(57)【要約】本発明は、燃料電池システム（１）における少なくとも１つのガスの吸入及び圧縮用装置に関する。ガス用の圧縮機（４）は、そのガス吸入口において、繊維材料で作られた弾性のある目張りされたガス供給路（８）を用いて、ガスフィルタシステム（５）に接続される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料と酸化ガスとが供給される燃料電池を有する燃料電池システムにおける少なくとも１つのガスを吸入及び圧縮する装置であって、
前記ガス用の圧縮機（４）は、そのガス吸入口において、繊維材料で作られた弾性のある目張りされたガス輸送路（８）を介して、ガスフィルタシステム（５）に接続されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ガス輸送路（８）は、弾性、機密性のある被膜が設けられた紡織繊維又はフィラメントを有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記被膜は、プラスチック又は金属であることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガス輸送路（８）はホースであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
多孔質の繊維材料から作られたガス輸送路（９）は、前記ガスフィルタシステム（５）の上流の前記ガス吸入口に接続されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記多孔質のガス輸送路（９）は、紡織繊維又はフィラメントを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記多孔質のガス輸送路（９）の表面は、少なくとも１つのガスに関してすぐに反応する少なくとも１つの作用物質で被膜され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装置。
【請求項８】
前記多孔質のガス輸送路（９）は、ホースとして設計されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
移動式の機器に配置され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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料と酸化ガスとが供給される燃料電池を有する燃料電池システムにおける少なくとも１つのガスを吸入して圧縮する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気駆動モータ、燃料電池、燃料タンク、水貯蔵器、エバポレータ、及び改質器を有する車両の駆動装置は公知である。燃料タンクはメタノールを含み、水貯蔵器からの水と共に、エバポレータで気体状態に転化され、次いで改質器に送られ、そこで触媒バーナによって熱が供給されると、実質的に、水素と、二酸化炭素と、一酸化炭素とが形成される。一酸化炭素は、酸化剤を使用して酸化することができる。改質器からの水素含有燃料ガスは、圧縮機を用いて、多数の個別燃料電池モジュールが組み込まれた燃料電池スタックを備える燃料電池へ供給される。空気は別の圧縮機を用いて燃料電池へ供給される。燃料電池では、電気駆動モータ用の電気エネルギーが、空気の水素と酸素とから生成される（特許文献１）。
【０００３】
運転にあたって、燃料電池は、燃料ガスと酸化ガス、多くの場合は空気に関して十分に浄化されたガス及び／又は混合気体を必要とする。つまり、ガス中の不純物は除去されなければならない。このタイプの不純物は、燃料電池システムを損傷するが、例としては、微粒子、エーロゾル、又は汚染ガスが挙げられる。圧縮機の上流に接続されたフィルタは、ガス浄化に使用される。
【０００４】
圧縮のためには、遠心圧縮機の使用が可能であるが、これは運転中に高周波の騒音を生成し、この騒音は不快である。環境汚染を軽減するため、この騒音は消音されなければならない。そこで、自動車の排気消音器に、低音調整されたヘルムホルツの共鳴器を配置することが知られている。騒音を消音するヘルムホルツの共鳴器は、一般に、管で互いに接続された複数の円筒形チャンバを備えているので、それらはガス輸送部全体の容積を増大させる。特に移動式の機器においては、ガス輸送システムが占める空間を最小限にすることが望ましい。
【０００５】
ガスの搬送用の公知の消音管で、その中に、管路断面を縮小する音響反射板が、管の軸方向に間隔を置いて配置されたものがある。反射板は波形の管壁によって形成され、波形に加えて、音の伝播を分断する要素もさらに含む（特許文献２）。
【０００６】
ガスが流れる輸送管路内の共鳴効果を軽減する公知の別の装置では、ガス流はいずれも２つの同一のほぼ平行の管の間に配分され、そのうちの少なくとも１つには、覆いとなるフードが装着された送り穴が設けられる（特許文献３）。
【０００７】
最後は、内燃機関の吸気騒音を消音する多孔質の消音ホースが知られている（特許文献４）。消音ホースは、単一原料からなる溶接可能なプラスチックフィラメントの平坦な網状素材のロールから形成される。消音ホースは、長手方向に弾性があるので、如何なる長手方向の振動も対応する内燃機関の吸気部には伝わらない。
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第  ４４  １２  ４５０  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第  ３５  ０５  ４０１  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国実用新案第  ９４  ００  ４２８  Ｕ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第  １９６  ３５  ７９９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、燃料電池システムにおける少なくとも１つのガスを吸入して圧縮する装置を提供する課題に基づくもので、該システムにおいて、それぞれの圧縮機に由来する構造的発生音は、単純かつ空間節約的方法で消音される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明に従い、気体燃料と酸化ガスとが供給される燃料電池を有する燃料電池システムにおける少なくとも１つのガスを吸入して圧縮する装置で、ガスの圧縮機が、その入り口又はガス給気口で、繊維材料で作られた弾性のある目張りされたガス輸送路を介して、ガスフィルタシステムに接続されることにより、解決される。本発明による装置では、圧縮機の運転の際に圧縮機から放出される音波は、弾性のあるガス輸送路又はホースと、ガスフィルタシステムとの両方によって消音される。ガスフィルタシステムは、例えばガス輸送路のフィルタ側の終端部に、依然として到着する音波が、妨げもなく外部へ通過可能となるのを防ぐ。
【００１１】
特に、ガス輸送路は目張りされた繊維を含み、ガス輸送路の外部空間からのガスの侵入を、弾性のある被膜によって防ぐ。被膜は、例えばエラストマのような、プラスチック、又は金属からなっていてもよい。
【００１２】
好ましい改良形態では、多孔質の繊維材料で形成されたガス輸送路は、ガスフィルタシステムの上流に設けられ、ガスフィルタシステムのガス吸入口に接続される。この装置は独自の創意工夫に富んだ構造で構成されており、この装置において、吸入されたガスは事前濾過される。さらに、音波は、圧縮機とガスフィルタシステムとの間の弾性のあるガス輸送路と、ガスフィルタシステムとによって、既にかなり消音されているが、特に優れた騒音の削減を達成するよう、さらに一層消音される。さらに、ガスフィルタの上流の多孔質のガス輸送路は、吸入されたガスの微粒子を留保するので、それら微粒子はフィルタシステムに入り込むことができない。
【００１３】
多孔質のガスフィルタ通路の繊維材料は、少なくとも１つのガスに関してすぐに反応する少なくとも１つの作用物質で被膜されると好都合である。吸入されたガスに含まれており燃料電池の運転にとって望ましくない、少なくとも１つの汚染ガスの濃度を、フィルタシステムの上流であっても、この方法で削減することが可能である。
【００１４】
以下の記述において、本発明は、図面に示された例示的実施形態に基づいてより詳細に説明され、この図面からさらなる詳細、特徴及び利点が明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
燃料電池システム１は、本来知られている方法では、例えばＰＥＭタイプの燃料電池２と、図面には示していない、例えば燃料タンク、水貯蔵器、エバポレータ及び改質器等の別の構成部品を含み、さらにガスを吸入して圧縮する装置３を少なくとも１つ有する。このガスは例えば空気でもよく、その中に含まれる酸素が、燃料電池２で気体燃料と反応し電気エネルギーを生成する酸化ガスである。気体燃料は、例えば、水素を含有する。
【００１６】
装置３は、空気を吸入して圧縮する圧縮機４を含む。圧縮された空気は、詳細は図示していない通路を経由して、燃料電池２へと通過する。使用される圧縮機４は、例えば、電気モータ（図示せず）で駆動する遠心圧縮機である。
【００１７】
燃料電池システムは、その比較的高い効率と汚染物質の低い排出量を理由に、移動式の機器、例えば自動車等、でも使用される。小さい構成部品寸法及び少ない重量は、こうした機器にとっては重要な要素である。大規模な送り出し管路を備えつつ容積は小さいことで、圧縮機４は高速回転速度用に設計される。高速回転速度では、圧縮機４は、複数の周波数構成要素で構成される相当なノイズを発生する。
【００１８】
さらに装置３は、圧縮機４によって吸入されるガスの浄化に使用されるフィルタシステム５を含む。フィルタシステム５は、２つ以上の区画、例えば２つの区画６、７を備えていてもよい。区画６では、例えば、吸入されたガスは、煤塵及び粒子状物質のような、ガスから除去された微粒子を有し、すなわち、機械的物質は一掃される。区画７は区画６の下流に接続されており、そこで、例えば、燃料電池の運転に悪影響をもたらす汚染ガスは除去される。
【００１９】
圧縮機４から発する高周波騒音は、空間を節約した手段を使用して、可能な限り単純な方法で消音される。これを行うため、フィルタシステム５は、繊維材料で作られた弾性のある目張りされたガス輸送路８によって、圧縮機４のガス吸入口に接続される。ガス輸送路８は、特に、例えば織布の形態をとった、紡織繊維又はフィラメントから形成されるホースであり、ガス輸送路８の外部空間からのガスの侵入を防ぐ被膜を有する。従って、圧縮機４によってフィルタシステム５の下流に吸入されたガスに、さらに別の不純物が入り込むことは不可能である。ガス輸送路８の繊維材料は、プラスチック又はエラストマ、又は金属で被膜されてもよい。被膜は、おそらく、ガス輸送路の内側及び／又は外側に塗布される。その構造によって、ガス輸送路８は音響エネルギーを吸収する。従って、圧縮機に由来する音響エネルギーの一部しかガスフィルタシステム５に到達しない。ガスフィルタ５は、さらに音響エネルギーを消音する。
【００２０】
ガスフィルタシステム５において圧縮機４から離れた側、すなわちガス吸入口側で、ガスフィルタシステム５は、繊維材料で構成される多孔質で柔軟なガス輸送路９に接続される。ガス輸送路９は、特に多孔質のホースとして、プラスチック又は天然繊維又は織物に織り込み可能なフィラメントからなり、その上、依然としてフィルタシステム５から発生するかもしれないあらゆる音響エネルギーを消音する。図面に図示した吸入及び圧縮装置３は、特に良好な消音特性を有する。
【００２１】
さらに、ガス輸送路９は、吸入されたガスの事前濾過の役割を果たし、すなわち、煤塵のような微粒子はこの段階でも留保され、つまりそれら微粒子はこれ以上フィルタシステム５に入り込むことができない。ガス輸送路９の多孔性は、吸入されるガスに存在し得る微粒子の大きさに適合させることができる。
【００２２】
さらに、ガス輸送路９の表面に、燃料電池２の運転にとって望ましくない、ある種のガスと反応する、例えばそれらを吸収する、作用物質を備えると有利である。この方法で、フィルタシステム５の上流であっても、このタイプのガスの濃度を削減することが可能である。吸入されたガスの事前濾過は、ガスフィルタシステム５にかかる費用の削減を可能にし、すなわち、ガスフィルタシステム５にとって必要とされる空間はより少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】燃料電池システムにおける少なくとも１つのガスの吸入及び圧縮用装置を概略的に示している。
【符号の説明】
【００２４】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
３  圧縮装置
４  遠心圧縮機
５  フィルタシステム
６、７  区画
８、９  ガス輸送路
2006505098.tif 000003