(57)【要約】ステーションと自動車との間における冷媒の交換によって、補給工程中の燃料タンクの加熱が減少し、そのために、タンクの内部にある熱交換器が、タンクの外部にある熱交換器を通して、ステーション側の冷却装置に相互に結合され、再充填ガスを周辺温度に冷却し、その後、タンク内に導入する。ステーションで提供された周辺温度への冷却の結果、自動車は、特に複雑な車載冷却装置を有する必要がなく、また、ステーションは、複雑で高価な予備冷却装置を負担する必要がない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス補給ステーションにて自動車の燃料タンクに再充填される高圧ガスの圧縮熱を減少させるための冷却システムであって、この冷却システムが、
高圧ガス補給ステーションに設けたステーション冷却装置であって、冷却装置の中を循環する冷媒に、タンク環境の周辺温度とおよそ同等な温度を提供し、冷却装置は、冷却装置から出る及び冷却装置へ戻る冷媒の流れのために、入口及び出口を有している、上記ステーション冷却装置と、
自動車の燃料タンク内にある内部熱交換器（ＨＥＸ１）であって、内部ＨＥＸ１はガス流れ回路を有し、ガス入口からガス出口へ通るガス流れを許容し、内部ＨＥＸ１は高圧補給によって発生した熱を、内部ＨＥＸ１を通って流れるガスに伝達させる、上記内部ＨＥＸ１と、
自動車の燃料タンクの外部にある熱交換器（ＨＥＸ２）であって、ＨＥＸ２はガス流れ回路を有し、ガス入口からガス出口へ通るガス流れを許容し、外部ＨＥＸ２はＨＥＸ１の内部をガスが流れて吸収された熱を放散し、ＨＥＸ２はさらにガス流れ回路とは分離された冷媒流れ回路を内部に有し、ＨＥＸ２の冷媒入口からＨＥＸ２の冷媒出口へ冷媒の流れを許容する、上記外部ＨＥＸ２と、
ガス流れ回路であって、ガス流れを相互結合して、補給ステーションからＨＥＸ１の入口へ、及びＨＥＸ１の出口からＨＥＸ２の入口へ、及びＨＥＸ２の出口から自動車のタンクへ導く、上記ガス流れ回路と、
冷媒のための流れ回路であって、冷媒を、ステーションにある冷却装置の出口からＨＥＸ２の冷媒入口へと流れる閉ループ流れに導き、ＨＥＸ２を循環させ、ＨＥＸ２の冷媒出口から排出させ、冷却装置の入口を通して冷却装置に冷媒を戻す、上記冷媒の流れ回路と、
ＨＥＸ１と補給ステーションのガスディスペンサとの間に相互結合された補給ガス流れと、
ＨＥＸ２へ出入りする、及びステーションの冷却装置に出入りする、冷媒の流れを相互結合する冷媒流れと、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
周辺温度は代表的に、およそ２０℃からおよそ２５℃の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
補給ガスは、ＨＥＸ１及びステーションのディスペンサとの間を相互結合する導管を通して流れ、冷媒は、ＨＥＸ２と冷却装置との間を相互結合する導管を通して流れ、導管を通る補給ガス及び冷媒の流れは、自動車とステーションとの間に結合され、そのために、自動車又はステーションの一方におけるレセプタクルと、自動車又はステーションの他方におけるプラグとが用いられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
ＨＥＸ２は、自動車フレームに据え付けられた、独立型の熱交換ユニットを備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ＨＥＸ２は、自動車の外部において、ステーションに据え付けられた、独立型の熱交換ユニットを備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
補給ガス及び冷媒のためのレセプタクル及びプラグの相互結合は、同一で単一のプラグ／レセプタクルの装置に組み合わせられ、システムにおけるステーション側及び自動車側と協働することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
ＨＥＸ２におけるガス流れ回路と、ＨＥＸ２における冷媒流れ回路とは、分離した導管システムを備え、自動車のフレーム要素に本来的に配置された別々の流れ導管と統合されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
ステーションの冷却装置は、冷凍機システムを具備し、その温度を周辺レベルに維持することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項９】
ステーションの冷却装置は、空気循環のためのファンを具備していることを特徴とする請求項１、２、３又は５に記載のシステム。
【請求項１０】
冷凍機システムは、ファンを具備していることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
ガス流れ回路と、冷媒流れ回路とは、分離した導管システムを備え、自動車のサブフレーム構造に統合されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
ＨＥＸ２におけるガス流れ回路と、ＨＥＸ２における冷媒流れ回路とは、分離した導管システムを備え、自動車のサブフレーム要素に本来的に配置された別々の流れ導管に統合され、内部に自動車のための１又は複数のガス格納タンクが据え付けられていることを特徴とする請求項１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、ステーション側におけるガス冷却装置、及び圧縮天然ガス又は水素のための高圧車載格納タンクの補給効率を高めるためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を駆動するための水素（燃料電池又は内燃機関のエンジン）又は圧縮天然ガス、すなわちＣＮＧ（内燃機関のエンジン）の使用において、現在の慣行では、水素は、最大設計圧力が約５０００ｐｓｉの範囲である再充填可能な車載燃料タンクに格納され、ＣＮＧは、最大設計圧力が約２４，８２２キロパスカル（３，６００ピーエスアイ(ｐｓｉ)）の範囲であるタンクに格納されている。ＣＮＧに対して約２４，８２２キロパスカル（３，６００ピーエスアイ(ｐｓｉ)）を越える圧力、水素に対して約３４，４７５キロパスカル（５，０００ピーエスアイ(ｐｓｉ））から約６８，９５０キロパスカル（１０，０００ピーエスアイ（ｐｓｉ））以上の圧力は、高圧燃料ガス技術がより普及して、自動車の用途において再充填前の自動車の航続距離の延長を求められるようになった場合に利用されることが見込まれる。高圧ガスで駆動される自動車は代表的に、高圧のガス状燃料を車載して格納するために、軽量の強化ポリマー／複合格納タンクを利用している。本願において、水素駆動自動車を参照して、圧縮天然ガス駆動自動車（ＣＮＧＶ）での本発明の使用を相関させる。明細書において、水素と称されるとき、かかる用語は、文脈において明らかならば、高圧天然ガス、高圧燃料ガス、又は一般的なガス状燃料と交換可能であることを意図している。
【０００３】
発明者による特許出願のいくつかは、元々米国に出願されており、その後、様々な国及び地域に出願され、それらは、その場（インサイチュー）及び車載の冷却装置及びシステム制御を具備した、高圧補給システムのための技術に関している。高圧補給の工程においては、車載タンクの内部と、その中にあるガスとは、ガスが一定体積の中に装填されるとき、タンク圧力が増加するに連れて、ガス圧縮の結果で加熱される。従来、補給中に圧力又は温度の補償システムを使用しなければ、例えば、約６８，９５０キロパスカル（１０，０００ピーエスアイ（ｐｓｉ））といった約７０メガパスカル最大設計の高圧タンクに合致するように、タンクの完全な再充填を得ることは通常は不可能であった。すなわち、タンクに入力され格納されるガス燃料の充填は、最初に、タンクの最適な設計圧力を越えなければならず、というのは、補給の結果としてタンク内のガスが高圧に圧縮されることで生じる、ガス圧縮及び加熱の効果のためである。何らかの形態の補償又は処理がなければ、自動車の航続距離のマイル数は減少することになるが、それは、再充填中にタンクが受け入れるガスの有効量を低下させる、圧縮及び加熱の効果の結果である。より高いタンクの設計圧力が利用されるに従って、最適な容量にまで完全にタンクを再充填することは、より困難になり、充填不足が生じる。
【０００４】
高圧タンクにおいて遭遇する充填不足の問題点を解決するために、解決策が提案されている。再充填中に流速を遅くすると、初期タンク温度が低くなる。しかしながら、遅い充填は、望ましくなく、同一の場所に多数の補給顧客が集まった場合には非実用的である。熱の蓄積を回避するために、補給中に遅い流速にすることの不都合な結果は、補給時間が長くなることである。代替的な工程は、補給前にガスを冷却することである。しかしながら、圧縮による加熱効果を改善するために極低温に事前冷却することは、かなりのエネルギーを必要とし、それにより、高圧ガスのインフラの総合的なエネルギー効率の低下をまねく。事前冷却においては、低温予備冷却は、自動車タンクに高圧ガスを導入するのと同時にリアルタイムにて行われるか、又は、補給ディスペンスを意図するタンク施設における相当量の高圧ガスがバルクにてステーションで冷却され、次に、補給メーターを通して自動車タンクに運ばれることで行われる。圧力過充填は、別のオプションであって、ガス圧縮において追加的なエネルギー支出を必要とする。しかしながら、より高い圧力は、より高い圧力圧縮の結果、タンクに発生する熱を悪化させる。
【０００５】
充填圧力が、およそ３４，４７５キロパスカル（５，０００ピーエスアイ(ｐｓｉ））以下の場合には、再充填ガスの予備処理は、一般的に不要である。タンク圧が、ＣＮＧについては３６００ｐｓｉを、水素については３４，４７５キロパスカル（５，０００ピーエスアイ(ｐｓｉ））を越える場合、完全なタンク容量の充填を達成するためには、補給工程において、ガス体積又は量の補償が重要な因子になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、エネルギー消費を最小化すること、及び高圧燃料ガス再充填システムにおける効率を高めるべく使用される、冷却システムの費用と複雑さとを低減させることである。代表的には、自動車に高圧ガスを補給する毎に、圧縮エネルギーはタンク及びタンク内のガスを加熱するので、従って、本発明の目的は、高圧ガス及びタンクの加熱を最小化すること、及び高圧ガス駆動自動車における車載燃料格納タンクの効率及び補給能力を高めることである。本発明の目的は、高圧補給中に車載タンクの補給によって生じる圧縮熱を除去できる、ステーション側の冷却システムを提供することである。特に、公称の又は最適な設計容量の再充填圧力が約６８，９５０キロパスカル（１０，０００ピーエスアイ（ｐｓｉ））のように約７０メガパスカル以上に近づく場合、単位体積あたりのタンク容量が改善されると、迅速な補給時間、補給効率の増加、及び自動車の航続距離の延長がもたらされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、補給工程中における燃料タンクの加熱の減少が、ステーションと自動車との間での冷媒交換によって行われる。タンクがステーションからの高圧の再充填で満たされるとき、ステーションの冷媒は、車載の熱交換器を通って再充填ガスを冷却する。本発明によれば、冷却がステーションに提供される結果、自動車にあっては、特に複雑な車載冷却装置を有する必要がなくなり、ステーションにおいても、複雑で高価な冷却装置で苦しむ必要がなくなる。自動車のコスト及び重量は減少する。本発明においては、補給ステーションは、穏当な冷媒システムを必要とし、一般的に、天候及び気候の条件に応じて、代表的には２０℃から２５℃である“正常な”タンク温度に関連した、周辺レベルにまでガス温度を低下させることができる。本発明における冷却温度は周辺温度であるため、本発明による冷却システムのコストは、再充填の工程において約−２０℃の低温範囲にまで補給ガスを低下させていた従来の事前冷却又はガス冷却のユニットに比べて、低コストである。
【０００８】
本発明においては、内部タンク熱交換器（ＨＥＸ１）が、補給の熱を吸収すると共に、車載の熱交換器（ＨＥＸ２）と相互に結合されている。ＨＥＸ２は、ステーションにて、ステーションに設けられた周辺温度冷却ユニットと相互に結合される。タンク内ＨＥＸ１は、高圧ガスの圧縮で発生するタンク熱を吸収し、また、圧縮加熱されたガスは、車載のＨＥＸ２を通り、冷却ループシステムを通って循環し、ついには、ガスは、車載タンクに格納するために、周辺温度にまで充分に冷却される。
【０００９】
本発明については、添付図面を考慮して、以下の好ましい実施形態において、より完全に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術によるステーション側におけるガス予備冷却又はガス冷却のシステムを示した模式図であって、冷却温度が−２０℃以下にて動作することで特徴付けられる。
【図２Ａ】本発明によるステーション側のシステムであって、周辺温度冷却装置は、ガス補給貯蔵所から自動車タンクへ再充填する工程中に、車載の熱交換器に相互に結合可能になっている。
【図２Ｂ】プラグの平面図であって、冷却ループのための相互結合システム及びステーションのメーターと自動車との間の相互結合におけるガスの再充填に用いられるものである。
【図２Ｃ】レセプタクルの平面図であって、冷却ループのための相互結合システム及びステーションのメーターと自動車との間の相互結合におけるガスの再充填に用いられるものである。
【図２Ｄ】自動車に相互結合可能である分離されたステーションガスメーターと冷却システムとを示している。
【図２Ｅ】図２Ｄのシステムにおいて使用されるプラグ／レセプタクル装置の例を示した図である。
【図２Ｆ】図２Ｄのシステムにおいて使用されるプラグ／レセプタクル装置の例を示した図である。
【図３】本発明によるシステムの例であって、自動車は、補給ステーションのガス及び冷却供給源に相互に結合され、ガスは、ステーションのディスペンサから、タンクのインシトゥーに設けられた内部自動車ＨＥＸ１を通して流れ、そこで熱を吸収され、次に、自動車上に設けられタンクの外部にある車載ＨＥＸ２を通って冷却される。ＨＥＸ２は、ステーション側の冷却装置に相互結合される。
【図４】本発明による例であって、冷媒回路は、ガスの冷却を提供するＨＥＸ２を備えてなる自動車のサブフレーム構造の内部の導管流路にて形成され、また、インシトゥータンクＨＥＸ１からの再充填ガス循環経路は、ＨＥＸ２の導管の近くにある自動車のサブフレーム構造の内部に形成されている。
【図５】Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ、図４の断面５−５を通る横断面図であって、ステーション側の冷却装置からの導管経路と、自動車のサブフレーム構造に埋設された補給ガス流れ導管経路との例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、水素駆動自動車における補給エネルギー効率を高めるもので、そのためには、補給ステーションにおいて、遅い充填か、圧力過充填か、又はガスの事前冷却かのいずれかが行われるのかに拘らず、車載タンクに導入される高圧ガスからの再充填の圧縮熱を回収する。本発明は、車載自動車タンクを高圧ガスで最適計量に再充填するのに必要な総合的エネルギーを減少させるので、総合的なエネルギーの要求条件は低下する。完全な再充填が達成されると、自動車の航続距離の範囲は長くなり、短い間隔で再充填を必要とされることは少なくなるので、顧客の満足度は向上する。冷却回路は、車載タンクの内部に配置され、再充填ガスをインシトゥー車載タンクＨＥＸ１を通して循環させる。ＨＥＸ１において吸収された熱は、タンクの外部にある第２の車載熱交換器ＨＥＸ２に補給ガスを循環させることで運ばれて、吸収された熱は、ステーション側の冷却装置における周辺温度熱交換によって解消される。
【００１２】
本発明は、冷媒システムを提供し、高圧ガス補給ステーションに設けたステーション冷却装置が、タンク環境内を循環する冷媒におよそ周辺温度と同等な冷却温度を提供する。冷却装置は、冷却装置から及び冷却装置へ戻る、冷却装置を通る冷媒の流れために、入口と出口とを具備している。自動車のガスタンクは、内部熱交換器（ＨＥＸ１）を具備し、ガス流れ回路を有し、ガス入口からガス出口へガス流れを許容する。ＨＥＸ１は、高圧補給によって発生した熱を、それを通って流れるガスに伝達する。また、自動車の燃料タンクの外部にある第２の熱交換器（ＨＥＸ２）も提供される。ＨＥＸ２は、ガス流れ回路を有し、これを通るガス流れは、ガス入口からガス出口へ至り、ＨＥＸ１の内部を流れるガスによって吸収された熱を放散する。また、ＨＥＸ２は、その内部に冷媒流れ回路を具備し、これはガス流れ回路とは分離されており、これを通してＨＥＸ２における冷媒入口からＨＥＸ２における冷媒出口へと冷媒の流れを許容する。要素は、ガス流れ回路において相互に結合され、補給ステーションからＨＥＸ１の入口へ、そして、ＨＥＸ１の出口からＨＥＸ２の入口へ、そして、ＨＥＸ２の出口から自動車タンクへと相互結合される。冷媒のための分離された流れ回路は、閉ループ流れにつながっており、ステーションにある冷却装置の出口からＨＥＸ２の冷媒入口へ通じ、冷媒はＨＥＸ２を通って循環し、ＨＥＸ２における冷媒出口から出て、冷却装置の入口を通して冷却装置へと戻る。自動車とステーションとの間には、相互結合が設けられ、一時的に、ＨＥＸ１の入口と補給ステーションのガスディスペンサとの間に補給ガス流れの相互結合を許容し、また、補給工程中に、冷媒の流れをＨＥＸ２に出入りさせ、ステーションの冷却装置に出入りさせる冷媒流れの相互結合を許容する。
【００１３】
システムは代表的に、通常はおよそ２０℃からおよそ２５℃の範囲である周辺温度に冷却する。レセプタクル及びプラグの装置は、自動車とステーションとの間において、冷媒及びガス流れを相互に結合する。一例においては、ＨＥＸ２は独立型ユニットであって、自動車フレームに据え付けられるか、又は、ＨＥＸ２はステーションに据え付けられて、自動車の外部にあるユニットであって、同一の方法でガス流れを許容するものである。補給ガス及び冷媒のために協働するレセプタクル及びプラグの相互結合は、システムにおけるステーション側と自動車側とのそれぞれに設けたプラグ／レセプタクルの装置に組み合わせられる。
【００１４】
別の例においては、ＨＥＸ２のガス流れ回路とＨＥＸ２の冷媒流れ回路とが自動車のフレームに統合され、好ましくは、自動車フレームに固有である分離した流れ回路に統合され、別々の導管システムを備えている。ステーションの冷却装置は、周辺レベルの温度に維持するために、補助的冷凍機システムを具備し、及び／又は、空気循環のためのファンを具備している。ガス及び冷媒の流れ導管は、１又は複数の自動車タンクが据え付けられるサブフレームなど、自動車のサブフレーム構造の中に形成される。
【００１５】
図１には、従来のステーション側のガス予備冷却システムを示しており、−２０℃以下の冷却温度にて動作することによって特徴付けられる。図１において、符号１００にて示される高圧ガス駆動自動車は、燃料タンク１０２を具備し、充填管１０３を介して補給貯蔵所のレセプタクル１９に相互に結合可能になっており、また、補給ステーションのメーター２１０から自動車タンク１０２へのガス流れは、矢印１１にて示される。補給ステーションは代表的に、接地パッド２００を具備し、顧客ディスペンサメーター２１０と相互に結合されることで、スパークを生じさせる静電効果を抑制する。また、ステーションは、複数のタンク２０５ａ、２０５ｂ、・・・、２０５ｘからなるタンク施設２０５を具備し、ディスペンサメーター２１０にガス流れ導管２１５を通して相互に結合された、高圧ガス源となっている。流体冷媒（ガス又は液体）は、（ポンプＰで駆動されて）、約−２０℃の範囲の低温を提供する極低温冷却ユニット２２０からループを循環する。ループは、ＨＥＸ（ステーション）を通って循環し、ここで、再充填ガスは−２０℃の極低温及び事前冷却動作の熱にさらされ、その後、ガスは高圧にて自動車タンクに導入される。そのような事前冷却システムにおいて、ガスを低温に冷却することは、事前冷却ユニットにおけるガス体積を減少させ、より多くのガスをタンクに充填することを許容する。温度低下がなければ、高圧ガス再充填は、ガス温度及びガス体積を増加させ、与えられた容量のタンクに格納されて利用可能なガスの量が減少する。例として、水素の再充填を用いると、補給ガスは、１分間あたり１kgのＨ２の速度にて、自動車タンクに移送される。ガスが自動車タンクに充填されるとき、エントロピーは、天候及び気候の条件に応じて、周辺温度である２０℃から２５℃に近似したタンク／ガスの温度となる。タンクガスと予備冷却との間の温度差は、およそ４５℃であるので、従って、予備冷却を用いれば、再充填されるガスが冷えるほど、より多くのガスがタンク内に装填できるようになる。
【００１６】
図２Ａに示した本発明の例においては、周辺温度冷却装置２５０がステーションに設けられ、冷却装置における冷媒流体は、（ステーションポンプ２１０（図２Ａ）を介してか、又は別々に（図２Ｄ））相互に結合され、冷却ループを車載のＨＥＸ１とステーションの冷却装置２５０との間に提供する。ユニット２５０は、代表的な周辺温度冷凍機／冷却装置であって、コンプレッサと、モータと、ファンと、温度制御とを具備し、再充填ガスの温度は、再充填による高圧（及び熱）に拘らず、例えば、２０℃から２５℃の周辺レベルに維持される。冷却装置の能力は、なかんずく、再充填ガスの熱伝達係数、ガス循環体積、ＨＥＸ１及びＨＥＸ２の熱交換器効率、温度差、及びその他の既知のパラメータに従って決定される。冷媒流れ導管、２５０（出口）［特許庁仕様では、漢字は下付き文字にできないので（）で囲みました］および２５０（戻り）は、周辺冷却ユニット２５０から顧客メーター２１０へとつなげられる。顧客メーター２１０は、ステーションタンク施設２１０及び冷却システム２５０からのガス流れを統合する。メーターから自動車へは、統合導管ケーブル２７５がつながって、分離した導管を具備しており、燃料ガスのための２１０（燃料）及び冷媒の自動車への入口２５０（自動車入口）及び冷媒の自動車からの戻り２５０（自動車戻り）が周辺冷却システム２５０のために設けられる。ケーブル２７５は、それぞれの導管の終端部２１０（燃料）、２５０（自動車入口）、及び２５０（自動車戻り）にて、プラグ及びレセプタクルのシステム２１５を通して自動車に相互に結合可能になっている。プラグ及びレセプタクルの装置は、それぞれ図２Ｂ及び図２Ｃに示され、プラグ２１６（プラグ）及びレセプタクル２１６（レセプタクル）において、それぞれの反転イメージになっている。キー２１６（キー）は、相互に結合するときに、プラグとレセプタクルとに整列ミスが生じるのを防止するために設けられる。図２Ｄに示した例においては、ガス流れ導管２１０（燃料）と、冷媒入口／冷媒出口の導管２５０（自動車入口）及び２５０（自動車戻り）とが、別々に設けられ、ステーションにて自動車に相互結合される。図２Ｅ及び図２Ｆは、図２Ｄのシステムにおいて有用な、冷媒２２１と、ガス２２２とのレセプタクル／プラグの装置を示している。
【００１７】
図３は、タンク１０２の例を示し、内部ＨＥＸ１を具備し、自動車のボディー１００の内部にある車載の冷却ＨＥＸ２の近くにおいて、自動車のサブフレーム３００に据え付けられている。入口管１０３からのガスは、ＨＥＸ１を通り、ＨＥＸ２を通り、最終的には、入口開口部２２５を通してタンク１０２に入る。ガス流れ導管と、冷媒戻り導管内の冷媒とは、補給ステーション装置に相互に結合され、メーター２１０と冷却装置２５０とは、Ｇ（レセプタクル−プラグ）及びＣ（レセプタクル−プラグ）に示すように、相互結合を別々に通る。
【００１８】
図４において、タンク６０１内の内部熱交換器ＨＥＸ１は、ガス流れ導管回路６１０と、冷媒流れ導管回路６２０とに相互結合され、いずれも自動車のサブフレーム構造６９０に埋設されている。再充填ガスは、導管１０３を通ってタンクＨＥＸ１の中へ流れ、次に、ガス流れサブフレーム導管６１０を通って、入口６５０からタンクに入る。図４の例においては、サブフレーム６９０はＨＥＸ２になっていて、導管６１０内を循環するガスからの熱は、サブフレーム６９０の内部にある冷媒回路６２０によって冷却される。メーター２１０からのガスと、冷却装置２５０からの冷媒とについて、自動車とステーションとの間における相互結合は、Ｇ−Ｃ（レセプタクル−プラグ）にて示される協働するレセプタクル−プラグ装置によって行われる。図５のうち、Ａ、Ｂ、及びＣは、自動車のサブフレームに埋設される冷媒導管６２０とガス導管６１０の管の回路の構成の例を示している。図５のＣにおいては、サブフレームの内部に設けたフィンが冷却を補助している。図５のＤは、複数の冷媒管６２０ａ及び６２０ｂが、ガス流れ導管６１０に近接してサブフレームに埋設されている様子を示している。自動車のフレームの内部に埋設されるガス及び冷媒のための流れ管の本数と、それらのそれぞれの構成及び関係については、設計選択事項であって、ガス流れの速度、サブフレーム材料の熱伝達係数、ガスの滞留時間、及びその他のパラメータなどの因子に依存する。周辺空気を隙間に通過させるファンは、サブフレーム内の内部空間にあるならば、冷却を補助する。
【００１９】
本発明について詳細に説明したので、本願の説明を与えられた当業者は、開示された発明の概念の精神から逸脱せずに、本発明に対して変更を行い得ることを認識するだろう。従って、本発明の範囲は、図示して説明した特定の及び好ましい実施形態に限定させる意図ではない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されることを意図している。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
高圧のＣＮＧ又は水素ガスを燃料とする自動車であって、内燃機関又は燃料電池によって駆動されるものは、運転航続距離の拡大を必要としている。格納されるガスの量を増やすために、そしてその結果自動車の航続距離を増加させるために、タンク圧力が、ＣＮＧについては約２４，８２２キロパスカル（３，６００ピーエスアイ(ｐｓｉ)）を越え、水素については約３４，４７５キロパスカル（５，０００ピーエスアイ(ｐｓｉ））を越えると、完全なタンク容量の充填を達成するために、補給工程において、ガス体積又は量の補償が重要な因子となる。本発明は、水素駆動自動車における補給エネルギー効率を高めるもので、そのためには、補給ステーションにおいて、遅い充填か、圧力過充填か、又はガスの事前冷却かのいずれかが行われるのかに拘らず、車載タンクに導入される高圧ガスからの再充填の圧縮熱を回収する。本発明は、車載自動車タンクを高圧ガスで最適状態に再充填するのに必要な総合的エネルギーを減少させるので、総合的なエネルギーの要求条件は低下する。完全な再充填が達成されると、自動車の航続距離の範囲は長くなり、短い間隔で再充填を必要とされることは少なくなるので、顧客の満足度は向上する。従って、本発明は、エネルギー消費を最小化し、及び高圧燃料ガス再充填システムにおける効率を高めるべく使用される、冷却システムの費用と複雑さとを低減させる。特に、公称の又は最適な設計容量の再充填圧力が、水素については約６８，９５０キロパスカル（１０，０００ピーエスアイ（ｐｓｉ））である約７０メガパスカル以上に、ＣＮＧについては約２４，８２２キロパスカル（３，６００ピーエスアイ(ｐｓｉ)）である約２５メガパスカルに近づく場合、単位体積あたりのタンク格納容量が改善されるので、迅速な補給時間、補給効率の増加、及び総合的な自動車の航続距離の延長がもたらされる。多くの構成の補助的な及びインシトゥー熱交換システムと共に使用するとき、本発明は、便利さ、再充填速度、効率、自動車の航続距離、耐久性、及び顧客の満足度を、高圧燃料ガスシステムにおいて、高めることができる。ステーション側での補給ガスの周辺温度への冷却が提供される。自動車は、特に複雑な車載冷却装置を有する必要がなく、また、ステーションは、複雑で高価な予備冷却装置を負担する必要がない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2010540845.tif 000014
2010540845.tif 000015