JP2023543636A - 連結装置及び極低温燃料補給装置 - Google Patents

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Abstract

極低温燃料補給装置(1)用の連結装置(2)であって、主弁(9)と、主弁(9)に並列に接続された通気弁(10)であって、燃料補給動作のために連結装置(2)を準備するために、主弁(9)及び通気弁(10)の下流に設けられた容積(33)を通気する働きをする通気弁(10)と、主弁(9)及び通気弁(10)が配置された別の容積(7)を囲むハウジング(4)と、ハウジング(4)に設けられ、ハウジング(4)によって囲まれた容積(7)にアクセス可能な遮断弁(8)と、を有する、連結装置。【選択図】図1

Description

本発明は、極低温燃料補給装置のための連結装置、及びそのような連結装置を有する極低温燃料補給装置に関する。
極低温燃料補給装置では、連結装置が例えば車両に連結されたときに連結装置内に死容積が形成される。これは、例えば、連結装置の燃料補給ホース又は燃料補給パイプシステムを介して、大気又は望ましくない媒体を除去して洗い流さなければならない。本出願人の社内の知見によれば、いくつかの極低温燃料補給装置では、死容積が極低温充填ホース又は燃料補給パイプシステムを通して排出されなければならない場合に、燃料補給ホース又は燃料補給パイプシステムの連結前の冷間運転が可能ではないことがあるように、燃料補給ホース又は燃料補給パイプシステム全体のフラッシングがプロセス工学的に構成されなければならないという問題が生じ得る。死容積は例えば湿気を含み得るので、それは燃料補給ホース又は燃料補給パイプシステム内及び弁構成要素上での氷形成をもたらし得る。これは防止しなければならない。
こうした背景から、本発明の目的は、改善された連結装置を提供することである。
したがって、極低温燃料補給装置のための連結装置が提案される。連結装置は、主弁と、燃料補給動作のために連結装置を準備するために主弁及び通気弁の下流に設けられた容積を通気するための通気弁と、主弁及び通気弁が配置された別の容積を囲むハウジングと、ハウジングに設けられ、ハウジングによって囲まれた容積にアクセス可能な遮断弁とを含む。
更なる発展形態では、極低温燃料補給装置のための連結装置が提案される。連結装置は、主弁と、主弁に並列に接続された通気弁とを備え、通気弁は、主弁及び通気弁の下流に設けられた容積を通気し、それによって連結装置を燃料補給動作のために準備するように構成される。
通気弁が設けられていることにより、死容積が最小化される。主弁及び通気弁を作動可能な弁として設計することによって、例えば寒剤を用いた燃料補給動作を自動的に行うことができる。
ハウジングによって囲まれた容積にアクセス可能な遮断弁がハウジングに設けられているので、主弁及び通気弁の下流に配置された連結部など、容積内に設けられた又は配置された構成要素又は部品が、連結装置の周囲から遮蔽されるという技術的効果を達成することが可能である。その結果、例えば、これらの部品上での水蒸気又はガスの凍結を確実に防止することができる。したがって、これらの部品を常に乾燥状態に保つことが可能である。
好ましくは、主弁及び通気弁は、互いに隣接して配置され、適切な配管又は適切なラインによって互いに並列に接続される。「並列接続」は、好ましくは、主弁及び通気弁が互いに隣り合って又は隣接して配置され、その結果、流体、例えば寒剤が、主弁若しくは通気弁のいずれか、又は主弁及び通気弁の両方を通って流れることができる配置を意味すると理解される。これとは対照的に、流体が常に主弁と通気弁の両方を連続して流れなければならない直列接続を考えることができる。
主弁及び通気弁は、各々開閉弁として設計することができる。容積が主弁及び通気弁の「下流」に設けられるという事実は、この場合、特に、連結装置を通って流れる寒剤の流れ方向において、容積が主弁及び通気弁の下流に配置されることを意味する。連結装置は、例えば、貯蔵タンクに寒剤を補給するのに特に適している。寒剤は、例えば、液体水素、モノシラン、エチレンなどであり得る。
遮断弁は、好ましくはボール弁であるか、又はボール弁と呼ぶことができる。遮断弁は、閉状態から開状態へ、及びその逆に移動することができる。開状態では、ハウジングによって囲まれた容積は、遮断弁を介してアクセス可能である。本発明の場合、「アクセス可能」とは、特に、構成要素又は部品を遮断弁を通して容積内に挿入することができること、又は構成要素又は部品を遮断弁を通して容積から押し出すか又は案内することができることを意味する。主弁及び通気弁は、特に、容積を取り囲むハウジング内に配置される。
一実施形態によれば、通気弁は空気圧で作動される。
これにより、通気弁の自動作動が可能になる。しかしながら、通気弁は任意の方法で作動させることができる。主弁は空気圧で作動させることもできる。
更なる実施形態によれば、連結装置は、主弁から離れる方向に延びる連結部と、通気弁から連結部に向かって延び、連結部と流体連通するラインとを更に備え、容積は、連結部及びラインによって囲まれる。
更なる実施形態によれば、連結装置は、主弁から離れる方向に延びる連結部を更に備え、連結部は、ハウジングによって囲まれた容積内に配置され、連結部は、遮断弁によってアクセス可能である。
更なる実施形態によれば、連結装置は、通気弁から連結部に向かって延び、連結部と流体連通するラインを更に備え、主弁及び通気弁の下流に設けられた容積は、連結部及びラインによって囲まれる。
これは、連結部及びライン内の容積が提供されることを意味する。好ましくは、ラインは、いずれの場合にも、連結装置のハウジングに設けられた連結部から主弁及び通気弁に延びている。連結部はハウジングによって囲まれた容積内に配置されているため、上述したように、連結装置の周囲から連結部を遮蔽することが可能である。その結果、連結部における水蒸気又はガスの凍結が確実に防止される。したがって、連結部を常に乾燥状態に保つことができる。したがって、遮断弁は、低温連結部を保護するか、又はそれを遮蔽する。
更なる実施形態によれば、連結装置は、第1の壁と、第1の壁内に収容された第2の壁とを有するハウジングを更に備え、主弁及び通気弁は、第2の壁の内側に配置される。
更なる実施形態によれば、ハウジングは、第1の壁と、第1の壁内に収容された第2の壁とを有し、主弁及び通気弁は、第2の壁の内側に配置される。
これは特に、ハウジングが二重壁であることを意味する。
更なる実施形態によれば、第2の壁は、ハウジングによって囲まれた容積を取り囲む。
これは、特に、第2の壁がハウジングによって囲まれた容積を制限又は画定することを意味する。主弁、通気弁、及び連結部は、この前述の容積内に配置される。
更なる実施形態によれば、主弁及び通気弁は、互いに並列に配置される。
特に、主弁及び通気弁は、互いに隣り合って、又は互いに隣接して配置される。これは、例えば、通気弁が主弁の弁ピストン又は弁本体内に収容され、特にその中又はその上に移動可能に取り付けられるように、構造的に達成することができる。主弁及び通気弁は、互いに独立して作動させることができる。
更なる実施形態によれば、連結装置は、ハウジングに設けられた遮断弁を更に備え、遮断弁によって、第2の壁によって囲まれた容積にアクセス可能である。
この遮断弁は、特に開閉弁である。連結装置に嵌合するレシーバコネクタもまた、このような遮断弁を備えることができる。
更に、そのような連結装置と、連結装置が連結され得るレシーバコネクタとを有する極低温燃料補給装置が提案される。
連結装置は、レシーバコネクタに挿入することができ、又はその逆も可能である。この場合、燃料補給動作を自動的に行うことができる。
一実施形態によれば、レシーバコネクタは、第1の係合要素を備え、連結装置は、第1の係合要素に対応する第1の相手側係合要素を備え、第1の係合要素は、連結装置の第1の位置において第1の相手側係合要素にインターロック式に係合する。
第1の係合要素は、例えば、変位可能なピンであり得る。第1の相手側係合要素は、それに対応する凹部又は孔であり得る。インターロック接続は、少なくとも2つの接続相手、この場合には第1の係合要素及び第1の相手側係合要素が互いに前後に係合することによって生成される。
更なる実施形態によれば、連結装置は、第2の係合要素を備え、レシーバコネクタは、第2の係合要素に対応する第2の相手側係合要素を備え、第2の係合要素は、第1の位置とは異なる連結装置の第2の位置において、第2の相手側係合要素にインターロック式に係合する。
第2の係合要素は、例えば、変位可能なピンであり得る。第2の相手側係合要素は、それに対応する凹部又は孔であり得る。
更なる実施形態によれば、連結装置及びレシーバコネクタは、第2の位置において、第1の位置よりも互いに更に押し込まれる。
更なる実施形態によれば、燃料補給動作は、第2の位置においてのみ開始することができる。
この場合、「a(n)」は、必ずしも厳密に1つの要素に限定するものとして理解されるべきではない。むしろ、2つ、3つ、又はそれ以上などの、いくつかの要素が提供されてもよい。本明細書で使用される任意の他の数値語はまた、厳密に対応する要素数に対する厳密な制限を意味するものとして理解されるべきではない。むしろ、数値の上向き又は下向きの差が可能である。
連結装置及び/又は極低温燃料補給装置の更なる可能な実装形態は、明示的に言及されていない例示的な実施形態に関して上記又は下記で説明される特徴又は実施形態の組合せも含む。当業者はまた、連結装置及び/又は極低温燃料補給装置の特定の基本形態に対する改良又は追加として個々の態様を追加する。
連結装置及び/又は極低温燃料補給装置の更なる有利な実施形態は、従属請求項、並びに以下に説明する連結装置及び/又は極低温燃料補給装置の例示的な実施形態の主題である。更に、連結装置及び/又は極低温燃料補給装置は、好ましい実施形態に基づいて添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。
極低温燃料補給装置の一実施形態の概略図である。 極低温燃料補給装置の更なる概略図である。 極低温燃料補給装置の更なる概略図である。 極低温燃料補給装置の更なる概略図である。
図において、別途指示しない限り、同一又は機能的に等価の要素には、同一の参照符号が付されている。
図1は、極低温燃料補給装置組立体1の概略図を示す。極低温燃料補給装置1は、連結装置2と、連結装置2を受け入れるためのレシーバコネクタ3とを備える。レシーバコネクタ3は、連結装置2を少なくとも部分的に収容することができる。この目的のために、レシーバコネクタ3は、受容部分又は受容領域を有することができる。連結装置2及びレシーバコネクタ3は、互いに接続され、再び互いから分離されることができる。特に、連結装置2及びレシーバコネクタ3は、プラグ-ソケット原理の形態で互いに差し込むことができる。連結装置2及びレシーバコネクタ3は、この目的のために互いに相補的であるように設計される。極低温燃料補給装置1は、例えば、貯蔵タンクに寒剤を補給する目的に適している。寒剤は、例えば、液体水素、モノシラン、エチレンなどであり得る。
連結装置2は、外側又は第1の壁5と、第1の壁5内に収容された内側又は第2の壁6とを有するハウジング4を備える。ハウジング4は、第1の容積7を取り囲む。特に、第2の壁6は、第1の容積7を取り囲む。連結装置2は遮断弁8を有する。遮断弁8は、第1の容積7への流体アクセスを可能にする。遮断弁8は弁、特に開閉弁とすることができる。遮断弁8は、開閉可能なフラップ、スライダなどとして設計することができる。遮断弁8は、ボール弁であってもよく、ボール弁と呼ばれてもよい。
連結装置2は、主弁9と通気弁10とを有する。主弁9及び通気弁10は、開閉弁であることが好ましい。主弁9、通気弁10及び遮断弁8は、制御装置11によって作動させることができる。主弁9及び通気弁10は、好ましくは自動的に作動させることができる。主弁9及び通気弁10は、互いに独立して作動させることができる。主弁9及び通気弁10は、ハウジング4内、特に第2の壁6の内側、すなわち第1の容積7内に配置されている。
主弁9と通気弁10は互いに並列に接続されている。これは、主弁9及び通気弁10が互いに隣り合って、又は互いに隣接して配置されることを意味する。これは、例えば、通気弁10を主弁9に一体化することによって構造的に達成することができる。例えば、通気弁10の弁ピストン又は弁本体は、主弁9の弁ピストン又は弁本体内に設けられた弁ボア内に移動可能に取り付けることができる。
ライン13は、連結部12から主弁9に延びている。連結部12は、少なくとも部分的にハウジング4の外側に配置することができる。連結部12は、特に真空絶縁されている。主弁9からは雄連結部14が延びている。連結部14は、ハウジング4内、特に第2の壁6の内側、すなわち第1の容積7内に配置されている。連結部14は、極低温燃料補給装置1を取り囲む領域から、開いた遮断弁8を介してアクセス可能である。ライン16は、連結部15から通気弁10に延びている。更なるライン17は、通気弁10から延び、連結部14に開口する。ライン13及びライン16は、2つの別個のラインである。主弁9は、ライン13を遮断又は解放するのに適している。通気弁10は、ライン16を遮断又は解放するのに適している。
連結部14は、第1の容積7内に配置されているので、遮断弁8を介してのみアクセス可能である。したがって、連結部14は、極低温燃料補給装置1の環境から遮蔽される。これにより、連結部14における水蒸気又はガスの凍結が防止される。したがって、連結部14は氷結することができず、常に乾いたままである。
第1の容積7は、ライン18を介してアクセス可能である。第1の容積7は、例えば、ライン18を介して解放又は排気することができる。この目的のために、真空ポンプ19を連結装置2に割り当てることができる。更に、開始/停止ボタン20を連結装置2に割り当てることもできる。燃料補給動作は、開始/停止ボタン20を用いて開始及び停止することができる。
レシーバコネクタ3に戻ると、レシーバコネクタ3は、第3の容積22を囲むハウジング21を備える。更に、以下に説明する第2の容積も設けられる。レシーバコネクタ3には遮断弁23が割り当てられている。遮断弁8、23は、互いに対向して配置することができる。遮断弁23は、ボール弁であってもよく、又はそのように呼ばれてもよい。レシーバコネクタ3は、真空絶縁連結部24及びユーザ弁25を更に備える。ユーザ弁25は、ユーザによって開閉できる。
レシーバコネクタ3は、連結装置2の第1の相手側係合要素27にインターロック式に係合することができる第1の係合要素26を備える。これは、連結装置2がレシーバコネクタ3にロックされ得ることを意味する。例えば、第1の係合要素26は、第1の相手側係合要素27と係合及び係合解除することができるように、移動可能に取り付けることができる。第1の係合要素26は、例えば空気圧又は油圧で作動させることができる。第1の係合要素26及び第1の相手側係合要素27がインターロックするとすぐに、連結装置2及びレシーバコネクタ3は第1の位置にある。
連結装置2は、第2の係合要素28を更に備え、第2の係合要素28は、レシーバコネクタ3の対応する第2の相手側係合要素29に係合するのに適している。例えば、第2の係合要素28は、第2の相手側係合要素29と係合したり係合解除したりできるように、移動可能に取り付けることができる。第2の係合要素28は、例えば空気圧又は油圧で作動させることができる。第2の係合要素28及び第2の相手側係合要素29がインターロックするとすぐに、連結装置2及びレシーバコネクタ3は、第1の位置とは異なる第2の位置に配置される。第2の位置では、連結装置2は、極低温燃料補給装置1の長手方向Lに沿って見たときに、第1の位置よりも更にレシーバコネクタ3内に押し込まれる。第1の温度測定点30は、連結部12の上流に接続されている。連結部24の下流には第2の温度測定点31が接続されている。
極低温燃料補給装置1の機能を以下に説明する。最初に、極低温燃料補給装置1は、図2に示す初期状態にある。初期状態において、連結装置2は、前述の第2の位置P2においてパーキングステーションにロックされている。これは、第2の係合要素28と第2の相手側係合要素29とが互いに係合することを意味する。主弁9は閉じられる。通気弁10は開いている。ユーザ弁25は閉じられる。第5の容積32(斜線)及び第6の容積33(斜線)内の圧力及び温度は未定義である。更に、後述する第4の容積が設けられている。第6の容積33は、連結部14、ライン17及び連結部24に設けられている。連結部14、24は、互いに係合する。この目的のために、例えば、連結部14は、開いた遮断弁8、23を通って連結部24に案内され得る。通気弁10を介して、第6の容積33は、適切なガス、例えば水素で排気又は圧縮することができる。
これに冷却プロセスが続く。冷却プロセスの開始は自動化される。第5の容積32の交互圧力フラッシングが行われる。交互圧力フラッシングは、例えば気体水素を用いて行うことができる。その後、第5の容積32がライン18を介して排気され、真空保持試験が実行される。真空保持試験が肯定的である場合、プロセスは継続される。真空保持試験が否定的である場合、プロセスは停止され、エラールーチンが実行される。通気弁10が開かれる。第6の容積33の交互圧力フラッシング及び圧力保持試験が行われる。この交互圧力フラッシングは、気体水素を用いて行うこともできる。圧力保持試験が肯定的である場合、プロセスは継続される。圧力保持試験が否定的である場合、プロセスは停止され、エラールーチンが実行される。
寒剤の移送の開始は、第2の温度測定点31の温度が第1の温度測定点30+10Kの温度に対応するとすぐに開始することができる。主弁9は開かれる。通気弁10は閉じられる。ユーザ弁25は開かれる。第5の容積32は排気される。第6の容積33は減圧され、低温である。第6の容積33内の温度は、第2の温度測定点31における温度に対応する。冷却プロセスは、第2の温度測定点31において目標温度に達するとすぐに完了する。
図3は、冷却プロセス後、燃料補給動作の終了後、又はユーザによる緊急切断後の極低温燃料補給装置1を示す。まず、寒剤の移送が停止される。解放して連結装置2とレシーバコネクタ3とのロックを解除するためのサブプロセスが続く。解放が行われると、プロセスは継続される。解放が発生しない場合、プロセスは停止され、エラールーチンが実行される。第6の容積33の交互圧力フラッシングは、連結部15を介して行われる。次に通気弁10は閉じられる。
第5の容積32内の真空は、ライン18を介して解放される。第2の係合要素28が第2の相手側係合要素29から係合解除されるように、第2の位置P2はロック解除される。第5の容積32は、ライン18を介して気体寒剤で圧縮され、その結果、連結装置2とレシーバコネクタ3は、互いから離れるように移動する。遮断弁8、23は依然として開いているので、容積7、22は互いに流体接続され、共通の第4の容積34を形成する。
第4の容積34内の圧力は、連結装置2が第1の位置P1にあり、第1の係合要素26及び第1の嵌合係合要素27によって第1の位置P1内でロックされ得るまで、ゆっくりと増加される。第1の位置P1にロックされた後、第4の容積34は、ライン18を介して、例えば、1.2 baraに解放される。主弁9は閉じられる。ロック解除及び空気圧押出しは、第1の係合要素26及び第1の相手側係合要素27に割り当てられたスイッチ又はセンサが、第1の係合要素26及び第1の相手側係合要素27が互いにロックされているという情報を出力するときに完了する。
次に、図4に示すように、遮断弁8、23を閉じる。閉鎖は、自動制御又は開始/停止ボタン20によってトリガすることができる。第2の容積35は、閉じられた遮断弁8、23の間に設けられる。連結装置2及びレシーバコネクタ3は、依然として第1の位置P1にロックされている。第1の係合要素26と第1の相手側係合要素27とのロック解除後、連結装置2をレシーバコネクタから分離することができる。
連結装置2をレシーバコネクタ3に連結するために、連結プロセスは、開始/停止ボタン20によって開始される。続いて、第1の係合要素26が第1の相手側係合要素27に係合することができるように、連結装置2がレシーバコネクタ内に収容されているかどうかについてチェックが行われる。この場合、連結装置2とレシーバコネクタ3とは、第1の位置P1において互いにロックされる。第3の容積22及び第2の容積35は排気される。第3の容積22内の真空がチェックされる。次に、遮断弁8、23が開かれる。
第1の位置P1はロック解除されるので、第1の係合要素26と第1の相手側係合要素27とはもはや互いに係合しない。真空は、連結装置2を第2の位置P2に引き込む。第2の係合要素28と第2の相手側係合要素29とが互いに係合することができるように、連結装置2がレシーバコネクタ3に対して配置されているかどうかについてチェックが行われる。この場合、連結装置2は第2の位置P2にロックされる。圧力保持試験及び死容積フラッシングを実施する。連結動作の停止又は終了は、ディスプレイなどを介して示され得る。
連結後、燃料補給動作を行うことができる。燃料補給動作は、自動的に、又は開始/停止ボタン20によってトリガすることができる。トリガは、前述のディスプレイを介して表示することができる。寒剤の移送は、開始されるだけであり、再び停止されることもできる。停止は、例えば、ディスプレイ等によって表示することができる。
例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲内で様々に修正することができる。
1 極低温燃料補給装置
2 連結装置
3 レシーバコネクタ
4 ハウジング
5 壁部
6 壁部
7 容積
8 遮断弁
9 主弁
10 通気弁
11 制御装置
12 連結部
13 ライン
14 連結部
15 連結部
16 ライン
17 ライン
18 ライン
19 真空ポンプ
20 開始/停止ボタン
21 ハウジング
22 容積
23 遮断弁
24 連結部
25 ユーザ弁
26 係合要素
27 相手側係合要素
28 係合要素
29 相手側係合要素
30 温度測定点
31 温度測定点
32 容積
33 容積
34 容積
35 容積
L 長手方向
P1 位置
P2 位置

Claims (12)

  1. 極低温燃料補給装置(1)用の連結装置(2)であって、主弁(9)と、燃料補給動作のために前記連結装置(2)を準備するために前記主弁(9)及び通気弁(10)の下流に設けられた容積(33)を通気するための前記通気弁(10)と、前記主弁(9)及び前記通気弁(10)が配置された別の容積(7)を囲むハウジング(4)と、前記ハウジング(4)に設けられ、前記ハウジング(4)によって囲まれた前記容積(7)にアクセス可能な遮断弁(8)とを有する、連結装置(2)。
  2. 前記通気弁(10)は空気圧で作動される、請求項1に記載の連結装置。
  3. 前記主弁(9)から離れる方向に延びる連結部(14)を更に備え、前記連結部(14)は、前記ハウジング(4)によって囲まれた前記容積(7)内に配置され、前記連結部(14)は、前記遮断弁(8)によってアクセス可能である、請求項1又は2に記載の連結装置。
  4. 前記通気弁(10)から前記連結部(14)に向かって延び、前記連結部(14)と流体連通するライン(17)を更に備え、前記主弁(9)及び前記通気弁(10)の下流に設けられた前記容積(33)は、前記連結部(14)及び前記ライン(17)によって囲まれている、請求項3に記載の連結装置。
  5. 前記ハウジング(4)は、第1の壁(5)と、前記第1の壁(5)内に収容された第2の壁(6)とを有し、前記主弁(9)及び前記通気弁(10)は、前記第2の壁(6)の内側に配置される、請求項1から4のいずれか一項に記載の連結装置。
  6. 前記第2の壁(6)は、前記ハウジング(4)によって囲まれた前記容積(7)を囲む、請求項5に記載の連結装置。
  7. 前記主弁(9)及び前記通気弁(10)は、互いに並列に配置される、請求項1から6のいずれか一項に記載の連結装置。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の連結装置(2)と、前記連結装置(2)が連結され得るレシーバコネクタ(3)とを有する極低温燃料補給装置(1)。
  9. 前記レシーバコネクタ(3)は、第1の係合要素(26)を備え、前記連結装置(2)は、前記第1の係合要素(26)に対応する第1の相手側係合要素(27)を備え、前記第1の係合要素(26)は、前記連結装置(2)の第1の位置(P1)において、前記第1の相手側係合要素(27)にインターロック式に係合する、請求項8に記載の極低温燃料補給装置。
  10. 前記連結装置(2)は、第2の係合要素(28)を備え、前記レシーバコネクタ(3)は、前記第2の係合要素(28)に対応する第2の相手側係合要素(29)を備え、前記第2の係合要素(28)は、前記第1の位置(P1)とは異なる前記連結装置(2)の第2の位置(P2)において、前記第2の相手側係合要素(29)にインターロック式に係合する、請求項9に記載の極低温燃料補給装置。
  11. 前記連結装置(2)及び前記レシーバコネクタ(3)は、前記第1の位置(P1)よりも前記第2の位置(P2)において互いに更に押し込まれる、請求項10に記載の極低温燃料補給装置。
  12. 前記第2の位置(P2)においてのみ燃料補給動作を開始することができる、請求項10又は11に記載の極低温燃料補給装置。
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