CN111841154B - 分水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分水器。该分水器中通过首部引流管能够将首部主流管内分离出的气体进行逆向引流并输出，通过尾部引流管能够将尾部主流管内分离出的气体进行逆向引流并输出，从而利用惯性力将气液混合物中的液滴与气体进行多次分离，保证了良好地分水效率。可见，本发明提供的分水器中不需要离心机构、滤芯或波纹板等结构，仅通过嵌套管路结构即可实现分水效果，从而能够解决现有技术中的装置体积大和流阻大等技术问题。进一步地，该分水器还可以设置成多级柔性结构，以提升分水器的适用性。

Description

分水器

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种新型结构的分水器。

背景技术

现有燃料电池用分水装置从基本原理上可分为两类：

(1)利用离心力分离液滴，在分水器中设置导流叶片、或挡板结构、或采用螺旋形流道，诱导气液混合物进行高速旋转，液滴在离心力作用下被甩至分水器内壁并顺流而下，达到与气体分离的目的；

(2)利用液滴粘附作用，采用滤芯或波纹板等结构，增大液滴与周边壁面的接触面积，使液滴粘附在壁面上，达到与气体分离的目的。

针对第一类型的装置，考虑到分水效率，气液混合物需形成足够大的漩涡和离心力，故分水器尺寸相对固定且体积较大，不利于提升分水装置的布置集成适用性及系统体积功率密度。针对第二类型的装置，流阻过大，导致对循环装置的性能要求提高；在长时间气体冲刷作用下，内部材料可能脱落，堵塞流道，严重影响燃料电池性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型结构的分水器，该分水器利用惯性力将气液混合物中的液滴与气体进行分离，能够保证良好地分水效率，并解决现有技术中的装置体积大和流阻大等技术问题。进一步地，该分水器还可以设置成多级柔性结构，以提升分水器的适用性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分水器，包括首部分水段和尾部分水段，其中：

所述首部分水段包括首部主流管和首部引流管，所述首部主流管的一端设置有混合流体入口和首部分流口，另一端设置有首部流体出口；所述首部引流管的一端管口为位于所述首部主流管内的首部逆向引流管口，其管口朝向与所述首部主流管内的主流体流向相同；所述首部引流管的另一端管口为伸出所述首部主流管外的首部出气口；

所述尾部分水段包括尾部主流管和尾部引流管，所述尾部主流管的一端设置有用于与所述首部分流口相接的尾部分流入口；所述尾部主流管的另一端设置有尾部流体入口和排水口，所述尾部流体入口与所述首部流体出口相接；所述尾部引流管的一端管口为位于所述尾部主流管内的尾部逆向引流管口，其管口朝向与所述尾部主流管内的主流体流向相同；所述尾部引流管的另一端管口设置有尾部出气口和用于与所述首部出气口相接的尾部进气口，所述尾部出气口和所述尾部进气口均位于所述尾部主流管外。

在上述分水器中，还包括中间分水段，所述中间分水段包括中间主流管和中间引流管，其中：

所述中间主流管的一端设置有用于与所述首部分流口相接的中间分流入口和用于与所述尾部分流入口相接的中间分流出口；所述中间主流管的另一端设置有用于与所述首部流体出口相接的中间流体入口和用于与所述尾部流体入口相接的中间流体出口；

所述中间引流管的一端管口为位于所述中间主流管内的中间逆向引流管口，其管口朝向与所述中间主流管内的主流体流向相同；所述中间引流管的另一端设置有中间进气口和中间出气口，所述中间进气口伸出所述中间主流管外与所述首部出气口相接，所述中间出气口伸出所述中间主流管外与所述尾部进气口相接。

在上述分水器中，所述中间分水段依次并联设置有多个，其中：

相邻的两个所述中间分水段称为第一中间分水段和第二中间分水段，所述第一中间分水段中的所述中间分流出口、所述中间流体出口、所述中间出气口分别与所述第二中间分水段中的所述中间分流入口、所述中间流体入口、所述中间进气口相接；

位于首端的所述中间分水段中的所述中间流体入口、所述中间进气口、所述中间分流入口，分别与所述首部流体出口、所述首部出气口、所述首部分流口相接；

位于尾端的所述中间分水段中的所述中间流体出口、所述中间出气口、所述中间分流出口，分别与所述尾部流体入口、所述尾部进气口、所述尾部分流入口相接。

在上述分水器中，所述首部引流管为直角型管路；

所述中间引流管和所述尾部引流管分别为T型三通管路；

所述中间主流管为工字型四通管路。

在上述分水器中，所述首部分水段和所述中间分水段之间的管路接口通过柔性管连接；

和/或，所述中间分水段和所述尾部分水段之间的管路接口通过柔性管连接。

在上述分水器中，所述首部分水段、所述中间分水段、所述尾部分水段统称为分水段，所述分水段和所述柔性管之间的接口处分别通过卡箍加以紧固。

一种分水器，包括首部分水段、并联尾部分水段和串联尾部分水段，其中：

所述首部分水段包括首部主流管和首部引流管，所述首部主流管的一端设置有混合流体入口和首部分流口，另一端设置有首部流体出口；所述首部引流管的一端管口为位于所述首部主流管内的首部逆向引流管口，其管口朝向与所述首部主流管内的主流体流向相同；所述首部引流管的另一端管口为伸出所述首部主流管外的首部出气口；

所述并联尾部分水段包括并联尾部主流管和并联尾部引流管，所述并联尾部主流管的一端设置有用于与所述首部分流口相接的尾部分流入口；所述并联尾部主流管的另一端设置有并联尾部流体入口和并联尾部流体出口，所述并联尾部流体入口与所述首部流体出口相接；所述并联尾部引流管的一端管口为位于所述并联尾部主流管内的并联尾部逆向引流管口，其管口朝向与所述并联尾部主流管内的主流体流向相同；所述并联尾部引流管的另一端管口设置有并联尾部进气口和并联尾部出气口，所述并联尾部进气口伸出所述并联尾部主流管外与所述首部出气口相接；

所述串联尾部分水段包括串联尾部主流管和串联尾部引流管，所述串联尾部主流管的两端分别设置有串联尾部进气口和排水口，所述串联尾部进气口与所述并联尾部流体出口相接；所述串联尾部引流管的一端管口为位于所述串联尾部主流管内的串联尾部逆向引流管口，其管口朝向与所述串联尾部主流管内的主流体流向相同；所述串联尾部引流管的另一端管口设置有尾部出气口和用于与所述并联尾部出气口相接的串联尾部进气口，所述尾部出气口和所述串联尾部进气口均位于所述串联尾部主流管外。

在上述分水器中，还包括中间分水段，所述中间分水段包括中间主流管和中间引流管，其中：

所述中间主流管的一端设置有用于与所述首部分流口相接的中间分流入口和用于与所述尾部分流入口相接的中间分流出口；所述中间主流管的另一端设置有用于与所述首部流体出口相接的中间流体入口和用于与所述并联尾部流体入口相接的中间流体出口；

所述中间引流管的一端管口为位于所述中间主流管内的中间逆向引流管口，其管口朝向与所述中间主流管内的主流体流向相同；所述中间引流管的另一端设置有中间进气口和中间出气口，所述中间进气口伸出所述中间主流管外与所述首部出气口相接，所述中间出气口伸出所述中间主流管外与所述并联尾部进气口相接。

在上述分水器中，所述中间分水段依次并联设置有多个，其中：

相邻的两个所述中间分水段称为第一中间分水段和第二中间分水段，所述第一中间分水段中的所述中间分流出口、所述中间流体出口、所述中间出气口分别与所述第二中间分水段中的所述中间分流入口、所述中间流体入口、所述中间进气口相接；

位于首端的所述中间分水段中的所述中间流体入口、所述中间进气口、所述中间分流入口，分别与所述首部流体出口、所述首部出气口、所述首部分流口相接；

位于尾端的所述中间分水段中的所述中间流体出口、所述中间出气口、所述中间分流出口，分别与所述尾部流体入口、所述尾部进气口、所述尾部分流入口相接。

在上述分水器中，所述串联尾部分水段依次串联设置有多个，仅在最尾部的一个所述串联尾部分水段上设置有所述排水口。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的分水器能够利用惯性力将混合流体中的液滴与气体分离，达到保证良好地分水效率。由于该分水器不需要离心机构、滤芯或波纹板等结构，只需要嵌套结构的管路即可实现分水效果，从而体积较小、结构简单，布置集成适应性较高，而且该分水器流阻较小，能避免内部材料脱落造成流道堵塞引起电堆性能下降的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一具体实施例提供的分水器的剖视图；

图2为本发明第一具体实施例提供的首部分水段的剖视图；

图3为本发明第一具体实施例提供的尾部分水段的剖视图；

图4为本发明第二具体实施例提供的分水器的整体结构示意图；

图5为本发明第二具体实施例提供的分水器的剖视图；

图6为本发明第二具体实施例提供的中间分水段的剖视图；

图7为本发明第四具体实施例提供的分水器的整体结构示意图；

图8为本发明第四具体实施例提供的分水器的剖视图；

图9为本发明第四具体实施例提供的并联尾部分水段的剖视图；

图10为本发明第四具体实施例提供的串联尾部分水段的剖视图；

图11为本发明第五具体实施例提供的分水器的剖视图。

其中：

1-首部分水段，

11-首部主流管，12-首部引流管，

111-混合流体入口，112-首部流体出口，

121-首部出气口，122-首部逆向引流管口，

2-尾部分水段，

21-尾部主流管，22-尾部引流管，

211-尾部流体入口，212-排水口，

221-尾部出气口，222-尾部逆向引流管口，223-尾部进气口，

3-中间分水段，

31-中间主流管，32-中间引流管，

311-中间流体入口，312-中间流体出口，

321-中间出气口，322-中间逆向引流管口，323-中间进气口，

4-柔性管，5-蜗轮蜗杆卡箍，6-并联尾部分水段，

61-并联尾部主流管，62-并联尾部引流管，

611-并联尾部流体入口，612-并联尾部流体出口，

621-并联尾部出气口，622-并联尾部逆向引流管口，623-并联尾部进气口，

7-串联尾部分水段，

711-串联尾部进气口，722-串联尾部逆向引流管口，723-串联尾部进气口。

具体实施方式

本发明公开了一种新型结构的分水器，该分水器利用惯性力将气液混合物中的液滴与气体进行分离，能够保证良好地分水效率，并解决现有技术中的装置体积大和流阻大等技术问题。进一步地，该分水器还可以设置成多级柔性结构，以提升分水器的适用性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一具体实施例

本发明第一具体实施例提供了一种分水器。

请参阅图1至图3，图1为本发明第一具体实施例提供的分水器的剖视图；图2为本发明第一具体实施例提供的首部分水段的剖视图；图3为本发明第一具体实施例提供的尾部分水段的剖视图。其中，图中的虚线箭头表示被分离出的气体的引流方向，实线箭头表示混合流体的流向，点画线箭头表示被分离出的液体的流向。

本发明第一具体实施例提供的分水器包括首部分水段1和尾部分水段2，其中：

首部分水段1包括首部主流管11和首部引流管12，首部主流管11的一端设置有混合流体入口111和首部分流口113，另一端设置有首部流体出口112；首部引流管12的一端管口为位于首部主流管11内的首部逆向引流管口122，其管口朝向与首部主流管11内的主流体流向相同；首部引流管12的另一端管口为伸出首部主流管11外的首部出气口121；

尾部分水段2包括尾部主流管21和尾部引流管22，尾部主流管21的一端设置有用于与首部分流口113相接的尾部分流入口213；尾部主流管21的另一端设置有尾部流体入口211和排水口212，尾部流体入口211与首部流体出口112相接；尾部引流管22的一端管口为位于尾部主流管21内的尾部逆向引流管口222，其管口朝向与尾部主流管21内的主流体流向相同；尾部引流管22的另一端管口设置有尾部出气口221和用于与首部出气口121相接的尾部进气口223，尾部出气口221和尾部进气口223均位于尾部主流管21外。

在此需要说明的是，本文中所说的首部主流管11内的主流体流向是指，由混合流体入口111进入首部主流管11内的混合流体的主要流动方向，具体可参见图1和图2中标注在首部主流管11内的竖直向下的箭头方向。同理地，本文中所说的尾部主流管21内的主流体流向是指，分流进入尾部主流管21内的混合流体的主要流动方向，具体可参见图1和图3中标注在尾部主流管21内的竖直向下的箭头方向。

而且，需要说明的是，首部逆向引流管口122的管口朝向与首部主流管11内的主流体流向相同，从而首部引流段内的气体流向与首部主流管11内的混合流体的流向相反，从而首部引流管12能够逆向引出首部主流管11内分离出的气体。这是由于混合流体中的液滴质量较大、惯性较大、难以改变流向，也就是说，液滴会在惯性作用下直接越过首部逆向引流管口122向前流动，从而不易被引流至首部引流管12内；而混合流体中的气体成分质量较轻、惯性小，从而容易被引流至首部引流管12内，达到气液分离的效果。同理地，尾部逆向引流管口222的管口朝向与尾部主流管21内的主流体流向相同，从而，尾部引流段内的气体流向与尾部主流管21内的混合流体的流向相反，从而尾部引流管22能够逆向引出尾部主流管21内分离出的气体，达到气液分离的效果。此外，排水口212的外侧一般连接封闭水箱，从而，只有分离出来的液态水会进入排水口212，尾部主流管21内经过气液分离后剩余的气流均由尾部出气口221输出。尾部出气口221输出的气流由于已经分离出了足够量的液态水，所以可以被认为是湿度合格的干性气体。

该分水器的工作过程如下：

(1)气液混合流体进入混合流体入口111后，进行分流，其中一股混合流体进入首部分水段1的首部主流管11内，另一股混合流体进入尾部分水段2的尾部主流管21内。

(2)首部分水段1中，在首部引流管12的首部逆向引流管口122处：质量较轻的气体被引流至首部引流管12内，继而由尾部出气口221输出；质量较重的液滴以及其余混合流体在惯性作用下，越过首部逆向引流管口122向前流动，进入尾部主流管21内。具体可参见图1和图2。

(3)尾部分水段2中，在尾部引流管22的尾部逆向引流管口222处：质量较轻的气体以及剩余的混合流体(此位置的混合流体经过气液分离后湿度较低，可被认为是气液分离后得到的湿度合格的干性气体)被引流至尾部引流管22内，继而由尾部出气口221输出；质量较重的液滴在惯性作用下，越过尾部逆向引流管口222向前流动，最后由排水口212排出。具体可参见图1和图3。

综上可见，本发明创新性地提出一种新型结构的分水器，该分水器利用惯性力将混合流体中的液滴与气体分离，能够保证良好地分水效率。由于该分水器不需要离心机构、滤芯或波纹板等结构，只需要嵌套结构的管路即可实现分水效果，从而体积较小、结构简单，布置集成适应性较高，而且该分水器流阻较小，能避免内部材料脱落造成流道堵塞引起电堆性能下降的风险。

具体地，在上述分水器中，首部引流管12为直角型管路，直角型管路的两端管口分别为首部逆向引流管口122和首部出气口121；尾部引流管22为T型三通管路，T型三通管路的三个管口分别为尾部逆向引流管口222、尾部进气口223和尾部出气口221。但是并不局限于此，在其它具体实施例中，还可将首部引流管12设置为U型管路，也可将尾部引流管22设置成丁字型管路。本发明对各段管路结构不作具体限定，只要能够通过逆向引流的方式实现气液分离即可。

具体地，在上述分水器中，排水口212位于尾部分水段2的侧壁下方。请参见图1，图1中的大箭头表示排水方向。

具体地，在上述分水器中，首部分水段1和尾部分水段2统称为分水段。首部分水段1和尾部分水段2之间的管路接口通过柔性管4连接；柔性管4和各分水段之间采用过盈0.5～1mm的方式进行配合；并且，各分水段和柔性管4之间的接口处分别通过卡箍5加以紧固，以确保密封性。优选地，用于输送混合流体的管路接口较粗，该处采用蜗轮蜗杆卡箍；用于输送分离出的气体的管路接口相对较细，该处采用普通卡箍。

具体可参见图1：首部分水段1中的首部引流管12的首部出气口121和尾部分水段2中的尾部引流管22的尾部进气口223之间，通过柔性管4连接，柔性管4的两端分别通过卡箍5加以紧固；首部分水段1中的首部主流管11的首部流体出口112和尾部分水段2中的尾部主流管21的尾部流体入口211之间，通过柔性管4连接，柔性管4的两端分别通过卡箍5加以紧固。

具体地，首部分水段1、尾部分水段2均采用机加工，或开模加工并焊接的方式进行加工，柔性管4可根据布置需求开模加工为异形连接管道。

具体地，各分水段的管路接口处优选设置成墩头结构，以加强密封连接效果。

本发明第一具体实施例提供的分水器可应用于燃料电池的阳极，对该位置的气液混合流体进行气液分离。其中：

混合流体入口111为气液混合物入口，设置有连接法兰，从而采用法兰面直接与电堆阳极出口连接；

排水口212用于排出分离出的液态水，排水口212设置有墩头结构，从而采用墩头结构和柔性管路连接至系统尾排处；

尾部出气口221为干气出口，用于输出分水器中分离出的气体，尾部出气口221设置有墩头结构，从而采用墩头结构和柔性管路与阳极循环装置入口连接。

第二具体实施例

本发明第二具体实施例提供了一种分水器。

请参阅图4至图6，图4为本发明第二具体实施例提供的分水器的整体结构示意图；图5为本发明第二具体实施例提供的分水器的剖视图；图6为本发明第二具体实施例提供的中间分水段的剖视图。

本发明第二具体实施例提供的分水器与本发明第一具体实施例提供的分水器的区别仅在于：本发明第二具体实施例提供的分水器在第一具体实施例提供的分水器的基础上，还增设有中间分水段3，从而，在第一具体实施例提供的分水器的基础上，延长了管路长度，实现了更多次分流和逆向引流。

具体地，该中间分水段3包括中间主流管31和中间引流管32。其中：

中间主流管31的一端设置有用于与首部分流口113相接的中间分流入口313，以及用于与尾部分流入口213相接的中间分流出口314；中间主流管31的另一端设置有用于与首部流体出口112相接的中间流体入口311，以及用于与尾部流体入口211相接的中间流体出口312；

中间引流管32的一端管口为位于中间主流管31内的中间逆向引流管口322，其管口朝向与中间主流管31内的主流体流向相同；中间引流管32的另一端设置有中间进气口323和中间出气口321，中间进气口323伸出中间主流管31外与首部出气口121相接，中间出气口321伸出中间主流管31外与尾部进气口223相接。

在此需要说明的是，本文中所说的中间主流管31内的主流体流向是指，进入中间主流管31内的混合流体的主要流动方向，具体可参见图4和图5中标注在中间主流管31内的竖直向下的箭头方向。

该分水器的工作过程如下：

(1)气液混合流体进入混合流体入口111后，分流成多股混合流体，多股混合流体分别进入首部分水段1的首部主流管11、中间分水段3的中间主流管31、尾部分水段2的尾部主流管21内。

(2)然后，在首部逆向引流管口122、中间逆向引流管口322、尾部逆向引流管口222处，分别对分离出的气体进行逆向引流，实现气液分离。

(3)分离出的气体均由尾部出气口221输出，分离出的液态水均由排水口212排出。

具体地，在上述分水器中，中间引流管32分别为T型三通管路，T型三通管路的三个管口分别为中间逆向引流管口322、中间进气口323和中间出气口321；中间主流管31为工字型四通管路，工字型四通管路的四个管口分别为中间流体入口311、中间流体出口312、中间分流入口313和中间分流出口314。但是并不局限于此，在其它具体实施例中，还可将中间引流管32设置成丁字型管路，也可将各段管路结构根据实际需要设置成其它异形结构。本发明对各段管路结构不作具体限定，只要能够通过逆向引流的方式实现气液分离即可。

具体地，在上述分水器中，首部分水段1和中间分水段3之间的管路接口通过柔性管4连接；和/或，中间分水段3和尾部分水段2之间的管路接口通过柔性管4连接。而且，首部分水段1、中间分水段3、尾部分水段2统称为分水段，各分水段和柔性管4之间采用过盈0.5～1mm的方式进行配合，各分水段和柔性管4之间的接口处分别通过卡箍5加以紧固，以确保密封性。

具体地，中间分水段3采用机加工，或开模加工并焊接的方式进行加工。

第三具体实施例

本发明第三具体实施例提供了一种分水器。

本发明第三具体实施例提供的分水器与本发明第二具体实施例提供的分水器的区别仅在于：依次并联设置有多个中间分水段，从而，在第二具体实施例提供的分水器的基础上，延长了管路长度，实现了更多次分流和逆向引流。具体可参见图5和图6，本发明第三具体实施例提供的分水器，在图5的基础上，并联设置有多个中间分水段3。

具体地，本发明第三具体实施例提供的分水器中：

相邻的两个中间分水段3称为第一中间分水段和第二中间分水段，第一中间分水段中的中间分流出口314、中间流体出口312、中间出气口321分别与第二中间分水段中的中间分流入口313、中间流体入口311、中间进气口323相接；

位于首端的中间分水段3中的中间流体入口311、中间进气口323、中间分流入口313，分别与首部流体出口112、首部出气口121、首部分流口113相接；

位于尾端的中间分水段3中的中间流体出口312、中间出气口321、中间分流出口314，分别与尾部流体入口211、尾部进气口223、尾部分流入口213相接。

具体地，在上述分水器中，首部分水段1、中间分水段3和尾部分水段2统称为分水段，各相邻分水段之间的管路接口分别通过柔性管4连接，并通过蜗轮蜗杆卡箍5加以紧固。

第四具体实施例

本发明第四具体实施例提供了一种分水器。

请参阅图7至图10，图7为本发明第四具体实施例提供的分水器的整体结构示意图；图8为本发明第四具体实施例提供的分水器的剖视图；图9为本发明第四具体实施例提供的并联尾部分水段的剖视图；图10为本发明第四具体实施例提供的串联尾部分水段的剖视图。

本发明第四具体实施例提供的分水器与本发明第一具体实施例提供的分水器的区别在于：取消尾部分水段2，采用并联尾部分水段6和串联尾部分水段7，从而构成了并联和串联共存的混连管路结构。

具体地，本发明第四具体实施例提供的分水器包括首部分水段1、并联尾部分水段6和串联尾部分水段7，其中：

首部分水段1包括首部主流管11和首部引流管12，首部主流管11的一端设置有混合流体入口111和首部分流口113，另一端设置有首部流体出口112；首部引流管12的一端管口为位于首部主流管11内的首部逆向引流管口122，其管口朝向与首部主流管11内的主流体流向相同；首部引流管12的另一端管口为伸出首部主流管11外的首部出气口121；

并联尾部分水段6包括并联尾部主流管61和并联尾部引流管62，并联尾部主流管61的一端设置有用于与首部分流口113相接的尾部分流入口213；并联尾部主流管61的另一端设置有并联尾部流体入口611和并联尾部流体出口612，并联尾部流体入口611与首部流体出口112相接；并联尾部引流管62的一端管口为位于并联尾部主流管61内的并联尾部逆向引流管口622，其管口朝向与并联尾部主流管61内的主流体流向相同；并联尾部引流管62的另一端管口设置有并联尾部进气口623和并联尾部出气口621，并联尾部进气口623伸出并联尾部主流管61外与首部出气口121相接；

串联尾部分水段7包括串联尾部主流管71和串联尾部引流管72，串联尾部主流管71的两端分别设置有串联尾部进气口711和排水口212，串联尾部进气口711与并联尾部流体出口612相接；串联尾部引流管72的一端管口为位于串联尾部主流管71内的串联尾部逆向引流管口722，其管口朝向与串联尾部主流管71内的主流体流向相同；串联尾部引流管72的另一端管口设置有尾部出气口221和用于与并联尾部出气口621相接的串联尾部进气口723，尾部出气口221和串联尾部进气口723均位于串联尾部主流管71外。

在此需要说明的是，本文中所说的并联尾部主流管61内的主流体流向是指，分流进入并联尾部主流管61内的混合流体的主要流动方向，具体可参见图8和图9中标注在并联尾部主流管61内的竖直向下的箭头方向。同理地，本文中所说的串联尾部主流管71内的主流体流向是指，进入串联尾部主流管71内的混合流体的主要流动方向，具体可参见图8和图9中标注在串联尾部主流管71内的竖直向下的箭头方向。

而且，需要说明的是，该分水器中，并联尾部逆向引流管口622、串联尾部逆向引流管口722处，均能够对分离出的气体进行逆向引流，达到气液分离的效果。其具体工作原理与首部逆向引流管口122相同，具体可参见本发明第一具体实施例中关于首部逆向引流管口122的说明。

该分水器的工作过程如下：

(1)气液混合流体进入混合流体入口111后，进行分流，其中一股混合流体进入首部分水段1的首部主流管11内，另一股混合流体进入并联尾部分水段6的并联尾部主流管61内。

(2)然后，在首部逆向引流管口122和并联尾部逆向引流管口622处，分别对分离出的气体进行逆向引流，实现气液分离。

(3)而且，并联尾部主流管61内越过并联尾部逆向引流管口622的混合流体，继续在串联尾部逆向引流管口722处对分离出的气体进行逆向引流，实现气液分离。

(4)分离出的气体均由尾部出气口221输出，分离出的液态水均由排水口212排出。

具体地，在上述分水器中，各管路接口处分别通过柔性管4连接，并通过卡箍5加以紧固。

第五具体实施例

本发明第五具体实施例提供了一种分水器，

请参阅图11，图11为本发明第五具体实施例提供的分水器的剖视图。

本发明第五具体实施例提供的分水器与本发明第四具体实施例提供的分水器的区别仅在于：本发明第五具体实施例提供的分水器在第四具体实施例提供的分水器的基础上，还增设有中间分水段3，从而，在第四具体实施例提供的分水器的基础上，延长了管路长度，实现了更多次分流和逆向引流。

具体地，中间分水段3包括中间主流管31和中间引流管32，其中：

中间主流管31的一端设置有用于与首部分流口113相接的中间分流入口313和用于与尾部分流入口213相接的中间分流出口314；中间主流管31的另一端设置有用于与首部流体出口112相接的中间流体入口311和用于与并联尾部流体入口311相接的中间流体出口312；

中间引流管32的一端管口为位于中间主流管31内的中间逆向引流管口322，其管口朝向与中间主流管31内的主流体流向相同；中间引流管32的另一端设置有中间进气口323和中间出气口321，中间进气口323伸出中间主流管31外与首部出气口121相接，中间出气口321伸出中间主流管31外与并联尾部进气口623相接。

第六具体实施例

本发明第六具体实施例提供了一种分水器。

本发明第六具体实施例提供的分水器与本发明第五具体实施例提供的分水器的区别仅在于：依次并联设置有多个中间分水段，从而，在第五具体实施例提供的分水器的基础上，延长了管路长度，实现了更多次分流和逆向引流。具体可参见图11，本发明第六具体实施例提供的分水器，在图11的基础上，并联设置有多个中间分水段3。

具体地，本发明第六具体实施例提供的分水器中：

相邻的两个中间分水段3称为第一中间分水段和第二中间分水段，第一中间分水段中的中间分流出口314、中间流体出口312、中间出气口321分别与第二中间分水段中的中间分流入口313、中间流体入口311、中间进气口323相接；

位于首端的中间分水段3中的中间流体入口311、中间进气口323、中间分流入口313，分别与首部流体出口112、首部出气口121、首部分流口113相接；

位于尾端的中间分水段3中的中间流体出口312、中间出气口321、中间分流出口314，分别与尾部流体入口211、尾部进气口223、尾部分流入口213相接。

第七具体实施例

本发明第七具体实施例提供了一种分水器。

本发明第七具体实施例提供的分水器，在第四具体实施例或第五具体实施例或第六具体实施例的基础上，依次串联设置有多个串联尾部分水段7，并且，仅在最尾部的一个串联尾部分水段7上设置有排水口212。该分水器延长了管路长度，实现了更多次分流和逆向引流。

综上可见，本发明各具体实施例提供的分水器，由于不需要离心机构、滤芯或波纹板等结构，只需要嵌套结构的管路即可实现分水效果，从而体积较小、结构简单，布置集成适应性较高，而且分水器流阻较小，能避免内部材料脱落造成流道堵塞引起电堆性能下降的风险。

而且，本发明各具体实施例提供的分水器，在保证良好的分水效率的基础上，分别将分水器设计成多级柔性结构，从而可根据不同的布置空间及分水效率需求，相应增减分水级数(例如，增减中间分水段3的布置数量)，也可对分水器的外形尺寸进行柔性调整，甚至做成各种异形结构分水装置，从而能够最大程度地提升分水器的布置适用性。

综上可见，本发明实施例提供的分水器不仅具有适用性广、流阻小、防污染、成本低的优点，而且结构简单，加工及装配便利，既避免了利用液滴粘附作用的传统分水器带来的流阻过大且内部结构可能脱落堵塞流道的风险，又可降低分水装置成本，能产生较好的经济效益。

台架试验表明本发明各具体实施例提供的分水器具有良好的分水效果。

第八具体实施例

本发明第八具体实施例提供了一种燃料电池，具体为质子交换膜燃料电池。该燃料电池上设置有如上文中任一具体实施例中提供的分水器。其中：燃料电池的电堆阳极出口与分水器中的混合流体入口111连接(优选采用柔性管连接)；燃料电池的阳极循环装置入口与分水器中的尾部出气口221连接(优选采用柔性管连接)；燃料电池的尾排系统与分水器中的排水口212连接(优选采用柔性管连接)。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种分水器，其特征在于，包括首部分水段(1)和尾部分水段(2)，其中：

所述首部分水段(1)包括首部主流管(11)和首部引流管(12)，所述首部主流管(11)的一端设置有混合流体入口(111)和首部分流口(113)，另一端设置有首部流体出口(112)；所述首部引流管(12)的一端管口为位于所述首部主流管(11)内的首部逆向引流管口(122)，其管口朝向与所述首部主流管(11)内的主流体流向相同；所述首部引流管(12)的另一端管口为伸出所述首部主流管(11)外的首部出气口(121)；

所述尾部分水段(2)包括尾部主流管(21)和尾部引流管(22)，所述尾部主流管(21)的一端设置有用于与所述首部分流口(113)相接的尾部分流入口(213)；所述尾部主流管(21)的另一端设置有尾部流体入口(211)和排水口(212)，所述尾部流体入口(211)与所述首部流体出口(112)相接；所述尾部引流管(22)的一端管口为位于所述尾部主流管(21)内的尾部逆向引流管口(222)，其管口朝向与所述尾部主流管(21)内的主流体流向相同；所述尾部引流管(22)的另一端管口设置有尾部出气口(221)和用于与所述首部出气口(121)相接的尾部进气口(223)，所述尾部出气口(221)和所述尾部进气口(223)均位于所述尾部主流管(21)外。

2.根据权利要求1所述的分水器，其特征在于，还包括中间分水段(3)，所述中间分水段(3)包括中间主流管(31)和中间引流管(32)，其中：

所述中间主流管(31)的一端设置有用于与所述首部分流口(113)相接的中间分流入口(313)和用于与所述尾部分流入口(213)相接的中间分流出口(314)；所述中间主流管(31)的另一端设置有用于与所述首部流体出口(112)相接的中间流体入口(311)和用于与所述尾部流体入口(211)相接的中间流体出口(312)；

所述中间引流管(32)的一端管口为位于所述中间主流管(31)内的中间逆向引流管口(322)，其管口朝向与所述中间主流管(31)内的主流体流向相同；所述中间引流管(32)的另一端设置有中间进气口(323)和中间出气口(321)，所述中间进气口(323)伸出所述中间主流管(31)外与所述首部出气口(121)相接，所述中间出气口(321)伸出所述中间主流管(31)外与所述尾部进气口(223)相接。

3.根据权利要求2所述的分水器，其特征在于，所述中间分水段(3)依次并联设置有多个，其中：

相邻的两个所述中间分水段(3)称为第一中间分水段和第二中间分水段，所述第一中间分水段中的所述中间分流出口(314)、所述中间流体出口(312)、所述中间出气口(321)分别与所述第二中间分水段中的所述中间分流入口(313)、所述中间流体入口(311)、所述中间进气口(323)相接；

位于首端的所述中间分水段(3)中的所述中间流体入口(311)、所述中间进气口(323)、所述中间分流入口(313)，分别与所述首部流体出口(112)、所述首部出气口(121)、所述首部分流口(113)相接；

位于尾端的所述中间分水段(3)中的所述中间流体出口(312)、所述中间出气口(321)、所述中间分流出口(314)，分别与所述尾部流体入口(211)、所述尾部进气口(223)、所述尾部分流入口(213)相接。

4.根据权利要求2至3任一项所述的分水器，其特征在于，所述首部引流管(12)为直角型管路；

所述中间引流管(32)和所述尾部引流管(22)分别为T型三通管路；

所述中间主流管(31)为工字型四通管路。

5.根据权利要求2至3任一项所述的分水器，其特征在于，所述首部分水段(1)和所述中间分水段(3)之间的管路接口通过柔性管(4)连接；

所述中间分水段(3)和所述尾部分水段(2)之间的管路接口通过柔性管(4)连接。

6.根据权利要求5所述的分水器，其特征在于，所述首部分水段(1)、所述中间分水段(3)、所述尾部分水段(2)统称为分水段，所述分水段和所述柔性管(4)之间的接口处分别通过卡箍(5)加以紧固。

7.一种分水器，其特征在于，包括首部分水段(1)、并联尾部分水段(6)和串联尾部分水段(7)，其中：

所述首部分水段(1)包括首部主流管(11)和首部引流管(12)，所述首部主流管(11)的一端设置有混合流体入口(111)和首部分流口(113)，另一端设置有首部流体出口(112)；所述首部引流管(12)的一端管口为位于所述首部主流管(11)内的首部逆向引流管口(122)，其管口朝向与所述首部主流管(11)内的主流体流向相同；所述首部引流管(12)的另一端管口为伸出所述首部主流管(11)外的首部出气口(121)；

所述并联尾部分水段(6)包括并联尾部主流管(61)和并联尾部引流管(62)，所述并联尾部主流管(61)的一端设置有用于与所述首部分流口(113)相接的尾部分流入口(213)；所述并联尾部主流管(61)的另一端设置有并联尾部流体入口(611)和并联尾部流体出口(612)，所述并联尾部流体入口(611)与所述首部流体出口(112)相接；所述并联尾部引流管(62)的一端管口为位于所述并联尾部主流管(61)内的并联尾部逆向引流管口(622)，其管口朝向与所述并联尾部主流管(61)内的主流体流向相同；所述并联尾部引流管(62)的另一端管口设置有并联尾部进气口(623)和并联尾部出气口(621)，所述并联尾部进气口(623)伸出所述并联尾部主流管(61)外与所述首部出气口(121)相接；

所述串联尾部分水段(7)包括串联尾部主流管(71)和串联尾部引流管(72)，所述串联尾部主流管(71)的两端分别设置有串联尾部进气口(711)和排水口(212)，所述串联尾部进气口(711)与所述并联尾部流体出口(612)相接；所述串联尾部引流管(72)的一端管口为位于所述串联尾部主流管(71)内的串联尾部逆向引流管口(722)，其管口朝向与所述串联尾部主流管(71)内的主流体流向相同；所述串联尾部引流管(72)的另一端管口设置有尾部出气口(221)和用于与所述并联尾部出气口(621)相接的串联尾部进气口(723)，所述尾部出气口(221)和所述串联尾部进气口(723)均位于所述串联尾部主流管(71)外。

8.根据权利要求7所述的分水器，其特征在于，还包括中间分水段(3)，所述中间分水段(3)包括中间主流管(31)和中间引流管(32)，其中：

所述中间主流管(31)的一端设置有用于与所述首部分流口(113)相接的中间分流入口(313)和用于与所述尾部分流入口(213)相接的中间分流出口(314)；所述中间主流管(31)的另一端设置有用于与所述首部流体出口(112)相接的中间流体入口(311)和用于与所述并联尾部流体入口(311)相接的中间流体出口(312)；

所述中间引流管(32)的一端管口为位于所述中间主流管(31)内的中间逆向引流管口(322)，其管口朝向与所述中间主流管(31)内的主流体流向相同；所述中间引流管(32)的另一端设置有中间进气口(323)和中间出气口(321)，所述中间进气口(323)伸出所述中间主流管(31)外与所述首部出气口(121)相接，所述中间出气口(321)伸出所述中间主流管(31)外与所述并联尾部进气口(623)相接。

9.根据权利要求8所述的分水器，其特征在于，所述中间分水段(3)依次并联设置有多个，其中：

相邻的两个所述中间分水段(3)称为第一中间分水段和第二中间分水段，所述第一中间分水段中的所述中间分流出口(314)、所述中间流体出口(312)、所述中间出气口(321)分别与所述第二中间分水段中的所述中间分流入口(313)、所述中间流体入口(311)、所述中间进气口(323)相接；

位于首端的所述中间分水段(3)中的所述中间流体入口(311)、所述中间进气口(323)、所述中间分流入口(313)，分别与所述首部流体出口(112)、所述首部出气口(121)、所述首部分流口(113)相接；

位于尾端的所述中间分水段(3)中的所述中间流体出口(312)、所述中间出气口(321)、所述中间分流出口(314)，分别与所述尾部流体入口(211)、所述尾部进气口(223)、所述尾部分流入口(213)相接。

10.根据权利要求7所述的分水器，其特征在于，所述串联尾部分水段(7)依次串联设置有多个，仅在最尾部的一个所述串联尾部分水段(7)上设置有所述排水口(212)。

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