[发明专利]用于燃料电池系统中的离子过滤器的气泡去除装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃料电池系统中的离子过滤器的气泡去除装置，特别涉及从流经离子树脂的冷却水中产生的气泡容易被去除并排出至燃料电池系统外的气泡去除装置。

背景技术

燃料电池车辆中的燃料电池系统包括燃料电池堆(fuel cell stack)、用于将燃料(氢)供给至燃料电池堆的燃料供应系统、用于将电化学反应所必需的氧化剂(如，来自空气中的氧)供给至燃料电池堆的空气供应系统、和用于控制燃料电池堆的运行温度的热和水管理系统。

热和水管理系统，如图6所示，基本包括用于将冷却水传送至燃料电池堆12的冷却泵14和用于冷却在冷却燃料电池堆12之后排出的冷却水的散热器(radiator)16。该系统可进一步包括离子过滤器10，其位于冷却水回路中，用于过滤从冷却水中流出(elute)的离子。

因此，冷却水在燃料电池堆中循环并通过离子过滤器10被排放，从而去除金属离子。这使得冷却水的电导率维持在低水平并使得燃料电池的使用寿命和燃料电池系统的电稳定性得以延长。为此，离子过滤器典型地包含过滤包含在冷却水中的离子的微小颗粒形态的离子树脂。

例如，如图5所示，微小颗粒形态的离子树脂以套筒状(form of cartridge)被嵌入离子过滤器10的主体部20的内部。用于将冷却水供给至离子树脂的冷却水入口22形成在主体部20的下端。配置在主体部20的顶端上的罩帽24具有用于排放过滤完离子的冷却水的冷却水出口26。

所以，在冷却水经由燃料电池堆12循环之后，它从燃料电池堆12中排出并经由冷却水入口22被引入至主体部20。冷却水经过离子树脂，从而金属离子被去除。然后，冷却水通过罩帽24的冷却水出口22被排出并被送回至燃料电池堆12。

然而，如图4所示，离子过滤器10位于热和水管理系统的顶部。这导致冷却水中的气泡的聚集。

具体地，尽管冷却水回路中的气泡经过离子过滤器10的离子树脂，并且聚集在位于离子过滤器10顶端上的罩帽24的内部空间，但是该系统不提供单独的气泡的排出，因此，气泡和冷却水一同通过冷却水出口26排出。结果导致气泡在燃料电池系统(燃料电池堆，散热器，等)中循环。

当气泡经过离子过滤器10时，与冷却水一同循环，去除气泡耗费大约2天或3天的时间，而且气泡聚集在散热器中。结果，降低了散热性能，并由冷却水流产生了噪音。

所需要的是一种用于从在燃料电池系统内循环的冷却水中去除气泡的系统和方法，从而保持燃料电池系统的散热效率。

发明内容

本发明提供一种用于燃料电池系统的离子过滤器的气泡去除装置。具体地，本发明提供一种气泡去除装置，其中，用于将气泡排出至燃料电池系统外的构件被安装在燃料电池系统的顶部上的离子过滤器中。气泡去除装置容易排出冷却水经过离子过滤器时产生的气泡，从而使功率效率和散热效率最大化。

根据本发明的一个方面，提供一种用于燃料电池系统的离子过滤器的气泡去除装置，其中离子过滤器包括位于下端部的冷却水入口和其内嵌入有离子树脂的离子过滤器主体部。气泡去除装置包括配置在离子过滤器的内顶部的气泡去除构件。具体地通过利用浮力，气泡去除构件可定位在相对于离子过滤器的外部的打开或关闭的位置之间。

根据不同的实施例，气泡去除构件包括：气泡出口，其形成在离子过滤器的上部(如，顶端)；球偏离防止引导件，其在离子过滤器的上(顶端)部的内部，整体地形成在气泡出口的外围部；和球，其定位在球偏离防止引导件中，从而通过冷却水在球偏离防止引导件内向上或向下浮动，以此打开或关闭气泡出口。具体地，当该球定位在球偏离防止引导件的上部时，阻断(关闭)气泡出口。随着该球向下浮动，气泡出口开启(打开)，从而允许气泡的排出。

只要该球能通过冷却水在球偏离防止引导件内向上或向下移动，并且当定位在球偏离防止引导件的上部时，它的尺寸足以阻断气泡出口，该球的配置就没有特别的限制。根据不同的实施例，该球可以具有带有具有浮力的柔性的外罩材料的较重的内部(interior portion)(如，钢球等)。

根据不同的实施例，球偏离防止引导件可以包括具有从顶部到下部逐渐减少的直径的球移送引导件。同样地，当该球在球移送引导件的上部时，它与球移送引导件的内表面相接触，以此防止在球和球移送引导件的内表面之间出现气泡的通道。球移送引导件的下部被配置成防止该球向下浮动而离开球偏离防止引导件，并且例如可以包括限位器(stopper)，该限位器可以由球移送引导件的向内弯曲的部分形成。经过孔的一个或多个气泡在球移送引导件的下部和/或限位器的一个或多个表面形成。