JP7122387B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
-自動車の車内換気/車内空調、
-駆動ユニット11若しくは圧縮機5の冷却、
-圧縮機5のパワーエレクトロニクスの冷却、
-軸7の軸受の冷却、
-シールのための遮断空気、
-軸7のラジアル軸受若しくはアキシャル軸受のための空気
-自動車のバッテリの空気冷却、
-(例えばアジア地域における)特に低価格帯のための電動機付き車両において、駆動E機械および/または自動車のパワーエレクトロニクスの空気冷却、
-燃料電池システム1の陽極回路の洗浄排出を希釈するための空気、
であってよい。
-圧縮機5若しくは駆動ユニット11のスタートストップの回数は、繰り返し使用に基づいて著しく減少される。
-これに伴って低下された、軸7の軸受に対する要求によって、比較的安価な軸受バリエーションが可能となる。
-発生剤若しくは燃料(例えば水素)のためのタンクを含む燃料電池システム(化学エネルギを電気エネルギに変換する変換器)は、大きい取り付け所要スペースに基づいて、その他の駆動方式と比較してしばしば欠点を有している。本発明によって、空気供給システム/空気圧縮システムの高い組み込み密度が得られ、ひいては必要な取り付けスペースもまた減少され得る。
-燃料電池システムは、現在はまだコストが高い。複数の消費器2,21,22,23を圧縮機5に接続することは、コスト削減の可能性を提供する。
-供給弁2a、別の圧縮機52、熱交換器9、燃料電池2の直列接続と、
-制御弁21aを備えた別の消費器21と、
-制御弁22aを備えたさらに別の消費器22と、
-制御弁23aを備えたさらに別の消費器23と、
から成っている。
-供給弁2a、別の圧縮機52、熱交換器9の直列接続と、
-圧縮機バイパス弁2cと、
-制御弁21aを備えた別の消費器21と、
-制御弁22aを備えたさらに1つの別の消費器22と、
-制御弁23aを備えたさらに1つの別の消費器23と、
から成っている。
-燃料電池2のために2段階式の圧縮の高い圧力レベルが必要とされる場合、供給弁2aは開放され、圧縮機バイパス弁2cは閉鎖されている。
-部分負荷運転中に燃料電池2のために比較的低い圧力だけが必要とされる場合、供給弁2aが閉鎖され、圧縮機バイパス弁2cが開放される。次いで、燃料電池2には、圧縮機5だけを介して供給される。熱交換器9はこの運転時点で迂回されてよい。何故ならば、圧縮された空気の温度は、圧縮機5の後ろでさらにそれ以上圧縮されることなしに、燃料電池2若しくは燃料電池スタック内への周囲空気の許容可能な流入温度より低いかまたはこれと同じだからである。
-燃料電池2のために周囲空気が必要とされない場合、供給弁2aも圧縮機バイパス弁2cも閉鎖されている。
-閉じた圧縮機バイパス弁2cおよび開放した供給弁2aにおいて、別の圧縮機がバイパスされ、燃料電池2への供給が圧縮機5によって行われる。
-開放した圧縮機バイパス弁2cおよび閉じた供給弁2aにおいて、燃料電池2への供給は別の圧縮機52によって行われる。
-開放した圧縮機バイパス弁2cおよび開放した供給弁2aにおいて、燃料電池2への供給は圧縮機5および別の圧縮機52によって行われる。この回路装置は、特に燃料電池2の高い質量流量要求において使用される。
-個別にまたは共通に燃料電池2に、および/または
-個別にまたは共通に別の消費器21,22,23に、
-圧縮機5が燃料電池2に供給し、別の圧縮機52が別の消費器21,22,23に供給する。
-圧縮機5が別の消費器21,22,23に供給し、燃料電池2がスイッチオフされているか若しくは低酸素運転されている。
-別の圧縮機52が燃料電池2に供給し、別の消費器21,22,23がスイッチオフされているか若しくは周囲空気を必要としない。
-別の圧縮機52が別の消費器21,22,23に供給し、燃料電池2がスイッチオフされているか若しくは低酸素運転されている。
-圧縮機5の下流に供給弁2aが配置されている。
-供給弁2aの下流に分岐ポイント101が配置されており、この場合、流路は、燃料電池2に向かう方向と、別の消費器21,22,23に向かう方向とに分割されている。
-別の圧縮機52の下流に別の圧縮機バイパス弁2eが配置されている。
-別の圧縮機バイパス弁2eの下流に別の分岐ポイント101bが配置されており、この場合、流路は、燃料電池2に向かう方向と、別の消費器21,22,23に向かう方向とに分割されている。
-2つの分岐ポイント101,101bの間に圧縮機バイパス弁2cが配置されており、これによりこの圧縮機バイパス弁2cは、好適な形式で2つの方向(燃料電池2に向かう方向および別の消費器21,22,23に向かう方向)に貫流可能である。
-分岐ポイント101の下流で燃料電池2に向かう方向に別の供給弁2dが配置されている。
-別の分岐ポイント101bの下流で、別の消費器21,22,23に向かう方向に、付属の制御弁21a,22a,23aが並列接続で配置されている。
-圧縮機5による1段階式の圧縮:閉じられた圧縮機バイパス弁2c、閉じられた供給弁2a、開放された別の供給弁2d、
-別の圧縮機52による1段階式の圧縮:開放された圧縮機バイパス弁2c、閉じられた供給弁2a、閉じられた別の供給弁2d、
-圧縮機5および別の圧縮機52による2段階式の圧縮:閉じられた圧縮機バイパス弁2c、開放された供給弁2a、閉じられた別の供給弁2d、
-第1の圧縮機5および第2の圧縮機52より成る並列接続による高められた質量流量での1段階式の圧縮:開放された圧縮機バイパス弁2c、閉じられた供給弁2a、開放された別の供給弁2d。
2 燃料電池、消費器
2a 供給弁、制御弁
2b バイパス弁
2c 圧縮機バイパス弁
2d 別の供給弁
2e 別の圧縮機バイパス弁
3 空気供給管路
4 排気管路
5 圧縮機
6 排気タービン
7 軸
8 フィルタ
9 熱交換器
10 周囲空気
11 駆動ユニット
21,22,23 別の消費器
21a,22a,23a 制御弁
41 水分離器
52 別の圧縮機
100 ターボ機械
101 分岐ポイント
101b 別の分岐ポイント
Claims (10)
- 燃料電池システム(1)であって、燃料電池(2)と、周囲空気を前記燃料電池(2)内に供給するための空気供給管路(3)と、反応した周囲空気を前記燃料電池(2)から導出するための排気管路(4)とを有しており、この場合、前記空気供給管路(3)内に圧縮機(5)が配置されている形式のものにおいて、
前記圧縮機(5)の下流で前記燃料電池(2)に対して並列に、周囲空気の、少なくとも1つの別の消費器(21,22,23)が配置されていて、
前記空気供給管路(3)内に別の圧縮機(52)が配置されていて、
前記別の圧縮機(52)が、前記圧縮機(5)に直列に接続されていて、
前記圧縮機(5)と前記別の圧縮機(52)との間に供給弁(2a)が配置されていて、
前記供給弁(2a)および前記圧縮機(5)に対して並列に圧縮機バイパス弁(2c)が配置されていることを特徴とする、燃料電池システム(1)。 - 燃料電池システム(1)であって、燃料電池(2)と、周囲空気を前記燃料電池(2)内に供給するための空気供給管路(3)と、反応した周囲空気を前記燃料電池(2)から導出するための排気管路(4)とを有しており、この場合、前記空気供給管路(3)内に圧縮機(5)が配置されている形式のものにおいて、
前記圧縮機(5)の下流で前記燃料電池(2)に対して並列に、周囲空気の、少なくとも1つの別の消費器(21,22,23)が配置されていて、
前記空気供給管路(3)内に別の圧縮機(52)が配置されていて、
前記別の圧縮機(52)が前記圧縮機(5)に対して直列にもまた並列にも接続可能であることを特徴とする、燃料電池システム(1)。 - 前記圧縮機(5)が、駆動ユニット(11)によって駆動可能な軸(7)上に配置されていることを特徴とする、請求項1または2記載の燃料電池システム(1)。
- 前記排気管路(4)内に排気タービン(6)が配置されており、前記排気タービン(6)が前記軸(7)上に配置されていることを特徴とする、請求項3記載の燃料電池システム(1)。
- 前記燃料電池(2)に供給弁(2a)が対応配設されていて、少なくとも1つの前記別の消費器に制御弁(21a,22a,23a)が対応配設されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の燃料電池システム(1)。
- 前記別の圧縮機(52)が前記圧縮機(5)に対して並列に接続されていることを特徴とする、請求項2記載の燃料電池システム(1)。
- 前記圧縮機(5)に供給弁(2a)が対応配設されており、前記別の圧縮機(52)に圧縮機バイパス弁(2c)が対応配設されていることを特徴とする、請求項6記載の燃料電池システム(1)。
- 周囲空気が前記圧縮機(5)によってもまた前記別の圧縮機(52)によっても、前記燃料電池(2)にもまた少なくとも1つの前記別の消費器(21,22,23)にも供給可能であるように、前記別の圧縮機(52)が弁(2a,2c,2d,2e)を用いて前記圧縮機(5)に接続されていることを特徴とする、請求項6または7記載の燃料電池システム(1)。
- 少なくとも1つの前記別の消費器(21,22,23)に、前記別の圧縮機(52)からも周囲空気が供給可能であることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の燃料電池システム(1)。
- 請求項1から9までのいずれか1項記載の燃料電池システム(1)および運転室を備えた車両において、別の消費器(21,22,23)が前記運転室を換気するために構成されている、車両。
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