CN213459800U - 一种散热组合结构及燃料散热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种散热组合结构及燃料散热系统，燃料电池散热结构包括散热器，散热器中部设有贯穿的散热流体通过口，散热器顶部设有入水口，底部设有出水口；中冷器，中冷器安装在散热器上，中冷器具有入风口以及出风口；以及散热流体输送装置，散热流体输送装置正对散热流体通过口，中冷器遮挡部分散热流体通过口，散热流体输送装置同时对散热器以及中冷器进行散热。本申请通过散热流体输送装置同时对散热器以及中冷器输送散热流体进行散热，在散热过程中不存在压缩空气与循环水热交换的现象，避免了循环水升温，进而降低了循环水与金属管道接触时的离子析出率。

Description

一种散热组合结构及燃料散热系统

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种散热组合结构及燃料散热系统。

背景技术

目前，为使得燃料电池正常工作，需要向燃料电池内部通入氢气、电化学反应用的空气、循环水，即燃料电池包括氢气路、空气路以及循环水路，对于空气路，为保证燃料电池内部具有一定压力，在通入空气前需将空气进行压缩至一定压力，同时由于空气压缩后升温，因此还需对空气进行散热；而对于循环水路，循环水负责带走燃料电池内部的热量，同时对压缩后空气通过中冷器进行散热，最后再将循环水经散热器散热重新流入燃料电池进行循环。

现有的燃料电池的中冷器如图1所示，增压后的热空气进入中冷器的进气口，通过换热后从中冷器的出气口排出；同时，循环水从中冷器的进水口进入，通过换热后从中冷器的出水口流出，在循环水与热空气在中冷器进行热交换后，增压后的热空气降温通入燃料电池，循环水升温再经散热器降温后回流至燃料电池。然而，循环水作为通入燃料电池内部的散热流体，为避免燃料电池内部短路，需要保证循环水中含有较低的离子，由于循环水经中冷器与增压后的热空气热交换进一步升温，因此在与金属制作的中冷器管道接触后，增加了系统的离子析出率，导致增大了燃料电池散热系统去离子器的负荷，缩短了去离子器的使用寿命。

实用新型内容

本申请提供一种散热组合结构及燃料散热系统，旨在解决现有中冷器散热过程中离子析出的技术问题。

第一方面，本申请提供一种散热组合结构，包括：

散热器，散热器中部设有贯穿的散热流体通过口，散热器具有入水口以及出水口，散热器内部中空形成燃料电池用水的液体流通腔室；

中冷器，中冷器具有入风口以及出风口，中冷器内部中空形成燃料电池用空气的气体流通腔室，中冷器横跨安装在散热器的散热流体通过口，将散热流体通过口分割形成用于对散热器散热的第一区域，以及用于对中冷器散热的第二区域；以及

散热流体输送装置，散热流体输送装置正对散热流体通过口安装在散热器上，散热流体输送装置对第一区域以及第二区域提供散热流体，同时对散热器以及中冷器进行散热。

在一些实施例中，散热流体输送装置为风扇，散热流体为空气。

在一些实施例中，散热流体输送装置为动力泵，散热流体为水。

在一些实施例中，入风口与出水口相邻设置，出风口位于中冷器上远离入风口一端。

在一些实施例中，中冷器为管带式中冷器。

第二方面，本申请还提供一种燃料电池散热系统，系统包括：

如第一方面所述的任一种散热组合结构；

燃料电池，燃料电池具有循环水入口、循环水出口、空气入口以及空气出口，循环水出口通过管线与散热组合结构的入水口连接，循环水入口通过管线与散热组合结构的出水口连接，空气入口通过管线与散热组合结构的出风口连接；

循环水泵，循环水泵连接在散热器与燃料电池之间；以及

空压机，空压机与散热组合结构的入风口通过管线连接。

在一些实施例中，还包括空气滤清器，空气滤清器通过管道与空压机连接。

在一些实施例中，还包括去离子器，去离子器连接在散热器与燃料电池之间。

在一些实施例中，还包括增湿器，增湿器连接在中冷器与燃料电池之间。

在一些实施例中，燃料电池为质子交换膜燃料电池。

本申请将散热器以及中冷器组合，由散热流体输送装置对第一区域以及第二区域提供散热流体，在散热流体流经第一区域时散热器单独对燃料电池循环水散热，散热流体流经第二区域时中冷器单独对通入燃料电池的压缩空气散热，在整个散热过程中不存在压缩空气与循环水热交换的现象，避免了循环水升温，进而降低了循环水与金属接触时的离子析出率；同时由于通过散热器以及中冷器进行散热，避免了散热器单独对吸收压缩空气热量后的循环水进行散热，降低了散热器的散热负荷，使得散热器以及中冷器散热量更加均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有中冷器的结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的散热组合结构的一种结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的散热组合结构的一种正面示意图；

图4是本申请实施例中提供的散热组合结构的一种侧面示意图；

图5是本申请实施例中提供的燃料散热系统的一种示意图。

10散热器，11入水口，12出水口，13散热流体通过口，131第一区域，132第二区域，20中冷器，21入风口，22出风口，30散热流体输送装置，100散热组合结构，200燃料电池，210循环水入口，220循环水出口，230空气出口，240空气入口，300循环水泵，400空压机，500空气滤清器，600去离子器，700增湿器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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。基于本实用新型中的实施例，本领域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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本实用新型，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本实用新型。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本实用新型的描述变得晦涩。因此，本实用新型并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种散热组合结构及燃料散热系统，以下分别进行详细说明。

首先，参见图2，图2示出了本申请实施例中一种散热组合结构100的一种结构示意图，其中，散热组合结构100包括：

散热器10，散热器10中部设有贯穿的散热流体通过口13，散热器10具有入水口11以及出水口12，散热器10内部中空形成燃料电池200用水的液体流通腔室；

散热器10是用于对燃料电池200内部流出的循环水进行散热的元件，具体的，散热器10中部设有贯穿的散热流体通过口13，以便于散热流体通过散热器10中部进行热交换吸取热量。在一些实施例中，为了便于燃料电池200循环水通过散热器10，可以在散热器10上设置入水口11以及出水口12，同时在散热器10内部形成中空的燃料电池200用水流通的液体流通腔室，燃料电池200循环水通过入水口11进入液体流通腔室内部，将热量传递给散热器10，然后散热流体(例如空气、水)对散热器10进行散热。

具体的，散热器10入水口11以及出水口12可以设置在散热器10相对的两端，例如分别设置顶部以及底部，但不限于此，例如，入水口11以及出水口12可以设置在左右两侧，又例如可以将入水口11以及出水口12相邻设置。在一些实施例中，散热器10还可以设置提高热交换率的机构，例如，可以在散热器10内部的液体流通腔室设置折流板，延长液体流经的路径，以提高散热器10的热交换率，再例如，还可以在散热器10外部、散热器10内部设置翅片或波纹，增大散热器10的散热表面等。

中冷器20，中冷器20具有入风口21以及出风口22，中冷器20内部中空形成燃料电池200用空气的气体流通腔室，中冷器20横跨安装在散热器10的散热流体通过口13，将散热流体通过口13分割形成用于对散热器10散热的第一区域131，以及用于对中冷器20散热的第二区域132；

中冷器20是用于对通入燃料电池200内部的压缩气体进行散热的元件，以避免被压缩的气体将热量带入燃料电池200内部，示例性的，中冷器20可以为管带式中冷器20。具体的，中冷器20安装在散热器10上，使得散热器10可以与中冷器20一同进行散热，其中，参见图3及图4，中冷器20可以安装在散热器10底部，但不限于此，例如，参见图2，中冷器20可以安装在散热器10中部，又例如中冷器20还可以安装在散热器10上部等。具体的，中冷器20横跨安装在散热器10的散热流体通过口13，将散热流体通过口13分割形成用于对散热器10散热的第一区域131，以及用于对中冷器20散热的第二区域132，当向散热流体通过口13通入散热流体时，散热流体通过第一区域131对散热器10进行散热，第二区域132则直接拦截散热流体使得散热流体充分与中冷器20接触进行散热，同时由于中冷器20横跨安装遮挡部分散热流体通过口13，使得散热流体在通过时散热流体被中冷器20拦截形成紊流，进而散热流体可以充分全面的与散热器10以及中冷器20接触，并达到提高散热效率的目的。

在一些实施例中，为了便于压缩气体通过中冷器20，中冷器20可以具有入风口21以及出风口22，同时在中冷器20内部形成燃料电池200用空气的气体流通腔室，燃料电池200压缩气体通过入风口21进入气体流通腔室内部，将热量传递给中冷器20，然后散热流体(例如空气、水)对中冷器20进行散热。

具体的，中冷器20入风口21以及出风口22可以设置在中冷器20相对的两端，例如分别设置顶部以及底部，但不限于此，例如，入风口21以及出风口22可以设置在左右两侧，又例如可以将入风口21以及出风口22相邻设置。在一些实施例中，中冷器20还可以设置提高热交换率的机构，例如，可以在中冷器20内部的气体流通腔室设置折流板，延长气体流经的路径，以提高中冷器20的热交换率，再例如，还可以在中冷器20外部、中冷器20内部设置翅片或波纹，增大中冷器20的散热表面等。在一些实施例中，入风口21与出水口12相邻设置，出风口22位于中冷器20上远离入风口21一端，通过将入风口21与出水口12相邻设置，以使得当温度较高的压缩气体初次进入中冷器20时，可以同时让散热流体以及循环水对压缩气体进行散热，保证压缩气体的快速降温，同时将出风口22位于中冷器20分离设置，可以保证压缩气体以及循环水散热路径分离，避免相互影响。

散热流体输送装置30，散热流体输送装置30正对散热流体通过口13安装在散热器10上，散热流体输送装置30对第一区域131以及第二区域132提供散热流体，同时对散热器10以及中冷器20进行散热。

散热流体输送装置30是用于对散热器10以及中冷器20输送散热流体的设备，其中，散热流体输送装置30正对散热流体通过口13安装在散热器10上。在本申请的一些实施例中，例如对于散热流体为液体的实施例中，散热流体输送装置30可以动力泵，动力泵对第一区域131以及第二区域132提供散热液体，同时对散热器10以及中冷器20进行散热。示例性的，当散热流体为液体时，还可以在散热器10以及中冷器20外部加入液体流通的引水槽或管道，以避免散热流体随意流动。在本申请的另外一些实施例中，例如对于散热流体为气体的实施例，散热流体输送装置30为风扇，风扇对第一区域131以及第二区域132提供散热空气，同时对散热器10以及中冷器20进行散热。

本申请通过散热流体输送装置30同时对散热器10以及中冷器20输送散热流体进行散热，避免了循环水先经中冷器20升温后再散热而进一步提升离子析出率的现象，降低了燃料电池散热系统去离子器600的负荷，延长了去离子器600的使用寿命，并且由于通过散热器10以及中冷器20进行散热，降低了散热器10的散热负荷，使得散热器10以及中冷器20散热量更加均衡。同时，由于将散热器10以及中冷器20固定安装，简化了燃料电池散热系统的结构、管线以及接口布置，缩小了燃料电池散热系统的体积，并且降低了接口泄露的风险。

为了更好实施本申请实施例中燃料电池散热结构，在燃料电池散热结构基础之上，本申请实施例中还提供一种燃料电池散热系统，如图4所示，燃料电池散热系统包括：

如上述实施例所述的任一种散热组合结构100；

燃料电池200，燃料电池200具有循环水入口210、循环水出口220、空气入口240以及空气出口230，循环水出口220通过管线与散热组合结构100的入水口11连接，循环水入口210通过管线与散热组合结构100的出水口12连接，空气入口240通过管线与散热组合结构100的出风口22连接；

燃料电池200是循环水、压缩空气流入的元件，其具有循环水入口210、循环水出口220、空气入口240以及空气出口230，即循环水路、压缩空气路，但不限于此，例如，对于燃料电池200是氢燃料电池200的实施例，燃料电池200还可以具有氢气路，再例如，为便于引导电源流入，还具有电路结构。在一些实施例中，燃料电池200可以为质子交换膜燃料电池200。

循环水泵300，循环水泵300连接在散热器10与燃料电池200之间；

循环水泵300用于驱动循环水进行循环流动，具体的，循环水泵300可以是容积式泵或叶轮式泵，例如，活塞泵和柱塞泵等，又例如，离心泵、轴流泵、混流泵等。

空压机400，空压机400与散热组合结构100的入风口21通过管线连接。

空压机400用于向燃料电池200提供压缩空气，具体的，空压机400可以是容积式压缩机、活塞式压缩机、回转式压缩机、滑片式压缩机等。

工作时，对于燃料电池200的循环水路，循环水从燃料电池200循环水出口220流入，经管线从循环水入口210流入液体流通腔室，散热流体输送装置30向散热器10输送散热流体与循环水进行热交换，降低循环水温度后经循环水入口210流出，最后经管线送回燃料电池200进行循环。对于燃料电池200的循环气路，空气经空压机400抽入管线内，在加压后经管线从入风口21进入中冷器20，与散热流体进行热交换后从中冷器20出风口22送出，再经管线通过送入燃料电池200内部，在燃料电池200内部参与电化学反应后经空气出口230送出外界。在上述循环水以及气体散热过程中，由于同时对散热器10以及中冷器20进行散热，避免了循环水先经中冷器20升温后再散热而进一步提升离子析出率的现象，降低了燃料电池散热系统去离子器600的负荷，延长了去离子器600的使用寿命，并且由于通过散热器10以及中冷器20进行散热，降低了散热器10的散热负荷，使得散热器10以及中冷器20散热量更加均衡。

在本申请的一些实施例中，为保证流入燃料电池200内部气体的清洁性，燃料电池散热系统还可以包括空气滤清器500，空气滤清器500通过管道与空压机400连接，将空气清洁后再将空气送入空压机400进行压缩。示例性的，空气滤清器500可以为过滤式、离心式、油浴式或复合式，例如惯性油浴式空气滤清器500、纸质干式空气滤清器500、聚氨酯滤芯空气滤清器500等。

为了降低流入燃料电池200循环水的导电性，避免燃料电池200内部短路，在本申请的一些实施例中，燃料电池散热系统还可以包括去离子器600，去离子器600连接在散热器10与燃料电池200之间，在循环水循环过程中，去离子器600中的吸附树脂交换循环水中的阳离子以及阴离子，实现循环水去离子的目的。进一步的，燃料电池散热系统还可以包括其他装置，例如燃料电池散热系统还可以包括增湿器700，增湿器700连接在中冷器20与燃料电池200之间。

值得注意的是，上述关于燃料电池200气体压缩系统的说明描述仅为清楚说明本申请的验证过程，本领域技术人员在本申请的指导下，可以对上述系统做出等同的修改设计，例如，可以采用金属制作或工程塑料制作的管道。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

以上对本申请实施例所提供的一种散热组合结构及燃料散热系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种散热组合结构，其特征在于，包括：

散热器，所述散热器中部设有贯穿的散热流体通过口，所述散热器具有入水口以及出水口，所述散热器内部中空形成燃料电池用水的液体流通腔室；

中冷器，所述中冷器具有入风口以及出风口，所述中冷器内部中空形成燃料电池用空气的气体流通腔室，所述中冷器横跨安装在所述散热器的所述散热流体通过口，将所述散热流体通过口分割形成用于对所述散热器散热的第一区域，以及用于对所述中冷器散热的第二区域；以及

散热流体输送装置，所述散热流体输送装置正对所述散热流体通过口安装在所述散热器上，所述散热流体输送装置对所述第一区域以及所述第二区域提供散热流体，同时对所述散热器以及所述中冷器进行散热。

2.如权利要求1所述的一种散热组合结构，其特征在于，所述散热流体输送装置为风扇，所述散热流体为空气。

3.如权利要求1所述的一种散热组合结构，其特征在于，所述散热流体输送装置为动力泵，所述散热流体为水。

4.如权利要求1所述的一种散热组合结构，其特征在于，所述入风口与所述出水口相邻设置，所述出风口位于所述中冷器上远离所述入风口一端。

5.如权利要求1～4任一项所述的一种散热组合结构，其特征在于，所述中冷器为管带式中冷器。

6.一种燃料电池散热系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求1～5任一项所述的散热组合结构；

燃料电池，所述燃料电池具有循环水入口、循环水出口、空气入口以及空气出口，所述循环水出口通过管线与所述散热组合结构的入水口连接，所述循环水入口通过管线与所述散热组合结构的出水口连接，所述空气入口通过管线与所述散热组合结构的出风口连接；

循环水泵，所述循环水泵连接在所述散热器与所述燃料电池之间；以及

空压机，所述空压机与所述散热组合结构的入风口通过管线连接。

7.如权利要求6所述的一种燃料电池散热系统，其特征在于，还包括：

空气滤清器，所述空气滤清器通过管道与所述空压机连接。

8.如权利要求6所述的一种燃料电池散热系统，其特征在于，还包括：

去离子器，所述去离子器连接在所述散热器与所述燃料电池之间。

9.如权利要求6所述的一种燃料电池散热系统，其特征在于，还包括：

增湿器，所述增湿器连接在所述中冷器与所述燃料电池之间。

10.如权利要求6～9任一项所述的一种燃料电池散热系统，其特征在于，所述燃料电池为质子交换膜燃料电池。

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