同心圆氢瓶集成模组

摘要

本发明属新能源领域，涉及一种同心圆氢瓶集成模组，包括支架和氢瓶，在支架上设置有壳罩和管线集成件，在壳罩的圆周向上设置有轴向装载孔，所述管线集成件设置在壳罩的后面，管线集成件包括用于与氢瓶连接的接头和输出管，所述氢瓶设计为柱状结构，且可装拆式设置于轴向装载孔中，在氢瓶上设置有充/释氢接头并设置有阀门。本发明以集成的方式将多个氢瓶集合在一起构成模组，实现了氢瓶的小型化集合，并且有利于系统化、流程化管理，可以根据应用场景增减模组中的氢瓶数量，从而可以实时调整储氢量，同时，在不影响储氢量的情况下提高氢瓶与外界的接触面，有效地提高散热效率，为氢能的应用提供技术支撑。

权利要求

1.一种同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：包括支架和氢瓶，在支架上设置有壳罩和管线集成件，所述壳罩设计为圆柱状结构，在壳罩的圆周向上设置有轴向装载孔，轴向装载孔与氢瓶外形相匹配，同一圆周向的轴向装载孔与壳罩圆心的距离相等，所述管线集成件设置在壳罩的后面，管线集成件包括用于与氢瓶连接的接头和输出管，所述氢瓶设计为柱状结构，且可装拆式设置于轴向装载孔中，在氢瓶上设置有充/释氢接头并设置有阀门；

所述壳罩设计为分体式结构，包括罩体和扣紧件，扣紧件可装拆式设置在罩体上，罩体和扣紧件之间设置有锁紧构件；所述罩体上设有所述轴向装载孔，所述轴向装载孔的下部与所述氢瓶相互贴合、其上部呈放大状，且轴向装载孔的上部从前面到后面呈渐缩式结构；

所述扣紧件包括圆形板、垂直设置在圆形板上的嵌合杆，嵌合杆的设置位置与轴向装载孔的设置位置对应，所述嵌合杆包括楔形块、设置在楔形块下方的压合板，所述楔形块与轴向装载孔上部的渐缩式结构相配合。

2.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：还包括用于控制/调节氢气输出量的控制器，包括流量传感器、电磁阀和单片机，流量传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与电磁阀电连接，流量传感器分别设置在氢瓶的充/释氢接头上和/或管线集成件上，所述电磁阀设置在管线集成件的接头上。

3.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述轴向装载孔顶部设置有导向槽，所述嵌合杆的楔形块上设置有导向块，导向块与导向槽相匹配。

4.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述压合板的形状与氢瓶的形状相吻合。

5.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述管线集成件由至少一个接头、管线固定片、连通管和输出管构成，接头通过管线固定片与连通管连通，输出管与连通管连接。

6.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述轴向装载孔的后面设置有折边。

7.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述氢瓶的内壁上涂抹一层隔离涂层。

8.根据权利要求1所述的同心圆氢瓶集成模组，其特征在于：所述氢瓶上设置有把手。

说明书

同心圆氢瓶集成模组

技术领域

[0001] 本发明属新能源领域，涉及一种储运装置，具体是一种用于氢能源运输、存储的同心圆氢瓶集成模组。

背景技术

[0002] 在以煤、石油、天然气为代表的常规能源资源日益枯竭以及由其引发的环境问题、碳减排呼声越来越高的背景下，以新技术和新材料为基础、以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视，包括太阳能、风能、地热能、氢能等。氢能作为一种零碳的能源形式，具有能量密度大、燃烧热值高、来源广、可压缩、可储存、可再生等特点，已经在新能源中脱颖而出，成为各国重点开发的对象。

[0003] 氢能应用的一个主要方向是氢能燃料，如车辆、飞机、船、火车等交通工具的燃料。由于氢气自身具有密度小、难液化等特点，存在存储难、高压存储不安全等难题，由此引发氢能燃料在使用过程中的储运问题。目前，储氢技术中所涉及的储氢装置，尤其是移动式设备（如车辆、飞机、船、火车等）上的储氢装置，包括单一瓶体结构的氢瓶以及固定氢瓶的支架（或固定附件），虽然在储氢技术中占有重要地位的氢瓶经过多次改良，但其改良和设计的方向主要是如何增加储氢能力、提高储氢安全性等，储氢装置的整体结构形式（氢瓶以及固定氢瓶的支架或固定附件）基本不变，这些都导致储氢量难以根据应用场景的不同而实时调整，需要设计不同规格的氢瓶以满足不同的应用场景，同时，氢瓶多数是固定在设备上，在加注氢气时需要在设备（如车辆、飞机、船、火车等）中完成，增加了加注氢气时的难度，降低了安全性，况且，单一瓶体结构的氢瓶还存在散热效率低的问题，这些都局限了氢能的开发应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种同心圆氢瓶集成模组，采用分体式壳罩以集成的方式将多个氢瓶集合在一起构成模组，实现了氢瓶的小型化集合，可以实时调整模组储氢量，解决了现有单一氢瓶的储氢装置不能根据应用场景调整储氢量的问题，同时，提高加注氢气的便捷性、安全性，有效地提高散热效率，为氢能的应用提供技术支撑。

[0005] 本发明所采用的技术方案：

[0006] 一种同心圆氢瓶集成模组，包括支架和氢瓶，在支架上设置有壳罩和管线集成件，所述壳罩设计为圆柱状结构，在壳罩的圆周向上设置有轴向装载孔，轴向装载孔与氢瓶外形相匹配，用于装载氢瓶，同一圆周向的轴向装载孔与壳罩圆心的距离相等，所述管线集成件设置在壳罩的后面，管线集成件包括用于与氢瓶连接的接头和输出管，可将多个氢瓶所输出的氢气集成连通在一起，统一输出氢气。所述氢瓶设计为柱状结构，且可装拆式设置于轴向装载孔中，在氢瓶上设置有充/释氢接头并设置有阀门，可以对氢瓶充氢气或释放氢气。

[0007] 作为本发明的进一步改进，还包括用于控制/调节氢气输出量的控制器，包括流量传感器、电磁阀和单片机，流量传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与电磁阀电连接，流量传感器分别设置在氢瓶的充/释氢接头上和/或管线集成件上，用于检测氢气流量（流速），所述电磁阀设置在管线集成件的接头上。流量传感器检测氢气流量（氢瓶氢气释放量、管线集成件的总输出量）后将信号输送给单片机，单片机根据设定的总输出量通过电磁阀调整单个氢瓶氢气释放量，进而最终调节总输出量。

[0008] 作为本发明的进一步改进，所述壳罩设计为分体式结构，包括罩体和扣紧件，扣紧件可装拆式设置在罩体上，罩体和扣紧件之间设置有锁紧构件，利用锁紧构件可以将扣紧件锁紧固定在罩体上；所述罩体上设有所述轴向装载孔，所述轴向装载孔的下部与所述氢瓶相互贴合、其上部呈放大状，且轴向装载孔的上部从前面到后面呈渐缩式结构，利用轴向装载孔上部呈放大状的结构可方便氢瓶安放和拿取；所述扣紧件包括圆形板、垂直设置在圆形板上的嵌合杆，嵌合杆的设置位置与轴向装载孔的设置位置对应，所述嵌合杆包括楔形块、设置在楔形块下方的压合板，所述楔形块与轴向装载孔上部的渐缩式结构相配合，当氢瓶安放在轴向装载孔后，将扣紧件的嵌合杆从轴向装载孔上部插入，最终可使嵌合杆上的压合板压住氢瓶，使其与氢瓶瓶身紧密接触，稳定瓶身的同时又增加了导热效率。优选地，所述轴向装载孔顶部设置有导向槽，所述嵌合杆的楔形块上设置有导向块，导向块与导向槽相匹配，能够使嵌合杆从轴向装载孔上部插入的过程顺畅、不偏向。优选地，所述压合板的形状与氢瓶的形状相吻合，能够使压合板更紧密地与氢瓶贴合，有利于提高散热效率。

[0009] 作为本发明的进一步改进，所述管线集成件由至少一个接头、管线固定片、连通管和输出管构成，接头通过管线固定片与连通管连通，可以使多个接头呈排列状设置在连通管上，输出管与连通管连接。每个接头与一个氢瓶上的充/释氢管连通，氢瓶释放的氢气在连通管汇集，然后由输出管统一输出。

[0010] 作为本发明的进一步改进，所述轴向装载孔的后面设置有折边，用于限制氢瓶，避免氢瓶从后面（壳罩的后面）滑出。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述氢瓶的内壁上涂抹一层隔离涂层，用于隔绝氢气与瓶身的接触，避免或减少储氢过程中的氢损耗。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述氢瓶上设置有把手，方便氢瓶的安放和拿取。

[0013] 本发明的有益效果：

[0014] 1、本发明以集成的方式将多个氢瓶集合在一起构成模组，实现了氢瓶的小型化集合，装拆方便，并且有利于系统化、流程化管理，采用控制器对各个氢瓶氢气释放量进行调节，进而调节总输出量，能够实现对氢气输出量的控制，同时，在不影响储氢量的情况下提高氢瓶与外界的接触面，有效地提高散热效率，为氢能的应用提供技术支撑。

[0015] 2、可以根据应用场景增减模组中的氢瓶数量，从而可以实时调整储氢量，解决了现有单一氢瓶的储氢装置不能根据应用场景调整储氢量的问题。

[0016] 3、模组可以采用装拆式方式设置在交通工具（车辆、飞机、船、火车等）上，可以将氢瓶或模组整体卸下，对氢瓶加注氢气后，再将其安装到交通工具上，实现氢气加注与交通工具（车辆、飞机、船、火车等）分离的效果，提高加注氢气的便捷性、安全性。

附图说明

[0017] 图1是本发明的结构示意侧视图。

[0018] 图2是本发明的罩体的结构示意图。

[0019] 图3是本发明的罩体的结构示意正视图。

[0020] 图4是本发明的轴向装载孔的结构示意图。

[0021] 图5是本发明的扣紧件的结构示意图。

[0022] 图6是本发明的嵌合杆的结构示意图。

[0023] 图7是本发明的氢瓶的结构示意图。

[0024] 图8是本发明的管线集成件的结构示意图。

[0025] 图中：1、支架；2、壳罩；21、罩体；22、轴向装载孔；23、导向槽；24、圆形板；25、嵌合杆；25‑1、导向块；25‑2、楔形块；25‑3、压合板；3、氢瓶；31、充/释氢接头；32、瓶身；33、把手；4、管线集成件；41、接头；42、管线固定片；43、连通管；44、输出管。

具体实施方式

[0026] 下面通过实例并结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对发明的限定。

[0027] 在图1所示的结构中，本发明所设计的同心圆氢瓶集成模组，包括支架1、氢瓶3和和控制器，在支架上设置有壳罩2和管线集成件4。支架1用于将各部件安装集成在一起，形成一个整体。壳罩2设计为圆柱状结构，在壳罩的圆周向上设置有轴向装载孔，用于装载氢瓶，同一圆周向的上的轴向装载孔与壳罩圆心的距离相等，轴向装载孔的后面设置有折边，用于限制氢瓶，避免氢瓶从后面（壳罩的后面）滑出。氢瓶3设计为柱状结构，且可装拆式设置于轴向装载孔中，在氢瓶上设置有充/释氢接头并设置有阀门，可以对氢瓶充氢气或释放氢气。管线集成件4设置在壳罩2的后面，管线集成件包括用于与氢瓶连接的接头和输出管，可将多个氢瓶所输出的氢气集成连通在一起，统一输出氢气。控制器用于控制/调节氢气输出量，包括流量传感器、电磁阀和单片机，流量传感器与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与电磁阀电连接，流量传感器分别设置在氢瓶的充/释氢接头上和/或管线集成件的输出管上，用于检测氢气流量（流速），电磁阀设置在管线集成件的接头上。流量传感器分别检测氢瓶氢气释放量、管线集成件的输出管的总输出量后将信号输送给单片机，单片机根据设定的总输出量通过电磁阀调整单个氢瓶氢气释放量，进而最终调节氢气总输出量（输出管的氢气流量）。

[0028] 本发明所设计的壳罩2为分体式结构，如图2、3、4、5、6所示，包括罩体21和扣紧件，扣紧件可装拆式设置在罩体21上，罩体和扣紧件之间设置有锁紧构件，利用锁紧构件可以将扣紧件锁紧固定在罩体上。罩体21上设有轴向装载孔22，轴向装载孔22有上部和下部构成，其下部形状与氢瓶形状大小吻合、其上部呈放大状，且轴向装载孔的上部从前面到后面呈渐缩式结构（轴向装载孔上部的前面大、后面小，类似于楔形结构），由此增大轴向装载孔22，方便氢瓶3安放和拿取，在轴向装载孔22顶部设置有导向槽23，起到导向和限定作用。扣紧件包括圆形板24、垂直设置在圆形板上的多个嵌合杆25，嵌合杆25的设置位置（分布位置）与轴向装载孔22的设置位置对应，嵌合杆包括楔形块25‑2、设置在楔形块上方的导向块
25‑1和设置在楔形块下方的压合板25‑3，导向块25‑1对应于导向槽23，可以在嵌合杆再插入轴向装载孔22时起到导向和限定作用，楔形块25‑2与轴向装载孔22上部的渐缩式结构相配合，使之可以嵌合在轴向装载孔22上部，，当氢瓶安放在轴向装载孔后，将扣紧件的嵌合杆从轴向装载孔上部插入，压合板25‑3的形状与氢瓶的形状相吻合，当嵌合杆从轴向装载孔22上部插入后压合板25‑3与轴向装载孔22的下部构成完整的柱状孔（该柱状孔应与氢瓶的形状吻合，如六边形孔），能够使压合板更紧密地与氢瓶贴合，有利于提高散热效率。

[0029] 本发明所设计的氢瓶3，如图7所示，设计为六边形柱状结构，包括六边形瓶身32、设置在瓶身前端的充/释氢接头31和设置在瓶身后端的33把手。六边形瓶身32与由压合板25‑3和轴向装载孔22的下部构成的六边形柱状孔相吻合，可以保证瓶身置入轴向装载孔22并利用压合板25‑3压紧，在固定瓶身的同时提高散热效率。利用充/释氢接头31可以对氢瓶充氢气或释放氢气。在氢瓶的内壁上涂抹一层石墨，用于隔绝氢气与瓶身的接触，避免或减少储氢过程中的氢损耗。

[0030] 本发明所设计的管线集成件4，如图8所示，由接头41、管线固定片42、连通管43和输出管44构成，接头41固定在管线固定片42上后与连通管43连通，可以使多个接头呈排列状设置在连通管上，输出管44与连通管43连接。每个接头与一个氢瓶上的充/释氢管31连通，氢瓶释放的氢气在连通管43汇集，然后由输出管44统一输出。

[0031] 在实施本发明时，氢瓶3的形状可以根据实际需要进行设计，如圆形、正四边形，等等，轴向装载孔22、压合板25‑3的形状可以根据氢瓶3的形状进行调整，使之相互吻合。

[0032] 在应用本发明时，依据设计要求在壳罩2上装载氢瓶3的数量可以根据实际需要来确定，以调整储氢量，使其适用于不同的应用环境（车辆、飞机、船、火车等）。

[0033] 本发明的工作原理：

[0034] 将支架1摆放好，氢瓶3充氢气后，将氢瓶3前端的充/释氢接头31朝内置入轴向装载孔22中，使充/释氢接头31与管线集成件4的接头41连接，然后将扣紧件（圆形板24）的嵌合杆25对应于轴向装载孔22的上部插入，在导向槽23、导向块25‑1的配合作用下嵌合杆25插入到位后，压合板25‑3压紧在氢瓶3的瓶身上，固定瓶身的同时又可以提高散热效率，最后整个支架1安装在应用环境（车辆、飞机、船、火车等）上。在用完氢气后，反向操作，可完成支架的拆卸、氢瓶3的取出。

[0035] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。