(57)【要約】  ガスの貯蔵タンク(1)と、少なくとも1つのガスの加圧タンク(2)と、貯蔵および加圧タンクの下部に圧力支持流体を充填させる、またはそこから汲み出すバッファタンク(3)とを備える圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラント。貯蔵および加圧タンクの下部は、プラントから供給しプラント内でガスを加圧する際流体を充填するために、流体流れライン(4,5)を介してバッファタンクと連通され、加圧タンクを補充する際流体を汲み出すために、流れライン(7)を介して連通されている。好ましい一実施形態によると、貯蔵および加圧タンクの下部が、流体流れライン(6)を介して互いに連通されて、貯蔵タンクと加圧タンクの間で流体を交換するのに対して、加圧タンク内で加圧されたガスは、加圧タンクと貯蔵タンクを互いに連通させるガス流れライン(8)を介して貯蔵タンク内へと移動され、ガス流れラインは、加圧タンクと貯蔵タンクの上部の間に位置している。
2012517574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのガスの加圧タンク(2)を含むガスを圧縮するためのプラントであって、前記プラントがさらに、前記各々の加圧タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンク(3)を備え、前記加圧タンクの下部が、流体流れライン(5,7)を介して前記バッファタンクと連通して、加圧する際は流体を充填し、補充する際は流体を汲み出すことを特徴とする、プラント。
【請求項２】
圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラントであって、前記プラントが、ガスの貯蔵タンク(1)と、少なくとも1つのガスの加圧タンク(2)と、前記貯蔵および加圧タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンク(3)とを備え、前記貯蔵および加圧タンクの下部が、前記プラントからガスを供給し前記プラント内でガスを加圧する際流体を充填するために、流体流れライン(4,5)を介して前記バッファタンクと連通され、前記加圧タンクを補充する際流体を汲み出すために、流れライン(7)を介して連通されることを特徴とする、圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラント。
【請求項３】
ガスの貯蔵タンク(1)を含む圧縮ガスを貯蔵するためのプラントであって、前記プラントがさらに、前記貯蔵タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンク(3)を備え、前記貯蔵タンクの下部が、流体流れライン(4,6)を介して前記バッファタンクと連通して、それぞれ、前記プラントからガスを供給する際流体を充填し、前記プラントにガスを補充する際流体を汲み出すことを特徴とする、ガスの貯蔵タンク(1)を含む圧縮ガスを貯蔵するためのプラント。
【請求項４】
前記貯蔵および加圧タンク(1,2)の下部が、流体流れライン(6)を介して互いに連通して前記貯蔵タンクと前記加圧タンクの間で流体を交換する一方で、前記加圧タンク内で加圧されたガスが、前記加圧タンクと前記貯蔵タンクを互いに連通されるガス流れライン(8)を介して前記貯蔵タンクへと移動され、前記ガス流れラインが、前記加圧タンクと前記貯蔵タンクの上部の間に位置していることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のプラント。
【請求項５】
ガスと流体の交換が、ポンプまたは重力による力を使用することによって前記流体を前記貯蔵タンクから前記加圧タンクに同時に移動させる、またはシーケンスの第1の部分で前記貯蔵タンクを過圧状態にすることによって、シーケンスの第2の部分で前記貯蔵タンクから前記加圧タンクに流体を移動させることができる連続した操作のいずれかによって行なわれることを特徴とする、請求項4に記載のプラント。
【請求項６】
前記貯蔵タンク(1)用の前記流体流れライン(4)が、前記プラントからエンドユーザ(10)にガスを供給する際、前記バッファタンク(3)から前記貯蔵タンク(1)に流体を充填するのに使用される少なくとも1つの充填ポンプ(9)と、前記バッファタンクからの流体を使用して前記加圧タンク(2)内に含まれるガスを加圧する際に使用される貯蔵タンク遮断弁(12)とを備えることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載のプラント。
【請求項７】
前記加圧タンク(2)のための前記流体流れライン(5)が、前記加圧タンク内に含まれるガスを加圧する際、前記バッファタンク(3)から前記加圧タンクへと流体を充填するのに使用される少なくとも1つの加圧ポンプ(9)と、前記バッファタンクからの流体を使用して、前記貯蔵タンク(1)内に含まれるガスがエンドユーザ(10)に充填される際に使用される加圧タンク遮断弁(13)とを備える、請求項1から6のいずれかに記載のプラント。
【請求項８】
前記貯蔵および加圧タンク(1,2)への前記流体の充填速度が、充填ポンプ制御弁(11)によって、または充填ポンプ速度を直接制御することによって、または他の代替の流体速度制御機構によって制御されることを特徴とする、請求項6または7に記載のプラント。
【請求項９】
前記貯蔵タンク(1)と前記加圧タンク(2)の間の前記流体流れライン(6)が、固定式または可変に制限する供給弁(14)を装備しており、前記加圧タンクと前記貯蔵タンクの間の前記流体流れライン(8)が、前記貯蔵タンクと前記加圧タンクの間で流体を交換し加圧されたガスを移動させる際にそれぞれ使用される固定式または可変に制限する供給弁(16)を備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載のプラント。
【請求項１０】
前記加圧タンク(2)からの前記流体出口ライン(7)が、固定式または可変に制限する供給弁(15)を備えて形成されることを特徴とする、請求項1から9のいずれかに記載のプラント。
【請求項１１】
前記貯蔵タンク(1)からのガス出口ライン(17)が、固定式または可変に制限する供給弁(18)を装備することを特徴とする、請求項1から10のいずれかに記載のプラント。
【請求項１２】
ガスが、外部ガス源供給弁(20)を介して外部ガス源(19)から前記加圧タンク(2)へと充填されることを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載のプラント。
【請求項１３】
ガスが、外部ガス源供給弁を介して外部の高圧のガス源から前記貯蔵タンク(1)へと直接充填されることを特徴とする、請求項1から12のいずれかに記載のプラント。
【請求項１４】
流体が、外部流体源(24)から前記バッファタンク(3)に充填されて、前記プラントから失われたいずれの流体ロスも補うことを特徴とする、請求項1から13のいずれかに記載のプラント。
【請求項１５】
前記流体のレベルが高/低レベル検出器によって監視されて、流体がガス流れラインに進入するのを阻止することを特徴とする、請求項1から14のいずれかに記載のプラント。
【請求項１６】
前記流体のレベル、ガスの温度およびタンクの圧力が測定され、タンク容積に適用され、前記エンドユーザ(10)に充填されるか、または各サイクルにおいて圧縮されるかのいずれかであるガスの質量を計算することを特徴とする、請求項1から15のいずれかに記載のプラント。
【請求項１７】
ポンプストロークが測定され、前記エンドユーザ(10)に充填されるか、または各サイクルにおいて圧縮されるかのいずれかであるガスの質量の計算に適用される、請求項1から16のいずれかに記載のプラント。
【請求項１８】
前記流体およびガスを好適な手段によって分けることによって、前記流体間のいかなる分子の交換も減少させることを特徴とする、請求項1から17のいずれかに記載のプラント。
【請求項１９】
前記エンドユーザ(10)に供給されるガスは、例えばユニット(21)において処理され、乾燥、清浄、冷却などすることができることを特徴とする、請求項1から18のいずれかに記載のプラント。
【請求項２０】
前記バッファタンク(3)内の圧力が測定され制御されて、充填および/または圧縮に関するエネルギー消費を最適にすることを特徴とする、請求項1から19のいずれかに記載のプラント。
【請求項２１】
前記バッファタンク(3)から放出されたいずれのガスまたは流体も、処理ユニット(22)を経て供給弁(23)を介して前記プラント内に解放されるまたは再利用される前に、例えば乾燥、清浄などの処理がされることを特徴とする、請求項1から20のいずれかに記載のプラント。
【請求項２２】
流体を加熱または冷却して所望の貯蔵および加圧ガス温度ならびに流体温度を獲得し、エネルギー消費を最適にし、かつ凍結または蒸発を阻止することを特徴とする、請求項1から21のいずれかに記載のプラント。
【請求項２３】
前記プラントの稼働が、例えばプログラム可能な論理制御装置などの少なくとも1つの自動制御システムと、チェック弁などの自発的な機械ユニットの使用との任意の組み合わせによって自動化されることを特徴とする、請求項1から22のいずれかに記載のプラント。
【請求項２４】
前記貯蔵タンクの下部が、流体流れライン(4)を介して前記バッファタンクと連通または接続して、前記プラントから供給する際に流体を充填する、請求項1に記載のプラント。
【請求項２５】
ガスを圧縮するためのプラントにおける方法であって、前記プラントが、少なくとも1つのガスの加圧タンク(2)と、圧力支持流体のバッファタンク(3)とを含み、前記加圧タンクの下部が、流体流れライン(5,7)を介して前記バッファタンクと連通しており、
加圧する際前記各々の加圧タンクの下部に流体を充填し、補充する際に流体をそこから汲み出すステップを含む方法。
【請求項２６】
圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラントにおける方法であって、前記プラントが、ガスの貯蔵タンク(1)と、少なくとも1つのガスの加圧タンク(2)と、圧力支持流体のバッファタンク(3)とを含み、前記貯蔵タンクと前記加圧タンクの下部が、流体流れライン(4,5)を介して前記バッファタンクと連通し、前記各々の加圧タンクの下部が、流れライン(7)を介して前記バッファタンクと連通しており、
前記プラントから供給し前記プラント内でガスを加圧する際、前記流体流れライン(4,5)を介して前記貯蔵タンクと前記加圧タンクの下部に流体を充填するステップと、
前記加圧タンクに補充する際、前記流れライン(7)を介して前記各々の加圧タンクの下部から流体を汲み出すステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な充填プラントなどから圧縮水素ガスなどの圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラントに関する。また本発明は、このようなプラントに関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料充填ステーションに関する1つの一般的な選択肢は、圧縮水素ガスを貯蔵することと、これを供給することである。通常これは、圧縮水素を1つまたは複数の据え置き型の貯蔵タンク内に貯蔵することによって実現され、その後カスケード充填とも呼ばれる圧力差による力を使用して別の容器に注ぐことによって車両の燃料タンクが充填される。この解決法は、多くの水素燃料ステーションに使用されている。
【０００３】
カスケード充填を利用するには貯蔵タンク内を幾分過圧にする必要があり、充填が完了する際の貯蔵タンク内の圧力は、車両タンク内の圧力と等しくなるか、あるいはそれより高くなる。よって貯蔵タンクの中には常に、利用することができない相当の量の水素が残ることになる。貯蔵効率の典型的な割合は30-60%であり、すなわち貯蔵されるガスの相対量が、カスケード式の充填ステーションでの充填に利用されるべきである。これにはいくつかの欠点がある。
1.この利用されない水素ガスによって安全上の余分なリスクが生じることになるが、これは、車両に移動させることができる量よりかなり多くの水素を常に貯蔵する必要があることがその理由である。
2.このような過剰な貯蔵力が必要とされることに関連して余剰コストがかかる。
3.余分なスペースが必要になる。
4.貯蔵圧力、ひいては車両に補充するための可用性が、充填する回数および量に応じて変動するため、充填ステーションの寸法決めが難しく、精密性を欠く作業になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの要因に基づいて、貯蔵効率が改善された圧縮ガスを貯蔵および供給するプラントが必要とされるのは明白であり、したがって、例えば、より小さなガス貯蔵タンクが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第1の態様によって圧縮ガス用のプラントが開示されており、これは少なくとも1つのガスの加圧タンクを含む。プラントはさらに、各々の加圧タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンクを備えており、加圧タンクの下部は、流体流れラインを介してバッファタンクと連通されて、加圧する際は流体を充填し、補充する際は流体を汲み出す。
【０００６】
本発明の第2の態様によって、圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラントが開示されている。プラントは、ガスの貯蔵タンクと、少なくとも1つのガスの加圧タンクと、貯蔵タンクと加圧タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンクとを備えており、貯蔵タンクと加圧タンクの下部は、プラントからガスを供給しプラント内でガスを加圧する際流体を充填するために、流体流れラインを介してバッファタンクと連通され、加圧タンクにガスを補充する際流体を汲み出すために、流れラインを介して連通されている。
【０００７】
本発明の第3の態様によって、ガスの貯蔵タンクを含む圧縮ガスを貯蔵するためのプラントが開示されている。プラントはさらに、貯蔵タンクの下部に圧力支持流体を充填する、またはそこから汲み出すバッファタンクを備えており、貯蔵タンクの下部は、流体流れラインを介してバッファタンクと連通されて、プラントからガスを供給する際流体を充填し、プラントにガスを補充する際に流体を汲み出す。
【０００８】
本発明の別の態様によって、圧縮ガス用のプラントにおける方法が開示されており、このプラントは、少なくとも1つのガスの加圧タンクと、圧力支持流体用のバッファタンクとを含み、加圧タンクの下部は、流体流れラインを介してバッファタンクと連通されており、方法は、加圧する際に流体流れラインを介して各々の加圧タンクの下部に流体を充填し、補充する際にそこから流体を汲み出すステップを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によって、圧縮ガスを貯蔵および供給するためのプラントにおける方法が開示されており、プラントは、ガスの貯蔵タンクと、少なくとも1つのガスの加圧タンクと、圧力支持流体のバッファタンクとを含み、貯蔵タンクと加圧タンクの下部は、流体流れラインを介してバッファタンクと連通し、各々の加圧タンクの下部は、流れラインを介してバッファタンクと連通しており、方法は、プラントから供給しプラント内でガスを加圧する際、流体流れラインを介して貯蔵タンクと加圧タンクの下部に流体を充填するステップと、加圧タンクに補充する際、流れラインを介して各々の加圧タンクの下部から流体を汲み出すステップとを含む。
【００１０】
貯蔵タンクと加圧タンクの下部が好ましくは、流体流れラインを介して互いに連通して貯蔵タンクと加圧タンク間で流体を交換することができるのに対して、加圧タンク内で加圧されたガスは、加圧タンクと貯蔵タンクを互いに連通させるガス流れラインを介して貯蔵タンク内へと移動することができ、ガス流れラインは、加圧タンクの上部と貯蔵タンクの上部の間に位置している。
【００１１】
したがって上記に述べたように、ガスを供給および加圧する際、ならびに加圧タンクから貯蔵タンクへとガスを移動させる際に圧力支持体として流体を使用する概念が特定される。この解決法によると、ほぼ100%の貯蔵効率を得ることが可能である。加えて、示されるようにこの圧力支持機能を代替の圧縮技術と組み合わせることも可能である。充填プラントでの貯蔵サイズが小さく、ガス圧縮の(エネルギー)効率がより大きいという利点が要求される。
【００１２】
加えてこの圧縮技術は、従来の機械的なガスコンプレッサではなく流体ポンプを使用しており、堅牢性が改善され、充填ステーション用途に関する要件にさらに一層合致した圧縮技術を作り上げる。
【００１３】
この特定された発明を使用することのさらに別の利点は、エンドユーザに供給されるガスの量の測定が容易である点である。貯蔵タンク内の圧力支持流体の量の変動は、エンドユーザに供給されるガスの量に直接関係しており、貯蔵タンク上で質量バランスを利用する簡素で堅牢かつ安価な方法を、場合によって流体ポンプ内の流れの監視と組み合わせることによって、高価な質量流量計の代わりをすることができる。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態は、以下の従属クレームおよび考察から理解されるであろう。また従属クレームの特徴を上記に記載された方法に適用することもできる。
【００１５】
以下で本発明を図面を参照して詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】貯蔵タンクと、1つまたは複数の加圧タンクと、バッファタンクとを含む好ましい一実施形態の図である。
【図２】貯蔵タンクあるいは1つまたは複数の加圧タンクのいずれかと、バッファタンクとを含む一実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による圧力支持の概念は、図1に示されるように3つのプロセスユニットにグループ分けされることが想定される。燃料充填ステーション内で水素などの圧縮ガスを貯蔵および供給することを目的としたタンクの形態で提示されているが、これは単なる例示であり、よって限定的な方法と解釈されるべきではないことを理解すべきである。本発明は、例えば天然ガスまたはプロパンなど水素以外の他の気体と関連して使用することもでき、この流体より密度が低い非気体状態の流体でも、流体と製品流体が非混和性である限り適用可能である。拡散または蒸発による製品の潜在的な損失は、2つの流体間の界面相上の物理的な手段によって減少させることができる。この記述は、流体としての水と、製品流体としての水素の利用に焦点を当てているが、燃料充填ステーションは、このような圧力支持概念を必要とするいずれの設備によっても置き換えることが可能であるため、これは特定の制限を含まず、また燃料充填ステーションに対する言及も含んでいない。
【００１８】
1. 水素の貯蔵タンク1。このユニットは、下部に水を含み上部に水素を含む垂直方向に立つ容器を含む。この容器からの水素は、車両タンクに充填される。圧力は、車両の充填の最大限の最終圧力に設定されており、例えば700バールのシステムの場合典型的には875バールである。容器内の水のレベルを調節することによって、この圧力が維持される。充填ポンプ9を使用して水バッファタンク3からこの容器へと水を汲み出す。以下を参照されたい。さらに少なくとも1つの充填供給弁18を含む供給ライン17を利用して、車両へと水素が充填される。
2. 少なくとも1つの水素の加圧タンク2と、場合によって点線で示される補助タンク。このユニットは、貯蔵タンク1に関して上記に述べた垂直方向に立つ容器と同様である。この加圧タンクのそれぞれの容積は通常、貯蔵タンクより小さく、貯蔵タンクに沿ったこれらの各タンクには外部水素源19から水素が供給される。外部水素源と各々の加圧タンクとの間の水素ラインに水素源の弁20が含まれている。作動圧力は、貯蔵タンクと水素源のそれぞれの圧力の間である。加圧タンクポンプ9を使用してバッファタンク3から水を充填する。このポンプは段落1で記載したポンプと同一のもの、または別のポンプであってよく、貯蔵タンクから独立して加圧タンクのために機能する。複数の加圧タンクを組み合わせて異なる状態で作動することも可能である。
a.加圧タンク2内の水素の質量は一定であり、水のレベルが上昇して圧力を増加させる加圧状態。
b.加圧タンクからの水素が貯蔵タンクからの水と交換される交換状態。
c.水素圧が一定であり、流れライン7からバッファタンク3へと水が汲み出され、水のレベルが低下して水素源19から水素を取り込む補充状態。
3. 水バッファタンク3。このユニットは、貯蔵および加圧タンク2で使用される水の緩衝装置である。圧力は比較的低い。減圧された水から溶解した水素が蒸発し得ることから、任意選択のユニット22によって水素を管理する必要があり、供給弁23を介してまたは気化ガスを逃がすことによって気化した水素を再利用することが可能である。
【００１９】
貯蔵タンク1、加圧タンク2、バッファタンク3および車両タンク10の例示の圧力値は典型的には、それぞれ875バール、30-875バール、1-30バールおよび50-875バールである。
【００２０】
上記に述べたプロセスユニットは、基準段、PLCコントローラ、および例えばチェック弁などの自発的な機械装置(図示せず)によってほぼ互いに独立して作動されて、所望の圧力またはシーケンスを維持する。プロセスの通常の作動は、以下のようにグループ分けすることができる。図1も参照されたい。加圧タンクと貯蔵タンクの間でどのように水素と水を交換するかによって、圧縮機サイクルの作動にはわずかに異なる2つの方式がある。
【００２１】
1.車両の充填。
a.車両タンク10が貯蔵タンク1に装着され、充填弁18が開放され、これにより高圧の貯蔵タンクから低圧の車両タンクに水素が流れることが可能になる。その後貯蔵タンク内の圧力が下がり始めるが、図示されない圧力コントローラが貯蔵タンクへの水の流入を開始して、圧力をその設定ポイントに維持する。充填ポンプ9および任意選択の充填ポンプ制御弁11を使用して、所望される水の量がバッファタンク3から貯蔵タンクへと汲み出される。
2.圧縮サイクル。
a.圧縮状態。この段階の開始時に、水素源19に等しい圧力、例えば30バールの圧力の水素が加圧タンク2に完全に充填される。全てのガス源弁およびシンク弁16、20、23が閉められる。制御システムが、水ポンプ9を介して加圧タンクへの水の汲み出しを開始する。プロセスが1つの加圧タンクのみで構成されている場合、水はバッファタンク3から取り出される。2つ以上の加圧タンク2がある場合、補充状態にあるこれらの他の加圧タンクの1つから水を取り出すことが可能である。以下を参照されたい。別の加圧タンクを使用することでバッファタンク内の水素の蒸発損を少なくすることができる。圧縮状態において、圧力がそれに応じて上昇してガスの体積が減少する。この時点で、過圧交換式のアルゴリズムあるいは重力またはポンプ交換アルゴリズムによるさらなる進展に関して別々の選択がある。
i.過圧式交換。加圧タンクの圧力が貯蔵タンクの圧力に達するまで、圧力上昇が進行する。この時点で制御システムまたはガス流16のチェック弁が開放し、水素が加圧タンクから貯蔵タンクに移動する。加圧タンクのレベルまたは貯蔵タンク内の圧力が上限に達するまで、すなわち貯蔵タンクの設定値を超えるまで、引き続きタンク内に水が汲み出される。その後このサイクルは補充状態に続く。
ii.重力またはポンプ式交換。圧力上昇は、1)加圧タンクの圧力が貯蔵タンクの圧力に達し、これが設定値より低い場合、この時点で制御システムまたはガス流16のチェック弁が開放し、加圧タンクから貯蔵タンクに水素が移動する。あるいは2)加圧タンクの圧力が貯蔵タンクの圧力の設定値に達する。後者の場合、供給弁13を閉めることによって水ポンプからの供給が止められ、重力作動式プロセスの場合貯蔵タンクが加圧タンクに対して上昇し、加圧タンクと貯蔵タンクの間にある水素弁16と水弁14が両方とも開けられて、水を両タンクの下部で貯蔵タンクから加圧タンクへと流れライン6内を流れさせ、水素が、ガス流れライン8内を加圧タンクから貯蔵タンクに流れる。ポンプ交換プロセスでは、ポンプによって、場合によって修正されたプロセス構成ではポンプ9によって、貯蔵タンク1から加圧タンク2への水の流れを確実にしなければならない。1)および2)の両ケースは、加圧タンク内の水のレベルがその最も高い設定値、例えば99%になるまで進行し、状態は補充状態に変わる。このような水素と水の交換によって、最小限の電力使用で貯蔵タンクの水の中に溶解した水素の損失が最小限になることが保証される。
b.補充状態。この状態の開始時には、加圧タンク2は、貯蔵タンク1の圧力、例えば約875バールでほぼ水で充填されている。次のステップは、別の圧縮サイクルのために水を「新しい」水素と交換することである。加圧タンクからバッファタンク3への流れライン、代替として別の加圧タンクへの経路への流れラインが開放され、水を放出してタンクを減圧させる。水のレベルが低下するため圧力が減少する。圧力が減少する際に水から水素が蒸発するが、これは主に加圧タンクの内部で起こる。よってこの水素を次のサイクルで再度圧縮することができ、バッファタンク3へと「失われる」ことはない。ある時点で、例えば特定の水のレベルにおいて、加圧タンク内の圧力は水素源19の圧力と等しくなる。次に制御システム、またはチェック弁が水素源から加圧タンクへと供給弁20を開放する。水のレベルがさらに低下する際、水素源からの水素が加圧タンクを充填する。これは、水のレベルが最大になるまで進行し、よって圧縮サイクルは、過圧方式の場合次の状態に進む、またはそうでなければステップaに飛ぶことによって圧縮が繰り返される。
c.交換状態。この状態は、過圧アルゴリズム2.a.iのみに関するものである。圧縮状態の完遂時に貯蔵タンク1内の圧力は上昇することが可能であった。今度は、貯蔵タンクから加圧タンク2に水を移動させることによって圧力を下げる時である。これは貯蔵タンク内の圧力が設定値を超える場合のみ行なわれる。貯蔵タンクから加圧タンクに水を移動させることによって、蒸発した水素が再度圧縮され、バッファタンクへと失われることはない。貯蔵タンク内の圧力がより低い所望の圧力まで降下するまで、貯蔵タンクから加圧タンク14への供給弁を開放することによって流れライン6を使用することで、このような移動が可能になる。このステップの後、システムはステップaに戻ることによって圧縮サイクルを繰り返すための準備をする。
【００２２】
水によって圧力を支持する充填プロセスの制御は、PIコントローラなどの図示されないプロセス制御要素、PLCアルゴリズム、およびチェック弁などの自発的機械部品を組み合わせたものを使用することによって行なわれる。PIコントローラは常にアクティブであり、PLCによって開始される別のステップと平行して作動する。
【００２３】
ここで本発明によるプラントに含まれる構成要素のより詳細な説明を提示する。貯蔵タンク1と加圧タンク2の下部が、流体流れライン6を介して互いに連通されて貯蔵タンクと加圧タンクの間で流体を交換する一方で、加圧タンク内で加圧されたガスは、加圧タンクと貯蔵タンクを互いに連通させるガス流れライン8を介して貯蔵タンクへと移動され、このガス流れラインは、加圧タンクと貯蔵タンクの上部の間に配置されている。ガスと流体の交換は、ポンプまたは重力による力を使用することによって貯蔵タンクから加圧タンクに同時に流体を移動させる、あるいはシーケンスの第1の部分で貯蔵タンクを過圧状態にすることによって、シーケンスの第2の部分で貯蔵タンクから加圧タンクに流体を移動させることができる連続した操作のいずれかによって行なわれる。
【００２４】
貯蔵タンク1のための流体流れライン4は、プラントからエンドユーザ10にガスを供給する際、バッファタンク3から貯蔵タンク1に流体を充填するのに使用される少なくとも1つの充填ポンプ9と、バッファタンクからの流体を使用して加圧タンク2内に含まれるガスを加圧する際に使用される貯蔵タンク遮断弁12とを備えて形成される。加圧タンク2のための流体流れライン5は、加圧タンク内に含まれるガスを加圧する際、バッファタンク3から加圧タンクへと流体を充填するのに使用される少なくとも1つの加圧ポンプ9と、バッファタンクからの流体を使用して、貯蔵タンク1内に含まれるガスがエンドユーザに充填される際に使用される加圧タンク遮断弁13とを備えて形成される。貯蔵タンクおよび加圧タンクへの流体の充填速度は、充填ポンプ制御弁11によって、または充填ポンプ速度を直接制御することによって制御することができるが、他の代替の流体速度制御機構を除外するものではない。流れライン4、5は共に同一のポンプ9を使用して供給されることが理解される。加圧タンク2からの流体出口ライン7および貯蔵タンク1からのガス出口ライン17は、固定式または可変に制限する供給弁15、18をそれぞれ装備している。
【００２５】
ガスは、外部ガス源供給弁20を介して外部水素源19から加圧タンク2に充填される、または図示されない外部ガス源供給弁を介して外部の高圧のガス源から貯蔵タンクに直接充填される。外部流体源24からバッファタンク3へと流体が充填されて、プラントからのいずれの流体ロスも補う。
【００２６】
流体のレベルが高/低レベル検出器によって監視されて、流体がガス流れラインに進入するのを阻止することができる。さらに、流体のレベル、ガスの温度およびタンクの圧力が測定され、タンク容積を計算するのに適用することができる、あるいは代替としてポンプストロークが測定され、エンドユーザ10に充填される、または各サイクルにおいて圧縮されるガスの質量の計算に適用することができる。流体および/またはガスを好適な手段によって分けることによって、流体間のいかなる分子の交換も減少させることができる。これらの特徴はいずれも図面には示されていない。
【００２７】
エンドユーザ10に供給されるガスは、例えばユニット21において処理され、これによりこのガスを乾燥、清浄、冷却などすることが可能になる。バッファタンク3内の圧力が測定され制御されて、充填および/または圧縮に関するエネルギー消費を最適にする。さらにバッファタンク3から放出されたいずれのガスまたは流体も、好適な処理ユニット22を経て供給弁23を介してプラント内に解放されるまたは再利用される前に、例えば乾燥、清浄などの処理がされる。図示されていないが、流体を加熱または冷却して所望の貯蔵および加圧ガス温度ならびに流体温度を獲得し、エネルギー消費を最適にし、かつ凍結または蒸発を阻止することができる。
【００２８】
プラントの稼働は、例えばプログラム可能な論理制御装置などの少なくとも1つの自動制御システムと、チェック弁などの自発的な機械ユニットとの任意の組み合わせによって自動化される。
【符号の説明】
【００２９】
1  貯蔵タンク
2  加圧タンク
3  バッファタンク
4,5,6  流体流れライン
7  流体出口ライン
8  ガス流れライン
9  充填ポンプ、加圧タンクポンプ
10  車両タンク
11  充填ポンプ制御弁
12  貯蔵タンク遮断弁
13  加圧タンク遮断弁
14  水弁
15  水の供給弁
16  水素弁
17  ガス出口ライン
18  充填供給弁
19  水素源
20  ガス源供給弁
21  任意選択のプロセスユニット
22  任意選択のプロセスユニット
23  水素の供給弁
24  流体源
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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