KR20190071737A - 가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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토마스 부르주아
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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

적어도 하나의 밸브(4)를 구비한 전달 파이프(3)를 통해서 적어도 하나의 가압 가스 공급원(2)으로부터 목표 압력까지 가압 가스로 탱크(1)를 충진하기 위한 방법으로서, 탱크(1)는 미리 결정된 내부 길이(L) 및 미리 결정된 내경(D)을 가지며, 전달 파이프(3)의 단부는 미리 결정된 주입 직경(D1)의 주입기(5)를 형성하고: 그러한 방법은 가압 가스를 공급원(2)으로부터 탱크로 미리 결정된 유량(Q)으로 전달하는 단계를 포함하고, 그러한 방법은 탱크(1) 내에서 생성되는 열을 감소시키기 위해서 공급원(2)으로부터 탱크(1)로의 가스 전달을 제어하는 단계를 포함하고, 가스 전달을 제어하는 단계가: 주입 직경(D1)의 크기조정, 및 전달되는 가스의 유량(Q)의 크기조정 중 적어도 하나를 포함하고; 그러한 제어 단계는 탱크의 길이(L)와 직경(D) 사이의 비율(L/D)에 따라 실행된다.

Description

가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 보다 특히, 적어도 하나의 밸브를 구비한 전달 파이프를 통해서 탱크에 연결된 적어도 하나의 가압 가스 공급원으로부터 목표 압력까지 가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 방법에 관한 것으로서, 탱크는 미리 결정된 내부 길이 및 미리 결정된 내경의 원통형 형상을 가지며, 탱크에 연결된 전달 파이프의 단부는 미리 결정된 주입 직경의 탱크 내로 개방된 주입기를 형성하고, 방법은 가압 가스를 공급원으로부터 탱크로 미리 결정된 유량으로 전달하는 단계를 포함하고, 방법은 탱크 내에서 생성되는 가열을 감소시키기 위해서 공급원으로부터 탱크로의 가스 전달을 조절하는 단계를 포함한다.
가압 가스, 특히 수소로 탱크를 신속히 충진하는 것은 가스 및 탱크의 가열을 유발한다. 이러한 가열은 (특히 복합 탱크의 경우에) 탱크를 손상시키지 않도록 제어되어야 한다.
알려진 해결책은 전달되는 가스를 냉각하는 것(예를 들어, US5641005 참조) 또는 충진 유량을 제어하는 것(예를 들어, FR2896028A1 참조)으로 구성된다. 특히 예를 들어 충진 조건(예를 들어, 주변 온도 및 목표 압력의 함수로서의 충진율)에 맞춰 구성된 충진율 램프(filling rate ramp)를 제공하는 것이 알려져 있다.
충진 중의 탱크 내의 가열은 모델링하기가 복잡한 현상이다(예를 들어, K. Barral, S. Pregassame, and P. Renault의 논문인, "Thermal effects of fast filling hydrogen compression in refueling stations", Proceedings of 15th World Hydrogen Energy Conference, Yokohama Japan, June 2004 참조).
따라서, 가스 및 탱크의 온도가 탱크 내에서 매우 불균질할 수 있다. 본 발명자는 특히, 탱크의 영역이 계산되거나 측정되는 탱크의 또는 가스의 평균 온도보다 상당히 더 높은 온도를 가질 수 있다는 것을 입증하였다.
이러한 문제를 해결하기 위한 공지된 해결책은, 가스의 평균 온도를 낮추기 위해서, 유량을 그리고 그에 따라 압력 램프를 줄이는 것으로 구성된다. 그러나, 이러한 증가는 충진 시간을 증가시키고, 특정 위치에서 열 피크를 반드시 제거하지는 않는다. 구체적으로, 특정 상황에서, 이는: 유량 감소에 의해서, 가열을 더 증가시킬 수 있고, 불균질성이 증가될 수 있으며, 그에 따라 가스의 최대 온도가 증가될 수 있다.
다른 해결책은 가스의 평균 온도를 감소시키기 위해서 가스의 냉각을 증가시키는 것으로 구성된다. 이는 설치 비용 및 제공되는 가스(예를 들어, 수소)의 비용을 상당히 증가시킨다.
본 발명의 하나의 목적은 전술한 종래 기술의 단점의 전부 또는 일부를 완화하는 것이다.
이를 위해서, 그와 달리 전술한 서문에 의해서 주어지는 일반적인 정의를 따르는 본 발명에 따른 방법은, 본질적으로, 가스 전달을 조절하는 단계가: 주입 직경의 크기조정(sizing), 전달되는 가스의 유량의 크기조정 중 적어도 하나를 포함하고; 조절 단계가 탱크의 길이와 직경 사이의 비율(L/D)의 함수로서 실행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라, 가스 전달의 이러한 조절은 그에 따라 탱크의 기하형태의 함수로서 구성되고, 탱크 내의 온도 불균질성을 감소시킬 수 있게 한다. 이러한 불균질성을 감소시킴으로써, 가스 또는 탱크에 의해서 도달되는 최대 온도가 그에 따라 또한 감소된다.
본 발명자는 특히, 이러한 것이 탱크 내의 가스 온도의 층상화(stratification) 및 분균질성 현상을 제한할 수 있게 한다는 것을 관찰하였다.
이는, 증가된 안전성 조건 하에서 탱크를 충진할 수 있게 한다. 이는, 잠재적으로, 탱크 내의 가스의 최종 온도를 제어하기 위한 다른 수단(예를 들어 가스의 냉각의 감소)을 최적화할 수 있게 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방법은 또한 온도를 제어하기 위한 다른 수단(가스의 냉각, 압력 상승 곡선 등)에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예가 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 탱크의 길이와 직경 사이의 비율(L/D)이, 2 내지 4이고 바람직하게 3인, 제1의 미리 결정된 문턱값 미만일 때, 조절 단계는 전달되는 가스의 질량 유량과 주입 직경의 제곱 사이의 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값 초과로 유지하는 것으로 구성되고,
- 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값 초과로 유지하는 것으로 이루어진 조절 단계가: 전달되는 가스의 유량의 증가, 주입 직경의 감소 중 적어도 하나를 포함하며,
- 가스 전달을 조절하는 단계가 탱크의 충진 목표 압력의 함수로서 실행되고,
- 제2의 미리 결정된 문턱값이 탱크의 충진 목표 압력의 함수이고,
- 탱크의 충진 목표 압력이 증가될 때 제2의 문턱값이 증가되며,
- 가스가 수소이고, 탱크의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아(bar)일 때, 제2 문턱값이 175 내지 225 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 200 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크의 길이와 직경 사이의 비율(L/D)이 제1의 미리 결정된 문턱값보다 클 때, 조절 단계는 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값 초과 및 제3 미리 결정된 문턱값 미만에서 유지하는 것으로 구성되며,
- 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값 초과 및 제3의 미리 결정된 문턱값 미만에서 유지하는 것으로 구성되는 조절 단계가: 전달되는 가스의 유량의 증가 또는 감소, 주입 직경의 증가 또는 감소 중 적어도 하나를 포함하며,
- 탱크의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 제3 문턱값이 1200 내지 1600 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 1400 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 제3 문턱값이 1200 내지 1600 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 1400 kg.m-2.s-1이고,
- 가스 전달을 조절하는 단계가 가스 전달의 시작 전에 또는 시작 시에 실행되고, 다시 말해서 주입 직경의 크기조정 및/또는 전달되는 가스의 유량의 크기조정이 충진의 시작 전에 고정되며,
- 가스가 수소이고 탱크의 충진 목표 압력이 200 내지 300 바아일 때, 제2 문턱값이 75 내지 100 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 85 kg.m-2.s-1이고,
- 가스가 수소이고 탱크의 충진 목표 압력이 300 내지 400 바아일 때, 제2 문턱값이 100 내지 140 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 120 kg.m-2.s-1이고,
- 가스가 수소이고 탱크의 충진 목표 압력이 450 내지 600 바아일 때, 제2 문턱값이 140 내지 175 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 160 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크는, 주입기를 통한 그 내측부 내로의 가스의 전달 중에 수평으로 배열된다.
본 발명은 또한, 가압 가스 공급원, 적어도 하나의 밸브를 구비하고 탱크에 연결되도록 의도된 공급원으로부터 가스를 전달하기 위한 파이프를 포함하는, 목표 압력까지 가압 가스로 탱크를 충진하기 위한 장치에 관한 것으로서, 탱크에 연결되도록 의도된 전달 파이프의 단부는 미리 결정된 주입 직경을 갖는 주입기를 형성하고, 그러한 장치는 적어도 하나의 밸브를 제어하기 위한 역할을 하는 충진을 제어하기 위한 전자 부재를 포함하고, 전자 제어 부재는 데이터를 수신, 저장 및 프로세스하도록 그리고 특히 충진하고자 하는 탱크의 치수적 특성, 즉 탱크의 내부 길이 및 내경 또는 그 사이의 비율(L/D)을 수신하도록 구성되며, 전자 제어 부재는 또한 비율(L/D)을 적어도 하나의 문턱값과 비교하도록, 그리고, 그 함수로서, 주입 직경, 비율의 함수로서 전달되는 가스의 유량 중 적어도 하나의 충진 매개변수를 수정하도록 또는 수정하는데 필요한 신호를 전달하도록 구성된다.
본 발명은 또한 전술한 또는 후술되는 특징의 임의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 방법에 관한 것일 수 있다.
다른 특정 특징 및 장점은 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 충진 장치의 구조 및 동작의 예를 도시한 개략적이고 부분적인 측면도를 나타낸다.
도 2는 그러한 충진 방법의 동작의 예를 개략적 및 부분적으로 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 탱크(1)를 가압 가스로 충진하는 것이, 가압 가스 공급원(2), 공급원(2)에 연결되고 유량을 제어하기 위한 적어도 하나의 밸브(4)를 구비하는 가스 전달 파이프(3)를 포함하는 충진 장치(또는 스테이션)에 의해서 실행될 수 있다. 전달 파이프(3)는 충진하고자 하는 탱크(1)에 연결되도록 의도된 적어도 하나의 단부를 포함한다.
통상적으로, 가압 가스 공급원(2)은: 하나 이상의 가압 가스 탱크, 적어도 하나의 압축기, 액화 가스의 공급원, 및 증발기 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
탱크(1)에 연결되도록 의도된 전달 파이프(3)의 단부는 미리 결정된 주입 직경(D1)을 갖는 주입기(5)를 형성하거나 포함한다. 장치는 바람직하게, 부가적으로, 적어도 하나의 밸브(4) 및/또는 충진 장치의 다른 부재를 제어하는 역할을 하는, 충진을 제어하기 위한 전자 부재(6)를 포함한다.
장치는 목표 압력, 예를 들어 250 바아 또는 350 바아 또는 500 바아 또는 700 바아 또는 그 초과, 특히 800 또는 900 바아까지 가압 가스로 탱크(1)를 충진하도록 구성되거나 이용된다.
장치는 특히 바람직하게 수평 위치에서(즉, 그 길이방향을 따라 놓인) 원통형 탱크(1)를 충진하기 위해서 의도된다.
탱크(1)는 미리 결정된 내부 길이(L) 및 미리 결정된 내경(D)의 원통형 형상을 갖는다.
전달 파이프(3)의 단부는 탱크(1)의 길이방향 단부에 위치된 오리피스에 연결된다.
본 발명에 따라, 공급원(2) 및 탱크(1)의 내측부로부터의 가압 가스의 전달은 미리 결정된 유량(Q)(특히, 질량 유량)으로 실행된다.
본 발명에 따라, 탱크(1) 내에서 생성되는 가열을 감소시키도록, 공급원(2)으로부터 탱크(1)로의 가스의 전달이 구성된다. 이러한 가스 전달의 구성은 주입 직경(D1)의 크기조정, 전달되는 가스의 유량(Q)의 크기조정 중 적어도 하나를 포함하고, 이러한 수정은 탱크(1)의 길이(L) 및 직경(D) 사이의 비율(L/D)의 함수로서 실행된다.
따라서, 이러한 비율(L/D)은 탱크(1)의 2가지 유형, 예를 들어 소위 "짧은" 탱크(제1 문턱값(S1) 미만의 L/D) 및 소위 "긴" 탱크(제1 문턱값(S1) 초과의 L/D)를 경계 지을 수 있다.
구체적으로, 본 발명자는, 이러한 기하형태적 기준의 함수로서, 탱크(1) 내의 가스의 온도 불균질성을 성공적으로 감소시키기 위해서, 즉 충진 중에 과다하게 고온인 지점을 감소시키기 위해서, 주입 직경(D1) 또는 전달되는 가스의 유량(Q)을 구성할 수 있다는 것을 확인하였다.
따라서, 탱크(1)의 길이(L)와 직경(D) 사이의 비율(L/D)이, 2 내지 4이고 바람직하게 3인, 제1의 미리 결정된 문턱값(S1) 미만일 때(도 2의 참조번호 11 참조), 조절 단계는 바람직하게 전달되는 가스의 질량 유량(Q)과 주입 직경(D1)의 제곱 사이의 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과로 유지하는 것(도 2의 참조번호 11 참조)으로 구성된다. 이러한 비율(Q/D12)이 제2 문턱값(S2)보다 클 때, 충진(F)은 과다 가열의 위험이 없이 실행될 수 있다(도 2의 참조번호 12 참조).
구체적으로, 비율(Q/D12) = rho.ð.V/4이고, 여기에서 rho는 가스의 밀도이고 V는 주입기에서의 가스의 평균 속도이고, ð는 3.14159와 같은 상수 파이(pi)이다.
Rho는, 가스의 온도 및 압력의 함수로서, 각각의 가스에 대해서 표로 만들어진다. 다시 말해서, 주어진 온도 및 압력에서, 가스의 밀도는 그 성질에 따라 달라진다. 그에 따라, 비율(Q/D12)이 또한 가스의 성질에 따라 달라진다.
한계(S2)는 충진-종료 조건 하에서 5 m/s와 동일한 속도 값(V)으로 계산되고, 한계(S3)는 충진-시작 조건에 대해서 100 m/s의 속도 값으로 계산된다.
문턱값(S2 및 S3)은 바람직하게 탱크(1)의 충진 목표 압력 그리고 바람직하게 가스의 성질에 따라 달라진다(또는 함수로 한다).
예를 들어, 수소로 충진하는 경우에:
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 200 내지 300 바아일 때, 제2 문턱값(S2)이 75 내지 100 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 85 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 300 내지 400 바아일 때, 제2 문턱값(S2)이 100 내지 140 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 120 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 450 내지 600 바아일 때, 제2 문턱값(S2)이 140 내지 175 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 160 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 제2 문턱값(S2)이 175 내지 225 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 200 kg.m-2.s-1이다.
비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과로 유지하는 것은, 주입 직경(D)을 구성하는 것(예를 들어, 감소시키는 것)에 의해서 및/또는 충진 질량 유량(Q)을 구성하는 것(예를 들어, 증가시키는 것)에 의해서 용이하게 실행될 수 있고, 이는 도 2의 참조번호 13을 참조한다. 동작 조건은, 미리 결정된 압력으로 충진되어야 하는 탱크(1)의 기하형태를 고려하여, 특히 충진 전에 고정될 수 있거나 충진 이전 또는 도중에 수정될 수 있다.
다시 말해서, 탱크(1)의 (알려진) 기하형태의 그리고 가능하게는 목표 압력의 함수로서, 주입 직경(D1) 및/또는 충진 램프(질량 유량)가 전술한 권장사항을 만족시키도록 구성된다(도 2의 참조번호 13 참조).
주입기(5)가 거리(L1)에 걸쳐 탱크(1)의 내측부 내로 침투할 때, 주입되는 가스의 실제 진행 길이를 고려하기 위해서, 표현식 L/D<S1이 바람직하게 이하와 같이: (L-L1)/D<S1로 수정된다는 것을 주목하여야 한다.
제1 문턱값(S1)이 3과 동일한 경우, (L-L1)<3D가 짧은 탱크에 대해서 획득되고, (L-L1)>3D가 긴 탱크(도 1 참조)에 대해서 획득된다.
이러한 짧은 탱크에서, 본 발명자는, 예를 들어, 주입되는 가스 제트가 (사용되는 주입기의 가스 제트의 일반적인 각도 및 형상 때문에) 탱크의 벽을 측방향으로 타격하지 않는다는 사실로 인해서, 온도의 수평 불균질성이 존재하지 않는다는 것 또는 거의 존재하지 않는다는 것을 입증하였다.
본 발명자는, 이러한 기하형태적 구성에서, 다른 한편으로, 탱크(1)내의 난류 혼합 체제 또는 수직으로 층류화되는 체제가 형성된다는 것을 발견하였다. 난류 체제에서, 온도는 비교적 매우 균질하다(6 mm 직경의 주입기의 경우에 내부 벽의 평균 온도와 최대 온도 사이에서 3.5℃ 미만, 또는 10 mm의 주입기 직경의 경우에 5.5℃미만). 다른 한편으로, 수직으로 층류화된 체제에서, 예를 들어 25℃까지의 범위의 온도 구배가 관찰될 수 있다.
본 발명자는, 비율(Q/D12)을 제2 문턱값(S2) 초과로 유지하기 위한 주입 직경 및/또는 유량의 수정은 수직으로 층류화된 체제를 형성하는 위험을 최소화할 수 있게 한다는 것을 입증하였다. 다시 말해서, 이러한 권장사항에 따라, 온도 불균질성을 최소화하는 난류 혼합 체제가 형성된다. 이는, 대조적으로 가열을 제한하기 위해서 충진 유량을 감소시킬 것을 장려하는 종래 기술의 권장사항에 반대된다.
비율(L/D)이 제1 문턱값(S1)보다 클 때, 조절 단계는 바람직하게 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과 및 제3의 미리 결정된 문턱값(S3) 미만으로 유지하는 것으로 구성된다(도 2의 참조번호 14 참조).
전술한 바와 같이, 조절 단계는: 전달되는 가스의 유량(Q)의 증가 또는 감소, 주입 직경(D1)의 증가 또는 감소 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 대해서는 도 2의 참조번호 15를 참조한다. 이러한 권장사항이 만족될 때, 충진(F)은 과다 가열의 위험이 없이 실행될 수 있다(도 2의 참조 번호 16 참조).
본 발명자는, 전술한 조절이 충진 중에 긴 탱크 내의 기체 체제를 제어할 수 있게 한다는 것을 입증하였다. 특히, 본 발명에 따라, 수직 및 수평 층류화 체제가 감소된다. 즉, 온도 불균질성이 또한 이러한 조절을 통해서 긴 탱크에서 감소된다.
따라서, 긴 탱크(L/D>S1 또는 (L-L1)/D>S1)의 경우에, 충진 중에 온도 불균질성을 감소시킬 수 있게 하는 비율(Q/D12)을 규정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제3의 미리 결정된 문턱값(S3)은 바람직하게 탱크(1)의 충진 목표 압력 그리고 바람직하게 가스의 성질에 따라 달라진다(또는 함수로 한다).
예를 들어, 수소로 충진하는 경우에:
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 200 내지 300 바아일 때, 제3 문턱값(S3)이 600 내지 800 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 약 715 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 300 내지 400 바아일 때, 제3 문턱값(S3)이 800 내지 1000 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 900 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 450 내지 600 바아일 때, 제3 문턱값(S3)이 1000 내지 1300 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 1150 kg.m-2.s-1이고,
- 탱크(1)의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 제3 문턱값(S3)이 1300 내지 1500 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 1400 kg.m-2.s-1이다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 탱크의 충진이 의도될 때, (짧은 또는 긴)탱크의 기하형태 및 충진 목표 압력에 따라, 비율(Q/D12)은 앞서-규정한 문턱값 초과(그리고 가능하게는 S3의 경우에 미만)로 유지된다. 이는, 주입 직경을 미리 규정하는 것 및/또는 충진 질량 유량을 구성하는 것에 의해서 달성된다. 이는, 충진 중에 가스의 그리고 탱크의 온도의 불균질성을 감소시킴으로써 가열 문제를 감소시킨다.
이러한 동작 조건과의 일치를 위한 계산은 비교적 단순하고, 계산기 또는 컴퓨터에 의해서 용이하게 실시되어, 충진 스테이션의 동작 조건을 미리 규정하거나 구성할 수 있다.
예를 들어, 0.01 m의 주입기 직경 및 0.004 kg/초의 질량 유량으로 초기에 제공되는 30 리터 부피의 짧은 탱크(L-Li)/D<3)를 700 바아의 수소로 충진하는 경우에, 비율(Q/D12)의 계산은 40 kg.m-2.s-1의 결과를 제공한다.
이는 적어도 약 200 kg.m-2.s-1(또는 심지어 197 kg.m-2.s-1)의 권장사항 미만이다. 층류화 현상(고온 지점)을 방지 또는 제한하기 위해서, 2가지 전략이 가능하다. 제1 전략에 따라, 주입 직경(D1)을 0.003 m까지 감소시킬 수 있고, 그에 따라 444 kg.m-2.s-1와 동일한 비율(Q/D12)을 획득할 수 있게 한다. 제2 전략은, 예를 들어, 질량 유량을 0.4 kg.s-1까지 증가시키는 것으로 구성될 수 있다. 이어서, 비율(Q/D12)은 400 kg.m-2.s-1로 변화된다. 이러한 유량(Q)의 증가는 불균질성을 감소시키나, 평균 온도의 증가를 초래할 수 있다. 이러한 단점을 방지하기 위해서, 2개의 전술한 전략이 변조 및 조합될 수 있고(직경의 더 작은 증가 및 유량의 더 작은 증가), 예를 들어 주입 직경(D1) = 0.005 m일 수 있고 유량(Q)이 0.1 kg.s-1과 동일할 수 있다. 이는 400 kg.m-2.s-1의 비율을 달성할 수 있게 한다.
전술한 예와 연관된 충진 조건이 이하와 같을 수 있다: 350 바아에서의 충진에 대해서 0℃의 가스 온도, 500 또는 700 바아에서의 충진에 대해서 - 20℃, -40℃. 최종 충진 속도가 적어도 5 m/s일 수 있다.
예를 들어, 스테이션의 일부를 형성하는 또는 그러한 스테이션으로부터 분리된, 데이터를 획득 및 프로세스하기 위한 전자 저장 부재(6)가 이용될 수 있다. 이러한 전자 부재(6)는, 적절한 경우에, (예를 들어 전달되는 유량을 조절하기 위해서) 스테이션의 적어도 하나의 요소, 예를 들어 전달 파이프의 적어도 하나의 밸브(4)를 제어하는 역할을 할 수 있다.
본 발명은 특히 충진 중에 수평으로 배열되는 탱크(1)의 충진을 위해서 구성된다(부분의 수평 원통형 모선(generatrices)). 또한, 본 발명은 특히, 예를 들어, 1.4 내지 6.6의 비율(L/D)을 갖는 탱크의 충진을 위해서 구성된다. 또한, 이러한 수단은 3 내지 25 mm의 직경을 갖는 주입기에 특히 양호하게 적용된다. 물론, 적절한 경우에 더 적은 장점을 가지거나 작은 구성(문턱값 등)을 필요로 하는, 다른 기하형태 및 충진의 구성(수직인 것, 상이한 치수들)이 가능하다.
"가스 전달의 조절"은 특히 충진 조건(특히 D1 및/또는 Q)의 (예를 들어 동적인) 제어 또는 미리 결정된 크기조정을 의미한다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 밸브(4)를 구비한 전달 파이프(3)를 통해서 탱크(1)에 연결된 적어도 하나의 가압 가스 공급원(2)으로부터 목표 압력까지 가압 가스로 탱크(1)를 충진하기 위한 방법으로서, 상기 탱크(1)는 미리 결정된 내부 길이(L) 및 미리 결정된 내경(D)의 원통형 형상을 가지며, 상기 탱크에 연결된 상기 전달 파이프(3)의 단부는 미리 결정된 주입 직경(D1)의 탱크 내로 개방된 주입기(5)를 형성하고, 상기 방법이 가압 가스를 상기 공급원(2)으로부터 상기 탱크로 미리 결정된 유량(Q)으로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 방법이 상기 탱크(1) 내에서 생성되는 가열을 감소시키기 위해서 상기 공급원(2)으로부터 상기 탱크(1)로의 가스 전달을 조절 또는 크기조정하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서, 상기 가스 전달을 조절/크기조정하는 단계가: 상기 주입 직경(D1)의 크기조정, 전달되는 가스의 상기 유량(Q)의 크기조정 중 적어도 하나를 포함하고; 상기 가스 전달의 조절/크기조정 단계가 상기 탱크의 길이(L)와 상기 직경(D) 사이의 비율(L/D)의 함수로서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 비율(L/D)을 결정 또는 계산하는 단계, 및 이러한 비율(L/D)을 상기 제1의 미리 결정된 문턱값(S1)과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비율(L/D)과 상기 제1 문턱값(S1) 사이의 비교의 함수로서, 상기 유량(Q) 및/또는 상기 주입 직경(D1)을 제어 또는 크기조정하는 것으로 구성된 상기 비율(Q/D12)을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탱크의 길이(L)와 직경(D) 사이의 상기 비율(L/D)이, 바람직하게 2 내지 4이고 바람직하게 3인, 상기 제1의 미리 결정된 문턱값(S1) 미만일 때, 상기 조절/크기조정 단계는 상기 전달되는 가스의 질량 유량(Q)과 상기 주입 직경(D1)의 제곱 사이의 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과로 유지하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 비율(Q/D12)을 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과로 유지하는 것으로 이루어진 상기 조절/크기조정 단계가: 전달되는 가스의 상기 유량(Q)의 증가, 상기 주입 직경(D1)의 감소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 전달을 조절/크기조정하는 단계가 상기 탱크(1)의 충진 목표 압력의 함수로서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2의 미리 결정된 문턱값(S2)이 상기 탱크(1)의 충진 목표 압력을 함수로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탱크(1)의 충진 목표 압력이 증가될 때 상기 제2의 문턱값(S2)이 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 가스가 수소이고, 상기 탱크(1)의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 상기 제2 문턱값(S2)이 175 내지 225 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 200 kg.m-2.s-1인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크의 길이(L)와 직경(D) 사이의 상기 비율(L/D)이 상기 제1의 미리 결정된 문턱값(S1)보다 클 때, 상기 조절/크기조정 단계는 상기 비율(Q/D12)을 상기 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과 및 제3 미리 결정된 문턱값(S3) 미만에서 유지하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 비율(Q/D12)을 상기 제2의 미리 결정된 문턱값(S2) 초과 및 상기 제3의 미리 결정된 문턱값(S3) 미만에서 유지하는 것으로 구성되는 상기 조절 단계가: 전달되는 가스의 상기 유량(Q)의 증가 또는 감소, 상기 주입 직경(D1)의 증가 또는 감소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탱크(1)의 충진 목표 압력이 700 내지 900 바아일 때, 상기 제3 문턱값(S3)이 1200 내지 1600 kg.m-2.s-1이고, 바람직하게 1400 kg.m-2.s-1인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 가압 가스 공급원(2), 적어도 하나의 밸브(4)를 구비하고 탱크(1)에 연결되도록 의도된 상기 공급원으로부터 가스를 전달하기 위한 파이프(3)를 포함하는, 목표 압력까지 가압 가스로 탱크(1)를 충진하기 위한 장치로서, 상기 탱크에 연결되도록 의도된 상기 전달 파이프(3)의 단부는 미리 결정된 주입 직경(D1)을 갖는 주입기(5)를 형성하고, 상기 장치는 상기 적어도 하나의 밸브(4)를 제어하기 위한 역할을 하는, 충진을 제어하기 위한 전자 부재(6)를 포함하고, 상기 전자 제어 부재(6)는 데이터를 수신, 저장 및 프로세스하도록 그리고 특히 충진하고자 하는 상기 탱크(1)의 치수적 특성, 즉 상기 탱크의 길이(L) 및 직경(D) 또는 그 사이의 비율(L/D)을 수신 또는 계산하도록 구성되며, 상기 전자 제어 부재(6)는 또한 상기 비율(L/D)을 적어도 하나의 문턱값(S1)과 비교하도록, 그리고, 그 함수로서, 상기 주입 직경(D1), 상기 비율의 함수로서 전달되는 가스의 상기 유량(Q) 중 적어도 하나의 충진 매개변수를 수정하도록 또는 수정하는데 필요한 신호를 전달하도록 구성되는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전자 제어 부재(6)가, 상기 주입되는 가스의 질량 유량(Q)과 상기 주입 직경(D1)의 제곱 사이의 비율(Q/D12)을 제2 미리 결정된 문턱값(S2) 초과로 및/또는 미리 결정된 범위(S2 내지 S3) 내에서 유지하기 위해서, 상기 유량(Q) 및/또는 상기 주입 직경을 형성 또는 수정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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