CN118076830A - 用于填充加压气体罐的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于填充加压气体罐的装置和方法，包括旨在从流体源(4)向罐(3)进送加压气体的分配器(2)，该装置(1)包括用于冷却该分配器(2)中的气体流的制冷系统，该制冷系统包括比如盐水的制冷剂流体的回路(6)和用于在该传热流体与该分配器(2)中的该气体流之间交换热量的热交换器(5)，传热流体的该回路(6)包括串联在环路中的传热流体的贮存器(7)、用于将该传热流体设置为在回路(6)中处于循环的构件(8)、以及确保传热流体与冷源(10)之间热交换的至少一个蒸发器(9)，其特征在于，该回路包括旁路部分(11)和一组旁路阀(12)，该组旁路阀允许该传热流体中的全部或部分避免穿过该分配器(2)的热交换器(5)，以便冷却该贮存器(7)中的该传热流体并在其中积聚冷能，而与该分配器(2)中对冷能的需求无关。

Description

用于填充加压气体罐的装置和方法
本发明涉及一种用于填充加压气体罐的装置和方法。
本发明更特别地涉及一种用于填充加压气体罐的装置，该装置包括旨在从流体源向罐供应加压气体的分配器，该装置包括用于该冷却分配器中的该气体流的制冷系统，该制冷系统包括制冷剂流体(比如盐水)的回路和确保该传热流体和分配器中的该气体流之间的热交换的热交换器，传热流体的回路包括串联布置在环路中的传热流体的贮存器、用于使传热流体在回路中循环的构件、以及确保传热流体和冷源之间热交换的至少一个蒸发器。
冷却填充站的分配器中或上游的氢气的第一模式包含向热交换器供应防冻传热流体，通常是盐水。这种传热(或制冷剂)流体本身在制冷单元的蒸发器中被冷却(例如参见JP 2015092108A)。
在第二实施例中，存在一个单环路，该单环路源自盐水罐并相继穿过制冷单元的蒸发器并且穿过分配器的交换器(参见例如EP 3457019A1)。
这个第二实施例通常更有效。这是因为，在给定的盐水温度下，由于蒸发器通过被插入在盐水罐与分配器的交换器之间而提供附加冷却，可以在较低的温度下对分配器的交换器进行供应。此外，对于氢气的给定冷却目标，由于蒸发器被供应以更热的盐水，制冷剂的蒸发温度可能更高，并且因此制冷单元的性能系数增加。此外，在制冷单元的压缩机大小给定的情况下，第二实施例允许氢气在较低温度下冷却和/或提供较大的冷却容量。
本发明的一个目的是克服以上阐述的现有技术的缺点中的全部或部分。
为此，根据本发明的、在其他方面也符合以上前序部分中给出的一般定义的装置的实质性特征在于，该回路包括旁路部分和一组一个或多个旁路阀，该一组一个或多个旁路阀允许传热流体中的全部或一些避免穿过分配器的热交换器，以便冷却贮存器中的传热流体并在其中积聚冷能，而与分配器中对冷能的需求无关。
此外，本发明的实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征：
-根据该传热流体在传热流体的该回路中的循环方向，该至少一个蒸发器位于贮存器与分配器的热交换器之间、在流体循环构件的下游、并且在分配器的热交换器的上游，
-根据传热流体在传热流体的回路中的循环方向，至少一个蒸发器位于分配器的热交换器与贮存器之间，也就是说在分配器的热交换器的下游、并且在贮存器的上游，
-传热流体的回路包括分别布置在贮存器的上游和下游的两个蒸发器，即位于贮存器与分配器的热交换器之间的第一蒸发器以及位于分配器的热交换器与贮存器之间的第二蒸发器，
-传热流体的回路包括至少一个蒸发器的旁路和一组一个或多个阀，以允许直接从该贮存器对分配器的热交换器进行供应，
-该装置包括多个分配器，该多个分配器旨在用于对分离的罐进行供应并且各自包括热交换器，传热流体的回路为多个分配器共用并且包括分别穿过各个热交换器的一组并联分支和用于控制到一个或多个热交换器的传热流体流的一组一个或多个分配阀，该装置包括旁路部分和用于这些热交换器中的全部或一些的一组一个或多个阀。
本发明还涉及一种用于通过根据以上或以下特征中的任一个的装置填充加压气体罐的方法，其中气体流在该分配器中循环并循环通过热交换器，并且传热流体流也在传热流体的该回路中循环并穿过分配器的热交换器(5)。
根据可能的特定特征，该方法包括使传热流体中的至少一些在旁路部分中循环而不穿过分配器的热交换器，以便冷却贮存器中的传热流体和/或减少提供给热交换器的冷容量的步骤。
本发明还可以涉及包括权利要求范围内的上文或下文特征的任何组合的任何替代性的装置或方法。
通过阅读参考附图提供的以下描述，其他特定特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[图1]示出了展示根据第一实施例的本发明的结构和操作的一个可能示例的示意性局部视图，
[图2]示出了展示根据第二实施例的本发明的结构和操作的一个可能示例的示意性局部视图，
[图3]示出了展示根据第三实施例的本发明的结构和操作的一个可能示例的示意性局部视图，
[图4]示出了展示根据第四实施例的本发明的结构和操作的一个可能示例的示意性局部视图。
所展示的用于填充加压气体罐的装置1例如是用于填充加压氢气罐的站。这个装置1包括分配器2(例如，配备有喷嘴的软管)，该分配器旨在用于从流体源4(一个或多个存储单元和/或一个或多个压缩机等)向罐3供应加压气体。
装置1包括用于冷却分配器2中的气体流的制冷系统。这个制冷系统包括传热流体(比如盐水)的回路6和确保传热流体流和分配器2中的气体流之间的热交换的热交换器5。热交换器5可以包括传导物质，该传导物质可以被传热流体预冷却，以便增加冷却的热惯性(并且如果必要的话，即使没有传热流体同时通过的情况下也提供冷却)。
传热流体的回路6例如是闭合环路，并且包括串联布置在环路中的传热流体的贮存器7(例如盐水贮存器)、用于使传热流体在回路6中循环的构件8(例如泵)、以及确保传热流体与冷源10(例如热交换器)之间的热交换的蒸发器9。
回路包括旁路部分11和允许传热流体中的全部或一些避免穿过分配器2的热交换器5的一组一个或多个旁路阀12。不穿过热交换器5的流的这种旁路允许贮存器7中的传热流体被冷却，并允许冷能在其中积聚，而与分配器2中对冷能的需求无关。也就是说，不穿过热交换器5的情况下的传热流体在回路中的循环允许此传热流体被冷却。这个旁路还允许调节供给热交换器5中的氢气的冷量。也就是说，这种旁路允许控制(减少)提供给热交换器5的冷容量。
应该注意的是，如[图1]中虚线示意性所示，还可以设想蒸发器9的这种旁路14和一组一个或多个阀15，以允许直接从贮存器7对分配器2的热交换器5进行供应。如果蒸发器9在长时间停机后被加热，这将允许传热流体在制冷单元10启动的同时不被加热。
在[图1]中的实施例中，蒸发器9位于贮存器7与分配器5的热交换器5之间，在流体循环构件8的下游并且在分配器的热交换器5的上游(取决于传热流体在传热流体的回路6中的循环方向)。
在[图2]中的实施例中，蒸发器9位于分配器5的热交换器5与贮存器7之间，在分配器5的热交换器5的下游并且在贮存器7的上游(取决于传热流体在传热流体的回路6中的循环方向)。
如[图3]中的实施例所示，传热流体的回路6可以包括两个蒸发器9，即位于贮存器7的下游并且在热交换器5的上游、例如在分配器5的流体循环构件8与热交换器5之间的第一蒸发器9，以及位于分配器2的热交换器5与贮存器7之间的第二蒸发器9。
如[图4]中的实施例所示，装置可以包括多个分配器2，该多个分配器旨在用于例如同时或不同时地对分离的罐3进行供应并且各自包括热交换器5。传热流体的回路6为多个分配器2共用、并且包括分别穿过各个热交换器5的一组并联分支和用于控制到一个或多个热交换器5的传热流体流的一组一个或多个分配阀13。如所展示的那样，装置1可以包括旁路部分11和如上所述用于热交换器5中的每一个的一组一个或多个阀12。
应该注意到[图4]更详细地描述了冷源10的非限制性示例。在这个示例中，冷源包括呈环路的形式的制冷剂回路，所述回路包括泵16、蒸发器17、制冷剂的贮存器18以及然后通过蒸发器9的通道，该蒸发器冷却在传热流体的回路6中循环的盐水。这种类型的冷源可以用于其他实施例中。

Claims (8)

1.一种用于填充加压气体罐的装置，包括旨在从流体源(4)向罐(3)供应加压气体的分配器(2)，该装置(1)包括用于冷却该分配器(2)中的气体流的制冷系统，该制冷系统包括比如盐水的制冷剂流体的回路(6)和确保该传热流体和该分配器(2)中的该气体流之间的热交换的热交换器(5)，传热流体的该回路(6)包括串联布置在环路中的传热流体的贮存器(7)、用于使该传热流体在该回路(6)中循环的构件(8)、以及确保该传热流体与冷源(10)之间热交换的至少一个蒸发器(9)，其特征在于，该回路包括旁路部分(11)和一组一个或多个旁路阀(12)，该一组一个或多个旁路阀允许该传热流体中的全部或一些避免穿过该分配器(2)的热交换器(5)，以便冷却该贮存器(7)中的该传热流体并在其中积聚冷能，而与该分配器(2)中对冷能的需求无关。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，根据该传热流体在传热流体的该回路(6)中的循环方向，该至少一个蒸发器(9)位于该贮存器(7)与该分配器(5)的热交换器(5)之间、在该流体循环构件(8)的下游、并且在该分配器(2)的热交换器(5)的上游。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，根据该传热流体在传热流体的该回路(6)中的循环方向，该至少一个蒸发器(9)位于该分配器(2)的热交换器(5)与该贮存器(7)之间，也就是说在该分配器(5)的热交换器(5)的下游、并且在该贮存器(7)的上游。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，传热流体的该回路(6)包括分别布置在该贮存器(7)的上游和下游的两个蒸发器(9)，即位于该贮存器(7)与该分配器(2)的热交换器(5)之间的第一蒸发器(9)以及位于该分配器(2)的热交换器(5)与该贮存器(7)之间的第二蒸发器(9)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，传热流体的该回路(6)包括该至少一个蒸发器(9)的旁路和一组一个或多个阀，以允许直接从该贮存器(7)对该分配器(2)的热交换器(5)进行供应。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包括多个分配器(2)，该多个分配器旨在用于对分离的罐(3)进行供应并且各自包括热交换器(5)，传热流体的该回路(6)为该多个分配器(2)共用并且包括分别穿过各个热交换器(5)的一组并联分支和用于控制到该一个或多个热交换器(5)的传热流体流的一组一个或多个分配阀(13)，该装置(1)包括旁路部分(11)和用于这些热交换器(5)中的全部或一些的一组一个或多个阀(12)。
7.一种通过如前述权利要求中任一项所述的装置填充加压气体罐的方法，其中气流在该分配器(2)中循环并循环通过该热交换器(5)，传热流体流也在传热流体回路(6)中循环并穿过该分配器(2)的热交换器(5)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括使该传热流体中的至少一些在该旁路部分(11)中循环而不穿过该分配器(2)的热交换器(5)，以便冷却该贮存器(7)中的该传热流体和/或减少提供给该热交换器(5)的冷容量的步骤。
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