CN116014175A - 一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构及散热*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构及散热***，涉及散热技术领域，膨胀水箱结构用于维持燃料电池内流过极板的空气与冷却液的压差稳定，该膨胀水箱结构包括：壳体，壳体的内部设有用于容纳空气的第一腔体和用于容纳冷却液的第二腔体，第一腔体能够随第二腔体的膨胀而缩小，第二腔体也能够随第一腔体的膨胀而缩小；当空气入口的空气压力增大时，第一腔体内的空气压力将随之增大，第一腔体将发生膨胀而挤压第二腔体缩小，第二腔体中的冷却液也将被从冷却液流通口挤出，增加冷却液入口的冷却液压力，从而能够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，以保证极板不会因为冷却液和空气的压差大范围变化而损坏。
Description
技术领域
本发明属于散热技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构及散热***。
背景技术
为响应节能减排号召，早日实现碳中和目标，新能源无人机发展进入了黄金时期。如今新能源无人机最大的限制瓶颈在于续航时间，目前流行的锂离子电池***在无人机所允许的重量范围内普遍只能续航不到1小时，如何延长新能源无人机的续航时间，是国内外都在突破的课题。
因此，氢燃料电池动力日益成为新能源无人机发展的一种趋势。相对于锂电池，氢燃料电池的使用寿命更长，其氢气燃料具有来源充足、能量密度高、价格便宜、产物无污染等特点，燃料电池为无人机供电可满足其长时间动力需求，减轻供电***重量。但是，现有的燃料电池存在一些使用难点，在散热***对燃料电池进行散热过程中，冷却液和高压空气会同时流经极板，由于极板薄且强度差，一旦冷却液和空气的压差大范围变化，就会造成极板的损坏。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术不足提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构及散热***，以解决上述背景技术中提出的现有的燃料电池存在一些使用难点，在散热***对燃料电池进行散热过程中，冷却液和高压空气会同时流经极板，由于极板薄，一旦冷却液和空气的压差大范围变化，就会造成极板的损坏问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，所述膨胀水箱结构用于维持燃料电池内流过极板的空气与冷却液的压差稳定，该膨胀水箱结构包括：
壳体，所述壳体的内部设有用于容纳空气的第一腔体和用于容纳冷却液的第二腔体，所述第一腔体能够随所述第二腔体的膨胀而缩小，所述第二腔体也能够随所述第一腔体的膨胀而缩小；
所述壳体的一端设有与所述第一腔体连通的空气流通口，所述空气流通口用于与所述燃料电池的空气入口连通；
所述壳体的另一端设有与所述第二腔体连通的冷却液流通口，所述冷却液流通口用于与所述燃料电池的冷却液入口连通。
优选地，该膨胀水箱结构还包括膨胀膜体，所述膨胀膜体设置在所述壳体内，所述膨胀膜体的外侧壁与所述壳体的内侧壁之间形成所述第一腔体，所述膨胀膜体的内侧壁形成所述第二腔体，所述膨胀膜体外侧壁设有与第二腔体连通的开口，所述开口与所述冷却液流通口连通。
优选地，所述膨胀膜体为橡皮膜体。
优选地，所述开口的外沿壁设有翻边，所述翻边压接在所述冷却液流通口的外周壁上。
优选地，该膨胀水箱结构还包括密封压件，所述密封件呈环形状，环形状的所述密封件套接在所述开口上且压接在所述翻边上。
优选地，所述空气流通口安装有气体连接头，所述冷却液流通口安装有液体连接头。
一种散热***，所述空气入口连接有第一气管的一端，所述第一气管的另一端与压气机的输出口连接，压气机控制器电连接所述压气机和直流变换器，该***包括：
根据所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，所述膨胀水箱结构的数量为两个，两所述膨胀水箱结构的空气流通口连通且均连接有第二气管的一端，所述第二气管的另一端与所述空气入口连接，其中一个所述膨胀水箱结构的冷却液流通口连接有第一液管的一端，所述第一液管的另一端与所述冷却液入口连接，另一个所述膨胀水箱结构的冷却液流通口连接有第二液管的一端；
第一散热循环***和第二散热循环***，所述第一散热循环***的输出口和输入口分别与所述燃料电池的冷却液入口和冷却液出口连接，所述第二散热循环***的的输入口与输出口均与所述第二液管的另一端连接，所述第二散热循环***用于穿过所述压气机、所述直流变换器和所述压气机控制器。
优选地，所述第一液管上设有第一液口，所述第一液口连接有第一外通管的一端，所述第一外通管上设有第一注液阀。
优选地，所述第二液管上设有第二液口，所述第二液口连接有第二外通管的一端，所述第二外通管上设有第二注液阀。
优选地，该***还包括中冷器和第三液管，所述第一气管与所述中冷器的气通管道连通，所述第三液管与所述中冷器的液通管道连通，所述第三液管的两端分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口连接，所述第三液管设有球形阀。
本发明提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构及散热***，该膨胀水箱结构的壳体内部设有用于容纳空气的第一腔体和用于容纳冷却液的第二腔体，壳体的一端设有与第一腔体连通的空气流通口，空气流通口用于与空气入口连通，以使第一腔体内的空气压力与空气入口的压力相同，壳体的另一端设有与第二腔体连通的冷却液流通口，冷却液流通口用于与冷却液入口连通，以使第二腔体内的冷却液压力与冷却液入口压力相同，由于第一腔体能够随第二腔体的膨胀而缩小，第二腔体也能够随第一腔体的膨胀而缩小，进而，当空气入口的空气压力增大时，第一腔体内的空气压力将随之增大，第一腔体将发生膨胀而挤压第二腔体缩小，第二腔体中的冷却液也将被从冷却液流通口挤出，增加冷却液入口的冷却液压力，从而能够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，相反的，当空气入口的空气压力减小时，第一腔体内的空气压力将随之减小，第二腔体将发生膨胀，第二腔体将从冷却液流通口吸入冷却液，降低冷却液入口的冷却液压力，从而也够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，以保证极板不会因为冷却液和空气的压差大范围变化而损坏。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构的剖视结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种散热***的原理图。
附图标记说明：
1、膨胀水箱结构；2、燃料电池；3、壳体；4、第一腔体；5、第二腔体；6、空气流通口；7、冷却液流通口；8、膨胀膜体；9、密封压件；10、压气机；11、压气机控制器；12、直流变化器；13、中冷器；14、球形阀；15、加湿器；16、水温传感器；17、第一水泵；18、第一风冷散热器；19、第二风冷散热器；20、旁管控制阀；21、第一排气阀；22、第二水泵；23、第三风冷散热器；24、第二排气阀；25、第一注液阀；26、第二注液阀；
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构1，膨胀水箱结构1用于维持燃料电池2内流过极板的空气与冷却液的压差稳定，该膨胀水箱结构1包括：
壳体3，壳体3的内部设有用于容纳空气的第一腔体4和用于容纳冷却液的第二腔体5，第一腔体4能够随第二腔体5的膨胀而缩小，第二腔体5也能够随第一腔体4的膨胀而缩小；
壳体3的一端设有与第一腔体4连通的空气流通口6，空气流通口6用于与燃料电池2的空气入口连通；
壳体3的另一端设有与第二腔体5连通的冷却液流通口7，冷却液流通口7用于与燃料电池2的冷却液入口连通。
具体的，为解决现有的燃料电池2存在一些使用难点，在散热***对燃料电池2进行散热过程中，冷却液和高压空气会同时流经极板，由于极板薄，一旦冷却液和空气的压差大范围变化，就会造成极板的损坏问题，本发明提供一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，该膨胀水箱结构1的壳体3内部设有用于容纳空气的第一腔体4和用于容纳冷却液的第二腔体5，壳体3的一端设有与第一腔体4连通的空气流通口6，空气流通口6用于与空气入口连通，以使第一腔体4内的空气压力与空气入口的压力相同，壳体3的另一端设有与第二腔体5连通的冷却液流通口7，冷却液流通口7用于与冷却液入口连通，以使第二腔体5内的冷却液压力与冷却液入口压力相同，由于第一腔体4能够随第二腔体5的膨胀而缩小，第二腔体5也能够随第一腔体4的膨胀而缩小，进而，当空气入口的空气压力增大时，第一腔体4内的空气压力将随之增大，第一腔体4将发生膨胀而挤压第二腔体5缩小，第二腔体5中的冷却液也将被从冷却液流通口7挤出，增加了冷却液入口的冷却液压力，从而能够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，相反的，当空气入口的空气压力减小时，第一腔体4内的空气压力将随之减小，第二腔体5将发生膨胀，第二腔体5将从冷却液流通口7吸入冷却液，降低冷却液入口的冷却液压力，从而也够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，以保证极板不会因为冷却液和空气的压差大范围变化而损坏。
优选地，该膨胀水箱结构1还包括膨胀膜体8，膨胀膜体8设置在壳体3内，膨胀膜体8的外侧壁与壳体3的内侧壁之间形成第一腔体4，膨胀膜体8的内侧壁形成第二腔体5，膨胀膜体8外侧壁设有与第二腔体5连通的开口，开口与冷却液流通口7连通。
具体的，通过膨胀膜体8的膨胀功能能够实现第一腔体4随第二腔体5的膨胀而缩小，通过膨胀膜体8的收缩功能能够实现第二腔体5随第一腔体4的膨胀而缩小。
优选地，膨胀膜体8为橡皮膜体。
具体的，橡皮膜体具有更好的膨胀与收缩效果。
优选地，开口的外沿壁设有翻边，翻边压接在冷却液流通口7的外周壁上。
具体的，翻边用于增加与冷却液流通口7的外周壁接触面积，从而提高密封效果。
优选地，该膨胀水箱结构还包括密封压件9，密封压件9呈环形状，环形状的密封压件9套接在开口上且压接在翻边上。
具体的，通过密封压件9的压接进一步提高密封效果。
优选地，空气流通口6安装有气体连接头，冷却液流通口7安装有液体连接头。
具体的，气体连接头用于与空气入口连通，液体连接头用于与冷却液入口连通。
如图2所示，一种散热***，空气入口连接有第一气管的一端，第一气管的另一端与压气机10的输出口连接，压气机控制器11电连接压气机10和直流变换器(DCDC)12，该***包括：
根据的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，膨胀水箱结构1的数量为两个，两膨胀水箱结构1的空气流通口6连通且均连接有第二气管的一端，第二气管的另一端与空气入口连接，其中一个膨胀水箱结构1的冷却液流通口7连接有第一液管的一端，第一液管的另一端与冷却液入口连接，另一个膨胀水箱结构1的冷却液流通口7连接有第二液管的一端；
第一散热循环***和第二散热循环***，第一散热循环***的输出口和输入口分别与燃料电池的冷却液入口和冷却液出口连接，第二散热循环***的的输入口与输出口均与第二液管的另一端连接，第二散热循环***用于穿过压气机10、直流变换器12和压气机控制器11；
中冷器13和第三液管，第一气管与中冷器的气通管道连通，第三液管与中冷器13的液通管道连通，第三液管的两端分别与冷却液入口和冷却液出口连接，第三液管设有球形阀14；
加湿器15，加湿器15设置在第一气管上且位于中冷器13与燃料电池2之间。
优选地，第一散热循环***包括第一循环管，第一循环管的两端分别与冷却液入口和冷却液出口连接，第一循环管上沿冷却液的流通方向依次连接有水温传感器16、第一水泵17、第一风冷散热器18和第二风冷散热器19，第一循环管位于第一风冷散热器18与第一水泵17之间的位置设有旁路输出口，第一循环管位于第二风冷散热器19与冷却液出口之间的位置设有旁路输入口，旁管的两端分别连接在旁路输出口和旁路输入口上，旁管上设有旁管控制阀20，第一循环管位于第一风冷散热器18和第二风冷散热器19之间设有第一排气口，第一排气口连接有第一排气管的一端，第一排气管上设有第一排气阀21。
具体的，当燃料电池2开始供能时，第一水泵17转速和旁路控制阀20开度，部分冷却液流经第一风冷散热器18和第二风冷散热器19，其余冷却液通过旁管直接流经旁路控制阀20，两路冷却液在第二风冷散热器19后汇合，汇合后部分冷却液流入中冷器13，其余流入燃料电池2，为燃料电池2以及流入极板内的空气进行散热，两路冷却液在第一水泵17前再次汇合，流入第一水泵17，形成回路。
环境空气经压气机10压缩后变为高温高压空气，后经过中冷器13和加湿器15后变为中温高压湿空气，其中流过第三液管的冷却液能够在中冷器13中为流过第一气管的高温高压空气降温，随后中温高压湿空气进入燃料电池2中反应。
优选地，第二散热循环***包括第二循环管，第二循环管的两端均与第二液管的另一端连接，第二循环管用于穿过压气机10、直流变换器12和压气机控制器11，第二循环管沿冷却液的流通方向依次连接有第二水泵22和第三风冷散热器23，第二循环管位于三风冷散热器23与压气机10之间设有第二排气口，第二排气口连接有第二排气管的一端，第二排气管上设有第二排气阀24。
具体的，冷却液从第二水泵22流出后流经第三风冷散热器23，随后依次流过压气机10、直流变换器12和压气机控制器11，对以上三个零部件散热后流回第二水泵22，形成回路；
另一个膨胀水箱结构与其中一个膨胀水箱结构的调节方式相同，从而能够维持第二散热循环***内冷却液和第二气管内空气的压差稳定。
优选地，第一液管上设有第一液口，第一液口连接有第一外通管的一端，第一外通管上设有第一注液阀25。
具体的，用于向第一液管内注入或排出冷却液。
优选地，第二液管上设有第二液口，第二液口连接有第二外通管的一端，第二外通管上设有第二注液阀26。
具体的，用于向第二液管内注入或排出冷却液。
综上，本发明的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构在电池散热***中实施时，由于膨胀膜体8设置在壳体3内，膨胀膜体8的外侧壁与壳体3的内侧壁之间形成第一腔体4，膨胀膜体8的内侧壁形成第二腔体5，壳体3的一端设有与第一腔体4连通的空气流通口6，空气流通口6用于与空气入口连通，以使第一腔体4内的空气压力与空气入口的压力相同，壳体3的另一端设有与第二腔体5连通的冷却液流通口7，冷却液流通口7用于与冷却液入口连通，以使第二腔体5内的冷却液压力与冷却液入口压力相同。进而，当空气入口的空气压力增大时，第一腔体4内的空气压力将随之增大，第一腔体4将发生膨胀而挤压第二腔体5缩小，第二腔体5中的冷却液也将被从冷却液流通口7挤出，增加冷却液入口的冷却液压力，从而能够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，相反的，当空气入口的空气压力减小时，第一腔体4内的空气压力将随之减小，第二腔体4将发生膨胀，第二腔体4将从冷却液流通口7吸入冷却液，降低冷却液入口的冷却液压力，从而也够维持流过极板的空气与冷却液的压差稳定，以保证极板不会因为冷却液和空气的压差大范围变化而损坏。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (9)
1.一种燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，所述膨胀水箱结构用于维持燃料电池内流过极板的空气与冷却液的压差稳定，其特征在于，该膨胀水箱结构包括：
壳体，所述壳体的内部设有用于容纳空气的第一腔体和用于容纳冷却液的第二腔体，所述第一腔体能够随所述第二腔体的膨胀而缩小，所述第二腔体也能够随所述第一腔体的膨胀而缩小；
所述壳体的一端设有与所述第一腔体连通的空气流通口，所述空气流通口用于与所述燃料电池的空气入口连通；
所述壳体的另一端设有与所述第二腔体连通的冷却液流通口，所述冷却液流通口用于与所述燃料电池的冷却液入口连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，其特征在于，该膨胀水箱结构还包括膨胀膜体，所述膨胀膜体设置在所述壳体内，所述膨胀膜体的外侧壁与所述壳体的内侧壁之间形成所述第一腔体，所述膨胀膜体的内侧壁形成所述第二腔体，所述膨胀膜体外侧壁设有与第二腔体连通的开口，所述开口与所述冷却液流通口连通。
3.根据权利要求2所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，其特征在于，所述膨胀膜体为橡皮膜体。
4.根据权利要求2所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，其特征在于，所述开口的外沿壁设有翻边，所述翻边压接在所述冷却液流通口的外周壁上。
5.根据权利要求4所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，其特征在于，该膨胀水箱结构还包括密封压件，所述密封件呈环形状，环形状的所述密封件套接在所述开口上且压接在所述翻边上。
6.一种散热***，所述空气入口连接有第一气管的一端，所述第一气管的另一端与压气机的输出口连接，压气机控制器电连接所述压气机和直流变换器，其特征在于，该***包括：
根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池散热***用的膨胀水箱结构，所述膨胀水箱结构的数量为两个，两所述膨胀水箱结构的空气流通口连通且均连接有第二气管的一端，所述第二气管的另一端与所述空气入口连接，其中一个所述膨胀水箱结构的冷却液流通口连接有第一液管的一端，所述第一液管的另一端与所述冷却液入口连接，另一个所述膨胀水箱结构的冷却液流通口连接有第二液管的一端；
第一散热循环***和第二散热循环***，所述第一散热循环***的输出口和输入口分别与所述燃料电池的冷却液入口和冷却液出口连接，所述第二散热循环***的的输入口与输出口均与所述第二液管的另一端连接，所述第二散热循环***用于穿过所述压气机、所述直流变换器和所述压气机控制器。
7.根据权利要求6所述的散热***，其特征在于，所述第一液管上设有第一液口，所述第一液口连接有第一外通管的一端，所述第一外通管上设有第一注液阀。
8.根据权利要求6所述的散热***，其特征在于，所述第二液管上设有第二液口，所述第二液口连接有第二外通管的一端，所述第二外通管上设有第二注液阀。
9.根据权利要求6所述的散热***，其特征在于，该***还包括中冷器和第三液管，所述第一气管与所述中冷器的气通管道连通，所述第三液管与所述中冷器的液通管道连通，所述第三液管的两端分别与所述冷却液入口和所述冷却液出口连接，所述第三液管设有球形阀。
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