CN213042929U - 消声器、燃料电池空气循环系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池领域，提供一种消声器、燃料电池空气循环系统和车辆，所述消声器包括消声主体部，消声主体部包括入口端，消声器还包括位于所述消声主体部前端的水分收集储存部，水分收集储存部包括流体通道，流体通道的一端与所述消声器的入口连通、另一端与消声主体部的入口端连通，所述流体通道内设置有水气分离装置，水分收集储存部还包括位于所述流体通道下方的储水室，流体通道形成有漏水槽以与所述储水室连通，漏水槽位于所述水气分离装置下游，储水室形成有排水口。所述消声器能够对通过其中的气流中的水分进行收集和储存，以防止随时随地排水造成的环境和安全隐患，并且储存的水分还可以获得再利用，以节省成本、避免浪费。

Description

消声器、燃料电池空气循环系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种消声器、燃料电池空气循环系统和车辆。

背景技术

燃料电池，例如氢燃料电池，是将化学能通过电化学反应直接转化成电能的装置，具有效率高、功率大、供电时间长、寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物的特点，在交通运输领域有着巨大的应用潜力。氢燃料电池在工作时，空气中的氧气和氢气进入氢燃料电池发生电化学反应生成水，燃料电池中多余的水大部分会随空气直接排出。将燃料电池反应的水直接排出存在的问题是：燃料电池反应所产生的水电导率极低，日常制备成本较高，存在水资源浪费问题；现阶段大部分燃料电池乘用车以高端商务、政府接待为主，当车辆处于怠速状态时，直接排出的水会在车辆所停留位置滞留一滩水，如果冬天的话，则会滞留一片冰面，影响环境并产生安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种消声器、燃料电池空气循环系统和车辆，所述消声器能够对通过其中的气流中的水分进行收集和储存，储存的水分可以定时定点排出，以防止随时随地排水造成的环境和安全隐患，并且储存的水分还可以获得再利用，以节省成本、避免浪费。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种消声器，所述消声器包括消声主体部，所述消声主体部包括入口端，所述消声器还包括位于所述消声主体部前端的水分收集储存部，所述水分收集储存部包括流体通道，所述流体通道的一端与所述消声器的入口连通、另一端与所述消声主体部的入口端连通，所述流体通道内设置有水气分离装置，所述水分收集储存部还包括位于所述流体通道下方的储水室，所述流体通道形成有漏水槽以与所述储水室连通，所述漏水槽位于所述水气分离装置下游，所述储水室形成有排水口。

进一步的，所述流体通道从所述一端到所述另一端依次包括小内径段、扩张段和大内径段，所述扩张段形成为具有朝向所述另一端内径逐渐增大的截锥形内腔，所述水气分离装置位于所述小内径段中，所述漏水槽位于所述大内径段中。

进一步的，所述漏水槽沿所述大内径段轴向延伸通过所述大内径段三分之二以上。

进一步的，沿所述大内径段的周向间隔地形成有多个所述漏水槽。

进一步的，所述漏水槽位于所述消声主体部的入口端的下方并且与所述大内径段底部之间具有间隔，所述大内径段底部形成有漏水孔。

进一步的，所述消声主体部的入口端从所述流体通道的所述另一端朝向所述流体通道内部延伸超过所述漏水孔。

进一步的，所述消声器还包括设置于所述储水室中的保温结构。

本实用新型的第二方面提供了一种燃料电池空气循环系统，所述燃料电池空气循环系统包括燃料电池电堆、加湿器和消声器，所述消声器为根据本实用新型的消声器，所述燃料电池电堆的进气口和出气口分别连接于所述加湿器的加湿气体排气口和废气进气口，所述加湿器的废气排气口连接至所述消声器的入口。

进一步的，所述消声器还包括设置于所述储水室中的保温结构，所述包围结构包括保温水管路，所述保温水管路的入口端和出口端延伸至所述储水室外，所述燃料电池电堆的进水口和废水排出口分别与所述保温水管路的出口端和入口端连接。

本实用新型的第三方面提供了一种车辆，设置有本实用新型的燃料电池空气循环系统。

根据本实用新型的消声器中，当气流经过消声器时，先通过前端的水分收集储存部，从消声器的入口进入到流体通道中的气流，经过水气分离装置后绕流体通道的轴线做高速旋转运动地朝向流体通道的另一端流动，并在流体通道中因高速旋转运动而使得气流中的水分因离心力较大而分离出并贴近流体通道的内壁运动，最终通过位于水气分离装置下游的漏水槽，水分流入下方的储水室中，而脱离出水分的气流继续向下游运动而进入消声主体部内。因此，本实用新型的消声器可以对混合有水分的气流进行水分分离、收集和储存，当应用于燃料电池时，可以将燃料电池中排出气流中的水分进行分离、收集和储存，储存后的水可以再应用于燃料电池或者其它用途(例如空气加湿、电解水制氢、日常使用或者其它任意适合用途)，从而节约成本、避免浪费，并且储存的水分如果不需要也可以定时定点排出，以防止随时随地排水造成的环境和安全隐患。本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的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方式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为本实用新型实施方式所述的消声器的立体图；

图2为图1中的消声器沿纵向截取的剖视图，其中虚线将消声器的消声主体部和水分收集储存部分隔开来，箭头表示流体的流向；

图3为图2中消声器的水分收集储存部部分的局部示意图，其中箭头表示气流的流向；

图4为本实用新型实施方式的燃料电池空气循环系统的示意图，其中虚线框中表示消声器，实线箭头表示气流流向，虚线箭头表示冷却水回路。

附图标记说明：

1上盖；2入口；3储水室；4排水阀；5保温水管路；6下壳体；7水气分离装置；8出口；9挡板；11漏水孔；12漏水槽；14燃料电池电堆；15 加湿器；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，需要理解的是，术语“背离”、“朝向”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；“前、后”相对于流体流向所定义，流体先流经处为前、后流经处为后；“上游、下游”也是相对于流体流向所定义，流体先流经处为上游、后流经处为下游。这些都仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

本实用新型的第一方面提供了一种消声器，所述消声器包括消声主体部，所述消声主体部包括入口端，所述消声器还包括位于所述消声主体部前端的水分收集储存部，所述水分收集储存部包括流体通道，所述流体通道的一端与所述消声器的入口2连通、另一端与所述消声主体部的入口端连通，所述流体通道内设置有水气分离装置7，所述水分收集储存部还包括位于所述流体通道下方的储水室3，所述流体通道底部形成有漏水槽122以与所述储水室3连通，所述漏水槽12位于所述水气分离装置7下游，所述储水室3 形成有排水口。

根据本实用新型的消声器中，当气流经过消声器时，先通过前端的水分收集储存部，从消声器的入口2进入到流体通道中的气流，经过水气分离装置7后绕流体通道的轴线做高速旋转运动地朝向流体通道的另一端流动，并在流体通道中因高速旋转运动而使得气流中的水分因离心力较大而分离出并贴近流体通道的内壁运动，最终通过位于水气分离装置7下游的漏水槽 12，水分流入下方的储水室3中，而脱离出水分的气流继续向下游运动而进入消声主体部内。因此，本实用新型的消声器可以对混合有水分的气流进行水分分离、收集和储存，当应用于燃料电池时，可以将燃料电池中排出气流中的水分进行分离、收集和储存，储存后的水可以再应用于燃料电池或者其它用途(例如空气加湿、电解水制氢、日常使用或者其它任意适合用途)，从而节约成本、避免浪费，并且储存的水分如果不需要也可以定时定点排出，以防止随时随地排水造成的环境和安全隐患。

本实施方式中，流体通道具有延伸轴线，而水气分离装置7的旋转轴线与流体通道的延伸轴线同轴；储水室3顶部可以设置有挡板9以在水分收集储存部下方分隔出储水室3。

优选地，所述流体通道从所述一端到所述另一端依次包括小内径段、扩张段和大内径段，所述扩张段形成为具有朝向所述另一端内径逐渐增大的截锥形内腔，所述水气分离装置7位于所述小内径段中，所述漏水槽12位于所述大内径段中，通过设置所述扩张段更有利于流体中水分的收集；并且，可以选择地，所述小内径段为圆筒状，且所述小内径段的内径与所述截锥形内腔的最小内径相等。另外，所述大内径段也可以为圆筒状，所述大内径段的内径与所述截锥形内腔的最大内径相等。

在一些实施方式中，所述流体通道内形成的漏水槽12沿所述大内径段轴向延伸通过所述大内径段三分之二以上，甚至，所述漏水槽12延伸通过大致整个所述大内径段的轴向，所述漏水槽12可以是在所述大内径段的周壁上开设的槽样开口，以使得进入所述大内径段内的水大部分都能从所述漏水槽12甩出到储水室3内。

为了获得更好的排水效果，沿所述大内径段的周向可以间隔地形成有多个所述漏水槽12，另外，优选地，所述漏水槽12位于所述消声主体部的入口端的下方并且与所述大内径段的底部形成有间隔，也就是尽可能使水大部分都从漏水槽12流入储水室3中而尽可能避免进入消声主体部内，并且如果有少量水无法从漏水槽12排出，可以汇聚到大内径段底部然后从漏水孔 11排出进入储水室3内，由于漏水孔11的尺寸比漏水槽12的尺寸小的多，因此，这种漏水孔11和漏水槽12相结合的形式，在获得较好地排水效果的同时，还可以尤其在车辆形式过程中，避免储水室3内的水反流到流体通道内，进而进入消声主体部。具体地，可以是沿所述大内径段周向，在漏水孔 11的两侧彼此对称地分别设置一个漏水槽12。

进一步优选地，所述消声主体部的入口端从所述流体通道的所述另一端延伸至朝向所述流体通道内部延伸一段距离超过所述漏水孔11，也就是说，消声主体部的入口端从流体通道的所述另一端延伸至所述流体通道内部，并在流体通道内部延伸一段距离，以超过所述漏水孔11对应位置，从而遮挡漏水孔11，有效防止储水室3内的水再进入到分离后的干燥气流中，保证水分分离效果。

并且，对于水气分离装置7的具体形式，可以选用本领域内的任意适合的，例如，本实施方式中，所述水气分离装置7为叶轮，而作为一种可替换的选择，所述水气分离装置7可以是能够析出水分的冷却翅片。

另外，所述储水室3形成有排水口，例如，所述排水口位于储水室3的底部，所述消声器包括位于所述排水口处的排水阀4，例如可以为电磁阀，以控制储水室3内所收集的水的集中排放或再利用，尽量定时定点排放。

在一些实施方式中，所述消声器还可以包括设置于所述储水室3中的保温结构，从而对储水室3内的水分提供热量，防止环境温度过低时，储水室 3内收集的水结冰，所述保温结构的形式可以根据实际情况有多种选择，例如，所述保温结构可以包括适合的加热电阻丝或其它电加热元件，又或者所述保温结构还可以包括保温棉等；本实施方式中，所述保温结构为保温水管路5，并且所述保温水管路5的入口端和出口端可以延伸至所述储水室3外，其中通入到保温水管路5中的保温水可以是来自于设备的其它部分的还有余热的水分，例如，可以是车辆的电机冷却水，利用电机冷却水的余热对储水室3内的水进行保温加热，又或者，可以是燃料电池排出的水，其还有燃料电池余热，由此，可以实现能量的有效利用。

并且，本实施方式中，消声器包括上盖1和下壳体6，消声器部分内形成有内腔体，该内腔体包括分隔开的多个子腔，分别用于消除不同频率的噪声，各个子腔中还可以添加吸音棉等消音材料来增强消声效果；消声器部分包括连通至内腔体的出口通道，以形成为消声器的出口8；所述水分收集储存部集成于消声器上，或者说消声器主体与水分收集储存部一体集成，而形成所述消声器，结构紧凑，减少整车布置空间。

本实用新型的第二方面提供了一种燃料电池空气循环系统，所述燃料电池空气循环系统包括燃料电池电堆14、加湿器15和消声器，所述消声器为根据本实用新型的消声器，所述燃料电池电堆14的进气口和出气口分别连接于所述加湿器15的加湿气体排气口和废气进气口，所述加湿器15的废气排气口连接至所述消声器的入口2。

由此，从燃料电池电堆14排出的还有水分的气流先经过加湿器15，然后再流入消声器内进行水分的收集和储存，并且储存的水还可以再循环回燃料电池电堆14，干燥的空气先进入加湿器15内经由燃料电池电堆14排出的还有水分的气流进行加湿处理，然后再进入到燃料电池电堆14，对燃料电池排出的水进行水管理并循环利用、合理排放，提升整车品质。

进一步可选择地，所述消声器还包括设置于所述储水室3中的保温水管路5，所述保温水管路5的入口端和出口端延伸至所述储水室3外，所述燃料电池电堆14的进水口和废水排出口分别与所述保温水管路5的出口端和入口端连接。可以利用燃料电池排出的水，其还有燃料电池余热，来对储水室3内水进行加热保温，可以实现能量的有效利用。

并且，所述燃料电池空气循环系统还可以包括位于加湿器15上游的中冷器和位于中冷器上有的空气压缩机。

本实用新型的第三方面提供了一种车辆，设置有本实用新型所述的燃料电池空气循环系统。

在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一些实施方式”、“例如”或“示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种消声器，所述消声器包括消声主体部，所述消声主体部包括入口端，其特征在于，所述消声器还包括位于所述消声主体部前端的水分收集储存部，所述水分收集储存部包括流体通道，所述流体通道的一端与所述消声器的入口(2)连通、另一端与所述消声主体部的入口端连通，所述流体通道内设置有水气分离装置(7)，所述水分收集储存部还包括位于所述流体通道下方的储水室(3)，所述流体通道形成有漏水槽(12)以与所述储水室(3)连通，所述漏水槽(12)位于所述水气分离装置(7)下游，所述储水室(3)形成有排水口。

2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述流体通道从所述一端到所述另一端依次包括小内径段、扩张段和大内径段，所述扩张段形成为具有朝向所述另一端内径逐渐增大的截锥形内腔，所述水气分离装置(7)位于所述小内径段中，所述漏水槽(12)位于所述大内径段中。

3.根据权利要求2所述的消声器，其特征在于，所述漏水槽(12)沿所述大内径段轴向延伸通过所述大内径段三分之二以上。

4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于，沿所述大内径段的周向间隔地形成有多个所述漏水槽(12)。

5.根据权利要求2所述的消声器，其特征在于，所述漏水槽(12)位于所述消声主体部的入口端的下方并且与所述大内径段底部之间具有间隔，所述大内径段底部形成有漏水孔(11)。

6.根据权利要求5所述的消声器，其特征在于，所述消声主体部的入口端从所述流体通道的所述另一端朝向所述流体通道内部延伸超过所述漏水孔(11)。

7.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述消声器还包括设置于所述储水室(3)中的保温结构。

8.一种燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述燃料电池空气循环系统包括燃料电池电堆(14)、加湿器(15)和消声器，所述消声器为根据权利要求1-6中任意一项所述的消声器，所述燃料电池电堆(14)的进气口和出气口分别连接于所述加湿器(15)的加湿气体排气口和废气进气口，所述加湿器(15)的废气排气口连接至所述消声器的入口(2)。

9.根据权利要求8所述的燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述消声器包括设置于所述储水室(3)中的保温结构，所述保温结构包括保温水管路(5)，所述保温水管路(5)的入口端和出口端延伸至所述储水室(3)外，所述燃料电池电堆(14)的进水口和废水排出口分别与所述保温水管路(5)的出口端和入口端连接。

10.一种车辆，其特征在于，设置有权利要求8或9所述的燃料电池空气循环系统。

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