[发明专利]一种废气能量回收型燃料电池用空压机

说明书

一种废气能量回收型燃料电池用空压机，涉及燃料电池用空压机技术领域，包括高压级，高压级通过转子轴同轴转动安装有涡轮机。本发明的涡壳进气法兰连接氢燃料电池发动机排气歧管，将发动机排出的废气能量进行回收，做为动力源驱动转子轴做功，实现了回收发动机废气能量，提高空压机整机效率；将其作为辅助动力源驱动转子轴旋转做功，减少电机消耗，提高电机可靠性；降低整机轴向力，提升轴承承载能力的技术效果。

技术领域

本发明涉及燃料电池用空压机技术领域，具体涉及一种废气能量回收型燃料电池用空压机。

背景技术

空压机是一种将电能转化为气体压力能的气压发生装置，为了获得较高的气体增压度，很多场合都采用了二级增压甚至多级增压的结构形式。在二级增压空压机中，低压级叶轮与高压级叶轮均安装在相同转子轴上，通过电机驱动转子轴，带动两级叶轮旋转，空气经低压级一级增压后，传递到高压级中。空压机所用电机要求高转速，高输出的马达，对电机的功耗、可靠性具有较高的要求。

氢燃料电池发动机在正常的应用过程中由于其需要高压空气的工作原理对空压机的依赖性很高，而且目前空压机在整个燃料电池系统中的寄生功率占比能够达到25％，甚至更高。近两年来，随着科技的进步，越来越多利于空压机降低功耗的技术不断出现，例如，空压机类型由罗茨式变更为离心式；电机由低速电机变更为高速直驱电机等等。这一系列的进步使空压机在氢燃料电池发动机系统里的寄生功耗一步步降低，但是氢燃料电池应用过程中仍然有可以进行能量回收的空间。比如，燃料电池工作后的废气温度在80℃～90℃，废气压力在0.5Mpa,因此燃料电池废气中蕴含着大量可回收的能量。

现有技术中公开了一个CN211599032U的专利，该方案包括套装于中间体上的中冷壳体，中冷壳体与中间体之间设有用以将低压级与高压级进行连通的引流通道。本实用新型解决了传统技术中没有实现的扩压器冷却及两级增压的级间冷却；受限于工作场合及空间的影响需对导管进行调整排布；调整排布后的导管无法保证保证气流的顺畅流通，衰减严重；以及通过中冷器提高增压压力时，受限于空间的布局及还需对导管进行重新排布的问题。

该装置随着使用，也逐渐的暴露出了该技术的不足之处，主要表现在以下几方面：

第一，由于空压机在工作时，高压级的温度要远高于低压级的温度，降低了增压压力，造成效率衰减。

第二，空压机的中心轴两端连接的低压级与高压级的负载，空压机通过其电机驱动中心轴转动，造成电机驱动时，具有过高的负荷，影响电机的效率。

第三，空压机在工作时，高压级和低压机在正常工作时会产生轴向力，该轴向力通过电机轴承承载的，影响了的轴承的可靠性，降低了使用寿命。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明解决了传统技术中的空压机的高压级的温度较高，降低了增压压力，造成效率衰减；电机驱动中心轴转动带动高压级及低压级叶片转动，由于具有过高的负荷，影响电机的效率；以及高压级和低压机在正常工作时会产生轴向力，该轴向力通过电机轴承承载的，影响了的轴承的可靠性的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种废气能量回收型燃料电池用空压机，包括高压级，所述高压级通过转子轴同轴转动安装有涡轮机。

作为一种优化的方案，所述涡轮机的进口连接发动机的排气口。

作为一种优化的方案，所述涡轮机包括固接于所述高压级侧的涡壳，所述涡壳内转动安装有与转子轴同轴固接的涡轮。

作为一种优化的方案，所述高压级包括固接于所述转子轴上的高压级叶轮，所述高压级叶轮的背盘沿外侧向中心呈凹陷设置。

作为一种优化的方案，所述转子轴处于所述高压级叶轮与所述涡轮之间的部分还设有轴封。