JP6567333B2 - 流体を供給する装置および方法 - Google Patents

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レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
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Description

本発明は、流体を供給する装置および方法に関する。
本発明は、より詳細には、液体ガス混合物の形態で極低温温度でガス燃料を貯蔵するソースタンクと、クライオポンプと、このポンプは、吸込管を介してタンクの下部に接続された吸込口を備え、高圧流体を使用者に供給するための高圧の第１の出口と、戻りパイプを介してタンクの上部に接続されたガス抜き用の第２の出口とを備えた流体を供給する装置に関する。
本発明は、極低温温度で貯蔵された液体のタンクの流体を圧力下で供給する装置（液体又はガス）に関する。加圧ガスを得るために、ポンプ送りされた液体は、気化器において気化できる。
真空下で断熱されたタンクから極低温液体を回収するポンプを備えると共に極低温液体を圧縮する高圧クライオ液体ポンププラントは、（気化から生じる）発生したボイルオフガスの扱い方についての問題に直面している。このボイルオフガスは、タンクにより、ポンプとこのポンプをタンクに接続する配管とにより、特に冷却段階中のポンプの動作サイクルにより発生させられる。これらの発生したガスの全ては、それらが再凝結できるように熱サイホン装置を用いて理想的には液相で、又は代替として使用される流体が熱サイホンの使用を困難又は不可能にさせるときには気相で、理論上はタンクに戻される。これは、水素などの低濃度で大変に揮発性の流体にはよくあることである。発生したガスの量は、とても大きいものとなり得、望まれていないタンク中の圧力の増加と、大気中への水素の放出との結果になる。タンクへ戻されるこれらのガス流の別の帰結は、ガス流がタンク中の圧力を増加させ、流体の温度も増大させるといったものであり、ことによると正味の正の吸込ヘッド（ＮＰＳＨ：net positive suction head）の損失又は吸込水頭損失になる。
これらの現象は、特に、低いモル質量の流体（水素、ヘリウム）をポンプ送りするときに、考慮に入れることが必要である。
液体の形態のガスをポンプ送りすることは、一般に、ガスの形態でそれを圧縮するよりもエネルギー効率の観点でより有利である。
しかし、液体水素をポンプ送りすることは、比較的扱いにくいことである。それが低濃度で高い揮発性のため、ポンプまでずっと液体の形態でそれを維持することは比較的難しい。これはキャビテーションの現象をもたらす可能性があり、ガスがポンプ中で発生する可能性があり、これはタンクへ戻される必要がある。液体水素の極低温圧縮は、将来の水素を動力とする応用についてのこの頃のある程度の関心を作り出している。市場のこの出現段階は、他の応用および市場のハードウェアおよび製品の使用をもたらしており、その仕様および性能は、計画されたデモンストレーションといくぶん相いれない。例えば、ポンプが冷たく維持されている時間は、１回の動作あたり２時間に制限される必要があり、かなりの量のガスを発生させる加熱／冷却サイクルを必要としている。
大容量の水素圧縮ステーションについては、発生したガスの量は、かなり大きいものとなり得、この生産されたガスを圧縮し回収タンクにそれを貯蔵するさらなる圧縮ステーションへの投資を正当化することができる。しかし、これは、設備の経済上のバランスシートに好ましくない。
ポンプには、吸込管を介してタンクから液体が供給され、動作中に低い温度で維持される。生産されたガスは、ポンプのガス抜き用の出口を介してタンクへ戻される。この生産されたガスの量は、設備およびポンプの熱的性能と動作サイクルとに依存している。
ポンプがスイッチオフされるとき（周囲温度）、ポンプを与える回路のポンプと関連した管は、熱い（周囲温度）。タンクは、熱の進入のため真空下で液体を気化させ、タンク中の圧力を上昇させる。
この設備が使用される前には、回路およびポンプは、冷却される必要がある。これは、ポンプのガス抜き用の出口を介してタンクへ戻される液体をポンプ送りすることにより実行される。これは、タンク中の圧力の増加に大変寄与する。
極低温流体用、および特に液体水素用の２つのメインのポンプ構成が存在する。「標準的な」構成と呼ばれる第１の構成では、ポンプはタンクの底部から液体を汲み出し、ポンプのガス抜き用の出口は、タンク（気相）の頂部に接続されている。タンクが満杯であるとき、これは、かなりの圧力の増加を生じさせる可能性があり、外部へのガス抜きを必要とする。
「熱サイホン」タイプであると呼ばれる第２の構成では、ガス抜き用の出口は、タンク（液相）の底部に接続されている。より熱いガス又は液体が、液相に戻され、そこでそれは再液化又は冷却される。この熱サイホン装置は、タンク中の圧力の増加を制限することを可能にする。ポンプは、熱サイホンのホット源（ｈｏｔ ｓｏｕｒｃｅ）を構成する。通常の動作の場合、熱サイホンでは、水頭損失の制御を維持するため、ポンプに呼び水を差すと共に動作させる必要がある圧力ヘッドを十分に有するために、熱源が利用可能であることを確実にもするために、一定数の設計および設備の用意が観察されることが要求される。この点において、ポンプへの熱の入力とガスの発生を最小にするためにできるだけ低いことが必要である供給配管との間に衝突があり得ると共に、熱サイホンの満足な動作を確実にするために必要とされる熱の必要性が存在する。
液体部分の中に導入される熱は、ポンプがポンプ送りされていないときでも、ポンプの吸込側からガス抜き用の出口へ「熱サイホン」タイプの液体の循環を生じさせるのに十分な液体の濃度を減少させる。正しい運転のために、ポンプの吸込箇所とタンクへ戻る箇所との間の高さの差は付着することが必要とされる。
この熱サイホンタイプの構成は、水素などの軽い流体に関して、困難だけをもって動作する。特にタンクがほとんど空であるときに、水素を用いたポンプにおいて熱サイホンタイプの自然循環を形成することは実際的に不可能である。
本発明の目的は、従来技術の上述の欠点の全部又は一部を改善することである。
この目的を達成するために、本発明による装置は、上記前文に与えられたその包括的定義による他の態様において、極低温バッファ貯蔵ボリュームと、バッファ貯蔵ボリュームの下部をタンクに接続する第１のパイプと、タンクの上部をバッファ貯蔵ボリュームに接続する第２のパイプとを備えると共に、バッファ貯蔵ボリューム中のガスを液化する液化部材を備えることを本質的な特徴とする。
また、本発明のいくつかの実施形態は、以下の特徴の１つ又は複数を備えることができる。
− 第１のパイプは、吸込管とは異なる。
− 第２のパイプは、液体がバッファ貯蔵ボリュームとタンクとの間で移送されることを可能にするチューブを形成し又は備えることができる。
− ポンプは、２方向に動作するように構成されている（液体の流れは、逆になることができる）。
− 第２のパイプは、バッファ貯蔵ボリュームの上部に接続された第１の端部と、戻りパイプに接続された第２の端部とを有し、つまり、バッファ貯蔵ボリュームは、タンクに接続されていると共に、戻りパイプを介してポンプの第２の出口に接続されている。
− バッファ貯蔵ボリュームは、内部の圧力を増加させるつもりでバッファ貯蔵ボリューム内に収容された流体を選択的に加熱する少なくとも１つのヒータを備える。
− バッファ貯蔵ボリュームは、貯蔵ボリュームの上部および下部にそれぞれ配置された２つのヒータを備える。
− 吸込管、戻りパイプ、第１のパイプ、第２のパイプの少なくとも１つは、少なくとも１つの弁、特に、少なくとも１つの制御された弁を備える。
− 装置は、少なくとも１つの弁に接続されていると共に液化部材に接続されているデータを取得し、記憶し、処理する部材を備える。
− データを取得し、記憶し、処理する部材は、（１つ又は複数の）ヒータにも接続されており、装置において気化されたガスの少なくとも一部をバッファ貯蔵ボリュームにおいて液化するために、データを取得し、記憶し、処理する部材は、液化部材と、少なくとも１つのヒータと、少なくとも１つの弁とを制御するように構成されている。
− データを取得し、記憶し、処理する部材は、所定の閾値圧力未満にタンク中の圧力を維持するために、液化部材と、少なくとも１つのヒータと、少なくとも１つの弁とを制御するように構成されている。
− 装置は、タンク中の圧力を感知する圧力センサ、タンク中の温度を感知する温度センサ、バッファ貯蔵ボリューム中の圧力を感知する圧力センサ、バッファ貯蔵ボリューム中の温度を感知する温度センサのうちの少なくとも１つを備え、少なくとも１つのセンサは、データを取得し、記憶し、処理する部材に接続されている。
− ポンプは、所定の吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）を有し、ポンプの吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）だけ増加させられる、およびことによっては、タンクをポンプに接続する吸込管の配管により引き起こされる水頭損失の値だけやはり増加させられる極低温流体の飽和圧に少なくとも等しくタンク中又は吸込管中の圧力を維持するために、データを取得し、記憶し、処理する部材は、液化部材と、少なくとも１つのヒータと、少なくとも１つの弁とを制御するように構成されている。
− 戻りパイプの端部は、マルチジェット分配ノズルを備える。
− 液化部材は、クライオクーラを備える。
本発明は、上記又は以下の特徴のいずれか１つによる流体供給装置を用いて流体を供給する方法において、ポンプがスイッチオフされる期間中、かつタンク中の圧力が所定の閾値に到達するとき、タンクからバッファ貯蔵ボリュームへ気化したガスを移送するステップと、移送されたガスが液化部材によりバッファ貯蔵ボリューム中で液化される液化ステップとを備える方法に関する。
他の可能な特徴によれば、以下の通りである。
− バッファ貯蔵ボリューム中の液体レベルが設定限界レベルに到達するときに、液体がバッファ貯蔵ボリュームからタンクへ移送される。
− （一方向又は両方向に）バッファ貯蔵ボリュームとタンクの間の流体の少なくとも１つの移送は、バッファ貯蔵ボリューム内の圧力とタンク内の圧力との間の圧力差を確立することによると共に、（（１つ又は複数の）弁の開放により）これらの後者を流体連通におくことにより実行される。
− この方法は、ポンプの第２の出口とポンプの入口と吸込パイプとを介してバッファ貯蔵ボリュームからタンクへ液体を移送することによりポンプを冷却するステップを備える。
− この方法は、ポンプをスイッチオンし、吸込パイプとポンプの入口とポンプの出口とを介してタンクからバッファ貯蔵ボリュームへ液体を移送することによりポンプを冷却するステップを備え、バッファ貯蔵ボリュームにおいて気化されたガスの少なくとも一部は、液化部材により液化される。
− この方法は、バッファ貯蔵ボリューム中の圧力がタンク中の圧力未満であるとき、液体が入口を介してタンクからポンプ送りされ、ポンプの第２の出口は、バッファ貯蔵ボリュームに流体的に接続されるポンプ送りするステップを備える。
− この方法は、タンクから液体をポンプ送りするステップを備え、このポンプ送りするステップ中、ポンプにおいて気化された流体の少なくとも一部がポンプの高圧の第２の出口からバッファ貯蔵ボリュームへ移送され、液化部材により液化される。
本発明は、上記又は以下の特徴の任意の組合せを備える任意の代替の装置又は方法にも関し得る。
他の特徴および利点は、本発明の一実施形態による流体を供給する装置の構造および動作を示す概略図および部分図を示す単一の図を参照して以下の説明を読むことにより明らかになろう。
本発明に係る装置の概略図である。
流体を供給する装置は、液体ガス混合物の形態で極低温温度でガス燃料を貯蔵するソースタンク２を備える。タンク２は、２つの壁の間に断熱用の真空を有する二重壁タイプであることが好ましい。
この装置は、吸込管５を介してタンクの下部２に接続された吸込口４を装備したクライオポンプ３を備える。
ポンプ３は、使用者に加圧流体（液体）を供給するための高圧の第１の出口６と、ガス抜き用の第２の出口７とを備える。ガス抜き用の出口７は、戻りパイプ９を介してタンクの上部２に接続されている。例えば、戻りパイプ９の端部は、タンクの上部２にマルチジェット分配ノズル１７を備える。
装置１は、全く異なる極低温バッファ貯蔵ボリューム８と、タンク２、好ましくはタンク２の底部にバッファ貯蔵ボリューム８の下部を接続する第１のパイプ１０とをさらに備える。装置１は、タンク２の頂部をバッファ貯蔵ボリューム８、好ましくはバッファ貯蔵ボリューム８の頂部に接続する第２のパイプ１１を備える。加えて、バッファ貯蔵ボリューム８は、バッファ貯蔵ボリューム８中でガスを液化する液化部材１２、例えば、クライオクーラを備える。
好ましくは、バッファ貯蔵ボリューム８は、内部の圧力を増大させるつもりで、少なくとも１つのヒータを備え、さらにより好ましくはバッファ貯蔵ボリューム８内に収容された流体を選択的に加熱する２つのヒータ１３、１４を備える。２つのヒータは、例えばそれぞれ、バッファ貯蔵ボリューム８の上部および下部に配置される。
図示されるように、第２のパイプ１１は、バッファ貯蔵ボリューム８の上部に接続された第１の端部と、戻りパイプ９に接続された第２の端部とを備えることができる。つまりそれは、バッファ貯蔵ボリューム８は、タンク２に接続されていると共に、戻りパイプ９を介してポンプ３の第２の出口７に接続されているものである。
概略的に示されるように、パイプおよび管の全部又は一部は、例えば、一方ではタンク２に接続された部分と、他方ではバッファ貯蔵ボリューム８およびポンプ３に接続された部分との間の接続のゾーン１６に沿って、取り外し可能な接続端部を有することができる。ポンプ３およびバッファ貯蔵ボリューム８は、配管１０および１１を接続する長さと、水頭損失と、追加の望まれていない熱の入力を最小にするように理想的には配置される。ポンプ３は、例えば、標準的な商業的に利用可能なポンプである。将来は、バッファ貯蔵タンク８内にそれが浸漬されることを可能にし、配管を接続する必要をなくすこの応用および設計について具体的に開発されたポンプ３を使用することが可能である。吸込管５、戻りパイプ９、第１のパイプ１０、第２のパイプ１１のうち、少なくとも１つは、少なくとも１つの弁１５、１９、１１０、１１１、２１１、特に、少なくとも１つの制御された弁を備える。例えば、吸込管５は、１つ又は２つの弁１５を備える。第１のパイプ１０は、１つ又は２つの弁１１０を備えることができる。第２のパイプ１１は、弁１１１を備えることができる。ガス抜き用のパイプ９は、１つ又は２つの弁１９を備えることができる。同様に、ポンプ３のガス抜き用の出口７は、戻りパイプ９と第２のパイプ１１と間の接合の上流に弁２１１を備えることができる。
できるなら、装置は、（ワイヤレスでおよび／又は有線接続で）弁１５、１９、１１０、１１１、２１１に接続されていると共に、液化部材１２に接続されているデータを取得し、記憶し、処理する部材１３０も備える。
データを取得し、記憶し、処理する部材１３０は、（１つ又は複数の）ヒータ１３、１４に接続することもできる。
データを取得し、記憶し、処理する部材１３０は、液化部材１２と、少なくとも１つのヒータ１３、１４と、弁１５、１９、１１０、１１１、２１１とを制御するように構成（プログラム）されるのに適したマイクロプロセッサ、コンピュータ、又は任意の他の装置を備えることもできる。
特に、装置は、装置において気化されたガスの少なくとも一部（すなわち、タンク又はポンプ又は回路で生産されたガス）についてバッファ貯蔵ボリューム８において液化を制御するように構成することができる。
同様に、データを取得し、記憶し、処理する部材１３０は、所定の圧力閾値未満でタンク２の圧力を維持するように、液化部材１２と、少なくとも１つのヒータ１３、１４と、弁又は複数の弁１５、１９、１１０、１１１、２１１とを制御するように構成することができる。
有利には、装置は、タンク２中の圧力を感知する圧力センサ２２、タンク２中の温度を感知する温度センサ、バッファ貯蔵ボリューム８中の圧力を感知する圧力センサ１８、バッファ貯蔵ボリューム８中の温度を感知する温度センサとのうちの少なくとも１つを備えることができ、好ましくは、少なくとも１つのセンサ１８、２２は、データを取得し、記憶し、処理する部材１３０に接続されている。
ポンプ３は、所定の知られている吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）を有する。ポンプ３の吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）だけ増加させられる、およびことによっては、タンク１をポンプに接続する吸込管５の配管による水頭損失の値だけやはり増加させられる極低温流体の飽和圧に少なくとも等しくタンク２中又は吸込管５中の圧力を維持するために、データを取得し、記憶し、処理する部材１３０は、液化部材１２と、ヒータ又は複数のヒータ１３、１４と、弁又は複数の弁１５、１９、１１０、１１１、２１１とを制御するように特に構成することができる。
本発明による装置の構造および動作は、既知の解決手段を上回る多数の利点をもたらす。例えば、以下により具体的に説明されるように、本装置は、ガス抜き管９を介してタンク２の気相に接続され、タンク２からの熱の入力、又は任意の他の追加の熱の入力が、バッファ貯蔵ボリューム８において再液化されることを可能にし、したがって、タンク２の圧力を減少させ／制御する。バッファ貯蔵ボリューム８の仕様と液化部材１２の仕様とは、ポンプ３およびそれをタンク２に接続する要素の熱的性能の関数として、およびその動作サイクルの関数としても決定される。例えば、連続動作時に、液化部材１２およびバッファ貯蔵ボリューム８は、ポンプ３および配管により発生させられたガスが、連続的に再液化され、これらのガスがタンク２へ戻るのを防ぐように特性をもたせることができる。不連続動作中、発生したガスは、計画的にタンク２に戻され、そこでガスは、ポンプ３がオフとなるときに液化されるように待つ。この動作モードは、液化部材１２とバッファボリューム８とのサイズが最適化されることを可能にする。この装置の主要な利点の１つは、それはタンク２中の流体のレベルがどんなであっても機能的なままであり、とりわけ、それは流体がポンプ３へ供給される状態を最適化する。
この装置は、大気への放出又は圧縮機および回収タンクの使用を防ぎつつ、タンク２の圧力を制御することを可能にする。
この構成は、タンク２のレベルにかかわらずにキャビテーションのリスクを避ける又は制限するのに十分である圧力レベル（ＮＰＳＨ）で、ポンプの最適な動作、および特に冷却および液体供給も可能にする。
有利な特徴によれば、熱サイホン現象は、（重力および温度の影響よりむしろ）回路中の圧力を管理することにより得ることができる。
次に、様々な動作モードの例が以下に説明される。
スタンバイにある設備
装置が非作動状態にある（オフ、完全に停止している）ときに、ポンプ３は非作動状態にあり、全部の弁が閉鎖されることが好ましい。タンク２内の圧力は、熱が入るにつれて増加する。戻りパイプおよび第２のパイプ１１における弁１９、１１１が開かれた後、バッファ貯蔵ボリューム８は、タンク２の気相に接続される。液化部材１２は、バッファ貯蔵ボリューム８中のガスを液化するつもりで、タンク２からガスを汲み出すことができる。したがって、バッファ貯蔵ボリューム８は、液体を溜め、その量は、レベルセンサおよび／又は圧力センサ１８により測定することができる。
これは、タンク２の圧力を減少させることを可能にする。バッファ貯蔵ボリューム８が満杯であるとき、第２のパイプ１１中の弁１１１は、閉鎖することができ、バッファ貯蔵ボリューム８のヒータ１３、１４は、必要があれば、バッファ貯蔵ボリューム８中の圧力をタンク２の圧力より高い圧力へ増加させるために作動させることができる。このようにして、液体は、第１のパイプ１０中の弁１１０を開くことによりタンク２へ戻ることができる。代替として又は組み合わせて、液体は、関連した弁１１１、１９を開くことにより、第２のパイプ１１と戻りパイプ９とを介してタンク２の頂部へ戻ることができる。
この液体の移送は、タンク２中の圧力およびバッファ貯蔵ボリューム８中の圧力が同一になるときに中断される。このプロセスは、特に、将来のポンプ送り動作をするつもりで、タンク２中の液体のレベルと冷たさを維持するために必要になるたびに再開することができる。
ポンプの冷却
ポンプ動作前に、好ましくは、バッファ貯蔵ボリューム８は、満杯で、タンク２の圧力より高い圧力であり、全ての弁は閉鎖されている。
第２のパイプと吸込管５との弁１１１、２１１、１５を開くことにより、冷たい液体は、ポンプ３を冷却するために、ポンプ３を介してタンクへ戻され、通過させることができる。液体は、液体部へ戻り、そこでガスが再液化される。したがって、圧力の増加は比較的小さい。ポンプ３が十分に冷却されたとき（これは、例えば、１つ又は複数の温度センサにより測定される）、ポンプ３は、使用する準備ができている。
ポンプ３が逆方向の流れを受け入れるように設計されていない例では、液体の流れは、一方では、タンク２からポンプ３を介してバッファ貯蔵ボリューム８へ汲み出すことができる。この温められた流体は、バッファ貯蔵ボリューム８内で再び液化することができる。この動作モードの場合、タンク２の圧力は、バッファ貯蔵ボリューム８中の圧力より高い必要がある。それは、（例えばヒータによって）タンク２の圧力を増加させることにより、および／又は（液化部材１２を用いて）バッファ貯蔵ボリューム８中の圧力を減少させることにより実現することができる。
ポンプ３の性能がよくない場合、液化部材１２およびバッファ貯蔵ボリューム８は、全ての生産されたガスを液化するのに十分に特性をもたせることができない。その場合には、後で再液化されるつもりで（上記参照）その圧力を増加させることにより、ガスは、タンク２へ戻され得る。
ポンプ３を冷却するためにポンプ３が３ｋｇの水素を気化させる極端な場合には、４００リットルのバッファ貯蔵ボリュームと、２０℃で１００ワットの電力を有するクライオクーラとは、ポンプ３の冷却中に生産された全てのガスを液化するのに十分であり得る。
ポンプ３が冷却されるやり方は、特にタンク中の液体のレベルに従って適合することができる。
ポンプの作動又は休止（冷たい）
ポンプ３が正しい温度にあるとき、ポンプ３は、液体をポンプ送りすることができる。ポンプ３は、過剰にポンプ送りされた液体を、（第２のパイプ１１を介して）バッファ貯蔵ボリュームに向けることにより、正しい温度で維持することができる。
液化部材１２の冷却力がポンプ３の熱損失を超えるので、ポンプ送り中に気化されたガスは、バッファ貯蔵ボリューム８において完全に液化され得る。
それは、ポンプ３が休止しているが冷たい例にも当てはまる。
（１つ又は複数の）圧力センサおよび温度センサにより供給される信号は、適切な場合、ポンプ３のガス抜き用の出口における弁２１１の開放度を制御することを可能にする。バッファ貯蔵ボリューム８が満杯であるとき、バッファ貯蔵ボリューム８は、上記のプロセスを用いてタンク２の中に空にすることができる。
従来の設備では、ポンプは、タンクを空にするときの終わりに一般にある場合のように十分に過冷されていない液体が供給されるとき、又は設備が長期のスタンバイにあった場合、ポンプ３は、ポンプ３への入口での液体は十分に過冷されていないので、呼び水の損失（キャビテーションのリスク）に苦しみ得る。これは、機器に有害な影響を及ぼし得る。一般に、ポンプの呼び水は、ガス抜き用の出口７を大気へ開くことにより元通りにされる。
この装置は、このガスの損失を防ぐことを可能にする。最初に、設備が非作動状態にある段階において、装置は、タンク２の圧力、およびしたがって液体の温度が下げられる／制御されることを可能にし、したがってポンプ３の入口における液体の過冷を保証する。代替として、前に説明した冷却の場合のように、ポンプ３の呼び水が、設備の始動前にバッファボリューム８中の圧力を下げることに注意を払いつつポンプ３を弁１１１および２１１を通じてバッファ貯蔵ボリューム８の中にガス抜きすることにより元通りにすることができる。これは、タンク２の圧力を増加させる必要なくなされ得る。これは、バッファ貯蔵ボリューム８中の圧力がタンク２の圧力未満にとどまる限り繰り返され得る。これらの動作中、液化部材１２は動作中であり、ガスを液化する。バッファ貯蔵ボリューム８が満杯になると、ガス抜きされることが必要とされるポンプ３の潜在的な不調に備えるために機能を果たすように、バッファ貯蔵ボリューム８は、管１０と弁１１０とを通じてタンク２へと空にされる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 液体ガス混合物の形態で極低温温度でガス燃料を貯蔵するソースタンク（２）と、吸込管（５）を介して前記タンク（２）の下部に接続された吸込口（４）を備えるクライオポンプ（３）と、高圧流体を使用者に供給するための高圧の第１の出口（６）と、戻りパイプ（９）を介して前記タンク（２）の上部に接続されたガス抜き用の第２の出口（７）とを備えた流体を供給する装置（１）であって、該装置は、
極低温バッファ貯蔵ボリューム（８）と、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）の下部を前記タンク（２）に接続する前記吸込管とは異なる第１のパイプ（１０）と、前記タンク（２）の前記上部を前記バッファ貯蔵ボリューム（８）に接続する第２のパイプ（１１）とを備えると共に、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中のガスを液化する液化部材（１２）を備えることを特徴とする装置（１）。
［２］ 前記第２のパイプ（１１）は、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）の上部に接続された第１の端部と、前記戻りパイプ（９）に接続された第２の端部とを有し、つまり、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、前記タンク（２）に接続されていると共に、前記戻りパイプ（９）を介して前記ポンプ（３）の前記第２の出口（７）に接続されていることを特徴とする、［１］に記載の装置。
［３］ 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、内部の圧力を増加させるつもりで前記バッファ貯蔵ボリューム（８）内に収容された流体を選択的に加熱する少なくとも１つのヒータ（１３、１４）を備えることを特徴とする、［１］又は［２］に記載の装置。
［４］ 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、前記貯蔵ボリュームの前記上部および前記下部にそれぞれ配置された２つのヒータ（１３、１４）を備えることを特徴とする、［３］に記載の装置。
［５］ 前記吸込管（５）、前記戻りパイプ（９）、前記第１のパイプ（１０）、前記第２のパイプ（１１）の少なくとも１つは、少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）、特に、少なくとも１つの制御された弁を備えることを特徴とする、［１］から［４］のいずれか一項に記載の装置。
［６］ 前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）に接続されていると共に前記液化部材（１２）に接続されているデータを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）を備えることを特徴とする、［５］に記載の装置。
［７］ 前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、１つ又は複数の前記ヒータ（１３、１４）にも接続されており、前記装置において気化された前記ガスの少なくとも一部を前記バッファ貯蔵ボリューム（８）において液化するために、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成されていることを特徴とする、［３］又は［４］に従属する［６］に記載の装置。
［８］ 前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、所定の閾値圧力未満に前記タンク（２）中の圧力を維持するために、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成されていることを特徴とする、［７］に記載の装置。
［９］ 前記タンク（２）中の圧力を感知する圧力センサ（２２）、前記タンク（２）中の温度を感知する温度センサ、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の圧力を感知する圧力センサ（１８）、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の温度を感知する温度センサのうちの少なくとも１つを備え、前記少なくとも１つのセンサ（１８、２２）は、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）に接続されていることを特徴とする、［６］から［８］のいずれか一項に記載の装置。
［１０］ 前記ポンプ（３）は、所定の吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）を有し、前記ポンプ（３）の前記吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）だけ増加させられる、およびことによっては、前記タンク（１）を前記ポンプ（３）に接続する前記吸込管（５）の配管により引き起こされる前記水頭損失の値だけやはり増加させられる前記極低温流体の飽和圧に少なくとも等しく前記タンク（２）中又は前記吸込管（５）中の圧力を維持するために、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成されていることを特徴とする、［７］から［９］のいずれか一項に記載の装置。
［１１］ ［１］から［１０］のいずれか一項に記載の流体供給装置を用いて流体を供給する方法において、前記ポンプ（３）がスイッチオフされる期間中、かつ前記タンク（２）中の圧力が所定の閾値に到達するとき、前記タンク（２）から前記バッファ貯蔵ボリューム（８）へ気化したガスを移送するステップと、移送されたガスが前記液化部材（１２）により前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中で液化される液化ステップとを備えることを特徴とする方法。
［１２］ 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の前記液体レベルが設定限界レベルに到達するときに、液体が前記バッファ貯蔵ボリューム（８）から前記タンク（２）へ移送されることを特徴とする、［１１］に記載の方法。
［１３］ （一方向又は両方向に）前記バッファ貯蔵ボリューム（８）と前記タンク（２）の間の流体の少なくとも１つの移送は、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）内の圧力と前記タンク（２）内の圧力との間の圧力差を確立することによると共に、（（１つ又は複数の）弁の開放により）これらの後者を流体連通におくことにより実行されることを特徴とする、［１２］に記載の方法。
［１４］ 前記ポンプの前記第２の出口（７）と前記ポンプ（３）の前記入口（４）と前記吸込パイプ（５）とを介して前記バッファ貯蔵ボリューム（８）から前記タンク（２）へ液体を移送することにより前記ポンプ（３）を冷却するステップを備えることを特徴とする、［１１］から［１３］のいずれか一項に記載の方法。
［１５］ 前記ポンプ（３）をスイッチオンし、前記吸込パイプ（５）と前記ポンプの前記入口（４）と前記ポンプ（３）の出口（７）とを介して前記タンク（２）から前記バッファ貯蔵ボリューム（８）へ液体を移送することにより前記ポンプ（３）を冷却するステップを備え、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）において気化されたガスの少なくとも一部は、前記液化部材（１２）により液化されることを特徴とする、［１１］から［１４］のいずれか一項に記載の方法。

Claims (15)

  1. 液体ガス混合物の形態で極低温温度でガス燃料を貯蔵するソースタンク（２）と、吸込管（５）を介して前記ソースタンク（２）の下部に接続された吸込口（４）、高圧流体を使用者に供給するための高圧の第１の出口（６）、及び戻りパイプ（９）を介して前記ソースタンク（２）の上部に接続されたガス抜き用の第２の出口（７）を備えるクライオポンプ（３）と、を備えた流体を供給する装置（１）であって、該装置（１）は、
    極低温バッファ貯蔵ボリューム（８）と、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）の下部を前記ソースタンク（２）に接続する前記吸込管とは異なる第１のパイプ（１０）と、前記ソースタンク（２）の前記上部を前記バッファ貯蔵ボリューム（８）に接続する第２のパイプ（１１）とを備えると共に、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中のガスを液化する液化部材（１２）を備えることを特徴とする装置（１）。
  2. 前記第２のパイプ（１１）は、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）の上部に接続された第１の端部と、前記戻りパイプ（９）に接続された第２の端部とを有し、つまり、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、前記戻りパイプ（９）を介して前記ソースタンク（２）に接続されているとともに、前記クライオポンプ（３）の前記第２の出口（７）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、内部の圧力を増加させるつもりで前記バッファ貯蔵ボリューム（８）内に収容された流体を選択的に加熱する少なくとも１つのヒータ（１３、１４）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）は、前記バッファ貯蔵ボリュームの前記上部および前記下部にそれぞれ配置された２つのヒータ（１３、１４）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
  5. 前記吸込管（５）、前記戻りパイプ（９）、前記第１のパイプ（１０）、前記第２のパイプ（１１）の少なくとも１つは、少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）、特に、少なくとも１つの制御された弁を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）に接続されていると共に前記液化部材（１２）に接続されているデータを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
  7. 前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、１つ又は複数の前記ヒータ（１３、１４）にも接続されており、前記装置において気化された前記ガスの少なくとも一部を前記バッファ貯蔵ボリューム（８）において液化するために、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成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６に記載の装置。
  8. 前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、所定の閾値圧力未満に前記ソースタンク（２）中の圧力を維持するために、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
  9. 前記ソースタンク（２）中の圧力を感知する圧力センサ（２２）、前記ソースタンク（２）中の温度を感知する温度センサ、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の圧力を感知する圧力センサ（１８）、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の温度を感知する温度センサのうちの少なくとも１つを備え、前記少なくとも１つのセンサ（１８、２２）は、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）に接続されていることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記クライオポンプ（３）は、所定の吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）を有し、前記クライオポンプ（３）の前記吸込水頭損失（ＮＰＳＨ）だけ増加させられる、およびことによっては、前記ソースタンク（２）を前記クライオポンプ（３）に接続する前記吸込管（５）の配管により引き起こされる前記吸込水頭損失の値だけやはり増加させられる極低温流体の飽和圧に少なくとも等しく前記ソースタンク（２）中又は前記吸込管（５）中の圧力を維持するために、前記データを取得し、記憶し、処理する部材（１３０）は、前記液化部材（１２）と、前記少なくとも１つのヒータ（１３、１４）と、前記少なくとも１つの弁（１５、１９、１１０、１１１、２１１）とを制御するように構成されていることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の流体を供給する装置を用いて流体を供給する方法において、前記クライオポンプ（３）がスイッチオフされる期間中、かつ前記ソースタンク（２）中の圧力が所定の閾値に到達するとき、前記ソースタンク（２）から前記バッファ貯蔵ボリューム（８）へ気化したガスを移送するステップと、移送されたガスが前記液化部材（１２）により前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中で液化される液化ステップとを備えることを特徴とする方法。
  12. 前記バッファ貯蔵ボリューム（８）中の液体レベルが設定限界レベルに到達するときに、液体が前記バッファ貯蔵ボリューム（８）から前記ソースタンク（２）へ移送されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
  13. 一方向又は両方向への、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）と前記ソースタンク（２）の間の流体の少なくとも１つの移送は、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）内の圧力と前記ソースタンク（２）内の圧力との間の圧力差を確立することによると共に、１つ又は複数の弁の開放により、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）と前記ソースタンク（２）とを流体連通におくことにより実行されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記クライオポンプの前記第２の出口（７）と前記クライオポンプ（３）の前記吸込口（４）と前記吸込管（５）とを介して前記バッファ貯蔵ボリューム（８）から前記ソースタンク（２）へ液体を移送することにより前記クライオポンプ（３）を冷却するステップを備えることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記クライオポンプ（３）をスイッチオンし、前記吸込管（５）と前記クライオポンプの前記入口（４）と前記クライオポンプ（３）の出口（７）とを介して前記ソースタンク（２）から前記バッファ貯蔵ボリューム（８）へ液体を移送することにより前記クライオポンプ（３）を冷却するステップを備え、前記バッファ貯蔵ボリューム（８）において気化されたガスの少なくとも一部は、前記液化部材（１２）により液化されることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
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