JPH09245809A

JPH09245809A - 燃料電池の冷却装置

Info

Publication number: JPH09245809A
Application number: JP8050280A
Authority: JP
Inventors: Kunio Kotani; 邦男小谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-03-07
Filing date: 1996-03-07
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池の積層された積層体に間挿される冷
却装置の上面のセパレータの割れをなくし、燃料電池の
信頼性を高くする。さらに燃料ガス、酸化剤ガスの出口
の温度が電池内部の電解質は搬出されない温度に容易に
調整できる冷却装置を得る。【解決手段】セパレータが割れない手段としては冷却
板に折り返し配置される冷却管のＵターン部分のぬすみ
を小さくして、積層したときに冷却板のほぼ全面に接触
するようにした。また電池内部の電解質が搬出されない
ガスの出口側の冷却温度が容易に調整できるように出口
側冷却管を別に設けた。【効果】ぬすみを少なくすることによりセパレータが
割れにくくなった。またガス出口側冷却管を別に設けた
ことによりガス出口側温度が容易に調整できるようにな
った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は燃料電池の冷却装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の燃料電池の分解斜視図で
ある。図１１において、１は単電池、２は電池積層体、
３は電解質が含浸されたマトリックス、４は燃料極、５
は酸化剤極、６は燃料ガスを供給する燃料ガス供給溝６
ａを有し、燃料極４に接して配置された燃料極側多孔
体、７は酸化剤ガスの空気を供給する酸化剤ガス供給溝
７ａを有し、酸化剤極５に接して配置された酸化剤極側
多孔体、８は燃料極側多孔体６と冷却装置との間、また
は酸化剤極側多孔体７と上層側の燃料極側多孔体６との
間に間挿されたセパレータであり、マトリックス３、燃
料極４、酸化材極５、燃料極側多孔体６、酸化剤極側多
孔体７及びセパレータ８で単電池１が形成されている。
この単電池１が複数積層したものの層間に冷却装置９が
間挿されて電池積層体２が構成されている。この電池積
層体２の側方の四面の互いに対向する二面に、上記燃料
極側多孔体６の燃料ガス供給溝６ａに燃料ガスを供給し
排気する燃料ガスマニホールド１０、他の二面の燃料ガ
ス供給溝６ａに直交する方向の酸化極側多孔体７の酸化
剤ガス供給溝７ａに酸化剤ガスの空気を供給する酸化剤
ガスマニホールド１１が取り付けられている。

【０００３】図１２は冷却装置９の平面図であり、図１
３は図１２のＡ−Ａ部分の断面図である。図１２、図１
３において、１２は冷却板で冷却管が装着される図示の
通り断面Ｕ型の複数の溝１２ａが設けられ、溝１２ａの
両端部にはぬすみ１２ｂが設けられている。１３は冷却
板１２のＵ形の溝１２ａにはめ込まれ、溝１２ａの両端
のぬすみ１２ｂでＵターンして折り返し装着された冷却
管、１４は冷却板１２のＵ形の溝１２ａに装着された冷
却管１３との隙間に充填された伝熱性コンパウンドであ
る。

【０００４】このように構成された電池積層体２に燃料
ガス及び酸化剤ガスとしての空気が供給されると電解質
を含浸したマトリックス３を通して反応し電気エネルギ
が得られる。燃料ガスの電気エネルギに変換されないエ
ネルギは熱に変換されて装置の温度を上昇させる作用を
する。電池積層体２の温度は反応的には高いほど望まし
いが、電池積層体２を構成する各材料の耐熱性の点から
運転温度は２００℃前後が適正温度である。冷却装置９
は埋設された冷却管１３に冷却媒体を流して電池積層体
が２００℃前後となるように運転される。

【０００５】冷却装置９は電池積層体２が２００℃前後
となるようにするには冷却するための温度勾配を見て相
応に低い温度の冷却媒体を流通させる運転が行われる。
このように運転状態では冷却管の温度は周囲の冷却板１
２の温度よりも低く停止時はほぼ同じ温度になってお
り、運転、停止が行われるごとに冷却板１２と冷却管１
３との間に熱伸縮が生じるので冷却板１２のぬすみ１２
ｂの部分で逃がす構成であり、この部分には伝熱性コン
パウンド１４は充填されていない。

【０００６】冷却装置８には冷却媒体として、通常は水
が使用され電池積層体２の部分が２００℃前後となるよ
うに冷却されるが、冷却は、電池積層体２の反応性を考
慮すると内部は少しでも高い温度が好ましく、電解質の
搬出を防止するために、燃料ガスまたは酸化剤ガスとし
ての空気の出口温度は２００℃を越えないように運転さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の燃
料電池の冷却装置は冷却板に冷却管が装着された状態で
冷却板のぬすみ部分に伝熱性コンパウンドを充填せず、
この部分で冷却板と冷却管の熱伸縮を逃がすのでぬすみ
部分は空洞になっている。この状態で電池積層体に面圧
を加えると冷却板上面のぬすみ部分でセパレータがたわ
み、割れを生じることがある。割れが生じるとその上面
の電解質に含浸保持されたマトリックス部分から電解質
が冷却管の部分に垂れ落ち、冷却管が腐食する問題点が
ある。

【０００８】また、電池内部の反応性を考慮すると温度
は高いほうが好ましいが、燃料ガスまたは酸化剤ガスの
出口の温度が高いとマトリックスなどに含浸保有されて
いる電解質が反応ガスとともに搬出されてしまう問題が
あり、燃料ガス、酸化剤ガスの出口付近の温度は所定の
温度を越えないように充分に冷却しなければ電解質の搬
出が多くなり、電池の寿命が短くなるという問題点があ
る。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、冷却板上部のセパレータが
割れにくく、組立も容易になるように改良した燃料電池
を提供するものであり、また、電池の反応性を低下させ
ないで、セパレータに含浸保有された電解質が搬出され
にくく、電池寿命が長くなるようにした燃料電池を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃料電池の冷却装置は、冷却板の冷却管が装着される
装着溝は全長に亙って冷却管に沿うように形成し、装着
溝に装着された冷却管の直線部分に伝熱性のコンパウン
ドを充填したものである。

【００１１】この発明の請求項２に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着された冷却管の直線部分には伝熱
性のコンパウンドを充填し、Ｕターン部分には可とう性
のある伝熱性コンパウンドを充填したものである。

【００１２】この発明の請求項３に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の冷却管を装着する装着溝の開口側を下
向きに配置したものである。

【００１３】この発明の請求項４に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の上面に配置するセパレータは下面のセ
パレータよりも厚くしたものである。

【００１４】この発明の請求項５に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板とセパレータとの間に耐食性、導電性、
及び柔軟性を有するシート状材料を間挿したものであ
る。

【００１５】この発明の請求項６に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着される冷却管は、燃料ガス出口側
及び酸化剤ガス出口側となる二側面に沿ってＬ字形に配
置してから中央部に折り返し配置し、冷却媒体は燃料ガ
スまたは酸化剤ガスの出口側から流入させて冷却するよ
うにしたものである。

【００１６】この発明の請求項７に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着される冷却管は、中央部に折り返
し配置した中央部冷却管と、冷却板の燃料ガス出口側ま
たは酸化剤ガス出口側のいずれか一方の側に沿って配置
した出口側冷却管とで形成され、中央部配管の冷却媒体
は燃料ガス出口側または酸化剤ガス出口側から流入させ
て冷却するようにしたものである。

【００１７】この発明の請求項８に係る燃料電池の冷却
装置は、燃料ガス出口側または酸化剤ガス出口側のいず
れか一方の側面に沿って折り返し配置した出口側冷却管
と、酸化剤ガス出口側または燃料ガス出口側のいずれか
の他方の側面に近接する部分の間隔を密に配置した中央
部冷却管とを配置したものである。

【００１８】この発明の請求項９に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の燃料ガス出口側および酸化剤ガス出口
側の二側面に沿って配置した出口側冷却管と、冷却板の
中央部を折り返し配置した中央部冷却管とを配置したも
のである。

【００１９】この発明の請求項１０に係る燃料電池の冷
却装置は、出口側冷却管には中央部冷却管の冷却媒体の
温度よりも低い温度の冷却媒体を流通させて冷却するも
のである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、実施の形態１．の燃料電池の冷
却装置の部分拡大図である。図２は図１の冷却管１３の
Ｕターン部分の部分断面図である。図において、１３は
冷却管、２２は冷却板であり、中央部は冷却管１３が折
り返し装着される複数の装着溝２２ａが設けられ、冷却
溝の両端部は冷却管１３がＵターンする形状に沿ってＵ
形にぬすみ２２ｂが設けられている。２４は冷却板２２
の冷却管１３の装着溝２２ａと冷却管１３の直線部との
隙間に充填され冷却管１３を固定する伝熱性コンパウン
ドである。２５は冷却板２２のぬすみ２２ｂの冷却管と
の間に充填された可とう性のある伝熱性コンパウンドで
ある。２８は燃料電池と冷却板２２との間に間挿された
セパレータである。

【００２１】このように構成すると、冷却板２２の装着
溝２２ａに装着された冷却管１３は装着溝２２ａの部分
において伝熱性コンパウンド２４によって冷却板２２と
構造的にも熱的にも一体化し、冷却装置が燃料電池積層
体２に間挿されて運転されると燃料電池積層体２におい
て発生した熱がセパレータ２８、冷却板２２を介して冷
却管１３に伝達され、冷却管１３内の冷却媒体によって
放熱され、燃料電池積層体が冷却される。

【００２２】燃料電池の運転状態における冷却装置の冷
却板２２と冷却管１３の温度は、燃料電池に接している
冷却板２２の方が冷却管１３よりも高く、停止状態では
冷却板２２と冷却管１３はほぼ同じ温度であり、運転、
停止を繰り返すことにより冷却板２２と冷却管１３との
間に熱伸縮が生じるが、冷却管１３のＵターン部分と冷
却板２２のぬすみ２２ｂの部分で逃げられるものであ
る。ぬすみ２２ｂの部分は、熱伸縮に対する逃げを考慮
すればよいので、わずかな隙間に形成している。ぬすみ
２２ｂの部分には、何も充填せずに空洞のままの方が熱
伸縮に対して自由度は大きくなるが、この部分における
熱伝達性は劣る。図２に示すように、ぬすみ２２ｂの部
分に可とう性伝熱性コンパウンド２５を充填すると、熱
伸縮に対しては応力を発生することがなく熱伝達がよく
なるので冷却性がよくなる。

【００２３】このように構成すると、冷却板２２の上面
のセパレータ２８が燃料電池に間挿したときに、冷却板
２２とセパレータ２８の接する面の空洞部分が殆どなく
なっているので、全体が押圧されたときにセパレータ２
８は、全体に均一に押圧されるので割れが生じることが
なくなり、マトリックス３に含浸された電解質が燃料極
４または酸化材極５を経由して冷却管１３の部分に垂れ
落ちることがなくなり、冷却管が腐食するようなことが
なくなる。

【００２４】実施の形態２．実施の形態２．は、冷却板
２２の冷却管１３の装着溝２２ａの開口部を図３に示す
ように、下方に向けて燃料電池に間挿したものである。

【００２５】このようにして冷却装置を配置すると、冷
却装置の上面は、冷却板の開口部が全くなくなり、燃料
電池との接合部が全面で接するので応力分布が均一にな
り冷却管の割れが生じることがなくなり、電解質が冷却
装置の冷却管部分に垂れ落ちることもない。

【００２６】実施の形態３．実施の形態３．は、冷却板
２２の上面のセパレータの厚さを下面のセパレータの厚
さよりも厚くしたものであり、図４にその状態を示す。
３８は上面セパレータである。

【００２７】このように冷却板２２の上面の上面セパレ
ータを厚くすると、燃料電池を積層したとき、冷却板の
ぬすみ２２ｂ部分があっても、押圧力に対しては、厚さ
の厚い上面セパレータ３８自体で耐えられるので割れが
生じることはなく、マトリックス３に含浸された電解質
が垂れ落ちることもない。

【００２８】実施の形態４．実施の形態４．は、冷却板
２２の上面のセパレータ２８の冷却板２２との間に耐食
性、導電性、および柔軟性を有するシート状材料を間挿
したものである。その構成を図５に示す。４８は耐食
性、導電性、および柔軟性を有する導電性シート状材料
である。導電性シート状材料４８は、例えば、カーボン
粉体とポリテトラフルオロエチレン（略称はＰＴＦＥ）
などの結着材に混合分散して混練し、カレンダーロール
することにより得られるカーボンＰＴＦＥシートがあ
る。

【００２９】このように冷却板２２とセパレータ２８と
の間に耐食性、導電性、および柔軟性を有するシート状
材料４８を間挿した構成にすると、燃料電池が積層され
て押圧力が加えらたとき、導電性シート状材料４８がク
ッション材となり、セパレータ２８が割れにくくなる。
また、たとえセパレータ２８が割れても導電性シート状
材料４８が破れることはなく、マトリックス３に含浸さ
れた電解質が冷却装置内に垂れ落ることはなくなる。

【００３０】実施の形態５．実施の形態５．は、図６、
図７に示すように、冷却装置の冷却管を燃料ガス出口側
および酸化剤ガス出口側となる二側面に沿ってＬ字形に
配置してから中央部に折り返し配置し、冷却媒体を図中
矢印で示すように、燃料ガス出口側および酸化剤ガス出
口側から流入させて冷却するようにしたものである。図
６の３２は冷却板、３３は冷却管である。図７の４２は
冷却板、４３は冷却管であり、矢印は、冷却媒体の流入
させる方向を示す。

【００３１】このように冷却装置の冷却管を配置し、冷
却媒体が燃料ガス出口側および酸化剤ガス出口側から流
入させると温度が上昇していない状態の低温の冷却媒体
が燃料ガスおよび酸化剤ガスの出口側を冷却するので、
燃料電池は中央部よりも出口側が低温に冷却されるの
で、電解質の排出を抑制することができる。

【００３２】実施の形態６．実施の形態６．は、図８に
示すように、冷却装置の冷却管を燃料ガス出口側または
酸化剤ガス出口側のいずれかの一側面に沿って配置され
た出口側冷却管と、中央部を冷却する中央部冷却管とを
配置したものである。図８において、５２は冷却板、５
３は中央部冷却管、５５は出口側冷却管である。中央部
冷却管５３は燃料ガス出口側または酸化剤ガス側のいず
れか一方の側面に沿って配置してから中央部に配置さ
れ、出口側冷却管５５は、燃料ガス出口側または酸化剤
ガス側のいずれかの他方の側面に沿って配置されてお
り、冷却媒体は中央部冷却管５３と出口側冷却管５５と
は別系統の冷却媒体を流通させて冷却するものである。
中央部冷却管５３は、燃料ガス側または酸化剤ガス側の
いずれかの出口側に沿って流通させてから中央部に折り
返し配置されている。

【００３３】このように中央部冷却管および出口側冷却
管のそれぞれの冷却管に流通させる冷却媒体の温度を適
当な温度に設定して流通させると燃料ガス出口側、およ
び酸化剤ガス出口側の温度が適正な温度に冷却され、電
解質の排出が抑制され、燃料電池の寿命を長くすること
ができる。

【００３４】実施の形態７．実施の形態７．は、図９に
示すように、冷却装置の冷却管を、燃料ガス出口側また
は酸化剤ガス出口側のいずれかの一側面に沿って複数回
折り返し配置されガス出口側を冷却する出口側冷却管
と、中央部を冷却する中央部冷却管とを配置したもので
ある。図９において、６２は冷却板、６３は中央部冷却
管、６５は出口側冷却管である。矢印は冷却媒体の流入
方向を示す。

【００３５】中央部冷却管６３は、燃料ガス出口側また
は酸化剤ガス出口側のいずれかの他方の一側面に沿って
数回中央部よりも間隔を密にして折り返し配置してから
中央部を折り返し配置されている。このように冷却管が
配置された冷却装置の中央部冷却管６３には、図中矢印
の方向に、燃料ガスまたは酸化剤ガスの出口側から流入
させ、出口側冷却管６５には別系統の冷却媒体を流通さ
せ、冷却媒体を適正温度に設定することにより、燃料電
池積層体の中央部温度は運転に適した温度となり、燃料
ガスまたは酸化剤ガスの出口側温度は、燃料電池積層体
の中央部よりも低く冷却でき、電解質が搬出されること
がより抑制され、燃料電池の寿命をより長くすることが
できる。

【００３６】実施の形態８．実施の形態８．は、図１０
に示すように、燃料ガス出口側および酸化剤ガス出口側
の両側面に沿ってＬ字形に出口側冷却管を配置し、中央
部冷却管７３を折り返し配置したものであり、図におい
て７２は冷却板、７３は中央部冷却管、７５は出口側冷
却管である。矢印は冷却媒体の流入方向を示す。

【００３７】このように構成すると、中央部冷却管７
３、出口側冷却管７５それぞれに別系統の冷却媒体を流
通させることができるものであり、中央部冷却管７３に
は燃料電池の適正な運転温度になる冷却媒体の温度に設
定し、出口側冷却管７５には中央部冷却管に流通させる
冷却媒体の温度よりも低く、燃料ガスまたは酸化剤ガス
が適正温度になる冷却媒体の温度に設定して流通させる
ことができるので、中央部は燃料電池の適正温度、ガス
出口側は電解質の排出が抑制できる温度に容易に調整す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る燃料電池の冷
却装置は、冷却板の冷却管が装着される装着溝は全長に
亙って冷却管に沿うように形成し、装着溝に装着された
冷却管の直線部分に伝熱性のコンパウンドを充填した構
成としたので、冷却装置の運転、停止による冷却板と冷
却管との間の熱伸縮はぬすみ部分で逃げられ、冷却装置
の冷却板の空洞部分が小さくなっているので、冷却装置
が燃料電池積層体に間挿され押圧されても冷却装置の冷
却板とセパレータはほぼ全面に密着してセパレータが割
れるようなことがなくなり信頼性の高い冷却装置が得ら
れる。

【００３９】この発明の請求項２に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着された冷却管の直線部分には伝熱
性のコンパウンドを充填し、Ｕターン部分には可とう性
のある伝熱性コンパウンドを充填したので、冷却管のＵ
ターン部分でも冷却板と冷却管が熱的に一体となってお
り冷却効率がよい冷却装置が得られる。

【００４０】この発明の請求項３に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の冷却管を装着する装着溝の開口側を下
向きに配置したので、冷却装置が燃料電池積層体に間挿
され押圧されても冷却板上面のセパレータは冷却板の下
面の全面に密着しているので割れにくく、また例え割れ
が生じても冷却板まで割れることがなく電解質が冷却管
の部分まで垂れ落ちることがなくなり、冷却管が腐食さ
れることがなく信頼性の高い冷却装置が得られる。

【００４１】この発明の請求項４に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の上面に配置するセパレータは下面のセ
パレータよりも厚くしたので、冷却装置が燃料電池積層
体に間挿されて押圧されてもセパレータは割れないの
で、電解質が冷却管の部分まで垂れ落ちることがなくな
り、冷却管が腐食されることがなく信頼性の高い冷却装
置が得られる。

【００４２】この発明の請求項５に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板とセパレータとの間に耐食性、導電性、
及び柔軟性を有するシート状材料を間挿したので、冷却
装置が燃料電池積層体に間挿され、押圧されたときにセ
パレータが割れるようなことがあっても導電性シート状
材料まで破れるようなことはなく、電解質が冷却管の部
分まで垂れ落ちることがなく、冷却管が腐食されること
がないので、信頼性の高い冷却装置が得られる。

【００４３】この発明の請求項６に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着される冷却管は、燃料ガス出口側
及び酸化剤ガス出口側となる二側面に沿ってＬ字形に配
置してから中央部に折り返し配置し、冷却媒体は燃料ガ
スまたは酸化剤ガスの出口側の冷却管開口部より流入さ
せて冷却するようにしたので、燃料電池積層体の燃料ガ
スまたは酸化剤ガスの出口側の温度が中央部よりも低く
なり、電解質が搬出されることが抑制できる。

【００４４】この発明の請求項７に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板に装着される冷却管は、中央部に折り返
し配置した中央部冷却管と、冷却板の燃料ガス出口側ま
たは酸化剤ガス出口側のいずれか一方の側に沿って配置
した出口側冷却管とで形成され、中央部冷却管の冷却媒
体は燃料ガスまたは酸化剤ガスの出口側から流入させて
冷却するようにしたので、燃料電池積層体の燃料ガスま
たは酸化剤ガスの出口側の温度が中央部よりも低くな
り、電解質が搬出されることが抑制できる。

【００４５】この発明の請求項８に係る燃料電池の冷却
装置は、燃料ガス出口側または酸化剤ガス出口側にいず
れか一方の側面に沿って複数往復させた出口側冷却管
と、酸化剤ガス出口側または燃料ガス出口側のいずれか
の他方の側面に近接する部分の間隔を密に配置した中央
部冷却管とを配置したので、ガス出口側の一方は、中央
部冷却管の流入部分で冷却され、他方のガス出口側は出
口側冷却管で冷却されるので、燃料ガスまたは酸化剤ガ
スの出口側温度は、燃料電池積層体の中央部よりも低く
冷却でき、電解質が搬出されることがより抑制でき、燃
料電池の寿命をより長くすることができる。

【００４６】この発明の請求項９に係る燃料電池の冷却
装置は、冷却板の燃料ガス出口側および酸化剤ガス出口
側の二側面に沿って配置した出口側冷却管と、冷却板の
中央部を折り返し配置した中央部冷却管とを配置したも
のであり、中央部冷却管には燃料電池の適正な運転温度
になる冷却媒体、出口側冷却管には、燃料ガスまたは酸
化剤ガスが搬出されない適正温度になる冷却媒体をそれ
ぞれ別系統で流通させて、中央部は燃料電池の適正温
度、ガス出口側は電解質の排出が抑制できる温度に容易
に調整することができる。

【００４７】この発明の請求項１０に係る燃料電池の冷
却装置は、個別に配置された中央部冷却管には、燃料電
池が適正運転となる温度の冷却媒体、出口側配管にはマ
トリックスに含浸された電解質が搬出されない中央部冷
却管の冷却媒体温度よりも低い温度の冷却媒体を流通さ
せることにより、燃料電池が適正温度で運転され、燃料
ガスおよび酸化剤ガスの出口温度は、電解質が搬出され
ない適正温度に容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による燃料電池の冷却装置の部分拡
大図である。

【図２】図１の冷却管がＵターンする部分の部分断面
図である。

【図３】冷却装置の冷却管の装着溝の開口部を下面に
して配置した部分断面図である。

【図４】この発明による燃料電池の冷却装置の上面の
セパレータの厚さを厚くした場合の部分断面図である。

【図５】この発明による燃料電池の冷却装置のセパレ
ータと冷却板との間に導電性シート状材料を間挿した場
合の部分断面図である。

【図６】この発明による燃料電池の冷却装置の冷却管
の配置を示す冷却管配置図である。

【図７】この発明による燃料電池の冷却装置の冷却管
の別の配置を示す冷却管配置図である。

【図８】この発明による燃料電池の冷却装置の冷却管
を中央部冷却管と出口側冷却管を別の冷却管として配置
した場合の冷却管配置図である。

【図９】この発明による燃料電池の冷却装置の冷却管
を中央部冷却管と出口側冷却管の別の冷却管を折り返し
部分を設けて配置した冷却管配置図である。

【図１０】この発明による燃料電池の冷却装置の冷却
管を中央部冷却管と出口側冷却管の別の冷却管を配置
し、出口側冷却管をに側面に配置した場合の冷却管配置
図である。

【図１１】従来の燃料電池の構成を示す斜視図であ
る。

【図１２】従来の燃料電池の冷却装置の冷却管の配置
を示す冷却管配置図である。

【図１３】図１３のＡ−Ａ部の断面図である。

【符号の説明】

１３冷却管、２２冷却板、２２ａ冷却管装着溝、
２２ｂぬすみ、２４伝熱性コンパウンド、２５可
とう性伝熱性コンパウンド、２８セパレータ、３２
冷却板、３３冷却管、３８セパレータ、４２冷却
板、４３冷却管、４８セパレータ、５２冷却板、
５３中央部冷却管、５５出口側冷却管、６２冷却
板、６３中央部冷却管、６５出口側冷却管、７２
冷却板、７３中央部冷却管、７５出口側冷却管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質が含浸されたマトリックス、燃料
極、酸化材極、燃料ガスを供給する溝を有した燃料極側
多孔体、酸化剤ガスを供給する溝を有した酸化剤側多孔
体、及びセパレータからなる単電池の複数個が積層され
た燃料電池積層体に間挿された燃料電池の冷却装置であ
って、外形は単電池の外形と同一であり、中央部に冷却
管を装着する装着溝を有した冷却板、及び冷却板の装着
溝に装着された冷却管からなり、上記冷却板の装着溝は
冷却管が折り返し配置される全長に亙って冷却管に沿う
形状に形成され、上記冷却板の装着溝の直線部分の冷却
管との間隙に伝熱性コンパウンド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２】冷却板の冷却管装着溝の冷却管が装着さ
れた中央直線部分には伝熱性コンパウンドを充填し、冷
却管がＵターンする部分の冷却管との間隙には可とう性
のある伝熱性充填剤を充填したことを特徴とする請求項
１記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項３】冷却板の冷却管を装着する装着溝の開口
する面を下向きに配置したことを特徴とする請求項１記
載の燃料電池の冷却装置。
【請求項４】冷却装置の上面に配置するセパレータの
厚さを下面に配置するセパレータよりも厚くしたことを
特徴とする請求項１記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項５】冷却板と燃料極側多孔体または酸化剤極
側多孔体との間に配置されたセパレータの冷却板との間
に耐食性、導電性、及び柔軟性を有するシート状材料を
間挿したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の冷
却装置。
【請求項６】電解質が含浸されたマトリックス、燃料
極、酸化材極、燃料ガスを供給する溝を有した燃料極側
多孔体、酸化剤ガスを供給する溝を有した酸化剤側多孔
体、及びセパレータからなる単電池の複数個が積層され
た燃料電池積層体に間挿された燃料電池の冷却装置であ
って、外形が単電池の外形と同一であり、中央部には冷
却管を装着する装着溝を有した冷却板、及び冷却板の装
着溝に装着された冷却管からなり、冷却管は燃料ガス出
口側側面および酸化剤ガス出口側側面に沿ってＬ字形に
配置してから中央部に折り返し配置し、冷却媒体は、燃
料ガス及び酸化剤ガスの出口側から流入させて冷却する
ことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項７】電解質が含浸されたマトリックス、燃料
極、酸化材極、燃料ガスを供給する溝を有した燃料極側
多孔体、酸化剤ガスを供給する溝を有した酸化剤側多孔
体、及びセパレータからなる単電池の複数個が積層され
た燃料電池積層体に間挿された燃料電池の冷却装置であ
って、冷却装置の冷却管は、中央部を折り返し配置した
中央部配管と、冷却板の燃料ガス出口側または酸化剤ガ
ス出口側のいずれか一方の側に沿って配置した出口側冷
却管からなり、中央部冷却管の冷却媒体は燃料ガス出口
側または酸化剤ガスの出口側から流入させて冷却するこ
とを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項８】出口側冷却管は燃料ガスまたは酸化剤ガ
ス出口側のいずれか一方の側面に沿って複数回折り返
し、中央部冷却管の酸化剤ガス出口側または燃料ガス出
口側のいずれかの他方の側面に近接する部分に沿う部分
には間隔を密に配置してから中央部に折り返し配置した
ことを特徴とする請求項７記載の燃料電池の冷却装置。
【請求項９】電解質が含浸されたマトリックス、燃料
極、酸化材極、燃料ガスを供給する溝を有した燃料極側
多孔体、酸化剤ガスを供給する溝を有した酸化剤側多孔
体、及びセパレータからなる単電池の複数個が積層され
た燃料電池積層体に間挿された燃料電池の冷却装置であ
って、冷却管は、燃料ガス及び酸化剤ガスの出口側の二
側面に沿ってＬ字形に配置した出口側冷却管と、冷却板
の中央部に折り返し配置する中央部冷却管とを配置した
ことを特徴とする燃料電池の冷却装置。
【請求項１０】冷却装置の出口側冷却管には中央部冷
却管の冷却媒体よりも低温の冷却媒体を流通させて冷却
することを特徴とする請求項８または請求項９記載の燃
料電池の冷却装置。