TW201641871A - 增加氣體儲存容量的壓力容器 - Google Patents

Abstract

一種氣體系統，其包括一貯存罐、一配件、一氣體管、吸附劑及一過濾器。該貯存罐加壓儲存氣體。該配件覆蓋該貯存罐之一開口且維持對該貯存罐之該開口的密封。該氣體管經由該配件中之一孔插入使得在該貯存罐內部之該氣體管之一部分之一長度至少為該貯存罐之一長度之二分之一。該貯存罐中之該氣體管之該部分包括孔洞。該吸附劑呈一微粒形式且吸附該貯存罐中之氣體。該過濾器覆蓋該貯存罐中之該氣體管之該部分中之該等孔洞。該過濾器准許氣體進入該氣體管及離開該氣體管且防止吸附劑進入該氣體管。

Description

增加氣體儲存容量的壓力容器 【相關申請案之交叉參考】

本申請案主張2015年3月13日申請之美國臨時申請案第62/132,508號之權益，該美國臨時申請案之完整揭示內容以引用之方式併入本文中。

貯槽可用於加壓地容納流體。在某些情形下，需要具有具有相對薄的壁及低的重量之貯槽。舉例而言，在車輛燃料貯槽中，相對薄的壁允許對可用空間之更為高效的使用，且相對低的重量允許車輛以較大的能效移動。最近的研究表明，藉由使用吸附劑相對於現用貯存罐降低壓力或提高貯槽中氣體之儲存容量，吸附劑材料(諸如，活性碳及/或金屬有機架構)可用於儲存氣體(諸如，天然氣)。(參見Zakaria等人，Int'l Journ.Rec.Rsrch.Appl.Stud.9：225至230，2011)。

提供此發明內容以按簡化形式引入下文在實施方式中進一步描述之一系列概念。此發明內容並不意欲鑑別所主張之標的物之關鍵特徵，並且亦不意欲被用作對判定所主張之標的物之範圍之輔助。

在一個具體實例中，氣體系統包括：經組態以加壓儲存氣體之貯存罐；配件；氣體管；吸附劑；及過濾器。配件經組態以覆蓋貯存罐之開口且在至少高達特定氣體壓力時維持對貯存罐之開口的密封。氣體管經組態以經由配件中之第一孔插入使得貯存罐內部之氣體管之一部分之長度至少為貯存罐長度之二分之一，且貯存罐中氣體管之該部分包括複數個孔洞。在其他具體實例中，氣體管可沿著貯存罐長度延伸不到一半的距離。在一些具體實例中，氣體管可包含複數個間隔開之區段，例如氣體管可分支成大體上平行於貯存罐之軸線延伸之若干管段。吸附劑呈微粒形式、位於貯存罐中及氣體管外部，且吸附劑經組態以吸附貯存罐中之氣體之一部分，其中粒子之特性尺寸允許過濾粒子，如下文所論述。過濾器耦接至氣體管且經組態以覆蓋貯存罐中氣體管之該部分中之該複數個孔洞，且過濾器經組態以准許氣體進入及離開氣體管且防止吸附劑進入氣體管。

在一個實例中，配件呈圓柱體形式且具有經組態以嚙合貯存罐之開口上之內部螺紋以對貯存罐之開口形成密封的外部螺紋。在另一實例中，過濾器為經組態以過濾小至約5微米的粒子之網狀過濾器。在另一實例中，網狀過濾器藉由至少兩個夾鉗緊固至氣體管。在另一實例中，氣體系統進一步包括管，其經由配件中之第二孔插入使得該管之一部分位於貯存罐內部。在另一實例中，氣體系統進一步包括至少部分地位於貯存罐中之該管之該部分中之溫度探針，其中該溫度探針經組態以產生指示貯存罐內部之溫度的信號。

在另一實例中，減壓裝置耦接至貯存罐之第二開口。在另一實例中，具有垂直於貯存罐之軸線之橫截面的貯存罐之一個部分的直徑大 於貯存罐之開口之直徑。在另一實例中，過濾器藉由焊接緊固至氣體管。在另一實例中，過濾器藉由黏結劑緊固至氣體管。在另一實例中，氣體系統進一步包括經組態以將電荷遞送至吸附劑以產生熱且提高氣體自吸附劑之解吸附或釋放速率的裝置。

在另一實例中，氣體系統進一步包括經組態以防止貯存罐內部之吸附劑經由貯存罐之開口或貯存罐之另一開口中之一者或兩者而離開貯存罐的至少一個吸附劑障壁。在另一實例中，至少一個吸附劑障壁在一或多個位置中經穿孔以允許一或多個組件穿過該至少一個吸附劑障壁。在另一實例中，吸附劑經組態以藉由耦接至氣體管之真空經由穿過貯存罐中之開口或貯存罐中之另一開口中之一者的管而插入至貯存罐中，且真空經組態以在氣體管中產生真空使得吸附劑被從吸附劑之源抽取至貯存罐中。在另一實例中，氣體管中之孔洞為分散式的使得氣體能夠在貯存罐之複數個不同位置處自氣體管流動至貯存罐中且自貯存罐至氣體管中。

在另一具體實例中，一種方法用於用氣體填充貯存罐，其中貯存罐包括呈微粒形式之吸附劑及延伸至貯存罐中之氣體管，該氣體管具有由經組態以防止吸附劑進入氣體管之過濾器覆蓋的複數個孔洞。該方法包括將氣流自氣體源經由氣體管充入至貯存罐中直至貯存罐內部之壓力達到高填充壓力，回應於貯存罐內部之壓力及熱而暫停或減緩氣流至貯存罐中的充入直至貯存罐內部之壓力或熱針對吸附的發生最佳化，恢復自氣體源經由氣體管至貯存罐中的氣流直至貯存罐內部之壓力或熱達到特定填充壓力，重複暫停或減緩氣體之流動及恢復氣體之流動直至貯存罐中之壓力不降至低填充壓力，且回應於貯存罐中之壓力不降至低填充壓力而使氣體 源與貯存罐斷開連接。

在另一具體實例中，用於為車輛提供動力之系統包括氣體系統、引擎、氣體管線及壓力調節器。氣體系統包括貯存罐、在貯存罐內部呈微粒形式且經組態以吸附貯存罐內之氣體之吸附劑，及延伸至貯存罐中之氣體管，該氣體管具有由經組態以防止吸附劑進入氣體管之過濾器覆蓋的複數個孔洞。引擎經組態以使用貯存罐中之氣體為車輛提供動力。氣體管線經組態以將氣流自氣體管導向至經組態以將氣體注入至引擎中之至少一個注入器。壓力調節器耦接至氣體管線且經組態以調節氣流中氣體之壓力，使得氣體在經調節之壓力下到達至少一個注入器，其中經調節之壓力在約5psi至約149psi範圍內。

在一個實例中，系統進一步包括經組態以至少控制壓力調節器之電子控制單元。在另一實例中，系統進一步包括經組態以准許使用者選擇性地控制至引擎之燃料的燃料選擇器開關，其中燃料為來自系統之氣體、汽油燃料或柴油燃料中之一或多者。在另一實例中，系統進一步包括經組態以減小氣體管線中之壓力以提高氣體自吸附劑之釋放速率的真空泵。在另一實例中，貯存罐具有基於額定操作壓力而選擇之壁厚度，且其中額定操作壓力小於或等於約3,600psi。在另一實例中，貯存罐之形狀為球體形狀、立方體形狀或矩形稜柱形狀中之一者。在另一實例中，貯存罐具有基於車輛之特定空間或特定圍封空間之形狀。

在另一具體實例中，氣體壓縮器系統用於用氣體填充貯存罐。氣體壓縮器系統包括氣體壓縮器、經組態以容納加壓之氣體之貯存罐，及壓力開關。壓力開關經組態以使壓縮器開始用氣體填充貯存罐；判定貯 存罐中之壓力已達到高填充壓力；回應於判定貯存罐中之壓力已達到高填充壓力而停止壓縮器使之不再用氣體填充貯存罐；判定貯存罐中之壓力已達到低填充壓力；以及回應於判定貯存罐中之壓力已達到低填充壓力而使壓縮器重新開始用氣體填充貯存罐。

在一個實例中，貯存罐經組態以安裝在車輛上。在另一實例中，壓縮器與貯存罐之安裝分開地安裝在車輛上。在另一實例中，安裝在車輛上之壓縮器經組態以除用氣體填充貯存罐之外亦為車輛之空氣調節系統提供動力。在另一實例中，氣體壓縮器系統進一步包括經組態以在填充貯存罐期間將氣體壓縮至貯存罐中且進一步經組態以在車輛之操作期間減小貯存罐中之壓力的真空泵。在另一實例中，氣體壓縮器系統進一步包括經組態以感測氣體壓縮器系統外部之氣體且回應於偵測到氣體壓縮器系統外部之氣體而中斷壓縮器之操作的氣體偵測裝置。

所揭示之標的物之前述態樣及許多伴隨優點將變得更加易於瞭解，此係由於當結合附圖參看以下詳細描述時，該等態樣及優點變得更好理解，其中：圖1描繪根據本發明的吸附天然氣(ANG)系統之一具體實例；圖2A及2B分別描繪根據本發明的緊固在氣體管上之過濾器之一具體實例之側視圖及片段截面視圖；圖3描繪根據本發明的其中圖1中所描繪之ANG系統將氣體供應至消耗裝置之系統之一具體實例；圖4A及4B描繪根據本發明的緊固在氣體管上之過濾器之各種具體實 例；以及圖5描繪根據本發明的填充貯存罐同時監測貯存罐中之壓力之方法。

在下文中結合附圖所闡述之詳細描述意欲作為對所揭示之標的物之各種具體實例之描述且並不意欲表示僅有的具體實例。本發明中所描述之每一具體實例僅作為實例或說明提供且不應被認作較佳或優於其他具體實例。本文中所提供之說明性實例並不意欲為窮盡性的或將所主張之標的物限於所揭示之精確形式。類似地，本文中所描述之任何步驟可與其他步驟或步驟之組合互換以便達成相同或實質上類似結果。

本發明大體上係關於包括提高壓力容器之儲存容量之氣體吸附劑的壓力容器，諸如氣體貯存罐(例如，「氣瓶」或「貯槽」)。使用氣體吸附劑之一個挑戰為氣體吸附與溫度成反比-吸附劑在較冷溫度下更加易於吸附氣體且在較暖溫度下更加易於釋放(解吸附)氣體。在某些條件下，經由壓力容器之周界上之單個入口點(例如，閥門)用氣體填充壓力容器會冷卻進入壓力容器之氣體，且因此冷卻在容器之入口處的吸附劑。一旦壓力增大至接近於(例如，大約2,000psi)之目標壓力，氣體之加熱就發生，且吸附劑開始吸附過程且在彼時刻較暖吸附劑減小壓力容器之儲存容量。藉由降低遞送效率削弱有用性的係：當氣體自吸附劑釋放時，氣體及吸附劑自然地冷卻，此又降低氣體分子自貯存罐中之吸附劑之釋放速率。進一步削弱吸附及解吸附或釋放速率的係貯存罐之單個氣體入口及出口點以及吸附劑(諸如，活性碳)之低熱轉移。

本文中所描述之系統及方法之一些具體實例係針對(a)冷 卻吸附天然氣(「ANG」)以加速在填充期間之吸附及(b)當需要釋放時藉由加熱ANG而加速氣體之釋放。此類具體實例可用於某些情形中，諸如在井口處的天然氣儲存；壓縮天然氣(CNG)加燃料站；CNG之輸送；用ANG貯槽替換液化石油氣(LPG)貯槽；及用CNG運行車輛。其他情形亦可尤其藉由與氣體及氣體貯存罐一起更好地利用吸附劑而得益於本文中所揭示之具體實例。吸附劑之有效使用將增強以更為經濟及高效的方式儲存、輸送及釋放氣體之能力。

圖1中所描繪的為ANG系統100之一具體實例。ANG系統包括壓力容器貯存罐117，諸如貯槽或氣瓶。貯存罐117經組態以儲存天然氣。在一些具體實例中，貯存罐117具有工作壓力等級，其為該壓力貯存罐117經組態以用天然氣填充時達到之壓力。在一個實例中，貯存罐117具有每平方吋約3,600磅(psi)之工作壓力等級。如本文中所使用，術語「約」意謂在目標值之5%內。

貯存罐117容納吸附劑113。在一些具體實例中，吸附劑113包括活性碳、金屬有機構架或經組態以吸附天然氣之任何其他材料中之一或多者。活性碳通常為經處理以具有增大表面積之低容積小孔(亦即，高微孔度)之碳。在一些實例中，一公克之活性碳具有超過500m²之表面積。在一些具體實例中，吸附劑113為呈粉末形式之活性碳(例如，其中吸附劑粒子大小在約0.01微米與4,000微米或更大之間)。相較於在貯存罐117中無吸附劑113的情況下貯存罐117能夠儲存之天然氣，在貯存罐117中有吸附劑113的情況下貯存罐117能夠在工作壓力等級內儲存更多天然氣。一般而言，較小粒子大小提供較大表面積以儲存氣體。

在圖1中所展示之具體實例中，ANG系統100包括在貯存罐117之一端之配件111及在貯存罐117之相反端之壓力釋放裝置(PRD)118。在一個具體實例中，配件111為圓柱體形狀。在一些實例中，配件111之圓柱體形狀具有在約1吋至約3吋範圍內之直徑。在其他實例中，配件111具有基於貯存罐117之開口的另一大小。在其他具體實例中，配件111具有不同形狀或形狀之組合，諸如長方體、圓錐形形狀及其類似者。配件111經組態以准許某些組件進入貯存罐117內部，同時維持足以耐受貯存罐117中高達工作壓力等級之氣體壓力的對貯存罐及任何組件的密封。在所描繪之具體實例中，配件111具有經組態以嚙合貯存罐117之內部螺紋之外部螺紋112。在一些具體實例中，配件111由金屬材料(例如，黃銅、鋁、不鏽鋼)、非金屬材料(例如，塑膠、彈性體)或其某一組合製成。亦如所描繪之具體實例中所展示，配件111包括經組態以准許某些組件進入貯存罐117內部之孔103a、103b、104及105。儘管配件111之所描繪之具體實例包括四個孔103a、103b、104及105，但配件之其他具體實例包括任何數目之孔。在一些具體實例中，孔103a、103b、104及105具有在約1/8吋至約1/2吋範圍內之直徑。在其他具體實例中，取決於貯存罐117之應用及大小，孔103a、103b、104及105具有大於1/2吋之直徑。

在圖1中所描繪之具體實例中，ANG系統100包括穿過孔105之氣體管114。在一些具體實例中，氣體管114為圓柱體形狀(亦即，垂直於氣體管114之軸線的氣體管114之橫截面具有圓形形狀)。在其他具體實例中，垂直於氣體管114之軸線的氣體管114之橫截面具有非圓形形狀，諸如正方形、矩形、三角形及其類似者。氣體管1114提供氣體管道， 且在許多應用(例如，低壓應用)中，橫截面形狀可為任何方便的形狀。在其他具體實例中，氣體管114具有一或多個分支，該等分支具有連接至氣體管114之類似過濾器附件。在其他具體實例中，為了結構穩定性，氣體管具有與貯存罐117內部之其他組件(例如，溫度探針102或熱流體迴路116)連接之經附接分支。在一些具體實例中，當貯存罐117中之壓力相對低時，使用非圓形橫截面形狀。氣體管114准許將天然氣引入至貯存罐117中或自貯存罐117移除天然氣。氣體管114包括位於貯存罐117中之末端及位於貯存罐117外部之出氣口端108。在一些情況下，出氣口端108選擇性地耦接至天然氣之源以將天然氣引入至貯存罐117中且耦接至使用天然氣之裝置(例如，車輛之引擎)以自貯存罐117移除天然氣。在一些具體實例中，氣體管114由包括不鏽鋼、其他金屬、塑膠、彈性體或其任何組合之材料製成。在一些具體實例中，氣體管114由並不歸因於貯存罐117中之壓力、熱或與氣體之化學反應而降解之一或多種材料製成。

如圖2A及2B中所展示之具體實例中所描繪，氣體管114包括經組態以准許氣體自氣體管114進入至貯存罐117中且反之亦然之孔洞121。在一些具體實例中，氣體管114之孔洞121具有相同大小(例如，1/6吋直徑孔洞)。在一些具體實例中，氣體管114之孔洞121具有不同大小(例如，孔洞中之至少一者具有約0.2mm、約0.4mm、約0.6mm及約0.8mm中之每一者之直徑)。孔洞121之間的間隔可為任何距離，諸如約0.2mm、約0.4mm、約0.6mm或約0.8mm。

在一些具體實例中，基於氣體進入貯存罐117內部之位置(而非氣體管114內之空間)判定孔洞121之位置之分佈，使得歸因於焦耳 -湯姆森(Joule-Thomson)效應之冷卻在較大區域內，由此更為均勻地冷卻貯存罐117。在某些條件下，此冷卻效應加速當氣體被添加至貯存罐117時氣體分子附著至吸附劑113之速率。一旦貯存罐中之壓力達到特定壓力(例如，在某些條件下之2,000psi)，氣體(及因此貯存罐117)溫度提高，此減緩氣體至吸附劑113中之吸附速率。

在貯存罐117中使用吸附劑113之一個困難為吸附劑113之可能損耗，特定而言，在氣體經由氣體管114自貯存罐117釋放期間。此損耗不僅耗乏貯存罐117中吸附劑113之量，而且經由氣體管114損耗之吸附劑113能夠傳送至消耗氣體之裝置或系統(例如，車輛之引擎)。吸附劑113潛在地對此類裝置及系統之操作不利。在一些實例中，若允許吸附劑113自貯存罐117逸出，則吸附劑113能夠堵塞閥門、配件、壓力調節器、燃料軌、燃料噴嘴及其類似者。

如圖2A及2B中所描繪的具體實例中所展示，氣體管114包括經組態以防止吸附劑113離開貯存罐117之過濾器115。在一些具體實例中，過濾器為經組態以篩檢小至約5微米大小的粒子(例如，吸附劑113之粒子)之網狀過濾器。在一些實例中，網狀過濾器為耐受在約-60℉至約200℉或更大範圍內之溫度的不鏽鋼網狀物。在一些具體實例中，過濾器115允許氣體及/或液體(例如，伴隨著氣體之水分)自貯存罐117傳遞至氣體管114中。隨著打開閥門(例如，耦接至出氣口108之閥門)以允許氣體離開氣體貯存罐117，氣體經由孔洞121中之一者穿過過濾器115至氣體管114中且接著經由在配件111中氣體管114之部分離開貯存罐117。以此方式，過濾器115准許氣體離開貯存罐117，同時將吸附劑113保持在貯存罐117 內部。

在一些具體實例中，諸如在圖4A中所展示之管總成400之具體實例中，過濾器115為環繞氣體管114置放以便覆蓋所有孔洞121之單個網狀物。在一個實例中，過濾器115為經組態以濾出吸附劑粒子及顆粒之由不鏽鋼製成的單個網狀物。在一些具體實例中，吸附劑113之個別粒子具有大於不鏽鋼網狀過濾器中的孔隙之大小(例如，5微米或更小)的大小(例如，6微米或更大)。在一些具體實例中，具有小孔隙之不鏽鋼網狀過濾器115以某形狀(例如，圓柱體、圓錐形或其他形狀)經焊接以環繞氣體管114外部在小公差下配合。在一些具體實例中，過濾器115藉由夾鉗120(例如，OETIKER®耳夾)緊固在氣體管114上，如圖2A中所描繪。在其他具體實例中，過濾器115藉由使用圓柱形夾鉗或並不由於曝露於溫度、壓力、氣體或吸附劑113而降解之黏結劑，藉由在氣體管114上之一或多個焊接或以任何其他方式將貯存罐117緊固在氣體管114上以防止吸附劑113經由氣體管114逸出貯存罐117。在一些具體實例中，過濾器115為金屬(例如，不鏽鋼)。在其他具體實例中，過濾器115由經組態以濾出吸附劑113之粒子且並不歸因於貯存罐117中之壓力、溫度或與氣體之化學反應而降解之另一材料製成。

在一些具體實例中，諸如在圖4B中所展示之管總成402之具體實例中，過濾器115包括多個過濾器片件115a及115b，其中之每一者覆蓋孔洞121中之一些但並非所有孔洞121。在一個實例中，其中氣體管114包括在貯存罐117內部之至少15吋之長度，具有5/8吋直徑及1/8吋直徑之孔洞121，過濾器115包括呈12吋長及3/8吋寬之條帶形式的過濾器片件。 在圖4B中所描繪之實例中，其中孔洞121中之一些沿著管軸向地配置，過濾器片件115a及115b中之每一者覆蓋一列之孔洞121。在其他實例中，過濾器115包括可覆蓋任何數目之孔洞121(自覆蓋單個孔洞121至覆蓋所有孔洞121)之過濾器片件。

如圖1及圖2A中所展示，在所描繪之具體實例中之氣體管114經組態以延伸穿過貯存罐117之長度之至少二分之一。在一些具體實例中，氣體管114經組態以延伸穿過貯存罐117之長度之約75%，穿過貯存罐117之長度之約90%，穿過在貯存罐117之長度之至少二分之一至貯存罐117之長度之約90%或更大範圍內的貯存罐117之長度。

對於此配置之氣體管114而言，一個益處為在整個貯存罐117中在吸附劑113中吸收及自吸附劑113釋放氣體的增大的效率。在貯存罐具有單個進氣口/出氣口(例如，在展示於貯存罐117上之配件111處)之實例中，引入至貯存罐中之任何氣體具有自單個進氣口/出氣口行進至在貯存罐之遠端處的吸附劑之長路徑。為了利用在貯存罐之遠端處的吸附劑，氣體必須由進氣口/出氣口與貯存罐之遠端之間的所有吸附劑吸附且被其釋放。此過程緩慢且低效。相比而言，ANG系統100包括延伸穿過貯存罐117之長度之至少大部分的氣體管114。氣體管114自身並不包括吸附劑，使得氣體經由管114自配件111自由流動至所有孔洞121。此將自自由流動氣體至吸附劑113之任何部分的距離減小至自吸附劑之任何部分至孔洞121中之最接近者的距離。以此方式，氣體自氣體管114吸附至吸附劑113中(在用氣體填充貯存罐117時)之速率及氣體自吸附劑113釋放至氣體管114中(在氣體自貯存罐117釋放期間)之速率歸因於自氣體管114中之孔洞121 至吸附劑的較短距離而增大。

在圖1中所描繪的具體實例中，ANG系統100包括溫度量測裝置101及溫度探針102。在一些具體實例中，溫度探針102為熱電偶且溫度量測裝置101為經組態以產生指示貯存罐117內之溫度之信號的熱電偶量測裝置。如圖1中所展示，溫度探針102穿過配件111中之孔104以進入貯存罐117內部。在一些具體實例中，由溫度量測裝置101產生之信號係由裝置(例如，控制器)使用以控制經由氣體管114流動至貯存罐117中之氣體(例如，藉由打開耦接在經加壓之氣體源與氣體管114之間的閥門)；經由氣體管114流動至貯存罐117之外的氣體(例如，藉由打開耦接在氣體管114與消耗氣體之裝置或系統之間的閥門)；貯存罐117之加熱(例如，藉由循環貯存罐117中經加熱之流體，如下文更詳細地論述)以及貯存罐117之冷卻中之一或多者。

在一些具體實例中，溫度量測裝置101或溫度探針102插入在特定深度處以量測貯存罐117內部不同區之溫度(例如，在貯存罐117加壓時)。或者，可插入多個溫度量測裝置101及/或溫度探針以量測貯存罐117內部不同區之溫度。在一些具體實例中，基於應用改變溫度探針102之形狀、長度及角度。在一些具體實例中，溫度探針102由金屬、金屬合金或准許溫度量測裝置101量測吸附劑113及氣體之溫度的任何其他材料製成。在一個具體實例中，溫度探針102為直管，直徑為1/8吋，長度為24吋且插入至貯存罐117中，該貯存罐117的長度為一米，其中溫度量測裝置101或溫度探針102經由孔104插入至管中。在另一具體實例中，該管類似於先前實例但在其中點處(例如，在至貯存罐117中之約12吋處)具有20 度角。在某些情形下，當溫度探針102量測不與貯存罐117之壁、氣體管104或熱流體迴路116(下文論述)相鄰置放之吸附劑113時，溫度探針102之置放最高效。

在圖1中所描繪的具體實例中，ANG系統100包括熱流體迴路116。熱流體迴路116具有第一端109及第二端110。熱流體迴路116自第一端109經由孔103a通至貯存罐117內部中且自第二端110經由孔103b離開貯存罐117內部。熱流體迴路116准許流體通過以加熱或冷卻貯存罐117中之吸附劑113及貯存罐117中之任何氣體。在一些具體實例中，在貯存罐117內部之熱流體迴路116之部分由經組態以耐受貯存罐117內部之條件之金屬材料(例如，銅)製成且在貯存罐117外部之熱流體迴路116之部分由可撓性材料(例如，橡膠管)製成。在一個實例中，在貯存罐117內部之熱流體迴路116之部分為由銅或銅合金(例如，高壓銅合金)製成之1/4吋直徑之金屬管。在另一實例中，在貯存罐117外部之熱流體迴路116之部分具有1/2吋直徑或基於貯存罐117之填充或釋放需要之另一大小。在圖1及圖2A中所展示之特定具體實例中，在貯存罐117內部之熱流體迴路116之一部分呈環繞氣體管114之螺旋配置。在圖式中未展示之另一具體實例中，熱流體迴路116藉由在貯存罐117之遠端附近的「U形迴轉」部分自配件111實質上平行於貯存罐117之軸線繼續延伸。在貯存罐117內部之熱流體迴路116之配置之其他具體實例為可能的。

在一些具體實例中，熱流體迴路116之第一端109及第二端110與熱源流體連通。在一個實例中，熱流體迴路116之第一端109自高於貯存罐117之溫度(例如，在約145℉至約165℉範圍內)之熱源接收流體， 流體穿過貯存罐117中之熱流體迴路之部分，使得來自流體之熱轉移至貯存罐117中之吸附劑及/或氣體，且流體自熱流體迴路116之第二端110返回至熱源。在一個實例中，貯存罐117安裝在車輛(例如，汽車)上且熱源為引擎之冷卻劑系統。

在一些具體實例中，熱流體迴路116之第一端109及第二端110與冷卻劑源流體連通。在一個實例中，熱流體迴路116之第一端109自低於貯存罐117之溫度的冷卻劑源接收流體，流體穿過在貯存罐117中之熱流體迴路之部分使得來自貯存罐117中之吸附劑及/或氣體的熱轉移至流體，且流體自熱流體迴路116之第二端110返回至冷卻劑源。

在圖1中所描繪的具體實例中，ANG系統100包括吸附劑障壁106及107。吸附劑障壁106及107經組態以准許接近貯存罐(例如，接近穿過配件111之組件，PRD 118等)。吸附劑障壁106及107防止吸附劑113自貯存罐117之損耗且防止吸附劑113接觸貯存罐117之將附接閥門或另一組件之孔口(例如，配件111螺合至之螺紋、PRD 118等)。在一些具體實例中，吸附劑障壁106及107中之一者或兩者由可彎性材料(例如，塑膠、橡膠)製成。在一些具體實例中，吸附劑障壁106及107中之一者或兩者經組態以環繞進入貯存罐117之管配合及/或當正在用吸附劑113填充貯存罐117時覆蓋貯存罐117之開口。在某些情形中，在已用吸附劑113填充貯存罐117之後，吸附劑113固持吸附劑障壁106及107。

吸附劑障壁106及107經組態以尤其藉由防止螺紋之磨損或污染來保護貯存罐117之孔口。吸附劑障壁106及107亦經組態以當用吸附劑113填充貯存罐117或若移除組件(例如，配件111、PRD 118等)變得 有必要時防止吸附劑113逸出。在一些具體實例中，吸附劑障壁106及107中之一者或兩者具有在約6吋至約10吋範圍內之直徑及在約1/32吋至約1/16吋範圍內之厚度。在一些具體實例中，吸附劑障壁106及107中之一者或兩者具有特定形狀(例如，圓形)以恰當地配合於貯存罐117中，從而保護貯存罐117中之一或多個孔口。在一些具體實例中，將吸附劑障壁107穿孔以使得其環繞吸附劑遞送管拉伸且覆蓋除緊固有配件111之開口外的不同開口。在其他具體實例中，諸如當貯存罐117具有一或多個開口時，取決於特定組態，將吸附劑障壁107穿孔以容納其他組件(例如，熱探針102、氣體管114、熱流體迴路116)或其組合。

ANG系統100能夠將氣體供應至系統內之消耗裝置，諸如圖3中所描繪的系統300內之消耗裝置310。系統300包括燃料選擇器開關或耦接至填充氣體管線304之填充噴嘴301。填充噴嘴301經組態以耦接至氣體(例如，天然氣)之源，諸如壓縮天然氣氣瓶、天然氣管線(例如，在住宅或企業處)或任何其他氣體源。填充氣體管線304將氣體自填充噴嘴301經由高壓過濾器302載運至ANG系統100。在一些具體實例中，高壓過濾器302經組態以自穿過填充氣體管線304之氣體濾出液體，諸如油或水。配件111經組態以將經由填充氣體管線304所接收到的氣體導向至貯存罐117中之氣體管114中。

在系統300中，配件111耦接至將氣體自ANG系統100載運至消耗裝置310之供應氣體管線309。在一個具體實例中，供應氣體管線309為不鏽鋼無縫管。經由氣體管114離開貯存罐117之氣體傳遞至供應氣體管線309中且穿過高壓過濾器303。高壓過濾器303經組態以濾出氣體中 之逸出貯存罐117(例如，經由過濾器115)之任何吸附劑113。

氣體接著經由供應氣體管線309穿過直角轉彎閥305、鎖止閥306及止回閥307。直角轉彎閥305經組態以允許手動打開及關閉供應氣體管線309。鎖止閥306為經組態以阻斷經由供應氣體管線309之任何不希望的流動的安全閥門。止回閥307經組態以確保氣體僅在一個方向上(亦即，在朝向消耗裝置310之方向上)行進。

經由供應氣體管線309流動至止回閥307之外的氣體穿過壓力調節器308至消耗裝置310。若在壓力調節器308之前穿過供應氣體管線309之氣體之壓力高於臨限壓力(例如，100psi)，則壓力調節器308經組態以將離開壓力調節器308之氣體之壓力減小至處於或低於臨限壓力之壓力。在一些具體實例中，壓力調節器308包括壓力轉導器及/或溫度感測器。

在一些具體實例中，系統300亦包括經組態以准許使用者在藉由來自供應氣體管線309之氣體，藉由液體燃料(例如，汽油或柴油)源316或藉由來自供應氣體管線309之氣體與液體燃料之某一組合來供應消耗裝置310之間進行選擇的燃料選擇器開關317。在一些具體實例中，燃料選擇器開關317經組態以將關於貯存罐117中之壓力之資訊提供給使用者。在一些具體實例中，系統300包括經組態以減小供應氣體管線309中之壓力，從而增大氣體自吸附劑113之釋放速率的真空泵315。

ANG系統100及系統300之上述具體實例能夠用於執行某些功能。在一些情形下，ANG系統100經組態以在貯存罐117經加壓時自貯存罐117內之吸附劑113過濾氣體。在一些情形下，ANG系統100經組態以(a)藉由冷卻增大在填充期間吸附氣體之效率；(b)藉由加熱增大自 吸附劑113釋放氣體之效率；以及(c)使用溫度量測裝置101及溫度探針102(例如，熱電偶探針)監測貯存罐117內之溫度。在一個具體實例中，系統包括經組態以緊固至貯存罐之孔口的具有用於組件(諸如，氣體管、溫度探針或熱流體迴路)之一或多個孔的配件。

在一些具體實例中，氣體管114充當冷卻組件。如上文所示，在某些情形下，經由氣體管114中之孔洞121進入貯存罐117內部之氣體引起歸因於焦耳湯姆森效應之冷卻效應，由此冷卻貯存罐117。在某些條件下，此冷卻效應加速當氣體被添加至貯存罐117時氣體分子附著至吸附劑113之速率。一旦貯存罐中之壓力達到特定壓力(例如，在某些條件下之2,000psi)，氣體(及因此貯存罐117)溫度提高，此減緩氣體至吸附劑113上之吸附速率。

在一些具體實例中，用氣體填充貯存罐117包括將氣體引入至貯存罐117中，同時監測貯存罐117中之氣體壓力。在一些實例中，亦監測貯存罐117中之溫度。填充貯存罐117同時監測貯存罐117中之壓力之方法500之一具體實例描繪於圖5中。在方框502處，將氣體引入至貯存罐117中。在方框504處，回應於貯存罐117中之壓力達到高填充壓力(例如，3,600psi)，暫停或減緩將氣體引入至貯存罐117中以允許氣體由吸附劑113吸附。吸附劑吸附氣體引起貯存罐117中之壓力減小。在方框506處，回應於貯存罐117中之壓力達到低填充壓力(例如，3,500psi)，恢復將氣體引入至貯存罐117中。在一些具體實例中，如方框508中所展示，重複回應於壓力達到高填充壓力而暫停或減緩引入氣體以允許吸附氣體且恢復將氣體引入至貯存罐117中之此過程直至貯存罐中之壓力不降至低於低填充壓力。 在一些具體實例中，此段中所描述之過程由控制器320(例如，電子控制器、計算裝置)自動地執行(例如，在無使用者輸入的情況下)。

在一個特定實例中，氣體壓縮器耦接至貯存罐117。氣體壓縮器經組態以將氣體引入至貯存罐117中直至貯存罐117內之壓力達到高填充壓力(例如，30psi、300psi、3,000psi、3,600psi)。氣體壓縮器經組態以停止將氣體引入至貯存罐117中。當氣體不引入至貯存罐117中時，氣體吸附至吸附劑113上且壓力降低。當貯存罐117內之壓力降至低填充壓力(例如，25psi、250psi、2,500psi、3,250psi)時，氣體壓縮器經組態以再次將氣體引入至貯存罐117中直至貯存罐117內之壓力達到高填充壓力。此過程繼續直至貯存罐117內之壓力達到低填充壓力與高填充壓力之間的穩定壓力。

如上文所描述，ANG系統100之具體實例包括耦接至溫度量測裝置101之溫度探針102。在一些具體實例中，溫度量測裝置101經組態以監測貯存罐117內部之溫度且將指示溫度之信號發送至調節氣體向貯存罐117中之流動的控制器(例如，閥門總成或壓縮器上之壓力開關)。在一些具體實例中，控制器經組態以准許引入氣體以使得在特定溫度下吸附氣體。

在一些具體實例中，溫度量測裝置101經組態以將指示溫度之信號發送至經組態以調整貯存罐117內之溫度(諸如，藉由調節經由貯存罐117內之熱流體迴路116循環之流體流)的控制器。在一些實例中，控制器經組態以當將氣體引入至貯存罐117中時將貯存罐117中之溫度調整至較低溫度，從而增大氣體至吸附劑113上之吸附之有效性。在其他實例中， 控制器經組態以當將氣體釋放至貯存罐117之外時將貯存罐117中之溫度調整至較高溫度，從而增大氣體自吸附劑113之釋放之有效性。吸附劑113之具體實例包括微粒碳或其他形式之碳。貯存罐117之加熱及冷卻能夠改良氣體之吸附及/或釋放之有效性，與吸附劑113之形式無關。

ANG系統100之具體實例之變化形式用於廣泛多種情形中，諸如天然氣車輛上之ANG貯存罐。本文中所描述之具體實例能夠用於低壓系統(例如，低至7psi)及高壓系統(例如，高達4,000psi)中。在一些具體實例中，系統之最佳壓力在約300psi至約1,000psi範圍內。舉例而言，ANG系統100能夠與內燃機(諸如，機動車輛引擎)一起使用。在一個特定實例中，利用來自具有3,600psi之額定操作壓力的ANG系統之自吸附劑釋放之天然氣操作測試車輛八個月以上。當ANG系統最初充滿天然氣時，該測試車輛具有大約350英哩之行駛距離。測試車輛之引擎亦能夠在ANG系統之貯存罐中氣體之壓力低於100psi之後操作大約30分鐘。車輛能夠在此低壓力位準下繼續操作之一個原因為使用熱流體迴路加熱貯存罐內部，此增大氣體自吸附劑釋放之速率使得足以繼續操作車輛。吸附劑系統之一些其他應用可為在石油/氣體井處之井口儲存、天然氣之輸送、加燃料站儲存及藉由ANG貯槽替換LPG貯槽(例如，自小燒烤罐大小直至大型商用LPG儲槽)。

使用微粒吸附劑之其他嘗試已使用黏結劑以使微粒聚集到一起，從而試圖避免丟失微粒。然而，黏結劑之使用減小可用於吸附氣體之吸附劑表面積，由此降低吸附劑吸附氣體之有效性。另外，黏結劑減小了可加熱及冷卻吸附劑之速率。相比而言，在本文中所描述之ANG系統100 之一些具體實例中，呈微粒形式之吸附劑113之組合、延行穿過貯存罐117之長度之大部分的具有孔洞121之氣體管114、防止吸附劑113微粒進入氣體管114之過濾器115以及熱流體迴路116並不將任何黏結劑與吸附劑113一起使用。相對於此等其他嘗試，吸附劑113中不存在黏結劑明顯提高了ANG系統的使用吸附劑儲存氣體的有效性。加熱微粒吸附劑113之能力亦擴展了車輛之行駛距離，甚至優於壓縮天然氣儲存器，由此減小儲存成本及再填充氣體儲存器之次數。

另外，如已描述，本文中所描述之ANG系統100之具體實例能夠具有與相當的壓縮天然氣系統相同或優於其之容量，且本文中所描述之ANG系統100之具體實例能夠在低於相當的壓縮天然氣系統之壓力的壓力下操作車輛。由於此等優點，因此ANG系統100之貯存罐117及系統(例如，系統300)之其他組件可具有耐受較低壓力之較薄壁及其他組件。具有較薄壁之貯存罐117製造成本較低，能夠製成較多種形狀，且能夠較輕，因此遞增地增大機動車輛之行駛距離且減少系統之成本。

能夠將貯存罐117填充至較低壓力亦導致用以壓縮氣體之較少能量、較少設備及較低成本。能夠將貯存罐117填充至較低壓力亦使得填充更加易獲得。舉例而言，天然氣當前可用於許多住宅及企業。然而，將天然氣壓縮至壓縮天然氣系統之行業標準的3,600psi所需之設備及能量極為昂貴且低效。另外，由於其高成本且缺乏耐久性，對於公眾而言，此類設備一般為不可獲得的。若天然氣可多地用於較低壓力下(例如，使用本文中所描述之ANG系統100之具體實例)，則可經由已經在適當位置之現有設備在住宅及企業處填充天然氣貯存罐。經由管道分送至住宅及企業 之天然氣之價格範圍通常比汽油低得多(例如，每加侖汽油當量(gge)$0.70至$0.80)。此使得使用本文中所描述之系統及方法之具體實例十分理想，可有助於在與在典型燃料填充站處所購買之汽油或柴油相比較低成本下給汽油及柴油引擎加燃料。

本文中所揭示之系統及方法能夠在低壓力下提供等效儲存容量，由此允許操作者在減小之成本下自現有天然氣計量器(亦即，在企業及住宅之位點處)填充。亦可在高壓填充站(例如，壓縮天然氣填充站)處填充貯存罐117。然而，由於氣體吸附至吸附劑(例如，吸附劑113)上所耗費之時間，因此取決於所使用之吸附劑之類型，相較於填充傳統的壓縮天然氣貯存罐之時間，填充具有吸附劑的貯存罐之時間可能耗費較長。一旦具有足夠的時間吸附初始數量之天然氣，更多天然氣可引入至貯存罐中。此過程可耗費若干小時。然而，可藉由關於氣體管114的上文所描述之冷卻效應及/或藉由上文所描述之在熱流體迴路116中冷卻流體之循環來減小總填充時間。

在過去，未考慮或利用先前的吸附天然氣解決方案以用於在低至中等壓力(例如，在約20psi至約2,050psi範圍內)下儲存CNG，因為CNG消耗裝置(例如，車輛、馬達、其他設備)中之絕大部分以在約100psi至約150psi範圍內之壓力下進入CNG消耗裝置(例如，在壓力調節器之後)之壓力操作。另外，當CNG消耗裝置為機動車輛之引擎時，引擎需要在高壓下所儲存之大量天然氣以具有可接受的行駛距離。為了儲存符合市場對可接受距離(例如，350英哩)之需求所需之較大體積，有必要在3,000psi至3,600psi範圍內之壓力下儲存CNG。本文中所描述之系統之具體實例 已針對ANG應用開發且該等具體實例可利用來自具有極低壓力(在一些狀況下，低至16psi)的貯存罐之天然氣。本文中所揭示之系統使得即使在天然氣之此極低壓力下，亦有可能操作此類車輛。並且，藉由本文中所描述之在ANG系統中在較低壓力下儲存天然氣之能力，達成車輛之適當行駛距離以符合市場需求。ANG系統亦使用與高壓壓縮器(例如，三至四級壓縮器)相比較為便宜的簡單、現有壓縮器技術。可用於增大填充ANG系統之速率的低至中等壓力的壓縮器亦具有好得多的耐久性記錄，從而導致隨時間推移的成本節省。

在一些具體實例中，藉由將預定量之吸附劑113經由吸附劑障壁106插入至貯存罐117中及至氣體管114外部而用吸附劑113填充貯存罐117(例如，氣瓶)。吸附劑障壁106及過濾器115防止吸附劑113逸出貯存罐117。一旦用吸附劑113填充貯存罐117，取決於氣體之類型及含量概況，貯存罐117能夠相較於無吸附劑113的情況在較低壓力下容納更多氣體。在一些具體實例中，藉由操控吸附劑113之溫度以加速吸附及/或氣體自吸附劑113之釋放來實現此情形。在一些具體實例中，可使用兩個加熱方法：(1)自貯存罐117外部加熱貯存罐117；以及(2)當加壓時經由熱流體迴路116傳遞加熱流體。

本文中所描述之系統及方法亦更為高效地儲存氣體及自吸附劑113釋放氣體，與吸附劑113之形式無關。呈小微粒材料形式之吸附劑113的挑戰中之一者為難以填充貯存罐117，以及難以將吸附劑113填充至特定密度。在一些具體實例中，藉由微粒吸附劑113填充貯存罐117包括將吸附劑113壓實至特定密度。能夠安全地且經濟地實現吸附劑113之增大之 密度以便更好地利用吸附劑113之有利性質。

車輛上之許多CNG轉換系統以在100psi與150psi之間的進入引擎(例如，在CNG穿過壓力調節器之後)之壓力操作。此等系統使用需要此壓力範圍進行操作的噴射系統。由於在較低壓力(例如，低於100psi)下操作之系統在過去尚未使用過，因此用於車輛的天然氣之其他實施方案並未集中於此等類型之低壓系統。本文中所揭示之ANG系統可利用低壓甲烷氣體以操作甚至大型引擎(例如，8.1公升排量引擎)。本文中所揭示之ANG系統允許當壓力極低(例如，低至16psi)時車輛基於天然氣操作。本文中所描述之加熱ANG系統之能力提供了在低壓力下操作之改良以得到最佳地操作引擎之所需距離，因此提高ANG車輛系統之實用性。由於即使當貯存罐117中之壓力低(例如，低於100psi)時大量天然氣仍自吸附劑113釋放，因此本文中所描述之ANG系統經組態以遞送極大大小範圍之馬達及引擎(例如，自具有兩個氣缸之小引擎直至具有10個氣缸之大型引擎)操作所需之天然氣流量。在某些情境下，本文中所描述之ANG系統能夠供應在有負載時(例如，當車輛正上山或正拖拽重拖車時)操作引擎所需之天然氣量。

本文中所描述之系統(例如，系統300)之具體實例能夠使用多個不同組件建構。此類組件之實例包括管(例如，作為供應氣體管線309之3/8吋管)、壓力調節器、噴射器及/或燃料軌、電子控制單元320(例如，次級燃料控制器或內部燃料控制器)、燃料選擇器開關(例如，允許使用者在燃料及/或天然氣之間選擇的開關)及真空泵。在一些具體實例中，壓力調節器經組態以繼續遞送對於車輛以較低壓力(例如，在約10psi與約 99psi之間)操作而言充足的天然氣流量且將來自ANG貯存罐(例如，貯存罐117)之天然氣之壓力減小至較低壓力(例如，小於100psi)。可以用於此類系統中之額外組件包括填充噴嘴、配件、夾鉗、過濾器(例如，氣體過濾器、水分過濾器、油過濾器、水過濾器)、閥門(例如，直角轉彎閥、鎖止閥、止回閥)、軟管、管、壓力釋放裝置、貯槽、托架、螺帽、螺栓或螺釘中之任何者或所有者。

在一些具體實例中，天然氣自出氣口經由管(例如，金屬管、橡膠管)流動至壓力調節器(例如，壓力調節器308)之外，流動至一或多個燃料軌之每一側中以得到平衡且實質上等於引擎之每一氣缸之壓力的壓力。在一些實例中，燃料軌由指定數目之噴射器(例如，三個、四個、五個、六個、八個、十個)組成，該等噴射器由電子控制單元320定時以按需要打開及關閉，從而使引擎氣缸接收特定量之天然氣以高效操作。壓力調節器、管及一或多個燃料軌之組態取決於特定應用。舉例而言，在一個組態中，壓力調節器包括針對一或多個燃料軌中之每一者之末端的一個出氣口(例如，針對2.0公升引擎之四個氣缸的四個出氣口)。在又一組態中，壓力調節器包括針對兩個燃料軌之兩端的複數個出氣口及管。

在一些具體實例中，本文中所揭示之系統具有自訂校準以不僅使得引擎在較大範圍之情形(例如，當車輛在負載下時或當在低壓力，諸如20psi下自貯存罐遞送天然氣時)下持續操作，而且通過實驗室中之排放測試。通過排放測試之能力允許獲得政府機構(例如，環境保護署)的批准。

在一些具體實例中，用於本文中所揭示之系統中(例如，在 壓力調節器與燃料軌之間)的軟管及配件經設定大小以容納用於引擎之特定量之氣體。一旦氣體穿過燃料軌，氣體經由管(例如，橡膠軟管)遞送至經組態以將氣體充入至引擎之進氣歧管中的噴嘴。在一些具體實例中，此等噴嘴的大小大於用於典型CNG系統組態中之噴嘴的大小，且此等噴嘴經組態以使ANG系統中之流動最佳化。

本文中所揭示之ANG系統之一些具體實例包括經組態以減小天然氣之壓力的減壓器。在一些實例中，減壓器經組態以連續地將天然氣之壓力自高達3,600psi之壓力減小至低至10psi之壓力，從而遞送運行較大引擎所需要之充足體積之天然氣流。在另一實例中，壓力調節器經組態以將天然氣之壓力自高達4,000psi之壓力減小至低至24psi之壓力。

在一些具體實例中，本文中所揭示之ANG系統能夠在低壓力下操作車輛，因為其在較低壓力下提供天然氣之較高流動速率。因此，在此等具體實例中，ANG系統包括經組態以適應在較低壓力(例如，小於100psi)下天然氣之較高流動速率的組件(例如，壓力調節器、管、電子控制單元、燃料軌、噴嘴)(相較於用於習知CNG系統中之組件)。

在一些具體實例中，自動填充系統經組態以用含有吸附劑(例如，吸附劑113)之貯存罐(例如，貯存罐117)填充ANG系統。在一些具體實例中，自動填充系統包括壓縮器、天然氣漏泄感測器(例如，甲烷漏泄感測器)、自動截流閥、壓力開關及防火花電氣系統。組件之此組合不同於傳統的氣體壓縮器，由於其經組態以使天然氣吸附最佳化，包括監測及調整填充速率且使可儲存於貯存罐中之氣體之量最大化。在一些具體實例中，自動填充系統之組態及/或設定(例如，氣體填充之壓力及速率) 為可調整的以使氣體壓力在貯存罐之經批准之參數(例如，工作壓力)範圍內。

相較於填充不含有吸附劑之貯存罐，吸附劑吸附氣體需要額外時間。在一些具體實例中，自動填充系統藉由將氣體貯存罐填充至高填充壓力(例如，對於天然氣為500psi)來適應吸附過程。一旦氣體貯存罐中之氣體壓力達到高填充壓力，壓力開關就中斷壓縮器功能直至壓力降低(例如，當氣體吸附至吸附劑中時)至低填充壓力(例如，400psi)。此時，壓力開關識別到壓力之降低且壓縮器接著再次開始填充貯存罐直至壓力回升至高填充壓力。在一些實例中，壓縮器在此循環中持續直至標的氣體使吸附劑飽和。

自動填充系統可與除天然氣以外的氣體一起使用。在一個替代組態中，並不包括天然氣感測器，或天然氣感測器由辨識所使用之一種氣體或多種氣體之存在的感測器替代。在又一替代組態中，當將非可燃氣體用於填充貯存罐時，自動填充系統並不包括防火花電氣系統。

自動填充系統之各種具體實例具有取決於應用之各種大小。在一個具體實例中，壓縮器包括由來自標準(例如，110伏特)壁式插座之電力供電的兩馬力壓縮器。在又一具體實例中，壓縮器由天然氣提供動力。在又其他具體實例中，自動填充系統完全位於車輛上且具有壓縮器總成，該壓縮器總成具有四分之一馬力、電池組供電之馬達。

如上文所描述，氣體管114經組態以在用氣體填充貯存罐117期間基於焦耳湯姆森效應冷卻貯存罐117中之吸附劑113。在填充氣體貯存罐117時，貯存罐117的壓力小於經由氣體管114中之孔洞121引入至 貯存罐117中之氣體的壓力。在氣體穿過氣瓶閥門至氣體管114中時，其在經由孔洞121(例如，沿著氣體管114之長度以間隔隔開之孔洞121)釋放時冷卻，由此冷卻與氣體管114相鄰之吸附劑113。在具有單個進氣口之現用氣體貯存罐中，此冷卻效應僅冷卻緊密地圍繞單個進氣口之空間且不冷卻貯存罐之剩餘部分。當填充不具有氣體管104之貯存罐時，閥門所位於之貯存罐之末端可比貯存罐之相反側低得多(例如，低100℉)。貫穿氣體貯存罐之溫度一致性之此缺乏在吸附劑貯存罐中經放大，因為吸附劑降低了加熱或冷卻在該貯存罐內分散之速率。

在一些具體實例中，自動填充系統監測溫度(例如，使用電子計)且包括基於貯存罐內部之溫度增加及減少至貯存罐中之氣體流量以增加氣體之吸附的自動化閥門。此功能結合本文中所揭示之其他溫度及吸附控制方法操作以在吸附劑溫度提高至次最佳位準之前藉由提高氣體經由閥門之流動速率來調整在指定壓力設定(例如，對於天然氣為2,000psi)下經由填充閥門之流量。

由於，在一些具體實例中，氣體管114在約為貯存罐117之長度之一半至貯存罐117之全長的範圍內延行，因此氣體經由含有吸附劑113之空間行進較短距離而到達氣體管114中之孔洞121中之一者。由於氣體可在氣體管114中行進而不受阻，因此氣體在離開貯存罐117的路徑上只需行進較短距離便可不受阻地行進。在填充過程期間發生之冷卻效應具有的附加益處為其使氣體在填充期間更為均勻地及貫穿該貯存罐分散(相較於以其他方式分散氣體)。當氣體自吸附劑113釋放(例如，在機動車輛之操作期間的天然氣)時，氣體較易於自吸附劑釋放，由於氣體只需在吸附 劑113中行進較少距離就可到達可藉以不受阻地行進至貯存罐117之外的管道。若氣體必須完全穿過吸附劑自貯存罐之一端行進至另一端，則將耗費較久，由此延長了氣體在填充時附著及當釋放時在離開貯存罐117之路上到達逸出點之時間。在一些具體實例中，氣體管114經組態以准許氣體在極低壓力(例如，低至約0.1psi)下及在極高壓力(例如，高達約4,500psi)下進入及離開貯存罐117。為了適應此類壓力，在一些具體實例中，組件(例如，孔105、連接器119)經組態以安全地耐受此類壓力。在管進入或離開氣瓶的點將管與氣瓶配件硬焊在一起亦為在高壓下保證貯槽安全之方式。

在一些具體實例中，本文中所揭示之ANG系統包括具有內部氣體釋放系統之配件(例如，配件111)。在一些具體實例中，內部氣體釋放系統為包括電荷遞送組件(例如，由銅製成之電線)的裝置，該等電線浸沒於在貯存罐內部之吸附劑中且將電荷遞送至吸附劑。電荷加熱吸附劑且提高氣體自吸附劑釋放之速率。

電荷遞送組件可具有許多組態。在一些實例中，電荷遞送組件包括在貯槽之各端處的導電材料或小或大直徑之電線，電荷遞送組件具有各種數目之電線，且/或電荷遞送電線附接至一或多個點，從而附接至配件之其他組件。在一個組態中，具有不同長度(例如，4吋、6吋、8吋)之10個20標準規格(gauge)的曝露銅線沿著貯存罐之軸線以實質上相等之間隔附接。在又一組態中，僅存在兩個具有特定長度(例如，長度為3吋)之未經附接之14標準規格的金線，其在各端處只有一部分(例如，1吋之電線)曝露。

在一些具體實例中，遞送至吸附劑之電荷基於特定應用而變 化。在一個實例中，吸附劑之電導率用於自通電之不同電極產生熱。在一個具體實例中，當貯存罐中之壓力減小至特定壓力(例如，120psi)時遞送電荷，由此釋放天然氣以用於貯槽外部之應用。

在不同具體實例中，ANG系統之配件(例如，配件111)之組件在形狀及/或結構完整性上均不同。在一些具體實例中，緩衝器材料附接至若干點，在該等點處各別組件能夠移動(例如，反彈)且接觸原生物(connate)內部。在一些實例中，接觸點緩衝器包括配合在熱流體迴路(例如，熱流體迴路116)之末端之一吋長度上的一小段橡膠管。在一些實例中，此類緩衝器之材料取決於用於貯存罐中之一種或多種氣體及/或用於貯存罐中之吸附劑之類型。在一些實例中，此類材料經組態成不與氣體或吸附劑反應且進一步經組態成不隨時間推移而降解(或最低限度地降解)。

返回參看圖1中所描繪的ANG系統100，用吸附劑113填充貯存罐117之各種方法均為可能的。在一些具體實例中，吸附劑113難以操作，因為若受到干擾或移動，吸附劑113(尤其當呈微粒形式時)易於飄散在空氣中。出於多個原因(諸如，若被吸入可能危及健康)，飄散在空氣中的吸附劑113並非合乎需要的。在其他具體實例中，一些製成的吸附劑材料包括使得微粒吸附劑聚集在一起之黏結劑(例如，矽酸鈉)。黏結劑防止吸附劑被吹散且將吸附劑壓實至較高密度。使用黏結劑之一個問題為由於(a)黏結劑自身佔據貯存罐中氣體將佔據之空間；及(b)由於黏結劑阻斷氣體粒子將附著至吸附劑之點，因此黏結劑使得許多的吸附劑不能吸附氣體而使吸附劑喪失其一些吸附能力。如本文中所揭示，用於貯存罐117中之吸附劑113之具體實例不包括黏結材料。

吸附劑障壁106及107允許藉由吸附劑113更為容易地，高效地且在不使吸附劑113損失至貯存罐117之外的情況下填充貯存罐117。另外，過濾器115經組態以防止吸附劑113進入氣體管114，及因此經由氣體管114離開貯存罐117。在一個具體實例中，用呈微粒形式之吸附劑113填充貯存罐117之方法包括將真空(例如，真空泵(shop vac))耦接至氣體管114以使得已經處於空貯存罐117中之任何氣體(例如，氮氣、空氣)將自氣體管114外部向內流動及流動至貯存罐117之外。第二管自吸附劑113之源通至貯存罐117中。在一個具體實例中，第二管穿過吸附劑障壁107。在此具體實例中，吸附劑113經由貯存罐117之一側(真空耦接於貯存罐117之相反側)抽取至貯存罐117中。在另一具體實例中，第二管穿過配件111之孔中之一者(例如，經由用於溫度探針102的孔104)，一旦吸附劑113填充在貯存罐117中，該等孔就用於其他目的。經由氣體管114之真空抽吸促使吸附劑113經由第二管抽取至貯存罐117中。在一個實例中，真空經組態以當定位貯存罐使得配件111處於在貯存罐117之另一端處的開口下方且第二管穿過在貯存罐117之另一端處的開口時進行操作，使得吸附劑113被抽取至貯存罐之底部與氣體管114相抵。

在一些具體實例中，改變氣體(例如，氮氣)經由真空流動之速率。在某些條件下，提高真空流動速率使得吸附劑113環繞氣體管114及過濾器115壓實至特定壓實比率。基於貯存罐117內部之體積、由貯存罐內部的其他組件佔據之空間之體積及抽取至貯存罐117中之吸附劑113之重量，可量測及獲得壓實比率。在一個具體實例中，用吸附劑粒子填充之貯存罐117之體積之壓實比率為75%或75%以上。一旦基於所使用之吸附劑之 類型而用吸附劑113將貯存罐117填充至特定壓實比率，藉以將吸附劑113插入至貯存罐117中之開口關閉。在一些具體實例中，由插入至開口中之另一組件(例如，溫度探針102)，將閥門附接至開口，將PRD 118置於開口上方或以將不允許吸附劑113離開貯存罐117之任何其他方式來關閉貯存罐117中之開口。

已經在前述描述中描述本發明之原理、代表性具體實例及操作模式。然而，意欲受保護之本發明之態樣並不應解釋為限於所揭示之特定具體實例。另外，本文中所描述之具體實例被視為說明性的而非限制性的。應瞭解，可在不脫離本發明之精神的情況下由其他人進行變化及改變，以及採用等效物。因此，明確地意欲所有此類變化、改變及等效物均處於本發明之精神及範圍內，如所主張。

Claims (25)

1. 一種氣體系統，其包含：一貯存罐，其經組態以加壓儲存一可燃氣體，該貯存罐具有一開口及一長度；一配件，其附接至該貯存罐且經組態以嚙合該開口，該配件界定至該貯存罐中之一流道；一氣體管，其自該配件流道延伸且延伸至貯槽中，該氣體管沿著該貯存罐之該長度之至少二分之一延伸，其中該氣體管包括複數個孔洞；一定量之微粒吸附劑，其位於該貯存罐中及該氣體管外部，其中該吸附劑包含具有一特性最小尺寸之粒子，且另外其中該吸附劑經選擇以吸附該可燃氣體；及一過濾器，其耦接至該氣體管且經組態以覆蓋該氣體管中之該複數個孔洞，其中該過濾器經組態以准許氣體進入及離開該氣體管且防止吸附劑粒子進入該氣體管。
2. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其中該配件以可螺紋旋擰方式附接至該貯存罐之該開口，以對該貯存罐之該開口形成一密封。
3. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其中該等粒子之該特性最小尺寸大於5微米，且該過濾器為經組態以防止該等粒子通過之一網狀過濾器。
4. 如申請專利範圍第3項之氣體系統，其中該網狀過濾器藉由至少兩個夾鉗緊固至該氣體管。
5. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其中該過濾器焊接或黏結至該氣 體管。
6. 如申請專利範圍第5項之氣體系統，其中該過濾器包含附接至該氣體管之複數個條帶。
7. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其進一步包含安置於該貯存罐中且嵌入於該微粒吸附劑中之一溫度探針，且該溫度探針經組態以監測該吸附劑之一溫度且提供指示該所監測之溫度之一信號。
8. 如申請專利範圍第7項之氣體系統，其中該溫度探針安置於經由該配件中之一第二孔插入至該貯存罐中之一管中。
9. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其進一步包含一熱迴路，該熱迴路具有延伸至該貯存罐中之一第一端、安置於該貯存罐中且遠離該氣體管之一迴路部分及延伸至該貯存罐之外之一第二端，其中該熱迴路經組態以：(a)加熱該吸附劑以促進該氣體自該吸附劑之解吸附；或(b)冷卻該吸附劑以促進氣體至該吸附劑之吸附。
10. 如申請專利範圍第9項之氣體系統，其中該熱迴路包含一熱流體迴路，該熱流體迴路經組態以引導一熱流體經過該貯存罐或引導一冷流體經過該貯存罐。
11. 如申請專利範圍第9項之氣體系統，其中該熱迴路之該第一端延伸穿過該配件中之一入口孔，且該熱迴路之該第二端延伸穿過該配件中之一出口孔。
12. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其進一步包含經組態以將一電荷遞送至該吸附劑以產生熱且提高該氣體自該吸附劑之該釋放速率之一裝置。
13. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其進一步包含一氣體管線，該氣體管線經組態以將自該氣體管流出的氣體導向到至少一個注入器，該至少一個注入器經組態以將該經引導之氣體注入至一引擎中；及一壓力調節器，該壓力調節器耦接至該氣體管線且經組態以調節該流出之氣體之一壓力，使得引導至該注入器之該氣體具有在5psi至149psi之範圍內之一壓力。
14. 如申請專利範圍第13項之氣體系統，其進一步包含經組態以至少控制該壓力調節器之一電子控制單元。
15. 如申請專利範圍第13項之氣體系統，其進一步包含經組態以選擇性地控制該引擎之一燃料源之一燃料選擇器開關。
16. 如申請專利範圍第13項之氣體系統，其進一步包含一真空泵，該真空泵經組態以減小該氣體管線中之壓力，以提高該氣體自該吸附劑之一釋放速率。
17. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其進一步包含至少一個吸附劑障壁，其經組態以防止該貯存罐內部之該吸附劑經由該貯存罐之該開口或該貯存罐之另一開口中之一者或兩者而離開該貯存罐。
18. 如申請專利範圍第1項之氣體系統，其中該吸附劑經組態以藉由耦接至該氣體管之一真空經由穿過該貯存罐中之該開口或該貯存罐中之另一開口中之一者之一管而插入至該貯存罐中，其中該真空經組態以在該氣體管中產生一真空，使得該吸附劑被從該吸附劑之一源抽取至該貯存罐中。
19. 一種用氣體填充貯存罐之方法，其中該貯存罐包括呈微粒形式之吸附 劑及延伸至該貯存罐中之一氣體管，該氣體管具有由經組態以防止該吸附劑進入該氣體管之一過濾器覆蓋之複數個孔洞，該方法包含：將一氣流自一氣體源經由該氣體管充入至該貯存罐中直至該貯存罐內部之該壓力達到一高填充壓力；回應於該貯存罐內部之該壓力及熱而暫停或減緩充入至該貯存罐中的該氣體之該流動直至該貯存罐內部之該壓力或熱針對吸附的發生最佳化；恢復自該氣體源經由該氣體管至該貯存罐中的該氣體流動直至該貯存罐內部之該壓力或熱達到一特定填充壓力；以及重複該暫停或減緩該氣體之該流動及該恢復該氣體之該流動直至該貯存罐中之該壓力不降至低填充壓力；以及回應於該貯存罐中之該壓力不降至該低填充壓力而使該氣體源與該貯存罐斷開連接。
20. 一種用於用氣體填充一貯存罐之氣體壓縮器系統，該氣體壓縮器系統包含：一氣體壓縮器；一貯存罐，其經組態以容納加壓氣體；及一壓力開關，其經組態以：使該壓縮器開始用氣體填充該貯存罐，判定該貯存罐中之一壓力已達到一高填充壓力，回應於判定該貯存罐中之該壓力已達到該高填充壓力而停止該壓縮器使之不再用氣體填充該貯存罐； 判定該貯存罐中之該壓力已達到一低填充壓力，以及回應於判定該貯存罐中之該壓力已達到該低填充壓力而使該壓縮器重新開始用氣體填充該貯存罐。
21. 如申請專利範圍第20項之氣體壓縮器系統，其中該貯存罐經組態以安裝在一車輛上。
22. 如申請專利範圍第21項之氣體壓縮器系統，其中該壓縮器與該貯存罐之該安裝分開地安裝在該車輛上。
23. 如申請專利範圍第22項之氣體壓縮器系統，其中安裝在該車輛上之該壓縮器經組態以除用氣體填充該貯存罐之外亦對該車輛之一空氣調節系統提供動力。
24. 如申請專利範圍第21項之氣體壓縮器系統，其進一步包含：一真空泵，其經組態以在填充該貯存罐期間將氣體壓縮至該貯存罐中且進一步經組態以在該車輛之操作期間減小該貯存罐中之壓力。
25. 如申請專利範圍第21項之氣體壓縮器系統，其進一步包含：一氣體偵測裝置，其經組態以感測該氣體壓縮器系統外部之氣體，且回應於偵測到該氣體壓縮器系統外部之氣體而中斷該壓縮器之操作。