JPH0684527A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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Publication number
JPH0684527A
JPH0684527A JP4235008A JP23500892A JPH0684527A JP H0684527 A JPH0684527 A JP H0684527A JP 4235008 A JP4235008 A JP 4235008A JP 23500892 A JP23500892 A JP 23500892A JP H0684527 A JPH0684527 A JP H0684527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
pipe
header
cooling plate
fuel cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP4235008A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Shimizu
浩 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP4235008A priority Critical patent/JPH0684527A/ja
Publication of JPH0684527A publication Critical patent/JPH0684527A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却系の要する空間を小さくしてマニホルドを
小型化し、燃料電池の所要床面積を少なくする。 【構成】冷却板より突出する冷却管の突出長が関係式
(1)を満足するようにしてヘッダ4を冷却板2に近接
させヘッダ4とマニホルド1間の空間の広がった部位に
集合管5を配設してマニホルドを小型化する。 【数1】Y/Ymax ≧(X/Xmax 1/2
(1) (ここにXとYはそれぞれ冷却管の突出位置、突出長、
max とYmax はそれぞれ突出長が最大を示す位置と突
出長を示す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は燃料電池の冷却系に係
り、特に燃料電池マニホルドを小型化する冷却系の構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は通常複数の単セルを積層した
セルスタックを備え、このセルスタックに供給される燃
料ガスと酸化剤ガスとにより単セル内の電池反応により
発電する。この際電池反応に従って熱が発生するので複
数の単セルを積層する毎に冷却板を介挿し、この冷却板
に冷却媒体を通流して前記反応に伴う熱を冷却媒体によ
り除熱して単セルを冷却し、電池の温度を所定値に保持
している。
【0003】図3は従来の燃料電池を示す要部平面図で
ある。冷却板2はカーボン製でこの冷却板を貫通し且つ
冷却板2の端面から突出して並列に配列される複数の金
属製の冷却管3と、各冷却管の両端面をそれぞれ接続し
て冷却管の突出する端面に沿ってそれぞれ配される金属
製のヘッダ4とから構成される。このような構造により
燃料電池の運転時冷却媒体はヘッダより分流またはヘッ
ダに合流して各冷却管3を通流する。この際各冷却管を
通流する冷却媒体は電池反応に伴って発生する熱を奪っ
てセルスタックを冷却し、運転温度を所定値に維持す
る。冷却媒体は絶縁管6を介してヘッダ4と集合管5の
間を通流する。
【0004】ところで燃料電池のセルスタックは運転温
度に維持されるので金属製のヘッダとカーボン製の冷却
板とではその熱膨張率を異にし、ヘッダの長さ方向と冷
却板の幅方向に熱膨張差を生ずる。このため冷却管には
曲げの応力が働き、冷却管の破損を招来するので冷却板
の端面から突出する冷却管の長さを十分長くして曲げの
応力を緩和し冷却器の信頼性を高めている。
【0005】また図示しないが曲げ応力を緩和するため
にヘッダを数個の群に分割する方法も行われた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの様な
従来の燃料電池においては冷却管の曲げ応力を緩和する
ために冷却管の突出する長さを十分長くしているので冷
却器の要する空間が大きくそのためにこれを収納するマ
ニホルドが大型化するという問題があった。またヘッダ
を分割する方法もセルスタックの大型化,高出力化に伴
い、冷却水の圧損が大きくなるという問題があった。
【0007】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は冷却管の曲げ応力の均等化を図ることにより冷却
系の所要面積を少なくして、マニホルドを小型化した燃
料電池を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は冷却系の小型
化につき鋭意研究を重ねた結果、関係式(1)において
等号の成立する場合に、各突出冷却管には均等な曲げ応
力が加わることを見いだし、この知見に基づいて本発明
をなすに至った。上述の目的はこの発明によれば、冷却
板と、冷却管と、ヘッダと、絶縁管と、集合管と、単セ
ルと、マニホルドを有し、冷却板は積層された単セルの
所定枚数毎に単セル間に介挿され、冷却管は複数個から
なり冷却板の貫通孔を嵌挿し且つ冷却板より突出してヘ
ッダと接続され、集合管は絶縁管を介してヘッダと接続
され、マニホルドは前記冷却板と単セルが作る積層体の
側面に気密に取り付けられる箱状体で、その内部に反応
ガスを通流させて単セルに対し反応ガスの給排を行うと
ともに、ヘッダと、絶縁管と、集合管と、前記冷却板よ
り突出した冷却管とを収納し、冷却板はその主面が四角
形であり、その主面および相対する一対の副面に平行な
複数個の貫通孔を有し、ヘッダは筒状体をなして冷却管
と冷却媒体の授受をなし、絶縁管は集合管とヘッダとの
間に冷却媒体を往来させるとともに集合管とヘッダとを
電気的に絶縁し、冷却管の突出長はそれをYとするとき
に突出位置Xと下記の関係式(1)を満足し、
【0009】
【数2】 Y/Ymax ≧(X/Xmax 1/2 (1) (ここにX、Y、Xmax 、Ymax はそれぞれ最短突出長
を示す冷却管の冷却板上の位置を原点として座標系を選
定したときの冷却管の突出位置、冷却管の突出長、座標
系の最外側における冷却管の突出位置、冷却管の突出長
を示す。)集合管は前記各冷却板に対して冷却媒体の集
配を行うもので前記積層体の積層方向に平行し、且つ前
記マニホルドとヘッダ群が作る空間に配置されるもので
あるとすることにより達成される。
【0010】
【作用】関係式(1)において等号が成立しているとき
は、各冷却管には等しい曲げ応力が働くから、例えば突
出長が最大の冷却管に加わる曲げ応力が許容応力以下に
設定されているときは全ての冷却管には許容応力以下の
曲げ応力が加わることとなり冷却器は安全に作動する。
不等号が成立しているときにおいてはこの安全性はさら
に高まる。
【0011】関係式(1)の等号の成立する近傍に条件
を設定すると、冷却板に近接するヘッダの部分を生じ、
そのために従来よりマニホルドとヘッダとの間に大きな
スペースを生ずる。
【0012】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1はこの発明の実施例に係る燃料電池を示す要部
平面図である。冷却板2は四角形のカーボン製の板であ
る。この冷却板には貫通孔が設けられる。この貫通孔は
主面に平行に且つ相対する一対の副面に平行に配設され
る。
【0013】冷却管はこの貫通孔を嵌挿し、且つ貫通す
る。冷却管は冷却板の相対する一対の副面から突出す
る。突出した冷却管はヘッダ4に接続する。ヘッダはパ
イプである。このヘッダ4は絶縁管6を介して集合管5
に繋がる。冷却管、ヘッダ、絶縁管、集合管には冷却媒
体が通流する。冷却板2は図示しない単セルの所定枚数
毎に交互に積層される。マニホルド1が単セルと冷却板
の積層体の側部に気密に取り付けられる。このマニホル
ドは単セルに対して燃料ガスまたは酸化剤ガスの反応ガ
スを供給しまたは排出する。マニホルドはさらに集合
管、絶縁管、ヘッダ、そして突出した冷却管を収納す
る。反応ガスはこれら冷却系の周囲を流れる。
【0014】絶縁管、ヘッダは各冷却板に対応して設け
られる。集合管は単セルと冷却板の積層体であるスタッ
クに共通である。集合管はマニホルドとヘツダが作る最
も広い空間においてスタックの積層方向に平行して設け
られる。冷却管の突出長は最短の長さから出発して冷却
管の配列の順序に従い単調に増加する。突出長Yは関係
式(1)に従う。関係式(1)の等号は点線で表示され
る。
【0015】最短の突出長を与える冷却管は本実施例の
場合、冷却板の中央に配置され冷却板の突出長の分布は
対称である。
【0016】
【数3】 Y/Ymax ≧(X/Xmax 1/2 (1) ここにX、Y、Xmax 、Ymax はそれぞれ最短突出長を
示す冷却管の冷却板上の位置を原点として座標系を選定
したときの冷却管の突出位置、冷却管の突出長、座標系
の最外側にある冷却管の突出位置、冷却管の突出長を示
す。
【0017】Xmax におけるYmax は与えられた条件下
で最大許容応力に等しくなるように設定することができ
る。また突出長をより長く設定することもできる。この
場合に冷却管に発生する曲げ応力は最大許容応力よりも
小さくなる。関係式(1)の等号が成立する関係にある
ときは、各冷却管において発生する曲げ応力は等しくな
る。従っていずれか一つの冷却管に発生する曲げ応力が
最大許容応力以下になっていれば他の全ての冷却管も破
損がなく安全な状態にある。
【0018】関係式(1)を満足すると、冷却管の突出
長に長短を生じ、冷却管の短い部位ではパイプであるヘ
ッダが冷却板に近接してマニホルドとの間に従来より大
きなスペースを発生する(同一のヘッダに接続する冷却
管の突出長は従来同一で長短の分布はなかった)。得ら
れた空間に対して集合管が最も冷却板に近接する位置に
集合管を配置すると冷却系が必要とする空間が少なくな
り、マニホルドが従来より小型化できて燃料電池の所要
床面積が少なくなる。
【0019】図2はこの発明の異なる実施例に係る燃料
電池を示す要部平面図である。この場合は最短の突出長
を与える冷却管が冷却板の端部にある。集合管の配置は
前記と同様である。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、冷却板と、冷却管
と、ヘッダと、絶縁管と、集合管と、単セルと、マニホ
ルドを有し、冷却板は積層された単セルの所定枚数毎に
単セル間に介挿され、冷却管は複数個からなり冷却板の
貫通孔を嵌挿し且つ冷却板より突出してヘッダと接続さ
れ、集合管は絶縁管を介してヘッダと接続され、マニホ
ルドは前記冷却板と単セルが作る積層体の側面に気密に
取り付けられる箱状体で、その内部に反応ガスを通流さ
せて単セルに対し反応ガスの給排を行うとともに、ヘッ
ダと、絶縁管と、集合管と、前記冷却板より突出した冷
却管とを収納し、冷却板はその主面が四角形であり、そ
の主面および相対する一対の副面に平行な複数個の貫通
孔を有し、ヘッダは筒状体をなして冷却管と冷却媒体の
授受をなし、絶縁管は集合管とヘッダとの間に冷却媒体
を往来させるとともに集合管とヘッダとを電気的に絶縁
し、冷却管の突出長はそれをYとするときに突出位置X
と下記の関係式(1)を満足し、
【0021】
【数4】 Y/Ymax ≧(X/Xmax 1/2 (1) (ここにX、Y、Xmax 、Ymax はそれぞれ最短突出長
を示す冷却管の冷却板上の位置を原点として座標系を選
定したときの冷却管の突出位置、冷却管の突出長、座標
系の最外側にある冷却管の突出位置、冷却管の突出長を
示す。)集合管は前記各冷却板に対して冷却媒体の集配
を行うもので前記積層体の積層方向に平行し、且つ前記
マニホルドとヘッダ群が作る空間に配置されるものであ
るので関係式(1)の等号の成立する近傍に条件を設定
するときはヘッダには冷却板に近接する部分を生じ、そ
のためにマニホルドとヘッダ群との間に従来より大きな
スペースを生ずることになる。従ってこの広がった空間
に集合管を配置するとマニホルドを小型化することがで
き、燃料電池の床面積を従来に比し小さくすることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る燃料電池を示す要部平
面図
【図2】この発明の異なる実施例に係る燃料電池を示す
要部平面図
【図3】従来の燃料電池を示す要部平面図
【符号の説明】
1 マニホルド 2 冷却板 3 冷却管 4 ヘッダ 5 集合管 6 絶縁管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷却板と、冷却管と、ヘッダと、絶縁管
    と、集合管と、単セルと、マニホルドを有し、 冷却板は積層された単セルの所定枚数毎に単セル間に介
    挿され、 冷却管は複数個からなり冷却板の貫通孔を嵌挿し且つ冷
    却板より突出してヘッダと接続され、 集合管は絶縁管を介してヘッダと接続され、 マニホルドは前記冷却板と単セルが作る積層体の側面に
    気密に取り付けられる箱状体で、その内部に反応ガスを
    通流させて単セルに対し反応ガスの給排を行うととも
    に、ヘッダと、絶縁管と、集合管と、前記冷却板より突
    出した冷却管とを収納し、 冷却板はその主面が四角形であり、その主面および相対
    する一対の副面に平行な複数個の貫通孔を有し、 ヘッダは筒状体をなして冷却管と冷却媒体の授受をな
    し、 絶縁管は集合管とヘッダとの間に冷却媒体を往来させる
    とともに集合管とヘッダとを電気的に絶縁し、 冷却管の突出長はそれをYとするときに突出位置Xと下
    記の関係式(1)を満足し、 【数1】 Y/Ymax ≧(X/Xmax 1/2 (1) (ここにX、Y、Xmax 、Ymax はそれぞれ最短突出長
    を示す冷却管の冷却板上の位置を原点として座標系を選
    定したときの冷却管の突出位置、冷却管の突出長、座標
    系の最外側にある冷却管の突出位置、冷却管の突出長を
    示す。) 集合管は前記各冷却板に対して冷却媒体の集配を行うも
    ので前記積層体の積層方向に平行し、且つ前記マニホル
    ドとヘッダ群が作る空間に配置されるものであることを
    特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項2】請求項1記載の燃料電池において、最短突
    出長を示す冷却管は冷却板の端部に近接して配置される
    ことを特徴とする燃料電池。
  3. 【請求項3】請求項1記載の燃料電池において、最短突
    出長を示す冷却管は冷却板の中央部に配置されることを
    特徴とする燃料電池。
  4. 【請求項4】請求項1記載の燃料電池において、ヘッダ
    はパイプであることを特徴とする燃料電池。
JP4235008A 1992-09-03 1992-09-03 燃料電池 Pending JPH0684527A (ja)

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JP4235008A JPH0684527A (ja) 1992-09-03 1992-09-03 燃料電池

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6556353B2 (en) 2001-02-23 2003-04-29 Nikon Corporation Projection optical system, projection exposure apparatus, and projection exposure method
EP1936420A2 (en) 1999-09-29 2008-06-25 Nikon Corporation Projection exposure methods and apparatus, and projection optical system
JP2017107832A (ja) * 2015-08-26 2017-06-15 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 均質化区画を備える個々のグループに分割された電気化学セルのスタック

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1936420A2 (en) 1999-09-29 2008-06-25 Nikon Corporation Projection exposure methods and apparatus, and projection optical system
US6556353B2 (en) 2001-02-23 2003-04-29 Nikon Corporation Projection optical system, projection exposure apparatus, and projection exposure method
JP2017107832A (ja) * 2015-08-26 2017-06-15 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 均質化区画を備える個々のグループに分割された電気化学セルのスタック

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