CN215184087U - 一种带加热功能的氢喷射器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带加热功能的氢喷射器结构，氢喷射器结构由氢喷嘴、氢喷体、换热器组成。所述氢喷嘴将所述氢喷体分为高压腔和中压腔，所述换热器同时安装在所述高压腔和所述中压腔，或者只安装在所述高压腔，或者只安装在所述中压腔，换热器根据热源形式、结构形式可以分为对流式翅片换热器、对流式盘管换热器、电加热式翅片换热器和电加热式盘管换热器，所述换热器通过加热所述氢喷体内的氢气，使得所述中压腔的所述中压出气口的温度达到设定的氢气温度，能防止在低温度工作状态下氢喷射器内结冰和防止射流引流器出现冷凝水进入电堆。

Description

一种带加热功能的氢喷射器结构

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体而言，涉及一种带加热功能的氢喷射器结构。

背景技术

燃料电池系统由燃料电池堆，氢气供应系统，空气供应系统等组成，氢气供应系统又包括了储氢瓶，减压阀，氢喷射器，氢引射器等组成部分。氢喷射器是氢气供应系统中的重要组成部分，影响着燃料电池堆中的反应效率以及余氢的回收利用率。

温度是燃料电池系统能否达到最佳工作性能的重要参数，燃料电池电堆内的温度决定了电堆的运行工作状态。当环境温度过低时，燃料电池需要很长的工作时间才能达到最佳的工作性能（适宜温度60~70℃）。为了使燃料电池很快的适应低温环境，通常在燃料电池系统中加入热辅助模块，如将启动电源的电能转换为热能。

专利号CN100527504公布了一种燃料电池系统，该系统通过热交换器将供应到燃料电池组的含氧气体加热后进入重整器，重整器被加热，然后供应燃料电池组。该系统利用废气的热量二次利用加热氢气，使得系统的结构复杂，体积较大。

专利号CN10357651A公布了一种便携式质子交换膜燃料电池电源系统，其利用轴流风机的出口风朝向金属氢瓶，利用电堆空气尾气的热量为氢瓶加热，该加热方式不能解决流入电堆氢气加热的问题。

专利号CN103825037A公布了一种燃料电池冷启动快速加热系统及方法，其在电堆入口前供氢管道上安装加热器，加热器通过蓄能电池提供热源，加热器将供入电堆入口的氢气加热。该加热方式没有解决燃料电池系统中引射器射流出口低温氢气与引射入口高温湿氢气混合冷凝结露、结霜的问题。

因此，亟需开发一种带加热功能的氢喷射器结构，来满足燃料电池技术发展的需要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种带加热功能的氢喷射器结构，第一个目的在于防止在低温度工作状态下氢喷射器内结冰。第二个目的在于防止射流引流器出现冷凝水进入电堆。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带加热功能的氢喷射器结构由氢喷嘴、氢喷体、换热器组成，所述氢喷嘴安装在所述氢喷体内，将所述氢喷体分割为高压腔和中压腔，所述氢喷体的所述高压腔、所述中压腔分别有高压进气口、中压出气口，所述氢喷嘴关闭时，所述氢喷体中所述高压腔内的氢气不能通过所述氢喷嘴进入所述中压腔，所述氢喷嘴打开时，所述氢喷体中所述高压腔内的氢气能通过所述氢喷嘴进入所述中压腔，所述换热器可以同时安装在所述氢喷体的所述高压腔和所述中压腔，也可以只安装在所述氢喷体的所述高压腔或所述中压腔，所述换热器用以加热氢气，使得所述中压腔所述中压出气口的温度达到设定的氢气温度。

优选地，上述一种带加热功能的氢喷射器的变形结构由氢喷嘴、氢喷体、传感器、换热器、紊流板、支撑板组成，新增了所述传感器、所述紊流板、所述支撑板，所述传感器包括高压传感器、中压传感器，分别安装在所述高压腔和所述中压腔，所述紊流板安装在所述氢喷体的所述高压腔或所述中压腔的内壁上，根据安装位置的不同，可以分为上紊流板、下紊流板、侧紊流板，用以提高所述换热器的换热效率，所述支撑板根据结构的不同可以为紊流翅片支撑板或紊流支撑板，用于所述换热器的固定支撑。

优选地，上述换热器根据热源形式可以分为为电加热供热的换热器，也可以为热流体供热的对流式换热器，也可以是其他结构换热器，所述换热器的结构形式可以为翅片式换热器，也可以为盘管式换热器，根据所述热源和结构的不同组合可以为对流式翅片换热器、对流式盘管换热器、电加热式翅片换热器和电加热式盘管换热器等。

优选地，上述热流体供热的对流式翅片换热器结构由翅片、套管组成，所述套管的两端分别为换热器入口和换热器出口，热源流体从所述对流式翅片换热器的所述换热器入口流入，从所述对流式翅片换热器的所述换热器出口流出，所述对流式翅片换热器结构的一种变形结构为电加热式翅片换热器，由翅片、套管、电加热棒组成，所述电加热棒在所述套管内部。

优选地，上述对流式翅片换热器、电加热式翅片换热器根据所述翅片与水平面夹角不同可以分为水平翅片换热器和垂直翅片换热器，垂直翅片换热器中的所述翅片与水平面垂直，水平翅片换热器的所述翅片与水平面平行。

优选地，上述支撑板用于固定所述换热器，防止所述换热器在所述氢喷体内发生振动，同时具有扰乱所述氢喷体内气体流动方向以增强所述换热器换热能力的作用，所述支撑板的结构形式为开有多个节流孔的光板构成的紊流支撑板，节流孔可以为多个大小相同或不同、形状相同或不同的圆孔、多边形孔组成，所述支撑板的另一种变形结构为紊流支撑板两侧装有翅片构成紊流翅片支撑板，翅片的形式可以为矩形、扇形或圆形。

优选地，上述紊流板根据安装位置可以分为上紊流板、下紊流板和侧紊流板，紊流板安装在所述氢喷体内壁上，所述紊流板的结构可以为光板，可以为开有不同形状或不同大小节流孔的光板，所述紊流板与所述翅片换热器的最佳组合形式为所述上紊流板、所述下紊流板和所述垂直翅片换热器组合，所述侧紊流板与所述水平翅片换热器组合。

优选地，上述对流式盘管换热器由套管形成的盘管组成，盘管的两端分别为所述换热器入口和所述换热器出口，热源流体从所述对流式盘管换热器的所述换热器入口流入，从所述对流式盘管换热器的所述换热器出口流出，所述对流式盘管换热器结构的一种变形结构为电加热式盘管换热器，由所述套管、所述电加热棒组成，所述电加热棒在所述套管内部，所述套管与所述电加热棒形成盘管。

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，使得本实用新型的其它特征、目的和优点变得更明显。本实用新型的示意性实施例附图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是本实用新型实施例的带垂直翅片换热器的氢喷射器结构图；

图2是本实用新型实施例的带垂直翅片换热器的氢喷射器变形结构图；

图3是本实用新型实施例的带水平翅片换热器的氢喷射器结构图；

图4是本实用新型实施例的带盘管式换热器的氢喷射器结构图；

图5是本实用新型实施例的对流式翅片换热器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的电加热式翅片换热器的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的对流式盘管换热器的结构示意图；

图8是本实用新型实施例的电加热式盘管换热器的结构示意图；

附图标号含义：1氢喷嘴；2氢喷体；3高压传感器；4换热器入口；5换热器出口；6下紊流板；7中压传感器；8中压出气口；9垂直翅片换热器；10紊流翅片支撑板；11上紊流板；12高压进气口；13侧紊流板；14盘管换热器；15翅片；16套管；17换热器流道；18电加热棒；19紊流支撑板；20中压腔；21水平翅片换热器；22对流式翅片换热器；23电加热式翅片换热器；24对流式盘管换热器；25电加热式盘管换热器；26高压腔。

具体实施方式

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种带加热功能的氢喷射器结构，第一个目的在于防止在低温度工作状态下氢喷射器内结冰。第二个目的在于防止射流引流器出现冷凝水进入电堆。

为了更好地理解本实用新型方案，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本实用新型所用的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1-8为本实用新型的一种具体实施例。

本实用新型提供的一种带加热功能的氢喷射器结构由氢喷嘴1、氢喷体2、传感器、换热器、紊流板、支撑板组成，所述传感器包括高压传感器3、中压传感器7，如图1、图2、图3所示。

本实用新型提供的一种带加热功能的氢喷射器结构由氢喷嘴1、氢喷体2、换热器组成，所述氢喷嘴1安装在所述氢喷体2内，将所述氢喷体2分割为高压腔26和中压腔20，所述氢喷体2的所述高压腔26、所述中压腔20分别有高压进气口12、中压出气口8，所述氢喷嘴1关闭时，所述氢喷体2中所述高压腔26内的氢气不能通过所述氢喷嘴1进入所述中压腔20，所述氢喷嘴1打开时，所述氢喷体2中所述高压腔26内的氢气能通过所述氢喷嘴1进入所述中压腔20，所述换热器可以同时安装在所述氢喷体2的所述高压腔26和所述中压腔20，也可以只安装在所述氢喷体2的所述高压腔26或所述中压腔20，所述换热器用以加热氢气，使得所述中压腔20所述中压出气口8的温度达到设定的氢气温度，如图1所示。

优选地，上述一种带加热功能的氢喷射器的变形结构由氢喷嘴1、氢喷体2、传感器、换热器、紊流板、支撑板组成，新增了所述传感器、所述紊流板、所述支撑板，所述传感器包括高压传感器3、中压传感器7，分别安装在所述高压腔26和所述中压腔20，所述紊流板安装在所述氢喷体2的所述高压腔26或所述中压腔20的内壁上，根据安装位置的不同，可以分为上紊流板11、下紊流板6、侧紊流板13，所述支撑板根据结构的不同可以为紊流翅片支撑板10或紊流支撑板19，用于所述换热器的固定支撑，如图2所示。

优选地，上述换热器根据热源形式可以分为为电加热供热的换热器，也可以为热流体供热的对流式换热器，所述换热器的结构形式可以为翅片式换热器，也可以为盘管式换热器，也可以是其他结构换热器，根据所述热源和结构的不同组合可以为对流式翅片换热器22、对流式盘管换热器24、电加热式翅片换热器23和电加热式盘管换热器25等,如图2、3、4所示。

优选地，上述热流体供热的对流式翅片换热器22结构由翅片15、套管16组成，如图5所示，所述套管16的两端分别为换热器入口4和换热器出口5，热源流体从所述对流式翅片换热器22的所述换热器入口4流入，从所述对流式翅片换热器22的所述换热器出口5流出，所述对流式翅片换热器22结构的一种变形结构为电加热式翅片换热器23，如图6所示，由翅片15、套管16、电加热棒18组成，所述电加热棒18在所述套管16内部。

优选地，上述对流式翅片换热器22、电加热式翅片换热器23根据所述翅片15与水平面夹角不同可以分为水平翅片换热器和垂直翅片换热器，如图2所示，垂直翅片换热器中的所述翅片15与水平面垂直。如图3所示，水平翅片换热器的所述翅片15与水平面平行。

优选地，上述支撑板用于固定所述换热器，防止所述换热器在所述氢喷体2内发生振动，同时具有扰乱所述氢喷体2内气体流动方向以增强所述换热器换热能力的作用，所述支撑板的结构形式为开有多个节流孔的光板构成的紊流支撑板19，节流孔可以为多个大小相同或不同、形状相同或不同的圆孔、多边形孔组成，所述支撑板的另一种变形结构为紊流支撑板19两侧装有翅片构成紊流翅片支撑板10，翅片的形式可以为矩形、扇形或圆形。

优选地，上述紊流板根据安装位置可以分为上紊流板11、下紊流板6和侧紊流板10，所述紊流板安装在所述氢喷体2内壁上，所述紊流板的结构可以为光板，可以为开有不同形状或不同大小节流孔的光板，所述紊流板与所述翅片换热器的最佳组合形式为所述上紊流板11、所述下紊流板6和所述垂直翅片换热器9组合，如图2所示。所述侧紊流板10与所述水平翅片换热器21组合，如图3所示。

优选地，上述对流式盘管换热器24由套管16形成的盘管组成，如图7所示，盘管的两端分别为所述换热器入口4和所述换热器出口5，热源流体从所述对流式盘管换热器24的所述换热器入口4流入，从所述对流式盘管换热器24的所述换热器出口5流出。所述对流式盘管换热器24结构的一种变形结构为电加热式盘管换热器25，如图8所示，由套管16、电加热棒18组成，所述电加热棒18在所述套管16内部，所述套管16与所述电加热棒18形成盘管。

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。本实用新型不限于应用于喷射器技术领域，还包括其他需要应用控制阀产品的技术领域。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 (10)

1.一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：一种带加热功能的氢喷射器结构由氢喷嘴、氢喷体、换热器组成，所述氢喷嘴安装在所述氢喷体内，将所述氢喷体分割为高压腔和中压腔，所述氢喷体的所述高压腔、所述中压腔分别有高压进气口、中压出气口，所述氢喷嘴关闭时，所述氢喷体中所述高压腔内的氢气不能通过所述氢喷嘴进入所述中压腔，所述氢喷嘴打开时，所述氢喷体中所述高压腔内的氢气能通过所述氢喷嘴进入所述中压腔，所述换热器同时安装在所述氢喷体的所述高压腔和所述中压腔，或者只安装在所述氢喷体的所述高压腔，或者只安装在所述氢喷体的所述中压腔，所述换热器用以加热氢气，使得所述中压腔的所述中压出气口的温度达到设定的氢气温度。

2.根据权利要求1所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述带加热功能的氢喷射器结构还包括传感器、紊流板、支撑板，所述传感器包括高压传感器、中压传感器，分别安装在所述高压腔和所述中压腔，所述紊流板安装在所述氢喷体的所述高压腔或所述中压腔的内壁上，根据安装位置的不同，分为上紊流板、下紊流板、侧紊流板，用以提高所述换热器的换热效率，所述支撑板根据结构的不同分为紊流翅片支撑板或紊流支撑板，用于所述换热器的固定支撑。

3.根据权利要求1所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述换热器根据热源形式分类，为电加热供热的换热器或者热流体供热的对流式换热器，所述换热器的结构形式为翅片式换热器，或者为盘管式换热器，所述换热器根据所述热源和结构的不同组合为对流式翅片换热器、对流式盘管换热器、电加热式翅片换热器或者电加热式盘管换热器。

4.根据权利要求3所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述热流体供热的对流式翅片换热器结构由翅片、套管组成，所述套管的两端分别为换热器入口和换热器出口，热源流体从所述对流式翅片换热器的所述换热器入口流入，从所述对流式翅片换热器的所述换热器出口流出。

5.根据权利要求4所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述对流式翅片换热器、电加热式翅片换热器根据所述翅片与水平面夹角不同分为水平翅片换热器和垂直翅片换热器，垂直翅片换热器中的所述翅片与水平面垂直，水平翅片换热器的所述翅片与水平面平行。

6.根据权利要求2所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述支撑板用于固定所述换热器，防止所述换热器在所述氢喷体内发生振动，同时具有扰乱所述氢喷体内气体流动方向以增强所述换热器换热能力的作用，所述支撑板的结构形式为开有多个节流孔的光板构成的紊流支撑板，节流孔为多个大小相同或不同、形状相同或不同的圆孔或多边形孔组成，或者所述支撑板的结构形式为紊流支撑板两侧装有翅片构成紊流翅片支撑板，翅片的形式为矩形、扇形或圆形。

7.根据权利要求2所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述紊流板的结构为完整的光板或者为开有不同大小、不同形状节流孔的光板。

8.根据权利要求3所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述对流式盘管换热器由套管形成的盘管组成，盘管的两端分别为换热器入口和换热器出口，热源流体从所述对流式盘管换热器的所述换热器入口流入，从所述对流式盘管换热器的所述换热器出口流出。

9.根据权利要求3所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述电加热式盘管换热器，由套管、电加热棒组成，所述电加热棒在所述套管内部，所述套管与所述电加热棒形成盘管。

10.根据权利要求3所述的一种带加热功能的氢喷射器结构，其特征在于：所述电加热式翅片换热器，由翅片、套管、电加热棒组成，所述电加热棒在所述套管内部。

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