专利名称：氢供给设备和用于控制氢供给设备的方法
技术领域：
本发明涉及氢供给设备和用于控制氢供给设备的方法。 相关技术描述
在常规的氢供给设备中，例如在日本专利申请公开2004-111167 (JP-A-2004-111167)中提出的，响应于在包括氳供给目标(例如，燃料 电池)的加臭处理的氢的循环回路中流动的氢中的加臭剂浓度，将含有 高浓度加臭剂的氢添加到从罐中释放的纯氢中并供给到加臭剂处理的 氢循环回路，以控制供给到氢供给目标的氢中的加臭剂浓度。
在日本专利申请公开2004-111167 (JP-A-2004-111167)中描述的技术 中，需要储存混有高浓度加臭剂的氢的加臭剂处理的氢的罐。因为加臭 剂处理的氢的罐储存氢和加臭剂，所以当它的尺寸增加时导致系统尺寸 增加。考虑到这点，因为如果使加臭剂处理的氢的罐变小，则储存的加 臭剂的量少于如果只储存加臭剂时的量，所以更新含有加臭剂处理的氢 的罐(替换加臭剂处理的氢的罐)的周期可能变短。此外，在日本专利 申请公开2004-111167 (JP-A-2004-111167)的技术中，因为未考虑与纯氢 混合的加臭剂处理的氢的量，所以在供给到加臭剂处理的氢的循环回路 中的氢中的加臭剂浓度可能出现变化。
发明内容
本发明提供可以抑制设备的尺寸增加并且可以延长更新含有加臭 剂的加臭剂罐的周期的氢供给设备和控制方法。
本发明还提供能够将抑制了加臭剂浓度不均匀的氢供给到氢供给 目标的氢供给设备和控制方法。
本发明的诸多方面采用以下构造。
根据本发明第一方面的氢供给设备包括氢罐；氢供给通路，来自该氢罐的氢经由该氢供给通路供给到氢供给目标；从所述氢供给通路分 支出的分支通路，从该氢罐供给的氢的一部分在所述分支通路中流动； 用于将加臭剂添加到在所述分支通路中流动的氢中的添加装置；储存加 臭剂处理的氢的緩冲罐；和用于将储存在所述緩沖罐中的加臭剂处理的 氢供给到所述氢供给通路的供给装置。
根据本发明的第一方面，在分支通路中将加臭剂添加到氢中，然后 在将其储存在緩沖罐中以达到均匀的加臭剂浓度之后，将所述緩冲罐中 的加臭剂处理的氢送到氢供给通路并与在所述氢供给通路中流动的氢 混合。这样，就不需要如常规技术中的加臭剂处理的氢的罐，由此能够 减小设备尺寸，并且延长更新含有加臭剂的罐的周期。
根据本发明第一方面的氢供给目标是燃料电池，其中供给装置可以 根据所述燃料电池中氢的消耗量将加臭剂处理的氢供给到氢供给通路。 或者，才艮据本发明第一方面的供给装置可以基于作为氢供给目标的燃料 电池中产生的电流将一定量的加臭剂处理的氢供给到氢供给通路。这 样，可以与氢消耗量和产生的电流成比例地将加臭剂添加到氢中，由此 抑制了氢中的加臭剂浓度不均匀。
根据本发明的第 一 方面，可以将具有与氢供给通路相关的孔的中空 纤维模块设置在氢供给通路中，并且供给装置可以将加臭剂处理的氢供 给到所述中空纤维模块中。这样，可以将扩散于中空纤维模块中的加臭 剂处理的氢混合到在氢供给通路中流动的氢中，由此将加臭剂均匀地混 合到氢中。
根据本发明第 一 方面的氢供给设备还可以包括用于调节在氢供给 通路中流动的氢和通过供给装置供给到氲供给通路中的加臭剂处理的 氢之间的接触表面积的装置。这样，可以调节相对于氢的加臭剂的供给 量。
本发明的第一方面可以是如下构造其中设置有具有与氢供给通路 相关的孔的多个中空纤维模块，每个中空纤维模块可以具有不同的孔表 面积。此外，供给装置可以包括将加臭剂处理的氢供给到中空纤维模块 中的多个供给入口。本发明的第一方面还可以包括设置在氢供给通路和分支通路的分 支点上游的氢流量测量装置，并且可以配置为使得添加装置根据由氢流 量测量装置测量的氢流量添加加臭剂。这样，可以根据供给到燃料电池 的氢的量添加加臭剂.
根据本发明第 一方面的添加装置的构造还可以包括加臭剂储罐和 阀，所述阀在关闭时阻断分支通路和加臭剂罐之间的流动，在打开时形 成将在分支通路中流动的氢的一部分引入到加臭剂储罐中的流动通路， 并且引入到加臭剂储罐中的氢在与加臭剂储罐中的加臭剂接触之后返 回分支通路。
根据本发明第一方面的添加装置的构造还可以包括加臭剂储罐、设 置在分支通路中并具有与分支通路相关的孔开口的中空纤维模块、和用 于将加臭剂储罐中的加臭剂供给到所述中空纤维模块中的加臭剂供给 装置。
根据本发明第一方面的添加装置可以包括加臭剂储罐、设置在分支 通路中并具有相对于所述分支通路的孔的多个中空纤维模块、和用于将 所述加臭剂储罐中的加臭剂供给到所述中空纤维模块中的多个加臭剂 供给装置。该多个中空纤维模块可以具有相互不同的孔表面积。
通过采用上述的添加装置构造，可以将抑制了加臭剂浓度不均匀性 的加臭剂处理的氢供给到緩冲罐中。这可以使緩沖罐的容量变小。
本发明的第二方面是用于控制第一方面的氢供给设备中的氢供给 的方法，该方法包括根据氢供给目标中的氢消耗量将加臭剂处理的氢供 给到氢供给通路。
参照附图，从以下示例性实施方案的说明中，本发明的前述和其它 特征和优点会变得明显，附图中类似的附图标记用于表示类似的要素/
元件，其中
图l显示可以应用根据本发明第一实施方案的氢供给^:备的燃料电 池系统的构造；
8图2显示将储存在緩冲罐中的加臭剂处理的氢供给到主管的构造实
例l;
图3是显示燃料电池电流值(氢消耗量)和注入量之间的关系的图； 图4显示将储存在緩冲罐中的加臭剂处理的氢供给到主管的构造实
例2;
图5显示将储存在緩冲罐中的加臭剂处理的氢供给到主管的构造实
例3;
图6显示图1所示的添加单元的构造实例1;
图7显示图1所示的添加单元的构造实例2;以及
图8显示图1所示的添加单元的构造实例3。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的实施方案。这些实施方案是举例，并且不 限制本发明实施方案的构造。
现在将利用使用氢作为燃料气体的燃料电池系统概述本发明的 一个实 施方案，其中将加臭剂添加到氢气中以有利于检测氢的泄漏。在该实施方 案中，将描述响应于燃料电池的氢消耗量(燃料电池电流)将少量加臭剂 添加到氢中的氢供^i殳备和控制该氢供^i殳备的方法。
该实施方案的氩供^i殳备具有以下特征。在緩沖罐中混合(搅动)氢 (H2)和加臭剂，并且响应于氢消耗量(燃料电池电流)将緩冲罐中的加 臭剂处理的氢输送到(例如，注入)氬供给通路再通到燃料电池。通过利 用碟岡和具有不同孔表面积(孔直径和孔密度)的中空纤维调节氢和加臭 剂之间的接触表面，以调节氲中的加臭剂浓度。
现在将描述燃料电池系统的构造。图l显示使用根据本发明的氩供给 设备的燃料电池系统的构造的一个实例。图1所示的燃料电池系统安M 车辆上，但是该氢供给i殳备也可以应用到固定式燃料电池系统。图l所示 的燃料电池1是固体聚合物电解质燃料电池(PEFC )，但是在应用中本发 明不限于PEFC。本发明可以应用到除了燃料电^外的氢供给目标，在图1中，燃料电池l具有通过堆叠多个单电池形成的电池堆。每个 单电池具有固体聚合物电解质膜、从每侧夹住固体聚合物电解质膜的燃料
电极(阳极)和空气电极(氧化剂电极阴极)、和夹住燃料电极和空气 电极的燃料电极侧隔离器(隔板)和空气电极侧隔离器。
燃料电极具有扩散层和催化剂层。含氢燃料例如氢气或富氢气体通过 燃料供给系统供给到燃料电极。供给到燃料电极的燃料在扩M中扩散并 到达催化剂层。在催化剂层中，氢分离成质子(氢离子)和电子。氢离子 穿过固体聚合物电解质膜，并且移动到空气电极，而电子穿过外部电路并 移动到空气电极。
空气电极具有扩散层和催化剂层，并且氧化气体诸如空气通过氧化气 体供给系统供给到空气电极。供给到空气电极的氧化气体通过扩散层扩散 并到达催化剂层。在催化剂层中，氧化气体、穿过固体聚合物电解质膜并 到达空气电极的氢离子、和穿过外部电路并到达空气电极的电子之间的反 应生成水.在燃料电极和空气电极处发生反应时穿过外部电路的电子用作 用于连接在燃料电池1的电池堆的端子之间的负荷2的电能。
燃料供给/排放系统连接到燃料电池l以供给和排放燃料。燃料电池l 还连接到供给和排放氧化剂的氧化剂供给/排放系统。在图1中，显示了燃 料供给/排放系统，其构造将在下文描述。
燃料供给系统具有氢供给通路，该氢供给通路将在高压下储存于氩罐 3中的氢气从氢罐3供给到设置在燃料电池1中的燃料入口 。氢供给通路 具有连接到氢罐3并调节从氢罐3供给的氢气流动量的调节阀4、测量流 过调节阀4的氢流动量的氢流量计(HFM) 5、和连接氢流量计5和燃料 电池l的管6。
氢供给系统还具有从氢供给通路分支出来的分支通路。分支通路具有 从管6分支出来的分支管7;连接到分支管7的泵8;管9;通过管9连接 到泵8的用于添加加臭剂的添加单元10;储存已经通过添加单元10添加 加臭剂的氢(加臭剂处理的氢)的緩冲罐ll;和用作将加臭剂处理的氢从 緩冲罐11注入(供给)到管6中的供给装置的注入器13。
燃料排放系统具有以下构造。排放阀(例如，电磁阀)15通过管14 连接到燃料电池1的燃料出口 。排放阀15通过管16A连接到稀释器16。 循环泵18通过分支管17连接到管14,循环泵18通过管19连接到管6。通过采用该构造，当排放阀15处于关闭状态时，通过驱动循环泵18，从 燃料电池1排出的氢气穿过管17、循环泵18、管19和管6，并再次供给 到燃料电池l，使得氢气通过循环通路循环穿过燃料电池l。相反地，当排 放岡15打开时，排放到管14的氢气穿过排放阀15并到达稀释器16，并 且在稀释后排放到大气。
燃料供给/排放系统的运行由控制系统控制。控制系统具有用作控制装 置的ECU (电子控制单元)20。 ECU 20包拾漆如CPU的处理器、存储执 行程序时使用的程序和数据的储存器件(存储器，例如易失性存储器)、 和1/0 (输A/输出)接口。
ECU 20通过执行存储在存储器件中的程序的处理器来控制燃料供给/ 排放系统的运行。在执^序时，使用预先存储在存储器件中的数据，来 自氢流量计5的氢气流量输入和通过与燃料电池1串联连接的安培计12 测量的燃料电池l产生的电流(燃料电池电流)。ECU20设置为接收来自 氢流量计5的指示氢气流动量的信号和来自安培计12的指示燃料电池电流 值的信号(这些信号在图1中由虚线箭头显示)。
ECU 20根据程序进行控制，例如调节阀4的打开/关闭控制和打开度 调节(氢气流动量的调节)、泵8和循环泵18的开/关和转动量(喷射量) 控制、排放泵15的打开/关闭控制、注入器13的IMt控制、和通过添加单 元10添加的加臭剂的量的调节。为此，ECU20将控制信号(参考图1中 的虚线箭头)提供给调节阀4、泵8、添加单元IO、注入器13、排放阀15 和循环泵18。
现在将描述氩供^i殳备的构造。在图1所示的燃料电池系统中，形成 氢供给通路和分支通路的组成元件形成根据本发明一个实施方案的氢供 ^i殳备，其构造在下文详述。
在图1中，当燃料电池l运行时，来自氩罐3的氢气经过氢供给通路 供给到燃料电池1。当ECU 20打开调节阀4时，从氩罐3供给的氲气流 到压力低的调节阀4的下游(在图1中，氢气用直线箭头表示)。氢气穿过 管6(主管)，供给到燃料电池l用于发电。当出现这种情况时，ECU 20 关闭排放阀15，并且按需驱动循环泵18以在循环回路中循环氩气。
然后，ECU20驱动泵8以将在管6中流动的氢气的一部分抽吸到分支 通路(管(子管)侧)，作为添加装置的添加单元10将加臭剂添加(注入)
ii到氢气中，该添加了加臭剂的氢气被送到緩沖罐11。在緩冲罐ll中，氢
气和加臭剂混合在一起以获得均匀的加臭剂浓度。ECU 20将控制信号提 供给作为供给装置的注入器13，以使注入器13将容纳在緩冲罐11中的加 臭剂处理的氢气注入到管6中(参考图2中所示的构造实例1)。这样，注 入器13下游的管6内部接收加臭剂处理的氢气流，该加臭剂处理的氢气流 供给到燃料电池l(在图l和图2中，加臭剂处理的氢气用链线箭头表示)。
基于通过安培计12测量的燃料电池1产生的电流(燃料电池电流，该 电流可处理为与燃料电池l中的氢气消耗量等同)控制注入器13的IMt， 并且根据所产生的电流控制氢气的流量。
在该情况下，燃料电池的电流值(例如，每单位时间的累积电流值) 和来自氢罐3的氢流动量(供给到燃料电池1的氢流动量)成比例地相关。 也就是说，控制氢的供给，使得产生的燃料电池的电流越大，供给到燃料 电池l的氢气越多。根据从安培计12接收的燃料电池电流值，ECU 20调 节调节阀4的打开度以使流到下游(到主管6)的氢气的量与燃料电池电 流值成比例。流过调节阀4的氩气流动量通过氢流量计5测量，并且通知 到ECU 20。
ECU 20控制添加单元10的操作以添加与氩气流动量成比例的量的加 臭剂。ECU 20控制注入器13的注入操作，以在穿过管6然后供给到燃料 电池l的氢气中获得均匀的加臭剂浓度。
注入器13设置为每次注入中将少量的加臭剂处理的氢注入到管6中。 例如，ECU 20根据通过氢流量计5测量的氢气流量改变注入的加臭剂处 理的氢的量或注入器13的注入次数。图3是显示燃料电池电流值(氢消耗 量)和注入量之间的关系的图。例如，如图3中所示，ECU 20控制注入 器13的注入量使之与燃料电池电流值(氢消耗量)成比例。以该方式，调 节加臭剂和氢的混合比，以给燃料电池1供给具有均匀的加臭剂浓度的加 臭剂处理的氢气。
在该实施方案中，所示的实例为即使液态加臭剂累积在緩冲罐11中， 应用注入器13也使得可以雾化加臭剂并供给到管6中的实例。只要可以调 节供给到管6中的加臭剂处理的氢气的量，就可以应用诸如电磁阀的阀代 替注入器13。
添加单元10具有储存加臭剂的加臭剂罐。加臭剂罐内的加臭剂与在分支通路(管9)中流动的氢气接触以将加臭剂添加到氢气中。可以将加臭 剂以气体、液体或固体(皿)的形式储存在加臭剂罐中。加臭剂罐的容 量可以小于储存加臭剂处理的氢的罐的容量。具体地，当储存液体或固体 (亂欧)形式的加臭剂时，可以使加臭剂罐较小，并且可以延长加臭剂罐 的更新时间周期(加臭剂更新周期)。
添加单元10通过例如使加臭剂罐中的加臭剂与流过管9的氢气接触来 添加加臭剂。或者，添加单元10的构造可以使得添加单元10通过将气体 或雾状加臭剂注入管9内的氢气流中来添加加臭剂。
緩冲罐11例如可以通it^添加单元10引入的氢气和其内壁处的加臭 剂之间的碰撞在緩冲罐ll中引起旋涡，由此搅拌加臭剂并且将其均匀地分 散到整个氢气中。或者，可以采用在緩冲罐11中设置搅拌叶片(搅拌构件) 以在緩沖罐11中混合氢气和加臭剂的构造。
图2显示构造实例1，其中注入器13只是将加臭剂处理的氢气直接注 入管6中。可以应用图4的结构(构造实例2)来代替该构造实例1。图4 显示了构造实例2，其中将加臭剂处理的氢气供给到管6(主管)中。如图 4所示，在构造实例2中，中空纤维模块21设置在管6内部，从注入器13 的喷嘴注入的加臭剂处理的氢被注入到中空纤维模块21中。
中空纤维模块21具有圆筒形状，并且在壁表面上沿其周边方向上具有 与中空纤维模块21的内部连通的多个通孔22。中空纤维模块21的内部和 管6的内部通过孔22连通。注入中空纤维模块21中的加臭剂处理的氢气 扩散然后穿过孔22流出并i^管6中，加臭剂处理的氢在管6中与在管6 中流动的氢气混合。通过采用这种类型的构造，可以使来自緩冲罐ll的加 臭剂处理的氢气与在管6中流动的氢气均匀混合。
通过将前述构造与基于燃料电池电流的注入量控制相结合，与将加臭 剂处理的氢气直接注入管6中的构造(参考图2)相比，可以更精确地控 制氢气和加臭剂的混合比例，并且可以在供给到燃料电池l的加臭剂处理 的氢气中获得均匀的加臭剂浓度。尤其是，利用上述构造，可以获得均匀 的加臭剂浓度，即使在管6中流动的氢气流速不均匀时也是如此。
可以使用图5所示的构造代替图4中所示的构造实例2。图5显示与 加臭剂处理的氢气供给到管6(主管)相关的构造实例3。在图5所示的构 造实例3中，在緩冲罐11和管6之间设置与这两个元件连通的多个注入器(在图5中示例性显示为注入器13A、 13B和13C)。在管6中还另外拔^供 与注入器13A、 13B和13C配对的多个中空纤维模块21A、 21B和21C。
中空纤维模块21A、 21B和21C具有多个孔22，该孔22连通中空纤 维模块的内部和管6的内部。中空纤维模块21A、 21B和21C设置为相对 于管6具有相互不同的孔表面积。例如，该构造为不同中空纤维模块之间 的模块表面中的孔比例(孔密度，即每单位表面积的孔数)不同的构造。 或者，该构造为不同中空纤维模块之间的孔直径不同的构造。或者，该构 造为不同中空纤维模块之间的孔密度和孔直径不同的构造.孔表面积表示 为孔22的总表面积的值。在图5所示的实例中，应用了中空纤维模块的孔 表面积以中空纤维模块21C、 21B和21A的顺序增加的构造.孔表面积形 成模块内加臭剂处理的氢气和管6中的氢气之间的接触表面积，该结构使 得根据所用的中空纤维模块，加臭剂处理的氢气和氢气之间的接触面积不 同。
通过采用前述构造，对于给定相同量的从注入器13A、 13B和13C注 入的加臭剂处理的氢气，穿过孔22并从管6内部流出的加臭剂处理的氢气 的量不同。
在图5所示的构造实例中，ECU 20执行例如从管6供给到燃料电池1 的加臭剂处理的氢气中加臭剂浓度的以下调节。ECU 20可以执^ff控制， 使得注入器13A、 13B和13C平行注入加臭剂处理的氢气。或者，ECU 20 可以执行控制以选择注入器13A、 13B和13C中的一个注入器，以仅M 定的注入器注入加臭剂处理的氢气。
如^U主入器13A、 13B和13C平行注入，则在需增加(所添加的量 通过氢气流动量确定)所添加的加臭剂的量(加臭剂处理的氢气供给量) 时，ECU 20增加注入器13A、 13B和13C的注入量(或者每单位时间的 注入次数)。另一方面，如果要减少所添加的加臭剂的量，则ECU20减小 注入器13A、 13B和13C的注入量(或者每单位时间的注入次数)。
相反地，如果选择性使用注入器13A、 13B和13C中的一个，则在要 增加待添加的加臭剂的量(加臭剂处理的氢气的供给量)时，ECU 20响 应于所述增加的量，仅使得与具有大的孔表面积的中空纤维模块配对的所 选注入器(例如，与中空纤维模块21A配对的注入器13A)注入加臭剂处 理的氢气。另一方面，如果要减小待添加的加臭剂的量，则ECU20响应于所述减小的量，仅使得与具有小的孑L表面积的中空纤维模块配对的所选 注入器(例如，与中空纤维模块21C配对的注入器13C )注AJ&a臭剂处理 的氢气。即使在选择性使用注入器13A、 13B和13C时，也可以通过增加 和减小所选注入器注入的量(注入次数)来改变所添加的量。
通过上述控制，响应于燃料电池电流(氢消耗量)调节所供给的加臭 剂处理的氢气的量，从而能够将具有均匀的加臭剂浓度的加臭剂处理的氢 气供给到燃料电池l。
现在将描述添加单元10的构造的实例。图6显示了添加单元10的构 造实例1.图6显示的添加单元10具有连接到与緩冲罐11连接的管9 (子 管)的加臭剂罐25、和设置在加臭剂罐25和管9之间的边界部分处的碟 阀26 (对应于本发明中的阀)。当碟阀26关闭时，加臭剂储罐25关闭， 从而阻断了管9的内部和加臭剂储罐25的内部。相反地，当碟阀26打开 时，管9的内部和加臭剂罐25的内部相互连通。
通过例如ECU 20控制碟阀26的^Mt(打开的量和打开的时间)。ECU 20响应于由氢流量计5测量的氢气流量控制碟阀26，以使打开度越大，氢 气的流动量越大。或者，ECU20可以控制碟阀26每单位时间的打开时间 (例如，打开和关闭碟阀26的重复次数)。
加臭剂以气体、液体或固体(例如，凝胶)形式中的任意形式储存在 加臭剂罐25中。在该情况下，加臭剂以液体或亂欧的形式储存。当碟阀 26打开时，在管9中流动的氢气的一部分流入加臭剂罐25中，与加臭剂 的表面接触，并且使加臭剂蒸发。此外， 一部分氢气再次流入管9中，以 带走蒸发的气态加臭剂，并到i^沖罐11。以此方式，碟阀26形成流动 通道，在该流动通道中在分支通路(管9)中流动的氢的一部分被引入到 加臭剂罐25中，并且在与加臭剂罐25中的加臭剂接触之后返回分支通路 (管9 )。以该方式，ECU 20通过控制碟阀26的打开量和/或每单位时间 的打开时间来调节添加到氢气中的加臭剂的量。
图7显示了添加单元10的构造实例2。图7显示的添加单元10具有 储存加臭剂的加臭剂储罐27、设置在加臭剂罐27和管9 (子管)之间并作 为加臭剂供给装置的注入器28、和设置于管9内部的中空纤维模块29。与 中空纤维模块21类似，中空纤维模块29具有圆筒形形状并且在其壁表面 上具有多个(通)孔30，中空纤维模块29的内部和管9的内部通过孔30连通。
注入器28的喷嘴朝向中空纤维模块29的内部打开，注入器28将加臭 剂注入到中空纤维模块29中。加臭剂罐27储存例如处于液体形式的加臭 剂，并且通过注入器28将雾化的加臭剂注入中空纤维模块29中。注入中 空纤维模块29中的加臭剂首先保留在中空纤维模块29内，与穿过孔30 的氢气接触并混合，在管9中流动，然后到达緩冲罐ll。
ECU 20 ;^L据响应于燃料电池电流值(氢消耗量)的氢流动量(通过氢 流量计5测量)提供控制信号至注入器28，以由此控制注入的量。这样， 可以基于燃料电池的电流值增加和减少所添加的加臭剂的量。通过应用中 空纤维模块29，可以在到M冲罐ll的氢气中获得均匀的加臭剂浓度， 由此有助于緩冲罐ll内加臭剂浓度分布的均匀性。这样，能够减小緩冲罐 11的容量。此外，只要在緩冲罐ll中充分搅拌加臭剂，就可以省略中空 纤维模块29.
图8显示了添加单元10的构造实例3。图8所示的添加单元10具有 储存加臭剂的加臭剂罐27、设置在加臭剂罐27和管9 (子管)之间的作为 加臭剂供给装置的多个注入器(在图8的情况下，为注入器28A、 28B和 28C)和设置在管9内部与注入器28A、 28B和28C配对的多个中空纤维 模块29A、 29B和29C。
中空纤维模块29A、 29B和29C具有与中空纤维模块21A、 21B和21C 相同类型的构造，并且具有孔表面积以中空纤维模块29C、 29B和29A的 顺序增加的孔。加臭剂罐27的构造与构造实例2中的构it^目同。
ECU 20 i更置为平行控制注入器28A、 28B和28C或选择一个注入器。 如果平行^吏用注入器28A、 28B和28C，则在要增加所添加的加臭剂的量 (所添加的量由氢气流动量确定)时，ECU 20增加注入器28A、 28B和 28C的注入量(或每单位时间的注入次数)。另一方面，如果要减小所添加 的加臭剂的量，则ECU 20减小注入器28A、 28B和28C的注入量(或每 单位时间的注入次数)。
相反地，如果选择性使用注入器28A、 28B和28C中的一个，则在要 增加所添加的加臭剂的量(所添加的量由氢气流动量确定)时，ECU 20 响应于所述增加的量仅使与具有大的孔表面积的中空纤维模块配对的所 选注入器(例如，与中空纤维模块29A配对的注入器28A)注入加臭剂。
16另一方面，如果要减小所添加的加臭剂的量，则ECU 20响应于所述减小 的量仅^^与具有小的孔表面积的中空纤维模块配对的所选注入器(例如， 与中空纤维模块29C配对的注入器28C)注A^臭剂处理的氢气。
通过上述控制，根据燃料电池的电流(氢消耗量)调节所添加的加臭 剂的量，并且可以将具有均匀的加臭剂浓度的氢气输送到緩冲罐ll中。
在添加单元10的上述构造实例2和构造实例3中，可以应用电磁阀代 替注入器。此夕卜，尽管上述实施方案示例性使用了储存高压氢气的氢罐3， 但是该实施方案的氢供给设备也可以适用于容纳氢吸留合金(MH)的氢 罐或储存液态氢的氩罐。另外，泵8可以是阀。
本发明的前述实施方案抑制了设备尺寸的增加，并且提供了能够延长 加臭剂更新周期的氢供^i史备。前述实施方案还提供了氢供^i殳备，所述 氢供给设备将抑制了加臭剂浓度不均匀性的氢供给到氢供给目标，在所述 氢供给目标中，抑制了加臭剂浓度的不均匀性。
权利要求
1.一种氢供给设备，其特征在于包括氢罐(3)；氢供给通路(6)，来自所述氢罐(3)的氢经由所述氢供给通路(6)供给到氢供给目标(1)；从所述氢供给通路(6)分支出的分支通路(9)，来自所述氢罐(3)的氢的一部分在所述分支通路(9)中流动；用于将加臭剂添加到在所述分支通路(9)中流动的氢中的添加装置(10)；储存加臭剂处理的氢的缓冲罐(11)；和用于将储存在所述缓冲罐(11)中的加臭剂处理的氢供给到所述氢供给通路(6)的供给装置(13)。
2. 根据权利要求1所述的氢供给设备，其中所述供给装置(13 )根据所 述氢供给目标(1)中的氢消耗量将所述加臭剂处理的氢供给到所述氢 供给通路(6 )。
3. 根据权利要求2所述的氢供给设备，其中所述供给装置(13 )随着所 述氢供给目标(1)消耗的氢的量增加将更多的所述加臭剂处理的氢供 给到所述氢供给通路(6)。
4. 根据权利要求1所述的氢供给设备，其中所述供给装置(13 )将基于 所述氢供给目标(1)中产生的电流确定的量的所述加臭剂处理的氢供 给到所述氢供给通路(6)。
5. 根据权利要求4所述的氢供给设备，其中所述供给装置(13 )随着所 述氢供给目标(1)产生的电流增加将更多的所述加臭剂处理的氢供给 到所述氲供给通路(6)。
6. 根据权利要求1~5中任一项所述的氢供给设备，还包括设置在所述氢供给通路(6 )中的中空纤维模块(21)，所述中空纤 维模块(21)具有与所述氢供给通路(6)相关的孔径，并且其中所述供给装置(13 )将所述加臭剂处理的氢供给到所述中空纤维模 块(21)中。
7. 根据权利要求1~6中任一项所述的氢供给设备，还包括用于调节在所述氢供给通路(6)中流动的氢和通过所述供给装置 (13)供给到所述氢供给通路(6)中的所述加臭剂处理的氢之间的接 触表面积的装置。
8. 根据权利要求1~7中任一项所述的氢供给设备，还包括设置在所述氩供给通路(6)中的多个中空纤维模块(21)，具有与 所述氢供给通路(6)相关的孔径，其中每个中空纤维模块(21)具有 不同的孔表面积，并且其中所述供给装置(13)包括将所述加臭剂处理 的氢供给到所述中空奸维模块(21)中的多个供给入口。
9. 根据权利要求1~8中任一项所述的氢供给设备，还包括设置在所述氢供给通路(6 )和所述分支通路(9 )的分支点上游的 氢流量测量装置(5)，其中所述添加装置(10)才艮据所述氩流量测量装置(5)测量的氩流量 添加加臭剂。
10. 根据权利要求9所述的氢供给设备，其中所述添加装置(10)随着 所述氢流量测量装置(5)测量的氢流量增加而添加更多的加臭剂。
11. 根据权利要求1 10中任一项所述的氢供给设备，其中所述添加装 置(10)包括储存加臭剂的加臭剂罐(25)，和阀(26),所述阀(26)在关闭时阻断所述分支通路(9)和所述加 臭剂罐(25)之间的流动，在打开时形成将在所述分支通路(9)中的 部分氢引入所述加臭剂罐(25)中的流动通道，并且在与所述加臭剂罐 (25)中的加臭剂接触之后返回所述分支通路(9)。
12. 根据权利要求1~10中任一项所述的氢供给设备，其中所述添加装 置(10 )包括储存加臭剂的加臭剂罐(27)，设置在所述分支通路(9)中并具有相对于所述分支通路(9)的孔 的中空纤维模块(29)，和用于将所述加臭剂罐(27 )中的所述加臭剂供给到所述中空纤维模 块(29)中的加臭剂供给装置(28)。
13. 根据权利要求1~10中任一项所述的氢供给设备，其中所述添加装 置(10)包括储存加臭剂的加臭剂罐(27)，设置在所述分支通路(9)中并具有相对于所述分支通路(9)的孔 的多个中空纤维模块(29)，和用于将所述加臭剂罐(27)中的所述加臭剂供给到所述中空纤维模 块(29)中的多个加臭剂供给装置(28)，其中所述多个中空纤维模块(29)具有相互不同的孔表面积。
14. 根据权利要求1~13中任一项所述的氢供给设备，其中所述氢供给 目标(1)是燃料电池。
15. —种用于控制根据权利要求1所述的氢供给设备中的氢供给的方 法，包括根据所述氢供给目标(1)中的氢消耗量将所述加臭剂处理的氢供 给到所述氢供给通路(6)。
16. 根据权利要求15所述的用于控制氢供给的方法，其中随着所述氢供 给目标(1)消耗的氢量增加而将更多的所述加臭剂处理的氢供给到所 述氢供给通路(6 )。
17. 用于控制根据权利要求l所述的氢供给设备中的氢供给的方法，包 括根据所述氢供给目标(1)产生的电流将一定量的所述加臭剂处理 的氢供给到所述氢供给通路(6)。
18. 根据权利要求17所述的用于控制氢供给的方法，其中随着所述氢供 给目标(1)产生的电流增加而将更多的所述加臭剂处理的氢供给到所 述氢供给通路(6 )。
19. 用于控制根据权利要求l所述的氢供给设备中的氢供给的方法，包 括根据在所述氢供给通路(6 )和所述分支通路(9)的分支点上游流 动的氢流量添加一定量的加臭剂。
20. 根据权利要求19所述的用于控制氢供给的方法，其中随着所述氢供 给通路(6)和所述分支通路(9)的分支点上游流动的氢流量增加而添 加更多的加臭剂。
21. —种氢供给设备，包括' 氢罐；氢供给通路，来自所述氢罐的氢经所述氢供给通路供给到氢供给目标；从所述氢供给通路分出的分支通路，来自所述氢罐的部分氢在其中流动；用于将加臭剂添加到在所述分支通路中流动的所述氢中的添加装置；储存所述加臭剂处理的氢的緩冲罐；和 用于将储存在所述緩冲罐中的所述加臭剂处理的氢供给到所述氢 供给通路的供给装置。
全文摘要
一种氢供给设备，包括氢供给通路(6)，从氢供给罐(3)释放的氢通过该氢供给通路(6)到达氢供给目标(1)；来自氢供给通路(6)的分支通路(9)，从氢供给罐(3)释放的一部分氢在分支通路(9)中流动；添加装置(10)，用于将加臭剂添加到在分支通路(9)中流动的氢中；缓冲罐(11)，储存通过添加装置(10)添加有加臭剂的氢；和供给装置(13)，用于将缓冲罐(11)中的加臭剂处理的氢供给到氢供给通路(6)。
文档编号B01J4/00GK101495221SQ200780028643
公开日2009年7月29日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年8月3日
发明者平形修二 申请人:丰田自动车株式会社