CN211295276U - 一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，包括电导率传感器、第一封盖、阀体、第二封盖、去离子器、限位块和滤芯网，阀体内设有支路流道、去离子水流道和主路流道，去离子水流道连通着支路流道和主路流道，主路流道上包含电导率传感器和过滤管，过滤管内部嵌装有滤芯网，过滤管左上端设有第二封盖；所述支路流道上包含去离子器，去离子器上端两侧的限位片与限位块相配合，限位块通过螺钉固定在阀体右上端的空腔内；所述阀体顶部设有第一封盖。本实用新型外接电堆后，可实现对电堆的冷却；装置可实现冷却液去离子、电导率检测和杂质过滤功能；装置的集成度高、空间小、部件更换方便。

Description

一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置

【技术领域】

本发明涉及氢燃料电池的技术领域，特别是车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的技术领域。

【背景技术】

在氢燃料电池的工作运行过程中，氢气与氧气在电堆的膜电极的作用下，发生电化学反应，将燃料中的化学能转化成电能。整个能量交换的过程对离子的敏感性非常高，因此，在流体循序系统中的电导率不能超过5μs/cm。同时，管路中的机械杂质对电池的性能也影响巨大。

当前绝大多数冷却循环系统管路布置如附图1所示，冷却液从进水口进入电堆，带走电堆内部电化学反应产生的热量，从出水口流出电堆，流经冷却模块进行降温后继续由进水口进入电堆，形成系统主路，部分冷却液流经冷却模块后流入膨胀水箱，膨胀水箱为冷却系统补充冷却液。现有技术普遍将去离子产品安装在冷却液循环管路支路上，过滤器产品和电导率传感器分别安装在主路上，这样每个功能部件都需要考虑独立的安装固定件，同时增加了常规和非常规连接管件，使得燃料电池系统的体积过大，集成度低，部件固定安装不方便，在更换各部件时，需要将冷却循环系统内的冷却液排尽，维护工作难度较大。为此，需要一种能解决上述问题的新型车载氢燃料电池冷却液处理集成装置。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，外接电堆后，可实现对电堆的冷却；装置可实现冷却液去离子、电导率检测和杂质过滤功能；装置的集成度高、空间小、部件更换方便。

为实现上述目的，本发明提出了一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，包括电导率传感器、第一封盖、阀体、第二封盖、去离子器、限位块和滤芯网，阀体内设有支路流道、去离子水流道和主路流道，去离子水流道连通着支路流道和主路流道，主路流道上包含电导率传感器和过滤管，过滤管内部嵌装有滤芯网，过滤管左上端设有第二封盖；所述支路流道上包含去离子器，去离子器上端两侧的限位片与限位块相配合，限位块通过螺钉固定在阀体右上端的空腔内；所述阀体顶部设有第一封盖；所述去离子器由去离子器外壳、去离子器封盖和去离子芯体组成，去离子器外壳内设有去离子芯体，去离子器外壳上端配合有去离子器封盖。

作为优选，所述阀体右端面上下分别设有支路流道入水口、主路流道入水口，阀体的主路流道左端出口为主路流道出水口，阀体内部流经冷却液，冷却液从主路流道入水口和支路流道入水口进入装置阀体，冷却液从主路流道出水口流出装置阀体。

作为优选，所述主路流道出水口上端设置有过滤管道，滤芯网置于过滤管道内；所述主路流道内对应过滤管道设置有滤芯网限位片，滤芯网限位片对滤芯网进行限位支撑。

作为优选，所述阀体的前侧开有若干阀体安装孔，阀体右侧内腔上端设有限位块安装槽，限位块安装槽为环形槽，限位块安装槽内通过螺钉连接有限位块，限位块上表面对称设置了限位板，限位板与限位块主体形成限位槽，限位槽与去离子器封盖相配合。

作为优选，所述阀体左侧竖向设有电导率传感器安装孔，电导率传感器通过电导率传感器安装孔密封固定在主路流道上。

作为优选，所述去离子器外壳开口处设置一段大外径壳檐，壳檐距离开口处一定距离处沿周向设置了去离子器封盖定位销，壳檐以下的外壳部分周向和底面都开设了通孔，通孔内流经冷却液，冷却液通过通孔进出去离子器；所述去离子器封盖开口端面处沿周向开设了去离子器封盖定位槽，去离子器封盖定位槽与去离子器封盖定位销相互配合的匹配作用达到去离子器的密封固定效果，去离子器封盖开口端面一定距离设置有对称的限位片，限位片与限位块相配合的配合作用实现去离子器在装置上的固定限位效果；所述去离子器封盖的顶部设有弧形的抓把手。

作为优选，所述去离子器封盖与去离子芯体接触面之间设有第一弹性密封垫片，滤芯网与第二封盖接触面之间设有第二弹性密封垫片；去离子器外壳壳檐与阀体接触面之间设置了密封圈，阀体右侧内空腔的上端设有密封圈安装槽，密封圈安装槽内容纳有密封圈。

本发明的有益效果：本发明外接电堆后，可实现对电堆的冷却；装置可实现冷却液去离子、电导率检测和杂质过滤功能；装置的集成度高、空间小、部件更换方便。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是当前冷却循环系统管路布置简图；

图2是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的立体结构示意图；

图3是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的俯视结构示意图；

图4是本发明图3中的A-A剖面结构示意图；

图5是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的阀体内部结构立体图；

图6是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的去离子器的立体结构示意图；

图7是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的去离子器封盖的立体结构示意图；

图8是本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置的限位块的立体结构示意图。

图中：1-电导率传感器、2-第一封盖、3-阀体、31-支路流道入水口、32-主路流道入水口、33-主路流道出水口、34-过滤管、35-阀体安装孔、36-滤芯网限位片、37-过滤管道、38-电导率传感器安装孔、39-限位块安装槽、310-密封圈安装槽、311-支路流道、312-去离子水流道、313-主路流道、4-第二封盖、5-去离子器、51-去离子器外壳、511-去离子器封盖定位销、512-密封圈接触面、513-通孔、52-去离子器封盖、521-去离子器封盖定位槽、5211-第一定位槽口、5212-第二定位槽口、5213-第三定位槽口、522-限位片、523-抓把手、53-去离子芯体、6-密封圈、7-第一弹性密封垫片、8-限位块、81-限位板、82-限位槽、9-滤芯网、10-第二弹性密封垫片、11-电堆、12-三通管件、13-冷却模块、14-膨胀水箱、15-去离子产品、16-过滤器产品、17-传感器安装件。

【具体实施方式】

参阅图2-图8，本发明，包括电导率传感器1、第一封盖2、阀体3、第二封盖4、去离子器5、限位块8和滤芯网9，阀体3内设有支路流道311、去离子水流道312和主路流道313，去离子水流道312连通着支路流道311和主路流道313，主路流道313上包含电导率传感器1和过滤管34，过滤管34内部嵌装有滤芯网9，过滤管34左上端设有第二封盖4；所述支路流道311上包含去离子器5，去离子器5上端两侧的限位片522与限位块8相配合，限位块8通过螺钉固定在阀体3右上端的空腔内；所述阀体3顶部设有第一封盖2；所述去离子器5由去离子器外壳51、去离子器封盖52和去离子芯体53组成，去离子器外壳51内设有去离子芯体53，去离子器外壳51上端配合有去离子器封盖52。

具体的，所述阀体3右端面上下分别设有支路流道入水口31、主路流道入水口32，阀体3的主路流道313左端出口为主路流道出水口33，阀体3内部流经冷却液，冷却液从主路流道入水口32和支路流道入水口31进入装置阀体3，冷却液从主路流道出水口33流出装置阀体3。

具体的，所述主路流道出水口33上端设置有过滤管道37，滤芯网9置于过滤管道37内；所述主路流道313内对应过滤管道37设置有滤芯网限位片36，滤芯网限位片36对滤芯网9进行限位支撑。

具体的，所述阀体3的前侧开有若干阀体安装孔35，阀体3右侧内腔上端设有限位块安装槽39，限位块安装槽39为环形槽，限位块安装槽39内通过螺钉连接有限位块8，限位块8上表面对称设置了限位板81，限位板81与限位块主体形成限位槽82，限位槽82与去离子器封盖52相配合。

具体的，所述阀体3左侧竖向设有电导率传感器安装孔38，电导率传感器1通过电导率传感器安装孔38密封固定在主路流道313上。

具体的，所述去离子器外壳51开口处设置一段大外径壳檐，壳檐距离开口处一定距离处沿周向设置了去离子器封盖定位销511，壳檐以下的外壳部分周向和底面都开设了通孔513，通孔513内流经冷却液，冷却液通过通孔513进出去离子器5；所述去离子器封盖52开口端面处沿周向开设了去离子器封盖定位槽521，去离子器封盖定位槽521与去离子器封盖定位销511相互配合的匹配作用达到去离子器5的密封固定效果，去离子器封盖52开口端面一定距离设置有对称的限位片522，限位片522与限位块8相配合的配合作用实现去离子器5在装置上的固定限位效果；所述去离子器封盖52的顶部设有弧形的抓把手523。

具体的，所述去离子器封盖52与去离子芯体53接触面之间设有第一弹性密封垫片7，滤芯网9与第二封盖4接触面之间设有第二弹性密封垫片10；去离子器外壳51壳檐与阀体3接触面之间设置了密封圈6，阀体3右侧内空腔的上端设有密封圈安装槽310，密封圈安装槽310内容纳有密封圈6。

本发明工作过程：

本发明一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置在工作过程中，结合附图进行说明。

参阅图2-5，本申请提供一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，装置包含主路流道313、支路流道311和去离子水流道312，去离子水流道312连通着支路流道311和主路流道313；主路流道313上包含电导率传感器1和过滤管34，支路流道上包含去离子器5，冷却液从主路流道入水口32和支路流道入水口31进入装置阀体3，从主路流道出水口33流出装置阀体3。去离子器5安装在去离子水流道内，由限位块8进行限位固定，密封圈6进行密封，支路流道311内的冷却液必须流经去离子器5，形成去离子水汇入到主路流道313。电导率传感器1通过电导率传感器安装孔38密封固定在主路流道上，检测主路流道313内冷却液的电导率。主路流道出水口33设置了过滤管道37，滤芯网9置于过滤管道37内，滤芯网9一端开口一端封闭，周向开设细通孔，开口端朝向主路流道313；主路流道313内对应过滤管道37设置有滤芯网限位片36，对过滤管滤芯9进行限位支撑，主路流道313内的冷却液流进滤芯网9，经过滤芯网9的过滤后通过主路流道出水口33流出装置，实现过滤管产品的过滤功效，更换时只需更换滤芯网9。装置还包含密封圈6、第一弹性密封垫片7和第二弹性密封垫片10，以及第一封盖2和第二封盖4，起着装置的密封作用。

参阅图6和图7，去离子器5由去离子器外壳51和去离子器封盖52以及去离子芯体53组成。去离子芯体53由微孔过滤网包裹去离子交换树脂组成，与去离子外壳51等高，第一弹性密封垫片7放置于去离子封盖52与去离子芯体53的接触面之间。去离子器外壳51开口处设置一段大外径的壳檐，壳檐距离开口处一定距离处沿周向设置了去离子器封盖定位销511，同时，在去离子器外壳51壳檐以下的外壳部分周向和底面都开设了通孔513，冷却液通过通孔513经去离子芯体53完成去离子过程。去离子器封盖52顶面设置了一个抓把手523，在更换时方便抓取，同时，在封盖开口端面处沿周向开设了去离子器封盖定位槽521以及开口端面一定距离处设置有对称的限位片522。去离子器封盖52通过压缩第一弹性密封垫片7使得定位销511沿着第一定位槽口5211进入第二定位槽口5212，逆时针旋转去离子器封盖52使得去离子器封盖定位销511达到第二定位槽口5212的末端面，松开去离子器封盖52，第一弹性密封垫片7的压缩回复力使得去离子器封盖定位销511牢固的固定在第二定位槽口5212中，只有当继续压缩第一弹性密封垫片7时，去离子器封盖定位销511才会进入第三定位槽口5213，去离子封盖定位销511与去离子封盖定位槽521配合实现去离子器外壳51和去离子器封盖52的密封定位。

图8是限位块8的立体图，限位块8主体呈圆环状，与阀体的限位块安装槽39通过螺钉连接，限位块8上表面对称设置了限位板81，限位板与圆环状限位块主体形成限位槽82，对去离子器固定限位。

去离子器5固定放置在去离子水流道312内。首先将限位块8固定在阀体3上，去离子器5垂直沿着去离子水流道312放置，当去离子器5的壳檐接触到了安装在密封圈安装槽310内的密封圈6后，继续向下挤压密封圈6，使得限位条522可以进入限位槽82；然后，旋转去离子器5，此时由于前一步挤压密封圈6使得第一弹性密封垫片7也进一步压缩，去离子器封盖定位销511进入第三定位槽口5213，此时，对去离子器5的旋转方向不限，去离子器5依然紧固密封；最后，当限位条522完全进入限位槽82后，解除对去离子器5的作用力，此时密封圈6和第一弹性密封垫片7的压缩回复力使得限位条522紧贴限位板81，实现去离子器5在阀体3内的固定。去离子器5对密封圈6的接触压缩作用，实现冷却液在去离子流道内的密封性，同时，第一弹性密封垫片7对去离子器5内的冷却液也起着密封效果，两者综合作用，实现去离子芯体53完全浸泡于冷却液中，达到去离子效果最大化。

更换去离子器5时，打开第一封盖2，通过抓把手523压缩密封圈6和第一弹性密封垫片7，待限位条522脱离限位板81，旋转去离子器5至限位条522完全脱离限位槽82，接触对密封圈6的压缩，此时第一弹性密封垫片7压缩回复力使得去离子器封盖定位销511脱离第三定位槽口5213，达到第二定位槽口5212的末端面。通过抓把手523将去离子器5沿着去离子水流道脱离阀体3。取出去离子器5后，旋转去离子器封盖52，致使去离子器封盖定位销511脱离第二定位槽口5212，通过第一定位槽口5211解除去离子器封盖52与去离子器外壳51的密封，更换新的去离子器芯体53后再次密封固定在阀体3内，密封第一封盖2。

整个集成装置通过阀体安装孔35固定安装于系统内，冷却液从主路流道入水口32和支路流道入水口31进入装置，支路流道311内的冷却液流经去离子器5形成去离子水，通过去离子水流道312汇入到主路流道313，依次再经过电导率传感器1和过滤管34从主路流道出水口33流出装置。装置增强了系统的集成度，提高了部件更换效率。

本发明，外接电堆后，可实现对电堆的冷却；装置可实现冷却液去离子、电导率检测和杂质过滤功能。采用本装置，燃料电池冷却液系统所需的功能部件可减少1/3以上，系统体积缩小至少20％，极大的增强了系统的集成度，提高了部件更换效率。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，其特征在于：包括电导率传感器(1)、第一封盖(2)、阀体(3)、第二封盖(4)、去离子器(5)、限位块(8)和滤芯网(9)，阀体(3)内设有支路流道(311)、去离子水流道(312)和主路流道(313)，去离子水流道(312)连通着支路流道(311)和主路流道(313)，主路流道(313)上包含电导率传感器(1)和过滤管(34)，过滤管(34)内部嵌装有滤芯网(9)，过滤管(34)左上端设有第二封盖(4)；所述支路流道(311)上包含去离子器(5)，去离子器(5)上端两侧的限位片(522)与限位块(8)相配合，限位块(8)通过螺钉固定在阀体(3)右上端的空腔内；所述阀体(3)顶部设有第一封盖(2)；所述去离子器(5)由去离子器外壳(51)、去离子器封盖(52)和去离子芯体(53)组成，去离子器外壳(51)内设有去离子芯体(53)，去离子器外壳(51)上端配合有去离子器封盖(52)。

2.如权利要求1所述的一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，其特征在于：所述阀体(3)右端面上下分别设有支路流道入水口(31)、主路流道入水口(32)，阀体(3)的主路流道(313)左端出口为主路流道出水口(33)，阀体(3)内部流经冷却液，冷却液从主路流道入水口(32)和支路流道入水口(31)进入装置阀体(3)，冷却液从主路流道出水口(33)流出装置阀体(3)；所述主路流道出水口(33)上端设置有过滤管道(37)，滤芯网(9)置于过滤管道(37)内；所述主路流道(313)内对应过滤管道(37)设置有滤芯网限位片(36)，滤芯网限位片(36)对滤芯网(9)进行限位支撑。

3.如权利要求1所述的一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，其特征在于：所述阀体(3)的前侧开有若干阀体安装孔(35)，阀体(3)右侧内腔上端设有限位块安装槽(39)，限位块安装槽(39)为环形槽，限位块安装槽(39)内通过螺钉连接有限位块(8)，限位块(8)上表面对称设置了限位板(81)，限位板(81)与限位块主体形成限位槽(82)，限位槽(82)与去离子器封盖(52)相配合。

4.如权利要求1所述的一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，其特征在于：所述去离子器外壳(51)开口处设置一段大外径壳檐，壳檐距离开口处一定距离处沿周向设置了去离子器封盖定位销(511)，壳檐以下的外壳部分周向和底面都开设了通孔(513)，通孔(513)内流经冷却液，冷却液通过通孔(513)进出去离子器(5)；所述去离子器封盖(52)开口端面处沿周向开设了去离子器封盖定位槽(521)，去离子器封盖定位槽(521)与去离子器封盖定位销(511)相互配合，去离子器封盖(52)开口端面一定距离设置有对称的限位片(522)，限位片(522)与限位块(8)相配合；所述去离子器封盖(52)的顶部设有弧形的抓把手(523)。

5.如权利要求1所述的一种车载氢燃料电池冷却液处理集成装置，其特征在于：所述去离子器封盖(52)与去离子芯体(53)接触面之间设有第一弹性密封垫片(7)，滤芯网(9)与第二封盖(4)接触面之间设有第二弹性密封垫片(10)；去离子器外壳(51)壳檐与阀体(3)接触面之间设置了密封圈(6)，阀体(3)右侧内空腔的上端设有密封圈安装槽(310)，密封圈安装槽(310)内容纳有密封圈(6)。

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