JP2022518278A - 気体状の媒体を圧送するための、燃料電池システムのアノード回路のための圧送ユニット、および燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
2 燃料電池
3 圧送ユニット
4 ジェットポンプ
6 調量弁
7 ハウジング
8 再循環ファン
9 アノード回路
10 分離器
11 吸込領域
12 圧縮機ホイール
14 制御装置
16 ガス吐出開口部
18 リザーバ
21 帰還配管
22 第1のセンサ機構
24 第2のセンサ機構
23,25,27 接続配管
26 遮蔽弁
28 第1の流入部
31 集合容器
34 分離室
37 分離エッジ
38 アノード領域
39 仕切りリング
41 流動通路
43 湾曲部
44 排出弁
46 排出通路
48 回転軸
50 長軸
Claims (16)
- 燃料電池(2)のアノード領域(38)から気体状の媒体を、特に水素を圧送するための、燃料電池システム(1)のアノード回路(9)のための圧送ユニット(3)であって、前記圧送ユニット(3)は少なくとも1つのジェットポンプ(4)を含み、前記圧送ユニット(3)は少なくとも1つの接続配管(23,25)により前記アノード領域(38)の出力部と少なくとも間接的に流体接続され、前記圧送ユニット(3)は別の接続配管(27)により前記アノード領域(38)の入力部と流体接続される、圧送ユニットにおいて、前記圧送ユニット(3)は前記コンポーネントすなわち前記ジェットポンプ(4)に追加して別のコンポーネントとして再循環ファン(8)および調量弁(6)を有し、気体状の媒体のための前記コンポーネント(4,6,8)の流動輪郭、および/または前記コンポーネント(4,6,8)は、少なくともほぼ完全に共通のハウジング(7)の中に配置されることを特徴とする圧送ユニット。
- 前記再循環ファン(8)は、圧縮機ホイール(12)の回転軸(48)に対して回転対称に延びる周回する外側の仕切りリング(39)を有する圧縮機ホイール(12)を有し、前記回転軸(48)と反対を向くほうの前記圧縮機ホイール(12)の側には前記圧送ユニット(3)の前記ハウジング(7)の中に少なくとも部分的にカプセル封じされた分離室(34)および/または排出通路(46)があることを特徴とする、請求項1に記載の圧送ユニット(3)。
- 成分H2Oおよび/または成分N2が気体状の媒体から前記再循環ファン(8)で分離され、この分離は特に遠心原理によって前記再循環ファン(8)で行われることを特徴とする、請求項1に記載の圧送ユニット(3)。
- 前記再循環ファン(8)と前記ジェットポンプ(4)は、前記再循環ファン(8)の圧縮機ホイール(12)の回転軸(48)が前記ジェットポンプ(4)の長軸(50)に対して少なくとも近似的に垂直に延びるように、共通の前記ハウジング(7)の中で相互に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の圧送ユニット(3)。
- 前記再循環ファン(8)のガス吐出開口部(16)が前記ジェットポンプ(4)の第1の流入部(28)および/または吸込領域(11)へと直接的に移行し、統合された流動通路(41)を形成することを特徴とする、請求項1に記載の圧送ユニット(3)。
- 統合された前記流動通路(41)は共通の前記ハウジング(7)の内部で湾曲部(43)を形成し、前記再循環ファン(8)と前記ジェットポンプ(4)との間での気体状の媒体の進路変更および/または流動案内が前記湾曲部(43)の領域でのみ行われることを特徴とする、請求項5に記載の圧送ユニット(3)。
- 燃料電池(2)の水素供給および/または水素排出を制御するために請求項1から6までのいずれか1項に記載の圧送ユニット(3)を有している燃料電池システム(1)。
- 気体状の媒体からの成分H2Oおよび/または成分N2の分離が前記アノード回路(9)で前記再循環ファン(8)および/または分離器(10)により行われることを特徴とする、請求項7に記載の燃料電池システム(1)。
- 前記分離器(10)は流動方向Vで前記圧送ユニット(3)に対して前置されて前記アノード回路(9)に配置され、前記アノード領域(38)は第1の接続配管(23)によって前記分離器(10)と流体接続され、前記分離器(10)は第2の接続配管(25)によって前記圧送ユニット(3)と流体接続され、前記圧送ユニット(3)は第3の接続配管(27)によって前記アノード領域(38)と流体接続されることを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム(1)。
- 帰還配管(21)を介して前記再循環ファン(8)から前記分離器(10)へのH2Oおよび/またはN2の導出が流動方向VIで行われることを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池システム(1)。
- 回転軸(48)と反対を向くほうの前記圧縮機ホイール(12)の側で前記圧送ユニット(3)の前記ハウジング(7)の中にあり少なくとも部分的にカプセル封じされた分離室(34)および/または排出通路(46)が前記帰還配管(21)を介して前記分離器(10)の集合容器(31)と少なくとも間接的に流体接続され、前記分離室(34)および/または前記排出通路(46)は前記分離器(10)の前記集合容器(31)に対して高い圧力レベルを形成し、前記再循環ファン(8)から前記分離器(10)へのH2Oおよび/またはN2の導出は流動方向VIで行われることを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池システム(1)。
- 前記集合容器(31)は排出弁(44)を有し、前記排出弁(44)は用途に即した使用時に低い測地学上の高さで前記集合容器(31)に配置され、前記アノード回路(9)の領域からの全部のH2Oおよび/またはN2の導出が前記排出弁(44)を介して行われることを特徴とする、請求項11に記載の燃料電池システム(1)。
- 前記第2の接続配管(25)は高い測地学上の高さで前記集合容器(31)に配置されることを特徴とする、請求項9に記載の燃料電池システム(1)。
- 前記アノード領域(38)から来て流入する気体状の媒体が進路変更および/または分割され、それにより軽い成分H2が前記第2の接続配管(25)の方向へ誘導され、重い成分H2Oおよび/またはN2がリザーバ(18)の方向へ誘導されるように、分離エッジ(37)が前記集合容器(31)に配置されることを特徴とする、請求項13に記載の燃料電池システム(1)。
- 前記帰還配管(21)は遮蔽弁(26)を有し、前記遮蔽弁(26)は前記再循環ファン(8)と前記分離器(10)との間にあり、特に前記集合容器(31)との間にあることを特徴とする、請求項10に記載の燃料電池システム(1)。
- 第1のセンサ機構(22)および/または第2のセンサ機構(24)が制御装置(14)と接続され、特に前記第1のセンサ機構(22)は前記分離器(10)のパラメータを連続的に検出し、前記第2のセンサ機構(24)は前記再循環ファン(8)のパラメータを連続的に検出し、前記制御装置(14)は、特に前記センサ機構(22,24)により検出されるパラメータをベースとして、前記排出弁(44)および/または前記遮蔽弁(26)の開放と閉止を制御することを特徴とする、請求項12から15までのいずれか1項に記載の圧送ユニット(3)。
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