JP2013507755A - 極低温流体用容器の使用方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、外容器と内容器とを有しており、両者間に超断熱体が収容される、真空排気された空隙が存在しており、またその際には前記超断熱体が、金属被覆が施された複数のフィルムから成る多層構造を有しており、前記各フィルムが、好適には絶縁材の形態をとるスペーサにより互いから切り離されている、極低温流体用容器の使用方法に関し、前記各フィルムが一つまたは複数のフィルムコンデンサとして作用するとともに、それに適する形で、前記容器の外側に配置される対応する電気端子に電圧を印加可能であるように電気接触されることによって、これを電気エネルギ用の貯蔵装置として使用する。そのような容器では、一つまたは複数のフィルムの両面または両側の表面に金属被覆が施されているとよく、また前記一つまたは複数のフィルムは、半導体の特性を示す材料から成るとよい。前記各フィルムコンデンサは、電気的に直列または並列に接続されたものであるとよく、前記各フィルムの金属被覆の電気接触部は、前記外容器の内部への前記内容器の懸架構造を利用して取り廻されたものであるとよい。

Description

本発明は、外容器と内容器とを有しており、両者間に超断熱体が収容される真空排気空隙が存在しており、その際、この超断熱体が、金属被覆が施された複数のフィルム若しくは箔から成る多層構造を有しており、それぞれのフィルムが、好適には絶縁材の形態をとるスペーサにより互いから切り離されている、極低温流体（冷凍流体）用容器の使用方法、ならびにそれに適した容器に関する。

背景技術については、例えば特許文献１とあわせ、ほかにも基本的に知られている電気プラスチックフィルムコンデンサ（以下ではフィルムコンデンサと呼ぶ）を参照されたい。フィルムコンデンサは、複数の絶縁プラスチックフィルムを誘電体として備えた電気コンデンサであるが、そこではそれぞれの薄いフィルムが、これらに電極を備えた後、コイルとして、または複数の単層から成る積層体として一つにつなぎ合わされることでコンデンサを形成するようになっている（「ウィキペディア」ドイツ語版から引用した定義）。

上述のような容器は、極低温水素用のタンクとして、この水素を好適には車載駆動ユニットに供給される燃料として携行する自動車において、導入できるものである。そのような将来の自動車には、ハイブリッド駆動システムが搭載されることが考えられる、すなわち、そのような将来の自動車は、この水素燃料エンジンの代わりに、またはそれに追加して、電動モータによっても駆動されることが考えられるが、その場合は、電気エネルギ用の貯蔵装置が備えられることになる。しかし電気エネルギは、自動車においては補機類に給電するためにも使用されるために、貯蔵はそれにも適した形で行われなければならない。

ＤＥ １０ ２００５ ０１４ ４７９ Ａ１

以上のような背景から本発明は、冒頭に記載したように構成される容器を搭載した車両、すなわち、外容器と内容器とを有しており、両者間に超断熱体が収容される、真空排気された空隙が存在しており、またその際にはこの超断熱体が、金属被覆が施された複数のフィルムから成る多数構造を有しており、それぞれのフィルムが、好適には絶縁材の形態をとるスペーサにより互いから切り離されている、極低温流体用の容器を搭載した車両を対象として、非常に有利な電気エネルギ貯蔵装置を見出すことを課題として成されたものである。

本発明によれば、この容器が、詳しくはそれぞれのフィルムが一つまたは複数のフィルムコンデンサとして作用するとともに、それに適する形で、この容器の外側に配置される対応する電気端子に電圧を印加可能であるように電気接触されることによって、電気エネルギ用の貯蔵装置として使用されるようになっている。

本発明により、（極低温水素の形態をとる）燃料の貯蔵用容器を、比較的僅かな変更または追加対策だけで、電気エネルギの貯蔵装置としても同時に使用できるようにすることで、機能の極めて有利な統合形態が提示されることになる。すなわち、容器の内部に超断熱体として備えられる、特に反射層を形成するために金属で被覆されたフィルムが、同時に（基本的に知られている）フィルムコンデンサを形成し得ることが分かったのである。その場合は、適切な電気端子を介して供給される電荷を、このときにはコンデンサの電極として機能する各フィルムのメタルコートの内部に貯蔵可能である一方で、それぞれのフィルムが単独で、または、それぞれのフィルムがスペーサないしは絶縁層および内容器と外容器間の真空とともに、一つのコンデンサの誘電体として、もしくは、多数のフィルム層により形成される、適切な方法で相互に電気接続されて一定の総静電容量をもたらすようになっている、本明細書においては同様に「フィルムコンデンサ」という概念のもとに一括りにされている、複数の単独コンデンサの誘電体として、作用する。前出の電気接続方式については、直列接続であっても並列接続であってもかまわない。その際に―重量面およびコスト面の理由から―フィルムの片面だけに―好適にはアルミニウムをベースとする―金属被覆が施される場合は、スペーサないしは絶縁層とならび互いに隣接するフィルム間の真空も必然的にコンデンサの誘電体の構成要素となるのに対して、一つまたは複数のフィルムの両面に金属被覆が施される場合は、複数のフィルムの電気接続方式に応じて、それぞれのフィルムがあくまでも単独で誘電体を形成するか、または各フィルムがスペーサないしは絶縁層および真空とともに誘電体を形成することになる。これについては（再度）指摘するが、従来技術においては上述のフィルムに、何よりも特に熱放射用の反射層を形成する目的で、既に片面がメタルコートされている。この関係では、例えばマイラー（Ｍｙｌａｒ）という商標で市販されている、スパッタリング法によりアルミニウム被覆が施されたものであるとよい、いわゆる二軸延伸ポリエステル（「ＢｏＰＥＴ」）を挙げられよう。「ウィキペディア」ドイツ語版によると、そのようなフィルムは今日既にフィルムコンデンサにおいて使用されている。

現在は小ロット生産が行われている乗用車用のいわゆるクリオタンクでは、約５０から７０のフィルム層が備えられているが、それによりこれらのフィルムが占める総面積は約１００平米となっており、またそれに伴い本発明により外容器と内容器間の断熱空間を、無視できない放電容量を持つ電気エネルギ貯蔵装置としてもさらに利用することが可能となるが、本発明にしたがったフィルムコンデンサのこのキャパンシタンスないしは電気容量については、一つまたは複数のフィルムが半導体材料から成る場合は、特に比較的小さな電圧であっても、その総容量をさらに増大させることが可能となる。そのような電気半導体特性を示すのは、例えばポリアセチレンまたはＰＴＣＤＡ（３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物）である。そのような材料を使用して、さながらＰＮダイオードまたはＰＩＮダイオードまたはショットキーダイオードといった、いずれも一定の電気容量を具現するものが形成されるようにするとよい。

同様に機能の有利な統合という主旨で、各フィルムの金属被覆の電気接触部が、外容器の内部への内容器の懸架構造を利用して取り廻されるようにするとよいが、その場合は、当業者には周知であるこの懸架構造に適切な導電体を担持させるか、懸架構造自体が少なくとも部分的に導電体として構成されるとよい。

本発明にしたがった容器のフィルムコンデンサの第１実施例を示す図である。 本発明にしたがった容器のフィルムコンデンサの第２実施例を示す図である。 本発明にしたがった容器のフィルムコンデンサの第３実施例を示す図である。 本発明にしたがった容器のフィルムコンデンサの第４実施例を示す図である。

添付の図１〜４にはいずれも図の左半分に、スペーサとして機能する絶縁材を間に挟んで上下に積み重ねて配置される、金属被覆が施された三つのフィルムが抽象的に示されているが、これらのフィルムは、互いに電気的に接続されることによって、それぞれの図の右半分に通常の電気配線図の形態で示されている、複数の電気コンデンサから成る回路を形成している。全ての図において、同じ要素は同じ符号で示されている。

ここには図示されていない、例えば冒頭に掲記した特許文献１に示されるような、いわゆるクリオタンクの内容器と外容器との間の真空室の内部に「超断熱体」として備えられるフィルムパッケージの構成部品である、上述の上下に積み重ねて配置される三つのフィルムは、符号１ａ、１ｂ、１ｃで示されている。それぞれのフィルムには、少なくとも片面に、すなわち各フィルムの両側の表面のいずれか一方に、金属被覆２が施されている、すなわち例えばアルミニウムによりメタルコーティングされている。両面被覆の場合は、第２の金属被覆に符号２^＊が付されている。上下に並び合う二つのフィルム１ａ、１ｂまたは１ｂ、１ｃの間にはいずれも、スペーサとして機能する絶縁材３が備えられるが、このスペーサを表すためにも同じ符号３を使用している。

それぞれの金属被覆２、２^＊には、電気接触部が一つずつ備えられているが、これらの電気接触部が、符号が付されていない線として示される導電体を利用して、異なる実施例においては異なる方式で互いに接続されることによって、回路構成を異にする電気コンデンサＣｘ（ｘ＝１，２，３，．．．）が形成されるが、最終的に各回路の電極は、電圧源の陽極（＋）または陰極（−）に接続されている。

図１に示される実施例においては、金属被覆２がそれぞれのフィルム１ａ、１ｂ、１ｃの片面だけに施されているために、互いに隣接している、片面がメタルコートされた２つのフィルム１ａ、１ｂにより、第１のコンデンサＣ１が形成される。第２のコンデンサＣ２を形成するために、ここではフィルムが三つしかないという事情から、第３のフィルム１ｃにさらに追加して補助電極４が備えられている。続いてこれらの両コンデンサＣ１、Ｃ２は、直列に接続されている。

図２、３および４に示されるさらに別の実施例においては、それぞれのフィルム１ａ、１ｂ、１ｃの両面がメタルコートされている、すなわちフィルム両側の表面に金属被覆２ならびに２^＊が存在している。そこではそれぞれのフィルム１ａ、１ｂ、１ｃが、それ自体単独で電気コンデンサＣ１ならびにＣ２ならびにＣ３を形成している。これらの三つのコンンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、図２に示される実施例では直列に接続されているのに対して、図３に示される実施例では並列回路に配置されている。

図４に示される実施例においては、回路構成は図３と同じであるが、ここではそれぞれのフィルム１ａ、１ｂ、１ｃが電気半導体の特性を示す材料から成っている。

１ａ フィルム
１ｂ フィルム
１ｃ フィルム
２ 金属被覆
２^＊ 金属被覆
３ 絶縁材料／スペーサ
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｃ３ コンデンサ

Claims (7)

1. 外容器と内容器とを有しており、両者間に、超断熱体が収容される真空排気空隙が存在しており、また前記超断熱体が、金属被覆（２，２^＊）が施された複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）から成る多層構造を有しており、各フィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）が、好適には絶縁材（３）の形態をとるスペーサにより互いに分けられている、極低温流体用容器の使用方法であって、
   前記各フィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）が一つまたは複数のフィルムコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）として作用するとともに、それに適する形で、前記容器の外側に配置される対応する電気端子（＋，−）に電圧を印加可能であるように電気接触されることによる、電気エネルギ用の貯蔵装置としての使用方法。
2. 外容器と内容器とを有しており、両者間に、超断熱体が収容される真空排気空隙が存在しており、また前記超断熱体が、金属被覆（２，２^＊）が施された複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）から成る多層構造を有しており、各フィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）が、好適には絶縁材（３）の形態をとるスペーサにより互いから分けられている、極低温流体用の容器において、
   前記各フィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）が一つまたは複数のフィルムコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）として作用可能であるとともに、それに適する形で、前記容器の外側に配置される対応する電気端子（＋，−）に電圧を印加可能であるように電気接触されることを特徴とする、容器。
3. 前記一つまたは複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）の両面または両側の表面に金属被覆（２，２^＊）が施されていることを特徴とする、請求項２に記載の容器。
4. 前記一つまたは複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）が半導体の特性を示す材料から構成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の容器。
5. 複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）またはフィルムコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）が、電気的に直列に接続されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の容器。
6. 複数のフィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）またはフィルムコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）が、電気的に並列に接続されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の容器。
7. 前記各フィルム（１ａ，１ｂ，１ｃ）の金属被覆（２，２^＊）の電気接触部が、前記外容器の内部への前記内容器の懸架構造を利用して取り廻されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の容器。

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