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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem.
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STAND DER TECHNIK
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Um
die Innentemperatur eines Gehäuses, welches ein Brennstoffzellensystem
umgibt, abzusenken, wurde bisher als Maßnahme zum Abführen von
brennbarem Gas (z. B. Wasserstoffgas, Stadtgas
13A oder
dergleichen), welches aufgrund einer undichten Stelle im Inneren
des Gehäuses im Gehäuseinneren verblieben ist,
vom Gehäuse nach außen ein Verfahren durchgeführt,
bei welchem mittels eines Ventilators eine Ventilation erzwungen
wird. Dies wurde z. B. in der Patentanmeldung
JP 2006-140165 A beschrieben.
In
JP 2006-140165
A sind, wie in den
5 bis
8 gezeigt, an einer Gehäuseoberfläche
Einlassöffnungen
83,
84 vorgesehen, während
an einer anderen Gehäuseoberfläche eine Auslassöffnung
90 zusammen
mit einem Abluftventilator vorgesehen ist. Durch Antreiben des Ventilators
in eine solche Richtung, dass die Luft im Gehäuseinneren über
die Auslassöffnung nach außen abgeführt
wird, verringert der Abluftventilator den Gehäuseinnendruck,
weshalb Luft von außen über die an der einen Gehäuseoberfläche
vorgesehenen Einlassöffnung in das Gehäuseinnere
geführt wird und die Wärme im Gehäuseinneren
wegnimmt, bevor diese durch die Auslassöffnung nach außen
abgeführt wird. Infolge dessen wird das Gehäuseinnere
stets mit frischer Luft von außen und von niedriger Temperatur
belüftet, so dass es möglich ist, eine Temperaturerhöhung
und das Verbleiben von brennbarem Gas, wie z. B. Wasserstoff und
dergleichen, im Gehäuseinneren zu verhindern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU
LÖSENDE PROBLEM
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Da
jedoch bei dem in der oben genannten Patentanmeldung
JP 2006-140165 A beschriebenen System
während des Ventilationsbetriebs der Gehäuseinnendruck
reduziert wird, ist es wahrscheinlich, dass, wenn das Gehäuse
eine unbeabsichtigte Öffnung aufweist, Luft von außerhalb
des Gehäuses durch die Öffnung in das Gehäuse
eingesaugt wird. Da ferner in der Ausführungsform der Patentanmeldung
eine Entschwefelungseinrichtung
12 außerhalb des
Gehäuses vorgesehen ist, ist zu befürchten, dass
entweichendes Brenngas in das Gehäuse gesaugt wird, wenn
Brenngas aus einem Verbindungsabschnitt zwischen der Entschwefelungseinrichtung
12 und
einer Brenngasleitung oder von der Entschwefelungseinrichtung
12 selbst
entweicht und das Gehäuse eine Verbindungsöffnung
zum Gehäuseinneren in der Nähe des Entweichungsabschnitts
aufweist. Es ist insbesondere nicht wünschenswert, dass
Brenngas in der Nähe eines Unterbrechers verbleibt, welcher
im Gehäuseinneren angeordnet ist und die Funktion hat,
einen Kreislauf zu einer Systemstromquelle zum Zeitpunkt eines Notfalls
zu unterbrechen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zum Lösen des zuvor genannten
Problems im Stand der Technik gemacht und es ist eine Aufgabe, ein
Brennstoffzellensystem bereitzustellen, welches bei einer vereinfachten
Anordnung das Gehäuseinnere belüften kann und
somit die Wahrscheinlichkeit verringern kann, dass Brenngas im Gehäuseinneren
verbleibt.
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MITTEL ZUM LÖSEN
DES PROBLEMS
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Um
das vorangehende Problem zu lösen, liegt das konstruktive
Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 1 in einer
Reformierungsvorrichtung zum Erzeugen eines reformierten Gases aus
Brenngas, einer Brennstoffzelle, welche aus dem reformierten Gas
und einem Oxidationsgas elektrischen Strom erzeugen kann, um einen
elektrischen Ausgangsstrom internen Verbrauchern eines Brennstoffzellensystems
und externen Verbrauchern zuzuführen, einer Kühlungsleitung,
die sich zum Äußeren des Gehäuses öffnet,
zum Führen von Kühlluft, welches das Gehäuseinnere
kühlt, über ein Invertersystem in einen Aufnahmeraum
im Gehäuseinneren führt, einem Luftgebläse
zum Einführen von Kühlluft von außerhalb
des Gehäuses in die Kühlleitung und einem Unterbrecher
zum Unterbrechen eines Kreislaufs zu einer Stromleitung, wenn das
Brennstoffsystem in einen abnormalen Zustand fällt oder
gewartet werden muss, wobei das Gehäuse die Reformiervorrichtung, die
Brennstoffzelle, das Invertersystem, das Luftgebläse und
den Unterbrecher in dem Aufnahmeraum aufnimmt und die durch das
Luftgebläse von außerhalb des Gehäuses
eingeführte Kühlluft das in den Aufnahmeraum zu
führende Invertersystem kühlt, wodurch der Druck
im Aufnahmeraum höher als der atmosphärische Druck
gehalten wird.
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Das
konstruktive Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch
2 liegt in einer Reformiervorrichtung zum Erzeugen von reformiertem
Gas aus Brenngas, einer Brennstoffzelle, die aus dem reformierten
Gas und einem Oxidationsgas elektrischen Strom erzeugen kann, um
den elektrischen Ausgangsstrom internen Verbrauchern eines Brennstoffzellensystems und
externen Verbrauchern zuzuführen, einer Belüftungsleitung,
welche sich zum Äußeren des Gehäuses öffnet,
zum Führen von Belüftungsluft, welche das Gehäuseinnere
belüftet, in einen Aufnahmeraum im Gehäuseinneren,
einem Luftgebläse zum Einführen von Belüftungsluft
von außerhalb des Gehäuses in die Belüftungsleitung
und einem Unterbrecher zum Unterbrechen eines Kreislaufs zu einer
Stromleitung, wenn das Brennstoffzellensystem in einen abnormalen
Zustand fällt oder gewartet werden muss, wobei das Gehäuse
die Reformiervorrichtung, die Brennstoffzelle, das Luftgebläse
und den Unterbrecher in dem Aufnahmeraum aufnimmt und die von außerhalb
des Gehäuses durch das Luftgebläse eingeführte
Belüftungsluft in den Aufnahmeraum geführt wird, wodurch
der Druck in dem Aufnahmeraum höher als der atmosphärische
Druck gehalten wird.
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Das
konstruktive Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch
3 und nach Anspruch 1 oder 2 liegt darin, dass ein Endteil des Aufnahmeraums
als ein Betätigungsabschnittsraum ausgebildet ist, in welchem
der Unterbrecher angeordnet ist, dass ein Wartungsraum, welcher
eine Entschwefelungseinrichtung zum Beseitigen eines Geruchbestandteils
des Brenngases aufnimmt, an dem einen Endteil im Gehäuseinneren
so ausgebildet ist, dass er neben dem Betätigungsabschnittsraum
von dem Aufnahmeraum isoliert ist, und dass eine Trennwand, die
den Betätigungsabschnittsraum und den Wartungsraum trennt, mit
einer Auslassleitung versehen ist, um Luft in den Betätigungsabschnittsraum
abzuführen.
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Das
konstruktive Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch
4 und nach Anspruch 3 liegt darin, dass der Betätigungsabschnittsraum über
dem Wartungsraum angeordnet ist und dass eine Wartungsplatte, welche
den Wartungsraum bedeckt, an dem Gehäuse vorgesehen ist,
um geöffnet und geschlossen zu werden.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Bei
der wie oben aufgebauten Erfindung gemäß Anspruch
1 kühlt die von außerhalb des Gehäuses
durch das Luftgebläse in die Kühlleitung eingeführte
Kühlluft das Invertersystem, um in den Aufnahmeraum im
Gehäuseinneren geführt zu werden. Da somit der
Druck in dem Aufnahmeraum höher als der atmosphärische
Druck wird und da die Luft in dem Aufnahmeraum durch eine Gehäuseöffnung,
die als eine Auslassleitung dient, zur Außenseite des Gehäuses
abgeführt wird, kann die Wahrscheinlichkeit verringert
werden, dass Brenngas in dem Aufnahmeraum im Gehäuseinneren
verbleibt.
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In
der wie oben aufgebauten Erfindung gemäß Anspruch
2 wird die durch das Luftgebläse von außerhalb
des Gehäuses in die Belüftungsleitung eingeführte
Belüftungsluft in den Aufnahmeraum im Gehäuseinneren
geführt. Da somit der Druck in dem Aufnahmeraum höher
als der atmosphärische Druck wird und da die Luft in dem
Aufnahmeraum über eine Gehäuseöffnung,
die als eine Auslassleitung dient, zur Außenseite des Gehäuses
abgeführt wird, kann die Wahrscheinlichkeit verringert
werden, dass Brenngas in dem Aufnahmeraum im Gehäuseinneren
verbleibt.
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Bei
der wie oben aufgebauten Erfindung gemäß Anspruch
3 ist die Trennwand, welche den Betätigungsabschnittsraum
des Aufnahmeraums im Gehäuseinneren mit dem darin angeordneten
Unterbrecher und den Handhabungsraum, der die Entschwefelungsvorrichtung
zum Entfernen eines Geruchbestandteils des Brennstoffgases aufnimmt, trennt,
mit der Auslassleitung versehen, um die Luft in dem Betätigungsabschnittsraum
zum Wartungsraum abzuführen. Somit kann ein Luftstrom von
dem Betätigungsabschnittsraum zum Wartungsraum bewirkt
werden, so dass die Wahrscheinlichkeit reduziert werden kann, dass
Brenngas in der Nähe des Unterbrechers verbleibt. Daher
kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass Brenngas in
dem Betätigungsabschnittsraum verbleibt, welches z. B.
die Folge sein kann, dass aus einer Brenngasleitung austretendes
Brenngas in den Betätigungsabschnittsraum gesaugt wird.
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Bei
der wie oben aufgebauten Erfindung gemäß Anspruch
4 wird die Betätigung des Unterbrechers zum Zeitpunkt der
Wartung und der Schutz des Unterbrechers vereinfacht, da der Betätigungsabschnittsraum
mit dem darin angeordneten Unterbrecher über dem Wartungsraum
angeordnet ist, der die Entschwefelungseinrichtung aufnimmt, welche
einen Geruchsbestandteil des Brenngases beseitigt. Obwohl der Wartungsraum
durch die Wartungsplatte abgedeckt ist, welche an dem Gehäuse
geöffnet und geschlossen werden kann, kann der Luftstrom
von dem Betätigungsabschnittsraum zu dem Wartungsraum die
Wahrscheinlichkeit verringern, dass Brenngas in der Nähe
des Unterbrechers verbleibt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Brennstoffzellensystems in
einer ersten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht von rechts eines Gehäuses 70 des
Brennstoffzellensystems in der ersten Ausführungsform;
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3 ist
eine Schnittansicht von oben des Gehäuses 70 des
Brennstoffzellensystems in der ersten Ausführungsform;
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4 ist
eine Schnittansicht von vorne des Gehäuses 70 des
Brennstoffzellensystems in der ersten Ausführungsform;
und
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5 ist
eine Schnittansicht von oben eines Gehäuses 73 eines
Brennstoffzellensystems in einer zweiten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN
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- 11 ... Brennstoffzelle, 12 ... Systemstromquelle, 13 ... Stromleitung, 14 ...
Zubehör (interne Verbraucher), 15 ... Invertersystem, 17 ...
Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung, 19 ... externe
Verbraucher, 21 ... Reformiervorrichtung, 27 ...
Inverterbox, 29 ... Leitung, 31 ... Luftgebläse, 32 ...
Luftgebläse, 34 ... Luftfilter, 35 ...
Lufteinlassöffnung, 38 ... Inverterbox, 40 ...
Invertersystem, 42 ... Luftgebläse, 51 ...
Unterbrecher, 52 ... Aufnahmeraum, 53 ... Wartungsraum, 54 ...
Trennwand, 58 ... Wartungsplatte, 61 ... Aufnahmeraum, 70 ...
Gehäuse, 73 ... Gehäuse, 80 ...
Kühlleitung, 90 ... Lüftungsleitung.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER
ERFINDUNG
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine erste Ausführungsform
eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm,
welches den Aufbau des Brennstoffzellensystems zeigt. Das Brennstoffzellensystem
besteht aus einer Brennstoffzelle 11, einer Systemstromquelle 12,
einer Stromleitung 13, Zubehör 14, einem
Invertersystem 15, einer Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17,
einer Reformiervorrichtung 21, einer Wartungsschalttafel 41 und
einem Unterbrecher 51. Es ist zu beachten, dass die Begriffe ”vorne”, ”hinten”, ”links”, ”rechts”, ”oben” und ”unten” in
der Beschreibung der Darstellung in den Zeichnungen entsprechen.
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Die
Brennstoffzelle 11 wird mit wasserstoffreichem reformiertem
Gas und einem Oxidationsgas (z. B. Sauerstoff beinhaltende Luft)
versorgt und erzeugt elektrischen Strom durch die Reaktion von Wasserstoff
und Sauerstoff und gibt eine Gleichspannung (z. B. 40 Volt) aus.
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Die
Reformiervorrichtung 21 dampfreformiert das Brenngas, um
die Brennstoffzelle 11 mit wasserstoffreichem reformiertem
Gas zu versorgen, und besteht aus einem Brenner (Verbrennungsabschnitt) 18,
einem Reformierabschnitt, einem Kohlenmonoxid-Shift-Reaktions-Abschnitt
(im Folgenden als ”CO-Shift-Abschnitt” bezeichnet)
und einem selektiven Kohlenmonoxid-Oxidations-Abschnitt (im Folgenden
als ”selektiver CO-Oxidations-Abschnitt” bezeichnet).
Als Brenngas kann Erdgas, Flüssiggas, Benzin, Methanol
oder dergleichen verwendet werden. Der Brenner 18 wird
mit Brenngas versorgt und zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns mit
Verbrennungsluft von außen oder zum Zeitpunkt eines normalen
Betriebs mit einem Anodenabgas (einem reformierten Gas, welches
der Brennstoffzelle zugeführt, aber ohne verbraucht zu
werden abgeführt wird) von einer Brennstoffelektrode der
Brennstoffzelle 11 versorgt, wobei der Brenner jedes zugeführte brennbare
Gas verbrennt und das verbrannte Gas zum Reformierabschnitt führt.
Ein Teil einer Kühlluft, welche einer Inverterbox 27,
auf welche später Bezug genommen wird, zugeführt
wird, wird die Verbrennungsluft vom Inneren der Inverterbox abgezweigt
und mittels einer Luftpumpe 24 zugeführt. Ferner
wird das beim Brenner 18 verbrannte Gas durch eine Abgasleitung,
welche mit einer Abgasöffnung der Reformiervorrichtung 21 verbunden
ist, nach außen abgeführt.
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Der
Reformierabschnitt reformiert ein Gasgemisch, in welchem Dampf (Reformierwasser),
das von einem Verdampfer zugeführt wird, mit einem von außen
zugeführten Brenngas gemischt ist, durch einen Katalysator,
mit welchem der Reformierabschnitt gefüllt ist, um Wasserstoffgas
und Kohlenmonoxidgas (eine sogenannte Dampfreformierreaktion) zu
erzeugen. Gleichzeitig wandelt der Reformierabschnitt das durch
die Dampfreformierreaktion erzeugte Kohlenmonoxid und den Dampf
in Wasserstoffgas und Kohlendioxid um (eine sogenannte Kohlenmonoxid-Shift-Reaktion).
Die so erzeugten wasserstoffreichen reformierten Gase werden zu
dem CO-Shift-Abschnitt ausgegeben.
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Der
CO-Shift-Abschnitt lässt mittels eines darin gefüllten
Katalysators das Kohlenmonoxid und den Dampf, welcher in dem reformierten
Gas enthalten ist, reagieren, um diese in Wasserstoffgas und Kohlendioxidgas
umzuwandeln. Somit wird die Dichte an Kohlenmonoxid in dem reformierten
Gas reduziert, das dem selektiven CO-Oxidations-Abschnitt zugeführt
wird.
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Der
selektive CO-Oxidations-Abschnitt lässt mittels eines darin
befindlichen Katalysators das in dem reformierten Gas verbliebene
Kohlenmonoxid mit einer von außen weiter zugeführten
CO-Reinigungsluft reagieren, um Kohlendioxid zu erzeugen. Somit
wird die Kohlenmonoxidsdichte in dem reformierten Gas weiter reduziert
(weniger als 10 ppm) und der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle 11 zugeführt.
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Das
Brenngas, das Reformierwasser (Wasser) und die Luft (zur CO-Reinigung)
werden durch eine Brennstoffpumpe 22, eine Reformierwasserpumpe 23 bzw.
eine Luftpumpe 24 zugeführt und die zugeführten
Mengen werden auf der Grundlage von Steuerbefehlen der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 gesteuert.
Durch Steuern der zugeführten Mengen von der Kraftstoffpumpe 22,
der Reformierwasserpumpe 23 und der Luftpumpe 24 ist
es möglich, das von der Reformiervorrichtung 21 zugeführte
reformierte Gas zu regulieren.
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Die
Systemstromquelle (oder kommerzielle Stromzuführung) 12 führt
elektrischen Strom den externen Verbrauchern 19 durch die
Stromleitung 13 zu, welche mit der Systemstromquelle 12 verbunden ist.
Die Brennstoffzelle 11 ist mit der Stromleitung 13 über
das Invertersystem 15 und dem Unterbrecher 51 verbunden.
Die externen Verbraucher 19 sind Stromverbraucher, welche
außerhalb des Brennstoffzellensystems angeordnet sind,
und weisen Haushaltsanwendungen, wie z. B. in einem Haus befindliche
Fernseher, auf.
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Das
Zubehör 14, welches eine Art der internen Verbraucher
darstellt, besteht aus den jeweils motorangetriebenen Pumpen 22 bis 24 und
elektromagnetischen Ventilen zum Versorgen der Reformiervorrichtung 21 mit
Kraftstoff, Wasser und Luft sowie elektrischen Ventilen zum Versorgen
der Brennstoffzelle 11 mit reformiertem Gas und Luft (Sauerstoff).
Das Zubehör 14 wird unter Gleichspannung angetrieben
und die Antriebsspannung wird von einem Zubehör-DC/DC-Konverter 15f zugeführt.
Die internen Verbraucher sind Stromverbraucher, welche in dem Brennstoffzellensystem
angeordnet sind und enthalten das Zubehör 14 und
die Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17.
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Das
Invertersystem 15 hat einen DC/AC-Inverter 15b,
welcher die Funktion hat, die von der Brennstoffzelle 11 ausgegebene
Gleichspannung in eine vorbestimmte Wechselspannung umzuwandeln, um
diese zu der Stromleitung 13 auszugeben, welche mit der
Systemstromquelle 12 verbunden ist, und eine weitere Funktion,
die Wechselspannung von der Stromleitung 13 in eine vorbestimmte
Gleichspannung umzuwandeln, eine Gleichrichterschaltung 15e und
den Zubehör-DC/DC-Konverter 15f, welche die Funktion
haben, die Wechselspannung von der Stromleitung 13 in eine
vorbestimmte Gleichspannung umzuwandeln, um diese an die internen
Verbraucher wie z. B. das Zubehör 14, die Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 und
dergleichen auszugeben, und einen DC/DC-Konverter 15a,
der die Funktion hat, die Gleichspannung von der Brennstoffzelle
in eine vorbestimmte Gleichspannung umzuwandeln, um diese an die
internen Verbraucher auszugeben.
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Eine
Systemverbund-Invertersteuereinrichtung 15c steuert den
DC/DC-Konverter 15a und den DC/AC-Inverter 15b.
Die Systemverbund-Invertersteuereinrichtung 15c ist mit
der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 verbunden,
um mit dieser zu kommunizieren und in Erwiderung auf die Befehle von
der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 den DC/DC-Konverter 15a und
den DC/AC-Inverter 15b zu steuern.
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Ein
DC/DC-Konverter der Inverterstromzuführung 15d erhält
von dem DC/DC-Konverter 15a oder dem DC/AC-Inverter 15b eine
Gleichspannung und wandelt die Gleichspannung in eine vorbestimmte
Gleichspannung um, um diese als Stromzufuhrspannung (Antriebsspannung)
dem DC/DC-Konverter 15a, dem DC/AC-Inverter 15b und
der Systemverbund-Invertersteuereinrichtung 15c zuzuführen.
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Der
Zubehör-DC/DC-Konverter 15f erhält eine
Direktspannung von dem DC/DC-Konverter 15a, dem DC/AC-Inverter 15b oder
der Gleichrichterschaltung 15e und wandelt die Gleichspannung
in eine vorbestimmte Gleichspannung (z. B. 24 Volt) um, um diese
Spannung dem Zubehör 14 zuzuführen.
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Das
Invertersystem 15 ist in der Inverterbox 27 aufgenommen
und an einer Bodenfläche eines Gehäuses 70,
auf welches später Bezug genommen wird, befestigt.
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Die
Inverterbox 27 ist mit einem Lufteinlassabschnitt 28 zum
Kühlen des Invertersystems 15 versehen. Der Lufteinlassabschnitt 28 ist über
eine Leitung 29 mit einer Lufteinlassöffnung 35 verbunden, welche
etwa an einem Mittelabschnitt einer Seitenfläche 58a einer
Wartungsplatte 58 vorgesehen ist, welche an einer rechten
Seitenfläche des Gehäuses 70 angeordnet
ist, wobei ein Luftfilter 34 an der Innenseite der Lufteinlassöffnung 35 anliegt,
um Staub oder dergleichen zum Reinigen der Luft zu beseitigen.
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Ein
Luftgebläse 31, das mit dem Innenraum 27a der
Inverterbox 27 verbunden ist, ist an einem unteren Teil
einer Wandfläche 27b der Inverterbox 27 angeordnet
und durch eine Vorwärtsdrehung des Luftgebläses 31 wird
Luft vom Innenraum 27a der Inverterbox 27 in einen
Aufnahmeraum 52, der im Inneren des Gehäuses 70 ausgebildet
ist, eingeführt, wobei der Innendruck des Innenraums 27a abgesenkt wird.
Infolge dessen wird reine Luft von außen durch die Lufteinlassöffnung 35 ausgesaugt.
Die in den Innenraum 27a der Inverterbox 27 gesaugte
Luft bewegt sich in dem Innenraum 27a, um den DC/AC-Inverter 15b,
die Gleichrichterschaltung 15e, den Zubehör-DC/DC-Konverter 15f und
den DC/DC-Konverter 15, welche das Invertersystem 15 bilden,
durch Wärmeaustausch mit deren jeweiligen Schalttafeln zu
kühlen, und wird anschließend durch das Luftgebläse 31 in
den Aufnahmeraum 52 eingeführt.
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Ein
Teil der reinen Außenluft, welche zum Kühlen durch
den Luftfilter 34 und die Leitung 29 der Inverterbox 27 zugeführt
wird, wird von einem mittleren Abschnitt der Leitung 29 abgezweigt
und über ein Kathodengebläse 25 als Oxidationsgas
der Brennstoffzelle 11 zugeführt. Von der Luft,
welche nach Zuführung als Oxidationsgas zu der Luftelektrode
der Brennstoffzelle 11 für die Erzeugung elektrischen Stroms
verwendet wurde, wird ein Teil, welcher übrig geblieben
ist und nicht für die Erzeugung elektrischen Stroms verwendet
wurde, durch eine Abgasleitung, die mit einer Ablassöffnung
der Luftelektrode mit einem daran vorgesehenen Kondensator 26 verbunden
ist, ausgegeben, nachdem diese durch den Kondensator 26 von
Wasser getrennt worden ist. Eine Luftauslassöffnung 33,
welche mit dem Innenraum 27a der Inverterbox 27 in
Verbindung steht, ist an einer Wandfläche 27c der
Inverterbox 27 vorgesehen und die Luftauslassöffnung 33 ist über
die Luftpumpe 24 mit der Reformiervorrichtung 21 verbunden,
so dass Verbrennungsluft der Reformiervorrichtung 21 zugeführt
wird.
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Die
Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 dient zur gesamten
Steuerung des Brennstoffzellensystems auf einer gesamtheitlichen
und zentrierten Basis und steuert den Antrieb des Zubehörs 14,
steuert den Antrieb des Invertersystems 15 und interagiert
mit der Wartungsschalttafel 41 zum Überliefern
und Erhalten von Fehlerinformationen und Signalen zum Betätigen
der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17. Die Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 wird
zu jeder Zeit mit Spannung beaufschlagt, nicht nur während
eines Stand-by-Zustands, sondern auch während des Betriebs
(einschließlich eines Startbetriebs und eines Stromerzeugungsbetriebs).
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Der
Unterbrecher 51, der mit einem Rauschfilter 50 in
Serie geschaltet ist, ist zwischen der Systemstromquelle 12 (oder
der Stromleitung 13) und dem DC/AC-Inverter 15b des
Invertersystems 15 geschaltet. Wenn von dem DC/AC-Inverter 15b ein Überstrom
fließt oder wenn eine elektrische Leckage in dem Brennstoffzellensystem
auftritt, wird der Unterbrecher betätigt, um die Stromzufuhr
zum System auszuschalten und einen mit den externen Verbrauchern
verbundenen Schaltkreis zu unterbrechen, wodurch die externen Verbraucher
und der Hauptteil des Brennstoffzellensystems geschützt
werden. Durch Ausbilden eines Schaltkreiskontaktpunkts, welcher
den Schaltkreis unterbricht oder verbindet, ist es wahrscheinlich,
dass der Unterbrecher 51 Funken sprüht. Der Unterbrecher 51 und
die Wartungsschalttafel 41 sind Seite an Seite in einer
Aufnahmebox 44 aufgenommen, welche sich an zwei Seiten öffnet,
welche die Seite der jeweiligen Betätigungsabschnitte des
Unterbrechers 51 und der Wartungsschalttafel 41 und
die den Betätigungsabschnitten gegenüberliegende
Seite umfasst, und sind an der Aufnahmebox 44 mit Hilfe
von Schrauben (nicht gezeigt) befestigt.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf die 2 bis 4 das
Gehäuse 70 des Brennstoffzellensystems beschrieben.
Die Wartungsschalttafel 41, der Unterbrecher 51,
die Brennstoffzelle 11, das Zubehör 14,
das Invertersystem 15, die Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 und
die Reformiervorrichtung 21 sind in dem Aufnahmeraum 52 des
Gehäuses 70 aufgenommen und das Gehäuse 70 ist
mit einer oberen Platte 55 an ihrem oberen Abschnitt, einer Grundplatte 56 an
ihrem unteren Abschnitt, einer vorderen Platte 71 an ihrem
vorderen Abschnitt und einer hinteren Platte 72 an ihrem
hinteren Abschnitt versehen. Ferner ist eine linke Seitenfläche 57 so ausgebildet,
dass die vordere Platte 71 L-förmig gebogen ist,
um an einem kürzeren Seitenabschnitt 71c der L-Form
etwa die Hälfte der linken Seitenfläche 57 zu
bilden, und dass die hintere Platte 72 L-förmig
gebogen ist, um an einem kürzeren Seitenabschnitt 72b der
L-Form die restliche halbe Oberfläche der linken Seitenfläche 57 zu
bilden. Als rechte Seitenoberfläche ist die rechte Seitenoberfläche 58a der
Wartungsplatte 58 vorgesehen, wobei der Aufnahmeraum 52 und
ein Wartungsraum 53, welcher durch eine Trennwand 54 von
dem Aufnahmeraum 52 getrennt ist, innerhalb des Gehäuses 70 ausgebildet sind.
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Die
vordere Platte 71 und die hintere Platte 72 werden
mit Schrauben an der Grundplatte 56 befestigt. Die vordere
Platte 71 und die hintere Platte 72 sind etwa
in der Mitte der linken Seitenoberfläche 57 mit
einem Verbindungsabschnitt 71a, welcher durch Biegen eines
Endabschnitts in eine L-Form zum Aufnahmeraum 52 hin ausgebildet
ist, versehen und der Verbindungsabschnitt wird mittels Schrauben
mit der hinteren Platte 72, welche in den Verbindungsabschnitt 71a eingreift,
gesichert. Anschließend werden die vordere Platte 71 und
die hintere Platte 72 an ihren oberen Abschnitten mit der
oberen Platte 55, die einen Randabschnitt 55a hat,
welcher vorne, hinten und links über die drei Kantenabschnitte
herunterhängt, bedeckt und der Randabschnitt 55a wird
mit Schrauben an der vorderen Platte 71 und der hinteren
Platte 72 befestigt. Anschließend wird in dem
zuvor genannten montierten Zustand die Wartungsplatte 58,
welche im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, von der
rechten Seite der Anordnung befestigt. Die Wartungsplatte 58,
welche hauptsächlich die rechte Seitenfläche bildet,
ist an der vorderen und hinteren Seite mit einer vorderen und hinteren
Seitenwand 58c, 58b versehen, welche Teile der
vorderen bzw. hinteren Oberflächenabschnitte des Gehäuses 70 bilden,
so dass das Gehäuse 70 mit der daran befestigten
Wartungsplatte 58 etwa die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds
hat.
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An
Abschnitten, an welchen die Seitenwände 58c, 58b mit
der vorderen Platte 71 bzw. hinteren Platte 72 in
Eingriff sind, erstrecken sich entsprechende Endabschnitte der vorderen
Platte 71 und der hinteren Platte 72 nach rechts,
wobei sie dieselben Oberflächen wie die Innenoberflächen
der vorderen Platte 71 und der hinteren Platte 72 beibehalten,
so dass entsprechende Verbindungsabschnitte 71b, 72a ausgebildet
sind, welche dünner als die entsprechenden Dicken der vorderen
Platte 71 und der hinteren Platte 72 ausgebildet
sind. Die jeweiligen Endabschnitte der Seitenwände 58c, 58b der
Wartungsplatte 58 erstrecken sich nach links, wobei sie dieselben
Oberflächen wie die Außenflächen der
entsprechenden Seitenwände 58c, 58b beibehalten,
so dass entsprechende Verbindungsabschnitte 58e, 58f ausgebildet
werden, welche dünner als die jeweiligen Dicken der entsprechenden
Seitenwände 58c, 58b ausgebildet sind,
und die jeweiligen Verbindungsabschnitte 58e, 58f sind
mit den entsprechenden Verbindungsabschnitten 71b, 72a der
vorderen Platte 71 und der hinteren Platte 72 in
Eingriff. Dann wird die Wartungsplatte 58 gesichert, indem
sie mit Schrauben an der Trennwand 54 befestigt wird, welche
innerhalb der Wartungsplatte 58 ausgebildet ist, und zwar
von der rechten Seitenfläche 58a des Gehäuses 70,
wodurch das Gehäuse 70 ausgebildet wird.
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Ein
oberer Endabschnitt auf der rechten Seite des Aufnahmeraums 52 in
dem Gehäuse 70 ist als ein Betätigungsabschnittsraum 59 gebildet,
in welchem die Wartungsschalttafel 41 und der Unterbrecher 51,
die in der Aufnahmebox 44 nebeneinander aufgenommen sind,
zur Außenseite der rechten Seitenfläche 58a des
Gehäuses 70 hin angeordnet sind. Der Wartungsraum 53,
der Austauschteile aufnimmt, ist unter dem Wartungsabschnittsraum 59 auf
der Seite der rechten Seitenfläche des Gehäuses 70 vorgesehen,
um von dem Aufnahmeraum 52 isoliert zu sein, und ist auf
der Seite der rechten Seitenfläche durch die Wartungsplatte 58 von
außen abgeschirmt.
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Als
Trennwand 54, welche den Aufnahmeraum 52 und den
Wartungsraum 53 trennt, sind vertikale Wände 54c, 54d, 54e auf
der rechten Seitenflächenseite des Gehäuses 70 vertikal
aufrecht zwischen der vorderen Platte 71 und der hinteren
Platte 72 vorgesehen und die vertikalen Wände 54c, 54d, 54e sind
an ihren oberen Enden mit Bodenwänden 54a, 54b versehen,
welche eine Bodenfläche des Betätigungsabschnittsraums 59 bilden.
Obwohl die Trennwand 54 auf diese Weise den Wartungsraum 53 von
dem Aufnahmeraum 52 isoliert, trennt sie diese nicht luftdicht, indem
sie eine kleine Öffnung dazwischen hat, und erschwert es
Regentropfen oder dergleichen, in den Aufnahmeraum 52 zu
gelangen.
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Genauer
gesagt erstreckt sich die Trennwand 54 mit einer Weite,
welche etwas schmaler als die Entfernung zwischen der vorderen Platte 71 und der
hinteren Platte 72 ist, an der Vorderseite und der Hinterseite
zur rechten Seitenfläche hin, während sie eine
untere Fläche der oberen Platte 55 berührt
und auf der Seite der rechten Seitenfläche der oberen Platte 55 herunterhängt,
um eine vertikale Wand 54k zu bilden. Während
der Betätigungsabschnittsraum 59 gesichert ist,
in welchem die Aufnahmebox 44, welche die Wartungsschalttafel 41 und
den Unterbrecher 51 aufnimmt, aufgenommen ist, ist die
vertikale Wand 54k rechtwinklig zum Aufnahmeraum 52 hin gebogen
und erstreckt sich horizontal als Bodenwände über
eine vorbestimmte Entfernung. An einer Stelle, zu welcher sich die
Bodenwand 54a horizontal erstreckt, um einen Raum sicherzustellen,
welcher einen Speichertank 37, den Luftfilter 34 und
dergleichen aufnehmen kann, und an einer anderen Stelle, zu welcher
sich die Bodenwand 54b horizontal erstreckt, um einen Raum
sicherzustellen, welcher einen Entschwefler 36 und einen
Ionentauscher 39 aufnehmen kann, sind die Bodenwände 54a, 54b rechtwinklig
nach unten gebogen, um die Bodenplatte 56 zu erreichen,
so dass die vertikalen Wände 54c, 54d, 54e gebildet
werden. Die vertikalen Wände 54c, 54d, 54e sind
an ihren unteren Endabschnitten zum Aufnahmeraum 52 hin
gebogen, so dass jede eine L-Form ausbildet. Somit werden entsprechende
horizontale Wände 54h, 54i gebildet und
an diesen gebogenen Abschnitten an der Grundplatte 56 an
dem unteren Teil mittels Schrauben befestigt. Ferner ist die vertikale
Wand 54c mit einem Abschnitt versehen, welcher sich entlang
der Seite der hinteren Platte 72 erstreckt, wobei der sich
erstreckende Abschnitt rechtwinklig zum Aufnahmeraum 52 hin
gebogen ist, um eine vertikale Wand 54f zu bilden, und
der gebogene Abschnitt wird mit Schrauben an der Rückseite an
der hinteren Platte 72 befestigt. Darüber hinaus
ist die vertikale Wand 54e mit einem Abschnitt versehen,
welcher sich entlang der Seite der vorderen Platte 71 erstreckt,
wobei der sich erstreckende Abschnitt rechtwinklig zum Aufnahmeraum 52 hin
gebogen ist, um eine vertikale Wand 54g zu bilden, und der
gebogene Abschnitt wird mit Schrauben an der Vorderseite an die
vordere Platte 71 befestigt.
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Am
Mittelabschnitt der Trennwand 54 ist quer über
die vertikalen Wände 54c, 54d, 54e ein Wasseraufbereiter-Herausnahmefenster 63 zum
Herausnehmen eines Wasseraufbereiters 43, welcher als ein
Ersatzteil in dem Aufnahmeraum 52 angeordnet ist, vorgesehen.
Das Wasseraufbereiter-Herausnahmefenster 63 ist auf der
Seite der rechten Seitenfläche der Trennwand 54 durch
eine Wasseraufbereiter-Herausnahmeabdeckung 60 geschlossen,
welche so ausgebildet ist, dass sie ausreichend größer als
das Wasseraufbereiter-Herausnahmefenster 63 ist, und die
Trennwand 64 und die Wasseraufbereiter-Herausnahmeabdeckung 60 sind
an einem Überlappungsabschnitt durch Schrauben miteinander
befestigt.
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Eine
Durchgangsöffnung 60a, um Luft in den Aufnahmeraum 52 zu
führen, ist etwa an einem Mittelabschnitt der Wasseraufbereiter-Herausnahmeabdeckung 60 ausgebildet,
durch welche Luft von der Lufteinlassöffnung 35 geführt
wird, welche etwa am Mittelabschnitt der rechten Seitenfläche 58a der
Wartungsplatte 58 vorgesehen ist. Eine Kühlleitung 80, welche
sich zur Außenseite des Gehäuses 70 öffnet, um
Kühlluft über das Invertersystem 15 dem
Aufnahmeraum 52 in dem Gehäuse 70 zuzuführen,
wird durch die Lufteinlassöffnung 35, den Luftfilter 34,
die Durchgangsöffnung 60a, die Leitung 29,
den Innenraum 27a der Inverterbox 27 und dergleichen
gebildet. Ferner bildet das Luftgebläse 31, welches
mit dem Innenraum 27a der Inverterbox 27 in Verbindung steht,
ein Luftgebläse zum Einführen von Luft von außen
in die Kühlleitung 80. Somit kühlt die
durch das Luftgebläse 31 von außerhalb
des Gehäuses 70 eingeführte Kühlluft
das Invertersystem 15 und wird dann dem Aufnahmeraum 52 zugeführt,
so dass der Druck in dem Aufnahmeraum 52 höher
als der atmosphärische Druck gehalten wird.
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An
einer Bodenfläche der Aufnahmebox 44, welche die
Wartungsschalttafel 41 und den Unterbrecher 51 aufnimmt,
und an einer unteren Wandfläche 54a der Trennwand 54 für
den Betätigungsabschnittsraum 59, in welchem die
Aufnahmebox 44 aufgenommen und montiert ist, sind Durchgangslöcher 45 vorgesehen,
um elektrische Drähte von dem Unterbrecher 51 durchführen
zu können. Die elektrischen Drähte werden durch
eine Dichtscheibe an dem Durchgangsloch 45 der unteren
Wandfläche 54a gesichert und erstrecken sich,
um mit der Stromleitung 13 außerhalb des Gehäuses 70 verbunden
zu werden. Auch wenn die elektrischen Drähte von dem Unterbrecher 51 an
dem Durchgangsloch 45 durch die Dichtscheibe gesichert
werden, gibt es in dem Durchgangsloch 45 eine Öffnung 54j,
welche den Aufnahmeraum 52 und den Wartungsraum 53 miteinander
in Verbindung stehen lässt. Die Öffnung 54j bildet
eine Auslassleitung, welche an der Trennwand 54 ausgebildet
ist, welche den Betätigungsabschnittsraum 59 und
den Wartungsraum 53 voneinander trennt, um Luft in dem
Betätigungsabschnittsraum 59 zum Wartungsraum 53 abzulassen.
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Der
Wartungsraum 53, welcher durch die Trennwand 54 von
dem Aufnahmeraum 52 isoliert wird, ist unterhalb der unteren
Wandflächen 54a, 54b der Trennwand ausgebildet
und nimmt darin den Ionentauscher 39, den Speichertank 37,
den Entschwefler 36, den Luftfilter 34 und dergleichen,
welche Austauschteile sind, auf. Der Entschwefler 36 ist mit
einer Brenngasversorgung (z. B. einer Stadtgasleitung) verbunden
und beseitigt einen Geruchsbestandteil (z. B. eine Schwefelkomponente)
in dem Brenngas. Nach der Beseitigung des Geruchsbestandteils wird
Brenngas, welches als unreformiertes Brenngas und Verbrennungsgas
dient, durch die stromaufwärts des Entschweflers 36 vorgesehene Brennstoffpumpe 22 der
Reformiervorrichtung 21 zugeführt.
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Als
nächstes wird der Betrieb des oben beschriebenen Brennstoffzellensystems
beschrieben. Während der Vorbereitung zur Stromerzeugung (Startbetrieb)
des Brennstoffzellensystems befindet sich die Brennstoffzelle 11 in
einem Aufwärmbetrieb und erzeugt keinen elektrischen Strom
der und elektrische Strom wird von der Systemstromquelle 12 dem
Brennstoffzellensystem zugeführt.
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Während
eines Stromerzeugungsbetriebs des Brennstoffzellensystems werden
der DC/DC-Konverter 15a und der DC/AC-Inverter 15b in Erwiderung
auf Steuerbefehle von der Systemverbund-Invertersteuereinrichtung 15c (in
Erwiderung auf Steuerbefehle von der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17)
angetrieben. Gleichzeitig führt die stromaufwärts
des Entschweflers 36 vorgesehene Brennstoffpumpe 22 Brenngas über
den Entschwefler 36 der Reformiervorrichtung 21 zu,
weshalb die Brennstoffzelle 11 mit der Stromerzeugung beginnt.
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Anschließend
wird der elektrische Strom von der Brennstoffzelle 11 am
DC/DC-Konverter 15a in seiner Spannung erhöht
und dem Zubehör-DC/DC-Konverter und schließlich
der Brennstoffzellensystem-Steuereinrichtung 17 und dem
Zubehör 14 zugeführt. Ferner wird elektrischer
Strom von der Brennstoffzelle 11 den externen Verbrauchern 19 über
den DC/DC-Konverter 15a und den DC/AC-Inverter 15b zugeführt.
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Wenn
das Brennstoffzellensystem auf diese Weise mit der Stromerzeugung
beginnt, beginnt das Invertersystem 15 als Ganzes zu arbeiten,
so dass die entsprechenden Schalttafeln in dem Invertersystem 15 beginnen,
Wärme zu erzeugen. Somit startet das Luftgebläse 31,
welches an der Seitenwand 27b der Inverterbox 27 angeordnet
ist, seinen Betrieb, um das Invertersystem 15 zu kühlen.
Somit wird saubere Luft von außerhalb des Gehäuses 70 durch
die Kühlleitung 80 angesaugt und die angesaugte
Luft bewegt sich in den Innenraum 27a der Inverterbox 27 zum
Luftgebläse 31 hin, wobei die angesaugte Luft die
jeweiligen Schalttafeln kühlt, wenn sie durch direkten
oder indirekten Kontakt mit den jeweiligen Schalttafeln Wärme
austauscht. Die Luft, welche sich infolge der Wärmeaufnahme
aufgewärmt hat, wird von dem Luftgebläse 31 zum
Aufnahmeraum 52 geführt.
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Gleichzeitig
wird die Luftmenge α, welche von dem Luftgebläse 31 dem
Aufnahmeraum 52 zugeführt wird, eine Menge, welche übrig
bleibt, wenn von der durch die Lufteinlassöffnung 35 eingeführten Luftmenge
Q eine Luftmenge β, welche über eine Verbindung
mit dem Mittelabschnitt der Leitung 29 und von dieser abgezweigt
wird, welcher stromaufwärts der Inverterbox 27 angeordnet
ist, um als Oxidationsgas für die Brennstoffzelle 11 zugeführt
zu werden, und eine weitere Luftmenge γ, welche, nachdem
sie in die Inverterbox 27 geführt wird, abgezweigt
wird und als Verbrennungsluft der Reformiervorrichtung 21 durch
die Luftauslassöffnung 33 zugeführt wird,
welche an der Seitenwand 27c der Inverterbox 27 vorgesehen
ist, abgezogen wird. Somit wird, während das Brennstoffzellensystem
elektrischen Strom erzeugt, Luft von dem Luftgebläse 31 weiter
mit der Menge α dem Aufnahmeraum 52 zugeführt
und der Aufnahmeraum 52 wird in Abhängigkeit von Öffnungen
zwischen dem Aufnahmeraum 52 und dem Außenraum
bei einem positiven Druck gehalten, so dass es unterdrückt
werden kann, dass Brenngas von außerhalb des Aufnahmeraums 52 in
den Aufnahmeraum 52 strömt.
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Da
ferner der Innendruck in dem Aufnahmeraum 52 ein positiver
Druck wird, wird an den Öffnungsabschnitten zwischen dem
Aufnahmeraum 52 und der Außenseite der Luftstrom
von dem Aufnahmeraum 52 zum Außenraum hin in einer
Größenordnung erzeugt, welche von den Dimensionen
der Öffnungen abhängt. Bei der Öffnung 54j in
dem Durchgangsloch 45 unter dem Unterbrecher 51,
welcher in dem Betätigungsabschnittsraum 59 angeordnet
ist, welcher an dem oberen Abschnitt auf der rechten Seite in dem
Aufnahmeraum 52 vorgesehen ist, strömt ein Luftstrom,
welcher von der Dimension der Öffnung 54j abhängt,
in den Wartungsraum 53, welcher getrennt von dem Aufnahmeraum 52 vorgesehen
ist, um sich unter dem Betätigungsabschnittsraum 59 zu
befinden. Da die Luft um den Unterbrecher 51 ebenfalls
mit diesem Strom ausströmt, ist es möglich, die
Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass, selbst wenn im schlechtesten
Fall Brenngas in den Wartungsraum 53 entweicht, entwichenes
Brenngas zum Unterbrecher 51 strömt und um diesen
herum verbleibt.
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Ferner
bewirkt die Luft, welche in den Wartungsraum 53 strömt,
dass der Innendruck des Wartungsraums 53 ansteigt. Aufgrund
des Anstiegs des Innendrucks passiert die Luft in dem Wartungsraum 53 einen
Raum zwischen der äußeren Seitenfläche der
vertikalen Wand 54k, welche die rechte Seitenfläche
des über dem Wartungsraum 53 liegenden Betätigungsabschnittsraums 59 bildet,
und der Innenseitenfläche der rechten Seitenfläche 58a der
Wartungsplatte 58, um im Druck anzusteigen, und wird schnell
durch die jeweiligen Öffnungsabschnitte 53a zwischen
der unteren Oberfläche der oberen Platte 55 und
dem unteren Ende der Wartungsplatte 58 zur Atmosphäre
ausgegeben. Ferner ist die Wartungsplatte 58 lösbar
an dem Gehäuse 70 vorgesehen und wenn Teile, welche
in dem Wartungsraum 53 aufgenommen sind, ausgetauscht werden
müssen, kann dieser Austausch sehr einfach erfolgen, indem
die Wartungsplatte 58 gelöst wird.
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Wie
aus der vorgegangenen Beschreibung klar ist, kühlt die
Kühlluft, welche durch das Luftgebläse 31 von
außerhalb des Gehäuses 70 der Kühlleitung 80 zugeführt
wird, das Invertersystem 15 und wird anschließend
dem Aufnahmeraum 52 im Inneren des Gehäuses 70 zugeführt.
Somit wird der Druck in dem Aufnahmeraum 52 höher
als der atmosphärische Druck und die Luft in dem Aufnahmeraum 52 strömt
durch Öffnungen, welche im Gehäuse 70 vorgesehene
Auslassleitungen sind, nach außen, so dass die Wahrscheinlichkeit
reduziert werden kann, dass Brenngas von außerhalb durch
das Gehäuse 70 angesaugt wird und in dem Aufnahmeraum 52 im
Inneren des Gehäuses 70 verbleibt.
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Ferner
ist in der ersten Ausführungsform die Auslassleitung 54j zum
Auslassen der Luft in dem Betätigungsabschnittsraum 59 zum
Wartungsraum 53 hin an der Trennwand 54 vorgesehen,
welche den Betätigungsabschnittsraum 59 mit dem
darin angeordneten Unterbrecher 51 des Aufnahmeraums 52 in dem
Inneren des Gehäuses 70 und den Wartungsraum 53,
welcher den Entschwefler 36 zum Beseitigen eines Geruchsbestandteils
in dem Brenngas aufnimmt, voneinander trennt. Somit kann ein Luftstrom von
dem Betätigungsabschnittsraum 59 zum Wartungsraum 53 bewirkt
werden. Auch wenn im schlechtesten Fall Brenngas von dem Entschwefler 36 und
der Brenngasleitung entweicht und in dem Wartungsraum 53 verbleibt,
kann die Wahrscheinlichkeit reduziert werden, dass das Brenngas
in den Betätigungsabschnittsraum 59 gesaugt wird.
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Da
in der ersten Ausführungsform der Betätigungsabschnittsraum 59 mit
dem darin angeordneten Unterbrecher 51 über dem
Wartungsraum 53, welcher den Entschwefler 36 zum
Beseitigen eines Geruchsbestandteils in dem Brenngas aufnimmt, angeordnet
ist, wird die Betätigung des Unterbrechers 51 zum
Zeitpunkt einer Wartung und der Schutz des Unterbrechers vereinfacht.
Obwohl der Wartungsraum 53 mit der Wartungsplatte 58 abgedeckt
ist, welche lösbar an dem Gehäuse 70 befestigt
ist, kann ferner der Luftstrom von dem Betätigungsabschnittsraum 59 zum
Wartungsraum 53 die Wahrscheinlichkeit reduzieren, dass
Brenngas in der Nähe des Unterbrechers verbleibt, selbst
wenn dieses Brenngas im schlechtesten Fall von dem Entschwefler 36 entweicht.
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf die 5 eine
zweite Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform
wird nur hinsichtlich der Unterschiede zu der ersten Ausführungsform
beschrieben. Da die anderen konstruktiven Merkmale die gleichen
wie die in der ersten Ausführungsform sind, werden dieselben
Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung
dieser gleichen Komponenten weggelassen. Wie in der 3 gezeigt
ist, ist die erste Ausführungsform so aufgebaut, dass Kühlluft,
welche durch den Betrieb des Luftgebläses 31 von
außerhalb des Gehäuses 70 durch die Kühlleitung 80 eingeführt
wird, so geleitet, dass sie durch den Innenraum 27a der
Inverterbox 27 passiert und dabei das Invertersystem 15 kühlt
und anschließend in den Aufnahmeraum 52 geführt
wird, um den Druck in dem Aufnahmeraum 52 höher
als den atmosphärischen Druck zu halten. Die zweite Ausführungsform
ist dagegen wie in der 5 gezeigt so aufgebaut, dass
Lüftungsluft, welche durch ein Luftgebläse 32 von
außerhalb eines Gehäuses 73
durch eine
Belüftungsleitung 90 eingeführt wird,
zu einem Aufnahmeraum 61 geführt wird, um den
Druck in dem Aufnahmeraum 61 höher als den atmosphärischen
Druck zu halten. In diesem Fall wird die Kühlung des Invertersystems 50,
das in der Inverterbox 38 aufgenommen ist, auf eine solche
Weise ausgeführt, dass ein Luftgebläse 42,
welches an einem unteren Teil an einer Seitenwand 38b einer
Inverterbox 38 angeordnet ist, betrieben wird, um die Luft
in dem Aufnahmeraum 61 von einer Einlassöffnung 46 anzusaugen,
welche an einem oberen Abschnitt einer Seitenwand 38c der
Inverterbox 38 vorgesehen ist, und dass sich die angesaugte
Luft in dem Innenraum 38a der Inverterbox 38 zu
dem Luftgebläse 52 hin bewegt. Ferner wird hinsichtlich
der Verbrennungsluft zu einer Reformiervorrichtung 47 nicht
wie bei der ersten Ausführungsform, bei welcher die in
die Inverterbox 27 geführte Luft abgezweigt wird,
um durch die Luftpumpe 24 angesaugt zu werden, die Luft
in dem Aufnahmeraum 61 direkt durch den Betrieb einer Luftpumpe 49 angesaugt
und einem Brenner 48 einer Reformiervorrichtung 47 zugeführt,
um dort verbrannt zu werden. Das im Brenner 48 verbrannte
Gas wird durch eine Abgasleitung 62, die mit einer Abgasöffnung
der Reformiervorrichtung 47 verbunden ist, nach außen
abgeführt. Die zuvor genannten Aspekte sind Unterschiede
zu der ersten Ausführungsform und bei dem zuvor beschriebenen
Aufbau können ähnliche Effekte wie bei der ersten
Ausführungsform erwartet werden.
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Obwohl
die Wartungsplatte 58 lösbar vorgesehen ist, kann
diese wie eine Tür zu öffnen und zu schließen
sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Ein
Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ist industriell anwendbar als ein Brennstoffzellensystem
für die stationäre Installation oder dergleichen,
welches hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit ausgezeichnet
ist, da es möglich ist, indem ein Gehäuseinnendruck
höher als der atmosphärische Druck gehalten wird,
das Gehäuseinnere zufriedenstellend zu belüften
und das Ansaugen von brennbarem Gas von außerhalb des Gehäuses
zu unterdrücken.
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ZUSAMMENFASSUNG
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[Problem]
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Aufgabe
ist die Bereitstellung eines Brennstoffzellensystems, welches das
Innere eines Gehäuses bei einer einfachen Konstruktion
belüften kann und welches verhindern kann, dass Brenngas
in das Innere des Gehäuses gesaugt wird, selbst wenn solches
Gas im schlechtesten Fall in der Nähe des Gehäuses
verbleibt.
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[Lösung]
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Das
System weist eine Reformiervorrichtung 21 zum Erzeugen
von reformiertem Gas aus Brenngas, eine Brennstoffzelle 11,
welche aus reformiertem Gas und Oxidationsgas elektrischen Strom
erzeugen kann, eine Kühlleitung 80, die sich zur
Außenseite eines Gehäuses 70 öffnet,
um Kühlluft, welche einen Innenraum des Gehäuses
kühlt, einem Aufnahmeraum in dem Innenraum des Gehäuses über
ein Invertersystem 15 zuzuführen, ein Luftgebläse
zum Einführen von Kühlluft von außerhalb
des Gehäuses in die Kühlleitung und einen Unterbrecher zum
Unterbrechen eines Schaltkreises zu einer Stromleitung, wenn das
Brennstoffzellensystem in einen abnormalen Zustand fällt
oder gewartet werden muss, auf, wobei das Gehäuse die Reformiervorrichtung,
die Brennstoffzelle, das Invertersystem, das Luftgebläse
und den Unterbrecher in dem Aufnahmeraum aufnimmt und eine durch
das Luftgebläse von außerhalb des Gehäuses
eingeführte Kühlluft dem Aufnahmeraum nach der
Kühlung des Invertersystems zuführt, wodurch der
Druck in dem Aufnahmeraum größer als der atmosphärische
Druck gehalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-140165
A [0002, 0002, 0003]
