CN212934681U - 一种燃料电池雾化尾排装置及尾排系统 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池雾化尾排装置，连接于消音器之后的尾排管路，包括：箱体，其包括由分隔板分隔而成的集水腔和电气腔；集水腔，用于容纳尾排管路排出的液体，集水腔内设置有风扇、雾化器，集水腔顶部设有排雾口；电气腔内设有控制器，控制器通过线缆连接风扇和雾化器。风扇通过安装板设于集水腔顶壁和侧壁。集水腔内设有液位传感器、杀菌器，液位传感器、杀菌器连接控制器。控制器还与燃料电池发动机控制器ECU相连接。应用于车用燃料电池发动机，不仅能以雾化形式将液态水排出避免直接排于地面，而且装置结构紧凑实现风扇一体化集成，并且具有液位检测控制及杀菌功能，实用性强，适合推广应用。

Description

一种燃料电池雾化尾排装置及尾排系统

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池雾化尾排装置及尾排系统。

背景技术

现在各汽车公司都在大力发展燃料电池发动机，主要是因为燃料电池发动机的0污染排放。组成燃料电池发动机的子系统主要是电堆，进气系统，进氢系统、冷却系统和尾排系统。由于车辆运行的工况复杂，考虑到燃料电池内部质子交换膜和催化剂的特性，以及行车安全，需要将燃料电池反应后生成的水，以及反应剩余的空气/氢气等气、液混合物需要排出车身外，现有燃料电池的尾排系统，主要有尾排五通，尾排管路和消音器等零部件组成。

现有车辆运行的尾排系统方案，是在燃料电池发动机内部设置的尾排五通后面依次连接尾排管路、消音器和尾排管路，最后气液混合体经由尾排管路排放/喷洒到车身外面。若是在春冬季节，或是高寒地带，很容易造成路面结冰，车辆打滑的现象发生，影响行车及人员安全；另外，车辆满功率行驶时，尾排水喷射距离较长，如果车身尾排口与地面平行无夹角的话，喷射距离可达5m，若有夹角，喷射距离也可达1m，严重影响客户体验。

公告号为CN 207572464 U的专利展示了“一种应用于燃料电池客车的雾化排放系统”，其结构包含集水管、集水箱、雾化器等，集水箱的上端设置雾气出口和鼓风入口。虽然实现了雾化排放，但存在以下诸多缺点，导致无法普及应用：

1）雾化器外置了一个鼓风机，需要占用燃料电池客车的额外空间来布置和固定；

2）不能根据集水箱中的水量来自动调节雾化器的雾化效率，如果有过多存水，还必须关闭雾化，通过排水阀手动排水；

3）外界不能监控到雾化器的工作状态；

4）没有杀菌的考虑，尾排水长时间储存的话，容易滋生细菌，排到大气中，对人类健康可能造成伤害；

5）没有固定、安装及密封的设计。

实用新型内容

为解决现有技术不足，本实用新型提供一种燃料电池雾化尾排装置及尾排系统，应用于车用燃料电池发动机，不仅能以雾化形式将液态水排出避免直接排于地面，而且装置结构紧凑实现风扇一体化集成，并且具有液位检测控制及杀菌功能，另外还可以调节雾化速率，实用性强，适合推广应用。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下方案：

一种燃料电池雾化尾排装置，连接于消音器之后的尾排管路，包括：

箱体，其包括由分隔板分隔而成的集水腔和电气腔；

集水腔，用于容纳尾排管路排出的液体，集水腔内设置有风扇、雾化器，集水腔顶部设有排雾口；

电气腔内设有控制器，控制器通过线缆连接风扇和雾化器。

进一步，集水腔通过进水管路连接尾排管路。

进一步，集水腔和电气腔连接处设有双层密封结构，双层密封结构包括:

上连接板，沿集水腔周侧设置，并与集水腔一体成型；

下连接板，沿电气腔周侧设置，并与电气腔一体成型；上连接板和下连接板之间形成有第一环形密封腔和第二环形密封腔，第二环形密封腔位于第一环形密封腔外侧，并且第二环形密封腔的顶壁低于第一环形密封腔的底壁；

第一环形密封圈，设于第一环形密封腔内；以及

第二环形密封圈，设于第二环形密封腔内。

进一步，风扇设于安装板，并倾斜设置于集水腔顶壁与侧壁之间，安装板分别连接于集水腔顶壁与侧壁的。

进一步，风扇通过风扇线缆连接控制器，风扇线缆从集水腔侧壁或顶部伸出集水腔并从电气腔侧壁或底壁伸入电气腔，避免了从箱体内部走线与液体之间会有接触。

更进一步，风扇线缆从集水腔侧壁或顶部伸出集水腔的一端设有第一接插件，第一接插件与卡设于电气腔侧壁或底壁的第二接插件可拆卸连接，与第二接插件连接的线缆伸入电气腔并与控制器连接，这样方便断开风扇线缆，进而方便拆卸电气腔。

进一步，雾化器穿于分隔板，雾化器雾化功能部位于集水腔，其余部分位于并固定于电气腔。

进一步，集水腔内设有液位传感器，液位传感器穿于分隔板，液位传感器的感应部位于集水腔，其余部分位于电气腔，液位传感器通过线缆连接控制器。

进一步，集水腔内设有设有杀菌器，杀菌器穿于分隔板，杀菌器的杀菌功能部位于集水腔，其余部分位于电气腔，杀菌器通过线缆连接控制器。

进一步，电气腔侧壁或底部设有一对插接口，一对插接口连接控制器，一对插接口包括电源信号插接口和控制信号插接口，电源信号插接口用于在连接电源时提供电源信号，控制信号插接口用于与燃料电池发动机ECU连接以获得CAN信号。

进一步，箱体设有安装部，用于将燃料电池雾化尾排装置安装于指定位置。

进一步，电气腔底部设有可拆卸的底盖，便于在若控制器，线束等电器件出现故障时，可以拆下底盖进行电气件的维修。

一种燃料电池尾排系统，包括：与燃料电池发动机连接的尾排五通、通过管路与尾排五通连接的消音器；以及的燃料电池雾化尾排装置。

本实用新型的有益效果在于：

1、在实现雾化和吹风排雾以将尾排水从液态变为雾态排放的基础上，通过设置分隔板的箱体形成集水腔和电气腔，集水腔实现对尾排液体的容纳，并在集水腔内设置雾化器和风扇实现雾化和对雾化后的吹出，集成度高，无需外在配置鼓风机而占用车体空间；同时，分隔板将液体分隔于集水腔，使得电气腔内可以容纳控制器及与控制器连接的雾化器下部走线缆等。双层密封结构的设计，可保证集水腔不会从连接处溢水或漏水，确保电气腔不会与尾排水接触，避免短路，便于将控制部分的器件及集水雾化器件整合于一个箱体，实现装置结构的小型化和集成化，利于向车体安装，而不会占用太多空间，实用性极大提高；

2、充分利用箱体的分隔结构，在集水腔内设有液位传感器，液位传感器穿于分隔板，液位传感器的感应部位于集水腔，其余部分位于电气腔，液位传感器通过线缆连接控制器；液位传感器位于集水腔的感应部用于检测集水腔内液位的高度，并将检测后的信号/数据输入给控制器，控制器根据液位信号来控制超声波雾化的工作速率，来决定是否加大雾化的速度，并且也可以同步调整风扇的转速和排雾速率；

3、充分利用箱体的分隔结构，在集水腔内设有设有杀菌器，杀菌器穿于分隔板，杀菌器的杀菌功能部位于集水腔，其余部分位于电气腔，杀菌器5通过线缆连接控制器，用于杀灭集水腔内滋生的细菌，因为尾排水长时间储存的话会滋生细菌，紫外线杀菌能避免滋生的细菌排向车外大气中；

4、控制器还与燃料电池发动机控制器ECU相连接，将燃料电池雾化尾排装置的工作状态传递给ECU，进而监控燃料电池雾化尾排装置及尾排系统的工作状态。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本实用新型的范围。

图1示出了本申请实施例燃料电池雾化尾排装置整体结构示意图一。

图2示出了本申请实施例燃料电池雾化尾排装置整体结构示意图二。

图3示出了本申请实施例集水腔爆炸结构示意图一。

图4示出了本申请实施例集水腔爆炸结构示意图二。

图5示出了本申请实施例电气腔爆炸结构示意图。

图6示出了本申请实施例液位传感器安装结构示意图。

图7示出了本申请实施例双层密封结构示意图。

图8示出了本申请实施例燃料电池尾排系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

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定义和解释。

在本实用新型的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对实施例表述中可能出现的名称进行说明：

燃料电池：燃料电池(FCE)是一种基于氧化还原反应，把燃料的化学能转化为电能的装置，其燃料主要是氢气和氧气。氢气主要来自含有已提纯氢气的高压气瓶，氧气则主要来源是自然界的空气。

尾排系统：尾排系统由尾排五通，尾排管路，消音器等组成的管路，主要用于将燃料电池反应后生成的水，以及反应剩余的空气，氢气等气/液，混排出车身外。

尾排五通：尾排五通就是一种五通接头，是燃料电池发动机反应后的气、液混排口。

尾排管路：尾排管路主要指不锈钢管和硅胶软管，主要用于连接尾排系统的各种零部件，来形成气/液体的导路，一个尾排系统中常有多根胶管或钢管，可统称尾排管路。

消音器：消音器主要用于降低燃料电池发动机的排气噪声，并使尾排气/液能安全有效地排出，是尾排系统的一部分。

实施例一

如图1-4所示，一种燃料电池雾化尾排装置，连接于消音器之后的尾排管路，包括：箱体1，其包括由分隔板10分隔而成的集水腔11和电气腔12。

集水腔11通过进水管路14连接尾排管路，集水腔11用于容纳尾排管路排出的液体。

集水腔11内设置有风扇2、雾化器4，集水腔11顶部设有排雾口15。

风扇2设于安装板21，并倾斜设置于集水腔11顶壁与侧壁之间，安装板21分别连接于集水腔11顶壁与侧壁的。

电气腔12内设有控制器6，控制器6通过线缆连接风扇2和雾化器4。

在本实例中，控制器6为MCU。

具体的，风扇2通过风扇线缆22连接控制器6，风扇线缆22从集水腔11侧壁伸出集水腔11并从电气腔12侧壁伸入电气腔12。

如图1、4、5所示，风扇线缆23从集水腔11侧壁伸出集水腔12的一端设有第一接插件221，第一接插件221与卡设于电气腔12侧壁的第二接插件可拆卸连接，与第二接插件连接的线缆伸入电气腔12并与控制器6连接，这样方便断开风扇线缆23，进而方便拆卸电气腔12。

在如图3~4所示的实例中，风扇2包括3个，可采用24V电子风扇，并排设置于安装板21。风扇线缆22从安装板21背部的空间内伸出集水腔11侧壁。

具体的，雾化器4穿于分隔板10，雾化器4雾化功能部位于集水腔11，其余部分位于并固定于电气腔12。

具体的，如图4、7所示，集水腔11和电气腔12是用螺钉紧固连接的，集水腔11和电气腔12连接处设有双层密封结构。双层密封结构包括：上连接板111、下连接板121、第一环形密封圈101、第二环形密封圈102。

上连接板111沿集水腔11周侧设置并与集水腔11一体成型。下连接板121，沿电气腔12周侧设置并与电气腔12一体成型。上连接板和下连接板之间形成有第一环形密封腔和第二环形密封腔，第二环形密封腔位于第一环形密封腔外侧，并且第二环形密封腔的顶壁低于第一环形密封腔的底壁。第一环形密封圈101设于第一环形密封腔内；第二环形密封圈102设于第二环形密封腔内。

第一环形密封圈101的安装方面，还设计了多个定位销。

本实例中，雾化器4采用超声波雾化器，用于利用电子高频震荡，一般振荡频率为1.7MHz 或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物无害，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。

更加具体的，在本实例中，电气腔12侧壁设有一对插接口16，一对插接口16连接控制器6，一对插接口16包括电源信号插接口和控制信号插接口，电源信号插接口用于在连接电源时提供电源信号，控制信号插接口用于与燃料电池发动机ECU连接以获得CAN信号，从而ECU就可以监控雾化器的工作状态，CAN信号就是通讯信号。

更加具体的，在本实例中，箱体1设有安装部13，用于将燃料电池雾化尾排装置安装于指定位置。

更加具体的，在本实例中，电气腔12底部设有可拆卸的底盖122，便于在若控制器6、线束等电器件出现故障时，可以拆下底盖122进行电气件的维修。

应用时：

将本实例的装置安装于车体指定位置，并通过进水管路14连接消音器之后的尾排管路。尾排水经过进水管路14进入到箱体1的集水腔11内，在集水腔11内容纳。超声波雾化器5的工作将容纳的液体打散成水雾，集水腔11内在倾斜设置的风扇2的作用下，实现空气扰动，很快将雾化后的水雾从排雾口15吹出车体外。

在本实例的实施中，装置的箱体1包括了由分隔板10隔开的集水腔11和电气腔12，实现了对尾排液体的容纳，并在集水腔11内设置雾化器5和风扇2实现雾化和对雾化后的吹出，集成度高，无需外在配置鼓风机而占用车体空间；同时，分隔板10将液体分隔于集水腔11，使得电气腔12内可以容纳控制器6及与控制器6连接的雾化器5下部走线缆等，并通过双层密封结构保证上下隔水，电气腔12不会与尾排水接触，避免短路，便于将控制部分的器件及集水雾化器件整合于一个箱体1，实现装置结构的小型化和集成化，利于向车体安装，而不会占用太多空间，实用性极大提高。

具体的，风扇2通过安装板21安装于集水腔11内壁，结构稳定，且通过倾斜设置的方式，可与雾化配合，实现高效排雾。

作为本实例的优选方式，集水腔11内设有液位传感器3。

具体的，液位传感器3的安装方式如图6所示：液位传感器3穿于分隔板10，液位传感器3的感应部位于集水腔11，其余部分位于电气腔12。具体的，分隔板11设有螺纹通道，液位传感器3上部与螺纹通道螺纹配合，且在配合处端面，即液位传感器3端面与分隔板10之间设有密封垫31。液位传感器3位于电气腔12的部分通过线缆连接控制器6。类似的，雾化器4穿于分隔板10的方式，也可以采用类似液位传感器3的密封及配合方式；也可以采用其他合理的密封及连接方式。

液位传感器3位于集水腔11的感应部用于采集液位高度，具体用于检测集水腔11内液位的高度，并将检测后的信号/数据输入给控制器6，控制器6根据液位信号来控制超声波雾化的工作速率，来决定是否加大雾化的速度，并且也可以同步调整风扇2的转速和排雾速率。

作为本实例的优选方式，集水腔11内设有设有杀菌器5，杀菌器5穿于分隔板10，杀菌器5的杀菌功能部位于集水腔11，其余部分位于电气腔12，杀菌器5通过线缆连接控制器6。类似的，杀菌器5穿于分隔板10的方式，也可以采用类似液位传感器3的密封及配合方式；也可以采用其他合理的密封及连接方式。

本实例中，杀菌器5可选紫外线杀菌器，紫外线杀菌器的杀菌功能部位于分隔板10之上，位于集水腔11，用于杀灭集水腔11内滋生的细菌，因为尾排水长时间储存的话会滋生细菌，紫外线杀菌能避免滋生的细菌排向车外大气中。

在本实例中，控制器6还与燃料电池发动机控制器ECU相连接，将燃料电池雾化尾排装置的工作状态传递给ECU，进而监控燃料电池雾化尾排装置及尾排系统的工作状态。

实施例二

如图8所示，本实例的系统包括在燃料电池发动机内部设置的尾排五通，以及尾排五通后面依次设置的尾排管路、消音器、尾排管路和实施例一的燃料电池雾化尾排装置，最后气液混合体经由燃料电池雾化尾排装置雾化后排放到车外。其中，尾排管路的连接主要是用喉箍进行紧固。

本实例的系统将尾排水由液态转化成雾态，这样可以避免直接将水排在地面上，特别冬天，可以防止地面结冰，避免引发安全事故；此外，雾化后的尾排水已经经过了杀菌处理，可以起到湿润周围干燥空气的作用，同时不会造成健康问题。另外，尾排水雾化后，也可以避免长距离喷射，大大提升客户体验和舒适度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本实用新型。本领域技术人员应理解，在不脱离本实用新型的范围情况下，对本实用新型进行的各种改变或同等替换，均属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池雾化尾排装置，连接于消音器之后的尾排管路，其特征在于，包括：

箱体（1），其包括由分隔板（10）分隔而成的集水腔（11）和电气腔（12）；

所述集水腔（11），用于容纳所述尾排管路排出的液体，所述集水腔（11）内设置有风扇（2）、雾化器（4），所述集水腔（11）顶部设有排雾口（15）；

所述电气腔（12）内设有控制器（6），所述控制器（6）通过线缆连接所述风扇（2）和所述雾化器（4）。

2.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述集水腔（11）和所述电气腔（12）连接处设有双层密封结构，所述双层密封结构包括:

上连接板（111），沿所述集水腔（11）周侧设置；

下连接板（121），沿所述电气腔（12）周侧设置；上连接板（111）和下连接板（121）之间形成有第一环形密封腔和第二环形密封腔，第二环形密封腔位于第一环形密封腔外侧，并且第二环形密封腔的顶壁低于第一环形密封腔的底壁；

第一环形密封圈（101），设于第一环形密封腔内；以及

第二环形密封圈（102），设于第二环形密封腔内。

3.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述风扇（2）设于安装板（21），并倾斜设置于所述集水腔（11）顶壁与侧壁之间，所述安装板（21）分别连接于所述集水腔（11）顶壁与侧壁。

4.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述风扇（2）通过风扇线缆（22）连接所述控制器（6），所述风扇线缆（22）从所述集水腔（11）侧壁或顶部伸出所述集水腔（11）并从所述电气腔（12）侧壁或底壁伸入所述电气腔（12）。

5.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述雾化器（4）穿于所述分隔板（10），所述雾化器（4）雾化功能部位于所述集水腔（11），其余部分位于并固定于所述电气腔（12）。

6.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述集水腔（11）内设有液位传感器（3），所述液位传感器（3）穿于所述分隔板（10），所述液位传感器（3）的感应部位于所述集水腔（11），其余部分位于所述电气腔（12），所述液位传感器（3）通过线缆连接所述控制器（6）。

7.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述集水腔（11）内设有杀菌器（5），所述杀菌器（5）穿于所述分隔板（10），所述杀菌器（5）的杀菌功能部位于所述集水腔（11），其余部分位于所述电气腔（12），所述杀菌器（5）通过线缆连接所述控制器（6）。

8.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述电气腔（12）侧壁或底部设有一对插接口（16），所述一对插接口（16）连接所述控制器（6），所述一对插接口（16）包括电源信号插接口和控制信号插接口，所述电源信号插接口用于在连接电源时提供电源信号，所述控制信号插接口用于与燃料电池发动机ECU连接以获得CAN信号。

9.根据权利要求1所述的燃料电池雾化尾排装置，其特征在于，所述箱体（1）设有安装部（13），用于将所述燃料电池雾化尾排装置安装于指定位置；所述电气腔（12）底部设有可拆卸的底盖（122）。

10.一种燃料电池尾排系统，其特征在于，包括：

与燃料电池发动机连接的尾排五通；

通过管路与尾排五通连接的消音器；以及

如权利要求1~9中任意一项所述的燃料电池雾化尾排装置。

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