(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを圧送および／または圧縮するための燃料電池システム（３７）のためのサイドチャネル圧縮機（１）であって、ハウジング（３）を備え、前記ハウジング（３）はハウジング上側部分（７）とハウジング下側部分（８）を有し、少なくとも１つの周回するサイドチャネル（１９）を有する、前記ハウジング（３）の中にある圧縮室（３０）と、回転軸（４）を中心として回転可能に配置された、前記ハウジング（３）の中にある圧縮機ホイール（２）とを備え、前記圧縮機ホイール（２）はその円周に前記圧縮室（３０）の領域に配置されたブレード（５）を有し、および、前記圧縮室（３０）を介して、特に少なくとも１つの前記サイドチャネル（１９）を介して互いに流体接続された、前記ハウジング（３）に構成されたガス取込口（１４）およびガス吐出口（１６）をそれぞれ備える、そのようなサイドチャネル圧縮機において、前記圧縮機ホイール（２）はその円周に、前記圧縮機ホイール（２）を中心として前記回転軸（４）に対して回転対称に延びる周回する外側の区切りリング（１１）を有し、
少なくとも２つの前記ブレード（５）は断面で見て尖って終わっている第１の案内輪郭（３８）を前記回転軸（４）のほうを向いている前記外側の区切りリング（１１）の側に有し、および／または断面で見て尖って終わっている第２の案内輪郭（４０）を前記回転軸（４）と反対を向くほうの前記内側の区切りリング（１７）の側に有し、前記第１の対称軸（２２）は両方の前記案内輪郭（３８，４０）のそれぞれの尖端を通って延び、
前記圧縮機ホイール（２）は前記外側の区切りリング（１１）に、特に前記回転軸（４）に対して径方向に延びる、外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ（４８ａ，ｂ）を有し、外側に位置する前記環状フランジ（４８ａ，ｂ）は前記回転軸（４）と反対を向くほうの前記外側の区切りリング（１１）の側に延び、
外側に位置する少なくとも１つの前記環状フランジ（４８ａ，ｂ）は前記回転軸（４）に対して軸方向および／または径方向で前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）と当接することを特徴とするサイドチャネル圧縮機。
【請求項２】
前記ガスが水素であることを特徴とする、請求項１に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項３】
前記圧縮機ホイール（２）は前記圧縮室（３０）の領域でそれぞれ２つの隣接する前記ブレード（５）の間にそれぞれ圧送セル（２８）を構成し、該圧送セルは前記回転軸（４）に対して径方向で外方に向かって前記外側の区切りリング（１１）によって区切られるとともに、内方に向かって前記圧縮機ホイール（２）の内側の周回する区切りリング（１７）によって区切られ、前記圧送セル（２８）は前記回転軸（４）の方向に少なくとも１つの開口部（３２ａ，ｂ）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの前記開口部（３２ａ，ｂ）は前記ハウジング（３）の少なくとも１つの前記サイドチャネル（１９）のほうを向いている前記圧縮機ホイール（２）の前記圧送セル（２８）の側に構成されることを特徴とする、請求項３に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項５】
少なくとも２つの前記ブレード（５）はそれぞれ対称のＶ字型の輪郭を有し、対称のＶ字型の前記輪郭は２つの開口部（３２ａ，ｂ）の間で回転軸の方向に延び、対称のＶ字型の前記輪郭の開いた側が前記圧縮機ホイール（５）の回転方向（２０）に向くことを特徴とする、請求項１から４に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項６】
前記回転方向（２０）とそれぞれ反対を向くほうの少なくとも２つの前記ブレード（５）の裏面（２３）にそれぞれ少なくとも１つの面取り（３５）が構成され、少なくとも１つの前記面取り（３５）は特に少なくとも１つの前記開口部（３２ａ，ｂ）のほうを向いているそれぞれの前記ブレード（５）の端部に延びることを特徴とする、請求項５に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項７】
前記圧縮機ホイール（２）は前記内側の区切りリング（１７）に、特に前記回転軸（４）に対して径方向に延び、前記回転軸（４）のほうを向いている前記内側の区切りリング（１７）の側に延びる、内側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ（４２ａ，ｂ）を有することを特徴とする、請求項１から６に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項８】
内側に位置する少なくとも１つの前記環状フランジ（４２ａ，ｂ）は前記回転軸（４）に対して軸方向および／または径方向で前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）と当接することを特徴とする、請求項７９に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項９】
前記回転軸（４）と反対を向くほうの前記外側の区切りリング（１１）の側に少なくとも部分的にカプセル封じされた析出室（３４）が構成され、前記析出室（３４）は特に前記回転軸（４）に対して径方向で前記外側の区切りリング（１１）と前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）の間にあることを特徴とする、請求項１または２に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項１０】
前記回転軸（４）と反対を向くほうのカプセル封じされた前記析出室（３４）の側で前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）に、および／または前記ハウジング上側部分（７）と前記ハウジング下側部分（８）の間に、排出チャネル（４６）があり、前記回転軸（４）を中心として少なくとも部分的に周回するように前記ハウジング（３）と前記外側の区切りリング（１１）の間に延びることを特徴とする、請求項９に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項１１】
前記排出チャネル（４６）はもっとも低い点で前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）に、および／または前記ハウジング上側部分（７）と前記ハウジング下側部分（８）の間に、特に重力の作用方向にあることを特徴とする、請求項１０に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【請求項１２】
前記回転軸（４）のほうを向いている前記内側の区切りリング（１７）の側に少なくとも部分的にカプセル封じされた少なくとも１つの区域（４４）が構成され、少なくとも１つのカプセル封じされた前記区域（４４）は、特に、内側に位置する少なくとも１つの前記環状フランジ（４２）と前記ハウジング上側部分（７）および／または前記ハウジング下側部分（８）との間にあることを特徴とする、請求項７に記載のサイドチャネル圧縮機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に燃料電池駆動装置を有する車両で適用するために設けられる気体状の媒体を、特に水素を圧送および／または圧縮するための燃料電池システムのためのサイドチャネル圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両分野では、液体燃料のほかに気体状の燃料も将来的にますます大きな役割を担う。特に燃料電池駆動装置を有する車両では、水素ガス流が制御されなければならない。このときガス流は、液体燃料の噴射の場合のように不連続的に制御されるのではなく、少なくとも１つの高圧タンクからガスが取り出され、中圧配管システムの流入配管を介してエジェクタユニットへと案内される。このエジェクタユニットが、低圧配管システムの接続配管を介して燃料電池へとガスを案内する。ガスは燃料電池を通って流れた後、帰還配管を介してエジェクタユニットへ戻るように案内される。このときに、ガス帰還を流動技術と効率化技術の面からサポートするサイドチャネル圧縮機を間に介在させることができる。さらにサイドチャネル圧縮機は、特にある程度の停止時間後に車両を（コールド）スタートさせる際に、燃料電池駆動装置での流動生成をサポートするために利用される。このようなサイドチャネル圧縮機の駆動は、通常、作動時に車両で車両バッテリを通じて電圧の供給を受ける電気モータを通じて行われる。
【０００３】
特許文献１より、気体状の媒体が圧送および／または圧縮される、燃料電池システムのためのサイドチャネル圧縮機が公知である。このサイドチャネル圧縮機は、駆動シャフトに取り付けられて駆動装置により回転する、ハウジングの中で周回する圧縮機ホイールを有している。このとき圧縮機ホイールは、回転軸を中心として周回するように延びる内側の仕切りリングを有している。この圧縮機ホイールの上には圧縮室の領域でブレードがあり、これらの間にそれぞれ圧送セルが構成される。ブレードは回転軸を中心として周回する環状に構成されたサイドチャネルと協同作用する。このときブレードは平面状に構成され、ブレード輪郭は回転軸の方向で平坦に延びている。圧縮機ホイールがハウジングの中で回転すると、ブレードとサイドチャネルの間で循環流が形成され、これによって圧縮機ホイールから気体状の媒体へのエネルギー導入が行われる。このとき気体状の媒体は回転軸の方向で軸方向に、内側の仕切りリングのほうを向いている圧送セルの内側領域へと流れ込み、回転軸に対して軸方向に、内側の仕切りリングと反対を向いている圧送セルの外側領域の領域で再び流れ出る。ブレードの圧送セルを貫流するときに気体状の媒体がスワール変化を受け、これによって周回するサイドチャネルで圧力上昇が引き起こされる。
【０００４】
特許文献１から公知のサイドチャネル圧縮機は、ある欠点を有し得る。特に回転軸の方向に延びる平坦な輪郭を有する、流動方向に対して直角に配置されたブレードを有するように圧送セルが構成される場合、不都合な流動状況が生じる。この欠点は、気体状の媒体が圧送されるとき、特に気体状の媒体が圧送セルへ流入または流出するときに生じ、特に、このようなサイドチャネル圧縮機によって達成可能な圧送圧と効率が低くなる。さらに、この特許文献から公知のサイドチャネル圧縮機は、サイドチャネル圧縮機の作動時にハウジングの中で回転軸を中心として圧縮機ホイールが回転するとき、駆動装置によって圧縮機ホイールの回転が引き起こされるが、ハウジングの表面と、ハウジングの中にある圧縮機ホイールの表面との間で相対運動と相対速度が生じるという欠点をもたらす。圧縮機ホイールが回転することで、サイドチャネル圧縮機の中にある媒体が運動し、サイドチャネル圧縮機により圧送されて、理想的には圧縮される。このとき静止しているハウジングの表面が、気体状の媒体の流動の、特に循環流の減速を惹起することがあり、ハウジングと気体状の媒体との間で、特に回転軸に対して径方向に圧縮機ホイールから外方に向かって流れる気体状の媒体で、いっそう高い摩擦が生じる。さらにこのような作用は、気体状の媒体の程度に基づいて遠心力効果により増強される。なぜならば、圧縮機ホイールが回転するとき、圧送される気体状の媒体が遠心力によって、回転軸に対して軸方向に流れるよりも次第に強く径方向で回転軸の方向に外方に向かって押圧されるからである。気体状の媒体とハウジングとの間の高くなる摩擦に基づき、特に回転軸に対して径方向で、気体状の媒体の流速が低くなり、気体状の媒体の温度がこのような摩擦によって高くなることがあり、このことは、ひいては最善の圧縮を阻むように作用する。さらに、このような作用は圧送圧の低下と効率の低下につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０５３０１６号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明により、気体状の媒体、特に水素を圧送および／または圧縮するための燃料電池システムのためのサイドチャネル圧縮機が提案される。
【０００７】
請求項１との関連でサイドチャネル圧縮機は、圧縮機ホイールがその円周に、回転軸に対して回転対称に圧縮機ホイールの周りに延びる、周回する外側の区切りリングを有するように構成される。このようにして、圧縮機ホイールから回転軸の径方向で外方に向かって進む漏れ流を防止することができる。さらに、圧縮機ホイールの円周で周回する外側の区切りリングの形態でのサイドチャネル圧縮機の本発明に基づく実施形態により、気体状の媒体が回転軸に対して径方向に、圧縮機ホイールからハウジングへ離れていくように流れ、そのためにハウジングと気体状の媒体との接触がこの方向で妨げられるのを防止することができる。このことは、気体状の媒体の最善の流速を維持することができ、気体状の媒体の温度が上昇することがなく、最善の圧送圧が維持されるという利点を提供する。それにより、気体状の媒体の改善された圧送と圧縮をサイドチャネル圧縮機で実現することができ、サイドチャネル圧縮機の効率を高めることができる。最終的に駆動装置が、特に電気駆動装置が、特に車両のシステムに由来するエネルギーを、気体状の媒体の圧送される量に比べて少ししか必要としない。サイドチャネル圧縮機の動作に由来する騒音負荷も低減することができる。
【０００８】
従属請求項に記載されている方策により、請求項１に記載されているポンプの好ましい発展例が可能である。従属請求項は本発明の好ましい発展例を対象としている。
【０００９】
特別に好ましい実施形態では、圧縮機ホイールは圧縮室の領域でそれぞれ２つの隣接するブレードの間にそれぞれ圧送セルを構成する。この圧送セルは、回転軸に対して径方向で外方に向かって外側の周回する仕切りリングによって区切られるとともに、内方に向かって圧縮機ホイールの内側の周回する仕切りリングによって区切られる。このとき圧送セルは回転軸の方向に少なくとも１つの開口部を有する。このとき外側の区切りリングと内側の区切りリングは回転軸に対して回転対称に延びる。さらに少なくとも１つの開口部は、ハウジングの少なくとも１つのサイドチャネルのほうを向いている圧縮機ホイールの圧送セルの側に構成される。このようにして、気体状の媒体の流動が、特に循環流が、回転軸に対して軸方向でのみ圧送セルへ、および圧送セルから流れ、そのようにして、少なくとも１つのサイドチャネルと圧送セルとの間で気体状の媒体の軸方向運動だけが生じることを実現することができる。このことは、気体状の媒体の流動が、それが望ましい領域でのみ生じ、すなわちサイドチャネル圧縮機と圧送セルの間でのみ生じるという利点を提供する。気体状の媒体の改善された圧送と圧縮を惹起するのではないサイドチャネル圧縮機の他の領域と媒体との摩擦に基づく摩擦損失を、ほぼ低減および／または回避することができ、それによってサイドチャネル圧縮機の効率を高めることができる。望ましくない摩擦に基づく気体状の媒体の望ましくない温度上昇が起こることもない。
【００１０】
好ましい実施形態では、少なくとも２つのブレードは、断面で見て尖って終わっている第１の案内輪郭を、回転軸のほうを向いている外側の区切りリングの側に有し、および／または断面で見て尖って終わっている第２の案内輪郭を、回転軸と反対を向くほうの内側の区切りリングの側に有する。このとき第１の対称軸は両方の案内輪郭のそれぞれの尖端を通って延びる。このようにして、少なくとも１つのサイドチャネルから回転軸に対して軸方向で少なくとも１つの開口部を通って圧送セルへ流入する気体状の媒体を、より良く循環流の所望の方向と所望の状態にすることができ、それによってサイドチャネル圧縮機の圧送作用を改善することができる。それにより圧縮室内の圧送圧が高くなり、サイドチャネル圧縮機の効率を改善することができる。
【００１１】
好ましい発展例では、少なくとも２つのブレードはそれぞれＶ字型の輪郭を有する。このときＶ字型の輪郭は、２つの開口部の間で回転軸の方向に延びる。このとき対称なＶ字型の輪郭の開いた側が回転方向に向く。このようにして、実現可能な圧送圧を高めることができ、圧送セルの領域での圧縮機ホイールの流動工学的な効率をＶ字型の輪郭によって改善することができ、それによってサイドチャネル圧縮機の全体効率を高めることができる。このことは、圧送セルの少なくとも１つの開口部の領域で、ブレードの１つの端部または複数の端部が回転方向で前方に向かって傾いて、および／または突き出るように配置されることによって可能である。それによって改善された流動状況が実現される。なぜならばそれにより気体状の媒体が圧送セルにブレードに対してほぼ平行に流入することを実現できるからであり、このことは流動工学的な利点をもたらす。さらに、このような種類のブレードのＶ字型の輪郭により、改善された循環流推移を実現することができる。
【００１２】
好ましい実施形態では、回転方向と反対を向くほうの少なくとも２つのブレードの裏面に、それぞれ少なくとも１つの面取りが構成される。このとき面取りは、特に、少なくとも１つの開口部のほうを向いているそれぞれのブレードの端部に延びる。このようにして、循環流の改善された流動挙動がサイドチャネルの作動時に実現され、特に、圧縮機ホイールの回転中に、および少なくとも１つのサイドチャネルに対する圧送セルとＶ字型のブレードの相対運動中に実現される。さらに、少なくとも１つの面取りによって、圧縮機ホイールの回転方向と反対を向く少なくとも２つのブレードの裏面で流動の剥離が生じるのが防止され、それにより、これと結びついた循環流にとって不都合な渦形成が防止される。それにより、圧縮機ホイールのブレードと少なくとも１つの周回するサイドチャネルとの間でのエネルギー伝達の効率の原因となる、循環流の効率性向上を実現することができる。
【００１３】
特別に好ましい実施形態では、圧縮機ホイールは外側の区切りリングに、特に回転軸に対して径方向に延びる、外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジを有する。このとき外側に位置する環状フランジは、回転軸と反対を向くほうの外側の区切りリングの側に延びる。さらに、外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジは回転軸に対して軸方向および／または径方向でハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分と当接する。このようにして、一方では、少なくとも１つのサイドチャネルおよび／または圧送セルのカプセル封じが、特にハウジングの外側の領域に対して行われるという利点を得ることができる。他方では、第１の対称軸に対して軸方向および／または径方向でハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分と当接する、外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジによって、ハウジングの中で圧縮機ホイールの改善された案内が行われるという利点を得ることができる。それによってさらに、サイドチャネル圧縮機動作中に少ない縦方向と横方向の力しか生じることがなく、それに伴って、たとえば圧縮機ホイール、ハウジング、軸受、駆動装置に対する衝撃などの害がより少ない衝撃力しか生じないことが実現される。それにより、サイドチャネル圧縮機全体の耐用寿命を伸ばすことができる。さらに、外側に位置する周回する環状フランジによる圧縮機ホイールの改善された案内に基づき、サイドチャネル圧縮機の作動に由来する騒音エミッションを改善することができる。
【００１４】
好ましい実施形態では、圧縮機ホイールは内側の区切りリングに、特に回転軸に対して径方向に延び、回転軸のほうを向いている内側の区切りリングの側に延びる、内側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジを有する。さらに内側に位置する少なくとも１つの環状フランジは、回転軸に対して軸方向および／または径方向でハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分と当接する。このようにして、ハウジングの中で圧縮機ホイールがより良く案内されるという利点を得ることができる。それによってさらに、サイドチャネル圧縮機動作中に少ない縦方向と横方向の力しか生じることがなく、それに伴って、たとえば圧縮機ホイール、ハウジング、軸受、駆動装置に対する衝撃などの害がより少ない衝撃力しか生じない。それにより、サイドチャネル圧縮機全体の耐用寿命を伸ばすことができる。さらに、外側に位置する周回する環状フランジによる圧縮機ホイールの改善された案内に基づき、サイドチャネル圧縮機の作動に由来する騒音エミッションを改善することができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、回転軸と反対を向くほうの周回する外側の区切りリングの側に少なくとも部分的にカプセル封じされた析出室が構成され、析出室は特に回転軸に対して径方向で外側の区切りリングとハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分の間にあり、回転軸を中心として少なくとも部分的に周回するようにハウジングと外側の区切りリングの間に延びる。このようにして、気体状の媒体に重い成分が形成されたとき、この重い成分は特に液体の水および／または水蒸気および／または窒素であるが、これらを圧送セルおよび／または少なくとも１つのサイドチャネルの領域から析出室へ排出できるようにすることが可能である。このとき１つの重い成分または複数の重い成分の排出は、圧縮機ホイールの回転によって気体状の媒体に及ぼされる遠心力を通じて行われ、この遠心力によって重い成分が少なくとも１つのサイドチャネルの領域から、排出方向で回転軸から離れていくように、ハウジングと外側に位置する周回する環状フランジとの間を通過して、カプセル封じされた析出室へと動く。それにより、重い成分を少なくとも１つのサイドチャネルおよび／または圧送セルの領域から運び出すことができる。それにより、重い成分によるサイドチャネルおよび／または圧送セルの表面の特に腐食による損傷が防止されるという利点を得ることができ、このことはサイドチャネル圧縮機全体のいっそう長い耐用寿命につながる。さらに本発明によるサイドチャネル圧縮機の実施形態は、燃料電池システムの効果と効率を向上させることができるという利点を提供する。なぜならば一方では、特に水素でなく燃料電池システムのエネルギー生成に寄与しない望ましくない重い成分が、システムから導出されるからである。それにより、燃料電池システムの効率を向上させることができる。さらに、サイドチャネル圧縮機の効果と効率を向上させることができる。なぜならば重い成分は、特に液体の水および／または水蒸気および／または窒素は、特にサイドチャネル圧縮機の始動時に、サイドチャネル圧縮機による圧送および／または圧縮にあたって、特に水素と比較して高いエネルギーコストを意味しているからである。さらに、液体の水などの重い成分が特に圧縮室の領域から導出されることで、燃料電池システムがスイッチオフされた状態にあり周囲温度が低いときに、いわゆるアイスブリッジが可動部品の間で、特に圧縮機ホイールとハウジングの間で形成されるのを防止されるという利点が得られる。このようなアイスフリッジは、燃料電池システムの始動を、特にサイドチャネル圧縮機の始動を困難にし、もしくは完全に妨げることになる。このように本発明によるサイドチャネル圧縮機の実施形態により、アイスブリッジ形成に基づくサイドチャネル圧縮機および／または駆動装置の、特に電気駆動装置の回転部品の損傷を防止することができる。このことは、燃料電池システムおよび／または車両のいっそう高い信頼性につながる。本発明によるサイドチャネル圧縮機の実施形態に基づくさらに別の利点は、特に圧縮室の領域から析出室への、重い成分である窒素の連続的な導出であり、普通ならば必要である燃料電池システムの空気抜き弁が必要なくなる。このような機能は、このような空気抜き弁による燃料電池システムからの窒素の排出を含むことになるが、その際に一定割合の水素も操作時に失われることになり、このことは燃料電池システムの動作にとって不都合であり、燃料電池システムの水素消費量を引き上げる。このように、本発明によるサイドチャネル圧縮機の実施形態により、および重い成分である窒素の連続的な導出により、燃料電池システムからの水素の損失を防止し、そのようにして水素消費量を低減することができる。
【００１６】
特別に好ましい実施形態では、回転軸と反対を向くほうのカプセル封じされた析出室の側で、ハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分に、および／またはハウジング上側部分とハウジング下側部分の間に、排出チャネルがある。このとき排出チャネルはもっとも低い点でハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分にあり、および／またはハウジング上側部分とハウジング下側部分の間に、特に重量の作用方向にある。このようにして、サイドチャネル圧縮機の圧縮室から析出室へと排出された重い成分が、さらにサイドチャネル圧縮機のハウジングおよび燃料電池システムから外に出るように排出されるという利点を得ることができ、それにより、析出室の容積が完全に充填されたために、析出室への重い成分の追加流が妨げられることが防止される。そのような完全な充填は、さらに、重い成分を圧縮室から排出できるようにするのを妨げることになる。このことは、サイドチャネル圧縮機および／または燃料電池システムの効率の向上を、耐用寿命全体を通じて維持できるという利点をもたらす。
【００１７】
もっとも低い点でハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分に、および／またはハウジング上側部分とハウジング下側部分の間に排出チャネルが構成されることで、重い成分を別途のエネルギーコストなしに、特に駆動装置の別途のエネルギーコストなしに、サイドチャネル圧縮機から重力によって排出できるという利点を得ることができる。このことは、サイドチャネル圧縮機の耐用寿命と効率の向上を別途のエネルギーコストなしに、かつそれに伴って運転コストなしに実現できるという利点をもたらす。
【００１８】
好ましい実施形態では、回転軸のほうを向いている内側の区切りリングの側に少なくとも部分的にカプセル封じされた少なくとも１つの区域が構成され、少なくとも１つのカプセル封じされた区域は、特に、内側に位置する少なくとも１つの環状フランジとハウジング上側部分および／またはハウジング下側部分との間にある。このようにして、水素または重い成分のいずれかが圧縮室の領域から、水素および／または重い成分によって損傷し得るコンポーネントが中にある、内側に位置するカプセル封じされたサイドチャネル圧縮機の区域へと侵入することが防止される。このようにして、たとえば駆動シャフトの軸受などの耐用寿命を伸ばすことができる。なぜならば、特に水との接触による腐食による損傷が、内側に位置する区域のカプセル封じによって防止されるからである。さらに、電気コンポーネントの中に液体が入ることによる電気的な短絡が防止される。なぜならば、たとえば駆動装置などのすべての電気コンポーネントがサイドチャネル圧縮機の内側に位置するカプセル封じされた区域にあり、そのようにして液体に対して防護されるからである。それによりサイドチャネル圧縮機の故障発生確率が低減され、燃料電池システムの耐用寿命を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるサイドチャネル圧縮機を示す模式的な断面図である。
【図２】図１にＡ−Ａで表されたサイドチャネル圧縮機の断面を示す拡大図である。
【図３】Ｖ字型のブレードと圧送セルとを有する閉じた圧縮機ホイールを示す側面図である。
【図４】圧縮機ホイールと、第１の尖って終わる案内輪郭および第２の尖って終わる案内輪郭を有する圧送セルとの断面を示す、図３にＢ−Ｂで表された断面図である。
【図５】図３にＣ−Ｃで表された圧縮機ホイールおよび圧送セルの断面を、ブレードジオメトリーおよびサイドチャネルにおける循環流の図面とともに示す図である。
【図６】図１にＩＩで表された圧縮室の一部分を示す図である。
【図７】図６にＩＩＩで表されたカプセル封じされた析出室の一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１の図面からは、回転軸４に対して回転対称に構成された、本発明に基づいて提案されるサイドチャネル圧縮機１の縦断面を見ることができる。
【００２１】
ここではサイドチャネル圧縮機１は、特に閉じた円板状の圧縮機ホイール２として構成された、水平方向に延びる回転軸４を中心として回転可能にハウジング３の中で支承される圧縮機ホイール２を有している。ここでは駆動装置６が、特に電気駆動装置６が、圧縮機ホイール２の回転駆動装置としての役目を果たす。ハウジング３は、互いに結合されたハウジング上側部分７とハウジング下側部分８とを含んでおり、ハウジング上側部分７とハウジング下側部分８の間には、回転軸４を中心として周回する第１のシール部材２９、特にＯリングが配置されている。このとき第１のシール部材２９は、内部空間の、特にサイドチャネル圧縮機１の圧縮室３０のカプセル封じをもたらす。圧縮機ホイール２は駆動シャフト９の上で回転不能に配置され、ハウジング上側部分７とハウジング下側部分８とで取り囲まれている。圧縮機ホイール２は内側の圧縮機ホイールハブ１０を有しており、圧縮機ホイールハブ１０は駆動シャフト９が挿通される切欠きを有しており、圧縮機ホイールハブ１０は特にプレス嵌めにより駆動シャフト９と結合されている。さらに圧縮機ホイールハブ１０は、回転軸４と反対を向く側で周回するようにハブ脚部１２によって区切られる。ハブ脚部１２から外方に向かって回転軸４から離れるように、圧縮機ホイール２は周回する円形のハブ円板１３を構成する。さらに圧縮機ホイール２は、ハブ円板１３に外側で接続する圧送セル２８を構成する。圧縮機ホイール２のこの圧送セル２８は回転軸４を中心として周回するように、ハウジング３の周回する圧縮室３０の中に延びており、圧縮機ホイール２および／または圧送セル２８はそれぞれの外側に位置する円周に外側の周回する区切りリング１１を有しており、特に、外側の区切りリング１１は圧送セル２８を、回転軸４を中心として周回するその外側の外径部で区切っている。
【００２２】
さらにハウジング３は、特にハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８は、圧縮室３０の領域に少なくとも１つの周回するサイドチャネル１９を有している。ここではサイドチャネル１９は、圧送セル２８に対して軸方向で片側または両側に延びるように、ハウジング３の中で回転軸４の方向に延びている。このときサイドチャネル１９は少なくともハウジング３の部分領域で回転軸４を中心として周回するように延びており、サイドチャネル１９がハウジング３の中に構成されていない部分領域には中断領域１５がハウジング３に構成されている（図２参照）。
【００２３】
駆動シャフト９は一方の端部をもって回転軸４に対して軸方向で、少なくともカルダン式に駆動装置６と結合されている。ここでは軸受２７が駆動シャフト９の外径部に、軸方向で駆動装置６と圧縮機ホイール２の間の領域にあり、特に駆動装置６と圧縮機ホイール２のハブ脚部１２の間にある。駆動シャフト９は、駆動装置６と反対を向くほうの側で、回転軸４に対して軸方向に軸受ピン３６を形成し、軸受ピン３６の領域には別の軸受２７がある。１つの考えられる実施形態では駆動シャフト９は、圧縮機ホイール２が装着された外径領域を起点として軸方向で両方のシャフト端部に向かって延びる段部を有する。それぞれの段部とそれぞれのシャフト端部との間の領域で、駆動シャフト９の直径は、駆動シャフト９が圧縮機ホイール２と結合される大きいシャフト直径領域と比較して特に小さくなっている。軸受２７は転がり軸受２７であってよく、特にボールベアリング２７であってよい。
【００２４】
駆動装置６はその表面に、熱エネルギーの周囲への改善された運び出しをもたらす冷却リブ３３を有することができる。熱は駆動装置６で、圧縮機ホイール２の駆動により余剰の熱エネルギーが生じ、これが特に摩擦熱または誘導性の磁気熱として存在するという形で発生する。このような熱を駆動装置６の冷却リブ３３に基づいていっそう迅速に周囲へ運び出すことができる。なぜならば、駆動装置が冷却リブにより拡大された表面積を有するからである。駆動装置６はサイドチャネル圧縮機１のハウジング３と、特にハウジング上側部分７と結合されており、それは、駆動装置６が少なくとも１つの端面をもってハウジング３の端面に回転軸４に対して軸方向で当接することによる。このとき駆動装置６はハウジング３への組付時にセンタリングされて、駆動装置６の外径領域がハウジング３の内径領域に、特に回転軸４に対して径方向で当接するようにされる。駆動装置６の外径領域とハウジング３の内径領域との間には第２の周回するシール部材３１、特にＯリングが取り付けられいてよく、これが特に外部からの汚染や水分に対して、サイドチャネル圧縮機１および／または駆動装置６の内部空間のカプセル封じをもたらす。
【００２５】
さらに、ハウジング３は第１の側壁１８と第２の側壁２５を構成しており、これらの間に回転軸４に対して軸方向で圧縮機ホイール２のハブ円板１３がある。このとき特に第１の側壁１８はハウジング上側部分７にあり、第２の側壁２５はハウジング下側部分８にある。さらにハウジング３は、特にハウジング下側部分８は、ガス取込口１４とガス吐出口１６を構成している。このときガス取込口１４とガス吐出口１６は、特に少なくとも１つのサイドチャネル１９を介して、互いに流体接続されている。
【００２６】
駆動装置６により、トルクが圧縮機ホイールハブ１０を介して圧縮機ホイール２に伝達される。このとき圧縮機ホイール２が回転運動し、圧送セル２８がハウジング３の中で圧縮室３０を通って回転軸４を中心として周回するように流れ方向２６（図２参照）の方向へ回転運動で運動する。このときすでに圧縮室３０内にある気体状の媒体が圧送セル２８によって一緒に動かされ、その際に圧送および／または圧縮される。さらに、圧送セル２８と少なくとも１つのサイドチャネル１９との間で気体状の媒体の運動が行われ、特に流動交換が行われる。さらに、特に燃料電池３９に由来する未使用の再循環媒体である気体状の媒体が、ガス取込口１４を介してサイドチャネル圧縮機１の圧縮室３０に入り、および／またはサイドチャネル圧縮機１に供給され、および／またはガス取込口１４に前置されている領域から吸い込まれる。このとき気体状の媒体は、サイドチャネル圧縮機１のガス吐出口１６の通過が完了してから導出されて、特に燃料電池システム３７のジェットポンプ４１へと流れる。
【００２７】
図２は、図１にＡ−Ａで表されているサイドチャネル圧縮機１の断面を拡大図として示しており、ハウジング下側部分８、ガス取込口１４、ガス吐出口１６、中断領域１５、サイドチャネル１９、（図示しない圧縮機ホイール２の）回転方向２０、および周回する第１のシール部材２９が示されている。
【００２８】
図２に示すように、中断領域１５は回転軸４を中心として周回するように、ハウジング３の特にガス取込口１４とガス吐出口１６の間にある。気体状の媒体が圧縮機ホイール２によって圧送され、および／またはその際にガス取込口１４からガス吐出口１６へと流動し、その際に少なくとも部分的にサイドチャネル１９を貫流する。その際に、回転方向２０でのガス取込口１４からガス吐出口１６への循環が進むにつれて、搬送セルでの、特に圧縮機ホイール２の圧送セル２８とサイドチャネル１９での、気体状の媒体の圧縮および／または圧力および／または流速が高くなっていく。中断領域１５によって圧力側と吸込側が分離され、吸込側はガス取込口１４の領域にあり、圧力側はガス吐出口１６の領域にある。
【００２９】
図３には、Ｖ字型のブレード５と圧送セル２８とを含む閉じた圧縮機ホイール２の側面図が示されている。圧縮機ホイール２はここでは圧送セル２８の領域を径方向内側に向かって区切る内側の区切りリング１７を有している。さらに圧縮機ホイール２は、圧送セル２８の領域を径方向外側に向かって区切る、周回する外側の区切りリング１１を有している。このとき内側の区切りリング１７と外側の区切りリング１１は、圧縮機ホイール２を中心として回転軸４に対して回転対称に延びている。
【００３０】
サイドチャネル圧縮機１の図示した実施例では、圧縮機ホイール２は多数のＶ字型のブレード５を有しており、それぞれ２つのＶ字型のブレード５が１つの圧送セル２８を回転方向２０で区切る。ここではブレード５は、内側の区切りリング１７の領域では回転方向２０に突き出た輪郭を有するとともに、外側の区切りリング１１の領域では回転方向２０において後退している輪郭を有している。
【００３１】
図４は、図３にＢ−Ｂで表されている圧縮機ホイール２の断面を示しており、特に、Ｖ字型のブレード５と、第１の尖って終わる案内輪郭３８および第２の尖って終わる案内輪郭４０を有する圧送セル２８の断面を示している。ここに示すように、外側の区切りリング１１は第１の案内輪郭３８を、第１の案内輪郭３８が外側の区切りリング１１から回転軸４のほうを向くように、第１の対称軸２２の方向で形成する。さらに圧縮機ホイール２は第２の案内輪郭４０を第１の対称軸２２の方向で、回転軸４と反対を向くほうの内側の区切りリング１７の側で形成する。圧縮機ホイール２は第２の案内輪郭３８を対称軸２２の方向で、回転軸４のほうを向いている外側の区切りリング１１の側で形成する。このとき両方の案内輪郭３８，４０は、第１の対称軸２２の領域で尖って終わっている。このとき第１の対称軸２２は両方の案内輪郭３８，４０を通って、Ｖ字型のブレード５のジオメトリーの中心に延びている。
【００３２】
さらに、Ｖ字型のブレード５は圧送セル２８の少なくとも１つの開口部３２を有しており、図４に示すサイドチャネル圧縮機１の実施例では２つの開口部３２ａ，ｂが示されている。このとき圧送セル２８は、２つの開口部３２ａ，ｂを第１の対称軸２２に対して径方向に有している。さらに、圧送セル２８を通る気体状の媒体の流動方向２６が示されている。ここでは気体状の媒体は、特にサイドチャネル１９の領域から、それぞれの開口部３２ａ，ｂを通って圧送セル２８に流入する。このとき気体状の媒体は下側領域では、内側の区切りリング１７のほうを向いている圧送セル２８の側で回転軸４に対して軸方向に、第２の案内輪郭４０へと向かって流れる。第２の尖って終わる案内輪郭４０により、気体状の媒体は第１の対称軸２２の方向で外側の区切りリング１１に向かって偏向されて、第１の対称軸２２の方向で内側の区切りリング１７の方向から来て外側の区切りリング１１へと流れていく。圧送セル２８の部分領域を貫流した後、気体状の媒体は第１の尖って終わる案内輪郭３８に当たり、このときに気体状の媒体は開口部３２ａ，ｂの方向へと偏向されて、回転軸４に対して軸方向で圧送セル２８から、特にサイドチャネル１９の領域へと流出する。このとき気体状の媒体が、一方では図４に示す平面に延びる循環流２６になり、この平面は特に回転軸４と第１の対称軸２２とによって定義される。しかし、この平面から外に出る回転方向２０へのＶ字型のブレード５の別の幾何学的な成形により、および回転軸４を中心とする圧縮機ホイール２の回転運動により、気体状の媒体は追加的に図４に示す平面に対して直交するようにも運動し、回転軸４、第１の対称軸２２、および第２の対称軸５０（図５に図示）の方向に循環流２４が生じる。
【００３３】
さらに、Ｖ字型に製作されたブレード５の輪郭により、気体状の媒体の流れのいっそう高いスワール変化を実現することができ、それによりサイドチャネル圧縮機１の圧送効果と圧縮効果を、サイドチャネル１９とブレード５の間の循環流２４に基づいていっそう引き上げることができ、そのようにして全体効率を向上させることができる。
【００３４】
図５は、図３にＣ−Ｃで表されている圧縮機ホイール２と圧送セル２８の、特にブレード５の断面を、ブレードジオメトリーと、サイドチャネル１９の中および圧送セル２８の領域における循環流２４の図面とともに示しており、ここでは圧縮室３０が平面図で示されている。ここには、ブレード５が回転方向２０でそれぞれ対称のＶ字型の輪郭を有することが示されており、ブレード５の対称のＶ字型の輪郭は２つの開口部３２ａ，ｂの間で回転軸４の方向に延びており、対称のＶ字型の輪郭の開いている側は圧縮機ホイール２の回転方向２０に向いている。ブレード５のＶ字型の輪郭の対称性は第２の対称軸５０によって対象に鏡像化されており、第２の対称軸５０は圧縮機ホイール２の回転方向２０と平行に、かつ回転軸４に対して直交するように延びている。さらに、サイドチャネル１９は第２の対称軸５０に対して径方向で、一方ではハウジング下側部分８によって区切られるとともに、他方では圧縮機ホイール２の圧送セル２８の開口部３２ａによって区切られることが示されている。図４で説明した案内輪郭３８，４０は、それぞれの尖端部をもってこの第２の対称軸５０の上に延びているが、図５は透視図であるために見えておらず／示されていない。
【００３５】
圧縮機ホイール２が駆動装置６によって静止位置から回転方向２０へ回転運動し始めるとただちに、ブレード５のそれぞれの端面２１が圧送セル２８の中にある気体状の媒体を、特に水素を、回転方向２０でガス取込口１４の領域からガス吐出口１６の領域へと押圧して、気体状の媒体の加速および／または圧縮が行われる。このとき気体状の媒体は、一方ではそれぞれのブレード５の端面２１によって前方に向かって回転方向２０の方向へ押圧され、他方では両方の案内輪郭３８，４０のジオメトリーによって第２の対称軸５０から離れていくように押圧される。このとき気体状の媒体は、回転方向２０で圧送セル２８から第２の対称軸５０を離れてそれぞれのサイドチャネル１９の中へと押圧され、気体状の媒体が循環流２４となり、速度をもって圧送セル２８から流出する気体状の媒体が、サイドチャネル１９の中をより低速で流れている、特に回転方向２０に流れている、気体状の媒体に当たる。このとき媒体のこのようなサイドチャネル流は、特に回転方向２０への媒体の圧送セル流よりも低速で特に回転方向２０に流れ、結果として生じる遠心力差に基づき、圧送セル２８の中の媒体からサイドチャネル１９の中の媒体への力が生じる。このとき両方の媒体の間で運動量交換が行われ、循環流２６となった気体状の媒体によってエネルギーが運動量交換により、特にサイドチャネル１９の中にある静止した気体状の媒体である圧送流に移転される。このとき速度エネルギーから圧力エネルギーへの変換が行われる。このときエネルギー移転は周回するサイドチャネル１９の長さ全体で複数回行われ、ブレード５と圧送セル２８の個数に依存する。このようにして、圧送セル２８の中にある気体状の媒体と、サイドチャネル１９の中にある気体状の媒体との間で大きいエネルギー移転が可能であり、圧力生成が運動量交換により円周にわたって線形に行われる。図４に示す周回する仕切りリング１１によって、このようなエネルギー移転とサイドチャネル圧縮の効果を高めることができ、サイドチャネル圧縮機１全体の効率を改善することができる。なぜならば、気体状の媒体の大部分が回転軸４に対して径方向で圧送セル２８から、サイドチャネル１９が構成されないために循環流２４のエネルギーが失われるハウジング３の部分へと流れ出ることが防止されるからであり、サイドチャネル１９の中にあるのではないそのような領域では、気体状の媒体がハウジング３との摩擦損失と熱損失しか生起しないからである。そのような損失を、外側の区切りリング１１（図４参照）を有するサイドチャネル圧縮機１の本発明に基づく実施形態によって全面的に防止することができ、それによってサイドチャネル圧縮機１の効率と圧送効率も高めることができる。
【００３６】
さらに、回転方向２０と反対を向くほうの少なくとも２つのブレード５のそれぞれ裏面２３に、それぞれ少なくとも１つの面取り３５が構成されることが示されており、少なくとも１つの面取り３５は、特に、少なくとも１つの開口部３２ａ，ｂのほうを向いているそれぞれのブレード５の端部に延びている。このような面取り３５により、サイドチャネル圧縮機１の流動特性を改善することができ、それは特に、循環流２４となった気体状の媒体がサイドチャネル１９から圧送セル２８へ戻るように再流入するときである。サイドチャネル１９から圧送セルへ気体状の媒体が再流入するとき、ブレード５の裏面２３およびサイドチャネル１９のほうを向く領域のそばを通って気体状の媒体が流れる際に、渦形成および／または流動剥離が生じることがあり得る。このことは、ブレード５の裏面２３と、少なくとも１つのほぼ直角のエッジが構成されている、サイドチャネル１９のほうを向く領域との間で、気体状の媒体の渦形成および／または流動剥離の発生確率が高くなることによって根拠づけられ、このことがひいては、循環流２４およびそれに伴ってサイドチャネル圧縮機１の効率の低下につながる。このことは、媒体がほぼ直角のエッジのそばを流れるときに、特に直角の領域で大きすぎる方向転換を行わなければならず、そのために渦形成および／または流動剥離が促進されることによって根拠づけられる。ブレード５の裏面２３に面取り３５を構成することでエッジ角度が縮小され、そのようにして、そのそばを流れる媒体の必要な方向転換も縮小され、それによって循環流２４およびサイドチャネル圧縮機１の効率が改善される。
【００３７】
さらに、少なくとも１つのサイドチャネル１９を有するサイドチャネル圧縮機１の本発明による実施形態では、サイドチャネル圧縮機１が故障したとき、圧縮機ホイール２が停止していても引き続き気体状の媒体がサイドチャネル１９を通って流れることができるのが好ましく、そのようにして、燃料電池システム３７を通る圧送がサイドチャネル圧縮機１の不具合に基づいて全面的に停止するという危険が生じることがない。それが特に該当するのは、特に燃料電池システムの他のコンポーネントによって、圧送されるべき媒体の高い圧力と高い圧送率が燃料電池システムで維持されている場合である。
【００３８】
図６は、図１にＩＩで表された圧縮室３０の一部分を示している。ここでは、外側の区切りリング１１の領域に外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ４８ａ，ｂを有する圧縮機ホイール２が示されている。この外側に位置する環状フランジ４８ａ，ｂは、第１の対称軸２２に対して軸方向に、回転軸４と反対を向くほうの外側の区切りリング１１の側に延びている。このとき外側に位置する少なくとも１つの環状フランジ４８ａ，ｂは、第１の対称軸２２に対して軸方向および／または径方向でハウジング３のハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８と当接する。
【００３９】
さらに圧縮機ホイール２は内側の区切りリング１７の領域に、内側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ４２ａ，ｂを有しており、これらは特に回転軸４に対して径方向に延びるとともに、回転軸４のほうを向いている内側の区切りリング１７の側に延びている。さらに、内側に位置する少なくとも１つの環状フランジ４２ａ，ｂは、第１の対称軸２２に対して軸方向および／または径方向でハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８と当接する。
【００４０】
圧縮機ホイールが、外側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ４８ａ，ｂおよび内側に位置する少なくとも１つの環状フランジ４２ａ，ｂをもってハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８と当接することによって、圧送セル２８の領域での圧縮機ホイール２の改善された案内を、たとえば圧力ピークに基づき、あるいは燃料電池システム３７で発生する動圧に基づき、サイドチャネル圧縮機１の作動中に強い衝撃や打撃が生じたときに実現することができる。それにより、軸受２７および／または駆動装置６の負荷を低減することができる。なぜならば、サイドチャネル圧縮機１の作動時に発生する衝撃力、軸方向力、および径方向力の大部分を、すでにそれぞれの環状フランジ４２ａ，ｂ，４８ａ，ｂを通じてハウジング３に運び出すことができるからである。
【００４１】
さらに図６には、回転軸４と反対を向くほうの外側の区切りリング１１の側に少なくとも部分的にカプセル封じされた析出室３４が構成され、析出室３４は特に回転軸４に対して径方向で、外側の区切りリング１１とハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８との間にあることが示されている。さらに析出室３４は少なくとも部分的に回転軸４を中心として周回するように、ハウジング３と外側の区切りリング１１との間に構成されている。このような析出室３４の構成により、重い成分を気体状の媒体から運び出すことができ、この析出室３４の中に集めることが可能である。このように、重い成分は少なくとも１つのサイドチャネル１９と圧送セル２８の領域から導出されて、析出室３４の領域で集められる。気体状の媒体のこのような重い成分は、たとえば燃料電池システム３７の動作に由来する望ましくない廃棄物および／または副生成物、たとえば窒素や水である。重い成分が運び出されることで、サイドチャネル圧縮機１の圧送作用と圧縮作用を向上させることができる。なぜならば、燃料電池３９での電流生成のために必要な圧送されるべき気体状の媒体の割合、特に水素の割合が、圧送セル２８およびサイドチャネル１９の中で高くなるからである。それにより、サイドチャネル圧縮機１の効率を向上させることができる。なぜならば、動作にとって望ましくない重い成分を一緒に圧送しなくてすむからである。
【００４２】
さらに図６には、回転軸４のほうを向いている内側の区切りリング１７の側に、少なくとも部分的にカプセル封じされた少なくとも１つの区域４４ａ，ｂが構成され、少なくとも１つのカプセル封じされた区域４４ａ，ｂは、内側に位置する周回する少なくとも１つの環状フランジ４２ａ，ｂと、ハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８との間にあることが示されている。このとき、少なくとも１つの環状フランジ４２ａ，ｂにより、気体状の媒体がサイドチャネル１９、圧送セル２８、および析出室３４の領域からカプセル封じされた区域４４ａ，ｂへと侵入するのが防止されるという利点がある。それによりさらに、カプセル封じされた区域４４にある駆動装置６および／または軸受２７および／または駆動シャフト９の各コンポーネントを損傷することが防止される。電気駆動装置６のケースでは、重い成分である水や水素の侵入は短絡につながり、および／または駆動装置６の電気コンポーネントや軟磁性コンポーネントの損傷につながり得る。このことはサイドチャネル圧縮機１全体の動作を制約し、さらには故障につながることさえある。
【００４３】
図７は、図６にＩＩＩで表されているカプセル封じされた析出室３４の一部分を示している。ここでは、気体状の媒体の重い成分がどのような経路でどのようにして少なくとも１つのサイドチャネル１９および／または圧送セル２８の領域から導出されて、析出室３４の領域に供給されるかが示されている。
【００４４】
さらに図７には、回転軸４と反対を向くほうのカプセル封じされた析出室３４の側で、ハウジング上側部分７および／またはハウジング下側部分８に、および／またはハウジング上側部分７とハウジング下側部分８との間に、排出チャネル４６があることが示されている。排出チャネル４６はもっとも低い点で、特に測地学的にもっとも低い点で、ハウジング３に、特に重力の作用方向に配置されている。サイドチャネル圧縮機１の作動時に、サイドチャネル１９および／または圧送セル２８の領域で、気体状の媒体の凝縮によって液体の水の形成が起こることがある。このとき圧縮機ホイール２と圧送セル２８の回転により、水および／またはたとえば窒素などのその他の重い成分が気体状の媒体とともに回転方向２０に加速されて運動する。その際に回転軸４に対して径方向では、気体状の媒体に対してよりも高い遠心力が水に対して作用し、それによって遠心力分離が生じ、水が流出方向Ｖでサイドチャネル１９からハウジング３と圧縮機ホイール２の外側に位置する環状フランジ４８ａ，ｂとの間を通過して析出室３４に向かって動く。重い成分である水に加えて、たとえば窒素などのそれ以外の重い成分も運び出すことができる。析出室３４の測地学的にもっとも低い点には、同じく燃料電池システム３７の水分離器に接続することができ、そのようにして液体の水をサイドチャネル圧縮機１から導出する追加の排出チャネル４６があるのが好ましい。
【００４５】
このとき、析出室３４に集められた気体状の媒体の重い物体に対する重力および／または遠心力の作用によってのみ、たとえば機械式のポンプ送出などの別途の方策を行うことなく、排出チャネル４６を通して外部への自動的な導出が行われるという利点がある。排出チャネル４６を通しての重い成分の外部への自動的な導出の効果も、サイドチャネル圧縮機１の作動時に引き続き重い成分が析出室３４に追加流入し、それにより、すでにある重い成分が排出チャネル４６を通って押し出されることによって増強される。
【００４６】
さらにこのことは、重い成分を一方では圧送セル２８およびサイドチャネル１９の領域から運び出すとともに、他方では析出室３４の領域から排出チャネル４６を介して燃料電池システム３７から運び出せるという利点を提供する。それにより、特に圧縮機ホイール２や軸受２７などの回転するコンポーネントの損傷のリスクが抑えられる。なぜならば、水などの残された重い成分が燃料電池システム３７のスイッチオフ状態のとき、かつ周囲温度が低いときにアイスブリッジ形成につながり、それがこれらのコンポーネントをサイドチャネル圧縮機１の始動時に損傷させかねないからである。このような損傷が、排出チャネル４６を介しての重い成分の導出によって防止される。さらに、液体の水などの重い成分が特に圧縮室の領域から導出されることで、燃料電池システムがスイッチオフされた状態にあり周囲温度が低いときに、いわゆるアイスブリッジが可動部品の間で、特に圧縮機ホイールとハウジングの間で形成されるのが防止されるという利点が得られる。このようなアイスブリッジは、燃料電池システムの始動を、特にサイドチャネル圧縮機の始動を困難にし、もしくは完全に妨げることになる。このように本発明によるサイドチャネル圧縮機の実施形態により、アイスブリッジ形成に基づくサイドチャネル圧縮機および／または駆動装置の、特に電気駆動装置の回転部品の損傷を防止することができる。それにより、長い停止時間の後でも、および特に摂氏０°を下回る低い外気温のときでも、サイドチャネル圧縮機の高い信頼度のコールドスタート能力を保証することができる。
【００４７】
本発明は、上述した実施例およびその中で強調されている態様だけに限定されるものではない。むしろ、特許請求の範囲に記載されている範囲内で、当業者の行為の枠内にある数多くの改変が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  サイドチャネル圧縮機
２  圧縮機ホイール
３  ハウジング
４  回転軸
５  ブレード
７  ハウジング上側部分
８  ハウジング下側部分
１１  外側の区切りリング
１４  ガス取込口
１６  ガス吐出口
１７  内側の区切りリング
１９  サイドチャネル
２０  回転方向
２２  対称軸
２３  裏面
２８  圧送セル
３０  圧縮室
３２ａ，ｂ  開口部
３４  析出室
３５  面取り
３７  燃料電池システム
３８  案内輪郭
４０  案内輪郭
４２ａ，ｂ  内側に位置する環状フランジ
４４  区域
４６  排出チャネル
４８ａ，ｂ  外側に位置する環状フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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