JP2007532847A - 容器をガスで満たす方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、容器をガスで満たす方法であって、ガスが圧縮されて容器へ入れられるものを対象としている。今までより多量のガスを容器に充填でき、かつ充填の際ガス圧力ピークを低下するため、本発明によれば、ガスを容器へ充填する前に、導電性伸展材料が入れられる。更に本発明は、５０ｂａｒ以上特に２００ｂａｒ以上の圧力でガスを貯蔵するガス容器特に高圧ガスびんであって、ガス容器が導電性伸展材料（１１）を含んでいるものに関する。本発明によるガス容器（１）では、与えられた圧力において、今までより高い充填度が得られる。容器の内部空間のガス圧力ピークが低下するため、安全性に関する危険なしに、一層小さい壁厚の容器が使用可能である。

Description

本発明は、容器をガスで満たす方法であって、ガスが圧縮されて容器へ入れられるものに関する。

本発明は、更に導電性伸展材料の使用を対象としている。

最後に本発明は、５０ｂａｒ以上特に２００ｂａｒ以上の圧力でガスを貯蔵するガス容器特に高圧ガスびんを含んでいる。

メタン又はエタンのような可燃ガスは、多数のプロセスのための重要なエネルギ源である。通常このようなガスは運搬可能なガス容器に貯蔵され、それによりガス従ってエネルギ源を簡単に必要な場所へ輸送するか又は作業装置と共に運ぶことができる。

再充填なしにできるだけ多くのガス従ってエネルギをガス容器で準備できるようにするため、ガスは圧縮されてガス容器へ入れられ、その際数１００ｂａｒまでの圧力が使用される。使用される圧力が高いほど、与えられた温度でそれだけ多くのガスを容器へ入れることができる。従ってガス容器は少ない頻度で充填され、従って少ない頻度で再充填設備まで運搬されねばならず、それだけに充填の際の圧力は一層高い。

充填の際、所望の圧力へのガスの圧縮は、ガスの所望の圧縮のほかに、その温度上昇をひき起こす。この自然に起こる温度上昇は望ましくなく、不利である。なぜならば、所定の体積及び圧力では、ガス温度が高いと、少しのガスしか容器へ入れることができない。換言すれば、変数が同じであると、温度が高い時、入れられるガスの充填度又は量は少なくなる。

ガスを圧縮しながらガス容器へ充填する際の別の問題は、ガスが噴流として方向づけられてガス容器へ入れられることによる高い圧力ピークが生じることである。従って使用される容器は、圧力ピークに耐えられるように、大きい壁厚を持っていなければならない。

さて本発明の目的は、与えられた容積及び与えられた圧力で高い充填度が得られ、小さい壁厚を持つ容器が危険なしに使用可能であるような、最初にあげた種類の方法を提示することである。

本発明の別の目的は、導電性伸展材料の使用を提示することである。

最後に本発明の目的は、与えられた圧力において、増大した量でガスを充填可能な最初にあげた種類のガス容器を提示することである。

本発明の方法に関する目的は、最初にあげた方法において、ガスを容器へ充填する前に、導電性伸展材料が入れられることによって、達せられる。

本発明による方法の利点は、特に、導電性伸展材料が、圧縮されて入れられるガスの効率的な冷却を行うことである。存在する伸展材料により、入れられるガスから有効な熱が除去されて、ガスの温度を、伸展材料なしのガス充填に比較して摂氏数度低下させることができる。従って自由容積の一部を占める伸展材料を入れるにもかかわらず、所定の容積及び圧力において、今までより大きい充填度が得られる。

別の利点は、伸展材料が、容器へ入って方向づけられるガス噴流を多くの異なる方向へ散らし、それによりガス圧力ピークを大幅になくすことが可能なことである。今や今までより小さい壁厚を持つガス容器を使用し、従ってガス容器の製造の際材料を節約することが有利に可能である。なぜならば、ガス容器を低い局部的圧力ピークに対して設計できるからである。

別の利点は、入れられる伸展材料が導電性であることである。それにより充填中に局部的に危険な点火電圧に達する危険が少なくなる。

本発明による方法の有利な変形例では、容器の全容積に対して０．５〜８．５％なるべく１．０〜５．％の容積割合を持つ伸展材料が入れられる。少なくとも０．５％好ましくは少なくとも１％の容積割合は、良好な冷却作用のために好都合である。８．５％より大きい容積割合は、冷却作用にあまり寄与せず、ガス容器の重量を不利に増大する。小さい重量で良好な冷却に関して、伸展材料の５．０％以下の容積割合が維持される。

伸展材料がばらばらにされた球状又は円柱状の形成物の形で入れられると、特に有利である。このような球状又は円柱状形成物は、欧州特許出願公開第０６６９１７６号明細書に記載されているように製造可能であり、この明細書の内容はその全範囲がこれと共に含まれている。任意の向きで存在する多数の個々の球状又は円柱状の形成物により、容器へ入るガス噴流は多くの点で部分噴流に分割される。これは圧力ピークの現れる危険を非常に効果的に少なくする。更に入るガスは、部分流への分割後、伸展材料のそれぞれ異なる表面と接触し、従って多くの個所で同時に従って急速に冷却可能である。

伸展材料が容器の底から上昇するように設けられていると、特に有利である。例えば充填の範囲内で容器へ意に反して入って容器に万一存在する油は、伸展材料によって底に固定され、ガス取外しの際流出できない。

均一な冷却及び入るガス噴流の非常に効果的な分割を行うため、伸展材料が容器の全容積に均一に分布されると好都合である。

本発明による方法は、点弧電圧に局部的に達する危険の減少に関して、可燃性ガスが入れられると、特に有効である。

ガスが少なくとも２００ｂａｒの圧力で押込まれると、本発明による方法の利点が特に効果を発揮する。

本発明による方法において、容器として鋼製容器が使用されると、有利なことがわかった。そのような場合、容器の内部にある伸展材料と接触する際、伸展材料により吸収される熱が鋼へ放出され、外部への熱の放出により冷却効果が増大される。

伸展材料を収容する容器の重量をできるだけ小さくするため、軽金属から成る伸展材料が使用されると、有利である。これに関してアルミニウム又はアルミニウム合金から成る伸展材料がすぐれていることがわかった。なぜならば、小さい重量で最高の充填度増大が達せられるからである。

導電率を高めるため、表面処理される伸展材料が使用されると、充填度を更に高めることができる。

プラスチックから成る伸展材料を使用することも可能である。

本発明の別の目的は、ガスを圧縮する際導電性伸展材料の使用によって達せられる。それにより得られる利点は、特に、導電性伸展材料が冷却効果を持っているので、圧縮の際ガスの加熱を防止できることである。別の利点は、伸展材料がガス噴流を部分噴流に分割するのに適しており、それにより圧力ピークを低下できることである。別の利点は、伸展材料が油分離器として役立つことである。

伸展材料が軽金属から形成されていると、重量減少に関して有利である。

ガス容器として、金属製容器又はプラスチック製容器又は複合材料例えば金属とプラスチックの組合わせを使用することができる。適当なプラスチックは、その物理的特性に基いて、アミドの群例えば商品名ケルバーで販売されているポリアミドの群から成るプラスチックである。

ガス容器が鋼製びんであると、伸展材料とガス容器との接触の際、外部への放熱が行われ、高い充填度が得られる。

５０ｂａｒ以上特に２００ｂａｒ以上の圧力でガスを貯蔵するガス容器特に高圧ガスびんを挙げる目的は、ガス容器が導電性伸展材料を含んでいることによって、解決される。

与えられた圧力で今までより多い量のガスをガス容器に充填可能であることが、本発明によるガス容器の利点とみなされる。更に伸展材料は、入れられるガスにより生じて容器の内壁を負荷する圧力ピークを減少させる。圧力ピーク減少のため、今や危険を与えることなく、小さい壁厚を持つ容器を設計することが可能である。従って全体として、伸展材料を充填するにもかかわらず、ガス容器を今までより軽く形成することができる。

別の利点は、導電性伸展材料が点弧電圧に達するのを阻止することである。なぜならば、伸展材料を介する放電により、内部空間における高い局部的静電電圧が少なくとも大幅に回避されるからである。

伸展材料が容器の全容積に対して０．５〜８．５％なるべく１．０〜５．０％の容積割合を持っていると有利である。

伸展材料がばらばらにされた球状又は円柱状の形成物の形で存在すると、入るガスが多くの部分噴流に分割され、従って多くの異なる面で伸展材料と接触せしめられ、それにより圧力ピークが最小にされ、また冷却効果が最大にされる。

容器の内部空間にある油の結合を行うため、伸展材料が容器の底から上昇するように設けられている。

伸展材料が容器の全容積に均一に分布されていると、容器の全内部空間における効果的なガス冷却及び圧力ピークの減少が行われる。

伸展材料をガス容器の開口の範囲に設けるのも有利である。このような場合、入るガスは入る際直ちに部分噴流に分割され、入る所で冷却される。

ガス容器の空所が伸展材料から形成される導電性充填体で満たされ、充填のため出口開口を持つ充填管が設けられて、ガス容器の幾何学的中心まで至り、接地導線が出口開口の範囲に接続されていると、充填過程中に温度が上昇せず、従って大きい充填量が生じ、発生中に電荷が放出される。

更に空所へ入り込む充填管が、等間隔で設けられる複数の小さい出口開口を含み、出口開口の範囲にそれぞれ接地導線が設けられていると、有利である。それによりタンク車等のように大きいガス容器のために、充填の際媒体の均一な流出が行われ、初期段階における電荷が回避される。

上部充填範囲に、伸展材料から形成される導電性充填体が設けられて、袋状に垂れ下がる袋として形成され、蓋の下側に部分充填物として取付けられているようにすることができる。それにより充填過程中に温度が上昇しないので、一層良好な充填が行われる。この場合電荷は既に充填範囲で放出される。

上部充填範囲に充填体が設けられて、容器の断面をふるい状に満たし、容器高さの１／１０〜１／２０の高さに相当していると、有利である。それにより均一な充填が行われて、生じる圧力衝撃を回避するのに著しく寄与する。

更に充填体が保持格子を取付けられた保持環に収容され、交換可能な包装体から成っていると有利である。従って浄化のため充填体を交換するのが簡単である。

充填体が接地導線を介して容器の外被と接続されていると、有利である。それにより電荷は、共通な接地導線により簡単に放出される。

最後に、充填体が火炎止めとして役立ち、充填過程中に圧力衝撃を減衰すると、有利である。それにより確実な充填が可能である。従って爆発等のような危険発生源が芽のうちに摘み取られる。

本発明が実施例により以下に更に説明される。

充填度の上昇
表面処理されたアアルミニウム合金箔から成る伸展材料が、欧州特許出願公開第０６６９１７６号明細書に記載されているように製造された。こうして得られてばらばらにされた円柱状形成物が，５００ｂａｒまでの圧力に対して設計された鋼製の３つの異なる高圧ガスびんに充填された。

容器の内部空間には、伸展材料が底から上昇するように存在し、伸展材料は、ガス容器の自由内部容積に関して１．５容積％の容積割合で使用された。比較のため、伸展材料なしの高圧ガスびんが使用された。

伸展材料を充填された高圧ガスびんと充填されない高圧ガスびんが、続いてメタンガス（ＣＨ_４）を満たされ、このガスが圧縮機により約２００ｂａｒ（例１及び２）から約３００ｂａｒ（例５及び６）の圧力に圧縮された。高圧ガスびんの内部空間において、ガス温度がそれぞれ測定された。

次の表に、充填の結果が１００Ｌの充填容積に関して示されている。

伸展材料を充填された高圧ガスびんに、不変な条件即ち同じ圧力及びガスびんの同じ内部容積で、充填されないガスびんより比較的多くのガスを入れることができることがわかる。

前述したように充填された高圧ガスびんは、多様に使用される。ガスで運転される車両特に乗用車のためこのような高圧ガスびんの使用が、特に有利な応用であることがわかった。この分野では、高い充填度が、大きい到達距離に直ちに現れる。これに関連して安全技術上の観点から、圧力ピークの低下により、ガス取出しの際にも、後に接続される弁及びダイヤフラムが保護され、従って保守費又は修理費が少ないことが重要である。更に導電性伸展材料が内部摩擦を減少し、従って静電荷を防止するという点で、人員輸送の分野において燃料容器に対する高い安全性の要求が満たされる。

ガス容器
次に本発明によるガス容器の可能な構成が、図により詳細に説明される。

図１はガス容器１を示し、その外被２は管状に形成され、下側に内方へ湾曲する底３を持っている。上端にはフランジ４があって、蓋５でねじ止め６により閉鎖可能である。蓋５の中心には注入管片７が設けられ、その上に弁８がある。充填管９がガス容器１の内部へ導かれている。充填管９の出口開口１０は、それがガス容器１の幾何学的中心にあるように選ばれている。管状ガス容器１の内部には、導電性伸展材料から形成される充填体１１が入れられている。充填の際ここに生じる電荷１２は、破線の円で示されている。出口開口１０の範囲には接地導線１３が取付けられて、外被２の接地導線と共に外部へ導かれている。

図２は、同じように外被２から成りかつ内方へ湾曲する底３で下を閉鎖されているガス容器１を示している。上側には再びフランジ４が取付けられ、蓋５でねじ止め６により閉鎖されている。注入管片７に充填管１４が通され、更に下方へガス容器１の内部空間へ導かれている。充填管１４は、１列の小さい出口開口１５を例えば等間隔に持ち、これらの出口開口を通って、注入すべき媒体がガス容器１内へ達する。電荷１６が出口開口１５に形成され、破線の円でそれぞれ示されている。これらの円内に接地導線１３が設けられて、外被２へ通じ、更に外部へ引出されている。この構成は大きいガスびんに適するのみならず、タンク車又はガス状又は液状の可燃性媒体を貯蔵する他の大形の定置装置にも適している。

図３はガス容器１７の別の変形例を示し、このガス容器は管状外被１８から成り、内方へ湾曲する底１９により下を閉鎖されている。上側でフランジ２０が外被１８に溶接され、蓋２１でねじ止め２２により閉鎖可能である。蓋２１の中心には注入管片２３が設けられている。ガス容器１７の内部には、フランジ２０又は蓋２１の下に、例えば伸展材料から成る袋２４が設けられ、同様に導電性伸展材料から形成される充填体２５が、袋２４の中に充填物として充填されている。この充填体２５から接地導線２６が外被１８へ至り、充填の際生じる電荷が、充填過程の際発生段階において外部へ放出される。

図４はガス容器１７の別の変形例を示し、このガス容器の管状外被１８は、下側を内方へ湾曲する底１９で閉鎖されている。上側で外被１８はフランジ２０と結合され、このフランジは蓋２１でねじ止め２２により閉鎖されている。中心に注入管片２３が設けられている。ガス容器１７の上部範囲には、例えば角形環として形成される保持環２７が取付けられている。この保持環２７内には保持格子２８が取付けられ、この保持格子上に充填体２９がある。充填体２９は、有利なように多数の包装体から成りかつ必要な場合交換可能な導電性伸展材料から成っている。これらの包装体の高さはガス容器１７の高さの約１／１０〜１／２０に相当している。接地導線２６は充填体２９に直接接続され、媒体の充填の際生じる電荷を阻止する。

図５は図４の一部Ａを示し、保持環２７の構成が一層明確に示されている。この保持環２７はなるべく角形の環として形成され、内方へ向く脚辺を持っている。保持環２７のこの脚辺上に、保持格子２８が取付けられている。この保持格子は、高さ３０を持ちかつなるべく交換可能な包装体としても形成可能な充填体２９を保持している。重要なことは、充填体２９がガス容器１７の全断面を満たし、接地導線２６に接続されていることである。

図により説明したガス容器の構成は、生じる電荷が充填過程において既に放出され、伸展材料が同時に火炎止として役立ち、油残渣保持体として使用される、という利点を持っている。充填体が冷却体として役立ち、従って高い充填度を可能にすることも、重要である。ガス容器１，１７は、溶液例えばトルオール又はシリコン油のような液状媒体の少なくとも部分的な充填にも適している。その点でこれは重要である。なぜならば、可動装置でも定置装置でも、補給間隔が著しく短縮され、従って貯蔵所を頻繁に作動させなくてよいので、費用が低下するからである。

充填管を持つガス容器の縦断面を示す。 大きい容積用のガス容器の縦断面を示す。 部分充填物を持つガス容器の縦断面を示す。 伸展材料の貯蔵部を持つガス容器の縦断面を示す。 貯蔵個所の一部を示す。

Claims (27)

1. 容器をガスで満たす方法であって、ガスが圧縮されて容器へ入れられるものにおいて、ガスを容器へ充填する前に、導電性伸展材料が入れられることを特徴とする方法。
2. 容器の全容積に対して０．５〜８．５％なるべく１．０〜５．０％の容積割合を持つ伸展材料が入れられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 伸展材料がばらばらにされた球状又は円柱状の形成物の形で入れられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 伸展材料が容器の底から上昇するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。
5. 伸展材料が容器の全容積に均一に分布されることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の方法。
6. 可燃性ガスが入れられることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
7. ガスが少なくとも２００ｂａｒの圧力で押込まれることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の方法。
8. 容器として鋼製容器が使用されることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の方法。
9. 軽金属から成る伸展材料が使用されることを特徴とする、請求項１〜８の１つに記載の方法。
10. アルミニウム又はアルミニウム合金から成る伸展材料が使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 導電率を高めるため、表面処理される伸展材料が使用されることを特徴とする、請求項１〜１０の１つに記載の方法。
12. プラスチックから成る伸展材料が使用されることを特徴とする、請求項１〜８の１つに記載の方法。
13. ガスを圧縮する際導電性伸展材料の使用。
14. 伸展材料が軽金属から形成されている、請求項１３に記載の使用。
15. ガス容器が鋼製びんである、請求項１３又は１４に記載の使用。
16. ５０ｂａｒ以上特に２００ｂａｒ以上の圧力でガスを貯蔵するガス容器特に高圧ガスびんであって、ガス容器が導電性伸展材料を含んでいることを特徴とする、ガス容器。
17. 伸展材料が容器の全容積に対して０．５〜８．５％なるべく１．０〜５．０％の容積割合を持っていることを特徴とする、請求項１６に記載のガス容器。
18. 伸展材料がばらばらにされた球状又は円柱状形成物の形で存在することを特徴とする、請求項１６又は１７に記載のガス容器。
19. 伸展材料が容器の底から上昇するように設けられていることを特徴とする、請求項１６〜１８の１つに記載のガス容器。
20. 伸展材料が容器の全容積に均一に分布されていることを特徴とする、請求項１６〜１９の１つに記載のガス容器。
21. 伸展材料がガス容器の開口の範囲に設けられていることを特徴とする、請求項１６〜１９の１つに記載のガス容器。
22. ガス容器の空所が伸展材料から形成される導電性充填体で満たされ、充填のため出口開口を持つ充填管が設けられて、ガス容器の幾何学的中心まで至り、接地導線が出口開口の範囲に接続されていることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載のガス容器。
23. 空所へ入り込む充填管が、等間隔で設けられる複数の小さい出口開口の範囲にそれぞれ接地導線が設けられていることを特徴とする、請求項２２に記載のガス容器。
24. 上部充填範囲に、伸展材料から形成される導電性充填体が設けられて、袋状に垂れ下がる袋として形成され、蓋の下側に部分充填物として取付けられていることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載のガス容器。
25. 上部充填範囲に充填体が設けられて、容器の断面をふるい状に満たし、容器高さの１／１０〜１／２０の高さに相当していることを特徴とする、請求項２２〜２４の１つに記載のガス容器。
26. 充填体が保持格子を取付けられた保持環に収容され、交換可能な包装体から成っていることを特徴とする、請求項２２〜２５の１つに記載のガス容器。
27. 充填体が火炎止めとして役立ち、充填過程中に圧力衝撃を減衰することを特徴とする、請求項２２〜１２７の１つに記載のガス容器。

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