(57)【要約】      （修正有）【課題】同等の気流を発生する単体の遠心送風ユニットよりも低い慣性を有しており、単体の遠心送風ユニットと比較すると、応答時間の改善と、幅広い気体の圧力及び流量を制御することが可能な遠心送風ユニットを提供する。【解決手段】遠心送風システム１０は、軸状のインレット１５と、放射状のアウトレット１６とが配置されるケース１４と、ケースの内部に配置され、第１圧力でインレットに気体を流入させ、第１圧力よりも高い第２圧力でアウトレットから気体を放出するインペラ１７と、インペラを駆動するモータ１８と、を有する、複数の遠心送風ユニット１１、１２と、前記複数のユニットのうちの少なくとも１の送風ユニットのアウトレットと、少なくとも他の１の送風ユニットのインレットと、を有するダクト１３と、を含む。【選択図】図１Ａ
2016042472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．電解質層と、カソード層と、アノード層とを有する、少なくとも１つの燃料セルユニットとを含む燃料セルアセンブリと；
Ｂ．前記燃料セルユニットの前記アノード層に気体燃料の流れを供給する第１遠心送風システムと、前記燃料セルユニットの前記カソード層に酸化性ガスの流れを供給する第２遠心送風システムと、を有し、
前記第１遠心送風システム及び前記第２遠心送風システムの各遠心送風システムはそれぞれ複数の送風ユニット及びダクトを有し、
（Ｉ）前記複数の送風ユニットの各送風ユニットは、軸状のインレットと放射状のアウトレットとを有するケースと、前記ケースに配置され、気体を前記インレットから第１圧力で吸引し、前記第１圧力よりも大きい第２圧力で前記アウトレットから放出するインペラと、前記インペラを駆動するモータと、を含み、
（ＩＩ）前記ダクトは、前記複数の送風ユニットのうち、少なくとも１つの送風ユニットのアウトレットと、少なくとも他の１つの送風ユニットのインレットとを接続する、燃料セル。
【請求項２】
前記各遠心送風システムにおいて、前記複数の送風ユニットのうち、前記少なくとも１つの送風ユニットのアウトレットの向きの前記少なくとも１つの送風ユニットのアウトレットに接続される送風ユニットのアウトレットの向きに対する姿勢方位角は、０度、９０度、１８０度、または２７０度になるように形成され、及び／または前記少なくとも１つの送風ユニットのアウトレットと、前記少なくとも他の１つの送風ユニットのインレットとのピッチ角は、０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかである、請求項１に記載の燃料セル。
【請求項３】
前記各遠心送風システムはさらに気体の風向を向ける構造を有し、；
（ＩＩＩ）前記気体の風向を向ける構造は、前記ダクトが接続される前記アウトレットから放出される気体の流動方向とほぼ平行となるように伸びる前記ダクトの内壁、及び前記複数の送風ユニットの末端の送風ユニットのアウトレットに接続され前記末端の送風ユニットのアウトレットから放出された気体を受け取る気体ハウジングにおいて、前記末端の送風ユニットの前記アウトレットから放出される気体の流動方向とほぼ平行となるように伸びる前記気体ハウジングの内壁の少なくとも１つを含む、請求項１又は請求項２に記載の燃料セル。
【請求項４】
前記各遠心送風システムにおいて、前記気体ハウジングの内壁が前記末端の送風ユニットの前記アウトレットの向きに対して１２度から２０度の角度になるように配置される、請求項３に記載の燃料セル。
【請求項５】
前記各遠心送風システムにおいて、前記複数の送風ユニットのうち、少なくとも１つの送風ユニットは、他の送風ユニットよりも気体の圧力及び流量が大きい、請求項１０から請求項４のいずれか１項に記載の燃料セル。
【請求項６】
前記各遠心送風システムは、前記各送風ユニットの操作を独立に制御する制御装置を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料セル。
【請求項７】
Ａ．外側に配置されるカソード層と、中間に配置される電解質層と、内側に配置されるアノード層と、を含む、円筒状の固体酸化物形燃料電池を有する燃料セルアセンブリと；
Ｂ．前記固体酸化物形燃料電池の前記アノード層に気体燃料の流れを供給する第１遠心送風システムと、前記固体酸化物形燃料電池の前記カソード層に酸化性ガスの流れを供給する第２遠心送風システムと、を有する燃料セルであって、
前記第１遠心送風システム及び前記第２遠心送風システムの各遠心送風システムはそれぞれ複数の送風ユニット、ダクト、気体の風向を向ける構造、及び制御装置を有し、
（Ｉ）前記複数の送風ユニットの各送風ユニットは、軸状のインレットと放射状のアウトレットとを有するケースと、前記ケースに配置され、気体を前記インレットから第１圧力で吸引し、前記第１圧力よりも大きい第２圧力で前記アウトレットから放出するインペラと、前記インペラを駆動するモータと、を含み、
（ＩＩ）前記ダクトは、前記複数の送風ユニットのうち、少なくとも１つの送風ユニットのアウトレットと、少なくとも他の１つの送風ユニットのインレットとを接続し、
（ＩＩＩ）前記気体の風向を向ける構造は、前記ダクトが接続される前記アウトレットから放出される気体の流動方向とほぼ平行となるように伸びる前記ダクトの内壁、及び前記複数の送風ユニットの末端の送風ユニットのアウトレットに接続されて前記末端の送風ユニットのアウトレットから放出された気体を受け取る気体ハウジングにおいて、前記末端の送風ユニットの前記アウトレットから放出される気体の流動方向とほぼ平行となるように伸びる前記気体ハウジングの内壁の少なくとも１つを含み、
（ＩＶ）前記制御装置は、前記複数の送風ユニットのうちの前記少なくとも１つの送風ユニットが、前記各遠心送風システムが送風する気体の流量の目標値の５０％から９０％を供給し、前記少なくとも他の１つの送風ユニットが前記各遠心送風システムの気体の流量のバランスを目標値に調整するように前記各送風ユニットの操作を独立に制御する、燃料セル。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか１項における燃料セルの気体の流れを制御する方法であって、前記方法は；
Ａ．前記複数の送風ユニットのうちの前記少なくとも１つの送風ユニットは、前記各遠心送風システムが送風する気体の流量の目標値の５０％から９０％を供給する制御手段と；
Ｂ．前記少なくとも他の１つの送風ユニットは、前記各遠心送風システムの気体の流量のバランスを目標値に調整する調整手段と、を有する、燃料セルの気体の流れを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心送風機及び遠心送風機を有する燃料セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心送風機、または遠心ファンは、気体の流れまたは動きを引き起こす装置として知られている。一般的な遠心送風機には、軸方向に位置するガスのインレットと、放射方向に位置するガスのアウトレットと、ハウジング内に配置され、インレットの内部にガスを第１圧力で吸引し、ガスをアウトレットから第１圧力よりも高い第２圧力で放出するインペラと、インペラを回転させる例えばモータと、が含まれる。一般的な遠心送風システムの各種の例は、米国特許第４，９１７，５７２号、５，８３９，８７９号、６，８７７，９５４号、７，０６１，７５８号、７，３５１，０３１号、７，８８７，２９０号、７，８９１，９４２号、及び米国公開公報第２００６／００５１２０３号等で開示されている。
【０００３】
単体または複数の独立したユニットによって構成された遠心送風機は、コンピュータ、サーバー及び発熱する電機及び電子機器の冷却装置としての使用が開示されている。米国特許第６，５２５，９３５号、７，１８４，２６５号、７，７４４，３４１号、７，８０２，６１７号、７，８６４，５２５号、７，８８５，０６８号、７，９４８，７５０号、７，９０２，６１７号が参考となる。
【０００４】
上述した一般的な遠心送風システムは、高分子電解質膜（ＰＥＭ）及び固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の両方による燃料セルの構成部分として開示されており、燃料セルアセンブリを作動するために、燃料の内部改質または外部改質の前に、水素を供給するために、例えば、燃料セルアセンブリのカソード要素に空気などの酸素を含む気体を供給する、及び／またはアノード要素に気化または蒸発された燃料の流れを供給する、燃料セルアセンブリのアノード要素に利用されていない燃料をリサイクルする、燃料セルアセンブリを冷却するための冷却風を供給する、または高温の気体の蒸気を供給して液体燃料を蒸発させる等のうちの少なくとも１つの機能を実施する。上述の遠心送風機の実施形態として、米国特許第６，４９７，９７１号、６，８３０，８４２号、７，３１４，６７９号、７，９４３，２６０号が参考となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８０４１８６号公報
【特許文献２】特開２００１−５０８８５３号公報
【特許文献３】特許第４４９７８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明によると、遠心送風システムは、
Ａ．軸状のインレットと、放射状のアウトレットとが配置されるケースと、ケースの内部に配置され、第１圧力でインレットに気体を流入し、第１圧力よりも高い第２圧力でアウトレットから気体を放出するインペラと、インペラを駆動するモータと、を有する、複数の気体ユニットと；
Ｂ．前記複数の気体ユニットのうちの少なくとも１の送風ユニットのアウトレットと、少なくとも他の１の送風ユニットのインレットと、を有するダクトと；を含む。
【０００７】
さらに、本発明においては、燃料セルを提供し、燃料セルには；
Ａ．電解質媒体と、カソードと、アノードとを含む複数の燃料セルを有する、燃料セルアセンブリと；
Ｂ．燃料セルアセンブリに気体の流れを供給する、少なくとも１つの前記遠心送風システムと、を有する。
【０００８】
本発明による複数の遠心送風システムは、特に、気体の流動を管理する燃料セルに適用される場合において、単体の遠心送風システムと比較すると、いくつかの利点がある。
【０００９】
単体の遠心送風ユニットを使用する場合は、変動的な気体の流量の要望を満たすために、モータの毎分回転数（Rotation Per Minute、ＲＰＭ）を適切に制御する必要がある。特定の送風ユニットが使用される形態の圧力と流動によって、最適な性能が達成される。最適な性能は、約２０，０００ＲＰＭ以上の比較的に早い速度で回転する比較的にコンパクトなサイズのインペラ、または、約２０，０００ＲＰＭ以下、一般的には１０，０００ＲＰＭで駆動する比較的に大きめのサイズのインペラを使用することにより、達成される。第１例による、比較的に高いＲＰＭで回転する比較的にコンパクトなインペラにおいては、対応してさらに大きい動力を供給する、パワフルかつ特別なモータが必要となる。第２による、比較的に遅いＲＰＭで回転する比較的に大きなインペラを使用する場合は、大きなインペラの慣性により、送風ユニットからのアウトプットの制御及びチューニングが難しくなる。
【００１０】
気体の圧力及び流量が目標よりも高くなることを防ぐためには、送風ユニットをチューニングして所望の気体の圧力及び流量に合わせる際に、比較的に大きな慣性を有するインペラを過制動（overdamp）する必要がある。過制動を行い、インペラの比較的に大きな慣性を補正することによって、大半の場合は、変化が早い気体の流量の需要への対応を遅らせる事ができる。反応が遅い特徴を有する、慣性が比較的に大きいインペラを含む単体の遠心送風システムにおいては、気流の要望に対して素早く反応する複雑な制御システムが必要となる。
【００１１】
燃料セルが必要とする気体の流量の要件を満たすために、本発明による複数の送風システムを使用することによって、送風システムは、慣性を低くして制御を容易にし、気体の流量及び圧力を供給するために必要となるモータのＲＰＭ及び電力を最低限に抑えられる利点がある。送風システムに配置される１以上の送風ユニットを制御し、例えば目標としている気体の圧力及び気流の６０〜９０％といった、気体の圧力及び気流の目標値の大半を供給することによって、システムに含まれる１以上の送風ユニットが残りの気体の圧力及び気流を供給することが可能となる。本発明による、例えば接続などによって統合された、少なくとも２つの送風ユニットを使用して、目標値の気体の流量及び圧力に達成するまでのタスクを分散することにより、単体の遠心送風ユニットを使用した場合と比較すると、目標としている気流及び気体の圧力に達するまでの時間が短縮されるため、安定性の確保に繋がる。さらに、本発明による送風システムは、インペラを作動するために高いＲＰＭが必要とされないため、電力及びノイズレベルを減らすことが可能となる。
【００１２】
従って、本発明の構成によって統合または接続された複数の遠心送風ユニットは、同等の気流を発生する単体の遠心送風ユニットよりも低い慣性を有しており、単体の遠心送風ユニットと比較すると、応答時間の改善と、幅広い気体の圧力及び流量における制御が可能となる。
【００１３】
本発明の新規性及び利点は、以下説明する詳細及び図面にて明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明によるデュアル送風システムであり、気体の流路の角度が０度になるように取り付けられ、かつ、第２送風機のインレット及びインペラの一部が見えるように、ダクトの一部が切り取られた図である。
【図１Ｂ】図１Ａによるデュアル送風システムの平面図である。
【図２Ａ】デュアル送風システムの斜視図であり、気体が９０度の角度に流れるように構成されている。
【図２Ｂ】デュアル送風システムの平面図であり、気体が９０度の角度に流れるように構成されている。
【図３Ａ】デュアル送風システムの斜視図であり、気体が１８０度の角度に流れるように構成されている。
【図３Ｂ】デュアル送風システムの平面図であり、気体が１８０度の角度に流れるように構成されている。
【図４Ａ】デュアル送風システムの斜視図であり、気体が２７０度の角度に流れるように構成されている。
【図４Ｂ】デュアル送風システムの平面図であり、気体が２７０度の角度に流れるように構成されている。
【図５Ａ】デュアル送風システムの側面図であり、第２送風ユニットのインレットと、第１送風ユニットのアウトレットとの角度は０度である。
【図５Ｂ】デュアル送風システムの側面図であり、第２送風ユニットのインレットと、第１送風ユニットのアウトレットとの角度は３０度である。
【図５Ｃ】デュアル送風システムの側面図であり、第２送風ユニットのインレットと、第１送風ユニットのアウトレットとの角度は６０度である。
【図５Ｄ】デュアル送風システムの側面図であり、第２送風ユニットのインレットと、第１送風ユニットのアウトレットとの角度は９０度である。
【図６Ａ】本発明によるトリプル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニット及び／または第２送風ユニットのアウトレットは、第３送風機のインレットに取り付けられている。
【図６Ｂ】本発明によるトリプル送風システムの平面図であり、第１送風ユニット及び／または第２送風ユニットのアウトレットは、第３送風機のインレットに取り付けられている。
【図６Ｃ】本発明によるトリプル送風システムの側面図であり、第１送風ユニット及び／または第２送風ユニットのアウトレットは、第３送風機のインレットに取り付けられている。
【図７Ａ】本発明によるトリプル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニットのアウトレットは、第２送風ユニット及び／または第３送風ユニットのインレットに取り付けられている。
【図７Ｂ】本発明によるトリプル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニットのアウトレットは、第２送風ユニット及び／または第３送風ユニットのインレットに取り付けられている。
【図７Ｃ】本発明によるトリプル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニットのアウトレットは、第２送風ユニット及び／または第３送風ユニットのインレットに取り付けられている。
【図８】本発明によるトリプル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニットから放出される気体は第２送風ユニットのインレットに流入し、第２送風ユニットから放出される気体は第３送風ユニットのインレットに流入する。
【図９】本発明によるデュアル送風システムの斜視図であり、第１送風ユニットのインペラは第２送風ユニットのインペラよりも大きい。
【図１０】本発明によるデュアル送風システムの斜視図であり、２個の送風ユニットは互いに離れて設置されている。
【図１１Ａ】本発明によるデュアル送風システムの制御装置の図式である。
【図１１Ｂ】図１０Ａのデュアル送風システムのフローチャートである。
【図１２】本発明によるデュアル送風システムと、気体の流量が同等である単体の送風システムとにおける、一般的な性能を比較するグラフである。
【図１３Ａ】ピッチ角がそれぞれ０度、３０度、６０度の場合において、デュアル送風システムの流量を比較するグラフである。
【図１３Ｂ】ピッチ角がそれぞれ０度、３０度、６０度の場合において、デュアル送風システムの圧力データを比較するグラフである。
【図１４Ａ】アセンブリに空気を供給することを目的とした、分離したデュアル送風機システムを有する円筒状のＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：Solid Oxide Fuel Cell）の斜視図である。
【図１４Ｂ】アセンブリに燃料を供給することを目的とした、分離したデュアル送風機システムを有する円筒状のＳＯＦＣの平面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａ、１４Ｂの円筒状のＳＯＦＣにおける、円筒状の燃料セルの断面図である。
【図１５Ａ】アセンブリに空気を供給することを目的とした、分離したデュアル送風機システムを有する平板のＳＯＦＣの斜視図である。
【図１５Ｂ】アセンブリに燃料を供給することを目的とした、分離したデュアル送風機システムを有する平板のＳＯＦＣの平面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａ、１５Ｂの平面状のＳＯＦＣにおける、平板の燃料セルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１Ａ、１Ｂの発明によるデュアル遠心送風システムを参考にすると、本発明によるデュアル遠心送風システム１０は、第１遠心送風ユニット１１と、第２遠心送風ユニット１２と、第１遠心送風ユニット１１及び第２遠心送風ユニット１２を接続するダクト１３と、を有する。第１遠心送風ユニット１１は、軸インレット１５と、放射アウトレット１６とを含むケース１４と、ケース１４に配置され、軸インレット１５に気体を第１圧力で送り込み、放射アウトレット１６から気体を第１圧力よりも強い第２圧力で放出するインペラ１７と、インペラ１７を駆動する電気モータ１８と、を有する。第２遠心送風ユニット１２は、ケース１９と、図１Ａのダクト３の切り欠き部にて図示されており、ケース１９の内部に配置され、モータ２１によって駆動するインペラ２０と、第１遠心送風ユニット１１のアウトレット１６から放出される気体媒体を受け取る軸インレット２２と、を有する。第２遠心送風ユニット１２は、さらに放射アウトレット２３と、アウトレットの気体ハウジング２４と、を有する。
【００１６】
図１Ａ及び１Ｂ、並びに本発明の他の実施例の図に図示されている矢印は、送風システムを構成する複数の遠心送風ユニットにおける気体の流れの一般的な方向を示している。図示されている通り、例えば図１Ｂでは、第１遠心送風ユニット１１のアウトレット１６から放出される気体の方向と第２遠心送風ユニット１２のアウトレット２３から放出される気体の方向とは、それぞれのアウトレットに対して平行ではなく、わずかな角度を有している。アウトレット１６から放出される気体をダクト１３が受け取るように、気体の流れと内部壁とが殆ど平行になるようにダクト１３の形状を変更すると、気体がこれらの壁に衝突することによって発生する乱流を防止または減少することが可能となる。乱流を減少または防止することによって、システムの内部で起こりえる逆圧の原因を減少または防止できる。同様の理由により、気体ハウジング２４の角度を変更することによって、内壁と、第２遠心送風ユニット１２のアウトレット２３から放出される気体の流れとが、ほぼ平行となる。ダクト１３の内壁の形状と、気体ハウジング２４から放出される気体の流路との最適な角度は、機械的な実験を行う気体送風システムを利用することによって定義できる。図１Ａ及び図１Ｂの遠心送風システムにおいて、ダクト１３の内部表面またはガイド表面、またはダクト２４の内部表面またはガイド表面は、アウトレット１６及び２３に対して、１２度から２０度の角度であってよく、好ましくは１４度から１８度であるとよい。
【００１７】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂのデュアル遠心送風システムの実施例は、図１Ａ及び図１Ｂに図示されているデュアル遠心送風システムの構造に類似している。しかし、第１遠心送風ユニット１１のアウトレットと、第２遠心送風ユニット１２のアウトレットとの姿勢方位の関係が異なる。図１Ａ及び図１Ｂの遠心送風システムにおける姿勢方位角は約０度である。図２Ａ及び図２Ｂの遠心送風システムの姿勢方位角は約９０度であり、図３Ａ及び３Ｂの遠心送風システムの角度は約１８０度であり、図４Ａ及び４Ｂの遠心送風システムの角度は約２７０度である。全ての姿勢方位角は、送風システムが実際に使用される形態に依拠し、遠心送風システムの最適な角度が考慮される。
【００１８】
本発明の遠心送風システムにおけるもう一つの特徴は、第２遠心送風ユニット１２のインレットに対する第１遠心送風ユニットのアウトレットのピッチ角である。図５Ａから５Ｄに図示される遠心送風システムの実施例によると、図５Ａのおおよその角度は０度であり、図５Ｂでは３０度であり、図５Ｃでは６０度であり、図５Ｄでは９０度である。上述の遠心送風ユニットの姿勢方位角の場合によると、これらの角度は０度から１８０度の間であってよいが、送風システムの最適な角度は実際に使用される形態に依拠する。
【００１９】
ここまで、第１遠心送風ユニットから放出される気体が第２遠心送風ユニットのインレットに流入する送風システムであり、それぞれの送風ユニットから放出される気体の圧力及び出力が同等である、遠心送風システムの実施例を開示した。デュアル送風システムの一般的な構成は、「第１から第２（1 into 2）」であり、これは、第１送風ユニットから放出される気体は第２送風ユニットのインレットに流入するという意味である。しかし、当業者であれば、本発明に基づいて様々な変形を加えられることは周知である。
【００２０】
遠心送風システムの他の実施例としては、３個、４個、またはそれ以上の複数の送風ユニットを含む送風システム、２個または複数の送風ユニットから単体の送風ユニットのインレットに送風される送風システム、１個の送風ユニットから放出される気体が２個または複数の送風ユニットのインレットに流入する送風システム等が含まれる。前述の送風システムは、第１送風ユニットから放出される気体がそれに続く送風ユニットのインレットに流入する「第１から第２から第３（1 into 2 into 3）」であってもよく、または、第１及び第２送風ユニットから放出される気体が第３送風ユニットのインレットに流入する「第１及び第２から第３（1 and 2 into 3）」であってもよく、または、第１送風ユニットが第２送風ユニット及び第３送風ユニットに導管されて気体が放出される「第１から第２及び第３（1 into 2 and 3）」であってもよい。第１送風ユニットから放出される気体と第２送風ユニットから放出される気体とが混合するシステム、または第１送風ユニットからの気体が２つに分離する送風システムにおいては、これらのシステムにおける様々な気体の流量を制御するための弁が取り付けられる。
【００２１】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃに図示されている遠心送風システム６０によると、送風ユニット６１、６２からそれぞれ放出される気体は、ダクト６３を通過し、送風ユニット６４のインレットに放出される。従って、遠心送風システム６０は、上述した「第１及び第２から第３（1 and 2 into 3）」の構成である。この構成によって、複数の小型送風ユニットが有する反応が早い特徴を利用し、比較的大きな単体の送風ユニットによる気体の流動を起こすように制御することが可能となる。
【００２２】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、１つの送風ユニット７１から放出される気体が、共通のダクト７４を通って送風ユニット７２、７３に放出される遠心送風システム７０の実施例であり、これは「第１から第２及び第３（1 into 2 and 3）」の形態の送風ユニットである。この形態の送風ユニットでは、２に分離された気体をさらに正確に制御して放出するため、下流に配置される各送風ユニットと、気体の圧力及び気体の流動を統一することを可能とする。
【００２３】
図８は上述の「第１から第２から第３（1 into 2 into 3）」の実施例であり、トリプル送風システム８０の第１送風ユニット８１から放出される気流は、ダクト８２を通り、第２送風ユニット８３に流入し、ダクト８４を通過して第３送風ユニット８５に流入する。３つの送風ユニットを連続的に配置する形態によって、送風ユニット８１から発生する気体の圧力及び気体の流量に対し、送風ユニット８３、８５が即時かつ正確に反応する。
【００２４】
本発明の実施形態には、送風システムに含まれる１または複数の送風ユニットによって生成される気体の圧力及び許容流量が他の送風ユニットと異なる遠心送風システムが含まれる。このような送風システムは、図９にて図示されている。デュアル遠心送風システム９０において、比較的に大きな気体の圧力及び流量を生成する第１送風ユニットからの気流は、ダクト９２を通じて、比較的に小型の第２送風ユニット９３に放出される。大きさが異なる送風ユニットを有する送風システムによって、気体の流量を正確に調整することが可能となる。同等の性能を持つ送風ユニットを備えた送風システムによって達成できる送風の要件が必要な送風の要件を超過する場合、サイズが大きい送風ユニットを、サイズが小さい送風ユニットに置き換えてもよい。これによって、本発明による遠心送風システムによって生成される気体の流量を増やし、かつ送風を即時かつ正確に制御することが可能となる。
【００２５】
本発明の遠心送風システムの全ての実施例において、単体の送風ユニットと、送風ユニットを接続するダクトとは直接的に接続している必要は無く、距離を開けて配置されていてもよい。送風システムが利用される実装形態によっては、本発明の送風システムのうちの１つまたは複数の送風ユニット離れた位置に配置することが利点となる場合がある。このような種類の送風システムは図１０に図示されており、デュアル遠心送風システム１００においては、第１送風ユニット１０１と、第２送風ユニット１０２とは、ダクト１０３の長さによって離れて配置されている。
【００２６】
本発明の遠心送風システムに使用される送風ユニットの寸法、電圧、電力、インペラの速度、ノイズレベル、及びその他の特徴は、実際に使用される形態における気体の圧力および気体の流量に大きく依拠する。
【００２７】
以下の表において、使用される送風ユニットの一般的な特徴をリスト化する。
【表１】
2016042472.tif 000003
【００２８】
本発明の送風ユニットの範囲は前述の特徴を有する送風ユニットに限られず、表に記されているよりも、寸法、電圧、電力、インペラの速度、気体の圧力及び気流が大きい、または小さい、送風ユニットにも適用される。
【００２９】
図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、本発明における遠心送風システム及びその制御ロジックが図示されている。送風システムの制御操作は、適切にプログラムされたマイクロプロセッサによって実施されることは、当業者にとって周知である。
【００３０】
図１２は、図１Ａ及び１Ｂ等で図示されるデュアル送風システムを構成する独立して制御された第１及び第２送風ユニットと、送風ユニットと同等の気体の流量があり、送風ユニットよりもサイズが大きい、従来の遠心送風ユニットとの気流の一般的な流量（ＳＬＰＭ）を比較するグラフである。図示されている通り、本発明による連結された複数の遠心送風システムを使用した場合は、目的の気体の流量のレベルに短時間で到達したが、従来の遠心送風ユニットを使用した場合は、気流のオーバーシュートの回避または軽減を目的として過制動を行うため、低い目的値及び高い目的値の流量に達するまでに長い時間がかかった。
【００３１】
図１３Ａ、図１３Ｂは、本発明のデュアル送風システムによって発生する気体の流量と気体の圧力をグラフ化したものであり、送風ユニットのピッチ角度は、それぞれ０度、３０度、６０度である（図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを参照。）
【００３２】
本発明による遠心送風システムは、様々な用途において、気体の流量を制御できる。
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂにおいては、円筒状（１４Ａ、１４Ｂ）及び平板状（１５Ａ、１５Ｂ）のＳＯＦＣの気流を調整する送風システムが図示されている。
【００３３】
図１４Ａ、１４Ｂによる円筒状のＳＯＦＣアセンブリまたはスタック１４０では、例えば水素などの気体燃料が第１送風システム１４１からマニフォールド１４２に放出され、円筒状ＳＯＦＣの内部アレイ１４３に供給される。アレイ１４３に配置されている管は、従来から周知のものであってよく、図１４Ｃに図示されている通り、燃料に接するアノード層と、中間に位置する電解質層と、外側に位置するカソード層と、を有する。第２送風システム１４４は、マニフォールド１４５に向けて常温の空気を放出し、円筒状のＳＯＦＣにおけるカソード要素に対して酸素を供給する。マニフォールド１４５に流入する空気は、テイルバーナ１４６から熱交換器１４７に流れる、燃焼した気体から熱を受ける。点線は熱された気体の流路を示しており、マニフォールド１４５のアウトレットから放出される燃焼した気体は、ＳＯＦＣアレイ１４３を通過してテイルバーナ１４６に流入し、ここで、円筒状ＳＯＦＣから放出される気体に含まれる燃料となる酸素が、マニフォールド１４８からテイルバーナ１４６に向けて供給される。最終的に、燃焼された気体は熱交換器１４７に流入し、第１気体システム１４１に供給される気体を予熱する役目を果たす。
【００３４】
図１５Ａ及び１５Ｂに図示されている平板状のＳＯＦＣアセンブリの構成及び性能は、図１４Ａ及び１４Ｂに図示されているＳＯＦＣアセンブリに非常に似ているが、大きな違いとしては、平板状のＳＯＦＣを使用する点である。図１５Ｃに図示されている通り、平板状のＳＯＦＣのアレイ１５１には、アノードと、カソードと、インターコネクトとが含まれる。
【００３５】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明は、請求の範囲にて定義される技術範囲内において実施形態にさまざまな変更及び変形を加えてもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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