JP7352336B2 - Apparatus and method for replenishing containers with pressurized gas - Google Patents

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Description

本発明は、容器に加圧ガスを補給するための装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for replenishing a container with pressurized gas.

本発明はより詳細には、加圧ガスで容器を燃料補給するための装置、特にガス水素タンクを燃料補給するための装置に関し、加圧ガス源と、前記ガス源に接続された1つの上流端、及び、容器に取り外し可能に接続されるように意図された少なくとも1つの下流端(6)を含む移送回路とを備え、前記装置は、ガス源から流れるガスを前記容器に入る前に冷却するための冷凍システムを備え、前記冷凍システムは直列に配置された圧縮機、凝縮器部、膨張弁、および蒸発器部を備える冷媒冷却ループ回路を備え、前記冷凍システムは前記凝縮器部と熱交換する冷源と、移送回路内に配置され、移送回路内を流れるガスと蒸発器部との間に熱交換部を含む熱交換器と、を備える。 The invention more particularly relates to a device for refueling containers with pressurized gas, in particular for refueling gaseous hydrogen tanks, comprising a source of pressurized gas and one upstream gas connected to said gas source. and a transfer circuit comprising at least one downstream end (6) intended to be removably connected to a container, said device cooling gas flowing from a gas source before entering said container. the refrigeration system comprises a refrigerant cooling loop circuit comprising a compressor, a condenser section, an expansion valve, and an evaporator section arranged in series, the refrigeration system having a heat exchanger with the condenser section; and a heat exchanger disposed within the transfer circuit and including a heat exchange section between the gas flowing within the transfer circuit and the evaporator section.

水素燃料補給ステーションは燃料電池電気自動車(FCEV)を高圧(例えば、70MPa以上)の水素で高速燃料補給(数分)するように設計されている。タンク内の過熱を避けるために、ディスペンサ燃料補給ノズルで水素を予備冷却(一般に-33℃未満)する必要がある。 Hydrogen refueling stations are designed for rapid refueling (in minutes) of fuel cell electric vehicles (FCEVs) with high pressure (eg, 70 MPa or higher) hydrogen. To avoid overheating in the tank, it is necessary to pre-cool the hydrogen (generally below -33° C.) at the dispenser refueling nozzle.

公知の冷却または冷凍システムは、水素冷却熱交換器に冷媒冷却ループ回路の冷媒を供給する。 Known cooling or refrigeration systems supply a hydrogen-cooled heat exchanger with refrigerant in a refrigerant cooling loop circuit.

冷媒はCOである。例えば、JP20150921108AまたはUS2016348840Aの文献を参照されたい。WO2018104983Aも参照されたい。 The refrigerant is CO2 . For example, see the documents JP20150921108A or US2016348840A. Please also refer to WO2018104983A.

一般に、熱交換器は、高需要に応えるために冷熱を貯蔵する材料の塊またはブロックを含む。冷凍装置はほぼ一定の冷却を提供することができ、冷却エネルギーは、熱交換器の熱慣性(高熱慣性)に蓄えられる。 Generally, a heat exchanger includes a mass or block of material that stores cold heat to meet high demand. Refrigeration systems can provide nearly constant cooling, with cooling energy stored in the thermal inertia of the heat exchanger (high thermal inertia).

しかしながら、熱慣性は、必要とされる冷熱を供給するのに、ある状況では十分ではないかもしれない。さらに、他のタイプの熱交換器(例:小型拡散接合熱交換器)を使用する場合、熱慣性は小さい。その場合、冷却エネルギーは、需要があるときに供給されなければならない。この要求は、ゼロから全冷却力まで数秒以内に変化する可能性がある。 However, thermal inertia may not be sufficient in some situations to provide the required cooling. Furthermore, when using other types of heat exchangers (e.g. compact diffusion bonded heat exchangers), the thermal inertia is small. In that case, cooling energy must be supplied when it is demanded. This demand can change from zero to full cooling power within seconds.

冷却力の最も効率的な使用は、向流熱交換器を使用して行われる。その場合、熱交換器への入口における冷媒の温度は、所定の温度範囲のままであることが望ましい。 The most efficient use of cooling power is made using countercurrent heat exchangers. In that case, it is desirable that the temperature of the refrigerant at the inlet to the heat exchanger remains within a predetermined temperature range.

その目的のために、所定の蒸発圧力範囲が熱交換器の入口で維持されなければならない。また、圧縮機の吸入時に十分な過熱を維持しなければならない。過熱は例えば、冷媒が既に気化した後に冷媒に加えられる所定量の熱である。それは、所与の圧力における温度によって定義することができ、熱交換器の出口または圧縮機入口で測定することができる。冷媒の蒸発温度は圧力に依存する。 For that purpose, a certain evaporation pressure range must be maintained at the inlet of the heat exchanger. Also, sufficient superheat must be maintained during suction of the compressor. Superheating is, for example, a predetermined amount of heat added to the refrigerant after it has already vaporized. It can be defined by the temperature at a given pressure and can be measured at the outlet of the heat exchanger or at the inlet of the compressor. The evaporation temperature of the refrigerant depends on the pressure.

過熱が制御される理由は、蒸発器部内の液体冷媒が液体から蒸気(気体)に完全に変化したことを確認するためである(これは蒸気のみが圧縮機吸込/吸込口に戻るようにしたいからである。) The reason superheating is controlled is to ensure that the liquid refrigerant in the evaporator section has completely changed from liquid to vapor (gas) (this is because we want only vapor to return to the compressor suction/suction )

また、燃料補給装置(またはステーション)は、延長された時間の間、待機モード(燃料補給の待機状態)に設定されてもよい。また、たとえ燃料補給があったとしても、ガスの量は最大の設計値を下回る可能性がある。これらの場合、冷凍システムは低負荷で動作する。 The refueling device (or station) may also be set in standby mode (ready for refueling) for an extended period of time. Also, even if refueling occurs, the amount of gas may be less than the maximum design value. In these cases, the refrigeration system operates at low load.

1つの目標は、前述の問題の少なくとも1つを克服または低減することである。 One goal is to overcome or reduce at least one of the aforementioned problems.

この目的のために、上記の一般的な定義によれば、本発明による装置は、冷媒冷却ループ回路は圧縮機の出口に接続された上流端と、圧縮機の入口の上流の冷媒冷却ループ回路に接続された下流端とを備えるとともに凝縮器部及び膨張弁を迂回するバイパス導管を備え、装置は、さらに、バイパス導管に流れる冷媒の流れを調整するバイパス調整弁を備え、装置は、圧縮機入口と熱交換器出口との間、特に圧縮機の入口の冷媒冷却ループ回路内の冷媒圧力を感知するための圧力センサを備え、装置は、バイパス調整弁に接続されて前記バイパス調整弁の開度を制御するように構成された電子コントローラを備え、圧縮機は可変速圧縮機であり、電子コントローラは圧縮機に接続され、圧縮機、特に圧縮機速度を制御するように構成され、電子コントローラは圧縮機速度およびバイパス調整弁の開度を制御することによって圧縮機の入口における吸入圧力を調整するように構成されることを本質的に特徴とする。 For this purpose, according to the above general definition, the device according to the invention comprises a refrigerant cooling loop circuit with an upstream end connected to the outlet of the compressor and a refrigerant cooling loop circuit upstream of the inlet of the compressor a bypass conduit having a downstream end connected to the compressor and bypassing the condenser section and the expansion valve, the apparatus further comprising a bypass regulating valve for regulating the flow of refrigerant flowing through the bypass conduit; The device comprises a pressure sensor for sensing the refrigerant pressure in the refrigerant cooling loop circuit between the inlet and the heat exchanger outlet, in particular at the inlet of the compressor, the device being connected to a bypass regulating valve to detect the opening of said bypass regulating valve. the compressor is a variable speed compressor, the electronic controller is connected to the compressor and is configured to control the speed of the compressor, and in particular the compressor is a variable speed compressor; is essentially characterized in that it is arranged to regulate the suction pressure at the inlet of the compressor by controlling the compressor speed and the opening of the bypass regulating valve.

加えて(または代替的に)、実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたはいくつかを含んでもよい。
電子コントローラは圧縮機の入口における吸引圧力を所定の値または圧力設定値に、または所定の圧力範囲内に調節するように構成され、
電子コントローラは流体の状態方程式および/または冷媒の所望の蒸発温度、すなわち、膨張弁の後の冷媒の温度に基づく相関関係によって、圧縮機の入口における所定の吸引圧力を計算するように構成され、
装置は熱交換器の入口で冷媒の温度を測定する温度センサを備え、
電子コントローラは熱交換器の入口で温度センサによって測定された冷媒温度を使用して、圧力損失を補償するために所定の吸入圧力制御を減少させるように構成され、
電子コントローラが冷却力要求を受信し、膨張弁の開度を制御し、特に、冷却要求が増加したときに膨張弁の開度を増加させるように構成され、
電子コントローラは膨張弁の開度が増加した場合にバイパス冷媒流量を減少させ、および/または圧縮機(8)の速度を増加させるように構成され、
装置は圧縮機入口と熱交換器出口との間、特に圧縮機の入口の冷媒冷却ループ回路内の冷媒温度を感知する温度センサを備え、
電子コントローラは圧縮機の入口における冷媒の温度を圧縮機速度およびバイパス弁の開度を制御することによって予め定められた温度設定点に調節するように構成され
電子コントローラは熱交換器を通る移送回路内のガスの流れを冷却するために熱交換器で必要とされる冷却力を示す信号を生成または受信し、それに応じて、冷凍システムによって生成される冷却力を制御するように構成される。
Additionally (or alternatively), embodiments may include one or more of the following features.
the electronic controller is configured to adjust the suction pressure at the inlet of the compressor to a predetermined value or pressure setpoint or within a predetermined pressure range;
the electronic controller is configured to calculate the predetermined suction pressure at the inlet of the compressor by a correlation based on the fluid state equation and/or the desired evaporation temperature of the refrigerant, i.e. the temperature of the refrigerant after the expansion valve;
The device is equipped with a temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant at the inlet of the heat exchanger,
the electronic controller is configured to use the refrigerant temperature measured by the temperature sensor at the inlet of the heat exchanger to reduce the predetermined suction pressure control to compensate for the pressure loss;
an electronic controller configured to receive the cooling power request and control the opening of the expansion valve, and in particular to increase the opening of the expansion valve when the cooling demand increases;
the electronic controller is configured to reduce the bypass refrigerant flow rate and/or increase the speed of the compressor (8) when the opening of the expansion valve increases;
The device comprises a temperature sensor for sensing the refrigerant temperature in the refrigerant cooling loop circuit between the compressor inlet and the heat exchanger outlet, in particular at the compressor inlet;
The electronic controller is configured to adjust the temperature of the refrigerant at the inlet of the compressor to a predetermined temperature set point by controlling the compressor speed and the opening of the bypass valve; is configured to generate or receive a signal indicative of the cooling power required by the heat exchanger to cool the gas flow therein, and to control the cooling power produced by the refrigeration system accordingly.

本発明はまた、加圧ガスで容器を燃料補給する方法、特にガス水素タンクを燃料補給するための方法であって、ガス源と、前記ガス源から容器へ圧縮ガスを移送するための移送回路とを含む装置を備え、前記方法は、前記移送回路内に配置された熱交換器を冷却するステップを備え、前記熱交換器は前記ガス源から前記容器へ流れるガスと熱交換し、前記冷却ステップは冷媒冷却ループ回路の蒸発器部において冷却力を生成し、冷媒冷却ループ回路は直列に配置された圧縮機、凝縮器部、膨張弁、および蒸発器部を備え、前記凝縮器部は冷源と熱交換し、前記方法は、圧縮機速度の制御および、凝縮器部および膨張弁を介して流れることなく圧縮機上流のバイパス導管を介して再噴射され圧縮機によって圧縮される冷媒の量の制御により、圧縮機の入口における吸入圧力を調整するステップを備える、方法に関する。 The invention also relates to a method for refueling a container with pressurized gas, in particular a method for refueling a gaseous hydrogen tank, comprising a gas source and a transfer circuit for transferring the compressed gas from said gas source to the container. and the method includes the step of cooling a heat exchanger disposed within the transfer circuit, the heat exchanger exchanging heat with gas flowing from the gas source to the vessel, The steps generate cooling power in an evaporator section of a refrigerant cooling loop circuit, the refrigerant cooling loop circuit comprising a compressor, a condenser section, an expansion valve, and an evaporator section arranged in series, the condenser section being a refrigeration section. The method includes controlling the compressor speed and the amount of refrigerant compressed by the compressor that is re-injected through a bypass conduit upstream of the compressor without flowing through the condenser section and expansion valve. The method comprises the step of adjusting the suction pressure at the inlet of the compressor by controlling the compressor.

他の実施形態によれば、本発明は、以下の特徴のうちの1つまたはいくつかを含むことができる。
圧縮機の入口における吸入圧力が所定の値または圧力設定値に、または所定の範囲内に調整され、
方法は、流体の状態方程式および/または冷媒の所望の蒸発温度、すなわち、膨張弁の後の冷媒の温度に基づく相関関係によって、圧縮機の入口における所定の吸入圧力を計算するステップを含み、
方法は前記圧縮機の速度および前記バイパス調整弁の開度の制御を介して、前記圧縮機の入口における前記冷媒の温度を所定の温度設定値に調節するステップを含み、
方法は前記冷媒冷却ループ回路の前記冷媒のいくらかを膨張容器に導いて、冷媒冷却ループ回路内の圧力を所定値未満に低下させるステップを含み、
方法は、膨張容器内の圧力が所定値より大きい場合、冷源を介して冷媒冷却ループ回路に冷熱を供給し、膨張容器から冷媒冷却ループ回路にガスを抜き出すステップを含み、
方法は圧縮機出口の下流で冷媒冷却ループ回路に接続された入口、および圧縮機入口の上流で冷媒冷却ループ回路に接続された出口を含む膨張容器を備え、装置は、膨張容器へのおよび膨張容器からの冷媒の流れを制御するための一組の弁を備え、冷媒冷却ループ回路内および膨張容器内の圧力を制御する。
According to other embodiments, the invention may include one or more of the following features.
the suction pressure at the inlet of the compressor is adjusted to a predetermined value or pressure setpoint or within a predetermined range;
The method includes calculating a predetermined suction pressure at the inlet of the compressor by a fluid equation of state and/or a correlation based on a desired evaporation temperature of the refrigerant, i.e., the temperature of the refrigerant after the expansion valve;
The method includes adjusting the temperature of the refrigerant at the inlet of the compressor to a predetermined temperature set point through control of the speed of the compressor and the opening of the bypass regulating valve;
The method includes directing some of the refrigerant in the refrigerant cooling loop circuit to an expansion vessel to reduce the pressure in the refrigerant cooling loop circuit below a predetermined value;
The method includes providing cold heat to the refrigerant cooling loop circuit through the cold source and extracting gas from the expansion container to the refrigerant cooling loop circuit when the pressure in the expansion vessel is greater than a predetermined value;
The method comprises an expansion vessel including an inlet connected to a refrigerant cooling loop circuit downstream of a compressor outlet and an outlet connected to a refrigerant cooling loop circuit upstream of a compressor inlet, the apparatus comprising: A set of valves is provided to control the flow of refrigerant from the vessel and to control the pressure within the refrigerant cooling loop circuit and within the expansion vessel.

本発明はまた、特許請求の範囲内の上記または下記の特徴の任意の組合せを含む任意の代替の装置または方法にも関することができる。 The invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or below features within the scope of the claims.

他の特徴または利点は、図面を参照した以下の説明を読むことによって明らかになるのであろう。
第1の実施形態による燃料補給装置の構造および動作を示す概略図および部分図である。 第2の実施形態による燃料補給装置の構造および動作を示す概略図および部分図である。 第3の実施形態による燃料補給装置の構造および動作を示す概略図および部分図である。 第4の実施形態による燃料補給装置の構造および動作を示す概略図および部分図である。 (独立してまたは組み合わされて)実施され得る装置およびプロセスの異なる可能な動作の概略図および部分図である。 さらなる実施形態による燃料補給装置の構造および動作を示す概略図および部分図である。
Other features or advantages will become apparent from the following description with reference to the drawings.
1 is a schematic diagram and a partial diagram showing the structure and operation of a refueling device according to a first embodiment; FIG. FIG. 7 is a schematic diagram and a partial diagram showing the structure and operation of a refueling device according to a second embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram and a partial diagram showing the structure and operation of a refueling device according to a third embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram and a partial diagram showing the structure and operation of a refueling device according to a fourth embodiment. 2A and 2B are schematic and partial illustrations of different possible operations of the apparatus and process that may be implemented (independently or in combination); FIG. Figure 3 is a schematic and partial diagram illustrating the structure and operation of a refueling device according to a further embodiment;

図面に示されるように、容器3を燃料補給するための装置1は自動車のタンクに加圧ガス(例えば、水素であるが、天然ガスなど他のガスであってもよい)を燃料補給するための燃料補給ステーションであってもよい。 As shown in the drawing, a device 1 for refueling a container 3 is used for refueling the tank of a motor vehicle with pressurized gas (for example hydrogen, but also other gases such as natural gas). It may also be a refueling station.

装置1は加圧ガス源2と、ガス源2に接続される1つの上流端5と、充填される容器またはタンク3に取り外し可能に接続されることを意図される少なくとも1つの下流端6(例えば、ノズルを備える)とを備える移送回路4とを備える。 The device 1 comprises a pressurized gas source 2, one upstream end 5 connected to the gas source 2 and at least one downstream end 6 (intended to be removably connected to the container or tank 3 to be filled). For example, a transfer circuit 4 comprising a nozzle) is provided.

ガス源2は例えば、加圧ガス貯蔵器またはバッファ、圧縮機、加圧ガスシリンダまたはチューブトレーラの束、液化ガス源および気化器、電解槽、ガスネットワーク出口のうちの少なくとも1つを含むことができる。 The gas source 2 may, for example, include at least one of a pressurized gas reservoir or buffer, a compressor, a pressurized gas cylinder or bundle of tube trailers, a liquefied gas source and vaporizer, an electrolytic cell, a gas network outlet. can.

移送回路4は、所定の燃料補給ストラテジ(圧力増加または圧力増加率および/または注入量制御および/またはタンク3内の密度の制御および/またはタンク3内の温度増加の制御)に従って電子コントローラによって制御されるバルブのセットを備えることができる。 The transfer circuit 4 is controlled by an electronic controller according to a predetermined refueling strategy (pressure increase or rate of pressure increase and/or injection volume control and/or control of the density in the tank 3 and/or control of the temperature increase in the tank 3). A set of valves may be provided.

装置1は容器3に入る前にガス源2から流れるガスを(例えば、0℃未満の所定の温度(特に-33℃と-40℃との間)まで)冷却するための冷凍システムを備える。冷却されたガス温度は、燃料補給条件(タンク3内の温度及び/又は圧力、タンク3内の圧力上昇率、移送回路4内のガス流量、周囲温度...)に応じて変化するように制御することもできる。 The apparatus 1 comprises a refrigeration system for cooling the gas flowing from the gas source 2 (for example to a predetermined temperature below 0°C, in particular between -33°C and -40°C) before entering the vessel 3. The cooled gas temperature varies depending on the refueling conditions (temperature and/or pressure in the tank 3, rate of pressure increase in the tank 3, gas flow rate in the transfer circuit 4, ambient temperature...). It can also be controlled.

この冷凍システムは、直列に配置された圧縮機8、凝縮器部9、膨張弁10および蒸発器部11を含む冷媒冷却ループ回路20を含む。冷媒冷却ループ回路20を流れる冷媒は好ましくは二酸化炭素であるが、R717(アンモニア)、R22、R134a、R404a、R507、または少なくとも-40℃に達することができる任意の冷媒のような別の冷媒が使用されてもよい。 The refrigeration system includes a refrigerant cooling loop circuit 20 including a compressor 8, a condenser section 9, an expansion valve 10 and an evaporator section 11 arranged in series. The refrigerant flowing through the refrigerant cooling loop circuit 20 is preferably carbon dioxide, but another refrigerant such as R717 (ammonia), R22, R134a, R404a, R507, or any refrigerant capable of reaching at least -40° C. may be used.

凝縮器部9は、圧縮機8で圧縮された冷媒を冷却する熱交換器を備えていてもよい。 The condenser section 9 may include a heat exchanger that cools the refrigerant compressed by the compressor 8.

冷凍システムは、凝縮器部9と熱交換する冷源12を含む。この冷源12は、ループなどの冷却流体回路を含むことができる。例えば、空気、水、窒素、または任意の適切な冷却流体または冷媒である。冷源は、熱対流器、冷却塔、または二次冷凍サイクルなど、冷媒を冷却することができる任意の他の冷器官(冷機器)または装置を含むことができる。冷源12からの冷却流体は、熱交換器において凝縮器部9と熱交換することができる。 The refrigeration system includes a cold source 12 that exchanges heat with a condenser section 9 . The cold source 12 may include a cooling fluid circuit, such as a loop. For example, air, water, nitrogen, or any suitable cooling fluid or refrigerant. The cold source may include any other refrigeration apparatus or device capable of cooling the refrigerant, such as a heat convector, cooling tower, or secondary refrigeration cycle. The cooling fluid from cold source 12 can exchange heat with condenser section 9 in a heat exchanger.

冷凍システムは、好ましくは移送回路4内に配置され、移送回路4内を流れるガスと蒸発器部11との間に熱交換部を備える熱交換器7を備える。蒸発器部11は移送回路4と熱交換する回路(例えば、コイル)及び/又は低温を貯蔵するための高い熱慣性を有する器官を形成する材料(アルミニウム等)の塊(例えば、数センチメートルの厚さの金属又はアルミニウムブロック及び/又は相変化材料などの他の材料)を備えることができる。 The refrigeration system preferably comprises a heat exchanger 7 arranged within the transfer circuit 4 and comprising a heat exchange section between the gas flowing within the transfer circuit 4 and the evaporator section 11 . The evaporator section 11 comprises a circuit (e.g. a coil) for heat exchange with the transfer circuit 4 and/or a block (e.g. a few centimeters) of material (e.g. aluminum) forming an organ with high thermal inertia for storing low temperatures. thick metal or aluminum blocks and/or other materials such as phase change materials).

有利な特徴によれば、冷媒冷却ループ回路20は、圧縮機8の出口に接続された上流端と、冷媒冷却ループ回路20内の圧縮機8の上流に接続された下流端とを含むとともに凝縮器部9および膨張弁10を迂回するバイパス導管13を備える。冷凍システムは、バイパス導管13に流入する冷媒の流れを制御するためのバイパス調整弁15を備える。 According to an advantageous feature, the refrigerant cooling loop circuit 20 includes an upstream end connected to the outlet of the compressor 8 and a downstream end connected upstream of the compressor 8 in the refrigerant cooling loop circuit 20 and condensing. A bypass conduit 13 that bypasses the vessel section 9 and the expansion valve 10 is provided. The refrigeration system includes a bypass regulating valve 15 for controlling the flow of refrigerant into the bypass conduit 13.

図1に示すように、圧縮機8、凝縮器部9、冷源12、バイパス調整弁、および場合によっては膨張弁10の少なくとも一部を冷凍モジュール14内に配置することができる。 As shown in FIG. 1, at least a portion of the compressor 8, the condenser section 9, the cold source 12, the bypass regulating valve, and possibly the expansion valve 10 can be arranged within the refrigeration module 14.

図1に示すように、バイパス導管13の下流端(上流は圧縮機出口に接続される)は、圧縮機8の吸入ラインに直接接続することができる。これは、高温の圧縮されバイパスされた冷媒が圧縮機8の入口に直接的に再注入されることを意味する。 As shown in FIG. 1, the downstream end of the bypass conduit 13 (upstream connected to the compressor outlet) can be connected directly to the suction line of the compressor 8. This means that the hot compressed bypassed refrigerant is reinjected directly into the inlet of the compressor 8.

別の実施態様(図2)では、バイパス導管13の下流端が熱交換器7の入口の上流に接続することができる。この第2の解決策は、高温の圧縮されバイパスされた冷媒と、熱交換器7に入る前に膨張弁10によって調整されるより冷たい冷媒流との混合を可能にする。これにより、膨張弁10は回路内の過熱レベル(十分な温度)を維持することができる。これにより、熱交換器7および圧縮機の吸入ラインにおいてより高い流体速度も可能になる。 In another embodiment (FIG. 2), the downstream end of the bypass conduit 13 can be connected upstream of the inlet of the heat exchanger 7. This second solution allows mixing of the hot compressed bypassed refrigerant with a cooler refrigerant stream that is regulated by the expansion valve 10 before entering the heat exchanger 7. This allows the expansion valve 10 to maintain a superheat level (sufficient temperature) within the circuit. This also allows higher fluid velocities in the heat exchanger 7 and the suction line of the compressor.

圧縮機が油潤滑式ピストン圧縮機である場合、これは、漏洩して冷媒冷却ループ回路、特に熱交換器7に蓄積したものであろう油をより良好に運ぶことを可能にする。しかし、蒸発器負荷が低い場合、熱交換器入口の温度を一定に保つことは、制御がより困難になる可能性がある。 If the compressor is an oil-lubricated piston compressor, this makes it possible to better transport oil that would have leaked and accumulated in the refrigerant cooling loop circuit, in particular in the heat exchanger 7. However, when the evaporator load is low, keeping the heat exchanger inlet temperature constant can be more difficult to control.

図3および図4に示す好ましい実施形態では、バイパス導管13の下流端が移送回路4の熱交換器7の出口に接続されている。すなわち、高温の圧縮されバイパスされた冷媒が再注入され、前記熱交換器7を出る冷媒と混合される。 In the preferred embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the downstream end of the bypass conduit 13 is connected to the outlet of the heat exchanger 7 of the transfer circuit 4. That is, the hot compressed bypassed refrigerant is reinjected and mixed with the refrigerant exiting the heat exchanger 7.

これは、高温の圧縮されバイパスされた冷媒が圧縮機8の入口または吸入ラインに注入されないが、より上流側、好ましくは熱交換器7の冷媒出口により近い位置に注入されることを意味する。 This means that the hot compressed bypassed refrigerant is not injected into the inlet or suction line of the compressor 8, but is injected more upstream, preferably closer to the refrigerant outlet of the heat exchanger 7.

例えば、バイパス導管13の下流端は蒸発器部11の直後、例えば、この蒸発器部11の出口から20cm~40cm後または熱交換器7の出口の直後に、冷媒冷却ループ回路20内に固定(接続)される。また、高温ガスのバイパス導管13のこの接続は、蒸発器部11の出口における冷媒温度測定値(温度センサ17)に近すぎないことが好ましい。 For example, the downstream end of the bypass conduit 13 is fixed (fixed) in the refrigerant cooling loop circuit 20 immediately after the evaporator section 11, e. connected). It is also preferred that this connection of the hot gas bypass conduit 13 is not too close to the refrigerant temperature measurement at the outlet of the evaporator section 11 (temperature sensor 17) .

これにより、バイパス流体が、測定された温度(温度センサ17)に及ぼす影響を回避または制限することができる。従って、好ましくは、温度測定値(温度センサ17)が蒸発器11の出口にできるだけ近くにあり(例えば、必要な取付具により出口から約5~10cm)、バイパス導管13の連結部は前記出口の約20~40cm下流または前記温度センサ17の20~30cm下流にある(例えば、冷媒冷却ループ回路/バイパス導管の第1の湾曲部の20~30cm下流)。しかし、蒸発器部11は一般にディスペンサの内側に取り付けられ、パイプは下から来るので、その位置は利用可能な空間によりほとんど自動的に画定される。 This makes it possible to avoid or limit the influence of the bypass fluid on the measured temperature (temperature sensor 17) . Preferably, therefore, the temperature measurement (temperature sensor 17) is as close as possible to the outlet of the evaporator 11 (for example approximately 5-10 cm from the outlet depending on the necessary fittings) and the connection of the bypass conduit 13 to said outlet. approximately 20-40 cm downstream or 20-30 cm downstream of said temperature sensor 17 (eg, 20-30 cm downstream of the first bend of the refrigerant cooling loop circuit/bypass conduit). However, since the evaporator section 11 is generally mounted inside the dispenser and the pipe comes from below, its position is almost automatically defined by the available space.

図2で説明した解決策と比較して、この解決策は、熱交換器7の入口で高温および低温の冷媒が混合されないので、熱交換器7の入口での温度変動の問題を防止または低減する。図1に記載された解決策と比較して、この解決策はオイルの戻りを助け、冷媒冷却ループ回路20の戻りライン(すなわち、熱交換器から圧縮機入口までのライン)における液体冷媒の蓄積を防止する。 Compared to the solution described in Figure 2, this solution prevents or reduces the problem of temperature fluctuations at the inlet of the heat exchanger 7, since hot and cold refrigerants are not mixed at the inlet of the heat exchanger 7. do. Compared to the solution described in FIG. prevent.

好ましくは、バイパス調整弁15は、調節された時間(例えば、ソレノイド弁のパルス幅変調)の間、閉鎖位置または複数の開放位置に設定され得るか、または開放位置および閉鎖位置(例えば、全開および全閉)に設定され得る、制御された弁である。これにより、バイパス導管13内を流れる冷媒の流量を中断又は変化させることができる。装置1はバイパス調整弁15に接続され、前記バイパス調整弁15の開度を制御するように構成された(例えば、プログラムされた)電子コントローラ21を備えることができる(図4参照)。 Preferably, the bypass regulating valve 15 can be set to a closed position or multiple open positions for a regulated period of time (e.g., pulse width modulation of a solenoid valve), or can be set to an open position or a plurality of open positions (e.g., fully open and It is a controlled valve that can be set to fully closed. Thereby, the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass conduit 13 can be interrupted or changed. The device 1 may comprise an electronic controller 21 connected to the bypass regulating valve 15 and configured (eg programmed) to control the opening of said bypass regulating valve 15 (see FIG. 4).

電子コントローラ21は、データを受信および/または送信する処置を記憶するための機器を備え得る。例えば、マイクロプロセッサおよび/または計算機および/またはコンピュータを含む。電子コントローラ21は装置またはステーション内に配置されてもよいし、離れていてもよい。この電子コントローラ21は、移送回路4内のガスのタンク3への流れを制御することもできる。 Electronic controller 21 may include equipment for storing procedures for receiving and/or transmitting data. For example, it includes a microprocessor and/or calculator and/or computer. Electronic controller 21 may be located within the device or station or may be remote. This electronic controller 21 can also control the flow of gas in the transfer circuit 4 to the tank 3.

圧縮機8は、可変速圧縮機であることが好ましい。電子コントローラ21は、圧縮機8に接続され、圧縮機8(on/off状態)および圧縮機8の速度を制御するように構成されてもよい。 Compressor 8 is preferably a variable speed compressor. The electronic controller 21 may be connected to the compressor 8 and configured to control the compressor 8 (on/off state) and the speed of the compressor 8.

冷凍システムの冷却力は、主として膨張弁10の開度によって制御することができる。コントローラ21は、膨張弁10に接続され、膨張弁10の開度を制御することによって冷凍システムによって生成される冷却力を制御するように構成されることが好ましい。 The cooling power of the refrigeration system can be controlled mainly by the opening degree of the expansion valve 10. The controller 21 is preferably connected to the expansion valve 10 and configured to control the cooling power generated by the refrigeration system by controlling the opening of the expansion valve 10 .

一定の蒸発圧力を維持するために、圧縮機8の上流、特に熱交換器7の入口における吸入圧力は、所定の範囲内に維持されなければならない。 In order to maintain a constant evaporation pressure, the suction pressure upstream of the compressor 8, in particular at the inlet of the heat exchanger 7, must be maintained within a predetermined range.

したがって、蒸発圧力の制御は、バイパス調整弁15および圧縮機8の速度を制御することによって行うことができる。 Therefore, the evaporation pressure can be controlled by controlling the bypass regulating valve 15 and the speed of the compressor 8.

蒸発温度、すなわち膨張弁の後の冷媒の温度は、膨張弁10の下流の圧力に依存する。 The evaporation temperature, ie the temperature of the refrigerant after the expansion valve, depends on the pressure downstream of the expansion valve 10.

(燃料補給ガスの所定の冷却のための)所望の蒸発温度に基づいて、必要な吸入圧力を(適切な状態式または相関式によって)計算することができる。 Based on the desired evaporation temperature (for a given cooling of the refueling gas), the required suction pressure can be calculated (by appropriate state or correlation equations).

圧力は、熱交換器7で、または好ましくは圧縮機8の吸入側で測定することができる。図4に示すように、装置は、圧縮機8の入口と熱交換器7の出口との間の、特に圧縮機8の入口における冷媒冷却ループ回路20内の冷媒圧力を感知するための圧力センサ16を備えることができる。 The pressure can be measured in the heat exchanger 7 or preferably on the suction side of the compressor 8. As shown in FIG. 4, the device includes a pressure sensor for sensing the refrigerant pressure in the refrigerant cooling loop circuit 20 between the inlet of the compressor 8 and the outlet of the heat exchanger 7, in particular at the inlet of the compressor 8. 16 can be provided.

圧力損失を補償するために、熱交換器7の入口における温度の測定値(温度センサ18)を使用して、吸入圧力制御の設定点を減少させることができる。 To compensate for the pressure loss, the measurement of the temperature at the inlet of the heat exchanger 7 (temperature sensor 18) can be used to reduce the set point of the suction pressure control.

図4に示すように、装置は、熱交換器7の上流、特に熱交換器7の入口における蒸発器部11内の冷媒温度を感知するための温度センサ18を備えることができる。 As shown in FIG. 4, the device may be equipped with a temperature sensor 18 for sensing the refrigerant temperature in the evaporator section 11 upstream of the heat exchanger 7, in particular at the inlet of the heat exchanger 7.

入口(温度センサ18)における温度は、吸入圧力によって与えられる蒸発温度に等しい。測定の代わりに、吸入圧力を介して計算された入口温度はより速く反応し、より良い制御を与える。 The temperature at the inlet (temperature sensor 18) is equal to the evaporation temperature given by the suction pressure. Inlet temperature calculated via suction pressure instead of measurement reacts faster and gives better control.

この文脈において、<<温度センサ>>という用語は、温度を直接または間接的に測定するためのデバイスおよび/または適切なパラメータに基づいて温度を計算するためのデバイスを意味する。 In this context, the term <<temperature sensor>> means a device for directly or indirectly measuring temperature and/or for calculating temperature on the basis of suitable parameters.

圧縮機8の吸入圧力は、バイパス導管13に入る高温ガスの流量の制御と圧縮機8の速度とによって制御することができる。 The suction pressure of the compressor 8 can be controlled by controlling the flow rate of hot gas entering the bypass conduit 13 and the speed of the compressor 8.

熱交換器7を通る冷媒流は、圧縮機8が最低速度(または停止)にあり、バイパス調整弁15が完全に開いている場合にゼロになり得る。 Refrigerant flow through heat exchanger 7 may be zero when compressor 8 is at minimum speed (or stopped) and bypass regulating valve 15 is fully open.

熱交換器7を通る冷媒の最大流量は、バイパス調整弁15が閉じられ、圧縮機8がその最大速度にあるときに得られる。 The maximum flow of refrigerant through the heat exchanger 7 is obtained when the bypass regulating valve 15 is closed and the compressor 8 is at its maximum speed.

この関係は、分割レンジ制御技術(信号振幅シーケンス制御技術)で制御することができる。 This relationship can be controlled with a split range control technique (signal amplitude sequence control technique).

これにより、圧縮機8の吸入側に常に十分な過熱があることを確実にすることができる。 This makes it possible to ensure that there is always sufficient superheat on the suction side of the compressor 8.

急速な負荷変化は、膨張弁10の急速な反応をもたらす可能性がある。これは、圧縮機8の吸入圧力に影響を与える。圧力制御の迅速な反応のために、膨張弁10の開放は、圧力制御出力(すなわち、バイパス調整弁15および圧縮機8の速度設定値)へのフィードフォワード信号(feed forward signal)に関連し得る。 Rapid load changes can result in rapid reactions of the expansion valve 10. This affects the suction pressure of the compressor 8. For quick response of the pressure control, the opening of the expansion valve 10 may be associated with a feed forward signal to the pressure control output (i.e., the bypass regulator valve 15 and the speed setpoint of the compressor 8). .

冷却要求が増大すると、膨張弁10の開度が増大する。蒸発圧力を一定に保つために、膨張弁10への信号を使用して、吸入圧力制御へのフィードフォワード信号を計算することもできる。これは、膨張弁の開度の増加がバイパスされた冷媒流の減少および/または圧縮機8の速度の増加を命令する可能性があることを意味する。 As the cooling demand increases, the opening degree of the expansion valve 10 increases. The signal to the expansion valve 10 can also be used to calculate a feedforward signal to the suction pressure control to keep the evaporation pressure constant. This means that an increase in the opening of the expansion valve may command a reduction in the bypassed refrigerant flow and/or an increase in the speed of the compressor 8.

典型的な冷凍用途では、過熱(冷媒温度)が、蒸発器部11の直後(熱交換器7の出口)で測定され得る。 In a typical refrigeration application, superheat (refrigerant temperature) can be measured directly after the evaporator section 11 (at the outlet of the heat exchanger 7).

これに代えて、またはこれに加えて、圧縮機8の入口に近い過熱(冷媒温度)を、例えば冷凍モジュール14(冷凍モジュールは冷凍機とも呼ぶことができる)の入口で測定することが可能である。 Alternatively or additionally, it is possible to measure the superheat (refrigerant temperature) close to the inlet of the compressor 8, for example at the inlet of the refrigeration module 14 (refrigeration module can also be called a refrigerator). be.

蒸発器部11(熱交換器7)に近い温度を測定する主な理由は、エネルギーの消費である。この装置では、冷凍器とディスペンサ6との間の距離を使用して、液体冷媒を過冷却し、圧縮機8の吸入側で気体冷媒の温度を上昇させることができる。例えば、図4を参照すると、これは、凝縮器部9の出口と膨張弁10との間のラインを、蒸発器部11および過熱制御(温度センサ22)との間のライン共に、同じ断熱材料または断熱構造内で走らせることによって達成することができる。このため、過熱制御は、熱交換器7よりも圧縮機8の近くに制御されることが好ましい。 The main reason for measuring the temperature close to the evaporator section 11 (heat exchanger 7) is energy consumption. In this device, the distance between the refrigerator and the dispenser 6 can be used to subcool the liquid refrigerant and increase the temperature of the gaseous refrigerant on the suction side of the compressor 8. For example, referring to FIG. 4, this means that the lines between the outlet of the condenser section 9 and the expansion valve 10, as well as the lines between the evaporator section 11 and the superheat control (temperature sensor 22) , are made of the same insulating material. or can be achieved by running within an insulated structure. For this reason, it is preferable that superheat control be performed closer to the compressor 8 than to the heat exchanger 7.

したがって、装置1は、圧縮機8の入口と熱交換器7の出口との間の冷媒冷却ループ回路20内の冷媒温度を感知するための温度センサ17と、特に圧縮機8の入口の温度センサ22とを備えることが好ましい。 The device 1 thus comprises a temperature sensor 17 for sensing the refrigerant temperature in the refrigerant cooling loop circuit 20 between the inlet of the compressor 8 and the outlet of the heat exchanger 7, and in particular a temperature sensor at the inlet of the compressor 8. 22.

電子コントローラ21は、圧縮機8の速度およびバイパス調整弁15の開度を制御することによって、圧縮機8の入口における冷媒の温度を所定の温度範囲に調整するように構成することができる。 The electronic controller 21 can be configured to adjust the temperature of the refrigerant at the inlet of the compressor 8 to a predetermined temperature range by controlling the speed of the compressor 8 and the opening degree of the bypass regulating valve 15.

図5に示されるように、実際の測定または計算された圧力Pおよび圧力設定点PS(必要とされる圧力)に基づいて、電子コントローラはバイパス調整弁15および圧縮機8に作用する。 Based on the actual measured or calculated pressure P and the pressure set point PS (required pressure), the electronic controller acts on the bypass regulating valve 15 and the compressor 8, as shown in FIG.

冷却力の制御は、熱交換器7の出口における温度測定(過熱制御)に基づいてもよい。この制御スキームは、冷却需要がゆっくりと変化するだけで良好に機能する。しかしながら、タンク燃料補給ステーションの場合には、急速な負荷変化が起こり得る。簡単な温度制御ストラテジーは冷却されるべき気体温度(例えば、H)を、燃料補給のための正しい温度領域(典型的には、-33℃と-40℃との間)に保つことができない。 Control of the cooling power may be based on temperature measurement at the outlet of the heat exchanger 7 (superheat control). This control scheme works well with only slowly changing cooling demands. However, in the case of tank refueling stations, rapid load changes can occur. Simple temperature control strategies cannot keep the gas temperature to be cooled (e.g. H 2 ) in the correct temperature range for refueling (typically between -33°C and -40°C). .

典型的な冷凍用途では、冷却需要の変化は非常に遅い。これらの場合、冷凍機の反応速度は重要ではない。 In typical refrigeration applications, cooling demand changes very slowly. In these cases, the reaction rate of the refrigerator is not important.

燃料補給ステーションの場合、冷却要求は、ゼロからフル冷却力まで数秒以内に変化することがある。この理由から、単一の温度ベースの制御では十分ではないかもしれない。 For refueling stations, cooling demands can change from zero to full cooling power within seconds. For this reason, a single temperature-based control may not be sufficient.

好ましくは、装置が、熱交換器7の出口における冷媒冷却ループ回路20内の冷媒の温度と、熱交換器7の入口における冷媒冷却ループ回路20内の冷媒の温度との差を測定する温度差センサシステムを備える。電子コントローラ21は、この温度差の関数として生成される冷却力を制御するように構成されてもよい。 Preferably, the device measures the temperature difference between the temperature of the refrigerant in the refrigerant cooling loop circuit 20 at the outlet of the heat exchanger 7 and the temperature of the refrigerant in the refrigerant cooling loop circuit 20 at the inlet of the heat exchanger 7. Equipped with a sensor system. Electronic controller 21 may be configured to control the cooling power generated as a function of this temperature difference.

例えば、温度差は、熱交換器7の出口及び入口における温度センサ17、18に基づいて計算される。 For example, the temperature difference is calculated based on temperature sensors 17, 18 at the outlet and inlet of the heat exchanger 7.

膨張弁10は、熱交換器8の入口(温度センサ18)と出口(温度センサ17)との間の冷媒温度差の閉ループ制御を介して制御することができる。必要な冷却力がないかまたは低い場合(例えば、待機モードで冷たい熱交換器)、温度差は非常に低い。冷却要求が増加することにつれて、温度差は増加し、制御は必要に応じて膨張弁10を開かせる。 The expansion valve 10 can be controlled via closed-loop control of the refrigerant temperature difference between the inlet (temperature sensor 18) and outlet (temperature sensor 17) of the heat exchanger 8. If the required cooling power is absent or low (for example, a cold heat exchanger in standby mode), the temperature difference will be very low. As the cooling demand increases, the temperature difference increases and the control opens the expansion valve 10 as necessary.

実際の冷却力は膨張弁10の開度に直接(典型的には比例および/または調整された開放時間)関連付けられるので、したがって、供給された冷却力が高すぎるか低すぎるかを制御するための測定は、熱交換器7への冷媒入口と冷媒出口との間の温度差であり得る。 Since the actual cooling power is directly related to the opening degree of the expansion valve 10 (typically with a proportional and/or regulated opening time), therefore to control whether the supplied cooling power is too high or too low. The measurement of can be the temperature difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet to the heat exchanger 7.

装置1は燃料補給要求があるときに、燃料補給モードに切り替えられてもよい。 The device 1 may be switched to refueling mode when there is a refueling request.

例えば、燃料補給モードは、電子コントローラ21において信号またはコマンドを生成または受信すると作動されてもよい。例えば、ユーザからの支払い/要求、及び/又は燃料補給ノズル6がベースディスペンサから取り外されたときである。 For example, refueling mode may be activated upon generating or receiving a signal or command at electronic controller 21. For example, upon payment/request from the user and/or when the refueling nozzle 6 is removed from the base dispenser.

ノズル6が取り外された後、使用者がノズル6を自動車に取り付け、燃料補給シーケンスを作動させるのに、いくらかの時間(例えば、10秒~20秒)を要する場合がある。 After the nozzle 6 is removed, it may take some time (eg, 10 to 20 seconds) for the user to attach the nozzle 6 to the vehicle and activate the refueling sequence.

ノズルのタンク3への接続が行われると、圧力パルステスト(例えば、約30秒)が行われ、実際の燃料補給が開始される。 Once the connection of the nozzle to the tank 3 is made, a pressure pulse test (for example about 30 seconds) is performed and the actual refueling begins.

燃料補給が開始されてから短時間(例えば、30秒)以内に、ディスペンサ出口6で所定の低ガス温度(例えば、約-33℃)に到達すべきである。 A predetermined low gas temperature (eg, about -33° C.) should be reached at the dispenser outlet 6 within a short time (eg, 30 seconds) after refueling is initiated.

この装置はノズルがそのベースから取り外された後のある時間(例えば、60秒)内に、熱交換器7が所定の温度(例えば、-38℃)で冷却されるように設計することができる。 The device can be designed such that the heat exchanger 7 is cooled to a predetermined temperature (eg -38° C.) within a certain time (eg 60 seconds) after the nozzle is removed from its base. .

これは、移送回路4内のガスがタンク3へ流れる前に熱交換器が過冷却されることを意味する。 This means that the heat exchanger is subcooled before the gas in the transfer circuit 4 flows to the tank 3.

ガス流に先立って熱交換器11の冷却が要求されるときに、システムがスタンバイモード(後述する)にある場合、電子コントローラ21は、圧縮機8を始動させ、膨張弁10およびバイパス調整弁15を上述のように制御することができる。これは、急速な冷却を引き起こす。 When cooling of heat exchanger 11 is required prior to gas flow, and the system is in standby mode (described below), electronic controller 21 starts compressor 8 and controls expansion valve 10 and bypass regulator valve 15. can be controlled as described above. This causes rapid cooling.

タンク3の燃料補給は、例えば150秒~500秒を要する。その間、実際の冷却需要は急速に変化する。これらの急速な変化は典型的に、古典的な制御には速すぎる。水素の安定した温度を維持するために、フィードフォワード制御が実施されることが好ましい。 Refueling the tank 3 takes, for example, 150 seconds to 500 seconds. Meanwhile, the actual cooling demand changes rapidly. These rapid changes are typically too fast for classical control. Preferably, feedforward control is implemented to maintain a stable temperature of the hydrogen.

例えば、冷凍システムの動作パラメータは、実際に必要とされる冷却エネルギーに基づく。 For example, the operating parameters of a refrigeration system are based on the actual cooling energy required.

したがって、いったん実際の燃料補給が開始されると、燃料補給は冷却要求を生成する。実際の冷却要求に基づいて、必要な冷却力を計算/提供することができる。 Therefore, once the actual refueling begins, refueling generates a cooling demand. Based on the actual cooling demand, the required cooling power can be calculated/provided.

電子コントローラ21は、(冷却要求が増加することにつれて、冷媒流量を増加させなければならないので)熱交換器7内の必要な冷媒流量を計算し、制御することができる。 The electronic controller 21 is able to calculate and control the required refrigerant flow rate within the heat exchanger 7 (since as the cooling demand increases, the refrigerant flow rate must be increased).

圧縮機8は、燃料補給開始直後に始動することができる。冷凍システムは、消費電力を抑えるために、内部熱交換器9(凝縮器部)と熱交換器7とを最初からできるだけ冷却してもよい。 The compressor 8 can be started immediately after the start of refueling. In order to reduce power consumption, the refrigeration system may cool the internal heat exchanger 9 (condenser section) and the heat exchanger 7 as much as possible from the beginning.

冷却要求が増加することにつれて、最初にバイパス調整弁15が閉じられ、次いで圧縮機8の速度が必要に応じて増加される。これは、分割レンジ制御(信号振幅シーケンス制御)を介して行うことができる。 As the cooling demand increases, first the bypass regulating valve 15 is closed and then the speed of the compressor 8 is increased as necessary. This can be done via split range control (signal amplitude sequence control).

負荷変化に対してより速く反応するために、必要な冷却パワーは、冷却されるべきガス流に基づいて計算され得る。計算された冷却要求は、電子コントローラ21に対するオフセットとして作用することができる。したがって、膨張弁10は、熱交換器7において温度差の著しい変化が生じる前に開くことができる。 In order to react faster to load changes, the required cooling power can be calculated based on the gas flow to be cooled. The calculated cooling demand can act as an offset to the electronic controller 21. Therefore, the expansion valve 10 can open before a significant change in temperature difference occurs in the heat exchanger 7.

実際の冷却要求に基づくフィードフォワード制御が使用されてもよい。移送回路4内のガス流量と(予想される)入口温度とに基づいて、必要な冷却力を計算することができる。必要な冷却力に基づいて、必要な冷媒流量を計算し、次いで膨張弁10の必要な開度を計算することができる。したがって、必要な膨張弁10の開度を使用して、冷却力制御のためのフィードフォワード信号を生成することができる。 Feedforward control based on actual cooling demand may be used. Based on the gas flow rate in the transfer circuit 4 and the (expected) inlet temperature, the required cooling power can be calculated. Based on the required cooling power, the required refrigerant flow rate can be calculated and then the required opening degree of the expansion valve 10 can be calculated. Therefore, the necessary opening degree of the expansion valve 10 can be used to generate a feedforward signal for cooling power control.

必要な冷却力の推定値は、装置1で利用可能な計器を用いて計算することができる。例えば、必要な冷却力は、冷却すべきガス流量に熱交換器7の入口におけるガスのエンタルピーと熱交換器7の出口における前記ガスのエンタルピーとの差を乗じた値に等しく設定することができる。これは、ノズル6における予想される出口ガス温度(典型的には-40℃)を用いて計算することができる。最低限、ガス流量の推定値が必要であり得る。これは、例えば、移送回路内の流量計信号から取り出すことができることが好ましい。しかし、これは、他の機器の信号(例えば、バッファなどのガス源2における圧力降下または圧力変化)から計算することもできる。冷却力算出の精度を向上させるために、熱交換器7の上流のガス圧力、熱交換器7の下流のガス圧力、熱交換器の上流のガス温度、周囲温度、熱交換器の温度などの他の測定値を考慮に入れることができる。 An estimate of the required cooling power can be calculated using the instruments available in the device 1. For example, the required cooling power can be set equal to the gas flow rate to be cooled multiplied by the difference between the enthalpy of the gas at the inlet of the heat exchanger 7 and the enthalpy of said gas at the outlet of the heat exchanger 7. . This can be calculated using the expected exit gas temperature at nozzle 6 (typically -40°C). At a minimum, an estimate of gas flow rate may be required. Preferably, this can be derived, for example, from a flow meter signal in the transfer circuit. However, it can also be calculated from other equipment signals (eg pressure drop or pressure change in the gas source 2, such as a buffer). In order to improve the accuracy of cooling power calculation, the gas pressure upstream of the heat exchanger 7, the gas pressure downstream of the heat exchanger 7, the gas temperature upstream of the heat exchanger, the ambient temperature, the temperature of the heat exchanger, etc. Other measurements can be taken into account.

図7に示すように、冷却力要求信号24は、電子コントローラ21に圧縮機8および膨張弁10に要求を満たすように作用させる。 As shown in FIG. 7, the cooling power request signal 24 causes the electronic controller 21 to act on the compressor 8 and expansion valve 10 to meet the request.

デバイスを待機モード(2つの充填の間)にすることもできる。 The device can also be placed in standby mode (between two fills).

この待機モードの間、熱交換器7は燃料補給の迅速な開始(例えば、60秒以内の所定の期間)を可能にする温度に維持され得る。 During this standby mode, the heat exchanger 7 may be maintained at a temperature that allows a quick start of refueling (for example within a predetermined period of 60 seconds).

この要件は、待機モード中の熱交換器7の最高温度を規定することができる。例えば、冷凍システムが60秒以内に20°Kだけ熱交換器7を冷却することができる場合、待機モード中の能動冷却は、熱交換器7の温度が所定の閾値、例えば-18℃を超えたときに開始する。 This requirement may define the maximum temperature of the heat exchanger 7 during standby mode. For example, if the refrigeration system is capable of cooling the heat exchanger 7 by 20 °C within 60 seconds, active cooling during standby mode will cause the temperature of the heat exchanger 7 to exceed a predetermined threshold, e.g. -18 °C. Start when.

システムが低温(例えば、第1の待機温度閾値未満(例えば、-20℃未満)の熱交換器温度)である場合、システムは、待機モードに入れられる/保持される。次いで、圧縮機のスイッチをオフにすることが好ましい。 If the system is at a low temperature (eg, a heat exchanger temperature below a first standby temperature threshold (eg, below −20° C.)), the system is placed/maintained in standby mode. The compressor is then preferably switched off.

待機モードの間、液体冷媒は暖められ、冷媒冷却ループ回路20内の圧力は増加する。 During standby mode, the liquid refrigerant is warmed and the pressure within the refrigerant cooling loop circuit 20 increases.

冷媒冷却ループ回路20内の圧力を低下させるために(圧力は予め設定された限界を超えて増加する)、冷源12を始動させて冷媒冷却ループ回路20を生成するか、または冷媒冷却ループ回路20を冷やすことができる。 To reduce the pressure within the refrigerant cooling loop circuit 20 (the pressure increases above a preset limit), the cold source 12 is activated to generate the refrigerant cooling loop circuit 20 or the refrigerant cooling loop circuit is 20 can be cooled down.

熱交換器7の温度を下げなければならない場合(または低温に維持しなければならない場合)、圧縮機8を始動させることができる。圧縮機8の始動により、ループ内の流れが生じ、その入口の圧力が低下する。 If the temperature of the heat exchanger 7 has to be reduced (or maintained at a low temperature), the compressor 8 can be started. Starting the compressor 8 creates a flow in the loop and reduces the pressure at its inlet.

圧縮機8の始動により、ループ内の流れが生じ、その入口の圧力が低下する。 Starting the compressor 8 creates a flow in the loop and reduces the pressure at its inlet.

待機モード中に熱交換器7が過度に暖まった場合、熱交換器7は再び冷却されることが好ましい。 If the heat exchanger 7 warms up too much during standby mode, the heat exchanger 7 is preferably cooled again.

この動作シナリオでは、低温に達する時間は重要ではない。従って、圧縮機8は、最高効率の速度(典型的には最低速度)で運転することができる。 In this operating scenario, the time to reach low temperature is not critical. Therefore, compressor 8 can be operated at the most efficient speed (typically the lowest speed).

圧縮機8の最低速度では、冷却力は例えば10~20kWである。これは、典型的な熱交換器を120秒以内に30°Kだけ冷却するのに十分な冷却力である。圧縮機8の最小動作時間は固定(例えば、120秒)であってもよい。したがって、熱交換器7のこの待機冷却中に、より高い圧縮機速度を必要としない場合がある。 At the lowest speed of the compressor 8, the cooling power is, for example, 10-20 kW. This is enough cooling power to cool a typical heat exchanger by 30°K within 120 seconds. The minimum operating time of the compressor 8 may be fixed (for example, 120 seconds). Therefore, during this standby cooling of the heat exchanger 7, a higher compressor speed may not be required.

例えば、熱交換器7の温度T17(図8の温度センサ19)が第1の待機温度閾値(図8の「TS1」、例えば-37℃)を下回る場合、冷凍システム(冷却)または圧縮機8は、オフに切り換えられることができる(スイッチオフに維持される、図8の参照番号25参照)。熱交換器7の温度は例えば、温度センサ19を介して測定されてもよいし、他のパラメータに基づいて計算されてもよい。 For example, if the temperature T17 of the heat exchanger 7 (temperature sensor 19 in FIG. 8) is below the first standby temperature threshold ("TS1" in FIG. 8, for example -37°C), the refrigeration system (cooling) or compressor 8 can be switched off (kept switched off, see reference numeral 25 in FIG. 8). The temperature of the heat exchanger 7 may be measured via a temperature sensor 19, for example, or may be calculated based on other parameters.

しかし、この温度T17が第2の待機温度閾値TS2(例えば、-20℃以上など)を超える場合、冷凍装置のスイッチを入れる(または入れることができる)(図8の「Y」および参照番号26を参照)。さもなければ、冷凍システム(冷却)または圧縮機は、オフに切り替えられることができる(スイッチオフに維持される、図8の参照番号25参照)。 However, if this temperature T17 exceeds a second standby temperature threshold TS2 (e.g. -20°C or higher, etc.), the refrigeration device is (or can be) switched on ("Y" in Figure 8 and reference numeral 26). ). Otherwise, the refrigeration system (cooling) or the compressor can be switched off (kept switched off, see reference numeral 25 in FIG. 8).

電子コントローラ21は、熱交換器入口における冷媒温度の設定点が所定の温度、例えば-40℃になるように冷凍システムを制御することができる。 The electronic controller 21 may control the refrigeration system such that the refrigerant temperature set point at the heat exchanger inlet is a predetermined temperature, for example -40°C.

したがって、電子コントローラ21は、例えば熱交換器7の入口で測定される蒸発温度を調節することができる。この温度が過度に上昇すると、圧縮機8の入口における圧力設定点が低下する(すなわち、熱交換器の入口において達成される温度)。 The electronic controller 21 is thus able to regulate the evaporation temperature, which is measured at the inlet of the heat exchanger 7, for example. If this temperature increases too much, the pressure set point at the inlet of the compressor 8 will decrease (ie the temperature achieved at the inlet of the heat exchanger).

熱交換器7および圧縮機吸入ラインを介した予想される圧力損失は、1バール未満であり得る。したがって、冷媒がCOであるときには、圧力損失により蒸発温度への影響は2°K未満と言える。 The expected pressure drop through the heat exchanger 7 and the compressor suction line may be less than 1 bar. Therefore, when the refrigerant is CO2 , it can be said that the influence on the evaporation temperature due to pressure loss is less than 2°K.

異なる冷媒が使用される場合、温度効果は、はるかに大きくなり得る。 If a different refrigerant is used, the temperature effect can be much larger.

電子コントローラ21は、熱交換器7の入口(温度センサ18)と出口(温度センサ17)との間の温度差を制御することができる。熱交換器が暖まる(温度差ΔTの増加によって与えられる)場合、図6の参照符号27および矢印「Y」を参照、コントローラ21は、膨張弁10を開くことができる(図6の参照符号122参照)。 The electronic controller 21 is able to control the temperature difference between the inlet (temperature sensor 18) and the outlet (temperature sensor 17) of the heat exchanger 7. If the heat exchanger warms up (given by the increase in the temperature difference ΔT), see reference numeral 27 and arrow "Y" in FIG. 6, the controller 21 can open the expansion valve 10 (see reference numeral 122 in FIG. reference).

熱交換器7が冷えると、温度差が減少し(図6の矢印「N」参照)、電子コントローラ21は膨張弁10を閉じる(図6の参照番号23参照)。 As the heat exchanger 7 cools, the temperature difference decreases (see arrow "N" in FIG. 6) and the electronic controller 21 closes the expansion valve 10 (see reference numeral 23 in FIG. 6).

これにより、熱交換器7に流入する冷媒量を、この温度差(入口と出口との間の)に基づいて制御することができる。温度差が増加すると、コントローラ21の出力が増加し、より多くの冷媒が熱交換器に送られる(逆もまた同様)。これは、膨張弁10におけるフィードフォワード制御信号として制御されることができる。 Thereby, the amount of refrigerant flowing into the heat exchanger 7 can be controlled based on this temperature difference (between the inlet and the outlet). As the temperature difference increases, the output of the controller 21 increases and more refrigerant is sent to the heat exchanger (and vice versa). This can be controlled as a feedforward control signal in the expansion valve 10.

最小出力は、ゼロ負荷において、圧縮機8の入口における過熱温度が所定の温度(例えば+10°K)付近になるように調整され得る。 The minimum power can be adjusted such that at zero load, the superheat temperature at the inlet of the compressor 8 is around a predetermined temperature (eg +10°K).

「待機冷却」の場合、設定点はより高い、例えば+20°Kとすることができる。 For "standby cooling" the set point can be higher, for example +20°K.

電子コントローラ21は、圧縮機8の速度およびバイパス調整弁15を制御して、圧縮機8の入口において一定の圧力を維持することができる。 The electronic controller 21 can control the speed of the compressor 8 and the bypass regulating valve 15 to maintain a constant pressure at the inlet of the compressor 8.

過熱制御(温度制御)は、好ましくは常に作動中である。過熱温度が低下しすぎる場合、膨張弁10を必要に応じて閉じることができる。 The superheat control (temperature control) is preferably always active. If the superheat temperature drops too much, the expansion valve 10 can optionally be closed.

好ましくは圧縮機の入口における過熱温度が低すぎる場合、膨張弁10は実際の冷却要求とは無関係に閉じられる。 Preferably, if the superheat temperature at the compressor inlet is too low, the expansion valve 10 is closed regardless of the actual cooling demand.

過熱温度が過度に上昇した場合、膨張弁10を必要に応じて開くことができる。 If the superheat temperature rises too much, the expansion valve 10 can be opened as required.

圧縮機の入口における過熱温度が低すぎる場合、高温ガスのバイパス調整弁15を開くことができる。 If the superheat temperature at the compressor inlet is too low, the hot gas bypass regulating valve 15 can be opened.

膨張弁10の完全な閉鎖を回避するために、膨張弁10の最小の開放を設定することができる。この最小開度は、圧縮機8の入口における吸入温度が高温バイパスガスの注入により常に十分に過熱されるように設定することができる。 In order to avoid complete closure of the expansion valve 10, a minimum opening of the expansion valve 10 can be set. This minimum opening degree can be set such that the suction temperature at the inlet of the compressor 8 is always sufficiently superheated by the injection of the high temperature bypass gas.

上記の利点に加えて、本装置は一定の蒸発圧力および圧縮機8の吸入部における十分な過熱を維持しながら、冷却力の非常に速い変化を可能にすることができる。 In addition to the above advantages, the device allows very fast changes in cooling power while maintaining a constant evaporation pressure and sufficient superheating at the suction of the compressor 8.

装置1が待機状態にあるとき、凝縮器熱交換器9の下流の冷媒(典型的には液状CO2)は暖まり、蒸発して、圧縮機8の吐出側の圧力上昇に至る。1つの解決策は、冷源12を始動させて冷却を提供し冷媒圧力を低下させることである。冷源12の始動回数を減らすために、図9に示すように、装置は、圧縮機8側の出口で冷媒冷却ループ回路20に接続された入口を備える膨張容器29を備えることができる。膨張容器29は、圧縮機8側の出口において冷媒冷却ループ回路20に接続される出口を備えている。この装置は、回路20(圧縮機出口の下流)から膨張容器29への、および膨張容器29から回路20(圧縮機8入口の上流)への冷媒の流れを制御するための一組の弁28、30を含む。電子コントローラ21は、圧縮機8の下流の圧力がある値未満(典型的には35bargで開き)になるまで膨張容器29への入口弁28を開き、プリセット値(例えば33barg)で閉じるように構成することができる。 When the device 1 is on standby, the refrigerant (typically liquid CO2) downstream of the condenser heat exchanger 9 warms up and evaporates, leading to a pressure increase on the discharge side of the compressor 8. One solution is to turn on the cold source 12 to provide cooling and reduce refrigerant pressure. In order to reduce the number of starts of the cold source 12, as shown in FIG. 9, the device can be provided with an expansion vessel 29 with an inlet connected to the refrigerant cooling loop circuit 20 at the outlet on the side of the compressor 8. The expansion container 29 has an outlet connected to the refrigerant cooling loop circuit 20 at the outlet on the compressor 8 side. The device includes a set of valves 28 for controlling the flow of refrigerant from the circuit 20 (downstream of the compressor outlet) to the expansion vessel 29 and from the expansion vessel 29 to the circuit 20 (upstream of the compressor 8 inlet). , 30 included. The electronic controller 21 is configured to open the inlet valve 28 to the expansion vessel 29 until the pressure downstream of the compressor 8 is below a certain value (typically open at 35 barg) and close it at a preset value (eg 33 barg). can do.

熱交換器7の温度が高すぎる場合、または膨張容器29内の圧力が高すぎる場合(例えば、15bargを超える場合)、冷源12を始動させ、圧縮機8を始動させることができる。膨張容器29の出口弁30が開かれ、膨張容器29内の圧力が再び適当な値(例えば10barg)に低下する。
If the temperature of the heat exchanger 7 is too high or the pressure in the expansion vessel 29 is too high (for example above 15 barg), the cold source 12 can be started and the compressor 8 can be started. The outlet valve 30 of the expansion vessel 29 is opened and the pressure within the expansion vessel 29 is reduced again to a suitable value (for example 10 barg).

Claims (11)

加圧ガスで容器を燃料補給するための装置、特にガス水素タンクを燃料補給するための装置(1)であって、
加圧ガス源(2)と、
該ガス源(2)に接続された1つの上流端(5)と、容器(3)に取り外し可能に接続されるように意図された少なくとも1つの下流端(6)とを備える移送回路(4)と、を備え、
該装置(1)は、加圧ガス源(2)から流れるガスを容器(3)に入る前に冷却するための冷凍システムを備え、
該冷凍システムは、直列に配置された圧縮機(8)、凝縮器部(9)、膨張弁(10)および蒸発器部(11)を含む冷媒冷却ループ回路(20)を備え、
前記冷凍システムは、前記凝縮器部(9)と熱交換する冷源(12)と、前記移送回路(4)内に配置され、前記移送回路(4)内を流れるガスと前記蒸発器部(11)との間に熱交換部を含む熱交換器(7)と、を備え、
前記冷媒冷却ループ回路(20)は、前記圧縮機(8)の出口に接続された上流端と、
前記圧縮機(8)の入口の上流で前記冷媒冷却ループ回路(20)に接続された下流端とを備えるとともに前記凝縮器部(9)及び前記膨張弁(10)を迂回するバイパス導管(13)を備え、
前記装置は、さらに、前記バイパス導管(13)に流入する冷媒の流れを制御するバイパス調整弁(15)を備え、
前記装置(1)は、前記圧縮機(8)の入口と前記熱交換器(7)出口との間、特に前記圧縮機(8)の入口の前記冷媒冷却ループ回路(20)の内の冷媒圧力を感知するための圧力センサ(16)を備え、
前記装置(1)は、前記バイパス調整弁(15)に接続されて前記バイパス調整弁(15)の開度を制御するように構成された電子コントローラ(21)を備え、
前記圧縮機(8)は可変速圧縮機であり、
前記電子コントローラ(21)は前記圧縮機(8)に接続され、前記圧縮機(8)、特に前記圧縮機(8)の速度を制御するように構成され、
前記電子コントローラ(21)は前記圧縮機(8)の速度および前記バイパス調整弁(15)の開度を制御することによって前記圧縮機(8)の入口における吸引圧力を所定の値または圧力設定値に、または所定の圧力範囲内に調整するように構成され
必要な冷却力がないか低い状態の待機モードあるいは燃料補給モードにおいて、前記電子コントローラ(21)が冷却力要求を受信し、前記膨張弁(10)の開度を制御し、特に、前記冷却力要求が増加したときに前記膨張弁(10)の開度を増加させるように構成され、前記電子コントローラ(21)は前記膨張弁(10)の開度が増加した場合にバイパス冷媒流量を減少させ、および/または前記圧縮機(8)の速度を増加させる、ことを特徴とする、装置。
Device (1) for refueling containers with pressurized gas, in particular for refueling gaseous hydrogen tanks, comprising:
a pressurized gas source (2);
a transfer circuit (4) comprising one upstream end (5) connected to said gas source (2) and at least one downstream end (6) intended to be removably connected to the container (3); ) and,
The apparatus (1) comprises a refrigeration system for cooling the gas flowing from the pressurized gas source (2) before entering the container (3);
The refrigeration system comprises a refrigerant cooling loop circuit (20) including a compressor (8), a condenser section (9), an expansion valve (10) and an evaporator section (11) arranged in series;
The refrigeration system includes a cold source (12) that exchanges heat with the condenser section (9), a cold source (12) disposed within the transfer circuit (4), and a gas flowing through the transfer circuit (4) and a cold source (12) that exchanges heat with the condenser section (9). 11); a heat exchanger (7) including a heat exchange section between the heat exchanger (7);
The refrigerant cooling loop circuit (20) has an upstream end connected to the outlet of the compressor (8);
a bypass conduit (13) having a downstream end connected to the refrigerant cooling loop circuit (20) upstream of the inlet of the compressor (8) and bypassing the condenser section (9) and the expansion valve (10); ),
The device further includes a bypass regulating valve (15) for controlling the flow of refrigerant flowing into the bypass conduit (13),
The device (1) is configured to cool the refrigerant in the refrigerant cooling loop circuit (20) between the inlet of the compressor (8) and the outlet of the heat exchanger (7), in particular at the inlet of the compressor (8). Equipped with a pressure sensor (16) for sensing pressure,
The device (1) comprises an electronic controller (21) connected to the bypass regulating valve (15) and configured to control the opening degree of the bypass regulating valve (15),
The compressor (8) is a variable speed compressor,
the electronic controller (21) is connected to the compressor (8) and configured to control the speed of the compressor (8), in particular the compressor (8);
The electronic controller (21) controls the suction pressure at the inlet of the compressor (8) to a predetermined value or pressure set value by controlling the speed of the compressor (8) and the opening degree of the bypass regulating valve (15). or within a predetermined pressure range ;
In standby mode or refueling mode, where the required cooling power is not available or is low, the electronic controller (21) receives the cooling power request and controls the opening degree of the expansion valve (10), in particular the cooling power The electronic controller (21) is configured to increase the opening of the expansion valve (10) when the demand increases, and the electronic controller (21) decreases the bypass refrigerant flow rate when the opening of the expansion valve (10) increases. , and/or increasing the speed of said compressor (8) .
前記電子コントローラ(21)は流体の状態方程式および/または冷媒の所望の蒸発温度、すなわち、前記膨張弁(10)の後の冷媒の温度に基づく相関関係によって、前記圧縮機(8)の入口における所定の吸引圧力を計算するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。 The electronic controller (21) determines the temperature at the inlet of the compressor (8) by a correlation based on the equation of state of the fluid and/or the desired evaporation temperature of the refrigerant, i.e. the temperature of the refrigerant after the expansion valve (10). Device according to claim 1, characterized in that it is configured to calculate a predetermined suction pressure. 前記熱交換器(7)の入口で冷媒の温度を測定する温度センサ(18)を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。 Device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a temperature sensor (18) for measuring the temperature of the refrigerant at the inlet of the heat exchanger (7). 前記電子コントローラ(21)は前記熱交換器(7)の入口で前記温度センサ(18)によって測定された冷媒温度を使用して、圧力損失を補償するために所定の吸引圧力を減少させるように構成されることを特徴とする請求項に記載の装置。 The electronic controller (21) uses the refrigerant temperature measured by the temperature sensor (18) at the inlet of the heat exchanger (7) to reduce a predetermined suction pressure to compensate for the pressure loss. 4. Apparatus according to claim 3 , characterized in that it is configured. 前記圧縮機(8)の入口と前記熱交換器(7)の出口との間、特に前記圧縮機(8)の入口の前記冷媒冷却ループ回路(20)の内の冷媒温度を感知する温度センサ(17、22)を備えることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の装置。 a temperature sensor for sensing the refrigerant temperature in the refrigerant cooling loop circuit (20) between the inlet of the compressor (8) and the outlet of the heat exchanger (7), particularly at the inlet of the compressor (8); 5. Device according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that it comprises (17, 22). 前記電子コントローラ(21)は前記圧縮機(8)の入口における冷媒の温度を前記圧縮機(8)の速度および前記バイパス調整弁(15)の開度を制御することによって予め定められた温度設定点に調節するように構成されることを特徴とする請求項に記載の装置。 The electronic controller (21) sets the temperature of the refrigerant at the inlet of the compressor (8) to a predetermined temperature setting by controlling the speed of the compressor (8) and the opening degree of the bypass regulating valve (15). 6. Device according to claim 5 , characterized in that it is configured to adjust to a point. 前記電子コントローラ(21)は前記熱交換器(7)を通る前記移送回路(4)の内の前記ガスの流れを冷却し、それに応じて、前記冷凍システムによって生成される前記冷却力を制御するために、前記熱交換器(7)で必要とされる前記冷却力を示す信号を生成または受信するように構成されることを特徴とする、請求項1からのいずれか一項に記載の装置。 The electronic controller (21) cools the flow of gas in the transfer circuit (4) through the heat exchanger (7) and controls the cooling power produced by the refrigeration system accordingly. 7. A cooling device according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that it is configured to generate or receive a signal indicative of the cooling power required in the heat exchanger (7) for Device. 加圧ガスで容器に燃料補給するための方法、特にガス水素タンクに燃料補給するための方法であって、
ガス源(2)と、ガス源(2)から容器(3)へ圧縮ガスを移送するための移送回路(4)とを含む装置を備え、
前記方法は、移送回路(4)内に配置された熱交換器(7)を冷却するステップを備え、
前記熱交換器(7)は、ガス源(2)から容器(3)へ流れるガスと熱交換し、
前記冷却ステップは、冷媒冷却ループ回路(20)の蒸発器部(11)において冷却力を生成し、
前記冷媒冷却ループ回路(20)は、直列に配置された圧縮機(8)と、凝縮器部(9)と、膨張弁(10)と、蒸発器部(11)とを備え、
前記凝縮器部(9)は、冷源(12)と熱交換し、
前記方法は、前記圧縮機(8)の速度の制御および、前記凝縮器部(9)および前記膨張弁(10)を介して流れることなく前記圧縮機(8)の上流のバイパス導管(13)を介して再噴射され前記圧縮機(8)によって圧縮される冷媒の量の制御により、前記圧縮機(8)の入口における吸引圧力を所定の値または圧力設定値に、または所定の範囲内に調整するステップと、
必要な冷却力がないか低い状態の待機モードあるいは燃料補給モードにおいて、冷却力要求を受信し、前記膨張弁(10)の開度を制御し、特に、前記冷却力要求が増加したときに前記膨張弁(10)の開度を増加し、前記膨張弁(10)の開度が増加した場合にバイパス冷媒流量を減少させ、および/または前記圧縮機(8)の速度を増加するステップと、を含む、
方法。
A method for refueling containers with pressurized gas, in particular for refueling gaseous hydrogen tanks, comprising:
comprising a gas source (2) and a transfer circuit (4) for transferring compressed gas from the gas source (2) to the container (3);
The method comprises the step of cooling a heat exchanger (7) arranged in the transfer circuit (4);
The heat exchanger (7) exchanges heat with the gas flowing from the gas source (2) to the container (3),
The cooling step generates cooling power in the evaporator section (11) of the refrigerant cooling loop circuit (20);
The refrigerant cooling loop circuit (20) includes a compressor (8), a condenser section (9), an expansion valve (10), and an evaporator section (11) arranged in series,
The condenser section (9) exchanges heat with a cold source (12),
The method includes controlling the speed of the compressor (8) and bypass conduit (13) upstream of the compressor (8) without flowing through the condenser section (9) and the expansion valve (10). control of the amount of refrigerant re-injected via the compressor (8) and compressed by the compressor (8) to bring the suction pressure at the inlet of the compressor (8) to a predetermined value or pressure setpoint or within a predetermined range. steps to adjust ,
In a standby mode or a refueling mode in which the required cooling power is not available or is low, a cooling power request is received and the opening degree of the expansion valve (10) is controlled, particularly when the cooling power request increases. increasing the opening of the expansion valve (10), decreasing the bypass refrigerant flow rate when the opening of the expansion valve (10) increases, and/or increasing the speed of the compressor (8); including,
Method.
流体の状態方程式および/または冷媒の所望の蒸発温度、すなわち、前記膨張弁(10)の後の冷媒の温度に基づく相関関係によって、前記圧縮機(8)の入口における所定の吸引圧力を計算するステップを含むことを特徴とする、請求項に記載の方法。 Calculating the predetermined suction pressure at the inlet of the compressor (8) by a correlation based on the equation of state of the fluid and/or the desired evaporation temperature of the refrigerant, i.e. the temperature of the refrigerant after the expansion valve (10). 9. A method according to claim 8 , characterized in that it comprises the steps of: 前記圧縮機(8)の速度および前記バイパス導管(13)に流入する冷媒の流れを制御するバイパス調整弁(15)の開度の制御を介して、前記圧縮機(8)の入口における前記冷媒の温度を所定の温度設定値に調節するステップを含むことを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。 The refrigerant at the inlet of the compressor (8) is controlled through the control of the opening of a bypass regulating valve (15) which controls the speed of the compressor (8) and the flow of refrigerant entering the bypass conduit (13). 10. A method according to claim 8 or 9 , characterized in that it comprises the step of adjusting the temperature of to a predetermined temperature set point. 前記冷媒冷却ループ回路(20)の前記冷媒のいくらかを膨張容器(29)に導いて、前記冷媒冷却ループ回路(20)の内の圧力を所定値未満に低下させるステップを含むことを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。 characterized in that it comprises the step of directing some of the refrigerant of the refrigerant cooling loop circuit (20) into an expansion vessel (29) to reduce the pressure within the refrigerant cooling loop circuit (20) below a predetermined value. , the method according to claim 8 or 9 .
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028208A (en) 1998-07-09 2000-01-28 Komatsu Ltd Controller for refrigerating apparatus
JP2003028517A (en) 2001-07-11 2003-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Air conditioner
JP2004003827A (en) 2002-04-04 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigerating cycle device
JP2004271110A (en) 2003-03-11 2004-09-30 Shin Meiwa Ind Co Ltd Cooling device and cooling method for the same
JP2006153418A (en) 2004-10-29 2006-06-15 Daikin Ind Ltd Refrigeration system
JP2016031211A (en) 2014-07-30 2016-03-07 三菱重工業株式会社 Turbo refrigerator, turbo refrigerator control device, and turbo refrigerator control method
US20170065931A1 (en) 2014-05-09 2017-03-09 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Method and device for cool-drying a gas with circulating cooling liquid with bypass line
WO2018104982A1 (en) 2016-12-06 2018-06-14 Air Liquide Japan Ltd. Hydrogen refueling system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49143855U (en) * 1973-04-10 1974-12-11

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028208A (en) 1998-07-09 2000-01-28 Komatsu Ltd Controller for refrigerating apparatus
JP2003028517A (en) 2001-07-11 2003-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Air conditioner
JP2004003827A (en) 2002-04-04 2004-01-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Refrigerating cycle device
JP2004271110A (en) 2003-03-11 2004-09-30 Shin Meiwa Ind Co Ltd Cooling device and cooling method for the same
JP2006153418A (en) 2004-10-29 2006-06-15 Daikin Ind Ltd Refrigeration system
US20170065931A1 (en) 2014-05-09 2017-03-09 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Method and device for cool-drying a gas with circulating cooling liquid with bypass line
JP2016031211A (en) 2014-07-30 2016-03-07 三菱重工業株式会社 Turbo refrigerator, turbo refrigerator control device, and turbo refrigerator control method
WO2018104982A1 (en) 2016-12-06 2018-06-14 Air Liquide Japan Ltd. Hydrogen refueling system

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