JP7370384B2 - 非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法及びシステム - Google Patents

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ジェフ ピックルズ,
スリンダー シン,
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Description

<関連出願の相互参照>
本願は、2018年11月16日に提出された『非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法及びシステム」というタイトルの米国仮出願番号62/768151及び2019年8月6日に提出された『非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法及びシステム』というタイトルの米国出願番号16/532682の優先権を請求し、それらは引用により本願に組み込まれる。
<技術分野>
本開示は、加圧ガス又は燃料の分配システムに関し、より具体的には、非石油燃料、例えば水素又は天然ガスの温度を制御するためのバイパス方法及びシステムを含む加圧ガス又は液体の分配システムに関する。
従来の技術において、液体水素を燃料として貯蔵するための貯蔵タンクを有する水素燃料補給ステーション(HRS、hydrogen refueling station)が提供されている。その貯蔵タンクは、一般的に、車両に再注入する必要がある場合、燃料が適切な温度で準備されるように、電動冷却システムと蓄熱式熱交換器(HX、heat exchanger)を組み合わせて蓄熱器の温度を一日中24時間-40℃以下に維持する。しかしながら、燃料を冷却するための蓄熱器及び熱交換器システムにおける熱エネルギーの限られた利用可能性のため、このような蓄熱器及び熱交換器(HX)システムでは、バックツーバック(back-to-back)で注入される車両数に制限があり、バックツーバックで車両に注入するために、狭い環境温度、車両タイプ及びタンク容量範囲内に調整しなければならない。例えば、蓄熱熱交換器(HXs)は、高圧水素パイプラインを有する物理的に大きいアルミニウム製ブロックであり、冷却及びコールド水素パイプラインはアルミニウムに流し込まれる。これらの「コールドブロック」は、車両の満タン時に利用可能な低温を貯蔵している。冷却によってコールドブロックを-40℃以下に継続的に維持する場合にも、全てのシステムパイプラインを所望の目標温度に維持することができないため、ノズル温度が所望の目標温度に達するまで、パイプラインネットワークを冷却する時間を必要とする。
すなわち、従来技術の方法において、その方法及びシステムの応答が遅く、所望の温度目標を達成するために30秒を必要とし、そして、一般的に、コールドブロックが広範な温度範囲、例えば、-20℃~-39℃に維持される。その温度範囲は、天候、1年の中の時期及びバックツーバック注入の数により変化する。その結果、温度が変動するため、顧客は一般的に満タンより少ない燃料が得られ、そのため、販売された水素がより少なくなり、燃料電池車両の航続距離が短くなる。
また、温度制御不備も水素燃料補給ステーションの運転及びメンテナンスコストの上昇の重要な原因である。システムが適当な温度範囲を維持できなくなる場合、技術者は水素燃料補給ステーションに行き、データに基づいて熱力システムを調整するとともに、テスト用タンクを使用して性能が向上したか否かを検証しながら調整しなければならない。通常、この過程は数日間を必要とする可能性があり、水素燃料補給ステーションがこの過程で閉じられ、ダウンタイムとコストが発生するおそれがある。
このような不足を克服するために、従来の技術では、様々な燃料温度を制御するためのシステム及び方法が使用されている。例えば、特許文献1では、ガスが受け入れタンクに入る前に、加圧ガス源から離れたガスを冷却するための冷却システムが開示されている。冷却システムは機械的冷却サイクル、例えば、圧縮及び再循環されるハイドロフルオロカーボンを使用する冷却システムを使用することができる。あるいは、冷却システムは液体水素源、及び液体水素源からの液体水素により冷却される冷蔵装置を含むことができる。冷却システムは、ガスが受け入れタンクに流れる前に加圧ガス源から離れたガスを受け入れて冷却することに適用される熱交換器をさらに含む。冷蔵装置は、受け入れタンクに注入する際に冷却が必要になるまで、凝縮可能な冷媒を使用して熱エネルギーを貯蔵することができる。ここで、冷媒はハイドロフルオロカーボンであってもよく、又は圧縮ガス、例えばアルゴンガス又は窒素ガスを使用してもよい。冷却システムは少なくとも部分的に加圧ガス源を取り囲む冷蔵容器を含むことができる。しかしながら、特許文献1に記載の水素を冷却するための方法は以下のいくつかの問題点が存在する。
(1)決まった蓄熱システムは決まった数量のバックツーバック(B2B)車両のみに適用されるので、冷却システムがシステムを再び冷却するまで、決まった蓄熱システムは車両を注入し続けることができない。ここで、ほとんどの蓄熱システムはバックツーバックで4~6台の車両を注入することができる。
(2)車両の連続的なバックツーバック注入に対して、冷却システムの冷却能力が十分に強くなく、例えば必要よりも低いため、その冷却システムは車両を連続的に注入することができない。
(3)蓄熱器を-40℃以下に維持するために、冷却は毎日24時間、毎週7日間電気を使用する必要があるので、冷却コストが高い。
(4)蓄熱熱交換器HXの表面積が決まったものであるため、蓄熱器が決まったものとなり、負荷に比べて冷却能力が比較的に小さいため、環境条件及び管路長さのような他の具体的な変化に基づいて冷却設定値を調整する必要がある。これにより、長い試運転時間、高い人件費、及び個性化されたHRSソフトウェア/ハードウェア構成をもたらす。
(5)蓄熱器は、狭い範囲の車両タンクサイズに調整され、より小さな又はより大きなタンク範囲に対して柔軟性がない。例えば、必要な燃料量が異なり、冷却要件が異なるため、軽量型車両に燃料を注入するために設計された温度制御ユニット(TCU、temperature control unit)は、バスに燃料を注入するためのものと互換性がなく、逆も同様である。
(6)温度制御ユニットは敷地面積が大きく、分配器に隣接するピット内に取り付けなければならない。TCUの敷地面積により、分配器の数及び距離が制限されているため、水素燃料補給ステーションが使用できる土地は、通常、非常に貴重である。
要するに、従来技術における温度制御ユニットは車両専用の分配器を生み出し、それにより、水素燃料の商業化及び規模化応用が制限されている。
米国特許第6619336号明細書(B2)
本開示は、従来技術の方法及びシステムにいくつかの態様の改善を提供することにより、従来技術の不足を解決する。
一つの実施形態では、液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、気化器でさらに加熱する必要がある燃料を、所望の流速を実現するのに十分な圧力で車両に供給するステップと、部分的に気化されたか又は気化されていないバイパスストリームを分流してより低温のストリームを形成するステップと、前記燃料の残部のストリームを前記気化器に供給するステップと、前記気化器から流出した前記残部のストリームを前記より低温のストリームと混合して混合燃料ストリームを形成するステップと、車両に燃料を供給するために前記混合燃料ストリームを供給するステップと、を含む、非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法を提供する。
別の実施形態では、液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、気化器でさらに加熱する必要がある燃料を、所望の流速を実現するのに十分な圧力で車両に供給するステップと、部分的に気化されたか又は気化されていないバイパスストリームを熱交換器に分流して前記熱交換器の低温側の低温流体とするステップと、前記燃料の残部のストリームを前記気化器に供給するステップと、前記気化器から流出した前記残部のストリームを前記熱交換器の低温側から流出したより低温のストリームと混合して混合燃料ストリームを形成するステップと、前記混合燃料ストリームを前記熱交換器に供給して前記熱交換器の高温側の高温流体とするステップと、を含み、前記熱交換器から流出した低温ストリームは前記バイパスストリームであり、今や、前記熱交換器の高温側における前記混合燃料ストリームの一部となる、非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法を提供する。
さらに別の実施形態では、液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、気化器でさらに加熱する必要がある燃料を、所望の流速を実現するのに十分な圧力で車両に供給するように構成されるポンプと、バイパスラインを介して部分的に気化されたか又は気化されていないバイパスストリームを熱交換器に分流し、前記熱交換器の低温側の低温流体とするように構成されるバイパスラインと、燃料の残部を受け取り、気化器から流出した前記残部のストリームを前記熱交換器の低温側から流出した前記低温流体と混合して混合燃料ストリームを形成するように構成される気化器と、低温側の低温流体を受け取るとともに、高温流体として熱交換器に供給される前記混合燃料ストリームを受け取り、高温側で熱を交換するように構成される熱交換器と、を含み、熱交換器から流出した前記低温流体はバイパスストリームであり、今や、前記熱交換器の高温側における前記混合燃料ストリームの一部となる、非石油燃料の温度を制御するためのシステムを提供する。
本明細書における図面は、本開示に対するさらなる理解を提供するためのものであり、明細書の一部を構成する。図面は以下の実施形態と共に本開示を説明するために用いられるが、本開示を限定するものではない。図面において以下の通りである。
第1の実施形態における温度制御システムの原理図である。 第1の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法のフローチャートである。 第2の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法のフローチャートである。 実施形態が提供するフローシートモデルのシミュレーション結果である。 第3の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するためのシステムの概略図である。 第4の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するためのシステムの概略図である。 第5の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するためのシステムの概略図である。
各図面において、同様の要素に同様の符号が付けられている。注意すべきことは、図面は必ずしも縮尺または比例して描かれているわけではなく、その構成要素をよりよく理解するために描かれており、範囲を限定することを意図するものではなく、例示的な説明を提供することを意図していることに留意されたい。
図1Aに示すように、一実施形態において、バイパスライン及びバイパス制御バルブは気化器の周りに設置され、燃料ストリームの温度を注入される車両のタイプに必要な正確な温度に調整する。その車両のタイプは起動シーケンス中に分配器により検出することができる。システムは分配される燃料の温度を自動的に調整し、燃料補給サイクル全体において理想的な温度を維持することができる。燃料補給サイクルは少なくとも起動シーケンス、最小燃料補給シーケンス、終了シーケンス、漏れ検査シーケンス等を含む。
具体的には、図1Aは気化器10の使用を示し、そのうちバイパスストリーム12は気化器10の上流から気化器10の下流の点に分流し、そのうちバイパスストリーム12は、例えばミキサー13を介して気化器の出口ストリームと直接混合する。バイパスストリーム12の量はコントローラ14により制御され、そのコントローラ14はバルブ15、16を制御することにより、所望の温度、圧力及び流速、例えば、-20℃~-40℃の範囲及び20MPa~100MPaの範囲に達する。所望の温度に達すると、燃料ストリームをノズルにより車両に分配することができる。
図1Bは非石油燃料の温度を制御するための方法のフローチャートを示し、その方法は以下のとおり、以下のステップ1~5(S1~S5)のうちの一つ又は複数を含む。
ステップ1(S1)において、燃料は所望の流速を実現するのに十分な圧力、例えば、燃料を車両に供給するのに十分な圧力で車両に供給される。燃料は液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、一般的に、気化と呼ばれる過程により気化器においてさらに加熱する必要がある。
ステップ2(S2)において、燃料の第1の部分は気化器を迂回するバイパスストリームとしてバイパスラインにおいて分流する。
非石油燃料が液体水素である場合、いくつかの実施形態において、燃料の第1の部分の割合は5%~95%の範囲内にあり、例えば5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%であり、好ましくは、10%~70%の範囲内にあり、例えば10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%であり、最も好ましくは、15%~40%の範囲内にあり、例えば15%、20%、25%、26%、27%、29%、30%、40%である。
ステップ3(S3)において、燃料の残部を燃料の第2の部分として気化器に提供する。ここで、蒸気、電力、気体、環境空気又は他の熱源は燃料の第2の部分を加熱気化するために用いられる。
いくつかの実施形態において、気化器を流れた後、燃料の第2の部分の温度が上昇するが、圧力は基本的に変化しない。気化された燃料の第2の部分の好ましい温度は環境温度の10~20℃の範囲内にあり、例えば-20℃~20℃である。
他の実施形態において、バイパスラインに分流された燃料の第1の部分は部分的に気化されたか又は気化されていない非石油燃料を有する混合物であってもよく、それによりバイパスストリームの温度を調整することに役立つ。例えば、バイパスストリームが完全に気化器の上流から取られると、バイパスストリームが気化されていない。しかしながら、バイパスストリームの温度を上昇させるために、第1の部分は気化器において少なくとも部分的に気化された非石油燃料を含むことができ、例えば、以下にさらに説明するように、気化器の中間点から取られる。
ステップ4(S4)において、気化器からの燃料の第2の部分はバイパスストリームと混合して混合燃料ストリームを形成し、例えば、気化器からの燃料の第2の部分はバイパスラインからの燃料の第1の部分と混合する。
非石油燃料が、例えば、液体水素である場合、混合燃料ストリームの温度は-15℃~20℃の範囲内にあり、例えば-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃であり、好ましくは、-5℃~10℃の範囲内にあり、例えば-5℃、-2℃、0℃、2℃、7℃、10℃であり、最も好ましくは、-3℃~5℃の範囲内にあり、例えば-3℃、-1℃、0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃である。
ステップ5(S5)において、次に混合燃料ストリームを分配システムにより注入するために車両に供給する。
目標圧力及び温度で車両への注入が目標密度に接近して完了しようとする場合、注入を完了する前に、バイパスライン内の燃料が分配システムの所望値と等しいことを可能にする。注入が終了する時に適切な操作を行うことにより、ホースを減圧させ、車両から切断することにより、排気を最小化する。例えば、パイプライン内のいずれの残部も貯蔵システムに戻すか又は例えば窒素ガス、アルゴンガス等の適切な不活性ガスで洗浄する。
図2はいくつかの実施形態が提供する非石油燃料、例えば液体水素又は液化天然ガスの温度を制御するための方法の別の実施形態のフローチャートを示し、その実施形態は所望の温度に達することができるだけでなく、混合燃料ストリームの温度に達することもできる。その温度は流量計、コントローラ及び分配器内の他の部品にそれほど有害ではなくなり、これらの部品の温度変動はこれらの部品の多くの早期故障の根本原因の一つである。例えば、燃料ステーションが長時間作動しない場合、加速故障及び管路漏れを引き起こすおそれがある低温燃料を導入する場合、これらの部品は昇温し、熱サイクルを受ける。まず、その方法は、非石油燃料を受け入れることに必要な温度及び圧力を特定するために、車両のタイプを例えば無線周波数識別、無線、赤外線センサ、QRコード(登録商標)、スキャナ、I/Oモジュール等によって検出したり、車両の運転者によりキーボードなどに入力したりすることによって検出して燃料補給ステーションの分配器により燃料を補給することを含む。
例えば、車両に入る所望の分配燃料温度(例えば、燃料温度設定値)は、-50℃~30℃の範囲内にあり、例えば-50℃、-30℃、-15℃、0℃、10℃、20℃、30℃であり、好ましくは、-40℃~0℃の範囲内にあり、例えば-40℃、-20℃、-5℃、0℃であり、最も好ましくは、車両に入る所望の分配燃料温度は、-40℃~-20℃の範囲内にあり、例えば-40℃、-35℃、-30℃、-25℃、-20℃であり、もちろんこれは非石油燃料及び車両のタイプに依存する。
所望の車両圧力は20MPa~100MPaの範囲内にあり、例えば20MPa、40MPa、60MPa、80MPa、100MPaであり、好ましくは35MPa~70MPaの範囲内にあり、例えば35MPa、45MPa、55MPa、65MPa、70MPaである。
次に、非石油燃料の温度を制御するための方法は、以下のとおり、ステップ10~50(S10~S50)の一つ又は複数を含む。
ステップ10(S10)において、燃料は所望の流速を実現するのに十分な圧力、例えば、燃料を車両に供給するのに十分な圧力で車両に供給される。燃料は液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、一般的に、気化と呼ばれる過程により気化器においてさらに加熱する必要がある。
ステップ20(S20)において、燃料の第1の部分はバイパスストリームとして気化器を迂回するバイパスラインにおいて熱交換器の下流に分流し、熱交換器の低温側の低温流体として提供される。
非石油燃料が液体水素である場合、いくつかの実施形態において、燃料の第1の部分の割合は5%~95%の範囲内にあり、例えば5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%であり、好ましくは、10%~70%の範囲内にあり、例えば10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%であり、最も好ましくは、15%~40%の範囲内にあり、例えば15%、20%、25%、26%、27%、29%、30%、40%である。
ステップ30(S30)において、燃料の残部を燃料の第2の部分として気化器に提供する。ここで、蒸気、電力、気体、環境空気又は他の熱源は燃料の第2の部分を加熱気化するために用いられる。
いくつかの実施形態において、気化器を流れた後、燃料の第2の部分の温度が上昇するが、圧力は基本的に変化しない。気化された燃料の第2の部分の好ましい温度は環境温度の10~20℃の範囲内にあり、例えば-20℃~20℃である。
他の実施形態において、例えば、起動シーケンス中、大容量のバイパスストリームが気化器を迂回し、熱交換器を流れ、次に気化器からの加熱された燃料と混合することにより、分配用の混合燃料ストリームを形成することが可能である。その後、気化器から離れた燃料、例えば水素は、温度設定値を満たすために、迅速に冷却することができる。
いくつかの実施形態において、例えば注入シーケンスの後半において、システムの管路を冷却すると、燃料温度設定値を維持するために、より小さな容量のバイパスストリームが必要になる。また、燃料の流体特性の変化に伴い、熱交換器の伝熱性能が変化するため、燃料の分配温度設定値を維持するためにバイパスストリームの流量を制御する必要がある。バイパスストリームの量は温度設定値、環境温度及び/又は管路の温度等に基づいて決定されることが理解される。
別の実施形態において、バイパスラインにおいて分流された燃料の第1の部分は部分的に気化されたか又は気化されていない非石油燃料を有する混合物であってもよく、それによりバイパスストリームの温度を調整することに役立つ。例えば、バイパスストリームが完全に気化器の上流から取られると、バイパスストリームが気化されていない。しかしながら、バイパスストリームの温度を上昇させるために、第1の部分は気化器において少なくとも部分的に気化された非石油燃料を含むことができ、例えば、以下にさらに説明するように、気化器の中間点から取られる。
ステップ40(S40)において、気化器からの燃料の第2の部分は熱交換器の低温側からのバイパスストリームと混合して混合燃料ストリームを形成し、例えば、気化器からの燃料の第2の部分は熱交換器からの燃料の第1の部分と混合する。
いくつかの実施形態において、熱交換器の低温側から流出したバイパスストリームの温度は熱交換器の上流のバイパスストリームの温度より高く、混合燃料ストリームの温度は環境温度に近い。
非石油燃料が、例えば、液体水素である場合、混合燃料ストリームの温度は-15℃~20℃の範囲内にあり、例えば-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃であり、好ましくは、-5℃~10℃の範囲内にあり、例えば-5℃、-2℃、0℃、2℃、7℃、10℃であり、最も好ましくは、-3℃~5℃の範囲内にあり、例えば-3℃、-1℃、0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃である。
ステップ50(S50)において、次に、混合燃料ストリームは熱交換器の高温側の高温流体として熱交換器に提供され、ここで、熱交換器の低温側の低温流体は燃料の第1の部分であり、その燃料の第1の部分は分流されたバイパスストリームであり、混合燃料ストリームの一部として混合される。
目標圧力及び温度で車両への注入が目標密度に接近して完了しようとする場合、注入を完了する前に、バイパスライン内の全ての低温燃料が分配システムの所望値と等しいことを可能にする。注入が終了する時に適切な操作を行うことにより、ホースを減圧させ、車両から切断することにより、排気を最小化する。例えば、パイプライン内のいずれの残部も貯蔵システムに戻すか又は例えば窒素ガス、アルゴンガス等の適切な不活性ガスで洗浄する。
以上の方法及びステップにおいて、燃料ストリームの温度を迅速に制御する能力はバイパスラインを流れる低温燃料の量を制御することにより提供され、その低温燃料の量はバイパス制御バルブを操作することにより制御され、例えば、比例、比例-積分、又は比例-積分-微分で制御され、それにより、燃料補給過程全体において分配される燃料の所望の分配温度設定値を維持する。ここで、低温燃料は気化器からの高温燃料と混合し、例えば、環境温度の水素を生成する。例えば、気化器を迂回した低温燃料を熱交換器の低温側に供給することにより、燃料を車両に分配する分配温度を調整する。次に、低温燃料は主燃料ストリームに再循環され、混合燃料ストリームに混合して分配される。このような方法は、バックツーバック注入の回数及び頻度に基づいて、気候条件、一年中の時期、一日中の時期、及び、システム管路及び部品の温度の変化を自動的に補償することができる。その方法は、さらに、車両のタンクサイズ、検出された車両の仕様、顧客が選択した燃料のグレード(水素のグレードの場合、注入の最終状態又は密度であってもよい)又は最終のタンク密度、水素注入時間又は他のパラメータに寄与できる他の変数に基づいて、分配温度設定値を自動的に変更するために用いられる。その方法は従来の技術の改善であり、冷却システムを使用せず、又は、例えば蓄熱ブロック交換器などの大型の冷蔵用アルミニウムブロックを必要としないため、燃料補給ステーションの資金コスト及び運営コストを低減し、顧客への水素価格を低減する。
図3はいくつかの実施形態が提供するシミュレーションモデルの結果を示すフローチャートである。例えば、熱交換器モデルを作成して燃料補給ステーションに用いられる装置の詳細なサイズ及び容量要求を特定する。そのモデルは国立標準技術研究所(NIST、National Institute of Science and Technology)の標準に基づき、液体、気体及び超臨界の水素の性質を利用して、全体的な対流係数、比熱流及び所望の熱交換器(HX)の推奨寸法及び幾何学的形状を計算する。
図3に示すように、そのモデルは、いくつかの実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法の定常状態シミュレーションを完了するために用いられる。図3における燃料は液体水素であり、その方法は、例えば、以下のようにシミュレーションするステップを含む。
ステップ10において、450bar、-252℃で、液体/超臨界状態にあり、気化器320でさらに加熱する必要がある燃料を提供する。水素を車両に分配する温度は、平衡温度に決定され、目標は-40℃であり、440barで車両に注入する。すなわち、熱交換器350の出口温度(HOTOUT)は-40℃である。
ステップ20において、数値の安定性を向上させるために、モデリング補助として、バイパスバルブ330を介して気化のないバイパスストリームをフラッシュタンク335に提供する。次に、下流の熱交換器350に提供する。次に、燃料分配プロセスを開始する。ここで、モデリングは440barの圧力で行われる。
ステップ30において、燃料の残部を第2の部分として440barで気化器320に提供する。
ステップ40において、熱交換器350の低温側を流れた-50℃のバイパスストリームと気化器320を流れた20℃の燃料の残部をミキサー325で混合することにより、4℃(MIXOUT)の混合燃料ストリームを形成する。
ステップ50において、混合燃料ストリームを熱交換器350の高温側に提供して高温流体とする。混合燃料ストリームの出口温度(HOTOUT)は-40℃である。
シミュレーションの結果から分かるように、その方法は、大きさを調整して所望の結果を取得することができる。また、分配器に入る前に混合燃料ストリームの温度(MIXOUT)が4℃であるため、流量計及び/又はバルブ及び/又は他の構成要素を有する分配器のコアは極端な低温を受けず、温度変動が少ないため、分配器及び構成要素に対してストレスの少ない温度を生成する。
動的応答時間を改善して、他の実施形態、例えば、異なる燃料、異なる車両等の容量要件を特定するために、さらにモデリングすることができることが理解される。
図4は非石油燃料の温度を制御するためのシステムの別の実施形態を示し、ここで、図4における燃料は液体水素である。
図4に示すように、システム400は、LH2ポンプ410と、バイパスバルブ430と、気化器420と、ノズル470とを含む。前記LH2ポンプ410は、液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にあり、一般的に気化と呼ばれる過程により気化器420でさらに加熱する必要がある燃料を、所望の流速を実現するのに十分な圧力で車両に供給するように構成される。前記バイパスバルブ430は、バイパスライン440を介して、部分的に気化されたか又は気化されていないバイパスストリームを熱交換器450の低温側の低温流体として熱交換器450に分流するように構成される。前記気化器420は、燃料の第2の部分として燃料の残部を受け取り、熱源を用いて気化させるように構成され、ここで、気化器420から流出した燃料の第2の部分と熱交換器から流出したバイパスストリームとを混合して混合燃料ストリームを形成し、次に混合燃料ストリームを高温流体として熱交換器の高温側に供給し、ここで、熱交換器450からの低温燃料と分流されたバイパスストリームとを混合して熱交換器450の高温側に供給される混合燃料ストリームを形成する。前記ノズル470は、水素燃料を用いて車両に注入するように構成される。
一実施形態において、バイパスストリームが気化器からの燃料の残部、例えば燃料の第2の部分と混合して混合燃料ストリームを形成した後、混合燃料ストリームを分配器460に供給することにより、車両に燃料を供給する。分配器460は熱交換器450、及び車両に燃料を分配することを監視制御するための選択可能な一組の様々な装置480、例えば、流量計、減圧器/圧力調整器、温度センサ、圧力センサ等を含む。ノズル470は、車両に燃料を分配するように設置される。
他の実施形態において、LH2ポンプ410とLH2気化器420との間のバイパスバルブ430は、熱交換器450の流速及び冷却速度を制御するために、熱交換器450の出口の選択可能なバイパスバルブ430Bで代替することができる。バイパスバルブ430/430Bの理想的な位置は燃料ステーションの具体的な配置に依存し、それは本開示において制限されない。例えば、バイパスバルブ430BがLH2気化器420と熱交換器450との間に位置する場合、燃料ストリームはより高温(-50℃)になり、その燃料ストリームはバルブに少ない圧力を印加し、装置上の熱変化及び熱衝撃が減少するため、バルブの信頼性及び耐久性を向上させる。したがって、いくつかの実施形態において、部品の耐久性を改善するために、バイパスバルブ430Bのみがバイパスストリームの分流を制御するために用いられ、それは供給源、例えばLH2ポンプ410からの液体水素(その液体水素が熱交換器450において加温される)の極端な低温を受けないからである。ここで、バイパスストリームは異なる量の部分的に気化された(又は気化された)燃料を含むことができ、すなわち、バイパスストリームが気化器の異なる段階又は位置に沿って取り出された位置に依存する。
通常の動作条件で、LH2ポンプ410は気化器420を介して燃料を供給し、気化器420において燃料が環境温度に近い時に気化され、分配器460に入る。しかしながら、燃料がノズル470に到達する前に、車両に分配するために-40℃に冷却する必要があるため、バルブ制御ユニット495はバイパスバルブ430及び/又は430Bを開くことによりLH2ポンプ410からLH2気化器420を迂回する水素燃料の割合を調整する。バイパスストリームはバイパスライン440を通って熱交換器450に流れ、ノズル470に流れる混合燃料ストリームの温度を所望の分配温度に冷却する。次に、バイパスストリームは再循環され、気化器420からの燃料の残部と混合することにより、分配用の混合燃料ストリーム(すなわち、分配ストリーム)を形成し、その混合燃料ストリームは0℃付近の平衡点に達する。したがって、所望の分配温度に達するだけでなく、極端な熱サイクルの影響を受けやすい一組の様々な装置480に効果的な熱保護を提供する。分配器460に入る混合燃料ストリームの温度(例えば図4に示す5℃)は厳密に制御された目標ではなく、分配器460内の部品が激しい熱温度サイクルに曝されないように、比較的暖かい温度範囲を提供するためだけである。
逆に、厳密に制御された唯一の目標温度は、バルブ制御ユニット495によって連続的に制御されるノズル470での分配温度である。バルブ制御ユニット495は、バイパスバルブ430(及び/又は430B)により、流量を調整し、又は選択的にノズルの総流量を考慮する場合にバイパス比率を調整することによって、分配温度目標を設定値に維持する。
それに応じて、バルブ制御ユニット495は、変化する条件、例えば、温度センサ490のセンサ測定値、ノズル470での環境要件又は温度要件を監視し、バイパスバルブ430(及び/又は430B)により燃料の第1の部分、例えばバイパス燃料をリアルタイムに絶えず調整することができる。
非石油燃料が液体水素である場合、熱交換器450は伝熱式熱交換器であってもよく、例えば、熱交換器450はアルミニウムコア熱交換器である。
図5は別の実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するためのシステムであり、それは図4と類似する機能及び構造を有するため、説明を省略する。
図5に示すように、そのシステムはポンプ510、気化器520、バイパスバルブ530A、530B及び530C、分配器560及び気化器520に沿った個々の点のいずれかに沿って提供されたバイパスライン540Bを含む。気化器520は複数の一連の熱伝達コイルを含み、ここで、気化器520のバイパスライン540Bは、異なる水素温度、例えば、気化器から取り出された段階又は位置に応じて異なる気化量を有するように設定することができる。本実施形態では、分配温度目標要件に応じて、分配温度目標設定値を満たす最高の水素温度、例えば-250℃~30℃の温度を有するバイパスライン540Bを選択してバイパスライン540においてさらに分流することにより、熱交換器550を通過する温度を低下させ、管路及び熱交換器ネットワークシステム上の熱応力を低下させる。すなわち、本実施形態では、バイパスストリームは気化器を迂回して分流された燃料の第1の部分と、気化器により提供された燃料の第1の部分よりも高温の燃料の第2の部分の少なくとも一部とを含む。
図6は別の実施形態における非石油燃料の温度を制御するためのシステムであり、それも図4と類似する特徴を有するため、ここで説明を省略する。
図6に示すように、そのシステムはポンプ610(ピストンポンプであってもよい)、気化器620、バイパスバルブ630A及び630B、及び二つの分配器660A及び660Bを含む。単一のポンプ610及び単一の気化器620は二つの分配器660A及び660Bを供給するために用いられ、ここで、各分配器は異なる目標温度及び圧力で車両に注入するために用いられる。バイパスライン640を通過するバイパスストリームは各分配器660A及び660Bに分割され、それぞれバイパスバルブ630A及び630Bにより独立して制御され、ここで、各分配器660A及び660B内の圧力調整器のような圧力制御装置はそれぞれのノズル圧力及びそれらのそれぞれの熱交換器650A及び650Bを制御するために用いられ、バイパス制御バルブ630A及び630Bは燃料分配温度を制御するために用いられる。例えば、一台の軽量(公称70MPa)車両及び一台の中型又は大型(公称35MPa)車両は、いずれも同一の水素燃料補給ステーションで注入される必要がある場合、そのシステムは二つの分配器660A及び660Bを有することによりこのような要件を満たすことができる。ここで、ポンプ610は、最高の圧力要件を満たすために、必要な圧力で燃料を提供することができる。
二つの分配器660A及び660Bを示したが、複数の分配器を使用することができる。ここで、システム要件を満たすために、単一のポンプ610及び単一の気化器620を使用して複数の分配器に供給してもよく、又は複数のポンプ及び/又は気化器を使用してもよいことが理解される。
また、コンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。ここで、コンピュータプログラムがコンピュータのプロセッサにより実行される場合、ステップ1~50を含む上記方法が実施される。
本実施形態は、非一時的なコンピュータ読取可能な媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品をも含む。ここで、そのコンピュータプログラム製品は、ステップ1~50の方法を有するコンピュータプログラムを含み、そのコンピュータプログラムがコンピュータにより実行される場合、ステップ1~50が実施される。
その熱管理システムを説明するために、以下にいくつかの例を示す。
実施例1
450bar及び20K(-253℃)の水素は95barの実質的に空の車両タンクに注入するために用いられる。この場合、30%の燃料ストリームはバイパスストリームとして分流され熱交換器に入り、熱交換器を流れた後、バイパスストリームの温度は-50℃である。水素燃料ストリームの残部は気化器に入る。次に、熱交換器を流れたバイパスストリームは気化器を流れた燃料ストリームと混合して混合燃料ストリームを形成する。ここで、混合燃料ストリームの温度は-1℃であり、その温度は分配器内の流量計、コントローラ及び他の部品に対して快適であり、温度変動による熱衝撃及び熱応力が回避される。
実施例2
450bar及び20K(-253℃)の水素は195barの実質的に空の車両タンクに注入するために用いられ、ここで、29%の燃料ストリームはバイパスストリームとして分流され熱交換器に入り、熱交換器を流れた後、バイパスストリームの温度は-50℃である。水素燃料ストリームの残部は気化器に入る。次に、熱交換器を流れたバイパスストリームは気化器を流れた燃料ストリームの残部と混合して混合燃料ストリームを形成する。ここで、混合燃料ストリームの温度は0℃であり、その温度は分配器内の流量計、コントローラ及び他の部品に対して快適である。
実施例3
450bar及び20K(-253℃)の水素は295barの実質的に空の車両タンクに注入するために用いられ、ここで、27%の燃料ストリームはバイパスストリームとして分流され熱交換器に入り、熱交換器を流れた後、バイパスストリームの温度は-50℃である。水素燃料ストリームの残部は気化器に入る。次に、熱交換器を流れたバイパスストリームは気化器を流れた水素燃料ストリームの残部と混合して混合燃料ストリームを形成する。ここで、混合燃料ストリームの温度は1℃であり、その温度は分配器内の流量計、コントローラ及び他の部品に対して快適である。
実施例4
450bar及び20K(-253℃)の水素は395barの実質的に満タンの車両タンクに注入するために用いられ、ここで、26%の燃料ストリームは分流されバイパスストリームを形成し熱交換器に入り、熱交換器を流れた後、バイパスストリームの温度は-50℃である。水素燃料ストリームの残部は気化器に入る。次に、熱交換器を流れたバイパスストリームは気化器を流れた水素燃料ストリームの残部と混合して混合燃料ストリームを形成する。ここで、混合燃料ストリームの温度は2℃であり、その温度は分配器内の流量計、コントローラ及び他の部品に対して快適である。
実施例5
450bar及び20K(-253℃)の水素は435barの実質的に満タンの車両タンクに注入するために用いられ、ここで、25%の燃料ストリームはバイパスストリームとして分流され熱交換器に入り、熱交換器を流れた後、バイパスストリームの温度は-50℃である。水素燃料ストリームの残部は気化器に入る。次に、熱交換器を流れたバイパスストリームは気化器を流れた水素燃料ストリームの残部と混合して混合燃料ストリームを形成する。ここで、混合燃料ストリームの温度は3℃であり、その温度は分配器内の流量計、コントローラ及び他の部品に対して快適である。
実施形態が提供する非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法及びシステムは少なくとも以下の利点を有する。
(1)単独の蓄冷器を除去し、資金コストを低減する。
(2)冷却システムを除去し、資金及び運営コストを低減する。
(3)燃料ステーション設備の敷地面積を減少させる。
(4)水素分配性能が向上し、冷却速度がより速く、分配温度が制御可能となり、水素分配温度の設定値を柔軟に設定できる。
(5)任意のサイズの車両タンクに柔軟に注入できる。関連技術において、単一の分配器内であっても、専用の350bar及び700barのノズルを提供するために、分配器は単独の分配チャネルを必要とする。本開示では、各ノズルが-40℃の分配温度で350barの環境温度の中型/重型(MD/HD、Medium Duty/Heavy Duty)車両及び700barの軽量車両(LDV、Light Duty Vehicleles)を迅速に注入することが可能である。
(6)分配器において、流量計、バルブ、フィルタ、レギュレータ、及び温度が-40℃(図3のMIXOUT)と低い熱サイクルに敏感である可能性のある他の装置に対して、環境温度近似領域を生成する。
以上の実施形態の説明において、具体的な特徴、構造、材料又は特性は任意の一つ又は複数の実施形態又は例において任意の適切な方式で組み合わせることができる。
本明細書に使用されるように、単数の形式で列挙され、単語「一」又は「一つ」で始まる構成要素又はステップは、明確に説明しない限り、複数の前記構成要素又はステップを排除しないと理解されたい。また、現在の前記発明の主題の「一実施形態」に対する引用は、前記特徴も含む他の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図しない。また、特に明確に規定されない限り、特定の性質を有する構成要素又は特定の性質を有する複数の構成要素を「含有する(comprising)」、「含む(including)」、又は「有する(having)」(又は類似する用語)実施形態は、当該特定の性質を有さない他の付加的な構成要素を含むことができる。
本明細書に使用されるように、「システム」又は「コントローラ」のような用語は一つ又は複数の機能を実行するように動作するハードウェア及び/又はソフトウェアを含むことができる。例えば、システム又はコントローラは、コンピュータプロセッサ、又は、コンピュータメモリのような有形及び非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体に記憶された命令に基づいて操作を実行する他の論理ベースの装置を含むことができる。又は、システム又はコントローラは、装置のハードワイヤード論理に基づいて操作を実行するハードワイヤード装置を含むことができる。なお、図面に示したシステムおよびコントローラは、ソフトウェアまたはハードワイヤード命令に基づいて操作を実行するハードウェア、操作を実行するようにハードウェアに指示するソフトウェア、またはそれらの組み合わせを表すことができる。
本明細書に記載の主題は本明細書に記載されるか又は本明細書の図面に示される構造の詳細及び構成要素の配置の応用に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載の主題は、他の実施形態であってもよく、種々の形態で実施可能である。また、本明細書で使用される表現及び用語は説明を目的とするものであり、限定的であると考えられるべきではない。本明細書における「含む(including)」、「含有する(comprising)」又は「有する」及びその変形の使用はその後に列挙されたアイテム及びその同等物及び付加的なアイテムを含むことを意図することを理解されたい。
以上の説明は例示的なものであり制限的なものではないことを理解されたい。例えば、上記実施形態(及び/又はその態様)は互いに組み合わせて使用することができる。また、現在の前記主題の範囲から逸脱しない場合に、多くの修正を行うことにより特定の状況又は材料を現在の前記主題の教示に適応させることができる。本明細書に記載されたサイズ、材料タイプ及びコーティングは開示された主題のパラメータを定義することを目的とするが、それらは限定的ではなく、例示的な実施形態である。以上の明細書を読んだ後、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかになる。したがって、本発明の主題の範囲は添付の請求項及びこれらの請求項により付与された同等物の全ての範囲を参照して決定すべきである。添付の請求項において、用語「含む(including)」と「ここで(in which)」はそれぞれ用語「含有する(comprising)」と「そのうち(where in)」の一般英語の同等物として使用される。また、以下の請求項において、用語「第1」、「第2」及び「第3」等は符号のみとして用いられ、その対象に数量要件を与えることを意図しない。また、以下の請求項の制限は、means-plus-funcionformatで書かれたものではなく、35U.S.C.§112(f)に基づいて解釈することも意図しないが、ただし、これらの請求項の限定が「~ための手段(means for)」という決まり文句を明確に使用し、その後は機能的説明であり、さらなる構造がない場合を除く。
本書面では、実施例を使用して本発明の主題のいくつかの実施形態を開示し、当業者が本発明の主題の実施形態を実施可能にしており、任意の装置又はシステムの製造及び使用、並びに任意の組み合わせた方法の実行を含む。本発明の主題における特許を許可できる範囲は、請求項により限定され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。これらの他の実施例が請求項の文言表現と区別されない構造要素を有する場合、又はそれらが請求項の文言表現と実質的な差がない等価な構造要素を含む場合、これらの他の実施例は請求項の範囲内にあることを意図する。

Claims (19)

  1. 液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にある非石油燃料を提供するステップと、
    バイパスラインにより、部分的に気化されたか又は気化されていない前記非石油燃料の少なくとも第1の部分を有するバイパスストリームを熱交換器に分流するステップと、
    前記バイパスストリームを前記熱交換器の低温側に提供するステップと、
    気化器において第2の部分を加熱して加熱された第2の部分を提供するために、前記非石油燃料の前記第2の部分を前記気化器に提供するステップと、
    前記気化器からの前記非石油燃料の前記加熱された第2の部分と前記熱交換器からの前記バイパスストリームとを混合して混合燃料ストリームを形成するステップと、
    冷却された混合燃料ストリームを得るために、前記熱交換器の高温側で前記混合燃料ストリームを前記熱交換器に供給するステップと、を含む、
    非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法。
  2. 前記非石油燃料は液化天然ガスであり、
    前記方法は、さらに、前記冷却された混合燃料ストリームを少なくとも一台の車両に供給するステップを含む、請求項に記載の流体バイパス方法。
  3. 前記非石油燃料は液体水素であり、
    前記方法は、さらに、前記冷却された混合燃料ストリームを少なくとも一台の車両に供給するステップを含む、請求項に記載の流体バイパス方法。
  4. 前記バイパスストリームの割合は5%~95%の範囲内にある、請求項に記載の流体バイパス方法。
  5. 前記冷却された混合燃料ストリームの温度は-15℃~20℃の範囲内にある、請求項に記載の流体バイパス方法。
  6. 前記熱交換器は伝熱式熱交換器である、請求項に記載の流体バイパス方法。
  7. 前記熱交換器はアルミニウムコア熱交換器であり、
    前記第1の部分は前記気化器の中間点から取られる、請求項に記載の流体バイパス方法。
  8. 所望の車両圧力は20MPa~100MPaの範囲内にある、請求項2または3に記載の流体バイパス方法。
  9. 前記非石油燃料を前記少なくとも一台の車両に分配するための分配温度は-50℃~30℃の範囲内である、請求項2または3に記載の流体バイパス方法。
  10. 前記バイパスストリームにおける前記第2の部分の量は少なくとも一つの制御可能なバルブにより制御され、前記非石油燃料を前記少なくとも一つの車両に供給するために、分配温度を分配温度設定値に維持する、請求項2または3に記載の流体バイパス方法。
  11. 前記混合燃料ストリームの前記車両への供給が完了する前に、前記バイパスストリームは前記分配温度に等しい温度に均等化される、請求項10に記載の方法。
  12. 前記非石油燃料の少なくとも第3の部分を、前記気化器から前記バイパスラインに分流するステップをさらに含み、ここで、前記第3の部分は前記気化器において少なくとも部分的に気化される、請求項に記載の方法。
  13. 前記冷却された混合燃料ストリームを前記少なくとも一台の車両に供給するステップと、
    前記非石油燃料を少なくとも第2の車両に供給するステップとを、さらに含み、ここで、前記分流されたバイパスストリームは第1のバイパスストリームと第2のバイパスストリームに分けられ、ここで、前記第1のバイパスストリームは、前記少なくとも一台の車両に流れる混合燃料ストリームを冷却するために前記熱交換器に分流され、前記第2のバイパスストリームは第2の車両に流れる第2の混合燃料ストリームを冷却するために第2の熱交換器に分流される、請求項2または3に記載の方法。
  14. 前記冷却された混合燃料ストリームを前記少なくとも一台の車両に供給するための分配器をさらに含み、前記分配器は流量計、圧力調整器、ノズル及び前記熱交換器を含む、請求項2または3に記載の方法。
  15. 液体又は実質的に超臨界の熱力学的状態にある非石油燃料を前記非石油燃料が少なくとも一台の車両に流れる圧力で少なくとも前記一台の車両に供給するように構成されるポンプと、
    部分的に気化されたか又は気化されていない前記非石油燃料を有する少なくとも第1の部分を分流するように設置され、バイパスバルブを含むバイパスラインと、
    前記ポンプからの前記非石油燃料を受け入れるための入口を含み、前記非石油燃料の少なくとも第2の部分を加熱するように構成される気化器と、
    気化器の下流に設置される熱交換器と、
    前記非石油燃料を前記車両に供給するためのノズルを含む分配器と、を含み、
    前記熱交換器は、前記バイパスラインからの前記非石油燃料の前記少なくとも第1の部分が前記熱交換器の低温側に供給され排出され、前記気化器から離れた前記非石油燃料の前記第2の部分と混合して混合燃料ストリームを形成するように構成され、
    前記分配器の前記ノズルにより、前記混合燃料ストリームを前記少なくとも一台の車両に排出する前に、前記混合燃料ストリームを前記熱交換器の高温側に供給する、
    非石油燃料の温度を制御するためのシステム。
  16. 前記気化器は複数の熱伝達コイル部を含み、少なくとも第2のバイパスバルブは前記複数の熱伝達コイル部のうちの少なくとも一つに設置され、前記バイパスラインを介して前記加熱された燃料の少なくとも第3の部分を前記熱交換器に供給する、請求項15に記載のシステム。
  17. 前記熱交換器は伝熱式熱交換器である、請求項15に記載のシステム。
  18. 前記熱交換器はアルミニウムコア熱交換器である、請求項17に記載のシステム。
  19. プロセッサによって実行されると、コンピュータにおいて実行される請求項に記載の非石油燃料の温度を制御するための流体バイパス方法を含むコンピュータプログラムを記憶する非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210045802A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 현대자동차주식회사 연속 충전 및 용량별 평가가 가능한 범용 수소 충전 평가 시스템
US20220090739A1 (en) * 2020-09-21 2022-03-24 China Energy Investment Corporation Limited Hybrid refueling station and method for refueling
US11391415B1 (en) * 2020-12-29 2022-07-19 China Energy Investment Corporation Limited Method for minimizing power demand for hydrogen refueling station
DE102021004689B8 (de) 2021-09-16 2023-03-30 Messer Se & Co. Kgaa Vorrichtung und Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff
US20230173925A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L?Exploitation Des Procedes Georges Claude Method of venting a pressurized hydrogen gas from a hydrogen station testing device
US20230392753A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-07 Plug Power Inc Systems and methods for dispensing cryogenic liquid fuel as a gas at controlled temperature using cryogenic fluid
WO2023240288A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 Plug Power Inc. Systems and methods for mixing and dispensing gas at a controlled temperature using cryogenic fluid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070095077A1 (en) 2005-11-01 2007-05-03 Chevron U.S.A. Inc. LNG by-pass for open rack vaporizer during LNG regasification
JP2012167767A (ja) 2011-02-16 2012-09-06 Iwatani Internatl Corp 燃料用水素ガス充填装置及び燃料用水素ガス充填方法
JP2014238159A (ja) 2013-06-10 2014-12-18 岩谷産業株式会社 水素ガス充填設備および水素ガス充填方法
JP2017067274A (ja) 2015-10-02 2017-04-06 株式会社神戸製鋼所 ガス供給装置及びガス供給方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687776A (en) 1992-12-07 1997-11-18 Chicago Bridge & Iron Technical Services Company Method and apparatus for fueling vehicles with liquefied cryogenic fuel
US5505232A (en) 1993-10-20 1996-04-09 Cryofuel Systems, Inc. Integrated refueling system for vehicles
US5954101A (en) 1996-06-14 1999-09-21 Mve, Inc. Mobile delivery and storage system for cryogenic fluids
US6631615B2 (en) * 2000-10-13 2003-10-14 Chart Inc. Storage pressure and heat management system for bulk transfers of cryogenic liquids
US6619336B2 (en) 2002-02-14 2003-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. System and method for dispensing pressurized gas
US6899146B2 (en) 2003-05-09 2005-05-31 Battelle Energy Alliance, Llc Method and apparatus for dispensing compressed natural gas and liquified natural gas to natural gas powered vehicles
DE102009019275A1 (de) 2008-10-09 2010-04-15 Linde Aktiengesellschaft Betanken von Fahrzeugen mit unter Druck stehenden, gasförmigen Medien
DE102009039645A1 (de) 2009-09-01 2011-03-10 Linde Aktiengesellschaft Befüllen von Speicherbehältern mit verdichteten Medien
JP2011080495A (ja) 2009-10-05 2011-04-21 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 水素充填システムの水素用熱交換器
US9494281B2 (en) * 2011-11-17 2016-11-15 Air Products And Chemicals, Inc. Compressor assemblies and methods to minimize venting of a process gas during startup operations
KR20130133540A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 현대중공업 주식회사 고압용 선박 엔진의 연료가스 공급장치
JP6114676B2 (ja) * 2012-10-31 2017-04-12 Jxエネルギー株式会社 水素ステーション
KR101726668B1 (ko) * 2014-02-24 2017-04-13 대우조선해양 주식회사 증발가스 처리 시스템 및 방법
FR3018111B1 (fr) * 2014-03-03 2019-06-07 Gdf Suez Procede et installation de transport et de liquefaction de gaz
KR101559316B1 (ko) 2015-04-09 2015-10-20 김한열 연료가스 공급 시스템
US20170191620A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 Air Liquide Industrial U.S. Lp Liquid cryogen vaporizer method and system
DE102016009672A1 (de) 2016-08-09 2018-02-15 Linde Aktiengesellschaft Wasserstofftankstelle
JP6796976B2 (ja) 2016-09-20 2020-12-09 川崎重工業株式会社 船舶
CN207648457U (zh) 2017-12-28 2018-07-24 郑州朗润智能装备股份有限公司 一种lng气化后冷能回收装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070095077A1 (en) 2005-11-01 2007-05-03 Chevron U.S.A. Inc. LNG by-pass for open rack vaporizer during LNG regasification
JP2012167767A (ja) 2011-02-16 2012-09-06 Iwatani Internatl Corp 燃料用水素ガス充填装置及び燃料用水素ガス充填方法
JP2014238159A (ja) 2013-06-10 2014-12-18 岩谷産業株式会社 水素ガス充填設備および水素ガス充填方法
JP2017067274A (ja) 2015-10-02 2017-04-06 株式会社神戸製鋼所 ガス供給装置及びガス供給方法

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