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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wasserzuführsystem
für eine
Brennstoffzelle zum Zuführen
komprimierter Luft, die eine ideale Feuchtigkeit für die Brennstoffzelle
hat.
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8 zeigt einen bekannten
Schrauben-Luftkompressor.
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In
diesem Kompressor wird Wasser, das von einem Wassertank 104 einströmt, durch
eine Wasserpumpe 105 unter Druck gesetzt, und Wasser wird von
einem Wasserzuführventil 106 in
ein Einlassrohr 102 gemischt, das stromaufwärts eines
Schrauben-Luft-Kompressors 101 positioniert
ist, der ein vermindertes Entweichen der komprimierten Luft an Spalten
in der Schraube innerhalb des Luftkompressors 101 hat,
so dass der volumetrische Wirkungsgrad verbessert wird, eine unwirtschaftliche
Luftkompression vermindert wird und die Kompressionsarbeit infolge
einer Latentwärme
der Wasserverdampfung vermindert wird, wodurch der adiabatische
Kompressionswirkugsgrad verbessert wird.
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Die
Leckwege des Luftkompressors 101 sind abgedichtet, und
eine große
Wassermenge wird zugeführt,
um den adiabatischen Kompressionswirkungsgrad zu verbessern.
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Daher
strömt
bei der Anwendung für
ein Brennstoffzellensystem Wasser direkt in die Brennstoffzelle,
was eine Kondensation bewirkt, die durch eine Innentemperatur der
Brennstoffzelle verursacht wird; und Wasser kann sich in den Luftströmungswegen
innerhalb der Brennstoffzelle sammeln, wodurch die Strömung der
Luft behindert wird und der Erzeugungswirkungsgrad von elektrischer
Leistung der Brennstoffzelle vermindert wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Punkte gemacht.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Wasserzuführsystem
für eine
Brennstoffzelle zu schaffen, welches nicht nur eine hochpräzise Steuerung
der Feuchtigkeit erzielt, sondern auch den maximal möglichen
Erzeugungswirkungsgrad der elektrischen Leistung erzielt.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Erreichung des Zieles besteht
in einem Wasserzuführsystem
für eine
Brennstoffzelle mit einem Wasserzuführventil, das für eine Zuführwassermenge verantwortlich
ist, das von einem Wassertank in einen Lufteinlassweg eingespeist
wird, einem Kompressor, der Luft komprimiert, das aus dem Lufteinlassweg
nach dem Wassereinspritzen entnommen wird, einem Kühler, der
komprimierte Luft kühlt,
die von dem Kompressor abgegeben wird, um der Brennstoffzelle gekühlte Luft
zuzuführen,
einer Gruppe von Detektoren, die eine Strömungsgeschwindigkeit, einen
Druck und eine Temperatur komprimierter Luft ermittelt, die der
Brennstoffzelle zugeführt
wird, einer Wassermengen-Recheneinrichtung,
die eine erforderliche Wassermenge für die Brennstoffzelle berechnet
basierend auf einer ermittelten Strömungsgeschwindigkeit, einem
Druck und einer Temperatur der komprimierten Luft, die der Brennstoffzelle
zugeführt
wird, und einem Wassermengen-Steuergerät, das das Wasserzuführventil
steuert, um die notwendige Wassermenge zuzuführen.
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Entsprechend
diesem Aspekt wird eine Wassermenge, die in den Lufteinlassweg aus
dem Wassertank eingespeist wird, durch ein Wasserzuführventil
zugeführt,
Luft wird von dem Einlassweg entnommen und nach der Wassereinspeisung
komprimiert, Luft, die von dem Kompressor abgegeben wird, wird gekühlt, und
die gekühlte
Luft wird der Brennstoffzelle zugeführt, eine ideale Sollmenge
an Wasser für
die Brennstoffzelle wird berechnet basierend auf der ermittelten
Durchflussgeschwindigkeit, dem Druck und der Temperatur der komprimierten Luft,
die der Brennstoffzelle zugeführt
wird, und das Wasserzuführventil
wird so gesteuert, dass diese Wassermenge erzielt wird, wodurch
eine hochpräzise
Feuchtigkeitssteuerung erzielt wird und auch der maximal mögliche elektrische
Erzeugungswirkungsgrad erzielt wird.
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Die
obigen und weitere Ziele und neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden vollständiger
ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gelesen wird, in welchen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das ein Brennstoffzellensystem zeigt, in welchem
ein Wasserzuführsystem
entsprechend der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist,
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2 ein
Flussplan ist, der die Steuerungsoperation in einem Wasserzuführsystem
entsprechend der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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3 eine
konzeptionelle Zeichnung ist, die eine Sollfeuchtigkeit zeigt, die
für eine
ideale Feuchtigkeit vorgesehen wurde,
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4 ein
Blockdiagramm ist, das ein Brennstoffzellensystem zeigt, in welchem
ein Wasserzuführsystem
entsprechend der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist,
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5 ein
Flussplan ist, der die Steuerungsoperation in einem Wasserzuführsystem
entsprechend der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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6 ein
Blockdiagramm ist, das ein Brennstoffzellensystem zeigt, in welchem
ein Wasserzuführsystem
entsprechend der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist,
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7 ein
Blockdiagramm ist, das ein Brennstoffzellensystem zeigt, in welchem
ein Wasserzuführsystem
entsprechend der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist, und
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8 ein
Blockdiagramm eines herkömmlichen
Wasserzuführsystems
für eine
Brennstoffzelle ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im einzelnen beschrieben,
wobei Bezug gemacht wird auf die relevanten beigefügten Zeichnungen.
Gleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
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In 1,
die die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, durchströmt Luft einen Luftreiniger 9,
um Staub zu entfernen, wonach sie von einem Rohr 10 in
einen Kompressor 7 strömt. Luft,
die durch den Luftkompressor 7 komprimiert wird, erreicht
ein Maximum von 200°C,
strömt
aus einem Rohr 12 durch einen Nachkühler (after-cooler) 13,
wodurch sie ihre verminderte Temperatur hat, und strömt aus einem
Rohr 14 in eine Brennstoffzelle 8.
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Die
Brennstoffzelle 8 wird auf eine Innentemperatur von 90° bis 80°C gesteuert
bzw. geregelt, und Luft, die die Brennstoffzelle 8 verlässt, strömt aus einem
Rohr 15 zu einem Druckeinstellventil 19 und wird
von dem Brennstoffumformer (fuel reformer) in die Atmosphäre abgegeben.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit,
der Druck und die Temperatur der komprimierten Luft, die in die Brennstoffzelle 8 strömt, werden
durch einen Durchflussmesser 16, ein Druckmessinstrument 17 und
ein Temperaturmessinstrument 18 jeweils ermittelt. Der Durchflussmesser 16,
dass Druckmessinstrument 17 und das Temperaturmessinstrument 18 sind
mit einer Steuereinheit 20 zum Steuern der Brennstoffzelle 8 verbunden,
wobei die Messsignale von jedem Messinstrument zu der Steuereinheit 20 abgegeben
werden.
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Die
Steuereinheit 20 weist eine Steuer-ROM auf, in welcher
ein Steuerprogramm und ein Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis gespeichert
sind, und ein RAM, das als ein Arbeitsbereich zum Ausführen der Steuerung
dient, berechnet die ideale Wasserzuführmenge der Wasserzuführung basierend
auf den Messsignalen von dem Durchflussmesser 16, dem Druckmessinstrument 17 und
dem Temperaturmessinstrument 18, und gibt ein Steuersignal
zu dem Wasserzuführventil 11a im
Ansprechen auf das Ergebnis dieser Berechnung ab.
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Das
Wasserzuführventil 11a ist
in dem Rohr 10 vorgesehen, das stromaufwärts des
Kompressors 7 angeordnet ist, wobei Wasser, das in einem
Wassertank 22 gespeichert wird, durch eine Wasserpumpe 21 unter
Druck gesetzt wird, wobei ein geeigneter Druck durch einen Druckregler 23 aufrechterhalten wird,
und Wasser wird mit Luft innerhalb des Rohrs 10 mittels
des Wasserzuführventils 11a gemischt. Das
Wasserzuführventil 11a kann,
wie in 1 gezeigt ist, direkt an dem Kompressor 7 montiert
sein.
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Die
Steuerungsoperation dieses Wasserzuführsystems entsprechend dem
Steuer-Flussplan von 2 wird
nachstehend beschrieben, wobei eine Bezugnahme auf das Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis
(demanded humidity map) für
eine ideale Feuchtigkeit genommen wird. Der Flussplan und das Feuchtigkeitsverzeichnis,
die in 2 und 3 gezeigt sind, sind in dem
ROM der Steuereinheit 20 als ein Steuerprogramm und eine
Datentabelle gespeichert.
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Zuerst
liest in Stufe S10 die Steuereinheit 20 die Temperatur
T der komprimierten Luft aus dem Temperaturmessinstrument 18 ein,
dass an dem Lufteinlass der Brennstoffzelle 8 vorgesehen
ist. Dann wird in Stufe S20 der Druck P der komprimierten Luft von
dem Druckmessinstrument 17 eingelesen, der an dem Lufteinlass
der Brennstoffzelle 8 vorgesehen ist.
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In
der Stufe S30 liest die Steuereinheit 20, basierend auf
der Temperatur T und dem Druck P, die von dem Temperaturmessinstrument 18 und
dem Druckmessinstrument 17 eingelesen werden, von dem inneren
ROM eine Sollfeuchtigkeit (demanded humidity) Hy ein, die in dem
Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis festgelegt ist, die sich auf Temperaturen
bezüglich
Feuchtigkeiten bezieht. Die Sollfeuchtigkeit Hy ist die ideale Feuchtigkeit
für einen
maximalen elektrischen Erzeugungswirkungsgrad in der Brennstoffzelle 8,
und der elektrische Erzeugungswirkungsgrad ist maximal bei einer
relativen Feuchtigkeit von 60% bis 100% in der Luft in der Brennstoffzelle 8.
Bei einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 60% wird der elektrische
Erzeugungswirkungsgrad vermindert, und bei über 100% kondensiert Wasser
innerhalb der Brennstoffzelle 8, wodurch ein Abfall des
elektrischen Erzeugungswirkungsgrades bewirkt wird.
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In
der Stufe S40 wird die Luftströmungsgeschwindigkeit
Ra von dem Durchflussmesser 16 eingelesen, der an dem Lufteinlass
der Brennstoffzelle 8 vorgesehen ist. In der Stufe S50
wird die ideale Wassermenge Rs durch Multiplizieren der Luftströmungsgeschwindigkeit
Ra mit der Sollfeuchtigkeit Hy (Rs = Rx·Hy) berechnet.
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In
der Stufe S60 wird eine Steuermenge (control quantity) S für das Wasserzuführventil 11a basierend
auf der idealen Wassermenge Rs berechnet. Dann wird in Stufe S70
ein Steuersignal zu dem Wasserzuführventil 11a gesendet.
Im Ansprechen auf dieses Steuersignal öffnet das Wasserzuführventil 11a,
um so Wasser mit der idealen Wassermenge von dem Druckregler 23 zur
Innenseite des Rohrs 10 zuzuführen.
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Als
ein Ergebnis besteht ein Effekt der ersten Ausführungsform darin, dass bei
Zuführen
von Wasser zu dem Kompressor 7, es möglich ist, das Lecken der komprimierten
Luft aus einem Spalt in der Schraube innerhalb des Kompressors durch
Abdichten zu vermindern, wodurch eine Verbesserung bei dem volumetrischen
Wirkungsgrad ermöglicht
wird. Zusätzlich
ist es möglich,
eine unwirtschaftliche Kompression zu vermindern, die durch die
Rückströmung der
Luft innerhalb des Kompressors 7 bewirkt wird. Mit einem
Ansteigen der Temperatur besteht eine Verdampfung des Wassers, so
dass eine Verminderung bei der Temperatur innerhalb des Kompressors wegen
der Latentwärme
der Verdampfung besteht, wodurch eine Verminderung bei der Kompressionsarbeit
ermöglicht
wird.
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Durch
Messen der Luftbedingungen an dem Luftströmungsweg, das so nahe wie möglich an
der Brennstoffzelle 8 erfolgt, wird eine hochpräzise Feuchtigkeitssteuerung
ausgeführt,
wodurch der maximale elektrische Erzeugungswirkungsgrad in der Brennstoffzelle 8 ermöglicht wird.
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Da
die Abgastemperatur des Kompressors 7 vermindert wird,
ist es möglich,
einen Nachkühler
(after-cooler) mit einem niedrigen Leistungsvermögen zu verwenden, wodurch eine
Verminderung in der Größe und dem
Gewicht des Nachkühlers
zusätzlich zur
Erzielung eines niedrigen Druckverlustes ermöglicht wird, wodurch ein hoher
Wirkungsgrad und niedrige Kosten bei dem Brennstoffzellensystem
ermöglicht
werden.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser zweiten Ausführungsform
ist der Basisaufbau der gleiche, wie der ersten Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, mit den entsprechenden Elementen
in 4, die mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet
wurden und hierin nicht explizit beschrieben werden.
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Ein
Merkmal der zweiten Ausführungsform besteht
darin, dass, wie in 4 gezeigt ist, ein Feuchtigkeitsmessinstrument 25 zum
Ermitteln der Feuchtigkeit der komprimierten Luft, die in das Rohr strömt, in dem
Rohr 14 nahe dem Eintritt zur Brennstoffzelle 8 vorgesehen
ist. Dieses Feuchtigkeitsmessinstrument 25 ist mit der
Steuereinheit 20 verbunden, die die Brennstoffzelle 8 steuert,
und sendet ein Messsignal an die Steuereinheit 20. Ein
Korrekturkoeffizient-Verzeichnis zum Korrigieren der Wasserzuführungsmenge
ist in überschreibbarer
Form in einem RAM eingeschrieben, das in der Steuereinheit 20 vorgesehen
ist. Der Inhalt des Korrekturkoeffzient-Verzeichnis ist so gesteuert,
dass alle Anfangswerte 1 sind.
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Die
Steuerungsoperation dieses Wasserzuführsystems entsprechend dem
Flussplan von 5 wird nachstehend beschrieben.
Der Steuer-Flussplan von 5 ist als ein Steuerprogramm
in einem internen ROM der Steuereinheit 20 gespeichert.
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In
der Stufe S10 liest die Steuereinheit 20 die Temperatur
T der komprimierten Luft aus dem Temperaturmessinstrument 18 ein,
das in dem Lufteinlass der Brennstoffzelle 8 vorgesehen
ist. Dann liest sie in Stufe S20 den Druck P der komprimierten Luft von
dem Druckmessinstrument 17 ein, das an dem Lufteinlass
der Brennstoffzelle 8 vorgesehen ist.
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In
der Stufe S30 liest die Steuereinheit 20 basierend auf
der Temperatur T und dem Druck P, die von dem Temperaturmessinstrument 18 und
dem Druckmessinstrument 17 gelesen werden, von dem inneren
ROM eine Sollfeuchtigkeit Hy ein, die in dem Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis
von 3 festgelegt ist, das sich auf Temperaturen in
bezug zu Feuchtigkeiten bezieht.
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In
der Stufe S40 wird die Luftströmungsgeschwindigkeit
Ra von dem Durchflussmesser 16 eingelesen, der an dem Lufteinlass
der Brennstoffzelle 8 vorgesehen ist.
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In
der Stufe S45 wird basierend auf der Temperatur T und dem Druck
P, die von dem Temperaturmessinstrument 18 und dem Druckmessinstrument 17 gelesen
werden, ein Korrekturkoeffizient k, der für ein Korrekturkoeffizient-Verzeichnis
festgelegt ist, in einen inneren RAM eingelesen.
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In
der Stufe S50 wird die ideale Wassermenge Rs durch Multiplizieren
der Luftströmungsgeschwindigkeit
Ra mit der Sollfeuchtigkeit Hy (Rs = Rx·Hy) berechnet.
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Eine
andere Berechnung wird ausgeführt, um
die korrigierte ideale Wassermenge Rsh durch Multiplizieren der
idealen Wassermenge mit dem Korrekturkoeffizienten k (Rsh = Rs·k) zu
bestimmen.
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In
der Stufe 60 wird eine Steuermenge für das Wasserzuführventil 11a basierend
auf der korrigierten idealen Wassermenge Rsh berechnet. Dann wird
in einer Stufe S70 ein Steuersignal zu dem Wasserzuführventil 11a gesendet.
Im Ansprechen auf dieses Steuersignal öffnet das Wasserzuführventil 11a,
um so Wasser mit der idealen Wassermenge von dem Druckregler 23 in
das Innere des Rohres 10 zuzuführen.
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In
der Stufe S110 wird der ermittelte Wert Hj der Feuchtigkeit der
komprimierten Luft von dem Feuchtigkeitsmessinstrument 25 eingelesen,
dass an dem Lufteinlass der Brennstoffzelle 8 vorgesehen
ist.
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Dann
wird in der Stufe S120 ein neuer Korrekturkoeffizient k aus der
Sollfeuchtigkeit Hy und dem ermittelten Wert der Feuchtigkeit Hj
(k = Hj/Hy) berechnet.
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In
der Stufe S130 wird basierend auf der Temperatur T und dem Druck
P, die in den Stufen S10 und S20 verwendet wurden, ein Korrekturkoeffizient K,
der in dem inneren RAM-Korrekturkoeffzient-Verzeichnis festgelegt
wurde, aktualisiert, um den neu berechneten Koeffizienten k, der
in Stufe S120 erzielt wurde, widerzuspiegeln. An diesem Punkt kehrt
die Programmsteuerung zur Stufe S10 zurück, von welchem die obige Verarbeitung
wiederholt wird.
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Durch
Wiederholen der Verarbeitung der Stufen S10 bis S130 ist es möglich, die
Feuchtigkeit der Luft, die der Brennstoffzelle 8 zugeführt wird,
zu korrigieren, um dadurch die Einhaltung der konstanten idealen
Bedingungen zu ermöglichen.
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Als
ein Ergebnis hat zusätzlich
zur Erzielung des gleichen Effektes, wie bei der ersten Ausführungsform,
die zweite Ausführungsform
den zusätzlichen
Effekt des Lesens der Luftfeuchtigkeit kurz vor der Brennstoffzelle 8,
und nutzt diesen gelesenen Wert zur Ausführung einer Regelung der zugeführten Wassermenge,
um dadurch eine Korrektur der zugeführten Wassermenge zu ermöglichen,
um die Feuchtigkeit innerhalb der Brennstoffzelle 8 zu
kompensieren und eine Verschlechterung des Wasserzuführventils 11a durch
Ablagerungen (aging) zu kompensieren.
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6 zeigt
eine Wasserzuführungsvorrichtung
für eine
Brennstoffzelle entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Der Basisaufbau dieser Ausführungsform ist der gleiche,
wie die erste Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, mit korrespondierenden Elementen
in 6, die mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet wurden
und hierin nicht explizit beschrieben wurden.
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Ein
Merkmal der dritten Ausführungsform, die
in 6 gezeigt ist, besteht darin, dass das Temperaturmessinstrument 18 und
das Druckmessinstrument 17 innerhalb der Brennstoffzelle 8 vorgesehen sind.
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Während die
Steuerungsoperation des Kompressors entsprechend dem Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis
von 3 unter Bezugnahme auf den in 2 gezeigten
Flussplan beschrieben werden könnte,
ist diese Operation gleich zu der Operation in der ersten Ausführungsform,
was hierin nicht beschrieben werden wird.
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Zusätzlich zur
Erzielung des Effektes der ersten Ausführungsform ermöglicht die
dritte Ausführungsform
durch Vorsehen des Temperaturmessinstrumentes 18 und des
Druckmessinstrumentes 17 innerhalb der Brennstoffzelle 8 die
Messung der Innentemperatur und des Innendruckes innerhalb der Brennstoffzelle 8 selbst,
wodurch eine hochpräzise Feuchtigkeitssteuerung
und die Erzielung eines weiter verbesserten elektrischen Erzeugungswirkungsgrades
ermöglicht
wird.
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7 zeigt
ein Wasserzuführsystem
für eine Brennstoffzelle
entsprechend einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Basisaufbau dieser Ausführungsform
ist der gleiche, wie der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
wobei die entsprechenden Elemente in 7 mit den
gleichen Bezugszahlen bezeichnet wurden und hierin nicht explizit
beschrieben werden.
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Ein
Merkmal der vierten Ausführungsform, wie
in 7 gezeigt ist, besteht darin, dass der Durchflussmesser 16 stromaufwärts von
dem Wasserzuführventil 11a des
Luftströmungsweges
vorgesehen ist.
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Während die
Steuerungsoperation des Kompressors entsprechend zu dem Sollfeuchtigkeits-Verzeichnis
von 3 unter Bezugnahme auf den in 2 gezeigten
Flussplan beschrieben werden könnte,
ist diese Arbeitsweise gleich zu der Arbeitsweise der ersten Ausführungsform,
und wird hierin nicht beschreben.
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Zusätzlich zur
Erzielung des Effektes der ersten Ausführungsform sind bei der vierten
Ausführungsform
durch Vorsehen des Durchflussmessers 16 stromaufwärts von
dem Kompressor 7 und dem Wasserzuführventil 11a die Bereiche
der Betriebstemperatur und der absoluten Feuchtigkeit eng ausgeführt, wodurch
die Genauigkeit der Luftströmung verbessert
wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorhergehenden Ausführungsformen umfasst ein Wasserzuführsystem
zum Zuführen
von Luft zu einer Brennstoffzelle nach dem Kühlen ein Wasserzuführventil zum
Einstellen der zugeführten
Wassermenge, wenn Wasser in einen Lufteinlassweg von einem Wassertank
eingespeist wird, umfasst einen Kompressor zum Einlassen und Komprimieren
von Luft nach der Wassereinspeisung, umfasst einen Kühler zum
Kühlen
von Luft, die von dem Kompressor abgegeben wird, umfasst einen Detektor
zum Nachweisen der Strömungsgeschwindigkeit
der komprimierten Luft, die der Brennstoffzelle zugeführt wird,
umfasst einen Detektor zum Nachweisen des Druckes der komprimierten
Luft, die der Brennstoffzelle zugeführt wird, umfasst einen Detektor
zum Ermitteln der Temperatur der der Brennstoffzelle zugeführten komprimierten
Luft, umfasst eine Einrichtung zum Berechnen der idealen Sollwassermenge
für die
Brennstoffzelle basierend auf der Strömungsgeschwindigkeit, dem Druck
und der Temperatur der komprimierten Luft, die der Brennstoffzelle
zugeführt
wird, und umfasst eine Einrichtung zum Steuern des Wasserzuführventils,
um die Sollwassermenge zu erzielen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt hat die Wassermengen-Berechnungseinrichtung eine
Einrichtung zum Berechnen der idealen Sollfeuchtigkeit für die Brennstoffzelle
basierend auf dem ermittelten Druck und der ermittelten Temperatur
der komprimierten Luft, und weist eine Einrichtung zum Berechnen
der idealen Sollwassermenge auf basierend auf der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit
der komprimierten Luft und der Sollfeuchtigkeit. Entsprechenderweise
wird die ideale Sollfeuchtigkeit für die Brennstoffzelle basierend
auf dem Druck und der Temperatur der komprimierten Luft berechnet,
und die ideale Sollwassermenge wird berechnet basierend auf der
Menge der komprimierten Luftströmung und
der berechneten Feuchtigkeit, um dadurch eine hochpräzise Feuchtigkeitssteuerung
zu erzielen.
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Gemäß einem
dritten Aspekt schließt
das Wasserzuführsystem
ferner einen Feuchtigkeitsdetektor zum Ermitteln der Feuchtigkeit
der komprimierten Luft ein, die der Brennstoffzelle zugeführt wird, wobei
die Wassermengen-Berechnungseinrichtung die Menge des zugeführten Wassers
basierend auf der Feuchtigkeit der komprimierten Luft, die der Brennstoffzelle
zugeführt
wird, berechnet. Entsprechenderweise wird die Feuchtigkeit der komprimierten
Luft, die der Brennstoffzelle zugeführt wird, ermittelt, und eine
Berechnung wird ausgeführt,
um die zugeführte
Wassermenge zu korrigieren basierend auf der Feuchtigkeit der kompnmierten
Luft, die der Brennstoffzelle zugeführt wird, um dadurch den maximal
möglichen
elektrischen Erzeugungswirkungsgrad durch Korrigieren der zugeführten Wassermenge
zu erzielen und um dadurch eine Verschlechterung durch Ablagerungen
zu kompensieren.
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Gemäß einem
vierten Aspekt sind die Temperaturmesseinrichtung und die Druckmesseinrichtung
innerhalb der Brennstoffzelle vorgesehen. Entsprechenderweise werden
durch Messen der inneren Brennstoffzellentemperatur und des inneren
Brennstoffzellendrucks eine hochpräzise Feuchtigkeitssteuerung
und der maximal mögliche
elektrische Erzeugungswirkungsgrad erzielt.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt ist die Strömungsgeschwindigkeitsmesseinrichtung
stromaufwärts
von dem Wasserzuführventil
vorgesehen. Entsprechenderweise sind durch Messen der Luftströmungsgeschwindigkeit
in dem Luftströmungsweg stromaufwärts von
dem Wasserzuführventil
die Bereiche der Betriebstemperatur und der absoluten Feuchtigkeit
eng ausgeführt,
wodurch die Genauigkeit der Luftströmungsmessung verbessert wird.
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Der
Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 11-126024 wird hiermit
durch Bezugnahme eingeschlossen.
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Während bevorzugte
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Terminologie
beschrieben wurden, ist eine solche Beschreibung für darstellende
Zwecke, und es ist verständlich,
dass Änderungen
und Variationen gemacht werden können,
ohne vom Geist oder Schutzumfang der folgenden Patentansprüche abzuweichen.