ファン２７は、内周側の領域であって、高圧圧縮機２８に気体を送り込むファンハブ３６と、外周側の領域であって、バイパスノズル３７に気体を送り込むファンチップ３８とを有する。
The fan 27 has a fan hub 36 that sends gas to the high-pressure compressor 28 on the inner peripheral side, and a fan chip 38 that sends gas to the bypass nozzle 37 on the outer peripheral side.
図４は燃料電池４２の構成を示す概略図である。図４に示すように、燃料電池４２では、容器４６内に室内を二分する電解質４７が配置され、電解質４７の両側にアノード４８及び空気極（カソード）４９がそれぞれ配置されている。容器４６のアノード４８側には、燃料の導入口５０と導出口５１が設けられ、容器４６の空気極４９側には、作動流体の導入口５２と導出口５３が設けられている。圧縮機４１からの作動流体は、燃料電池４２の空気極４９側の導入口５２に供給され、室内において水素等と反応し、電気を発電する。化学反応過程で発生する熱により作動流体は更に温度が上がるので、その導出口５３よりタービン４３側に導出し、タービン４３により膨張し、後述するようにジェットエンジン２１側に戻すか、外部に放出する。
タービン４３は、燃料電池４２の空気極４９側の導出口５３より排出された作動流体により回転駆動される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the fuel cell 42. As shown in FIG. 4, in the fuel cell 42, an electrolyte 47 that bisects the room is disposed in a container 46, and an anode 48 and an air electrode (cathode) 49 are disposed on both sides of the electrolyte 47. A fuel inlet 50 and outlet 51 are provided on the anode 48 side of the container 46, and a working fluid inlet 52 and outlet 53 are provided on the air electrode 49 side of the container 46. The working fluid from the compressor 41 is supplied to the inlet 52 on the air electrode 49 side of the fuel cell 42, reacts with hydrogen or the like in the room, and generates electricity. Since the temperature of the working fluid rises further due to the heat generated in the chemical reaction process, the working fluid is led out to the turbine 43 side through the outlet 53, expanded by the turbine 43, returned to the jet engine 21 side as described later, or released to the outside. To do.
The turbine 43 is rotationally driven by the working fluid discharged from the outlet 53 on the air electrode 49 side of the fuel cell 42.
図５に示したシステムでは、高圧圧縮機２８の出口の温度が急激に変動すると、高圧圧縮機２８より送り込まれた気体の一部が流路２３を介して作動流体としてそのまま燃料電池４２に供給されるので、その作動流体の温度も急激に変動する。この結果、図８に示すように、燃料電池４２のセル電圧は、温度の急激な変動に対して電圧が変動し、電圧が回復するためにはその性能が変動抑制に時間のかかる温度に依存するため緩慢な応答となるので、その後徐々に電圧がもとに戻っていく。これに対して、図６に示す本発明に係るシステムでは、高圧圧縮機２８の出口の温度が急激に変動しても、燃料電池４２の導入口に介挿された圧縮機４１によりその急激な変動が抑制されて、その変動が抑制された作動流体が燃料電池４２に供給されるので、燃料電池４２のセル電圧がほとんど変動することはない。
In the system shown in FIG. 5, when the temperature at the outlet of the high pressure compressor 28 fluctuates rapidly, a part of the gas sent from the high pressure compressor 28 is supplied to the fuel cell 42 as a working fluid through the flow path 23. Therefore, the temperature of the working fluid also fluctuates rapidly. As a result, as shown in FIG. 8, the cell voltage of the fuel cell 42 varies depending on the temperature that takes time to suppress the fluctuation in order for the voltage to fluctuate due to a rapid fluctuation in temperature and to recover the voltage. Therefore, since the response becomes slow, the voltage gradually returns to the original value. On the other hand, in the system according to the present invention shown in FIG. 6, even if the temperature of the outlet of the high pressure compressor 28 fluctuates rapidly, the abrupt change is caused by the compressor 41 inserted in the inlet of the fuel cell 42. variation is suppressed, since the working fluid in which the changes is suppressed is supplied to the fuel cell 42, there is no possibility that the cell voltage of the fuel cell 42 is almost varied.
燃料電池４２は、典型的には、図４に示した構成で、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられる。圧縮機４１からの作動流体は、燃料電池４２の空気極４９側の導入口５２に供給され、室内において水素等と反応し、電気を発電する。化学反応過程で発生する熱により作動流体は更に温度が上がる。空気極４９側の導出口５３より排出された作動流体及びアノード側の導出口５１より排出された燃焼ガスを燃焼器６１に導入して燃焼させて膨張させ、さらにタービン４３側に導出し、タービン４３によりさらに膨張し、それを流路５４を介してジェットエンジン２１のダクト３０に戻す。なお、タービン４３により膨張された作動流体を外部に放出しても構わない。また、アノード側の導出口５１より排出された燃焼ガスを燃焼器６１に導入せずに、排出しても構わない。
Typically, the fuel cell 42 is configured as shown in FIG. 4 and a solid oxide fuel cell (SOFC) is used. The working fluid from the compressor 41 is supplied to the inlet 52 on the air electrode 49 side of the fuel cell 42, reacts with hydrogen or the like in the room, and generates electricity. The temperature of the working fluid further rises due to the heat generated in the chemical reaction process. By introducing a combustion gas discharged from the working fluid and the anode side of the outlet port 51 which is discharged from the outlet 53 of the air electrode 49 side to the combustor 61 by burning inflated, further diverted to the turbine 43 side, the turbine It is further expanded by 43 and returned to the duct 30 of the jet engine 21 through the flow path 54. The working fluid expanded by the turbine 43 may be discharged to the outside. Further, the combustion gas discharged from the anode outlet 51 may be discharged without being introduced into the combustor 61.
図１０に示した本発明に係る航空機に搭載されるＡＰＵ１２０では、圧縮機１２８に導入される空気の温度や圧力が急激に変化し、圧縮機１２８の出口の温度や圧力が急激に変動しても、燃料電池１４２の導入口に介挿された圧縮機１４１によりその急激な変動が抑制されて、その変動が抑制された作動流体が燃料電池１４２に供給されるので、燃料電池１４２のセル電圧が変動することはなく、発電性能が低下することはない。また、その変動が抑制された作動流体が燃料電池１４２に供給されるので、急激な圧力変動に耐えられるシステムを構築できる。また更に、本発明の一実施形態に係る航空機に搭載されるＡＰＵ１２０では、このような圧縮機１４１は、熱交換器などと比べて容積が十分に小さくできるので、容積の増大を抑えつつ発電性能の低下を抑えることができる。
In the APU 120 mounted on the aircraft according to the present invention shown in FIG. 10, the temperature and pressure of the air introduced into the compressor 128 change rapidly, and the temperature and pressure at the outlet of the compressor 128 change rapidly. also, the sudden change is suppressed by the compressor 141 interposed inlet of the fuel cell 142, since the working fluid in which the changes is suppressed is supplied to the fuel cell 142, the cell voltage of the fuel cell 142 Will not fluctuate and power generation performance will not be reduced. Further, since the working fluid in which the fluctuation is suppressed is supplied to the fuel cell 142, a system that can withstand a sudden pressure fluctuation can be constructed. Furthermore, in the APU 120 mounted on an aircraft according to an embodiment of the present invention, such a compressor 141 can have a sufficiently small volume compared to a heat exchanger or the like, so that power generation performance can be suppressed while suppressing an increase in volume. Can be suppressed.