TWI429569B - Storage tank with compartment structure - Google Patents

Description

具有隔室結構之儲存罐

本發明係關於一種儲存罐之設計，特別是關於一種具有隔室結構之儲存罐。

燃料電池(Fuel Cell)係一種藉著電化學反應，直接利用含氫燃料和空氣產生電力的裝置，其之所以被歸類為新能源，原因就在此。而燃料電池所使用的「氫」燃料可以來自於任何的碳氫化合物，例如：天然氣、甲醇、乙醇(酒精)、水的電解、沼氣…等。

氫氣通常係被充填至金屬氫化合物之氣體儲存罐中，使金屬氫化合物吸附氫氣並儲存之，當欲使用時，將儲存罐經適當加熱後即釋放氫氣提供予應用裝置使用，因此各家燃料電池廠商也亟欲追求能夠使用更加穩定且持續性高的氣體儲存罐。

然而，以習知技術所採用之氣體儲存罐，大多係為以一罐體中直接容置貯氣材料(例如：金屬氫化合物)。但由於貯氣材料一般係為粉狀，且貯氣材料於罐體內係以單一空間容置，因此當貯氣材料具有一定體積時，其卻無法平均及穩定地受熱，進而使得貯氣材料釋放氣體(例如：氫氣)之效率降低。因此導致許多業者想盡辦法開發得以於氣體儲存罐內分隔貯氣材料之方法，然其效果不彰，常因貯氣材料加熱時膨脹而導致分隔物變形，使得貯氣材料洩露至其他分隔層中堆積或是導致加熱不平均等現象，影響儲存罐之效能。

緣此，本發明之目的即是提供一種具有隔室結構之儲存罐，用以將貯氣材料以複數隔室容置區塊化。

本發明之另一目的即是提供一種貯氣材料的儲存罐，用以使承置貯氣材料之分隔物加強其緊密度及結構強度。

本發明所採用之技術手段係在一罐體中容置複數個承板、至少一氣體導引桿件及複數個隔室結構。其中罐體具有一底端、一相對底端之釋出口端及一內部空間，罐體之底端至釋出口端定義出一長軸方向。

複數個承板以罐體之長軸方向置於其內部空間中，每一個承盤具有一承板、一周壁及至少一氣體導通區，其中周壁由承板之周緣垂直延伸形成，以定義出一容置空間。

氣體導引桿件具有至少一氣體出入端，以使外界之氫氣經由氣體導引桿件導入承盤中所容置之貯氣材料為其所吸附，或將貯氣材料釋出之氣體經由氣體導引桿件導引至罐體之釋出口端，以連接應用裝置或燃料電池系統。

複數個隔室結構分別設置於各個承盤之容置空間中，每一個隔室結構係由隔板所定義出之複數個隔室所組成，每一個隔室中供容置預定量之貯氣材料。

經由本發明所採用之技術手段，貯氣材料得以一預定量容置於隔室結構之隔室中，使貯氣材料區塊化，因此當燃料電池系統運作時，氣體儲存罐可使外部的加熱平均地分散傳導至各隔室結構之隔室中，使貯氣材料於加熱階段時不會內外受熱程度不一，因此其釋放氣體時更能平均且平穩地輸出，使得本發明於運作時效率提升。另因隔室結構設置於承盤之容置空間中，而其隔板更有助於承盤之結構強度，因此使得本發明能更加平穩地運作，燃料電池系統能有更佳之工作效率，以及將承盤予以模組化更便利於生產、組裝及應用，進而達成提升產業利用性之功效。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

請參閱第1圖及第2圖係分別顯示本發明第一實施例之立體分解圖及其側視斷面圖。具有隔室結構之儲存罐100包括有一罐體1、複數個承盤2、至少一氣體導引桿件3及複數個隔室結構4。罐體1具有一底端11、一相對底端11之釋出口端12及一內部空間13，罐體1之底端11至釋出口端12之間定義出一長軸方向Y。

複數個承盤2以罐體1之長軸方向Y疊置於其內部空間13中，每一個承盤2具有一承板21及一周壁22，其中周壁22由承板21之周緣垂直延伸形成，以定義出一容置空間P，且承板21設有至少一導通部211(可為一貫孔)。於本實施例中，承盤2係以導熱性材料所構成，因此貯氣材料得以受到更佳之加熱效果。

氣體導引桿件3可做成單管或多管狀，對應穿插過各個承盤2之導通部211，並具有至少一氣體出入端31，以使外界之氣體經由氣體導引桿件3導入至承盤2中所容置之貯氣材料為其所吸附，或將貯氣材料釋出之氣體經由氣體導引桿件3導引至罐體1之釋出口端12，在本實施例中，氣體導引桿件3對應於承盤2之容置空間P開設有至少一導氣孔32。

複數個隔室結構4分別設置於各個承盤2之容置空間P中，每一個隔室結構4係由垂直於承板21之隔板41所定義出的複數個隔室42所組成(亦可採用平行隔板的方式)，每一個隔室42中可容置預定量之貯氣材料。隔板41係以導熱性材料所構成，因此貯氣材料得以受到更佳之加熱效果，且於本實施例中，隔室結構4係形成為蜂巢狀結構(亦可採用其他形狀之結構，例如：三角形、方形、多邊形、不規則形狀或圓形...等)，因此可加強承盤2之結構強度，當貯氣材料受熱膨脹時不致使承盤2變形。

另外，具有隔室結構之儲存罐100更包括有一蓋板5，其對應於承盤2之導通部211處開設有至少一第一穿孔51；蓋板5係配置於最鄰近罐體1之釋出口端12之承盤2上，用以將承盤2內之貯氣材料保持於其內。

第3圖及第4圖係分别顯示本發明第一實施例之承盤立體圖及承盤另一視角立體圖，並請對照第1圖及第2圖。罐體1具有一內徑D1，而承盤2具有一外徑D2，罐體1之內徑D1大略相等於承盤2之外徑D2，使承盤2置於罐體1之內部空間13時，承盤2之周壁22與罐體1內壁間可相互貼合，而承盤2之承板21及周壁22交合處可形成有一凹環緣結構23，當承盤2置於罐體1之內部空間13時，各個承盤2藉由其周壁22及凹環緣結構23相互卡合而加強彼此間之定位關係及密合度。

承盤2之承板21及隔室結構4之間，可包括有一板體6，且其對應於承盤2之導通部211處開設有至少一第二穿孔61。另外，承盤2之承板21上形成有複數條凸肋212，使板體6藉由凸肋212所頂制與承盤2之承板21間保持一預定距離。藉由板體6配置於承盤2中，以及隔室結構4之作用，可加強承盤2本身之結構強度及緊密度，且板體6係以金屬材料製成，有助於將熱平均傳導至貯氣材料上，以使本發明更加穩定地運作。

參閱第5圖係顯示本發明第一實施例之氣體導引桿件側視斷面圖。氣體導引桿件3更包括有一包覆於其外之濾網層或過濾層7，其係僅能通過氣體。當貯氣材料釋放或吸收之氣體經由氣體導引桿件3之導氣孔32導通時，為避免貯氣材料由氣體導引桿件3之導氣孔32洩露出，因此使用過濾層7來罩住該導氣孔32，以達到隔離、過濾的功效。

參閱第6圖所示，其係顯示本發明第一實施例之承盤模組立體分解圖。具有隔室結構之承盤模組200包括有一承盤2、一隔室結構4及一蓋板5。承盤2具有一承板21及一周壁22，且周壁22係由承板21之周緣垂直延伸形成，承盤2之承板21設有至少一導通部211；蓋板5容置於承盤2之周壁22內緣上端處，並與承盤2定義出一容置空間P，且蓋板5對應於承盤2之導通部211處開設有至少一第一穿孔51；隔室結構4位於蓋板5與承盤2間之容置空間P中，其係由隔板41所定義出複數個隔室42所組成，每一個隔室42中可供容置預定量之貯氣材料。於本實施例中，隔室結構4係形成為蜂巢狀結構，因此可加強承盤2之結構強度，當貯氣材料受熱膨脹時不致使承盤2變形。

承盤2與蓋板5之間係藉由嵌固件8予以結合，而該嵌固件8係包括至少一套筒81及至少一套固件82。套筒81具有至少一導氣孔811及一擴大端812，而套固件82具有一擴大端821。在組立承盤模組200時，首先係將套筒81由下而上穿置過承板21之導通部211，並套附一過濾層83作為氣體導通區，再將隔室結構4承置在承盤2的容置空間P中。此時，即可將適量的貯氣材料均勻填充於隔室結構4中的各個隔室42中，再將蓋板5蓋合，最後將套固件82由上而下經由蓋板5之第一穿孔51對合嵌入於套筒81，如此即可完成承盤模組200。

第7圖及第8圖所示之第二實施例係由第1圖所示的第一實施例所延伸之更佳實施例。第二實施例具有隔室結構之儲存罐100a中並未使用承盤2的構件，只以承板21與隔室結構4交互疊置之方式組成具有隔室結構之儲存罐100a。

請參閱第9圖及第10圖係分別顯示本發明第三實施例之承盤模組立體分解圖，以及承盤模組疊置時之立體圖，用以顯示氣體導引桿件3對應穿插過承盤2a之狀態。本實施例之組成及作用原理同第一實施例之說明，其差異在於：本實施例之承盤模組200a中，更包括有至少一由承盤2a之導通部211孔壁以一預定高度L垂直向上延伸一氣體導通區24，且氣體導引桿件3對應穿插於其中；而前述預定高度L約略相等於承盤2之周壁22之高度，因此氣體導通區24對應封閉了承盤2a之導通部211，故可有效防止貯氣材料透過導通部211洩露至其他承盤2a上。當組裝儲存罐100之前，事先將貯氣材料倒入已裝好板體6及隔室結構4之承盤2a中，將隔室42分別予以填滿後，再將蓋板5合上，如此即可達到模組化的效果，便利於生產、組裝及應用。此外，本實施例中的氣體導引桿件3係可省略為非必要之構件，其可透過承盤2a上所設置之氣體導通區24，來達到導通氣體充填或排放的功效。亦可使上、下承盤2a之間的疊合處，施以凹凸形狀之卡固或卡榫方式，來達到定位的目的。

請再參閱第11圖係顯示第10圖之11-11斷面圖。氣體導通區24包括有一管狀結構241及一過濾層242，管狀結構241由承盤2之導通部211孔壁上以一預定高度L垂直向上延伸，並具有至少一用以導通氣體之孔洞243，且過濾層242包覆於管狀結構241之外，以防止貯氣材料透過孔洞243洩露至其他承盤2上。於本實施例中，前述預定高度L約略相等為承盤2a之承板21至蓋板5間之距離，因此氣體導通區24對應封閉了承盤2之導通部211及蓋板5之第一穿孔51，以防止貯氣材料洩露至承盤2a外。當然氣體導通區24亦可選自直接由高硬度及高密度之過濾材料所構成之氣體過濾層。由第三實施例所延伸之更佳實施例中，具有隔室結構之儲存罐100b亦可採用設有氣體導通區24之承板21及隔室結構4交互疊置之方式實施(參閱第12圖及第13圖所示之第四實施例)，且每一個承板21之導通部211及氣體導通區24間設有一卡榫結構244a、244b，以將每個承板21定位，用以使各個氣體導通區24連通形成導氣通道，以導通氣體。值得一提的是，本實施例之氣體導通區24之過濾層242可將採以封口之方式，以防止貯氣材料洩露。

請參閱第14圖係顯示本發明第五實施例之立體分解圖。本實施例之組成及作用原理同第一實施例之說明，其特徵在於：具有隔室結構之儲存罐100c之承盤2b之周壁22上設有至少一氣體導通區25，係由該承板21至該周壁22之頂緣處往該容置空間P彎折形成之凹部結構251，其係由高硬度及高密度之過濾材料所構成之氣體過濾層；而氣體導引桿件3係相對置於各個承盤2b之氣體導通區25，以使外界之氣體導入至承盤2b之隔室結構4中所容置之貯氣材料為其所吸附，或將貯氣材料釋出之氣體經由氣體導通區25與氣體導引桿件3導引至罐體1之釋出口端12。而在此實施例中，氣體導引桿件3係可省略為非必要之構件，其可透過承盤2b上所設置之氣體導通區25，來達到導通氣體充填或排放的功效。亦即使上、下承盤2b之間的疊合處，施以凹凸形狀之卡固或卡榫方式，來達到定位的目的。

請參閱第15圖係顯示本發明第五實施例之承盤模組立體分解圖。承盤模組200b中，承盤2b之周壁22形成有至少一氣體導通區25，其係用以導入外界之氣體至承盤2b中所容置之貯氣材料為其所吸附，或將貯氣材料釋出之氣體導引至罐體之釋出口端。於本實施例中，蓋板5a對應至承盤2b之各個氣體導通區25處開設有至少一第一凹口52，以使承盤模組200b在疊置時，可藉以導通氣體；另可於蓋板5a之周緣處向下垂直延伸一預定高度，以利於與承盤2b相結合。而承盤模組200b更包括有一板體6a，其對應至承盤2b之各個氣體導通區25處亦開設有至少一第二凹口62，以對應容置入承盤2b中；由於承盤2b之承板21、蓋板5a及板體6a上已無任何的導通部或凹孔，所以不會有貯氣材料洩露的問題。當組裝儲存罐100d之前，事先將貯氣材料倒入已裝好板體6a及隔室結構4之承盤2b上，將隔室42分別予以填滿後，再將蓋板5a合上，如此即可達到模組化的效果，便利於生產、組裝及應用。由第五實施例所延伸之更佳實施例中，具有隔室結構之儲存罐100d亦可去除氣體導引桿件3，單以各承盤2b之氣體導通區25相連通形成氣體通道，用以導通氣體(如第16圖所示之第六實施例)。各承盤2b間可將該凹環緣23的邊緣設計成凸點狀的分佈，並將其與周壁22對應處施以凹緣的定位結構(圖未示)。

請參閱第17圖係顯示本創作第七實施例之立體分解圖。具有隔室結構之儲存罐100e之特徵在於：本實施例係以承板21及隔室結構4交互疊置之方式實施，且氣體導通區25係以各個承板21周圍之導通部(可為一凹口)所形成，氣體導引桿件3係相對置於各個承板21之氣體導通區25，因承板21或隔室結構4可選用直接由高硬度及高密度之過濾材料所構成之氣體過濾層，因此得以使本實施得以實施，並且更加強本創作之導氣功能。

由以上之實施例可知，本發明確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之修飾與改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100、100a、100b、100c、100d、100e．．．儲存罐

200、200a、200b．．．承盤模組

1．．．罐體

11．．．底端

12．．．釋出口端

13．．．內部空間

2、2a、2b．．．承盤

21．．．承板

211．．．導通部

212．．．凸肋

22．．．周壁

23．．．凹環緣結構

24．．．氣體導通區

241．．．管狀結構

242．．．過濾層

243．．．孔洞

244a、244b．．．卡榫結構

25．．．氣體導通區

251．．．凹部結構

3．．．氣體導引桿件

31．．．氣體出入端

32．．．導氣孔

4．．．隔室結構

41．．．隔板

42．．．隔室

5、5a．．．蓋板

51．．．第一穿孔

52．．．第一凹口

6、6a．．．板體

61．．．第二穿孔

62．．．第二凹口

7．．．過濾層

8．．．嵌固件

81．．．套筒

811．．．導氣孔

812．．．擴大端

82．．．套固件

821．．．擴大端

83．．．過濾層

D1．．．內徑

D2．．．外徑

L．．．預定高度

P．．．容置空間

Y．．．長軸方向

第1圖係顯示本發明第一實施例之立體分解圖；

第2圖係顯示本發明第一實施例之側視斷面圖；

第3圖係顯示本發明第一實施例之承盤立體圖；

第4圖係顯示本發明第一實施例之承盤另一視角立體圖；

第5圖係顯示本發明第一實施例之氣體導引桿件側視斷面圖；

第6圖係顯示本發明第一實施例之承盤模組立體分解圖；

第7圖係顯示本發明第二實施例之立體分解圖；

第8圖係顯示第7圖之8-8斷面圖；

第9圖係顯示本發明第三實施例之承盤模組立體分解圖；

第10圖係顯示本發明第三實施例承盤模組疊置時之立體圖，用以顯示氣體導引桿件對應穿插過承盤之狀態

第11圖係顯示第10圖之11-11斷面圖；

第12圖係顯示本發明第四實施例之立體分解圖；

第13圖係顯示本發明第四實施例之承板側視斷面分解圖；

第14圖係顯示本發明第五實施例之立體分解圖；

第15圖係顯示本發明第五實施例之承盤模組立體分解圖；

第16圖係顯示本發明第六實施例之立體分解圖；

第17圖係顯示本發明第七實施例之立體分解圖。

100．．．儲存罐

1．．．罐體

11．．．底端

12．．．釋出口端

13．．．內部空間

2．．．承盤

21．．．承板

211．．．導通部

212．．．凸肋

22．．．周壁

23．．．凹環緣結構

3．．．氣體導引桿件

31．．．氣體出入端

32．．．導氣孔

4．．．隔室結構

41．．．隔板

42．．．隔室

5．．．蓋板

51．．．第一穿孔

6．．．板體

61．．．第二穿孔

P．．．容置空間

Claims (14)

1. 一種具有隔室結構之儲存罐，包括有：一罐體，具有一底端、一相對該底端之釋出口端及一內部空間，該底端至該釋出口端定義出一長軸方向；至少一承板，以該長軸方向置於該罐體之內部空間中，且該承板設有至少一導通部；至少一氣體導引桿件，對應穿插過該承板之導通部，並具有至少一氣體出入端藉以導通氣體；以及至少一隔室結構，係與該承板交互置於該罐體之內部空間中，其係由垂直於該承板之隔板所定義出複數個隔室所組成，每一個隔室中可供容置預定量之貯氣材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該承板由周緣垂直延伸形成一周壁，以成為一承盤，並定義出一容置空間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有一蓋板，其對應於該承板之導通部處開設有至少一第一穿孔，並配置於最鄰近該罐體釋出口端之承盤上，用以將該承盤內之貯氣材料保持於其內。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有一板體，其係配置於該承盤之承板與該隔室結構之間，其對應於該承板之導通部處開設有至少一第二穿孔，而該承板上設有至少一凸肋，使該板體藉由該凸 肋所頂制與該承板間保持一預定距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該氣體導引桿件對應於該承盤之容置空間處開設有至少一導氣孔，而其外包覆有一過濾層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有至少一由該承板之導通部之孔壁以一預定高度延伸而出之氣體導通區，其具有一過濾層。
7. 一種具有隔室結構之儲存罐，包括有：一罐體，具有一底端、一相對該底端之釋出口端及一內部空間，該底端至該釋出口端定義出一長軸方向；至少一承板，以該長軸方向置於該罐體之內部空間中，且該承板上設有至少一氣體導通區；以及至少一隔室結構，係與該承板交互置於該罐體之內部空間中，其係由垂直於該承板之隔板所定義出複數個隔室所組成，每一個隔室中供容置預定量之貯氣材料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該承板由周緣垂直延伸形成一周壁，以成為一承盤，並定義出一容置空間。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該氣體導通區係為至少一由該承板至該周壁之頂緣處往該容置空間彎折形成之凹部結構，其具有一氣體過濾層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有至少一氣體導引桿件，係相對置於該承盤之氣體導通區，並具有至少一氣體出入端，以及對應於該承盤之容置空間處開設有至少一導氣孔，用以導通氣體。
11. 如申請專利範圍第8項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有一蓋板，其係配置於最鄰近該罐體釋出口端之承盤上，用以將貯氣材料保持於該承盤內。
12. 如申請專利範圍第8項所述之具有隔室結構之儲存罐，更包括有一板體，其係配置於該承盤之承板及該隔室結構之間；而該承板上設有至少一凸肋，使該板體藉由該凸肋所頂制與該承板間保持一預定距離。
13. 如申請專利範圍第2或8項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該承板及周壁交合處設有一凹環緣結構。
14. 如申請專利範圍第1或7項所述之具有隔室結構之儲存罐，其中該隔室結構係為蜂巢狀結構、三角形結構、方形結構、多邊形結構、不規則結構或圓形結構之一。