能直接充装LNG并杜绝散放气BOG的低温高压气瓶的制作方法

本发明涉及天然气存储和使用领域，尤其是涉及一种能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶。

背景技术：

天然气是今后几个世纪里、机动车寄予厚望的清洁石化能源。随页岩气的大量开采、可燃冰的开发应用、及hcng的规模推广，向机动车提供了更多的天然气资源，把它们连同常规天然气制备成纯净的液态燃料lng，将为机动车提供清洁、廉价、便捷的气态能源，根本上改变燃油机动车排放污染严重的现状。

液化天然气(lng)因具有品质纯净、使用安全，能量密度大、储存燃料多，加液时间短、充装效率高等优势，已是各类天然气汽车中最理想的清洁燃料了，广泛用于各种大型车辆(lngv)。

由于散放气bog的困扰，lng目前只能用于大型、长途、露天停放的车辆，还不能用于中、小型车辆。国家法规明令禁止下列场所储存和应用lng：发动机排量小于2升的车辆、容积小于150升的燃液储存容器(杜瓦瓶)、以及停放在封闭车库的天然气车辆。

因此大多数(90％以上)天然气汽车还只能使用和储存压缩天然气cng作为燃料。需从cng加气站或者lng汽化站去充装20mpa的cng。该方式虽然没有燃气外泄，但因储存密度低、续驶里程短，只能用于城市中心周围的短途运营。只有提高了车用气瓶的压力，才能克服上述缺陷。把气瓶压力从目前20mpa提高到30-35mpa是有效果的：可将小型乘用车的续驶里程提高到300公里以上。但是，提高储存压力会增加气瓶成本和加气站的投资及能耗；尤其是压力提高到35mpa以上时、会大幅增加车辆充气和储气的成本。

小型乘用车如能直接充装lng作为燃料、将会是一种颠覆性的变革：一方面，排放清洁了，使用起来也像用汽油一样地方便了；另一方面，lng和燃油相比，热值基本相同(还稍高于汽油)，而价格只有汽油的70％，能节省30％的费用。

届时，就可以摆脱天然气车辆对于管道气加气站的依赖，就可以直接从液态天然气加液站储液库里、充装lng，既便捷、也省钱；又环保、又安全；对个人和对国家都有大利，一定会有广阔的应用前途。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶，所述低温高压气瓶能充装液态天然气，可以保持气液共存的状态，也不会释放bog。

根据本发明实施例能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶，主要包括：内瓶，所述内瓶采用能够承受使用温度-196℃的304或316不锈钢或6061铝合金制造成为无缝容器；所述内瓶容积v，适于充装或存储第一体积v1的低温液态天然气和第二体积v2的气态天然气，所述高压内瓶内存储的第一体积v1的低温液态天然气适于吸热转化为气态天然气；有效预应力缠绕层，所述有效预应力缠绕层采用能够承受使用温度-196℃的树脂浸渍高强度碳纤维t700，通过在内瓶全部外表面上以预定额定值张力缠绕而成，所述有效预应力缠绕层与内瓶组合构成高压内瓶，共同承受在空载条件下、满载条件下和任何苛刻组合条件下的设计压力，即所述高压内瓶共同承受所述内瓶储存最大充装系数v1/v≤0.9的低温液态天然气，并在吸热完全转化为气态天然气时的具有最大工作压力pmax，与工作温度一起共同作为载荷条件；外壳保护层，所述外壳保护层由普通不锈钢或非金属制成，所述外壳保护层内形成有安装空间，所述高压内瓶固定在所述安装空间内，且所述高压内瓶和所述外壳保护层之间形成有间隔空间。

根据本发明实施例的能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶，通过采用能够承受使用温度-196℃的304或316不锈钢或6061铝合金制造成为无缝容器，并采用能够承受使用温度-196℃的树脂浸渍高强度碳纤维t700，通过在内瓶所有外表面上以预定额定值张力缠绕而构成高压内瓶，可以使得高压内瓶内可以加注和储存液态天然气，并且，高压内瓶内可以保持气液共存的状态，由此，可以增加汽车等交通工具的行驶里程。

进一步地，通过设置的外壳保护层，将高压内瓶安装在外壳保护层内，并使得高压内瓶和外壳保护层之间形成有间隔空间，可以在一定程度上将高压内瓶与外部环境隔离开，从而可以在不损伤高压内瓶的前提下进行安装，也容易降低低温高压气瓶的安装条件，从而降低安装成本，还不易带来冻伤操作人员的安全隐患。

另外，根据本发明的低温高压气瓶，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述间隔空间内适于抽成真空状态或者粗真空状态，起到主要的绝热作用；所述低温高压气瓶还包括：隔热保护层，所述隔热保护层适于填充在所述间隔空间内，所述隔热保护层适于阻隔所述高压内瓶与外界的空气之间的热交换，同时，降低抽真空的工作量。也可以不设隔热保护层，在间隔空间内通热源，用以加热瓶内lng。

在本发明的一些实施例中，所述低温高压气瓶的两端分别设置有与所述内瓶内部联通的第一开口和第二开口，所述低温高压气瓶还包括：加液管和回气管，所述加液管和所述回气管设置于所述第一开口和所述第二开口中的至少一个内，所述液态天然气适于从所述加液管加入所述内瓶内，当通过所述加液管向所述内瓶加注液态天然气时，所述回气管适于与回收装置连通，以方便向所述内瓶顺利加注液态天然气，所述内瓶内的所述液态天然气和所述低温高压气瓶内的所述气态天然气适于从加液管和所述回气管流出，以供给发动机使用。

在本发明的一些实施例中，所述低温高压气瓶还包括：第一组单向阀，所述第一组单向阀包括设于所述加液管、所述回气管和lng加液站的连接通道上的单向阀，以使得所述低温高压气瓶在不加液时保持绝对密封状态，从而不会释放bog；第二组单向阀，所述第二组单向阀包括设于所述加液管、所述回气管和发动机的连接通道上单向阀，以使得所述低温高压气瓶在发动机熄火时也保持绝对密封状态，从而不会释放bog。

在本发明的一些实施例中，所述高压内瓶和所述外壳保护层均形成为轮廓相似的长圆形，以形成长圆形的所述低温高压气瓶，长圆形的所述低温高压气瓶适于水平躺卧放置，所述低温高压气瓶的一端适于穿设有加液管和回气管，所述加液管伸入所述高压内瓶内后适于沿着所述高压内瓶的内壁面向下延伸，所述回气管伸入所述高压内瓶后适于沿着所述高压内瓶的内壁面向上延伸。

在本发明的一些实施例中，所述低温高压气瓶还包括有加热器，所述加热器的至少一部分适于伸入所述高压内瓶内，所述加热器伸入所述高压内瓶内后，沿所述高压内瓶的内壁面的延伸方向延伸，以对所述高压内瓶内的液态天然气进行加热，或者，所述加热器包括加热管，所述加热管形成为u形管，u形管内适于通入导热介质，u型的所述加热管的至少一部分适于伸入所述高压内瓶内。

在本发明的一些实施例中，所述高压内瓶和所述外壳保护层均形成为轮廓相似的长圆形，以形成长圆形的所述低温高压气瓶，长圆形的所述低温高压气瓶适于竖直放置，所述加液管适于从所述低温高压气瓶的下端伸入所述内瓶，所述回气管适于从所述低温高压气瓶的上端伸入所述内瓶，或者，所述加液管和所述回气管均适于从所述低温高压气瓶的上端伸入所述内瓶，且所述加液管的最低点低于所述回气管的最低点。

在本发明的一些实施例中，所述低温高压气瓶还包括有外带式蒸发装置，所述外带式蒸发装置设于所述高压内瓶和发动机之间，所述高压内瓶内的液态天然气和气态天然气适于从所述加液管和所述回气管流向所述外带式蒸发装置，所述外带式蒸发装置加热后的常温天然气适于直接供给发动机。

在本发明的一些实施例中，所述高压内瓶能承受的极限压强为第一压强pa1限定在：35～56.25mpa。

在本发明的一些实施例中，充入所述低温高压气瓶的所述液态天然气的温度t限定在：-82.3℃至-162℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的卧式的低温高压气瓶的结构示意图；

图2是图1中a向的结构示意图；

图3是图1中b向的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的立式的低温高压气瓶一种加液管和回气管的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的立式的低温高压气瓶另一种加液管和回气管的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的卧式的低温高压气瓶与外带式蒸发器配合的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的立式的低温高压气瓶与外带式蒸发器配合的结构示意图。

附图标记：

100：低温高压气瓶；

1：第一瓶盖；2：加热器；3：外壳保护层；4：玻璃纤维保护层；5：碳纤维增强层；6：内瓶；7：加液管；8：回气管；9：第二瓶盖；10：单向阀；11：间隔空间；12：外带式蒸发装置；13：导热进口；14：导热出口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶100。这里需要说明的是，ng为常态天然气的英文缩写，lng为液态天然气的英文缩写，cng为气态天然气的英文缩写，bog为散放气的英文缩写。

参考图1-图7所示，根据本发明实施例的能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶100主要包括内瓶6、有效预应力缠绕层和外壳保护层3。

具体地，内瓶6采用能够承受使用温度-196℃的304或316不锈钢或6061铝合金制造成为无缝容器；内瓶6容积v，适于充装或存储第一体积v1的低温液态天然气和第二体积v2的气态天然气，高压内瓶内存储的第一体积v1的低温液态天然气适于吸热转化为气态天然气，有效预应力缠绕层采用能够承受使用温度-196℃的树脂浸渍高强度碳纤维t700，通过在内瓶6全部外表面上以预定额定值张力缠绕而成，有效预应力缠绕层与内瓶6组合构成高压内瓶，共同承受在空载条件下、满载条件下和任何苛刻组合条件下的设计压力，高压内瓶共同承受内瓶6储存最大充装系数v1/v≤0.9的低温液态天然气，并在吸热完全转化为气态天然气时的具有最大工作压力pmax，与工作温度一起共同作为载荷条件。其中，高压内瓶设计，可以压力爆破试验、压力疲劳试验、跌落试验、火烧试验、枪击试验、耐腐蚀试验等得出的。

而对于上述技术方案，可以进行如下的理解：

根据液态天然气lng-cng汽化站的工作原理，通过在车用低温高压气瓶100内、充装一定量的lng，吸收足够热量，lng就能汽化、制备成设定压力的cng，储存在低温高压气瓶100之中，供发动机持续地使用，从而能够提高汽车的行驶里程。

进一步地，充入高压内瓶的低温液态天然气的第一体积v1满足：v1/v≤0.9，当第一体积v1的液态天然气吸热完全转化为气态天然气时，高压内瓶内的气态天然气产生了最大的工作压力pmax，而通过304或316不锈钢或6061铝合金构成的内瓶6，配合有效预应力缠绕层，可以使得高压内瓶的承受的压强p满足：p≥pmax。

进一步地，液态lng吸热后、能汽化生成气态cng。吸收的热量愈多，生成的cng愈多，最终完全汽化为气态cng。lng全部汽化时，体积要膨胀625倍(每1立方米lng汽化后能膨胀为625立方米的常压天然气ng)，由此，相较于现有技术中的天然气汽车的低温高压气瓶100，只能充装或者保存气态天然气，而容易导致的行驶路程短、需要不断进行天然气的充装等问题，本申请通过上述高压内瓶的采用的材料，以及内瓶6与有效预应力缠绕层的配合方式，以及上述充装系数，可以使得本申请的高压内瓶内可以直接充装低温液态天然气，高压内瓶内可以充装和保存液态天然气，此时，使得高压内瓶内保持气液共存的状态，而每1立方米lng汽化后能膨胀为625立方米的常压天然气ng，因此，能加注和存储液态天然气，并能在高压内瓶内液态天然气自动转化为气态天然气的高压内瓶，装载在汽车等交通工具上，既可以满足其取用气态燃气的需求，又可以大大增加汽车等交通工具的行驶里程。

进一步地，每1立方米lng汽化后能膨胀为625立方米的常压天然气ng，如果系统封闭，就可以生成62.5mpa的内压，低温高压气瓶100内由lng汽化生成的cng最高气压值，仅取决于初始时充入低温高压气瓶100的lng容量，换言之，lng容量多，高压内瓶内的最大工作压力pmax高，lng容量少，高压内瓶内的最大工作压力pmax低。这里需要说明的是，本申请中的第一体积v1仅表示为液态天然气的最大保存体积，在实际的应用中，加注的液态天然气体积可以小于第一体积v1，具体地不作限制。

进一步地，散放气(bog)是存放lng的低温低压容器中不可避免的现象，因为在气液共存的容器中，随着外部热量的传入、气相的饱和压力会逐渐增大，当气压达到一定数值时，就会冲开阀门，散放到周围的大气之中，这种散放气就称为bog。bog既是一种燃气损耗，也会造成环境的污染，还会因集聚成危险浓度，而引发着火、燃烧和爆炸等二次灾害。因而是lng的储存容器中必须治理的。

目前治理bog的办法，都是把排放的散放气搜集起来，加以利用，或者加压成为高压压缩天然气cng，或者降温成为低温液态天然气lng。lng加液站和lng储罐都有必须配备这类回收装置，而一些零散的场合(例如运行的lngv车辆、或者散存的lng容器)就很难实现回收了，为此，国家制定了严格的规程，限制lng容器的使用(其核心就是避免bog的散放)。如：储存容器的体积不得小于150l、车辆使用应停放在空旷，露天，空气流通顺畅的产地、应用于小型车辆时，不允许出现bog和发动机排量不得低于2l等。而本申请的高压内瓶，不设燃气释放阀门，过程中也没有燃气泄漏，只要高压内瓶不出现破裂，燃气就不会外泄。

进一步地，本申请的低温高压气瓶100还包括外壳保护层3，外壳保护层3可以由普通不锈钢或非金属制成，外壳保护层3内形成有安装空间，高压内瓶固定在安装空间内，且高压内瓶和外壳保护层3之间形成有间隔空间11，这里可以理解的是，由于高压内瓶内存储有低温液态天然气，容易使得高压内瓶的外壁的温度也处于低温状态，低温状态的高压内瓶的外壁，容易增加在汽车上的安装难度以及安装成本，同时，避免低温外壁变成安全隐患，冻伤接触者。由此，通过设置的外壳保护层3，将高压内瓶安装在外壳保护层3内，并使得高压内瓶和外壳保护层3之间形成有间隔空间11，可以在一定程度上将高压内瓶与外部环境隔离开，从而可以在不损伤高压内瓶的前提下进行安装，也容易降低低温高压气瓶100的安装条件，从而降低安装成本，还不易带来冻伤操作人员的安全隐患。

对于上述内瓶6、有效预应力缠绕层和外壳保护层3的材料，本领域的技术人员可以根据实际的应用情况进行更换，这里不作限制。在一个具体地示例中，内瓶6除了可以采用304或316不锈钢或6061铝合金之外，还可以采用其他型号的奥氏体材料，或者其他的合金材料。有效预应力缠绕层除了采用低温树脂浸渍高强度碳纤维t700之外，还可以采用常规技术中的在低温高压气瓶100外侧设置碳纤维增强层5、玻璃纤维保护层4，或者碳纤维增强层5和玻璃纤维保护层4结合的保护方法。

由此，根据本发明实施例的能直接充装lng并杜绝散放气bog的低温高压气瓶100，通过采用能够承受使用温度-196℃的304或316不锈钢或6061铝合金制造成为无缝容器，并采用能够承受使用温度-196℃的树脂浸渍高强度碳纤维t700，通过在内瓶6外以预定额定值张力缠绕而构成高压内瓶，可以使得高压内瓶内可以加注和储存液态天然气，并且，高压内瓶内可以保持气液共存的状态，由此，可以增加汽车等交通工具的行驶里程。进一步地，通过设置的外壳保护层3，将高压内瓶安装在外壳保护层3内，并使得高压内瓶和外壳保护层3之间形成有间隔空间11，可以在一定程度上将高压内瓶与外部环境隔离开，从而可以在不损伤高压内瓶的前提下进行安装，也容易降低低温高压气瓶100的安装条件，从而降低安装成本，还不易带来安全隐患。

在本发明的上述技术方案中，为进一步增强对高压内瓶的隔热保护能力，可以对间隔空间11进行一定的处理，具体地：在一个示例中，间隔空间11内适于抽成真空状态或者粗真空状态，起到绝热作用；在另一个示例中，低温高压气瓶100还包括：隔热保护层，隔热保护层适于填充在间隔空间11内，隔热保护层适于阻隔高压内瓶与外界的空气之间的热交换，同时，降低抽真空的工作量。也可以如另一示例、不设隔热保护层，在间隔空间11内通热源，加速加热瓶内的lng，以增加对发动机的供气量。

而通过上述两个示例的方案，可以进一步地提高对高压内瓶的隔热保护能力，一方面，提高了高压内瓶的隔热保护能力，可以使得高压内瓶内能较长时间地保持在气液共存的状态，从而有利于高压内瓶保存液态天然气和汽车使用天然气，另一方面，提高了高压内瓶的隔热保护能力可以进一步地降低安全隐患。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，低温高压气瓶100的两端分别设置有与内瓶6内部联通的第一开口和第二开口，低温高压气瓶100还包括第一瓶盖1和第二瓶盖9，第一瓶盖1和第二瓶盖9分别适于封闭第一开口和第二开口。低温高压气瓶100还包括加液管7和回气管8，加液管7和回气管8设置于第一开口和第二开口中的至少一个内，液态天然气适于从加液管7加入内瓶6内，当通过加液管7向内瓶6加注液态天然气时，回气管8适于与回收装置连通，以方便向内瓶6顺利加注液态天然气，内瓶6内的液态天然气和低温高压气瓶100内的气态天然气适于从加液管7和回气管8流出，以供给发动机使用。

也就是说，可以将加液管7和回气管8同时设置在第一开口内，也可以将加液管7和回气管8同时设置在第二开口内，还可以将加液管7设置在第一开口内、回气管8设置在第二开口内，在一个具体示例中，回收装置可以设在对低温高压气瓶100加注液态天然气的加液枪上，此时，加液枪在朝向低温高压气瓶100加注液态天然气时，可以直接将瓶内的气态天然气抽出，从而方便加注液态天然气。

进一步地，低温高压气瓶100还包括设有第一组单向阀10，第一组单向阀10包括设于加液管7、回气管8和lng加液站的连接通道上的单向阀10，以使得低温高压气瓶100在不加液时保持绝对密封状态，从而不会释放bog，由此，通过低温高压气瓶100通过设置的第一组单向阀10，可以保证在对低温高压气瓶100加注液态天然气时不会释放bog。

更进一步地，低温高压气瓶100还包括设有第二组单向阀10，第二组单向阀10包括设于加液管7、回气管8和发动机的连接通道上的单向阀10，以使得低温高压气瓶100在发动机熄火时也保持绝对密封状态，从而不会释放bog，由此，通过低温高压气瓶100通过设置的第二组单向阀10，也可以保证在发动机熄火时不会释放bog。

由此，根据上述的第一单向阀10和第二单向阀10，可以使得汽车在加气以及使用过程中均不会产生散放气，从而满足国家在对汽车使用的过程中的相关规定。即使长期停驶的车辆中，lng全部汽化了，压力虽然达到最大值、也没有超过气瓶设计强度。由于设置了单向阀10，也不会产生bog。确保了小型lng乘用车也能够停放在封闭车库内。

本申请的低温高压气瓶100根据放置需求可以有卧式和立式，这里的卧式指的是沿如图1所示的左右方向放置，为满足低温高压气瓶100的卧式和立式放置后的加注天然气和使用天然气的需求，需要对加液管7和回气管8进行一些设置。

在本发明的一些实施例中，高压内瓶和外壳保护层3均形成为轮廓相似的长圆形，以形成长圆形的低温高压气瓶100，长圆形的低温高压气瓶100适于水平躺卧放置，以适于放置在小型汽车的后备箱等位置，在如图1所示的一个示例中，低温高压气瓶100的一端适于穿设有加液管7和回气管8，加液管7伸入高压内瓶内后适于沿着高压内瓶的内壁面向下延伸，回气管8伸入高压内瓶后适于沿着高压内瓶的内壁面向上延伸，由此可以较好地在加注液态天然气时回收气态天然气，可以降低加注液态天然气的难度，而且，在取用高压内瓶内的天然气时，天然气可以从回气管8内流出，以朝向发动机输送。

在本发明的另一些实施例中，如图4和图5所示，高压内瓶和外壳保护层3均形成为轮廓相似的长圆形，以形成长圆形的低温高压气瓶100，长圆形的低温高压气瓶100适于竖直放置，这里的竖直放置指的是沿上下方向放置。在如图4所示的示例中，加液管7适于从低温高压气瓶100的下端伸入内瓶6，回气管8适于从低温高压气瓶100的上端伸入内瓶6，或者，在如图5所示的示例中，加液管7和回气管8均适于从低温高压气瓶100的上端伸入内瓶6，且加液管7的最低点低于回气管8的最低点，由此可以较好地在加注液态天然气时回收气态天然气，可以降低加注液态天然气的难度，而且，在取用高压内瓶内的天然气时，天然气可以从回气管8内流出，以朝向发动机输送。

在本发明的一些实施例中，由于考虑到低温高压气瓶100内的气态天然气的使用问题，为了方便将气态天然气供给发动机使用，本申请可以对气态天然气进行加热。

具体地：如实施例一，参考图6和图7所示的在间隔空间11的结构示意图，以及参考图4所示的在间隔空间11内的加热的结构示意图：外壳保护层3的长度方向的两端形成有导热进口13和导热出口14，导热进口13与导热出口14均与间隔空间11联通，导热介质适于从导热进口13进入间隔空间11，以对高压内瓶内的液态天然气加热，使得液态天然气加速转化为气态天然气，间隔空间11内的导热介质适于从导热出口14流出。

也就是说，在低温高压气瓶100保存天然气的过程中，可以通过间隔空间11进行一定程度的隔热，以减少热交换，延长液态天然气的保存时间，而当需要使用低温高压气瓶100内的天然气时，由于吸热速度会对液态天然气转化为气态天然气的速度，而且，常规状态的天然气和气态天然气的压力和温度之间具有差异，因此，通过在间隔空间11内导入导热介质进行加热的方式，可以提高液态天然气转化为气态天然气的速度，也可以在一定程度上满足发动机使用的天然气的用量，或者降低后续过程中，将气态天然气转化为可供发动机使用的常规天然气的难度。

如实施例二，参考图1和图5所示的在高压内瓶内的加热的结构示意图：低温高压气瓶100还包括加热器2，如图1所示，加热器2的至少一部分适于伸入高压内瓶内，加热器2伸入高压内瓶内后，沿高压内瓶的内壁面的延伸方向延伸，以对高压内瓶内的液态天然气进行加热，或者，如图5所示，加热器2包括加热管，加热管形成为u形管，u形管内适于通入导热介质，u型的加热管的至少一部分适于伸入高压内瓶内。

也就是说，通过对高压内瓶内的天然气进行加热的方式，来提高液态天然气转化为气态天然气的速度，也可以在一定程度上满足发动机使用的天然气的用量，或者降低后续过程中，将气态天然气转化为可供发动机使用的常规天然气的难度。

如实施例三，参考图6和图7所示的在低温高压气瓶100外部的加热的结构示意图：低温高压气瓶100还包括有外带式蒸发装置12，外带式蒸发装置12设于高压内瓶和发动机之间，高压内瓶内的液态天然气和气态天然气适于从加液管7和回气管8流向外带式蒸发装置12，外带式蒸发装置12加热后的常温天然气适于直接供给发动机。

也就是说，通过对高压内瓶输出后的天然气进行加热的方式，来满足发动机使用的天然气的标准，这里，高压内瓶输出的天然气可以是气态天然气，也可以是液态天然气，这里不作限制。

而对于实施例三，又可以有具体实施例四，参考图6所示，低温高压气瓶100为卧式放置，低温高压气瓶100的两端分别设置有进液管和回气管8，且，进液管和回气管8分别通向加气站的管路以及通向外带式蒸发装置12的管路上分别设置有单向阀10，这里，单向阀10可以是普通单向阀，也可以是电子单向阀，进一步地，低温高压气瓶100朝向外带式蒸发装置12输出的天然气可以是气态天然气，也可以是液态天然气，更进一步地，低温高压气瓶100可以通过加液管7和回气管8同时朝向外带式蒸发装置12输出天然气。

而对于实施例三，又可以有具体实施例五，参考图7所示，低温高压气瓶100为立式放置，低温高压气瓶100的两端分别设置有进液管和回气管8，且，进液管和回气管8分别通向加气站的管路以及通向外带式蒸发装置12的管路上分别设置有单向阀10，这里，单向阀10可以是机械式的单向阀10，也可以是电子单向阀10，进一步地，低温高压气瓶100朝向外带式蒸发装置12输出的天然气可以是气态天然气，也可以是液态天然气，更进一步地，低温高压气瓶100可以通过加液管7和回气管8同时朝向外带式蒸发装置12输出天然气。

而根据上述实施例一至实施例三可知，可以分别在低温高压气瓶100的瓶内、间隔空间11内和低温高压气瓶100外部进行加热，当然，可以理解的是，也可以根据实际地使用需求进行实施例一、实施例二和实施例三的任意的组合，本申请不进行限制。

在本申请的具体地设计过程中，根据“1m³液态lng可完全汽化生成625m³气态ng”的原理，按所述低温高压气瓶100的承压能力、容积和环境温度等条件，就能精确算出须限量充入该低温高压气瓶100的lng容积(或重量)，以便确保生成的cng最高压力得到控制，确保低温高压气瓶100的安全。为满足汽车的行驶500km的需求，根据小型天然气乘用车的百公里燃气平均消耗量数据、(7nm3/100km或5.02kg/100km)可以计算出：低温高压气瓶100内必须充入液态天然气56升(或25.1公斤)。

例如：在容积为62l的低温高压气瓶100内、只允许充入90％体积的lng，即只允许充入55.8llng，该低温高压气瓶100能生成的最高压力为：p＝62.5mpax0.9＝56.25mpa。

又如：在80l的低温高压气瓶100内充入56l的lng，可生成的最大压力为p＝62.5mpax56/80＝43.75mpa。

再如：在100l的低温高压气瓶100内充入56l的lng可生成的最大压力为p＝56x62.5/100＝35mpa。

据此可知：确定了低温高压气瓶100的强度，就能通过控制lng的充入量、控制低温高压气瓶100最终生成的最大压力。只要确定了所述低温高压气瓶100的容积和承压等级，就可以精准地计算出lng的充入量。

低温高压气瓶100充入的lng重量比(或容积比)愈大，生成的cng压力愈高。法规允许低温高压气瓶100最大充装量为其容积的90％，因此，生成的cng最高压力不会超过56.25mpa。低温高压气瓶100强度即可按此设计。

由此，在本发明的一些示例中，高压内瓶能承受的极限压强为第一压强pa1限定在：35～56.25mpa，以满足低温高压气瓶100的使用需求。

进一步地，为方便理解本申请，下面具体说明低温高压气瓶100内的液态天然气和气态天然气的加注和转化过程：

首先，为满足天然气的液态需求，充入低温高压气瓶100的液态天然气的温度t限定在：-82.3℃至-162℃。

在充入lng的瞬间、由于低温高压气瓶100尚处于室温，瓶内lng会迅速沸腾，瓶内气压会迅速增加，以致无法继续正常充入lng(目前lng加液枪结构、属于低压充装)，应将瓶内的气体及时排出，才能确保lng正常充装。达到低温高压气瓶100容积的90％时，充装完成。此时瓶内温度、压力趋于稳定，气、液两相平衡。

液态天然气转化为气态天然气的第一阶段：lng升温，部分lng汽化，气、液两相共存。具体地，热量传入的初期，lng温度升高，cng饱和气压也升高，最终达到临界状态：温度-82.3℃、低压力4.23mpa。

如果此时发动机不用燃气，则气、液两相保持平衡，温度和压力维持不变，气相液相维持平衡。如果此时发动机需要用气，则一部分液相lng就要吸收热量、汽化为cng：液相数量减少，气相数量增加，以供发动机之需。

高压内瓶内两相共存时，lng温度和cng气压之间的关系：随着温度的升高，饱和气压也会增加，大体上呈正相关。由此，可以估算此阶段lng汽化为cng所需的热量qlq(液体汽化热)。

具体地，已知lng的汽化热为590kj/kg，lng的密度为450kg/nm3，根据lng充入容积、先折算为lng充入重量，进而算出汽化阶段所需吸收的热量：例如：在100l低温高压气瓶100中、充装了56l的lng，(能形成35mpa的cng)把容积换算成重量：g＝56升*0.45公斤/升＝25.1kg。则，所需的汽化热为：qlq＝25.10kgx590kj/kg＝14809kj＝4.11kwh。

又如：在62l低温高压气瓶100中、充注了55.8l的lng，(充满90％低温高压气瓶100容积，能形成56mpa)换算成应充入的lng重量：g＝55.8升*0.45公斤/升＝25.11公斤。则：所需的汽化量qlq为：qlq＝25.11kgx590kj/kg＝14815kj＝4.115kwh。

高压内瓶内两相共存时，lng温度和cng气压之间的关系：随着温度的升高，饱和气压也会增加，大体上呈正相关。由此，估算此阶段lng温度升高所需的热量qlw(液体的温升热)：

lng的平均比热为1.85，温升为：-82.3-(-162)＝79.7℃，低温高压气瓶100内lng的重量为25.1kg,温度升高阶段所需的液体温升热为：qlw＝25.1*1.85*79.7＝3682kj＝1.023kwh。

综上所述，第一阶段是气、液两相共存的阶段，温度长期保持在临界温度-82.3℃，压力可长期维持在4.23mpa。如果此阶段要给发动机供气，则低温高压气瓶100一方面要制气、供气，另一方面可维持气、液两相平衡。此时，低温高压气瓶100温度不变，(仍是-82.3℃)输出的则是4.23mpa的低温、低压cng燃气和lng燃液。输出的燃气和燃液还需经过另行加热、才能成为室温态的燃气。

液态天然气转化为气态天然气的第二阶段：高于临界温度时，低温高压气瓶100进入lng完全汽化区段，随热量传入、开始时lng不断汽化，cng数量增加，气压快速攀升，达到最大值，温度则仍然不变(-82.3℃)。此时，液体已不复存在，输出的是低温、高压的燃气。随后，传入热量主要用于cng气体升温，从-82.3℃升高到室温。输出的是常温、高压的燃气。

资料中查出cng平均比热(1.85)，根据瓶内cng重量及前后的温差，可算出此阶段cng所需要的热量qcw(气体温升热)。

例如：100l低温高压气瓶100内充入25.1kglng，汽化生成35mpa的cng，从临界温度-82.3℃升高至室温20℃、所需温升热：qcw＝重量*平均比热容*温升＝25.1*1.85*102.3＝4750kj＝8451/3600＝1.32kwh。

又如：62l低温高压气瓶100充入25.11kglng，汽化生成56.25mpa的cng，温度从-82.3℃升高至20℃，需温升热：qcw＝重量*平均比热容*温升＝25.11*1.85*102.3＝4752kj＝1.32kwh；

进一步地，本申请对供热条件于汽化速度之间的影响进行了分析，具体地，要满足发动机的用气需求，可以对低温高压气瓶100直接加热，以提供足够的热量q总(汽化总热量)，其中热量q总由三部分组成，即液态汽化热qlq+液态温升热qlw+气态温升热qcw。

由此，根据上述计算结果可以得出：q总＝qlq+qlw+qcw＝4.11+1.023+1.32＝6.453kwh。

为了确保低温高压气瓶100能在五个小时内、吸收6.453kwh的热量，制备出足够的燃气、供发动机使用，可以采取本申请中的实施例一、实施例二和实施例三，或者实施例一、实施例二和实施例三的任意的组合。

根据本申请的低温高压气瓶100，低温高压气瓶100在不同阶段里，制备和输出的cng有所不同，下面具体地描述三种情况的状态。

情况一：临界温度时的气、液两相共存，温度为-82.3℃，气压为4.23mpa，输出的是低温、低压的cng和低压的lng。

情况二：lng全部汽化的初期，液相不复存在，温度为-82.3℃，压力可能达到最大值，输出的是低温、高压的cng。

上述两种情况所制备的燃气温度较低，应在蒸发器内再加热至室温，再送入发动机。否则会影响发动机的燃烧效率。

情况三：气体温度快速攀升阶段，温度接近室温，输出的是常温、高压的cng。

显然，第一种情况比较理想，既可以节能，低温高压气瓶100的强度负荷也比较轻。应该尽量在两相共存的阶段、制备和储存低压燃气，以取得较好的效果和效益。

根据本申请的低温高压气瓶100，下面具体描述需要配合发动机的实时用气量、提供足够量的燃气。

发动机耗气量由实际工况确定，可按一百公里平均耗气量去估算。(7nm3/100km；5.02kg/100km)低温高压气瓶100要满足在五个小时内提供25.1kg的用气量，需要通过可以采取本申请中的实施例一、实施例二和实施例三，或者实施例一、实施例二和实施例三的任意的组合的加热的方式实现。而且可以根据发动机的实时需气量、通过控温系统，自动调整汽化的速度，从而能经济地制备燃气，取得较好的经济效益。因此，所述低温高压气瓶100应配备有温度、气压、时间等状态参数的读取、记录和分析、判断等装置，形成和发动机匹配的自动化的操作。

为了精确地控制好供气量、以满足发动机的需求，应在低温高压气瓶100研制成功后、针对小型车辆的具体情况，按季节开展模拟试验。最终确定以最少的能耗、去满足发动机的用气需求。

在本申请的一些实施例中，实现低温条件下精准地向低温高压气瓶100内充装定量的lng，是实现上述设想的又一个关键环节。目前市场上使用的lng流量计能够满足计量要求，目前市场上的充液枪的充注压力不超过2mpa，基本上也能满足要求，但应控制充装过程中、由于lng沸腾而出现的余气压力过高现象。由于低温高压气瓶100在充装时处于室温状态，而lng的温度为-162℃，于是，lng在低温高压气瓶100内会发生激烈的沸腾现象，造成压力攀升，以致无法向低温高压气瓶100内充入lng。应考虑采取必要的措施、避免出现上述现象，例如单独引出余气，避免瓶内出现压力过高、而无法足量充入lng的情况，还可以设置有智能型的充注机，充注时能够自动识别和检测出低温高压气瓶100的规格、容量、温度、余气压力等参数，根据不同的情况、实现自动、精确充装。

在本申请的一些实施例中，在临界状态下(82.3℃)，可以把低压(4.23mpa)天然气从低温高压气瓶100中引出来，连接到外带式蒸发装置12内加热，(热源为发动机的冷却液)使其汽化和升温，成为常温、低压的cng、供给发动机使用。图6是卧置低温高压气瓶100外挂外带式蒸发装置12的原理图，发动机熄火时，低温高压气瓶100出口处的单向阀10自动关闭，燃料被封闭在低温高压气瓶100内部。发动机工作时，低温高压气瓶100内的低压燃料被压入外带式蒸发装置12、被加热汽化，并升温升压，供给发动机低压或中压燃气。图7是外挂外带式蒸发装置12加热低压lng、cng的立置低温高压气瓶100，其原理与卧置低温高压气瓶100完全相同，立置低温高压气瓶100宜用于高度开阔的大型suv车辆的行李箱内，有利于顺利充装lng，有利于快速回气，也有利于日常检查维护。使用比较方便。

根据本发明实施例的低温高压气瓶100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。