一种中冷器及其应用的燃料电池系统的制作方法

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1.本实用新型涉及一种中冷器及其应用的燃料电池系统。


背景技术：

2.燃料电池系统中包括三大管路系统分别为空气进气系统、冷却系统、供氢系统。燃料电池系统正常工作时，通常采用空压机将空气增压压缩后，送入空气进气系统。经过空压机压缩后的空气温度可达120℃左右，过高的温度可能导致系统故障，甚至损坏燃料电池的电堆。送入电堆的空气必须保持在60-70℃的湿润空气，电堆才能正常稳定的运行，所以必须对送入电堆的空气进行冷却和加湿。以往需要利用中冷器将送入的高温空气进行冷却，冷却至60-70℃，之后再通过加湿器加湿后送入电堆中使用，且通过电堆出口的湿润气体再回送至加湿器对中冷器冷却的干燥空气进行加湿，加湿后的干燥空气送入电堆使用。现有技术方案国鸿中冷器采用水平布置方式，进气口和出气口在同一面，仍存在的问题或缺陷：该中冷器气流需要转180
°
才能流出，气体阻力大，水平布置占用的平面面积大，不利于我们模组内部布置装配。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种中冷器及其应用的燃料电池系统，能解决现有技术中的中冷器采用水平布置方式，该中冷器气流需要转180
°
才能流出，气体阻力大，水平布置占用的平面面积大，不利于我们模组内部布置装配的技术问题。
4.本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
5.本实用新型的目的是提供一种中冷器，其特征在于：包括热交换器、导流端盖、进气接口和出气接口，热交换器顶部设置第二进气口且底部设置第二出气口，导流端盖的右侧设有进气接口，导流端盖里面设置有进气腔，导流端盖的底部设有第一出气口，进气腔的顶部设置有一个倾斜的导流面，导流端盖安装在热交换器顶部使第一出气口与第二进气口对接，当空气气流从导流端盖的右侧的进气接口进入到进气腔时，被倾斜的导流面导向到热交换器顶部的第二进气口，然后再从底部设置的第二出气口排出形成一定的角度转向，第二出气口上安装出气接口。
6.上述所述的导流端盖和热交换器之间可实现90度的气流转向。
7.上述所述的热交换器包括壳体和热交换装置，热交换装置安装在壳体内，第二进气口和第二出气口分别设置在壳体的顶部和底部，壳体的前侧和后侧分别设有冷却液入口和冷却液出口。
8.上述所述的壳体内设有冷却液进液腔室和冷却液出液腔室，冷却液进液腔室与冷却液入口连通，冷却液出液腔室与冷却液出口连通，热交换装置布置在冷却液进液腔室和冷却液出液腔室之间。
9.上述所述的热交换装置包括若干片散热波纹板和带有水道的若干块层板，若干片散热波纹板和若干块层板之间间隔分布，散热波纹板与层板之间形成若干空气流道，第二
进气口与二出气口之间通过空气流道连通，冷却液进液腔室和冷却液出液腔室之间通过若干水道连通。
10.上述所述的冷却液入口和冷却液出口分别分布在壳体前侧的左端和壳体后侧的右端。
11.上述所述的壳体的左侧端面上设有若干安装凸台,壳体的截面是长方形。
12.上述所述的出气接口中间设有分隔板，分隔板将第二出气口分为左第二出气口和右第二出气口。
13.上述所述的进气接口和出气接口为法兰。
14.一种燃料电池系统，包括燃料电池电堆模组和空气供应系统，空气供应系统包括过滤器、中冷加和加湿器，其特征在于：上述中冷器是上述所述的中冷器。
15.本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
16.1)一种中冷器，其特征在于：包括热交换器、导流端盖、进气接口和出气接口，热交换器顶部设置第二进气口且底部设置第二出气口，导流端盖的右侧设有进气接口，导流端盖里面设置有进气腔，导流端盖的底部设有第一出气口，进气腔的顶部设置有一个倾斜的导流面，导流端盖安装在热交换器顶部使第一出气口与第二进气口对接，当空气气流从导流端盖的右侧的进气接口进入到进气腔时，被倾斜的导流面导向到热交换器顶部的第二进气口，然后再从底部设置的第二出气口排出形成一定的角度转向，第二出气口上安装出气接口，该中冷器结构紧凑，集成度高，内腔符合流体学设计的同时，实现了气流的90
°
转向，降低流阻，大大方便了其在燃料电池系统内的集成与布置，提高燃料电池系统的体积比功率。
17.2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
18.图1是本实用新型实施例一提供的立体图；
19.图2是本实用新型实施例一提供的另一角度立体图；
20.图3是本实用新型实施例一提供的仰视图；
21.图4是图3中a-a的剖视图；
22.图5是本实用新型实施例一提供的空气气流流向；
23.图6是本实用新型实施例一提供的侧视图；
24.图7是图6中b-b的剖视图；
25.图8是本实用新型实施例一提供的热交换装置；
26.图9是本实用新型实施例二的原理示意图；
27.图10是本实用新型实施例二的控制流程图。
具体实施方式：
28.下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
29.实施例一：
30.如图1至图8所示，本实施例提供的是一种中冷器，其特征在于：包括热交换器1、导流端盖2、进气接口3和出气接口4，热交换器1顶部设置第二进气口11且底部设置第二出气
口12，导流端盖2的右侧设有进气接口3，导流端盖2里面设置有进气腔21，导流端盖2的底部设有第一出气口22，进气腔21 的顶部设置有一个倾斜的导流面23，导流端盖2安装在热交换器1顶部使第一出气口22与第二进气口11对接，当空气气流从导流端盖2的右侧的进气接口3 进入到进气腔21时，被倾斜的导流面23导向到热交换器1顶部的第二进气口 11，然后再从底部设置的第二出气口12排出形成一定的角度转向，第二出气口12上安装出气接口4，该中冷器结构紧凑，集成度高，内腔符合流体学设计的同时，实现了气流的90
°
转向，降低流阻，大大方便了其在燃料电池系统内的集成与布置，提高燃料电池系统的体积比功率。
31.上述的导流端盖2和热交换器1之间可实现90度的气流转向，有利于气体阻力的减小，从而提高燃料电池系统的整体效率。
32.上述的热交换器1包括壳体10和热交换装置13，热交换装置13安装在壳体10内，第二进气口11和第二出气口12分别设置在壳体10的顶部和底部，壳体10的前侧和后侧分别设有冷却液入口14和冷却液出口15，结构布置合理，紧奏。
33.上述的壳体10内设有冷却液进液腔室101和冷却液出液腔室102，冷却液进液腔室101与冷却液入口14连通，冷却液出液腔室102与冷却液出口15连通，热交换装置13布置在冷却液进液腔室101和冷却液出液腔室102之间，结构布置合理。
34.上述的热交换装置13包括若干片散热波纹板131和带有水道133的若干块层板132，若干片散热波纹板131和若干块层板132之间间隔分布，散热波纹板 131与层板132之间形成若干空气流道134，第二进气口11与二出气口12之间通过空气流道134连通，冷却液进液腔室101和冷却液出液腔室102之间通过若干水道133连通，结构布置合理，便于空气与冷却液交换热量。
35.上述的冷却液入口14和冷却液出口15分别分布在壳体10前侧的左端和壳体10后侧的右端，便于冷却液在水道133满灌，保证散热效果，结构布置合理。
36.上述的壳体10的左侧端面上设有若干安装凸台103，壳体10的截面是长方形，若干安装凸台103布置便于安装其他零部件，壳体10内部纵置大腔体安装热交换装置13，有利于气体阻力的减小，从而提升系统效率。
37.上述的出气接口4中间设有分隔板41，分隔板41将第二出气口12分为左第二出气口121和右第二出气口122，结构布置合理，便于实现双通路结构布置。
38.上述的进气接口3和出气接口4为法兰，结构简单，法兰面连接减少管路零件便于集成，有利于提升体积比功率。
39.实施例二：
40.如图9所示，一种燃料电池系统，包括燃料电池电堆模组和空气供应系统，空气供应系统包括过滤器、中冷加和加湿器，其特征在于：上述中冷器是实施例一所述的中冷器。
41.空气供应系统还包括混合气体的端盖、两通阀、温湿度传感器和压力传感器，两通阀、温湿度传感器和压力传感器安装在混合气体的端盖上，混合气体的端盖与加湿器连接，中冷器的第二出气口分别与加湿器连接和两通阀连接，中冷加、加湿器、混合气体的端盖、两通阀和温湿度传感器和压力传感器集成为一体。
42.如图10所示，通过燃料电池控制器控制两通阀的开度从而调节干空气的进气量，该控制方法包括如下步骤：
43.步骤一：燃料电池控制器调节两通阀的开度；
44.步骤二：温湿度传感器检测混合气体的湿度值是否达到燃料电池系统需求值？如果是，进入步骤3，如果否，则返回步骤一；
45.步骤三：维持两通阀的开度。
46.该控制方法实时动态调节直通空气的流量，从而调整进入电堆的混合空气的湿度，使电堆处于高效工况下。
47.以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。