CN114314754B - 一种集成式去离子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式去离子装置，包括膨胀水壶、滤芯总成、电导率测试仪和控制阀。采用以上技术方案，通过将滤芯总成设置为多个小滤芯，并配置与小滤芯相适应的滤芯过孔以及与其相匹配的水壶密封盖，能够轻松地实现滤芯的更换，不需要额外的拆装工具，操作简单，对操作人员素质要求低，且能够解决滤芯更换导致冷却液外流的问题，大幅降低了维护成本；并且小滤芯可以直接放进现有的膨胀水壶中，不需要新开膨胀水壶的模具，进一步降低了设计成本；同时，电导率测试仪和控制阀均集成在膨胀水壶上，结构更加紧凑，减小了安装空间的占用。

Description

一种集成式去离子装置

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车冷却系统技术领域，具体涉及一种集成式去离子装置。

背景技术

燃料电池汽车是以燃料电池消耗反应物，产生电能作为全部或者一部分动力源驱动汽车前行的汽车。近年来，随着对环境保护和清洁能源等问题的重视程度日渐提高，加上燃料电池具有功率高、无污染等优点，燃料电池汽车的应用前景被广泛看好。

燃料电池在运行过程中会释放大量的热，因此，必须配置专门的冷却系统对燃料电池散热。现目前最流行的一种散热方式为液冷，即冷却液通过水泵提供动力，流过燃料电池内部双极板，从而带走热量。在燃料电池运行中，双极板上会产生高电压，为保证汽车的安全性，要求此高电压不会通过双极板中的冷却液传递到整个冷却循环流道，因此，要求冷却液不能够导电。为了保证冷却液一直处于低电导率的状态，燃料电池汽车冷却系统需要使用去离子器。

但是，现有的去离子器由于结构设计问题，不能更换滤芯，必须整体更换去离子器，因此，需要先扒开进水水管，才能拆卸和安装去离子器，这样会导致昂贵的燃料电池专用冷却液流失，不仅维护成本过高，而且操作复杂，费时费力。

因而市场上应运而生了一种可更换滤芯的去离子器，但由于结构设计的问题以及仍采用传统结构的去离子器滤芯，导致不得不将去离子器做到很大，导致去离子器对安装空间要求极高，不利于主机厂集成。

解决以上问题成为当务之急。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种集成式去离子装置。

其技术方案如下：

一种集成式去离子装置，包括膨胀水壶、滤芯总成、电导率测试仪和控制阀，其要点在于：所述膨胀水壶中具有相互连通的回液过滤腔和出液测试腔，所述膨胀水壶上开设有至少一个与回液过滤腔连通的进水口以及一个与出液测试腔连通的出水口，所述电导率测试仪安装在膨胀水壶上，并插入出液测试腔中，所述控制阀安装在出水口上；

所述滤芯总成包括多个小滤芯，所述膨胀水壶上开设有与回液过滤腔连通的滤芯过孔，该滤芯过孔与小滤芯相适应，各小滤芯均能够从滤芯过孔通过，所述滤芯过孔上安装有可拆卸的水壶密封盖。

作为优选：各所述小滤芯通过能够弯折的连接线连成一串，且位于其中一端的小滤芯通过连接线连接在水壶密封盖的内侧。

采用以上结构，由于小滤芯连成一串，且连接线易于弯折，因此通过提拉和控制水壶密封盖，既能够轻松地将所有小滤芯一并取出，又能够轻松地将所有小滤芯一并送入回液过滤腔，操作极为简单，不需要额外的拆装工具，对人员素质要求极低，同时彻底避免冷却液外流，进一步降低了维护成本。

作为优选：所述小滤芯包括滤网以及均匀分布于滤网中的多颗阳极树脂和多颗阴极树脂。

采用以上结构，设计巧妙，易于实现，滤网不仅能够可靠地包覆所有的阳极树脂和阴极树脂，而且不影响离子交换，能够高效地去除冷却液中的离子。

作为优选：所述滤网采用不锈钢材质制成。

采用以上材质，耐腐蚀性能好，经久耐用。

作为优选：所述小滤芯为球形结构。

采用以上结构，单位体积的表面积最大，能够进一步提升去除冷却液中离子的效率。

作为优选：所述膨胀水壶包括具有下隔板的水壶下壳体以及具有上隔板的水壶上壳体，所述水壶上壳体盖合在水壶下壳体上时，所述下隔板的上缘与上隔板的下缘对接，以将膨胀水壶的内部分隔形成所述回液过滤腔和出液测试腔，所述上隔板或下隔板上开设有用于连通回液过滤腔和出液测试腔的腔室连通孔。

采用以上结构，结构简单可靠，易于加工和装配。

作为优选：所述进水口开设在水壶上壳体的上部，所述水壶上壳体上安装有分别与对应进水口连通的进水管，所述腔室连通孔开设在下隔板的下部，所述出水口开设在水壶下壳体的下部，所述控制阀上集成有与出水口连通的出水管。

采用以上结构，冷却液采用上进下出的方式，不仅能够确保冷却液流经尽可能多的小滤芯，提升去离子效果，而且由于进水口设置在顶部，能够通过进水口排出膨胀水壶中的气体，起到泄压的作用，一举两得；同时，进水口上连接有进水管，控制阀上集成有出水管，能够简单可靠地与整个液冷系统管路连接。

作为优选：所述水壶上壳体的顶部开设有与电导率测试仪螺纹配合的测试仪安装孔以及环绕在测试仪安装孔周围的密封圈安装槽，所述密封圈安装槽中设置有密封圈，所述电导率测试仪从测试仪安装孔插入出液测试腔后，能够通过测试仪安装孔锁紧，且电导率测试仪的头部压紧密封圈。

采用以上结构，不仅能够可靠地安装电导率测试仪，而且密封效果好，避免发生冷却液渗漏问题。

作为优选：所述水壶上壳体和水壶下壳体通过焊接进行密封。

采用以上方法，能够确保水壶上壳体和水壶下壳体的可靠连接，经久耐用，避免发生冷却液渗漏问题。

作为优选：所述水壶密封盖为压力盖，所述滤芯过孔处设置有与压力盖相适配的压力盖安装结构。

采用以上结构，能够可靠地密封滤芯过孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的一种集成式去离子装置，通过将滤芯总成设置为多个小滤芯，并配置与小滤芯相适应的滤芯过孔以及与其相匹配的水壶密封盖，能够轻松地实现滤芯的更换，操作简单，不需要额外的拆装工具，对操作人员素质要求低，且能够解决滤芯更换导致冷却液外流的问题，大幅降低了维护成本；并且小滤芯可以直接放进现有的膨胀水壶中，不需要新开膨胀水壶的模具，进一步降低了设计成本；同时，电导率测试仪和控制阀均集成在膨胀水壶上，结构更加紧凑，减小了安装空间的占用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为水壶上壳体其中一个角度的示意图；

图4为水壶上壳体另外一个角度的示意图；

图5为水壶下壳体的结构示意图；

图6为水壶密封盖与滤芯总成的配合关系示意图；

图7为小滤芯的结构示意图；

图8为整车液冷系统的原理图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种集成式去离子装置，其主要包括膨胀水壶1、滤芯总成2、电导率测试仪3和控制阀4，本实施例中，滤芯总成2安装在膨胀水壶1中，电导率测试仪3和控制阀4也集成在膨胀水壶1上，从而使整个去离子装置的结构更加紧凑，减小了安装空间的占用。

请参见图2-图5以及图8，膨胀水壶1中具有相互连通的回液过滤腔1a和出液测试腔1b，膨胀水壶1上开设有至少一个与回液过滤腔1a连通的进水口151以及一个与出液测试腔1b连通的出水口13，电导率测试仪3安装在膨胀水壶1上，并插入出液测试腔1b中，控制阀4安装在出水口13上。

因此，电导率测试仪3和控制阀4均连接到整车控制器，将电导率测试仪3安装在膨胀水壶1的出液测试腔1b中，能够实时监测补液回冷却液循环管路中的冷却液电导率，将监测数据信号发送给整车控制器，整车控制器收到信号，如果电导率测试仪3测得的电导率超出设置的阈值，整车控制器会同时发送信号给水泵7和控制阀4，让水泵7工作，同时让控制阀4开到最大，此时流过会有更多的水经过膨胀水壶1，实现快速减低电导率的功能。当持续一段时间后，冷却液的电导率仍然不能降到规定值以下时，则整车控制器报警，通知滤芯总成2需要更换。冷却液在散热器8处散热，对燃料电池电堆9进行冷却。

具体地说，膨胀水壶1包括水壶下壳体11以及盖合在水壶下壳体11上部的水壶上壳体12。水壶下壳体11具有向下延伸的下隔板111，下隔板111将水壶下壳体11的内部分隔成两个区域。水壶上壳体12具有向上延伸的上隔板121，上隔板121将水壶上壳体12的内部分隔成两个区域。因此，水壶上壳体12盖合在水壶下壳体11上时，下隔板111的上缘与上隔板121的下缘对接，从而下隔板与上隔板121组成呈一整块大隔板，大隔板将膨胀水壶1的内部分隔形成回液过滤腔1a和出液测试腔1b，即水壶上壳体12内部的一个区域与水壶下壳体11内部的对应区域组合成回液过滤腔1a，水壶上壳体12内部的另一个区域与水壶下壳体11内部的对应区域组合成出液测试腔1b。并且，上隔板121或下隔板111上开设有用于连通回液过滤腔1a和出液测试腔1b的腔室连通孔111a，以使冷却液能够从回液过滤腔1a流到出液测试腔1b中。

本实施例中，水壶上壳体12和水壶下壳体11通过焊接进行密封，能够确保水壶上壳体12和水壶下壳体11的可靠连接，经久耐用，避免发生冷却液渗漏问题。

进一步地，进水口151开设在水壶上壳体12的上部，腔室连通孔111a开设在下隔板111的下部，出水口13开设在水壶下壳体11的下部，冷却液采用上进下出的方式，不仅能够确保冷却液流经尽可能多的小滤芯21，提升去离子效果，而且由于进水口151设置在顶部，能够通过进水口151排出膨胀水壶中的气体，起到泄压的作用，一举两得。并且，水壶上壳体12上安装有分别与对应进水口151连通的进水管15，控制阀4上集成有与出水口13连通的出水管41，能够简单可靠地与整个液冷系统管路连接。

请参见图2和图3，水壶上壳体12的顶部开设有与电导率测试仪3螺纹配合的测试仪安装孔16以及环绕在测试仪安装孔16周围的密封圈安装槽17，密封圈安装槽17中设置有密封圈6，电导率测试仪3从测试仪安装孔16插入出液测试腔1b后，能够通过测试仪安装孔16锁紧，能够可靠地安装电导率测试仪3。并且，电导率测试仪3的头部压紧密封圈6，此时，密封圈6与密封圈安装槽17和电导率测试仪3的头部均过盈配合，密封效果好，能够避免发生冷却液渗漏问题。

请参见图2、图6和图7，滤芯总成2包括多个小滤芯21，膨胀水壶1上开设有与回液过滤腔1a连通的滤芯过孔14，滤芯过孔14与小滤芯21相适应，各小滤芯21均能够从滤芯过孔14通过，滤芯过孔14上安装有可拆卸的水壶密封盖5。通过将滤芯总成2设置为多个小滤芯21，并配置与小滤芯21相适应的滤芯过孔14以及与其相匹配的水壶密封盖5，能够轻松地实现滤芯的更换，操作简单，不需要额外的拆装工具，对操作人员素质要求低，大幅降低了维护成本。

进一步地，各小滤芯21通过能够弯折的连接线22连成一串，且位于其中一端的小滤芯21通过连接线22连接在水壶密封盖5的内侧。由于小滤芯21连成一串，且连接线22易于弯折，因此通过提拉和控制水壶密封盖5，既能够轻松地将所有小滤芯21一并取出，又能够轻松地将所有小滤芯21一并送入回液过滤腔1a，操作极为简单，不需要额外的拆装工具，对人员素质要求极低，能够彻底解决更换滤芯总成2时的冷却液外流问题，进一步降低了维护成本。

需要指出的是，连接线22优选采用具有一定的刚性，且施加力可以弯曲变形的材料，例如不锈钢钢丝或不锈钢锁链等，不易缠绕打结，既经久耐用，又耐腐蚀能力强。

本实施例中，小滤芯21包括滤网211以及均匀分布于滤网211中的多颗阳极树脂212和多颗阴极树脂213。即：通过滤网211包覆多颗阳极树脂212和多颗阴极树脂213，设计巧妙，易于实现，滤网211不仅能够可靠地包覆所有的阳极树脂212和阴极树脂213，而且不影响离子交换，能够高效地去除冷却液中的离子。

进一步地，滤网211采用不锈钢材质制成，耐腐蚀性能好，经久耐用。并且，小滤芯21为球形结构，单位体积的表面积最大，能够进一步提升去除冷却液中离子的效率。

请参见图2和图3，水壶密封盖5为压力盖，滤芯过孔14处设置有与压力盖相适配的压力盖安装结构。具体地说，压力盖安装结构包括密封盖安装凸环18，密封盖安装凸环18的外周面具有与压力盖螺纹配合的外螺纹，同时，密封盖安装凸环18的上端面凹陷形成有一圈与压力盖相适应的环形密封槽181，压力盖的抗压密封环能够嵌入环形密封槽181中。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种集成式去离子装置，包括膨胀水壶(1)、滤芯总成(2)、电导率测试仪(3)和控制阀(4)，其特征在于：所述膨胀水壶(1)中具有相互连通的回液过滤腔(1a)和出液测试腔(1b)，所述膨胀水壶(1)上开设有至少一个与回液过滤腔(1a)连通的进水口(151)以及一个与出液测试腔(1b)连通的出水口(13)，所述电导率测试仪(3)安装在膨胀水壶(1)上，并插入出液测试腔(1b)中，所述控制阀(4)安装在出水口(13)上；

所述滤芯总成(2)包括多个小滤芯(21)，所述膨胀水壶(1)上开设有与回液过滤腔(1a)连通的滤芯过孔(14)，该滤芯过孔(14)与小滤芯(21)相适应，各小滤芯(21)均能够从滤芯过孔(14)通过，所述滤芯过孔(14)上安装有可拆卸的水壶密封盖(5)；

各所述小滤芯(21)通过能够弯折的连接线(22)连成一串，且位于其中一端的小滤芯(21)通过连接线(22)连接在水壶密封盖(5)的内侧；

所述小滤芯(21)包括滤网(211)以及均匀分布于滤网(211)中的多颗阳极树脂(212)和多颗阴极树脂(213)；

连接线(22)的材料为不锈钢钢丝或不锈钢锁链；

所述膨胀水壶(1)包括具有下隔板(111)的水壶下壳体(11)以及具有上隔板(121)的水壶上壳体(12)，所述水壶上壳体(12)盖合在水壶下壳体(11)上时，所述下隔板(111)的上缘与上隔板(121)的下缘对接，以将膨胀水壶(1)的内部分隔形成所述回液过滤腔(1a)和出液测试腔(1b)，所述上隔板(121)或下隔板(111)上开设有用于连通回液过滤腔(1a)和出液测试腔(1b)的腔室连通孔(111a)；

所述水壶上壳体(12)的顶部开设有与电导率测试仪(3)螺纹配合的测试仪安装孔(16)以及环绕在测试仪安装孔(16)周围的密封圈安装槽(17)，所述密封圈安装槽(17)中设置有密封圈(6)，所述电导率测试仪(3)从测试仪安装孔(16)插入出液测试腔(1b)后，能够通过测试仪安装孔(16)锁紧，且电导率测试仪(3)的头部压紧密封圈(6)；

密封圈(6)与密封圈安装槽(17)和电导率测试仪(3)的头部均过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种集成式去离子装置，其特征在于：所述滤网(211)采用不锈钢材质制成。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成式去离子装置，其特征在于：所述小滤芯(21)为球形结构。

4.根据权利要求1所述的一种集成式去离子装置，其特征在于：所述进水口(151)开设在水壶上壳体(12)的上部，所述水壶上壳体(12)上安装有分别与对应进水口(151)连通的进水管(15)，所述腔室连通孔(111a)开设在下隔板(111)的下部，所述出水口(13)开设在水壶下壳体(11)的下部，所述控制阀(4)上集成有与出水口(13)连通的出水管(41)。

5.根据权利要求1所述的一种集成式去离子装置，其特征在于：所述水壶上壳体(12)和水壶下壳体(11)通过焊接进行密封。

6.根据权利要求1所述的一种集成式去离子装置，其特征在于：所述水壶密封盖(5)为压力盖，所述滤芯过孔(14)处设置有与压力盖相适配的压力盖安装结构。

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