CN217214799U - 气液分离构造 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气液分离构造，连接到燃料电池堆。燃料电池堆通过接受阳极侧气体和阴极侧气体的供给来发电。气液分离构造包括：气液分离部，构成为：将从燃料电池堆排出的流体，分离成气体和液态水；整流部，构成为：使流体朝向气液分离部流动；以及储水部，位于整流部的下游，构成为：储存通过气液分离部而分离的液态水。整流部包括：整流板，构成为：对从燃料电池堆排出的流体进行整流，并使流体流向气液分离部；以及引导部，构成为：将流体引导至气液分离部。整流板开设有孔洞。所述气液分离构造能够将从燃料电池堆排出的多个流体进行整流且合并为一个流动，以将整流后的流体高效率地输送到气液分离部，而进行精确的气液分离。

Description

气液分离构造

技术领域

本实用新型涉及一种气液分离构造，尤其涉及一种对于燃料电池堆所排放的流体进行气液分离的气液分离构造。

背景技术

近年来，随着车辆排气法规和二氧化碳/燃油效率法规的限制，需要同时实现发动机排气的干净化和提高燃料消耗的效率。在所有国家加强建设安全的城市和人类住区，以加强所有国家的包容和可持续的城市建设、可持续的人类住区规划和管理能力。因此，在所有国家需要加强向所有人提供安全、负担得起的、易于利用、可持续的交通运输系统，改善交通安全和道路安全，特别是扩大公共交通，减少城市的人均负面环境影响，包括特别关注空气质量，以及城市废物管理等。在交通领域，在车辆的制造业方面，迫切需要采取措施应对环境问题，以开发能够提高全球能源效率的改善率的技术。

有关于环境保护的议题日益受到重视，进而，增加了高效能、无污染车辆的需求，其中，燃料电池电动车使用洁净电能、且不会排放废气，而成为未来车辆的重要研发趋势之一。

燃料电池电动车使用燃料电池堆进行发电。通过燃料电池堆进行发电之后而产生的水，与残留的氢气一起，作为混合流体而排出。

将混合流体中的残留氢气进行分离，使氢气返回到供应路径并进行再循环，有助于提高燃料效率。

为了防止水进入循环路径，需要进行气液分离，而必须在燃料电池系统(Fuelcell system)中设置气液分离构造。

专利文献1的气液分离构造中，进行气液分离位置只有一个，且没有经过整流板来进行气液分离。若是进行没有经过整流的气液分离，当流体从多个位置流入时，会有无法将所有流体进行气液分离的风险。

[专利文献1]：日本专利第4902910号

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

为了提高燃料电池堆的耐用性，必须有效地进行排水。从排水效率的观点来看，混合流体的出口的配置，往往需要考虑燃料电池堆的形状。

当燃料电池堆的面积较大时，会将排出口分隔为多个排出口，以均匀且高效率地排出混合流体。

此时，需要根据排出口的数量，设置气液分离部，此外，需要将分离后而提取的氢气，收集到燃料电池堆的再循环路径中，因此，从技术的观点来看，由于复杂的路径所导致的压力损失的增加，将会使整个结构复杂化，且导致重量和制造成本的增加。

本实用新型是鉴于所述方面而成，提供一种气液分离构造，设置了整流部，能够将从燃料电池堆排出的多个流体进行整流且合并为一个流动，以将整流后的流体高效率地输送到气液分离部，而进行精确的气液分离，且简化流体的传输路径，并减少流体的压力损失。此外，在整流板上设置孔洞，可抑制水的表面扰动，防止水被卷起，使得水能够被顺利地被输送到储水部，避免水进入到气体循环路径中。

[解决问题的技术手段]

为了达成所述目的，依据本实用新型的一实施方式的技术方案所述，提供一种气液分离构造。所述气液分离构造连接到燃料电池堆。所述燃料电池堆通过接受阳极侧气体和阴极侧气体的供给来发电。所述气液分离构造包括：气液分离部，构成为：将从所述燃料电池堆排出的流体，分离成气体和液态水；整流部，构成为：使所述流体朝向所述气液分离部流动；以及储水部，位于所述整流部的下游，构成为：储存通过所述气液分离部而分离的所述液态水；其中，所述整流部包括：整流板，构成为：对从所述燃料电池堆排出的所述流体进行整流，并使所述流体流向所述气液分离部；以及引导部，构成为：将所述流体引导至所述气液分离部。所述整流板开设有孔洞。

如此，当从燃料电池堆的多个排出口排出的多个流体流向气液分离部时，会先通过整流板及设置在整流板的引导部，而能够将多个流体整流成一个流体，之后，才流向气液分离部。如此，可以将整流后的流体高效率地输送至气液分离部。结果是，可以更精确地进行气液分离。此外，在整流板上开设有孔洞，如此，可以使经过气液分离后的液态水，更容易地输送到储水部而进行储存与后续的排出。

在本实用新型的一实施方式中，所述气液分离部包括：第一转向板，设置在所述气液分离部的上部，构成为：使所述流体返回位于下游的所述储水部；以及第二转向板，设置在所述第一转向板的一侧，构成为：在所述流体返回所述储水部时，对所述流体进行整流。

如此，在所述气液分离构造中，气液分离部具有：第一转向板，使经过气液分离后的液态水储存在储水部，以及第二转向板，设置在第一转向板的端部。如此，通过第一转向板与第二转向板的设置，而可增加进行气液分离的位置，且能够将经过气液分离的液态水引导至储水部，结果是，可以提高气液分离的精确度。

在本实用新型的一实施方式中，所述整流板构成为：朝向所述储水部而弯曲的形状。

如此，整流板具有弯曲形状(例如，圆弧形)，而可以使流体更容易流动。能够顺利地将流体引导到气液分离部，可避免流体的溢出。结果是，可以在整流板上不残留从燃料电池堆排出的流体的情况下，将流体引导到气液分离部，以进行气液分离。

在本实用新型的一实施方式中，所述整流板开设有多个所述孔洞，多个所述孔洞构成为：彼此对齐而排列。

如此，通过在整流板上设置多个对齐而排列的孔洞，可以抑制水的表面扰动，而防止水被卷起。结果是，经过气液分离后的液态水，能够顺利地被输送到储水部，且进行后续的排放，且可防止被卷起的水进入气体循环路径中。

在本实用新型的一实施方式中，所述第二转向板与所述第一转向板之间具有夹角。

如此，可以通过设定所述夹角，相对于第一转向板，而对应地设定第二转向板的延伸方向。结果是，通过第一转向板与第二转向板的设置，可增加进行气液分离的位置，且能够将经过气液分离的液态水顺利地引导至储水部，以提高气液分离的精确度。

在本实用新型的一实施方式中，所述气液分离构造还可包括：第一管路，构成为：在第一方向上，接收来自于所述燃料电池堆排出的所述流体；以及第二管路，构成为：在不同于所述第一方向的第二方向上，接收来自于所述燃料电池堆排出的所述流体；其中，在所述第一管路与所述第二管路中传输的所述流体，被引导至所述整流部进行整流之后，再传输到所述气液分离部进行气液分离。

如此，从燃料电池堆排出的多个流体，可经由第一管路与第二管路而传输到整流部；且通过整流部将多个流体整流成一个流体，然后，再传输到气液分离部。如此，可以将流体高效率地输送至气液分离部，可进行更精确的气液分离。

在本实用新型的一实施方式中，所述气液分离构造还可包括：气体输出管路，设置在所述气液分离部的上方，构成为：在所述气液分离部进行气液分离而得到的所述气体，经由所述气体输出管路而排出。

如此，经过气液分离的所述气体，能够经由所述气体输出管路而返回到供应路径以进行再循环，有助于提高燃料效率。

在本实用新型的一实施方式中，所述气液分离构造还可包括：排水管路，连接到所述储水部，构成为：将所述储水部储存的所述液态水排出。

如此，经过气液分离的所述液态水，能够经由排水管路而顺利地排出。

[实用新型的效果]

基于上述，本实用新型的气液分离构造，通过整流部对于从燃料电池堆的多个排出口排出的多个流体进行整流与控制，使多个流体整合成一个流体之后，再流向气体分离部。如此，可以将流体高效率地输送至气液分离部。结果是，可以更精确地进行气液分离。另外，通过气液分离部而可在至少一个位置进行气液分离，所以，能够将流体产生压力损失的位置，抑制在最低的限度。此外，在整流板上开设有孔洞，如此，可以使经过气液分离后的液态水，传输到整流板上时，可抑制水的表面扰动，而防止水被卷起。如此，可更容易地将液态水输送到储水部进行储存，并可防止被卷起的水进入气体循环路径中。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式的一种气液分离构造的示意图。

图2是图1的气液分离构造的剖面示意图。

图3是气液分离部的放大示意图

图4是整流部的放大示意图。

[附图标记说明]：

100：气液分离构造

102：第一管路

104：第二管路

106：气体输出管路

108：排水管路

110：气液分离部

112：第一转向板

114：第二转向板

120：整流部

122：整流板

122a：孔洞

124：引导部

130：储水部

200：燃料电池堆

200a：阳极侧气体

200b：阴极侧气体

A：气体

F：流体

W：液态水

Fr：前方

Up：上方

L：左方

具体实施方式

以下，基于附图来说明本实用新型的实施方式。需要说明的是，在以下说明的各实施方式中，对于共同部分标注同一附图标记，省略重复的说明。以下，参照附图，对本实用新型的实施方式进行说明。

图1是本实用新型的实施方式的一种气液分离构造的示意图。在图1中，标示了前方Fr、上方Up、以及左方L的方向箭头。

请参照图1，气液分离构造100连接到燃料电池堆200，用以对于从燃料电池堆200排出的多个流体F进行气液分离。所述流体F是气体与液体构成的混合流体。燃料电池堆200通过接受阳极侧气体200a和阴极侧气体200b的供给来发电。阳极侧气体200a可为氢气，阴极侧气体200b可为氧气。

请参照图1，气液分离构造100包括：气液分离部110，构成为：将从燃料电池堆200排出的流体F，分离成气体A和液态水W；整流部120，构成为：使流体F朝向气液分离部110流动；以及储水部130，位于整流部120的下游，构成为：储存通过气液分离部110而分离的液态水W；其中，整流部120包括：整流板122，构成为：对从燃料电池堆200排出的流体F进行整流，并使流体F流向气液分离部110；以及引导部124，构成为：将流体F引导至气液分离部110。整流板122开设有孔洞122a。

如此，当从燃料电池堆200的多个排出口排出的多个流体F流向气液分离部110时，会先通过整流板122及设置在整流板122的引导部124，而能够将多个流体F整流成一个流体F，之后，才流向气液分离部110。如此，可以将整流后的流体F高效率地输送至气液分离部110。结果是，可以更精确地进行气液分离。此外，在整流板122上开设有孔洞122a，如此，可以使经过气液分离后的液态水W，更容易地输送到储水部130而进行储存与后续的排出。

图2是图1的气液分离构造的剖面示意图。在图2中，标示了前方Fr、上方Up的方向箭头。请参照图2，气液分离部110包括：第一转向板112，设置在气液分离部110的上部，构成为：使流体F返回位于下游的储水部130；以及第二转向板114，设置在第一转向板112的一侧，构成为：在流体F返回储水部130时，对流体F进行整流。如此，在气液分离构造100中，气液分离部110具有：第一转向板112，使经过气液分离后的液态水W储存在储水部130，以及第二转向板114，设置在第一转向板112的端部。如此，通过第一转向板112与第二转向板114的设置，而可增加进行气液分离的位置，且能够将经过气液分离的液态水W引导至储水部130，结果是，可以提高气液分离的精确度。

请再参照图2，第二转向板114与第一转向板112之间具有夹角θ。此夹角θ可为任意的适当角度。如此，可以通过设定所述夹角θ，相对于第一转向板112，而对应地设定第二转向板114的延伸方向。结果是，通过第一转向板112与第二转向板114的设置，可增加进行气液分离的位置，且能够将经过气液分离的液态水W顺利地引导至储水部130，以提高气液分离的精确度。

请同时参照图1与图2，气液分离构造100还可包括：第一管路102，构成为：在第一方向(如图1中的第一管路102的延伸方向)上，接收来自于燃料电池堆200排出的流体F；以及第二管路104，构成为：在不同于第一方向的第二方向(如图1中的第二管路104的延伸方向)上，接收来自于燃料电池堆200排出的流体F；其中，在第一管路102与第二管路104中传输的流体F，被引导至整流部120进行整流之后，再传输到气液分离部110进行气液分离。如此，从燃料电池堆200排出的多个流体F，可经由第一管路102与第二管路104而传输到整流部120；且通过整流部120将多个流体F整流成一个流体F，然后，再传输到气液分离部110。如此，可以将流体F高效率地输送至气液分离部110，可进行更精确的气液分离。

请同时参照图1与图2，气液分离构造100还可包括：气体输出管路106，设置在气液分离部110的上方，构成为：在气液分离部110进行气液分离而得到的气体A，经由气体输出管路106而排出。如此，经过气液分离的所述气体A，能够经由气体输出管路106而返回到供应路径以进行再循环，有助于提高燃料效率。

请同时参照图1与图2，气液分离构造100还可包括：排水管路108，连接到储水部130，构成为：将储水部130储存的液态水W排出。如此，经过气液分离的液态水W，能够经由排水管路108而顺利地排出。

图3是气液分离部的放大示意图。图3中示出了流体F在气液分离部110进行气液分离，形成气体A与液态水W的过程。请参照图3，经过整流后的流体F，朝向气液分离部110进行流动。所述流体进入到气液分离部110所围绕的空间之后，会折返而碰撞到第一转向板112与第二转向板114，而在第一转向板112与第二转向板114进行气液分离。如图1、图2所示，经过气液分离之后的气体A，会往上方流动，而继续流向气体输出管路106，并且，经过气液分离之后的液态水W，则会往下方流动，而继续流向整流板120，且经由整流板122的孔洞122a而流向下方的储水部130。

图4是整流部的放大示意图。请参照图4，整流板122可构成为：朝向储水部130而弯曲的形状。如图4所示，由于整流板122具有弯曲形状(例如，圆弧形)，而使得流体F能够更容易流动，如图4所示的箭头所示，能够顺利地将流体F引导到气液分离部110(请参照图1、图2)，可避免流体F的溢出。结果是，可以在整流板122上不残留从燃料电池堆排出的流体F的情况下，将流体F引导到气液分离部110，以进行气液分离。

请同时参照图1与图2，整流板122可开设有多个孔洞122a，多个孔洞122a构成为：彼此对齐而排列。如此，通过在整流板122上设置多个对齐而排列的孔洞122a，可以抑制水的表面扰动，而防止水被卷起。结果是，经过气液分离后的液态水W，能够顺利地被输送到储水部130，且进行后续的排放，且可防止被卷起的水进入气体循环路径中。

综合上述，本实用新型的气液分离构造，至少具有以下的技术功效：

通过整流部对于从燃料电池堆的多个排出口排出的多个流体进行整流与控制，使多个流体整合成一个流体之后，再流向气体分离部。如此，可以将流体高效率地输送至气液分离部。结果是，可以更精确地进行气液分离。另外，通过气液分离部而可在至少一个位置进行气液分离，所以，能够将流体产生压力损失的位置，抑制在最低的限度。此外，在整流板上开设有孔洞，如此，可以使经过气液分离后的液态水，传输到整流板上时，可抑制水的表面扰动，而防止水被卷起。如此，可更容易地将液态水输送到储水部进行储存，并可防止被卷起的水进入气体循环路径中。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施方式的技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种气液分离构造，其特征在于，所述气液分离构造连接到燃料电池堆，所述燃料电池堆通过接受阳极侧气体和阴极侧气体的供给来发电，所述气液分离构造包括：

气液分离部，构成为：将从所述燃料电池堆排出的流体，分离成气体和液态水；

整流部，构成为：使所述流体朝向所述气液分离部流动；以及

储水部，位于所述整流部的下游，构成为：储存通过所述气液分离部而分离的所述液态水，

其中，所述整流部包括：

整流板，构成为：对从所述燃料电池堆排出的所述流体进行整流，并使所述流体流向所述气液分离部；以及

引导部，构成为：将所述流体引导至所述气液分离部，

所述整流板开设有孔洞。

2.根据权利要求1所述的气液分离构造，其特征在于，

所述气液分离部包括：

第一转向板，设置在所述气液分离部的上部，构成为：使所述流体返回位于下游的所述储水部；以及

第二转向板，设置在所述第一转向板的一侧，构成为：在所述流体返回所述储水部时，对所述流体进行整流。

3.根据权利要求1或2所述的气液分离构造，其特征在于，

所述整流板构成为：朝向所述储水部而弯曲的形状。

4.根据权利要求1或2所述的气液分离构造，其特征在于，

所述整流板开设有多个所述孔洞，

多个所述孔洞构成为：彼此对齐而排列。

5.根据权利要求3所述的气液分离构造，其特征在于，

所述整流板开设有多个所述孔洞，

多个所述孔洞构成为：彼此对齐而排列。

6.根据权利要求2所述的气液分离构造，其特征在于，

所述第二转向板与所述第一转向板之间具有夹角。

7.根据权利要求1所述的气液分离构造，其特征在于，还包括：

第一管路，构成为：在第一方向上，接收来自于所述燃料电池堆排出的所述流体；以及

第二管路，构成为：在不同于所述第一方向的第二方向上，接收来自于所述燃料电池堆排出的所述流体；

其中，在所述第一管路与所述第二管路中传输的所述流体，被引导至所述整流部进行整流之后，再传输到所述气液分离部进行气液分离。

8.根据权利要求1所述的气液分离构造，其特征在于，还包括：

气体输出管路，设置在所述气液分离部的上方，构成为：在所述气液分离部进行气液分离而得到的所述气体，经由所述气体输出管路而排出。

9.根据权利要求1所述的气液分离构造，其特征在于，还包括：

排水管路，连接到所述储水部，构成为：将所述储水部储存的所述液态水排出。

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