JP2015527543A - 受動再循環装置 - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
2H2→4H++4e−
によって表される電気化学反応を起こす。
O2+4H++4e−→2H2O
によって表される様に酸素の還元から水が発生する。
110 再循環装置
120 燃料
130 燃料電池
140 アノード区画
150 アノード
160 電解質
170 カソード区画
180 カソード
190 電気負荷回路
200 混合燃料
210 酸素の流れ
220 排気
230 アノード区画出口
240 アノード区画入口
250 第1通路
260 第2通路
270 第3通路
280 再循環ループ
400 再循環装置本体
410 ノズル
420 ピストン
430 内部空洞部
440 第1本体部分
450 第2本体部分
460 長手方向軸
470 混合室
480 ピストン室
490 貫通口
500 ノズルの第1端
510 ノズルの第2端
520 ノズル空洞部
530 ピストンヘッド
540 ピストンの第1端
550 ピストンの第2端
560 ピストン空洞部
570 ピストンヘッド表面
580 上流方向の力
590 弁棒
600 弁座
610 流入通路
620 オリフィス
630 下流方向の燃料力
700 再循環装置本体
710 ピストン
720 針
730 第1通路
740 第2通路
750 第3通路
760 内部空洞部
770 第1本体部分
780 第2本体部分
790 混合室
800 ピストンの第1端
810 ピストンの第2端
820 ピストン空洞部
830 ピストンヘッド
840 ピストンヘッド表面
850 上流方向の力
860 長手方向軸
870 オリフィス
880 狭窄内空洞部
890 針の第1端
900 針の第2端
910 針中央空洞部
920 流出通路
930 下流方向のばね力
1010 再循環装置
Claims (24)
- 再循環装置において、
排気を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第1通路と、燃料を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第2通路と、前記排気と前記燃料の混合物を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第3通路と、前記第2通路から前記第3通路へ延びる長手方向軸と、を備える本体と、
内空洞部を備えるノズルであって燃料を当該内空洞部の最も小さい断面積のところに配置されているオリフィスに向かって方向決めするのに適したノズルと、
前記本体内に滑動可能に配置されていて前記燃料を受け入れるように構成された第1端と燃料を前記ノズル空洞部へ導入するように構成された第2端を備えているピストンであって、それにより、当該ピストンが前記排気によって前記本体の前記長手方向軸に沿って動かされて前記オリフィスを通過する前記燃料の流れを制御するようになっている、ピストンと、
前記本体内に配置されている混合室であって、前記排気を受け入れるように構成され且つ前記オリフィスからの燃料を受け入れるように構成されている混合室と、を備えている再循環装置。 - 請求項1に記載の再循環装置を含む燃料電池システムにおいて、
燃料源と、
アノード区画、カソード区画、及び電解質を備える燃料電池と、
追加の燃料が前記オリフィスを通って流れることを可能にするように構成されている前記再循環装置内のピストンと、
燃料源を再循環装置の第2通路へ流体接続する第1導管と、
再循環装置の第3通路をアノード区画入口へ流体接続する第2導管と、
アノード区画出口を前記本体の前記第1通路へ流体接続する第3導管と、
を更に備えている燃料電池システム。 - 前記装置は燃料電池システム内で作動するように構成されている、請求項1に記載の再循環装置。
- 前記燃料は前記オリフィスから射出され、前記排気は同伴され、前記混合室内で混合される、請求項1に記載の再循環装置。
- 前記排気は燃料電池の前記アノード区画から吐出され、燃料は水素含有流体である、請求項1に記載の再循環装置。
- 再循環装置の前記第1通路へ供給される前記排気流入圧力は約3psigから約60psigの間の範囲にあり、再循環装置の第2通路へ供給される前記燃料圧力は約30psigから約500psigの間の範囲にある、請求項1に記載の再循環装置。
- 前記燃料と前記混合物の少なくとも一方の流速は超音速で作動するように構成されている、請求項1に記載の再循環装置。
- 再循環装置において、
排気を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第1通路と、燃料を受け入れるように構成されている、弁座を備える少なくとも1つの第2通路と、前記排気と前記燃料の混合物を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第3通路と、前記第2通路から前記第3通路へ延びる長手方向軸と、を備える本体と、
内空洞部を備えていて燃料を当該内空洞部の最も小さい断面積のところに配置されているオリフィスに向かって方向決めするのに適したノズルであって、本体へ固定的に連結されているノズルと、
前記本体内に滑動可能に配置されていて前記燃料を受け入れるように構成された第1端と燃料を前記ノズル空洞部へ導入するように構成された第2端を備えているピストンであって、当該ピストン表面は排気を受け入れるように構成されており、それにより、当該ピストンが前記排気によって前記本体の前記長手方向軸に沿って動かされて前記オリフィスを通過する前記燃料の流れを制御するようになっている、ピストンと、
前記排気を受け入れるように構成され且つ前記オリフィスからの燃料を受け入れるように構成されて前記本体内に配置されている混合室と、
前記ピストンの前記第1端へ固定的に連結されている先細端を備える弁棒であって、それにより、前記長手方向軸に沿って動かされる前記ピストンが当該弁棒第1端と前記弁座の間の距離を制御するようになっている、弁棒と、を備えている再循環装置。 - 前記ピストンは、ピストンヘッド及びシリンダへ固定的に連結されている弁棒を備える組立体であり、前記ピストン組立体の前記第1端は、燃料が第1端から第2端までの前記ピストンの長さを走っている中央空洞部に進入できるようにする少なくとも1つの通路を前記シリンダの側壁に有しており、燃料が通過できるようにしている、請求項8に記載の再循環装置。
- 請求項8に記載の再循環装置を含む燃料電池システムにおいて、
燃料源と、
アノード区画、カソード区画、及び電解質を備える燃料電池と、
追加の燃料が前記オリフィスを通って流れることを可能にするように構成されている前記再循環装置内のピストン及び弁棒と、
燃料源を再循環装置の第2通路へ流体接続する第1導管と、
再循環装置の第3通路をアノード区画入口へ流体接続する第2導管と、
アノード区画出口を前記本体の前記第1通路へ流体接続する第3導管と、
を更に備えている燃料電池システム。 - 前記装置は燃料電池システム内で作動するように構成されている、請求項8に記載の再循環装置。
- 前記燃料は前記オリフィスから射出され、前記排気は同伴され、前記混合室内で混合される、請求項8に記載の再循環装置。
- 前記排気は燃料電池の前記アノード区画から吐出され、燃料は水素含有流体である、請求項8に記載の再循環装置。
- 再循環装置の前記第1通路へ供給される前記排気流入圧力は約3psigから約60psigの間の範囲にあり、再循環装置の第2通路へ供給される前記燃料圧力は約30psigから約500psigの間の範囲にある、請求項8に記載の再循環装置。
- 前記燃料と前記混合物の少なくとも一方の流速は超音速で作動するように構成されている、請求項8に記載の再循環装置。
- 前記弁棒が前記弁座に近づくにつれて、前記燃料の流れのために開口する前記断面積は減少して前記燃料の流れを制限する、請求項8に記載の再循環装置。
- 再循環装置において、
排気を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第1通路と、燃料を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第2通路と、前記排気と前記燃料の混合物を受け入れるように構成されている少なくとも1つの第3通路と、前記第2通路から前記第3通路へ延びる長手方向軸と、を備える本体と、
前記本体内に滑動可能に配置されているピストンであって、ピストン空洞部を備え、前記ピストン空洞部は当該ピストン空洞部を貫いて第1針部分を受け入れるように構成されており、前記ピストン空洞部は燃料を当該ピストン中央空洞部の最も小さい断面積のところに配置されているオリフィスに向かって方向決めするように構成されており、ピストン表面は排気を受け入れるように構成されており、それにより、前記ピストンが前記排気圧力によって前記本体の前記長手方向軸に沿って動かされて前記オリフィスを通過する前記燃料の流れを制御するようになっている、ピストンと、
排気を受け入れるように構成され且つ前記オリフィスからの燃料を受け入れるように構成されて前記本体内に配置されている混合室と、
前記本体へ固定的に連結されている針であって、
第2端に向かって延びている中央空洞部の中へ給送する前記燃料受け入れ用の通路を有する第1端、を備えており、
略第2端領域では、流出通路が、燃料が前記中央空洞部から前記ピストン空洞部の中へ出てゆけるようにしており、第2端は下流方向に先細になっており、それにより、前記先細針部分の表面は前記ピストンの前記先細内表面に平行であり且つ前記ピストンが動くにつれて当該ピストンの前記内表面に係合するように構成されている、針と、を備えている再循環装置。 - 前記ピストンは前記針へ固定的に連結されているダイヤフラムに置き換えられており、前記ダイヤフラムは前記オリフィスを通る前記流れを制御し、前記ダイヤフラムは前記排気圧力に因り撓む、請求項17に記載の再循環装置。
- 前記装置は燃料電池システム内で作動するように構成されている、請求項17に記載の再循環装置。
- 前記燃料は前記オリフィスから射出され、前記排気は同伴され、前記混合室内で混合される、請求項17に記載の再循環装置。
- 前記排気は燃料電池の前記アノード区画から吐出され、燃料は水素含有流体である、請求項17に記載の再循環装置。
- 再循環装置の前記第1通路へ供給される前記排気流入圧力は約3psigから約60psigの間の範囲にあり、再循環装置の第2通路へ供給される前記燃料圧力は約30psigから約500psigの間の範囲にある、請求項17に記載の再循環装置。
- 前記燃料と前記混合物の少なくとも一方の流速は超音速で作動するように構成されている、請求項17に記載の再循環装置。
- 前記針は、前記オリフィスに進入するにつれて、前記針が前記オリフィスを塞ぎ前記燃料の流れを封止するまでその面積を減少させている、請求項17に記載の再循環装置。
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