液氢气瓶用水浴式换热器及燃料电池系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及液氢气瓶用水浴式换热器及燃料电池系统。


背景技术：

2.氢能源产业链可以分为上游氢气的制备，中游氢气的储运环节，下游氢能的应用三个方面。氢能产业链中包括制氢、储氢、运氢、加氢，以及氢燃料电池和氢能汽车、工业用氢等。液氢作为氢的一种形态，相对于气态氢储存容量更大，而液氢一般不直接使用，需汽化后供给燃料电池或工业使用。液氢气瓶在使用过程中，随着液体的使用，气瓶气相压力逐步降低，需要使用增压器给液氢气瓶增压。带汽化及增压功能的换热器装置显然成为液氢应用的关键装备。
3.传统的水浴式换热器由于用气设备布置的原因，循环水的进出口设置于同一侧，不可避免的会使流经换热器的循环水集中于换热器内的同一侧，循环水流向方向的单一造成了换热器壳体内形成了“停滞区”，即，壳体内角落的循环水无法完全循环到，导致某些区域的水温较低，无法满足正常换热，因此换热效率较低。
4.因此，提供一种换热效率高的液氢气瓶用水浴式换热器及燃料电池系统成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种液氢气瓶用水浴式换热器及燃料电池系统，以缓解现有技术中因循环水流向方向单一导致的换热效率低的技术问题。
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种液氢气瓶用水浴式换热器，包括外壳、介质增压管路、介质气化管路和喷水件；
7.所述介质增压管路和所述介质气化管路两者均设置在所述外壳内；
8.所述外壳上设置有与所述介质增压管路连通的介质增压进口和介质增压出口，以及与所述介质气化管路连通的介质气化进口和介质气化出口；
9.所述外壳上设置有循环水进口和循环水出口；
10.所述喷水件包括c型导水管，所述c型导水管设置在所述外壳内，所述c型导水管的一端与所述循环水进口连通，所述c型导水管上开设有多个泄水孔。
11.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述喷水件还包括直管喷淋管，所述直管喷淋管与所述c型导水管连接，且所述直管喷淋管插设在所述外壳内，所述直管喷淋管垂直于所述c型导水管所在平面且沿所述外壳的轴向延伸；
12.所述直管喷淋管上开设有多个喷淋孔。
13.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述循环水进口上设置有流量控制阀。
14.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述外壳包括圆柱壳体和支座；
15.所述圆柱壳体的两端均设置有所述支座；
16.所述介质增压进口和所述介质气化进口开设在所述圆柱壳体的一端，所述介质气化出口和所述介质增压出口开设在所述圆柱壳体的另一端。
17.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述介质增压管路包括增压直管和散热鳍片；
18.所述增压直管的两端分别与所述介质增压进口和所述介质增压出口连接；
19.多个所述散热鳍片等间隔的设置在所述增压直管上。
20.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述增压直管的轴线与所述圆柱壳体的轴线重合。
21.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述介质气化管路采用螺旋盘管，所述螺旋盘管套设在所述圆柱壳体内，且所述螺旋盘管的两端分别与所述介质气化出口和所述介质增压出口连接；
22.所述增压直管位于所述螺旋盘管的中间，所述c型导水管套设在所述增压直管的外侧且位于所述外壳的一端，所述c型导水管与所述螺旋盘管并列设置在所述外壳内。
23.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述液氢气瓶用水浴式换热器还包括温控阀，所述温控阀的阀体本体设置在所述循环水出口上，所述温控阀的温度传感器设置在所述介质气化出口内。
24.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述外壳的底部开设有排污口，所述排污口处设置有排污堵头。
25.第二方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池系统，包括所述液氢气瓶用水浴式换热器。
26.有益效果：
27.本实用新型提供了一种液氢气瓶用水浴式换热器，包括外壳、介质增压管路、介质气化管路和喷水件；介质增压管路和介质气化管路两者均设置在外壳内；外壳上设置有与介质增压管路连通的介质增压进口和介质增压出口，以及与介质气化管路连通的介质气化进口和介质气化出口；外壳上设置有循环水进口和循环水出口；喷水件包括c型导水管，c型导水管套设在外壳内，c型导水管的一端与循环水进口连通，c型导水管上开设有多个泄水孔。
28.具体的，循环水通过循环水进口和循环水出口进出外壳，从而与工作介质进行换热，需要增压和气化的介质分别通过介质增压进口和介质气化进口进入到外壳内的介质增压管路和介质气化管路内，然后进行换热。通过c型导水管的设置，能够使得从c型导水管排出的循环水沿螺旋路径从外壳的一端向另一端流动，从而对外壳内的循环水进行搅拌，并且通过泄水孔能够使得外壳内不易循环的角落充分流动，提高换热效果。
29.本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括液氢气瓶用水浴式换热器。燃料电池系统与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
30.为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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。
31.图1为本实用新型实施例提供的液氢气瓶用水浴式换热器的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的液氢气瓶用水浴式换热器的a向示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的液氢气瓶用水浴式换热器的b向示意图；
34.图4为本实用新型实施例提供的液氢气瓶用水浴式换热器中喷水件的结构示意图。
35.图标：
36.100-外壳；101-介质增压进口；102-介质增压出口；103-介质气化进口；104-介质气化出口；105-循环水进口；106-循环水出口；107-流量控制阀；108-排污口；109-排污堵头；110-圆柱壳体；120-支座；
37.200-介质增压管路；210-增压直管；220-散热鳍片；
38.300-介质气化管路；
39.400-温控阀；
40.500-喷水件；510-c型导水管；511-泄水孔；520-直管喷淋管；521-喷淋孔。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
42.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。
43.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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.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。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。
45.下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
46.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种液氢气瓶用水浴式换热器，包括外壳100、介质增压管路200、介质气化管路300和喷水件500；介质增压管路200和介质气化管路300两者均设置在外壳100内；外壳100上设置有与介质增压管路200连通的介质增压进口101和介质增压出口102，以及与介质气化管路300连通的介质气化进口103和介质气化出口104；外壳100上设置有循环水进口105和循环水出口106；喷水件500包括c型导水管510，c型导水管510设置在外壳100内，c型导水管510的一端与循环水进口105连通，c型导水管510上开设有多个泄水孔511。
47.具体的，循环水通过循环水进口105和循环水出口106进出外壳100，从而与工作介质进行换热，需要增压和气化的介质分别通过介质增压进口101和介质气化进口103进入到外壳100内的介质增压管路200和介质气化管路300内，然后进行换热。通过c型导水管510的设置，能够使得从c型导水管510排出的循环水沿螺旋路径从外壳100的一端向另一端流动，从而对外壳100内的循环水进行搅拌，并且通过泄水孔511能够使得外壳内不易循环的角落充分流动，提高换热效果。
48.具体的，在循环水进口105上设置有流量控制阀107，通过流量控制阀107可以调整循环水进口105的开度大小，从而调整循环水的流量大小。
49.需要指出的是，循环水采用热水。
50.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，外壳100内设置有喷水件500，喷水件500与循环水进口105连接。
51.具体的，通过喷水件500的设置能够对外壳100内的循环水进行搅拌，使得循环水的温度趋于一致。
52.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，喷水件500包括c型导水管510，c型导水管510套设在外壳100内；c型导水管510的一端与循环水进口105连通；c型导水管510上开设有多个泄水孔511。
53.具体的，通过c型导水管510的设置，能够使得从c型导水管510排出的水流沿螺旋路径从外壳100的一端向另一端流动，从而对外壳100内的循环水进行搅拌。
54.其中，循环水的流向与需汽化/增压的液氢的流向相同，从c型导水管510排出的水流呈旋转趋势，可将外壳100的下部温度较低的循环水与上部温度较高的循环水充分搅拌置换，并且在c型导水管510上开设有多个泄水孔511，能够使得外壳100内不易循环的角落充分流动，进一步地提高换热效果。
55.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，喷水件500还包括直管喷淋管520，直管喷淋管520与c型导水管510连接，且直管喷淋管520插设在外壳100内，直管喷淋管520垂直于c型导水管510所在平面且沿外壳100的轴向延伸；直管喷淋管520上开设有多个喷淋孔521。
56.具体的，通过直管喷淋管520的设置，能够对壳体内的循环水进行冲击，而且通过喷淋孔521的设置，使循环水与散热鳍片220之间的循环水充分搅拌，从而提高增压效果。
57.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，外壳100包括圆柱壳体110和支座120；圆柱壳体110的两端均设置有支座120；介质增压进口101和介质气化进口103开设在圆柱壳体110的一端，介质气化出口104和介质增压出口102开设在圆柱壳体110的另一
端。
58.具体的，圆柱壳体110设置在支座120上，支座120能够设置在车体上，以便完成圆柱壳体110的固定。
59.另外，介质增压进口101和介质气化进口103开设在圆柱壳体110的一端，介质气化出口104和介质增压出口102开设在圆柱壳体110的另一端。
60.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，介质增压管路200包括增压直管210和散热鳍片220；增压直管210的两端分别与介质增压进口101和介质增压出口102连接；多个散热鳍片220等间隔的设置在增压直管210上。
61.具体的，液氢能够通过增压直管210进行换热，然后从介质增压出口102沿管路返回到氢气罐内，提高氢气罐内的气压。
62.另外，在增压直管210上设置多个散热鳍片220，从而使得增压直管210的液氢能够进行快速有效的换热。
63.另外，可以将增压直管210的轴线与圆柱壳体110的轴线重合，从而使得增压直管210上的散热鳍片220能够与循环水均匀换热。
64.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，介质气化管路300采用螺旋盘管，螺旋盘管套设在圆柱壳体110内，且螺旋盘管的两端分别与介质气化出口104和介质增压出口102连接；增压直管210位于螺旋盘管的中间，c型导水管510套设在增压直管210的外侧且位于外壳100的一端，c型导水管510与螺旋盘管并列设置在外壳100内。
65.具体的，介质气化管路300采用螺旋盘管，可以使得介质气化管路300内的液氢充分换热，充分气化，充分气化后的氢气能够沿管路供给到电堆的氢气进口。
66.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，液氢气瓶用水浴式换热器还包括温控阀400，温控阀400的阀体本体设置在循环水出口106上，温控阀400的温度传感器设置在介质气化出口104内。
67.具体的，温度传感器会检测介质气化出口104内的气体温度，当介质气化出口104内的气体温度低于设定值时，温控阀400会增大循环水出口106的开度，使得热量较高的循环水能够快速循环，提高热量较高的循环水与介质气化管路300快速换热，从而提高介质气化出口104内的气体温度。
68.参见图1、图2、图3和图4所示，本实施例的可选方案中，外壳100的底部开设有排污口108，排污口108处设置有排污堵头109。
69.具体的，在外壳100的底部开设有排污口108，通过排污口108可以对外壳100内进行清洗，在工作时，可以通过排污堵头109对排污口108进行封堵。
70.本实施例提供了一种燃料电池系统，包括液氢气瓶用水浴式换热器。
71.具体的，本实施例提供的燃料电池系统与现有技术相比具有上述液氢气瓶用水浴式换热器的优势，在此不再进行赘述。
72.最后应说明的是：以上实施例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：其依然可以对前述实施例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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。