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JPH0821402B2 - Fuel cell - Google Patents
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JPH0821402B2 - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPH0821402B2
JPH0821402B2 JP60125031A JP12503185A JPH0821402B2 JP H0821402 B2 JPH0821402 B2 JP H0821402B2 JP 60125031 A JP60125031 A JP 60125031A JP 12503185 A JP12503185 A JP 12503185A JP H0821402 B2 JPH0821402 B2 JP H0821402B2
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cooling liquid
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、燃料電池に関する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel cell.

[発明の技術的背景とその問題点] 近年、エネルギの有効利用の観点から発電装置として
燃料電池が見直され、その開発が活発化している。
[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] In recent years, fuel cells have been reviewed as a power generation device from the viewpoint of effective use of energy, and development thereof has been activated.

一般に、燃料電池は積層された単電池に例えば酸化剤
としての酸素と燃料としての水素を供給し、燃料の反応
によって生ずるエネルギを電気エネルギに変換するもの
である。
In general, a fuel cell supplies oxygen as an oxidant and hydrogen as a fuel to a stacked unit cell to convert energy generated by a reaction of the fuel into electric energy.

ところで、燃料電池は上記反応により発熱を伴なう
が、燃料電池の発電効率を高めるためには単電池の発熱
を除去冷却するとともに、全体を均一な温度に保持する
必要がある。
By the way, the fuel cell is accompanied by heat generation due to the above reaction, but in order to improve the power generation efficiency of the fuel cell, it is necessary to remove the heat generation of the single cell, cool it, and maintain the entire temperature at a uniform temperature.

このための燃料電池冷却装置として、例えば特公昭58
−33670号公報及び特開昭52−13638号公報に記載のよう
なものがある。
As a fuel cell cooling device for this purpose, for example, Japanese Patent Publication Sho 58
-33670 and JP-A-52-13638.

これは、例えば第5図に示すものと略同様なものであ
り、この第5図を例に説明する。すなわち、上下方向に
積層された単電池101が複数段(第5図では3段)の燃
料電池積層体103a,103b,103cに分割され、各燃料電池積
層体103a,103b,103cには、それぞれ上下両端部及び中間
部に冷却板105a,105b,105cが介設されている。
This is, for example, substantially the same as that shown in FIG. 5, and description will be given by taking FIG. 5 as an example. That is, the unit cells 101 stacked vertically are divided into a plurality of stages (three stages in FIG. 5) of fuel cell stacks 103a, 103b, 103c, and each of the fuel cell stacks 103a, 103b, 103c has a respective Cooling plates 105a, 105b, 105c are provided at both upper and lower ends and an intermediate portion.

各燃料電池積層体103a,103b.103cの各冷却板105a,105
b.105cには、その入口側において入口マニホールド106
a,106b,106cが接続され、この入口マニホールド106a,10
6b,106cには一端側が主供給配管107に接続された入口配
管109a,109b,109cの他端側が接続されている。
Cooling plates 105a, 105 of each fuel cell stack 103a, 103b. 103c
b.105c has an inlet manifold 106 on its inlet side.
a, 106b, 106c are connected, and this inlet manifold 106a, 10
The other ends of inlet pipes 109a, 109b, 109c, one end of which is connected to the main supply pipe 107, are connected to 6b, 106c.

また、冷却板105a,105b.105cには、その出口側におい
て出口マニホールド110a,110b,110cが接続され、この出
口マニホールド110a,110b,110cには一端側が主流出配管
111に接続された出口配管113a,113b,113cの他端側が接
続されている。
Further, outlet manifolds 110a, 110b, 110c are connected to the cooling plates 105a, 105b, 105c on the outlet side thereof, and one end side of the outlet manifolds 110a, 110b, 110c is the main outflow pipe.
The other ends of the outlet pipes 113a, 113b, 113c connected to 111 are connected.

前記主供給配管107には、主流量調整弁115が設けら
れ、図示しないポンプおよび熱交換器を介して主供給配
管107と主流出配管111とが接続され、冷却装置としての
閉ループが構成されている。従って、ポンプ駆動により
供給される冷却流体としての冷却水は、主流量調整弁11
5で流量調整されて主供給配管107から各入口配管109a,1
09b,109c及び各入口マニホールド106a,106b,106cを介し
て各冷却板105a,105b,105cへ供給される。
The main supply pipe 107 is provided with a main flow rate adjusting valve 115, the main supply pipe 107 and the main outflow pipe 111 are connected via a pump and a heat exchanger (not shown), and a closed loop as a cooling device is configured. There is. Therefore, the cooling water as the cooling fluid supplied by the pump drive is the main flow rate adjusting valve 11
The flow rate is adjusted by 5 and the main supply pipe 107 to each inlet pipe 109a, 1
It is supplied to each cooling plate 105a, 105b, 105c via 09b, 109c and each inlet manifold 106a, 106b, 106c.

冷却板105a,105b,105cでは、単電池101での発熱を吸
収して沸騰し、蒸気相と液相との二相流となって各出口
マニホールド110a,110b.110c、各出口配管113a,113b,11
3cを介して主流出配管111へ流出されるようになってい
る。
In the cooling plates 105a, 105b, 105c, the heat generated in the unit cell 101 is absorbed and boiled, forming a two-phase flow of a vapor phase and a liquid phase, each outlet manifold 110a, 110b.110c, each outlet pipe 113a, 113b. , 11
It is designed to flow out to the main outflow pipe 111 via 3c.

ここで、主供給配管107から各入口配管109a,109b,109
cへ流入する冷却水の圧力Pninは、 Pnin=Poin−ρL・g・Hn … (1) で与えられる。
Here, from the main supply pipe 107 to each inlet pipe 109a, 109b, 109
The pressure Pnin of the cooling water flowing into c is given by Pnin = Poin-ρL · g · Hn (1).

ここに、Poin:主供給配管下端の圧力、ρL:冷却水の
液密度、g:重力加速度、Hn:主供給配管下端から各入口
配管までの高さである。
Here, Poin is the pressure at the lower end of the main supply pipe, ρL is the liquid density of the cooling water, g is the acceleration of gravity, and Hn is the height from the lower end of the main supply pipe to each inlet pipe.

一方、主流出配管111における各出口配管113a,113b,1
13c位置での冷却水の圧力Pnoutは、各出口配管113a,113
b,113cで同じ二相流の状態とすれば、 Pnout=Poout−(ρL(1−α)+ρG・α)・g・Hn
… (2) で与えられる。
On the other hand, each outlet pipe 113a, 113b, 1 in the main outflow pipe 111
The pressure Pnout of the cooling water at the 13c position is determined by each outlet pipe 113a, 113
If b and 113c have the same two-phase flow, Pnout = Poout− (ρL (1-α) + ρG · α) · g · Hn
… (2) is given.

ここに、Poout;主流出配管下端の圧力、ρG:冷却水の
蒸気密度、α:ボイド率である。
Here, Poout is the pressure at the lower end of the main outflow pipe, ρG is the vapor density of the cooling water, and α is the void ratio.

従って、各燃料電池積層体103a,103b,103cの各冷却板
105a,105b,105cにおける冷却水の入口と出口の圧力差
は、上記(1)式及び(2)式より Pnin−Pnout=(Poin−Poout) −(ρL−ρG)・α・g・Hn … (3) で与えられる。この場合、ρG<<ρLであるから、ρ
Gの項は無視することができ、上記(3)式は Pnin,−Pnout=(Poin−Poout)−ρL・α・g・Hn …
(4) となる。
Therefore, each cooling plate of each fuel cell stack 103a, 103b, 103c
The pressure difference between the inlet and outlet of the cooling water in 105a, 105b, 105c is Pnin−Pnout = (Poin−Poout) − (ρL−ρG) · α · g · Hn ... from the above equations (1) and (2). It is given in (3). In this case, ρG << ρL, so ρ
The G term can be ignored, and the above equation (3) is expressed as Pnin, −Pnout = (Poin−Poout) −ρL · α · g · Hn.
(4)

上記(4)式より明らかなように、Hnが大の上段の燃
料電池積層体程、冷却板の入口と出口との圧力差が小さ
くなり、各燃料電池積層体103a,103b,103cへの冷却水供
給流量の均一化は保てない。このため各燃料電池積層体
103a,103b,103cにおける冷却板の冷却能力に不均一が生
じ、また後述する二相流流動不安定を生じる可能性も大
きく、発電効率の低下を招くものとなっていた。
As is clear from the above formula (4), the higher the Hn of the fuel cell stack, the smaller the pressure difference between the inlet and the outlet of the cooling plate, and the cooling to each fuel cell stack 103a, 103b, 103c. A uniform water supply flow rate cannot be maintained. Therefore, each fuel cell stack
The cooling capacity of the cooling plates in 103a, 103b, and 103c is not uniform, and there is a high possibility that the two-phase flow flow instability described later will occur, resulting in a decrease in power generation efficiency.

これに対して、第6図に示すように、各入口配管109
a,109b,109cに固定絞り117a,117b,117cを設け、各燃料
電池積層体103a,103b,103c毎に供給される冷却水の流量
及び各燃料電池積層体103a,103b,103c毎に流出される流
体の全流量中の蒸気相流量の重量比(以下クオリティと
呼ぶ)を略等しくなるように設定する構造が考えられ
る。
On the other hand, as shown in FIG.
a, 109b, 109c are provided with fixed throttles 117a, 117b, 117c, and the flow rate of cooling water supplied to each fuel cell stack 103a, 103b, 103c and each fuel cell stack 103a, 103b, 103c flow out. It is conceivable that the weight ratio (hereinafter referred to as quality) of the vapor phase flow rate in the total flow rate of the fluid is set to be substantially equal.

ここで、蒸気相流量は冷却水が沸騰して液相から蒸気
相へと変化した量であり、冷却板が単電池から吸収した
熱量、即ち各燃料電池積層体の発熱量に略比例して定ま
る。従って、各燃料電池積層体毎に流出される流体のク
オリティも、各燃料電池積層体の発熱量に略比例して定
まる。
Here, the vapor phase flow rate is the amount that the cooling water boils and changes from the liquid phase to the vapor phase, and is approximately proportional to the amount of heat absorbed by the cooling plate from the unit cells, that is, the amount of heat generated by each fuel cell stack. Determined. Therefore, the quality of the fluid that flows out for each fuel cell stack is also determined substantially in proportion to the heat generation amount of each fuel cell stack.

また、前記固定絞り117a,117b,117cは例えば燃料電池
の運転条件が全負荷運転の時の各燃料電池積層体103a,1
03b,103cの発熱量と、主供給配管107を流れる冷却水の
定格流量(総流量)とに基づき、入口配管109a,109b,10
9cの出口側流量が均一となるように設定されているもの
である。そして、この場合の固定絞り117a,117b,117cに
よって定められる各冷却水流量と、一つの燃料電池積層
体103a(103b,103c)当りの平均流量との比(流量
比)、及び各冷却板105a,105b,105cの各出口配管113a,1
13b,113cにおけるクオリティを求めると、第3図の線分
及び第4図の線分aで示される結果となる。
Further, the fixed throttles 117a, 117b, 117c are, for example, the fuel cell stacks 103a, 1c when the fuel cell operating conditions are full load operation.
Based on the calorific value of 03b, 103c and the rated flow rate (total flow rate) of the cooling water flowing through the main supply pipe 107, the inlet pipes 109a, 109b, 10
The outlet side flow rate of 9c is set to be uniform. Then, the ratio (flow rate) of each cooling water flow rate determined by the fixed throttles 117a, 117b, 117c and the average flow rate per one fuel cell stack 103a (103b, 103c), and each cooling plate 105a. , 105b, 105c outlet piping 113a, 1
When the qualities at 13b and 113c are obtained, the results are shown by the line segment in FIG. 3 and the line segment a in FIG.

ここで、燃料電池の運転条件が変化して部分負荷運転
が行なわれると、各燃料電池積層体103a,103b,103cにお
ける発熱量も減少することとなる。今、各燃料電池積層
体103a,103b,103cにおける発熱量が全負荷運転時に対し
て1/2の発熱量のときに、定格流量の冷却水によって各
燃料電池積層体103a,103b,103cの冷却を行ったとする。
このときの各冷却板105a,105b,105cの出口側におけるク
オリティを求めると、第4図の線分aで示されるよう
に、全負荷運転時のクオリティに対して約1/4に減少す
る。
Here, when the operating condition of the fuel cell changes and the partial load operation is performed, the heat generation amount in each of the fuel cell stacks 103a, 103b, 103c also decreases. Now, when the calorific value in each fuel cell stack 103a, 103b, 103c is half that in full load operation, cooling of each fuel cell stack 103a, 103b, 103c by the rated flow of cooling water I went.
When the quality at the outlet side of each cooling plate 105a, 105b, 105c at this time is obtained, it is reduced to about 1/4 of the quality at full load operation as shown by the line segment a in FIG.

ところで、一般に、管路を流れる液相流体がその流れ
の途中で沸騰現象を生じる管路群においては、クオリテ
ィが通常1%以下及び4%以上の場合には気液二相流に
独特の流動不安定現象を生じ、管路を流れる流量が急激
に減少したり、一定周期で上下したりして、冷却能力の
低下や熱疲労の助長を起こす危険性がある。
By the way, generally, in a group of pipelines in which a liquid phase fluid flowing through the pipeline causes a boiling phenomenon in the middle of the flow, when the quality is usually 1% or less and 4% or more, a unique flow of gas-liquid two-phase flow is obtained. There is a risk that an instability phenomenon may occur, the flow rate flowing in the pipeline may be sharply reduced, or may fluctuate up and down in a certain cycle, which may lower the cooling capacity and promote thermal fatigue.

従って、上記のような各冷却板105a,105b,105cの出口
側におけるクオリティが燃料電池の運転条件の変化によ
って大きく異なることは好ましくない。
Therefore, it is not preferable that the quality on the outlet side of each of the cooling plates 105a, 105b, 105c as described above greatly differs depending on the change in the operating conditions of the fuel cell.

一方、冷却板105a,105b,105cの出口側におけるクオリ
ティの上記のような減少を抑制するために燃料電池積層
体103a,103b,103cの発熱量に応じて主供給配管107に供
給される冷却水の総流量を調整すると、固定絞り117a,1
17b,117cを通過する流量が定格流量の場合と大きく異な
るために、固定絞り117a,117b,117cによる冷却水の流量
均一化の効果が弱まり、第3図の線分で示されるよう
に流量比が燃料電池積層体3a,3b,3c間でプラス、マイナ
ス15%の相違を生ずる。
On the other hand, the cooling water supplied to the main supply pipe 107 according to the heat generation amount of the fuel cell stacks 103a, 103b, 103c in order to suppress the above-described decrease in quality on the outlet side of the cooling plates 105a, 105b, 105c. Adjust the total flow rate of the fixed throttle 117a, 1
Since the flow rate passing through 17b, 117c is significantly different from the rated flow rate, the effect of equalizing the flow rate of the cooling water by the fixed throttles 117a, 117b, 117c is weakened, and as shown by the line segment in FIG. Causes a difference of plus or minus 15% between the fuel cell stacks 3a, 3b and 3c.

また、第4図の線分aで示されるように各冷却板10
5a,105b,105cの出口側におけるクオリティは最大値1.75
%、最小値0.95%と大きな差を生ずる。このため冷却水
の流量比及びクオリティともに不均一を生じ、この場合
も第5図の冷却装置と同様の理由で冷却能力の低下を生
じるという問題点があった。
In addition, as shown by the line a in FIG.
The maximum quality on the exit side of 5a, 105b, 105c is 1.75.
%, The minimum value is 0.95%, which is a big difference. Therefore, the flow rate ratio and the quality of the cooling water become non-uniform, and in this case as well, there is a problem that the cooling capacity is lowered for the same reason as in the cooling device of FIG.

[発明の目的] この発明は、上記の問題点に鑑み創案されたもので、
供給される定格流量の冷却流体総流量に対し、燃料電池
の運転負荷条件が変化しても、各冷却板へ供給される冷
却流体流量のばらつき、及び冷却板出口側のクオリティ
の変化を著しく抑制し、全体を安定な冷却状態に保持す
ることのできる燃料電池の提供を目的とする。
[Object of the Invention] The present invention was created in view of the above problems,
Even if the operating load condition of the fuel cell changes with respect to the total flow rate of the cooling fluid supplied, the variation in the flow rate of the cooling fluid supplied to each cooling plate and the quality change at the cooling plate outlet side are significantly suppressed. However, it is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of maintaining a stable cooling state as a whole.

[発明の概要] 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、複数の
単電池を上下に積層してなる積層体の上下両端部及び中
間部に冷却板を介設してなる燃料電池積層体を上下に複
数段設け、前記各燃料電池積層体の各冷却板に冷却液を
供給するための主供給配管と、前記各燃料電池積層体に
対応して前記主供給配管から分岐された各入口配管と、
上記各入口配管から各燃料電池積層体の各冷却板に接続
した各入口マニホールドと、各燃料電池積層体の各冷却
板に接続した各出口マニホールドと、前記冷却板を回収
するための主流出配管と、前記各出口マニホールドと前
記主流出配管とを接続する各出口配管と、を備えてなる
燃料電池において、前記複数の燃料電池積層体の定格運
転時の冷却液流量に相当する冷却液の流量が各燃料電池
積層体に常にほぼ等しく供給されるように前記各入口配
管に介設された複数の固定絞りと、上記各固定絞りの下
流側から前記各出口配管に連通接続された複数のバイパ
ス管と、各燃料電池積層体の冷却板へ供給される冷却液
の流量を検出して実流量信号を出力する複数の流量検出
装置と、各燃料電池積層体の運転条件の変化に伴う発熱
量の変動を確認可能なファクタを検出する複数の検出手
段と、各検出手段から出力される各ファクタに基づいて
各燃料電池積層体に供給される冷却液の適正流量を設定
して適正流量信号を出力する複数の変換装置と、前記各
流量検出装置から入力される実流量信号と前記各変換装
置から入力される適正流量信号とを比較して前記各燃料
電池積層体に供給される冷却液の流量を適正流量に制御
すべく前記各バイパス管に流れる冷却液の流量を制御自
在の複数の流量制御装置と、を備え、前記各燃料電池積
層体における冷却板を流れる冷却液の流量を、各燃料電
池積層体の部分負荷運転に伴う発熱量の変動に応じて制
御する構成としてなるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the conventional problems as described above, the present invention provides a fuel cell in which a cooling plate is provided at both upper and lower end portions and an intermediate portion of a stacked body formed by stacking a plurality of unit cells vertically. The stacks are provided in a plurality of upper and lower stages, and a main supply pipe for supplying a cooling liquid to each cooling plate of each fuel cell stack, and a branch from the main supply pipe corresponding to each fuel cell stack With each inlet pipe,
Each inlet manifold connected from each inlet pipe to each cooling plate of each fuel cell stack, each outlet manifold connected to each cooling plate of each fuel cell stack, and main outflow pipe for collecting the cooling plate And a respective outlet pipe connecting the respective outlet manifolds to the main outflow pipe, a flow rate of a coolant corresponding to a coolant flow rate during rated operation of the plurality of fuel cell stacks. A plurality of fixed throttles provided in each of the inlet pipes so that they are always supplied to each fuel cell stack almost equally, and a plurality of bypasses connected to the outlet pipes from the downstream side of the fixed throttles. Tubes, a plurality of flow rate detection devices that detect the flow rate of the cooling liquid supplied to the cooling plate of each fuel cell stack, and output an actual flow rate signal, and the amount of heat generated by changes in the operating conditions of each fuel cell stack. Fluctuation can be confirmed Detecting means for detecting various factors, and a plurality of converting means for setting an appropriate flow rate of the cooling liquid supplied to each fuel cell stack based on each factor output from each detecting means and outputting an appropriate flow rate signal. Device, comparing the actual flow rate signal input from each of the flow rate detection devices and the appropriate flow rate signal input from each of the conversion devices to set the flow rate of the cooling liquid supplied to each of the fuel cell stacks to an appropriate flow rate. A plurality of flow rate control devices capable of controlling the flow rate of the cooling liquid flowing through each of the bypass pipes to control the flow rate of the cooling liquid flowing through the cooling plate in each of the fuel cell stacks. The configuration is such that control is performed according to changes in the heat generation amount due to partial load operation.

[発明の効果] 上記構成より明らかなように、本発明においては、複
数の単電池を上下に積層してなる積層体の上下両端及び
中間部に冷却板を介設してなる燃料電池積層体を上下に
複数段備えており、各燃料電池積層体の冷却板に接続し
た各入口マニホールドに接続した各入口配管は主供給配
管から分岐されている。そして、各入口配管には、複数
の燃料電池積層体の定格運転時の冷却液流量に相当する
冷却液の流量が各燃料電池積層体に常にほぼ等しく供給
されるように固定絞りがそれぞれ介設してある。
[Effects of the Invention] As is apparent from the above configuration, in the present invention, a fuel cell stack in which cooling plates are provided at both upper and lower ends and an intermediate portion of a stack formed by stacking a plurality of unit cells vertically Are provided in the upper and lower stages, and each inlet pipe connected to each inlet manifold connected to the cooling plate of each fuel cell stack is branched from the main supply pipe. A fixed throttle is provided in each of the inlet pipes so that the flow rate of the cooling liquid corresponding to the flow rate of the cooling liquid during the rated operation of the plurality of fuel cell stacks is constantly and substantially supplied to the respective fuel cell stacks. I am doing it.

したがって、主供給配管から各燃料電池積層体の冷却
板側へ供給される冷却液の流量は常にほぼ等しいもので
ある。すなわち、主供給配管に供給する冷却液の流量は
常に一定で良く、外部制御を必要とせず、それだけ構造
が簡単になるものである。
Therefore, the flow rate of the cooling liquid supplied from the main supply pipe to the cooling plate side of each fuel cell stack is always substantially equal. That is, the flow rate of the cooling liquid supplied to the main supply pipe may be always constant, no external control is required, and the structure is simplified accordingly.

さらに本発明においては、各燃料電池積層体の冷却板
へ供給される冷却液の流量を検出して実流量信号を出力
する複数の流量検出装置を備えると共に、各燃料電池積
層体の運転条件の変化に伴う発熱量の変動を確認可能な
ファクタを検出する複数の検出手段を備え、かつ上記各
検出手段から出力される各ファクタに基づいて各燃料電
池積層体に供給される冷却液の適正流量を設定し適正流
量信号を出力する複数の変換装置を備えている。
Furthermore, in the present invention, a plurality of flow rate detection devices that detect the flow rate of the cooling liquid supplied to the cooling plate of each fuel cell stack and output an actual flow rate signal are provided, and the operating conditions of each fuel cell stack are Proper flow rate of the cooling liquid supplied to each fuel cell stack based on each factor output from each of the above-mentioned detecting means, which comprises a plurality of detecting means for detecting a factor capable of confirming the variation of the heat generation amount due to the change Is provided and a plurality of converters for outputting an appropriate flow rate signal are provided.

そして、各燃料電池積層体の入口配管に介設した各固
定絞りの下流側と各燃料電池積層体の出口配管とを接続
した複数のバイパス管が設けてあり、各バイパス管に流
れる冷却液の流量は、前記各流量検出装置から入力され
る実流量信号と前記各変換装置から入力される適正流量
信号とを比較して各燃料電池積層体に供給される冷却板
の流量を適正流量に制御する各流量制御装置の下に制御
される構成であり、かつ各燃料電池積層体における冷却
板を流れる冷却液の流量を、各燃料電池積層体の部分負
荷運転に伴う発熱量の変動に応じて制御する構成であ
る。
And, a plurality of bypass pipes that connect the downstream side of each fixed throttle provided in the inlet pipe of each fuel cell stack and the outlet pipe of each fuel cell stack are provided, and the cooling liquid flowing through each bypass pipe is provided. The flow rate is controlled by controlling the flow rate of the cooling plate supplied to each fuel cell stack to an appropriate flow rate by comparing the actual flow rate signal input from each of the flow rate detection devices and the appropriate flow rate signal input from each of the conversion devices. The flow rate of the cooling liquid flowing through the cooling plate in each fuel cell stack is controlled according to the fluctuation of the heat generation amount due to the partial load operation of each fuel cell stack. It is a configuration for controlling.

したがって本発明によれば、主供給配管から複数の燃
料電池積層体側へ供給される冷却板の流量は常にほぼ等
量であり、各燃料電池積層体の冷却板に対しては、各燃
料電池積層体の部分負荷運転の発熱量に対応して適正流
量の冷却液が供給され、余分な冷却液はバイパス管を経
て出口配管に流出されるので、燃料電池積層体を複数段
に備えた構成において各燃料電池積層体の発熱量が個々
に変化する場合であっても、各燃料電池積層体及び、各
燃料電池積層体を経て各出口配管に流出される冷却液の
クオリティを略変化なく維持させることができ、全体の
冷却が安定な状態に維持させることができ、常に効率の
良い発電を行うことができるものである。
Therefore, according to the present invention, the flow rate of the cooling plates supplied from the main supply pipe to the plurality of fuel cell stacks is always substantially equal, and the cooling plates of the respective fuel cell stacks have the same flow rate. The cooling liquid is supplied at an appropriate flow rate according to the heat generation amount of the partial load operation of the body, and the excess cooling liquid flows out to the outlet pipe through the bypass pipe. Even if the heat generation amount of each fuel cell stack changes individually, the quality of each fuel cell stack and the cooling liquid flowing out to each outlet pipe through each fuel cell stack can be maintained without substantially changing. Therefore, it is possible to maintain stable cooling of the whole and to always perform efficient power generation.

[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を第1図に基づいて説明す
る。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図は燃料電池の冷却系統図を示し、複数の単電池
1を上下方向に積層してなる燃料電池積層体3a,3b,3cが
複数段(第1図では3段)配置してあり、各燃料電池積
層体3a,3b,3cには、それぞれ上下両端部及び中間部に冷
却板5a,5b,5cが介設されている。各冷却板5a,5b,5cに
は、その入口側において入口マニホールド6a,6b,6cが接
続され、この入口マニホールド6a,6b,6cには、一端側が
主供給配管7に接続された入口配管9a,9b,9cの他端側が
接続されている。また、各冷却板5a,5b,5cには、その出
口側において、出口マニホールド10a,10b,10cが接続さ
れ、この出口マニホールド10a,10b,10cには、一端側が
主流出配管11に接続された出口配管13a,13b,13cの他端
側が接続されている。
FIG. 1 shows a cooling system diagram of a fuel cell, in which a plurality of fuel cell stacks 3a, 3b, 3c formed by vertically stacking a plurality of unit cells 1 are arranged in a plurality of stages (three stages in FIG. 1). Cooling plates 5a, 5b, 5c are provided at the upper and lower ends and in the middle of each of the fuel cell stacks 3a, 3b, 3c. An inlet manifold 6a, 6b, 6c is connected to each cooling plate 5a, 5b, 5c on the inlet side, and an inlet pipe 9a whose one end side is connected to the main supply pipe 7 is connected to this inlet manifold 6a, 6b, 6c. , 9b, 9c are connected to the other end side. Further, the outlet manifolds 10a, 10b, 10c are connected to the respective cooling plates 5a, 5b, 5c on the outlet side thereof, and one end side of the outlet manifolds 10a, 10b, 10c is connected to the main outflow pipe 11. The other ends of the outlet pipes 13a, 13b, 13c are connected.

前記主供給配管7には、当該主供給配管7に供給する
冷却水の流量を常に一定に保持する主流量調整弁15が設
けられ、図示しないポンプ及び熱交換器を介して主供給
配管7と主流出配管11とが接続され、冷却装置が構成さ
れている。
The main supply pipe 7 is provided with a main flow rate adjusting valve 15 for keeping the flow rate of the cooling water supplied to the main supply pipe 7 always constant, and is connected to the main supply pipe 7 via a pump and a heat exchanger (not shown). The main outflow pipe 11 is connected to form a cooling device.

前記各入口配管9a,9b,9cには、固定絞り17a,17b,17c
が介設され、定格運転時の冷却水流量に対して各燃料電
池積層体3a,3b,3c毎に供給される冷却水の流量を略等し
く設定するように構成されている。
Each of the inlet pipes 9a, 9b, 9c has a fixed throttle 17a, 17b, 17c.
Is provided so that the flow rate of the cooling water supplied to each of the fuel cell stacks 3a, 3b, 3c is set to be substantially equal to the flow rate of the cooling water during the rated operation.

前記各入口配管9a,9b,9cには、固定絞り17a,17b,17c
の下流側から各出口配管13a,13b,13c側に連通接続され
た複数のバイパス管19a,19b,19cが付設されている。各
バイパス管19a,19b,19cには、流量検出装置21a,21b,21c
及び流量制御装置23a,23b,23cが介設されている。
Each of the inlet pipes 9a, 9b, 9c has a fixed throttle 17a, 17b, 17c.
A plurality of bypass pipes 19a, 19b, 19c connected to the outlet pipes 13a, 13b, 13c from the downstream side thereof are provided. Each bypass pipe 19a, 19b, 19c has a flow rate detection device 21a, 21b, 21c.
In addition, flow rate control devices 23a, 23b, 23c are provided.

前記各流量検出装置21a,21b.21cは、各バイパス管19
a,19b,19cを流れる冷却流体としての冷却水の実流量を
検出し、この検出結果に基づいて実流量信号La,Lb,Lcを
出力するものである。このバイパス管19a,19b,19cの実
流量は、各冷却板5a,5b,5cに供給される冷却水と相関関
係にあり、結果的に各冷却板5a,5b,5cに供給される冷却
水の実流量を検出することとなる。この実流量信号La,L
b,Lcは、各流量制御装置23a,23b,23cに入力されるよう
に構成されている。
Each of the flow rate detecting devices 21a, 21b.
The actual flow rate signals La, Lb, Lc are detected based on the detection result of the actual flow rate of cooling water as a cooling fluid flowing through a, 19b, 19c. The actual flow rate of the bypass pipes 19a, 19b, 19c has a correlation with the cooling water supplied to each cooling plate 5a, 5b, 5c, and as a result, the cooling water supplied to each cooling plate 5a, 5b, 5c. The actual flow rate will be detected. This actual flow signal La, L
b and Lc are configured to be input to the respective flow rate control devices 23a, 23b and 23c.

また、各流量制御装置23a,23b,23cには、変換装置25
a,25b,25cから出力される適正流量信号Sa,Sb,Scが入力
されるように構成されている。
In addition, each flow rate control device 23a, 23b, 23c, the converter 25
The proper flow rate signals Sa, Sb, Sc output from a, 25b, 25c are input.

前記変換装置25a,25b,25cは、燃料電池の運転条件の
変化に伴う発熱量の変動を確認可能なファクタ、例えば
各燃料電池積層体3a,3b,3cの発電量を検出する検出手段
27a,27b,27cから出力される検出信号Ha,Hb,Hcが入力さ
れるように構成されている。変換装置25a,25b,25cはこ
の検出信号Ha,Hb,Hcに基づいて各バイパス管19a,19b,19
cに流される冷却水の適正流量、換言すれば各冷却板5a,
5b,5cに供給される冷却水の適正流量を設定し、適正流
量信号Sa,Sb,Scを出力するように構成されている。この
適正流量は、各冷却板5a,5b,5cの出口側のクオリティを
一定に保つようなものとして決定されるものである。
The conversion device 25a, 25b, 25c is a factor capable of confirming the fluctuation of the heat generation amount due to the change of the operating condition of the fuel cell, for example, a detection means for detecting the power generation amount of each fuel cell stack 3a, 3b, 3c.
The detection signals Ha, Hb, and Hc output from 27a, 27b, and 27c are input. The converters 25a, 25b, 25c use the detection signals Ha, Hb, Hc to detect the bypass pipes 19a, 19b, 19c.
The proper flow rate of the cooling water flowing to c, in other words, each cooling plate 5a,
It is configured to set an appropriate flow rate of the cooling water supplied to 5b, 5c and output appropriate flow rate signals Sa, Sb, Sc. This proper flow rate is determined so that the quality on the outlet side of each cooling plate 5a, 5b, 5c is kept constant.

そして、前記流量制御装置23a,23b,23cは、流量検出
装置21a,21b,21c及び変換装置25a,25b,25cから入力され
た実流量信号La,Lb,Lcと適正流量信号Sa,Sb,Scとをそれ
ぞれ比較し、前者を後者に一致させるようにして各バイ
パス管19a,19b,19cに流れる冷却水の流量を適正流量に
調整制御するように構成されている。
Then, the flow rate control device 23a, 23b, 23c, the actual flow rate signal La, Lb, Lc and the proper flow rate signal Sa, Sb, Sc input from the flow rate detection device 21a, 21b, 21c and the conversion device 25a, 25b, 25c. Are compared with each other, and the former is matched with the latter, and the flow rate of the cooling water flowing through each bypass pipe 19a, 19b, 19c is adjusted and controlled to an appropriate flow rate.

つぎに、上記一実施例の作用について述べる。 Next, the operation of the above embodiment will be described.

外部から液相状態で供給される冷却流体としての冷却
水は、燃料電池の全負荷運転時における定格流量に主流
量調整弁15で総流量が調整され、主供給配管7、入口配
管9a,9b,9c、固定絞り17a,17b,17c、各入口マニホール
ド6a,6b,6cを経て各燃料電池積層体3a,3b,3cの冷却板5
a,5b,5cに流入される。
The total flow rate of the cooling water as a cooling fluid supplied in the liquid phase from the outside is adjusted by the main flow rate adjusting valve 15 to the rated flow rate at the full load operation of the fuel cell, and the main supply pipe 7 and the inlet pipes 9a, 9b. , 9c, fixed throttles 17a, 17b, 17c, and inlet manifolds 6a, 6b, 6c, and cooling plates 5 of the fuel cell stacks 3a, 3b, 3c.
It flows into a, 5b, 5c.

この場合、入口配管9a,9b,9cにおける固定絞り17a,17
b,17cの下流側の流量は、各入口配管9a,9b,9cで略同一
となっている。また全負荷運転時には、入口配管9a,9b,
9cから全ての冷却水が各入口マニホールド6a,6b,6cを介
して各冷却板5a,5b,5cに供給され、各冷却板5a,5b,5cの
流量は均一化が図られている。
In this case, fixed throttles 17a, 17 in the inlet pipes 9a, 9b, 9c
The flow rates on the downstream side of b and 17c are substantially the same in each of the inlet pipes 9a, 9b and 9c. During full load operation, the inlet pipes 9a, 9b,
All the cooling water from 9c is supplied to each cooling plate 5a, 5b, 5c through each inlet manifold 6a, 6b, 6c, and the flow rate of each cooling plate 5a, 5b, 5c is made uniform.

冷却板5a,5b,5cでは、単電池1での発熱を吸収して、
各出口マニホールド10a,10b,10c、出口配管13a,13b,13c
を介して主流出配管11へ流出される。
The cooling plates 5a, 5b, 5c absorb the heat generated in the unit cell 1,
Each outlet manifold 10a, 10b, 10c, outlet piping 13a, 13b, 13c
Through the main outflow pipe 11.

ここで、燃料電池の運転条件の変化により部分負荷運
転が行なわれると、そのときの各燃料電池積層体3a,3b,
3cにおける発電量が検出手段27a,27b,27cにより検出さ
れ、検出結果に基づいて検出信号Ha,Hb,Hcが出力され
る。
Here, when partial load operation is performed due to changes in operating conditions of the fuel cell, each fuel cell stack 3a, 3b,
The power generation amount in 3c is detected by the detection means 27a, 27b, 27c, and the detection signals Ha, Hb, Hc are output based on the detection result.

この検出信号Ha,Hb,Hcは変換装置25a,25b,25cに入力
され、該変換装置25a,25b,25cにおいて検出信号Ha,Hb,H
cに対応する各バイパス管19a,19b,19cの適正流量、換言
すれば発電量に応じて冷却板出口側における各出口配管
13a,13b,13cと各バイパス管19a,19b,19cとの合流点より
上流の点におけるクオリティを一定に保つような適正流
量が設定され、これに基づいて適正流量信号Sa,Sb,Scが
出力される。
The detection signals Ha, Hb, Hc are input to the conversion devices 25a, 25b, 25c, and the detection signals Ha, Hb, H in the conversion devices 25a, 25b, 25c.
Proper flow rate of each bypass pipe 19a, 19b, 19c corresponding to c, in other words, each outlet pipe on the cooling plate outlet side according to the amount of power generation
An appropriate flow rate is set to maintain a constant quality at the point upstream of the confluence of 13a, 13b, 13c and each bypass pipe 19a, 19b, 19c, and the appropriate flow rate signals Sa, Sb, Sc are output based on this. To be done.

一方、流量検出装置21a,21b,21cでは、各バイパス管1
9a,19b,19cを流れる冷却水の実流量が検出され、これに
基づいて実流量信号La,Lb,Lcが出力される。
On the other hand, in the flow rate detectors 21a, 21b, 21c, each bypass pipe 1
The actual flow rate of the cooling water flowing through 9a, 19b, 19c is detected, and the actual flow rate signals La, Lb, Lc are output based on this.

流量制御装置23a,23b,23cは、流量検出装置21a,21b,2
1c及び変換装置25a,25b,25cから出力される実流量信号L
a,Lb,Lcと適正流量信号Sa,Sb,Scとを比較し、前者を後
者に一致させるように各バイパス管19a,19b,19cに流れ
る冷却水の流量を調整制御する。
The flow rate control devices 23a, 23b, 23c are the flow rate detection devices 21a, 21b, 2
1c and the actual flow rate signal L output from the converters 25a, 25b, 25c
The a, Lb, Lc are compared with the appropriate flow rate signals Sa, Sb, Sc, and the flow rates of the cooling water flowing through the bypass pipes 19a, 19b, 19c are adjusted and controlled so that the former matches the latter.

従って、各燃料電池積層体3a,3b,3cの冷却板5a,5b,5c
を流れる冷却水は、各燃料電池積層体3a,3b,3cの部分負
荷運転の発熱量に応じて制御され、各冷却板5a,5b,5cの
出口側における各出口配管13a,13b,13cのクオリティ
は、燃料電池の全負荷運転時におけるクオリティと近似
値となる。従って、各冷却板5a,5b,5cを流れる冷却水
に、流動不安定が生じる危険がなくなる。
Therefore, the cooling plates 5a, 5b, 5c of each fuel cell stack 3a, 3b, 3c
The cooling water flowing through is controlled in accordance with the heat generation amount of the partial load operation of each fuel cell stack 3a, 3b, 3c, and each outlet pipe 13a, 13b, 13c of the outlet side of each cooling plate 5a, 5b, 5c The quality is close to the quality of the fuel cell at full load operation. Therefore, there is no risk of unstable flow of the cooling water flowing through the cooling plates 5a, 5b, 5c.

また、主供給配管7を流れる冷却水流量は全負荷、部
分負荷運転によらず、主流量調整弁15の作用によって一
定であるので、各入口配管9a,9b,9cに介設された固定絞
り17a,17b,17cを通過した後の冷却水流量は、燃料電池
の運転条件の変化に係わらず各入口配管9a,9b,9c毎に常
に略均一である。
Further, since the flow rate of the cooling water flowing through the main supply pipe 7 is constant by the action of the main flow rate adjusting valve 15 regardless of the full load or partial load operation, the fixed throttles provided in the respective inlet pipes 9a, 9b, 9c. The flow rate of the cooling water after passing through 17a, 17b, 17c is always substantially uniform for each inlet pipe 9a, 9b, 9c regardless of the change in the operating conditions of the fuel cell.

従って、各冷却板を流れる冷却水流量も略均一化さ
れ、極めて効率の良い発電を行なわせることができる。
Therefore, the flow rate of the cooling water flowing through each cooling plate is also made substantially uniform, and it is possible to generate power with extremely high efficiency.

上記の作用をグラフを用いて具体的に説明すると、例
えば各燃料電池積層体3a,3b,3cの発熱量が全負荷運転時
に対して1/2となり、各燃料電池積層体3a,3b,3cの冷却
に必要な冷却水流量が発熱量に比例するという設定をす
ると、一つの燃料電池積層体3a(3b,3c)のバイパス管1
9a(19b,19c)を流れる冷却水の適正流量は定格流量
(総流量)の1/6流量となる(この実施例ではバイパス
管が3本設けられているため)。この値を用いて数値解
析を行なうと、第3図の線分で示されるように、平均
流量に対する流量比がプラス・マイナス5%の範囲の変
化であり、また第4図の線分aで示されるように、各
冷却板5a,5b,5cの出口側におけるクオリティは最大1.5
%、最小1.2%であり、第3図の線分及び第4図の線
分aで示される従来例(総流量:1/2定格流量)の場合
と比較して、全負荷運転、定格流量(同図線分,
a)に対する変化が著しく抑制され、上記のように大幅
に改善されることが明らかである。
Explaining the above action specifically using a graph, for example, the calorific value of each fuel cell stack 3a, 3b, 3c becomes 1/2 with respect to full load operation, and each fuel cell stack 3a, 3b, 3c If the flow rate of the cooling water required to cool the fuel cell is set to be proportional to the heat value, the bypass pipe 1 of one fuel cell stack 3a (3b, 3c)
The proper flow rate of the cooling water flowing through 9a (19b, 19c) is 1/6 of the rated flow rate (total flow rate) (since three bypass pipes are provided in this embodiment). When numerical analysis is performed using this value, as shown by the line segment in FIG. 3, there is a change in the flow rate ratio to the average flow rate of plus or minus 5%, and in line segment a in FIG. As shown, the quality at the outlet side of each cooling plate 5a, 5b, 5c is up to 1.5.
%, The minimum is 1.2%, compared to the case of the conventional example (total flow rate: 1/2 rated flow rate) shown by the line segment in FIG. 3 and the line segment a in FIG. (Line segment in the figure,
It is clear that the changes to a) are significantly suppressed and are greatly improved as described above.

さらに、主供給配管7に供給する冷却水の流量は一定
であり、外部制御を必要とせず、構造を簡単にすること
ができる。
Furthermore, the flow rate of the cooling water supplied to the main supply pipe 7 is constant, no external control is required, and the structure can be simplified.

第2図は、この発明の他の実施例を示すもので、この
実施例では、流量検出装置21a,21b,21cを各入口配管9a,
9b,9cの各バイパス管19a,19b,19cとの分岐点の下流側に
介設し、変換装置25a,25b,25cが出力する適正流量信号S
a,Sb,Scが各燃料電池積層体3a,3b,3cの冷却板5a,5b,5c
に供給される冷却水の適正流量を設定するように構成さ
れている。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the flow rate detectors 21a, 21b, 21c are connected to the inlet pipes 9a,
The appropriate flow rate signal S output by the converters 25a, 25b, 25c, which is provided downstream of the branch points of the bypass pipes 19a, 19b, 19c of 9b, 9c, and is output.
a, Sb, Sc are cooling plates 5a, 5b, 5c of each fuel cell stack 3a, 3b, 3c
It is configured to set an appropriate flow rate of the cooling water supplied to the.

この実施例による数値解析の結果として、流量比は第
3図の線分で示されるように、プラス・マイナス10%
内の変化であり、また、各冷却板5a,5b,5cの出口側にお
けるクオリティは、また、第4図の線分aで示される
ように、最大1.4%、最小1.3%の変化であり、上記実施
例同様、第3図の線分及び第4図の線分aで示され
る従来例に比べて大幅に改善されることが明らかであ
る。
As a result of the numerical analysis according to this embodiment, the flow rate ratio is plus / minus 10% as shown by the line segment in FIG.
And the quality on the outlet side of each cooling plate 5a, 5b, 5c is also a change of 1.4% at the maximum and 1.3% at the minimum, as shown by the line segment a in FIG. As in the above-described embodiment, it is clear that the line segment of FIG. 3 and the line segment a of FIG.

このように、運転条件の変化に係わらず主供給配管7
に定格流量の冷却水を供給した状態で、各冷却板5a,5b,
5cに略同流量の冷却水を供給することができるととも
に、各冷却板5a,5b,5cの出口側におけるクオリティの変
化を著しく抑制することができ、極めて効率の良い発電
を行なわせることができる。
In this way, regardless of changes in operating conditions, the main supply pipe 7
While supplying the rated flow of cooling water to each cooling plate 5a, 5b,
The cooling water can be supplied to the 5c at substantially the same flow rate, and the quality change on the outlet side of each cooling plate 5a, 5b, 5c can be significantly suppressed, and extremely efficient power generation can be performed. .

なお、この発明は上記一実施例に限定されない。検出
手段27a,27b,27cで検出するファクタとして、各単電池
1の中心温度、燃料供給量等を検出することにより、燃
料電池積層体の部分負荷運転に伴う発熱量の変動に応じ
て、冷却板を流れる冷却液の流量を制御するように構成
することもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment. As the factors detected by the detecting means 27a, 27b, 27c, by detecting the central temperature of each unit cell 1, the fuel supply amount, etc., cooling is performed according to the fluctuation of the heat generation amount due to the partial load operation of the fuel cell stack. It can also be configured to control the flow rate of the cooling fluid through the plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例に係る燃料電池冷却装置
の冷却系統図、第2図はこの発明の他の実施例の冷却系
統図、第3図は各冷却板へ供給される冷却水の流量比に
ついてこの発明の実施例と従来例との比較を示した図、
第4図は各燃料電池積層体の各冷却板出口側のクオリテ
ィについてこの発明の実施例と従来例との比較を示した
図、第5図は従来例の冷却系統図、第6図は考えられる
冷却系統図である。 (図面の主要部を表わす符号の説明) 1……単電池 3a,3b,3c……燃料電池積層体 5a,5b,5c……冷却板 9a,9b,9c……入口配管 13a,13b,13c……出口配管 17a,17b,17c……固定絞り 19a,19b,19c……バイパス管 21a,21b,21c……流量検出装置 23a,23b,23c……流量制御装置 25a,25b,25c……変換装置 27a,27b,27c……検出手段
FIG. 1 is a cooling system diagram of a fuel cell cooling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cooling system diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is cooling supplied to each cooling plate. The figure showing the comparison between the example of the present invention and the conventional example for the flow rate ratio of water,
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the embodiment of the present invention and a conventional example regarding the quality of each cooling plate outlet side of each fuel cell stack, FIG. 5 is a cooling system diagram of the conventional example, and FIG. It is a cooling system diagram. (Explanation of the symbols indicating the main parts of the drawing) 1 ... Unit cells 3a, 3b, 3c ... Fuel cell stack 5a, 5b, 5c ... Cooling plate 9a, 9b, 9c ... Inlet piping 13a, 13b, 13c ...... Outlet pipe 17a, 17b, 17c …… Fixed throttle 19a, 19b, 19c …… Bypass pipe 21a, 21b, 21c …… Flow detector 23a, 23b, 23c …… Flow controller 25a, 25b, 25c …… Conversion Devices 27a, 27b, 27c ... Detection means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の単電池を上下に積層してなる積層体
の上下両端部及び中間部に冷却板を介設してなる燃料電
池積層体を上下に複数段設け、前記各燃料電池積層体の
各冷却板に冷却液を供給するための主供給配管と、前記
各燃料電池積層体に対応して前記主供給配管から分岐さ
れた各入口配管と、上記各入口配管から各燃料電池積層
体の各冷却板に接続した各入口マニホールドと、各燃料
電池積層体の各冷却板に接続した各出口マニホールド
と、前記冷却液を回収するための主流出配管と、前記各
出口マニホールドと前記主流出配管とを接続する各出口
配管と、を備えてなる燃料電池において、 前記複数の燃料電池積層体の定格運転時の冷却液流量に
相当する冷却液の流量が各燃料電池積層体に常にほぼ等
しく供給されるように前記各入口配管に介設された複数
の固定絞りと、 上記各固定絞りの下流側から前記各出口配管に連通接続
された複数のバイパス管と、 各燃料電池積層体の冷却板へ供給される冷却液の流量を
検出して実流量信号を出力する複数の流量検出装置と、 各燃料電池積層体の運転条件の変化に伴う発熱量の変動
を確認可能なファクタを検出する複数の検出手段と、 各検出手段から出力される各ファクタに基づいて各燃料
電池積層体に供給される冷却液の適正流量を設定して適
正流量信号を出力する複数の変換装置と、 前記各流量検出装置から入力される実流量信号と前記各
変換装置から入力される適正流量信号とを比較して前記
各燃料電池積層体に供給される冷却液の流量を適正流量
に制御すべく前記各バイパス管に流れる冷却液の流量を
制御自在の複数の流量制御装置と、 を備え、前記各燃料電池積層体における冷却板を流れる
冷却液の流量を、各燃料電池積層体の部分負荷運転に伴
う発熱量の変動に応じて制御する構成としてなることを
特徴とする燃料電池。
1. A fuel cell stack comprising a plurality of unit cells stacked one above the other, with a plurality of upper and lower fuel cell stacks having cooling plates interposed at the upper and lower ends and in the middle thereof. A main supply pipe for supplying a cooling liquid to each cooling plate of the body, each inlet pipe branched from the main supply pipe corresponding to each fuel cell stack, and each fuel cell stack from each inlet pipe Each inlet manifold connected to each cooling plate of the body, each outlet manifold connected to each cooling plate of each fuel cell stack, main outlet pipe for collecting the cooling liquid, each outlet manifold and the main flow In a fuel cell provided with each outlet pipe connecting the outlet pipe, a flow rate of the cooling liquid corresponding to the cooling liquid flow rate during the rated operation of the plurality of fuel cell stacks is almost constant in each fuel cell stack. Each said inlet to be supplied equally A plurality of fixed throttles provided in the pipes, a plurality of bypass pipes connected to the outlet pipes from the downstream side of the fixed throttles, and a cooling liquid supplied to the cooling plate of each fuel cell stack. A plurality of flow rate detection devices that detect a flow rate and output an actual flow rate signal, a plurality of detection means that detect a factor capable of confirming a change in heat generation amount due to a change in operating conditions of each fuel cell stack, and each detection A plurality of converters that set an appropriate flow rate of the cooling liquid supplied to each fuel cell stack based on each factor output from the means and output an appropriate flow rate signal; and an actual input from each of the flow rate detection devices. The flow rate of the cooling liquid flowing through each of the bypass pipes in order to control the flow rate of the cooling liquid supplied to each of the fuel cell stacks by comparing the flow rate signal with the appropriate flow rate signal input from each of the converters. Controllable multiple And a control device for controlling the flow rate of the cooling liquid flowing through the cooling plate in each of the fuel cell stacks according to the fluctuation of the heat generation amount due to the partial load operation of each fuel cell stack. Characteristic fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2774496B2 (en) * 1987-05-25 1998-07-09 株式会社東芝 Fuel cell voltage distribution control method
JP4081896B2 (en) * 1998-12-02 2008-04-30 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
FR2975834B1 (en) * 2011-05-26 2013-07-05 Commissariat Energie Atomique FUEL CELL WITH ENHANCED THERMAL MANAGEMENT
JP2024004593A (en) * 2022-06-29 2024-01-17 株式会社Subaru fuel cell system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS48100590A (en) * 1972-04-08 1973-12-19
JPS6035469A (en) * 1983-08-05 1985-02-23 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd Cooling method of stacked fuel cell
JPS60243975A (en) * 1984-05-17 1985-12-03 Sanyo Electric Co Ltd Cooling unit of fuel cell

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