(57)【要約】本発明は、水素ガス燃料補給システムからのリークを監視し、防止するための方法及び装置を提供する。燃料補給イベント制御器は、燃料補給作業の前、作業の間、そして作業の後において水素ガスの圧力を測定し、一定の圧力値を超えた場合には、水素ガス燃料補給システムを遮断することが出来る。【選択図】図１
2011506932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素燃料補給システムのリークを監視する方法であって、
ａ）圧力調整デバイスを通して前記システムに水素を供給すること；
ｂ）燃料補給イベント制御器と流体連通している第１の圧力チェックシステム及び第２の圧力チェックシステムを通して前記水素を供給すること；
ｃ）前記第１及び前記第２の圧力チェックシステムを通る前記水素の圧力を測定すること；及び
ｄ）前記第１の圧力チェックシステム、又は前記第２の圧力チェックシステムのいずれかによって測定された圧力が、標準圧力から予め定められた量だけ外れた場合に、前記圧力調整デバイスを通る水素の流れを停止すること；
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記水素燃料補給システムは、水素駆動車両の燃料補給用である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水素駆動車両はフォークリフトトラックである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記水素は、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）以下の圧力である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記圧力調整デバイスはコンプレッサーである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の圧力チェックシステムはバルブである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料補給イベント制御器は、プログラム可能な論理制御器である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記燃料補給イベント制御器は、前記水素燃料補給システムを継続的に監視する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記水素燃料補給システムは、不足分の燃料補給、及び満載の燃料補給が可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
約１００ｐｓｉｇ（７×１０５Ｐａ（ゲージ圧））の圧力減少は、水素の流れを停止する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
水素駆動車両の燃料補給を監視するための方法であって、
ａ）圧力調整デバイスを通して、前記水素駆動車両に水素を供給すること；
ｂ）燃料補給イベント制御器と流体連通している第１の圧力チェックシステム及び第２の圧力チェックシステムを通して前記水素を供給すること；
ｃ）前記第１及び前記第２の圧力チェックシステムを通る前記水素の圧力を測定すること；及び
ｄ）前記第１の圧力チェックシステム、又は前記第２の圧力チェックシステムのいずれかによって測定された圧力が、標準圧力から予め定められた量だけ外れた場合に、前記圧力調整デバイスを通る水素の流れを停止すること；
を含む、前記方法。
【請求項１２】
前記水素燃料補給システムは、水素駆動車両の燃料補給用である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記水素駆動車両はフォークリフトトラックである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記水素は、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）以下の圧力である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧力調整デバイスはコンプレッサーである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の圧力チェックシステムはバルブである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃料補給イベント制御器は、プログラム可能な論理制御器である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記燃料補給イベント制御器は、前記水素燃料補給システムを継続的に監視する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記水素燃料補給システムは、不足分の燃料補給、及び満載の燃料補給が可能である、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
約１００ｐｓｉｇ（７×１０５Ｐａ（ゲージ圧））の圧力減少は、水素の流れを停止する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２００７年１２月７日出願の米国特許出願第６１／０１２，１２１号からの優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、水素ガス分配器へと通じるライン中の水素ガスの圧力を監視することを含む、室内水素ガス燃料補給システムからの水素ガスのリークを防止するためのプロセスを提供する。
【０００３】
本発明は更に、水素ガスの分配の間、及び停止期間中に、水素ガス分配器へと通じるライン中の水素ガスの圧力を監視することを含む、室内水素燃料補給システムからの水素ガスのリークを防止するためのプロセスを提供する。
【０００４】
水素をパイプライン供給元から生産し、又は精製して、局部的に搬送して水素駆動車両の燃料補給を維持する場合には、多様な平均的水素車両の要求により、コンプレッサーは、水素発生器、精製装置、又は局部的供給源の物質流れ及び放出圧力に適合した寸法でなければならない。既知のシステムは、１つの多段コンプレッサーを用いて、現場で水素を発生器の出力圧力から車両分配システムに必要な貯蔵圧力まで連鎖的に変化させる。しかしながら、水素車両の燃料の再補給をより大規模な商業的規模で全体として有用とするためには、局部的に生産され、又は精製される水素燃料は、生産システムの最大容量、又はほぼ最大容量で製造され、十分な量で貯蔵され、次いで、効率的に、そして迅速に、約２０〜約１００グラム／秒の物質流速で（車両分配器の）使用地点に搬送されなければならない。
【０００５】
既知のシステムは、コンプレッサーを用いて水素燃料の製造を促進し、選択された最終用途の需要及び要求（例えば、容量及び流速など）に左右されずに、又は関連することさえも無く、固定された生産速度及び容量で、システム及び最終用途へと送られる。初期の分配器システムは、室外貯蔵システムから室内燃料補給分配ステーションに供給する水素ラインを生かすことが要求されていた。更に、室内分配器は、マスタ制御システムには判別できない可能性のある水素リークを引き起こしうるアクティブバルブ及び流れ制御デバイスを有する。しかして、これらのリークは考慮されておらず、かつ、非効率な燃料補給システムだけでなく、安全上の危害もまた提供する可能性がある。これらの潜在的なリークは、建物内部のガス検出システム、分配器区域における火炎検出システム、及び一般的な、システム全体にわたる強制換気システムを設けることによって対処される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
必要なものではあるが、これらのリスク軽減デバイス又はシステムは、資本コスト、導入コスト、維持コスト、及び運転コストの点で、金銭の支出を必要とするだろう。本発明は、水素分配器制御バルブ及び水素隔離バルブを室内燃料補給分配ステーションの外部に移し、各々の室内分配器につき１つの水素配管についてリークを継続的に監視することによって、リークの問題を解決するシステムを提供する。
【発明を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様において、水素燃料補給システムのリークを監視する方法であって、
圧力調整デバイスを通して前記システムに水素を供給すること；
燃料補給イベント制御器と流体連通している第１の圧力チェックシステム及び第２の圧力チェックシステムを通して前記水素を供給すること；
前記第１及び前記第２の圧力チェックシステムを通る前記水素の圧力を測定すること；及び
前記第１の圧力チェックシステム、又は前記第２の圧力チェックシステムのいずれかによって測定された圧力が、標準圧力から所定量だけ外れた場合に、前記圧力調整デバイスを通る水素の流れを停止すること；
を含む、前記方法を開示する。
【０００８】
本発明の別の実施態様において、水素駆動車両の燃料補給を監視するための方法であって、
圧力調整デバイスを通して、前記水素駆動車両に水素を供給すること；
燃料補給イベント制御器と流体連通している第１の圧力チェックシステム及び第２の圧力チェックシステムを通して前記水素を供給すること；
前記第１及び前記第２の圧力チェックシステムを通る前記水素の圧力を測定すること；及び
前記第１の圧力チェックシステム、又は前記第２の圧力チェックシステムのいずれかによって測定された圧力が、標準圧力から所定量だけ外れた場合に、前記圧力調整デバイスを通る水素の流れを停止すること；
を含む、前記方法を開示する。
【０００９】
水素燃料補給システムは、任意の水素駆動車両、特に、しかし限定されるものではないが、フォークリフトトラックに燃料を補給するために使用することが出来る。本発明の方法は、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）までの圧力で作動する水素充填システムにおいて有用である。
【００１０】
本発明の方法は、水素駆動車両に実際に充填する間だけでなく、燃料補給システムの使用待機中においても、水素燃料補給システムの監視を提供する。水素駆動車両の充填の際、本発明の方法は、水素を満載に燃料補給する間、及び水素ガスの不足分の充填又は部分的な充填の間の両方において作動する。
【００１１】
燃料補給イベント制御器は、燃料補給作業の間、及びシステムが待機状態である期間の両方において、燃料補給システム内に存在する水素ガスの圧力を監視する。一定の圧力変化イベントが生じた場合には、ＰＬＣを備えた燃料補給イベント制御器が、様々なバルブに信号を送り、システムを終了させる。これはリークによって生ずる潜在的な損害を防ぎ、及びリークを解決するために必要とされる補修の努力を防ぐ。
【００１２】
本発明は、更に、水素供給ライン、水素ガス圧力監視器、及び水素分配システムを含む、室内水素ガス燃料補給システムからの水素ガスのリークを監視するための装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）水素フォークリフトトラック燃料補給システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）水素フォークリフトトラック燃料補給過程の概略説明図である。水素ガスを、２台のチューブトレーラーから異なった圧力で供給し、ガスをコンプレッサーシステムに送る前に、一連のバルブを通してこの圧力を制御することが出来る。チューブトレーラーからの水素ガスはまた、一連の貯蔵所へと通じるラインに直接供給されてもよい。コンプレッサーシステムによって圧縮されるか、又はチューブトレーラーから直接供給されるガスは、３つの貯蔵所に送られる。これらの貯蔵所は、水素ガス充填システムの作動中に、水素の一次供給源として用いることが出来る。水素ガスはまた、チューブトレーラーから燃料補給システムへと直接通過しても良い。
【００１５】
水素ガスは、チューブトレーラーから直接供給されても、３つの圧力所からであろうと、あるフィルター、つまりフィルター２とバルブシステムＶ−５１とを通過する。フィルターは粒子状物質が制御バルブ及び車両に入ることを制限する。水素ガスは、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）でバルブアセンブリを通って、そして最大６０グラム／秒で第２のバルブＶ−５２に供給され、そして水素駆動フォークリフトトラックに分配される前に、別のフィルター、つまりフィルター３を通る。水素ガスの圧力が５０ｂａｒである場合には、流速を最大３０グラム／秒に設定する。水素駆動フォークリフトトラックに接続するラインは、緊急事態が生じた際に封止部で分断されるように設計する。
【００１６】
作動の際に、水素供給源は、ＧＨ１チューブトレーラー１及びＧＨ２チューブトレーラー２と名付けられたチューブトレーラーからであってもよい。あるいは、水素供給源は、貯蔵タンクからであってもよい。この場合には、水素を異なった圧力で水素駆動車両に搬送するために、ＬＰＢ、ＭＰＢ、及びＨＰＢとラベルの付けられた３つの貯蔵タンクを設計する。
【００１７】
水素の供給源がＧＨ２チューブトレーラー１からである場合には、水素をライン１０を通してバルブＶ１に流し、水素の圧力を調節することが出来る。水素はライン１１を通ってコンプレッサーＡに流れ、ここで水素の圧力は増加する。より高圧の水素がコンプレッサーを出てライン１３を通り、ここでライン１２を通って真空解放デバイスに送られる。水素はまた、ライン２０を通ってフィルターＦ２に進み、ここで不純物が取り除かれ、そしてこの精製された水素はバルブＶ５１を通過する。Ｖ５１は燃料補給イベント制御器と電気的に接続されており、燃料補給イベント制御器Ｂによって受け取られる信号が特定の予め設定した値を超えた場合に、Ｖ５１を遮断することが出来る。
【００１８】
水素はライン２６を通って進み、補給の場合には、補給燃料はライン２８及びバルブＶ５３を通って進み、ここでその圧力は増加する。水素は、制限オリフィスであるＬＯ１を通過し、２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）の水素圧力で６０グラム／秒の水素流速に設定することが出来る。次いで、この水素は、水素駆動車両ＦＬＴに向けられる前に、バルブＶ５２及びフィルター３を通って進む。ライン３０は図示していない封止分断器に接続しており、作業者の充填技術が不適切であるといった水素駆動車両の燃料補給における問題が存在する場合には、切断することが出来る。バルブＶ５２及びＶ５３はまた、燃料補給イベント制御器Ｂと電気的に接続しており、燃料補給イベント制御器が特定の予め設定した値を超えたという電気的信号を受け取った場合には、完全に遮断することが出来る。
【００１９】
水素供給源はまた、ＧＨ２チューブトレーラー１からであっても良く、ここで水素は、ライン１６をバルブＶ２へと移動し、そしてライン１５に移動し、そしてバルブＶ３及びＶ４を通って移動する。水素は、ライン１９及び１４を通してライン１２に送られ、かつフィルターＦ２を通過するためにライン２０に送られても良い。
【００２０】
あるいは、水素供給源は、貯蔵タンクからであってもよい。図１において、ＨＰＢ、ＭＰＢ、及びＬＰＢは、それぞれ順番に減少する異なった圧力で貯蔵されている水素の３つのタンクの名称である。これらの３つの貯蔵タンクにおける温度は、約−２０℃〜約４５℃の範囲であっても良い。水素は、これらの３つのタンクのうち任意のものから、又は全てから放出することができ、そしてバルブＶ３１、Ｖ３２、又はＶ３３のいずれかを通り、それぞれライン２１、２２、及び２３を通って送られる。このように搬送された水素は、ライン２４に進み、ここで水素はフィルターＦ２及びバルブＶ５１を通過する。燃料を補給すべき水素駆動車両が不足分の燃料補給か、又は完全な燃料補給のいずれであるかによって、水素の進行は決定される。
【００２１】
もし充填すべき車両が水素燃料の満載を待っている場合には、バルブＶ５１からの水素はライン２６を通ってバルブＶ６１に進む。水素はバルブＶ６１を通って２５０ｂａｒ（２５０×１０５Ｐａ）に増加し、制限オリフィスであるＬＯ１を通って送られ、そして水素の流速は５０ｂａｒ（５０×１０５Ｐａ）で３０グラム／秒以下に設定することができ、最大圧力は３５０ｂａｒ（３５０×１０５Ｐａ）である。ＬＯ１を出る水素は、ライン３０をバルブＶ５２へと通過し、水素駆動車両に搬送するためにフィルターＦ３を通過する。車両における水素の温度は、約−４０℃〜約９０℃の範囲である。
【００２２】
もし充填すべき気車両が水素の部分的な搬送のみを受ける場合には、水素はライン２６及びバルブＶ５３を通過し、ここで水素はライン３０に移動し、そしてバルブＶ５２及びフィルターＦ３を通って水素駆動車両へと移動する。バルブＶ５３は、８０℃で３１２ｂａｒ（３１２×１０５Ｐａ）までの水素圧力の上昇を可能にする。
【００２３】
燃料補給イベント制御器Ｂは、バルブＶ５１、Ｖ５２、及びＶ５３と電気的に接続している。燃料補給イベント制御器Ｂは、コンピューターなどのプログラム可能な論理制御器（ＰＬＣ）であっても良く、ＰＩ−１及びＰＩ−２を通して接続し、ここで燃料補給イベント制御器Ｂは水素充填アセンブリ全体の水素圧力の信号を受け取る。ＰＩ−１及びＰＩ−２は圧力指示器であり、典型的には圧力振動子である。ＰＩ−１又はＰＩ−２で測定された水素の圧力が、確立しているプログラム済の基準値から予めプログラムされた量だけ異なる場合には、燃料補給イベント制御器Ｂが信号を送り、バルブＶ５１、Ｖ５２、又はＶ５３のうち任意のものが閉じられ、これにより、水素の流れと、圧力差を引き起こす可能性のある全てのリークとが停止する。
【００２４】
燃料補給イベントが行われる間、行われる前、そして行われた後にリークが存在するかどうかを決定するために、燃料補給イベント制御器は水素燃料補給システムを継続的に監視する。燃料補給イベント中、約１００ｐｓｉｇ（７×１０５Ｐａ（ゲージ圧））より低いと見られる低い圧力と、及び６０秒以内に燃料補給イベントが行われないこととにより、ＥＳＤ（緊急終了）アラーム及びシステムの終了を行うように、水素ガスの圧力が監視される。この監視は、作業者がフォークリフトトラックに不適切な接続を行い、存在しないフォークリフトトラックに燃料補給を行うという異常な状況を解決するという利点を有する。
【００２５】
燃料補給イベントの際、最初のシステムチェックにより、２秒のパルス及び５秒間の圧力保持によって決定される圧力上昇を調べる。システムチェックの際の約１００ｐｓｉｇ（７×１０５Ｐａ（ゲージ圧））より大きい任意の圧力の損失は、結果としてＥＳＤを引き起こし、システムを終了させる。更に、燃料補給の動作局面の際の、１秒間を超える、約１００ｐｓｉｇより大きいと感知される全ての圧力減少は、結果としてＥＳＤを引き起こし、システムを終了させる。
【００２６】
この発明を、その特定の実施態様に関して記載してきたが、本発明の数多くのその他の形態及び変更が当業者に明らかであることは明白である。この発明に添付の特許請求の範囲は、一般的に、本発明の真の精神及び範囲内である、全てのかかる明らかな形態及び変更をカバーするものと解釈すべきである。
【図１】
2011506932.tif 000003
【国際調査報告】
2011506932.tif 000004