JP2015120511A - 可燃性ガスを容器から所期のように排出するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置周辺にいる人物への安全性を高めることができる、可燃性流体を容器から排出するための装置および方法を提供すること
【解決手段】通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性ガスを容器から排出するための装置であって、弁ユニットを有しており、弁ユニットは、流体が流れるように容器と接続可能であり、かつ、流体流出開口部をそれぞれ１つ備えている少なくとも２つの流体路を有しており、流体は少なくとも２つの流体路の流体流出開口部を介して、容器の周辺に排出可能であり、制御ユニットを有しており、制御ユニットは、センサのセンサ信号に依存して弁ユニットを駆動制御するように構成されており、容器の周辺へ流体を排出するための、少なくとも２つの流体路の流体流出開口部を介した可燃性流体の流体フローを、所期のように、センサのセンサ信号に依存して調整するために駆動制御が行われる装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの可燃性流体を容器から排出するための装置、このような装置を有する容器、並びに、容器とこのような装置とを有している自動車に関する。本発明はさらに、可燃性ガスを容器から排出するための方法に関する。

高圧ガスタンク、殊に高圧天然ガスタンクまたは高圧水素タンクには通常、少なくとも１つの圧力逃がし弁（Ueberdruckventil）が設けられている。これは、タンク内でクリチカルな圧力を超過した際に、ガスをコントロールして抜くために用いられる。これによって、タンクの破裂と、破裂に付随する可能性がある爆発が回避される。ガスタンク内のクリチカルな圧力の超過は、通常、火災等の外部からの加熱作用が原因である。この場合には、天然ガスまたは水素が外に出ることによって、数百ｂａｒの典型的なタンク圧力下で、数メートル（約３ｍが典型である）の長さを有する炎が発生する。このような大きさの炎は、周囲にいる人間（救助隊または高圧タンクを備えた自動車の、事故に巻き込まれた乗員）にとって甚大な危険となる。

典型的な天然ガス車両または水素車両は、圧力逃がし弁の開放時に上面を介してガスを逃がす、排出線路を１つだけ有している。

装置周辺での安全性、殊に、装置周辺にいる人物への安全性を高めることができる、可燃性流体を容器から排出するための装置および方法を提供すること。

上述の課題は、通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性流体、殊に可燃性ガスを容器から排出するための装置であって、弁ユニットを有しており、当該弁ユニットは、流体が流れるように前記容器と接続可能であり、かつ、流体流出開口部をそれぞれ１つ備えている少なくとも２つの流体路を有しており、前記流体は前記少なくとも２つの流体路の前記流体流出開口部を介して、前記容器の周辺に排出可能であり、制御ユニットを有しており、当該制御ユニットは、センサのセンサ信号に依存して前記弁ユニットを駆動制御するように構成されており、前記容器の周辺へ前記流体を排出するための、前記少なくとも２つの流体路の流体流出開口部を介した前記可燃性流体の流体フローを、所期のように、前記センサの前記センサ信号に依存して調整するために前記駆動制御が行われる装置によって解決される。上述の課題はさらに、上記装置を有している容器によって解決される。上述の課題はさらに、通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性流体、殊に可燃性ガスを含んでいる容器、殊にガスタンクと、上記の装置とを有している自動車によって解決される。上記の課題はさらに、通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性ガスを容器から排出するための方法であって、流体が流れるように前記容器と接続されており、かつ、流体流出開口部を１つずつ備えている少なくとも２つの流体路を有している弁ユニットを準備するステップと、姿勢センサの姿勢信号に依存して前記弁ユニットを駆動制御するように構成されている制御ユニットを準備するステップと、重力方向に対して最も上方にある、前記少なくとも２つの流体路の流体流出開口部を、前記姿勢センサの前記姿勢信号に基づいて求めるステップと、前記可燃性流体の全ての流体フローを、前記少なくとも２つの流体路の求められた最も上方の流体流出開口部を通して、前記容器の周辺に排出するステップとを有している方法によって解決される。

本発明の実施例の装置を有する自動車の概略図 可燃性ガスを容器から排出するための方法のフローチャート

本発明の対象は、独立請求項に記載されている、少なくとも１つの可燃性流体、殊に、通常の条件下で空気よりも密度が低い可燃性ガスを容器から排出するための装置と、このような装置が備えられた容器と、容器とこのような装置とを有する自動車と、通常の条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性ガスを容器から排出するための方法である。

本発明の装置によって、可燃性流体、例えば可燃性ガスを、所期のように、容器から周辺へと排出するないしは吹き出させることができる。これによって、装置周辺での安全性、殊に、装置周辺にいる人物への安全性を高めることができる。複数の流体路の流体流出開口部は、ここで、有利には、相互に空間を空けて配置されており、種々の方向を指している。即ち、換言すれば、流体を周囲に排出することができる少なくとも２つの、有利には２つよりも多くの流体路を設けることによって、流体をコントロールして所望の領域または所望の方向に排出するための複数のオプションが提供される。従って、本発明では、制御ユニットによって、センサのセンサ信号に依存して、流体のフローを１つまたは複数の流体流出開口部を通して所期のように導くないしは調整することができる。これによって、流出時に発火する恐れのある、排出されるべき流体を、周辺ないしは周囲の人物または対象物に対して危険ではない、有利な箇所ないしは所望の方向において排出することができる。

例えば、事故の結果、ひっくり返り、燃焼している、高圧ガスタンクを有する水素または天然ガス車両の場合には、少なくとも１つの流体流出開口部を車両の底面に設けることによって、水素または天然ガスをコントロールして「上方に」排出することができる。従って、発生している炎が、周辺の救助隊または事故に巻き込まれた人物が危険にさらされない。

同様に、燃料電池車両、水素エンジン、水素タンク、タンク収容部内の水素ガスボンベを有する車両に対して本発明の装置を使用することも可能である。これらは固定設置されておらず、従って、ひっくり返ってしてしまう可能性がある。

センサはここで、センサユニットの一部であり得る。しかしセンサが、既存のユニットないしは自動車の一部であってもよい。ここには、本発明の装置が組み込まれている。後者の場合には、制御ユニットは、「外部の」センサと、インタフェースを介して接続可能である。制御ユニットは、センサと、例えば線を介して、または、無線で接続可能である。

有利には、弁ユニットは減圧弁（Druckentlassungsventil）を有している。さらに有利には、弁ユニットは、マルチウェイバルブを有している。これは、少なくとも２つの流体路を有している。マルチウェイバルブはここで、有利には、減圧弁の後方に接続されている。すなわち、流体の排出時に、下流の方に設けられている。従来の圧力逃がし弁として構成され得る減圧弁は、ここで、容器の外側に配置され得る。しかし減圧弁が容器内に配置されていてもよい。このような措置によって、例えば加熱作用に基づいて容器内のクリチカルな圧力を上回った場合に、流体を容易に、マルチウェイバルブを介して、センサ信号に依存して、所期のように、特定の流体路を通って、相応する流体流出開口部を介して、周辺に、すなわち周辺の危険でない領域に排出することができる。

さらに、センサが姿勢センサであり、センサ信号が、装置の姿勢を表す姿勢信号であるのは有利である。この姿勢信号が、容器の姿勢を表してもよい。さらにこの姿勢信号は、自動車の姿勢を表してもよい。この措置によって、まずは、装置、容器および／または自動車の目下の姿勢が特定可能である。これによって、この場合には、この姿勢に対して相対的に、かつ、所望の流体流出方向に従って、流体を、相応する流体路ないしは流体流出開口部を通って排出することができる。

さらに、有利には、姿勢センサの姿勢信号によって、少なくとも２つの流体路の、重力方向に対して最も上方の流体流出開口部を求めて、可燃性流体の全体の流体フローを、少なくとも２つの流体路の、求められたこの最も上方の流体流出開口部を通って、容器の周辺に排出するために弁ユニットを駆動制御するように、制御ユニットが構成されているのは有利である。この措置によって、殊に、通常の条件下で空気よりも密度の低い可燃性ガスの場合には、事故およびその後の、容器または高圧ガスタンク内の過圧の発生時に、常に、重力に対向して、上方への、排出ないしは吹き出しが保証される。すなわち、殊に、空気よりも軽いガス（これには、殊に水素、メタン、天然ガスの主要成分が挙げられる）の場合に、重力に対向するこの排出ないしは吹き出しによって、大気中への可燃性ガスの迅速な分散および希釈が実現される。これによって、吹き出しの間の火災リスクおよび／または爆発リスクができるだけ短い時間に低減される。吹き出された可燃性ガスが点火した場合には、常に、場合によっては数メートルになる大きい炎が、重力方向に対向して上方へと、コントロールして広がることが保証され、これによって、周囲にいるまたは車内にいる人物の危険は最小になる。

さらに有利には、少なくとも１つの流体路が、流体排出部を有している。これは、各流体流出開口部を有している、または、各流体出力開口部と、流体が流れるように接続されている。このような措置によって、容易に、流体出力開口部を、種々の箇所で、および、種々の方向を向いて位置付けするないしは配置することが可能になるだろう。

さらに、少なくとも２つの流体路の少なくとも１つの流体流出開口部がノズルを有している、または、ノズルとして構成されているのは有利である。このような措置によって、可燃性流体の流出速度が速くなり、より迅速に、周辺空気内に分散することができる。

本発明を以降で、添付図面に基づき、例として、より詳細に説明する。

図１には、全体が、参照番号１０によって示されている自動車が示されている。自動車１０は、ここで、周辺１２内に配置されている、または、空気を有している周辺１２によって取り囲まれている。自動車１０は、容器１４を有している。この容器は、可燃性ガス１６を含んでいる、ないしは、可燃性ガス１６によって満たされている。自動車１０は、ここでは、天然ガス車両または水素車両１０として形成されている。従って容器１４は、タンク１４とも、またはガスタンク１４とも称される。これは、水素１６ないしは天然ガス１６によって満たされている。しかし自動車１０が、内部に、可燃性流体１６を備えた流体容器１４が組み込まれている、任意の車両として構成されていてもよい。

自動車１０内には、可燃性流体１６を排出するための本発明の装置１８が設けられている。容器１４ないしはガスタンク１４からの可燃性ガスの排出は殊に、次のような場合に必要である。すなわち、その内部で圧力が臨界的になり、これによって、ガスタンク１６の破裂ないしは爆発の恐れが生じている場合である。臨界的な圧力は殊に、外部の加熱作用によって達する。これは例えば、事故時およびこれによって生じる火災の場合に起こる。

本発明の装置１８は、弁ユニット２０と制御ユニット２２とを有している。弁ユニット２０は、ガスタンク１４と、流体が流れるように接続されている。弁ユニット２０は、減圧弁２４を有している。減圧弁２４は、図示の実施形態では、ガスタンク１４内に組み込まれており、流体が流れるように、ガスタンクと接続されている。しかし減圧弁２４を、ガスタンク１４外に配置することもできる。減圧弁２４はここでは、従来の圧力逃がし弁２４として形成されている。ここでこの従来の圧力逃がし弁は、所定の圧力ｐ_ｍａｘを超えると開き、ガスタンク１４内にある可燃性ガス、例えば水素または天然ガスを抜く。ガスの圧力がｐ_ｍａｘを下回ると、圧力逃がし弁２４は再び閉まる。

弁ユニット２０はさらに、マルチウェイバルブ２６を有している。このマルチウェイバルブ２６は、減圧弁２４の後に接続されている。すなわち、流体１６の排出時に、下流方向に設けられている。マルチウェイバルブ２６は３つの流体出口ないしは３つの流体路２８、２８’を有している。しかしマルチウェイバルブ２６が、多数の流体路を有していてもよい。流体路２８、２８’は、それぞれ１つの流体排出部３０を有している。この流体排出部３０は、自身の側で、それぞれ１つの流体流出開口部３２、３２’、３２’’を有している。従って、流体１６ないしガス１６は、ガスタンク１４から減圧弁２４およびマルチウェイバルブ２６によって、３つの流体路２８、２８’の流体流出開口部３２、３２’、３２’’を介して、自動車１０ないしはガスタンク１４の周辺１２に排出される。

装置１８の制御ユニット２２は、信号線路３４を介して、センサ３６と接続されている。信号線路３４の代わりに、それを介して信号が伝送可能な任意の別の形態も可能である。これは例えば無線接続である。センサ３６はここでは、装置１８の一部であり、主に、制御ユニット２２用の信号データを供給するために設けられている。しかし、センサ３６が、制御ユニット２２の他に、自動車１０の別の装置とも接続されている、自動車１０内に組み込まれたセンサ３６であってもよい。

図１に示された実施例では、センサ３６は、姿勢センサ３６として形成されている。これは、自動車１０ないしは装置１８の姿勢を表す姿勢信号を供給する。姿勢センサ３６はここでは、制御ユニット２２内に組み込まれている。制御ユニット２２は、姿勢センサ３６の姿勢信号を用いて、どのような体勢ないしは姿勢に自動車１０があるのかを求めることができる。すなわち、自動車１０が例えば車輪の上にある（通常時）のか、ひっくり返っているのか、または横に倒れているのかを求めることができる。姿勢センサ３６の姿勢信号によって、ないしは、自動車１０の求められた姿勢によって、制御ユニット２２はさらに、重力方向３８に対して最も上方にある、流体路２８、２８’の流体流出開口部３２’を求めることができる。形態に応じて、例えば、自動車１０がひっくり返っている場合、屋根に対向する流体流出開口部３２’’が最も上方の流体流出開口部である。これを介して有利には、可燃性燃料１６が排出される。

従って、制御ユニット２２は信号線路３４を介して、弁ユニット２０を次のように駆動制御する。すなわち、最も上方にある流体流出開口部３２’と、流体が流れるように接続されているマルチウェイバルブ３６の開口部ないしは流体路２８’をアクティブにするように、駆動制御する。換言すれば、制御ユニット２２は、弁ユニット２０を、姿勢センサ３６の姿勢信号に依存して次のように駆動制御する。すなわち、可燃性流体１６の流体フロー４０の大部分、有利には流体フロー４０全体が、アクティブにされた流体路２８’を通って、求められた最も上方にある流体流出開口部３２’を介して、容器１４ないしは自動車１０の周辺１２に排出されるように、駆動制御する。従って、可燃性ガス１６は、重力方向３８に対向して（上方へ）、自動車１０から外に出される。

外に出されたないしは排出された可燃性ガス１６は、周辺１２の周辺空気と混ざり、点火可能な混合気を形成し得る。アクティブにされた流体路２８’の最上流体流出開口部３２’近傍の、周辺１２の領域内を、水素／空気混合気ないしは天然ガス／空気混合気の点火温度を上回る温度が占めていると、炎が生じる。周辺１２の、弁ユニット２０およびアクティブな流体路２８’に近い領域で既に火災が生じる場合には、同じことが起きる。炎ないしは外に出された可燃性ガス１６は、自動車１０の姿勢とは無関係に、常に、重力方向３８とは反対に、上方へ、自動車から出るので、外に出された可燃性ガス１６に基づく危険の可能性は極めて小さくなる。

１０ 自動車、 １２ 周辺、 １４ 容器、タンク、ガスタンク、 １６ 可燃性ガス、 １８ 装置、 ２０ 弁ユニット、 ２２ 制御ユニット、 ２４ 減圧弁、 ２６ マルチウェイバルブ、 ２８、２８’ 流体路、 ３０ 流体排出部、 ３２、３２’、３２’’ 流体流出開口部、 ３４ 信号線路、 ３６ センサ、姿勢センサ、 ３８ 重力方向、 ４０ 流体フロー

Claims (10)

1. 通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性流体（１６）、殊に可燃性ガス（１６）を容器（１４）から排出するための装置であって、
   ・弁ユニット（２０）を有しており、当該弁ユニット（２０）は、流体が流れるように前記容器（１４）と接続可能であり、かつ、流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）をそれぞれ１つ備えている少なくとも２つの流体路（２８、２８’）を有しており、前記流体（１６）は前記少なくとも２つの流体路（２８）の前記流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）を介して、前記容器（１４）の周辺（１２）に排出可能であり、
   ・制御ユニット（２２）を有しており、当該制御ユニットは、センサ（３６）のセンサ信号に依存して前記弁ユニット（２０）を駆動制御するように構成されており、前記容器（１４）の周辺（１２）へ前記流体（１６）を排出するための、前記少なくとも２つの流体路（２８、２８’）の流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）を介した前記可燃性流体（１６）の流体フロー（４０）を、所期のように、前記センサ（３６）の前記センサ信号に依存して調整するために前記駆動制御が行われる、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記弁ユニット（２０）は、減圧弁（２４）を有している、請求項１記載の装置（１８）。
3. 前記弁ユニット（２０）は、マルチウェイバルブ（２６）を有しており、当該マルチウェイバルブは、少なくとも２つの流体路（２８、２８’）を有している、請求項１または２記載の装置（１８）。
4. 前記センサ（３６）は姿勢センサ（３６）であり、前記センサ信号は、前記装置（１８）の姿勢を表す姿勢信号である、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１８）。
5. 前記制御ユニット（２２）は、前記姿勢センサ（３６）の前記姿勢信号を用いて、重力方向（３８）に対して最も上方にある、前記少なくとも２つの流体路（２８、２８’）の流体流出開口部（３２’）を求めて、前記弁ユニット（２０）を駆動制御するように構成されており、当該駆動制御は、前記可燃性流体（１６）の全ての流体フロー（４０）を、前記少なくとも２つの流体路（２８、２８’）の前記求められた最も上方の流体流出開口部（３２’）を通って、前記容器（１４）の周辺（１２）に排出するために行われる、請求項４記載の装置（１８）。
6. 前記複数の流体路（２８、２８’）のうちの少なくとも１つは流体排出部（３０）を有しており、当該流体排出部はそれぞれ流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）を有している、または、流体が流れるように前記各流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）と接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１８）。
7. 前記少なくとも２つの流体路（２８、２８’）の流体流出開口部（３２、３２’）のうちの少なくとも１つは、ノズルを有している、または、ノズルとして構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１８）。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の、少なくとも１つの可燃性ガス（１６）を容器（１４）から排出するための装置（１８）を有している、
   ことを特徴とする容器（１４）。
9. ・通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性流体（１６）、殊に可燃性ガス（１６）を含んでいる容器（１４）、殊にガスタンク（１４）と、
   ・請求項１から７までのいずれか１項記載の、少なくとも１つの可燃性ガス（１６）を容器（１４）から排出するための装置（１８）とを有している、
   ことを特徴とする自動車（１０）。
10. 通常条件下で空気よりも密度が低い少なくとも１つの可燃性ガス（１６）を容器（１４）から排出するための方法であって、
    ・流体が流れるように前記容器（１４）と接続されており、かつ、流体流出開口部（３２、３２’、３２’’）を１つずつ備えている少なくとも２つの流体路（２８）を有している弁ユニット（２０）を準備するステップ（１００）と、
    ・姿勢センサ（３６）の姿勢信号に依存して前記弁ユニット（２０）を駆動制御するように構成されている制御ユニット（２２）を準備するステップ（１０２）と、
    ・重力方向（３８）に対して最も上方にある、前記少なくとも２つの流体路（２８、２８’）の流体流出開口部（３２’）を、前記姿勢センサ（３６）の前記姿勢信号に基づいて求めるステップ（１０４）と、
    ・前記可燃性流体（１６）の全ての流体フロー（４０）を、前記少なくとも２つの流体路（２８）の求められた最も上方の流体流出開口部（３２’）を通して、前記容器（１４）の周辺（１２）に排出するステップ（１０６）とを有している、
    ことを特徴とする方法。

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