JPH03209097A - 高圧のガスを圧力容器に迅速に充填する方法と装置 - Google Patents

高圧のガスを圧力容器に迅速に充填する方法と装置

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JPH03209097A
JPH03209097A JP2263264A JP26326490A JPH03209097A JP H03209097 A JPH03209097 A JP H03209097A JP 2263264 A JP2263264 A JP 2263264A JP 26326490 A JP26326490 A JP 26326490A JP H03209097 A JPH03209097 A JP H03209097A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料貯蔵タンクのような圧力容器に、高い圧
力に加圧されたガスまたは他の低温の液を迅速に充填し
、温度上昇により液を気化して、タンク内のガスを少な
くともタンクの設計使用圧力に近いガスとするような方
法と装置に関する． ［従来の技術コ 自動車に天然ガスを用いることが、世界的に急激に増加
している．これは、ガソリンやディーゼル燃料に比べて
の天然ガスの動作上およびコスト上の利点の故と、ガソ
リンやディーゼル燃料によって発生する大気汚染の問題
が特に都市地区においては深刻になって来たために政府
および地方の官庁が自動車メーカーや燃料供給業者に対
して、自動車を代替燃料で動き得るようにする彼等の努
力を強化することを要求している所以である．天然ガス
で動く乗用車、トラックおよびバスは米国では３万台以
上あり、全世界ではその約２０倍の数になる．このよう
な自動車は、それのフレームに固定された肉厚の高圧ボ
ンベ（普通の鋼製の）からガスを取出して用いる． 自動車の納得できる走行距離を維持できるように、この
ようなボンベには、典型的には２．０００〜３．　ＯＯ
Ｏｐｓｉ　（１４０　〜２１０ｋｇ／ｃｍ２）の初期圧
力の充填が行われる。都市ガス配給ラインは典型的には
１００〜＋５０ｐｓｉ　（７．　０　〜１０．　５ｋｇ
／ｃｍ”）の範囲で操業しているので、ガスを、必要と
される高い圧力で高圧のラインを通じて自動車のタンク
に充填するのに十分な能力のある燃料供給ステーション
が建設されねばならない．普通そのような燃料供給ステ
ーションは、特定の数の車両の団体への供給のために建
設されるので、既知の１日当り平均の燃料消費量に見合
う容量に設置されている．ステーションの建設費は、全
車両に充填されるべき流量にほとんど直接的に比例する
故に、ステーションのオーナーは、ガソリンやディーゼ
ル燃料のタンクへの充填が達せられているのと同様の迅
速な充填速度（普通には数分以内）が達成されるような
大型の圧縮機のための法外な高いコストをかけるか、ま
たは、やはり非常に高価にはつくが、もっと小型の、す
なわち、ある送出量を１２〜１８時間かけて必要な圧力
を得るようにする圧縮機システムを設置するか、の選択
に直面する． 実際上用いられるシステムはすべて後者のタイプのもの
であるので、自動車の多くは、圧縮機がタンク内の圧力
を徐々に高めて行く夜通しの間、ガス供給ラインにつな
がれていなければならない。このようにして供給を受け
る車両の団体は、ローカルなサービスに昼間のみ、つま
り１日１出番式で使用されることに限定されているタイ
プの団体である。自動車に取付けられているタンクは、
普通には、再充填なしで約７５〜１２５マイル（１２１
〜２０２ｋｍｌの範囲の走行が可能なように寸法を決め
られている．設備費が高く、充填が遅い速度でしかでき
ないことが、自動車用の圧縮天然ガスの車両の団体での
使用の拡大を著しく阻害して来た。さらに、圧縮機を運
転するために高い電力費がかかるというハンディキャッ
プがある。
大抵のユーザーは、ガスタンクへの充填のために自分の
自動車を夜通しつなぎ止められることを好まないが、代
案としての、５〜１０分間でタンクに充填するに十分な
大きさの圧縮機を設置することはあまりにも高くついて
実際的でないので、そのようなタイプの“迅速充填”の
ステーションは実質上皆無である。
ゴデー（　Ｒ．　Ｇｏｄａｔ）に与えられた米国特許第
２，　５７４，　１７７号は、燃料タンク内のガスを加
圧するための圧縮機を駆動するために自動車のホイール
、つまりエンジンを用いることを示している．しかしこ
の方法でも、さきに述べた圧縮機の場合と同様に、十分
な圧力まで圧力を高めるのにあまりにも長い時間がかか
るという問題があり、ほとんどの自動車は、それほどに
長い時間つながれては居れない． ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の第１の目的は、１つの高圧のガス貯槽に迅速に
充填し、そこから自動車用ガス燃料タンクに迅速に充填
し得るような、簡単で安価な一括処理式の方法と装置を
提供することである．本発明のもう１つの目的は、ガス
を貯槽内で必要な圧力まで圧力を高めるために大型で高
価な圧縮機を使用する必要をなくすることである．本発
明のさらに１つの目的は、加圧された天然ガスをガソリ
ンやディーゼル燃料の代替として用いることが広く採用
されて、それにより、そのような液体燃料の使用によっ
て起る大気汚染を大いに少なくなるように、十分な数の
自動車用燃料ガス供給ステーションを設けることを経済
的に実現可能にすることである． 本発明の上記およびその他の目的は、以降の説明および
添付の図面においてより十分に明らかになろう． ［課題を解決するための手段］ 本発明は、−１５０°Ｆ（−１０１℃）より低い温度に
ある低温の液の液供給源と、少なくとも５００ｐｓｉ（
　３５．　２ｋｇ／ｃｍ”）の設計使用圧力を可能にす
る所定の内容積を有する圧力容器と、液供給源を圧力容
器の内部に接続する導管を設けることにより、液供給源
から低温の液を圧力容器へ、その低温の液が圧力容器の
中で少なくとも０゜Ｆ　（−１７．８℃）になったとき
に少なくとも前記圧力容器の設計使用圧力に近い圧力の
ガスに変わるために十分な量だけ移送する、高圧の燃料
タンクのような圧力容器に迅速に充填するための方法と
装置である．［実施例］ 先ず図面、特には第ｌ図を見るならば、本発明を実施す
るためのシステムが全体として参照番号１０で示されて
いる．このシステムは、基本として、液化天然ガス（以
下ＬＮＧという）を収容するための断熱された貯槽１１
を含んでいる．貯槽１１の出口と、ガスが充填されるべ
きタンク１３の入口の間に断熱された導管１２が接続さ
れている．コントロールバルブｌ４が導管１２と貯槽１
１の出口の間に接続されており、もう１つのコントロー
ルバルブ１５が導管１２とタンク１３の入口の間に接続
されている． １台の小型のポンブ１６が、それによって送られたＬＮ
Ｇの量を測定するためのメーターＩ７を有して、貯槽１
１とタンク１３の間の導管１２にそこで働くように接続
されている．オブショナルとして、メーター１７の読み
をなお確実にするため、または、送られたＬＮＧの主た
る測定用として（つまりメーター１７の代りとして）働
く計量スケールｌ８をタンク１３の下において用いても
よい．タンク１３は垂直位置でも水平位置でもＬＮＧを
充填され得る．自動車に取付けられるときには、普通に
は水平にされる． 第１図の実施例で示されているシステムを用いての本発
明の運転においては、正確にコントロールされた量のＬ
ＮＧが、ポンプ１６によって貯槽１１から導管１２を経
てタンク１３へと送られる．タンク１３は、肉厚壁型で
容積が既知の圧力容器であって、２．　０００　〜３．
　０００ｐｓｉ　（１４０〜２１０ｋｇ／ｃｍ”）の範
囲の内圧に耐えるように設計されている． ＬＮＧは、極めて低い温度においてのみ存在する低温の
液であって、天然ガスを常温で加圧したのでは、極めて
高い圧力になっても液化しない．天然ガス（主としてメ
タン）は、常温では臨界圧力がなく、臨界圧力が達せら
れる温度が極めて低いので、実用上は、その大気圧にお
ける沸点すなわち−２６５°Ｆ　（−１６１．５℃）に
おいてか、またはそれより低い温度において液化される
．ＬＮＧの比重量は０．４２で、これは密度３．６ボン
ド／ガロン（０．　４１６ｋｇ／氾）に相当する．本発
明の装置の運転は、ガスの法則に基く計算に頼るもので
あって、その最も基本となるものは、Ｒをすべてのガス
に適用される定数としたときの、式ＰＶ＝ＮＲＴにおけ
る圧力（Ｐ）、容積（Ｖ）、温度（Ｔ）およびガスのモ
ル数（Ｎ）に関係している．英国単位すなわち温度にラ
ンキン度（゜Ｒ）容積ｆｔ’　、圧力の気圧（絶対）を
用いるならば、ここにおいて必要であるのは、１ポンド
モル、すなわち１６ポンド（　７　ｋｇ）の天然ガスは
、標準の温度３２　（０℃）　，　（２７３”　Ｋ）つ
まり（４９２°Ｋ）、標準の圧力１気圧、１４．　５ｐ
ｓｉ　（１．　０２ｋｇ／ｃｍ”）の下で３５９ｆｔ３
（１０．　１６１［　）を占めることを教える上記の式
で得られる値を利用することだけである．この式を用い
ることによって、どんな所与の量のガスについても、圧
力と容積の簡単な関係が求められる． したがって、第１図に示したシステムを利用するために
は、上記の式を用いることにより、貯槽１１からガスタ
ンク１３に移送されるべきＬＮＧの量を、タンクの内部
がある温度になったときに所望の圧力のガスになるよう
なＬＮＧの量として計算すればよい． 例えば、１ポンドモル、つまり重量が１６　１ｂｓ（７
ｋｇ）の天然ガス（より分子量の大きい少量の成分を無
視する）は、自動車のタンク用の典型的圧力である１５
０気圧（絶対）つまり２，　２００ｐｓｉ　（１５０ｋ
ｇ／ｃｍ”Ｊ　（絶対）において２．　３８ｆｔ’　（
６７．　５１２）を占める．このことから、６ｆｔ’　
（１６９．　５ｆ２）のタンク（これはバスで用いられ
る典型的サイズである）ならば、２，　２００ｐｓｉ　
（１５０ｋｇ／　ｃｍ’）　（絶対）の設計圧力におい
ては４０．　４　ｌｂｇ　（１８ｋｇ）の天然ガスを収
容することが知られる．したがって、タンク１３の中に
注入されるべきＬＮＧの量は１１．３ガロン（４３Ｊ２
）つまり１．５２ｆｔ”ｒアル． 上述した例においては、充填されるタンクは、残留ガス
を収容しいておらず、したがって常圧下にある．多くの
場合、充填されるべきタンクは、前回の充填からの幾ら
かの残留ガスを収容しており、したがって常圧より高い
幾らかの圧力をもっている．このような場合には、タン
クをガス満杯時のそれの設計圧力まで再加圧するために
必要なＬＮＧの量は、次式 で計算される．ただしここで、Ｐｄは設計圧力、Ｐｇは
ゲージ圧力（気圧）、Ｗはタンクに導入されるべきＬＮ
Ｇの重量である．したがって、もしゲージ圧力が１４気
圧つまり２０５ｐｓｉ（１４．　５ｋｇ／ｃｍ”）であ
れば、前述の例での６．　０ｆｔ’　（１６９．　５４
）タンクで必要なＬＮＧの量は、３８．　１　ｌｂｇ　
（１６．　６ｋｇ）つまり１０．３ガロン（３９β）と
なる．もし、実質的に空のタンクを十分に加圧するので
あれば、１１．　３ガロン（４２．８ｆｉ）を要すると
ころである．第２図に示す実施例においては、燃料シス
テムの全体を参照番号２０で示してある．システム２０
は、断熱された導管２３を経て大きい大供給タンク２２
に移送されるＬＮＧを貯蔵するための貯槽２１を含んで
いる．導管２３にはボンプ２４が、それにより導管２３
を経て送られるＬＮＧの量を測定するためのメーターを
有して、接続されている．さらにこの導管には、貯４１
Ｉ２１の出口の近くにおいてパルブ２６、さらにタンク
２２の入口の近くにおいて類似のバルブ２７が接続され
ている．タンク２２の出口には、メーンサービスライン
２９に行くガスの流れをコントロールするためのバルブ
２８があり、このメーンサービスライン２９からは、複
数の自動車用燃料タンク３０にそれらタンクの各々の入
口にあるバルブ３１を介して個々に接続されている複数
のブランチサービスライン２９ａ．　２９ｂおよびその
他（その他は図示せず）が延びている．燃料タンクの各
々には圧力計３２が設けられている．大供給タンク２２
にも、そのタンクの中の圧力を測定するための圧力計３
２が設けられている．大供給タンク２２にＬＮＧを貯め
る際に、もし所望ならば、このタンクに適当な加熱手段
、すなわちタンク２２の内部に取付けられていて蒸気ま
たは熱水の源（図示せず）と接続されているコイルヒー
ター２２ａのような加熱手段を設けることによってＬＮ
Ｇの気化を加速することができる． 多くの場合に運転上、第２図に示したように大きい大供
給タンクにＬＮＧを充填してそれを気化させてガスにす
るという概念は、自動車の燃料タンクに直接的にＬＮＧ
を注入してそれを燃料タンクの中で気化させるよりも望
ましい． 第２図に示した概念の例として、設計使用圧力が４．　
５００ｐｓ＋　（３１６ｋｇ／　ｃｍ”）絶対圧（３０
５気圧）である２００ｆｔ’　（２．　８３０ｆｉ　）
の大供給タンクは、圧縮されたガス），３８０　ｌｂ（
６０２ｋｇ）を保有できるので、この大供給タンクに先
ず３７．８ガロン（１４３Ｉ２）のＬＮＧを充填したと
して、その大供給タンク２２から圧力が自動車用燃料タ
ンクの圧力である２，　２００ｐｓｉ　（１５０ｋｇ／
ｃｍ”）になるまで取出すものと仮定すれば、空のとき
に６．　０ｆｔ’　（　１６９．　５１２）の容量を有
するタンク３０のような自動車用燃料タンクならば少な
くとも１２個のそのようなタンクに充填することができ
る。しかし、大供給タンクでそのような低い圧力になる
まで取出すということは実際的でない．何故ならば、大
供給タンクの圧力がそのように低くなったときには、自
動車のタンクへの充填の流量（率）が急激に低下するか
らである． 自動車のタンク３０に充填する際に、各タンクに供給さ
れるガスの量を正確に測定する必要はない．何故ならば
、普通には各タンクのための圧力計３２で遮断圧力が知
られるし、自動車のタンクに入るガスの流れが圧力を感
知するデバイス（図示せず）によって自動的に遮断され
るようにもできるからである．ガスが自動車のタンクの
中のより低い圧力に達して膨張するときにはガスの温度
が変るから、自動車のタンクでの遮断圧力を決めるとき
には、この温度変化に対して補償することが必要である
． 次に第３図を見ると、第１図のタンク１３、または第２
図のタンク２２に類似したタンクが参照番号３３で示さ
れている．タンク３３には、アルミニウムまたは他の適
当な材料でできた円筒形の薄い多孔壁を有する挿入部品
（以下インサートと称す）３４が取付けられていて、こ
のインサート３４はタンク３３の入口からタンク３３の
内部へと延びている．このインサート３４は、タンク３
３の内容積の２５％より大きい容積を占めないのが望ま
しい．インサート３４の壁には複数の小さいビンホール
の多孔組織３５があって、これが、インサート３４の内
部からインサートを包囲しているタンク３３の内部へと
ＬＮＧを徐々に滲み出させる．運転の際には、ＬＮＧは
第１図の貯槽１１のような供給源からポンプによって、
断熱された導管３６とバルブ３７を経てインサート３４
の中に送られる．バルブ３７が閉じられると、ＬＮＧは
インサート３４を包囲しているタンク３３の内部へと滲
み出し、そこでタンク３３の壁に接触し、タンク壁の温
度によって気化する．以上のことから、インサート３４
が、ＬＮＧがタンク壁にまともに当ることを阻止し、し
たがってタンク壁の冷却と、タンク３３内での圧力上昇
の速度を遅くすることが知られる．上述のようなアルミ
ニウム製のインサートを用いることによって、タンク壁
には安価な鋼が使われる。つまり、鋼は、大量の低温の
液に直接的に接触したならば急激な冷却によってクラッ
クを発生する傾向があるが、それを考慮する必要がない
．鋼製のタンクは、アルミニウムのタンクに比べ、安価
であると共に強度が大きい故に、低温の液を受入れる区
画室（以下チャンバーと称す）、つまり前置チャンバー
としてインサートを用いるならば、鋼製タンクが使われ
得ることによって、燃料供給ステーションの経済性と操
業能率を向上させることになる。
次に第４図の実施例を見ると、本発明を実施するための
もう１つのシステムが全体として参照番号４０で示され
ている．システム４０は、ＬＮＧを収容するための断熱
された供給タンクつまり貯槽４１を含んでいる．貯槽４
１の出口と、断熱された高圧の充填用タンク４３の間に
、断熱された導管４２が接続されている．コントロール
バルブ４４が、導管４２と貯槽４１の間に接続されてお
り、もう１つのコントロールバルブ４５が導管４２と充
填用タンク４３の入口の間に接続されている． 充填用タンク４３の出口は、バルブ４６を経て、断熱さ
れた導管４７に接続されており、この導管４７はバルブ
４８を経て、自動車の燃料タンクである場合があるガス
貯蔵タンク４９の入口に接続されている． 充填用タンク４３は、それの頂部に位置してタンク内部
の上方部分にあるガスのスペースと連通している圧力導
入口５０を有している．導入口５０は、バルブ５），導
管５２、およびもう１つのパルブ５３を経て、圧力計５
５を有する加圧用タンク５４に接続されている。
加圧用タンク５４は、充填用タンク４３からＬＮＧをガ
スタンク４９へと迅速に追い出す（これについては詳し
く後述する）に十分な圧力であるはずの、Ｉ，　０００
ｐｓｉ　（７０．　３ｋｇ／ｃｍ”）より高い圧力に耐
える能力を有していればよい． 各々の場合ごとに選択されるこの断熱された充填用タン
ク４３は、ＬＮＧが充填されて気化されるべき特定のサ
イズのタンク４９に充填するに必要な、正確に計量され
た量のＬＮＧを保有するに十分な大きさの、特定のサイ
ズのものである。種々のサイズの空または部分的に空に
なった燃料タンクに充填する必要を満足するためには、
種々のサイズ、例えば１．４および１０ガロン（３．７
９，　１５．２および３７．９Ｊ２）または他のサイズ
の充填用タンクを手持ちしていればよい． タンク４９のようなガスタンクに充填する場合の運転に
おいては、バルブ４４と４５を開とすることで、ＬＮＧ
の供給タンクっまり貯槽４１から、断熱された導管４２
を経て充填用タンク４３へと、重力によって、つまり小
さい圧力の支援によってＬＮＧを流れるようにする．充
填用タンク４３が、その頂部の小さいガスのスペースを
除いて満杯になったときに、バルブ４４と４５を「閉」
にする．バルブ４６と４８を「開」にし、それとほぼ同
時にバルブ５ｌと５３を「開」にすると、加圧用タンク
５４の中の高圧のガスが高圧のライン５２を経て充填用
タンク４３の頂部のガスのスペースの中に入り、充填用
タンク４３からＬＮＧを、断熱された導管４７を経てガ
スタンク４９へと追い出す．タンク４９が十分な量のＬ
ＮＧを受入れたときにバルブ４６，　４８．　５１およ
び５３をすべて「閉」とする．そうすると、タンク４９
の中でＬＮＧが暖まって圧力が上昇し、必要とされる圧
力に達する．それからは、タンク４９の接続を外し、他
の空のタンクで置き換え、プロセスの繰り返しを行う． 上述では第１図〜第４図の実施例はＬＮＧを用いるもの
と説明したが、上述の概念と装置は、液化された窒素と
酸素のような、他の低温のガスにも適用され得る．実際
上、これら２つのガスの商業的使用は、空気分離、すな
わち、先ず空気を低温で液化し、それを蒸留してそれら
のガスを分離することに基づいている．すなわち、これ
らのガスは、最終的にガスの形で使われるまでのプロセ
スにおいて避けられないステップとして液化された状態
を経なければならない．液化されたガスは多々あるが、
加熱によって気化され、次いで、必要な高い圧力（普通
には２，　０００ｐｓｉ（１４０ｋｇ／　ｃｍ”）より
高い）まで圧縮されたうえでタンクで顧客に出荷される
のは、第一に窒素または酸素である．そのタンク充填ス
テーションの建設費と操業費を低減させることは、その
ようなステーションの所有者にとって、ＬＮＧ燃料供給
ステーションの所有者の場合と同様に魅力的であるはず
である．第１図のタンク１３の例では６．０ｆｔ’（　
１６９．５４）タンクへの充填を、ＬＮＧに適用する代
りに、液体窒素に適用するならば、液体窒素の特性とし
て、沸点＝−３２１゜Ｆ　（−１９６．１’Ｃ）　，沸
点における比重量＝０．８０８、それに対応する密度は
６．８ポンド／ガロン（０．　７８５ｋｇ／β）である
ので、タンクに収容され得る液体窒素の量は、常温まで
暖められたときに２．　２００ｐｓｉ　（１５０ｋｇ／
　ａｍ”）の設計圧力まで圧力上昇するためには、６９
．８　１ｂｓ（３０．４ｋｇ）ツまり１０．２ガロン（
３１］．５Ｉ２）となる． 同様の計算が液体窒素についても行われる。ただし液体
窒素では、大気圧での−２９７°Ｆ　（−１８２．８℃
）、比重量はｌ、１４である。さらに明らかであること
として、ＬＮＧ用として説明した第２図の大きい高圧の
大供給タンクや、第３図の薄い多孔壁を有するインサー
トつまり前置チャンバーを用いることは、液化された窒
素、酸素または他の低温のガスにも適用され得るはずで
ある。
以上に説明した例における計算では、各々の場合の特定
の条件、すなわち、圧力、容積、ガスの量、および仮定
の温度（常温）に対して計算したが、実際の操業条件の
下で充填されるガスの量４ は、高圧ボンベが用いられる所で想定される温度範囲、
用いられるボンベに許容される安全率といったファクタ
ーに対して調整されなければならず、それも本発明の中
に含まれている．つまり、０°Ｆ（−１７．８℃）とい
う寒冷の環境下で２，　２００ｐｓｉ（１　５０ｋｇ／
　ｃｍ２）の読みになるまで充填されたボンベでは、も
しそれが自動車の排気システムの近くに取付けられたな
らば、急激に圧力が上昇し、かなり高い圧力に達するで
あろう．したがって、普通の実施方法としては、装置の
安全率、想定される温度環境、およびその他の予期され
得る運転条件を考慮したうえでの許容最大のガス量を充
填することになる． 以上の実施例および本発明の範囲から外れることなしに
種々の、前述以外の変形が作られ得る．
【図面の簡単な説明】
第ｌ図は本発明の１つの実施例の概略図、第２図は本発
明の他の１つの実施例の概略図、第３図は本発明のさら
に別の実施例の一部分の、部分的に断面を示す側面図、
第４図は本発明のさらに別の実施例の概略図である． １０・・・・システム全体、 １１・・・・貯槽、 １２・・・・導管、 １３・・・・タンク、 １４．　１５・・・・コントロールパルブ、１６・・・
・ポンプ、 １７・・・・メーター １８・・・・計重スケール、 ２０・・・・システム全体、 ２ｌ・・・・貯槽、 ２２・・・・大供給タンク、 ２２ａ・・・・導管、 ２４・・・・ポンプ、 ２５・・・・メーター ２６．　２７・・・・パルブ、 ２８・・・・バルブ、 ２９・・・・メーンサービスライン、 ２９ａ，　２９ｂ・・・・ブランチサービスライン、３
０・・・・タンク、 ３ｌ・・・・バルブ、 ３２・・・・圧力計、 ３３・・・・タンク、 ３４・・・・インサート、 ３５・・・・ビンホール、 ３６・・・・導管、 ３７・・・・バルブ、 ４０・・・・システム全体、 ４１・・・・貯槽、 ４２・・・・導管、 ４３・・・・充填用タンク、 ４４，　４５．　４６・・・・バルブ、４７・・・・導
管、 ４８・・・・バルブ、 ４９・・・・タンク、 ５０・・・・導入口、 ５１・・・・バルブ、 ５２・・・・導管、 ５３・・・・バルブ、 ５４・・・・加圧用タンク、 ５５ 圧力計．

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、高い圧力に加圧されたガスを圧力容器に迅速に充填
    する方法であって、 −１５０°Ｆ（−１０１℃）より低い温度にある低温の
    液が収容されている液供給源（１１）を備え、５００〜
    ４，０００ｐｓｉ（３５．２〜２５０ｋｇ／ｃｍ＾２）
    の間の設計使用圧力に耐え、所定の内容積を有する圧力
    容器（１３）を準備し、 液供給源（１１）を圧力容器（１３）の内部に接続する
    導管（１２）を設け、 液供給源（１１）から低温の液を圧力容器（１３）へと
    、その低温の液が圧力容器（１３）の中で少なくとも０
    °Ｆ（−１７．８℃）になったときに少なくとも前記圧
    力容器（１３）の設計使用圧力の５０％の圧力のガスに
    変わるために十分な量だけ移送するという手順を含む、
    高い圧力に加圧されたガスを圧力容器に迅速に充填する
    方法。 ２、ガスが少なくとも８０％のメタンを含むものである
    、請求項１記載の高圧ガスを圧力容器に迅速に充填する
    方法。 ３、ガスが、窒素と酸素で成るグループから選択された
    ものである、請求項１記載の高圧ガスを圧力容器に迅速
    に充填する方法。 ４、低温の液が、−１５０°Ｆ（−１０１℃）より低い
    温度で少なくとも大気圧以上である圧力の下で液として
    存在し得る物質であればよい、請求項１記載の高圧ガス
    を圧力容器に迅速に充填する方法。 ５、圧力容器（２２）の中のガスの温度が少なくとも０
    °Ｆ（−１７．８℃）、圧力が圧力容器（２２）の設計
    使用圧力に相当する圧力に達した後に、圧力容器（２２
    ）の中のガスの少なくとも一部を、圧力容器（２２）よ
    りは容積が小さく、かつ設計使用圧力が実質的により低
    く、少なくとも１つのタンク（３０）に移送する手順を
    含む、請求項１記載の高圧ガスを圧力容器に迅速に充填
    する方法。 ６、圧力容器（３３）の中で区画室を限界する多孔壁を
    有する、容積が圧力容器（３３）の容積の２５％以下の
    挿入部品（３４）を圧力容器内に挿入し、液供給源（１
    １）から出ている導管（３６）を、挿入部品（３４）の
    区画室に接続し、 低温の液を導管（３６）を経て区画室内へと流出させる
    ことにより、液を区画室から徐々に、圧力容器（３３）
    の内部の区画室を包囲している部分へと滲み出させる手
    順を含む、請求項１記載の高圧ガスを圧力容器に迅速に
    充填する方法。 ７、圧力容器に流出される低温の液の量を、Ｐが圧力、
    Ｖが容積、Ｔが温度、Ｎがガスのモル数、Ｒがすべての
    ガスに適用される定数としたＰＶ＝ＮＲＴの式によって
    決める、請求項１記載の高圧ガスを圧力容器に迅速に充
    填する方法。 ８、液供給源（４１）と圧力容器（４９）の間の導管（
    ４２）と（４７）の間に、そこで作用するように接続さ
    れた充填用タンク（４３）を設け、 充填用タンク（４３）の内部と連通するように接続され
    た圧力源（５４）を設け、 液供給源（４１）から低温の液を充填用タンクに移送し
    、 充填用タンク（４３）を液供給源（４１）から遮断し、 圧力源（５４）からの圧力を充填用タンク（４３）に導
    入することによって、低温の液を充填用タンク（４３）
    から、加圧されたガスが充填される圧力容器（４９）に
    流入させる手順を含む、請求項１記載の高圧ガスを圧力
    容器に迅速に充填する方法。 ９、圧力容器の中で、低温の液から加圧されたガスへの
    変化を加速するために、圧力容器の加熱手段（２２ａ）
    を作用させる手順を含む、請求項１記載の高圧ガスを圧
    力容器に迅速に充填する方法。 １０、低温の液を収容するための液供給源（１１）と、
    使用圧力が少なくとも４０気圧の圧力容器（１３）と、 低温の液が液供給源（１１）から圧力容器（１３）へと
    流れるように、液供給源（１１）と圧力容器（１３）を
    接続している断熱された導管手段（１２）と、導管手段
    （１２）に沿って、取付けられ、液供給源（１１）から
    圧力容器（１３）への低温の液の流れをコントロールす
    るバルブ手段（１４）（１５）と、 導管手段（１２）に接続され、計量された低温の液を導
    管手段（１２）を経て圧力容器（１３）へ流す、液移送
    手段（１６）とを含み、 前記液移送手段（１６）は、０〜１００°Ｆ（−１７．
    ８〜３７．７℃）の範囲の温度まで暖まったときに圧力
    容器（１３）の設計使用圧力を有するガスに変化するよ
    うな量の低温の液を、圧力容器（１３）に送入するよう
    セットされている、５気圧を超えない圧力における低温
    の液を、４０気圧より高い圧力のガスに迅速に変化させ
    る高圧ガス充填装置。１１、圧力容器（３３）の中で１
    つの区画室を限界し、導管手段（３６）と接続されてい
    る多孔壁を有する挿入部品（３４）を有し、導管手段（
    ３６）から流入した液が該挿入部品（３４）を通過して
    圧力容器（３３）の内部に徐々に分散する、請求項１０
    に記載の高圧ガス充填装置。 １２、多孔壁を有する挿入部品（３４）が圧力容器（３
    ３）の容積の２５％より大きい容積を占めない、請求項
    １１に記載の高圧ガス充填装置。 １３、圧力容器（２２）が、該圧力容器（２２）よりも
    小型で、かつ設計使用圧力がより低い複数のタンク（３
    ０）に同時に充填可能な複数の送出ライン（２９ａ）（
    ２９ｂ）を含むガス送出手段（２９）を有する、請求項
    １０に記載の高圧ガス充填装置。 １４、各タンク（３０）に、充填されたガスの圧力を測
    定する圧力計（３２）が設けられている、請求項１３に
    記載の高圧ガス充填装置。 １５、液供給源（４１）と圧力容器（４９）の間の導管
    （４２）と（４７）の間に、そこで作動するように接続
    されており、液供給源（４１）から計量された量の低温
    の液を受入れる充填用タンク（４３）と、 充填用タンク（４３）の内部と連通するように接続され
    ており、充填用タンク（４３）を加圧し、加圧されたガ
    スを低温の液を充填用タンク（４３）から、充填される
    べき圧力容器（４９）の中に流入する圧力源（５４）と
    、 導管（４２）に沿って設けられ、液供給源（４１）と充
    填用タンク（４３）の間の連通を遮断することによって
    、充填用タンク（４３）に入る低温の液の流れを止める
    と共に充填用タンク（４３）から液供給源（４１）へ圧
    力が逆に波及することを防止するバルブ手段（４４），
    （４５）を有する、請求項１０に記載の高圧ガス充填装
    置。 １６、液移送手段が液量測定ポンプ（１６）を含んでい
    る、請求項１０に記載の高圧ガス充填装置。
JP2263264A 1989-10-02 1990-10-02 高圧のガスを圧力容器に迅速に充填する方法と装置 Pending JPH03209097A (ja)

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