[实用新型]一种燃料电池用空气压缩机的内建容积比的自动调节装置

说明书

本实用新型公开一种燃料电池用空气压缩机的内建容积比的自动调节装置，包括设于空气压缩机上的排气壳体；所述排气壳体上开设有安装通孔，所述安装通孔将空气压缩机上的排气腔和旁通气腔相连通；所述安装通孔内设有容量柱塞，所述容量柱塞与空气压缩机相贴合或分离时，排气腔和旁通气腔不连通或相连通；本实用新型可以使空气压缩机在原设计为高压工况下的机器处于低压工况下仍然高效运行；在低压工况下，推动容量柱塞，打开容量腔，使压缩过程提前排气，减少压缩过程；在高压工况下，堵住容量腔体，使压缩过程完全压缩，从而使空气压缩机在使用过程中较少欠压缩、过压缩的情况，降低电机功耗损失，提高空气压缩机性能效率。

技术领域

本实用新型涉及空气压缩机技术领域，尤其涉及一种燃料电池用空气压缩机的内建容积比的自动调节装置。

背景技术

随着能源匮乏和环境破坏问题的日益凸显，燃料电池技术越来越受到人们的关注。

空气压缩机是车用燃料电池阴极供气系统重要部件，通过对进堆空气进行增压，可以提高燃料电池的功率密度和效率，减小燃料电池系统的尺寸。但空气压缩机的寄生功耗大，约占燃料电池系统辅助功耗的80％，其性能直接影响燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡性。因此，世界各国对燃料电池用空气压缩机的研究都非常重视。

空气压缩机排气口的尺寸和几何形状即决定了所谓的“内建容积比”，其定义是压缩开始时与压缩结束时的压缩室容积之比(值得注意的是：压缩结束时刻和排气结束时刻不是同一时刻，压缩结束时刻早于排气结束时刻)。此比率与运转速度无关，而应为压缩机达到最大压缩效率时的理想压力比：即离开排气口的气体具有与排气侧相同的压力。否则当离开排气口的气体压力与排气侧压力不相等时，就会发生过压缩或者欠压缩现象。

对于大部分空气压缩机均为固定内建容积比结构，该结构不能使空气压缩机在各个压比工况下达到最佳内建容积比，空气压缩机运转过程常出现过压缩或者欠压缩现象，会造成功耗浪费，降低压缩机效率，从而影响燃料电池系统的效率。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种燃料电池用空气压缩机的内建容积比的自动调节装置。

(二)技术方案

一种燃料电池用空气压缩机的内建容积比的自动调节装置，包括设于空气压缩机上的排气壳体；所述排气壳体上开设有安装通孔，所述安装通孔将空气压缩机上的转子壳体上的排气腔和旁通气腔相连通；所述安装通孔内设有容量柱塞，所述容量柱塞与转子壳体相贴合时，排气腔和旁通气腔不连通，当容量柱塞与转子壳体相分离时，排气腔和旁通气腔相连通；所述排气壳体上通过螺钉连接有将容量柱塞压设于安装通孔内的压盖；所述排气壳体上设有第一注气口和第二注气口；所述第一注气口和第二注气口分别与安装通孔相连通；所述第一注气口和凸环的右侧形成有第一注气腔，所述第二注气口和凸环的左侧形成有第二注气腔；

第一注气口和第二注气口采用两位四通电磁阀与空气压缩机的排气口相连接，采用两位四通电磁阀控制，从而根据排气压力需求自动调节容量柱塞的左移或右移；

当排气压力需求较高时，为防止空气压缩机出现欠压缩状态，空气压缩机的排气口连通第二注气口，第一注气口连通大气，此时在第二注气腔内的气压推动容量柱塞向右移动，移动到最右端时，排气腔和旁通气腔不相通，从而使进入空气压缩机的气体完全压缩，从而达到压比大；

当排气压力需求较低时，为防止空气压缩机出现过压缩状态，空气压缩机的排气口连通第一注气口，第二注气口连通大气，此时在第一注气腔内的气压推动容量柱塞向左移动，移动到最左端时，排气腔和旁通气腔相连通，从而使进入空气压缩机的气体不完全压缩，当压缩到某一位置时，气体提前从旁通气腔往空气压缩机的排气口流出，气体不完全压缩，从而排出低压力的空气。