專利名稱：燃料填充裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種將氫氣或壓縮天然氣作為可燃?xì)怏w向汽車中進(jìn)行填充之燃料填充裝置及方法。
背景技術(shù)：
作為新一代的汽車，將壓縮天然氣作為燃料使用之壓縮天然氣汽車和將氫氣作為燃料使用之氫氣汽車的開(kāi)發(fā)正在不斷地取得進(jìn)展。這些汽車的特長(zhǎng)在于，碳酸氣、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等的排出量少。
這些汽車在燃燒補(bǔ)給時(shí)與通常的汽油汽車同樣，行駛到配備有將作為其燃料的壓縮天然氣或氫氣進(jìn)行填充之燃料填充裝置(dispenser，加氣機(jī))的供給基地，并從該燃料填充裝置補(bǔ)給壓縮天然氣或氫氣(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。
另外，以下將壓縮天然氣和氫氣統(tǒng)稱為可燃?xì)怏w。
作為習(xí)知技術(shù)所使用的汽車用燃料填充裝置，包括例如與形成高壓可燃?xì)怏w的供給源之蓄壓器(蓄氣器)連接的可燃?xì)怏w供給路徑、對(duì)由該蓄氣器所供給的可燃?xì)怏w的供給量進(jìn)行調(diào)整之流量調(diào)整閥、對(duì)可燃?xì)怏w的流量進(jìn)行測(cè)定并累計(jì)的累計(jì)流量計(jì)、在填充結(jié)束時(shí)停止可燃?xì)怏w的供給之切斷閥、采用當(dāng)可燃?xì)怏w的壓力超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)可閉合之構(gòu)造的防止過(guò)度填充閥。
圖14所示為習(xí)知的過(guò)度填充防止閥之一個(gè)例子的概略斷面圖。
該過(guò)度填充防止閥20包括可燃?xì)怏w流路121、利用閥體130使可燃?xì)怏w流路121開(kāi)關(guān)之閥部122、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使前述閥體130位移之閥體位移裝置123(參照非專利文獻(xiàn)2)。
另外，閥體位移裝置123在本實(shí)施形態(tài)中為彈簧，下面作為彈簧123進(jìn)行說(shuō)明。
可燃?xì)怏w流路121與可燃?xì)怏w供給路徑3連接。
閥部122包括具有閥體130的閥桿131、具有使該閥桿131可滑動(dòng)地被收納之滑動(dòng)孔132的閥箱133。
滑動(dòng)孔132與可燃?xì)怏w流路121連通。閥體130形成于與在滑動(dòng)孔132上所形成的閥室134相當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 彈簧123被收納于彈簧收納部140中，并在該彈簧收納部140內(nèi)部得到反作用力，而通過(guò)滾珠141將活塞142向閥部122的方向施力。
活塞142被收納于活塞收納部143中。
活塞142被固定在閥桿131的一端上，且活塞142和閥桿131形成一體進(jìn)行動(dòng)作。
在活塞收納部143上，連接有從過(guò)度填充防止閥120的次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3分支出的分支路徑144。通過(guò)該分支路徑144，次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3內(nèi)的可燃?xì)怏w，被供給到活塞收納部143內(nèi)的活塞142和閥部122之間。
該過(guò)度填充防止閥120象下面這樣進(jìn)行動(dòng)作。
當(dāng)從次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3向活塞收納部143的活塞142的下面?zhèn)攘魅胫畾怏w的壓力，即次級(jí)側(cè)的氣體壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，閥桿131因彈簧123的彈性力而向圖4中的下方移動(dòng)，使閥體130和可燃?xì)怏w流路121的內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙。藉此，可燃?xì)怏w流路121打開(kāi)，可燃?xì)怏w從初級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3向次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3流動(dòng)。
當(dāng)次級(jí)側(cè)的氣體壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，利用該氣體壓力，活塞142以壓縮彈簧123的形態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，使閥體130與可燃?xì)怏w流路121的內(nèi)壁抵接，從而使可燃?xì)怏w流路121閉合。藉此，可使從初級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3向次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3之可燃?xì)怏w的流動(dòng)停止。
這樣，過(guò)度填充防止閥120形成利用次級(jí)側(cè)的氣體壓力和彈簧123的彈性力之平衡，對(duì)可燃?xì)怏w流路121的開(kāi)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的構(gòu)成。換言之，過(guò)度填充防止閥120進(jìn)行開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的設(shè)定壓力，由彈簧123的彈性力決定。
非專利文獻(xiàn)1記述了一種作為壓縮天然氣用的燃料填充裝置。在該文獻(xiàn)中，揭示了一種具有對(duì)天然氣體的供給流量進(jìn)行調(diào)整的閥即過(guò)度填充防止裝置之燃料填充裝置(加氣機(jī)單元)。
非專利文獻(xiàn)1社團(tuán)法人日本GAS協(xié)會(huì)[壓縮天然氣站安全技術(shù)指針]，平成10年4月，P44非專利文獻(xiàn)2SEALTECH株式會(huì)社，[高壓用調(diào)節(jié)器]，1996年6月2日然而，一般的氣體具有在通過(guò)閥等細(xì)流路時(shí)，因焦耳-湯姆遜效果而使溫度發(fā)生變化之性質(zhì)。具體地說(shuō)，壓縮天然氣與其它的高壓氣體(惰性氣體、氧氣等)同樣，當(dāng)從壓縮狀態(tài)(例如壓力20MPa)被絕熱膨脹時(shí)，氣體溫度顯著下降。而且，氫氣與一般的氣體不同，為具有因焦耳-湯姆遜效果而使溫度上升之性質(zhì)的氣體。因此，氫氣在通過(guò)閥等時(shí)，溫度上升。
因此，存在下面這樣的問(wèn)題，當(dāng)過(guò)度填充防止閥120因通過(guò)該過(guò)度填充防止閥120內(nèi)的可燃?xì)怏w被加熱或冷卻時(shí)，彈簧123被加熱或冷卻，其彈簧常數(shù)發(fā)生變化，結(jié)果，過(guò)度填充防止閥120有時(shí)不以正確的設(shè)定壓力進(jìn)行動(dòng)作。
其次，作為汽車的燃料箱，出于減輕重量的考慮，使用由纖維強(qiáng)化塑料(FRP)構(gòu)成的容器。FRP容器考慮耐久性而規(guī)定了使用溫度的上限值，其規(guī)定值一般大約為85°。
如上所述，壓縮天然氣與其它的高壓氣體(惰性氣體、氧氣等)同樣，當(dāng)從壓縮狀態(tài)(例如壓力35MPa)被絕熱膨脹時(shí)，因焦耳-湯姆遜效果而使氣體溫度顯著下降。所以，壓縮天然氣在通過(guò)具有細(xì)孔和狹縫的機(jī)器，例如機(jī)器閥、止回閥、聯(lián)接器(coupler)時(shí)，溫度下降。
因此，當(dāng)將天然氣在燃料箱中進(jìn)行填充時(shí)，難以產(chǎn)生氣體溫度的上升，所以可不用對(duì)燃料箱溫度進(jìn)行管理，而輕松且短時(shí)間地進(jìn)行填充。
另一方面，氫氣與一般的氣體不同，為具有因焦耳-湯姆遜效果而使溫度上升之性質(zhì)的氣體。因此，氫氣在通過(guò)閥等機(jī)器等時(shí)溫度上升。另外，當(dāng)在燃料箱中進(jìn)行填充時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生因絕熱壓縮所造成的溫度上升，所以氣體溫度容易變得極高。因?yàn)橛蒄RP構(gòu)成的燃料箱在使用溫度上具有上限，所以當(dāng)進(jìn)行氫氣的填充時(shí)要求嚴(yán)格的溫度管理，而且難以提高填充速度。
因此，氫氣汽車為了不使燃料箱的溫度超過(guò)設(shè)計(jì)溫度，提出了一種一面直接測(cè)定燃料箱的溫度一面進(jìn)行填充的方法。
具體地說(shuō)，提出了一種在汽車的燃料箱中設(shè)置溫度終端(溫度傳感器)，并將燃料填充用配管連接在汽車的燃料箱上，且將溫度測(cè)定用的配線連接在上述溫度終端上，并根據(jù)檢測(cè)的燃料箱溫度對(duì)氣體供給流量進(jìn)行調(diào)整且進(jìn)行燃料填充之方法。
但是，這種填充方法除了燃料填充用配管以外，還需要將溫度測(cè)定用的配線與汽車進(jìn)行連接，存在要在操作上花費(fèi)功夫之問(wèn)題。
而且，因?yàn)闅錃庠诳諝庵械谋ㄏ孪藿鐫舛葹?vol％，爆炸上限界濃度為75vol％，所以如產(chǎn)生泄漏等非常危險(xiǎn)，因而通常在氫氣用的燃料填充裝置中所使用的構(gòu)件，適用JIS C0931所規(guī)定的耐壓防爆構(gòu)造。因此，存在需要花費(fèi)大筆的費(fèi)用進(jìn)行氫氣用的燃料填充裝置的制造和維持管理，并導(dǎo)致高價(jià)，且使該裝置大型化之問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鑒于上述問(wèn)題而形成的，具有在將氫氣或壓縮天然氣供給到汽車時(shí)，可依據(jù)設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作之過(guò)度填充防止閥的燃料填充裝置。
而且，本發(fā)明的目的是提供一種可以比較單純的構(gòu)成，安全地進(jìn)行氫氣的急速填充之燃料填充裝置。
而且，本發(fā)明的目的是提供一種能夠確實(shí)地抑制將燃料電池作為動(dòng)力源之氫氣汽車的燃料箱的溫度，且能夠以簡(jiǎn)單的操作進(jìn)行燃料填充之燃料填充裝置及方法。
為了解決前述課題，本發(fā)明提供一種燃料填充裝置，為在用于向汽車供給可燃?xì)怏w的燃料供給路徑上設(shè)置過(guò)度填充防止閥的燃料填充裝置，其特征在于前述過(guò)度填充防止閥包括可燃?xì)怏w流路、利用閥體將前述可燃?xì)怏w流路進(jìn)行開(kāi)關(guān)的閥部、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力而使前述閥體位移的閥體位移裝置、對(duì)該閥體位移裝置的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào)整部。
如利用這種燃料填充裝置，即使在可燃?xì)怏w的溫度和過(guò)度填充防止閥的動(dòng)作溫度之差較大的情況下，也可利用溫度調(diào)整部而將閥體位移裝置的溫度維持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。因此，可使過(guò)度填充防止閥按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。
過(guò)度填充防止閥的動(dòng)作溫度在一般情況下被定為常溫，所以利用溫度調(diào)整部之閥體位移裝置的溫度調(diào)整，以使該閥體位移裝置的溫度維持在常溫附近之形態(tài)進(jìn)行為佳。
在這種燃料填充裝置中，可在可燃?xì)怏w供給路徑上設(shè)置用于冷卻可燃?xì)怏w的熱交換器。藉此，能夠幾乎不使利用溫度調(diào)整部的溫度調(diào)整所需的能量增大，而將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻。
在這種情況下，前述溫度調(diào)整部形成可利用被供給到前述熱交換器的冷媒，將前述閥體位移裝置進(jìn)行冷卻之構(gòu)造為佳。藉此，使向溫度調(diào)整部之冷媒的供給變得容易實(shí)施。
本發(fā)明提供一種燃料填充裝置，為一種向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷渲刑畛錃錃獾娜剂咸畛溲b置，其特征在于具有用于冷卻氫氣的熱交換器。
藉此，可抑制氫氣急劇的溫度上升，并將氫氣急速地進(jìn)行填充。
另外，本發(fā)明提供一種燃料填充裝置，為一種向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷渲刑畛錃錃獾娜剂咸畛溲b置，其特征在于具有將液態(tài)惰性氣體作為冷媒而將氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器，且該熱交換器可利用與氫氣的熱交換，而將液態(tài)惰性氣體氣化所得到的惰性氣體向燃料填充裝置內(nèi)排出。
作為液態(tài)惰性氣體，可為例如液態(tài)氮、液態(tài)氬等。
作為前述熱交換器，可包括將氫氣利用中間媒體進(jìn)行冷卻的第1熱交換部、將中間媒體利用液態(tài)惰性氣體進(jìn)行冷卻的第2熱交換部。
本發(fā)明的燃料填充裝置為一種向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷渲刑畛錃錃獾娜剂咸畛溲b置，可采用具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行調(diào)整的流量調(diào)整閥、對(duì)經(jīng)過(guò)了該流量調(diào)整閥的氫氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置之構(gòu)成。
本發(fā)明的燃料填充裝置可采用以下這樣的構(gòu)成，具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行控制的控制裝置；該控制裝置具有存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)部、根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，利用流量調(diào)整閥的孔徑調(diào)節(jié)而對(duì)氫氣供給流量進(jìn)行控制的控制部；溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)含有用于表示填充前的燃料箱內(nèi)的溫度、向燃料箱進(jìn)行填充的氫氣的溫度、流量調(diào)整閥的孔徑、填充時(shí)的燃料箱內(nèi)的溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的燃料填充方法為一種利用燃料填充裝置，向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷鋬?nèi)填充氫氣的方法，其特征在于燃料填充裝置具有用于調(diào)整氫氣的供給量之流量調(diào)整閥、用于冷卻氫氣的冷卻裝置，并將經(jīng)過(guò)了流量調(diào)整閥的氫氣，利用冷卻裝置進(jìn)行冷卻后向燃料箱中進(jìn)行填充。
本發(fā)明可采用以下這樣的方法，使燃料填充裝置具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行控制的控制裝置；使該控制裝置具有存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)部、根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，利用流量調(diào)整閥的孔徑調(diào)節(jié)而對(duì)氫氣供給流量進(jìn)行控制的控制部；使溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)含有用于表示填充前的燃料箱內(nèi)的溫度、向燃料箱進(jìn)行填充的氫氣的溫度、流量調(diào)整閥的孔徑、填充時(shí)的燃料箱內(nèi)的溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)；并利用該燃料填充裝置進(jìn)行填充。


圖1所示為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)之燃料填充裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2所示為可適用于本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置之過(guò)度填充防止閥的一個(gè)例子的斷面圖。
圖3所示為本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)之燃料填充裝置的概略構(gòu)成圖。
圖4所示為可適用于本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置之過(guò)度填充防止閥的一個(gè)例子的斷面圖。
圖5所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第3實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖6所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第4實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖7所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第5實(shí)施形態(tài)的要部的概略構(gòu)成圖。
圖8所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第6實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖9所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第7實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。
圖10為表示圖9所示的燃料填充裝置之控制裝置的框圖。
圖11為用于說(shuō)明本發(fā)明的燃料填充方法的一個(gè)例子之程序的說(shuō)明圖。
圖12為用于說(shuō)明本發(fā)明的燃料填充方法的一個(gè)例子之程序的說(shuō)明圖。
圖13為用于說(shuō)明本發(fā)明的燃料填充方法之另一例子的流程圖。
圖14所示為習(xí)知的燃料填充裝置所使用之過(guò)度填充防止閥的一個(gè)例子的斷面圖。
符號(hào)的說(shuō)明1燃料填充裝置2貯存罐3可燃?xì)怏w供給路徑4熱交換器5壓力計(jì)6冷媒流路
9壓力計(jì)10燃料填充裝置11連接管12汽車13燃料箱14可燃?xì)怏w供給路徑15控制裝置16第1溫度計(jì)17第2溫度計(jì)18填充氣體溫度計(jì)19壓力計(jì)20過(guò)度填充防止閥21可燃?xì)怏w流路22閥部23閥體位移裝置(彈簧)24溫度調(diào)整部30閥體31閥桿32滑動(dòng)孔33閥箱34閥室40彈簧收納部
41；滾珠42活塞43活塞收納部44分支路徑50溫度傳感器51熱交換部52控制閥53冷媒導(dǎo)出路徑54控制部60燃料填充裝置61過(guò)度填充防止閥62溫度調(diào)整部63溫度傳感器64加熱器65電線66開(kāi)關(guān)67控制部120過(guò)度填充防止閥121可燃?xì)怏w流路122閥部123閥體位移裝置(彈簧)130閥體
131閥桿132滑動(dòng)孔133閥箱134閥室140彈簧收納部141滾珠142活塞143活塞收納部144分支路206鎧裝體220容器221氫氣流通路徑222液態(tài)惰性氣體供給路徑223惰性氣體排出路徑224壓力傳感器225控制部227排氣閥230燃料填充裝置231液態(tài)惰性氣體排出路徑232配管233蒸發(fā)器234排出閥
235惰性氣體排出路徑240燃料填充裝置241熱交換器242第1熱交換部242a第1容器242b氫氣流通路徑243第2熱交換部243a第2容器243b液態(tài)惰性氣體流通路徑244第1連接路徑245第2連接路徑246壓力指示調(diào)節(jié)計(jì)247調(diào)節(jié)閥321溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)322存儲(chǔ)部323控制部324顯示部325輸入部F1累積流量計(jì)M中間媒體V1流量調(diào)整閥V2切斷閥
V3止回閥T1、T2溫度α開(kāi)放速度具體實(shí)施方式
下面，根據(jù)實(shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
在以下的說(shuō)明中，將氫氣和壓縮天然氣的某一方或兩方稱為[可燃?xì)怏w]，并將氫氣汽車和壓縮天然氣汽車統(tǒng)稱為[汽車]。
第1實(shí)施形態(tài)圖1所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第1實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。圖2所示為可適用于圖1所示的燃料填充裝置之過(guò)度填充防止閥的一個(gè)例子的斷面圖。
圖1所示的燃料填充裝置1具有用于供給來(lái)自貯存罐2的可燃?xì)怏w之可燃?xì)怏w供給路徑3、對(duì)可燃?xì)怏w的供給量進(jìn)行調(diào)整之流量調(diào)整閥V1、對(duì)可燃?xì)怏w的流量進(jìn)行測(cè)定并累計(jì)之累計(jì)流量計(jì)F1、用于在填充結(jié)束時(shí)閉合可燃?xì)怏w供給路徑3的切斷閥V2、用于在該切斷閥V2產(chǎn)生故障的情況下閉合可燃?xì)怏w供給路徑3而防止過(guò)度填充之過(guò)度填充防止閥20、對(duì)可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻的熱交換器4、對(duì)向汽車12進(jìn)行填充之可燃?xì)怏w的壓力進(jìn)行檢測(cè)之壓力計(jì)5。
這里，利用溫度容易因焦耳-湯姆遜效果而上升的氫氣作為可燃?xì)怏w，進(jìn)行說(shuō)明。
熱交換器4被設(shè)置在過(guò)度填充防止閥20的次級(jí)側(cè)，可藉由利用未圖示的冷媒供給裝置被供給到該熱交換器4的冷媒，而將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻。而且，在熱交換器4和過(guò)度填充防止閥20之間，設(shè)置有用于將被供給到熱交換器4的冷媒的一部分供給到過(guò)度填充防止閥20之冷媒流路6。
作為上述冷媒，適合使用在化學(xué)性上呈惰性，且即使因事故和故障等泄漏到熱交換器4外，也不會(huì)與可燃?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)而起火或爆炸之冷媒。具體地說(shuō)，可為例如乙二醇、二氯甲烷、甲醇、液態(tài)氮、液態(tài)氬等。
在可燃?xì)怏w供給路徑3的末端，連接有撓性軟管等連接管11的一端。該連接管11的另一端，可在與汽車12的燃料罐13連接之可燃?xì)怏w供給路徑14上，通過(guò)聯(lián)接器(圖示略)進(jìn)行連接。在可燃?xì)怏w供給路徑14上，設(shè)置有止回閥V3。利用該止回閥，可防止燃料罐13內(nèi)的可燃?xì)怏w向外部泄漏。
如圖2所示，過(guò)度填充防止閥20包括可燃?xì)怏w流路21、利用閥體30開(kāi)關(guān)可燃?xì)怏w流路21的閥部22、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使前述閥體30位移之閥體位移裝置23、對(duì)該閥體位移裝置23的溫度進(jìn)行調(diào)整之溫度調(diào)整部24。
另外，閥體位移裝置23在本實(shí)施形態(tài)中為彈簧，下面作為彈簧23進(jìn)行說(shuō)明。
可燃?xì)怏w流路21與可燃?xì)怏w供給路徑3連接。
閥部22包括具有閥體30的閥桿31、具有使該閥桿31可滑動(dòng)地被收納之滑動(dòng)孔32的閥箱33。
滑動(dòng)孔32與可燃?xì)怏w流路21連通。閥體30形成于與在滑動(dòng)孔32上所形成的閥室34相當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 彈簧23被收納于彈簧收納部40中，并在該彈簧收納部40內(nèi)部得到反作用力，而通過(guò)滾珠41將活塞42向閥部22的方向(圖2中的下方)施力。
活塞42被收納于活塞收納部43中?；钊?2被固定在閥桿31的一端上，且活塞42和閥桿31形成一體進(jìn)行動(dòng)作。
在活塞收納部43上，連接有從過(guò)度填充防止閥20的次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3分支出的分支路徑44。通過(guò)該分支路徑44，次級(jí)側(cè)的可燃?xì)怏w供給路徑3內(nèi)的可燃?xì)怏w，被供給到活塞收納部43內(nèi)的活塞42和閥部22之間。
溫度調(diào)整部24包括對(duì)彈簧23的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器50、將彈簧23進(jìn)行冷卻的熱交換部51、對(duì)利用冷媒流路6被供給到該熱交換部51之冷媒的流量進(jìn)行控制的控制閥52、從熱交換部51排出冷媒的冷媒導(dǎo)出路徑53、利用溫度傳感器50的輸出信號(hào)進(jìn)行控制閥52的開(kāi)關(guān)之控制部54。
該溫度調(diào)整部24可采用藉由在溫度傳感器50的檢測(cè)值超出預(yù)先所設(shè)定的設(shè)定溫度范圍時(shí)打開(kāi)控制閥52，在低于設(shè)定溫度范圍時(shí)關(guān)閉控制閥52而進(jìn)行控制，從而將彈簧23的溫度維持在一定的設(shè)定溫度范圍內(nèi)之構(gòu)成。
下面，對(duì)過(guò)度填充防止閥20之動(dòng)作的一個(gè)例子進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
另外，在該過(guò)度填充防止閥20中，閥部22及彈簧23與圖5所示之習(xí)知的過(guò)度填充防止閥120同樣地進(jìn)行動(dòng)作，所以省略關(guān)于該動(dòng)作的說(shuō)明。
當(dāng)溫度傳感器50的檢測(cè)值超出預(yù)先所設(shè)定的設(shè)定溫度范圍時(shí)，由控制部54使控制閥52被打開(kāi)，并通過(guò)冷媒流路6將冷媒供給到熱交換部51。藉此，使彈簧收納部40及彈簧23被冷卻。
當(dāng)彈簧冷卻，且溫度傳感器50的檢測(cè)值低于上述設(shè)定溫度范圍時(shí)，由控制部54使控制閥52被關(guān)閉，并通過(guò)冷媒導(dǎo)出路徑53將冷媒從熱交換部51排出。藉此，彈簧的冷卻結(jié)束。
如象這樣使彈簧23的溫度被維持在上述設(shè)定溫度范圍中，則彈簧23的彈簧常數(shù)維持在一定值。結(jié)果，使產(chǎn)生可燃?xì)怏w流路21的開(kāi)關(guān)的切換之次級(jí)側(cè)的氣壓，即使在可燃?xì)怏w的溫度和外界氣體溫度等發(fā)生變化的情況下，仍然維持在一定值。即，過(guò)度填充防止閥20可按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。
如以上所說(shuō)明的，本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1如上所述，其過(guò)度填充防止閥20包括可燃?xì)怏w流路21、利用閥體30開(kāi)關(guān)可燃?xì)怏w流路21的閥部22、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使閥體30位移的彈簧23、對(duì)該彈簧23的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào)整部24，所以可利用溫度調(diào)整部24使彈簧23的溫度總是維持在一定的設(shè)定溫度范圍中，使過(guò)度填充防止閥20按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。因此，能夠防止過(guò)度填充防止閥20在與設(shè)定壓力明顯偏離的壓力下進(jìn)行動(dòng)作等問(wèn)題的出現(xiàn)。從而可在符合設(shè)定的填充壓力下進(jìn)行填充。
而且，由于在可燃?xì)怏w供給路徑3上設(shè)置有冷卻可燃?xì)怏w的熱交換器4，所以可幾乎不使利用溫度調(diào)整部24之溫度調(diào)整所必需的能量增大，而將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻。結(jié)果，即使為象氫氣這樣的在燃料填充裝置內(nèi)溫度容易上升的氣體，也可降低可燃?xì)怏w的填充前溫度，而將燃料罐13的溫度確實(shí)地維持在設(shè)定溫度以下。藉此，可提高可燃?xì)怏w的填充速度，并在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行填充。
另外，由于溫度調(diào)整部24可利用被供給到熱交換器4的冷媒，將彈簧23進(jìn)行冷卻，所以無(wú)需在向熱交換器4的冷媒供給源之外再準(zhǔn)備向溫度調(diào)整部24的冷媒供給源，可使燃料填充裝置1的構(gòu)成簡(jiǎn)單化。
第2實(shí)施形態(tài)圖3所示為本發(fā)明的燃料填充裝置之第2實(shí)施形態(tài)的概略構(gòu)成圖。圖4所示為可適用于圖3所示的燃料填充裝置之過(guò)度填充防止閥的一個(gè)例子的斷面圖。該第2實(shí)施形態(tài)適于溫度因焦耳-湯姆遜效果而下降的壓縮天然氣等。
圖3所示的燃料填充裝置60除了未設(shè)有熱交換器4，且過(guò)度填充防止閥61采用圖4所示的構(gòu)成以外，與第1實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1具有同樣的構(gòu)成。
過(guò)度填充防止閥61包括可燃?xì)怏w流路21、利用閥體30關(guān)閉可燃?xì)怏w流路21的閥部22、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使閥體30位移之彈簧23、對(duì)該彈簧23的溫度進(jìn)行調(diào)整之溫度調(diào)整部62。
溫度調(diào)整部62包括對(duì)彈簧23的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器63、將彈簧23進(jìn)行加熱的加熱器64、在向加熱器64供給電力之電線65上所設(shè)置的開(kāi)關(guān)66、根據(jù)溫度傳感器63的檢測(cè)值，藉由操作開(kāi)關(guān)66而對(duì)向加熱器64的電力供給及停止進(jìn)行控制之控制部67。
該溫度調(diào)整部62可采用進(jìn)行控制，以在溫度傳感器63的檢測(cè)值低于預(yù)先所設(shè)定的設(shè)定溫度范圍時(shí)，藉由操作開(kāi)關(guān)66而向加熱器64供給電力，在達(dá)到設(shè)定溫度范圍時(shí)藉由操作開(kāi)關(guān)66而停止向加熱器64的電力供給，從而能夠?qū)椈?3的溫度維持在一定的設(shè)定溫度范圍中之構(gòu)成。
本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置60如上所述，其過(guò)度填充防止閥20包括可燃?xì)怏w流路21、利用閥體30開(kāi)關(guān)可燃?xì)怏w流路21的閥部22、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使閥體30位移的彈簧23、對(duì)該彈簧23的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào)整部62，所以可利用溫度調(diào)整部62使彈簧23的溫度總是維持在一定的設(shè)定溫度范圍中，使過(guò)度填充防止閥20按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。因此，能夠防止過(guò)度填充防止閥20在與設(shè)定壓力明顯偏離的壓力下進(jìn)行動(dòng)作等問(wèn)題的出現(xiàn)。從而，即使為象壓縮天然氣這樣在燃料填充裝置內(nèi)溫度容易下降的可燃?xì)怏w，也可在符合設(shè)定的填充壓力下進(jìn)行填充。
以上根據(jù)適當(dāng)?shù)膶?shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不只限定于該實(shí)施形態(tài)，只要在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種各樣的變更。
例如，可使用下面這樣的溫度調(diào)整部，包括使閥體位移裝置的溫度上升的加熱器和使閥體位移裝置的溫度下降的熱交換器兩者，藉由進(jìn)行控制，以在溫度傳感器的檢測(cè)值超過(guò)預(yù)先所設(shè)定的設(shè)定溫度范圍時(shí)使熱交換器動(dòng)作而對(duì)閥體位移裝置進(jìn)行冷卻，在低于前述設(shè)定溫度范圍時(shí)使加熱器動(dòng)作而對(duì)閥體位移裝置進(jìn)行加熱，從而可將彈簧的溫度維持在一定的設(shè)定溫度范圍內(nèi)。
藉此，即使在例如設(shè)置有燃料填充裝置之環(huán)境的溫度急劇變動(dòng)的情況下，也可根據(jù)一定的設(shè)定溫度范圍確實(shí)地維持閥體位移裝置的溫度。所以，可防止過(guò)度填充防止閥在從設(shè)定壓力明顯偏離的壓力下進(jìn)行動(dòng)作等問(wèn)題。
熱交換器也可設(shè)置于過(guò)度填充防止閥的初級(jí)側(cè)。
第3實(shí)施形態(tài)圖5所示為本發(fā)明的燃料填充裝置的第3實(shí)施形態(tài)。
這里所示的燃料填充裝置1，在鎧裝體206內(nèi)設(shè)置有用于供給來(lái)自氫氣貯存罐2的氫氣之氫氣供給路徑3、對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行調(diào)整之流量調(diào)整閥V1、對(duì)氫氣的流量進(jìn)行測(cè)定并累計(jì)之累計(jì)流量計(jì)F1、對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器4、在氫氣供給路徑3上所設(shè)置的切斷閥V2、對(duì)向氫氣汽車12進(jìn)行填充之氫氣的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力計(jì)5。
鎧裝體206由不銹鋼等金屬、丙烯樹(shù)脂等塑料等剛性材料構(gòu)成。鎧裝體206采用氣密結(jié)構(gòu)為佳，但未必要采用嚴(yán)格的氣密結(jié)構(gòu)，只要在熱交換器4中氣化了的惰性氣體不泄漏產(chǎn)生量以上，能夠使鎧裝體206內(nèi)維持正壓即可。
熱交換器4包括由不銹鋼等構(gòu)成的容器220、在該容器220內(nèi)所配置的氫氣流通路徑221。氫氣流通路徑221被連接在氫氣供給路徑3上。而且，在容器220中，可從液態(tài)惰性氣體罐(圖示略)通過(guò)液態(tài)惰性氣體供給路徑222供給液態(tài)惰性氣體。而且，在容器220中，連接具有在鎧裝體206內(nèi)被開(kāi)口的排出口之惰性氣體排出路徑223，并可通過(guò)該惰性氣體排出路徑223，將在該容器220內(nèi)進(jìn)行了氣化之惰性氣體向鎧裝體206內(nèi)排出。
熱交換器4采用可根據(jù)利用液面?zhèn)鞲衅?圖示略)所檢測(cè)之容器220內(nèi)的液態(tài)惰性氣體的液面位置，對(duì)向容器220內(nèi)的液態(tài)惰性氣體的供給量進(jìn)行控制之構(gòu)成為佳。藉由該構(gòu)成，可使容器220內(nèi)的液態(tài)惰性氣體的量大致保持一定。
而且，熱交換器4的氫氣流通路徑221采用藉由形成線圈狀，或在外周設(shè)置散熱板，而提高氫氣和液態(tài)惰性氣體的熱交換率之構(gòu)成為佳。
作為液態(tài)惰性氣體，可使用常溫下為氣體，并在化學(xué)性上呈惰性，且可藉由將氫氣進(jìn)行稀釋而防止氫氣的引燃和爆炸之氣體。具體地說(shuō)，可為例如液態(tài)氮、液態(tài)氬等，但從價(jià)格和供給的安全性等觀點(diǎn)出發(fā)，以液態(tài)氮為佳。
在氫氣供給路徑3的末端，連接有撓性軟管等連接管11的一端。該連接管11的另一端，可通過(guò)聯(lián)接器(圖示略)連接在與氫氣汽車12的燃料箱13所連接之氫氣供給路徑14上。
符號(hào)V3為在氫氣汽車12的氫氣供給路徑14上所設(shè)置的止回閥，可防止燃料箱13內(nèi)的燃料向外部漏出。
另外，本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1采用具有對(duì)鎧裝體206的內(nèi)壓進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器224、在排出鎧裝體206內(nèi)的氣體之排氣路徑226上所設(shè)置的排氣閥227、根據(jù)壓力傳感器224的檢測(cè)值，對(duì)排氣閥227的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制的控制部225之構(gòu)成為佳。
下面，對(duì)利用本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1，向氫氣汽車12中填充氫氣的方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在對(duì)氫氣汽車12的燃料填充之前，向熱交換器4中供給液態(tài)惰性氣體，使熱交換器4的溫度充分下降，且將因前述液態(tài)惰性氣體的氣化所產(chǎn)生之惰性氣體向鎧裝體206內(nèi)排出，并驅(qū)出該鎧裝體206內(nèi)的空氣，而使鎧裝體206內(nèi)形成惰性氣體環(huán)境。
在為了進(jìn)行燃料填充而光臨燃料填充裝置1的氫氣汽車12上，將連接管11進(jìn)行連接。接著，打開(kāi)切斷閥V2，將來(lái)自貯存罐2的氫氣導(dǎo)入到氫氣供給路徑3中。氫氣的供給流量可利用流量調(diào)整閥V1，調(diào)整為適當(dāng)?shù)闹?。氫氣特別是在通過(guò)流量調(diào)整閥V1時(shí)，溫度因焦耳-湯姆遜效果而上升。
經(jīng)過(guò)了流量調(diào)整閥V1的氫氣，被導(dǎo)入到熱交換器4的氫氣流通路徑221中。藉由利用液態(tài)惰性氣體供給路徑222將液態(tài)惰性氣體導(dǎo)入到熱交換器4的容器220內(nèi)，并使該液態(tài)惰性氣體與氫氣流通路徑221內(nèi)的氫氣進(jìn)行熱交換，可使氫氣被冷卻。由熱交換器4被冷卻了的氫氣，通過(guò)切斷閥V2、連接管11、氫氣供給路徑14，被填充到燃料箱13中。
而且，液態(tài)惰性氣體因?qū)錃饬魍窂?21內(nèi)的氫氣進(jìn)行冷卻，而使其一部分氣化。氣化了的惰性氣體通過(guò)惰性氣體排出路徑223，被排出到鎧裝體206內(nèi)。
在熱交換器4中，依據(jù)因氣化所造成之減少的量，將液態(tài)惰性氣體從上述液態(tài)惰性氣體供給路徑222供給到容器220中為佳。藉此，可將容器220內(nèi)的液態(tài)惰性氣體量維持在一定量以上，且可將鎧裝體206內(nèi)的惰性氣體的壓力維持在一定值以上。
藉由根據(jù)利用壓力傳感器224所檢測(cè)的鎧裝體206內(nèi)壓，對(duì)排氣閥227的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，而使鎧裝體206的內(nèi)壓維持為正壓。
更具體地說(shuō)，當(dāng)壓力傳感器224的檢測(cè)值低于預(yù)先所設(shè)定的設(shè)定范圍時(shí)，對(duì)應(yīng)該檢測(cè)值的檢測(cè)信號(hào)被發(fā)送到控制部225，而對(duì)應(yīng)該檢測(cè)信號(hào)的控制信號(hào)被發(fā)送到排氣閥227，依據(jù)該控制信號(hào)，排氣閥227閉合。藉此，從熱交換器4排出的惰性氣體滯留在鎧裝體206內(nèi)，可提高鎧裝體206的內(nèi)壓。而且，當(dāng)壓力傳感器224的檢測(cè)值超出上述設(shè)定范圍時(shí)，對(duì)應(yīng)該檢測(cè)值的檢測(cè)信號(hào)被發(fā)送到控制部225，而對(duì)應(yīng)該檢測(cè)信號(hào)的控制信號(hào)被發(fā)送到排氣閥227，依據(jù)該控制信號(hào)，排氣閥227被打開(kāi)，使過(guò)剩的惰性氣體排出。
這樣，本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1由于具有利用液態(tài)惰性氣體對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器4，所以能夠有效地對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻，并可將低溫的氫氣向燃料箱13中進(jìn)行填充。所以，即使當(dāng)通過(guò)流量調(diào)整閥V1時(shí)氫氣溫度上升，也可利用熱交換器4進(jìn)行冷卻，能夠降低氫氣的填充前溫度。因此，可將燃料箱13的溫度確實(shí)地維持在設(shè)定溫度以下，所以能夠提高氫氣的填充速度，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行填充。
而且，由于采用可將液態(tài)惰性氣體因與氫氣的熱交換而氣化所得之惰性氣體，向燃料填充裝置1的鎧裝體206內(nèi)排出的構(gòu)成，所以可使鎧裝體206保持在惰性氣體環(huán)境中，并總是使鎧裝體206內(nèi)的氫氣和氧氣的濃度維持在較低的水平。因此，可防止氫氣的爆炸于未然。
因此，由于可將因液態(tài)惰性氣體的氣化所產(chǎn)生的惰性氣體作為保護(hù)氣體，使燃料填充裝置1所使用的電氣構(gòu)件形成JIS C 0932所規(guī)定的內(nèi)壓防爆構(gòu)造，所以無(wú)需使燃料填充裝置1為耐壓防爆構(gòu)造。從而，可利用比較簡(jiǎn)單的構(gòu)造，以低價(jià)實(shí)現(xiàn)安全的燃料填充裝置1。
第4實(shí)施形態(tài)下面，對(duì)本發(fā)明的燃料填充裝置的第4實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。圖6所示為第4實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置230之一個(gè)例子的概略構(gòu)成圖。在圖6中，與圖5所使用的符號(hào)相同的符號(hào)，意味著與圖5的構(gòu)成是相同的，省略說(shuō)明。
在本實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置230中，只是被供給到熱交換器4之液態(tài)惰性氣體的一部分向鎧裝體206內(nèi)排出。
如圖6所示，在熱交換器4上，連接有液態(tài)惰性氣體的供給路徑222和排出路徑231。而且，從液態(tài)惰性氣體排出路徑231分支出配管232，且在該配管232上連接有蒸發(fā)器233，在該蒸發(fā)器233上連接具有排出閥234的惰性氣體排出路徑235。
蒸發(fā)器233為利用散熱板等增大與鎧裝體206內(nèi)的氣體的接觸面積，并利用與鎧裝體206內(nèi)的氣體的熱交換，而加熱配管232內(nèi)的液態(tài)惰性氣體且使其氣化的裝置。而且，利用該蒸發(fā)器233進(jìn)行了氣化的惰性氣體，可通過(guò)惰性氣體排出路徑235向鎧裝體206內(nèi)排出。
而且，排出閥234藉由形成一定的孔徑，可對(duì)來(lái)自蒸發(fā)器233的液態(tài)惰性氣體的排出量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
作為蒸發(fā)器233，也可使用例如將固定一定量的液態(tài)惰性氣體進(jìn)行氣化，并將所得到的惰性氣體向鎧裝體206內(nèi)排出之蒸發(fā)器。而且，也可根據(jù)來(lái)自對(duì)鎧裝體206的內(nèi)壓進(jìn)行測(cè)定之壓力計(jì)(圖示略)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行控制，以使與該內(nèi)壓的減少量對(duì)應(yīng)之量的液態(tài)惰性氣體進(jìn)行氣化。而且，也可使蒸發(fā)器233和排氣閥227連動(dòng)進(jìn)行控制，以使利用蒸發(fā)器233之惰性氣體的氣化量和來(lái)自排氣閥227之惰性氣體的排出量相互均衡。
在可使利用蒸發(fā)器233之惰性氣體的氣化量充分增多的情況下，即使總是將排氣閥227以一定的孔徑打開(kāi)，也可防止外界氣體的進(jìn)入，所以也可根據(jù)鎧裝體206的內(nèi)壓而控制排氣閥227的開(kāi)關(guān)。
如利用這種燃料填充裝置230，由于與上述第3實(shí)施形態(tài)的燃料填充裝置1同樣地，采用可將藉由與氫氣的熱交換而使液態(tài)惰性氣體氣化所得之惰性氣體，向鎧裝體206內(nèi)排出的構(gòu)成，所以可使鎧裝體206保持在惰性氣體環(huán)境中，使燃料填充裝置230形成內(nèi)壓防爆構(gòu)造。因此，可利用比較簡(jiǎn)單的構(gòu)造，以低價(jià)實(shí)現(xiàn)安全的燃料填充裝置230。
而且，由于可增加從液態(tài)惰性氣體供給路徑222向熱交換器4的液態(tài)惰性氣體的供給量，并將過(guò)剩的液態(tài)惰性氣體由液態(tài)惰性氣體排出路徑231排出，所以可提高熱交換器4內(nèi)的液態(tài)惰性氣體的流速，并提高液態(tài)惰性氣體和氫氣的熱交換效率。因此，能夠提高熱交換器4的冷卻能力。
第5實(shí)施形態(tài)下面，關(guān)于本發(fā)明的燃料填充裝置的第5實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。圖7所示為該燃料填充裝置240之一個(gè)例子的概略構(gòu)成圖。在圖7中，與在圖5、6中所使用的符號(hào)相同的符號(hào)，意味著與圖5、6的構(gòu)成是相同的，省略說(shuō)明。
在該燃料填充裝置240中，熱交換器241具有將氫氣利用中間媒體M進(jìn)行冷卻的第1熱交換部242、將中間媒體M利用液態(tài)惰性氣體進(jìn)行冷卻的第2熱交換部243。
第1熱交換部242具有收納中間媒體M的第1容器242a、在該第1容器242a中所設(shè)置的氫氣流通路徑242b。氫氣流通路徑242b與氫氣供給路徑3連接。
而且，第2熱交換部243具有收納中間媒體M的第2容器243a、在該第2容器243a內(nèi)所設(shè)置的液態(tài)惰性氣體流通路徑243b。液態(tài)惰性氣體流通路徑243b與液態(tài)惰性氣體供給路徑222及液態(tài)惰性氣體排出路徑231連接。
第1容器242a與第2容器243a對(duì)外部形成氣密設(shè)置。
作為中間媒體M，最好為藉由利用液態(tài)惰性氣體的冷卻而液化，且呈現(xiàn)不固化的性狀之流體。作為中間媒體M，可使用例如甲醇、二氯甲烷、Fluorinert等。中間媒體M在第1容器242a及第2容器243a內(nèi)，處于一種氣液平衡的狀態(tài)下。
第1容器242a的上部和第2容器243a的下部，利用第1連接路徑244被連接。而且，第2容器243a的上部和第1容器242a的上部，利用第2連接路徑245被連接。
藉此，熱交換器4可通過(guò)第1連接路徑244，將第2容器243a內(nèi)的液態(tài)的中間媒體M導(dǎo)入第1容器242a內(nèi)，并通過(guò)第2連接路徑245，將第1容器242a內(nèi)的氣體的中間媒體M導(dǎo)入第2容器243a內(nèi)。
熱交換器241內(nèi)的中間媒體M，可在第1容器242a和第2容器243a之間，通過(guò)第1及第2連接路徑244、245進(jìn)行循環(huán)。
更具體地說(shuō)，中間媒體M在第2容器243a中，由在液態(tài)惰性氣體流通路徑243b中流動(dòng)的液態(tài)惰性氣體被冷卻，并通過(guò)第1連接路徑244移動(dòng)到第1容器242a，且在那里對(duì)氫氣流通路徑242b內(nèi)所流過(guò)的氫氣進(jìn)行冷卻。利用從氫氣得到的熱進(jìn)行氣化之中間媒體M，通過(guò)第2連接路徑245向第2容器243a移動(dòng)，并在那里由液態(tài)惰性氣體流通路徑243b內(nèi)所流過(guò)的液態(tài)惰性氣體被冷卻，且再次液化。
在該熱交換器241中，設(shè)置有用于測(cè)定中間媒體M的氣相的壓力之壓力指示調(diào)節(jié)計(jì)246，該壓力指示調(diào)節(jié)計(jì)246進(jìn)行控制，以在中間媒體M因氫氣的冷卻而氣化，且中間媒體M的氣相壓力達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，打開(kāi)在液態(tài)惰性氣體供給路徑222上所設(shè)置的調(diào)節(jié)閥247，而在中間媒體M的氣相壓力變得低于規(guī)定值時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥247。
藉此，當(dāng)中間媒體M的氣相壓力達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，在液態(tài)惰性氣體流通路徑243b中流過(guò)液態(tài)惰性氣體，對(duì)中間媒體M進(jìn)行冷卻，使其氣相壓力下降。當(dāng)中間媒體M的壓力不足規(guī)定值時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥247而停止液態(tài)惰性氣體的流通，中止對(duì)中間媒體M的冷卻。
藉此，可將中間媒體M的氣相壓力維持在一定的范圍內(nèi)。即，可將處于氣液平衡狀態(tài)下之中間媒體M的溫度維持在一定的范圍內(nèi)。
如利用這種燃料填充裝置240，可向置入有中間媒體M的熱交換器241供給液態(tài)惰性氣體，并利用該液態(tài)惰性氣體對(duì)中間媒體M進(jìn)行冷卻，將其溫度在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，且利用該中間媒體M對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻，所以可精度良好地進(jìn)行氫氣的冷卻溫度的調(diào)節(jié)。
以上，根據(jù)適當(dāng)?shù)膶?shí)施形態(tài)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不只限定于該實(shí)施形態(tài)，只要在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種各樣的變更。
在上述實(shí)施形態(tài)中，是利用將熱交換器241設(shè)置在鎧裝體206內(nèi)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限定于此，也可將熱交換器241設(shè)置在鎧裝體206外。在這種情況下，可藉由將利用熱交換進(jìn)行了氣化之惰性氣體導(dǎo)入到鎧裝體內(nèi)，而得到同樣的效果。
而且，也可在例如鎧裝體206中安裝氧濃度計(jì)和氫濃度計(jì)，對(duì)鎧裝體206內(nèi)的氧和氫的濃度進(jìn)行監(jiān)視。在這種情況下，如根據(jù)這些氣體濃度計(jì)的檢測(cè)值，控制液態(tài)惰性氣體供給路徑222的流量和蒸發(fā)器233的氣化量、排氣閥227的開(kāi)關(guān)等，且在氧和氫的濃度升高之前增加液態(tài)惰性氣體的供給量，利用該惰性氣體對(duì)氧和氫進(jìn)行稀釋并排出，則可進(jìn)一步提高安全性。
第6實(shí)施形態(tài)圖6所示為本發(fā)明之燃料填充裝置的第6實(shí)施形態(tài)。
這里所示的燃料填充裝置1包括用于供給來(lái)自氫氣貯存罐2的氫氣之供給路徑3、對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行調(diào)整之流量調(diào)整閥V1、對(duì)氫氣的流量進(jìn)行測(cè)定并累計(jì)之累計(jì)流量計(jì)F1、在供給路徑3上所設(shè)置的切斷閥V2、對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器4(冷卻裝置)。
在流量調(diào)整閥V1的初級(jí)側(cè)(氫氣流動(dòng)方向的上流側(cè))及次級(jí)側(cè)(下流側(cè))的供給路徑3上，設(shè)置有分別對(duì)氫氣溫度進(jìn)行檢測(cè)的第1及第2溫度計(jì)16、17。
在熱交換器4的次級(jí)側(cè)的供給路徑3上，設(shè)置有對(duì)所填充之氫氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)的填充氣體溫度計(jì)18(填充氣體溫度檢測(cè)裝置)、對(duì)所填充之氫氣的壓力進(jìn)行檢測(cè)之壓力計(jì)19(壓力檢測(cè)裝置)。
熱交換器4具有使氫氣流通的氫氣流通管4a，可利用冷媒對(duì)氫氣流通管4a內(nèi)的氫氣進(jìn)行冷卻。
作為熱交換器4，可利用將乙二醇作為冷媒的冷風(fēng)(chiller)致冷機(jī)。在這種情況下，在熱交換器4上連接使冷媒循環(huán)的循環(huán)路徑。而且，也可利用將空氣作為冷媒的散熱片式熱交換器。
而且，也可使用藉由液態(tài)氮、氟里昂等冷媒對(duì)氫氣進(jìn)行直接冷卻，或以液態(tài)氮、氟里昂等將其它的冷媒進(jìn)行冷卻，并以該冷媒對(duì)氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器等。
另外，這些構(gòu)成機(jī)器未必一定要收納在燃料填充裝置內(nèi)，例如當(dāng)將流量調(diào)整閥在氫氣貯存罐2附近個(gè)別放置時(shí)，通過(guò)流量調(diào)整閥而溫度上升的氫氣，在到達(dá)熱交換器之前已進(jìn)行空氣冷卻，可節(jié)省在熱交換器的冷卻能量。
在供給路徑3的末端，連接有將來(lái)自燃料填充裝置1的氫氣供給到氫氣汽車12之撓性軟管等連接管11的一端。
連接管11的另一端可通過(guò)聯(lián)接器(圖示略)連接在氫氣汽車12內(nèi)的供給路徑14上。
符號(hào)V3為在氫氣汽車12的供給路徑14上所設(shè)置的止回閥，可防止燃料箱13內(nèi)的燃料向外部漏出。
下面，利用燃料填充裝置1，對(duì)向氫氣汽車12的燃料箱13填充氫氣的方法進(jìn)行說(shuō)明。
在為了進(jìn)行燃料填充而光臨燃料填充裝置1的氫氣汽車12上，將連接管11進(jìn)行連接。
接著，打開(kāi)切斷閥V2，將來(lái)自貯存罐2的氫氣導(dǎo)入到供給路徑3。該氫氣的供給流量，可利用流量調(diào)整閥調(diào)整為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 氫氣在通過(guò)流量調(diào)整閥V1時(shí)，其溫度因焦耳-湯姆遜效果而上升。
在熱交換器4中，氫氣由冷媒被冷卻。當(dāng)使用冷風(fēng)致冷機(jī)作為熱交換器4時(shí)，氫氣由作為冷媒的乙二醇被冷卻。
以熱交換器4被冷卻的氫氣，通過(guò)連接管11、供給路徑14被填充到燃料箱13中。
燃料填充裝置1由于具有將氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器4，所以可將低溫的氫氣向燃料箱13中進(jìn)行填充。
所以，即使當(dāng)通過(guò)流量調(diào)整閥V1時(shí)，氫氣溫度上升，也可防止燃料箱13的溫度過(guò)度上升。
因此，可確實(shí)地將燃料箱13的溫度維持在設(shè)定溫度以下。
而且，與在填充操作時(shí)對(duì)燃料箱的溫度進(jìn)行測(cè)定之習(xí)知的填充方法相比，燃料箱13的溫度管理變得容易，所以可以簡(jiǎn)單的操作進(jìn)行燃料填充。
第7實(shí)施形態(tài)圖9所示為本發(fā)明之燃料填充裝置的第7實(shí)施形態(tài)。
這里所示的燃料填充裝置10，在具有用于控制氫氣的供給量之控制裝置15這一點(diǎn)上，與圖8所示的燃料填充裝置1不同。
如圖10所示，控制裝置15具有用于存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321的存儲(chǔ)部322、利用流量調(diào)整閥V1的孔徑調(diào)節(jié)而控制氫氣供給流量之控制部323、顯示檢測(cè)值和運(yùn)算結(jié)果的顯示部324、輸入設(shè)定值等的輸入部325。
溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321包括表示填充前的燃料箱13內(nèi)的溫度T1(填充前箱內(nèi)溫度)、向燃料箱13進(jìn)行填充的氫氣的溫度T2(填充氣體溫度)、流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α、填充時(shí)的燃料箱內(nèi)的溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)。
即，溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321包括將填充前箱內(nèi)溫度T1、填充氣體溫度T2、流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α，分別設(shè)定為一定的值，并在實(shí)際操作時(shí)進(jìn)行向燃料箱的燃料填充試驗(yàn)，且屆時(shí)對(duì)燃料箱內(nèi)的溫度變化進(jìn)行調(diào)查之結(jié)果。
另外，在該燃料填充測(cè)試中，使燃料填充在箱內(nèi)壓力從零達(dá)到設(shè)計(jì)壓力(例如35MPa)的過(guò)程中進(jìn)行為佳。作為燃料箱，使用在氫氣汽車中標(biāo)準(zhǔn)使用的150升容量的燃料箱為佳。
溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321可使用鍵盤等輸入裝置，任意地進(jìn)行輸入及更新。
所謂填充前箱內(nèi)溫度T1，是指填充燃料之前的燃料箱13內(nèi)的溫度。填充前箱內(nèi)溫度T1，被認(rèn)為通常受到氫氣汽車12所行駛的環(huán)境之氣溫的影響。
假設(shè)將可設(shè)想氫氣汽車12的使用之環(huán)境中的氣溫設(shè)定為-40～50℃的范圍，則可認(rèn)為填充前箱內(nèi)溫度T1也為-40～50℃的范圍。
填充氣體溫度T2為向燃料箱13中進(jìn)行填充之氫氣的溫度，可依據(jù)熱交換器4的冷卻能力和設(shè)定而確定。
例如在將50wt％乙二醇作為冷媒之冷風(fēng)致冷器用作熱交換器4的情況下，填充氣體溫度T2可設(shè)定為一種以最低冷卻溫度即-20℃作為下限，而使上限為10℃的范圍。
流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α表示根據(jù)貯存罐2的壓力，在一定時(shí)間內(nèi)可增大為何種程度的孔徑。
例如具有用于堵塞閥座上所形成的孔徑部之閥體、與其連接之活塞的流量調(diào)整閥V1，可將在一定時(shí)間內(nèi)，活塞從堵塞孔徑部的狀態(tài)(孔徑為零)向孔徑增大的方向所移動(dòng)的距離，作為開(kāi)放速度α?；钊囊苿?dòng)距離可利用對(duì)活塞的全移動(dòng)距離之百分比而表示。作為開(kāi)放速度α的具體例子，可為例如每30秒期間的活塞移動(dòng)距離(％)。
另外，在本發(fā)明中，也可取代流量調(diào)整閥的開(kāi)放速度，而使用流量調(diào)整閥的孔徑。
即，本發(fā)明中所說(shuō)的[流量調(diào)整閥的孔徑]，既可為作為增大孔徑的速度之開(kāi)放速度，也可為孔徑本身。
另外，貯存罐2既可為復(fù)數(shù)個(gè)，也可適用從低壓的貯存罐向高壓側(cè)依次切換填充的方法。
下面，參照?qǐng)D9～圖12，以利用燃料填充裝置10的情況作為例子，對(duì)本發(fā)明之燃料填充方法的第7實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
在溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321中，也可預(yù)先將設(shè)置有燃料填充裝置10的區(qū)域之過(guò)去的氣溫，按日期和時(shí)刻進(jìn)行輸入。
另外，在溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321中，為了不使燃料填充裝置10的設(shè)置場(chǎng)所受到限定，可將能夠設(shè)想燃料填充裝置10的設(shè)置之所有地區(qū)的氣溫?cái)?shù)據(jù)預(yù)先進(jìn)行輸入。
這里所示的填充方法在控制部323中，進(jìn)行以下(1)～(3)所示的運(yùn)算處理，決定流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α。
(1)填充前箱內(nèi)溫度T1的預(yù)測(cè)由溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321內(nèi)的過(guò)去的氣溫?cái)?shù)據(jù)，預(yù)測(cè)將氫氣在氫氣汽車12中進(jìn)行填充時(shí)的氣溫。
氣溫的預(yù)測(cè)可根據(jù)過(guò)去同日期(同日)及同時(shí)刻的氣溫和填充時(shí)的氣候等而進(jìn)行。
在貯存罐2被設(shè)置在燃料填充裝置10附近時(shí)，貯存罐2內(nèi)的溫度是與燃料填充裝置10附近的氣溫對(duì)應(yīng)的，所以也可根據(jù)貯存罐2內(nèi)的溫度對(duì)氣溫進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如可認(rèn)為填充時(shí)的氣溫與貯存罐2內(nèi)的溫度大致相同。在這種情況下，只要能在貯存罐2內(nèi)設(shè)置溫度計(jì)(溫度檢測(cè)裝置)，并將根據(jù)檢測(cè)值的檢測(cè)信號(hào)輸入到控制部323即可。
另外，填充時(shí)的氣溫，也可利用氣溫計(jì)(氣溫檢測(cè)裝置)進(jìn)行直接測(cè)定。在這種情況下，只要能將根據(jù)檢測(cè)值的檢測(cè)信號(hào)輸入到控制部323即可。
填充前箱內(nèi)溫度T1，由于被認(rèn)為受到氫氣汽車12所行駛的環(huán)境之氣溫的影響，所以可根據(jù)上述預(yù)測(cè)或測(cè)定的氣溫，對(duì)填充前箱內(nèi)溫度T1進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如填充前箱內(nèi)溫度T1可認(rèn)為與上述氣溫大致相同。在圖11所示的例子中，填充前箱內(nèi)溫度T1被設(shè)想為在-40～50℃的范圍內(nèi)，以每10℃為1階段分為9個(gè)階段。
在該例子中，預(yù)測(cè)填充前箱內(nèi)溫度T1為9階段的設(shè)想溫度中的20℃。
在填充時(shí)的氣溫預(yù)測(cè)值不符合上述9階段的設(shè)想溫度中的任一個(gè)時(shí)，從上述9階段的設(shè)想溫度中選擇最接近的值(較佳為較預(yù)測(cè)值高且最接近的值)，并將其作為填充前箱內(nèi)溫度T1即可。
而且，也可根據(jù)關(guān)于預(yù)測(cè)值的前后設(shè)想溫度之?dāng)?shù)據(jù)，補(bǔ)全數(shù)據(jù)，并根據(jù)該補(bǔ)全數(shù)據(jù)決定填充前箱內(nèi)溫度T1。
(2)填充氣體溫度T2的設(shè)定根據(jù)熱交換器4的設(shè)定，確定向燃料箱13中進(jìn)行填充之氫氣的溫度。
在圖11所示的例子中，所填充之氫氣的溫度被設(shè)想為依據(jù)熱交換器4的設(shè)定，在-10～10℃的范圍內(nèi)，以每5℃為1階段分為5個(gè)階段。
該例子是關(guān)于使熱交換器4滿載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，且填充氣體溫度T2在5階段的溫度中，被設(shè)定為作為最低冷卻溫度的-10℃。
在實(shí)際所填充之氫氣的溫度(實(shí)際的填充溫度)不符合上述5階段的溫度中的任一個(gè)時(shí)，從上述5階段的溫度中選擇與實(shí)際的填充溫度最接近的值(較佳為較實(shí)際的填充溫度高且最接近的值)，并將其作為填充氣體溫度T2即可。而且，也可根據(jù)關(guān)于實(shí)際的填充溫度前后的設(shè)想溫度之?dāng)?shù)據(jù)，補(bǔ)全數(shù)據(jù)，并根據(jù)該補(bǔ)全數(shù)據(jù)決定填充氣體溫度T2。
另外，填充氣體溫度T2也可利用填充氣體溫度計(jì)18進(jìn)行直接測(cè)定。在這種情況下，只要能將根據(jù)檢測(cè)值的檢測(cè)信號(hào)輸入到控制部323即可。
(3)流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α的設(shè)定在圖11所示的例子中，開(kāi)放速度α設(shè)定為以下3個(gè)階段。
α1在30秒期間打開(kāi)100％α2在30秒期間打開(kāi)75％α3在30秒期間打開(kāi)50％開(kāi)放速度α以活塞從堵塞流量調(diào)整閥V1的孔徑部的狀態(tài)(孔徑為零)向增大孔徑的方向進(jìn)行移動(dòng)之距離表示。
活塞移動(dòng)距離以對(duì)活塞的全移動(dòng)距離之百分比表示。
圖12表示在填充前箱內(nèi)溫度T1為20℃，填充氣體溫度T2為-10℃時(shí)，將開(kāi)放速度設(shè)定為α1～α3中的任一個(gè)之情況下的，填充時(shí)的燃料箱13內(nèi)的溫度經(jīng)時(shí)變化。
在圖示例中，因?yàn)槿剂舷?3的設(shè)計(jì)溫度為85℃，所以需要使箱內(nèi)溫度為85℃以下。
如圖12(a)所示，當(dāng)使開(kāi)放速度為α1時(shí)，填充時(shí)的箱內(nèi)溫度會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)溫度85℃。
如圖12(b)及圖12(c)所示，在使開(kāi)放速度為α2或α3的情況下，填充時(shí)的箱內(nèi)溫度為設(shè)計(jì)溫度85℃以下。
對(duì)使開(kāi)放速度為α2的情況和為α3的情況進(jìn)行比較可知，在更高開(kāi)放速度α2的情況下填充速度高，所以選擇開(kāi)放速度α2。
在控制部323中，進(jìn)行上述(1)～(3)，當(dāng)選擇流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α2時(shí)，與開(kāi)放速度α2對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)被發(fā)送向流量調(diào)整閥V1。流量調(diào)整閥V1根據(jù)該控制信號(hào)，使其開(kāi)度增大為開(kāi)放速度α2。
藉此，與流量調(diào)整閥V1的開(kāi)度對(duì)應(yīng)之流量的氫氣，從貯存罐2通過(guò)供給路徑3、連接管11，被填充到氫氣汽車12的燃料箱13中。
填充時(shí)的燃料箱13內(nèi)的溫度，顯示與圖12(b)所示的內(nèi)容接近的經(jīng)時(shí)變化，所以箱內(nèi)溫度被保持在設(shè)計(jì)溫度以下。
另外，圖12(a)～圖12(c)所示的溫度變化數(shù)據(jù)，為使填充開(kāi)始時(shí)的箱內(nèi)壓力為零的情況。
通常，為了進(jìn)行燃料填充而訪問(wèn)燃料填充裝置10的氫氣汽車12，可認(rèn)為其燃料箱13內(nèi)的氫氣并不為零，而在燃料箱13內(nèi)殘留有氫氣。在這種情況下，與填充開(kāi)始時(shí)的箱內(nèi)壓力為零的場(chǎng)合相比，可新填充之燃料的量變少，所以可使填充時(shí)的溫度上升幅度被抑制得較低。
因此，即使根據(jù)填充開(kāi)始時(shí)的箱內(nèi)壓力為零的情況(圖12(a)～圖12(c))對(duì)開(kāi)放速度α進(jìn)行設(shè)定，也不會(huì)產(chǎn)生安全上的問(wèn)題。
在上述燃料填充裝置10中，由于具有存儲(chǔ)了溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321的存儲(chǔ)部322，所以可根據(jù)關(guān)于填充前箱內(nèi)溫度T1、填充氣體溫度T2、流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α、填充時(shí)的箱內(nèi)溫度變化的關(guān)系之?dāng)?shù)據(jù)，在箱內(nèi)溫度不超出設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi)，選擇較大的流量調(diào)整閥V1的孔徑。
因此，可將燃料箱13內(nèi)的溫度維持在較低水平，且縮短填充時(shí)間。
另外，在向燃料箱13的燃料填充量(對(duì)箱13的設(shè)計(jì)壓力之填充壓力)不足100％的情況下(例如填充量為50％的情況下)，可采用以下所示的填充方法。
由于在氫氣汽車12的供給路徑14上設(shè)置有止回閥V3，所以當(dāng)供給的氫氣壓力變得較燃料箱13內(nèi)的壓力大時(shí)，開(kāi)始供給氫氣。
因此，可使氫氣填充開(kāi)始時(shí)的氫氣壓力(填充開(kāi)始?jí)毫?與燃料箱13內(nèi)的壓力(殘留氣體壓力)大致相等，而該壓力可利用壓力計(jì)9進(jìn)行檢測(cè)。
藉由預(yù)先在溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)321中，準(zhǔn)備每填充開(kāi)始時(shí)壓力之填充時(shí)的箱內(nèi)溫度變化的數(shù)據(jù)，可預(yù)測(cè)箱內(nèi)的氫氣量達(dá)到作為目的之填充量的時(shí)間。
即，藉由根據(jù)關(guān)于溫度T1，T2、開(kāi)放速度α、填充開(kāi)始時(shí)壓力、填充時(shí)的箱內(nèi)溫度變化的關(guān)系之?dāng)?shù)據(jù)，可在達(dá)到上述目的填充量為止的時(shí)間內(nèi)且不超出設(shè)計(jì)溫度的范圍中，選擇較大的流量調(diào)整閥V1的孔徑。
藉此，可確實(shí)地將燃料箱13的溫度維持在較低的水平，且輕松地進(jìn)行填充操作。
下面，參照?qǐng)D13，對(duì)本發(fā)明的燃料填充方法的另一例子進(jìn)行說(shuō)明。
在該填充方法中，可選擇以盡量縮短填充時(shí)間為目的之[急速填充]、以將箱內(nèi)溫度抑制得較低且增多填充量為目的之[量填充]中的某一種。
首先，對(duì)急速填充進(jìn)行說(shuō)明。
急速填充與上述第7實(shí)施形態(tài)的方法同樣，根據(jù)關(guān)于填充前箱內(nèi)溫度T1、填充氣體溫度T2、流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α、填充時(shí)的箱內(nèi)溫度變化的關(guān)系之?dāng)?shù)據(jù)，在箱內(nèi)溫度不超出設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi)，選擇最大的流量調(diào)整閥V1的孔徑。
例如，在如圖13所示，填充前箱內(nèi)溫度T1為20℃，且填充氣體溫度T2為-10℃的情況下，可在箱內(nèi)溫度不超出設(shè)定溫度的范圍內(nèi)，選擇作為最大的流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度之α2。
另外，在熱交換器4的冷卻能力足夠大，且即使使流量調(diào)整閥V1的孔徑最大，箱內(nèi)溫度也不會(huì)超出設(shè)計(jì)溫度的情況下，也可總是選擇最大的流量調(diào)整閥V1的孔徑。
下面，對(duì)量填充進(jìn)行說(shuō)明。
首先，與急速填充同樣地，決定填充前箱內(nèi)溫度T1、填充氣體溫度T2。
量填充與急速填充不同，當(dāng)選擇流量填充閥V1的開(kāi)放速度α?xí)r，在不超出設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi)，可不選擇最高開(kāi)放速度α，而選擇比較低的開(kāi)放速度α。
例如，在如圖13所示，填充前箱內(nèi)溫度T1為20℃，填充氣體溫度T2為-10℃的情況下，可在箱內(nèi)溫度不超出設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi)，選擇作為比較小的流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度之α3。
該方法與急速填充相比，填充所需的時(shí)間增長(zhǎng)，但因?yàn)樘畛渌俣茸兊?，所以可將箱?nèi)溫度抑制在較低水平。
因此，可使氫氣填充量增多。
急速填充適用于箱內(nèi)的殘留氫氣量多，且應(yīng)填充之氫氣量少的情況為佳。這是因?yàn)?，在填充量少的情況下，即使填充速度快，箱內(nèi)的溫度上升幅度也小。
量填充適用于箱內(nèi)的殘留氫氣量少，且應(yīng)填充之氫氣量多的情況為佳。這是因?yàn)?，在填充量多的情況下，箱內(nèi)的溫度容易上升。
急速填充和量填充的選擇，既可由用戶側(cè)(氫氣汽車12的用戶側(cè))進(jìn)行，也可由工作人員側(cè)(燃料填充裝置1的操作者側(cè))進(jìn)行。
而且，在用戶多的繁忙時(shí)間，選擇急速填充而縮短每用戶的填充時(shí)間為佳。藉此，可增加用戶數(shù)。
另一方面，在用戶少的閑散時(shí)間，選擇量填充而增加每用戶的填充量為佳。
而且，在外界氣溫低的情況下，有時(shí)可不使用熱交換器4而進(jìn)行充分的氫氣冷卻。因此，如可依據(jù)外界氣溫選擇熱交換器4的使用及不使用，則可將能量消費(fèi)抑制在最小限度，在成本方面是有利的。
而且，在溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)中，預(yù)先將對(duì)應(yīng)容量不同的復(fù)數(shù)種燃料箱之溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并根據(jù)與形成填充對(duì)象的燃料箱的容量相對(duì)應(yīng)之溫度數(shù)據(jù)，對(duì)流量調(diào)整閥V1的孔徑進(jìn)行調(diào)整為佳。
另外，上述實(shí)施形態(tài)的填充方法是獲取表示填充前箱內(nèi)溫度T1、填充氣體溫度T2、流量調(diào)整閥V1的開(kāi)放速度α、填充時(shí)的箱內(nèi)溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此選擇開(kāi)放速度α，但本發(fā)明的填充方法并不限定于此，也可根據(jù)由這些數(shù)據(jù)所得到的計(jì)算式，而求填充時(shí)的箱內(nèi)溫度。
在這種情況下，根據(jù)所計(jì)算的箱內(nèi)溫度，選擇開(kāi)放速度α。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，于流量調(diào)整閥的次級(jí)側(cè)設(shè)置熱交換器，進(jìn)行氫氣的冷卻，但也可藉由對(duì)各構(gòu)成機(jī)器及配管付以冷卻機(jī)能而進(jìn)行同樣的冷卻。
而且，熱交換器配置在流量調(diào)整閥的次級(jí)側(cè)，但也可將流量調(diào)整閥設(shè)置在熱交換器的次級(jí)側(cè)。在這種情況下，溫度抑制效果變小，但可與上述實(shí)施形態(tài)的方法同樣地，得到氫氣的溫度抑制及流量調(diào)整之效果。
在本發(fā)明中，也可采用不具有流量調(diào)整閥的構(gòu)成。
如以上第1、第2實(shí)施形態(tài)所說(shuō)明的，由于本發(fā)明的燃料填充裝置具有包括可燃?xì)怏w流路、利用閥體使前述可燃?xì)怏w流路開(kāi)關(guān)的閥部、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使前述閥體位移的閥體位移裝置、對(duì)該閥體位移裝置的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào)整部之過(guò)度填充防止閥，所以即使在可燃?xì)怏w的溫度和過(guò)度填充防止閥的動(dòng)作溫度之差大的情況下，也可利用溫度調(diào)整部將閥體位移裝置的溫度維持在設(shè)定溫度范圍中。因此，可使過(guò)度填充防止閥按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。特別是在連續(xù)地進(jìn)行填充的情況下，更為有效。
在這種燃料填充裝置中，可在可燃?xì)怏w供給路徑上，設(shè)置將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻的熱交換器。藉此，可幾乎不使利用溫度調(diào)整部的溫度調(diào)整中所需要的能量增大，而將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻。
而且，也可利用下面這樣的燃料填充裝置，其具有將液態(tài)惰性氣體作為冷媒而將氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器，且該熱交換器可將藉由與氫氣的熱交換而使液態(tài)惰性氣體氣化所得到之惰性氣體，向燃料填充裝置內(nèi)排出。
藉此，可利用液態(tài)氮等液態(tài)惰性氣體，將氫氣進(jìn)行冷卻后再向汽車的燃料填充箱中進(jìn)行填充。藉此，能夠抑制氫氣急劇的溫度上升，并將氫氣急速地進(jìn)行填充。
而且，藉由將利用氫氣的冷卻進(jìn)行了氣化的惰性氣體，向燃料填充裝置內(nèi)進(jìn)行排出，可使燃料填充裝置內(nèi)形成一種惰性氣體環(huán)境，防止氫氣的爆炸，所以能夠以比較單純的構(gòu)成，安全地進(jìn)行氫氣的急速填充，且能夠使燃料填充裝置的防爆構(gòu)造更加簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)燃料填充裝置的小型化、低價(jià)格化。
另外，藉由使用具有將氫氣利用中間媒體進(jìn)行冷卻的第1熱交換部、將中間媒體利用液態(tài)惰性氣體進(jìn)行冷卻的第2熱交換部之熱交換器，可向置入有中間媒體之第2熱交換部供給液態(tài)惰性氣體，并利用該液態(tài)惰性氣體將中間媒體進(jìn)行冷卻而控制在一定的溫度，且利用該中間媒體將氫氣進(jìn)行冷卻，所以可精度良好地進(jìn)行氫氣的冷卻溫度的控制。
如以上第6、7實(shí)施形態(tài)所說(shuō)明的，本發(fā)明的燃料填充裝置具有將氫氣進(jìn)行冷卻的熱交換器，所以可將低溫的氫氣向燃料箱中進(jìn)行填充。
所以，即使為當(dāng)通過(guò)流量調(diào)整閥時(shí)氫氣溫度上升的情況，也可防止燃料箱的溫度過(guò)度地上升。
因此，可將燃料箱的溫度確實(shí)地維持在設(shè)定溫度以下。而且，與在填充操作時(shí)對(duì)燃料箱的溫度進(jìn)行測(cè)定之習(xí)知的填充方法相比，燃料箱的溫度管理變得容易，所以能夠以簡(jiǎn)單的操作進(jìn)行燃料填充。
而且，藉由采用具有包括將溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)之存儲(chǔ)部的控制裝置，且該控制裝置具有存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)部、根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)并利用流量調(diào)整閥的孔徑調(diào)整而對(duì)氫氣供給流量進(jìn)行控制的控制部之構(gòu)成，可根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，在箱內(nèi)溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)溫度的范圍內(nèi)，選擇較大的流量調(diào)整閥的孔徑。
因此，可將燃料箱的溫度維持在較低水平，且縮短填充時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種燃料填充裝置，為向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷渲刑畛錃錃獾娜剂咸畛溲b置，其特征在于具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行調(diào)整的流量調(diào)整閥、對(duì)經(jīng)過(guò)了該流量調(diào)整閥的氫氣進(jìn)行冷卻的冷卻裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料填充裝置，其特征在于具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行控制的控制裝置，且該控制裝置具有存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)部、根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，利用流量調(diào)整閥的孔徑調(diào)節(jié)而對(duì)氫氣供給流量進(jìn)行控制的控制部；溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)含有用于表示填充前的燃料箱內(nèi)的溫度、向燃料箱進(jìn)行填充的氫氣的溫度、流量調(diào)整閥的孔徑、填充時(shí)的燃料箱內(nèi)的溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)。
3.一種燃料填充方法，為一種利用燃料填充裝置，向?qū)錃庾鳛槿剂现畾錃馄嚨娜剂舷鋬?nèi)填充氫氣的方法，其特征在于使燃料填充裝置具有用于調(diào)整氫氣的供給量之流量調(diào)整閥、用于冷卻氫氣的冷卻裝置，并將經(jīng)過(guò)了流量調(diào)整閥的氫氣，利用冷卻裝置進(jìn)行冷卻后向燃料箱中進(jìn)行填充。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料填充方法，其特征在于使燃料填充裝置具有對(duì)氫氣的供給量進(jìn)行控制的控制裝置；使該控制裝置具有存儲(chǔ)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)部、根據(jù)溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，利用流量調(diào)整閥的孔徑調(diào)節(jié)而對(duì)氫氣供給流量進(jìn)行控制的控制部；使溫度歷程數(shù)據(jù)庫(kù)含有用于表示填充前的燃料箱內(nèi)的溫度、向燃料箱進(jìn)行填充的氫氣的溫度、流量調(diào)整閥的孔徑、填充時(shí)的燃料箱內(nèi)的溫度之關(guān)系的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料填充裝置，具有在將氫氣或壓縮天然氣作為可燃?xì)怏w供給到汽車時(shí)，可依據(jù)設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作之過(guò)度填充防止閥。設(shè)置有過(guò)度填充防止閥20，包括可燃?xì)怏w流路21、利用閥體30開(kāi)關(guān)可燃?xì)怏w流路21的閥部22、根據(jù)可燃?xì)怏w的填充壓力使閥體30位移之閥體位移裝置23、對(duì)該閥體位移裝置23的溫度進(jìn)行調(diào)整的溫度調(diào)整部24。如利用該燃料填充裝置1，即使在可燃?xì)怏w的溫度與過(guò)度填充防止閥20的動(dòng)作溫度之差較大的情況下，也可利用溫度調(diào)整部24而使閥體位移裝置23的溫度維持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。因此，可使過(guò)度填充防止閥20按照設(shè)定壓力確實(shí)地進(jìn)行動(dòng)作。在這種燃料填充裝置1中，可在可燃?xì)怏w供給路徑3上，設(shè)置將可燃?xì)怏w進(jìn)行冷卻的熱交換器。
文檔編號(hào)H01M8/04GK1978973SQ20061014031
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者高野直幸, 佐藤和敏, 大森干士 申請(qǐng)人:大陽(yáng)日酸株式會(huì)社