JP2019526155A5

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Publication number: JP2019526155A5
Application number: JP2019505512A
Authority: JP
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2037-08-02

Description

燃料電池装置の動作は酸化還元反応に基づいており、還元及び酸化は物理的に分離され、特にアノードと電解質との間又は電解質とカソードとの間の界面で生じる。この酸化還元反応は、好ましくは、酸素と、燃料、特に水素又は一酸化炭素との反応である。カソード側では、過剰の酸素が存在するのが好ましい。他方、アノード側では酸素が不足する。これは、存在する酸素が、燃料、例えば水素と直ちに反応するためである。この濃度勾配のため、酸素はカソードからアノードへと拡散する。しかし、中間にある電解質は酸素イオンに対してのみ透過性であり、酸素分子に対しては透過性ではないため、酸素分子は、カソードと電解質との間の界面で２つの電子を受けとり、酸素イオンとなって障壁を貫通する。酸素イオンがアノードとの界面に到達すると、燃料ガスと触媒的に反応し、熱及び対応する燃焼生成物を放出して、２つの付加的な電子をアノードに引き渡す。これに対する要件は、アノードとカソードとの間の導電接続であり、この導電接続では、導電接続された異なるシステムを動作させるために使用され得る電流が生成される。

他の有利な実施例によれば、絶縁体の第１のセクションは、少なくとも大部分において、円筒形、特に、中空の円筒基本形状を有している。好ましい実施例によれば、絶縁体の第１のセクションは、少なくとも大部分において完全に、特に完全に排気管の少なくとも１つの断面において排気管を囲んでいる。

他の有利な実施例によれば、絶縁体は、少なくとも大部分において、円筒形、特に中空の円筒基本形状を有している少なくとも１つの第１のセクションと、少なくとも大部分において、円板状の基本形状、特に円形のリセスを有する第２のセクションと、を有し、前記リセスを排気管が通って延びている。好ましい実施例によれば、したがって、絶縁体は、特に大部分が回転対称のＬ字形の断面を有する。これは、このようにして、排気管の熱放射、特にハウジングの開口部を通って延びる排気管のセクションの熱放射が少なくとも１つのハウジング壁に放射されるため、特に有利である。この熱放射は、少なくとも部分的に、特に少なくとも大部分において完全に、特に完全に絶縁体によって吸収又は反射され、絶縁体によって覆われているハウジング壁部の領域は、少なくとも大部分において、特定の限界温度、特に５０℃を超えて加熱されない。

他の有利な実施例によれば、少なくとも１つの排気管は、特にハウジングの外側に第１のフランジを有し、絶縁体、特に絶縁体の第２のセクションは、少なくとも部分的に、特に、少なくとも大部分において完全に、特に完全に第１のフランジとハウジング壁部との間に配設されている。これは、２つのセクションの前述の利点を単一の設計に組み合わせて、示した双方の伝熱経路を減らすこと、特に少なくとも大部分において経路を防止するため特に有利である。

他の有利な実施例によれば、少なくとも１つの保持手段は、少なくとも大部分において、特に着脱可能な絶縁性のカバー又は破壊せずに取り外し可能な絶縁性のコーティングにより、第１のフランジ及び／又はハウジングから熱的に遮断されている。これは、このようにして、保持手段を介して排気管からハウジングに生じ得る伝熱経路を減少、特に防止することができるため特に有利である。

本発明の一実施例に係る排気管装置を有するジェネレータユニットの少なくとも部分的な概略図。本発明の一実施例に係る、設置状態にある排気管装置の少なくとも部分的に概略的に示す三次元部分断面図。本発明の一実施例に係る、設置状態にある排気管装置の少なくとも部分的な概略部分断面図。本発明の一実施例に係る排気管装置の少なくとも部分的な概略三次元図。保持手段を有する、図３ａに示した排気管装置を示す他の図。本発明の一実施例に係る、保持手段を有する排気管装置の少なくとも部分的な概略三次元図。本発明の一実施例に係る、絶縁体及び複数のシール要素の少なくとも部分的な概略図。図５に示した絶縁体の詳細図。図５に示したシール要素の詳細図。

図３ａは、本発明の実施例に係る排気管装置２００の少なくとも部分的な概略三次元図を示している。図３ｂは、保持手段を有する、図３ａに示した排気管装置２００の他の図を示している。

上記実施例に加えて、図３ａ，３ｂは、第２のフランジ２６０が双方の排気管２１０のためのジョイント接続をもたらすことを示している。他のシール要素２４２は、少なくとも大部分において、第２のフランジ２６０の外形状に対応しており、第２のフランジ２６０は、保持手段２５２及び排気ガス体積流のための対応するリセスを有している。排気ガス体積流は、排気口から排気管２１０へと流れる。シール要素２４０の幾何学的形状は、少なくとも大部分において、第１のフランジ２３０の外形状に対応している。第１のフランジ２３０は、絶縁体２２０の第１のセクション２２２及び保持手段２５０のための対応するリセスを有している。

図４は、排気管装置２００、特に、排気管２１０、第１のフランジ２３０及び第２のフランジ２６０の詳細図を示している。好ましい実施例、特に図４の実施例によれば、排気管２１０、第１のフランジ２３０及び第２のフランジ２６０は、一体もの（ワンピース）として設計されている。また、これは、構成要素２１０，２３０，２６０からなる対応するアセンブリを、特に半製品の形態で提供することを意味し、個々の構成要素は、後に、すなわち、一次成形製造手順の過程ではない、特に、溶接、はんだ付け、糊付け（接着）、締め付け、ボルト締め、リベット締めなどにより、組み立てられる。概して、図面において、明瞭にすることを目的として、いくつかの保持手段には単に例として参照符号を付しているが、これは参照していない保持手段との違いを示唆するものではない。

Claims

少なくとも１つの開口部（１１２）を有するハウジング（１００）と、
前記ハウジング（１００）に配設された燃料電池装置と、
気体を供給するように前記燃料電池装置に接続され、前記ハウジング（１００）の前記開口部（１１２）を通って延びている、少なくとも１つの排気管（２１０）を有する排気管装置（２００）と、
少なくとも前記排気管（２１０）の外壁部と前記開口部（１１２）の縁部との間における領域に延びており、特に、前記排気管（２１０）から前記ハウジング（１００）への伝熱を減少、少なくとも大部分において防止する絶縁体（２２０）と、
を備える、ジェネレータユニット（１）。
前記絶縁体（２２０）の第１のセクション（２２２）は、少なくとも大部分において、円筒形、特に、中空の円筒基本形状を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のジェネレータユニット。
前記絶縁体（２２０）の少なくとも１つの第２のセクション（２２４）は、少なくとも大部分において、円板状の基本形状、特に円形のリセスを有し、当該リセスを前記少なくとも１つの排気管（２１０）が通って延びている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のジェネレータユニット。
前記開口部（１１２）は、特に、設置する際に前記排気管装置（２００）の部分を外側から前記開口部（１１２）に挿入することを可能にするように、前記ハウジング（１００）内の設置位置に配設された前記排気管装置（２００）の前記部分の特に最大の断面よりも大きい、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のジェネレータユニット。
前記少なくとも１つの排気管（２１０）は、特に前記ハウジングの外側に第１のフランジ（２３０）を有し、
前記絶縁体（２２０）、特に前記請求項に係る前記絶縁体（２２０）の前記第２のセクション（２２４）は、少なくとも部分的に、特に、少なくとも大部分において完全に、特に完全に前記第１のフランジ（２３０）とハウジング壁部（１１０）との間に配設されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のジェネレータユニット。
少なくとも大部分において水密性及び／又は気密性である少なくとも１つのシール要素（２４０）は、前記絶縁体（２２０）と前記第１のフランジ（２３０）との間、及び／又は、前記ハウジング（１００）と前記絶縁体（２２０）との間に配設されている、ことを特徴とする請求項５に記載のジェネレータユニット。
前記第１のフランジ（２３０）は、少なくとも１つの保持手段（２５０）、特にボルトにより、前記ハウジング（１００）に保持されている、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のジェネレータユニット。
前記少なくとも１つの保持手段（２５０）は、前記第１のフランジ（２３０）及びハウジング壁部（１１０）、特に前記絶縁体（２２０）及び／又は前記少なくとも１つのシール要素（２４０）を通って延びている、ことを特徴とする請求項７に記載のジェネレータユニット。
前記少なくとも１つの保持手段（２５０）は、少なくとも大部分において、特に着脱可能な絶縁性のカバー又は破壊せずに取り外し可能な絶縁性のコーティングにより、前記第１のフランジ（２３０）及び／又は前記ハウジング（１００）から熱的に遮断されている、ことを特徴とする請求項７又は８に記載のジェネレータユニット。
第２のフランジ（２６０）をさらに備え、
前記第２のフランジは、前記排気管装置（２００）を、前記ハウジング（１００）内で終端する前記燃料電池装置の排気口（１２０）に接続するように配設、特にセットされている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のジェネレータユニット。
前記第２のフランジが前記ハウジング（１００）の開口部（１１２）を通って案内されるように、特に前記第２のフランジが前記ハウジング（１００）の前記開口部（１１２）より小さい径を有するように、前記第２のフランジ（２６０）が形成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載のジェネレータユニット。
前記燃料電池装置は改質器を有する、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のジェネレータユニット。
請求項１〜１２のいずれかに記載のジェネレータユニットを有する車両、特に陸上用車両。
燃料、特にエタノール、特にバイオエタノール、及び／又はエタノール、特にバイオエタノールと混合された水の供給のための燃料貯蔵部をさらに含み、
燃料は、少なくとも部分的に、特に、少なくとも大部分において、特に完全に、前記燃料電池装置の作動のための貯蔵用に供給される、ことを特徴とする請求項１３に記載の車両。
排気管装置（２００）、特に、請求項１〜１２のいずれかに記載のジェネレータユニット（１）のための排気管装置（２００）であって、
上流側端部及び下流側端部を有する少なくとも１つの排気管（２１０）と、
前記排気管装置（２００）をハウジング（１００）、特に前記ジェネレータユニット（１）に接続するように配設、特にセットされた第１のフランジ（２３０）と、
前記排気管装置（２００）を、特に、前記ハウジング（１００）内で終端する、排気口（１２０）、特に前記ジェネレータユニット（１）の前記燃料電池装置の排気口（１２０）に接続するように配設、特にセットされた第２のフランジ（２６０）と、
少なくとも前記排気管（２１０）の外壁部と前記開口部（１１２）の縁部との間における領域に延びており、特に、前記排気管（２１０）から前記ハウジング（１００）への伝熱を減少、特に少なくとも大部分において防止する絶縁体（２２０）と、
を備えることを特徴とする排気管装置。
前記絶縁体（２２０）は、少なくとも１つのセクションにおける前記排気管（２１０）の外壁部の全周に沿って、かつ／又は少なくとも１つの領域における前記第１のフランジ（２３０）の側に沿って延びている、ことを特徴とする請求項１５に記載の排気管装置。
前記第２のフランジ（２６０）は、前記第１のフランジ（２３０）よりも前記排気管（２１０）の前記上流側端部に近接して配設されている、ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の排気管装置。