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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsstruktur für
einen Kompressor.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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In
den vergangenen Jahren wurden Brennstoffzellensysteme entwickelt,
die als Energiequelle eine Brennstoffzelle aufweisen, welche durch
eine elektrochemische Reaktion zwischen Brennstoffgas und Oxidationsmittelgas
elektrische Leistung erzeugt. Dieser Typ eines Brennstoffzellensystems kann
so ausgestaltet sein, dass er das von der Brennstoffzelle abgegebene
Brennstoffabgas über einen Brennstoffabgas-Umlaufpfad an
einen Brennstoffgas-Zufuhrpfad zum Zuführen von Brennstoffgas zur
Brennstoffzelle zurückführt, so dass die in dem Brennstoffabgas
enthaltenen Brennstoffgaskomponenten auf effektive Weise wieder
verwendet werden können, wobei der Brennstoffabgas-Umlaufpfad
mit einer Brennstoffabgas-Umwälzpumpe versehen ist, die
das Brennstoffabgas aufnimmt und abgibt.
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Hierbei
erzeugt die elektrochemische Reaktion auf der Kathodenseite der
Brennstoffzelle Wasser, und das erzeugte Wasser fliesst durch die
Elektrolytmembran zur Anodenseite hin, was dazu führt,
dass das Brennstoffabgas Wasser enthält. Daher wird ein Kompressor
als die vorstehend genannte Brennstoffabgas-Umwälzpumpe
verwendet. Dieser Kompressor ist so ausgestaltet, dass er einen
Elektromotor und einen benachbart zum Elektromotor vorgesehenen
und von dem Elektromotor angetriebenen Verdichtungsmechanismus aufweist,
und im Hinblick auf Herstellbarkeit usw. ist der Kompressor an einem
Gegenstand befestigt, an dem der Kompressor mittels eines im Motorgehäuse
für den Elektromotor vorgesehenen Befestigungsteils angebracht
werden soll (siehe z. B. Patentdokument 1).
- Patentdokument
1: Japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2004-162671
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Offenbarungsgehalt der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes
Problem
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Falls
durch einen Kompressor zu verdichtende Fluide wie in dem vorstehend
genannten Fall Wasser enthalten, könnte das Wasser den
Betrieb des Verdichtungsmechanismus beeinträchtigen, wenn
Kondensation auftritt und das entstandene Wasser gefriert.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kompressorbefestigungsstruktur
zur Verfügung zu stellen, die das Auftreten von Kondensation
verringern kann.
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Maßnahmen zur Problemlösung
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Eine
Kompressorbefestigungsstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Befestigungsstruktur für einen Kompressor,
der einen Elektromotor und einen benachbart zum Elektromotor vorgesehenen
und von dem Elektromotor angetriebenen Verdichtungsmechanismus aufweist,
wobei ein Motorgehäuse für den Elektromotor und
ein Verdichtungsmechanismusgehäuse für den Verdichtungsmechanismus
separat voneinander ausgebildet sind, und wobei im Verdichtungsmechanismusgehäuse
ein Befestigungsteil vorgesehen ist, das dazu bestimmt ist, an einem
Gegenstand befestigt zu werden, an dem der Kompressor angebracht
werden soll.
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Da
bei der vorstehend genannten Konfiguration das Befestigungsteil,
das dazu bestimmt ist, an einem Gegenstand befestigt zu werden,
an dem der Kompressor angebracht werden soll, im Verdichtungsmechanismusgehäuse
vorgesehen ist, ist der Verdichtungsmechanismusgehäuse
mit dem Gegenstand vereinigt, wodurch die Wärmekapazität
des Verdichtungsmechanismus einschließlich des Verdichtungsmechanismusgehäuses
eine größere Kapazität ist, die die Wärmekapazität
des Gegenstandes mit umfasst. Infolgedessen können Abnahmen der
Temperatur im Verdichtungsmechanismus reduziert werden, und das
Auftreten von Kondensation kann verringert werden.
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Hierbei
ist es bevorzugt, wenn der Gegenstand eine Endplatte einer Brennstoffzelle
ist, die aus einer Mehrzahl von gestapelten Zellen aufgebaut ist, welche
durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Brennstoffgas und
Oxidationsmittelgas elektrische Leistung erzeugen, wobei die Endplatte
an einem Ende in der Zellenstapelrichtung angeordnet ist, und wenn
der Kompressor eine Brennstoffabgas-Umwälzpumpe ist, die
aus der Brennstoffzelle abgegebenes Brennstoffabgas zur Brennstoffzelle zurückführt.
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Bei
der vorstehend genannten Konfiguration ist das Verdichtungsmechanismusgehäuse
mit der Endplatte der Brennstoffzelle vereinigt, und das Auftreten
von Kondensation im Verdichtungsmechanismus kann folglich aufgrund
einer größeren Wärmekapazität
verringert werden. Selbst wenn Kondensation auftreten sollte und
der Verdichtungsmechanismus gefriert, kann ein solches Gefrieren
außerdem bei der Inbetriebnahme infolge des Temperaturanstiegs
in der Brennstoffzelle und der resultierenden Wärmeübertragung
von der Endplatte rasch behoben werden. Somit können die
Anfahreigenschaften des Kompressors bei einer niedrigen Temperatur
verbessert werden.
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Wenn
das Verdichtungsmechanismusgehäuse eine Mehrzahl der vorstehend
genannten Befestigungsteile aufweist, ist es ferner bevorzugt, wenn
ein Kontaktflächenvergrößerungsteil,
das dazu bestimmt ist, in Flächenkontakt an der Endplatte anzuliegen,
derart zwischen Befestigungsflächen der Befestigungsteile
vorgesehen ist, dass es in Flächenkontakt an der Endplatte
anliegt.
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Mit
der vorstehend genannten Konfiguration kann die Kontaktfläche
zwischen dem Verdichtungsmechanismusgehäuse und der Endplatte
durch das Kontaktflächenvergrößerungsteil
zwischen den Befestigungsflächen vergrößert
werden, wodurch Temperaturabnahmen im Verdichtungsmechanismus weiter
reduziert werden können. Da ferner die Steifigkeit der
Endplatte durch das Verdichtungsmechanismusgehäuse aufgrund
der vergrößerten Kontaktfläche erhöht
werden kann, kann selbst bei Beaufschlagung einer externen Kraft,
die ein Verziehen der Endplatte hervorrufen könnte, die
flächige Anbringung des Verdichtungsmechanismusgehäuses
einem solchen Verziehen entgegenwirken.
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Es
ist ferner bevorzugt, wenn das Material für das Verdichtungsmechanismusgehäuse
und das Material für das Motorgehäuse so ausgesucht
sind, dass das Verdichtungsmechanismusgehäuse eine höhere Steifigkeit
als das Motorgehäuse besitzt. Der Kompressor kann beispielsweise
ein Kompressor für ein Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenfluid
sein.
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Effekt der Erfindung
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Die
Kompressorbefestigungsstruktur der vorliegenden Erfindung kann das
Auftreten von Kondensation reduzieren.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Systemkonfigurationsskizze zur Veranschaulichung der Gesamtkonfiguration
eines Brennstoffzellensystems unter Anwendung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kompressorbefestigungsstruktur.
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2 ist
eine Seitenansicht einer Brennstoffzelle in dem vorstehend genannten
Brennstoffzellensystem.
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3 ist
eine Frontalansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kompressorbefestigungsstruktur.
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4 ist
eine Skizze zur Veranschaulichung der Flächen in einem
Motorgehäuse und einem Verdichtungsmechanismusgehäuse,
die für die Anlage an einer Endplatte bestimmt sind.
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5 ist
ein Kennliniendiagramm, das eine Änderung der Temperatur
usw. bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kompressorbefestigungsstruktur darstellt.
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Erläuterung der Bezugszeichen
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- 9: Endplatte (Gegenstand, an dem ein Kompressor angebracht
werden soll), 20: Brennstoffzelle, 80: Elektromotor, 81:
Verdichtungsmechanismus, 81: Motorgehäuse, 91:
Verdichtungsmechanismusgehäuse, 94: Befestigungsteil, 94a:
Befestigungsfläche, 96: Verbindungsteil (Kontaktflächenvergrößerungsteil),
und H50: Wasserstoffpumpe (Kompressor, Brennstoffabgas-Umwälzpumpe).
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Beste Ausführungsweise
der Erfindung
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Es
wird zunächst die Gesamtkonfiguration eines Brennstoffzellensystems
beschrieben, in dem eine Ausführungsform der Kompressorbefestigungsstruktur
gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Brennstoffzelle
verwendet wird. Auch wenn das genannte Brennstoffzellensystem ein
in einem Fahrzeug installiertes Leistungserzeugungssystem für
ein Brennstoffzellenfahrzeug ist, kann die vorliegende Erfindung
abgesehen von Brennstoffzellensystemen für Fahrzeuge auch
in Brennstoffzellensystemen für verschiedene mobile Objekte,
darunter Schiffe, Flugzeuge, Züge, Gehroboter usw. verwendet
werden, und kann beispielsweise auch in ortsfesten Brennstoffzellensystemen
verwendet werden, in denen Brennstoffzellen als Leistungserzeugungsgeräte
für Bauwerke (Häuser, Gebäude usw.) verwendet
werden.
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In
einem in 1 veranschaulichten Brennstoffzellensystem 1 wird
als Oxidationsmittelgas dienende Luft über einen Luftzuführungspfad 71 einem Luftzufuhranschluss
einer Brennstoffzelle 20 zugeführt. Der Luftzuführungspfad 71 ist
mit einem Luftfilter A1 versehen, der feine Teilchen aus der Luft
entfernt, einem Kompressor A3, der die Luft mit Druck beaufschlagt,
und einem Befeuchter A21, der die Luft nach Bedarf befeuchtet. Der
Luftfilter A1 weist einen in der Zeichnung nicht gezeigten Luftmengenmesser (Durchflussmesser)
zum Erfassen der Luftdurchflussmenge auf. Der Kompressor A3 wird
von einem Motor angetrieben. Der Motor wird von einer weiter unten
erläuterten Steuereinheit 50 gesteuert und angesteuert.
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Das
aus der Brennstoffzelle 20 abgegebene Luftabgas wird über
einen Abgaspfad 72 nach außen hin abgelassen.
Der Abgaspfad 72 ist mit einem Druckregulierventil A4 und
dem Befeuchter A21 versehen. Das Druckregulierventil A4 fungiert
als eine Druckreguliereinrichtung (Druckminderer), die den Druck
der Luft, die der Brennstoffzelle 20 zugeführt wird,
einstellt. Die Steuereinheit 50 reguliert die Drehzahl
des Motors, der den Kompressor A3 antreibt, und den Öffnungsgrad/Durchlassquerschnitt
des Druckregulierventils A4, wodurch sie den Druck und die Durchflussmenge
der der Brennstoffzelle 20 zuzuführenden Luft
einstellt.
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Als
Brennstoffgas dienendes Wasserstoffgas wird von einer Wasserstoffzufuhrquelle 30 durch
einen Wasserstoffzuführungspfad 74 einem Wasserstoffzufuhranschluss
der Brennstoffzelle 20 zugeführt. Bei der Wasserstoffzuführquelle 30 kann
es sich beispielsweise um einen Hochdruckwasserstofftank oder auch
um eine so genannte Brennstoffreformiereinrichtung, eine Wasserstoff
absorbierende Legierung usw. handeln.
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Der
Wasserstoffzuführungspfad 74 ist mit folgendem
versehen: einem Absperrventil H100, das Wasserstoff von der Wasserstoffzufuhrquelle 30 zuführt
oder diese Zufuhr unterbricht; ein Wasserstoff-Druckregulierventil
H9, das den Druck des der Brennstoffzelle 20 zuzuführenden
Wasserstoffgases reduziert und reguliert; und ein Absperrventil
H21, das die Passage zwischen dem Wasserstoffzufuhranschluss der
Brennstoffzelle 20 und dem Wasserstoffzuführungspfad 74 öffnet
und schließt. Als das Wasserstoff-Druckregulierventil H9
kann beispielsweise ein Druckregulierventil verwendet werden, das Druck
mechanisch reduziert, und es können auch Ventile verwendet
werden, deren Öffnungsgrad durch einen Schrittmotor linear
oder kontinuierlich einstellbar ist.
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Das
in der Brennstoffzelle 20 nicht verbrauchte Wasserstoffgas
wird als Wasserstoffabgas (Brennstoffabgas) an einen Wasserstoffumlaufpfad (Brennstoffabgas-Umlaufpfad) 75 abgegeben
und daraufhin stromabwärts vom Wasserstoff-Druckregulierventil
H9 und vom. Absperrventil H21 zum Wasserstoffzuführungspfad 74 zurückgeführt.
Der Wasserstoffumlaufpfad 75 ist mit folgendem versehen:
einer Gas-/Flüssigkeit-Trenneinrichtung H42, die Wasser
aus dem Wasserstoffabgas zurückgewinnt; einem Ablassventil
H41, das das zurückgewonnene erzeugte Wasser ausserhalb
des Wasserstoffumlaufpfades 75 beispielsweise in einem
in der Zeichnung nicht gezeigten Tank sammelt; und einer Wasserstoffpumpe
(Brennstoffabgas-Umwälzpumpe) H50, bei der es sich um einen
Kompressor zum Beaufschlagen des Wasserstoffabgases mit Druck handelt.
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Das
Absperrventil H21 verschließt die Anodenseite der Brennstoffzelle 20.
Der Betrieb der Wasserstoffpumpe H50 wird durch die Steuereinheit 50 gesteuert.
Das Wasserstoffabgas wird mit dem Wasserstoffgas im Wasserstoffzuführungspfad 74 zusammengeführt,
der Brennstoffzelle 20 zugeführt, und dort erneut
verwendet. Das Absperrventil H21 wird durch ein Signal von der Steuereinheit 50 angesteuert.
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Der
Wasserstoffumlaufpfad 75 ist mit dem Abgaspfad 72 stromabwärts
vom Befeuchter A21 über ein Abgabesteuerventil H51 durch
einen Entleerungsströmungspfad 76 verbunden. Das
Abgabesteuerventil H51 ist ein elektromagnetisches Absperrventil,
und wenn es im Ansprechen auf einen Befehl von der Steuereinheit 50 arbeitet,
wird das Wasserstoffabgas zusammen mit dem aus der Brennstoffzelle 20 abgegebenen
Luftabgas nach außen hin abgegeben (entleert). Durch intermittierende Durchführung
des genannten Entleerungsbetriebs kann eine Verringerung der Zellenspannung
aufgrund einer Zunahme der Verunreinigungskonzentration im Wasserstoffgas
verhindert werden.
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Ein
Kühlpfad 73 zum Umwälzen von Kühlwasser
ist an einem Kühlwassereinlass und -auslass der Brennstoffzelle 20 vorgesehen.
Der Kühlpfad 73 ist mit einem Kühler
(Wärmetauscher) C2 versehen, der die Wärme des
Kühlwasser nach außen hin ableitet, sowie mit
einer Pumpe C1, die das Kühlwasser mit Druck beaufschlagt
und umwälzt. Der Kühler C2 weist ein Kühlgebläse
C13 auf, das von einem Motor drehend angetrieben wird.
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Die
Brennstoffzelle 20 ist eine Brennstoffzelle vom Polymerelektrolyt-Typ
und als ein Brennstoffzellen-Stack ausgestaltet, der aus einer gewünschten
Anzahl von gestapelten Einheitszellen ausgebildet ist, die mit Wasserstoffgas
und Luft versorgt werden und durch eine elektrochemische Reaktion
elektrische Leistung erzeugen. Die von der Brennstoffzelle 20 erzeugte
elektrische Leistung wird an eine in der Zeichnung nicht gezeigte
Leistungssteuereinheit geliefert. Die Leistungssteuereinheit ist
beispielsweise mit folgendem versehen: einem Umrichter, der Leistung
an einen Fahrmotor für das Fahrzeug liefert, einem Umrichter,
der Leistung an verschiedene Zubehörvorrichtungen wie etwa
einen Kompressormotor und einen Wasserstoffpumpenmotor liefert,
und einem DC-DC-Wandler, der eine Leistungsspeichereinrichtung wie
etwa einen Akkumulator auflädt und Leistung von dieser
Leistungsspeichereinrichtung an Motoren liefert.
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Die
Steuereinheit 50 besteht aus einem Steuercomputersystem
mit bekannten Konfigurationen, das eine CPU (Zentralsteuereinheit),
einen ROM (Festpeicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher), ein
HDD (Festplattenlaufwerk), eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle und eine
Anzeigevorrichtung umfasst, und – obgleich dies in der
Zeichnung nicht gezeigt ist – eine erforderliche Last wie
etwa ein Beschleunigungssignal von dem Fahrzeug und Steuerinformationen
von den Sensoren (Drucksensor, Temperatursensor, Durchflussmengensensor,
Ausgangsstrommesser, Ausgangsspannungmesser usw.) in den jeweiligen
Teilen des Brennstoffzellensystems 1 empfängt
und dadurch den Betrieb der Ventile und Motoren in den jeweiligen
Teilen des Systems steuert.
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Der
Befeuchter A21 führt einen Austausch von Wasser zwischen
der vom Kompressor A3 durch den Luftzuführungspfad 71 an
die Brennstoffzelle 20 gelieferten Luft und dem aus der
Brennstoffzelle 20 durch den Abgaspfad 72 nach
außen hin abgegebenen Luftabgas durch, um dadurch die Luft
zu befeuchten. Der Befeuchter A21 weist ein Befeuchtungsmodul und
ein Gehäuse zum Aufnehmen des Befeuchtungsmoduls auf.
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Gemäß der
Darstellung in 2 weist die Brennstoffzelle 20 einen
Stackkörper 3 auf, der aus einer Mehrzahl von
gestapelten Zellen 2 ausgebildet ist, bei denen es sich
um Grundeinheiten handelt, und einen Rahmen 5, der den
Stackkörper 3 trägt. Eine Polplatte 7 ist
in einem Ende des Stackkörpers 3 in der Stapelrichtung
der Zellen 2 angeordnet, und eine Isolierplatte 8 ist
außerhalb davon angeordnet. Weiter außen hiervon
ist eine Endplatte 9 angeordnet, die den Rahmen 5 darstellt.
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Ferner
ist eine Polplatte 7 in dem anderen Ende des Stackkörpers 3 angeordnet,
eine Isolierplatte 8 ist außerhalb davon angeordnet,
und eine Druckplatte 13 ist weiter außerhalb davon
angeordnet. Jede Polplatte 7 weist einen Ausgangsanschluss 6 auf.
Außerhalb der Druckplatte 13 ist eine Endplatte 10,
die den Rahmen 5 darstellt, separat von der Druckplatte 13 angeordnet,
und ein Federelement 14 ist zwischen der Druckplatte 13 und
der Endplatte 10 vorgesehen.
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Mehrere
Spannplatten 11 sind in der Stapelrichtung der Zellen 2 zwischen
den zwei, auf beiden Seiten des Stackkörpers 3 vorgesehenen
Endplatten 9 und 10 angeordnet. Die beiden Enden
der Spannplatten 11 sind jeweils mit Schrauben 12 an
der Endplatte 9 bzw. 10 befestigt, und die Spannplatten 11 stellen
zusammen mit den beiden Endplatten 9 und 10 den
Rahmen 5 dar.
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Beim
Verbinden der beiden Endplatten 9 und 10 mittels
der mehreren Spannplatten 11 wird auf das Federelement 14 eine
Druckkraft beaufschlagt, so dass das Federelement 14 in
der Stapelrichtung der Zellen 2 eine Vorspannkraft auf
den Stackkörper 3 beaufschlagt. Die Zellen 2 sind
durch diese Vorspannkraft aneinander befestigt. Die als Reaktion
auf die Vorspannkraft des Federelementes 14 erzeugte Gegenkraft
wird von den Spannplatten 11 aufgenommen, so dass eine
Spannkraft auf die Spannplatten 11 einwirkt.
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Die
Wasserstoffpumpe H50 ist ein Kompressor, der an der Außenseite
der Endplatte 9 angebracht ist, die eine der Endplatten
der Brennstoffzelle 20 ist. Mit anderen Worten handelt
es sich bei der Endplatte 9 um den Gegenstand, an dem die
Wasserstoffpumpe H50 angebracht ist.
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Gemäß der
Darstellung in 3 ist die Wasserstoffpumpe H50
ein Kompressor mit einem Elektromotor 80 und einem Verdichtungsmechanismus 90,
der einstückig mit und benachbart zu dem Elektromotor 80 vorgesehen
ist und von dem Elektromotor 80 angetrieben wird. Als die
Wasserstoffpumpe H50 kann beispielsweise ein Kompressor für
ein Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenfluid verwendet werden, jedoch
ist die Wasserstoffpumpe H50 nicht unbedingt auf diesen Kompressortyp
beschränkt.
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Der
Elektromotor 80 weist folgendes auf: ein Motorgehäuse 81,
das seinen äußeren Teil darstellt; einen an der
Innenseite des Motorgehäuses 81 befestigten Stator 82;
und einen Rotor 84, der durch Lager 83 drehend
im Motorgehäuse 81 gelagert ist. Hierbei ist die
Welle 85 des von den Lager 83, 83 getragenen
Rotors 84 im Hinblick auf Festigkeit und Widerstandsfähigkeit
usw. aus einem Edelstahlmaterial (SUS-Material) gefertigt, und das
Motorgehäuse 81 ist im Hinblick auf Formbarkeit
und Kosten usw. beispielsweise aus Aluminiumlegierung gefertigt.
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Der
Verdichtungsmechanismus 90 weist folgendes auf: ein Verdichtungsmechanismusgehäuse 91,
das seinen äußeren Teil darstellt; und ein Laufrad 93,
das im Inneren des Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 durch
Lager 92 drehend gelagert ist. Das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 ist
separat vom Motorgehäuse 81 ausgebildet und einstückig am
Motorgehäuse 81 befestigt.
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Der
Verdichtungsmechanismus 90 ist so angeordnet, dass er einen
Teil des Wasserstoffumlaufpfades 75 bildet, und das Laufrad 93 ist
an den Rotor 84 des Elektromotors 80 angefügt
und dreht synchron mit dem Rotor 84, wodurch das Wasserstoffabgas
von der Anodenseite der Brennstoffzelle 20 her durch den
Wasserstoffumlaufpfad 75 aufgenommen, verdichtet, und an
den Wasserstoffzuführungspfad 74 abgegeben werden
kann. Hierbei sind Verdichtungsmechanismusgehäuse 91,
Laufrad 93 und Lager 92 im Hinblick auf Festigkeit
und Widerstandsfähigkeit usw. aus dem gleichen Edelstahlmaterial (SUS-Material)
gefertigt.
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Das
Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 weist an einem
seiner Enden, das dem Elektromotor 80 gegenüber
liegt, eine Mehrzahl von Befestigungsteilen auf, genauer gesagt
zwei Befestigungsteile 94, 94, die dazu vorgesehen
sind, an der Endplatte 9 befestigt zu werden. Gemäß der
Darstellung in 2 sind die Befestigungsteile 94, 94 so
ausgebildet, dass sie in jeweils entgegengesetzten Richtungen entlang
einer im Wesentlichen gleichen Tangente zu einem Gehäusekörper 95,
der im Wesentlichen die Form eines mit einem Boden versehenen Zylinders besitzt
und in sich das Laufrad 93 aufnimmt, über den Gehäusekörper 95 vorstehen,
und ein Verbindungsteil (Kontaktflächenvergrößerungsteil) 96 ist
so zwischen den Befestigungsteilen 94, 94 ausgebildet, dass
es sie auf der gleichen Tangente miteinander verbindet. In dem Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 bilden
diese Befestigungsteile 94, 94 und das Verbindungsteil 96 ein
Anbringungsfussteil 97, das dazu bestimmt ist, an der Endplatte 9 angebracht
zu werden.
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Somit
weist das Verbindungsteil 96 zwischen einer für
den Flächenkontakt mit der Endplatte 9 bestimmten
Befestigungsfläche 94a eines Befestigungsteils 94 und
einer für den Flächenkontakt mit der Endplatte 9 bestimmten
Befestigungsfläche 94a des anderen Befestigungsteils 94 eine
Anlageseite 96a auf, die für den Flächenkontakt
mit der Endplatte 9 bestimmt ist und mit diesen Befestigungsflächen 94a, 94a kontinuierlich
ist. Eine Schraube 100 durchsetzt jedes der Befestigungsteile 94, 94,
und das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 ist
mit den Schrauben 100 an der Endplatte 9 befestigt.
Es wird angemerkt, dass die in 4 gezeigte
schraffierte Fläche X1 die in 3 gezeigte
Fläche im Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 ist,
die für die Anlage an der Endplatte 9 bestimmt
ist.
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Gemäß der
Darstellung in 3 weist das Motorgehäuse 81 auf
der zum Verdichtungsmechanismus 90 entgegengesetzten Seite
nur ein an der Endplatte 9 zu befestigendes Befestigungsteil 86 auf, d.
h. eine geringere Anzahl von Befestigungsteilen als die Befestigungsteile 94, 94 des
Verdichtungsmechanismusgehäuses 91. Das Befestigungsteil 86 ist so
ausgebildet, dass es sich entlang der Axialrichtung eines Gehäusekörpers 87,
der im Wesentlichen die Form eines mit einem Boden versehenen Zylinders
besitzt und in sich den Stator 82, den Rotor 84 usw.
aufnimmt, von dem mit dem Gehäusekörper 87 überlappten
Bereich bis zu dem in der Axialrichtung vom Verdichtungsmechanismus 90 weg über
den Gehäusekörper 87 vorstehenden Bereich
erstreckt.
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Eine
Schraube 100 durchsetzt auch das Befestigungsteil 86,
und das Motorgehäuse 81 ist mit dieser Schraube 100 an
der Endplatte 9 befestigt. Es wird angemerkt, dass die
in 4 gezeigte schraffierte Fläche X2 die
in 3 gezeigte Fläche der Befestigungsfläche 86a des
Befestigungsteils 86 in dem Motorgehäuse 81,
die für die Anlage an der Endplatte 9 bestimmt
ist, wobei die Fläche X2 im Motorgehäuse 81,
die für die Anlage an der Endplatte 9 bestimmt
ist, kleiner als die für die Anlage an der Endplatte 9 bestimmte
Fläche X1 im Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 ist.
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Wie
bereits erwähnt wurde, ist das Material für das
Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 Edelstahl, und
das Material für das Motorgehäuse 81 ist Aluminiumlegierung.
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Ein
Kühlwassereinlass 9A und ein Kühlwasserauslass 9B des
vorstehend beschriebenen Kühlpfades 73 sind in
der Endplatte 9 an deren Längsenden vorgesehen,
und die Wasserstoffpumpe H50 ist durch die beiden vorstehend beschriebenen
Befestigungsteile 94, 94 des Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 und
ein Befestigungsteil 86 des Motorgehäuses 81 an
der Endplatte 9 angebracht, so dass sich die Wasserstoffpumpe
H50 insgesamt auf der Seite des Kühlwasserauslasses 9B befindet; des weiteren
befindet sich der Verdichtungsmechanismus 90 nahe bei dem
Kühlwasserauslass 9B, und der Elektromotor 80 befindet
sich auf der zum Kühlwasserauslass 9B entgegengesetzten
Seite des Verdichtungsmechanismus 90.
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Gemäß der
vorstehend beschriebenen Befestigungsstruktur für die Wasserstoffpumpe
H50 ist das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 mit
der Endplatte 9 vereinigt, da die an der Endplatte 9 zu
befestigenden Befestigungsteile 94, 94 im Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 vorgesehen
sind, wodurch die Wärmekapazität des Verdichtungsmechanismus 90 einschließlich
des Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 eine größere
Kapazität darstellt, da sie die Wärmekapazität
der Endplatte 9 mit beinhaltet. Infolgedessen ist der Verdichtungsmechanismus 90 beständig
gegen Abkühlung, Temperaturabnahmen können verringert
werden, und das Auftreten von Kondensation kann ebenfalls verringert werden.
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Genauer
gesagt, nach dem Zeitpunkt t0, an dem das Brennstoffzellensystem 1 den
Betrieb beendet, weist der Verdichtungsmechanismus 90 der Wasserstoffpumpe
H50 eine durch die gestrichelte Linie in 5 gezeigte
Temperaturabnahme auf, deren Verlauf ebenso langsam wie derjenige
der Endplatte 9 ist, der in 5 durch
die durchgezogene Linie gezeigt ist, und Kondensation tritt erstmalig
in den Rohrleitungen des Wasserstoffumlaufpfads 75 oder in
der Gas-/Flüssigkeit-Trenneinrichtung H42 auf, die eine
geringe Wärmekapazität und eine Temperaturabnahme
mit einem ausgeprägten Verlauf aufweisen, wie durch die
Strich-Zweipunkt-Linie in 5 gezeigt
ist. Hierdurch kann das Auftreten von Kondensation im Verdichtungsmechanismus 90 der
Wasserstoffpumpe H50 verringert werden.
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Falls
darüber hinaus tatsächlich Kondensation auftreten
sollte, so dass das Innere des Verdichtungsmechanismus 90 gefriert
und das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 und
das Laufrad 93 aneinander anhaften, kann aufgrund der Tatsache, dass
die Befestigungsteile 94, 94 im Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 vorgesehen
sind, ein solches Gefrieren des Verdichtungsmechanismus 90 bei
der Inbetriebnahme des Systems rasch durch die Temperaturzunahme
in der Brennstoffzelle 20 und die resultierende Wärmeübertragung
von der Endplatte 9 her behoben werden. Hierdurch können
die Anfahreigenschaften der Wasserstoffpumpe H50 bei niedrigen Temperaturen
verbessert werden.
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Ferner
kann aufgrund des Verbindungsteils 96 zwischen den Befestigungsteilen 94, 94 des
Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 die Kontaktfläche
zwischen dem Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 und
der Endplatte 9 vergrößert werden, wodurch
Abnahmen der Temperatur im Verdichtungsmechanismus 90 nach
dem Anhalten des Betriebs des Brennstoffzellensystems 1 weiter
verringert werden können und die Anfahreigenschaften bei
niedrigen Temperaturen weiter verbessert werden können. Darüber
hinaus dient das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 durch
diese vergrößerte Kontaktfläche als ein
Verstärkungselement zum Erhöhen der Steifigkeit
der Endplatte 9; sollte die Endplatte 9 daher
infolge von thermischer Beanspruchung verzogen werden, die sich
daraus ergeben würde, dass die beiden Enden an die Spannplatten 11 angefügt
sind, kann die flächige Anbringung des Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 einem
solchen Verziehen entgegenwirken.
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Zusammenfassung
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BEFESTIGUNGSSTRUKTUR FÜR
KOMPRESSOR
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Es
wird eine Kompressorbefestigungsstruktur zur Verfügung
gestellt, die das Auftreten von Kondensation verringern kann.
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Wenn
in einer Befestigungsstruktur für einen Kompressor, der
einen Elektromotor 80 und einen benachbart zum Elektromotor 80 vorgesehenen
und von dem Elektromotor 80 angetriebenen Verdichtungsmechanismus 90 aufweist,
ein Motorgehäuse 81 für den Elektromotor 80 und
ein Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 für
den Verdichtungsmechanismus 90 separat voneinander ausgebildet
sind, ist im Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 ein
Befestigungsteil 94 vorgesehen, das dazu bestimmt ist,
an einem Gegenstand 9 befestigt zu werden, an dem der Kompressor
angebracht werden soll. Folglich ist das Verdichtungsmechanismusgehäuse 91 mit
dem Gegenstand 9 vereinigt, wodurch die Wärmekapazität
des Verdichtungsmechanismus 90 einschließlich des
Verdichtungsmechanismusgehäuses 91 eine größere
Kapazität ist, die die Wärmekapazität
des Gegenstandes 9 mit umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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