(57)【要約】  航空機での使用に特に適した燃料電池システムの燃料供給装置（１０）は、燃料タンク（１２）と燃料タンク（１２）を燃料電池（１８）の入口（１６）に接続する供給ライン（１４）とを備える。タンク隔離バルブ（２８）は供給ライン（１４）に配置される。除去ライン（４６）は、燃料電池（１８）の出口（２０）を航空機の非与圧区域および／または外部大気に接続する。また、燃料供給装置（１０）は、燃料電池（１８）の電圧を検出するセンサ（４４）と、燃料電池システムの動作休止状態において燃料電池（１８）によって電力エネルギーが生成された場合に、センサ（４４）からの出力信号を受信し、センサ信号に基づきタンク隔離バルブ（２８）の予期せぬ開放または故障により起こる障害を検出するよう設けられた電子制御装置（４５）とを備える。
2010516025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムの燃料供給装置（１０）を含む航空機であって、前記燃料供給装置（１０）は
‐前記航空機の与圧区域内に配置された燃料タンク（１２）と、
‐前記燃料タンク（１２）を燃料電池（１８）の入口（１６）に接続する供給ライン（１４）と、
‐前記供給ライン（１４）に配置されたタンク隔離バルブ（２８）と、
‐前記燃料電池（１８）の出口（２０）を前記航空機の非与圧区域および／または外部大気に接続する除去ライン（４６）と、
‐前記燃料電池（１８）内の電圧を検出する電圧センサ（４４）と、
‐前記燃料電池システムの動作休止状態において前記燃料電池（１８）によって電気エネルギーが生成された場合に、前記電圧センサ（４４）からの出力信号を受信し、前記センサの信号に基づき前記タンク隔離バルブ（２８）の予期せぬ開放または故障により起こる障害を検出するように設けられた電子制御装置（４５）と、
‐前記燃料タンク（１２）を前記航空機の非与圧区域および／または外部大気に接続する安全ライン（４８）と、
を備える航空機。
【請求項２】
第一圧力放出バルブ（５６）が前記除去ライン（４６）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の航空機。
【請求項３】
循環ライン（２２）が前記燃料電池（１８）の前記出口（２０）を前記燃料電池（１８）の前記入口（１６）に接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の航空機。
【請求項４】
水分離機（２４）および／または循環ポンプ（２６）が前記循環ライン（２２）に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の航空機。
【請求項５】
前記水分離機（２４）が、第一接続ライン（５８）を介して前記除去ライン（４６）に前記第一圧力放出バルブ（５６）の下流で接続され、掃気バルブ（６０）が前記第一接続ライン（５８）に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の航空機。
【請求項６】
前記除去ライン（４６）が前記水分離機（２４）の上流で前記循環ライン（２２）から分岐していることを特徴とする請求項４または５に記載の航空機。
【請求項７】
第二圧力放出バルブ（６２）が前記安全ライン（４８）に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項８】
前記除去ライン（４６）が前記安全ライン（４８）の中に開放していることを特徴とする請求項７に記載の航空機。
【請求項９】
ろ材（５４）が前記安全ライン（４８）に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項１０】
前記供給ライン（１４）が第二接続ライン（６４）を介して前記安全ライン（４８）に接続され、第三圧力放出バルブ（６６）が前記第二接続ライン（６４）に配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項１１】
前記供給ライン（１４）の圧力が所定の臨界圧力を超えた場合に、前記第三圧力放出バルブ（６６）が開放されるように、前記供給ライン（１４）のライン断面積が選択され、前記第二接続ライン（６４）に配置された前記第三圧力放出バルブ（６６）の寸法が決められることを特徴とする請求項１０に記載の航空機。
【請求項１２】
少なくともひとつの減圧バルブ（３４、４２）が前記供給ライン（１４）に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項１３】
前記燃料タンク（１２）に貯蔵された燃料に臭気が添加されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機の使用に適した燃料電池システムにおける燃料供給装置、この種の燃料供給装置を装備した燃料電池システムおよび、この種の燃料供給装置の監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、電流を低レベルの排出かつ高効率で生成することを可能にする。したがってこれまでのところ、航空機上で必要な電気エネルギーを生成する燃料電池システムを使用するための試みが航空機の構造において行われている。例えば、現在航空機の電力供給として使用され、主電力装置または補助タービンにより動いている発電機を燃料電池システムによって置き換えることが考えられる。また、燃料電池システムは、航空機の緊急電力供給として使用することもでき、現在は緊急電力装置として使用されているラムエアタービン（ＲＡＴ）に置き換わる。
【０００３】
燃料電池は通常、陽極領域と、電解質によって陽極領域から隔てられた陰極領域とを備える。燃料電池の動作中、燃料、例えば水素は、燃料電池の陰極側に供給され、酸素を含んだ酸化剤、例えば空気は燃料電池の陽極側に供給される。ポリマー電解質膜燃料電池の場合、水素分子は、例えば下記方程式
Ｈ→２・Ｈ＋＋２・ｅ−
により、陰極領域に供給されたアノード触媒で反応し、その過程で電子を電極に供給し、プラスに帯電した水素イオンを生じる。
【０００４】
陰極において生成されたＨ＋イオンは、その後電解質を通じて陽極へ拡散し、そこで、陽極領域に提供されている陽極触媒にて、陽極へ供給される酸素および外部回路を通り陽極へ送られた電子と、下記方程式
０．５・Ｏ２＋２・Ｈ＋＋２・ｅ−→Ｈ２Ｏ
に従って反応し、水を生成する。
【０００５】
燃料電池に供給される必要のある水素は、例えば、航空機上において水素ガスを高圧力下にて貯蔵することに適している液体水素タンクまたは圧力貯蔵タンクで運ぶことができる。一般的に、水素タンクは、航空機の加熱され、加圧された区域外に収容することができる。航空機の非与圧区域においてタンクを十分通気することは容易であり、タンクシステムにおける漏洩が危険な量の水素の蓄積を招くことはあまりない。
【０００６】
しかし、航空機の非加圧区域における水素タンクの収容は、システム構成品の破損の原因となり得、したがってシステムの可用性に悪影響を及ぼす大幅な温度と圧力との変化の影響を受けるという、タンクシステムの欠点を伴う。しかし、水素タンクから燃料を供給される燃料電池システムが、安全性に関連のある機能を果たしている場合、システム可用性の制限を特に許容できない。これは例えば、燃料電池システムが緊急電力装置としてのＲＡＴの代わりに使用されている場合などである。
【０００７】
したがって、航空機上の安全に関連した利用に必要な高いシステム可用性を保証するように、水素タンクシステムから燃料が提供される燃料電池システムのために、水素タンクを航空機の与圧区域に配置することが本発明の目的である。しかし、航空機の与圧区域の通気は非与圧区域に比べ不足しているため、水素タンクシステムからの水素漏洩による安全上の危険を避けるためには、特別な安全予防措置が必要になる。航空産業での安全性と建設の基準は特に、一回の障害だけで、航空機の事故（例えば、制御不可能な水素タンクシステムの漏洩といった事象）を招いてはならないと規定している。さらに、航空機の事故をもたらす独立した障害が同時に起こる可能性は飛行時間の１０Ｅ−９を越えてはならない。
【０００８】
要求される安全目標を達成するために、タンクの破裂による制御不可能な水素漏洩を第一に排除しなければならない。これは、適切な認定を通じて保証できる。水素漏洩を検出する追加的な水素濃度センサを備えることにより、タンク隔離バルブの予期せぬ開放や故障による障害に対して警戒することができる。また、複数の、すなわち少なくとも２つの直列タンク隔離バルブを備えることも可能である。しかし、追加的な水素濃度センサおよび／または、少なくとも２つの直列タンク隔離バルブを備えることは、必然的にシステムの複雑さを増し、それゆえシステム可用性のおそらく望ましくない制限を増加させるという結果になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、特に航空機の使用に適し、システム有用性に悪影響を及ぼすことなく、燃料タンクシステムを航空機の与圧区域内に安全に配置する、燃料電池システムの燃料供給装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、この種の燃料供給装置を装備した燃料電池システムとこの種の燃料供給装置の監視方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に定義される特徴を持つ燃料供給装置、請求項１４に定義される特徴を持つ燃料電池システム、および請求項１５に定義される特徴を持つ燃料供給装置の監視方法により達成される。
【００１１】
本発明による航空機での使用に特に適した燃料電池システムの燃料供給装置は、例えば高圧下における水素ガスの貯蔵に適した圧力貯蔵タンクのような燃料タンクを備え、この燃料タンクは航空機の与圧区域に配置されることを意図されている。供給ラインは、燃料タンクを燃料電池の入口に接続する。例えば供給ラインは、燃料タンクを燃料電池の陰極領域の燃料注入口に接続する。タンク隔離バルブは供給ラインに配置され、燃料タンクと燃料電池の入口との間の流動接続を確立または遮断するように作用する。本発明による燃料供給装置の除去ラインは、燃料電池の出口を外部大気に接続する。例えば、除去ラインは、燃料電池の陰極排出ガス接続部に接続することができる。最後に、本発明による燃料供給装置は、燃料電池の電圧を検出するセンサを備える。
【００１２】
本発明による燃料供給装置においてタンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により障害が起こる場合、燃料、例えば水素は、燃料タンクから供給ラインを通じて燃料電池へ、つまり燃料電池の陰極領域へ流れる。燃料は燃料電池の中で化学的に変換され、燃料電池の電圧を上げる結果となる。例えば、燃料電池の陰極領域に供給される水素は、不活性状態の燃料電池の中において、燃料電池の陽極領域にある大気中の酸素と反応する。この反応の結果生成された電気エネルギーは、電圧センサにより検出される。センサによる出力信号は電子制御装置に供給される。燃料電池システムが不活性状態にある場合、つまり燃料電池が実際に動作すべきではない場合に電気エネルギーが燃料電池によって生成される場合には、センサからの信号に基づき、電子制御装置はタンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により起こった障害を検出する。したがって電圧センサと電子制御装置とは、タンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により起こる水素漏洩を確実に検出することができる。したがって本発明による燃料供給装置において、この種の水素漏洩を検出する追加的な水素濃度センサは不要にすることができる。
【００１３】
燃料電池中において変換されなかった水素は、除去ラインを介して燃料電池から通気性の良好な、航空機の非与圧区域へ、または直接外部大気に排出される。したがってタンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障による制御不可能な水素漏洩を確実に避けることができる。必然的に二個目のタンク隔離バルブを設けることは不要であり、システム可用性は好都合に増加するという結果になる。
【００１４】
本発明による燃料供給装置においては、燃料タンクを航空機の与圧区域内に安全に配置することができる。これは、タンクシステムが航空機の非与圧区域における大幅な温度および圧力の変化の影響を受けないようにすることができ、このことがシステム構成品の信頼性と寿命とに有利な効果をもたらす。同時に、本発明による燃料供給装置によって、システムを複雑化せず、かつシステム有用性に悪影響を及ぼすことなく、要求される安全目標を達成することができる。したがって、本発明による燃料供給装置は安全に関連した機能を為し、例えば緊急電力装置としての従来のＲＡＴの代わりに使用される燃料電池システムに燃料を供給することに特に適している。
【００１５】
第一圧力放出バルブは、本発明による燃料供給装置の除去ラインに配置するのが望ましい。第一圧力放出バルブは例えば、破裂ディスクの形に設計され、除去ライン内の圧力が所定の臨界閾値を超えた場合に除去ラインを開くことができる。これにより、タンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により、燃料電池に流れ込んだ燃料は、除去ラインの燃料圧力が安全臨界値に達する前に、除去ラインを介して外部大気に排出されることが保証される。
【００１６】
燃料電池の出口は、循環ラインを介して燃料電池の入口に接続することができる。例えば、循環ラインは燃料電池の陰極排気ガス出口を燃料電池の陰極領域の燃料入口に接続することができる。
【００１７】
水分離機および／または循環ポンプは循環ラインに配置される。水分離機は、ガスが燃料電池の入口に戻る前に、燃料電池の出口にあるガスから水を取り除く役目をする。  この過程で得られる水は、水分離機から排出されるか、または例えば、燃料電池の電解質膜を湿らすために用いられる。循環ポンプは、燃料電池動作中に十分な燃料供給を保証する。
【００１８】
水分離機は、第一接続ラインを介して第一圧力放出バルブより上流の除去ラインに接続している。掃気バルブは、第一接続ラインに配置されるのが望ましい。本発明による燃料供給装置のこの種の構成において、水分離機内において燃料電池排気ガスから分離された水は、掃気バルブが開放されている場合、第一接続ラインと除去ラインとを介して循環ラインから排出される。しかし、この掃気サイクルを例外として、掃気バルブは閉じられ、タンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により供給ラインを介して燃料電池に流れ込んだ燃料が、通気のよい航空機の非与圧区域へ排出され、また、除去ラインを介して直接外部大気に安全に排出されることを保証している。
【００１９】
除去ラインは水分離機の上流で循環ラインから分岐するのが望ましい。したがって、燃料電池と除去ラインとを接続するための燃料電池の追加的な排出接続が不要になる可能性がある。
【００２０】
本発明による燃料供給装置の好ましい実施形態では、安全ラインは航空機の与圧区域への配置を意図した燃料タンクを航空機の非与圧区域および／または外部大気に接続している。第二圧力放出バルブは、安全ラインに配置することができる。安全ラインの燃料圧力が所定の臨界閾値を超えた場合、例えば破裂ディスクと同様な形の第二圧力放出バルブは、燃料タンクを通気のよい航空機の非与圧区域または直接外部大気に接続するよう作用する。例えば安全ラインは航空機の外板に備えられた圧力吐出し口に接続することができる。圧力吐出し口は、燃料タンクからの燃料排出を視覚的に検出可能に表示するために、閉鎖指示器とともに備えられる。
【００２１】
本発明による燃料供給装置の除去ラインは安全ラインに通じている。したがって、例えば航空機の外板に形成される隔離圧力吐出し口などは、除去ラインに配置しなくてもよい可能性がある。
【００２２】
ろ材は安全ラインに配置するのが望ましい。ろ材は、例えば航空機の外板に形成された圧力吐出し口の近傍かつ、除去ライン分岐の下流に配置するのが望ましく、安全ラインと除去ラインに汚れが入り込むのを防ぐ。
【００２３】
本発明による燃料供給装置の好ましい実施形態においては、供給ラインは、供給ラインに配置されたタンク隔離バルブの下流で、第二接続ラインを介して安全ラインに接続している。例えば破裂ディスクと同様な形状の第三圧力放出バルブは、第二接続ラインに配置することができる。
【００２４】
供給ラインの圧力が所定の臨界圧力を超えた場合に、第三圧力放出バルブが開放するように、供給ラインのライン断面をなるべく選び、第二接続ラインに配置された第三圧力放出バルブをなるべく寸法に合わせる。したがって、本発明による燃料供給装置のこの種の構成において、供給ラインを介して燃料タンクを出る燃料は、第三圧力放出バルブを開放させる臨界圧力を超えると、燃料電池を通ることなく、航空機の与圧区域から安全ラインを通って直接除去される。第三圧力放出バルブ開放の臨界圧力は、例えば第一圧力放出バルブ開放の臨界圧力より高くすることができる。したがって、少量の燃料漏洩の場合、燃料は航空機の与圧区域から燃料電池および除去ラインを経由して除去され、多量の漏洩の場合は燃料は直接第二接続ラインおよび安全ラインを経由して除去される。
【００２５】
少なくともひとつの減圧バルブを供給ラインに設置するのが望ましい。例えば、第一減圧バルブをタンク隔離バルブの下流の供給ラインに設けることができ、この第一減圧バルブは、供給ラインの燃料圧力を例えば３５０バールから９バールに低下させる。タンク隔離バルブと第一減圧バルブとを備えるバルブブロックが燃料タンクシステムの統合システム部品として形成されている場合、第一減圧バルブは燃料タンク側のシステム高圧区域とシステム低圧区域とを分ける連結バルブとして働く。例えば、タンク隔離バルブと第一減圧バルブとは燃料タンク容器の内部に構築することができる。燃料タンクと低圧連結部として燃料タンク外に配置されているシステム部品との間の連結部を形成することが結果として好都合に可能である。
【００２６】
第二減圧バルブは、第一減圧バルブより下流の供給ラインに配置することができ、それは供給ラインの圧力を例えば、９バールから３バールに低下させる。第二減圧バルブにより、望みの圧力の燃料を燃料電池の陰極領域に供給することを確実とすることができる。第二減圧バルブは同様に燃料タンクシステムの統合部品として構成され、例えば燃料タンク容器の内部に構築することができる。
【００２７】
本発明による燃料供給装置においては、燃料タンクに貯蓄されている燃料、例えば水素は、臭気が添加されている。臭気添加された燃料の臭いにより燃料漏洩はより簡単かつ迅速に確認することができるので、燃料への臭気添加によってシステムの安全性は向上する。燃料タンクに貯蓄されている燃料は、臭気添加されることが望ましく、その結果燃料漏洩は、引火下限界（ＬＦＬ）の２０％でも「においがする」ものとなる。
【００２８】
本発明による燃料電池システムは上記に記載した燃料供給装置を備える。
【００２９】
上述の本発明による前記燃料供給装置の監視方法は、燃料電池システムの動作休止状態において燃料電池で電気エネルギーが生成された場合に、センサにより燃料電池の電圧を検出するステップと、センサからの出力信号を電子制御装置に送るステップと、センサ信号を電子制御装置によって評価してタンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障により生じた故障を検出するステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】航空機上の使用を意図した燃料電池システムの燃料供給装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の好ましい実施形態を、航空機上の使用を意図した燃料電池システムの燃料供給装置を示した添付図により詳細に示す。
【００３２】
図において、燃料供給装置１０は、航空機の与圧区域１１に配置され、高圧力下での水素ガスの貯蔵に適した燃料タンク１２を備える。燃料タンク１２は供給ライン１４を介して、燃料電池１８の燃料入口１６に接続している。
【００３３】
燃料電池１８は、従来のＲＡＴの代わりに緊急電力装置として作用し、ポリマー電解質膜燃料電池として形成され、燃料入口１６に接続し、ポリマー電解質膜によって陽極領域から隔てられた陰極区域を備えている。燃料電池１８の陰極排気ガス出口２０は循環ライン２２に接続しており、燃料電池１８の動作中に陰極排気ガス出口２０を出る陰極排気ガスは、この循環ライン２２を介して燃料電池１８の燃料入口１６へ戻される。
【００３４】
水分離機２４は循環ライン２２に配置される。水分離機２４は、燃料電池１８の動作中に陰極排気ガス出口２０を出る陰極排気ガスから水を除去する働きをする。循環ポンプ２６は水分離機２４より下流の循環ライン２２に配置される。循環ポンプ２６は、燃料電池１８の動作中に、燃料電池１８の陰極領域への十分な燃料供給を保証する。
【００３５】
タンク隔離バルブ２８は、燃料タンク１２を燃料電池１８の燃料入口１６に接続する供給ライン１４に配置される。タンク隔離バルブ２８の上流で供給ライン１４は、供給ライン１４の温度と圧力を検出する温度センサ３０および圧力センサ３２に接続している。
【００３６】
第一減圧バルブ３４は、タンク隔離バルブ２８より下流の供給ライン１４に配置され、供給ライン１４の圧力を約３５０バールから約９バールに低下させる。したがって、第一減圧バルブ３４は、燃料タンク１２および燃料タンク１２と一体化したバルブブロック３６とからなる装置１０の高圧区域３８を装置１０の低圧区域４０から分離する連結バルブを形成している。
【００３７】
第二減圧バルブ４２は第一減圧バルブ３４より下流の供給ライン１４に配置され、供給ライン１４の圧力を約９バールから約３バールに低下させる。したがって第二減圧バルブ４２は、望みの圧力の水素が燃料電池１８の動作中に燃料電池１８の燃料入口１６へ、供給されることを確実としている。
【００３８】
また、燃料供給装置１０は、燃料電池１８の電圧を検出する電圧センサ４４を備える。電圧センサ４４が発した信号は、電子制御装置４５に送られ、適宜電子制御装置４５によって評価される。また、電子制御装置４５は燃料電池システム１０の動作状態を示す信号を受信する。
【００３９】
除去ライン４６は、水分離機２４と循環ポンプ２６との上流で循環ライン２２から分岐している。除去ライン４６は燃料電池１８の陰極排気ガス出口２０を安全ライン４８に接続している。安全ライン４８の第１端部は、燃料タンク１２に接続している。一方、安全ライン４８の第２端部は、航空機の外板５０に形成された圧力吐出し口を介して外部大気に通じている。ノズル５２は圧力吐出し口の区域に設けられ、安全ライン４８を介した燃料タンク１２からの水素の排出を可視的にしている。ろ材５４はノズル５２の上流の安全ライン４８に配置される。ろ材５４は安全ライン４８および除去ライン４６への汚れの侵入を防ぐ。
【００４０】
破裂ディスク形状の第一圧力放出バルブ５６は除去ライン４６に配置される。第一圧力放出バルブ５６は、除去ライン４６内の圧力が所定の臨界閾値を超えた場合に、除去ライン４６と安全ライン４８とを介して燃料電池１８の陰極出口２０を外部大気に接続するよう設計されている。
【００４１】
循環ライン２２に配置された水分離機２４は、第一接続ライン５８を介して除去ライン４６に接続される。掃気バルブ６０は第一接続ライン５８に配置される。したがって、燃料電池１８の動作中、掃気バルブ６０が開放の場合、燃料電池１８の陰極排気ガスから分離された水は、第一接続ライン５８、除去ライン４６、および安全ライン４８を介して、外部大気中へ排出される。しかし、これら掃気サイクル以外の場合には、掃気バルブ６０は閉じられる。
【００４２】
第二圧力放出バルブ６２は、同様に破裂ディスクの形状であり、燃料タンク１２を外部大気に接続している安全ライン４８に配置される。第二圧力放出バルブ６２は、安全ライン４８内の圧力が所定の臨界閾値を越えた場合に、安全ライン４８を開き、よって燃料タンク１２と外部大気との流動接続を開放する。
【００４３】
第二接続ライン６４は、第一減圧バルブ３４の下流で供給ライン１４から分岐し、第二圧力放出バルブ６２の下流で安全ライン４８につながっている。第三圧力放出バルブ６６は第二接続ライン６４に配置されている。供給ライン１４の圧力が所定の臨界閾値を越えた場合に、第三圧力放出バルブ６６は第二接続ライン６４つまり供給ライン１４と安全ライン４８の流動接続を開放するように、供給ライン１４のライン断面が選択され、同様に破裂ディスクの形状の第三圧力放出バルブ６６の寸法が決められる。
【００４４】
燃料供給装置１０のタンク隔離バルブ２８と掃気バルブ６０とはともに、電磁バルブとして形成され、例えば、図中には示されていない電子制御装置により制御することができる。
【００４５】
燃料供給装置１０の動作形態を下記に示す。緊急電力装置として作用する燃料電池１８の動作中、タンク隔離バルブ２８が開放されている間、水素は供給ライン１４を介して燃料電池１８の燃料入口１６に供給される。燃料電池１８に供給される水素の圧力は減圧バルブ３４、４２により制御されている。燃料電池１８内において、水素は、電気エネルギーを生成している間、燃料電池１８の陽極領域に供給される大気中の酸素によって化学的に変換される。
【００４６】
燃料電池１８の陰極排気ガス出口２０を出る陰極排気ガスは、循環ポンプ２６により循環ライン２２を介して、燃料電池１８の燃料入口１６に戻される。陰極排気ガスに含まれる水は、循環ライン２２に配置された水分離機２４により、陰極排気ガスから分離される。水分離機２４からの水を除去するために掃気バルブ６０が開かれ、その結果、水は、第一接続ライン５８、除去ライン４６、および安全ライン４８を介して、水分離機２４から外部大気へ除去される。
【００４７】
燃料電池１８が緊急電力装置として働くので、航空機の通常の地上ハンドリング中および飛行中には、燃料電池１８は動作しない。しかし、これら休止局面中にタンク隔離バルブ２８の予期せぬ開放または故障が、航空機の事故を引き起こす安全上の危機につながらないことを保証する必要がある。さらに、特定の整備によりシステムの可用性を向上する可能性を持つために、タンク隔離バルブの予期せぬ開放または故障は検出されなければならない。タンク隔離バルブ２８の予期せぬ開放または故障という障害が起こった場合には、水素は、供給ライン１４を介して燃料タンク１２から燃料電池１８の燃料入口１６へ供給される。燃料電池１８中においては、この水素が燃料電池の陽極領域にある大気中の酸素と反応する。燃料電池１８の動作中のように、燃料電池１８内のこの化学反応は燃料電池１８の電圧を上げる結果となり、電圧センサ４４により検出することができる。電圧センサ４４の信号は電子制御装置４５に供給される。燃料供給装置１０の動作状態を表す信号に基づき、電子制御装置４５が、燃料供給装置１０は燃料電池１８が電気エネルギーを生成すべきではない動作休止状態であることを検出している場合、電圧センサ４４によって検出される燃料電池１８による電気エネルギーの生成は、タンク隔離バルブ２８の予期せぬ開放または故障によっておこる障害に起因している。したがって、電子制御装置４５は、それぞれの警告信号を出力し、および／または適切な安全対策を講ずることができる。
【００４８】
燃料電池１８で変換されない水素は、陰極排気ガス出口２０を介して燃料電池１８から排出され、循環ライン２２を介して除去ライン４６に入る。除去ライン４６内の水素圧力が所定の臨界圧力閾値を越えた場合、第一圧力放出バルブ５６が除去ライン４６を開放する。掃気バルブ６０が閉じられているので、燃料電池１８の陰極排気ガス出口２０を出る水素は、したがって除去ライン４６と安全ライン４８とを介して安全に外部大気へ除去される。したがって、燃料供給装置１０の構成により、追加的な水素濃度センサと第二タンク隔離バルブは不要になる。
【００４９】
供給ライン１４の水素圧力が第三圧力放出バルブ６６を開ける必要のある圧力閾値より高くまで増加するようなタンク隔離バルブ２８の多量の漏洩が起こる場合、第三圧力放出バルブ６６の開放により、燃料タンク１２から出る水素が第二接続ライン６４と安全ライン４８とを介して外部大気へ安全に除去されることが保証される。したがって燃料供給装置１０の安全は、第二接続ライン６４および第二接続ライン６４に配置された第三圧力放出バルブ６６によりさらに向上することができる。
【図１】
2010516025.tif 000003
【国際調査報告】
2010516025.tif 000004
2010516025.tif 000005
2010516025.tif 000006