專利名稱：氫填充設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對可拆卸氫存儲容器填充氫的氫填充設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，作為移動電話、膝上型個人計算機等的電源，燃料電池已經(jīng)得到關(guān)注。因為氫被用作其燃料電池的燃料，所以需要用于存儲氫的容器并且需要用于利用氫填充其容器的氫填充設(shè)備。而且，充分考慮到了隨著燃料電池的廣泛使用普通家庭被用作該氫填充設(shè)備的使用場所。
在此情形中，需要普通消費者能夠在家庭中實現(xiàn)安全并且簡單的使用。具體地，需要避免風(fēng)險例如由于操作氫而引起點火，在由氫吸收合金制成氫存儲容器的情形中建立適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，確保能夠甚至由普通消費者執(zhí)行的簡單可操作性，等。在用于對容器填充氫的方法中已經(jīng)有了了幾點提議。
例如，在專利文獻(xiàn)1中，氫存儲容器的填充壓力和溫度在填充量檢測中被檢測到，并且基于氫吸收合金的T-P-C特性，測量氫剩余量并且獲得氫填充比率。而且，作為冷卻和風(fēng)險防止措施，氫存儲容器被置于低溫腔室中，并且該低溫度腔室可以是水浴、冰浴和任何低溫腔室，只要能夠保持低于普通溫度的溫度。在專利文獻(xiàn)2中，填充量檢測是利用氫存儲容器的填充壓力和溫度而被檢測的，并且氫供給量通過閥來控制，從而基于氫吸收合金的PCT特性填滿。而且，作為冷卻和風(fēng)險防止措施，利用使用制冷劑的低溫浴冷卻氫存儲容器。在專利文獻(xiàn)3中，采用一種方法，其中使用聚合電解質(zhì)水電
解裝置產(chǎn)生氫，并且通過在填充量檢測中檢測氫壓力而檢測填滿，并且當(dāng)氫填充壓力達(dá)到一定值時的時間點一度停止填充氫，并且利用隨后的供給緩沖罐的氫壓力的降低速率決定氫填充比率，并且當(dāng)有必要時執(zhí)行再填充。而且，作為冷卻和風(fēng)險防止措施，使用冷卻部件執(zhí)行冷卻，專用于冷卻的管狀蒸發(fā)器和制冷器被結(jié)合到該冷卻部件中，并且作為泄漏氫措施，使用專用風(fēng)扇等誘導(dǎo)氫，并且利用泄漏氫處理部件執(zhí)行燃燒處理。在專利文獻(xiàn)4中，提出一種用于利用從水電解裝置產(chǎn)生的氫填充氫存儲容器的設(shè)備。該設(shè)備被構(gòu)造成直接地填充，同時通過在水電解裝置和填充裝置之間設(shè)置緩沖罐或者流率調(diào)節(jié)閥而抑制水電解裝置的壓力變化。
專利文獻(xiàn)l.- JP隱A-6陽103987
專利文獻(xiàn)2: JP-A-8-128597
專利文獻(xiàn)3: JP-A-2002-269633
專利文獻(xiàn)4: JP-A-2003-l 1958
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題然而，在上述提出的相關(guān)技術(shù)中，仔細(xì)使得普通消費者能夠在家庭中進(jìn)行安全并且簡單的使用的設(shè)計未被實現(xiàn)，并且能夠在這種家庭中使用的實際氫填充設(shè)備尚未研制出來。
進(jìn)一步，利用簡單的可操作性，有必要檢測氫存儲容器內(nèi)側(cè)的氫填充比率，從而在由氫填充設(shè)備對氫存儲容器填充氫的情形中使得操作自動停止或者顯示填充狀態(tài)，以了解氫存儲容器的氫填充數(shù)量并且還自動地操作該設(shè)備，但是檢測氫吸收合金的氫吸收量的技術(shù)尚未形成。本發(fā)明已經(jīng)基于上述情況而得以實現(xiàn)，并且本發(fā)明的目的在于提供一種氫填充設(shè)備，其中不具有專業(yè)知識的普通消費者能夠安全地并且簡單地對氫存儲容器填充氫。
而且，進(jìn)一步的目的在于提供一種氫填充設(shè)備，該設(shè)備能夠以在使用中無任何問題的精度和簡單性建立一種在氫存儲容器內(nèi)側(cè)的氫填充比率進(jìn)行檢測技術(shù)并且，顯示設(shè)備中的填充狀態(tài)或者在填滿時自動地停止操作。
用于解決所述問題的方案即，本發(fā)明的氫填充設(shè)備特征在于包括氫源、可拆卸連接端口，氫存儲容器被連接到該連接端口以存儲從氫源供給的氫的、容器冷卻單元，用于冷卻被連接到連接端口的氫存儲容器、容器連接識別單元，用于識別氫存儲容器到連接端口的連接、填滿檢測單元，用于檢測被連接到連接端口的氫存儲容器被氫填滿。而且，本發(fā)明的氫填充設(shè)備進(jìn)一步包括氫填充控制單元，用于在由連接識別單元進(jìn)行的連接識別之后對氫存儲容器供給并且填充來自氫源的氫，并且根據(jù)由填滿檢測單元進(jìn)行的填滿檢測結(jié)束供給和填充氫。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，氫填充控制單元控制容器冷卻單元冷卻被供給并且填充有氫的氫存儲容器。而且，本發(fā)明的氫填充設(shè)備進(jìn)一步包括設(shè)備蓋，至少連接端口被該設(shè)備蓋覆蓋，在該設(shè)備蓋中，空氣引入端口被布置在低位置，并且空氣排放端口被布置在高位置，而且所述連接端口能夠靠近范圍
從空氣引入端口到空氣排放端口的空氣路徑布置在所述空氣路徑內(nèi)；
和用于以強制方式將空氣引入空氣引入端口內(nèi)的空氣引入機。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，被連接到連接端口的氫存儲容器能夠被布置在空氣路徑中，從而能夠利用通過空氣路徑流動的空氣冷卻氫存儲容器。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，填滿檢測單元檢測用來被供給并且填充氫存儲容器的氫的流率或者壓力或者流率和壓力這兩者，并且基于檢測結(jié)果計算容器內(nèi)側(cè)的氫填充比率。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，填滿檢測單元基于用于檢測氫存儲容器內(nèi)側(cè)的氫剩余量的氫剩余傳感器的檢測結(jié)果而檢測填滿狀態(tài)。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，容器冷卻單元包括在其中制冷劑流動并且與氫存儲容器執(zhí)行熱交換的冷卻管。而且，本發(fā)明的氫填充設(shè)備進(jìn)一步包括在氫源中的氫罐，和
用于在從氫罐供給氫的情形中，利用熱吸收側(cè)冷卻氫存儲容器并且利
用熱耗散側(cè)加熱氫罐的珀爾帖(Peltier)裝置。而且，在本發(fā)明的氫填充設(shè)備中，用于對氫填充容器裝填的裝填孔被置于包括連接端口的設(shè)備本體中，并且該裝填孔具有一形狀，其中通過小的間隙圍繞氫填充容器的周邊，并且氫填充容器的外周表面和裝填孔的內(nèi)周表面具有用于定位的凹凸形狀，其中周表面中的任
何一個或者相應(yīng)的周表面相互接合并且氫填充容器被定位成大致在整個周邊上在裝填孔和氫填充容器之間具有小的間隙。
也就是，根據(jù)本發(fā)明，容器連接識別單元識別出氫存儲容器被連接到連接端口，并且該氫存儲容器被填充氫，并且由此防止從連接端口錯誤地排放氫。而且，這種識別更加便于氫填充自動化。
在填充氫期間，氫存儲容器被容器冷卻單元冷卻，并且能夠消除對氫存儲容器過熱的風(fēng)險。而且，在于氫存儲容器中使用氫吸收合金的情形中，當(dāng)氫存儲容器開始被填充氫時，溫度開始根據(jù)氫吸收合金
的特性升高，從而氫存儲容器被冷卻單元冷卻，并且由此氫吸收效率，即填充效率被提高。
而且，在對氫存儲容器供給并且填充氫的情形中，利用填滿檢測單元檢測填滿，從而根據(jù)該檢測停止供給和填充氫，并且由此能夠防止氫過量供給從而提高安全性。本發(fā)明的氫源能夠是能夠供給氫的氫源，并且不限于具體的氫源，并且給出了高壓氫罐、氫吸收合金容器等，另外，優(yōu)選地給出了氫發(fā)生器，例如水電解裝置或者使用總是能夠進(jìn)行生產(chǎn)而無需保持的氣體的重整器。而且，除了氫源，能夠構(gòu)造成設(shè)置用于已經(jīng)存儲氫的氫存儲部件，并且對氫填充容器填充來自氫存儲部件的氫。能夠在氫存儲部件中使用氫存儲罐、氫吸收合金容器等。通過使氫存儲部件介入，能夠以穩(wěn)定的壓力將氫供給到氫存儲容器。而且，作為氫存儲容器被連接到此的連接端口， 一種能夠以最小泄漏將氫供給到氫存儲容器并且還能夠容易地附接和拆卸氫存儲容器的連接端口是理想的，并且能夠使用已知的聯(lián)結(jié)器等。然而，連接端口不限于如本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。作為氫存儲容器，實際上是填充了高壓氫的容器，能使用在其中容納氫吸收合金，并且在氫吸收合金中吸收并且存儲氫的容器等。簡言之，氫存儲容器能夠是一種氫能夠在其中被存儲并且被供給到外部使用側(cè)的容器，并且不限于如本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。能夠清楚地識別氫存儲容器到連接端口的連接和斷開狀態(tài)的任何單元和限制開關(guān)等能夠被用作容器連接識別單元，并且容器連接識別單元不限于如本發(fā)明的具體裝置。而且，作為填滿檢測單元，例如，給出了用于通過檢測用來被供給并且填充氫存儲容器的氫的流率或者壓力或者流率和壓力這兩者而檢測填滿，并且計算容器內(nèi)側(cè)的氫填充比率的裝置，或者用于通過檢測氫填充容器內(nèi)側(cè)的氫剩余量而檢測填滿的裝置。
例如，在填充時利用氫流率檢測器和壓力檢測器中的至少一個或
者這兩者檢測從氫源流動到氫存儲容器的氫流率和壓力中的一個或者
這兩者，并且由順序處理器計算它的數(shù)值，并且將其與氫吸收合金的
典型特性核對，并且由此計算出氫存儲容器內(nèi)側(cè)的氫填充比率。而且，
能夠利用在氫填充容器內(nèi)側(cè)布置的氫剩余傳感器檢測氫剩余量。作為
氫剩余傳感器，能使用已知的傳感器，而且除此之外，能夠使用一種
氫剩余傳感器，其中傳感器被填充用于傳感器的氫吸收合金，并且設(shè)置具有能夠使氫進(jìn)行內(nèi)外移動的容器形狀的傳感器本體，并且傳感器
本體部分地具有其中隨著用于傳感器的氫吸收合金的氫吸收和解吸而易于發(fā)生應(yīng)變的容易應(yīng)變部，并且設(shè)置用于測量容易應(yīng)變部的應(yīng)變的應(yīng)變計。令人期望的是，使用者能夠僅僅利用單一或者多個級別或者
數(shù)字值利用燈的照明變化、閃光、熄燈號等通過通知單元例如顯示器掌握氫填充比率。
能夠利用CPU和用于操作該CPU的程序執(zhí)行氫填充比率計算或者填滿狀態(tài)檢測。能夠構(gòu)造成使得在檢測到氫填充完成的情形中自動地停止設(shè)備操作。在范圍從利用容器連接識別單元的容器連接識別到利用填滿檢測單元的填滿檢測的步驟中，利用氫填充控制單元控制氫供給和填充，并且氫填充順序能夠被自動化。在氫填充控制單元中，能夠使用容器連接識別作為觸發(fā)器并且還能夠通過檢查容器連接的使用者的人工啟動等啟動氫填充。能夠通過操縱氫供給路徑的閥門或者高壓氫罐、加熱使用氫吸收合金的氫存儲罐、對水電解裝置中的電極通電等啟動填充。在范圍從氫源到連接端口的氫供給路徑中，能夠通過流率控制閥或者開關(guān)閥的操縱而進(jìn)一步控制氫供給。在利用填滿檢測單元檢測到填滿時能夠自動地停止設(shè)備。
氫填充控制單元能夠由例如CPU和用于操作該CPU的程序構(gòu)造，并且可以與上述填滿檢測單元共用。而且，相關(guān)技術(shù)并不具有用于有效地去除與氫存儲材料的氫
吸收相關(guān)聯(lián)的發(fā)熱的機構(gòu)，從而存在以下問題，g卩，氫存儲容器的溫度隨著填充的進(jìn)行而升高并且氫吸收受到抑制并且由此填充時間變長。而且，這意味著填充氫流率比額定降低并且由此氫(供給)源的能力不能被充分地發(fā)揮，而且還在裝置的有效使用方面存在問題。因此，當(dāng)氫被在氫吸收合金中吸收時，所產(chǎn)生的熱被吸出，從而填充設(shè)備需要某種冷卻機構(gòu)。
因此，在氫存儲期間利用容器冷卻單元冷卻氫存儲容器。理想的是，利用該容器冷卻單元的冷卻被與上述利用氫填充控制單元的氫填充一起地受到控制，從而被有效率地填充氫。也就是，能夠根據(jù)加熱值隨著氫填充的進(jìn)行的變化或者隨著填充開始的容器冷卻開始而對冷卻功率進(jìn)行調(diào)節(jié)等。能夠使用在氫填充容器的周邊中布置的空氣吹送或者冷卻管等執(zhí)行冷卻。具體地，冷卻器被置于氫發(fā)生器的機殼內(nèi)側(cè)并且由此水、防凍劑或者空氣作為冷卻介質(zhì)而被冷卻，并且己被冷卻的冷卻介質(zhì)通過冷卻管等被循環(huán)到熱交換器或者與氫存儲容器的表面接觸的冷卻管，并且氫存儲容器的熱被吸出并且冷卻得以執(zhí)行。此時在于氫填充設(shè)備中安裝氫存儲容器的情形中，冷卻管或者熱交換器能夠被安裝在氫填充設(shè)備中，從而使得該冷卻管或者熱交換器接觸氫存儲容器的側(cè)表面。而且，在利用空氣吹送冷卻的情形中，具有其中通過小的間隙圍繞氫填充容器的周邊的形狀的裝填孔被設(shè)置于包括連接端口的設(shè)備本體中，并且進(jìn)一步被置于氫填充容器的外周表面和裝填孔的內(nèi)周
表面中，能夠設(shè)置用于定位的凹凸形狀，其中周表面中的任何一個或者相應(yīng)的周表面相互接合并且氫填充容器被定位成大致在整個周邊上在裝填孔和氫填充容器之間具有小的間隙。利用該構(gòu)造，在氫填充容器的外周表面和裝填孔的內(nèi)表面之間保證了已被冷卻空氣的流動間隙，并且容器的冷卻性能得以改進(jìn)。而且，通過減小氫填充容器和裝填孔的接觸表面能夠消除相互構(gòu)件的制造誤差。另外，在用于定位的凹形和凸形中，在氫存儲容器與容納孔之間在氫存儲容器和容納孔的任何一個中具有凹形部分和凸形部分的形狀不受限制，并且能夠存在下述關(guān)系，即，其中凸形部分被置于氫存儲容器和容納孔中的任何一個中或者凹形部分被置于它們中的一個中并且凸形部分被置于另一個中。而且，凸形形狀可以是通過粘著另一物質(zhì)而給出的形狀。作為其它冷卻方法的具體例，可以使用珀爾帖裝置。在于氫
填充裝置中安裝氫存儲容器的情形中，珀爾帖裝置被安裝在氫填充裝置中從而使得該珀爾帖裝置的冷卻側(cè)接觸氫存儲容器的側(cè)表面。然后，通過向珀爾帖裝置施加必要的電壓，氫存儲容器的熱被吸出并且冷卻得以執(zhí)行。此時，例如，當(dāng)氫供給側(cè)緩沖罐存在于氫發(fā)生器中并且在它的緩沖罐中使用氫吸收合金時，可以在加熱這個緩沖罐時使用珀爾帖裝置的加熱側(cè)。
另外，在將氫存儲容器附接到連接端口以及從連接端口將其拆卸的情形中，當(dāng)珀爾帖裝置、熱交換器、冷卻管或者送風(fēng)機構(gòu)的布置產(chǎn)生妨礙時，其可以構(gòu)造成使得當(dāng)這些構(gòu)件物被附接和拆卸時，構(gòu)件物退避并且在附接和拆卸之后，這些構(gòu)件物自動地或者以人工方式在預(yù)定位置中移動。例如，設(shè)置一種能夠自動地或者以人工方式運動從而使得冷卻部分接觸氫存儲容器的側(cè)表面的機構(gòu)。在由氫填充設(shè)備對氫存儲容器填充氫的情形中，在用于將氫供給線路連接到氫存儲容器的附接和拆卸部分中需要連接端口，例如，聯(lián)結(jié)器，但是該連接端口在附接和拆卸的情形中存在一些氫泄漏的可能性，并且目前在技術(shù)上不能避免這一點。而且，當(dāng)連接端口的密封材料由于隨著時間的改變等而退化時，能夠估計到氫泄漏量變大的趨勢。當(dāng)該泄漏氫進(jìn)入設(shè)備內(nèi)側(cè)并且停留時，存在由于火花等、被設(shè)備內(nèi)側(cè)的電氣裝置撞擊而點火的風(fēng)險。在提供氫填充設(shè)備的情形中期望采取措施來避免這種風(fēng)險。作為適合避免上述風(fēng)險的構(gòu)造，設(shè)置用來至少覆蓋連接端口的設(shè)備蓋，并且空氣引入端口被布置于這個設(shè)備蓋的低位置，并且空氣排放端口被布置于高位置，并且連接端口被構(gòu)造成位置靠近范圍從空氣引入端口到空氣排放端口的空氣路徑或者位于空氣路徑內(nèi)。作為
用于以強制方式將空氣引入空氣引入端口中的空氣引入機，例如，能夠使用用于將空氣吹送到空氣引入端口中的送風(fēng)機或者用于將空氣從空氣排放端口吸出的吸氣器。理想地，該空氣引入機通過供給必要的電力而操作并且空氣被從空氣引入端口連續(xù)地引入填充設(shè)備的內(nèi)側(cè)，并且填充設(shè)備的內(nèi)側(cè)被設(shè)定在空氣吹送總是被稍微加壓的狀態(tài)中。在空氣路徑中，空氣整體上從上到下地流動，從而即便氫可能在連接端口的周邊中泄漏，具有在大氣中升高的特性并且比空氣更輕的氫也容易地與空氣一起地通過空氣路徑移動，并且被從空氣排放端口耗散并且由此風(fēng)險得以避免?？諝馀欧哦丝诶硐氲乇幌蛏喜贾脧亩諝饽軌虮豢煽康叵蛏虾纳?。因為從空氣排放端口耗散的氫的濃度變得顯著得低，所以點火等風(fēng)險得以消除。而且，幾乎不用擔(dān)心已被耗散的氫又被從具有低的位置的氫引入端口引入設(shè)備內(nèi)側(cè)。進(jìn)一步，當(dāng)沿著被連接到連接端口的氫存儲容器的表面構(gòu)造空氣路徑時，氫存儲容器被通過空氣路徑流動的空氣同時地冷卻，并且容器冷卻和風(fēng)險避免得以同時地實現(xiàn)。
因此，在附接和拆卸氫存儲容器時，不存在其中在附接和拆卸部件時引起的泄漏氫進(jìn)入填充設(shè)備內(nèi)側(cè)并且滯留的情況，從而由于火花等、被電氣裝置撞擊而引起點火的風(fēng)險得以避免。而且，該引入的空氣的排放端口與氫存儲容器的裝填孔共用，并且在于填充設(shè)備中安裝氫存儲容器時在氫存儲容器的兩個側(cè)表面和填充設(shè)備的空氣排放端口的壁之間的間隙被適度地保持，并且由此其能夠被構(gòu)造成使得空氣在該間隙中流動。在此情形中，其可以構(gòu)造成使得在氫存儲容器的表面沿著空氣流形成凹槽結(jié)構(gòu)。結(jié)果，被排放的空氣流被沿著氫存儲容器的側(cè)表面引導(dǎo)并且在氫吸收合金吸收氫時產(chǎn)生的熱能夠被該空氣流吸出。該凹槽結(jié)構(gòu)還能夠提供氫存儲容器的定位功能。根據(jù)上述，利用一個機構(gòu)獲得了能夠滿足氫存儲容器冷卻和避免點火風(fēng)險這兩個功能的合理方法。
有必要利用最簡單的可能方法滿足關(guān)于冷卻氫存儲容器和避免點火風(fēng)險的要求，從而實現(xiàn)填充設(shè)備的微型化或者成本降低。根據(jù)上述形式，氫存儲容器的冷卻手段和有效的點火防止得以共用并且確保安全性和氫填充時間縮短能夠得以實現(xiàn)，并且對于微型化和成本降低是有利的。利用上述空氣吹送形式，在通常使用中在對氫存儲容器填充氫時能夠獲得無問題的填充(冷卻)性能，但是根據(jù)使用要考慮期望對氫存儲容器的填充氫的時間更短的情形。在此情形中，可以作為另一機構(gòu)設(shè)置如上所述的冷卻器從而增強冷卻能力。本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)如上所述的本發(fā)明的氫填充設(shè)備，該氫填充設(shè)備包括氫源、可拆卸連接端口，氫存儲容器被連接到其上從而存儲從氫源供給的氫、容器冷卻單元，用于冷卻被連接到連接端口的氫存儲容器、容器連接識別單元，用于識別氫存儲容器到連接端口的連接，和填滿檢測單元，用于檢測被連接到連接端口的氫存儲容器已被氫填滿，從而使得氫存儲容器能夠填充氫同時能夠獲得利用簡單的方法在氫填充期間有效地冷卻氫存儲容器，并且縮短氫填充時間的效果。而且，在氫存儲容器未被連接到連接端口的情況下，氫泄漏風(fēng)險能夠得以避免。而且，能夠執(zhí)行在填滿時的檢測，從而一系列的填充順序能夠通過填充的自動停止等而被自動化。并且還能夠獲得能夠進(jìn)行氫填充工作而不阻礙普通消費者的效果。而且，當(dāng)本發(fā)明具有用來至少覆蓋連接端口的設(shè)備蓋時，在
該設(shè)備蓋中，空氣引入端口被布置于低位置，并且空氣排放端口被布置于高位置，并且連接端口還能夠被布置在范圍從空氣引入端口到空氣排放端口的空氣路徑中，并且包括用于以強制方式將空氣引入空氣引入端口中的空氣引入機，利用簡單的方法避免了由于泄漏氫而引起
點火的風(fēng)險或者對于電氣構(gòu)件的不利影響，并且同時，在氫填充期間氫存儲容器能夠被有效地冷卻，并且能夠獲得進(jìn)一步縮短氫填充時間的效果。
附圖簡要說明示出本發(fā)明一個實施例的氫填充設(shè)備的概要的示意圖。C圖2]本發(fā)明的一個實施例的氫填充設(shè)備的一部分構(gòu)造的放大剖視圖。本發(fā)明一個實施例的氫填充容器的透視圖和示出在連接狀態(tài)中的氫填充容器的平面圖。示出本發(fā)明另一實施例的氫填充設(shè)備的概要的示意圖。[圖5]示出本發(fā)明進(jìn)一步的實施例的氫填充設(shè)備的概念的示意圖。附圖標(biāo)記和符號的說明
2水電解裝置5氫供給線路8連接端口9限制開關(guān)10氫填充容器10a凹槽
13b用于定位的凸部
11送風(fēng)機
14a空氣引入端口
14b空氣路徑
14c空氣路徑
14d空氣路徑
14e空氣排放端口
13接納裝置(dock)
20控制器
21操縱和顯示部件
40用于供給的氫存儲罐
42加熱器
43氫供給線路
48連接端口
50珀爾帖裝置
60高壓缸
61氫發(fā)生器
62氫供給線路
67連接端口
68用于緩沖的氫存儲罐
具體實施例方式將在下文中基于

圖1到3描述本發(fā)明的一個實施例。
本設(shè)備具有水電解裝置2，在其中由控制器20執(zhí)行控制，并且控制器20使用CPU和用于作為主要構(gòu)件控制該CPU的程序構(gòu)造并且對應(yīng)于本發(fā)明的氫填充控制單元。而且，操縱和顯示部件21被連接到控制器20，并且通過控制器20的控制，必要的指令能夠通過操縱和顯示部件21而被發(fā)送到控制器20或者能夠在操縱和顯示部件21上顯示各種信息。氫供給線路5被連接到水電解裝置2。壓力傳送器4被連接到氫供給線路5，并且由壓力傳送器4檢測到的氫供給線路5內(nèi)側(cè)的壓力檢測數(shù)據(jù)被傳輸?shù)缴鲜隹刂破?0。在控制器20中，能夠基于從壓力傳送器4獲得的氫壓力信息控制氫填充設(shè)備，并且能夠基于壓力變化檢測氫填充容器的填滿。因此，壓力傳送器4和控制器20以協(xié)作方式構(gòu)造填滿檢測單元。氫供給線路5的下游端經(jīng)由分支部件而被連接到容器連接端口 8。容器連接端口 8被構(gòu)造成凹入形狀，并且置于氫存儲容器10中的凸出形狀的聯(lián)結(jié)器10a能夠被附接和拆卸。氫吸收合金被容納于氫存儲容器10中并且通過氫吸收合金的氫吸收和解吸而存儲和解吸氫。而且，氫傳感器12被內(nèi)置于氫存儲容器10中。氫傳感器12具有U形橫截面形狀，其中四角管形傳感器本體的一個側(cè)壁帶有切口，并且四角管的內(nèi)側(cè)填充有用于傳感器的氫吸收合金。與該切口相對的管壁在使用切口側(cè)作為開放端傳感器本體變形的情形中形成在應(yīng)力在其中集中的容易應(yīng)變部件中，并且應(yīng)變計12a被粘附在該容易應(yīng)變部件上。如此進(jìn)行構(gòu)造，使得應(yīng)變計12a的輸出能夠被輸出端(未示出)帶至氫存儲容器10的外側(cè)，并且在將氫存儲容器IO連接到容器連接端口 8的情形中，應(yīng)變傳感器的輸出端被連接到控制器20。應(yīng)變計12a的輸出被傳輸?shù)娇刂破?0，結(jié)果能夠基于應(yīng)變計12a的輸出檢測到氫存儲容器10內(nèi)側(cè)的氫剩余量。而且，用于檢測被連接到容器連接端口 8的氫存儲容器10的限制開關(guān)9被布置在容器連接端口 8的附近并且限制開關(guān)9的輸出被輸出到控制器20。因此，當(dāng)氫填充容器IO被連接到容器連接端口 8時，限制開關(guān)9操作并且它的輸出被輸出到控制器20并且容器連接被識別。即，限制開關(guān)9和控制器20以協(xié)作方式構(gòu)造容器連接識別單元。另外，如在圖2中所示，容器連接端口 8的周邊作為在設(shè)備本體中包括的設(shè)備蓋而在接納裝置13內(nèi)部向上布置，在容器連接端口8的上部，用來通過小的間隙圍繞被連接到容器連接端口 8的柱形氫填充容器10的周邊的接納裝置管部13a被向上設(shè)置并且接納裝置管部13a的管孔對應(yīng)于本發(fā)明的裝填孔。在接納裝置13中，空氣引入端口14a被置于下端表面中并且在內(nèi)側(cè)中具有空腔并且接納裝置管部13a的上端開口在空氣排放端口 14e中形成并且周邊被接納裝置壁覆蓋。而且，在空氣引入端口 14a的附近，用于從接納裝置13的外側(cè)到內(nèi)側(cè)吹送空氣的送風(fēng)機ll被布置成空氣引入機。因此，在范圍從空氣引入端口 14a到空氣排放端口 14e的空腔中構(gòu)造出整體向上形成的空氣路徑14b、 14c、 14d?？諝饴窂?4c形成在被連接到連接端口 8的氫存儲容器10的頂側(cè)周邊，并且空氣路徑14d利用在氫存儲容器10和接納裝置管部13a之間的間隙構(gòu)造。而且，如在圖3中所示，在氫存儲容器10中，沿著軸方向的多個凹槽10b作為用于定位的凹部以預(yù)定間隔形成在外周表面中，以及置于接納裝置管部13a的內(nèi)周表面中的用于定位的凸部13b被裝配到一部分凹槽10b中，并且氫存儲容器10被定位成使得基本在整個周邊上在管孔和氫存儲容器IO之間保證了預(yù)定間隙。利用上述構(gòu)造，氫填充設(shè)備被構(gòu)造。另外，不用必須使用于定位的凸部13b沿著軸方向延伸，并且可以在軸方向以預(yù)定間隔設(shè)置用于定位的多個凸部13b。
下面，將描述氫填充設(shè)備的操作。
當(dāng)由水電解裝置2產(chǎn)生的氫氣達(dá)到一定值或者更多時，水電解停止并且氫氣變成待用狀態(tài)。送風(fēng)機11在通電過程中開始驅(qū)動。當(dāng)氫存儲容器IO被連接到容器連接端口 8時，利用限制開關(guān)9的操作啟動對于用于填充的電磁閥6打開的驅(qū)動而同時在控制器20中進(jìn)入填充模式。當(dāng)由壓力傳送器4檢測到的填充壓力達(dá)到一定值或者更低時，在控制器20中，水電解裝置2再次操作并且啟動氫供給。在接納裝置13內(nèi)部，通過上述送風(fēng)機11的操作，通過空氣路徑14b、連接端口 8的頂部周邊的空氣路徑14c和在氫填充容器10和接納裝置管部13a的內(nèi)周表面之間的間隙的空氣路徑14d將空氣從空氣引入端口 14a吹送到排放端口 14e。因此，設(shè)備內(nèi)側(cè)的空氣和從容器連接端口 8泄漏的氫等意外地通過上述空氣路徑14b到14d而被從空氣排放端口 14e耗散。在此情形中，具有小的比重的氫通過整體向上移動的空氣路徑而被安全地耗散到設(shè)備外側(cè)。另外，期望使得接納裝置管部13a盡可能高到接納裝置管部13a并不妨礙氫存儲容器IO的附接和拆卸的程度。因此，在空氣引入端口 14a和空氣排放端口 14e之間的高度差能夠被進(jìn)一步增大。而且，防止已被排放的空氣流從氫存儲容器IO的側(cè)表面離開，并且能夠使得空氣流與氫存儲容器IO的側(cè)表面的最大可能區(qū)域形成接觸，從而進(jìn)一步保證冷卻。在該空氣流中，在氫存儲容器10的外表面中形成的凹槽10b形成用于冷卻的空隙并且空氣平滑地流動并且外表面的表面面積也被增加并且氫存儲容器10的外表面被有效地冷卻。在氫填充達(dá)到最終階段并且由氫剩余傳感器12檢測到的值超過設(shè)定值的情形中，或者在由壓力傳送器4檢測到的填充壓力超過一定值的情形中，水電解裝置2被暫時地停止。在壓力再次下降的情形中，氫供給重復(fù)進(jìn)行。在氫填充速度降至低于一定量的情形中，或者在壓力下降速度降至低于一定量的情形中，控制器20認(rèn)為氫填充完成，并且用于填充的電磁閥6被關(guān)閉并且在操縱和顯示部件21上顯示填充完成的效果。(第二實施例)
下面，將基于圖4描述另一實施例。另外，相同數(shù)字標(biāo)記被指定給上述實施例的構(gòu)件相類似的構(gòu)件，因而省略或者簡化對它們的解釋。
該第二實施例具有作為氫源的拋棄型的用于供給的氫存儲罐40。用于供給的氫存儲罐40通過吸收在存儲罐內(nèi)側(cè)容納的氫吸收合金(未示出)中的氫并且加熱氫吸收合金而供給氫。用于供給的氫存儲罐40能夠多次地(在該實施例中七次)對用于氫存儲的容器10填充氫并且當(dāng)罐被用完時，該罐被供給商回收并且又被填充氫并且又能夠被供給。將在下文中描述一種構(gòu)造。
通過用于供給的連接端口 41以可拆卸方式構(gòu)造用于供給的氫存儲罐40，并且靠近用于供給的氫存儲罐40布置用于加熱被連接到用于供給的連接端口 41的用于供給的氫存儲罐40的加熱器42。另外，當(dāng)在附接和拆卸用于供給的氫存儲罐40的情形中加熱器42干涉時，其可以被構(gòu)造成使得加熱器42被以可退避方式形成并且當(dāng)用于供給的氫存儲罐40被連接時，加熱器42退避并且用于供給的氫存儲罐40被連接到用于供給的連接端口 41，然后加熱器42自動地或者以人工方式從退避位置移動到加熱位置。利用溫度傳感器42a檢測用于供給的氫存儲罐40的溫度并且檢測結(jié)果被輸出到控制器20(在圖4中省略示意)并且在控制器20中執(zhí)行加熱器42的加熱控制。氫供給線路43被連接到用于供給的連接端口 41，并且安全閥44和過濾器45介于氫供給線路43中。當(dāng)氫供給線路43的壓力變得過大時，安全閥44將氫供給線路43的壓力釋放至外側(cè)。而且，過 濾器45移除通過氫供給線路43流動的雜質(zhì)。
止回閥47介于氫供給線路43中，并且連接端口 48被連接到它的 下游側(cè)，并且氫存儲容器10能夠通過聯(lián)結(jié)器10a而被以可拆卸方式連 接到連接端口 48。而且，用于冷卻或者加熱氫存儲容器10的珀爾帖裝置50 被布置成靠近于被連接到連接端口 48的氫存儲容器10。另外，當(dāng)在附 接和拆卸氫存儲容器10的情形中珀爾帖裝置50產(chǎn)生阻礙時，其可以 被構(gòu)造成使得珀爾帖裝置50被以可退避方式形成，并且氫存儲容器10 被連接到連接端口 48，并且然后珀爾帖裝置50被自動地或者以人工方 式從退避位置移動到冷卻位置，氫存儲容器10的溫度由溫度傳感器50a 檢測并且檢測結(jié)果被輸出到控制器20，在控制器20中執(zhí)行珀爾帖裝置 50的通電控制。在珀爾帖裝置50的另一表面?zhèn)戎?，布置熱交換板51 并且布置用于將空氣吹送到熱交換板51并且提高熱交換器效率的風(fēng)扇 52。下面，將描述第二實施例中的氫填充設(shè)備的操作。
利用控制器20，加熱器42被控制并且用于供給的氫存儲罐40的 壓力被調(diào)節(jié)，并且控制壓力從而由壓力傳感器46a檢測到的壓力并不 超過設(shè)定值。此后，用于執(zhí)行填充的氫填充容器IO通過聯(lián)結(jié)器10a而 被以人工方式附接到連接端口 48。當(dāng)氫填充容器10內(nèi)側(cè)的壓力低于氫罐40的壓力時，氫填充 容器IO被填充氫。當(dāng)氫填充容器10內(nèi)側(cè)的壓力高于或者等于氫罐40 的壓力時，利用止回閥47停止氫填充。在啟動氫填充之后，利用計時器(未示出)對其計時并且當(dāng)設(shè)定時間已到時，控制器20確定其被填滿，并且停止加熱器42相對于 用于供給的氫存儲罐40的作用，并且打開填充結(jié)束燈。而且，控制器 20停止風(fēng)扇52的作用和珀爾帖裝置50的通電。因此，在該實施例中， 由計時器和控制器20構(gòu)造填滿檢測單元。
操作員通過檢查填滿狀態(tài)而以人工方式關(guān)閉存在于操縱和顯示部 件21中的主要電源開關(guān)(在圖4中省略示意)。在其中完成填充的氫存 儲容器IO被操作員從連接端口 48拆卸并且被使用。(第三實施例)
在上述第二實施例中，在冷卻氫存儲容器10時使用珀爾帖裝置 50。在該第三實施例中，在利用珀爾帖裝置冷卻氫存儲容器IO的情形 中在氫供給側(cè)使用珀爾帖裝置的熱耗散。另外，相同附圖標(biāo)記被指定 給與上述實施例中的每一個實施例的構(gòu)件相類似的構(gòu)件，因而省略或 者簡化對它們的解釋。在該實施例中，高壓缸60、氫發(fā)生器61等被用作氫源，并 且氫供給線路62被連接到該氫源，并且用于填充的止回閥64和電磁 閥63介于氫供給線路62中，并且進(jìn)一步，連接用于檢測氫供給線路 62的內(nèi)側(cè)的壓力的壓力傳感器65。在氫供給線路62中，分支出氫緩 沖線路630，并且該氫緩沖線路630在分支部分的下游側(cè)，介入止回閥 66并且連接連接端口 67。安全閥630a和過濾器630b介于氫緩沖線路 630中并且用于緩沖的連接端口 630c被連接到氫緩沖線路630的端部， 并且用于緩沖的氫存儲罐68能夠被連接到用于緩沖的連接端口 630c。 當(dāng)緩沖線路630內(nèi)側(cè)的壓力過大時，安全閥630a將壓力釋放至外側(cè)并 且通過緩沖線路630流動的雜質(zhì)等被過濾器630b移除。另外，氫吸收 合金被容納于用于緩沖的氫存儲罐68的內(nèi)側(cè)，并且能夠吸收和解吸氫。氫存儲容器10能夠被以可拆卸方式連接到上述連接端口 67，并且珀爾帖裝置50被布置成使得珀爾帖裝置50的一個表面?zhèn)瓤拷谝堰B接的氫存儲容器10，并且珀爾帖裝置50的另一表面?zhèn)瓤拷?br> 用于緩沖的氫存儲罐68。另外，上述靠近可以是經(jīng)過熱交換部件等的靠近。
具體地，在不同于珀爾帖裝置50的氫存儲容器IO—側(cè)的表面?zhèn)龋?設(shè)置熱交換部件51，并且設(shè)置用于促進(jìn)熱交換部件51中熱交換的風(fēng)扇 52。下面，將描述這個實施例的作用。
在該實施例中，在對氫填充容器IO填充氫時，氫并不被直接地從 氫源供給到氫存儲容器，并且在氫一旦在用于緩沖的氫存儲罐68中積 聚之后，將氫從用于緩沖的氫存儲罐68供給到氫填充容器10。也就是，用于填充的電磁閥63首先被打開，并且從氫源例 如高壓缸60或者氫發(fā)生器61供給的氫被從氫供給線路62移動到緩沖 線路630，并且氫通過用于緩沖的連接端口 630c而被暫時地積聚在用 于緩沖的氫存儲罐68的內(nèi)側(cè)(圖5(a))。在此情形中，用于緩沖的氫存 儲罐68 —側(cè)被珀爾帖裝置50冷卻。該冷卻熱通過熱交換板51而被傳 遞到用于緩沖的氫存儲罐68，并且用于緩沖的氫存儲罐68被冷卻，并 且提高氫的吸收效率。在此情形中，使用風(fēng)扇52。在用于緩沖的氫存儲罐68中積聚氫之后，氫存儲容器10 被連接到連接端口 67并且準(zhǔn)備填充氫。在填充氫時，用于填充的電磁 閥63被關(guān)閉，并且氫存儲容器10被珀爾帖裝置50冷卻，并且在另一 方面，風(fēng)扇52在珀爾帖裝置50的熱耗散側(cè)操作，并且通過熱交換板 51加熱用于緩沖的氫存儲罐68。然后，在用于緩沖的氫存儲罐68中 積聚的氫被解吸并且通過緩沖線路630流動到氫供給線路62的下游 側(cè)，并且通過連接端口 67對氫存儲容器IO填充氫。在此情形中，氫 填充容器10如上所述被珀爾帖裝置50冷卻并且在氫吸收(填充)時的能量效率提高，并且裝置占據(jù)面積也降低。
以與上述實施例相類似的方式，能夠執(zhí)行氫填滿檢測并且氫存儲 容器被簡單地填充氫。已經(jīng)在上面基于實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于實 施例的內(nèi)容，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，能夠作出適當(dāng) 的改變而不偏離本發(fā)明。
另外，本申請基于在2007年2月6日提交的日本專利申請(專利 申請No. 2007-026998)，該專利申請的內(nèi)容由此通過引用而被并入。
工業(yè)實用性本發(fā)明包括氫源、氫存儲容器被連接到此從而存儲從氫源供 給的氫的可拆卸連接端口、用于冷卻被連接到連接端口的氫存儲容器 的容器冷卻單元(送風(fēng)機)、用于識別氫存儲容器到連接端口的連接的容 器連接識別單元(限制開關(guān)、控制器)，和用于檢測被連接到連接端口的 氫存儲容器被氫填滿的填滿檢測單元(壓力傳送器、氫剩余傳感器、控 制器)。因此，其有助于在公眾中實現(xiàn)簡單和安全的氫填充。
權(quán)利要求
1.一種氫填充設(shè)備，包括氫源；可拆卸連接端口，氫存儲容器被連接到所述可拆卸連接端口以存儲從所述氫源供給的氫；容器冷卻單元，用于冷卻被連接到所述連接端口的氫存儲容器；容器連接識別單元，用于識別氫存儲容器到所述連接端口的連接；和填滿檢測單元，用于檢測被連接到所述連接端口的所述氫存儲容器被氫填滿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的氫填充設(shè)備，進(jìn)一步包括氫填充控制單元，用于在由所述連接識別單元識別連接之后對所述氫存儲容器供給并填充來自所述氫源的氫，并且用于根據(jù)所述填滿 檢測單元的填滿檢測結(jié)束供給和填充氫。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的氫填充設(shè)備，其中所述氫填充控制單元控制所述容器冷卻單元，用于冷卻被供 給并填充了氫的氫存儲容器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項所述的氫填充設(shè)備，進(jìn)一步包括設(shè)備蓋，至少所述連接端口被所述設(shè)備蓋覆蓋，在所述設(shè)備蓋中， 空氣引入端口被設(shè)置在低位置，并且空氣排放端口被設(shè)置在高位置，而且所述連接端口能夠靠近范圍從空氣引入端口到空氣排放端口的空氣路徑布置在所述空氣路徑內(nèi)；和空氣引入機，用于以強制方式將空氣引入所述空氣引入端口中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的氫填充設(shè)備，其中，被連接到所述連接端口的氫存儲容器能夠被布置在所述空 氣路徑中，從而利用流動通過所述空氣路徑的空氣冷卻所述氫存儲容 器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項所述的氫填充設(shè)備，其中，所述填滿檢測單元檢測供給并填充所述氫存儲容器的氫的 流率或者壓力或者流率和壓力兩者，并且基于檢測結(jié)果計算所述容器 內(nèi)部的氫填充比率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項所述的氫填充設(shè)備，其中，基于用于檢測所述氫存儲容器內(nèi)部的氫剩余量的氫剩余傳 感器的檢測結(jié)果，所述填滿檢測單元檢測填滿。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任何一項所述的氫填充設(shè)備，其中，所述容器冷卻單元包括冷卻管，制冷劑在所述冷卻管中流 動，并且在所述冷卻管中進(jìn)行與所述氫存儲容器的熱交換。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一項所述的氫填充設(shè)備，進(jìn)一步包括 在所述氫源中的氫罐；和 珀爾帖裝置，用于在從所述氫罐供給氫的情形中利用熱吸收側(cè)冷 卻所述氫存儲容器并且利用熱耗散側(cè)加熱所述氫罐。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任何一項所述的氫填充設(shè)備，其中，用于對所述氫填充容器裝填的裝填孔被置于包括所述連接 端口的設(shè)備本體中，并且所述裝填孔具有通過小的間隙圍繞所述氫填 充容器的周邊的形狀，并且其中所述氫填充容器的外周表面和所述裝填孔的內(nèi)周表面具有用 于定位的凹凸形狀，在所述凹凸形狀中，所述周表面中的任何一個或 者各周表面相互接合，并且所述氫填充容器被定位成基本上在整個周 邊上在所述裝填孔和所述氫填充容器之間具有小的間隙。
全文摘要
本發(fā)明包括氫源、可拆卸連接端口，氫存儲容器被連接到其上從而存儲從氫源供給的氫、容器冷卻單元(送風(fēng)機)，用于冷卻被連接到連接端口的氫存儲容器、容器連接識別單元(限制開關(guān)、控制器)，用于識別氫存儲容器到連接端口的連接的，和填滿檢測單元(壓力傳送器、氫剩余傳感器、控制器)，用于檢測被連接到連接端口的氫存儲容器被氫填滿。因此，其有助于在普通大眾中實現(xiàn)簡單和安全的氫填充。
文檔編號F17C5/06GK101627250SQ20088000426
公開日2010年1月13日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者佐藤將一, 佐藤幸雄, 河原崎芳德, 澀川浩一, 藤田泰宏 申請人:株式會社日本制鋼所