氢填充设备的制作方法

专利名称：氢填充设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对可拆卸氢存储容器填充氢的氢填充设备。
背景技术：
近年来，作为移动电话、膝上型个人计算机等的电源，燃料电池已经得到关注。因为氢被用作其燃料电池的燃料，所以需要用于存储氢的容器并且需要用于利用氢填充其容器的氢填充设备。而且，充分考虑到了随着燃料电池的广泛使用普通家庭被用作该氢填充设备的使用场所。
在此情形中，需要普通消费者能够在家庭中实现安全并且简单的使用。具体地，需要避免风险例如由于操作氢而引起点火，在由氢吸收合金制成氢存储容器的情形中建立适当的冷却方法，确保能够甚至由普通消费者执行的简单可操作性，等。在用于对容器填充氢的方法中已经有了了几点提议。
例如，在专利文献1中，氢存储容器的填充压力和温度在填充量检测中被检测到，并且基于氢吸收合金的T-P-C特性，测量氢剩余量并且获得氢填充比率。而且，作为冷却和风险防止措施，氢存储容器被置于低温腔室中，并且该低温度腔室可以是水浴、冰浴和任何低温腔室，只要能够保持低于普通温度的温度。在专利文献2中，填充量检测是利用氢存储容器的填充压力和温度而被检测的，并且氢供给量通过阀来控制，从而基于氢吸收合金的PCT特性填满。而且，作为冷却和风险防止措施，利用使用制冷剂的低温浴冷却氢存储容器。在专利文献3中，采用一种方法，其中使用聚合电解质水电
解装置产生氢，并且通过在填充量检测中检测氢压力而检测填满，并且当氢填充压力达到一定值时的时间点一度停止填充氢，并且利用随后的供给缓冲罐的氢压力的降低速率决定氢填充比率，并且当有必要时执行再填充。而且，作为冷却和风险防止措施，使用冷却部件执行冷却，专用于冷却的管状蒸发器和制冷器被结合到该冷却部件中，并且作为泄漏氢措施，使用专用风扇等诱导氢，并且利用泄漏氢处理部件执行燃烧处理。在专利文献4中，提出一种用于利用从水电解装置产生的氢填充氢存储容器的设备。该设备被构造成直接地填充，同时通过在水电解装置和填充装置之间设置缓冲罐或者流率调节阀而抑制水电解装置的压力变化。
专利文献l.- JP隱A-6陽103987
专利文献2: JP-A-8-128597
专利文献3: JP-A-2002-269633
专利文献4: JP-A-2003-l 1958
发明内容
本发明所要解决的问题然而，在上述提出的相关技术中，仔细使得普通消费者能够在家庭中进行安全并且简单的使用的设计未被实现，并且能够在这种家庭中使用的实际氢填充设备尚未研制出来。
进一步，利用简单的可操作性，有必要检测氢存储容器内侧的氢填充比率，从而在由氢填充设备对氢存储容器填充氢的情形中使得操作自动停止或者显示填充状态，以了解氢存储容器的氢填充数量并且还自动地操作该设备，但是检测氢吸收合金的氢吸收量的技术尚未形成。本发明已经基于上述情况而得以实现，并且本发明的目的在于提供一种氢填充设备，其中不具有专业知识的普通消费者能够安全地并且简单地对氢存储容器填充氢。
而且，进一步的目的在于提供一种氢填充设备，该设备能够以在使用中无任何问题的精度和简单性建立一种在氢存储容器内侧的氢填充比率进行检测技术并且，显示设备中的填充状态或者在填满时自动地停止操作。
用于解决所述问题的方案即，本发明的氢填充设备特征在于包括氢源、可拆卸连接端口，氢存储容器被连接到该连接端口以存储从氢源供给的氢的、容器冷却单元，用于冷却被连接到连接端口的氢存储容器、容器连接识别单元，用于识别氢存储容器到连接端口的连接、填满检测单元，用于检测被连接到连接端口的氢存储容器被氢填满。而且，本发明的氢填充设备进一步包括氢填充控制单元，用于在由连接识别单元进行的连接识别之后对氢存储容器供给并且填充来自氢源的氢，并且根据由填满检测单元进行的填满检测结束供给和填充氢。而且，在本发明的氢填充设备中，氢填充控制单元控制容器冷却单元冷却被供给并且填充有氢的氢存储容器。而且，本发明的氢填充设备进一步包括设备盖，至少连接端口被该设备盖覆盖，在该设备盖中，空气引入端口被布置在低位置，并且空气排放端口被布置在高位置，而且所述连接端口能够靠近范围
从空气引入端口到空气排放端口的空气路径布置在所述空气路径内；
和用于以强制方式将空气引入空气引入端口内的空气引入机。而且，在本发明的氢填充设备中，被连接到连接端口的氢存储容器能够被布置在空气路径中，从而能够利用通过空气路径流动的空气冷却氢存储容器。而且，在本发明的氢填充设备中，填满检测单元检测用来被供给并且填充氢存储容器的氢的流率或者压力或者流率和压力这两者，并且基于检测结果计算容器内侧的氢填充比率。而且，在本发明的氢填充设备中，填满检测单元基于用于检测氢存储容器内侧的氢剩余量的氢剩余传感器的检测结果而检测填满状态。而且，在本发明的氢填充设备中，容器冷却单元包括在其中制冷剂流动并且与氢存储容器执行热交换的冷却管。而且，本发明的氢填充设备进一步包括在氢源中的氢罐，和
用于在从氢罐供给氢的情形中，利用热吸收侧冷却氢存储容器并且利
用热耗散侧加热氢罐的珀尔帖(Peltier)装置。而且，在本发明的氢填充设备中，用于对氢填充容器装填的装填孔被置于包括连接端口的设备本体中，并且该装填孔具有一形状，其中通过小的间隙围绕氢填充容器的周边，并且氢填充容器的外周表面和装填孔的内周表面具有用于定位的凹凸形状，其中周表面中的任
何一个或者相应的周表面相互接合并且氢填充容器被定位成大致在整个周边上在装填孔和氢填充容器之间具有小的间隙。
也就是，根据本发明，容器连接识别单元识别出氢存储容器被连接到连接端口，并且该氢存储容器被填充氢，并且由此防止从连接端口错误地排放氢。而且，这种识别更加便于氢填充自动化。
在填充氢期间，氢存储容器被容器冷却单元冷却，并且能够消除对氢存储容器过热的风险。而且，在于氢存储容器中使用氢吸收合金的情形中，当氢存储容器开始被填充氢时，温度开始根据氢吸收合金
的特性升高，从而氢存储容器被冷却单元冷却，并且由此氢吸收效率，即填充效率被提高。
而且，在对氢存储容器供给并且填充氢的情形中，利用填满检测单元检测填满，从而根据该检测停止供给和填充氢，并且由此能够防止氢过量供给从而提高安全性。本发明的氢源能够是能够供给氢的氢源，并且不限于具体的氢源，并且给出了高压氢罐、氢吸收合金容器等，另外，优选地给出了氢发生器，例如水电解装置或者使用总是能够进行生产而无需保持的气体的重整器。而且，除了氢源，能够构造成设置用于已经存储氢的氢存储部件，并且对氢填充容器填充来自氢存储部件的氢。能够在氢存储部件中使用氢存储罐、氢吸收合金容器等。通过使氢存储部件介入，能够以稳定的压力将氢供给到氢存储容器。而且，作为氢存储容器被连接到此的连接端口， 一种能够以最小泄漏将氢供给到氢存储容器并且还能够容易地附接和拆卸氢存储容器的连接端口是理想的，并且能够使用已知的联结器等。然而，连接端口不限于如本发明的具体结构。作为氢存储容器，实际上是填充了高压氢的容器，能使用在其中容纳氢吸收合金，并且在氢吸收合金中吸收并且存储氢的容器等。简言之，氢存储容器能够是一种氢能够在其中被存储并且被供给到外部使用侧的容器，并且不限于如本发明的具体结构。能够清楚地识别氢存储容器到连接端口的连接和断开状态的任何单元和限制开关等能够被用作容器连接识别单元，并且容器连接识别单元不限于如本发明的具体装置。而且，作为填满检测单元，例如，给出了用于通过检测用来被供给并且填充氢存储容器的氢的流率或者压力或者流率和压力这两者而检测填满，并且计算容器内侧的氢填充比率的装置，或者用于通过检测氢填充容器内侧的氢剩余量而检测填满的装置。
例如，在填充时利用氢流率检测器和压力检测器中的至少一个或
者这两者检测从氢源流动到氢存储容器的氢流率和压力中的一个或者
这两者，并且由顺序处理器计算它的数值，并且将其与氢吸收合金的
典型特性核对，并且由此计算出氢存储容器内侧的氢填充比率。而且，
能够利用在氢填充容器内侧布置的氢剩余传感器检测氢剩余量。作为
氢剩余传感器，能使用已知的传感器，而且除此之外，能够使用一种
氢剩余传感器，其中传感器被填充用于传感器的氢吸收合金，并且设置具有能够使氢进行内外移动的容器形状的传感器本体，并且传感器
本体部分地具有其中随着用于传感器的氢吸收合金的氢吸收和解吸而易于发生应变的容易应变部，并且设置用于测量容易应变部的应变的应变计。令人期望的是，使用者能够仅仅利用单一或者多个级别或者
数字值利用灯的照明变化、闪光、熄灯号等通过通知单元例如显示器掌握氢填充比率。
能够利用CPU和用于操作该CPU的程序执行氢填充比率计算或者填满状态检测。能够构造成使得在检测到氢填充完成的情形中自动地停止设备操作。在范围从利用容器连接识别单元的容器连接识别到利用填满检测单元的填满检测的步骤中，利用氢填充控制单元控制氢供给和填充，并且氢填充顺序能够被自动化。在氢填充控制单元中，能够使用容器连接识别作为触发器并且还能够通过检查容器连接的使用者的人工启动等启动氢填充。能够通过操纵氢供给路径的阀门或者高压氢罐、加热使用氢吸收合金的氢存储罐、对水电解装置中的电极通电等启动填充。在范围从氢源到连接端口的氢供给路径中，能够通过流率控制阀或者开关阀的操纵而进一步控制氢供给。在利用填满检测单元检测到填满时能够自动地停止设备。
氢填充控制单元能够由例如CPU和用于操作该CPU的程序构造，并且可以与上述填满检测单元共用。而且，相关技术并不具有用于有效地去除与氢存储材料的氢
吸收相关联的发热的机构，从而存在以下问题，g卩，氢存储容器的温度随着填充的进行而升高并且氢吸收受到抑制并且由此填充时间变长。而且，这意味着填充氢流率比额定降低并且由此氢(供给)源的能力不能被充分地发挥，而且还在装置的有效使用方面存在问题。因此，当氢被在氢吸收合金中吸收时，所产生的热被吸出，从而填充设备需要某种冷却机构。
因此，在氢存储期间利用容器冷却单元冷却氢存储容器。理想的是，利用该容器冷却单元的冷却被与上述利用氢填充控制单元的氢填充一起地受到控制，从而被有效率地填充氢。也就是，能够根据加热值随着氢填充的进行的变化或者随着填充开始的容器冷却开始而对冷却功率进行调节等。能够使用在氢填充容器的周边中布置的空气吹送或者冷却管等执行冷却。具体地，冷却器被置于氢发生器的机壳内侧并且由此水、防冻剂或者空气作为冷却介质而被冷却，并且己被冷却的冷却介质通过冷却管等被循环到热交换器或者与氢存储容器的表面接触的冷却管，并且氢存储容器的热被吸出并且冷却得以执行。此时在于氢填充设备中安装氢存储容器的情形中，冷却管或者热交换器能够被安装在氢填充设备中，从而使得该冷却管或者热交换器接触氢存储容器的侧表面。而且，在利用空气吹送冷却的情形中，具有其中通过小的间隙围绕氢填充容器的周边的形状的装填孔被设置于包括连接端口的设备本体中，并且进一步被置于氢填充容器的外周表面和装填孔的内周
表面中，能够设置用于定位的凹凸形状，其中周表面中的任何一个或者相应的周表面相互接合并且氢填充容器被定位成大致在整个周边上在装填孔和氢填充容器之间具有小的间隙。利用该构造，在氢填充容器的外周表面和装填孔的内表面之间保证了已被冷却空气的流动间隙，并且容器的冷却性能得以改进。而且，通过减小氢填充容器和装填孔的接触表面能够消除相互构件的制造误差。另外，在用于定位的凹形和凸形中，在氢存储容器与容纳孔之间在氢存储容器和容纳孔的任何一个中具有凹形部分和凸形部分的形状不受限制，并且能够存在下述关系，即，其中凸形部分被置于氢存储容器和容纳孔中的任何一个中或者凹形部分被置于它们中的一个中并且凸形部分被置于另一个中。而且，凸形形状可以是通过粘着另一物质而给出的形状。作为其它冷却方法的具体例，可以使用珀尔帖装置。在于氢
填充装置中安装氢存储容器的情形中，珀尔帖装置被安装在氢填充装置中从而使得该珀尔帖装置的冷却侧接触氢存储容器的侧表面。然后，通过向珀尔帖装置施加必要的电压，氢存储容器的热被吸出并且冷却得以执行。此时，例如，当氢供给侧缓冲罐存在于氢发生器中并且在它的缓冲罐中使用氢吸收合金时，可以在加热这个缓冲罐时使用珀尔帖装置的加热侧。
另外，在将氢存储容器附接到连接端口以及从连接端口将其拆卸的情形中，当珀尔帖装置、热交换器、冷却管或者送风机构的布置产生妨碍时，其可以构造成使得当这些构件物被附接和拆卸时，构件物退避并且在附接和拆卸之后，这些构件物自动地或者以人工方式在预定位置中移动。例如，设置一种能够自动地或者以人工方式运动从而使得冷却部分接触氢存储容器的侧表面的机构。在由氢填充设备对氢存储容器填充氢的情形中，在用于将氢供给线路连接到氢存储容器的附接和拆卸部分中需要连接端口，例如，联结器，但是该连接端口在附接和拆卸的情形中存在一些氢泄漏的可能性，并且目前在技术上不能避免这一点。而且，当连接端口的密封材料由于随着时间的改变等而退化时，能够估计到氢泄漏量变大的趋势。当该泄漏氢进入设备内侧并且停留时，存在由于火花等、被设备内侧的电气装置撞击而点火的风险。在提供氢填充设备的情形中期望采取措施来避免这种风险。作为适合避免上述风险的构造，设置用来至少覆盖连接端口的设备盖，并且空气引入端口被布置于这个设备盖的低位置，并且空气排放端口被布置于高位置，并且连接端口被构造成位置靠近范围从空气引入端口到空气排放端口的空气路径或者位于空气路径内。作为
用于以强制方式将空气引入空气引入端口中的空气引入机，例如，能够使用用于将空气吹送到空气引入端口中的送风机或者用于将空气从空气排放端口吸出的吸气器。理想地，该空气引入机通过供给必要的电力而操作并且空气被从空气引入端口连续地引入填充设备的内侧，并且填充设备的内侧被设定在空气吹送总是被稍微加压的状态中。在空气路径中，空气整体上从上到下地流动，从而即便氢可能在连接端口的周边中泄漏，具有在大气中升高的特性并且比空气更轻的氢也容易地与空气一起地通过空气路径移动，并且被从空气排放端口耗散并且由此风险得以避免。空气排放端口理想地被向上布置从而空气能够被可靠地向上耗散。因为从空气排放端口耗散的氢的浓度变得显著得低，所以点火等风险得以消除。而且，几乎不用担心已被耗散的氢又被从具有低的位置的氢引入端口引入设备内侧。进一步，当沿着被连接到连接端口的氢存储容器的表面构造空气路径时，氢存储容器被通过空气路径流动的空气同时地冷却，并且容器冷却和风险避免得以同时地实现。
因此，在附接和拆卸氢存储容器时，不存在其中在附接和拆卸部件时引起的泄漏氢进入填充设备内侧并且滞留的情况，从而由于火花等、被电气装置撞击而引起点火的风险得以避免。而且，该引入的空气的排放端口与氢存储容器的装填孔共用，并且在于填充设备中安装氢存储容器时在氢存储容器的两个侧表面和填充设备的空气排放端口的壁之间的间隙被适度地保持，并且由此其能够被构造成使得空气在该间隙中流动。在此情形中，其可以构造成使得在氢存储容器的表面沿着空气流形成凹槽结构。结果，被排放的空气流被沿着氢存储容器的侧表面引导并且在氢吸收合金吸收氢时产生的热能够被该空气流吸出。该凹槽结构还能够提供氢存储容器的定位功能。根据上述，利用一个机构获得了能够满足氢存储容器冷却和避免点火风险这两个功能的合理方法。
有必要利用最简单的可能方法满足关于冷却氢存储容器和避免点火风险的要求，从而实现填充设备的微型化或者成本降低。根据上述形式，氢存储容器的冷却手段和有效的点火防止得以共用并且确保安全性和氢填充时间縮短能够得以实现，并且对于微型化和成本降低是有利的。利用上述空气吹送形式，在通常使用中在对氢存储容器填充氢时能够获得无问题的填充(冷却)性能，但是根据使用要考虑期望对氢存储容器的填充氢的时间更短的情形。在此情形中，可以作为另一机构设置如上所述的冷却器从而增强冷却能力。本发明的优点根据如上所述的本发明的氢填充设备，该氢填充设备包括氢源、可拆卸连接端口，氢存储容器被连接到其上从而存储从氢源供给的氢、容器冷却单元，用于冷却被连接到连接端口的氢存储容器、容器连接识别单元，用于识别氢存储容器到连接端口的连接，和填满检测单元，用于检测被连接到连接端口的氢存储容器已被氢填满，从而使得氢存储容器能够填充氢同时能够获得利用简单的方法在氢填充期间有效地冷却氢存储容器，并且縮短氢填充时间的效果。而且，在氢存储容器未被连接到连接端口的情况下，氢泄漏风险能够得以避免。而且，能够执行在填满时的检测，从而一系列的填充顺序能够通过填充的自动停止等而被自动化。并且还能够获得能够进行氢填充工作而不阻碍普通消费者的效果。而且，当本发明具有用来至少覆盖连接端口的设备盖时，在
该设备盖中，空气引入端口被布置于低位置，并且空气排放端口被布置于高位置，并且连接端口还能够被布置在范围从空气引入端口到空气排放端口的空气路径中，并且包括用于以强制方式将空气引入空气引入端口中的空气引入机，利用简单的方法避免了由于泄漏氢而引起
点火的风险或者对于电气构件的不利影响，并且同时，在氢填充期间氢存储容器能够被有效地冷却，并且能够获得进一步縮短氢填充时间的效果。
附图简要说明示出本发明一个实施例的氢填充设备的概要的示意图。C图2]本发明的一个实施例的氢填充设备的一部分构造的放大剖视图。本发明一个实施例的氢填充容器的透视图和示出在连接状态中的氢填充容器的平面图。示出本发明另一实施例的氢填充设备的概要的示意图。[图5]示出本发明进一步的实施例的氢填充设备的概念的示意图。附图标记和符号的说明
2水电解装置5氢供给线路8连接端口9限制开关10氢填充容器10a凹槽
13b用于定位的凸部
11送风机
14a空气引入端口
14b空气路径
14c空气路径
14d空气路径
14e空气排放端口
13接纳装置(dock)
20控制器
21操纵和显示部件
40用于供给的氢存储罐
42加热器
43氢供给线路
48连接端口
50珀尔帖装置
60高压缸
61氢发生器
62氢供给线路
67连接端口
68用于缓冲的氢存储罐
具体实施例方式将在下文中基于

图1到3描述本发明的一个实施例。
本设备具有水电解装置2，在其中由控制器20执行控制，并且控制器20使用CPU和用于作为主要构件控制该CPU的程序构造并且对应于本发明的氢填充控制单元。而且，操纵和显示部件21被连接到控制器20，并且通过控制器20的控制，必要的指令能够通过操纵和显示部件21而被发送到控制器20或者能够在操纵和显示部件21上显示各种信息。氢供给线路5被连接到水电解装置2。压力传送器4被连接到氢供给线路5，并且由压力传送器4检测到的氢供给线路5内侧的压力检测数据被传输到上述控制器20。在控制器20中，能够基于从压力传送器4获得的氢压力信息控制氢填充设备，并且能够基于压力变化检测氢填充容器的填满。因此，压力传送器4和控制器20以协作方式构造填满检测单元。氢供给线路5的下游端经由分支部件而被连接到容器连接端口 8。容器连接端口 8被构造成凹入形状，并且置于氢存储容器10中的凸出形状的联结器10a能够被附接和拆卸。氢吸收合金被容纳于氢存储容器10中并且通过氢吸收合金的氢吸收和解吸而存储和解吸氢。而且，氢传感器12被内置于氢存储容器10中。氢传感器12具有U形横截面形状，其中四角管形传感器本体的一个侧壁带有切口，并且四角管的内侧填充有用于传感器的氢吸收合金。与该切口相对的管壁在使用切口侧作为开放端传感器本体变形的情形中形成在应力在其中集中的容易应变部件中，并且应变计12a被粘附在该容易应变部件上。如此进行构造，使得应变计12a的输出能够被输出端(未示出)带至氢存储容器10的外侧，并且在将氢存储容器IO连接到容器连接端口 8的情形中，应变传感器的输出端被连接到控制器20。应变计12a的输出被传输到控制器20，结果能够基于应变计12a的输出检测到氢存储容器10内侧的氢剩余量。而且，用于检测被连接到容器连接端口 8的氢存储容器10的限制开关9被布置在容器连接端口 8的附近并且限制开关9的输出被输出到控制器20。因此，当氢填充容器IO被连接到容器连接端口 8时，限制开关9操作并且它的输出被输出到控制器20并且容器连接被识别。即，限制开关9和控制器20以协作方式构造容器连接识别单元。另外，如在图2中所示，容器连接端口 8的周边作为在设备本体中包括的设备盖而在接纳装置13内部向上布置，在容器连接端口8的上部，用来通过小的间隙围绕被连接到容器连接端口 8的柱形氢填充容器10的周边的接纳装置管部13a被向上设置并且接纳装置管部13a的管孔对应于本发明的装填孔。在接纳装置13中，空气引入端口14a被置于下端表面中并且在内侧中具有空腔并且接纳装置管部13a的上端开口在空气排放端口 14e中形成并且周边被接纳装置壁覆盖。而且，在空气引入端口 14a的附近，用于从接纳装置13的外侧到内侧吹送空气的送风机ll被布置成空气引入机。因此，在范围从空气引入端口 14a到空气排放端口 14e的空腔中构造出整体向上形成的空气路径14b、 14c、 14d。空气路径14c形成在被连接到连接端口 8的氢存储容器10的顶侧周边，并且空气路径14d利用在氢存储容器10和接纳装置管部13a之间的间隙构造。而且，如在图3中所示，在氢存储容器10中，沿着轴方向的多个凹槽10b作为用于定位的凹部以预定间隔形成在外周表面中，以及置于接纳装置管部13a的内周表面中的用于定位的凸部13b被装配到一部分凹槽10b中，并且氢存储容器10被定位成使得基本在整个周边上在管孔和氢存储容器IO之间保证了预定间隙。利用上述构造，氢填充设备被构造。另外，不用必须使用于定位的凸部13b沿着轴方向延伸，并且可以在轴方向以预定间隔设置用于定位的多个凸部13b。
下面，将描述氢填充设备的操作。
当由水电解装置2产生的氢气达到一定值或者更多时，水电解停止并且氢气变成待用状态。送风机11在通电过程中开始驱动。当氢存储容器IO被连接到容器连接端口 8时，利用限制开关9的操作启动对于用于填充的电磁阀6打开的驱动而同时在控制器20中进入填充模式。当由压力传送器4检测到的填充压力达到一定值或者更低时，在控制器20中，水电解装置2再次操作并且启动氢供给。在接纳装置13内部，通过上述送风机11的操作，通过空气路径14b、连接端口 8的顶部周边的空气路径14c和在氢填充容器10和接纳装置管部13a的内周表面之间的间隙的空气路径14d将空气从空气引入端口 14a吹送到排放端口 14e。因此，设备内侧的空气和从容器连接端口 8泄漏的氢等意外地通过上述空气路径14b到14d而被从空气排放端口 14e耗散。在此情形中，具有小的比重的氢通过整体向上移动的空气路径而被安全地耗散到设备外侧。另外，期望使得接纳装置管部13a尽可能高到接纳装置管部13a并不妨碍氢存储容器IO的附接和拆卸的程度。因此，在空气引入端口 14a和空气排放端口 14e之间的高度差能够被进一步增大。而且，防止已被排放的空气流从氢存储容器IO的侧表面离开，并且能够使得空气流与氢存储容器IO的侧表面的最大可能区域形成接触，从而进一步保证冷却。在该空气流中，在氢存储容器10的外表面中形成的凹槽10b形成用于冷却的空隙并且空气平滑地流动并且外表面的表面面积也被增加并且氢存储容器10的外表面被有效地冷却。在氢填充达到最终阶段并且由氢剩余传感器12检测到的值超过设定值的情形中，或者在由压力传送器4检测到的填充压力超过一定值的情形中，水电解装置2被暂时地停止。在压力再次下降的情形中，氢供给重复进行。在氢填充速度降至低于一定量的情形中，或者在压力下降速度降至低于一定量的情形中，控制器20认为氢填充完成，并且用于填充的电磁阀6被关闭并且在操纵和显示部件21上显示填充完成的效果。(第二实施例)
下面，将基于图4描述另一实施例。另外，相同数字标记被指定给上述实施例的构件相类似的构件，因而省略或者简化对它们的解释。
该第二实施例具有作为氢源的抛弃型的用于供给的氢存储罐40。用于供给的氢存储罐40通过吸收在存储罐内侧容纳的氢吸收合金(未示出)中的氢并且加热氢吸收合金而供给氢。用于供给的氢存储罐40能够多次地(在该实施例中七次)对用于氢存储的容器10填充氢并且当罐被用完时，该罐被供给商回收并且又被填充氢并且又能够被供给。将在下文中描述一种构造。
通过用于供给的连接端口 41以可拆卸方式构造用于供给的氢存储罐40，并且靠近用于供给的氢存储罐40布置用于加热被连接到用于供给的连接端口 41的用于供给的氢存储罐40的加热器42。另外，当在附接和拆卸用于供给的氢存储罐40的情形中加热器42干涉时，其可以被构造成使得加热器42被以可退避方式形成并且当用于供给的氢存储罐40被连接时，加热器42退避并且用于供给的氢存储罐40被连接到用于供给的连接端口 41，然后加热器42自动地或者以人工方式从退避位置移动到加热位置。利用温度传感器42a检测用于供给的氢存储罐40的温度并且检测结果被输出到控制器20(在图4中省略示意)并且在控制器20中执行加热器42的加热控制。氢供给线路43被连接到用于供给的连接端口 41，并且安全阀44和过滤器45介于氢供给线路43中。当氢供给线路43的压力变得过大时，安全阀44将氢供给线路43的压力释放至外侧。而且，过 滤器45移除通过氢供给线路43流动的杂质。
止回阀47介于氢供给线路43中，并且连接端口 48被连接到它的 下游侧，并且氢存储容器10能够通过联结器10a而被以可拆卸方式连 接到连接端口 48。而且，用于冷却或者加热氢存储容器10的珀尔帖装置50 被布置成靠近于被连接到连接端口 48的氢存储容器10。另外，当在附 接和拆卸氢存储容器10的情形中珀尔帖装置50产生阻碍时，其可以 被构造成使得珀尔帖装置50被以可退避方式形成，并且氢存储容器10 被连接到连接端口 48，并且然后珀尔帖装置50被自动地或者以人工方 式从退避位置移动到冷却位置，氢存储容器10的温度由温度传感器50a 检测并且检测结果被输出到控制器20，在控制器20中执行珀尔帖装置 50的通电控制。在珀尔帖装置50的另一表面侧中，布置热交换板51 并且布置用于将空气吹送到热交换板51并且提高热交换器效率的风扇 52。下面，将描述第二实施例中的氢填充设备的操作。
利用控制器20，加热器42被控制并且用于供给的氢存储罐40的 压力被调节，并且控制压力从而由压力传感器46a检测到的压力并不 超过设定值。此后，用于执行填充的氢填充容器IO通过联结器10a而 被以人工方式附接到连接端口 48。当氢填充容器10内侧的压力低于氢罐40的压力时，氢填充 容器IO被填充氢。当氢填充容器10内侧的压力高于或者等于氢罐40 的压力时，利用止回阀47停止氢填充。在启动氢填充之后，利用计时器(未示出)对其计时并且当设定时间已到时，控制器20确定其被填满，并且停止加热器42相对于 用于供给的氢存储罐40的作用，并且打开填充结束灯。而且，控制器 20停止风扇52的作用和珀尔帖装置50的通电。因此，在该实施例中， 由计时器和控制器20构造填满检测单元。
操作员通过检查填满状态而以人工方式关闭存在于操纵和显示部 件21中的主要电源开关(在图4中省略示意)。在其中完成填充的氢存 储容器IO被操作员从连接端口 48拆卸并且被使用。(第三实施例)
在上述第二实施例中，在冷却氢存储容器10时使用珀尔帖装置 50。在该第三实施例中，在利用珀尔帖装置冷却氢存储容器IO的情形 中在氢供给侧使用珀尔帖装置的热耗散。另外，相同附图标记被指定 给与上述实施例中的每一个实施例的构件相类似的构件，因而省略或 者简化对它们的解释。在该实施例中，高压缸60、氢发生器61等被用作氢源，并 且氢供给线路62被连接到该氢源，并且用于填充的止回阀64和电磁 阀63介于氢供给线路62中，并且进一步，连接用于检测氢供给线路 62的内侧的压力的压力传感器65。在氢供给线路62中，分支出氢缓 冲线路630，并且该氢缓冲线路630在分支部分的下游侧，介入止回阀 66并且连接连接端口 67。安全阀630a和过滤器630b介于氢缓冲线路 630中并且用于缓冲的连接端口 630c被连接到氢缓冲线路630的端部， 并且用于缓冲的氢存储罐68能够被连接到用于缓冲的连接端口 630c。 当缓冲线路630内侧的压力过大时，安全阀630a将压力释放至外侧并 且通过缓冲线路630流动的杂质等被过滤器630b移除。另外，氢吸收 合金被容纳于用于缓冲的氢存储罐68的内侧，并且能够吸收和解吸氢。氢存储容器10能够被以可拆卸方式连接到上述连接端口 67，并且珀尔帖装置50被布置成使得珀尔帖装置50的一个表面侧靠近于已连接的氢存储容器10，并且珀尔帖装置50的另一表面侧靠近于
用于缓冲的氢存储罐68。另外，上述靠近可以是经过热交换部件等的靠近。
具体地，在不同于珀尔帖装置50的氢存储容器IO—侧的表面侧， 设置热交换部件51，并且设置用于促进热交换部件51中热交换的风扇 52。下面，将描述这个实施例的作用。
在该实施例中，在对氢填充容器IO填充氢时，氢并不被直接地从 氢源供给到氢存储容器，并且在氢一旦在用于缓冲的氢存储罐68中积 聚之后，将氢从用于缓冲的氢存储罐68供给到氢填充容器10。也就是，用于填充的电磁阀63首先被打开，并且从氢源例 如高压缸60或者氢发生器61供给的氢被从氢供给线路62移动到缓冲 线路630，并且氢通过用于缓沖的连接端口 630c而被暂时地积聚在用 于缓冲的氢存储罐68的内侧(图5(a))。在此情形中，用于缓冲的氢存 储罐68 —侧被珀尔帖装置50冷却。该冷却热通过热交换板51而被传 递到用于缓冲的氢存储罐68，并且用于缓冲的氢存储罐68被冷却，并 且提高氢的吸收效率。在此情形中，使用风扇52。在用于缓冲的氢存储罐68中积聚氢之后，氢存储容器10 被连接到连接端口 67并且准备填充氢。在填充氢时，用于填充的电磁 阀63被关闭，并且氢存储容器10被珀尔帖装置50冷却，并且在另一 方面，风扇52在珀尔帖装置50的热耗散侧操作，并且通过热交换板 51加热用于缓冲的氢存储罐68。然后，在用于缓冲的氢存储罐68中 积聚的氢被解吸并且通过缓冲线路630流动到氢供给线路62的下游 侧，并且通过连接端口 67对氢存储容器IO填充氢。在此情形中，氢 填充容器10如上所述被珀尔帖装置50冷却并且在氢吸收(填充)时的能量效率提高，并且装置占据面积也降低。
以与上述实施例相类似的方式，能够执行氢填满检测并且氢存储 容器被简单地填充氢。已经在上面基于实施例描述了本发明，但是本发明不限于实 施例的内容，并且对于本领域技术人员而言明显的是，能够作出适当 的改变而不偏离本发明。
另外，本申请基于在2007年2月6日提交的日本专利申请(专利 申请No. 2007-026998)，该专利申请的内容由此通过引用而被并入。
工业实用性本发明包括氢源、氢存储容器被连接到此从而存储从氢源供 给的氢的可拆卸连接端口、用于冷却被连接到连接端口的氢存储容器 的容器冷却单元(送风机)、用于识别氢存储容器到连接端口的连接的容 器连接识别单元(限制开关、控制器)，和用于检测被连接到连接端口的 氢存储容器被氢填满的填满检测单元(压力传送器、氢剩余传感器、控 制器)。因此，其有助于在公众中实现简单和安全的氢填充。
权利要求
1.一种氢填充设备，包括氢源；可拆卸连接端口，氢存储容器被连接到所述可拆卸连接端口以存储从所述氢源供给的氢；容器冷却单元，用于冷却被连接到所述连接端口的氢存储容器；容器连接识别单元，用于识别氢存储容器到所述连接端口的连接；和填满检测单元，用于检测被连接到所述连接端口的所述氢存储容器被氢填满。
2. 根据权利要求1的氢填充设备，进一步包括氢填充控制单元，用于在由所述连接识别单元识别连接之后对所述氢存储容器供给并填充来自所述氢源的氢，并且用于根据所述填满 检测单元的填满检测结束供给和填充氢。
3. 根据权利要求2的氢填充设备，其中所述氢填充控制单元控制所述容器冷却单元，用于冷却被供 给并填充了氢的氢存储容器。
4. 根据权利要求1到3中任何一项所述的氢填充设备，进一步包括设备盖，至少所述连接端口被所述设备盖覆盖，在所述设备盖中， 空气引入端口被设置在低位置，并且空气排放端口被设置在高位置，而且所述连接端口能够靠近范围从空气引入端口到空气排放端口的空气路径布置在所述空气路径内；和空气引入机，用于以强制方式将空气引入所述空气引入端口中。
5. 根据权利要求4的氢填充设备，其中，被连接到所述连接端口的氢存储容器能够被布置在所述空 气路径中，从而利用流动通过所述空气路径的空气冷却所述氢存储容 器。
6. 根据权利要求1到5中任何一项所述的氢填充设备，其中，所述填满检测单元检测供给并填充所述氢存储容器的氢的 流率或者压力或者流率和压力两者，并且基于检测结果计算所述容器 内部的氢填充比率。
7. 根据权利要求1到5中任何一项所述的氢填充设备，其中，基于用于检测所述氢存储容器内部的氢剩余量的氢剩余传 感器的检测结果，所述填满检测单元检测填满。
8. 根据权利要求1到7中任何一项所述的氢填充设备，其中，所述容器冷却单元包括冷却管，制冷剂在所述冷却管中流 动，并且在所述冷却管中进行与所述氢存储容器的热交换。
9. 根据权利要求1到8中任何一项所述的氢填充设备，进一步包括 在所述氢源中的氢罐；和 珀尔帖装置，用于在从所述氢罐供给氢的情形中利用热吸收侧冷 却所述氢存储容器并且利用热耗散侧加热所述氢罐。
10. 根据权利要求1到9中任何一项所述的氢填充设备，其中，用于对所述氢填充容器装填的装填孔被置于包括所述连接 端口的设备本体中，并且所述装填孔具有通过小的间隙围绕所述氢填 充容器的周边的形状，并且其中所述氢填充容器的外周表面和所述装填孔的内周表面具有用 于定位的凹凸形状，在所述凹凸形状中，所述周表面中的任何一个或 者各周表面相互接合，并且所述氢填充容器被定位成基本上在整个周 边上在所述装填孔和所述氢填充容器之间具有小的间隙。
全文摘要
本发明包括氢源、可拆卸连接端口，氢存储容器被连接到其上从而存储从氢源供给的氢、容器冷却单元(送风机)，用于冷却被连接到连接端口的氢存储容器、容器连接识别单元(限制开关、控制器)，用于识别氢存储容器到连接端口的连接的，和填满检测单元(压力传送器、氢剩余传感器、控制器)，用于检测被连接到连接端口的氢存储容器被氢填满。因此，其有助于在普通大众中实现简单和安全的氢填充。
文档编号F17C5/06GK101627250SQ20088000426
公开日2010年1月13日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年2月6日
发明者佐藤将一, 佐藤幸雄, 河原崎芳德, 涩川浩一, 藤田泰宏 申请人:株式会社日本制钢所