[发明专利]车辆

说明书

本申请为在先申请(申请日：2005年9月27日，申请号： 200580009215.9，发明名称：氢气加气站、氢气灌装方法及车辆)的分案 申请。

技术领域

本发明涉及氢气加气站、氢气灌装方法及车辆，具体地说，涉及 适合在短时间内对车辆所配备的氢气罐完成氢气灌装的技术。

背景技术

近年来，抑制地球温室效应的意识提高，特别是为了减少车辆排 放的二氧化碳，燃料电池电动汽车和将氢气发动机汽车等的氢作为燃 料的燃氢汽车的开发盛行。燃氢汽车一般都配备有灌装了氢气的氢气 罐作为氢气供给源。

作为氢的储存和运输方法，人们着眼于一种在某一温度和压力条 件下吸储氢而变成氢化物，需要时在另一温度和压力下将氢释放出来 的、被称作“氢吸储合金”的金属的利用。使用氢吸储合金的氢气罐 与不使用氢吸储合金的氢气罐相比，在相同容积下可储存更多的氢， 因而受到人们的关注。

氢气罐中氢气的灌装，是通过被称作氢气加气站的、相当于汽油 加油站和天然气加气站的设施进行的。例如，氢气加气站具有由多个 气瓶组成的氢气储存设备、以及、将氢气储存设备供给的氢气灌装到 车辆的氢气罐中的分配器(灌装机)。并且，在将设置在分配器软管 前端的连接器连接在所述氢气罐的灌装口上的状态下，利用氢气储存 设备与氢气罐之间的压力差向氢气罐内灌装氢气。

在向氢气罐中灌装氢气时，氢气罐内的温度会升高，因此，若不 边对氢气罐进行冷却边灌装氢气，则需要较长的灌装时间。此外，由 于氢吸储合金的氢吸储反应属于发热反应，因此，在将氢吸储在氢吸 储合金中以增加氢气灌装量时，如果不进行冷却氢吸储反应便不能够 流畅地进行。

作为适合配备氢吸储合金氢气罐的燃氢汽车使用的氢气供给系 统，有人提出一种将对氢气罐内的氢吸储合金进行冷却用的冷却液供 给到氢气罐的冷却液供给系统设置在氢气加气站的方案(例如可参照 专利文献1)。燃氢汽车具有冷却发动机用的冷却液进行循环的冷却液 循环系。在从氢气罐将氢气供给发动机时，将对发动机进行冷却而温 度升高的冷却液循环系中的冷却液用来对氢吸储合金进行加热。所述 氢气供给系统，除了该冷却液循环系之外，还另外具有向氢气罐中灌 装氢气时对氢气罐进行冷却用的冷却液的供给用配管和该冷却液的排 出用配管。

但是，按照上述专利文献1记载的氢气供给系统，必须在氢气罐 内分别设置从氢吸储合金中释放氢时对氢吸储合金进行加热的热量载 体的流通路径、以及、将氢吸储在氢吸储合金中时对氢吸储合金进行 冷却的冷却液的流通路径。因此，不仅氢气罐的构造复杂，而且氢气 罐的体积也大。

作为为配备使用了氢吸储合金的氢气罐的燃料电池汽车提供的加 热/冷却系统，本申请人曾提出下面的系统。即，在该系统中，作为从 氢吸储合金释放氢时对氢吸储合金进行加热的热量载体，使用对燃料 电池进行冷却后的热量载体，而作为将氢吸储在氢吸储合金中时对氢 吸储合金进行冷却的热量载体，使用与氢吸储合金加热用热量载体相 同的热量载体。在该系统中，热量载体的冷却由燃料电池汽车上所装 备的散热器进行。燃料电池运行时，利用对燃料电池进行冷却后的热 量载体对氢吸储合金进行加热，该热量载体由散热器冷却。在这样的 系统中，燃料电池的冷却和氢吸储合金的加热能够良好地进行。但是， 在将氢吸储在氢吸储合金中时即向氢气罐中灌装氢气时，如果要将大 量(例如5kg)的氢在短时间内(例如5分钟内)灌装至高压(例如 35MPa)，只使用一般的车载散热器和风扇对热量载体进行冷却，将 无法使氢吸储合金产生的热量以及伴随氢气的压缩而产生的热量充分 散发掉。在这里，5kg的氢气灌装量，是燃料电池汽车加一次氢后能够 像燃油汽车那样行驶500km距离的量。

使用一般的车载散热器和风扇例如冷却液流量为60L/min的散热 器和最大风速为2m/s的风扇对热量载体进行冷却，在外部气温为30 ℃的环境下灌装氢气时，对于空的氢气罐，5分钟内只能加入前述5kg 的约85％即4.25kg的氢。要想在5分钟内加入5kg的95％(4.75kg) 以上的氢，必须使风扇的风速达到6m/s以上。但是，将能够产生这种 风速的风扇安装在燃料电池汽车上，不仅需要很大的安装空间，而且 除了进行氢气灌装之外，风扇的能力是过剩的。