[发明专利]用于燃料电池系统的用于输送和/或压缩气态介质的侧通道压缩机

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池系统(37)的侧通道压缩机(1)，用于输送和/或压缩气体、尤其是氢气，所述侧通道压缩机具有：壳体(3)，其中，所述壳体(3)具有壳体上部分(7)和壳体下部分(8)；和位于所述壳体(3)中的压缩机室(30)，所述压缩机室具有环绕的至少一个侧通道(19)；和位于所述壳体(3)中的压缩机轮(2)，所述压缩机轮以能够绕着旋转轴线(4)旋转的方式布置，其中，所述压缩机轮(2)在其周边上具有布置在所述压缩机室(30)的区域中的叶片(5)；并且具有分别构造在所述壳体(3)上的气体进入开口(14)和气体排出开口(16)，所述气体进入开口和所述气体排出开口经由所述压缩机室(30)、尤其所述至少一个侧通道(19)相互流体连通。根据本发明，所述压缩机轮(2)在此具有至少一个连接孔(21)，所述连接孔相对于所述旋转轴线(4)径向地穿过所述叶片(5)中的至少一个叶片延伸并且将所述侧通道压缩机(1)的内室(44)与分离室(34)连接。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的侧通道压缩机，用于输送和/或压缩气态介质、尤其是氢气，所述燃料电池系统尤其设置为用于使用在具有燃料电池驱动装置的车辆中。

背景技术

在汽车领域中，除液态燃料外，气态燃料在未来也越来越重要。尤其在具有燃料电池驱动装置的车辆中必须控制氢气流。在此，气流不再如在喷射液态燃料时那样不连续地被控制，而是将气体从至少一个高压箱取出并且经由中压管路系统的流入管路引导到喷射器单元上。该喷射器单元将气体经由低压管路系统的连接管路导向燃料电池。在气体流过燃料电池之后，该气体经由回流管路被引回到喷射器单元。在此，侧通道压缩机可以被连接在中间，该侧通道压缩机在流体技术和效率技术方面辅助气体再循环。此外，侧通道压缩机被用于尤其在一定停机时间之后(冷)启动车辆时辅助燃料电池驱动装置中的流动建立。该侧通道压缩机的驱动通常通过驱动装置、尤其电驱动装置实现，该电驱动装置在车辆中运行时通过车辆电池被供给电压。

由DE 10 2007 053 016 A1已知一种用于燃料电池系统的侧通道压缩机，在该侧通道压缩机中，气态介质被输送和/或压缩。侧通道压缩机具有环绕在壳体中的压缩机轮，该压缩机轮固定在驱动轴上并且被驱动装置置于旋转中。在此，压缩机轮具有旋转的内限界环，该内限界环环绕着旋转轴线地延伸。在该压缩机轮上，在压缩机室的区域中存在叶片，在这些叶片之间分别构造有输送腔。叶片与至少一个环形地构造的、环绕着旋转轴线的侧通道共同作用。在此，叶片构造为平面的，并且叶片轮廓沿旋转轴线的方向平坦地延伸。在压缩机轮在壳体中旋转时，在叶片和侧通道之间形成回转流动，由于该回转流动实现从压缩机轮到气态介质中的能量导入。在此，气态介质轴向地沿旋转轴线的方向流入到输送腔的内部的、面向内限界环的区域中并且相对于旋转轴线轴向或径向地又在输送腔的外部的、背离内限界环的区域中流出。在流过叶片的输送腔时，气态介质经受涡旋变化，由于该涡旋变化在环绕的侧通道中引起压力升高。

由DE 10 2007 053 016 A1已知的侧通道压缩机可能具有一定缺点。在燃料电池系统中使用侧通道压缩机，尤其作为再循环增压器的情况下，在侧通道压缩机的内室中可能出现尤其由于气态介质的凝结而引起的液态水的形成。在燃料电池系统在车辆中关闭的状态下，所述水在周围环境温度低时沉积在系统的管路上，但也沉积在侧通道压缩机的旋转零件如轴承、轴或压缩机轮上。在车辆启动和因此燃料电池组件启动时，这在过大的冰桥形成(Eisbrückenbildung)的情况下可能导致驱动装置的卡住，由此能够损坏旋转零件、尤其是压缩机轮和/或使系统的启动变得困难或者说延迟或者完全阻止系统的启动。

此外，在水和来自气态介质的其它重组分、例如氮气凝结时可能导致，这些组分在侧通道压缩机的内室中聚集并且进一步侵入到侧通道压缩机的内置区域中并且损坏位于该内置区域中的构件。这尤其适用于对液体进入敏感的构件如驱动轴、轴承和尤其呈电驱动装置形式的驱动装置。

发明内容