CN113167260B - 氢气压缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氢气压缩装置。本发明一实施例的氢气压缩装置作为至少一个将导入压缩室内的低压氢气变成高压氢气排出的氢气压缩装置，优选地，包括：通过动力部旋转运动的小齿轮构件；一端部啮合于所述小齿轮构件，随着所述小齿轮构件的所述旋转运动进行往复直线运动的至少一个齿条构件；设于所述至少一个齿条构件的各另一端部，随着所述至少一个齿条构件的各所述往复直线运动进行往复运动，使所述至少一个压缩室的各体积缩小或扩大的至少一个压缩构件；具备所述至少一个压缩构件以可往复运动的状态***的至少一个孔部，所述至少一个孔部中所述至少一个压缩构件各前端部侧的区域设有所述低压氢气被导入的所述至少一个压缩室的壳体。

Description

氢气压缩装置

技术领域

本发明涉及氢气压缩装置，具体是，氢气压缩装置的整体大小相对减少，窜油现象基本不会发生的氢气压缩装置。

背景技术

氢气压缩装置是将炼油及化学工序中产生的氢气通过气体管道输送到供气企业，由供气企业压缩储存在用于输送氢气的罐车中，接收1档吸入压力（20~25kg/cm²·g）的气体，升压至2档压缩压力（200kg/ cm²·g），将氢气制造设施供给的氢气压缩至高压后供给汽车或燃料电池等。

地球环境变化使化石燃料储量减少，但消费量增加，导致能源价格上升，能源供求发生危机，因此产生一种替代能源的开发需求，此外为防止占国内能源需求很大一部分的输送用能源引起的环境污染指数增加而开发的替代能源就是氢气，而所述氢气压缩装置就是提高氢气效率所需的装置。

图1和图2中图示的是这种氢气压缩装置的现有技术的一例。 根据图1和图2，现有技术上的氢气压缩装置包括如汽车发动机由曲轴和所述曲轴旋转时在行程室内往复驱动的活塞（11）构成的驱动部和；由随着与所述活塞（11）之间的油的压力上升压缩氢气的隔膜（12）构成的压缩部。

具体而言，如图1所示，活塞（11）上升到最高点时，处于隔膜（12）与活塞（11）之间的油的压力上升，使流入的低压氢气被压缩，如图2所示，活塞（11）下降至最低点时发生相反的现象。

但是，根据图1和图2所示的一例现有技术上的氢气压缩装置是，因驱动部由曲轴构成，氢气压缩装置的整体规格较大，为了曲轴持续旋转需要一种容量相对较大的电动机，由此导致成本上升，耗电量也增加等问题。

另一方面，虽然图中无图示，但曾经公开过利用通过液压气缸驱动的气缸杆压缩氢气的方法，但利用该方法容易发生一定量的窜油（carry-over）现象，窜油泄漏会使油凝固，最终导致氢气压缩装置***发生故障。

因此需求一种可以相对减少氢气压缩装置的整体规格，且基本不会产生窜油（carry-over）现象的氢气压缩装置。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种可以相对减少氢气压缩装置的整体规格，且基本不发生窜油现象的氢气压缩装置。

本发明技术问题并不限于上述内容，本领域的普通技术人员可以从以下记载内容中清楚地了解到其它未提及的技术问题。

技术方案

为解决所述问题，本发明一实施例的氢气压缩装置作为至少一个将导入压缩室内的低压氢气变成高压氢气排出的氢气压缩装置，优选地，包括：通过动力部旋转运动的小齿轮构件；一端部啮合于所述小齿轮构件，随着所述小齿轮构件的所述旋转运动进行往复直线运动的至少一个齿条构件；设于所述至少一个齿条构件的各另一端部，随着所述至少一个齿条构件的各所述往复直线运动进行往复运动，使所述至少一个压缩室的各体积缩小或扩大的至少一个压缩构件；具备所述至少一个压缩构件以可往复运动的状态***的至少一个孔部，所述至少一个孔部中所述至少一个压缩构件各前端部侧的区域设有所述低压氢气被导入的所述至少一个压缩室的壳体。

所述至少一个齿条构件包括补偿所述一端部与所述另一端部高度差的高度调整区段。

所述至少一个压缩构件分别包括连接于所述至少一个齿条构件各另一端部的活塞。

所述至少一个压缩构件分别包括：连接于所述至少一个齿条构件各另一端部的加压部；以及被所述加压部加压的隔膜。

设于所述至少一个压缩构件的各加压部包括：处于各所述至少一个齿条构件与各所述至少一个压缩构件上具备的隔膜之间的加压空间；填充于所述加压空间的流体。

其它实施例的具体内容见详细说明及附图。

有益效果

根据本发明一实施例的氢气压缩装置，其有益效果在于，可以提供氢气压缩装置的整体规格相对减少，窜油现象基本不会发生的氢气压缩装置。

附图说明

图1是显示一例现有技术上的氢气压缩装置的驱动机制（活塞处于最高点）的简略图；

图2是显示一例现有技术上的氢气压缩装置的驱动机制（活塞处于最低点）的简略图；

图3是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的透视图；

图4是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的透视剖面图；

图5是本发明第一实施例的氢气压缩装置的正视图；

图6是说明本发明第一实施例的氢气压缩装置的动作的示意图；

图7是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的变形例的正视图；

图8是显示本发明第二实施例的氢气压缩装置的正视图；

图9是说明本发明第二实施例的氢气压缩装置的动作的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详述本发明的优选实施例，以便本领域普通技术人员易于实施本发明。

说明实施例时，对于在本发明所属技术领域已普遍熟悉且与本发明没有直接关联的技术内容，不再赘述。略去不必要的说明，可以防止本发明的主旨变得模糊，而且可以更加明确地传达。

同样的理由，附图中一部分构件的图示有所扩张或者被省略，或者被简略图示。各构件的规格并非实际规格。对各图中同一或对应的构件使用同一个参考编号。

关于装置或构件的方向（例如“前”、“后”、“向上（up）”、“向下（down）”、“顶部（top）”、“底部（bottom）”、“左”、“右”、“侧面（lateral）”等在本文中使用的表达或术语仅仅是对说明内容的一种简单的表达方式，并不表示或意味相关装置或构件须具备特定方向。

本发明是为提供一种氢气压缩装置的整体规格相对减少，窜油现象基本不会发生的氢气压缩装置而创造。

为此，本发明一实施例的氢气压缩装置，作为将导入压缩室内的低压氢气转换成高压氢气排出的氢气压缩装置，其特征在于包括：通过动力部旋转运动的小齿轮构件；一端部啮合于所述小齿轮构件，随着所述小齿轮构件的所述旋转运动进行往复直线运动的齿条构件；设于所述齿条构件的另一端部侧，随着所述齿条构件的所述往复直线运动进行往复运动，使所述压缩室的体积缩小或者扩大的压缩构件；具备所述压缩构件以轴向进行所述往复运动的状态插进的孔部，所述孔部中所述压缩构件的前端部侧区域设有所述低压氢气被导入的所述压缩室的壳体。

下面结合本发明的实施例的附图对本发明的氢气压缩装置详细进行描述。

下面结合图3至图7说明本发明第一实施例的氢气压缩装置。

图3是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的透视图，图4是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的透视剖面图，图5是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置的正视图。

根据图3至图5，本发明第一实施例的氢气压缩装置（1）作为将导入压缩室（420）内的低压氢气转换成高压氢气排出的氢气压缩装置（1），其结构包括小齿轮构件（100）、齿条构件（200）、压缩构件（300）以及壳体（400）。

首先，本发明第一实施例的小齿轮构件（100）连接于动力部，通过所述动力部进行旋转运动，这种旋转运动为后述齿条构件（200）的往复直线运动提供驱动力。

动力部由使小齿轮构件（100）正向或逆向旋转的驱动电机（120）和减速器（110）等构成，随着驱动电机（120）的运转，小齿轮构件（100）通过减速器（110）减速同时旋转。

本发明的第一实施例中，齿条构件（200）为后述的压缩构件（300）将导入压缩室（420）内的低压氢气转换成高压氢气而所需的往复运动提供驱动力。

具体地，齿条构件（200）的一端部啮合于小齿轮构件（100），另一端部连接于压缩构件（300）的中央部，随着小齿轮构件（100）的旋转运动进行往复直线运动，进而使压缩构件（300）往复运动。

此时，齿条构件（200）是一端部连接于小齿轮构件（100），另一端部插进壳体（400）的孔部（410）或者置于相邻位置的状态下，为压缩构件（300）提供往复运动所需的驱动力。

与齿条构件（200）的一端部啮合的小齿轮构件（100）的高度和孔部（410）的高度不同时，齿条构件（200）可以包括对与小齿轮构件（100）啮合的一端部和与压缩构件（300）中央部连接的另一端部的高度之差进行补偿的高度调整区段（201）。

例如，高度调整区段（201）是如图3至图5所示，可以形成斜线形状，虽然图中无图示，但也可以形成凹凸不平或弯曲的形状。但并不限于此。

齿条构件（200）如图3至图5所示，可以由两个构成，由两个齿条构件（200）与一个小齿轮构件（100）啮合驱动，虽然图中无图示，但也可以由一个齿条构件（200）构成，与小齿轮构件（100）啮合驱动。但并不限于此。

本发明的第一实施例中，压缩构件（300）是将压缩室（420）的体积缩小或扩大，将导入压缩室（420）内的低压氢气转换成高压氢气的结构。

根据图3至图5，压缩构件（300）可以形成活塞（或气缸）形态，可以连接于齿条构件（200）的另一端部，随着齿条构件（200）的往复直线运动进行往复运动。

具体地，压缩构件（300）中连接于齿条构件（200）另一端部的部分为压缩构件（300）的后端部，则压缩构件（300）通过前端部压缩被导入压缩室（420）内的低压氢气。

压缩构件（300）是如图3至图5所示，齿条构件（200）由两个构成，一个小齿轮构件（100）上啮合两个齿条构件（200）驱动时，可以用两个形成，分别与两个齿条构件（200）的各个另一端部连接。但并不限于此。

本发明的第一实施例中壳体（400）与压缩构件（300）的前端部一起形成低压氢气被导入的封闭空间即压缩室（420）。

具体地，壳体（400）具备压缩构件（300）可以轴向往复运动的状态插进的孔部（410），所述孔部（410）中压缩构件（300）的前端部侧的区域设有低压氢气被导入的压缩室（420）。

壳体（400）是如图3至图5所示，压缩构件（300）为与两个齿条构件（200）的各另一端部连接而由两个形成，则可以包括两个压缩构件（300）被分别***的两个孔部（410）和两个压缩室（420）。两个压缩室（420）可以分别设置低压氢气流入口（4201）和高压氢气流出口（4202）。

图3至图5中图示小齿轮构件（100）、齿条构件（200）以及压缩构件（300）均内置于壳体（400），但并不限于此，可以修改设计结构，与压缩构件（300）的前端部一起形成压缩室（420）。

图6是说明本发明第一实施例的氢气压缩装置的动作的示意图。

根据图6，小齿轮构件（100）以顺时针方向旋转为正向旋转，则小齿轮构件（100）如图6（a）所示定位的状态下正向旋转时，如图6（b）所示，齿条构件（200）和连接于所述齿条构件（200）的压缩构件（300）向压缩室（420）方向前进，将被导入压缩室（420）内的低压氢气压缩转换成高压氢气排出。

与此相反，小齿轮构件（100）向逆时针方向即逆向旋转时，重新如图6（a）所示向压缩室（420）相反方向倒退，压缩室（420）可以导入新的低压氢气。

图7是显示本发明第一实施例的氢气压缩装置变形例的正视图。

图7中图示的氢气压缩装置（1’）是其它结构与图3至图6中图示的氢气压缩装置（1）一致，但壳体（400）和齿条构件（200’）的形态上存在差异。

根据图7，壳体（400）的孔部（410）可以与啮合于齿条构件（200’）一端部的小齿轮构件（100）的高度处于相同高度，因此齿条构件（200’）不需用于补偿高度差的高度调整区段（201），而是形成一条直线。

下面结合图8和图9说明本发明第二实施例的氢气压缩装置（1”）。为了说明上的便利，与图1至图7中图示的氢气压缩装置（1）结构相同的部分不再叙述，下面主要对不同之处进行说明。

图8是显示本发明第二实施例的氢气压缩装置的正视图。

图8中图示的氢气压缩装置（1”）是其它结构与图1至图7中图示的氢气压缩装置（1）相同，但只有压缩构件（300”）的具体结构上存在差异。

根据图8，本发明第二实施例的氢气压缩装置（1”）中压缩构件（300”）可以包括加压部（301”）和隔膜（302”）构成。

首先，加压部（301”）连接于齿条构件（200）的另一端部，将齿条构件（200）的往复直线运动作为隔模（302”）往复运动的驱动力传递。

作为一例，加压部（301”）可以由处于齿条构件（200）和所述隔膜（302”）之间形成的加压空间（3011”）以及所述加压空间（3011”）中填满的油等流体（3012”）构成，随着油等流体（3012”）的压力上升，加压隔膜（302”）。

另一例是，加压部（301”）由随着齿条构件（200）往复直线运动的传递可以摆动的摆动结构物构成。

如上所述构成的压缩构件（300”）是，连接于齿条构件（200）另一端部的部分被视为压缩构件（300”）的后端部，则压缩构件（300”）通过前端部压缩被导入压缩室（420）内的低压氢气。

压缩构件（300”）是，如图3至图5所示，齿条构件（200）若由两个构成，一个小齿轮构件（100）上啮合两个齿条构件（200）驱动，则也可以用两个形成，以便与两个齿条构件（200）的各另一端部连接。但并不限于此。

图9是说明本发明第二实施例的氢气压缩装置动作的示意图。

根据图9，假如小齿轮构件（100）向顺时针方向旋转为正向旋转，则小齿轮构件（100）如图9（a）所示定位的状态下，逐步向正向旋转时，如图9（b）和图9（c）所示，齿条构件（200）可以向压缩室（420）方向前进，因而加压部（301”）即位于加压空间（3011”）内的流体（3012”）被压缩，加压隔膜（302”）而缩小压缩室（420）的体积，并压缩被导入压缩室（420）内的低压氢气转换成高压氢气排出。

与此相反，小齿轮构件（100）向逆时针方向即逆向旋转时，重新如图9（a）所示向压缩室（420）相反方向倒退，压缩室（420）会导入新的低压氢气。

如上所述，根据本发明一实施例的氢气压缩装置（1，1’，1”），可以提供氢气压缩装置的整体规格相对减少，窜油现象基本不会发生的氢气压缩装置。

以上优选实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案，并使用了特定术语，但其用意在于更简单地说明本发明的技术内容，有助于理解本发明，并非对本发明的范围进行限制。而且尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，而这些修改，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。

工业应用

本发明涉及氢气压缩装置，具体是，可以相对减少氢气压缩装置的整体大小，基本不会发生窜油现象的氢气压缩装置而适用于相关技术领域。

Claims (4)

1.一种氢气压缩装置，其特征在于，

作为将导入至少一个压缩室内的低压氢气变成高压氢气排出的氢气压缩装置，包括：

通过动力部旋转运动的小齿轮构件；

一端部啮合于所述小齿轮构件，随着所述小齿轮构件的所述旋转运动进行往复直线运动的至少一个齿条构件；

中央部连接于所述至少一个齿条构件的各另一端部，随着所述至少一个齿条构件的各所述往复直线运动进行往复运动，使所述至少一个压缩室的各体积缩小或扩大的至少一个压缩构件；

具备所述至少一个压缩构件以可往复运动的状态***的至少一个孔部，所述至少一个孔部中所述至少一个压缩构件各前端部侧的区域设有所述低压氢气被导入的所述至少一个压缩室的壳体；

所述至少一个齿条构件分别包括补偿所述一端部与所述另一端部高度差的高度调整区段，使得所述另一端部连接于所述至少一个压缩构件的各中央部。

2.根据权利要求1所述的氢气压缩装置，其特征在于，

所述至少一个压缩构件分别包括连接于所述至少一个齿条构件各另一端部的活塞。

3.根据权利要求1所述的氢气压缩装置，其特征在于，

所述至少一个压缩构件分别包括：连接于所述至少一个齿条构件的各另一端部的加压部；以及被所述加压部加压的隔膜。

4.根据权利要求3所述的氢气压缩装置，其特征在于，

设于所述至少一个压缩构件的各加压部包括：处于各所述至少一个齿条构件与各所述至少一个压缩构件上具备的隔膜之间的加压空间；填充于所述加压空间的流体。

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