JP2012132558A - 定常流の熱力学的ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】長期間にわたって気体水素（ＧＨ２）変換のために定常流を提供するとともに機械的要件を簡略化した液体水素（ＬＨ２）ポンピングシステムを提供する。
【解決手段】蓄積器３８からの気体水素（ＧＨ２）で順次加圧される複数の液体水素（ＬＨ２）タンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃを用いて、気体水素を提供する熱力学的ポンプ１２を構成する。順次加圧される複数のタンクそれぞれからＬＨ２を受け取る熱交換器３２は、エンジンに供給するために、加圧されたＧＨ２を蓄積器へ返す。
【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、一般に、極低温のポンピングシステムに関し、より詳細には、タンクから極低温の液体を順次受け取り、連続して気体を供給するために熱交換器を通じて気体供給タンクに相互に接続された複数の熱力学的ポンピングチャンバを用いるシステムの実施形態に関する。
より高密度で貯蔵するために液体水素ＬＨ２を使用すること、そしてＬＨ２を気体水素（ＧＨ２）に変換して往復運動式その他の内燃エンジンで使用することが、ますます必要とされている。例示的な用途として、大型の往復運動エンジンをもつ高高度長期滞空（ＨＡＬＥ）型の無人航空機の必要性が指数的に増加しており、まもなく年間３，０００機に到達する可能性がある。これらの航空機に燃料補給するために水素を使用することは、効率的かつ環境に優しい解決策として実証されてきた。しかし、水素にとって適当な貯蔵密度は、液体として極低温で貯蔵することによってのみ実現することができる。各航空機は、ＬＨ２水素ポンプおよびＧＨ２変換システムを必要とする。適したポンプがなければ、航空機は、ＨＡＬＥ航空機の長期滞空要件を満たすことができない。エンジンに対して、ＧＨ２の確実な定常流を流すことが必要である。
ロケットの燃料補給システムで使用されるものなど、従来の熱交換器に液体を供給して気体に変換する従来の機械的ＬＨ２ポンピングシステムは、長期の使用には複雑であり、信頼性が十分でないことがわかった。ものの数秒または数分で燃料を使い果たすロケットシステムとは異なり、ＨＡＬＥなどの用途では、数日以上にわたって連続してＧＨ２を供給する必要がある。追加として、膨大な改装を必要とすることなく、システムを再利用できることが必要とされる。
したがって、長期間にわたってＧＨ２変換のために定常流を提供するとともに機械的要件を簡略化したＬＨ２ポンピングシステムを提供することが望ましい。
本明細書に開示する実施形態は、気体水素を提供する熱力学的ポンプを提供する。このポンプは、蓄積器からの気体水素（ＧＨ２）で順次加圧される複数の液体水素（ＬＨ２）タンクを用いる。順次加圧される複数のタンクそれぞれからＬＨ２を受け取る熱交換器は、エンジンに供給するために、加圧されたＧＨ２を蓄積器へ返す。
動作の際には、これらの実施形態は、水素ガスを収容する蓄積器に、昇圧ポンプを通じて複数の液体水素タンクの１つを交互に接続し、水素ガスの定常流をエンジンに提供する方法を提供する。
論じてきた特徴、機能、および利点は、本開示の様々な実施形態で独立して実現することができ、またはさらなる他の実施形態で組み合わせることができる。これらの実施形態に関するさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照するとわかるであろう。
熱力学的ポンプの一実施形態を用いるＬＨ２貯蔵およびＧＨ２供給システムの要素の概略図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの動作を実証する最初の図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。 ＧＨ２供給を提供する熱力学的ポンプの次の動作を実証する図である。
図１を参照すると、本明細書に記載する実施形態は、ＬＨ２を貯蔵し、熱力学的ポンプによって比例流量制御デバイスを通じてエンジンおよび／または他の付属システムへＧＨ２を供給するシステムを実証する。例示的な実施形態では、ＬＨ２貯蔵用デュワー瓶１０が、システムのためのＬＨ２を貯蔵する。１つのデュワー瓶を示すが、追加のＬＨ２貯蔵能力を必要とする代替実施形態では、複数のデュワー瓶を用いることができる。熱力学的ポンプ（ＴＤＰ）１２が、ＬＨ２伝達蓄積器およびＧＨ２返却凝縮器１４を組み込み、ＬＨ２伝達蓄積器およびＧＨ２返却凝縮器１４は、デュワー瓶１０から第１の昇圧ポンプ１６を通じてＬＨ２を受け取り、蓄積凝縮器内の第１の熱交換器１８を通じてＧＨ２をデュワー瓶へ返す。球２０ａ、２０ｂ、および２０ｃとして記載する実施形態に関して示す複数のＴＤＰタンクは、入口バルブ２４ａ、２４ｂ、および２４ｃを有する液体充填マニホルド２２を通じて、ＬＨ２伝達蓄積器からのＬＨ２をそれぞれの球内へ受け取る。各球は、それぞれ供給バルブ２８ａ、２８ｂ、および２８ｃを通じて、液体供給マニホルド２６にＬＨ２を提供する。
第２の昇圧ポンプ３０が、供給マニホルドを通じて、熱交換器３２への液体の流れを引き起こす。熱交換器３２は、通常エンジン冷却システムから熱交換器３２に入って中を流れる高温作動流体ライン３４と、熱交換器３２に入って中を流れるＬＨ２−ＧＨ２変換ライン３６とを組み込む。ＧＨ２変換ライン内の気体は、ＧＨ２蓄積器３８に提供され、ＧＨ２蓄積器３８は、暫定的なＧＨ２貯蔵を提供し、比例流量制御デバイス（ＰＦＣＤ）４０を通じてＨＡＬＥ航空機向けの往復運動式内燃エンジンなどのエンジン４２へ供給する。ＧＨ２はまた、ＰＦＣＤによって、エンジンによって生成される動力を発電で補うための燃料電池などの他の付属システム４４へ供給することができる。
より詳細に後述するように、ＧＨ２加圧マニホルド４６が、球を動作時に加圧するための加圧バルブ４８ａ、４８ｂ、および４８ｃを通じて、ＧＨ２蓄積器３８をそれぞれのＴＤＰ球内のアレージに相互に接続する。同じくより詳細に後述するように、減圧バルブ５２ａ、５２ｂ、および５２ｃを通じてＴＤＰ球に接続されたブローダウンマニホルド５０が、ＧＨ２をＧＨ２凝縮器１４へ返し、それをＬＨ２デュワー瓶１０へ返す。
必要に応じて、ＬＨ２の充填および除去用の地上サービス機器（ＧＳＥ）をＬＨ２デュワー瓶に取り付けるために、クイックディスコネクト５４ａおよび５４ｂが提供され、また充填動作中にＧＨ２蓄積器からＧＳＥへ／ＧＳＥからＧＨ２蓄積器へＧＨ２を流すために、クイックディスコネクト（ＱＤ）５４ｃが提供される。
図２〜１６は、ＴＤＰポンプ１２を使用する貯蔵および供給システムの動作を実証する。図２では、動作のためのシステムの充填は、矢印で表すように、ＧＳＥからＱＤ５４ｂを通ってデュワー瓶１０内、そして蓄積器１４内へＬＨ２を流し、充填マニホルド２２および開いた充填バルブ２４ａ、２４ｂ、および２４ｃを通って存在するＴＤＰ球を通り、開いた減圧バルブ５２ａ、５２ｂ、および５２ｃを通って減圧マニホルド内へ流し、凝縮器１８を通ってデュワー瓶内へ流すことによって実現され、ＱＤ５４ａを通って再びＧＳＥへ排出される。図２は、冷却中にシステム内を流れるＬＨ２のフラッシュ蒸発から低温のＧＨ２を得るシステムを示す。システムを十分に冷却した後、図３に示すように、ＬＨ２によって液体の充填が始まる。ＬＨ２を流す前に、ヘリウムなどの不活性ガスを事前に流し、それに続いて気体水素を流せることが、当業者には理解されるであろう。デュワー瓶およびＴＤＰ球をＬＨ２で充填するのと同時に、ＱＤ５４ｃを通じてＧＨ２蓄積器３８にＧＨ２を装入することが実現される。例示的な実施形態では、約１５０ｐｓｉａというＧＨ２の動作圧力が用いられる。
図４に示すように、ＴＤＰ球の充填が完了すると、充填バルブ２４ａ、２４ｂ、および２４ｃを閉じる。ＬＨ２デュワー瓶の充填は、図５に示すように満杯になるまで継続し、満杯の時点で、ＧＳＥを切断することができ、システムは動作する準備が整う。特定の実施形態では、動作上の考慮すべき点として、ＬＨ２デュワー瓶の充填を完了してからＴＤＰ球を完了するようにバルブ調節することが必要なことがある。
図６に示すように、ＴＤＰ１２の動作は、加圧バルブ４８ｃを開いてＧＨ２蓄積器からのＧＨ２圧力をＴＤＰ球２０ｃ内へ導入することから始まる。気体の熱収縮の結果、図示のように気体の圧力の約５ｐｓｉａ〜１４５ｐｓｉａのわずかな低減が生じる。供給バルブ２８ｃを開くと、昇圧ポンプ３０に補助されて、ＴＤＰ球２０ｃからのＬＨ２の流れが供給マニホルド２６内へ提供される。ＬＨ２は、ＬＨ２をＧＨ２に気化させる熱交換器３２を通って流れ、そして蓄積器３８へ流れ、ＰＦＣＤ４０を通って供給され、エンジンおよび／または他の付属システムによって使用される。熱交換器３２を通る流れは、図７に示すように、蓄積器およびＴＤＰ球２０ｃ内の動作圧力を公称１５０ｐｓｉａに増大させる。この例示的な実施形態では、圧力調整器（図示せず）が、蓄積器内の１５０ｐｓｉａという公称圧力を維持する。残り２つのＴＤＰ球２０ｂおよび２０ａ、ならびにＬＨ２デュワー瓶および蓄積器１４内の圧力は、公称で２５ｐｓｉａのままである。
図８に示すように、ＴＤＰ球２０ｃからＬＨ２が実質上枯渇したとき、加圧バルブ４８ｃを閉じ、また供給バルブ２８ｃを閉じる。加圧バルブ４８ｂを開いてＴＤＰ球２０ｂを加圧し、図示のように気体の圧力を１４５ｐｓｉａに変動させ、また供給バルブ２８ｂを開いて、ＴＤＰ球２０ｂから供給マニホルドへ、ポンプ３０を通って熱交換器３２へ、そして蓄積器３８へのＬＨ２の流れを提供する。充填バルブ２４ｃおよび減圧バルブ５２ｃを開いて、ＴＤＰ球２０ｃの再充填を始める。
図９に示すように、熱交換器３２を通る流れは、蓄積器およびＴＤＰ球２０ｂ内の動作圧力を増大させ、ＴＤＰ球２０ｂおよび蓄積器３８内の圧力を１５０ｐｓｉａへ回復させることができる。ブローダウンマニホルド５０および熱交換器１８を通って再びＬＨ２デュワー瓶１０内へ流すことで、充填のためにＴＤＰ球２０ｃを約２５ｐｓｉａに減圧する結果、蓄積器および凝縮器１４内で２５〜３０ｐｓｉａのわずかな圧力の増大が得られる。図１０に示すように、ＴＤＰ球２０ｂが枯渇していくにつれて、昇圧ポンプ１６に補助されて、２５ｐｓｉａのデュワー瓶からのＬＨ２の流れがＴＤＰ球２０ｃを充填する。図示の実施形態では、ＬＨ２飽和温度および圧力の結果、デュワー瓶の圧力が２５ｐｓｉａになる。代替のシステムでは、代わりの圧力および温度を用いることができる。
図１１に示すように、ＴＤＰ球２０ｂからＬＨ２が実質上枯渇したとき、加圧バルブ４８ｃを閉じ、また供給バルブ２８ｂを閉じる。加圧バルブ４８ａを開いてＴＤＰ球２０ａを加圧し、図示のように気体の圧力を１４５ｐｓｉａに変動させ、また供給バルブ２８ａｂを開いて、ＴＤＰ球２０ａから供給マニホルドへ、ポンプ３０を通って熱交換器３２へ、そして蓄積器３８へのＬＨ２の流れを提供する。充填バルブ２４ｂおよび減圧バルブ５２ｂを開いて、ＴＤＰ球２０ｂの再充填を始める。
図１２に示すように、ＴＤＰ球２０ａおよび蓄積器３８内で１５０ｐｓｉａへの圧力回復が実現される。ブローダウンマニホルド５０および熱交換器１８を通って再びＬＨ２デュワー瓶１０内へ流すことで、充填のためにＴＤＰ球２０ｂを約２５ｐｓｉａに減圧すると、蓄積器および凝縮器１４内で２５〜３０ｐｓｉａのわずかな圧力の増大を維持する。図１３に示すように、ＴＤＰ球２０ａが枯渇していくにつれて、昇圧ポンプ１６に補助されて、デュワー瓶からのＬＨ２の流れがＴＤＰ球２０ｂを充填する。
図１４に示すように、ＴＤＰ球２０ａからＬＨ２が実質上枯渇したとき、加圧バルブ４８ａを閉じ、また供給バルブ２８ａを閉じる。加圧バルブ４８ｃを開いてＴＤＰ球２０ｃを加圧し、図示のように気体の圧力を１４５ｐｓｉａに変動させ、また供給バルブ２８ｃを開いて、ＴＤＰ球２０ｃから供給マニホルドへ、ポンプ３０を通って熱交換器３２へ、そして蓄積器３８へのＬＨ２の流れを提供する。充填バルブ２４ａおよび減圧バルブ５２ａを開いて、ＴＤＰ球２０ａの再充填を始める。
図１５に示すように、ＴＤＰ球２０ｃおよび蓄積器３８内で１５０ｐｓｉａへの圧力回復が実現される。ブローダウンマニホルド５０および熱交換器１８を通って再びＬＨ２デュワー瓶１０内へ流すことで、充填のためにＴＤＰ球２０ａを約２５ｐｓｉａに減圧すると、蓄積器および凝縮器１４内で２５〜３０ｐｓｉａのわずかな圧力の増大を維持する。図１６に示すように、ＴＤＰ球２０ｃが枯渇していくにつれて、昇圧ポンプ１６に補助されて、デュワー瓶からのＬＨ２の流れがＴＤＰ球２０ａを充填し、システムを、図８に関して前述した条件にし、また３つのＴＤＰ球間の遷移は、蓄積器３８およびエンジンならびに／または補助システムにＧＨ２を連続して供給するように循環する。
ＨＡＬＥ航空機の用途などの例示的な実施形態では、ＬＨ２デュワー瓶（複数可）は、１つまたは複数の直径１０フィートの球形の真空ジャケットタンクとすることができる。ＴＤＰ球は、直径６インチのステンレス鋼の真空ジャケットタンクである。代替実施形態では、発泡断熱材、または追加の断熱材を含む真空ジャケットを用いることができる。ＴＤＰ球は、長期のＬＨ２貯蔵向けではない。ＴＤＰ球の寸法設定および熱性能は、短期間で急速に循環するＬＨ２の充填、枯渇、および伝達を液体供給マニホルドに提供し、サイクル間の温度変化（すなわち、加熱）が最小になるように選択される。この例示的な寸法設定では、各ＴＤＰ球に対するサイクル時間は、公称の流量で約１分であり、最大流量の条件で２０秒に迫ることができる。この実施形態では３つのＴＤＰ球を示したが、所望の熱およびポンピング性能に対して、２つの球またはより多数の球を用いることができる。追加として、記載の実施形態では、１つの球の放出および枯渇した球の装入を同等の時点で示すが、再充填時間より急速な枯渇時間に対応するために、複数の球を順次装入することが必要とされることもある。追加として、例示的な実施形態では球形のタンクを用いるが、代替実施形態では、円筒形または共形のタンク設備を用いることもできる。特定の実施形態では、図１に示すように、特有の作動温度または熱抵抗を維持するために、各ＴＤＰ球内で加熱器アセンブリ５６を用いることができる。ＴＤＰ球の充填および枯渇時のサイクル時間は１分程度であり、熱交換器３２は、約２７００ポンド／時の高温作動流体の流れおよび約４７ポンド／時のＨ２の流れで動作する。昇圧ポンプ１６および３０は、流れの停滞を回避するようにシステム内でＬＨ２の流れを誘導するために、約１／２ｐｓｉの水頭の上昇を提供する電動式の回転ポンプである。前述のサイクル制御に対する満杯および枯渇条件を判断するための各ＴＤＰ球内のレベルセンサ５８は、シリコンダイオードのポイントセンサ、容量性センサ、または他の適したデバイスとすることができる。
特許法の必要に応じて、本開示の様々な実施形態についてここで詳細に説明してきたが、本明細書に開示する特有の実施形態に対する修正および置換えが、当業者には理解されるであろう。そのような修正は、特許請求の範囲に規定する本開示の範囲および目的の範囲内である。
さらに、本発明はまた、以下の実施形態に関する。
（１）気体水素を提供する熱力学的ポンプシステムであって、加圧された気体水素を貯蔵する蓄積器と、蓄積器の出口と流体的に連通し、順次加圧するように制御される複数の液体水素（ＬＨ２）タンクと、蓄積器と流体的に連通し、ＬＨ２を順次受け取るように複数のタンクと制御された形で流体的に連通する熱交換器とを備える熱力学的ポンプシステム。
（２）複数のタンクを熱交換器に相互に接続し、熱交換器にＬＨ２を順次供給するための複数の供給バルブを有する供給マニホルドをさらに備える熱力学的ポンプ。
（３）蓄積器を複数のタンクに相互に接続し、ＬＨ２の順次供給と同時にタンクを順次加圧するための複数の加圧バルブを有する加圧マニホルドをさらに備える熱力学的ポンプ。
（４）複数のタンクをデュワー瓶に相互に接続し、タンクをＬＨ２で順次充填するための複数の充填バルブを有する充填マニホルドをさらに備える熱力学的ポンプ。
（５）複数のタンクをデュワー瓶に相互に接続し、ＬＨ２の順次充填と同時にタンクからのＧＨ２を順次減圧するための複数の減圧バルブを有するブローダウンマニホルドをさらに備える、項目（４）に記載の熱力学的ポンプ。
（６）デュワー瓶とタンクの中間に位置する蓄積凝縮器であって、充填マニホルドにＬＨ２を提供し、ブローダウンマニホルドからＧＨ２を受け取る蓄積凝縮器をさらに備える熱力学的ポンプ。
（７）液体水素（ＬＨ２）のためのデュワー瓶と、デュワー瓶からＬＨ２を受け取る複数のタンクおよびＧＨ２を提供する熱交換器を有する熱力学的ポンプであって、前記複数のタンクが熱交換器へＬＨ２を順次提供し、枯渇するとデュワー瓶から再充填を行う熱力学的ポンプと、ＧＨ２を供給する蓄積器であって、熱交換器からＧＨ２を受け取り、加圧したＧＨ２を複数のタンクへ提供する蓄積器とを備える気体水素（ＧＨ２）供給システム。
（８）複数のタンクを熱交換器に相互に接続し、熱交換器にＬＨ２を順次供給するための複数の供給バルブを有する供給マニホルドをさらに備えるＧＨ２供給システム。
（９）蓄積器を複数のタンクに相互に接続し、ＬＨ２の順次供給と同時にタンクを順次加圧するための複数の加圧バルブを有する加圧マニホルドをさらに備える、項目（８）に記載の熱力学的ポンプ。
（１０）複数のタンクをデュワー瓶に相互に接続し、タンクをＬＨ２で順次充填するための複数の充填バルブを有する充填マニホルドをさらに備える熱力学的ポンプ。
（１１）複数のタンクをデュワー瓶に相互に接続し、ＬＨ２の順次充填と同時にタンクからのＧＨ２を順次減圧するための複数の減圧バルブを有するブローダウンマニホルドをさらに備える熱力学的ポンプ。
（１２）デュワー瓶とタンクの中間に位置する蓄積凝縮器であって、充填マニホルドにＬＨ２を提供し、ブローダウンマニホルドからＧＨ２を受け取る蓄積凝縮器をさらに備える熱力学的ポンプ。
（１３）エンジンに水素を供給する方法であって、水素ガスを収容する蓄積器に、昇圧ポンプを通じて複数の液体水素タンクの１つを交互に接続し、水素ガスの定常流をエンジンに提供することを含む方法。
（１４）タンクと蓄積器の中間に位置する熱交換器で水素の温度を上昇させることと、エンジンから熱交換器へ高温作動気体を供給することとをさらに含む方法。
（１５）タンクに接続された複数の加圧バルブを有する加圧マニホルドで、タンクを蓄積器に相互に接続することと、タンクからの水素の順次流れを制御するように加圧バルブを動作させることとをさらに含む方法。
（１６）熱交換器と液体水素タンクそれぞれの中間に位置する複数の供給バルブを順次動作させることをさらに含む方法。
（１７）システムがある流量で連続して動作する、項目１３に記載の方法。
（１８）熱力学的ポンプを使用して気体水素（ＧＨ２）をエンジンへ連続して供給する方法であって、複数のタンクおよび供給デュワー瓶を液体水素（ＬＨ２）で充填することと、加圧のために高圧のＧＨ２で加圧マニホルドを通じて、複数のタンクのうちの第１のタンクを蓄積器に接続し、また供給マニホルドを通じて前記第１のタンクを熱交換器に接続することと、エンジンから熱交換器へ高温作動流体を供給し、また熱交換器から蓄積器へＧＨ２を供給することと、蓄積器からエンジンへＧＨ２を提供することと、タンクのうちの前記第１のタンクの枯渇時に、供給マニホルドおよび加圧マニホルドから第１のタンクを切断することと、複数のタンクのうちの第２のタンクを加圧マニホルドおよび供給マニホルドに接続することと、前記第１のタンクを、ブローダウンマニホルドを通じて、そして第２の熱交換器を通じてデュワー瓶に接続し、また前記第１のタンクを、充填マニホルドを通じて、そして第２の熱交換器を通じてデュワー瓶に接続し、前記第１のタンクを再充填することと、タンクのうちの前記第２のタンクの枯渇時に、供給マニホルドおよび加圧マニホルドから第２のタンクを切断することと、複数のタンクのうちの次のタンクを加圧マニホルドおよび供給マニホルドに接続することと、複数のタンクのうちの前記第２のタンクを、ブローダウンマニホルドを通じて、そして第２の熱交換器を通じてデュワー瓶に接続し、また複数のタンクのうちの前記次のタンクを、充填マニホルドを通じて、そして第２の熱交換器を通じてデュワー瓶に接続し、前記第１のタンクを再充填することと、ＧＨ２を連続してエンジンへ流すように、複数のタンクを順次接続および切断することとを含む方法。
（１９）供給マニホルドと熱交換器の中間に第１の昇圧ポンプを接続するステップをさらに含む方法。
（２０）デュワー瓶と第２の熱交換器の中間に第２の昇圧ポンプを接続するステップをさらに含む方法。
１０ デュワー瓶
１２ 熱力学的ポンプ（ＴＤＰ）
１４ ＬＨ２伝達蓄積器およびＧＨ２返却凝縮器
１６ 第１の昇圧ポンプ
１８ 第１の熱交換器
２０ａ ＴＤＰ球
２０ｂ ＴＤＰ球
２０ｃ ＴＤＰ球
２２ 液体充填マニホルド
２４ａ 入口バルブ、充填バルブ
２４ｂ 入口バルブ、充填バルブ
２４ｃ 入口バルブ、充填バルブ
２６ 液体供給マニホルド
２８ａ 供給バルブ
２８ｂ 供給バルブ
２８ｃ 供給バルブ
３０ 第２の昇圧ポンプ
３２ 熱交換器
３４ 高温作動流体ライン
３６ ＬＨ２−ＧＨ２変換ライン
３８ ＧＨ２蓄積器
４０ 比例流量制御デバイス（ＰＦＣＤ）
４２ エンジン
４４ 付属システム
４６ ＧＨ２加圧マニホルド
４８ａ 加圧バルブ
４８ｂ 加圧バルブ
４８ｃ 加圧バルブ
５０ ブローダウンマニホルド
５２ａ 減圧バルブ
５２ｂ 減圧バルブ
５２ｃ 減圧バルブ
５４ａ クイックディスコネクト（ＱＤ）
５４ｂ クイックディスコネクト（ＱＤ）
５４ｃ クイックディスコネクト（ＱＤ）
５６ 加熱器アセンブリ
５８ レベルセンサ

Claims (11)

  1. 気体水素を提供する熱力学的ポンプシステムであって、
    加圧された気体水素を貯蔵する蓄積器と、
    前記蓄積器の出口と流体的に連通し、順次加圧するように制御される複数の液体水素（ＬＨ２）タンクと、
    前記蓄積器と流体的に連通し、ＬＨ２を順次受け取るように前記複数のタンクと制御された形で流体的に連通する熱交換器と
    を備える熱力学的ポンプシステム。
  2. 前記複数のタンクを前記熱交換器に相互に接続し、前記熱交換器にＬＨ２を順次供給するための複数の供給バルブを有する供給マニホルドをさらに備える、請求項１に記載の熱力学的ポンプ。
  3. 前記蓄積器を前記複数のタンクに相互に接続し、ＬＨ２の前記順次供給と同時に前記タンクを順次加圧するための複数の加圧バルブを有する加圧マニホルドをさらに備える、請求項２に記載の熱力学的ポンプ。
  4. 前記複数のタンクをデュワー瓶に相互に接続し、前記タンクをＬＨ２で順次充填するための複数の充填バルブを有する充填マニホルドをさらに備える、請求項１に記載の熱力学的ポンプ。
  5. 液体水素（ＬＨ２）のためのデュワー瓶と、
    前記デュワー瓶からＬＨ２を受け取る複数のタンクおよびＧＨ２を提供する熱交換器を有する熱力学的ポンプであって、前記複数のタンクが前記熱交換器へＬＨ２を順次提供し、枯渇すると前記デュワー瓶から再充填を行う熱力学的ポンプと、
    ＧＨ２を供給する蓄積器であって、前記熱交換器からＧＨ２を受け取り、加圧したＧＨ２を前記複数のタンクへ提供する蓄積器と
    を備える気体水素（ＧＨ２）供給システム。
  6. 前記複数のタンクを前記熱交換器に相互に接続し、前記熱交換器にＬＨ２を順次供給するための複数の供給バルブを有する供給マニホルドをさらに備える、請求項５に記載のＧＨ２供給システム。
  7. 前記複数のタンクを前記デュワー瓶に相互に接続し、前記タンクをＬＨ２で順次充填するための複数の充填バルブを有する充填マニホルドをさらに備える請求項５に記載の熱力学的ポンプ。
  8. エンジンに水素を供給する方法であって、
    水素ガスを収容する蓄積器に、昇圧ポンプを通じて複数の液体水素タンクの１つを交互に接続し、水素ガスの定常流をエンジンに提供することを含む方法。
  9. 前記タンクと蓄積器の中間に位置する熱交換器で前記水素の温度を上昇させることと、
    前記エンジンから前記熱交換器へ高温作動気体を供給することと
    をさらに含む請求項８に記載の方法。
  10. 前記タンクに接続された複数の加圧バルブを有する加圧マニホルドで、前記タンクを前記蓄積器に相互に接続することと、
    前記タンクからの水素の順次流れを制御するように前記加圧バルブを動作させることと
    をさらに含む請求項８に記載の方法。
  11. 前記熱交換器と前記液体水素タンクそれぞれの中間に位置する複数の供給バルブを順次動作させること
    をさらに含む請求項８に記載の方法。
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