CN215196035U - 新型氢燃料电池空气滤清器 - Google Patents

Abstract

新型氢燃料电池空气滤清器，包括空气滤清器本体、稳压电源、风机、压力开关，还具有控制电路、空气处理罐；空气处理罐的上端安装有通气管，风机安装在通气管内上端端；通气管侧端支气管和空气滤清器本体的进气管连接，空气滤清器本体的排气管道和氢燃料电池的进空气通道连接；压力开关安装在空气滤清器本体的排气管道侧端；稳压电源、控制电路安装在元件盒内并和风机电性连接。本新型提高了空气滤芯器本体的使用寿命。本新型中在控制电路等作用下，当进入氢燃料电池进空气通道内的空气量，因为氢燃料电池负荷减少压力变大时，能自动控制轴流风机降低转速，充分满足氢燃料电池空气供气量基础上，还能达到节能目的。

Description

新型氢燃料电池空气滤清器

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池配套附件设备领域，特别是一种新型氢燃料电池空气滤清器。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其具有电能转化效率高(理论上的发电效率可达到85％～90％)以及环保等优点，因此在国防、交通、工业中均具有较为广泛的应用。采用氢气作为燃料的燃料电池，相较于其他燃料电池，具有较高的功率密度，以及排出的副产物为水或者水蒸气，对环境没有任何污染，因此在燃料电池中应用很多。

氢燃料电池在应用中，需要将氢气和空气等分别输入至氢燃料电池的每个单电池进氢气通道及进空气通道内，进而每个单电池发出电能。为了保证空气中杂质尽可能不进入氢燃料电池内部，现有的氢燃料电池均在空气通道的进口安装有空气滤清器(鼓风机等将空气鼓入滤清器进气口)，将空气中杂质过滤后再进入氢燃料电池内。实际应用中，空气滤清器使用一段时间后，由于空气中灰尘在空气滤清器的滤芯外侧累积，会造成空气滤清器工作性能下降，无法满足进入氢燃料电池空气通道内的空气量达到需要，当维护人员没有及时更换或清洗滤清器滤芯时，就会因空气量的减少影响氢燃料电池的发电效率。还有就是，现有的空气滤清器配套的鼓风机其功率是恒定的，也就是说无论氢燃料电池工作在满负荷还是非满负荷状态下，输出到氢燃料电池内的空气量都是恒定的，这样当氢燃料电池负荷减少时，由于鼓风机输出工作在满负荷状态下输出较多空气进入氢燃料电池内，不但造成氢燃料电池因空气量过大工作不稳定，也会带来不必要的电能浪费(鼓风机处于全功率所以耗能)。基于上述，提供一种能提高使用寿命且能达到节目的的氢燃料电池空气滤清器显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有氢燃料电池使用的空气滤清器因结构所限、使用寿命相对较短，且配套的鼓风机由于一直工作在全功率下存在耗能的弊端，本实用提供了结构紧凑，在相关机构及电路共同作用下，能使进入空气滤清器本体前的空气预先经过水吸附处理，进而减少了进入空气滤清器本体内滤芯的灰尘量，提高了空气滤清器本体的使用寿命，并还能根据进入氢燃料电池进空气通道内的空气量控制鼓风机的工作模式，充分满足氢燃料电池空气供气量基础上，还能达到节能目的的新型氢燃料电池空气滤清器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

新型氢燃料电池空气滤清器，包括空气滤清器本体、稳压电源、风机、压力开关，其特征在于还具有控制电路、空气处理罐；所述空气处理罐的上端安装有通气管，通气管的上端前部有进气口，风机安装在通气管内上端；所述通气管的侧端安装有支气管，支气管和空气滤清器本体的进气管连接，空气滤清器本体的排气管道和氢燃料电池的进空气通道连接，空气处理罐的内部装满液体；所述压力开关安装在空气滤清器本体的排气管道侧端；所述稳压电源、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和控制电路的控制电源端电性连接，压力开关电性串联在控制电路的信号输入端和稳压电源的正极电源输出端之间；所述风机的电源输入一端和交流电源一极电性连接，控制电路的控制电源输出端和风机的另一电源输入端电性连接。

进一步地，所述稳压电源是交流转直流的开关电源模块。

进一步地，所述压力开关是常开触点型可调式气压开关。

进一步地，所述控制电路包括电阻、双向二极管、双向可控硅、继电器、瓷片电容，电阻、双向二极管、双向可控硅、继电器、瓷片电容之间经电路板布线连接，第一只电阻一端和双向可控硅第二主电极连接，双向可控硅控制极和双向二极管一端连接，双向二极管另一端和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和瓷片电容一端、第三只电阻一端；第四只电阻一端连接，双向可控硅的第一主电极和瓷片电容另一端连接，第一只电阻另一端和继电器控制电源输入端连接，继电器常开触点端、常闭触点端和第三只电阻另一端、第四只电阻另一端分别连接。

本实用新型有益效果是：本实用新型结构紧凑，工作时，轴流风机将外部的空气吸入后先朝向下端吹出，这样空气中的灰尘等杂质能有效被空气处理罐内的水吸收，进而进入空气滤清器本体的滤芯内空气由于灰尘量相对大幅减少，减少了空气滤清器本体的滤芯被堵塞的几率，相应提高了空气滤芯器本体的使用寿命。本新型中在控制电路等作用下，当进入氢燃料电池进空气通道内的空气量,因为氢燃料电池负荷减少压力变大时，能自动控制轴流风机降低转速，充分满足氢燃料电池空气供气量基础上，还能达到节能目的。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本新型结构示意图。

图2是本新型的电路图。

具体实施方式

图1中所示，新型氢燃料电池空气滤清器，包括空气滤清器本体1、稳压电源2、轴流风机3、压力开关4，还具有控制电路5、空气处理罐6；所述空气处理罐6的上端为开放式结构，空气处理罐6的上端焊接有一根上部为封闭式结构的通气管61，通气管61的上端前部有一个开口作为进气口611，轴流风机3 经螺杆螺母垂直安装在通气管61内上端、且位于通气口611后侧端；所述通气管61的右侧端下部焊接有一根支气管62，支气管62另一端和空气滤清器本体1的进气管经管道接头连接，空气滤清器本体1的排气管道101和氢燃料电池的进空气通道经管道及管道接头连接，空气处理罐6的内部装满水等液体63；所述空气滤清器本体1的排气管道右侧端有一个具有螺纹的开孔，压力开关4经进气管外螺纹旋入开孔内螺纹安装在排气管道101的侧端；所述稳压电源2、控制电路5安装在元件盒7内电路板上。

图2中所示，稳压电源A1是交流220V转直流12V的开关电源模块成品。轴流风机M是工作电压交流 220V、功率1.5KW的风机成品。压力开关W是型号QPM11-NC常开触点型可调式气压开关成品。控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4，双向二极管ST，双向可控硅VS，继电器K1，瓷片电容C1；电阻R1、R2、 R3、R4，双向二极管ST，双向可控硅VS，继电器K1，瓷片电容C1之间经电路板布线连接，第一只电阻R1一端和双向可控硅VS第二主电极连接，双向可控硅VS控制极和双向二极管ST一端连接，双向二极管ST另一端和第二只电阻R2一端连接，第二只电阻R2另一端和瓷片电容C1一端、第三只电阻R3 一端；第四只电阻R4一端连接，双向可控硅VS的第一主电极和瓷片电容C1另一端连接，第一只电阻 R1另一端和继电器K1控制电源输入端连接，继电器K1常开触点端、常闭触点端和第三只电阻R3另一端、第四只电阻R4另一端分别连接。

图1、2所示，稳压电源A1电源输入端的1及2脚交流220V电源两极分别经导线连接。控制电路的电源输入端瓷片电容C1另一端和交流220V电源另一极经导线连接，稳压电源A1的电源输出端3及4脚和控制电路的控制电源端继电器K1正极电源输入端及负极电源输入端分别经导线连接。压力开关W经导线串联在控制电路的信号输入端继电器K1正极电源输入端和稳压电源A1的正极电源输出端3脚之间。轴流风机M的电源输入一端和交流220V电源一极经导线连接，控制电路的控制电源输出端双向可控硅VS第二主电极和轴流风机M的另一电源输入端经导线连接。

图1、2所示，本实用结构紧凑，工作时，轴流风机3将外部的空气经通气管进气口611吸入后先朝向下端吹出，这样空气中的灰尘等杂质能有效被空气处理罐6内的水吸附，被水吸收大部分灰尘后空气经支气管62进入空气滤清器本体1内。进入空气滤清器本体1的滤芯内空气由于灰尘量相对大幅减少，减少了空气滤清器本体1的滤芯被堵塞的几率，相应提高了空气滤芯器本体1的使用寿命。

图1、2所示，本新型中，220V交流电源进入稳压电源A1电源输入端后，稳压电源A1会输出稳定的 12V电源进入压力开关W一端。本新型中，当氢燃料电池处于满负荷状态经空气滤清器本体1处理后空气被充分利用、排气管101内压力较低时压力开关W内部触点处于开路状态，12V电源正极不会进入继电器K1，继电器K1处于失电状态其控制电源输入端和常闭触点端闭合，这样，220V交流电源一极会经轴流风机M内部线圈、电阻R1、继电器K1控制电源输入端和常闭触点端、电阻R4进入瓷片电容C1一端。电路中，由电阻R1、R4、瓷片电容C1和双向二极管ST组成移相触发电路，在220V交流电源为某半周时，电流经电阻R1、R4向电容C1充电，电容C1两端电压上升，当电容C1上充的电压升高大于双向二极管ST的触发值时，双向二极管ST和双向可控硅VS才相继导通，然后双向可控硅VS在交流电压零点时截止，这样，220V电源一极会经轴流风机M内部线圈、双向可控硅VS第二主电极及第一主电极和220V电源另一极形成通路，轴流风机M得电工作转动。由于双向可控硅VS的触发角由电阻R1、R4 的阻值及电容C的容量决定，因此，电阻R4阻值越小时(相对电阻R3阻值小)，电容C1充电时间越快，那么双向可控硅VS的触发角越大，负载轴流风机M的工作电流越大、电压相对越大，那么轴流风机M 就会工作在全电压下(220V)，输出最大风力进入空气滤清器本体1内，保证了氢燃料电池满负荷对空气的需要。

图1、2所示，本新型中，当氢燃料电池负荷变小时，由于进入氢燃料电池内的空气量减少，轴流风机输出的空气在排气管101内压力会变大，进而压力开关W内部触点闭合，这样12V电源正极会经内部触点闭合的压力开关W进入继电器K1正极电源输入端，于是，继电器K1处于得电吸合状态其控制电源输入端和常开触点端闭合、控制电源输入端和常闭触点端开路，这样，220V交流电源一极会经轴流风机M 内部线圈、电阻R1、继电器K1控制电源输入端和常开触点端、电阻R3进入瓷片电容C1一端。电路中，由电阻R1、R3、瓷片电容C1和双向二极管ST组成移相触发电路，在220V交流电源为某半周时，电流经电阻R1、R3向电容C1充电，电容C1两端电压上升，当电容C1上充的电压升高大于双向二极管ST 的触发值时，双向二极管ST和双向可控硅VS才相继导通，然后双向可控硅VS在交流电压零点时截止，这样，220V电源一极会经轴流风机M内部线圈、双向可控硅VS第二主电极及第一主电极和220V电源另一极形成通路，轴流风机M得电工作转动。由于双向可控硅VS的触发角由电阻R1、R3的阻值及电容 C1的容量决定，因此，电阻R3阻值越大时(相对电阻R4阻值大)，电容C1充电时间越慢，那么双向可控硅VS的触发角越小，负载轴流风机M的工作电流相对越小、电压相对越低，那么轴流风机M就会工作在较小功率下(160V左右)，输出相对较小风力进入空气滤清器本体1内，充分满足氢燃料电池空气供气量基础上，还能达到节能目的(进入轴流风机M的电流减小那么轴流风机M的功率就会降低，达到了节能目的)。本新型生产时需要确定调节压力开关的检测压力，以使工作时，氢燃料电池没有处于满负荷时压力开关W内部触点闭合，具体调节时，当氢燃料电池没有满负荷时直接调节压力开关W的旋钮，刚好调节到继电器K1得电后，压力开关W的设定压力就调节到位。图2中，电阻R1、R2、R3、R4阻值分别是1K、240Ω、200K、145K；电容型号是0.1μF/400V；双向二极管ST型号是BT136220；双向可控硅 VS型号是BTA16-600B；继电器K1是DC12V继电器。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.新型氢燃料电池空气滤清器，包括空气滤清器本体、稳压电源、风机、压力开关，其特征在于还具有控制电路、空气处理罐；所述空气处理罐的上端安装有通气管，通气管的上端前部有进气口，风机安装在通气管内上端；所述通气管的侧端安装有支气管，支气管和空气滤清器本体的进气管连接，空气滤清器本体的排气管道和氢燃料电池的进空气通道连接，空气处理罐的内部装满液体；所述压力开关安装在空气滤清器本体的排气管道侧端；所述稳压电源、控制电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出端和控制电路的控制电源端电性连接，压力开关电性串联在控制电路的信号输入端和稳压电源的正极电源输出端之间；所述风机的电源输入一端和交流电源一极电性连接，控制电路的控制电源输出端和风机的另一电源输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的新型氢燃料电池空气滤清器，其特征在于，稳压电源是交流转直流的开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的新型氢燃料电池空气滤清器，其特征在于，压力开关是常开触点型可调式气压开关。

4.根据权利要求1所述的新型氢燃料电池空气滤清器，其特征在于，控制电路包括电阻、双向二极管、双向可控硅、继电器、瓷片电容，电阻、双向二极管、双向可控硅、继电器、瓷片电容之间经电路板布线连接，第一只电阻一端和双向可控硅第二主电极连接，双向可控硅控制极和双向二极管一端连接，双向二极管另一端和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和瓷片电容一端、第三只电阻一端；第四只电阻一端连接，双向可控硅的第一主电极和瓷片电容另一端连接，第一只电阻另一端和继电器控制电源输入端连接，继电器常开触点端、常闭触点端和第三只电阻另一端、第四只电阻另一端分别连接。

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