JP5040084B2 - 圧力調整装置及び圧力調整装置を備える燃料電池システム - Google Patents
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Description
高圧気体の圧力エネルギーを回転子(32e)の回転運動エネルギーとして消費することで、高圧気体を減圧させて低圧気体とし、回転子(32e)が回転により渦電流を発生し、該渦電流で発生した熱を低圧気体に伝えることを特徴としている。
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図4に基づいて説明する。本第1実施形態は、本発明の圧力調整装置を燃料電池に供給される水素を減圧するレギュレータとして適用したものである。本第1実施形態では、レギュレータを含む燃料電池システムを燃料電池を電源として走行する電気自動車(燃料電池車両)に適用している。
(酸素極側)1/2O2+2H++2e-→H2O+Q(発熱)
燃料電池システムには、燃料電池10の酸素極(正極)側に空気(酸素)を供給するための空気供給経路20と、燃料電池10の水素極(負極)側に水素を供給するための水素供給経路30が設けられている。空気供給経路20の最上流部には空気供給装置21が設けられ、水素供給経路30の最上流部には水素供給装置31が設けられている。本実施形態では、空気供給装置21としてコンプレッサを用い、水素供給装置31として高圧の水素ガスが充填された高圧水素タンクを用いている。
次に、本発明の第2実施形態を図5に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態に比較して、レギュレータ32の構成が異なるものである。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本発明の第3実施形態を図6に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態に比較して、レギュレータ32の構成が異なるものである。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
なお、上記各実施形態では、燃料電池10に水素を供給する水素供給経路30にレギュレータ32をを設置したが、これに限らず、レギュレータ32を水素供給装置31内に設置しても良い。
Claims (8)
- 高圧気体が減圧膨張して低圧気体になる際に温度低下するシステムに用いられる圧力調整装置であって、
前記高圧気体が流入するとともに前記低圧気体が流出するハウジング(32a)と、
前記ハウジング(32a)内に設けられ、前記高圧気体の圧力エネルギーによって回転するとともに磁性材料からなる回転子(32e)と、
前記回転子(32e)の外周に対向するように前記ハウジング(32a)の内周に設けられ、S極とN極が円周上で交互に配列された円筒形状の永久磁石(32d)とを備え、
前記高圧気体の圧力エネルギーを前記回転子(32e)の回転運動エネルギーとして消費することで、前記高圧気体を減圧させて低圧気体とし、
前記回転子(32e)が回転により渦電流を発生し、該渦電流で発生した熱を前記低圧気体に伝えることを特徴とする圧力調整装置。 - 前記永久磁石(32d)の外周にヨーク(32a、32i)が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整装置。
- 前記ハウジング(32a)が前記ヨークとして作用することを特徴とする請求項2に記載の圧力調整装置。
- 前記回転子(32e)は、回転軸(320)の周囲に前記永久磁石(32d)に対向するように設けられた複数の導電性の回転翼(321)を有しており、
前記回転翼(321)の総数は奇数であり、前記永久磁石(32d)の極数は偶数であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力調整装置。 - 前記複数の回転翼(321)は、それぞれが前記回転軸(320)から延設されており、
前記回転翼(321)における前記回転軸(320)の軸方向の両端部のそれぞれにおいて、隣り合う前記回転翼(321)を電気的に接続する回転翼接続部材(32g)が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の圧力調整装置。 - 前記ハウジング(32a)には、前記高圧気体が内部に流入する入口部(32b)と前記低圧気体が内部から流出する出口部(32c)が近接して設けられ、
前記入口部(32b)から前記ハウジング(32a)の内部に流入した前記高圧気体は、前記ハウジング(32a)の内部で前記回転軸(320)の周囲を回り込んだ後、前記出口部(32c)から流出するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の圧力調整装置。 - 前記回転子(32e)の回転速度を制御可能な回転制御手段(32h)を備えたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の圧力調整装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1つに記載の圧力調整装置(32)と、
水素と酸素の電気化学反応で発電する燃料電池(10)を備え、
前記高圧気体は水素であり、前記圧力調整装置(32)で減圧された水素が前記燃料電池(10)に供給されることを特徴とする燃料電池システム。
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