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Gebiet der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstofftank. Dieses muss mit
Brenngas zur Verwendung befüllt
werden.
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Technischer Hintergrund
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In
einem System, in dem ein Brennstofftank verwendet wird, wird der
Brennstofftank einmal mit Brenngas gefüllt, und dann wird das Gas
abhängig vom
Umfang einer Last allmählich
einer Kraftstoff-Verbrauchseinrichtung zugeführt.
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Stand der Technik
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Als
solches Brennstofftank-System ist beispielsweise ein System in der
JP 30 90448 U (Patentdokument
1) offenbart worden. In dieser Veröffentlichung kommuniziert eine
Einfüllöffnung über eine Einfüllrohrleitung,
an der zwei Rückschlagventile
installiert sind, mit dem Brennstofftank. Gemäß diesem System kann verhindert
werden, dass die Schließungs-Betriebskennlinie
der Rückschlagventile
in ihrer Betriebskennlinie für
einen Differentialdruck, der während
der Erzeugung einer wirbelnden Bewegung des Gases erzeugt wird,
durchlässig
wird.
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Weitere
Brennstofftank-Systeme sind zudem aus der
JP 2003-269695 A , der
JP 2002-206696 A sowie
der
DE 695 13 890
T2 bekannt.
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Wenn
jedoch eine Vielzahl von Rückschlagventilen
in dem System vorgesehen ist, kommt Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
eines Brennstoff-Einfüllwegs und
zwischen dem Rückschlagventil
und dem Brennstofftank zum Stillstand. Daher kann das Brenngas,
das zwischen diesen Abschnitten stagniert, nicht effizient genutzt
werden.
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Selbst
in dem Fall, dass das Brenngas, das im Brenngas-Einfüllweg zum
Stillstand gekommen ist, schließlich
verbraucht wird, erscheint ein Abschnitt, wo ein Innendruck einer
Rohrleitung nicht sinkt, weil eine Vielzahl von Rückschlagventilen
angeordnet sind. Daher kann ein Defekt der Ventilabdichtung nicht
korrekt erfasst werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Brennstofftank-Systems,
das in der Lage ist, jegliche Stagnation des Brennstoffs, die zwischen
Rückschlagventilen
auftreten könnte,
zu verhindern. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dabei ein Ziel, ein Brennstofftank-System
zu schaffen, das in der Lage ist, Brenngas, das in einem Brennstoff-Einfüllweg zum
Stillstand gekommen ist, effizient zu nutzen. Ferner ist gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ziel, ein Brennstofftank-System
zu schaffen, in dem das Auftreten eines etwaigen Ventildefekts korrekt
erfasst werden kann.
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Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1.
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Ausgestaltungen
dazu sind in den weiteren Patentansprüchen genannt. Hierbei weist
ein Brennstofftank-System gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Brennstoff-Einfüllweg,
der Brennstoff bei einer Befüllung
durch eine Einfüllöffnung zu
einem Brennstofftank liefert, und mindestens zwei Rückschlagventile
auf, die in dem Brennstoff-Einfüllweg
in Reihe angeordnet sind. Die mindestens zwei Rückschlagventile sind dabei
derart in Reihe angeordnet, daß, bei
zwei aufeinanderfolgenden Rückschlagventilen der
mindestens zwei Rückschlagventile,
ein Ventilöffnungsdruck
eines Rückschlagventils,
das stromabwärts
der Befüllung
näher an
der Seite des Brennstofftanks angeordnet ist, kleiner eingestellt
ist als der Ventilöffnungsdruck
des anderen Rückschlagventils, das
stromaufwärts
der Befüllung
näher an
der Seite der Einfüllöffnung angeordnet
ist, so daß,
wenn, nach Abschluß der
Befüllung,
der Druck des Brennstoff-Einfüllwegs
sinkt, zuerst das stromaufwärts
gelegene Rückschlagventil
schließt,
und Brennstoff, der zwischen dem stromaufwärts gelegenen Rückschlagventil
und dem stromabwärts
gelegenen Rückschlagventil
zurückgeblieben
ist, über
das stromabwärts
gelegene Rückschlagventil
zum Brennstoff-Einfüllweg
ausgetragen wird.
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Gemäß dieser
Gestaltung öffnet
sich das Rückschlagventil,
das auf einer stromabwärtigen
Seite (der Brennstofftank-Seite) angeordnet ist, bei einem niedrigeren
Druck als das Rückschlagventil,
das auf einer stromaufwärtigen
Seite (der Einfüllöffnungs-Seite) angeordnet
ist. Infolgedessen schließt sich
nach Abschluss der Einfüllung
des Brennstoffs, wenn der Druck des Brennstoff-Einfüllwegs sinkt,
das Rückschlagventil
auf der stromaufwärtigen
Seite vor dem anderen Rückschlagventil,
und daher wird das Brenngas, das zwischen den Rückschlagventilen zum Stillstand
gekommen ist, über
das Rückschlagventil
auf der stromabwärtigen
Seite, das noch nicht geschlossen wurde, in den Einfüllweg ausgetragen. Daher
kann verhindert werden, dass Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
stagniert.
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In
dem Fall, dass der „Brennstoff”, der dem Brennstofftank
zugeführt
werden soll, flüssiger Brennstoff
ist, ist das Brenngas ein Gas, das sich aufgrund der Verdampfung
aus dem flüssigen
Brennstoff bildet. In dem Fall, dass der „Brennstoff”, der dem Brennstofftank
zugeführt
werden soll, gasförmiger Brennstoff
ist, ist dieses Brenngas dagegen gasförmiger Brennstoff. Beispiele
für diese
Art von flüssigem
Brennstoff schließen
flüssigen
Wasserstoff oder ein verflüssigtes
Erdgas ein. Beispiele für
diese Art von gasförmigem
Brennstoff schließen
ein Wasserstoffgas und ein Erdgas ein.
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Hierbei
ist der Ventilöffnungsdruck
des Rückschlagventils
ein minimaler Betriebsdruck oder ein Öffnungsdruck des Rückschlagventils.
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Die
mindestens zwei Rückschlagventile
können
zwei Rückschlagventile
sein, die in der Nähe
der Einfüllöffnung angeordnet
sind, oder zwei Rückschlagventile,
die in der Nähe
des Brennstofftanks angeordnet sind.
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Vorzugsweise
schließt
das Brennstofftanksystem der vorliegenden Erfindung ferner eine Brennstoff-Verbrauchseinrichtung
ein, die den Brennstoff verbraucht; einen Brennstoff-Zufuhrweg, der
es möglich
macht, dass die Brennstoff-Verbrauchseinrichtung mit dem Brennstoff-Einfüllweg kommuniziert;
und ein erstes Absperrventil, das im Brennstoff-Zufuhrweg angeordnet
ist. Außerdem wird
das erste Absperrventil von einem inneren Druck des Brennstoff-Einfüllwegs geöffnet. Gemäß diesem System
steigt in dem Fall, dass das Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
ausgetragen wird, der innere Druck des Brennstoff-Einfüllwegs in
einem gewissen Grad, und das erste Absperrventil wird als Antwort
auf diesen inneren Druck geöffnet.
Infolgedessen wird das Brenngas, das in dem Brennstoff-Einfüllweg verblieben
ist, der Brennstoff-Verbrauchseinrichtung über den
Brennstoff-Einfüllweg zugeführt und
kann wirksam verbraucht werden. Hierbei kann das erste Absperrventil
nicht nur ein Ventilmittel sein, sondern kann auch aus einer Vielzahl
von Ventilen bestehen.
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Stärker bevorzugt
ist der Brennstoff-Zufuhrweg mit dem Brennstoff-Einfüllweg auf
einer Seite stromabwärts
von den mindestens zwei Rückschlagventilen
verbunden. Infolgedessen kann das Brenngas, das zwischen den Rückschlagventilen
ausgetragen wird, dem Brennstoff-Zufuhrweg zuverlässig zugeführt werden.
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Vorzugsweise
wird das erste Absperrventil vom Innendruck des Brennstoff-Einfüllwegs zwischen
den mindestens zwei Rückschlagventilen
geöffnet.
Gemäß einem
anderen bevorzugten Aspekt kann das erste Rückschlagventil vom Innendruck
des Brennstoff-Einfüllwegs
auf der Seite stromabwärts von
den mindestens zwei Rückschlagventile
geöffnet werden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Brennstofftank-System
in dem Fall, dass der Brennstoff flüssiger Brennstoff ist und der Brennstofftank
ein Brennflüssigkeitstank
ist, der den flüssigen
Brennstoff aufnehmen soll, ferner einen Brenngastank, der ein Brenngas,
das aus dem im Brennflüssigkeitstank
enthalten flüssigen
Brennstoff verdampft, aufnehmen soll, und einen Einfüllweg, der es
dem Brennflüssigkeitstank
ermöglicht,
mit dem Brenngastank zu kommunizieren, und der den Brenngastank
mit dem Brenngas aus dem Brennflüssigkeitstank
füllt,
einschließen.
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Außerdem kann
der Brennstoff-Zufuhrweg ein Zufuhrweg sein, der eine Kommunikation
des Brenngastanks mit der Brennstoff-Verbrauchseinrichtung ermöglicht,
und die Brennstoff-Verbrauchseinrichtung kann dafür ausgelegt
sein, den gasförmigen
Brennstoff zu verbrauchen. Gemäß einem
solchen Aufbau kann in einem System für die kombinierte Verwendung
des flüssigen
Brennstoffs und des gasförmigen
Brennstoffs der gasförmige
Brennstoff, der aus dem flüssigen
Brennstoff im Brennstoff-Einfüllweg
verdampft, wirksam daran gehindert werden, zwischen den Rückschlagventilen
zu stagnieren.
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Vorzugsweise
sind eine Vielzahl von Brenngastanks angeordnet, ermöglicht der
Einfüllweg
eine Verbindung zwischen dem Brennflüssigkeitstank und der Vielzahl
von Brenngastanks, und ermöglicht
der Zufuhrweg eine Verbindung zwischen der Vielzahl von Brenngastanks
und der Brennstoff-Verbrauchsvorrichtung. Infolgedessen wird zwar
eine Stagnation des gasförmigen
Brennstoffs zwischen den Rückschlagventilen
verhindert, aber es kann trotzdem eine große Menge an gasförmigem Brennstoff
gespeichert werden.
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Vorzugsweise
wird das erste Absperrventil auf der Basis eines Drucks des Zufuhrwegs
geschlossen.
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Außerdem kann
das erste Absperrventil auf der Basis eines Drucks des Brennstoffzufuhrwegs oder
einer Ventilöffnungszeit
des ersten Absperrventils geschlossen werden. Sobald das Brenngas
vom ersten Absperrventil in den Brennstoff-Zufuhrweg geliefert wird, ändert sich
der Druck im Brennstoff-Zufuhrweg. Da ein Volumen des Brennstoff-Einfüllwegs in
der Regel begrenzt ist, ist eine Zufuhrzeit des zurückgebliebenen
Brenngases vergleichsweise kurz. Was dies betrifft, so wird das
erste Absperrventil entsprechend der vorliegenden Erfindung auf
der Basis der Druckänderung
des Brennstoff-Zufuhrwegs und der Zufuhrzeit des Brenngases auf
geeignete Weise geschlossen.
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Vorzugsweise
schließt
das Brennstofftank-System der vorliegenden Erfindung ferner folgendes
ein: ein zweites Absperrventil, das an einem Einlass des Brennstofftanks
im Brennstoff-Einfüllweg angeordnet
ist; und eine Steuereinheit, die in einem Fall, dass die Senkung
eines Drucks des Brennstoff-Einfüllwegs
durch Öffnen
oder Schließen
des ersten Absperrventils abgeschlossen wurde, auf der Basis eines
Innendrucks zwischen dem Rückschlagventil,
das auf der Seite des Kraftstofftanks angeordnet ist, und dem zweiten
Absperrventil bestimmt, ob das zweite Absperrventil defekt ist oder
nicht. Falls irgendein Defekt im zweiten Absperrventil auftritt,
besteht die Möglichkeit,
dass das Brenngas aus dem Brennstofftank austritt und zurückströmt, wodurch der
Innendruck des Brennstoff-Einfüllwegs
geändert wird.
Ein Wert dieses Innendrucks kann überwacht werden, um das Auftreten
eines Defekts des zweiten Absperrventils zu erfassen.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt kann das Brennstofftank-System der vorliegenden
Erfindung eine Steuereinheit einschließen, die auf der Basis eines
Innendrucks zwischen den nebeneinander oder aneinander angrenzend
angeordneten Rückschlagventilen
bestimmt, ob das auf der stromabwärtigen Seite des Brennstoff-Einfüllwegs angeordnete
Rückschlagventil
defekt ist oder nicht, wenn eine Senkung des Drucks des Brennstoff-Einfüllwegs durch Öffnen oder
Schließen
des ersten Absperrventils abgeschlossen wurde. Das Rückschlagventil
wird geschlossen, wenn das stagnierende Brenngas ausgetrieben wird
und der Druck unter den Ventilöffnungsdruck
sinkt. Falls irgendein Defekt im Rückschlagventil auftritt, steigt
jedoch der Innendruck zwischen den Rückschlagventilen auch nachdem
das stagnierende Brenngas ausgelassen wurde. Der Defekt des Rückschlagventils
auf der stromabwärtigen
Seite kann auf der Basis dieses Innendrucks zwischen den Rückschlagventilen
erfasst werden.
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Außerdem kann
das Brennstofftank-System der vorliegenden Erfindung die folgenden
verschiedenen bevorzugten Aspekte zeigen.
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Vorzugsweise
ist von den mindestens zwei Rückschlagventilen
mindestens ein Rückschlagventil am
Brennstofftank befestigt und mindestens ein Rückschlagventil ist mit Entfernung
vom Brennstofftank angeordnet. Mindestens ein Rückschlagventil ist am Brennstofftank
befestigt. Daher kann, auch wenn der Brennstoff aus dem Brennstofftank
zurückfließt, dieser
Gegenstrom in der Nähe
des Brennstofftanks verhindert oder unterdrückt werden. Hierbei bedeutet „mit Entfernung
vom Brennstofftank”,
dass das Ventil nicht am Brennstofftank befestigt ist und beispielsweise
in der Nähe
der Einfüllöffnung im
Brennstoff-Einfüllweg
angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Rückschlagventil,
das am Brennstofftank befestigt ist, in eine Ventilanordnung aufgenommen,
die mit einem Mundstück
des Brennstofftanks verbunden ist. Infolgedessen kann die Handhabung
des Rückschlagventils
verbessert sein.
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Vorzugsweise
ist eine Vielzahl von Brennstofftanks angeordnet.
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Vorzugsweise
ist der Brennstoff ein gasförmiger
Brennstoff. Infolgedessen wird der gasförmige Brennstoff im Brennstofftank
aufbewahrt, und der gasförmige
Brennstoff strömt
durch den Brennstoff-Einfüllweg.
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Vorzugsweise
weist das Brennstofftank-System eine Brennstoffzelle auf, die den
gasförmigen Brennstoff
verbraucht, und einen Zufuhrweg, der es der Brennstoffzelle ermöglicht,
mit dem Brennstofftank zu kommunizieren. Daher kann das Brennstofftank-System auf ein Brennstoffzellen-System
angewendet werden.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Brennstofftank-System der vorliegenden Erfindung kann eine
Stagnation des Brennstoffs zwischen den Rückschlagventilen unterdrückt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellen-Systems einer Ausführungsform,
an dem ein Brennstofftank-System gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist;
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2 ist
ein Ablaufschema, das ein Nutzungsverfahren für im Brennstofftank zurückgebliebenes
Gas gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist
ein Blockschema eines Brennstoffzellen-Systems einer Ausführungsrom,
an dem ein Brennstofftank gemäß einer
zweiten Ausführungsform
installiert ist; und
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4 ist
eine Querschnittsdarstellung, die schematisch einen Teil des Brennstofftanks
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beste Weise zur Durchführung der
Erfindung
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Die folgende Ausführungsform
ist eine Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die folgende Ausführungsform
beschränkt
und kann auf verschiedene Weisen modifiziert und ausgeführt werden.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
ein Systemblockschema eines Brennstoffzellen-Systems, auf das ein
Brennstofftank-System der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Ein Brennstoffzellen-System 200 ist an einem mobilen Gegenstand,
wie einem Auto, installiert, schließt eine Vielzahl von Fülltanks 11 bis 13 als
Füllmittel
zum Befüllen
mit einem verdampften bzw. Boil-off-Gas, das als Brenngas aus flüssigem Wasserstoff
entsteht, ein und ist so aufgebaut, dass die Volumina der Fülltanks 11 bis 13 entsprechend
der Menge des Boil-off-Gases geändert
werden können.
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Wie
in 1 dargestellt, schließt das vorliegende Brennstoffzellen-System 200 ein
Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1 ein, das ein Wasserstoffgas
als Brenngas zu einem Brennstoffzellen-Stapel 100 liefert,
ein Luft-Zufuhrsystem 2, das Luft als Oxidationsgas zu
dem Stapel liefert, ein Kühlsystem 3,
das den Brennstoffzellen-Stapel 100 kühlt, ein Leistungssystem 4,
das Leistung, die vom Brennstoffzellen-Stapel 100 erzeugt
wird, lädt
oder entlädt,
und eine Steuereinheit 50, die das gesamte System steuert.
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Das
Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1 besteht hauptsächlich aus
einem Brennstofftank 10 und den Fülltanks 11 bis 13,
so dass das Boil-off-Gas, das als Brenngas aus flüssigem Wasserstoff
entsteht, eingefüllt
und zugeführt
werden kann. Das heißt,
das Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1 befüllt den Kraftstofftank 10,
der ein Brennflüssigkeitstank
ist, mit flüssigem Wasserstoff,
der den flüssigen
Brennstoff darstellt, und befüllt
die Fülltanks 11 bis 13 mit
dem Brenngas (dem Boil-off-Gas), bei dem es sich um einen gasförmigen Brennstoff
handelt, der aus flüssigem
Wasserstoff verdampft, der im Brennstofftank 10 enthalten ist.
Außerdem
liefert das Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1 das in diesen
Fülltanks 11 bis 13 enthaltene Brenngas
zum Brennstoffzellen-Stapel 100. Das Brenngas der Fülltanks 11 bis 13 wird
unter hohem Druck (z. B. 35 MPa) gespeichert, der Druck des Gases
wird mit einem Regelventil oder dergleichen, das später beschrieben
wird, stufenweise verringert, und das Gas wird dem Brennstoffzellen-Stapel 100 unter einem
Druck von ungefähr
1 MPa zugeführt.
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Der
Brennstofftank 10 schließt eine doppelte Vakuumstruktur
ein und ist in der Lage, flüssigen Wasserstoff
mit einem bemerkenswert niedrigen Siedepunkt (von etwa 20 K) zu
speichern. Der Tank schließt
auch eine druckbeständige
Struktur ein, in der Boil-off-Gas, das aus diesem flüssigen Wasserstoff
entsteht, bei bestimmten hohen Druckgraden gespeichert werden kann.
Der Brennstofftank 10 ist mit einem Ablassventil zum Senken
eines Innendrucks in dem Fall, dass der Innendruck erheblich steigt,
versehen. Der Brennstofftank 10 ist auch mit einem Füllstandsanzeiger
LG zur Überprüfung einer Menge
des flüssigen
Brennstoffs, der in einer flüssigen
Phase verblieben ist, versehen, so dass der Anzeiger von der Steuereinheit 50 abgelesen
werden kann. Eine Position des Flüssigkeitsspiegels des flüssigen Brennstoffs
kann gemessen werden, damit die Steuereinheit 50 die Menge
an flüssigem
Brennstoff, der als Flüssigkeit
vorliegt, erkennen kann.
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Alle
Fülltanks 11 bis 13 weisen
eine ähnliche Struktur
auf und sind so aufgebaut, dass die Tanks mit dem Boil-off-Gas aus
dem Brennstofftank 10 bei den bestimmten hohen Druckgraden
befüllt
werden können.
Diese Fülltanks 11 bis 13 sind
auch mit Ablassventilen versehen, die den Innendruck in einem Fall,
wo der Innendruck einen vorgegebenen Druck erreicht oder übertrifft,
senken. Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Fülltanks 11 bis 13 und die
Anordnungen der Ventile später
mit Bezug auf 4 beschrieben werden.
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Nun
wird der Aufbau der Rohrleitungen und Ventile beschrieben, die es
diesen Tanks ermöglichen,
untereinander zu kommunizieren. Ein Brennstoff-Einfüllweg 16 ist
von einer Flüssigbrennstoff-Einfüllöffnung FI
zum Brennstofftank 10 verlegt, und eine Einfüllrohrleitung 17 ist
vom Brennstofftank 10 zu den Einlassseiten der Fülltanks 11 bis 13 verlegt,
um einen Aufbau zu schaffen, in der die Tanks untereinander kommunizieren.
An Auslassseiten der Fülltanks 11 bis 13 ist
ein erster Brennstoff-Zufuhrweg 18 für die gemeinsame Zuführung des Boil-off-Gases
von den Tanks verlegt, um den untereinander kommunizierenden Aufbau
zu schaffen, und der erste Brennstoff-Zufuhrweg 18 ist
mit einem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 (einer Haupt-Rohrleitung)
verbunden.
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Der
Brennstoff-Einfüllweg 16 ist
ein Kommunikationsweg, der von der Brennflüssigkeits-Einfüllöffnung FI
zum Brennstofftank 10 verläuft, und wird während der
Befüllung
mit dem flüssigen
Brennstoff verwendet. In dem Brennstoff-Einfüllweg 16 sind Rückschlagventile
RV1, RV2, ein manuelles Ventil H1 und ein Absperrventil L1 hintereinander
von der Brennflüssigkeits-Einfüllöffnung FI
aus gesehen angeordnet. Die Brennflüssigkeits-Einfüllöffnung FI
ist so aufgebaut, dass die Öffnung
mit einer Zufuhrdüse einer
Maschine für
die Einfüllung
von flüssigem
Wasserstoff an einer Brennflüssigkeitsstation
verbunden werden kann, und die Öffnung
ist auch mit einem (nicht dargestellten) Anschluss versehen, so
dass die Maschine für
die Einfüllung
von flüssigem
Wasserstoff mit der Steuereinheit 50 des Brennstoffzellen-Systems 200 kommunizieren
kann.
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Die
Rückschlagventile
RV1 und RV2 gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen eine Doppelstruktur auf, in der die Ventile in
Reihe verbunden sind. Selbst wenn ein Ventildefekt, wie ein Dichtungseffekt, in
einem der Ventile entsteht, kann ein Gegenstrom des flüssigen Wasserstoffs
durch die Rückschlagventile
verhindert werden. Eine Menge des Brenngases, das zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 zurück geblieben
ist, kann durch eine später
beschriebene Einstellung des Ventilöffnungsdrucks so weit wie möglich verringert
werden.
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Drucksensoren
p1 und p2 sind so angeordnet, dass sie Drücke von Abschnitten des Brennstoff-Einfüllwegs 16,
der durch die Rückschlagventile RV1
und RV2 geteilt ist, misst.
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Das
manuelle Ventil H1 ist ein Bedienventil, das manuell geöffnet oder
geschlossen wird, um während
der Herstellung oder während
der Wartung eine Regulierung durchzuführen, und das Ventil ist während des üblichen
Gebrauchs mit einem vorgegebenen Öffnungsgrad geöffnet. Das
Absperrventil L1 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil, das
von der Steuereinheit 50 auf oder zu gesteuert werden kann,
und wird so gesteuert, dass es sich während der Zufuhr von flüssigem Brennstoff öffnet. Auf
der Einlassseite des Brennstofftanks 10 ist ein Drucksensor
p3 zum Messen eines Tankinnendrucks, d. h. eines Drucks des Boil-off-Gases,
das aus dem flüssigen
Wasserstoff verdampft, angeordnet, sowie ein Temperatursensor t1
zum Messen einer Innentemperatur des Boil-off-Gases.
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Die
Einfüllrohrleitung 17 (ein
Füllweg)
ermöglicht
es dem Brennstofftank 10, mit den Fülltanks 11 bis 13 zu
kommunizieren, und ist mit einem manuellen Ventil H2 versehen, das
in der Nähe
eines Auslasses des Brennstofftanks 10 vorgesehen ist.
Auf der Einlassseite des Fülltanks,
der sich in die Fülltanks 11 bis 13 aufteilt,
sind Rückschlagventile
RV3 bis RV5 und manuelle Ventile H3 bis H5 zur Befüllung der
jeweiligen Tanks angeordnet.
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Die
Rückschlagventile
RV3 bis RV5 gemäß der vorliegenden
Erfindung sind so ausgelegt, dass sie sich automatisch öffnen, wenn
ein vorgegebener Ventilöffnungsdruck
erreicht ist. Die manuellen Ventilen H3 bis H5 sind Bedienventile,
die für
eine Regelung während
der Herstellung oder während
der Wartung manuell geöffnet
und geschlossen werden, und die Ventile bleiben während des
normalen Gebrauchs mit vorgegebenen Öffnungsgraden offen. An den
Einlässen
der Fülltanks 11 bis 13 sind
Druck sensoren p4 bis p6 zum Messen von Drücken des Boil-off-Gases, das
in den Tanks enthalten ist, angeordnet, sowie Temperatursensoren
t2 bis t4 zum Messen der Innentemperaturen der Tanks.
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Der
erste Brennstoff-Zufuhrweg 18 ermöglicht es den Fülltanks 11 bis 13,
untereinander zu kommunizieren, und verbindet die Tanks mit dem zweiten
Brennstoff-Zufuhrweg 19. Abzweigende Rohrleitungen des
ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18, die den Fülltanks 11 bis 13 entsprechen,
sind jeweils mit Regelventilen R1 bis R3, manuellen Ventilen H6 bis
H8 und Absperrventilen G1 bis G3 ausgestattet. Die Regelventile
R1 bis R3 definieren Drücke,
die von den Fülltanks 11 bis 13 jeweils
zum ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 geliefert werden, und
die Boil-off-Gase werden so geregelt, dass sie bei einem vorgegebenen
Differentialdruck ausgegeben werden. Die manuellen Ventile H6 bis
H8 sind Bedienventile, die für
eine Regulierung während
der Herstellung oder der Wartung manuell geöffnet und geschlossen werden,
und bleiben während
des normalen Gebrauchs mit vorgegebenen Öffnungsgraden offen.
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Ein
Teil 18a des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 ist
mit einem Absperrventil L2 versehen, und ein Endabschnitt des Teils 18a ist
an einem Verbindungspunkt A auf der Seite stromaufwärts von
den beiden Rückschlagventilen
RV1, RV2 mit dem Brennstoff-Einfüllweg 16 verbunden.
Das heißt,
der Brennstoff-Einfüllweg 16 und
der erste Brennstoff-Zufuhrweg 18 können über das Absperrventil L2 (ein
erstes Absperrventil) umgangen werden. Infolgedessen wird das Boil-off-Gas,
das im Brennstoff-Einfüllweg 16 zurückgeblieben
ist, über
das Absperrventil L2 schnell zum ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 geliefert
und wird vom Brennstoffzellen-Stapel 100 verbraucht. Das
Absperrventil L2 schließt
beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil ein und wird von der
Steuereinheit 50 auf und zu gesteuert.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der in den Ansprüchen beschriebene „Brennstoff-Zufuhrweg” in einem
breiten Sinne verwendet wird und auf einen Kanal bezogen ist, der
vom Brennstofftank 10, der mit dem Brennstoff gefüllt ist,
zum Brennstoffzellen-Stapel 100 verläuft, in
den der eingefüllte
Kraftstoff zugeführt
und in dem er verbraucht wird, und der der Einfüllrohrleitung 17,
dem ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18, dem Teil 18a des
ersten Brennstoff-Zufuhrwegs und dem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg
in der vorliegenden Ausführungsform
entspricht.
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Unter
einem anderen Gesichtspunkt weist der in den Ansprüchen beschriebene „Brennstoff-Zufuhrweg
einen „Zufuhrweg”, der einen
Durchgang des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 außer dem
Teil 18a und des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 einschließt, einen „Verbindungsweg”, der den
Teil 18a des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs einschließt, und die
Einfüllrohrleitung 17 auf.
Der „Zufuhrweg” verbindet
die Fülltanks 11 bis 13 als
Brenngastanks mit dem Brennstoffzellen-Stapel 100 bzw.
sorgt für
eine Kommunikation zwischen ihnen. Der „Verbindungsweg” verbindet
den „Zufuhrweg” mit dem
Brennstoff-Einfüllweg 16 bzw.
sorgt für
eine Kommunikation zwischen ihnen. Somit entspricht der in den Ansprüchen beschriebene „Brennstoff-Zufuhrweg” dem Zufuhrweg,
dem Verbindungsweg und der Einfüllrohrleitung 17 in
der vorliegenden Ausführungsform.
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Nun
wird die Gestaltung vor und nach dem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 beschrieben.
Hintereinander von einer Seite stromaufwärts vom zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 sind
ein Gas/Flüssigkeit-Separator 14,
ein Absperrventil L4, eine Wasserstoffpumpe 15 und ein
Spülungs-Absperrventil
L5 über
Druckregulierungsventile R4, R5, ein Absperrventil L3 und einen
Kanal des Brennstoffzellen-Stapels 100 angeordnet. Ein
Teil des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 (auf der Seite
stromabwärts
vom Absperrventil L3) bildet einen Umlaufweg für ein zirkulierendes Wasserstoffgases
und liefert das Wasserstoffgas durch den Brennstoffzellen-Stapel 100.
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Die
Druckregelventile R4, R5 sind so gestaltet, dass sie den Druck des
Boil-off-Gases vom
ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 regeln und das Gas ausgeben.
Die Druckregelventile R4 und R5 sind aus doppelten Membranen gestaltet,
um den Dichtungsdefekt zu bewältigen.
Jedes der Druckregelventile R4 und R5 ist mit einem Überstromventil
in seiner Nähe ausgestattet,
um den Druck in einem Fall, wo das Innere der Rohrleitung einen
Druck erreicht, der nicht unter einem vorgegebenen Druck liegt,
zu senken. Das Absperrventil L3 öffnet
und schließt
sich als Antwort auf den Beginn oder das Ende der Leistungserzeugung
und ist so aufgebaut, dass das Vorhandensein einer Zufuhr von Boil-off-Gas über den
zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 gesteuert werden kann. Ein
Drucksensor p10 ist so angeordnet, dass der Innendruck des ersten
Brennstoff-Zufuhrkanals 18 gemessen werden kann, ein Drucksensor
p11 ist so angeordnet, dass der Innendruck zwischen den Druckregelventilen
R4 und R5 gemessen werden kann, ein Drucksensor p12 ist so angeordnet,
dass der Innendruck des Brennstoffzellen-Stapels 100 gemessen werden
kann, und ein Drucksensor p13 ist so angeordnet, dass der Druck
am Einlass der Wasserstoffpumpe 15 gemessen werden kann.
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Der
Brennstoffzellen-Stapel 100 weist eine Stapelstruktur auf,
in der eine Vielzahl von Leistungserzeugungsstrukturen, die als
Einzelzellen bezeichnet werden, gestapelt sind. Jede Einzelzelle
ist so aufgebaut, dass ein Leistungserzeugungselement, das als Membran/Elektroden-Anordnung
(MEA) bezeichnet wird, zwischen einem Paar von Separatoren, die
mit Kanälen
für Wasserstoffgas (Boil-off-Gas),
Luft und Kühlwasser
versehen sind, geklemmt ist. Die MEA wird durch Klemmen eines Polymerelektrolytfilms
zwischen zwei Elektroden einer Anode und einer Kathode gestaltet.
Die Anode wird dadurch gestaltet, dass eine katalytische Schicht
für die
Anode auf einer porösen
Trägerschicht
angeordnet wird, und die Kathode wird durch Anordnen einer katalytischen
Schicht für
die Kathode auf der porösen
Trägerschicht
gestaltet.
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Das
Boil-off-Gas, das zur Anode des Brennstoffzellen-Stapels 100 geliefert
wird, wird über
ein Zweigrohr zu jeder Einzelzelle geliefert und strömt durch
die Brenngaskanäle
der Separatoren, um eine elektrochemische Reaktion in der Anode
der MEA zu bewirken. Das Boil-off-Gas (ein Wasserstoffabgas), das
aus dem Brennstoffzellen-Stapel 100 ausgetragen
wird, wird zum Gas/Flüssigkeit-Separator 14 geliefert.
Der Gas/Flüssigkeit-Separator 14 ist
so aufgebaut, dass er enthaltenes Wasser und andere Verunreinigungen,
die aufgrund der elektrochemischen Reaktion des Brennstoffzellen-Stapels 100 während eines
normalen Betriebs entstehen, entfernt und das enthaltene Wasser
und die Verunreinigungen durch das Sperrventil L4 nach außen ablässt. Die
Wasserstoffpumpe 15 wälzt
das Wasserstoffabgas unter Zwang um und bringt das Gas zum zweiten
Brennstoff-Zufuhrweg 19 zurück, wodurch ein Umlaufweg gebildet
wird. Das Spülungs-Absperrventil
L5 wird während
des Spülens
geöffnet,
ist aber im Zustand des Normalbetriebs und während einer Entscheidung über einen
Gasaustritt aus der Rohrleitung geschlossen. Das Wasserstoffabgas,
das aus dem Spülungs-Absperrventil
L5 herausgespült
wird, wird von einem Abgassystem behandelt, das eine Verdunnungseinheit 25 einschließt.
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Das
Luftzufuhrsystem 2 schließt einen Luftreiniger 21,
einen Kompressor 22, eine Befeuchter 23, einen
Gas/Flüssigkeit-Separator 24,
die Verdünnungseinheit 25 und
einen Dämpfer 26 ein.
Der Luftreiniger 21 reinigt Außenluft, um die Luft in eine Brennstoff-Leistungssystem
einzuführen.
Der Kompressor 22 ist so aufgebaut, dass er eine Menge
und einen Druck der eingeführten
Luft so ändert,
dass sie unter der Steuerung der Steuereinheit 50 verdichtet und
zugeführt
wird. Die Luft, die zur Kathode des Brennstoffzellenstapels 100 geliefert
wird, wird jeder Einzelzelle über
das Verteilerrohr auf die gleiche Weise zugeführt wie das Boil-off-Gas und
strömt
durch die Luftkanäle
der Separatoren, um die elektrochemische Reaktion der Kathode der
MEA zu bewirken. Der Befeuchter 23 der Luft (eines Luftabgases),
die (bzw. das) aus dem Brennstoffzellen-Stapel 100 ausgetragen
wird, führt
einen Wärmetausch
zwischen dem Luftabgas und dem enthaltenen Wasser durch, um der
verdichteten Luft eine geeignete Feuchtigkeit mitzuteilen. Die Luft,
die dem Brennstoffzellen-Stapel 100 zugeführt wird,
wird jeder Einzelzelle über
das Verteilerrohr zugeführt
und strömt
durch die Luftkanäle
der Separatoren, um die elektrochemische Reaktion in der Kathode
der MEA zu bewirken. Überschüssiges enthaltenes
Wasser wird vom Gas/Flüssigkeit-Separator 24 aus
dem Luftabgas, das aus dem Brennstoffzellen-Stapel 100 ausgetragen
wird, entfernt. Die Verdunnungseinheit 25 ist so aufgebaut, dass
sie das Wasserstoffabgas, das vom Spülungs-Absperrventil L5 zugeführt wird,
mit dem Luftabgas verdünnt,
um das Gas zu homogenisieren, um eine Konzentration zu erreichen,
bei der keinerlei Oxidierungsreaktion bewirkt wird. Der Dämpfer 26 ist so
aufgebaut, dass ein Geräuschpegel
der Abgasmischung beim Austragen des Gases verringert werden kann.
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Das
Kühlsystem 3 schließt einen
Kühlergrill 31,
ein Gebläse 32,
eine Kühlpumpe 33,
eine Kühlvorrichtung 32 und
Drehventile C1 bis C4 ein. Der Kühlergrill 31 schließt eine
große
Zahl von Rohrleitungen ein, und eine verzweigte Kühlflüssigkeit
wird durch die Luft, die vom Gebläse 32 geblasen wird, zwangsgekühlt. Die
Kühlpumpe 33 wälzt die
Kühlflüssigkeit
durch den Brennstoffzellen-Stapel 100 um und versorgt den
Brennstoffstapel mit dieser. Die Kühlflüssigkeit, die in den Brennstoffzellen-Stapel 100 eingetreten
ist, wird jeder Einzelzelle über
das Verteilerrohr zugeführt
und strömt
durch die Kühlflüssigkeitskanäle der Separatoren,
um Wärme,
die durch Leistungserzeugung entsteht, aufzunehmen. Die Kühlvorrichtung 34 schließt einen
Kondensator oder dergleichen ein, weist eine Kühlleistung, die über eine
Luftkühlleistung
hinausgeht, auf und kann eine Temperatur der Kühlflüssigkeit senken.
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Das
Kühlsystem 3 kann
das Drehventil C1 oder C2 schalten, um einen der Kühlwege 35 bis 37 auszuwählen. Der
Kühlweg 35 ist
ein Weg, der die Kühlflüssigkeit
zur Kühlpumpe 33 liefert,
ohne die Flüssigkeit
mit der Luft vom Kühlergrill 31 zu
kühlen, und
der Kühlweg 36 ist
ein Weg, der die Flüssigkeit mit
der Luft vom Kühlergrill 31 zwangskühlt. Der Kühlweg 37 ist
ein Umlaufweg, um die Fülltanks 11 bis 13 der
vorliegenden Erfindung zu kühlen.
Das Drehventil C1 schaltet den Weg auf den Kühlweg 37 für die Fülltanks 11 bis 13 oder
auf die Kühlwege 35 und 36.
Das Drehventil C2 schaltet um, um die umgewalzte Kühlflüssigkeit
von den Fülltanks 11 bis 13 über den
Kühlweg 35 umlaufen
zu lassen, auf dem keine Luftkühlung
durchgeführt
wird, oder über
den Kühlweg 36,
auf dem die Luftkühlung
durchgeführt wird.
Der Kühlweg 37 ist
mit den Drehventilen C3 und C4 ausgestattet. Das Drehventil C3 ist
so aufgebaut, dass es auswählt,
ob Kühlflüssigkeit
zum Fülltank 11 geliefert
wird oder nicht, und das Drehventil C4 ist so aufgebaut, dass es
auswählt,
ob die Kühlflüssigkeit zum
Fülltank 12 geliefert
wird oder nicht. Der Kühlweg 37 ist
mit einer Rohrleitung versehen, so dass Bereiche in der Nähe des Einlasses
und des Auslasses des Boil-off-Gases der Fülltanks 11 bis 13 (Bereiche
in der Nähe
der Rückschlagventile
RV3 bis RV5 und der Regelventile R1 bis R3) gekühlt werden können. Die
Temperatur des Boil-off-Gases kann gesteuert werden, um den Druck
des Gases zu senken.
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Insbesondere
werden die Drehventile C1 und C2 so gesteuert, dass sie die Kühlflüssigkeit während des
Starts durch den Kühlweg 35 umlaufen lassen.
Während
des Starts wird verhindert, dass die Kühlflüssigkeit durch den Kühlergrill 31 und
die Fülltanks 11 bis 13 strömt. Infolgedessen
wird eine Beschädigung
durch einen Temperaturschock verhindert, der durch die Zufuhr der
Kühlflüssigkeit
verursacht wird, die einen großen
Temperaturunterschied aufweist.
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Das
Leistungssystem 4 schließt einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 40,
eine Batterie 41, einen Traktionswandler 42, einen
Traktionsmotor 43, einen Hilfswechselrichter 44,
eine Hochdruck-Hilfsmaschine 45 und dergleichen ein. Der Brennstoffzellen-Stapel 100 wird
durch Verbinden der Einzelzellen in Reihe gestaltet, und eine vorgegebene
Hochdruckspannung (z. B. etwa 500 V) wird zwischen einer Anode A
und einer Kathode C des Stapels erzeugt. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 40 wandelt
die Spannung zwischen dem Wandler und der Batterie 41,
die eine Klemmenspannung aufweist, die sich von der Ausgangsspannung
des Brennstoffzellen-Stapels 100 unterscheidet, bidirektional
um, und Leistung von der Batterie 41 kann als Hilfsleistungsquelle
des Brennstoffzellen-Stapels 100 verwendet werden, von
der Batterie 41 kann mit überschüssiger Leistung vom Brennstoffzellen-Stapel 100 geladen
werden. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 40 kann die
Spannung zwischen den Klemmen als Antwort auf die Steuerung der
Steuereinheit 50 einstellen. Die Batterie 41 wird
durch Laminieren von Batteriezellen gestaltet, und eine konstante
hohe Spannung wird als Klemmenspannung eingestellt. Unter einer
Steuerung eines (nicht dargestellten) Batterie-Computers kann die
Batterie mit der überschüssigen Leistung
geladen werden und kann die Leistung hilfsweise liefern. Der Traktionswechselrichter 42 wandelt
eine direkten Strom in einen dreiphasigen Wechselstrom um, um den
Strom an den Traktionsmotor 43 zu liefern. Der Traktionsmotor 43 ist
beispielsweise ein dreiphasiger Motor und ist eine Haupt-Leistungsquelle
eines Autos, in dem das Brennstoffzellen-System 200 eingebaut
ist. Der Hilfswechselrichter 44 ist ein Direktstrom/Wechselstrom-Wandlungsmittel
zum Antreiben der Hochdruck-Hilfsmaschine 45. Die Hochdruck-Hilfsmaschine 45 schließt verschiedene
Motoren ein, die für
den Betrieb des Brennstoffzellen-Systems 200 not wendig
sind, einschließlich
des Kompressors 22, der Wasserstoffpumpe 15, des
Gebläses 32,
der Kühlpumpe 33 und
dergleichen.
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Die
Steuereinheit 50 schließt eine Gestaltung eines Allzweck-Computers
ein, der einen RAM, einen ROM, eine Schnittstellenschaltung und
dergleichen einschließt.
Die Steuereinheit 50 kann sukzessive ein Software-Programm
ausführen,
das in einem eingebauten ROM oder dergleichen hinterlegt ist, um in
erster Linie das gesamte Brennstoffzellen-System 200 einschließlich des
Wasserstoffgas-Zufuhrsystems 1, des Luft-Zufuhrsystems 2,
des Kühlsystems 3 und
des Leistungssystems 4 zu steuern.
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Genauer
sind in der vorliegenden Ausführungsform
die Rückschlagventile
RV1 und RV2, die im Brennstoff-Einfüllweg 16 angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilöffnungsdruck Po2 des Rückschlagventils
RV2, das auf einer Seite des Brennstofftanks 10 angeordnet
ist, kleiner eingestellt ist als ein Ventilöffnungsdruck Po1 des Rückschlagventils
RV1, das auf einer Seite der Einfillöffnung FI angeordnet ist (Po1 > Po2). Da die Drücke auf
diese Weise eingestellt sind, öffnet
sich das Rückschlagventil
RV2, das auf der stromabwärtigen Seite
(der Seite des Brennstofftanks 10) angeordnet ist, bei
einem niedrigeren Druck als das Rückschlagventil RV1, das auf
der stromaufwärtigen
Seite (der Seite der Einfüllöffnung FI)
angeordnet ist. Wenn der Druck des Brennstoff-Einfüllwegs 16 sinkt,
nachdem die Befüllung
beendet wurde, schließt
sich zuerst das Rückschlagventil
RV1 auf der stromaufwärtigen
Seite, und das Brenngas, das zwischen den Rückschlagventilen RV1 und RV2
zurückgeblieben
ist, wird auf der stromabwärtigen
Seite über
das Rückschlagventil
RV2 auf der stromabwärtigen
Seite, das nicht geschlossen ist, zum Brennstoff-Einfüllweg 16 ausgetragen.
Daher kann verhindert werden, dass das Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 zurückbleibt.
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Nun
wird ein Anwendungsverfahren für
das im Brennstofftank der vorliegenden Ausführungsform zurückgebliebene
Gas mit Bezug auf das Ablaufschema von 2 beschrieben.
Da die Ventilöffnungsdrücke der
Rückschlagventile
RV1 und RV2 entsprechend der vorliegenden Erfindung eingestellt werden,
strömt
das Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 auf der Seite stromabwärts vom Rückschlagventil RV2, falls der
Tank nicht mit flüssigem
Stickstoff gefüllt
ist. Die Steuereinheit 50 misst einen Druck p1 zwischen
den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 und einen Druck p2 des Brennstoff-Einfüllwegs 16 zwischen
dem Rückschlagventil
RV2 und dem Absperrventil L1 (S1) und bestimmt, ob der Druck p1
zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 nicht unter einem vorgegebenen Druck Pj1 liegt, oder
ob der Druck p2 zwischen dem Rückschlagventil
RV2 und dem Absperrventil L1 nicht unter einem vorgegebenen Druck
Pj2 liegt (S2). Infolgedessen öffnet
die Steuereinheit 50, falls der Druck p1 oder p2 einen
vorgegebenen Druck übersteigt
(S2; JA), das Absperrventil L2 für
die Kommunikation mit dem ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 und
das Absperrventil L3, das die Umwälzung auf dem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 (S3)
steuert. Gemäß diesem
Verfahren strömt
das Brenngas, das zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 zurückgeblieben
ist, und das aus dem Rückschlagventil RV2,
das einen niedrigen Ventilöffnungsdruck
aufweist, zum Brennstoff-Einfüllweg 16 ausgetragen wird,
weiter durch die Absperrventile L2 und L3 und wird zum Brennstoffzellen-Stapel 100 geliefert.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Absperrventil L2 dem in den
Ansprüchen
beschriebenen „ersten
Absperrventil” entspricht.
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Infolgedessen
wird über
einen Zeitpunkt zum Schließen
des Absperrventils L2 auf der Basis von Übergängen der Drücke p1 und p2, der Innendrücke des
ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 und des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 und
einer Ventilöffnungszeit
des Absperrventils L3 entschieden. Das heißt, in dem Fall, dass der Druck
p1 zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 nicht über
einem vorgegebenen Druck Pj3 liegt, oder der Druck p2 zwischen dem
Rückschlagventil
RV2 und dem Absperrventil L1 nicht über einem vorgegebenen Druck
pj4 liegt, wird entschieden, dass der Druck des Brennstoff-Einfüllwegs 16 ausreichend
fällt und
dass fast alles zurückgebliebene
Brenngas dem Brennstoffzellen-Stapel 100 zugeführt wurde.
In einem Fall, wo die Innendrücke
p11, p12 und p13 des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 und
des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 nicht unter einem
der vorgegebenen Werte Pj11, Pj12 und Pj13 liegen, wird angezeigt, dass
der Innendruck des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 und
des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 steigen und dass das
restliche Brenngas dem Brennstoffzellen-Stapel 100 zugeführt wird.
In einem Fall, wo die Ventilöffnungszeit
des Absperrventils L2 nicht unter einer vorgegebenen Zeit t1 liegt,
kann entschieden werden, dass eine Zeit, die ausreicht, um das zurückgebliebene
Gas aus dem Brennstoff-Einfüllweg 16 auszutragen,
der ein vergleichsweise geringes Fassungsvermögen hat, abgelaufen ist. Infolgedessen öffnet die
Steuereinheit 50, wenn irgendeine dieser Bedingungen erfüllt ist
(S4: JA), das Absperrventil L2 (S5).
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Anschließend wird überprüft, ob genug
zurückgebliebenes
Brenngas aus dem Brennstoff-Einfüllweg 16 ausgetragen
wurde, d. h. ob der Druck der Rohrleitung vollständig gesenkt wurde oder nicht. Wenn
die Drucksenkung der Rohrleitung abgeschlossen wurde (S6: JA), geht
das Verfahren zur Erfassung eines Dichtungsdefekts oder dergleichen
der im Brennstoff-Einfüllweg 16 angeordneten
Ventile über.
Zuerst wird in einem Fall, dass der Druck p2 des Brennstoff-Einfüllwegs 16 zwischen
dem Rückschlagventil
RV2 und dem Absperrventil L1 auf einen gewissen Grad gestiegen ist,
angezeigt, dass eine relativ große Menge an Brenngas im Brennstoff-Einfüllweg 16 auf
der Seite stromabwärts
vom Rückschlagventil
RV2 vorhanden ist. Das Verfahren zum Zuführen des zurückgebliebenen
Brenngases zum Brennstoffzellen-Stapel 100 wurde bereits
beendet. Daher wird in einem solchen Fall in Betracht gezogen, dass
das Absperrventil L2 oder L1 einen Dichtungsdefekt aufweist. Wenn
der Druck p2 nicht unter einem vorgegebenen Druck Pj5 liegt (S8:
JA), wird daher eine Warnlampe oder dergleichen, die den Abdichtungsdefekt
des Absperrventils L2 oder L1 anzeigt, zum Leuchten gebracht (S9).
Es sei darauf hingewiesen, dass das Absperrventil L1 einem in den Ansprüchen beschriebenen „zweiten
Absperrventil” entspricht.
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Falls
dagegen der Druck p1 zwischen den Rückschlagventilen RV1 und RV2
auf einen gewissen Grad gestiegen ist, wird angezeigt, dass das Brenngas
auf der stromabwärtigen
Seite durch das Rückschlagventil
RV2 in einem Abschnitt, wo der Druck ursprünglich ausreichend gesenkt
worden sein sollte, zurückströmt. Als
Grund dafür
wird ein Dichtungsdefekt des Rückschlagventils
RV2 in Betracht gezogen. Wenn der Druck p1 nicht unter einem vorgegebenen
Druck Pj6 liegt (S10: JA) wird daher eine Warn lampe oder dergleichen,
die den Dichtungsdefekt des Rückschlagventils
RV2 anzeigt, zum Leuchten gebracht (S11).
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Dagegen
muss der Druck p1 zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 im Wesentlichen beim Ventilöffnungsdruck, der für das Rückschlagventil
RV2 gesetzt wurde, gehalten werden, falls diese Rückschlagventile
normal arbeiten. Falls der Druck p1 kleiner wird als der Ventilöffnungsdruck
dieses Rückschlagventils
RV2, besteht dann die Möglichkeit,
dass der Druck sich aufgrund des Dichtungsdefekts des Rückschlagventils
RV1 auf der stromaufwärtigen
Seite oder dergleichen einem Außendruck annähert. Falls
der Druck p1 nicht über
einem vorgegebenen Druck Pj7 liegt, der kleiner ist als der Ventilöffnungsdruck,
der für
das Rückschlagventil
RV2 gesetzt wurde (S12: JA), wird daher entschieden, dass das Rückschlagventil
RV1 auf der stromaufwärtigen Seite
einen Abdichtungsdefekt aufweist, eine Warnung wird ausgegeben,
dass ein Betriebsfehler im Rückschlagventil
RV1 aufgetreten sein könnte,
und eine Anhaltesequenz des Brennstoffzellensystems 200 wird
bei Bedarf durchgeführt
(S13).
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Wie
oben beschrieben, wird, da das Rückschlagventil
RV2, das auf der stromabwärtigen
Seite angeordnet ist, sich mit einem Druck öffnet, der unter dem des auf
der stromaufwärtigen
Seite angeordneten Rückschlagventils
RV1 liegt, verhindert, dass das Brenngas zwischen den Rückschlagventilen
zurückbleibt,
und das Brenngas kann effizient verwendet werden.
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Außerdem wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung das Absperrventil L2 (L3) in einem Fall geöffnet, dass
der Innendruck des Brennstoff-Einfüllwegs 16 steigt.
Daher wird das Brenngas, das im Brennstoff-Einfüllweg 16 zurückgeblieben
ist, dem Brennstoffzellen-Stapel 100, der eine Brennstoff-Verbrauchsvorrichtung
ist, über
den ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 und den zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 zugeführt, und
das Gas kann effizient verbraucht werden.
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Ferner
wird gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Schließung
des Absperrventils L2 auf der Basis von Druckänderungen des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 und
des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 und der Ventilöffnungszeit
des Absperrventils L2 gesteuert. Daher kann unabhängig von
der Erzeugung eines Ventildefekts ein vorübergehender Kommunikationszustand
zwischen dem Brennstoff-Einfüllweg 16 und
dem ersten Brennstoff-Zufuhrweg 18 auf einmal aufgehoben
werden.
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Außerdem ist
die vorliegende Ausführungsform
so gestaltet, dass der Innendruck zwischen dem Rückschlagventil RV2 und dem
Absperrventil L1 am Einlass des Brennstofftanks 10 überwacht
wird. Falls ein Defekt im Absperrventil L1 (L2) entsteht, tritt
das Brenngas, das im Brennstofftank 10 gespeichert ist, aus
und strömt
rückwärts, wodurch
der Innendruck des Brennstoff-Einfüllwegs 16 geändert wird.
Die vorliegende Erfindung ist so gestaltet, dass ein Wert dieses
Innendrucks überwacht
wird. Daher kann der Defekt des Absperrventils L1 korrekt erfasst
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, wenn das Absperrventil L2 sich am Ende der Senkung
des Drucks des Brennstoff-Einfüllwegs 16 öffnet oder
schließt,
der Innendruck zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2, die aufeinander folgend angeordnet sind, überwacht.
Das Rückschlagventil
RV2 wird abgesperrt, wenn das zurückgebliebene Brenngas ausgetragen
wird und der Druck unter den Ventilöffnungsdruck sinkt. Falls der Defekt
im Rückschlagventil
RV2 erzeugt wird, steigt der Innendruck zwischen den Rückschlagventilen RV1
und RV2 auch nach Auslassen des zurückgebliebenen Brenngases. Der
Defekt des Rückschlagventils
RV2 auf der stromabwärtigen
Seite kann auf der Basis dieses Innendrucks zwischen den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 erfasst werden.
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(Modifizierung)
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Die
vorliegende Erfindung kann auf der Basis der Patentansprüche auf
verschiedene Weise modifiziert und angewendet werden, ohne auf die
obige Ausführungsform
beschränkt
zu sein.
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Beispielsweise
wird vergleichbar flüssiger Stickstoff
als ein Beispiel für
die Flüssigkeit,
die gehandhabt werden muss, beschrieben. Falls ein Brenn stoff in
der Gasphase beteiligt ist, ist die vorliegende Erfindung jedoch
ebenso anwendbar. Der flüssige
Brennstoff kann beispielsweise ein verflüssigtes Erdgas sein.
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Außerdem wurden
zwei Rückschlagventile RV1,
RV2, die im Brennstoff-Einfüllweg 16 angeordnet
sind, beschrieben. Selbstverständlich
können
jedoch auch zwei oder mehr Rückschlagventile
angeordnet sein. Wenn drei oder mehr Rückschlagventile angeordnet
sind, können
die Ventilöffnungsdrücke der
Rückschlagventile
so eingestellt werden, dass die Drücke von der stromaufwärtigen Seite
(der Seite der Einfüllöffnung FI)
zur stromabwärtigen
Seite (der Seite des Brennstofftanks 10) sinken. Es sei
darauf hingewiesen, dass die beiden Rückschlagventile wie in der
vorliegenden Ausführungsform
im Brennstoff-Einfüllweg 16,
in der Nähe
(z. B. ein Tankmundstück)
des Brennstofftanks 10 angeordnet werden können oder
an mindestens einer dieser Stellen angeordnet werden können.
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Ferner
ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Brennstofftank 10 beschränkt, und
es kann eine Vielzahl von Brennstofftanks angeordnet werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nun
wird ein Brennstoffzellen-System 200 beschrieben, auf das
ein Brennstofftank-System gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewendet wird, und zwar in erster Linie
mit Bezug auf einen Unterschied zur ersten Ausführungsform und unter Bezugnahme
auf die 3 und 4. In der
vorliegenden Ausführungsform
werden anstelle der Verwendung von flüssigem Stickstoff Brennstofftanks 110 bis 130 (die
den Fülltanks
der ersten Ausführungsform
entsprechen) direkt mit einem Wasserstoffgas von außen befüllt, und dieses
eingefüllte
Wasserstoffgas wird einem Brennstoffzellen-Stapel 200 zugeführt. In
der folgenden Beschreibung sind Vorrichtungen oder Systeme, die
denen der ersten Ausführungsform
gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in der
ersten Ausführungsform,
und auf ihre ausführliche
Beschreibung wird verzichtet.
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3 ist
ein Systemblockschema des Brennstoffzellen-Systems 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
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Das
Brennstoffzellen-System 200 ist in einem mobilen Gegenstand,
wie einem Auto, installiert und schließt einen Brennstoffzellen-Stapel 100,
ein Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1,
ein Luft-Zufuhrsystem 2, ein Kühlsystem 3, ein Leistungssystem 4 und eine
Steuereinheit 50 ein.
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Das
Wasserstoffgas-Zufuhrsystem 1 schließt eine Vielzahl von Brennstofftanks 110 bis 130 als Brenngastanks
ein, die über
eine Einfüllöffnung FI
mit Brenngas, das von außen
geliefert wird, zu befüllen sind.
Alle Brennstofftanks 110 bis 130 sind ähnlich aufgebaut
und so gestaltet, dass sie den gleichen Aufbau haben wie die Fülltanks 11 bis 13 der
ersten Ausführungsform,
aber sich in der Anordnung der Ventile unterscheiden, wie später beschrieben
wird.
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Ein
Brennstoff-Einfüllweg 16 ermöglicht eine Kommunikation
der Brennstoff-Einfüllöffnung FI,
mit den Einlassseiten der Brennstofftanks 110 bis 130 und
wird während
der Befüllung
mit dem Brenngas verwendet. Auf den Auslassseiten der Brennstofftanks 110 bis 130 ist
ein erster Brennstoff-Zufuhrweg 18 für die gemeinsame Zufuhr des
Brenngases von jedem Tank verlegt, so dass ein Aufbau geschaffen wird,
in dem die Tanks miteinander kommunizieren, und der erste Brennstoff-Zufuhrweg 18 ist
mit einem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg (einer Haupt-Rohrleitung)
verbunden.
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Die
Brennstoff-Einfüllöffnung FI
ist so aufgebaut, dass die Mündung
mit einer Zufuhrdüse
einer Wasserstoffgas-Füllmaschine
an einer Brenngasstation oder dergleichen verbunden werden kann.
Der Brennstoff-Einfüllweg 16 ist
mir Rückschlagventilen RV1,
RV2 in dieser Reihenfolge von der Brennstoff-Füllmündung FI aus gesehen an Stellen,
die von den Brennstofftanks 110 bis 130 entfernt
sind, versehen. Die Rückschlagventile
RV1 und RV2 gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen eine Doppelstruktur auf, in der die Ventile in
Reihe verbunden sind. Die Rückschlagventile
RV1 und RV2 lassen einen Brenngasstrom von der Brennstoff-Einfüllöffnung FI
zu den Brennstofftanks 110 bis 130 zu und hemmen
einen Gegenstrom des Gases. Eine Menge an Brenngas, die zwischen
den Rückschlagventilen
RV1 und RV2 zurückbleibt,
kann durch Einstellen eines später
beschriebenen Ventilöffnungsdrucks
so weit wie möglich
verringert werden. Drucksensoren p1 und p2 sind so angeordnet, dass
sie Drücke
von Abschnitten des Brennstoff-Einfüllwegs 16 messen,
der durch die Rückschlagventile
RV1 und RV2 geteilt ist.
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Auf
einer Einlassseite des Brennstofftanks, der sich in die Brennstofftanks 110 bis 130 verzweigt, ist
der Brennstoff-Einfüllweg 16 mit
Rückschlagventilen
RV3 bis RV5 bzw. mit manuellen Ventilen H3 bis H5 für die Brennstofftanks 110 bis 130 versehen.
Die Rückschlagventile
RV3 bis RV5 gemäß der vorliegenden
Erfindung sind so gestaltet, dass sie sich automatisch öffnen, wenn
ein vorgegebener Ventilöffnungsdruck
erreicht wird. An Einlässen
der Brennstofftanks 110 bis 130 sind Drucksensoren
p4 bis p6 und Temperatursensoren t2 bis t4 angeordnet.
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Zweigrohrabschnitte
des ersten Zufuhrwegs 18, die den Brennstofftanks 110 bis 130 entsprechen, sind
mit Regelventilen R1 bis R3, manuellen Ventilen H6 bis H8 bzw. Absperrventilen
G1 bis G3 versehen. Die Regelventile R1 bis R3 verringern den Druck
des Brenngases. Die Absperrventile G1 bis G3 bestehen beispielsweise
aus elektromagnetischen Ventilen und werden durch die Steuereinheit 50 auf
und zu gesteuert.
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Nun
werden der spezielle Aufbau der Brennstofftanks, die Anordnungen
der Ventile und dergleichen entsprechend dem Brennstofftank 110 als
Beispiel unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Der
Brennstofftank 110 weist einen Gefäßhauptkörper 310 auf, der
eine Auskleidung 301 und eine Hülle 302, die außerhalb
der Auskleidung angeordnet ist, und ein Mundstück 320, das an einem
Endabschnitt des Gefäßhauptkörpers 2 in
Längsrichtung
befestigt ist, aufweist. Der Gefäßhauptkörper 310 ist
so aufgebaut, dass ein Hochdruck-Brenngas, beispielsweise
ein Wasserstoffgas mit 35 MPa oder 70 MPa gespeichert werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Gefäßhauptkörper, wenn das Brenngas beispielsweise
verdichtetes Erdgas (compressed natural gas, CNG-Gas) ist, das CNG-Gas mit 20 MPa speichert.
Der Gefäßhauptkörper 310 wird
durch Einformung gebildet, wobei das Mundstück 320 in die Mitte
eines Stirnwandabschnitts des halbkugelförmigen Körpers eingesetzt wird. Eine
Innenschraube 322 ist an einer inneren Umfangsfläche einer Öffnung des
Mundstücks 320 ausgebildet,
und eine Ventilanordnung 340 ist in diese Innenschraube eingeschraubt.
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Die
Ventilanordnung 340 ist ein Modul, in dem zusätzlich zu
einem Gaskanal Rohrelemente, wie ein Ventil und eine Verbindungsstelle,
verschiedene Gasabscheider und dergleichen integral in einem Gehäuse 350 aufgenommen
sind. Die Ventilanordnung 10 ist so aufgebaut, dass sie
in Bezug auf den Brennstofftank 110 innen und außen verläuft. Eine
Außenumfangsfläche eines
Halsabschnitts des Gehäuses 350 ist
mit einer Außengewindeschraube versehen,
die mit der Innengewindeschraube in Eingriff zu bringen ist. Wenn
die Schrauben miteinander verbunden sind, ist eine Lücke zwischen
dem Gehäuse 350 und
dem Mundstück 320 luftdicht
mit einer Vielzahl von (nicht dargestellten) Dichtelementen abgedichtet.
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Im
Gehäuse 350 sind
ein Kanal 16c eines Teils des Brennstoff-Einfüllwegs 16,
ein Kanal 18c eines Teils des erste Brennstoff-Zufuhrwegs 18 und
ein Ablasskanal 351 ausgebildet. Der Kanal 16c ermöglicht es
dem Inneren des Gefäßhauptkörpers 310 über eine
externe Rohrleitung 16d des ersten Brennstoffwegs 16 mit
der Einfüllöffnung FI
zu kommunizieren. Der Kanal 16c ist mit dem Rückschlagventil
RV3, dem manuellen Ventil H3 und dem Drucksensor P4, die oben beschrieben
sind, versehen. Der Kanal 16c kann mit einer Vielzahl von
Rückschlagventilen
RV3 versehen sein, und eine Vielzahl von Rückschlagventilen kann am Brennstofftank 110 befestigt
sein. Der Kanal 18c ermöglicht
es dem Inneren des Gefäßhauptkörpers 310, über eine
externe Rohrleitung 18d des ersten Brennstoff-Zufuhrwegs 18 mit
dem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 zu kommunizieren. Der Kanal 18c ist
mit dem Absperrventil G1, dem manuellen Ventil H6 und dem Regelventil
R1, die oben beschrieben sind, versehen. Der Ablasskanal 351 ist mit
einem Ablassventil 360 versehen, das einen Innendruck senkt,
falls der Innendruck des Brennstofftanks 110 einen vorgegebenen
Wert erreicht oder übersteigt.
Es sei darauf hingewiesen, dass Anordnungen (stromaufwärts und
stromabwärts)
des Absperrventils G1 und des Regelventils R1 umgekehrt werden können.
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Die
Ausführungsform
wird wiederum mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Die
Gestaltung am und hinter dem zweiten Brennstoff-Zufuhrweg 19 ähnelt der
der ersten Ausführungsform.
Das heißt,
von einer stromaufwärtigen Seite
des zweiten Brennstoff-Zufuhrwegs 19 aus gesehen sind ein
Gas/Flüssigkeit-Separator 14,
ein Absperrventil 4, eine Wasserstoffpumpe 15 und
ein Absperr-Spülventil
L5 über
Druckregulierungsventile R4, R5, ein Absperrventil L3 und einen
Kanal des Brennstoffzellen-Stapels 100 hintereinander
angeordnet. Der Druck des Brenngases, das in den Brennstofftanks 110 bis 130 enthalten
ist, wird mit den Regelventilen R1, R4 und R5 schrittweise gesenkt,
und das Gas wird dem Brennstoffzellen-Stapel unter einem Druck von
etwa 1 MPa zugeführt.
Der zweite Brennstoff-Zufuhrweg 19 ist ebenfalls mit Drucksensoren
p11 bis p13 versehen.
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Das
Luft-Zufuhrsystem 2 schließt einen Luftreiniger 21,
einen Kompressor 22, einen Befeuchter 23, einen
Gas/Flüssigkeit-Separator 24,
eine Verdünnungseinheit 25 und
einen Dämpfer 26 ein,
genauso wie in der ersten Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform
schließt
das Kühlsystem
einen Kühlergrill 31,
ein Gebläse 32,
eine Kühlpumpe 33 und
ein Drehventil C2 ein. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kühlsystem 2 eine
Kühleinrichtung 34, Kühlwege 35 bis 37 und
Drehventile C1, C3 und C4 einschließen kann, genau wie in der
ersten Ausführungsform.
Ferner schließt
das Leistungssystem 4 einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 40,
eine Batterie 41, einen Traktionsinverter 42,
einen Traktionsmotor 43, einen Hilfsinverter bzw. -Wechselrichter 44, eine
Hochdruck-Hilfsmaschine 45 und dergleichen ein.
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Die
Steuereinheit 50 ist wie ein Universalrechner aufgebaut,
der einen RAM, einen ROM, eine Schnittstellenschaltung und dergleichen
aufweist. Die Steuereinheit 50 kann sukzessive ein Software-Programm
ausführen,
das in einem eingebauten ROM oder dergleichen eingebaut ist, um
hauptsächlich
das gesamte Brennstoffzellen-System 200 einschließlich des
Wasserstoffgas-Zufuhrsystems 1, des Luft-Zufuhrsystems 2,
des Kühlsystems 3 und des
Leistungssystems 4 zu steuern.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
sind die Rückschlagventile
RV1 und RV2, die im Brennstoff-Einfüllweg 16 angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilöffnungsdruck Po2 des Rückschlagventils
RV2, das auf der Seite der Brennstofftanks 110 bis 130 angeordnet
ist, kleiner eingestellt ist als ein Ventilöffnungsdruck Po1 des Rückschlagventils
RV1, das auf der Seite der Einfüllöffnung FI
angeordnet ist (Po1 > Po2).
Da die Drücke auf
diese Weise eingestellt sind, öffnet
sich das Rückschlagventil
RV2 auf der stromabwärtigen
Seite bei einem niedrigeren Druck als das Rückschlagventil RV1 auf der
stromaufwärtigen
Seite. Wenn der Druck des Einfüllwegs 16 nach
Ende der Befüllung sinkt,
schließt
sich zuerst das Rückschlagventil
RV1 auf der stromaufwärtigen
Seite, und das Brenngas, das zwischen den Rückschlagventilen RV1 und RV2 zurückgeblieben
ist, wird über
das Rückschlagventil RV2
auf der stromabwärtigen
Seite, das nicht geschlossen ist, zum Brennstoff-Einfüllweg 16 auf
der stromabwärtigen
Seite ausgetragen. Daher kann verhindert werden, dass das Brenngas
zwischen de Rückschlagventilen
RV1 und RV2 zurückbleibt.
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Ebenso
sind in Bezug auf das Rückschlagventil
RV2 und die Rückschlagventile
RV3 bis RV5 Ventilöffnungsdrücke Po3
bis Po5 der Rückschlagventile
RV3 bis RV5 so eingestellt, dass sie niedriger sind als der Ventilöffnungsdruck
Po2 des Rückschlagventils
RV2 auf der stromaufwärtigen
Seite, wie von den folgenden Formeln dargestellt:
Po2 > Po3;
Po2 > Po4; und
Po2 > Po5
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In
diesem Fall schließen
sich die Rückschlagventile
RV1, RV2 nacheinander in dieser Reihenfolge, wenn der Druck des
Brennstoff-Einfüllwegs 16 sinkt,
nachdem die Befüllung
endet, und dann schließen
sich die Rückschlagventile
RV3 bis RV5. Daher werden Brenngase, die zwischen den Rückschlagventilen
RV2 und RV3, zwischen den Rückschlagventilen
RV2 und RV4 und zwischen den Rückschlagventilen
RV2 und RV3 zurückgeblieben sind, über die
Rückschlagventile
RV3 bis RV5 auf der stromabwärtigen
Seite, die nicht geschlossen sind, zum Brennstoff-Einfüllweg 16 auf
der stromabwärtigen
Seite ausgetragen. Daher kann verhindert werden, dass Brenngas zwischen
dem Rückschlagventil RV2
und den Rückschlagventilen
RV3 bis RV5 zurückbleibt.
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Wie
oben beschrieben, schließen
sich gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Vielzahl von Rückschlagventilen
des Brennstoff-Einfüllwegs 16 auf
die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform, in dieser Reihenfolge
von der stromaufwärtigen
Seite des Wegs aus gesehen. Daher kann verhindert werden, dass das
Brenngas zwischen dem Rückschlagventil
zurückbleibt,
und das Brenngas kann effizient genutzt werden.
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Industrielle Bedeutung
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Wie
oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf mobile
Gegenstände,
wie ein Fahrzeug, ein Schiff oder ein Flugzeug, in denen ein Brennstoffzellen-System 200 installiert
ist, sondern auch auf das Brennstoffzellen-System 200,
das fest in geschlossenen Räumen
installiert ist, wie in einem Gebäude oder einem Haus, anwendbar.
Dies liegt daran, dass die Erfindung so aufgebaut ist, dass sie in
einem System anwendbar ist, in dem Brenngas verwendet wird, während es
wiederaufgefüllt
wird.
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Außerdem wurde
in den oben beschriebenen Ausführungsformen
das Brennstoffzellen-System 200 als
Beispiel für
ein System beschrieben, auf das ein Brennstoffzellen-Tank angewendet
wird. Selbstverständlich
kann das Brennstoffzellen-System eine Brennstoff-Verbrauchseinrichtung einschließen, die
von einem Brennstoffzellen-Stapel 100 verschieden ist.
Beispiele für
andere Brennstoff-Verbrauchseinrichtungen können einen Wasserstoffmotor
(einen Verbrennungsmotor), der ein Wasserstoffgas verbraucht, das
aus flüssigem
Wasserstoff verdampft ist, und einen Erdgasmotor, der Erdgas verbraucht,
das aus einem verflüssigten
Erdgas verdampft ist, einschließen.