JP2021526620A - １つ又は複数のタンクに加圧ガスを充填するためのデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

１つ又は複数のタンクに加圧ガスを充填するためのデバイスであって、個別の加圧ガス源（４、５、６）にそれぞれ接続された複数の上流端部（３）と、少なくとも１つの圧縮機（７）と、少なくとも１つのバッファ貯蔵部（８、９、１０）と、制御弁（１３、４、１５、１６）の組と、充填されるタンク（１２）に接続されることを意図された少なくとも１つの下流端部（１１）とを含む回路（２）を含み、少なくとも１つの源（４、５、６）及び／若しくは少なくとも１つのバッファ貯蔵部（８、９、１０）からの且つ／又は圧縮機（７）を介したタンク（１２）へのガスの移送を確実にするように弁（１３、１４、１５、１６）及び／又は圧縮機（７）を制御するように構成された電子制御部材（３５）を更に含み、源（４、５、６）及びバッファ貯蔵部（８、９、１０）内の圧力を測定するためのセンサ（２４、２５、２６、２８、２９、３０）の組を含み、制御部材（３５）は、比較的高い需要から比較的低い需要までの充填需要を表す信号を受信又は生成するための部材（２７）を含み、制御部材（３５）は、少なくとも、それぞれ比較的高い又は比較的低い充填需要に応答して、最大圧力を有する源を使用する第１の移送モードと、この最大圧力よりも低い圧力を有する源を使用する第２の移送モードとに従ってタンク（１２）へのガスの移送を確実にするように構成される、デバイス。【選択図】図１

Description

本発明は、１つ又は複数のタンクに加圧ガスを充填するためのデバイス及び方法に関する。

本発明は、より具体的には、１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するためのデバイスであって、別個の加圧ガス源にそれぞれ接続される複数の上流端部を含む回路であって、少なくとも１つの圧縮機と、少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイスと、操作弁の組と、充填される１つ又は複数のタンクに接続されることを意図された少なくとも１つの下流端部とを更に含む回路を含み、弁の組と圧縮機とに接続された電子記憶及び処理制御部材を更に含み、制御部材は、圧力を均等化し、且つ／又は圧縮機を使用することにより、少なくとも１つの源から且つ／又は少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイスからタンクへのガスの移送を確実にするように弁及び／又は圧縮機に命令するように構成され、デバイスは、源及びバッファ貯蔵デバイス内の圧力を測定するためのセンサの組を含み、制御部材は、少なくとも２つの別個の充填需要レベル：比較的高い需要及び比較的低い需要の中から、充填の需要を表す信号を受信又は生成するための部材を含み、制御部材は、少なくとも、最大圧力における源を用いる第１の移送モードと、この最大圧力よりも低い圧力における源を用いる第２の移送モードとを使用して、ガスがタンクに移送されることを確実にするように構成される、デバイスに関する。

水素ガスタンク充填ステーションは、概して、以下を含む（図１を参照されたい）。
− ガス源４、５、６であって、特に容積が一定であり、ガス源４、５、６の用途に従って圧力を変化させることができるガス源４、５、６、
− １つ以上の圧縮機７（特に吸気圧力又は源圧力に関連する性能を有する容積式圧縮機。源圧力が増加すると、流量が大きくなるか又は消費電力が低下するかのいずれかである。これは、そのプロセス内での圧縮機の利用に依存する）、
− １つ以上のバッファ貯蔵デバイス８、９、１０（例えば、高圧、中圧及び低圧バッファ）、
− 源から且つ／若しくはバッファ貯蔵デバイスから、及び／又は圧縮機を使用してタンク、又は車両、又は容量を充填するための電子制御及び分配部材／モジュール３５。

米国特許出願公開第２０１５００９０３６４Ａ１号明細書は、ガス源の選択を圧力条件に従って制御するステーションについて記載している。

様々な充填モードについて記載している米国特許出願公開第２０１００１９３０７０Ａ号明細書も参照されたい。

これらのステーションの使用は、活動が変動する場合に特定の課題を呈する場合がある。

例えば、車両のタンクの場合、需要が１日を通して一定であることはまれである。したがって、タンクを充填する需要のピークがある。ステーションは、より高い出力を有する圧縮機及び／又はより容積の大きい貯蔵デバイスを使用することにより、これらのピークを吸収するように定格され得る。しかしながら、このため、ステーションは、１日の残りにわたって定格を超えるため、購入及び運営がより高額になる。

更に、ステーションの性能は、圧縮機７に依存する。圧縮機７の性能は、これに供給される源圧力に依存する。ステーション１が適切に定格されることを確実とするために、圧縮機７は、利用可能な最低圧力（最小圧力）で最大出力流量（ピーク需要時）を供給できる必要がある。したがって、ステーション１、特に圧縮機７は、ガス源が最低圧力よりも高い圧力である残りの時間に関して、概して定格を超えている。この推論は、バッファ貯蔵デバイス（例えば、１００〜３００バールの低圧、例えば４００〜５５０バールの中圧及び例えば８５０〜１２００バールの高圧）に関しても同じである。

したがって、構成要素（圧縮機及び／又はバッファ貯蔵デバイス）の定格を制限することにより、ステーションの購入コストを削減することが望ましい。

同様に、常時存在する目的の１つは、ステーションの消費電力を制限することである。

最後に、圧縮機の摩耗を制限すると有利である。

本発明の目的の１つは、上述の先行技術の欠点の全て又はいくつかを軽減することである。

この目的のために、上記序文に記載したその一般的な定義に従う他の点における本発明によるデバイスは、本質的に、制御部材が、比較的高い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、第１の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填し、且つ比較的低い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、第２の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填するように構成されることを特徴とする。

更に、本発明の実施形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、電子アジェンダ及び電子クロックを含み、制御部材は、比較的高い又は比較的低い需要の期間を、アジェンダ及びクロックによって定義された日付及び時間に従って定義する既定のカレンダーを格納し、
− 既定のカレンダーは、量並びに日付及び時刻に関する実際の充填需要データに従って更新され、且つ必要に応じて修正され、即ち、カレンダーは、必要に応じて、記録された過去のデータに応じて反復的且つ予測的に修正され、
− 既定のカレンダーは、気象データ（晴天／雨天）、大気温度を含む外部データに応じて更新され、
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、デバイスの区域内又はデバイスの接近区域内の車両を検知する検知器を含み、制御部材は、デバイスの区域内で検知され、且つ／又はデバイスに接近している車両の数が既定の閾値数を上回るか又は下回るかに従って比較的高い又は比較的低い需要を定義するように構成され、
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、ガスの移送モードを第１の移送モード又は第２の移送モードに切り換えるための信号を受信するように構成された無線又は有線受信機を含み、
− 第１の移送モードでは、ガスの移送は、４００〜８００バールに含まれる最大圧力における１つ以上のガス源を用いる一方、第２の移送モードでは、この最大圧力よりも低く、且つ５０〜４００バールに含まれる圧力における１つ以上のガス源を用い、
− 圧縮機は、電気式タイプのものであり、それにおいて、第２の移送モードでは、圧縮機の電力は、第１のモードにおける圧縮機の電力の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれ、
− 圧縮機は、決められた速度での圧縮要素の回転又は並進運動を伴うタイプのものであり、それにおいて、第２の移送モード中、圧縮機の圧縮要素の速度は、第１の移送モードにおける圧縮要素の速度の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれ、
− 第２の移送モードでは、いくつかのタンクの連続充填は、同数のタンクを第１の移送モードで充填するために必要とされる停止及び再始動の数と比較して少ない圧縮機の停止及び再始動の数を必要とし、
− 各源は、加圧ガスのタンク、トレーラー上の加圧ガスのタンクの組の全て又は一部、気化器と組み合わされた液化ガスのタンク、加圧ガスネットワークの少なくとも１つを含む。

本発明は、上述の特徴のいずれか１つに合致する充填デバイスを使用して、１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するための方法であって、比較的高い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、第１の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填する工程又は比較的低い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、第２の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填する工程を含み、第１の移送モードを使用したタンクへのガスの移送は、最大圧力でのステーションの圧力における源を用い、第２の移送モードを使用したタンクへのガスの移送は、この最大圧力よりも低い圧力におけるガス源を用いる、方法にも関する。

可能な他の顕著な特徴によれば、
− 方法は、比較的高い充填の需要を示す信号を、前記比較的高い充填の需要を予想して生成又は受信する工程を含み、
− 方法は、タンクの充填中、又はその後、又はその前に、バッファ貯蔵デバイスの少なくとも一部に少なくとも１つの源から且つ場合により圧縮機を使用してガスを充填する工程を含み、
− バッファ貯蔵デバイスの少なくとも一部の充填は、比較的高い充填の需要の期間中、最大圧力におけるガス源を使用して実施され、
− バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部の充填は、比較的低い充填の需要の期間中、この最大圧力よりも低い圧力における源から実施される。

本発明は、特許請求の範囲内の上記又は下記の特徴の任意の組み合わせを含む任意の代替的なデバイス又は方法にも関し得る。

他の特定の特徴及び利点は、本発明の構造及び動作の一例を概略的且つ部分的に示す１つの図を参照して記載される以下の説明を読むと明らかになるであろう。

１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するためのデバイスを示す。

１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するためのデバイスであって、（一般に別の圧力の）別個の加圧ガス源４、５、６にそれぞれ接続された複数の上流端部３を含む回路２を含む。

源４、５、６は、以下：加圧ガスのタンク若しくは加圧ガスのタンクの集合体（一団）（これらのタンク又はタンクの集合体は、自走式トレーラー（「チューブトレーラー」）上に配置され得る）、気化器と関連付けられた液体タンク、加圧ガスネットワーク又は任意の他の適切な源の少なくとも１つを含み得る。

回路２は、好ましくは、容積式の少なくとも１つの圧縮機７を更に含む。

回路２は、好ましくは、少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス８、９、１０、例えば３つのバッファ貯蔵デバイス（加圧ガスを貯蔵するためのデバイス）を更に含む。これらのバッファ貯蔵デバイス８、９、１０は、１つ又は複数の源により、直接的に（均等化）及び／又は圧縮機７を介して充填され得る。同様に、１つのバッファ貯蔵デバイスが別の貯蔵デバイスに（例えば、直接的に及び／又は圧縮機７を介して）充填し得る。

図示されるように、デバイス１は、再循環パイプ３２を含み得、再循環パイプ３２は、圧縮機７の出口を圧縮機７の入口に接続し、弁１３が取り付けられる。一方向逆止弁も設けられ得る。この再循環パイプ３２は、必要に応じて、圧縮機７の出力流量を、圧縮機７の出口から圧縮機７の吸気口（入口）に戻されるガスの量を制御することにより制御することを可能にする。更に、このラインにバッファ貯蔵デバイス８が設けられ得、バッファ貯蔵デバイス８は、圧縮機７によって充填することができ、また必要に応じて圧縮機７のための（例えば、他のバッファ貯蔵デバイス８、９を充填するための）ガス源を構成することができる。

従来の手法では、バッファ貯蔵デバイス８、９、１０を使用して、１つ又は複数のタンク１２を「カスケード」式（連続的な圧力均等化操作）で充填することができる。これらの貯蔵デバイス８、９、１０は、圧縮機１２に供給し得るか、又は圧縮機１２を補完し得る。これは、バッファ貯蔵デバイスが、圧縮機７と同時に且つ／又は圧縮機１２の前及び／若しくは後に、タンク１２にガスを移送し得ることを意味する。

また、既知の手法では、バッファ貯蔵デバイス８、９、１０は、他のバッファ貯蔵デバイスがタンク１２を充填するために使用される間に１つ又は複数の源４、５、６によって（且つ場合により圧縮機７を介して）充填され得る。

また、従来の手法では、タンク１２の充填は、既定の充填速度において且つ／又は任意の適切なパラメータ：圧力、温度、密度、ガスの量等に応じて制御され得る。

回路２は、弁１３、１４、１５、１６、好ましくは操作弁の組と、充填される１つ又は複数のタンク１２に接続されることを意図された少なくとも１つの下流端部１１（ノズル、カップリング又はディスペンサ等）とを含む。下流端部１１は、フレキシブルホースの端部に位置することが好ましい。

充填デバイス１は、電子記憶及び処理制御部材３５を更に含む。この制御部材３５は、例えば、マイクロプロセッサ、コンピュータ、自動コントローラ又は任意の適切な電子命令及び制御デバイスを含む。

制御部材３５は、弁１３、１４、１５、１６の組に接続され、その開／閉を命令し、１つ又は複数の圧縮機７に接続され、その始動、停止及び動作（例えば、その速度又は電力）を命令する。

従来の手法では、充填デバイス１は、好ましくは、充填されるタンク１２に移送されるガスを冷却するための冷却部材も含む（簡略化のために、ここでは冷却部材を図示しない）。この冷却部材（例えば、低温源によって冷却される熱交換器）は、概して、圧縮機７の下流に配置される。

制御部材３５は、少なくとも１つの源４、５、６から且つ／又は少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス８、９、１０から、圧力均等化による且つ／又は圧縮機７を介したタンク１２へのガスの移送を確実にするように弁１３、１４、１５、１６及び／又は圧縮機７に命令するように構成される（例えば、プログラムされる）。

特に、制御部材３５は、デバイス１の１つ又は複数の条件に依存し得る既定のプロトコルを使用して、タンク１２へのガスの移送を確実にするように構成される。このプロトコルは、タンク１２へのガスの充填量及び速度を予測し得る。同様に、このプロトコルは、タンクに移送されるガスの供給源を定義し得る（源、バッファ貯蔵デバイス、圧縮機速度（圧縮機が使用されるかどうかは関係ない）等）。

これを行うために、デバイス１は、好ましくは、源４、５、６及び／又はバッファ貯蔵デバイス８、９、１０の少なくともいくつかの内部の圧力を測定する圧力センサ２４、２５、２６、２８、２９、３０の組を回路２内に含む。

同様に、温度センサ３３の組が設けられ得る。

制御部材３５は、少なくとも２つの別個の充填需要レベル：比較的高い需要及び比較的低い需要の間から、充填の需要を示す信号を受信又は生成するための部材２７を含む。

更に、制御部材３５は、少なくとも、最大圧力における源を優先的に（又は最初に）使用する第１の移送モードと、この最大圧力よりも低い圧力における源を（優先的に又は最初に）使用する第２の移送モードとを使用して、タンク１２にガスを移送するように構成される。

制御部材３５は、比較的高い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、第１の移送モードを使用して少なくとも１つのタンク１２を充填し、且つ比較的低い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、第２の移送モードを使用して少なくとも１つのタンク８を充填するように構成される。

これは、既定の期間にわたって若しくは既定の期間の状況中にデバイス１の乏しい充填性能を向上させるために、又はより低圧のガス源を使用するために且つ／若しくは既定の動作パラメータに従ってガス源をそれらの最低圧力までゆっくりと空にするために（性能低下）、充填デバイス１がいくつかの源の中からガス源を知的に選択することを意味する。

動作パラメータは、以下：
− 源４、５、６内の様々な圧力レベル、
− バッファ貯蔵デバイス８、９、１０内の様々な圧力レベル、
− 充填されるタンクの圧力、
− タンク（源、バッファ貯蔵デバイス、充填されるタンク）の全て又はいくつかの温度、
− 日付、
− 時刻、
− 充填デバイス１で待機しているか又は充填デバイス１に向かっている、充填される車両／タンク１２の数、
− 将来の充填負荷及び／又は他の制約（例えば、源に関するロジスティクス上の制約、例えば利用不可、ストライキ、祝日、補充／配送センターが長期間稼働できない等）を予想するための外部コマンド（例えば、客／ユーザ以外、例えば監視デバイス、オペレータ、人工知能、手動コマンドからの）
の少なくとも１つを含み得る。

したがって、デバイス１は、消費のピーク時及び／又は外部命令に応答して、且つ／或いは日付及び時刻並びに／又は待機中若しくは接近中の充填されるタンク１２の数に応じて、最大圧力における源４、５、６を使用するように構成され得る。

例えば、１つ以上の充填デバイス１で定期的に記録を取ることにより、各充填デバイス１の１日の消費のピーク時を予測する（予め定義する）ことが可能である。

例えば、充填デバイスのこれらの記録の統計的処理を用いて典型的な１日のプロファイルを作成し、制御デバイス３５及び／又はその遠隔モニタリング／制御システムに実装することができる。

更に、１日から翌日に、又は１週から翌週に、又は１年から翌年に反復的に統合することにより、これらの１日の負荷プロファイルは、次第に正確になり、傾向（例えば、各月曜日又は夏期休暇の各第１土曜日のプロファイル）を示す。これらのプロファイルは、以下のパラメータの少なくとも１つに従って区別され得る（網羅的なものではなく、組み合わせることができる）：
− 曜日。例えば、火曜日（午前７時〜午前１０時、次いで午後４時〜午後８時に顕著なピーク負荷を有する）の典型的な１日のプロファイルは、水曜日の負荷プロファイル（１日を通してより平坦であり、即ちあまり際立つものではなく、時間にわたってより分散されたピーク負荷を有する）と異なり得る。
− 祝日又は祝日の前日／前夜。祝日は、長旅の主な候補日である。したがって、充填デバイス１に１日を通して多大な負荷が課せられる。したがって、デバイスの使用プロファイルは、平日時、更に週末時よりも午前中を通してより高い負荷を示す。
− 天気予報（例えば、雨天日は晴天日よりも負荷の減少を示す可能性がある）。
− 充填デバイス１の地域又は場所による。

したがって、制御部材３５によって実装され、充填デバイス１を動作させ、且つ／又は充填デバイス１を管理するプログラムは、これらの典型的な１日のプロファイルを使用して、負荷が顕著であるときを予想し、したがってその使用率である（典型的なプロファイルから想定される）負荷が増加する前に、ある一定のパラメータで表される長さの時間（例えば、１時間）にわたり、その性能（第１の移送モード）を向上させることを選択することができる。例えば、負荷のピーク時間の１時間前に、制御デバイス３５は、最大圧力における源４、５、６を選択し、そのガスの移送のための圧力源を自動的に変更する。これは、適切な弁を操作することにより行うことができる。これにより、充填デバイス１を最大能力で動作させるために最適／最大性能のモードに切り換える。充填デバイス１は、より急速に補充することができ、多数のユーザが来た場合に１００％利用可能である。

したがって、この特定の特徴により、充填デバイス１は、最適な性能を伴ってその最大（バッファ貯蔵デバイスが満杯であり、且つ／又は冷却デバイスのある程度の冷却が達成された）まで補充されると、最大数の車両／タンク１２に充填することができ、それにより充填中の待ち時間を低減する。具体的には、充填中の待ち時間は、一般に、ステーション１がそれ自体の内部に補充し、且つ前の充填作業で使用したバッファ貯蔵デバイス８、９、１０を再加圧するのにかかる時間に対応する。

これにより、負荷プロファイルのため、したがって予め確立された負荷計画のため又はより簡潔には予め確立されたタイミングにより、客の充填速度を最大化することも可能にする。

これとは逆に、典型的な日（又は１年のある週若しくはある日）に応じた負荷／需要を示すこれらのプロファイルのため、充填デバイス１は、最大圧力を有する源を使用すべきでないときを自動的に決定し、自らをより低い圧力における源に接続することができる。したがって、充電デバイス１の動作性能が低下する。この利益／利点は、圧縮機のスループットが減少することである。

これにより、圧縮機７の消費電力を低減することを可能にする。具体的には、圧縮機の入口に供給される同一の源圧力に対して、圧縮機７のスループットが（例えば、圧縮機７のモータの速度を低下させることにより）半分になれば、その（例えば、１時間当たりの）消費電力も半分になる。したがって、全出力で１００ｋＷ毎時を消費する圧縮機は、そのスループットが半分になると、その消費電力が５０ｋＷ毎時に減少する。これにより、消費電力の急上昇を平準化することを可能にする。

圧縮機７の圧縮速度を低減することも、望ましくない加熱を低減することを可能にする。具体的には、圧縮段階時（ピストン型圧縮機の場合）にシリンダ内のガスが加熱されると、熱交換時間が長くなるため、圧縮機７冷却システムとの熱交換がより効果的になる。これにより、圧縮機７の摩耗部品（シールリング、ダイヤフラム、吸気弁又は送出し弁など）が加熱される程度を低減することを可能にする。

これは、これらの高温部品（交換機、シリンダ等）を冷却する低温ユニットのエネルギー需要も低減する。記載した解決策は、（摩耗構成要素がそれほど加熱されず、したがって直ちに摩耗しないため）保守コストを約２０％削減することを可能にし、冷却システムに要求される消費電力のコストも約２０％削減することを可能にする。

圧縮機７の圧縮速度を低減することにより、圧縮機７をより長く定常状態で動作させることもできる。これは、特に、同数の連続する充填作業に対する又は充填作業中の停止数及び始動数を低減することを可能にする。具体的には、圧縮機７が最大能力で動作し、車両が５分毎に到着し、圧縮機７が、例えば、次の充填作業に備えるためにバッファ貯蔵デバイス８、９、１０を再加圧するのに３分かかる場合、圧縮機７は、充填されるタンクの毎回の充填中に停止及び再始動する。一方で、同一の圧縮機７が、例えば、あまり忙しくない期間中にその性能の５０％で動作する場合、圧縮機７は、タンク１２の毎回の充填中に停止しない。したがって、これにより、毎回の始動時に急上昇する消費電力需要を更に制限する。

圧縮機７の停止数及び始動数を低減することで、これにより圧縮機７が冷却される段階も減少する。したがって、摩耗構成要素（シールリング、ダイヤフラム、弁等など）が受ける顕著な熱的変動がある場合、顕著な熱的変動が少なくなる。これらの摩耗構成要素は、概して、プロセス圧力（５００バール又は１０００バール）及び動作温度（例えば、１００〜２５０℃）などの安定した動作条件での使用が定格される。始動段階中、機械的な衝撃及び応力レベル及び膨張レベルは、異なる。始動段階中、これらのパラメータは、全てこれらの構成要素を大幅に劣化させる。したがって、記載される解決策を用いて始動／停止の数を減らすことで、摩耗のレベルを低減すること、したがって構成要素の保守及び交換の実施に必要な人の介入を低減することを可能にする。したがって、ステーションの運営における金銭的な節約がなされる。

充填デバイス１の性能の低減（比較的低い充填の需要時の第２のガス移送モード）を命令するという事実は、圧縮機７が他の構成で使用され得ることを意味する。具体的には、容積式圧縮機７のスループットは、その吸気圧力に比例する。例えば、その源圧力が２００バールであるときに１００Ｎｍ３／ｈのスループットを有する圧縮機を考慮されたい。その吸気圧力が５０バールに低下すれば、そのスループットは、およそ２５Ｎｍ３／ｈまでおよそ低下する。したがって、充填デバイス１がその最大の性能を示すには、源が最大圧力である必要がある。これは、日中又は負荷のピーク時、制御ソリューション（部材３５）が最大の源圧力の使用を命令することを意味する。

これとは逆に、デバイスの需要があまり高くない（充填需要が比較的低い）とき、デバイスは、より低い圧力における源４、５、６を使用することを可能にし得る。

したがって、日中（充填需要が比較的高いとき）、充填需要を満たすことができない場合、より低い圧力における源４、５、６の使用は、得策でない可能性がある。これは、源４、５、６をその最低圧力／容量まで最大限に利用し得ることを意味する。したがって、運転費が削減される。なぜなら、これらには、源４、５、６のコスト、輸送コスト及びガスの未使用量のコストが含まれるからである。具体的には、例えば源４、５、６（最初に２００バール）が、３０バールではなく、５０バールの内部圧力で補充／配送センターに戻される場合、これは、使用可能容量の約１０％が未使用であったことを意味する。したがって、分子購入価格の１０％が未使用であり、これは、逸失利益として運転費に転嫁され、反映される。

同様に、この同じ例を使用すると、ガスの輸送コストに関して、１００ユーロの輸送コストで輸送される１００ｋｇについて、源が５０バールの圧力で戻された場合、これは、輸送コストに反映され、この場合、７５ｋｇで１００ユーロ（例えば、１．３３ユーロ／ｋｇ）となる。源が３０バールの圧力で戻された場合、これは、輸送コストに反映され、この場合、８５ｋｇで１００ユーロ（１．１７７ユーロ／ｋｇ）となる。

これは、（輸送コスト及び支払い済みであるが、未使用の量のコストの観点から最適化するために）充填需要が低い期間中に可能な限り低い源圧力を使用することの経済的利益を実証している。したがって、本発明は、日中又はピーク使用時ではなく、充填デバイス１が使用されていないとき（例えば、夜間、既定の時間帯又は上述の負荷プロファイルを使用して予想された客の需要がない間）に知的（スマート）な手法で、これらの源４、５、６（例えば、「トレーラー」又はトレーラーの一部若しくは「一団」）を可能な限り包括的に空にすることを可能にする。

したがって、１つの有利な特定の特徴によれば、最大圧力における１つ又は複数の源が消費のピーク時（若しくはその直前）又は例えば待機している自動車の数に応じて外部コマンド下で優先的に使用される。

充填デバイス１は、デバイス１内に存在するか又はデバイス１に到着する自動車の数を検知するためのシステム２７を含み得る。このシステムは、例えば、以下：カメラ、通過センサ、識別システム、車両ジオロケーションシステム、進入検知システム（レーザ又は圧力等を使用）の少なくとも１つを含み得る。

好ましくは、このシステムは、このピークが予測されなかった場合でも、顕著な充填需要を特定することを可能にする。したがって、充填デバイス１（例えば、部材１５）は、充填需要が比較的高くなったこと（逆に且つ又は充填需要が比較的低いこと）を示す信号を受信又は生成する。

したがって、デバイス１は、最大（又は最小）圧力におけるガス源４、５、６を使用するために適切な移送モード（第１の移送モード又は第２の移送モード）に切り換わる。

有利には、デバイスは、充填デバイス１に接近している自動車の数を検知するためのシステム３１を含み得る。このシステムは、ジオロケーションデバイス、又は外部参加時間帯予約システム、又は充填デバイス１）に向かっている車両のＧＰＳ（衛星ナビゲーション又は同様のもの）システムにリンクされたシステムを含み得る。このシステム３１は、このピークが予測されなかった場合でも、顕著な客の需要を特定することを可能にする。したがって、デバイス１は、第１の移送モード（最大圧力におけるガス源の使用を伴う最大能力）又は第２の移送モード（最高加圧ガス源よりも低い圧力におけるガス源を使用する、最大能力よりも低い能力）に切り換える必要があることを分かっている。

この解決策は、必要に応じて、ガス源のローテーション及び配達又は源の切り替え（空の源から満杯の源への）を最適化し、計画するために、比較的より低い圧力における源４、５、６を使用することも可能にし得る。

したがって、充填デバイス１は、知的（スマート）な手法で適時に性能を低下させること（比較的低い充填の需要時に第２の移送モード）又はユーザ需要のピーク時に性能を向上させること（比較的高い充填の需要時に第１の移送モード）を可能にし得る。

更に、デバイス１は、客の需要を予測することができるため、その将来の充填／補充にも備えることができる。

したがって、デバイスは、この充填需要情報を使用して、源４、５、６の切り替えの最適時を計画することができる。

好ましくは、源４、５、６は、それらが最低可能圧力であるとき、且つ充填／配送センターが利用可能なときに交換又は充填される。充填デバイス１は、満杯の源４、５、６を事前に自動的に注文することにより、祝日又は日曜日（交通量が限定されているか又は更にある地域で禁止されているとき）の見通しを立てることもできる。

（例えば、バッファ貯蔵デバイス８、９、１０を充填するために）源４、５、６を夜間に空にすることにより、充填デバイス１は、午前中又は所定の長さの時間後における源４、５、６の圧力を計算することができる。例えば、充填デバイス１（例えば、制御部材３５）は、翌朝又は最適なとき（チャージのピークが予想される前又は本明細書で上述したチャージプロファイルにより定義される需要の鈍い期間中）に、源４、５、６を発注するための信号を送信し得る。

これは、１日のプロファイルのために数日前に予測することができ、性能の最適化と配達のスケジューリングとを組み合わせることにより、この発注を予測及び予定することができる。したがって、これによりガス源４、５、６を緊急発注する必要を回避すると共に、供給業者の非対応に直面することを回避する。

本明細書で上述した図１の例では、充填デバイス１は、サービスステーションであり得る。当然のことながら、本発明は、この実施形態例に限定されない。したがって、上記特徴の全て又はいくつかを、１つ以上のトレーラー又は加圧ガスのいくつかの容器を輸送するチューブトレーラー上で直接用い得る。したがって、トレーラーは、いくつかの隔室（いくつかの容器又は数セットの加圧ガスの容器）及び適切な弁（特に空気弁）の組を含み得る。この場合、様々な源は、様々な隔室からなる。弁の制御された動作により、１つの隔室又は別の隔室が源によって使用されることを可能にする。したがって、異なるトレーラー（図１に示されるような異なる源）間ではなく、１つの同じトレーラーの別個の部品である異なる源間での「カスケード」効果によるガスの移送が実施される。

弁を開閉するためのコマンドは、ステーション及び／又はトレーラー上の電子論理及び／又は遠隔制御部材の制御下にあり得る。

更に、本発明の実施形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る：
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、電子アジェンダ及び電子クロックを含み、制御部材は、比較的高い又は比較的低い需要の期間を、アジェンダ及びクロックによって定義された日付及び時間に従って定義する既定のカレンダーを格納し、
− 既定のカレンダーは、量並びに日付及び時刻に関する実際の充填需要データに従って更新され、且つ必要に応じて修正され、即ち、カレンダーは、必要に応じて、記録された過去のデータに応じて反復的且つ予測的に修正され、
− 既定のカレンダーは、気象データ（晴天／雨天）、大気温度を含む外部データに応じて更新され、
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、デバイスの区域内又はデバイスの接近区域内の車両を検知する検知器を含み、制御部材は、デバイスの区域内で検知され、且つ／又はデバイスに接近している車両の数が既定の閾値数を上回るか又は下回るかに従って比較的高い又は比較的低い需要を定義するように構成され、
− 充填の需要を示す信号を受信又は生成する部材は、ガスの移送モードを第１の移送モード又は第２の移送モードに切り換えるための信号を受信するように構成された無線又は有線受信機を含み、
− 第１の移送モードでは、ガスの移送は、４００〜８００バールに含まれる最大圧力における１つ以上のガス源を用いる一方、第２の移送モードでは、この最大圧力よりも低く、且つ５０〜４００バールに含まれる圧力における１つ以上のガス源を用い、
− 圧縮機は、電気式タイプのものであり、第２の移送モードでは、圧縮機の電力は、第１のモードにおける圧縮機の電力の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれ、
− 圧縮機は、決められた速度での圧縮要素の回転又は並進運動を伴うタイプのものであり、第２の移送モード中、圧縮機の圧縮要素の速度は、第１の移送モードにおける圧縮要素の速度の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれ、
− 第２の移送モードでは、いくつかのタンクの連続充填は、同数のタンクを第１の移送モードで充填するために必要とされる停止及び再始動の数と比較して少ない圧縮機の停止及び再始動の数を必要とし、
− 各ガス源は、加圧ガスのタンク、トレーラー上の加圧ガスのタンクの組の全て又は一部、気化器と組み合わされた液化ガスのタンク、加圧ガスネットワークの少なくとも１つを含む。

本発明は、上述の特徴のいずれか１つに合致する充填デバイスを使用して、１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するための方法であって、比較的高い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、第１の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填する工程又は比較的低い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、第２の移送モードに従って少なくとも１つのタンクを充填する工程を含み、第１の移送モードを使用したタンクへのガスの移送は、最大圧力でのガス源を用い、第２の移送モードを使用したタンクへのガスの移送は、この最大圧力よりも低い圧力におけるガス源を用いる、方法にも関する。

可能な他の顕著な特徴によれば、
− 方法は、比較的高い充填の需要を示す信号を、前記比較的高い充填の需要を予想して生成又は受信する工程を含み、
− 方法は、タンクの充填中、又はその後、又はその前に、バッファ貯蔵デバイスの少なくとも一部に少なくとも１つの源から且つ場合により圧縮機を使用してガスを充填する工程を含み、
− バッファ貯蔵デバイスの少なくとも一部の充填は、比較的高い充填の需要の期間中、最大圧力におけるガス源を使用して実施され、
− バッファ貯蔵デバイスの少なくとも一部の充填は、比較的低い充填の需要の期間中、この最大圧力よりも低い圧力における源から実施される。

図示されるように、デバイス１は、再循環パイプ３２を含み得、再循環パイプ３２は、圧縮機７の出口を圧縮機７の入口に接続し、弁１３が取り付けられる。一方向逆止弁も設けられ得る。この再循環パイプ３２は、必要に応じて、圧縮機７の出力流量を、圧縮機７の出口から圧縮機７の吸気口（入口）に戻されるガスの量を制御することにより制御することを可能にする。更に、このラインにバッファ貯蔵デバイス８が設けられ得、バッファ貯蔵デバイス８は、圧縮機７によって充填することができ、また必要に応じて圧縮機７のための（例えば、他のバッファ貯蔵デバイス９、１０を充填するための）ガス源を構成することができる。

弁を開閉するためのコマンドは、ステーション及び／又はトレーラー上の電子論理及び／又は遠隔制御部材の制御下にあり得る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ １つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するためのデバイスであって、別個の加圧ガス源（４、５、６）にそれぞれ接続される複数の上流端部（３）を含む回路（２）であって、少なくとも１つの圧縮機（７）と、少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）と、操作弁（１３、１４、１５、１６）の組と、充填される前記１つ又は複数のタンク（１２）に接続されることを意図された少なくとも１つの下流端部（１１）とを更に含む回路（２）を含み、前記弁（１３、１４、１５、１６）の組と前記圧縮機（７）とに接続された電子記憶及び処理制御部材（３５）を更に含み、前記制御部材（３５）は、圧力を均等化し、且つ／又は前記圧縮機（７）を使用することにより、少なくとも１つの源（４、５、６）から且つ／又は少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）から前記タンク（１２）へのガスの移送を確実にするように前記弁（１３、１４、１５、１６）及び／又は前記圧縮機（７）に命令するように構成され、前記デバイス（１）は、前記源（４、５、６）及び前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）内の前記圧力を測定するためのセンサ（２４、２５、２６、２８、２９、３０）の組を含み、前記制御部材（３５）は、少なくとも２つの別個の充填需要レベル：比較的高い需要及び比較的低い需要の中から、充填の需要を表す信号を受信又は生成するための部材（２７）を含み、前記制御部材（３５）は、少なくとも、最大圧力における前記源を用いる第１の移送モードと、前記最大圧力よりも低い圧力における前記源を用いる第２の移送モードとを使用して、ガスが前記タンク（１２）に移送されることを確実にするように構成される、デバイスにおいて、前記制御部材（３５）は、比較的高い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、前記第１の移送モードを使用して前記少なくとも１つのタンク（１２）を充填し、且つ比較的低い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、前記第２の移送モードを使用して前記少なくとも１つのタンク（８）を充填するように構成されることと、前記圧縮機（７）は、電気式タイプのものであるか、又は前記圧縮機（７）は、決められた速度での圧縮要素の回転又は並進運動を伴うタイプのものであることと、前記第２の移送モードでは、前記圧縮機（７）の電力は、前記第１のモードにおける前記圧縮機（７）の電力の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれるか、又は前記第２の移送モード中、前記圧縮機（７）の前記圧縮要素の速度は、前記第１の移送モードにおける前記圧縮要素の速度の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれることとを特徴とするデバイス。
［２］ 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、電子アジェンダ及び電子クロックを含み、前記制御部材（３５）は、比較的高い又は比較的低い需要の期間を、前記アジェンダ及び前記クロックによって定義される日付及び時間に従って定義する既定のカレンダーを格納することを特徴とする、［１］に記載のデバイス。
［３］ 前記既定のカレンダーは、量並びに日付及び時間に関する実際の充填需要データに従って更新され、且つ必要に応じて修正され、即ち、前記カレンダーは、必要に応じて、記録された過去のデータに応じて反復的且つ予測的に修正されることを特徴とする、［２］に記載のデバイス。
［４］ 前記既定のカレンダーは、気象データ（晴天／雨天）、大気温度を含む外部データに応じて更新されることを特徴とする、［２］又は［３］に記載のデバイス。
［５］ 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、前記デバイスの区域内又は前記デバイス（１）の接近区域内の車両を検知する検知器（２７）を含み、前記制御部材（３５）は、前記デバイスの前記区域内で検知され、且つ／又は前記デバイスに接近している車両の数が既定の閾値数を上回るか又は下回るかに従って比較的高い又は比較的低い需要を定義するように構成されることを特徴とする、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のデバイス。
［６］ 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、前記ガスの移送モードを前記第１の移送モード又は前記第２の移送モードに切り換えるための信号を受信するように構成された無線又は有線受信機を含むことを特徴とする、［１］〜［５］のいずれか一項に記載のデバイス。
［７］ 前記第１の移送モードでは、前記ガスの移送は、４００〜８００バールに含まれる最大圧力における１つ以上のガス源を用いる一方、前記第２の移送モードでは、前記最大圧力よりも低く、且つ５０〜４００バールに含まれる圧力における１つ以上のガス源を用いることを特徴とする、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のデバイス。
［８］ 前記第２の移送モードでは、いくつかのタンク（１２）の連続充填は、同数のタンクを前記第１の移送モードで充填するために必要とされる停止及び再始動の数と比較して少ない前記圧縮機（７）の停止及び再始動の数を必要とすることを特徴とする、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のデバイス。
［９］ 各源（４、５、６）は、加圧ガスのタンク、トレーラー上の加圧ガスのタンクの組の全て又は一部、気化器と組み合わされた液化ガスのタンク、加圧ガスネットワークの少なくとも１つを含むことを特徴とする、［１］〜［８］のいずれか一項に記載のデバイス。
［１０］ ［１］〜［９］のいずれか一項に記載の充填デバイスを使用して、１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するための方法であって、比較的高い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、前記第１の移送モードに従って少なくとも１つのタンク（１２）を充填する工程又は比較的低い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、前記第２の移送モードに従って少なくとも１つのタンク（１２）を充填する工程を含み、前記第１の移送モードを使用した前記タンク（１２）への前記ガスの移送は、前記最大圧力でのステーションの圧力における前記源を用い、前記第２の移送モードを使用した前記タンク（１２）への前記ガスの移送は、前記最大圧力よりも低い圧力におけるガス源を用いる、方法。
［１１］ 比較的高い充填の需要を示す信号を、前記比較的高い充填の需要を予想して生成又は受信する工程を含むことを特徴とする、［１０］に記載の充填方法。
［１２］ タンク（１２）の前記充填中、又はその後、又はその前に、前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部に少なくとも１つの源（４、５、６）から且つ場合により前記圧縮機（７）を使用してガスを充填する工程を含むことを特徴とする、［１０］又は［１１］に記載の充填方法。
［１３］ 前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部の前記充填は、比較的高い充填の需要の期間中、前記最大圧力における前記ガス源を使用して実施されることを特徴とする、［１２］に記載の充填方法。
［１４］ 前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部の前記充填は、比較的低い充填の需要の期間中、前記最大圧力よりも低い圧力における源から実施されることを特徴とする、［１２］又は［１３］に記載の充填方法。

Claims (14)

1. １つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するためのデバイスであって、別個の加圧ガス源（４、５、６）にそれぞれ接続される複数の上流端部（３）を含む回路（２）であって、少なくとも１つの圧縮機（７）と、少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）と、操作弁（１３、１４、１５、１６）の組と、充填される前記１つ又は複数のタンク（１２）に接続されることを意図された少なくとも１つの下流端部（１１）とを更に含む回路（２）を含み、前記弁（１３、１４、１５、１６）の組と前記圧縮機（７）とに接続された電子記憶及び処理制御部材（３５）を更に含み、前記制御部材（３５）は、圧力を均等化し、且つ／又は前記圧縮機（７）を使用することにより、少なくとも１つの源（４、５、６）から且つ／又は少なくとも１つのバッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）から前記タンク（１２）へのガスの移送を確実にするように前記弁（１３、１４、１５、１６）及び／又は前記圧縮機（７）に命令するように構成され、前記デバイス（１）は、前記源（４、５、６）及び前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）内の前記圧力を測定するためのセンサ（２４、２５、２６、２８、２９、３０）の組を含み、前記制御部材（３５）は、少なくとも２つの別個の充填需要レベル：比較的高い需要及び比較的低い需要の中から、充填の需要を表す信号を受信又は生成するための部材（２７）を含み、前記制御部材（３５）は、少なくとも、最大圧力における前記源を用いる第１の移送モードと、前記最大圧力よりも低い圧力における前記源を用いる第２の移送モードとを使用して、ガスが前記タンク（１２）に移送されることを確実にするように構成される、デバイスにおいて、前記制御部材（３５）は、比較的高い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、前記第１の移送モードを使用して前記少なくとも１つのタンク（１２）を充填し、且つ比較的低い充填の需要を示す信号の受信又は生成に応答して、前記第２の移送モードを使用して前記少なくとも１つのタンク（８）を充填するように構成されることと、前記圧縮機（７）は、電気式タイプのものであるか、又は前記圧縮機（７）は、決められた速度での圧縮要素の回転又は並進運動を伴うタイプのものであることと、前記第２の移送モードでは、前記圧縮機（７）の電力は、前記第１のモードにおける前記圧縮機（７）の電力の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれるか、又は前記第２の移送モード中、前記圧縮機（７）の前記圧縮要素の速度は、前記第１の移送モードにおける前記圧縮要素の速度の８０％〜２５％、好ましくは３０〜６０％に含まれることとを特徴とするデバイス。
2. 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、電子アジェンダ及び電子クロックを含み、前記制御部材（３５）は、比較的高い又は比較的低い需要の期間を、前記アジェンダ及び前記クロックによって定義される日付及び時間に従って定義する既定のカレンダーを格納することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記既定のカレンダーは、量並びに日付及び時間に関する実際の充填需要データに従って更新され、且つ必要に応じて修正され、即ち、前記カレンダーは、必要に応じて、記録された過去のデータに応じて反復的且つ予測的に修正されることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記既定のカレンダーは、気象データ（晴天／雨天）、大気温度を含む外部データに応じて更新されることを特徴とする、請求項２又は３に記載のデバイス。
5. 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、前記デバイスの区域内又は前記デバイス（１）の接近区域内の車両を検知する検知器（２７）を含み、前記制御部材（３５）は、前記デバイスの前記区域内で検知され、且つ／又は前記デバイスに接近している車両の数が既定の閾値数を上回るか又は下回るかに従って比較的高い又は比較的低い需要を定義するように構成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記充填の需要を示す信号を受信又は生成する前記部材（２７）は、前記ガスの移送モードを前記第１の移送モード又は前記第２の移送モードに切り換えるための信号を受信するように構成された無線又は有線受信機を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記第１の移送モードでは、前記ガスの移送は、４００〜８００バールに含まれる最大圧力における１つ以上のガス源を用いる一方、前記第２の移送モードでは、前記最大圧力よりも低く、且つ５０〜４００バールに含まれる圧力における１つ以上のガス源を用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記第２の移送モードでは、いくつかのタンク（１２）の連続充填は、同数のタンクを前記第１の移送モードで充填するために必要とされる停止及び再始動の数と比較して少ない前記圧縮機（７）の停止及び再始動の数を必要とすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 各源（４、５、６）は、加圧ガスのタンク、トレーラー上の加圧ガスのタンクの組の全て又は一部、気化器と組み合わされた液化ガスのタンク、加圧ガスネットワークの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の充填デバイスを使用して、１つ又は複数のタンクに加圧ガス、特に水素を充填するための方法であって、比較的高い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、前記第１の移送モードに従って少なくとも１つのタンク（１２）を充填する工程又は比較的低い充填の需要を示す信号の受信若しくは生成に応答して、前記第２の移送モードに従って少なくとも１つのタンク（１２）を充填する工程を含み、前記第１の移送モードを使用した前記タンク（１２）への前記ガスの移送は、前記最大圧力でのステーションの圧力における前記源を用い、前記第２の移送モードを使用した前記タンク（１２）への前記ガスの移送は、前記最大圧力よりも低い圧力におけるガス源を用いる、方法。
11. 比較的高い充填の需要を示す信号を、前記比較的高い充填の需要を予想して生成又は受信する工程を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の充填方法。
12. タンク（１２）の前記充填中、又はその後、又はその前に、前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部に少なくとも１つの源（４、５、６）から且つ場合により前記圧縮機（７）を使用してガスを充填する工程を含むことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の充填方法。
13. 前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部の前記充填は、比較的高い充填の需要の期間中、前記最大圧力における前記ガス源を使用して実施されることを特徴とする、請求項１２に記載の充填方法。
14. 前記バッファ貯蔵デバイス（８、９、１０）の少なくとも一部の前記充填は、比較的低い充填の需要の期間中、前記最大圧力よりも低い圧力における源から実施されることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の充填方法。

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