CN106515430B

CN106515430B - 燃料箱

Info

Publication number: CN106515430B
Application number: CN201510836442.4A
Authority: CN
Inventors: 崔弼善; 柳富烈
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: CN106515430A; EP3141792B1; US9827849B2; US20170066320A1; KR101694055B1; EP3141792A1

Abstract

本发明涉及一种燃料箱，其可以包括：壳体，所述壳体具有在其中形成的内部空间并且包括喷嘴部分，所述喷嘴部分在所述壳体的一个侧面处形成从而向所述壳体引入燃料；吸附器，所述吸附器设置在所述壳体内并且被构造成通过吸附储存通过所述喷嘴部分引入的燃料；扩散器，所述扩散器在所述壳体内设置在所述喷嘴部分和所述吸附器之间并且被构造成扩散通过所述喷嘴部分引入的燃料然后将燃料供应至所述吸附器；以及过滤器单元，所述过滤器单元设置在所述扩散器和所述吸附器之间并且被构造成从通过所述扩散器扩散的燃料中过滤外部异物。

Description

燃料箱

技术领域

本发明涉及燃料箱，其能够在储存经压缩的天然气或氢气时降低压力，从而保证稳定性并且改进燃料吸附效率。

背景技术

通常地，高压容器(例如天然气车辆的燃料箱或燃料电池车辆的氢气罐)将天然气或氢气燃料压缩至高压然后储存经压缩的燃料。高压容器使容纳在其中的经压缩燃料减压，然后提供经减压燃料作为发动机所需的燃料。

近年来，由于天然气和氢气作为未来能源受到关注，因此使用天然气或氢气驱动的车辆的开发也已经进行。然而，为了储存足够量的天然气或氢气，因为需要将燃料压缩至高压然后储存，需要高压容器具有足够的耐久性，所以已经生产了考虑了材料和刚性的高价的高压容器。

为了解决上述问题，已经开发了使用吸附剂储存天然气或氢气的高压容器。由此，根据储存天然气或氢气时储存压力的降低，考虑到材料和刚性的高压容器的制造不太受限并且由于事故造成的爆炸危险也大大减少。

然而，在使用吸附剂的高压容器中，吸附效率是重要的。然而，现有改进吸附效率的技术不足并在将这些技术应用于实际车辆时存在许多问题。

因此，需要一种改进吸附剂的吸附效率的技术。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供一种燃料箱，所述燃料箱用于吸附和储存经压缩的天然气和氢气并且改进吸附效率。

根据本发明，可以通过提供一种燃料箱完成上述和其它目的，所述燃料箱包括：壳体，所述壳体具有在其中形成的内部空间并且包括喷嘴部分，所述喷嘴部分在所述壳体的一个侧面处形成从而向所述壳体引入燃料；吸附器，所述吸附器设置在所述壳体内并且被构造成通过吸附储存通过所述喷嘴部分引入的燃料；扩散器，所述扩散器在所述壳体内设置在所述喷嘴部分和所述吸附器之间并且被构造成扩散通过所述喷嘴部分引入的燃料然后将燃料供应至所述吸附器；以及过滤器单元，所述过滤器单元设置在所述扩散器和所述吸附器之间并且被构造成从通过所述扩散器扩散的燃料中过滤外部异物。

所述壳体可以包括：容器部分，所述容器部分具有两个敞开的侧面和在其中形成的内部空间使得所述吸附器设置在所述内部空间内；盖部分，所述盖部分与所述容器部分的一个敞开的侧面组合并且设置有所述喷嘴部分；和封闭部分，所述封闭部分与所述容器部分的另一个敞开的侧面组合从而封闭所述内部空间。

在长度方向上延伸的隔板可以设置在所述壳体内从而将所述内部空间分成子空间。

所述隔板可以在所述壳体的内部空间内以格子或蜂窝结构连续形成。

通过所述喷嘴部分引入的燃料可以为天然气或氢气；并且所述吸附器可以由吸附天然气或氢气的材料形成。

所述壳体的喷嘴部分可以安装在所述壳体的中心处；所述扩散器可以固定至所述壳体的内部，并且扩散突出部可以从所述扩散器的面对所述喷嘴部分的部分朝向所述喷嘴部分突出。

可以在所述扩散器上形成多个扩散孔，所述扩散孔围绕所述扩散突出部的中心形成并且从所述扩散突出部以相同角度彼此分离。

所述扩散器的扩散孔可以被构造成使得所述扩散孔的尺寸在径向方向上从所述扩散器的中心逐渐增加。

所述扩散器可以设置在所述喷嘴部分和所述吸附器之间从而以特定距离与所述喷嘴部分和所述吸附器分离。

所述过滤器单元可以包括第一过滤器和第二过滤器，所述第一过滤器位于所述吸附器的一侧处，所述第二过滤器位于所述吸附器的另一侧处。

所述第一过滤器可以位于所述扩散器和所述吸附器之间并且接触所述吸附器的一侧，并且所述第二过滤器位于所述吸附器的另一侧处，在侧面方向上通过设置于所述壳体的另一侧处的弹性支撑设备而弹性地支撑，并且紧密地附接至所述吸附器的另一侧。

所述弹性支撑设备可以包括：增强板，所述增强板位于所述第二过滤器的另一侧处并且包括多个通孔；和弹性体，所述弹性体设置在所述增强板的另一侧处并且在侧面方向上推动所述增强板。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为显示根据本发明的一个实施方案的燃料箱的立体图；

图2为图1中显示的燃料箱的侧视图；

图3为图1中显示的燃料箱的分解立体图；以及

图4和5为显示图1中显示的燃料箱的各个示例性的扩散器的示意图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

现在将详细参考本发明的示例性实施方案，附图中显示了实施方案的实施例。只要有可能，相同的附图标记将用在整个附图中从而表示相同或相似的部分。

在下文中，将参考附图描述根据本发明的一个实施方案的燃料箱。

图1为显示根据本发明的一个实施方案的燃料箱的立体图；图2为图1中显示的燃料箱的侧视图；图3为图1中显示的燃料箱的分解立体图；和图4和5为显示图1中显示的燃料箱的各个示例性的扩散器的示意图。

如图1至图3中示例性显示，根据本发明的燃料箱包括：壳体100，所述壳体100具有在其中形成的内部空间并且包括喷嘴部分142，所述喷嘴部分142设置于所述壳体100的一个侧面从而向所述壳体100引入燃料；吸附器200，所述吸附器200设置在所述壳体100内并且吸附和储存通过所述喷嘴部分142引入的燃料；扩散器300，所述扩散器300设置在所述壳体100内的所述喷嘴部分142和所述吸附器200之间，并且扩散通过所述喷嘴部分142引入的燃料然后将燃料供应至所述吸附器200；以及过滤器单元400，所述过滤器单元400设置在所述扩散器300和所述吸附器200之间，并且过滤通过所述扩散器300扩散的燃料中的外部异物。

在此，壳体100具有高强度。在本发明的一个示例性实施方案中，由于吸附器200通过吸附储存燃料从而与将燃料压缩至高压的常规方法相比，燃料的储存压力大大降低，壳体100可以由碳复合材料或塑料形成。亦即，常规地，为了保证高强度，燃料箱由钢形成并且包括增强构件，而由此重量增加和制造成本增高，但是另一方面，在本发明的一个示例性实施方案中，由于燃料的储存压力降低，壳体100的强度可以设定为低于常规燃料箱的强度，因此壳体100可以由具有相对低强度的材料形成。并且碳纤维可以缠绕在壳体100的外周表面上从而增加壳体100的强度。

更具体地，壳体100可以包括：容器部分120，所述容器部分120具有两个敞开的侧面和在其中形成的内部空间，从而使得吸附器200设置在所述内部空间内；盖部分140，所述盖部分140与容器部分120的一个敞开的侧面组合并且设置有喷嘴部分142；以及封闭部分160，所述封闭部分160与容器部分120的另一个敞开的侧面组合从而封闭内部空间。

亦即，由于壳体100包括具有两个敞开的侧面的容器部分120、盖部分140以及分别封闭容器部分120的两个敞开的侧面的封闭部分160，使得吸附器200容易地插入壳体100，并且当吸附器200故障时，容易用新的吸附器进行更换。特别地，常规燃料箱需要通过模制而整体地形成，由此承受由于常规燃料箱内的燃料被常规地压缩至高压而造成的高压，但是根据本发明的燃料箱通过吸附储存燃料并且降低燃料的储存压力，因此壳体100可以包括分离形成的容器部分120、盖部分140和封闭部分160。通过将壳体100分离地形成容器部分120、盖部分140和封闭部分160，可以容易地进行这些部分之间的组合。

如图1中示例性显示，在长度方向上延伸的隔板180可以设置在壳体100内，由此将内部空间分成子空间。

通过在壳体100的内部空间内设置隔板180，隔板180可以支撑壳体100，并且由此保证刚性。此外，设置在壳体100内的隔板180将内部空间分成各个子空间，并且子空间用吸附器200填充，因此使得通过扩散器300(下文描述)扩散的燃料均匀地吸附在各个子空间内的吸附器200中。

在此，隔板180可以在壳体100的内部空间内以格子或蜂窝结构连续形成，因此将内部空间分成均匀形状的子空间。

通过喷嘴部分142引入的燃料可以为天然气或氢气；并且吸附器200可以由可以吸附天然气或氢气的材料形成。

具有细颗粒形状的吸附器200可以在壳体100内直接形成，或者具有壳体200的内部空间形状的吸附器200可以通过模制形成，然后插入壳体100。此外，吸附器200可以由可以吸附天然气或氢气的材料(例如碳、碳纤维、金属有机框架(MOF)、沸石等)形成，并且可以根据燃料的种类选择性地使用这些吸附剂材料。

壳体100的喷嘴部分142可以安装在壳体100的中心处。在此，由于本发明的壳体100具有圆柱体形状，喷嘴部分142安装在圆形盖部分140的中心处从而不使通过喷嘴部分142引入的燃料朝向任一侧倾斜。

特别地，扩散器300可以固定于壳体100的内部，并且扩散突出部320可以从扩散器200的面对喷嘴部分142的部分朝向喷嘴部分142突出。通过在扩散器300的中心处形成扩散突出部320，从喷嘴部分142供应的燃料不集中在扩散器300的中心而是可以通过扩散突出部320沿径向扩散。

如图3中示例性显示，在扩散器300上形成多个扩散孔340，所述扩散孔340从具有扩散突出部320的扩散器300的中心以相同角度彼此分离，从而使得通过扩散突出部320扩散的燃料经由扩散孔340流入吸附器200。扩散器300的扩散孔340可以被构造成使得扩散孔340的尺寸在径向方向上从扩散器300的中心逐渐增加，因此通过喷嘴部分142引入的燃料被输送至扩散器300的中心并且通过扩散突出部320沿径向扩散。在此，由于靠近具有扩散突出部320的扩散器300的中心而形成的扩散孔340具有较小尺寸，一部分燃料可以有效地沿径向扩散，因此可以通过其它扩散孔340供应至吸附器200。因此，当燃料穿过扩散器300时，通过喷嘴部分142被输送至扩散器300的燃料可以通过扩散器300均匀地扩散，然后被输送至吸附器200，因此均匀地被吸附在整个吸附器200中。

如图4和5中示例性显示的扩散器300，扩散孔340也可以在扩散突出部320处形成，并且具有特定形状的扩散孔340可以沿径向设置。

扩散器300可以设置在喷嘴部分142和吸附器200之间从而以设定的距离与喷嘴部分142和吸附器200分离。通过将扩散器300设置在喷嘴部分142和吸附器200之间从而以设定距离与喷嘴部分142和吸附器200分离，经由喷嘴部分142引入的燃料可以自然地分散然后通过扩散器300更均匀地扩散，并且通过扩散器300扩散的燃料可以自然地再次扩散，由此供应至吸附器200并且均匀地吸附在整个吸附器200中。

过滤器单元400可以包括第一过滤器420和第二过滤器440，所述第一过滤器420设置于吸附器200的一侧，所述第二过滤器440设置于吸附器200的另一侧。通过将第一过滤器420和第二过滤器440设置在吸附器200的两侧，经由喷嘴部分142引入的燃料可以通过第一过滤器420过滤从而从燃料中除去外部异物，然后供应至吸附器200，并且穿过吸附器200的燃料可以通过第二过滤器440再次过滤。在此，第二过滤器440不仅可以用于从燃料中过滤外部异物而且还可以阻挡燃料的移动从而避免燃料穿过吸附器200的另一侧并使得燃料可以停留在吸附器200中。

第一过滤器420可以位于扩散器300和吸附器200之间并且接触吸附器200的一侧，第二过滤器440可以位于吸附器200的另一侧，在侧面方向上通过设置于壳体100的另一侧的弹性支撑设备500弹性地支撑，并且紧密地附接至吸附器200的另一侧。亦即，第一过滤器420接触吸附器200的一侧并且从经由喷嘴部分142供应的燃料中过滤外部异物，并且第二过滤器440接触吸附器200的另一侧并且过滤穿过吸附器200的燃料中外部异物。

在此，由于第二过滤器440在一个侧面方向上通过弹性支撑设备500弹性地支撑，因此可以避免吸附器200的移动，并且第二过滤器400可以紧密地被附接至吸附器200的另一侧。

更详细地，如图1中示例性显示，弹性支撑设备500可以包括：增强板520，所述增强板520设置于第二过滤器440的另一侧并且包括多个通孔522；以及弹性体540，所述弹性体540设置于增强板520的另一侧并且在侧面方向上推动增强板520。亦即，包括弹性弹簧的弹性体540设置于壳体100内部的另一侧并且在侧面方向上通过弹性体540弹性支撑的增强板520在一个侧面方向上推动第二过滤器440，从而使第二过滤器440紧密地附接至吸附器200的另一侧。在此，通孔522在增强板520上形成，使得穿过第二过滤器440的燃料可以经由通孔522平稳地移动，并且通孔522可以具有各种形状，例如圆形或矩形。通过弹性支撑设备500将第二过滤器440紧密地附接至吸附器200的另一侧，可以避免由于移动造成的吸附器200的损坏。

从上述描述中很显然的是，具有上述结构的燃料箱可以通过吸附储存经压缩的天然气或氢气，由此降低储存压力。

此外，扩散器300可以扩散引入壳体100的经压缩的天然气或氢气，并且将气体均匀地供应至吸附器200，由此改进吸附效率，并且吸附器200可以被稳固地支撑并可以保证其耐久性。

尽管出于说明的目的已公开了本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、增加和删减是可能的，并不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims

1.一种燃料箱，包括：

壳体，其具有在其中形成的内部空间，并且包括喷嘴部分，所述喷嘴部分形成于所述壳体的第一侧从而向所述壳体引入燃料；

吸附器，其设置在所述壳体内，并且被构造成借由吸附而储存经由所述喷嘴部分引入的燃料；

扩散器，其在所述壳体内位于所述喷嘴部分和所述吸附器之间，并且被构造成扩散经由所述喷嘴部分引入的燃料并随后将燃料供应至所述吸附器；以及

过滤器单元，所述过滤器单元位于所述扩散器和所述吸附器之间，并且被构造成从经由所述扩散器扩散的燃料中过滤外部异物；

其中，所述壳体的喷嘴部分安装在所述壳体的中心处；并且

所述扩散器固定至所述壳体的内部，并且扩散突出部从所述扩散器的面对所述喷嘴部分的部分朝向所述喷嘴部分突出。

2.根据权利要求1所述的燃料箱，其中所述壳体包括：容器部分，所述容器部分具有两个敞开的侧面和在其中形成的内部空间，使得所述吸附器设置在所述内部空间内；盖部分，所述盖部分与所述容器部分的第一敞开的侧面组合，并且设置有所述喷嘴部分；以及封闭部分，所述封闭部分与所述容器部分的第二敞开的侧面组合，从而封闭所述内部空间。

3.根据权利要求1所述的燃料箱，其中在长度方向上延伸的隔板设置在所述壳体内，从而将所述内部空间分成子空间。

4.根据权利要求3所述的燃料箱，其中所述隔板在所述壳体的内部空间内以格子或蜂窝结构连续形成。

5.根据权利要求1所述的燃料箱，其中

经由所述喷嘴部分引入的燃料为天然气或氢气；并且

所述吸附器由吸附天然气或氢气的材料形成。

6.根据权利要求1所述的燃料箱，其中在所述扩散器上形成多个扩散孔，所述扩散孔围绕所述扩散突出部的中心形成并且从所述扩散突出部以相同角度彼此分离。

7.根据权利要求6所述的燃料箱，其中所述扩散器的扩散孔被构造成使得所述扩散孔的尺寸在径向方向上从所述扩散器的中心逐渐增加。

8.根据权利要求1所述的燃料箱，其中所述扩散器位于所述喷嘴部分和所述吸附器之间，从而以设定距离与所述喷嘴部分和所述吸附器分离。

9.根据权利要求1所述的燃料箱，其中所述过滤器单元包括第一过滤器和第二过滤器，所述第一过滤器设置于所述吸附器的第一侧处，所述第二过滤器设置于所述吸附器的第二侧处。

10.根据权利要求9所述的燃料箱，其中所述第一过滤器位于所述扩散器和所述吸附器之间并且接触所述吸附器的第一侧，并且所述第二过滤器位于所述吸附器的第二侧处，所述第二过滤器在侧面方向上通过设置于所述壳体的第二侧处的弹性支撑设备而弹性地支撑，由此紧密地附接至所述吸附器的第二侧。

11.根据权利要求10所述的燃料箱，其中所述弹性支撑设备包括：增强板，所述增强板位于所述第二过滤器的第二侧处并且包括多个通孔；以及弹性体，所述弹性体设置在所述增强板的第一侧处并且在侧面方向上推动所述增强板。