CH717534B1 - Air filter device of fuel cell vehicle for extremely cold environment and air filter method thereof. - Google Patents

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CH717534B1
CH717534B1 CH01524/20A CH15242020A CH717534B1 CH 717534 B1 CH717534 B1 CH 717534B1 CH 01524/20 A CH01524/20 A CH 01524/20A CH 15242020 A CH15242020 A CH 15242020A CH 717534 B1 CH717534 B1 CH 717534B1
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Hu Donghai
Wang Jing
He Hongwen
Yi Fengyan
Zhou Jiaming
Gao Janping
Li Zhongyan
Liu Xinlei
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Univ Jiangsu
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen und ein Luftfilterverfahren von deren, umfassend einen Doppelrotorscheibenmotor, wobei die Achsmitte des Scheibenmotors eine Innenwandschale (3) ist, die zum Einlassen und Auslassen von Gasen, abgestuften Entfeuchten und Absorbieren von schädlichen Gasen verwendet wird; und wobei der Scheibenmotor mit der Mittelwandschale (4) fest verbunden ist, und wobei an der Innenseite der Mittelwandschale (4) spiralförmige Kämme (14) angeordnet sind; und wobei der Scheibenmotor weiterhin mit der Außenwandschale (5) fest verbunden ist, und wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand eine Widerstandsdrahtheizkomponente (6) angeordnet ist, um Eis und Schnee zu verschmelzen und zu verhindern, dass sie sich ansammeln und den Luftkanal blockieren, und wobei am unteren Ende der Außenwandschale (5) mehrere Poren vorgesehen sind, und wobei an der Innenseite der Bodenfläche ein Flügelrad (17) angeordnet ist. Die verschiedene Verunreinigungen enthaltende Luft geht von dem Luftspiralkanal nach unten, so dass die Verunreinigungen eine Zentrifugalbewegung haben und an die Bodenfläche der Außenwandschale (5) fallen, das Flügelrad (17) dreht sich, um die großen Verunreinigungen aus den Spalten abzulassen; dann tritt die Luft in die Innenwandschale (3) ein und wird nach dem abgestuften Entfeuchten und Absorbieren von schädlichen Gasen abgelassen. Die vorliegende Erfindung löst die Probleme bestehender Luftreiniger, welche eine schlechte Selbstreinigungsleistung aufweisen, sodass die Filterelemente durch die kondensierten Flüssigkeitströpfchen blockiert werden und der Luftkanal durch Eis und Schnee verstopft wird.The present invention discloses an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments and an air filter method thereof, comprising a double rotor disk motor, the axis center of the disk motor being an inner wall shell (3) used for gas intake and exhaust, staged dehumidification and absorption of harmful gases becomes; and wherein the disc motor is fixed to the center wall shell (4), and spiral combs (14) are arranged on the inside of the center wall shell (4); and wherein the disc motor is further fixed to the outer wall shell (5), and wherein a resistance wire heating component (6) is arranged between the outer wall and the inner wall to fuse ice and snow and prevent them from accumulating and blocking the air duct, and wherein a plurality of pores are provided at the lower end of the outer wall shell (5), and wherein an impeller (17) is arranged on the inside of the bottom surface. The air containing various impurities goes down from the air spiral duct, so the impurities have centrifugal motion and fall to the bottom surface of the outer wall shell (5), the impeller (17) rotates to discharge the large impurities from the gaps; then the air enters the inner wall shell (3) and is exhausted after the staged dehumidification and absorbing harmful gases. The present invention solves the problems of existing air cleaners, which have poor self-cleaning performance, such that the filter elements are blocked by the condensed liquid droplets and the air duct is clogged by ice and snow.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Entwurfs von Luftversorgungssystemen, insbesondere eine Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen und ein Luftfilterverfahren davon. The present invention relates to the technical field of designing air supply systems, particularly an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments and an air filter method thereof.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Gegenwärtig deckt der Einsatz fossiler Brennstoffe 80% des weltweiten Energiebedarfs, aber dabei bestehen zwei schwerwiegende Probleme bei der fortgesetzten Nutzung fossiler Brennstoffe: zum einen sind die Reserven begrenzt und werden früher oder später erschöpft; zum anderen hat der Einsatz fossiler Brennstoffe eine Reihe von schwerwiegenden Umweltproblemen verursachet, wie z.B. globaler Erwärmung, Ozonloch und saurem Regen, deshalb ist es dringend erforderlich, eine neue saubere und effiziente Energie einzuführen. Der Wasserstoff ist der leichteste, sauberste und effizienteste Brennstoff und kann in einer Brennstoffzelle die chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandeln, dabei besteht eine extrem hohe Energienutzungsrate. Die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen sind aufgrund einer hohen Leistungsdichte, einer niedrigen Betriebstemperatur, einem geringen Volumen und einem schnellen Start die erste Auswahl für die Brennstoffzellen in Fahrzeugen. Allerdings stellen die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen während des Betriebs extrem hohe Anforderungen an die Luft, und giftige und schädliche Substanzen wie Schwefel und Kohlenmonoxid können eine Katalysatorvergiftung und -deaktivierung verursachen. Um die Leistung des Brennstoffzellenpacks zu erhöhen, soll die Brennstoffzelle außerdem mit einem höheren Druck arbeiten, und der Druck wird durch einen Zentrifugalkompressor bereitgestellt. Der Radialkompressor stellt ebenfalls strenge Anforderungen an die Saugluft. Die Partikel und die Flüssigkeitströpfchen in der Luft verursachen abnormale Vibrationen der Luftkompressorflügel, die mit hoher Geschwindigkeit rotiert, und beschädigen in schweren Fällen sogar den Luftkompressor; deshalb soll der Luftfilter verschiedene Flüssigkeitströpfchen und Partikel in der Saugluft effektiv blockieren und abfangen, am besten kann der Luftfilter giftige und schädliche Gase in der Luft absorbieren und die in den Luftkompressor und den Brennstoffzellenpack eintretende Luft streng und gründlich filtern. Aufgrund des Einflusses von Industriegebieten und Baustellen in Städten liegt eine große Mange an Schadstoffen in der Luft, einschließlich verschiedener giftiger und schädlicher Gase und Staub wie PM2.5. Um den Einsatzbereich von Brennstoffzellenfahrzeugen zu erweitern und künftig einen vollständigen Ersatz bestehender ölbefeuerter Fahrzeuge zu erreichen, sollen die Brennstoffzellenfahrzeuge auch die Stadt verlassen und unter relativ schlechten Bedingungen in hochgelegenen Berggebieten, heißen und feuchten Regenwaldgebieten, sandigen Wüstengebieten usw. einen normalen Betrieb realisieren und verschiedene Arbeiten vervollständigen. Die Filterelemente der bestehenden Luftfilter für Brennstoffzellenfahrzeuge umfassen hauptsächlich harzbehandeltes mikroporöses Filterpapier, Vliesstoffe, Faserfilterelemente usw. und Verbundfilterelemente, die die oben genannten Filterelemente kombinieren, und scheiden die Verunreinigungen in der Luft mit einem Prinzip von Filtern, Ausfällen, Abfangen und Filtern ab. Bei den meisten herkömmlichen ölbefeuerten Bergbaufahrzeugen und schweren Lastkraftwagen, die in sandigen, staubigen Umgebung und Wind- und Schneeumgebungen arbeiten, ist ein Zyklonvorfilter vor dem Hauptfilterelement, das mikroporöses Filterpapier verwendet, zusätzlich angeordnet, um große Partikel von Verunreinigungen in der Saugluft zu beseitigen und die Last des Hauptfilterelements zu lindern. Obwohl die Filterelemente wie Filterpapier, gewebte Stoffe und Fasern funktionieren gut in trockener Umgebung, kondensieren die Tröpfchen und das geschmolzene Wasser der Eiskristalle auf den Filterelementfasern ständig und blockieren die Mikroporen zwischen den Fasern, sobald eine große Menge von Tröpfchen oder Eiskristallen in der Saugluft eingemischt ist, was zu einer starken Erhöhung des Luftansaugwiderstandes führt; der Zyklonvorfilter funktioniert gut in sandigen und staubigen Umgebungen, wenn allerdings in den Wind- und Schneeumgebungen in hochgelegenen und kalten Gebieten die Saugluft eine große Menge an Eis- und Schneefragmenten mitnimmt und in den Zyklondurchgang eintritt, werden sich Eis und Schnee mit einer extrem hohen Geschwindigkeit ansammeln und den Kanal blockieren, was zu einem erhöhten Lufteinlasswiderstand oder sogar zu einem Misserfolg des Lufteinlasses führt. Gleichzeitig weisen die bestehenden Luftfilter selten eine Selbstreinigungsfunktion auf, und keine der oben genannten Filterlösungen kann giftige und schädliche Gase in der Luft beseitigen. At present, the use of fossil fuels covers 80% of the world's energy needs, but there are two serious problems with the continued use of fossil fuels: on the one hand, the reserves are limited and will sooner or later be exhausted; on the other hand, the use of fossil fuels has caused a series of serious environmental problems, such as global warming, ozone hole and acid rain, so there is an urgent need to introduce a new clean and efficient energy. Hydrogen is the lightest, cleanest and most efficient fuel and can convert chemical energy directly into electrical energy in a fuel cell with an extremely high energy utilization rate. The proton exchange membrane fuel cells are the first choice for the fuel cells in vehicles because of high power density, low operating temperature, small volume and fast start-up. However, the proton exchange membrane fuel cells have extremely high air requirements during operation, and toxic and harmful substances such as sulfur and carbon monoxide can cause catalyst poisoning and deactivation. In addition, to increase the performance of the fuel cell pack, the fuel cell is designed to operate at a higher pressure, and the pressure is provided by a centrifugal compressor. The centrifugal compressor also makes strict demands on the suction air. The particles and liquid droplets in the air will cause abnormal vibration of the air compressor blade rotating at high speed, and even damage the air compressor in severe cases; therefore, the air filter is designed to effectively block and trap various liquid droplets and particles in the suction air, best of all, the air filter can absorb toxic and harmful gases in the air, and strictly and thoroughly filter the air entering the air compressor and fuel cell pack. Due to the influence of industrial areas and construction sites in cities, there is a large amount of pollutants in the air, including various toxic and harmful gases and dust such as PM2.5. In order to expand the application range of fuel cell vehicles and achieve complete replacement of existing oil-fired vehicles in the future, the fuel cell vehicles are also expected to go out of town and realize normal operation under relatively poor conditions in high-altitude mountainous areas, hot and humid rainforest areas, sandy desert areas, etc. and various works to complete. The filter elements of the existing fuel cell vehicle air filters mainly include resin-treated microporous filter paper, non-woven fabrics, fiber filter elements, etc., and composite filter elements, which combine the above filter elements, and separate the impurities in the air with a principle of filtering, precipitation, trapping and filtering. In most of the traditional oil-fired mining vehicles and heavy trucks working in sandy, dusty environment and windy and snowy environment, a cyclone pre-filter is additionally arranged in front of the main filter element, which uses microporous filter paper to eliminate large particles of contaminants in the suction air and the To alleviate the load of the main filter element. Although the filter elements such as filter paper, woven fabric and fibers work well in dry environment, once a large amount of droplets or ice crystals are mixed in the suction air, the droplets and melted water of the ice crystals condense on the filter element fibers constantly and block the micropores between the fibers , which leads to a sharp increase in air intake resistance; The cyclone pre-filter works well in sandy and dusty environments, however, in windy and snowy environments at high altitude and cold areas, when the suction air entrains a large amount of ice and snow fragments and enters the cyclone passage, ice and snow will accumulate at an extremely high speed accumulate and block the duct, resulting in increased air intake resistance or even air intake failure. At the same time, the existing air filters rarely have a self-cleaning function, and none of the above filter solutions can eliminate toxic and harmful gases in the air.

INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGCONTENT OF THE PRESENT INVENTION

[0003] Hinsichtlich der Probleme aus dem Stand der Technik stellt die vorliegende Erfindung eine Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen und ein Luftfilterverfahren von deren zur Verfügung, um die Begrenztheit der bestehenden Luftreiniger für Brennstoffzellenfahrzeuge zu verbessern, dass der Luftreiniger extrem anfällig für eine Verstopfung durch Eis und Schnee ist, eine schlechte Selbstreinigungsfähigkeit aufweist und die für den Brennstoffzellenpack schädlichen Gase nicht beseitigen kann. In view of the problems of the prior art, the present invention provides an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments and an air filter method thereof to improve the limitation of the existing air cleaner for fuel cell vehicles that the air cleaner is extremely prone to clogging by ice and snow, has poor self-cleaning ability, and cannot eliminate the gases harmful to the fuel cell pack.

[0004] Eine Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfiltervorrichtung eine Innenwandschale, eine Mittelwandschale und eine Außenwandschale umfasst, die von innen nach außen nacheinander koaxial zylindrisch aufgebaut sind, wobei eine Innenwand der Mittelwandschale einen Luftspiralkanal umfasst, wobei die Mittelwandschale und die Außenwandschale an einem oberen Endbereich einer Außenseite der Innenwandschale drehbar befestigt sind, und wobei ein Doppelrotationsmotor zwischen der Mittelwandschale und der Außenwandschale angeordnet ist, welcher die Mittelwandschale und/oder die Außenwandschale antreiben kann um den Luftstrom vor einer Umleitung des Luftstromes zu schleudern; und wobei im Inneren der Innenwandschale eine Innentrennwand gebogen zur Innenwandschale angeordnet ist, und wobei sich an der Verbindungsstelle der Innenwandschale und der Innentrennwand eine Öffnung für den Luftdurchtritt befindet; und wobei an der Innentrennwand zur Umleitung des Luftstromes eine Hubstange angeordnet ist, und wobei am unteren Endbereich der Hubstange ein ringförmiges Distanzrohr angeordnet ist, wobei unterhalb des ringförmigen Distanzrohrs eine Trennplatte horizontal an der Hubstange befestigt ist, und wobei unterhalb der Trennplatte ein Feuchtigkeitssensor zur Messung der Luftfeuchtigkeit angeordnet ist, und wobei die Außenwand des ringförmigen Distanzrohres dicht an dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material anliegt, und wobei das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material mit der Innenwandschale fest verbunden ist, und wobei sich bei der festen Verbindungsstelle ein Spalt für den Luftdurchtritt befindet; und wobei am oberen Endbereich des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material ein Durchgangsloch für den Luftdurchtritt vorgesehen ist; und wobei der Raum zwischen dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material und der Innenwandschale mit wasserabsorbierendem Material gefüllt ist, und wobei der Raum zwischen der Innenwandschale und der Innentrennwand mit Absorptionsmaterial für schädliche Gase gefüllt ist, wobei das ringförmige Distanzrohr mittels Bewegung der Hubstange zur Abdeckung und Freigabe des Durchganglochs gebracht werden kann, wobei die Trennplatte mittels der Hubstange in Richtung weg vom Absorptionsmaterial für schädliche Gase aus dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material führbar ist, zwecks Luftdurchlass durch das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material in Richtung des mit Absorptionsmaterial für schädliche Gase gefüllten Raums, wobei die Trennplatte das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material verstopft, wenn das Durchgangsloch zumindest teilweise verstopft ist. [0004] An air filter device for a fuel cell vehicle, characterized in that the air filter device comprises an inner wall shell, a middle wall shell and an outer wall shell, which are constructed coaxially cylindrically one after the other from the inside to the outside, with an inner wall of the middle wall shell comprising an air spiral duct, the middle wall shell and the outer wall shell are rotatably attached to an upper end portion of an outer side of the inner wall shell, and wherein a double rotary motor is arranged between the middle wall shell and the outer wall shell, which can drive the middle wall shell and / or the outer wall shell to spin the air flow before redirecting the air flow; and wherein inside the inner wall shell an inner partition wall is arranged bent to the inner wall shell, and wherein there is an opening for the passage of air at the junction of the inner wall shell and the inner wall shell; and wherein a lifting rod is arranged on the inner partition wall for redirecting the air flow, and wherein an annular spacer tube is arranged at the lower end region of the lifting rod, wherein a dividing plate is horizontally fastened to the lifting rod below the annular spacer tube, and wherein a moisture sensor for measurement is underneath the dividing plate of humidity, and the outer wall of the ring-shaped spacer tube is tightly fitted to the water-absorbent material spacer tube, and the water-absorbent material spacer tube is fixedly connected to the inner wall shell, and at the fixed connection point there is a gap for air passage; and wherein a through hole for air passage is provided at the upper end portion of said water absorbing material spacer tube; and wherein the space between the water-absorbing material spacer tube and the inner wall shell is filled with water-absorbing material, and wherein the space between the inner wall shell and the inner partition wall is filled with harmful gas absorbing material, the ring-shaped spacer tube being moved by moving the lifting rod to cover and release the through hole, the partition plate being movable by the elevating rod in the direction away from the noxious gas absorbing material from the water-absorbing material spacer tube, for air passage through the water-absorbing material spacer tube toward the space filled with noxious gas absorbing material, the partition plate the water-absorbing material spacer pipe is clogged when the through-hole is clogged at least partially.

[0005] In der obigen technischen Lösung können an der Innenwand der Mittelwandschale spiralförmige Kämme bearbeitet sein. In the above technical solution, spiral ridges can be processed on the inner wall of the middle wall shell.

[0006] In der obigen technischen Lösung kann an der Außenwand der Mittelwandschale eine Widerstandsdrahtheizkomponente geklebt sein. In the above technical solution, a resistance wire heating component can be glued to the outer wall of the middle wall shell.

[0007] In der obigen technischen Lösung kann das obere Ende der Hubstange mit dem Servomotor verbunden sein, wobei der Servomotor durch einen Regler gesteuert werden kann. In the above technical solution, the upper end of the lifting rod can be connected to the servomotor, and the servomotor can be controlled by a controller.

[0008] In der obigen technischen Lösung kann an der Innenwand des Bodens der Außenwandschale ein Flügelrad angeordnet sein, wobei an dem Boden der Außenwandschale weiterhin eine Lücke vorgesehen ist. In the above technical solution, an impeller may be arranged on the inner wall of the bottom of the outer wall shell, and a gap is further provided on the bottom of the outer wall shell.

[0009] Ein Luftfilterverfahren für die Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei die verschiedene Verunreinigungen enthaltende Luft durch die Öffnung der Innenwandschale in den Luftspiralkanal eintritt, und wobei die abgeschiedene Luft in die Innenwandschale eintritt, in Übereinstimmung mit unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit in verschiedene Stromrichtung eintritt und am Ende aus der Filtervorrichtung strömt. An air filtering method for the air filter device of the fuel cell vehicle, wherein the air containing various impurities enters the air spiral duct through the opening of the inner wall shell, and wherein the separated air enters the inner wall shell, enters in different flow directions in accordance with different humidity levels, and exits at the end the filter device flows.

[0010] Bevorzugt umfasst die Luftfeuchtigkeit nicht feuchte Luft, relativ feuchte Luft und extrem feuchte Luft. Preferably, the air humidity includes non-humid air, relatively humid air and extremely humid air.

[0011] Wenn die Luft nicht feucht ist, strömt die Luft bevorzugt von dem Innenwandkanal des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material, durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase und aus der Filtervorrichtung. When the air is not humid, the air preferentially flows from the inner wall duct of the water-absorbing material spacer tube, through the harmful gas absorbing material, and out of the filter device.

[0012] Wenn die Luft relativ feucht ist, strömt die Luft bevorzugt durch einen Teil des wasserabsorbierenden Materials, tritt dann durch das lange Durchgangsloch in den Innenwandkanal des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material ein und strömt durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase und aus der Filtervorrichtung. When the air is relatively humid, the air preferentially flows through part of the water-absorbing material, then enters the inner wall passage of the water-absorbing material spacer tube through the long through hole, and flows through the harmful gas-absorbing material and out of the filter device.

[0013] Wenn die Luft extrem feucht ist, strömt die Luft bevorzugt alles durch das wasserabsorbierende Material, durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase und aus der Filtervorrichtung. When the air is extremely humid, the air preferentially flows all through the water absorbing material, through the harmful gas absorbing material, and out of the filter device.

[0014] Die vorliegende Erfindung kann folgende Vorteile haben: (1) in der Luftfiltervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind ein Luftspiralkanal, ein wasserabsorbierendes Material und ein Absorptionsmaterial für schädliche Gase angeordnet, mittels der dichten porösen Struktur der Fasern des wasserabsorbierenden Materials und des Absorptionsmaterials für schädliche Gase kann eine Filtration von kleinen Partikeln von Verunreinigungen, Eiskristallen und Flüssigkeitströpfchen realisiert werden, und das wasserabsorbierende Material und das Absorptionsmaterial für schädliche Gase können dichte poröse Faserstrukturen sein, die das bei laufendem Luftkompressor erzeugte Hochfrequenzgeräusch wirksam reduzieren und das Fahrerlebnis von Brennstoffzellenfahrzeugen erheblich verbessern können; (2) die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann herkömmliches Filterpapier aufgeben und kombiniert den Luftspiralkanal, das wasserabsorbierende Material und das Absorptionsmaterial für schädliche Gase, um eine Kombination von der Zyklon-Grobfiltration und der Faser-Mikroporen-Feinfiltration zu realisieren, dabei kann eine Vielzahl von Verfahren zum Beseitigen von Verunreinigungen wie Zentrifugaltrennung, Trägheitstrennung, Siebfiltration und Abfangen und Filtern integriert werden, und der Filtereffekt kann ausgezeichnet sein, um die schädlichen Komponenten des Brennstoffzellenpacks in der Saugluft zu beseitigen, die Betriebsumgebung des Brennstoffzellenpacks zu verbessern und die Lebensdauer des Brennstoffzellenpacks zu verlängern; gleichzeitig können das Zyklon-Grobfiltrationssegment und das Faser-Mikroporen-Feinfiltrationssegment koaxial verschachtelt sein, so dass die Vorrichtung eine kompakte Struktur und einen kleinen Raumbedarf aufweist, was förderlich für die Installation und die Verwendung des Fahrzeugs ist; (3) die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann einen kompakten und effizienten Doppelrotorscheibenmotor (bestehend aus einem Statormagneten 7, einer Rotorspule 8, einer Statormagnethalterung 9 und einem Rotoreisenkern 23) verwenden, wobei die Mittelwandschale und die Außenwandschale durch den Doppelrotorscheibenmotor angetrieben werden und separat oder gleichzeitig laufen können, um die Strömung der Luft in der Vorrichtung zu beschleunigen und somit den Filtereffekt zu verbessern, gleichzeitig wird der Vorrichtung einer Selbstreinigungsfähigkeit verliehen, um den Arbeitseffekt der Vorrichtung in rauen Umgebungen weiter zu garantieren; (4) in der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Widerstandsdrahtheizkomponente installiert sein, wenn die Vorrichtung in einer Wind- und Schneeumgebung arbeitet, kann die Widerstandsdrahtheizkomponente rechtzeitig Eis und Schnee, die mit der Luft eintreten und sich im den Luftkanal ansammeln, schmelzen, um zu vermeiden, dass Eis und Schnee den Luftkanal verstopfen und somit eine Erhöhung des Lufteinlasswiderstandes oder ein Misserfolg des Lufteinlasses verursacht werden, dadurch wird ein Normalbetrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs in Wind- und Schneeumgebungen sichergestellt, so dass der Einsatzbereich des Brennstoffzellenfahrzeugs erweitert werden kann, um den Prozess der Brennstoffzellisierung für die Fahrzeugleistung zu fördern und somit die Linderung der aktuellen Energieknappheit und Umweltprobleme zu realisieren; (5) bei der Gasentfeuchtungsfunktion der Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann es sich um eine einstellbare und abgestufte Entfeuchtung handeln, hinsichtlich unterschiedlicher Gasfeuchtigkeiten kann die Länge, um die die Gase in dem wasserabsorbierenden Material durchgeht, kontrolliert werden, um eine unzureichende Nutzung des wasserabsorbierenden Materials zu vermeiden, gleichzeitig kann der Lufteinlasswiderstand unter verschiedenen Entfeuchtungsanforderungen zum höchsten Grad verringert werden.The present invention can have the following advantages: (1) in the air filter device of the present invention, an air spiral duct, a water absorbing material and a harmful gas absorbing material are arranged by means of the dense porous structure of the fibers of the water absorbing material and the harmful gas absorbing material Gases can be realized filtration of small particles of impurities, ice crystals and liquid droplets, and the water-absorbing material and harmful gas absorption material can be dense porous fiber structures, which can effectively reduce the high-frequency noise generated when the air compressor is running, and can greatly improve the driving experience of fuel cell vehicles; (2) The filter device of the present invention can abandon traditional filter paper, and combines the air spiral channel, the water-absorbing material and the harmful gas absorption material to realize a combination of the cyclone coarse filtration and the fiber micropore fine filtration, thereby can do a variety of Impurity elimination methods such as centrifugal separation, inertial separation, sieve filtration and trapping and filtering can be integrated, and the filter effect can be excellent to eliminate the harmful components of the fuel cell pack in the suction air, improve the operating environment of the fuel cell pack, and extend the life of the fuel cell pack ; at the same time, the cyclone coarse filtration segment and the fiber micropore fine filtration segment can be nested coaxially, so that the device has a compact structure and small space, which is conducive to the installation and use of the vehicle; (3) the filter device of the present invention can use a compact and efficient double rotor disc motor (consisting of a stator magnet 7, a rotor coil 8, a stator magnet support 9 and a rotor iron core 23), with the center wall shell and the outer wall shell being driven by the double rotor disc motor, and separately or simultaneously can run to accelerate the flow of air in the device and thus improve the filtering effect, at the same time the device is given a self-cleaning ability to further guarantee the working effect of the device in harsh environments; (4) A resistance wire heating component can be installed in the filter device of the present invention, when the device works in a wind and snow environment, the resistance wire heating component can melt ice and snow that enter with the air and accumulate in the air duct in time to avoid ice and snow from clogging the air duct and thus causing an increase in air intake resistance or air intake failure, thereby ensuring normal operation of the fuel cell vehicle in windy and snowy environments, so that the application range of the fuel cell vehicle can be expanded to include the process of to promote fuel cellization for vehicle performance, thus realizing the alleviation of the current energy shortage and environmental problems; (5) the gas dehumidification function of the filter device of the present invention can be adjustable and graded dehumidification, in view of different gas humidities, the length that the gases pass in the water-absorbing material can be controlled to prevent insufficient use of the water-absorbing material avoid, at the same time, the air intake resistance can be reduced to the highest degree under various dehumidification requirements.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

[0015] Figur 1 zeigt eine schematische Strukturansicht einer Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 2 zeigt ein schematisches Arbeitsdiagramm eines Bodenfläche der Außenwandschale und eines Flügelrads gemäß der einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung unterschiedlicher Positionen einer Hubstange der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 3(a) zeigt eine schematische Darstellung einer an einer höchsten Position befindlichen Hubstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 3(b) zeigt eine schematische Darstellung einer an einer mittleren Position befindlichen Hubstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 3(a) zeigt eine schematische Darstellung einer an einer niedrigsten Position befindlichen Hubstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Luftströmungsweges und des Verunreinigungsbeseitigungsprozesses einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 5 zeigt ein Arbeitsflussdiagramm einer Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Figure 1 shows a schematic structural view of an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic working diagram of a bottom surface of the outer wall shell and an impeller according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a schematic representation of different positions of a lifting rod of the device according to an embodiment of the present invention. Figure 3(a) shows a schematic representation of a lifting rod located at an uppermost position according to an embodiment of the present invention. FIG. 3(b) shows a schematic representation of a lifting rod located at a middle position according to an embodiment of the present invention. Figure 3(a) is a schematic representation of a lift rod at a lowest position according to an embodiment of the present invention. Figure 4 shows a schematic representation of the air flow path and contamination removal process of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an operation flow chart of an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments according to an embodiment of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

[0016] 1 Servomotor 2 Hubstange 3 Innenwandschale 4 Mittelwandschale 5 Außenwandschale 6 Widerstandsdrahtheizkomponente 7 Statormagnet 8 Rotorspule 9 Statormagnethalterung 10 Rillenkugellager 11 Horizontale Trennplatte 12 Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material 13 Wasserabsorbierendes Material 14 Spiralförmige Kämme 15 Absorptionsmaterial für schädliche Gase 16 Langes Durchgangsloch 17 Flügelrad 18 Distanzrohrhalter A 19 Ringförmiges Distanzrohr 20 Feuchtigkeitssensor 21 Distanzrohrhalter B 22 Innenwandtrennplatte 23 Rotoreisenkern 24 Lücke der Aussenwandschale 25 Abschleudern von Verunreinigungen 26 Verunreinigungen kleiner Teilchengrösse werden abgefangen 27 Verungreinigungen kleiner Teilchengrösse werden abgeschleudert 1 Servo motor 2 Lift rod 3 Inner wall shell 4 Middle wall shell 5 Outer wall shell 6 Resistance wire heating component 7 Stator magnet 8 Rotor coil 9 Stator magnet bracket 10 Deep groove ball bearing 11 Horizontal partition plate 12 Water absorbing material spacer tube 13 Water absorbing material 14 Spiral combs 15 Harmful gas absorbing material 16 Long through hole 17 Impeller 18 Spacer tube holder A 19 Annular spacer tube 20 Humidity sensor 21 Spacer tube holder B 22 Inner wall partition plate 23 Rotor iron core 24 Gap of outer wall shell 25 Contaminants thrown out 26 Small particle size contaminants are caught 27 Small particle size contaminants are thrown out

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

[0017] Im Zusammenhang mit Figuren wird die technische Lösung der vorliegenden Erfindung im Folgenden näher erläutert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. The technical solution of the present invention is explained in more detail below in connection with figures, without restricting the scope of protection of the present invention.

[0018] Wie in Figuren 1 dargestellt, eine Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen, umfassend einen Servomotor 1, eine Hubstange 2, eine Innenwandschale 3, eine Mittelwandschale 4, eine Außenwandschale 5, eine Widerstandsdrahtheizkomponente 6, einen Statormagneten 7, eine Rotorspule 8, eine Statormagnethalterung 9, ein Rillenkugellager 10, eine Horizontale Trennplatte 11, ein Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material 12, ein Wasserabsorbierendes Material 13, spiralförmige Kämme 14, ein Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15, ein langes Durchgangsloch 16, einen Flügelrad 17, einen Distanzrohrhalter A 18, ein ringförmiges Distanzrohr 19, einen Feuchtigkeitssensor 20, ein Distanzrohrhalter B 21, eine Innenwandtrennplatte 22 und einen Rotoreisenkern 23. Dabei sind die Widerstandsdrahtheizkomponente 6 und die Rotorspule 8 jeweils mit einer externen Stromversorgung verbunden, wobei die Einschaltung und die Ausschaltung der externen Stromversorgung durch einen Regler gesteuert wird; und wobei der Servomotor 1 durch einen Regler gesteuert wird, und wobei der Feuchtigkeitssensor 20 mit einem Regler eine Signalverbindung bildet. Das wasserabsorbierende Material 13 und das Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 sind jeweils eine dichte poröse Faserstruktur. As shown in Figure 1, an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments, comprising a servo motor 1, a lift rod 2, an inner wall shell 3, a middle wall shell 4, an outer wall shell 5, a resistance wire heating component 6, a stator magnet 7, a rotor coil 8 , a stator magnet holder 9, a deep groove ball bearing 10, a horizontal partition plate 11, a water absorbing material spacer tube 12, a water absorbing material 13, spiral combs 14, a harmful gas absorbing material 15, a long through hole 16, an impeller 17, a spacer tube holder A 18 , an annular spacer tube 19, a humidity sensor 20, a spacer tube holder B 21, an inner wall partition plate 22 and a rotor iron core 23. Here, the resistance wire heating component 6 and the rotor coil 8 are each connected to an external power supply, with the turning on and off of the external power supply tion is controlled by a controller; and wherein the servomotor 1 is controlled by a controller, and wherein the humidity sensor 20 forms a signal connection with a controller. The water absorbing material 13 and the harmful gas absorbing material 15 are each a dense porous fibrous structure.

[0019] Die Vorrichtung ist als Ganzes eine dreischichtige koaxiale zylindrische Schalenstruktur, umfassend von innen nach außen nacheinander eine Innenwandschale 3, eine Mittelwandschale 4 und eine Außenwandschale 5, wobei an der Außenseite des Oberteils der Innenwandschale 3 die Außenwandschale 5 und die Mittelwandschale 4 jeweils durch ein oberes und unteres Rillenkugellager 10 befestigt sind, und wobei im Inneren der Innenwandschale 3 eine gebogene Innenwandtrennplatte 22 angeordnet ist, und wobei das untere Ende der Innenwandtrennplatte 22 mit der Innenwandschale 3 einteilig bearbeitet ist, und wobei an der Innenwandschale 3 eine Öffnung an einer Verbindungsstelle zwischen dem unteren Ende der Innenwandtrennplatte 22 und der Innenwandschale 3 vorgesehen ist. An der Innenwandtrennplatte 22 ist ein Durchgangsloch bearbeitet, durch das die Hubstange 2 durchgeht, wobei das obere Ende der Hubstange 2 mit der Ausgangswelle des Servomotors 1 verbunden ist, und wobei das untere Ende einteilig mit der horizontalen Trennplatte 11 fest verbunden ist; und wobei an die Hubstange 12 oberhalb der horizontalen Trennplatte 11 ein ringförmiges Distanzrohr 19 durch einen Distanzrohrhalter A 18 fest angeschlossen ist, und wobei an dem Boden der horizontalen Trennplatte 11 ein Feuchtigkeitssensor 20 verklebt ist, und wobei die Außenwand des ringförmigen Distanzrohres 19 eng an der Innenwand des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12 anliegt, und wobei das untere Ende des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12 durch einen Distanzrohrhalter B 21 einteilig mit der Innenwandschale 3 fest verbunden ist, und wobei am oberen Ende des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12 ein langes Durchgangsloch 16 vorgesehen ist, und wobei die Luft durch den Distanzrohrhalter 21 für wasserabsorbierendes Material gehen kann; und wobei der Raum zwischen dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material 12 und der Innenwandschale 3 mit dem wasserabsorbierenden Material 13 gefüllt ist, und wobei sich das Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 oberhalb des wasserabsorbierenden Materials 13 befindet, und wobei der Raum zwischen der Innenwandschale 3 und der Innenwandtrennplatte 22 mit dem Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 gefüllt ist, um schädliche Gase in der Luft, die den Brennstoffzellenpack möglicherweise schaden kann, zu absorbieren, gleichzeitig kann mit der dichten porösen Struktur des Absorptionsmaterials für schädliche Gase 15 eine Filtration von feinen Eiskristallen und feinen Verunreinigungen realisiert werden; eine mit dem Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 gefüllte Seite ist der Luftauslasskanal, und die andere Seite ist die Lufteinlasskanal. An der Außenseite der Innenwandschale 3 ist eine Statormagnethalterung 9 befestigt, die sich zwischen der Mittelwandschale 4 und der Außenwandschale 5 befindet, und wobei auf der oberen und unteren Seite der Statormagnethalterung 9 jeweils ein Statormagnet 7 befestigt ist, und wobei in der Außenwandschale 5 und der Mittelwandschale 4 jeweils ein Statoreisenkern 23 eingebettet ist, und wobei an der Außenseite des Statoreisenkerns 23 eine Rotorspule 8 gewickelt ist, und wobei der Statormagnet 7 und die Rotorspule 8 vertikal aufeinander ausgerichtet sind; und wobei der Statormagnet 7, die Rotorspule 8, die Statormagnethalterung 9 und der Rotoreisenkern 23 einen Doppelrotorscheibenmotor ausbilden. The device as a whole is a three-layer coaxial cylindrical shell structure comprising, in succession from inside to outside, an inner wall shell 3, a middle wall shell 4 and an outer wall shell 5, with on the outside of the upper part of the inner wall shell 3 the outer wall shell 5 and the middle wall shell 4, respectively upper and lower deep groove ball bearings 10 are fixed, and inside of the inner wall shell 3, a curved inner wall partition plate 22 is disposed, and the lower end of the inner wall partition plate 22 is machined integrally with the inner wall shell 3, and the inner wall shell 3 has an opening at a joint is provided between the lower end of the inner wall partition plate 22 and the inner wall shell 3 . On the inner wall partition plate 22, a through hole is machined through which the elevating rod 2 passes, the upper end of the elevating rod 2 is connected to the output shaft of the servo motor 1, and the lower end is integrally fixed to the horizontal partition plate 11; and wherein an annular spacer tube 19 is fixedly connected to the lifting rod 12 above the horizontal partition plate 11 by a spacer tube holder A 18, and a humidity sensor 20 is bonded to the bottom of the horizontal partition plate 11, and the outer wall of the annular spacer tube 19 is closely fitted to the inner wall of the water-absorbent material spacer tube 12, and the lower end of the water-absorbent material spacer tube 12 is integrally fixed to the inner wall shell 3 by a spacer tube holder B 21, and a long through hole 16 is provided at the upper end of the water-absorbent material spacer tube 12 and wherein the air is allowed to pass through the water-absorbent material spacer tube holder 21; and wherein the space between the water absorbing material spacer tube 12 and the inner wall shell 3 is filled with the water absorbing material 13, and the harmful gas absorbing material 15 is above the water absorbing material 13, and the space between the inner wall shell 3 and the inner wall partition plate 22 is filled with the noxious gas absorbing material 15 to absorb noxious gases in the air that may possibly damage the fuel cell pack, at the same time, with the dense porous structure of the noxious gas absorbing material 15, filtration of fine ice crystals and fine impurities can be realized will; one side filled with the harmful gas absorbing material 15 is the air outlet duct, and the other side is the air inlet duct. A stator magnet holder 9 is fixed to the outside of the inner wall shell 3, which is located between the middle wall shell 4 and the outer wall shell 5, and a stator magnet 7 is fixed to the upper and lower side of the stator magnet holder 9, and wherein in the outer wall shell 5 and the A stator iron core 23 is embedded in each center wall shell 4, and a rotor coil 8 is wound on the outside of the stator iron core 23, and the stator magnet 7 and the rotor coil 8 are vertically aligned with each other; and wherein the stator magnet 7, the rotor coil 8, the stator magnet support 9 and the rotor iron core 23 form a double rotor disc motor.

[0020] An der Innenwand der Mittelwandschale 4 sind spiralförmige Kämme 14 bearbeitet, so dass der Raum zwischen der Mittelwandschale 4 und der Innenwandschale 3 einen Luftspiralkanal ausbildet, um die Luft während des Abwärtsströmungsprozesses zur Spiralbewegung zu führen und somit eine Zentrifugalabscheidung der Verunreinigungen, Eiskristalle und Flüssigkeitströpfchen zu realisieren. An der Außenwand der Mittelwandschale 4 ist eine Widerstandsdrahtheizkomponente 6 verklebt, wenn die Widerstandsdrahtheizkomponente 6 eingeschaltet ist, werden die Mittelwandschale 4 und der Raum zwischen der Mittelwandschale 4 und der Außenwandschale 5 geheizt, die erzeugte Wärme wird an die Innenseite der Mittelwandschale 4 und die spiralförmigen Kämme 14 übertragen, dadurch werden die Eiskristalle, die in einer Wind- und Schneeumgebung mit der Luft eintreten und sich in dem Kanal zwischen der Mittelwandschale 4 und der Innenwandschale 3 ansammeln, verschmolzen, um zu verhindern, dass die Eiskristalle sich weiter ansammeln und den Luftkanal blockieren. Während des Rotationsprozesses können die spiralförmigen Kämme 14 gleichzeitig die an der Mittelwandschale 4 und den spiralförmigen Kämmen 14 kondensierten Flüssigkeitströpfchen nach unten führen, so dass sie an die Außenwandschale 5 tropfen. Spiral ridges 14 are machined on the inner wall of the center wall shell 4, so that the space between the center wall shell 4 and the inner wall shell 3 forms an air spiral channel to guide the air to spiral during the downflow process, thus achieving centrifugal separation of the impurities, ice crystals and to realize liquid droplets. A resistance wire heating component 6 is bonded to the outer wall of the middle wall shell 4, when the resistance wire heating component 6 is turned on, the middle wall shell 4 and the space between the middle wall shell 4 and the outer wall shell 5 are heated, the heat generated is applied to the inside of the middle wall shell 4 and the spiral ridges 14 transferred, thereby the ice crystals that enter with the air in a wind and snow environment and accumulate in the duct between the center wall shell 4 and the inner wall shell 3 are fused to prevent the ice crystals from further accumulating and blocking the air duct . During the rotation process, the spiral ridges 14 can simultaneously guide the liquid droplets condensed on the center wall shell 4 and the spiral ridges 14 down to drip onto the outer wall shell 5 .

[0021] An der Innenseite des Bodens der Außenwandschale 5 sind mehrere Flügelvorsprünge eines Flügelrads 17 bearbeitet (Figur 2), die vertikal zum Boden der Außenwandschale 5 ausgerichtet sind, wobei an der Außenwandschale 5 mehrere Lücken an den Flügelvorsprüngen vorgesehen sind. On the inside of the bottom of the outer wall shell 5 several wing projections of an impeller 17 are processed (Figure 2), which are aligned vertically to the bottom of the outer wall shell 5, wherein the outer wall shell 5 several gaps are provided at the wing projections.

[0022] Wie in Figur 3 dargestellt, kann die Hubstange 2 in der vorliegenden Ausführungsform unter der Steuerung durch den Servomotor 1 das ringförmige Distanzrohr 19 und die horizontale Trennplatte 11 zum Aufwärts- und Abwärtsgleitung in dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material 12 antreiben, während des Gleitungsprozesses kann das ringförmige Distanzrohr 19 das lange Durchgangsloch 16 verstopfen, und die horizontale Trennplatte 11 kann die innere Rohrleitung des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12 verstopfen. Da sich die Länge des langen Durchgangslochs während der Aufwärts- und Abwärtsgleitung des ringförmigen Distanzrohres 19 ändert, strömt die Luft durch das wasserabsorbierende Material 13 und aus verschiedenen Positionen des langen Durchgangslochs 16, um einen Gaskanal mit veränderbarer Länge zu bilden und somit eine abgestufte Entfeuchtung des Gases zu realisieren. As shown in Figure 3, in the present embodiment, under the control of the servomotor 1, the elevating rod 2 can drive the annular spacer tube 19 and the horizontal partition plate 11 to slide up and down in the water-absorbent material spacer tube 12 during the sliding process For example, the ring-shaped spacer tube 19 can clog the long through hole 16, and the horizontal partition plate 11 can clog the inner piping of the water-absorbent material spacer tube 12. As the length of the long through hole changes during the up and down sliding of the annular spacer tube 19, the air flows through the water-absorbing material 13 and from different positions of the long through hole 16 to form a gas passage with a variable length, thus achieving graded dehumidification of the to realize gases.

[0023] Wenn die Rotorspule 8 mit Strom versorgt ist, erzeugt der Rotoreisenkern 23 ein Magnetfeld, und der Statormagnet 7 dreht sich in dem Magnetfeld, um die Außenwandschale 5 und die Mittelwandschale 4 dazu anzutreiben, sich separat oder gleichzeitig um die Innenwandschale 3 zu drehen. Wenn die Mittelwandschale 4 sich dreht, wird der Luftspiralkanal zwischen der Mittelwandschale 4 und der Innenwandschale 3 zu einem drehenden Kanal, dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Kanal zu erhöhen, um somit die Zentrifugalabscheidungseffizienz für die Verunreinigungen, Eiskristalle und Flüssigkeitströpfchen mit großem Durchmesser zu verbessern; Wenn die Außenwandschale 5 sich dreht, dreht sich das Flügelrad 17 mit der Außenwandschale 5, um eine Zentrifugalfunktion für die an der Innenseite der Bodenfläche der Schale 5 angesammelten Verunreinigungen, Flüssigkeiten und Eiskristalle zu erzielen, wodurch es gefördert wird, dass die Verunreinigungen, Flüssigkeiten und Eiskristalle von den Lücken an der Schale 5 aus dem Filter abgelassen werden, um eine Selbstreinigung des Filters zu realisieren; wenn sich die Mittelwandschale 4 und die Außenwandschale 5 gleichzeitig drehen, wird der Abscheidungseffekt der Verunreinigungen verbessert, gleichzeitig werden die abgeschiedenen Verunreinigungen rechtzeitig aus dem Filter abgelassen, um einen normalen effizienten Betrieb des Filters sicherzustellen. When the rotor coil 8 is energized, the rotor iron core 23 generates a magnetic field, and the stator magnet 7 rotates in the magnetic field to drive the outer wall shell 5 and the middle wall shell 4 to rotate around the inner wall shell 3 separately or simultaneously . When the center wall tray 4 rotates, the air spiral channel between the center wall tray 4 and the inner wall tray 3 becomes a rotating channel, thereby increasing the flow speed of the air in the channel, thus increasing the centrifugal separation efficiency for the impurities, ice crystals and large-diameter liquid droplets to enhance; When the outer wall shell 5 rotates, the impeller 17 rotates with the outer wall shell 5 to achieve a centrifugal function for the impurities, liquids and ice crystals accumulated on the inside of the bottom surface of the shell 5, thereby promoting the impurities, liquids and ice crystals are drained out of the filter from the gaps on the tray 5 to realize self-cleaning of the filter; when the center wall shell 4 and the outer wall shell 5 rotate at the same time, the separation effect of the impurities is enhanced, at the same time, the separated impurities are discharged out of the filter in time to ensure the normal efficient operation of the filter.

[0024] Der Arbeitsvorgang einer Luftfiltervorrichtung des Brennstoffzellenfahrzeugs für extrem kalte Umgebungen ist wie folgt: wie in Figuren 4 und 5 dargestellt, tritt die Luft, die verschiedene Verunreinigungen enthält, durch den Lufteinlasskanal ein, und die Luft tritt durch die Öffnung der Innenwandschale 3 in den Raum zwischen der Mittelwandschale 4 und der Innenwandschale 3 ein, in dem Raum wird die Luft durch die spiralförmigen Kämme 14 zu einer spiralen Abwärtsströmung geführt, jetzt werden die Verunreinigungen, Eiskristalle und Flüssigkeitströpfchen mit großem Durchmesser in der Luft unter Wirkung der Zentrifugalkraft geschleudert, fallen von der Rohrwand herunter und fallen am Ende an die Innenseite der Bodenfläche der Außenwandschale 5. Die Luft unterhalb des Luftspiralkanals wird unter Wirkung des Luftkompressors nach oben ins Innere der Innenwandschale 3 gesaugt, in diesem Prozess ändert sich die Luftströmungsrichtung stark von unten nach oben, durch diesen Ablenlcprozess wird auch eine Trägheitstrennung verschiedener Verunreinigungen in der Luft realisiert. Die in die Innenwandschale 3 eintretende Luft hat drei Strömungsrichtungen zur Auswahl, und die spezifische Strömungsrichtung hängt von der Luftfeuchtigkeit zu diesem Zeitpunkt ab, dabei wird die Luftfeuchtigkeit durch den Feuchtigkeitssensor 20 erfasst und an den Regler übertragen.The operation of an air filter device of the fuel cell vehicle for extremely cold environments is as follows: as shown in Figures 4 and 5, the air containing various impurities enters through the air intake duct, and the air enters through the opening of the inner wall shell 3 in enter the space between the middle wall shell 4 and the inner wall shell 3, in the space the air is guided by the spiral ridges 14 to a spiral downward flow, now the impurities, ice crystals and large-diameter liquid droplets in the air are thrown under the action of the centrifugal force, fall down from the pipe wall and end up falling to the inside of the bottom surface of the outer wall shell 5. The air below the air spiral duct is sucked up into the inside of the inner wall shell 3 under the action of the air compressor, in this process the air flow direction changes greatly from bottom to top, through this deflection process an inertial separation of various contaminants in the air is also realized. The air entering the inner wall shell 3 has three flow directions to choose from, and the specific flow direction depends on the humidity at that time, while the humidity is detected by the humidity sensor 20 and transmitted to the controller.

[0025] Wenn die Luft nicht feucht ist (die relative Luftfeuchtigkeit beträgt weniger als 50%), steuert der Regler den Servomotor 1 an, so dass die Hubstange 2 vollständig abgesenkt wird (3 (c)), wodurch die horizontale Trennplatte 11 nach unten von dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material getrennt ist, die Luft tritt durch den Spalt zwischen der horizontalen Trennplatte 11 und dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material 12 in den Innenwandkanal des Distanzrohrs 12 ein, strömt reibungslos nach oben, strömt nach dem Filtern durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 aus der Luftauslasskanal in der Innenwandschale 3 und tritt in den Brennstoffzellen-Luftkompressor ein. When the air is not humid (the relative humidity is less than 50%), the controller controls the servo motor 1 so that the lifting rod 2 is fully lowered (3(c)), causing the horizontal partition plate 11 to go down is separated from the water-absorbing material spacer tube, the air enters through the gap between the horizontal partition plate 11 and the water-absorbing material spacer tube 12 into the inner wall channel of the spacer tube 12, smoothly flows upward, after filtering, flows through the harmful gas absorption material 15 from the air outlet passage in the inner wall shell 3 and enters the fuel cell air compressor.

[0026] Wenn die Luft relativ feucht ist (die relative Luftfeuchtigkeit beträgt 50% bis 80%), wird die Rotorspule 8 an der Außenwandschale5 eingeschaltet, die Außenwandschale 5 dreht sich und der Regler steuert den Servomotor 1 an, um die Hubstange 2 zum angemessenen Anstieg anzutreiben, jetzt blockiert die horizontale Trennplatte 11 den Innenwandkanal des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12, aber das ringförmige Distanzrohr 19 blockiert das lange Durchgangsloch 16 nicht vollständig; die relativ feuchte Luft strömt nur durch einen Teil des wasserabsorbierenden Materials 13, die Verunreinigungen, Eiskristalle und Flüssigkeitströpfchen mit kleiner Partikelgröße werden absorbiert, dann tritt die Luft durch das lange Durchgangsloch 16 wieder in den Innenwandkanal des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12 ein, tritt reibungslos nach oben in das Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 ein und strömt dann aus dem Filter aus, wodurch eine unzureichende Nutzung des wasserabsorbierenden Materials 13 und ein unnötiger Widerstand, der durch die Strömung der Luft in dem wasserabsorbierenden Material 13 erzeugt wird, vermieden werden, auf die Weise wird die Luftentfeuchtungseffizienz verbessert. When the air is relatively humid (the relative humidity is 50% to 80%), the rotor coil 8 on the outer wall shell 5 is turned on, the outer wall shell 5 rotates, and the controller drives the servo motor 1 to move the lifting rod 2 to the appropriate to drive rise, now the horizontal partition plate 11 blocks the inner wall channel of the water-absorbent material spacer tube 12, but the ring-shaped spacer tube 19 does not completely block the long through hole 16; the relatively humid air only flows through a part of the water-absorbing material 13, the impurities, ice crystals and small particle size liquid droplets are absorbed, then the air re-enters the inner wall channel of the water-absorbing material spacer tube 12 through the long through hole 16, smoothly enters into the top of the harmful gas absorbing material 15 and then flows out of the filter, thereby avoiding insufficient utilization of the water absorbing material 13 and unnecessary resistance generated by the flow of air in the water absorbing material 13, in the way the dehumidification efficiency is improved.

[0027] Wenn die Luft extrem feucht ist (die relative Luftfeuchtigkeit beträgt größer als 80%), werden die Mittelwandschale 4 und die Rotorspule 8 an der Außenwandschale 5 jeweils eingeschaltet, die Mittelwandschale 4 und die Außenwandschale 5 drehen sich gleichzeitig und der Regler steuert den Servomotor 1 an, um die Hubstange 2 zum vollständigen Anheben anzutreiben (Figur 3(a)), somit hebt die die horizontale Trennplatte 11 an und blockiert den Innenwandkanal des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material 12, gleichzeitig hebt das ringförmige Distanzrohr 19 ebenfalls an und blockiert das lange Durchgangsloch 16 vollständig. Die feuchte Luft, die von vielen Parteien blockiert wird, kann durch vollständig durch das wasserabsorbierende Material 13 gehen, und die Verunreinigungen, Eiskristalle und Flüssigkeitströpfchen mit kleiner Partikelgröße werden absorbiert, dann wird die trockene Luft durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase 15 filtriert und strömt aus dem Luftauslasskanal in der Innenwandschale 3 und tritt in den Brennstoffzellen-Luftkompressor ein. When the air is extremely humid (the relative humidity is greater than 80%), the center wall shell 4 and the rotor coil 8 on the outer wall shell 5 are turned on respectively, the center wall shell 4 and the outer wall shell 5 rotate at the same time, and the controller controls the Servo motor 1 to drive the lifting rod 2 to fully rise (Figure 3(a)), thus raising the horizontal partition plate 11 and blocking the inner wall passage of the water-absorbent material spacer tube 12, at the same time the ring-shaped spacer tube 19 also rise and block it long through hole 16 completely. The moist air blocked by many parties can pass through the water absorbing material 13 completely, and the impurities, ice crystals and small particle size liquid droplets are absorbed, then the dry air is filtered by the harmful gas absorbing material 15 and flows out the air outlet passage in the inner wall shell 3 and enters the fuel cell air compressor.

[0028] Oben werden die vorliegende Erfindung und die Ausführungsform beispielhaft erläutert, darauf sind sie nicht beschränkt, und in Figuren wird nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, darauf ist die tatsächliche Struktur nicht beschränkt. Above, the present invention and the embodiment are explained by way of example, not limited thereto, and only one embodiment of the present invention is explained in figures, the actual structure is not limited thereto.

Claims (9)

1. Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfiltervorrichtung eine Innenwandschale (3), eine Mittelwandschale (4) und eine Außenwandschale (5) umfasst, die von innen nach außen nacheinander koaxial zylindrisch aufgebaut sind, wobei eine Innenwand der Mittelwandschale (4) einen Luftspiralkanal umfasst, wobei die Mittelwandschale (4) und die Außenwandschale (5) an einem oberen Endbereich einer Außenseite der Innenwandschale (3) drehbar befestigt sind, und wobei ein Doppelrotationsmotor zwischen der Mittelwandschale (4) und der Außenwandschale (5) angeordnet ist, welcher die Mittelwandschale (4) und/oder die Außenwandschale (5) antreiben kann um den Luftstrom vor einer Umleitung des Luftstromes zu schleudern; und wobei im Inneren der Innenwandschale (3) eine Innentrennwand (22) gebogen zur Innenwandschale (3) angeordnet ist, und wobei sich an der Verbindungsstelle der Innenwandschale (3) und der Innentrennwand (22) eine Öffnung für den Luftdurchtritt befindet; und wobei an der Innentrennwand (22) zur Umleitung des Luftstromes eine Hubstange (2) angeordnet ist, und wobei am unteren Endbereich der Hubstange (2) ein ringförmiges Distanzrohr (19) angeordnet ist, wobei unterhalb des ringförmigen Distanzrohrs (19) eine Trennplatte (11) horizontal an der Hubstange befestigt ist, und wobei unterhalb der Trennplatte (11) ein Feuchtigkeitssensor (20) zur Messung der Luftfeuchtigkeit angeordnet ist, und wobei die Außenwand des ringförmigen Distanzrohres (19) dicht an dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) anliegt, und wobei das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) mit der Innenwandschale (3) fest verbunden ist, und wobei sich bei der festen Verbindungsstelle ein Spalt für den Luftdurchtritt befindet; und wobei am oberen Endbereich des Distanzrohres für wasserabsorbierendes Material (12) ein Durchgangsloch (16) für den Luftdurchtritt vorgesehen ist, und wobei der Raum zwischen dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) und der Innenwandschale (3) mit wasserabsorbierendem Material (13) gefüllt ist, und wobei der Raum zwischen der Innenwandschale (3) und der Innentrennwand (22) mit Absorptionsmaterial für schädliche Gase (15) gefüllt ist, wobei das ringförmige Distanzrohr (19) mittels Bewegung der Hubstange zur Abdeckung und Freigabe des Durchganglochs (16) gebracht werden kann, wobei die Trennplatte mittels der Hubstange (2) in Richtung weg vom Absorptionsmaterial für schädliche Gase (15) aus dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) führbar ist, zwecks Luftdurchlass durch das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) in Richtung des mit Absorptionsmaterial für schädliche Gase (15) gefüllten Raums, wobei die Trennplatte das Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) verstopft, wenn das Durchgangsloch zumindest teilweise verstopft ist.1. Air filter device for a fuel cell vehicle, characterized in that the air filter device comprises an inner wall shell (3), a middle wall shell (4) and an outer wall shell (5), which are constructed coaxially cylindrically one after the other from the inside to the outside, with an inner wall of the middle wall shell (4 ) comprises an air spiral duct, wherein the middle wall shell (4) and the outer wall shell (5) are rotatably fixed at an upper end portion of an outer side of the inner wall shell (3), and wherein a double rotary motor is arranged between the middle wall shell (4) and the outer wall shell (5). which can drive the center wall shell (4) and/or the outer wall shell (5) to spin the airflow before redirecting the airflow; and wherein inside the inner wall shell (3) an inner partition wall (22) is arranged bent to the inner wall shell (3), and wherein there is an opening for the passage of air at the connection point of the inner wall shell (3) and the inner partition wall (22); and wherein a lifting rod (2) is arranged on the inner partition wall (22) for redirecting the air flow, and wherein an annular spacer tube (19) is arranged at the lower end region of the lifting rod (2), wherein a separating plate ( 11) is fixed horizontally to the elevating rod, and a humidity sensor (20) for measuring humidity is disposed below the partition plate (11), and the outer wall of the ring-shaped spacer tube (19) is tightly abutted against the water-absorbent material spacer tube (12). , and wherein the water-absorbing material spacer tube (12) is fixed to the inner wall shell (3), and at the fixed joint there is a gap for air passage; and wherein a through hole (16) for air passage is provided at the upper end portion of the water-absorbent material spacer tube (12), and wherein the space between the water-absorbent material spacer tube (12) and the inner wall shell (3) is filled with water-absorbent material (13). and wherein the space between the inner wall shell (3) and the inner partition wall (22) is filled with absorbing material for harmful gases (15), wherein the annular spacer tube (19) is made to cover and uncover the through hole (16) by moving the lifting rod can be, wherein the partition plate is guidable by means of the lifting rod (2) in the direction away from the harmful gas absorbing material (15) from the water-absorbent material spacer tube (12) for the purpose of air passage through the water-absorbent material spacer tube (12) in the direction of the with Absorption material for harmful gases (15) filled space, wherein the partition plate is the spacer tube for wasserabso staining material (12) clogs when the through-hole is at least partially clogged. 2. Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenwand der Mittelwandschale (4) eine Widerstandsdrahtheizkomponente (6) befestigt ist.2. Air filter device for a fuel cell vehicle according to claim 1, characterized in that a resistance wire heating component (6) is fixed to the outer wall of the middle wall shell (4). 3. Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfiltervorrichtung einen Servomotor (1) und einen Regler beinhaltet, wobei der obere Endbereich der Hubstange (2) mit dem Servomotor (1) verbunden ist, wobei der Servomotor (1) durch den Regler gesteuert ist.3. Air filter device for a fuel cell vehicle according to claim 1, characterized in that the air filter device includes a servo motor (1) and a controller, wherein the upper end portion of the lifting rod (2) is connected to the servo motor (1), the servo motor (1) controlled by the controller. 4. Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandschale (5) ein an einer Innenwand eines Bodens befestigtes Flügelrad (17) umfasst, wobei sich am Boden der Außenwandschale (5) ausserdem eine Ausschleuderlücke befindet.4. Air filter device for a fuel cell vehicle according to claim 1, characterized in that the outer wall shell (5) comprises an impeller (17) fixed to an inner wall of a bottom, wherein at the bottom of the outer wall shell (5) there is also a discharge gap. 5. Verfahren zur Luftfilterung unter Verwendung einer Luftfiltervorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: a) Einlass von Luft durch die Öffnung der Innenwandschale (3) in den Luftspiralkanal der Luftfiltervorrichtung, wobei die Luft verschiedene Verunreinigungen enthält; b) Leiten der eingelassenen Luft entsprechend der Luftfeuchtigkeit durch Luftwege der Innenwandschale (3) welche durch Bewegung der Hubstange oder durch Bewegung der Hubstange und des Doppelrotationsmotor eingestellt werden, um die verschiedenen Verunreinigungen zu filtern; und c) ausleiten der Luft aus der Luftfiltervorrichtung.5. Method for air filtering using an air filter device for a fuel cell vehicle according to one of claims 1 to 2, characterized in that the method includes the following steps: a) admission of air through the opening of the inner wall shell (3) into the air spiral duct of the air filter device, the air containing various impurities; b) leading the intake air according to the humidity through air passages of the inner wall shell (3) which are adjusted by moving the lifting rod or by moving the lifting rod and the double rotary motor to filter the various impurities; and c) evacuating the air from the air filter device. 6. Verfahren zur Luftfilterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfeuchtigkeit drei Kategorien: tiefe Luftfeuchtigkeit, mittlere Luftfeuchtigkeit und hohe Luftfeuchtigkeit umfasst, wobei bei jeder Kategorie ein anderer Luftweg eingestellt wird.6. Method for air filtering according to claim 5, characterized in that the air humidity comprises three categories: low air humidity, medium air humidity and high air humidity, with a different air path being set for each category. 7. Verfahren zur Luftfilterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei tiefer Luftfeuchtigkeit durch eine Einstellung der Hubstange (2) die Trennwand aus dem Distanzrohr für wasserabsorbierendes Material (12) geschoben wird, sodass die Luft frei durch einen Innenwandkanal zum Absorptionsmaterial für schädliche Gase (15) strömen kann.7. The method for air filtration according to claim 6, characterized in that when the humidity is low, the partition wall is pushed out of the spacer tube for water-absorbing material (12) by adjusting the lifting rod (2), so that the air freely flows through an inner wall channel to the absorbing material for harmful gases (15) can flow. 8. Verfahren zur Luftfilterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mittlerer Luftfeuchtigkeit durch eine Einstellung der Hubstange (2) das Durchgangsloch (16) zur Luftdurchströmung zumindest teilweise von dem ringförmigen Distanzrohr freigegeben wird, während die Trennwand abschliesst.8. A method for air filtering according to claim 6, characterized in that at medium humidity by adjusting the lifting rod (2) the through hole (16) for air flow is at least partially released from the annular spacer tube, while the partition closes. 9. Verfahren zur Luftfilterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei hoher Luftfeuchtigkeit durch eine Einstellung der Hubstange (2) die Trennplatte einen Innenwandkanal schliesst und das Distanzrohr das Durchgangsloch (16) schliesst, sodass die Luft durch das wasserabsorbierende Material (13) gezwungen wird und durch das Absorptionsmaterial für schädliche Gase (15) und aus der Luftfiltervorrichtung geleitet wird.9. Method for air filtering according to claim 6, characterized in that when the air humidity is high by adjusting the lifting rod (2), the partition plate closes an inner wall channel and the spacer tube closes the through hole (16) so that the air is forced through the water-absorbing material (13). and passed through the noxious gas absorbing material (15) and out of the air filter device.
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