏れ電流
が全く流れないので電食発生の心配は一切ない。しかも
セラミックスパイプは耐圧強度が大であるので、加圧，
沸騰水冷却に対しても冷却管自身が破損するおそれがな
く安全である。さらに、セラミックスは熱伝導率の面で
金属よりも劣るものの、樹脂に比べて高いので十分な伝
熱性が確保できるし、熱膨張率については冷却板を構成
しているカーボンとほぼ同じであるのでヒートサイクル
により不当な熱応力を加えるおそれもないなど、実用面
で十分な冷却性能を確保しつつ、絶縁構造，耐久性の面
で従来装置と比べて優れた効果を発揮する冷却装置が得
られる。
【００１８】（２）請求項２の記載の構成においては、
冷却板の配管溝と冷却管との間の隙間に膨張黒鉛材を充
填したので、冷却管と冷却板との間の伝熱性が向上する
。
冷却板の配管溝と冷却管との間の隙間に膨張黒鉛材を充
填したので、冷却管と冷却板との間の伝熱性が向上する
。
【００１９】（３）請求項３の記載においては、冷却管
の両端部にセラミックスパイプと一体成形した管継手の
フランジ部を設けたので、冷却管とヘッダ管との間の接
続構造が簡単となる。
の両端部にセラミックスパイプと一体成形した管継手の
フランジ部を設けたので、冷却管とヘッダ管との間の接
続構造が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の構成を示す平面図
【図２】図１
にける冷却板の部分断面図
にける冷却板の部分断面図
【図３】図１における冷却管
とヘッダ管との間の接続構造図
とヘッダ管との間の接続構造図
【図４】燃料電池の冷却系統図
【図５】従来の冷却配管構造を示す図
１ セルスタック
２ 冷却管
３ 冷却板
３ａ 配管溝
４ ヘッダ管
５ 冷却主管
１１ セラミックスパイプ
１１ａ 管継手のフランジ部
１２ 膨張黒鉛シート
Claims (3)
- 【請求項１】セルスタック内に分散積層した冷却板に冷
却管を配管し、該冷却管へ外部より冷却水を加圧供給し
て沸騰水冷却法によりセルスタックを冷却する燃料電池
の冷却装置であり、各冷却板ごとに配管溝内に埋設した
複数本の冷却管をヘッダ管を介して入口，出口側の冷却
主管に並列接続したものにおいて、前記冷却管をセラミ
ックスのパイプで構成したことを特徴とする燃料電池の
冷却装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の冷却装置において、冷却
板の配管溝と冷却管との間の隙間に膨張黒鉛材を充填し
たことを特徴とする燃料電池の冷却装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の冷却装置において、冷却
管の両端部にセラミックスパイプと一体成形した管継手
のフランジ部を設けたことを特徴とする燃料電池の冷却
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401200A JPH04215256A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2401200A JPH04215256A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215256A true JPH04215256A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=18511050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2401200A Pending JPH04215256A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04215256A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106403661A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-15 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种低速冷却水热防护装置 |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP2401200A patent/JPH04215256A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106403661A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-15 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种低速冷却水热防护装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3964930A (en) | Fuel cell cooling system | |
| US3969145A (en) | Fuel cell cooling system using a non-dielectric coolant | |
| US3964929A (en) | Fuel cell cooling system with shunt current protection | |
| US4623596A (en) | Cell stack for fuel cells | |
| JP3465379B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| US20140162162A1 (en) | Fuel Cell System Hot Box Insulation | |
| KR100612529B1 (ko) | 연료전지 발전장치 | |
| JP2008047506A (ja) | 燃料電池スタック | |
| JPH04215256A (ja) | 燃料電池の冷却装置 | |
| JP5309902B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2005293902A (ja) | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池 | |
| JPH09245809A (ja) | 燃料電池の冷却装置 | |
| JP4470362B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JPS63128562A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH07282836A (ja) | 燃料電池のガス配管取付構造 | |
| JPS6266581A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH04129173A (ja) | 燃料電池の冷却装置 | |
| JPH0992317A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| US20230383885A1 (en) | Pipe for heating a cryogenic liquefied gas and method for producing the same | |
| JPS60254569A (ja) | 燃料電池の冷却装置 | |
| CN213237988U (zh) | 一种电驱动水加热装置 | |
| JPS62103983A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH0945357A (ja) | 燃料電池 | |
| JPH04351857A (ja) | 燃料電池 | |
| JP4382247B2 (ja) | ジャンピング電流低減方法及び管材の連接用構造物及びそれを備えた配管設備 |