離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)以及包括離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的燃料電池的制作方法
【專利摘要】一種離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（10），包括：a）一系列鼓風(fēng)機(jī)單元（11，12），系列中的每一鼓風(fēng)機(jī)單元包括具有軸向入口（15）和徑向出口（16）的殼體（14）、設(shè)置在殼體內(nèi)用于在第一壓力下將氣態(tài)介質(zhì)引進(jìn)入口并在第二更高壓力下將氣態(tài)介質(zhì)經(jīng)由出口排出的葉輪（20）以及用于驅(qū)動(dòng)該葉輪（20）的馬達(dá)（18）；以及b）連接系列中至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口與系列中至少另一鼓風(fēng)機(jī)單元入口的管道（13）。
【專利說(shuō)明】離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)以及包括離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的燃料電池
發(fā)明背景
[0001]本申請(qǐng)涉及離心鼓風(fēng)機(jī)以及包括離心鼓風(fēng)機(jī)的燃料電池。
[0002]離心鼓風(fēng)機(jī)，或離心風(fēng)扇，是一種用于提供氣態(tài)介質(zhì)流動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的已知類型的設(shè)備。普通類型的離心鼓風(fēng)機(jī)包括具有軸向氣體入口和徑向氣體出口的殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)用于在第一壓力下將氣體引進(jìn)入口并在第二更高壓力下將氣體經(jīng)由出口排出的葉輪以及用于驅(qū)動(dòng)(即旋轉(zhuǎn))該葉輪的馬達(dá)。在例如美國(guó)專利號(hào)4，917，572、5，839，879、6，877,954、7，061，758,7, 351，031,7, 887，290,7, 891，942 以及 US2006/0051203 中公開(kāi)了多個(gè)這種普通類型的離心鼓風(fēng)機(jī)，這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在這里通過(guò)引用并入。
[0003]單一單元和多個(gè)獨(dú)立單元構(gòu)造中的離心鼓風(fēng)機(jī)已經(jīng)作為電腦、服務(wù)器和其他產(chǎn)生熱的電氣或電子裝置和設(shè)備的冷卻系統(tǒng)的部件公開(kāi)。例如參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)6，525，935、7，184，265,7, 744，341,7, 802，617,7, 864，525,7, 885，068,7, 948，750,7, 902，617 以及7，885，068，這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在這里通過(guò)引用并入。
[0004]上面提到的普通類型的離心鼓風(fēng)機(jī)已經(jīng)作為燃料電池的部件，其中，所述燃料電池為高分子電解質(zhì)膜(PEM)和固態(tài)氧化燃料電池(SOFC)兩種類型，其中，它們以一種或多種能力起作用，例如，向燃料電池組件的陰極元件提供含氧化劑的氣體(諸如空氣)流和/或向它的陽(yáng)極元件提供氣態(tài)的或蒸發(fā)的燃料流，將未耗盡的燃料回收到燃料電池組件的陽(yáng)極元件，提供冷空氣流以冷卻燃料電池組件或提供熱氣體流以在燃料外部或內(nèi)部重整之前蒸發(fā)液體燃料以為燃料電池組件的運(yùn)行提供氫。包含一個(gè)或多個(gè)離心鼓風(fēng)機(jī)的燃料電池一鼓風(fēng)機(jī)組件在，例如美國(guó)專利號(hào)6，497，971,6, 830，842,7, 314，679以及7，943，260中描述，這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在這里通過(guò)弓I用并入。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，包括:
a)一系列鼓風(fēng)機(jī)單兀，所述系列中的每一鼓風(fēng)機(jī)單兀包括具有軸向入口和徑向出口的殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)用于在第一壓力下將氣態(tài)介質(zhì)引進(jìn)所述入口并在第二更高壓力下將氣態(tài)介質(zhì)經(jīng)由所述出口排出的葉輪以及用于驅(qū)動(dòng)所述葉輪的馬達(dá)；以及
b)連接所述系列中至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口與所述系列中至少一個(gè)另外的鼓風(fēng)機(jī)單元入口的管道。
[0006]另外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種燃料電池，包括:
a)燃料電池組件，包括多個(gè)獨(dú)立燃料電池，每一燃料電池具有電解質(zhì)介質(zhì)、陰極和陽(yáng)極；以及，
b)至少一個(gè)離心鼓風(fēng)機(jī)，其在前面描述，用以向所述燃料電池組件提供氣態(tài)介質(zhì)流。
[0007]與單一離心鼓風(fēng)機(jī)相比，這里的多重離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，尤其是在合并進(jìn)燃料電池中用于控制其內(nèi)的氣態(tài)介質(zhì)流時(shí)。
[0008]單一離心鼓風(fēng)機(jī)需要對(duì)馬達(dá)全部范圍的轉(zhuǎn)速進(jìn)行合適的控制以滿足波動(dòng)氣流要求。視特定鼓風(fēng)機(jī)用途的壓力和氣流的要求而定，鼓風(fēng)機(jī)的最佳性能可通過(guò)使用相對(duì)小尺寸的葉輪或者相對(duì)大尺寸的葉輪實(shí)現(xiàn)，所述相對(duì)小尺寸的葉輪以相對(duì)高的轉(zhuǎn)速，例如20，OOOrpm或更高轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，所述相對(duì)大尺寸的葉輪以相對(duì)低的轉(zhuǎn)速，例如低于20，000并且更通常地，低于10，000的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)。第一種布置，即，使用以相對(duì)高的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的相對(duì)小的葉輪需要更強(qiáng)大的、更專業(yè)的馬達(dá)，其不可避免地消耗相應(yīng)的更大量的功率用于其運(yùn)轉(zhuǎn)。第二種布置，即使用以相對(duì)低的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的相對(duì)大的葉輪，由于大葉輪的更大慣性，使對(duì)鼓風(fēng)機(jī)輸出的控制和精細(xì)調(diào)整更加困難。
[0009]為了防止目標(biāo)壓力和氣流的過(guò)沖(overshoot)，使用相對(duì)高慣性的葉輪的鼓風(fēng)機(jī)在調(diào)整該鼓風(fēng)機(jī)以達(dá)到其期待的氣壓和流量的范圍時(shí)必須過(guò)阻尼(overdamped)。用于補(bǔ)償葉輪相對(duì)高的慣性的這個(gè)過(guò)阻尼的效果是致使鼓風(fēng)機(jī)響應(yīng)于氣流要求的改變且通常是快速改變而減速。具有相對(duì)高慣性葉輪的單一離心鼓風(fēng)機(jī)的這個(gè)典型減速響應(yīng)，需要更復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)快速響應(yīng)氣流要求的波動(dòng)。
[0010]使用本發(fā)明的多重鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來(lái)滿足燃料電池氣流要求，能夠使該系統(tǒng)受益于用于控制的低慣性葉輪以及低驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速和能耗而提供要求的氣流和壓力。控制系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元以提供大部分目標(biāo)氣壓和氣流，例如目標(biāo)氣壓和氣流的60 - 90%,能夠使目標(biāo)氣壓和氣流的剩余部分由系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)其他鼓風(fēng)機(jī)單元提供。在根據(jù)本發(fā)明的至少兩個(gè)集成的(即互連的)離心鼓風(fēng)機(jī)之間劃分提供目標(biāo)氣流和氣壓的任務(wù)的結(jié)果是，導(dǎo)致與可能具有的單一離心鼓風(fēng)機(jī)單元相比，這樣的氣流和氣壓可在更短的時(shí)間且以更大的精確度達(dá)到。此外，本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)功率消耗和噪音水平低，因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)不需要高轉(zhuǎn)速。
[0011]因此，在多個(gè)離心鼓風(fēng)機(jī)集成的或互連的布置中，內(nèi)在地具有比相當(dāng)氣流量的單一離心鼓風(fēng)機(jī)更小的慣性力，與單一離心鼓風(fēng)機(jī)單元相比，本文中的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)提供了改進(jìn)的響應(yīng)時(shí)間和寬泛的氣壓和氣流需求范圍上改進(jìn)的控制。
[0012]本發(fā)明的這些和其他新的特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖將變得更加明顯。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖1A分別地示出本發(fā)明雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在0°氣流構(gòu)造的透視圖，其中，管道的一部分切除以示出第二鼓風(fēng)機(jī)單元的入口和葉輪的一部分；
[0014]附圖1B示出附圖1A的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的平面圖；
[0015]附圖2A和2B分別示出本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在90°氣流構(gòu)造的透視圖和平面圖；
[0016]附圖3A和3B分別示出本發(fā)明雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在180°氣流構(gòu)造的透視圖和平面圖；
[0017]附圖4A和4B分別示出本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在270°氣流構(gòu)造的透視圖和平面圖；
[0018]附圖5A、5B、5C和是本發(fā)明雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的外部側(cè)視圖,其中，第一鼓風(fēng)機(jī)單兀的出口相對(duì)于第二鼓風(fēng)機(jī)單元的入口的傾斜角分別為0°、30°、60°和90° ;
[0019]附圖6A、6B、6C分別示出本發(fā)明三鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的透視圖、平面圖和側(cè)視圖，其中，第一和/或第二鼓風(fēng)機(jī)單元的結(jié)合的輸出流被引入第三鼓風(fēng)機(jī)單元的入口；[0020]附圖7A、7B、7C分別示出本發(fā)明三鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的透視圖、平面圖和側(cè)視圖，其中，第一鼓風(fēng)機(jī)單元的輸出流被引入第二和/或第三鼓風(fēng)機(jī)單元的入口；
[0021]附圖8是根據(jù)本發(fā)明的三鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的透視圖，其中，第一鼓風(fēng)機(jī)單元的輸出流被引入第二鼓風(fēng)機(jī)單元的入口而第二鼓風(fēng)機(jī)單元的輸出流被引入到第三鼓風(fēng)機(jī)單元的入Π ；
[0022]附圖9是根據(jù)本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的透視圖，其中，第一鼓風(fēng)機(jī)單元的葉輪大于第二鼓風(fēng)機(jī)單元的葉輪；
[0023]附圖10是根據(jù)本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的透視圖，其中，鼓風(fēng)機(jī)單元彼此分離；
[0024]附圖1lA是用于根據(jù)本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的圖解說(shuō)明；
[0025]附圖1lB是附圖1OA的雙鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的邏輯流程圖；
[0026]附圖12是分別為根據(jù)本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和單一鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在可比較氣流量上的典型性能的圖形對(duì)比；
[0027]附圖13A和13B是本發(fā)明的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在傾斜角分別為0、30、和60時(shí)流速和壓力數(shù)據(jù)的圖形表示；
[0028]附圖14A和14B分別示出管狀SOFC組件的透視圖和平面圖，該管狀SOFC組件具有本發(fā)明的獨(dú)立的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，用來(lái)分別向該組件提供空氣流和燃料流；
[0029]附圖14C是附圖12A和12B的管狀SOFC組件中的獨(dú)立管狀燃料電池的橫截面的圖解說(shuō)明；
[0030]附圖15A和15B分別示出平面SOFC組件的透視圖和平面圖，該平面SOFC組件具有本發(fā)明的獨(dú)立的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，用來(lái)分別向該組件提供空氣流和燃料流；以及
[0031]附圖15C是附圖13A和13B的平面SOFC組件中的獨(dú)立平面燃料電池的橫截面的圖解說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參照附圖1A和1B，在本發(fā)明離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，雙離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)10包括第一離心鼓風(fēng)機(jī)單元11，第一離心鼓風(fēng)機(jī)單元11通過(guò)管道13連接到第二離心鼓風(fēng)機(jī)單元12。第一鼓風(fēng)機(jī)單元11包括具有軸向入口 15和徑向出口 16的殼體14、設(shè)置在殼體14內(nèi)用于在第一壓力下將氣態(tài)介質(zhì)引進(jìn)軸向入口 15并在第二更高壓力下將氣態(tài)介質(zhì)經(jīng)由徑向出口 16排出的葉輪17以及用于驅(qū)動(dòng)該葉輪17的馬達(dá)18。第二鼓風(fēng)機(jī)單元12包括殼體19以及，如圖1A中通過(guò)管道13的切除部分所示，設(shè)置在殼體19內(nèi)并由電動(dòng)馬達(dá)21驅(qū)動(dòng)的葉輪20以及用于接受從第一鼓風(fēng)機(jī)單元11的出口 16排出的氣體介質(zhì)的軸向入口
22。第二鼓風(fēng)機(jī)單元進(jìn)一步包括徑向出口 23和輸出氣流殼體24。
[0033]圖1A和IB中以及在其他附圖中示出的本發(fā)明的其他實(shí)施例中的箭頭指氣流通過(guò)組成鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)系列中的每一鼓風(fēng)機(jī)單元的徑向出口的方向。如圖所示，例如在圖1B中所示，從第一鼓風(fēng)機(jī)單元11的出口 16排出的氣流的軌跡和從第二鼓風(fēng)機(jī)單元12的出口 23排出的氣流的軌跡不平行于它們各自的出口，而是與其成一定角度。通過(guò)安排管道13的幾何結(jié)構(gòu)從而以氣流保持大概與所述管道的內(nèi)壁平行的這樣一種方式接收從出口 16排出的氣流，可能防止或減少在氣流撞擊到這些壁上的地方可能發(fā)生的紊流。紊流有利地被最小化或避免從而減小或消除它作為鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中回壓的來(lái)源。因?yàn)檫@個(gè)相同的原因，有利地布置氣流殼體24的角度，使得其內(nèi)壁將大約與從第二鼓風(fēng)機(jī)單元12的出口 23排出的氣流的軌跡平行。對(duì)于使用常規(guī)試驗(yàn)的給定氣體鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)而言，管道13的內(nèi)壁相對(duì)于其氣流軌跡的最佳幾何結(jié)構(gòu)以及氣流殼體24的偏移角度可以容易地確定。在圖1A和IB中不出的氣體鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，管道13的內(nèi)部表面或引導(dǎo)表面以及氣流殼體24的內(nèi)部表面或引導(dǎo)表面可以相對(duì)于出口 16和21以12°到20°的角度α傾斜(pitch)，而優(yōu)選為14°到 18。。
[0034]除了第二鼓風(fēng)機(jī)單元12的出口相對(duì)于第一鼓風(fēng)機(jī)單元11出口的定向外，附圖2A、2B、3A、3B、4A和4B的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例在結(jié)構(gòu)上與圖1A和IB的雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)相似。在附圖1A和IB的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，定向的角度約為0°。在附圖2A和2B的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，該角度約為90°，在附圖3A和3B的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，該角度約為180°。在附圖4A和4B的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，該角度約為270°。當(dāng)然，所有的定向角度都考慮，最佳的定向角度用于給定的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，所述給定的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)根據(jù)將要被置于的特定用途而設(shè)計(jì)。
[0035]本發(fā)明的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的另一有意義的角度是第一鼓風(fēng)機(jī)的出口相對(duì)于第二鼓風(fēng)機(jī)的入口的傾斜角(angle of pitch)。在附圖5A-?所示的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例中，大致的角度在圖5A中為0°，在圖5B中為30°，在圖5C中為60°，在圖中為90°。在以上提到的鼓風(fēng)機(jī)單元定向角度的情況下，這些鼓風(fēng)機(jī)傾斜角可以采用從0° - 180°的整個(gè)范圍中的值，此外，根據(jù)特定用途要求，對(duì)于給定鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)具有最優(yōu)傾斜值。
[0036]迄今，已經(jīng)公開(kāi)了以下雙離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng):其中第一鼓風(fēng)機(jī)的出口被引入第二鼓風(fēng)機(jī)的入口，且每一鼓風(fēng)機(jī)具有大致相同的氣壓范圍和氣流輸出能力。雙鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可表不為“I進(jìn)入2(linto2) ”,其含義是從第一鼓風(fēng)機(jī)排出的氣體被引入第二鼓風(fēng)機(jī)的入口。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易意識(shí)到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)有多種其他布置。
[0037]離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的其他實(shí)施例于此包括:那些具有三個(gè)、四個(gè)或甚至更多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的系統(tǒng)、那些來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的排出物被引入一個(gè)單一的鼓風(fēng)機(jī)的入口中的系統(tǒng)，以及那些單一鼓風(fēng)機(jī)的排出物被引入到一個(gè)或更多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的入口中的系統(tǒng)。前述類型的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可劃定為:例如，“I進(jìn)入2進(jìn)入3”，等等，其中前一鼓風(fēng)機(jī)單元的氣體排出流通過(guò)管道輸送到系列中下一鼓風(fēng)機(jī)單元的入口內(nèi)；“I和2進(jìn)入3”，等等，其中第一和第二鼓風(fēng)機(jī)單元的排出流共同通過(guò)管道輸送到第三鼓風(fēng)機(jī)單元的入口 ；以及“ I進(jìn)入2和3”，其中第一鼓風(fēng)機(jī)單元的排出流通過(guò)管道輸送到第二和第三鼓風(fēng)機(jī)單元。在一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的氣流與另一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的氣流結(jié)合或一個(gè)單一的鼓風(fēng)機(jī)氣流被分為兩個(gè)分離的氣流的鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，可能提供閥以調(diào)節(jié)這些系統(tǒng)內(nèi)的各種氣流。
[0038]在附圖6A、6B和6C中示出的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)60中，從鼓風(fēng)機(jī)單元61和62的每一個(gè)中排出的氣體通過(guò)管道63被引入鼓風(fēng)機(jī)單元64的入口。離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)60因而是上面提到的“I和2進(jìn)入3”結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。這個(gè)結(jié)構(gòu)憑借利用數(shù)個(gè)較小的鼓風(fēng)機(jī)的快速反應(yīng)特點(diǎn)得到單一的相對(duì)大的鼓風(fēng)機(jī)的氣流量而實(shí)現(xiàn)控制。
[0039]附圖7、7B、和7C示出離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)70，其中單一鼓風(fēng)機(jī)單元70的輸出通過(guò)共同的管道74被引入鼓風(fēng)機(jī)單元72和73中，這是鼓風(fēng)機(jī)單元“I進(jìn)入2和3”布置的例子。鼓風(fēng)機(jī)單元的這個(gè)結(jié)構(gòu)使得能夠使用在下游具有獨(dú)立的鼓風(fēng)機(jī)的單一主要?dú)鈮汉蜌饬鞴?yīng)鼓風(fēng)機(jī)來(lái)對(duì)兩個(gè)獨(dú)立氣體排放流提供更準(zhǔn)確控制。
[0040]在附圖8中不出的實(shí)施例中，來(lái)自三鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)80的第一鼓風(fēng)機(jī)單兀81的排放流經(jīng)由管道82被引入第二鼓風(fēng)機(jī)單元83，而鼓風(fēng)機(jī)單元82的排放流經(jīng)由管道84引入第三鼓風(fēng)機(jī)85，這示出了上面提到的“I進(jìn)入2進(jìn)入3”結(jié)構(gòu)。三個(gè)鼓風(fēng)機(jī)的這種連續(xù)布置允許鼓風(fēng)機(jī)83和85能夠迅速、精確地回應(yīng)目標(biāo)氣壓和氣流要求，該目標(biāo)氣壓和氣流要求的較大部分由鼓風(fēng)機(jī)單元81提供。
[0041]進(jìn)一步包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的是那些一個(gè)和多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元在其氣壓和氣流輸出量范圍上有別于系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)和多個(gè)其他鼓風(fēng)機(jī)單兀的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。氣體鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的這樣一個(gè)實(shí)施例在附圖9中示出。雙離心氣體鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)90擁有具有相對(duì)大氣壓和氣流能力的第一鼓風(fēng)機(jī)單元91，其中從第一鼓風(fēng)機(jī)單元91排出的氣流通過(guò)管道92被引入較小的鼓風(fēng)機(jī)單元93。這種不同尺寸鼓風(fēng)機(jī)的布置能夠?qū)^高氣流速度進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。在氣流需求超過(guò)使用鼓風(fēng)機(jī)單元能力大致相同的一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能夠達(dá)到的氣流時(shí)，可以由較低能力單元補(bǔ)充較大能力的鼓風(fēng)機(jī)單元。這允許更大的氣流范圍，同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明離心鼓風(fēng)機(jī)單元的更快和更精確氣流控制特點(diǎn)。
[0042]在本發(fā)明的所有離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，獨(dú)立的鼓風(fēng)機(jī)單元(旁邊為它們的互聯(lián)管道)不必彼此直接接觸，而可以以一定距離分開(kāi)。當(dāng)特定用途的最優(yōu)化裝配考慮偏好這種布置時(shí)，將本發(fā)明鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)和多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)布置在分開(kāi)的地點(diǎn)是有利的。這種類型的鼓風(fēng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例在圖10中不出，其中，在雙離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)100中，第一鼓風(fēng)機(jī)101以接近管狀管道103的長(zhǎng)度與第二鼓風(fēng)機(jī)102分開(kāi)。
[0043]在本發(fā)明的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中使用的特定鼓風(fēng)機(jī)單元的尺寸、電壓、功耗、葉輪速度、氣流、噪音水平以及其他特征可以根據(jù)氣壓和氣流要求以及最終用途而有較大變化。下面的表列出了一些有用的鼓風(fēng)機(jī)單元的典型特征:
【權(quán)利要求】
1.一種離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng),包括: a)一系列鼓風(fēng)機(jī)單兀，所述系列中的每一鼓風(fēng)機(jī)單兀包括具有軸向入口和徑向出口的殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)用于在第一壓力下將氣態(tài)介質(zhì)引進(jìn)所述入口并在第二更高壓力下將氣態(tài)介質(zhì)經(jīng)由所述出口排出的葉輪以及用于驅(qū)動(dòng)所述葉輪的馬達(dá)；以及 b)連接所述系列中至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口與所述系列中至少一個(gè)另外的鼓風(fēng)機(jī)單元的入口的管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述管道的內(nèi)壁配置為，基本與從所述管道所連接的鼓風(fēng)機(jī)單元的出口排出的氣態(tài)介質(zhì)的軌跡平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述系列中的相繼的鼓風(fēng)機(jī)單元的出口包括用于接收來(lái)自所述出口的氣流的氣流殼體，所述氣流殼體的壁配置成基本平行于從所述出口排出的氣態(tài)介質(zhì)的軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述系列中一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口相對(duì)于所述系列中相繼的鼓風(fēng)機(jī)單元的入口的定向約為0°、90°、180°或270°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述系列中一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口相對(duì)于所述系列中相繼的鼓風(fēng)機(jī)單元的入口的傾斜角約為0°、30°、60°或90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述系列中一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元的出口相對(duì)于所述系列中相繼的鼓風(fēng)機(jī)單元的入口的傾斜角為約0°、30°、60°或90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，具有I進(jìn)入2、I進(jìn)入2進(jìn)入3、1和2進(jìn)入3或I進(jìn)入2和3的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述系列中至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元具有比所述系統(tǒng)中另一鼓風(fēng)機(jī)更大的氣壓和氣流能力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)單元與所述系統(tǒng)中的至少一個(gè)另外的鼓風(fēng)機(jī)單元分開(kāi)。
10.一種燃料電池，包括: a)燃料電池組件，包括多個(gè)獨(dú)立的燃料電池，每一燃料電池具有電解質(zhì)介質(zhì)、陰極和陽(yáng)極；以及 b)至少一個(gè)權(quán)利要求1所述的離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其向所述燃料電池組件提供氣態(tài)介質(zhì)流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其是固態(tài)氧化燃料電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池，其中，所述固態(tài)氧化燃料電池是管狀固態(tài)氧化燃料電池組件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池，其中，所述管狀固態(tài)氧化燃料電池組件包括第一鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和第二鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，所述第一鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)向管狀固態(tài)氧化燃料電池兀件的陽(yáng)極成分提供燃料，所述第二離心鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)向管狀固態(tài)氧化燃料電池元件的陰極成分提供氧化劑氣體來(lái)源。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求2中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求3中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求4中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求5中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求6中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求7中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求8中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其包含權(quán)利要求9中的至少一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F04D25/16GK103732924SQ201280030634
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月24日
【發(fā)明者】保羅·德瓦爾德, 凱恩·芬尼特, 羅伯特·P·唐利 申請(qǐng)人:瓦特燃料電池公司