一种去离子器及热管理系统的制作方法

1.本发明涉及氢燃料电池系统领域，尤其涉及一种去离子器及热管理系统。


背景技术：

2.氢能被广泛认为是未来首选能源，作为存储氢能的主要器件，氢燃料电池系统发动机具有零排放、功率大、可靠性高以及原料来源广泛等诸多优势，如今已在能源领域被高度重视。近年来，我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足的发展，在燃料电池系统设计过程中，需将各个子系统与电堆相连接，从而集成燃料电池系统发动机。
3.目前，燃料电池热管理系统存在部件多，集成度较低的问题，例如，热管理系统中需要有对应的设备去除冷却液中的微小离子，又需要对应的设备去除冷却液中的杂质。由此，去离子器和颗粒过滤器的分别设置，对于系统的集成难度提出了要求。
4.因此，需要一种新型的热管理系统，将去离子器和过滤器集成，将减少系统一个部件，提高热管理系统集成度。


技术实现要素：

5.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种去离子器及热管理系统，减少热管理系统的体积。
6.本发明公开了一种去离子器，包括外壳及固定安装于外壳内的过滤筒，
7.过滤筒包括筒体，筒体包括进液口和出液口，出液口设有第一环状支撑边缘，第一环状支撑边缘沿出液口的周向向远离于过滤筒的方向延伸；
8.当过滤筒沿外壳的轴向安装入外壳内时，筒体与外壳的内壁间形成一安装空间，经进料口置入呈颗粒状的去离子材料；
9.筒体的表面还设有沿筒体径向贯穿的至少一个通孔，当冷却液从进液口流入时，经通孔流入安装空间后，由去离子材料对冷却液去除带电离子，且经出液口流出筒体。
10.优选地，第一环状支撑边缘上设有沿第一环状支撑边缘的轴向贯穿的至少一个进料口；
11.过滤筒还包括密封件，去离子材料进入安装空间后，密封件密封进料口；
12.外壳包括左壳体、右壳体及设于左壳体和右壳体间的中间壳体；
13.中间壳体经螺纹连接、焊接、法兰连接的方式固定安装在左壳体和右壳体间。
14.优选地，进液口设有第二环状支撑边缘，第二环状支撑边缘沿出液口的周向向远离于过滤筒的方向延伸；
15.通孔的孔径小于去离子材料的径向宽度。
16.优选地，筒体内还有设有至少一块挡板，每一挡板的固定端固定在筒体的内壁，自由端沿筒体的径向延伸，直至与另一侧的内壁分隔以形成一过流空间；
17.挡板限制冷却液的流通路径，使得冷却液需流经过流空间，以增加过滤筒的流阻。
18.优选地，挡板至少两块，每一挡板沿筒体的长度大于筒体的半径，且相邻的挡板交
错设置；
19.挡板包括多个挡片，每一挡片于挡板上呈百叶窗结构，且相邻的挡板的挡片的开启方向互相垂直；
20.挡片具有转轴，转轴具有驱动力阈值，当冷却液的冲击力大于驱动力阈值时，开启挡片。
21.优选地，还包括：
22.滤筛网，设于出液口，并覆盖出液口；
23.通孔呈多列设计，每列通孔沿筒体的轴向设置。
24.优选地，中间壳体的出液口设有内螺纹，右壳体的端部设有外螺纹，外螺纹与内螺纹螺纹连接。
25.优选地，左壳体包括第一进液筒和第一过渡筒，第一进液筒的内径均匀，第一过渡筒的第一连接端的内径与第一进液筒的内径一致，并沿远离第一连接端的方向逐渐增大；
26.右壳体包括第二进液筒和第二过渡筒，第二进液筒的内径均匀，第二过渡筒的第二连接端的内径与第二进液筒的内径一致，并沿远离第二连接端的方向逐渐增大。
27.优选地，第一过渡筒上相对于第一连接端的另一端的内径与筒体的内径一致；
28.第二过渡筒上相对于第二连接端的另一端的内径与筒体的内径一致。
29.本发明还公开了一种热管理系统，包括冷却液循环管路，还包括如上所述的去离子器，去离子器安装在冷却液循环管路上。
30.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
31.1.减小燃料电池系统的体积，提高集成度，且所有部件固定安装方便，过滤效率高；
32.2.合理布置燃料电池能量管理系统，减少相应部件，降低能耗；
33.3.可提高对冷却液中离子的吸附效率，而且对冷却液中的有害杂质颗粒也有良好的过滤效果。
附图说明
34.图1为符合本发明实施例一中过滤筒的结构示意图；
35.图2为符合本发明实施例二中过滤筒的结构示意图；
36.图3为符合本发明一优选实施例中去离子器的侧视图；
37.图4为符合本发明一优选实施例中去离子器的侧视图；
38.图5为符合本发明中具有实施例一的过滤筒的去离子器的轴向横截面图；
39.图6为符合本发明中具有实施例二的过滤筒的去离子器的轴向横截面图。
40.附图标记：
41.100-去离子器；
42.110-外壳、111-进液口、112-出液口、113-左壳体、114-右壳体、115-中间壳体、116-第一进液筒、117-第一过渡筒、118-第二进液筒、119-第二过渡筒；
43.120-筒体、121-第一环状支撑边缘、122-进料口、123-安装空间、124-通孔、125-第二环状支撑边缘、126-挡板、127-滤筛网。
具体实施方式
44.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
45.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
46.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
47.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
48.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
49.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
50.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
51.参阅图1和图2，示出了符合本发明实施例一和实施例二中去离子器100内部的过滤筒的结构，基本的去离子器100包括有外壳110及固定安装在外壳110内部的过滤筒，用于过滤的冷却液将流入外壳110内并与过滤筒接触，由过滤筒对冷却液进行处理。具体的，过滤筒包括筒体120，筒体120沿其轴向两侧具有开口，分别为进液口111和出液口112，冷却液可从进液口111流入并从出液口112流出。为方便将筒体120固定安装在过滤筒内，在出液口112处，筒体120的外边缘处，设有第一环状支撑边缘121，第一环状支撑边缘121沿出液口112的周向向远离于筒体120的方向延伸，使得第一环状支撑边缘121在筒体120的外侧呈裙边状，当筒体120放入外壳110时，第一环状支撑边缘121基本与过滤筒的内壁贴合，使得筒体120不会在过滤筒内晃动。一优选实施例中，在第一环状支撑边缘121上，开设有至少一个进料口122，每一进料口122沿第一环状支撑边缘121的轴向贯穿该第一环状支撑边缘121，使得第一环状支撑边缘121的两侧互相连通。可以理解的是，当不具有该进料口122时，可直接利用筒体120与外壳110的间隙，投入去离子材料即可。
52.当把具有上述配置的筒体120放入外壳110内后，由于工字型或类似于工字型的设计，使得筒体120与外壳110的内壁并不接触，两者互相分隔以形成一安装空间123。为对冷却液去除离子，在外壳110内还将放置有去离子材料，而本实施例中，去离子材料，或去离子颗粒，从该进料口122(去离子材料的尺寸小于进料口122)放入直至上述安装空间123。当去离子材料充满该安装空间123时，或期望量的去离子材料都放入安装空间123后，可使用一密封件将进料口122密封，防止去离子材料从安装空间123漏出，由此，外壳110内同时具有可过滤杂质的筒体120和去除离子的去离子材料。为将冷却液引入安装空间123，筒体120的表面还设有设置有至少一个通孔124，每一通孔124沿筒体120的径向贯穿，将安装空间123与筒体120的内部空间连通，当冷却液从进液口111流入到筒体120的内部空间时，将流入通孔124，并从通孔124处流入到安装空间123后，冷却液与去离子材料接触，由去离子材料对冷却液去除带电离子，再回到筒体120的内部空间后，再由筒体120的筛网对杂质筛除，处理后的冷却液从出液口112流出，从而由该实施例中的去离子器100同时去除带电离子和去除杂质。
53.一优选实施例中，外壳110由左壳体113、右壳体114和位于左壳体113和右壳体114间的中间壳体115；中间壳体115经螺纹连接、焊接、法兰连接的方式固定安装在左壳体113和右壳体114间，前文所述的筒体120将放置在中间壳体115的内部，使得安装空间123也设计在中间壳体115与筒体120间。三者分离后组装的设计，使得筒体120可在制备的过程中可先放入中间壳体115内后，再装配整个外壳110。
54.进一步地，为进一步稳固筒体120在外壳110内的位置，以及防止去离子材料从左壳体113或右壳体114处溢出，在实施例二中，进液口111设有第二环状支撑边缘125，第二环状支撑边缘125沿进液口111的周向向远离于过滤筒的方向延伸，使得筒体120的两侧互相对称，第一环状支撑边缘121和第二环状支撑边缘125限制了安装空间123的大小。此外，通孔124的孔径小于去离子材料的径向宽度，以防止去离子材料漏出。
55.在制备上述实施例一的去离子器100时，将该过滤筒装入左壳体113内(有第二环状支撑边缘125的一侧朝内)；然后将去离子树脂材料从外壳110和筒体120形成的缺口灌入，灌满后垫上过滤筛网127并固定(焊接)；最后将左壳体113和右壳体114通过焊接与中间壳体115连接。
56.在制备上述实施例二的去离子器100时，首先将滤筒装入左壳体113内(使有进料口122一侧的朝外，然后将去离子树脂材料通过进料口122灌入外壳110和筒体120形成的安装空间123内，并用密封件密封进料口122，放入过滤筛网127，将左壳体113和右壳体114通过螺纹与中间壳体115连接(此处需设置密封材料，防止冷却液泄露)。
57.继续参阅图3-图6，为增加冷却液在去离子器100内的流动时间，以增加去离子和去杂质的效果，筒体120内还设有至少一块挡板126，每一挡板126的固定端固定在筒体120的内壁，自由端沿筒体120的径向延伸，直至与另一侧的内壁分隔以形成一过流空间。可以理解的是，当挡板126的数量为3块及以上时，所有挡板126的延伸方向并非限制在位于一条直线上的径向方向，而可以是位于不同直线上的径向方向。挡板126可将冷却液允许流过的截面面积减少，从而限制冷却液的流通路径，使得冷却液需流经过流空间，以增加过滤筒的流阻。在所有挡板126的延伸方向位于不同直线上的径向方向的实施例中，过流空间也不位于同一轴向上，而是呈螺旋式分布，使得冷却液在流动过程中，允许流过的区域交错复杂，
进一步增加流阻。
58.更进一步地，挡板126至少两块，每一挡板126沿筒体120的长度大于筒体120的半径，使得在一个径向截面方向上，挡板126的面积大于过流空间的面积，且相邻的挡板126交错设置，从侧视图上沿一个方向看去，无法从进液口111看到出液口112(反之亦然)，以增加筒体120内的流阻。进一步地，挡板126包括多个挡片，每一挡片于挡板126上呈百叶窗结构，即其一端固定在枢轴上，另一端受力后，可沿该枢轴旋转，且相邻的挡板126的挡片的开启方向互相垂直，或呈基本垂直的设计。当冷却液的流速较大，前述实施例中设计的挡块无法快速使得冷却液通过时，快流速的冷却液将撞击挡片，将挡片旋转后，露出可供流动的缝隙。挡片具有转轴，转轴具有驱动力阈值，当冷却液的冲击力大于驱动力阈值时，开启挡片。换句话说，挡片受到较大冷却液的流量作用时能克服叶片自身的重力直接通过挡板126，当冷却液的压力较小时，冷却液无法冲开挡片，从而封闭挡板126，以实现自动关闭挡板126，从而限制冷却液流阻最大值。
59.为对杂质进行筛除，去离子器100还包括有滤筛网127，设置在出液口112处，全覆盖出液口112，且在进液口111处，也可设置一滤筛网127，以提高冷却液中杂质颗粒筛除效果。而另一方面，筒体120表面的通孔124呈多列设计，且每一列的通孔124沿筒体120的轴向设置，而对于每一通孔124来说，其沿筒体120内侧至筒体120外侧的方向的孔径可逐渐减小，以加速冷却液从筒体120内侧流向安装空间123的速度。当更多的冷却液被引导至安装空间123时，对冷却液的去离子效果也将越好。
60.另一方面，中间壳体115的出液口112设有内螺纹，右壳体114的端部设有外螺纹，外螺纹与内螺纹螺纹连接后，便可组装完成整个去离子器100。
61.进一步地，左壳体113包括第一进液筒116和第一过渡筒117，第一进液筒116的内径均匀，第一过渡筒117的第一连接端的内径与第一进液筒116的内径一致，并沿远离第一连接端的方向逐渐增大；右壳体114包括第二进液筒118和第二过渡筒119，第二进液筒118的内径均匀，第二过渡筒119的第二连接端的内径与第二进液筒118的内径一致，并沿远离第二连接端的方向逐渐增大。通过上述配置，经进液口111进入的冷却液进入左壳体113后，流速将变缓，以尽可能地增加在过滤筒内的时间，而即将从出液口112流出的冷却液进入右壳体114后，流速将加剧，以尽可能地增加排出的速度。
62.可选地，第一过渡筒117上相对于第一连接端的另一端的内径与筒体120的内径一致；第二过渡筒119上相对于第二连接端的另一端的内径与筒体120的内径一致，使得左壳体113、右壳体114可和中间壳体115平稳衔接。
63.具有上述任一实施例中的去离子器，可将其应用至一冷却液循环管路上，具体地布置在热管理系统的主回路，也不需要另行配置电导率传感器，减少冷却液循环管路的设计难度。
64.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种去离子器，包括外壳及固定安装于所述外壳内的过滤筒，其特征在于，所述过滤筒包括筒体，所述筒体包括进液口和出液口，所述出液口设有第一环状支撑边缘，所述第一环状支撑边缘沿所述出液口的周向向远离于过滤筒的方向延伸；当所述过滤筒沿所述外壳的轴向安装入所述外壳内时，所述筒体与所述外壳的内壁间形成一安装空间，经所述进料口置入呈颗粒状的去离子材料；所述筒体的表面还设有沿所述筒体径向贯穿的至少一个通孔，当冷却液从所述进液口流入时，经所述通孔流入所述安装空间后，由所述去离子材料对所述冷却液去除带电离子，且经所述出液口流出所述筒体。2.如权利要求1所述的去离子器，其特征在于，所述第一环状支撑边缘上设有沿所述第一环状支撑边缘的轴向贯穿的至少一个进料口；所述过滤筒还包括密封件，所述去离子材料进入所述安装空间后，所述密封件密封所述进料口；所述外壳包括左壳体、右壳体及设于所述左壳体和右壳体间的中间壳体；所述中间壳体经螺纹连接、焊接、法兰连接的方式固定安装在所述左壳体和右壳体间。3.如权利要求2所述的去离子器，其特征在于，所述进液口设有第二环状支撑边缘，所述第二环状支撑边缘沿所述进液口的周向向远离于过滤筒的方向延伸；所述通孔的孔径小于所述去离子材料的径向宽度。4.如权利要求2所述的去离子器，其特征在于，所述筒体内还有设有至少一块挡板，每一所述挡板的固定端固定在所述筒体的内壁，自由端沿所述筒体的径向延伸，直至与另一侧的内壁分隔以形成一过流空间；所述挡板限制所述冷却液的流通路径，使得所述冷却液需流经所述过流空间，以增加所述过滤筒的流阻。5.如权利要求4所述的去离子器，其特征在于，所述挡板至少两块，每一所述挡板沿所述筒体的长度大于所述筒体的半径，且相邻的挡板交错设置；所述挡板包括多个挡片，每一所述挡片于所述挡板上呈百叶窗结构，且相邻的挡板的挡片的开启方向互相垂直；所述挡片具有转轴，所述转轴具有驱动力阈值，当所述冷却液的冲击力大于所述驱动力阈值时，开启所述挡片。6.如权利要求1所述的去离子器，其特征在于，还包括：滤筛网，设于所述出液口，并覆盖所述出液口；所述通孔呈多列设计，每列所述通孔沿所述筒体的轴向设置。7.如权利要求2所述的去离子器，其特征在于，所述中间壳体的出液口设有内螺纹，所述右壳体的端部设有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹螺纹连接。8.如权利要求2所述的去离子器，其特征在于，所述左壳体包括第一进液筒和第一过渡筒，所述第一进液筒的内径均匀，所述第一过渡筒的第一连接端的内径与所述第一进液筒的内径一致，并沿远离所述第一连接端的方向
逐渐增大；所述右壳体包括第二进液筒和第二过渡筒，所述第二进液筒的内径均匀，所述第二过渡筒的第二连接端的内径与所述第二进液筒的内径一致，并沿远离所述第二连接端的方向逐渐增大。9.如权利要求8所述的去离子器，其特征在于，所述第一过渡筒上相对于所述第一连接端的另一端的内径与所述筒体的内径一致；所述第二过渡筒上相对于所述第二连接端的另一端的内径与所述筒体的内径一致。10.一种热管理系统，包括冷却液循环管路，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的去离子器，所述去离子器安装在所述冷却液循环管路上。

技术总结
本发明提供了一种去离子器及热管理系统，去离子器包括外壳及过滤筒，过滤筒包括筒体，筒体包括进液口和出液口，出液口设有第一环状支撑边缘，周向向远离于过滤筒的方向延伸；当过滤筒沿外壳的轴向安装入外壳内时，筒体与外壳的内壁间形成安装空间，经进料口置入呈颗粒状的去离子材料；筒体的表面还设有沿筒体径向贯穿的通孔，当冷却液从进液口流入时，经通孔流入安装空间后，由去离子材料对冷却液去除带电离子。采用上述技术方案后，可减少热管理系统的体积。统的体积。统的体积。


技术研发人员：孙远志 王苁 陆敏敏 邬智宇 王金伟 宁景霞
受保护的技术使用者：常州永安行氢能科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/26