罐的过压减压系统 【技术领域】
本发明涉及一种减压系统，通过采用一个减压阀，使气体燃料罐、氢罐或者类似罐中的过压减压。
背景技术
安装在一个气体燃料车辆上的气体燃料罐，充满了液化石油气(LPG)或者压缩的天然气(CNG)。一个安装在燃料电池车辆上的氢罐充满了液化氢或者高压氢气。
日本专利申请公开H7-195948(1995年公开)，公开了一种用于气体燃料罐的过压减压的构造，当气体燃料罐中的内部压力增大时，采用一个减压阀，从气体燃料罐中排放气体，并且向外面蒸发燃料。
【发明内容】
在上面描述的结构中，当减压阀打开，对气体燃料罐中的过压减压时，内部的高压气体和蒸发的燃料一起从减压阀喷射出来，撞击到在喷射方向上减压阀出口的前面附近的部件或者设备上，对这些部件和设备有不良影响，加速其损坏。
本发明针对上面的问题作出。本发明的一个目的是提供车辆上携带的一种罐，例如气体燃料罐、氢罐或者类似罐地过压减压系统，扩散和缓和减压阀喷出的气流，防止该气流影响减压阀附近的部件或者设备。
本发明的一个方面是，一种在车辆上携带的罐的过压减压系统，包括：一个减压阀，用于对罐中的过压进行减压；和一个扩散器，设置在减压阀的一个排放线的下游。
【附图说明】
现在参照附图对本发明进行描述，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的一个过压减压系统的示意图；
图2是一个放大的剖视图，表示一个用于图1的过压减压系统中的气体扩散器；
图3A是透视图，表示一个用于图1的过压减压系统中的气体扩散器的第一改进例，为了清楚起见，省略一个外管；
图3B是图3A沿着线IIIB-IIIB的气体扩散器的纵剖图；
图3C是图3A沿着线IIIC-IIIC的气体扩散器的横剖图；
图4A是透视图，表示一个用于图1的过压减压系统中的气体扩散器的第二改进例，为了清楚起见，省略一个外管；
图4B是图4A沿着线IVB-IVB的气体扩散器的纵剖图；
图4C是图4A沿着线IVC-IVC的气体扩散器的横剖图；
图5A是透视图，表示一个用于图1的过压减压系统中的气体扩散器的第三改进例，为了清楚起见，省略一个外管；
图5B是图5A沿着线VB-VB的气体扩散器的纵剖图；
图5C是图5A沿着线VC-VC的气体扩散器的横剖图；
图6是根据本发明的第二实施例的一个过压减压系统中采用的气体扩散器的放大的剖视图
图7是图6沿着线VII-VII的气体扩散器的横剖图；
图8是根据本发明的第三实施例的一个过压减压系统的示意图；
图9是图8的过压减压系统中采用的控制阀的放大的剖视图；
图10是根据本发明的第四实施例的过压减压系统中采用的控制阀的放大的剖视图；
图11是根据本发明的第五实施例的一个过压减压系统的示意图。
【具体实施方式】
下面参照附图对本发明的实施例进行描述，其中相同的部件采用相同的标号。
如图1所示，第一实施例的过压减压系统包括一个燃料罐10，一个减压阀11和一个气体扩散器12。在气体燃料车中，燃料罐10充满气体燃料，例如LPG或者CNG，在燃料电池车中，燃料罐10充满液化氢或者高压氢气。减压阀11设置在燃料罐10上，以释放罐10中的过压。气体扩散器12设置在减压阀11的一个排放线11a下游上，以扩散和减小排放的气流。
如图2所示，气体扩散器12包括一个与排放线11a的端部相连的内管20，一个与内管20同轴地设置并且径向地在其外侧的外管30，在内管和外管之间留有一个筒形的空间，一个中间扩散件40，设置在内管20和外管30之间，用于扩散和缓和排放的气体流。内管20的周面20a上形成多个通孔21。外管30在轴向上比内管20的形成通孔21的部分22长。外管30进一步向末端和基端延伸，在其轴向超出通孔部分22。多个排放孔31形成在外管30的从基端到末端的整个外周面30a上。靠近外管30基端和末端的排放孔31的直径比外管30的中部的排放孔的直径大。
内管20和外管30的末端设置有一个端板32，用来关闭其开口，并且设置有另一个端板32a，用来关闭外管30的开口，使得从减压阀11排出的气体从内管20的通孔21流出，流入到中间件40，通过中间件40，从外管30的排放孔31排放到外面。
中间件40的材料允许从通孔21流出的气体流通过并且吸收气体流的动能。
如上所述，在此用于第一实施例的燃料罐的过压减压系统中，气体分散体12设置在减压阀11的排放线11a的下游。因此，当燃料罐10中的气体与蒸发的燃料一起从减压阀11排放时，排出的气体流由气体扩散器12扩散，从而气体流的压力和动能会减弱。因此消除了排放的气体在喷射方向上撞击减压阀11出口前面附近的部件或者设备(未示出)，因此抑制对部件或者设备的影响。
气体扩散器12的构造迫使排出的气体从内管20的通孔21流出，通过中间件40，并且从外管30的排放孔31排放到外面，因此有效地降低了排出的气体流的压力和动能，提高了气体流的缓和效率。
图3A到3C，4A到4C和5A到5C分别表示第一实施例的气体扩散器的第一到第三改进例。与该第一实施例相同的部件采用相同的标号，并且其说明省略。
如图3A到3C所示，在根据第一改进例的气体扩散器50中，中间件40基本上由一个多孔的筒形件52构成，设置在内管20和外管30之间，与他们同轴。多孔的筒形件52由打孔的不锈钢板51形成，不锈钢板上形成大量的通孔51a。各通孔51a具有直径D1，该尺寸适于分散/缓和从内管20排放的气体流。
而且在第一改进例中，内管20在其侧面20a上具有多个通孔21，并且外管30在其外周面30a上具有大量的排放孔31，并且设置有端板32和32a，以关闭外管30在轴向两端的开口，如前面第一实施例中所描述的。
在此气体扩散器50中，由于中间件40基本上由一个多孔的筒形件52构成，通过改变多孔板51上的通孔51a的直径及其数目，能够调整流过气体扩散器50的排放气体的阻力。而且，由于多孔筒形件52的多孔板51由不锈钢板制造，不锈钢板具有极好的阻热性和抗腐蚀性，因此多孔筒形件52的寿命得到改善。
如图4A到4C所示，在根据第二改进例的气体扩散器60中，中间件40基本上由金属棉61构成，该金属棉是一团拆散的不锈钢细线，像金属锅擦一样。
金属棉61充填在内管20和外管30之间。从内管20的通孔21排放的气体，通过金属棉61，从外管30的排放孔31排放到外面。
并且在第二改进例中，设置有端板32和32a，以关闭外管30在轴向两端的开口，如前面第一实施例中所描述的。
在此气体扩散器60中，由于中间件40基本上由金属棉61构成，通过改变内管20和外管30之间的空间中不锈钢丝的充填密度，能够调整流过气体扩散器60的排放气体的阻力。而且，由于金属棉61由不锈钢制造，不锈钢板具有极好的阻热性和抗腐蚀性，因此金属棉61的寿命得到改善。
如图5A到5C所示，在根据第三改进例的气体扩散器70中，中间件40基本上由一个筒形网72构成，设置在内管20和外管30之间，与他们同轴。筒形网72是一种轧制的不锈钢网71，具有一个网孔尺寸#，该尺寸适于分散/缓和从内管20排放的气体流。
而且在第三改进例中，内管20在其侧面20a上具有大量的通孔21，并且外管30在其外周面30a上具有大量的排放孔31，并且设置有端板32和32a，以关闭外管30在轴向两端的开口，如前面第一实施例中所描述的。
在此气体扩散器70中，由于中间件40基本上由筒形网72构成，通过改变不锈钢网71上的网孔尺寸#，能够调整流过气体扩散器70的排放气体的阻力。而且，由于筒形网72的网71由不锈钢板制造，不锈钢板具有极好的阻热性和抗腐蚀性，因此筒形网72的寿命得到改善。
图6和7表示本发明的第二实施例。在第二实施例中与该第一实施例相同的部件采用相同的标号，并且其说明省略。
第二实施例的气体扩散器80是一个喷射换向器，包括一个平面的换向板81和一个筒形壁82。换向板81位于排气线11a的气体出口11b前面，在喷射方向上在减压阀11的下游(见图1)，并且垂直于喷射方向设置。筒形壁82从换向板81的周边向后延伸，(与喷射方向相反)，与气体出口11b同轴，并且包围气体出口11b的周面。从出口11b排放的气体流撞击在换向板81上，并且转为径向向外的径向流，从而被扩散。然后，气体流撞击在筒形壁82的内表面上，因此气流被进一步扩散/减弱。由筒形壁82偏转，然后气流转为向后的轴向流。
气体扩散器80形成为一个罐头容器形状，换向板81是该容器的底部，筒形壁82是容器的侧壁。它还具有一个与换向板81平行相对的顶板83。顶板83的中部具有一个套(hub)83d，设置有一个连接孔83a，排放线11a插入在连接孔83a中。在顶板83上围绕套83d形成若干个相对大的风扇形状的开口83b，它们在周向的间隔基本上相等。在开口83b之间的顶板83的剩余部分是径向延伸的支承部83c，其使筒形壁82与套83d相连。气体扩散器80固定到排放线11a上，插入到套83d的连接孔83a中，在换向板81与气体出口11b之间留有适合的距离D2。
从气体出口11b喷射出的气流由换向板81和筒形壁82转为向后的轴向流，并且从风扇形的开口83b排出。
在第二实施例中的过压减压系统中，从气体出口11b喷射出来的气流的压力和动能通过撞击换向板81而降低。气流由换向板81换向，在筒形壁内侧被扩散和散开。此扩散进一步降低气流的压力和动能。然后，气流转为与在气体出口11b处的喷射方向相反的向后的气流，并且从顶板83的风扇形的开口83b排放到外面。
对从气体出口11b到换向板81的内表面之间的距离以及筒形壁82的直径D3进行调整，有效地缓和从减压阀11排放出来的气流的压力和流速。
图8和9表示本发明的第三实施例。在第三实施例中与该第一和第二实施例相同的部件采用相同的标号，并且其说明省略。
在第三实施例的过压减压系统中，在燃料罐10上的减压阀11的排放线11a中，设置一个控制阀90，控制气体的排放速率。
如图9所示，控制阀90包括一个阀元件91，其打开和关闭气体出口11b，一个弹簧92在阀关闭的方向上(向着图的左侧)产生一个推动阀元件91的力。当排放线11a中的减压阀11排出的气体压力大于控制阀90的打开压力时，控制阀90打开，这由弹簧92的力决定，然后气体从出口93排出。
在第三实施例的过压减压系统中，当从减压阀11喷射出来的气体压力达到控制阀90的打开压力时，阀90开始打开，并且其开口逐渐增大，使气体排出速率柔和缓慢。因此防止了高压气体排放的冲击，抑制了对气体出口11b附近的部件或者设备的影响。
图10表示本发明的第四实施例。在第四实施例中与第三实施例相同的部件采用相同的标号，并且省略相同的描述。
第四实施例的控制阀100包括一个阀元件101，其使气体出口11b打开/关闭，一个弹簧104产生一个力，以阀关闭方向(在图中向右)推动阀元件101，一个电磁线圈102驱动阀元件101打开/关闭，一个控制器103向电磁线圈102以一种受控的负荷比发送励磁/不励磁信号。
当电磁线圈102不励磁时，阀元件101在阀关闭的方向上由弹簧104压迫，并且保持在关闭状态，并且由电磁线圈102励磁打开。发射给电磁线圈102的励磁/不励磁的负荷比信号，由控制器103的脉冲宽度调节(PWM)来控制，并且因此调节气体从控制阀100排放的速率。
在第四实施例的过压减压系统中，控制器103执行PWM，依赖于监测到的燃料罐10中的压力、温度和类似参数，控制发射给电磁线圈102的励磁/不励磁的负荷比信号。因此，气体的排放速率能够主动地精确地控制，提供最佳的缓和的气流。
图11表示本发明的第五实施例。在第五实施例中与第一至三实施例相同的部件采用相同的标号，并且省略相同的描述。
在第五实施例的过压减压系统中，在减压阀11的排放线11a上设置有控制阀90，控制气体排放速率，气体扩散器12与控制阀90的出口93相连，以缓和和扩散排出的气流。
控制阀90和气体扩散器12分别与第三和第一实施例具有同样的构造。
在第五实施例的过压减压系统设置有一个控制阀90和气体扩散器12结合的作用，控制阀90加强排放气流的缓和效果，气体扩散器12进一步扩散该缓和的气流，有效地防止对在喷射方向上减压阀11前面的部件或者设备的影响。
另外，在此实施例中，第四实施例的控制阀100能够用在第三实施例的控制阀90的地方。而且，在第一实施例的气体扩散器12的地方，可以使用在第一到第三改进例中描述的气体扩散器50，60或者70，或者第二实施例的气体扩散器80。
本发明所涉及的主题包含在2002年10月10日申请的日本专利申请2002-297212中，其中公开的内容整体在此引入供参考。
这里描述的优选实施例是示例性的不是限定性的，并且不离开本发明的精神和主要特征，本发明可以以另外的方式实践和实施。本发明的范围在权利要求书中描述，在权利要求含义内的所有的改变都包括在内。
工业实用性
如上所述，根据本发明的用于一个罐的过压减压系统，减压阀11排放罐10中的气体，减压阀11设置在罐10上，例如燃料罐或者氢罐，气体扩散器12设置在减压阀11的排放线11a上。因此，从减压阀11喷射出来的气流能够缓和，因此可以防止排出的气体对减压阀11附近的部件或者设备的影响。