(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブ制御のエネルギーコストの低い、作動流体を供給するための流体装置の提供。【解決手段】作動流体を供給するための流体装置１０に関して、作動流体を流すための流体ライン１１と、上流側圧力Ｐｉｎから下流側圧力Ｐｏｕｔに作動流体の圧力を低減するように適合された圧力調整器１２と、そのバルブヘッドに作用する圧力が上流側圧力Ｐｉｎか下流側圧力Ｐｏｕｔかによって開放又は閉鎖するようにされたバルブ１３と、圧力調整器の上流側に接続された第１の開口１４．１、圧力調整器の下流の第２の開口１４．２、及びバルブヘッドに接続された制御開口１４．３を備えるとともに、制御開口が第１の開口に接続されているか、それとも第２の開口に接続されているかによってバルブを開放させるか、又は閉鎖させるように適合された分配器１４と、を備えた。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を上流側圧力Ｐｉｎで受け入れるように設計された入口（１１Ｅ）を備え、作動流体を流すための流体ライン（１１）と、
前記流体ライン（１１）に配置され、前記上流側圧力から下流側圧力Ｐｏｕｔまで前記作動流体の圧力を低減するように適合された圧力調整器（１２）と、
バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合されたバルブヘッド（１３．１）を備え、前記圧力調整器（１２）の上流又は下流の流体ライン（１１）に配置されたバルブ（１３）と、を備え、
前記バルブ（１３）は、前記バルブヘッド（１３．１）に作用する圧力が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しいか、それとも前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しいかによって、開放又は閉鎖のために圧力制御されるように適合され、
前記圧力調整器（１２）の流体ライン（１１）上流に接続された第１の開口（１４．１）、前記圧力調整器（１２）の流体ライン（１１）下流に接続された第２の開口（１４．２）、及び、制御開口と呼ばれ、前記バルブヘッド（１３．１）に接続された第３の開口（１４．３）を備え、前記制御開口（１４．３）が前記第１の開口（１４．１）に接続されるか、それとも前記第２の開口（１４．２）に接続されるかによって、前記バルブ（１３）を開放させるか、又は閉鎖させるように適合された分配器（１４）を備えた、作動流体を供給するための流体装置（１０）。
【請求項２】
前記分配器（１４）は、前記作動流体が、前記バルブ（１３）の前記入口での前記流体ライン（１１）の前記作動流体の前記圧力に実質的に等しい、閉鎖圧力と呼ばれる圧力を前記バルブヘッド（１３．１）に作用させる場合、前記バルブ（１３）が閉鎖されるように構成される、
請求項１に記載の流体装置（１０）。
【請求項３】
前記バルブ（１３）は、前記圧力調整器（１２）の下流に配置され、前記作動流体が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力を前記バルブヘッド（１３．１）に作用させる場合、開放し、前記作動流体が前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力を前記バルブヘッド（１３．１）に作用させる場合、閉鎖するように適合され、
前記分配器（１４）は、
前記制御開口（１４．３）を前記第１の開口（１４．１）に接続し、それによって、前記バルブヘッド（１３．１）を前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で前記作動流体と連通させるバルブ開放構成と、
前記制御開口（１４．３）を前記第２の開口（１４．２）に接続し、それによって、前記バルブヘッド（１３．１）を前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で前記作動流体と連通させるバルブ閉鎖構成と、を有する、
請求項１又は２に記載の流体装置（１０）。
【請求項４】
前記バルブ（１３）は、前記圧力調整器（１２）の上流に配置され、前記作動流体が前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力を前記バルブヘッド（１３．１）に作用させる場合、開放し、前記作動流体が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力を前記バルブヘッド（１３．１）に作用させる場合、閉鎖するように適合され、
前記分配器（１４）は、
前記制御開口（１４．３）を前記第２の開口（１４．２）に接続し、それによって、前記バルブヘッド（１３．１）を前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で前記作動流体と連通させるバルブ開放構成と、
前記制御開口（１４．３）を前記第１の開口（１４．１）に接続し、それによって、前記バルブヘッド（１３．１）を前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で前記作動流体と連通させるバルブ閉鎖構成と、を有する、
請求項１又は２に記載の流体装置（１０）。
【請求項５】
前記バルブ（１３）は、前記バルブヘッド（１３．１）と前記流体ライン（１１）と連通する内部通路（１３．３）との間に配置され、前記バルブヘッド（１３．１）を前記内部通路（１３．３）のシャッター（１３．４）に接続するロッドが密封状態で貫通した中間チャンバ（１３．６）を備え、
前記中間チャンバ（１３．６）は前記閉鎖圧力に実質的に等しい圧力で設定されている、
請求項１〜４のいずれか一項に、及び請求項２に記載の流体装置（１０）。
【請求項６】
前記中間チャンバ（１３．６）は、前記作動流体が前記閉鎖圧力である前記流体ライン（１１）の一部に接続されている、
請求項５に記載の流体装置（１０）。
【請求項７】
前記分配器（１４）は電気的に制御されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体装置（１０）。
【請求項８】
上流側圧力Ｐｉｎ以上の圧力で作動流体を貯蔵するためのタンク（２２）と、
作動流体の流れを燃料電池（２１）に提供するように適合された少なくとも１つの入口マニホルド（Ｃｅａ，Ｃｅｃ）を備えた燃料電池（２１）と、
タンク（２２）を前記入口マニホルド（Ｃｅａ，Ｃｅｃ）に接続する、前記作動流体が水素又は酸素である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも１つの流体供給装置（１０）と、電気化学システム（２０）。
【請求項９】
バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合され、前記バルブヘッドに作用する圧力が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しいか、それとも前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しいかによって、開放又は閉鎖のために圧力制御され、
前記流体供給装置（１０）の前記分配器（１４）によって、あるいは、
前記圧力調整器（１２）の前記流体ライン（１１）上流に接続された第１の開口（２５．１）、前記圧力調整器（１２）の前記流体ライン（１１）下流に接続された第２の開口（２５．２）及び、補助バルブ（２４）のヘッドに接続され、制御開口と呼ばれる第３の開口（２５．３）を備えるとともに、その制御開口（２５．３）がその第１の開口（２５．１）に接続されるか、それともその第２の開口（２５．２）に接続されるかによって前記補助バルブ（２４）を開放させるか、又は閉鎖させるように適合された補助分配器（２５）によって、圧力制御されるように適合されたバルブヘッドと、を含む、少なくとも１つの補助バルブ（２４）を備える、
請求項８に記載の電気化学システム（２０）。
【請求項１０】
前記作動流体が水素であり、
前記燃料電池（２１）は、前記作動流体を受け入れるように設計されたアノード入口マニホルド（Ｃｅａ）と、空気を受け入れるように設計されたカソード入口マニホルド（Ｃｅｃ）と、を含むことができ、
少なくとも１つの空気供給バルブ（２６）は、前記カソード入口マニホルド（Ｃｅｃ）に接続された空気流体供給ラインに配置され、
バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合され、かつ、そのバルブヘッドに作用する圧力が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しいかそれとも、前記下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しいかによって、開放又は閉鎖のために圧力制御され、
前記流体供給装置（１０）の前記分配器（１４）によって、あるいは
前記圧力調整器（１２）の前記流体ライン（１１）上流に接続された第１の開口（２７．１）、前記圧力調整器（１２）の前記流体ライン（１１）下流に接続された第２の開口（２７．２）及び、前記空気供給バルブ（２６）の前記ヘッドに接続され、前記制御開口と呼ばれる第３の開口（２７．３）、を備え、かつその制御開口（２７．３）がその第１の開口（２７．１）に接続されているか、それともその第２の開口（２７．２）に接続されているかによって、前記空気供給バルブ（２６）を開放させるか、又は閉鎖させるように適合された、前記空気供給バルブ（２６）を制御する分配器（２７）によって、圧力制御されるように適合されたバルブヘッドを備える、
請求項８又は９に記載の電気化学システム（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、流体ラインに直列に配置された圧力調整器及びバルブを備える流体装置の分野である。このような流体装置は上流側圧力で作動流体を受け入れ、上流側圧力より低い下流側圧力で作動流体を供給する、すなわち、送出するのに使用される場合がある。本発明は多数の技術分野、とりわけ、最初に圧力下で貯蔵された作動流体、例えば水素及び／又は酸素を供給される燃料電池を備える電気化学システムの分野で適用され得る。
【背景技術】
【０００２】
多数の技術分野では、上流側圧力で作動流体を受け入れ、上流側圧力より低い下流側圧力で要求された作動流体を送出するように適合した流体供給装置を使用する必要がある。そして、このような供給装置は、バルブ及び圧力調整器が直列に配置された、作動流体を流すための流体ラインを備える。
【０００３】
これは、とりわけ、例えば最初に圧力で貯蔵された作動流体が供給された燃料電池を備えた電気化学システムの場合である。そして、供給装置は通常、加圧タンクを燃料電池の入口に接続する。一例として、タンクは、数十バールの圧力で水素を貯蔵でき、燃料電池には、数バール付近の圧力で水素が供給されることが必要とされる場合がある。そして、作動流体の流れを許可するか、あるいは防止するためのバルブとともに圧力調整器が流体供給ライン上に必要とされる。
【０００４】
従来から、バルブの開放／閉鎖の制御を様々な方法で提供することができる。よって、バルブは、例えば、ソレノイドを用いて電気的に制御されてもよいし、例えば圧縮空気を用いて圧力制御されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなバルブ制御に関連したエネルギーコストの低い流体供給装置を提供することが必要とされている。
【０００６】
本発明の目的は先行技術の欠点の少なくとも一部を克服することであり、より詳細には、バルブ制御のエネルギーコストの低い、作動流体を供給するための流体装置を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明は、上流側圧力Ｐｉｎで作動流体を受け入れるように設計された入口を備えた、作動流体を流すための流体ラインと、流体ラインに配置され、上流側圧力から下流側圧力Ｐｏｕｔに作動流体の圧力を低減するように適合された圧力調整器と、圧力調整器の流体ラインの上流又は下流に配置され、バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合されたバルブヘッドを備えたバルブと、を備えた作動流体を供給するための流体装置を提示する。
【０００８】
本発明によれば、バルブは、バルブヘッドに作用する圧力が実質的に上流側圧力Ｐｉｎに等しいか、それとも下流側圧力Ｐｏｕｔに等しいかによって、開放又は閉鎖のため圧力制御されるように適合される。
【０００９】
また、流体装置は、圧力調整器の流体ラインの上流に接続された第１の開口、圧力調整器の流体ラインの下流に接続された第２の開口、及び制御開口と呼ばれる、バルブヘッドに接続された第３の開口を備えるとともに、制御開口が第１の開口に接続されているか、それとも、第２の開口に接続されているかによってバルブを開放させるか、又は閉鎖させるように適合された分配器を備える。
【００１０】
こうした流体供給装置の好ましい、非限定的な一部の特徴は以下のとおりである。
【００１１】
分配器は、作動流体が、バルブ入口での流体ライン内の作動流体の圧力に実質的に等しい閉鎖圧力と呼ばれる圧力をバルブヘッドに作用させる場合、バルブが閉鎖するように構成されてもよい。
【００１２】
バルブは、圧力調整器の下流に配置してもよく、作動流体が上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力をバルブヘッドに作用させる場合、開放し、作動流体が下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッドに作用させる場合、閉鎖するように適合されてもよい。そして分配器は、制御開口を第１の開口に接続し、それによって、バルブヘッドを上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で作動流体と連通させるバルブ開放構成と、制御開口を第２の開口に接続し、それによってバルブヘッドを下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で作動流体と連通させるバルブ閉鎖構成と、を有してもよい。
【００１３】
バルブは圧力調整器の上流に配置してもよく、作動流体が下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッドに作用させる場合に、開放するように適合され、作動流体が上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力をバルブヘッドに作用させる場合、閉鎖するように適合されてもよい。そして分配器は、制御開口を第２の開口に接続し、それによってバルブヘッドを下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で作動流体と連通させるバルブ開放構成と、制御開口を第１の開口に接続し、それによってバルブヘッドを上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で作動流体と連通させるバルブ閉鎖構成と、を有してもよい。
【００１４】
バルブは、バルブヘッドと流体ラインと連通する内部通路との間に配置され、バルブヘッドを内部通路のシャッタに接続するロッドが密封状態で貫通した中間チャンバであって、閉鎖圧力に実質的に等しい圧力に設定された中間チャンバを備えてもよい。
【００１５】
中間チャンバは作動流体が閉鎖圧力である流体ラインの一部と接続されてもよい。
【００１６】
分配器は電気的に制御されてもよい。
【００１７】
本発明はまた、上流側圧力Ｐｉｎ以上の圧力で作動流体を貯蔵するタンクと、燃料電池に、水素又は酸素である作動流体の流れを提供するように適合された少なくとも１つの入口マニホルドを備えた燃料電池と、タンクを入口マニホルドに接続する、先行する特徴のいずれかに記載の少なくとも１つの流体供給装置と、を備える電気化学システムに関する。
【００１８】
電気化学システムは少なくとも１つの補助バルブを備えることができ、それは、バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合され、かつ、バルブヘッドに作用する圧力が前記上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しいか、それとも、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しいかによって、開放又は閉鎖のために圧力制御されるとともに、
流体供給装置の分配器によって、あるいは
圧力調整器の流体ライン上流に接続された第１の開口、圧力調整器の流体ライン下流に接続された第２の開口、及び、補助バルブヘッドに接続され、制御開口と呼ばれる第３の開口を備えるとともに、その制御開口がその第１の開口に接続されているか、それともその第２の開口に接続されているかによって補助バルブを開放させるか、あるいは閉鎖させるように適合された補助分配器によって、圧力制御されるように適合されたバルブヘッドを備える。
【００１９】
作動流体は水素であってもよい。燃料電池は作動流体を受け入れるように設計されたアノード入口マニホルドと、空気を受け入れるように設計されたカソード入口マニホルドと、を含むことができる。少なくとも１つの空気供給バルブはカソード入口マニホルドに接続された空気流体供給ラインに配置されてもよく、空気供給バルブは、
バルブ開放位置及びバルブ閉鎖位置を占有するように適合されたバルブヘッドであって、そのバルブヘッドに作用する圧力が上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しいか、それとも下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しいかによって、開放又は閉鎖のために圧力制御されるように適合されたバルブヘッドを備え、
流体供給装置の分配器によって、あるいは、圧力調整器の流体ライン上流に接続された第１の開口、圧力調整器の流体ライン下流に接続された第２の開口及び、空気供給バルブヘッドに接続された、制御開口と呼ばれる第３の開口を備えるとともに、その制御開口がその第１の開口に接続されているか、それとも、その第２の開口に接続されているかによって、空気供給バルブを開放させるか、又は閉鎖させるように適合された、空気供給バルブを制御する補助分配器によって圧力制御される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付の図面を参照すると、本発明の他の態様、目的、利点及び特徴が、非限定的な実施例によって提供される、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を閲読することにより、容易に明らかになるであろう。
【図１Ａ】閉鎖構成（図１Ａ）における、バルブが圧力調整器の下流に配置されている第１の実施形態にかかる流体供給装置の概略図である。
【図１Ｂ】開放構成（図１Ｂ）における、バルブが圧力調整器の下流に配置されている第１の実施形態にかかる流体供給装置の概略図である。
【図２Ａ】閉鎖構成（図２Ａ）における、バルブが圧力調整器の上流に配置されている第２の実施形態にかかる流体供給装置の概略図である。
【図２Ｂ】開放構成（図２Ｂ）における、バルブが圧力調整器の上流に配置されている第２の実施形態にかかる流体供給装置の概略図である。
【図３Ａ】閉鎖構成（図３Ａ）における、中間チャンバが閉鎖圧力Ｐｏｕｔに等しい圧力に設定された第１の実施形態にかかる流体供給装置の圧力制御可能バルブの一例の概略断面図である。
【図３Ｂ】開放構成（図３Ｂ）における、中間チャンバが閉鎖圧力Ｐｏｕｔに等しい圧力に設定された第１の実施形態にかかる流体供給装置の圧力制御可能バルブの一例の概略断面図である。
【図４Ａ】補助バルブの制御も提供する、一実施形態にかかる流体供給装置を備える燃料電池型の電気化学システムの一例の概略図である。
【図４Ｂ】空気供給バルブの制御も提供する、一実施形態にかかる水素流体供給装置を備える燃料電池型の電気化学システムの別の例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面及び以下の説明では、同一の参照符号は同一又は同様の要素を表す。また、図面の明瞭さを高めるために、種々の要素は一定の縮尺で示されていない。さらに、種々の実施形態及び変形例は、互いに排他的ではなく、互いに組み合わせることができる。特に明記しない限り、「実質的に」、「約」及び「オーダーの」という用語は、１０％、又は好ましくは５％の許容誤差を意味する。さらに、「を含む」という表現は、特に明記しない限り、「少なくとも１つを含む」と解釈されるべきである。
【００２２】
本発明は概ね、上流側圧力Ｐｉｎで作動流体を受け入れ、下流側圧力Ｐｏｕｔで作動流体を送出するように適合された流体供給装置も関する。したがって、供給装置は、圧力調整器とバルブが直列に配置された、作動流体を流すための流体ラインを含む。バルブは、制御流体が流体ライン内に存在する作動流体である分配器によって圧力制御することができる。さらに、作動流体はガスであってもよいし、液体であってもよい。
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂは、閉鎖構成（図１Ａ）及び開放構成（図１Ｂ）におけるバルブ１３が圧力調整器１２の下流に配置された第１の実施形態にかかる流体供給装置１０の概略図である。
【００２４】
流体ライン１１はゼロでない上流側圧力Ｐｉｎで作動流体を受け入れるように設計された入口１１Ｅを含む。入口１１Ｅは、貯蔵タンク（図示せず）のような圧力下で作動流体の供給源に接続されていてもよい。上流側圧力Ｐｉｎは、数バールであってもよいし、場合によっては、数十バール又は数百バールであってもよい。流体ライン１１は、バルブ１３が開放されているか、それとも閉鎖されているかによって下流側圧力Ｐｏｕｔで作動流体を送出するように設計された供給出口１１Ｓを含む。供給装置１０は、上流側圧力Ｐｉｎで作動流体を入口１１Ｅに送出するように適合された作動流体の供給源を含んでもよいし、そのような供給源に接続されていてもよい。
【００２５】
原則として、以下の説明では、作動流体は、無視してもよいし、無視しなくてもよいあらゆる圧力低下を受けたとしても、その位置が圧力調整器１２の上流か、それとも下流かによって、Ｐｉｎ又はＰｏｕｔに等しいか、あるいは実質的に等しいとされる。換言すると、以下の説明では、圧力調整器とバルブ、並びに、分配器を流体ライン及びバルブに接続する通路に存在しうるものとの間での圧力低下は無視される。
【００２６】
圧力調整器１２は、流体ライン１１に配置され、上流側圧力Ｐｉｎから下流側圧力Ｐｏｕｔまで作動流体の圧力を低減するように適合される。大まかに言えば、圧力調整器１２は下流側圧力Ｐｏｕｔを制御するための部材である。つまり、それは、それを通過する作動流体の圧力を送出値Ｐｏｕｔまで低下させるように適合されている。それは、下流側圧力Ｐｏｕｔが上流側圧力よりも高い場合、閉鎖位置にあってもよい。また、圧力調整器は、例えばモル流量値を下流側圧力Ｐｏｕｔに依存させて、作動流体のモル流量値を制御してもよいし、制御しなくてもよい。
【００２７】
バルブ１３は流体ライン１１に、この場合は、圧力調整器１２の下流に配置されている。それは供給装置１０の入口１１Ｅと出口１１Ｓとの間で作動流体の流れを許可又は阻止するように適合されている。このため、それは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、従来の方法では、バルブヘッド１３．１、バルブボディ１３．２，流体ライン１１と連通する内部通路１３．３及び内部通路１３．３を閉塞し、あるいは開放したままにするように適合されたシャッタ１３．４を含む。バルブヘッド１３．１はバルブボディ１３．２に対して変位することで、移動可能であり、開放位置と閉鎖位置との間でシャッタ１３．４を変位させ、それによって内部通路１３．３、ゆえに、流体ライン１１内で作動流体の流れを許可又は阻止することができる。
【００２８】
バルブ１３は圧力制御され、つまり、制御流体がバルブヘッド１３．１に作用する圧力によって開放及び閉鎖のために制御されるように適合される。本発明の文脈では、制御流体は作動流体であり、その圧力は、上述したように、あらゆる圧力低下を受けても、圧力Ｐｉｎ又はＰｏｕｔに実質的に等しくてもよい。したがって、バルブ１３は、作動流体がＰｉｎに実質的に等しい圧力をバルブヘッド１３．１に作用させるか、それともＰｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッド１３．１に作用させるかによって開放又は閉鎖のために圧力制御されるように適合されている。原則として、バルブ１３は、バルブヘッド１３．１がＰｉｎに実質的に等しい圧力を受けている場合に、閉鎖されてもよいし、あるいはＰｏｕｔに実質的に等しい圧力を受けている場合には、閉鎖されてもよい。本例では、作動流体が下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる場合、バルブ１３は閉鎖されている。作動流体が上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる場合、それは開放されている。
【００２９】
分配器１４は、ユーザによる作動に応じて、流体ライン１１内に存在する作動流体である制御流体を用いたバルブ１３の制御、つまり、バルブの動作又は作動を提供する。それは少なくとも３つの開口１４．１，１４．２，１４．３を含み、開放位置及び閉鎖位置と呼ばれる少なくとも２つの位置を占有することができる。分配器は少なくとも１つの３／２分配器（３つの開口及び２つの位置を意味する）である。分配器１４は、特に、水素の場合にように作動流体が空気と接触すると可燃性となる場合には、電気的に作動され、ガルバニック絶縁されることが有利である。その作動には、とりわけ、供給装置１０の用途に応じて低電力が必要とされることがある。しかし、他の種類の作動を使用してもよい。分配器１４は、以下に説明するが、バルブ１３を閉鎖する構成及びバルブ１３を開放する構成を有する。
【００３０】
第１の開口１４．１は、圧力調整器１２の流体ライン１１上流に接続され、それによって、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で作動流体を受け入れる。第２の開口１４．２は、圧力調整器１２の流体ライン１１下流に接続され、それによって、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で作動流体を受け入れる。「接続されている」という用語は、「流体的に接続されている」、つまり流体的に連通していることを意味すると解釈される。制御開口と呼ばれる第３の開口１４．３は、バルブヘッド１３．１に接続され、それによって、Ｐｉｎ又はＰｏｕｔに実質的に等しい圧力で、後者を作動流体と連通させることができる。
【００３１】
原則として、供給装置１０は、通常閉鎖されてもよいし、あるいは通常は開放されてもよい。「通常」という用語は、インアクティブである場合の、つまり、分配器１４がユーザにより作動又は発動されていない場合の、供給装置１０の状態を指す。流体ライン１１の入口１１Ｅは、上流側圧力Ｐｉｎで作動流体を受け入れる。
【００３２】
供給装置１０が通常閉鎖されている場合、分配器１４はバルブ閉鎖構成を有するので、バルブ１３は閉鎖されている。この場合、作動流体が流体ライン１１を流れない。バルブ１３は上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で、過剰圧力により開放するように作動され得るか、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい開放圧力で過小圧力により、開放するように作動され得るかによって、２つの構成を有することができる。
バルブ１３は、この場合、Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で、過剰圧力により、開放するように作動され得る。
したがって、そのバルブヘッドが開放圧力より低い圧力を受ける場合、例えば下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力、すなわち、大気圧を受ける場合、それを閉鎖することができる。このため、分配器１４は、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されている閉鎖構成を有する。
それは、バルブヘッドが開放圧力（この場合、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい）を受ける場合、過剰圧力により開放のため作動される。このため、分配器１４は、制御開口１４．３が第１の開口１４．１に接続されている開放構成を有する。
変形例では、バルブ１３は、この場合、Ｐｏｕｔに実質的に等しい開放圧力で、過小圧力より開放のために作動されてもよい。
したがって、それは、バルブヘッドが開放圧力より高い圧力を受けた場合、例えば、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力を受けた場合、閉鎖されてもよい。このため、分配器１４は、制御開口１４．３が第１の開口１４．１に接続されている閉鎖構成を有する。
それは、バルブヘッドが開放圧力（この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい）を受ける場合、過小圧力により開放のため作動される。このため、分配器１４は制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されている開放構成を有する。
【００３３】
変形例では、供給装置１０は、分配器１４がユーザにより発動又は作動されていない場合、通常開放し得る。分配器１４は、バルブ開放構成を有し、ゆえにバルブ１３は開放している。その後、作動流体が流体ライン１１を流れることができる。ここではまた、バルブは、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい閉鎖圧力で過剰圧力により閉鎖のため作動されるか、あるいは、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい閉鎖圧力で過小圧力により閉鎖のため作動されるかによって、２つの構成を有することができる。
バルブ１３は、この場合、Ｐｉｎに実質的に等しい閉鎖圧力で、過剰圧力により閉鎖のため、作動され得る。
それは、バルブヘッドが閉鎖圧力より低い圧力を受ける場合、例えばそれが下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力、すなわち大気圧を受ける場合、開放している。このため、分配器１４は制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されている開放構成を有する。
それは、バルブヘッドが閉鎖圧力（この場合、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい）を受ける場合、過剰圧力により閉鎖のため作動される。このため、分配器１４は制御開口１４．３が第１の開口１４．１に接続されている閉鎖構成を有する。
変形例では、バルブ１３は、この場合、Ｐｏｕｔに実質的に等しい閉鎖圧力で過小圧力により閉鎖のため作動され得る。
したがって、それは、バルブヘッドが閉鎖圧力より高い圧力を受ける場合、例えば上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力を受ける場合、開放している。このため、分配器１４は制御開口１４．３が第１の開口１４．１に接続されている開放構成を有する。
それは、バルブヘッドが閉鎖圧力（この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい）を受ける場合、過小圧力により閉鎖のため、作動される。このため、分配器１４は、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されている閉鎖構成を有する。
【００３４】
図１Ａ及び図１Ｂに示す例では、供給装置１０は通常閉鎖され、バルブ１３は、バルブヘッドが下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力を受ける場合、閉鎖されるように構成される。換言すると、この場合のバルブ１３は、分配器１４が発動されていない場合に、閉鎖され、また、この場合Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で、過剰圧力により、開放のため作動される。分配器１４は、その後、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続された、静止したバルブ閉鎖構成を有する。ユーザが分配器１４を作動させると、それはバルブ開放構成に変わり、その後、バルブ１３を開放させる。
【００３５】
ここで、供給装置１０の動作を説明する。図１Ａは通常閉鎖状態、つまり、分配器１４がユーザにより作動又は発動されていないが、作動流体が上流側圧力Ｐｉｎで入口１１Ｅに存在している供給装置１０を示す。バルブ１３が閉鎖しているので、作動流体は流体ライン１１の出口１１Ｓから流れない。分配器１４は閉鎖構成を有し、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されているので、バルブヘッド１３．１を、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で作動流体と流体連通させる。バルブヘッド１３．１がＰｏｕｔに実質的に等しい圧力を受ける場合、バルブはここでは、閉鎖されるように構成されているので、バルブヘッド１３．１はここでは、シャッタ１３．４が内部通路１３．３を閉鎖し、ゆえに、流体ライン１１の作動流体の流れを阻止する位置にある。
【００３６】
図１Ｂは発動状態の供給装置１０を示す。分配器１４はその後、ユーザにより作動されると、バルブ開放構成に変わり、制御開口１４．３が第１の開口１４．１に接続されるので、バルブヘッド１３．１を、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で作動流体と流体連通させる。バルブ１３は、ここでは、Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で過剰圧力により、開放のため作動され得るので、バルブヘッド１３．１はその後、変位し、シャッタ１３．４が開放位置を占有することで、作動流体が内部通路１３．３、ゆえに流体ライン１１を流れるようになる。
【００３７】
また、分配器１４が閉鎖構成に戻ると、制御開口１４．３はその後、第２の開口１４．２に再び接続される。過渡状態が存在し、そこでは、制御開口１４．３をバルブヘッド１３．１に接続する通路内に配置された圧力Ｐｉｎでの作動流体は圧力Ｐｏｕｔまで膨張し、第２の開口１４．２を介して流体ライン１１に達する。
【００３８】
したがって、供給装置１０は、とりわけソレノイドバルブ及び圧縮空気バルブと比較して、バルブ１３の制御に関連するエネルギーコストが特に低いのは、専用制御流体ではなく、作動流体を使用して、それにより上流側圧力Ｐｉｎと下流側圧力Ｐｏｕｔとの間の圧力差を呈するからである。制御は分配器により提供され、それは、バルブ１３を開放するように要求されるか、それとも閉鎖するように要求されるかによって、上流側圧力Ｐｉｎ又は下流側圧力Ｐｏｕｔでの作動流体をバルブヘッド１３．１に導くものである。分配器１４の作動も、とりわけ電気的に作動される場合、エネルギーコストが低い。
【００３９】
分配器１４が閉鎖構成に戻ると、制御開口１４．３をバルブヘッド１３．１に接続する通路に含有される作動流体が流体ライン１１と連通するようになり膨張によりその中に導入されることによって、供給装置１０を動作させるエネルギーコストも低減される。したがって、分配器１４が一方の構成から他方の構成に変化する場合、作動流体の損失はない。
【００４０】
バルブ１３の制御は、圧縮空気バルブの例に使用されるコンプレッサの代わりに、分配器１４を使用するので、供給装置１０の信頼度も高い。それは、全体寸法がより小さく軽量でもある。
【００４１】
それは、この場合の制御流体が流体ライン内に存在する作動流体である場合のように、専用制御流体の流体ラインへの漏洩リスクがないので、例えば、圧縮空気圧バルブに存在する安全リスクを回避することもできる。
【００４２】
図２Ａ及び図２Ｂは、閉鎖構成（図２Ａ）及び開放構成（図２Ｂ）における、バルブ１３が圧力調整器１２の上流に配置されている第２の実施形態にかかる流体供給装置１０の概略図である。
【００４３】
供給装置１０は、とりわけ圧力調整器１２に対するバルブ１３の位置により、図１Ａ及び図１Ｂに示すものとは異なる。また、本例では、分配器１４がユーザにより作動されていない場合、バルブ１３も閉鎖される。さらに、それは、この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい開放圧力で、過小圧力により開放のため作動されてもよい。換言すると、それは、バルブヘッド１３．１が作動流体の開放圧力（この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい）を受ける場合、過小圧力により、開放のため作動される。
【００４４】
図２Ａは、通常閉鎖状態、つまり、分配器１４がユーザにより作動又は発動されていない供給装置１０を示す。バルブ１３は閉鎖されているので、作動流体は流体ライン１１の出口１１Ｓから流出しない。分配器１４は閉鎖構成を有し、制御開口１４．３は第１の開口１４．１に接続されているので、バルブヘッド１３．１を、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力で作動流体と流体的に連通させる。バルブヘッド１３．１がＰｉｎに実質的に等しい圧力を受ける場合、バルブはここでは閉鎖されるように構成されるので、バルブヘッド１３．１は、ここでは、シャッタ１３．４が内部通路１３．３を閉鎖し、ゆえに、流体ライン１１の作動流体の流れを阻止する位置を占有する。
【００４５】
図２Ｂは発動状態の供給装置１０を示す。分配器１４がユーザにより作動されると、それはバルブ開放構成に変わり、制御開口１４．３は、第２の開口１４．２に接続されるので、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力で、バルブヘッド１３．１を作動流体と流体的に連通させる。ここでは、Ｐｏｕｔに実質的に等しい開放圧力で、過小圧力により開放のため、バルブ１３を作動することができるので、バルブヘッド１３．１はその後、変位し、シャッタ１３．４は開放位置を占有することによって、作動流体を内部通路１３．３内、ゆえに流体ライン１１に流すことができる。
【００４６】
また、分配器１４が閉鎖構成に戻ると、制御開口１４．３はその後、第１の開口１４．１に再び接続される。過渡状態が存在し、そこでは、制御開口１４．３をバルブヘッド１３．１に接続する通路に配置される圧力Ｐｏｕｔでの作動流体は、第１の開口１４．１を介して、バルブ１３と圧力調整器１２との間の流体ライン内の作動流体によって圧力Ｐｉｎまで圧縮される。
【００４７】
図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態にかかる、閉鎖構成（図３Ａ）及び開放構成（図３Ｂ）における流体装置のバルブ１３の一例を示す。ここでは、バルブ１３は図１Ａ及び図１Ｂに示すものと類似又は同一である。それは、分配器１４がユーザにより発動されていない場合、閉鎖され、また、ここでは上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で、過剰圧力により開放のため作動され得る。換言すると、それは、作動流体が上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しく、安静圧力Ｐｏｕｔより高い開放圧力をバルブヘッド１３．１に印加する場合、開放のため作動される。
【００４８】
バルブ１３は、バルブヘッド１３．１と、入口と出口との間に伸びた内部通路１３．３が配設され、流体ライン１１の一部を形成するボディ１３．２と、バルブヘッド１３．１にロッドによって固定されたシャッタ１３．４とを備える。バルブ１３の開放及び閉鎖構成はバルブヘッド１３．１の位置、ゆえに、内部通路１３．３内のシャッタ１３．４の位置に依存するので、バルブヘッドは、ボディ１３．２に対する変位によって移動可能に収められる。バルブヘッド１３．１は、中間チャンバ１３．６に配置された、バネなどの戻し部材１３．５により、その変位が制限される。ロッドは密封状態で中間チャンバ１３．６を貫通する。また、バルブヘッド１３．１は、密封通路によって分配器１４の制御開口１４．３に接続されているので、バルブヘッド１３．１は、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力又は、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッド１３．１に作用させることができる作動流体と接触している。上述したように、「所与の値に実質的に等しい圧力」という表現は、本明細書では、圧力があらゆる圧力低下を受けても、この値に等しいことを意味すると解釈される。
【００４９】
上述したように、バルブ１３は、ここでは、分配器１４がユーザによって発動されていない（作動流体が下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しく、開放圧力Ｐｉｎより低い圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる）場合、閉鎖される。それは、作動流体が、ここでは、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる場合、過剰圧力により開放のため作動される。
【００５０】
こうして、図３Ａに示すように、バルブ１３は、分配器１４により開放のために作動されていない場合、閉鎖される。こうして、制御開口１４．３は第２の開口１４．２に接続されるので、作動流体は下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい、ゆえに開放圧力Ｐｉｎより低い圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる。したがって、戻し部材１３．５は、バルブヘッド１３．１を＋Ｚ方向に押し戻し、それによって、内部通路１３．３を（シャッタ１３．４とバルブシートとの間の密封接点で）遮断し、ゆえに、流体ライン１１内の作動流体の流れを阻止する。
【００５１】
図３Ｂに示すように、バルブ１３が分配器１４により開放のために作動されると、制御開口１４．３は第１の開口１４．１に接続されるので、作動流体は、ここでは、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力をバルブヘッド１３．１に作用させる。したがって、バルブヘッド１３．１は、−Ｚ方向に変位し、シャッタ１３．４をバルブシートから隔離し、そして、内部通路１３．３に、ゆえに、流体ライン１１に作動流体を流すことができる。
【００５２】
しかし、発明者らは、バルブ１３の開放段階後に、分配器１４がバルブ１３を閉鎖させる場合、シートに対するシャッタ１３．４の密封閉鎖が不完全である場合があることを発見した。これは、とりわけ、中間チャンバ１３．６が、
一方では、閉鎖圧力とは異なる圧力Ｐｉｎｔｅｒｍを受け、例えば、下流側圧力Ｐｏｕｔより低い圧力を受け、
他方では、−Ｚ方向に向き、Ｐｏｕｔ×Ｓ１（Ｓ１は圧力Ｐｏｕｔでの作動流体が接触するバルブヘッド１３．１の表面積である）に実質的に等しい第１の力Ｆ１と、反対方向、この場合、＋Ｚ方向を向き、Ｐｏｕｔ×Ｓ２（Ｓ２は圧力Ｐｏｕｔで内部通路１３．３内に存在する作動流体が接触する表面積であり、Ｓ２はＳ１とは異なり、この場合、Ｓ１より小さい）に実質的に等しい第２の力Ｆ２と、を受ける場合である。
【００５３】
したがって、発明者らは、中間チャンバ１３．６が、１０％、好ましくは５％の許容誤差で、閉鎖圧力に実質的に等しい、つまり、この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに等しい圧力Ｐｉｎｔｅｒｍになると、不完全な密封閉鎖を回避することができることを発見した。中間チャンバ１３．６は圧力調整器１２の流体ライン１１下流に接続されてもよいので、それは圧力Ｐｏｕｔで作動流体が充填される。それは、不活性流体、例えば窒素で充填されてもよい。空気が供給される燃料電池のカソードラインにバルブ１３を適用する場合、中間チャンバ１３．６は、流出する流体が酸素枯渇空気ゆえに実質的に不活性である空気である燃料電池のカソード出口に接続されてもよい。
【００５４】
本例では、供給装置１０は通常閉鎖され、バルブ１３は、この場合、Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で過剰圧力によって開放のため作動され得る。換言すると、作動流体が開放圧力Ｐｉｎより低い圧力、この場合、下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力をバルブヘッドに印加する場合、バルブ１３は閉鎖のため作動される。変形例では、バルブ１３は、この場合Ｐｏｕｔに実質的に等しい開放圧力で、過小圧力により開放のため作動されてもよい。換言すると、図２Ａ〜図２Ｂに示す例の場合と同じように、バルブヘッドが開放圧力Ｐｏｕｔより高い圧力（ここでは、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力）を受ける場合、バルブ１３は閉鎖のために作動される。この場合、中間チャンバ１３．６は閉鎖圧力に実質的に等しい圧力、ここでは、上流側圧力Ｐｉｎになることが好ましい。
【００５５】
図４Ａは燃料電池２１を有する電気化学システム２０の場合の第１の実施形態にかかる流体供給装置１０の応用例を示す。本例では、燃料電池２１はアノードで水素が供給される。燃料電池２１のアノード側は、特に、ここでは、燃料電池に水素が供給されることを考慮する。しかし、本発明は燃料電池２１のカソード側に適用可能であり、作動流体は初めに圧力下で貯蔵された酸素である。電気化学システム２０は、ここでは、簡略化して示されており、図示した要素に加えて、補助流体及び／又は熱的及び／又は電気部材（図示せず）を含んでもよい。
【００５６】
電気化学システム２０は、燃料電池２１に作動流体、ここでは、水素を供給する流体装置１０を含む。それは有利にも、補助分配器２５により圧力制御可能な、少なくとも１つの補助バルブ２４、この場合、パージバルブを含み、その制御流体は流体ライン１１を流れる作動流体である。
【００５７】
電気化学システム２０は上流側圧力Ｐｉｎ以上の圧力で、例えば数バール又は数十バールで、加圧された作動流体、この場合、水素を貯蔵するタンク２２を含む。タンク２２は、流体供給装置１０を経由して燃料電池２１のアノード側に供給する。
【００５８】
流体供給装置１０は、水素タンク２２を、燃料電池２１のアノード入口マニホルドＣｅａに接続する。それは、図１Ａ及び図１Ｂを参照して前述したものと同一又は類似である。したがって、それはタンク２２の出口で圧力調整器１２が配置された流体ライン１１と、ホルダー１２とアノード入口マニホルドＣｅａとの間のバルブ１３と、を備える。バルブ１３は、前記した分配器１４によって制御される。
【００５９】
燃料電池２１は、少なくとも１つの電気化学セル、この場合、電気化学セルのスタック（図示せず）を含む。セルそれぞれは、アノード及びカソードを含み、それらは、電解質膜により、互いに分離されており、この組み合わせにより、膜電極接合体（ＭＥＡ）が形成される。アノード、膜及びカソードは、当業者に既知の従来の要素であり、それゆえ、詳細には説明しない。各接合体はバイポーラプレートにより隣接するセルの接合体とは隔離されており、一方で第１のセルのアノードに、他方で隣接するセルのカソードに、反応種をもたらし、電気化学反応から生じる生成物を及び非反応種を除去し、また、セル間に電流を伝達するように適合される。それは、セル間の伝熱流体の流れも提供し、結果として生じる熱を除去することが可能になる。
【００６０】
燃料電池２１は、セルへの供給ガスの流体注入用に設計され、一方はアノードマニホルドＣｅａであり、他方はカソードマニホルドＣｅｃである２つの別々の入口マニホルドと、燃料電池２１から未反応供給ガス及び非反応種を除去する２つの別々の出口マニホルドＣｓａ，Ｃｓｃとを含む。したがって、水素は、アノード入口マニホルドＣｅａによって燃料電池２１に注入され、それは、それを電気化学セルに案内する。その後、未反応水素及び非反応種は、対応する出口マニホルドＣｓａにより除去される。燃料電池２１は電気負荷２３にも接続されており、それに電気エネルギーを供給する。
【００６１】
こうして、動作中、流体供給装置１０は、この場合、Ｐｉｎに等しい上流側圧力で、タンク２２から水素を受け入れる。水素が流体ライン１１を流れ、圧力調整器１２を通過し、それにより、圧力が下流側圧力Ｐｏｕｔまで低減される。水素の一部も分配器１４の第１の開口１４．１に到達する。以上説明したように、供給装置１０は通常閉鎖され、バルブ１３は、開放圧力Ｐｉｎで過剰圧力によって開放のために作動され得るので、分配器１４は、停止時、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続されたバルブ閉鎖構成を有する。バルブヘッド１３．１はその後、開放圧力Ｐｉｎより低い圧力、この場合、作動流体の下流側圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力を受けると、それによってバルブ１３を閉鎖構成に保つことができる。
【００６２】
図４Ａは供給装置１０が発動している電気化学システム２０を示す。ユーザにより分配器１４が作動されると、制御開口１４．３は第１の開口１４．１に接続される。バルブヘッド１３．１はその後、作動流体の上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力を受けると、バルブ１３が開放する。
【００６３】
供給装置１０が発動を停止されると、分配器１４は、制御開口１４．３が第２の開口１４．２に接続された停止状態に戻る。過渡状態では、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい圧力でバルブヘッド１３．１と接触している作動流体は、圧力Ｐｏｕｔに実質的に等しい圧力まで膨張し、圧力調整器１２の流体ライン１１下流に到達する。
【００６４】
こうして、バルブ１３は、流体ライン１１を流れる作動流体である制御流体を用いて、分配器１４によって開放／閉鎖のため作動される。第２の開口１４．２を流体ライン１１に接続することにより、バルブ１３が閉鎖されているときの作動流体の損失を回避することができる。とりわけ欧州特許出願第３１０９９３４号に記載されるように、とりわけ電気化学システム２０が燃料電池２１の動作中、定期的に作動され得る複数の水素又は酸素供給バルブを含む場合、エネルギーコストが大幅に低減される場合がある。
【００６５】
パージバルブ２４は、ここでは、補助分配器２５によって制御される。変形例では、後者はなくてもよいので、分配器１４が同時にバルブ１３及び補助バルブ２４を開放／閉鎖させる。パージバルブ２４はここでは、図１Ａ及び図１Ｂを参照して記載したバルブ１３と類似又は同一である。それは、分配器２５が発動されていない場合、開放されていることが好ましく、上記したように過剰圧力又は過小圧力により開放のために作動されてもよい。変形例では、それは、分配器２５が発動されていない場合、閉鎖されてもよく、過剰圧力又は過小圧力により閉鎖のため作動されてもよい。
【００６６】
補助分配器２５は圧力調整器１２の流体ライン１１上流に接続された第１の開口２５．１、圧力調整器１２の流体ライン１１下流に接続された第２の開口２５．２、及びパージバルブ２４のヘッドに接続された制御開口２５．３を含む。分配器２５によるパージバルブ２４の作動は上記の動作と同様であり、ここで詳細には説明しない。したがって、補助バルブ２４の作動は、バルブ２４を制御するためにも、作動流体の圧力差が利用されるので、エネルギーコストが特に低い。
【００６７】
図４Ｂは燃料電池２１を有する電気化学システム２０の文脈の第１の実施形態にかかる流体供給装置１０の別の応用例を示す。本例では、供給装置１０はアノード流体ラインに配置され、燃料電池２１に水素を供給する。燃料電池２１にはカソード側に空気が供給され、燃料電池は、専用分配器２７により圧力制御された空気供給バルブ２６を備える。変形例では、専用分配器２７はなくてもよいので、分配器１４が同時にバルブ１３及び空気供給バルブ２６の開放／閉鎖を制御する。
【００６８】
ここでは、カソード供給バルブ２６はアノード供給バルブ１３と類似又は同一である。それは、分配器２７が発動されていない場合、閉鎖されることが好ましく、上記したように、過剰圧力又は過小圧力により開放のため作動されてもよい。変形例では、それは、分配器２７が発動されていない場合、開放されてもよく、過剰圧力又は過小圧力により閉鎖のため作動されてもよい。
【００６９】
カソード分配器２７は、圧力調整器１２の流体ライン１１上流に接続された第１の開口２７．１、圧力調整器１２の流体ライン１１下流に接続された第２の開口２７．２、及びカソード供給バルブ２６のヘッドに接続された制御開口２７．３を備える。後者は、ここでは、図１Ａ及び図１Ｂを参照して記載したものと類似又は同一であり、分配器２７が発動されていない場合、閉鎖され、また、つまり、そのバルブヘッドが、上流側圧力Ｐｉｎに実質的に等しい開放圧力で作動流体を受ける場合、過剰圧力により開放のため作動され得る。分配器２７によりカソード供給バルブ２６の作動は、上記の動作と同様であり、ここで更に詳細には説明しない。したがって、カソード供給バルブ２６の作動は、このバルブ２６を制御するためにも作動流体の圧力差を利用するので、必要なエネルギーコストが特に低い。
【００７０】
特定の実施形態を上記に説明してきた。変形及び修正の範囲は、当業者には明らかであろう。したがって、上記の各種実施例は組み合わせることができ、電気化学システム２０はアノード側及びカソード側の両方において、第１又は第２の実施形態にかかる流体供給装置１０の流体ラインに流れる作動流体によって圧力制御された、複数の補助バルブを備えてもよい。
【図１Ａ】
2020008168.tif 000003
【図１Ｂ】
2020008168.tif 000004
【図２Ａ】
2020008168.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2020008168.tif 000008
【図４Ａ】
2020008168.tif 000009
【図４Ｂ】
2020008168.tif 000010
【外国語明細書】
2020008168000001.pdf