CN220021176U - 间冷式氢气防爆温控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种间冷式氢气防爆温控系统，其用于燃料电池供氢气的温度控制，包括：防爆密闭箱体用于容置箱内换热组件；冷冻机组布置在所述防爆密闭箱体外，其出口和入口连接箱内换热组件；箱内换热组件用于加热并控制氢气温度；箱外换热组件布置在所述防爆密闭箱体外，其连接外部氢气温控入口和外部氢气温控出口，其用于控制氢气温度。本实用新型将冷冻机组布置在防爆密闭箱体外的安全区中，其余设备在防爆密闭箱体内，通过管道电加热器间接加热氢气，能避免直接接触电加热，能隔绝电气系统和氢气，避免爆炸风险，安全性更高。本实用新型氢气温度控制更稳定，能减少间冷系统自身温度波动对氢气温控的影响，进一步提高氢气温度控制的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车测试领域，特别是涉及一种用于新能源车辆或燃料电池系统测试时使用的间冷式氢气防爆温控系统。
背景技术
环境温度对燃料电池的存储、启动、工作性能具有较大影响。为了探究不同温度下燃料电池的各项性能，如：燃料电池发动机低温启动特性、燃料电池发动机高低温运行、系统低温存储、系统峰值功率、系统工况性能测试、高低温特性等各项试验，要对燃料电池的工作温度进行控制，就要控制进气(氢气、氧气等)温度。
与传统车相比，燃料电池使用氢气作为介质，氢氧反应具有极高的能源利用效率，且排放物只有水，对环境没有任何污染，但是存在不安全特性。氢是自然界最轻的元素，因此氢气将会比其他的流体更容易泄露。而氢气具有易燃性、易爆性，特别须要注重安全。
现有氢气温控系统，在有氢气的环境下，缺少防爆设计或设计不完善存在安全隐患，危及人身财产安全。采用套管式换热器和壳管式换热器换热效率低，氢气冷却加热响应慢；氢气温度控制波动大，控温时间长；换热器占用空间大。并且，电加热的方式增加了氢气爆炸的风险，而且功耗高，不节能。现有的间冷式氢气换热器，由于难于精确控制换热器内部的制冷剂分布以及各区域的换热温差，氢气出口的温度均匀性较差，同时温度波动较大，因此难以控制稳定(温度波动度大)，且稳定时间很长。
中国专利CN201220519181.5公开了一种用于氢气生产工艺的冷却装置，包括氢气接收罐、除氧器、补给水管道、第一换热器和第二换热器；第一换热器和第二换热器连接；第二换热器的第二粗氢气出口与氢气接收罐上端的氢气进口相连；所述氢气接收罐的下端设有补给水入口，顶端设有氢气出口；所述补给水管道设有分支，一个支管通过设有阀门的管路与氢气接收罐的补给水入口相连；另一个支管与除氧器的除氧塔头的进水口相连。该方案仅提供了气路的防爆方案，没有提供关于温控结构及压缩机等设备的防爆方案。
中国专利CN202120994106.3公开一种氢气加注系统，包括依次连通的氢气瓶、储压装置、加氢机以及加氢枪；氢气瓶通过第一管路与储压装置连通，氢气瓶用于容置氢气并向储压装置输送氢气；储压装置包括并联连接的高压储气罐和低压储气罐，高压储气罐和低压储气罐用于储存氢气并对氢气进行加压；加氢机内设置有加氢管道，高压储气罐和低压储气罐分别对应通过两个供气管路与加氢管道的一端连通；加氢枪与加氢管道的另一端连通，加氢机用于通过加氢枪与车辆的加氢口连通。该方案仅提供了气路的防爆方案，没有提供关于温控结构及压缩机等设备的防爆方案。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能在实现燃料电池氢气温度控制同时能实现防爆功能的间冷式氢气防爆温控系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的间冷式氢气防爆温控系统，其用于燃料电池供氢气的温度控制，包括：
防爆密闭箱体1，其用于容置间冷式氢气防爆温控系统的箱内换热组件3；
冷冻机组2，其布置在所述防爆密闭箱体1外，其出口和入口连接箱内换热组件；
箱内换热组件3，其用于加热并控制氢气温度；
箱外换热组件4，其布置在所述防爆密闭箱体1外，其连接外部氢气温控入口5和外部氢气温控出口6，其用于控制氢气温度。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，冷冻机组2包括：
压缩机2.1，其出口连接冷凝器2.2，其入口连接箱外换热组件4第一换热器3.1；
冷凝器2.2，其出口连接箱外换热组件4第一换热器3.1；
第一阀2.3，位于冷凝器2.2和箱内换热组件3之间。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，箱内换热组件3包括：
第一换热器3.1，其布置在所述防爆密闭箱体1内，其分别连接冷冻机组的压缩机2.1、冷冻机组的冷凝器2.2、箱外换热组件4和管道电加热器3.2入口；
管道电加热器3.2，其套装在氢气管路上，其出口连接箱外换热组件4；
间冷液体温度传感器3.3，其布置在所述防爆密闭箱体1内，位于管道电加热器3.2和箱外换热组件4之间。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，箱内换热组件3还包括：
循环增压件3.4，其布置在所述防爆密闭箱体1内，位于第一换热器3.1和管道电加热器3.2之间。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，箱内换热组件3还包括：
氢气报警器3.5，其布置在所述防爆密闭箱体1内。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，箱外换热组件4包括：
第二换热器4.1；
氢气出口温控传感器4.2，其位于外部氢气温控出口6；
氢气入口温控传感器4.3，其位于外部氢气温控入口5。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，防爆密闭箱体1内部维持正压。
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，还包括：
可选择的，进一步改进所述的间冷式氢气防爆温控系统，冷冻机组2内介质为制冷剂冷媒。
本实用新型工作原理如下：
本实用新型采用间冷回路，将主要的电气动力部件：冷冻机组2，放置在防爆密闭箱体外的安全区；循环增压件及调节阀等可能的涉氢器件采用防爆器件，并放置在正压防爆箱；不会引起保证可能的机械、电气部件放置在防爆区域，降低风险。
循环增压件及调节阀等可能的涉氢器件也可整体放置在安全区，此时是否采用密封箱体均可。
采用间接式的管道电加热，电加热管的电气部件不与氢气接触，放置保证风险；同时降低至氢气温度﹢20℃以内，防止氢气过热。
采用间接式温控板式换热器，控制板式换热器进出液体温差，提高换热均匀性，使得氢气出口温度均匀。同时可补充采用板换液体进口温度、氢气入口温度的串级控制，减少间冷系统自身温度波动对氢气温控的影响，进一步提高氢气温度控制的稳定性。
本实用新型至少具有以下技术效果；
1、将冷冻机组布置在防爆密闭箱体外的安全区中，其余设备在防爆密闭箱体内，能隔绝电气系统和氢气，避免爆炸风险，安全性更高。
2、通过管道电加热器间接加热氢气，能避免直接接触电加热，更安全。
3、防爆密闭箱体内通过介质把冷冻机组产生的冷量或者电加热产生的热量传递给氢气，避免氢气与电产生直接接触，更安全。
4、本实用新型的间冷系统控制温度更均匀，氢气温度控制更稳定。可选的板换液体进口温度控制的串级控制，能减少间冷系统自身温度波动对氢气温控的影响，进一步提高氢气温度控制的稳定性。
附图说明
本实用新型附图旨在示出根据本实用新型的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本实用新型附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本实用新型附图不应当被解释为限定或限制由根据本实用新型的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型第一实施例结构示意图。
图2是本实用新型第二实施例结构示意图。
附图标记说明
防爆密闭箱体1
冷冻机组2
压缩机2.1
冷凝器2.2
第一阀2.3
箱内换热组件3
第一换热器3.1
管道电加热器3.2
间冷液体温度传感器3.3
循环增压件3.4
氢气报警器3.5
箱外换热组件4
第二换热器4.1；
氢气出口温控传感器4.2
氢气入口温控传感器4.3
外部氢气温控入口5
外部氢气温控出口6。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本实用新型的其他优点与技术效果。本实用新型还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离实用新型总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。
第一实施例；
参考图1所示，本实用新型提供一种间冷式氢气防爆温控系统，其用于燃料电池供氢气的温度控制，包括：
防爆密闭箱体1，其用于容置间冷式氢气防爆温控系统的箱内换热组件3；
冷冻机组2，其布置在所述防爆密闭箱体1外，其出口和入口连接箱内换热组件；
箱内换热组件3，其用于加热并控制氢气温度；
箱内换热组件4，其布置在所述防爆密闭箱体1外，其连接外部氢气温控入口5和外部氢气温控出口6，其用于控制氢气温度。
此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本实用新型的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、组件、区域、层或部分。
第二实施例；
参考图2所示，本实用新型提供一种能用于上述第一实施例所述间冷式氢气防爆温控系统的冷冻机组2包括：
压缩机2.1，其出口连接冷凝器2.2，其入口连接箱外换热组件4第一换热器3.1；
冷凝器2.2，其出口连接箱外换热组件4第一换热器3.1；
第一阀2.3，位于冷凝器2.2和箱内换热组件3之间。
第三实施例；
参考图2所示，本实用新型提供一种能用于上述第一实施例所述间冷式氢气防爆温控系统的箱内换热组件3包括：
第一换热器3.1，其布置在所述防爆密闭箱体1内，其分别连接冷冻机组的压缩机2.1、冷冻机组的冷凝器2.2、箱外换热组件4和管道电加热器3.2入口；
管道电加热器3.2，其套装在氢气管路上，其出口连接箱外换热组件4；
间冷液体温度传感器3.3，其布置在所述防爆密闭箱体1内，位于管道电加热器3.2和箱外换热组件4之间；
循环增压件3.4，可选择循环增压泵，其布置在所述防爆密闭箱体1内，位于第一换热器3.1和管道电加热器3.2之间；
氢气报警器3.5，其布置在所述防爆密闭箱体1内。
第四实施例；
参考图2所示，本实用新型提供一种能用于上述第一实施例所述间冷式氢气防爆温控系统的箱外换热组件4包括：
第二换热器4.1；
氢气出口温控传感器4.2，其位于外部氢气温控出口6；
氢气入口温控传感器4.3，其位于外部氢气温控入口5。
其中，上述第一实施例～第四实施例任意一项所述的间冷式氢气防爆温控系统的防爆密闭箱体1内部维持正压。
其中，上述第一实施例～第四实施例任意一项所述的间冷式氢气防爆温控系统的冷冻机组2内介质为制冷剂冷媒。
其中，上述第一实施例～第四实施例任意一项所述的间冷式氢气防爆温控系统还包括：排气阀，其布置在所述防爆密闭箱体1内的氢气管路上，其用于将氢气排出防爆密闭箱体1。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种间冷式氢气防爆温控系统，其用于燃料电池供氢气的温度控制，其特征在于，包括：
防爆密闭箱体(1)，其用于容置间冷式氢气防爆温控系统的箱内换热组件(3)；
冷冻机组(2)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)外，其出口和入口连接箱内换热组件；
箱内换热组件(3)，其用于加热并控制氢气温度；
箱外换热组件(4)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)外，其连接外部氢气温控入口(5)和外部氢气温控出口(6)，其用于控制氢气温度。
2.如权利要求1所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于，冷冻机组(2)包括：
压缩机(2.1)，其出口连接冷凝器(2.2)，其入口连接箱外换热组件(4)第一换热器(3.1)；
冷凝器(2.2)，其出口连接箱外换热组件(4)第一换热器(3.1)；
第一阀(2.3)，位于冷凝器(2.2)和箱内换热组件(3)之间。
3.如权利要求2所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于，箱内换热组件(3)包括：
第一换热器(3.1)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)内，其分别连接冷冻机组的压缩机(2.1)、冷冻机组的冷凝器(2.2)、箱外换热组件(4)和管道电加热器(3.2)入口；
管道电加热器(3.2)，其套装在氢气管路上，其出口连接箱外换热组件(4)；
间冷液体温度传感器(3.3)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)内，位于管道电加热器(3.2)和箱外换热组件(4)之间。
4.如权利要求3所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于，箱内换热组件(3)还包括：
循环增压件(3.4)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)内，位于第一换热器(3.1)和管道电加热器(3.2)之间。
5.如权利要求4所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于，箱内换热组件(3)还包括：
氢气报警器(3.5)，其布置在所述防爆密闭箱体(1)内。
6.如权利要求3所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于，箱外换热组件(4)包括：
第二换热器(4.1)；
氢气出口温控传感器(4.2)，其位于外部氢气温控出口(6)；
氢气入口温控传感器(4.3)，其位于外部氢气温控入口(5)。
7.如权利要求1所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于：防爆密闭箱体(1)内部维持正压。
8.如权利要求1所述的间冷式氢气防爆温控系统，其特征在于：冷冻机组(2)内介质为制冷剂冷媒。
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