JP2022539371A

JP2022539371A - 圧縮ガスタンクの安全な高速充填のための戦略

Info

Publication number: JP2022539371A
Application number: JP2021577440A
Authority: JP
Inventors: ウェクスラー，ジェイソン; サーデ，マリア・エリザベス・サーデ
Original assignee: リナマー・コーポレーション
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-09-08
Also published as: WO2020264584A1; CN114391078A; EP3990816A1; CN114391078B; EP3990816B1; CA3145436A1; US11892123B2; KR20220026589A; US20220349522A1

Abstract

折り畳まれる細長いタンクと、タンクのそれぞれの第１および第２の端部に直接接続される第１および第２の充填カプラを通してタンクの内部の中までおよびタンクの内部の外に流体を通過させるように構成される弁組立体と、を備えるタイプＩＶの適合性を有する圧力容器が提供される。タンクが、流体を貯蔵するための少なくとも２つのチャンバを有する。弁組立体が、外部供給源から流体を受け取り、ベンチュリノズルを通して外部流体を混合チャンバ内に選択的に提供し、タンクの第２の端部から混合チャンバの中まで流体を再循環させ、再循環流体および外部流体の混合物をタンクの第１の端部に送達する。【選択図】図１、４

Description

関連出願の相互参照
[001]本出願は、２０１９年６月２８日に出願した米国仮出願第６２／８６７，９１３号の優先権を主張するものである。

[002]本発明は、タイプＩＶの圧力容器に水素ガスを充填することに関する。より詳細には、本発明は、圧力容器に水素ガスを充填する間、水素ガスの温度を８５℃などの安全閾値未満で維持することを目的として少なくとも２つのチャンバの間に水素の再循環を誘導するためにベンチュリノズルを有する弁組立体を通して流体的に接続される少なくとも２つのチャンバを備える圧縮ガス圧力容器に関する。

[003]圧力容器は、一般に、天然ガス、酸素、窒素、水素、およびプロパンなどの流体および／またはガスを圧力下で貯蔵する。タイプＩＶの圧力容器またはタンクは、通常、熱可塑性高分子ライナーの上に巻き付けられるおよび／または編み組まれる炭素繊維または炭素複合材料を含む無金属構成を有する。特定のタイプＩＶの圧力容器が、適合性を有する圧力容器とも表される、ガスを貯蔵するための複数のチャンバを有する細長い容器を備える。細長い圧力容器が、車両内で使用されるための加圧ガス燃料タンクとして使用されるように構成され得る。

[004]通常、第１の弁が、圧力容器に圧縮ガスを充填するために圧力容器の第１の端部に結合される。さらに、細長い圧力容器が、圧力容器の第２の端部に結合される第２の弁を有することができる。第１および第２の弁が、ライナー外壁によって画定される圧力容器の内側空間の中にガスを移送するように構成される。

[005]細長い圧力容器が、圧縮熱により、および一部のガスにおいてジュール・トムソン効果により、充填時に加熱される可能性がある。圧力容器に追加のガスが追加されるとき、圧力容器内のガスが圧縮され、それにより熱が発生する。安全のために、一部の圧縮燃料充填ステーションは、危険なレベルの高い温度を回避するために充填速度を制御する。加えて、高い温度では所与の圧力において低密度となるため、目標の密度（ほぼ１００％の充填状態）に到達するためには過度の圧力が必要となる、つまり、圧力容器の充填が不十分となる可能性があることを理由として、高い温度は望ましくない可能性がある。

[006]したがって、このような熱の発生は、ガソリンタンクもしくはディーゼル燃料タンクに対して充填を行う場合よりも長くなるように、充填時間を望ましくない程度に長くする可能性があり、および／または圧力容器の充填を不十分にする可能性がある。圧力容器に関連するこれらの問題を軽減するために、多くのステーションがガスを予め冷却するという選択肢を有する。ガスを予め冷却することにより、ガスが圧力容器に入る前に低温（例えば、－４０℃程度の低温）まで冷却される。これには、圧縮熱によりガスが到達する最高温度が低下するという効果がある。その理由は、初期温度が低いからである。

[007]ガスを予め冷却することは、燃料供給ステーションの構成の複雑さをさらに有意に上げる可能性があり、それにより燃料供給ステーションのための資本コストおよび運転コストを望まれずに増大させる可能性がある。このようなコストの増大はガス価格の高騰という形で消費者に転嫁される可能性がある。加えて、予め冷却するための構成要素は一部の例では信頼性が低い可能性があり、それによりステーションの有意な停止時間が生じ、保守管理および交換部品のための追加のコストも生じる可能性がある。

[008]本明細書で考察される圧力容器などの適合性を有する細長い圧力容器は従来のモノリシックの圧縮ガスタンクよりも有利となり得る。その理由は、適合性を有する形状が貯蔵のための単位体積当たりのより大きい表面積を有することができるからである。このように表面積が増大することにより、より高速の熱放散が可能となり得、それにより高速充填性能を向上させることができる。加えて、このような適合性を有するタンクはより小さい断面積を有することができ、それにより充填中の流速を向上させることができるため、ガスから圧力容器の壁への対流熱伝達を向上させる（つまり、ヌッセルト数をより高くする）ことができる。

[009]充填中または高速充填中、このような適合性を有する圧力容器は従来のモノリシックの圧力容器より低い平均温度に達することができる。これは、このような適合性を有する圧力容器の表面積対体積比が高いこと、および小径タンクによりガスの平均速度を上げること可能でありそれにより対流熱伝達を向上させることができることが理由である可能性がある。これによりガスを予め冷却することの必要性を低減することができる。したがって、適合性を有する圧力容器には、予め冷却されるガスに通常付随するような充填スピードを依然として達成しながら、より高い温度までしか予め冷却されないかまたは一切予め冷却されない流体が充填され得る。

[010]しかし、種々の適合性を有する圧力容器はその細長い形状のために充填中に行われる混合が不十分となる可能性があり、これは、充填プロセスの終了時の最高温度と最低温度との間の差が他の構成の圧力容器よりも大幅により極端な差となる可能性があることを意味する。具体的には、圧力容器の第１の端部のところに取り付けられる第１の弁を通してガスが圧力容器に追加されるとき、圧力容器の第１の端部の近くのガス温度が流入ガスの温度に近い温度を維持することができる。その理由は、第１の端部のところの流れのスピードがライナーまたは外側合成シェルへの熱伝達を良好なものにすることができるからである。他方で圧力容器の第２の端部の近くの圧力容器のチャンバの温度が大幅に上がり得る。その理由は、圧力容器のこの遠い領域では流れがほぼ存在しないからである。さらに、圧力容器の第２の端部の近くのこれらのチャンバでは対流熱伝達が不十分となる。

[011]圧力容器の第２の端部の近くでのこのような温度上昇を軽減する第１の既知の方法は、米国公開第２０１９／１２０４３２号に開示される方法などの、圧力容器の交互の端部から充填を行うことである。例えば、充填の開始時、圧力容器の第１の端部に取り付けられる第１の弁を通して圧力容器に対して充填が行われ得、圧力容器の第２の端部の近くの流体の温度を上昇させることが可能となる。第２の端部の近くの流体の温度が規定の高い値に達すると、圧力容器の第１の端部のところの第１の弁が閉じられ、第２の端部のところの第２の弁を通して圧力容器に対して充填が行われる。圧力容器が満たされるまで、このパターンが繰り返され得る。

[012]しかし、この第１の既知の方法は、圧力容器の両端部の中間におけるチャンバ内の流体温度を上げる可能性がある。追加的にガスを予め冷却することが必要となる可能性があり、ならびに／または、第１および第２の弁から最も遠いチャンバ内の流体に所定の温度範囲内の温度を有させるのを保証するような低い温度まで予め冷却することが必要となる可能性がある。さらに、充填中に圧力容器の各端部のところの弁を切り換えるのを支援するための追加のハードウェアおよび制御装置が必要となる。

[013]細長い圧力容器内のこのような温度上層を軽減する第２の既知の方法は、充填ステーション設備内にベンチュリベースの混合システムを有することによって達成される。米国公開第２０１９／１２０４３２号で説明されるように、圧力容器内の流体が、圧力容器の第２の端部に取り付けられる第２の弁を通して取り除かれ、外部高圧力ラインを通してベンチュリ混合チャンバ内に供給される。外部流体源からの流体がベンチュリノズルを通してベンチュリ混合チャンバ内に供給される。ベンチュリノズルを通過する流体が吸入ラインを通して高温流体を引き寄せて、この高温流体をベンチュリノズルを通過する流体に混合する。ベンチュリ混合チャンバが、圧力容器の第１の端部に取り付けられる弁を通して混合流体を提供するように構成される出口圧力ラインを有する。ベンチュリノズルに提供される流体が、必要に応じて、圧力容器内の流体の温度を低下させるために、予め冷却され得る。圧力容器から、吸入ライン、ベンチュリ混合チャンバを通って、圧力容器に戻る、流体の再循環が、圧力容器内での流体の移動を引き起こす。

[014]この第２の方法は細長い圧力容器内での一定量の温度上昇を軽減することができるが、複数のチャンバを有する圧力容器の場合、圧力容器内の流れが不十分であることを理由として、目標の温度を超える流体温度の上昇が依然として起こる可能性がある。このように、圧力容器内の種々のチャンバで局所的な温度上昇が起こり得る。追加流体をより低い温度まで予め冷却することにより、局所的な温度上昇が軽減され得る。別法として、ベンチュリノズルが、高温流体および予め冷却される流体の混合を改善するように最適化され得る。しかし、外部流体源において必要となる予冷却の量を最小にすることさらには圧力容器内の流体の温度上昇を最小にすることが好適である。

[015]さらに、充填ステーションの入口充填ライン内にベンチュリ混合チャンバが含まれる場合、副吸入ラインが圧力容器の一方の端部に結合されなければならず、ベンチュリ混合チャンバまで経路設定されなければならない。圧力容器の端部が十分に離間される場合、副吸入ラインがベンチュリ混合チャンバまで経路設定されなければならない。これにより、外側合成シェルの中で覆われる圧力容器のライナーと比較して十分には保護されないある程度の長さの吸入ラインが作られる可能性がある。加えて、このような延長される長さの吸入ラインにより漏洩が発生する可能性がある。さらに、吸入ラインでは、吸入ラインの全長に関連して圧力降下が生じる。したがって、吸入ラインの長さが増大すると、吸入ライン内の圧力が低下し、ベンチュリベースの混合システムの全体の効率が低下する。

[016]したがって、圧力容器の一方の端部をベンチュリ混合チャンバに接続する吸入ラインを可能な限り短くする方法が望まれる。さらに、吸入ラインをハウジング組立体内で保護する代替方法が望まれる。

[017]したがって、流体を充填するためのおよび圧力容器の内部から流体を取り除くための細長い圧力容器の両端部を流体的に結合する弁組立体を提供することが望ましい。さらに、細長い圧力容器の両端部に流体的に結合される弁組立体内にベンチュリノズルおよびベンチュリ混合チャンバを提供することが望ましい。加えて、ベンチュリ混合チャンバと圧力容器の両端部との間の接続流体ラインの長さを最小にすることが望ましい。さらに、外部流体ラインを使用することなく弁組立体を圧力容器の両端部に直接結合するのを可能にするように、細長い圧力容器の積み重ね構造を提供することが望ましい。最後に、充填プロセス中に圧力容器からの熱放散を改善することが望ましい。

[018]折り畳まれる細長いタンクと、タンクのそれぞれの第１および第２の端部に直接接続される第１および第２の充填カプラを通してタンクの内部の中までおよびタンクの内部の外に流体を通過させるように構成される弁組立体と、を備える圧力容器が提供される。タンクが、流体を貯蔵するための少なくとも２つのチャンバを有する。弁組立体が、外部供給源から流体を受け取り、ベンチュリノズルを通して外部流体を混合チャンバ内に選択的に提供し、タンクの第２の端部から混合チャンバの中まで流体を再循環させ、再循環流体および外部流体の混合物をタンクの第１の端部に送達する。

[019]添付図面に関連させて考察して以下の詳細な説明を参照することにより、より良好に理解されることで本発明の利点が容易に認識されるようになる。

[020]本発明の一実施形態による、弁組立体に直接結合されるタンクの入口および出口を有する適合性を有する圧力容器を示す断面図である。 [021]弁組立体の機能的構成要素、および弁組立体とタンクとの間の接続部を示している、図１の圧力容器の部分Ａの第１の実施形態を示す拡大断面図である。 [022]図１の圧力容器から取り外された高分子ライナーを示す斜視図である。 [023]本発明の一実施形態による、タンクが折り畳まれて積み重ね構造にされた状態の、適合性を有する圧力容器のためのタンクを示す斜視図である。 [024]弁組立体内にある、ベンチュリノズル、ベンチュリ混合チャンバ、および吸入ラインを示しており、圧力容器の最後のチャンバから第１のチャンバまでの再循環を示している、図１の圧力容器の部分Ａの第２の実施形態を示す拡大断面図である。 [025]外部充填ステーションに結合される図１の圧力容器を示す概略図である。

[026]複数の図を通して同様の符号により同様のまたは対応する部分を示している図を参照すると、本発明の一実施形態による、液体および／またはガスを圧力下で収容するためのタイプＩＶの圧力容器１０が図１および２に示される。圧力容器１０が、水素、窒素、天然ガス、ヘリウム、ジメチルエーテル、液化石油ガス、およびキセノンなどの、圧縮液体および／または圧縮ガスを貯蔵するのに適する。自動車用途のための水素を貯蔵するための圧力容器１０は、通常、通常使用中の約３４．５ＭＰａ（５，０００ＰＳＩ）から約６９．０ＭＰａ（１０，０００ＰＳＩ）の内部圧力のために設計される。比較すると、圧縮天然ガスを貯蔵するための圧力容器１０は、通常、通常使用中の約２０．７ＭＰａ（３，０００ＰＳＩ）の内部圧力のために設計される。

[027]図１および２を参照すると、圧力容器１０が、オン・タンク・バルブ（ＯＴＶ：Ｏｎ－Ｔａｎｋ－Ｖａｌｖｅ）組立体１８として本明細書で称される弁組立体１８に固定的に結合される適合性を有する細長いタンク１４を備える。適合性を有する細長いタンク１４が、流体および／またはガス３４を貯蔵するための内部３０を有する高分子ライナー２６を有する。後でさらに説明されるように、高分子ライナー２６が外側合成シェル２８によって囲まれ、それにより適合性を有するタンク１４を形成する。「流体」および「ガス」という用語は本明細書では交換可能に使用される。その理由は、水素ガスを貯蔵するときの圧力および温度に応じて水素ガスなどのガスが気相または流体相（例えば、「液」相）となるからである。

[028]図３が、コネクタ部分３８、テーパ部分４２、および管状部分４６を有する中空ボディ３０を備える剥き出しのライナー２６の一実施形態を示す。中空ボディ３０が、ライナー２６の第１の終端部５４と第２の終端部５８との間を延在する細長い円筒壁５０によって画定される。図１および２を参照すると、高分子ライナー２６が、反対側にある内側表面６２および外側表面６６、ライナー２６の第１の終端部５４のところにある入口開口部７０、ならびにライナー２６の第２の終端部５８のところにある出口開口部７４を有する。ライナー２６への入口開口部７０および出口開口部７４の各々が、所望に応じて、流体および／またはガス３４をライナー２６の内部３０の中までおよび／または内部３０の外に通過させるのに使用され得る。ライナー２６の入口開口部７０および出口開口部７４の各々が、ライナー２６のネック出口７８、７８’によって画定される。

[029]図３を参照すると、ライナー２６が、第１の直径８６を有する複数の細長い剛性管状部分４６と、第１の直径８６より小さい第２の直径９０を有する複数のコネクタ部分３８と、連続する細長い剛性管状部分４６およびコネクタ部分３８の間に配置されてこれらを結合するテーパ部分４２とを有する。第１の直径８６および第２の直径９０が、それぞれ、管状部分４６およびコネクタ部分３８の外径８６、９０として定義される。複数の細長い剛性管状部分４６の各々が、流体３４を貯蔵するためのそれぞれのチャンバ９４を画定し、第１のチャンバ９８がライナー２６の第１の端部５４に隣接して画定され、最後のチャンバ１０２がライナー２６の第２の端部５８に隣接して画定される。ライナー２６の他の実施形態が、特定の用途において所望に応じて、第１のチャンバ９８と最後のチャンバ１０２との間に任意の数のチャンバ９４を有することができる。別法として、ライナー２６が、ライナー２６の端部５４、５８の間を延在する単一の細長いチャンバ９４を有することができる。

[030]繰り返されるライナーセクション１０６が図３に示される。繰り返されるライナーセクション１０６が、剛性管状部分４６に取り付けられるテーパ部分４２およびコネクタ部分３８との組み合わせで、単一の剛性管状部分４６を備えるものとして定義される。ライナー２６の種々の実施形態が、流体３４を貯蔵するための任意の所望の数のチャンバ９４を形成する、任意の所望の数の繰り返されるライナーセクション１０６を有することができる。個別のライナーセクション１０６は寸法および形状などが多様であってよい。特定のライナーセクション１０６が、非限定の例として、異なる外径、長さ、および形状を有する、管状部分４６、コネクタ部分３８、およびテーパ状部分４２を有することができる。いくつかの実施形態で、特定のライナーセクション１０６が、他のライナーセクション１０６の長さより短いかまたは長い長さを有することができる。他の実施形態で、個別のコネクタ部分３８の長さが、ライナー２６を所望の積み重ね構造１２６にするように折り畳むのを可能にするように（図４に示される）、選択され得る。したがって、繰り返されるライナーセクション１０６が等しくてよいか、または繰り返されるライナーセクション１０６が１つまたは複数の構成を有することができる。例えば、終端部５４、５８のところのライナー１０６のセクションが、図２に示されるように、および後でさらに説明されるように、ボス形態の取付具１１０、１１０’に対合的におよび／または摩擦的に係合されるように構成されるカフ部分１０８を有するコネクタ部分３８を有することができる。

[031]コネクタ部分３８が、図３および４に示されるように、コネクタ部分３８に柔軟性を有させるのを可能にする波形１１８とされ得、それにより、所定の空間を満たすようにライナー２６を折り畳んで積み重ね構造１２６にするのをおよび／またはライナー２６を折り畳んでハウジングの中に入れるのを可能にする。非波形コネクタ部分３８’が種々の実施形態において剛体であってよい。種々の実施形態で、コネクタ部分３８が管状部分４６の直径８６より小さい直径９０を有することができ、テーパ部分４２がコネクタ部分３８の直径９０と管状部分４６の直径８６との間に移行部分を提供する。しかし、別の実施形態が、１つまたは複数の適切な直径８６、９０を有する部分３８、４２、４６を備えるライナー２６を備えることができ、別の実施形態で、ライナー２６が、種々の形状を含んでよい非円筒形である部分３８、４２、４８を有することができる。同様に、いくつかの実施形態で、管状部分４６がコルゲーション（ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ）１１８を備えることができる。

[032]好適には、ライナー２６が、図３に示されるように、溶接部を有さずに単一の材料を使用して、シームレスライナーとして製造される。しかし、いくつかの実施形態では、単一のチャンバ９４を備える個別のライナーセグメント１０６が、複数のチャンバ９４を備える細長いライナー２６を形成するように一体に接続され得る。いくつかの実施形態で、ライナー２６が、ライナー２６の種々の部片３８、４２、４８を形成してこれらの部片３８、４２、４８を一体に結合することにより、作られ得る。例えば、コネクタ部分３８が、テーパ部分４２、管状部分４６、および／またはカフ部分１０８とは別個に製造され得る。次いで、このような別個の部分３８、４２、４８、１０８がライナー１０６を形成するように一体に結合され得る。

[033]図３に示される高分子ライナー２６が、一般に、ナイロン（ＰＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：ｌｉｎｅａｒｌｏｗ－ｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：ｌｏｗ－ｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ：ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ：ｅｔｈｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、および／または同様の材料などの、１つまたは複数の高分子材料から形成される。高分子ライナー２６が単層の高分子材料で形成され得る。別法として、高分子ライナー２６が、２つ以上の高分子層の複層構造で形成され得る。さらに、１つまたは複数の金属層が、特定の用途で所望に応じて、ライナー２６内に含まれ得る。

[034]ライナー２６が、ライナー２６の強度を向上させて、それによりライナー２６を安全に動作させることが可能となる負荷圧力（ｄｕｔｙｐｒｅｓｓｕｒｅ）を増大させるために樹脂を含浸させた繊維ストランドもしくは他の適切な材料で包まれ得、および／またはこのような繊維ストランドまたは他の適切な材料でオーバーブレイド（ｏｖｅｒ－ｂｒａｉｄ）され得る。加えて、種々の実施形態で、編組物が複数の層内に配置され得る。樹脂を含浸させた１つまたは複数の層の繊維ストランドが、樹脂の硬化後に、硬い外側合成シェル２８を形成する。

[035]図１に示される外側合成シェル２８が、樹脂を含浸させた１つまたは複数の層の繊維ストランドを有する。外側合成シェル２８のための適切な繊維には、炭素繊維、グラスファイバー、玄武岩繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）のポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール繊維）（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ナイロン繊維（ＰＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、ポリエチレン繊維（ＰＥ）、金属、エチレンビニルアルコール繊維（ＥＹＯＨ）、およびポリウレタン繊維（ＰＵ）などのうちの１つまたは複数が含まれる。適切な樹脂には、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、熱可塑性樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン、および熱可塑性樹脂などのうちの１つまたは複数が含まれる。ライナー２６の材料および寸法さらには外側合成シェル２８を形成する樹脂および繊維の種類および量の選択は、部分的に、圧力容器１０の所望の動作条件に基づいて選定される。

[036]ライナー２６が外側合成シェル２８で覆われ、折り畳まれて所望の折り畳み形状１２６となり、樹脂が硬化して外側合成シェル２８を強固にすると、図４の細長いタンク１４が形成される。種々の実施形態で、タンク１４が三次元構造１２６となるように折り畳まれ得る。図４が、オーバーブレイドを施されたライナー２６が折り畳まれて積み重ね構造１２６として保持される、一実施形態を示す。好適には、タンク１４の入口開口部７０が図４に概して示されるようにタンク１４の出口開口部７４に隣接して配置され、その結果、ＯＴＹ組立体１８が、後でさらに説明されるように、入口開口部７０および出口開口部７４の両方に直接接続され得る。

[037]図４に示される実施形態では、タンク１４が複数のチャンバ９４を備え、ここでは、各チャンバ９４の出口１３０がコネクタ部分３８を通して隣接するチャンバ９４’の入口１３４に流体的に結合される。図４に示されるタンク１４が、１つの細長いタンク１４を形成するように流体的に接続される、Ｔ１～Ｔ１０を付される、例示の１０個のチャンバ９４を有する。チャンバＴ１が第１のチャンバ９８として定義される。その理由は、チャンバＴ１がライナー２６の第１の端部５４のところにある入口開口部７０に隣接するからである。チャンバＴ１０が最後のチャンバ１０２として定義される。その理由は、チャンバＴ１０がライナー２６の第２の端部５８のところにある出口開口部７４に隣接するからである。図４に示されるように、チャンバＴ１～Ｔ５が好適にはチャンバＴ６～Ｔ１０の上方で垂直に配置される。

[038]図４を参照すると、充填プロセス中、ライナー２６の第１の端部５４のところにある入口開口部７０を通して流体がタンク１４に追加される。しばしば、タンク１４に流体３４を追加する前に、流体３４が予め冷却される。入口開口部７０を通して流体３４が追加されることにより、チャンバＴ１～Ｔ１０内の流体３４が圧縮される。チャンバＴ１～Ｔ１０内の流体３４の圧縮が熱を発生させる。通常、予め冷却される流体３４を受け取るチャンバＴ１が、タンク１４の長さに沿って入口開口部７０からより離れたところにあるチャンバＴ２～Ｔ１０内で貯蔵される流体３４より低い内部流体温度を有する。充填プロセス中にチャンバＴ１～Ｔ１０内の流体３４がチャンバＴ１～Ｔ１０の間で混合されない場合、高い可能性としてチャンバＴ１～Ｔ１０に跨って温度勾配が発生し、ここでは、チャンバＴ１がチャンバＴ１０内で貯蔵される流体３４の温度より低い流体温度を示す。

[039]図４に示される実施形態では、チャンバＴ６～Ｔ１０が、高い可能性として、充填プロセス中、チャンバＴ１～Ｔ５内の熱上昇より大きい相対的な熱上昇を有することになる。その理由は、チャンバＴ１～Ｔ５がチャンバＴ６～Ｔ１０と比較して入口開口部７０により接近しているからである。より大きい熱上昇を見込まれるチャンバＴ６～Ｔ１０が、充填プロセス中により小さい熱上昇を見込まれるチャンバＴ１～Ｔ５の垂直方向における下方に配置される。好適には、チャンバＴ１～Ｔ１０が積み重ね構造１２６として配置され、その結果、充填プロセス中、チャンバ１２６Ａの上側層内の流体の平均温度上昇が、チャンバ１２６Ｂの下側層内の流体の平均温度上昇より小さくなる。注目すべきこととして、流体の最大温度上昇は、通常、充填プロセスの完了に近い時点でチャンバＴ１～Ｔ１０内で観察される。所定の積み重ね構造１２６は、部分的に、タンク１４の各チャンバＴ１～Ｔ１０内の流体の見込まれる温度上昇、チャンバＴ１～Ｔ１０の数および長さ、折り畳まれる圧力容器１４のための利用可能な空間、さらには他の要因に基づいて選択される。

[040]好適な積み重ね構造１２６では、チャンバＴ１～Ｔ５がチャンバＴ６～Ｔ１０の上方に配置される。その理由は、チャンバＴ１～Ｔ５が、充填プロセス中、チャンバＴ６～Ｔ１０内の流体温度より低い流体温度を有すると見込まれるからである。チャンバＴ１～Ｔ１０内で流体温度が上昇すると、最初に流体３４からの対流により過剰熱がライナー２６に伝達され、次いで外側合成シェル２８を通す形で伝導され、タンク１４の外部表面２８’の温度を上昇させる。タンク１４の外部表面２８’の温度上昇が、外側合成シェル２８の周囲の外部空気Ｈｂ、Ｈｔの温度を上昇させる。外側合成シェル２８の周囲の外部空気Ｈｂ、Ｈｔの温度上昇が、チャンバＴ１～Ｔ１０内の流体温度の上昇に直接関連する。したがって、充填プロセス中のチャンバＴ６～Ｔ１０の周囲の外部空気Ｈｂ中の熱上昇が、チャンバＴ１～Ｔ５の周囲の外部空気Ｈｔの熱上昇より大きくなる。その理由は、チャンバＴ６～Ｔ１０がチャンバＴ１～Ｔ５内より大きい流体温度の上昇を受けることが見込まれるからである。チャンバＴ１～Ｔ５とチャンバＴ６～Ｔ１０との間のこのような見込まれる流体温度の相対的な差により、積み重ね構造１２６を通る対流が発生する。その理由は、高温のチャンバＴ６～Ｔ１０の周囲の加熱された外部空気Ｈｂが、チャンバＴ１～Ｔ５の周囲の相対的に低温である外部空気Ｈｔの方に向かって上昇するからである。対流Ｃを原因とする積み重ね構造１２６を通る空気流れＨｂ、Ｈｔのこの移動が、チャンバＴ６～Ｔ１０を覆う外側合成シェル２８からの熱放散Ｈｂを向上させる。

[041]図４を参照すると、好適には、積み重ね構造１２６が、少なくとも、チャンバ１２６Ａの上側層、およびチャンバ１２６Ｂの下側層を有するように選択される。しかし、積み重ね構造１２６がチャンバ１２６Ａ、１２６Ｂの任意の数の層を有することもできる。さらに、チャンバＴ１～Ｔ１０が少なくともチャンバ１２６Ａ、１２６Ｂの上側層および下側層の中に配置され、その結果、充填プロセス中、チャンバ１２６Ｂの下側レベル内の流体中の見込まれる平均温度上昇が、チャンバ１２６Ａの上側レベル内の流体中の見込まれる平均温度上昇より大きくなる。より複雑な積み重ね構造１２６が、図４に示されるよりも多くのチャンバＴ１～Ｔ１０を有するタンク１４のために使用されてもよく、同様に、３つ以上の層のチャンバ１２６Ａ、１２６Ｂを有してもよい。しかし、好適な実施形態では、充填プロセス中、最大の熱上昇を受けることを見込まれるようなチャンバ９４、Ｔ６～Ｔ１０を、最小の熱上昇を受けることを見込まれるチャンバ９４、Ｔ１～Ｔ５の近くにかつ下方に配置するように、タンク１４が折り畳まれる。

[042]図２を参照すると、ライナー２６の周りに外側合成シェル２８を形成する前におよび／またはその後で、ボス形態の取付具１１０、１１０’がライナー２６内の各開口部７０、７４を用いて組み付けられ得る。より具体的には、第１の取付具１１０がタンク１４の第１の端部５４のところに結合され得、第２の取付具１１０’がタンク１４の第２の端部５８のところに結合され得る。図２がライナー２６のコネクタ部分３８に結合される取付具１１０、１１０’を示すが、別の実施形態では、取付具１１０、１１０’が、カフ部分１０８、テーパ部分４２、および／または管状部分４６を含めた、タンク１４の任意適切な部分に結合され得る。このような取付具１１０、１１０’には、圧着取付具、ボルト取付具、または他の任意適切な種類の取付具が含まれ得る。例えば、取付具１１０、１１０’が、図２に示されるように、ライナー２６内の開口部７０、７４の各々の中に挿入されるステム１３６を有することができる。さらに、取付具１１０、１１０’が、ステム１３６をライナー２６および外側合成シェル２８に固定的に結合するためにライナー２６の各端部５４、５８において外側合成シェル２８の周りに圧着されるフェルール１３８を有することができる。ボス形態の取付具１１０、１１０’が、図２に示されるように、ライナー２６の端部５４、５８に結合されるように構成され得る。いくつかの実施形態では、取付具１１０、１１０’が、オーバーブレイドを施された外側合成シェル２８に結合されるように構成され得る。

[043]ボス形態の取付具１１０、１１０’が、図２に示されるように、ＯＴＶ組立体１８と相互接続するように構成される。種々の実施形態で、ＯＴＶ組立体１８が、本明細書においてより詳細に説明されるように、温度または圧力などのタンク１４内のタンク状態を検出するように備え付けられ得る。

[044]いくつかの実施形態で、タンク１４のライナー２６が、図２に示されるように、取付具１１０、１１０’を取り付けるためのスムーズカフ１０８をタンク１４の一方の端部または両方の端部５４、５８のところに備えることができる。図３に示されるように、ライナー２６のいくつかの実施形態が、フェルール１３８などの圧着取付具のための滑らかな取付表面を有するのを可能にするための、カフ部分１０８およびコルゲーション・セクション１１８を有するコネクタ部分３８を有することができる。ライナー２６の端部５４、５８のところにあるこのようなカフ部分１０８は、内部コネクタ部分３８と等しいサイズ、それより大きいサイズ、またはそれより小さいサイズを有することができる種々の適切な直径を有することができ、このようなコネクタ部分３８が完全にまたは部分的に波形１１８であってよい。言い換えると、いくつかの実施形態が、端部５４、５８の間でライナー２６の内部部分１０６のための繰り返されるライナージオメトリを有することができ、ライナー２６の端部５４、５８上で異なるライナー２６ジオメトリを有する。特定の用途では非周期的なライナー２６のジオメトリも使用されてもよい
[045]図２に示される取付具１１０、１１０’が、金属またはプラスチックなどを含めた種々の適切な材料で作られ得る。いくつかの実施形態では、取付具１１０、１１０’が圧縮水素に接触するように構成され得、取付具１１０、１１０’の水素脆化または弱化に対しての、および取付具１１０、１１０’内への水素拡散により生じる破裂に対しての、耐性を有するように構成され得る。例えば、取付具１１０、１１０’が、水素により誘発される破裂に対して耐性を有する材料および／または表面被覆物を含むことができる。

[046]ステム１３６が、図２に示されるように、第１の端部１５０と第２の端部１５４との間でステム１３６を通って長手方向に延在する穴１４６を画定することができる。さらに、取付具１１０、１１０’が、ＯＴＶ組立体１８に対合的に係合されるように構成される概略円筒形のヘッド１５８を有することができる。いくつかの実施形態では、より高速な充填のために望ましい可能性があるように穴１４６を通した流量を増大させるために、より大きい直径の穴１４６を有することが望ましい可能性がある。加えて、穴１４６の中に、およびライナー２６によって画定される内部空洞３０の中にセンサを挿入するのを可能にするために、より大きい直径の穴１４６が望ましい可能性がある。種々の実施形態で、ヘッド１５８および／またはステム１３６が、ステム１３６に対してライナー２６を密閉するための、およびＯＴＶ組立体１８に対してヘッド１５８を密閉するための、Ｏリング・フェイスシールまたはＯリング・ボアシールなどを有することができる。

[047]図２を参照すると、ステム１３６のヘッド１５８が、本明細書でより詳細に説明されるようにライナー２６によって画定される内部空洞３０に適切な流体を導入するのをおよび／または内部空洞３０から流体を取り除くのを可能にするようにＯＴＶ組立体１８に結合されるように構成され得るねじ山１６２を有することができる。例えば、このような流体が水素を含む場合、ＯＴＶ組立体１８が、ライナー２６によって画定される内部空洞３０に水素を充填するために、水素充填ステーションに直接または間接的に結合され得る。さらに、ＯＴＶ組立体１８が、ライナー２６によって画定される内部空洞３０内に貯蔵される水素から水素燃料を車両エンジンに提供するために、車両エンジンに直接または間接的に結合され得る。

[048]図２に示されるＯＴＶ組立体１８が、タンク１４の第１の端部５４のところに配置される第１の取付具１１０に結合される第１の充填カプラ１６６、およびタンク１４の第２の端部５８のところに配置される第２の取付具１１０’に結合される第２の充填カプラ１７０を有する。第１の充填カプラ１６６および第２の充填カプラ１７０がＯＴＶ組立体１８の外側ハウジング１７４に固定的に結合される。第１の充填カプラ１６６および第２の充填カプラ１７０の各々が、タンク１４の内部３０とＯＴＶ組立体１８との間で流体を通過させるために、カプラ１６６、１７０を軸方向に通過する穴１７８を有する。各穴１７８が、第１の充填カプラ１６６および第２の充填カプラ１７０のそれぞれ１つの充填カプラを通る通路を画定する。ＯＴＶ組立体１８が、後でさらに説明されるように、タンク１４の第１の端部５４の入口開口部７０をタンク１４の第２の端部５８の出口開口部７４に流体的に結合する内部高圧ライン１８２を有する。

[049]図２が、ＯＴＶ組立体１８の内部構造１８４の機能ブロック図を示す。第１の充填カプラ１６６および第２の充填カプラ１７０に加えて、ＯＴＶ組立体１８が、少なくとも１つのソレノイド１９０によって制御される１つまたは複数の弁１８６と、ＯＴＹ組立体１８を通る流体流れの方向を制御するための１つまたは複数の逆止弁１９４と、温度・圧力解放デバイス（ＴＰＲＤ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｄｅｖｉｃｅ）１９８と、流体３４から粒子を除去するためのフィルタ２０２と、を有する。加えて、ＯＴＶ組立体１８が、ＯＴＶ組立体１８を通って流れる流体の温度を監視するための１つまたは複数の温度センサ２０６、２１０を有する。ＯＴＶ組立体１８内の他の構成要素には、過流防止弁、圧力センサ、および電子コントローラなどが含まれてよい。図２にさらに示されるように、ＯＴＶ組立体１８が、ＯＴＶ組立体１８を、外部流体源２２０、水素充填ステーション２２１（図６に示される）、および／または車両エンジンに直接および／または間接的に結合するための第３の充填カプラ２１４および第４の充填カプラ２１８を有する。いくつかの実施形態で、第４の充填カプラ２１８が、温度・圧力解放デバイス（ＴＰＲＤ）の通気孔などに結合されるように構成される。加えて、ＯＴＶ組立体１８が、ＯＴＶ組立体１８を外部燃料電池供給ラインに流体的に結合しているとき、タンク１４の内部３０から、第３の充填カプラ２１４および／または第４の充填カプラ２１８のうちの少なくとも一方に流体を選択的に提供するように構成される。

[050]図５を参照すると、ＯＴＶ組立体１８の一実施形態が、第１の高圧ライン１８２を通して第１の充填カプラ１６６に流体的に結合されるベンチュリ混合チャンバ２２２を有する。吸入ライン２２６がＯＴＶ組立体１８に含まれ、第２の充填カプラ１７０を通過する穴１７８に流体的に結合される入口２３０と、ベンチュリ混合チャンバ２２２に流体的に結合される出口２３４とを有する。吸入ライン２２６が第２の高圧ライン２６であり、流体のための通路２２６’を形成する内部空間２２６’を有する。第１の高圧ライン１８２および第２の高圧ライン２２６の両方がＯＴＶ組立体１８の外側ハウジング１７４によって完全に閉鎖される。ＯＴＶ組立体１８内に含まれる他の構成要素には、ベンチュリノズル２３８（排出装置またはエジェクタとしても知られる）、および温度センサ２０６、２１０が含まれる。ベンチュリノズル２３８は充填プロセス中に流体流れを循環させるのに使用され、それにより充填プロセス中の流体および／またはタンク１４の最高温度を下げることができる。

[051]図５のベンチュリノズル２３８が、ベンチュリ混合チャンバ２２２に流体的に接続されるノズル出口２４２と、ＯＴＶ組立体１８の弁１８６を通して第３の充填カプラ２１４に選択的に流体的に接続されるノズル入口２４４とを有する。さらに、第１の温度センサ２０６が、ベンチュリノズル２３８からベンチュリ混合チャンバ２２２の中まで通過する流体２４８の温度を検出するように構成される。加えて、第２の温度センサ２１０が、吸入ライン２２６を通過する流体２５２の温度を検出するように構成される。各温度センサ２０６、２１０が、ベンチュリノズル２３８および吸入ライン２２６のそれぞれ一方を通って流れる流体に熱的に結合される。

[052]最後のチャンバ１０２と第１のチャンバ９８との間でＯＴＶ組立体１８を通る流体３４の再循環が図５に示される。外部流体２２０が第３の充填カプラ２１４を通ってベンチュリノズル２３８に供給されると、流体が矢印２４８によって示されるように高い圧力でノズル出口２４２を通して排出される。ベンチュリ混合チャンバ２２２に入る流体２４８の移動が、矢印２５２によって示されるように吸入ライン２２６から流体を引き寄せる。吸入ライン２２６からの流体２５２が、ベンチュリ混合チャンバ２２２内において、ベンチュリノズル２３８からの流体２４８に混合される。混合流体２４８、２５２が高圧ライン１８２を通って流れ、矢印７０によって示されるように、タンク１４の第１のチャンバ９８に供給される。吸入ライン２２６を通る流体２５２の移動が、矢印７４によって示されるように、最後のチャンバ１０２から流体を引き寄せる。最後のチャンバ１０２から、吸入ライン２２６を通り、ベンチュリ混合チャンバ２２２を通り、第１のチャンバ９８の中までの、流体の流れがさらに、ライナー１４の全長を通るように流体を流す。ライナー１４の全長を通る流体の移動が、充填プロセス中、個別のチャンバ９４、９８、１０２内の温度上昇を低減する。

[053]図６が、水素充填ステーション２２１に結合される圧力容器１０の実施形態の機能図を示す。水素充填ステーション２２１が、一般に、高圧流れライン２６０を通して１つまたは複数のソレノイド作動弁２５６に結合される外部流体源２２０を有する。水素充填ステーション２２１が、１つまたは複数のソレノイド作動弁２５６に電気的に接続（２６８）されるコントローラ２６４を有する。１つまたは複数のソレノイド作動弁２５６が第１の充填ポート２７２および第２の充填ポート２７６に流体的に接続される。第１の充填ポート２７２が圧力容器１０の第３の充填カプラ２１４に結合されるように構成され、その結果、外部流体２２０がＯＴＶ組立体１８に提供され得るようになる。第２の充填ポート２７６が、圧力容器１０の第４の充填カプラ２１８に結合されるように構成される。任意選択で、第２の充填ポート２７６が、第４の充填カプラ２１８を温度・圧力解放デバイス（ＴＰＲＤ）１９８のための通気孔２８０に流体的に結合する。

[054]充填プロセス中、外部流体２２０が、図６に示される矢印Ａによって示されるように、水素充填ステーション２２１の弁２５６を通過する。外部流体２２０が、矢印Ｂによって示されるように、弁２５６により第１の充填ポート２７２に送達される。外部流体２２０が、矢印Ｃによって示されるように、第３の充填カプラ２１４を通して受け取られ、ＯＴＶ組立体１８の弁１８６に送達される。外部流体２２０が、矢印Ｄによって示されるように、ＯＴＶ組立体１８の弁１８６を選択的に通過し、ベンチュリノズル２３８の入口２４４に送達される。ベンチュリノズル２３８が、図６に示される矢印Ｅによって示されるように、ベンチュリノズル出口２４２を通しておよびベンチュリ混合チャンバ２２２を通して高い圧力で流体を排出する。ベンチュリ混合チャンバ２２２を通る流体Ｅの流れが、矢印Ｆによって示されるように、吸入ライン２２６を通して流体を引き寄せる。流体Ｇが、吸入ライン２２６を通る流体Ｆの移動により、タンク１４のチャンバ１０２から吸引される。吸入ライン２２６からの流体Ｆ、Ｇが、ベンチュリ混合チャンバ２２２内において、ベンチュリノズル２３８からの流体Ｅに混合され、それにより、図６に示される矢印Ｋによって示されるように、チャンバ９８の中まで流れる流体Ｋを形成する。

[055]さらに図６に示されるように、流体Ｋがチャンバ９８内の流体Ｌに混合され、流体Ｌを圧縮して熱ＴＩ１を解放する。チャンバ９８内の増大した流体圧力が、チャンバ１０２内の流体圧力の低下（チャンバ１０２から離れる流体Ｇを原因とする）との組み合わせで、矢印Ｍによって示されるように、チャンバ９８とチャンバ１０２との間でコネクタ部分３８を通るように流体Ｍを流す。流体Ｍがコネクタ３８内に存在する流体を圧縮し、追加の熱Ｈ２を発生させる。チャンバ１０２から取り除かれる流体Ｇより多くの流体Ｋがチャンバ９８に追加されることを理由として、チャンバ１０２に入る流体Ｍがチャンバ１０２内の流体Ｎをさらに圧縮し、熱Ｈ３を追加的に発生させる。

[056]図６を参照すると、過剰熱ＨＩ、Ｈ２、Ｈ３が、最初に流体からライナー２６への対流により伝達され、次いでライナー２６およびタンク１４の外側合成シェル２８を通して伝導される。充填プロセスにより流体Ｅがベンチュリ混合チャンバ２２２に追加される間、チャンバ９８、１０２およびコネクタ部分３８内の流体Ｌ、Ｍ、Ｎの温度が継続して上昇することになる。しかし、チャンバ１０２において、チャンバ９８内の温度上昇より大きい温度上昇が起こることになる。チャンバ１０２をチャンバ９８の下方に配置することにより、対流が起こりチャンバ１０２の過剰熱Ｈ３をチャンバ９８の方に上昇させることになる。チャンバ９８、１０２の周りのおよびタンク１４の積み重ね構造１２６を通る対流空気流が、チャンバ１０２内の温度上昇を低減する。

[057]図６のＯＴＶ組立体１８に入る流体Ｂを予め冷却することにより、この対流効果がさらに増大する。予め冷却される流体Ｅがチャンバ１０２から吸引される高温流体Ｆに混合されると、得られた混合流体Ｋが、チャンバ１０２から離れる流体Ｆ、Ｇより低い温度を有する。予め冷却される混合流体Ｋをチャンバ９８に追加することにより、上側チャンバ９８と下側チャンバ１０２との間の温度差が増大し、その結果、積み重ね構造１２６を通る対流の量が増大することになる。積み重ね構造１２６を通る対流の量が増大すると、チャンバ９４、９８、１０２から放散され得る熱Ｈ３の量が増加する。

[058]図４を参照すると、複数のチャンバＴ１～Ｔ１０を有する適合性を有する細長いタンク１４が折り畳まれ得、その結果、充填中に最大の熱上昇を受けることが見込まれるチャンバＴ６～Ｔ１０が、充填中により少ない熱上昇を受けることが見込まれるチャンバＴ１～Ｔ５の下方に配置されることになり、それにより、積み重ね構造１２６を通る対流空気流を最大にする。好適には、タンク１４の入口開口部７０をタンク１４の出口開口部７４に隣接させて配置してそれによりＯＴＶ組立体１８のハウジング１７４の外側で高圧ラインを使用するのを必要とすることなく単一のＯＴＶ組立体１８をタンク１４の入口開口部７０および出口開口部７４に直接結合するのを可能にする、折り畳みパターンが選択される。

[059]オン・タンク・バルブ（ＯＴＶ）組立体１８を有する細長い圧力容器１０の１つの利点は、圧力容器１０の内部３０に流体を充填するためにおよび圧力容器１０の内部３０から流体を取り除くためにＯＴＶ組立体１８が細長い圧力容器１０の両端部５０、５４を流体的に結合することである。ＯＴＶ組立体１８の第２の利点は、細長い圧力容器の両端部に流体的に結合されるタンクの一方の端部５０から別の端部５４へ流体を再循環させるように構成されるベンチュリノズル２３８およびベンチュリ混合チャンバ２２２をＯＴＶ組立体１８内に有することである。第３の利点は、ＯＴＶ組立体により、ベンチュリ混合チャンバと圧力容器の両端部との間での接続流体ラインの長さが最小となることである。第４の利点は、圧力容器１０が折り畳まれて積み重ね構造１２６となり、その結果、ＯＴＶ組立体１８が外部流体ラインを使用することなく圧力容器１０の両端部５０、５４に直接結合され得ることである。第５の利点は、圧力容器１０の積み重ね構造１２６が、充填プロセス中の圧力容器１０からの熱放散を向上させることである。

[060]本発明を例示的に説明してきた。使用した専門用語が、言葉の性質として、限定のためにではなく説明のためであることを意図されることを理解されたい。上記の教示に照らして、本発明の多くの修正および変更が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内において、具体的に説明される手法以外の手法で本発明が実施され得ることを理解されたい。

Claims

圧力容器であって、
流体を貯蔵するための内部を有する折り畳まれる細長いタンクであって、前記タンクが、第１のタンク端部と第２のタンク端部との間を延在する細長い円筒壁によって画定される高分子ライナーを有し、前記ライナーが流体を貯蔵するための複数のチャンバを有し、前記複数のチャンバが、少なくとも、前記第１のタンク端部に隣接する第１のチャンバおよび前記第２のタンク端部に隣接する最後のチャンバを有し、前記ライナーが樹脂および繊維の外側合成シェルによって囲まれ、前記折り畳まれる細長いタンクが、前記第１のタンク端部を前記第２のタンク端部に隣接させるような所定の折り畳み構造となるように折り畳まれる、折り畳まれる細長いタンクと、
前記折り畳まれる細長いタンクに結合される弁組立体であって、前記弁組立体が、
前記第１のタンク端部に動作可能に結合される第１の充填カプラ、
前記第２のタンク端部に動作可能に結合される第２の充填カプラ、
前記第１のタンク端部におよび前記タンクの前記内部の中に流体を導入するために前記第１の充填カプラと連通している混合チャンバ、
外部流体源から前記混合チャンバに流体の第１の流れを導入するように構成される少なくとも１つのベンチュリノズル、
前記タンクの前記第２の端部から流体の第２の流れが生じるときに前記流体の第２の流れを前記混合チャンバの中へ流して前記混合チャンバ内の前記流体の第１の流れに混合するように、前記第２の充填カプラと連通して前記混合チャンバに結合される吸入ライン、ならびに
外部流体源から前記流体の第１の流れを受け取るために前記外部流体源に前記弁組立体を選択的に結合するための、前記ベンチュリノズルに選択的に結合される第３の充填カプラ
を備える、弁組立体と
を備える圧力容器。
前記所定の積み重ね構造における前記複数のチャンバが、少なくとも、チャンバの上側層およびチャンバの下側層を有し、
充填プロセス中、前記チャンバの上側層内の流体の平均温度上昇が前記チャンバの下側層内の流体の平均温度上昇より小さい
請求項１に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、前記弁組立体を温度・圧力解放デバイス（ＴＰＲＤ）の通気孔に選択的に結合するための第４の充填カプラを有する
請求項２に記載の圧力容器。
前記弁組立体が第１の弁を有し、前記第１の弁が前記第３の充填カプラを前記ベンチュリノズルに選択的に流体的に結合し、前記第１の弁が開状態および閉状態を有し、
前記第１の弁が前記開状態にあるとき、前記第３の充填カプラによって受け取られる前記外部流体源からの前記流体の第１の流れが、前記ベンチュリノズルに提供され、
前記第１の弁が前記閉状態にあるとき、前記第３の充填カプラによって受け取られる前記外部流体源からの前記流体の第１の流れが、前記ベンチュリノズルから流体的に切り離される
請求項３に記載の圧力容器。
前記第１の充填カプラが、前記混合チャンバと前記タンクの前記第１のチャンバの前記内部との間に流体を通過させるための通路を有し、
前記第２の充填カプラが、前記吸入ラインと前記タンクの前記最後のチャンバの前記内部との間に流体を通過させるための通路を有する
請求項４に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、前記吸入ラインの内部空間に熱的に結合される第１の温度センサを有し、前記第１の温度センサが、前記吸入ラインを通過する流体の温度を示す第１の温度信号を提供するように構成される
請求項５に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、前記混合チャンバに熱的に結合される第２の温度センサを有し、前記第２の温度センサが、前記ベンチュリノズルから前記混合チャンバに入る流体の温度を示す第２の温度信号を提供するように構成される
請求項６に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、前記第１の弁に動作可能に接続される第１のソレノイドを有し、前記第１のソレノイドが、前記開状態と前記閉状態との間で前記第１の弁を選択的に再配置するように構成される
請求項７に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、外部燃料電池供給ラインに対して前記弁組立体を流体的に結合しているとき、前記タンクの前記内部から、前記第３の充填カプラおよび／または前記第４の充填カプラの少なくとも一方に選択的に流体を提供するように構成される
請求項８に記載の圧力容器。
前記弁組立体が、前記混合チャンバを前記第１の充填カプラに流体的に結合する第１の高圧ラインを有する
請求項９に記載の圧力容器。
前記吸入ラインが、前記混合チャンバに流体的に結合される第１の端部、および前記第２の充填カプラに流体的に結合される第２の端部を有する第２の高圧ラインを備え、その結果、前記タンクの前記第２の端部から生じる前記流体の第２の流れが、前記第２の高圧ラインを通過して前記混合チャンバの中に入る
請求項１０に記載の圧力容器。
前記弁組立体が外側ハウジングを備え、前記第１の充填カプラおよび前記第２の充填カプラが前記外側ハウジングに固定的に結合され、
前記第１の高圧ラインおよび前記第２の高圧ラインが前記外側ハウジング内に完全に収容される
請求項１１に記載の圧力容器。
前記第１のタンク端部が前記第２のタンク端部に隣接して配置され、その結果、前記弁組立体が前記タンクの前記第１および第２の端部の両方に直接結合され得る
請求項１２に記載の圧力容器。
前記弁組立体が前記タンクの前記第１および第２の端部に固定的に結合され、その結果、前記タンクの前記第１および第２の端部を流体的に結合する前記第１および第２の高圧ラインが前記弁組立体内で完全に閉鎖される
請求項１３に記載の圧力容器。
前記高分子ライナーが、第１の直径を有する複数の細長い剛性管状部分と、前記第１の直径より小さい第２の直径を有する複数のコネクタ部分と、連続する細長い剛性管状部分とコネクタ部分との間に配置されてそれらを結合するテーパ部分と、を備え、前記複数の細長い剛性管状部分の各々が流体を貯蔵するための前記複数のチャンバのうちの１つのチャンバを画定し、
前記高分子ライナーが外側合成シェルによって囲まれて細長いタンクを形成し、
前記細長いタンクが、前記外側合成シェル内での樹脂の硬化前に、折り畳まれて前記所定の積み重ね構造となる
請求項１４に記載の圧力容器。
前記圧力容器の前記最後のチャンバが、前記積み重ね構造において、前記積み重ね構造での前記第１のチャンバの位置より低いところに配置され、
充填プロセス中の、前記第１のチャンバの外部表面を囲む空気温度と、前記最後のチャンバの外部を囲む空気温度との間の相対的な差が、前記積み重ね構造を通る熱の対流を引き起こす
請求項１５に記載の圧力容器。