JP2003301999A - 昇圧ガス分配装置及び方法 - Google Patents

昇圧ガス分配装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧したガスを１以上の貯蔵タンクへ移送す
るのに有用な方法と装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の装置１０は、昇圧ガス源１２、
受け取りタンク１４、昇圧ガス源と受け取りタンクとの
間に接続されたガス流動管路１６、昇圧ガス源と受け取
りタンク間のガスの流れを開始及び終了するための弁２
０、電子制御装置２８、及び受け取りタンク内のガスの
温度及び圧力を検知するための温度センサー２２と圧力
センサー２４を含む。電子制御装置２８は受け取りタン
ク１４のタンク定格密度とガスの温度及び圧力を記憶
し、そしてこの温度と圧力を基に受け取りタンク１４内
のガスの密度を定期的に計算し、また、このガス密度を
タンク定格密度と定期的に比較し、そして密度がタンク
定格密度より低いとき昇圧ガスの流動を開始させ、密度
がタンク定格密度に達したなら昇圧ガスの流動を停止さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧したガスの分
配装置（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関す
る。より詳しく言えば、本発明は、燃料補給ステーショ
ンから１以上の貯蔵タンクへガスを移送するのに有用な
方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスの温度、圧力及び密度の相関関係の
ため、燃料補給中に車両の貯蔵タンクなどの貯蔵タンク
へ安全に取り入れることができる水素Ｈ2（あるいは圧
縮天然ガス（ＣＮＧ））の量は、タンクの容積、設計圧
力及び温度や、タンク内のガスの温度及び圧力といった
ような因子に必然的に依存する。産業界の慣例では、摂
氏１５度の標準温度でのＨ2燃料タンクについて圧力の
定格等級が設定されており、そのため２５０ｂａｒ、３
５０ｂａｒ、５００ｂａｒ及び７００ｂａｒといったよ
うな公称の定格圧力等級は摂氏１５度の内部ガス温度に
対応している。素早い燃料補給の際には、ガスの断熱圧
縮と逆ジュール−トムソン効果とのために、内部タンク
温度は一般に約５０℃上昇する。タンクの充填後、タン
ク内の温度と圧力はガスが冷却するにつれ低下する。摂
氏１５度という標準条件より高いあるいはそれより低い
様々な周囲温度も、燃料補給中と補給後のタンク内の指
示圧力にかなりの影響を及ぼすことがある。
【０００３】従来技術の燃料補給装置では、遮断圧力を
調節するためと車両の貯蔵タンクに燃料補給するときに
分配されるガスの量を測定するための種々の装置及び方
法が使用されている。例えば、米国特許第３８３７３７
７号明細書（ＭｃＪｏｎｅｓ）には、充填されるタンク
と熱的に接触している閉鎖した参照圧力容器中に収容さ
れている所定量の参照ガスの圧力を検出するための手段
が開示されている。タンクにガスを入れ、参照容器とタ
ンクの両方の圧力を監視及び比較する。参照容器内のガ
スとタンク内のガスとが前もって決められた圧力差にな
ると、燃料補給は終了する。内部参照容器の使用は製作
費と据え付け費を上昇させ、そしてまた参照容器の完全
性を確認することに関し未解決の保守の問題をもたら
す。参照容器が漏れた場合、参照圧力が正しくて変化し
ていないことを確かめる方法はない。また、米国特許第
３８３７３７７号明細書（ＭｃＪｏｎｅｓ）に開示され
た参照容器の使用は、ガス流量は受け取りタンクの圧力
が参照圧力に近づき始めるにつれ徐々に低下するという
点で、応答時間を所望のように素早くはしない。
【０００４】米国特許第４５２７６００号明細書（Ｆｉ
ｓｈｅｒら）には、制御弁、圧力調節器そして流量検出
変換器を通してそこから充填されるタンクへ圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）が流れる比較的高い圧力の貯蔵タンクを含
むＣＮＧ分配装置が開示されている。貯蔵タンクにおけ
る温度変換器と圧力変換器が、電気信号をプロセス制御
の電気制御機器へ送り、そこで貯蔵タンク内のＣＮＧの
初期の値と最終の値を比較することにより分配供給され
たガスの容積が計算される。貯蔵タンクと車両タンクの
充填管路とに通じる差圧セルが、充填管路に配置された
電磁制御弁を作動させるため電気制御機器により使用さ
れる信号を発生する。流れは、車両貯蔵タンク内の圧力
が予め選ばれた設定点に達し、調節器を閉じさせるまで
継続する。けれども、調節器の設定点は、車両タンク内
の温度に応じて調節されない。
【０００５】米国特許第５０２９６２２号明細書（Ｍｕ
ｔｔｅｒ）には、燃料補給装置外部の周囲空気の温度を
検出するのに少なくとも１つの温度センサーが用いられ
る、ガス燃料補給装置と運転方法が開示されている。こ
の燃料補給装置の利点は、圧力と温度の設定値と実際の
値との比較が短い時間間隔でなされ、許容できる設定値
が先行する測定の進展に応じて補正されることであると
開示されている。とは言え、ここでも、車両貯蔵タンク
内の温度は補給中に監視されない。
【０００６】米国特許第４９６６２０６号明細書（Ｂａ
ｕｍａｎら）には、気体燃料の充填圧力を現場の周囲温
度に対して自動的に調節する、タンクに圧縮天然ガスを
補給するための別の装置が開示されている。周囲温度に
応答して信号を発するため、装置のケーシングの外部に
温度センサーが配置される。ガスの入口圧力に応答して
信号を発するため、圧縮機の吸い込み管路に圧力センサ
ーが接続される。ケーシングの入口管路における燃料圧
力とケーシング内の圧力との圧力差に応答して信号を発
するため、差圧センサーも設けられる。ケーシングに配
置された制御装置が、おのおのからの信号を受け取るた
めに３つのセンサーのそれぞれに接続される。この制御
装置は、それらのセンサーから受け取る信号に応答して
入口弁及び吐出弁を制御するために入口弁と吐出弁にも
接続される。
【０００７】米国特許第５２３８０３０号明細書（Ｍｉ
ｌｌｅｒら）には、昇圧貯蔵タンクの完全な充填を進め
るため標準的でない周囲ガス温度を自動的に補償するこ
とができる昇圧流体分配装置が開示されている。供給室
につながれた圧力及び温度変換器が圧縮天然ガスの淀み
圧力と温度を測定し、そして分配ホースアセンブリを経
て車両タンクに連通する圧力変換器を使用して車両タン
ク内の圧力が測定される。別の温度変換器が周囲温度を
測定するのに使用される。上記の圧力変換器と温度変換
器及び制御弁アセンブリにつながる電子制御装置で、周
囲温度とこの電子制御装置に予めプログラムされた車両
タンクの定格圧力等級とに基づいて車両タンクの遮断圧
力が計算され、そして車両タンク内の圧力が計算された
遮断圧力に達すると圧縮天然ガスの流れを自動的に止め
る。米国特許第５２３８０３０号明細書（Ｍｉｌｌｅｒ
ら）に関連のある米国特許第５２５９４２４号明細書
（Ｍｉｌｌｅｒら）には、圧力変換器が吐出圧力を測定
するのに使用される同様の装置が開示されている。電子
制御装置で、車両タンクの容積と、タンク圧力を遮断圧
力まで上昇させるのに必要とされる圧縮天然ガスの追加
の質量が計算される。圧縮天然ガスの流れは、この追加
の質量が車両タンクへ分配送給されると停止される。
【０００８】米国特許第５６２８３４９号明細書（Ｄｉ
ｇｇｉｎｓ）には、昇圧したガスを分配するための装置
が開示されており、この装置では受け取りタンク内の温
度を監視し、コンピュータにより充填圧力を調節するの
に使用して、受け取りタンク内のガスの断熱圧縮に起因
する温度及び圧力上昇を補償している。この装置では、
受け取りタンクの圧力と温度をタンク内のガス容積を計
算するのに使用している。実際のタンク圧力とガス容積
を、推定のタンク最終圧力及びタンクについての対応す
るガス容積と比較している。
【０００９】ここで、背景技術情報のみとして、そのほ
かの特許文献をいくつか挙げることにする。これらには
以下のものが含まれる。米国特許第４５１５５１６号明
細書（Ｐｅｒｒｉｎｅら）には、ガスを圧縮するための
方法と装置が開示される。ここで使用される圧縮機は数
時間という長時間にわたり車両の天然ガスガス貯蔵タン
クを充填するのに適している。高速充填のためには補助
貯蔵タンクが用いられる。米国特許第４９８４４５７号
明細書（Ｍｏｒｒｉｓ）には、流動又はゼロ重力条件下
で液とガスの容器中の液の量を測定するためのタンク測
定装置と方法が開示されている。米国特許第５１５６１
９８号明細書（Ｈａｌｌ）には、燃料ポンプのロック及
び分配装置が開示されており、この装置では車両のコン
ピュータからのデータを使って車両を識別し、車両へ及
び車両からコンピュータへデータを送り、そして燃料ポ
ンプをアンロックしている。米国特許第５１６９２９５
号明細書（Ｓｔｏｇｎｅｒら）には、ガスを圧縮するた
めの方法と装置が開示され、ここでは２つのアキュムレ
ータにガス供給源からガスを交互に充填し、そしてガス
を各アキュムレータの一方の端部からガスを受け取る導
管へと、各アキュムレータの他方の端部へ送り込まれる
液により送り出している。米国特許第５４５４４０８号
明細書（ＤｉＢｅｌｌａら）には、昇圧した天然ガスを
供給する管路につながれる容量可変の圧縮天然ガス貯蔵
容器が開示されている。この容器は分配ステーションの
継手に接続する。タンクが充填されているときには、制
御器が貯蔵容器内の圧力に応答して貯蔵容器の容積を変
更する。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３８３７３７７号明細書
【特許文献２】米国特許第４５２７６００号明細書
【特許文献３】米国特許第５０２９６２２号明細書
【特許文献４】米国特許第４９６６２０６号明細書
【特許文献５】米国特許第５２３８０３０号明細書
【特許文献６】米国特許第５２５９４２４号明細書
【特許文献７】米国特許第５６２８３４９号明細書
【特許文献８】米国特許第４５１５５１６号明細書
【特許文献９】米国特許第４９８４４５７号明細書
【特許文献１０】米国特許第５１５６１９８号明細書
【特許文献１１】米国特許第５１６９２９５号明細書
【特許文献１２】米国特許第５４５４４０８号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題の解決を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】昇圧ガス源、受け取りタ
ンク、昇圧ガス源と受け取りタンク間に接続されたシー
ルされたガス流動管路、このガス流動管路にあり、弁信
号により動作可能な、ガス源と受け取りタンク間の昇圧
ガスの流動を開始及び終了させるための弁、及び電子制
御装置、を含む昇圧ガスを分配するための装置が提供さ
れる。受け取りタンク内のガスの温度を検知するために
温度センサーも含まれ、それは受け取りタンク内の昇圧
ガスの温度に対応して温度信号を発生するための温度信
号発生器を含む。温度信号は電子制御装置によって使用
される。同様に、受け取りタンク内のガスの圧力を検知
するための圧力センサーも含まれ、それは受け取りタン
ク内のガスの圧力に対応して圧力信号を発生するための
圧力信号発生器を含む。圧力信号も電子制御装置によっ
て使用される。電子制御装置は、タンクの定格密度と温
度及び圧力信号を記憶する。電子制御装置はまた、温度
及び圧力信号を基に受け取りタンク内のガスの密度を定
期的に計算する。電子制御装置は、受け取りタンク内の
ガスの密度をタンクの定格密度と比較し、そして受け取
りタンク内のガスの密度がタンクの定格密度未満である
とき弁信号を発生させることにより弁を通る昇圧ガスの
流動を開始させ、受け取りタンク内のガスの密度がタン
クの定格密度に達すると弁信号を発生させることにより
弁を通る昇圧ガスの流動を停止させる。
【００１３】好ましくは、昇圧ガスは水素ガスである。
好ましくは、電子制御装置は満杯に対する割合信号を発
生させ、ここにおける満杯に対する割合信号は受け取り
タンク内のガス密度のタンク定格密度に対する比率であ
る。
【００１４】昇圧ガス源から出てゆくガスを受け取りタ
ンクにガスが入る前に冷却するための冷却装置を含める
こともできる。ここでの冷却装置は、例えばハイドロフ
ルオロカーボンを使用する、機械式の冷凍サイクルを使
用することができる。あるいはまた、冷却装置は液体水
素源と低温貯蔵装置を含むことができ、この低温貯蔵装
置は液体水素源からの水素で冷却されるものであり、そ
してまた冷却装置は昇圧ガス源から出てくるガスをそれ
が受け取りタンクへと流れる前に受け取って冷却するの
に適合した熱交換器を含む。低温貯蔵装置では、受け取
りタンクを充填するときに冷却するのが必要になるまで
寒冷を蓄えるのに、凝縮可能な冷媒を使用してもよい。
冷媒は、やはりハイドロフルオロカーボンでよい。低温
貯蔵装置では、圧縮した、アルゴンあるいは窒素等のガ
スを使用してもよい。冷却装置は、昇圧ガス源を少なく
とも部分的に取り囲む冷却される容器を含んでもよい。
【００１５】最終的に、電子制御装置は温度及び圧力信
号の推定値を基に受け取りタンク内のガスの密度を計算
することができる。
【００１６】昇圧ガス源、受け取りタンク、当該ガス源
と受け取りタンク間に接続されるシールされたガス流動
管路、そして弁信号により動作可能な、ガス源と受け取
りタンクとの間の昇圧ガスの流動を開始及び終了させる
ための、ガス流動管路の弁、を用意する工程を含む昇圧
ガスを分配するための方法も提供される。この方法に
は、電子制御装置、受け取りタンク内のガスの温度を検
知するための温度センサー、及び受け取りタンク内のガ
スの圧力を検知するための圧力センサーを用意する工程
も含まれる。温度センサーには、受け取りタンク内の昇
圧ガスの温度に対応する温度信号を発するための信号発
生器が含まれる。この温度信号は電子制御装置が受け取
るのに適合している。圧力センサーにも、受け取りタン
ク内のガスの圧力に対応する圧力信号を発するための信
号発生器が含まれる。この圧力信号は電子制御装置が受
け取るのに適合している。
【００１７】この方法は更に、タンクの定格密度と圧力
信号を電子制御装置で記憶する工程、温度信号と圧力信
号とを基に受け取りタンク中のガスの密度を定期的に計
算する工程、そして受け取りタンク中のガスの密度をタ
ンクの定格密度と定期的に比較する工程を含む。弁を通
る昇圧ガスの流れを、受け取りタンク中のガスの密度が
定格密度より低いときに弁信号を発生することにより開
始させ、そして弁を通る昇圧ガスの流れを、受け取りタ
ンク中のガスの密度が定格密度に達したなら弁信号を発
生することにより終了させる。この方法は、満杯に対す
る割合信号を発生させる工程を更に含んでもよく、ここ
における満杯に対する割合信号は受け取りタンク内のガ
ス密度の定格密度に対する比率である。この方法は、昇
圧ガス源から出てくるガスを受け取りタンクにガスが入
る前に冷却装置を使って冷却する工程を含んでもよい。
この冷却工程は、液体水素源を使用することを含むこと
ができる。受け取りタンク内のガスの密度を計算する工
程は、推定の温度及び圧力信号を基にすることができ
る。受け取りタンク中のガスの密度を計算する工程は、
密度の推定値と昇圧ガス源から出てくるガスの流量とを
基に推定値を計算することにより温度センサーと圧力セ
ンサーの読み取り値を得ることを含むことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、これらの図面
を通して同様の参照番号は同様の構成要素を表してお
り、図１には、本発明の一つの好ましい態様による昇圧
ガスを分配するための装置１０が示されている。この昇
圧ガス分配装置１０は、好ましくは、シールされた昇圧
ガス流動管路１６を通して受け取りタンク１４へつなが
る昇圧ガス源１２を含む。シールされたガス流動管路１
６は、必要とされる燃料管路と、ガス源１２と受け取り
タンク１４との間の昇圧ガスの流れを制御するためのガ
ス供給弁２０とを含むコネクタアセンブリ１８を通して
受け取りタンク１４へ接続される。好ましくは、受け取
りタンク１４内のガスの温度を指示する信号を発生する
温度信号発生器を含む温度変換器のような温度センサー
２２を、受け取りタンク１４内に配置する。この明細書
の目的のためには、温度センサー２２は受け取りタンク
１４内の温度を感知しなくてはならないが、温度センサ
ー２２自体は受け取りタンク１４内に位置する必要はな
い。例えば、温度センサー２２はコネクタアセンブリ１
８中に又はそれと接触して、あるいは受け取りタンク１
４の内壁又は外壁に位置することができる。必要なら
ば、温度センサー２２における温度を基にタンク内の実
際の温度を計算するのに補正係数を使用してもよい。受
け取りタンク１４内のガスの圧力を指示する信号を発す
る圧力信号発生器を含む圧力変換器のような圧力センサ
ー２４も、図示のように受け取りタンク１４内に（ある
いは同一又は同様の圧力の他の場所、例えばコネクタア
センブリ１８のようなところ）に配置される。この明細
書の目的のためには、圧力センサー２４は受け取りタン
ク内の圧力を感知しなくてはならないが、圧力センサー
２４自体は受け取りタンク１４内に位置する必要はな
い。例えば、圧力センサー２４はコネクタアセンブリ１
８に位置することができる。必要ならば、圧力センサー
２４における圧力を基に受け取りタンク１４内の実際の
圧力を計算するのに補正係数を使用してもよい。この昇
圧ガス分配装置１０はまた、好ましくは、信号結線２
６、電子制御装置２８、及び表示部３０を含む。電子制
御装置２８は、弁２０の開閉を制御する弁信号２９を発
生する。
【００１９】本発明の目的のためには、昇圧ガス源１２
は「急速充填」源と「緩慢充填」源の両方を含むことが
できるということを理解すべきである。「急速充填」と
いう用語は、一般に、タンク当たり約０．５ｋｇ／ｍｉ
ｎを超える充填流量に当てはまるものと理解され、一
方、「緩慢充填」という用語は、一般に、タンク当たり
約０．５ｋｇ／ｍｉｎを未満の充填流量に当てはまるも
のと理解される。
【００２０】装置を車両に接続するための方法、及び車
両と交信するための方法は、例えば米国特許第５６２８
３４９号明細書（Ｄｉｇｇｉｎｓ）に示されており、そ
の全明細書は参照によりここに組み入れられる。
【００２１】本発明の重要な特徴は、圧力信号２４（こ
れは受け取りタンク内のガスの圧力を指示する）との組
み合わせでもって使用される温度信号（これは受け取り
タンク１４内のガスの温度を指示する）を電子制御装置
２８により使用して、受け取りタンク１４内のガスの密
度を計算することである。
【００２２】受け取りタンク１４内の密度の計算は、従
来技術の装置にまさる利点をいくつか提供する。ここに
開示された装置１０にあっては、受け取りタンク１４内
のガスの密度を、受け取りタンク１４内のガスの実際の
温度を基に電子制御装置２８により満杯の受け取りタン
ク１４のタンク定格密度（タンクの定格圧力でのタンク
の定格温度に基づく）と定期的に比較する。タンクの定
格圧力とタンクの定格温度（又は定格密度）は、満杯の
タンクについての受け取りタンクの仕様、例えば製造業
者の仕様、に基づく。従って、この方法は、分配サイク
ルの間に受け取りタンク内の実際の圧力がそのタンクに
ついての製造業者の最高許容圧力を超えるときがないよ
うに制御することができる。
【００２３】温度変換器２２からの信号は、例えば何ら
かの通常の、所望のままに商業的に入手できる手段又は
装置により、電子制御装置２８へリレーされる。
【００２４】本発明の方法は、図１に関連して先に説明
した装置１０の制御を表す図２のシステムフローチャー
トで更に説明される。ガス流動管路１６がコネクタアセ
ンブリ１８を介して受け取りタンク１４へつながれる
と、電子制御装置２８は、任意の数の普通に使用される
方法、例えば、識別用「ＰＩＮ」番号付きであるかそれ
のない、クレジットデビットカード、又はその他の磁気
カードもしくは電子的にエンコードされたカードなどに
より認可された使用者に、ステーションを使用する許可
を与える。電子制御装置２８が使用者が認可された使用
者でないと判定すると、それは表示部３０へ「不認可使
用者」といったような通報を送る。電子制御装置により
認可が確認されたのちに、それは受け取りタンク１４内
のガスの定格圧力と密度を読み取る。電子制御装置２８
は、弁信号を通して、制御弁２０を開放させ、そして昇
圧ガス源１２からガス流動管路１６を通し受け取りタン
ク１４へと昇圧ガスを流れさせる。
【００２５】受け取りタンク１４への補給の間は、温度
変換器２２と圧力変換器２４はリアルタイムの温度及び
圧力データを電子制御装置２８へ送り続け、そしてそれ
は受け取りタンク１４内のガス容積密度を、例えば１秒
に数回、繰り返して再計算する。電子制御装置２８は受
け取りタンク１４内のリアルタイムの温度及び圧力から
計算された密度を定格密度と比較する。タンク圧力がま
だその範囲内にないならば、急速充填が継続し、電子制
御装置２８は新たなリアルタイムの温度及び圧力データ
を読み込み、受け取りタンク１４内のガスの密度を計算
して、上述の工程を反復する。
【００２６】それに対して、受け取りタンク１４内の密
度が既に定格密度（マイナス許容差、例えば１％）より
高いかそれと等しい場合は、電子制御装置２８は弁２０
に信号を送って、この弁信号により、ガスの流れを停止
し、そして例えば１〜６０秒、好ましくは５秒間待機
し、その間にタンクと計測器は安定する。密度がなおも
定格密度（マイナス許容差）よりも高いかそれと等しい
場合は、充填完了である。密度が定格密度より低い場合
は、充填を上述のとおりにもう一度再開する。
【００２７】好ましくは、電子制御装置は満杯に対する
割合信号を発生し、ここでいう満杯に対する割合信号は
受け取りタンク中のガスの密度のタンクの定格密度に対
する比率であり、受け取りタンク中のガスの密度は温度
及び圧力信号を基にする。
【００２８】ここで図３を参照すると、この図には本発
明の別の態様が示されている。この昇圧ガス分配装置１
１０は、好ましくは、昇圧ガス流動管路１１６を通して
受け取りタンク１１４につながる昇圧ガス源１１２を含
む。ガス流動管路１１６は、ガス源１１２と受け取りタ
ンク１１４間の昇圧ガスの流れを制御するためのガス供
給弁１２０を含むコネクタアセンブリ１１８を介して、
受け取りタンク１１４につながれる。受け取りタンク１
１４内に、受け取りタンク１１４内のガスの温度を指示
する信号を発する温度変換器１２２が配置される。受け
取りタンク１１４内に配置された圧力変換器１２４が受
け取りタンク１１４内のガスの圧力を指示する信号を発
生する。この昇圧ガス分配装置１１０もやはり、好まし
くは、信号結線１２６、電子制御装置１２８、そして表
示部１３０を含む。これらの構成要素は全て、先に検討
したとおりの第一の態様の昇圧ガス分配装置１０と共通
である。
【００２９】この第二の態様の昇圧ガス分配装置１１０
の追加の重要な特徴は、ガス流動管路１１６（昇圧ガス
源１１２と受け取りタンク１１４との間）のガスから、
適用可能な広く知られた任意の寒冷源１３２を用いて、
熱を除去できることである。寒冷源１３２は、寒冷制御
ライン１３３により電子制御装置１２８につながれる。
寒冷源１３２は、受け取りタンク１１４が充填される際
にその中のガスの温度を、寒冷なしに充填するのと比べ
て好ましく低下させる。随意に、寒冷源１３２は、充填
の間とその直後の受け取りタンク１１４内のガスの温度
を充填前の受け取りタンク１１４の周囲温度で保持す
る。
【００３０】図４〜６は、本発明とともに使用するため
のいくつかの好ましい冷却の手段の例を示している。図
４に見られるように、昇圧ガスを分配するための装置２
１０が示されている。この装置２１０は、冷却装置２３
２の一つの具体的な例が詳細に示されていることを除
き、装置１１０と同じである。簡略にするため、装置１
１０と２１０の共通の構造上の細目は、見て分かるよう
に同様の参照番号で示され、それらの構成と作用の説明
は繰り返さない。例えば、装置１１０における昇圧ガス
源１１２は装置２１０における昇圧ガス源２１２と同一
である。装置２１０では、冷却装置２３２は、再循環ポ
ンプ２３４、熱交換流体から熱を除去するための手段２
３６、及び熱交換器２３７を備えた、一般的な外部冷凍
サイクル（例えばハイドロフルオロカーボンサイクル、
例としてＨＣＦＣ １３４Ａサイクル）を有する。
【００３１】図５に見られるように、昇圧ガス分配装置
３１０が示されている。この装置３１０は、冷却装置３
３２の一つの具体的な態様が詳しく示されていることを
除いて、装置１１０と同一である。簡略にするため、装
置１１０と３１０の共通の構造上の細目は、見て分かる
ように同様の参照番号で示され、それらの構成と作用の
説明は繰り返さない。例えば、装置１１０における昇圧
ガス源１１２は装置３１０における昇圧ガス源３１２と
同一である。昇圧ガス源３１２は、冷却される収容器３
４０内に部分的にかあるいは全体的に位置する。この冷
却される収容器３４０内に位置する空気熱交換器３３８
に低温を供給する通常の冷却装置３３２を使用して、寒
冷が供給される。収容器３４０内の温度は、温度センサ
ー３４４からのデータを使って電子制御装置３２８によ
り制御される。
【００３２】最後に、図６に見られるように、昇圧ガス
分配装置４１０が示されている。この装置４１０は、冷
却装置４３２の一つの具体的な態様が詳しく示されてい
ることを除き、装置１１０と同じである。簡略にするた
め、装置１１０と４１０の共通の構造上の細目は、見て
分かるように同様の参照番号で示され、それらの構成と
作用の説明は繰り返さない。例えば、装置１１０におけ
る昇圧ガス源１１２は装置４１０における昇圧ガス源４
１２と同一である。ここでは、液体水素源を使用する。
液体水素は容器４４６に貯蔵される。液体水素は低温ポ
ンプ４４８を使って送給される。水素の一部は熱交換器
４５０へ直接送給され、そこでこの液は加温されてガス
に変えられ、そして昇圧ガス源４１２に入れられる。水
素の残りは制御弁４５２を通過して進み、熱交換器を含
む低温貯蔵装置４５４に入り、必要になるまで低温貯蔵
装置４５４に低温が蓄えられ、昇圧ガス源４１２から出
てくるガスが低温貯蔵装置４５４の熱交換器を通過し
て、受け取りタンク４１４へ配給されるガスを冷却す
る。低温貯蔵装置４５４は、好ましくは、受け取りタン
クを充填するときに冷却するのが必要になるまで寒冷を
蓄えるために凝縮可能な冷媒を使用する。
【００３３】最後に、ここで検討した多様な態様に関し
て、温度センサーと圧力センサーは受け取りタンクから
の直接の測定値よりも計算値又は推定値を基にしてもよ
い、ということが注目される。
【００３４】本発明の装置と方法の本質的な用途は車両
の貯蔵タンクに圧縮水素を用いて燃料補給するものであ
るとは言え、本装置は、ほかのタイプのガス貯蔵タンク
に昇圧ガス、例えば圧縮天然ガスなどを用いて燃料補給
するのに同じように有効である。
【００３５】本発明の種々の態様の昇圧ガス源は、大容
量の貯蔵タンク、昇圧ガス供給管路、圧縮機の吐出管
路、あるいは、所定の流量で且つ所望の充填速度、充填
レベル、及び受け取りタンク内の圧力を実現するのに十
分な圧力で受け取りタンクへガスを供給するのに用いる
のに適したこれらの構成要素の任意の組み合わせでよ
い。昇圧ガスを受け取りタンクへ供給するのに特に好ま
しい昇圧ガス源は、米国特許第５３５１７２６号明細書
（Ｄｉｇｇｉｎｓ）に示され、説明されているとおりの
装置であり、それは参照により全面的にここに組み入れ
られる。
【００３６】ここでは特定の態様を参照して説明し解説
してはいるが、とは言え本発明はここに示した細目に限
定されるものではない。それどころか、本発明の精神か
ら逸脱することなしに特許請求の範囲に示されたものと
均等のものの範囲内でそれらの細目に様々な変更を加え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の昇圧ガス分配装置の一つの好ましい態
様の簡易概要図である。
【図２】図１の昇圧ガス分配装置を使用する好ましい方
法を説明する簡易化したブロックフロー図である。
【図３】ガスを受け取りタンクへ送給する前に冷却す
る、昇圧ガス分配装置の別の好ましい態様の簡易概略図
である。
【図４】ガスを受け取りタンクへ送給する前に独立した
冷却装置、例えばハイドロフルオロカーボンサイクル装
置等により冷却する、昇圧ガス分配装置のもう一つの好
ましい態様の簡易概略図である。
【図５】昇圧ガスとして貯蔵しながら、ガスを受け取り
タンクへ送給する前に独立した冷却装置、例えばハイド
ロフルオロカーボンサイクル装置等により冷却する、昇
圧ガス分配装置の別の好ましい態様の簡易概略図であ
る。
【図６】貯蔵されている液体水素からの寒冷を利用し
て、ガスを受け取りタンクへ送給する前に冷却する、昇
圧ガス分配装置のもう一つの好ましい態様の簡易概略図
である。
【符号の説明】 １２、１１２、２１２、３１２、４１２…昇圧ガス源 １４、１１４、２１４、３１４、４１４…受け取りタン
ク ２０、１２０、２２０、３２０、４２０…弁 ２２、１２２、２２２、３２２、４２２…温度センサー ２４、１２４、２２４、３２４、４２４…温度センサー ２８、１２８、２２８、３２８、４２８…電子制御装置 ３０、１３０、２３０、３３０、４３０…表示部 １３２…寒冷源 ２３２、３３２、４３２…冷却装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｄ 13/00 Ｆ２５Ｄ 13/00 Ｚ (72)発明者 ジョセフ ペリー コーヘン アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18017, ベスレヘム，ウッドメアー ドライブ 1048 (72)発明者 デイビッド ジョン ファレセ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18077, リーゲルスビル，ヒルトップ ロード 465 Ｆターム(参考） 3E072 AA01 DA05 3J071 AA02 BB14 EE02 EE16 EE24 EE27 FF15 3L044 AA03 BA09 CA02 DB03 DD07 FA04 JA02 JA03 JA06 KA05 3L045 AA08 BA02 CA01 DA02 DA06 MA07 MA08 PA05

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）昇圧ガス源、 （ｂ）受け取りタンク、 （ｃ）上記ガス源と上記受け取りタンクとの間に接続さ
    れたシールされたガス流動管路、 （ｄ）上記ガス源と上記受け取りタンクとの間の昇圧ガ
    スの流れを開始及び終了するための、上記ガス流動管路
    にあり弁信号によって動作可能である弁、 （ｅ）電子制御装置、 （ｆ）上記受け取りタンク内のガスの温度を検知するた
    めの温度センサーであって、上記受け取りタンク内の昇
    圧ガスの温度に対応した、上記電子制御装置が受け取る
    のに適合した温度信号を発生するための温度信号発生器
    を含む温度センサー、 （ｇ）上記受け取りタンク内のガスの圧力を検知するた
    めの圧力センサーであって、上記受け取りタンク内のガ
    スの圧力に対応した、上記電子制御装置が受け取るのに
    適合した圧力信号を発生するための圧力信号発生器を含
    む圧力センサー、を含み、 （ｈ）上記電子制御装置はタンク定格密度と上記温度信
    号及び圧力信号とを記憶するのに適合しており、 （ｉ）上記電子制御装置は上記温度信号及び圧力信号を
    基に上記受け取りタンク内のガスの密度を定期的に計算
    するのに適合しており、そして （ｊ）上記電子制御装置は、上記受け取りタンク内のガ
    スの密度を上記タンク定格密度と定期的に比較するのに
    適合し、且つ、上記受け取りタンク内のガスの密度が上
    記タンク定格密度より低いときに上記弁信号を発生する
    ことにより上記弁を通る昇圧ガスの流動を開始させ、そ
    して上記受け取りタンク内のガスの密度が上記タンク定
    格密度に達したなら上記弁信号を発生させることにより
    上記弁を通る昇圧ガスの流動を停止させるのに適合して
    いる、昇圧ガス分配装置。
  2. 【請求項２】 前記昇圧ガスが水素ガスである、請求項
    １記載の昇圧ガス分配装置。
  3. 【請求項３】 前記電子制御装置が満杯に対する割合信
    号を発生するのに適合しており、当該満杯に対する割合
    信号は前記受け取りタンク内のガス密度の前記タンク定
    格密度に対する比率である、請求項１記載の昇圧ガス分
    配装置。
  4. 【請求項４】 前記昇圧ガス源から出てくるガスを当該
    ガスが前記受け取りタンクに入る前に冷却するための冷
    却装置を含む、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
  5. 【請求項５】 前記冷却装置が機械式の冷凍サイクルで
    ある、請求項４記載の昇圧ガス分配装置。
  6. 【請求項６】 前記冷却装置がハイドロフルオロカーボ
    ンを使用する、請求項５記載の昇圧ガス分配装置。
  7. 【請求項７】 前記冷却装置が液体水素源と低温貯蔵装
    置を含み、当該低温貯蔵装置は当該液体水素源からの水
    素により冷却され、そして前記冷却装置が前記昇圧ガス
    が前記受け取りタンクへ流れる前に前記昇圧ガス源から
    出てくる前記昇圧ガスを受け取り及び冷却するのに適合
    した熱交換器を含む、請求項４記載の昇圧ガス分配装
    置。
  8. 【請求項８】 前記低温貯蔵装置が凝縮可能な冷媒を使
    用して、前記受け取りタンクを充填するときに冷却する
    のが必要になるまで寒冷を貯蔵する、請求項７記載の昇
    圧ガス分配装置。
  9. 【請求項９】 前記冷媒がハイドロフルオロカーボンで
    ある、請求項８記載の昇圧ガス分配装置。
  10. 【請求項１０】 前記低温貯蔵装置がアルゴンを使用す
    る、請求項７記載の昇圧ガス分配装置。
  11. 【請求項１１】 前記低温貯蔵装置が窒素を使用する、
    請求項７記載の昇圧ガス分配装置。
  12. 【請求項１２】 前記冷却装置が前記昇圧ガス源を少な
    くとも部分的に取り囲む冷却される収容器を含む、請求
    項７記載の昇圧ガス分配装置。
  13. 【請求項１３】 前記電子制御装置が前記受け取りタン
    ク内のガスの密度を推定した温度信号及び圧力信号を基
    に計算するのに適合している、請求項１記載の昇圧ガス
    分配装置。
  14. 【請求項１４】 下記の工程、すなわち、 （ａ）昇圧ガス源を用意する工程、 （ｂ）受け取りタンクを用意する工程、 （ｃ）上記ガス源と上記受け取りタンクとの間に接続さ
    れたシールされたガス流動管路を用意する工程、 （ｄ）上記ガス源と上記受け取りタンクとの間の昇圧ガ
    スの流動を開始及び停止させるための、前記ガス流動管
    路にあり、弁信号により動作可能な弁を用意する工程、 （ｅ）電子制御装置を用意する工程、 （ｆ）上記受け取りタンク内のガスの温度を検知するた
    めの温度センサーであって、当該受け取りタンク内の昇
    圧ガスの温度に対応して、上記電子制御装置が受け取る
    のに適合した温度信号を発生するための温度信号発生器
    を含む温度センサーを用意する工程、 （ｇ）上記受け取りタンク内のガスの圧力を検知するた
    めの圧力センサーであって、当該受け取りタンク内のガ
    スの圧力に対応して、上記電子制御装置が受け取るのに
    適合した圧力信号を発生するための圧力信号発生器を含
    む圧力センサーを用意する工程、 （ｈ）上記電子制御装置にタンク定格密度と上記温度信
    号及び圧力信号を記憶する工程、 （ｉ）上記温度信号及び圧力信号に基づいて上記受け取
    りタンク内のガスの密度を定期的に計算する工程、 （ｊ）上記受け取りタンク内のガスの密度を上記タンク
    定格密度と定期的に比較する工程、 （ｋ）上記受け取りタンク内のガスの密度が上記定格密
    度より低いときに上記弁信号を発生することにより上記
    弁を通る昇圧ガスの流動を開始させる工程、及び（ｌ）
    上記受け取りタンク内のガスの密度が上記定格密度に達
    したなら上記弁信号を発生することにより上記弁を通る
    昇圧ガスの流動を終了させる工程、を含む、昇圧ガス分
    配方法。
  15. 【請求項１５】 前記受け取りタンク内のガス密度の前
    記タンク定格密度に対する比率である満杯に対する割合
    信号を発生する工程を含む、請求項１４記載の昇圧ガス
    分配方法。
  16. 【請求項１６】 前記昇圧ガス源から出てくるガスを当
    該ガスが前記受け取りタンクに入る前に冷却装置を使っ
    て冷却する工程を含む、請求項１４記載の昇圧ガス分配
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記冷却する工程が液体水素源を使用
    することを含む、請求項１６記載の昇圧ガス分配方法。
  18. 【請求項１８】 前記受け取りタンク内のガスの密度を
    計算する工程が推定した温度及び圧力信号を基にする、
    請求項１４記載の昇圧ガス分配方法。
  19. 【請求項１９】 前記受け取りタンク内のガスの密度を
    計算する工程が、密度の推定値と前記昇圧ガス源から出
    てくるガスの流量とを基に推定値を計算することにより
    温度センサー及び圧力センサーの読み値を得ることを含
    む、請求項１４記載の昇圧ガス分配方法。
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