KR20230168158A - 향상된 냉각을 위한 슈라우드형 혼합 유동 임펠러를 포함하는 원심 송풍기 - Google Patents

향상된 냉각을 위한 슈라우드형 혼합 유동 임펠러를 포함하는 원심 송풍기 Download PDF

Info

Publication number
KR20230168158A
KR20230168158A KR1020230071277A KR20230071277A KR20230168158A KR 20230168158 A KR20230168158 A KR 20230168158A KR 1020230071277 A KR1020230071277 A KR 1020230071277A KR 20230071277 A KR20230071277 A KR 20230071277A KR 20230168158 A KR20230168158 A KR 20230168158A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
impeller
blower
mixed flow
motor housing
Prior art date
Application number
KR1020230071277A
Other languages
English (en)
Inventor
리 슈오
Original Assignee
블룸 에너지 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 블룸 에너지 코퍼레이션 filed Critical 블룸 에너지 코퍼레이션
Publication of KR20230168158A publication Critical patent/KR20230168158A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings
    • F04D29/4233—Fan casings with volutes extending mainly in axial or radially inward direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly

Abstract

송풍기는 모터 하우징, 모터 하우징의 외부 표면에 배치된 볼류트, 모터 하우징을 통해 연장되는 모터 샤프트, 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 모터, 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 혼합 유동 임펠러를 포함한다. 혼합 유동 임펠러는 모터 하우징 내부의 공기를 순환하도록 구성된다.

Description

향상된 냉각을 위한 슈라우드형 혼합 유동 임펠러를 포함하는 원심 송풍기{CENTRIFUGAL BLOWER INCLUDING SHROUDED MIXED FLOW IMPELLER FOR ENHANCED COOLING}
본 개시내용의 양태는, 가령 연료 전지 시스템을 위한 송풍기와 같은 송풍기들에 관한 것이다.
가령, 고체 산화물 연료 전지와 같은 연료 전지는, 연료에 저장된 에너지를 고효율로 전기 에너지로 변환할 수 있는 전기화학 장치다. 고온 연료 전지에는 고체 산화물 및 용융 탄산염 연료 전지가 포함된다. 이러한 연료 전지는 수소 및/또는 탄화수소 연료를 사용하여 작동할 수 있다. 산화된 연료가 전기 에너지를 입력으로 사용하여, 산화되지 않은 연료로 다시 환원될 수 있게 하는 역작동 또한, 허용하는 고체 산화물 재생 연료 전지와 같은 연료 전지의 유형이 있다.
다양한 실시예에 따르면, 송풍기는 모터 하우징; 모터 하우징의 외부 표면에 배치된 볼류트(volute); 모터 하우징을 통해 연장되는 모터 샤프트; 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 모터; 및 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 혼합 유동 임펠러(mixed flow impeller)를 포함하며, 여기서 혼합 유동 임펠러는 모터 하우징 내부의 공기를 순환하도록 구성된다.
다양한 실시예에 따르면, 모터는 모터 하우징; 모터 하우징을 통해 연장되는 모터 샤프트; 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트를 지지하는 제1 베어링 및 제2 베어링; 모터 하우징에 배치되는 고정자(stator); 고정자에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 회전자(rotor); 및 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 혼합 유동 임펠러를 포함하며, 여기서 혼합 유동 임펠러는 모터 하우징 내부의 공기를 순환시키도록 구성된다.
다양한 실시예에 따르면, 모터 하우징에 배치된 모터를 냉각하는 방법은: 혼합 유동 임펠러가 모터 하우징 내부의 공기를 순환시키도록, 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 장착되는 혼합 유동 임펠러 및 모터 샤프트를 회전시키도록 모터를 작동하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고, 위에서 주어진 일반적인 설명 및 아래에 주어진 상세한 설명과 함께 본 발명의 특징을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 다양한 실시예를 구현하기에 적합한 다양한 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 사시도이다.
도 2는 다양한 실시예를 구현하기에 적합한 다양한 실시예에 따른 고온 박스의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 SOFC 연료전지 시스템의 개략도이다.
도 4a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 송풍기의 측단면도이다.
도 4b는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 송풍기의 정면도이다.
도 4c는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 송풍기의 측면도이다.
도 4d는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 송풍기의 사시도이다.
도 5a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 임펠러의 정면도이다.
도 5b는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 임펠러의 사시도이다.
도 5c는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 임펠러의 측면도이다.
도 6은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 도 5a 내지 5c의 임펠러 블레이드의 경사각의 그래프 플롯 다이어그램(graphical plot diagram)이다.
도 7은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 도 5a 내지 5c의 임펠러의 블레이드의 후방 스위프 각도의 그래프 플롯 다이어그램이다.
도 8a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 송풍기 냉각 특징을 포함하는 송풍기(401)의 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 일부의 확대도이다.
도 9a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 혼합 유동 임펠러의 평면도이다. 도 9b는 도 9a의 혼합 유동 임펠러의 유입구 측의 평면도이고, 도 9c는 혼합 유동 임펠러의 유입구 측(901)의 사시도이다. 도 9d는 도 9a의 선 A-A를 따라 취해진, 혼합 유동 임펠러의 유입구 측의 단면도이다. 도 9e는 혼합 유동 임펠러의 방출구 측의 평면도이고, 도 9f는 도 9e의 B-B 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 10a는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러의 사시도이고, 도 10b는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러의 방출구 측면도이고, 도 10c는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러의 유입구 측면도이고, 도 10d는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러의 평면도이고, 도 10e는 도 10d의 선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 11은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 수정된 송풍기의 단면도이다.
다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 가능한 경우 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호가, 동일하거나 유사한 부분을 지칭하는데 사용된다. 특정 실시예 및 구현예에 대한 참조는, 예시를 위한 것이며, 본 발명 또는 청구항들의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
공기 및 다른 가스 송풍기는, 냉각, 전기 생성을 위한 공기 또는 연료 제공, 또는 배기 재순환 및/또는 배출(venting)을 위해, 시스템 전체에서 공기 또는 다른 가스(예컨대, 연료)를 이동시키는 연료 전지 시스템의 필수 구성요소다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시예는, 송풍기의 구성요소에 대한 장치 구조 및 기능을 제공한다. 일부 실시예에서, 송풍기는 다양한 길이의 블레이드를 갖는 임펠러를 포함할 수 있다. 임펠러 블레이드는, 제1 길이의 전체 블레이드(full blades) 및 제1 길이 보다 짧은 제2 길이의 스플리터 블레이드를 포함할 수 있다. 임펠러 블레이드는 임펠러의 회전 방향을 향하는 후단 에지 경사각을 가질 수 있다. 임펠러 블레이드는 후단 에지에서 높은 후방 스위프 각도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 송풍기는 송풍기 호스(hosing)의 모터 하우징 부분의 적어도 일부를, 적어도 부분적으로, 형성하는, 볼류트(volute)를 포함할 수 있다. 볼류트는 높이보다 폭이 더 큰 타원형일 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예는 공기용 송풍기의 관점에서 설명될 수 있다. 당업자는 공기용 송풍기의 그러한 설명이, 주변 공기용 송풍기 또는 열 공기, 냉각 공기, 가습 공기, 제습 공기 등과 같은 공조된 공기를 위한 송풍기에 유사하게 적용될 수 있음을 인식할 것이다. 공기용 송풍기에 대한 이러한 설명은 연료 전지 시스템의 애노드 배기 재순환 가스와 같은 배기 가스용 송풍기 또는 연료 가스용 송풍기에도 유사하게 적용될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
본 명세서에 설명된 실시예는 송풍기 하우징 및 임펠러 설계를 개선함으로써 기존의 송풍기 구성요소 설계에 대비한 이점을 제공한다. 송풍기 하우징 아키텍처는, 송풍기 모터를 능동적으로 냉각하기 위해 송풍기 볼류트를 사용하는 통합된 설계일 수 있다. 높은 종횡비의 타원 단면 형상의 송풍기 볼류트(예를 들어, 2보다 큼, 예를 들어 2.1에서 10까지, 2.2, 2.3, 2.4에서 3까지 포함 등)는, 기존 송풍기 구성과 비교하여 임펠러의 대향 측면 상에 배치될 수 있다(예를 들어, 모터 측에 배치될 수 있다). 볼류트 벽은 송풍기의 모터 하우징 부분의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 볼류트 내부의 저온, 고속 공기 흐름은, 볼류트 벽을 통해 전도된 열을 모터에서 제거하는데 사용될 수 있으며, 이는 모터의 능동 방열판(active heat sink) 역할을 한다. 일부 실시예에서, 타원형 볼류트는 모터 하우징의 핀형 라디에이터 부분과 조합하여 사용될 수 있고, 모터를 위한 전형적인 냉각 팬은 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 송풍기 임펠러는 송풍기 모터의 모터 샤프트에 직접 장착될 수 있다. 송풍기 아키텍처의 임의의 실시예는, 타원형 볼류트를 사용하는 더 작은 폼 팩터를 사용하거나, 가령 모터용 냉각 팬 또는 송풍기 임펠러와 모터 샤프트를 연결하기 위한 추가 결합 구성요소와 같은 부품을 생략함으로써, 기존 송풍기들에 비하여, 크기, 비용 및/또는 소음을 감소시키거나, 신뢰성을 증가시킴으로써 기존 송풍기 설계에 비한 이점을 제공할 수 있다.
원심 송풍기 임펠러는 블레이드 길이의 조합을 포함할 수 있다. 스플리터 블레이드는 전체 블레이드 사이에 배치될 수 있으며, 여기서 스플리터 블레이드의 길이는 전체 블레이드의 길이보다 짧을 수 있다. 스플리터 블레이드 및/또는 전체 블레이드를 포함하는 블레이드는, 후단 에지에서 높은 후방 스위프 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 높은 후방 스위프 각도는 약 45°내지 약 65°와 같이 약 45°이상일 수 있다. 스플리터 블레이드 및/또는 전체 블레이드를 포함하는 블레이드는, 임펠러의 회전 방향을 향해 높은 기울기 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 높은 기울기 각도는 약 40°와 같이 약 35°내지 약 45°일 수 있다. 임펠러의 임의의 실시예는, 임펠러의 효율성 및 소음 감소를 개선함으로써 기존의 송풍기 설계에 비해 이점을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 개선된 효율은 속도, 전력, 용량, 유량, 압력 등의 범위를 포함할 수 있는, 작동 범위에 걸쳐 실현될 수 있다. 가령, 가변 블레이드 길이 및/또는 임펠러의 회전 방향을 향한 블레이드의 기울기 각도와 같은 임펠러의 실시예들의 일부는, 송풍기를 통한 가스 흐름으로 인해 발생하는 소음을 줄이거나 제거함으로써, 기존 송풍기 설계에 비해 이점을 제공할 수 있다.
도 1은, 모듈식 연료 전지 시스템의 설명을 위해 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제8,440,362호에 더 자세히 설명된 모듈식 연료 전지 시스템을 포함하는 하나의 발전기의 실시예를 도시한다. 모듈식 시스템은 상기 특허뿐만 아니라 모듈식 연료 전지 시스템의 설명을 위해 여기에 참조로 포함된 미국 특허 제9,190,693호에 설명된 모듈 및 구성요소를 포함할 수 있다. 연료 전지 시스템 인클로저(enclosure; 10)의 모듈식 설계는 유연한 시스템 설치 및 작동을 제공한다.
모듈식 연료 전지 시스템 인클로저(10)는, 복수의 전력 모듈 하우징(12)(연료 전지 전력 모듈 구성요소를 포함함), 하나 이상의 연료 입력(즉, 연료 처리) 모듈 하우징(16), 및 하나 이상의 전력 조절(즉, 전기 출력) 모듈 하우징(18)을 포함한다. 예를 들어, 시스템 인클로저는, 가령 2 내지 30개의 전원 모듈, 예를 들어 6 내지 12개의 전원 모듈과 같은, 임의의 원하는 수의 모듈을 포함할 수 있다. 도 1은 공통 베이스(20)에 6개의 전원 모듈(나란히 적층된 1개의 행의 6개의 모듈), 하나의 연료 처리 모듈 및 하나의 전원 조절 모듈을 포함하는, 시스템 인클로저(10)를 도시한다. 각 모듈은 자체 캐비닛 또는 하우징을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전력 조절 및 연료 처리 모듈은, 하나의 캐비닛 또는 하우징(14)에 위치한 단일 입력/출력 모듈로 결합될 수 있다. 간결함을 위해, 각 하우징(12, 14, 16, 18)은 아래에서 "모듈"이라고 한다.
전력 모듈(12)의 1개의 행이 도시되어 있지만, 시스템은 모듈(12)의 하나 이상의 행을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 연속적으로(back to back) 적층된 전력 모듈의 2개의 행을 포함할 수 있다.
각각의 전력 모듈(12)은 하나 이상의 고온 박스(13)를 수용하도록 구성된다. 각각의 고온 박스는, 가령 전도성 상호 연결 플레이트로 분리된 세라믹 산화물 전해질을 갖는 고체 산화물 연료 전지의 하나 이상의 스택 또는 열과 같은, 연료 전지의 하나 이상의 스택 또는 열(명확성을 위해 도시되지 않음)을 포함한다. 가령, PEM, 용융 탄산염, 인산 등과 같은 다른 연료 전지 유형도 사용할 수 있다.
모듈식 연료 전지 시스템 인클로저(10)는 또한, 하나 이상의 입력 또는 연료 처리 모듈(16)을 포함한다. 이 모듈(16)은, 가령 탈황기 베드와 같은, 연료의 사전 처리에 사용되는 구성요소를 포함하는 캐비닛을 포함한다. 연료 처리 모듈(16)은 상이한 유형의 연료를 처리하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 디젤 연료 처리 모듈, 천연 가스 연료 처리 모듈, 및 에탄올 연료 처리 모듈은, 동일하거나 별도의 캐비닛에 제공될 수 있다. 특정 연료에 맞게 조정된 상이한 베드 구성이, 각 모듈에 제공될 수 있다. 처리 모듈(들)(16)은, 파이프라인에서 제공되는 천연 가스, 압축 천연 가스, 메탄, 프로판, 액화 석유 가스, 가솔린, 디젤, 가정용 난방유, 등유, JP-5, JP-8, 항공 연료, 수소, 암모니아, 에탄올, 메탄올, 합성 가스, 바이오 가스, 바이오 디젤 및 다른 적합한 탄화수소 또는 수소 함유 연료로부터 선택된 연료들 중 적어도 하나를 처리할 수 있다. 원하는 경우, 개질기(17)는 연료 처리 모듈(16)에 위치할 수 있다. 대안으로, 개질기(17)를 연료 전지 스택(들)과 열적으로 통합하는 것이 바람직하면, 개별 개질기(17)가 각 전력 모듈(12) 내 각 고온 박스(13)에 위치할 수 있다. 또한, 내부 개질 연료 전지가 사용되는 경우, 외부 개질 장치(17)가 완전히 생략될 수 있다.
모듈식 연료 전지 시스템 인클로저(10)는 또한, 하나 이상의 전력 조절 모듈(18)을 포함한다. 전력 조절 모듈(18)은, 연료 전지 스택에서 생성된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위한 구성요소, AC 전력을 그리드로 출력하기 위한 전기 커넥터, 전기적 과도 상태를 관리하기 위한 회로, 시스템 컨트롤러(예컨대, 컴퓨터 또는 전용 제어 논리 장치 또는 회로)를 포함하는 캐비닛을 포함한다. 전력 조절 모듈(18)은, 연료 전지 모듈로부터의 DC 전력을 상이한 AC 전압 및 주파수로 변환하도록 설계될 수 있다. 208V, 60Hz용 설계; 480V, 60Hz; 415V, 50Hz, 및 다른 공통 전압과 주파수가 제공될 수 있다.
연료 처리 모듈(16) 및 전력 조절 모듈(18)은, 하나의 입력/출력 캐비닛(14)에 하우징될 수 있다. 단일 입력/출력 캐비닛(14)이 제공되면, 모듈(16, 18)은 수직으로(예컨대, 전력 조절 모듈(18) 구성 요소가 연료 처리 모듈(16) 위의 탈황기 캐니스터/베드 위에 있거나) 또는 캐비닛(14)에 나란히 위치할 수 있다.
도 1의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 하나의 입력/출력 캐비닛(14)은 6개의 전원 모듈(12)들의 하나의 행에 제공되며, 이는 입력/출력 모듈(14)의 일측에 선형으로 나란히 배열된다. 모듈의 행은, 예를 들어, 시스템이 전원을 공급하는 건물에 인접하게(예컨대, 모듈의 캐비닛 후면이 건물 벽을 향하도록) 위치해야 한다. 전력 모듈(12)의 한 행이 도시되어 있지만, 시스템은 모듈(12)의 하나 이상의 행을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급한 바와 같이, 시스템은 연속적으로 적층된 2개의 전력 모듈 행을 포함할 수 있다.
전원 모듈(12) 및 입력/출력 모듈(14) 각각은, (예를 들어, 유지보수, 수리, 교체 등을 위해) 모듈의 내부 구성요소에 액세스할 수 있도록 하는 도어(30)(예를 들어, 해치, 액세스 패널 등)를 포함한다. 일실시예에 따르면, 모듈(12, 14)은, 각 캐비닛의 한 면에만 도어(30)를 갖는 선형 어레이로 배열되어서, 시스템의 연속적인 열이 단부에서 서로 맞닿아 설치될 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 연료 전지 인클로저(10)의 크기 및 용량은, 기존 모듈(12 및 14) 및 베이스(20)에 필요한 최소한의 재배열로, 추가 모듈(12 또는 14) 및 베이스(20)로 조정될 수 있다. 원하는 경우 모듈(14)에 대한 도어(30)는, 캐비닛 전면이 아닌 측면에 있을 수 있다.
도 2는 연료 전지 스택 또는 칼럼(40)을 포함하는 연료 전지 시스템 고온 박스(13)의 평면도를 예시한다. 고온 박스(13)는 연료 전지 스택 또는 칼럼(40)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 고온 박스(13)는 둘 이상의 스택 또는 칼럼(40)을 포함할 수 있다. 스택 또는 컬럼(40)은, 서로 위에 적층된 전기적으로 연결된 연료 전지(45)를 포함할 수 있으며, 상호접속부(50)는 연료 전지들(45) 사이에 배치된다. 스택 또는 컬럼의 첫 번째 및 마지막 연료 전지(45)는, 각각의 단부 플레이트(60) 및 상호접속부(50) 사이에 배치된다. 단부 플레이트(60)는 연료 전지 스택 또는 칼럼(40)의 전기 출력에 전기적으로 연결된다. 고온 박스(13)는 다른 구성요소, 가령 연료 도관, 공기 도관, 밀봉재, 전기 접촉부 등을 포함할 수 있고, 플랜트 구성요소의 밸런스(balance)를 포함하는 연료 전지 시스템에 통합될 수 있다. 연료 전지(45)는: 가령, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 또는 스칸디아 안정화 지르코니아(SSZ)와 같은 세라믹 전해질, 가령, 니켈-YSZ, Ni-SSZ 또는 니켈-사마리아 도핑된 세리아(SDC) 서멧과 같은 애노드 전극, 및 가령, 란타늄 스트론튬 망가나이트(LSM)와 같은 캐소드 전극을 포함하는 고체 산화물 연료 전지일 수 있다. 상호접속부(50) 및/또는 단부 플레이트(60)는 가령, 4 내지 6 중량%의 철 및 균형 크롬을 함유하는 합금과 같은, 가령, 크롬-철 합금과 같은 임의의 적절한 가스 불투과성 및 전기 전도성인 재료를 포함할 수 있다. 상호접속부(50)는 인접한 연료 전지(45)를 전기적으로 연결하고, 연료 및 공기가 연료 전지(45)에 도달하기 위한 채널을 제공한다.
가령, 모듈식 연료 전지 시스템 인클로저(10)와 같은 연료 전지 시스템은 다양한 부품의 지원 장비를 포함할 수 있고/있거나 그에 의해 보강될 수 있다. 지원 장비(support equipment)는, 연료 전지 시스템의 작동을 지원하기 위한 다양한 보조 장비 및 시스템을 포함할 수 있다. 지원 장비는, 연료 전지 시스템이 설치된 현장의 제약조건 및/또는 특징에 따라 달라질 수 있다. 비제한적인 실시예로서, 지원 장비는, 연료 지원 장비, 공기 지원 장비 및/또는 환기 지원 장비를 포함할 수 있다. 연료 지원 장비의 일유형은, 연료를 공급하고, 연료/배기를 재순환하고/하거나, 연료 전지 시스템에서 연료를 배출하는, 연료 송풍기 또는 펌프와 같이, 연료 전지 시스템에서 연료 압력을 배출 및/또는 공급을 제어하도록 구성된 장비를 포함할 수 있다. 가령, 연료 예열기, 배기 스크러버(exhaust scrubber) 등과 같은 연료 전지 시스템을 위한 연료를 처리하도록, 다른 유형의 연료 지원 장비가 구성될 수 있다. 다른 유형의 연료 지원 장비도 사용될 수 있다. 공기 지원 장비의 일유형은, 연료 전지 시스템에 공기를 제공하고/하거나 연료 전지 캐소드에 공기를 제공하고/하거나, 연료 전지 캐소드, 애노드 테일 가스 산화기(ATO), 공기 열 교환기, CPOx 반응기 등으로부터 공기를 배출하는, 송풍기 또는 팬과 같은, 연료 전지 시스템에서 공기를 배출하도록 구성된 공기 공급 장비일 수 있다. 다른 유형의 공기 지원 장비가 또한, 사용될 수 있다. 환기 지원 장비의 일유형은, 가령, 수용 가능한 인클로저(10) 압력을 유지하기 위해, 인클로저(10) 내부로부터 인클로저(10) 외부로 공기를 송풍하기 위한 환기 팬과 같이, 고온 박스 외부의 하우징 부분(예컨대, 모듈식 연료 전지 시스템 인클로저(10) 내부에 있지만 고온 박스(13) 자체의 외부에 있는 부분)에서 환기 및/또는 공기를 순환시키도록 구성된 장비를 포함할 수 있다. 다른 유형의 환기 지원 장비도 사용할 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 시스템(10)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 시스템(100)은 고온 박스(13) 및 그 안에 또는 그에 인접하여 배치된 다양한 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 다양한 구성요소의 임의의 개수 및 조합이, 인클로저(예를 들어, 연료 전지 시스템 인클로저(10), 전력 모듈 하우징(12), 하우징(14), 연료 입력 모듈 하우징(16), 전력 조절 모듈 하우징(18)) 내에 배치될 수 있다.
고온 박스(13)는, 가령 고체 산화물 연료 전지 스택과 같은 연료 전지 스택(102)을 포함할 수 있다(여기서 스택의 하나의 고체 산화물 연료 전지는, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 또는 스칸디아 안정화 지르코니아(SSZ)와 같은, 세라믹 전해질과, 가령 니켈-YSZ 또는 Ni-SSZ 서멧과 같은 애노드 전극, 및 란탄 스트론튬 망가나이트(LSM)와 같은 캐소드 전극을 포함한다). 스택(102)은 복수의 열로 서로 위에 배열될 수 있다.
고온 박스(13)는 또한, 애노드 복열기(110), 캐소드 복열기(200), 애노드 테일 가스 산화기(ATO; 130), 애노드 배기 냉각기(140), 스플리터(122) 및 와류 발생기(124), 및 증기 발생기(160)를 포함하는 ATO 혼합기/인젝터(여기에서는 간결함을 위해 ATO 인젝터라고 함)를 포함할 수 있다. 시스템(10)은 또한, 촉매 부분 산화(CPOx) 반응기(170), 혼합기(150), CPOx 송풍기(180)(예를 들어, 공기 송풍기), 시스템 송풍기(182)(예를 들어, 송풍기) 및 고온 박스(13) 외부에 배치될 수 있는 애노드 재순환 송풍기(184)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시내용은, 고온 박스(13)에 대하여, 각각의 구성요소에 대한 임의의 특정 위치로 제한되지 않는다.
CPOx 반응기(170)는 연료 도관(300A)을 통해 연료 유입구(300)로부터 연료 유입 스트림을 수용한다. 연료 유입구(300)는, CPOx 반응기(170)에 제공되는 연료의 양을 제어하기 위한 밸브를 포함하는 유틸리티 가스 라인일 수 있다. CPOx 송풍기(180)는, 시스템(10) 시동 동안에 CPOx 반응기(170)에 공기를 제공할 수 있고, 이후 연료 전지 스택(102)이 700℃ 이상의 정상 상태 작동 온도(예컨대, 750~900℃)에 도달할 때인 정상 상태 작동 모드 동안에 전원이 꺼질 수 있다. 정상 상태의 연료 및/또는 시동 동안 연료와 공기의 혼합물은, 연료 도관(300B)에 의해 혼합기(150)에 제공될 수 있다. 연료는 혼합기(150)로부터 연료 도관(300C)을 통해 애노드 복열기(110)로 흐른다. 연료는 연료 도관(300D)을 통해 애노드 복열기(110)로부터 스택(102)으로 흐른다. 시스템(10)은 또한, 애노드 복열기(110)에 하나 이상의 연료 개질 촉매(112, 114, 116)를 포함할 수 있다.
메인 공기 송풍기(main air blower; 182)는 공기 도관(302A)을 통해 애노드 배기 냉각기(140)에 공기 스트림(예를 들어, 공기 유입 스트림)을 제공하도록 구성될 수 있다. 공기는 애노드 배기 냉각기(140)로부터 공기 출력 도관(302B)을 통해 캐소드 복열기(200)로 흐른다. 공기는 캐소드 복열기(200)로부터 공기 도관(302C)을 통해 스택(102)으로 흐른다.
스택(102)에서 생성된 애노드 배기(즉, 연료 배기)는, 애노드 배기 방출구 도관(들)(308A)을 통해 애노드 복열기(110)에 제공된다 . 애노드 배기에는, 미반응 연료가 포함될 수 있다. 애노드 배기는 또한, 본 명세서에서 연료 배기로 지칭될 수 있다. 애노드 배기는, 애노드 배기 도관(308B)에 의해 애노드 복열기(110)로부터 스플리터(122)로 제공될 수 있다. 애노드 배기의 제1 부분은 스플리터(122)로부터 애노드 배기 출력 도관(308D)을 통해 ATO(130)로 제공될 수 있다 . 애노드 배기의 제2 부분은, 제1 애노드 배기 가스 재순환 도관(308C)에 의해 스플리터(122)로부터 애노드 배기 냉각기(140)로 제공될 수 있다. 애노드 배기는, 제2 애노드 배기 가스 재순환 도관(308E)에 의해 애노드 배기 냉각기(140)로부터 혼합기(150)로 제공될 수 있다. 애노드 재순환 송풍기(184)는, 후술하는 바와 같이, 제2 애노드 배기 재순환 도관(308E)을 통해 애노드 배기를 이동시키도록 구성될 수 있다.
스택(102)에서 생성된 캐소드 배기(예를 들어, 공기 배기)는, 캐소드 배기 도관(304A)을 통해 ATO(130)로 흐른다. 캐소드 배기는 또한, 본 명세서에서 공기 배기(air exhaust)로 지칭될 수 있다. 와류 발생기(vortex generator; 124)는 캐소드 배기 도관(304A)에 배치될 수 있고, 캐소드 배기를 소용돌이치도록 구성될 수 있다. 도관(308D)은 와류 발생기(124)의 하류에서 캐소드 배기 도관(304A)에 유체 연결될 수 있다. 와류 발생기(124)를 빠져나가는 소용돌이형 캐소드 배기는 ATO(130)에 제공되기 전에, 스플리터(122)에 의해 제공된 애노드 배기와 혼합될 수 있다. ATO 배기를 생성하기 위해, 상기 혼합물이 ATO(130)에서 산화될 수 있다. ATO 배기는 ATO(130)로부터 배기 도관(304B)을 통해 캐소드 복열기(200)로 흐른다. 배기는 캐소드 복열기(200)로부터 배기 도관(304C)을 통해 증기 발생기(160)로 흐른다. 배기는 증기 발생기(160)로부터, 그리고 배기 도관(304D)을 통해 고온 박스(100) 밖으로 흐른다.
물은 물 탱크 또는 수도관과 같은 수원(190)으로부터 수도관(306A)을 통해 증기 발생기(160)로 흐른다. 증기 발생기(160)는, 배기 도관(304C)에 의해 제공되는 ATO 배기로부터의 열을 사용하여 물을 증기로 변환한다. 증기는 수도관(306B)을 통해 증기 발생기(160)로부터 혼합기(150)로 제공된다. 대안으로, 원하는 경우, 증기는 연료 유입 스트림으로 직접 제공될 수 있고/있거나 애노드 배기 스트림은 연료 유입 스트림 내로 직접 제공되고, 이어서 결합된 연료 스트림의 가습이 뒤따를 수 있다. 혼합기(150)는, 증기와 애노드 배기 및 연료를 혼합하도록 구성된다. 이 연료 혼합물은, 스택(102)에 제공되기 전에 애노드 복열기(110)에서 가열될 수 있다.
시스템(10)은 시스템(10)의 다양한 구성요소(예를 들어, 송풍기(182, 184) 및 연료 제어 밸브)를 제어하도록 구성된 시스템 컨트롤러(225)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(225)는 저장된 명령어를 실행하도록 구성된 중앙 처리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(225)는 연료 조성 데이터에 따라 시스템(10)을 통한 연료 및/또는 공기 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
송풍기
일부 실시예에서, 송풍기는 도 1과 관련하여 전술한 연료 전지 시스템의 송풍기 중 임의의 것을 포함할 수 있는 고성능 원심 송풍기(high-performance centrifugal blower)일 수 있다. 따라서, 송풍기는: CPOx 송풍기(180)(예를 들어, 시스템 시동을 위한 CPOx), 시스템 송풍기(182)(예를 들어, 연료 전지 스택에 공기를 제공하기 위한 메인 송풍기), 및/또는 애노드 배기 스트림을 스택으로부터 연료 유입 스트림으로 재순환시키는 애노드 재순환 송풍기(184)일 수 있다. 일부 실시예에서, 송풍기는 위에서 설명된 연료 전지 시스템과 다른 시스템에서 사용될 수 있다. 송풍기는 광범위한 유체(예컨대, 공기 및/또는 가스) 유량(flow rate) 및/또는 압력에서 작동할 수 있다. 송풍기는 인클로저에서 사용할 수 있는 제한된 공간에 적합하도록 크기가 작을 수 있다. 예를 들어, 인클로저는, 가령 연료 전지 시스템 인클로저(10), 전력 모듈 하우징(12), 하우징(14), 연료 입력 모듈 하우징(16), 및/또는 전력 조절 모듈 하우징(18)과 같은 연료 전지 시스템의 인클로저일 수 있다. 예를 들어, 송풍기는 송풍기에 추가하여 고온 박스(13)를 또한, 둘러쌀 수 있는 전력 모듈 하우징(12)에 맞는 크기일 수 있다. 일부 실시예에서, 넓은 범위의 유체 유량 및/또는 압력에서 컴팩트한 크기 및 고성능의 작동은, 하나 이상의 송풍기 설계에 의해 달성될 수 있으며, 그 실시예는 도 4a-4d 및 /또는 임펠러 설계를 참조하여 본 명세서에서 설명되며, 임펠러 설계의 실시예는 도 5a-5c, 6 및 7을 참조하여 본 명세서에 설명되어 있다.
도 4a 내지 4d는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 송풍기(400)의 실시예를 도시한다. 도 4a는 송풍기(400)의 측단면도이고, 도 4b는 송풍기(400)의 정면도이고, 도 4c는 송풍기(400)의 측면도이고, 도 4d는 송풍기(400)의 사시도이다. 다양한 실시예에서, 송풍기(400)는, 금속, 합금, 및/또는 중합체의 임의의 개수 및 조합으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 송풍기(400)의 임의의 구성요소는 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
송풍기(400)는, 도 4a, 4b 및 4d에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 볼류트(volute; 402)로 지칭되는 유체 이송 구조 및 모터 하우징(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 볼류트(402)는 공기, 배기 가스, 및/또는 연료 가스를 전달하도록 구성될 수 있다. 볼류트(402)는 곡선 형상(curvilinear shape)으로 형성될 수 있다. 도 4a 및 4c에 도시된 일부 실시예에서, 볼류트(402)는 임펠러(500)의 원주(예를 들어, 도 5a 내지 5c를 참조하여 아래에서 설명되는 임펠러(500)의 원주 에지(502))의 적어도 일부 주위에 방사상으로 배치될 수 있고, 이는 송풍기(400) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 볼류트(402)는, 임펠러(500)의 원주의 약 360˚주위에 방사상으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 볼류트(402)는 모터 하우징(430)의 체적의 적어도 일부분 주위에 방사상으로 배치될 수 있다. 예컨대, 볼류트(402)는, 모터 하우징(430)의 체적의 적어도 일부의 약 360˚ 주위에 방사상으로 배치될 수 있다.
볼류트(402)는 외부 표면(404) 및 내부 표면(406)을 포함할 수 있다. 내부 표면(406)은, 볼류트 유입 채널(424)로부터 방출구(440)로 유체(예를 들어, 공기와 같은 가스)를 전달할 수 있는 유체 전달 채널(408)을 형성할 수 있다. 볼류트 유입 채널(424) 및 방출구(440)는 유체 전달 채널(408)에 유체 연결될 수 있다. 내부 표면(406)에 의해 형성된 유체 전달 채널(408)은, 2보다 큰 종횡비를 갖는 타원형 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 표면(406)에 의해 형성된 유체 이송 채널(408)은, 2보다 큰 높은 종횡비, 예를 들어 2.2, 2.3, 2.4 등을 포함하여 2.1에서 10까지의 높은 종횡비를 가질 수 있다. 이와 같이, 볼류트(402)는 유체 전달 채널(408)의 타원형 단면과 동일한 내부 타원형 단면을 가질 수 있다. 예컨대, 볼류트(402)는, 가령 2.1 내지 10과 같이 2.2, 2.3, 2.4 등 내지 3까지의 2보다 큰 높은 종횡비를 가질 수 있다. 볼류트(402)는 임의의 형상의 외부 표면(404)에 의해 형성된 외부 단면을 갖는다. 일부 실시예에서, 볼류트(402)의 외부 단면은, 볼류트(402)의 내부 타원형 단면과 유사한, 외부 표면(404)에 의해 형성된 외부 타원형 단면일 수 있다. 볼류트(402)의 유체 전달 채널(408)은, 방출구(440)에 인접하여 체적이 증가할 수 잇는 가변 체적을 가질 수 있다. 내부 표면(406)은 방출구(440)에 더 가까운 유체 전달 채널(408)의 부피를 증가시키도록 가변적인 크기를 가질 수 있다. 내부 표면(406)은, 볼류트(402)의 내부 타원형 단면이 유지되면서 한편, 유체 전달 채널(408)의 체적을 증가시킬 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 표면(406)은, 내부 타원형 단면의 종횡비를 유지하면서, 볼류트(402)의 내부 타원형 단면을 유지하도록 크기 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 표면(406)은 종횡비를 변화시키면서 볼류트(402)의 내부 타원형 단면을 유지하도록 크기가 정해질 수 있다.
모터 하우징(410)은: 외부 표면(412), 내부 표면(414), 및 내부 표면(414)에 의해 형성된 모터 캐비티(418)를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 것처럼, 모터 하우징(410)은, 모터 캐비티(418) 내 모터(800)를 하우징하도록 구성될 수 있다. 모터(800)는 모터 샤프트(430)를 통해 임펠러(500)를 구동하도록 구성될 수 있다. 임펠러(500)는, 송풍기의 크기 및 복잡성을 줄이기 위해, 모터 샤프트(430)에 직접 장착될 수 있다. 모터(800)의 작동은, 열을 생성할 수 있고 모터 하우징(410)은 모터(800)에 의해 생성된 열을 분산시키는 방열판(heat sink)으로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 하우징(410)은, 복수의 방열판 핀들(fins)을 갖는 핀형 라디에이터와 같이, 외부 표면(412)과 통합될 수 있거나 이에 장착될 수 있는 라디에이터(radiator; 450)를 포함할 수 있다. 라디에이터(450)는 모터(800)에 의해 생성된 열을 발산하기 위한 방열판으로서, 모터 하우징(410)과 함께 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 표면(412)은 원형 원주(circular circumference)를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 볼류트(402)는, 볼류트(402)의 적어도 일부가 모터 하우징(410)과 중첩되는 방식으로 배치될 수 있다. 예컨대, 볼류트(402)는, 모터 하우징(410)의 20% 이상, 가령, 모터 하우징(410)의 약 40% 내지 약 50%를 포함하여, 모터 하우징(410)의 20% 내지 100%만큼 중첩될 수 있다. 이와 같이, 볼류트(402)는, 기존 송풍기 설계와 대비할 때, 실질적으로 임펠러(500)의 반대 측(예를 들어, 임펠러(500)의 모터(800) 측) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 볼류트(402)는 볼류트 유입 채널(424)과 겹치는 부분 및 모터 하우징(410)과 겹치는 부분을 가질 수 있다. 모터 하우징(410)과 겹치는 볼류트(402)의 부분은, 모터 하우징(410)과 직접 접촉하는 볼류트(402)의 내부 표면(406)의 적어도 일부 및/또는 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예컨대, 모터 하우징(410)과 중첩되는 볼류트(402)의 부분은, 가령 외부 표면(412) 및/또는 라디에이터(450)와 같이 모터 하우징(410)과 접하도록 배치된 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 모터 하우징(410)과 중첩하는 볼류트(402)의 부분은, 가령 외부 표면(412) 및/또는 라디에이터(450)와 같은, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)의 일부를 형성하는, 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 모터 하우징(410)과 중첩하는 볼류트(402)의 부분은, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)의 일부를 형성하는 볼류트(402)의 내부 표면(406)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 높은 종횡비의 타원형 단면을 갖는 볼류트(402)는, 모터 샤프트(430)에 수직인 방향에서 종축(minor axis)을 따르는 볼류트(402)의 높이보다, 모터 샤프트(430)에 평행하는 방향에서 주축(major axis)을 따라 더 넓을 수 있다. 예컨대, 2보다 큰 높은 종횡비를 갖는 볼류트(402)는, 볼류트(402)가 가질 수 있는 높이보다, 2배 이상 넓은, 예컨대 2.2, 2.3, 2.4 등을 포함하여 2.1 내지 10배 더 넓을 수 있다. 종횡비가 높을수록 더 많은 볼류트의 부분이 모터 하우징(410)과 중첩될 수 있다. 모터 하우징(410)과 중첩될 수 있는 볼류트(402)의 부분은, 라디에이터(450)의 적어도 일부 주위에 방사상으로 배치될 수 있다.
외부 타원형 단면을 갖는 볼류트(402)는, 외부 원형 단면(예를 들어, 1의 종횡비를 가짐)을 갖는 기존의 송풍기 설계와 비교하여, 송풍기(400)의 전체 외부 치수를 감소시킬 수 있다. 볼류트(402)의 외부 타원형 단면의 더 높은 종횡비는, 송풍기(400)의 더 작은 전체 외부 치수를 생성할 수 있다. 예를 들어, 송풍기(400)의 전체 외부 치수는, 모터 샤프트(430)에 수직인 치수에서 더 작을 수 있다. 모터 하우징(410)의 일부와 중첩되는 볼류트(402)의 부분은, 볼류트가 모터 하우징과 중첩되지 않는 기존의 송풍기 설계와 비교하여, 송풍기(400)의 전체 외부 치수를 감소시킬 수 있다. 모터 하우징(410)의 더 큰 부분과 중첩되는 볼류트(402)의 더 큰 부분은, 송풍기(400)의 더 작은 전체 외부 치수를 생성할 수 있다. 예를 들어, 송풍기(400)의 전체 외부 치수는, 모터 샤프트(430)와 평행한 치수에서 더 작을 수 있다.
볼류트(402)의 일부와 모터 하우징(410)의 부분을 중첩함으로써, 볼류트는 모터(800)를 냉각시키기 위한 능동 방열판으로서 기능할 수 있다. 볼류트(402) 유체 전달 채널(408)을 통해 전달되는 공기 및/또는 기체는, 볼류트(402)에 의해 중첩되는 모터 하우징(410)의 부분에 존재하고 모터 하우징(410)에 의해 흡수되는 모터(800)로부터의 열보다 더 낮은 온도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 하우징(410)의 중첩 부분에 존재하는 흡수된 모터 열은, 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 인접 부분을 통해 볼류트(402)에 의해 흡수되고, 볼류트(402)의 내부 표면(406)에 의해, 볼류트(402)를 통해 이송 공기 및/또는 기체로 전도된다. 예를 들어, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)의 중첩된 부분에 존재하는 흡수된 모터 열은, 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 접촉 부분에 의해 흡수될 수 있다. 다른 예를 들면, 모터 하우징(410)의 라디에이터(450)의 중첩된 부분에 존재하는 흡수된 모터 열은, 볼류트(402)의 외부 표면(404)의 인접 부분에 의해 흡수될 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 하우징(410)의 중첩된 부분에 존재하는 흡수된 모터 열은 또한, 볼류트(402)의 중첩 부분에 존재할 수 있고, 볼류트(402)의 내부 표면(406)에 의해 운반되는 공기 및/또는 가스로 전도될 수 있다. 예를 들어, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)의 중첩된 부분에 존재하는 흡수된 모터 열은, 또한, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)의 중첩된 부분을 형성하는 볼류트(402)의 내부 표면(406)의 부분에 존재할 수 있다. 운반 공기 및/또는 가스로 전도되는 열은, 볼류트(402) 및 방출구(440)를 통해 송풍기(400) 밖으로 전달되는 공기 및/또는 가스에 의해 송풍기(400)으로부터 제거될 수 있다. 볼류트(402)의 방열판 이점은, 모터(800)를 위한 통상적인 냉각 판의 존재를 생략하게 할 수 있다. 예를 들어, 라디에이터(450)의 기능과 결합된 볼류트(402)의 방열판 이점은, 모터(800)에 대한 일반적인 냉각 팬을 생략하기에 충분한 모터 냉각을 허용할 수 있다.
볼류트(402)가 모터 하우징(410)의 일부와 접하거나 형성하는 실시예에서, 송풍기(400)는 모터 냉각을 위한 하이브리드 방열판으로서 기능한다. 볼류트(402) 내부 단면의 높은 종횡비의 타원 형상은, 볼류트(402)가 더 낮은 종횡비 설계보다 더 큰 정도로 모터 하우징(410)과 접촉하거나 이와 통합할 수 있게 하고, 여전히 최적화된 공기역학적 성능을 허용할 수 있다. 볼류트(402)에서 비교적 고속의 공기 및/또는 가스 흐름에 의한 강제되는 대류 열 전달(forced convective heat transfer)은, 모터 하우징(410)을 통해 전도된 대부분의 열을 운반한다. 가령, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)에 위치한 라디에이터(450)와 같은, 모터 하우징(410)을 통한 대류 열 전달은, 모터(800)에 의해 생성된 열의 나머지를 제거할 수 있다. 이 하이브리드 방열판은, 기존 송풍기 설계에 비해, 송풍기의 냉각 팬이 없어서, 크기와 비용, 및 소음을 줄일 수 있다.
볼류트(402) 및 모터 하우징(410)을 사용하는 모터(800)의 하이브리드 냉각은, 모터(800)에 대한 우수한 열 관리를 제공하여, 모터(800)의 열을 연료 전지 시스템의 하류로 운반한다. 하이브리드 냉각은, 냉각 팬을 사용함으로써, 송풍기 주변으로부터의 열을 제거해야 하고, 모터 하우징(410) 주변 및 그 내부에서 모터(800)로부터 발산되는 모든 열을 남겨두는 냉각 팬을 사용하는 종래의 방법에 비하여, 더 효율적으로 모터 하우징(410) 내 열 부하를 감소시킨다. 전통적인 냉각 팬 없이, 송풍기의 전체 효율이 향상될 수 있고, 송풍기는 더 적은 부품만을 포함하며, 이는 신뢰성을 증가시키고, 비용을 절감시키며 더 작은 크기를 가능하게 할 수 있다.
일부 대안적인 실시예에서, 볼류트(402)는, 볼류트(402)가 모터 하우징(410)과 중첩하지 않는 방식으로 배치될 수 있다. 이와 같이, 볼류트(402)는 임펠러(406)의 일측(예컨대, 임펠러(406)의 흡입측) 상에 실질적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 볼류트(402)는 볼류트 유입 채널(424)과 겹치는 부분과, 모터 샤프트(430)와 평행한 방향으로 송풍기(400)로부터 모터 하우징(410)으로부터 멀어지는 연장되는 부분을 가질 수 있다. 외부 타원 단면을 갖는 볼류트(402)는, 외부 원형 단면을 갖는(예컨대, 1의 종횡비를 갖는) 기존의 송풍기 설계에 비해 송풍기(400)의 전체 외부 치수를 감소시킬 수 있다. 볼류트(402)의 외부 타원 단면의 더 높은 종횡비들은, 송풍기(400)의 더 작은 전체 외부 치수를 생성할 수 있다. 예컨대, 송풍기(400)의 전체 외부 치수는, 모터 샤프트(430)에 수직인 치수에서 더 작을 수 있다.
방출구(440)는 외부 표면(442) 및 내부 표면(444)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방출구(440)는, 볼류트(402)와 인접한 송풍기(400)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 방출구(440)의 외부 표면(442)은 볼류트(402)의 외부 표면(404)과 인접할 수 있고, 방출구(440)의 내부 표면은 볼류트(402)의 내부 표면(406)과 인접할 수 있다. 일부 실시예에서, 방출구(440)는 볼류트(402)와 통합될 수 있다. 일부 대안적 실시예에서, 방출구(440)는 고정 부품(미도시)에 의해 송풍기(400)에 고정되는 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 고정 구성요소는 나사형 패스너, 클립, 핀, 용접부, 접착제 등일 수 있다. 방출구(440)는 다양한 형상 및/또는 크기의 단면을 가질 수 있다. 방출구(440)의 내부 단면과 볼류트(402)의 타원형 단면은, 방출구(440)와 볼류트(402)가 유체 결합되는, 방출구(440)의 단부 및 볼류트(402)의 단부에서 실질적으로 유사할 수 있다. 방출구(440)의 내부 단면은, 방출구(440)가 볼류트(402)에 유체 연결되는, 방출구(440)의 단부로부터 원위인 방출구(440)의 단부를 향해 점진적으로 원형이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 방출구(440)의 내부 단면 및/또는 외부 단면은, 가령 덕트, 파이프, 또는 호스와 같은 방출 도관(미도시)과 결합하도록 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 임펠러 슈라우드(impeller shroud; 420)는 임펠러(500)가 장착될 수 있는 송풍기(400)의 임펠러 단부에 고정가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 임펠러 슈라우드(420)는, 볼류트(402)의 외부 표면(404)에 고정가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 임펠러 슈라우드(420)는, 가령 나사형 패스너(예를 들어, 볼트), 핀, 클립, 용접부, 접착제 등과 같은 적어도 하나의 고정 구성요소(426)에 의해 송풍기(400)에 고정가능하게 결합될 수 있다. 슈라우드(420)는, 부분적으로 슈라우드(420)를 통해 송풍기 유입 채널(428)을 형성할 수 있는 내부 표면(422)을 포함할 수 있으며, 이는 송풍기(400)로의 공기 및/또는 가스를 위한 유입구로서 기능할 수 있다. 송풍기 유입 채널(428)은 임펠러(500)와 동축일 수 있다. 슈라우드(420) 및 송풍기(400)는, 슈라우드(420)의 내부 표면(422) 및 모터 하우징(410) 사이에 볼류트 유입 채널(424)을 형성할 수 있다. 볼류트 유입 채널(424)은, 슈라우드(420)의 내부 표면(422)에 의해 형성된 송풍기 유입 채널(428)에 유체 연결될 수 있다. 공기 및/또는 가스는, 볼류트(402)의 유체 전달 채널(408)로, 볼류트 유입 채널(424) 및 슈라우드(420)의 내부 표면(422)에 의해 형성된 송풍기 유입 채널(428)을 통해 전달될 수 있다.
일부 실시예에서, 임펠러(500)는, 모터(800) 내로 연장될 수 있고, 모터(800)에 의해 회전될 수 있는 모터 샤프트(430)에 동축으로 직접 장착될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 모터 샤프트(430)는 임펠러(500) 내의 장착 채널(462)(즉, 축방향 개구) 내에 배치될 수 있다. 임펠러(500)는, 가령 나사형 패스너(예컨대, 볼트), 핀, 클립 등과 같은 고정 구성요소(432)에 의해 모터 샤프트(430)에 고정될 수 있다. 모터 샤프트(430)에 임펠러(500)를 직접 장착하는 것은, 모터(800)와 임펠러(500) 사이에 다른 장착 수단의 중간 기어 또는 다른 회전 운동 전달 구성요소를 생략할 수 있다. 임펠러(500)를 모터 샤프트(430)에 직접 장착하면, 송풍기의 공기역학 성능 및 기계적 성능을 희생시키지 않고, 모터 샤프트 길이를 줄일 수 있다. 모터(800)는 영구자석 모터일 수 있다. 공기 및/또는 가스는 슈라우드(420)의 내부 표면(422), 볼류트 유입 채널(424), 볼류트(402)의 유체 전달 채널(408)에 의해 형성된 송풍기 유입 채널(428)을 통해 전달될 수 있고, 방출구는 적어도 부분적으로, 임펠러(500)에 의해 구동될 수 있다.
일부 실시예에서, 모터 커버(motor cover; 416)(도 4a 및 4b 참조)는 모터(800)가 장착될 수 있는 송풍기(400)의 모터 단부에 고정가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 임펠러 모터 커버(416)는, 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)에 고정가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 모터 커버(416)는, 가령, 나사형 패스너, 핀, 클립, 용접, 접착제 등과 같은 적어도 하나의 고정용 구성요소에 의해 송풍기(400)에 고정가능하게 연결될 수 있다.
도 5a 내지 5c는, 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520)의 조합을 갖는 임펠러(500)의 일실시예에 대한 다양한 도면을 도시한다. 도 5a는 임펠러(500)의 정면도이고, 도 5b는 임펠러(500)의 사시도이고, 도 5c는 임펠러(500)의 측면도이다. 임펠러(500)는 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 임의의 개수 및 조합을 가질 수 있다. 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 개수 및 조합은, 임펠러(500)의 적용례에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 임펠러(500)는 가령, CPOx 송풍기(180)(예컨대, 시스템 시동을 위한 CPOx를 위한 공기 송풍기), 시스템 송풍기(182)(예를 들어, 연료 전지 스택에 공기를 제공하기 위한 메인 송풍기), 및/또는 애노드 배기 스트림을 스택으로부터 연료 유입 스트림으로 재순환시키는 애노드 재순환 송풍기(184)와 같은 송풍기로 구현된다. 대안적으로, 송풍기는 위에서 설명된 연료 전지 시스템과 다른 시스템에서 사용될 수 있다. 도 5a 내지 5c에 예시된 실시예는, 7개의 전체 블레이드(510)와 7개의 스플리터 블레이드(520)로 그 비율이 1:1인 임펠러(500)를 도시한다. 이러한 실시예는, 임의의 개수 및 조합으로 구현될 수 있는 청구항들 및 설명을 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520)의 비율 및 개수로 한정하지 않는다. 예를 들어, 임펠러(500)는 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 비율이 1:2 또는 2:1일 수 있다. 다른 예로서, 임펠러(500)는, 적게는 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520) 각각을 2개, 그리고 임펠러(500)가 동작가능할 수 있는, 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520)를 최대 개수를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 5c에 도시되는 것처럼, 임펠러(500)는: 원주 에지(502), 허브 표면(504), 고정 표면(506), 장착 표면(508), 및 베이스 표면(530)을 가질 수 있다. 원주 에지(502)는, 임펠러(500)의 외주(outer circumference)를 형성할 수 있다. 장착 표면(508)은, 임펠러(500)를 통해 동축 장착 채널(예를 들어, 도 4a에 도시된 장착 채널(462))을 형성하는 임펠러(500)를 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 장착 표면(508)은 허브 표면(504)과 베이스 표면(530) 사이에서 연장되어, 허브 표면(504)과 베이스 표면(530) 모두에서 장착 채널을 형성할 수 있다. 다른 실시예로서, 장착 표면(508)은 고정 표면(506) 및 베이스 표면(530) 사이에서 연장할 수 있어서, 고정 표면(506), 허브 표면(504) 및 베이스 표면(530)에서 장착 채널을 형성한다. 도 5a에 도시된 임펠러(500)는 허브 표면(504)을 마주할 때, 반시계 방향으로 회전하도록 구성된다.
허브 표면(504)은, 원주 에지(502) 및 고정 표면(fastening surface; 506) 사이에 배치될 수 있다. 허브 표면(504)은 고정 표면(506)으로부터 원주 에지(502)를 향해 증가하는 표면적을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 허브 표면(504)은 고정 표면(506)과 원주 에지(502) 사이에서 선형일 수 있다. 예를 들어, 허브 표면(504)은, 고정 표면(506)과 원주 에지(502) 사이에서 선형인 원추형 형상을 가질 수 있다. 일부 대안적인 실시예에서, 허브 표면(504)은, 고정 표면(506)과 원주 에지(502) 사이에서 곡선형일 수 있다. 예를 들어, 허브 표면(504)은 고정 표면(506)과 원주 에지(502) 사이에서 장착 표면(508)을 향해 만곡된 원추형 형상을 가질 수 있다. 베이스 표면(530)은, 원주 에지(502) 및 장착 표면(508) 사이에서 허브 표면(504)에 대해 반대쪽에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 표면(530)은 원주 에지(502) 및 장착 표면(508) 사이에서 실질적으로 평면일 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 표면(530)은 원주 에지(502)와 장착 표면(508) 사이에서 선형인 원추형 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 표면(530)은 원주 에지(502)와 장착 표면(508) 사이에서 장착 표면(508)을 향해 만곡된 원추형 형상을 가질 수 있다.
전체 블레이드(510)는: 필렛(512), 상단 에지(514), 선단 에지(leading edge)(예컨대, 루트(root))(516) 및 후단 에지(518)를 가질 수 있다. 스플리터 블레이드(520)는, 필렛(fillet; 522), 상단 에지(524), 선단 에지(526) 및 후단 에지(528)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 블레이드(510, 520)는, 필렛(512, 522)에서 허브 표면(504)과 인접한 임펠러(500)의 부분들일 수 있다. 예를 들어, 블레이드(510, 520)의 필렛(512, 522)은, 임펠러(500)의 허브 표면(504)과 인접할 수 있다. 예를 들어, 임펠러(500) 및 블레이드(510, 520)는, 가령 주조, 기계가공, 몰딩, 3D 프린팅 등과 같은 일체의 연속 물체로서 형성될 수 있다.
전체 블레이드(510)의 선단 에지(516)는, 고정 표면(fastening surface; 506)에 또는 그 부근에 배치될 수 있다. 전체 블레이드(510)의 후단 에지(518)는 원주 에지(502)에 또는 그 부근에 배치될 수 있다. 전체 블레이드(510)의 상단 에지(514)는 선단 에지(516) 및 후단 에지(518) 사이에 배치될 수 있다. 전체 블레이드(510)의 경사각은, 임펠러(500) 상의 원주 방향(예를 들어, 임펠러(500)의 회전방향)에서 전체 블레이드(510)와 허브 표면(504)이 이루는 각도일 수 있고, 그 예는 도 6을 참조하여 본 명세서에서 추가로 설명된다. 일부 실시예에서, 후단 에지(518)에서 전체 블레이드(510)의 경사각은, 약 35°내지 약 45°, 가령 약 40°일 수 있는 높은 경사각일 수 있다. 일부 실시예에서, 선단 에지(516)와 후단 에지(518) 사이와 같이, 전체 블레이드(510)를 따른 경사각은, 선형으로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 선단 에지(516)와 후단 에지(518) 사이와 같은, 전체 블레이드(510)를 따른 경사각은 비선형적으로 변할 수 있다. 전체 블레이드(510)의 후방 스위프 각도는, 예를 들어, 임펠러(500) 상의 방사 방향(예를 들어, 원주 에지(502) 또는 고정 표면(506)의 방향)으로의 전체 블레이드(510)와 허브 표면(504) 사이의 각도일 수 있고, 이에 대한 예가 도 7을 참조하여 아래에서 추가로 설명된다. 일부 실시예에서, 후단 에지(518)에서 전체 블레이드(510)의 후방 스위프 각도는, 약 50° 내지 약 60°를 포함하는, 가령 약 45°내지 약 65°와 같은, 약 45°이상의 높은 후방 스위프 각도일 수 있다. 일부 실시예에서, 전단 에지(516) 및 후단 에지(518) 사이와 같이, 전체 블레이드(510)를 따른 후방 스위프 각도는, 선형적으로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 전단 에지(516)과 후단 에지(518) 사이와 같은, 전체 블레이드(510)를 따른 후방 스위프 각도는 비선형적으로 변할 수 있다.
스플리터 블레이드(520)는 선단 에지(516)와 후단 에지(518) 사이의 전체 블레이드(510)의 길이보다 짧은, 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 스플리터 블레이드(520)의 길이는, 전체 블레이드(510)의 길이의 약 25% 내지 약 75%, 예를 들어 50%일 수 있다. 스플리터 블레이드(520)의 선단 에지(526)는 고정 표면(506)과 원주 에지(502) 사이에 배치될 수 있다. 스플리터 블레이드(520)의 후단 에지(528)는 원주 에지(502)에 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 스플리터 블레이드(520)의 상단 에지(524)는 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이에 배치될 수 있다. 스플리터 블레이드(520)의 경사각은, 임펠러(500) 상의 원주 방향에서(예컨대, 임펠러(500)의 회전 방향에서), 스플리터 블레이드(520)와 허브 표면(504) 사이의 각도일 수 있고, 이에 대한 예는 도 6을 참조하여 아래에 추가로 설명된다. 일부 실시예에서, 후단 에지(528)에서 스플리터 블레이드(520)의 경사각은, 가령 약 40°와 같은, 약 35° 내지 약 45°일 수 있는 높은 경사각일 수 있다. 일부 실시예에서, 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이와 같은, 스플리터 블레이드(520)를 따른 경사각은 선형적으로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이와 같은, 스플리터 블레이드(520)를 따른 경사각은 비선형적으로 변할 수 있다. 스플리터 블레이드(520)의 후방 스위프 각도는, 임펠러(500) 상의 방사 방향(예를 들어, 원주 에지(502) 또는 고정 표면(506)의 방향)으로의 스플리터 블레이드(520)와 허브 표면(504) 사이의 각도일 수 있고, 그 예는 도 7을 참조하여 아래에 추가로 설명된다. 일부 실시예에서, 후단 에지(528)에서 스플리터 블레이드(520)의 후방 스위프 각도는, 약 50° 내지 약 60°를 포함하여, 가령 약 45° 내지 약 65°와 같은 약 45°이상의 높은 후방 스위프 각도일 수 있다. 일부 실시예에서, 가령, 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이와 같은, 스플리터 블레이드(520)를 따른 후방 스위프 각도는, 선형적으로 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 선단 에지(526)와 후단 에지(528) 사이와 같은, 스플리터 블레이드(520)를 따른 후방 스위프 각도는 비선형적으로 변할 수 있다.
임펠러(500)는 원심 송풍기 임펠러일 수 있다. 원심 송풍기 임펠러(500)는 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 조합을 가질 수 있다. 블레이드(510, 520)는 후단 에지(518, 528)에서 높은 후방 스위프 각도를 가질 수 있고, 블레이드(510, 520)는 후단 에지(518, 528)에서 높은 경사각을 가질 수 있으며, 블레이드(510, 520)를 원심 송풍기 임펠러(500)의 회전 방향으로 기울인다. 이러한 세 가지 기하학적 특징은 전통적인 임펠러 설계와 비교하여 원심 송풍기 임펠러(500)의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 원심 송풍기 임펠러(500)의 회전 방향을 향한 높은 경사각을 갖는 블레이드(510, 520)와, 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520)의 조합은, 기존의 임펠러 설계에 비해 임펠러(500)를 통한 가스 흐름으로 인한 소음을 감소시킬 수 있다.
후단 에지(518, 528)에서 높은 후방 스위프 각도를 갖고, 후단 에지(518, 528)에서 회전 방향으로 기울어진 경사각을 갖는, 전체 블레이드(510) 및 스플리터 블레이드(520)의 조합은, 전통적인 임펠러 설계에 비하여, 전체 작동 범위에 걸쳐 개선된 효율성 및 개선된 소음 감소를 제공할 수 있다. 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 조합은, 원심 송풍기 임펠러(500)에 의해 구동되는 공기 및/또는 가스 흐름의 쌍극자 지향성 특성(dipole directivity characteristics)에 영향을 주어 전통적인 임펠러 설계에 비해 소음 감소를 개선할 수 있다. 예를 들어, 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 조합은, 동일한 길이의 블레이드를 갖는 전통적인 임펠러 설계보다 더 큰 파괴 간섭 영역을 생성하는 공기 및/또는 가스 흐름의 쌍극자 지향성 특성에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 조합은, 스플리터 블레이드(520)의 선단 에지(526)가 전체 블레이드(510)의 선단 에지(516)와 동일한 위치까지 허브 표면(504) 상에서 연장되지 않는 결과로서, 전통적인 임펠러 설계와 비교하여, 도 4a 및 4c에 도시된 송풍기 유입구(예를 들어, 송풍기 유입 채널)(428)에서 원심 송풍기 임펠러(500)에 의한 막힘을 감소시킬 수 있다. 전체 블레이드(510)와 스플리터 블레이드(520)의 조합으로 발생되는, 원심 송풍기 임펠러 선단 에지(예컨대, 허브 표면(504) 상의 전체 블레이드(510)의 선단 에지(516)의 위치)에서의 더 적은 막힘은, 요구되는 유량에 대해 더 작은 슈라우드(420) 반경을 허용할 수 있다. 따라서, 임펠러 전단 에지 속도가 감소될 수 있으며, 이는 기존 임펠러 설계에 비해 손실과 소음을 줄인다. 전통적인 임펠러 설계는 송풍기 유입구에 더 많은 블레이드를 사용함으로써 임펠러(500)보다 더 큰 막힘을 가질 수 있다. 따라서, 기존 임펠러 설계의 전단 에지/송풍기 유입구에 더 많은 블레이드 표면적이 존재한다. 임펠러(500)는, 상이한 연료(예컨대, 바이오가스) 및/또는 배기를 포함하는 공기 및/또는 다른 연료에 대하여, 상이한 상수 및/또는 가변 유량과 임펠러 속도를 포함하는, 가변되는 유량 및/또는 임펠러 속도(예컨대, 임펠러 전단 에지 속도)를 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 연료 전지 시스템이 천연 가스 또는 메탄을 연료로 사용하여 작동하는 경우, 임펠러(500)는 비교적 고속으로 작동할 수 있다. 대조적으로, 도 3에 도시된 연료 전지 시스템이 바이오가스를 연료로 사용하는 경우, 임펠러(500)는 고속보다 낮은 상대적으로 낮은 속도로 작동할 수 있다. 도 3에 도시된 연료 전지 시스템이 연료로서 바이오 가스 및 천연 가스(또는 메탄)의 혼합물로 작동한다면, 임펠러(500)는 상대적으로 저속보다는 높지만, 고속보다는 낮은, 중간 속도로 작동할 수 있다.
높은 경사각을 갖는 후단 에지(518, 528)를 갖는 블레이드(510, 520)는, 원심 송풍기 임펠러(500)로부터의 후류 흐름(wake flow)이 보다 적은 강도로 송풍기(400)의 볼류트 텅(volute tongue)과 같은 하류 구성요소를 통과하도록 할 수 있으며, 이는 후단 에지에서 높은 경사각이 없는 기존 임펠러 설계와 비교할 때 소음을 개선할 수 있다. 예를 들어, 하류 구성요소를 통과하는 높은 경사각을 갖는 블레이드(510, 520)로부터의 후류 흐름의 타이밍은, 후류의 보강 간섭을 덜 발생시켜서, 하류 구성요소를 통과하는 후류의 강도를 감소시킬 수 있다. 높은 후방 스위프 각도를 갖는 후단 에지(518, 528)를 갖는 블레이드(510, 520)는, 가령 후류 흐름과 같은 소음원의 변동 강도를 약화시킬 수 있으며, 이는 또한, 후단 에지에서 높은 후방 스위프 각도가 없는 전통적인 임펠러 설계와 비교하여 소음을 감소시킬 수 있다.
고정 표면(506)은, 임펠러(500)를 모터 샤프트(예를 들어, 도 4a의 모터 샤프트(430))에 고정가능하게 장착하기 위해, 고정 구성요소(예를 들어, 도 4a 및 도 4c의 고정 구성요소(432))와 함께 사용되도록 구성될 수 있다. 모터 샤프트(430)는 장착 표면(508)에 의해 형성된 장착 채널(462)을 통해, 베이스 표면(530) 및 허브 표면(504)을 통과하도록 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 샤프트는, 장착 표면(508)에 의해 형성된 장착 채널(462)을 통해 고정 표면(506) 내로 또는 이를 통해 연장될 수 있다.
도 6은, 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 임펠러(500)의 도 5a 내지 5c의 전체 블레이드(510) 또는 스플리터 블레이드(520)와 같은 블레이드(예를 들어, 베인)의 경사각에 대한 플롯 다이어그램(plot diagram; 600)을 예시한다. 플롯 다이어그램(600)은, 0과 1의 거리 사이에서 임펠러 상의(예컨대, 도 5a 내지 5c의 허브 표면(504) 상의) 하나의 지점일 수 있는, 부분 자오선 거리(fractional meridional distance) 및 임펠러의 회전 방향의 기울기 각도의 비교를 플롯한다. 일부 실시예에서, 0의 거리는 임펠러의 고정 표면(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 고정 표면(506))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 0의 거리는 블레이드의 선단 에지(예를 들어, 도 5a내지 5c에서 전체 블레이드(510)에 대한 루트(root) 또는 선단 에지(516), 또는 스플리터 블레이드(520)에 대한 루트 또는 선단 에지(526))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 1의 거리는 임펠러의 원주방향 에지(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 원주방향 에지(502))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 1의 거리는 블레이드의 후단 에지(예를 들어, 도 5a 내지 5c에서 전체 블레이드(510)에 대한 후단 에지(518) 및 스플리터 블레이드(520)에 대한 후단 에지(528))에 있을 수 있다.
플롯 다이어그램(600)은, 블레이드의 압력측(예를 들어, 블레이드의 측면이 임펠러의 회전 방향을 향함)의 경사각(lean angle)의 플롯(602), 블레이드의 흡입측(예를 들어, 임펠러의 회전 방향과 반대를 향하는 블레이드의 측면)의 경사각의 플롯(606), 및 플롯들(602, 606)의 평균에 대한 플롯(604)을 포함한다. 도 6에 예시된 실시예에서, 플롯(602, 604, 606)은, 블레이드의 경사각이 일반적으로 부분 자오선 거리가 증가함에 따라 증가할 수 있다는 것을 보여준다. 플롯(602, 604, 606)은 블레이드의 경사각이 비선형적으로 증가할 수 있음을 보여준다. 0의 거리에서 블레이드의 평균 경사각은 약 0°일 수 있다. 예를 들어, 블레이드의 평균 경사각은 약 0°일 수 있고, 압력측에서의 블레이드의 경사각은 약 4°일 수 있고, 흡입측에서의 블레이드의 경사각은 약 -2°일 수 있다. 1의 거리에서 블레이드의 평균 경사각은 약 40°일 수 있다. 예를 들어, 블레이드의 평균 경사각은 약 40°일 수 있고, 압력측에서의 블레이드의 경사각은 약 41°일 수 있고, 흡입측에서의 블레이드의 경사각은 약 38°일 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 임펠러(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 임펠러(500))의 블레이드(예를 들어, 전체 블레이드(510))의 블레이드 각도의 플롯 다이어그램(700)을 도시한다. 플롯 다이어그램(700)은 0의 거리와 1의 거리 사이의 임펠러 상의(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 허브 표면(504) 상의) 지점일 수 있는 부분 자오선 거리 및 블레이드 각도의 비교를 플롯팅한다. 일부 실시예에서, 0의 거리는 임펠러의 고정 표면(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 고정 표면(506))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 0의 거리는 블레이드의 선단 에지(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 전체 블레이드(510)에 대한 선단 에지(516))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 1의 거리는 임펠러의 원주 에지(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 도면에서 원주 에지(502))에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 1의 거리는 블레이드의 후단 에지(예컨대, 도 5a 내지 5c의 전체 블레이드(510)에 대한 후단 에지(518))에 있을 수 있다.
플롯 다이어그램(700)은 허브 표면(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 허브 표면(504))에서 전체 블레이드(510)의 플롯(702)과, 상단 에지(예를 들어, 도 5a 내지 5c의 상단 에지(514))에서 전체 블레이드(510)의 블레이드 각도의 플롯(704)을 포함한다. 일실시예에서, 상단 에지에서 전체 블레이드(510)의 블레이드 각도의 절대값은, 블레이드 각도들의 절대값이 동일한 블레이드(510)의 후단 에지(518)를 제외하고는, 허브 표면에서 전체 블레이드(510)의 블레이드 각도의 절대값보다 높을 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에서, 플롯(702, 704)은 전체 블레이드(510)의 후단 에지(518)에서의 블레이드 각도가, 허브 표면 및 상단 에지를 포함하는 후방 스위프 각도일 수 있음을 보여준다. 플롯(702, 704)은 블레이드의 후방 스위프 각도의 절대값이 일반적으로 1의 거리에서(즉, 임펠러의 원주 표면(502)에서) 높게 접근할 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 1의 거리에서 후방 스위프 각도는, 약 -50°일 수 있다. 플롯(702, 704)은 블레이드의 각도가 일반적으로 약 0.8의 거리와 1의 거리 사이에서 가장 빠르게 증가할 수 있음을 보여준다. 다시 말해서, 블레이드의 각도는 높은 값에 접근하고, 후단 에지에 있을 수 있다.
플롯(702, 704)은, 블레이드의 블레이드 각도가 비선형적으로 변할 수 있음을 보여준다. 플롯(702)은 0의 거리에 접근하고 0의 거리에 있을 때, 허브 표면에서 전체 블레이드(510)의 블레이드 각도가, 0.2 내지 0.7 거리(즉, 0의 거리에 접근하고 0의 거리에 있는 경우와, 1의 거리에 접근하고 1의 거리에 있는 경우 사이의 거리들)의 블레이드 각도보다 높을 수 있고, 1의 거리에 접근하고 1의 거리에 있는 전체 블레이드(510)의 각도만큼 높지는 않다는 것을 보여준다. 플롯(704)은, 약 0.5의 거리에 접근하는 동안과 약 0.5 거리에서, 상단 에지에서의 전체 블레이드(510)의 블레이드 각도가, 0.5의 거리에 접근하고 0.5의 거리에 있는 경우와, 1의 거리에 접근하고 1의 거리에 있는 경우 사이의 거리들의 블레이드 각도보다 높을 수 있고, 1의 거리에 접근하고 1의 거리에 있는 전체 블레이드(510)의 후방 스위프 각도만큼 대략 높을 수 있음을 보여준다.
일부 실시예에서, 다이어그램(700) 및 플롯들(702, 704)에 대한 설명은, 플롯이 0 대신에 가령, 0.5와 같이 0보다 큰 값에서 시작한다는 점을 제외하고는, 스플리터 블레이드(520)에 대한 블레이드 각도를 유사하게 기술할 수 있다.
송풍기(예를 들어, 도 4a 내지 4d에 도시된 송풍기(400))와 스플리터 블레이드 임펠러(예를 들어, 도 5a 내지 5c에 도시된 임펠러(500))의 성능은, 상당히 더 높은 효율, 모터로부터 멀어지는 방향으로의 개선된 열 전달, 더 넓은 작동 범위, 더 큰 용량을 제공할 수 있고, 비슷한 크기의 기존 송풍기에 비하여 더 느린 속도로 작동할 수 있다. 스플리터 블레이드 임펠러 기능은 또한, 송풍기의 소음 수준을 줄일 수 있다. 따라서, 송풍기는 전체 작동 범위에 걸쳐 훨씬 더 높은 효율을 제공할 수 있고, 종래 기술의 송풍기보다 훨씬 더 낮은 작동 속도에서, 동일한 유량 및 압력 상승을 달성할 수 있다.
모터 냉각
송풍기를 구동하는 데 사용되는 공냉식(air-cooled) 영구 자석(PM) 모터는 일반적으로 밀폐형 그리스-윤활된 볼 베어링을 사용한다. 특히 높은 작동 속도와 온도, 소형 인클로저에서 이러한 베어링을 효과적으로 냉각하여 수명을 연장하고 신뢰성을 개선하는 것은 어려운 일이다. 기존 모터 설계에서는 모터 하우징 내에 전용 냉각 메커니즘이 적용되지 않거나 거의 없다. 예를 들어, 일부 기존 설계에는 모터 후면에 부착된 팬이 포함된다. 그러나 이러한 구성은, 특히 더 큰 하중을 견디는 전면 베어링에 충분한 양의 베어링 냉각을 제공하지 못한다. 과열로 인한 베어링의 고장은, 송풍기 오작동 및/또는 고장의 주요 원인 중 하나이다.
도 8a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른, 송풍기 냉각 기능을 갖는 송풍기(401)의 단면도이다. 도 8b는 도 8a의 일부에 대한 확대도이다. 송풍기(401)는 도 4a 내지 4d의 송풍기(400)와 유사한 구성요소를 포함할 수 있다. 따라서, 이들 사이의 차이점에 대해서만 상세히 설명할 것이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 송풍기(401)는 볼류트(402), 모터 하우징(410), 모터 커버(416), 원심 임펠러(500), 모터(800), 및 혼합 유동 임펠러(900)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 볼류트(402)는 공기, 배기 가스(예컨대, 연료 전지 스택으로부터의 연료 배기) 및/또는 연료 가스(예컨대, 연료 유입 스트림)를 전달하도록 구성될 수 있다. 볼류트(402)는 곡선(curvilinear) 형상으로 형성될 수 있다.
모터 하우징(410)은 외부 표면(412), 내부 표면(414), 및 적어도 부분적으로 내부 표면(414)에 의해 정의되는 모터 캐비티(418)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 커버(416)는 모터 하우징(410)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 모터 커버(416)는, 가령 나사산 패스너(threaded fastener), 핀, 클립, 용접, 접착제 등과 같은 적어도 하나의 고정 부품에 의해 송풍기(400)에 결합될 수 있다.
모터(800)는 모터 캐비티(418) 내에 배치될 수 있다. 모터(800)는 모터 하우징(410)을 통해 연장되는 모터 샤프트(430)를 구동하도록 구성될 수 있다. 특히, 모터 샤프트(430)는, 모터 하우징(410) 내의 모터(800)의 대향g하는 측면들에 위치한 제1 베어링 및 제2 베어링(434, 436)에 장착될 수 있다. 제1 및 제2 베어링(434, 436)은, 모터 커버(416) 내에, 그리고 하우징(410)의 대향하는 측벽에 위치할 수 있다. 원심 임펠러(500)는 모터 하우징(410) 외부의 모터 샤프트(430)에 직접 장착될 수 있다. 원심 임펠러(500)는 볼류트(402)와 유체 연통하여, 볼류트(402)를 통해 유체(예컨대, 공기 또는 연료 배기)를 원심적으로 이동시킨다.
모터(800)는 고정자(stator; 802) 및 고정자(802) 내부에 배치되고 모터 샤프트(430)에 장착되는 회전자(rotator; 810)를 포함할 수 있다. 고정자(802)는 자석 세트를 포함할 수 있고, 회전자(810)는 전기자(armature)를 포함할 수 있다. 대안으로, 회전자(810)는 자석 세트를 포함할 수 있고, 고정자(802)는 전기자를 포함할 수 있다. 고정자(802)는 선택적으로 고정자(802)의 외부 표면으로부터 모터 하우징(410)을 향해 연장되는 제1 돌출부(806) 및 고정자(802)의 내부 표면으로부터 회전자(810)를 향해 연장되는 제2 돌출부(808)를 포함할 수 있다.
모터(800)의 작동은 열을 발생시킨다. 모터 하우징(410)은 모터(800)에 의해 생성된 열을 방출하기 위한 방열판(heat sink)으로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 하우징(410)은, 복수의 방열판 핀들(heat sink fins)을 갖는 핀형 라디에이터와 같은, 라디에이터(450)(도 4d 참조)를 포함할 수 있으며, 이는 모터 하우징(410)의 외부 표면(412)에 일체화되거나 또는 이에 장착될 수 있다. 라디에이터(450)는 모터(800)에 의해 생성된 열을 방출하기 위한 방열판으로서 모터 하우징(410)과 함께 기능할 수 있다.
혼합 유동 임펠러(900)는 모터 하우징(410) 내부에 위치하며, 볼류트(402)와 유체 통신하지 않는다. 혼합 유동 임펠러(900)는 모터(800)와 제2 베어링(436) 사이의 모터 샤프트(430)에 동축 방향으로 직접 장착될 수 있다. 제2 베어링(436)은 모터 하우징의 볼류트(402) 측에 위치한다(즉, 회전자(810)와 원심 임펠러(500) 사이에 위치한다). 그러나, 일부 실시예에서, 혼합 유동 임펠러(900)는, 제1 베어링(434)에 인접한 모터 샤프트(430) 상에 대안적으로 배치될 수 있다(즉, 볼류트(402)로부터 원위쪽의 커버(416)에 인접하여 위치함). 다른 실시예들에서, 송풍기(401)는, 도시된 바와 같이 제1 혼합 유동 임펠러(900) 및 제1 베어링(434)에 인접하여 배치된 추가적인 제2 혼합 유동 임펠러(도 11에 도시됨)를 포함할 수 있다.
모터(800)를 작동시켜 모터 샤프트(430)를 회전시키면 혼합 유동 임펠러(900)가 회전하게 된다. 혼합 유동 임펠러(900)의 회전은, 도 8a 및 도 8b의 점선 화살표에 도시된 바와 같이, 모터(800)를 통해 제1 방향으로, 그리고 모터(800)와 모터 하우징(410) 사이에서, 대향하는 제2 방향으로 공기가 흐르게 한다. 특히, 혼합 유동 임펠러(900)는 모터 커버(416)에 인접한 모터(800)의 제1 측면, 및 회전자(810)와 고정자(802) 사이의 공간으로 공기를 끌어들일 수 있다. 그런 다음, 공기는 회전자(810)와 고정자(802) 사이를 통과하여 흐르다가, 혼합 유동 임펠러(900)에 인접한 모터(800)의 대향하는 제 2단부를 빠져나간다. 그런 다음, 혼합 유동 임펠러(900)는, 제2 베어링(436) 위와 아래의 모터 하우징(410)의 측면으로 축 방향과 원심 방향 사이에서 공기의 적어도 일부를 지향하여, 제2 베어링(436)에 직접 충격을 주지 않고 제2 베어링(436)을 간접적으로 냉각시킨다. 이렇게 하면 제2 베어링(436)을 냉각시키면서 제2 베어링(436)의 그리스가 건조되는 것을 줄일 수 있다. 모터 하우징(410)의 측면에 충격을 가한 후, 공기는 고정자(802)와 모터 하우징(410) 사이에서 모터 커버(416)를 향해 반대 방향으로 흐르고, 모터(800)의 제1 단부로 되돌아간다.
일부 실시예에서, 모터(800)의 제2 단부(즉, 볼류트(402) 및 원심 임펠러(500)에 인접한 단부)로부터 빠져나가는 공기는 제1 기류(current)(즉, 제1 공기 스트림)(C1) 및 제2 기류(즉, 제2 공기 스트림)(C2)로 분할될 수 있다. 제1 기류(C1)는 혼합 유동 임펠러(900)를 통해 당겨질 수 있고, 혼합 유동 임펠러(900)에 의해 모터 캐비티(418) 내로 강제될 수 있다. 제2 기류(C2)는 모터 하우징(410) 내의 공기 순환으로 인해, 전술한 바와 같이 혼합 유동 임펠러(900) 및 모터 캐비티(418)를 통해 모터 하우징(410)의 제2 단부에 있는 측벽으로 흐르도록 유도될 수 있다. 제1 기류(C1) 및 제2 기류(C2)는 고정자(802)와 모터 하우징(410) 사이를 통과하여 모터(800)의 제1 단부로 복귀하기 전에 모터 캐비티(418) 내에서 결합될 수 있다.
제1 기류(C1)는 혼합 유동 임펠러(900)에 의해 부여된 혼합된 축 방향 및 원심력에 의해 생성될 수 있다. 대조적으로, 원심 임펠러(500)는 주로 원심력을 사용하여 유체 흐름을 생성할 수 있다. 제1 기류(C1)는, 혼합 유동 임펠러(900) 및/또는 모터 샤프트(430)의 회전축(RA)에 대하여, 약 30도 내지 약 60도, 예를 들어 약 40도 내지 약 50도, 또는 약 45도 범위에 있는 각도로 혼합 유동 임펠러(900)를 빠져나갈 수 있다.
혼합 유동 임펠러(900)는 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 혼합 유동 임펠러(900)와 제2 베어링(436) 사이에서 흐르는 공기의 선택적 제3 기류(C3)를 유도할 수도 있다. 제3 기류(C3)는 제2 베어링(436)의 추가 냉각을 초래할 수 있다. 특히, 제2 베어링(436)은 제1 베어링(434)보다 더 높은 부하 및 관련 열 발생에 노출될 수 있는데, 이는 제2 베어링(436)이 원심 임펠러(500)에 근접해 있기 때문이다. 따라서, 혼합 유동 임펠러(900)를 제2 베어링(436)에 인접하게 배치하면, 제2 베어링(436)의 냉각을 증가시키는 것이 유리하게 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 기류(C3)는 제2 베어링(436)의 윤활제(예컨대, 그리스)의 과도한 건조를 방지하기 위해, 제1 기류(C1) 및/또는 제2 기류(C2)보다 낮은 질량 유량(mass flow rate)을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 고정자(802)는 고정자(802)의 외부 표면으로부터 모터 하우징(410)을 향해 연장되는 외부 돌출부(806), 및 고정자(802)의 내부 표면으로부터 회전자(810)를 향해 연장되는 내부 돌출부(808)를 포함할 수 있다. 외부 돌출부(806)는, 고정자(802)와 모터 하우징(410) 사이에 벤츄리 효과를 발생시키도록 구성될 수 있다. 유사하게, 내부 돌출부(808)는 고정자(802)와 회전자(810) 사이에 벤츄리 효과를 발생시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 돌출부들(806, 808)은 회전자(810)에 의해 생성되는 열의 대부분을 수용하는 고정자(802)의 일부에 인접한 모터 캐비티(418)로의 공기 흐름 속도를 국부적으로 증가시키도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 송풍기(401)는 모터 커버(416)에 인접하여 배치된 선택적 팬(950)을 포함할 수 있다. 팬(950)은 제1 베어링(434)의 냉각을 증가시키기 위해 모터 커버(416) 상에 공기를 송풍하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 팬(950)은 생략될 수도 있다.
도 9a는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 혼합 유동 임펠러(900)의 평면도이다. 도 9b는 혼합 유동 임펠러(900)의 유입구 측의 평면도이고, 도 9c는 혼합 유동 임펠러(900)의 유입구 측의 사시도이다. 도 9d는 도 9a의 선 A-A를 따라 취해진, 혼합 유동 임펠러(900)의 유입구 측의 단면도이다. 도 9e는 혼합 유동 임펠러(900)의 방출구 측의 평면도이고, 도 9f는 도 9e의 선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 10a는 슈라우드(902)가 없는 혼합 유동 임펠러(900)의 사시도이고, 도 10b는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러(900)의 방출구 측면도이고, 도 10c는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러(900)의 유입구 측면도이고, 도 10d는 슈라우드가 없는 혼합 유동 임펠러(900)의 평면도이고, 도 10e는 도 10d의 B-B 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 9a 내지 9e, 및 도 10a 내지 10e를 참조하면, 혼합 유동 임펠러(900)는: 슈라우드(902), 환형 유입구(904), 대향하는 환형 방출구(906), 허브(910), 및 블레이드(920)를 포함할 수 있다. 유입구(904)는 적어도 부분적으로 슈라우드(902) 및 허브(910)의 제1 단부들에 의해 정의될 수 있다. 방출구(outlet; 906)는 적어도 부분적으로 슈라우드(902) 및 허브(910)의 대향 단부들에 의해 정의될 수 있다.
슈라우드(902)는 일반적으로 원추형일 수도 있거나, 다른 적절한 형상을 가질 수도 있다. 슈라우드(902)의 직경은, 유입구(904)로부터 방출구(906)를 향하여 증가될 수 있다. 허브(910)는 일반적으로 원추형일 수도 있거나, 또는 다른 적절한 형상을 가질 수도 있다. 허브(910)의 직경은, 유입구(904)로부터 방출구(906)를 향하여 증가될 수 있다. 허브(910)는 모터 샤프트(430)를 수용하도록 구성된 장착 채널(912)을 포함할 수 있다.
블레이드(920)는 허브(910)로부터 슈라우드(902)로 연장될 수 있다. 블레이드(920)는 또한 유입구(904)로부터 방출구(906)로 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 허브(910) 및 블레이드(920)는, 가령 주조, 기계 가공, 성형, 3D 프린팅 등에 의해 일체형의 연속적인 물체로서 형성될 수 있다. 블레이드들(920)은 각각 유입구(904)에 인접한 선단 에지(922) 및 방출구(906)에 인접한 후단 에지(924)를 포함할 수 있다.
혼합 유동 임펠러(900)는 임의의 수의 블레이드(920)를 가질 수 있으며, 블레이드(920)의 수는 혼합 유동 임펠러(900)의 적용례에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 임펠러(900)는, 도 3에 도시된 바와 같이, CPOx 송풍기(180)(예컨대, 시스템 시동을 위한 CPOx용 공기 송풍기), 시스템 송풍기(182)(예컨대, 연료 전지 스택으로 공기를 제공하기 위한 메인 공기 송풍기), 및/또는 애노드 재순환 송풍기(184)에 대응할 수 있는 송풍기(401) 내에 구현될 수 있다. 대안적으로, 송풍기(401)는 전술한 연료 전지 시스템과 다른 시스템에서 사용될 수 있다.
블레이드(920)는 혼합 유동 임펠러(900)를 통해 유동하는 유체에 혼합된 반경 방향 및 원심력을 부여하도록 구성된 곡률을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같이, 블레이드(920)는 혼합 유동 임펠러(900)의 회전축(RA)에 실질적으로 평행한 방향으로 흐르는 공기와 같은 유체 스트림을 수용하도록 구성될 수 있다. 제1 기류(C1)는 회전축(RA)에 대하여 약 30° 내지 약 60°, 예를 들어 약 40° 내지 약 50°, 또는 약 45°범위의 각도로 방출구(906)를 빠져나갈 수 있다.
슈라우드(902)는 혼합 유동 임펠러(900) 외부의 공기의 제2 기류(C2)의 형성을 유도하도록 만곡될 수 있다. 제2 기류(C2)는 회전축(RA)에 대하여 약 30° 내지 약 60°, 예를 들어 약 40° 내지 약 50°, 또는 약 45° 범위의 각도로 방출구(906)를 통과하여 흐를 수 있다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 방출구 측에서 볼 때, 혼합 유동 임펠러(900)는 시계 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 이와 대조적으로, 원심 임펠러(500)(도 8a 참조)는, 그 유입구 측에서 볼 때, 반시계 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 즉, 혼합 유동 임펠러(900)와 원심 임펠러(500)는 서로 반대 방향에서 유체를 공급받도록 구성될 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 수정된 송풍기(403)의 단면도이다. 송풍기(403)는 도 8a 및 8b의 송풍기(401)와 유사한 구성요소를 포함할 수 있다. 따라서, 그 사이의 차이점들만 상세히 설명할 것이다.
도 11을 참조하면, 송풍기(403)는 모터(800)와 모터 커버(416) 사이의 모터 샤프트(430) 상에 배치된 혼합 유동 임펠러(900)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 송풍기(403)는 모터(800)와 제2 베어링(436) 사이의 모터 샤프트(430) 상에 배치되는 제2 혼합 유동 임펠러(도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
임펠러(900)를 포함하는 모터(800)는 도 4a 내지 도 5c에 도시된 송풍기 외에 다른 유형의 송풍기에 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 송풍기는 연료 전지 시스템 또는 다른 유형의 장치에서 사용될 수 있다. 또한, 모터(800)는 송풍기 이외의 다른 장치에 사용될 수 있다.
다양한 실시예들은 모터 베어링을 효과적으로 냉각하고 전반적인 열 전달을 개선하여 송풍기 모터의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장하기 위한 저비용, 저전력 소비 솔루션을 제공한다. 특히, 다양한 실시예에서는 슈라우드된 혼합 유동 임펠러(900)에 의해 생성된 고속 공기 흐름을 활용하여 베어링을 직접 냉각한다. 또한, 혼합 유동 임펠러(900)의 코어 흐름은 혼합 유동 임펠러(900) 외부의 흐름을 유도하여, 모터 하우징(410) 인클로저 내에서 순환하는 혼합 전류를 형성하여 전체 모터 하우징(410)을 통한 대류 열 전달을 개선할 수 있다. 혼합 유동 임펠러(900) 전방에 생성된 진공 효과는, 모터 고정자(802)와 회전자(810) 사이의 갭(gap)을 통해 유동을 끌어들여서 이들 구성요소들의 냉각을 용이하게 한다.
슈라우드된 혼합 유동 임펠러(900)는, 고속의 공기 기류 흐름(코어 흐름)을 베어링 영역(외륜)으로 향하도록 구성될 수 있으며, 경사진 공기 충돌은 제2 베어링(436)에서 발생된 열을 모터 하우징(410)의 외부 공간으로 효과적으로 전달한다. 혼합 유동 임펠러(900)에 의한 유도된 기류 흐름도, 바깥쪽으로 이동하여, 제2 베어링(436)으로부터의 열 전달을 증가시킨다. 임펠러 슈라우드(902) 외부의 유도된 기류 흐름은, 바깥쪽으로 이동하는 코어 유동 기류와 혼합되어, 하우징(410)의 내부 표면으로 열을 전달한다. 이는 베어링 영역 주변의 열 방출을 더욱 돕는다.
모터 하우징(410) 내부에서, 혼합 유동 임펠러(900) 전방에 형성된 진공 효과는 회전자와 고정자 사이의 갭(gap)을 통해 공기 흐름을 생성한다. 회전자의 반대편에서는 후방의 베어링 주위의 유동 움직임이 또한, 증가한다. 모터 하우징(410)의 공기는, 고정자(802) 주위를 360도 순환하여 훨씬 더 효과적으로 열을 방출할 수 있다. 그 결과, 더 많은 열이 모터 하우징 벽을 통해 모터 하우징 외부로 전달될 수 있다.
다양한 실시예들은 전면 베어링(436)을 보다 효과적으로 냉각하고 핫 스팟 형성을 국부적으로 제어하도록 구성된 송풍기 냉각 시스템을 제공한다. 다양한 실시예들은 또한, 모터 하우징(410) 내에서 전체적인 공기 순환을 제공하여, 하우징(410)의 외부로 열을 보다 효과적으로 전달하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시예는 냉각을 제공하고, 낮은 샤프트 전력 소모를 갖기 위해, 추가 전원 공급 장치를 필요로 하지 않는다. 또한, 다양한 실시예들은 혼합 유동 임펠러(900)의 축 회전의 방향이, 원심 임펠러(500)의 축 회전의 방향과 상응하는 유체 유입 방향에 대하여 반대이기 때문에, 전체 축방향 추력을 감소시키도록 구성된다. 또한, 팬을 부착한 종래의 설계에 비하여, 다양한 실시예들은, 더 저렴한 비용과 적은 작동 소음을 제공한다.
개시된 양태에 대한 상술한 설명은, 당업자가 본 발명을 제조하거나 사용할 수 있도록 제공되는 것이다. 이러한 양태에 대한 다양한 수정사항들이 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 양태에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 양태에 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 본 발명에는 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

Claims (20)

  1. 송풍기로서,
    모터 하우징;
    상기 모터 하우징의 외부 표면에 배치된 볼류트(volute);
    상기 모터 하우징을 통해 연장되는 모터 샤프트;
    상기 모터 하우징에 배치되고, 상기 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 모터; 및
    상기 모터 하우징에 배치되고, 상기 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 혼합 유동 임펠러(mixed flow impeller);
    를 포함하고,
    상기 혼합 유동 임펠러는 상기 모터 하우징 내부의 공기를 순환하도록 구성되는, 송풍기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 하우징에 배치되고, 상기 모터 샤프트를 지지하는 제1 베어링 및 제2 베어링을 더 포함하는, 송풍기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모터 샤프트에 동축으로 장착되고, 상기 볼류트를 통해 유체를 강제하도록 구성되는 원심 임펠러(centrifugal impeller)를 더 포함하고,
    상기 제2 베어링은 상기 원심 임펠러와 상기 모터 사이에 배치되는, 송풍기.
  4. 제3항에 있어서,
    혼합 유동 임펠러는 상기 모터와 상기 제2 베어링 사이에 배치되는, 송풍기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원심 임펠러는, 제1 방향으로 유동하는 유체를 수용하도록 구성되고;
    상기 혼합 유동 임펠러는, 대향하는 제2 방향으로 유동하는 공기를 수용하도록 구성되는, 송풍기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터는, 상기 모터 샤프트에 연결된 회전자(rotor), 및 상기 회전자를 둘러싸는 고정자(stator)를 포함하고;
    상기 혼합 유동 임펠러는, 상기 모터 하우징 및 상기 고정자의 외부 표면 사이와, 그리고 상기 회전자 및 상기 고정자의 내부 표면 사이에서, 공기를 순환시키도록 구성되는, 송풍기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정자는, 상기 모터 하우징 및 상기 고정자의 외부 표면 사이와, 그리고 상기 회전자 및 상기 고정자의 내부 표면 사이에서, 벤츄리 효과(Venturi effect)를 생성하도록 구성되는 돌출부들을 포함하는, 송풍기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는:
    상기 모터 샤프트에 장착된 허브(hub);
    상기 허브를 둘러싸는 슈라우드(shroud);
    상기 허브의 제1 단부와 상기 슈라우드의 제1 단부 사이에 형성되는 유입구;
    상기 허브의 제2 단부와 상기 슈라우드의 제2 단부 사이에 형성되는 방출구; 및
    상기 허브에서 상기 슈라우드까지 연장되는 블레이드; 를 포함하는, 송풍기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 유입구로부터 상기 방출구까지 연장되는, 송풍기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는: 상기 유입구를 통해 공기를 수용하고, 상기 방출구를 통해 공기의 제1 기류를 출력하도록 구성되고;
    상기 제1 기류는: 상기 혼합 유동 임펠러의 회전축에 대해, 약 30도 내지 약 60도 범위의 각도로 출력되는, 송풍기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 블레이드는: 수용된 공기에 혼합된 축방향 힘과 원심력을 적용하여, 상기 제2 베어링 위 및 아래의 상기 모터 하우징의 측벽에 충격을 가하는 제1 기류를 생성하도록 구성되는, 송풍기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 슈라우드는: 상기 혼합 유동 임펠러의 회전축에 대해 약 30도 내지 약 60도 범위의 각도로 상기 방출구를 지나 유동하는 공기의 제2 기류를 유도하도록 구성되는, 송풍기.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 모터와 상기 제2 베어링 사이의 상기 모터 하우징에 배치되는 제2 혼합 유동 임펠러를 더 포함하는, 송풍기.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 원심 임펠러는, 상기 볼류트와 유체 연통(fluid communication)하고;
    상기 혼합 유동 임펠러는 상기 볼류트와 유체 연통하지 않는, 송풍기.
  15. 모터로서,
    모터 하우징;
    상기 모터 하우징을 통해 연장되는 모터 샤프트;
    상기 모터 하우징에 배치되고, 상기 모터 샤프트를 지지하는 제1 베어링 및 제2 베어링;
    상기 모터 하우징에 배치되는 고정자;
    상기 고정자에 배치되고, 상기 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 회전자; 및
    상기 모터 하우징에 배치되고, 상기 모터 샤프트에 동축으로 장착되는 혼합 유동 임펠러;
    를 포함하고,
    상기 혼합 유동 임펠러는, 상기 모터 하우징 내부의 공기를 순환하도록 구성되는, 모터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는, 상기 회전자와, 상기 제1 베어링 및 제2 베어링 중의 하나 사이에 배치되는, 모터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는, 상기 모터 하우징 및 상기 고정자의 외부 표면 사이와, 그리고 상기 회전자 및 상기 고정자의 내부 표면 사이에서, 공기를 순환시키도록 구성되는, 모터.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는:
    상기 모터 샤프트에 장착되는 허브;
    상기 허브를 둘러싸는 슈라우드;
    상기 허브의 제1 단부와 상기 슈라우드의 제1 단부 사이에 형성되는 유입구;
    상기 허브의 제2 단부와 상기 슈라우드의 제2 단부 사이에 형성되는 방출구; 및
    상기 허브에서 상기 슈라우드까지 연장되는 블레이드; 를 포함하는, 모터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 혼합 유동 임펠러는, 상기 유입구를 통해 공기를 수용하고, 상기 방출구를 통해 공기의 제1 기류를 출력하도록 구성되고;
    상기 제1 기류는, 상기 혼합 유동 임펠러의 회전축에 대하여, 약 30도 내지 약 60도 범위의 각도로 출력되며;
    상기 블레이드는, 상기 제1 기류를 생성하기 위해 수용된 공기에 축방향 힘과 원심력을 적용하도록 구성되는, 모터.
  20. 모터 하우징에 배치된 모터를 냉각하는 방법으로서,
    혼합 유동 임펠러가 모터 하우징 내부의 공기를 순환시키도록, 상기 모터 하우징에 배치되고 모터 샤프트에 장착되는 상기 혼합 유동 임펠러 및 상기 모터 샤프트를 회전시키도록 상기 모터를 작동하는 단계;
    를 포함하는, 모터 하우징에 배치된 모터를 냉각하는 방법.
KR1020230071277A 2022-06-03 2023-06-02 향상된 냉각을 위한 슈라우드형 혼합 유동 임펠러를 포함하는 원심 송풍기 KR20230168158A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263365833P 2022-06-03 2022-06-03
US63/365,833 2022-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230168158A true KR20230168158A (ko) 2023-12-12

Family

ID=86688843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230071277A KR20230168158A (ko) 2022-06-03 2023-06-02 향상된 냉각을 위한 슈라우드형 혼합 유동 임펠러를 포함하는 원심 송풍기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230392606A1 (ko)
EP (1) EP4286692A1 (ko)
KR (1) KR20230168158A (ko)
CA (1) CA3201946A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3343183B2 (ja) * 1995-07-31 2002-11-11 有限会社三輪サイエンス研究所 還流式及び吸引式掃除機
DE10245798B4 (de) * 2002-10-01 2004-08-19 Robert Bosch Gmbh Elektrisch betriebener Ladeluftverdichter mit integrierter Luftkühlung
WO2007087240A2 (en) 2006-01-23 2007-08-02 Bloom Energy Corporation Modular fuel cell system
US8440362B2 (en) 2010-09-24 2013-05-14 Bloom Energy Corporation Fuel cell mechanical components
KR101580877B1 (ko) * 2015-06-05 2015-12-30 터보윈 주식회사 직결 구동형 터보 블로워 냉각 구조
CA3074822A1 (en) * 2017-09-05 2019-03-14 Ihi Corporation Fluid machine

Also Published As

Publication number Publication date
US20230392606A1 (en) 2023-12-07
EP4286692A1 (en) 2023-12-06
CA3201946A1 (en) 2023-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11143204B2 (en) Air compressor
US11092031B2 (en) Drive system for an aircraft
US7200005B2 (en) Method and apparatus for generating electricity using recycled air from a computer server
WO2011021270A1 (ja) 風力発電装置
CN112460047A (zh) 一种两级离心式压缩机和氢燃料电池系统
CN218934766U (zh) 离心式鼓风机、燃料电池系统及叶轮
JP2010007649A (ja) 風力発電装置
US20080128115A1 (en) Radiator Module for Fuel Cell Vehicles
EP4286692A1 (en) Centrifugal blower including shrouded mixed flow impeller for enhanced cooling
JPS60212969A (ja) 燃料電池発電所
CN113014038A (zh) 半速汽轮发电机新型两侧多级逆流式轴-径向通风冷却系统
TW202405311A (zh) 具有罩式混流葉輪以加強冷卻之離心式鼓風機
CN111794983A (zh) 一种燃料电池空压机
CN114753925A (zh) 电能源涡轮发动机
CN115051529A (zh) 一种风冷型绕组永磁调速器
KR20070099180A (ko) 소형 공기 블로워 장치
JP4938924B2 (ja) 燃料電池発電システム
CN220896465U (zh) 一种潜液式矿井抽蓄发电机冷却结构
CN101465578A (zh) 一种适用于汽轮发电机的强迫通风冷却结构
CN218633599U (zh) 一种外置热交换器的电机散热结构
CN216056622U (zh) 空压机用双冷却单元、空压机及氢燃料电池系统
CN219993997U (zh) 一种通过石墨烯辅助散热的离心压缩机散热系统
CN215486661U (zh) 空压机用水冷却单元、空压机及氢燃料电池系统
CN109962564A (zh) 发电机通风结构
CN110676963B (zh) 具有轴-径两向分区域强迫增流式转子的可变速抽水蓄能发电电动机