容易地实施本发明。
[0050]下面参考附图详细描述本发明。
[0051]图1和图2是示出根据本发明一个实施例的具有喷射器功能的燃料电池堆歧管的立体图和横截面图，图3是示出根据本发明一个示例性实施例的具有喷射器功能的燃料电池堆歧管的安装/配置的立体图。
[0052]如图1至3所示，燃料电池堆歧管，连接到燃料电池堆10以供给和分配用于燃料电池堆运转的燃料、空气和冷却水，在电池堆歧管的阳极管线中具有一体的文丘里管(venturi) -扩散器结构的喷射器。
[0053]为此，燃料电池堆歧管的歧管本体13具有阳极入口 12和阳极出口 11，分别用于向燃料电池堆10供给燃料(氢气)和从燃料电池堆10排出燃料(氢气)；阴极入口 20和阴极出口 21，分别用于向燃料电池堆10供应空气以及从燃料电池堆10排出空气；以及冷却通道22a和22b，用于供给和排出冷却水。
[0054]歧管本体13具有大致矩形板的形状，阴极出口 21和阳极出口 11在本体的一个纵向端处上下地形成，并且阳极入口 12和阴极入口 20在本体的另一纵向端上下地形成。冷却通道22a和22b分别形成在阳极入口 12和阴极入口 20之间、以及阴极出口 21和阳极出口 11之间。
[0055]具有阳极入口 12、阳极出口 11、阴极入口 20、阴极出口 21的歧管本体13以及冷却通道22a、22b，每一个以与燃料电池堆10紧密接触的方式安装，并且可以提供燃料、氧气和冷却水。
[0056]特别地，歧管本体13具有一体的喷射器17，即，起喷射器作用的部件与歧管12 —体地形成，如此可以去除通常在相关现有技术中使用的单独喷射器。为此，喷射器17包括文丘里管14和扩散器15，它们与歧管本体13 —体地形成。
[0057]用于供给氢气的喷嘴16可以安装在文丘里管14的前侧上。喷嘴16布置在文丘里管14的内侧，并可平行于文丘里管的轴线喷射氢气，并且从氢气罐(图5中的23)(下文将描述)延伸的氢气管线连接到喷嘴16。喷嘴可附加地安装在燃料电池堆歧管的外侧上，也可以作为一个单元与燃料电池堆歧管结合在一起。
[0058]喷射器17连接在歧管本体13上的阳极出口 11和阳极入口 12之间，以便被排出到阳极出口 11的氢气可再循环，并且可通过喷嘴16供给氢气。例如，具有文丘里管14和扩散器15的喷射器17可水平地布置在歧管本体13上，扩散器15的前端(上游侧)直接连接到歧管本体13的阳极入口 12，并且文丘里管14的后端(下游侧)通过导管18以一定角度连接到歧管本体13的阳极出口 11。
[0059]也就是说，喷射器17可以在与歧管本体13的阳极入口 12相同的高度、通过扩散器部分直接与阳极入口 12连接，并通过文丘里管部件和导管18在较低部分、以一定角度与阳极出口 12连接。显然地，导管18也可以与歧管本体13—体形成。
[0060]因此，从阳极出口 11排出的、再循环的氢气可通过导管18和喷射器17流入到阳极入口 12中，并且从喷射器17的喷嘴16供给的氢气也可流入阳极入口 12。
[0061]喷射器17是一种泵，其中当从喷嘴高速喷射处于压力下的流体时，该泵通过在其附近产生低压区域来吸收和排出流体，该喷射器17由以下组件构成:喷嘴16，其高速喷射处于高压下的主要流体(氢气)；文丘里管14，其利用文丘里管效应吸收次要流体(阳极废气)，并将其与主要流体混合；以及扩散器15，其降低速度并增大流体的压力。
[0062]因此，高速下的主要流体的动能被转化成文丘里管14中的全部流体混合物的动能，并且该速度通过具有不断增大的横截面的扩散器15被转化为压力，使得次要流体以比其被喷射器17吸收时更高的压力从喷射器出口排出，然后提供给阳极入口 12。
[0063]作为形成具有一体喷射器17的歧管本体13的方法，当燃料电池堆歧管由金属制成时，使用浇注(molding)和压铸法；当燃料电池堆歧管由塑料制成时，可以使用吹塑成型和注塑成型法。
[0064]图4是示出根据本发明实施例的具有喷射器功能的燃料电池堆歧的后加工的示例的立体图。如图4所示，另外地加工喷射器17的文丘里管14和扩散器15的表面，以使质量更好。例如，在形成歧管13时，对喷射器17的扩散器15的前端进行局部切割，利用加工工具26、通过局部切割来加工文丘里管14的内侧以及扩散器15的内侧，然后通过帽部件19覆盖(finish)该局部切割部。
[0065]也就是说，当在喷射器的文丘里管/扩散器结构中提供附加加工以使表面质量更好时，可以对该结构执行注塑成型，其中局部切割通道(切割扩散器和阳极入口的接合处)，然后在加工之后结合具有通道形状的帽部件19，如此可改善空气动力学特征。
[0066]图5是示出根据本发明一个实施例的具有喷射器功能的燃料电池堆歧管的安装状态的使用的横截面图。如图5所示，提供从氢气罐23到喷射器17的喷嘴16的氢气管线，并且调节器24和流控制阀25布置在氢气管线中。
[0067]因此，从氢气储罐23提供的氢气通过喷嘴16高速喷入文丘里管14中，并且从阳极出口 11排出的再循环氢气也通过导管18流入喷射器17的文丘里管14。
[0068]因此，从喷嘴16高速喷射的氢气的动能被转化成文丘里管14中包括的再循环氢气的全部流体混合物的动能，该速度通过具有不断增大的横截面的扩散器15被转化为压力，并且再循环的氢气以比其被喷射器17吸收时的更高压力从喷射器出口排出，然后被供给到阳极入口 12。
[0069]如上所述，在本发明中，可以通过一体地形成具有燃料电池堆歧管的喷射器，来减少制造成本并简化制造过程。
[0070]例如，在相关现有技术中，需要形成/加工和检查燃料电池堆歧管，形成、加工、组装和检查喷射器，组装燃料电池堆歧管和喷射器，检查气密性，组装燃料处理系统(FPS)，然而在本发明中需要形成/加工燃料电池堆歧管一检查气密性，组装FPS，因此可以减小步骤的数量。
[0071]此外，由于在燃料电池堆歧管和喷射器之间不存在接头，因此能够将需要被制造为密封的部分减到最少。例如，在相关现有技术中，在喷射器的文丘里管/扩散器接头以及一个喷嘴接头上的两个位置要求气密性，但是在发明中，仅仅在一个喷嘴接头处要求气密性，因此能够相应地确保气密性。
[0072]此外，由于燃料电池堆歧管和喷射器是一体形成的，因此可以减少在冷启动中喷嘴的冻结，并且可以增大提温速度。例如，在冷启动中，燃料电池堆歧管的温度高于与冷却水和燃料电池堆(加热源)接触的FPS部分，因此在冷启动中更有利。
[0073]尽管上面详细描述了本发明的实施例，然而本发明的范围并不限于这些实施例，本领域技术人员在权利要求所限定的本发明的精神下的各种改变和变型也包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种具有喷射器功能的燃料电池堆歧管，所述燃料电池堆歧管与燃料电池堆结合并供给和分配用于运行所述燃料电池堆的燃料、空气和冷却水，所述燃料电池堆歧管包括: 歧管本体，其包括阳极出口和阳极入口 ；以及 喷射器，其连接所述阳极出口和所述阳极入口，所述喷射器与所述歧管本体一体地形成，并且包括文丘里管、扩散器、以及安装在所述文丘里管上的喷嘴。
2.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中所述喷射器的所述扩散器的前端直接连接到所述歧管本体的所述阳极入口，并且所述文丘里管的后端通过导管连接到所述歧管本体的所述阳极出口。
3.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中所述喷射器的所述喷嘴另外地安装在燃料电池堆的外侧，或者与所述燃料电池堆歧管一体地形成。
4.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中包含所述文丘里管和所述扩散器的所述喷射器水平地布置在所述歧管本体上。
5.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中所述喷射器的所述扩散器的前端被局部切割，并且在加工所述扩散器之后利用帽部件覆盖所述局部切割部。
6.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中当所述歧管本体和与所述歧管本体一体形成的所述喷射器由金属制成时，通过重力浇注或压铸法来形成所述歧管本体和所述喷射器。
7.如权利要求1所述的燃料电池堆歧管，其中当所述歧管本体和与所述歧管本体一体形成的所述喷射器由塑料制成时，通过吹塑成型或注塑成型法来形成所述歧管本体和所述喷射器。
【专利摘要】本发明涉及一种具有喷射器功能的燃料电池堆歧管，该燃料电池堆歧管与燃料电池堆结合并供给和分配用于运行燃料电池堆的燃料、空气和冷却水，该燃料电池堆歧管包括：歧管本体，其包括阳极出口和阳极入口；以及喷射器，其连接阳极出口和阳极入口，喷射器与歧管本体一体地形成，并且包括文丘里管、扩散器、以及安装在文丘里管上的喷嘴。
【IPC分类】H01M8-02
【公开号】CN104810532
【申请号】CN201410589878
【发明人】郑世权, 金悳焕, 鲁容奎, 权富吉
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年10月28日
【公告号】DE102014221506A1, US20150214566