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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung
und ein Verfahren zu ihrer Steuerung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
einer herkömmlichen Wasserstoffversorgungsvorrichtung,
wie sie in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-111167 (
JP-A-2004-111167 )
vorgeschlagen ist, wird Wasserstoff, der ein hochkonzentriertes,
odorierendes Mittel enthält, reinem Wasserstoff zugeführt,
der aus einem Tank ansprechend auf die Konzentration des odorierenden
Mittels in dem Wasserstoff abgegeben wird, der in einem Kreislaufpfad
fließt, der das Ziel der Wasserstoffversorgung (beispielsweise
eine Brennstoffzelle) enthält, um die Konzentration des
odorierenden Mittels in dem dem Ziel der Wasserstoffversorgung zugeführten
Wasserstoff zu steuern, und wird dem Kreislaufpfad für
den odorierten Wasserstoff zugeführt.
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Bei
dem in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-111167 (
JP-A-2004-111167 )
beschriebenen Stand der Technik ist ein Tank für mit einem
odorierenden Mittel behandelten Wasserstoff erforderlich, der Wasserstoff speichert,
in den ein hochkonzentriertes odorierendes Mittel eingemischt ist.
Weil der Tank für mit einem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoff Wasserstoff und das odorierende Mittel speichert, nimmt seine
Größe zu, was zu einer Zunahme der Größe des
Systems führt. Unter Berücksichtigung dieses Umstands,
besteht, weil, falls der Tank für den mit dem odorierenden
Mittel behandelten Wasserstoff klein ausgeführt wird, die
Menge des gespeicherten odorierenden Mittels geringer wird als wenn
nur das odorierende Mittel gespeichert wird, die Möglichkeit, daß die
Zykluszeit für die Wiederauffüllung des Tanks mit
Wasserstoff, der mit dem odorierenden Mittel behandelt wurde (oder
Ersatz des Tanks mit Wasserstoff, der mit dem odorierenden Mittel
behandelt wurde), kurz wird. Auch beim Stand der Technik nach der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-111167 (
JP-A-2004-111167 )
gibt es die Möglichkeit, daß Veränderungen
der Konzentration des odorierenden Mittels in dem Wasserstoff auftreten, der
dem Kreislaufpfad für den mit dem odorierenden Mittel versehenen
Wasserstoff zugeführt wird, weil die Menge des mit dem
reinen Wasserstoff vermischten, mit dem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoffs nicht in Betracht gezogen wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung
und ein Steuerungsverfahren vor, die eine Zunahme der Größe
der Vorrichtung unterdrücken und die Zykluszeit für
die Wiederauffüllung des Tanks für das odorierende
Mittel mit diesem verlängern können.
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Die
vorliegende Erfindung sieht außerdem eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung
und ein Steuerverfahren vor, das befähigt ist, Wasserstoff dem
Wasserstoffversorgungsziel zuzuführen, in dem die Ungleichförmigkeit
der Konzentration des odorierenden Mittels unterdrückt
ist.
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Aspekte
der vorliegenden Erfindung verwenden die folgenden Gestaltungsmerkmale.
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Eine
Wasserstoffversorgungsvorrichtung nach einem ersten Aspekt der Erfindung
umfaßt einen Wasserstofftank, einen Wasserstoffversorgungspfad,
durch den Wasserstoff vom Wasserstofftank einem Wasserstoffversorgungsziel
zugeführt wird, einen Zweigpfad, der vom Wasserstoffversorgungspfad
abzweigt, in dem ein Teil des vom Wasserstofftank zugeführten
Wasserstoffs strömt, Zuführmittel zur Zufügung
eines odorierenden Mittels zum im Zweigpfad strömenden
Wasserstoff, einen Puffertank, der den mit dem odorierenden Mittel
behandelten Wasserstoff speichert und ein Versorgungsmittel zur
Zufuhr des im Puffertank gespeicherten, mit dem odorierenden Mittel
behandelten Wasserstoffs zum Wasserstoffversorgungspfad.
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Gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das odorierende Mittel
dem Wasserstoff im Zweigpfad zugefügt, nachdem er im Puffertank
gespeichert wurde, um eine gleichförmige Konzentration
des odorierendes Mittels zu erhalten, und der mit dem odorierenden
Mittel behandelte Wasserstoff wird dem Wasserstoffversorgungspfad
zugeführt und mit dem Wasserstoff vermischt, der im Wasserstoffversorgungspfad
strömt. Dadurch ist der nach dem Stand der Technik erforderliche
Tank für den mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoff nicht
erforderlich, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die
Größe der Vorrichtung zu reduzieren und die Zyklusdauer
für die Wiederauffüllung des Tanks mit dem odorierenden
Mittel zu verlängern.
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Das
Wasserstoffversorgungsziel gemäß dem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffzelle, bei welcher
die Versorgungsvorrichtung den mit dem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoff entsprechend einer Wasserstoffverbrauchsmenge in der
Brennstoffzelle dem Wasserstoffversorgungspfad zuführt.
Alternativ kann die Versorgungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung dem Wasserstoffversorgungspfad eine auf
dem in der das Wasserstoffversorgungsziel bildenden Brennstoffzelle
erzeugten elektrischen Strom basierende Menge des mit dem odorierenden
Mittel behandelten Wasserstoffs zuführen. Dadurch ist es
möglich, das odorierende Mittel dem Wasserstoff proportional
zur Wasserstoffverbrauchsmenge und dem erzeugten Strom zuzuführen,
wodurch eine Ungleichförmigkeit der Konzentration des odorierenden
Mittels im Wasserstoff unterdrückt wird.
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Ein
eine Öffnung in Bezug auf den Wasserstoffversorgungspfad
besitzendes Hohlfasermodul kann im Wasserstoffversorgungspfad gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung angeordnet sein und das Versorgungsmittel
kann den mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoff in das
Hohlfasermodul einführen. Dadurch ist es möglich,
den in das Hohlfasermodul diffundierenden, mit dem odorierenden
Mittel behandelten Wasserstoff in den Wasserstoff einzumischen,
der durch den Wasserstoffversorgungspfad strömt.
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Die
Wasserstoffversorgungsvorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann weiter ein Mittel zur Einstellung
eines Kontaktoberflächenbereichs zwischen dem im Wasserstoffversorgungspfad
strömenden Wasserstoff und dem mit dem odorierenden Mittel
behandelten Wasserstoff umfassen, der durch das Versorgungsmittel
dem Wasserstoffversorgungspfad zugefürt wird. Dadurch ist
es möglich, die Versorgungsmenge des odorierenden Mittels
in Bezug auf den Wasserstoff einzustellen.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Gestaltung sein,
bei welcher eine Mehrzahl von im Wasserstoffversorgungspfad angeordneter Hohlfasermodule Öffnungen
in Bezug den Wasserstoffversorgungspfad besitzen, von denen jedes Hohlfasermodul
einen unterschiedlichen Öffnungsoberflächenbereich
aufweisen kann. Zusätzlich können die Versorgungsmittel
eine Mehrzahl von Versorgungseinlässen aufweisen, die den
mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoff in die Hohlfasermodule
einführen.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann weiter einen stromauf
vom Verzweigungspunkt des Wasserstoffversorgungspfads und des Zweigpfads
angeordneten Wasserstoffdurchflußmesser einschließen,
wobei das Zuführmittel in Übereinstimung mit einer
durch den Wasserstoffdurchflußmesser gemessenen Wasserstoffdurchflußmenge
ein odorierendes Mittel zuführt. Dadurch ist es möglich, das
odorierende Mittel entsprechend der der Brennstoffzelle zugeführten
Wasserstoffmenge zuzufügen.
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Die
Gestaltung des Zuführmittels gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann einen das odorierende
Mittel speichernden Tank für das odorierende Mittel und
ein Ventil umfassen, das im geschlossenen Zustand eine Strömung
zwischen dem Zweigpfad und dem Tank für das odorierende Mittel
sperrt und das im geöffneten Zustand einen Strömungskanal
bildet, über den ein Teil des im Zweigkanal strömenden
Wasserstoffs in den Tank für das odorierende Mittel eingeleitet
wird und nach dem Kontakt mit dem odorierenden Mittel im Tank für
das odorierende Mittel in den Zweigpfad zurückkehrt.
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Die
Gestaltung des Zuführmittels gemäß dem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann einen ein odorierendes
Mittel speichernden Tank für das odorierende Mittel umfassen,
ein im Zweigpfad angeordnetes und eine Öffnung zum Zweigpfad
aufweisendes Hohlfasermodul, und Versorgungsmittel für
die Einbringung des im Tank für das odorierende Mittel
befindlichen odorierenden Mittels in das Hohlfasermodul.
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Das
Zuführmittel nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
kann einen ein odorierendes Mittel speichernden Tank für
das odorierende Mittel umfassen, eine Mehrzahl von im Zweigpfad
angeordneten Hohlfasermodulen mit Öffnungen zum Zweigpfad
und eine Mehrzahl von Versorgungsmitteln für die Einbringung
des odorierenden Mittels im Tank für das odorierende Mittel
in das Hohlfasermodul. Die Mehrzahl der Hohlfasermodule können
jeweils unterschiedliche Öffnungsoberflächenbereiche aufweisen.
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Durch
Anwendung der oben beschriebenen Gestaltung des Zuführmittels
ist es möglich, mit dem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoff mit unterdrückter Ungleichförmigkeit
der Konzentration des odorierendes Mittels in den Puffertank einzuleiten. Dies
kann die Kapazität des Puffertanks miniaturisieren.
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Der
zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren
zur Steuerung der Wasserstoffversorgung in der Wasserstoffversorgungsvorrichtung
nach dem ersten Aspekt, das die Zuführung des mit einem
odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffs zum Wasserstoffversorgungspfad
entsprechend der Wasserstoffverbrauchsmenge im Wasserstoffversorgungsziel
umfaßt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehend genannten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden ersichtlich aus der folgenden, auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nehmende Beschreibung von Ausführungsbeispielen,
wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 die
Gestaltung eines Brennstoffzellensystems zeigt, bei dem eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
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2 ein
Gestaltungsbeispiel 1 ist für die Zufuhr von in einem Puffertank
gespeicherten, mit einem odorierenden Mittel behandeltem Wasserstoff zu
einem Hauptrohr;
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3 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Wert des Brennstoffzellenstroms (Wasserstoffverbrauchsmenge)
und der Injektionsmenge darstellt;
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4 ein
Gestaltungsbeispiels 2 ist für die Zufuhr von in einem
Puffertank gespeicherten, mit einem odorierenden Mittel behandeltem
Wasserstoff zu einem Hauptrohr;
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5 ein
Gestaltungsbeispiels 3 ist für die Zufuhr von in einem
Puffertank gespeicherten, mit einem odorierenden Mittel behandeltem
Wasserstoff zu einem Hauptrohr;
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6 ein
Gestaltungsbeispiel 1 der in 1 gezeigten
Zuführeinheit ist;
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7 ein
Gestaltungsbeispiel 2 der in 1 gezeigten
Zuführeinheit ist; und
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8 ein
Gestaltungsbeispiel 3 der in 1 gezeigten
Zuführeinheit ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Diese Ausführungsformen sind Beispiele und beschränken nicht
die Gestaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun allgemein
unter Verwendung eines Brennstoffzellensystems beschrieben, das
Wasserstoff als Brenngas benutzt, dem ein odorierendes Mittel zugefügt
ist, um die Feststellung einer Leckage zu erleichtern. Bei dieser
Ausführungsform werden eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung
beschrieben, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Wasserstoffversorgungsvorrichtung,
das dem Wasserstoff eine genaue Menge des odorierenden Mittels zufügt,
ansprechend auf die Wasserstoffverbrauchsmenge (den Brennstoffzellenstrom)
der Brennstoffzelle.
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Die
Wasserstoffversorgungsvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform wiest die folgenden Merkmale auf. Der Wasserstoff
(H2) und das odorierende Mittel werden in
einem Puffertank vermischt und der mit dem odorierenden Mittel vermischte Wasserstoff
im Puffertank wird einem Wasserstoffversorgungspfad zur Brennstoffzelle
entsprechend der Wasserstoffsverbrauchsmenge (dem Brennstoffzellenstrom)
zugeführt (beispielsweise injiziert). Die Kontaktoberfläche
zwischen dem Wasserstoff und dem odorierenden Mittel wird durch
Verwendung einer Drosselklappe und einer Hohlfaser mit einem unterschiedlichen Öffnungsflächenbereich
(Lochdurchmesser und Lochdichte) eingestellt, um die Konzentration
des odorierenden Mittels im Wasserstoff einzustellen.
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Die
Gestaltung des Brennstoffzellensystems wird nun beschrieben. 1 zeigt
ein Beispiel der Gestaltung eines Brennstoffzellensystems, bei dem eine
Wasserstoffversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird. Das in 1 gezeigte
Brennstoffzellensystem ist an Bord eines Fahrzeugs montiert, obwohl
die Wasserstoffversorgungsvorrichtung auch bei einem stationären Typ
eines Brennstoffzellensystems angewandt werden kann. Die in 1 gezeigte
Brennstoffzelle 1 ist eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle
(PEFC) obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung
einer PEFC beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann
auch auf andere Wasserstoffversorgungsziele als eine Brennstoffzelle
angewandt werden.
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In 1 besitzt
die Brennstoffzelle 1 einen aus einer Mehrzahl von gestapelten
Zellen gebildeten Zellenstapel. Jede Zelle besitzt eine Polymer-Elektrolyt-Membran,
eine Brennstoffelektrode (Anode) und eine Luftelektrode (Oxidationsmittelelektrode:
Kathode), die die Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle von jeder Seite
sandwichartig einschließen, und einen der Seite der Brennstoffelektrode
zugeordneten Separator und einen der Seite der Luftelektrode zugeordneten
Separator, die sandwichartig die Brennstoffelektrode und die Luftelektrode
zwischen sich einschließen.
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Die
Brennstoffelektrode besitzt eine Diffusionsschicht und eine Katalysatorschicht.
Wasserstoff enthaltender Brennstoff, wie ein Wasserstoffgas oder ein
an Wasserstoff reiches Gas, wird durch ein Brennstoffpumpensystem
der Brennstoffelektrode zugeführt. Der der Brennstoffelektrode
zugeführte Brennstoff diffundiert in der Diffusionsschicht
und erreicht die Katalysatorschicht. An der Katalysatorschicht wird
der Wasserstoff in Protonen (Wasserstoffionen) und Elektronen getrennt.
Die Wasserstoffionen treten durch die Polymer-Elektrolyt-Membran hindurch
und wandern zur Luftelektrode, und die Elektronen durchqueren eine
externe Schaltung und wandern zur Luftelektrode.
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Die
Luftelektrode besitzt eine Diffusionsschicht und eine Katalysatorschicht,
und ein Oxidationsgas wie Luft wird der Luftelektrode durch ein
Oxidationsgasversorgungssystem zugeführt. Das der Luftelektrode
zugeführte Oxidationsgas wird durch die Diffusionsschicht
diffundiert und erreicht die Katalysatorschicht. An der Katalysatorschicht
findet eine Reaktion zwischen dem Oxidationsgas, den durch die Polymer-Elektrolyt-Membran
hindurchtretenden und die Luftelektrode erreichenden Wasserstoffionen,
und den die externe Schaltung passierenden und die Luftelektrode
erreichenden Elektronen statt und erzeugt Wasser. Die beim Stattfinden
der Reaktion an der Brennstoffelektrode und der Luftelektrode die
externe Schaltung passierenden Elektronen werden als elektrische
Energie für eine Last 2 benutzt, die zwischen
den Klemmen des Zellenstapels der Brennstoffzelle angeschlossen
ist.
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Ein
Brennstoffversorgungs-/-ableitungssystem ist mit der Brennstoffzelle 1 verbunden,
um Brennstoff zuzuführen und abzuleiten. Die Brennstoffzelle 1 ist
auch mit einem Oxidationsmittelversorgungs-/-ableitungssystem verbunden,
um Oxidationsmittel zuzuführen und abzuleiten. In 1 ist
das Brennstoffversorgungs-/ableitungssystem gezeigt, dessen Gestaltung
unten beschrieben wird.
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Das
Brennstoffversorgungssystem besitzt einen Wasserstoffversorgungspfad,
der unter hohem Druck im Wasserstofftank 3 gespeichertes
Wasserstoffgas vom Wasserstofftank 3 einem an der Brennstoffzelle 1 vorgesehenen
Wasserstoffeinlaß zuführt. Der Wasserstoffversorgungspfad
besitzt ein mit dem Wasserstofftank 3 verbundenes Einstellventil 4,
das die Durchflußmenge des vom Wasserstofftank 3 zugeführten
Wasserstoffgases einstellt, ein Meßgerät (HFM) 5,
das die das Einstellventil 4 passierende Durchflußmenge
des Wasserstoffs mißt und ein Rohr 6, das das
Meßgerät 5 und die Brennstoffzelle 1 verbindet.
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Das
Wasserstoffversorgungssystem besitzt auch einen Zweigpfad, der vom
Wasserstoffversorgungspfad abzweigt. Der Zweigpfad besitzt ein Zweigrohr 7,
das vom Rohr 6 abzweigt, eine mit dem Zweigrohr 7 verbundene
Pumpe 8, ein Rohr 9, eine Zuführeinheit 10,
zur Zuführung eines odorierenden Mittels zur Pumpe 8 über
das Rohr 9, einen Puffertank 11, der Wasserstoff
speichert, dem durch die Zuführeinheit odorierendes Mittel
zugeführt wurde (mit odorierendem Mittel behandelter Wasserstoff),
und einen Injektor 13, der als ein Zuführmittel
zur Injektion (Zufuhr) des mit dem odorierendem Mittel behandelten
Wasserstoffs aus dem Puffertank 11 in das Rohr 6 dient.
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Das
Brennstoffableitungssystem hat die folgende Gestaltung. Ein Ableitungsventil
(beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil) 15 ist
mit dem Brennstoffauslaß der Brennstoffzelle 1 mittels
des Rohrs 14 verbunden. Das Ableitungsventil 15 ist durch
ein Rohr 16A mit einem Verdünner 16 verbunden.
Eine Umwälzpumpe 18 ist über die Zweigleitung 17 mit
dem Rohr 14 verbunden, und die Umwälzpumpe 18 ist über
das Rohr 19 mit dem Rohr 6 verbunden. Durch Anwendung
dieser Gestaltung wird bei geschlossenem Zustand des Ableitungsventils 15 und
Betrieb der Umwälzpumpe 18 das aus der Brennstoffzelle 1 abgeleitete
Wasserstoffgas durch das Rohr 17, die Umwälzpumpe 18,
das Rohr 19 und das Rohr 6 geleitet und wieder
der Brennstoffzelle 1 zugeführt, so daß das
Wasserstoffgas über den Kreislaufpfad durch die Brennstoffzelle 1 umgewälzt wird.
Im Gegendsatz dazu wird, wenn das Ableitungsventil 15 geöffnet
ist, das zum Rohr 14 abgeleitete Wasserstoffgas durch das
Ableitungsventil 15 geführt und erreicht den Verdünner 16,
und wird, nachdem es verdünnt wurde, in die Atmosphäre
entlassen.
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Der
Betrieb des Brennstoffversorgungs-/Ableitungssystem wird durch ein
Steuersystem gesteuert. Das Steuersystem weist eine ECU (elektronische Steuereinheit) 20 auf,
die als Steuermittel dient. Die ECU 20 schließt
einen Prozessor, wie etwa eine CPU, ein, eine Speichervorrichtung
(einen Speicher, wie einen flüchtigen Speicher), der ein
Programm, sowie bei Durchführung des Programms benutzte Daten
speichert, und eine I/O-(Eingabe/Ausgabe)-Schnittstelle.
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Die
ECU 20, steuert mittels des das in der Speichervorrichtung
gespeicherte Programm ausführenden Prozessors die Aktion
des Brennstoffversorgungs-/Ableitungssystems. Die vorab in der Speichervorrichtung
gespeicherten Daten, die Eingabe vom Wasserstoffdurchflußmesser 5 über
die Wasserstoffgasdurchflußmenge und der von der Brennstoffzelle 1 erzeugte
Strom (Brennstoffzellenstrom), gemessen vom dem in Reihe mit der
Brennstoffzelle 1 geschalteten Strommesser 12,
werden zum Zeitpunkt der Programmdurchführung gemessen.
Die ECU 20 ist so gestaltet, daß sie ein Signal
vom Wasserstoffdurchflußmesser 5 empfängt,
das die Durchflußmenge des Wasserstoffgases anzeigt, und
ein Signal vom Strommesser 12, das den Wert des Brennstoffzellenstroms
anzeigt (Diese Signale sind in 1 durch
unterbrochene Linien dargestellt).
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Gemäß dem
Pogramm führt die ECU 20 eine Steuerung etwa betreffend
die Steuerung des Öffnens und Schließens und der Öffnungseinstellung (Einstellung
der Durchflußmenge des Wasserstoffgases) des Einstellventils 4,
eine EIN/AUS-Steuerung und eine Steuerung des Durchsatzes bzw. der
Injektionsmenge der Pumpe 8 und der Umwälzpumpe 18, eine
Betriebssteuerung des Injektors 13 und eine Einstellung
der Menge des durch die Zuführeinheit 10 zugeführten
odorierenden Mittels durch. Um das zu tun, liefert die ECU 20 Steuersignale
(siehe die unterbrochenen Pfeillinien in 1) an das
Einstellventil 4, die Pumpe 8, die Zuführeinheit 10,
den Injektor 13, das Ableitungsventil 15 und die
Umwälzpumpe 18.
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Die
Gestaltung der Wasserstoffversorgungsvorrichtung wird nun beschrieben.
Bei dem in 1 gezeigten Brennstoffzellensystem
bilden die den Wasserstoffversorgungspfad bildenden Elemente und
der Zweigpfad die Wasserstoffversorgungsvorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Gestaltung
unten im Detail beschrieben wird.
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In 1 wird
Wasserstoffgas aus dem Wasserstofftank 3 über
den Wasserstoffversorgungspfad der Brennstoffzelle 1 zugeführt.
Wenn die ECU 20 das Einstellventil 4 öffnet,
strömt das vom Wasserstofftank 3 zugeführte
Wasserstoffgas vom Einstellventil 4 stromab, wo der Druck
niedrig ist (das Wasserstoffgas wird in 1 durch
voll ausgezogene Pfeillinien dargestellt). Das Wasserstoffgas strömt durch
Rohr 6 (Hauptrohr) und wird der Brennstoffzelle 1 zur
Anwendung bei der Elektrizitätserzeugung zugeführt.
Wenn dies eintritt, schließt die ECU 20 das Ableitungsventil 15 und
betätigt die Umwälzpumpe 18 soweit nötig,
um das Wasserstoffgas im Kreislaufpfad zu zirkulieren.
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Dann
treibt die ECU 20 die Pumpe 8 an, um einen Teil
des im Rohr 6 strömenden Wasserstoffgases in den
Zweigpfad (die Rohr-(Zwischenrohr-)-Seite) zu saugen und die Zuführeinheit 10 dient
als Zuführmittel, um odorierendes Mittel in das Wasserstoffgas
zuzuführen (einzuspritzen). Im Puffertank 11 werden
das Wasserstoffgas und das odorierende Mittel zusammengemischt,
um eine gleichförmige Konzentration des odorierenden Mittels
zu erreichen. Die ECU 20 liefert ein Steuersignal an den
Injektor 13, der als Versorgungsmittel dient, um den Injektor 13 zu
veranlassen, mit odorierendem Mittel behandeltes, im Puffertanks 1 vorrätig
gehaltenes Wasserstoffgas in das Rohr 6 einzuspritzen (siehe
das in 2 gezeigte Gestaltungsbeispiel). Dadurch empfängt
das Innere des Rohrs 6 stromab vom Injektor 13 eine
Strömung von mit odorierendem Mittel behandeltem Wasserstoffgas,
das der Brennstoffzelle 1 zugeführt wird (in 1 und 2 wird
das mit dem odorierenden Mittel behandelte Wasserstoffgas durch
eine strichpunktierte Pfeillinie dargestellt).
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Die
Aktion des Injektors 13 wird auf der Basis des von der
Brennstoffzelle 1 erzeugten Stroms (Brennstoffzellenstrom,
der als Äquivalent zur Wasserstoffverbrauchsmenge in der
Brennstoffzelle 1 angesehen werden kann) gesteuert, der
durch den Strommesser 12 gemessen wird, und der Durchflußmenge
des Wasserstoffs in Übereinstimmung mit dem erzeugten Strom.
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In
diesem Falle sind der Wert des Brennstoffzellenstroms (beispielsweise
der akkumulierten Stromwerte pro Zeiteinheit) und die Wasserstoffdurchflußmenge
aus dem Tank 3 (der Wasserstoffdurchflußbetrag
der Brennstoffzelle 1) proportional betroffen. Das heißt,
die Versorgung mit Wasserstoff wird derart gesteuert, daß der
Brennstoffzelle 1 um so mehr Wasserstoff zugeführt
wird, je größer der erzeugte Brennstoffzellenstrom
ist. In Übereinstimmung mit dem vom Strommesser 12 erhaltenen Brennstoffzellenstrom
stellt die ECU 20 die Öffnung des Einstellventils 4 ein,
um zu veranlassen, daß eine zum Wert des Brennstoffzellenstroms
proportionale Menge des Wasserstoffgases stromab (zum Hauptrohr 6)
strömt. Die durch das Einstellventil 4 strömende
Durchflußmenge wird durch das Durchflußmeßgerät 5 gemessen
und darüber wird die ECU 20 informiert.
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Die
ECU 20 steuert die Aktion der Zuführeinheit 10,
um eine der Durchflußmenge des Wasserstoffgases proportionale
Menge der odorierenden Mittels zuzugeben. Die ECU 20 steuert
die Injektionsaktion des Injektors 13 um eine gleichmäßige
Konzentration des odorierenden Mittels im Wasserstoffgas zu erhalten,
das das Rohr 6 durchströmt und der Brennstoffzelle 1 zugeführt
wird.
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Der
Injektor 13 ist so gestaltet, daß er mit jeder
Injektion eine genaue Menge des mit dem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoffgases in das Rohr 6 injiziert. Beispielsweise
verändert die ECU 20 die Menge des injizierten,
vom odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffgases oder die Zahl
der Injektionen des Injektors 13 entsprechend der durch das
Durchflußmeßgerät 5 gemessenen
Menge des Wasserstoffdurchflusses. Die 3 ist ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Wert des Brennstoffzellenstroms
(Wasserstoffverbrauchsmenge) und der Injektionsmenge darstellt.
Beispielsweise steuert, wie in 3 dargestellt,
die ECU 20 die Injektionsmenge des Injektors 13 im
Verhältnis zum Wert des Brennstoffzellenstroms (Wasserstoffverbrauchsmenge).
Auf diese Weise kann das Mischungsverhältnis von odorierendem
Mittel und Wasserstoff so eingestellt werden, daß die Brennstoffzelle
mit einem mit odorierendem Mittel behandelten Wasserstoffgas versorgt
wird, das eine gleichförmige Konzentration des odorierenden
Mittels aufweist.
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Bei
dieser Ausführungsform ist das gezeigte Beispiel eines,
bei welchem selbst dann, wenn sich das odorierende Mittel im Puffertank 11 ansammelt, der
Injektor 13 derart eingesetzt werden kann, daß das
odorierende Mittel zerstäubt und dem Rohr 6 zugeführt
werden kann. So lang es möglich ist, die Menge des in das
Rohr 6 zugeführten, mit dem odorierenden Mittel
behandelten Wasserstoffs einzustellen, ist es möglich,
ein Ventil, wie ein elektromagnetisches Ventil, anstelle des Injektors 13 zu
verwenden.
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Die
Zuführeinheit (10) besitzt einen Tank für das
odorierende Mittel, der das odorierende Mittel speichert. Das odorierende
Mittel innerhalb des Tanks für das odorierende Mittel kommt
in Kontakt mit dem in den Zweigpfad (das Rohr 9) fließenden Wasserstoffgas,
um dem Wasserstoffgas das odorierende Mittel zuzufügen.
Es ist möglich, im Tank für das odorierende Mittel
odorierendes Mittel in gasförmiger, flüssiger
oder fester (Gel) Gestalt zu speichern. Die Kapazität des
Tanks für das odorierende Mittel kann kleiner gehalten
werden als die Kapazität des Tanks zum Speichern des mit
odorierendem Mittel behandelten Wasserstoffs. Insbesondere ist es beim
Speichern des odorierenden Mittels als Flüssigkeit oder
Gel möglich, den Tank für das odorierende Mittel
klein zu gestalten und die Zykluszeit für das Ersetzen
(Zykluszeit für das Wiederauffüllen) des Tanks für
das odorierende Mittels zu verlängern.
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Die
Zuführeinheit 10 fügt odorierendes Mittel zu,
beispielsweise dadurch, daß veranlaßt wird, daß das
odorierende Mittel im Tank für das odorierende Mittel in
Kontakt mit dem durch das Rohr 9 fließenden Wasserstoffgas
gelangt. Alternativ kann die Zuführeinheit 10 eine
solche Gestaltung aufweisen, daß sie ein odorierendes Mittel
in Form eines Gases oder Nebels in die Strömung des Wasserstoffgases
im Rohr 9 einbringt.
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Beispielsweise
kann der Puffertank 11 innerhalb des Puffertanks 11 einen
Wirbel durch die Kollision eines von der Zuführeinheit 10 eingeleiteten Wasserstoffgases
und einem odorierenden Mittel an dessen innerer Wandung erzeugen,
wobei das odorierende Mittel dadurch aufgerührt und gleichförmig durch
das Wasserstoffgas verteilt wird. Alternativ kann eine Gestaltung
angewandt werden, bei der ein aufwirbelnder Ventilator (Verwirbelungselement)
im Puffertank 11 angeordnet ist, um das Wasserstoffgas und
das odorierende Mittel im Puffertank zu vermischen.
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Die 2 zeigt
ein Gestaltungsbeispiel 1, bei dem der Injektor 13 nur
direkt mit odorierendem Mittel behandeltes Wasserstoffgas in das
Rohr 6 injiziert. Anstelle dieses Gestaltungsbeispiels
1 kann die Gestaltung nach 4 (Gestaltungsbeispiel
2) verwendet werden. Die 4 zeigt das Gestaltungsbeispiel
2, bei dem mit odorierendem Mittel behandeltes Wasserstoffgas in
das Rohr 6 (Hauptrohr) eingeführt wird. Wie in 4 gezeigt,
ist innerhalb des Rohrs 6 ein Hohlfasermodul 21 angeordnet,
wobei mit dem odorierenden Mittel behandeltes Wasserstoffgas von der
Düse des Injektors 13 in das Hohlfasermodul injiziert
wird.
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Das
Hohlfasermodul 21 hat eine zylindrische Form und besitzt
eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 22 auf der
Wandfläche in deren Umfangsrichtung, die mit dem Inneren
des Hohlfasermoduls kommunizieren. Das Innere des Hohlfasermoduls 21 und das
Innere des Rohrs 6 kommunizieren über die Löcher 22.
Das in das Hohlfasermodul 21 injizierte, mit dem odorierenden
Mittel behandelte Wasserstoffgas diffundiert und tritt dann durch
die Löcher 22 und fließt in das Rohr 6 aus,
wo es sich mit dem im Rohr 6 fließenden Wasserstoffgas
vermischt. Durch Anwendung dieses Gestaltungstyps ist es möglich,
das mit dem odorierende Mittel behandelte Wasserstoffgas aus dem
Puffertank 11 mit dem im Rohr 6 fließenden
Wasserstoffgas gleichförmig zu mischen.
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Durch
Kombinieren der vorstehenden Gestaltung mit der auf dem Brennstoffzellenstrom
basierenden Injektionsmenge, wird im Vergleich mit einer Gestaltung
(siehe 2), bei der das mit dem odorierenden Mittel behandelte
Wasserstoffgas direkt in das Rohr 6 injiziert wird, eine
feinfühligere Steuerung des Mischungsverhältnisses
von Wasserstoffgas und odorierendem Mittel möglich, und
es ist möglich, eine gleichförmige Konzentration
des odorierenden Mittels in dem mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffgas
zu erreichen, das der Bfrennstoffzelle 1 zugeführt
wird. Insbesondere wird es mit der oben beschriebenen Gestaltung
möglich, eine gleichförmige Konzentration des
odorierenden Mittels selbst dann zu erhalten, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
des im Rohr 6 fließenden Wasserstoffgases nicht
gleichförmig ist.
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Anstelle
des in 4 gezeigten Gestaltungsbeispiels 2 kann die in 5 gezeigte
Gesatltung benutzt werden. Die 5 zeigt
das Gestaltungsbeispiel 3, das sich auf die Versorgung des Rohrs 6 (Hauptrohr)
mit dem mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffgas bezieht.
Beim in 5 gezeigten Gestaltungsbeispiel
3 sind eine Mehrzahl von Injektoren (im Beispiel in Fig. als Injektoren 13A, 13B und 13C bezeichnet)
vorgesehen und das Rohr 6, das zwischen diesen Elementen
die Kommunikation herstellt. Eine Mehrzahl von Hohlfasermodulen 21A, 21B und 21C sind
zusätzlich paarbildend den Injektoren 13A, 13B und 13C im
Rohr 6 zugeordnet.
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Die
Hohlfasermodule 21A, 21B und 21C besitzen
eine Mehrzahl von Löchern, die zwischen dem Innerenn der
Hohlfasermodule und dem Inneren des Rohrs 6 kommunizieren.
Die Hohlfasermodule 21A, 21B und 21C sind
so gestaltet, daß sie jeweils unterschiedliche Öffnungsflächenbereiche
in Bezug auf das Rohr 6 aufweisen. Beispielsweise ist die
Gestaltung derart, daß das Verhältnis der Löcher
in der Oberfläche der Module (die Lochdichte, die die Anzahl
der Löcher pro Flächeneinheit ausdrückt)
zwischen den Hohlfasermodulen unterschiedlich ist. Alternativ ist
die Gestaltung derart, daß sich die Lochdurchmesser zwischen
den Hohlfasermodulen unterscheiden. Alternativ ist die Gestaltung
derart, daß sich die Lochdichte und die Lochdurchmesser
zwischen den Hohlfasermodulen unterscheiden. Der Öffnungoberflächenbereich
wird als der Gesamtwert der Oberflächen der Löcher 22 ausgedrückt.
Beim in 5 gezeigten Beispiel wird eine
Gestaltung angewandt, bei der die Öffnungsoberflächenbereiche
der Hohlfasermodule in der Reihenfolge der Hohlfasermodule 21C, 21B und 21A zunehmen.
Der Öffnungsoberflächenbereich bildet innerhalb
des Moduls den Kontaktflächenbreich zwischen dem mit dem
odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffgas und dem Wasserstoffgas
im Rohr 6, wobei die Gestaltung derart ist, daß abhängig
vom benutzten Hohlfasermodul die Kontaktfläche zwischen
dem mit dem odorierenden Mittel behandleten Wasserstoffgas und dem Wasserstoffgas
unterschiedlich ist.
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Durch
Anwendung der vorstehenden Gestaltungen unterscheidet sich für
eine vorgegebene gleiche Menge des mit dem odorierenden Mittel behandelten,
durch die Injektoren 13A, 13B und 13C injizierten
Wasserstoffgases die Menge des mit dem odorierenden Mittel behandelten
Wasserstoffgases, das durch die Löcher 22 tritt
und durch das Innere des Rohrs 6 austritt.
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Beim
in 5 gezeigten Gestaltungsbeispiel führt
die ECU beispielsweise die folgende Einstellung der Konzenration
des odorierenden Mittels in dem der Brennstoffzelle 1 aus
dem Rohr 6 zugeführten, mit dem odorierenden Mittel
behandelten Wasserstoffgases durch. Die ECU 20 kann eine
solche Steuerung durchführen, daß die Injektoren 13A, 13B und 13C mit
dem odorierenden Mittel behandeltes Wasserstoffgas parallel zuführen.
Alternativ kann die ECU 20 eine Steuerung derart durchführen,
daß einer der Injektoren 13A, 13B und 13C ausgewählt wird,
um mit dem odorierenden Mittel behandeltes Wasserstoffgas nur über
den ausgewählten Injektor einzuspritzen.
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Falls
die Injektion parallel über die Injektoren 13A, 13B und 13C erfolgt,
wenn die Menge des zugefügten odorierenden Mittels (mit
dem odorierenden Mittel behandelte Versorgungsmenge des Wasserstoffgases)
erhöht werden soll, erhöht die ECU 20 die Injektionsmenge
pro Zeiteinheit) der Injektoren 13A, 13B und 13C.
Andererseits, falls die Menge des odorierenden Mittels gesemkt werden
soll, reduziert die ECU 20 die Einspritzmenge (oder die
Anzahl der Einsritzungen pro Zeiteinheit) der Injektoren 13A, 13B und 13C.
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Im
Gegensatz dazu veranlaßt die ECU 20, wenn nur
einer der Injektoren 13A, 13B und 13C wahlweise
benutzt werden soll, wenn die Menge des zuzuführenden odorierenden
Mittels (Versorgungsmenge des mit dem odorierenden Mittel behandelten Wasserstoffgases)
erhöht werden soll, ansprechend auf die zu erhöhende
Menge, nur den ausgewählten, mit einem Hohlfasermodul mit
einem großen Öffnungsflächenbereich gepaarten
Injektor (beispielsweise den mit dem Hohlfasermodul 21A gepaarten Injektor 13A)
mit dem odorierenden Mittel behandeltes Wasserstoffgas einzuspritzen.
Andererseits, wenn die Menge des zuzufügenden odorierenden Mittels
gesenkt werden soll, veranlaßt die ECU 20 ansprechend
auf die abzusenkende Menge, den ausgewählten, mit einem
einen kleinen Öffnungsflächenbereich aufweisenden
Hohlfasermodul gepaarten Injektor (beispielsweise den mit dem Hohlfasermodul 21C gepaarten
Injektor 13C), mit dem odorierenden Mittel behandeltes
Wasserstoffgas einzuspritzen. Selbst wenn wahlweise die Injektoren 13A, 13B und 13C benutzt
werden, ist es möglich, die injizierte Menge durch Erhöhung
bzw. Absenkung der injizierten Menge (der Zahl der Injektionen)
beim gewählten Injektor zu verändern.
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Durch
die oben beschriebene Steuerung wird die Menge des mit dem odorierenden
Mittel behandelten Wasserstoffgases ansprechend auf den Brennstoffzellenstrom
(die Wasserstoffverbrauchsmenge) eingestellt, wodurch die die Versorgung
der Brennstoffzelle 1 mit dem eine gleichförmige
Konzentration des odorierenden Mittels aufweisenden, mit dem odorierenden
Mittel behandelten Wasserstoffgas ermöglicht wird.
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Es
werden nun Beispiele für die Gestaltung der Zuführeinheit 10 beschrieben.
Die 6 zeigt ein Gestaltungsbeispiel 1 der Zuführeinheit 10.
Die in 6 gezeigte Zuführeinheit besitzt einen
Tank 25 für das odorierende Mittel, der mit einem
am Puffertank 11 angeschlossenen Rohr 9 (Zwischenrohr)
verbunden ist, sowie eine (dem Ventil der vorliegenden Erfindung
entsprechende) Drosselklappe 26, die im Grenzbereich zwischen
dem Tank 25 für das odorierende Mittel und dem
Rohr 9 angeordnet ist. Wenn die Drosselklappe 26 geschlossen
ist, ist der Tank 25 für das odorierende Mittel
geschlossen, so daß das Innere des Rohrs 9 und
das Innere des Tanks 25 für das odorierende Mittel
gegen einander gesperrt sind. Im Gegensatz dazu kommunizieren das
Innere des Rohrs 9 und das Innere des Tanks 25 für
das odorierende Mittel mit einander, wenn die Drosselklappe 26 geöffnet
ist.
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Die
Aktionen (Öffnungsmenge und Öffnungszeit) der
Drosselklappe 26 werden beispielsweise durch die ECU 20 gesteuert.
Die ECU 20 steuert, ansprechend auf die vom Wasserstoffdurchflußmesser 5 gemessene
Wasserstoffdurchflußmenge die Drosselklappe 26 zu
einer größeren Öffnung, je größer
die Durchflußmenge des Wasserstoffs ist. Alternativ kann
die ECU 20 die Öffnungszeit der Drosselklappe 26 pro
Zeiteinheit steuern (beispielssweise die Zahl der Wiederholungen
des Öffnens und Schließens der Drosselklappe 26).
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Das
odorierende Mittel wird im Tank 25 für das odorierende
Mittel in jeder der Formen gasförmig, flüssig
oder fest (beispielsweise als Gel) gespeichert. In diesem Falle
ist das odorierende Mittel entweder flüssig oder in Form
eines Gels gespeichert. Wenn die Drosselklappe 26 offen
ist, fließt ein Teil des im Rohr 9 fließenden
Wasserstoffgases in den Tank 25 für das odorierende
Mittel, gelangt in Kontakt mit der Oberfläche des odorierenden
Mittels und veranlaßt das odorierende Mittel zu verdampfen.
Zusätzlich fließt ein Teil des Wasserstoffgases
wieder in das Rohr 9, um das verdampfte und gasförmige
odorierende Mittel abzuführen und erreicht den Puffertank 11.
Auf diese Weise bildet die Drosselklappe 26 einen Strömungskanal,
in dem ein Teil des im Zweigpfad (Rohr 9) fließenden
Wasserstoffs in den Tank 25 für das odorierende
Mittel eingeleitet wird und, nachdem er in Kontakt mit dem odorierenden Mittel
im Tank 25 für das odorierende Mittel gekommen
ist, in den Zweigpfad (Rohr 9) zurückkehrt. Auf
diese Weise stellt die ECU 20 durch Steuerung des Öffnungsgrads
und/oder der Öffnungszeit pro Zeiteinheit der Drosselklappe 2 die
Menge des odorierenden Mittels ein, die dem Wasserstoffgas zugefügt
wird.
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Die 7 zeigt
das Gestaltungsbeispiel 2 der Zuführeinheit 10.
Die in 7 gezeigte Zuführeinheit 10 besitzt
einen das odorierende Mittel speichernden Tank 27 für
das odorierende Mittel, einen Injektor 28, der zwischen
dem Tank 27 für das odorierende Mittel und dem
Rohr (Zwischenrohr) 9 angeordnet ist und als Zuführmittel
für das odorierendes Mittel dient, und ein innerhalb des
Rohrs 9 angeordnetes Hohlfasermodul 29. Das Hohlfasermodul 29 besitzt
in ähnlicher Weise wie das Hohlfasermodul 21 eine
zylindrische Form und eine Mehrzahl von (durchgehenden) Löchern 30 in
dessen Wandoberfläche, wobei das Innere des Hohlfasermoduls 29 und
das Innere des Rohrs 9 über die Löcher 30 kommunizieren.
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Eine
Düse des Injektors 28 öffnet sich nach dem
Inneren des Hohlfasermoduls 29 und der Injektor 28 injiziert
odorierendes Mittel in das Hohlfasermodul 29. Der Tank 27 für
das odorierende Mittel speichert beispielsweise odorierendes Mittel
in flüssiger Form und zerstäubtes odorierendes
Mittel wird durch den Injektor 28 in das Hohlfasermodul 29 injiziert.
Das in das Hohlfasermodul 29 injizierte odorierende Mittel
verbleibt zunächst im Hohlfasermodul 29, kommt
in Kontakt mit dem durch die Löcher 30 hindurchtretenden
Wasserstoffgas und vermischt sich mit diesem, fließt in
das Rohr 9 und erreicht dann den Puffertank 11.
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Die
ECU 20 liefert entsprechend der auf den Wert des Brennstoffzellenstroms
(der Wasserstoffverbrauchsmenge) ansprechenden (vom Wasserstoffdurchflußmesser 5 gemessenen)
Wasserstoffdurchflußmenge ein Steuersignal an den Injektor 28 zur
Steuerung der dabei injizierten Menge. Dadurch ist es möglich,
die Menge des zugefügten odorierenden Mittels auf der Basis
des Werts des Brennstoffzellenstroms zu erhöhen oder abzusenken.
Durch Anwendung des Hohlfasermoduls 29 ist es möglich eine
gleichförmige Konzentration des odorierenden Mittels im
Wasserstoffgas zu erreichen, das im Pufferspeicher 11 ankommt,
wodurch zur Gleichförmigkeit der Konzentrationsverteilung
des odorierenden Mittels im Puffertank 11 beigetragen wird.
Dadurch wird es möglich, die Kapazität des Puffertanks 11 zu reduzieren.
Auch kann das Hohlfasermodul 20 entfallen, wenn das odorierende
Mittel im Puffertank 11 ausreichend durchgemischt wird.
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Die 8 zeigt
das Gestaltungsbeispiel 3 der Zuführeinheit 10.
Die in 10 gezeigte Gestaltungseinheit
besitzt einen das odorierende Mittel speichernden Tank 27 für
das odorierende Mittel, eine Mehrzahl von Injektoren, die als Versorgungsmittel
für das odorierende Mittel dienen (im Falle der 8 Injektoren 28A, 28B und 28C),
die zwischen dem Tank 27 für das odorierende Mittel
und dem Rohr (Zwischenrohr) 9 und einer Mehrzahl von Hohlfasermodulen 29a, 29B und 29C angeordnet
sind, die paarbildend den Injektoren 28A, 28B und 28C zugeordnet
und innerhalb des Rohrs 9 angeordnet sind.
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Die
Hohlfasermodule 29A, 2B und 29C weisen
die gleiche Art von Gestaltung auf wie die Hohlfasermodule 21A, 21B und 21C und
besitzen Löcher mit Öffnungsoberflächenbereichen,
die in der Reihenfolge der der Hohlfasermodule 29C, 29B und 29A zunehmen.
Die Gestaltung des Tanks 27 für das odorierende
Mittel ist die gleiche wie beim Gestaltungsbeispiel 2.
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Die
ECU 20 ist so gestaltet, daß sie die Injektoren 28A, 28b und 28C parallel
steuert oder einen Injektor auswählt. Falls die Injektoren 28A, 28b und 28C parallel
benutzt werden, wenn die Menge des zugefügten odorierenden
Mittels erhöht werden soll (wobei die zugeführte
Menge durch die Durchflußmenge des Wasserstoffgases bestimmt
wird), erhöht die ECU 20 die Injektionsmenge (oder
die Zahl der Injektionen pro Zeiteinheit) der Injektoren 28A, 28B und 28C.
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Im
Gegensatz dazu veranlaßt die ECU 20, falls einer
der Injektoren 28A, 28B und 28C selektiv benutzt
wird und wenn die Menge des zuzuführenden odorierenden
Mittels (die zuzuführende Menge wird durch die Durchflußmenge
des Wasserstoffs bestimmt) erhöht werden soll, ansprechend
auf die Menge der Erhöhung, daß nur der ausgewählte
Injektor, der mit dem einen großen Öffnungsoberflächenbereich aufweisenden
Hohlfasermodul gepaart ist (beispielsweise der Injektor 28A gepaart
mit dem Hohlfasermodul 29A), odorierendes Mittel injiziert. Andererseits,
falls die Menge des zuzuführenden odorierende Mittels gesenkt
wird, veranlaßt die ECU 20 ansprechend auf die
Menge der Absenkung, daß nur der gewählte Injektor
gepaart mit einem Hohlfasermodul mit kleinem Öffnungsoberflächenbereich (beispielsweise
der Injektor 28C gepaart mit dem Hohlfasermodul 29C)
mit dem odorierenden Mittel behandeltes Wasserstoffgas injiziert.
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Durch
die oben beschriebene Steuerung wird die Menge des zugefügten
odorierenden Mittels entsprechend dem Brennstoffzellenstrom (der
Wasserstoffverbrauchsmenge) eingestellt und es ist möglich,
in den Pufferspeicher 11 Wasserstoffgas mit einer gleichförmigen
Konzentration des odorierenden Mittels zu liefern.
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Bei
den oben beschriebenen Gestaltungsbeispielen 2 und 3 der Zusatzeinheit 10 ist
es möglich, anstelle der Injektoren ein elektromagnetisches Ventil
zu verwenden. Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform
beispielsweise für einen Wasserstofftank bestimmt ist,
der Hochdruckwasserstoffgas speichert, kann die Wasserstoffversorgungsvorrichtung
dieser Ausführungsform auch für einen Wasserstofftank
benutzt werden, der eine wasserstoffspeichernde Legierung (Metallhydridlegierung
MH) enthält oder einen Wasserstofftank, der flüssigen
Wasserstoff speichert. Zusätzlich kann die Pumpe 8 ein Ventil
sein.
-
Die
vorstehende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unterdrückt eine Zunahme der Größe der
Vorrichtung und schaffen eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung,
die befähigt ist, die Zykluszeit zur Wiederauffüllung
des odorierenden Mittels zu verlängern. Die vorstehende
Ausführungsform schafft auch eine Wasserstoffversorgungsvorrichtung,
die Wasserstoff, bei dem Ungleichförmigkeit der Konzentration
des odorierenden Mittels unterdrückt wird, dem Ziel der
Wasserstoffversorgung zugeführt wird, bei dem Ungleichförmigkeit
der Konzentration des odorierenden Mittels unterdrückt
wird.
-
Zusammenfassung
-
WASSERSTOFFVERSORGUNGSVORRICHTUNG UND
VERFAHREN ZU IHRER STEUERUNG
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Eine
Wasserstoffversorgungsvorrichtung schließt einen Wasserstoffversorgungspfad
(6) ein, durch den aus einem Wasserstofftank (3)
abgegebener Wasserstoff ein Wasserstoffversorgungsziel (1) erreicht,
einen vom Wasserstoffversorgungspfad (6) ausgehenden Zweigpfad
(9), in dem ein Teil des vom Wasserstofftank (3)
abgegebenen Wasserstoffs fließt, ein Zuführmittel
(10) für die Zuführung eines odorierenden
Mittels zu dem im Zweigpfad (9) strömenden Wasserstoff,
einen Puffertank (11) zur Speicherung des Wasserstoffs,
dem das odorierende Mittel durch das Zuführmittel (10)
zugefügt wird, und Versorgungsmittel (13) zur
Versorgung des Wasserstoffversorgungspfads (6) mit dem
durch das odorierende Mittel behandelten Wasserstoff im Puffertank (11).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2004-111167 [0002, 0003, 0003]
- - JP 2004-111167 A [0002, 0003, 0003]