全文摘要
本实用新型公开了一种去除流体中离子的离子交换器，包括圆筒形壳体，壳体轴向一端固定连接有入口部件，壳体轴向另一端固定连接有出口部件，壳体内设有滤芯组件，入口部件和出口部件对称设置；滤芯组件由复合滤层缠绕而成，复合滤层包括平滑的聚丙烯纺粘无纺布层和往复弯折成波浪形的多孔性聚丙烯层，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层粘接在一起，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层围成的空隙内均匀填充有离子交换树脂制成的颗粒。本实用新型具有滤除流体中颗粒杂质和带电离子的双重作用，通过均匀混合的阳树脂颗粒和阴树脂颗粒置换掉流体中的阴阳离子，从而保持流体的低电导率，更强地保持流体的原有性能，具有低流阻高交换效率的优点。
主设计要求
1.去除流体中离子的离子交换器，包括圆筒形壳体，壳体轴向一端固定连接有入口部件，壳体轴向另一端固定连接有出口部件，壳体内设有滤芯组件，其特征在于：入口部件和出口部件对称设置；滤芯组件由复合滤层缠绕而成，复合滤层包括平滑的聚丙烯纺粘无纺布层和往复弯折成波浪形的多孔性聚丙烯层，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层粘接在一起，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层围成的空隙内均匀填充有离子交换树脂制成的颗粒。
设计方案
1.去除流体中离子的离子交换器，包括圆筒形壳体，壳体轴向一端固定连接有入口部件，壳体轴向另一端固定连接有出口部件，壳体内设有滤芯组件，其特征在于：入口部件和出口部件对称设置；
滤芯组件由复合滤层缠绕而成，复合滤层包括平滑的聚丙烯纺粘无纺布层和往复弯折成波浪形的多孔性聚丙烯层，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层粘接在一起，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层围成的空隙内均匀填充有离子交换树脂制成的颗粒。
2.根据权利要求1所述的去除流体中离子的离子交换器，其特征在于：所述离子交换树脂制成的颗粒包括均匀混合在一起的阳树脂颗粒和阴树脂颗粒，阳树脂颗粒和阴树脂颗粒的粒径均为0.6±0.05毫米。
3.根据权利要求1所述的去除流体中离子的离子交换器，其特征在于：圆筒形壳体采用改性PP材料制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的去除流体中离子的离子交换器，其特征在于：入口部件包括端盖和滤网；端盖包括圆筒形的卡接部和喇叭形的连接部，卡接部与连接部一体设置，卡接部位于连接部的轴向外侧，卡接部的外端部外表面径向凸起设有用于与流体管路卡接的凸环，连接部外小内大，连接部内侧与滤网相连接。
5.根据权利要求4所述的去除流体中离子的离子交换器，其特征在于：所述滤网为不锈钢网或者PET网。
6.根据权利要求4所述的去除流体中离子的离子交换器，其特征在于：滤网中心处设有半球形凸起，半球形凸起的凸起面朝向端盖的轴向外侧；滤网内侧设有整体呈圆盘形的流道结构，流道结构包括4组结构相同的流道单元，每组流道单元的圆心角为90度，每组流道单元包括一根沿径向延伸的主流道，主流道上左右对称设有支流道，支流道与其所连接的主流道之间的夹角为45度；主流道与支流道之间的空隙形成流体通路。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种离子交换器。
背景技术
质子交换膜燃料电池是将储存的燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置，具有能量密度高、转化效率高、零污染排放、噪音低、室温快速启动和对负载变化的快速响应等优点，因此质子交换膜燃料电池在航天领域、军用电源、交通运输、固定式电站以及便捷式电源等方面均具有广阔的应用前景。
质子交换膜燃料电池运行过程中会产生大量热量，温度过高或过低都会降低燃料电池系统的性能，为了达到最佳工作温度，目前通常采用电导率极低的冷却液对燃料电池系统进行冷却，然而循环一段时间后，系统中相关的管件以及零部件自身会析出一些离子，会导致冷却液的电导率逐步升高，这样时间长会影响电堆的性能，降低电堆的使用寿命，因此需要在冷却循环系统中加装一去离子装置，滤除冷却循环系统系统中产生的带电离子，从而降低系统中冷却液的电导率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种适于氢燃料电池汽车冷却循环系统使用的去除流体中离子及杂质颗粒的离子交换器。
为实现上述目的，本实用新型的去除流体中离子的离子交换器包括圆筒形壳体，壳体轴向一端固定连接有入口部件，壳体轴向另一端固定连接有出口部件，壳体内设有滤芯组件，其特征在于：入口部件和出口部件对称设置；
滤芯组件由复合滤层缠绕而成，复合滤层包括平滑的聚丙烯纺粘无纺布层和往复弯折成波浪形的多孔性聚丙烯层，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层粘接在一起，聚丙烯纺粘无纺布层与多孔性聚丙烯层围成的空隙内均匀填充有离子交换树脂制成的颗粒。
所述离子交换树脂制成的颗粒包括均匀混合在一起的阳树脂颗粒和阴树脂颗粒，阳树脂颗粒和阴树脂颗粒的粒径均为0.6±0.05毫米。
圆筒形壳体采用改性PP材料制成。
入口部件包括端盖和滤网；端盖包括圆筒形的卡接部和喇叭形的连接部，卡接部与连接部一体设置，卡接部位于连接部的轴向外侧，卡接部的外端部外表面径向凸起设有用于与流体管路卡接的凸环，连接部外小内大，连接部内侧与滤网相连接。
所述滤网为不锈钢网或者PET网。
滤网中心处设有半球形凸起，半球形凸起的凸起面朝向端盖的轴向外侧；滤网内侧设有整体呈圆盘形的流道结构，流道结构包括4组结构相同的流道单元，每组流道单元的圆心角为90度，每组流道单元包括一根沿径向延伸的主流道，主流道上左右对称设有支流道，支流道与其所连接的主流道之间的夹角为45度；主流道与支流道之间的空隙形成流体通路。
本实用新型具有如下的优点：
本实用新型采用直通式结构，两端采用对称的结构，流体可通过任意一端进入到产品内部，通过内部均匀混合的阳树脂颗粒和阴树脂颗粒的作用，来置换掉流体中的阴阳离子，从而保持流体的低电导率，更强地保持流体的原有性能。
本实用新型通过快插的结构与流体管路连接，流体进入到本实用新型中后，通过端盖的流道结构，可将流体均匀的向四周分开，经过端盖上滤网的作用可滤除流体中的颗粒杂质，过滤后流体均匀进入到分层的缠绕滤芯组件里，经过滤芯内部离子交换树脂的作用，来交换掉流体中带电的阴阳离子，从而保持流体的原有性能作用。
本实用新型利用微孔过滤和离子吸附交换的工作原理特性，具有滤除流体中颗粒杂质和去除带电离子的双重作用，设计优化的端盖结构以及滤芯结构，加上高交换效率低流速比的树脂颗粒，可使本实用新型与同类产品相比整体减小约30%的压损，达到低流阻高交换效率的优点。本实用新型更易安装更换，整体体积小，更容易满足产品的空间布置要求。
去除流体中产生的带电离子能够降低循环系统的导电离子浓度，保障燃料电池动力系统的高效运行，提高电堆的使用寿命。另外本产品还可去除流体里一定粒径的颗粒物杂质，保护系统里泵阀等元器件免受磨损。本实用新型与同类产品相比，可达到吸附离子效果好，产品流阻更低，使用寿命长的效果。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是入口部件的结构示意图；
图3是图2的右视图；
图4是滤芯组件的截面示意图；
图5是阳树脂颗粒和阴树脂颗粒的分布示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示，本实用新型的去除流体中离子的离子交换器包括圆筒形壳体1，壳体1轴向一端固定连接有入口部件2，壳体1轴向另一端固定连接有出口部件3，壳体1内设有滤芯组件，入口部件2和出口部件3对称设置；
滤芯组件由复合滤层缠绕而成，复合滤层包括平滑的聚丙烯纺粘无纺布层4和往复弯折成波浪形的多孔性聚丙烯层5，聚丙烯纺粘无纺布层4与多孔性聚丙烯层5粘接在一起，聚丙烯纺粘无纺布层4与多孔性聚丙烯层5围成的空隙6内均匀填充有离子交换树脂制成的颗粒。
入口部件2和出口部件3对称设置，因此在安装时无须区分正反方向，入口部件2和出口部件3可以互换连接位置，即入口部件2和出口部件3均既可以作为流体入口，也可以作为流体出口。这样可以减少产品安装错误，制作入口部件2和出口部件3的效率以及安装入口部件2和出口部件3的效率得到了提高。
壳体1与入口部件2和出口部件3之间的固定连接，可以是焊接、铆接或螺栓连接，也可以采用其他各种固定连接的方式。
所述离子交换树脂制成的颗粒包括均匀混合在一起的阳树脂颗粒7和阴树脂颗粒8，阳树脂颗粒7和阴树脂颗粒8的粒径均为0.6±0.05毫米。采用这样的技术方案，使离子交换树脂具有较大的交换容量和低流阻特性。
圆筒形壳体1采用改性PP材料制成。从而防止壳体1材料向流体（冷却液）内释放离子、导致液体电导率逐步升高。
入口部件2包括端盖和滤网9；端盖包括圆筒形的卡接部10和喇叭形的连接部11，卡接部10与连接部11一体设置，卡接部10位于连接部11的轴向外侧，卡接部10的外端部外表面径向凸起设有用于与流体管路（冷却液管路）卡接的凸环12，连接部11外小内大，连接部11内侧与滤网9以注塑、焊接或粘接等方式相连接。
滤网9能够滤除冷却液中的杂质颗粒，并防止壳体1里的离子交换树脂颗粒流出。滤网9的孔径大小小于离子交换树脂颗粒，并小于拟滤除的杂质颗粒的目标粒径。
所述滤网9为不锈钢网或者PET网。
滤网9中心处设有半球形凸起13，半球形凸起13的凸起面朝向端盖的轴向外侧；滤网9内侧设有整体呈圆盘形的流道结构14，流道结构14包括4组结构相同的流道单元，每组流道单元的圆心角为90度，每组流道单元包括一根沿径向延伸的主流道15，主流道15上左右对称设有支流道16，支流道16与其所连接的主流道15之间的夹角为45度；主流道15与支流道16之间的空隙形成流体通路17。
CAE(Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
端盖结构经CAE优化分析后，整体采用喇叭口结构，使孔径截面尺寸的变化更加平滑，与流体管路连接处采用快插接口结构，方便与管路连接，另一端是优化的流道结构14，流体沿流体管路进入后，经过半球形结构的迎接面而更好的分散开来，再经过滤网9的阻挡作用，沿设计好的主流道15和支流道16向四周更均匀的分散开来，然后再经流体通路17规则的进入到滤芯组件的不同层内部结构中。经过验证该结构可使流体更好的与离子交换树脂进行交换，还可降低产品的流阻。
制造时，阳树脂颗粒7和阴树脂颗粒8以振动的方式填充到滤芯组件的空隙中，填充量由空隙体积大小而定，填充满为止。
使用时，本实用新型通过入口部件2和出口部件3串联安装在质子交换膜燃料电池的冷却液管路上，安装时通过卡接部10进行快插连接，连接速度快。流体（冷却液）进入到本实用新型中后，通过端盖的流道结构14，可将流体均匀的向四周分开，经过端盖上滤网9的作用可滤除流体中的颗粒杂质，过滤后流体均匀进入到分层的缠绕滤芯组件里，经过滤芯内部离子交换树脂的作用，来交换掉流体中带电的阴阳离子，从而保持流体的原有性能作用。
以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920053110.2
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:41(河南)
授权编号:CN209434310U
授权时间:20190924
主分类号:H01M 8/04029
专利分类号:H01M8/04029;H01M8/04044;H01M8/2465
范畴分类:38G;
申请人:平原滤清器有限公司
第一申请人:平原滤清器有限公司
申请人地址:453000 河南省新乡市开发区东杨村一号
发明人:崔鹏鹏;林志磊;户志杰;郭黎民
第一发明人:崔鹏鹏
当前权利人:平原滤清器有限公司
代理人:王金
代理机构:41131
代理机构编号:郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计