JPH0758619B2 - 複合大容量型ガスヘッダー構造 - Google Patents

複合大容量型ガスヘッダー構造

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JPH0758619B2
JPH0758619B2 JP2241108A JP24110890A JPH0758619B2 JP H0758619 B2 JPH0758619 B2 JP H0758619B2 JP 2241108 A JP2241108 A JP 2241108A JP 24110890 A JP24110890 A JP 24110890A JP H0758619 B2 JPH0758619 B2 JP H0758619B2
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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ガスヘッダーに係り、特にセルの大
面積化に有効な複合大容量型セルに好適なガスヘッダー
構造に関する。
〔従来の技術〕
従来燃料電池のガスヘッダーにおいて、一平面内に複数
の単位セルを有した複合大容量型セルのセル構造は、株
式会社日立製作所(以下日立という)独自のものであ
る。
従来日立では、第4図に示す、ガスヘッダー構造により
対応していた。図中の構造はガスヘッダー内で、ガス室
を中央部と両外部に分離し、その分離されたガス室の
内、両外部のガス室間を連結する連絡室と中央部のガス
室とが2層構造となっていた。尚、この種のガスヘッダ
ー構造として関連するものは、例えば、特願昭63-32512
2号が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、ガスヘッダー内部構造が2層及び3層
構造となっているため、この構造をそのまま、複合大容
量型セルのガスヘッダーとして適用すると、将来の大容
量化によるガス流量の増加にともない、ガス流路面積の
増加、特に、ガスヘッダー自体の厚さの増大という問題
があった。又、ガスヘッダーの厚さの増大により、積層
後のスタック高さが高くなり、電池全体が大型化となる
問題があった。
本発明の目的は、ガスヘッダーの構造をさらに、簡素化
し、電池の取り扱い及び組立を容易にすることと共に、
スタックのコンパクト化を図れる複合大容量型ガスヘッ
ダー構造を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明者らは種々検討を重ね
た結果、ガスヘッダー内のガス通路を同一平面上に配置
することにより、大型化による厚さ増大を防止できるこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本
発明はガスヘッダー内において、各単位セル内にガスを
供給するガス入口室と各単位セル内より排出されたガス
が流入して外部に排気するガス出口室の内で、ガスヘッ
ダー内の両外部に位置するガス室間に連結室を設け、両
外部のガス室と前記連結室とを一体化構造とするもので
ある。すなわち、ガスヘッダー内の一平面上で外側で
は、U字型、又、中央部では、そのU字型構造の中央の
空間I字型を形成し、それらを同時密閉することで、そ
れぞれの前記ガス室を構成するものである。そして、こ
の構造は、ガスヘッダー内部が一層構造にて構成できる
ことにしたものである。
さらに、本発明ガスヘッダー構造に、ガス供給配管及び
ガス排気配管及び単位セル内にガスを供給,排気するた
めのマニホールドをそれぞれ設けることによって、カソ
ード,アノード共同一内部構造のがすヘッダーにて形成
できることにしたものである。
〔作用〕
本発明のガスヘッダー内部は、両外部のガス流入部と中
央部のガス流入部に、異種ガス(発電前と発電後のガ
ス)が流入できることにしたものである。そのため、ア
ノード側のガスである燃料ガス及びカソード側のガスで
ある酸化剤ガスは、それぞれのガスヘッダー内にて、ガ
ス供給配管からガス入口室に流入する。流入したガス
は、各ガス供給マニホールドから各単位セル内に供給さ
れ、各単位セル内にて発電に使用される。その後、排気
マニホールドから各出口室に流入されて、本構造内流路
に従って排気される。
本発明のガスヘッダー内のガス流入部構造にすることに
より、ガスヘッダー自体の構造が単純化でき、電池取扱
いが容易になる。又、それぞれのガス流入部を隣り合
せ、一層構造で形成できるので積層スタック高さが低減
され、電池全体がコンパクト化できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図より説明する。
第1図は、本発明のカソードガスヘッダーの斜視図であ
る。
カソードヘッダー1内において、ガスヘッダー両外部に
単位セルからガスが流入されるガス出口室2a,2bが設け
られている。その両外部のガス室間に連結室3を設けて
両外部のガス出口室2a,2bとを連結する。この連結一体
化されたガス出口室2a,2bと連結室3は、カソードガス
ヘッダー1内の一平面上でU字型の構造となる。このU
字型の構造を形成するため、ガスヘッダー外周部に枠板
4と内側には、仕切板5を設け、それぞれ、基板11上に
取付けて、そのU字型内をガスが外部に漏洩しない様密
閉する。一方、カソードガスヘッダー1内の中央部のガ
ス室は、前記U字型中央の空間を同時密閉することによ
り、ガス入口室6が形成される。又、このカソードガス
ヘッダー1内、特に、各ガス室内の補強をするため、補
強リブ7a,7bが設けている。この補強リブ7a,7bには、各
ガス室のガス流路面積を確保するために、複数の穴が加
工されている。又、中央のガス入口室6内には、ガス流
れを整えるため、ガス流れ方向に対し直角方向に複数の
穴を有した整流リブ8を設け、枠板4との空間に整流室
9を設ける。
前記のカソードガスヘッダー1内の前記各ガス室と連結
室3上面及び外周部の枠板4上に、それぞれの室を密閉
するための蓋板10a,10bを設置する。そして,その蓋板1
0a,10b及び基板11上に各単位セル内へのガス供給マニホ
ールド12及び各単位セル内からのガス排気マニホールド
13をそれぞれ設ける。又、ガス室へガスを供給するため
のガス供給配管14とガス室からガスを電池外部へ排気す
るためのガス排気配管15を、前者は、ガス入口室部に、
後者は、連結室部に接続することにより、カソードガス
ヘッダー構造が形成される。
第2図は、本発明のアノードガスヘッダーの斜視図であ
る。
アノードガスヘッダー16内においては、ガスヘッダー両
外部のガス室をガス入口室17a,17bとし、中央のガス室
をガス出口室18とし、又、基板上11にガス供給マニホー
ルド12とガス排気マニホールド13をそれぞれ設ける。
(蓋板10a,10b、上には設けない)このことにより、前
記カソードガスヘッダー構造(第1図,1)と同一内部構
造により形成できる。
以上のカソード,アノードガスヘッダー構造内のガス流
れについて、第1図,第2図により説明する。まず、第
1図のカソードガスヘッダー内においては、カソード側
のガスである反応前の酸化剤ガスxは、ガス供給配管14
からガス整流室9に入り、その整流室の整流リブ8にお
いてガスは、均等化され、中央のガス入口室に送られ
る。ガス入口室6に送られた酸化剤ガスxは、ガス入口
室部の蓋板10bと基板11に設けてあるガス供給マニホー
ルド12を通り、ガスヘッダー上、下方向にガスが流出
し、各単位セル内に供給される。
そして、各単位セル内において、反応して排気されてき
た、反応後の酸化剤ガスx′は、ガスヘッダー両外部の
排気マニホールドを通り、両外部の出口ガス室2a,2bに
分散される。この分散されたガスは、ガス出口室2a,2b
及びその内部に設けられた補強リブの穴を通りながら連
結室3へと集められ、その連結室3からガス排気配管15
により外部に排出される。
次に、第2図のアノードガスヘッダー内においてアノー
ド側のガスである燃料ガス(発電前の燃料ガスyと発電
後の燃料ガスy′)は、前記のカソードガスヘッダー内
のガス流れ(第1図)とまったく逆の流れとなってい
る。しかし、ガス供給マニホールド12とガス排気マニホ
ールド13が基板11側のみ加工されているため、その方向
に従って供給,排気される。
次に、前記内部構造及びガス流れを有した、カソード,
アノードガスヘッダーをセルスタック間に積層した、セ
ルスタック積層構造を第3図に示す。本図中に示した、
各単位セル内の酸化剤ガスxc及び燃料ガスycのガス流れ
方向となる複合大容量型セルに対し、本発明のガスヘッ
ダーをセル内に積層することにより、複合大容量型セル
の中間ヘッダー方式をとることができる。
この積層構造にすることで、将来の大容量化にともない
高積層化が図れ、高出力を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明のガスヘッダー構造によれば、ガスヘッダー内の
両外部のガス室と連結室とを一体構造とし、又、中央部
のガス室とを密閉することにより、それぞれのガス室に
異種ガスを流入することができる。そして、前記のガス
室は、それぞれ、ガスヘッダー内で隣り合う位置とする
ことで、ガスヘッダー内が一層構造で形成でき、さら
に、それぞれのガス室上に各ガス供給,排気マニホール
ド及びガス供給,排気配管を設けて、各単位セル内への
ガス供給,排気ができるため、ガスヘッダー自体の構造
の単純化且つコンパクト化できると共に、電池の取扱い
やその組立も簡単化できるという効果がある。
また、本構造のガスヘッダーを用いて、複合大容量型セ
ルの積層スタック構造が、中間ヘッダー方式をとること
ができるので、将来のセルの大面積化及び高積層化にと
もない、電池の高出力化が図れるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はカソードガスヘッダー斜視図、第2図はアノー
ドガスヘッダー斜視図、第3図…セルスタック積層構造
図、第4図…従来のガスヘッダー構造図である。 1……カソードガスヘッダー,2a,2b……カソード出口
室、3……連結室、4……枠板、5……仕切板、6……
カソード入口室、7a,7b……補強リブ、8……整流リ
ブ、9……整流室、10a,10b……蓋板、11……基板、12
……ガス供給マニホールド、13……ガス排気マニホール
ド、14……ガス供給配管、15……ガス排気配管、16……
アノードガスヘッダー、17a,17b……アノード入口室、1
8……アノード出口室、x……発電前の酸化剤ガス、
x′……発電後の酸化剤ガス、y……発電前の燃料ガ
ス、y′……発電後の燃料ガス、xc……セル内の酸化剤
ガス、yc……セル内の燃料ガス。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単位セル内にガスを供給し且つ排気するガ
    ス室を有する燃料電池のガスヘッダーにおいて、前記ガ
    ス室の内、ガスヘッダー内の両外部のガス室間に連結室
    を設けて一体化することで、ガスヘッダー平面上でU字
    型を形成し、又、そのU字型の中央の空間を利用しガス
    室を形成し、さらに、その各ガス室を仕切板を介して隣
    り合った位置で、ガスヘッダー内部構造が形成されてい
    ることを特徴とする複合大容量型ガスヘッダー構造。
  2. 【請求項2】各ガス室上に、各単位セルへガスを供給,
    排気するためのマニホールドを設け、又、各ガス室へガ
    スを供給,排気するための配管を前記連結室及び中央の
    ガス室へ配設することにより、各単位セル内へのガスの
    供給,排気を可能とした請求項1記載の複合大容量型ガ
    スヘッダー構造。
  3. 【請求項3】特許請求範囲1と2項のガスヘッダーにお
    いて、各単位セルのガス流れ方向に対応可能なアノー
    ド,カソードガスヘッダー共、同一内部構造に形成した
    請求項1または2記載の複合大容量型ガスヘッダー構
    造。
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