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GEBIET DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur vorübergehenden
Aufstellung eines Energiewandlers, der ein entflammbares Gas verwendet,
und/oder einer Einrichtung, in der der Energiewandler eingebaut
ist; beispielsweise eine Einrichtung, mit der die Handhabung einer
solchen Einrichtung durchgeführt
wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Einrichtungen,
die eine Brennstoffzelle verwenden, einschließlich von elektrischen Brennstoffzellen-Fahrzeugen,
werden rasant entwickelt. Da im Allgemeinen ein leicht entflammbares
Gas, wie Wasserstoff, in der Brennstoffzelle als Brenngas verwendet
wird, sollte man den Austritt eines Gases aus dem Gerät während der
Durchführung
eines Versuchs, während
der Herstellung, der Wartung oder Inspektion einer Einrichtung,
die eine Brennstoffzelle verwendet, sehr ernst nehmen.
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Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.
10-310033 offenbart eine Technik für eine Inspektionseinrichtung,
mit der in einem Inspektionsraum, in dem ein allgemeines Fahrzeug
von Wänden
umgeben ist, eine Inspektion durchgeführt wird. Das Dokument offenbart
jedoch keine Technik im Hinblick auf Maßnahmen zur Verhütung eines
Gasaustritts.
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Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.
5-180478 offenbart eine Technik, mit der das Sammeln von
Abgas mittels der Bereitstellung von Luftzuführungsöffnungen an der Decke und Luftabführungsöffnungen
am Fußboden
einer geschlossenen Endstation für
Fahrzeuge (wie eines Bus-Terminal oder eines Lastwagen-Terminal)
oder einer geschlossenen Parkgarage (beispielsweise einer Tiefgarage)
verbessert wird. Außerdem
offenbart die
japanische Patent-Offenlegungsschrift
Nr. 2005-98616 eine Konstruktion, bei der zwei Querstromgebläse vertikal
nebeneinander angeordnet sind und die Luftblasrichtungen gegenseitig
so eingestellt sind, dass die Luftströme sich vereinigen, um eine
wirksame Lüftung
in einer Innenraum-Parkgarage zu bewirken. Jedoch sind die Techniken
dieser Verfahren nur auf Abgase ausgerichtet und ziehen keinen Gasaustritt von
Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen
in Betracht.
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Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.
2005-353346 offenbart eine Technik zur Bereitstellung einer
Lüftung
durch Bestimmen einer Wasserstoffkonzentration in einer geschlossenen
Einrichtung wie einer Tiefgarage, wo Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge
geparkt sind oder halten, anhand der Wasserstoffkonzentration oder
der Verringerung von Wasserstoff in Fahrzeugen und dem Volumen und der
Lüftungsleistungsfähigkeit
der Einrichtung. Dieses Dokument beschreibt jedoch als Lüfter nur
eine Konstruktion, die einfach ein Gebläse an einer Decke vorsieht.
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Beispielsweise
weist ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug viele Komponenten auf,
einschließlich
von beispielsweise einem Rohr für
Brenngas, und weist eine komplizierte Struktur auf. Da es besonders
schwierig ist, ein Austreten von Gas aus einer Verbindungsstelle
zwischen Komponenten im Laufe von Inspektions- oder Wartungsarbeiten
zu verhindern, gehen Techniker bei Inspektions-/Wartungsarbeiten
mit äußerster
Vorsicht vor.
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Wenn
Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge in nächster Zukunft große Verbreitung
gefunden haben, werden Fahrzeug-Wartungsarbeiten vermutlich auf die
gleiche Weise durchgeführt
werden wie bei den aktuellen Benzinmotor-Fahrzeugen. Somit ist es wünschenswert,
eine Inspektions-/Wartungseinrichtung herzustellen, für die Maßnahmen
zur Verhinderung eines Gasaustritts, die die Sicherheit in ausreichendem
Maß gewährleisten
können,
auch dann ergriffen werden, wenn ein Techniker eine normale Wartungsarbeit
durchführt.
Es besteht ein dringender Bedarf an der Einführung einer Technik zur Verhinderung
eines Gasaustritts, insbesondere wenn ein Gas farblos und geruchlos
ist, wie Wasserstoffgas, und ein Techniker den Gasaustritt nicht
selbst wahrnehmen kann. Angesichts der Einführungskosten ist es außerdem wünschenswert,
dass eine solche Inspektions-/Wartungseinrichtung
durch die Weiterentwicklung einer herkömmlichen Inspektions-/Wartungseinrichtung
verwirklicht werden kann.
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Es
ist auch wirksam, die Technik zur Verhinderung eines Gasaustritts,
die in einer Inspektions-/Wartungseinrichtung eingeführt werden
soll, in einer Einrichtung mit geschlossenem Raum einzurichten,
in der Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge geparkt oder auf Lager
gehalten werden, wie einer Anwohnergarage, einer Tiefgarage oder
einem mehrstöckigen
Parkdeck. Der Grund dafür
ist, dass einfache Wartungsarbeiten auch in einer solchen Einrichtung
durchgeführt
werden, und dass es dort zu einem Gasaustritt kommen könnte.
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Diese
Punkte sind Herausforderungen, denen nicht nur Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge
gegenüber
stehen, sondern auch die Brennstoffzelle an sich und andere Einrichtungen,
in denen die Brennstoffzelle eingebaut ist. Ähnliche Maßnahmen sind auch für Einrichtungen
gefordert, die einen Leistungsmechanismus einschließen, der
entflammbares Gas verwendet (beispielsweise Wasserstoff, Propangas
oder Erdgas), wie ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der
entflammbares Gas verwendet.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Einführung einer Technik zur Verhinderung
des Austretens eines Gases in eine Einrichtung, in der ein Energiewandler
oder eine Einrichtung, in der der Energiewandler eingebaut ist,
vorübergehend
angeordnet bzw. aufgestellt wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Einführung einer
Technik hinsichtlich einer Funktion, mit der ein Gasaustritt in
eine Einrichtung, in der ein Energiewandler oder eine Einrichtung,
in der der Energiewandler eingebaut ist, vorübergehend aufgestellt wird,
verhindert wird und hinsichtlich einer solchen Einrichtung, die
einem Versuch und/oder einer Produktion und/oder einer Inspektion und/oder
einer Wartung unterzogen wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung eines
einfachen Modus, in dem eine Inspektions-/Wartungseinrichtung für herkömmliche
Benzinmotor-Fahrzeuge für
ein Fahrzeug, das ein entflammbares Gas verwendet, modifiziert wird.
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Eine
Aufstellungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung schließt einen
Aufstellungsraum ein, dessen Umfang von Trennwänden umgeben ist und in dem
ein Energiewandler, der ein entflammbares Gas als Brennstoff verwendet,
oder eine Einrichtung, in der ein Energiewandler eingebaut ist,
vorübergehend
und aufstellbar angeordnet ist, sowie einen Gaszwangszuführungs-/-zwangabführungsmechanismus,
der das entflammbare Gas, das aus dem Energiewandler in den Aufstellungsraum
austritt, durch Zuführen
eines Verdünnungsgases
in den Aufstellungsraum verdünnt
und das entflammbare Gases aus dem Aufstellungsraum ausführt bzw.
austrägt.
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Ein
entflammbares Gas ist ein Gas, das bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck
als Gas vorliegt und das durch Kombination mit Sauerstoff leicht
entflammbar ist, und bezeichnet speziell Wasserstoff, Methan, Propan,
Erdgas und dergleichen. Der Energiewandler schließt eine
Brennstoffzelle (einschließlich
von Reformern zur Bereitstellung eines entflammbaren Gases an die
Brennstoffzelle und einer Brennstoffzellen-Einheit/zusammengesetzten Brennstoffzellenstapeln),
die elektrische Energie extrahiert, indem sie eine chemische Reaktion
dieses entflammbaren Gases zulässt,
oder einen Verbrennungsmotor, der kinetische Energie extrahiert,
indem er bewirkt, dass ein entflammbares Gas einer Verbrennung unterworfen
wird, wie einen mit Wasserstoff befeuerten Verbrennungsmotor oder
einen Kompressionserdgas (CNG)-Motor, ebenso wie Rohre, Ventilmechanismen
usw. für
Brenngase, die für eine
solche Brennstoffzelle oder einen solchen Verbrennungsmotor verwendet
werden, ein. Es wird angenommen, dass Einrichtungen, in denen ein
Energiewandler eingebaut ist, zusätzlich zu Standeinrichtungen
mobile Einrichtungen wie Fahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge und mobile
elektronische Einrichtungen einschließen.
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Vorübergehende
Aufstellung bedeutet nicht eine ständige Aufstellung, sondern
z.B. eine Aufstellung für
einen begrenzten Zeitraum, wie eine Stunde, einen Tag, eine Woche
oder einen Monat. Jedoch muss der Schließungszeitraum nicht definiert
werden. In einer Aufstellungseinrichtung wird ein Vorgang, bei dem
ein Energiewandler oder eine Einrichtung, in der dieser eingebaut
ist, in einem Aufstellungsraum aufgestellt und dann aus dem Aufstellungsraum
entfernt wird, wiederholt durchgeführt.
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Eine
Parkeinrichtung ist in der vorliegenden Erfindung ein Raum, der
aus dem Aufstellungsort in der Aufstellungseinheit so umgewandelt
wurde, dass Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge,
in denen eine Brennstoffzelle, die als Energiewandler dient, eingebaut
ist, vorübergehend
gelagert oder geparkt werden. Beispiele für die Parkeinrichtung schließen eine Anwohnergarage,
in der der eines oder zwei oder drei Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge geparkt
werden können,
und eine Tiefgarage oder ein mehrstöckiges Parkdeck ein, in der
bzw. in dem viele Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (beispielsweise
10 oder mehr Fahrzeuge oder 100 oder mehr Fahrzeuge bei einer großen Parkgarage)
untergebracht werden können.
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Eine
Handhabungseinrichtung ist in der vorliegenden Erfindung ein Arbeitsstand,
der aus dem Aufstellungsraum in der Aufstellungseinheit umgewandelt
wurde, um Handhabungsarbeiten an einem Energiewandler oder einer
Einrichtung, in der der Energiewandler eingebaut ist, zu ermöglichen. Übrigens werden
Komponenten und Modifikationsmodi nachstehend im Hinblick auf die
Handhabungseinrichtung beschrieben, aber diese Beschreibungen können auch
auf die Aufstellungseinrichtung und die Parkeinrichtung im Wesentlichen
auf die gleiche Weise angewendet werden.
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Handhabungsarbeit
an einer Einrichtung bezeichnet Arbeiten wie die Durchführung eines
Experiments, an dem die Einrichtung beteiligt ist, oder die Herstellung,
Inspektion oder Wartung der Einrichtung. Stand wird als Ausdruck
verwendet, der einen Raum bezeichnet, der von der Umgebung durch Trennwände abgetrennt
ist. Daher bezeichnet Arbeitsstand einen Arbeitsraum, der von einem
Außenraum
durch Trennwände
getrennt ist, um Handhabungsarbeiten durchzuführen; anders ausgedrückt einen
Arbeitsraum für
Handhabungsarbeiten. Trennwände
stellen Grenzen dar, um den Arbeitsraum innerhalb des Arbeitsstands
vom umgebenden Raum zu trennen. Trennwände schließen auch vertikal oder schräg angeordnete
Seiten und schräg
oder horizontal angeordnete Deckenflächen und Bodenflächen ein.
Tennwände
müssen
einen Arbeitsraum nicht unbedingt hermetisch abschließen und
können
eine Öffnung
haben, wie eine Mündung
zum Einführen und
Herausnehmen eines Energiewandlers, oder eine Lüftungsöffnung zur Verwirklichen einer
natürlichen
Ventilation.
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Der
Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
ist ein Mechanismus, der unter Nutzung mechanischer Leistung, beispielsweise
mittels eines Gebläses
oder mittels der Freisetzung eines komprimierten Gases, das in einem
Gaszylinder gespeichert wird, eine Zwangslüftung innerhalb des Arbeitsstands
bereitstellt. Ein zwangsweise durchgeführtes Verfahren kann nur eine
Zuführung,
nur eine Abführung
oder sowohl eine Zuführung
als auch eine Abführung
bedeuten. Als Verdünnungsgas
kann beispielsweise ein nicht-entflammbares Gas/ein Edelgas, wie
Stickstoff und Helium, oder Luft verwendet werden.
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Gemäß der Konstruktion
kann eine Handhabungseinrichtung (wie eine Inspektions-/Wartungseinrichtung,
eine Herstellungseinrichtung oder eine Laboreinrichtung) verwirklicht
werden, die ein entflammbares Gas, das aus einem Energiewandler
in einen Arbeitsstand austritt, schnell verdünnt und das Gas aus dem Arbeitsstand
ausführt.
Daher kann eine ausreichende Sicherheit im Arbeitsstand gewährleistet
werden, auch wenn es zu einem Gasaustritt kommt. Darüber hinaus
kann diese Technik auch in einer Einrichtung verwirklicht werden,
die in dem oben genannten Patentdokument 1 dargestellt ist, indem
ein Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus eingeführt wird,
was den Vorteil einer einfachen Einführung zu geringen Kosten bietet.
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In
einem Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden Erfindung
ist das entflammbare Gas ein Gas, das leichter ist als das Verdünnungsgas,
und der Gaszuführungs-/abführungsmechanismus
liefert das Verdünnungsgas
von der Unterseite eines Arbeitsstands (beispielsweise von unterhalb der
Aufstellungsposition eines Energiewandlers), und das Gas wird von
der Oberseite des Arbeitsstands abgeführt. In diesem Fall steigt
das entflammbare Gas in dem Verdünnungsgas
aufgrund der Konvektion bzw. Ableitung, die durch einen Dichteunterschied
erzeugt wird, auf. Daher wird angesichts dessen, dass es günstig ist,
den Strom dieser natürlichen Konvektion
nicht umzukehren, der Strom des Verdünnungsgases von unten nach
oben eingestellt. Abführung
von der Oberseite des Arbeitsstands bezeichnet in der Regel eine
Abführung
von der Deckenfläche
der Trennwände.
Eine Zuführung
von unterhalb der Aufstellungsposition eines Energiewandlers wird
beispielsweise dadurch verwirklicht, dass von der Bodenfläche aus
zugeführt
wird. Wenn bei dieser Konstruktion das Verdünnungsgas sich von einem Gas,
das den Arbeitsstand während
normaler Arbeiten füllt
(normalerweise Luft), unterscheidet, ist es besonders wünschenswert,
dass das entflammbare Gas leichter ist als das Gas, das den Arbeitsstand füllt, damit
das entflammbare Gas schnell abgeführt wird. Wenn das Verdünnungsgas
(und das Gas, das den Arbeitsstand während normaler Arbeiten füllt) leichter
ist (bzw. sind) als das entflammbare Gas, kann der Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus so
eingestellt werden, dass das Verdünnungsgas von oberhalb der
Aufstellungsposition eines Energiewandlers zugeführt wird und das Gas von der
Unterseite des Arbeitsstands (beispielsweise von der Bodenfläche) abgeführt wird.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung sind ein Sensor für
entflammbares Gas zum Erfassen eines entflammbaren Gases, das in
den Arbeitsstand ausgetreten ist, und eine Steuereinrichtung zum
Steuern der Zuführung
oder Abführung
durch den Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
entsprechend einem Erfassungsergebnis des Sensors für das entflammbare
Gas vorgesehen. Der Sensor für
entflammbares Gas ist ein Sensor, der erfasst, ob irgendein entflammbares
Gas vorhanden ist, ebenso wie dessen Konzentration. Der Sensor für entflammbares
Gas wird vorzugsweise an einer Seite eingerichtet, wo das entflammbare
Gas wahrscheinlich hin strömt,
und außerdem
nahe einer Region, wo ein Gas wahrscheinlich kondensiert (sich sammelt). Wenn
das entflammbare Gas beispielsweise leichter ist als ein umgebendes
Gas und das Verdünnungsgas,
das vom Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
zugeführt
wird, nicht strömt
oder nur langsam strömt,
kann der Sensor für
entflammbares Gas in einem oberen Teil des Arbeitsstands vorgesehen
sein (kann sich innerhalb des Arbeitsstands oder innerhalb eines
Luftabführkanals
oder dergleichen, der aus dem Arbeitsstand wegführt, befinden). Es kann, falls
erforderlich, auch wirksam sein, ein Verfahren zu entwickeln, mit
dem ein Erfassungsfehler verhindert wird, indem der Gaskanal enger
gemacht wird oder das Gas mittels eines Gebläses oder dergleichen in der
Nähe des
Sensors für
entflammbares Gas aufgerührt
wird. Unter dem Gesichtspunkt der verbesserten Erfassungsempfindlichkeit
ist es auch wirksam, eine Vielzahl von Sensoren für entflammbares
Gas vorzusehen.
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In
einem weiteren Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung aktiviert die Steuereinrichtung den Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus,
wenn ein entflammbares Gas, das eine vorgegebene Bedingung erfüllt, erfasst
wird. Das heißt,
der Zuführungs-/Abführungsmechanismus
wird so eingestellt, dass der Gaszuführungs-/abführungsmechanismus normalerweise
nicht aktiviert wird, aber der Gaszuführungs-/abführungsmechanismus aktiviert
wird, wenn ein entflammbares Gas erfasst wird (in einer Konzentration,
die bei oder über einem
gesetzten Wert liegt), um das Gas schnell auszutragen. Diese Konstruktion
ist wirksam, um eine Energieeinsparung und eine ruhige Umgebung
zu verwirklichen. Wenn Handhabungsarbeiten an einer Einrichtung,
die kein entflammbares Gas verwendet, und an einer Einrichtung,
die entflammbares Gas verwendet, kombiniert werden, funktioniert
die vorliegende Konstruktion, bei der der Gaszuführungs-/abführungsmechanismus nur wenn
nötig aktiviert
wird, wirksam.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung ist eine schrägflächige Struktur,
die ein entflammbares Gas sammelt, das aufgrund eines Dichteunterschieds
zu dem Gas, das den Arbeitsstand während normaler Arbeiten füllt, steigt
oder sinkt, in einem oberen Teil oder einem unteren Teil des Arbeitsstands
vorgesehen, und der Sensor für
entflammbares Gas erfasst das gesammelte entflammbare Gas. Schrägflächige Struktur
bezeichnet eine Struktur mit einer schrägen Fläche zum Lenken und Sammeln
eines abgeleiteten entflammbaren Gases. Die schrägflächige Struktur kann unter Verwendung
von Trennwänden
oder einer Bodenfläche
oder separat ausgebildet werden. Obwohl der Form der schrägen Fläche keine
besonderen Beschränkungen
auferlegt sind, kann, wenn die schräge Fläche eine zweidimensionale Kurve
wie die eines Trichters aufweist, eine horizontale Bewegung auf
einen Punkt hin gesteuert werden, was den Grad der Kondensierung
des entflammbaren Gases erhöht.
Das auf diese Weise konzentrierte entflammbare Gas kann mittels
des Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
ausgetragen werden, kann aber auch mittels natürlicher Konvektion (beispielsweise einfach
durch Bereitstellung einer Abführungsöffnung in
einem oberen Teil oder einem unteren Teil) ohne Verwendung des Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
ausgetragen werden.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung erhöht
die Steuereinrichtung, wenn ein entflammbares Gas erfasst wird,
das die vorgegebene Beziehung erfüllt, die vom Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
zu- und abgeführten
Mengen. Das heißt,
wenn ein entflammbares Gas erfasst wird (in einer Konzentration, die
bei oder über
dem gesetzten Bereich liegt), wird die Ventilationsmenge erhöht. Die
Umschaltung auf eine Erhöhung
kann in einem Schritt oder in mehreren Schritten oder in Endlosschritten
entsprechend der Gasmenge durchgeführt werden.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung weist der Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
eine Vielzahl von Zuführungsöffnungen,
die an voneinander verschiedenen Positionen vorgesehen sind, oder eine
Vielzahl von Abführungsöffnungen,
die an voneinander verschiedenen Positionen vorgesehen sind, auf,
und wenn ein entflammbares Gas, das die vorgegebene Bedingung erfüllt, unter
der Vielzahl von Zuführungsöffnungen
oder Abführungsöffnungen
erfasst wird, ändert
die Steuereinrichtung eine Kombination aus Zuführungsöffnungen oder Auführungsöffnungen,
die aktiviert werden sollen. In der Regel wird, wenn ein entflammbares
Gas erfasst wird (in einer Konzentration, die bei oder über einem
gesetzten Wert liegt), die Zahl der Zuführungsöffnungen oder Auführungsöffnungen
erhöht.
Als Folge davon wird es möglich,
die Gasströmungsrate
zu erhöhen
und die Gasströmungsrichtung
zu ändern,
wodurch die Lüftung
verbessert wird. Ein Beispiel für
die Änderung
der Richtung schließt
einen Modus ein, bei dem der Strom, der normalerweise durch Zuführung und Abführung durch
die Bodenfläche
und die Deckenfläche
des Arbeitsstands in vertikaler Richtung eingestellt ist, durch
Zuführung
und Abführung
durch einander gegenüberliegende
Seiten des Arbeitsstands in die horizontale Richtung geändert wird.
Ein weiteres Beispiel ist ein Beispielmodus in dem, wenn die Handhabungsarbeitseinrichtung
sehr groß ist,
ein Muster von Zuführungsöffnungen
oder Abführungsöffnungen,
die aktiviert werden sollen, geändert
wird, um den Wirkungsgrad der Lüftung
in einem Erfassungs-Zielbereich von Sensoren, die unter einer Vielzahl
von angeordneten Sensoren die vorgegebene Bedingung erfüllen, zu
verbessern.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung schließt
der Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
einen Kreislauf ein, um zumindest einen Teil des Gases, das aus
dem Arbeitsstand ausgetragen wird, wieder in den Arbeitsstand zurückzuführen, und
die Steuereinrichtung, wenn ein entflammbares Gas, das die vorgegebene
Bedingung erfüllt,
erfasst wird, eine Gaszirkulation unterdrückt oder unterbricht. Das heißt, wenn
kein entflammbares Gas (in einer Konzentration, die bei oder über einem
gesetzten Wert liegt) erfasst wird, wird zumindest ein Teil des
Gases umlaufen gelassen (nach Durchführen einer etwaigen notwendigen
Behandlung für
die Entfernung von entflammbarem Gas). Wenn jedoch ein entflammbares
Gas erfasst wird (in einer Konzentration, die bei oder über einem
gesetzten Wert liegt), wird ein Verdünnungseffekt durch Reduzieren
der Zirkulationsmenge oder Setzen der Zirkulationsmenge auf 0 verstärkt, um
dadurch zu ermöglichen,
dass neues Verdünnungsgas
einströmt.
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In
einem anderen Aspekt der Handhabungseinrichtung der vorliegenden
Erfindung wird ein Fahrzeug, in dem ein Energiewandler eingebaut
ist, in dem Arbeitsstand inspiziert und gewartet.
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Eine
Lüftungseinrichtung
in der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung, die den Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus
aufweist, der in der Aufstellungseinrichtung, Parkeinrichtung oder
Handhabungseinrichtung vorgesehen ist. Die Lüftungseinrichtung kann auch
dadurch zur Einrichtung gebildet werden, dass eine Vielzahl von
Komponenten in irgendeiner dieser Einrichtungen eingebaut wird. Wenn
der Gaszuführungs-/abführungsmechanismus durch
die Steuereinrichtung gesteuert wird, umfasst die Lüftungseinrichtung
seine Steuereinrichtung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Konstruktionsschemas einer Fahrzeug-Wartungseinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel für einen
Steuermodus der Fahrzeug-Wartungseinrichtung
von 1 darstellt;
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3A ist
ein Diagramm, das einen Lüftungsmodus
der Fahrzeug-Wartungseinrichtung
gemäß einer
Modifizierung darstellt;
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3B ist
ein Diagramm, das den Lüftungsmodus
der Fahrzeug-Wartungseinrichtung gemäß der Modifizierung darstellt;
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4 ist
eine schematische Darstellung des Konstruktionsschemas der Fahrzeug-Wartungseinrichtung
gemäß einer
anderen Modifikation.
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BESTE WEISE
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
typische Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. In den
folgenden Beschreibungen wird eine Einrichtung für die Wartung von Fahrzeugen,
in denen eine Brennstoffzelle, die Wasserstoff (und Luftsauerstoff) als
Brenngas verwendet, eingebaut ist, als Beispiel genommen. Hierbei
ist Wasserstoff ein entflammbares Gas und die Brennstoffzelle ist
ein Energiewandler, der elektrische Energie durch chemische Wasserstoffumsetzung
extrahiert. Selbstverständlich
kann die vorliegende Erfindung auf die gleiche Weise jedoch auch
auf andere entflammbare Gase und Energiewandler, wie Verbrennungsmotoren
angewendet werden. Es liegt auch auf der Hand, dass die vorliegende
Erfindung nicht nur auf Inspektions-/Wartungseinrichtungen (Ausrüstung),
sondern auch auf Laboreinrichtungen (Ausrüstung) und Herstellungseinrichtungen
(Ausrüstung)
angewendet werden kann.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Konstruktionsschemas einer Fahrzeug-Wartungseinrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Fahrzeug- Wartungseinrichtung 10 schließt als Hauptkomponenten
einen Fahrzeug-Wartungsstand 20, eine Luftzuführungseinrichtung 30,
eine Luftabführungseinrichtung 40,
einen Kanal 50, einen Wasserstoffsensor 80 und
eine Steuereinrichtung 90 ein.
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Der
Fahrzeug-Wartungsstand 20 ist ein Arbeitsstand von rechtwinkliger
Parallelepiped-Form, und
darin werden Inspektions-/Wartungsarbeiten an einem Wartungsfahrzeug 110,
das in eine Bearbeitungsposition gebracht ist, durchgeführt. Der
Umfang eines Arbeitsraums 22, bei dem es sich um den inneren
Teil des Fahrzeug-Wartungsstands 20 handelt, ist von Seitenwänden 24 und
einer Deckenwand 26 umgeben, die als Trennwände dienen.
Viele feine Lüftungslöcher sind
auf einer Bodenfläche 28 vorgesehen.
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Die
Luftzuführungseinrichtung 30 ist
eine Einrichtung, die an der Seite des Fahrzeug-Wartungsstands 20 vorgesehen
ist, und liefert Luft mittels eines inneren Gebläses 32 zum Fahrzeug-Wartungsstand 20.
Die Luftabführungseinrichtung 40 ist
eine Einrichtung, die aus Luftabführungssektionen 42, 44 und 46,
die an der Oberseite der Deckenwand 26 des Fahrzeug-Wartungsstands 20 eingebaut
sind, besteht. In jeder der Luftabführungssektionen 42, 44 und 46 sind
eine Luftabführungsmündung und
ein Gebläse
vorgesehen, um zusammen mit Luft Wasserstoff, der aus dem Wartungsfahrzeug 110 austritt, auszutragen.
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Der
Kanal 50 bildet einen Luftströmungskanal außerhalb
des Fahrzeug-Wartungsstands 20. Der Kanal 50 schließt einen
Luftabführungskanal 52,
eine Auslassöffnung 54,
einen Umlaufkanal 56, einen Einlass 58 und einen
Zuführungskanal 60 ein.
Ein Ende des Luftabführungskanals 52 ist
mit der Luftabführungseinrichtung 40 verbunden,
und das andere Ende ist mit der Auslassöffnung 45 verbunden,
um Luft, die aus dem Fahrzeug-Wartungsstand 20 ausgetragen
wird, nach außen
zu lenken. Ein Ende des Umlaufkanals 56 ist mit einem Zwischenteil
des Luftabführungskanals 52 verbunden,
und das andere Ende ist mit der Luftzuführungseinrichtung 30 verbunden,
um einen Kanal für
die Wiederzuführung
von ausgetragener Luft zu bilden. Der Einlass 58 ist in
einem Zwischenteil des Umlaufkanals 56 vorgesehen. Wenn
Luft vom Einlass 58 statt vom Luftabführungskanal 52 in
die Luftzuführungseinrichtung 30 gespeist wird,
wird dem Fahrzeug-Wartungsstand 20 frische Luft zugeführt. Ein
Ende des Zuführungskanals 60 ist mit
der Luftzuführungseinrichtung 30 verbunden,
um Luft unter die Bodenfläche 28 des
Fahrzeug-Wartungsstands 20 zu führen. Wie bereits beschrieben, sind
viele feine Lüftungsöffnungen
an der Bodenfläche 28 vorgesehen,
und Luft wird vom Zuführungskanal 60 durch
diese Lüftungsöffnungen
zum Fahrzeug-Wartungsstand 20 geliefert.
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Luftklappen 70, 72 und 74 sind
im Kanal 50 als bewegliche Platten zum Steuern des Luftstroms vorgesehen.
Die Luftklappe 70 ist zwischen einer Verzweigung zum Umlaufkanal 56 und
der Auslassöffnung 54 im
Luftabführungskanal 52 vorgesehen, um
die Zirkulationsmenge und die Menge, die nach außen ausgetragen wird, anzupassen.
Die Luftklappe 72 ist zwischen einer Abzweigung vom Luftabführungskanal 52 und
dem Einlass 58 im Umlaufkanal 56 vorgesehen, um
die Zirkulationsmenge einzustellen. Weiter ist die Luftklappe 74 am
Einlass 58 vorgesehen, um die Menge an angesaugter Frischluft
anzupassen. Diese Luftklappen 70, 72 und 74 bilden zusammen
mit den Luftzuführungseinrichtungen 30, der
Luftabführungseinrichtung 40 und
dem Kanal 50 den Gaszuführungs-/-abführungsmechanismus,
um eine Lüftung
des Fahrzeug-Wartungsstands 20 zu verwirklichen.
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Der
Wasserstoffsensor 80 ist ein Gassensor, der im Luftabführungskanal 52 angeordnet
ist, und kann die Wasserstoffmenge erfassen.
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Die
Steuereinrichtung 90 ist eine Computereinrichtung zum Steuern
der Raumlufteinstellung der Fahrzeug-Wartungseinrichtung 10.
Die Einrichtung kann durch Spezifizieren der Operationen von Hardware,
wie eines Personal Computers (PC) und eines Mikrorechners mit Operations-/Speicherfunktionen unter
Verwendung von Software (Programmen) gebildet werden. Die Steuereinrichtung 90 schließt einen
Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 92,
einen Vergleichsabschnitt 94 und eine Schwellenwerttabelle 96 ein.
Der Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 92 ermittelt Ausgabedaten
des Wasserstoffsensors 80 bevor er die Ausgabedaten zum
Vergleichsabschnitt 94 sendet, und sendet außerdem Operationsbefehlssignale an
das Gebläse 32 der
Luftzuführungseinrichtung 30, der
Luftabführungseinrichtung 40 und
die Luftklappen 70, 72 und 74 gemäß den Befehlen
des Vergleichsabschnitts 94. Nachdem er die Menge an erfasstem
Wasserstoff vom Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 92 ermittelt
hat, bestimmt der Vergleichsabschnitt 94 einen optimalen
Steuerzustand mit Bezug auf die Schwellenwerttabelle 96.
Dann befiehlt der Vergleichsabschnitt 94 dem Eingabe/Ausgabe-Abschnitt 92,
ein Steuersignal zu senden, um den bestimmten Steuerzustand zu verwirklichen.
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Nun
werden die Operationen der Fahrzeug-Wartungseinrichtung 10 mit
Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie 1 ist auch 2 ein Diagramm,
das die Fahrzeug-Wartungseinrichtung 10 zeigt,
und gleiche Bezugszahlen sind gleichen Komponenten zugeordnet, und
auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
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Wie
in 1 dargestellt, wird das Wartungsfahrzeug 110,
in dem eine Brennstoffzelle eingebaut ist, in den Arbeitsraum 22 innerhalb
des Fahrzeug-Wartungsstands 20 gebracht, bevor es in die Arbeitsstellung
gebracht wird. Unter Verwendung von Ausrüstung und Werkzeugen (nicht
dargestellt), die im Arbeitsraum 22 bereitgestellt sind,
führt ein
Techniker verschiedene Arten von Inspektions-/Wartungsarbeiten durch.
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Zumindest
dann, wenn er Arbeiten im Zusammenhang mit der Brennstoffzelle ausführt, betätigt der
Techniker die Steuereinrichtung 90, um ein Raumluftsystem
innerhalb des Fahrzeug-Wartungsstands 20 zu aktivieren.
Das heißt,
die Luftzuführungseinrichtung 30 und
die Luftabführungseinrichtung 40 werden
auf EIN gesetzt, damit eine kleine Menge an Luft im Arbeitsraum 22 von
der Bodenfläche 28 in
Richtung auf die Deckenwand 26 strömen kann. An diesem Punkt wird
die Luftklappe 70 auf einen leicht geöffneten Zustand eingestellt,
so dass etwa 10 % der ausgetragenen Luft nach außen ausgetragen werden. Die
Luftklappe 72 wird in einem vollständig geöffneten Zustand gehalten, um
einen ungehinderten Umlaufstrom beizubehalten. Die Luftklappe 74 ist
ebenfalls auf einen leicht geöffneten
Zustand eingestellt, um etwa 10 % Luft von außen durch den Einlass 58 aufzunehmen,
um die Luft, die von der Luftklappe 70 ausgetragen wird,
auszugleichen. Infolgedessen ist die Luft, die in den Arbeitsraum 22 strömt, zu etwa
90 % über
das Lüftungssystem
zurückgeführte Luft
und zu etwa 10 % Luft, die frisch angesaugt wurde.
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Während der
Techniker Wartungsarbeiten am Wartungsfahrzeug 110 vornimmt,
kann Wasserstoffgas austreten. Der ausgetretene Wasserstoff steigt
aufgrund seiner geringen Dichte rasch hoch. Obwohl das Wasserstoffgas
unter bestimmten Umständen
z.B. in Hohlräumen
des Fahrzeugs zurückbleiben
kann, wird der größte Teil
des Wasserstoffgases durch den Luftstrom schnell zwangsweise nach außen geführt. Nachdem
es den oberen Teil des Arbeitsraums 22 erreicht hat, gelangt
das Wasserstoffgas dann von der Luftabführungseinrichtung 40,
einem allgemeinen Luftstrom folgend, in den Abführungskanal 52. Auf
diese Weise wird Wasserstoff durch natürliche Konvektion und Ventilation
im Fahrzeug-Wartungsstand 20 verdünnt.
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Innerhalb
des Luftabführungskanals 52 erfasst
der Wasserstoffsensor 80 die Menge an Wasserstoffgas in
kleinen Tastintervallen (beispielsweise von einer Sekunde). Der
Strom innerhalb des Luftabführungskanals 52 wird
unter Einfluss des Gebläses der
Luftabführungseinrichtung 40 im
allgemeinen turbulent gemacht, und der Wasserstoffsensor 80 kann alle
Luft, die aus den Luftabführungsabschnitten 42, 44 und 46 strömt, gleichermaßen als
Erfassungsziel nehmen. Dann erfasst der Wasserstoffsensor 80 untergemischten
Wasserstoff, ohne dass ihm etwas davon entgeht.
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In
der Steuereinrichtung 90 vergleicht der Vergleichsabschnitt 94 die
Wasserstoffmenge, die vom Wasserstoffsensor 80 erfasst
wird, und die voreingestellte Schwellenwerttabelle 96,
um den Modus, in dem die Raumluftkonditionierung durchgeführt werden
soll, zu bestimmen. Wenn beispielsweise die Menge an erfasstem Wasserstoff
0 oder sehr klein ist, wird, wie oben beschrieben, eine Operation durchgeführt, in
der etwa 90 % der Luft in Umlauf gehalten werden. In mäßigem Umfang
kann dadurch Frischluft auch dann eingeführt werden, wenn der Arbeitsraum 22 geheizt
oder gekühlt
wird, ohne den Wirkungsgrad zu senken.
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Nun
wird angenommen, dass eine erheblich größere Menge an Wasserstoff ausgetreten
ist. In diesem Fall erfasst der Wasserstoffsensor 80 diese relativ
große
Wasserstoffmenge und gibt Erfassungsinformationen an die Steuereinrichtung 90 aus.
Dann wendet sich der Vergleichsabschnitt 94 an die Schwellenwerttabelle 96,
um zu bestimmen, dass für die
erfasste Wasserstoffmenge die Raumluft-Konditionierungsoperation
des nächsten
Schritts durchgeführt
werden muss.
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2 zeigt
ein Beispiel für
die Raumluft-Konditionierungsoperation in diesem Fall. Diese Operation
ist dadurch gekennzeichnet, dass zwar der Umfang der Ventilation
durch die Luftzuführungseinrichtung 30 und
die Luftabführungseinrichtung 40 nicht
geändert
wird, aber die Luftzirkulation angehalten wird. Das heißt, die
Luftklappe 70 nimmt eine vollständig geöffnete Stellung ein, um Luft
ungehindert vom Luftabführungskanal 52 zur
Auslassöffnung 54 zu
führen.
Die Luftklappe 72 nimmt eine geschlossene Stellung ein,
um die Zirkulation der Luft zu hemmen. Dann nimmt die Luftklappe 74 eine
vollständig geöffnete Stellung
ein, so dass eine ausreichende Luftmenge durch den Einlass geholt
werden kann.
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Infolgedessen
wird ausgetretener Wasserstoff schnell aus der Auslassöffnung 54 nach
außen ausgetragen.
Daher wird die Wasserstoffkonzentration im Fahrzeugwartungsstand 20 auf
einem ausreichend niedrigen Niveau gehalten, um dadurch die Sicherheit
zu gewährleisten.
Wenn eine noch größere Wasserstoffmenge
erfasst wird, können
das Betriebsniveau der Lufteinlasseinrichtung 30 und der Luftauslasseinrichtung
erhöht
werden, während
die Luftklappen 70, 72 und 74 in der
in 2 dargestellten Stellung gehalten werden. Wasserstoff
kann dadurch schnell nach außen
ausgetragen und verdünnt werden.
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Nun
wird eine Modifikation mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. 3A und 3B sind
schematische Ansichten einem Fahrzeugwartungsstand 20,
der in 2 dargestellt ist, von der Seite des Wartungsfahrzeugs 110. 3A zeigt
das Aussehen einer Klimaanlage unter normalen Bedingungen und 3B zeigt
das Aussehen einer Klimaanlage wenn Wasserstoff, der die eingestellte
Bedingung überschreitet,
erfasst wird.
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Die
Ventilationsstellung in 3A ist
die gleiche wie die in 1 beschriebene. Das heißt, eine kleine
Menge an Wasserstoffgas wird dadurch ausgetragen, dass Luft von
Lufteinlassöffnungen 120, 122 und 124,
die auf der Bodenfläche
vorgesehen sind, zu Austragungsöffnungen 130, 132 und 134,
die an der Deckenwand vorgesehen sind, strömen gelassen wird.
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Wenn
eine große
Menge an Wasserstoff erfasst wird, muss der Wasserstoff schnell
nach außen ausgetragen
werden. In 3B wird eine große Menge
Luft von der Vorderseite zur Hinterseite des Fahrzeugwartungsstands 20 geblasen,
um die Austragung schnell durchzuführen. Das heißt, die
Belüftung
von unten nach oben unter normalen Bedingungen wird angehalten und
stattdessen werden Lufteinlassöffnungen 140 und 142,
die an der Vorderwand des Wartungsstands 20 vorgesehen
sind, und Luftauslassöffnungen 150 und 152,
die an der hinteren Wand vorgesehen sind, geöffnet und Luft wird von einem
großen
Gebläse
in einem Schwall nach außen geblasen.
Die oberseitige Lufteinlassöffnung 140 und die
Luftauslassöffnung 150 sind
nahe der Deckenwand vorgesehen, so dass auch dann, wenn Wasserstoff
aufgrund von Konvektion in der Nähe
der Deckenwand zurückbleibt,
der Wasserstoff in ausreichendem Maß ausgetrieben werden kann.
Wenn eine große
Wasserstoffmenge erfasst wird, wird somit nicht nur die Ventilationsmenge,
sondern auch die Richtung der Ventilation geändert, um eine wirksame Austragung
zu realisieren, wie oben beschrieben, so dass die Sicherheit noch
besser gewährleistet
werden kann.
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Wenn
sich kein Techniker im Wartungsstand 20 befindet, ist es
auch wirksam, anstelle von Luft ein Edelgas (nicht-entflammbares
Gas) wie Stickstoff oder Helium einzublasen. Das heißt, dadurch,
dass eine Funktion vorgesehen wird, um ein Edelgas anstelle von
Luft als Verdünnungsgas
einzublasen oder ein Edelgas mit Luft zu mischen und auch zumindest das
Verhältnis
von Luft zu Edelgas im Verdünnungsgasstrom
zu ändern,
kann der Anteil des Verdünnungsgases
nur dann erhöht
werden oder das Verdünnungsgas
kann nur dann gegen Edelgas ausgetauscht werden, wenn ein entflammbares
Gas, das die eingestellte Bedingung erfüllt, erfasst wird. Diese Konfiguration
kann auch dann implementiert werden, wenn sich ein Techniker im
Fahrzeugwartungsstand 20 befindet. Dadurch, dass beispielsweise
Heliumgas von einer Position oberhalb des Technikers eingegossen
wird, kann eine sichere Atmung des Technikers gewährleistet
werden und außerdem
Wasserstoff, der am leichtesten ist und nahe der Decke verbleibt,
durch Umhüllen
des Wasserstoffs mit Helium, bei dem es sich um das zweit-leichteste
Gas handelt, gegen Luft isoliert werden.
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Schließlich wird
noch eine andere Modifizierung mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist
ein Diagramm, das fast identisch mit 1 ist, und
gleiche Bezugszahlen sind gleichen Komponenten zugeordnet, wobei
wiederholte Beschreibung weggelassen wurden. Ein Hauptunterschied
zwischen 4 und 1 besteht
darin, dass einen Fahrzeugwartungsstand 158, deren Deckenwand 160 schräg ausgebildet
ist, eingeführt
wird. Die Deckenwand 160 ist so eingestellt, dass die Decke
zu einem Mittelpunkt hin höher
wird. Außerdem
ist ein dünnes
Rohr 162 von der obersten Stelle der Deckenwand aus nach oben
verlaufend angeordnet. Außerdem
ist ein Wasserstoffsensor 164 innerhalb des dünnen Rohrs 162 befestigt.
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Eine
Luftaustragungseinrichtung 170 ist an der Innenseite der
Deckenwand 160 angebracht. Die Luftaustragungseinrichtung 170 schließt Luftaustragungsabschnitte 172, 174, 176 und 178 ein,
und jeder dieser Luftaustragungsabschnitte weist eine Luftaustragungsöffnung und
ein Gebläse
auf.
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Nun
werden Abläufe
gemäß der in 4 dargestellten
Konfiguration beschrieben. Hierbei wird keine Ventilation vorgesehen,
wenn die Menge des austretenden Wasserstoffs 0 oder sehr gering
ist. Wenn es zu einem Austreten von Wasserstoff kommt, steigt der
Wasserstoff jedoch aufgrund natürlicher
Konvektion hoch und kann weiter austreten, nachdem er entlang der
Neigung der Deckenwand 160 und durch das dünne Rohr 162 geführt wurde. Somit
kann der Fahrzeugwartungsstand 158 ausreichend sicher gehalten
werden, ohne für
eine Ventilation zu sorgen, auch wenn eine geringe Menge an Wasserstoff
austritt.
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Dabei
erfasst der Wasserstoffsensor 164 im dünnen Rohr 162 die
Wasserstoffmenge in feinen Tastintervallen. Dann wird ein Erfassungsergebnis zur
Steuereinrichtung 90 gesendet, und eine Steuerung auf der
Basis der Schwellenwerttabelle 96 wird durchgeführt. Das
heißt,
wenn die Menge an Wasserstoff, die den Schwellenwert übertrifft,
erfasst wird, werden die Lufteinlasseinrichtung 30 und
die Luftauslasseinrichtung 170 aktiviert, und auch die
Lüftungsklappen 70, 72 und 74 werden
eingestellt, um Wasserstoff schnell nach außen auszutragen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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AUFSTELLUNGSEINRICHTUNG,
PARKEINRICHTUNG, HANDHABUNGSEINRICHTUNG UND LÜFTUNGSEINRICHTUNG
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Eine
Aufstellungseinrichtung, eine Parkeinrichtung, eine Handhabungseinrichtung
und eine Ventilationseinrichtung. Eine Fahrzeugwartungseinrichtung 10 als
Aufstellungseinrichtung weist einen Fahrzeug-Wartungsstand 20 als
Aufstellungsraum und einen Luftzwangszuführungs-/-zwangsabführungsmechanismus
auf. Der Fahrzeug-Wartungsstand ist von Seitenwänden und einer Deckenwand 26 als
Trennwände
an seinem Umfang umgeben. Ein Wartungsfahrzeug 110, in
dem eine Brennstoffbatterie als Energiewandler eingebaut ist, wird
vorübergehend
in dem Fahrzeug-Wartungsstand abgestellt. Der Luftzuführungs-/-abführungsmechanismus
weist auch eine Lufteinlasseinrichtung 30 auf, die Luft
zum Fahrzeug-Wartungsstand liefert, und eine Luftabführungseinrichtung 40,
die die Luft vom Fahrzeug-Wartungsstand abführt, um Wasserstoffgas, das
aus einem gewarteten Fahrzeug austritt, zu verdünnen.