CN212230534U

CN212230534U - 集成温控功能的引射器

Info

Publication number: CN212230534U
Application number: CN202021143778.5U
Authority: CN
Inventors: 闪念; 张国强; 丁铁新; 刘园园; 杨绍军; 张禾; 贾能铀
Original assignee: Beijing Sinohytec Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinohytec Co Ltd
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2030-06-19

Abstract

本申请提供一种集成温控功能的引射器，包括：进气部分、温控部分和出气部分，进气部分的一端与温控部分的一端连接，温控部分的另一端与出气部分的一端连接，温控部分包括引流入口、射流入口、回流腔、新鲜氢气腔和混合腔，回流腔与新鲜氢气腔之间设置有加热模块。通过本实用新型的集成温控功能的引射器，解决了现有产品引射器无温控功能、冷启过程中容易结冰、电堆氢气入堆湿度难以控制导致系统性能工作异常的问题，具有可以实时监测和控制温度、不易结冰、氢气入堆适度可控等优点。

Description

集成温控功能的引射器

技术领域

本实用新型涉及引射器领域，特别涉及一种集成温控功能的引射器。

背景技术

燃料电池系统核心是氢气与氧气反应生成水，将化学能转化为电能被利用，具有环保、高效率、响应快、运行平稳、噪音小等优点。当前车用燃料电池的氢气供给系统均采用氢气循环方式，即电堆氢气过量供给，反应消耗后剩余的氢气重新循环至电堆,可以提高氢气的利用率，同时改善电堆氢气侧的湿度，提高电堆的工作效率。氢气循环系统中的循环装置的工作性能直接影响了燃料电池系统性能。

目前比较常见的循环系统由氢气循环泵或引射器驱动。氢气循环泵需要额外供电，引射器无需外部提供能量，无移动部件，具有结构简单、成本低等优势，其在燃料电池氢循环系统中的运用越来越多。

“冷启动”是燃料电池系统的难题之一。在低温环境下，氢气循环系统中回流混合气中含有的水分会以液态冷凝水或固态冰的形式存在。而引射器射流喉口口径非常小，口径的微小偏差会造成氢气供给量很大波动。引射器喉口紧邻回流腔体，回流腔体内气流含有较大比例的液态水，结冰后会阻塞燃料供给通道，即使喉口覆盖很薄的冰层也会显著影响氢气供给量，导致燃料电池系统的性能下降。

电堆的氢气侧湿度对电堆的性能影响较大，而氢气侧的湿度受温度影响敏感。尤其是在低温环境中，新鲜供给氢和回流氢温度都较低，容易有液态水析出，导致进堆的湿度很难控制。提高回流气体温度，可以减少液态水析出，改善电堆氢气入堆湿度。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种集成温控功能的引射器，包括：进气部分、温控部分和出气部分，进气部分的一端与温控部分的一端连接，温控部分的另一端与出气部分的一端连接，温控部分包括引流入口、射流入口、回流腔、新鲜氢气腔和混合腔，回流腔与新鲜氢气腔之间设置有加热模块。

进一步地，加热模块包括加热单元、导热层、密封层和温度传感器。

进一步地，新鲜氢气腔的一端设置有引流入口，新鲜氢气腔的另一端与混合腔的一端连接，混合腔的另一端与扩压腔连接。

进一步地，回流腔与新鲜氢气腔和混合腔均连接。

进一步地，回流腔上设置有引流入口。

进一步地，温控部分远离混合腔的一端设置有温度传感器。

进一步地，温控部分远离混合腔的一端设置有温度传感器，温度传感器的顶端设置有加热模块。

进一步地，所述温度传感器远离所述加热模块的一端设置有传感器接线端口。

通过本实用新型的集成温控功能的引射器，解决了现有产品引射器无温控功能、冷启过程中容易结冰、电堆氢气入堆湿度难以控制导致系统性能工作异常的问题，具有可以实时监测和控制温度、不易结冰、氢气入堆适度可控等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型燃料电池氢气侧系统架构结构示意图。

图2示出了引射器(无温控功能)的侧视图。

图3示出了引射器(无温控功能)剖视图。

图4示出了本实用新型优选实施例的集成温控功能的引射器实施方案一侧视图。

图5示出了本实用新型优选实施例的集成温控功能的引射器实施方案一剖视图。

图6示出了本实用新型优选实施例的集成温控功能的引射器实施方案二侧视图。

图7示出了本实用新型优选实施例的集成温控功能的引射器实施方案二剖视图

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、储氢装置(氢瓶)；2、减压阀；3、氢气控制阀(氢喷)；4、氢气控制阀(旁通)；5、电堆；6、分水装置；7、止回阀；8、尾排阀；9、引射器；9a、射流入口；9b、引流入口,9c、引射器出口,9d、加热单元； 9e、导热层；9f、密封层；9g、加热接线端口；9h、温度传感器；9i、传感接线端口；9A、引射器端盖；9B、引射器主体；Ⅰ、回流腔；Ⅱ、新鲜氢气腔；Ⅲ、混合腔；Ⅳ、扩压腔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面参考图1至图7，对本实用新型做进一步描述：

为了解决上述问题，本申请提供一种集成温控功能的引射器，包括：进气部分、温控部分和出气部分，进气部分的一端与温控部分的一端连接，温控部分的另一端与出气部分的一端连接，温控部分包括引流入口9b、射流入口9a、回流腔Ⅰ、新鲜氢气腔Ⅱ和混合腔Ⅲ，回流腔Ⅰ与新鲜氢气腔Ⅱ之间设置有加热模块。引射器喉口壁内设有环状的加热单元9d，加热单元可根据结构空间采用陶瓷电加热管、电热环等结构。加热单元两侧为导热层9e，能够降低接触热阻，均匀导热。靠近加热单元处设有温度传感器 9h，可对该测点温度进行监测。加热单元9d顶部设有密封层9f,与腔内气体隔绝密封，避免腔内氢气泄漏

根据本实用新型一优选实施例，加热模块包括加热单元9d、导热层 9e、密封层9f和温度传感器9h。

根据环境条件、电堆湿度的需求设定目标温度高低值。通过测点温度反馈，当测点温度低于目标温度低值时，提供一定的加热电流进行加热；当测点温度高于目标温度高值时，切断加热单元电流。

引射器喉口壁内设有电控加热单元，加热单元与导热层通过接触换热使喉口壁面升温，该升温喉口壁面同时对新鲜氢腔和回流腔加热，提高电堆入堆气体温度。为降低接触热阻，引射器9需采用热传导性好的铝合金或铜合金。

根据本实用新型一优选实施例，新鲜氢气腔的一端设置有引流入口9b，新鲜氢气腔Ⅱ的另一端与混合腔Ⅲ的一端连接，混合腔Ⅲ的另一端与扩压腔Ⅳ连接。

根据本实用新型一优选实施例，回流腔Ⅰ与新鲜氢气腔Ⅱ和混合腔Ⅲ均连接。

根据本实用新型一优选实施例，回流腔Ⅰ上设置有引流入口9b。

根据本实用新型一优选实施例，温控部分远离混合腔Ⅲ的一端设置有温度传感器9h。

根据本实用新型一优选实施例，温控部分远离混合腔Ⅲ的一端设置有温度传感器9h，温度传感器9h的顶端设置有加热模块。

根据本实用新型一优选实施例，所述温度传感器9h远离所述加热模块的一端设置有传感器接线端口9i。此方案如图6图7所示：在引射器端盖外侧设沟槽，不与腔内气体连通，无泄漏风险。在引射器喉口壁内设加热单元、导热层和温度传感器，实现引射器的温控功能，布置后沟槽间隙进行密封。

本实用新型可应用于燃料电池氢气侧系统架构当中，结构如图1所示氢回流由引射器9驱动，射流入口9a供给新鲜氢气，在喷嘴处高速流动产生负压，从回流入口9b吸入电堆未消耗的氢气(含水蒸气、液态水)，在混合腔Ⅲ混合后，经扩压腔Ⅳ恢复压力，经引射器出口9c输送到电堆6，其具体结构如图1所示，氢回流由引射器9驱动，射流入口9a供给新鲜氢气，在喷嘴处高速流动产生负压，从回流入口9b吸入电堆未消耗的氢气(含水蒸气、液态水)，在混合腔Ⅲ混合后，经扩压腔Ⅳ恢复压力，经引射器出口9c输送到电堆6。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种集成温控功能的引射器，其特征在于，包括：进气部分、温控部分和出气部分，所述进气部分的一端与所述温控部分的一端连接，所述温控部分的另一端与所述出气部分的一端连接，所述温控部分包括引流入口、射流入口、回流腔、新鲜氢气腔和混合腔，所述回流腔与所述新鲜氢气腔之间设置有加热模块。

2.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述加热模块包括加热单元、导热层、密封层和温度传感器。

3.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述新鲜氢气腔的一端设置有所述引流入口，所述新鲜氢气腔的另一端与所述混合腔的一端连接，所述混合腔的另一端与扩压腔连接。

4.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述回流腔与所述新鲜氢气腔和所述混合腔均连接。

5.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述回流腔上设置有所述引流入口。

6.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述温控部分远离所述混合腔的一端设置有温度传感器。

7.根据权利要求1所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述温控部分远离所述混合腔的一端设置有温度传感器，所述温度传感器的顶端设置有所述加热模块。

8.根据权利要求7所述的集成温控功能的引射器，其特征在于，所述温度传感器远离所述加热模块的一端设置有传感器接线端口。