CN218890300U - 用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统，涉及燃料电池空气过滤领域，该空气过滤器包括：固定连杆、活动连杆和多个滤纸；其中，空气过滤器为圆柱体，滤纸设置在圆柱体的侧面；固定连杆和活动连杆的一端固定在圆柱体的底面中心；固定连杆的另一端将滤纸固定在圆柱体的侧面，活动连杆的另一端带动滤纸围绕圆柱体的侧面旋转；滤纸为褶状且可伸缩的结构，滤纸在活动连杆的带动下用于对燃料电池进气口出的空气进行过滤。该空气过滤器中设置有多个滤纸，可根据空气过滤器的实时使用状态对滤纸位置进行调整，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

Description

用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池空气过滤领域，尤其是涉及一种用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统。

背景技术

燃料电池的电堆在使用过程中需要使用大量的空气与氢气进行反应，空气的流量在一定程度上影响了燃料电池电堆的使用效率，对于100kW左右的燃料电池系统，空气的入口流量可达到400L/min。因此，对空气进行过滤至关重要。现有技术中通常使用空气滤芯来对空气进行过滤，虽然空气过滤器的滤芯将杂质隔离在进气管之外，但杂质会在空气过滤器壳体及滤芯外部之间堆积，从而产生极大的流阻，导致空压机负载增大，降低燃料电池系统效率。

在空气过滤器的后端管路中通过空气流量计来对已过滤的空气流量进行监控，并对空压机的功率进行调节，能够缓解流阻带来的空气传输不畅的问题。同时，通过空气流量计还可对空气过滤器中堆积的杂质进行监控，从而获取空气过滤器的使用寿命，便于及时提醒用户对空气过滤器进行更换。但现有技术中的空气过滤器的结构是固定的，安装位置也是固定的，导致过滤的杂质会堆积在空气过滤器的固定位置，影响空气过滤器的过滤效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统，该空气过滤器中设置有多个滤纸，可根据空气过滤器的实时使用状态对滤纸位置进行调整，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于燃料电池的空气过滤器，该空气过滤器包括：固定连杆、活动连杆和多个滤纸；其中，空气过滤器为圆柱体，滤纸设置在圆柱体的侧面；固定连杆和活动连杆的一端固定在圆柱体的底面中心；固定连杆的另一端将滤纸固定在圆柱体的侧面，活动连杆的另一端带动滤纸围绕圆柱体的侧面旋转；

滤纸为褶状且可伸缩的结构，滤纸在活动连杆的带动下用于对燃料电池进气口出的空气进行过滤。

在一些实施方式中，空气过滤器还包括：棘轮；

其中，棘轮设置在空气过滤器的圆柱体底面；活动连杆设置在棘轮中，在棘轮的作用下活动连杆只能围绕一个方向进行旋转。

在一些实施方式中，空气过滤器还包括：步进电机；步进电机与活动连杆相连；

步进电机用于对活动连杆提供旋转动力。

在一些实施方式中，空气过滤器中设置有第一活动连杆和第二活动连杆；其中，第一活动连杆和第二活动连杆均围绕空气过滤器的圆柱体底面中心旋转；

当空气过滤器在第一工作状态时，第一活动连杆与固定连杆之间的夹角为60度；第二活动连杆与第一活动连杆之间的夹角为60度；其中，第一工作状态下空气过滤器的工作时长小于第一时间阈值。

在一些实施方式中，当空气过滤器处于第二工作状态时，第一活动连杆与固定连杆之间的夹角为60度；第二活动连杆与固定连杆之间的夹角为60度；其中，第二工作状态下空气过滤器的工作时长小于第二时间阈值且大于第一时间阈值。

在一些实施方式中，当空气过滤器处于第三工作状态时，第二活动连杆与固定连杆之间的夹角为60度；第一活动连杆与第二活动连杆之间的夹角为60度；其中，第三工作状态下空气过滤器的工作时长小于第三时间阈值且大于第二时间阈值。

在一些实施方式中，多个滤纸在空气过滤器的圆柱体侧面处叠加设置。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种用于燃料电池的空气过滤系统，该空气过滤系统设置在燃料电池的进气管路中，包括：第一压力传感器和空气过滤器；其中，空气过滤器为第一方面提到的用于燃料电池的空气过滤器；

空气过滤器设置在燃料电池的进气管路的进气口处，用于对进入进气管路中的空气进行过滤；第一压力传感器设置在空气过滤器的出气区域，用于根据已过滤的空气流量确定空气过滤器的工作状态。

在一些实施方式中，用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：第二压力传感器；其中，第二压力传感器设置在空气过滤器的进气区域；第二压力传感器用于获取未过滤的空气流量，并利用未过滤的空气流量和已过滤的空气流量确定空气过滤器的工作状态。

在一些实施方式中，用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：热线风速仪和温度传感器；热线风速仪和温度传感器设置在燃料电池的进气管路中；热线风速仪和温度传感器用于检测流经空气过滤器的体积流量和质量流量。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供了一种用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统，该空气过滤器包括：固定连杆、活动连杆和多个滤纸；其中，空气过滤器为圆柱体，滤纸设置在圆柱体的侧面；固定连杆和活动连杆的一端固定在圆柱体的底面中心；固定连杆的另一端将滤纸固定在圆柱体的侧面，活动连杆的另一端带动滤纸围绕圆柱体的侧面旋转；滤纸为褶状且可伸缩的结构，滤纸在活动连杆的带动下用于对燃料电池进气口出的空气进行过滤。该空气过滤器中设置有多个滤纸，可根据空气过滤器的实时使用状态对滤纸位置进行调整，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义的确定，或者通过实施本实用新型的上述技术即可得知。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的一种用于燃料电池的空气过滤器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种用于燃料电池的空气过滤器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种空气过滤器中活动连杆的连接关系示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种用于燃料电池的空气过滤系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种用于燃料电池的空气过滤系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种空气过滤系统中对空气过滤器的使用状态进行报警的控制逻辑示意图。

图标：

1-固定连杆；2-活动连杆；3-滤纸；4-棘轮；5-步进电机；

2a-第一活动连杆；2b-第二活动连杆；

41-第一压力传感器；42-空气过滤器；43-第二压力传感器；44-热线风速仪；45-温度传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

燃料电池的电堆在使用过程中需要使用大量的空气与氢气进行反应，空气的流量在一定程度上影响了燃料电池电堆的使用效率，对于100kW左右的燃料电池系统，空气的入口流量可达到400L/min。因此，对空气进行过滤至关重要。现有技术中通常使用空气滤芯来对空气进行过滤，虽然空气过滤器的滤芯将杂质隔离在进气管之外，但杂质会在空气过滤器壳体及滤芯外部之间堆积，从而产生极大的流阻，导致空压机负载增大，降低燃料电池系统效率。

在空气过滤器的后端管路中通过空气流量计来对已过滤的空气流量进行监控，并对空压机的功率进行调节，能够缓解流阻带来的空气传输不畅的问题。同时，通过空气流量计还可对空气过滤器中堆积的杂质进行监控，从而获取空气过滤器的使用寿命，便于及时提醒用户对空气过滤器进行更换。但现有技术中的空气过滤器的结构是固定的，安装位置也是固定的，导致过滤的杂质会堆积在空气过滤器的固定位置，影响空气过滤器的过滤效果。基于此，本实用新型实施例提供一种用于燃料电池的空气过滤器及空气过滤系统，该空气过滤器中设置有多个滤纸，可根据空气过滤器的实时使用状态对滤纸位置进行调整，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种用于燃料电池的空气过滤器进行详细介绍。

参见图1所示的一种用于燃料电池的空气过滤器的结构示意图，该空气过滤器包括：固定连杆1、活动连杆2和多个滤纸3；其中，空气过滤器为圆柱体，滤纸3设置在圆柱体的侧面；固定连杆1和活动连杆2的一端固定在圆柱体的底面中心；固定连杆1的另一端将滤纸3固定在圆柱体的侧面，活动连杆2的另一端带动滤纸3围绕圆柱体的侧面旋转；滤纸3为褶状且可伸缩的结构，滤纸3在活动连杆2的带动下用于对燃料电池进气口出的空气进行过滤。

具体的说，多个滤纸3分别用于不同的工作状态中，具体的说，当滤纸3中的旧滤纸需要更换时，通过活动连杆2将新滤纸围绕圆柱体的侧面进行展开，此时的旧滤纸处于压缩状态，不再用于空滤过程，从而实现了空气过滤器的自适应清洁处理，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

如图2所示的另一种用于燃料电池的空气过滤器的结构示意图可知，在一些实施方式中，空气过滤器还包括：棘轮4；

其中，棘轮4设置在空气过滤器的圆柱体底面；活动连杆2设置在棘轮4中，在棘轮4的作用下活动连杆2只能围绕一个方向进行旋转。以图2为例，图2中的棘轮4设置在空气过滤器的圆柱体底面位置，与活动连杆2进行契合，从而能够对活动连杆2进行逆时针旋转，而顺时针时则无法对活动连杆2进行旋转，滤纸3在活动连杆2的带动下进行伸展或折贴处理。实际场景中，活动连杆2的动力来源可为手动，也可为自动。手动情况下用户通过手动旋转活动连杆2以实现空气过滤器的调节，而自动情况下需要通过相应的动力装置来实现。具体的，在一些实施方式中，空气过滤器还包括：步进电机5；步进电机5与活动连杆2相连；步进电机5用于对活动连杆2提供旋转动力。在步进电机5的带动下，活动连杆2可逆时针进行旋转，从而带动滤纸3进行调节。

图1和图2中的滤纸3是在活动连杆2处依次连接，可理解为空气过滤器中设置有1层滤纸；实际场景中，还可设置多层滤纸，每一层滤纸通过多个活动连杆2进行调节。因此在一些实施方式中，多个滤纸3在空气过滤器的圆柱体侧面处叠加设置。

下面对空气过滤器中活动连杆2如何实现对滤纸3进行调节的过程进行描述。如图3所示，从空气过滤器中活动连杆的连接关系示意图可知，在一些实施方式中，空气过滤器中设置有第一活动连杆2a和第二活动连杆2b；其中，第一活动连杆2a和第二活动连杆2b均围绕空气过滤器的圆柱体底面中心旋转；当空气过滤器在第一工作状态时，第一活动连杆2a与固定连杆1之间的夹角为60度；第二活动连杆2b与第一活动连杆2a之间的夹角为60度；其中，第一工作状态下空气过滤器的工作时长小于第一时间阈值。

此时的空气过滤器可理解为处于比较新的状态，在上述夹角关系的前提下，空气通过第二活动连杆2b与固定连杆1之间的滤纸进行过滤。当过滤时长达到第二时间阈值时，即空气过滤器处于第二工作状态时，表明此时滤纸的过滤达到预设要求，需要将此时的滤纸更换为新的滤纸。

在一些实施方式中，当空气过滤器处于第二工作状态时，第一活动连杆2a与固定连杆1之间的夹角为60度；第二活动连杆2b与固定连杆1之间的夹角为60度；其中，第二工作状态下空气过滤器的工作时长小于第二时间阈值且大于第一时间阈值。

此时，第二活动连杆2b逆时针旋转了180度，使得第二活动连杆2b与固定连杆1之间的夹角为60度。第二活动连杆2b与第一活动连杆2a之间的滤纸展开，用于对空气进行过滤；而之前第二活动连杆2b与固定连杆1之间的滤纸已被折叠。

当过滤时长达到第三时间阈值时，即空气过滤器处于第三工作状态时，表明当前的滤纸过滤已达到预设的要求，需要将当前的滤纸更换为新的滤纸。因此在一些实施方式中，当空气过滤器处于第三工作状态时，第二活动连杆2b与固定连杆1之间的夹角为60度；第一活动连杆2a与第二活动连杆2b之间的夹角为60度；其中，第三工作状态下空气过滤器的工作时长小于第三时间阈值且大于第二时间阈值。

此时，第一活动连杆2a逆时针旋转了180度，使得第一活动连杆2a与第二活动连杆2b之间的夹角为60度。第一活动连杆2a与固定连杆1之间的滤纸展开，用于对空气进行过滤；而之前第二活动连杆2b与第一活动连杆2a之间的滤纸已被折叠。

从上述实施例中的用于燃料电池的空气过滤器可知，该空气过滤器中设置有多个滤纸，可根据空气过滤器的实时使用状态对滤纸位置进行调整，使得空气过滤器的滤纸处于最佳工作状态，提高了空气过滤器的过滤效果。

本实用新型实施例还提供了一种用于燃料电池的空气过滤系统，如图4所示，该空气过滤系统设置在燃料电池的进气管路中，包括：第一压力传感器41和空气过滤器42；其中，空气过滤器42为上述实施例中提到的用于燃料电池的空气过滤器；

空气过滤器42设置在燃料电池的进气管路的进气口处，用于对进入进气管路中的空气进行过滤；第一压力传感器41设置在空气过滤器42的出气区域，用于根据已过滤的空气流量确定空气过滤器42的工作状态。

通过第一压力传感器41采集的压力值，可判断空气过滤器42的流阻值，并利用流阻值确定空气过滤器42的工作状态，并利用空气过滤器42的工作状态来确定活动连杆与固定连杆之间的位置关系。

实际场景中，还可设置多个压力传感器来对空气过滤器42的流阻值进行更加精准的采集。如图5所示的另一种用于燃料电池的空气过滤系统的结构示意图可知，在一些实施方式中，用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：第二压力传感器43；其中，第二压力传感器43设置在空气过滤器42的进气区域；第二压力传感器43用于获取未过滤的空气流量，并利用未过滤的空气流量和已过滤的空气流量确定空气过滤器42的工作状态。

实际场景中，还可通过热线风速仪和温度传感器来对空气过滤器42的流量进行实时监测，从而更加精准的确定。在一些实施方式中，用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：热线风速仪44和温度传感器45；热线风速仪44和温度传感器45设置在燃料电池的进气管路中；热线风速仪44和温度传感器45用于检测流经空气过滤器42的体积流量和质量流量。通过进出口的第一压力传感器41、第二压力传感器43可以测出实时的空气过滤器42流阻值，进而判断其是否达到保养的阈值，从而决定是否更换空气过滤器。

具体的如图6所示的空气过滤系统中对空气过滤器的使用状态进行报警的控制逻辑示意图，首先实时检测进出口压差及流量，然后判断流阻是否超过保养阈值达到10分钟。如果是，则判断所有滤纸是否均已使用；如果否，则将当前状态的滤纸折叠，并伸展新的滤纸为主滤芯。

如果所有滤纸均已使用，则提示用户更换空气过滤器；如果所有滤纸并未全部使用，则将当前状态的滤纸折叠，并伸展新的滤纸为主滤芯。

本实用新型实施例提供的用于燃料电池的空气过滤系统中的空气过滤器，与前述实施例提供的用于燃料电池的空气过滤器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，所述空气过滤器包括：固定连杆、活动连杆和多个滤纸；其中，所述空气过滤器为圆柱体，所述滤纸设置在所述圆柱体的侧面；所述固定连杆和所述活动连杆的一端固定在所述圆柱体的底面中心；所述固定连杆的另一端将所述滤纸固定在所述圆柱体的侧面，所述活动连杆的另一端带动所述滤纸围绕所述圆柱体的侧面旋转；

所述滤纸为褶状且可伸缩的结构，所述滤纸在所述活动连杆的带动下用于对燃料电池进气口出的空气进行过滤。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，所述空气过滤器还包括：棘轮；

其中，所述棘轮设置在所述空气过滤器的圆柱体底面；所述活动连杆设置在所述棘轮中，在所述棘轮的作用下所述活动连杆只能围绕一个方向进行旋转。

3.根据权利要求1所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，所述空气过滤器还包括：步进电机；所述步进电机与所述活动连杆相连；

所述步进电机用于对所述活动连杆提供旋转动力。

4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，空气过滤器中设置有第一活动连杆和第二活动连杆；其中，所述第一活动连杆和所述第二活动连杆均围绕所述空气过滤器的圆柱体底面中心旋转；

当所述空气过滤器在第一工作状态时，所述第一活动连杆与所述固定连杆之间的夹角为60度；所述第二活动连杆与所述第一活动连杆之间的夹角为60度；其中，所述第一工作状态下所述空气过滤器的工作时长小于第一时间阈值。

5.根据权利要求4所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，当所述空气过滤器处于第二工作状态时，所述第一活动连杆与所述固定连杆之间的夹角为60度；所述第二活动连杆与所述固定连杆之间的夹角为60度；其中，所述第二工作状态下所述空气过滤器的工作时长小于第二时间阈值且大于所述第一时间阈值。

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，当所述空气过滤器处于第三工作状态时，所述第二活动连杆与所述固定连杆之间的夹角为60度；所述第一活动连杆与所述第二活动连杆之间的夹角为60度；其中，所述第三工作状态下所述空气过滤器的工作时长小于第三时间阈值且大于所述第二时间阈值。

7.根据权利要求1所述的用于燃料电池的空气过滤器，其特征在于，多个所述滤纸在所述空气过滤器的圆柱体侧面处叠加设置。

8.一种用于燃料电池的空气过滤系统，其特征在于，所述空气过滤系统设置在燃料电池的进气管路中，包括：第一压力传感器和空气过滤器；其中，所述空气过滤器为上述权利要求1至7任一项所述的用于燃料电池的空气过滤器；

所述空气过滤器设置在所述燃料电池的进气管路的进气口处，用于对进入所述进气管路中的空气进行过滤；所述第一压力传感器设置在所述空气过滤器的出气区域，用于根据已过滤的空气流量确定所述空气过滤器的工作状态。

9.根据权利要求8所述的用于燃料电池的空气过滤系统，其特征在于，所述用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：第二压力传感器；其中，所述第二压力传感器设置在所述空气过滤器的进气区域；所述第二压力传感器用于获取未过滤的空气流量，并利用所述未过滤的空气流量和所述已过滤的空气流量确定所述空气过滤器的工作状态。

10.根据权利要求8所述的用于燃料电池的空气过滤系统，其特征在于，所述用于燃料电池的空气过滤系统中还包含：热线风速仪和温度传感器；所述热线风速仪和所述温度传感器设置在所述燃料电池的进气管路中；所述热线风速仪和所述温度传感器用于检测流经所述空气过滤器的体积流量和质量流量。

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