加湿装置及测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及电堆测试设备技术领域，特别是涉及一种加湿装置及测试系统。


背景技术：

2.燃料电池的可靠运行依赖于准确实时的水热管理，进堆气体的过干或过湿分别会硬气电堆内部的膜干和水淹的问题，从而影响燃料电池的性能和寿命，因此需要通过燃料电池电堆测试台对电堆进行测试。电堆测试台中通过气体加湿系统模拟电堆的运行环境，从而实现对电堆进行测试，而气体加湿系统的加湿方式包括鼓泡加湿、接触式加湿、直接蒸发式加湿及组合型加湿。
3.其中，组合型加湿方式是为了综合前述各种加湿方式的优点，即采用两种或者两种以上的加湿方式。但是现有的组合型加湿方式是将两种或两种以上的加湿方式加湿后的气体混合，加湿系统过于复杂，成本高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述现有的组合型加湿方式的系统复杂，成本高的问题，提供一种结构简单且成本低的加湿装置及测试系统。
5.一种加湿装置，包括：
6.加湿罐，具有加湿腔及与所述加湿腔连通的进气口和出气口，所述进气口及所述出气口位于所述加湿罐的顶部；
7.内置管，设置于所述加湿腔内，以将所述加湿腔分隔成喷淋腔及鼓泡腔，所述喷淋腔与所述鼓泡腔通过所述内置管的一端相互连通，所述喷淋腔与所述进气口连通，所述鼓泡腔与所述出气口连通；
8.鼓泡填料，设置于所述鼓泡腔内，所述内置管连通所述喷淋腔和所述鼓泡腔的一端伸入所述鼓泡填料内；及
9.喷淋组件，设置于所述加湿罐的顶部，且位于所述喷淋腔内，用于往所述喷淋腔内喷入加湿介质，以对所述喷淋腔内的气体进行加湿。
10.通过设置上述的加湿装置，气体从进气口进入喷淋腔内，喷淋组件对进入喷淋腔内的气体进行第一次加湿，喷入喷淋腔的加湿介质沿着管壁流向内置管伸入鼓泡填料的一端，可浸湿鼓泡填料，而气体也从这一端排出。从喷淋腔排出的气体可经过鼓泡填料的第二次加湿，而且鼓泡填料还可以驱出气体中多余的液滴。如此，气体通过两次加湿，提高加湿效果，而且鼓泡填料可去除多余的液滴，提高加湿的准确性和稳定性。
11.此外，该加湿装置将喷淋组件和鼓泡填料设置于同一加湿罐，在实现两次加湿气体的情况下，简化了结构，降低了成本。
12.在其中一个实施例中，所述加湿罐的顶部还开设有与所述喷淋腔连通的进水口，所述内置管与所述加湿罐密封连接的一端与所述进水口连通，所述进水口与所述喷淋组件连通，用于往所述喷淋组件输入所述加湿介质。
13.在其中一个实施例中，所述喷淋组件包括连通管及水分配器，所述连通管一端与所述进水口连通，另一端与所述水分配器连通，所述水分配器用于将所述加湿介质均匀分散于所述内置管内。
14.在其中一个实施例中，所述喷淋组件还包括第一温度检测器及第一加热器，所述第一温度检测器设置于所述连通管，用于检测所述连通管内的所述加湿介质的温度，所述第一加热器设置于所述连通管，且与所述第一温度检测器连接，所述第一加热器用于加热所述加湿介质。
15.在其中一个实施例中，所述加湿罐底部还开设有与所述鼓泡腔连通的排水口；
16.所述加湿装置还包括循环组件，所述循环组件的进液端与所述排水口连通，所述循环组件的出液端与所述进水口连通，用于将所述排水口排出的加湿介质输送至所述进水口。
17.在其中一个实施例中，所述加湿装置还包括第三温度检测器及第三加热器，所述第三温度检测器及所述第三加热器均设置于所述加湿罐的底部，所述第三温度检测器用于检测所述鼓泡腔内所述加湿介质的温度，且与所述第三加热器连接，所述第三加热器用于加热所述鼓泡腔内所述加湿介质。
18.在其中一个实施例中，所述加湿装置还包括气体分布器，所述气体分布器设置于所述内置管内，且与所述进气口连通，用于将所述进气口输入的气体分散于所述内置管内。
19.在其中一个实施例中，所述内置管连通所述喷淋腔和所述鼓泡腔的一端开设有多个连通孔，每一所述连通孔均能够连通所述喷淋腔和所述鼓泡腔，所述喷淋腔内的气体与所述加湿介质通过多个所述连通孔流向所述鼓泡腔。
20.在其中一个实施例中，所述加湿罐的顶部还开设有与所述喷淋腔连通的进水口；
21.所述加湿装置还包括加液机构及液位检测器，所述加液机构的出液端与所述进水口连通，所述液位检测器设置于所述加湿罐，用于检测所述鼓泡腔内所述加湿介质的液位高度，所述加液机构与所述液位检测器连接，用于根据所述液位检测器的检测结果往所述进水口输入所述加湿介质。
22.一种测试系统，包括如上所述的加湿装置。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
24.图1为本实用新型一实施例提供的加湿装置的结构示意图；
25.图2为图1所示的加湿装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域
技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，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。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.如图1及图2所示，本实用新型一实施例提供的加湿装置100，包括加湿罐10、鼓泡填料、内置管20及喷淋组件30。
33.加湿罐10具有加湿腔13及与加湿腔13连通的进气口14和出气口15，进气口14及出气口15位于加湿罐10的顶部。
34.内置管20设置于加湿腔13内，以将加湿腔13分隔成喷淋腔131和鼓泡腔132，喷淋腔131和鼓泡腔132通过内置管20的一端相互连通。
35.鼓泡填料设置于鼓泡腔132内，内置管20连通喷淋腔131和鼓泡腔132的一端伸入鼓泡填料内，喷淋组件30设置于加湿罐10的顶部，且位于喷淋腔131内，用于往喷淋腔131内喷入加湿介质，以对喷淋腔131内的气体进行加湿。
36.可以理解的是，内置管20将加湿腔13分隔成喷淋腔131和鼓泡腔132，喷淋腔131和鼓泡腔132通过内置管20的一端相互连通，也就是说内置管20的一端与加湿腔13的内壁密封连接，另一端用于使喷淋腔131和鼓泡腔132相互连通，
37.同时，喷淋腔131与进气口14连通，鼓泡腔132与出气口15连通，气体流向则是从进气口14流入喷淋腔131，然后进入鼓泡腔132，最后从出气口15排出，而喷淋腔131和鼓泡腔132中的一个为内置管20的内腔。实际应用中，喷淋腔131为内置管20的内腔。
38.通过设置上述的加湿装置，气体从进气口14进入喷淋腔131内，喷淋组件30对进入喷淋腔131内的气体进行第一次加湿，喷入喷淋腔131的加湿介质沿着管壁流向内置管20伸入鼓泡填料的一端，可浸湿鼓泡填料，而气体也从这一端排出。从喷淋腔131排出的气体可经过鼓泡填料的第二次加湿，而且鼓泡填料还可以驱出气体中多余的液滴。如此，气体通过两次加湿，提高加湿效果，而且鼓泡填料可去除多余的液滴，提高加湿的准确性和稳定性。
39.此外，该加湿装置将喷淋组件30和鼓泡填料设置于同一加湿罐10，在实现两次加湿气体的情况下，简化了结构，降低了成本。
40.需要进行说明的是，进气口14输入的气体为干气体或具有一定湿度的气体，且通常为氢气或氧气，喷淋组件30喷入内置管20的加湿介质为去离子水。
41.在一些实施例中，加湿罐10包括罐体11及盖体12，罐体11具有加湿腔13及与加湿腔13连通的顶部开口和出气口15，出气口15开设于罐体11的侧壁，盖体12密封连接于罐体11的顶部开口处，以封闭顶部开口，盖体12上开设有与加湿腔13连通的进气口14，内置管20的一端与盖体12密封连接，且进气口14与内置管20的内腔，即与喷淋腔131连通。
42.具体地，罐体11大致成圆柱状，盖体12为圆形盖。
43.在一些实施例中，加湿罐10的顶部还开设有与喷淋腔131连通的进水口16，也就是说内置管20与加湿罐10顶部连接的一端与进水口16连通，进水口16与位于喷淋腔131内的喷淋组件30连通，用于往喷淋组件30输入加湿介质。
44.可以理解的是，进水口16可连通喷淋腔131与加湿罐10外部，而喷淋组件30与进水口16连通，且进水口16用于向喷淋组件30输入加湿介质，因此喷淋组件30设置于喷淋腔131内，即位于内置管20内，且位于内置管20的顶部，用于对进气口14进入的气体进行加湿。
45.实际应用中，进水口16开设于盖体12，且与进气口14相邻。具体地，进水口16包括三个，进气口14开设于盖体12的中心，三个进水口16环绕进气口14均匀间隔布设。
46.需要说明的是，进水口16的数量也可以是其他，而对于设置多个进水口16，可以对应设置多个喷淋组件30，每一喷淋组件30与对应的进水口16连通，也可以是设置一个喷淋组件30，采用多个进水口16为同一喷淋组件30供水，提高加湿介质的流量，从而确保在气体流量较大时的加湿能力。
47.在一些实施例中，喷淋组件30包括连通管及水分配器，连通管一端与进水口16连通，另一端与水分配器连通，水分配器用于将加湿介质均匀分散于喷淋腔131内，从而对喷淋腔131内的气体进行加湿。
48.需要解释的是，去离子水输入进水口16，并通过连通管输入水分配器内，然后经由水分配器分散之后喷入喷淋腔131内，分散之后的去离子水与干气体混合，从而对干气体进行第一次加湿。
49.同时可以理解的是，水分配器的作用类似于花洒，用于将加湿介质均匀分散于喷淋腔131内，就是将呈水流状态的加湿介质分散成较小的水滴，然后喷入喷淋腔131内。
50.进一步地，喷淋组件30还包括第一温度检测器及第一加热器，第一温度检测器设置于连通管，用于检测连通管内加湿介质的温度，第一加热器设置于连通管，且与第一温度
检测器连接，第一加热器用于加热加湿介质。
51.通过第一加热器对连通管中的加湿介质加热，避免分散成较小的水滴的加湿介质喷入喷淋腔131后凝结成较大的液滴，从而提高加湿效果。
52.需要解释的是，在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度为露点温度。在加湿过程中，喷淋腔131内的水汽循环流动，因此可以看作内部的水汽含量不变，而且气压也是一定的，通过检测可以获取此时喷淋腔131内的露点温度。
53.根据检测的露点温度，通过第一加热器加热加湿介质，确保连通管或水分配器内的加湿介质的温度高于该露点温度，从而避免喷入喷淋腔131内的加湿介质在空中凝结成较大的液滴。当然，实际应用时，第一加热器将连通管内的加湿介质加热至温度高于该露点温度2℃
‑
5℃即可。
54.同时需要说明的是，第一加热器加热加湿介质，是为了避免加湿介质在喷淋腔131内的空中预冷凝结成较大的液滴，而加湿介质在遇到喷淋腔131内壁时，会在内壁上凝结，然后沿着喷淋腔131的内壁流到内置管20下方，从而浸湿下方的鼓泡填料。当然，加湿介质也可以直接随着气流流动到下方，以浸湿下方的鼓泡填料。
55.在一些实施例中，加湿装置还包括气体分布器40，气体分布器40设置于喷淋腔131内，且与进气口14连通，用于将进气口14输入的气体分散于喷淋腔131内。
56.需要解释的是，气体分布器40将气体分散于喷淋腔131内是指气体经过气体分布器40在喷淋腔131内的分布更加均匀。
57.实际应用中，气体分布器40位于喷淋腔131的上方。可以理解的是，气体分布器40的作用可以理解为减缓气体朝下流动的速度，气体分布器40可将直接向下流动的气体朝多个方向分散输入喷淋腔131内，从而使得干燥的干气体在喷淋腔131内分布更加均匀，使得干气体与加湿介质混合更加充分，提高加湿效果。
58.在一些实施例中，内置管20连通喷淋腔131和鼓泡腔132的一端开设有多个连通孔21，每一连通孔21均能够连通喷淋腔131和鼓泡腔132，喷淋腔131内的气体与加湿介质通过多个连通孔21流向鼓泡腔。
59.喷淋腔131内的加湿介质通过连通孔21流向鼓泡腔132，从而浸湿鼓泡填料，而喷淋腔131内的气体通过多个连通孔21进入鼓泡腔132，可以进一步地分散经过第一次加湿的气体，从而在气体进入鼓泡填料之后，提高鼓泡填料的加湿效果。
60.实际应用中，内置管20为圆管，内置管20沿竖直方向布置于加湿腔13内，且与圆柱状的罐体11同轴设置。
61.如此，经过内置管20排出的气体会在内置管20与加湿腔13的内壁之间的空间内向上流动到排气口，而喷淋组件30喷淋处的温度较高的加湿介质也会使得内置管20的温度升高，温度较高的内置管20也可以对流向排气口的气体进行保温。
62.需要进行说明的是，加湿介质对气体进行加湿，加湿介质的温度也会影响气体的温度，而输入电堆内的气体的湿度和温度均会测试效果，因此需要同时确保从出气口15输出的气体的湿度和温度。
63.在一些实施例中，内置管20一端的端面贯通，另一端的端面封闭，端面贯通的一端与盖体12密封连接，从而使得内置管20与进气口14以及进水口16连通，而端面封闭的另一
端的侧壁开设有多个连通孔21，以连通喷淋腔131和鼓泡腔132。
64.实际应用中，多个连通孔21均分为多组，每组的多个连通孔21沿竖直方向均匀间隔排布，而多组连通孔21沿内置管20的周向方向均匀间隔排布。具体地，每一连通孔21的孔径为2毫米
‑
3毫米。
65.当然，在另一些实施例中，内置管20一端的端面贯通，另一端的端面上开设有多个连通孔21，或者是内置管20一端的端面贯通，另一端的端面以及侧壁上均开设有多个连通孔21。同样也能实现喷淋腔131和鼓泡腔132之间的连通。
66.在一些实施例中，鼓泡填料为鲍尔环填料，经过第一次加湿的气体经过鼓泡填料时，被加湿介质浸湿的鼓泡填料既可以对气体进行第二次加湿，而且也可以去除气体内多余的液滴。
67.在一些实施例中，加湿罐10底部还开设有与鼓泡腔132连通的排水口17，用于排出鼓泡腔132底部堆积的加湿介质。
68.进一步地，加湿装置还包括循环组件，循环组件的进液端与排水口17连通，循环组件的出液端与进水口16连通，用于将排水口17排出的加湿介质输送至进水口16从而将加湿介质循环使用，节约资源，降低成本。
69.在一些实施例中，循环组件包括循环管及循环泵，循环管分别与进水口16及排水口17连通，循环泵设置于循环管，用于引导排水口17排出的加湿介质流向进水口16。
70.进一步地，循环管包括进水管道、加热管道、冷却管道及出水管道，进水管道的进液端与排水口17连通，出水管道的出液端与进水口16连通，加热管道及冷却管道的进液端均与进水管道的出液端连通，且加热管道及冷却管道的出液端均与出水管道的进液端连通，循环泵设置于进水管道。
71.实际应用中，循环组件还包括第二加热器及冷却器，第二加热器设置于加热管道，用于加热在加热管道内的加湿介质，冷却器设置于冷却管道，用于冷却在冷却管道内的加湿介质。
72.如此，经过加热器加热温度较高的加湿介质以及经过冷却器冷却温度较低的加湿介质在出水管道中混合，加热管道以及冷却管道中加湿介质的温度可以调节，从而使得出水管道中混合的加湿介质的温度可调。
73.具体地，冷却器为换热器，即换热器一侧通过冷却水，另一侧通过加湿介质，以进行换热，对加湿介质进行冷却。
74.在一些实施例中，循环组件还包括第二温度检测器，第二温度检测器设置于出水管道，用于检测出水管道内的加湿介质的温度。
75.进一步地，循环组件还包括冷却阀，冷却阀设置于冷却管道，且与第二温度检测器连接，用于根据第二温度检测器的检测结果调整通断及开度，从而调整冷却管道输出的温度较低的加湿介质的量，进而调整出水管道中加湿介质的温度。
76.需要说明的是，第一加热器用于将进入连通管内的加湿介质加热，以将喷入喷淋腔131内的加湿介质的温度提升至高于喷淋腔131内的露点温度，调温范围较小，而第二加热器是与冷却器配合调整出水管道内的加湿介质的温度，可对加湿介质进行大范围的调温。
77.在一些实施例中，加湿装置还包括第三加热器，第三加热器设置于加湿罐10的底
部，用于加热鼓泡腔132内加湿介质，以提高堆积在鼓泡腔132底部的加湿介质的温度，从而提高鼓泡加湿后的气体的温度。
78.进一步地，第三温度检测器用于检测鼓泡腔132内加湿介质的温度，且与第三加热器连接，第三加热器根据第三温度检测器的检测结果加热鼓泡腔132内的加湿介质。
79.结合上述实施例需要说明的是，温度检测器与加热器和/或冷却器相互配合，可以确保温度调节的准确性。
80.此外，为了实现各个管道的通断及开度，可以在管道上设置对应的阀进行控制。
81.在一些实施例中，加湿装置还包括加液机构，加液机构的出液端与进水口16连通，用于往进水口16输入加湿介质，从而补充加湿介质。
82.可以理解的是，加湿腔13内的加湿介质可通过循环组件循环使用，但是气体加湿后会从出气口15排出，因此加湿介质的总量仍会减少，加液机构则可在加湿介质减少后往加湿腔13内补充加湿介质，确保加湿效果。
83.进一步地，加湿装置还包括液位检测器，液位检测器设置于加湿罐10，用于检测鼓泡腔132内加湿介质的液位高度，加液机构与液位检测器连接，用于根据液位检测器的检测结果往进水口16输入加湿介质。
84.当液位检测器检测到鼓泡腔132内堆积的加湿介质的液位降低到最低液位(加湿介质液位低于最低液位会影响加湿效果)时，加液机构往进水口16输入加湿介质；当液位检测器检测到鼓泡腔132内堆积的加湿介质的液位上升到最高液位(加湿介质液位高于最高液位会导致气体中携带液滴，影响加湿效果)时，加液机构停止输入加湿介质。
85.同时，加湿装置中还可以设置警报器，警报器与液位检测器连接，当加湿介质的液位上升到最高液位时，警报器会发出警报，以警示操作人员，方便操作人员对加湿装置控制。
86.此外，上述的加液机构可以与循环组件连通，且具体与进水管道连通，从而间接与进水口16连通，加液机构往循环组件中输入加湿介质。
87.在另一些实施例中，罐体11的侧壁还开设有鼓泡腔132连通的加液口，加液口开设于罐体11的底部，且加液口与加液机构连通，加液机构用于往加液口输入加湿介质。
88.基于上述加湿装置，本实用新型还提供一种测试系统，包括上述的加湿装置。
89.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
90.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。