消音冷却装置及燃料电池系统的制作方法

本实用新型涉及燃料电池系统技术领域，尤其是涉及一种消音冷却装置及燃料电池系统。

背景技术：

目前的燃料电池系统会通过空压机对空气进行升压、增大空气流速，以保证电堆内部能够有足够的空气参与反应，维持燃料电池系统的高效运行。而空压机在为空气升压的过程中，也会因为对空气做功而导致空压机出气口处的气体温度上升，为了保证系统正常运行，该部分高温气体必须进行冷却后才能进入增湿器，进而参与电堆反应。此外，目前的燃料电池系统所使用的空压机均存在转速高，噪音大的问题，为了降低系统噪音，保证整车nvh性能，通常会在系统中安装一个消音器，用来滤除部分空压机产生的噪音。

综上可知，由于空压机出口处的空气流速较快，温度较高，需要使用体积较大、重量较沉的消音器与中冷器完成消音与冷却过程，结构复杂和笨重，不利于系统的轻量化设计和集成化布置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种消音冷却装置及燃料电池系统，以缓解相关技术中使用消音器与中冷器完成消音与冷却过程，不利于系统轻量化设计的技术问题。

第一方面，本实用新型提供的消音冷却装置包括：消音筒和消音冷却层，沿所述消音筒的长度方向，所述消音筒的一端设有空气入口，所述消音筒的另一端设有空气出口，并且所述消音筒上还设有冷却液入口和冷却液出口；

所述消音冷却层设于所述消音筒内，并与所述消音筒的轴线呈夹角设置，所述消音冷却层包括交错排布的冷却管，所述冷却管的进液口与所述冷却液入口连通，所述冷却管的出液口与所述冷却液出口连通。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述消音冷却层的数量为多个，多个所述消音冷却层均位于所述消音筒内，并沿所述消音筒的长度方向间隔分布；

多个所述消音冷却层中冷却管的进液口均与所述冷却液入口连通，多个所述消音冷却层中冷却管的出液口均与所述冷却液出口连通。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述消音冷却层与所述消音筒的轴线垂直。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述冷却管呈井字型交错排布。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述冷却管由铜管制成。

结合第一方面的第一至第五种中任一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述消音筒的截面呈圆形，所述空气入口设于所述消音筒的第一端面，所述空气出口设于所述消音筒的第二端面。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述消音筒的第一端面设有与所述空气入口连通的进气管，所述消音筒的第二端面设有与所述空气出口连通的出气管，所述进气管的直径和所述出气管的直径均小于所述消音筒的直径。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述消音筒的外周壁上设有与所述冷却液入口连通的进液管和与所述冷却液出口连通的出液管。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第九种可能的实施方式，所述消音筒由硅胶管制成。

第二方面，本实用新型提供的燃料电池系统包括第一方面所述的消音冷却装置。

本实用新型提供的消音冷却装置及燃料电池系统，燃料电池系统包括消音冷却装置，消音冷却装置包括：消音筒和消音冷却层，沿消音筒的长度方向，消音筒的一端设有空气入口，消音筒的另一端设有空气出口，并且消音筒上还设有冷却液入口和冷却液出口；消音冷却层设于消音筒内，并与消音筒的轴线呈夹角设置，消音冷却层包括交错排布的冷却管，冷却管的进液口与冷却液入口连通，冷却管的出液口与冷却液出口连通。冷却液可通过冷却液入口进入消音筒内，流经消音冷却层后从冷却液出口流出，从空压机中排出的气体可通过空气入口进入消音筒内，并从空气出口排出，空气在经过消音冷却层时，冷却管中的冷却液与空气之间产生热交换，从而对空气进行冷却；此外，交错排布的冷却管对空气进行消音处理，因此，空气经过消音冷却层时，消音冷却层同时完成冷却和消音的效果。

与相关技术中使用消音器与中冷器完成消音与冷却过程的方式相比，本实用新型提供的消音冷却装置能够同时完成冷却和消音，将消音器与中冷器进行集成，结构简单，体积较小，能够满足燃料电池系统的整体布置优化与系统轻量化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的消音冷却装置的外部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的消音冷却装置的内部截面示意图。

图标：100－消音筒；200－消音冷却层；210－冷却管；310－进气管；320－出气管；410－进液管；420－出液管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的燃料电池系统包括依次连通的空压机、消音冷却装置和增湿气，空压机用于对空气进行升压，升压后的气体进入消音冷却装置，消音冷却装置同时对气体进行冷却和消音处理，处理后的气体从消音冷却装置进入增湿器。消音冷却装置将消音器与中冷器进行集成，结构简单，体积较小，能够满足燃料电池系统的整体布置优化与系统轻量化设计。

下面对消音冷却装置的具体结构进行说明：

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的消音冷却装置包括：消音筒100和消音冷却层200，沿消音筒100的长度方向，消音筒100的一端设有空气入口，消音筒100的另一端设有空气出口，并且消音筒100上还设有冷却液入口和冷却液出口；消音冷却层200设于消音筒100内，并与消音筒100的轴线呈夹角设置，消音冷却层200包括交错排布的冷却管210，冷却管210的进液口与冷却液入口连通，冷却管210的出液口与冷却液出口连通。

进一步地，消音冷却层200的数量为多个，多个消音冷却层200均位于消音筒100内，并沿消音筒100的长度方向间隔分布；多个消音冷却层200中冷却管210的进液口均与冷却液入口连通，多个消音冷却层200中冷却管210的出液口均与冷却液出口连通。

具体地，多个消音冷却层200沿消音筒100的长度方向平行且间隔设置，并且多个消音冷却层200均与消音筒100的轴线相互垂直，消音筒100的内壁与消音冷却冷层的外边缘接触。消音筒100内还设有与冷却液入口连通的进液总管和与冷却液出口连通的出液总管，多个消音冷却层200中冷却管210的进液口均与进液总管连通，多个消音冷却层200中冷却管210的出液口均与出液总管连通。进入消音筒100内的冷却液可通过进液总管流入各消音冷却层200的冷却管210中，各消音冷却层200中冷却管210流出的冷却液均流入出液总管，最后从冷却液出口排出。

通过空气入口进入消音筒100内的空气依次经过多个消音冷却层200，最后从空气出口排出，每个消音冷却层200中的交错排布的冷却管210之间具有空洞，多个消音冷却层200上的空洞交错设置，每一个冷却管210的交错空洞位置都成为一个声学滤波器，过滤掉特定频率的声波，使噪音频谱中的可听声成分明显降低，减少对人的干扰和伤害。

进一步地，冷却管210由铜管制成，并且排布呈m行n列，每行中的冷却管210与每列中的冷却管210相互垂直，以使冷却管210呈井字型排布，多层呈井字型排布的冷却管210共同构成抗性消音器，每一个铜管的交错空洞位置都成为一个声学滤波器，过滤掉特定频率的声波，使噪音频谱中的可听声成分明显降低，减少对人的干扰和伤害。

一些实施方式中，消音筒100的截面呈圆形，空气入口和空气出口分别设于消音筒100的外周壁的两端，本实施例中，消音筒100的截面呈圆形，空气入口设于消音筒100的第一端面，空气出口设于消音筒100的第二端面。

具体地，消音筒100由硅胶管制成，消音筒100的侧壁设有中空层，空气入口和空气出口分别设于消音筒100的两端面，并且空气入口的轴线和空气出口的轴线分别与消音筒100的轴线重合。空气进入消音筒100后，沿消音筒100的轴线方向流动，将空气入口和空气出口设于消音筒100的两端面，在经过空气入口和空气出口时，空气的流动方向与其在消音筒100内的流动方向相同，从而使空气更易经过空气入口和空气出口。

进一步地，消音筒100的第一端面设有与空气入口连通的进气管310，消音筒100的第二端面设有与空气出口连通的出气管320，进气管310的直径和出气管320的直径均小于消音筒100的直径。

具体地，进气管310的截面和出气管320的截面均呈圆形，并且轴线均与消音筒100的轴线重合，进气管310、消音筒100和出气管320共同构成扩张式消音器，气流从口径较小进气管310进入腔体内部后，首先通过一段截面较大的消音筒100，但其终端是直径小于消音筒100的出气管320，调节扩张室(消音筒100)的截面和长度可以改变噪音的反射和干涉性能，进而改变消声量和最大消声频率，通过进气管310、出气管320和消音筒100配合进行消音，结构简单，消音效果明显。

进一步地，消音筒100的外周壁上设有与冷却液入口连通的进液管410和与冷却液出口连通的出液管420。

具体地，冷取液进口和冷却液出口均设于消音筒100的中部，并沿消音筒100的长度方向间隔分布，进液管410安装于消音筒100的外周壁并与冷却液入口连通，出液管420安装于消音筒100的外周壁并与冷却液出口连通，进液管410和出液管420的设置，方便消音筒100与输送冷却液的管道连接。

本实用新型实施例提供的消音冷却装置及燃料电池系统，燃料电池系统包括消音冷却装置，消音冷却装置包括：消音筒100和消音冷却层200，沿消音筒100的长度方向，消音筒100的一端设有空气入口，消音筒100的另一端设有空气出口，并且消音筒100上还设有冷却液入口和冷却液出口；消音冷却层200设于消音筒100内，并与消音筒100的轴线呈夹角设置，消音冷却层200包括交错排布的冷却管210，冷却管210的进液口与冷却液入口连通，冷却管210的出液口与冷却液出口连通。冷却液可通过冷却液入口进入消音筒100内，流经消音冷却层200后从冷却液出口流出，从空压机中排出的气体可通过空气入口进入消音筒100内，并从空气出口排出，空气在经过消音冷却层200时，冷却管210中的冷却液与空气之间产生热交换，从而对空气进行冷却；此外，交错排布的冷却管210对空气进行消音处理，因此，空气经过消音冷却层200时，消音冷却层200同时完成冷却和消音的效果。

与相关技术中使用消音器与中冷器完成消音与冷却过程的方式相比，本实用新型实施例提供的消音冷却装置能够同时完成冷却和消音，将消音器与中冷器进行集成，结构简单，体积较小，能够满足燃料电池系统的整体布置优化与系统轻量化设计，并且省去了消音器与中冷器之间的管路连接，减少系统泄露与损坏的风险。此外，本实用新型实施例提供的消音冷却装置使用管式构造，流阻较小，可以减小流经消音冷却装置的气流的压损。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。