[发明专利]用于处理功能系统的冷却装置的冷却流体的处理单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理特别是机动车的功能系统、尤其是燃料电池系统的冷却装置的冷却流体的处理单元、特别是离子交换器，其包括：容器，所述容器具有至少一个用于待处理冷却流体的入口和至少一个用于被处理的冷却流体的出口，并且在所述容器中在所述入口与所述出口之间冷却流体的流动路线中布置颗粒形式的离子交换介质；和压缩装置，用于压缩离子交换介质。

背景技术

由DE102009037080A1已知了一种用于处理机动车燃料电池系统的冷却循环的冷却流体的离子交换筒。所述离子交换筒包括外罩，该外罩在上部区域中具有用于冷却流体的流出口。所述离子交换筒的筒形底部具有流入口，冷却流体可通过该流入口流入到所述离子交换筒的内部。所述离子交换筒被填充有离子交换粒料。冷却流体必须由下向上、即由流入口向流出口流经离子交换粒料，并在那里进行处理。挤压垫片通过弹性的、大致空心柱形的波纹管(Faltenbalg)固定在筒盖的、朝向离子交换筒内部的内侧上。螺旋压簧分别以一端支承在筒盖的内侧上和挤压垫片朝向所述筒盖的侧面上。挤压装置利用筒盖、挤压垫片和螺旋压簧使得：只要例如放置离子交换粒料，即自动再次调整对离子交换粒料的挤压。螺旋压簧所处的弹簧空间相对于离子交换筒的内部密封地封闭，从而没有冷却流体能进入到弹簧空间中。所述挤压装置位于冷却流体通过离子交换筒的流动路线的外部。所述挤压装置仅具有挤压离子交换介质的功能。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种开头所述类型的处理单元，所述处理单元简单且更紧凑地构造，利用所述处理单元能够实现对冷却流体的有效处理，并且利用所述处理单元能够可靠地应对离子交换介质相对于容器的正和负地体积变化。

所述目的根据本发明通过下述方式来实现：压缩装置具有至少一个弹性的、多孔的压缩部件、优选开孔型泡沫材料部件，所述压缩部件可由冷却流体流经地布置在入口与出口之间的流动路线中。

因此，根据本发明，设置弹性的、多孔的压缩部件，所述压缩部件具有形状稳定特性并且设计有显著的弹性，从而该压缩部件简单地匹配于离子交换介质的正和负的体积变化并且使得离子交换介质始终保持紧凑的形状。优选地，所述压缩部件可以是开孔型泡沫材料部件。所述压缩部件以压簧的方式执行压缩功能。离子交换介质的体积缩小可特别是源于冷却介质组分，所述冷却介质组分能够化学地侵蚀并溶解离子交换介质的颗粒。利用弹性的压缩部件还可平衡离子交换介质在容器中的、特别是由于冷却介质吸收到离子交换介质中和/或热膨胀而引起的膨胀。利用压缩部件还可简单且有效地反作用于特别是由于冰冻作用而引起的封装密度或者容积密度的提高。同样可补偿冷却流体在容器中的工作压力的波动。通过利用弹性压缩部件进行的体积平衡，可以防止：离子交换介质特别是由于在容器的壁中或者在壁之间的连接位置处形成断裂而受到损害。这一点对处理单元的操作安全、特别是容器的密封起有利的作用。由于压缩部件维持了离子交换介质的紧凑性，所以容器可几乎完全被离子交换介质填满。通过这种方式提高所述处理单元的交换容量。此外，通过压紧离子交换介质防止了，冷却介质开辟通过离子交换介质的优选流动路线。冷却介质在流经时必须均匀地分布在离子交换介质中，从而完全流经离子交换介质并且所有颗粒均匀地与冷却介质接触。因此能够提高离子交换器的使用寿命。此外，通过压紧还防止了：离子交换介质的颗粒可能在容器中自由地到处移动，这可能会导致增加地磨损颗粒。这种磨损可能导致离子交换介质体积缩小。此外，磨损还可能引起处理单元中提高的压力损失。特别是，磨损还可能阻塞处理单元中的流体通过。通过减少磨损，可延长处理单元、特别是离子交换介质的使用寿命。此外，弹性的压缩部件可有助于阻尼容器的可能的振动。通过这种方式克服处理单元由于振动而引起的损坏。可以减少用于附加的阻尼元件的费用。这一点对安装费用、材料费用、空间需求和重量起到了有利的作用。在流动路线中布置由于其开孔结构可由冷却流体流过的压缩部件。所述压缩部件能以扩散器的形式使得冷却流体分布在流动横截面上。通过压缩部件可改进、特别是均匀化离子交换介质中的流动比，并且由此最佳地利用离子交换效率和离子交换器容量。有利地，开孔型压缩部件的孔可小于离子交换介质的最小颗粒，从而泡沫材料部件能够挡住所述颗粒。从而，可省略用于离子交换介质的单独的阻挡元件、特别是阻滞板。这一点对于材料费用、安装费用和重量产生有利的作用。压缩部件可附加地作为用于冷却流体的过滤器，通过该过滤器可以过滤出例如包含在冷却流体中的颗粒、特别是污物颗粒和/或冷却系统的元件的磨损颗粒。因此，所述压缩部件也可被构造为过滤元件。有利地，开孔型泡沫材料部件的孔径尺寸可小于冷却流体中最小的颗粒。优选地，所述压缩部件可由一种相对于冷却介质热和/或化学方面稳定的材料构成。从而，能延长压缩部件的使用寿命。