[發明專利]氣體供給系統

有效

• 申請號: 201380010449.X
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN104136826A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 吉田公圣;小宮健嗣
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F17C7/02
• 分類號: F17C7/02;F17C13/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

技術領域

本發明涉及一種氣體供給系統。更加具體地，本發明涉及如下的一種氣體供給系統，該氣體供給系統包括多個氣體容器，并且該氣體供給系統能夠避免由氣體容器之間的壓力差導致的氣體供給壓力升高的時間延遲導致的不正確的控制。

背景技術

響應于近來關于節能和全球環境保護的意識的增長，例如配備有電動機作為動力源的電動車輛正在得到廣泛使用。伴隨這種趨勢，對于用于被用作這種電動車輛的動力源的電動機的電力源例如通過氫與來自空氣的氧的電化學反應產生電力的燃料電池正在積極地展開研發。因為氫在氣體狀態中比在液體狀態中更加易于操控，所以用于在燃料電池中使用的氫經常處于氣體狀態中。因此，經常用于存儲氫氣的裝置是例如高壓容器諸如罐等。進而，鑒于環境問題，配備有替代石油例如汽油等地燃燒氫氣的內燃機的氫氣機動車輛正在受到關注。出于基本與如上所述相同的原因，氫氣機動車輛也通常地配備有用于存儲氫的高壓容器。

從強度和氣密性的觀點來看，被用于前述高壓容器的材料能夠是金屬例如鐵等。然而，根據減小重量的觀點，還使用了通過利用增強材料例如碳纖維等增強塑料例如聚乙烯等的基礎材料以改進耐壓性而獲得的材料。進而，當存儲在例如高壓容器中的氫氣隨著其消耗而數量降低時，能夠從安裝在氫氣站等處的氫氣供給源再次填充高壓容器。附帶說一句，用于氫氣的存儲裝置還能夠由多個高壓容器構造。

在從高壓容器向通過使用該氣體而發揮功能的機構(在下文中，有時被稱作“氣體使用機構”)例如燃料電池、內燃機等供給氣體并且配備有多個高壓容器的氣體供給系統中，如果存儲在高壓容器中的氣體的壓力(高壓容器的內部壓力)在高壓容器之間改變，則氣體從具有較高的內部壓力的高壓容器流動到具有較低的內部壓力的高壓容器，從而導致可能出現如下現象，諸如具有較低的內部壓力的高壓容器中的氣體的絕熱不可逆膨脹引起溫度的改變(例如，在氫氣中的焦耳-湯姆森效應等)，或者當氣體開始供給到氣體使用機構時在供給通道中的氣體的壓力升高的延遲等。

因此，在這個技術領域中，關于溫度改變的前述現象，例如，存在一項技術，其中配備有多個高壓容器的氣體供給系統設置有反向流動防止裝置諸如單向閥等，以防止氣體從氣體供給通道側流動到高壓容器，從而防止如下情況，其中氣體從具有較高的內部壓力的高壓容器流動到具有較低的內部壓力的高壓容器，并且由于氣體的絕熱壓縮而引起的發熱(并且在氫氣等的情形中，由于與氣體的絕熱不可逆膨脹相關聯的焦耳-湯姆森效應引起的發熱)發生，從而導致具有較低的內部壓力的高壓容器中的溫度快速升高(例如，見日本專利申請公報No.2002-206696(JP2002-206696A))。還存在一項與配備有多個高壓容器的氣體供給系統有關的技術，其中為了防止如下情況，其中如果當高壓容器中的氣體的剩余數量是不均勻的(即，改變)時利用氣體填充高壓容器，則由于與利用氣體進行的填充相關聯的氣體的絕熱壓縮引起的發熱集中地出現在其氣體剩余數量是小的(其內部壓力是低的)高壓容器中，在利用氣體填充容器之前氣體被允許在高壓容器之間流動從而減小在高壓容器的內部壓力之間的差(例如，見日本專利申請公報No.2005-226716(JP2005-226716A))。

然而，關于壓力升高的延遲現象，該事情的事實在于，前述現象中的后一個現象在這個技術領域中還沒有受到大量的關注。即，這個技術領域沒有發現對于當氣體開始供給到氣體使用機構時出現的、在氣體供給通道中的壓力升高的延遲的有效方案。

同時，在這個技術領域中，存在例如一種氣體供給系統，其配備有多個高壓容器并且基于到氣體使用機構的氣體供給通道中的氣體的壓力確定是否繼續向氣體使用機構供給氣體。在這種氣體供給系統中，如果存儲在高壓容器中的氣體的壓力(內部壓力)在高壓容器之間改變，則氣體從具有較高的內部壓力的高壓容器流動到具有較低的內部壓力的高壓容器，從而如上所述當氣體開始供給到氣體使用機構時在氣體供給通道中的壓力的升高延遲。結果，在氣體供給系統中，出現以下可能性，例如，當開始供給氣體時在氣體供給通道中的壓力升高的延遲可能被不正確地識別為是由于剩余氣體的數量不足引起的并且氣體的供給可能不正確地停止(并且要求氣體供給的氣體使用機構的功能可能不正確地停止)。

因此，在這個技術領域中，要求在從多個氣體容器向氣體使用機構(例如燃料電池、內燃機等)供給氣體的氣體供給系統中的如下技術，該技術使得減少以下情況成為可能，其中如果在開始供給氣體時在氣體供給通道中的壓力的升高由于在該多個氣體容器之間的內部壓力不均衡而延遲，則不正確地識別為氣體的剩余數量是不足的。

發明內容