JP4071648B2 - 昇圧ガス分配装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昇圧したガスの分配装置（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。より詳しく言えば、本発明は、燃料補給ステーションから１以上の貯蔵タンクへガスを移送するのに有用な方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの温度、圧力及び密度の相関関係のため、燃料補給中に車両の貯蔵タンクなどの貯蔵タンクへ安全に取り入れることができる水素Ｈ₂（あるいは圧縮天然ガス（ＣＮＧ））の量は、タンクの容積、設計圧力及び温度や、タンク内のガスの温度及び圧力といったような因子に必然的に依存する。産業界の慣例では、摂氏１５度の標準温度でのＨ₂燃料タンクについて圧力の定格等級が設定されており、そのため２５０ｂａｒ、３５０ｂａｒ、５００ｂａｒ及び７００ｂａｒといったような公称の定格圧力等級は摂氏１５度の内部ガス温度に対応している。素早い燃料補給の際には、ガスの断熱圧縮と逆ジュール−トムソン効果とのために、内部タンク温度は一般に約５０℃上昇する。タンクの充填後、タンク内の温度と圧力はガスが冷却するにつれ低下する。摂氏１５度という標準条件より高いあるいはそれより低い様々な周囲温度も、燃料補給中と補給後のタンク内の指示圧力にかなりの影響を及ぼすことがある。
【０００３】
従来技術の燃料補給装置では、遮断圧力を調節するためと車両の貯蔵タンクに燃料補給するときに分配されるガスの量を測定するための種々の装置及び方法が使用されている。例えば、米国特許第３８３７３７７号明細書（ＭｃＪｏｎｅｓ）には、充填されるタンクと熱的に接触している閉鎖した参照圧力容器中に収容されている所定量の参照ガスの圧力を検出するための手段が開示されている。タンクにガスを入れ、参照容器とタンクの両方の圧力を監視及び比較する。参照容器内のガスとタンク内のガスとが前もって決められた圧力差になると、燃料補給は終了する。内部参照容器の使用は製作費と据え付け費を上昇させ、そしてまた参照容器の完全性を確認することに関し未解決の保守の問題をもたらす。参照容器が漏れた場合、参照圧力が正しくて変化していないことを確かめる方法はない。また、米国特許第３８３７３７７号明細書（ＭｃＪｏｎｅｓ）に開示された参照容器の使用は、ガス流量は受け取りタンクの圧力が参照圧力に近づき始めるにつれ徐々に低下するという点で、応答時間を所望のように素早くはしない。
【０００４】
米国特許第４５２７６００号明細書（Ｆｉｓｈｅｒら）には、制御弁、圧力調節器そして流量検出変換器を通してそこから充填されるタンクへ圧縮天然ガス（ＣＮＧ）が流れる比較的高い圧力の貯蔵タンクを含むＣＮＧ分配装置が開示されている。貯蔵タンクにおける温度変換器と圧力変換器が、電気信号をプロセス制御の電気制御機器へ送り、そこで貯蔵タンク内のＣＮＧの初期の値と最終の値を比較することにより分配供給されたガスの容積が計算される。貯蔵タンクと車両タンクの充填管路とに通じる差圧セルが、充填管路に配置された電磁制御弁を作動させるため電気制御機器により使用される信号を発生する。流れは、車両貯蔵タンク内の圧力が予め選ばれた設定点に達し、調節器を閉じさせるまで継続する。けれども、調節器の設定点は、車両タンク内の温度に応じて調節されない。
【０００５】
米国特許第５０２９６２２号明細書（Ｍｕｔｔｅｒ）には、燃料補給装置外部の周囲空気の温度を検出するのに少なくとも１つの温度センサーが用いられる、ガス燃料補給装置と運転方法が開示されている。この燃料補給装置の利点は、圧力と温度の設定値と実際の値との比較が短い時間間隔でなされ、許容できる設定値が先行する測定の進展に応じて補正されることであると開示されている。とは言え、ここでも、車両貯蔵タンク内の温度は補給中に監視されない。
【０００６】
米国特許第４９６６２０６号明細書（Ｂａｕｍａｎら）には、気体燃料の充填圧力を現場の周囲温度に対して自動的に調節する、タンクに圧縮天然ガスを補給するための別の装置が開示されている。周囲温度に応答して信号を発するため、装置のケーシングの外部に温度センサーが配置される。ガスの入口圧力に応答して信号を発するため、圧縮機の吸い込み管路に圧力センサーが接続される。ケーシングの入口管路における燃料圧力とケーシング内の圧力との圧力差に応答して信号を発するため、差圧センサーも設けられる。ケーシングに配置された制御装置が、おのおのからの信号を受け取るために３つのセンサーのそれぞれに接続される。この制御装置は、それらのセンサーから受け取る信号に応答して入口弁及び吐出弁を制御するために入口弁と吐出弁にも接続される。
【０００７】
米国特許第５２３８０３０号明細書（Ｍｉｌｌｅｒら）には、昇圧貯蔵タンクの完全な充填を進めるため標準的でない周囲ガス温度を自動的に補償することができる昇圧流体分配装置が開示されている。供給室につながれた圧力及び温度変換器が圧縮天然ガスの淀み圧力と温度を測定し、そして分配ホースアセンブリを経て車両タンクに連通する圧力変換器を使用して車両タンク内の圧力が測定される。別の温度変換器が周囲温度を測定するのに使用される。上記の圧力変換器と温度変換器及び制御弁アセンブリにつながる電子制御装置で、周囲温度とこの電子制御装置に予めプログラムされた車両タンクの定格圧力等級とに基づいて車両タンクの遮断圧力が計算され、そして車両タンク内の圧力が計算された遮断圧力に達すると圧縮天然ガスの流れを自動的に止める。米国特許第５２３８０３０号明細書（Ｍｉｌｌｅｒら）に関連のある米国特許第５２５９４２４号明細書（Ｍｉｌｌｅｒら）には、圧力変換器が吐出圧力を測定するのに使用される同様の装置が開示されている。電子制御装置で、車両タンクの容積と、タンク圧力を遮断圧力まで上昇させるのに必要とされる圧縮天然ガスの追加の質量が計算される。圧縮天然ガスの流れは、この追加の質量が車両タンクへ分配送給されると停止される。
【０００８】
米国特許第５６２８３４９号明細書（Ｄｉｇｇｉｎｓ）には、昇圧したガスを分配するための装置が開示されており、この装置では受け取りタンク内の温度を監視し、コンピュータにより充填圧力を調節するのに使用して、受け取りタンク内のガスの断熱圧縮に起因する温度及び圧力上昇を補償している。この装置では、受け取りタンクの圧力と温度をタンク内のガス容積を計算するのに使用している。実際のタンク圧力とガス容積を、推定のタンク最終圧力及びタンクについての対応するガス容積と比較している。
【０００９】
ここで、背景技術情報のみとして、そのほかの特許文献をいくつか挙げることにする。これらには以下のものが含まれる。米国特許第４５１５５１６号明細書（Ｐｅｒｒｉｎｅら）には、ガスを圧縮するための方法と装置が開示される。ここで使用される圧縮機は数時間という長時間にわたり車両の天然ガスガス貯蔵タンクを充填するのに適している。高速充填のためには補助貯蔵タンクが用いられる。米国特許第４９８４４５７号明細書（Ｍｏｒｒｉｓ）には、流動又はゼロ重力条件下で液とガスの容器中の液の量を測定するためのタンク測定装置と方法が開示されている。米国特許第５１５６１９８号明細書（Ｈａｌｌ）には、燃料ポンプのロック及び分配装置が開示されており、この装置では車両のコンピュータからのデータを使って車両を識別し、車両へ及び車両からコンピュータへデータを送り、そして燃料ポンプをアンロックしている。米国特許第５１６９２９５号明細書（Ｓｔｏｇｎｅｒら）には、ガスを圧縮するための方法と装置が開示され、ここでは２つのアキュムレータにガス供給源からガスを交互に充填し、そしてガスを各アキュムレータの一方の端部からガスを受け取る導管へと、各アキュムレータの他方の端部へ送り込まれる液により送り出している。米国特許第５４５４４０８号明細書（ＤｉＢｅｌｌａら）には、昇圧した天然ガスを供給する管路につながれる容量可変の圧縮天然ガス貯蔵容器が開示されている。この容器は分配ステーションの継手に接続する。タンクが充填されているときには、制御器が貯蔵容器内の圧力に応答して貯蔵容器の容積を変更する。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第３８３７３７７号明細書
【特許文献２】
米国特許第４５２７６００号明細書
【特許文献３】
米国特許第５０２９６２２号明細書
【特許文献４】
米国特許第４９６６２０６号明細書
【特許文献５】
米国特許第５２３８０３０号明細書
【特許文献６】
米国特許第５２５９４２４号明細書
【特許文献７】
米国特許第５６２８３４９号明細書
【特許文献８】
米国特許第４５１５５１６号明細書
【特許文献９】
米国特許第４９８４４５７号明細書
【特許文献１０】
米国特許第５１５６１９８号明細書
【特許文献１１】
米国特許第５１６９２９５号明細書
【特許文献１２】
米国特許第５４５４４０８号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題の解決を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
昇圧ガス源、受け取りタンク、昇圧ガス源と受け取りタンク間に接続されたシールされたガス流動管路、このガス流動管路にあり、弁信号により動作可能な、ガス源と受け取りタンク間の昇圧ガスの流動を開始及び終了させるための弁、及び電子制御装置、を含む昇圧ガスを分配するための装置が提供される。受け取りタンク内のガスの温度を検知するために温度センサーも含まれ、それは受け取りタンク内の昇圧ガスの温度に対応して温度信号を発生するための温度信号発生器を含む。温度信号は電子制御装置によって使用される。同様に、受け取りタンク内のガスの圧力を検知するための圧力センサーも含まれ、それは受け取りタンク内のガスの圧力に対応して圧力信号を発生するための圧力信号発生器を含む。圧力信号も電子制御装置によって使用される。電子制御装置は、タンクの定格密度と温度及び圧力信号を記憶する。電子制御装置はまた、温度及び圧力信号を基に受け取りタンク内のガスの密度を定期的に計算する。電子制御装置は、受け取りタンク内のガスの密度をタンクの定格密度と比較し、そして受け取りタンク内のガスの密度がタンクの定格密度未満であるとき弁信号を発生させることにより弁を通る昇圧ガスの流動を開始させ、受け取りタンク内のガスの密度がタンクの定格密度に達すると弁信号を発生させることにより弁を通る昇圧ガスの流動を停止させる。
【００１３】
好ましくは、昇圧ガスは水素ガスである。好ましくは、電子制御装置は満杯に対する割合信号を発生させ、ここにおける満杯に対する割合信号は受け取りタンク内のガス密度のタンク定格密度に対する比率である。
【００１４】
昇圧ガス源から出てゆくガスを受け取りタンクにガスが入る前に冷却するための冷却装置を含めることもできる。ここでの冷却装置は、例えばハイドロフルオロカーボンを使用する、機械式の冷凍サイクルを使用することができる。あるいはまた、冷却装置は液体水素源と低温貯蔵装置を含むことができ、この低温貯蔵装置は液体水素源からの水素で冷却されるものであり、そしてまた冷却装置は昇圧ガス源から出てくるガスをそれが受け取りタンクへと流れる前に受け取って冷却するのに適合した熱交換器を含む。低温貯蔵装置では、受け取りタンクを充填するときに冷却するのが必要になるまで寒冷を蓄えるのに、凝縮可能な冷媒を使用してもよい。冷媒は、やはりハイドロフルオロカーボンでよい。低温貯蔵装置では、圧縮した、アルゴンあるいは窒素等のガスを使用してもよい。冷却装置は、昇圧ガス源を少なくとも部分的に取り囲む冷却される容器を含んでもよい。
【００１５】
最終的に、電子制御装置は温度及び圧力信号の推定値を基に受け取りタンク内のガスの密度を計算することができる。
【００１６】
昇圧ガス源、受け取りタンク、当該ガス源と受け取りタンク間に接続されるシールされたガス流動管路、そして弁信号により動作可能な、ガス源と受け取りタンクとの間の昇圧ガスの流動を開始及び終了させるための、ガス流動管路の弁、を用意する工程を含む昇圧ガスを分配するための方法も提供される。この方法には、電子制御装置、受け取りタンク内のガスの温度を検知するための温度センサー、及び受け取りタンク内のガスの圧力を検知するための圧力センサーを用意する工程も含まれる。温度センサーには、受け取りタンク内の昇圧ガスの温度に対応する温度信号を発するための信号発生器が含まれる。この温度信号は電子制御装置が受け取るのに適合している。圧力センサーにも、受け取りタンク内のガスの圧力に対応する圧力信号を発するための信号発生器が含まれる。この圧力信号は電子制御装置が受け取るのに適合している。
【００１７】
この方法は更に、タンクの定格密度と圧力信号を電子制御装置で記憶する工程、温度信号と圧力信号とを基に受け取りタンク中のガスの密度を定期的に計算する工程、そして受け取りタンク中のガスの密度をタンクの定格密度と定期的に比較する工程を含む。弁を通る昇圧ガスの流れを、受け取りタンク中のガスの密度が定格密度より低いときに弁信号を発生することにより開始させ、そして弁を通る昇圧ガスの流れを、受け取りタンク中のガスの密度が定格密度に達したなら弁信号を発生することにより終了させる。この方法は、満杯に対する割合信号を発生させる工程を更に含んでもよく、ここにおける満杯に対する割合信号は受け取りタンク内のガス密度の定格密度に対する比率である。この方法は、昇圧ガス源から出てくるガスを受け取りタンクにガスが入る前に冷却装置を使って冷却する工程を含んでもよい。この冷却工程は、液体水素源を使用することを含むことができる。受け取りタンク内のガスの密度を計算する工程は、推定の温度及び圧力信号を基にすることができる。受け取りタンク中のガスの密度を計算する工程は、密度の推定値と昇圧ガス源から出てくるガスの流量とを基に推定値を計算することにより温度センサーと圧力センサーの読み取り値を得ることを含むことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、これらの図面を通して同様の参照番号は同様の構成要素を表しており、図１には、本発明の一つの好ましい態様による昇圧ガスを分配するための装置１０が示されている。この昇圧ガス分配装置１０は、好ましくは、シールされた昇圧ガス流動管路１６を通して受け取りタンク１４へつながる昇圧ガス源１２を含む。シールされたガス流動管路１６は、必要とされる燃料管路と、ガス源１２と受け取りタンク１４との間の昇圧ガスの流れを制御するためのガス供給弁２０とを含むコネクタアセンブリ１８を通して受け取りタンク１４へ接続される。好ましくは、受け取りタンク１４内のガスの温度を指示する信号を発生する温度信号発生器を含む温度変換器のような温度センサー２２を、受け取りタンク１４内に配置する。この明細書の目的のためには、温度センサー２２は受け取りタンク１４内の温度を感知しなくてはならないが、温度センサー２２自体は受け取りタンク１４内に位置する必要はない。例えば、温度センサー２２はコネクタアセンブリ１８中に又はそれと接触して、あるいは受け取りタンク１４の内壁又は外壁に位置することができる。必要ならば、温度センサー２２における温度を基にタンク内の実際の温度を計算するのに補正係数を使用してもよい。受け取りタンク１４内のガスの圧力を指示する信号を発する圧力信号発生器を含む圧力変換器のような圧力センサー２４も、図示のように受け取りタンク１４内に（あるいは同一又は同様の圧力の他の場所、例えばコネクタアセンブリ１８のようなところ）に配置される。この明細書の目的のためには、圧力センサー２４は受け取りタンク内の圧力を感知しなくてはならないが、圧力センサー２４自体は受け取りタンク１４内に位置する必要はない。例えば、圧力センサー２４はコネクタアセンブリ１８に位置することができる。必要ならば、圧力センサー２４における圧力を基に受け取りタンク１４内の実際の圧力を計算するのに補正係数を使用してもよい。この昇圧ガス分配装置１０はまた、好ましくは、信号結線２６、電子制御装置２８、及び表示部３０を含む。電子制御装置２８は、弁２０の開閉を制御する弁信号２９を発生する。
【００１９】
本発明の目的のためには、昇圧ガス源１２は「急速充填」源と「緩慢充填」源の両方を含むことができるということを理解すべきである。「急速充填」という用語は、一般に、タンク当たり約０．５ｋｇ／ｍｉｎを超える充填流量に当てはまるものと理解され、一方、「緩慢充填」という用語は、一般に、タンク当たり約０．５ｋｇ／ｍｉｎを未満の充填流量に当てはまるものと理解される。
【００２０】
装置を車両に接続するための方法、及び車両と交信するための方法は、例えば米国特許第５６２８３４９号明細書（Ｄｉｇｇｉｎｓ）に示されており、その全明細書は参照によりここに組み入れられる。
【００２１】
本発明の重要な特徴は、圧力信号２４（これは受け取りタンク内のガスの圧力を指示する）との組み合わせでもって使用される温度信号（これは受け取りタンク１４内のガスの温度を指示する）を電子制御装置２８により使用して、受け取りタンク１４内のガスの密度を計算することである。
【００２２】
受け取りタンク１４内の密度の計算は、従来技術の装置にまさる利点をいくつか提供する。ここに開示された装置１０にあっては、受け取りタンク１４内のガスの密度を、受け取りタンク１４内のガスの実際の温度を基に電子制御装置２８により満杯の受け取りタンク１４のタンク定格密度（タンクの定格圧力でのタンクの定格温度に基づく）と定期的に比較する。タンクの定格圧力とタンクの定格温度（又は定格密度）は、満杯のタンクについての受け取りタンクの仕様、例えば製造業者の仕様、に基づく。従って、この方法は、分配サイクルの間に受け取りタンク内の実際の圧力がそのタンクについての製造業者の最高許容圧力を超えるときがないように制御することができる。
【００２３】
温度変換器２２からの信号は、例えば何らかの通常の、所望のままに商業的に入手できる手段又は装置により、電子制御装置２８へリレーされる。
【００２４】
本発明の方法は、図１に関連して先に説明した装置１０の制御を表す図２のシステムフローチャートで更に説明される。ガス流動管路１６がコネクタアセンブリ１８を介して受け取りタンク１４へつながれると、電子制御装置２８は、任意の数の普通に使用される方法、例えば、識別用「ＰＩＮ」番号付きであるかそれのない、クレジットデビットカード、又はその他の磁気カードもしくは電子的にエンコードされたカードなどにより認可された使用者に、ステーションを使用する許可を与える。電子制御装置２８が使用者が認可された使用者でないと判定すると、それは表示部３０へ「不認可使用者」といったような通報を送る。電子制御装置により認可が確認されたのちに、それは受け取りタンク１４内のガスの定格圧力と密度を読み取る。電子制御装置２８は、弁信号を通して、制御弁２０を開放させ、そして昇圧ガス源１２からガス流動管路１６を通し受け取りタンク１４へと昇圧ガスを流れさせる。
【００２５】
受け取りタンク１４への補給の間は、温度変換器２２と圧力変換器２４はリアルタイムの温度及び圧力データを電子制御装置２８へ送り続け、そしてそれは受け取りタンク１４内のガス容積密度を、例えば１秒に数回、繰り返して再計算する。電子制御装置２８は受け取りタンク１４内のリアルタイムの温度及び圧力から計算された密度を定格密度と比較する。タンク圧力がまだその範囲内にないならば、急速充填が継続し、電子制御装置２８は新たなリアルタイムの温度及び圧力データを読み込み、受け取りタンク１４内のガスの密度を計算して、上述の工程を反復する。
【００２６】
それに対して、受け取りタンク１４内の密度が既に定格密度（マイナス許容差、例えば１％）より高いかそれと等しい場合は、電子制御装置２８は弁２０に信号を送って、この弁信号により、ガスの流れを停止し、そして例えば１〜６０秒、好ましくは５秒間待機し、その間にタンクと計測器は安定する。密度がなおも定格密度（マイナス許容差）よりも高いかそれと等しい場合は、充填完了である。密度が定格密度より低い場合は、充填を上述のとおりにもう一度再開する。
【００２７】
好ましくは、電子制御装置は満杯に対する割合信号を発生し、ここでいう満杯に対する割合信号は受け取りタンク中のガスの密度のタンクの定格密度に対する比率であり、受け取りタンク中のガスの密度は温度及び圧力信号を基にする。
【００２８】
ここで図３を参照すると、この図には本発明の別の態様が示されている。この昇圧ガス分配装置１１０は、好ましくは、昇圧ガス流動管路１１６を通して受け取りタンク１１４につながる昇圧ガス源１１２を含む。ガス流動管路１１６は、ガス源１１２と受け取りタンク１１４間の昇圧ガスの流れを制御するためのガス供給弁１２０を含むコネクタアセンブリ１１８を介して、受け取りタンク１１４につながれる。受け取りタンク１１４内に、受け取りタンク１１４内のガスの温度を指示する信号を発する温度変換器１２２が配置される。受け取りタンク１１４内に配置された圧力変換器１２４が受け取りタンク１１４内のガスの圧力を指示する信号を発生する。この昇圧ガス分配装置１１０もやはり、好ましくは、信号結線１２６、電子制御装置１２８、そして表示部１３０を含む。これらの構成要素は全て、先に検討したとおりの第一の態様の昇圧ガス分配装置１０と共通である。
【００２９】
この第二の態様の昇圧ガス分配装置１１０の追加の重要な特徴は、ガス流動管路１１６（昇圧ガス源１１２と受け取りタンク１１４との間）のガスから、適用可能な広く知られた任意の寒冷源１３２を用いて、熱を除去できることである。寒冷源１３２は、寒冷制御ライン１３３により電子制御装置１２８につながれる。寒冷源１３２は、受け取りタンク１１４が充填される際にその中のガスの温度を、寒冷なしに充填するのと比べて好ましく低下させる。随意に、寒冷源１３２は、充填の間とその直後の受け取りタンク１１４内のガスの温度を充填前の受け取りタンク１１４の周囲温度で保持する。
【００３０】
図４〜６は、本発明とともに使用するためのいくつかの好ましい冷却の手段の例を示している。図４に見られるように、昇圧ガスを分配するための装置２１０が示されている。この装置２１０は、冷却装置２３２の一つの具体的な例が詳細に示されていることを除き、装置１１０と同じである。簡略にするため、装置１１０と２１０の共通の構造上の細目は、見て分かるように同様の参照番号で示され、それらの構成と作用の説明は繰り返さない。例えば、装置１１０における昇圧ガス源１１２は装置２１０における昇圧ガス源２１２と同一である。装置２１０では、冷却装置２３２は、再循環ポンプ２３４、熱交換流体から熱を除去するための手段２３６、及び熱交換器２３７を備えた、一般的な外部冷凍サイクル（例えばハイドロフルオロカーボンサイクル、例としてＨＣＦＣ １３４Ａサイクル）を有する。
【００３１】
図５に見られるように、昇圧ガス分配装置３１０が示されている。この装置３１０は、冷却装置３３２の一つの具体的な態様が詳しく示されていることを除いて、装置１１０と同一である。簡略にするため、装置１１０と３１０の共通の構造上の細目は、見て分かるように同様の参照番号で示され、それらの構成と作用の説明は繰り返さない。例えば、装置１１０における昇圧ガス源１１２は装置３１０における昇圧ガス源３１２と同一である。昇圧ガス源３１２は、冷却される収容器３４０内に部分的にかあるいは全体的に位置する。この冷却される収容器３４０内に位置する空気熱交換器３３８に低温を供給する通常の冷却装置３３２を使用して、寒冷が供給される。収容器３４０内の温度は、温度センサー３４４からのデータを使って電子制御装置３２８により制御される。
【００３２】
最後に、図６に見られるように、昇圧ガス分配装置４１０が示されている。この装置４１０は、冷却装置４３２の一つの具体的な態様が詳しく示されていることを除き、装置１１０と同じである。簡略にするため、装置１１０と４１０の共通の構造上の細目は、見て分かるように同様の参照番号で示され、それらの構成と作用の説明は繰り返さない。例えば、装置１１０における昇圧ガス源１１２は装置４１０における昇圧ガス源４１２と同一である。ここでは、液体水素源を使用する。液体水素は容器４４６に貯蔵される。液体水素は低温ポンプ４４８を使って送給される。水素の一部は熱交換器４５０へ直接送給され、そこでこの液は加温されてガスに変えられ、そして昇圧ガス源４１２に入れられる。水素の残りは制御弁４５２を通過して進み、熱交換器を含む低温貯蔵装置４５４に入り、必要になるまで低温貯蔵装置４５４に低温が蓄えられ、昇圧ガス源４１２から出てくるガスが低温貯蔵装置４５４の熱交換器を通過して、受け取りタンク４１４へ配給されるガスを冷却する。低温貯蔵装置４５４は、好ましくは、受け取りタンクを充填するときに冷却するのが必要になるまで寒冷を蓄えるために凝縮可能な冷媒を使用する。
【００３３】
最後に、ここで検討した多様な態様に関して、温度センサーと圧力センサーは受け取りタンクからの直接の測定値よりも計算値又は推定値を基にしてもよい、ということが注目される。
【００３４】
本発明の装置と方法の本質的な用途は車両の貯蔵タンクに圧縮水素を用いて燃料補給するものであるとは言え、本装置は、ほかのタイプのガス貯蔵タンクに昇圧ガス、例えば圧縮天然ガスなどを用いて燃料補給するのに同じように有効である。
【００３５】
本発明の種々の態様の昇圧ガス源は、大容量の貯蔵タンク、昇圧ガス供給管路、圧縮機の吐出管路、あるいは、所定の流量で且つ所望の充填速度、充填レベル、及び受け取りタンク内の圧力を実現するのに十分な圧力で受け取りタンクへガスを供給するのに用いるのに適したこれらの構成要素の任意の組み合わせでよい。昇圧ガスを受け取りタンクへ供給するのに特に好ましい昇圧ガス源は、米国特許第５３５１７２６号明細書（Ｄｉｇｇｉｎｓ）に示され、説明されているとおりの装置であり、それは参照により全面的にここに組み入れられる。
【００３６】
ここでは特定の態様を参照して説明し解説してはいるが、とは言え本発明はここに示した細目に限定されるものではない。それどころか、本発明の精神から逸脱することなしに特許請求の範囲に示されたものと均等のものの範囲内でそれらの細目に様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の昇圧ガス分配装置の一つの好ましい態様の簡易概要図である。
【図２】図１の昇圧ガス分配装置を使用する好ましい方法を説明する簡易化したブロックフロー図である。
【図３】ガスを受け取りタンクへ送給する前に冷却する、昇圧ガス分配装置の別の好ましい態様の簡易概略図である。
【図４】ガスを受け取りタンクへ送給する前に独立した冷却装置、例えばハイドロフルオロカーボンサイクル装置等により冷却する、昇圧ガス分配装置のもう一つの好ましい態様の簡易概略図である。
【図５】昇圧ガスとして貯蔵しながら、ガスを受け取りタンクへ送給する前に独立した冷却装置、例えばハイドロフルオロカーボンサイクル装置等により冷却する、昇圧ガス分配装置の別の好ましい態様の簡易概略図である。
【図６】貯蔵されている液体水素からの寒冷を利用して、ガスを受け取りタンクへ送給する前に冷却する、昇圧ガス分配装置のもう一つの好ましい態様の簡易概略図である。
【符号の説明】
１２、１１２、２１２、３１２、４１２…昇圧ガス源
１４、１１４、２１４、３１４、４１４…受け取りタンク
２０、１２０、２２０、３２０、４２０…弁
２２、１２２、２２２、３２２、４２２…温度センサー
２４、１２４、２２４、３２４、４２４…温度センサー
２８、１２８、２２８、３２８、４２８…電子制御装置
３０、１３０、２３０、３３０、４３０…表示部
１３２…寒冷源
２３２、３３２、４３２…冷却装置

Claims (17)

1. （ａ）昇圧ガス源、
   （ｂ）受け取りタンク、
   （ｃ）上記昇圧ガス源と上記受け取りタンクとの間に接続されたシールされたガス流動管路、
   （ｄ）上記昇圧ガス源と上記受け取りタンクとの間の昇圧ガスの流れを開始及び終了するための、上記ガス流動管路にあり弁信号によって動作可能である弁、
   （ｅ）電子制御装置、
   （ｆ）上記受け取りタンク内のガスの温度を検知するための温度センサーであって、上記受け取りタンク内のガスの温度に対応した、上記電子制御装置が受け取るのに適合した温度信号を発生するための温度信号発生器を含む温度センサー、
   （ｇ）上記受け取りタンク内のガスの圧力を検知するための圧力センサーであって、上記受け取りタンク内のガスの圧力に対応した、上記電子制御装置が受け取るのに適合した圧力信号を発生するための圧力信号発生器を含む圧力センサー、
   （ｈ）上記昇圧ガス源から出てくる昇圧ガスを当該昇圧ガスが上記受け取りタンクに入る前に冷却するための冷却装置、を含み、
   （ｉ）上記電子制御装置はタンク定格密度と上記温度信号及び圧力信号とを記憶するのに適合しており、
   （ｊ）上記電子制御装置は上記温度信号及び圧力信号を基に上記受け取りタンク内のガスの密度を定期的に計算するのに適合しており、そして
   （ｋ）上記電子制御装置は、上記受け取りタンク内のガスの密度を上記タンク定格密度と定期的に比較するのに適合し、且つ、上記受け取りタンク内のガスの密度が上記タンク定格密度より低いときに上記弁信号を発生することにより上記弁を通る昇圧ガスの流動を開始させ、そして上記受け取りタンク内のガスの密度が上記タンク定格密度に達したなら上記弁信号を発生させることにより上記弁を通る昇圧ガスの流動を停止させるのに適合している、
   昇圧ガス分配装置。
2. 前記昇圧ガスが水素ガスである、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
3. 前記電子制御装置が満杯に対する割合信号を発生するのに適合しており、当該満杯に対する割合信号は前記受け取りタンク内のガス密度の前記タンク定格密度に対する比率である、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
4. 前記冷却装置が機械式の冷凍サイクルである、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
5. 前記冷却装置がハイドロフルオロカーボンを使用する、請求項４記載の昇圧ガス分配装置。
6. 前記冷却装置が液体水素源と低温貯蔵装置を含み、当該低温貯蔵装置は当該液体水素源からの水素により冷却され、そして前記冷却装置が前記昇圧ガスが前記受け取りタンクへ流れる前に前記昇圧ガス源から出てくる前記昇圧ガスを受け取り及び冷却するのに適合した熱交換器を含む、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
7. 前記低温貯蔵装置が凝縮可能な冷媒を使用して、前記受け取りタンクを充填するときに冷却するのが必要になるまで寒冷を貯蔵する、請求項６記載の昇圧ガス分配装置。
8. 前記冷媒がハイドロフルオロカーボンである、請求項７記載の昇圧ガス分配装置。
9. 前記低温貯蔵装置がアルゴンを使用する、請求項６記載の昇圧ガス分配装置。
10. 前記低温貯蔵装置が窒素を使用する、請求項６記載の昇圧ガス分配装置。
11. 前記冷却装置が前記昇圧ガス源を少なくとも部分的に取り囲む冷却される収容器を含む、請求項６記載の昇圧ガス分配装置。
12. 前記電子制御装置が前記受け取りタンク内のガスの密度を推定した温度信号及び圧力信号を基に計算するのに適合している、請求項１記載の昇圧ガス分配装置。
13. 下記の工程、すなわち、
    （ａ）昇圧ガス源を用意する工程、
    （ｂ）受け取りタンクを用意する工程、
    （ｃ）上記昇圧ガス源と上記受け取りタンクとの間に接続されたシールされたガス流動管路を用意する工程、
    （ｄ）上記昇圧ガス源と上記受け取りタンクとの間の昇圧ガスの流動を開始及び停止させるための、前記ガス流動管路にあり、弁信号により動作可能な弁を用意する工程、
    （ｅ）電子制御装置を用意する工程、
    （ｆ）上記受け取りタンク内のガスの温度を検知するための温度センサーであって、当該受け取りタンク内のガスの温度に対応して、上記電子制御装置が受け取るのに適合した温度信号を発生するための温度信号発生器を含む温度センサーを用意する工程、
    （ｇ）上記受け取りタンク内のガスの圧力を検知するための圧力センサーであって、当該受け取りタンク内のガスの圧力に対応して、上記電子制御装置が受け取るのに適合した圧力信号を発生するための圧力信号発生器を含む圧力センサーを用意する工程、
    （ｈ）上記電子制御装置にタンク定格密度と上記温度信号及び圧力信号を記憶する工程、
    （ｉ）上記温度信号及び圧力信号に基づいて上記受け取りタンク内のガスの密度を定期的に計算する工程、
    （ｊ）上記受け取りタンク内のガスの密度を上記タンク定格密度と定期的に比較する工程、
    （ｋ）上記受け取りタンク内のガスの密度が上記定格密度より低いときに上記弁信号を発生することにより上記弁を通る昇圧ガスの流動を開始させる工程、
    （ｌ）上記昇圧ガス源から出てくる昇圧ガスを当該昇圧ガスが上記受け取りタンクに入る前に冷却装置を使って冷却する工程、及び
    （ｍ）上記受け取りタンク内のガスの密度が上記定格密度に達したなら上記弁信号を発生することにより上記弁を通る昇圧ガスの流動を終了させる工程、
    を含む、昇圧ガス分配方法。
14. 前記受け取りタンク内のガス密度の前記タンク定格密度に対する比率である満杯に対する割合信号を発生する工程を含む、請求項１３記載の昇圧ガス分配方法。
15. 前記冷却する工程が液体水素源を使用することを含む、請求項１３記載の昇圧ガス分配方法。
16. 前記受け取りタンク内のガスの密度を計算する工程が推定した温度及び圧力信号を基にする、請求項１３記載の昇圧ガス分配方法。
17. 温度信号及び圧力信号に基づいて受け取りタンク内のガスの密度を定期的に計算する前記工程（ｉ）が、密度の推定値と前記昇圧ガス源から出てくる昇圧ガスの流量とを基に前記受け取りタンク内のガスの温度と圧力の推定値を計算することにより推定の温度信号及び推定の圧力信号を得ることを含む、請求項１３記載の昇圧ガス分配方法。

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