CN106469817B - 容器的加热及安全装置、气体储存罐及储氢罐 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种容器的加热及安全装置、气体储存罐及储氢罐。该容器的加热及安全装置至少包括有：至少一加热装置，设于一容器的内部空间中，用以提供热源；该加热装置包含有一接线端；以及至少一安全装置，与加热装置相连接，设置于容器的一端；该安全装置包含有一中空的本体，其一端设有收纳室；该加热装置的该接线端穿过该本体的中空通道及该收纳室后，而露出于该安全装置之外；该本体的该收纳室配置为导出气体，当容器内的温度或内部压力大于预设值时，则利用该安全装置予以释压，用以保护容器。该气体储存罐及该储氢罐使用了该容器的加热及安全装置。本发明可有效立即且直接地提供热能予贮气材料，使能源零损耗，有助于气体的释放及利用。

Description

容器的加热及安全装置、气体储存罐及储氢罐

技术领域

本发明是关于一种容器，尤指一种容器的加热及安全装置、气体储存罐及储氢罐。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种借着电化学反应，直接利用燃料和空气经作用后产生电力的装置，其之所以被归类为新能源，原因就在此。而燃料电池所使用的阳极燃料可以来自于任何的碳氢化合物，例如：天然气、甲醇、乙醇(酒精)、水的电解、沼气…等。

阳极燃料(例如：氢气)通常被充填至容纳有贮气材料(例如：金属氢化合物)的容器(例如：储氢罐)中，使贮气材料吸附阳极燃料并储存之。当欲使用时，将容器经过适当加热后，即释放阳极燃料提供予应用装置使用，因此各家燃料电池厂商急欲追求如何让容器内的阳极燃料能稳定地释放出来的方法。

然而，现有技术所采用容器加热的方法，大多是在容器的外部设置水箱，例如：中国发明专利第CN1237638C号“氢气源供应装置”即是利用燃料电池所产生的废热将水箱内的冷却水加热后，再利用循环管路系统将热能导引至容器上，使容器得以吸收其热量，达到释放阳极燃料的目的。但在温度较低的环境下(例如：冬天或寒带的气候)，特别是燃料电池系统在冷启动的时候，无法正常开机，因为容器在一开始得不到热量，故无法顺利地将阳极燃料释放出来供应予燃料电池系统使用，因此造成无法启动发电的窘境。此外，上述加热方式属于间接式的加热，对于热能的传导效果差，能源易损耗，无法直接对容器或贮气材料施予热能为其最大缺点。

有鉴于此，如何发展一种可加热及具有安全装置的容器、气体储存罐、储氢罐，以解决现有技术所遭遇的各种缺失与不便，实为目前业者急欲解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容器的加热装置，可有效立即且直接地提供热能予贮气材料，使能源零损耗，有助于气体的释放及利用。

本发明的另一目的在于提供一种容器的安全装置，当容器内的温度或内部压力大于一预设值时，则将其内部的气体立即予以释放，用以保护容器。

为达前述目的，本案的一较佳实施例为提供一种容器的加热装置，至少包括：一容器，具有底端、出/入口端及内部空间，其内部可视需要填装贮气材料及导管等(图中未示)；至少一加热装置，是穿过容器的一端而置于其内部空间中，用以提供热源予贮气材料，且能源零损耗，有助于内部气体的释放。

为达成此目的，本案的另一较佳实施例为提供一种容器的安全装置，至少包括：一容器，具有底端、出/入口端及内部空间；至少一安全装置，是置于容器的一端，当容器内的温度或内部压力大于一预设值时，则予以释压，用以保护容器。

为达到上述目的，本案提供了一种容器的加热及安全装置，至少包含有：至少一加热装置，置于一容器的内部空间中，用以提供热源；该加热装置包含有一接线端；以及至少一安全装置，与加热装置相连接，并设于容器的端部；该安全装置包含有一中空的本体，其一端设有一收纳室；其中，该加热装置的该接线端穿过该本体的中空通道及该收纳室后，而露出于该安全装置之外；该本体的该收纳室配置为导出气体，当容器内的温度或内部压力大于一预设值时，则利用该安全装置予以释压，用以保护容器。

根据本案的构想，该加热装置可选自电热棒、正温度系数热敏电阻(PTC)、加热器其中之一。

根据本案的构想，该加热装置的外部还包覆有一导热金属层。

根据本案的构想，该安全装置的该收纳室用以分别收纳一垫片、阀门、弹簧、熔栓块及中空调整螺丝。

根据本案的构想，该加热装置是借一转接件与安全装置相结合。

根据本案的构想，该加热装置是借一O型环与迫紧螺帽锁固于安全装置上。

根据本案的构想，该安全装置的本体中段处设有多个气体通道，用以导通气体。

根据本案的构想，该本体中段处借一过滤片罩覆该气体通道。

根据本案的构想，该中空调整螺丝，具有一平面部与凹槽部。

根据本案的构想，该容器的一端部，还与一把手相结合，用以连接一电源供应单元。

根据本案的构想，该安全装置的垫片、阀门、弹簧及熔栓块的外径，小于该收纳室的内径，借此形成一通道，利用其间隙以导出气体。

为达到上述目的，本案还提供了一种气体储存罐，使用如上所述的装置。

为达上述目的，本案还提供了一种气体储存罐，其至少包含有：至少一加热装置，置于一容器的内部空间中，用以提供热源；该加热装置包含有一接线端；以及至少一安全装置，与加热装置相连接，并设于容器的端部；该安全装置包含有一中空的本体，其一端设有一收纳室；其中，该加热装置的该接线端穿过该本体的中空通道及该收纳室后，而露出于该安全装置之外；该本体的该收纳室配置为导出气体，当容器内的温度或内部压力大于一预设值时，则予以释压，用以保护容器。

为达到上述目的，本案还提供了一种储氢罐，使用如上所述的装置。

为达上述目的，本案还提供了一种储氢罐，其至少包含有：至少一加热装置，置于一容器的内部空间中，用以提供热源；该加热装置包含有一接线端；以及至少一安全装置，与加热装置相连接，并设于容器的端部；该安全装置包含有一中空的本体，其一端设有一收纳室；其中，该加热装置的该接线端穿过该本体的中空通道及该收纳室后，而露出于该安全装置之外；该本体的该收纳室配置为导出气体，当容器的温度或内部压力大于一预设值时，则予以释压，用以保护容器。

本发明的容器的加热及安全装置、气体储存罐及储氢罐，可有效立即且直接地提供热能予贮气材料，使能源零损耗，有助于气体的释放及利用。

附图说明

图1是本发明与容器的组合示意图。

图2是本发明与容器的分解图。

图3是图2组合后的剖视图。

图4是加热装置的另一实施例的分解图。

图5A是图4组合后的剖视图。

图5B是图5A的右视图。

图6A是安全装置的阀门开启的动作示意图。

图6B是安全装置的阀门关闭的动作示意图。

图7是本发明结合外部电源的第一实施例。

图8A是图7通电状态的示意图。

图8B是图7断电状态的示意图。

图9是加热装置结合把手的第二实施例。

图10是加热装置结合把手的第三实施例。

图11A及11B是本发明结合外部电源的第二实施例的示意图。

图12A及12B是本发明结合外部电源的第三实施例的示意图。

图13是本发明的另一实施例。

附图标记说明：

1：容器

10：底端

11：出/入口端

12：内部空间

2：快接端子总成

3：安全装置

30：本体

301：收纳室

302：外螺牙

303：外螺牙

304：气体通道

305：沟槽

31：垫片

32：阀门

33：弹簧

34：熔栓块

35：中空调整螺丝

351：平面部

352：凹槽部

36：过滤片

37：螺帽

38：O型环

39：迫紧螺帽

4、4’：加热装置

40：连接件

41：接线端

42：转接件

43：支撑部

5：水套

50：端部

6：把手

60：导电片

7、7’、7”：电源供应单元

71：支架

72：电磁铁

721：活动杆

73：螺帽

74：弹片座

741：外罩

742：导电弹片

75：扣环

76：推板

77、77’：连杆

78、78’：导电弹片

79：控制单元

8：方形把手

81：导电接触片

9：圆形把手

91：导电接触片

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1是本发明与容器的组合示意图。容器1具有一底端10及出/入口端11，两端部可视需求而设凸伸部及内、外螺牙。容器1的形状可为圆形、圆柱形、三角形、方形、多边形、不规则形状…等，可视实际应用的需要而变化，其材质可为金属，包括但不限于：钢或铝合金所制成，或结合碳纤维复合材料，其可为一气体储存罐或储氢罐。而容器1的内部空间可装入贮气材料、导管及导热材料等(图中未示)，用以吸收及释出气体(例如：氢气)。

请再参阅图2是本发明与容器的分解图，容器1的出/入口端11与一快接端子总成2相结合，使其可与一应用装置或充气设备相连接(图未示)；而其底端10与一安全装置3相连接。安全装置3的本体30为一前后贯穿的中空体，内部形成一通道，其一端设有一具内螺牙的收纳室301，用以分别收纳垫片31、阀门32、弹簧33、熔栓块34及具有平面部351与凹槽部352的中空调整螺丝35，而该中空调整螺丝35具有外螺牙与收纳室301的内螺牙相配合，可以用以调整弹簧33推抵阀门32的力量，该垫片31、阀门32、弹簧33与熔栓块34形成中空状，前述的垫片31、阀门32、弹簧33、熔栓块34等的外径，小于该收纳室301的内径，借以形成一通道，利用其间隙以导出气体，即在垫片31、阀门32、弹簧33及熔栓块34与收纳室301的内壁之间形成一能导出气体的通道；另一端则设有外螺牙302、303，而其中段凹陷处设有多个气体通道304。气体通道304的上方，恰为一过滤片36所罩覆，并借由一螺帽37固定于外螺牙302上。一加热装置4的一端分别穿过连接件40、迫紧螺帽39、O型环38及安全装置3的中空体、收纳室301之后，锁固于本体30的外螺牙302上，而其接线端41恰外露于安全装置3的外部。接着，将一O型环306套合于本体30上的沟槽305，再利用外螺牙303使其可与加热装置4一起稳固地锁在容器1的底端10凸伸部的内螺牙上，而该加热装置4恰完全被收纳于容器1的内部空间12中，同时亦达到气密的要求，气体完全不会泄漏，如图3所示的剖视图。而此加热装置4可为一电热元件(例如：电热棒)或其他可产生发热体的加热器，该发热本体的外部可包覆有一导热金属层，而其尾部的绝缘接线端41则可连接外部的电源。该连接件40亦可被省略，可视需要将其与加热装置4设计成一体成型的方式。

图4是加热装置另一实施例的分解图。大部分的构造与图2的内容相同，相同的组件仍然沿用相同的编号，相同的符号代表相同的元件、结构及功能，故不再赘述。本实施例与前述实施例差异在于：该加热装置4’是改用一正温度系数热敏电阻(PTC)的发热元件，可让加热的温度能有效地控制在安全的范围内。

图5A是图4组合后的剖视图，图5B是图5A的右视图，如图所示，该加热装置4’是借一转接件42与安全装置3组合后，即形成一笔直状的形态，而其接线端41在穿过本体30的中空通道及收纳室301后，即露出于安全装置3之外，用以连接外部的电源。该转接件42的支撑部43借由一迫紧螺帽39及O型环38锁固于本体30上，以形成气密的连接。该本体30的收纳室301则收纳了垫片31、阀门32、弹簧33、熔栓块34及具有平面部351与凹槽部352的中空调整螺丝35，该中空调整螺丝35具有外螺牙与收纳室301的内螺牙相配合，可用以调整弹簧33推抵阀门32的力量，该垫片31、阀门32、弹簧33与熔栓块34形成中空状，同样地前述的垫片31、阀门32、弹簧33、熔栓块34等的外径，小于该收纳室301的内径，借此形成一通道，利用其间隙以导出气体；另在本体30中段凹陷处(即安全装置3的本体30中段处)设有多个气体通道304，用以导通气体，其外围恰为一过滤片36所罩覆，并借一螺帽37予以锁固；接着，将一O型环306套合于本体30上的沟槽305，再利用外螺牙303使其可与加热装置4’一起稳固地锁在容器1的底端10的内螺牙上，而该加热装置4’恰完全被收纳于容器1的内部空间12中，同时亦达到气密的要求，气体完全不会泄漏。该转接件42及支撑部43等部件亦可被省略，可视需要将其设计成与加热装置4’一体成型的方式。

图6A及图6B是安全装置的阀门开启及关闭的动作示意图，当容器1内的压力大于一预设值时(例如：600psi)，则需将内部的气体予以释放，用以保护容器1。若充气的压力高于预设值，此时气体纷纷流向安全装置3的过滤片36后，经由气体通道304，而强力推挤垫片31、阀门32及弹簧33，因受作用力的关系，弹簧33开始被压缩，阀门32因此被推开，气体瞬间即从收纳室301内的间隙通道往中空调整螺丝35的平面部351处窜出释放，达到释压的目的。

当上述压力解除后，此时外部的压力大于容器1内部的压力，使得安全装置3内的弹簧33不受推力而张开复归，并使阀门32及垫片31将气体通道304关闭封住，如此容器1可再继续充填利用，完全不会受到任何损坏，如图6B所示的形态。

再者，若容器1内的温度持续升高大于一预设值(例如：125℃)时，则需将内部的气体予以释放，以保护容器1。若加热装置4的加热温度失控高于预设值，而此时容器1内部的气体压力尚未高过预设的压力值，所以阀门32尚不会作动或开启，但是因温度已达到熔栓块34的熔点，因此其渐渐被熔解，使得抵顶弹簧33的面积亦逐渐消失，而弹簧33的作用力也因此渐渐失去，最后垫片31及阀门32因已不受弹簧33的推顶作用而放松，此时在气体通道304上，容器1内部的气体压力已大于外部的压力，所以垫片31及阀门32被顶开，而其内的气体瞬间即从收纳室301预留的间隙往中空调整螺丝35的平面部351处窜出释放，达到释压的目的，以保护容器1。

图7是本发明结合外部电源的第一实施例。如图所示，容器1置于一水套5内，其一端结合了具有可外接电源的手持把手6，以及位于其上的导电片60，加热装置4的接线端41可借由焊接、或利用导电元件等方式连接到把手6的导电片60上。该水套5的端部50连接有一具电源与温度自动控制的电源供应单元7，该电源供应单元7借由一支架71与一电磁铁72相连接，该电磁铁72的一端借一螺帽73锁固于支架71上，一弹片座74借一外罩741而锁固于支架71上；该弹片座74的一端容纳有导电弹片742，并连接至电源及控制单元79；该电磁铁72上的活动杆721是借由扣环75与推板76及弹片座74相连接。当容器1置于水套5内且定位，此时把手6上的导电片60恰位于弹片座74的前方，通过使用者的开关操作或自动控制的方式促使电磁铁72的活动杆721作动往前伸出，使位于活动杆721上的弹片座74的导电弹片742恰与把手6上的导电片60相连接，借以导通电源形成通路，如图8A所示，使容器1内的加热装置4开始加热。相反地，当电磁铁72的活动杆721再次作动往后缩回时，该活动杆721上的弹片座74则与把手6上的导电片60分离而形成断路，如图8B所示，加热动作随即停止。上述的电源供应单元7亦可改用无线的电磁感应、无线电波或核磁共振等设计来供给电源；另外，更可结合无线射频辨识系统(RFID)功能与资料库连接，来记录容器的规格、储气种类、使用次数及维修纪录等。

本发明加热装置4的接线端41与把手6结合的设计，可视不同的需求而做变化，例如：图9所示的第二实施例，该方形把手8上，与容器1、安全装置3及加热装置4的结合处，即设计有环状的两个导电接触片81，用以连接外部电源；而图10所示的第三实施例，为一圆形把手9，同样的在与容器1、安全装置3及加热装置4的结合处，亦设计有环状的两个导电接触片91，用以连接外部电源。

图11A及图11B是本发明结合外部电源的第二实施例的示意图。该水套5的端部上连接有两个具电源与温度自动控制的电源供应单元7’，借由连杆77的往下作动并使其锁住(可采用卡扣、弹片或弹簧拉力等方式)，使其端部的两导电弹片78分别与方形把手8上的两导电接触片81紧密地连接，进而导通电源形成通路，使容器1内的加热装置4开始加热，如图11A所示。反之，若将连杆77往上扳起或解除，则两者分离形成断路，如图11B所示，加热动作随即停止。

图12A及图12B是本发明结合外部电源的第三实施例的示意图。该水套5的端部上连接有两个具电源与温度自动控制的电源供应单元7”，借由连杆77’的往上作动并使其锁住(可采用卡扣、弹片或弹簧拉力等方式)，使其端部的两导电弹片78’分别与圆形把手9上的两导电接触片91紧密地连接，进而导通电源形成通路，使容器1内的加热装置4开始加热，如图12A所示。反之，若将连杆77’往下扳开或解除，则两者分离形成断路，如图12B所示，加热动作随即停止。

经由上述说明应可理解的是，本发明可单独利用加热装置来提供热源予贮气材料，使容器内的气体顺利排出，特别是在冷启动的阶段(例如：温度低于15℃或容器内压力低于35psi时)；更可与燃料电池系统及外部的水箱或水套来搭配使用，以达到节能减碳的目的。另外，加热装置的数量可视使用上的需要予以增减，如图13所示。使用者完全不用担心燃料电池系统冷启动时，无法顺利开机的困扰，而且操作及使用上也非常地简便，更能让贮气材料平均及稳定的受热，故使得贮气材料充放气体(例如：氢气)的效率提高，更借由安全装置的设置更能达到使用上的安全性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所应当地涵盖了与本案发明点有关的其他组合及具体应用。

Claims (13)

1.一种容器的加热及安全装置，其特征在于，所述容器的加热及安全装置至少包含有：

至少一加热装置，置于一容器的内部空间中，用以提供热源；该加热装置包含有一接线端；以及

至少一安全装置，与该加热装置相连接，并设于该容器的端部；该安全装置包含有一中空的本体，其一端设有一收纳室；

其中，该加热装置的该接线端穿过该本体的中空通道及该收纳室后，而露出于该安全装置之外；该本体的该收纳室配置为导出气体，当该容器内的温度或内部压力大于一预设值时，则利用该安全装置予以释压，用以保护该容器。

2.如权利要求1所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该加热装置可选自电热棒、正温度系数热敏电阻、加热器其中之一。

3.如权利要求1或2所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该加热装置的外部还包覆有一导热金属层。

4.如权利要求1所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该安全装置的该收纳室用以分别收纳一垫片、阀门、弹簧、熔栓块及中空调整螺丝。

5.如权利要求1或4所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该加热装置是借一转接件与该安全装置相结合。

6.如权利要求1或2所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该加热装置是借一O型环与迫紧螺帽锁固于该安全装置上。

7.如权利要求1或4所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该安全装置的本体中段处设有多个气体通道，用以导通气体。

8.如权利要求7所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该本体中段处借一过滤片罩覆该气体通道。

9.如权利要求4所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该中空调整螺丝，具有一平面部与凹槽部。

10.如权利要求4所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该垫片、阀门、弹簧及熔栓块的外径，小于该收纳室的内径，借此形成一通道，利用其间隙以导出气体。

11.如权利要求1或2所述的容器的加热及安全装置，其特征在于，该容器的一端部，还与一把手相结合，用以连接一电源供应单元。

12.一种气体储存罐，其特征在于，使用如权利要求1至11中任一项的装置。

13.一种储氢罐，其特征在于，使用如权利要求1至11中任一项的装置。