将压缩空气经多级压缩至具有多个储气罐的储气罐组的方法和装置制造方法

将压缩空气经多级压缩至具有多个储气罐的储气罐组的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种用于压缩气体并将压缩后的气体燃料供给气体燃料车辆等使用设备的方法和装置，本发明的一个实施例为，包含用于将气体燃料压缩到具有预定最初设定点的储气罐组的气体压缩机，其中所述预定最初设定点在储气罐组的各储气罐中依次递增。本发明的一个实施例为，提供具有第一和第二系列端口的选择阀，其中所述阀门可用于从第一系列中选择多个端口以与第二系列中多个端口流通地连接，且所述流通连接可通过操作所述阀门改变。
【专利说明】将压缩空气经多级压缩至具有多个储气罐的储气罐组的方 法和装置
[0001] 发明人：
[0002] KILLEEN, Walter, H.，美国公民，地址：560Lotus Drive North, Mandeville, Louis iana70471，US (美国路易斯安纳州）。
[0003] KILLEEN, Bryan，美国公民，地址：1411Angela St, Arabi, Louisiana 70032, US(美 国路易斯安纳州）。
[0004] GUICHARD, Carl，美国公民，地址：903Winona Drive, Mandeville, Louisiana 70471，US (美国路易斯安纳州）。
[0005] 受让人：
[0006] 新型天然气工业有限公司，一家美国路易斯安那州的有限责任公司，注册地址： 825Asbury Drive, Mandeville, Louisiana 70471，US (美国）。
[0007] 相关申请的交叉引用
[0008] 在美国，本文件为2012年5月2日提交的序列号为13/462, 177的美国专利申请 案的部分连续申请案，而该美国专利申请案为2011年5月2日提交的序列号为61/518, 111 的美国临时专利申请的非临时申请，在此通过引用构成本文件的一部分。这些申请案均通 过引用构成本文件的一部分并以此对其优先权提出声明。
[0009] 关于联邦政府发起的研究或开发的声明
[0010] 不适用
[0011] 参考"缩微胶片"
[0012] 不适用

【背景技术】
[0013] 多年来，人们已经对常规燃料（如汽油或柴油燃料）在内燃机车辆中的可用性、此 类车辆的运行成本和燃料效率以及车辆排放物对环境造成的潜在的有害影响产生了担忧。 出于这种担忧，人们开始重视对此类常规车用燃料替代物的研发。其中一个非常重视的方 面是开发用天然气或其他甲烷类气体燃料作燃料（作为单一燃料或双燃料系统中的一种 燃料）的车辆。因此，已生产出了使用此类燃料的车辆，但目前这类车辆在国内外的使用相 对有限。
[0014] 压缩天然气在美国是一种丰富的资源。据估计，已知的天然气资源足够满足美国 至少200年的需求。
[0015] 此外，美国已开始重视将压缩氢作为一种可替代燃料的选择，虽然长久以来欧洲 已将压缩氢用于大众运输车辆，但是由于目前不能安全地压缩和储存以供一般的取出和使 用，而未能用作通用的燃料源。
[0016] 为了使此类气体燃料车辆在两次加燃料之间能达到合理的行程，需要以较高压力 储存车载气体燃料，一般约在2000psig(13.9MPa)至3000psig(20. 7MPa)或更高。在车载 储存不使用这种高压的情况下，此类车辆的实用储存容量由于受到空间和重量因素的限制 只能装下相当于约一至五加仑（3. 7至19升）常规汽油的能量。因此，将气体燃料压缩至 这种高压，可增加此类车辆的车载储存容量。
[0017] 上述压缩气体燃料系统的一个劣势是，它们需要复杂而又相对昂贵的加燃料装置 将燃料压缩成这种高压。因此发现所述加燃料装置实际上无法使车辆从用户的居民天然气 供应系统加燃料，因而在商业上不实用。
[0018] 针对上述燃料储存和车辆行程问题的替代方案是，以超过大气压的液体状态储存 车上燃料，以便车上能有足够的燃料保证运行完两次加燃料之间合理的行程。但是也发现 所述液化气体储存有不利之处，因为不论在车上或加燃料站，它均需要使用非常复杂而又 相对昂贵的低温设备来使气体建立和保持必要的低温。
[0019] 在气体分配和储存领域，需要从现有管道分配系统收集燃料（天然气、甲烷或 氢气）。在美国，天然气供应商通常以小于lpSig(6.89kPa)的压力为居住环境输送气 体。为了能装有足够的燃料以便运行相当多的里程，燃料必须压缩到至少3, OOOpsig或 3, 600psig(20. 7MPa 或 24. 82MPa)。
[0020] 很多过程需要产生极端的压力变化。很多熟悉的现有技术发明使用多级压缩机或 液压油缸使已知气体发生较大的压力或体积变化。由于标准活塞/曲轴设计的热和物理限 制，当将气体从大气压压缩至大于500psig(3. 45MPa)时，常常使用旋转涡旋式压缩机、多 级压缩机。在一个实施例中，通过使用特殊结构的顺序阀和/或多级压缩机模拟过程，可使 用更便宜且更可靠的单级压缩机以提高可靠性和大大降低电力消耗。
[0021] 虽然我们都知道上述压缩方法是一种可靠且易于理解的压缩气体的手段，但也创 造了许多其他的布置来克服其局限性。
[0022] 虽然所附权利要求书中指出了以下所示和所述的本发明的某些新颖的特征，但并 无意将本发明限制于说明的细节。该领域的普通技术人员应明白，在不偏离本发明精神的 前提下，可对所述设备的形式和细节及其运行做出各种省略、改进、替换和改动。除非明确 表述为"关键性的"或"实质性的"，否则不得视为本发明的关键性或实质性特征。


【发明内容】

[0023] 本发明的装置以一种简单易懂的方式解决了现有技术中遇到的问题。
[0024] 在一个实施例中，提供了 一种压缩气体的方法和系统，其中该系统包括压缩机和 具有预定最初设定点的一组储气罐，所述预定最初设定点在储气罐组的各储气罐中依次递 增。在一个实施例中，提供了能有效连接压缩机和储气罐组的选择阀，所述选择阀具有第一 和第二端口系列，第一端口系列有效地连接到储气罐组，而第二端口系列有效地连接到压 缩机上，其中所述阀门可用于从第一系列中选择多个端口以与第二系列中多个端口流通地 连接，且所述从第一系列和第二系列中选定的多个端口之间的流通连接可通过操作阀门改 变。
[0025] -个实施例总体上涉及给运输车辆或其他用天然气或其他气体作燃料的设备加 燃料的方法和装置。
[0026] 在一个实施例中，提供了一种压缩、储存和输送气体燃料和/或向气体燃料使用 设备供应燃料的方法和装置。在不同的实施例中，该方法和装置可用于压缩氮气、空气或低 温制冷剂。
[0027] 在一个实施例中，提供了一种具有储气罐组的装置，其中每组包含至少两个、三个 和/或四个分级储气罐，所述储气罐用压缩气体填充达到规定的压力。
[0028] 在一个实施例中，在向要加燃料的车辆卸气的过程中，可以测量每个储气罐中的 气体压力，控制系统按顺序选择第一储气罐并从中抽出气体填充到要充燃料的车辆直至气 体流量小于最适度条件，然后控制系统从储气罐组中按顺序选择下一储气罐并从中抽出气 体。
[0029] 在一个实施例中，在车辆加燃料的过程中，其中一个或多个储气罐用压缩气体补 充。
[0030] 在一个实施例中，在该方法和装置补充减少量的气体的过程中，两个或多个储气 罐用压缩气体补充。
[0031] 在一个实施例中，在该方法和装置补充减少量的气体的过程中，两个或多个储气 罐用通过两种或多种压缩方法得到的压缩气体进行补充。
[0032] 在一个实施例中，该方法和装置可通过压缩或不压缩对气体从一个储存媒体向另 一个的流动进行调节。
[0033] 在一个实施例中，提供了一种加燃料方法和采用紧凑模块化形式制造、制造成本 比现有技术的装置大大减少且适合接到用户居民天然气或其他气体燃料供应系统的加燃 料装置。
[0034] 递增分级加压储气罐鉬
[0035] 在一个实施例中，提供了多个具有分级压力设定点的储气罐，其中分级压力点依 次递增。
[0036] 在一个实施例中，设有至少 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和20个储气罐。在各个实施例中，分级压力储气罐的数量在上述分级储气罐参考数量中任 一两个之间。
[0037] 在各个实施例中，设想一个或多个所述储气罐可包含两个或多个小一些的储气罐 以相同的压力连接在一起构成体积较大的储气罐。
[0038] 在一个实施例中，分级储气罐组具有一系列的储气罐，
[0039] Tl 为 Pl ;
[0040] T2 为 P2,其中 P2 大于 Pl ;
[0041] T3 为 P3,其中 P3 大于 P2 ;
[0042] T4 为 P4,其中 P4 大于 P3 ;
[0043] T5 为 P5,其中 P5 大于 P4 ;
[0044] T6 为 P6,其中 P6 大于 P5 ;
[0045] 17为P7,其中P7大于P6 ;及
[0046] T8 为 P8,其中 P8 大于 P7。
[0047] 在该实施例中，储气罐组中相邻储气罐之间的单向止回阀可防止将压力从储气罐 组中编号较大的储气罐排到储气罐组中编号较小的储气罐中。在不同的实施例中，储气罐 T8和17可省略，和/或Tl、T6、17和/或T8可由一个或多个储气罐连接在一起构成。
[0048] 俥用同一个压缩机将来自储气罐纟目中第一级储气罐的气体再压缩至储气罐鉬中 第二级储气罐，再至储气罐纟目中第三级储气罐，再至储气罐纟目中另外的储气罐。
[0049] 在一个实施例中，分级储气罐可用同一个压缩机从其中一个储气罐抽取气体进行 进一步压缩，然后将压缩后的气体排放到其余的一个储气罐中，来填充压缩气体。
[0050] 在一个实施例中，提供了对储气罐组中两个储气罐之间进行不同压缩的封闭式压 缩机，其中来自储气罐组中第一储气罐的压缩气体经所述压缩机压缩后排放到储气罐组中 第二储气罐中，排出压力高于所述压缩机的最大绝对排气压力，因为封闭主体使压缩活塞 能被来自储气罐组中第一储气罐的进气的进入压力预先加压。在一个实施例中，压缩机的 吸气在进入压缩腔压缩前首先进入压缩机的内腔中。在另一个实施例中，压缩机的吸气首 先进入压缩腔中，从压缩腔出来的压缩气体在离开压缩机前首先进入压缩机的内腔。
[0051] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0052] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0053] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中。
[0054] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0055] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0056] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0057] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中。
[0058] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0059] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0060] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0061] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0062] (d)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中。
[0063] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0064] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0065] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0066] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0067] (d)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中；
[0068] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组的第六储气罐中。
[0069] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0070] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0071] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0072] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0073] ⑷从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中；
[0074] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组的第六储气罐中；及
[0075] (f)从储气罐组中第六储气罐取第六次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第六次数量的气体排放到储气罐组的第七储气罐中。
[0076] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0077] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0078] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0079] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0080] (d)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中；
[0081] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组的第六储气罐中。
[0082] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0083] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0084] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0085] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0086] (d)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中；
[0087] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组的第六储气罐中；
[0088] (f)从储气罐组中第六储气罐取第六次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第六次数量的气体排放到储气罐组的第七储气罐中；及
[0089] (g)从储气罐组中第六储气罐取第七次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第七次数量的气体排放到储气罐组的第八储气罐中。
[0090] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0091] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体，对其进行压缩，然后将压缩后 的第一次数量的气体排放到储气罐组的第二储气罐中；
[0092] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组的第三储气罐中；
[0093] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组的第四储气罐中；
[0094] (b)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组的第五储气罐中；
[0095] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组的第六储气罐中；
[0096] (f)从储气罐组中第六储气罐取第六次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第六次数量的气体排放到储气罐组的第七储气罐中；及
[0097] (g)从储气罐组中第七储气罐取第七次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第七次数量的气体排放到储气罐组的第八储气罐中；及
[0098] (h)从储气罐组中第八储气罐取第八次数量的气体，使用压缩机对其进行压缩，然 后将压缩后的第八次数量的气体排放到储气罐组的第九储气罐中。
[0099] I h回阀 '流,通j也盲接i车接相I 者气罐矛口间接i车接浪者气罐组中编号较大的不相I 者 气罐
[0100] 在一个或多个实施例中，压力分级储气罐可在各组的两个储气罐之间用一系列止 回阀流通地连接在一起（从低压至高压）一其中气体可从储气罐组中编号较低的储气罐流 向储气罐组中编号较高的储气罐。
[0101] 在一个实施例中，压缩机接到储气罐组上，其中压缩机能：
[0102] (a)从储气罐组中第一储气罐取第一次数量的气体（其中第一储气罐为第一储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第一次数量的气体排放到储气罐组中 第二储气罐和与所述第二储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第一储 气罐压力降至第一储气罐第二压力，其中第一储气罐第一压力与第一储气罐第二压力之差 小于预定的第一储气罐压降；
[0103] (b)从储气罐组中第二储气罐取第二次数量的气体（其中第二储气罐为第二储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第二次数量的气体排放到储气罐组中 第三储气罐和与所述第三储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第二储 气罐压力降至第二储气罐第二压力，其中第二储气罐第一压力与第二储气罐第二压力之差 小于预定的第二储气罐压降；
[0104] (C)从储气罐组中第三储气罐取第三次数量的气体（其中第三储气罐为第三储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第三次数量的气体排放到储气罐组中 第四储气罐和与所述第四储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第三储 气罐压力降至第三储气罐第二压力，其中第三储气罐第一压力与第三储气罐第二压力之差 小于预定的第三储气罐压降；
[0105] (d)从储气罐组中第四储气罐取第四次数量的气体（其中第四储气罐为第四储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第四次数量的气体排放到储气罐组中 第五储气罐和与所述第五储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第四储 气罐压力降至第四储气罐第二压力，其中第四储气罐第一压力与第四储气罐第二压力之差 小于预定的第四储气罐压降；
[0106] (e)从储气罐组中第五储气罐取第五次数量的气体（其中第五储气罐为第五储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第五次数量的气体排放到储气罐组中 第六储气罐和与所述第六储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第五储 气罐压力降至第五储气罐第二压力，其中第五储气罐第一压力与第五储气罐第二压力之差 小于预定的第五储气罐压降；
[0107] (f)从储气罐组中第六储气罐取第六次数量的气体（其中第六储气罐为第六储气 罐第一压力），使用压缩机对其进行压缩，将压缩后的第六次数量的气体排放到储气罐组中 第七储气罐和与所述第七储气罐单向流通地连接的任何储气罐中，继续该步骤直至第六储 气罐压力降至第六储气罐第二压力，其中第六储气罐第一压力与第六储气罐第二压力之差 小于预定的第六储气罐压降；及
[0108] (g)将来自储气罐组中的至少两个储气罐的气体分配给车辆燃料箱。
[0109] 在各个实施例中，分级储气罐组中分级储气罐通过单向阀流通地连接，使压力从 具有较低预定分级压力点的储气罐到具有较高预定分级压力点的储气罐的方向流动。在各 个实施例中，可使用一系列止回阀进行单向连接。
[0110] 向车辆燃料箱卸气
[0111] 在一个实施例中，在操作过程中，管路102连接到要加燃料/要装燃料的车辆/目 标上。控制器首先使用储气罐组中储气罐1(压力最低的储气罐）来开始加燃料过程。一旦 储气罐1流出的气体开始填充车辆，储气罐1中的压力会减小。在某一时刻，储气罐1中的 压力会基本等于车辆燃料箱中的压力，然后储气罐1中的气体停止向车辆流动。当储气罐 1中的气体停止流动时（例如，在预定的一段时间后，通过燃料箱中压力保持不变的方法确 定），表明车辆的燃料箱重新填充到与储气罐1中的压力平衡，控制器将储气罐组中的下一 个压力最高的储气罐2连接到车辆的燃料箱上。当储气罐2中的气体停止流向车辆时（例 如，在预定的一段时间后，用燃料箱中压力不变的方法确定），控制器会连接下一个压力最 高的储气罐（储气罐3)来填充车辆的燃料箱。随着车辆燃料箱中压力的增加，不断重复该 过程，直至最后压力最高的储气罐以达到的预定压力（如3,600psi(24.92MPa))输送天然 气。
[0112] 在一个实施例中，在操作过程中，管路102可连接到要加燃料/要装燃料的车辆/ 目标上。控制器从压力最低的储气罐开始按顺序选择储气罐组中的每个储气罐，来进行加 燃料过程。在连接到压力最低的储气罐上以便卸气时，控制器暂停片刻以确定该储气罐中 的压力是否有变化。若无变化，控制器移动到下一个储气罐的位置。一旦储气罐组中一个 储气罐的气体开始填充车辆后，选定储气罐中的压力会减小。在此发生的过程中，卸气的储 气罐中气体的膨胀会导致冷却过程发生。众所周知，随着气体的膨胀，其压力会减小并吸收 热量。在结构适当的系统中，该效应会导致车辆压力较低的储气罐中的温度随着压力达到 平衡而减小。一般认为，若系统等到压力达到平衡，能量守恒定律会控制热量和能量的转移 而使这两个储气罐（卸气罐和目标）中的总热能保持不变。假定两个储气罐开始时温度相 同，则最终温度也将相同。但若控制器未等到压力达到平衡，一般认为，目标的温度将低于 其开始时的温度。若该效应继续进行，从来源储气罐移动到来源储气罐，但在压力达到平衡 前停止，冷却目标会使流量增加，从而使各级有更多气体转移。当达到最后一级卸气罐时， 最后需要让压力达到平衡，但是此时，目标罐含有比在其他情况下更多的气体，且它比允许 压力平衡的相同过程含有更少的总热能。在一个实施例中，有足够高的源体积和压力供完 全充满车辆燃料箱。在另一实施例中，没有足够高的源体积和压力供完全充满车辆燃料箱， 需要压缩机自动充满燃料箱。由于目标罐气体温度比在其他情况下的低，一般认为，压缩潜 热对使最后气体温度升高超过环境温度的作用较小。为控制器编写程序时在卸气/填充过 程中将此考虑在内，以便填充循环完成时，车辆燃料箱的最后温度将在一定范围内为或接 近环境温度。这样就不需要对车辆燃料箱过量加压以补偿冷却后的较低压力。
[0113] 在一个实施例中，提供了一种获取需要卸气的车辆上输入的用户界面，如压力和 体积。在另一实施例中，提供了一种获取用户输入的方法和装置，根据此输入以及储气罐组 中各级压力、储气罐组中各个储气罐的容积和要填充的用户车辆燃料箱或目标罐的容积， 从n级加压储气罐组的间隔分级储气罐（如储气罐2、3、4、5、6和/或n-1)开始卸气过程。
[0114] 在一个实施例中，储气罐组中每个储气罐的流量可用控制器控制以确定特定储气 罐中的气体停止向车辆流动的时间。
[0115] 在一个实施例中，通过获得车辆类型和/或目标罐尺寸的输入以及环境温度条 件，控制器能确定目标罐的最后最高允许压力，以防环境温度变化时不超过目标罐的额定 容量，从而限制从该系统转移的气体的数量/压力。
[0116] 在一个实施例中，连接到装置出气口上的出口阀（未显示）可用于确保不会将车 辆燃料箱填充到压力超过其额定工作压力（如3, 600或3, OOOpsi (24. 92或20. 79MPa))。
[0117] 在一个实施例中，排出管路上可连接气体流量计以监测向汽车输送气体的流量。 流量计测定的流量可发送给控制器，而控制器根据该信息和/或压力传感器提供的信息决 定将储气罐组中的哪些储气罐相互连接以及哪些储气罐将气体卸到车辆或目标罐中。
[0118] 在一个实施例中，一个或多个阀门可远程控制，如电磁阀。控制器控制储气罐组中 的阀门，使流出气体根据储气罐中的压力发生变化。控制器可同时或按顺序使与其控制器 有效连接的压缩机来填充加压分级储气罐组中的一个或多个储气罐，所述储气罐小于所述 储气罐的期望压力设定点。
[0119] 在一个优选实施例中，分级储气罐组中任何特定分级储气罐的总容积（可为在为 该级压缩过程中流通地连接在一起的各个储气罐的总和，如图5中的储气罐1060、1060'和 1060")介于约25升至约200升之间。在另一实施例中，任何特定储气罐的总容积介于约 50升至约150升之间。在另一实施例中，容量介于约1升至约120升之间，和约15升至约 100升之间。
[0120] 在车辆卸气/填充过程中，很明显优选顺序排列储气罐组中各储气罐。可接入第 一储气罐、第二储气罐、第三储气罐等等。
[0121] 在另一实施例中，若接入压力最高的储气罐且其压力对于考虑要填充的车辆降到 预定最小压力以下，可使用压缩机结合一个或多个储气罐来完成填充。在该实施例中，可使 用压缩机将第一加压分级储气罐的气体压缩到下一个更高加压分级储气罐，然后从所述更 高加压分级储气罐卸到车辆中，或从所述更高加压分级储气罐压缩进车辆。
[0122] 以压缩机在一级中的压缩能力多于 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、 17、18、19和20倍压缩气体
[0123] 在一个实施例中，在以上压缩机额定值参考倍数中任一两个之间的范围内压缩。
[0124] 在一个实施例中，压缩机额定值可等于最大力和/或驱动电动机可产生施加在压 缩机活塞上的热负荷极限除以压缩机活塞室的横截面积。
[0125] 俥用同一个压缩机，再压缩压缩机先前压缩的气体
[0126] 在一个实施例中，包含至少 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和20个再压缩级。在各个实施例中，设想再压缩级范围设置在以上再压缩级参考数量中任 一两个之间。
[0127] 具有圆形分级转动的多端口分级阀门
[0128] 在一个实施例中，提供了一种具有第一系列端口和第二系列端口的选择阀，其中 第一系列和第二系列中分别具有多个端口，第一系列端口中的一个端口可有选择性地与第 二系列端口中的一个端口流通地连接。
[0129] 在一个实施例中，第一系列具有多个端口。在一个实施例中，第一系列具有2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和 20 个端口。在各个实施例中，第一系列的 端口数量在以上规定数量中任一两个之间。
[0130] 在一个实施例中，第二系列具有多个端口。在一个实施例中，第二系列具有2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和 20 个端口。在各个实施例中，第二系列的 端口数量在以上规定数量中任一两个之间。
[0131] 在一个实施例中，第一系列具有2个端口，第二系列具有4、5、6、7、8、9、10、11、12、 13、14、15、16、17、18、19和20个端口。在各个实施例中，第一系列具有两个端口，第二系列 的端口数量在以上规定数量中任一两个之间。
[0132] 在一个实施例中，第二系列端口可用多个单向阀在第一方向上流通地连接。在一 个实施例中，所述单向阀可为多个止回阀。在一个实施例中，所述多个止回阀可在阀门主体 上安装端口。
[0133] 在一个实施例中，有效连接到第一和第二系列端口的选择器用于选择性地将第一 系列的第一端口流通地连接第二系列的第一端口上。在一个实施例中，有效连接到第一和 第二系列端口的选择器用于选择性地将第一系列的第二端口流通地连接到第二系列的第 二端口上。
[0134] 在一个实施例中，选择器用于选择性地切换第一系列的第一端口和第二系列的第 一端口之间的流通连接，以将第一系列的第一端口连接到第二系列的第三端口上和将第一 系列的第二端口连接到第二系列的第四端口上。
[0135] 在一个实施例中，提供了一种由阀体和选择器构成的选择阀，其中阀体具有包含 多个端口的第一系列端口和包含多个端口的第二系列端口，选择器安装在主体上并可相对 主体转动，所述选择器有选择性地将第一系列的第一端口流通地连接到第二系列的第一端 口上和将第一系列的第二端口流通地连接到第二系列的第二端口上。
[0136] 在一个实施例中，使选择器相对主体转动可有选择性地切换第一系列的第一端口 和第二系列的第一端口之间的流通连接，以将第一系列的第一端口流通地连接到第二系列 的第三端口上和将第一系列的第二端口流通地连接到第二系列的第四端口上。
[0137] 在一个实施例中，所述选择器具有圆形截面并可转动地连接在主体上。在一个实 施例中，所述选择器具有相对主体的转动轴。在一个实施例中，所述选择器具有至少一个可 转动地连接选择器和主体的耳轴。
[0138] 在一个实施例中，第一系列的第一端口包含一个开口，所述开口在选择器相对于 主体的转动轴的交叉点处流通地连接选择器。在一个实施例中，第二系列的第二端口包含 一个与选择器的流通连接，所述接头与选择器相对主体的转动轴间隔开。在一个实施例中， 选择器和第二系列的第二端口之间的流通连接包含位于主体中的环形槽，所述环形槽为圆 形，其圆心与选择器和主体之间的转动轴对齐。在一个实施例中，环形槽设在选择器中。在 一个实施例中，环形槽设在主体中。在一个实施例中，配对环形槽分别位于选择器和主体 中。
[0139] 在一个实施例中，选择器包含第一和第二选择器流体导管，其中第一选择器流体 导管具有第一和第二端口接头，第二选择器流体导管具有第一和第二端口接头。
[0140] 在一个实施例中，第二系列端口中的每个端口包含多个导管，其中所述导管具有 第一和第二开口，且每个端口的第二开口位于其圆心在选择器和主体之间的相对转动轴上 的圆上，相邻第二开口接头之间的角间距相等，所述选择器具有第一和第二导管，且每个第 一和第二导管具有第一和第二接头，第二接头位于其圆心在选择器和主体之间的相对转动 轴上的圆上，第二接头之间的角间距是第二系列端口的相邻第二开口之间的角间距的倍 数。在一个实施例中，第一和第二导管的第二接头之间的角间距与第二系列端口的相邻第 二开口之间的角间距相等。在各个实施例中，所述倍数为1、2、3、4、5、6、7、8、9和/或10。
[0141] 在一个实施例中，不论选择器和主体之间的相对角度位置，选择器的第一选择器 导管的第一端口接头始终保持与第一系列端口的第一端口流通连接。
[0142] 在一个实施例中，不论选择器和主体之间的相对角度位置，选择器的第二选择器 导管的第一端口接头始终保持与第一系列端口的第二端口流通连接。
[0143] 在一个实施例中，不论选择器和主体之间的相对角度位置，选择器的第一选择器 导管的第一端口接头始终保持与第一系列端口的第一端口流通连接，并且选择器的第二选 择器导管的第一端口接头始终保持与第一系列端口的第二端口流通连接。
[0144] 在一个实施例中，选择器和主体之间的相对角运动使选择器的第二选择器导管的 第一端口接头转动一个曲率半径基本相同的弧。在一个实施例中，相对角运动大于360度 使选择器的第二选择器导管的第一端口接头作一定半径的圆周运动，同时选择器的第一选 择器导管的第一端口绕选择器和主体之间的转动轴在一个地方转动。
[0145] 在一个实施例中，选择器相对主体的相对角运动使第一系列的第一端口连接到第 二系列的第二端口上，使第一系列的第二端口连接到第二系列中第一和第二端口以外的另 一个端口上。在一个实施例中，所述另一个端口为第二系列的第三端口。
[0146] 在一个实施例中，选择器相对主体的相对转动角小于第二系列端口的相邻第二开 口之间的角间距会使第一和第二导管从第一系列端口和第二系列端口之间的流通连接变 为流通断开。
[0147] 通过与第一和第二导管的第二接头的角间距相比来测定第二系列端口的第二开 口的角间距，第一系列端口和第二系列端口之间的相对连接可有所不同。例如，若角间距相 等，第二系列端口的相邻第二开口将流通地连接第一系列端口。若相对角间距为2,第二系 列端口间隔开的第二开口将流通地连接第一系列端口。若间距为3倍，第二系列端口间隔 开两倍的第二开口将流通地连接第一系列端口。对于每个间距倍数，第二系列端口间隔开 倍数减1的第二开口将流通地连接第一系列端口。若为1-1，第二系列端口没有间隔开（即 相邻）的相邻第二开口将流通地连接第一系列端口。
[0148] 在一个实施例中，可有多个所述的流通互连的选择阀。
[0149] 在各个实施例中，图65中表格列出的压力可为在所述中点两芳偏尚所述中点约 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29 和30%的范围的中点。在各个实施例中，压力可为分别向下或向上偏离其中一个规定百分 比的范围的较大或较小点。
[0150] 运行压缩机的电动机的可诜实施例
[0151] 在各个实施例中，为压缩机供能的电动机的额定功率可近似于通常可用的多级压 缩机的额定功率。该压缩系统可按比例增加或减小以便使用市售电源，包括但不限于交流 或直流电。它还可用涡轮机、太阳能和/或其他类型的电动机供能。电动机可为单速、变速 或多速。
[0152] 在各个实施例中，可使用小功率电动机为压缩机供能。在各个实施例中，压缩机用 约小于或等于一种或多种以下额定功率的电动机供能（如额定平均功率和非峰值功率）： 1/8、1/4、1/23/4、1、I. 1、1. 2、11/4、1. 3、1. 4、1. 5、1. 6、1. 7、13/4、1. 8、1. 9 和 2 马力。在各个 实施例中，压缩机可用额定功率在以上参考额定功率中任一两个之间的电动机供能。
[0153] 在各个实施例中，压缩机可用一个110、115和/或120伏的电源供能。

【专利附图】

【附图说明】
[0154] 图1为使用八储气罐组和家用来源的一个实施例的示意图，其中可用一个压缩机 逐渐从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩。
[0155] 图IA为在开始让压缩机建立分级加压储气罐组时顺序操作图1中所示实施例的 阀门以切换相邻端口之间的流通连接的示意图。
[0156] 图2包含图1的示意图，但分别在储气罐组的两个储气罐之间加入了多个单向阀。
[0157] 图3为使用七储气罐组和家用来源的一个实施例的示意图，其中可用一个压缩机 逐渐从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩。
[0158] 图4包含图3的示意图，但分别在储气罐组的两个储气罐之间加入了多个单向阀。
[0159] 图5为使用六储气罐组和家用来源的一个实施例的示意图，其中可用一个压缩机 逐渐从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩，但在该图中，编号最大的储气罐包含三 个储存段，且其中的两个储存段在压缩和/或卸气活动过程中可相互流通隔离。虽然为了 清晰起见未显示，但储气罐组中两个储气罐之间可像其他实施例一样分别加设多个单向 阀。
[0160] 图6为使用七储气罐组和家用来源的一个实施例的示意图，其中可用一个压缩机 逐渐从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩，但在该图中，加设了第二压缩机用于在 经七储气罐组中所述一个压缩机压缩前对家用来源进行预压缩。虽然为了清晰起见未显 示，但储气罐组中两个储气罐之间可像其他实施例一样分别加设多个单向阀。
[0161] 图7为使用八储气罐组和家用来源的一个实施例的示意图，其中可用一个压缩机 或多个压缩机逐渐从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩，对储气罐组中每个储气罐 可使用歧管和多个阀门选择吸入和排放到所述一个或多个压缩机中。
[0162] 图7A为图7中分级加压储气罐组中其中一个储气罐的阀门和止回阀实施例（第 二个储气罐）。
[0163] 图8A为带活塞和汽缸压缩腔的封闭式单级往复压缩机的示意图。
[0164] 图8B为带活塞和汽缸压缩腔的封闭式单级往复压缩机的示意图。
[0165] 图9为多系列多端口的选择阀的立体图，该选择阀可用于将压缩机的吸入和排出 管路连接到压缩机选定的不同的吸入源和选定的不同的排出。
[0166] 图10为图9中阀门的顶视图。
[0167] 图11为沿图10中线11-11所取的图9中阀门的剖视图。
[0168] 图12为沿图10中线12-12所取的图9中阀门的剖视图。
[0169] 图13为图9中阀门的顶视分解图，其中显示了三个主要部件：⑴带选择器和止 回阀端口的顶部；（2)带选择器端口的选择器；（3)带选择器凹槽和底座端口的主体。
[0170] 图14为图9中阀门的底视分解图，其中显示了三个主要部件：⑴带选择器和止 回阀端口的顶部；（2)带选择器端口的选择器；（3)带选择器凹槽和底座端口的主体。
[0171] 图15为图9中阀门主体顶部的侧视图，其中显示了下部选择器端口和上部止回阀 端口，为了使叙述清楚，止回阀端口省去了止回阀（而且为了易于叙述，该版本中仅有七个 选择器端口），而且还省去了很多零件。
[0172] 图16为图9中阀门主体顶部的顶视图，其中显示了下部选择器端口和上部止回阀 端口，止回阀端口中装有止回阀（而且为了易于叙述，该版本中仅有七个选择器端口）。
[0173] 图17为止回阀端口的典型示意图（止回阀装在该端口中）。
[0174] 图18为图9中分解阀门的各个示意图（而且为了图纸清晰和易于叙述，该版本中 仅有七个选择器端口）。
[0175] 图19为图9中阀门顶部的顶视立体图，其中显示了选择器和止回阀端口。
[0176] 图20为带有选择器和止回阀端口的顶部的底视立体图。
[0177] 图21为图9中阀门顶部的顶视图，其中显示了选择器和止回阀端口。
[0178] 图22A和22B为图9中阀门顶部的底视图，其中显示了选择器和止回阀端口。
[0179] 图23为图9中阀门主体顶部的侧视图，其中显示了选择器和止回阀端口。
[0180] 图24为图9中阀门主体顶部的剖视图，该图沿图23所示的线24-24取得（而且 为了易于叙述，该实施例中现仅有八个选择器端口）。
[0181] 图25为图9中阀门顶部的剖视图，该图沿图23所示的线25-25取得，但为清晰起 见，省去了止回阀（而且为了易于叙述，该实施例中现仅有七个选择器端口）。
[0182] 图26为图9中阀门顶部的剖视图，该图沿图23所示的线25-25取得，图中止回阀 端口中装有止回阀（而且为了易于叙述，该实施例中仅有七个选择器端口）。
[0183] 图27为适用于图9中阀门的选择器的一个实施例的顶视立体图。
[0184] 图28为适用于图9中阀门的选择器的一个实施例的底视立体图。
[0185] 图29为图27中所示选择器的侧视图。
[0186] 图30为图27中所示选择器的底视图。
[0187] 图31为图27中所示选择器的顶视图。
[0188] 图32为沿图31中线32-32所取的图28中选择器的剖视图。
[0189] 图33为沿图31中线33-33所取的图28中选择器的剖视图。
[0190] 图34为适用于图9中阀门主体的一个实施例的顶视立体图。
[0191] 图35为适用于图9中阀门主体的一个实施例的底视立体图。
[0192] 图36为图34中所示主体的侧视图。
[0193] 图37为图34中所示主体的底视图。
[0194] 图38为图34中所示主体的顶视图。
[0195] 图39为沿图38中线39-39所取的图34中主体的剖视图。
[0196] 图40A为选择阀的另一实施例的示意图，该实施例通过改变图9中所示阀门的结 构得到，其中将选择器端口和止回阀端口改成设在阀门主体上，而不是设在阀门的顶部。
[0197] 图40B为选择阀的另一实施例的示意图，该实施例通过改变图9中所示阀门的结 构得到，其中将选择器端口和止回阀端口改成设在阀门主体上，而不是设在阀门的顶部，而 且端口 260和270也改为设在阀门主体上，而不是设在阀门底部。
[0198] 图40C为图40B所示的实施例的分解图，其中选择器与阀门主体分离。
[0199] 图41和图42为选择器和主体（如图40)或顶部（如图9)的选择器端口之间的 密封机构的一个实施例。
[0200] 图43包含可与该申请所揭露的一个或多个实施例配用的高压管接头的各个实施 例。
[0201] 图44为显示最初填充过程中八储气罐组的计算压力随时间变化的曲线图。
[0202] 图45为压缩机排气口的计算温度随时间变化的曲线图，其中环境空气冷却为唯 一的散热途径。
[0203] 图46为在完全空的系统的整个填充过程（113个小时）中所需马力的曲线图，平 均马力消耗为〇? 11。
[0204] 图47为车辆填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为Opsig(或OMPa)。
[0205] 图48为车辆填充过程中计算的储气罐温度随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为Opsig(或OMPa)。
[0206] 图49为车辆填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为1200psig(或8.27MPa)。
[0207] 图50为车辆填充过程中计算的储气罐温度随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为1200psig(或8.27MPa)。
[0208] 图51为车辆填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为2400psig(或16. 55MPa)。
[0209] 图52为车辆填充过程中计算的储气罐温度随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为2400psig(或16. 55MPa)。
[0210] 图53为车辆填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为3420psig(或23. 58MPa)。
[0211] 图54为车辆填充过程中计算的储气罐温度随时间变化的曲线图，假定车辆燃料 箱为100L，开始时的压力为3420psig(或23.58MPa)。
[0212] 图55为系统重新充满填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定 系统之前已向开始压力为Opsig(或OMPa)的100L车辆燃料箱卸过气体。这也是WAVE选 项第5步方法的例子。
[0213] 图56为系统重新充满填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定 系统之前已向开始压力为1200psig(或8. 27MPa)的100L车辆燃料箱卸过气体。这也是 WAVE选项第5步方法的例子。
[0214] 图57为系统重新充满填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定 系统之前已向开始压力为2400psig (或16. 55MPa)的100L车辆燃料箱卸过气体。这也是 WAVE选项第5步方法的例子。
[0215] 图58为系统重新充满填充过程中计算的储气罐压力随时间变化的曲线图，假定 系统之前已向开始压力为3420psig (或23. 58MPa)的100L车辆燃料箱卸过气体。这也是 WAVE选项第5步方法的例子。
[0216] 图59为典型4级压缩机与WAVE方法的效率对比图表。
[0217] 图60为显示与系统最初填充或重新充满填充相关的步骤的流程图。
[0218] 图61为显示方法测定和通过压力平衡的卸气阶段1转移的流程图。
[0219] 图62为显示卸气阶段II (即储气罐排序）的流程图。
[0220] 图63为显示系统卸气阶段III (即储气罐排序到目标储气罐）的流程图。
[0221] 图64为显示系统重新充满过程的流程图。
[0222] 图65为描述该方法和装置的一个实施例的最佳规模的表格，且储气罐组容 积不同，由规格不同的压缩机的额定马力峰值驱动，同时为1〇〇升3, OOOpsig和/或 3, 600psig (20. 7MPa和/或24. 82MPa)目标需要保持相同的平均额定马力。

【具体实施方式】
[0223] 本文件详细说明了一个或多个优选实施例。但应理解的是，本发明可以用不同的 形式具体实施。因此，本文件所揭露的具体细节不应解释为具有限制性，而应理解为权利 要求的依据和使该领域技术人员将本发明用在任何适当的系统、结构或方式中的代表性依 据。
[0224] 整个系统
[0225] 图 1 为使用八储气罐组（储气罐 1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070 和 1080) 和家用来源17的一个实施例的示意图，其中在最后用系统填充车辆20燃料箱22前可用一 个压缩机500渐增地从较低储气罐或家用来源向较高储气罐压缩。图2包含图1的示意 图，但在储气罐组1000的两个储气罐之间分别加入了多个单向阀1024、1034、1044、1054、 1064、1074 和 1084。
[0226] 在一个实施例中，加燃料系统10可具有有效地连接到储气罐组1000上的压缩机 500。在一个实施例中，阀门100可有选择性地将压缩机500有效地连接到储气罐组1000 的一个或多个储气罐上。阀门1〇〇可为顺序阀。在另一实施例中，如图7所示，一个顺序阀 100可用一系列成对的可控阀以歧管系统的形式代替。
[0227] 在一个实施例中，控制器2000可有效地连接到压缩机500和阀门100上。在一个 实施例中，遥控面板2100可用于控制系统10的运行。
[0228] 取决于系统10的可用空间、每个储气罐的容量等，储气罐组1000中将使用的储 气罐、容器、气瓶或球罐的数量可以不同。在一个实施例中，储气罐组1000可包含储气罐 1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070 和 1080。储气罐 1010、1020、1030、1040、1050、 1060、1070和1080适合于盛装、储存和输送加压气体。正如该领域技术人员所知，每个储气 罐可由一个储存容器（如储气瓶、球罐或形状不对称的容器）构成。但在一个实施例中，储 气罐组1000包括若干个储存容器。该领域技术人员所熟知的是级联型储气罐组，专利号为 5, 351，726、5, 333, 465、5, 207, 530、5, 052, 856、4, 805, 674、3, 990, 248、3, 505, 996 等美国专 利中均有描述。这些专利的公开内容在此通过引用构成本说明书的一部分。
[0229] 图1为可用于该方法和装置的储气罐组1000的一个实施例。在该实施例中，储气 罐1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070和1080内部气体的压力可用压力表监测，所述 压力表将输入提供给控制器2000。图IA为显示按顺序操作八储气罐分级储气罐组1000的 阀门组件100以及分级储气罐组1000中递增加压储气罐之间流通连接的示意图。
[0230] 在一个实施例中，加燃料系统10优选设在不显眼的小型模块式壳体15 (为清晰起 见未显示）内并设计成能在普通居民供电系统（如110-230伏系统）上运行，以便为使用 气体作为燃料的车辆20或其他设备在家里加燃料提供方便且易操作的系统。但该领域技 术人员会认识到，本发明的原理同样适用于更大形式的加气体燃料系统，例如适合于商业 使用且能同时为多个车辆加燃料的系统。
[0231] 在一个实施例中，系统10可包含自由端设有合适接头的放气软管14,所述放气软 管14适合于可轻松地连接到车辆20或其他使用气体燃料的设备上以便将气体燃料排放到 燃料箱22中。系统10可包含进口管12，所述进口管12适合通过该领域技术人员熟知的常 规接头装置连接到气体燃料源16上。在一个实施例中，进口管12可包含分离器或过滤器 40 (如油气分离或干燥过滤器）。燃料源16可由如很多居民和商业设施中常见的天然气供 应系统构成。
[0232] 在一个实施例中，系统10还可包含截止阀17,所述截止阀17用于在长时间不用 时关闭系统或隔离系统与燃料源16以便对系统10进行检修或修理。来自燃料源16的气 体燃料通常介于（例如）1/4口8丨8(1.72奸&)、1/2?818(3.451^ &)、3/4?818(5.171^&)和/或 lpsig(6. 89kPa)之间，并流过阀门17进入系统10的进口 12。在其他实施例中，进入系统 10的输入源气体压力能达到60psig(413. 7kPa)。
[0233] 虽然控制面板2100可设在壳体15 (未显示）上，但是也设想使用遥控面板，所述 遥控面板远离加燃料模块设置，如设在用户家中。在各个实施例中，控制面板2100可远程 连接，如通过无线、互联网和/或电话连接。
[0234] 在一个实施例中，储气罐组1000中的储气罐和压缩机可相对压缩机500的吸入和 排出侧以递增分级方式有选择性地进行流通地连接，如下所示：
[0235]

【权利要求】
1. 一种用压缩气体燃料填充储气罐的方法，包括以下步骤： (a) 提供一个由第一储气罐、第二储气罐、第三储气罐和第四储气罐构成的储气罐组和 一个流通地连接到储气罐组的压缩机； (b) 从第一储气罐取第一次数量的气体（其中第一储气罐为第一储气罐第一压力），用 压缩机压缩第一次数量的气体并将压缩后的气体排到储气罐组中的第二储气罐，继续该步 骤直至第一储气罐压力降至第一储气罐第二压力，其中第一储气罐第一压力和第一储气罐 第二压力之间的差小于预定的第一储气罐压降； (c) 从第二储气罐取第二次数量的气体（其中第二储气罐为第二储气罐第一压力），用 压缩机压缩第二次数量的气体并将压缩后的气体排到储气罐组中的第三储气罐，继续该步 骤直至第二储气罐压力降至第二储气罐第二压力，其中第二储气罐第一压力和第二储气罐 第二压力之间的差小于预定的第二储气罐压降； (d) 从第三储气罐取第三次数量的气体（其中第三储气罐为第三储气罐第一压力），用 压缩机压缩第三次数量的气体并将压缩后的气体排到储气罐组中的第四储气罐，继续该步 骤直至第三储气罐压力降至第三储气罐第二压力，其中第三储气罐第一压力和第三储气罐 第二压力之间的差小于预定的第三储气罐压降；及 (e) 将来自储气罐组中至少两个储气罐的气体分配给车辆燃料箱。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤"a"中设置了第五储气罐且在步骤"d"和 步骤"e"之间执行了附加步骤，即从第四储气罐取第四次数量的气体（其中第四储气罐为 第四储气罐第一压力），用压缩机压缩第四次数量的气体并将压缩后的气体排到储气罐组 中的第五储气罐，继续该步骤直至第四储气罐压力降至第四储气罐第二压力，其中第四储 气罐第一压力和第四储气罐第二压力之间的差小于预定的第四储气罐压降。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中在步骤"a"中设置了第六储气罐且在所述权利要 求中所述的步骤之后和步骤"e"之前执行了附加步骤，即从第五储气罐取第五次数量的气 体（其中第五储气罐为第五储气罐第一压力），用压缩机压缩第五次数量的气体并将压缩 后的气体排到储气罐组中的第六储气罐，继续该步骤直至第五储气罐压力降至第五储气罐 第二压力，其中第五储气罐第一压力和第五储气罐第二压力之间的差小于预定的第五储气 罐压降。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中在步骤"a"中设置了第七储气罐且在所述权利要 求中所述的步骤之后和步骤"e"之前执行了附加步骤，即从第六储气罐取第六次数量的气 体（其中第六储气罐为第六储气罐第一压力），用压缩机压缩第六次数量的气体并将压缩 后的气体排到储气罐组中的第七储气罐，继续该步骤直至第六储气罐压力降至第六储气罐 第二压力，其中第六储气罐第一压力和第六储气罐第二压力之间的差小于预定的第六储气 罐压降。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中在步骤"a"中设置了第八储气罐且在所述权利要 求中所述的步骤之后和步骤"e"之前执行了附加步骤，即从第七储气罐取第七次数量的气 体（其中第七储气罐为第七储气罐第一压力），用压缩机压缩第七次数量的气体并将压缩 后的气体排到储气罐组中的第八储气罐，继续该步骤直至第七储气罐压力降至第七储气罐 第二压力，其中第七储气罐第一压力和第七储气罐第二压力之间的差小于预定的第七储气 罐压降。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中在步骤"a"中，压缩机为封闭式压缩机。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中储气罐中的压力按储气罐编号顺序增加。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中步骤"b"过程中储气罐1中的压降介于约50至 IOOps ig(0. 69MPa)之间。
9. 根据权利要求5所述的方法，其中步骤"c"过程中储气罐2中的压降、步骤"d"过程 中储气罐3中的压降、步骤"e"过程中储气罐4中的压降、步骤"f"过程中储气罐5中的压 降、步骤"g"过程中储气罐6中的压降约为300ps ig(2. 07MPa)。
10. 根据权利要求5所述的方法，其中中间单向阀1-2将储气罐1流通地连接到储气罐 2上，其中当储气罐1的压力比储气罐2的压力高出超过中间单向阀1-2的断开压力时，允 许气体从储气罐1流到储气罐2。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中中间单向阀2-3将储气罐2流通地连接到储气 罐3上，其中当储气罐2的压力比储气罐3的压力高出超过中间单向阀2-3的断开压力时， 允许气体从储气罐2流到储气罐3。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中中间单向阀3-4将储气罐3流通地连接到储气 罐4上，其中当储气罐3的压力比储气罐4的压力高出超过中间单向阀3-4的断开压力时， 允许气体从储气罐3流到储气罐4。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中中间单向阀4-5将储气罐4流通地连接到储气 罐5上，其中当储气罐4的压力比储气罐5的压力高出超过中间单向阀4-5的断开压力时， 允许气体从储气罐4流到储气罐5。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中中间单向阀5-6将储气罐5流通地连接到储气 罐6上，其中当储气罐5的压力比储气罐6的压力高出超过中间单向阀5-6的断开压力时， 允许气体从储气罐5流到储气罐6。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中中间单向阀6-7将储气罐6流通地连接到储气 罐7上，其中当储气罐6的压力比储气罐7的压力高出超过中间单向阀6-7的断开压力时， 允许气体从储气罐6流到储气罐7。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中中间单向阀6-7将储气罐6流通地连接到储气 罐7上，其中当储气罐6的压力比储气罐7的压力高出超过中间单向阀6-7的断开压力时， 允许气体从储气罐6流到储气罐7。
17. 根据权利要求5所述的方法，其中执行步骤"b"到"d"直至储气罐组中每个储气罐 的第一压力达到下表中的值： 储气罐编号储气罐第一压力 1 150 2 650 3 1150 4 1650 5 2150 6 2650 7 3150 8 3650
18. 根据权利要求17所述的方法，其中储气罐组中每个储气罐的第二压力符合下表中 的值： 储气罐编号储气罐第二压力 1 100 2 325 3 850 4 1350 5 1850 6 2350 7 2850 8 3350
19. 根据权利要求4所述的方法，其中执行步骤"b"到"d"直至储气罐组中每个储气罐 的第一压力达到下表中的值： 储气罐编号储气罐第一压力 1 150 2 725 3 1300 4 1875 5 2450 6 3025 7 3600
20. 根据权利要求19所述的方法，其中储气罐组中每个储气罐的第二压力符合下表中 的值： 储气罐编号储气罐第二压力 1 100 2 675 3 1250 4 1825 5 2400 6 2975 7 3550
21. 根据权利要求3所述的方法，其中执行步骤"b"到"d"直至储气罐组中每个储气罐 的第一压力达到下表中的值： 储气罐编号储气罐第一压力 1 150 2 840 3 1530 4 2220 5 291 0 6 3600
22. 根据权利要求21所述的方法，其中储气罐组中每个储气罐的第二压力符合下表中 的值： 储气罐编号储气罐第二压力 1 100 2 790 3 1480 4 2170 5 2860 6 3550
23. 根据权利要求2所述的方法，其中执行步骤"b"到"d"直至储气罐组中每个储气罐 的第一压力达到下表中的值： 储气罐编号储气罐第一压力 1 150 2 1010 3 1875 4 2740 5 3600
24. 根据权利要求23所述的方法，其中储气罐组中每个储气罐的第二压力符合下表中 的值： 储气罐编号储气罐第二压力 1 100 2 935 3 1800 4 2665 5 3525
25. -个将压缩天然气输送给装气体的装置的顺序过程，包括以下步骤： (a) 设置第一储气罐、第二储气罐、第三储气罐、第四储气罐、第五储气罐、第六储气罐、 第七储气罐、第八储气罐、气体压缩机和用于有选择性地能有效连接储气罐组中各储气罐 的控制器； (b) 测量第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八储气罐中的气体压力； (c) 采用以下方式按照顺序从第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八储气罐 中输送气体，即只将第一储气罐中的气体输送给装气体的装置直至第一储气罐中的气体压 力降至第一预定低水平，然后只将第二储气罐中的气体输送给装气体的装置直至第二储气 罐中的气体压力降至第二预定低水平（第二预定低水平高于第一预定低水平），然后只将 第三储气罐中的气体输送给装气体的装置直至第三储气罐中的气体压力降至第三预定低 水平（第三预定低水平高于第二预定低水平），然后只将第四储气罐中的气体输送给装气 体的装置直至第四储气罐中的气体压力降至第四预定低水平（第四预定低水平高于第三 预定低水平），然后只将第五储气罐中的气体输送给装气体的装置直至第五储气罐中的气 体压力降至第五预定低水平（第五预定低水平高于第四预定低水平），然后只将第六储气 罐中的气体输送给装气体的装置直至第六储气罐中的气体压力降至第六预定低水平（第 六预定低水平高于第五预定低水平），然后只将第七储气罐中的气体输送给装气体的装置 直至第七储气罐中的气体压力降至第七预定低水平（第七预定低水平高于第六预定低水 平），然后只将第八储气罐中的气体输送给装气体的装置直至第八储气罐中的气体压力降 至第八预定低水平（第八预定低水平高于第七预定低水平）；及 (d) 从第一至第七储气罐中任一储气罐中取一定量的气体，用压缩机压缩所述一定量 的气体并将所述压缩后的气体排进其中一个编号较大的储气罐，继续该步骤直至该编号较 大的储气罐使用先前取自编号较小储气罐的气体压缩的气体重新充满。
26. -种具有选择器及第一和第二系列端口的选择阀，其中各系列端口分别具有多个 选择器端口，在供选择器使用的第一选择位置，第一系列的多个选择器端口能双向流通地 连接到第二系列的多个选择器端口上，在供选择器使用的第二选择位置，第一系列的另外 多个端口能双向流通地连接到第二系列的相同多个端口上。
27. 根据权利要求26所述的选择阀，其中阀门包括主体和可旋转地连接到主体上的选 择器。
28. 根据权利要求27所述的选择阀，其中选择器包括耳轴，所述耳轴将选择器旋转地 连接到主体上。
29. 根据权利要求26所述的选择阀，其中第一系列中多个选择器端口通过多个止回阀 单向连接。
30. 根据权利要求26所述的选择阀，其中选择器转动使第一和第二选择器位置之间的 连接发生切换。
31. 根据权利要求26所述的选择阀，其中第一系列选择器端口包含至少六个选择器端 口，第二系列选择器端口包含至少两个选择器端口。
32. 根据权利要求27所述的选择阀，其中第一系列的选择器端口具有第一系列角间 距，第二系列的选择器端口具有第二系列角间距，且第一系列角间距为第二系列角间距的 非零整数倍。
33. 本发明基本上如以上所揭露和描述。
【文档编号】B60K15/00GK104334421SQ201380029018
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2012年5月2日
【发明者】沃尔特·H·基利恩, 布莱恩·基利恩, 查尔·吉查德 申请人:新气体工业有限公司