專利名稱：用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐。更具體地， 本發明涉及一種用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐，該冷卻劑存儲罐 位于車輛的底部，使得當燃料電池系統沒有被激活時，冷卻劑管線中 的冷卻劑通過重力被收集到存儲罐中，并且在燃料電池系統的啟動過 程中，存儲罐中的冷卻劑通過真空泵被供應到冷卻劑管線中。
背景技術：
燃料電池系統是通過將燃料的化學能直接轉化成電能而發電。燃 料電池系統通常包括用于發電的燃料電池組、用于將燃料(氫氣)供 應至燃料電池組的燃料供應系統、用于將空氣中的氧氣(氧氣是電化 學反應所需的氧化劑)供應至燃料電池組的空氣供應系統、和用于將 燃料電池組的反應熱散發到燃料電池系統的外部并控制燃料電池組的 操作溫度的熱和水管理系統。
具有上述結構的燃料電池系統通過作為燃料的氫氣與氧氣的電化 學反應而發電，并排出作為副產品的熱和水。因為在燃料電池系統中， 在反應過程中熱和電同時產生，所以有必要配備用于冷卻燃料電池以 防止燃料電池中的溫度過度增加的裝置。
圖1是概念圖，示出了用于燃料電池車輛的常規冷卻系統。中間
熱交換器2用于冷卻燃料電池組1，其中當第一冷卻劑吸收電池組1 的熱，并將熱傳遞到中間熱交換器2的第二冷卻劑時，第二冷卻劑在 散熱器3中冷卻以散發熱。
在這樣的適于主要用于冷卻電池組1的第一冷卻回路中，在燃料 電池系統沒有被激活時，回路中的全部冷卻劑由于重力向下流到設置 在燃料電池系統下面，即在車輛的最下部的冷卻劑存儲罐(水罐)中。 另一方面，在燃料電池系統的啟動過程中，當通過真空泵4在燃料電 池系統中產生真空狀態時，存儲罐中的冷卻劑通過壓力差返回到燃料
4電池系統的內部。
為滿足連接部的密封要求和確保真空狀態中的高冷卻劑供應能 力，這樣的具有上述功能的冷卻劑存儲罐是必要的。
如圖2所示，在用于燃料電池車輛的常規存儲罐100中，存儲罐
殼體11和蓋10通過螺栓102連接在一起，蓋和端口 101也通過螺栓 102連接，并且硅襯墊103被安裝在連接部上以保持氣密性。
然而，上述結構的缺點在于由于螺栓102的數量大(大約80個)， 組裝效率降低。此外，由于在緊固螺栓102時產生的緊固壓力，安裝 在存儲罐殼體11和蓋10之間且安裝在端子101的連接部上的硅襯墊 103和104 (圖3和4中示出)可能會變形，從而不能保持氣密性，引 起冷卻劑泄漏。
此外，在燃料電池系統的啟動過程中，由于連接部的泄漏而不能 在系統中保持真空狀態，從而冷卻劑可能不能順暢地供應至系統。
此外，如圖4所示，具有形的導管105被設置在存儲罐殼 體11中，盡管導管105可在存儲罐的底部吸入冷卻劑，使得即使車輛 在斜坡上傾斜時也能供應冷卻劑，但是，該導管105可產生壓降，即 使燃料電池系統內部處于真空條件下該壓降也可阻止冷卻劑的順暢供應。
在背景技術部分公開的信息僅用于增強對本發明的背景的理解， 且不應被認為承認或以任何形式暗示該信息形成了本領域技術人員已 知的現有技術。
發明內容
本發明致力于至少解決與現有技術相關聯的上述問題。 在一方面，本發明提供了一種用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐， 該冷卻劑存儲罐包括具有預定體積空間的存儲罐殼體；用于覆蓋存 儲罐殼體的頂部的蓋；和可拆卸地設置在蓋的至少一部分上的多個端 口，其中存儲罐殼體和蓋通過鉸鏈型緊固構件相連。
優選地，鉸鏈型緊固構件可包括環部和本體。環部的頂部呈鉤的 形式。本體的頂部被鉸接至存儲罐殼體的外表面的一部分，使得其底 部能向上和向下旋轉。在這種情況下，在蓋的多個邊緣上，設置有呈"L"形的鎖定槽，使得緊固構件的環部能鎖定到其上。
優選地，硫化的硅橡膠連接到存儲罐殼體的頂部的外周表面上， 以維持蓋和存儲罐殼體之間的氣密性。
同樣優選地，冷卻劑存儲罐還包括連接至每個端口的底部的蓋
螺母；和至少一個螺桿式管(screw-type tube)，該螺桿式管與蓋的頂表 面的一部分一體形成，且從蓋的頂表面的一部分突出，并且在其外周 表面上具有螺紋。在這種情況下，每個端口通過蓋螺母和螺桿式管之 間的連接而被連接至蓋。在這種情況下，O-形環還可設置在螺桿式管 的頂部上，以維持每個端口和蓋之間的氣密性。
同樣適宜地，存儲罐殼體的底表面朝向存儲罐殼體的底部中心傾 斜，直導管被設置成從中心豎直延伸，且直導管的頂部將被插入到設 置在蓋上的螺桿式管中的一個中，使得存儲在存儲罐殼體中的冷卻劑 通過施加在燃料電池中的真空產生的壓力差而被引導通過直導管的底 部并向上移動。在這種情況下，O-形環還可被安裝在直導管的頂部， 以維持導管與螺桿式管之間的氣密性。
應理解這里所使用的術語"車輛"或"車輛的"或其它類似術語 包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車(SUV)，公交汽車， 卡車，各種商用車的載客車輛，包括各種艇和船在內的水運工具，飛 機等等。
從附圖中可清楚地看出本發明的上述特征和優勢，附圖也詳細地 描述的本發明的上述特征和優勢，附圖結合到本說明書中并形成本說 明書的一部分，附圖和下文中的詳細描述通過實例的方式共同用于說 明本發明的原理。
將參照附圖示出的特定示例性實施例來詳細地描述本發明的上述 和其它特征，示例性實施例僅是以示例的方式給出，從而不構成對本
發明的限定，其中
圖1是概念圖，示出了用于燃料電池車輛的常規冷卻系統。 圖2是顯示常規存儲罐的蓋和存儲罐殼體之間的連接狀態的視圖； 圖3是示出常規出口端口的連接部的視圖；圖4是示出常規存儲罐的內部結構的視圖5是示出了根據本發明的優選實施方式的冷卻劑存儲罐的視圖6是示出在圖5的冷卻劑存儲罐的多個端口被連接之前的狀態 的視圖7是示出圖5的冷卻劑存儲罐的內部結構的視圖； 圖8是示出圖7的內部結構的底部的視圖； 圖9是圖5的冷卻劑存儲罐的出口端口和螺桿式管的分解圖； 圖IO是示出在緊固構件被緊固之前的圖5的冷卻劑存儲罐的一部 分的視圖；并且
圖11是示出在緊固構件被緊固之后的圖5的冷卻劑存儲罐的一部 分的視圖。
附圖中所示的附圖標記包括下文中進一步討論的下列元件的附圖
標記
10:蓋 11:存儲罐殼體
12:緊固構件 12:環部 12b:本體 12c:按鈕
12d:彈簧 13和13，進口端口
14:出口端口 15:硫化的硅橡膠 16:蓋螺母 17和20: O-形環
18:螺桿式管 19:直導管 21:通道
應理解附圖不必要按比例繪制，示出了表示本發明的基本原理的 多個優選特征的某種程度的簡化顯示。本發明的如這里公開的特定設 計特征，例如包括特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分地由特定預 期應用和使用環境確定。
具體實施例方式
下文中將詳細地參照本發明的優選實施方式進行說明，優選實施 方式的實施例在以下所附的附圖中示出，在全部的附圖中，類似的附 圖標記指示類似的元件。下文中通過參考附圖來描述實施方式，以解 釋本發明。
7圖5是示出了根據本發明的優選實施方式的冷卻劑存儲罐的視圖； 圖6是示出在圖5的冷卻劑存儲罐的多個端口被連接之前的狀態的視 圖；圖7是示出圖5的冷卻劑存儲罐的內部結構的視圖；圖8是示出 圖7的內部結構的底部的視圖；圖9是圖5的冷卻劑存儲罐的出口端 口和螺桿式管的分解圖；圖IO是示出在緊固構件被緊固之前的圖5的 冷卻劑存儲罐的一部分的視圖；并且圖11是示出在緊固構件被緊固之 后的圖5的冷卻劑存儲罐的一部分的視圖。
在本發明的優選實施方式中，彈簧型緊固構件12替代了緊固螺栓 被安裝在存儲罐殼體ll上，以防止如上所述的組裝缺陷。
根據優選實施方式，冷卻劑存儲罐包括存儲罐殼體11和蓋10，存 儲罐殼體11具有預定體積的存儲空間，用于存儲冷卻劑，蓋10用于 覆蓋存儲罐殼體ll的頂部。
與燃料電池的冷卻劑管線連接的入口端口 13和出口端口 14連接 到蓋10上。如圖5所示，在蓋10的中間的端口是出口端口 14，且另 一個端口是入口端口 13。 g卩，冷卻劑從燃料電池通過入口端口 13被引 導到存儲罐殼體ll。在端口 13之中的一個端口 13'是用于排出在燃料 電池中產生的多余的水的端口。
如圖10和11所示，緊固構件12包括環部12a和本體12b，環部 12a的頂部是鉤的形式，本體12b的頂部鉸接到存儲罐殼體11的外表 面，使得其底部沿向上和向下方向旋轉。鎖定槽呈"L"的形式，且被 設置在蓋10的邊緣，使得緊固構件12的環部12a鎖定到其上。此外， 按鈕12C設置在本體12b的側面上，使得鎖定到鎖定槽上的環部12a 可通過推壓按鈕12C而被釋放。
使用具有上述結構的緊固構件12，能顯著地降低緊固螺栓的數量、 簡化組裝工藝、便于維護和修理，同時保持至少與常規緊固螺栓相同 的緊固壓力。
此外，硫化的硅橡膠15被應用到在蓋10和存儲罐殼體11之間的 連接部，以保持氣密性，且不會由于緊固構件12的緊固壓力而產生變 形。
此外，蓋螺母16和O-形環17替代了硅襯墊被連接到端口連接部， 以解決與現有技術相關的泄漏問題且簡化了結構，從而提高了組裝效
8更具體地，蓋螺母16可拆卸地連接到出口端口 14的底部，內螺
紋部設置在蓋螺母16的內圓周表面上，并且螺桿式管18 —體地形成 在蓋10的頂表面上。
外螺紋形成在螺旋型管18的外圓周表面，以與蓋螺母16的內螺 紋部連接，使得出口端口 14被可拆卸地連接，從而提高了組裝效率。 此外，0-形環17安裝在螺桿式管18的頂部上，以保持出口端口14和 螺旋型管18之間的氣密性。
常規地，冷卻劑從存儲罐殼體內部經由形導管(圖4)供應 至燃料電池系統；相反，本發明中設置了從存儲罐殼體ll的底部中心 延伸的直導管19 (圖8)。
如圖8所示，O-形環20安裝在筆直導管19的頂部上。當蓋10關 閉存儲罐殼體11的頂部時，導管19的頂部被插入到蓋10的螺旋型管 18中。此時，O-形環20可顯著降低壓降，同時保持氣密性。
此外，通道21設置在直導管19的底部上，以與導管的內部相連 接，并且存儲罐殼體ll的底表面朝向其中心傾斜，使得存儲在存儲器 殼體11中的冷卻劑可經由通道21向上移動。
從下文中的表1可以看到，冷卻劑供應能力顯著提高；本發明的 流速為53.43 LPM，而常規產品的流速為47.04 LPM。
表l
現有技術流速(LPM)47.04 [@lpsi]最小限定條件 36LPM @ 1 psi
體積(升)15.68 [20 sec]本發明流速(LPM)53.43 [@lpsi]體積(升)16.92 [19 sec]此外，相對于相同體積的常規產品，由于內部部件的簡化，用于 存儲冷卻劑的有效空間增加，從而顯著提高了在斜坡上的啟動能力。 如上述，根據本發明的用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐具有下
列優點
首先，因為蓋和存儲罐殼體通過彈簧型緊固構件連接，替代了常 規的緊固螺栓，可操作性和組裝效率提高，且可防止緊固構件的環部
9在車輛的行駛過程中由于振動而被釋放。
此外，因為使用了硫化的硅橡膠替代安裝在存儲罐殼體和蓋之間 的連接部上的常規硅襯墊，并且使用了蓋螺母和O-形環替代常規的硅 襯墊，因此，可獲得足夠的氣密性。
此外，因為常規的"C"形導管被改進為直導管，因此，簡化了 整體結構且提高了組裝效率。
已經參照優選實施方式對本發明進行了描述。然而，本領域技術 人員應理解可對這些實施方式做出改動而不偏離本發明的原理和實 質，本發明的保護范圍在附屬權利要求及其等同物中限定。
權利要求
1. 一種用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐，所述冷卻劑存儲罐包括具有預定體積空間的存儲罐殼體；用于覆蓋所述存儲罐殼體的頂部的蓋；和可拆卸地設置在所述蓋的至少一部分上的多個端口，其中，所述存儲罐殼體和所述蓋通過鉸鏈型緊固構件連接。
2. 如權利要求1所述的冷卻劑存儲罐，其中硫化的硅橡膠被連接到所述存儲罐殼體的所述頂部的外周表面上，以維持所述蓋與所述存儲罐殼體之間的氣密性。
3. 如權利要求2所述的冷卻劑存儲罐，還包括連接至每個所述端口的底部的蓋螺母；和至少一個螺桿式管，該螺桿式管與所述蓋的頂表面的一部分一體形成，且從所述蓋的頂表面的一部分突出，并且在其外周表面上具有螺紋，其中每個所述端口通過所述蓋螺母和所述螺桿式管之間的連接而被連接至所述蓋。
4. 如權利要求3所述的冷卻劑存儲罐，其中O-形環被設置在所述螺桿式管的頂部，以維持每個所述端口和所述蓋之間的氣密性。
5. 如權利要求4所述的冷卻劑存儲罐，其中所述存儲罐殼體的底表面朝向所述存儲罐殼體的底部的中心傾斜， 一直導管被設置成從所述中心豎直延伸，且所述直導管的頂部被插入到設置在所述蓋上的所述螺桿式管中的一個中，使得存儲在所述存儲罐殼體中的冷卻劑通過由施加在燃料電池中的真空所產生的壓力差而被引導通過所述直導管的底部并向上移動。
6. 如圖權利要求5所述的冷卻劑存儲罐，其中O-形環被安裝在所述直導管的頂部，以維持所述導管與所述螺桿式管之間的氣密性。
7. 如權利要求1所述的冷卻劑存儲罐，其中所述鉸鏈型緊固構件包括環部和本體，所述環部的頂部呈鉤的形式，且所述本體的頂部被鉸接到所述存儲罐殼體的外表面的一部分，使得所述本體的底部可向上和向下旋轉。
8. 如權利要求7所述的冷卻劑存儲罐，其中所述蓋在其多個邊緣上設置有呈"L"形的鎖定槽，使得所述緊固構件的所述環部能被鎖定到所述鎖定槽上。
全文摘要
本發明涉及用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐，其中所述冷卻劑存儲罐位于所述車輛的底部，使得在燃料電池系統的停機過程中，冷卻劑管線中的冷卻劑通過重力被收集到所述存儲罐中，且在所述燃料電池的啟動過程中，存儲罐中的冷卻劑通過真空泵供應到所述冷卻劑管線中。為實現該目的，本發明提供了一種冷卻劑存儲罐，包括用于燃料電池車輛的冷卻劑存儲罐，該冷卻劑存儲罐包括具有預定體積空間的存儲罐殼體；用于覆蓋所述存儲罐殼體的頂部的蓋；和可拆卸地設置在所述蓋的至少一部分上的多個端口，其中所述存儲罐殼體和所述蓋通過鉸鏈型緊固構件連接。
文檔編號B60L11/18GK101456361SQ200810109820
公開日2009年6月17日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年12月13日
發明者羅盛煜, 韓秀東 申請人:現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社