废热利用装置的制作方法

本公开涉及氢燃料电池机车技术领域，尤其涉及一种废热利用装置。

背景技术：

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，具有无污染、噪声小及效率高等优点。在传统的电力机车中，通常依靠接触电网供电，接触电网的建设、运营等成本都很高，而将氢燃料电池安装到电力电车能够使机车摆脱接触电网运行。目前，氢燃料电池机车的研发正在逐步兴起，但氢燃料电池发电时发热导致热量损失，不但造成了氢燃料的浪费，也增加了机车的运行成本。

因此，亟需一种废热利用装置，用来对氢燃料电池损失的热量进行再利用。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种废热利用装置，能够对氢燃料电池的废热进行再利用，不但减小了氢燃料电池热量的浪费，也降低了机车的氢燃料消耗，进而实现了机车的绿色节能智能运行。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种废热利用装置，能够利用氢燃料电池的废热对机车的司机室进行供暖，所述废热利用装置包括：

冷却管道、动力泵、第一分配阀、第一散热器、第二散热器、第一温度传感器和控制器；

其中，所述冷却管道穿过所述氢燃料电池设置；所述冷却管道的入口端连通所述动力泵，所述冷却管道的出口端连通所述第一分配阀的入口端；所述第一分配阀的第一出口端连通所述第一散热器的入口端，所述第一散热器的出口端连通所述第二散热器的入口端；所述第一分配阀的第二出口端连通所述第二散热器的入口端，所述第二散热器的出口端连通所述动力泵；

所述第一散热器设于所述司机室之内；所述第二散热器设于所述司机室之外；所述第一温度传感器设于所述司机室之内，用于测量所述司机室内的第一温度值；所述控制器连接所述第一分配阀和所述第一温度传感器，用于根据测量到的第一温度值调节所述第一分配阀分配给所述第一散热器的冷却液流量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述控制器具有温度设置模块，用于调节第一温度值的预定值；

其中，在测量到的第一温度值低于第一预定值时，所述控制器控制所述第一分配阀调大流入所述第一散热器的冷却液流量；在测量到的第一温度值高于所述第一预定值时，所述控制器控制所述第一分配阀调小流入所述第一散热器的冷却液流量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述废热利用装置还包括第二温度传感器和第三温度传感器；

所述第二温度传感器设于所述冷却管道的入口端，用于测量所述冷却管道的入口端处冷却液的第二温度值；所述第三温度传感器设于所述冷却管道的出口端，用于测量所述冷却管道的出口端处冷却液的第三温度值；

其中，所述控制器连接所述第二温度传感器和所述第三温度传感器，用于根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值调节所述第一分配阀分配给所述第一散热器的冷却液流量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述温度设置模块能够调节第二温度值和第三温度值的预定值。

在本公开的一种示例性实施例中，所述废热利用装置还包括：

第二分配阀，连接于所述控制器，所述第二分配阀的入口端连通所述第一分配阀的第二出口端，所述第二分配阀的第一出口端连通所述第二散热器的入口端，所述第二分配阀的第二出口端连通所述动力泵；

其中，所述控制器能够根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值调节所述第二分配阀分配给所述第二散热器的冷却液流量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述废热利用装置还包括：

储液器，所述储液器的一端连通于所述第二散热器的入口端、另一端连通所述动力泵，用于调节所述冷却管道内冷却液的容量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述储液器内的冷却液为去离子水。

在本公开的一种示例性实施例中，所述废热利用装置还包括：

压力传感器，设于所述储液器和所述动力泵之间，用于测量所述冷却管道内的压强；所述压力传感器和所述动力泵均连接于所述控制器；

其中，在所述冷却管道内的压强小于所述储液器内的压强时，所述控制器控制所述动力泵抽取所述储液器内的冷却液注入到所述冷却管道。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一散热器为散热片或地暖管。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二散热器包括散热片和风扇，且所述风扇的转速可调节；

其中，所述风扇连接于所述控制器，所述控制器能够根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值对所述风扇的转速进行调节。

本公开实施方式的废热利用装置，冷却管道穿过氢燃料电池设置，动力泵用来驱动冷却管道内的冷却液流动，冷却液吸收氢燃料电池反应时产生的热量后温度升高、并经过第一分配阀流入第一散热器，而第一散热器能够将冷却液携带的热量释放到司机室，从而解决了司机室冬季时的取暖问题，也实现了氢燃料电池废热的再利用。

另外，通过第一温度传感器能够对司机室的温度进行检测，而控制器能够根据测量到的第一温度值值调节第一分配阀分配给第一散热器和第二散热器的冷却液流量。因此，本公开实施方式的废热利用装置能够对第一散热器内冷却液的流量进行闭环控制，从而实现司机室内温度的自动调节和氢燃料电池的最优运行。

综上所述，本公开实施方式的废热利用装置不但减小了氢燃料电池热量的浪费，也降低了机车的氢燃料消耗，进而实现了机车的绿色节能智能运行。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施方式废热利用装置的一个示意图。

图2是本公开实施方式废热利用装置的另一个示意图。

图中：100、氢燃料电池；101、司机室；1、冷却管道；2、动力泵；3、第一分配阀；4、第一散热器；5、第二散热器；6、第一温度传感器；7、控制器；8、第二温度传感器；9、第三温度传感器；10、第二分配阀；11、储液器；12、压力传感器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式中提供一种废热利用装置，能够利用氢燃料电池100的废热对机车的司机室101进行供暖。

如图1所示，该废热利用装置可包括冷却管道1、动力泵2、第一分配阀3、第一散热器4、第二散热器5、第一温度传感器6和控制器7，其中：

冷却管道1可穿过氢燃料电池100设置；冷却管道1的入口端可连通动力泵2，动力泵2用来驱动冷却管道1内的冷却液流动，而冷却管道1的出口端可连通第一分配阀3的入口端；第一分配阀3的第一出口端可连通第一散热器4的入口端，第一散热器4的出口端可连通第二散热器5的入口端；第一分配阀3的第二出口端可连通第二散热器5的入口端，第二散热器5的出口端可连通动力泵2，从而形成完整的流通回路。

由此，冷却管道1内冷却液吸收氢燃料电池100反应时产生的热量后温度升高、并经过第一分配阀3流入第一散热器4，第一散热器4能够将冷却液携带的热量释放到司机室101，从而解决了司机室101冬季时的取暖问题，也实现了氢燃料电池100废热的再利用。

同时，第一散热器4可设于司机室101之内；第二散热器5可设于司机室101之外；第一温度传感器6可设于司机室101之内，用于测量司机室101内的第一温度值；控制器7可连接第一分配阀3和第一温度传感器6，用于根据测量到的第一温度值调节第一分配阀3分配给第一散热器4和第二散热器5的冷却液流量。

因此，本公开实施方式的废热利用装置能够对第一散热器4内冷却液的流量进行闭环控制，从而实现司机室101内温度的自动调节和氢燃料电池100的最优运行。

综上所述，本公开实施方式的废热利用装置不但减小了氢燃料电池100热量的浪费，也降低了机车的氢燃料消耗，进而实现了机车的绿色节能智能运行。

下面结合附图对本公开实施方式提供的试验设备的各部件进行详细说明：

如图1所示，冷却管道1内可流通冷却液，举例而言，冷却液可以去离子水，从而避免冷却管道1的内壁出现水垢，当然，冷却液也可以为液态油脂类物质，此处不作特殊限定。

冷却管道1可穿过氢燃料电池100设置，使得温度较低的冷却液能够吸收氢燃料电池100反应时产生的热量，进而实现氢燃料电池100的降温。

冷却管道1的入口端可连通动力泵2，该动力泵2用来驱动冷却管道1内的冷却液流动，该动力泵2的实际规格以满足使用要求为准，此处不作特殊限定；冷却管道1的出口端可连通第一分配阀3的入口端，该第一分配阀3用来对冷却液的流量进行分配，如图1所示，第一分配阀3具有两个出口端，其中：

第一分配阀3的第一出口端可连通第一散热器4的入口端，而第一散热器4的出口端可连通第二散热器5的入口端；第一分配阀3的第二出口端可连通第二散热器5的入口端，而第二散热器5的出口端连通动力泵2。

由此，冷却管道1、动力泵2、第一分配阀3、第一散热器4和第二散热器5形成了完整的流通回路，从而使得冷却管道1中吸热升温后的冷却液能够经第一散热器4和第二散热器5将热量释放出去，并经动力泵2回到冷却管道1中，进而使得本公开实施方式的废热利用装置能够循环往复地工作。

第一散热器4可设于司机室101之内，用来为司机室101进行供暖。举例而言，该第一散热器4可以为散热片或地暖管，相应地，在第一散热器4为散热片时，第一散热器4需要安装在司机室101内的墙壁上；在第一散热器4为地暖管时，第一散热器4需要安装在司机室101内的地板下，此时，不但散热效果更好，而且有利于节约司机室101内的空间。

第二散热器5可设于司机室101之外，用来对司机室101内的温度进行调节。举例而言，该第二散热器5为可包括散热片，当然，为了在室外更好地散热，第二散热器5还可包括风扇，且风扇的转速可以调节，从而便于对第二散热器5的散热效率进行调整。

综上所述，如果司机室101内的温度较高，则可通过第一分配阀3调小流入到第一散热器4的冷却液流量，从而使更多的热量释放到司机室101的外部；如果司机室101内的温度较低，则可通过第一分配阀3调大流入到第一散热器4的冷却液流量变大，从而使更多的热量释放到司机室101的内部。

当然，在夏季温度较高时，可使全部的冷却液经第二散热器5回到动力泵2，此处不再详细描述。

为了实现冷却液流量的精确控制，如图1所示，本公开实施方式的废热利用装置还可包括第一温度传感器6和控制器7，其中：

第一温度传感器6可设于司机室101之内，用于测量司机室101内的第一温度值；控制器7可连接第一分配阀3和第一温度传感器6，用于根据测量到的第一温度值调节第一分配阀3分配给第一散热器4的冷却液流量。

同时，控制器7可具有温度设置模块，操作人员可借助该温度设置模块设置第一温度值的第一预定值。举例而言，该第一预定值可以为26℃，当然，也可以高于26℃或低于26℃，此处不作特殊限定。

由此，在测量到的第一温度值低于第一预定值时，控制器7控制第一分配阀3调大流入第一散热器4的冷却液流量；在测量到的第一温度值高于第一预定值时，控制器7控制第一分配阀3调小流入第一散热器4的冷却液流量。

如图2所示，本公开实施方式的废热利用装置还包括还可包括第二温度传感器8和第三温度传感器9，其中：

第二温度传感器8可设于冷却管道1的入口端，用于测量冷却管道1的入口端处冷却液的第二温度值；第三温度传感器9可设于冷却管道1的出口端，用于测量冷却管道1的出口端处冷却液的第三温度值；

当然，第二温度传感器8和第三温度传感器9均连接于控制器7，而控制器7能够根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值调节第一分配阀3分配给第一散热器4的冷却液流量，具体的调节过程此处不再详细描述。

如前所述，控制器7可具有温度设置模块，该温度设置模块同样能够设置第二温度值的第二预定值、及第三温度值的第三预定值。举例而言，该第二预定值可以设置为70℃左右，该第三预定值可以设置为80℃左右，从而使得控制器7能够基于第一预定值、第二预定值和第三预定值对整个流通回路进行控制和调整。

另外，第二散热器5可包括散热片和转速可调节的风扇，因此，还可将该风扇连接于控制器7，从而使得控制器7能够根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值对风扇的转速进行调节，具体的调节过程此处不再详细描述。

如图2所示，本公开实施方式的废热利用装置还包括还可包括第二分配阀10，该第二分配阀10的入口端可连通第一分配阀3的第二出口端，而第二分配阀10的第一出口端可连通第二散热器5的入口端、第二分配阀10的第二出口端可连通动力泵2。

当然，该第二分配阀10也连接于控制器7，而控制器7能够根据测量到的第一温度值、第二温度值和第三温度值调节第二分配阀10分配给第二散热器5的冷却液流量，具体的调节过程此处不再详细描述。

由此，相当于在流通回路中增加了并联支路，从而进一步增加了整个废热利用装置的稳定性和可靠性。

如图2所示，本公开实施方式的废热利用装置还可包括储液器11，该储液器11的一端可连通于第二散热器5的入口端、另一端可连通于动力泵2，用来调节冷却管道1内冷却液的容量。

储液器11可以为普通容器，且其内部的压强可以为标准大气压强值，在冷却管道1内的压强大于标准大气压强值时，冷却管道1内的冷却液能够在压强差的作用下自动流入储液器11，从而减少整个流通回路中的冷却液。

当然，本公开实施方式的废热利用装置还可包括压力传感器12，该压力传感器12可设于储液器11和动力泵2之间，用于测量冷却管道1内的压强，同时，压力传感器12和动力泵2均可连接于控制器7。

由此，在冷却管道1内的压强小于标准大气压强值时，控制器7能够控制动力泵2抽取储液器11内的冷却液注入到整个流通回路，从而增加冷却管道1内的冷却液。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。