流体压缩机和燃料电池车辆制造技术

本发明专利技术涉及流体压缩机和燃料电池车辆。作为流体压缩机的空气压缩机（36）包括：吸入端口（84）和输送端口（88），所述吸入端口（84）和输送端口（88）分别设置在泵室（66）的上部和下部；吸入通道（86），所述吸入通道（86）经由吸入端口（84）与泵室（66）的内部连通；输送通道（90），所述输送通道（90）经由输送端口（88）与泵室（66）的内部连通；以及驱动转子（78）和从动转子，所述驱动转子（78）和从动转子设置在泵室（66）中。吸入通道（86）的至少一部分位于吸入端口（84）的下方。

【技术实现步骤摘要】
流体压缩机和燃料电池车辆分案申请说明本申请是申请号是201080025655.4、申请日是2010年4月19日、专利技术名称是“流体压缩机和燃料电池车辆”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种流体压缩机和配备有该流体压缩机的燃料电池车辆，所述流体压缩机包括：上部端口和下部端口，所述上部端口和下部端口分别位于泵室的上部和下部；上部通道，所述上部通道经由上部端口与泵室的内部连通；下部通道，所述下部通道经由下部端口与泵室的内部连通；以及转子，所述转子设置在泵室中。
技术介绍
燃料电池系统预计具有燃料电池组，该燃料电池组通过诸如含氢气体的燃料气体与诸如空气的氧化气体之间的电化学反应来产生电力。所述燃料电池组例如是通过堆叠多个燃料电池套件和隔板来构成的，每个燃料电池套件都具有膜电极组件（MEA），该膜电极组件（MEA）由阳极、电解质膜和阴极构成。即，每个单元的燃料电池单元是通过分别将阳极和阴极放置在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的两个相反侧来构成的。然后，MEA被放置在两个隔板之间。通过堆叠多个单独的单元燃料电池并将该组夹持在集电板、绝缘板与端板之间来构成产生高电压的燃料电池组。在这种燃料电池中，燃料气体被供应至阳极，而氧化气体被供应至阴极。然后，该燃料气体和氧化气体经历电化学反应以产生电力。例如，车辆可配备有上述燃料电池系统，以将燃料电池产生的电力供应至用于驱动车轮的驱动马达。在这种情况下，燃料电池用作该驱动马达的电源。在燃料电池系统中，使用诸如空气压缩机的流体压缩机来将氧化气体供应至燃料电池。氢气废气，即从燃料电池中排出的含有未反应氢气的氢气，也可以在循环通道中与新鲜的氢气混合。混合后的氢气被供应至燃料电池以提高燃料效率。在这种情况下，流体压缩机是氢气泵，并且该氢气泵设置在循环通道中。日本专利申请公报No.2005-180421（JP-A-2005-180421）描述了一种氢气压缩机，其具有：泵室，该泵室由泵外壳的内表面和轴承座的内表面限定；以及双叶片转子，该双叶片转子设置在所述泵室中。在该泵室的底部中央形成有输送端口，并且引导表面被形成为朝着该输送端口的开口边缘向下倾斜的倒置圆截锥形状。所述氢气压缩机的好处之一是：已经被抽入或凝结在泵室中的水通过该输送端口流出，并不残留在泵室的底部。如果诸如氢气泵或空气压缩机的流体压缩机处在温度低于零度的环境中时，在两个转子之间或者在转子与外壳之间的间隙中残留的水可能冻结。在这种情况下，冰的附着力可能使流体压缩机难以甚至不可能顺利地重新启动。而且，如果在转子的凹部中形成有冰，则当流体压缩机重新启动时，冰可能会卡在转子之间，并且使流体压缩机难以顺利启动。此外，在最小化对转子的损坏方面还存在改进的空间。一般来说，燃料电池系统具有氧化气体流动路径，以将空气供应至燃料电池并且从燃料电池中排出空气废气，即反应后的空气。当空气中含有的水蒸汽在该氧化气体流动路径中凝结时，水可能从上游侧流入位于该氧化气体流动路径上游的空气压缩机中或者从下游侧流（回）到该空气压缩机中。然后，如果空气压缩机处于低温环境中，则可能在空气压缩机的泵室中形成冰。在配备有燃料电池系统的燃料电池车辆的情形中，由于通常在所述室的内侧和外侧之间存在的温度差，水易于如上所述地凝结。此外，该燃料电池车辆在雨中或雪地上行进时抛起的水或雪可能被空气压缩机吸入，并在压缩机内冻结。鉴于上述情形，希望有一种防止过量的水进入流体压缩机中的方法。相比之下，对于JP-A-2005-180421中描述的氢气压缩机，考虑了确保该泵室中存在的水朝着输送端口顺利地流动，但没有考虑防止水进入泵室中。它还构思了:为了即使在流体压缩机中已经形成冰的情况下也使流体压缩机的重新启动成为可能，增加对转子进行驱动的马达的输出，或者在燃料电池系统关闭之后，在指定的时间段内以相对高的转速驱动流体压缩机来实施扫气操作，以引导诸如空气的流体流过该流体压缩机，并将流体压缩机中的水排出。然而，这样的结构可能浪费能源。
技术实现思路
本专利技术防止了过量的水进入燃料电池车辆的流体压缩机中。本专利技术的第一方面涉及一种流体压缩机，其包括：泵室；上部端口，所述上部端口设置在泵室的上部处；上部通道，所述上部通道经由所述上部端口与所述泵室的内部连通；下部端口，所述下部端口设置在所述泵室的下部处；下部通道，所述下部通道经由所述下部端口与所述泵室的内部连通；以及转子，所述转子设置在所述泵室中，并且所述转子旋转以压缩通过所述上部端口和所述下部端口中的一个端口引入所述泵室中的流体，并将所述压缩流体通过所述上部端口和所述下部端口中的另一个端口排出，其中所述上部通道的至少一部分位于所述上部端口的下方。根据该流体压缩机，因为经由上部端口与所述泵室的内部连通的上部通道的至少一部分位于上部端口的下方，所以，即使凝结水已经积聚在上部通道的壁表面上，也可以将水容易地排出到外部，并且可以防止过量的水从上部端口侧进入泵室中。因此，不太可能发生由已进入泵室中的水形成冰以及由于在泵室中形成冰而引起的诸如无法顺利地重新启动空气压缩机的故障。所述泵室可以限定在外壳内。上部端口和下部端口可以穿过该外壳的壁部而形成。可与一个管道连接的上部连接构件可以固定至外壳的上部，并且上部通道被限定在上部连接构件内。可与另一个管道连接的下部连接构件可以固定至外壳的下部，并且下部通道被限定在下部连接构件内。根据上述流体压缩机，在外壳以及上部连接构件和下部连接构件是分离部件的构造中，不太可能发生由于在泵室中形成冰而引起的故障。上部通道可以具有下边缘，该下边缘从上部端口侧逐渐向下倾斜或弯曲至上部通道的管道连接端侧。根据上述流体压缩机，已经积聚在上部通道的壁表面上的水容易排出到外部。上部端口的上部通道侧端部的至少一部分可以位于上部端口的泵室侧端部的下方。根据上述流体压缩机，已经积聚在上部端口的壁表面上的水容易排出到外部。下部通道的至少一部分可以位于下部端口的下方。根据上述流体压缩机，即使水已经积聚在下部通道的壁表面上，也可以将水容易地排出到外部，并且可以防止过量的水从下部端口侧进入泵室中。例如，即使下部通道处于输送侧，也防止了已经从泵室排出的水流回泵室中。因此，不太可能发生由于在泵室中形成冰而引起的故障。下部端口可以包括与泵室的内表面的最下端一致的部分，并且下部端口可以从泵室的底表面或从包括该最下端的侧壁表面向下延伸。根据上述流体压缩机，即使水已经进入泵室或者已经在泵室中凝结，水也容易排出并且防止其残留在泵室中，并且更不太可能发生由于在泵室66中形成冰而引起的故障。上部通道可以用作通过上部端口将流体引入泵室中的吸入通道，并且下部通道可以用作通过下部端口输送来自泵室的流体的输送通道。下部通道可以用作通过下部端口将流体引入泵室中的吸入通道，并且上部通道可以用作通过上部端口输送来自泵室的流体的输送通道。转子可以具有螺旋形凸脊。例如，转子可以是具有相对于轴向方向呈螺旋状地扭转的多个叶片的扭转式罗茨转子，或者转子可以是具有螺纹状凸脊的螺杆转子。根据上述流体压缩机，即使在转子上存在有水时，水也容易沿着凸脊向下流动，这使得在空气压缩机停止之后，水不太可能停留在转子上。流体压缩机可以用来压缩用于通过反应气体的反应来产生电力的燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池车辆，所述燃料电池车辆配备有燃料电池系统，其中所述燃料电池系统包括通过反应气体的反应而产生电力的燃料电池，以及流体压缩机，所述流体压缩机压缩所述反应气体；并且所述流体压缩机包括：泵室；上部端口，所述上部端口设置在所述泵室的上部处；上部通道，所述上部通道经由所述上部端口与所述泵室的内部连通；下部端口，所述下部端口设置在所述泵室的下部处；下部通道，所述下部通道经由所述下部端口与所述泵室的内部连通；以及转子，所述转子设置在所述泵室中，并且所述转子旋转以便压缩通过所述下部端口被引入所述泵室中的流体，然后将压缩流体通过所述上部端口排出，其中，所述下部通道的至少一部分位于所述下部端口的下方。

【技术特征摘要】
2009.06.10 JP 2009-1395741.一种燃料电池车辆，所述燃料电池车辆配备有燃料电池系统，其中所述燃料电池系统包括通过反应气体的反应而产生电力的燃料电池，以及流体压缩机，所述流体压缩机压缩所述反应气体；并且所述流体压缩机包括：泵室；上部端口，所述上部端口设置在所述泵室的在重力方向上的上部处；上部通道，所述上部通道经由所述上部端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：片野刚司，正木大辅，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP