JP3699812B2

JP3699812B2 - 加圧下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置

Info

Publication number: JP3699812B2
Application number: JP26373097A
Authority: JP
Inventors: ロビン・ニール・ボーランド
Original assignee: テレフレックスジーエフアイコントロールシステムズエル．ピー．
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: DE69725082T2; EP0837280B1; EP0837280A1; DE69725082D1; US5820102A; JPH10122495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流体の移送、貯蔵及び分配を行う装置、より具体的には、加圧気体の貯蔵容器の充填時間を改良するために音速ノズルを使用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題への関心、排気物の法律及び規則のため、自動車の製造メーカは、ガソリンの代替燃料として清浄に燃焼し且つ経済的である燃料を探求している。天然ガスはかかる燃料の中の一つで、多くの車が燃料源として天然ガスを使用するように転換されている。典型的に、天然ガスは、車内にて、１つ以上の加圧シリンダ内に圧縮した状態で貯蔵されている。図１には、圧縮した天然ガス（ＣＮＧ）によって駆動されるようにした車１０と、加圧下の気体を供給する流体供給ステーション１１とを有する従来の加圧流体移送装置が図示されている。この流体供給ステーション１１は、低圧の気体入力ポート１３と、気体管１７内にて高圧の気体出力を発生させるコンプレッサ１５と、気体管１７に結合された一対のバッファ供給貯蔵容器１９と、気体管１７を気体分配供給ノズル２３に結合する気体供給ホース２１とを備えている。この気体分配供給ノズル２３は、車１０の気体受け入れ装置内に設けられた充填弁又は流体入口ポート１６と係合し且つ非係合状態となるような設計とされている。この流体入口ポート１６は、気体の逆流を防止するため逆止弁を備えることが好ましい。
【０００３】
この車は、その各々が双方向弁１４を有する１つ以上の加圧貯蔵容器又はシリンダ１２を備えている。適当な双方向弁は、１９９５年９月２６日付けでボーランド（Ｂｏｒｌａｎｄ）及びその他の者に付与された米国特許第５，４５２，７３８号に記載されている。そのシリンダ１２の各々は、３６００ｐｓｉまでの公称作用圧力に耐え得るような設計とされ、また、双方向弁１４もこうした圧力を漏洩させずに取り扱い得るような設計とされている。この双方向弁１４は、黄銅、鋼、ステンレス鋼、又は、アルミニウムで製造することができ、また、耐食性を有するようにめっき処理、又はその他の表面処理を施すことができる。車のエンジンから要求されたとき、ＣＮＧ燃料は、燃料管１８に沿って、全体として符号２０で示した燃料噴射装置まで流れる。設計に対応して、このエンジンは、コンピュータ制御による気体燃料噴射エンジンとするか、又は、燃料源を選択的に変更することにより、１つ以上の燃料にて運転し得るようにすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮した天然ガス（ＣＮＧ）を車の貯蔵タンクに供給し得る速度は、自動車の製造メーカーにとって重大な関心事である。従来の加圧流体の移送装置の充填時間は、音速段階（気体が気体中の音の速度に比例した速度にて貯蔵容器に入る段階）と、亜音速段階（気体が気体中の音の速度以下の速度に比例する速度にて貯蔵容器に入る段階）との双方を含む。従来の貯蔵及び供給装置において、音速段階は、貯蔵容器内の圧力が流体の入口ポートにおける圧力の約５０％の値に達したとき、より遅い亜音速段階に転換する。その結果、従来の装置において、貯蔵容器の半分まで満たされたとき、充填速度は著しく遅くなり、その貯蔵タンクの充填に必要な時間が長くかかる。
【０００５】
従って、貯蔵容器の充填時間を短くする、加圧気体の移送、貯蔵、及び分配を行う装置が求められている。より具体的には、気体貯蔵容器の半分が満たされる時点を十分に超えて音速の流れを保つことのできる加圧気体の移送、貯蔵及び分配を行う装置が求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記装置は、本発明によって達成できる。即ち、本発明の場合、加圧気体の移送、貯蔵、及び分配装置内に音速ノズルを用い、また、その音速ノズルがその装置の最小流動面積のオリフィスにすることによって貯蔵容器への充填時間が短かくなる。このようにして、流体貯蔵容器内に流れ込む音速の流れは、容器の半分が満たされる時点を十分に超えるとき迄、保たれる。
【０００７】
本発明の一つの実施の形態によれば、加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置であって、流体の貯蔵容積を画成する貯蔵容器と、弁入口ポートから貯蔵容器のポートまで伸長する流体流路を画成する貯蔵容器弁であって、貯蔵容器のポートを介して流体が貯蔵容器まで流動するのを許容するよう動作可能である上記貯蔵容器弁と、最小の流動面積のオリフィス及び少なくとも１つの追加のオリフィスを画成する流体流路と、この流体流路内に配置された音速ノズルとを備える、装置が提供される。
【０００８】
この流体流路は、音速ノズル本体に結合された通路本体を備え、その音速ノズル本体は、音速ノズルを画成し、その音速ノズル本体は、通路本体に取り付けられる。この音速ノズル本体は、ねじ付き接続具の形態とすることができ、また、音速ノズルは、そのねじ付き接続具の長手方向軸線に沿って伸長するようにすることができる。この音速ノズルは、最小の流動面積のオリフィスを画成することが好ましく、また、少なくとも１つの追加のオリフィスは、流体流路オリフィスの残りのものを備え、この場合、最小の流動面積のオリフィスは、少なくとも１つの追加のオリフィスにより画成された断面積よりも小さい流動断面積を有する。この音速ノズルは、収斂するノズル部分と、拡がるノズル部分と、その収斂するノズル部分及び拡がるノズル部分の間に配置された音速ノズルののど部とを有することが好ましい。この音速ノズルののど部は、約２５乃至５０Ｌｂ／分（０．１８９及び０．３７８ｋｇ／秒）の流量にて流体がノズルを通って流れるのを促進し得るように、直径約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約０．１００インチ乃至０．１２５インチ）とすることができる。上記の流量は、一般用のＣＮＧ充填ステーションの現在の燃料供給速度と同程度のものである。
【０００９】
この流体貯蔵容器は、流体を貯蔵圧力にて保持し、弁の入口ポートは流体を入口圧力にて受け取り、音速ノズルは、少なくとも、貯蔵容器の圧力が入口圧力の５０％よりも高いとき、好ましくは、少なくとも入口圧力が貯蔵圧力よりも約５乃至１０％高いときに、流体貯蔵容器内への音速の流体流を保ち得るような設計とする。
【００１０】
本発明の別の実施の形態によれば、加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置であって、流体の入口ポートから流体の出口ポートまで伸長する流体路を備え、流体入口ポートが流体分配ポートに係合し且つ非係合状態となるような設計とされ、流体流路が、最小流動面積のオリフィスと、少なくとも１つの追加のオリフィスとを画成し、流体流路内に配置され且つ入口ポートから出口ポートまで流体が下流方向に流れるのを許容し且つ流体が出口ポートから入口ポートまで上流に向けて流れるのを制限するよう動作可能である一方向弁と、流体流路から下流の位置に配置された流体貯蔵容器と、該流体流路内に配置された音速ノズルとを備える、上記装置が提供される。この音速ノズルは、最小流動面積のオリフィスを画成し、少なくとも１つの追加的なオリフィスが流体流路オリフィスの残りの分を備え、その最小流動面積のオリフィスが、少なくとも１つの追加的なオリフィスにより画成される流動断面積よりも小さい流動断面積を有するようにすることが好ましい。
【００１１】
本発明の更に別の実施の形態によれば、加圧下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置であって、流体の入口ポートと、貯蔵容器ポートとを有し、少なくとも１つの流動断面積を画成する双方向流体流路と、流体貯蔵容積を画成する流体貯蔵容器と、該双方向流体流路内に配置され且つ貯蔵容器ポートを介して貯蔵容器内へ且つ貯蔵容器からの双方向への流体の流れを許容するよう動作可能である双方向弁と、該双方向流体流路内に配置された音速ノズルとを備える、上記装置が提供される。
【００１２】
この音速ノズルは、最小流動断面積のオリフィスを画成し、その最小流動断面積のオリフィスが、双方向流体流路により画成される少なくとも１つの断面積よりも小さい流動断面積を有するようにすることが好ましい。この双方向流体流路は、流体の出口ポートを更に備えることができる。その双方向弁は、双方向ソレノイド弁を備えることができる。
【００１３】
本発明の更に別の実施の形態によれば、加圧下の流体を供給する装置であって、供給貯蔵容器と、該供給貯蔵容器から流体分配ポートまで伸長する流体流路を備え、該流体流路が、最小面積の流路オリフィスを有し、該流体分配ポートが、下流の流体受け入れ装置まで流体を分配し得るようにされ、その下流の流体受け入れ装置が、最小面積の受け入れ装置オリフィスを有し、流体流路内に配置された音速ノズルであって、収斂するノズル部分と、拡がるノズル部分と、該収斂するノズル部分及び拡がるノズル部分の間に配置された音速ノズルののど部とを有し、該音速ノズルののど部が最小の音速ノズルの流動面積を画成し、その最小の音速ノズルの流動面積が最小面積の流動オリフィス及び最小面積の受け入れ装置オリフィスにより画成されるそれぞれの流動面積よりも小さい、上記装置が提供される。
【００１４】
流体分配ポートは、流体入口ポートと係合し且つ非係合状態となるような設計とされることが好ましい。この流体流路は、装置の配管構成要素と、該配管構成要素の一部分に設けられた音速ノズル本体とを備えることができる。
【００１５】
本発明の更に別の実施の形態によれば、加圧流体の移送装置であって、供給貯蔵容器と、受け入れ貯蔵容器と、供給貯蔵容器から受け入れ貯蔵容器まで伸張し、最小流動面積のオリフィスと、少なくとも１つの追加的なオリフィスとを画成する流体流路とを備え、その少なくとも１つの追加のオリフィスが流体流路オリフィスの他の部分を備え、収斂するノズル部分及び拡がるノズル部分と、該収斂するノズル部分及び拡がるノズル部分の間に配置されたノズルのど部とを備え、該ノズルのど部が最小流動面積のオリフィスを画成し、該最小流動面積のオリフィスが少なくとも１つの追加のオリフィスよりも小さい流動断面積を有する、加圧流体の移送装置が提供される。
【００１６】
この流体流路は、流体分配ポートと、流体入口ポートとを備えることができ、該流体分配ポートが流体入口ポートと係合し得る設計とされている。
【００１７】
従って、本発明の一つの目的は、流体の供給、移送及び／又は貯蔵を行う装置内にて音速ノズルを利用することにより、貯蔵容器の充填時間を短くし、その音速ノズルののど部が最小流動面積の装置のオリフィスを画成するようにすることである。例えば、充填ステーションが、２５Ｌｂ／分（０．１８９ｋｇ／秒）以上に流量を制限し得る設計とされている場合、最小流動断面積が２．５４ｍｍ（０．１００インチ）の音速ノズルが提供される。同様に、充填ステーションが５０Ｌｂ／分（０．３７８ｋｇ／秒）以上に流量を制限し得る設計とされている場合、最小流動断面積が３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）の音速ノズルが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図２及び図３を参照すると、加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置が図示されている。一部図示した流体貯蔵容器３０は、流体貯蔵容積３２を画成し且つこの容積を決める。加圧流体の貯蔵技術における当業者が理解されるように、容器３０は、特別な流体の貯蔵条件の関数である寸法を有し、また、流体を圧力下に保持するのに十分な強度を有する材料で出来ている。貯蔵容器の弁３４は、弁の入口ポート３６から貯蔵容器のポート３８まで伸長する流体流路４０を画成する。この貯蔵容器の弁３４は、ポペットガイド２５に取り付けられたポペット２４を備えている。ポペットガイド２５即ちポペット２４は、ばね２７によりポペットガイド２５に付与された力の結果として、弁座２６に向けて付勢される。貯蔵容器３２内の圧力がポペット２４の入口側に作用する圧力に等しく又はそれ以上となったとき、ばね２７の力は、ポペット２４を弁座２６に対して密封し、流体流路４０を遮断する。ポペット２４の入口側に作用する圧力が貯蔵容器３０内の圧力以上になったとき、その圧力差によりポペット２４は弁座２６から付勢されて離れ、流体流路４０を開放する。流体流路４０が開くと、流体は貯蔵容器のポート３８を介して貯蔵容器３０の内部に流れることができる。
【００１９】
流体流路４０は、最小流動面積のオリフィス４２と、複数の追加的な流動オリフィス４４とを画成する。最小流動面積のオリフィス４２は、流体流路オリフィスの他の部分により画成される流動断面積よりも小さい流動断面積を有する。即ち、この最小流動面積のオリフィスは、最小の流路オリフィスである。音速ノズル本体４８は、音速ノズル４６を画成する。音速ノズル４６は、流体流路４０内に配置され、最小流動面積のオリフィス４２を画成する。音速ノズル本体４８は、着脱可能な通路本体取り付け具の形態にて通路本体５０に結合される。具体的には、音速ノズル本体４８は、通路本体５０に形成された相補的なねじと係合するねじ付き接続部分の形態をしている。
【００２０】
音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル部分４６ａ及び拡がるノズル部分４６ｂの間に配置された音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明の一つの実施の形態において、音速ノズルののど部４６cは、直径約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）と、幅がπ（１／２ｄ）２である対応した断面積ａとを有する。デ・ラバル（ｄｅＬａｖａｌ）ノズルとしても公知である音速ノズルは、流体を加速して、流体中の音の局部的な速度に等しくする。当業者に理解されるように、具体的な音速ノズルの設計は、音速ノズルの入口における圧力状態、及び装置の必要な体積流量を関数として異なるものとなる。図８は、本発明に使用するのに適した音速ノズル４８の詳細な図であり、この場合、近似的な寸法は次の通りである。即ち、Ｄ１＝０．９４０ｃｍ（０．３７０インチ）、Ｄ２＝０．７９２ｃｍ（０．３１２インチ）、Ｄ３＝０．３１８ｃｍ（０．１２５インチ）、Ｄ４＝０．５４１ｃｍ（０．２１３インチ）、ｒ１＝０．６４ｃｍ（０．２５インチ）、ｒ２＝０．２５４ｃｍ（０．０１０インチ）、θ１＝５°である。
【００２１】
図３を再度、参照すると、作動時、流体分配装置は、流体の入口圧力にて流体の入口ポート３６に流体を供給し、下流の流体貯蔵容器３０は貯蔵圧力にて流体を保持する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器３０内に流れ込むのに伴って上昇する。音速ノズル４６は、その流体貯蔵容器内にて、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さく、また、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵容器内へ音速流体が流れる状態を保ち得る設計とされている。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力よりも約５乃至１０％しか高圧でなくなる迄、音速の流れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは続く。このようにして、貯蔵容器３０が満杯の約９０乃至９５％になる迄、貯蔵容器３０内への音速の流れが続くため、充填時間は最小となる。この充填時間は、従来の装置を充填するのに必要な時間よりも３０％以上も短縮可能であることが確認されている。
【００２２】
図４及び図５には、加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する本発明に係る別の装置の一部が図示されている。なお、図４及び図５は、図３に示す同様の構成要素が同様の参照符号で表示される。流体流路４０が取り付け具５６を介して支持構造体５４に取り付けられ、また、該流体流路４０は流体入口ポート３６から流体出口ポート３９まで伸長している。加圧流体の分配技術の当業者に理解され得るように、この流体入口ポート３６は、流体分配装置の流体分配ポートに確実に係合し且つ便宜に非係合状態となる設計とされる。一方、出口ポート３９は、流体配管構成要素、又は流体ホース（図示せず）に確実に結合可能な設計とされている。広く使用されている入口ポート、分配ポート及び出口ポートの設計は、任意の数にて本発明に利用することができ、従って、本明細書では更に詳細に説明しない。
【００２３】
一方向弁５２は流体流路４０内に配置され、該一方向弁５２は、図２及び図３の例と同様に、ポペット２４と、ポペットガイド２５と、弁座２６と、ばね２７とを有する。また、一方向弁５２は、入口ポート３６から出口ポート３９まで、流体が下流方向に流れるのを許容し且つ出口ポート３９から入口ポート３６まで流体が上流に向けて流れるのを制限するよう動作可能である。流体貯蔵容器３０（図４及び図５に図示せず）は、流体流路４０から下流の位置に配置され、典型的に、流体管、ホース、又はパイプを介して流体流路４０に結合されている。
【００２４】
図２及び図３の例と同様に、流体流路４０は、最小流動面積のオリフィス４２と、複数の更なる流動オリフィス４４とを画成する。この最小流動面積のオリフィス４２は、流路オリフィスの残りの部分により画成される流動断面積よりも小さい流動面積を有する。即ち、最小流動面積のオリフィス４２は、最小流路オリフィスである。音速ノズル本体４８は、音速ノズル４６を画成する。音速ノズル４６は、流体流路４０内に配置され、最小流動面積のオリフィス４２を画成する。
【００２５】
音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル部分４６ａ及び拡がるノズル部分４６ｂの間に配置された音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明の一つの実施の形態において、この音速ノズルののど部４６ｃは、直径約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）と、対応する断面積π（１／２ｄ）２とを有する。
【００２６】
作用時、上記の図２及び図３に関して説明したように、流体分配装置は流体の入口圧力にて流体の入口ポート３６に流体を供給する。そして、流体管、ホース、又はパイプを介して出口ポート３９と連通する下流の流体貯蔵容器３０は、貯蔵圧力にて流体を保持する。流体がこの貯蔵容器３０内に流れ込むのに伴い、この貯蔵圧力は上昇する。音速ノズル４６は、その上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さい場合、また、貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵容器３０内への音速流体の流れを保ち得るような設計とされる。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力よりも僅かに５％乃至１０％だけより高圧となる迄、音速の流れは保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは失われない。このようにして、貯蔵容器３０が満杯の約９０乃至９５％となる迄、貯蔵容器３０内への音速の流れが保たれるため、充填時間は最小となる。
【００２７】
図６及び図７には、加圧下の流体を受け入れ、貯蔵し且つ分配する装置が図示されている。図６は、図３に示す同様の構成要素が同様の参照符号で表示される。双方向の流体流路４０’即ち流体が反対の２方向に向けて流れるのが許容される少なくとも１つの部分を有する流体流路は、少なくとも１つの流動断面積を画成する。この双方向の流体流路４０’は、流体入口ポート３６と、流体出口ポート３６’と、貯蔵容器ポート３８とを備えている。流体貯蔵容器３０は、流体貯蔵容積３２を画成する。双方向弁５８は、双方向流体流路４０’内に配置され、貯蔵容器ポート３８を介して流体が貯蔵容器３２に入ったり、貯蔵容器３２から出ることを許容するよう動作可能である。
【００２８】
双方向弁５８は、その開示内容を引用して本明細書に含めた、１９９５年９月２６日付けでポーランド及びその他の者に付与された米国特許第５，４５２，７３８号に記載されたように作用する。この双方向弁５８は、弁体６０と、雄ねじ６２と、弾性的なＯリング６４と、弁座６６と、ソレノイド弁６８とを備えている。該ソレノイド弁６８は、ポペット本体７０と、ポペットヘッド７２と、ソレノイドコア７４と、戻しばね７６と、ソレノイドコイル７８と、環状通路７９とを備えている。また、本発明の双方向弁５８は、選択随意の手動の締付け弁８０も備えており、この弁８０は、アレンレンチ（図示せず）のような工具を使用して締め付けて、第二の弁座８２に対して密封することができる。図６に示するように、ねじ付き軸部８３を回転させて、弾性的なガスケット８４を弁座８２に対して締め付け、気体流路２４を密封することができる。ナイロン、又はその他の適当な材料から成る弾性的なガスケット８４は、手動の締付け弁８０の端部にてガスケットホルダ８６内に保持されている。このガスケットホルダ８６は、頂部壁８８と、側壁９０とを備え、これらの壁は、共に、その内部にガスケット５４が取り付けられた環状のチャンバを形成する。また、弁体６０は、第二の気体流路９２も有している。この第二の気体流路９２は、一端にて加圧容器３２の内部と連通し、その他端にて弁体２２に形成された排気ポート９４と連通している。熱により作動される圧力逃がし装置９６が気体流路９２内に配置されている。この逃がし装置９６は、雌ねじ９９によって所定位置に保持された可溶性の合金９８をその内部に有している。米国特許第５，４５２，７３８号に記載されたように、双方向弁５８の通常の作動中、逃がし装置９６及び可溶性の合金９８は、気体密のシールを保つ。しかしながら、弁体又は加圧容器付近の温度が所定の限界値以上に上昇したならば、可溶性の合金９８は溶融し、気体流路９２を開放して、容器３２内の加圧された気体が外部に排気されることを許容する。
【００２９】
流体流路４０’は、最小流動面積のオリフィス４２と、複数の追加的な流動オリフィス４４とを画成する。最小流動面積のオリフィス４２は、流体流路オリフィスの残りの部分により画成される流動断面積よりも小さい流動断面積を有する。即ち、この最小流動面積のオリフィス４２は、最小の流路オリフィスである。音速ノズル本体４８は、音速ノズル４６を画成する。音速ノズル４６は、流体流路４０’内に配置され、最小流動面積のオリフィス４２を画成する。
【００３０】
音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル部分４６ａ及び該拡がるノズル部分４６ｂの間に配置された音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明の一つの実施の形態において、該音速ノズルののど部４６ｃの直径は、約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）であり、対応する断面積ａは、π（１／２ｄ）２である。
【００３１】
作動時、流体分配装置は、流体入口圧力にて流体を流体入口ポート３６に供給し、下流の流体貯蔵容器３０は、貯蔵圧力にて流体を保持する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器３０内に流れるに伴い上昇する。音速ノズル４６は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さく、また、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵容器内へ音速流体が流れる状態を保ち得る設計とされている。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力よりも僅かに約５乃至１０％だけ高い圧力となる迄、音速の流れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは失われない。このようにして、貯蔵容器３０は満杯の約９０乃至９５％になる迄、貯蔵容器３０内への音速の流れが保たれるため、充填時間は最小となる。
【００３２】
本発明の教示に従い、また、図１に示した従来の加圧流体移送装置を更に参照すると、本発明に係る加圧下の流体を供給する装置は、流体供給ステーション１１に配置された供給貯蔵容器１９を備えている。例えば、貯蔵容器弁１９ａと、気体管１７と、気体供給ホース２１とを備える流体流路が供給貯蔵容器１９から例えば供給ノズル２３のような流体分配ポートまで伸長している。この流体流路は、貯蔵容器の弁１９ａにより画成された最小面積の流路オリフィスを備えている。当業者に理解されるように、流体供給ステーション内における最小面積の流路オリフィスの特定の位置は、この供給装置に利用される具体的な構成要素に対応して異なるものとなる。例えば、最小の流路オリフィスは、気体供給ホース２１と、気体管１７と、及び／又は供給ノズル２３とにより画成することができる。更に、当業者により理解されるように、この供給装置内に利用される具体的な構成要素は、等寸法をした複数の最小の流路オリフィスを画成することができる。
【００３３】
当業者に理解されるように、流体分配ポート又は供給ノズル２３は、流体入口ポート１６に係合し且つ該流体入口ポート１６から非係合状態となるような設計とされ、また、例えば、車１０のような下流の流体受け入れ装置に流体を分配し得るような設計とされている。この下流の流体受け入れ装置は、流体入口ポート１６により画成されるか、又はその各々が最小面積のオリフィスである１つの領域を有する複数のオリフィスにより画成される、最小面積の受け入れ装置のオリフィスを備えている。当業者により理解されるように、流体受け入れ装置又は車１０内における最小面積の受け入れ装置の位置は、その受け入れ装置又は車１０内で利用される具体的な構成要素に対応して相違するものとなる。
【００３４】
図３、図５、図６及び図８に図示した音速ノズル４６は、流体流路内に配置されている。図３、図５、図６及び図８に図示した音速ノズルののど部４６ｃは、音速ノズルの最小流動面積を画成し、この場合、音速ノズルの最小流動面積は最小面積の流路オリフィス及び最小面積の受け入れ装置のオリフィスにより画成されるそれぞれの流動面積よりも小さい。一つの実施の形態において、音速ノズルののど部の直径は約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）である。更に、一つの実施の形態において、この流体流路は、装置の配管構成要素１７を備えており、音速ノズル本体４８は、配管構成要素１７の一部に設けられている。
【００３５】
作動時、加圧下の流体を供給する装置は、流体の入口圧力にて流体を供給し、例えば、シリンダ１２のような下流の流体貯蔵容器は、貯蔵圧力にて流体を保持する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器内に流入するに伴って上昇する。この供給装置内に設けられた音速ノズル４６は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さい場合、更に、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵容器の内部への音速流体の流れ状態を保ち得るような設計とされている。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力よりも僅か約５乃至１０％だけ高圧となる迄、音速の流れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは失われない。このようにして、貯蔵容器が満杯の約９０乃至９５％となる迄、貯蔵容器内への音速の流れが保たれるため、充填時間は最小となる。
【００３６】
本発明の教示に従い且つ図１に図示した従来の加圧流体の移送装置を更に参照すると、本発明に係る加圧流体の移送装置は、流体供給ステーション１１に配置された供給貯蔵容器１９と、一組みの受け入れ貯蔵容器１２とを備えている。例えば、貯蔵容器の弁（図示せず）と、気体管１７と、気体供給ホース２１と、供給ノズル２３又は流体分配ポートと、流体入口ポート１６と、燃料管１８と、双方向弁１４とを含む流体流路が供給貯蔵容器１９から受け入れ貯蔵容器１２まで伸長している。該流体流路は、双方向弁１４内に配置された最小流動面積のオリフィスと、流体流路オリフィスの残りの部分とを備えており、この流体流路オリフィスの残りの部分は、双方向弁１４と、燃料管１８と、流体入口ポートと、供給ノズル２３と、供給ホース２１及び／又は気体管１７とにより画成される。当業者により理解されるように、流体移送装置内における最小流動面積のオリフィスの特定の位置は、この装置に利用される特定の構成要素に対応して変更可能である。例えば、最小流動面積のオリフィスは、代替的に、貯蔵容器の弁１９ａ、又は流体入口ポート１６により画成してもよい。
【００３７】
この最小流動面積のオリフィスは、図３、図５、図６及び図８に図示するように、音速ノズル４６ののど部４６ｃにより画成されている。この最小流動面積のオリフィスは、流体流路オリフィスの残りの部分により画成されるそれぞれの流動面積よりも小さい。一つの実施の形態において、音速ノズルののど部の直径は約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）である。更に、一つの実施の形態において、この流体流路は、装置の配管構成要素１７を備えており、この配管構成要素１７の一部分に音速ノズル本体４８が設けられている。
【００３８】
作動時、加圧流体移送装置が、貯蔵圧力にて流体を保持する、例えば、シリンダ１２のような下流の流体貯蔵容器まで流体入口圧力の流体を移送する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器内に流入するに伴い上昇する。この移送装置に内に設けられた音速ノズル４６は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さい場合、更に、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵容器の内部への音速流体の流れを保ち得るような設計とされている。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力がその貯蔵圧力よりも僅かに約５乃至１０％だけ高圧となる迄、音速の流れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは失われない。このようにして、貯蔵容器が満杯の約９０乃至９５％となる迄、貯蔵容器内への音速の流れが保たれるため、充填時間は最小となる。
【００３９】
本発明の好適な実施の形態に関して本発明を詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱せずに、その改変例及び変更例が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の加圧流体移送装置の概略図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態に従い加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置内で利用される貯蔵容器の平面図である。
【図３】本発明の一つの実施の形態に従い加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置の一部切欠いた図であり、図２の線３−３に沿った貯蔵容器の弁の断面図を含む図である。
【図４】一方向弁を含む、本発明の別の実施の形態による加圧下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置の図である。
【図５】図４の装置の断面図である。
【図６】双方向弁を含む、本発明の更に別の実施の形態により加圧下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置の一部断面図とし且つ一部切欠いた図である。
【図７】図６に図示した双方向弁の平面図である。
【図８】本発明による音速ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１０車１１流体供給ステーション
１２シリンダ１３気体入力ポート
１４双方向弁１５コンプレッサ
１６充填弁／気体入口ポート１７気体管
１８燃料管１９バッファ供給貯蔵容器
１９ａ貯蔵容器弁２０燃料噴射装置
２１気体供給ホース２２弁体
２３気体分配供給ノズル２４ポペット
２５ポペットガイド２６弁座
２７ばね３０流体貯蔵容器
３２流体貯蔵容積３４貯蔵容器の弁
３６弁の入口ポート３８貯蔵容器のポート
４０流体流路４２最小流動面積のオリフィス
４４流動オリフィス４６音速ノズル
４６ａ収斂するノズル部分４６ｂ拡がるノズル部分
４６ｃ音速ノズルののど部４８音速ノズル本体
５０通路本体５２一方向弁
５４支持構造体５６取り付け具
５８双方向弁６０弁体
６２雄ねじ６４Ｏリング
６６弁座６８ソレノイド弁
７０ポペット本体７２ポペットヘッド
７４ソレノイドコア７６戻しばね
７８ソレノイドコイル７９環状通路
８０手動締付け弁８２第二の弁座
８４ガスケット８６ガスケットホルダ
８８ガスケットホルダの頂部壁９０ガスケットホルダの側壁
９２第二の気体流路９４排気ポート
９６逃がし装置９８可溶性の合金
９９雌ねじ

Claims

自動車に供給する加圧下の気体燃料を貯蔵および供給する流体供給ステーション（１１）を有する加圧流体移送装置であって、
前記流体供給ステーション（１１）が、
低圧の気体燃料を入力するポート（１３）と、
前記ポートに供給された気体燃料を加圧するコンプレッサ（１５）と、
前記コンプレッサ（１５）で加圧された気体燃料を貯蔵する貯蔵容器（１９）と、
前記貯蔵容器（１９）内の気体燃料を自動車に供給する気体供給ホース（２１）と、を含み、
前記貯蔵容器（１９）が、流体貯蔵容積（３２）を画定する流体貯蔵容器（３０）であり、該流体貯蔵容器（３０）が、
前記流体貯蔵容器（３０）に設けられた弁（１９ａ）であって、入口ポート（３６）から貯蔵容器ポート（３８）まで伸長する流体流路（４０）を画定すると共に、流体が前記流体流路（４０）を介して前記流体貯蔵容器（３０）内へ流入可能に構成された弁（１９ａ）と、
前記流体流路（４０）内に位置決めされた音速ノズル（４６）と、を含み、
前記流体流路（４０）が最小流動面積のオリフィス（４２）と、少なくとも１つの追加的なオリフィスとを画定し、前記最小流動面積のオリフィス（４２）は前記音速ノズルの一部であり、前記ノズルは、前記流体貯蔵容器（３０）内の流体の貯蔵圧力が入口での圧力の５０％より大きくなった後も、前記貯蔵圧力が前記入口圧力の約９０乃至９５％より大きくなるまで前記流動貯蔵容器（３０）内への流体の流速を音速に保つように構成されていることを特徴とする装置。
前記流体流路（４０）が音速ノズル本体（４８）に結合された通路本体（５０）を備え、前記音速ノズル本体（４８）が前記音速ノズル（４６）を画定し、前記音速ノズル本体（４８）が前記通路本体（５０）への取り付け部分である、請求項１に記載の装置。
前記音速ノズル本体（４８）がねじ付き接続具の形態をしており、前記音速ノズル（４６）が該ねじ付き接続具の長手方向軸線に沿って伸長する、請求項２に記載の装置。
前記少なくとも１つの追加的なオリフィスが、前記流体流路の残りのオリフィスを構成し、前記最小流動面積のオリフィス（４２）が、前記少なくとも１つの追加的なオリフィスにより画定された流動断面積よりも小さい流動断面積を有する請求項１に記載の装置。
前記音速ノズル（４６）が、収斂するノズル部分（４６ａ）と、拡がるノズル部分（４６ｂ）と、該収斂するノズル部分（４６ａ）及び該拡がるノズル部分（４６ｂ）の間に配置された音速ノズルののど部（４６ｃ）とを備える、請求項１に記載の装置。
前記音速ノズルののど部（４６ｃ）の直径が約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約０．１００インチ乃至０．１２５インチ）である、請求項５に記載の装置。
前記音速ノズル（４６）は、前記貯蔵が満杯の約９０乃至９５％になるまで前記流動貯蔵容器（３０）内への流体の流速を音速に保つように構成されている、請求項１に記載の装置。