(57)【要約】【課題】本発明は、流体（１）を調量するための装置及び方法に関する。【解決手段】本方法は、第１の電極（３１；３１−ｉ）を有する第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）内に流体（１）を供給するステップ（Ｓ０１）であって、第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）は、第２の電極（３２；３２−ｉ）を有する第２のチャンバ（２２；２２−ｉ）から薄膜（１２；１２−ｉ）により分離されており、薄膜（１２；１２−ｉ）は、流体（１）に対して浸透性である、ステップ（Ｓ０１）と、調量すべき流体（１）の所望の調量を表す入力信号（５１）を受信するステップ（Ｓ０２）と、受信した入力信号（５１）に基づいて、第１の電極（３１；３１−ｉ）と第２の電極（３２；３２−ｉ）との間の電気的抵抗のための抵抗値を設定するステップ（Ｓ０３）とを含む。【選択図】図１
2017133103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体（１）の調量のための装置（１０；１１０；２１０）であって、
第１の電極（３１；３１−ｉ）を有し、かつ、調量すべき前記流体（１）が収容可能である第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）と、
第２の電極（３２；３２−ｉ）を有し、かつ、前記流体（１）を調量するための第２のチャンバ（２２；２２−ｉ）と、
前記第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）と前記第２のチャンバ（２２；２２−ｉ）との間に配置され、かつ、前記流体（１）に対して浸透性である薄膜（１２；１２−ｉ）と、
を有しているコンプレッサ装置（１１；１１−ｉ）と、
前記第１の電極（３１；３１−ｉ）と前記第２の電極（３２；３２−ｉ）との間の電気的抵抗のための設定可能な抵抗値を有する抵抗装置（１４；１１４）と、
前記第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）から前記第２のチャンバ（２２；２２−ｉ）へ前記流体（１）を調量するために、前記抵抗装置（１４；１１４）の前記抵抗値を設定するように構成されている制御装置（１６）と、
を備えていることを特徴とする装置（１０；１１０；２１０）。
【請求項２】
前記制御装置（１６）は、入力信号（５１）を受信し、かつ、受信した前記入力信号（５１）に基づいて前記抵抗値を設定するように構成されている、請求項１に記載の装置（１０；１１０）。
【請求項３】
前記薄膜（１２；１２−ｉ）は、高分子膜である、請求項１又は２に記載の装置（１０；１１０）。
【請求項４】
前記抵抗装置（１１４）に電気的に接続されたインバータ（１１８）を備え、前記インバータ（１１８）は、前記第１の電極（３１；３１−ｉ）と前記第２の電極（３２；３２−ｉ）との間の電圧（Ｕｎ）を、直流電圧から交流電圧に変換するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置（１１０；２１０）。
【請求項５】
前記インバータ（１１８）に電気的に接続された電圧変換装置（１２０）を備え、前記電圧変換装置（１２０）は、前記インバータ（１１８）によって生成された交流電圧を、第１の電圧値から第２の電圧値へ変換するように構成されている、請求項４に記載の装置（１１０；２１０）。
【請求項６】
前記電圧変換装置（１２０）は、前記第２の電圧値が、前記第１の電圧値よりも大きくなるように構成されている、請求項５に記載の装置（１１０；２１０）。
【請求項７】
前記抵抗装置（１１４）は、電気的負荷（１１５）を含み、前記電気的負荷（１１５）は、前記抵抗装置（１１４）において降下した電力を、電気的、化学的及び／又は機械的作用の発揮に利用するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置（１１０；２１０）。
【請求項８】
前記装置（２１０）は、流体力学的に並列接続された複数のコンプレッサ装置（１１−ｉ）を備えている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置（２１０）。
【請求項９】
前記複数のコンプレッサ装置（１１−ｉ）のうちのいくつかのコンプレッサ装置（１１−ｉ）は、電気的に直列に接続されている、請求項８に記載の装置（２１０）。
【請求項１０】
流体（１）を調量するための方法において、
第１の電極（３１；３１−ｉ）を有する第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）内に前記流体（１）を供給するステップ（Ｓ０１）であって、前記第１のチャンバ（２１；２１−ｉ）は、第２の電極（３２；３２−ｉ）を有する第２のチャンバ（２２；２２−ｉ）から薄膜（１２；１２−ｉ）により分離されており、前記薄膜（１２；１２−ｉ）は、前記流体（１）に対して浸透性である、ステップ（Ｓ０１）と、
調量すべき前記流体（１）の所望の調量を表す入力信号（５１）を受信するステップ（Ｓ０２）と、
受信した前記入力信号（５１）に基づいて、前記第１の電極（３１；３１−ｉ）と前記第２の電極（３２；３２−ｉ）との間の電気的抵抗のための抵抗値を設定するステップ（Ｓ０３）と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を調量する、特に水素を調量する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
調量バルブ、例えば電気機械式に操作されるノズル先端を介して、制御された流体流、例えば水素流を、バルブ本体における高圧側から低圧側へ通流させ得る調量バルブは公知である。圧力差が大きい場合には、通常は、直列に接続された調量バルブによるコストの掛かる多段式の拡張ステップが強いられる。電気機械式に操作されるバルブでは、バネによる反力が実現される。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１３２２４０６２号明細書（ＤＥ１０２０１３２２４０６２Ａ１）には、水素の調整のための方法及び装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１３２２４０６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
本発明は、請求項１の特徴部分を備える装置、及び、請求項１０の特徴部分を備える方法によって開示されている。
【０００６】
本発明によれば、流体を調量するための装置が想定され、この装置は、コンプレッサ装置を備えている。このコンプレッサ装置は、第１の電極を有し、かつ、調量すべき流体が収容可能又は収容されている第１のチャンバと、第２の電極を有し、かつ、流体を調量するための第２のチャンバと、第１のチャンバと第２のチャンバとの間に配置され、かつ、流体に対して浸透性である薄膜とを有している。この装置はその他に、第１の電極と第２の電極との間の電気的抵抗のための設定可能な抵抗値を有する抵抗装置と、第１のチャンバから第２のチャンバへ流体を調量するために、抵抗装置の抵抗値を設定するように構成されている制御装置とを備えている。
【０００７】
調量とは、特に設定可能である、所定の量の流体を、所定の箇所に供給することを指すものと理解されたい。
【０００８】
さらに、流体を調量するための方法が想定され、この方法は、第１の電極を有する第１のチャンバ内に流体を供給するステップであって、第１のチャンバは、第２の電極を有する第２のチャンバから薄膜により分離されており、この薄膜は、流体に対して浸透性である、ステップと、調量すべき流体の所望の調量を表す入力信号を受信するステップと、所望の調量に流体を調量するための受信した入力信号に基づいて、第１の電極と第２の電極との間の電気的抵抗のための抵抗値を設定するステップとを含む。
【０００９】
発明の利点
本発明は、圧力差が大きい場合でも、第１のチャンバから第２のチャンバへの流体の小さな流量を、高い信頼性のもとで任意に調量することが可能になる。なぜなら機械的な限界（いわゆる流量係数又はｋＶ値＞０．０１）は、重要ではないか又はほとんど関与しないからである。しかも、例えば所定の支持バネ質量体システムに比較して、流体の任意の加速が設定可能である。それにより本発明は、特に車両への使用に適している。それ故、本発明に係る装置は、特に車両に配置されてもよい。さらに本発明は、本発明に係る装置を備えている及び／又は本発明に係る方法で動作する車両を含む。
【００１０】
さらに本発明に係る装置は、特に低い電力消費量を有する。さらに本発明に係る装置は、減少した摩耗に晒されるだけである。なぜなら例えば水素との接触において摩耗するステンレス鋼の使用は、回避可能又は低減可能だからである。
【００１１】
好ましくは本発明に係る装置は、可動部材を有さない。これにより、装置の摩耗に対する高い信頼性と堅固性がさらに向上する。それにより、この装置は、特に安定し、耐久性がある。調量すべき流体として水素の場合には、水素脆化も最小化される。さらにこの装置では同時に水素精製も行われる。
【００１２】
本発明の核心は、圧縮機と比較して逆方向からの電気化学的圧縮機、即ち、コンプレッサ装置の使用として説明可能である。電気化学的圧縮機は、陽子を、アノードから薄膜、例えば高分子膜を通してカソードへ「ポンピング」、即ち、移送する。この目的のために、原理的には、いわゆるネルンスト電圧で十分である。このネルンスト電圧は、発生する圧力差から導出可能であり、即ち、以下の式、
Ｕｎ＝（（Ｒ・Ｔ）／２・Ｆ）・Ｉｎ（ｐｈｉ／ｐｌｏ）
に従って導出可能である。ここで、上記Ｕｎは、ネルンスト電圧であり、上記Ｒは、８．３１４Ｊ／ｍｏｌ・Ｋの値を有する普遍気体定数であり、上記Ｔは、ケルビン単位の絶対温度であり、上記Ｆは、９６５００Ｃ／ｍｏｌの値を有するファラデー定数であり、上記Ｉｎは、自然対数を表す。高圧側、特に第１のチャンバのパスカル単位の圧力は、符号ｐｈｉで表され、低圧側、特に第２のチャンバのパスカル単位の圧力は、符号ｐｌｏで表される。
【００１３】
実際の装置においては、発生するネルンスト電圧Ｕｎは、給電線路内の避けられない抵抗損、及び、電極の分極電圧によって僅かに上昇する。この作用は、本発明の以下の説明においては無視され、但し、場合によっては相応の措置によって考慮、例えば補償され得る。
【００１４】
ネルンスト電圧Ｕｎに対する式の配置転換、及び、時間ｔによる両側面の分割によって以下の関係式、
（２・Ｕｎ・Ｆ／ｔ）＝（（Ｒ・Ｔ）／ｔ）・Ｉｎ（ｐｈｉ／ｐｌｏ）
が得られる。左辺の項は、毎秒１モルを、即ち、水素については毎秒２２．４リットルを、低圧側から高圧側へ電気化学的にポンピングするために必要な電力（抵抗損は含まず）を表している。
【００１５】
例えば、損失なしで基準立方メートルの水素を毎時３０バールから９００バールへ電気化学的に圧縮するためには約１０５ワットの電力が必要である。なぜなら、形成されるネルンスト電圧Ｕｎは、４４ミリボルト（ｍＶ）だけであり、そのため、約２４００アンペアの電流が必要になるからである。
【００１６】
図５は、例示的にネルンスト電圧Ｕｎが、圧力比ＤＶ＝ｐｈｉ／ｐｌｏに依存して示されたグラフを示している。
【００１７】
電気化学的コンプレッサが電圧源から分離されると、支配的な圧力比ＤＶ＝ｐｈｉ／ｐｌｏに基づいて、ネルンスト電圧Ｕｎが、カソードとアノードとの間で、即ち、第１の電極と第２の電極との間で生じる。分極損等を伴わずにこのネルンスト電圧は、圧力比ＤＶ＝ｐｈｉ／ｐｌｏの構築のために必要であった電圧に正確に対応する。
【００１８】
本発明によれば、ここでネルンスト電圧Ｕｎに、即ち、第１の電極と第２の電極との間に、抵抗装置が接続される。それにより、イオン流に相応する電流が薄膜を通って高圧側から低圧側に、即ち、コンプレッサ装置の第１のチャンバから第２のチャンバに流れる。不純物は、高圧側に残される。そのため、本発明に係る装置は、精製ステップも示し、流体を精製するための装置又は流体をコンディショニングするための装置とも称され得る。
【００１９】
さらに本発明によれば、電流が、設定可能な、即ち、特に閉ループ制御若しくは開ループ制御可能な抵抗装置の電気的抵抗を用いて、設定又は閉ループ制御若しくは開ループ制御される。このようにしてイオン流、特に陽子流が、電流に基づいて設定又は閉ループ制御若しくは開ループ制御される。流体として水素の場合には、イオン流、陽子流と共に水素流が第１のチャンバから第２のチャンバへ、即ち、高圧側から低圧側へ流れる。このようにして抵抗装置の電気的抵抗の設定により、流体、例えば水素が調量可能である。
【００２０】
好ましい実施形態及び改善構成は、従属請求項及び図面に関連した説明から明らかとなる。
【００２１】
好ましい改善構成によれば、制御装置は、入力信号を受信し、かつ、この受信した入力信号に基づいて抵抗値を設定するように構成されている。それにより、調量すべき流体の任意の調量が、常に最新に、個別に、かつ、正確に設定可能となり、また、閉ループ制御にアクセスされ得る。
【００２２】
さらに好ましい改善構成によれば、薄膜は高分子膜である。好ましくはこの薄膜は、機械的な安定性、非常に良好な陽子伝導度及び／又は第２のチャンバから第１のチャンバへの流体の僅かな逆拡散性を有している。さらにこの薄膜は、好ましくは中性分子に対してよりもイオンに対して良好に伝導可能である。流体として水素の場合では、この薄膜は、好ましくは水素分子Ｈ２に対してよりも陽子Ｈ＋に対して良好な伝導性である。それにより、流体の調量は、さらに効果的に行われ得る。
【００２３】
さらに好ましい改善構成によれば、この装置は、インバータを備えており、このインバータは、抵抗装置に電気的に接続され、第１の電極と第２の電極との間の電圧を、直流電圧から交流電圧に変換するように構成されている。交流電圧は、通常は、容易に取り扱いが可能であり、例えば容易に変換可能である。
【００２４】
さらに好ましい改善構成によれば、本発明に係る装置は、電圧変換装置を含んでいる。この電圧変換装置は、インバータに電気的に接続され、さらにインバータによって生成された交流電圧を、第１の電圧値から第２の電圧値へ変換するように構成されている。この電圧変換装置は、変圧器を有していてもよく又は変圧器からなっていてもよい。
【００２５】
さらに好ましい改善構成によれば、この電圧変換装置は、第２の電圧値が、第１の電圧値よりも大きくなるように、即ち、インバータによって生成された直流電圧が昇圧されるように構成されている。第２の電圧値は、例えば第１の電圧値よりも５倍大きくてもよいし、１０倍又は２０倍大きくてもよい。例えば第１の電圧値が、１．７６ボルトであるならば第２の電圧値は１７．６ボルトであり得る。このようにして、電流の制御による流体の調量のために必要な設定可能な抵抗装置の電気的抵抗が、抵抗値の高次のオーダーにおいて形成可能となり、それに伴って容易に実現可能となる。この電圧変換装置は、例えば逓昇変圧器を含んでいてもよく又は逓昇変圧器からなっていてもよい。
【００２６】
さらに好ましい改善構成によれば、抵抗装置は、電気的負荷を含み、この電気的負荷は、抵抗装置において、特に電気的負荷において降下した電力を、電気的、化学的及び／又は機械的作用の発揮のために利用する。換言すれば、この電気的負荷は、発生したネルンスト電圧から抵抗損による熱を発生するだけでなく、利用し、それによって電力が節約される。
【００２７】
さらに好ましい改善構成によれば、この装置は複数のコンプレッサ装置を含み、これらの複数のコンプレッサ装置は、流体力学的に並列接続されている。これらのコンプレッサ装置の各第１のチャンバは、流体力学的に相互に連通可能であり、及び／又は、これらのコンプレッサ装置の第２のチャンバは、相互に連通可能である。それにより、総体的に流体の大量の調量が、装置の精度を下げることなく可能である。
【００２８】
本発明に係るシステムのさらに好ましい改善構成によれば、本発明に係るシステムの本発明に係る装置の少なくとも２つのコンプレッサ装置は、電気的に直列に接続されている。換言すれば、コンプレッサ装置の各第１の電極と第２の電極との間に印加されるネルンスト電圧は、総体的に直列の状態にあり、抵抗装置に印加される総電圧に加算される。それにより、調量すべき流体の調量が特に簡単に制御可能になる。
【００２９】
以下では、本発明を、複数の図面の概略図に示された実施形態に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による、流体を調量するための装置の概略的ブロック回路図。
【図２】本発明のさらなる実施形態による、流体を調量するための装置の概略的ブロック回路図。
【図３】本発明のさらなる実施形態による、流体を調量するための装置の概略的ブロック回路図。
【図４】本発明のさらなる実施形態による、流体を調量するための方法を説明するための概略的フローチャート。
【図５】例示的にネルンスト電圧を圧力比に依存して示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
全ての図面において、同一の又は機能が同等の構成要素及び装置には、特に断りがない限り、同じ符号が付されている。方法ステップの番号付けは、明瞭化のために用いられており、特に断りがない限り、特定の時間順序を示唆すべきではなく、特にそれを示唆するものではない。特に複数の方法ステップも同時に実施され得る。
【００３２】
実施形態の説明
図１は、本発明の一実施形態による、流体１を調量するための装置１０の概略的ブロック回路図を示す。
【００３３】
この装置１０は、第１のチャンバ２１と第２のチャンバ２２とを含み、それらの間には薄膜１２が配置されている。調量すべき流体１は、この流体１を所望の電流で、即ち、時間当たりの体積量で、第１のチャンバ２１から第２のチャンバ２２へ移送することによって調量される。
【００３４】
第１のチャンバ２１内には、第１の電極３１が配置されており、この第１の電極３１は、アノードとして機能する。第２のチャンバ２２内には、第２の電極３２が配置されており、この第２の電極３２は、カソードとして機能する。第１の電極３１と第２の電極３２との間には、第１の電極３１と第２の電極３２との間の電気的抵抗のための設定可能な抵抗値を有する、装置１０の抵抗装置１４が配置されている。
【００３５】
第１のチャンバ２１内に存在する流体１の第１の成分２と、第２のチャンバ２２内に存在する流体１の第２の成分３との間の圧力差に基づいて、第１の電極３１と第２の電極３２との間では、抵抗装置１４を介して降下するネルンスト電圧Ｕｎが生じる。
【００３６】
それと共に、抵抗装置１４の設定可能な抵抗値に依存して、第１の電極３１と第２の電極３２との間に設定可能な電流が生じる。この電流は、第１のチャンバ２１から薄膜１２を通って第２のチャンバ２２へのイオン移送によって発生し、この場合、移送すべきイオンは、調量すべき流体１であり、調量すべき流体１からわかり、特にこの流体１自身から生じ、及び／又は、調量すべき流体１を生成する。この流体１とは、例えば水素であり、電流が、第１の電極３１と第２の電極３２との間の薄膜１２を貫通した陽子移送によって生じる。第２のチャンバ２２内では、例えば抵抗装置１４から電子を受け入れることにより、水素分子Ｈ２への陽子Ｈ＋の再結合が行われ得る。
【００３７】
装置１０はさらに制御装置１６を含み、この制御装置１６は、第１のチャンバ２１から第２のチャンバ２２へ流体１を調量するために、抵抗装置１４の設定可能な抵抗値を、制御信号５７を用いて設定するように構成されている。この制御装置１６は、入力信号５１を受信し、かつ、受信した入力信号５１に基づいて制御信号５７を生成するように構成されていてもよい。このようにして流体１は、入力信号５１に基づいて調量可能になる。この入力信号５１は、例えば本発明に係る装置１０が水素駆動車両に使用される場合には、車両制御部から出力され得る。
【００３８】
図２は、本発明のさらなる実施形態による、流体１を調量するための装置１１０の概略的ブロック回路図を示す。この装置１１０は、装置１０の変化形態であり、当該装置１１０は、装置１０に比較して修正された抵抗装置１１４及び付加的な構成要素を有し、その他は、装置１０と同様に構成され得る。
【００３９】
装置１１０は、供給装置１２２を備えており、この供給装置１２２を用いて、調量すべき流体１が供給可能であり、かつ、第１のチャンバ２１内へ導入可能である。この供給装置１２２は、調量すべき流体１を、外部流体源から、例えば水素供給ポンプの給油口から受け取るためのインタフェースを有し得る。代替的又は付加的に、この供給装置１２２は、流体生成装置を有していてもよく又は流体生成装置からなっていてもよい。この流体生成装置を用いて、調量すべき流体１は生成可能である。流体１が水素であるならば、この流体生成装置は、例えば電解槽であってもよい。
【００４０】
装置１１０は、さらに処理装置１２４を備えており、この処理装置１２４を用いて、第１のチャンバ２１から第２のチャンバ２２へ調量される流体１が移送可能及び／又は処理可能及び／又は利用可能である。この処理装置１２４は、例えば調量された流体を外部の装置、例えば燃料電池へ移送可能であるインタフェースを有していてもよく又はインタフェースからなっていてもよい。代替的又は付加的に、この処置装置１２４は、調量された流体１を燃料として使用する流体消費装置を有していてもよい。この流体消費装置は、例えば燃料電池であってもよい。
【００４１】
この装置１１０は、装置１０の抵抗装置１４の代わりに抵抗装置１１４を備えている。この抵抗装置１１４は、電気的負荷１１５を含み、この電気的負荷は、抵抗装置１１４において降下する電力を、一部だけ又は完全に、電気的、化学的及び／又は機械的作用の発揮のために使用するように構成されている。そのように発揮される作用は、例えば、装置１１０の構成要素の１つのために利用されてもよいし、又は、装置１１０の構成要素の１つ以上の構成要素のために等しく利用されてもよい。
【００４２】
装置１１０は、その他にインバータ１１８を備えており、このインバータ１１８は、抵抗装置１１４に電気的に接続され、さらに第１の電極３１と第２の電極３２との間の電圧、即ち、ネルンスト電圧Ｕｎを、直流電圧から交流電圧に変換するように構成されている。このインバータ１１８は、さらに装置１１０の電圧変換装置１２０と電気的に接続されている。この電圧変換装置１２０は、インバータ１１８によって生成された交流電圧を、第１の電圧値から第２の電圧値へ変換するように、特にそれによって高められるように構成されている。この電圧変換装置１２０は、変圧器及び／又は逓昇変圧器を有していてもよいし又はそれらからなっていてもよい。
【００４３】
図３は、本発明のさらなる実施形態による、流体１を調量するための装置２１０の概略的ブロック回路図を示す。
【００４４】
この装置２１０は、装置１１０の変化形態であり、この装置２１０は、実質的に、当該装置２１０が複数のコンプレッサ装置１１−１…１１−ｉ…１１−Ｎ（これらは、以下ではまとめて１１−ｉと称する）を有している点において、装置１１０とは異なっている。これらの複数のコンプレッサ装置１１−ｉは、例えば２個以上であってもよいし、例えば１０個から１００個の間、特に２０個から５０個の間にあってもよい。
【００４５】
各コンプレッサ装置１１−ｉの各第１のチャンバ２１−１…２１−Ｎは、以下ではまとめて２１−ｉと称し、各第２のチャンバ２２−１…２２−Ｎは、２２−ｉと称する。各第１のチャンバ２１−ｉの各第１の電極３１−１…３１−Ｎは、以下ではまとめて３１−ｉと称し、各第２の電極３２−１…３２−Ｎは、３２−ｉと称する。各コンプレッサ装置１１−ｉの各薄膜１２−１…１２−Ｎは、以下ではまとめて１２−ｉと称する。
【００４６】
コンプレッサ装置１１−ｉは、流体力学的に並列接続されている。即ち、それぞれ、第１の電極３１−ｉ、第１のチャンバ２１−ｉ、第２のチャンバ２２−ｉ、第２の電極３２−ｉ及び薄膜１２−ｉを有する、特にそれらからなる、各コンプレッサ装置１１−ｉは、各高圧側と各低圧側との間において、同じ圧力比ＤＶを有している。
【００４７】
コンプレッサ装置１１−ｉは、電気的に直列に接続されている。即ち、各第１の電極３１−ｉ及び各第２の電極３２−ｉは、電気的に、各第１及び第２の電極３１−ｉ，３２−ｉ間に印加されるネルンスト電圧Ｕｎがそれぞれ加算されるように直列に、即ち、連続的に接続される。ここで、加算された総電圧Ｕｎは、抵抗装置１１４において降下する。これらの電気的な接続は、分かり易くする理由から図３には明示的に示されていない。
【００４８】
このようにして、調量すべき流体１の所望の調量に伴って現れる総体的に必要な電流が、複数のコンプレッサ装置１１−ｉによって分割可能になる。
【００４９】
第１のチャンバ２１における９００バールの事前圧力から第２のチャンバ２２における３０バールのもとでの基準立方メートルの水素の時間当たりの調量に対しては、例えば約１０５ワットの電力が生じるであろう。なぜなら、対応するネルンスト電圧Ｕｎが４４ミリボルト（ｍＶ）程度にしかならないからであり、そのため、およそ２４００アンペアの電流が必要となるからである。そのような大電流は、実現が技術的に困難であり、小型の装置においては、ほとんど形成不可能である。例えば、装置２１０において４０個のコンプレッサ装置１１−１乃至１１−４０の場合には、それによって前述の例の場合、コンプレッサ装置１１−ｉ当たり２４００アンペア／４０＝６０アンペアの電流だけで十分となり得る。それにより、総じて電気的な直列回路により、４０個のコンプレッサ装置１１−１乃至１１−４０越しに４０×４４ミリボルト＝１．７６ボルトの総電圧が生じる。６０アンペアの電流は、２４００アンペアの電流よりも技術的にはるかに良好に取り扱い可能である。
【００５０】
装置２１０の供給装置１２２は、流体力学的に接続された複数のコンプレッサ装置１１−ｉ、特に各第１のチャンバ２１−ｉに、調量すべき流体１を供給するように構成されている。装置２１０の処理装置１２４は、全てのコンプレッサ装置１１−ｉ内で各第２のチャンバ２２−ｉ内へ調量された流体１を、例えば装置１１０に関連して説明したように処理するように構成されている。
【００５１】
それにより、最初に存在する１．７６ボルトのネルンスト電圧は、装置２１０のインバータ１１８及び電圧変換装置１２０によって、例えば１０倍まで、即ち、１７．６ボルトまで昇圧可能になる。それによって各コンプレッサ装置１１−ｉにおける各電流は、相応に６アンペアまで低減する。これにより流体１の調量のために、当該実施例では、（昇圧が行われなかった場合に想定される３０ミリオームの抵抗値に代えて）約３オームの抵抗値が必要であり、この抵抗値は技術的に容易に実現可能である。
【００５２】
図４は、本発明のさらなる実施形態による、流体を調量するための方法を説明するための概略的フローチャートを示す。
【００５３】
図４による方法は、特に本発明に係る装置、好ましくは装置１０；１１０；２１０のうちの１つによって実施可能であり、本発明に係る装置、特に装置１０；１１０；２１０に関連して説明した全ての改善構成及び変更に従って適合化可能であり、その逆も可能である。
【００５４】
ステップＳ０１では、調量すべき流体１が、第１の電極３１；３１−ｉを有する第１のチャンバ２１；２１−ｉに、例えば装置１１０；２１０の供給装置１２２を用いて供給される。第１のチャンバ２１；２１−ｉは、第２の電極３２；３２−ｉを有する第２のチャンバ２２；２２−ｉから薄膜１２；１２−ｉによって分離されており、薄膜１２；１２−ｉは、流体１に対して浸透性である。
【００５５】
ステップＳ０２では、入力信号５１が、例えば装置１０；１１０；２１０の制御装置１６を用いて受信される。この入力信号５１は、調量すべき流体１の所望の調量を表す。
【００５６】
ステップＳ０３では、第１の電極３１；３１−ｉと第２の電極３２；３２−ｉとの間の電気的抵抗のための抵抗値が、受信された入力信号５１に基づいて設定される。
【００５７】
第１の電極３１；３１−ｉと第２の電極３２；３２−ｉとの間の電気的抵抗とは、次のような電気的抵抗と理解されたい。即ち、当該電気的抵抗は、第１の電極３１；３１−ｉと第２の電極３２；３２−ｉとの間の電気的等価回路内に配置され、又は、第１の電極３１；３１−ｉ及び第２の電極３２；３２−ｉに対して直列に配置される電気的抵抗として具現化され得る。
【００５８】
例えば装置２１０に関連して説明したように、複数のコンプレッサ装置１１−ｉが提供されるならば、抵抗値の設定ステップＳ０３は、特に全てのコンプレッサ装置１１−ｉの電気的直列回路のための電気的な総抵抗値の設定を含んでいてもよく又はそのような設定からなっていてもよい。
【００５９】
本発明は、好ましい実施形態に基づいて前述のように説明したにもかかわらず、そのような実施形態に限定されるのではなく、多岐の方法で変更可能である。特に本発明は、本発明の核心から逸脱することなく、種々の方法で変更又は変形可能である。
【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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【外国語明細書】
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