特許ウォッチ

公開番号2025083318
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2024201248
出願日2024-11-19
発明の名称燃料用加圧ガスを冷却するための装置及びプロセス
出願人エアプロダクツアンドケミカルズインコーポレイテッド,AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INCORPORATED
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F17C 13/00 20060101AFI20250523BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】燃料用加圧ガスを冷却するための装置及びプロセスを提供する。
【解決手段】車両に給燃するための1つ以上の車両燃料タンクへの給送のために加圧ガスを冷却するための装置及びプロセスは、1つ以上の車両への給燃のための加圧ガス(例えば、水素及び天然ガス)を、加圧ガスを冷却し、かつ加圧ガスの熱をヒートシンク源の流体に向けて伝達する熱伝達流体を介して分配する前に冷却することができるように構成することができる。ヒートシンク源流体への熱の伝達は、いくつかの実施形態では、冷媒を介して行われ得る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
給燃のために加圧ガスを冷却するための装置であって、前記装置が、
加圧ガス貯蔵ユニット又は圧縮機から加圧ガスの第１の流れを受容して、前記加圧ガスの前記第１の流れを事前選択された給燃温度に冷却するように位置付けられた第１の加圧ガス冷却器を備え、
前記第１の加圧ガス冷却器が、前記加圧ガスの前記第１の流れの冷却のために、熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体の第１の部分を受容するように位置付けられており、
前記第１の加圧ガス冷却器が、少なくとも１つの車両の給燃のための前記少なくとも１つの車両への給送のために、前記事前選択された給燃温度で前記加圧ガスの前記第１の流れを出力するための出力導管に接続されている、装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの車両が、第１の車両を含み、前記出力導管が、加圧ガスの前記第１の流れが前記事前選択された給燃温度に冷却された後に、前記加圧ガスの前記第１の流れの第１の部分を前記第１の車両に給送するための第１の給送導管に接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの車両がまた、第２の車両を含み、前記出力導管が、加圧ガスの前記第１の流れが前記事前選択された給燃温度に冷却された後に、前記加圧ガスの前記第１の流れの第２の部分を前記第２の車両に給送するための第２の給送導管に接続されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記加圧ガス貯蔵ユニット又は前記圧縮機から加圧ガスの第２の流れを受容して、前記加圧ガスの前記第２の流れを前記事前選択された給燃温度に冷却するように位置付けられた第２の加圧ガス冷却器を備え、
前記第２の加圧ガス冷却器が、前記加圧ガスの前記第２の流れの冷却のために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体の第２の部分を受容するように位置付けられており、
前記第２の加圧ガス冷却器が、少なくとも１つの第３の車両の給燃のための前記少なくとも１つの第３の車両への給送のために、前記事前選択された給燃温度で前記加圧ガスの前記第２の流れを出力するための出力導管に接続されている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記加圧ガス貯蔵ユニット又は前記圧縮機から加圧ガスの第２の流れを受容して、前記加圧ガスの前記第２の流れを前記事前選択された給燃温度に冷却するように位置付けられた第２の加圧ガス冷却器を備え、
前記第２の加圧ガス冷却器が、前記加圧ガスの前記第２の流れの冷却のために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体の第２の部分を受容するように位置付けられており、
前記第２の加圧ガス冷却器が、少なくとも１つの第２の車両の給燃のための前記少なくとも１つの第２の車両への給送のために、前記事前選択された給燃温度で前記加圧ガスの前記第２の流れを出力するための出力導管に接続されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記熱伝達流体貯蔵ユニットと、
前記熱伝達流体の前記第１の部分を前記第１の加圧ガス冷却器に給送するために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットと前記第１の加圧ガス冷却器との間に位置付けられた熱伝達流体ポンプと、を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記熱伝達流体を冷却するために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体を受容するように位置付けられた熱伝達流体冷却器を備え、
前記熱伝達流体冷却器が、前記熱伝達流体の冷却のために、ヒートシンク源から冷媒又はヒートシンク流体を受容するように位置付けられている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝達流体を冷却するために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体を受容するように位置付けられた熱伝達流体冷却器であって、
前記熱伝達流体冷却器が、前記熱伝達流体の冷却のための冷却媒体としての冷媒を受容するように位置付けられている、熱伝達流体冷却器と、
前記冷媒が前記熱伝達流体冷却器に給送される前に、前記冷媒を受容して前記冷媒を膨張させ、前記冷媒の温度を低減させるように位置付けられた膨張弁と、を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記熱伝達流体を冷却するために、前記熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体を受容するように位置付けられた熱伝達流体冷却器であって、
前記熱伝達流体冷却器が、前記熱伝達流体の冷却のための冷却媒体としての冷媒を受容するように位置付けられている、熱伝達流体冷却器、及び
前記熱伝達流体冷却器からの冷媒出力を加温された冷媒として受容して、前記加温された冷媒を冷却するように位置付けられた冷媒冷却器であって、前記冷媒冷却器がまた、前記加温された冷媒を冷却するための冷却媒体としてのヒートシンク流体をヒートシンク源から受容するように位置付けられている、冷媒冷却器、
前記冷媒が前記熱伝達流体冷却器に給送される前に、前記冷媒を受容して前記冷媒を膨張させ、かつ前記冷媒の温度を低減させるように位置付けられた膨張弁であって、前記膨張弁が、前記冷媒冷却器と前記熱伝達流体冷却器との間に位置付けられている、膨張弁、を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
給燃のために加圧ガスを冷却するためのプロセスであって、前記プロセスが、
熱伝達流体を少なくとも１つの加圧ガス冷却デバイスに給送して、少なくとも１つの車両燃料タンクへの給送のために加圧ガスを事前選択された温度に冷却すること、
前記熱伝達流体を冷却するための熱伝達流体冷却器に向けて前記熱伝達流体を給送するために、前記熱伝達流体が前記加圧ガスの冷却を介して加温された後に、前記少なくとも１つの加圧ガス冷却デバイスから前記熱伝達流体を出力すること、
冷媒又はヒートシンク流体を前記熱伝達流体冷却器に給送して、前記熱伝達流体を事前選択された熱伝達流体温度に冷却すること、及び
前記少なくとも１つの車両燃料タンクへの給送のために前記少なくとも１つの加圧ガス冷却デバイスから出力された前記加圧ガスの温度に基づいて、前記少なくとも１つの加圧ガス冷却デバイスへの前記熱伝達流体のフローを調整することを含む、プロセス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に給燃するために１つ以上の車両燃料タンクへの給送のために加圧ガスを冷却するためのプロセス、装置、及びシステムに関する。給燃を車両の燃料補給とみなすこともできる。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
水素生成及び／又は供給システムの例が、米国特許第６，４０１，７６７号、第６，４７４，０７８号、第６，６１９，３３６号、第６，７０８，５７３号、第６，７４５，８０１号、第６，７８６，２４５号、第７，０２８，７２４号、第７，３２８，７２６号、第７，７９３，６７５号、第７，９２１，８８３号、第８，０２０，５８９号、第８，２８６，６７５号、第８，３６５，７７７号、第８，４５３，６８２号、第８，８９９，２７８号、第９，０７４，７３０号、第９，１５１，４４８号、第９，２６１，２３８号、第９，２７９，５４１号、第９，４０４，６２０号、第９，８６３，５８３号、第１０，５０２，６４９号、第１０，５０８，７７０号、及び第１１，１６７，７３２号から理解することができる。水素貯蔵及び／又は分配システムの例がまた、米国特許出願公開第２０２３／０１３７３３５号及び第２０２３／０１０７３４２号並びに国際公開第ＷＯ２０２３／０９５６０４号から理解することができる。そのようなシステムは、車両のための燃料として使用するために水素を車両に提供することができる。
【０００３】
天然ガスベースの貯蔵及び分配システムは、天然ガスを燃料として利用する車両の給燃のために天然ガスを提供することができる。米国特許出願公開第２０１４／０２０２５８５号は、そのようなシステムの一例を開示している。
【発明の概要】
【０００４】
我々は、分配器を介して車両燃料タンクに給送される各ガスストリームが、異なる冷却媒体又は冷媒を使用する異なる熱交換器によって冷却され得る状況で、給燃動作がしばしば複雑になり得ると判断した。異なる冷却処理は、複数の異なる冷却動作を独立に監視及び管理する必要があり得るため、給燃動作を非効率に、かつ相対的に複雑にし得る。我々は、このタイプの手法が、例えば、全体的な冷却が提供されることを十分に考慮せずに、複数の変数が監視及び変更されることをもたらす相対的に複雑なプロセス制御をもたらし得ることを見出した。このことは、エネルギーの浪費及び他の損失をもたらす非効率な処理決定をもたらし得る。これらの損失は、運用における利益の減少をもたらし、また、そのような非効率性からのエネルギー及び／又は電気の損失をもたらし得る。
【０００５】
我々は、給燃のための加圧ガス冷却装置が、そのような複雑さを低減するのに役立ち、また、給燃のために加圧ガスを冷却するためのより効率的な全体的なプロセス（例えば、給燃のために加圧ガスを１つ以上の車両燃料タンクに分配する）を可能にすることができる、給燃のための加圧ガス冷却装置を提供することができることを特定した。いくつかの実施形態では、必要に応じて加圧ガスを冷却するために、熱伝達流体が１つ以上の熱交換器に流れることを可能にすることができる共通の冷却システムを介して、低温熱伝達流体を提供することができる。いくつかの実施形態では、熱交換器及び熱伝達流体を介して提供される加圧ガスの冷却のために、熱伝達流体に冷却を提供するための冷媒源から冷媒を提供して、加圧ガスから共通のヒートシンクへの熱の伝達を容易にすることもできる。他の実施形態では、熱伝達流体の冷却のために冷媒を使用することに代えて、ヒートシンク源の流体を直接使用して、加圧ガス冷却のためにヒートシンクを提供することができる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、熱伝達流体のフローを調整するために可変周波数駆動（ＶＦＤ）ポンプを位置付けることができる。いくつかの実施形態では、また、加圧ガスの冷却のために所望の事前選択された熱伝達流体の温度を維持することに役立つように、冷却システム圧縮機又はポンプのための可変速度制御を提供することができる。加圧ガス及び熱伝達流体の温度制御を容易にするために、加圧ガス及び／又は熱伝達流体を冷却するための１つ以上の熱交換器への熱伝達流体のフローを調整するために、１つ以上の弁を制御することもできる。
【０００７】
実施形態は、また、加圧ガス冷却の直截的な制御を可能にすることができる。例えば、加圧ガスを冷却するために使用される熱交換器（例えば、加圧ガス冷却器又は加圧ガス冷却デバイス）のうちの１つ以上の温度を監視することができる。加圧ガス冷却熱交換器の温度が高すぎる場合、その熱交換器に熱伝達流体を給送するための関連付けられた熱伝達流体弁を開放又は更に開放して、加圧ガス冷却熱交換器への低温熱伝達流体の十分なフローを可能にすることができる。これにより、改善された効率的な動作を可能にすることに加えて、プロセス制御の複雑さが低減されることを可能にすることができる相対的に直截的な様態で、許容可能な範囲内で給燃されている各車両に対する分配ガスの温度の独立した制御を可能にすることができる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、熱伝達流体ポンプのための可変速度コントローラが、各熱交換器を通る熱伝達流体のフローを一貫するように保つために、開放弁の数及び／又はそれらの弁の開放位置に基づいて、熱伝達流体のフローを調整するように調整することができる。
【０００９】
１つ以上の加圧ガス冷却熱交換器から戻る熱伝達流体の温度を測定するための温度センサを位置付けることができ、温度センサからの温度情報を利用して、熱伝達流体を冷却するために提供される冷媒のフローを、冷媒が加圧ガスを冷却することから加温され、かつ加圧ガス冷却熱交換器から出力された後に、加圧ガスの冷却のために熱伝達流体を加圧ガス冷却熱交換器に給送するために、熱交換器に送られた熱伝達流体の温度を事前選択された熱伝達流体給送温度に維持するように制御するように、冷却システム内の可変速度圧縮機を構成することができる。冷媒を、冷却される加圧ガスの熱に対する最終的なヒートシンクとして機能することができるヒートシンク流体とすることができ、熱伝達流体は、加圧流体から冷媒への熱の伝達を容易にするための中間熱伝達流体として機能することができる。冷媒を、代替的に、熱伝達流体から、ヒートシンク源からのヒートシンク流体に吸収される熱の交換を容易にして、ヒートシンク源流体が、熱伝達流体を介して冷却される加圧ガスからの熱を最終的に吸収することを容易にするために、冷媒系統において提供することができる。
【００１０】
第１の態様では、給燃のために加圧ガスを冷却するための装置が提供される。装置の実施形態は、加圧ガス貯蔵ユニット又は圧縮機から加圧ガスの第１の流れを受容して、加圧ガスの第１の流れを事前選択された給燃温度に冷却するように位置付けられた第１の加圧ガス冷却器を含むことができる。第１の加圧ガス冷却器は、加圧ガスの第１の流れの冷却のために、熱伝達流体貯蔵ユニットから熱伝達流体の第１の部分を受容するように位置付けることができる。第１の加圧ガス冷却器は、少なくとも１つの車両の給燃のための少なくとも１つの車両への給送のために、事前選択された給燃温度で加圧ガスの第１の流れを出力するための出力導管に接続することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許