On-tank valve for hydrogen fuel system

Abstract

An on-tank valve for a hydrogen fuel system is provided. The on-tank valve includes an attachment portion for attachment to a hydrogen tank and a head for controlling a flow of hydrogen fuel to and from the hydrogen tank. The head includes a plurality of ports (22, 50, 26, 30, 36, 44, 37) for housing valves, sensors, vents, safety devices, connectors, and / or filters. The head also includes a network of flow passages that connect to a plurality of flow paths through the attachment portion to the plurality of ports for filling the hydrogen tank, de-fueling, venting, and / or pressure relief.

Description

ON-TANK VALVE FOR HYDROGEN FUEL SYSTEM

[0001] FIELD OF THE DISCLOSURE

[0002] The present disclosure relates generally to a hydrogen fuel systems and, more particularly, to on-tank valves for hydrogen fuel systems.BACKGROUND

[0003] Hydrogen fuel systems may employ fuel cells that receive hydrogen flow from a tank that contains pressurized hydrogen gas. Such tanks may employ a multi-function valve that manages the flow of hydrogen between the tank and the fuel cell. The multi-function valve, also known as an on-tank valve (OTV) , may be provided with flow control features, such as valves, safety features, such as thermal pressure relief devices and vents, and sensing features, such as temperature and / or pressure sensors. There remains a need for various improvements in on-tank valves with regard to one or more of the OTV positioning on the hydrogen tank, the compactness of the OTV, the ability of the OTV to sealingly engage the hydrogen tank, the capability of the OTV in filtering hydrogen fuel, the capacity of the OTV for fueling and defueling, and / or the reduction in flow resistance through the OTV.

[0004] DISCLOSURE OF ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS

[0005] For the purposes of clearly, concisely and exactly describing illustrative embodiments of the present disclosure, the manner, and process of making and using the same, and to enable the practice, making and use of the same, reference will now be made to certain exemplary embodiments, including those illustrated in the figures, and specific language will be used to describe the same. It shall nevertheless be understood that no limitation of the scope of the invention is thereby created and that the invention includes and protects such alterations, modifications, and further applications of the exemplary embodiments as would occur to one skilled in the art.SUMMARY

[0006] The present disclosure includes an on-tank valve (OTV) for a hydrogen fuel system. The hydrogen fuel system can include a hydrogen tank for storing hydrogen fuel, such as hydrogen gas, to which the OTV is mounted, and a prime mover such as a fuel cell or internal combustion engine which is provided fuel from the hydrogen tank through the OTV. The OTV is configured to fuel the hydrogen tank with hydrogen, and to de-fuel hydrogen from the hydrogen tank to operate the prime mover.

[0007] In an embodiment, an on-tank valve for a hydrogen fuel system includes a head and an attachment portion extending longitudinally from a first side of the head. The head includes a network of flow passages within the head. The network of flow passages are connected to a plurality of ports distributed around the head. The plurality of ports include an inlet / outlet port, a solenoid valve port, a manual valve port, a bleed valve port, a thermal pressure relief device port, a live port, and a thermal pressure relief device vent port. The network of flow passages in the head includes a first passage portion that connects the inlet / outlet port to the manual valve port and a second passage portion that connects the manual valve port to the solenoid valve port. The first passage portion and the second passage portion lie in a first plane. The network of flow passages also includes a third passage portion that connects the bleed valve port to the thermal pressure relief device port and the thermal pressure relief device vent port. The third passage portion lies in a second plane that is offset from the first plane.

[0008] The attachment portion is configured for attachment to a hydrogen tank. The attachment portion defines a plurality of flow paths connected to the network of flow passages. The plurality of flow paths include an injector flow path connected to the second passage portion. The injector flow path is opened by injecting hydrogen fuel through the inlet / outlet port into the first passage portion and then into the second passage portion to the injector flow path. The plurality of flow paths also include a de-fueling flow path that provides hydrogen fuel from the hydrogen tank to the inlet / outlet port through the second passage portion and the first passage portion while a manual valve in the manual valve port and a solenoid valve in the solenoid valve port are open. The plurality of flow paths also includes a vent flow path that vents hydrogen fuel from the hydrogen tank through the third passage portion.

[0009] This summary is not intended to identify key or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as an aid in limiting the scope of the claimed subject  matter. Further embodiments, forms, objects, features, advantages, aspects, and benefits shall become apparent from the following description and drawings.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0010] The description herein makes reference to the accompanying drawings wherein like numerals refer to like parts throughout the several views, and wherein:

[0011] to like parts throughout the several views, and wherein:

[0012] FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a hydrogen fuel system with an on-tank valve.

[0013] FIG. 2 is a perspective view looking toward a bottom of an on-tank valve according to an embodiment of the present disclosure.

[0014] FIG. 3 is a top view of the on-tank valve of FIG. 2.

[0015] FIG. 4 is a bottom view of the on-tank valve of FIG. 2.

[0016] FIG. 5 is a left side elevation view of the on-tank valve of FIG. 3.

[0017] FIG. 6 is a right side elevation view of the on-tank valve of FIG. 3.

[0018] FIG. 7 is a perspective view of a housing of the on-tank valve of FIG. 2.

[0019] FIG. 8 is another perspective view of the housing of FIG. 7.

[0020] FIG. 9 is bottom view of the housing of FIG. 7.

[0021] FIG. 10 is a schematic elevation view of an embodiment of a network of flow passages and flow paths within the on-tank valve of FIG. 2.

[0022] FIG. 11 is a perspective view of the network of flow passages and flow paths shown in FIG. 10 illustrating a filling flow and de-fueling flow within the on-tank valve of FIG. 2.

[0023] FIG. 12 is another perspective view of the network of flow passages and flow paths shown in FIG. 10 illustrating a venting flow within the on-tank valve of FIG. 2.

[0024] DETAILED DESCRIPTION OF ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS

[0025] With reference to FIG. 1, there is illustrated a hydrogen fuel system 10 including at least one hydrogen tank 12 for storing pressurized gaseous hydrogen fuel, a vehicle hydrogen circuit 14, and an on-tank valve (OTV) 20. On-tank valve 20 is controllable manually and / or by a control unit 16 to provide fuel into hydrogen tank 12 during filling of hydrogen tank 12, and to provide hydrogen fuel from hydrogen tank 12 during de-fueling to provide fuel for vehicle hydrogen circuit 14. On-tank valve 20 is also configured to bleed hydrogen fuel from hydrogen tank 12 and includes safety and sensing features, as discussed further below. Vehicle hydrogen circuit 14 may include a prime mover that generates power from the hydrogen fuel to propel the vehicle. However, non-vehicle applications for on-tank valve 20 are also contemplated and not precluded.

[0026] Referring further to FIGs. 2-12, in an embodiment on-tank valve 20 for hydrogen fuel system 10 is provided with a head 72 and an attachment portion 74 extending longitudinally from a first side 78 of head 72. Head 72 includes a network 110 of flow passages within head 72. Network 110 of flow passages are connected to a plurality of ports distributed around head 72. The plurality of ports include an inlet / outlet port 22, a solenoid valve port 50, a manual valve port 26, a bleed valve port 30, a thermal pressure relief device port 36, a live port 44, and a thermal pressure relief device vent port 37. Network 110 of flow passages in head 72 includes a first passage portion 112 that connects inlet / outlet port 22 to manual valve port 26 and a second passage portion 114 that connects manual valve port 26 to solenoid valve port 50. First passage portion 112 and second passage portion 114 lie in a first plane P1. Network 110 of flow passages also includes a third passage portion 116 that connects bleed valve port 30 to thermal pressure relief device port 36 and thermal pressure relief device vent port 37. Third passage 114 portion lies in a second plane P2 that is offset from first plane P1.

[0027] Attachment portion 74 is configured for attachment to hydrogen tank 12. Attachment portion 74 defines a plurality of flow paths 34, 54, 64 connected to network 110 of flow passages. The plurality of flow paths 34, 54, 64 includes an injector flow path 64 connected to second passage portion 114. Injector flow path 64 is opened by injecting hydrogen fuel through inlet / outlet port 22 into first passage portion 112 and then into second passage portion 114 to injector flow path 64. The plurality of flow paths 34, 54, 64 also includes a de-fueling flow path 54 that provides hydrogen fuel from hydrogen tank 12 to inlet / outlet port 22 through second  passage portion 114 and first passage portion 112 while a manual valve 28 in manual valve port 26 and a solenoid valve 52 in solenoid valve port 50 are open. The plurality of flow paths 34, 54, 64 also includes vent flow path 34 that vents hydrogen fuel from hydrogen tank 12 through third passage portion 116.

[0028] Referring to Figs. 2-9, on-tank valve includes a housing 70. Housing 70 includes head 72 and cylindrical attachment portion 74 attached to and extending longitudinally from a first side 78 of head 72 along longitudinal axis 76. Head 72 is located outside of hydrogen tank 12 and attachment portion 74 includes a lower end surface 96 configured for attachment of various components that are positioned within the hydrogen tank 12, as discussed further below. In an embodiment, threaded holes 98 in lower end surface 96 receive fasteners (not shown) for engagement of a check valve 66 and / or an injector 68 to lower end surface 96. In an embodiment, housing 70 is made from an aluminum alloy material suitable for hydrogen fuel, but other materials are not precluded.

[0029] Head 72 includes a plurality of positioning holes 82 on a second side 80 of head 72 that is opposite of first side 78. Although two positioning holes 82 are shown in the illustrated embodiment, three or more positioning holes are also contemplated. Positioning holes 82 can be symmetrically positioned around longitudinal axis 76 so that a positioning tool (not shown) engaged in holes 82 can be used to threadingly engage or otherwise position attachment portion 74 on hydrogen tank 12. In an embodiment, positioning holes 82 are each defined by a raised boss 84 having a flat end surface 86. The plane formed by two or more of the flat end surfaces 86 can serve as a reference for installation of housing 70 and facilitates positioning and engagement of attachment portion 74 in the correct orientation relative to hydrogen tank 12.

[0030] In an embodiment, the two positioning holes 82 are positioned on the highest portions second side 80 of head 72. For example, one of the at least two positioning holes 82 is aligned along bleed valve port 30 and the other of the at least two positioning holes 82 is aligned along thermal pressure relief device port 36.

[0031] Attachment portion 76 includes a first annular groove 86 and a second annular groove 88 spaced longitudinally from first annular groove 86 configured to allow a double sealing interface with hydrogen tank 12. For example, each of first annular groove 86 and second annular groove 88 is configured to receive multiple sealing rings that provide different sealing capabilities, such as low temperature sealing and high pressure sealing. In an embodiment, a first annular ring  90 and at least one first annular back-up ring 91 are each located in first annular groove 86. A second annular ring 92 and at least one second annular backup ring 93 are each located in second annular groove 88. The first and second annular rings 90, 92 are made of elastomer material and the first and second annular backup rings 91, 93 are made of plastic material to provide a reliable sealing interface with hydrogen tank 12.

[0032] Head 72 includes a plurality of sidewalls 100 extending longitudinally from first side 78 to second side 80. The plurality of sidewalls 100 include a plurality of ports for valves, sensors, vents, safety devices, connectors, and / or filters, as discussed further below. In the illustrated embodiment, the plurality of sidewalls 100 includes a first sidewall 102, a second sidewall 104 opposite of and parallel to first sidewall 102, and a third sidewall 106 orthogonal to first sidewall 102 and second sidewall 104. The plurality of sidewalls 100 also includes a fourth sidewall 108 opposite of and parallel to third sidewall 106, and a first oblique sidewall 110 extending between sidewalls 104, 106.

[0033] In the illustrated embodiment, head 72 of on-tank valve 20 includes a combined inlet / outlet port 22 in third sidewall 106 that receives hydrogen fuel for filling tank 12 and receives hydrogen fuel from tank 12 during de-fueling and bleeding. Inlet / outlet port 22 includes a connector 23 that provides an inlet flow path and an outlet flow path for hydrogen fuel. A filter 24 can also be connected to connector 23 to filter the hydrogen fuel passing through inlet / outlet port 22.

[0034] Inlet / outlet port 22 is connected to manual valve port 26 in first sidewall 102. Manual valve port 26 includes manual valve 28 that is normally open and manually closed when it is desired to shut off inlet / outlet port 22. In an embodiment, inlet / outlet port 22 is also connected to bleed valve port 30 that is connected to vent flow path 34. In another embodiment, bleed valve port 30 is connected to manual valve port 26 so manual valve 28 can be closed to prevent hydrogen fuel from vent flow path 34 being released to inlet / outlet port 22. Bleed valve port 30 is located in first sidewall 102 in parallel and offset relation to manual valve port 26. Bleed valve port 30 includes a normally closed bleed valve 32 to prevent fuel flow from vent flow path 34 in fluid communication with hydrogen tank 12. Bleed valve 32 is opened to bleed hydrogen fuel from vent flow path 34 to inlet / outlet port 22 such as during an overfill condition of hydrogen tank 12.

[0035] On-tank valve 20 also includes a thermal pressure relief device (TPRD) port 36 in third sidewall 106 that is connected to vent flow path 34 of on-tank valve 20. Thermal pressure  relief device port 36 extends parallel to and in offset relation from inlet / outlet port 22. A thermal pressure relief device 38 housed in thermal pressure relief device port 36 is operable to relieve pressure from hydrogen tank 12 to prevent overheating. For example, thermal pressure relief device 38 can be configured to automatically open a pressure relief path to vent hydrogen fuel from hydrogen tank 12 when the temperature within hydrogen tank 12 exceeds a maximum temperature threshold. Thermal pressure relief device port 36 may be connected to a vent 39 in thermal pressure relief device vent port 37 in fourth sidewall 108 and / or connected to bleed valve port 30.

[0036] On-tank valve 20 also includes a temperature sensor port 40 for housing a temperature sensor 42 and an optional live port 44 for housing a pressure sensor 46, insert, remote TPRD, or other device in third sidewall 108. Pressure sensor 46 (or other device) is fluidly connected to vent flow path 34 in order to measure pressure of hydrogen fuel in vent flow path 34. Pressure sensor 46 is electrically connected to control unit 16 to provide pressure sensor readings to control unit 16. On-tank valve 20 includes a bore 48 in fluid communication with hydrogen tank 12. Temperature sensor 42 includes a probe portion that is positioned in bore 48 and extends into hydrogen tank 12 to sense the temperature of the hydrogen fuel within hydrogen tank 12. Temperature sensor 42 is also electrically connected to control unit 16 to provide temperature sensor readings to control unit 16.

[0037] On-tank valve 20 also includes a solenoid valve port 50 connected to a de-fueling flow path 54 of on-tank valve 20. Solenoid valve port 50 is located on second sidewall 104 on an opposite side of head 74 from first sidewall 102, and directly opposite of manual valve port 26. Solenoid valve port 50 includes a solenoid valve 52 that is also connected to control unit 16. Solenoid valve 52 is actuated to open solenoid valve port 50 and allow hydrogen fuel flow from hydrogen tank 12 through de-fueling flow path 54 to de-fuel hydrogen tank 12. Hydrogen fuel flow is able to be provided to vehicle hydrogen circuit 14 from inlet / outlet port 22 while manual valve 28 and solenoid valve 52 are open.

[0038] De-fueling flow path 54 of on-tank valve 20 includes a second filter 56 at the inlet to de-fueling flow path 54. A combination valve 58 is provided between second filter 56 and solenoid valve 52. In an embodiment, combination valve 58 includes an excess flow valve 60 to prevent excess hydrogen fuel flow into de-fueling flow path 54 and a check valve 62 to prevent hydrogen fuel in de-fueling flow path from flowing back into hydrogen tank 12.

[0039] On-tank valve 20 also includes injector flow path 64 that is connected to manual valve port 26. Injector flow path 64 includes a check valve 66 and an injector 68 to inject hydrogen fuel into hydrogen tank 12 during filling of hydrogen tank 12. Check valve 66 opens in response to a hydrogen fuel source connected to inlet / outlet port 22 providing fuel to fill hydrogen tank 12. Check valve 66 is normally closed to prevent hydrogen fuel from hydrogen tank 12 reverse flowing through injector flow path 64.

[0040] Referring to FIGs. 10-12, an embodiment of an arrangement of the network 110 of flow passages in head 72 and an embodiment of the arrangement of flow paths 34, 54, and 64 in attachment portion 74 connected to network 110 is shown. Network 110 includes first passage portion 112 that connects the inlet / outlet port 22 to manual valve port 26. First passage portion 112 can be isolated by closing manual valve 28. Network 110 also includes second passage portion 114 that is connected to first passage portion 112. Second passage portion 114 extends from de-fueling flow path 54 through solenoid valve port 50 to manual valve port 26. Injector flow path 64 is also connected to second passage portion 114 between manual valve port 26 and solenoid valve port 50. In an embodiment, first passage portion 112 and second passage portion lie in a first common plane P1.

[0041] Network 110 further includes third passage portion 116 that connects bleed valve port 30 to thermal pressure relief device port 36 and thermal pressure relief device vent port 37. In an embodiment, third passage portion 116 extends across and is located above second passage portion 114. In an embodiment, all or a portion of third passage portion 116 is offset from first common plane P1 toward second side 80 of head 72. In an embodiment, all or a portion of third passage portion 116 lines in a second common plane P2 that is offset from and parallel to first common plane P1.

[0042] In a further embodiment, network 110 includes a fourth passage portion 118 connecting bleed valve port 30 to manual valve port 26. In an embodiment, fourth passage portion 118 also lies in first common plane P1 with the first and second passage portions 112, 114. The double layer configuration of the passage portions 112, 114, 116, 118 of network 110 provides low flow channel resistance, a compact design for housing 70, and a robust strength for housing 70.

[0043] In operation, manual valve 28 in manual valve port 26 is normally open so that first passage portion 112 is normally open to inlet / outlet port 22. Solenoid valve 52 in solenoid valve port 50 is normally closed so that de-fueling flow path 54 is normally closed from second passage  portion 114. As shown in FIG. 11, de-fueling provides hydrogen fuel from hydrogen tank 12 from de-fueling flow path 54 through the outlet of inlet / outlet port 22, as indicated by arrows 120. De-fueling is enabled when solenoid valve 52 and manual valve 28 are open to open second passage portion 114 and connect it with the first passage portion 112 in response to one or more control signals from control unit 16 to solenoid valve 52. In addition, when manual valve 28 is open and bleed valve 32 in bleed valve port 30 is also open, hydrogen fuel can be bled through the outlet of inlet / outlet port 22 from vent flow path 34. The vented fuel passes from third passage portion 116, through fourth passage portion 118, and then through first passage portion 112 in inlet-outlet port 22. In an embodiment, solenoid valve 52 must also be open in order for a flow circuit to be created to allow vented hydrogen fuel flow through the outlet of inlet / outlet port 22.

[0044] As also shown in FIG. 11, during a filling operation of hydrogen tank 10, a hydrogen fuel source is connected to an inlet of inlet / outlet port 22 while solenoid valve 52 is closed. The incoming hydrogen fuel opens check valve 66 and the hydrogen fuel is injected by injector 68 into hydrogen tank 12, as indicated by arrows 122. When manual valve 28 is closed, both the inlet and the outlets of inlet / outlet port 22 are closed and no hydrogen fuel from hydrogen tank 12 can pass through inlet / outlet port 22, regardless of whether bleed valve 32 and / or solenoid valve 52 are opened. However, hydrogen fuel in hydrogen tank 12 can still be vented through vent flow path 34, such as through thermal pressure relief device vent port 37 or other port, if necessary, as shown by arrows 124 in FIG. 12.

[0045] Further written description of a number of example embodiments shall now be provided. According to example embodiment, an on-tank valve is provided for a hydrogen tank of a hydrogen fuel system. The on-tank valve includes a head and an attachment portion extending longitudinally from a first side of the head. The head includes a network of flow passages within the head. The network of flow passages are connected to a plurality of ports distributed around the head. The plurality of ports include an inlet / outlet port, a solenoid valve port, a manual valve port, a bleed valve port, a thermal pressure relief device port, a live port, and a thermal pressure relief device vent port. The network of flow passages in the head includes a first passage portion that connects the inlet / outlet port to the manual valve port and a second passage portion that connects the manual valve port to the solenoid valve port. The first passage portion and the second passage portion lie in a first plane. The network of flow passages also includes a third passage portion that connects the bleed valve port to the thermal pressure relief device port and the thermal  pressure relief device vent port. The third passage portion lies in a second plane that is offset from the first plane.

[0046] The attachment portion is configured for attachment to a hydrogen tank. The attachment portion defines a plurality of flow paths connected to the network of flow passages. The plurality of flow paths include an injector flow path connected to the second passage portion. The injector flow path is opened by injecting hydrogen fuel through the inlet / outlet port into the first passage portion and then into the second passage portion to the injector flow path. The plurality of flow paths also include a de-fueling flow path that provides hydrogen fuel from the hydrogen tank to the inlet / outlet port through the second passage portion and the first passage portion while a manual valve in the manual valve port and a solenoid valve in the solenoid valve port are open. The plurality of flow paths also includes a vent flow path that vents hydrogen fuel from the hydrogen tank through the third passage portion.

[0047] In embodiment, the network of flow passages includes a fourth passage portion that connects the bleed valve port to the manual valve port. The vent flow path vents hydrogen fuel from the hydrogen tank through the third passage portion, then through the fourth passage portion, and then through the first passage portion to the inlet / outlet port while the manual valve is open and a bleed valve in the bleed valve port is open.

[0048] In an embodiment, the manual valve port and the solenoid valve port are directly opposite one another on opposite sides of the head. The manual valve port and the solenoid valve port are centered on the first plane. The manual valve port and the bleed valve port are positioned parallel to one another in side-by-side relation. The bleed valve port is centered on the second plane.

[0049] In an embodiment, the first plane and the second plane are parallel to one another.

[0050] In an embodiment, the head includes a second side opposite of the first side. A plurality of sidewalls extend from the first side to the second side. The plurality of ports are located in the plurality of sidewalls.

[0051] In a further embodiment, the manual valve port and the bleed valve port are both located in a first one of the plurality of sidewalls. The solenoid valve port is located in a second one of the plurality of sidewalls. The second one of the plurality of sidewalls is opposite of and parallel to the first one of the plurality of sidewalls.

[0052] In a further embodiment. the manual valve port is aligned with the first plane and the bleed valve port is aligned with the second plane.

[0053] In a further embodiment, the inlet / outlet port and the thermal pressure relief device port are located in a third one of the plurality of sidewalls. The third one of the plurality of sidewalls is orthogonal to the first one of the plurality of sidewalls and to the second one of the plurality of sidewalls.

[0054] In a further embodiment, the inlet / outlet port is aligned with the first plane and the thermal pressure relief device port is aligned with the second plane.

[0055] In an embodiment, the attachment portion includes a first annular groove, a first annular ring in the first annular groove, and a first annular back-up ring in the first annular groove adjacent to the first annular ring.

[0056] In a further embodiment, the attachment portion includes a second annular groove spaced longitudinally from the first annular groove, a second annular ring in the second annular groove, and a second annular back-up ring in the second annular groove adjacent to the second annular ring.

[0057] In a further embodiment, the first and / or second annular rings are comprised of elastomer material and the first and / or second annular back-up rings are comprised of plastic material.

[0058] In an embodiment, the head includes a second side opposite of the first side. The second side includes at least two positioning holes located around a longitudinal axis of the attachment portion. The at least two positioning holes are configured to engage a tool for installing the on-tank valve. At least one of the two positioning holes is aligned along the bleed valve port and the other of the at least two positioning holes is aligned along the thermal pressure relief device port.

[0059] In a further embodiment, the head includes at least two flat end surfaces extending around respective ones of the at least two positioning holes. The at least two flat end surfaces provide a reference for installation of the on-tank valve.

[0060] In an embodiment, activation of a thermal pressure relief device in the thermal pressure relief device port opens the thermal pressure relief device vent port.

[0061] In an embodiment, the inlet / outlet port includes a first filter and the de-fueling flow path includes a second filter.

[0062] In an embodiment, the first flow passage to and from the inlet / outlet port is shut off while the manual valve is closed.

[0063] In an embodiment, the plurality of ports includes a temperature sensor port, and the attachment portion includes a bore for receiving a temperature sensor that extends through the attachment portion and is connected to the temperature sensor port.

[0064] In an embodiment, an injector is mounted to the attachment portion in fluid communication with the injector flow path. A check valve is provided between the injector and the attachment portion. The check valve is configured to prevent hydrogen fuel flow from the hydrogen tank into the injector flow path.

[0065] In an embodiment, a filter is mounted to the attachment portion in fluid communication with the de-fueling flow path. A combination valve is provided between the filter and the attachment portion. The combination valve is configured to prevent excess hydrogen fuel flow through the de-fueling flow path and to prevent hydrogen fuel flow from the de-fueling flow path into the hydrogen tank.

[0066] While illustrative embodiments of the disclosure have been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, the same is to be considered as illustrative and not restrictive in character, it being understood that only certain exemplary embodiments have been shown and described and that all changes and modifications that come within the spirit of the claimed inventions are desired to be protected. It should be understood that while the use of words such as preferable, preferably, preferred or more preferred utilized in the description above indicates that the feature so described may be more desirable, it nonetheless may not be necessary and embodiments lacking the same may be contemplated as within the scope of the invention, the scope being defined by the claims that follow. In reading the claims, it is intended that when words such as “a, ” “an, ” “at least one, ” or “at least one portion” are used there is no intention to limit the claim to only one item unless specifically stated to the contrary in the claim. When the language “at least a portion” and / or “a portion” is used the item can include a portion and / or the entire item unless specifically stated to the contrary.

Claims

1.An on-tank valve for a hydrogen fuel system, the on-tank valve comprising:a head including a network of flow passages within the head, the network of flow passages being connected to a plurality of ports distributed around the head, the plurality of ports including an inlet / outlet port, a solenoid valve port, a manual valve port, a bleed valve port, a thermal pressure relief device port, a live port, and a thermal pressure relief device vent port, wherein the network of flow passages in the head includes:a first passage portion that connects the inlet / outlet port to the manual valve port;a second passage portion that connects the manual valve port to the solenoid valve port, wherein the first passage portion and the second passage portion lie in a first plane; anda third passage portion that connects the bleed valve port to the thermal pressure relief device port and the thermal pressure relief device vent port, wherein the third passage portion lies in a second plane that is offset from the first plane;an attachment portion extending longitudinally from a first side of the head, the attachment portion being configured for attachment to a hydrogen tank, the attachment portion defining a plurality of flow paths connected to the network of flow passages, the plurality of flow paths including:an injector flow path connected to the second passage portion, the injector flow path being opened by injecting hydrogen fuel through the inlet / outlet port into the first passage portion and then into the second passage portion to the injector flow path;a de-fueling flow path that provides hydrogen fuel from the hydrogen tank to the inlet / outlet port through the second passage portion and the first passage portion while a manual valve in the manual valve port and a solenoid valve in the solenoid valve port are open; anda vent flow path that vents hydrogen fuel from the hydrogen tank through the third passage portion.2.The on-tank valve of claim 1, wherein:the network of flow passages includes a fourth passage portion that connects the bleed valve port to the manual valve port; andthe vent flow path vents hydrogen fuel from the hydrogen tank through the third passage portion, then through the fourth passage portion, and then through the first passage portion to the inlet / outlet port while the manual valve is open and a bleed valve in the bleed valve port is open.3.The on-tank valve of claim 1, wherein:the manual valve port and the solenoid valve port are directly opposite one another on opposite sides of the head, and the manual valve port and the solenoid valve port are centered on the first plane; andthe manual valve port and the bleed valve port are positioned parallel to one another in side-by-side relation, and the bleed valve port is centered on the second plane.4.The on-tank valve of claim 1, wherein the first plane and the second plane are parallel to one another.5.The on-tank valve of claim 1, wherein:the head includes a second side opposite of the first side;a plurality of sidewalls extending from the first side to the second side; andthe plurality of ports are located in the plurality of sidewalls.6.The on-tank valve of claim 6, wherein:the manual valve port and the bleed valve port are both located in a first one of the plurality of sidewalls; andthe solenoid valve port is located in a second one of the plurality of sidewalls, the second one of the plurality of sidewalls being opposite of and parallel to the first one of the plurality of sidewalls.7.The on-tank valve of claim 6, wherein the manual valve port is aligned with the first plane and the bleed valve port is aligned with the second plane.8.The on-tank valve of claim 6, wherein the inlet / outlet port and the thermal pressure relief device port are located in a third one of the plurality of sidewalls, the third one of the plurality of sidewalls being orthogonal to the first one of the plurality of sidewalls and to the second one of the plurality of sidewalls.9.The on-tank valve of claim 8, wherein the inlet / outlet port is aligned with the first plane and the thermal pressure relief device port is aligned with the second plane.10.The on-tank valve of claim 1, wherein the attachment portion includes:a first annular groove, a first annular ring in the first annular groove, and a first annular back-up ring in the first annular groove adjacent to the first annular ring.11.The on-tank valve of claim 10, wherein the attachment portion includes:a second annular groove spaced longitudinally from the first annular groove, a second annular ring in the second annular groove, and a second annular back-up ring in the second annular groove adjacent to the second annular ring.12.The on-tank valve of claim 10 or claim 11, wherein the first and / or second annular rings are comprised of elastomer material and the first and / or second annular back-up rings are comprised of plastic material.13.The on-tank valve of claim 1, wherein the head includes a second side opposite of the first side, wherein the second side includes at least two positioning holes located around a longitudinal axis of the attachment portion, the at least two positioning holes configured to engage a tool for installing the on-tank valve, wherein at least one of the two positioning holes is aligned along the bleed valve port and the other of the at least two positioning holes is aligned along the thermal pressure relief device port.14.The on-tank valve of claim 13, wherein the head includes at least two flat end surfaces extending around respective ones of the at least two positioning holes, the at least two flat end surfaces providing a reference for installation of the on-tank valve.15.The on-tank valve of claim 1, wherein the activation of a thermal pressure relief device in the thermal pressure relief device port opens the thermal pressure relief device vent port.16.The on-tank valve of claim 1, wherein the inlet / outlet port includes a first filter and the de-fueling flow path includes a second filter.17.The on-tank valve of claim 1, wherein the first flow passage to and from the inlet / outlet port is shut off while the manual valve is closed.18.The on-tank valve of claim 1, wherein the plurality of ports includes a temperature sensor port, and the attachment portion includes a bore for receiving a temperature sensor that extends through the attachment portion and is connected to the temperature sensor port.19.The on-tank valve of claim 1, further comprising:an injector mounted to the attachment portion in fluid communication with the injector flow path; anda check valve between the injector and the attachment portion, the check valve configured to prevent hydrogen fuel flow from the hydrogen tank into the injector flow path.20.The on-tank valve of claim 1, further comprising:a filter mounted to the attachment portion in fluid communication with the de-fueling flow path; anda combination valve between the filter and the attachment portion, the combination valve configured to prevent excess hydrogen fuel flow through the de-fueling flow path and to prevent hydrogen fuel flow from the de-fueling flow path into the hydrogen tank.

Images