JPH10122495A - 圧力下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置 - Google Patents

圧力下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置

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JPH10122495A
JPH10122495A JP9263730A JP26373097A JPH10122495A JP H10122495 A JPH10122495 A JP H10122495A JP 9263730 A JP9263730 A JP 9263730A JP 26373097 A JP26373097 A JP 26373097A JP H10122495 A JPH10122495 A JP H10122495A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音速ノズルを利用することにより、貯蔵容器
の充填時間を短くし、その音速ノズルののど部が最小流
動面積の装置のオリフィスを画成するようにした、流体
の供給、移送及び／又は貯蔵装置を提供すること。 【解決手段】 供給貯蔵容器１９と、受け入れ貯蔵容器
１２と、該供給貯蔵容器１９から受け入れ貯蔵容器１２
まで伸長する流体流路４０、４０′と、音速ノズル４６
であって、収斂するノズル部分４６ａと、拡がるノズル
部分４６ｂと、該収斂するノズル部分４６ａ及び該拡が
るノズル部分４６ｂの間に配置されたノズルのど部４６
ｃとを有する、上記音速ノズル４６とを備える加圧流体
の移送装置が提供される。このノズルののど部４６ｃ
は、装置内の流動オリフィスの残りの部分よりも小さい
流動断面積を有する最小流動面積のオリフィス４２を画
成する。更に、貯蔵容器３０が満杯の約９０乃至９５％
となる迄、流体貯蔵容器３０内への音速流体の流れが保
たれるように、加圧流体貯蔵装置内に音速ノズル４６が
設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流体の移送、
貯蔵及び分配を行う装置、より具体的には、加圧気体の
貯蔵容器の充填時間を改良するために音速ノズルを使用
することに関する。
【０００２】
【従来の技術】環境問題への関心、排気物の法律及び規
則のため、自動車の製造メーカは、ガソリンの代替燃料
として清浄に燃焼し且つ経済的である燃料を探求してい
る。天然ガスは、かかる目的の一つの候補であり、多く
の車が燃料源として天然ガスを使用するように転換され
ている。典型的に、天然ガスは、車内にて、１つ以上の
加圧シリンダ内に圧縮した形態で貯蔵されている。図１
には、圧縮した天然ガス（ＣＮＧ）によって駆動される
ようにした車１０と、圧力下の気体を供給する流体供給
ステーション１１とを有する従来の加圧流体移送装置が
図示されている。この流体供給ステーション１１は、低
圧の気体入力ポート１３と、気体管１７内にて高圧の気
体出力を発生させるコンプレッサ１５と、気体管１７に
結合された一対のバッファ供給貯蔵容器１９と、気体管
１７を気体分配供給ノズル２３に結合する気体供給ホー
ス２１とを備えている。この気体分配供給ノズル２３
は、車１０の気体受け入れ装置内に設けられた充填弁又
は流体入口ポート１６と係合し且つ非係合状態となるよ
うな設計とされている。この流体入口１６は、気体の逆
流を防止するため逆止弁を備えることが好ましい。
【０００３】この車は、その各々が双方向弁１４を有す
る１つ以上の加圧貯蔵容器又はシリンダ１２を備えてい
る。適当な双方向弁は、１９９５年９月２６日付けでボ
ーランド（Ｂｏｒｌａｎｄ）及びその他の者に付与され
た米国特許第５，４５２，７３８号に記載されている。
そのシリンダ１２の各々は、３６００ｐｓｉまでの公称
作用圧力に耐え得るような設計とされ、また、双方向弁
１４もこうした圧力を漏洩させずに取り扱い得るような
設計とされている。この双方向弁１４は、黄銅、鋼、ス
テンレス鋼、又は、アルミニウムで製造することがで
き、また、耐食性を有するようにめっき処理、又はその
他の表面処理を施すことができる。車のエンジンから要
求されたとき、ＣＮＧ燃料は、燃料管１８に沿って、全
体として符号２０で示した燃料噴射装置まで流れる。設
計に対応して、このエンジンは、コンピュータ制御によ
る気体燃料噴射エンジンとするか、又は、燃料源を選択
的に変更することにより、１つ以上の燃料にて運転し得
るようにすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧縮した天然ガス（Ｃ
ＮＧ）を車の貯蔵タンクに供給し得る速度は、自動車の
製造メーカーにとって重大な関心事である。従来の加圧
流体の移送装置の充填時間は、音速相（気体が気体中の
音の速度に比例した速度にて貯蔵容器に入る相）と、亜
音速相（気体が気体中の音の速度以下の速度に比例する
速度にて貯蔵容器に入る相）との双方を含む。従来の貯
蔵及び供給装置において、音速相は、貯蔵容器内の圧力
が流体の入口ポートにおける圧力の約５０％の値に達し
たとき、より遅い亜音速相に転換する。その結果、従来
の装置において、貯蔵容器の半分まで満たされたとき、
充填速度は著しく遅くなり、その貯蔵タンクの充填に必
要な時間が長くかかる。
【０００５】従って、貯蔵容器の充填時間を短くする、
加圧気体の移送、貯蔵、及び分配を行う装置が求められ
ている。より具体的には、気体貯蔵容器の半分が満たさ
れる時点を十分に超えて音速の流れを保つことのできる
加圧気体の移送、貯蔵及び分配を行う装置が求められて
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この必要性は、本発明に
よって満たすことができ、この場合、加圧気体の移送、
貯蔵、及び分配装置内に音速ノズルを利用し、また。そ
の音速ノズルがその装置の最小流動面積がオリフィスで
あることを確実にすることによって貯蔵容器を充填する
時間が短かくなる。このようにして、流体貯蔵容器内に
流れ込む音速の流れは、容器の半分が満たされる時点を
十分に超えるとき迄、保たれる。
【０００７】本発明の一つの実施の形態によれは、圧力
下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置であって、流体の
貯蔵容積を画成する貯蔵容器と、弁入口ポートから貯蔵
容器のポートまで伸長する流体流路を画成する貯蔵容器
弁であって、貯蔵容器のポートを介して流体が貯蔵容器
まで流動するのを許容するよう動作可能である上記貯蔵
容器弁と、最小の流動面積のオリフィス及び少なくとも
１つの追加のオリフィスを画成する流体流路と、この流
体流路内に配置された音速ノズルとを備える、装置が提
供される。
【０００８】この流体流路は、音速ノズル本体に結合さ
れた通路本体を備え、その音速ノズル本体は、音速ノズ
ルを画成し、その音速ノズル本体は、通路本体に取り付
けられる。この音速ノズル本体は、ねじ付き接続具の形
態とすることができ、また、音速ノズルは、そのねじ付
き接続具の長手方向軸線に沿って伸長するようにするこ
とができる。この音速ノズルは、最小の流動面積のオリ
フィスを画成することが好ましく、また、少なくとも１
つの追加のオリフィスは、流体流路オリフィスの残りの
ものを備え、この場合、最小の流動面積のオリフィス
は、少なくとも１つの追加のオリフィスにより画成され
た断面積よりも小さい流動断面積を有する。この音速ノ
ズルは、収斂するノズル部分と、拡がるノズル部分と、
その収斂するノズル部分及び拡がるノズル部分の間に配
置された音速ノズルののど部とを有することが好まし
い。この音速ノズルののど部は、約２５乃至５０Ｌｂ／
分（０．１８９及び０．３７８ｋｇ／秒）の流量にて流
体がノズルを通って流れるのを促進し得るように、直径
約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約０．１００イン
チ乃至０．１２５インチ）とすることができる。上記の
流量は、一般用のＣＮＧ充填ステーションの現在の燃料
供給速度と同程度のものである。
【０００９】この流体貯蔵容器は、流体を貯蔵圧力にて
保持し、弁の入口ポートは流体を入口圧力にて受け取
り、音速ノズルは、少なくとも、貯蔵容器の圧力が入口
圧力の５０％よりも高いとき、好ましくは、少なくとも
入口圧力が貯蔵圧力よりも約５乃至１０％高いときに、
流体貯蔵容器内への音速の流体流を保ち得るような設計
とする。
【００１０】本発明の別の実施の形態によれば、圧力下
の流体を受け取り且つ貯蔵する装置であって、流体の入
口ポートから流体の出口ポートまで伸長する流体路を備
え、流体入口ポートが流体分配ポートに係合し且つ非係
合状態となるような設計とされ、流体流路が、最小流動
面積のオリフィスと、少なくとも１つの追加のオリフィ
スとを画成し、流体流路内に配置され且つ入口ポートか
ら出口ポートまで流体が下流方向に流れるのを許容し且
つ流体が出口ポートから入口ポートまで上流に向けて流
れるのを制限するよう動作可能である一方向弁と、流体
流路から下流の位置に配置された流体貯蔵容器と、該流
体流路内に配置された音速ノズルとを備える、上記装置
が提供される。この音速ノズルは、最小流動面積のオリ
フィスを画成し、少なくとも１つの追加的なオリフィス
が流体流路オリフィスの残りの分を備え、その最小流動
面積のオリフィスが、少なくとも１つの追加的なオリフ
ィスにより画成される流動断面積よりも小さい流動断面
積を有するようにすることが好ましい。
【００１１】本発明の更に別の実施の形態によれば、圧
力下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装置であっ
て、流体の入口ポートと、貯蔵容器ポートとを有し、少
なくとも１つの流動断面積を画成する双方向流体流路
と、流体貯蔵容積を画成する流体貯蔵容器と、該双方向
流体流路内に配置され且つ貯蔵容器ポートを介して貯蔵
容器内へ且つ貯蔵容器からの双方向への流体の流れを許
容するよう動作可能である双方向弁と、該双方向流体流
路内に配置された音速ノズルとを備える、上記装置が提
供される。
【００１２】この音速ノズルは、最小流動断面積のオリ
フィスを画成し、その最小流動断面積のオリフィスが、
双方向流体流路により画成される少なくとも１つの断面
積よりも小さい流動断面積を有するようにすることが好
ましい。この双方向流体流路は、流体の出口ポートを更
に備えることができる。その双方向弁は、双方向ソレノ
イド弁を備えることができる。
【００１３】本発明の更に別の実施の形態によれば、圧
力下の流体を供給する装置であって、供給貯蔵容器と、
該供給貯蔵容器から流体分配ポートまで伸長する流体流
路を備え、該流体流路が、最小面積の流路オリフィスを
有し、該流体分配ポートが、下流の流体受け入れ装置ま
で流体を分配し得るようにされ、その下流の流体受け入
れ装置が、最小面積の受け入れ装置オリフィスを有し、
流体流路内に配置された音速ノズルであって、収斂する
ノズル部分と、拡がるノズル部分と、該収斂するノズル
部分及び拡がるノズル部分の間に配置された音速ノズル
ののど部とを有し、該音速ノズルののど部が最小の音速
ノズルの流動面積を画成し、その最小の音速ノズルの流
動面積が最小面積の流動オリフィス及び最小面積の受け
入れ装置オリフィスにより画成されるそれぞれの流動面
積よりも小さい、上記装置が提供される。
【００１４】流体分配ポートは、流体入口ポートと係合
し且つ非係合状態となるような設計とされることが好ま
しい。この流体流路は、装置の配管構成要素と、該配管
構成要素の一部分に設けられた音速ノズル本体とを備え
ることができる。
【００１５】本発明の更に別の実施の形態によれば、加
圧流体の移送装置であって、供給貯蔵容器と、受け入れ
貯蔵容器と、供給貯蔵容器から受け入れ貯蔵容器まで伸
張し、最小流動面積のオリフィスと、少なくとも１つの
追加的なオリフィスとを画成する流体流路とを備え、そ
の少なくとも１つの追加のオリフィスが流体流路オリフ
ィスの他の部分を備え、収斂するノズル部分及び拡がる
ノズル部分と、該収斂するノズル部分及び拡がるノズル
部分の間に配置されたノズルのど部とを備え、該ノズル
のど部が最小流動面積のオリフィスを画成し、該最小流
動面積のオリフィスが少なくとも１つの追加のオリフィ
スよりも小さい流動断面積を有する、加圧流体の移送装
置が提供される。
【００１６】この流体流路は、流体分配ポートと、流体
入口ポートとを備えることができ、該流体分配ポートが
流体入口ポートと係合し得る設計とされている。
【００１７】従って、本発明の一つの目的は、流体の供
給、移送及び／又は貯蔵を行う装置内にて音速ノズルを
利用することにより、貯蔵容器の充填時間を短くし、そ
の音速ノズルののど部が最小流動面積の装置のオリフィ
スを画成するようにすることである。例えば、充填ステ
ーションが、２５Ｌｂ／分（０．１８９ｋｇ／秒）以上
に流量を制限し得る設計とされている場合、最小流動断
面積が２．５４ｍｍ（０．１００インチ）の音速ノズル
が提供される。同様に、充填ステーションが５０Ｌｂ／
分（０．３７８ｋｇ／秒）以上に流量を制限し得る設計
とされている場合、最小流動断面積が３．１７５ｍｍ
（０．１２５インチ）の音速ノズルが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、図２及び図３を参照する
と、圧力下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置が図示さ
れている。一部図示した流体貯蔵容器３０は、流体貯蔵
容積３２を画成し且つこの容積と境を接している。加圧
流体の貯蔵の技術の当業者に理解されるように、容器３
０は、特別な流体の貯蔵条件の関数である寸法を有し、
また、流体を圧力下の保持するのに十分な強度を有する
材料で出来ている。貯蔵容器の弁３４は、弁の入口ポー
ト３６から貯蔵容器のポート３８まで伸長する流体流路
４０を画成する。この貯蔵容器の弁３４は、ポペットガ
イド２５に取り付けられたポペット２４を備えている。
ポペットガイド２５、従って、ポペット２４は、ばね２
７によりポペットガイド２５に付与された力の結果とし
て、弁座２６に向けて付勢される。貯蔵容器３２内の圧
力がポペット２４の入口側に作用する圧力に等しく又は
それ以上となったとき、ばね２７の力は、ポペット２４
を弁座２６に対して密封し、流体流路４０を遮断する。
ポペット２４の入口側に作用する圧力が貯蔵容器３０内
の圧力以上になったとき、その圧力差によりポペット２
４は弁座２６から付勢されて離れ、流体流路４０を開放
する。流体流路４０が開くと、流体は貯蔵容器のポート
３８を介して貯蔵容器３０の内部に流れることができ
る。
【００１９】流体流路４０は、最小流動面積のオリフィ
ス４２と、複数の追加的な流動オリフィス４４とを画成
する。最小流動面積のオリフィス４２は、流体流路オリ
フィスの他の部分により画成される流動断面積よりも小
さい流動断面積を有する、即ち、この最小流動面積のオ
リフィスは、最小の流路オリフィスである。音速ノズル
４６を画成する音速ノズル本体４８を有する音速ノズル
４６が流体流路４０内に配置され、最小流動面積のオリ
フィス４２を画成する。音速ノズル本体４８は、着脱可
能な通路本体取り付け具の形態にて通路本体５０に結合
される。具体的には、音速ノズル本体４８は、通路本体
５０に形成された相補的なねじと係合するねじ付き接続
部分の形態をしている。
【００２０】音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４
６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル
部分４６ａ及び拡がるノズル部分４６ｂの間に配置され
た音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明の
一つの実施の形態において、音速ノズルのど部４６ｃ
は、直径約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１０
０インチ乃至０．１２５インチ）と、幅がπ（１／２
ｄ）２である対応した断面積ａとを有する。デ・ラバル
（ｄｅ Ｌａｖａｌ）ノズルとしても公知である音速ノ
ズルは、流体を加速して、流体中の音の局部的な速度に
等しくする。当業者に理解されるように、具体的な音速
ノズルの設計は、音速ノズルの入口における圧力状態、
及び装置の必要な体積流量を関数として異なるものとな
る。図８は、本発明に使用するのに適した音速ノズル４
８の詳細な図であり、この場合、近似的な寸法は次の通
りである。即ち、Ｄ１＝０．９４０ｃｍ（０．３７０イ
ンチ）、Ｄ２＝０．７９２ｃｍ（０．３１２インチ）、
Ｄ３＝０．３１８ｃｍ（０．１２５インチ）、Ｄ４＝
０．５４１ｃｍ（０．２１３インチ）、ｒ１＝０．６４
ｃｍ（０．２５インチ）、ｒ２＝０．２５４ｃｍ（０．
０１０インチ）、θ１＝５°である。
【００２１】図３を再度、参照すると、作動時、流体分
配装置は、流体の入口圧力にて流体の入口ポート３６に
流体を供給し、下流の流体貯蔵容器３０は貯蔵圧力にて
流体を保持する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器３０
内に流れ込むのに伴って上昇する。音速ノズル４６は、
流体貯蔵容器の内部への音速流体の流れを保ち得る設計
とされており、その流体貯蔵容器内にて、上昇する貯蔵
圧力は入口圧力の５０％より小さく、更に、貯蔵圧力が
入口圧力の５０％より大きいようにされている。具体的
には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力
よりも約５乃至１０％しか高圧でなくなる迄、音速の流
れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％
より大きくなる迄、音速の流れは続く。このようにし
て、貯蔵容器３０が満杯の約９０乃至９５％になる迄、
貯蔵容器３０内への音速の流れが続くため、充填時間は
最小となる。この充填時間は、従来の装置を充填するの
に必要な時間よりも３０％以上も短縮可能であることが
確認されている。
【００２２】同様の構成要素は同様の参照符号で表示す
る図４及び図５を参照すると、本発明に従い、圧力下の
流体を受け取り且つ貯蔵する別の装置の一部が図示され
ている。流体流路４０が取り付け具５６を介して支持構
造体５４に取り付けられ、また、該流体流路は、流体入
口ポート３６から流体出口ポート３９まで伸長してい
る。加圧流体の分配技術の当業者に理解され得るよう
に、この流体入口ポート３６は、流体分配装置の流体分
配ポートに確実に係合し且つ便宜に非係合状態となる設
計とされる一方、出口ポート３９は、流体配管構成要
素、又は流体ホース（図示せず）に確実に結合可能な設
計とされている。広く使用されている入口ポート、分配
ポート及び出口ポートの設計は、任意の数にて本発明に
利用することができ、従って、本明細書では更に詳細に
説明しない。
【００２３】一方向弁５２は、流体流路４０内に配置さ
れ、該一方向弁は、図２及び図３に関して上述したよう
に、ポペット２４と、ポペットガイド２５と、弁座２６
と、ばね２７とを有し、また、入口ポート３６から出口
ポート３９まで、流体が下流方向に流れるのを許容し且
つ出口ポート３９から入口ポート３６まで流体が上流に
向けて流れるのを制限するよう動作を果たす。流体貯蔵
容器３０（図４及び図５に図示せず）は、流体流路４０
から下流の位置に配置され、典型的に、流体管、ホー
ス、又はパイプを介して流体流路４０に結合されてい
る。
【００２４】図２及び図３に関して上述したように、流
体流路４０は、最小流動面積のオリフィス４２と、複数
の更なる流動オリフィス４４とを画成する。この最小流
動面積のオリフィス４２は、流路オリフィスの残りの部
分により画成される流動断面積よりも小さい流動面積を
有する。即ち、最小流動面積のオリフィス４２は、最小
流路オリフィスである。音速ノズル４６を画成する、音
速ノズル本体４８を含む、音速ノズル４６は、流体流路
４０内に配置されて、最小流動面積のオリフィス４２を
画成する。
【００２５】音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４
６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル
部分４６ａ及び拡がるノズル部分４６ｂの間に配置され
た音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明の
一つの実施の形態において、この音速ノズルののど部４
６ｃは、直径約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．
１００インチ乃至０．１２５インチ）と、対応する断面
積π（１／２ｄ）２とを有する。
【００２６】作用時、上記の図２及び図３に関して説明
したように、流体分配装置が流体の入口圧力にて流体の
入口ポート３６に流体を供給し、また、流体管、ホー
ス、又はパイプを介して出口ポート３９と連通する下流
の流体貯蔵容器３０は、貯蔵圧力にて流体を保持する。
流体がこの貯蔵容器３０内に流れ込むのに伴い、この貯
蔵圧力は上昇する。音速ノズル４６は、その上昇する貯
蔵圧力が入口圧力の５０％より小さい場合、また、貯蔵
圧力が入口圧力の５０％より大きくなる場合、流体貯蔵
容器３０内への音速流体の流れを保ち得るような設計と
される。具体的には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口
圧力が貯蔵圧力よりも僅かに５％乃至１０％だけより高
圧となる迄、音速の流れは保たれる。貯蔵圧力が入口圧
力の約９０乃至９５％より大きくなる迄、音速の流れは
失われない。このようにして、貯蔵容器３０が満杯の約
９０乃至９５％となる迄、貯蔵容器３０内への音速の流
れが保たれるため、充填時間は最小となる。
【００２７】同様の構成要素を同様の参照符号で表示す
る図６及び図７には、圧力下の流体を受け入れ、貯蔵し
且つ分配する装置が図示されている。双方向の流体流路
４０′、即ち、流体が反対の２方向に向けて流れるのが
許容される少なくとも１つの部分を有する流体流路は、
少なくとも１つの流動断面積を画成する。この双方向の
流体流路４０′は、流体入口ポート３６と、流体出口ポ
ート３６′と、貯蔵容器ポート３８とを備えている。流
体貯蔵容器３０は、流体貯蔵容積３２を画成する。双方
向弁５８は、双方向流体流路４０′内に配置され、貯蔵
容器ポート３８を介して流体が貯蔵容器３２に入った
り、貯蔵容器３２から出ることを許容するよう動作可能
である。
【００２８】双方向弁５８は、その開示内容を引用して
本明細書に含めた、１９９５年９月２６日付けでポーラ
ンド及びその他の者に付与された米国特許第５，４５
２，７３８号に記載されたように作用する。この双方向
弁は、弁体６０と、雄ねじ６２と、弾性的なＯリング６
４と、弁座６６と、ソレノイド弁６８とを備え、該ソレ
ノイド弁６８は、ポペット本体７０と、ポペットヘッド
７２と、ソレノイドコア７４と、戻しばね７６と、ソレ
ノイドコイル７８と、環状通路７９とを備えている。ま
た、本発明の双方向弁５８は、選択随意の手動の締付け
弁８０も備えており、この弁８０は、アレンレンチ（図
示せず）のような工具を使用して締め付けて、第二の弁
座８２に対して密封することができる。図示するよう
に、ねじ付き軸部８３を回転させて、弾性的なガスケッ
ト８４を弁座８２に対して締め付け、気体流路２４を密
封することができる。ナイロン、又はその他の適当な材
料から成る弾性的なガスケット８４は、手動の締付け弁
８０の端部にてガスケットホルダ８６内に保持されてい
る。このガスケットホルダ８６は、頂部壁８８と、側壁
９０とを備え、これらの壁は、共に、その内部にガスケ
ット５４が取り付けられた環状のチャンバを形成する。
また、弁体６０は、第二の気体流路９２も有している。
この第二の気体流路は、一端にて加圧容器３２の内部と
連通し、その他端にて弁体２２に形成された排気ポート
９４と連通している。熱により作動される圧力逃がし装
置９６が気体流路９２内に配置されている。この逃がし
装置９６は、雌ねじ９９によって所定位置に保持された
可溶性の合金９８をその内部に有している。米国特許第
５，４５２，７３８号に記載されたように、双方向弁５
８の通常の作動中、逃がし装置９６及び可溶性の合金９
８は、気体密のシールを保つ。しかしながら、弁体又は
加圧容器付近の温度が所定の限界値以上に上昇したなら
ば、可溶性の合金９８は溶融し、気体流路９２を開放し
て、容器３２内の加圧された気体が外部に排気されるこ
とを許容する。
【００２９】流体流路４０′は、最小流動面積のオリフ
ィス４２と、複数の追加的な流動オリフィス４４とを画
成する。最小流動面積のオリフィス４２は、流体流路オ
リフィスの残りの部分により画成される流動断面積より
も小さい流動断面積を有する。即ち、この最小流動面積
のオリフィス４２は、最小の流路オリフィスである。音
速ノズル４６を画成する音速ノズル本体４８を有する音
速ノズル４６が流体流路４０′内に配置され、最小流動
面積のオリフィス４２を画成する。
【００３０】音速ノズル４６は、収斂するノズル部分４
６ａと、拡がるノズル部分４６ｂと、該収斂するノズル
部分４６ａ及び該拡がるノズル部分４６ｂの間に配置さ
れた音速ノズルののど部４６ｃとを備えている。本発明
の一つの実施の形態において、該音速ノズルののど部４
６ｃの直径は、約２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ
（０．１００インチ乃至０．１２５インチ）であり、対
応する断面積ａは、π（１／２ｄ）２である。
【００３１】作動時、流体分配装置は、流体入口圧力に
て流体を流体入口ポート３６に供給し、下流の流体貯蔵
容器３０は、貯蔵圧力にて流体を保持する。この貯蔵圧
力は、流体が貯蔵容器３０内に流れるに伴い上昇する。
音速ノズル４６は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０
％より小さく、また、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％
より大きくなる場合、流体貯蔵容器内へ音速流体が流れ
る状態を保ち得る設計とされている。具体的には、この
貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力よりも僅か
に約５乃至１０％だけ高い圧力となる迄、音速の流れが
保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より
大きくなる迄、音速の流れは失われない。このようにし
て、貯蔵容器３０は満杯の約９０乃至９５％になる迄、
貯蔵容器３０内への音速の流れが保たれるため、充填時
間は最小となる。
【００３２】本発明の教示に従い、また、図１に示した
従来の加圧流体移送装置を更に参照すると、圧力下の流
体を供給する装置は、流体供給ステーション１１に配置
された供給貯蔵容器１９を備えている。例えば、貯蔵容
器弁１９ａと、気体管１７と、気体供給ホース２１とを
備える流体流路が供給貯蔵容器１９から例えば供給ノズ
ル２３のような流体分配ポートまで伸長している。この
流体流路は、貯蔵容器の弁１９ａにより画成された最小
面積の流路オリフィスを備えている。当業者に理解され
るように、流体供給ステーション内における最小面積の
流路オリフィスの特定の位置は、この供給装置に利用さ
れる具体的な構成要素に対応して異なるものとなる。例
えば、最小の流路オリフィスは、気体供給ホース２１
と、気体管１７と、及び／又は供給ノズル２３とにより
画成することができる。更に、当業者により理解される
ように、この供給装置内に利用される具体的な構成要素
は、等寸法をした複数の最小の流路オリフィスを画成す
ることができる。
【００３３】当業者に理解されるように、流体分配ポー
ト又は供給ノズル２３は、流体入口ポート１６に係合し
且つ該流体入口ポート１６から非係合状態となるような
設計とされ、また、例えば、車１０のような下流の流体
受け入れ装置に流体を分配し得るような設計とされてい
る。この下流の流体受け入れ装置は、流体入口ポート１
６により画成されるか、又はその各々が最小面積のオリ
フィスである１つの領域を有する複数のオリフィスによ
り画成される、最小面積の受け入れ装置のオリフィスを
備えている。当業者により理解されるように、流体受け
入れ装置又は車１０内における最小面積の受け入れ装置
の位置は、その受け入れ装置又は車１０内で利用される
具体的な構成要素に対応して相違するものとなる。
【００３４】図３、図５、図６及び図８に図示した音速
ノズル４６は、流体流路内に配置されている。図３、図
５、図６及び図８に図示した音速ノズルののど部４６ｃ
は、音速ノズルの最小流動面積を画成し、この場合、音
速ノズルの最小流動面積は最小面積の流路オリフィス及
び最小面積の受け入れ装置のオリフィスにより画成され
るそれぞれの流動面積よりも小さい。一つの実施の形態
において、音速ノズルののど部の直径は約２．５４ｍｍ
乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃至０．１２５
インチ）である。更に、一つの実施の形態において、こ
の流体流路は、装置の配管構成要素１７を備えており、
音速ノズル本体４８は、配管構成要素１７の一部に設け
られている。
【００３５】作動時、圧力下の流体を供給する装置は、
流体の入口圧力にて流体を供給し、例えば、シリンダ１
２のような下流の流体貯蔵容器は、貯蔵圧力にて流体を
保持する。この貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器内に流入す
るに伴って上昇する。この供給装置内に設けられた音速
ノズル４６は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％よ
り小さい場合、更に、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％
より大きくなる場合、流体貯蔵容器の内部への音速流体
の流れ状態を保ち得るような設計とされている。具体的
には、この貯蔵圧力が上昇すると、入口圧力が貯蔵圧力
よりも僅か約５乃至１０％だけ高圧となる迄、音速の流
れが保たれる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％
より大きくなる迄、音速の流れは失われない。このよう
にして、貯蔵容器が満杯の約９０乃至９５％となる迄、
貯蔵容器内への音速の流れが保たれるため、充填時間は
最小となる。
【００３６】本発明の教示に従い且つ図１に図示した従
来の加圧流体の移送装置を更に参照すると、加圧流体の
移送装置は、流体供給ステーション１１に配置された供
給貯蔵容器１９と、一組みの受け入れ貯蔵容器１２とを
備えている。例えば、貯蔵容器の弁（図示せず）と、気
体管１７と、気体供給ホース２１と、供給ノズル２３又
は流体分配ポートと、流体入口ポート１６と、燃料管１
８と、双方向弁１４とを含む流体流路が供給貯蔵容器１
９から受け入れ貯蔵容器１２まで伸長している。該流体
流路は、双方向弁１４内に配置された最小流動面積のオ
リフィスと、流体流路オリフィスの残りの部分とを備え
ており、この流体流路オリフィスの残りの部分は、双方
向弁１４と、燃料管１８と、流体入口ポートと、供給ノ
ズル２３と、供給ホース２１及び／又は気体管１７とに
より画成される。当業者により理解されるように、流体
移送装置内における最小流動面積のオリフィスの特定の
位置は、この装置に利用される特定の構成要素に対応し
て変更可能である。例えば、最小流動面積のオリフィス
は、代替的に、貯蔵容器の弁１９ａ、又は流体入口ポー
ト１６により画成してもよい。
【００３７】この最小流動面積のオリフィスは、図３、
図５、図６及び図８に図示するように、音速ノズル４６
ののど部４６ｃにより画成されている。この最小流動面
積のオリフィスは、流体流路オリフィスの残りの部分に
より画成されるそれぞれの流動面積よりも小さい。一つ
の実施の形態において、音速ノズルののど部の直径は約
２．５４ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（０．１００インチ乃
至０．１２５インチ）である。更に、一つの実施の形態
において、この流体流路は、装置の配管構成要素１７を
備えており、この配管構成要素１７の一部分に音速ノズ
ル本体４８が設けられている。
【００３８】作動時、加圧流体移送装置が、貯蔵圧力に
て流体を保持する、例えば、シリンダ１２のような下流
の流体貯蔵容器まで流体入口圧力の流体を移送する。こ
の貯蔵圧力は、流体が貯蔵容器内に流入するに伴い上昇
する。この移送装置に内に設けられた音速ノズル４６
は、上昇する貯蔵圧力が入口圧力の５０％より小さい場
合、更に、その貯蔵圧力が入口圧力の５０％より大きく
なる場合、流体貯蔵容器の内部への音速流体の流れを保
ち得るような設計とされている。具体的には、この貯蔵
圧力が上昇すると、入口圧力がその貯蔵圧力よりも僅か
に約５乃至１０％だけ高圧となる迄、音速の流れが保た
れる。貯蔵圧力が入口圧力の約９０乃至９５％より大き
くなる迄、音速の流れは失われない。このようにして、
貯蔵容器が満杯の約９０乃至９５％となる迄、貯蔵容器
内への音速の流れが保たれるため、充填時間は最小とな
る。
【００３９】本発明の好適な実施の形態に関して本発明
を詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明
の範囲から逸脱せずに、その改変例及び変更例が可能で
あることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の加圧流体移送装置の概略図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態に従い圧力下の流体
を受け取り且つ貯蔵する装置内で利用される貯蔵容器の
平面図である。
【図３】本発明の一つの実施の形態に従い圧力下の流体
を受け取り且つ貯蔵する装置の一部切欠いた図であり、
図２の線３−３に沿った貯蔵容器の弁の断面図を含む図
である。
【図４】一方向弁を含む、本発明の別の実施の形態によ
る圧力下の流体を受け取り且つ貯蔵する装置の図であ
る。
【図５】図４の装置の断面図である。
【図６】双方向弁を含む、本発明の更に別の実施の形態
により圧力下の流体を受け取り、貯蔵し且つ分配する装
置の一部断面図とし且つ一部切欠いた図である。
【図７】図６に図示した双方向弁の平面図である。
【図８】本発明による音速ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１０ 車 １１ 流体供給ステ
ーション １２ シリンダ １３ 気体入力ポー
ト １４ 双方向弁 １５ コンプレッサ １６ 充填弁／気体入口ポート １７ 気体管 １８ 燃料管 １９ バッファ供給
貯蔵容器 １９ａ 貯蔵容器弁 ２０ 燃料噴射装置 ２１ 気体供給ホース ２２ 弁体 ２３ 気体分配供給ノズル ２４ ポペット ２５ ポペットガイド ２６ 弁座 ２７ ばね ３０ 流体貯蔵容器 ３２ 流体貯蔵容積 ３４ 貯蔵容器の弁 ３６ 弁の入口ポート ３８ 貯蔵容器のポ
ート ４０ 流体流路 ４２ 最小流動面積
のオリフィス ４４ 流動オリフィス ４６ 音速ノズル ４６ａ 収斂するノズル部分 ４６ｂ 拡がるノズ
ル部分 ４６ｃ 音速ノズルののど部 ４８ 音速ノズル本
体 ５０ 通路本体 ５２ 一方向弁 ５４ 支持構造体 ５６ 取り付け具 ５８ 双方向弁 ６０ 弁体 ６２ 雄ねじ ６４ Ｏリング ６６ 弁座 ６８ ソレノイド弁 ７０ ポペット本体 ７２ ポペットヘッ
ド ７４ ソレノイドコア ７６ 戻しばね ７８ ソレノイドコイル ７９ 環状通路 ８０ 手動締付け弁 ８２ 第二の弁座 ８４ ガスケット ８６ ガスケットホ
ルダ ８８ ガスケットホルダの頂部壁 ９０ ガスケットホ
ルダの側壁 ９２ 第二の気体流路 ９４ 排気ポート ９６ 逃がし装置 ９８ 可溶性の合金 ９９ 雌ねじ
フロントページの続き (71)出願人 596006488 2200 Ｎｏｒｔｈ Ｍａｉｎ Ｓｔｒｅｅ ｔ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙ ｌｖａｎｉａ 15301−6150，Ｕｎｉｔｅ ｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力下の流体を受け取り且つ貯蔵する装
    置にして、 流体貯蔵容積（３２）を画成する流体貯蔵容器（３０）
    と、 弁の入口ポート（３６）から貯蔵容器ポート（３８）ま
    で伸長する流体流路（４０、４０′）を画成する貯蔵容
    器の弁（１９ａ）であって、前記貯蔵容器のポート（３
    ８）を介して流体が前記貯蔵容器（３０）まで流れるの
    を許容するよう動作可能であり、前記流体流路（４０、
    ４０′）が最小流動面積のオリフィス（４２）と、少な
    くとも１つの追加的なオリフィスとを画成する、前記貯
    蔵容器の弁（１９ａ）と、 前記流体流路（４０、４０′）内に配置された音速ノズ
    ル（４６）とを備える、装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記流体流路（４０、４０′）が音速ノズル本体（４
    ８）に結合された通路本体（５０）を備え、 前記音速ノズル本体（４８）が前記音速ノズル（４６）
    を画成し、 前記音速ノズル本体（４８）が前記通路本体（５０）へ
    の取り付け部分である、装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記音速ノズル本体（４８）がねじ付き接続具の形態を
    しており、前記音速ノズル（４６）が該ねじ付き接続具
    の前記長手方向軸線に沿って伸長する、装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記音速ノズル（４６）が前記最小流動面積のオリフィ
    ス（４２）を画成し、 前記少なくとも１つの追加的なオリフィスが前記流体流
    路オリフィスの残りの部分を備え、 前記最小流動面積のオリフィス（４２）が、前記少なく
    とも１つの追加的なオリフィスにより画成された流動断
    面積よりも小さい流動断面積を有する、装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記音速ノズル（４６）が、収斂するノズル部分（４６
    ａ）と、拡がるノズル部分（４６ｂ）と、該収斂するノ
    ズル部分（４６ａ）及び該拡がるノズル部分（４６ｂ）
    の間に配置された音速ノズルののど部（４６ｃ）とを備
    える、装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記音速ノズルののど部（４６ｃ）の直径が約２．５４
    ｍｍ乃至３．１７５ｍｍ（約０．１００インチ乃至０．
    １２５インチ）である、装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記流体貯蔵容器（３０）が貯蔵圧力にて流体を保持
    し、 前記弁の入口ポート（３６）が入口圧力にて流体を受け
    取り、 前記音速ノズル（４６）が、少なくとも前記貯蔵圧力が
    前記入口圧力の５０％よりも高圧である場合に、前記流
    体貯蔵容器（３０）内への音速流体の流れを保つような
    設計とされた、装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の圧力下の流体を受け取
    り且つ貯蔵する装置にして、 前記流体貯蔵容器（３０）が貯蔵圧力にて流体を保持
    し、 前記弁の入口ポート（３６）が入口圧力にて流体を受け
    取り、 前記音速ノズル（４６）が、少なくとも前記入口圧力が
    前記貯蔵圧力よりも約５乃至１０％、高圧である場合
    に、前記流体貯蔵容器（３０）内への音速流体の流れを
    保つような設計とされた、装置。
  9. 【請求項９】 圧力下の流体を受け取り且つ貯蔵する装
    置にして、 前記入口ポート（１６）から流体出口ポート（３６′）
    まで伸長する流体流路（４０、４０′）を備え、 前記流体入口ポート（１６）が、流体分配ポート（２
    ３）と係合し且つ該流体分配ポートから非係合状態とな
    るような設計とされ、 前記流体流路（４０、４０′）が、最小流動面積のオリ
    フィス（４２）と、少なくとも１つの追加的なオリフィ
    スとを画成し、 前記流体流路（４０、４０′）内に配置された一方向弁
    （５２）であって、前記入口ポート（１６）から前記出
    口ポート（３６′）まで流体が下流方向に流れるのを許
    容し且つ前記出口ポート（３６′）から前記入口ポート
    （１６）まで流体が上流方向に流れるのを制限するよう
    動作可能な前記一方向弁（５２）と、 前記流体流路（４０、４０′）から下流の位置に配置さ
    れた流体貯蔵容器（３０）と、 前記流体流路（４０、４０′）内に配置された音速ノズ
    ル（４６）とを備える、装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の圧力下の流体を受け
    取り且つ貯蔵する装置にして、 前記音速ノズル（４６）が前記最小流動面積のオリフィ
    ス（４２）を画成し、 前記少なくとも１つの追加的なオリフィスが流体流路オ
    リフィスの残りの部分を備え、 前記最小流動面積のオリフィス（４２）が、前記少なく
    とも１つの追加的なオリフィスにより画成された流動断
    面積よりも小さい流動断面積を有する、装置。
  11. 【請求項１１】 圧力下の流体を受け取り、貯蔵し且つ
    分配する装置にして、 流体入口ポート（１６）と、貯蔵容器のポート（３８）
    とを有し、少なくとも１つの流動断面積を画成する双方
    向流体流路（４０′）と、 流体貯蔵容積（３２）を画成する流体貯蔵容器（３０）
    と、 前記双方向流体流路（４０′）内に配置されて、流体が
    前記貯蔵容器のポート（３８）を介して前記貯蔵容器
    （３０）に流れ込み且つ該貯蔵容器（３０）から流れ出
    る双方向への流れを許容するよう動作可能な双方向弁
    と、 前記双方向流体流路（４０′）内に配置された音速ノズ
    ル（４６）とを備える、装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の圧力下の流体を受
    け取り、貯蔵し且つ分配する装置にして、 前記音速ノズル（４６）が最小流動面積のオリフィス
    （４２）を画成し、 該最小流動面積のオリフィス（４２）が、前記双方向流
    体流路（４０′）により画成された少なくとも１つの流
    動断面積よりも小さい流動断面積を有する、装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の圧力下の流体を受
    け取り、貯蔵し且つ分配する装置にして、 前記音速ノズル（４６）が、収斂するノズル部分（４６
    ａ）と、拡がるノズル部分（４６ｂ）と、該収斂するノ
    ズル部分（４６ａ）及び該拡がるノズル部分（４６ｂ）
    の間に配置された音速ノズルののど部（４６ｃ）とを備
    える、装置。
  14. 【請求項１４】 圧力下の流体を供給する装置にして、 供給貯蔵容器（１９）と、 該供給貯蔵容器（１９）から流体分配ポート（２３）ま
    で伸長し、最小面積の流路オリフィスを有する流体流路
    （４０、４０′）を備え、 前記流体分配ポート（２３）が、下流の流体受け入れ装
    置（１０）まで流体を分配し得るようにされ、 該下流の流体受け入れ装置（１０）が最小面積の受け入
    れ装置のオリフィスを有し、 前記流体流路（４０、４０′）内に配置された音速ノズ
    ル（４６）であって、収斂するノズル部分（４６ａ）
    と、拡がるノズル部分（４６ｂ）と、該収斂するノズル
    部分（４６ａ）及び該拡がるノズル部分（４６ｂ）の間
    に配置された音速ノズルののど部（４６ｃ）とを備え、
    前記音速ノズルののど部（４６ｃ）が最小の音速ノズル
    の流動面積を画成する、前記音速ノズル（４６）とを備
    え、 前記最小の音速ノズルの流動面積が、前記最小面積の流
    路オリフィス及び前記最小面積の受け入れ装置のオリフ
    ィスにより画成されるそれぞれの流動面積よりも小さ
    い、装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の圧力下の流体を供
    給する装置にして、前記流体流路（４０、４０′）が、
    装置の配管構成要素（１７）と、該配管構成要素（１
    ７）の一部に設けられた音速ノズル本体（４８）とを備
    える、装置。
  16. 【請求項１６】 加圧流体の移送装置にして、 供給貯蔵容器（１９）と、 受け入れ貯蔵容器（１２）と、 該供給貯蔵容器（１９）から該受け入れ貯蔵容器（１
    ２）まで伸長する流体流路（４０、４０′）であって、
    最小流動面積のオリフィス（４２）と、少なくとも１つ
    の追加的なオリフィスとを画成する前記流体流路（４
    ０、４０′）とを備え、 前記少なくとも１つの追加的なオリフィスが流体流路オ
    リフィスの残りの部分を備え、 収斂するノズル部分（４６ａ）と、拡がるノズル部分
    （４６ｂ）と、該収斂するノズル部分（４６ａ）及び前
    記拡がるノズル部分（４６ｂ）の間に配置されたノズル
    ののど部（４６ｃ）とを備える音速ノズル（４６）であ
    って、前記ノズルののど部（４６ｃ）が前記最小流動面
    積のオリフィス（４２）を画成し、該最小流動断面積の
    オリフィス（４２）が前記少なくとも１つの追加的なオ
    リフィスよりも小さい流動断面積を有する、前記音速ノ
    ズル（４２）を備える、装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の流体移送装置にし
    て、前記流体流路（４０、４０′）が、装置の配管構成
    要素（１７）と、該配管構成要素（１７）の一部分に設
    けられた音速ノズル本体（４８）とを備える、装置。
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