用于填充加压气体储罐的站和方法
本发明涉及用于填充一个或多个储罐的站和方法。
本发明更具体地涉及一种用于填充加压气体储罐、尤其是用于填充车辆的氢气储罐的站，该站包括填充回路，该填充回路具有连接到至少一个气体源的上游端和旨在被连接到至少一个待填充的储罐的下游端，该填充回路包括用于压缩来自该源的气体的单元，该填充站包括用于冷却压缩气体的装置，该装置包括位于该填充回路中的热交换器，该热交换器被配置为确保在加压气体和冷却流体之间的热交换，该冷却装置包括构成该冷却流体的低温液体的储存器、以及冷却回路，该冷却回路将该低温液体的储存器连接到该热交换器、以用于将来自该低温液体的冷量传递到该加压气体。
已知的实践是，在加压氢气储罐的快速填充期间执行冷却操作。
这通常需要昂贵的冷却单元。而且，在靠近住宅的城市环境中安装填充站需要降低来自该站的噪音。
已知的解决方案使用液氮冷却系统。其他解决方案使用自主冷却单元，因为液氮和相对应的热交换器的管理可能不够优化。
本发明的目标是减轻现有技术的上述缺点的全部或部分。
为此，根据本发明、此外根据以上前序部分中给出的对其的一般定义的站的实质性特征在于，冷却回路进一步包括气体抽取管线，该气体抽取管线将包含来自储存器的汽化气体的容积连接到热交换器，以用于将冷量从汽化的低温冷却流体传递到热交换器。
而且，本发明的实施例可以包括以下特征中的一个或多个特征：
-抽取管线包括阀、尤其是先导阀，
-该抽取管线具有连接到该冷却回路的端部，
-该冷却回路在该热交换器的下游包括将该热交换器的出口连接到该压缩单元的部分，以用于将冷量从低温流体传递到该压缩单元、并且尤其是通过该冷却流体与该压缩单元的一个或多个压缩腔室的热交换，
-该冷却回路在该热交换器的出口的下游包括护套，该护套确保与该交换器上游和/或下游的填充回路进行热交换，
-该冷却回路在该压缩单元的下游包括将该压缩单元的出口连接到储罐的部分，以用于回收汽化的低温流体，
-该低温冷却流体包括氮气。
本发明还涉及一种用于通过填充站向储罐填充加压气体(尤其是向车辆的储罐填充氢气)的方法，该填充站包括填充回路，该填充回路设有连接到至少一个气体源的上游端和旨在连接到至少一个待填充的储罐的下游端，该填充回路包括用于压缩来自该源的气体的单元，该填充站包括用于冷却压缩气体的装置，该装置包括位于该填充回路中的热交换器，该热交换器被配置为允许在加压气体和液化低温流体储存器的液化低温冷却流体之间进行热交换，该方法包括在储存器中的汽化低温流体和热交换器之间传递冷量的步骤。
根据其他具体特征：
-在不同于加压气体和液化低温冷却流体之间的热交换的时间执行在储存器中的汽化低温流体和热交换器之间传递冷量的步骤，
-在将流体从气体源传输到待填充的储罐的两个步骤之间执行在储存器中的汽化低温流体和热交换器之间传递冷量的步骤，也就是说，用于在填充之前或在两个填充操作之间保持热交换器是冷的，
-通过在汽化低温流体和该热交换器之间传递冷量的步骤，该热交换器被保持处于-30℃和-50℃之间的温度，
-该方法包括在储存器中的汽化低温流体和站的以下元件中的至少一个元件之间传递冷量的步骤：电气柜、液压动力源、流体传输管线。
本发明还可以涉及包括以上或以下特征的任何组合的任何替代装置或方法。
从阅读以下参考单个图给出的描述中，其他特定的特征和优点将变得显而易见，该图表示本发明的结构和操作的一个可能的示例。
图中示出的填充站1常规地包括填充回路4，该填充回路具有连接到至少一个气体源3的上游端和旨在被连接到至少一个待填充的储罐2的至少一个下游端。术语“上游”和“下游”是指流体的流动方向。
气体源3可以包括以下各项中的至少一项或多项：一个或多个加压气体存储装置(尤其是并联连接以允许级联压力平衡相的存储装置)、液化气体源、汽化器、电解器等。
填充回路4包括用于压缩来自该源3的气体的单元5，例如至少一个压缩机。
在压缩机5的下游，站1还包括用于冷却压缩气体的装置，该装置包括位于填充回路4中的热交换器6。
常规地，交换器6被配置成确保在加压气体和冷却流体、尤其是液氮(在-196℃和-200℃之间)之间的间接热交换。为此，冷却装置包括低温流体(液氮或其他合适的流体)的储存器7、和将低温流体储存器7连接到热交换器6以用于将低温流体冷量传递到加压气体的冷却回路8。也就是说，冷却回路包括用于从储存器7中抽取液体的管线，该液体被输送到热交换器6中以冷却被传递到储罐2的气体。例如，根据填充条件(例如在-40℃和-20℃之间)，气体被冷却到固定或可变的目标温度。
优选地，冷却交换器6具有形成冷储存器(冷量储存器)的大量材料(金属或其他)或与其相关联，以确保足够的热惯性。
根据一个有利的具体特征，冷却回路8包括气体抽取管线9，该气体抽取管线将包含来自储存器7的汽化气体的容积连接(优选经由阀10)到热交换器6，以用于将冷量从汽化低温流体传递到热交换器6。也就是说，气体抽取管线9不同于液体抽取管线。
液体抽取管线8可以连接到储罐7的下部部分，而气体抽取管线可以连接到储罐7的上部部分。
在氢气填充期间，可能需要将大量的冷量带入交换器6(经由冷却回路8中的液体循环)中。
为了优化性能，可能需要保持交换器6是冷的，尤其是在填充阶段之外。因此，可以通过利用这种汽化气体来产生维持冷的状况。
交换器6可以被保持在例如-30℃和-50℃之间。这使得可以优化氮气消耗和避免不必要的损失、同时减少站1的冷却时间。
例如，如图所示，气体抽取管线9的上游端连接到储罐7(其容纳气体相)的上部部分。当然，气体抽取管线9可以连接到接收汽化流体(“蒸发气体”)的分离储罐。
抽取管线9优选地包括阀10，例如先导阀。
抽取管线9的下游端例如连接到冷却回路8(使得这两个回路的一部分可以是共用的)。
如图所示，已经用于保持交换器6为冷的汽化气体可以进一步用于站1中的压缩机5中或该站的其他之处。
因此，冷却回路8可以在热交换器6的下游包括将热交换器6的出口连接到压缩机5的部分，以用于将冷量从流体传递到该压缩机、并且尤其通过与压缩单元5的一个或多个压缩腔室的热交换。
类似地，在交换器6的下游，可以设想在汽化低温流体和站1的以下元件中的至少一个元件之间进行冷量的传递：电气柜、液压动力源、流体传输管线或其他合适的单元。这在图中由回路8和回路4之间的双箭头示意性地指示。
因此，已经被用于将冷量传递到热交换器6中的液氮或汽化氮还可以用于冷却该站1的一个或多个附加单元。
例如，冷却回路8在热交换器6的出口的下游包括护套，该护套确保与交换器6上游和/或下游的填充回路4进行热交换。例如，护套将冷却回路流体和气体回路或待冷却的元件分开，并且护套被配置成允许在这两个实体之间的热交换。
最后，这种储存的加热的氮气气体11可以用于部件(诸如(多个)压缩机5的级间中的(多个)腔室)的惰化，并且还可以用于控制调节该站1的(多个)阀。
多余的可以在通风口中排出。
