JP2020112266A - 加圧ガスをタンクに充填するための装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車の水素ガスタンクにバッファ蓄積コンテナからカスケード充填でき、自動車のガスタンクへの充填中に、他のバッファ蓄積コンテナへ補充することができる技術を提供する。【解決手段】ガス源２と、移送回路３と、充填されるべきタンク５、及びバッファ蓄積コンテナのセットを備え、移送回路は、ループ１２を備え、複数のバッファ蓄積コンテナは、ループ１２に並列に接続され、移送回路３は、それぞれのタンク５に接続されるように意図されている複数の別々の下流端４を備え、下流端は、ループ１２に並列に接続され、それぞれの連結弁のセットを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、加圧ガスをタンクに充填するための装置及び方法に関する。
本発明は、より具体的には、加圧ガスをタンクに、特に、自動車の水素ガスタンクに充填するための装置に関し、本装置は、少なくとも１つのガス源と、ガス源に接続されている少なくとも１つの上流端を備える移送回路と、充填されるべきタンクに取り外し可能な仕方で接続されているように意図されている少なくとも１つの下流端とを備え、移送回路は、それぞれの接続弁のセットを介して移送回路に並列に接続されているバッファ蓄積コンテナのセットを、その上流端と下流端との間にさらに備え、移送回路は、ループを形成するパイプの一部分を備え、複数のバッファ蓄積コンテナは、前記ループに並列に接続されている。
（１つ以上のバッファ蓄積コンテナと）平衡させるか若しくはカスケードによって、及び／又は、直接若しくは間接圧縮（例えば、ＪＰ２００３１７４２４９７又はＦＲ ２ ８９１ ３４７ Ａ参照）によって、加圧ガスをタンクに充填することは知られている。
既知の装置の大部分では、充填のために使用されるバッファ蓄積コンテナの充填は、タンクが充填された後のみに可能である。
さらに、既知の装置では、いくつかのタンクの同時の充填を可能にするが、これは、同じ初期圧力条件を有するタンクに対してである。異なる初期圧力条件を有するいくつかのタンクの同時の充填には、大きく高価な設備（各充填ラインに対する専用圧力ガス源がある）を費やして初めて可能である。
本発明の１つの目的は、上述した先行技術の不利益のうちのすべて又はそのいくつかを克服することである。
この目的のために、本発明にしたがう、さらには、上記の序文がそのために与える一般的定義にしたがう本装置は、本質的に、移送回路は、充填されるべきそれぞれのタンクに取り外し可能な仕方で接続されるようにそれぞれ意図されている複数の別々の下流端を備え、下流端は、ループに並列に接続され、それぞれの連結弁のセットを備えており、接続弁及び連結弁を制御することより、ループを介して、少なくとも１つの第１のバッファ蓄積コンテナを第１の下流端と流体連結させること、同時に、ループを介して、少なくとも１つの第２のバッファ蓄積コンテナを第２の下流端と流体連結させること、及び／又は、２つの別々のバッファ蓄積コンテナを流体連結させることが可能になることを特徴とする。
さらに、本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる：
−移送回路のループは、遮断弁の閉／開状態にしたがって、ループ中の循環の方向を制御することによって、バッファ蓄積コンテナに又はバッファ蓄積コンテナからループ中の流体の循環を遮断し、又は許容するように構成されている遮断弁のセットを備えている。
−遮断弁のセットは、各バッファ蓄積コンテナに対して、ループとバッファ蓄積コンテナのと連結部のいずれの側にもそれぞれ位置付けられている２つの弁を備えている。
−ループは、複数の下流端のループへの２つの隣接する接続間に位置付けられている少なくとも１つの弁を備えている。
−移送回路は、少なくとも１つのコンプレッサを備えており、コンプレッサは、ガス源と少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナのうちの少なくとも１つに接続されている圧縮されるガス入口と、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、移送回路の複数の下流端のうちの少なくとも１つからの少なくとも１つに接続されている圧縮ガス出口とを備えている。
−本装置は、ガス源とループとの間の移送回路中に直列に位置付けられている少なくとも１つのコンプレッサを備えており、すなわち、コンプレッサの入口はガス源に接続され、コンプレッサの出口はループに接続されていて、バッファ蓄積コンテナのすべて若しくはいくつかに、及び／又は、移送回路の下流端のすべて若しくはいくつかに、ループを介して圧縮ガスを供給することを可能にするようになっている。
−本装置は、移送回路中に位置付けられている少なくとも１つのコンプレッサを備え、コンプレッサの入口はループの一部分に接続され、コンプレッサの出口はループの別の部分に接続されており、ガス源から、及び／又は、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナから発出する流体をコンプレッサの入口に供給することを可能にし、ならびに、他のバッファ蓄積コンテナのすべて若しくはいくつかに、及び／又は、移送回路の下流端のすべて若しくはいくつかに、ループを介してコンプレッサによって圧縮されるガスを供給することを可能にするようになっている。
−本装置は、移送回路に並列に又は直列に位置付けられている２つのコンプレッサを備えている。
本発明は、上記の又は以下の特徴のうちのいずれか１つにしたがう装置を使用して、加圧ガスをタンクに、特に、自動車の水素ガスタンクに充填する方法にも関連し、本方法は、ループの第１の部分を介して移送回路の第１の下流端に接続されている第１のタンクへ加圧ガスを移送する段階を備えている。
他の可能な異なる特徴にしたがうと：
−本方法は、第１のタンクへ加圧ガスを移送する段階と同時に、ループの第２の部分を介して移送回路の第２の下流端に接続されている第２のタンクへ加圧ガスを移送する段階を備えている。
−第２のタンクへ加圧ガスを移送する段階の間、加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサによって提供される。
−本方法は、第１のタンクへ加圧ガスを移送する段階と同時に、ループの別の部分を介した少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナへ加圧ガスを移送する段階を備えている。
−少なくとも１つのバッファ保管タンクへ加圧ガスを移送する段階の間、加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサによって提供される。
−第１のタンクへ加圧ガスを移送する段階の間、加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサによって提供される。
本発明は、特許請求の範囲内の上記又は下記特徴の任意の組合せを備える任意の代替装置又は方法に関することもできる。
他の異なる特徴及び利点は、図を参照して下記説明を読むと明らかになるであろう。
図１は、本発明にしたがう装置の第１の実現例の構造と動作とを図示した概略及び部分図を表している。 図２は、本発明にしたがう装置の第２の実現例の構造と動作とを図示した概略及び部分図を表している。
図１中に表す加圧ガスをタンクに充填するための装置１（例えば、サービスステーション）は、ガス源２、ガス源２に接続されている少なくとも１つの上流端を備える移送回路３と、充填されるそれぞれのタンク５に取り外し可能なし方で接続されるように意図されているいくつかの下流端４とを備えている。
ガス源２は、加圧ガスのための１つ以上のタンク、及び／又は、（気化システムに関係付けられているか又はいない）液化ガスのための１つ以上の蓄積コンテナ、１つ以上の電解槽、及び／又は、他の何らかの適切な加圧ガスのガス源を備えることができる。
移送回路３は、ループ１２を形成する管の部分をその上流端と下流端との間に備えており、すなわち、ループ１２は、ループ１２の別個のポイントに接続されている２つの要素間で１つの方向への（又は反対の方向への）加圧ガスの循環を可能にする管の１つ以上のセクションから形成される。例えば、理論上は、ガスは、ループを通過し、１つの方向に又は反対の方向に循環することによって開始ポイントに戻ることができる。
移送回路３は、それぞれの接続弁１６−２１のセットを介して、移送回路３に並列に接続されているバッファ蓄積コンテナ６−１１のセットを備えている。より具体的には、バッファ蓄積コンテナ６−１１は、前記ループに並列に接続され、すなわち、バッファ蓄積コンテナのそれぞれ（この例では６つ）は、（ループ１２中で１つの方向に又は他の方向にガスが流れる）流れの仕方でループ１２を介して他のバッファ蓄積コンテナに接続されることができる。
同様に、回路３の下流端４（この例では３つ）は、前記ループ１２に並列に接続される。好ましくは、下流端のそれぞれは、それぞれ連結弁４０、１４０、２４０を備えている。
したがって、接続弁１６−２１と連結弁４０、１４０、２４０の制御により、各バッファ蓄積コンテナと、ループ１２を介した第１の下流端４のそれぞれとの流体連結をもたらす（又はもたらさない）ことが可能となる。同様に、弁のこの同じ制御により、少なくとも１つの第１のバッファ蓄積コンテナと、ループ（１２）を介した第１の下流端との流体連結をもたらすこと、少なくとも１つの第２のバッファ蓄積コンテナと、ループ（１２）を介した第２の下流端との流体連結をもたらすこと、及び／又は２つの別々のバッファ蓄積コンテナとの流体連結をもたらすことが可能となり、すなわち、このアーキテクチャでは、異なるそれぞれのバッファ蓄積コンテナから同時にいくつかのタンク５を充填することが可能となる。同様に、これにより、適切であれば１つ以上のバッファ蓄積コンテナの同時の充填が可能となる。
したがって、移送回路３のループ１２は、このように好ましくは、遮断弁１３のセットを備えており、遮断弁は、遮断弁の閉／開状態にしたがって、ループ１２中の循環の方向を制御することによって、バッファ蓄積コンテナへの、又はバッファ蓄積コンテナからのループ１２中の流体の循環を遮断し、又は許容するように構成されている。
例えば、遮断弁１３のセットは、各バッファ蓄積コンテナに対して、ループ１２を有するバッファ蓄積コンテナの連結部のいずれかの側にそれぞれ位置付けられている２つの弁１３を備えている。したがって、これらの２つの弁１３を閉じることにより、バッファ蓄積コンテナへのアクセスが閉じられる。２つの弁のうちの１つが開くケースでは、閉じているもう１つの弁の後に位置付けられている隣接バッファ蓄積コンテナに影響を及ぼすことなく、ループ１２と開いた弁の側上のバッファ蓄積コンテナとの間の流体の循環が可能である。
同様に、図１中に図示しているように、ループ１２は、好ましくは、ループ１２の下流端４の２つの隣接する接続間に位置付けられている弁２３を備えている。閉ポジションにおいて、この弁２３により、（第１の循環方向にあるガスの循環を有するループの一部分を介して）この弁の片側上に位置付けられている下流端４に供給し、同時に、（第１の循環方向とは逆方向にあるガスの循環を有するループの別の部分を介して）この弁２３の他の側上に位置付けられている下流端４に供給することが可能となる。
移送回路３は、ガス源２とループ１２との間に直列に位置付けられている少なくとも１つのコンプレッサ１５を有利に備えることができる。図１中に見られるように、移送回路は、ガス源２とループ１２との間に、並列にフィットされている２つ（又はそれ以上）のコンプレッサ１５、２２のセットを特に備えることができる。
したがって、コンプレッサ１５は、ガス源２に接続されている圧縮されるべきガスに対する入口と、ループ１２に（したがって、バッファ蓄積コンテナに、及び移送回路の下流端４に）接続されている圧縮ガスに対する出口とを備えている。
したがって、適切な弁の開を制御することにより、１つ以上のバッファ蓄積コンテナを充填すること、及び／又は、コンプレッサ１５で１つ以上の下流端４に供給することを可能にしつつ、他方、例えば、他のバッファ蓄積コンテナは、他のタンク５を充填するために使用される。
図２の実施形態は、コンプレッサ１５、２２がループ１２の「中間に」位置付けられているという点で、すなわち、コンプレッサ１５、２２の入口がループ１２の一部分に接続され、コンプレッサ１５、１２の出口がループ１２の別の部分に接続されているという点で、図１の実施形態とは本質的に異なっている。この構成により、一方でガス源２から及び／又はバッファ蓄積コンテナのうちのいずれかから生じる流体をコンプレッサ１５、２２の入口に供給することが可能となり、他方では、コンプレッサ１５、２２を介して、圧縮ガスを、他のバッファ蓄積コンテナの及び／又は、回路の下流端４のすべてあるいは一部分に供給することが可能となる。
したがって、本発明にしたがう装置によれば、任意のバッファ蓄積コンテナによって（例えば、最も高い圧力を有するバッファ蓄積コンテナによって）１つ以上のタンク５に加圧ガスを供給することが可能となり、同時に、（例えば、コンプレッサ１５を介して）バッファ蓄積コンテナを（再）充填することが可能となる。
したがって、１つ、２つ、又は３つのバッファ蓄積コンテナ６、７、８は、第１のタンク５の充填のために使用できる一方で、この間、１つ、２つ、又はすべての他のバッファ蓄積コンテナ９、１０、１１は、コンプレッサ１５によって充填される。同様に、２つ以上のタンク５は、バッファ蓄積コンテナの２つのそれぞれのセットによって同時に充填されることができる一方で、同時に、バッファ蓄積コンテナの第３のセットは、コンプレッサ１５によって充填される。
したがって、構造において単純であり、安価であるが、本装置では、いくつかの同時のカスケード／いくつかのタンク５の充填を実行することが可能となる。
これによれば、設備の充填と再加圧回数を最適化することが可能となる。
この解決法は、柔軟な充填ホース（下流端４）毎に必要なバッファ蓄積コンテナの数を減少させることも可能にする。
これは、なぜなら、例えば、各下流端４（ディスペンサー）のための３つのバッファ蓄積コンテナ（４００リットル及び９００バール）を使用する代わりに、これらのバッファ蓄積コンテナのうちの６つは、３つの下流端４（すなわち、タンク５のための３つの柔軟な充填ホース）に供給するのに十分であろうからである。
この柔軟なモジュール共有によれば、５０％の注文コスト低減が可能となる。
後者の実施形態は、高圧ガス源（図２の場合のバッファ蓄積コンテナ）を使用できることから、この解決法は、コンプレッサ１５の電力消費の最適化をも可能にし、ひいては、その電力消費を低減させ、その出力を増加させる。
したがって、２つの使用間でバッファ蓄積コンテナの充填のために必要な時間が低減されることから、設備は充填動作のためにより頻繁に利用可能になる。
構成要素（弁、コンプレッサ、及び、これらに類するもの）のすべて又は一部分は、例えば、マイクロプロセッサ、特に、コンピュータを備えるデータの記憶及び処理のための電子制御ユニットによって制御及び指示されることができる。従来は、タンク５に移送されるガスの流れ及び／又は圧力は、圧力／温度／濃度又はその他の（予め）定められた上昇に従うために、特に、制御されることができる。図示したように、ループには、コンプレッサがないこともある。

Claims (14)

  1. 加圧ガスをタンクに、特に、自動車の水素ガスタンクに充填するための装置であって、
    少なくとも１つのガス源（２）と、
    前記ガス源（２）に接続されている少なくとも１つの上流端を備える移送回路（３）と、
    充填されるタンク（５）に取り外し可能な仕方で接続されるように意図されている少なくとも１つの下流端（４）とを備え、
    前記移送回路（３）は、その上流端と下流端との間に、それぞれの接続弁のセット（１６−２１）を介して前記移送回路（３）に並列に接続されているバッファ蓄積コンテナのセット（６−１１）をさらに備え、
    前記移送回路（３）は、ループ（１２）を形成するパイプの部分を備え、
    複数の前記バッファ蓄積コンテナ（６−１１）は、前記ループ（１２）に並列に接続されている、装置において、
    前記移送回路（３）は、それぞれが取り外し可能な仕方で充填されるべきそれぞれのタンク（５）に接続されるように意図されている複数の別々の下流端（４）を備え、
    前記下流端（４）は、前記ループ（１２）に並列に接続され、それぞれの連結弁（４０、１４０、２４０、３４０）のセットを備え、前記接続弁の制御、及び、前記連結弁の制御が、少なくとも１つの第１のバッファ蓄積コンテナと、前記ループ（１２）を介した第１の下流端との流体連結をもたらすこと、同時に、少なくとも１つの第２のバッファ蓄積コンテナと、前記ループ（１２）を介した第２の下流端との流体連結をもたらすこと、及び／又は、２つの別々のバッファ蓄積コンテナとの流体連結をもたらすことを可能にすることを特徴とする、装置。
  2. 前記移送回路（３）のループ（１２）は、遮断弁（１３）の閉／開状態にしたがって、前記ループ（１２）中の循環の方向を制御することによって、バッファ蓄積コンテナに、若しくはバッファ蓄積コンテナから前記ループ（１２）中の流体の循環を遮断し、又は許容するように構成されている遮断弁（１３）のセットを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 前記遮断弁（１３）のセットは、各バッファ蓄積コンテナに対して、前記ループ（１２）と前記バッファ蓄積コンテナとの連結部のいずれの側にもそれぞれ位置付けられている２つの弁を備えていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  4. 前記ループ（１２）は、複数の下流端（４）の前記ループ（１２）への２つの隣接する接続間に位置付けられている少なくとも１つの弁（１３、２３）を備えていることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の装置。
  5. 前記移送回路（３）は、少なくとも１つのコンプレッサ（１５、２２）を備え、前記コンプレッサは、前記ガス源（２）と少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナのうちの少なくとも１つに接続されている圧縮されるべきガスに対する入口と、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナと前記移送回路（３）の複数の下流端（４）のうちの少なくとも１つに接続されている圧縮ガス出口とを備える、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の装置。
  6. 前記装置は、前記ガス源（２）と前記ループ（１２）との間の前記移送回路中に直列に位置付けられている少なくとも１つのコンプレッサ（１５、２２）を備えており、すなわち、前記コンプレッサ（１５、２２）の入口が前記ガス源（２）に接続され、前記コンプレッサ（１５、２２）の出口が前記ループ（１２）に接続されており、このことにより、前記バッファ蓄積コンテナのすべて若しくはいくつかに、及び／又は、前記ループ（１２）を介した前記移送回路の前記複数の下流端（４）のすべて若しくはいくつかに、前記ループ（１２）を介して圧縮ガスを供給することを可能にすることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
  7. 前記装置は、前記移送回路（３）中に位置付けられている少なくとも１つのコンプレッサ（１５、２２）を備え、前記コンプレッサ（１５、２２）の入口は前記ループ（１２）の一部分に接続され、前記コンプレッサ（１５、２２）の出口は前記ループ（１２）の別の部分に接続されており、
    前記ガス源（２）から、及び／又は、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナから発出する流体を前記コンプレッサ（１５、２２）の入口に供給することを可能にし、ならびに、他のバッファ蓄積コンテナのすべて若しくはいくつかに、及び／又は、前記移送回路の下流端のすべて若しくはいくつかに、前記ループ（１２）を介して前記コンプレッサ（１５、２２）によって圧縮されるガスを供給することを可能にするようになっていることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
  8. 前記装置は、前記移送回路（３）に並列に又は直列に位置付けられている２つのコンプレッサ（１５、２２）を備えることを特徴とする、請求項５から７のうちのいずれか１項に記載の装置。
  9. 請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の装置を使用して、加圧ガスをタンクに、特に、自動車の水素ガスタンクに充填する方法であって、
    該方法は、前記ループ（１２）の第１の部分を介して、前記移送回路（３）の第１の下流端（４）に接続されている第１のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階を含む、方法。
  10. 前記方法は、前記第１のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階と同時に、前記ループ（１２）の第２の部分を介して前記移送回路（３）の第２の下流端（４）に接続されている第２のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階を含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第２のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階の間、前記加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサ（１５、２２）によって提供されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第１のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階と同時に、前記ループ（１２）の別の部分を介して、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナへ加圧ガスを移送する段階を含むことを特徴とする、請求項９から１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つのバッファ保管タンクへ加圧ガスを移送する段階の間、前記加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサ（１５、２２）によって提供されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第１のタンク（５）へ加圧ガスを移送する段階の間、前記加圧ガスは、少なくとも１つのバッファ蓄積コンテナ、特に、カスケードで連続して使用されるいくつかのバッファ蓄積コンテナによって、及び／又は、コンプレッサ（１５、２２）によって提供されることを特徴とする、請求項９から１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
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