DE102004060960A1 - Industrial truck e.g. counterbalance fork-lift truck, has common ventilator device with adjustable blower for supplying air to fuel cell unit and cooling device, where blower is arranged in airflow upstream of cell unit and cooling device - Google Patents

Industrial truck e.g. counterbalance fork-lift truck, has common ventilator device with adjustable blower for supplying air to fuel cell unit and cooling device, where blower is arranged in airflow upstream of cell unit and cooling device Download PDF

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Abstract

The truck has a common ventilator device (1) with an adjustable blower for supplying air to a fuel cell unit (6) and an air flow through cooling device (9). The blower is arranged in the airflow upstream of the cell unit and the cooling device. The ventilator device has a filter unit arranged upstream of the blower. A device is provided between the fuel cell unit and the cooling device for distribution of air flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug mit einer mit Umgebungsluft betriebenen Brennstoffzelleneinheit und einer luftdurchströmten Kühlvorrichtung.The Invention relates to an industrial truck with an ambient air fuel cell unit and an air flowed through Cooler.

Bei Flurförderzeugen mit einer mit Umgebungsluft betriebenen Brennstoffzelleneinheit nach dem Stand der Technik wird die Brennstoffzelleneinheit über ein Gebläse mit Umgebungsluft versorgt. Der Sauerstoff der Umgebungsluft wird in der Brennstoffzelleneinheit mit dem Brennstoff, üblicherweise meist Wasserstoff oder Methanol, umgesetzt, wobei Wärme frei wird. Daher ist zur Kühlung der Brennstoffzelle eine Kühlvorrichtung vorgesehen, in der die beim Betrieb des Flurförderzeugs anfallende überschüssige Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Diese Kühlvorrichtung ist üblicherweise mit einer Lüftervorrichtung in Form eines an der Kühlvorrichtung angeordneten Gebläses ausgerüstet, das dafür sorgt, dass die Kühlvorrichtung von Luft durchströmt wird, die die überschüssige Wärme aufnimmt.at Industrial trucks with an ambient air fuel cell unit According to the prior art, the fuel cell unit via a fan supplied with ambient air. The oxygen of the ambient air is in the fuel cell unit with the fuel, usually mostly Hydrogen or methanol, implemented, with heat is released. Therefore, to cooling the fuel cell is a cooling device provided in which the resulting during operation of the truck excess heat to the Environment dissipated becomes. This cooler is usually with a fan device in the form of a arranged on the cooling device blower equipped, that ensures that the cooling device is traversed by air, which absorbs the excess heat.

Zur Ansteuerung der beiden Gebläse sind zumeist jeweils eigenständige Steuerungseinheiten vorgesehen, ebenso eine eigenständige Stromversorgung und gegebenenfalls eigenständige Filtervorrichtungen. Dies bedingt neben dem erhöhten Platzbedarf einen hohen technischen Aufwand bei Bau und Wartung. Zudem ist mit dem gleichzeitigen Betrieb der beiden Lüftervorrichtungen eine erhebliche Geräuschentwicklung verbunden.to Control of the two blowers are mostly each independent Control units provided, as well as an independent power supply and possibly independent Filter devices. This requires in addition to the increased space requirements a high technical effort in construction and maintenance. Moreover, with the simultaneous Operation of the two fan devices a significant noise connected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug mit einer Brennstoffzelleneinheit und einer luftdurchströmten Kühlvorrichtung zu schaffen, das eine möglichst effektive Luftzufuhr zu der Brennstoffzelleneinheit und der luftdurchströmten Kühlvorrichtung mit möglichst geringem Aufwand für Bau und Wartung sowie geringer Geräuschentwicklung beim Betrieb aufweist.Of the Invention is therefore the object of an industrial truck with a fuel cell unit and a cooling device through which air flows to create the one possible effective air supply to the fuel cell unit and the air-flowed cooling device with as possible little effort for Construction and maintenance as well as low noise during operation having.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine gemeinsame Lüftervorrichtung zur Luftversorgung der Brennstoffzelle und der Kühlvorrichtung vorgesehen ist.These Task is inventively characterized solved, that at least one common fan device for air supply the fuel cell and the cooling device is provided.

Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau erzielt, da die Leistung der Lüftervorrichtung sowohl der Brennstoffzelleneinheit als auch der Kühlvorrichtung zur Verfügung steht und diese Leistung nicht durch mehrere Lüftervorrichtungen erbracht werden muss. Dadurch ergibt sich ein niedrigerer Energieverbrauch, eine geringe Geräuschentwicklung und reduzierter Wartungsaufwand.Thereby a particularly simple construction is achieved because the performance of the fan device both the fuel cell unit and the cooling device to disposal and this performance is not provided by multiple fan devices got to. This results in a lower energy consumption, a low noise and reduced maintenance.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist genau eine gemeinsame Lüftervorrichtung zur Luftversorgung der Brennstoffzelle und der Kühlvorrichtung vorgesehen. Indem genau eine Lüftungsvorrichtung vorhanden ist, wird der Aufwand bei Bau und Wartung stark reduziert.In a particularly advantageous embodiment of the invention is accurate a common fan device provided for supplying air to the fuel cell and the cooling device. By doing exactly one ventilation device is present, the cost of construction and maintenance is greatly reduced.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Lüftervorrichtung mindestens ein regelbares Gebläse aufweist. Bei einem regelbaren Gebläse kann der Luftstrom besonders gut an die Erfordernisse angepasst werden.Farther It is advantageous if the fan device at least one controllable fan having. With a controllable fan, the air flow can be extra be well adapted to the requirements.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Lüftervorrichtung genau ein Gebläse aufweist. Indem genau ein Gebläse vorhanden ist, wird der Aufwand bei Bau und Wartung stark reduziert.Farther It is advantageous if the fan device exactly a blower having. By exactly one blower is present, the cost of construction and maintenance is greatly reduced.

Es ist zweckmäßig, wenn das Gebläse im Luftstrom stromaufwärts der Brennstoffzelleneinheit und der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Dadurch wird ein besonders effektiver Aufbau erzielt.It is appropriate if the blower in the airstream upstream the fuel cell unit and the cooling device is arranged. As a result, a particularly effective structure is achieved.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Lüftervorrichtung mindestens ein Filterelement aufweist, welches vorzugsweise stromaufwärts des Lüftergebläses angeordnet ist. Flurförderzeuge werden häufig in Umgebungen mit hoher Luftverschmutzung eingesetzt. Indem die angesaugte Luft gereinigt wird, bevor sie in die Kühlvorrichtung und/oder der Brennstoffzelleneinheit gelangt, wird die Verschmutzung der Kühlvorrichtung und/oder der Brennstoffzelleneinheit reduziert und damit der Wartungsaufwand verringert sowie die Effizienz erhöht. Ist die Lüftervorrichtung im Luftstrom stromaufwärts des Lüftergebläses angeordnet, wird auch dieses vor Verschmutzung geschützt und der Wartungsaufwand weiter reduziert.Farther it is useful if the fan device has at least one filter element, which preferably upstream of the Fan blower arranged is. Loaders become common Used in environments with high levels of air pollution. By the sucked air is cleaned before entering the cooler and / or the fuel cell unit, the pollution is the cooler and / or the fuel cell unit reduces and thus reduces the maintenance as well as the efficiency increases. Is the fan device in the airstream upstream arranged the fan blower, This is also protected from contamination and maintenance further reduced.

Vorteilhafterweise ist mindestens ein Filterelement zwischen Lüftervorrichtung und Brennstoffzelleneinheit angeordnet.advantageously, is at least one filter element between the fan device and the fuel cell unit arranged.

Dieses Filterelement kann auf die besonderen Anforderungen der Brennstoffzelleneinheit ausgelegt werden und erreicht so eine optimale Wirkung.This Filter element can be adapted to the particular requirements of the fuel cell unit be designed and thus achieves an optimal effect.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn mindestens eine Vorrichtung zur Messung des durchströmenden Luftstroms im Luftstrom zur Brennstoffzelle und/oder zur Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Wenn der Luftstrom in mindestens einem Zweig der Lüftungsvorrichtung bekannt ist, kann eine Regelung des durchströmenden Luftstroms in diesem Zweig vorgenommen werden. Dadurch kann die Luftmenge optimal dem Bedarf der zu versorgenden Einheit angepasst werden. Ausgehend von der benötigten Luftmenge kann zudem die Leistung des Gebläses geregelt werden.It is also advantageous if at least one device for Measurement of the airflow flowing through is provided in the air flow to the fuel cell and / or the cooling device. If the air flow in at least one branch of the ventilation device is known, a regulation of the flowing air flow in this Branch be made. As a result, the amount of air can optimally Need to be adapted to the unit to be supplied. Starting from the needed Air volume can also be regulated the performance of the fan.

Es ist zweckmäßig, wenn mindestens eine Vorrichtung zur Regelung des durchströmenden Luftstroms im Luftstrom zur Brennstoffzelle und/oder zur Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Dadurch kann die Luftmenge optimal dem Bedarf angepasst werden. Ausgehend von der benötigten Luftmenge kann zudem die Leistung des Gebläses geregelt werden.It is useful if at least one Device for controlling the flow of air flowing through the air flow to the fuel cell and / or the cooling device is provided. As a result, the amount of air can be optimally adapted to the needs. Based on the required amount of air, the performance of the fan can also be controlled.

Es ist vorteilhaft, wenn mindestens eine Vorrichtung zur vorzugsweise variablen Aufteilung des Luftstroms zwischen Brennstoffzelle und Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Indem der Luftstrom aufgeteilt wird, ist eine separate Regelung der beiden Ströme zur Brennstoffzelleneinheit und zur Kühlvorrichtung möglich. Bei einer variablen Aufteilung können die Luftströme besonders einfach an den Bedarf angepasst werden.It is advantageous if at least one device for preferably variable distribution of the air flow between the fuel cell and cooler is provided. By dividing the airflow is a separate Control of the two currents to Fuel cell unit and the cooling device possible. at a variable allocation can the airflows particularly easy to adapt to the needs.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch die Lüftervorrichtung 1 eines erfindungsgemäßen Flurförderzeugs, beispielsweise eines Gegengewichtsgabelstaplers. Die Umgebungsluft wird von einem regelbaren Gebläse 2 mit elektrischem Antrieb durch ein Filterelement 3 hindurch angesaugt. Hinter dem Gebläse 2 verzweigt der Luftstrom in einem Abzweigstück 4 und ein Teil wird in einem ersten Zweig A durch ein weiteres Filterelement 5 geführt und dann der Brennstoffzelleneinheit 6 zugeleitet. Zwischen Filterelement 5 und Brennstoffzelleneinheit 6 ist eine Luftmengenregelvorrichtung 7 angebracht, die Menge und Druck des Luftstroms zur Brennstoffzelleneinheit 6 regelt. Die Vorgabe dafür erhält die Luftmengenregelvorrichtung 7 von einer elektrischen Steuerungsvorrichtung 8, die ebenfalls das elektrische Gebläse 2 ansteuert.Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the schematic figure. The figure shows schematically the fan device 1 an industrial truck according to the invention, for example a counterbalance forklift. The ambient air is controlled by a blower 2 with electric drive through a filter element 3 sucked through. Behind the blower 2 the air flow branches in a branch piece 4 and a part becomes in a first branch A by another filter element 5 guided and then the fuel cell unit 6 fed. Between filter element 5 and fuel cell unit 6 is an air flow regulator 7 attached, the amount and pressure of the air flow to the fuel cell unit 6 regulates. The specification for this receives the air flow control device 7 from an electrical control device 8th which also has the electric fan 2 controls.

Das elektrische Gebläse 2 kann je nach Anforderungen an Größe, Einbauort und Förderleistung beispielsweise als Axial- oder Radiallüfter ausgeführt sein.The electric fan 2 can be designed, for example, as an axial or radial fan depending on the requirements of size, installation location and capacity.

Der zweite Zweig B des Luftstroms wird einer Kühlvorrichtung 9 zugeleitet, die mit der Brennstoffzelleneinheit 6 in Wirkverbindung steht. In diesem Zweig ist vor der Kühlvorrichtung 9 eine Drosselvorrichtung 10 angeordnet, mit der der Luftstrom reduziert werden kann. Die Kühlvorrichtung 9 kann in nach dem Stand der Technik für derartige Vorrichtungen bei Brennstoffzellensystemen üblicher Weise ausgeführt sein, wobei durch geeignete Luftführungselemente 11 eine möglichst ideale Durchströmung erreicht wird. Ein Temperatursensor 12 erfasst die Temperatur des die Kühlvorrichtung 9 durchfließenden Kühlmediums. Der Temperatursensor 12 steht mit der elektrischen Steuerungsvorrichtung 8 in Wirkverbindung. Die elektrische Steuerungsvorrichtung 8 steuert in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels die Luftzufuhr zur Kühlvorrichtung 9. Um beispielsweise bei Betriebsbeginn schnell eine gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen, wird die Luftzufuhr durch die Drosselvorrichtung 10 soweit reduziert oder unterbunden, dass die Kühlvorrichtung 9 nur eine geringe Wirkung besitzt. Ist eine größere Kühlwirkung nötig, wird die Drosselvorrichtung 10 geöffnet, bis schließlich bei maximaler Öffnung die Leistung des elektrischen Gebläses 2 erhöht wird.The second branch B of the air flow becomes a cooling device 9 fed to the fuel cell unit 6 is in active connection. In this branch is in front of the cooler 9 a throttle device 10 arranged, with which the air flow can be reduced. The cooling device 9 can be carried out in the conventional art for such devices in fuel cell systems usual manner, with suitable air guide elements 11 the best possible flow is achieved. A temperature sensor 12 detects the temperature of the cooling device 9 flowing through cooling medium. The temperature sensor 12 stands with the electric control device 8th in active connection. The electrical control device 8th controls the air supply to the cooling device as a function of the temperature of the coolant 9 , For example, to quickly reach a desired operating temperature at the start of operation, the air supply through the throttle device 10 so far reduced or prevented that the cooling device 9 has only a small effect. If a larger cooling effect is necessary, the throttle device 10 opened, until finally at maximum opening the power of the electric fan 2 is increased.

Die Luftzufuhr zur Brennstoffzelleneinheit 6 wird von der elektrischen Steuerungsvorrichtung 8 anhand des Energiebedarfs des Flurförderzeugs geregelt. Bei hohem Energiebedarf ist eine hohe Luftzufuhr nötig und Menge und Druck der benötigten Luft werden von der Luftmengenregelvorrichtung 7 erhöht. Genügt dies nicht mehr, wird die Leistung des elektrischen Gebläses 2 gesteigert. Das Gebläse 2 wird dabei so betrieben, dass die gelieferte Luftmenge geringfügig größer ist als die von der Brennstoffzelleneinheit 6 benötigte Menge. Bei steigendem Luftbedarf ist so eine ausreichende Versorgung der Brennstoffzelleneinheit 6 mit Verbrennungsluft gesichert, da kein zeitaufwändiges Hochfahren des Gebläses abgewartet werden muss. Kurzfristig kann bei hohem Luftbedarf der Brennstoffzelleneinheit 6 auch die Kühlluftzufuhr zur Kühlvorrichtung 9 mittels der Drosselvorrichtung 10 gedrosselt werden.The air supply to the fuel cell unit 6 is from the electrical control device 8th regulated by the energy requirement of the truck. At high energy consumption, a high air supply is required and the amount and pressure of the required air are from the air flow control device 7 elevated. If this is no longer sufficient, the performance of the electric fan becomes 2 increased. The fan 2 is operated so that the delivered amount of air is slightly larger than that of the fuel cell unit 6 required quantity. With increasing air demand is so a sufficient supply of the fuel cell unit 6 secured with combustion air, since no time-consuming start-up of the fan must be awaited. In the short term, with high air consumption of the fuel cell unit 6 also the cooling air supply to the cooling device 9 by means of the throttle device 10 be throttled.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen entsprechend dem Stand der Technik möglich, beispielsweise, indem der Luftstrom zur Brennstoffzelleneinheit 6 zumindest teilweise durch die Kühlvorrichtung 9 geführt wird, bevor er zur Brennstoffzelleneinheit gelangt, was einen sehr einfachen Aufbau ermöglicht. Die verwendeten Komponenten werden im Wesentlichen die für mobile Brennstoffzellensystemen üblichen Teile verwendet, als Brennstoffzellensystem 6 also beispielsweise Methanol-Direktbrennstoffzellen. Die Kühlvorrichtung 9 wird vorzugsweise in üblicher Weise als flüssigkeitsdurchströmter Kühler ausgeführt sein. Aufgrund der niedrigen Temperaturen eignen sich für die Luftführungselemente der Lüftervorrichtung 1 vor allem solche aus Polymerwerkstoffen, bei denen komplexe Formen mit einfachen Mitteln hergestellt werden können.Of course, other embodiments according to the prior art are possible, for example, by the air flow to the fuel cell unit 6 at least partially by the cooling device 9 is guided before it reaches the fuel cell unit, which allows a very simple structure. The components used are essentially the parts commonly used for mobile fuel cell systems, as a fuel cell system 6 for example, methanol direct fuel cells. The cooling device 9 is preferably carried out in the usual way as a liquid-flowed cooler. Due to the low temperatures are suitable for the air guide elements of the fan device 1 especially those made of polymer materials in which complex forms can be produced by simple means.

Claims (10)

Flurförderzeug mit einer Brennstoffzelleneinheit (6) und einer luftdurchströmten Kühlvorrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine gemeinsame Lüftervorrichtung (1) zur Luftversorgung der Brennstoffzelleneinheit (6) und der Kühlvorrichtung (9) vorgesehen ist.Industrial truck with a fuel cell unit ( 6 ) and an air-cooled cooling device ( 9 ), characterized in that at least one common fan device ( 1 ) for supplying air to the fuel cell unit ( 6 ) and the cooling device ( 9 ) is provided. Flurförderzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine gemeinsame Lüftervorrichtung (1) zur Luftversorgung der Brennstoffzelleneinheit (6) und der Kühlvorrichtung (9) vorgesehen ist.Truck according to claim 1, characterized in that exactly one common fan device ( 1 ) for supplying air to the fuel cell unit ( 6 ) and the cooling device ( 9 ) is provided. Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftervorrichtung (1) mindestens ein regelbares Gebläse (2) aufweistTruck according to claim 1 or 2, characterized in that the fan device ( 1 ) at least one controllable fan ( 2 ) having Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftervorrichtung (1) genau ein Gebläse (2) aufweist.Truck according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fan device ( 1 ) exactly one fan ( 2 ) having. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (2) im Luftstrom stromaufwärts der Brennstoffzelleneinheit (6) und der Kühlvorrichtung (8) angeordnet ist.Truck according to one of claims 1 to 4, characterized in that the blower ( 2 ) in the airflow upstream of the fuel cell unit ( 6 ) and the cooling device ( 8th ) is arranged. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftervorrichtung (1) mindestens ein Filterelement (3) aufweist, welches vorzugsweise stromaufwärts des Gebläses (2) angeordnet ist.Truck according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fan device ( 1 ) at least one filter element ( 3 ), which preferably upstream of the blower ( 2 ) is arranged. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Filterelement (5) zwischen Gebläse (2) und Brennstoffzelleneinheit (6) angeordnet istTruck according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one filter element ( 5 ) between blower ( 2 ) and fuel cell unit ( 6 ) is arranged Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (7) zur Messung des durchströmenden Luftstroms im Luftstrom zur Brennstoffzelleneinheit (6) und/oder zur Kühlvorrichtung (9) vorgesehen istTruck according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one device ( 7 ) for measuring the flow of air flowing through in the air flow to the fuel cell unit ( 6 ) and / or to the cooling device ( 9 ) is provided Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (7) zur Regelung des durchströmenden Luftstroms im Luftstrom zur Brennstoffzelleneinheit (6) und/oder zur Kühlvorrichtung (9) vorgesehen ist.Truck according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one device ( 7 ) for controlling the flow of air flowing through in the air flow to the fuel cell unit ( 6 ) and / or to the cooling device ( 9 ) is provided. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung zur Aufteilung des Luftstroms zwischen Brennstoffzelleneinheit (6). und Kühlvorrichtung (9) vorgesehen ist.Truck according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one device for dividing the air flow between the fuel cell unit ( 6 ). and cooling device ( 9 ) is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106042901A (en) * 2015-04-07 2016-10-26 现代自动车株式会社 Structure of intercooler cover integrated into fan shroud for turbocharged engine and method for operating the same

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