TW201709600A - 容器之加熱及安全裝置、氣體儲存罐及儲氫罐 - Google Patents

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Abstract

本發明提出了一種容器之加熱及安全裝置、氣體儲存罐及儲氫罐。該容器之加熱及安全裝置至少包括有：至少一加熱裝置，係設於一容器之內部空間中，用以提供熱源；至少一安全裝置，係與加熱裝置相連接，設置於容器之一端，當容器內之溫度或內部壓力大於一預設值時，則利用該安全裝置予以釋壓，用以保護容器。該氣體儲存罐與該儲氫罐係使用了該容器的加熱及安全裝置。本發明可有效立即且直接地提供熱能予貯氣材料，使能源零損耗，有助於氣體的釋放及利用。

Description

容器之加熱及安全裝置、氣體儲存罐及儲氫罐
本發明係關於一種容器，尤指一種容器之加熱及安全裝置、氣體儲存罐及儲氫罐。
燃料電池（Fuel Cell）係一種藉著電化學反應，直接利用燃料和空氣經作用後產生電力的裝置，其之所以被歸類為新能源，原因就在此。而燃料電池所使用的陽極燃料可以來自於任何的碳氫化合物，例如：天然氣、甲醇、乙醇（酒精）、水的電解、沼氣…等。
本發明之目的在於提供一種容器之加熱裝置，可有效立即且直接地提供熱能予貯氣材料，使能源零損耗，俾助於氣體之釋放及利用。
本發明之另一目的在於提供一種容器之安全裝置，當容器內之溫度或內部壓力大於一預設值時，則將其內之氣體立即予以釋放，用以保護容器。
為達前述目的，本案之一較佳實施例為提供一種容器之加熱裝置，至少包括有：一容器，具有底端、出/入口端及內部空間，其內部可視需要填裝貯氣材料、導管及導熱材料等（圖中未示）；至少一加熱裝置，係穿過容器之一端而置於其內部空間中，用以提供熱源予貯氣材料，且能源零損耗，俾助於內部氣體之釋放。
為達成此目的，本案之另一較佳實施例為提供一種容器之安全裝置，其至少包含有：一容器，具有底端、出/入口端及內部空間；至少一安全裝置，係置於容器之一端，當容器內之溫度或內部壓力大於一預設值時，則予以釋壓，用以保護容器。
為達上述目的，本案提供了一種容器之加熱及其安全裝置，其至少包含有：至少一加熱裝置，係置於一容器之內部空間中，用以提供熱源；以及至少一安全裝置，係與加熱裝置相連接，並設於容器之端部；當容器內之溫度或內部壓力大於一預設值時，則利用該安全裝置予以釋壓，用以保護容器。
根據本案之構想，該加熱裝置可選自電熱棒、正溫度係數熱敏電阻、加熱器其中之一。
根據本案之構想，該加熱裝置之外部還包覆有一導熱金屬層。
根據本案之構想，該安全裝置還包括有一中空的本體，其一端設有一收納室，該收納室用以收納一墊片、閥門、彈簧、熔栓塊及中空調整螺絲。
根據本案之構想，該加熱裝置係藉一轉接件與安全裝置相結合。
根據本案之構想，該加熱裝置係藉一O 型環與迫緊螺帽鎖固於安全裝置上。
根據本案之構想，該安全裝置的本體中段處設有複數個氣體通道，用以導通氣體。
根據本案之構想，該安全裝置的本體中段處藉一過濾片罩覆該氣體通道。
根據本案之構想，該安全裝置的中空調整螺絲，具有一平面部與凹槽部。
根據本案之構想，該容器之一端部，還與一把手相結合，用以連接一電源供應單元。
根據本案之構想，該安全裝置的墊片、閥門、彈簧及熔栓塊之外徑，係小於該收納室之內徑，藉此形成一通道，利用其間隙以導出氣體。
為達到上述目的，本案還提供了一種氣體儲存罐，使用如上所述的裝置。
為達上述目的，本案還提供了一種氣體儲存罐，其至少包含有：至少一加熱裝置，係置於一容器之內部空間中，用以提供熱源；以及至少一安全裝置，係與加熱裝置相連接，並設於容器之端部；當容器之溫度或內部壓力大於一預設值時，則予以釋壓，用以保護容器。
為達到上述目的，本案還提供了一種儲氫罐，使用如上所述的裝置。
為達上述目的，本案還提供了一種儲氫罐，其至少包含有：至少一加熱裝置，係置於一容器之內部空間中，用以提供熱源；以及至少一安全裝置，係與加熱裝置相連接，並設於容器之端部；當容器之溫度或內部壓力大於一預設值時，則予以釋壓，用以保護容器。
本發明的容器之加熱及安全裝置、氣體儲存罐及儲氫罐，可有效立即且直接地提供熱能予貯氣材料，使能源零損耗，有助於氣體的釋放及利用。
體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及圖式在本質上僅當作說明之用，而非架構於限制本案。
請參閱第1圖係本發明與容器的組合示意圖。容器1具有一底端10及出/入口端11，兩端部可視需求而設凸伸部及內、外螺牙。容器1之形狀可為圓形、圓柱形、三角形、方形、多邊形、不規則形狀…等，可視實際應用之需要而變化，其材質可為金屬，包括但不限於：鋼或鋁合金所製成，或結合碳纖維複合材料，其可為一氣體儲存罐或儲氫罐。而容器1之內部空間可裝入貯氣材料、導管及導熱材料等（圖中未示），用以吸收及釋出氣體（例如：氫氣）。
請再參閱第2圖係本發明與容器之分解圖，容器1之出/入口端11與一快接端子總成2相結合，使其可與一應用裝置或充氣設備相連接（圖未示）；而其底端10與一安全裝置3相連接。安全裝置3之本體30係為一前後貫穿之中空體，內部形成一通道，其一端設有一具內螺牙之收納室301，用以分別收納墊片31、閥門32、彈簧33、熔栓塊34及具有平面部351與凹槽部352之中空調整螺絲35，而該中空調整螺絲35具有外螺牙與收納室301之內螺牙相配合，可用以調整彈簧33推抵閥門32的力量，該墊片31、閥門32、彈簧33與熔栓塊34係形成中空狀，且其外徑係小於該收納室301之內徑，藉此形成一通道，利用其間隙以導出氣體，即在墊片31、閥門32、彈簧33及熔栓塊34與收納室301的內壁之間形成一能導出氣體的通道；另一端則設有外螺牙302、303，而其中段凹陷處設有複數個氣體通道304。氣體通道304的上方，恰為一過濾片36所罩覆，並藉由一螺帽37固定於外螺牙302上。一加熱裝置4之一端係分別穿過連接件40、迫緊螺帽39、O型環38及安全裝置3的中空體、收納室301之後，鎖固於本體30之外螺牙302上，而其接線端41恰外露於安全裝置3之外部。接著，將一O型環306套合於本體30上的溝槽305，再利用外螺牙303使其可與加熱裝置4一起穩固地鎖在容器1之底端10凸伸部的內螺牙上，而該加熱裝置4恰完全被收納於容器1的內部空間12中，同時亦達到氣密的要求，氣體完全不會洩漏，如第3圖所示之剖視圖。而此加熱裝置4可為一電熱元件（例如：電熱棒）或其他可產生發熱體之加熱器，該發熱本體之外部可包覆有一導熱金屬層，而其尾部的絕緣接線端41則可連接外部的電源。而該連接件40亦可被省略，可視需要將其與加熱裝置4設計成一體成型之方式。
第4圖係加熱裝置另一實施例之分解圖。大部分的構造與第2圖之內容相同，相同的組件仍然沿用相同的編號，相同的符號代表相同的元件、結構及功能，故不再贅述。本實施例與前述實施例之差異在於：該加熱裝置4’係改用一正溫度係數熱敏電阻（PTC）的發熱元件，可讓加熱的溫度能有效地控制在安全的範圍內。
第5A圖係第4圖組合後之剖視圖，第5B圖係第5A圖之右側視圖，如圖所示，該加熱裝置4’係藉一轉接件42與安全裝置3組合後，即形成一筆直狀之形態，而其接線端41在穿過本體30的中空通道及收納室301後，即露出於安全裝置3之外，用以連接外部的電源。該轉接件42的支撐部43藉由一迫緊螺帽39及O型環38鎖固於本體30上，以形成氣密的連接。該本體30的收納室301則收納了墊片31、閥門32、彈簧33、熔栓塊34及具有平面部351與凹槽部352之中空調整螺絲35，該中空調整螺絲35具有外螺牙與收納室301之內螺牙相配合，可用以調整彈簧33推抵閥門32的力量，而該墊片31、閥門32、彈簧33與熔栓塊34係形成中空狀，且其外徑係小於該收納室301之內徑，藉此形成一通道，利用其間隙以導出氣體；另在本體30中段凹陷處（即安全裝置3的本體30中段處）設有複數個氣體通道304，用以導通氣體，其外圍恰為一過濾片36所罩覆，並藉一螺帽37予以鎖固；接著，將一O型環306套合於本體30上的溝槽305，再利用外螺牙303使其可與加熱裝置4’一起穩固地鎖在容器1之底端10凸伸部的內螺牙上，而該加熱裝置4’恰完全被收納於容器1的內部空間12中，同時亦達到氣密的要求，氣體完全不會洩漏。該轉接件42及支撐部43等部件亦可被省略，可視需要將其設計成與加熱裝置4’一體成型之方式。
第6A圖及第6B圖係安全裝置之閥門開啟及關閉的動作示意圖，當容器1內的壓力大於一預設值時（例如：600 psi），則需將內部的氣體予以釋放，用以保護容器1。若充氣的壓力高於預設值，此時氣體紛紛流向安全裝置3的過濾片36後，經由氣體通道304，而強力推擠墊片31、閥門32及彈簧33，因受作用力的關係，彈簧33開始被壓縮，閥門32因此被推開，氣體瞬間即從收納室301內之間隙通道往中空調整螺絲35的平面部351處竄出釋放，達到釋壓的目的。
當上述壓力解除後，此時外部的壓力大於容器1內部的壓力，使得安全裝置3內的彈簧33不受推力而張開復歸，並使閥門32及墊片31將氣體通道304關閉封住，如此容器1即可再繼續充填利用，完全不會受到任何損壞，如第6B圖所示之形態。
再者，若容器1內之溫度持續升高大於一預設值（例如：125℃）時，則需將內部的氣體予以釋放，以保護容器1。若加熱裝置4的加熱溫度失控高於預設值，而此時容器1內部的氣體壓力尚未高過預設的壓力值，所以閥門32尚不會作動或開啟，但是因溫度已達到熔栓塊34的熔點，因此其漸漸被熔解，使得抵頂彈簧33的面積亦逐漸消失，而彈簧33推抵的作用力也因此漸漸失去，最後墊片31及閥門32因已不受彈簧33的推頂作用而放鬆，此時在氣體通道304上，容器1內部的氣體壓力已大於外部的壓力，所以墊片31及閥門32被頂開，而其內的氣體瞬間即從收納室301預留的間隙通道往中空調整螺絲35的平面部351處竄出釋放，達到釋壓的目的，以保護容器1。
第7圖係本發明結合外部電源之第一實施例。如圖所示，容器1係置於一水套5內，其一端結合了具有可外接電源之手持把手6，以及位於其上之導電片60，加熱裝置4之接線端41可藉由焊接、或利用導電元件等方式連接到把手6之導電片60上。該水套5的端部50連接有一具電源與溫度自動控制之電源供應單元7，該電源供應單元7藉由一支架71與一電磁鐵72相連接，該電磁鐵72的一端藉一螺帽73鎖固於支架71上，一彈片座74藉一外罩741而鎖固於支架71上；該彈片座74之一端容納有導電彈片742，並連接至電源及控制單元79；該電磁鐵72上之活動桿721係藉由扣環75與推板76及彈片座74相連接。當容器1置於水套5內且定位，此時把手6上之導電片60恰位於彈片座74之前方，透過使用者的開關操作或自動控制的方式促使電磁鐵72的活動桿721作動往前伸出，使位於活動桿721上的彈片座74之導電彈片742恰與把手6上的導電片60相連接，藉以導通電源形成通路，如第8A圖所示，使容器1內之加熱裝置4開始加熱。相反地，當電磁鐵72的活動桿721再次作動往後縮回時，該活動桿721上的彈片座74則與把手6上的導電片60分離而形成斷路，如第8B圖所示，加熱動作隨即停止。上述之電源供應單元7亦可改用無線的電磁感應、無線電波或核磁共振等設計來供給電源；另外，容器之把手更可結合無線射頻辨識系統（RFID）功能與資料庫連接，來記錄容器的規格、儲氣種類、使用次數及維修紀錄等。
本發明加熱裝置4之接線端41與把手6結合之設計，可視不同的需求而做變化，例如：第9圖所示之第二實施例，該方形把手8上，與容器1、安全裝置3及加熱裝置4之結合處，即設計有環狀的兩條導電接觸片81，用以連接外部電源；而第10圖所示之第三實施例，係為一圓形把手9，同樣的在與容器1、安全裝置3及加熱裝置4之結合處，亦設計有環狀的兩條導電接觸片91，用以連接外部電源。
第11A圖及第11B圖係本發明結合外部電源之第二實施例之示意圖。該水套5的端部上連接有兩個具電源與溫度自動控制之電源供應單元7’，藉由連桿77的往下作動並使其鎖住（可採用卡扣、彈片或彈簧拉力等方式），使其端部之兩導電彈片78分別與方形把手8上之兩導電接觸片81緊密地連接，進而導通電源形成通路，使容器1內之加熱裝置4開始加熱，如第11A圖所示。反之，若將連桿77往上扳起或解除，則兩者分離形成斷路，如第11B圖所示，加熱動作隨即停止。
第12A圖及第12B圖係本發明結合外部電源之第三實施例之示意圖。該水套5的端部上連接有兩個具電源與溫度自動控制之電源供應單元7’’，藉由連桿77’的往上作動並使其鎖住（可採用卡扣、彈片或彈簧拉力等方式），使其端部之兩導電彈片78’分別與圓形把手9上之兩導電接觸片91緊密地連接，進而導通電源形成通路，使容器1內之加熱裝置4開始加熱，如第12A圖所示。反之，若將連桿77’往下扳開或解除，則兩者分離形成斷路，如第12B圖所示，加熱動作隨即停止。
經由上述說明應可理解的是，本發明可單獨且直接利用加熱裝置來提供熱源予貯氣材料，使容器內的氣體順利排出，特別是在冷啟動的階段（例如：溫度低於15℃或容器內壓力低於35 psi時）；更可與燃料電池系統及外部的水箱或水套來搭配使用，以達到節能減碳的目的。另外，加熱裝置的數量可視使用上的需要予以增減，如第13圖所示。使用者完全不用擔心燃料電池系統冷啟動時，無法順利開機的困擾，而且操作及使用上也非常地簡便，更能讓貯氣材料平均及穩定的受熱，使得容器充放氣體（例如：氫氣）之效率提高，更藉由安全裝置的設置更能達到使用上的安全性。
以上所述僅為本發明例示性的具體實施方式，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。而且需要說明的是，本發明的各組成部分並不僅限於上述整體應用，本發明的說明書中描述的各技術特徵可以根據實際需要選擇一項單獨採用或選擇多項組合起來使用，因此，本發明理所應當地涵蓋了與本案發明點有關的其他組合及具體應用。
【26】 第1圖係本發明與容器之組合示意圖。 【27】 第2圖係本發明與容器之分解圖。 【28】 第3圖係第2圖組合後之剖視圖。 【29】 第4圖係加熱裝置之另一實施例之分解圖。 【30】 第5A圖係第4圖組合後之剖視圖。 【31】 第5B圖係第5A圖之右側視圖。 【32】 第6A圖係安全裝置之閥門開啟的動作示意圖。 【33】 第6B圖係安全裝置之閥門關閉的動作示意圖。 【34】 第7圖係本發明結合外部電源之第一實施例。 【35】 第8A圖係第7圖通電狀態之示意圖。 【36】 第8B圖係第7圖斷電狀態之示意圖。 【37】 第9圖係加熱裝置結合把手之第二實施例。 【38】 第10圖係加熱裝置結合把手之第三實施例。 【39】 第11A圖及第11B圖係本發明結合外部電源之第二實施例。 【40】 第12A圖及第12B圖係本發明結合外部電源之第三實施例。 【41】 第13圖係本發明之另一實施例。
1‧‧‧容器
10‧‧‧底端
11‧‧‧出/入口端
12‧‧‧內部空間
2‧‧‧快接端子總成
3‧‧‧安全裝置
30‧‧‧本體
301‧‧‧收納室
302‧‧‧外螺牙
303‧‧‧外螺牙
304‧‧‧氣體通道
305‧‧‧溝槽
31‧‧‧墊片
32‧‧‧閥門
33‧‧‧彈簧
34‧‧‧熔栓塊
35‧‧‧中空調整螺絲
351‧‧‧平面部
352‧‧‧凹槽部
36‧‧‧過濾片
37‧‧‧螺帽
38‧‧‧Ｏ型環
39‧‧‧迫緊螺帽
4、4’‧‧‧加熱裝置
40‧‧‧連接件
41‧‧‧接線端
42‧‧‧轉接件
43‧‧‧支撐部
5‧‧‧水套
50‧‧‧端部
6‧‧‧把手
60‧‧‧導電片
7、7’、7’’‧‧‧電源供應單元
71‧‧‧支架
72‧‧‧電磁鐵
721‧‧‧活動桿
73‧‧‧螺帽
74‧‧‧彈片座
741‧‧‧外罩
742‧‧‧導電彈片
75‧‧‧扣環
76‧‧‧推板
77、77’‧‧‧連桿
78、78’‧‧‧導電彈片
79‧‧‧控制單元
8‧‧‧方形把手
81‧‧‧導電接觸片
9‧‧‧圓形把手
91‧‧‧導電接觸片
1‧‧‧容器
10‧‧‧底端
11‧‧‧出/入口端
2‧‧‧快接端子總成
3‧‧‧安全裝置
4‧‧‧加熱裝置

Claims (13)

  1. 一種容器之加熱及安全裝置，其至少包含有： 至少一加熱裝置，係置於一容器之內部空間中，用以提供熱源；以及 至少一安全裝置，係與該加熱裝置相連接，並設於該容器之端部； 當該容器內之溫度或內部壓力大於一預設值時，則利用該安全裝置予以釋壓，用以保護該容器。
  2. 如請求項1所述容器之加熱及安全裝置，其中該加熱裝置可選自電熱棒、正溫度係數熱敏電阻、加熱器其中之一。
  3. 如請求項1或2所述容器之加熱及安全裝置，其中該加熱裝置之外部還包覆有一導熱金屬層。
  4. 如請求項1所述容器之加熱及安全裝置，其中該安全裝置還包括有一中空的本體，其一端設有一收納室，該收納室用以收納一墊片、閥門、彈簧、熔栓塊及中空調整螺絲。
  5. 2或4所述容器之加熱及安全裝置，其中該加熱裝置係藉一轉接件與該安全裝置相結合。
  6. 如請求項1或2所述容器之加熱及安全裝置，其中該加熱裝置係藉一O型環與迫緊螺帽鎖固於該安全裝置上。
  7. 如請求項1或4所述容器之加熱及安全裝置，其中該安全裝置的本體中段處設有複數個氣體通道，用以導通氣體。
  8. 如請求項7所述容器之加熱及安全裝置，其中該安全裝置的本體中段處藉一過濾片罩覆該氣體通道。
  9. 如請求項4所述容器之加熱及安全裝置，其中該安全裝置的中空調整螺絲，具有一平面部與凹槽部。
  10. 如請求項4所述容器之加熱及安全裝置，其中該安全裝置的墊片、閥門、彈簧及熔栓塊之外徑，係小於該收納室之內徑，藉此形成一通道，利用其間隙以導出氣體。
  11. 如請求項1或2所述容器之加熱及安全裝置，其中該容器之一端部，還與一把手相結合，用以連接一電源供應單元。
  12. 一種氣體儲存罐，其特徵在於：係使用如請求項1至11中任一項之裝置者。
  13. 一種儲氫罐，其特徵在於：係使用如請求項1至11中任一項之裝置者。
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