JP2004537018A - 例えば液体水素のための車両・燃料タンク・システム、特に低温タンク・システムを稼動するための方法、並びに、例えば液体水素のための対応的なタンク・システム - Google Patents

Abstract

例えば液体水素のための車両・燃料タンク・システム、特に低温タンク・システムを稼動するための方法であって、ダクト、バルブなどのようなタンク・システムの要素、及び／又は、燃料のための貯蔵容器は、少なくとも部分的にカプセルにより包囲されていて、その内部空間は、少なくとも１つの境界条件に依存し、定期的に換気される。この換気は、例えば洗流媒体として不活性ガスを用いて実施され得る。基本的に、カプセル内部空間を換気するためには圧力差が生成され、この際に排出された、不可避の漏れを介してタンク・システムから前記内部空間内に到達したガスが、適切に処分され、それにより周囲環境に対する危険は生じない。つまり、ガスは燃焼され又は触媒作用により酸化され得る。所謂処分装置は、別個の燃焼器であり得て、又は、車両を駆動する内燃機関により形成され得る。圧力差を生成するための装置としては、カプセルの外に配設されているファンが使用され得て、この際、車両を駆動する内燃機関の構成部分も使用され得る。また、圧力差を生成するためには、対流性の力、又は、車両が移動する際に構成される動圧が利用され得る。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体水素のための車両・燃料タンク・システム、特に低温タンク・システムを稼動するための方法に関し、この際、ダクト、バルブなどのようなタンク・システムの要素、及び／又は、燃料のための貯蔵容器は、少なくとも部分的にカプセルにより包囲されていて、その内部空間は少なくとも一時的に換気される。更に本発明は、請求項１０の前提部に記載した対応的な車両・燃料タンク・システムに関する。技術環境は、例えば特許文献１及びそれと並んで特許文献２に示されている。
【背景技術】
【０００２】
自動車両（モータビークル）用の選択的な駆動エネルギーの探求では、一般的に液化ガスそして特に水素が取り扱われる。この際、液化ガス又は水素は液状の形式で所謂低温タンク内に貯蔵される。タンク・システムにおける例えばバルブや熱交換器や一般的に流体を案内する要素などが設けられている様々なダクトは、タンク内に通じ、或いはこのタンクから導き出され、特に、燃料を用いて稼動される内燃機関へと通じている。低温タンクから導き出される他のダクトは所謂ボイル・オフ・ガスの排出のために用いられ得る。
【０００３】
低温タンク・システムにおいて、前記のそれらのシステム要素、更には他のシステム要素を、少なくとも断片的に又は部分的にカプセル化する、即ちこれらの要素或いはこれらの要素の部分の周りに構成された所謂カプセルの内部に配設することは通常のことである。場合によりこのカプセルは車両・タンク自体をも覆い得る。この際、様々な理由から場合により閉鎖可能な換気ダクトを例外とし、その直接的な周囲環境に対して密閉されているこのカプセルは、更に、実際のタンクから、タンク内に貯蔵されて含まれている燃料を供給すべき内燃機関などに至るまで延在し得る。
【０００４】
因みに車両・タンク・システムにおけるこの種のカプセルの使用は低温タンク・システムに制限されているわけではなく、ガソリンやディーゼル燃料が貯蔵される今まで通常の自動車両・タンク・システムにおいてもカプセル化が実現され得て、これは、燃料システムからの蒸発減に関するより厳しい法的規制に対応するためである。その他、ＬＮＧ・タンク・システムのカプセルも装着され得る。
【０００５】
基本的に前記のカプセル内では、最も不利な状況下において危険でなくはないガス濃度が形成され得る。つまり、常に完全には回避することのできない漏れにより、燃料タンク・システムからガス状の燃料がカプセルの内部空間に到達し、そこでたまることになる。更に、低温タンクの場合、そのガスがダクトによりカプセルを通じて排出されると、極度に低温のこの排出ダクトには空気液化の危険が生じ、その結果としてカプセル内に酸素濃縮が発生する。従って、カプセル内の点火可能な混合気の形成は、このカプセルが換気される場合にも、完全な確実性をもっては排除され得ない。この種の換気は、少なくとも本出願人の従来技術においては車両の外部に通じる換気ダクトを介して行われ、この際、カプセルは、主として、タンク・システムの漏洩ガスを抜き取るため及び車両・内部空間内へのこのガスの進入を防止するために用いられる。
【０００６】
更に、カプセル内にたまるガスを周囲環境へと簡単に排出することは、この排出がそもそも十分な適度をもって行われるとしても、常に問題がないというわけではない。この関連において、起こり得る環境問題と並び、法的規則に基づいた車両用の基本的な許可問題も考慮されなくてはならない。
【０００７】
【特許文献１】
独国特許発明第19546618号明細書
【特許文献２】
欧州特許第0069717号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それにより、上述したその問題点の対策措置を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
車両・燃料タンク・システムのための稼動方法に関し、前記の課題の解決策は、カプセル内部空間を換気するために圧力差が生成されること、及び、この際に排出された、不可避の漏れを介してタンク・システムから前記内部空間内に到達したガスが、周囲環境に対する危険が生じないように更に処理され且つそれにより適切に処分されることにより特徴付けられている。
【００１０】
車両・燃料タンク・システムに該当し、前記の稼動方法と並列関係にある装置に関する請求項において、前記の課題の解決策は、カプセル内部空間と周囲環境との間に圧力差を生成するための装置の他に、周囲環境との接続ダクト内に、不可避の漏れを介してタンク・システムから前記内部空間内に到達して排出されたガスのための処分装置が設けられていて、この処分装置内でこのガスが、周囲環境に対する危険が生じないように更に処理されることにより特徴付けられている。
【００１１】
有利な構成及び他の構成は、各々の従属請求項の内容として示されている。
【００１２】
本発明に従い、カプセルの内部空間にたまっていて部分的に危険でなくはないガス或いは混合ガスが繰り返しカプセルから除去され、その際、環境或いは周囲環境に対して問題が生じないように更に処理されることが配慮される。例えば、中間空間から排出されたガスは、その処分の枠内において燃焼され、それにより、この際に発生し且つその際には無害である排ガスだけが周囲環境に到達する。選択肢として、排出されたガスは処分のために触媒作用により酸化され、それにより危険でないものとされ、その後、空気・酸素内のこのガスの発火はもはや可能ではない。
【００１３】
換気自体に関すると、この換気は所謂洗流媒体を用いて実施され得て、この洗流媒体は言わば前記の圧力差を確立させる。洗流媒体の使用により、比較的小さな圧力差だけが既に提供され得る場合にも、先にカプセル内部空間内にある危険でなくはないガス或いは混合ガスが確実にカプセル内部空間から導き出され得る即ち除去され得ることが保証される。この際、洗流媒体として不活性ガスが使用される場合、望まれない化学反応が引き起こされないこと、即ち、圧力差により排出すべき混合ガスが決して発火し得ないことが保証されている。車両を駆動する内燃機関にエネルギー供給するためにタンク・システムが設けられている自動車両では、有利にも、そのような不活性ガスのための源が、内燃機関から放出される排ガスの形式で既に設けられている。
【００１４】
好ましくは、前記のカプセル内部空間の換気は、少なくとも１つの境界条件に依存し、少なくとも実質的に定期的に行われ、これは、例えば自動車両の停止段階が比較的長期に渡る場合にも、危険量のガスがカプセル内部空間内にたまることを排除するためである。簡単な方式によりカプセル内部空間の換気は時間的に制御されて実施され得る、即ち、定期的な時間間隔で、ある所定の期間の間、その都度、例えば、説明したように洗流媒体を用いたカプセル内部空間の洗流が実施される。
【００１５】
選択的に、圧力差により制御される換気は、１つの又は様々な所定のガス濃度がカプセル内部空間内に存在する場合に実施され得て、この際、この又はこれらの濃度はその際に継続的に適切に検知或いは監視されなくてはならない。この際、正確に述べると、燃料ガス濃度（或いは有利な使用ケースでは水素濃度）に対する酸素濃度の割合が重要である。それ故、一般的に前記の換気は、カプセル内部空間内で所定の酸素濃度に達した場合にも実施され得る。
【００１６】
カプセル内部空間から排出されたガス或いは混合ガスがその処分の枠内において燃焼され得て、それにより、この際に発生し且つその際には無害である排ガスだけが周囲環境に到達することは既に述べた。このためには、カプセル内部空間と周囲環境との間の接続ダクト内に特別な燃焼器（バーナ）及び有利な実施形態では所謂ボイル・オフ・バーナが設けられ得る。ボイル・オフ・バーナにおいて又はボイル・オフ・バーナ内では周知のように低温タンクのボイル・オフ・ガスの燃焼が行われる。バーナ内で発生する排ガスは、それにより危険を生じることなく、その後、周囲環境へと放出される。
【００１７】
因みに、前記の燃焼は、燃焼器素材を適切に選択することにより触媒作用によっても行われ得る。更に燃焼器の点火は同様に触媒作用により行われ得る。この触媒性ベースは、有利にも、外部の追加的なエネルギー消費を伴うことなく処分を可能にする。
【００１８】
燃焼器の特別なケースは、車両を駆動する内燃機関により形成される。内燃機関内では、燃料、例えば水素ガスの燃焼がいずれにせよ行われる。つまり、カプセル内部空間から除去された混合ガスが、既に設けられている内燃機関へと、燃焼ガスと共に供給されるだけでよく、それにより、少なくとも内燃機関が稼動される間、追加的な所謂処分装置は必要とされない。内燃機関の静止時間のためには、その際に、例えば触媒性酸化体が、カプセル内部空間から洗流されたガスのための処分装置として設けられ得て、この際、そのような酸化体は単独の所謂処分装置として設けられ得ることが明確に指摘されるべきである。
【００１９】
カプセル内部空間が圧力差を生成することにより洗流され得る或いは実質的に定期的に洗流されるべきであることは既に述べた。この際、超過圧を用いて洗流するためには、実質的にカプセルの外に配設されていて例えば好ましくは電動式で駆動されるファン又はポンプのようなポンプ装置が使用され得る。場合により、いずれにせよ既に設けられているポンプ装置も起用され得て、これは、例えば、自動車両を駆動する内燃機関に出力増加のためのターボチャージャが備えられている場合である。しかし、負圧による洗流が始められる場合にも、圧力差を生成するための装置は、車両を駆動する内燃機関の構成部分であり得て、その理由は、周知のように内燃機関がその吸気路内で負圧を生成し、この負圧が洗流のために援用され得るためである。
【００２０】
また、洗流過程のための前記の圧力差を確立するための負圧は、吸引ポンプなどを用いても生成され得る。選択的に又は追加的に、対応する構成形態において、稼動時には同様に負圧が発生する別個のボイル・オフ・バーナがカプセル内部空間の洗流のためにも利用され得て、即ち、このボイル・オフ・バーナは、カプセル内にたまる混合ガスのための処分装置として機能するばかりか、前記の内部空間から生じる所謂カプセルガスを除去するための圧力差を生成するための装置としても機能する。
【００２１】
基本的に、カプセルガスが無害とされる所謂処分装置も、所謂、カプセル内部空間と周囲環境との間の圧力差を生成するための装置、或いは、その部分又は要素も、カプセルの構成部分であり得る。因みに、圧力差を生成するため或いは中間空間を洗流するために、対流性の力も利用され得て、その結果、場合により、手間と費用のかかる装置が排除され得る。他のバリエーションとして、最終的には、車両の進行時に構成される動圧がカプセル内部空間を洗流するための圧力源として利用され得る。
【００２２】
（以下では有利な使用ケースにだけ関連するが）水素・低温貯蔵器の部分又は水素と接触する全ての構成部分を含んでいる既述のカプセルの構成、及び、このようなカプセルの洗流により、これらの構成部材において起こり得る漏れが集められて捕えられ、このカプセル内における点火可能な混合ガスの形成による安全性に対するリスクが阻止され得る。説明した形式の対応的な処分装置を使用することにより、発生するカプセルガスが環境を害することなく処分される。

Claims (19)

1. 例えば液体水素のための車両・燃料タンク・システム、特に低温タンク・システムを稼動するための方法であって、ダクト、バルブなどのようなタンク・システムの要素、及び／又は、燃料のための貯蔵容器が、少なくとも部分的にカプセルにより包囲されていて、その内部空間が少なくとも一時的に換気される前記方法において、
   カプセル内部空間を換気するために圧力差が生成されること、及び、この際に排出された、不可避の漏れを介してタンク・システムから前記内部空間内に到達したガスが、周囲環境に対する危険が生じないように更に処理され且つそれにより適切に処分されることを特徴とする方法。
2. 換気が洗流媒体を用いて実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 洗流媒体として不活性ガスが使用されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 洗流媒体として、車両を駆動する内燃機関により生成された排ガスが使用されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
5. 換気が、少なくとも１つの境界条件に依存し、少なくとも実質的に定期的に行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 換気が時間的に制御されて実施されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 換気が、カプセル内部空間内で所定のガス濃度に達した場合に実施されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 排出されたガスが処分のために燃焼され、それにより、この際に発生する排ガスだけが周囲環境に到達することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 排出されたガスが処分のために触媒作用により酸化されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 例えば液体水素のための車両・燃料タンク・システム、特に低温タンク・システムであって、ダクト、バルブなどのようなタンク・システムの要素、及び／又は、燃料のための貯蔵容器が、少なくとも部分的にカプセルにより包囲されていて、その内部空間が少なくとも一時的に周囲環境と接続されている前記システムにおいて、
    カプセル内部空間と周囲環境との間に圧力差を生成するための装置の他に、周囲環境との接続ダクト内に、不可避の漏れを介してタンク・システムから前記内部空間内に到達して排出されたガスのための処分装置が設けられていて、この処分装置内でこのガスが、周囲環境に対する危険が生じないように更に処理されることを特徴とするシステム。
11. 処分装置が燃焼器であることを特徴とする、請求項１０に記載の車両・燃料タンク・システム。
12. 燃焼器及び／又はその点火が触媒性ベースとして作動することを特徴とする、請求項１１に記載の車両・燃料タンク・システム。
13. 燃焼器が、車両を駆動する内燃機関により形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の車両・燃料タンク・システム。
14. 処分装置が触媒性酸化体であることを特徴とする、請求項１０に記載の車両・燃料タンク・システム。
15. 圧力差を生成するための装置が、カプセルの外に配設されているファン又はポンプであることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の車両・燃料タンク・システム。
16. 圧力差を生成するための装置が、車両を駆動する内燃機関の構成部分であることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の車両・燃料タンク・システム。
17. 圧力差を生成するための装置が、ガスを処分するための燃焼器により形成されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の車両・燃料タンク・システム。
18. 圧力差を生成するために対流性の力が利用されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の車両・燃料タンク・システム。
19. 圧力差を生成するために、車両の進行時に発生する動圧が利用されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の車両・燃料タンク・システム。