气液分离器和具有其的车辆的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池系统技术领域，尤其是涉及一种气液分离器和具有其的车辆。


背景技术：

2.在燃料电池系统中，阴极电化学反应的水绝大多数通过空气出口排出，但仍有一部分水分通过质子膜反扩散至阳极，通过阳极出口排出电堆，如果不对混合汽进行水汽分离，和液态水的排出，许多液态水会随之进入电堆内，造成阳极水淹，因此很多公司在燃料电池阳极设计和使用了气液(水)分离器。
3.相关技术中，气液分离器一般分为两类：旋风式和档板式。旋风式是依靠离心力将电堆阳极产生的废水甩到内壁达到气液分离的目的；档板式是通过流道的结构设计，让混合气体在流动过程中通过凝结、重力作用达到气液分离的目的。其中，档板式气液分离器一般在最底部留有一个储水箱，储水箱会留有排水口，主要作用是定时将系统产生的废水排出系统外，同时也是电堆氢气系统吹扫的排气口。但是在低温环境下，残余在储水箱的水会结冰且将排水口堵住，使得系统在冷启动时无法完成吹扫、排水等操作，导致启动困难甚至失败。
4.为解决上述问题，在现有技术的方案中，通过增加第二个开关阀来进行电堆氢气系统的吹扫，或者通过抬高排水口的高度，增大排水口高度以下的储水量，来避免排水口被水淹没后冻结的问题。但是，增加第二个开关阀来进行氢气吹扫的方案需要增加管路、支架等一系列匹配的零部件，使得成本重量增加、系统布置复杂化，另外通过抬高排水口的高度避免结冰堵塞会造成储水箱内永远残留废水，如果车辆在倾斜停放的时候存在废水淹没排水口进而发生冻结的风险。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种气液分离器，能够在储水箱的外侧对储水箱进行加热，以达到主动、快速化冰的目的，防止储水箱内的水结冰而将排水口堵住，从而保证系统在冷启动时顺利完成吹扫、排水等操作。
6.根据本实用新型实施例的气液分离器，包括：分离器本体，所述分离器本体具有气液分离腔；储水箱，所述储水箱与所述气液分离腔的底部连通，所述储水箱具有排水口；加热组件，所述加热组件安装于所述储水箱的外侧且用于对所述储水箱加热。
7.根据本实用新型实施例的气液分离器，通过在储水箱的外侧设置加热组件，以便于在低温环境导致储水箱内的水出现结冰的情况时，能够在储水箱的外侧对储水箱进行加热，以达到主动、快速化冰的目的，防止储水箱内的水结冰而将排水口堵住，从而保证系统在冷启动时顺利完成吹扫、排水等操作，降低系统冷启动的难度，同时，将加热组件设置在储水箱的外侧，易于降低加热组件的安装难度。
8.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热组件包括外壳和加热元件，所述外壳与所述储水箱的外壁相连且限定出安装腔，所述加热元件安装于所述安装腔内。
9.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热元件包括加热片和电控模块，所述加热片与所述电控模块电连接，所述电控模块位于所述加热片背离所述储水箱的一侧。
10.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热片与所述储水箱的底壁贴合。
11.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述电控模块与整车控制器电连接。
12.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热组件包括加热仓和换热器，所述加热仓与所述储水箱的外侧相连，所述换热器安装于所述加热仓内，且所述换热器内具有用于流通换热介质的换热流道。
13.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热仓具有进水接口和出水接口，所述进水接口和所述出水接口分别与所述换热流道的入口端和出口端连通。
14.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述换热流道设有多个，且多个所述换热流道并联于所述整车的换热系统中。
15.根据本实用新型一些实施例的气液分离器，所述加热仓包括加热仓本体和堵盖，所述加热仓本体与所述储水箱为一体成型，所述堵盖封闭连接于所述加热仓本体背离所述储水腔的一侧。
16.本实用新型还提出了一种车辆。
17.根据本实用新型的车辆，包括上述任一项实施例所述的气液分离器。
18.所述车辆与上述的气液分离器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是根据本实用新型一个实施例的气液分离器的结构示意图；
22.图2是根据本实用新型一个实施例的气液分离器的俯视图；
23.图3是图2中a-a处的剖面图；
24.图4是根据本实用新型另一个实施例的气液分离器的结构示意图；
25.图5是根据本实用新型另一个实施例的气液分离器的主视图；
26.图6是根据本实用新型另一个实施例的气液分离器的俯视图；
27.图7是图6中b-b处的剖面图；
28.图8是根据本实用新型另一个实施例的储水箱总成与外部加热器的热循环的示意图。
29.附图标记：
30.气液分离器100，
31.分离器本体10，进口11，出口12，
32.储水箱20，排水口21，排水阀22，结冰区23，
33.加热组件30，外壳31，加热元件32，加热片321，电控模块322，
34.加热仓33，加热仓本体331，进水接口3311，出水接口3312，堵盖332，
35.换热器34，换热流道341，
36.水泵40，外部加热器50，储水箱总成60。
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
38.下文的公开提供了许多不同的实施例或示例用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定示例的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同示例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的示例，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
39.下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的气液分离器100。
40.需要说明的是，气液分离器100可构造为旋风式气液分离器和档板式气液分离器，优选地，本实用新型中的气液分离器100为档板式气液分离器。
41.根据本实用新型实施例的气液分离器100，包括：分离器本体10、储水箱20和加热组件30。
42.具体地，分离器本体10具有气液分离腔，储水箱20具有存水腔，分离器本体10与储水箱20可拆卸地相连，且存水腔的上端与气液分离腔的底部连通，以便于气液分离后的水能够在存水腔内进行存储，且储水箱20具有排水口21，排水口21与存水腔连通，如图1-图3所示，排水口21处设有排水阀22，排水阀22可控制排水口21的开启或关闭，以在排水口21开启时，能够将存水腔内的水排出，加热组件30安装于储水箱20的外侧且用于对储水箱20加热。
43.可以理解的是，气液分离腔内设有档板结构(图中未示出)，且分离器本体10具有进口11和出口12，进口11适于与电堆阳极侧连通，且电堆阳极侧产生的气体适于通过进口11进入气液分离腔内，且由档板结构进行气液分离后，气体沿出口12排出，水进入存水腔内，然后系统可通过控制排水阀22开启排气口以将存水腔内的水排出，同时，排水口21也作为电堆氢气系统吹扫的排气口。
44.需要说明的是，在低温环境下，受低温环境影响，存水腔内的水会出现结冰而封堵排水口21的问题，导致开启排水口21也无法将存水腔内的水排出，在现有技术中，通过设置第二个开关阀来实现电堆氢气系统的吹扫，或者通过抬高排水口21的高度，来避免排水口21被水淹没后冻结的问题，但是，增加第二个开关阀需要增加管路、支架等一系列匹配的零部件，使得成本重量增加、系统布置复杂化，另外抬高排水口21的高度会造成储水箱20内永
远残留废水，进而存在车辆在倾斜停放的时候，废水淹没排水口21进而导致结冰的风险。
45.而本实用新型中，将加热组件30设置在储水箱20的外侧，不占用储水箱20内部的安装空间，利于实现储水箱20的小型化设计，便于降低加热组件30的安装难度，且相比于现有技术中的设置，本实用新型通过设置加热组件30，不需要单独设置第二个开关阀、以及抬高排水口21的高度，从而不会导致储水箱20内永远残留废水，进而也就不存在车辆在倾斜停放的时候废水淹没排水口21的风险，即不受车辆的摆放姿态的影响。
46.例如，将加热组件30设置在储水箱20的下面或侧面，以便于在低温环境导致储水箱20内的水出现结冰的情况时，能够在储水箱20的外侧对储水箱20进行加热，以达到主动、快速化冰的目的，防止储水箱20内的水结冰而将排水口21堵住，从而保证系统在冷启动时顺利完成吹扫、排水等操作，降低系统冷启动的难度。
47.根据本实用新型实施例的气液分离器100，通过在储水箱20的外侧设置加热组件30，以便于在低温环境导致储水箱20内的水出现结冰的情况时，能够在储水箱20的外侧对储水箱20进行加热，以达到主动、快速化冰的目的，防止储水箱20内的水结冰而将排水口21堵住，从而保证系统在冷启动时顺利完成吹扫、排水等操作，降低系统冷启动的难度，同时，将加热组件30设置在储水箱20的外侧，易于降低加热组件30的安装难度。
48.在一些实施例中，如图1和图3所示，加热组件30包括外壳31和加热元件32。
49.具体地，外壳31与储水箱20的外壁相连且限定出安装腔，加热元件32安装于安装腔内，以便于对加热元件32进行固定，增强加热元件32的结构稳定性，同时，便于起到保护加热元件32的作用，避免加热元件32出现损坏的问题。
50.进一步地，如图1和图3所示，加热元件32包括加热片321和电控模块322。
51.加热片321与电控模块322电连接，电控模块322位于加热片321背离储水箱20的一侧，电控模块322用于在通电时控制加热片321发热，且在断电时，控制加热片321停止发热，其中，加热片321与储水箱20贴合，以便于在电控模块322通电时，加热片321发热且将通过储水箱20将热量传递至储水箱20内的结冰区23，以实现主动、快速化冰的目的。
52.其中，加热片321直接与储水箱20的外壁贴合，能够增大加热片321与储水箱20的接触面积，进而提高换热效率，利于实现快速化冰，且利于使得结构更加紧凑，利于实现气液分离器100的小型化设计。
53.举例而言，加热片321可构造为ptc加热板，当然，加热片321也可构造为其它类型的加热板，在此不做限定。
54.优选地，如图1和图3所示，加热片321构造为平板状，且加热片321与储水箱20的底壁贴合。以便于增大加热片321与储水箱20的接触面积，进而提高换热效率，利于实现快速化冰。
55.需要说明的是，根据实际的化冰需求，加热片321根据结冰区23的形状进行适配设计，即加热片321也可构造为其它形状，例如，如图3所示，结冰区23位于储水箱20的底部，此时，加热片321可同时包覆于储水箱20的底壁和靠近底壁的部分侧壁，以满足不同的化冰需求，其中，上述加热片321的形状仅用于举例说明，在此不做限定。
56.可选地，电控模块322与整车控制器电连接。由此，便于用户可直接通过整车控制器对加热片321的工作状态进行控制，以便于在储水箱20内的水出现结冰的问题时，用户可主动通过电控模块322控制加热片321开启，便于用户对加热片321的工作状态进行控制，且
利于降低控制难度。
57.下面结合图1和图3介绍本实施例的气液分离器100，具体地，加热组件30设置于储水箱20的底部，其中，加热片321构造为ptc加热板且直接与储水箱20的底壁贴合，电控模块322与外壳31集成设计，以便于节省安装空间，在实际工作时，通过ptc加热板进行加热直接达到化冰的目的，由于ptc加热板的加热效率非常高，10秒内加热温度能达到80℃以上，从而便于提高化冰效率，且如此设置的加热组件30，对气液分离器100的整体尺寸的影响较小，在储水箱20的厚度尺寸(如图3中的上下方向)上增加5mm-10mm即可，对气液分离器100的整体尺寸的影响较小。
58.在另一些实施例中，如图4、图6和图7所示，加热组件30包括加热仓33和换热器34。
59.具体地，加热仓33与储水箱20的外侧相连，换热器34安装于加热仓33内，且换热器34内具有用于流通换热介质的换热流道341。
60.例如，加热组件30安装于储水箱20的底壁，且加热仓33与储水箱20的底壁相连，换热器34安装于加热仓33内，以便于对换热器34进行固定，增强换热器34的结构稳定性，同时，便于起到保护换热器34的作用，避免换热器34出现损坏的问题。
61.其中，换热器34与储水箱20的底壁贴合，且换热器34内具有用于流通换热介质的换热流道341，换热介质适于在换热流道341内流动，以实现换热介质与储水箱20的换热。
62.可以理解的是，换热介质可为热水或其它热量较高的液体等，在此不做限定。其中，在换热介质在换热流道341内流动时，换热介质的热量通过储水箱20传递至结冰区23，即换热介质与储水箱20进行换热，以实现快速化冰的目的，防止储水箱20内的水结冰而将排水口21堵住，从而保证系统在冷启动时顺利完成吹扫、排水等操作，降低系统冷启动的难度。
63.进一步地，如图4-图6所示，加热仓33具有进水接口3311和出水接口3312，进水接口3311和出水接口3312分别与换热流道341的入口端和出口12端连通。
64.例如，如图6所示，进水接口3311和出水接口3312可分别位于加热仓33的相对的两侧，且进水接口3311和出水接口3312均连接于整车的换热系统中，以便于换热流道341与整车的换热系统构成循环。
65.也就是说，换热介质可由进水接口3311流入换热流道341内，且在换热介质与储水箱20进行换热后，由出水接口3312流出，优选地，换热流道341与整车的换热系统连通，从而便于换热流道341与整车的换热系统构成循环，以利用整车的换热系统的热量实现对储水箱20的结冰区23的加热。
66.由此，在对储水箱20的结冰区23的加热的同时，能够充分利用整车的换热系统内的热量，利于热量的循环，降低使用成本。
67.在一些实施例中，如图7所示，换热流道341设有多个，且多个换热流道341串联/并联于整车的换热系统中，优选的，换热流道341为并联形式。
68.例如，换热流道341可设有12个，或者换热流道341也可设有其它数量，在此不做限定。由此，通过设置多个并联的换热流道341，利于增大换热介质与储水箱20的换热面积，进而增强换热器34的换热效率，利于实现快速化冰的目的。
69.在进一步的一些实施例中，换热流道341可与外部加热器50构成单独的热循环。
70.具体地，如图8所示，储水箱总成60包括储水箱20和加热组件30，其中，加热组件30
可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
83.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
84.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。