压力控制的气体存贮的制作方法

专利名称：压力控制的气体存贮的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及气体的存贮，特别涉及在高压条件下的气体的存贮。
技术背景氢气是一种可以用作高效燃料和用于电能生产的气体。氢气的使用具 有某些明显的优点，例如与其它燃烧方案相比能减少废气污染问题，并且 氢气还是较有效的能量存贮介质。但是，将氢气经济引入社会的主要障碍 之一在于氢气的物理存贮方面的困难。对存贮系统的要求包括寿命成本低、 可靠性高、安全性高和操作筒单。因此，能够以实用的方式存贮气体、特 别是氢气倍受关注。存在许多存贮氢气的可能的方法在金属中作为金属混合物、在碳纳 米管中、化学存贮在不同的溶液中或者简单地存贮在高压储罐中。世界上 有许多正在进行的研究以寻找最佳方案。挑战在于找到一种同时满足全部 或者至少大部分标准的系统。在一种现有技术的用于存贮氢气的普通的高压储罐中，高压壳体具有 用于引入和/或释放气体的开口 。在该开口处通常设置有不同类型的阀构 造，以用于确保能够将高压气体引入储罐中和确保气体被从储罐中可靠地 释放出来。与气体的存贮和释放有关的该程序通常基于气体管路的物理连 接和阀门的操作。所述阀门通常通过物理程序或通过不同的电气元件进行 控制。频繁地操作阀门和气体管路的连接件通常会导致磨损和机械故障，并 且，由于气体存贮装置具有高压以便减少所占体积，因此必须极其小心地 操作以避免发生事故。上述有关气体操作的问题在上文中是指关于氢气操作。但是，任何类 型的气体也都存在相应的问题。现有技术的气体存贮方案的一个问题是不能同时满足寿命成本低、可 靠性高、安全性高和操作简单的要求。发明内容因此，本发明的目的是提供在各项要求之间具有更好的折衷的用于气 体存贮的装置和方法。本发明的另一目的是提供对填充和释》文气体的物理 操作需求较少的用于气体存贮的装置和方法。通过根据所附专利权利要求的装置和方法实现上述目的。总的来说， 根据第一方面，提供了一种具有耐高压壳体和流体控制系统的气体存贮罐。 所述流体控制系统具有入流支路和出流支路。入流支路包括止回阀，出流 支路包括调压器和压力辅助止回阀。优选地，流体控制系统还包括入流过 滤器、出流过滤器和限流器。流体控制系统优选地全部位于耐高压壳体的内部。流体控制系统优选地设置成形成在粘结的薄片(wafer)堆栈中的小 型系统，其中，止回阀、压力辅助止回阀、调压器、入流过滤器、出流过 滤器和限流器由孩史加工几何结构在粘结的薄片堆栈中形成。根据本发明的第二方面，制造气体存贮罐的方法包括提供具有至少一 个开口的耐高压壳体，以及提供流体控制系统。该流体控制系统具有入流 支路和出流支路，其中，入流支路包括止回阀，出流支路包括调压器和压 力辅助止回阀。该方法还包括将流体控制系统附装成覆盖所述开口。所述 制造优选基于MEMS (微机电系统技术)或MST (微系统技术)的使用。根据本发明的第三方面，用于操作高压下的气体的方法包括充气阶段 和放气阶段。充气阶段包括使气体储罐暴露于高压下的气体中，从而使气 体储罐的流体控制系统的入流支路的止回阀由于高压作用而打开。然后向 气体储罐充入气体，以及最后将气体储罐从高压下的气体中移出，从而使 所述止回阀被关闭。放气阶段包括将气体储罐暴露于第一中间环境压力下， 从而使所述气体储罐的流体控制系统的出流支路的压力辅助止回阀由于所述第一中间压力作用而打开。该第一中间压力大于大气压力。然后从储罐 中排出所述气体。适当时，放气阶段优选地还包括将气体储罐暴露于大于 第 一 中间环境压力的第二中间环境压力下，从而使出流支路的调压器被关 闭，并阻止气体进一步从气体储罐中被排出。本发明可解决如何以质量有效的方式存贮气体、并在需要时能够以简 单的方式取出该气体的问题。本发明是关于如何在高的或非常高的压力下 存贮气体的被动式机械方案。本发明的一个优点是减少了对填充和释放气 体时的物理程序的需求，这又减少了造成机械故障的危险和减少了气体储 罐的操作次数。于是这种简单化的操作还使得可以使用较小的储罐单元， 从而提高了操作气体期间的安全性。


通过参考下文结合附图进行的说明将能更好地理解本发明及其其它的方面和优点，其中图1是根据本发明的气体储罐的实施例的方框图；图2是根据本发明的气体储罐的实施例的断面视图；图3是根据本发明的气体操作方法的实施例的步骤流程图；图4是根据本发明的气体储罐的另一实施例的方框图；图5是根据本发明的气体储罐的另一实施例的断面视图；图6A给出充气流率与压力差的关系曲线；图6B给出排出流率与压力差的关系曲线；图7是根据本发明的制造方法的实施例的步骤流程图；图8A和图8B是可用于本发明的流体控制系统的实施例的断面视图；图9A和图9B是可用于本发明的止回阀的实施例的断面视图；图IOA和图IOB是可用于本发明的调压器的实施例的断面视图；图ll是可用于本发明的压力辅助止回阀的实施例的断面视图。
具体实施方式
球形气体存贮罐的耐压性能主要取决于三个因素尺寸、储罐材料和 壁厚。当考虑到全部因素时，就所存贮的气体的量和总的系统质量之间的 关系而言，由金属或复合材料制成的小的球体显然是好的方案。但是，包 括多个小的高压储罐的系统将产生一主要问题如何在不使用非常复杂且 会造成高成本和大的支承系统质量的系统的情况下将气体从或许是好几百 个小的储罐中释》文出来。下述发明提出了一种非常新颖方法来解决所述问 题。本方案基于各存贮罐的通过环境压力控制的填充和释放，从而无需任 何使用阀构件的手动或电气操作。本方案特别适合于小的储罐，但也可有 利地应用于任何尺寸的气体储罐。图1示出根据本发明的储罐l的实施例的示意图。根据本发明，储罐 1包括其自身的气体操作系统。因此储罐1包括耐压壳体10和具有入流支 路20和出流支路30的流体控制系统5。入流支路20包括止回阀21 。出流 支路30包括调压器32和压力辅助止回阀31。调压器32和压力辅助止回 阀31都通过环境压力进行控制，如箭头33和34所示。这样，流体控制系 统5可基于压力间接控制而使气体能以受控制的方式被填充和释放。储罐l优选地具有气体操作系统，即，集成在内部上的流体控制系统 5。图2示出该实施例的断面视图。耐压壳体IO包括在凸缘13处彼此联接 的两个内半体ll、 12。内半体ll、 12覆盖有形成壳体外部部分19的纤维 复合材料。在各内半体ll、 12中，壳体10的一部分具有平的内部表面14。 通过一个储罐内半体ll的平的内部表面14设有进口 15，通过另一储罐内 半体12的平的内部表面14设有出口 16。流体控制系统5优选地包括在小 的硅片堆栈17、 18中共同工作的被动式微型机械装置。堆栈17、 18粘结 在平的内部表面14上，分别覆盖进口 15和出口16。图3示出根据本发明的气体存贮方法的实施例的主要步骤的流程图。 用于提供高压下的气体的程序在步骤200开始，首先向气体储罐中充入气 体。在步骤210中，使气体储罐暴露于高压下的气体。气体储罐的流体控 制系统的入流支路的止回阀由于高压而被打开。在步骤212中，气体被充入气体储罐中。在步骤214中，将气体储罐移出高压下的气体，从而止回 阀关闭。所述移出可通过将气体储罐从高压体积中物理地移出或通过降低 气体压力进行。因此，是环境压力和储罐内部压力之间的压力差在控制气体向储罐中 的流入。当环境压力高于储罐内部压力时，止回阀将打开从外部到内部的 流动通路。当由于储罐内部压力变得接近于外界高压或者由于环境压力降 低从而导致压力差下降时，止回阀又将关闭。气体从储罐中的释放在步骤220开始，在该步骤中，使气体储罐暴露 于第 一 中间环境压力下。该第 一 中间环境压力使得气体储罐的流体控制系 统的出流支路的压力辅助止回阀打开。该第一中间环境压力高于大气压力， 以便能够在大气压力下输送气体储罐而不向外漏气。在步骤222中，使气 体从气体储罐中排出。在步骤224中，使气体储罐暴露于第二中间环境压 力，该第二中间环境压力大于所述第一中间环境压力，并通常等于气体被 使用的操作压力。这将造成出流支路的调压器关闭，从而阻止气体被进一 步从气体储罐中排出。该程序在步骤249中结束。气体从储罐中的释放在系统中的另一流动线路上进行。在该流动线路 中，气体必须经过两个装置。第一装置是调压器，该调压器在第二压力(环 境压力)超过某一预定值一一即第二中间环境压力时使气体流量减小到零。 最大第二压力通常取决于整体应用，并可在几巴(bar)到几百巴之间。出 流流动路径中的第二装置是压力控制阀，该压力控制阀在低于另一给定压 力限值时关闭。该限值、即第一中间环境压力也可自由地选择，但通常应 略高于正常大气压力。如上所述，这意味着被再充填的储罐可在充气站和 用户之间输送而不会有气体损失。图4示出根据本发明的储罐1的另一实施例的示意图。在该实施例中， 入流支路20和出流支路30具有朝向气体储罐1的周围环境的共用开口 40。 如前述实施例中，进入或离开储罐的所有气体都必须通过流体控制系统5。 来流气体流经入流支路20,出流气体流经出流支路30。在该实施例中，位 于外部侧的有效的入流过滤器41保护流体控制系统5免于来流气体颗粒。位于储罐1的内部侧的类似的出流过滤器42保护流体控制系统5的出流支 路30的对颗粒敏感的阀结构。在过滤器结构41和42之间，入流支路20 和出流支路30被设置成两个独立的流动路径， 一个用于iiA储罐的气体， 一个用于离开储罐的气体。入流支路20包括止回阀21，并在本实施例中 还包括限流器22。限流器22防止充气过程中在更为敏感的止回阀21两侧 形成有害的压力梯度；可选择地，所述限流器是入流过滤器结构41的一部 分。如上文中简要说明的，止回阀21仅在外部环境压力至少略高于储罐1 的内部压力时才打开以用于气体流动。当内部压力略高于外部压力时，止 回阀21完全封闭入流支路20。止回阀21的可能的设计方案将在下文中更 加详细地i兌明。出流支路30包括三个串联的装置限流器35、被动式机械调压器32 和压力辅助止回阀31。该第二限流器35的目的在于防止气体在下游故障 的情况下的有害的泄露；所述第二限流器也可以是内部出流过滤器结构42 的一部分。调压器32是被动式机械装置，如上所述，当第二压力达到某一 预定P艮值时，该调压器将出流气体流量减少到零。由于该第二压力与环境 压力相同， 一旦压力辅助止回阀31打开，则意味着当环境压力达到最大工 作压力时储罐将停止泄露气体。将在下文中进一步给出调压器32的适宜的 设计。出流支路中的第三装置是压力辅助止回阀31。该装置具有重要的系统 功能。如果没有该装置，则储罐从充气站到用户位置的输送将会复杂得多。 由于正常的大气压力(1巴)远低于通常储罐自动封闭的最大工作压力， 因此，它们将以仅由上述限流器35限定的流率来使自己被排空。压力辅助 止回阀31以可,皮描述成逆止阀功能的方式操作，即，下游的压力使该阀打 开。来自调压器的最大的第二压力本身并不能打开该阀。将在下文中详细 说明设计原理。图5示出根据图4的储罐的实施例的断面视图。储罐l包括两个半体 11'和12'。在该实施例中，只有一个半体ll'具有开口，其用作共用开 40的一部分。在本实施例中，流体控制系统5包括单个小的硅片堆栈43，其粘结在半壳体ll'的平的内部表面14上、即在共用开口 40上安装成密 封。根据下文所述实施例中的流体控制系统5所包含的装置的设计原理， 可使用5个薄的硅片实现该设计示例。所述薄片通常被孩W口工，并当粘结 在一起时形成连接到整个微型流体控制系统5的多个被动式装置。所述储罐在所示实施例中显示为球形储罐。球形形状在很多应用中是 有利的，但是，储罐也可具有适合于用于存贮气体的高压系统的任何形状。 图5的实施例的储罐的设计尺寸(直径)在10到50mm范围内。这使得 壁厚相当薄，但仍能有内部较高的气体压力。另外，上述微加工的硅片堆 栈为这种尺寸的储罐提供了适宜的流体控制系统5。但是，如上所述，本 发明的原理也可有利地应用于较大的储罐。储罐的壳体应设计成用于适当的高压、例如高达1000巴。可优选的 材料的选择可以是所有的金属或具有高强度的复合材料。但是，也可使用 其它材料。在图2和图5所示的实施例中，流体控制系统5全部位于耐高压壳体 的内部。这在很多情况下是有利的，因为该耐高压壳体可保护流体控制系 统不受外部机械作用。由于不存在可能会被损坏的突出部分，使得操作和 输送储罐变得更加容易。但是，根据本发明的基本的功能性原理并不依赖 于此，在一般的装置中，流体控制系统5也可部分地或全部地祐放置在耐 压壳体的外部。进入和流出根据图5的储罐的气体流率在图6A和图6B中示出。图 6A示出充气流率随作用在止回阀上的压力差的变化。在止回阀的开启压 力300，气体开始流入储罐，其流率取决于压力差。流率向上变化至水平 301,此时在限流器中发生停滞。而图6B示出排出流率。此时内部压力 远高于外部环境压力。在压力辅助止回阀的开启压力302以下，压力辅助 止回阀关闭且排出流动被阻止。当高于该限值时，气体开始以最大流率 303流出，该流率由于压力差减小而逐渐降低，直到调压器感应到第二高 压304，并4吏流动再次停止。下面说明流体控制系统5中的装置的详细实施例。在这些示例中，压力辅助止回阀、调压器、入流过滤器、出流过滤器和限流器由微加工的几 何结构在粘结的薄片堆栈中形成。因此，所有这些实施例的共同点在于，它们都是通过使用精密加工、化学-微机电系统(chemMEMS)或微机电 系统制造方法制成的微型系统。但是，应当注意，根据本发明的装置也可 通过可选择的常规的制造方法制成。图7是根据本发明的制造方法的实施例的主要步骤的流程图。制造气 体存ji&罐的程序在步骤250开始。在步骤260中，设置具有开口的耐高压 壳体。在步骤262中，设置流体控制系统。该流体控制系统具有入流支路 和出流支路。入流支路又包括止回阀，而出流支路又包括调压器和压力辅 助止回阀。设置流体控制系统的步骤包括优选地将一组薄片微加工成 (将)形成止回阀、调压器和压力辅助止回阀的几何结构，以及将该组薄 片相粘结成结合有止回阀、所述调压器和所述压力辅助止回阀的薄片堆 栈。所述微加工优选通过使用精密加工、化学-微机电系统或微机电系统 制造方法进行。在步骤264中，将流体控制系统附装成覆盖所述开口。该 程序在步骤299结束。下面说明流体控制系统及其部分装置的几个基于薄片的实施例，这些 实施例表明了使用例如微机电系统制造方法生产被动式机械装置的最广 泛的可能性。但是，总的保护范围不应仅局限于这些示例，而只能由所附 专利权利要求进行限定。图8A示出流体控制系统5的断面视图，该系统实现为粘结在一起的 小的薄片堆栈50，并设计成具有进口 51作为储罐的入口。对于直径为20 到50mm的球形储罐，堆栈直径通常在5-8mm范围内，厚度为1.5-2mm。 较大的储罐可具有较大的流体控制系统5,以便提供较大的填充和排出容 量。在该实施例中，堆栈50包括五个薄片52A-E。薄片52A和薄片52B 可具有增加的厚度，以提供机械强固的系统。在薄片52A和薄片52B之 间的粘结界面处形成有外部过滤器41。在薄片54D和薄片54E之间以类 似的方式结合有内部过滤器42。在本实施例中，薄片54E具有不止一个 出口 47。多个出口 47可能是具有吸引力的一一例如用于确认方向的目的。为了降低制造成本，这些口 47可通过各向异性的湿蚀刻在批处理中形成。三个中部薄片52B-D在两面都被微加工以形成流体控制系统5的微 型装置。压力辅助止回阀31与入流过滤器结构41相连，并通过内部通道 53与调压器32相连。调压器32转而与出流过滤器结构42相连。充气止 回阀21以相似的方式连接在入流和出流过滤器结构41、 42之间。在本实 施例中，入流和出流过滤器结构41、 42也用作限流器35和22。图8B是流体控制系统5的另一实施例的断面视图。在该情况下，流 体控制系统5包括两部分薄片堆栈17和18，它们是分别形成入流支路 20和出流支路30的独立的薄片堆栈。各薄片堆栈17和18包括它们各自 的进口 51和过滤器结构41、 42。止回阀21、调压器32和压力辅助止回 阀31的实施方式可与图8A中相同。图9A是可用于本发明的止回阀21的实施例的断面视图。当气体已 经流过入流过滤结构41时，它将在狭窄的内部输送通道58中被向上输送 到薄片52C和薄片52D之间的粘结界面上。输送通道58狭窄，以不使机 械结构负载有由压力造成的应力。输送通道58结束在薄片52C中位于阀 体62上方的圆形的小的容积或空腔59中，所述阀体可沿轴线方向移动， 如箭头99所示。阀体62借助于波紋形压力密封膜61可移动地弹性悬置。 当空腔59中逐渐形成压力时，阀体62被向下推动，从而在阀体62中在 围绕中心孔63的密封结构60中开启一狭缝。在本实施例中，密封结构 60包括一个或多个围绕中心孔63的同心的隆起部55。隆起部55在薄片 52D中封靠阀座涂层56。阀座涂层56相当厚、大于10微米，它提供了 在相等压力条件下密封止回阀21的小的预载。阀座涂层56的材料可以是 软金属或聚合物。实际的选择取决于待存贮的气体和操作压力范围。当阀 体62被推下直到其到达薄片52B时，该阀体将撞击薄片52B上的防止其 被粘住的防粘涂层57。另 一气体输送通道57将气体从中心孔63输送至 流体控制系统5的出口。图9B是可用于本发明的止回阀21的另一实施例的断面视图。大部 分与图9A中的相同，此处不再讨论。但是，在本实施例中具有额外的保护特征结构。当气体储罐被充气且来自入流过滤器结构41的入流压力被 去除时，气体储罐内的内部压力将变得很高，且阀体62被用力地向上推 靠在阀座涂层56上。弹性保护膜59可防止阀座涂层56处的接触压力变 得足够高以至于破坏密封功能。因此，阀体62通过两个直径不同的膜59、 61而悬置。所述两个膜59、 61之间的直径比决定了接触压力减少多少。图10A是可用于本发明的调压器32的实施例的断面视图。高压下的 气体从出流过滤器结构进入向上引导至阀进给孔69的输送通道68，所述 阀进给孔是穿过薄片52D的非常狭窄的孔。阀进给孔69被阀座64包围。 阀座64可具有适宜的硬质涂层如TIN或DLC，以提高耐磨性。在薄片 52C和薄片52B中具有可移动的阀体65，其形成有靠近阀座64的阀帽 66。阀帽66也具有薄膜涂层，以使其具有适当的密封和(耐)磨损性能。在薄片52C中的柔性而压力密封的上膜70使得阀体65的内部部分 72悬置。上膜70具有较小的直径。阀体65的外部部分73借助于大直径 的膜74悬置在薄片52B中。当气体通过该常开阀时，该气体将通过通道 75流出到压力辅助止回阀中。气体还流动通过开口76、通过薄片52C和 薄片52B,并向下ii7v位于阀体65下方的致动容积77中。如果岡体65 处于低的第二压力(即调压器32下游的压力)下，则会被压靠在薄片52A 上的防粘涂层78上。向下推动阀体65的力是上膜70和大直径的膜74 的弹性张力和空腔79中的气体压力的合力。如果将由虛线示出的某材料 81从阀体65的外部部分73中除去，则空腔79可具有更大的容积。当致 动容积77中的压力增加时，阀体65在某一点离开防粘涂层78表面并开 始向上移动，逐渐关闭调压器32，直到最终阀帽66撞击到阀座64。当调 压器32这样地关闭时，致动容积77中的压力将停止增加。当加压气体离 开该系统时，压力降低，调压器32再次打开，从而重新开始压力调节循 环。图10B是可用于本发明的调压器32的另一实施例的断面视图。大部 分与图10A中的相同，在此不再讨论。但是，本实施例具有额外的保护 特征结构。在薄片52B的下部中具有有限柔性的非常小的膜71,其构成阀体内部部分72和外部部分73之间的柔性连接。这种布置的原因在于防 止调压器32在暴露于高的背压时会受到过大的接触压力。在对储罐填充 高压气体的过程中，压力辅助止回阀打开，气体向后流动ii^系统中，从 而也使得致动容积77中的压力增加至一高的水平。该压力猛烈地向上推 动阀体65,这将关闭调压器32。另外，该压力也将阀体65的外部部分 73推靠在薄片52C上的防粘涂层82上。这样，小的膜71的弹性作用将 阻止阀座64中或许会损坏密封表面的过大的接触压力。图ll是可用在本发明中的压力辅助止回阀31的实施例的剖视图。当 感应到的系统的外部环境压力一一例如通过过滤器结构41和通过输送通 道83——较低时，压力辅助止回阀31关闭。这是因为，基准容积(reference volume )84中的压力高于外部环境压力，该压力差将阀体80向上推靠在 阀座85上。阀体80悬置在膜92间，从而使阀体80可械:移置较小的距离。 通过从薄片52B中去除由虛线示出的材料86，可进一步增大基准容积84。 来自调压器的具有第二压力的气体通过通道88进入压力辅助止回阀31。 该气体通过薄片52D中的狭孔89向下进入阀体80。在与第二压力接触的 阀体80的一小的区域87上产生力。但是，该力通常太小以至于其自身并 不能使压力辅助止回阀31打开。为了打开压力辅助止回阀31,需要外部 压力高于某一水平，这样，该外部压力可与第二压力一起向下推动阀体 80。 一旦压力辅助止回阀31打开，则气体开始流过其中，直到外部压力 基本等于第二压力。在充气过程中，当外部压力非常高时，岡体80将被 推靠在薄片52B上的防粘涂层90上，而压力辅助止回阀31将完全打开。上述实施例应被理解成本发明的几个示例性的例子。本领域的技术人 员将能理解，可对这些实施例作出各种变型、组合和改变而不偏离本发明 的范围。流体控制系统5的装置的详细设计可例如被微机电系统领域中的 任何技术人员修改而不改变其基本功能。同样，在技术可行的情况下，可 在其它构造中结合以不同实施例中的不同的部分方案。但是，本发明的范 围由所附权利要求进行限定。本发明使得气体可被存贮在高压下、优选地在许多小的相互独立的球形储罐中。M罐优选地包括集成的微型系统，该微型系统使得气体可以 自主的方式被填充和被释放，此时，唯一需要的控制M是外部压力。该 系统是被动式的，且不需要电能或热能以进行操作。该孩i型系统可优选地 通过将一定数量的微加工的硅片粘结在一起形成。这种制造方法使得该系 统可大量生产，从而造成低的单位成本。这又使得整个存贮系统的总成本 可被接受。将所存贮的气体的总量分装在许多小的储罐中还有助于降低发 生故障时危险的储罐破裂的风险。
权利要求
1. 一种气体储罐(1)，包括耐高压壳体(10)；以及具有入流支路(20)和出流支路(30)的流体控制系统(5)；所述入流支路(20)又包括止回阀(21)；以及所述出流支路(30)又包括调压器(32)和压力辅助止回阀(31)。
2. 如权利要求1所述的气体储罐，其特征在于，所n流支路(20) 和所述出流支欲30 )具有朝向气体储罐(1 )的周围环境的共用的开口( 40 )。
3. 如权利要求1或2所述的气体储罐，其特征在于，所述入流支路 (20)还包括入流过滤器Ul)。
4. 如权利要求l-3中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述出 流支路(30)还包括出流过滤器(42)。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述入 流支路(20)和出流支路(30)中的至少一个还包括限流器(22, 35)。
6. 如权利要求5所述的气体储罐，其特征在于，所述限流器(22， 35)与过滤器(41， 42)相结合。
7. 如权利要求l-6中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述流 体控制系统(5)全部位于所迷耐高压壳体(10)的内部。
8. 如权利要求l-7中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述流 体控制系统(5)是形成在粘结的薄片(52A-E )堆栈(50 )中的小型系统。
9. 如权利要求8所述的气体储罐，其特征在于，所述止回阀(21)、 所述压力辅助止回阀(31)、所述调压器(32)、所述入流过滤器(41)、 所述出流过滤器(42)以及所述限流器(22， 35)中的至少一个由微加工 的几何结构在所述粘结的薄片(52A-E)的堆栈(50)中形成。
10. 如权利要求9所述的气体储罐，其特征在于，所述止回阀(21)、 所述压力辅助止回阀(31)、所述调压器(32)中的至少一个包括一膜悬 置的可移动阀体(62, 65, 80)。
11. 如权利要求10所述的气体储罐，其特征在于，所述调压器(32) 的所述膜悬置的可移动阀体的一部分通过两个直径不同的膜(59， 61)悬 置。
12. 如权利要求l-ll中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述耐 高压壳体(10)由金属或复合材料制成。
13. 如权利要求1-12中任一项所述的气体储罐，其特征在于，所述耐 高压壳体(10)具有大致球形的形状。
14. 一种用于制造气体储罐(1)的方法，包括以下步骤 提供(260)具有开口 (40)的耐高压壳体(10);提供(262)流体控制系统(5);所述流体控制系统(5)具有入流支路(20)和出流支路(30);所述入流支路(20)又包括止回阀(21);以及所述出流支路(30)又包括调压器(32)和压力辅助止回阀(31);以及将所述流体控制系统(5)附装(264)成覆盖所述开口 (40)。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述提供(262)流体 控制系统(5)的步骤又包括以下步骤将一组薄片(52A-E)微加工成形成所述止回阀(21)、所述调压器 (32)和所述压力辅助止回阀(31)的几何结构；以及将所述一组薄片(52A-E)相粘结成结合有所述止回阀(21)、所述 调压器(32)和所述压力辅助止回阀(31)的薄片堆栈(50)。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述微加工步骤优选 地通过使用精密加工、化学-微机电系统或微机电系统制造方法进行。
17. 用于在高压下存贮气体的方法，包括以下步骤 使气体储罐(1)暴露于(210)高压下的气体中； 从而使所述气体储罐(1)的流体控制系统(5)的入流支路(20)的止回阀(21)由于所述高压作用而打开；向所述气体储罐(1)中充入(212)所述气体；将所述气体储罐(1)从所述高压下的气体中移出(214);从而所述止回阀(21)关闭；使所述储罐(1)暴露于(220)第一中间环境压力；从而使所述气体储罐(1)的流体控制系统(5)的出流支路(30)的 压力辅助止回阀(31)由于所述第一中间环境压力作用而打开；所述第一中间压力大于大气压力；以及从所述气体储罐(1)中排出(222)所述气体。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括将所述储罐(1) 暴露于(224)第二中间环境压力的步骤；所述第二中间环境压力大于所述第 一 中间环境压力；从而使所述出流支路(30)的调压器(32)被关闭，并阻止气体进一 步从所述气体储罐(1)中被排出。
全文摘要
本发明涉及一种气体存贮罐(1)，其具有耐高压壳体(10)和流体控制系统(5)。流体控制系统(5)具有入流支路(20)和出流支路(30)。入流支路(20)包括止回阀(21)，而出流支路(30)包括调压器(32)和压力辅助止回阀(31)。优选地，流体控制系统(5)还包括入流过滤器、出流过滤器和限流器。流体控制系统(5)优选地全部位于耐高压壳体(10)的内部。流体控制系统(5)优选地设置成形成在粘结的薄片堆栈中的小型系统，其中，部分装置通过微加工的几何结构形成。本发明还提出了一种用气体存贮罐(1)操作气体的方法和该气体储罐(1)的制造方法。
文档编号F17C1/00GK101287947SQ200680038425
公开日2008年10月15日 申请日期2006年9月14日 优先权日2005年9月15日
发明者L·斯坦马克 申请人:曼巴斯阿尔法股份公司