空氣壓縮機以及具有空氣壓縮機的燃料電池系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃料電池車，以及應用到燃料電池車的燃料電池系統的空氣壓縮機的風冷結構。
【背景技術】
[0002]在燃料電池車中通常設有燃料電池系統，利用燃料電池，通過氫氣與來自空氣的氧氣之間的電化學反應產生電能，作為用于驅動驅動電動機的動力源。
[0003]燃料電池系統包括其中堆疊有燃料電池的電池堆，向電池堆供應氫氣的氫氣供應系統，向電池堆供應空氣的空氣供應系統，以及將從電池堆產生的熱量去除的冷卻系統。典型地，空氣供應系統可以包括空氣壓縮機，用于壓縮空氣并將壓縮空氣提供給電池堆；以及加濕器，利用在電池堆中產生的水分對壓縮空氣進行加濕。
[0004]然而，在電池堆的高功率運行條件下，因高壓縮比以及大量空氣，由空氣壓縮機壓縮的空氣的溫度可升高到大約100°C至150°C。壓縮空氣的溫度可能大于電池堆的正常運行溫度，例如，大約60°C至80°C，因此可能會對加濕器的加濕效率和電池堆的工作效率不利。因此，對于燃料電池系統來說，有必要利用空氣壓縮機對供應到加濕器的高溫壓縮空氣進行冷卻。
[0005]在【背景技術】部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種可利用簡單配置對供應到燃料電池堆的高溫壓縮空氣進行冷卻的空氣壓縮機，以及具有該空氣壓縮機的燃料電池系統。
[0007]本發明的一個示例性實施例提供一種通過旋轉葉輪來吸入和壓縮空氣的空氣壓縮機。該空氣壓縮機可包括:蝸殼，具有可吸入空氣的進氣口和可排出壓縮空氣的排氣口。特別地，在排氣口可形成有用于使冷卻液流經的冷卻液流動路徑。
[0008]另外，在根據本發明實施例的空氣壓縮機中，該蝸殼可包括:冷卻液循環殼體，其具有可流入冷卻液的冷卻液入口和可排出冷卻液的冷卻液出口，該冷卻液循環殼體可安裝在排氣口的外周上。此外，在根據本發明示例性實施例的空氣壓縮機中，冷卻液流動路徑可形成在蝸殼中、冷卻液循環殼體與排氣口的外周之間。
[0009]此外，在根據本發明示例性實施例的空氣壓縮機中，在可與冷卻液循環殼體相對應的排氣口的內周上可形成有多個冷卻翅片。該冷卻翅片可以在排氣口的內周向上以預定間隔彼此隔開布置，并且可被形成為沿著壓縮空氣的流向伸長。
[0010]另一方面，本發明提供一種燃料電池系統，其可包括:其中堆疊有燃料電池的電池堆；被配置成向電池堆供應氫氣的氫氣供應裝置；以及被配置成向電池堆供應空氣的空氣供應裝置，其中空氣供應裝置可以包括上述空氣壓縮機。此外，在根據本發明的示例性實施例的燃料電池系統中，空氣供應裝置可包括與電池堆和空氣壓縮機連接的加濕器。
[0011]此外，燃料電池系統可包括:其中可堆疊有燃料電池的電池堆；被配置成向電池堆供應氫氣的氫氣罐；空氣壓縮機，被配置成吸入并且壓縮空氣，將壓縮空氣經由加濕器供應給電池堆，并且在排氣側形成冷卻液流動路徑；以及空氣冷卻回路，其被配置成使冷卻液通過電氣冷卻系統循環到冷卻液流動路徑。
[0012]該空氣壓縮機可包括蝸殼，該蝸殼包括可吸入空氣的進氣口和可排出壓縮空氣的排氣口。此外，冷卻液流動路徑可布置在排氣口。蝸殼可包括冷卻液循環殼體，該冷卻液循環殼體具有可流入冷卻液的冷卻液入口和可排出冷卻液的冷卻液出口，并且蝸殼安裝在排氣口的外周上。
[0013]在根據本發明示例性實施例的燃料電池系統中，冷卻液流動路徑可形成在冷卻液循環殼體與排氣口的外周之間。空氣冷卻回路通過冷卻液管線將電氣冷卻系統與冷卻流動路徑連接。此外，空氣冷卻回路可通過冷卻液管線將電氣冷卻系統與冷卻液入口和冷卻液出口連接。
【附圖說明】
[0014]通過以下的詳細描述，并結合附圖，本發明的上述以及其它目的、特征和優點將會更加顯而易見，其中:
[0015]圖1示出根據本發明示例性實施例的應用了示例性空氣壓縮機的示例性燃料電池系統；
[0016]圖2示出根據本發明示例性實施例的用于示例性燃料電池系統的示例性空氣壓縮機；
[0017]圖3示出根據本發明實施例的用于示例性燃料電池系統的示例性空氣壓縮機的主視圖；
[0018]圖4示出根據本發明示例性實施例的沿著圖3中IV-1V線截取的示例性空氣壓縮機的剖視圖；
[0019]圖5示出根據本發明示例性實施例的沿著圖3中V-V線截取的示例性空氣壓縮機的剖視圖；
[0020]圖6示出根據本發明示例性實施例的應用了示例性空氣壓縮機的示例性燃料電池系統的示例性操作步驟。
[0021]圖1-6中提及的附圖標記指代下文將進一步討論的以下部件:
[0022]10:電池堆
[0023]20:氫氣供應裝置
[0024]21:氫氣罐
[0025]30:空氣供應裝置
[0026]31:加濕器
[0027]100:空氣壓縮機
[0028]110:葉輪
[0029]130:蝸殼
[0030]131:進氣口
[0031]133:排氣口
[0032]151:冷卻液流動路徑
[0033]160:冷卻液循環殼體
[0034]161:冷卻液入口
[0035]163:冷卻液出口
[0036]171:冷卻翅片
[0037]180:空氣冷卻回路
[0038]181:冷卻液管線
[0039]190:電氣冷卻系統
[0040]191:冷卻液儲存器
[0041]193:冷卻液泵
[0042]200:燃料電池系統
【具體實施方式】
[0043]下面將參考示出本發明示例性實施例的附圖，更詳細地描述本發明。本領域技術人員應該清楚，在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，所描述的示例性實施例還可具有不同方式的修改。
[0044]為了清楚地描述本發明，省略與說明不相關的部件，同時在整個說明書中，用相同的附圖標記指代相同或類似的組件。為了理解且易于描述，任意地示出在圖中所示的每個組件的尺寸和厚度，然而，本發明并非局限于此。為了清楚地表達，將若干部分和區域的厚度放大。此外，在下述詳細說明中，具有相同關系的組件的名稱被分成“第一”、“第二”等，但是本發明不必被限制到以下描述的順序。
[0045]本文所用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而并非旨在限制本發明。除非上下文明確指出，否則如本文中所使用的單數形式“一”、“一個”和“該”等意圖也包括復數形式。還應該理解的是，在本說明書中使用“包括”和/或“包含”等術語時，是意圖說明存在該特征、整數、步驟、操作、元素和/或組件，而不排除一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元素、組件、和/或其組合的存在或增加。如本文中所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關列出項目的任何和所有組合。
[0046]除非明確指出或可從上下文明顯看出，否則如本文中使用的術語“約”被理解為在本領域中的正常公差范圍內，例如，在平均數的兩個標準偏差內。“約”可以被理解為在規定值的 10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0