低温液体储存装置的制作方法

本发明涉及一种低温液体储存装置，更具体涉及一种能够确保结构刚度、提高安全性和可靠性、并最大程度减少热穿透量的低温液体储存装置。

背景技术：

1、燃料电池系统是指借助于连续供应的燃料的化学反应连续产生电能的系统。作为能够解决全球环境问题的替代方案，燃料电池系统一直在被研究和开发。

2、基于用于燃料电池系统的电解质的类型，燃料电池系统可分为磷酸燃料电池(pafc)、熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)、固体氧化物燃料电池(sofc)、聚合物电解质膜燃料电池(pemfc)、碱性燃料电池(afc)、直接甲醇燃料电池(dmfc)，等等。基于工作温度、输出范围等以及所用燃料的类型，燃料电池系统可应用到与移动电源、运输、分布式发电等相关的各种应用领域。

3、在燃料电池中，聚合物电解质膜燃料电池被应用到正在开发的氢车辆(氢燃料电池车辆)的领域，以代替内燃机。此外，聚合物电解质膜燃料电池的应用扩展到海洋和航空航天领域的各种机动车辆。

4、氢机动车辆包括通过氢和氧之间的氧化还原反应产生电的燃料电池堆。氢机动车辆被构造为当电机由燃料电池堆产生的电力操作时行驶。

5、最近，为了增加用于燃料电池系统的每单位体积燃料(例如，氢)的能量储存密度，已经进行了各种尝试，以在极低温度(例如，20k)下将液态氢储存在储存容器中，并向燃料电池堆供应储存在储存容器中的氢(液态氢或气态氢)。

6、用于储存液态氢的储存容器可包括构造成储存氢(液态氢)的内部容器，和构造成包围内部容器的外部容器。

7、同时，当内部容器相对于外部容器移动时，由于施加到储存容器的振动、冲击等，可能存在内部容器和外部容器被损坏或破裂等问题。因此，氢泄漏的风险会增加，并且安全性和可靠性劣化。因此，预期最大程度地防止内部容器相对于外部容器移动。

8、在现有技术中，已经提出一种方法，将多个支撑构件(例如，每个支撑构件具有中空管状并由塑料材料制成)部分地布置在外部容器和内部容器之间，以防止内部容器相对于外部容器的移动并确保结构刚度(内部容器相对于外部容器的支撑刚度)。

9、然而，在现有技术中，存在这样的问题，即仅部分地插置在外部容器与内部容器之间的支撑构件不能有效地防止内部容器相对于外部容器的移动(具体地，基于内部容器的轴，内部容器相对于外部容器的上下移动、左右移动和轴向移动)。

10、此外，在现有技术中，多个支撑构件独立布置在外部容器和内部容器之间，这导致结构和制造工艺复杂、制造效率降低以及制造成本增加等问题。

11、此外，在现有技术中，具有管状形状并由塑料材料制成的支撑件具有较高的结构强度，但是该支撑件的缺点在于热穿透量(从外部容器传递到内部容器的热穿透量)大。

12、此外，作为相对于外部容器支撑内部容器的另一种方法，已经提出一种通过使用线支撑件相对于外部容器支撑内部容器的方法。

13、然而在现有技术中，线支撑件不能在六个自由度的方向(基于内部容器的轴，内部容器相对于外部容器的上下移动、左右移动以及轴向移动)约束内部容器，而这将产生需要额外提供另一支撑件的问题。

14、因此，最近进行了各种研究，以确保储存容器的结构刚度、提高安全性和可靠性，并最大限度地减少热量穿透到内部容器中，但研究结果仍然不足。因此，需要开发一种技术以确保储存容器的结构刚度、提高安全性和可靠性、并最大程度地减少进入到内部容器的热穿透量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低温液体储存装置，其能够确保结构刚度、提高安全性和可靠性、并最大程度地减少进入内部容器的热穿透量。

2、具体地，本发明致力于使内部容器相对于外部容器的移动最小并提高结构刚度。

3、除此之外，本发明致力于使单个支撑线能够防止内部容器相对于外部容器的所有上下移动(在y轴方向上的位移)、内部容器相对于外部容器的左右移动(在z轴方向上的位移)以及内部容器相对于外部容器的轴向移动(在x轴方向上的位移)。

4、本发明还致力于简化结构和制造工艺，并且降低制造成本。

5、本发明还致力于使从外部容器传递(通过传导)到内部容器的热量最小，并确保内部容器的绝热性能。

6、这些实施方式要实现的目的不限于上述目的，而是还包括可以从以下描述的解决方案或实施方式中认识到的目的或效果。

7、本发明的示例性实施方式提供一种低温液体储存装置，包括：内部容器，被构造为储存低温液体；内部支架，布置在内部容器上；外部容器，包围内部容器；外部支架，布置在外部容器上；以及支撑线，该支撑线是限定穿过外部支架和内部支架的闭环形状的单个主体，该支撑线被构造为相对于外部容器支撑内部容器。

8、这是为了确保储存装置的结构刚度、提高储存装置的安全性和可靠性、并最大程度地减少进入内部容器的热穿透量。

9、也就是说，在现有技术中，存在这样的问题，即仅部分地插置在外部容器和内部容器之间的支撑构件不能有效地防止内部容器相对于外部容器的移动(具体地，基于内部容器的轴线，内部容器相对于外部容器的上下移动、左右移动以及轴向移动)。

10、此外，在现有技术中，多个支撑构件需要独立布置在外部容器和内部容器之间，这导致结构和制造工艺复杂、制造效率降低以及制造成本增加等问题。

11、在一些示例中，具有闭环形状的单个支撑线可以连接内部支架和外部支架。因此，可以获得最大程度地减少内部容器相对于外部容器的移动并提高结构刚度的有利效果。

12、在一些示例中，可以使单个支撑线能够防止内部容器相对于外部容器的所有上下移动(在y轴方向上的位移)、内部容器相对于外部容器的左右移动(在z轴方向上的位移)以及内部容器相对于外部容器的轴向移动(在x轴方向上的位移)。

13、在一些示例中，单个支撑线可以稳定地防止内部容器相对于外部容器的位移，而不需要独立地布置在外部容器和内部容器之间的多个支撑构件。因此，可以在确保对象储存装置的结构刚度的同时获得简化结构和制造工艺的有利效果。

14、内部支架可以具有能够在支撑线被悬浮的状态下支撑支撑线的各种结构。

15、在一些实施方式中，内部支架包括多个内部支架构件，多个内部支架构件以内部容器的轴线为中心放射状地彼此间隔开，并且支撑线共同穿过多个内部支架构件。

16、构成内部支架的内部支架构件可以根据条件和设计规范在数量和布置结构上进行各种改变。

17、在一些实施方式中，内部支架可以包括：第一内部支架构件，基于内部容器的轴线布置在第一象限区域中；第二内部支架构件，基于内部容器的轴线布置在第二象限区域中，并且与第一内部支架构件沿顺时针方向间隔开；第三内部支架构件，基于内部容器的轴线布置在第三象限区域中，并且与第二内部支架构件沿顺时针方向间隔开；以及第四内部支架构件，基于内部容器的轴线布置在第四象限区域中，并且与第三内部支架构件沿顺时针方向间隔开。

18、在一些实施方式中，第一内部支架构件和第三内部支架构件可布置成相对于内部容器的中心对称，并且第二内部支架构件和第四内部支架构件可布置成相对于内部容器的中心对称。

19、如上所述，在一些实施方式中，多个内部支架构件(第一内部支架构件、第二内部支架构件、第三内部支架构件和第四内部支架构件)可被布置成相对于内部容器的中心对称。因此，可以通过支撑线将支撑力均匀地施加到内部支架构件(第一内部支架构件、第二内部支架构件、第三内部支架构件和第四内部支架构件)。因此，可以获得更有效地防止内部容器相对于外部容器的上下移动(沿y轴方向的位移)以及内部容器相对于外部容器的左右移动(沿z轴方向的位移)的有利效果。

20、内部支架构件(第一内部支架构件、第二内部支架构件，第三内部支架构件和第四内部支架构件)可各自具有能够联结(支撑)支撑线的各种结构。

21、在一些实施方式中，内部支架构件(第一内部支架构件、第二内部支架构件、第三内部支架构件和第四内部支架构件)可各自包括内部支架主体和设置在内部支架主体中并被构造为容纳支撑线的内部支架容纳部。

22、在一些实施方式中，内部支架构件(第一内部支架构件、第二内部支架构件、第三内部支架构件和第四内部支架构件)可各自包括设置在内部支架容纳部中的内部弯曲安放部，使得支撑线安放在内部弯曲安放部上。

23、如上所述，内部弯曲安放部可设置在内部支架容纳部中，并且支撑线可安放在内部弯曲安放部上(与其表面接触)。因此，可以获得防止支撑线变形和损坏的同时确保支撑线相对于内部支架构件的平滑移动(最大程度地减少支撑线与内部支架构件之间的干涉和摩擦)的有利效果。

24、外部支架可以具有能够在支撑线被悬浮的状态下支撑支撑线的各种结构。

25、在一些实施方式中，外部支架可包括多个外部支架构件，该多个外部支架构件被布置成以内部容器的轴线为中心放射状地彼此间隔开，并且支撑线共同穿过多个外部支架构件。

26、在一些实施方式中，多个外部支架构件中的至少任何一个(可移动外部支架构件)可以在朝向或远离外部容器的中心的方向上相对于外部容器移动。

27、如上所述，当多个外部支架构件中的至少任何一个相对于外部容器在朝向或远离外部容器的中心的方向上移动时，可以选择性地调节支撑线的张力。

28、构成外部支架的外部支架构件可以根据条件和设计规范在数量和布置结构上进行各种改变。

29、在一些实施方式中，外部支架可包括：可移动外部支架构件，被构造为在朝向或远离外部容器的中心的方向上相对于外部容器移动，第一固定外部支架构件，布置在外部容器上，并且基于内部容器的轴线与可移动外部支架构件沿顺时针方向间隔开；第二固定外部支架构件，布置在外部容器上，并且基于内部容器的轴线与第一固定外部支架构件沿顺时针方向间隔开；以及第三固定外部支架构件，布置在外部容器上，并且基于内部容器的轴线与第二固定外部支架构件沿顺时针方向间隔开，并且支撑线的张力可以根据可移动外部支架构件相对于外部容器的移动来调节。

30、具体地，可移动外部支架构件和第二固定外部支架构件布置穿过内部容器的中心的假想第一基准线上。第一固定外部支架构件和第三固定外部支架构件布置在穿过内部容器的中心的假想第二基准线上。

31、如上所述，在一些实施方式中，多个外部支架构件(可移动外部支架构件、第一固定外部支架构件、第二固定外部支架构件和第三固定外部支架构件)可布置成相对于外部容器的中心对称。因此，支撑力可以通过支撑线均匀地施加到外部支架构件(可移动外部支架构件、第一固定外部支架构件、第二固定外部支架构件和第三固定外部支架构件)。因此，可以获得更有效地防止内部容器相对于外部容器的上下移动(沿y轴方向的位移)以及内部容器相对于外部容器的左右移动(沿z轴方向的位移)的有利效果。

32、构成外部支架的多个外部支架构件(可移动外部支架构件、第一固定外部支架构件、第二固定外部支架构件和第三固定外部支架构件)可各自具有能够联结(支撑)支撑线的各种结构。

33、在一些实施方式中，外部支架构件(可移动外部支架构件、第一固定外部支架构件、第二固定外部支架构件和第三固定外部支架构件)可各自包括外部支架主体以及设置在外部支架主体中并被构造为容纳支撑线的外部支架容纳部。

34、在一些实施方式中，外部支架构件(可移动外部支架构件、第一固定外部支架构件、第二固定外部支架构件和第三固定外部支架构件)可各自包括设置在外部支架容纳部中的外部弯曲安放部，使得支撑线安放在外部弯曲安放部上。

35、如上所述，外部弯曲安放部可以设置在外部支架容纳部中，并且支撑线可以安放在外部弯曲安放部上(与其表面接触)。因此，可以获得在防止支撑线变形和损坏的同时确保支撑线相对于外部支架构件的平滑移动(使支撑线和外部支架构件之间的干涉和摩擦最小)的有利效果。

36、在一些实施方式中，低温液体储存装置可包括支架移动器，该支架移动器布置在外部容器上并被构造为在朝向或远离外部容器的中心的方向上选择性地移动可移动外部支架构件。

37、支架移动器可以具有能够在朝向或远离外部容器的中心的方向上移动可移动外部支架构件的各种结构。

38、在一些实施方式中，支架移动器可包括：固定块，固定到外部容器，并具有通孔；以及调节螺栓，被构造为穿过通孔并紧固到设置在可移动外部支架构件中的螺栓孔，并且可移动外部支架构件可基于调节螺栓的旋转而在朝向或远离外部容器的中心的方向上移动。

39、如上所述，在一些实施方式中，可移动外部支架构件可以由支架移动器在朝向或远离外部容器的中心的方向上选择性地移动，从而可以选择性地调节支撑线的张力。因此，可以稳定地确保由支撑线产生的支撑力(增加支撑线的张力)，而不受外部容器和内部容器的制造公差和组装公差的限制。

40、也就是说，由于支撑线被设置成具有闭环形状的一体式整体结构(单个主体)，因此可以仅通过部分地拉动支撑线的特定部分或者松开支撑线的特定部分来调节包括支撑线的特定部分(例如，连接到可移动外部支架构件的部分)在内的整个支撑线的张力。因此，通过支撑线施加到内部支架和外部支架的支撑力可以基于可移动外部支架构件的移动而均匀且同时地调节。

41、在一些实施方式中，内部支架可布置在内部容器的端部，并且外部支架可布置在外部容器的对应于内部支架的端部。

42、根据条件和设计规范，支撑线可以由各种材料制成。

43、在一些实施方式中，支撑线可以由zylon和kevlar材料中的至少任何一种制成。

44、由于支撑线如上所述由zylon或kevlar制成，因此可以稳定地确保由支撑线产生的支撑力，并且最大程度地减少经由支撑线从外部容器传递(通过传导)到内部容器的热量。因此，可以获得稳定地确保内部容器绝热性能的有利效果。

45、在一些实施方式中，内部支架可包括设置在内部容器上的内部支架鼓，并且支撑线可以在内部支架鼓的圆周方向上连续地缠绕在内部支架鼓上。

46、内部支架鼓可以具有支撑线可以缠绕在其周围的各种结构。

47、在一些实施方式中，内部支架鼓可以包括：设置在内部容器上的鼓主体；以及鼓容纳部，该鼓容纳部设置在鼓主体中并且被构造为容纳支撑线，以便支撑线被缠绕。

48、在一些实施方式中，低温液体储存装置的内部支架鼓可以包括设置在鼓容纳部中的鼓弯曲安放部，使得支撑线安放在鼓弯曲安放部上。

49、如上所述，鼓弯曲安放部可以设置在鼓支架容纳部中，并且支撑线可以安放在鼓弯曲安放部上(与其表面接触)。因此，可以获得在防止支撑线变形和损坏的同时确保支撑线相对于内部支架鼓的平滑移动(最大程度地减少支撑线和内部支架鼓之间的干涉和摩擦)的有利效果。