(57)【要約】【課題】  航空機における改良された消火システムを提供すること。【解決手段】  本発明の例示的な実施形態によれば、火災を消火するための消火システムが提供される。この消火システムは、窒素富化カソード排出空気を生成するための燃料電池を有する。燃料電池は空気および燃料を供給される。燃料電池内で、空気は次いで、決定された酸素含有量まで減少される。排出空気は火元に供給される。【選択図】図３
2009514631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の火元を消火するための消火システムであって、前記消火システム（１００）は、
窒素富化カソード排出空気を生成するための燃料電池（１）と、前記火元（４１）付近の酸素含有量を減少させるように、前記火元（４１）に対して前記窒素富化カソード排出空気を供給するための導管アセンブリ（１６）とを備え、前記火元（４１）が消火される消火システム（１００）。
【請求項２】
前記火元（４１）に対して前記窒素富化カソード排出空気の供給を誘発するための調整または制御ユニット（２３）を更に備える、請求項１に記載の消火システム（１００）。
【請求項３】
前記調整または制御ユニット（２３）は、前記燃料電池（１）のカソードへの空気供給（９）、前記燃料電池（１）のアノードへの燃料供給（５）、および前記火元（４１）への前記窒素富化カソード排出空気の供給のうちの少なくとも１つを制御または調整するために構成される、請求項２に記載の消火システム（１００）。
【請求項４】
前記空間（２５）内の酸素含有量、前記空間内の水素含有量、前記空間（２５）内の温度、前記空間（２５）内の圧力、および前記空間（２５）内の煙の進行からなる群より選択される、少なくとも１つの物理的パラメーターを測定するための第一の測定ユニット（６、１０、２２）と、
前記第一の測定ユニット（２２）から前記調整および制御ユニット（２３）へ前記測定された物理的パラメーターを送信するためのデータライン（２６、２７、２８）とを更に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料消火システム（１００）。
【請求項５】
導管システム内の排出空気の酸素含有量、導管システム内の排出空気の水素含有量、導管システム内の排出空気の二酸化炭素含有量、導管システム内の排出空気の一酸化炭素含有量、導管システム内の排出空気の窒素酸化物含有量、導管システム内の排出空気の体積流量、導管システム内の排出空気の温度、導管システム内の排出空気の圧力、導管システム内の排出空気の水分含有量からなる群より選択される、物理的パラメーターを測定するための第二の測定ユニットを更に備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の消火システム。
【請求項６】
前記第一または前記第二の測定ユニットから前記調整および制御ユニットへ前記測定された物理的パラメーターを送信するためのデータラインを更に備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の消火システム。
【請求項７】
前記空間（２５）内の加圧を調整するための圧力逃し弁（２３）を更に備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項８】
消火力を増大させるように、前記窒素富化カソード排出空気を圧縮するためのコンプレッサー（１７、２１）、および／または
前記窒素富化カソード排出空気を冷却するための熱交換機（１８）を更に備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項９】
前記窒素富化カソード排出空気から水を凝縮するためのコンデンサー（１９）と、
前記凝縮した水を貯蔵するための水タンク（２０）とを更に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１０】
前記空間（２５）から前記燃料電池（１）のカソードの空気供給（９）を提供するための供給ライン（１５）であって、前記空間（２５）内の酸素含有量が更に低下され得る、供給ライン（１５）を更に備える、請求項１から９のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１１】
前記空間の温度を調整するための環境制御アセンブリを更に備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の消火システム。
【請求項１２】
前記調整および制御ユニット（２３）が更に、前記熱交換機（１８）、コンプレッサー（８、１４、１７、２１）、前記圧力逃し弁（２４）、前記環境制御アセンブリ、ブリード弁、および水素改質装置への水の供給のうちの少なくとも１つを制御または調整するために構成される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１３】
前記消火システム（１００）に必要とされる電気および熱エネルギーが、前記燃料電池（１）から直接的に供給される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１４】
供給ライン（４０）と、
貯水容器（４２）とを更に備える、消火システム（１００）であって、前記火元（４１）は前記供給ライン（４０）を介して前記貯水容器から水を供給され得る、請求項１から１３のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１５】
前記窒素富化カソード排出空気を貯蔵するための中間貯蔵容器（３６）であって、前記中間貯蔵容器は、火災の場合、高速に消火するために空になり得る、中間貯蔵容器（３６）を更に備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１６】
通常の消火手段または消火方法に基づいた別の消火システム（３２）を更に備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１７】
前記カソード排出空気の酸素含有量の更なる減少のために前記第一の燃料電池（１）に接続される第二または空気画分膜燃料電池（６０２）を更に備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１８】
前記空間が航空機内の空間である、請求項１から１７のいずれか１項に記載の消火システム（１００）。
【請求項１９】
航空機内の空間（２５）の火災を消火するための請求項１から１８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）の使用。
【請求項２０】
建物内の空間の火災を消火するための請求項１から１８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）の使用であって、前記消火システムは、前記空間から外部へ配置される空気供給を有する、消火システム（１００）の使用。
【請求項２１】
船内の火災を消火するための請求項１から１８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）の使用。
【請求項２２】
空間内の酸素を一般的に減少させるための請求項１から１８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）の使用。
【請求項２３】
航空機内の火災を消火するための請求項１から１８のいずれか１項に記載の消火システム（１００）を備える、航空機。
【請求項２４】
火災を消火するための方法であって、当該方法は、
燃料電池（１）を用いて窒素富化カソード排出空気を生成する工程と、
火元（４１）付近の酸素含有量が減少するように、前記窒素富化カソード排出空気を前記火元（４１）に供給し、前記火元（４１）が消火される工程とを含む、方法。
【請求項２５】
前記窒素富化カソード排出空気の供給を前記火元（４１）に誘発する工程を更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記空間（２５）内の酸素含有量、前記空間内の水素含有量、前記空間（２５）内の温度、前記空間内の水蒸気含有量、前記空間（２５）内の圧力、および前記空間（２５）内の火災の特性の検出からなる群より選択される少なくとも１つの物理的パラメーターを測定する工程と、
前記窒素富化カソード排出空気の供給を前記火元（４１）に誘発するために、前記測定ユニット（２２）から調整または制御ユニット（２３）へ前記測定された物理的パラメーターを送信する工程を更に含む、請求項２４または２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年１１月１０日出願の独国特許出願第１０  ２００５  ０５３６９４．８号と、２００５年１１月１８日出願の米国特許仮出願第６０／７３８，０７９号の優先権を主張し、その開示内容は、ここに参照により本明細書の内容の一部を構成する。
【０００２】
本発明は、消火に関する。特に、本発明は、火災を消火するための消火システム、航空機における消火システムの使用、建物における消火システムの使用、船上における消火システムの使用、このような消火システムを有する航空機、および消火のための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
約４０年間、ハロゲン化炭化水素（ハロン）が、航空機上の火災を消火するために使用されてきた。ハロンは、部分的または完全にハロゲン化炭化水素であり、火災の連鎖反応に化学的に関与し、その結果として反応を遮る。
【０００４】
明らかにハロン１２１１（携帯式消火器のためのクロリン−ブロミン−ジフルオロ−メタン）および１３０１（設置式消火設備のためのブロミン−トリフルオロ−メタン）は、成層圏のオゾン形成に寄与するため、米国のモントリオール議定書で禁止された物質が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
航空機における改良された消火システムを提供することが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施形態によれば、空間内の火災を消火するための消火システムが提供され、その消火システムは、窒素富化カソード排出空気を生成するための燃料電池と、火元付近の酸素含有量が減少するように窒素富化カソード排出空気を火元に誘導するための導管アセンブリとを備え、その結果、火元を消火する。
【０００７】
従って、空間内の火災を消火するための効率的なシステムまたは対象物が提供され得、これは、燃料電池システムの酸素が低減され窒素が豊富な排出空気を使用する。この様式において、火災を消火または火災の危険性を回避するための航空機内部燃料電池システムの排出空気が使用され得る。更に、消火器デバイスがより小さく設計され得るかまたは完全に除去さえもされ得る。この目的のために、例えば、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）、または直接アルコール／メタノール型燃料電池（ＤＡＦＣ／ＤＭＦＣ）のような全ての種類の燃料電池が使用され得る。
【０００８】
これに関して、電解質の操作温度は重要でなくてもよく、むしろ単にカソード排出空気の成分が重要であり得る。これは、窒素などのような不活性ガスを含み得る。従って、排出空気は、燃料電池および必要な場合、システム設置に依存して、乾燥していても水分を含んでいてもどちらでもよい。
【０００９】
窒素の不活性特性に基づいて、窒素は特に、空間の火災を消火するために十分に適し得る。
【００１０】
本発明の更なる実施形態によれば、消火システムは更に、火元に窒素富化カソード排出空気の供給を誘発（利用）するための調整または制御ユニットを有する。
【００１１】
酸素含有量の調節は、燃料電池のカソードのラムダ値を変化させることによって行われ得る。このラムダ値は、燃料電池に供給された酸素量と燃料電池内部に変換された酸素量との比を示す。この比は、燃料電池の空気供給（送風機）を調整することによって調節され得。カソード排出ガスの酸素含有量が非常に高い場合、空気供給およびそれに従ってラムダ値は減少され得る。従って、空間内の酸素含有量は、空間に適切なカソード排出空気を供給することによって制御され得る。
【００１２】
従って、消火プロセスは自動的に開始され得る。更に、酸素含有量は、仕様に依存して、それ相応に調節または再調節され得る。制御／調整は、完全に自動的に行われ得る。例えば、人々が空間に入る場合、酸素含有量は約１５％ｖｏｌになるように、調節され得る。この様式において、人々が空間に入り得るように安全が確保され、しかしながらもう一方で、通常の空気と比べて、発火の危険性または火災の危険性を十分に減少する。次いで、消火システムはまた、防御的または予防的に使用され得る。
【００１３】
一方で、例えば、調整または制御ユニットによって、決定されたプリセットの最大値、例えば、１２％ｖｏｌ未満または更に小さい値の下で、酸素の一部が常に残存することもまた確実にされ得る。
【００１４】
もちろん調整または制御ユニットはまた、純粋な制御ユニットとして設計され得る。その場合、調整は手動で行われ得る。
【００１５】
本発明の更なる実施形態によれば、調整または制御ユニットは、燃料電池のカソードの空気供給、燃料電池のアノードの燃料供給、および／または火元への窒素富化カソード排出空気の供給を制御または調整するために設計される。
【００１６】
従って、燃料電池の電力は、いくらかの燃料、いくらかの空気が供給されるか、または消費者によっていくらかの電力が必要とされるかという点における要求に依存して調節され得る。更に、窒素富化カソード排出空気の空間への伝導は、例えば、対応する弁が調節または制御ユニットに操作されるという点において、制御または調整され得る。
【００１７】
本発明の更なる実施形態によれば、消火システムは、空間内の酸素含有量、空間内の水素含有量、空間内の温度、空間内の圧力、空間内の水分含有量、および空間内の火災特性を認識するための検出器からなる群より選択される少なくとも１つの物理的パラメーターを測定するための測定ユニットを更に備える。更に、消火システムは、測定ユニットから調整または制御ユニットへ測定された物理的パラメーターを送信するためのデータラインを備える。
【００１８】
従って、空間の状況は監視され得る。例えば、空間内の温度が増大する場合、または煙が空間内に進行する場合、酸素含有量は、発生している火災を消火するためにカソード排出空気の供給を通して更に減少され得る。同様に、圧力は監視され得る。例えば、圧力が決定値を超える場合、補強された窒素富化カソード排出が供給され得、その場合、火災パラメーターは、煙の進行の強さに関連する。所定のパラメーターの自動的および永続的な維持は、これに従う消火システムの調整および制御ユニットの初期の対象物であり得る。
【００１９】
本発明の更なる実施形態によれば、消火システムは、導管システム内の排出空気の酸素含有量、導管システム内の排出空気の水素含有量、導管システム内の排出空気の二酸化炭素含有量、排出空気の窒素酸化物含有量、導管システム内の排出空気の体積流量、導管システム内の排出空気の温度、導管システム内の排出空気の圧力、導管システム内の排出空気の水分含有量からなる群より選択される少なくとも１つの物理的パラメーターを測定するための測定ユニットを更に備える。更に、消火システムは、測定ユニットから調整および制御ユニットへ測定された物理的パラメーターを送信するためのデータラインを備える。
【００２０】
本発明の更なる実施形態によれば、消火システムは、導管システムの排出空気を周囲の空気に放出するための弁を更に備える。例えば、導管システムの排出空気の酸素含有量は、決定値を超えても、決定値未満に下がってもよく、これは測定ユニットによって検出され得、調整および制御ユニットに送信され得、そして必要な場合、その値は、排出空気が空間に供給されず、むしろ周囲の空気に供給されるように作動される。
【００２１】
本発明の更なる実施形態によれば、消火システムは、空間内の加圧を調整するための圧力逃し弁を更に備える。
【００２２】
例えば、空間内の圧力が決定された閾値を超えるか、または空間内の内部圧力と空間の周囲環境との差が、決定されたパラメーターを超える場合、空気は、それに応じて放出され得る。
【００２３】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムは、消火能力が増大するように、窒素富化カソード排出空気を圧縮するためのコンプレッサー、および／または窒素富化カソード排出空気を冷却するための熱交換機を更に備える。
【００２４】
この様式において、窒素富化カソード空気は、空間または火元に供給される前に圧縮または冷却され得る。
【００２５】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムは、窒素富化カソード排出空気から水を凝縮するためのコンデンサーおよび凝縮された水を貯蔵するための水タンクを更に備える。
【００２６】
この様式において、カソード排出水が生成され得、次いでそれが貯蔵される。次いで、この貯蔵容器から航空機の給水に供給され得るか、または例えば、消火目的のために火災発生時に使用され得る。
【００２７】
直接的なラインもまた、コンデンサーから（水タンク内の凝縮された水を貯蔵せずに）航空機の水システムに提供され得る。
【００２８】
更に、水素改質装置は、炭化水素水から水素を生成するために必要であり得るので、コンデンサーから水素改質装置システムへの供給もまた提供され得る。
【００２９】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムは、空間を調節するための環境制御アセンブリを備える。従って、空気は吸引され得、冷却され得、そして空間の酸素含有量に影響を与えずに、空間に再び供給され得る。更に、環境制御アセンブリは、空間に供給する前に燃料電池排出を調節するために使用され得る。従って、例えば、圧縮後、空間に供給する前の温度が、決定値に再び調節される。
【００３０】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムは、空間から燃料電池のカソードの空気供給を提供するための供給ラインを更に備え、それによって空間の酸素含有量を更に低下し得る。
【００３１】
例えば、この供給は、更に防火を高めるために、空間内の酸素の一部を更に低下しなければならない場合、制御および調整デバイスを介して変換され得る。他の場合（または同時）に、燃料電池は外部空気またはキャビン空気にもまた供給され得る。
【００３２】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、調整または制御ユニットは、熱交換機、コンプレッサー、圧力逃し弁、ブリード弁、環境制御アセンブリ、および水素改質装置への水の供給のうちの少なくとも１つを制御または調整するために設計される。
【００３３】
従って、仕様に依存して、空間中に導かれた窒素富化カソード排出ガスの温度は、それに応じて冷却され得る。更に、アノード供給空気、カソード供給空気、または空間中に供給された窒素富化カソード排出空気の圧縮の程度は、調節され得る。
【００３４】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、カソード排出は、１つのカソードから放出された空気が他のカソードのための供給として役立つように、更なる燃料電池に相互接続される。これにより、相互接続された燃料電池の放出された空気中の酸素含有量の更なる低下が導かれる。
【００３５】
本発明の消火システムの更なる例示的な実施形態によれば、カソード排出空気はまた、酸素を更に減少させるためのデバイスに相互接続され得る。この目的のためには、例えば、空気画分膜が適切であり得る。これは、カソード排出を２つの流れ：酸素が豊富な空気および窒素が豊富な空気に分離し得る。酸素が豊富な空気は大気に放出され、残っている窒素が豊富な空気は空間に供給される。
【００３６】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムにおいて必要とされる電気および熱エネルギーは、燃料電池から直接的に提供される。
【００３７】
従って、外部エネルギー供給を必要としなくてもよい。このシステムは、自己保持様式で作用し得、それ自体のエネルギーを生成し得る。
【００３８】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムが提供され、それは、供給ラインおよび貯水容器を更に備え、水が貯水容器から供給ラインを介して火元に供給され得る。
【００３９】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火システムは、窒素富化カソード排出空気を貯蔵するための中間貯蔵容器を更に備え、それは、火災の場合、高速に消火するために空になり得る。
【００４０】
更に、本発明の例示的な実施形態によれば、消火されるべき火災の空間は、航空機の空間である。
【００４１】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、上述のような消火システムの使用は、航空機における火元を消火するために提供される。例えば、貨物室、電気室、または狭い隠れた区域における火元を消火するために提供される。
【００４２】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、船における火元を消火するための消火システムのような使用が提供される。
【００４３】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、建物における火元を消火するための消火システムのような使用が提供される。
【００４４】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、防火システムのような使用は、酸素を一般的に減少させ、それに加えて高度のシミュレーションおよび空間内の酸素低減を提供する。
【００４５】
更に、上述のような航空機内の空間を消火するための消火システムを備える航空機が提供される。
【００４６】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、消火するための方法が提供され、この方法において、窒素富化カソード排出空気が燃料電池によって生成され、窒素富化カソード排出空気は、火元付近の酸素含有量が減少するように、火元に導かれ、その結果、火元が消火される。
【００４７】
これに関して、航空機の空間における改良された消火システムの方法が提供され得、利用可能になり得る。更に、ハロンシステムのような消火システムは必要としなくてもよい。
【００４８】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、空間内の温度、空間内の圧力、空間内の酸素含有量、空間内の水分含有量、空間内の水素含有量、または空間内の煙の進行のような空間内の物理的パラメーターが測定される。次いで、これらの測定されたパラメーターは、火元への窒素富化カソード排出空気の供給を誘発するために測定ユニットから調整ユニットまたは制御ユニットへ送信され得る。カソード排出の酸素含有量は、制御ユニットでカソードのラムダを制御することによって調節され得る。更に空気分離ユニットは、火元にカソード排出空気を供給する前にカソード排出の酸素含有量を更に減少し得る。
【００４９】
本発明の更なる例示的な実施形態によれば、例えば、排出空気の酸素含有量、排出空気の水素含有量、排出空気の二酸化炭素含有量、排出空気の一酸化炭素含有量、排出空気の窒素含有量、排出空気の体積流量、排出空気の温度、排出空気の圧力、および排出空気の水分含有量のような導管システムにおける物理的パラメーターが測定される。更に、消火システムは、測定ユニットから調整および制御ユニットへ測定された物理的パラメーターを送信するためのデータラインを備える。
【００５０】
この様式において、空間内に存在する状況に従って必要な空間内の酸素含有量がそれぞれ調節されることを確実にし得る。
【００５１】
本発明の更なる例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の好ましい例示的な実施形態を、図を参照しつつ説明する。
図面の例示は、概略であり、縮尺通りではない。
以下の図面の詳細において、同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を示す。
【００５３】
図１は、本発明の例示的な実施形態に従う、空間内、例えば、航空機内の火元を消火するための消火システムのフローチャートを示す。図１に見られ得るように、消火システム１００は、燃料電池または燃料電池アセンブリ１を有し、注入口側に対応する原材料５、９を提供され、電気エネルギー１０１、熱エネルギー１０２および低減された酸素の一部分２を有する空気を放出する。水蒸気が、燃料電池１の設計に依存して空気および燃料電池に加えられ得る。次いで、酸素が低減された空気１は、対応するライン１６を介して防火すべき空間に防火目的のために供給される。
【００５４】
図２は、本発明の更なる実施形態に従う、消火システム１００のフローチャートを示す。図２に示されるシステムにおいて、排出空気２は、コンデンサー１９によって水２０および乾燥して窒素が豊富な（酸素が低減された）空気２０２に分離される。ここで、乾燥して窒素が豊富な空気２０２のみが、ライン１６を通して消火されるべき火災に供給される不活性保護ガスとして役立つ。
【００５５】
全ての空間および対象物は、燃料電池の排出空気によって「不活性」になり得るか、または空間内および対象物の全ての火災は、カソード排出空気で消火され得る。
【００５６】
約１５％ｖｏｌ未満に酸素含有量を低減させることによって、これらの空間および対象物は、人々および動物の永続的な住居として役立ち得ない。しかしながら、約１７％ｖｏｌで、火災の可能性は非常に低減され得、可能であれば、人々によってより長く居住され得る。低減された酸素の一部は、火災または爆発の危険性が低減され得る。
【００５７】
燃料電池排出ガスの使用は、環境に優しく、有毒ではない。
【００５８】
電流、熱、および／または水を獲得するための燃料電池システムの使用により、酸素が低減された空気は、副産物として除去され得る。
【００５９】
消火システム１００は、移動車両または消火デバイスまたは航空機および固定適用、例えば、建物で使用され得る。
【００６０】
図３および図４は、本発明の更なる例示的な実施形態に従う、消火システム１００の概略の原理図を示す。燃料電池１とともに、全ての種類の燃料電池が使用され得る。更に、複数の燃料電池１が提供され得、例えば、それは、燃料電池バッテリーとして一緒に接続されるか、または（重複する）離れた位置（図４の燃料電池システム５０１、５０２、５０３および空間５０４、５０５を参照のこと）に取り付けられる。この様式において、本発明の消火システム１００の安全性が更に増大し得る。
【００６１】
燃料電池１が使用される場合、例えば、所謂アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、プロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）または直接アルコール／メタノール型燃料電池（ＤＡＦＣ／ＤＭＦＣ）が使用され得る。しかしながら、他の燃料電池タイプもまた、可能であり得、所望され得る。
【００６２】
図３に見られ得るように、燃料電池１は、燃料３側のアノードおよび空気４側のカソードに供給される。
【００６３】
アノード３１に供給される燃料３は、燃料電池の種類に依存して変化し得る。燃料電池の種類は重要でなくてもよい。例えば、水素は、例えば、炭化水素（航空機燃料に存在する）から製造または貯蔵が利用可能であり得る燃料３として使用され得る。水素を改質する時に水が必要とされ、この水は、貯水容器から製造装置へ供給ラインを介して提供され得る。
【００６４】
燃料電池供給５は、監視されて、測定、制御および調整ユニット６によって調整される。この点に関して、ユニットは、センサーとして操作し得、体積、温度、圧力、または質量もまた測定し、次いで、それに基づいて対応する制御または調整を行うために対応して測定された物理的パラメーターを更に処理する。
【００６５】
測定されたデータは、ライン２７を介して中央制御／調整ユニット２３に送信され得、次いで、燃料供給５で、例えば、対応する弁を調節することによって対応する調節を導く。
【００６６】
燃料電池１の温度および圧力レベルに燃料３を上げるために、必要である場合、熱交換機７および／またはコンプレッサー８が燃料電池１に接続される。
【００６７】
燃料電池カソード３２のカソード側の空気供給９は、測定、制御および調節ユニット１０によって、燃料供給５と同様に監視、制御／調節され得る。ここで、更なる測定パラメーターはまた、体積、温度、圧力、質量または質量流量およびラムダ値（過剰空気）もまた、あるいは供給された空気の純度である。
【００６８】
ここでまた、測定されたデータは、ライン２６を介して中央制御／調整ユニット２３に送信され得、次いで、空気供給９で対応する弁調節などを導く。
【００６９】
更に、フィルターユニット１１、送風機１２、熱交換機１３またはコンプレッサー１４は、個々にまたは任意の組み合わせで燃料電池１ならびに制御および調整ユニット２３に接続され得る。
【００７０】
空気供給９に関して、窒素が空気中に含まれることが重要であり得る。例えば、航空機おいて、外部またはキャビン空気が使用され得る。
【００７１】
更に、空気は、空間２５または対象物２５からライン１５を介して導かれ得、窒素富化カソード排出空気２は、再び燃料電池１に供給される。この様式において、空間内２５の酸素の一部は、更に低減され得、それによって火災の予防または消火は更により効率的になり得る。
【００７２】
また、ライン１５および他の空気供給４は、中央制御／調整２３を介して制御または調整され得る。
【００７３】
カソード２の排出ガスは、最低限の酸素の一部およびカソード側空気供給９より高い窒素の一部を有する。燃料電池の種類に依存して、カソード排出空気は、水素／酸素反応がカソード側で起こる限り、発生した生成水を含み得る。
【００７４】
この排出空気２は、その増大した窒素により不活性の特性を有し、最初の火災が存在し得ないか、または少なくとも通常の状況下よりほとんど広がらないような結果を導き得る。
【００７５】
例えば、酸素転換率（ラムダ）が２（供給された酸素の５０％が燃料電池１において水素を水に反応することを意味する）であるカソード排出空気２は、約１０．５％ｖｏｌの酸素のみを依然として有する。通常の空気は、約２１％ｖｏｌの酸素を有する。
【００７６】
この排出空気は、導管システム１６を介して空間または対象物１５に直接的に供給され得、それによって空間または対象物２５の酸素の一部の減少に寄与する。
【００７７】
測定ユニット４０１、４０３（図４を参照のこと）を介して、カソード排出空気は、酸素部分、水素部分、圧力、温度、水分含有量、体積流量、二酸化炭素および一酸化炭素含有量のうちの少なくとも１つの物理的パラメーターとともに連続して監視される。更に、測定点４０２、４０４、４０５は、例えば、空間２５または燃料電池のアノード注入口またはカソード注入口の中に供給する前に導管システム１６において見出される。測定されたデータは、中央制御および調整ユニット２３に送信される。状況に依存して、放出弁は、空間内への供給または環境への放出に変換する。
【００７８】
コンプレッサー１７および／または熱交換機１８を介して、窒素富化カソード排出空気２は、空間／対象物２５に供給される前に圧縮および／または冷却され得る。
【００７９】
上述したように、燃料電池の種類に依存して、必要である場合、窒素富化カソード排出空気２は水を含む。この場合において、コンデンサー１９（更にまたは代替としてコンプレッサー１７および熱交換機１８）が接続され得る。コンデンサー１９は、水を圧縮し、水タンク２０に水を貯蔵するか、または外部の水システム２０１に直接導く。水システム２０は、機内内部で消費され得るか、または一方で、火災を消火するための更なる消火システム３２でもあり得る。またこの更なる消火システム３２は、制御調整器２３によって制御され得る。水素改質装置４０５の供給により、圧縮された水が製造プロセスに供給され得る。
【００８０】
上述のように圧縮の程度に依存して、残存しているわずかな水分または完全な乾燥空気は、ここで空間２５内の火元に直接、またはコンプレッサー２１を介して供給され得る。
【００８１】
一方通行弁３４は、コンデンサー１９の後の窒素富化カソード排出空気を貯蔵容器３６へ導き得る。必要である場合、接続されるコンプレッサー３５は、窒素が豊富なカソード排出空気を圧縮し、貯蔵密度を増大する。火災の場合において、窒素が豊富なカソード排出空気は、貯蔵容器３６から流出し得、圧力調整弁３７および端末３８、３９を介して導管チューブシステム１６に供給され得る。
【００８２】
窒素が豊富なカソード排出空気の消火力を増大させるために、更なる水が、ライン４０から直接的に導管またはチューブ、システム１６の中へ供給され得る。また、窒素が豊富なカソード排出空気から分かれた導管またはチューブシステム４０が、提供され得る。従って、ライン４３によって示されるように、水はそれ自体燃料電池または外部源４２から生じ得、制御／調整器２３によって制御される。
【００８３】
本発明の更なる局面は、通常の消火器／消火方法３２で火災を消火または止めるための窒素が豊富なカソード排出空気の使用の組み合わせである。これに関して、例えば、燃料電池の窒素が豊富なカソード排出空気と共に霧状の水の集まり、ＣＯ２、窒素、アルゴン、ＦＭ２００、ノベックなどの組み合わせが提供される。
【００８４】
次いで、火災の場合には、外部消火活動手段は、同じ導管またはチューブ分配システム１６あるいは分離システム３１を介して火元に供給され得る。また、この分離システム３１は、制御／調整器２３によって制御され得る。
【００８５】
次に、２つの例示的な実施形態を記載する。
【００８６】
火元４１は、火災認識システム２２を介して自動的に認識される。火災認識システム２２は、制御−調整ユニット２３を介して、窒素富化カソード排出空気の供給のように消火を活性化する。例えば、航空機において、パイロットが主導で消火を作動し得るように、火災認識システム２２は、火災の発生を制御ユニット２３を介して乗務員に告げる。
【００８７】
例えば、消防車または携帯式消火器のような携帯式の場合、火元４１は、手動で直接的に消火される。従って、自動認識および／または消火はしばしば、消火システム１００と直接連結されない。
【００８８】
火災の効率的な消火のために、空間２５内の空気は、決定された酸素含有量に低減され得る。その使用に依存して、酸素含有量は変化され得る。
【００８９】
１５％ｖｏｌの酸素含有量では、多くの原料はそれ以上燃えない。空間への立ち入りは一般になお可能であり得る。
【００９０】
例えば、制御／調整器２３は、空間２５内の酸素含有量が継続的に１５％ｖｏｌに保持されるようにプログラムされている。しかしながら、他のプログラミングもまた、可能であり得る。例えば、制御／調整器２３は、空間２５内の酸素含有量が常に調節可能な閾値以下であるようにプログラムされ得る。必要な更なる燃料電池が接続され得るか、または燃料電池の電力およびそれによる体積流量が増大される場合、閾値は、下方からアプローチされる。
【００９１】
空間２５は、この目的のために測定デバイス２２を有し、制御／調整器２３に（ライン２８を介して）接続される。測定デバイス２２は、空間２５内の酸素含有量および必要な場合、例えば、圧力、温度、煙の進行、水素含有量のようなさらならパラメーターを継続的に測定して監視するのに役立つ。
更に、圧力逃し弁２４が提供され得、加圧を調整し得る
【００９２】
測定デバイス２２は、継続的に酸素含有量、温度および圧力を測定し得る。対応する情報が、調整または制御ユニット２３に伝達される。
【００９３】
煙の進行はまた、（例えばビデオカメラの補助で）視覚的に検出され得る。次いで、捕捉された画像は、電子的に評価されて、必要な場合、パイロットが空間２５内の状況の画像を形成し得るようにコックピットに送信され得る。
【００９４】
更に、環境制御アセンブリが提供され得、空間２５から空気を吸引し、空気を暖め、または冷却し、空間に再び空気を供給する。この様式において、例えば、空間内を熱する場合、空間に外部から空気が供給される必要はない。この様式において、酸素含有量は、継続的に残存し得、温度が制御され得る。更に、環境制御アセンブリはまた、供給ライン１６の温度調整のために使用され得る。
調節または制御ユニット２３は、特に、例えば、排出空気中、窒素富化カソード排出空気の燃料供給５、供給２および全ての弁、熱交換機、コンプレッサー、環境制御アセンブリ、および消火システム１００に設置される送風機中の酸素含有量を調節するために空気供給９を調整および／または制御する。
【００９５】
制御および調整システムは、ライン２９を介して制御され得る。空間２５からの供給ライン１６は、弁３０を介して調整され得る。
【００９６】
更に、例えば、コンプレッサー、熱交換機、または環境制御アセンブリのようなシステムに必要とされる電気および熱エネルギーは、燃料電池１、外部源（図３には示されていない）または両方の組み合わせのいずれかから提供され得る。
【００９７】
図６は、燃料電池６０１、６０２の一連の接続を概略的に示す。ここで、燃料電池６０１のカソード排出空気は、別の燃料電池６０２の空気供給として役立ち得る。この様式において、第二の燃料電池６０２のカソード排出空気の酸素含有量は、更に低減され得る。この技術配置は、ほとんど酸素がないことから「濃い煙」にならないように、燃料電池がカソード供給において一定の酸素を必要するので、一定の温度まで上げることのみを可能にし得る。１つの燃料電池の別の燃料電池への供給ライン、ならびに空間６０３内の最後の燃料電池６０２の供給ラインは、図３に示されるように測定デバイス、コンプレッサー、および熱交換機の配列を含み得る。
【００９８】
図７は、更なる実施形態を示す。ここで、カソード排出空気７０１は、例えば、空気画分膜のような酸素低減７０２のための更なるデバイスに接続される。この様式において、カソード排出空気の酸素含有量は、空間７０３内に供給する前に更に低減される。空間画分膜は、空気を酸素が豊富な空気流量および窒素富化な空気流量に分ける。酸素富化な部分は、環境中に放出されて、窒素富化な部分は、空間内に導かれる。
【００９９】
燃料電池６０１を有する酸素低減の原理は概して、図８に示される。酸素低減の利点は、消火、商品の貯蔵、高度訓練、および多くの他の適用を提供し、以下の分野において燃料電池によって補足され得る。燃料電池は、少ない排気で静かに操作し、電流および熱の生成に非常に効率的である。酸素低減の全ての適用との組み合わせにおいて、燃料電池はエネルギーおよび安全システムを進歩させる。電流および熱は、局所的に使用または供給され得る。排出ガスは、空間８０１内の酸素含有量を低減させる。空間８０１は、火災から防御され、貯蔵された商品の酸化作用は低減する。排出ガスがほとんど無菌／滅菌とみなされ得るように、更なる利点が、燃料電池の温度を操作、少なくとも７０℃にすることによって提供される。
【０１００】
燃料電池は、１つのシステムにおいてエネルギー供給および消火を提供し得る。
【０１０１】
運動、医療および複雑な事業計画の分野における更なる適用での自給自足エネルギーおよび安全システムの概略の原理図を、図９に示す。電流が、異なる方法において再生可能な様式で生成され、電解槽９０１に供給される。電流の生成は、例えば、光起電力技術９０２、水力９０３、風力９０４、または別の様式９０５を介して行われる。対応する発電機９０６（例えば、水力発電プラントまたは風力タービン）は、電解槽９０１から電流を導く。電解槽は、水から水素および酸素を生成する。例えば、酸素は、工業への応用において使用され得るか、または環境に放出され得る。生成された水素は、貯蔵庫９０７に貯蔵され得るか、または燃料電池９０８に直接供給され得る。電解槽の代替として、水素は、水素改質装置９０９によって生成され得、バイオガス貯蔵庫９１１、炭化水素貯蔵庫９１２、または天然ガス貯蔵庫９１３を介して提供される。酸素は、貯蔵庫９１０に貯蔵され得る。
【０１０２】
水素に加えて、燃料電池は空気を必要とし、供給９１４を介して供給される。熱および電気形態の生産エネルギーは、熱消費者９１５または電気消費者９１６に供給され得るか、またはネットワークに供給され得る。同様に、生成水９２３が使用され得る。酸素低減空気９１７の適用可能性は、例えば、火災防御９１９、高度シミュレーション９２０、および医療目的９２１、または食物もしくはプラスティックの貯蔵のための酸素低減についての使用のように数多くある。
【０１０３】
酸素低減空気は、分離デバイス９１８で生成水から分離される。
本発明は図面に示される好ましい実施形態に制限されるものではない。更に、基本的に異なる実施形態であっても、示される解決方法と本発明の原則を用いる複数の変形例が考えられる。
更に、「含む」の語は他の要素や工程を排除するものではなく、「一つの（ａ）」または「ある（ｏｎｅ）」は複数あることを排除するものではない。更に上記の実施形態の一つを参照して記載された特徴または工程は、他の上記に記載された実施形態の特徴または工程と結びつけて使用されてよい。請求項中の参照記号は制限として解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の例示的な実施形態による消火システムのフローチャートを示す。
【図２】本発明の更なる例示的な実施形態による消火システムのフローチャートを示す。
【図３】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図４】本発明の更なる例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図５】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図６】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図７】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図８】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図９】本発明の例示的な実施形態による消火システムの概略の原理図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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