JP2000304194A - 高圧ガス容器を有する車両 - Google Patents

高圧ガス容器を有する車両

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JP2000304194A JP2000090155A JP2000090155A JP2000304194A JP 2000304194 A JP2000304194 A JP 2000304194A JP 2000090155 A JP2000090155 A JP 2000090155A JP 2000090155 A JP2000090155 A JP 2000090155A JP 2000304194 A JP2000304194 A JP 2000304194A
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bladder
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クヌート・アー・ヨット・マイヤー
Karl Eck
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 希望する充填圧力で、短時間内に完全補給を
可能とする高圧ガス容器を車両タンクとして備えた車両
を提案すること。 【解決手段】 本発明は、車両タンクとして高圧ガス容
器を有する車両であって、この高圧ガス容器が気密容器
壁（２）と高圧ガス管路用の２つの接続口（３、４）と
を有するものであり、高圧ガス容器（１）の容積が隔壁
によって２つの容積部分（６、７）に仕切られており、
両方の容積部分（６、７）のそれぞれが両方の接続口
（３、４）の各一方を通して充填可能且つ排出可能であ
り、両方の容積部分（６、７）の間でさしたる直接的ガ
ス交換が起きないように、隔壁が両方の容積部分（６、
７）を相互に分離しており、充填の変化に起因した両方
の容積部分（６、７）の間の圧力差が隔壁の変位又は変
形によって補償されるように、隔壁が高圧ガス容器
（１）の内部に位置を変更可能に配置されていることに
よる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両タンクとして
高圧ガス容器を有する車両であって、この高圧ガス容器
が気密容器壁と高圧ガス管路用の２つの接続口とを有す
るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】国際特許出願ＷＯ９７／０６３８３によ
り、ガス作動車両内で車両タンクとして利用される高圧
ガス容器用のガス充填システムが公知である。高圧ガス
容器の迅速充填がもたらす問題として、充填によって高
圧ガス容器内でかなりの温度上昇が起き、この温度上昇
は目標圧力に充填後、充填ガスがのちに冷えるため、充
填圧力をかなり降下させることになり、こうして高圧ガ
ス容器が適切に完全補給されてはいないことになる。こ
の問題は従来、特に、高圧容器を意識的に本来の目標圧
力よりも高い圧力に充填することによって解決せんと試
みられてきた。充填時の超過圧力は、補給後に冷え始め
たのちに、実際に求める目標圧力が存在するように高く
設定されてきた。
【０００３】国際特許出願ＷＯ９７／０６３８３により
公知のガス充填システムはこの問題を、補給時に超過圧
力の調整を必要とすることなく別の仕方で解決する。こ
の解決策は、充填されるべき高圧ガス容器がはるかに大
きい圧力貯蔵容器からまず両方の容器の間で圧力補償の
始まるまで充填されることにある。これに続いて、充填
されるべき高圧ガス容器内で充填ガスのポンプ輸送が行
われ、高圧ガス容器の暖められた充填ガスが高圧ガス貯
蔵容器からの冷たい充填ガスに取り替えられる。パージ
過程とも称されるこのポンプ輸送過程は、一層大きな圧
力勾配に対して交換を引き起こさねばならないのではな
いので、大きなエネルギー支出を要することなく短時間
で行うことができる。高圧ガス管路の流動抵抗を克服し
なければならないだけである。高温の充填ガスと冷たい
充填ガスとの迅速な交換を可能とするために、充填され
るべき高圧ガス容器が２つの接続口を備えており、これ
らの接続口は望ましくは相反する側に配置されている。
それにもかかわらず、冷たいガスの注入と暖かいガスの
同時排出が高圧ガス容器内でのかなりの混合現象なしに
は進展しないので、充填ガスの交換は改善の余地があ
る。それ故に、補給されるべき高圧ガス容器内に十分に
冷たい充填ガスを入れるために、注入されたガス容積は
通常数回交換されねばならない。これは、一方で補給過
程を長くし、他方で高圧ガス容器の壁がガスの熱の一部
を吸収し、のちに再び、冷たい充填ガスに放出し、つま
り充填ガスがやはりそれ相応に暖められる事態ももたら
す。
【０００４】東ドイツ公開特許公報ＤＤ１１５５２８Ａ
１により公知の液圧貯圧器はゴムブラダを内部に固着し
た圧力容器からなり、このゴムブラダは充填弁を介して
高圧ガスを充填可能である。ゴムブラダの外側で高圧ガ
ス容器内にある作動流体はゴムブラダによって加圧保持
され、高圧ガス容器の壁の穴を通して給排することがで
きる。車両タンクとしての高圧ガス貯蔵器を備えた車両
の補給についての指摘はなされていない。
【０００５】スイス公開特許公報ＣＨ３５０６１７Ａに
述べられた圧力容器は作用物質（例えば薬剤）と液体噴
射剤が充填されており、噴射剤と共に作用物質はポンプ
を必要とすることなく圧力容器から計量して排出するこ
とができる。液体噴射剤と作用物質との混合を防止しま
た噴射剤が外部に放出されるのを防止するために、蒸発
によってその容積がかなり増大することのある噴射剤は
圧力容器内の弾性ガスブラダに閉じ込められている。車
両タンクに高圧ガスを迅速且つ完全に充填する問題につ
いての指摘はこの明細書にはない。
【０００６】最後に、先行刊行されていないドイツ実用
新案公報ＤＥ２９８１６８１１Ｕ１により、容積可変貯
蔵器内に可燃性動力ガス（例えば天然ガス）を貯蔵する
ためのシステムが公知であり、このシステムは車両タン
クとしての高圧ガス容器を備えた車両の補給用の補給ス
テーションとして設けられている。このシステムが備え
ている高圧ガス貯蔵器は例えば可撓性ブラダ内に閉じ込
められたそのガス容積が作動液体の圧力によって常に定
圧下に保たれる。これにより補給過程の間、用意された
ガス充填圧力はその都度希望するレベルに一定に保つこ
とができ、ガス補給ステーション内に過度に大きな高圧
ガス貯蔵器又は特別高性能な圧縮機を用意可能とする必
要はない。車両タンクの構成に関してこの明細書には何
らの詳述もなされていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、希望
する充填圧力でなお一層短時間内に完全補給を可能とす
る高圧ガス容器を車両タンクとして備えた車両を提案す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題が本発明によれ
ば請求項１の特徴を有する車両によって解決される。本
発明の有利な諸展開は従属請求項に明示されている。
【０００９】本発明では、補給されるべき高圧ガス容器
が内部隔壁によって２つの容積部分に仕切られており、
両方の容積部分のそれぞれが両方の接続口の各一方を通
して充填可能且つ排出可能である。両方の容積部分の間
でさしたる直接的ガス・熱交換が起き得ないように、内
部隔壁が高圧ガス容器の両方の容積部分を相互に分離し
ている。重要な点として、隔壁は高圧ガス容器の内部に
位置を変更可能に配置されており、つまり気密容器壁に
剛性に結合されているのではない。詳細にはこれは、高
圧ガス容器の両方の容積部分の間の圧力差が充填の変化
の故に隔壁の適切な変位又は変形によって補償されるこ
とを意味する。つまり、その都度の充填にかかわりなく
両方の容積部分内にはそれぞれ事実上同じ圧力が支配し
ている。両方の容積部分の一方からガスを取り出すと当
該容積部分の大きさが低減する一方、他方の容積部分は
圧力を下げながら適切に増大する。
【００１０】隔壁はそれ自体剛性に構成しておくことが
でき、例えば“浮動”間仕切のように、円筒形高圧ガス
容器又は角柱状基本形状を備えた高圧ガス容器の容器壁
に沿って移動することができる。
【００１１】しかし、高圧ガス容器の内部に配置される
気密可撓性ブラダとして隔壁を構成するのが特に好まし
く、このブラダが両方の接続口の一方に接続されてい
る。このようなブラダは特別厳しい強度要請を満たす必
要がなく、望ましくは熱伝導率が極力低く、例えばプラ
スチックフィルムとして構成しておくべきであろう。発
生する熱負荷に対してブラダが十分に安定している必要
があるだけである。これは、車両タンクとして利用され
て例えば２５０バールに充填されねばならない高圧ガス
容器の通常の充填過程において、ブラダ用に使用される
素材が数分の作用時間にわたって例えば８０℃〜１３０
℃範囲の温度に耐えることができる場合に妥当する。
【００１２】接続口をそれ自体周知の仕方で高圧ガス容
器の相反する側に配置するのが望ましい。しかし、両方
の接続口を相互に直接的近傍に配置することも可能であ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図に示した実施例に基づいて以下
に本発明を詳しく説明する。
【００１４】本発明による車両内に車両タンクとして設
けられる高圧ガス容器１の充填経過は、図１から認める
ことができる。車両自体は他の図と同様に図示されてい
ない。高圧ガス容器１は基本形状が好ましくは円筒形で
あり、相反する端面に２つの高圧ガス管路１３、１６用
の２つの接続口３、４を有し、高圧ガス容器１の充填容
積部分を閉じ込める気密容器壁２を有する。少なくとも
１５０℃以下の温度に安定したプラスチックからなる可
撓性ブラダ５が高圧ガス容器１の内部に配置されてお
り、このブラダが接続口３に結合されている。こうして
高圧ガス容器１の内部が容積部分６、７に分割されてい
る。容積部分６がブラダ５の内部にある一方、容積部分
７はブラダ５の外被と容器壁２との間に配置されてい
る。補給を行うために高圧ガス容器１はその接続口３が
高圧ガス管路１３に接続されており、この高圧ガス管路
を通して高圧ガスは高圧ガス容器１よりも容積のかなり
大きいガス補給ステーションの高圧ガス貯蔵容器１０か
ら導入可能である。それ故に、高圧ガス容器１用充填ガ
スを高圧ガス貯蔵容器１０から取り出しても高圧ガス貯
蔵容器１０内で圧力降下は事実上起きない。高圧ガス容
器１の他の接続口４は、やはり高圧ガス貯蔵容器１０へ
と通じた第２高圧ガス管路１６に接続されている。両方
の高圧ガス管路１３、１６は遮断弁１１、１２によって
閉じることができる。接続口３の前で高圧ガス管路１３
からガス戻り管路１４が分岐しており、このガス戻り管
路中にガスポンプ８が介設されている。切換弁９を介し
て高圧ガス容器１は選択的に管路１３を介して、又は管
路１４とガスポンプ８とを介して、高圧ガス貯蔵容器１
０に接続することができる。
【００１５】本発明による車両内での高圧ガス容器１の
充填は、弁１２を閉じ、弁１１を開き、弁９を図１に示
す位置にしてまず高圧ガス貯蔵容器１０から管路１３と
接続口３とを介して高圧ガス容器１のブラダ５内に、圧
力補償（圧力バランス）の現れるまで高圧ガスを注入し
て行われる。それによって、ブラダ５がそれ相応に容積
部分７に向かって膨張し、高圧ガス容器１の容積部分７
内に当初存在する残留充填ガスはブラダ５（容積部分
６）内部の圧力と同じ圧力に圧縮される。つまりブラダ
５の両側で同じ圧力が支配し、さしたる機械負荷がブラ
ダ５に作用することはない。高圧ガス容器１が事実上空
の場合、図３に略示したようにブラダ５は容器壁２に殆
ど当接することであろう。充填過程のこの段階のとき、
注入された高圧ガスの加温発生が不可避なため、ブラダ
５内には例えば７０℃〜９０℃の高温の充填ガスがあ
る。圧力補償が始まったなら、弁１２が開き、弁９は管
路１４が高圧ガス貯蔵容器１０に接続されるように切換
えられる。ガスポンプ８の投入によっていまや高温の充
填ガスはブラダ５から吸引され、同時に、高圧ガス管路
１６と接続口４とを介して高圧ガス容器１の容積部分７
に流入する冷たい充填ガスに取り替えられる。高温の充
填ガスが吸引されたなら、補給過程は終了する。この状
態が図４に略示されている。
【００１６】認められるようにブラダ５が事実上空であ
り、高圧ガス容器のほぼ全内部空間は冷たい充填ガスを
有する容積部分７が占める。高圧ガス容器１の充填は当
然に逆の仕方でも行うことができよう。その際にはまず
暖かい交換充填ガスがブラダ５の外側で容積部分７に入
れられ、次に、冷たい有効充填ガスがブラダ５（容積部
分６）に注入される。
【００１７】高圧ガス容器に内部ブラダを装備すること
は本発明の特別簡単、機能的で安価な解決策である。し
かし本発明はこの実施態様に限定されてはいない。例え
ば、ブラダの代わりに摺動可能な剛性隔壁を高圧ガス容
器内に設けることもできよう。この隔壁は図２に略示し
たように浮動間仕切のように高圧ガス容器１の長手軸に
沿って摺動可能である。隔壁１５の運動方向が矢印で示
してある。例えば容積部分６内で充填する結果として圧
力が上昇すると、隔壁１５が右に摺動し、そこで容積部
分７の既存充填ガスがそれ相応に圧縮され、両方の容積
部分６、７の間で圧力補償が始まる。隔壁１５は両方の
容積部分６、７の間のガス混合を防止し、さしたる熱交
換は起きない。この解決策では、内部ブラダを有する実
施態様におけると同様に、隔壁の完全な気密性が必ずし
も肝要ではない。ガスがそれぞれ他方の容積部分に僅か
に入り込んでも問題はない。ガス交換は、それによって
顕著な熱交換が起きるほどに大きな程度となってはなら
ないだけである。
【００１８】本発明による車両用の高圧ガス容器１の選
択的実施態様が図５に示してあり、この実施態様は両方
の接続口３、４がそれぞれ高圧ガス容器１の同じ側で密
に並べて配置されている点で図２〜図４の実施と相違し
ている。この解決策でも第１充填段階後、暖かい充填ガ
スと冷たい充填ガスとの交換に至るまで、さしたる熱交
換は起きない。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、最低充填圧力を保証するため
に高圧ガス容器を一層高い圧力に充填することなく、最
短時間で高圧ガス（例えば天然ガス又は水素）の車両タ
ンク内への完全補給を意外なほど簡単に可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧ガス容器の充填略図である。
【図２】本発明による車両用の浮動間仕切を有する高圧
ガス容器を示す。
【図３】本発明による車両用の殆ど空状態のブラダを有
する高圧ガス容器を示す。
【図４】本発明による車両用の充填状態のブラダを有す
る高圧ガス容器を示す。
【図５】本発明による車両用の２つの接続口を片側に有
する高圧ガス容器を示す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両タンクとして高圧ガス容器（１）を
    有する車両であって、この高圧ガス容器が気密容器壁
    （２）と高圧ガス管路用の２つの接続口（３、４）とを
    有するものにおいて、 高圧ガス容器（１）の容積が隔壁によって２つの容積部
    分（６、７）に仕切られており、両方の容積部分（６、
    ７）のそれぞれが両方の接続口（３、４）の各一方を通
    して充填可能且つ排出可能であり、 両方の容積部分（６、７）の間でさしたる直接的ガス交
    換が起きないように、隔壁が両方の容積部分（６、７）
    を相互に分離しており、 充填の変化に起因した両方の容積部分（６、７）の間の
    圧力差が隔壁の変位又は変形によって補償されるよう
    に、隔壁が高圧ガス容器（１）の内部に位置を変更可能
    に配置されていることを特徴とする車両。
  2. 【請求項２】 隔壁が、高圧ガス容器（１）の内部に配
    置される気密可撓性ブラダ（５）として構成されてお
    り、このブラダが両方の接続口（３、４）の一方（３）
    に接続されていることを特徴とする、請求項１記載の車
    両。
  3. 【請求項３】 ブラダ（５）が低熱伝導率の材料で形成
    されていることを特徴とする、請求項２記載の車両。
  4. 【請求項４】 ブラダ（５）がプラスチックフィルムで
    形成されていることを特徴とする、請求項３記載の車
    両。
  5. 【請求項５】 ブラダ（５）が、数分間の作用時間にわ
    たる１００℃〜２００℃範囲の温度による熱負荷に対し
    て安定していることを特徴とする、請求項２〜４のいず
    れか１項記載の車両。
  6. 【請求項６】 隔壁が、高圧ガス容器（１）の内部に配
    置される摺動可能な剛性壁（１５）として構成されてお
    り、この壁が浮動間仕切のように高圧ガス容器（１）の
    長手軸に沿って摺動可能であることを特徴とする、請求
    項１記載の車両。
  7. 【請求項７】 高圧ガス管路用接続口（３、４）が高圧
    ガス容器（１）の相反する側に配置されていることを特
    徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の車両。
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