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Die
vorliegende Erfindung hat ein Wärmeregulationssystem
zum Gegenstand, das besonders geeignet ist für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb,
das mit einer Brennstoffzellenvorrichtung ausgestattet ist.
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Die
Brennstoffzellen, die die direkte Verbrennung der freien Energie
einer chemischen Redoxreaktion in elektrische Energie erlauben,
zeigen sich als eine vielversprechende Technologie auf dem Automobilsektor,
um auf die Anforderungen der Reduzierung der Umweltverschmutzung
und des Verbrauchs zu reagieren. Die Protonentauschermembranen verwendenden
Brennstoffzellen scheinen für diese
Anwendung besonders geeignet zu sein, da sie die Verwendung eines
Brennstoffs akzeptieren und bei Temperaturen zwischen 20 und 150°C arbeiten.
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Die
Verwendung dieser Brennstoffzellen, um eine Antriebsvorrichtung
eines Kraftfahrzeugs mit elektrischem Strom zu versorgen, weist
aber Schwierigkeiten auf, die insbesondere mit den Kühlanforderungen
zusammenhängen,
die komplexer sind als im Fall eines Fahrzeugs, das mit einem Verbrennungsmotor
ausgestattet ist. Die abzuführende
Wärmeleistung
ist nämlich
etwa doppelt so groß wie
die eines mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeugs.
Außerdem
sind die Temperaturniveaus der zu kühlenden Organe heterogen, wobei
manche Organe nicht mehr als 55°C
annehmen, während
andere bis auf 120°C
und sogar bis auf mehrere hundert Grad Celsius gebracht werden können, zum
Beispiel im Fall des Reformers.
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Die
Verwendung von Kühlsystemen
von klassischem Typ, die Kompressoren, Pumpen usw. in Kühlfluidkreisläufen aufweisen,
führt zu
einem neuen Verbrauch von elektrischer Energie, wobei auch diese
Organe Kühlmittel
benötigen.
Das Hinzufügen
dieser zusätzlichen
Organe führt
außerdem
unausweichlich zu einer Überhitzung
des Leistungsmoduls, das die Brennstoffzelle, den Reformer und die
Gesamtheit der Hilfsorgane enthält,
aufgrund ihres eigenen Verbrauchs. Außerdem führt die Integration solcher
zusätzlichen
Kühlorgane
in das Kraftfahrzeug zu Schwierigkeiten aufgrund ihres Platzbedarfs.
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Es
ist die Verwendung von Absorptionskühlschleifen bekannt, die mit
einem Verbrennungsmotor versehene Fahrzeuge bestücken. So beschreibt die Patentanmeldung
EP 0 350 764 die Verwendung
einer Absorptionsschleife, deren Wärmequelle der Auspuff des Fahrzeugs
ist und die es ermöglicht,
den Fahrzeuginnenraum zu klimatisieren.
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In
dem Patent
US 5 896 747 wird
ein Kühlsystem
des Innenraums eines mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten
Kraftfahrzeugs mittels eines Absorptionszyklus beschrieben. Der
Desorber ist auf dem heißen
Wasser am Ausgang des Verbrennungsmotors installiert.
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Das
Patent
US 4 253 310 schlägt vor,
eine Absorptionsschleife zu verwenden, um den Verbrennungsmotor
eines Fahrzeugs zu kühlen
und ggf. den Fahrzeuginnenraum zu klimatisieren oder zu heizen.
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Außerdem beschreibt
das Patent
US 4 307 575 die
Verwendung einer Absorptionskühlschleife
in einem mit einem Elektromotor ausgestatteten Fahrzeug. Der Desorber
besteht aus zwei Teilen in Reihe, einerseits dem Elektromotor, der
folglich gekühlt wird,
und andererseits einem Sonnenkollektor, der auf dem Dach des Fahrzeugs
angeordnet ist.
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Keine
dieser bekannten Vorrichtungen sieht aber eine Wärmeregulation eines Elektrofahrzeugs vor,
die von einer Brennstoffzellenvorrichtung gespeist wird.
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Die
Anwendung eines Absorptionszyklus auf Fahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor
aufweisen, nutzt die aus den Abgasen oder dem Kühlwasser des Motors wiedergewonnenen
Kalorien, um die thermische Kompression im Absorptionszyklus durchzuführen.
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Die
von der Reduzierung der Luftverschmutzung und des Verbrauchs des
Fahrzeugs aufgeworfenen Probleme werden im Stand der Technik nirgendwo
erwähnt.
Desgleichen werden die der Kühlung
von mit Brennstoffzellen ausgestatteten Fahrzeugen inhärenten Probleme
auch nicht gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand, diese verschiedenen Probleme
zu lösen.
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Die
vorliegende Erfindung hat also ein Wärmeregulationssystem zum Gegenstand,
das besonders geeignet ist für
ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb, das mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
ausgestattet ist, das nur einen geringen Energieverbrauch benötigt und
beschaffen ist, um dadurch den Verbrauch gleichzeitig mit dem Geräusch und
der Wartung zu verringern.
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Die
Erfindung hat ebenfalls ein Wärmeregulationssystem
zum Gegenstand, das nicht nur die Brennstoffzelle und ihre Hilfsorgane
kühlen,
sondern ebenfalls für
die Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs verwendet werden
kann, unabhängig
davon, ob es sich um ein Kühlen
oder Heizen dieses Innenraums handelt.
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In
einer Ausführungsform
weist das Wärmeregulationssystem
für ein
Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb, das mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
ausgestattet ist, erfindungsgemäß eine eine Kältemittelmischung
verwendende Absorptionskältemaschine
auf. Die Kältemaschine
weist mindestens ein Desorberelement, das einer Wärmequelle
des Fahrzeugs zugeordnet ist, mindestens ein Absorberelement, mindestens
ein Hochdruckkondensatorelement, das fähig ist, die Heizung des Fahrzeuginnenraums
zu gewährleisten,
und mindestens ein Niederdruck-Verdampferelement auf, das vom Kondensatorelement
durch ein Druckreglermittel getrennt und fähig ist, die Kühlung eines
Antriebsorgans des Fahrzeugs und/oder des Fahrzeuginnenraums zu
gewährleisten.
Die Kühlung
der Brennstoffzelle wird außerdem
durch die Kälteenergie
gewährleistet,
die von der Absorptionskältemaschine
erzeugt wird.
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Die
Verwendung eines Absorptionskältezyklus
ermöglicht
es, eine Wärmeregulation
der Brennstoffzelle sowie der ihr zugeordneten Organe zu erhalten,
und gleichzeitig, wenn nötig,
die Klimatisierung oder das Heizen des Fahrzeuginnenraums zu gewährleisten.
Der Betrieb der Einheit ist wirtschaftlich, nicht umweltverschmutzend,
leise in Abwesenheit von in Bewegung befindlichen Organen. Man kann
eine billige Kältemischung
wie eine Mischung aus Wasser und Ammoniak oder jede andere geeignete
Mischung verwenden.
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Die
dem Desorberelement zugeordnete Wärmequelle kann die Brennstoffzelle
selbst sein.
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In
einer Variante, insbesondere, wenn die Brennstoffzelle von einem
Reformerelement für
mit Kohlenwasserstoff versetzten Brennstoff mit Wasserstoff versorgt
wird, kann die dem Desorberelement zugeordnete Wärmequelle vorteilhafterweise
der Reformer selbst sein.
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In
anderen Ausführungsformen
kann die dem Desorberelement zugeordnete Wärmequelle eine elektrische
Batterie, der elektrische Antriebsmotor des Fahrzeugs oder die elektronischen
Bauteile zur Steuerung und Versorgung des Elektromotors sein.
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Wenn
die Brennstoffzelle nicht die dem Desorberelement zugeordnete Wärmequelle
ist, wird die Brennstoffzelle von einem Niederdruck-Wärmetauscher
gekühlt,
der von dem Kühlmittel
durchquert wird und in dem dieses teilweise verdampft.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird zwischen das Desorberelement und das Absorberelement ein Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher
eingefügt,
um den Wärmeleistungsgrad
dieser zwei Elemente zu verbessern.
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In
einer Ausführungsform
kann man außerdem
vorsehen, zwischen den Dampfausgang des Verdampferelements und den
Dampfeingang des Kondensatorelements einen zusätzlichen Wärmeregulationskreislauf mit
Dampfkompression einzufügen,
der einen Kompressor und ein Ventil aufweist, das fähig ist,
die Strömungsrichtung
des Dampfs im zusätzlichen
Kreislauf umzukehren.
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Eine
Vakuumpumpe kann zwischen das Absorberelement und das Desorberelement
eingefügt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann die Absorptionskältemaschine
zwei Stufen aufweisen, wobei ein Teil des im Desorberelement der
ersten Stufe verdampften Kühlmittels
das Absorberelement der zweiten Stufe versorgt.
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verstanden anhand der ausführlichen
Beschreibung einiger besonderer Ausführungsformen, die als nicht einschränkende Beispiele
dienen und von den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht werden.
Es zeigen:
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1 schematisch
die Hauptelemente einer ersten Ausführungsform eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Ansicht analog zu 1 einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Systems;
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3 eine
analoge Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
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4 schematisch
ein erfindungsgemäßes System,
das mit einer zweistufigen Absorptionskältemaschine ausgestattet ist.
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Wie
es in 1 veranschaulicht ist, weist das erfindungsgemäße Wärmeregulationssystem eine
Brennstoffzelle 1 auf, die als Wärmequelle einer Absorptionskältemaschine
verwendet wird, die einen Desorber 2 aufweist, der von
einem Wärmeträgerfluid
erwärmt
wird, das in den Rohrleitungen 1a fließt, wobei die Beschaffenheit
des Wärmeträgerfluids
so gewählt
wird, dass es mit dem Betrieb der Brennstoffzelle 1 kompatibel
ist. Eine Kühlmittelmischung,
die zum Beispiel aus einer Mischung von Wasser und Ammoniak besteht,
wird durch eine Pumpe 3 in einem Flüssigkeitskreislauf in Bewegung
versetzt, der die Rohrleitungen 4 und 5 enthält und den
Desorber 2 mit einem Absorber 6 verbindet, der
durch ein beliebiges Mittel gekühlt
werden kann, insbesondere durch das Strömen von Außenluft, die ggf. von einem Ventilator
in Bewegung versetzt wird, der in der Figur nicht dargestellt ist.
Die Mischung des Kühlmittels
wie Wasser und eines Lösungsmittels
wie Ammoniak, die im Absorber 6 fließt, erzeugt eine so genannte "reiche" Lösung, d.
h. reich an Kühlmittel.
Die Pumpe 3 saugt die reiche Lösung zum Desorber 2 über die Rohrleitung 5 an.
Das Kühlmittel
wird im Desorber 2 desorbiert, indem es Dämpfe des
Lösungsmittels
erzeugt, die durch die Rohrleitung 7 austreten. Die verbleibende
Lösung
wird "arm" genannt, d. h. arm
an Kühlmittel,
kehrt zum Absorber 6 über
die Rohrleitung 4 zurück,
nachdem sie einen Druckabfall mittels einer Druckminderungsvorrichtung 8 von
beliebigem Typ erfahren hat. Eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads
des Betriebs des Desorbers 2 und des Absorbers 6 kann
erhalten werden, indem ein Flüssig/Flüssig-Wärmetauscher 9 dazwischengefügt wird,
der es der reichen Lösung
erlaubt, sich zu erwärmen,
und der armen Lösung
erlaubt, sich abzukühlen.
Es ist natürlich
anzumerken, dass das Vorhandensein dieses Wärmetauschers 9 nicht
unabdingbar ist.
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Die
vom Desorber 2 über
die Rohrleitung 7 kommenden Kühlmitteldämpfe werden zu einem Kondensator 10,
und im veranschaulichten Beispiel zu einem Luftheizer 11 geleitet,
der ebenfalls die Aufgabe eines Kondensators hat. Der einem Ventilator 10a zugeordnete
Kondensator 10 wie auch der Luftheizer 11 können zum
Beispiel zum Heizen des Innenraums des Fahrzeugs dienen. Am Ausgang
des Kondensators 10 und des Luftheizers 11 durchquert das
Kühlmittel
in flüssiger
Form unter Hochdruck eine Druckreglervorrichtung 12, die
den Druck bis auf einen Niederdruck absenkt, bei dem die Flüssigkeit dann
in einer Einheit von Verdampferorganen 13, 14, 15, 16 und 17 verdampfen
kann, die parallel in die Rohrleitung 18 eingesetzt sind
und je von einem Elektroventil 13a, 14a, 15a, 16a und 17a isoliert
werden können.
Die beim Verdampfungsvorgang absorbierten Kalorien ermöglichen
die Kühlung
der verschiedenen Organe des Fahrzeugs, zum Beispiel des elektrischen
Antriebsmotors, der das Organ 13 bildet, der elektronischen
Steuer- und Versorgungsorgane des Elektromotors, die das Organ 14 bilden, der
elektrischen Versorgungsbatterien, die das Organ 15 bilden,
und des Verdampfers des Fahrzeuginnenraums, der das Organ 16 bildet,
das die Klimatisierung des Innenraums ermöglicht.
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Der
Verdampfer 17, der durch die optionale Rohrleitung 19 mit
der Brennstoffzelle 1 verbunden werden kann, kann es in
manchen Fällen
erlauben, die Kühlung
der Brennstoffzelle 1 zu unterstützen.
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Am
Ausgang der verschiedenen Verdampfer 13 bis 17 ist
das Kühlmittel
mehrheitlich oder vollständig
im gasförmigen
Zustand und fließt über die Rohrleitung 20 in
den Absorber 6, wo es vom Lösungsmittel in flüssiger Phase
absorbiert wird, das in den Rohrleitungen 4 und 5 fließt.
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Es
wird angemerkt, dass der Teil des Kreislaufs, der zwischen der Umwälzpumpe 3 und
dem Druckreglerorgan 12 liegt, unter Hochdruck ist. Gleiches
gilt für
den Teil des Flüssigkeitskreislaufs,
der vom Desorber 2 zum Druckminderer 8 führt. Dagegen
ist der ganze Teil zwischen dem Druckregler 12 und der
Pumpe 3 über
die verschiedenen Verdampfer 13 bis 17 unter Niederdruck.
Gleiches gilt für
den Teil des Flüssigkeitskreislaufs,
der zwischen dem Absorber 6 und der Pumpe 3 liegt.
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Es
können
verschiedene optionale zusätzliche
Elemente hinzugefügt
werden und sind insbesondere gestrichelt in 1 dargestellt.
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So
ist es möglich,
einen Kompressor 21 zwischen den verschiedenen Verdampfern 13 bis 17 einerseits
und den Kondensatorelementen 10 und 11 anzuordnen.
Ein Vierwege-Umkehrventil 22 ermöglicht es, die Kompressionsschleife
zur Klimatisierung oder als Wärmepumpe
arbeiten zu lassen. Verschiedene in der Figur nicht dargestellte
Elektroventile ermöglichen
es, die Dampfkompressions-Klimatisierungsschleife, die den Kompressor 21 und
das Ventil 22 enthält,
vom Rest des Kreislaufs zu isolieren, der in durchgezogenen Strichen
in 1 dargestellt ist. Wenn man die Organe 13 bis 17 kühlen möchte, durchquert
das im Kompressor 21 komprimierte Kühlmittel das Umkehrventil 22,
das es zu den Kondensatoren 10 und 11 lenkt. Die
Flüssigkeit
durchquert anschließend
den Druckregler 12, ehe es zu den Verdampfern 13 bis 17 zurückkommt
und anschließend über das
Umkehrventil 22 an den Eingang des Kompressors 21 befördert wird.
Wenn man dagegen die Organe 13 bis 17 erwärmen möchte, lässt man
das Kühlmittel
die folgende Strecke verfolgen: beim Austritt aus dem Kompressor 21 durchquert
das Fluid das Umkehrventil 22, das es zu den Organen 13 bis 17 lenkt.
Die Flüssigkeit
am Ausgang der Organe 13 bis 17 durchquert den
Druckregler 12, um zu den zwei Kondensatorelementen 10 und 11 zurückzukommen,
ehe sie wieder das Umkehrventil 22 durchquert, um an den
Eingang des Kompressors 21 zurückzukommen.
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In
einer Ausführungsform
kann man ebenfalls eine Vakuumpumpe 23 vorsehen, die zwischen dem
Absorber 6 und dem Desorber 2 angeordnet wird,
um einen größeren Unterdruck
in der Gesamtheit der Verdampfer 13 bis 17 zu
erzeugen und den im Desorber 2 herrschenden Druck zu erhöhen. Die mit
dem Ausgang der Verdampferorgane 13 bis 17 verbundene
Vakuumpumpe 23 saugt den gasförmigen Teil des Fluids an,
um den Druck im Desorber 2 zu erhöhen.
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In
einer Ausführungsform
ist es möglich,
außerdem
ein Elektroventil 24 in einer Leitung 25 vorzusehen,
die den Ausgang der Umwälzpumpe 3 mit dem
Absorber 6 verbindet. Ein Teil der reichen Lösung kann
dann zum Absorber 6 am Ausgang der Umwälzpumpe 3 zurückgeschickt
werden, um eine Regulierung des Flüssigkeitskreislaufs durchzuführen.
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In
einer ebenfalls in 1 dargestellten Variante kann
man eine komplementäre
Wärmequelle 26 vorsehen,
die eine Überhitzung
der Kühldämpfe realisiert,
die vom Desorber 2 kommen, und die in die Rohrleitung 7 zwischengefügt ist.
Man kann vorsehen, so ein Organ 27 zu kühlen, das zum Beispiel ein Reformer
sein könnte,
der fähig
ist, die Brennstoffzelle 1 mit Wasserstoff zu versorgen,
wobei das Organ 27 von einem Wärmeträgerfluid durchquert wird, das in
einer Rohrleitung 27a fließt und von einer Pumpe 28 in
Umlauf versetzt wird.
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In
der in 1 veranschaulichten Ausführungsform kann ein Teil des
Kühlmittels,
das die Brennstoffzelle 1 durchquert und von der Pumpe 29 in
Umlauf versetzt wird, den Wärmetauscher 17 über die
Rohrleitung 30 und das Elektroventil 31 durchqueren.
Daraus ergibt sich eine zusätzliche
Kühlung, wenn
das Elektroventil 17a offen ist, wobei das gekühlte Fluid über die
Rohrleitung 19 zur Brennstoffzelle 1 zurückkommt.
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In
einer Variante können
ebenfalls andere Elemente hinzugefügt werden. So kann man in Betracht
ziehen, zwischen dem Desorber 2 und den Kondensatororganen 10 und 11 Organe
wie einen Rektifikator oder einen Dephlegmator hinzuzufügen, um
an den Desorber 2 das Lösungsmittel
zurückzuschicken,
das ggf. mit dem Kühlmittel
an den Ausgang des Desorbers 2 mitgenommen wurde. Diese Geräte sind
in der Figur nicht dargestellt. Man könnte ebenfalls eine Unterkühlungsvorrichtung
zwischen den Kondensatororganen 10 und 11 und
dem Druckregler 12 anordnen, wobei eine solche Unterkühlung zum
Beispiel von einer Klimatisierungsschleife mit Dampfkompression
kommt, die nicht in der Figur dargestellt ist.
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In 2,
in der die Bezugszeichen analoger Elemente gleich denen der 1 sind,
sind die Hauptelemente einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
dargestellt.
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In
dieser Ausführungsform
empfängt
der Desorber 2 einen Wärmefluss,
der von einer Wärmequelle
stammt, die in der Figur nicht dargestellt ist. Der Wärmefluss
wird zum Beispiel von einem Wärmeträgerfluid
transportiert, das durch die Rohrleitungen 32 geht, die
den Desorber 2 durchqueren. Diese Wärmequelle kann zum Beispiel
der Reformer sein, der die Brennstoffzelle 1 mit Wasserstoff
speist.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Brennstoffzelle 1 mittels eines Wärmetauschers 33 gekühlt, der
in die Rohrleitung 18 hinter der Druckreglervorrichtung 12 montiert
ist, d. h. im Niederdruckbereich des Kreislaufs, vor den Verdampferelementen 13 bis 16.
Ein geeignetes Wärmeträgerfluid
durchquert die Brennstoffzelle und dann den Wärmetauscher 33 in dem
Kreislauf 34 und wird von einer Pumpe 35 in Umlauf
gebracht.
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Ein
komplementärer
Wärmetauscher 36 kann
ebenfalls in die Rohrleitung 18 zwischen die Druckreglervorrichtung 12 und
den Tauscher 33 montiert werden, um das Kühlmittel
zu unterkühlen, das
von der Druckreglervorrichtung 12 entspannt wurde. Die
in der Figur nicht dargestellte Kühlquelle könnte zum Beispiel aus einer
Klimatisierungsschleife vom klassischen Typ bestehen, die das Fahrzeug bestückt. Das
Kühlmittel
geht durch die Rohrleitungen 37 und verdampft teilweise
im Tauscher 36.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform wurde außerdem wie
in 1 und optional eine Vakuumpumpe 23 vorgesehen,
die zwischen den Absorber 6 und den Desorber 2 eingefügt ist.
Die Vakuumpumpe 23 kann ebenfalls über die Leitung 38 mit dem
Tauscher 33 verbunden sein, um die im Tauscher 33 erzeugten
Dämpfe
anzusaugen, der sich wie ein Verdampfer verhält.
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Ansonsten
ist die Betriebsweise der in 2 dargestellten
Vorrichtung wie diejenige der 1. Die vom
Absorber 6 kommende reiche Lösung wird im Desorber 2 erwärmt, um
das Kühlmittel
zu desorbieren, das sie enthält.
Das verdampfte Kühlmittel geht
zu den Kondensatororganen 10 und 11, wobei letzterer
von einem Elektroventil isoliert werden und aus dem Luftheizer bestehen
kann, der zum Heizen des Fahrzeuginnenraums dient. Beim Austritt
aus den Kondensatororganen 10 und 11 wird das
Kühlmittel,
das sich im flüssigen
Zustand auf Hochdruck befindet, im Druckreglerorgan 12 entspannt.
Das Kühlmittel
wird anschließend
teilweise im Tauscher 33 und dann vollständig in
der Einheit der Verdampferelemente 13 bis 16 verdampft.
Wenn es verdampft ist, wird das Kühlmittel über die Leitung 20 zum
Absorber 6 gelenkt, um vom Lösungsfluid absorbiert zu werden.
Die reiche Lösung
der binären
Mischung, die sich im Absorber 6 befindet, wird mittels
der Umwälzpumpe 3 in
Richtung des Desorbers 2 befördert. Der Desorber 2 ermöglicht es,
das Kühlmittel
zu desorbieren, während
das Lösungsfluid
oder magere Mischung zum Absorber 6 zurückkehrt, nachdem es die Druckminderungsvorrichtung 8 durchquert
hat.
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In 3,
in der die analogen Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen,
ist eine Variante dargestellt, bei der der Wärmetauscher 33 parallel
zu den Verdampferelementen 13 bis 16 montiert
ist. Außerdem,
und wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform,
wurden ein Kompressor 21 und ein Umkehrventil 22 zwischen
den Ausgang der parallel montierten Verdampferelemente 13 bis 16 und 33 einerseits
und den Eingang der Kondensatorelemente 10 und 11 andererseits
montiert. Abgesehen von diesem Unterschied ist das in 3 dargestellte
System gleich demjenigen, das in 2 dargestellt
ist.
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4 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der die Absorptionskältemaschine
zwei Stufen aufweist. Die erste Stufe oder Niederdruckstufe weist
den Desorber 2a auf, der dem Absorber 6a zugeordnet ist.
Die vom Absorber 6a stammende reiche Lösung durchquert den Tauscher 9a und
wird von der Umwälzpumpe 3a in
Umlauf versetzt. Der Desorber 2a kann verschiedenen Wärmequellen
zugeordnet sein, die zum Beispiel die elektrischen Versorgungsbatterien,
der elektrische Antriebsmotor des Fahrzeugs oder auch die elektronischen
Bauteile der Versorgungssteuerung des Elektromotors sein können. Die reiche
Lösung
setzt das Kühlmittel
in den verschiedenen Organen frei, die den Desorber 2a bilden.
Das Lösungsmittel
oder die arme Lösung
kehrt in den Absorber 6a zurück, nachdem es eine Druckminderung im
Druckreglerorgan 8a erfahren hat. Ein Teil der reichen
Lösung
kann ebenfalls über
die Leitung 25a in den Absorber 6a zurückkehren,
wobei der Durchsatz vom Ventil 24a kontrolliert wird. Die
erste Absorptionsstufe wird von einem Kondensatororgan 11a vervollständigt, das
zum Beispiel das Heizen des Fahrzeuginnenraums realisieren kann.
Der Teil des Kühlmittels,
der aus dem Kondensator 11a im mehrheitlich oder vollständig flüssigen Zustand
austritt, erfährt eine
Druckminderung, indem er die Druckreglervorrichtung 12a durchquert.
Das Fluid mit vermindertem Druck wird dann von der Rohrleitung 18a zum
Verdampfer 14a gebracht. Die erhaltene Dampfphase wird
von der Rohrleitung 20a zum Absorber 6a zurückgebracht.
Die verschiedenen Organe, die diese erste Absorptionsstufe bilden,
sind gleich denjenigen der Absorptionskältemaschine, die in den vorhergehenden
Figuren dargestellt wurde, wobei die analogen Organe die gleichen
Bezugszeichen versehen mit dem Buchstaben "a" tragen.
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Die
zweite Absorptionsstufe, in der die analogen Organe die gleichen
Bezugszeichen versehen mit dem Buchstaben "b" tragen,
weist den Desorber 2b auf, der der Brennstoffzelle 1 zugeordnet
ist, um diese zu kühlen.
Der Desorber 2b desorbiert das Kühlmittel. Das Lösungsmittel
oder die an Kühlmittel arme
Lösung
kehrt zu einem zweiten Absorber 6b zurück, nachdem es vom Druckreglerorgan 8b entspannt
wurde und den Tauscher 9b durchquert hat. Eine Umwälzpumpe 3b ist
in den Kreislauf montiert. Außerdem
kann ein Teil der reichen Lösung über die Leitung 25b zum
Absorber 6b zurückkehren,
wobei der Durchsatz vom Ventil 24b kontrolliert wird. Die zweite
Absorptionsstufe wird vom Kondensatororgan 11b vervollständigt, das über die Druckreglervorrichtung 12b mit
einem Verdampferelement 14b verbunden ist. Der Ausgang
des Verdampferelements 14b ist mit dem Eingang des Verdampferelements 14a der
ersten Absorptionsstufe verbunden. Eine Vakuumpumpe 23 kann
ebenfalls zwischen den Ausgang der Verdampfer 14a und 14b einerseits
und die Desorber 2a und 2b andererseits eingefügt werden, um
den Druck in diesen zu erhöhen,
wie es in der Ausführungsform
der 1 und 3 der Fall war.
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Das
vom Desorber 2a der ersten Absorptionsstufe kommende Kühlmittel
wird zum Teil zum Kondensator 11a der ersten Absorptionsstufe über die
Leitung 38 und zum Teil zum Absorber 6b der zweiten
Absorptionsstufe über
die Leitung 39 gelenkt, wobei das Ventil 40 die
Regulierung der Anteile ermöglicht.
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Im
in 4 veranschaulichten System kann man drei Druckpegel
unterscheiden. Die Verdampfer 14a und 14b genauso
wie der Absorber 6a sind unter Niederdruck gesetzt. Der
Desorber 2a der ersten Stufe, wie auch der Absorber 6b der
zweiten Stufe, wie der Kondensator 11a der ersten stufe
sind unter mittleren Druck gesetzt. Schließlich sind der Desorber 2b und
der Kondensator 11b der zweiten Stufe unter Hochdruck gesetzt.
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In
einer Variante, die ebenfalls in 4 veranschaulicht
ist, wird eine Verbindung von den Leitungen 41 und der
Umwälzpumpe 42 zwischen
dem Verdampfer 14b der zweiten Stufe und dem Kondensator 11a der
ersten Stufe aufgebaut.
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Es
ist anzumerken, dass der Desorber 2a aus einem Satz von
Organen bestehen kann, die sich jedes wie ein Desorber verhalten.
Mehrere dieser Organe können
parallel montiert werden und die Kühlung der elektrischen Batterien
des Fahrzeugs, des elektrischen Antriebsmotors oder auch der elektronischen
Versorgungs- und Steuerbauteile erlauben.
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Elektroventile
können
jedes Mal vorgesehen werden, um die Durchsätze in den verschiedenen Desorberorganen
zu regeln, um die Kühlbedürfnisse an
die besonderen Umstände
anzupassen.
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Es
ist klar, dass man in allen veranschaulichten Ausführungsformen
die verschiedenen Varianten verwenden kann, die in Verbindung mit
einer der beschriebenen besonderen Ausführungsformen erwähnt wurden.