囊式膨胀水箱

技术领域

本发明涉及一种水箱，具体而言，涉及一种囊式膨胀水箱。

背景技术

氢燃料电池系统是一种将氢与氧反应产生的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，具有发电效率高，环境污染小等优点，因此被广泛应用于汽车领域。燃料电池系统的发热量巨大，因此需要通过散热器及水泵等零部件组成的散热组件实现对电堆的温度控制功能。膨胀水箱是散热组件的重要组成部分,具备补水、排气的功能。由于燃料电池系统电堆由众多单元堆叠而成，单体单元内部及各个单元之间的耐压较低；为保证燃料电池系统单体单元冷却液侧不超压、同时冷却液侧可靠的密封，电堆冷却液压力需要控制在较低的范围。燃料电池系统的正常运行温度适宜范围较窄；为满足散热组件控温要求，需要燃料电池系统冷却液的压力波动幅度较小。由此燃料电池系统对于膨胀水箱有更高的要求。

现有的普通膨胀水箱主要由金属箱体或塑料箱体构成；正常工作时，膨胀水箱箱体下部为一定液位的冷却液，顶部为用于聚集的空气空腔；膨胀水箱顶部设有压力阀盖。当冷却系统压力提高或温度升高时，冷却液液位随之升高、压缩膨胀水箱顶部的气体容积受压缩缓解冷却系统的压力上升幅度；若冷却系统压力超出一定幅度，膨胀水箱顶部压力阀盖开启，膨胀水箱内空气及冷却液溢出，冷却系统内压力随之降低。

上述现有的膨胀水箱应用于燃料电池系统冷却系统控制压力难度较大，主要问题表现在：在膨胀水箱顶部压力阀盖开启压力高的情况下，瞬态工作工程中会造成冷却液超压，影响电堆的密封及可靠性；在膨胀水箱顶部压力阀盖开启压力低的情况下,膨胀水箱压力阀盖频繁开启，冷却液外溢并蒸发，造成液位降低，需要及时补充冷却液。

综上所述，需要提供涉及一种囊式膨胀水箱，其能够克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供涉及一种囊式膨胀水箱，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。

本发明的一个实施方式提供了一种囊式膨胀水箱,其中所述囊式膨胀水箱包括外壳、囊体、出水口和至少一个除气口，所述囊体设置在外壳内，除气口设置在外壳的上部，除气口穿过外壳且与囊体连通，出水口设置在外壳的底部，出水口穿过外壳且与囊体连通，所述囊式膨胀水箱通过除气口和出水口与燃料电池系统的散热组件连通，冷却液储存在囊体中，囊体根据散热组件的温度和压力膨胀或缩小。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱中加注的冷却液的液面的高度低于除气口的高度。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊体使用可变形的橡胶纤维复合材料制成。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱还包括补水口和密封盖，所述补水口设置在外壳的顶部，补水口穿过外壳且与囊体连通，密封盖盖在补水口的上方且将补水口密封。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述除气口的数量根据燃料电池系统中需要除气的设备的数量确定。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱还包括通气口，所述通气口设置在外壳上，通气口的位置根据囊式膨胀水箱防水和防尘的需要确定，空气通过通气口进出外壳和囊体之间的空间。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述通气口上设有滤芯。

该囊式膨胀水箱的优点在于：当散热组件内压力、或温度变化时，储液囊体能够作相应的凹瘪或鼓起形状变化，保证膨胀水箱内的压力同环境压力基本一致；采用全封闭式设计，防止冷却液蒸发和泄漏。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的囊式膨胀水箱的示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了根据本发明一个实施方式的囊式膨胀水箱的示意图，所述囊式膨胀水箱包括外壳1、囊体2、出水口4和至少一个除气口 3，所述囊体2设置在外壳1内且囊体2能够在外壳1内膨胀或缩小，除气口3设置在外壳1的上部，除气口3穿过外壳1且与囊体2 连通，出水口4设置在外壳1的底部，出水口4穿过外壳1且与囊体 2连通，所述囊式膨胀水箱通过除气口3和出水口4与燃料电池系统的散热组件连通，冷却液储存在囊体2中，囊体2根据散热组件的温度和压力膨胀或缩小。所述外壳1用于接口定位及结构支撑，外壳1 的形状可以根据燃料电池系统的空间布置调整。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中冷却液从出水口4离开囊式膨胀水箱进入燃料电池系统的散热组件；在燃料电池系统运行过程中，燃料电池系统的散热组件中会因为吸收热量等原因产生气体，散热组件中的气体跟随冷却液从除气口3进入囊式膨胀水箱。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱中加注的冷却液的液面A的高度低于除气口3的高度。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊体2使用可变形的橡胶纤维复合材料制成。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱还包括补水口5和密封盖6，所述补水口5设置在外壳1的顶部，补水口5穿过外壳1且与囊体2连通，密封盖6盖在补水口5的上方且将补水口5密封。当散热组件中的冷却液因为蒸发或渗漏而不足时，工作人员能够通过补水口5向囊式膨胀水箱和散热组件补充冷却液。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述除气口3的数量根据燃料电池系统中需要除气的设备的数量确定，例如：当燃料电池系统的电堆水路入口和散热器的上水室均有除气需求时，囊式膨胀水箱上设置两个除气口3，两个除气口3分别与电堆水路入口和散热器的上水室连通；当仅有燃料电池系统的散热器的上水室均有除气需求时，囊式膨胀水箱上设置一个除气口3，除气口3与散热器的上水室连通。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述囊式膨胀水箱还包括通气口7，所述通气口7设置在外壳1上，通气口7的位置根据囊式膨胀水箱防水和防尘的需要确定，空气通过通气口7进出外壳1和囊体2之间的空间B。

根据本发明的上述一个实施方式提供的囊式膨胀水箱，其中所述通气口7上设有滤芯(未示出)，滤芯用于过滤空气中的灰尘。

该囊式膨胀水箱的优点在于：当散热组件内压力、或温度变化时，储液囊体能够作相应的凹瘪或鼓起形状变化，保证膨胀水箱内的压力同环境压力基本一致；采用全封闭式设计，防止冷却液蒸发和泄漏。

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。