(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力Ｐ1にある少なくとも１つのガス供給源から、圧力Ｐ2までガスでコンテナを充填する方法であって、Ｐ1はＰ2よりも高く、前記コンテナ及び前記少なくとも１つのガス供給源は、前記ガスが一方から他方へと流れるのを可能にするラインによって接続され、前記充填は、充填の終わりにおいて初期流量よりも低い流量で行われ、前記方法は、複数の連続した充填工程１乃至ｉを含み、前記複数の工程の各々は、時間ｔ１乃至ｔｉについて充填流量Ｄ１乃至Ｄｉで行われ、ｉは２以上の整数であり、工程ｉ−１の流量は工程ｉの流量よりも高く、前記複数の連続した充填工程１乃至ｉは、コンテナの制御された加熱をもたらすように流量及び期間に関して設計され、前記タンクに許容される最高温度を超えて前記コンテナ内部の温度が相応して高まることなく前記コンテナにおける熱の散逸を最大にし、前記充填流量は、前記コンテナの測定された又は見積もられた温度に応じて調節され、前記ｔｉの合計は、１乃至７分の間であることを特徴とする方法。
【請求項２】
ｉは２乃至２０の整数であることを特徴とする請求項１に記載の充填方法。
【請求項３】
時間ｔ1に亘る流量Ｄ1での第１充填工程と、時間ｔ2に亘る流量Ｄ2での第２充填工程と、時間ｔ3に亘る流量Ｄ3での第３充填工程との３つの連続した充填工程を含み、Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3であり、時間ｔ1＋t2＋ｔ3の合計は、１乃至７分の間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の充填方法。
【請求項４】
前記ガス供給源及び／又は前記コンテナ及び／又は前記ガスが一方から他方へと流れるのを可能にする前記ラインが、冷却されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項５】
前記コンテナが充填される速度は、前記ガスが流れるのを可能にする前記ラインに設置されたオン／オフバルブを使用して調節されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項６】
前記コンテナが充填される速度は、前記ガスが流れるのを可能にする前記ラインに設置された可変流量調節バルブを使用して調節されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項７】
前記可変流量調節バルブは、定動作又は変動動作を行うＰＩＤ（比例、積分、微分）レギュレータを使用して制御されることを特徴とする請求項６に記載の充填方法。
【請求項８】
前記可変流量調節バルブは、予測動作を行うレギュレータを使用して制御されることを特徴とする請求項６に記載の充填方法。
【請求項９】
前記コンテナが充填される速度は、複数のオン／オフバルブであって、流れ断面積が互いに異なり、前記ガスが流れるのを可能にする前記ラインに並列に接続されている複数のオン／オフバルブからなるセットを使用して調節されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項１０】
前記コンテナが充填される速度は、コンプレッサに対する給電の頻度の変更を使用して又はコンプレッサに対する給気の頻度の変更を使用して調節されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項１１】
前記複数の連続した充填工程の最初の工程は、前記コンテナに許容される最高値に等しい前記コンテナ内部のガス温度にそれを超えることなく到達するように設計されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記最初の工程の後に続く複数の充填工程は、前記コンテナに許容される前記最高値に等しい前記コンテナ内部の前記ガス温度を維持するように設計されていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
時間の関数として最適充填速度曲線を計算する工程を含み、前記最適曲線は、最短合計充填時間を得るように予め計算されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記最適充填速度曲線は、タンクの特性；周囲条件、原料ガスの条件；及び任意の制約から選択されるパラメータに応じて計算されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
時間の関数として最適充填速度曲線を計算する工程を含み、前記最適曲線は、最短合計充填時間を得るために予め計算され、前記充填曲線は、それぞれ「下限」及び「上限」である２つの限界曲線の間にあり、これら曲線は計算され、以下の値：
【表１】
0005415422.tif 000002
に従った充填時間に対する移送されたガスの質量に対応していることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の充填方法。
【請求項１６】
前記ｔｉの合計は、１分３０秒乃至５分の間であることを特徴とする請求項１に記載の充填方法。
【請求項１７】
前記ｔｉの合計は、２乃至４分の間であることを特徴とする請求項１６に記載の充填方法。
【請求項１８】
前記ｉは、ｉは２、３、４又は５であることを特徴とする請求項２に記載の充填方法。
【請求項１９】
前記時間ｔ1＋t2＋ｔ3の合計は、１分３０秒乃至５分の間であることを特徴とする請求項３に記載の充填方法。
【請求項２０】
前記時間ｔ1＋t2＋ｔ3の合計は、２乃至４分の間であることを特徴とする請求項１９に記載の充填方法。
【請求項２１】
前記周囲条件は、周囲温度であることを特徴とする請求項１４に記載の充填方法。
【請求項２２】
前記原料ガスの条件は、充填ガスの圧力及び温度であること特徴とする請求項１４に記載の充填方法。
【請求項２３】
前記任意の制約は、許容可能なタンクの最高の壁温度及び考えられる最高の充填速度であることを特徴とする請求項１４に記載の充填方法。
【請求項２４】
前記タンクの特性は、幾何及び／又は耐熱性であることを特徴とする請求項１４に記載の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、加圧ガスコンテナの充填に関する。特に、本発明は、燃料電池で動く車両のガスタンク又は水素で動く内燃機関用のガスタンクの充填に関する。
【０００２】
文献欧州特許出願公開第１８１８５９７号は、２つの連続的な充填工程（第２充填工程の充填速度は、第１工程の充填速度よりも低い）を使用する充填方法を述べている。この充填方法は、測定（例えば、圧力及び温度の測定）の信頼性とその充填の間に移送されるガスの量の精度とを高めるように設計されている。この方法は、移送される質量の比較的正確な測定を達成することを可能にするが、充填速度を高めることに関してはさほど満足のいくものではない。
【０００３】
車両に搭載された水素タンク又はコンテナは、ユーザーによる車両の日々の使用に充填が適合するように、即ち、車両が運転停止している時間が最短であるように、長くとも数分、好ましくは５分より短い時間で充填されねばならない。
【０００４】
タンクの急加圧は、ガスを高温へと昇温させ、タンクの壁にダメージを与え易い。そのため、タンクメーカーが設けたこの温度限界値を超えないことが非常に重要である。
【０００５】
ガスは、一方では、ジュール−トムソン効果、即ち、水素供給源とタンクとの間の圧力差に起因する加熱のため、他方では、受取り側のタンクにおけるガスの圧縮のために昇温する。ジュール−トムソン加熱は、充填サーキットを構成するライン及びアクセサリー、特に、バルブ、ホース及びパイプに沿って起こる。ガスの圧縮による加熱に関して述べると、これは、供給ガスを介してのタンクへのエンタルピーの導入に起因する。圧縮されることにより、タンク内部のガスは温度が上昇する。これらの現象が合わさることによる影響は、熱の放出である。
【０００６】
この加熱と同時に、ガスからそのタンクの壁への熱の散逸が起こり、その後、このタンクの周囲への熱の散逸が起こる。この散逸は、ガスの熱的性質、タンク、周囲温度、および初期充填条件に依存する。充填中に使用される流量の変化に応じて、加熱の影響は、散逸よりも大きかったり少なかったりするであろう。
【０００７】
充填の間のタンク内部におけるガスの条件変化を、或るパラメータ（タンクの初期条件、周囲環境及び特性など）と、更には充填の操作変数（充填作業を通しての供給ガスの条件及び充填中の流量）との関数として計算するための数学モデルがある。
【０００８】
例えば、以下の３つの論文が、このタイプの数学モデルに関する詳細な情報を与えている：
［１］Ｋ．Ｂａｒｒａｌ，Ｅ．Ｗｅｒｌｅｎ，Ｐ．Ｐｉｓｏｔ及びＰ．Ｒｅｎａｕｌｔ，「Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｈ２ ｆａｓｔ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌｓ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｖｅｓｓｅｌｓ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ： ｍｏｄｅｌｉｎｇ， ｔｒｉａｌｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｓ」、欧州水素エネルギー会議ＥＨＥＣ、グルノーブル（フランス）、２００３年９月；
［２］Ｓ．Ｐｒｅｇａｓｓａｍｅ，Ｋ．Ｂａｒｒａｌ，Ｌ．Ａｌｌｉｄｉｅｒｅｓ，Ｔ．Ｃｈａｒｂｏｎｎｅａｕ及びＹ．Ｌａｃｏｍｂｅ，「Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ」，２００４年水素及び燃料電池の会議及び展示会（トロント、２００４年９月）；
［３］Ｋ．Ｂａｒｒａｌ，Ｓ．Ｐｒｅｇａｓｓａｍｅ及びＰ．Ｒｅｎａｕｌｔ，「Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆａｓｔ ｆｉｌｌｉｎｇ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ｒｅｆｕｅｌｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎｓ」，第１５回世界水素エネルギー会議、横浜（日本）、２００４年６月。
【０００９】
このようなモデルは、最適化問題を数学的に公式化するのに使用され得る。
【００１０】
詳細に述べると、本発明者らは、タンクの特性、周囲条件（例えば、周囲温度）、原料ガスの条件（例えば、圧力及び温度）及びあらゆる制約（例えば、最高のタンクの壁の温度及び最高充填速度）を踏まえた上で、合計の充填時間を最短にする、時間の関数としての充填速度曲線を決定することを特に提案する。
【００１１】
本発明者らは、或るタンクが少なくとも１つの加圧ガス供給源から充填される場合に、他の全ての条件を一定としたままで、規定の質量を充填するのに必要な時間を最短にするような最適充填速度曲線があることを確認することができた。驚くべきことに、この最適曲線は、熱の散逸の最大化に対応する。
【００１２】
本発明は、この最適流量曲線の形及び適用に関し得る。本発明者らは、その研究を通して、流量が、時間の経過と共に最適充填速度曲線に従って減少することと、勾配が減少している複数の直線の連続によって、即ち、減少している様々な流量の連続によって、この最適流量曲線に近付くことができることとを確認することができた。実際、本発明者らは、充填の最初における充填速度が充填の終わりよりも高い場合に、充填時間を短縮できることを見出した。充填の最初では高い流量を用い、その後流量を低めることによって、加熱を制御することができ且つエネルギーの散逸を最大にさせることができる。より具体的には、本発明者らは、コンテナに加圧ガスを充填する新規な方法であって、流量が異なる少なくとも２つの充填工程を含んだ方法を、彼らの業績として開発した。
【００１３】
充填の最初における高い流量及び充填終了時近くにおける低い流量は、存在するガス供給源が１つである場合、例えば、存在する加圧タンクが１つである場合には自発的に達成される（供給源が空になれば、その圧力は低下する）ことに気付くことが重要である。しかしながら、加熱を制限するため及び経済的な理由により、ガス供給源は、実際には、異なる圧力にある幾つかの供給源から形成される。この状況は、充填を積極的に制御して、所望される流量の変化に応じて充填を行うことを要求する。
【００１４】
充填曲線はＸＹ平面に概略的に示される場合があり、これにおいてはＸ軸が充填時間，合計時間に対する百分率で表される，であり、Ｙ軸が移送されたガスの質量，所望される合計の充填量に対する質量百分率で表される，である。受け取り側のタンクの容積は一定であるため、質量の代わりの尺度として、充填されたタンクの密度が使用される場合がある。温度変化は圧力変化よりも相対的に小さいので、この曲線が時間の関数としての圧力変化と大きく異ならないことを指摘することが重要である。
【００１５】
それ故に、本発明は、圧力Ｐ1にある少なくとも１つのガス供給源から、圧力Ｐ2までガスでコンテナを充填する方法であって、Ｐ1はＰ2よりも高く、前記コンテナ及び前記少なくとも１つのガス供給源は、前記ガスが一方から他方へと流れるのを可能にするラインによって接続され、前記充填が、充填の終わりにおいて初期流量よりも低い流量で行われることを特徴とする方法に関する。
【００１６】
より具体的には、本発明は、上述した充填方法であって、複数の連続した充填工程１乃至ｉを含み、前記複数の工程の各々は、時間ｔ１乃至ｔｉについて充填流量Ｄ１乃至Ｄｉで行なわれ、ｉは２以上の整数であり、工程ｉ−１の流量は、工程ｉの流量よりも高く、ｔｉの合計は、１乃至７分の間、好ましくは１分３０秒乃至５分の間、より好ましくは２乃至４分の間であることを特徴とする方法に関する。或る有利な態様では、前記コンテナは、３分より短い時間で充填される。
【００１７】
図４は、急速充填のために現在使用されているタイプのタンクについての先のようなＸＹプロットの例を示している。それぞれ「下限」及び「上限」である２本の曲線が、最適充填ゾーンの範囲を定めている。
【００１８】
図５は、（時間の関数としての）移送された質量の値を、これらの限界値と共に詳細に示した表である。参考として、図４は、鎖線としてプロットされた曲線Ｘ＝Ｙを更に示している。このＸ＝Ｙ曲線は、一定圧力勾配での充填に対応したものに非常に近い。
【００１９】
点線で示された曲線は、変化が最適であって、高い流量（４０％の質量が、合計充填時間の最初の２０％のうちに移送される）の第１と、それよりも低い流量の第２との２つの流量を適用することによって近似的に得られる充填の一例を示している。
【００２０】
表現「加圧ガスコンテナ」は、本発明においては、急速に充填されることを要求し且つガスを加圧下で保持することを可能にする任意のガスタンク、特に、タンカータイプのタンク、可搬式タンク及び最も詳細には車両タンクを意味すると理解される。本発明の或る特定の態様では、表現「加圧ガスコンテナ」は、容量が同一又は異なる複数のタンク、特に、例えば、並列に設置された複数のガスボンベを意味すると理解される。
【００２１】
本発明における表現「加圧ガス供給源」は、当業者が利用可能な以下のタイプの任意の供給源：ガスパイプライン、リファイナリータンク、タンカートラック、水素化物系水素貯蔵タンク、コンプレッサ配送サーキット又はサービスステーションのタンクを意味するものと理解され、本発明に係る加圧ガスコンテナのためのガス供給源を構成することができる。本発明の或る特定の態様では、表現「加圧ガス供給源」は、複数の加圧ガス供給源、特に、例えば、圧力が増加している一連のタンクか、又は１つ以上のコンプレッサによって加圧される一連のタンクを意味すると理解される。
【００２２】
換言すると、表現「加圧ガスコンテナ」は、ガスで充填されることのできる任意のコンテナを示しており、表現「加圧ガス供給源」は、コンテナを充填することができる任意のガス供給源を示している。
【００２３】
表現「ガスが一方から他方へ流れるのを可能にするライン」は、ガスをガス供給源からコンテナへと移送するために当業者により使用される、任意のタイプのラインを意味すると理解される。特に、これは、高圧に耐えることが可能なラインを包含している。
【００２４】
表現「充填速度」は、本発明においては、単位時間当たりにコンテナに充填されるガスの量を意味すると理解される。
【００２５】
本発明によると、コンテナは、減少する流量で充填される、即ち、加圧ガスコンテナは、充填の最初には、充填の終わりよりも高い流量で充填される：Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3＞Ｄ4＞Ｄ5...＞Ｄi。第１充填工程は、時間ｔ1について流量Ｄ1で行われ、第２工程は、時間ｔ2について流量Ｄ2で行われるなどである。換言すると、充填速度は、充填の最初では高く、その後減少する。それによって、加圧コンテナ内部のガスの圧力の過度な上昇と、このタンクに許容される最高温度を超える前記コンテナ内部のガスの温度の上昇とを防ぐ。加えて、流量調節によるこの充填方法は、実施が容易であるという利点と、さほど費用がかからないという利点とを有している。好ましくは、上に説明した充填方法は、時間ｔ1乃至ｔ20に亘る、減少する充填速度Ｄ1乃至Ｄ20での２乃至２０の連続した充填工程を含み、ｔ1乃至ｔ20の合計は、１乃至７分の間、好ましくは１分３０秒乃至５分の間、より好ましくは２乃至４分の間である。
【００２６】
更により好ましくは、上で説明した充填方法は、時間ｔ1、t2、ｔ3、ｔ4及びｔ5について、減少する充填速度Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4及びＤ5での２、３、４または５つの連続した充填工程を含み、時間ｔ1＋t2＋ｔ3＋ｔ4＋ｔ5の合計は、１乃至７分の間、好ましくは１分３０秒乃至５分の間、より好ましくは２乃至４分の間である。
【００２７】
或る特定の態様では、上述した充填方法は、時間ｔ1に亘る流量Ｄ1での第１充填工程と、時間ｔ2に亘る流量Ｄ2での第２充填工程との２つのみの連続した充填工程を含み、Ｄ1＞Ｄ2であり、時間ｔ1＋t2の合計は、１乃至７分の間、好ましくは１分３０秒乃至５分の間、より好ましくは２乃至４分の間である。
【００２８】
他の特定の態様では、上述した充填方法は、時間ｔ1に亘る流量Ｄ1での第１充填工程と、時間ｔ2に亘る流量Ｄ2での第２充填工程と、時間ｔ3に亘る流量Ｄ3での第３充填工程との３つの連続した充填工程を含み、Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3であり、時間ｔ1＋t2＋ｔ3の合計は、１乃至７分の間、好ましくは１分３０秒乃至５分の間、より好ましくは２乃至４分の間である。
【００２９】
本発明の或る態様では、上述した充填方法は、前記複数の連続した充填工程が、各々減少速度の異なる、複数の連続的な減少している流量で行われること特徴とする。
【００３０】
上で説明したような減少している様々な流量の連続は、実際に、最適流量曲線、即ち最短充填時間に可能な限り近付くことを可能にする。従って、各充填工程の時間ｔiは、当業者に認められるであろう。時間ｔiは同一でもよいが、互いに異なっていてもよい。
【００３１】
本発明の或る特定の態様では、上述した充填方法は、充填設備を冷却する手段と関連していてもよい。詳細に述べると、加圧コンテナ内のガスの温度を少しだけ下げることによって、充填の速度を更に向上させることができる。従って、本発明は、上述したプロセスであって、設備の全て又は一部が冷却されるプロセスにも関する。特に、前記ガス供給源及び／又は前記コンテナ及び／又は前記ガス供給源を前記コンテナに接続する前記ラインが冷却され得る。実際上の理由から、或る有利な態様では、ガスは、充填中に、充填サーキットに設置された熱交換器によって冷却される。
【００３２】
本発明によると、充填速度は、流量を調節するものとして当業者に知られている任意の部材によって制御されてもよい。特に、流量は、コリオリ流量計、ライン上のガス流抵抗器（une resistance a l'ecoulement du gaz）における圧力差、又は経時的な質量変化によって測定されてもよい。数学的モデルを使用することによって、容易に測定することのできるこの方法の他の変数の値、特に圧力の値及び／又はその値の変化の関数として、流量を見積もることもできる。このようにすることで、タンク又はガスの圧力低下が記録されるし、及び／又は、加圧ガスコンテナにおける圧力上昇が移送された量を計算することを可能にし、この計算は、温度が測定される場合よりも更により正確である。本発明に係る方法の或る態様では、前記コンテナが充填される速度は、ガスが流れるのを可能にする前記ラインに設置されたオン／オフバルブを使用して調節される。
【００３３】
表現「オン／オフバルブ」は、本発明においては、前記ラインを通り抜ける流体の流量を断続的に調節するためのデバイスであって、それが開いている、即ち、それが流体の全てを通り抜けさせるか、それが閉じている、即ち、それが流体を全く通り抜けさせないかの２つの状態のみを含んでいることを特徴とするデバイスを意味すると理解される。
【００３４】
この態様では、流量は、このオン／オフバルブを連続的に開閉することによって調節される。高い流量を得るには、このバルブが開いている段階を、それが閉じている段階よりも長くする。反対に、より低い流量を得るには、このバルブが閉じている段階を、それが開いている段階よりも長くする。更には、この態様では、オン／オフバルブの開閉は、平均流量の測定値と、加圧ガスコンテナにおける及び／又はガス供給源における及び／又は供給源をコンテナへ接続するラインにおける圧力とに応じて行われてもよい。従って、或る時間窓（une fenetre temporelle）において計算される瞬間的な流量測定値を使用するのに加え、流量がゼロである僅かな時間を考慮に入れることで、或る特定の時間窓についての平均の流量を得ることが可能である。例えば、この平均流量が所望の流量よりも高い場合には、このバルブを、それが開いている時間よりも長い時間に亘って閉じた状態にしておく。特に、コンテナにおける圧力上昇が経時的に測定されてもよく、及び／又は、ガス供給源における圧力低下が経時的に測定されてもよい。例えば、コンテナにおいて圧力が余りにも大きく上昇する場合には、充填速度を下げねばならず、それ故に、バルブを、それが開いているときよりも長い時間に亘って閉じた状態にしておく。この調節は、オペレータによって手動でなされてもよいが、もちろん、自動制御システムを使用して、移送量並びにガスコンテナにおける、ガス供給源における及び／又は供給源をコンテナに接続するラインにおける圧力を見積もる又は測定し、それから、充填速度を高める又は低める必要があるか否かに応じてバルブを開く又は閉じることが好ましい。この態様では、オペレータは、設定値として一連の流量勾配を適用して、最適流量曲線に可能な限り近付けることができる。
【００３５】
本発明に係る方法の他の態様では、前記コンテナが充填される速度は、ガスが流れるのを可能にする前記ラインに設置された可変流量調節バルブを使用して調節される。
【００３６】
表現「可変流量調節バルブ」は、本発明では、前記ラインを通り抜ける流体の流量をアナログ式に調節することを可能にするデバイスであって、バルブの開閉が段階的に調節され得ることを特徴とするデバイスを意味すると理解される。高い流量を得るためには、オペレータは、バルブを完全に開き、流量を減らすためには、彼はバルブを幾分か閉じる。
【００３７】
この態様は、加圧ガスコンテナ内のガスの温度の直接測定を更に含むことができ、それによって、このコンテナに許容される温度を最高値に維持することにより最適インライン充填速度に近付くことを可能にする。この態様では、流量は、当業者に知られている任意の部材によって、特に、定動作又は変動動作を行うＰＩＤ（比例、積分、微分）レギュレータによって調節される。何故なら、このＰＩＤレギュレータは、システムの非直線性を補正すべく、一定及び／又は変動型のパラメータ（比例、積分、微分動作）を有することができるからである。
【００３８】
更には、他のタイプの調節では、可変流量調節バルブは、予測動作を行うレギュレータを使用して制御され得る。用語「予測動作」は、特に複数のモデルに基づいた制御アルゴリズムを含み、システムの挙動を予測して適切な流量を常に適用することで、最高温度を超えるリスクを低減することを可能にするものであると理解される。
【００３９】
理想的には、或る数学モデルの使用により充填の進行に応じて流量を最適化する、更により完全な高度制御システムを使用することが好ましいであろう。最適流量曲線が、特に、コンテナの形状及び寸法と、入口におけるガスの条件についての最新情報との関数として計算され、その後、流量がこの曲線に従って変更されることによって、最短充填時間が得られる。実際には、このような非常に精密な調節を実施するのは難しいかもしれない。この理由のため、連続した流量勾配を用いて、上で定義した最適流量曲線に最も近くことが好ましい。
【００４０】
また、本発明に係る方法の他の態様によると、前記コンテナが充填される速度は、複数のオン／オフバルブであって、流量が互いに異なり、並列に設置され、ガスが流れるのを可能にする前記ラインに接続された複数のオン／オフバルブからなるセットを使用して、或る特定の流量が１つのオン／オフバルブに対応し且つこれら複数のバルブのうちの１つ又は他のバルブの開放及び／又は閉鎖が所望の充填速度に応じて制御されるように調節される。
【００４１】
この特定の態様では、ガスが流れるのを可能にするラインは、並列に設置された様々なオン／オフバルブに供給する。これらバルブの各々は、より高い又はより小さい値の特定の充填速度を提供する。従って、充填速度は、どのバルブが開いているかに応じて異なるであろう。好ましくは、或るときには１つのバルブのみが開いた状態にあるが、高い流量を得ることを目的とすれば、幾つかのバルブを同時に開き、幾つかの充填速度を合わせることで、各開放バルブの充填速度の合計に対応したより高い最終流量を得ることが可能である。このように、この特定の態様によると、オペレータは、最適流量曲線にできるだけ近付けるように、時間の経過にわたって減少している一連の異なる流量勾配を適用することができる。
【００４２】
他の態様においては、充填速度は、コンプレッサに対する給電の頻度の変更を使用して又はコンプレッサに対する給気の頻度の変更を使用して調節される。
【００４３】
本発明の更に他の特定の態様によると、コンテナが充填される流量はコンテナの温度に応じて調節され、この温度は、当業者に知られている任意の部材によって測定され得る又は見積もられ得る。
【００４４】
単に例示を目的として挙げられている特定の態様及び非限定的な例に関する詳細な説明を読むことによって、本発明はより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明に係る方法の特定の態様を実施するための設備を示す。
【図２】図２は、本発明に係る方法の特定の態様を実施するための設備を示す。
【図３】図３は、本発明に係る方法の特定の態様を実施するための設備を示す。
【図４】図４は、時間−最適化急速充填の例を図示している（時間の関数としてプロットされた、移送された質量）。
【図５】図５は、移送された質量の値（時間の関数として）の例を、時間−最適化充填の範囲を定める上限値及び下限値と関連付けて詳細に述べた表を示す。
【図６】図６は、本発明に係る充填の例における、移送された質量と温度との変化を図示している。
【図７】図７は、本発明に係る充填の他の例における、移送された質量と温度との変化を図示している。
【００４６】
図１は、圧力Ｐ1にあるガス供給源１から、圧力Ｐ2までガスでコンテナ２を充填する方法を実施するための設備であって、Ｐ1はＰ2よりも高く、前記コンテナ２及び前記ガス供給源１は、ガスが一方から他方へと流れるのを可能にするライン３により接続されている設備を示す。コンテナ２を充填するガスの流量は、前記ライン３に設置されたオン／オフバルブ４を使用して調節される。このオン／オフバルブ４の開閉は、コンテナ２内の加圧ガスの圧力Ｐ2の増加に相当する（assimile）平均流量に応じて行われ、この圧力の増加は、コンテナ２の入口における供給ライン３内の圧力を、バルブ４の開閉を制御する圧力インジケータ６、即ちＰＩＣ（圧力インジケータコントローラ）に連結された圧力伝達システム５、即ちＰＴ（圧力トランスミッタ）を用いて測定することにより見積もられる。
【００４７】
図２は、圧力Ｐ1にあるガス供給源１１からコンテナ１２にガスを充填して、このコンテナ１２を圧力Ｐ2にする方法を実施するための設備であって、Ｐ1はＰ2よりも高く、前記コンテナ１２及び前記ガス供給源１１は、ガスが一方から他方へと流れるのを可能にするライン１３によって接続されている設備を示す。コンテナ１２を充填するガスの流れは、ガスが流れるのが可能な前記ラインに設置された可変流量調節バルブ１４を使用して調節される。この調節バルブ１４の開閉は、ガス移送の速度に応じて行われ、この速度は、バルブ１４の開閉を制御する流量インジケータ１６、即ちＦＩＣ（流量インジケータコントローラ）に連結された流量伝達システム１５即ちＦＴ（フロートランスミッタ）を使用して測定される。
【００４８】
図３は、圧力Ｐ1にあるガス供給源２１からコンテナ２２にガスを充填して、このコンテナ２２を圧力Ｐ2にする方法を実施するための設備であって、Ｐ1はＰ2よりも高く、前記コンテナ２２及び前記ガス供給源２１は、ガスが一方から他方へと流れるのを可能にするライン２３によって接続されている設備を示す。コンテナ２２を充填するガスの流れは、流量の異なる３つのオン／オフバルブ２４、２５、２６からなるセットを使用して調節され、これらバルブは、或る特定の流量が１つのオン／オフバルブ２４、２５、２６に対応するように、並列に設置され前記ライン２３に接続されており、各バルブの開放及び／又は閉鎖は、充填速度に応じて制御され、この充填速度は、バルブ２４、２５、２６の開閉を制御する流量インジケータ２８、即ちＦＩＣ（流量インジケータコントローラ）に連結した流量伝達システム２７、即ちＦＴ（流量トランスミッタ）を使用して測定される。
【００４９】
例
例１：連続的な充填工程及び断続的な調節による、ガスでのコンテナの充填
４７リットルのタイプＩＩＩの（アルミニウムライナーを有する複合材製）ボンベに、７２℃の最高温度を超えることなく、１．０８ｋｇの水素が加圧下で充填された。
【００５０】
これを行なうために、４００ｂａｒの圧力及び２５℃の温度に維持されたマニフォールドが、加圧水素供給源として使用された。
【００５１】
ボンベは、２つの異なるプロトコルに従って充填された。
【００５２】
第１プロトコルは、５．１ｇ／ｓの一定の平均流量で充填する従来の充填に対応していた。流量は、ここでは、測定するのがより容易な圧力上昇速度（１１８ｂａｒ／分）に相当し、ボンベ内のガスの圧力は、流量の急な変化のおかげでボンベ内の圧力を直線的に上昇させるように開閉速度が変化するオン／オフバルブを使用して、直線的に上昇した。使用される圧力上昇は、７２℃の最高温度を超えずにボンベ全体にガスを充填するために適用し得る最大の一定流量に対応していた。このプロトコルに従うと、ボンベは３．１分で充填され、ボンベ内で到達する最高温度は、７２℃であった。
【００５３】
次に、同様の充填作業が、本発明の方法に係る３つの連続的な流量を適用することによって別の条件下で行われた。前の場合と同じように、これら流量は、圧力上昇の速度に相当していた。２２０ｂａｒ／分（１０．６ｇ／秒）に対応する第１流量Ｄ1と、次に１５０ｂａｒ／分（６．８ｇ／秒）に対応する第２流量Ｄ2と、最後に８０ｂａｒ／分（３．２ｇ／秒）に対応する第３流量Ｄ3とが適用された。このプロトコルに従うことによって、ボンベの圧力は、時々起こる（par intervalles）流量の急な変化のため直線的に絶え間なく上昇し、非線形の最適充填曲線に近付いた。最高温度には迅速に到達するが、この温度は充填の間維持される。最終的に、ボンベは、僅か２．５分後に完全に充填された。
【００５４】
このように、時間の節約は相当なものである。ガスは、従来の方法よりも２５％早く移送される。図６は、この例における充填中での、移送された質量及び温度の変化を示している。
【００５５】
例２：連続的な充填工程及びアナログ式の調節による、ガスでのコンテナの充填
３６リットルのタイプＩＶの（ポリマーライナーを有する複合材製）のボンベに、８５℃の最高温度を超えることなく、１．４ｋｇの水素が加圧下で充填された。
【００５６】
これを行なうために、９００ｂａｒの圧力及び−２０℃の温度に維持されたマニフォールドが、加圧水素供給源として使用された。
【００５７】
ボンベは、２つの異なるプロトコルに従って充填された。
【００５８】
第１プロトコルは、５．９５ｇ／秒の一定の流量で充填を行い、アナログバルブを使用して、ボンベ内のガスの圧力がほぼ直線的に上昇する従来の充填に対応していた。５．９５ｇ／秒の流量は、８５℃の最高温度を超えずにボンベ全体にガスを充填するために適用し得る最大の一定流量に対応していた。このプロトコルに従うと、ボンベは、１９５秒で充填され、ボンベ内で到達する最高温度は８５℃であった。
【００５９】
次に、同様の充填作業が、本発明の方法に係る３つの連続した流量を適用することによって別の条件下で行われた。１分当たり６０％ずつ速度を減少しながら、６５秒間に亘って１４．４ｇ／秒の初期流量が適用され、次に、８．６％／分の第２流量減少速度が６５秒間に亘って適用され、最後に、１．３％／分の第３流量減少速度が、充填が完了するまで適用された。最高温度には迅速に到達するが、この温度は、充填の間維持された。最終的に、ボンベは、僅か１７５秒後に充填された。
【００６０】
このように、時間の節約は相当なものである。ガスは、１０％早く移送される。図７は、この例についての充填中での、移送された質量及び温度の変化を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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