离心式压缩机和氢燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种离心式压缩机和氢燃料电池系统，离心式压缩机包括机壳，设有第一冷却介质流道；转轴，贯穿机壳；叶轮，与转轴的一端连接；电机组件，包括转子和定子，转子与转轴连接，定子设在转子外侧，并与机壳连接；第一蜗壳，与机壳连接，并罩在叶轮外侧，第一蜗壳上设有第一进气口和第一出气口；涡轮，与转轴的另一端连接；第二蜗壳，与机壳连接，并罩在涡轮外侧，第二蜗壳上设有第二进气口和第二出气口；及换热器，内部设有第二冷却介质流道，第二冷却介质流道与第一冷却介质流道连通，换热器具有贯通的气流通道，气流通道与第二出气口连通。氢燃料电池系统，包括电堆和离心式压缩机。该技术方案能量的利用率更高，延长了使用寿命。

Centrifugal compressor and hydrogen fuel cell system

【技术实现步骤摘要】
离心式压缩机和氢燃料电池系统
本专利技术用于氢燃料电池领域，特别是涉及一种离心式压缩机和氢燃料电池系统。
技术介绍
氢燃料电池要获得高的功率密度和性能，必须要在相对高的气体压力下工作，因此需要有高效率、高压缩比的空气压缩机为燃料电池提供高压空气。目前氢燃料电池采用的压缩机主要有罗茨式、涡旋式、螺杆式和离心式。其中，离心式压缩机结构紧凑，尺寸小，重量轻，振动和噪音显著减小，代表了氢燃料电池压缩机的未来发展方向。离心式压缩机压缩的高压气体通过氢燃料电池的电堆提供发电环境条件的同时，还会源源不断排出电堆体外。这些从电堆排除的气体，仍然有很高的温度和压力，现有技术并未对其进行充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种离心式压缩机和氢燃料电池系统，其能够对离心式压缩机排出的气体进行多级回收利用，能量的利用率更高，同时，也能够降低离心式压缩机的工作温度，延长使用寿命。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：第一方面，离心式压缩机，包括机壳，设有第一冷却介质流道；转轴，贯穿所述机壳；叶轮，与所述转轴的一端连接；电机组件，包括转子和定子，所述转子与所述转轴连接，所述定子设在所述转子外侧，并与所述机壳连接；第一蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述叶轮外侧，所述第一蜗壳上设有第一进气口和第一出气口；涡轮，与所述转轴的另一端连接；第二蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述涡轮外侧，所述第二蜗壳上设有第二进气口和第二出气口；及换热器，内部设有第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道与所述第一冷却介质流道连通，所述换热器具有贯通的气流通道，所述气流通道与所述第二出气口连通。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述换热器包括第一部件，内部设有贯通的所述气流通道；第二部件，设在所述第一部件的外侧并与所述第一部件密封连接，所述第一部件和所述第二部件之间设有所述第二冷却介质流道。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一部件和所述第二部件均呈圆筒状，所述第一部件的外壁面设有沿周向的第一凹槽，所述第二部件套在所述第一部件的外侧并封闭所述第一凹槽，所述第二部件上设有与所述第一凹槽连通的第一冷却介质入口和第一冷却介质出口。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一部件在所述第一凹槽中设有第一导流凸肋。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一部件中空的内孔形成所述气流通道，所述内孔的孔壁上设多个叶片，各所述叶片均沿所述内孔的长度方向延伸，多个所述叶片沿所述内孔的周向均匀分布，相邻的所述叶片之间留有间隙，多个所述叶片的端部在所述气流通道中限定出截面呈圆形的贯通区域，所述叶片的表面设有锯齿。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二蜗壳与所述换热器的端部连接，所述第二出气口外扩并与所述气流通道对接。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述换热器的端部设有嵌槽，所述第二蜗壳的端部嵌入所述嵌槽，所述第二蜗壳的端部外围设有法兰，所述法兰与所述换热器通过紧固件连接。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述机壳包括内壳体，所述内壳体的外壁面设有沿周向的第二凹槽；外壳体，套在所述内壳体的外侧并封闭所述第二凹槽，所述外壳体上设有与所述第二凹槽连通的第二冷却介质入口和第二冷却介质出口，所述第一冷却介质出口通过管道与所述第二冷却介质入口连通。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述定子贴附于所述内壳体的内表面，所述内壳体在所述第二凹槽中设有第二导流凸肋。第二方面，氢燃料电池系统，包括电堆，具有第三进气口和第三出气口；第一方面中任一项所述的离心式压缩机，所述第一出气口与所述第三进气口连通，所述第三出气口与所述第二进气口连通。上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：离心式压缩机压缩的高压气体流经负载(例如氢燃料电池的电堆)后，进入第二蜗壳，高压气体推动与叶轮同一轴系上的涡轮旋转，从而减小了对电机输出扭矩和功率的要求，对整个系统而言起到了节能效果，从第二进气口进入的气体温度高、压力高，这部分气体在推动涡轮旋转的同时还会快速膨胀排出到周围大气环境中，其压力迅速下降，其温度大幅度降低，而后，进入换热器，冷空气通过换热器冷却电机的冷却介质，改善电机定子冷却介质的温度，电机可以得到更有效的冷却，电机产生的热量更容易被带走，降低了电机工作时的温度，提高了电机的绝缘寿命，从而延长了电机的使用寿命。该技术方案能够对离心式压缩机排出的气体进行多级回收利用，能量的利用率更高，同时，也能够降低离心式压缩机的工作温度，延长使用寿命。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术离心式压缩机的一个实施例结构示意图；图2是图1所示的一个实施例A-A处截面图；图3是本专利技术氢燃料电池系统的一个实施例结构示意图。具体实施方式本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本专利技术的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本专利技术的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。本专利技术中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。参见图1，本专利技术的实施例提供了一种离心式压缩机，包括机壳1、转轴2、叶轮3、电机组件、第一蜗壳4、涡轮5、第二蜗壳6及换热器7，其中，机壳1、转轴2、叶轮3、电机组件和第一蜗壳4组成空气压缩机构，电机组件通过转轴2带动叶轮3在第一蜗壳4中转动，不断将空气压缩并向负载输送。空气压缩机构为了获得高的压缩比和高的气动系统效率，其转速往往很高，例如在氢燃料电池领域，离心式压缩机的转速通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.离心式压缩机，其特征在于：包括/n机壳，设有第一冷却介质流道；/n转轴，贯穿所述机壳；/n叶轮，与所述转轴的一端连接；/n电机组件，包括转子和定子，所述转子与所述转轴连接，所述定子设在所述转子外侧，并与所述机壳连接；/n第一蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述叶轮外侧，所述第一蜗壳上设有第一进气口和第一出气口；/n涡轮，与所述转轴的另一端连接；/n第二蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述涡轮外侧，所述第二蜗壳上设有第二进气口和第二出气口；及/n换热器，内部设有第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道与所述第一冷却介质流道连通，所述换热器具有贯通的气流通道，所述气流通道与所述第二出气口连通。/n

【技术特征摘要】
1.离心式压缩机，其特征在于：包括
机壳，设有第一冷却介质流道；
转轴，贯穿所述机壳；
叶轮，与所述转轴的一端连接；
电机组件，包括转子和定子，所述转子与所述转轴连接，所述定子设在所述转子外侧，并与所述机壳连接；
第一蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述叶轮外侧，所述第一蜗壳上设有第一进气口和第一出气口；
涡轮，与所述转轴的另一端连接；
第二蜗壳，与所述机壳连接，并罩在所述涡轮外侧，所述第二蜗壳上设有第二进气口和第二出气口；及
换热器，内部设有第二冷却介质流道，所述第二冷却介质流道与所述第一冷却介质流道连通，所述换热器具有贯通的气流通道，所述气流通道与所述第二出气口连通。


2.根据权利要求1所述的离心式压缩机，其特征在于：所述换热器包括
第一部件，内部设有贯通的所述气流通道；
第二部件，设在所述第一部件的外侧并与所述第一部件密封连接，所述第一部件和所述第二部件之间设有所述第二冷却介质流道。


3.根据权利要求2所述的离心式压缩机，其特征在于：所述第一部件和所述第二部件均呈圆筒状，所述第一部件的外壁面设有沿周向的第一凹槽，所述第二部件套在所述第一部件的外侧并封闭所述第一凹槽，所述第二部件上设有与所述第一凹槽连通的第一冷却介质入口和第一冷却介质出口。


4.根据权利要求3所述的离心式压缩机，其特征在于：所述第一部件在所述第一凹槽中设有第一导流凸肋。


5.根据权利要求3所述的离心式压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊万里，张虎，薛建，陈振宇，汤秀清，
申请(专利权)人：广州市昊志机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44