专利名称:燃料电池系统的歧管装置的制作方法
本发明关于燃料电池系统的歧管装置，特别是用于把工作气体供给燃料电池系统的歧管装置。
为了使燃料电池系统发挥最大效能，歧管装置必须具有把工作气体均匀地供给燃料电池堆的全部工作气体管道。为此，先有的歧管装置具有各种分配器，例如，在图6到图8中所示的。图6的燃料电池系统中，进气歧管装置31有多个分配板32彼此等距布置。在图7和图8的另外的燃料电池系统中，进气歧管装置33有一根或多根扩散管34，每根上都有多个穿孔35，工作气体由此进入歧管的内部，然后流入燃料电池堆1。
在前一种结构中，燃料电池堆的高度越大，隔开布置的分配板的数目也越多，其结果使歧管装置的尺寸增大。而且，使得它难以均匀地把工作气体分配到电池堆的全部工作气体管道中去。在后一种结构中，由于扩散管上的压力损耗增加，也很难均匀地把工作气体分配到电池堆的全部工作气体管道中去。这些歧管装置的共同缺点是，当被供给歧管的工作气体流率有波动时，工作气体的分配就不均匀。特别是，当工作气体的流率小时，这就成为一个严重问题了。
此外，这些装置的结构不能用于加压的燃料电池系统，这种系统中的工作气体以5至7个大气压供给燃料电池堆，因而工作气体的分配变成相当均匀。
因此，本发明的一个目的是提供一种歧管装置，它有低的压力损耗，又不受供给歧管装置的工作气体流率波动的影响，能均匀地把工作气体供给燃料电池堆。
本发明另一个目的是提供一种适用于压力燃料电池系统的歧管装置。
按照本发明的用于燃料电池系统的歧管，它包括一个至少带一个工作气体进气孔的体壳，一个带一个穿孔凸出部份的盖板，它被装在体壳上以形成歧管箱，一个分配部件被置于壳内把壳内空间分成第一和第二室，该盖板的凸出部份有缝形的喷孔向燃料电池堆供送工作气体，该分配部件包括一对分隔件以及一块分开装在其上的分隔板，在它们之间形成缝形间隙，第一室被通过该进气孔的工作气体进气管连接着，第二室通过缝形间隙和第一室相连接，该分隔板被配备着一个分配器和一个偏转器，该分配器有一山形横断面，并被置于进气孔前面，用以把从孔口进来的气流分成一个向上气流和一个向下气流，该偏转器被装在分隔板的外表面上，并沿着平行于凸出部份中心线的方向垂直地延伸，让工作气体集中到盖板的凸出部份。
图1是本发明实施例的带有歧管装置的燃料电池系统的简略平面图;
图2是图1的燃料电池系统的简略侧视图，燃料气体的进气歧管被移开;
图3是显示图1中燃料电池系统所用的歧管装置的部份分解透视图;
图4是图2中A部的放大断面图;
图5是图2中沿Ⅹ-Ⅹ线所作的燃料电池系统的断面图;
图6是先有的燃料电池系统的简略侧视图;
图7是相似于图6的视图，显示另一种型式的先有的燃料电池系统;
图8是图7中D部份的放大断面图。
现在参看图1，显示的是一个燃料电池系统，它带有体现本发明的歧管装置，包括一个燃料电池堆1，被刚性框架2围着，框架被连接装置(未示出)紧固地连接起来。装在刚性框架2上的是用于冷却气体的进气和出气歧管装置3和3′，用于氧化气体的(如工作空气)进气和出气歧管装置4和4′，用于燃料气体的进气和出气歧管装置5和5′。冷却气体通过进气歧管3供给电池堆1，并通过出气歧管3′排出。工作空气和燃料气体各自通过进气歧管4和5供给燃料电池堆1，而通过出气歧管4′和5′从电池堆1排出。燃料电池堆1包括多个独立的燃料电池和多个两极板19，它们如图4所示交替堆放。
图3至图5显示歧管装置4的结构细节。歧管装置4包括一个带孔21的体壳20，它上面还装有角铁件22，盖板7用螺钉23装在此角铁件22上。孔21的数目按燃料电池堆1的高度可以变动。盖板7被连接在壳20上以形成歧管箱，它是一个大体上扁平的矩形箱形结构，有侧壁，有顶和底。在由壳20和盖板7形成的内部空间中有一个分配部件24，它把这内部空间分成两个室，即第一扩散室B和第二扩散室C，如图5所示。
盖板7的长度和壳20一致，并在其中部有一个凸出部份6，它有梯形断面并沿着燃料电池堆另件的堆叠方向垂直延伸。垂直延伸的凸出部份6的顶部和侧壁上有缝形喷孔16和17用以均匀地供给工作空气给二极板19上的全部工作空气管道18。
分配部件24包括一对分隔件10和一块隔开一定距离装在分隔件10上的分隔板12，这样做可以让气体从第一室B流到第二室C。位于分隔件10和分隔板12之间的是垫块25，它使得它们之间形成缝形间隙11。分隔件10在壳20内互相平行地垂直延伸。分隔件10和分隔板12一起组成了第一扩散室B，它的断面像一把没有折起来的扇子，如图5所示。
分隔板12的两侧向着壳20的方向略微弯曲。分隔板12上有分配器13和偏转器15，它们都有山形的断面。分配器13在分隔件10之间横向延伸并被置于孔21的前方以便把从进气管9流入的气体分成两股气流，即向上的气流和向下的气流，如图4所示。偏转器15被装在分隔板12的外表面上，并沿着平行于凸出部份6的中心线方向垂直地延伸，使气体集中在盖板7的凸出部份6。
壳上的孔21和进气管9配合，管9的另一端进接供气管8。每根进气管9的出口处装有一个可调节的孔口14以便调节工作气体的流率和/或向上气流和向下气流之比例。
具有上述的结构的歧管装置4通常被装在框架2上，和燃料电池堆1的侧面以及凸出部份6的顶面都保持20到30mm的间隙。
操作时，氧化气体例如工作空气经连接供气管8的进气管9供给歧管装置4。工作空气流入第一扩散室B，在此，气流被偏转器13分成向上和向下的气流。工作空气在第一室B中进行扩散然后通过缝间隙11进入第二扩散室C，如图4和图5所示。在第二室C中，气流由于壳21和偏转器15的作用而调转方向被迫朝向凸出部份6，因此工作空气集中于凸出部份6，然后通过缝形喷孔16和17流入燃料电池堆1。由图5可知，由中央喷孔16出来的工作空气横向地扩散到一定的程度并进入位于燃料电池堆1侧面中部纵向布置着的工作空气管道18，而由侧喷孔17来的工作空气进入位于中部两侧纵向布置的工作空气通道18。在这系统的下流端，工作气体从工作气体管道18流入出气歧管4′然后通过出气管流出。
从上可知，工作空气在第一扩散室中分成向上和向下的方向，然后通过缝形间隙进入第二扩散室，在此，气流调转方向并被迫朝向盖板的凸出部份。因此，工作空气通过歧管装置平稳地流出不发生紊流，这就能使它在歧管装置中减少压力损耗。而且，扩散室使得气压均匀，这就使工作空气能均匀地供给燃料电池堆的全部工作气体管道，即使供给歧管装置的工作空气流率存在波动。因此，这歧管装置适用于加压燃料电池系统中带有大侧表面场合下的工作空气供应歧管装置。
在上面的实施例中，本发明被解释成用于向燃料电池堆供给工作空气的歧管装置，但是它也能被用于其他的歧管装置。然而，不需要把本发明用于燃料气体的歧管装置，因为燃料气体在狭窄歧管装置中的横向扩散可以忽略。进气管9的数目可根据燃料电池堆的高度而变化。
权利要求
1.燃料电池系统的歧管装置的特征为，它包括一个带有至少一个工作气体进气孔的体壳，一个带有凸出部份的被装在壳上以形成歧管箱的盖板，一个设置在壳内把壳内空间分隔成第一和第二室的分配部件，该盖板的凸出部份上有缝形喷孔以对燃料电池堆供送工作气体，该分配部件包括一对分隔件和一块隔开一定距离装在它们上面以便和它们之间形成缝形间隙的分隔板，第一室通过该孔和工作气体进气管连接，第二室通过缝形间隙和第一室连接，该分隔板上装有一个分配器和一个偏转器，该分配器具有山形断面并被置于孔的前方以便把从孔流来的气体分成一个向上的气流和一个向下的气流，该偏转器被装在分隔板的外表面上并沿着平行于凸出部份中心线的方向垂直地延伸以使工作气体集中于盖板的凸出部份。
2.按权利要求
1的歧管装置，其特征为，分隔件连同分隔板，形成了带有不折起的扇形断面的第一扩散室，而其中的分隔板的两侧朝向壳的方向微微弯曲。
3.按权利要求
1的歧管装置，其特征为，缝形喷孔被设在凸出部份的顶部和侧壁上。
专利摘要
燃料电池系统的歧管装置包括带有至少一个孔的体壳，带有凸部的装在壳上以形成歧管箱的盖板，把壳内空间分成第一和第二室的分配部件。分配部件有一对分隔件和一块以一定间距装于此上以形成缝形间隙的分隔板。盖板的凸出部有缝形喷孔以向燃料电池堆供工作气。分隔板有分配器及偏转器。分配器位于孔前方把来自孔的气流分成向上和向下。偏转器装置在分隔板的外表面上沿平行于凸出部中线方向垂直延伸把工作气集中于盖板凸出部。
文档编号H01M8/24GK86104222SQ86104222
公开日1986年12月17日 申请日期1986年6月18日
发明者堤, 荻野秀雄, 藤原治 申请人:三洋电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan