JP2019521296A - タンクバルブ - Google Patents

Abstract

本発明は、加圧ガス容器（３）に取り付けるためのタンクバルブ（４）であって、本体（５）を備え、本体（５）は、取付状態において加圧ガス容器（３）内に突出し、加圧ガス容器（３）と気密に接続される第１の本体区域（５．１）を有し、かつ、取付状態において加圧ガス容器（３）の外側に留まる第２の本体区域（５．２）を有するものであり、充填経路を介して加圧ガス容器（３）を充填するための、取出路を介して加圧ガス容器（３）からガスを取り出すための、並びに安全機能及び操作機能を実施するための、複数の機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７、２２、２３、２６、２７）を更に備え、機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７、２２、２３、２６、２７）のうちの少なくともいくつかは、少なくとも部分的に本体（５）内に配置される、タンクバルブに関する。本発明によるタンクバルブは、第１の本体区域（５．１）内に又は第１の本体区域（５．１）の加圧ガス容器（３）の内部に面する側に機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）が配置されることを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の前提部に詳細に規定されている種類のタンクバルブに関する。さらに本発明は、このようなタンクバルブの使用方法に関する。

加圧ガス容器に取り付けるためのタンクバルブは、一般的な先行技術から公知である。そのようなタンクバルブはまた、多くの場合、英語の名称からオンタンクバルブ（Ｏｎ−Ｔａｎｋ−Ｖａｌｖｅ）又はその略語のＯＴＶと称する。その場合、タンクバルブは、少なくとも２つの区分を有する本体を備えた構成であり、第１の本体区域は、取付状態において加圧ガス容器内に突出し、加圧ガス容器と気密に接続されている。一般的に、この第１の本体区域は、雄ねじにより加圧ガス容器の対応する収容部の雌ねじにねじ込まれている。取付状態において加圧ガス容器又はその接続ねじの内側に位置するこの第１の本体区域の他に、本体は、一般的に、取付状態において加圧ガス容器の外側にある第２の本体区域を有する。本体区域の一方又は一般的には両方が、タンクバルブの機能を実現するために必要な、いわゆる機能サブアセンブリを有する。上記機能サブアセンブリは、例えば、取出弁、充填配管内の逆止弁、安全弁、（手動）遮断弁、フィルタ、充填配管及び／又は取出配管用の接続ソケットなどであってもよい。

例えば、上記タンクバルブに関して、そのようなタンクバルブを高圧弁と表記して提示している、特許文献１を参照されたい。更なるそのような弁は、例えば、特許文献２から、又はパイロット弁としての形態で特許文献３からもまた公知である。

特開第２００９−１６８１６５（Ａ）号公報 米国特許第２００９／０１４６０９４（Ａ１）号明細書 欧州特許第１６８２８０１（Ｂ１）号明細書

上記タンクバルブを備えた加圧ガス容器は、多くの場合自動車において気体燃料、例えば、天然ガス又は水素の貯蔵用に使用される。その場合、自動車用途では常に、安全性及び衝突保護が重要な役割を果たす。従来の方法で形成されたタンクバルブでは、多数の機能サブアセンブリが、加圧ガス容器の外側に位置する第２の本体区域内にあるのは、特に、第１の本体区域用の組立容積は、一般的に加圧ガス容器のねじ山の直径によって制限されているからである。車両との事故の場合又は原理的に車両外部で発生する可能性がある事故による圧力容器の別の種類の損傷の場合、したがって、安全を最重視すべき状況に至る恐れがあり、その状況では、加圧ガス容器は、制御されずに空になる可能性があるか、又は安全弁などが剪断されたために、加圧ガス容器は、このときもはや空にすることはできない。そのような状況下で、例えば、火災によって極端な温度上昇に至る場合には、装備されたタンクバルブが損傷した加圧ガス容器は、爆発する恐れがある。

したがって、本発明の課題は、上述の欠点を回避し、タンクバルブの安全な構成を提供することである。

本発明により、本課題は、請求項１の特徴部の特徴を有するタンクバルブによって解決される。有利な実施形態及び発展形態は、それに関する従属下位請求項から明らかになる。請求項１１では更に、上記タンクバルブの特に好ましい使用が提示されている。

本発明によるタンクバルブは、先行技術によるタンクバルブと同様に本体を含み、その本体には、複数の機能サブアセンブリが、加圧ガス貯蔵容器に充填するため、加圧ガス貯蔵容器からガスを取り出すため及び安全機能を実施するために一体化されている。その場合、第１の本体区域は、加圧ガス容器の内部へと突出し、特にねじ山を介して加圧ガス容器内の対応する収容部と接続され、取付状態において加圧ガス容器と気密に接続されている。本発明によりこの場合は、単一の機能サブアセンブリが第１の本体区域の中に又は接して配置されていることとなる。その場合、機能サブアセンブリは、特に安全関連機能サブアセンブリであり得る。機能サブアセンブリを第１の本体区域内に又は加圧ガス容器の内部に向けて第１の本体区域上に配置することによって、機能サブアセンブリは、ねじ固定されたタンクバルブを備えた加圧ガス容器が損傷した場合であっても、加圧ガス容器に比較的しっかりと取り付けられている。これは、ねじ固定されたタンクバルブを備えた加圧ガス容器が、例えば、車両に利用され、事故によって損傷を被った場合に、特に有利である。その場合、加圧ガス容器自体は、一般的に非常に安定で、特に、ほとんどの場合ねじ固定するタンクバルブが接続している収容装置である。加圧ガス容器の内部にあり、その延伸部の大部分がタンクバルブ用に加圧ガス容器の収容装置の内部にある第１の本体区域は、タンクバルブの損傷の場合及び、例えば、タンクバルブの第２の本体区域が第１の本体区域から剪断された場合でさえ、第１の本体区域内に配置された機能サブアセンブリが損傷せずに残るように、良好に保護されている。この良好な保護は、特に自動車用途では安全性に関して重要な利点である。

原理的に、複数の機能サブアセンブリは、第１の本体区域内に配置することができる。そこで利用可能な設置空間は、収容装置の内部で一般的に制約された空間条件及び第１の本体区域の必要な材料に基づいて、タンクバルブの十分な安定性を確保するために制限されている。したがって、第１の本体区域のこの領域には、特に、安全関連機能サブアセンブリを配置することができる。

したがって、本着想の非常に有利な発展形態によれば、第１の本体区域において、少なくとも１つの逆止弁を充填経路内又は本体の内部に形成されている充填配管内に設けることが提供される。充填配管のそのような逆止弁は、充填配管が使用されないときに、充填配管を加圧ガス貯蔵容器内で加圧下にあるガスから確実に遮断する。そのために一般的に、逆止弁は、充填時に流れ方向に対抗する追加のばね支持部が設けられている。したがって、この安全関連部品は、第１の本体区域内に配置することができるため、この部品は、非常に確実に格納されている。

したがって、本着想の更に非常に有利な形態により、第１の本体区域内の機能サブアセンブリが管破損防止器を取出路内に備えることを、更に提供することができる。そのような管破損防止器は、配管系の破損又は故障の場合に配管系を確実に遮断する。配管破損保護は、特に、加圧ガス容器の内部に対向する側と取出配管の下流側に対向する他方側との間の差圧に応じて作用する弁装置からなることができる。例えば、配管又は配管内に配置された弁が損傷するか又は剪断されたために、取出路の側にもはや圧力がないか又は圧力が急激に低下した場合には、管破損防止器は、弁体により配管を遮断し、そのようにして加圧ガス容器からのガスの流出を防止する。したがって、この安全関連部品はまた、特に、加圧ガス容器の内部に、それによりタンクバルブの第１の本体区域に接して又はその中に配置することができる。

本着想の更に非常に好都合な態様により、第１の本体区域内の機能サブアセンブリが安全弁に通じる配管要素内に剛性ベゼルを備えることを、更に提供することができる。一般的に、タンクバルブは、安全弁、例えば、熱作動式安全弁を有する。この安全弁を介して、安全弁が作用する場合には、ガスは、加圧ガス容器の内部から排出され、加圧ガス容器の極端な過圧及び爆発の危険を回避する。これは、例えば、火事が発生する場合であり得る。制御されない流出に関して言えば、タンクバルブ自体が損傷し、例えば、第２の本体区域内に配置することができる安全弁が第１の本体区域から剪断された場合にもまた備えて、本着想のこの有利な発展形態によれば、剛性ベゼルは、第１の本体区域内に設けることができる。この剛性ベゼルを介して、設計に応じて、流出するガスの体積は、制限されるため、ガスは、加圧ガス容器の内部から比較的制御された体積流量で流出し、制御されて周辺に達する。

したがって、本発明によるタンクバルブの更に非常に有利な変形形態では、安全弁、特に熱作動式安全弁を、上述したように、第１の本体区域内に一体化するか又はタンク内部に向けて第１の本体区域に取り付けることを、更に提供することができる。安全性に関して重要な安全弁、特に重要な熱作動式安全弁について、このことは、例えば、タンクバルブの取付状態において加圧ガス容器の外側にある第２の本体区域の剪断によって、タンクバルブの損傷の場合に、更なる安全上の利点を生じる。理想的な態様による本体は、例えば、アルミニウムなどの良好な熱伝導性金属材料から形成されるため、例えば、火災による温度上昇の場合に、熱は、本体を介して確実に熱作動式安全弁の領域に伝導されるため、第１の本体区域５．１内への熱作動式安全弁の一体化は、安全性の観点から有利であり、その作動に関して特記すべき欠点は伴わない。

したがって、本発明の更に非常に有利な着想により、更なる機能サブアセンブリを第２の本体区域内に配置することを、更に提供することができる。その場合、第２の本体区域内の全て、すなわち、取付状態において加圧ガス容器の外側に位置する本体の領域に配置された機能サブアセンブリを、１つの平面内に配置することを、提供することができる。その場合、一平面内のこの配置は、個々の機能サブアセンブリの一次軸線方向位置合わせ及び操作方向に関連する。特に、機能サブアセンブリは、本体とねじ固定することができるように形成することができる。上記機能サブアセンブリを収容するためのねじ山を備えた本体内の孔の中心軸線は、その場合、本発明のタンクバルブでは、本体の単一平面内に配置されている。単一平面の範囲内で第２の本体区域内に全ての機能サブアセンブリを一体化することにより、第２の本体区域の非常にコンパクトな構成が可能になる。この構成は、例えば、水素を７０ＭＰａの公称圧力で貯蔵するための加圧ガス容器において使用する場合、加圧ガス容器がわずか約２５〜３５ｍｍの厚さを有するように形成することができる。それにより、本発明によるタンクバルブの極めてコンパクトな構成が可能である。

その場合、本着想の非常に有利な発展形態によれば、その平面は、第１の本体区域の中心軸線及び加圧ガス容器の中心軸線に対して垂直に配置されている。第１の本体区域が、一般的に、通常は加圧ガス容器の中心軸線と一致する中心軸線を有するのは、第１の本体区域は、一般的に、加圧ガス容器の中央収容部にねじ固定されるからである。この中心軸線、すなわち、加圧ガス容器にねじ込まれるときのタンクバルブの回転軸線に対して、第２の本体区域の機能サブアセンブリを有する平面は、垂直に配置されている。それにより、タンクバルブが取り付けられた加圧ガス容器の軸線方向長さが極めて短くなる、極めてコンパクトな構成が可能である。特に車両において燃料を貯蔵するために使用する場合、このことが相当な利点であるのは、加圧ガス容器の最大貯蔵容量を実現できるような様式で、利用可能な設置空間を全て利用することができるからである。したがって、それに応じて車両の走行距離を長くすることができる。特に、走行距離は、従来のタンクバルブの使用と比較して、車両内で利用可能な設置空間が変わらない場合、加圧ガス容器の容積が増大することによって向上させることができる。

その場合、本着想の非常に好都合な発展形態によれば、機能サブアセンブリは、第２の本体区域内に並列かつ／又は星型に配置されている。すなわち、その平面の範囲内で、機能サブアセンブリは、第２の本体区域内に並列かつ／又は星型に配置されている。これは、設置空間に関してもまた、平面の中心軸線と関連付けられた半径方向で、非常にコンパクトな構成を可能にする。これは、この方向でもまた必要な設置空間を低減し、特に重量削減に関してもまた役立つのは、本体がそれに応じてコンパクトになり、より少ない材料で実現することができるからである。更にこの配置により、機能サブアセンブリ用の収容部及び第２の本体区域内に必要なチャネルの穿孔が、容易かつ効果的に行われる。

既に上述したように、機能サブアセンブリは、本発明によるタンクバルブの有利な発展形態によってもまた提供されるように、本体とねじ固定して形成することができる。

この場合、本発明によるタンクバルブの更に非常に好ましい態様は、本体がアルミニウム合金から製造されていることを更に提供する。有利な発展形態によれば、本体は、特に鍛造することができる。本体をアルミニウム合金から、特に鍛造部品としてそのように製造することは、高強度かつ同時に軽量である部品を、容易に費用効率高く製造することを可能にする。その場合には一般的に、機能サブアセンブリは、ステンレス材料から形成して、ねじ固定することができる。

その場合、本発明によるタンクバルブの更に非常に有利な態様によれば、第２の本体区域内に以下の機能サブアセンブリのうちの少なくともいくつかを一体化することができる。
−好適には電磁力で操作可能である、特にパイロット弁の形態の、取出弁、
−まだ第１の本体区域内に配置されていないか又は第１の本体区域に取り付けられていない場合、安全弁、特に熱作動式安全弁、
−遮断弁、好適には手動操作可能な遮断弁、
−排出弁、特に手動操作可能な排出弁、
−フィルタ、特に入口フィルタ、
−ガスの充填及び／又は取出用のガス接続部、
−安全弁及び／又は排出弁を介して漏れるガスの除去用の配管要素と特に接続可能な、排出接続部。

基本的に当業者に既知である、それ自体公知の更なる機能サブアセンブリは、同様に第２の本体区域の領域に一体化して形成することができる。

既に繰り返し述べたように、タンクバルブの重要な利点は、例えば、事故の結果としてタンクバルブの損傷がもたらされた場合であっても、安全性が非常に高いことである。この利点は、特に自動車用途において適合する有利な影響をもたらす。その理由により、請求項１０によれば、車両の燃料としての水素又は天然ガスを、この場合には特に６５ＭＰａを超える公称圧力で貯蔵するための加圧ガス容器でのタンクバルブの使用方法が企図される。

本発明によるタンクバルブのその他の有利な実施形態及びその利用は、残りの従属請求項により、かつ以下に図面を参照して詳細に記述した実施例によって更に提示される。

燃料としての圧縮ガス用の貯蔵システムを備えた車両の原理的な図である。 本発明によるタンクバルブの可能な実施形態の３次元図である。 タンクバルブが取り付けられている加圧ガス容器の部分の概略図である。 図３の直線ＩＶ−ＩＶに沿った概略断面図である。 取付状態において加圧ガス容器内に突出する本発明によるタンクバルブの領域を貫通する概略断面図である。 取付状態において加圧ガス容器内に突出する本発明及び本発明の代替実施形態によるタンクバルブの領域を貫通する概略断面図である。 機能サブアセンブリの全てを備えた本発明によるタンクバルブの動作モードの気体の流れにおける概略図である。

図１の図示では、車両１は、単なる例として示されている。この車両は、気体燃料、例えば、圧縮天然ガス又は圧縮水素を用いて駆動されるものとする。燃料は、駆動のために内燃機関で、又は特に水素を使用する場合には、好適には燃料電池システムでもまた、駆動に使用される出力に変換することができる。圧縮ガスを貯蔵するために車両１には、その全体で２と表示したリザーバ装置がある。このリザーバ装置は、それぞれタンクバルブ４を装着している複数の個別の加圧ガス容器３からなる。このタンクバルブ４はまた、オンタンクバルブ又は短縮してＯＴＶと称する。その場合、個別の加圧ガス容器３は、そのタンクバルブ４と共に、例えば、冒頭に記載の先行技術から公知のように、共通の配管を介して互いに接続することができるため、リザーバ装置２からのガスは、車両で使用することができる。特に水素を貯蔵する場合、例えば、燃料電池システムにおける好ましい適用のために、その場合、公称圧力は、そのタンクバルブ４を備えたそのような加圧ガス容器３では一般的に７０ＭＰａのオーダーである。個別の加圧ガス容器３及びそのタンクバルブ４に対する安全要求の他に更に、気密性に関してだけではなく、これらを安全に信頼性高く、かつ費用効果高く製造する選択肢に関して、高い要求を示す必要がある。

図２の図示では、タンクバルブ４の３次元図が認められる。この場合、タンクバルブ４は、実質的に２つの区分からなる本体５を備える。第１の本体区域５．１は、タンクバルブ４の後の取付状態においてそれぞれの加圧ガス容器３内に突出するように形成されている。第１の本体区域は、そのために、ここに図示した実施例では、６と表示したねじ山を有し、そのねじ山は、図３の図示で部分的に示されている加圧ガス容器３の収容要素７内の対応するねじ山と適切に相互に作用する。この第１の本体区域５．１は、例えば、１つ以上のシールリング及び／又は支持リングからなる、図２の図示に示したシール装置を更に有する。第２の本体区域５．２は、図２の図示ではタンクバルブ４の下部領域に認められる。この第２の本体区域５．２は、タンクバルブ４の取付後に、例えば、図３で概略側面図に示した様式のように、加圧ガス容器３の外側にある。その場合、第２の本体区域５．２は、タンクバルブ４の複数のいわゆる機能サブアセンブリを有する。その場合、第２の本体区域５．２内の機能サブアセンブリは、加圧ガス容器３からガスを取り出すための取出弁として、電磁的に操作されるパイロット弁９を備える。パイロット弁は、１０と表示された電磁コイルを介して操作され、図２及び図３の図示では、電磁コイル１０のみが認められる。図４の図示では、パイロット弁９自体は、概略的に示されている。そのようなパイロット弁の機能性に関して、例えば、出願人の独国特許出願公開第１０２０１３０１９９７８（Ａ１）号明細書における説明を参照することができる。

図２の図示では、第２の本体区域５．２内に一体化されているか又は加圧ガス容器３の内側に向けて第２の本体区域に取り付けられている機能サブアセンブリが更に認められる。この機能サブアセンブリは、例えば、互いに並列に配置された２つの手動弁１１、１２であり、手動弁１１は、手動遮断弁１１として形成され、手動弁１２は、手動排出弁１２として形成されている。手動遮断弁１１及び手動排出弁１２は、図４の図示にも同様に再度示されている。これらの弁は、特にそれらの構成が同一に実現されるように形成されている。その場合、手動遮断弁１１が、装着状態及び通常状態で開放され、手動排出弁１２が、装着状態及び通常状態でそれに応じて閉鎖されているように装着される。その点で動作原理の詳細については、以下の図４の図示を説明するときに詳細に扱う。

第２の本体区域５．２内の更なる機能サブアセンブリとして、この場合は更に熱作動式安全弁１３の一部が認められる。そのような熱作動式安全弁は、原理的に一般的な先行技術から公知である。通常の実施形態ではこの場合、中央孔を有するねじが使用される。中央孔には、はんだ又ははんだを介して固定された遮断体がある。タンクバルブ４又は熱作動式安全弁１３の領域をはんだの融点を超えて加熱した場合には、ねじ内の貫通孔は、遮断が解除されて、加圧ガス容器１３の内部でねじと継続的に接触しているガスは、流出することができる。これに加えて、特に欧州及び米国の市場で非常に頻繁に使用される代替形態は、低沸点液体を含むガラスアンプルによって弁体がその位置に保持されている構成である。ガラスアンプル内の液体の沸点は、その液体が熱作動式安全弁１３の臨界温度で沸騰し始めるように適合されている。沸騰時の体積増加によってガラスアンプルが破壊され、弁体は、弁座に対して遮断を解除する。弁体に接している加圧ガス容器内のガスの圧力によって、弁体は、弁座から離れている開放位置に動くため、ガスは、加圧ガス容器３から流出することができる。そのために、図２及び図４の図示では、熱作動式安全弁１３の始動時に加圧ガス容器３の内部と接続される、１４と表示した排出配管が用いられる。排出配管１４又はタンクバルブ４の第２の本体区域５．２内のその開口部の他に、ねじの収容のために適合された、図５において１５と表示したねじ山付き孔がある。この場合、いわゆる排出配管又は通気管は、例えば、出願人の独国特許出願公開第１０２０１３０１５５１５（Ａ１）号明細書に記載されたような様式で、容易に信頼性高くねじ固定することができる。

第２の本体区域５．２の領域内の更なる機能サブアセンブリとして図２の図示では、ガス接続部１６が認められる。このガス接続部は、例えば、パイロット弁９を介して加圧ガス容器３からガスを取り出すため及び／又は加圧ガス容器３を充填するために使用することができる。図４の図示では、ガス接続部１６内に１７と表示したフィルタが一体化されていることが更に認められ、そのフィルタは、特に加圧ガス容器３を充填するためにガス接続部１６を使用する場合に、加圧ガス容器３に流れ込むガス内の汚染物質を、そのガスからフィルタ処理して取り除く。

その場合、図２の図示において認識できる第２の本体区域５．２の領域内又は電磁コイル１０の領域内の更なる要素は、１８と表示したプラグ接続部であり、そのプラグ接続部を介して、一方では電磁コイル１０とそれと同時にパイロット弁９とに通電し、他方では測定データ、例えば、１９と表示した温度センサの測定データを伝送することができる。特にその場合、タンクバルブ４は、電気プラグ接続部１８を単一の電気接続部として有するため、リザーバ装置２の配線は、それに対応して簡単かつ効率的に形成することができる。

温度センサ１９の他に、第１の本体区域５．１の領域内に、加圧ガス容器３の内部に向けて第１の本体区域に取り付けられた、わずかに湾曲した管区域２１が更に認められる。その場合、加圧ガス容器３の充填時に可能な限り、ガスの混合が行われ、それと同時に温度センサ１９による温度の信頼性高い測定が行われるように、管区域が流入するガスを加圧ガス容器３内に分配するように、管区域の形態が選択されている。その場合、湾曲した管区域２１の流出開口部４２は、理想的には流路断面において公称径に比べて狭くなっており、加圧ガス容器３内に流入するガスの噴流形成を支援する。それにより、加圧ガス容器３の内部に存在する残留ガスとのガスの良好な混合が達成されるため、全体として均一な温度分布が達成される。これは、温度センサ１９による温度の信頼性高い測定に有益である。

図２では、第１の本体区域５．１に、後にアセンブリフィルタ４３とも称する、全体で４３と表示した部品が取り付けられていることが更に認められる。その場合、このアセンブリフィルタは、フィルタ２０並びに管破損防止器２２及び逆止弁２６を備える。その場合、管破損防止器２２及び逆止弁２６は、図２の実施形態において第１の本体区域５．２内に一体化されているのではなく、その代わりに第１の本体区域に取り付けられている、機能サブアセンブリのうちのいくつかである。これらの２つの機能サブアセンブリ、管破損防止器２２及び逆止弁２６の機能性については、同様に考えられる一体化構成においてもまた以下で詳細に説明する。

その場合、更なる機能サブアセンブリは、第１の本体区域５．１の内部にもまた一体化して実施することができる。

加圧ガス容器３にタンクバルブ４を取付後にそれに対応して保護されて配置される機能サブアセンブリは、その場合、少なくとも管破損防止器２２及び管区域２１内に通じる充填配管２４内の逆止弁２３を備える。更に、管破損防止器２２を有する取出路内に、更に別の逆止弁２６を配置することができ、逆止弁２６は、充填する場合にガスが充填配管２４及び管区域２１を介して加圧ガス容器３内に確実に流入するようにし、パイロット弁９を介したガスの取出の場合に、流れが確実にフィルタ２０及び取出配管２５を通るようにする。したがって実際に、逆止弁２６を介して、パイロット弁９を停止した場合に、ガスの流れが充填配管２４を通るか又は取出配管２５を通るかが選択される。したがって、逆止弁２６は、流れ経路に対する切替弁とも称することができる。

上述したように、逆止弁２６、管破損防止器２２及びフィルタ２０は、アセンブリフィルタとして一体化することができ、加圧ガス容器３の内部に向けて第１の本体区域５．１に取り付けることができる。その場合、取出の場合のガスの流れ方向において、２つの弁装置２２、２６は、フィルタ２０の前にあるため、場合により弁装置２２、２６の領域内で摩耗により生じる恐れのある粒子は、フィルタ２０によって抑止され、パイロット弁９の領域内に到達することはできない。

そのために代替的に、これらの部品は、図５の図示に部分的に示したように、本体区域５．１内にもまた一体化して実施することができる。

図５の図示では更に、剛性ベゼル２７の形態の、点線で示した任意選択的な更なる機能サブアセンブリは、熱作動式安全弁１３に通じるように示した配管要素２８内に認められる。その場合、配管要素２８は、更なる弁装置を用いずに第１の本体区域５．１の端部で加圧ガス容器３の内部と接続されている。第１の本体区域の他方の端部で、配管要素２８は、熱作動式安全弁１３と接続しているため、更なる弁装置の機能不全の場合にも、いずれの場合でも、熱作動式安全弁１３の始動時に、ガスは、加圧ガス容器３から所望したように確実に流出する。

図６の代替的な図示は、安全弁１３が原理的に第２の本体区域５．２内の代わりに第１の本体区域５．１内にもまた配置することができることを示し、例えば、図６の図示で示したように、流出するガスの流れ方向でベゼル２７の後に配置されるか、又は第１の本体区域５．１内部の設置空間に関して有利であれば、流れ方向でベゼル２７の前にもまた配置される。したがって、機能サブアセンブリとしての安全弁１３は、図６の図示で認められるように、第１の本体区域５．１内に一体化することができるだけではなく、図２及び図５の図示で認められるように、第２の本体区域５．２内にもまた設けることができる。したがって以下では２つの構成変形形態において、それぞれの図の形態に応じて対応して説明する。

機能サブアセンブリ１３、２２、２３及び場合により２７並びに追加して機能サブアセンブリ２６は、図２による例の場合とは異なり、この場合、タンクバルブ４の第１の本体区域５．１内に配置されている。リザーバ装置２の損傷時に個別の加圧ガス容器３及びそのタンクバルブ４に影響が及んだ場合には、これは、特にタンクバルブ４の加圧ガス容器３からの剪断をもたらす恐れがある。この場合、例えば、第２の本体区域５．２は、全体又は一部が剪断される恐れがある。加圧ガス容器３自体が損傷されることなく、一般的には、第１の本体区域５．１は、ねじ固定されている加圧ガス容器の収容要素７の内部に残ったままとなる。したがって、そこに配置された機能サブアセンブリ１３、２２、２３、２７、２６は、特に良好に保護されており、これは、安全関連機能サブアセンブリ１３、２２及び２３の場合に特に重要な安全上の利点である。

第２の本体区域５．２内に配置された機能サブアセンブリ９、１１、１２、１３、１４、１６、１７及びパイロット弁９と接続し、かつ一直線上に並んで相互作用する、内部にパイロット弁９の一部が対応して突出している電磁コイル１０は、対応する軸線９ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１６ａによって示された、図４の図示でそれぞれ示したそれらの一次軸線方向位置合わせに関して、単一の平面、すなわち図３の図示からも認められる、図４の図示で示された断面ＩＶ−ＩＶ内に形成されている。第２の本体区域５．２内にある機能サブアセンブリ９、１１、１２、１３、１４、１６、１７のこの配置は、図３及び図５に図示した軸線Ａに関する軸線方向ａにおいて、構成全体の大幅にコンパクトな配置を可能にする。特に、図３の図示に記入した、第２の本体区域５．２の厚さＤは、約４０ｍｍ未満である。その場合、第２の本体区域５．２は、理想的な方法でアルミニウム合金から鍛造により、第１の本体区域５．１と一緒に一体的に形成される。次いで本体内に、機能サブアセンブリが対応して一体化される。第１の本体区域５．１では、この一体化は、図２の図示では上から、すなわち、後に加圧ガス容器３の内側に位置する側から行われる。別の要素は、図４に図示した平面に、例えば、個々の機能サブアセンブリを組立前要素として第２の本体区域５．２にねじ込むことによって、対応して取り付けられる。その場合一般的に、機能サブアセンブリは、特にステンレス及び封止座部の領域ではまた場合によりプラスチックなどの、機能サブアセンブリに適切な材料から製造されている。平面ＩＶ−ＩＶ内の既に何度も言及した配置により、所望の非常にコンパクトな構成を実現することができる。

図７の図示は、取付状態において加圧ガス容器の内部にある第１の本体区域５．１と、一般的に加圧ガス容器の外側に留まる第２の本体区域５．２と、を備えた、タンクバルブ４の本体５を再び示す。その場合、その電磁コイル１０を備えたパイロット弁９及び２９と表示した熱電ヒューズは、タンクバルブ４の中心部を形成する。更なる機能サブアセンブリとして、手動遮断弁１１、手動排出弁１２、熱作動式安全弁１３並びにガス接続部１６及びフィルタ１７が認められる。第１の本体区域５．１には、管破損防止器２２、充填配管２４内の逆止弁２３及び取出配管２５内の逆止弁２６がある。既に上述し、図２の図示から認められるように、逆止弁２６及び管破損防止器２２はまた、好ましくはフィルタ２０と一緒に、第１の本体区域５．１において、加圧ガス容器３の内部に対向する側にアセンブリフィルタ４３として取り付けることができる。

図４の図示では見えないが、原理的にはパイロット弁９の領域に下方から通じている取出配管２５は、次いで図４及び図７で３０と表示した配管区域を介してガス接続部１６と接続している。それらの間に、図７の図示で認められるように、通常の場合には開放されている手動遮断弁１１がある。図４の図示では、手動遮断弁１１は、例えば、その軸線１１ａに沿って、配管区域３０の横断面拡張部に対応して作用し、例えば、配管区域において、横断面拡張部は、遮断弁１１の弁体（図示せず）用の弁座として形成されている。手動遮断弁１１の後で、取出配管２５及び充填配管２４に更に分岐する。図７の図示では、管区域２１、温度センサ１９及び取出配管２５用のフィルタ２０が更に認められる。

個々の機能性について、ここで図７に図示した例に基づいて以下に説明する。

加圧ガス容器３の充填時、ガスは、ガス接続部１６及びフィルタ１７を介して、開放された手動遮断弁１１を通って流れる。次いで、圧力は、充填配管２４内だけではなく配管区域３０を介してパイロット弁９にもまた生じる。更に、圧力は、３１と表示した配管区域を介して、通常は閉鎖されている手動排出弁１２に生じる。この場合、ガスの通常の経路は、充填配管２４を介して、ガスの圧力によって開放されている逆止弁２３を通り、管区域２１を通って加圧ガス容器に入る経路である。パイロット弁９では、確実な封止は、反対向きに流れる場合又はより大きな圧力差の場合に常に保証することはできない。この理由から、パイロット弁２９を介して配管区域３０と接続している取出配管２５内に、ガスが充填中に取出配管２５を介して加圧ガス容器３に流れることを防止する、逆止弁２６がある。この逆流が特に好ましくないのは、一方では、所定の流れ方向と反対のパイロット弁の非常に強い貫流は、パイロット弁の要素の損傷をもたらす恐れがあるからである。更に、ガスは、フィルタ２０を介してある領域でタンクバルブ４から流出すると同時に、ガスは、非常に直接的に温度センサ１９と接触するであろう。その場合には、加圧ガス容器３の充填時に重要な遮断基準を提供する温度センサ１９は、不必要に過剰に冷却されるであろうから、充填は、最悪の場合、早期に終了するであろう。

逆の場合、ガスの取出は、概略的に示したばねによって支持される逆止弁２３が閉じるように行われる。次いで、ガスは、取出配管２５に流れ込む。ガスは、通常の状態において開放されている管破損防止器２２及び取出の場合において開放されている逆止弁２６を介してフィルタ２０に流れ、そこからパイロット弁９に流れる。所望の量のガスは、電磁コイル１０の対応する電気的制御によって、かつ電気プラグ接続部１８を介して達成される。次いで、所望の取出量は、再び配管区域３０及び通常の場合において開放されている手動遮断弁１１を介してガス接続部１６に流れ、そこから更に、例えば、圧力制御器に流れ、次いで内燃機関、燃料電池システム、高温ガスタービン又は他の用途に用いられる。

手動遮断弁１１を介して、その名称が既に言い表しているように、タンクバルブ４は、手動で遮断することができる。そのために、遮断弁は、図７に図示したその開放された通常位置から別の位置に移動し、それにより配管区域３０及びそれと同時に取出路を、それらをガス接続部１６から分離することで、充填配管２４と全く同様に適切に遮断する。これは、例えば、点検、中断の状況において有効に利用することができる。

配管区域３１を介して、手動排出弁は、ガス接続部１６と接続されたままである。手動排出弁は、図７の図示ではその通常の閉鎖位置で図示されている。手動排出弁は、その別の端部で配管要素２８と接続され、配管要素２８は、加圧ガス容器３の内部を、上述したように第１の本体区域５．１内にも配置してもよい熱作動式安全弁１３と接続し、言及された剛性ベゼル２７を有することができる。ここで加圧ガス容器３を空にすべき場合には、手動排出弁は、図７に図示したその閉鎖位置から開放位置に動かすことができる。次いで、ガスは、配管要素２８及び配管区域３１を介してガス接続部１６を越えて流れる。

更に考えられる状況は、熱作動式安全弁１３の作動であろう。例えば、熱作動式安全弁１３内の低沸点溶媒を備えたガラスアンプルが破壊された場合には、熱作動式安全弁１３は、既に上述したように、図７に図示したその通常は遮断した位置から別の開放位置に交替する。次いで配管要素２８を介して、ガスは、排出配管１４に流れることができる。この領域では一般的に、更なる配管要素、いわゆる通気管が接続されており、配管要素は、特に自動車用途ではガスを重要性の低い領域に除去する。これに関連して、既に上述した出願人の独国特許出願を参照することができる。

Claims (11)

1. 加圧ガス容器（３）に取り付けるためのタンクバルブ（４）であって、本体（５）を備え、前記本体（５）は、取付状態において前記加圧ガス容器（３）内に突出し、前記加圧ガス容器（３）と気密に接続される第１の本体区域（５．１）を有し、かつ、取付状態において前記加圧ガス容器（３）の外側に留まる第２の本体区域（５．２）を有するものであり、充填経路を介して前記加圧ガス容器（３）を充填するための、取出路を介して前記加圧ガス容器（３）からガスを取り出すための、並びに安全機能及び操作機能を実施するための、複数の機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７、２２、２３、２６、２７）を更に備え、前記機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７、２２、２３、２６、２７）のうちの少なくともいくつかは、少なくとも部分的に前記本体（５）内に配置される、タンクバルブにおいて、
   前記第１の本体区域（５．１）内に又は前記第１の本体区域（５．１）の前記加圧ガス容器（３）の内部に面する側に機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）が配置されることを特徴とする、タンクバルブ。
2. 前記機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）は、前記第１の本体区域（５．１）内又はそれに接して前記充填経路内に逆止弁（２３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のタンクバルブ（４）。
3. 前記機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）は、前記第１の本体区域（５．１）内又はそれに接して前記取出路内に管破損防止器（２２）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のタンクバルブ（４）。
4. 前記機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）は、前記第１の本体区域（５．１）内又はそれに接して安全弁（１３）に通じる配管要素（２８）内に剛性ベゼル（２７）を備えることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載のタンクバルブ（４）。
5. 前記機能サブアセンブリ（１３、２２、２３、２６、２７）は、前記第１の本体区域（５．１）内又はそれに接して安全弁、特に熱作動式安全弁（１３）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタンクバルブ（４）。
6. 更なる機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７）は、前記第２の本体区域（５．２）内に配置され、前記第２の本体区域（５．２）内に配置された全ての機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７）は、それらの一次軸線方向位置合わせ（９ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１６ａ）及びそれらの操作方向に関して、前記第２の本体区域（５．２）内の平面（ＩＶ−ＩＶ）内に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタンクバルブ（４）。
7. 前記平面（ＩＶ−ＩＶ）は、前記第１の本体区域（５．１）、特に前記加圧ガス容器（３）の中心軸線（Ａ）に対して垂直に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のタンクバルブ。
8. 前記第２の本体区域（５．２）内に配置される前記機能サブアセンブリ（９、１１、１２、１３、１４、１６、１７）は、少なくとも
   −好適には磁力で操作可能である、特にパイロット弁（９）の形態の取出弁、
   −安全弁、特に熱作動式安全弁（１３）、
   −遮断弁、好適には手動操作可能な遮断弁（１１）、
   −排出弁、特に手動操作可能な排出弁（１２）、
   −フィルタ（１７）、特に入口フィルタ、
   −ガスの充填及び／又は取出用のガス接続部（１６）、
   −前記安全弁及び／又は前記排出弁を介して漏れるガスの除去用の配管要素と特に接続可能な、排出接続部（１４）、
   を備えることを特徴とする、請求項６又は７に記載のタンクバルブ（４）。
9. 前記本体（５）は、アルミニウム合金から製造されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のタンクバルブ（４）。
10. 前記本体（５）は、鍛造によって製造されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のタンクバルブ（４）。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のタンクバルブ（４）の使用方法であって、車両（１）の燃料としての水素又は天然ガスを特に６５ＭＰａを超える公称圧力で貯蔵するための加圧ガス容器（３）での使用方法。

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