本發(fā)明涉及一種過濾器組件，更具體地，涉及一種用于鼓風(fēng)機(jī)的過濾器組件，特別是用于需要空氣流或其它含氧氣體流的燃料處理設(shè)備中的鼓風(fēng)機(jī)，所述燃料處理設(shè)備例如為燃料重整器、燃料電池系統(tǒng)、燃料燃燒器等。如本文所用，術(shù)語空氣將包括可富含氧氣或用氮?dú)庀♂尰蛞云渌绞较♂尩沫h(huán)境空氣。

背景技術(shù)：

1、放熱機(jī)制，例如催化氧化、燃燒、燃料重整或燃料電池裝置，通常用各種電子系統(tǒng)控制。通常，需要控制氣體流量閥和鼓風(fēng)機(jī)速度以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)。屏蔽電子器件免受這些機(jī)構(gòu)發(fā)出的熱量可能是重要的。隔離從這些機(jī)構(gòu)發(fā)出的熱量也是重要的，使得它們可以更方便地集成到它們的周圍環(huán)境中。例如，內(nèi)燃機(jī)、燃料電池和燃料重整器產(chǎn)生相當(dāng)大量的熱。當(dāng)試圖將這些機(jī)構(gòu)定位在個體附近或棲息地、住宅、辦公室或其他居住結(jié)構(gòu)內(nèi)時，這可能存在困難。當(dāng)試圖提供具有緊湊殼體的緊湊裝置時，過多的熱量也可能存在困難，其中機(jī)構(gòu)的部分(諸如電子器件)必須緊密、貼近但熱隔離。

2、燃料消耗裝置還可能需要精確的氣流以確保燃料的氧化能以良好控制的方式進(jìn)行。例如，用于向這些裝置供應(yīng)空氣的鼓風(fēng)機(jī)通常由從傳感器、監(jiān)測裝置等接收信息的電子器件控制。需要保護(hù)這些電子設(shè)備和其他輔助出廠設(shè)備(bop)部件其中的一些以免受它們正在控制的設(shè)備發(fā)出的熱量的影響。

3、諸如內(nèi)燃機(jī)、燃料電池和燃料重整器之類的傳統(tǒng)產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)的構(gòu)造存在額外的困難，這使得難以將這些機(jī)構(gòu)集成到居住環(huán)境中。此外，如果部件和電子器件與產(chǎn)熱元件的物理分離占用太多空間，則保護(hù)電子器件和其他部件免受裝置發(fā)出的熱量的需要可能使以緊湊方式構(gòu)造設(shè)備的努力復(fù)雜化。

4、鼓風(fēng)機(jī)可用于向燃料消耗裝置提供空氣作為氧氣源。一些鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置有空氣過濾器。然而，這些過濾器往往體積大并且干擾緊湊的構(gòu)造。更換這些過濾器也可能是不方便的，并且一些過濾器不足以過濾吸入空氣中的灰塵和其他雜質(zhì)。許多燃料電池組件和重整器利用環(huán)境空氣作為氧氣源，用于其中發(fā)生的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，以及用于單元內(nèi)的溫度控制。環(huán)境空氣通常包括顆粒(例如污垢/灰塵)、污染物(例如硫、烴)和/或水分，它們中的每一種都可能損壞燃料電池和重整器單元內(nèi)的高度敏感的催化表面。已經(jīng)證明現(xiàn)有的過濾系統(tǒng)不足以保護(hù)這些系統(tǒng)。

5、因此，希望提供克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的用于產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一般而言，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)備具有至少兩個區(qū)域、至少三個或更多個熱區(qū)，每個熱區(qū)彼此熱隔離并且每個熱區(qū)在不同的溫度范圍內(nèi)。來自設(shè)備的進(jìn)氣口的環(huán)境空氣的氣流可用于將這些區(qū)域保持在不同的溫度，諸如冷卻區(qū)和處于高于冷卻區(qū)的溫度的熱區(qū)；以及處于兩者之間的溫度下的中間區(qū)。優(yōu)選地，冷卻區(qū)處于適合于電子元件的溫度。

2、在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，氣流經(jīng)過設(shè)備的外部，以將設(shè)備的外部與產(chǎn)生熱量的內(nèi)部熱隔離。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，進(jìn)氣口的氣流用于冷卻設(shè)備的一個、兩個或更多個冷卻區(qū)的溫度，使得熱敏部件(例如電子器件)不會因放熱裝置產(chǎn)生的熱量而損壞。

3、在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，該設(shè)備包括產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)，例如燃料燃燒器、燃料重整器、燃料電池或燃料電池堆。如本文所用，術(shù)語燃料電池堆可包括多個組裝的燃料電池。每個燃料電池可以從其中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)以直流電的形式發(fā)電。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以包括與發(fā)電部分集成的燃料重整部分，其集成到單個燃料電池結(jié)構(gòu)中。單獨(dú)的燃料電池可以組合成堆，并且輔助出廠設(shè)備(bop)組件可以包括用于產(chǎn)生電力的各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，包括燃料重整器、化學(xué)反應(yīng)器、墊圈、泵、傳感器、蒸發(fā)器、熱交換器、鼓風(fēng)機(jī)、開關(guān)、繼電器、熱敏電阻、熱電偶、導(dǎo)管、控制電子器件、催化氧化器、燃燒器等。

4、來自進(jìn)氣口的氣流(包括富氧氣流)可用作產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)的氧源。該氣流可用于幫助保持區(qū)域和子區(qū)熱冷卻，盡管可能與來自放熱機(jī)構(gòu)的熱量非常接近。例如，可以在機(jī)構(gòu)的各種部件(諸如電子部件)上吹送或抽吸環(huán)境空氣流，以保持這些部件冷卻。吸入空氣流還可以將裝置的外表面與其中產(chǎn)生的熱量熱隔離。這可以通過圍繞放熱元件的外部抽吸進(jìn)氣來實(shí)現(xiàn)。該氣流也可以在需要保持冷卻的任何電子器件或其他元件上吹送或抽吸。放熱反應(yīng)不需要的過量進(jìn)氣可以直接供給到殼體外部。

5、然后，該空氣可以流入裝置中以用作其中任何化學(xué)反應(yīng)的氧氣源。然而，從空氣中過濾雜質(zhì)可能是重要的，這有助于確保這種進(jìn)氣不會損壞敏感的內(nèi)部部件，例如催化表面等。

6、在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，放熱機(jī)構(gòu)可以封裝在用于該機(jī)構(gòu)的殼體的雙壁外殼內(nèi)。外壁和內(nèi)壁之間的內(nèi)部空間可以用作進(jìn)氣導(dǎo)管，其可以用作管中管構(gòu)造。翅片陣列可以延伸穿過外壁和內(nèi)壁之間的間隙，以將該構(gòu)造轉(zhuǎn)變成圍繞放熱機(jī)構(gòu)的整個長度的進(jìn)氣管的組件。該吸入空氣流也可以被抽吸或吹過設(shè)備的一個或多個內(nèi)部冷卻區(qū)，然后作為空氣/氧氣源送入機(jī)構(gòu)的放熱部分。任何熱排氣可以直接供給到殼體外部，并且可以通過管道輸送到方便的排氣位置。因此，如果進(jìn)氣口位于裝置的后端，則冷的環(huán)境空氣可以被吸入并圍繞裝置的包括其內(nèi)部相對較冷的部分在內(nèi)的整個頂部和/或底部和/或側(cè)面。然后可以將進(jìn)氣送入放熱的熱部分中，并且可以將排氣從后端排出。進(jìn)氣口和排氣口可以是并排的或同心的。例如，進(jìn)氣口可以圍繞排氣口。

7、在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，用于該裝置的殼體具有雙壁構(gòu)造，在后端具有入口和出口。發(fā)熱機(jī)構(gòu)可以安裝在平臺上并滑入和滑出殼體的前端。鼓風(fēng)機(jī)可以朝向前端定位。鼓風(fēng)機(jī)可以將冷卻空氣吸入殼體的后端，通過雙壁空氣通道圍繞裝置的長度，并進(jìn)入殼體的前端。殼體的前端中的內(nèi)部區(qū)域可以用作冷卻區(qū)，其中可以安裝需要保持冷卻的至少一些電子器件和其他元件。在經(jīng)過設(shè)備殼體的外部并通過冷卻區(qū)之后，進(jìn)氣空氣流可以由一個或多個鼓風(fēng)機(jī)吹入放熱元件，然后排出到裝置外部。

8、根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備，該離心式鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備包括鼓風(fēng)機(jī)單元，該鼓風(fēng)機(jī)單元具有鼓風(fēng)機(jī)機(jī)殼，該鼓風(fēng)機(jī)機(jī)殼具有軸向入口和徑向出口。葉輪設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)，用于將處于第一壓力的氣體介質(zhì)(例如，空氣)抽吸到軸向入口中，并且將處于第二較高壓力的氣體介質(zhì)通過徑向出口排出。提供馬達(dá)用于驅(qū)動葉輪。鼓風(fēng)機(jī)還包括進(jìn)氣組件。機(jī)殼具有空氣入口和空氣出口?？諝獬隹谶B接至鼓風(fēng)機(jī)單元的鼓風(fēng)機(jī)機(jī)殼的軸向入口。止回閥可以安裝在機(jī)殼內(nèi)，定位成允許空氣流從空氣入口流到空氣出口，并防止空氣流從空氣出口流回到空氣入口。

9、在空氣進(jìn)入設(shè)備之前過濾環(huán)境空氣可能是有利的?？梢允褂贸Ｒ?guī)的機(jī)械過濾器來除去相對大的雜質(zhì)。在將空氣送入燃料消耗或發(fā)電裝置之前立即過濾空氣也是有利的，以幫助除去顆粒、揮發(fā)性化合物、硫化合物等。它可以有助于減少水分。過濾器可以是某種網(wǎng)狀泡沫(低壓降)，并且可能摻雜有特定材料以執(zhí)行上面列舉的任務(wù)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，過濾器可以由n95認(rèn)證的材料形成，包括現(xiàn)成的n95認(rèn)證的過濾器。

10、在鼓風(fēng)機(jī)中包括止回閥是有利的。止回閥有助于防止零流量條件導(dǎo)致風(fēng)扇和其他處理空氣的回流。這種回流可能通過氧化損壞固體氧化物燃料電池(sofc)和催化劑。本發(fā)明能夠防止這種情況的發(fā)生。止回閥可以是軟彈性體，其引起非常小的壓降以打開，并且使用材料的輕微固有剛度和彈簧常數(shù)來關(guān)閉和密封。

11、將空氣送入放熱裝置的鼓風(fēng)機(jī)有利地構(gòu)造成串聯(lián)組裝的兩級鼓風(fēng)機(jī)。利用根據(jù)本發(fā)明的鏈接的多個鼓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)可用于實(shí)現(xiàn)燃料電池或其它敏感放熱機(jī)構(gòu)的氣流要求。雙鼓風(fēng)機(jī)有助于使系統(tǒng)能夠受益于用于控制的低慣性葉輪以及低驅(qū)動馬達(dá)rpm和功率消耗，以提供所需的氣體流量和壓力。

12、因此，單個多級離心式鼓風(fēng)機(jī)的布置可以提供改進(jìn)的響應(yīng)時間和對寬范圍的氣體壓力和氣體流量要求的控制。以多級離心式鼓風(fēng)機(jī)的這種布置為特征的燃料電池鼓風(fēng)機(jī)組件在例如美國專利no.9,017,893；9,593,686和9,512,846中描述，其各自的全部內(nèi)容通過引用并入本文。在例如2015年3月16日提交的國際申請?zhí)杙ct/us2012/020707和2016年9月22日公開的國際公開號wo/2016/148681中描述了以這種多級離心式鼓風(fēng)機(jī)布置為特征的附加燃料電池鼓風(fēng)機(jī)組件，這些專利中的每一個的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

13、過濾進(jìn)入本文討論的放熱燃料消耗裝置(例如燃料重整器或燃料電池)的空氣可能是特別有利的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，鼓風(fēng)機(jī)與進(jìn)氣流體連通，并在將空氣送到放熱裝置之前對其進(jìn)行過濾。優(yōu)選的鼓風(fēng)機(jī)包括鼓風(fēng)機(jī)殼體，該鼓風(fēng)機(jī)殼體具有軸向入口和徑向出口。入口可包括過濾器附接機(jī)構(gòu)。具有被設(shè)計(jì)成與殼體的附接機(jī)構(gòu)配合并接合的附接部分的過濾器可提供用于將過濾器安裝在鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口上的可釋放的附接機(jī)構(gòu)，以在空氣即將進(jìn)入放熱裝置之前過濾空氣。

14、根據(jù)本發(fā)明的過濾器可以有利地滿足n95標(biāo)準(zhǔn)。例如，可以采用現(xiàn)成的市售n95過濾器。為了改善表面積并因此改善過濾和氣流，過濾器應(yīng)該是雙層過濾器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)在吸入過濾期間保持層分離，使得整個外表面可用于空氣過濾和氣流，以使每個過濾器面積的氣流最大化。

15、在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，整個設(shè)備的外殼具有雙壁結(jié)構(gòu)，在后端具有入口和出口。通過調(diào)節(jié)雙壁空氣管道的尺寸，可以調(diào)節(jié)氣流速度，并且通過該氣流的冷卻最大化。發(fā)熱機(jī)構(gòu)可以安裝在平臺上，并且可以滑入和滑出殼體的前端。如果該設(shè)備用于發(fā)電，則該設(shè)備可以保持獨(dú)立地連接到設(shè)施，例如家庭、r/v、辦公室等，并且芯堆疊/bop和電子器件可以滑出殼體以進(jìn)行維護(hù)、維修或部件更換。

16、根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可以被布線以向家庭、房車或其他住宅供電?？偝叽缈梢韵鄬^小，6-24英寸×?6-24英寸×?12-36英寸，總長度優(yōu)選小于4英尺，總長度優(yōu)選大于6英寸。還應(yīng)包括用于提供可重整燃料的燃料管線。如果要使用液體燃料，則用于汽化液體燃料的汽化器是有用的。

17、主鼓風(fēng)機(jī)可以定位在前端。鼓風(fēng)機(jī)可以將冷卻空氣吸入殼體的后端中，通過雙壁空氣通道圍繞裝置的長度，并進(jìn)入殼體的前端。殼體前端中的前內(nèi)部區(qū)域可以用作冷卻區(qū)，其中可以安裝需要保持冷卻的電子器件和其他元件。在通過放熱裝置的外部并通過冷卻區(qū)之后，一部分進(jìn)入空氣流可被吹入放熱元件所在的熱區(qū)，然后排出到裝置外部。這有助于氣流平衡并有助于降低熱區(qū)的溫度?？梢栽谥鞴娘L(fēng)機(jī)的上游或優(yōu)選地在主鼓風(fēng)機(jī)的下游設(shè)置附加的冷卻區(qū)。該流動控制冷卻區(qū)可以容納流動控制鼓風(fēng)機(jī)，其電子控制進(jìn)入放熱元件的精確氣流并幫助控制其中的放熱反應(yīng)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這種附加的電子控制鼓風(fēng)機(jī)位于該流動控制冷卻區(qū)中，并且進(jìn)入該區(qū)域的空氣流保持該流動控制區(qū)域冷卻。根據(jù)本發(fā)明，這些流量控制鼓風(fēng)機(jī)上的過濾器有助于保護(hù)接收該空氣的放熱元件。

18、流量控制電子器件優(yōu)選地測量通過鼓風(fēng)機(jī)的氣流阻力，以確定這些鼓風(fēng)機(jī)上的過濾器是否需要更換。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，過濾器可以擰上和擰下這些鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口，以便于更換和牢固、密封良好的連接。

19、從下面的附圖和描述中，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和目的將是顯而易見的。