(57)【要約】【課題】気体を収容容器に安全且つ時間的に効率よく分配する方法及びシステムを提供すること。【解決手段】本発明の圧縮気体を収容容器に分配する方法及びシステにおいては、分配中における収容容器の目標温度プロファイルが設けられ、収容容器内への圧縮気体の流量を制御して、分配中の収容容器の温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮気体の供給部と、前記供給部を収容容器に連動連結させる流体搬送部と、前記流体搬送部を通る前記圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、前記流動制御装置を制御する流動制御部とを用いて、前記圧縮気体を収容容器に分配する方法であって、
（ａ）前記圧縮気体を前記供給部から前記流体搬送部を通して前記収容容器に送る工程と、
（ｂ）前記収容容器の目標温度プロファイルから目標温度をもたらす工程であって、前記収容容器の前記目標温度プロファイルが、分配中に目標温度をもたらす工程と、
（ｃ）前記流動制御装置によって分配中に前記圧縮気体の流量を変更して、分配中に前記収容容器が示す温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに合致させる工程と、
（ｄ）分配プロセス中に前記工程（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程と、
を含んでなる方法。
【請求項２】
（ｅ）前記収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度を割り出す工程と、
（ｆ）前記見かけ温度と、前記目標温度プロファイルから得た前記目標温度との偏差を割り出す工程と、
（ｇ）前記工程（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、及び（ｃ）を前記分配プロセス中に繰り返す工程と、
を更に含んでなり、
（ｈ）前記偏差に応じて、前記工程（ｃ）で前記圧縮気体の流量を変更して、前記収容容器の見かけ温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに合致させ、前記見かけ温度プロファイルが前記見かけ温度から生成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記収容容器内の前記圧縮気体の瞬時圧を表す圧力の関数として、前記目標温度をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）が、前記収容容器内の前記圧縮気体の瞬時圧を表す見かけ圧力を割り出し、前記見かけ圧力の関数として、前記目標温度を生成することによって、前記目標温度を割り出すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器内の前記圧縮気体の初期圧力を表す初期見かけ圧力を割り出す工程を更に含んでなり、前記初期見かけ圧力に応じて前記目標温度プロファイルを割り出す、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器の初期温度を表す初期見かけ温度を割り出す工程を更に含んでなり、前記初期見かけ温度に応じて前記目標温度プロファイルを割り出す、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記収容容器の最大許容温度を表す最高温度をもたらす工程を更に含んでなり、前記最高温度に応じて前記目標温度プロファイルを割り出す、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記圧縮気体を前記収容容器に、とある圧力上昇率で分配し、前記圧力上昇率を変更して、前記収容容器の温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに合致させる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記圧縮気体を前記収容容器に、とある圧力上昇率で分配し、前記圧力上昇率を変更して、前記見かけ温度と前記目標温度との偏差を小さくする、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記目標温度プロファイルが事前に定められており、線状であるか、又は、収容容器加熱モデルに基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記収容容器内の前記圧縮気体の瞬時圧を表す見かけ圧力、及び／又は分配経過時間の関数としての温度曲線として、前記目標温度プロファイルをもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
分配終了時の前記収容容器内の前記圧縮気体の所望の最終目標温度及び所望の最終目標圧力の少なくとも１つに応じて、前記目標温度プロファイルを割り出す、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記目標温度プロファイルを、Ｔtarget＝Ｔtarget（ｐ110，Ｔmax，Ｐ0，Ｔ0，Ｔtarget,final，Ｐtarget,final）という関数としてもたらし、前記式中、
ｐ110が、前記収容容器内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力であり、
Ｔmaxが、前記収容容器の最大許容温度を表す最高温度であり、
Ｐ0が、前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器内の前記圧縮気体の初期圧力を表す初期見かけ圧力であり、
Ｔ0が、前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器の初期温度を表す初期見かけ温度であり、
Ｔtarget,finalが、分配終了時の所望の最終目標温度であり、
Ｐtarget,finalが、分配終了時の所望の最終目標圧力である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記目標温度プロファイルを以下の式のとおり、前記収容容器内の前記圧縮気体の見かけ圧力の関数としてもたらし、
Ｔtarget＝Ｔtarget（ｐ110）＝Ｔmax−Ｘ×ｐ110Y
式中、
ｐ110が、前記収容容器内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力であり、
Ｔmaxが、前記収容容器の最大許容温度を表す最高温度であり、
Ｘ、Ｙが、前記最高温度と、前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器内の前記圧縮気体の初期圧力を表す、前記収容容器内の初期見かけ圧力と、前記圧縮気体を前記収容容器に送る前の前記収容容器の初期温度を表す初期見かけ温度と、分配終了時の所望の最終目標温度と、分配終了時の所望の終圧とから計算した係数である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度を監視して、分配が進行するのに応じて、予想どおりに前記見かけ温度が上昇又は変化しない場合に、警告を発し、及び／又は充填作業終了させる工程を更に含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
（ｉ）前記収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度と、（ｉｉ）前記収容容器内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力を監視して、実際の圧力が上昇するのに応じて、予想どおりに前記見かけ温度が上昇又は変化しない場合には、警告を発し、及び／又は充填作業を終了させる工程を更に含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
（ｉ）前記分配プロセスの第１の時間間隔においてもたらされる第１の目標温度と、第２の時間間隔においてもたらされる第２の目標温度との目標差を割り出す工程であって、前記第２の時間間隔が前記第１の時間間隔の次に来る工程と、
（ｉｉ）前記第１の時間間隔における第１の見かけ温度と、前記第２の時間間隔における第２の見かけ温度を割り出す工程であって、前記第１の見かけ温度と前記第２の見かけ温度がそれぞれ、前記収容容器の瞬時温度を表す工程と、
（ｉｉｉ）前記第１の見かけ温度と前記第２の見かけ温度との見かけ上の差を割り出す工程と、
（ｉｖ）前記見かけ上の差を前記目標差と比較する工程と、
（ｖ）前記見かけ上の差が前記目標差よりも小さく、前記目標差の前記見かけ上の差に対する比率が比率閾値よりも大きい場合に、警告を発し、及び／又は分配作業を終了させる工程であって、前記比率閾値が好ましくは少なくとも２（二）である工程と、
を更に含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
圧縮気体を収容容器に分配するシステムであって、
（ａ）前記圧縮気体の供給部と、
（ｂ）収容容器と、
（ｃ）前記供給部を前記収容容器に連動連結させる流体搬送部と、
（ｄ）前記流体搬送部を通る前記圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、
（ｅ）前記流動制御装置を制御する流動制御部と、
を含んでなり、
（ｆ）前記流動制御部が、前記収容容器の目標温度プロファイルを記憶するように構成されており、前記収容容器の前記目標温度プロファイルが目標温度を分配中にもたらし、
（ｇ）前記流動制御部が前記流動制御装置に対して、前記圧縮気体の流量を変更して、前記収容容器の温度を前記目標温度プロファイルに合致させるように指令するように構成されているシステム。
【請求項１９】
前記収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度を感知して、前記見かけ温度に基づき温度信号を生成する温度センサを前記システムが更に含んでなり、
前記流動制御部が引き続いて、分配中に、前記見かけ温度の各々と関連目標温度との偏差を割り出すよう構成されており、
前記流動制御部が前記流動制御装置に対して、前記偏差に応じて前記圧縮気体の流量を変更して、前記見かけ温度に基づく前記収容容器の温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに合致させるように指令するように構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流動制御部が、前記目標温度及び前記見かけ温度を含む温度データを記憶するデータメモリと、前記偏差を割り出すコンパレータとを含んでなる、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記収容容器内の前記圧縮気体の瞬時圧を表す見かけ圧力を感知して、前記見かけ圧力に基づき圧力信号を生成する圧力センサを更に含んでなり、前記流動制御部が、引き続いて分配中に、前記圧力信号の関数として目標温度を生成することによって、前記目標温度を割り出す生成部を含んでなる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記流動制御部が、前記見かけ温度と前記目標温度との偏差を割り出すコンパレータを含んでなる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記流動制御部が、前記目標温度及び前記見かけ圧力を含む温度データ及び圧力データを記憶するデータメモリを含んでなり、前記生成部が、変数としての前記見かけ圧力と、前記分配プロセス中にそれぞれ一定である１つ以上の係数とを含むプログラムされた式又はハードワイヤードな式に従って前記目標温度を生成するように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記係数を初期見かけ圧力及び初期見かけ温度の少なくとも１つから導出し、前記初期見かけ圧力が、前記分配プロセスの開始時、又は開始近辺の前記収容容器内の前記圧縮気体の初期圧力を表し、前記初期見かけ温度が、前記分配プロセスの開始時、又は開始近辺の前記収容容器の初期温度を表す、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記係数を所望の最終目標圧力及び所望の最終目標温度の少なくとも１つから導出し、前記所望の最終目標圧力が、分配終了時の前記圧縮気体の圧力を表し、前記所望の最終目標温度が、分配終了時の前記圧縮気体の温度を表し、前記所望の最終目標圧力及び／又は前記所望の最終目標温度が、１つ以上の選択可能且つ受信可能な設定値として事前に定められている、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮気体を収容容器に分配する方法及びシステム、より具体的には、圧縮気体（特には水素）を車両用燃料タンクのような収容容器に迅速且つ安全に分配する方法及びシステムに関する。
【０００２】
圧縮気体を収容容器に分配する時には、収容容器がオーバーヒートしないように注意しなければならない。オーバーヒートは、気体の断熱圧縮によって生じる場合がある。気体が水素又はヘリウムである場合には、逆ジュール−トムソン効果も収容容器の加熱に寄与することになる。最も一般的に用いられている気体充填プロトコル、特に水素燃料補給プロトコルは、適切な充填速度を選択する時の最悪の場合の想定に基づいている。収容容器が、最悪の場合の特性を有することは滅多になく、容器条件が、最悪の場合の条件であることは滅多にないので、最も一般的に用いられているプロトコルは、過度に保守的である場合が多く、その結果、圧縮気体を分配する時間が長くなる。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６，６１９，３３６号（Cohenら）は、圧力と温度を割り出し、それらの値から、収容容器内の気体の密度を計算する点で、分配作業を改善させる。この実際の密度を容器の定格密度と比較し、この比較結果に応じて、圧縮気体の流動を制御する。収容容器内の実際の密度が、定格密度から公差を引いた値以上である場合には、気体の流動を中断させ、所定の時間間隔以内に、実際の密度が定格密度未満になった場合には、気体の流動を再開させるか、又は終了させる。
【０００４】
米国特許第７，１７８，５６５号（Eichelbergerら）は、周囲温度を取り入れて、収容容器のオーバーヒートを緩和するものである。周囲温度に応じて、収容容器内におけるいくつかの所定の圧力上昇率、即ち昇圧率のうちの１つを選択する。更に、収容容器内の気体の温度を示す温度を充填中に測定する。測定温度が、設定した上限に達するまで、昇圧率を選択値に維持する。この温度上限に達したら、電子制御部が圧力制御弁に対して、瞬時圧レベルで一時的に休止させるように指令する。収容容器における瞬時温度が、設定温度よりも所定の値低い値まで低下するまで、この休止は有効なままであり、設定温度よりも所定の値低い値まで低下した時点で昇圧率を上昇させて、以前の高い分配速度にする。
【０００５】
しかしながら、開始／停止法では、分配プロセスが停止及び再開するたびに、顧客が困惑する。
【０００６】
米国特許出願公開第２００７／００７９８９２Ａ１号（Cohenら）は、相互に平行な複数の流体搬送ラインで構成されているとともに、様々な流量で気体を透過させるオリフィス係数が様々であるパイプオルガン式の流動制御装置によって、圧縮気体の流量を制御することを開示している。流体搬送ラインの各々は、所望の上昇率を含め、プログラマブルな流動制御部によって指令されるそれぞれの制御弁によって開閉できる。流体搬送ライン下流の圧力監視部が、収容容器に向かう気体の圧力を測定する。流動制御部は、所望の昇圧率を圧力測定値と比較し、比較結果に応じて、流体搬送ラインを通る気体の流量を制御する。温度の監視は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，６１９，３３６号
【特許文献２】米国特許第７，１７８，５６５号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００７９８９２Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、気体を収容容器に安全且つ時間的に効率よく分配する方法及びシステムを提供することである。
【０００９】
気体を収容容器に、可能な限り速く、容器の温度制限（車両用燃料タンクの場合には典型的には８５℃）外に達することなく分配するのが望ましい。
【００１０】
更なる目的は、分配プロセスを円滑化すること、即ち、従来の方法及びシステムよりも安定した分配量で、気体を収容容器に分配して、分配プロセス中に、顧客が一定の流量及び流音を得られるようにすることである。
【００１１】
時間的に効率よく、燃料タンクをオーバーヒートさせずに、圧縮気体、特には水素を燃焼機関又は燃料電池車両の燃料タンクに分配する方法及びシステムに対するニーズもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、収容容器の目標温度プロファイルを定め、圧縮気体の流量を調節して、収容容器が分配中に示す温度プロファイルが、定めた目標温度プロファイルに合致するようにすることによって、圧縮気体の収容容器への迅速な分配を実現させる。温度プロファイルを合致又は適合させることによって、最高温度制限値が回避されるので、収容容器のオーバーヒートを安全に防止する。既知の分配方法及びシステムとは対照的に、本発明は、重大なプロセス変数、即ち温度に着目し、この変数の観点で温度プロファイルを定め、圧縮気体の分配を調節して、所望の目標温度プロファイルに合致又は適合させる。即ち、目標温度プロファイルに近づけるか、又は目標温度プロファイルを実現させる。
【００１３】
基本的主題（主題１）は、圧縮気体を収容容器に分配する方法であって、圧縮気体の供給部と、圧縮気体の供給部を収容容器に連動連結させる流体搬送部と、流体搬送部を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、流動制御装置を制御する流動制御部とを含んでなるシステムを用いる方法である。この方法は少なくとも、
（ａ）圧縮気体を供給部から流体搬送部を通して収容容器に送る工程と、
（ｂ）収容容器の目標温度プロファイルから目標温度をもたらす工程であって、収容容器の目標温度プロファイルが目標温度を分配中にもたらす工程と、
（ｃ）流動制御装置によって、分配中に圧縮気体の流量を変更して、収容容器の温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる工程と、
（ｄ）分配プロセス中に、即ち、圧縮気体を収容容器に分配しながら、工程（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程と、
を含む。
【００１４】
更なる基本的主題（主題２）は、圧縮気体を収容容器に分配するシステムであって、
（ａ）圧縮気体の供給部と、
（ｂ）収容容器と、
（ｃ）供給部を収容容器に連動連結させる流体搬送部と、
（ｄ）流体搬送部を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、
（ｅ）流動制御装置を制御する流動制御部と、
を含んでなり、
（ｆ）流動制御部が、収容容器の目標温度プロファイルを記憶するように構成されており、収容容器の目標温度プロファイルが、目標温度を分配中にもたらし、
（ｇ）流動制御部が、流動制御装置に対して、圧縮気体の流量を変更して、収容容器の温度プロファイルが目標温度プロファイルに合致するように指令するように構成されている、
システムである。
【００１５】
基本的な実施形態では、本発明はフィードフォワード制御を使用し、目標温度プロファイルの目標温度を参照変数としてもたらす。この基本的実施形態では、流動制御部は、目標温度プロファイルに合致及び／又は適合させようと試みることによって、収容容器の温度プロファイルと収容容器の目標温度プロファイルとの偏差を小さくするハードワイヤードな制御ルーチン又はプログラムされた制御ルーチンに基づき、流動制御装置に指令を与えるか、又は指令を与えるように構成されている。
【００１６】
更なる開発実施形態では、本発明は、目標温度プロファイルの目標温度が参照変数であり、収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度が制御プロセス変数であり、流動制御部が、参照変数と制御変数との偏差を割り出して、偏差を小さくするために、流動制御装置用の操作又は補正変数を作成するフィードバック制御を提供する。
【００１７】
従って、より具体的な主題は、圧縮気体を収容容器に分配する方法であって、圧縮気体の供給部と、圧縮気体の供給部を収容容器に連動連結させる流体搬送部と、流体搬送部を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、流動制御装置を制御する流動制御部とを含んでなるシステムを用いる方法である。この方法は少なくとも、
（ａ）圧縮気体を供給部から流体搬送部を通して収容容器に送る工程と、
（ｂ）収容容器の目標温度プロファイルから目標温度をもたらす工程であって、収容容器の目標温度プロファイルが目標温度を分配中にもたらす工程と、
（ｃ）収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度を割り出す工程と、
（ｄ）見かけ温度と目標温度プロファイルから得た目標温度との偏差を割り出す工程と、
（ｅ）偏差に応じて、流動制御装置によって分配中に圧縮気体の流量を変更して、収容容器の見かけ温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる工程と、
（ｆ）分配中に、即ち、圧縮気体を収容容器に送りながら、工程（ｂ）〜（ｅ）を繰り返す工程であって、見かけ温度プロファイルを見かけ温度から作成する工程と、
を含む。
【００１８】
更なる開発タイプの主題は、圧縮気体を収容容器に分配するシステムであって、
（ａ）圧縮気体の供給部と、
（ｂ）収容容器と、
（ｃ）供給部を収容容器に連動連結させる流体搬送部と、
（ｄ）流体搬送部を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置と、
（ｅ）収容容器の見かけ温度を割り出し、その見かけ温度に基づき、温度信号を生成する温度センサと、
（ｆ）温度センサからの温度信号に応じて、流動制御装置を制御する流動制御部と、
を含んでなり、
（ｇ）流動制御部が、収容容器の目標温度プロファイルを記憶するように構成されており、収容容器の目標温度プロファイルが目標温度を分配中にもたらし、
（ｈ）流動制御部が引き続いて、分配中に、見かけ温度と、目標温度プロファイルから得た関連目標温度との偏差を計算するように構成されており、
（ｉ）流動制御部が、流動制御装置に対して、偏差に応じて圧縮気体の流量を変更して、見かけ温度に基づく収容容器の見かけ温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させるように指令するように構成されている、
システムである。
【００１９】
収容容器の目標温度プロファイルは一連の目標温度を含んでなる。この目標温度プロファイルは、目標温度の曲線（経路）、特には、圧力及び／又は分配経過時間に対する目標温度の曲線としてもたらすことができる。目標温度プロファイルは、開始目標温度から最終目標温度まで増加できる。目標温度プロファイルは、線状であることも、容器の加熱モデルに基づくこともできる。（縦座標変数としての）目標温度は、好ましくは凹状曲線に沿って、横座標変数に対して、例えば圧力及び／又は分配経過時間の関数として高くなる。
【００２０】
開始目標温度は、収容容器を供給部に連結した時点、又は分配プロセスの開始前若しくは開始時における収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度から導出でき、或いは、この見かけ温度と一致してもよい。開始目標温度の特定は特に、温度の測定値に基づくことができる。最終目標温度は、それぞれの収容容器の温度上限設定値であることができる。最終目標温度は特に、容器の定格最高温度から安全マージンを減算した値であってもよい。定格最高温度が例えば８５℃（陸上車両用燃料ガスタンクの典型的な定格最高温度）である場合、最終目標温度は８５℃未満となり、例えば８０〜８４℃の範囲内で選択してよい。本発明のシステムは、各収容容器を識別して、各収容容器に適宜適応させた最終目標温度を選択する性能を有してよい。しかしながら、典型的な用途では、充填を行う収容容器の定格最高温度は同じ又はほぼ同じであり、最終目標温度は、これらの容器の全てにおいて同一であり得る。
【００２１】
目標温度プロファイルは、分配経過時間及び／又は圧力に対する、所定の別々な目標温度値であっても、目標温度の方程式によってもたらしてもよい。目標温度プロファイルは特に、分配プロセスのプロセス変数に基づき生成できるとともに、分配中にリアルタイムに割り出すこともできる。これらの両方を組み合わせることも考えられる。即ち、目標温度は、温度曲線の１つ以上の第１の区画については事前に定めてもよく、温度曲線の１つ以上の第２の区画については、プロセス変数の関数として生成してもよい。
【００２２】
圧力は、容器温度プロファイルの基礎となるプロセス変数の適当な選択肢である。圧力ベースの実施形態では、目標温度は、圧力、好ましくは、収容容器内の気体の瞬時圧を表すとともに、圧力の測定によって導出できる見かけ圧力の関数としてもたらしてよい。従って、分配プロセスの少なくとも一部、好ましくは分配プロセス全体においてプロファイルを生成する方法は、
（ａ）圧縮気体を供給部から流体搬送部を通して収容容器に送る工程と、
（ｂ）収容容器内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力を割り出す工程と、
（ｃ）見かけ圧力の関数として、目標温度を生成する工程と、
（ｄ）収容容器の瞬時温度を表す見かけ温度を割り出す工程と、
（ｅ）見かけ温度と目標温度との偏差を割り出す工程と、
（ｆ）偏差に応じて、制御装置によって圧縮気体の流動を変更して、収容容器の見かけ温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる工程と、
（ｇ）分配プロセス中に、工程（ｂ）〜（ｆ）を繰り返す工程と、
を含んでよい。
【００２３】
或いは、目標温度プロファイルは、分配が開始されてからの経過時間の関数としてもたらすことも、混合モードで、圧力及び分配経過時間の両方の関数としてもたらすこともできる。混合モードでは、分配プロセスは、１つ以上の第１の時間間隔と、１つ以上の第２の時間間隔を含んでなることができ、目標温度は、１つ以上の第１の時間間隔における時間のみの関数として、及び１つ以上の第２の時間間隔における圧力のみの関数としてもたらす。この混合モードの変形形態では、目標温度プロファイルは、分配プロセス全体、又は分配プロセスの一部のみにおける時間の関数としてもたらすが、分配中の１回以上の圧力チェックによって検証が行われる。この時間依存関数は、これらの圧力チェックに従って変更してよい。混合モードの更なる変形形態では、目標温度プロファイルを記述する関数は、圧力依存項と時間依存項を例えば加算項として含む。
【００２４】
基本的な実施形態と更なる開発実施形態、更には圧力ベースの実施形態において、繰り返す工程は、少なくとも１回繰り返す。即ち、分配プロセス中に、少なくとも２回行う。圧縮気体を分配するのに要する時間を短縮するために、各工程を分配プロセス中に２回以上繰り返すのが好ましい。各サイクルを頻繁に行うほど、分配プロセスを短縮することができる。所望の終圧まで、ｎ回の同じ時間間隔で、収容容器に充填するのに要する時間ｔtotalを等分すると、サイクルを行う頻度ｆ＝サイクル数／ｔtotalは好ましくは少なくとも５回（ｎ≧５）であり、より好ましくは少なくとも１０回（ｎ≧１０）であり、ｎ回の時間間隔のそれぞれにおいて、少なくとも１回のサイクルを行う。典型的には、工程の各サイクルは、１秒当たりに少なくとも１回繰り返す。
【００２５】
見かけ温度の特定は特に、温度測定に基づくことができる。測定する温度は、収容容器内の圧縮気体の温度であることができ、収容容器内の温度測定を必要とする。このような実施形態では、温度センサが圧縮気体と直接接触している。代わりに、収容容器の構造的部分、例えば容器のシェルの温度を測定してもよい。この目的のための温度センサは、容器の各構造的部分に取り付けるか、又は組み入れることができ、或いは、収容容器から発せられる熱を測定することができる。収容容器内又は収容容器の温度を測定する代わりに、流体搬送部内の温度又は液体搬送部の位置の温度、例えば、流体搬送部の管、又は容器への充填を行うために流体搬送部を収容容器に連結させるとともに、分配作業が完了したら収容容器から外すことができる連結アセンブリの中、またはこれらの位置で、温度を測定できる。測定される温度が、収容容器内の気体の瞬時温度を表すのであれば、即ち、収容容器又は収容容器内の気体の瞬時温度を後方参照できるのであれば、温度は原理上、何れの場所でも測定できる。しかしながら、容器シェルの近く、又は容器の内側で温度を測定するほど、小さい安全マージンを選択することができ、容器を速く充填できる。
【００２６】
供給部を用いて、相互連結した複数の収容容器に充填してよい。供給部は、流体搬送部を介して、収容容器のうちの第１の容器と連結させてよく、１つ以上の更なる収容容器への充填は、この第１の収容容器を介して行われる。より便宜的には、２つ以上の収容容器に、マニホルドを介して並列で充填してよい。例えば、相互連結した収容容器の各々が、それぞれの容器の見かけ温度を感知するための温度センサを備える場合、分配プロセスは、見かけ温度の最高温度に基づいているのが好ましい。このような場合には、収容容器システム、例えば、相互連結した複数の容器を含んでなる車両は、様々な見かけ温度のうち、どの温度が最高温度であるか判断してよく、それに従って、見かけ温度と目標温度との偏差を割り出すには、その最高温度の使用が必要となる。或いは、流動制御部が、相互連結した収容容器の各々又は、相互連結した収容容器うちの所定の容器の見かけ温度を受け取り、それらの見かけ温度のうち、どれが最高温度か判断し、偏差を割り出すためのものとして、その温度値を選択するように流動制御部を構成できる。
【００２７】
見かけ温度と目標温度との偏差は、目標温度と見かけ温度との差として直接、又は、数学的な差を表す何れかの他の測定値、例えば、見かけ温度の目標温度に対する比率、若しくは目標温度の見かけ温度に対する比率として割り出すことができる。偏差は、目標温度と見かけ温度との差として定義してよいので、偏差の値はゼロであってもよい。圧縮気体の流動は、これらの２つの温度値の差に応じて直接、又は、偏差率若しくは上記の差の先頭部分のみ（これらは単なる例である）に応じて、調節することができる。流動制御部は、これに従って、制御装置を制御するように構成されている。
【００２８】
好ましい圧力ベースの実施形態では、見かけ圧力は、圧力の測定に基づいている。測定される圧力は特に、収容容器内の気体の圧力であることができる。しかしながら、見かけ温度と同様に、代わりに、流体搬送部内又は流体搬送部の位置で、例えば、流体搬送部の管の中、若しくは管の位置、又は、分配プロセス中に流体搬送部を収容容器に取り外し可能な形で連結させる連結アセンブリ内、若しくは連結アセンブリの位置で、見かけ圧力を測定してもよい。見かけ圧力を用いて、既に説明したように、収容容器の温度プロファイルを生成できる。圧力に対して目標温度をもたらす代替的な圧力ベースの実施形態では、温度偏差を割り出すために、見かけ圧力を用いて、それぞれの見かけ温度を、容器温度プロファイルの関連目標温度に割り当てることができる。
【００２９】
圧縮気体の供給部は、単一の供給源、例えば単一のコンプレッサ、又は、より便宜的には、単一の加圧供給容器で構成されていてもよい。しかしながら、供給部は、圧縮気体の供給源を複数、例えば、複数のコンプレッサ若しくは複数の加圧供給容器、又は、少なくとも１つの供給容器と１つ以上のコンプレッサとの組み合わせを含んでなることもできる。少なくとも、コンプレッサを用いない実施形態では、複数の供給容器の１つ又は少なくとも１つは、分配プロセスの完了時の収容容器内の圧力以上の圧力の気体を含む。しかしながら、コンプレッサを含んでなる実施形態では、供給容器、少なくとも、それぞれの収容容器に充填を行う位置の供給容器は必要ない。コンプレッサは、例えば、固定供給ライン、例えば、人目に触れるか又は触れない気体配送システムに連結させて、供給ラインを通じて送られる気体を、分配のために必要な圧力レベルまで圧縮するようにできる。
【００３０】
流動制御弁、特に電磁弁は、好適なタイプの流動制御装置である。原理上は、流量を漸増的に変更できる流動制御装置で充分である。しかしながら、より好適であるのは、低い体積流量又は質量流量と高い体積流量又は質量流量との間で圧縮気体の流量を連続的に変更できる制御装置である。流動制御装置は特に、流体搬送部内の流動断面積を変更するような構成にできる。１本の導管のみを含んでなる流体搬送部は、単独又は適合した組み合わせで、その導管を通る圧縮気体の流量を変更できる１つ以上の流動制御装置をその導管内に含んでなってもよい。流体搬送部が、相互に平行な２本以上の導管を含んでなる場合、各導管内に１つ以上の流動制御装置を設け、その流動制御装置が、流動制御部から、目標温度プロファイルを適合させる指令を受けるようにできる。原理上は、流動制御装置は、流動制御部から指令を受ける可変速及び／又は可変ジオメトリコンプレッサであることもでき、この可変コンプレッサによって圧縮気体の流量を調節して、目標温度プロファイルを適合させるようにできる。
【００３１】
流動制御部は便宜的には、有線又は無線通信を介して、流動制御装置に指令を出す電子的な流動制御部である。流動制御部は特に、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又はコンピュータベースの制御部であることができる。流動制御部は、単一のユニットのみ、又は２つ以上のユニットで構成させることができる。何らかのタイプの入力装置、例えばコンピュータによって、有線又は無線通信を介して、目標温度プロファイルを例えばＰＬＣに供給する場合、入力装置とＰＬＣの組み合わせを流動制御部としてみなす。ＰＬＣ又はコンピュータベースの制御部を含むのが好ましいが、ハードワイヤード制御部に置き換えてもよい。
【００３２】
有益な特徴は、下位クレーム及びそれらの組み合わせにも記載されている。
【００３３】
以下では、本発明の方法及びシステムの具体的態様について概説していく。括弧内の参照符号及び表現は、図を参照しながら更に下に説明されている好ましい実施形態に対するものである。しかしながら、これらの参照符号及び表現は実例のためのものに過ぎず、態様をその好ましい実施形態の何れかの特有の構成部分又は特徴に限定するものではない。具体的態様は、括弧内に示されている参照符号及び表現が省略されているか、又は適切な他の符号及び表現に置き換えられている請求項として策定することができる。
【００３４】
態様番号１：圧縮気体の供給部（１０２）と、供給部（１０２）を収容容器（１０８）に連動連結させる流体搬送部（１０３）と、流体搬送部（１０３）を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置（１０４）と、流動制御装置（１０４）を制御する流動制御部（１１４）とを用いて、圧縮気体を収容容器に分配する方法であって、
（ａ）圧縮気体を供給部（１０２）から流体搬送部（１０３）を通して収容容器（１０８）に送る工程と、
（ｂ）収容容器の目標温度プロファイルから目標温度（Ｔtarget）をもたらす工程であって、収容容器の目標温度プロファイルが目標温度を分配中にもたらす工程と、
（ｃ）流動制御装置（１０４）によって、分配中に圧縮気体の流量を変更して、収容容器（１０８）が分配中に示す温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる工程と、
（ｄ）工程（ｂ）及び（ｃ）を分配プロセス中に繰り返す工程と、
を含んでなる方法。
【００３５】
態様番号２：態様１に記載の方法であって、
（ｅ）収容容器（１０８）の瞬時温度を表す見かけ温度（Ｔ112）を割り出す工程と、
（ｆ）見かけ温度（Ｔ112）と、目標温度プロファイルから得た目標温度（Ｔtarget）との偏差を割り出す工程と、
（ｇ）工程（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、及び（ｃ）を分配プロセス中に繰り返す工程と、
を含んでなり、
（ｈ）偏差に応じて、工程（ｃ）で圧縮気体の流量を変更して、収容容器（１０８）の見かけ温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させ、見かけ温度プロファイルを見かけ温度から生成する方法。
【００３６】
態様番号３：態様１〜２の何れか１つに記載の方法であって、目標温度（Ｔtarget）を、収容容器（１０８）内の圧縮気体の瞬時圧を表す圧力（ｐ110）の関数（Ｔtarget（ｐ110））としてもたらす方法。
【００３７】
態様番号４：態様１〜３の何れか１つに記載の方法であって、工程（ｂ）が、収容容器（１０８）内の圧縮気体の瞬時圧を表す見かけ圧力（ｐ110）を割り出し、目標温度を見かけ圧力（ｐ110）の関数（Ｔtarget（ｐ110））として生成することによって、目標温度（Ｔtarget）をもたらすことを含む方法。
【００３８】
態様番号５：態様１〜４の何れか１つに記載の方法であって、圧縮気体を収容容器（１０８）に送る前の収容容器（１０８）内の圧縮気体の初期圧力を表す初期見かけ圧力（Ｐ0）を割り出す工程を更に含んでなり、初期見かけ圧力（Ｐ0）に応じて、目標温度プロファイルを割り出す方法。
【００３９】
態様番号６：態様１〜５の何れか１つに記載の方法であって、圧縮気体を収容容器（１０８）に送る前の収容容器（１０８）の初期温度を表す初期見かけ温度（Ｔ0）を割り出す工程を更に含んでなり、初期見かけ温度（Ｔ0）に応じて、目標温度プロファイルをもたらす方法。
【００４０】
態様番号７：態様１〜６の何れか１つに記載の方法であって、収容容器（１０８）の最大許容温度を表す最高温度（Ｔmax）をもたらす工程を更に含んでなり、最高温度（Ｔmax）に応じて、目標温度プロファイルを割り出す方法。
【００４１】
態様番号８：態様１〜７の何れか１つに記載の方法であって、圧縮気体を収容容器（１０８）に、ある圧力上昇率で分配し、その圧力上昇率を変更して、収容容器の温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させる方法。
【００４２】
態様番号９：単独、又は態様３〜８の１つ以上と組み合わせた態様２の方法であって、圧縮気体を収容容器（１０８）に、ある圧力上昇率で分配し、その圧力上昇率を変更して、見かけ温度（Ｔ112）と目標温度（Ｔtarget）との間の偏差を小さくする方法。
【００４３】
態様番号１０：態様１〜９の何れか１つに記載の方法であって、収容容器温度プロファイルが事前に定めたものであり、線状であるか、又は、収容容器の加熱モデルに基づくものである方法。
【００４４】
態様番号１１：態様１〜１０の何れか１つに記載の方法であって、目標温度プロファイルを、収容容器内の圧縮気体の瞬時圧を表す見かけ圧力、及び／又は分配経過時間の関数としての温度曲線としてもたらす方法。
【００４５】
態様番号１２：態様１〜１１の何れか１つに記載の方法であって、分配終了時の収容容器（１０８）内の圧縮気体の所望の最終目標温度（Ｔtarget,final）と、所望の最終目標圧力（Ｐtarget,final）の少なくとも１つに応じて、目標温度プロファイルを割り出す方法。
【００４６】
態様番号１３：態様１〜１２の何れか１つに記載の方法であって、温度目標プロファイル（Ｔtarget）を、関数Ｔtarget＝Ｔtarget（ｐ110，Ｔmax，Ｐ0，Ｔ0，Ｔtarget,final，Ｐtarget,final）としてもたらし、式中、
ｐ110が、収容容器内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力であり、
Ｔmaxが、収容容器の最大許容温度を表す最高温度であり、
Ｐ0が、圧縮気体を収容容器に送る前の収容容器内の圧縮気体の初期圧力を表す初期見かけ圧力であり、
Ｔ0が、圧縮気体を収容容器に送る前の収容容器の初期温度を表す初期見かけ温度であり、
Ｔtarget,finalが、分配終了時の所望の最終目標温度であり、
Ｐtarget,finalが、分配終了時の所望の最終目標圧力である方法。
【００４７】
態様番号１４：態様１〜１３の何れか１つに記載の方法であって、目標温度プロファイル（Ｔtarget）を、下記のように、収容容器（１０８）内の圧縮気体の見かけ圧力（ｐ110）の関数としてもたらし、
【数１】
2014214874.tif 000003
式中、
ｐ110が、収容容器（１０８）内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力であり、
Ｔmaxが、収容容器の最大許容温度を表す最高温度であり、
Ｘ、Ｙが、最高温度（Ｔmax）と、圧縮気体を収容容器に送る前の収容容器内の圧縮気体の初期圧力を表す、収容容器内の初期見かけ圧力（Ｐ0）と、圧縮気体を収容容器に送る前の収容容器（１０８）の初期温度を表す初期見かけ温度（Ｔ0）と、分配終了時の所望の最終目標温度（Ｔtarget,final）と、分配終了時の所望の終圧（Ｐtarget,final）とから計算される係数である方法。
【００４８】
態様番号１５：態様１〜１４の何れか１つに記載の方法であって、収容容器（１０８）の瞬時温度を表す見かけ温度（Ｔ112）を監視し、分配が進行するのに応じて、予想どおりに見かけ温度（Ｔ112）が上昇又は変化しない場合、警告を発し、及び／又は分配作業を終了させる工程を更に含んでなる方法。
【００４９】
態様番号１６：態様１〜１５の何れか１つに記載の方法であって、（ｉ）収容容器（１０８）の瞬時温度を表す見かけ温度（Ｔ112）と、（ｉｉ）収容容器（１０８）内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力（ｐ110）とを監視し、実際の圧力（ｐ110）が上昇するのに応じて、予想どおりに見かけ温度（Ｔ112）が上昇又は変化しない場合に、警告を発し、及び／又は分配作業を終了させる工程を更に含んでなる方法。
【００５０】
態様１５及び１６は、ここでは特には、収容容器温度プロファイルをもたらし、圧縮気体の流動を調節して、収容容器温度プロファイルに合致させる本発明に関して、具体的に開示されている。見かけ温度の監視により、異常温度信号を検出できるという利点が得られる。異常温度信号は、例えば、収容容器若しくは収容容器の側部、特には、収容容器を含む車両の異常温度感知機、又は連結欠如によって発生させることができる。本発明と組み合わせた状態のみならず、本発明とは別個に、態様１５及び１６の何れか１つを請求する権利を本出願者は留保する。このような別個の態様は、圧縮気体の供給部（１０２）と、供給部（１０２）と収容容器（１０８）を連結させる流体搬送部（１０３）と、流体搬送部（１０３）を通る圧縮気体の流動を変更できる流動制御装置（１０４）と、流動制御装置（１０４）を制御する流動制御部（１１４）とを用いて、収容容器に圧縮気体を充填する方法であって、圧縮気体を供給部（１０２）から流体搬送部（１０３）を通して収容容器（１０８）に送る工程と、流動制御装置（１０４）によって、圧縮気体の流量を変更して、圧縮気体を収容容器（１０８）に分配する工程とを含み、態様１５及び１６の少なくとも１つの工程を更に含んでなり、その他の態様の何れかを含むことができるが、必ずしも含む必要はない方法である。分配は特に、上記の態様の何れかに従って、又はその代わりに、所定の圧力上昇率、若しくは、圧縮気体を容器に安全に分配するのに適する何らかのその他の制御方法に従って実現できる。上記態様及び別個の主題における見かけ温度の監視工程は、第１の時間間隔における第１の見かけ温度と、第２の時間間隔における第２の見かけ温度を割り出す工程を含んでもよく、この第１の見かけ温度と第２の見かけ温度はそれぞれ、第１の時間間隔と、第１の時間間隔後の第２の時間間隔における収容容器の瞬時温度を表す。監視工程は、第１の見かけ温度と第２の見かけ温度との見かけ上の差を割り出し、見かけ上の差を、容器の加熱モデルから導出した収容容器の温度プロファイルと比較することを更に含んでもよく、このプロファイル又はモデルは制御部に実装される。
【００５１】
態様番号１７：態様１〜１６の何れか１つに記載の方法であって、
（ｉ）充填プロセスの第１の時間間隔でもたらされる第１の目標温度（Ｔtarget,1）と、第２の時間間隔でもたらされる第２の目標温度（Ｔtarget,2）との目標差（ΔＴtarget）を割り出す工程であって、第２の時間間隔が第１の時間間隔の次に来る工程と、
（ｉｉ）第１の時間間隔における第１の見かけ温度（Ｔ112,1）と、第２の時間間隔における第２の見かけ温度（Ｔ112,2）を割り出す工程であって、第１の見かけ温度と第２の見かけ温度がそれぞれ、収容容器の瞬時温度を表す工程と、
（ｉｉｉ）第１の見かけ温度と第２の見かけ温度との見かけ上の差（ΔＴ112）を割り出す工程と、
（ｉｖ）見かけ上の差（ΔＴ112）を目標差（ΔＴtarget）と比較する工程と、
（ｖ）見かけ上の差（ΔＴ112）が目標差（ΔＴtarget）よりも小さく、目標差の見かけ上の差に対する比率（ΔＴtarget／ΔＴ112）が比率閾値よりも大きい場合、警告を発し、及び／又は充填作業を終了させる工程であって、比率閾値が好ましくは少なくとも２（二）である工程と、
を更に含む方法。
【００５２】
態様番号１８：収容容器に圧縮気体を充填するシステムであって、
（ａ）圧縮気体の供給部（１０２）と、
（ｂ）収容容器（１０８）と、
（ｃ）供給部（１０２）と収容容器（１０８）を連動連結させる流体搬送部（１０３）と、
（ｄ）流体搬送部（１０３）を通る圧縮気体の流量を変更できる流動制御装置（１０４）と、
（ｅ）流動制御装置（１０４）を制御する流動制御部（１１４）と、
を含んでなり、
（ｆ）流動制御部（１１４）が、分配中の収容容器（１０８）の目標温度をそれぞれ表す目標温度（Ｔtarget）の目標温度プロファイルをもたらすように構成されており、
（ｇ）流動制御部（１１４）が、流動制御装置（１０４）に対して、圧縮気体の流量を変更して、収容容器（１０８）が分配中に示す温度プロファイルが、目標温度プロファイルに合致するように指令するように構成されているシステム。
【００５３】
態様番号１９：態様１８に記載のシステムであって、
そのシステムが、収容容器（１０８）の瞬時温度をそれぞれ表す見かけ温度（Ｔ112）を感知して、見かけ温度（Ｔ112）に基づき温度信号を生成する温度センサ（１１２）を更に含んでなり、
流動制御部（１１４）が、引き続いて、分配中に、各見かけ温度（Ｔ112）と、関連目標温度（Ｔtarget）との偏差を割り出すように構成されており、
流動制御部（１１４）が、流動制御装置（１０４）に対して、偏差に応じて、圧縮気体の流量を変更して、見かけ温度に基づく、収容容器（１０８）の温度プロファイルを目標温度プロファイルに合致させるように指令するように構成されているシステム。
【００５４】
態様番号２０：態様１９に記載のシステムであって、流動制御部（１１４）が、目標温度（Ｔtarget）と見かけ温度（Ｔ112）を含む温度データを記憶するデータメモリと、偏差を割り出すコンパレータとを含んでなるシステム。
【００５５】
態様番号２１：態様１８〜２０の何れか１つに記載のシステムであって、収容容器（１０８）内の気体の瞬時圧を表す見かけ圧力（ｐ110）を感知して、見かけ圧力（ｐ110）に基づき圧力信号を生成する圧力センサ（１１０）を更に含んでなり、流動制御部（１１４）が、引き続いて、分配中に、目標温度を圧力信号の関数（Ｔtarget（ｐ110））として生成することによって、目標温度（Ｔtarget）をもたらす生成部を含んでなるシステム。
【００５６】
態様番号２２：態様２１に記載のシステムであって、流動制御部（１１４）が、見かけ温度（Ｔ112）と目標温度（Ｔtarget）との偏差を割り出すコンパレータを含んでなるシステム。
【００５７】
態様番号２３：態様２１又は２２に記載のシステムであって、流動制御部（１１４）が、目標温度（Ｔtarget）と、任意で見かけ温度（Ｔ112）と、見かけ圧力（ｐ110）を含む温度データ及び圧力データを記憶するデータメモリを含んでなり、生成部が、変数としての見かけ圧力（ｐ110）と、分配プロセス中にそれぞれ一定である１つ以上の係数（Ｘ、Ｙ）とを含む、プログラムされた式又はハードワイヤードな式に従って、目標温度（Ｔtarget）を生成するように構成されているシステム。
【００５８】
態様番号２４：態様２３に記載のシステムであって、分配プロセスの開始時、又は開始時近辺の収容容器（１０８）内の圧縮気体の圧力又は温度を表す初期圧力（Ｐ0）及び初期温度（Ｔ0）のうちの少なくとも１つから係数（Ｘ、Ｙ）を導出するシステム。
【００５９】
態様番号２５：態様２３又は２４に記載のシステムであって、分配プロセスの終了時の収容容器（１０８）内の気体の圧力又は温度を表す所望の圧力（Ｐtarget,final）及び所望の最終目標温度（Ｔtarget,final）のうちの少なくとも１つから係数（Ｘ、Ｙ）を導出し、所望の圧力（Ｐtarget,final）及び／又は最終目標温度（Ｔtarget,final）が、１つ以上の選択可能且つ受信可能な設定値として事前に定められているシステム。
【００６０】
態様番号２６：態様１８〜２５の何れか１つに記載のシステムであって、制御部（１１４）が、ハードワイヤ及び／又はプログラミングによって、態様１〜１７の少なくとも１つに記載の方法を実行するように構成されているシステム。
【００６１】
以下では、実施例によって、図面を参照しながら、本発明について説明する。本明細書に開示されている特徴は、それぞれ独立して、特徴を何れかに組み合わせて、有益な形で特許請求の範囲の主題、並びに、上記の実施形態及び態様を作り上げる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による気体分配システムを示している。
【図２】目標温度及び見かけ温度を昇圧率と共に、それぞれ分配経過時間に対してプロットした図を示している。
【図３】目標温度、見かけ温度、及び昇圧率を、それぞれ見かけ圧力に対してプロットした図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下の詳細な説明は、好ましい実施形態のみを示しており、本発明の範囲、利用可能性、又は構成を限定することは意図していない。むしろ、好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態を実施するための実施可能な説明を当業者に提供するものであり、特許請求の範囲によって定義されているような本発明の範囲から逸脱しなければ、機能及び要素の配列に対して様々な変更を行ってよいものと理解されたい。
【００６４】
本明細書中で用いられている冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書及び特許請求の範囲に記載されている本発明の実施態様の何れかの特徴に適用する場合、１つ以上を意味する。「ａ」及び「ａｎ」の使用は、その意味を単一の特徴に限定するものではない。ただし、このように限定するように明確に述べられている場合には、この限りではない。単数若しくは複数形の名詞又は名詞句の前にある定冠詞「ｔｈｅ」は、１つ又は複数の特定の特徴を表し、それが用いられている文脈に応じて、単数又は複数の意味合いを有することができる。「何れか」という形容詞は、その量にかかわらず、１つ、いくつか、又は全てを意味する。第１の物と第２の物の間に配置されている「及び／又は」という用語は、（１）第１の物、（２）第２の物、並びに（３）第１の物及び第２の物のうちの１つを意味する。３つ以上の物のリストのうちの最後の２つの物の間に配置されている「及び／又は」という用語は、このリスト内の物の何れかの具体的な組み合わせを含め、リスト内の物の少なくとも１つを意味する。
【００６５】
特許請求の範囲では、特許請求されている工程を識別するために、文字を用いることがある（例えば（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ））。これらの文字は、方法工程を示す助けとなるように用いており、特許請求されている工程を実行する順番を示すようには意図されていない。ただし、特許請求の範囲において、このような順番が明確に示されている場合にはこの限りではなく、且つ、このような順番が明確に示されている範囲のみ、上記のような順番を示すように意図されている。
【００６６】
図１は、本発明による容器充填システム１００の好ましい実施形態を示している。システム１００は、供給容器の形状の圧縮気体供給部１０２と、収容容器１０８と、収容容器１０８を供給部１０２に連動連結させる流体搬送部１０３とを含んでなる。熱交換器１０５を供給容器１０２と収容容器１０８の間の流体搬送部１０３内に、動作可能な形で配置してもよい。収容容器１０８は、圧力センサ１１０と温度センサ１１２とを関連トランスデューサとともに含んでなる圧力及び温度感知機を備えている。システム１００は、流体搬送部１０３内に配置された流動制御装置１０４と、圧力センサ１１０及び温度センサ１１２と通信を行って、圧力センサ１１０から圧力信号を、温度センサ１１２から温度信号を受け取る流動制御部１１４とを更に含んでなる。流体搬送部１０３は１本の導管を含んでなる。しかしながら、流体搬送部は、例えば米国特許出願公開第２００７／００７９８９２Ａ１号に開示されている流体搬送部と同様に、相互に平行な１本以上の更なる導管を含んでなってもよい。流動制御装置１０４は、流動制御弁、好ましくは電磁弁として例示されている。流動制御装置１０４は、流体搬送部１０３の流動断面積を漸増的に、又は好ましくは連続的に変更できる何れかのタイプの流動制御装置であることができる。
【００６７】
制御部１１４は、流動制御装置１０４と通信を行って、圧力センサ１１０及び温度センサ１１２から受け取る信号に応じて、制御装置１０４に指令を出す。制御装置１０４及び流動制御部１１４は、供給部１０２から収容容器１０８への圧縮気体の流量を制御するように構成されている。制御部１１４は特に、制御装置１０４、即ち気体流量を制御して、とある温度適合式圧力上昇率（温度適合式昇圧率）、即ち、例えばＭＰａ／分で測定した、収容容器１０８内の気体圧力の単位時間当たりの上昇度で、収容容器１０８への充填が行われるように構成できる。制御部１１４は特に、昇圧率を選択できるＰＬＣであることができる。
【００６８】
昇圧率を選択して、温度センサ１１２によって割り出される収容容器１０８の温度を制御して、所定の目標温度プロファイル、即ち温度上昇曲線に合致させる。この制御方法は、フィードフォワード制御、フィードバック制御、及び／又はＰＩＤ制御のような何れかの標準的な制御方法であることができる。温度センサ１１２によって見かけ温度Ｔ112を測定できる好ましい実施形態では、所望に応じて、制御部１１４及び制御装置１０４によって、フィードバック制御法で、圧縮気体の流量を調節できる。温度センサ１１２は、収容容器１０８内の気体の温度を測定する。その気体温度を直接、見かけ温度Ｔ112とすることができる。この温度は、収容容器１０８の臨界容器構造の温度を近似度良く表すからである。しかしながら、この代わりに、例えば、気体と周囲容器構造との間の熱伝導のモデルに従って、測定した気体温度を調節することもできる。気体温度を測定する代わりに、修正変形形態では、温度センサ１１２は、収容容器１０８の熱臨界構造の温度を直接測定してもよく、このような変形形態では、温度センサ１１２は、例えば、容器のシェル構造の位置、又はシェル構造内に配置してもよく、或いは、収容容器１０８のシェルから発せられる熱を測定してもよい。
【００６９】
温度上昇曲線、即ち、目標温度プロファイルは、線状であることも、容器加熱モデルに基づく何れかのその他の上昇曲線方程式であることもできる。温度上昇方程式としてもたらされる目標温度プロファイルは、気体の供給と充填が開始されてからの経過時間、及び／又は、収容容器１０８内の瞬時圧を表す見かけ圧力Ｐ110の関数であることができる。見かけ圧力Ｐ110は、圧力センサ１１０によって割り出す。圧力センサ１１０は特に、収容容器１０８内の気体の圧力を直接測定するように配置してもよい。
【００７０】
目標温度プロファイルは特に、下記の方程式に従ってよい。
【数２】
2014214874.tif 000004
式中、
Ｔtargetは、目標温度プロファイルの目標温度［℃］（ここではＴtarget（ｐ））であり、
Ｔmaxは、容器の定格最高温度［℃］、例えば８５℃であり、
ｐ110は、例えば収容容器１０８内の測定によって割り出した見かけ圧力であり、
Ｘ＝ｅ(LN(J)/(H-1))（単位なし）、
Ｙ＝（ＬＮ（Ｃ）／Ｘ）／ＬＮ（Ｐtarget,final））（単位なし）、
Ｈ＝ＬＮ（Ｐ0）／ＬＮ（Ｐtarget,final）（単位なし）、
Ｊ＝ＣH／Ａ（単位なし）、
Ａ＝Ｔmax−収容容器の初期温度Ｔ0［℃］、
Ｐ0＝収容容器内の初期圧力［ＭＰａ］、
Ｃ＝Ｔmax−所望の最終目標温度Ｔtarget,final［℃］、
Ｐtarget,final＝充填終了時の収容容器内の所望の最終目標圧力［ＭＰａ］である。
【００７１】
上記の方程式、又は目標温度プロファイル、即ち目標温度を分配中にリアルタイムに生成する別の適切な方程式を制御部１１４で、ハードワイヤード回路として、又は好ましくはプログラムされたルーチンとして実行する。制御部１１４は、見かけ圧力ｐ110と見かけ温度Ｔ112を受け取ると、実行した温度上昇方程式に従って目標温度Ｔtargetを生成し、瞬時温度対、即ち目標温度Ｔtargetと見かけ温度Ｔ112を比較して、見かけ温度Ｔ110の目標温度Ｔtargetからの偏差ΔＴを割り出す。偏差の先頭部分及び／又は量、例えば、見かけ温度Ｔ112の目標温度Ｔtargetからの明白な差に応じて、制御部１１４は、操作変数ＡＶを作成して、流動制御装置１０４に対して指令を出し、偏差ΔＴを小さくするようにする。比較の結果、見かけ温度Ｔ112が非常に高いことが明らかになったら、制御部１１４は、制御装置１０４に対して、圧縮気体の流量を小さくするように指令し、見かけ温度Ｔ112が低すぎる場合には、制御装置１０４に対して、流量を増やすように指令する。
【００７２】
制御部１１４は、制御装置１０４に対して、特定の温度の安全マージンの範囲内で、見かけ温度Ｔ112を目標温度Ｔtarget未満に保つように指令してもよい。このような制御も、温度プロファイルを「合致させる」ものとみなされる。見かけ温度が、目標温度プロファイルから例えば＋５／−１５℃である場合、その見かけ温度プロファイルは、目標温度プロファイルに合致しているとみなしてよい。見かけ温度プロファイルを目標温度プロファイルに更に合致させてもよい（例えば目標温度プロファイルから＋５／−１０℃又は＋１／−５℃）。見かけ温度プロファイルは見かけ温度から生成され、即ち、分配中の収容容器の見かけ温度から得られる。見かけ温度プロファイルは、分配中の見かけ温度、又は見かけ温度から計算した値を含んでなってもよい。見かけ温度をコンピュータメモリに記憶させてもよいが、見かけ温度プロファイルの記憶は必須ではない。
【００７３】
容器の定格最高温度Ｔmaxは典型的には、システム１００によって充填できるあらゆるタイプの容器に有効な、事前に設定された温度となる。しかしながら、システム１００、例えば流動制御部１１４は、充填する収容容器１０８の定格最高温度を個々に識別し、それに従ってＴmaxを選択することができてもよい。
【００７４】
係数Ｘ及びＹは、事前に設定したか、又は事前に設定可能な値と、圧縮気体の供給と収容容器１０８への充填を開始する直前、開始時、又は開始直後に１回のみ割り出されるプロセス変数のみに基づいている。これらの値及びプロセス変数は、Ｔmax、収容容器１０８の初期温度Ｔ0、収容容器１０８内の初期圧力Ｐ0、充填終了時の収容容器１０８内の所望の最終目標温度及び所望の圧力である。初期温度Ｔ0は特に、分配プロセスの開始直前、開始時、又は開始直後に、温度センサ１１０によって測定した見かけ温度Ｔ112であることができる。初期圧力は、圧縮気体の供給と収容容器への充填を開始する直前、開始時、又は開始直後に割り出す（例えば測定する）ことができ、この時点のｐ110であることができる。所望の最終目標温度は、温度プロファイルの高めの温度値から事前に選択した値であるとともに、Ｔmaxよりも低い温度値である。充填終了時の収容容器１０８内の所望の圧力は、収容容器１０８の高めの圧力値から事前に選択した圧力値である。充填終了時の所望の圧力は、流動制御部１１４の所定の値であることも、収容容器１０８から任意に受け取る識別データ（接続時に自動的に、又はオペレータが入力するかの何れか）に基づき、流動制御部１１４によって割り出すこともできる。Ｔmaxを例えば事前設定値として、又は、収容容器１０８、若しくは容器１０８が組み込まれているシステム、例えば自動車やトラックから受け取る値として選択して、係数Ｘ及びＹを計算したら、充填が進行する間、見かけ圧力ｐ110が、温度上昇方程式の唯一の変数となる。
【実施例】
【００７５】
図２は、本発明による分配プロセス例に由来するプロット図である。上記の温度上昇方程式、収容容器温度Ｔ112、及び、収容容器１０８内の昇圧率、即ち圧力変化率（１分当たりのＭＰａで測定）に従って、目標温度Ｔtargetをプロットした図である。ｘ軸では、分及び秒単位で分配経過時間がプロットされており、０：００．３０は３０秒の経過時間、０：０１：００は１分の経過時間（以下同様）である。この充填プロセス例では、収容容器１０８には、目標温度６０℃までの現場条件で充填を行った。６０℃を超える温度に属するグラフ部分は、分配プロセス例の間に集めたデータの外挿によって抽出した。
【００７６】
プロット図から導出できるように、充填プロセスの第１フェーズで昇圧率をピークまで上昇させ、その後の、充填プロセスの第２フェーズで、ピークから、残りの充填プロセス中に比較的一定に保つことができる値までゆっくり下げることによって、良好なマッチングを得られる。
【００７７】
図３では、目標温度Ｔtarget、見かけ温度Ｔ112、及び昇圧率が、収容容器１０８内の圧力（特に見かけ圧力ｐ110を用いることができる）に対してプロットされている。図３のグラフ（容器温度、目標温度、及び上昇率）は、現場条件で実施した分配プロセス例から得たデータのみを表している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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