[发明专利]一种带有气液分离功能的散热器及其应用

说明书

本发明提供一种带有气液分离功能的散热器及其应用，所述散热器包括一二端开口的圆管，圆管按一圆心于同一水平面内从内向外呈圆环状盘绕，或圆管沿一轴线从左至右呈螺旋状盘绕；于远离圆心或轴线的盘绕圆管的侧壁上沿切线方向设有2个以上的液体出口管，液体出口流出的液体流动方向为液体出口盘绕圆管的切线方向；圆管的一端为气液混合物料进口，另一端为气液混合物料出口。在螺旋管中，液态水由于离心力的作用在管路的外径区域流动，冷凝水经过了最外环液体出口，部分冷凝水沿此口流出，其余冷凝水随气态水蒸汽向下游流动。在下游的水量大幅减小，减小螺旋管剩余气液混合流体的平均比热容，有益于进一步降低剩余气液混合流体的温度，提高冷凝效率。

技术领域

本发明属于燃料电池部件的创新技术。确切的说，属于质子交换膜燃料电池的气液分离器和散热器的创新技术。

背景技术

目前，质子交换膜燃料电池以其能量转换效率高、无污染、低噪音等诸多优点成为新型能源研究热点。其中低功率质子交换膜燃料电池因其可对笔记本、手机等移动电器充电的便携式电源更是市场前景相当可观。

缩小体积始终是便携式燃料电池系统优化的目标，除有效利用空间外，系统内部部件的小型化是便携式燃料电池“瘦身”的根本解决途径。目前，燃料电池散热器一般采用金属管带式或者碳板板式等形式，因其散热效果好、质量轻而被广泛应用，但其体积的优化潜力有限，阻碍了便携式燃料电池系统进一步压缩体积的可能性。本发明不仅体积小，而且同时具备气液分离器和散热器两种功能，净减少一个部件的空间，大幅度缩小系统体积。

本发明的分离技术没有采用在燃料电池上已普遍应用的重力分离原理，因为该技术对方向敏感度要求较高，不适用于便携式燃料电池，而离心式分离技术是无方向敏感性的分离技术且分离效果较好，更适用于便携式燃料电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池用微型散热器，该散热器体积小，却同时具备气液分离器和散热器两种功能；气液分离效果较好，散热能力较强。

本发明是通过下述方案加以实现的。

一种带有气液分离功能的散热器，包括一二端开口的圆管，圆管按一圆心于同一水平面内从内向外呈圆环状盘绕，或圆管沿一轴线从左至右呈螺旋状盘绕；圆管的一端为气液混合物料进口，另一端为气液混合物料出口；于远离轴线的盘绕圆管的侧壁上沿切线向下的方向设有2个以上的液体出口，液体出口流出的液体流动方向为液体出口盘绕圆管的切线方向；

一根以上的热管插入所述呈圆环状盘绕或螺旋状盘绕的圆管外部和/或中间，所述热管蒸发端与圆管的外管壁贴接；所述热管的冷凝端置于所述呈圆环状盘绕或螺旋状盘绕的圆管上方。

于所述圆管和热管外壁上设置有散热片，所述散热片与圆管外壁和/或热管外壁相贴接。

圆管直径为1-10mm；液体出口的直径为1-5mm。

呈螺旋状盘绕时，所述圆管从气液混合物料进口一端至气液混合物料出口一端的盘绕时圆管与轴线的距离逐渐缩小。

所述插入至圆管构成的空腔中的热管从气液混合物料进口一端至气液混合物料出口一端的插入热管数量逐渐减少。

所述呈螺旋状盘绕时，圆管与轴线的距离为20mm～200mm；所述热管的高度为圆管与轴线距离的1-10倍。

所述呈螺旋状盘绕的圆管的盘绕周数为2-20周。

所述散热器的燃料电池系统，包括燃料电池电堆、燃料罐或燃料源、空气或氧气气源、散热系统；

所述散热系统由1个或2以上的权利要求1-8任一所述散热器并联连接后以矩阵式排列方式构成；