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CA 02888666 2015-04-17
WO 2014/072597 PCT/FR2013/052423
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Dispositif de fourniture de gaz carburant à une application
La présente invention concerne un dispositif de fourniture de gaz carburant.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de fourniture de gaz
carburant, notamment de l'hydrogène, à une application, le dispositif
comprenant
au moins une bouteille de gaz carburant sous pression munie d'un robinet
prévue
pour le remplissage et le soutirage de la bouteille, et un appareil de
soutirage
comprenant une logique électronique et une prise de soutirage sélectivement
raccordable au robinet pour soutirer du gaz carburant de la bouteille, la
prise de
soutirage étant reliée fluidiquement à une application receveuse du gaz
carburant
provenant de la bouteille, le robinet comprenant un manomètre électronique de
mesure de la pression dans la bouteille, le manomètre électronique étant
dépourvu de pile et comprenant un organe inductif tel qu'une bobine pour
transmettre sans fil à la logique électronique des informations relatives à la
pression mesurée.
L'invention concerne notamment la mesure de pression dans une bouteille
de gaz via un manomètre électronique monté sur un robinet.
Il est connu de prévoir une alimentation électrique d'un manomètre
électrique via une pile ou via un fil. L'utilisation d'une pile nécessite
cependant des
remplacements peu compatibles avec la durée de vie des manomètres.
L'utilisation d'une alimentation filaire est souvent incompatible avec des
applications utilisant des gaz inflammables tels que l'hydrogène par exemple.
Le document W02008139081A2 décrit un exemple d'un tel manomètre
électronique sans fil.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de fourniture
de gaz carburant équipé d'un manomètre électronique palliant tout ou partie
des
inconvénients ci-dessus.
A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la
définition
générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé
en
ce que l'appareil de soutirage comprend également un organe inductif, tel
d'une
antenne, alimenté électriquement par la logique électronique, lorsque la prise
de
soutirage est raccordée au robinet, l'organe inductif de la prise de soutirage
étant
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situé de façon adjacente à l'organe inductif du manomètre pour assurer une
alimentation électrique du manomètre par couplage inductif.
Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter
l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'organe inductif de l'appareil de soutirage est situé au niveau de la
prise
de soutirage,
- la logique électronique est configurée pour déclencher la mise sous
tension du manomètre lors d'un couplage inductif entre l'organe inductif de la
prise
de soutirage et l'organe inductif du manomètre, en réponse à une mise sous
tension du manomètre, l'organe inductif du manomètre envoyant un signal
électrique à la logique électronique via l'organe inductif de la prise de
soutirage
pour former un système de détection de l'état connecté de la prise de
soutirage
sur le robinet,
- la logique électronique est configurée pour recevoir et/ou transmettre au
manomètre des informations relatives aux caractéristiques physiques ou
d'identité
de la bouteille via le couplage des organes inductifs,
- la prise de soutirage et le robinet comprennent des organes d'attache
mécaniques conjugués pour assurer une liaison mécanique stable amovible entre
la prise de remplissage et le robinet,
- la prise de remplissage comprend une conduite de soutirage ayant une
première extrémité sélectivement reliée à une sortie de gaz du robinet et une
seconde extrémité reliée à l'application, ladite conduite de soutirage
comprenant
une vanne pilotée par la logique électronique,
- l'appareil de soutirage comprend, disposé(s) sur la conduite de
soutirage,
au moins l'un parmi : un capteur de température, un capteur de pression ; le
au
moins un capteur étant relié à la logique électronique et commandé par cette
dernière,
- la prise de soutirage comprend un actionneur commandé par un électro-
aimant pour ouvrir sélectivement une vanne du robinet, l'électro-aimant étant
relié
à la logique électronique,
- la logique électronique est reliée à au moins un réseau ou bus
électrique,
- le dispositif comprend plusieurs appareils de soutirage raccordés en
série
à une même application,
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- le manomètre comprend un circuit électrique relié électriquement à
l'organe inductif, le circuit électrique comprenant, disposés en série, un
organe
redresseur tel qu'une diode et un condensateur pour respectivement convertir
en
courant électrique une partie du champ électrique reçu par l'organe inductif
et
stocker ce courant,
- le manomètre comprend un afficheur et une logique de commande reliés
au circuit électrique et sélectivement alimenté électriquement en courant par
le
condensateur,
- l'afficheur est du type bistable c'est-à-dire fournissant une indication
d'une
grandeur physique telle que la pression de façon permanent sans nécessiter une
alimentation électrique continue,
- le manomètre comprend un capteur de pression de type électrique et relié
au circuit électrique.
L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif
comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la
description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 représente une vue schématique et partielle illustrant la
structure et le fonctionnement d'un exemple de dispositif de fourniture de gaz
selon un premier exemple de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente une vue schématique et partielle illustrant la
structure et le fonctionnement d'un second exemple de dispositif de fourniture
de
gaz selon l'invention,
- la figure 3 représente une vue schématique et partielle illustrant la
structure et le fonctionnement d'un troisième exemple de dispositif de
fourniture de
gaz selon l'invention,
- la figure représente une vue schématique et partielle illustrant un
exemple
possible de structure électrique du manomètre selon l'invention.
L'installation de fourniture de gaz carburant illustré à la figure 1 comprend
trois dispositifs de fourniture de gaz alimentant en parallèle une même
application 6.
Par exemple, l'application 6 comprend une pile à combustible, le gaz
carburant étant de l'hydrogène gazeux.
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Chacun des trois dispositifs de fourniture de gaz comprend une bouteille 1
de gaz sous pression munie d'un robinet 2 prévue pour le remplissage et le
soutirage de la bouteille 1 et un appareil 4, 13 de soutirage raccordé à la
bouteille.
De préférence, le robinet 2 comprend un détendeur de pression.
Chaque appareil 4, 13 de soutirage comprend une logique électronique 9 et
une prise 4 de soutirage sélectivement raccordable au robinet 2 de la
bouteille 1
correspondante, pour soutirer du gaz carburant de la bouteille 1.
Chaque prise 4 de soutirage est reliée 5 fluidiquement à l'application 6
receveuse du gaz carburant provenant de la bouteille 1 via une conduite 5.
Le robinet 2 de chaque bouteille 1 comprend un manomètre 3 électronique
de mesure de la pression dans la bouteille 1. Le manomètre 3 électronique est
dépourvu de pile et comprenant un organe 7 inductif tel qu'une bobine pour
transmettre sans fil à la logique 9 électronique correspondante des
informations
relatives à la pression mesurée dans la bouteille 1.
Selon une particularité avantageuse, la prise 4 de soutirage comprend
également un organe 8 inductif tel d'une antenne alimentée électriquement la
logique 9 électronique. De plus, lorsque la prise 4 de soutirage est raccordée
au
robinet 2, l'organe 8 inductif de la prise 4 de soutirage est situé de façon
adjacente
à l'organe 7 inductif du manomètre 3 pour assurer une alimentation électrique
du
manomètre 3 par couplage inductif. Les deux organes 7, 8 inductifs
fonctionnent
par exemple par échange de signaux radio, par exemple selon la technologie
d'Identification par Radio Fréquence ( RFID en anglais).
Chaque organe 7, 8 inductif peut comprendre par exemple une puce
électronique reliée à une antenne émettrice/réceptrice.
La logique 9 électronique est configurée de préférence pour déclencher la
mise sous tension du manomètre 3 par couplage inductif entre l'organe 8
inductif
de la prise 4 de soutirage et l'organe 7 inductif du manomètre 3. Ainsi, en
réponse
à une mise sous tension du manomètre 3, l'organe 7 inductif du manomètre 3
envoie de préférence un signal électrique à la logique 9 électronique via
l'organe 8
inductif de la prise 4 de soutirage pour former un système de détection de
l'état
connecté de la prise 4 de soutirage sur le robinet 2 d'une bouteille 1.
Le manomètre 3 peut comporter en plus un bouton actionnable
manuellement dont l'actionnement fournit une énergie mécanique transformée
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(par exemple magnétiquement) en énergie électrique pour alimenter le
manomètre 2.
Bien entendu, de préférence, la prise 4 de soutirage et le robinet 2
comprennent des organes d'attache mécaniques conjugués permettant une liaison
fluidique sélective entre la prise 4 de remplissage et un orifice de sortie de
gaz du
robinet 2.
En plus des informations de pression, la logique 9 électronique peut être
configurée pour recevoir et/ou transmettre au manomètre 3 également des
informations relatives aux caractéristiques physiques ou d'identité de la
bouteille 1
via le couplage des organes 7, 8 inductifs. Par exemple, la logique
électronique
peut recevoir ou transmettre des informations relatives au contrôle de la
qualité de
la bouteille 1 et/ou de son contenu.
Chaque prise 4 de remplissage comprend par exemple une conduite de
soutirage 5 ayant une première extrémité sélectivement reliée à une sortie de
gaz
du robinet 2 et une seconde extrémité reliée à l'application 6. Chaque
conduite 5
de soutirage comprend de préférence une vanne 10 pilotée par la logique 9
électronique.
De préférence chaque appareil 4, 13 de soutirage comprend également un
capteur 11 de température et un capteur 12 de pression disposés sur la
conduite 5
de soutirage et reliés à la logique 9 électronique correspondante.
De plus, comme visible à la figure 1, chaque la prise 4 de soutirage peut
comprendre un actionneur commandé par un électro-aimant 14 pour ouvrir
sélectivement une vanne du robinet 2. L'électro-aimant 14 est de préférence
relié
et commandé par la logique 9 électronique.
Les logiques 9 électroniques des différents appareils de soutirage 4, 13
peuvent être reliées à un réseau d'alimentation électrique 15 et à un réseau
d'échange d'informations 16.
La figure 2 illustre une variante de réalisation d'un dispositif de fourniture
de
gaz qui se distingue des dispositifs de la figure 1 uniquement en ce que
l'organe 8
inductif d'activation est situé sur l'appareil de soutirage 13 intégrant la
logique
électronique plutôt que sur la prise 4 de soutirage. Les autres éléments
constitutifs
étant inchangés, ils sont désignés par les mêmes références numériques et ne
sont pas décrits une seconde fois.
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Dans l'illustration de la figure 3, le robinet 2 comprend un levier 16
actionnable manuellement pour commander par exemple l'ouverture ou la
fermeture d'une vanne interne. Une prise 4 de soutirage est raccordée au
robinet
2. Dans cette position raccordée, l'organe 7 inductif du manomètre 3 est situé
en
vis-à-vis de d'un élément inductif 8 de l'appareil 13 de soutirage représenté
partiellement. L'élément inductif 8 de l'appareil de soutirage 13 est par
exemple
porté par une plaque 18 support fixée au niveau d'un orifice 19 d'un boîtier
de
l'appareil 13 de soutirage. De plus, cette plaque 18 support peut être reliée
à une
circuiterie 29 électronique et/ou une interface homme-machine.
La figure 4 illustre, à titre d'exemple, une possible configuration électrique
du manomètre 3. Le manomètre 3 comprend un circuit électrique comportant par
exemple un capteur de pression 57 relié à une logique 47 électronique (par
exemple un processeur).
Le circuit électrique du manomètre 3 comprend, disposés en série, un
organe redresseur 17 tel qu'une diode et un condensateur 27. Une extrémité de
l'organe redresseur 17 est reliée à l'organe 7 inductif pour permettre de
convertir
en courant électrique une partie du champ électrique reçu par l'organe
inductif 7.
Le condensateur 27 permet quant à lui de stocker ce courant.
Le circuit du manomètre 3 comprend également par exemple un afficheur
37 relié électriquement d'une part à la logique 47 électronique et, d'autre
part,
entre l'organe redresseur 17 et le condensateur 27. De cette façon,
l'afficheur 37
peut être alimenté par courant produit et stocké.
De préférence, l'afficheur 37 est du type LCD et bi-stable c'est-à-dire
fournissant une indication d'une grandeur physique telle que la pression de
façon
permanent sans nécessiter une alimentation électrique continue.
Ainsi, lorsque l'organe inductif 8 (antenne) de la prise 4 de remplissage est
couplé à l'organe inductif 8 (antenne) du manomètre 3, un échange d'ondes
électromagnétiques est réalisé (par exemple selon la technologie RFID)
L'antenne 8 émettrice transmet en particulier un champ électromagnétique
qui est capté par l'antenne 7 du manomètre 3 solidaire du réservoir 1. Ceci va
permettre à la fois l'alimentation et la transmission des données de la
logique
électronique 47 qui assure la mesure de pression via le capteur 57.
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A chaque interrogation, une partie du champ électromagnétique reçu par
l'antenne 7 de réception est convertie en courant et est accumulée par
l'ensemble
redresseur 4 et condensateur 5. Outre son utilisation pour la mesure de
pression
(capteur 57), cette énergie électrique peut être utilisée pour permettre le
changement d'état d'un indicateur bistable 7 de l'afficheur 37 (et/ou tout
autre
organe électrique). Cet organe 37 peut être par exemple un dispositif
électromagnétique, un afficheur LCD bistable ou encore un dispositif de type
de
papier électronique e-paper .
Afin de faciliter le transfert d'énergie, les antennes 7 et 8 sont de
préférence
mises en regard l'une de l'autre lors du raccordement du réservoir 1 à
l'installation
de soutirage. Les séquences de lecture d'information peuvent être agencées
pour
garantir l'accumulation d'une énergie suffisante pour assurer le basculement
d'état
de l'indicateur 37, par exemple via la lecture de la tension du condensateur 5
par
la logique électronique 47.
Bien entendu, le système de couplage inductif et le circuit récepteur
correspondant tel que revendiqué et décrit notamment en liaison à la figure 4
peut
s'appliquer à toute autre type d'application que celle donnée à titre
d'exemple
précédemment. Ce système peut comporter en particulier un organe inductif 8
interrogateur qui peut être couplé à un organe inductif 7 récepteur. L'organe
inductif 7 récepteur étant relié électriquement à un circuit électrique
comprenant,
disposés en série, un organe redresseur 17 tel qu'une diode et un condensateur
27 pour respectivement convertir en courant électrique une partie du champ
électrique reçu par l'organe inductif 7 et stocker ce courant en vue
d'alimenter un
ou plusieurs organes 37, 47, 57 électriques dont au l'un peut être de type à
fonctionnement bistable.
