CN113851675B - 去离子器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种去离子器。该去离子器用于去除冷却液中的杂质离子，去离子器包括外壳、端盖和芯体，端盖可拆卸地连接于外壳，芯体可拆卸地安装于外壳之中。芯体包括：芯体壳体，芯体壳体的内腔用于容置去除冷却液中的杂质离子的树脂；芯体端盖，芯体端盖连接于芯体壳体，芯体端盖具有镂空区域，冷却液能够通过镂空区域离开芯体；以及芯部，芯部的两端分别与芯体壳体和芯体端盖连接，芯部呈筒形结构，在芯部的与芯体壳体接触的一端设置芯部冷却液入口，芯部的侧表面上设置冷却液通过的开口，冷却液能够通过芯部冷却液入口进入芯部，并经过中心开口进入芯体壳体的内腔。

Description

去离子器

技术领域

本申请属于汽车配件领域，具体地涉及一种氢燃料电池车用去离子器。

背景技术

燃油车会对环境造成污染，发展新能源车是未来汽车行业的主旋律。氢燃料电池车中氢气和氧气在电池反应堆中通过化学反应将化学能转化为电能，相比燃油车更加环保。杂质离子会对氢燃料电池反应产生重大影响，所以该反应过程需要在冷却液进入电池反应堆之前，通过去离子器“过滤”掉冷却液中的杂质离子。

从冷却液流路的角度看，现有的去离子器大概有如下三种方案。

第一种方案为冷却液沿去离子器的轴向流经树脂。冷却液流经去离子器的流路较长，导致流阻较大，效率低。

第二种方案为冷却液沿去离子器的径向流经树脂。第二种方案的示意图参见图1，其中冷却液的流向如箭头所示。冷却液进入去离子器后，首先需要穿过第一层膜11进入树脂层12。冷却液与树脂层12中的树脂颗粒接触，去除杂质离子。随后，冷却液穿过竖直方向设置的第二层膜13后，在去离子器出口汇集，流出去离子器。该方案去离子器的径向厚度较小，树脂层12的树脂颗粒与冷却液接触可能不充分，效率比较低。如果增加树脂层12的径向厚度，势必会使去离子器整体径向尺寸增大，不利于去离子器体积控制，同时也会进一步增加冷却液的流动阻力。

第三种方案为复合流路设计。第三种方案的示意图参见图2，其中冷却液的流向如箭头所示。冷却液进入去离子器后，首先穿过第一层膜21沿径向进入树脂层22。冷却液与树脂层22中的树脂颗粒接触，去除杂质离子。随后，冷却液汇集，沿轴向穿过水平设置的第二层膜23后，流出去离子器。该方案中，树脂层22与去离子器的罐体侧壁直接接触，树脂层22失效后，需要更换去离子器整体，成本较高。并且，该方案中，承载第一层膜21的柱状结构仅由一端支撑，容易倾斜和抖动，稳定性不好。冷却液在树脂层22中轴向流动，经过承载第一层膜21的柱状结构接近第二层膜23时，冷却液流体从小管径汇集入大管径，会造成流速突然减小，阻力增大，影响去离子器工作效率。

发明内容

为了解决或改善背景技术中提到的问题，本申请提供了一种去离子器。

该去离子器，用于去除冷却液中的杂质离子，所述去离子器包括外壳、端盖和芯体，所述端盖可拆卸地连接于所述外壳，所述芯体可拆卸地安装于所述外壳之中，所述芯体包括：

芯体壳体，所述芯体壳体的内腔用于容置去除所述冷却液中的杂质离子的树脂；

芯体端盖，所述芯体端盖连接于所述芯体壳体，所述芯体端盖具有镂空区域，所述冷却液能够通过所述镂空区域离开所述芯体；以及

芯部，所述芯部的两端分别与所述芯体壳体和所述芯体端盖连接，所述芯部呈筒形结构，在所述芯部的与所述芯体壳体接触的一端设置芯部冷却液入口，所述芯部的侧表面上设置冷却液通过的开口，所述冷却液能够通过所述芯部冷却液入口进入所述芯部，并经过所述中心开口进入所述芯体壳体的内腔。

在至少一个实施方式中，所述端盖包括具有内螺纹的端盖连接部，所述外壳包括具有外螺纹的外壳连接部，所述端盖连接部和所述外壳连接部通过螺纹连接装配。

在至少一个实施方式中，所述端盖包括缓冲部，所述缓冲部的横截面积小于或等于所述芯体壳体的内部空间的横截面积。

在至少一个实施方式中，所述外壳包括定位凹陷部，所述芯体壳体包括定位凸出部，所述定位凸出部伸入所述定位凹陷部中，所述端盖压覆于所述芯体端盖。

在至少一个实施方式中，所述定位凸出部的伸入所述凹陷部的周面上设置有密封圈。

在至少一个实施方式中，所述芯体端盖和所述芯体壳体可拆卸地连接在一起。

在至少一个实施方式中，所述芯体端盖包括具有凹陷且具有内螺纹的中心限位部，所述芯部包括具有外螺纹的头部，所述头部螺纹连接于所述中心限位部。

在至少一个实施方式中，所述中心限位部通过十字框架结构设置于所述芯体端盖的中心。

在至少一个实施方式中，所述芯体壳体包括具有非正圆形凹陷的卡位凹陷，所述芯部包括非正圆形尾部，所述非正圆形尾部与所述卡位凹陷能够在所述芯部的轴向上凹凸配合。

在至少一个实施方式中，所述镂空区域和所述中心开口上设置有金属网。

本申请提供的去离子器采用混合流道设计，冷却液与树脂接触更充分，冷却液的去离子效率较高。承载树脂的芯体可独立更换，能够降低售后保养的成本。芯体中的芯部两端具有刚性支撑，增加了稳定性。

附图说明

图1示出了根据现有技术的一种去离子器的结构示意图。

图2示出了根据现有技术的另一种去离子器的结构示意图。

图3示出了根据本申请实施方式的去离子器的结构示意图。

图4示出了根据本申请实施方式的去离子器的剖视图。

图5示出了根据本申请实施方式的去离子器的外壳与端盖的结构示意图。

图6示出了根据本申请实施方式的去离子器的芯体的结构示意图。

图7示出了根据本申请实施方式的芯体端盖的结构示意图。

图8示出了图7的侧视图。

图9示出了图6的仰视图。

附图标记说明

11第一层膜；12树脂层；13第二层膜；

21第一层膜；22树脂层；23第二层膜；

3端盖；31端盖连接部；32缓冲部；33出口；

4芯体；41芯体端盖；411芯体端盖连接部；412密封圈；413中心限位部；414镂空区域；42芯部；421头部；422非正圆形尾部；423开口；424密封圈；43芯体壳体；431芯体壳体连接部；432密封圈；433定位凸出部；434密封圈；435卡位凹陷；44树脂；

5外壳；51外壳连接部；52定位凹陷部；53入口。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

在本申请中，如无特殊说明，图中箭头表示冷却液的流向。

如图3、4所示，本申请提供的去离子器包括端盖3、芯体4、外壳5，芯体4可拆卸地装入外壳5、端盖3之中。应当理解，去离子器的寿命主要由用于去除杂质离子的树脂44决定，本申请将树脂44设置在芯体4中，壳体5和端盖3可拆卸地装配在一起，使得树脂44失效时，在去离子器中装入新的芯体4即可延长去离子器的使用寿命，树脂更换过程比较简便，能够减少售后成本。

在本申请的一个实施方式中，如图5中的虚线方框，端盖3包括具有内螺纹的端盖连接部31，外壳5包括具有外螺纹的外壳连接部51，端盖连接部31和外壳连接部51可以通过螺纹结构装配在一起，并且外壳5和端盖3之间不需要采取密封措施。这种装配关系的优点是便于拆装，并且避免了现有的去离子器用多个螺栓进行连接的复杂装配结构，能够节省成本。

如图4、5所示，端盖3还包括缓冲部32和出口33。冷却液流经芯体4、缓冲部32，从出口33流出去离子器。缓冲部32的横截面积可以小于或等于芯体壳体43的内部空间的横截面积，避免芯体壳体43的内腔中的冷却液流经缓冲部32时流速明显减小，影响去离子效率。

外壳5包括定位凹陷部52和入口53。芯体4能够通过定位凹陷部52(后面介绍)确定位置，通过端盖3抵接芯体4，使芯体4在去离子器中的位置得到固定。冷却液能够从入口53流入芯体4。

如图6所示，芯体4可以包括芯体端盖41、芯部42和芯体壳体43。芯部42装入芯体壳体43、芯体端盖41中，树脂44设置在芯体壳体43的内腔中，芯体壳体43和芯体端盖41可拆卸地装配在一起。可选地，芯体壳体43和芯体端盖41可以以焊接或过盈配合的方式，在芯部42、树脂44装入完毕后，不可拆卸地装配在一起。

在本申请的一个实施方式中，如图6中的虚线方框所示，芯体端盖41包括具有内螺纹的芯体端盖连接部411，芯体壳体43包括具有外螺纹的芯体壳体连接部431，芯体端盖连接部411和芯体壳体连接部431可以通过螺纹结构装配在一起。进一步地，芯体端盖41和芯体壳体43之间设置密封圈432，密封圈432使芯体端盖41和芯体壳体43满足密封要求，防止冷却液从缝隙流失。

如图7、8所示，芯体端盖41被设置成“十字”结构。十字中心处为具有凹陷且具有内螺纹的中心限位部413，中心限位部413用于固定芯部42的位置(后面介绍)。中心限位部413径向外侧具有呈扇形的镂空区域414，镂空区域414设置有金属网，防止树脂44泄露。经过树脂44“过滤”的冷却液可以通过镂空区域413离开芯体4，流速均匀，流通阻力小。可以理解，镂空区域414的形状本申请不限制，十字结构增加了芯体端盖41的强度。

芯体壳体43还包括定位凸出部433，定位凸出部433能够伸入去离子器的外壳5的定位凹陷部52，确定芯体壳体43在外壳5中的位置，从而确定芯体4在外壳5中的位置。端盖3在拧紧状态下可以压覆在芯体端盖41上，端盖3和芯体端盖41之间可以设置密封圈412，实现芯体4的位置固定与密封。定位凸出部433的周面上具有密封圈434，使得外壳5和芯体壳体43满足密封要求，防止冷却液从缝隙流失。芯体壳体43包括具有非正圆形凹陷(例如正方形、三角形或防止相对旋转的异形等)的卡位凹陷435，卡位凹陷435具有用于伸入芯部42的伸入口，卡位凹陷435能够用来定位芯部42(后面介绍)。

芯部42大致呈筒状结构，从芯体壳体43的底部伸入芯体壳体43中，并与芯体端盖41呈连接关系。芯部42可以包括头部421、非正圆形尾部422、开口423。芯部42的头部421可以伸入中心限位部413的凹陷，从而固定芯部42的位置。中心限位部413可以具有内螺纹，头部421可以具有外螺纹，头部421伸入芯体端盖41的中心限位部413中，通过螺旋拧紧的方式装配在一起。这种配合方式装配简便，芯体端盖41为芯部42提供了刚性支撑，避免了芯部42倾斜和抖动，减少噪音，使芯部42更稳定。非正圆形尾部422的截面可以为非正圆形，非正圆形尾部422可以在轴向上与芯体壳体43的卡位凹陷435凸凹配合，防止芯部42绕轴向转动。

芯体4的组装过程可以体现为，芯部42从芯体壳体43的卡位凹陷435处的伸入口伸入芯体壳体43中，使非正圆形尾部422与卡位凹陷435凹凸配合，随后将芯体端盖41与芯体壳体43螺纹连接起来，同时芯部42的头部421与芯体端盖41的中心限位部413螺纹连接起来，完成芯体4的组装过程。

非正圆形尾部422具有芯部冷却液入口，冷却液能够流经该芯部冷却液入口，输送至设置在芯部42侧表面的开口423。开口423处设置有金属网，该金属网能够隔离树脂44。芯部42与芯体壳体43之间，例如芯部42靠近尾部的外周面上可以设置密封圈424，使得芯部42和芯体壳体43处于密封状态。

如图4所示，该去离子器的工作过程可以体现为，冷却液从外壳5的入口53进入去离子器，随后进入芯体4的芯部42，经过芯部42的开口423沿径向进入树脂44中。冷却液经过树脂44过滤，沿轴向经过芯体端盖41的镂空区域414，从端盖3的出口33流出去离子器。

本申请提供的去离子器具有如下优势：

(1)端盖与外壳通过螺纹装配，减少了零件数量，便于拆卸；

(2)芯体端盖的出口采用十字框架结构，增加了芯体端盖的强度；

(3)相比于背景技术中描述的第一种方案中单纯轴向流路设计，本申请通过径向、轴向综合流路设计，减小了冷却液通过树脂的平均流路长度，从而减小流阻，提高了去离子速率；

(4)相比于背景技术中描述的第一种方案中冷却液经过树脂时的单纯径向流路设计，本申请增加了冷却液在树脂中的轴向流动，使冷却液与树脂接触更充分；

(5)相比于背景技术中描述的第一种方案中混合流路设计，本申请中承载树脂的芯体可独立于去离子器的壳体更换，能够降低售后保养的成本。芯部两端具有芯体端盖和芯体壳体的刚性支撑，避免或减少了芯部在去离子器工作状态下倾斜和抖动，增加了稳定性，冷却液也不会出现因为截面积突然变大，流速骤减的情况。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种去离子器，用于去除冷却液中的杂质离子，其特征在于，所述去离子器包括外壳(5)、端盖(3)和芯体(4)，所述端盖(3)可拆卸地连接于所述外壳(5)，所述芯体(4)可拆卸地安装于所述外壳(5)之中，所述芯体(4)包括：

芯体壳体(43)，所述芯体壳体(43)的内腔用于容置去除所述冷却液中的杂质离子的树脂(44)；

芯体端盖(41)，所述芯体端盖(41)连接于所述芯体壳体(43)，所述芯体端盖(41)具有镂空区域(414)，所述冷却液能够通过所述镂空区域(414)离开所述芯体(4)；以及

芯部(42)，所述芯部(42)的两端分别与所述芯体壳体(43)和所述芯体端盖(41)连接，所述芯部(42)呈筒形结构，在所述芯部(42)的与所述芯体壳体(43)接触的一端设置芯部冷却液入口，所述芯部(42)的侧表面上设置冷却液通过的开口(423)，所述冷却液能够通过所述芯部冷却液入口进入所述芯部(42)，并经过所述开口(423)进入所述芯体壳体(43)的内腔。

2.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述端盖(3)包括具有内螺纹的端盖连接部(31)，所述外壳(5)包括具有外螺纹的外壳连接部(51)，所述端盖连接部(31)和所述外壳连接部(51)通过螺纹连接装配。

3.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述端盖(3)包括缓冲部(32)，所述缓冲部(32)的横截面积小于或等于所述芯体壳体(43)的内部空间的横截面积。

4.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述外壳(5)包括定位凹陷部(52)，所述芯体壳体(43)包括定位凸出部(433)，所述定位凸出部(433)伸入所述定位凹陷部(52)中，所述端盖(3)压覆于所述芯体端盖(41)。

5.根据权利要求4所述的去离子器，其特征在于，所述定位凸出部(433)的伸入所述定位凹陷部(52)的周面上设置有密封圈(434)。

6.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述芯体端盖(41)和所述芯体壳体(43)可拆卸地连接在一起。

7.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述芯体端盖(41)包括具有凹陷且具有内螺纹的中心限位部(413)，所述芯部(42)包括具有外螺纹的头部(421)，所述头部(421)螺纹连接于所述中心限位部(413)。

8.根据权利要求7所述的去离子器，其特征在于，所述中心限位部(413)通过十字框架结构设置于所述芯体端盖(41)的中心。

9.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述芯体壳体(43)包括具有非正圆形凹陷的卡位凹陷(435)，所述芯部(42)包括非正圆形尾部(422)，所述非正圆形尾部(422)与所述卡位凹陷(435)能够在所述芯部(42)的轴向上凹凸配合。

10.根据权利要求1所述的去离子器，其特征在于，

所述镂空区域(414)和所述开口(423)上设置有金属网。