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KR20250022809A - 극저온 유체를 사용하여 제어된 온도에서 가스를 혼합 및 분배하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

극저온 유체를 사용하여 제어된 온도에서 가스를 혼합 및 분배하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20250022809A
KR20250022809A KR1020257000883A KR20257000883A KR20250022809A KR 20250022809 A KR20250022809 A KR 20250022809A KR 1020257000883 A KR1020257000883 A KR 1020257000883A KR 20257000883 A KR20257000883 A KR 20257000883A KR 20250022809 A KR20250022809 A KR 20250022809A
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KR
South Korea
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fuel
temperature
stream
mixing
vaporizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020257000883A
Other languages
English (en)
Inventor
랜던 코도바
스테판 뫼스너
앨런 아드리아니
니쿤지 파텔
Original Assignee
플러그 파워 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 플러그 파워 인코포레이티드 filed Critical 플러그 파워 인코포레이티드
Publication of KR20250022809A publication Critical patent/KR20250022809A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 명세서에 개시된 양상은 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 방법은 극저온 연료를 저장 탱크로부터 공정 열교환기의 저온 부분을 통해 제1 기화기로 유동시키는 단계, 극저온 연료를 제1 기화기로부터 공정 열교환기의 고온 부분을 통해 유동시켜서 공정 열교환기를 나가는 중간 온도 연료를 획득하는 단계, 및 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계를 포함한다. 방법은 제1 스트림을 제2 기화기를 통해 향하게 하여 고온 스트림을 획득하는 단계, 고온 스트림과 제2 스트림을 결합하여 표적 연료 온도 스트림을 획득하는 단계, 및 표적 연료 온도 스트림을 적어도 하나의 디스펜서를 통해 분배하는 단계를 더 포함한다.

Description

극저온 유체를 사용하여 제어된 온도에서 가스를 혼합 및 분배하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 미국 가출원 제63/366,176호(출원일: 2022년 6월 10일, 발명의 명칭: "METHOD FOR MIXING AND DISPENSING OF GAS AT A CONTROLLED TEMPERATURE USING CRYOGENIC FLUID")의 우선권 이득을 35 U.S.C. 제119조(e)하에서 주장하고, 이는 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 출원은 또한 미국 가출원 제63/365,972호(출원일: 2022년 6월 7일, 발명의 명칭: "METHOD AND SYSTEM FOR DISPENSING CRYOGENIC LIQUID FUEL AS A GAS AT CONTROLLED TEMPERATURE WITH SPLIT-STREAM HEAT EXCHANGE AND NON-CRYOGENIC MIXING")에 관한 것이고, 이는 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
기술 분야
본 명세서에 개시된 양상은 일반적으로, 초기에 극저온 액체, 가스 또는 혼합된 가스/액체로 저장되는 분배된 수소 가스(그리고 다른 연료, 예컨대, 압축 천연 가스)의 온도를 제어하는 것과 관련된다. 제시된 유동 및 제어 방식은 연료 분배 스테이션, 연료 생산 공장, 모바일 연료 분배 시스템 및 다른 영역에 적용 가능하다. 기술 분야의 상기 설명이 특정한 관심 분야 몇 가지를 나타내지만, 본 발명의 모든 적용을 포함하는 것은 아니다.
극저온 액체, 예컨대, 액체 수소 또는 다른 연료 공급원(예를 들어, 액화 천연 가스(Liquified Natural Gas: LNG) 등)은 일반적으로 극저온 액체로 저장되고, 다양한 적용에서 연료 전지 의존 차량 및 디바이스를 위한 연료 공급원으로 사용될 수 있어서, 예컨대, 차량에 동력을 제공하고, 고정 발전소에 전력을 공급하고, 가정에 난방 또는 다른 전기적 필요를 제공하는 등이다. 모든 연료 전지 구동 디바이스는 일반적으로 극저온 액체로 저장되는 연료를 공급하기 위한 기구를 필요로 한다. 극저온 액체 수소는 로컬 저장 컨테이너로부터 또는 이동식 또는 고정식 연료 보급소로부터 공급될 수 있다.
수소 연료 구동 차량 및 시스템의 일반적인 연료 보급 공정은 가솔린이 종래의 내연 기관 차량에서 로컬 저장 컨테이너를 주기적으로 재충전하는 데 사용되는 방식과 동일한 방식으로 로컬 저장 컨테이너를 주기적으로 재충전하는 것이다. 휴대용, 이동식 또는 고정식 연료 보급소의 경우에, 로컬 저장 탱크/용기 또는 분리형/교체형 저장 탱크/용기가 사용될 수 있고, 이러한 상황은 극저온 연료가 휴대용, 이동식 또는 고정식 연료 보급소로 전달된 다음 연료 보급소 자체의 탱크, 연료 전지 또는 다른 수소-소비 부분에 있는 또 다른 저장 컨테이너 또는 차량으로 전달될 때까지 저장되는 것을 필요로 한다.
일반적으로, 수소 연료 보급소는 열교환기를 포함한 전기 구동 냉동 시스템을 활용하여 연료 보급 시스템의 다양한 지점에서 수소 연료와 평행하게 냉각된 냉매를 열교환기를 통해 유동시킴으로써 일관된 분배 연료 온도를 유지한다. 냉매 시스템이 물리적으로 클 수 있고 극저온 연료 공급원의 일부를 둘러쌀 수 있어서 지속적으로 열을 교환하고 시스템 온도를 유지한다. 이러한 시스템은 또한 높은 전기 비용과 연관될 수 있다. 연료를 냉각하기 위한 냉동 시스템은 고정식 연료 보급 장소에서 사용될 수 있는 스테이션 또는 디스펜서의 수와 이동식 연료 보급소에서 수송될 수 있는 연료의 양을 제한할 수 있어서, 궁극적으로 한 번에 또는 모든 스테이션에서 연속적으로 효과적으로 연료를 공급할 수 있는 차량의 수를 제한한다.
따라서, 분배될 수소 가스의 온도를 제어하기 위한 효율적인 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 제1 양상에서, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 극저온 연료를 저장 탱크로부터 공정 열교환기의 저온 부분(cold portion)을 통해 제1 기화기로 유동시키는 단계, 극저온 연료를 제1 기화기로부터 공정 열교환기의 고온 부분(warm portion)을 통해 유동시켜서 공정 열교환기를 나가는 중간 온도 연료를 획득하는 단계, 및 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계를 포함한다. 방법은 제1 스트림을 제2 기화기를 통해 향하게 하여 고온 스트림을 획득하는 단계, 고온 스트림과 제2 스트림을 결합하여 표적 연료 온도 스트림을 획득하는 단계, 및 표적 연료 온도 스트림을 적어도 하나의 디스펜서를 통해 분배하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 제2 양상에서, 제2 온도 조정 루프에 연결된 제1 온도 조정 루프를 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템을 제공한다. 제1 온도 조정 루프는 연료를 유지하도록 구성된 저장 탱크, 저장 탱크의 하류에 위치되고 저온 부분과 고온 부분을 갖는 공정 열교환기, 및 유입부와 유출부를 갖는 제1 기화기로서, 유입부는 공정 열교환기의 저온 부분에 연결되고 유출부는 공정 열교환기의 고온 부분 연결되는, 제1 기화기를 포함한다. 제2 온도 조정 루프는 제2 기화기를 포함하는 제1 유로, 및 제2 기화기를 우회하는 제2 유로를 포함하고, 제1 유로와 제2 유로는 제3 유로의 하류에 연결되고, 제3 유로는 적어도 하나의 디스펜서에 연결된다.
본 발명은 제3 양상에서, 제2 온도 조정 루프에 연결된 제1 온도 조정 루프를 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템을 제공한다. 제1 온도 조정 루프는 연료를 유지하도록 구성된 저장 탱크, 저온 부분과 고온 부분을 갖는 공정 열교환기, 저장 탱크에 결합되고 연료를 저장 탱크로부터 공정 열교환기의 저온 부분으로 펌핑하도록 구성되는 펌프를 포함하되, 공정 열교환기의 저온 부분은 제1 기화기의 유입부에 연결되고, 공정 열교환기의 고온 부분은 제1 기화기의 유출부에 연결되고, 연료는 공정 열교환기의 저온 부분으로부터 제1 기화기의 유입부로, 제1 기화기를 통해, 그리고 제1 기화기의 유출부로부터 공정 열교환기의 고온 부분으로 통과한다. 제2 온도 조정 루프는 통로를 갖는 제어 밸브로서, 통로는 제1 개구와 제2 개구를 갖고, 제1 개구는 공정 열교환기의 고온 부분에 결합되고 제2 개구는 제1 유로 및 제2 유로에 결합되고, 제어 밸브는 공정 열교환기로부터 수용된 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키도록 구성되고, 제어 밸브는 제어 가능하게 제1 온도 조정 루프로부터의 연료가 제2 온도 조정 루프에 진입하게 하는, 제어 밸브를 포함하되, 제1 유로는 제2 기화기를 포함하고, 제2 유로는 제2 기화기를 우회하고, 제1 유로와 제2 유로는 혼합 밸브에 연결되고, 혼합 밸브는 적어도 하나의 디스펜서로부터 상류에 위치되고, 혼합 밸브는 제1 유로 및 제2 유로로부터의 연료를 수용 및 혼합하도록 구성되고, 디스펜서는 연료가 혼합된 후 연료를 수용 및 분배하도록 구성된다.
본 발명으로 여겨지는 주제는 본 명세서의 마지막 부분의 청구범위에서 특히 주목되고 예로서 명백하게 주장된다. 본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 취해진 바람직한 실시형태의 다음의 상세한 설명으로부터 손쉽게 이해될 것이다:
도 1은 수소 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템의 하나의 실시형태의 개략도;
도 2는 수소 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템의 추가의 실시형태의 개략도;
도 3은 수소 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템의 또 추가의 실시형태의 개략도;
도 4는 수소 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템의 또 추가의 실시형태의 개략도;
도 5는 도 1의 시스템의 공정 환열기 열교환기(process recuperator heat exchanger)의 개략도.
양상은 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 예시적인 실시형태의 면에서 이하에 상세히 논의될 것이다. 다음의 상세한 설명에서, 수많은 특정한 상세사항은 양상의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 양상이 이 특정한 상세사항 없이 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 분명할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조체는 양상의 불필요한 모호성을 방지하기 위해 상세히 도시되지 않는다.
게다가, 이전의 기술 분야, 배경, 간략한 요약 또는 다음의 상세한 설명에 제시된 임의의 표현되거나 암시된 이론에 얽매일 의도가 없다. 첨부된 도면에 예시되고 다음의 명세서에 설명된 특정한 디바이스 및 공정이 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 개념의 단순한 예시적인 실시형태임을 또한 이해한다. 따라서, 청구범위에 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 실시형태와 관련된 특정한 치수 및 다른 물리적 특성은 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본 명세서에 개시된 양상에 따르면, 극저온 유체를 사용하여 제어된 온도에서 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 양상은 광범위한 일반적인 주변 온도에 걸쳐 목표 연료 분배 온도를 제어할 수 있다. 일반적인 범위는 경량 듀티 수소 연료 보급을 위한 SAE J2601 연료 보급 프로토콜에서와 같이 -40℃ 내지 +50℃일 것으로 예측된다. 양상은 분배 지점에서 연료의 온도를 명시된 제어 윈도우 내에 있도록, 일반적으로 주변 온도(예를 들어, T40 연료 보급을 위한 SAE J2601 연료 보급 프로토콜에서 요구되는 바와 같이, 수소의 경우 -40℃ 내지 -33℃ 또는 유사한 것) 미만이 되도록 제어할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템(1)은 저장 용기(6)(예를 들어, 극저온 저장 탱크)로부터 제1 온도 컨디셔닝 루프(3) 및 제2 온도 컨디셔닝 루프(5)를 통해 공정 유체 또는 연료(4)(예를 들어, 극저온 H2, LNG 또는 다른 공정 유체(들)/가스(들))를 통과시키도록 구성된 펌프(2)를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에 설명된 시스템(1)의 양상(예를 들어, 제1 온도 컨디셔닝 루프(3) 및 제2 온도 컨디셔닝 루프(5)의 부분)은 시스템(100)을 통해 나아가는 연료(4)를 유지 및/또는 이송하도록 구성된 다양한 도관(미도시)에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 다양한 도관은 특히, 펌프(2)를 저장 용기(6)에 연결시키는 배관 및/또는 관을 포함할 수 있다. 다양한 도관은 시스템(1)의 다양한 컴포넌트, 특히 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같은, 연료(4)가 통과될 수 있는 이러한 컴포넌트에 연결 및/또는 결합될 수 있다. 도관이 항상 직접 설명되지 않을 수 있지만, 당업자라면 다양한 도관이 본 명세서에 설명된 시스템(1)의 다양한 컴포넌트 사이의 연결을 용이하게 하기 위해 위치될 수 있는 장소 및 방법을 본 개시내용으로부터 알고 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시내용의 양상은 연료(4)가 시스템(1)의 작동 동안 흐르는 다양한 경로를 포함하고; 이 경로(즉, 유로)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 부분적으로 시스템(100)의 컴포넌트 사이의 유체 연통을 허용하는 다양한 도관에 의해 형성될 수 있고, 이에 의존할 수 있다.
제1 온도 컨디셔닝 루프(3)에서, 펌프(2)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 공정 환열기 열교환기(8)(예를 들어, 공정-공정 열교환기)로 유동(즉, 펌핑)시킬 수 있다. 공정 환열기 열교환기(8)는 2개의 비혼합 부분 또는 통로, 저온 부분(10) 및 고온 부분(22)을 포함하고, 이는 저온 부분(10)을 통해 흐르는 연료(4)와 고온 부분(22)을 통해 흐르는 연료(4) 간에 열을 전달하게 할 수 있다. 공정 환열기 열교환기(8)는 연료(4)가 제2 온도 조정 루프(5)로 나아가기 전에 시스템(1)이 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)의 연료(4)의 온도를 극저온 온도 초과로 상승시키게 하고, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같은 이점을 제공할 수 있다.
펌프(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 연료(4)를 (예를 들어, 도관을 통해) 공정 환열기 열교환기(8)(예를 들어, 공정-공정 열교환기)의 저온 부분(10)의 저온 부분 유입부(12)로 유동(즉, 펌핑)시킬 수 있다. 공정 환열기 열교환기(8)의 저온 부분(10)의 저온 부분 유출부(14)는 제1 기화기(16)로 이어질 수 있다. 연료(4)가 저온 부분 유출부(14)를 나감에 따라, 연료(4)는 (예를 들어, 도관을 통해) 제1 기화기(16)의 유입부(18)로 그리고 유입부를 통해 제1 기화기(16)의 유출부(20)로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 기화기(16)는 주변 열교환기(즉, 주변 공기가 연료(4) 온도를 거의 주변 온도까지 제어하도록 사용되는 열교환기) 또는 전기 구동 기화기일 수 있다. 주변 열교환기는 자연 흡입 주변 열교환기, 강제 흡입 주변 열교환기일 수 있거나, 다른 방식으로 건별 기반으로 시스템의 필요조건에 따를 수 있다.
이어서 연료(4)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 연료(4)가 공정 환열기 열교환기(8)의 저온 부분(10)을 통해 흐르는 연료(4)와 열에너지를 교환하는, 공정 환열기 열교환기(8)의 고온 부분(22)의 고온 부분 유입부(24)를 향하여 제1 기화기(16)의 유출부(20)를 나갈 수 있다. 이어서 연료(4)가 원하는 분배 온도(즉, "중간 온도")보다 더 낮은 공정 온도에서 공정 환열기 열교환기(8)의 고온 부분(22)의 고온 부분 유출부(26)로부터 배출되어, 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)를 통한 연료(4)의 유동을 완료한다. 이러한 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)를 통한 연료(4)의 유동은 연료(4)의 온도를 극저온 저장 온도(예를 들어, -453℃)에서 원하는 분배 온도(예를 들어, -40℉ 내지 0℉) 미만인 중간 온도(예를 들어, -40℃ 내지 -150℃)로 상승시킬 수 있다. 시스템(1)의 이점은 시스템(1)의 설계, 또는 더 구체적으로, 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)의 설계가 시스템(1)의 모든 연료(4)의 온도가 공정의 초기에(예를 들어, 제2 온도 컨디셔닝 루프(5)를 통해 흐르기 전에) 극저온 온도 초과로 상승되게 하고, 이는 플래싱 액체, 국부적 용적 팽창, 및/또는 더 고온의 유체와 직접적으로 극저온 유체를 혼합할 때 제기되는 다른 문제의 위험을 감소, 완화 및/또는 제거한다는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고온 부분 유출부(26)로부터 나간 후에, (예를 들어, 지금 중간 온도에서) 연료(4)는 연료(4)가 제1 유로(30)를 따라 (예를 들어, 도관을 통해) 향하게 되고 흐르는 제1 스트림(28)(예를 들어, "고온" 스트림)과 제2 유로(34)를 따라 (예를 들어, 도관을 통해) 향하게 되고 흐르는 제2 스트림(32)(예를 들어, "중간 온도" 스트림)으로 분리될 수 있는 제2 온도 컨디셔닝 루프(5)로 (예를 들어, 도관을 통해) 흐를 수 있다. 시스템(1)의 유동 방식은 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)가 공정 환열기 열교환기(8)의 부분(10, 22) 둘 다 내부로 그리고/또는 외부로 동일한 유량을 항상 가질 수 있도록 독특하게 구성된다. 그러나, 시스템(1)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하류에 있는(즉, (예를 들어, 제2 온도 컨디셔닝 루프(5)의) 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)로부터 적어도 하나의 디스펜서(52))를 향하여 탱크(6)로부터의 방향으로) 시스템(1)의 상이한 위치에서 가변 유량을 가질 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32) 사이의 연료(4)의 할당은 하나 이상의 제어 밸브(36)에 의해 달성될 수 있다. 단일 3방향-혼합 밸브, 매니폴드, 복수의 오리피스 및/또는 단일 제어 밸브 또는 이들의 조합이 또한 하나 이상의 제어 밸브(36) 대신에 용인되어 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32) 사이로 연료(4)를 정확하게 할당하고 향하게 할 수 있다는 것에 유의한다. 당업자라면 본 개시내용으로부터 인식하고 이해할 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32) 사이로 연료(4)를 정확하게 할당하는 데 충분한 다른 구조가 있을 수 있다.
공정 환열기 열교환기(8)를 나갈 때 연료(4)의 온도 및 주변 온도에 따라, 2개의 스트림 사이로 분할되는 유동은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 원하는 분배 온도를 달성하기 위해 수동으로 또는 자동으로 (분할 작용 또는 단일 작용 밸브 제어를 사용하여) 조정될 수 있다.
이어서 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32)으로 분리된 후에, 제1 스트림(28)(즉, "고온" 스트림)은 제2 기화기(38)(예를 들어, 자연 흡입, 강제 흡입 또는 전기 가열식 기화기)를 통해 향하게 되어 연료(4)의 온도를 거의 주변 온도인 온도로 증가시킨다. 제2 스트림(32)(즉, "중간 온도" 스트림)은 제1 스트림(28)과 평행하게 의도적인 온도 변경 없이 흐르고, 즉, 제2 스트림(32)은 제2 기화기(38)를 우회한다. 이어서 적어도 하나의 디스펜서(52)로부터 연료(4)(즉, 표적 온도 연료 스트림(54))를 분배하기 전에 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32)이 적절한 비율로 혼합되어 표적 온도 연료 스트림(54)을 획득한다(즉, 연료의 원하는 분배 온도를 달성한다). 예를 들어, 주변 조건으로 인해 원하는 분배 온도로 연료(4)를 혼합하는 시점을 넘어(즉, 혼합 후 및 적어도 하나의 디스펜서(52)를 통해 분배되기 전) 발생할 수 있는 온도(즉, 열 취득)의 변화는 더 낮은 혼합된 온도를 목표로 함으로써 상쇄(즉, 보상)될 수 있다.
주변 온도가 감소됨에 따라, 필요한 접근 온도(즉, 혼합/재결합 전에 시스템(1)의 다양한 지점에서 연료(4)의 필요한 온도)를 유지하는 데 필요한 주변 열교환기(즉, 기화기)의 표면적이 증가된다. 따라서 주변 온도가 저온일 때, 연료(4)를 적절하게 가열하는 데 필요한 표면적이 비실용적이거나 터무니 없을 수 있기 때문에(예를 들어, 필요한 크기의 열교환기/기화기에 전용일 수 있는 충분한 공간이 없음) 주변 자연 흡입 또는 강제 흡입 열교환기(즉, 기화기)는 제1 기화기(16) 및/또는 제2 기화기(38)를 사용하는 데 실용적이지 않을 수 있다. 저온 날씨 적용에 대해, 증기 또는 온수 히터 수욕 기화기(즉, 열교환기), 자연 가스 직행 직화 수욕 기화기(즉, 열교환기), 전기 가열식 기화기(즉, 열교환기), 또는 전기 히터 수욕 기화기(즉, 열교환기)가 제1 기화기(16) 및/또는 제2 기화기(38)를 위해 사용되어 온도를 제어하고 열교환 표면적을 감소시킬 수 있다. 이 유형의 기화기는 또한 시스템(1)의 환경적 풋프린트를 감소시키는 데 사용될 수 있다. 따라서 제1 기화기(16) 및/또는 제2 기화기(38)는 특히, 시스템(1) 풋프린트를 감소시키고, 외부 방해(예를 들어, 주변 조건의 변화)의 영향을 감소시키고/시키거나 연료(20)의 원하는 분배 온도 및/또는 유출부 온도를 더 미세하게 제어하기 위해 위에서 설명된 바와 같이 건별 기반으로 교체될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 스트림(28)으로부터 제2 스트림(32)으로의 (상이한 온도에서) 연료(4)의 혼합은 하나 이상의 제어 밸브, 매니폴드 및/또는 오리피스 또는 이들의 조합을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 제어 밸브, 매니폴드 및/또는 오리피스는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 유로(30)의 제1 말단 단부(42), 제2 유로(34)의 제2 말단 단부(44) 및 말단 유로(53)에 연결된 단일 3-방향 혼합 밸브(40)일 수 있다. 도 2에 도시된 또 다른 실시형태에서, 하나 이상의 제어 밸브, 매니폴드 및/또는 오리피스는 2개의 제어 밸브(240)를 포함할 수 있고, 2개의 제어 밸브(240)는 제1 말단 단부(42)로부터 상류에(즉, 적어도 하나의 디스펜서(52)로부터 탱크(6)를 향하는 방향으로) 있는 제1 유로(30)에 위치된 제1 제어 밸브(242), 및 제2 말단 단부(44)로부터 상류에 있는 제2 유로(34)에 위치된 제2 제어 밸브(244)를 포함하고, 도 2에 도시된 모든 다른 특징부는 도 1에서와 같이 동일하다. 이러한 실시형태에서, 제1 제어 밸브(242)가 제2 유로(34)에 위치될 수 있고 제2 제어 밸브(244)가 제1 유로(30)에 위치될 수 있는 반전이 또한 사용될 수 있고, 다시 모든 다른 특징부는 도 1에서와 같이 동일하다. 추가의 또 다른 실시형태에서, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 제어 밸브, 매니폴드 및/또는 오리피스는 제1 말단 단부(42)로부터 상류에 있는 제1 유로(30)에 위치된 제1 제어 밸브(342) 및 제2 말단 단부(44)로부터 상류에 있는 제2 유로(34)에 위치된 제1 오리피스 또는 복수의 오리피스(344)를 포함할 수 있고, 도 3에 도시된 모든 다른 특징부는 도 1에서와 같이 동일하다.
도 4에 도시된 또 다른 예에서, 제1 매니폴드(444)는 제1 오리피스 또는 제1 복수의 오리피스(344) 대신에 사용될 수 있고, 도 4에 도시된 모든 다른 특징부는 도 1에서와 같이 동일하다. 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32)이 원하는 분배 온도로 손쉽게 혼합되도록 제1 유로(30)를 나갈 때 제1 스트림(28)과 제2 유로(34)를 나갈 때 제2 스트림(32)을 정확하게 할당하기 위해 또한 용인될 수 있는, 제어 밸브(예를 들어, 3-방향 혼합 밸브 또는 단일 제어 밸브), 매니폴드 및/또는 오리피스의 다른 변형 및/또는 조합이 있을 수 있다.
시스템(1)의 이점은 설계가 극저온 온도 초과로 (구체적으로, 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)에서) 혼합하기 전에 연료(4)의 온도를 증가시킨다는 것이다. 이 스트림의 재결합(즉, 혼합) 전의 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32) 간의 온도차의 감소는 플래싱 액체 또는 폭발(들) 및/또는 다른 형태의 시스템 고장의 위험을 생성할 수 있고/있거나 장비를 손상시킬 수 있는, 주변 온도 유체와 극저온 유체를 직접적으로 혼합할 때 제기되는 국부적 용적 팽창 및/또는 수축 및/또는 연료(4)가 원하는 분배 온도에 도달하지 못하게 할 수 있는 다른 상황의 위험을 감소, 완화 및/또는 제거한다. 2개의 스트림(즉, 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32))의 엔탈피가 혼합 동안(즉, 혼합/재결합의 시간/위치에서) 더 유사하고 따라서 이들 간의 유량의 변화에 덜 민감하기 때문에 제1 스트림(28)과 제2 스트림(32 간의 온도차의 감소는 또한 원하는 분배 온도를 달성하는 시스템(1)의 제어성을 증가시킨다.
시스템(1)의 주변 온도 및 다른 필요조건 및/또는 상황에 따라, 제1 유로(30)를 따라 (예를 들어, 도관을 통해) 흐르는 제1 스트림(28)과 제2 유로(34)를 따라 (예를 들어, 도관을 통해) 흐르는 제2 스트림(32) 간의 가변 유량(예를 들어, 시간 단위당 주어진 단면적을 통해 흐르는 연료의 용적)가 있을 수 있다. 예를 들어, 주변 온도는 더 높거나 더 낮은 용적의 연료(4)가 제2 유로(34)를 따라 펌핑되는 연료(4)에 대해 제1 유로(30)를 따라 펌핑되어(즉, 제1 스트림(28)으로부터의 더 높거나 더 낮은 용적의 연료(4)가 제2 스트림(32)으로부터의 연료(4)에 대해 혼합되어) 원하는 분배 온도를 달성하거나 그 반대도 가능하다는 것을 요구할 수 있다.
가변 유량을 생성할 수 있는 온도와 압력의 신속한 공정 변화를 처리하기 위해, 연료(4)를 수용, 저장 및/또는 제어 가능하게 방출하기 위한 저장소(미도시)를 갖는 버퍼 탱크(56)가 시스템(1)에서 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼 탱크(56)는 제어기(들)(50, 51)(아래에서 더 상세히 설명됨) 및/또는 펌프(예를 들어, 펌프(2))에 결합될 수 있고, 제1 유로(30)에, 바람직하게는 제2 기화기(28)로부터 하류에 위치될 수 있다. 시스템(1) 및/또는 조작자가 제2 스트림(32)에 대한 제1 스트림(28)의 더 높은 유량 또는 온도를 (예를 들어, 센서로부터) 검출하여/나타내어, 제1 스트림(28) 및 제2 스트림(32)으로부터의 연료(4)가 바람직하지 않게 고온으로 예측 가능하게 혼합될 때, 버퍼 탱크(56)는 제1 스트림(28)로부터의 과잉의 공정 연료(4)를 저장소에 수용하고 저장하도록 구성될 수 있다. 시스템(1) 및/또는 조작자가 제2 스트림(32)에 대한 제1 스트림(28)의 더 낮은 유량 또는 온도를 (예를 들어, 센서로부터) 검출하여/나타내어, 제1 스트림(28) 및 제2 스트림(32)으로부터의 연료(4)가 바람직하지 않게 저온으로 예측 가능하게 혼합될 때, 버퍼 탱크(56)는 연료(4)를 저장소로부터 제1 유로(30)로(즉, 제1 스트림(28)으로) 제어 가능하게 (예를 들어, 펌프를 통해) 배출하도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 버퍼 탱크(56)는 시스템(1)이 종래 기술에서와 같이, 부가적인 장비 및/또는 냉매의 사용을 필요로 할 수 있는 부가적인 냉각 루프의 필요성 없이 다양한 조건에 기초하여 바람직하지 않게 높거나 낮은 공정 온도를 트리밍하게 한다.
예를 들어, 적어도 하나의 디스펜서(52)에서의 요구가 펌프(2)에 의해 제공될 수 있는 최저 유량보다 더 낮은 경우에, 버퍼 탱크(56)는 과잉의 연료(4)가 대기로 배출되고 손실되는 것을 방지하기 위해 손쉽게 분배될 수 없는 과잉의 연료(4)를 수용할 수 있다. 이어서 과잉의 연료(4)는 적어도 하나의 디스펜서(52)에서의 요구가 더 높을 때 제1 스트림(28)으로 재도입될 수 있다. 공정 온도를 트리밍하는 것에 더하여, 이러한 버퍼 탱크(56)의 기능은 시스템(1)이 연료(4)에 대한 요구가 낮을 때 더 긴 기간 동안 유지되게 한다.
도 1 내지 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444) 중 임의의 것은 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기), 유량계(들)(48) 및/또는 제어기(들)(50, 51)에 각각 결합될 수 있다. 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)가 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기), 유량계(들)(48) 및/또는 제어기(들)(50, 51) 중 임의의 것에 결합되는지의 여부는 시스템(1)의 개별적인 필요조건에 대한 건별 기반에 의존적일 수 있다. 도 1 내지 도 3에서, 적어도 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444), 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기) 및/또는 유량계(들)(48)가 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)로부터 하류에 있는 더 고온(비-극저온) 스트림에 위치되어, 극저온 조건하에서 작동하도록 요구되지 않는 광범위한 이러한 컴포넌트가 활용되게 하고 이러한 극단의 열 사이클을 방지하는 것은 이 컴포넌트를 약화시키는 가능성을 갖는 마모 및 마멸을 감소시킬 수 있다는 것에 유의한다. 하나의 온도 센서가 설명 및 도시되지만, 다수의 이러한 센서는 시스템(1)의 상이한 부분에(예를 들어, 다양한 유로를 따라 상이한 위치에) 위치될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시형태에서, 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)는 말단 유로(53)에, 예를 들어, 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)의 하류에(즉, 탱크(6)로부터 적어도 하나의 디스펜서(52)를 향하는 방향으로) 물리적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(46)는 적어도 하나의 디스펜서(52)와 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444) 중 임의의 것 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)는 제어기(들)(50, 51)에 결합되어 연료(4)의 온도 및/또는 유량을 조절하는 데 필요한 온도 판독값/정보를 제어기(들)(50, 51)에 공급할 수 있다.
제어기(들)(50, 51)는 개시된 방법의 양상을 자율적으로(반자율적으로를 포함함) 수행하도록 구성될 수 있고, 시스템(1)의 다른 양상은 제어기와 정보를 공유한다. 구체적으로, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 연료(4)가 시스템(1)을 통해(즉, 시스템(1)의 다양한 위치에서 그리고 공정의 다양한 양상 동안) 나아감에 따라 제어기(들)(50, 51)는 본 명세서에 설명된 공정 및/또는 시스템(1)의 다양한 양상을 제어하고/하거나 지시하여, 특히, 연료(4)의 유량 및/또는 온도를 변경 및/또는 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(들)(50, 51)는 연료(4)가 시스템(1) 또는 이의 임의의 부분을 통해 펌핑되는 속도를 제어하도록 펌프(2)에 결합될 수 있다. 특히, 제어기(50)와 제어기(51)는 동일한 제어기일 수 있고, 일부 실시형태(미도시)에서 더 많은 제어기 또는 더 적은 제어기가 있을 수 있다. 제어기(들)(50, 51)는 가변 주파수 구동부 또는 복수의 가변 주파수 구동부에 결합될 수 있다. 컴포넌트를 구동시키는 제어기(들)(50, 51)에 의한 가변 주파수 구동부(들)의 제어는 펌프(2) 및/또는 다른 컴포넌트가 시작, 중단될 때 그리고/또는 시스템(1)의 작동 동안 속도를 연속적으로 증가 및 감소시키게 할 수 있다. 따라서 가변 주파수 구동부의 사용은 전력 소비를 원활하게 할 수 있고 전체 피크 전력 수요를 감소시킬 수 있다.
가변 주파수 구동부는 또한 컴포넌트, 예컨대, 펌프(2)에 대한 모터 속도를 최적화하기 위해 수동으로 조정될 수 있다. 제어기(들)(50, 51)는 스크린(예를 들어, 컬러 터치스크린) 및 다양한 공정 단계의 작동 순서를 프로그래밍하기 위한 그리고/또는 가변 주파수 구동부에 대한 램핑 기능, 펌프다운 순서, 및 유지보수 및 조정 모드를 포함하여, 시스템(1)의 수동 조절을 허용하는 인터페이스를 포함할 수 있는 프로그래밍 가능 논리 제어기(programmable logic controller: PLC)를 포함할 수 있다. 제어기(들)(50, 51)는 다양한 양상을 모니터링하고, 제어기(들)(50, 51)가 미리 결정된 작동 범위 외의 작동을 검출하면, 예컨대, 다양한 양상의 작동을 변경하는 것, 시스템을 정지시키는 것 등에 의해, 공정을 정정하고/하거나 장비 및 직원들을 보호하는 조치를 취하도록 구성될 수 있다. 제어기(들)(50, 51)는 또한 인터넷에 연결되어 작동 동안 시스템(1)에 대한 원격 접근 및 모니터링을 허용하고, 시스템 상태 및 유지보수에 관한 통지를 제공할 수 있다.
대안적으로, 제어기(들)(50, 51)가 부재한 경우에, 시스템(1)의 조작자는 다른 방식으로 제어기(들)(50, 51)에 의해 수행될 수 있는 이러한 양상을 수동으로 수행할 수 있다. 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기) 및/또는 제어기(들)(50, 51)가 하나 이상의 제어 밸브(36), 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344), 매니폴드(444), 유량계(48) 및/또는 버퍼 탱크(56)를 포함하는 다양한 다른 컴포넌트에 결합되어 공정 동안 다양한 지점에서 그리고/또는 시스템(1)의 다양한 위치에서 연료(4)의 온도, 유량 및/또는 다른 메트릭의 조절, 측정, 기록 및/또는 모니터링을 허용할 수 있다. 예를 들어, 제어기(들)(50, 51)가 하나 이상의 제어 밸브(36)에 결합되는 경우에, 제어기(들)(50, 51)는 제2 유로(34)에 대한 제1 유로(30)에 할당되는 연료(4)의 비에 대한 조절 및/또는 변경을 허용할 수 있다.
온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)는 적어도 하나의 디스펜서(52)를 통해 표적 온도 연료 스트림(54)을 분배하기 전에 공정 동안 다양한 지점/시간에 그리고/또는 시스템(1)의 다양한 위치에서 표적 온도 연료 스트림(54)의 온도를 기록, 모니터링 및/또는 측정하도록 제어기(들)(50, 51)와 함께 구성될 수 있다. 따라서, 온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)는 조작자 또는 제어기(들)(50, 51)가 분배 전에 표적 연료 온도 스트림(54)의 온도를 기록, 모니터링 및/또는 측정하게 하여 표적 연료 온도 스트림(54)이 원하는 분배 온도에 실제로 도달하는 것을 보장하고, 조작자 및/또는 제어기(들)(50, 51)가 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)를 통과하는 연료(4) 또는 원하지 않은 분배 온도를 원하는 분배 온도로 정정하기 위해 버퍼 탱크(56)의 저장소로부터 배출되는 연료(4)의 용적비를 조정(즉, 조절)하게 한다.
온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)가 원하는 분배 온도보다 더 저온인 원하지 않은 분배 온도를 검출, 예측, 예상 및/또는 나타내는(즉, 신호를 전송하는) 경우에, 조작자 및/또는 제어기(들)(50, 51)에 의해 수행될 수 있는 하나의 조정은 제2 스트림(32)(즉, 제2 기화기(38)를 우회하는 "중간 온도" 스트림)과 비교할 때 제1 스트림(28)(즉, 제2 기화기(38)에서 가온되는 "고온" 스트림)으로부터 혼합되는 연료(4)의 비를 증가시키는 것이다. 제2 스트림(32)(즉, 제2 유로(34)로부터의)과 비교할 때 제1 스트림(28)으로부터(즉, 제1 유로(30)로부터) 혼합되는 연료(4)의 비를 증가시키는 것은 제1 스트림(28)으로부터의(즉, 제1 유로(30)로부터의) 연료(4)의 더 높은 용적이 제2 스트림(32)으로부터의(즉, 제2 유로(34)로부터의) 연료(4)의 용적에 대해 혼합되게 하기 위해 예를 들어, 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344), 및/또는 매니폴드(444)의 다양한 개구의 크기를 조정함으로써 달성될 수 있다. 제2 스트림(32)과 비교할 때 제1 스트림(28)으로부터 혼합되는 연료(4)의 비를 증가시키는 것은 또한 제1 스트림(28)으로부터의(즉, 제1 유로(30)로부터의) 연료(4)의 다수가 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)를 통과할 수 있도록, 버퍼 탱크(56)의 저장소로부터 제1 유로(30)로(즉, 제1 스트림(28)으로) 과잉의 연료(4)를 제어 가능하게 배출함으로써 달성될 수 있다. 저장소로부터 과잉의 연료(4)를 제어 가능하게 배출하기 위해, 버퍼 탱크(56)는 제어기(들)(50, 51)에 결합될 수 있다.
온도 센서(46)(예를 들어, 온도 변환기)가 원하는 분배 온도보다 더 고온인 원하지 않은 분배 온도를 검출 및/또는 나타내면(즉, 신호를 전송하는) 경우에, 조작자 및/또는 제어기(들)(50, 51)에 의해 수행될 수 있는 하나의 조정은 제2 스트림(32)(즉, 제2 기화기(38)를 우회하는 "중간 온도" 스트림)과 비교할 때 제1 스트림(28)(즉, 제2 기화기(38)에서 가온되는 "고온" 스트림)으로부터 혼합되는 연료(4)의 비를 감소시키는 것이다. 제2 스트림(32)(즉, 제2 유로(34)로부터의)과 비교할 때 제1 스트림(28)으로부터(즉, 제1 유로(30)로부터) 혼합되는 연료(4)의 비를 증가시키는 것은 제1 스트림(28)으로부터의(즉, 제1 유로(30)로부터의) 연료(4)의 더 높은 용적이 제2 스트림(32)으로부터의(즉, 제2 유로(34)로부터의) 연료(4)의 용적에 대해 혼합되는 것을 제한하기 위해 예를 들어, 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)의 다양한 개구의 크기를 조정함으로써 달성될 수 있다. 제2 스트림(32)과 비교할 때 제1 스트림(28)으로부터 혼합되는 연료(4)의 비를 감소시키는 것은 또한 제1 스트림(28)으로부터의(즉, 제1 유로(30)로부터의) 연료(4)의 소수가 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 매니폴드(444)를 통과할 수 있도록, 제1 스트림(28)으로부터의(즉, 제1 유로로부터의) 과잉의 연료(4)를 버퍼 탱크(56)의 저장소에 저장함으로써 달성될 수 있다.
유량계(48)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 유량계 또는 복수의 유량계(즉, 2개 이상의 유량계)일 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 유량계(48)는 연료가 시스템(1)을 통해 그리고/또는 그로부터 흐를 때 연료(4)의 유량 및/또는 배출 속도의 모니터링, 측정 및/또는 기록을 허용하기 위해 제어기(들)(50, 51)에 결합될 수 있다. 하나의 실시형태에서, 유량계(48) 중 제1 유량계(58)는 제1 유로(30)에 위치될 수 있고, 유량계(48) 중 제2 유량계(60)는 제2 유로(34)에 위치될 수 있다. 제1 온도 컨디셔닝 루프(3)로부터 하류의 지점에서 유량계(48)의 이러한 배치(즉, 연료(4)가 중간 온도로 가온된 후)는 극저온 조건하에서 작동하도록 요구되지 않는 광범위한 범위의 부분이 활용되게 하여, 이 컴포넌트를 약화시킬 가능성을 갖는 극도의 열 사이클을 방지하는 것으로 인해 이 부분에 대한 마모 및 마멸에 대한 이점을 시스템(100)에 제공한다. 대안적으로, 유량계(48)는 또한 건별 기반으로 시스템(1) 필요조건에 따라 시스템(1)의 다른 지점에 위치될 수 있다.
제1 유량계(58)는 제2 기화기(38)와 버퍼 탱크(56) 둘 다로부터 하류에, 제어 밸브(들)(40), 제어 밸브(들)(240), 제어 밸브(342), 오리피스(들)(344) 및/또는 the 매니폴드(444)로부터 상류에 위치될 수 있고; 제1 유량계(58)의 이러한 배치는 연료가 제2 기화기(38)에 의해 처리된 후 그리고 과잉의 연료(4)가 버퍼 탱크(56)의 저장소에 수용/저장되거나 그로부터 제어 가능하게 배출된 후 제1 유로(30)의 연료(4)의 유량 및/또는 배출 속도의 모니터링, 측정 및/또는 기록을 허용한다. 따라서 제1 유량계(58)의 이러한 위치는 제2 스트림(32)의 연료(4)에 대한 유량 및/또는 배출 속도의 변화를 겪을 수 있는 제1 스트림(28)의 연료(4)에서 시스템(1)의 지점(들)에서 연료(4)의 유량 및/또는 배출 속도의 측정, 모니터링 및/또는 기록을 허용함으로써 특히 유리할 수 있다. 따라서, 설명된 바와 같이 제1 유량계(58)를 위치시키는 것은 최상으로 조작자 또는 컴퓨터 제어기(들)(50, 51)가 시스템(1)의 변화를 검출하고, 시스템을 조정하고/하거나 조절하여 원하는 연료 온도를 달성하게 할 수 있다. 그러나, 유량계(48)는 건별 기반으로 시스템(1) 필요조건에 따라, 시스템(1)의 다른 지점에 위치될 수 있다.
연료(4)가 표적 온도 연료 스트림(54)을 포함하도록, 연료(4)(즉, 제1 스트림(28) 및 제2 스트림(32))가 적절히 혼합된 후에(즉, 연료(4)가 원하는 연료 온도에 균일하게 도달한 후), 연료(4)(즉, 표적 온도 연료 스트림(54))는 연료를 분배할 수 있는 적어도 하나의 디스펜서(52)로 흐를 수 있다. 적어도 하나의 디스펜서(52)는 단일 디스펜서 또는 복수의 디스펜서일 수 있다. 연료(4)(즉, 표적 온도 연료 스트림(54))는 적어도 하나의 디스펜서(52)로부터 차량(미도시), 복수의 차량 또는 또 다른 연료 저장 컨테이너로 분배될 수 있다.
시스템(1)의 유동 방식은 모바일 시스템뿐만 아니라 고정된 충전 설계에서 사용될 수 있다. 시스템(1)의 컴포넌트(위에서 설명된 컴포넌트를 연결시키는 미도시된 다양한 도관을 포함함)는 건별 기반으로 스테이션 레이아웃 및/또는 스테이션의 필요조건에 따라 스테이션에서 적어도 하나의 디스펜서(52)로부터 원격으로 또는 적어도 하나의 디스펜서(52)의 근처에 위치될 수 있다. 다양한 배관 및 도관은 위에서 설명된 시스템(1)의 다양한 컴포넌트를 연결 및/또는 결합시키도록 사용될 수 있다. 시스템(1)의 유동 방식은 동일한 유형 또는 상이한 유형의 복수의 디스펜서를 지지하기 위해 반복(즉, 동시에 진행되는 시스템(1)의 배수)될 수 있다. 대안적으로, 하나의 대형 시스템(예를 들어, 시스템(1)의 확장된 버전)은 복수의 디스펜서를 공급할 수 있다. 시스템(1)은 예를 들어, SAE J2601에 대해 위에서 언급된 바와 같이, 임의의 범위의 원하는 분배 온도에 적용될 수 있다. 시스템(1)은 연료 보급 프로토콜당 임의의 차량 연료 보급 압력 필요조건을 위해 적용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 냉매, 부가적인 배관, 저장 컨테이너 등과 같은, 별개의 냉각 루프를 위해 필요한 장비 및 부가적인 복잡성 없이 시스템이 작동되기 때문에 제어된 온도에서 연료(예를 들어, 수소 연료)를 혼합 및 분배하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 양상이 유리할 수 있다. 기본적으로, 설명된 시스템 및 방법은 외부 온도 제어의 필요 없이 연료 보급을 위해 결국 분배되는 동일한 공정 유체 스트림(예를 들어, 수소, 액체 질소 가스("LNG") 또는 다른 공정 유체(들)/가스(들))의 상이한 세그먼트 간의 직접적인 열교환에 기초한다.
여러 개의 양상이 본 명세서에 설명되고 도시되었지만, 대안적인 양상이 동일한 목적을 달성하기 위해 당업자에 의해 영향받을 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 참된 정신 및 범위 내에 속하는 것으로 모든 이러한 대안적인 양상을 포함하는 것이 첨부된 청구범위에 의해 의도된다.

Claims (19)

  1. 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법으로서,
    극저온 연료를 저장 탱크로부터 공정 열교환기의 저온 부분(cold portion)을 통해 제1 기화기로 유동시키는 단계,
    상기 극저온 연료를 상기 제1 기화기로부터 상기 공정 열교환기의 고온 부분(warm portion)을 통해 유동시켜서 상기 공정 열교환기를 나가는 중간 온도 연료를 획득하는 단계,
    상기 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계,
    상기 제1 스트림을 제2 기화기를 통해 향하게 하여 고온 스트림을 획득하는 단계,
    상기 고온 스트림과 상기 제2 스트림을 결합하여 표적 연료 온도 스트림을 획득하는 단계, 및
    상기 표적 연료 온도 스트림을 적어도 하나의 디스펜서를 통해 분배하는 단계
    를 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계는 상기 중간 온도 연료를 제어 밸브 또는 매니폴드를 통해 향하게 함으로써 상기 중간 온도 연료를 분리시키는 것을 포함하고, 상기 제어 밸브 또는 상기 매니폴드는 제1 유로 및 제2 유로에 연결되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 과잉의 연료를 버퍼 탱크에 저장하고 상기 버퍼 탱크로부터 상기 과잉의 연료를 제어 가능하게 배출함으로써 적어도 상기 제1 스트림의 온도 및/또는 압력을 조절하는 단계를 더 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표적 연료 온도 스트림을 상기 적어도 하나의 디스펜서를 통해 분배하는 단계는 상기 표적 온도 연료 스트림을 적어도 하나의 차량에 분배하는 것을 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계는 상기 중간 온도 연료 스트림을 제1 용적을 갖는 상기 제1 스트림과 제2 용적을 갖는 상기 제2 스트림으로 분리시키는 것을 포함하고, 상기 제1 용적과 상기 제2 용적은 서로에 대해 상이한 용적을 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계는 상기 표적 연료 온도 스트림의 원하는 온도에 기초하여 상기 제2 용적에 대한 상기 제1 용적의 비를 자동으로 조정하는 것을 더 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  7. 제5항에 있어서, 버퍼 탱크로/로부터 상기 제1 유로의 상기 연료의 유동을 제어함으로써 상기 고온 스트림의 온도 및/또는 압력의 변화를 버퍼링하는 단계를 더 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 중간 온도 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키는 단계는 상기 중간 온도 연료를 제1 용적을 갖는 상기 제1 스트림과 제2 용적을 갖는 제2 스트림으로 분리시키는 것을 더 포함하고, 상기 제1 용적과 제2 용적은 동일한, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 스트림을 상기 제2 기화기를 통해 향하게 하여 상기 고온 스트림을 획득하는 단계는 상기 중간 온도 연료의 온도보다 더 높고 주변 공기의 주변 온도보다 더 낮은 온도로 상기 제1 스트림을 가온하여 상기 고온 스트림을 획득하는 것을 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 방법.
  10. 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템으로서,
    제2 온도 조정 루프에 연결된 제1 온도 조정 루프; 및
    상기 제2 온도 조정 루프
    를 포함하되, 상기 제1 온도 조정 루프는,
    연료를 유지하도록 구성된 저장 탱크,
    상기 저장 탱크의 하류에 위치되고 저온 부분과 고온 부분을 갖는 공정 열교환기 및
    유입부와 유출부를 갖는 제1 기화기로서, 상기 유입부는 상기 공정 열교환기의 상기 저온 부분에 연결되고 상기 유출부는 상기 공정 열교환기의 상기 고온 부분 연결되는, 상기 제1 기화기
    를 포함하고, 상기 제2 온도 조정 루프는,
    제2 기화기를 포함하는 제1 유로 및
    상기 제2 기화기를 우회하는 제2 유로로서, 상기 제1 유로와 제2 유로는 제3 유로의 하류에 연결되고, 상기 제3 유로는 적어도 하나의 디스펜서에 연결되는, 상기 제2 유로
    를 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 유량계는 상기 제3 유로의 상류의 위치에서 상기 제1 유로 및/또는 상기 제2 유로에 위치되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 고온 유체를 수용하기 위한 저장소를 포함하는 버퍼 탱크를 더 포함하되, 상기 버퍼 탱크는 상기 제1 유로에 연결되고 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이의 연료의 가변 유동으로부터 생성되는 과잉의 연료를 저장하도록 구성되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 버퍼 탱크는 상기 제2 유로에 대한 상기 제1 유로를 통해 흐르는 상기 연료의 용적의 변동에 응답하여 상기 과잉의 연료를 배출하도록 더 구성되고, 상기 용적의 변동은 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이의 연료의 가변 유동으로부터 발생되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 온도 조정 루프는 상기 제2 유로를 통해 흐르는 상기 연료의 제2 용적에 대한 상기 제1 유로를 통해 흐르는 상기 연료의 제1 용적의 비를 제어하기 위해 제어 밸브, 매니폴드 또는 복수의 오리피스에 의해 상기 제2 온도 조정 루프에 연결되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어 밸브 또는 상기 매니폴드는 제어기 및 온도 센서에 연결되고, 상기 제어기는 상기 시스템의 외부에 위치된 주변 공기의 주변 온도 및/또는 상기 연료의 원하는 온도에 기초하여 상기 제1 용적 및/또는 상기 제2 용적을 자동으로 조절하도록 구성되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  16. 제10항에 있어서, 제1 개구, 제2 개구 및 제3 개구를 갖는 혼합 밸브를 더 포함하고, 상기 제1 개구는 상기 제1 유로에 결합되고, 상기 제2 개구는 상기 제2 유로에 결합되고, 상기 제3 개구는 상기 제3 유로에 결합되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 혼합 밸브와 상기 적어도 하나의 디스펜서 사이에 위치된 온도 센서를 더 포함하되, 상기 온도 센서는 상기 제2 유로의 상기 연료에 대한 상기 제1 유로의 상기 연료의 온도 판독값에 기초하여 제2 유로로부터의 상기 연료와 혼합된 상기 제1 유로로부터의 상기 연료의 비를 제어하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제1 기화기 및/또는 상기 제2 기화기는 자연 흡입 열교환기, 강제 흡입 열교환기, 증기 또는 온수 히터 수욕 기화기, 자연 가스 직행 직화 수욕 기화기, 전기 가열식 기화기 또는 전기 히터 수욕 기화기를 포함하는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
  19. 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템으로서,
    제2 온도 조정 루프에 연결된 제1 온도 조정 루프; 및
    상기 제2 온도 조정 루프
    를 포함하되, 상기 제1 온도 조정 루프는,
    연료를 유지하도록 구성된 저장 탱크,
    저온 부분과 고온 부분을 갖는 공정 열교환기,
    상기 저장 탱크에 결합되고 연료를 상기 저장 탱크로부터 상기 공정 열교환기의 상기 저온 부분으로 펌핑하도록 구성되는 펌프
    를 포함하되, 상기 공정 열교환기의 상기 저온 부분은 제1 기화기의 유입부에 연결되고, 상기 공정 열교환기의 상기 고온 부분은 상기 제1 기화기의 유출부에 연결되고, 상기 연료는 상기 공정 열교환기의 상기 저온 부분으로부터 상기 제1 기화기의 상기 유입부로, 상기 제1 기화기를 통해, 그리고 상기 제1 기화기의 상기 유출부로부터 상기 공정 열교환기의 상기 고온 부분으로 통과하고;
    상기 제2 온도 조정 루프는,
    통로를 갖는 제어 밸브를 포함하되, 상기 통로는 제1 개구와 제2 개구를 갖고, 상기 제1 개구는 상기 공정 열교환기의 상기 고온 부분에 결합되고 상기 제2 개구는 제1 유로 및 제2 유로에 결합되고, 상기 제어 밸브는 상기 공정 열교환기로부터 수용된 상기 연료를 제1 스트림과 제2 스트림으로 분리시키도록 구성되고, 상기 제어 밸브는 제어 가능하게 상기 제1 온도 조정 루프로부터의 연료가 상기 제2 온도 조정 루프에 진입하게 하고,
    상기 제1 유로는 제2 기화기를 포함하고,
    상기 제2 유로는 상기 제2 기화기를 우회하고,
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로는 혼합 밸브에 연결되고, 상기 혼합 밸브는 적어도 하나의 디스펜서로부터 상류에 위치되고,
    상기 혼합 밸브는 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로로부터의 상기 연료를 수용 및 혼합하도록 구성되고,
    상기 디스펜서는 상기 연료가 혼합된 후 상기 연료를 수용 및 분배하도록 구성되는, 연료를 혼합 및 분배하기 위한 시스템.
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Patent event date: 20250109

Patent event code: PA01051R01D

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