JP2021167671A - 加圧ガスタンクを充填するための装置及び方法 - Google Patents

加圧ガスタンクを充填するための装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ステーションの弁が故障した場合、ステーションの一部又は全体が停止する欠点を克服する。
【解決手段】複数の加圧流体供給源（２，３，４，５）が設けられている上流端部と、充填されるべき別個のタンク（６，７）に各々が接続されるように意図されている少なくとも２つの分配ターミナル（１０，１１）を備える下流端部とを備える流体移送回路を備え、第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）に接続されている第１の流体出口を備え、並行した移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を介して分配ターミナルに接続されており、移送ダクトは、遮断弁（４２，４３，４４，５２，５３，５４）を備え、分配ターミナルの各々は、単一の移送ダクトを通過する第１の直接流体経路を介して及び複数の移送ダクトを連続して通過する少なくとも１つの第２の間接代替流体経路を介して、供給源の各第１の出口弁に流体的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧ガスタンクを充填するための装置及び方法に関する。
より具体的には、本発明は、加圧ガスタンク、特に車両用の水素タンクを充填するための装置に関し、この装置は、複数の加圧流体供給源が設けられている上流端部と、充填されるべき別個のタンクに各々が接続されるように意図されている少なくとも２つの分配ターミナルを備える下流端部とを備える流体移送回路を備え、各供給源は、それぞれの第１の出口弁に接続されている第１の流体出口を備え、各第１の出口弁は、並行した移送ダクトを介して少なくとも２つの分配ターミナルの各々に接続されており、移送ダクトの各々は、少なくとも１つのそれぞれの遮断弁を備える。
水素ステーションにより、燃料電池車に搭載されているタンクを素早く充填することができる。これらのステーションは、典型的に、水素供給源と、並行に配置されている中間バッファタンクを充填するコンプレッサ（及び／又は、液化ガスを貯蔵するため、圧送するため、及び蒸発させるためのシステム）を備える。充填動作は、典型的に、ステーションのバッファタンクと、車両の１つ又は複数のタンクとの間での連続した平衡動作によって実行される（随意選択で、コンプレッサによる充填によって補完される及び／又は完了する及び／又は開始される）。従って、充填は、車両においてガスを直接圧縮することでも実行され得る。高容量ステーションの場合、１つ又は複数の追加の充填ターミナル、すなわち、充填されるべきタンクの入口に接続されるように意図されたノズル（「ディスペンサ」）が設けられている複数の充填端部を追加することは価値があることである。
ステーションの構成要素のいずれかが故障した場合、１つ又は複数のターミナルが使用不可能となり得る。実際、あるターミナルから次のターミナルへの独立したガス分配を確実にするためには、ターミナルを追加するたびに、ソースバンクバッファの数だけ弁を追加する必要がある。通常動作では、全ての弁が正確な機能を有する。弁が故障した場合、ステーションの一部又は全体が停止する。
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点の全部又は一部を克服することである。
この目的のために、上の序文において提供された包括的定義とも適合する、本発明による装置は、基本的に、分配ターミナルの各々が、単一の移送ダクトを通過する第１の直接流体経路を介して及び複数の移送ダクトを連続して通過する少なくとも１つの第２の代替間接流体経路を介して、供給源の各第１の出口弁に流体的に接続されていることを特徴とする。
本発明により、特定の機器を追加することなく複数のターミナルを有するステーションの信頼性を高めることができる。
更に、本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を備えることができる：
−複数の加圧流体供給源は、複数の加圧流体コンテナを備える；
−上記加圧流体コンテナのうちのいくつかは、それぞれの第２の出口弁に接続されている第２の流体出口を備える；
−流体コンテナの第２の出口弁の各々は、移送ダクトを介して分配ターミナルに接続されている；
−複数の加圧流体供給源は、少なくとも１つのコンプレッサを備える；
−コンプレッサの出口は、流体コンテナの第２の流体出口及び移送ダクトと並行に接続されている；
−各分配ターミナルは、移送ダクトの下流に位置する遮断弁を備える；
−装置は、データ記憶及び処理構成要素を備える電子コントローラを備え、ここで、回路の弁のうちの少なくともいくつかは、被制御型の弁であり、電子コントローラに接続されており、電子コントローラは、上記弁の開閉を制御するように構成される；
−電子コントローラは、上記弁のうちの少なくとも１つの弁の動作状態に従って、単一の移送ダクトを通過する第１の直接流体経路に沿った又は複数の移送ダクトを連続して通過する第２の間接経路に沿った供給源と分配ターミナルとの間の流体の移送を確実にするように構成される。
本発明はまた、上記特徴又は下記特徴のうちの任意の１つによる充填装置を使用してタンクを充填するための方法に関し、この方法は、回路内の故障した弁を検出するステップと、上記故障した弁を迂回する回路の代替経路を介して流体を移送するステップとを備える。
他の可能性のある特徴によれば：
−第１の分配ターミナルに接続されている第１の移送ダクトの遮断弁の故障を検出した場合、本方法は、別の分配ターミナルに接続されている移送ダクトを通過する間接代替経路を経由し、第１の分配ターミナルに接続されている第２の移送ダクトを介して、供給源から上記第１の分配ターミナルに流体を移送するステップを備える；
−加圧ガスコンテナは、それぞれの第２の出口弁に接続されている第２の流体出口を備え、流体コンテナの上記第２の出口弁は、並行した移送ダクトを介して分配ターミナルに接続されており、本方法は、加圧流体コンテナのうちの１つから分配ターミナルに加圧流体を移送するステップを備え、関連コンテナの第１の弁の故障を検出した場合、本方法は、第２の流体出口を介して上記流体コンテナから分配ターミナルに加圧流体を移送するステップを備える；
−複数の加圧流体供給源は、流体コンテナの第２の流体出口及び移送ダクトと並行に接続されている少なくとも１つのコンプレッサを備え、本方法は、流体コンテナがコンプレッサによって充填されるステップを備え、上記コンテナの第１の出口弁の故障を検出した場合、方法は、第２の流体出口を介して上記コンテナを充填するステップを備える。
本発明はまた、特許請求の範囲の範囲内で上記特徴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代替方法に関することができる。
更なる特徴及び利点は、図を参照して提供されている以下の説明を読むと明らかになるであろう。
本発明による充填装置の構造及び動作の例を示す概略部分図である。 第１の動作構成における充填装置を示す。 第２の動作構成における充填装置を示す。 第３の動作構成における充填装置を示す。 第４の動作構成における充填装置を示す。 第５の動作構成における充填装置を示す。
図１に例示されている加圧ガスタンクを充填するための装置１は、例えば、車両用の水素タンクを充填するためのステーション６，７である。
装置１は、複数の加圧流体供給源２，３，４，５が設けられている上流端部と、充填されるべき別個のタンク６，７に各々が接続されるように意図されている少なくとも２つの分配ターミナル１０，１１を備える下流端部とを備える流体移送回路を備える。
この非限定的な例では、装置１は、３つの加圧ガスバッファコンテナ２，３，４と、１つのコンプレッサ５（又はポンプ）とを備える。コンプレッサ５には、供給源１７（網状組織、電解槽、液化器、コンテナなど）によって流体（ガス又は液体）が供給され得る。
各供給源２，３，４，５は、それぞれの第１の出口弁１２，１３，１４，１５に接続されている第１の流体出口を備える。
各第１の出口弁１２，１３，１４，１５は、それぞれの並行した移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４を介して少なくとも２つの分配ターミナル１０，１１の各々に接続されている。従って、例えば、第１の供給源２の第１の弁１２は、それぞれ、２つの別個の並行した移送ダクト２２，３２を介して２つのターミナル１０，１１に接続されている。その他の供給源３，４，５についても同じことが言える。
移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４の各々は、好ましくは、少なくとも１つのそれぞれの遮断弁４２，４３，４４，５２，５３，５４を備える。
好ましくは、各分配ターミナル１０，１１は、移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４の下流（すなわち、移送ダクト２２，２３，２４又は３２，３３，３４が接続されているターミナル部分１０，１１）に位置する遮断弁８，９を備える。
各分配ターミナル１０，１１は、一方では単一の移送ダクト２２又は２３又は２４又は３２又は３３又は３４を通過する第１の直接流体経路を介して、他方では、複数の移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４を連続して通過する少なくとも１つの第２の代替間接流体経路を介して、供給源２，３，４，５の各第１の出口弁１２，１３，１４，１５に流体的に接続されている。例えば、第１の直接流体経路は、関連ターミナルに直接接続されている単一の移送ダクトを通過する。
従って、図２は、バッファコンテナ３が第１の弁１３及び関連移送ダクト２３を介して第１のターミナルに直接供給する、通常構成と呼ばれる第１の動作構成の例を示す。
第２の代替間接流体経路は、それとしては、別のターミナルに直接接続されている少なくとも１つの移送ダクトを含む複数の移送ダクトを連続して通過する。
以下でより詳細に説明するように、このアーキテクチャにより、弁を使用して別の故障した弁の機能を果たすことができる。
つまり、弁が故障した場合、影響を受けた弁の故障を補償するために、回路の別の経路の弁を使用することによって、装置１を、劣化充填モードにしたりそのモードで配置したりすることができる。従って、例えば、ターミナルがもはや充填に利用することができない場合であっても、ガスを供給するために引き続きステーションを使用することができる。
図３は、図２の第１の構成で使用された遮断弁４３が壊れている（黒で示されている）第２の動作構成を示す。この場合、第２の流体経路は、他方のターミナルの第１の移送ダクト３３を通過し、次に第２の移送ダクト３２を通過して、供給されるべきターミナル１０の別の移送ダクト２２を通過する（対応する遮断弁５２，５３，及び４２は開いている）。
例示されるように、加圧流体コンテナ２，３，４は、各々、好ましくは、それぞれの第２の出口弁１１２，１１３，１１４に接続されている第２の流体入口／出口を備える。流体コンテナ２，３，４の第２の出口弁１１２，１１３，１１４の各々は、少なくとも同一の移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４を介して分配ターミナル１０，１１に接続され得る。
同様に、コンプレッサ５の出口は、流体コンテナ２，３，４の第１及び第２の流体出口に、及び、各ターミナル１０，１１の移送ダクト２２，２３，２４，３２，３３，３４のうちの少なくとも１つに接続され得る。
図４及び図５に例示されているように、バッファコンテナ３の第１の出口弁１３が壊れている（黒で示されている）場合、上記コンテナ３からターミナル１０への流体移送は、第２の対応する出口弁１１３を開け、移送ダクト２４（図４）を経由する直接経路を介して、及び／又は、他方のターミナル１１の第２の移送ダクト３３，３４のうちの１つを経由し、次に対象のターミナルの移送ダクト２３を経由する間接経路を介して（図５）、達成され得る。
当然ながら、間接経路は、他方のターミナル１１の２つの移送ダクト３３，３４を通過し、次に、対象のターミナルの移送ダクト２３のうちの１つを通過し得る（「図５」）。
バッファコンテナ３の第２の出口弁１１３が壊れている場合（黒で示されている）、上記コンテナ３は、第１の関連流体出口（第１の対応する出口弁１３を開けること）によって直接、又は、図６に例示されているように、別のターミナル１１の２つの移送ダクト３４，３３を経由する間接経路を介して、コンプレッサ５によって充填され得る。代替の実施形態として、間接経路は、第１のターミナル１０の２つの移送ダクト３４，３３（又は２つよりも多くのターミナルの場合には別の）を使用する。
上で説明した例は、どの弁が故障しているかに依存して、当初の目的の機能を完了するために少なくとも１つの代替経路が存在することを示す。これらの代替の動作モードにより、弁又はターミナルが一時的に故障中であっても、ステーションは使用可能な状態を保つことができる。
従って、この構造のおかげで、少なくとも１つの弁が故障した場合であっても、配列（ステーション）は、特にコンテナ２，３，４からのカスケード充填動作の場合、その公称容量で使用可能なままとなる。
上記全体にわたって、第１及び第２の出口は、加圧流体コンテナごとに設計されてきた。当然ながら、「出口」という用語は、流体がコンテナから抽出のみされることを可能にするだけでなく、充填されることも可能にするものと理解されるべきである。しかしながら、好ましくは、通常構成では、第１の出口１２，１３，１４は、好ましくは、コンテナから抽出するためのものであり得、第２の出口は、好ましくは、コンテナを充填するためのものであり得る。

Claims (11)

  1. 加圧ガスタンク、特に車両用の水素タンクを充填するための装置であって、複数の加圧流体供給源（２，３，４，５）が設けられている上流端部と、充填されるべき別個のタンク（６，７）に各々が接続されるように意図されている少なくとも２つの分配ターミナル（１０，１１）を備える下流端部とを備える流体移送回路を備え、各供給源（２，３，４，５）は、それぞれの第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）に接続されている第１の流体出口を備え、各第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）は、並行した移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を介して前記少なくとも２つの分配ターミナル（１０，１１）の各々に接続されており、前記移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）の各々は、少なくとも１つのそれぞれの遮断弁（４２，４３，４４，５２，５３，５４）を備え、前記分配ターミナル（１０，１１）の各々は、単一の移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を通過する第１の直接流体経路を介して、そして複数の移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を連続して通過する少なくとも１つの第２の間接代替流体経路を介して、供給源（２，３，４，５）の各第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）に流体的に接続されている装置において、
    該装置がデータ記憶及び処理構成要素を備える電子コントローラ（１６）を備え、前記流体移送回路の前記出口弁又は遮断弁のうちの少なくともいくつかは被制御型の弁であって、前記電子コントローラ（１６）に接続されており、
    前記電子コントローラ（１６）が前記出口弁又は遮断弁の開閉を制御するように構成されていることと、
    前記電子コントローラ（１６）が、前記出口弁又は遮断弁のうちの少なくとも１つの弁の動作状態に従って、単一の移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を通過する前記第１の直接流体経路に沿った流体、又は複数の移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を連続して通過する前記第２の間接代替流体経路に沿った流体であって、前記供給源（２，３，４，５）のうちの１つと分配ターミナル（１０，１１）との間の流体の移送を確実にするように構成されていることと、を特徴とする、装置。
  2. 前記複数の加圧流体供給源が複数の加圧流体コンテナ（２，３，４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 前記加圧流体コンテナ（２，３，４）のうちのいくつかがそれぞれの第２の出口弁（１１２，１１３，１１４）に接続されている第２の流体出口を備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
  4. 前記加圧流体コンテナ（２，３，４）の前記第２の出口弁（１１２，１１３，１１４）の各々が、前記移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を介して前記分配ターミナル（１０，１１）に接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
  5. 前記複数の加圧流体供給源（２，３，４，５）が少なくとも１つのコンプレッサ（５）を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記コンプレッサ（５）の出口が、前記加圧流体コンテナ（２，３，４）の前記第２の流体出口及び前記移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）と並行に接続されていることを特徴とする、請求項３又は４に従属する請求項５に記載の装置。
  7. 各分配ターミナル（１０，１１）が、前記移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）の下流に位置する遮断弁（８，９）を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の装置。
  8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の充填装置を使用してタンクを充填するための方法であって、前記流体移送回路内の故障した弁を検出するステップと、前記故障した弁を迂回する前記流体移送回路の代替経路を介して流体を移送するステップとを備えることを特徴とする方法。
  9. 第１の分配ターミナル（１０）に接続されている第１の移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）の遮断弁（４２，４３，４４，５２，５３，５４）の故障を検出した場合、前記方法が、別の分配ターミナル（１１）に接続されている移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を通過する間接代替経路を経由し、前記第１の分配ターミナル（１０）に接続されている第２の移送ダクトを介して、供給源から前記第１の分配ターミナル（１０）に流体を移送するステップを備えることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 前記加圧ガスコンテナ（２，３，４）は、それぞれの第２の出口弁（１２，１３，１４，１５）に接続されている第２の流体出口を備え、前記加圧流体コンテナ（２，３，４）の前記第２の出口弁（１２，１３，１４，１５）は、前記並行した移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）を介して前記分配ターミナル（１０，１１）に接続されており、前記方法は、前記加圧流体コンテナ（２，３，４）のうちの１つから分配ターミナル（１１）に加圧流体を移送するステップを備え、関連する加圧流体コンテナの前記第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）の故障を検出した場合、前記方法は、前記第２の流体出口を介して前記加圧流体コンテナ（２，３，４）から前記分配ターミナル（１１）に加圧流体を移送するステップを備える、請求項８又は９に記載の方法。
  11. 前記複数の加圧流体供給源は、前記加圧流体コンテナ（２，３，４）の前記第２の流体出口及び前記移送ダクト（２２，２３，２４，３２，３３，３４）と並行に接続されている少なくとも１つのコンプレッサ（５）を備え、前記方法は、前記加圧流体コンテナ（２，３，４）のうちの１つが前記コンプレッサ（５）によって充填されるステップを備え、前記加圧ガスコンテナの前記第１の出口弁（１２，１３，１４，１５）の故障を検出した場合、前記方法が、前記第２の流体出口を介して前記加圧流体コンテナを充填するステップを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
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