高圧燃料ガス貯蔵装置の気密性評価方法およびシステム
【課題】燃料ガスと異なる試験ガスの使用を必要とせず、リーク試験を定期的にかつ燃料ガス貯蔵装置の寿命にわたって体系的に行うことができ、簡易にかつ低コストで、高圧燃料ガス貯蔵システムの気密性を評価することができるシステムを提供する。
【解決手段】配管およびタンクを含みかつチェックバルブが配管とタンクの間に設置された、車両燃料用の高圧燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホースまたは配管への接続に適した圧力測定装置と、圧力測定装置の測定値を処理する装置と、処理装置から供給された情報を表示する装置とを含み、圧力測定装置の測定値を処理する前記装置が、給油所から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むシステム。
【解決手段】配管およびタンクを含みかつチェックバルブが配管とタンクの間に設置された、車両燃料用の高圧燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホースまたは配管への接続に適した圧力測定装置と、圧力測定装置の測定値を処理する装置と、処理装置から供給された情報を表示する装置とを含み、圧力測定装置の測定値を処理する前記装置が、給油所から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続した充填ホースを通って給油所（filling station）から供給される燃料ガスを高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法およびシステムに関する。
【０００２】
本発明はまた、特に、燃料天然ガスをタンクに充填することに関し、また、例えば圧力が約２００バールであってよい、オンボード高圧リーク試験システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の種々のシステムとして、常圧の液体燃料（例えば、ディーゼル燃料、ガソリン等）を含むタンクのリーク試験が知られている。
【０００４】
そのようなシステムにおいては、作業は、メンテナンス中の車両において行われ、使用時になって接続する特定の部材を必要とし、また、充填装置端部と加圧不活性ガス源との間の気密接続を確保するために、特殊な接続部材を必要としている。タンクを、その上流にある配管と共に加圧した後、システムの圧力変化をモニターし、リークに特徴的な圧力降下を検出することが可能であるのだが、このようなリーク試験システムは、タンクを前もって空にする必要があるか、または液体が充填されていないタンク内部の空所の体積を決定する必要があるため、容易に使用することは困難であった。
【０００５】
車両用天然ガス（ＮＧＶ）を対象とした車両リーク試験もまた、提案されている。しかし、試験は、車両製造時に行われるものであり、燃料とは異なる不活性ガスを用いたガス貯蔵システムを加圧して行われるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記先行技術の問題点に鑑み、本発明は、燃料ガスと異なる試験ガスの使用を必要とせず、リーク試験を定期的にかつ燃料ガス貯蔵装置の寿命にわたって体系的に行うことができ、簡易にかつ低コストで、高圧燃料ガス貯蔵システムの気密性を評価することができる方法およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成した本発明は、車両用燃料として使用され、接続した充填ホースを通って給油所から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする。
ａ）給油所から燃料ガスを供給して燃料ガス貯蔵装置を充填する際に、充填ホース、配管およびタンクに、給油所から少なくとも５バールよりも高い圧力で圧力をかけ、制御された流速Ｑiで充填を行い、圧力Ｐiの変化を測定し、
ｂ）加圧開始後、第１の所定の瞬間ｔiにおいて、充填作業を減圧することなく一時中断し、第２の所定の瞬間ｔjまで圧力Ｐjの変化を測定し続け、所定の閾値Ｓiと圧力Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下している場合には、リークの存在を通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されている場合には、充填作業を再開し、充填作業の正常終了時を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化との照合を繰り返す。
【０００８】
好ましい態様では、燃料ガス貯蔵装置に給油所の充填ホースを接続する前に、本発明の方法は、少なくとも５バールよりも大きい所定の圧力を充填ホースにかけ、所定の圧力に達する瞬間ｔ０iにて、圧力を減少させることなく加圧を一時中断し、第２の所定の瞬間ｔ０jまで圧力変化を測定し、所定の閾値Ｓ０iと圧力の瞬間値Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも圧力が減少または降下している場合には、給油所または充填ホースにリークが存在することを通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも高く圧力が維持されている場合には、以前に達していた圧力よりも高い所定の圧力まで充填ホースを加圧する作業を繰り返し行い、加圧を一時中断する作業、およびリークが存在する場合には今回においても検出できるように所定の継続時間の間における所定の閾値に対する圧力変化をモニターする作業を繰り返し行い、給油所の最大作業圧力に達するまで、圧力変化のモニタリングを行いながら加圧と一時中断の新たな作業を行うことを含む。
【０００９】
制御された充填速度Ｑiで給油所から燃料ガス貯蔵装置に充填する第一の工程の間、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定し、傾きに不連続性が検出された場合には、配管からリークが発生していることが推定できる。
【００１０】
このような状況においては、リーク位置を見つけることは容易である。
【００１１】
本発明の別の側面では、リークの規模を割り出すために、燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合には、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、制御された充填速度の２つの連続した増加の後に、最初圧力が一定の水平なステージと次に圧力が増加した傾きのあるステージが検出された場合には、リークは、小リークまたは中リークのカテゴリーである、と分類し、リーク速度を、前記一定圧力の水平なステージに至った制御された充填速度から割り出す。
【００１２】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、充填速度の値に無関係に圧力が安定せず常に増加するのが観測された場合には、リークは、極小リークのカテゴリーである、と分類する。
【００１３】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、充填速度の値に無関係に圧力が上昇しないのが見つかった場合には、リークは極度の大リークのカテゴリーである、と分類する。
【００１４】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、リークの規模を特定するカテゴリーを識別し、配管とタンクとの間にチェックバルブがあることを確認した後、圧力が降下した速度を分析して配管とタンクのそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと比較し、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも大きい場合には配管から、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも小さい場合にはタンクから、リークが生じていると識別する。
【００１５】
本発明の方法は、車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用した場合に特に有用である。
【００１６】
本発明の方法は、給油所で燃料ガスを充填する各作業において、気密性の大まかな評価を簡易に行うことを可能にすると同時に、リークが発見された際に、リークの規模の分類、およびリークがタンクから発生しているのかタンクに供給する配管から発生しているのかの区別もまた可能にする。
【００１７】
本発明はまた、車両用燃料として使用され、接続した充填ホースを通って給油所から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含みかつ少なくとも一つのチェックバルブが配管とタンクとの間に設置された燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホースまたは配管への接続に適した圧力測定装置と、圧力測定装置により測定された値を処理する処理装置と、処理装置から供給された情報を表示する表示装置とを含み、圧力測定装置により測定された値を処理する前記処理装置が、給油所から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むことを特徴とするシステムを提供する。
【００１８】
給油所と充填ホースの完全性のチェックを自己診断することが可能な本発明の好ましい態様では、圧力測定装置により測定された値を処理する装置は、燃料ガス貯蔵装置が接続されていない場合に、給油所に接続している充填ホースを制御して所定の参照圧力値まで加圧し、この加圧を一時中断し、そして、選択的に、加圧を一時中断した後に給油所のリークの存在を表示するか、以前の所定の参照圧力値よりも高い新たな所定の参照圧力値まで充填ホースを再加圧する手段をさらに含む。
【００１９】
本発明の別の好ましい態様では、圧力測定装置により測定された値を処理する装置は、圧力測定装置により測定された圧力降下速度を解析する手段と、配管およびタンクのそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと前記圧力降下速度とを比較する手段とをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の他の特徴および効果を、例と添付の図面を参照し、特定の実施態様について説明しながら以下に示す。
【００２１】
図１は、車両に用いられ、車両用天然ガス（ＮＧＶ）と呼ばれる圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料を高圧下で貯蔵するための装置（配管、タンク）の気密性を評価するための、本発明の気密性診断システムの原理を示す概略図である。
【００２２】
圧縮天然ガスは、例えばタンク６０のようなタンクを充填するために、使用者がそれに接続可能な柔軟性の充填ホース２０を備えたターミナルを有する給油所１０にて、得られる。
【００２３】
本発明において、車両タンクなどの１またはそれ以上のタンク６０は、充填ホース２０との接続に適した配管３０に接続されており、充填ホース２０は給油所１０に接続されており、本質的に、圧力ゲージ５１、マイクロコンピュータなどの処理回路５０、およびマイクロコンピュータの一部を構成してもよく、処理回路から独立したユニットを構成していてもよい表示ユニット７０を含む気密性診断システムと協働する。流速計４６は、好ましくは、タンク６０に接続された配管に配置される。配管３０は、とりわけ、可変絞りの電磁バルブ３５を含む。
【００２４】
図２は、リーク試験システムを、少なくとも一つの貯蔵タンク１２または一つの圧縮機と、高圧供給のために柔軟性のホース２０に接続された供給ターミナル１１とを含む給油所１０の近くに配置された、特定の高圧燃料ガス貯蔵装置に適用した態様を示す。
【００２５】
データ処理装置５０および表示ユニット７０は、給油所１０内に配置され、そして、高圧供給ホース２０内の圧力を測定する圧力測定装置５２より、またはタンク６０をホース２０に接続するためのパイプ３８内の圧力を測定する圧力測定装置５１より供給される圧力データを受け取る。
【００２６】
タンク６０は、温度ヒューズ３７を備えた通気パイプ、および供給パイプ３８に停止状態ではチェックバルブとして機能するポリバルブを含む。ポリバルブは、手動バルブ３４、電磁バルブ３５、および流量リミッター３６を含んでいてもよい。
【００２７】
ポリバルブの上流で、パイプは、任意のチェックバルブ３３、二重リング継手を備えていてもよい任意のＣＮＧ Ｔ−フィルタ３２、および高圧供給ホース２０と接続するための充填端部３１を含んでいてもよい。ポリバルブの上流で、剛体のまたは柔軟性のパイプ３９は、インラインＣＮＧフィルタ４１、電磁バルブ４２、およびエキスパンダ４３に接続され、上記装置を搭載した車両が給油所を離れて運行している時はタンク６０からＣＮＧが供給される注入装置４５に、ＣＮＧを供給するための柔軟性のホース４４によって長く伸びている。
【００２８】
本発明のリーク試験システムの機能的部材について、本発明の方法の種々の工程を示しながら、図３のフローチャートを参照して、以下説明する。
【００２９】
本発明は、第一に、通常、車両の高圧部の気密性を評価するために用いられ、１またはそれ以上のタンクと、給油所に接続するための配管とを含み、第二に、リークが検出された場合に、リークをその規模に応じたカテゴリーに分類し、最終的に、リークがタンクから生じているのか、配管から生じているのかを決定するのに用いられる。
【００３０】
リークがある場合には、リークは、流速により特徴付けされ、流速は、圧力およびリークの起こっている開口部の大きさに依存している。
【００３１】
リークは従って、時間あたりの立方メートル（Ｎｍ3／ｈ）として表される（すなわち、標準状態の温度（２７３ケルビン（Ｋ））と圧力（１０１．３キロパスカル（ｋＰａ））に換算した時間あたりの立方メートルで表された体積流速に対応する）リーク速度の関数として、本質的に４つのカテゴリーに分けられる。
・極小リーク（流速０．０２Ｎｍ3／ｈ未満）：継手の締め付けが不十分である（しかし、レンチは使用している）ときに生じるような、「1000 BULLES」（フランス製品名：漏れ検出液）でのみ通常検出することができるようなリーク。充填装置端部のガスケットが欠けている場合のリークも、このカテゴリーに入る。
・小リーク（流速０．２〜３Ｎｍ3／ｈ）：このリーク速度は、ポリバルブより下流側で、ポリバルブは閉じているが、パッキンの気密性が低下している場合によく観測される。端部のガスケットが削れている場合も、このカテゴリーのリークを起こす。
・中リーク（流速３〜１０Ｎｍ3／ｈ）：この種のリークは、継手が手によってのみ締め付けられている場合によく起こる。
・大リーク（流速１０Ｎｍ3／ｈ超過）：この種のリークは、配管の損傷により（場合によっては半径０．５ミリメートル（ｍｍ）程度の穴によって）起こり得る。
【００３２】
気密性を点検するための本発明の方法およびシステムについて、本方法の主な工程を示す図３を参照しながら、以下説明する。
【００３３】
工程１０１〜１０５は、給油所１０およびホース２０の自己診断手順に相当している。この自己診断手順は、車両の燃料ガス貯蔵装置への充填作業が行われておらず、充填端部３１がホース２０に接続されていない場合に、実施される。圧力ゲージ５２が、ホース２０内の圧力を測定するために用いられ、測定処理装置５０に接続されている。
【００３４】
自己診断作業は、周期的に、手動で、または自動的に開始されてもよく、異なる作業圧力Ｐ0、例えば、１０バール、１００バール、２００バール等で行ってもよい。
【００３５】
この自己診断手順の工程１０１は、給油所１０とホース２０とにより構成されるアセンブリを、圧力Ｐ0（約５バールより高い圧力）まで加圧することよりなる。瞬間ｔ０iにおいて圧力Ｐ0に達したとき、加圧を一時中断するが、減圧は行わない。圧力変化を、所定の第２の瞬間ｔ０jまで測定する（工程１０２）。瞬間ｔ０jにおける圧力の瞬間値Ｐiを、所定の閾値Ｓ０iと比較する（工程１０３）。工程１０４では、瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下しているかどうかを決定すべく試験を行う。もし、所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下していた場合は、工程１０５では、給油所１０およびホース２０を含むアセンブリからリークが発生していると診断し、そして、車両への充填作業の前に、例えば、ホース２０を交換するなどの予防措置をとればよい。
【００３６】
診断および修理工程１０５の後、方法は、工程１０１に戻る。
【００３７】
工程１０４の試験が、給油所１０およびホース２０を含むアセンブリにリークがないことを示す場合には、本方法は、工程１１１に進み、工程１１１では、ホース２０をタンク６０の端部３１に接続した後、充填ホース２０、配管３０およびタンク６０に、少なくとも５バールよりも高い圧力Ｐi、例えば７バールまで、制御された流速Ｑiで充填しながら、給油所１０から圧力をかけ、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定する。
【００３８】
工程１１７では、時間の関数として圧力Ｐiの変化の傾きに不連続な部分があるかを確認する調査を行い、不連続な部分があった場合には、配管３０からリークが生じているものと推定する。
【００３９】
配管３０にてリークがあるのに係わらず充填が開始された場合には、車両が停止しているとき、従って充填中にはチェックバルブとして機能する、手動制御バルブ３４と電磁バルブ３５と流量リミッター３６とを有するポリバルブがあるのであれば、配管３０内のガスは、車両の停止から充填開始まで漏洩する時間があったため、充填の開始時において、配管３０とタンク６０との間には、圧力差がある。この圧力差は、配管からガスが漏洩することによって生じたものである。
【００４０】
工程１１１において、いったん制御された流速で充填が開始され、圧力を時間の関数としてプロットした曲線ＣのセグメントＣ１およびＣ２の間に、傾きの不連続性があった場合には（図５）、リークが配管で起きていると推定できる（工程１１８）。配管は体積が小さく、最初は（セグメントＣ１）、配管の圧力がタンクの圧力に達するまで圧力上昇が見られる。その後圧力は、はるかによりゆっくりと上昇し（セグメントＣ２）、その間は、充填を同じ速度で続ける。
【００４１】
対照的に、タンクにリークがある場合には、タンクは配管３０よりもはるかに大きな体積を有しているので、車両の停止から充填開始までの経過時間においてガスは、傾きの不連続性がその後観測できるのに十分なほどに、配管から漏洩することができない（図５の曲線ＤのセグメントＤ１がこれに当てはまる）。
【００４２】
しかし、本発明の方法は、リークがタンクから起ころうが、配管から起ころうとも、確実にリークを検出することが可能である。
【００４３】
この検出のために、工程１１１に続く工程１１２では、加圧開始後の所定の瞬間ｔiにおいて、圧力を減少させることなく充填作業を一時中断し、圧力Ｐiの変化を、瞬間ｔjまでゲージ５１を用いて測定し続ける。
【００４４】
工程１１３では、測定した圧力Ｐiを、所定の閾値Ｓiと比較する。
【００４５】
工程１１４では、瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下しているのが観測された場合には（図４の、時間の関数として圧力変化をプロットし、連続するセグメントＢ１、Ｂ２およびＢ３を有する曲線Ｂの、セグメントＢ２がこれに当てはまる）、リークの存在が通知され、本方法は、工程１１７または１１９へと進む。
【００４６】
対照的に、工程１１４において、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されているのが観測された場合には（図４の、時間の関数として圧力変化をプロットし、連続するセグメントＡ１、Ａ２およびＡ３を有する曲線Ａの、セグメントＡ２がこれに当てはまる）、充填作業を圧力Ｐaxにて再開し（工程１１５）、続いて、圧力Ｐstopでの充填作業の正常終了を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の各一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化の照合を行う（工程１１１〜１１５）。
【００４７】
既に停止圧力Ｐstopに達した工程１１５の終了時にリークが検出されなかった場合は、工程１１６において、配管３０およびタンク６０を含む貯蔵装置が気密であり、満タンであることが表示される。
【００４８】
リークが検出された工程１１４または工程１１７の後、本方法は、リークの規模を決定する工程１１９へと進む。
【００４９】
リークの規模を決定するために、工程１２０において、リーク速度と充填速度のバランスがとれるように流速を調節しながら、圧力を再び上昇させる。制御された速度で再び充填することにより、圧力は閾値まで上昇する。この圧力と、リーク速度と釣り合いが取れた充填速度は、極小リーク、小リーク、中リークまたは大リークのような分類を可能とするリークの特徴となる（工程１２２）。
【００５０】
従って、診断システムにおいて流速が制御されているのにも係わらず、圧力が安定せずに上昇を続ける場合には、リークは、極小リークのカテゴリーに分類される。もう一方の極端な場合として、流速に係わらず圧力が上昇しない場合には、リークは、大リークのカテゴリーに分類される。
【００５１】
図６は、種々の制御された充填速度においてリークがある場合に、配管３０内の圧力およびタンク６０内の圧力について、それぞれ時間の関数として圧力変化をプロットした曲線ＥおよびＦを示す。
【００５２】
連続する瞬間ｔ1、ｔ2およびｔ3において、充填速度は増加している。充填速度の各増加の後には、Ｅ1およびＥ2のようなステージが存在しているのが見られる。上述のように、リークがある場合の曲線形状の変化は、リークの規模の特徴づけに役立つ。
【００５３】
配管３０および対応するタンク６０に充填中に検出されるリークの規模の決定に採用される手順を、図６を参照しながら、以下、より詳細に説明する。
【００５４】
上述のように、充填の開始時において、低い制御された流速Ｑiでシステムを加圧する（図４工程１１１）。連続する瞬間ｔiおよびｔj間において圧力を測定しているとき、システムが気密でない場合には、充填速度は、開始時には小さく、リーク速度よりも小さいため、これら連続する瞬間ｔiおよびｔjにおいて、ゲージ５１または５２で測定される圧力に、減少が観測される（図６の曲線Ｅの領域Ｅ0）。
【００５５】
リーク速度を決定するために、図６の曲線Ｆに示されるようなタンク６０内の規定の圧力値を与え、最初の制御された流速Ｑiで充填を行う最初の工程の後、供給バルブ（例、電磁バルブ３５）を、瞬間ｔ1、ｔ2およびｔ3において、段階的に徐々に開いていき、配管３０およびタンク６０が充填されるようにする。供給バルブの各瞬間のバルブ位置を、流量計４６（図１）により、調整またはモニターする。充填速度の各増加の際、図６の曲線Ｅの、制御された流速の増加に対応する瞬間ｔ1およびｔ2の間の領域Ｅ1に示されるような圧力が安定した水平のステージが見られるまで、配管３０内の圧力変化を測定する。当該プロセスにおいて、充填速度が０になる瞬間はない。
【００５６】
領域Ｅ1の水平な圧力安定ステージは、充填速度がちょうどリーク速度と釣り合っていることに相当する。充填速度が瞬間ｔ2において再び増加する場合、図６の曲線Ｅの領域Ｅ2に、わずかに増加を続けるステージが見られ、これは、充填速度がリーク速度よりも大きくなっているために、圧力にわずかな増加があることを意味する。
【００５７】
従って、当該プロセス（図３の工程１１９、１２０および１２２）の終了時、小リークまたは中リークカテゴリーに分類されたリークは、圧力の水平ステージ（領域Ｅ1）に至った充填速度の値という形で、当該水平ステージの圧力の値により完全に分類することができる。
【００５８】
制御された充填速度を増加させる調整操作が二回続けて行われた後に、圧力上昇の傾きのあるステージに続く安定圧力の水平ステージが観測できないという極端な状況では、リークを以下の極端なリークのカテゴリーに分類することができる。
【００５９】
例えばｔiおよびｔjなどの連続する瞬間において診断システムにかけられた充填速度値がどんな値であっても、領域Ｅ1のような水平ステージによって圧力の安定が観測されず、領域Ｅ2のような右上がりの傾きステージのみである場合には、リークは、極小リークのカテゴリーに属すると分類される。
【００６０】
対照的に、例えばｔiおよびｔjなどの連続する瞬間において診断システムにかけられた充填速度値と無関係に、領域Ｅ2のような上昇ステージが観測されなかった場合には、リークは、極度の大リークのカテゴリーに属すると分類される。
【００６１】
工程１２１から１２５は、リークが配管から発生しているか、タンクから発生しているかその位置を特定する役割の工程である。
【００６２】
パイプ３０からのリークとタンク６０からのリークの識別は、それらそれぞれの体積が大きく異なっており（これらの体積比は通常５０よりも大きい）、車両の停止時よって充填作業中に、チェックバルブとして機能するポリバルブによりお互い隔離されているために、可能となっている。
【００６３】
いったん工程１２２においてリークの規模が決定されると、工程１２３において、圧力降下時の速度が確認される。工程１２３において、急速な圧力降下が見られた場合（図５の曲線ＣのセグメントＣ３）、リークが、配管にある、または充填システムの連結部にあると推定される（工程１２４）。一方、工程１２３において、圧力降下がゆっくりであった場合（図５の曲線ＤのセグメントＤ２）、リークがタンクにあると推定される（工程２１２５）。
【００６４】
概して、一定温度Ｔにおいて、時間の関数として測定された圧力変化の値ｄＰ／ｄｔは、圧力とリーク規模の関数である瞬間的なリーク速度Ｑiに比例し、かつリーク体積Ｖに反比例し、以下の等式で表すことができる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
ここで、Ｒは、理想気体定数である。
【００６７】
上記数々の工程を有する本発明の方法は、例えば、７バール〜２００バールに及んでもよいような、充填の開始から充填の終わりまでの圧力値の全範囲にわたって実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のリーク試験システムの主な部材の図である。
【図２】本発明のリーク試験システムを高圧下でガスを貯蔵する特定の装置に適用した例を示す図である。
【図３】本発明のリーク試験方法の主な工程を示すフローチャートである。
【図４】ガス貯蔵装置が気密か否かを検出するよう働く本発明の方法の特定の工程において、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【図５】本発明の方法を実施し、配管からリークが生じた第一の場合と、タンクからリークが生じた第２の場合に、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【図６】充填速度を制御して増加させたときに、本発明の方法の特定の工程において、配管およびタンク内で、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続した充填ホースを通って給油所（filling station）から供給される燃料ガスを高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法およびシステムに関する。
【０００２】
本発明はまた、特に、燃料天然ガスをタンクに充填することに関し、また、例えば圧力が約２００バールであってよい、オンボード高圧リーク試験システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の種々のシステムとして、常圧の液体燃料（例えば、ディーゼル燃料、ガソリン等）を含むタンクのリーク試験が知られている。
【０００４】
そのようなシステムにおいては、作業は、メンテナンス中の車両において行われ、使用時になって接続する特定の部材を必要とし、また、充填装置端部と加圧不活性ガス源との間の気密接続を確保するために、特殊な接続部材を必要としている。タンクを、その上流にある配管と共に加圧した後、システムの圧力変化をモニターし、リークに特徴的な圧力降下を検出することが可能であるのだが、このようなリーク試験システムは、タンクを前もって空にする必要があるか、または液体が充填されていないタンク内部の空所の体積を決定する必要があるため、容易に使用することは困難であった。
【０００５】
車両用天然ガス（ＮＧＶ）を対象とした車両リーク試験もまた、提案されている。しかし、試験は、車両製造時に行われるものであり、燃料とは異なる不活性ガスを用いたガス貯蔵システムを加圧して行われるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記先行技術の問題点に鑑み、本発明は、燃料ガスと異なる試験ガスの使用を必要とせず、リーク試験を定期的にかつ燃料ガス貯蔵装置の寿命にわたって体系的に行うことができ、簡易にかつ低コストで、高圧燃料ガス貯蔵システムの気密性を評価することができる方法およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成した本発明は、車両用燃料として使用され、接続した充填ホースを通って給油所から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする。
ａ）給油所から燃料ガスを供給して燃料ガス貯蔵装置を充填する際に、充填ホース、配管およびタンクに、給油所から少なくとも５バールよりも高い圧力で圧力をかけ、制御された流速Ｑiで充填を行い、圧力Ｐiの変化を測定し、
ｂ）加圧開始後、第１の所定の瞬間ｔiにおいて、充填作業を減圧することなく一時中断し、第２の所定の瞬間ｔjまで圧力Ｐjの変化を測定し続け、所定の閾値Ｓiと圧力Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下している場合には、リークの存在を通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されている場合には、充填作業を再開し、充填作業の正常終了時を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化との照合を繰り返す。
【０００８】
好ましい態様では、燃料ガス貯蔵装置に給油所の充填ホースを接続する前に、本発明の方法は、少なくとも５バールよりも大きい所定の圧力を充填ホースにかけ、所定の圧力に達する瞬間ｔ０iにて、圧力を減少させることなく加圧を一時中断し、第２の所定の瞬間ｔ０jまで圧力変化を測定し、所定の閾値Ｓ０iと圧力の瞬間値Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも圧力が減少または降下している場合には、給油所または充填ホースにリークが存在することを通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも高く圧力が維持されている場合には、以前に達していた圧力よりも高い所定の圧力まで充填ホースを加圧する作業を繰り返し行い、加圧を一時中断する作業、およびリークが存在する場合には今回においても検出できるように所定の継続時間の間における所定の閾値に対する圧力変化をモニターする作業を繰り返し行い、給油所の最大作業圧力に達するまで、圧力変化のモニタリングを行いながら加圧と一時中断の新たな作業を行うことを含む。
【０００９】
制御された充填速度Ｑiで給油所から燃料ガス貯蔵装置に充填する第一の工程の間、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定し、傾きに不連続性が検出された場合には、配管からリークが発生していることが推定できる。
【００１０】
このような状況においては、リーク位置を見つけることは容易である。
【００１１】
本発明の別の側面では、リークの規模を割り出すために、燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合には、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、制御された充填速度の２つの連続した増加の後に、最初圧力が一定の水平なステージと次に圧力が増加した傾きのあるステージが検出された場合には、リークは、小リークまたは中リークのカテゴリーである、と分類し、リーク速度を、前記一定圧力の水平なステージに至った制御された充填速度から割り出す。
【００１２】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、充填速度の値に無関係に圧力が安定せず常に増加するのが観測された場合には、リークは、極小リークのカテゴリーである、と分類する。
【００１３】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、充填速度の値に無関係に圧力が上昇しないのが見つかった場合には、リークは極度の大リークのカテゴリーである、と分類する。
【００１４】
燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、リークの規模を特定するカテゴリーを識別し、配管とタンクとの間にチェックバルブがあることを確認した後、圧力が降下した速度を分析して配管とタンクのそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと比較し、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも大きい場合には配管から、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも小さい場合にはタンクから、リークが生じていると識別する。
【００１５】
本発明の方法は、車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用した場合に特に有用である。
【００１６】
本発明の方法は、給油所で燃料ガスを充填する各作業において、気密性の大まかな評価を簡易に行うことを可能にすると同時に、リークが発見された際に、リークの規模の分類、およびリークがタンクから発生しているのかタンクに供給する配管から発生しているのかの区別もまた可能にする。
【００１７】
本発明はまた、車両用燃料として使用され、接続した充填ホースを通って給油所から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管および少なくとも一つのタンクを含みかつ少なくとも一つのチェックバルブが配管とタンクとの間に設置された燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホースまたは配管への接続に適した圧力測定装置と、圧力測定装置により測定された値を処理する処理装置と、処理装置から供給された情報を表示する表示装置とを含み、圧力測定装置により測定された値を処理する前記処理装置が、給油所から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むことを特徴とするシステムを提供する。
【００１８】
給油所と充填ホースの完全性のチェックを自己診断することが可能な本発明の好ましい態様では、圧力測定装置により測定された値を処理する装置は、燃料ガス貯蔵装置が接続されていない場合に、給油所に接続している充填ホースを制御して所定の参照圧力値まで加圧し、この加圧を一時中断し、そして、選択的に、加圧を一時中断した後に給油所のリークの存在を表示するか、以前の所定の参照圧力値よりも高い新たな所定の参照圧力値まで充填ホースを再加圧する手段をさらに含む。
【００１９】
本発明の別の好ましい態様では、圧力測定装置により測定された値を処理する装置は、圧力測定装置により測定された圧力降下速度を解析する手段と、配管およびタンクのそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと前記圧力降下速度とを比較する手段とをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の他の特徴および効果を、例と添付の図面を参照し、特定の実施態様について説明しながら以下に示す。
【００２１】
図１は、車両に用いられ、車両用天然ガス（ＮＧＶ）と呼ばれる圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料を高圧下で貯蔵するための装置（配管、タンク）の気密性を評価するための、本発明の気密性診断システムの原理を示す概略図である。
【００２２】
圧縮天然ガスは、例えばタンク６０のようなタンクを充填するために、使用者がそれに接続可能な柔軟性の充填ホース２０を備えたターミナルを有する給油所１０にて、得られる。
【００２３】
本発明において、車両タンクなどの１またはそれ以上のタンク６０は、充填ホース２０との接続に適した配管３０に接続されており、充填ホース２０は給油所１０に接続されており、本質的に、圧力ゲージ５１、マイクロコンピュータなどの処理回路５０、およびマイクロコンピュータの一部を構成してもよく、処理回路から独立したユニットを構成していてもよい表示ユニット７０を含む気密性診断システムと協働する。流速計４６は、好ましくは、タンク６０に接続された配管に配置される。配管３０は、とりわけ、可変絞りの電磁バルブ３５を含む。
【００２４】
図２は、リーク試験システムを、少なくとも一つの貯蔵タンク１２または一つの圧縮機と、高圧供給のために柔軟性のホース２０に接続された供給ターミナル１１とを含む給油所１０の近くに配置された、特定の高圧燃料ガス貯蔵装置に適用した態様を示す。
【００２５】
データ処理装置５０および表示ユニット７０は、給油所１０内に配置され、そして、高圧供給ホース２０内の圧力を測定する圧力測定装置５２より、またはタンク６０をホース２０に接続するためのパイプ３８内の圧力を測定する圧力測定装置５１より供給される圧力データを受け取る。
【００２６】
タンク６０は、温度ヒューズ３７を備えた通気パイプ、および供給パイプ３８に停止状態ではチェックバルブとして機能するポリバルブを含む。ポリバルブは、手動バルブ３４、電磁バルブ３５、および流量リミッター３６を含んでいてもよい。
【００２７】
ポリバルブの上流で、パイプは、任意のチェックバルブ３３、二重リング継手を備えていてもよい任意のＣＮＧ Ｔ−フィルタ３２、および高圧供給ホース２０と接続するための充填端部３１を含んでいてもよい。ポリバルブの上流で、剛体のまたは柔軟性のパイプ３９は、インラインＣＮＧフィルタ４１、電磁バルブ４２、およびエキスパンダ４３に接続され、上記装置を搭載した車両が給油所を離れて運行している時はタンク６０からＣＮＧが供給される注入装置４５に、ＣＮＧを供給するための柔軟性のホース４４によって長く伸びている。
【００２８】
本発明のリーク試験システムの機能的部材について、本発明の方法の種々の工程を示しながら、図３のフローチャートを参照して、以下説明する。
【００２９】
本発明は、第一に、通常、車両の高圧部の気密性を評価するために用いられ、１またはそれ以上のタンクと、給油所に接続するための配管とを含み、第二に、リークが検出された場合に、リークをその規模に応じたカテゴリーに分類し、最終的に、リークがタンクから生じているのか、配管から生じているのかを決定するのに用いられる。
【００３０】
リークがある場合には、リークは、流速により特徴付けされ、流速は、圧力およびリークの起こっている開口部の大きさに依存している。
【００３１】
リークは従って、時間あたりの立方メートル（Ｎｍ3／ｈ）として表される（すなわち、標準状態の温度（２７３ケルビン（Ｋ））と圧力（１０１．３キロパスカル（ｋＰａ））に換算した時間あたりの立方メートルで表された体積流速に対応する）リーク速度の関数として、本質的に４つのカテゴリーに分けられる。
・極小リーク（流速０．０２Ｎｍ3／ｈ未満）：継手の締め付けが不十分である（しかし、レンチは使用している）ときに生じるような、「1000 BULLES」（フランス製品名：漏れ検出液）でのみ通常検出することができるようなリーク。充填装置端部のガスケットが欠けている場合のリークも、このカテゴリーに入る。
・小リーク（流速０．２〜３Ｎｍ3／ｈ）：このリーク速度は、ポリバルブより下流側で、ポリバルブは閉じているが、パッキンの気密性が低下している場合によく観測される。端部のガスケットが削れている場合も、このカテゴリーのリークを起こす。
・中リーク（流速３〜１０Ｎｍ3／ｈ）：この種のリークは、継手が手によってのみ締め付けられている場合によく起こる。
・大リーク（流速１０Ｎｍ3／ｈ超過）：この種のリークは、配管の損傷により（場合によっては半径０．５ミリメートル（ｍｍ）程度の穴によって）起こり得る。
【００３２】
気密性を点検するための本発明の方法およびシステムについて、本方法の主な工程を示す図３を参照しながら、以下説明する。
【００３３】
工程１０１〜１０５は、給油所１０およびホース２０の自己診断手順に相当している。この自己診断手順は、車両の燃料ガス貯蔵装置への充填作業が行われておらず、充填端部３１がホース２０に接続されていない場合に、実施される。圧力ゲージ５２が、ホース２０内の圧力を測定するために用いられ、測定処理装置５０に接続されている。
【００３４】
自己診断作業は、周期的に、手動で、または自動的に開始されてもよく、異なる作業圧力Ｐ0、例えば、１０バール、１００バール、２００バール等で行ってもよい。
【００３５】
この自己診断手順の工程１０１は、給油所１０とホース２０とにより構成されるアセンブリを、圧力Ｐ0（約５バールより高い圧力）まで加圧することよりなる。瞬間ｔ０iにおいて圧力Ｐ0に達したとき、加圧を一時中断するが、減圧は行わない。圧力変化を、所定の第２の瞬間ｔ０jまで測定する（工程１０２）。瞬間ｔ０jにおける圧力の瞬間値Ｐiを、所定の閾値Ｓ０iと比較する（工程１０３）。工程１０４では、瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下しているかどうかを決定すべく試験を行う。もし、所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下していた場合は、工程１０５では、給油所１０およびホース２０を含むアセンブリからリークが発生していると診断し、そして、車両への充填作業の前に、例えば、ホース２０を交換するなどの予防措置をとればよい。
【００３６】
診断および修理工程１０５の後、方法は、工程１０１に戻る。
【００３７】
工程１０４の試験が、給油所１０およびホース２０を含むアセンブリにリークがないことを示す場合には、本方法は、工程１１１に進み、工程１１１では、ホース２０をタンク６０の端部３１に接続した後、充填ホース２０、配管３０およびタンク６０に、少なくとも５バールよりも高い圧力Ｐi、例えば７バールまで、制御された流速Ｑiで充填しながら、給油所１０から圧力をかけ、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定する。
【００３８】
工程１１７では、時間の関数として圧力Ｐiの変化の傾きに不連続な部分があるかを確認する調査を行い、不連続な部分があった場合には、配管３０からリークが生じているものと推定する。
【００３９】
配管３０にてリークがあるのに係わらず充填が開始された場合には、車両が停止しているとき、従って充填中にはチェックバルブとして機能する、手動制御バルブ３４と電磁バルブ３５と流量リミッター３６とを有するポリバルブがあるのであれば、配管３０内のガスは、車両の停止から充填開始まで漏洩する時間があったため、充填の開始時において、配管３０とタンク６０との間には、圧力差がある。この圧力差は、配管からガスが漏洩することによって生じたものである。
【００４０】
工程１１１において、いったん制御された流速で充填が開始され、圧力を時間の関数としてプロットした曲線ＣのセグメントＣ１およびＣ２の間に、傾きの不連続性があった場合には（図５）、リークが配管で起きていると推定できる（工程１１８）。配管は体積が小さく、最初は（セグメントＣ１）、配管の圧力がタンクの圧力に達するまで圧力上昇が見られる。その後圧力は、はるかによりゆっくりと上昇し（セグメントＣ２）、その間は、充填を同じ速度で続ける。
【００４１】
対照的に、タンクにリークがある場合には、タンクは配管３０よりもはるかに大きな体積を有しているので、車両の停止から充填開始までの経過時間においてガスは、傾きの不連続性がその後観測できるのに十分なほどに、配管から漏洩することができない（図５の曲線ＤのセグメントＤ１がこれに当てはまる）。
【００４２】
しかし、本発明の方法は、リークがタンクから起ころうが、配管から起ころうとも、確実にリークを検出することが可能である。
【００４３】
この検出のために、工程１１１に続く工程１１２では、加圧開始後の所定の瞬間ｔiにおいて、圧力を減少させることなく充填作業を一時中断し、圧力Ｐiの変化を、瞬間ｔjまでゲージ５１を用いて測定し続ける。
【００４４】
工程１１３では、測定した圧力Ｐiを、所定の閾値Ｓiと比較する。
【００４５】
工程１１４では、瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下しているのが観測された場合には（図４の、時間の関数として圧力変化をプロットし、連続するセグメントＢ１、Ｂ２およびＢ３を有する曲線Ｂの、セグメントＢ２がこれに当てはまる）、リークの存在が通知され、本方法は、工程１１７または１１９へと進む。
【００４６】
対照的に、工程１１４において、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されているのが観測された場合には（図４の、時間の関数として圧力変化をプロットし、連続するセグメントＡ１、Ａ２およびＡ３を有する曲線Ａの、セグメントＡ２がこれに当てはまる）、充填作業を圧力Ｐaxにて再開し（工程１１５）、続いて、圧力Ｐstopでの充填作業の正常終了を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の各一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化の照合を行う（工程１１１〜１１５）。
【００４７】
既に停止圧力Ｐstopに達した工程１１５の終了時にリークが検出されなかった場合は、工程１１６において、配管３０およびタンク６０を含む貯蔵装置が気密であり、満タンであることが表示される。
【００４８】
リークが検出された工程１１４または工程１１７の後、本方法は、リークの規模を決定する工程１１９へと進む。
【００４９】
リークの規模を決定するために、工程１２０において、リーク速度と充填速度のバランスがとれるように流速を調節しながら、圧力を再び上昇させる。制御された速度で再び充填することにより、圧力は閾値まで上昇する。この圧力と、リーク速度と釣り合いが取れた充填速度は、極小リーク、小リーク、中リークまたは大リークのような分類を可能とするリークの特徴となる（工程１２２）。
【００５０】
従って、診断システムにおいて流速が制御されているのにも係わらず、圧力が安定せずに上昇を続ける場合には、リークは、極小リークのカテゴリーに分類される。もう一方の極端な場合として、流速に係わらず圧力が上昇しない場合には、リークは、大リークのカテゴリーに分類される。
【００５１】
図６は、種々の制御された充填速度においてリークがある場合に、配管３０内の圧力およびタンク６０内の圧力について、それぞれ時間の関数として圧力変化をプロットした曲線ＥおよびＦを示す。
【００５２】
連続する瞬間ｔ1、ｔ2およびｔ3において、充填速度は増加している。充填速度の各増加の後には、Ｅ1およびＥ2のようなステージが存在しているのが見られる。上述のように、リークがある場合の曲線形状の変化は、リークの規模の特徴づけに役立つ。
【００５３】
配管３０および対応するタンク６０に充填中に検出されるリークの規模の決定に採用される手順を、図６を参照しながら、以下、より詳細に説明する。
【００５４】
上述のように、充填の開始時において、低い制御された流速Ｑiでシステムを加圧する（図４工程１１１）。連続する瞬間ｔiおよびｔj間において圧力を測定しているとき、システムが気密でない場合には、充填速度は、開始時には小さく、リーク速度よりも小さいため、これら連続する瞬間ｔiおよびｔjにおいて、ゲージ５１または５２で測定される圧力に、減少が観測される（図６の曲線Ｅの領域Ｅ0）。
【００５５】
リーク速度を決定するために、図６の曲線Ｆに示されるようなタンク６０内の規定の圧力値を与え、最初の制御された流速Ｑiで充填を行う最初の工程の後、供給バルブ（例、電磁バルブ３５）を、瞬間ｔ1、ｔ2およびｔ3において、段階的に徐々に開いていき、配管３０およびタンク６０が充填されるようにする。供給バルブの各瞬間のバルブ位置を、流量計４６（図１）により、調整またはモニターする。充填速度の各増加の際、図６の曲線Ｅの、制御された流速の増加に対応する瞬間ｔ1およびｔ2の間の領域Ｅ1に示されるような圧力が安定した水平のステージが見られるまで、配管３０内の圧力変化を測定する。当該プロセスにおいて、充填速度が０になる瞬間はない。
【００５６】
領域Ｅ1の水平な圧力安定ステージは、充填速度がちょうどリーク速度と釣り合っていることに相当する。充填速度が瞬間ｔ2において再び増加する場合、図６の曲線Ｅの領域Ｅ2に、わずかに増加を続けるステージが見られ、これは、充填速度がリーク速度よりも大きくなっているために、圧力にわずかな増加があることを意味する。
【００５７】
従って、当該プロセス（図３の工程１１９、１２０および１２２）の終了時、小リークまたは中リークカテゴリーに分類されたリークは、圧力の水平ステージ（領域Ｅ1）に至った充填速度の値という形で、当該水平ステージの圧力の値により完全に分類することができる。
【００５８】
制御された充填速度を増加させる調整操作が二回続けて行われた後に、圧力上昇の傾きのあるステージに続く安定圧力の水平ステージが観測できないという極端な状況では、リークを以下の極端なリークのカテゴリーに分類することができる。
【００５９】
例えばｔiおよびｔjなどの連続する瞬間において診断システムにかけられた充填速度値がどんな値であっても、領域Ｅ1のような水平ステージによって圧力の安定が観測されず、領域Ｅ2のような右上がりの傾きステージのみである場合には、リークは、極小リークのカテゴリーに属すると分類される。
【００６０】
対照的に、例えばｔiおよびｔjなどの連続する瞬間において診断システムにかけられた充填速度値と無関係に、領域Ｅ2のような上昇ステージが観測されなかった場合には、リークは、極度の大リークのカテゴリーに属すると分類される。
【００６１】
工程１２１から１２５は、リークが配管から発生しているか、タンクから発生しているかその位置を特定する役割の工程である。
【００６２】
パイプ３０からのリークとタンク６０からのリークの識別は、それらそれぞれの体積が大きく異なっており（これらの体積比は通常５０よりも大きい）、車両の停止時よって充填作業中に、チェックバルブとして機能するポリバルブによりお互い隔離されているために、可能となっている。
【００６３】
いったん工程１２２においてリークの規模が決定されると、工程１２３において、圧力降下時の速度が確認される。工程１２３において、急速な圧力降下が見られた場合（図５の曲線ＣのセグメントＣ３）、リークが、配管にある、または充填システムの連結部にあると推定される（工程１２４）。一方、工程１２３において、圧力降下がゆっくりであった場合（図５の曲線ＤのセグメントＤ２）、リークがタンクにあると推定される（工程２１２５）。
【００６４】
概して、一定温度Ｔにおいて、時間の関数として測定された圧力変化の値ｄＰ／ｄｔは、圧力とリーク規模の関数である瞬間的なリーク速度Ｑiに比例し、かつリーク体積Ｖに反比例し、以下の等式で表すことができる。
【００６５】
【数１】
【００６６】
ここで、Ｒは、理想気体定数である。
【００６７】
上記数々の工程を有する本発明の方法は、例えば、７バール〜２００バールに及んでもよいような、充填の開始から充填の終わりまでの圧力値の全範囲にわたって実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のリーク試験システムの主な部材の図である。
【図２】本発明のリーク試験システムを高圧下でガスを貯蔵する特定の装置に適用した例を示す図である。
【図３】本発明のリーク試験方法の主な工程を示すフローチャートである。
【図４】ガス貯蔵装置が気密か否かを検出するよう働く本発明の方法の特定の工程において、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【図５】本発明の方法を実施し、配管からリークが生じた第一の場合と、タンクからリークが生じた第２の場合に、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【図６】充填速度を制御して増加させたときに、本発明の方法の特定の工程において、配管およびタンク内で、圧力が時間の関数としてどのように変化するかを示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用燃料として使用され、接続した充填ホース（２０）を通って給油所（１０）から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管（３０）および少なくとも一つのタンク（６０）を含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法。
ａ）給油所（１０）から燃料ガスを供給して燃料ガス貯蔵装置を充填する際に、充填ホース（２０）、配管（３０）およびタンク（６０）に、給油所（１０）から少なくとも５バールよりも高い圧力で圧力をかけ、制御された流速Ｑiで充填を行い、圧力Ｐiの変化を測定し、
ｂ）加圧開始後、第１の所定の瞬間ｔiにおいて、充填作業を減圧することなく一時中断し、第２の所定の瞬間ｔjまで圧力Ｐjの変化を測定し続け、所定の閾値Ｓiと圧力Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下している場合には、リークの存在を通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されている場合には、充填作業を再開し、
充填作業の正常終了時を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化との照合を繰り返す。
【請求項２】
前記燃料ガス貯蔵装置に給油所（１０）の充填ホース（２０）を接続する前に、少なくとも５バールよりも大きい所定の圧力を充填ホース（２０）にかけ、所定の圧力に達する瞬間ｔ０iにて、圧力を減少させることなく加圧を一時中断し、第２の所定の瞬間ｔ０jまで圧力変化を測定し、所定の閾値Ｓ０iと圧力の瞬間値Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも圧力が減少または降下している場合には、給油所（１０）または充填ホース（２０）にリークが存在することを通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも高く圧力が維持されている場合には、以前に達していた圧力よりも高い所定の圧力まで充填ホース（２０）を加圧する作業を繰り返し行い、
加圧を一時中断する作業、およびリークが存在する場合には今回においても検出できるように所定の継続時間の間における所定の閾値に対する圧力変化をモニターする作業を繰り返し行い、給油所（１０）の最大作業圧力に達するまで、圧力変化のモニタリングを行いながら加圧と一時中断の新たな作業を行うことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
制御された充填速度Ｑiで給油所（１０）から燃料ガス貯蔵装置に充填する第一の工程の間、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定し、傾きに不連続性が検出された場合には、配管（３０）からリークが発生していることを推定する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合には、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
制御された充填速度の２つの連続した増加の後に、最初圧力が一定の水平なステージと次に圧力が増加した傾きのあるステージが検出された場合には、リークは、小リークまたは中リークのカテゴリーである、と分類し、リーク速度を、前記一定圧力の水平なステージに至った制御された充填速度から割り出す請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
充填速度の値に無関係に圧力が安定せず常に増加するのが観測された場合には、リークは、極小リークのカテゴリーである、と分類する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
充填速度の値に無関係に圧力が上昇しないのが見つかった場合には、リークは極度の大リークのカテゴリーである、と分類する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、リークの規模を特定するカテゴリーを識別し、配管（３０）とタンク（６０）との間にチェックバルブがあることを確認した後、圧力が降下した速度を分析して配管（３０）とタンク（６０）のそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと比較し、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも大きい場合には配管（３０）から、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも小さい場合にはタンク（６０）から、リークが生じていると識別する請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用するものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
車両用燃料として使用され、接続した充填ホース（２０）を通って給油所（１０）から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管（３０）および少なくとも一つのタンク（６０）を含みかつ少なくとも一つのチェックバルブ（３４−３６，３３）が配管（３０）とタンク（６０）との間に設置された燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホース（２０）または配管（３０）への接続に適した圧力測定装置（５１）と、圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する処理装置（５０）と、処理装置（５０）から供給された情報を表示する表示装置（７０）とを含み、圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、給油所（１０）から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、燃料ガス貯蔵装置が接続されていない場合に、給油所（１０）に接続している充填ホース（２０）を制御して所定の参照圧力値まで加圧し、この加圧を一時中断し、そして、選択的に、加圧を一時中断した後に給油所（１０）のリークの存在を表示するか、以前の所定の参照圧力値よりも高い新たな所定の参照圧力値まで充填ホース（２０）を再加圧する手段をさらに含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、圧力測定装置（５１）により測定された圧力降下速度を解析する手段と、配管（３０）およびタンク（６０）のそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと前記圧力降下速度とを比較する手段とをさらに含む請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用するものである請求項９〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１】
車両用燃料として使用され、接続した充填ホース（２０）を通って給油所（１０）から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管（３０）および少なくとも一つのタンク（６０）を含む燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法。
ａ）給油所（１０）から燃料ガスを供給して燃料ガス貯蔵装置を充填する際に、充填ホース（２０）、配管（３０）およびタンク（６０）に、給油所（１０）から少なくとも５バールよりも高い圧力で圧力をかけ、制御された流速Ｑiで充填を行い、圧力Ｐiの変化を測定し、
ｂ）加圧開始後、第１の所定の瞬間ｔiにおいて、充填作業を減圧することなく一時中断し、第２の所定の瞬間ｔjまで圧力Ｐjの変化を測定し続け、所定の閾値Ｓiと圧力Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも圧力が減少または降下している場合には、リークの存在を通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔiおよびｔj間で所定の閾値Ｓiよりも高く圧力が維持されている場合には、充填作業を再開し、
充填作業の正常終了時を含むその後の各瞬間において、リークが存在する場合にはその度ごとに検出できるように、充填作業の一時中断の後、所定の継続時間の間における、所定の閾値と圧力変化との照合を繰り返す。
【請求項２】
前記燃料ガス貯蔵装置に給油所（１０）の充填ホース（２０）を接続する前に、少なくとも５バールよりも大きい所定の圧力を充填ホース（２０）にかけ、所定の圧力に達する瞬間ｔ０iにて、圧力を減少させることなく加圧を一時中断し、第２の所定の瞬間ｔ０jまで圧力変化を測定し、所定の閾値Ｓ０iと圧力の瞬間値Ｐiとを比較し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも圧力が減少または降下している場合には、給油所（１０）または充填ホース（２０）にリークが存在することを通知し、第１および第２の所定の瞬間ｔ０iおよびｔ０j間で所定の閾値Ｓ０iよりも高く圧力が維持されている場合には、以前に達していた圧力よりも高い所定の圧力まで充填ホース（２０）を加圧する作業を繰り返し行い、
加圧を一時中断する作業、およびリークが存在する場合には今回においても検出できるように所定の継続時間の間における所定の閾値に対する圧力変化をモニターする作業を繰り返し行い、給油所（１０）の最大作業圧力に達するまで、圧力変化のモニタリングを行いながら加圧と一時中断の新たな作業を行うことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
制御された充填速度Ｑiで給油所（１０）から燃料ガス貯蔵装置に充填する第一の工程の間、圧力Ｐiの変化を、時間の関数として測定し、傾きに不連続性が検出された場合には、配管（３０）からリークが発生していることを推定する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合には、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
制御された充填速度の２つの連続した増加の後に、最初圧力が一定の水平なステージと次に圧力が増加した傾きのあるステージが検出された場合には、リークは、小リークまたは中リークのカテゴリーである、と分類し、リーク速度を、前記一定圧力の水平なステージに至った制御された充填速度から割り出す請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
充填速度の値に無関係に圧力が安定せず常に増加するのが観測された場合には、リークは、極小リークのカテゴリーである、と分類する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、充填作業を、圧力変化のモニタリングを続けながら、制御された充填速度が連続して増加するように調整された状態で繰り返し、
充填速度の値に無関係に圧力が上昇しないのが見つかった場合には、リークは極度の大リークのカテゴリーである、と分類する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記燃料ガス貯蔵装置からリークが検出された場合は、リークの規模を特定するカテゴリーを識別し、配管（３０）とタンク（６０）との間にチェックバルブがあることを確認した後、圧力が降下した速度を分析して配管（３０）とタンク（６０）のそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと比較し、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも大きい場合には配管（３０）から、圧力降下速度が閾値Ｓvよりも小さい場合にはタンク（６０）から、リークが生じていると識別する請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用するものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
車両用燃料として使用され、接続した充填ホース（２０）を通って給油所（１０）から供給される燃料ガスを、高圧下で貯蔵する、配管（３０）および少なくとも一つのタンク（６０）を含みかつ少なくとも一つのチェックバルブ（３４−３６，３３）が配管（３０）とタンク（６０）との間に設置された燃料ガス貯蔵装置の気密性を評価するシステムであって、当該システムが、充填ホース（２０）または配管（３０）への接続に適した圧力測定装置（５１）と、圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する処理装置（５０）と、処理装置（５０）から供給された情報を表示する表示装置（７０）とを含み、圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、給油所（１０）から燃料ガス貯蔵装置への充填を制御および一時中断する手段と、充填速度を制御する手段と、時計と、充填が一時中断されている所定期間において測定した圧力を所定の閾値Ｓiと比較する手段と、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、燃料ガス貯蔵装置が接続されていない場合に、給油所（１０）に接続している充填ホース（２０）を制御して所定の参照圧力値まで加圧し、この加圧を一時中断し、そして、選択的に、加圧を一時中断した後に給油所（１０）のリークの存在を表示するか、以前の所定の参照圧力値よりも高い新たな所定の参照圧力値まで充填ホース（２０）を再加圧する手段をさらに含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
圧力測定装置（５１）により測定された値を処理する前記処理装置（５０）が、圧力測定装置（５１）により測定された圧力降下速度を解析する手段と、配管（３０）およびタンク（６０）のそれぞれの体積に依存する閾値Ｓvと前記圧力降下速度とを比較する手段とをさらに含む請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
車両用燃料として用いられる天然ガスの貯蔵装置のリーク試験に適用するものである請求項９〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３４９１８０（Ｐ２００６−３４９１８０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６７７６８（Ｐ２００６−１６７７６８）
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【出願人】（５９２２０４１３０）ガーズ・ドゥ・フランス (7)
【氏名又は名称原語表記】ＧＡＺ ＤＥ ＦＲＡＮＣＥ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【出願人】（５９２２０４１３０）ガーズ・ドゥ・フランス (7)
【氏名又は名称原語表記】ＧＡＺ ＤＥ ＦＲＡＮＣＥ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]