DE102015222697A1

DE102015222697A1 - Wasserstofftank-Einfüllstutzen

Info

Publication number: DE102015222697A1
Application number: DE102015222697.2A
Authority: DE
Inventors: Sang Hyun Kim; Ji Hyun Shim; Ki Ho Hwang
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-07-14
Also published as: US20160201851A1; CN105782709A; KR20160087087A

Abstract

Es wird ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereitgestellt. Der Stutzen enthält einen Hauptkörper, der an einer Seite eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Eine im Hauptkörper angeordnete Filtereinheit filtert die Fremdstoffe aus dem durch den Hauptkörper strömenden Wasserstoffgas und ein am hinteren Ende der Filtereinheit angeordnetes Rückschlageinheit reguliert die Strömung in eine Richtung. Die Filtereinheit enthält ein in den Filtersockel gestecktes Siebfilter, das an einem ersten Körper des Hauptkörpers ausgebildet ist und das durch den Hauptkörper strömende Wasserstoffgas filtert, und einen an der Rückseite des Siebfilters angeordneten Filterträger, um das Siebfilter durch Koppeln des zweiten Körpers und des ersten Körpers fest abzustützen, und eine Mehrzahl Gasöffnungen, um das das Siebfilter passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit zu leiten.

Description

HINTERGRUND
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen, und insbesondere einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen, mit dem der Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs effizient mit Wasserstoffgas befüllt wird, wobei das Eindringen von Fremdstoffen durch Filterung verhindert und das Auftreten von Druckdifferenzen unterdrückt werden.
(b) Hintergrundtechnik
Grundsätzlich wird ein Wasserstoff-Fahrzeug betrieben, indem es elektrische Energie gewinnt, wenn Sauerstoff, ein oxidierendes Gas, mit Wasserstoffgas, ein Brenngas, in einer Brennstoffzelle chemisch reagiert. Außerdem wird ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug betrieben, indem es die Brennstoffzelle anstelle eines Verbrennungsmotors nutzt, und ein Wasserstoff-Fahrzeug, das Wasserstoffgas im Verbrennungsmotor direkt verbrennt, ähnlich wie bei einem üblichen Benzinfahrzeug.
Das Wasserstoff-Fahrzeug wird mit dem Wasserstoffgas in einen im Fahrzeug installierten Wasserstofftank befüllt, nutzt das Wasserstoffgas als Kraftstoff und kann eine Mehrzahl Wasserstofftanks enthalten, die einem Druck des Wasserstoffgases von 350 atm oder 700 atm standhalten. Insbesondere misst ein System zum Füllen des Wasserstoffgases in den Wasserstofftank den Druck mittels eines sowohl in einem Puffertank einer Wasserstoffgas-Füllstation als auch in einem Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs installierten Drucksensors, um das Befüllen zu beenden, wenn der gemessene Druck den Zieldruck erreicht. Ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen dient als eine Art Verbindungsstück, das den Puffertank und den Wasserstofftank miteinander verbindet, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird.
Die Wasserstoffgasbefüllung des Wasserstoff-Fahrzeugs gemäß Definition des International Protocol (SAE2601) verlangt, dass Wasserstoffgas von 4 bis 7 kg innerhalb von 3 Minuten einzufüllen ist, aber die Befüllungsgeschwindigkeiten eines Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 4 kg und eines Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 7 kg sind voneinander verschieden. Mit anderen Worten, die Befüllungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer Wasserstoffgas-Füllmenge von 7 kg ist höher, aber die Druckdifferenz (Differenzdruck) zwischen der Füllstation und dem Fahrzeug entsteht aufgrund der schnellen Befüllungsgeschwindigkeit.
Dementsprechend wird ein Wasserstofftank-Einfüllstutzen gemäß der verwandten Technik mit einer Einfülldüse des Puffertanks in der Wasserstoffgasfüllstation verbunden, um das Wasserstoffgas in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs einzuspeisen, und ein Filter muss darin als nicht zum Fahrzeug gehöriges Bauteil installiert werden, um zu verhindern, dass Fremdstoffe wie Staub in den Wasserstofftank des Fahrzeugs gelangen, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird.
Eine Technik der verwandten Technik zum Verhindern, dass Fremdstoffe in den Wasserstofftank durch das Filter eindringen, enthält demnach ein Filterteil 10, das zum Filtern eines Fremdstoff aus dem Wasserstoffgas konfiguriert ist, einen ringförmigen porösen Träger 12, der das Filterteil 10 mit einem Ventil 20 im Filter des Stutzens zur Befüllung mit Hochdruck-Wasserstoff koppelt und trägt, wobei außerdem das Ventil 20 den Strom des Wasserstoffgases in eine Richtung leitet, und ein Metallpulver-Filterelement 14, das auf der gesamten Oberfläche des ringförmigen porösen Trägers 12 integral ausgebildet ist, und Erwärmen und Sintern eines Metallpulvers bei einer vorgegebenen Temperatur, um den Fremdstoff auszufiltern, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird.
Seit kurzem besteht die Tendenz, in einem Wasserstoff-Fahrzeug ein Hochdruck-Wasserstoff-Tanksystem für 700 atm mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeitsleistung einzubauen. Um also das Hochdruck-Wasserstoffgas im Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs bei einem Druck von 700 atm zu speichern, muss das Wasserstoffgas in der Füllstation bei einem Druck von 700 atm oder höher eingefüllt werden.
In der verwandten Technik kann zwar der Fremdstoff aufgrund der Filterfunktion während des Einfüllens des Wasserstoffgases am Eindringen gehindert werden, aber aufgrund des Drucks des füllstationsseitigen Puffertanks, der niedriger ist als der geforderte Druck im Speichertank des Fahrzeugs, entsteht eine Druckdifferenz. Die Druckdifferenz beeinflusst die Füllgeschwindigkeit erheblich, und insbesondere den Kraftstoffzustand (SOF), indem die Befüllung bei einem vorgegebenen Druck abgebrochen wird und weniger als die geforderte Menge aufgrund der mangelnden Leistung der Füllstation eingefüllt wird. Wenn ferner ein Filter entfernt wird, um die Druckdifferenz zwischen dem füllstationsseitigen Puffertank und dem Wasserstofftank des Fahrzeugs zu verringern, kann zwar die Einfüllleistung erhöht werden, aber durch die Entfernung des Filters können Fremdstoffe eindringen.
Die obigen Ausführungen dieses Abschnitts dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen enthalten, die nicht Bestandteil des hierzulande dem Durchschnittsfachmann bereits bekannten Standes der Technik bilden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereit, der die Vorteile des effizienten Einfüllens von Wasserstoffgas bietet, wobei am Wasserstofftank-Einfüllstutzen, um das Eindringen von Fremdstoffen zu verhindern, ein Siebfilter mit einem porösen Träger angebracht ist, der eine Verformung des Siebfilters verhindert, während Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs eingefüllt wird, und um das Auftreten von Druckdifferenzen zu unterdrücken.
Bei einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Wasserstofftank-Einfüllstutzen bereit, bei dem die füllstationsseitige Wasserstoffgas-Einfülldüse mit dem Wasserstoff-Fahrzeug verbunden wird, um Wasserstoffgas aus dem Puffertank der Wasserstoffgas-Füllstation in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs einzufüllen. Der Stutzen kann einen Hauptkörper des Stutzens enthalten, der an einer Seite eines Wasserstoff-Fahrzeugs ausgebildet und als Verbindungsstück für eine Einfülldüse einer Wasserstoffgas-Füllstation konfiguriert ist; eine Filtereinheit, die im Innern des Hauptkörpers des Stutzens angeordnet und konfiguriert ist, den Fremdstoff in dem durch den Hauptkörper des Stutzens strömenden Wasserstoffgas auszufiltern; und eine Rückschlageinheit am hinteren Ende der Filtereinheit, die zum Regulieren der Strömung in einer Richtung konfiguriert ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Filtereinheit ein Siebfilter enthalten, das im Filtersockel in einem ersten Körper des Hauptkörpers des Stutzens steckt und netzförmig ausgebildet ist, um das durch den Hauptkörper des Stutzens strömende Wasserstoffgas zu filtern, und einen Filterträger, der an der Rückseite des Siebfilters angeordnet ist, um das Siebfilter durch Koppeln des zweiten und des ersten Körpers des Hauptkörpers des Stutzens fest abzustützen, und durch das eine Mehrzahl Gasöffnungen ausgebildet sind, so dass das durch das Siebfilter passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit strömt.
Gemäß dem wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann Wasserstoffgas effizienter eingefüllt werden, indem das Eindringen von Fremdstoff während des Einfüllens von Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs verhindert und das Entstehen einer Druckdifferenz unterdrückt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, ausführlich beschrieben, die nur der Erläuterung dienen und deshalb die vorliegende Erfindung nicht einschränken; es zeigen:
1 ein Diagramm eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der verwandten Technik;
2 ein Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
5 Graphen eines Vergleichs zwischen der verwandten Technik und der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Druckdifferenz und der Füllmenge entsprechend der Speichermenge der Füllstation.
Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstäblich sind, da sie eine etwas vereinfachte Darstellung der verschiedenen beispielhaften Merkmale zeigen, die die Grundlagen der Erfindung veranschaulichen. Die hierin offenbarten spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung die z. B. bestimmte Abmessungen, Ausrichtungen, Orte und Formen umfassen, werden zum Teil durch die besondere vorgesehene Anwendung und die Umgebungsbedingungen am Einsatzort bestimmt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass der Begriff ”Fahrzeug” oder ”fahrzeugtechnisch” oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
Obwohl das Ausführungsbeispiel so beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl Einheiten zur Ausführung des beispielhaften Prozesses verwendet, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder der Mehrzahl Module ausgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass sich der Begriff Steuerung/Steuereinheit auf ein Hardware-Gerät bezieht, das einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist speziell zum Ausführen der Module konfiguriert, um einen oder mehrere der später beschriebenen Prozesse auszuführen.
Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass die Begriffe ”aufweisen” und/oder ”aufweisend” bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung ”und/oder” sämtliche Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten Positionen.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, ist der Begriff ”etwa, ca.” wie hierin verwendet so zu verstehen, dass er sich auf Werte innerhalb des normalen Toleranzbereichs der Technik bezieht, z. B. auf zwei Standardabweichungen vom Mittelwert bezieht. ”Etwa” oder ”ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern aus dem Zusammenhang nicht anderweitig klar hervorgeht, sind alle hierin enthaltenen numerischen Werte durch den Begriff ”etwa, ca.” modifiziert.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich erläutert, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und nachstehend beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht es sich, dass sich die vorliegende Beschreibung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränken soll. Die Erfindung soll im Gegenteil nicht nur die Ausführungsbeispiele, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen abdecken, die von Geist und Gültigkeitsbereich der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, erfasst werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. 2 ist ein Diagramm eines Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der vorliegenden Erfindung und 3 ist eine Schnittansicht des Wasserstofftank-Einfüllstutzens gemäß der vorliegenden Erfindung, der als eine Art Verbindungsstück verwendet werden kann, während Wasserstoffgas in einen Wasserstofftank eines Wasserstoff-Fahrzeugs eingefüllt wird.
Insbesondere kann eine Filtereinheit 200, die zum Filtern des Fremdstoffs konfiguriert ist, in einem Hauptkörper 100 des Stutzens und eine Rückschlageinheit 300, die zur Regulierung der Strömung des Wasserstoffgases, aus dem der Fremdstoff gefiltert wird, in einer Richtung konfiguriert ist, nachträglich installiert werden. Die Rückschlageinheit 300 kann von einer Steuerung mit einem Prozessor und einem Speicher betätigt werden. Mit anderen Worten, der Wasserstofftank-Einfüllstutzen, mit dem eine Einfülldüse der Wasserstoffgas-Füllstation mit dem Wasserstoff-Fahrzeug zum Einfüllen des Wasserstoffgases vom Puffertank der Wasserstoffgas-Füllstation in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs verbunden ist, kann an einer (z. B. einer ersten Seite) des Wasserstoff-Fahrzeugs angeordnet sein.
Demnach kann der Hauptkörper 100 des Stutzens als Verbindungsstück der Einfülldüse an der Wasserstoffgas-Füllstation an einer Seite des Wasserstoff-Fahrzeugs angeordnet sein. Insbesondere kann der Hauptkörper 100 des Stutzens einen Hohlraum in Längenrichtung enthalten und in einen ersten Körper 110 und einen zweiten Körper 120 zur Aufnahme (z. B. Unterbringung) der Filtereinheit 200 und der Rückschlageinheit 300 darin geteilt sein.
Die zum Filtern des Fremdstoffes aus dem durch den Hauptkörper 100 des Stutzens strömenden Wasserstoffgas konfigurierte Filtereinheit 200 kann im Hauptkörper 100 des Stutzens angeordnet sein. Außerdem kann die Rückschlageinheit 300, die konfiguriert ist zu verhindern, dass das die Filtereinheit 200 passierende Wasserstoffgas in entgegengesetzter Richtung rückwärts strömt, am hinteren Ende der Filtereinheit 200 angeordnet sein. Insbesondere kann eine Ventilplatte 340, in der eine Ventilöffnung 341 ausgebildet ist, in der Rückschlageinheit 300 am hinteren Ende der Filtereinheit 200 angeordnet sein und eine Ventilstange 330, in der sich eine Kugel 331 zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 341 befindet, kann am hinteren Ende der Ventilplatte 340 angeordnet sein.
Außerdem kann ein Ventilstangenträger 310, der zur Begrenzung der Bewegung der Ventilstange konfiguriert ist, im Hauptkörper 100 des Stutzens angeordnet sein, und eine Feder 320 kann so konfiguriert sein, dass sie Elastizität zwischen der Ventilstange 330 und dem Ventilstangenträger 310 herstellt. Die Seite der Ventilplatte 340 kann so konfiguriert sein, dass die Schließ- und Öffnungskugel 331 der Ventilstange 330 die Ventilöffnung 341 blockiert. Mit anderen Worten, die Rückschlageinheit 300 kann ein Rückschlagventil zum Leiten des Wasserstoffgases in einer Richtung vom Puffertank der Füllstation zum Wasserstofftank an der Fahrzeugseite sein und kann in einen Rückschlagsockel 121 im zweiten Körper 120 eingeführt werden, durch den das Wasserstoffgas jedoch strömen kann.
Deshalb kann der Ventilstangenträger 310, in dem die Feder 320 sitzt, im zweiten Körper 120 angeordnet sein, und die Ventilstange 330, die zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 341 der den Rückschlagsockel 121 des zweiten Körpers 120 abdeckenden Ventilplatte 340 konfiguriert ist, wird durch die im Ventilstangenträger 310 sitzende Feder 320 elastisch. Die wie oben konfigurierte Rückschlageinheit 300 kann eine Kugel und eine Aufnahmeöffnung für die Kugel integral bilden, um die Herstellungskosten im Vergleich zur Struktur eines vorhandenen Rückschlagventils der verwandten Technik zu verringern.
Insbesondere wenn die Ventilöffnung 341 durch Verschieben des die Ventilöffnung 341 der Ventilplatte 340 blockierenden Kugelabschnitts der Ventilstange 330 durch die Feder 330 aufgrund des Fülldrucks des durch die Filtereinheit 200 strömenden Wasserstoffgases geöffnet wird, kann das Wasserstoffgas durch eine Mehrzahl Entlüftungsöffnungen 311 im Umfang des Ventilstangenträgers 310 zur Seite des Wasserstofftanks strömen. Wenn der Fülldruck des Wasserstoffgases an der Seite des Puffertanks aufgehoben oder ein Zuführventil geschlossen wird, kann die Ventilstange 330 die Ventilplatte 340 durch die elastische Rückholkraft der Feder 320 im Ventilstangenträger 310 kontaktieren (z. B. an ihr zur Anlage kommen), so dass die Ventilöffnung 341 gesperrt wird, um zu verhindern, dass Wasserstoffgas durch den Stutzen aus dem Wasserstofftank austritt.
Die Filtereinheit 200 kann ferner ein in den Filtersockel 111 am ersten Körper 110 des Hauptkörpers 100 des Stutzens gestecktes Siebfilter 210 in Netzform enthalten, um das durch den Hauptkörper 100 des Stutzens strömende Wasserstoffgas zu filtern, und einen Filterträger 220, der an der hinteren Seite des Siebfilters 210 angeordnet ist, um das Siebfilter 210 durch Koppeln des zweiten Körpers 120 und des ersten Körpers 110 des Hauptkörpers 100 des Stutzens fest abzustützen, und durch das eine Mehrzahl Gasöffnungen 221 ausgebildet sind, so dass das durch das Siebfilter 210 passierende Wasserstoffgas zur Seite der Rückschlageinheit 330 strömt.
Nunmehr sei auf 3 verwiesen, die das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wonach die Filtereinheit 200 an der Vorderseite der Rückschlageinheit 300 angeordnet sein kann, um das Wasserstoffgas durch das Siebfilter 210 zu filtern und um zu verhindern, dass Fremdstoffe eindringen, während das Wasserstoffgas eingefüllt wird. Insbesondere kann das Siebfilter 210 vom Filterträger 220 abgestützt werden, um eine Verformung des Siebfilters 210 durch Druck und Strömung des Wasserstoffgases durch das Siebfilter 210 zu verhindern.
Außerdem kann an der hinteren Seite des Filterträgers 220 je nach Strömungsrichtung des Wasserstoffgases eine Widerstandskoeffizientenplatte 230 mit einer konvergenten Öffnung 231, deren Breite zur hinteren Seite abnimmt, angeordnet sein, um den Druckabfall zu verringern, wenn das Wasserstoffgas durch das Siebfilter 210 strömt. Eine konvergente Öffnung mit abnehmender Breite in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases kann durch die Widerstandskoeffizientenplatte 230 ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Einlass der konvergenten Öffnung 231 am vorderen Ende der Widerstandskoeffizientenplatte 230, das mit der Rückseite des Siebfilters 210 in Kontakt steht, breit ausgebildet sein, und ein Auslass kann eng (z. B. enger als der Einlass) ausgebildet sein, um das die konvergente Öffnung 231 passierende Wasserstoffgas zu komprimieren.
Die Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels des Stutzens zum Einfüllen von Wasserstoff gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 4 im Querschnitt dargestellt ist, zeigt eine modifizierte Form der Filtereinheit 200, wobei in der Filtereinheit 200 die Mehrzahl Gasöffnungen 221 zum Abstützen des Siebfilters 210 und zum Durchleiten des Wasserstoffgases ausgebildet sind. Ferner kann die Filtereinheit 200 in einer im Wesentlichen konischen Form in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases verlängert ausgebildet sein und kann des Weiteren unterschiedlich in einer im Wesentlichen halbkugeligen, gekrümmten und dgl. Form ausgebildet sein, um die Filterfläche in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases zu vergrößern.
Ferner können die Gasöffnungen 221 des Filterträgers 220 mit einem hinreichend großen Durchmesser ausgebildet sein, um etwa 3 bis 6 Öffnungen der Öffnungen des Siebfilters 210 zu entlüften. Außerdem kann eine Mehrzahl Gasöffnungen 221 in verschiedenen Richtungen auf Basis der Form des Filterträgers 220 ausgebildet und in vorgegebenen Abständen zwischen den Gasöffnungen 221 angeordnet sein, um ein stabiles Abstützen des Siebfilters 210 zu gewährleisten. Mit anderen Worten, das Siebfilter 210 kann in einer im Wesentlichen konischen oder gekrümmten Form ausgebildet sein, um eine hinreichende Filterfläche des eingefüllten Wasserstoffgases sicherzustellen.
Außerdem kann der Filterträger 220 zur Abstützung des Siebfilters 210 eine konische oder gekrümmte Form haben, um der Form des Siebfilters 210 zu entsprechen. Der Filterträger 220 kann in konischer oder gekrümmter Form herausragen, um die Filterfläche des Siebfilters 210 zu maximieren, um das Wasserstoffgas bei hohem Durchsatz durch eine vergrößerte entsprechende Fläche rasch zu filtern.
Der Filterträger kann außerdem auch so ausgebildet sein, dass er entweder in konischer oder gekrümmter Form herausragt, um der Form des Siebfilters zu entsprechen und am Siebfilter anzuliegen. Insbesondere kann die Maschengröße des Siebfilters 210 ca. 350 bis 450 μm betragen, und die Gasöffnung 221 des Filterträgers 220 kann eine Größe von ca. 700 bis 950 μm haben, die für drei oder mehr Maschen des Siebfilters 210 groß genug ist. Der durch das Siebfilter 210 strömende Wasserstoff wird also nicht durch die Gasöffnung 221 blockiert und durch die Rückschlageinheit 300 in den Wasserstofftank an der Fahrzeugseite gefüllt.
Ferner kann eine Widerstandskoeffizientenplatte 230 mit einer nach außen konvergenten Öffnung 231 an der Rückseite des Filterträgers 220 angeordnet sein, um die Druckdifferenz des durch den Filterträger 220 strömenden Wasserstoffgases zu verringern. Außerdem kann im Stutzen zum Einfülllen von Wasserstoff der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl Dichtringe 130 vorgesehen sein, um Leckage des Wasserstoffgases zu verhindern. Wenn eine Austrittsdüse vom Hauptkörper 100 des Stutzens nach dem Einfüllen des Wasserstoffgases entfernt wird, kann eine Schutzkappe 400 abnehmbar an der Vorderseite angeordnet sein, um zu verhindern, dass Fremdstoffe (z. B. Staub, Partikel oder andere unerwünschte nachteilige Substanzen) durch den ersten Körper 110 eindringen, und eine am zweiten Körper 120 befestigte Sicherungsschlaufe 410 kann verlängert werden, um den Verlust der Schutzkappe 400 zu verhindern, wenn die sie von einer Seite der Schutzkappe 400 entfernt wird.
Bei der Konfiguration der vorliegenden Erfindung wie oben erläutert ist aus 5, in der Graphen einen Vergleich zwischen der verwandten Technik und der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Druckdifferenz und der Füllmenge entsprechend der Speichermenge der Füllstation zeigen, zu ersehen, dass eine im Stutzen der vorliegenden Erfindung erzeugte Druckdifferenz ΔP1 erheblich kleiner ist als eine im Stutzen der verwandten Technik erzeugte Druckdifferenz ΔP2.
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung bietet eine verbesserte Filterungsfunktion durch die Verwendung des Siebfilters 210 und des Filterträgers 220 im Stutzen der vorliegenden Erfindung, und im Vergleich zur verwandten Technik kann die Druckdifferenz verringert werden, während die Füllgeschwindigkeit erhöht wird. Die vorliegende Erfindung kann deshalb des Eindringen von Fremdstoffen durch Filtern verhindern, wenn das Wasserstoffgas in den Wasserstofftank des Wasserstoff-Fahrzeugs gefüllt wird und füllt das Wasserstoffgas effizient ohne Druckdifferenz ein, wodurch die Einfülldauer verkürzt wird.
Begriffe oder Wörter, die in der vorliegenden Beschreibung und in den nachstehenden Ansprüchen verwendet werden, sollten nicht als auf ihre typische oder Wörterbuchbedeutung beschränkt interpretiert werden, sondern mit den Bedeutungen und Konzepten verstanden werden, die dem technischen Geist der vorliegenden Erfindung entsprechen auf Basis des Prinzips, dass ein Erfinder seine Erfindung auf die beste Weise entsprechend dem Konzept des Begriffes definieren kann.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben worden. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass Änderungen dieser Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung abzuweichen, deren Gültigkeitsbereich in den angefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

International Protocol (SAE2601) [0004]

Claims

Wasserstofftank-Einfüllstutzen eines Fahrzeugs, aufweisend: einen Hauptkörper des Stutzens, der mit einer zur Zufuhr von Wasserstoffgas konfigurierten Einfülldüse verbunden ist; eine Filtereinheit, die im Hauptkörper des Stutzens angeordnet ist, um Fremdstoffe aus dem durchströmenden Wasserstoffgas auszufiltern; ein Siebfilter, das im Hauptkörper des Stutzens angeordnet und in Netzform konfiguriert ist, um das Wasserstoffgas durch die Filtereinheit strömen zu lassen; und einen Filterträger, der zum Abstützen des Siebfilters konfiguriert ist und eine Mehrzahl Gasöffnungen hat, durch die das Wasserstoffgas durch das Siebfilter strömt.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei eine Widerstandskoeffizientenplatte, in der eine konvergente Öffnung mit einer Breite ausgebildet ist, die in Strömungsrichtung des Wasserstoffgases abnimmt, an einer Seite des Filterträgers angeordnet ist.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei die Gasöffnungen des Filterträgers mit einem Durchmesser ausgebildet sind, dessen Größe zur Entlüftung von 3 bis 6 Öffnungen von den Öffnungen des Siebfilters ausreicht.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 1, wobei das Siebfilter entweder in konischer oder gekrümmter Form ausgebildet ist, um die Filterfläche zu maximieren.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 4, wobei das Siebfilter entweder in konischer oder gekrümmter Form ausgebildet ist, um der Form des Siebfilters zu entsprechen, damit es entsprechend am Siebfilter anliegt.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 2, wobei eine Rückschlageinheit, die konfiguriert ist zu verhindern, dass das die Filtereinheit passierende Wasserstoffgas in entgegengesetzter Richtung rückwärts strömt, im Hauptkörper des Stutzens angeordnet ist.
Wasserstofftank-Einfüllstutzen nach Anspruch 6, wobei die Rückschlageinheit enthält: eine nahe an der Filtereinheit angeordnete Ventilplatte, durch die eine Ventilöffnung ausgebildet ist; eine nahe an der Ventilplatte angeordnete Ventilstange mit einer Kugel, die zum Schließen und Öffnen der Ventilöffnung an einem Ende konfiguriert ist; einen nahe an der Ventilstange angeordneten Ventilstangenträger, der zur Begrenzung der Bewegung der Ventilstange konfiguriert ist; und eine Feder, die zur Bereitstellung von Elastizität zwischen der Ventilstange und dem Ventilstangenträger und zum Kontaktieren der Seite der Ventilplatte konfiguriert ist, um die Schließ- und Öffnungskugel der Ventilstange zum Blockieren der Ventilöffnung zu veranlassen.
Stutzen nach Anspruch 1, wobei der Stutzen in einem Wasserstoff-Fahrzeug angeordnet ist.
Stutzen nach Anspruch 1, wobei der Stutzen in einem Brennstoffzellen-Fahrzeug angeordnet ist.