JP2015203502A - タンク、特に自動車タンクを製造するための方法 - Google Patents

タンク、特に自動車タンクを製造するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エネルギー効率的に実施でき、高い付加的技術コストなしにコスト上好ましく適用可能な、低温状態で作動物質を貯留するためのタンクを製造する方法を提供する。
【解決手段】作動物質を受容する内側タンク（１）と、該内側タンク（１）を取り囲んでいる外被（２）と、前記内側タンク（１）と前記外被（２）との間に配置される絶縁層（３）とを備えた、前記作動物質を低温状態で貯留するためのタンク（１０）、特に自動車タンクを製造するための方法。前記作動物質を前記内側タンク（１）に挿入し、該作動物質によって前記内側タンク（１）内で３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得るステップと、前記内側タンク（１）と前記外被（２）との間に配置されている前記絶縁層（３）内に負圧を発生させるステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動物質を低温状態で貯留するためのタンク、特に自動車タンクを製造するための急速処理方法に関するものである。
低温状態にある作動物質は、今日では、車両または自動車を駆動するためのエネルギー源として使用されることが多くなっている。特許文献１は、車両低温燃料をモバイルでリバーシブルに貯留するための圧力容器を記載している。この圧力容器は、車両低温燃料を受容するための内側容器と、この内側容器を取り囲んでいる外側容器とを含んでいる。内側容器と外側容器との間には真空空間があり、真空空間は、内側容器内に貯留されている車両低温燃料を熱絶縁するために用いられる。真空空間は数日にわたる真空プロセスで生成されるが、その際外側タンクは外部の熱源によってほぼ１００−１２０℃の温度に保持せねばならない。これはかなりの技術的、エネルギー的、時間的コストを必要とし、それ故圧力容器の製造に高コストを生じさせる。
欧州特許出願公開第１５４６６０１Ａ１号明細書
前記技術水準から出発して、本発明の課題は、エネルギー効率的に実施でき、高い付加的技術コストなしにコスト上好ましくて適用可能な、低温状態で作動物質を貯留するためのタンクを製造する方法を提供することである。
この課題は、作動物質を受容する内側タンクと、該内側タンクを取り囲んでいる外被と、前記内側タンクと前記外被との間に配置される絶縁層とを備えた、前記作動物質を低温状態で貯留するためのタンク、特に自動車タンクを製造するための方法において、ｉ）前記作動物質を前記内側タンクに挿入し、該作動物質によって前記内側タンク内で３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得るステップと、ｉｉ）前記内側タンクと前記外被との間に配置されている前記絶縁層内に負圧を発生させるステップとによって解決される。可能な作動物質としては、たとえば液体水素、過臨界状態にある極低温水素、液体天然ガス、他の液状化ガスまたは極低温ガスが挙げられ、これらは特に車両または自動車を駆動するためのエネルギー源として貯留される。本発明による方法により、負圧の発生または真空の形成のために外被を加熱するための外部加熱装置を技術コストをかけて投入する必要がない。絶縁層内の真空化過程に必要な加熱温度は、内側タンクに挿入される作動物質によってもたらされる。内側タンク内に得られる温度により、内側タンクの壁も加熱される。この壁を介してその後隣接する絶縁層への熱伝達が行なわれる。この内側から外側への熱伝達の過程は、外側容器を加熱することによる熱伝達よりもかなりエネルギー効率的である。というのは、内側タンクは、温度に影響する外側の環境ファクタに曝されていないからである。他方、絶縁層内での圧力低下が大きくなるに従って内側タンクの熱絶縁がますます改善され、これによって内側タンク内の温度を長時間にわたって更なるエネルギーを消費することなく保持することができ、または、非常にゆっくりと低下していき、このことは真空化過程を加速させ、そのエネルギー効率を促進させる。
従属項は本発明の有利な更なる構成を含んでいる。
有利な更なる構成によれば、作動物質を、内側タンク内へ挿入する前に予め温度調整することにより、３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得る。換言すれば、製造プロセスを改善させる熱交換である。暖かい作業物質は真空化プロセスに引き続いて消費され、新たなより低温の作動物質が内側タンク内へ充填される。
これとは択一的に、または、これに加えて、作動物質を内側タンク内で温度調整することにより、３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得る。これは、たとえば内側タンク内設けられる熱交換器を用いて行うことができる。
本発明に従って製造されたタンクの使用時に作動物質の非常に好適な熱絶縁を提供するため、負圧を、絶縁層内の絶対圧が１０−３ｍｂａｒないし１０−５ｍｂａｒになるように発生させるのが好ましい。
さらに有利には、内側タンク内へ挿入する際の作動物質の温度は０℃ないし７０℃、好ましくは２０℃ないし５０℃である。通常使用される作動物質は、記載したこの温度範囲では非常に操作性がよい。その圧縮性のために、当該作動物質を内側タンクに充填する際、少なくとも３０℃の、好ましくは少なくとも７０℃ないし最大で８５℃の十分な加熱温度を簡単に得ることができる。
真空化過程を加速させるため、負圧を好ましくは真空ポンプを用いて、特にターボ分子ポンプを用いて発生させる。
本発明は、さらに、ｉ）前記負圧を発生させるステップを、または、ｉｉ）前記作動物質を挿入して前記負圧を発生させるステップを、モバイル(mobil)で行い、特に車両に配置されている車両タンク内、特に自動車内に配置されている自動車タンク内で実施するように構成されている。これはタンクのムーバブルな(ortsungebunden)製造を可能にし、これによって本発明に従って製造されるタンクを備えた車両または自動車の工場内での製造時間を短くさせることができる。
タンクへの作動物質の最初の供給の範囲内で本発明による方法を実施することにより、製造時間をさらに節約することができる。加えて、真空化プロセスのために内側タンク内へ挿入される作動物質を、エネルギーを発生させるためにも使用することができる。
本発明による方法は、過臨界状態の水素を作動物質として受容するために形成された低温圧力タンクを製造するためにも適している。
本発明による解決手段およびその更なる構成により、以下の利点が得られる。
本発明による方法は非常にエネルギー効率的であり、従ってコスト上好ましく適用可能である。
本発明にによる方法は、ムーバブルに実施することができる。
本発明による方法により、工場側で必要な製造時間が減少する。
本発明による方法は、高い技術コストなしに適用可能である。
本発明の更なる詳細、構成および利点は、以下の説明および図面から明らかである。
本発明の１実施形態に従って製造されたタンクの概略図である。
本発明を１実施形態に関して詳細に説明する。図１には、本発明の主要な構成のみが図示されており、他の構成要素は図面を見やすくするためにすべて省略してある。
図１はタンク１０の詳細図であり、タンク１０はたとえばいわゆる低温圧力タンクとして、過臨界状態の水素を貯留するために設けられる。タンク１０は、作動物質の受容および貯留に用いる内側タンク１を含んでいる。内側タンク１は圧力に耐えうるように形成され、外被２によって取り囲まれ、この場合内側タンク１は懸架部６によって外被２に対し支持されている。内側タンク１と外被２との間には、本発明による方法によって真空化可能な絶縁層３が配置されている。内側タンク１は、充填・取り出し管５を介して、チルド作動物質で充填可能である。内側タンク１はさらに熱交換器４を含み、熱交換器４は、後にタンク１０を使用する際に、内側タンク１からの作動物質の確実な取り出しを保証する。
本発明による方法を適用する際、充填・取り出し管５を介して作動物質を内側タンク１内に充填し、その際作動物質により内側タンク１内で３０℃ないし１２０℃、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度が達成される。このために、すでに予め温度調整した作動物質を使用してよい。これとは択一的に、または、これに加えて、作動物質を内側タンク１内に充填した後に、たとえば熱交換器４を用いて作動物質を加熱してもよい。充填過程の際に、内側タンク１内での許容最大圧力と許容最高温度とが考慮される。予め温度調整した作動物質を使用する場合には、作動物質は好ましくは０℃ないし７０℃、特に２０℃ないし５０℃の温度を有している。充填過程の間に作動物質が内側タンク１内へ流入することにより作動物質が圧縮され、その結果所望の加熱温度を設定する際に考慮されるような更なる温度調整が行なわれる。内側タンク１内で拡散する熱は、内側タンクの壁を介して絶縁層３へ伝達される。
さらに、たとえば真空ポンプを用いて、当初まだガスを含んでいる絶縁層に負圧を発生させる。絶縁層３内の圧力が低下することにより、絶縁層は内側タンク１に対し非常に迅速に熱絶縁の用を成し、その結果作動物質の温度を維持するための外部の加熱装置や付加的なエネルギーを使用する必要なく、加熱プロセスと真空プロセスとが加速される。
真空化過程は、絶縁層３内に所望の絶対圧が、好ましくは最大で１０−３の絶対圧力が達成されたときに終了することができる。
本方法はモバイルで適用可能である。内側タンク１内にある作動物質は、真空過程の終了後にエネルギー源として、たとえば車両または自動車を駆動するためのエネルギー源としてさらに使用することができる。
本発明に関する以上の説明は、実施形態を説明する目的のためだけのものであり、本発明を限定する目的に用いられるものではない。発明およびその等価対象の範囲を逸脱しなければ、本発明の範囲内で種々の変更および修正が可能である。
１ 内側タンク
２ 外被
３ 絶縁層
４ 熱交換器
５ 充填・取り出し管
６ 懸架部
１０ タンク

Claims (9)

  1. 作動物質を受容する内側タンク（１）と、該内側タンク（１）を取り囲んでいる外被（２）と、前記内側タンク（１）と前記外被（２）との間に配置される絶縁層（３）とを備えた、前記作動物質を低温状態で貯留するためのタンク（１０）、特に自動車タンクを製造するための方法において、
    前記作動物質を前記内側タンク（１）に挿入し、該作動物質によって前記内側タンク（１）内で３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得るステップと、
    前記内側タンク（１）と前記外被（２）との間に配置されている前記絶縁層（３）内に負圧を発生させるステップと、
    を特徴とする方法。
  2. 前記作動物質を、前記内側タンク（１）内へ挿入する前に予め温度調整することにより、３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記作動物質を前記内側タンク（１）内で温度調整することにより、３０℃ないし１２０℃の温度、好ましくは７０℃ないし８５℃の温度を得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  4. 前記負圧を、前記絶縁層（３）内の絶対圧が１０−３ｍｂａｒないし１０−５ｍｂａｒになるように発生させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 前記内側タンク（１）内へ挿入する際の前記作動物質の温度が０℃ないし７０℃、好ましくは２０℃ないし５０℃であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
  6. 前記負圧を真空ポンプを用いて、特にターボ分子ポンプを用いて発生させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
  7. 前記負圧を発生させるステップを、または、
    前記作動物質を挿入して前記負圧を発生させるステップを、
    モバイルで行い、特に車両に配置されている車両タンク内、特に自動車内に配置されている自動車タンク内で実施することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
  8. 前記タンク（１０）への作動物質の最初の供給の範囲内で実施することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
  9. 前記タンク（１０）が、過臨界状態の水素を前記作動物質として受容するために形成された低温圧力タンクであることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
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