(57)【要約】  冷却タンクを保護するための方法であって、前記タンク（１１）が２つの同心円をなすケーシング（１２、１３）を有し、この２つのケーシングの間には、いわゆる低圧となっている壁間空間（１４）が規定され、前記タンク（１１）に関する衝突及び／または前記壁間空間（１４）内部の圧力の増加を検出するステップ、を含み、前記タンク（１１）に所定の強度の衝突または衝撃及び／または前記壁間空間（１４）において圧力の所定の増加が検出された時にのみ、前記壁間空間（１４）内部の不活性ガスの流れを発生させるステップを有することを特徴とする、冷却タンクを保護するための方法を含む。
2009516142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却タンクを保護するための方法であって、前記タンク（１１）が２つの同心円をなすケーシング（１２、１３）を有し、この２つのケーシングの間には、いわゆる低圧となっている壁間空間（１４）が規定され、
前記タンク（１１）に関する衝突または衝撃及び／または前記壁間空間（１４）内部の圧力の増加を検出するステップ、
を含み、
前記タンク（１１）に所定の強度の衝突または衝撃及び／または前記壁間空間（１４）において圧力の所定の増加が検出された時にのみ、前記壁間空間（１４）内部に不活性ガスのフローを発生させるステップを有することを特徴とする、冷却タンクを保護するための方法。
【請求項２】
それぞれが内部ケーシングと外部ケーシングである２つの同心円をなすケーシング（１３、１２）を備えた冷却タンクであって、
前記内部ケーシング（１３）は流動体または混合流体を含むものであり、前記２つのケーシング（１３、１２）の間には、いわゆる低圧となっている壁間空間（１４）が規定され、前記タンクは、衝突または衝撃及び／または圧力の変動を検出する手段（１、３、４）と、不活性ガスのフローを配送可能な不活性手段（７、１０）と、前記検出手段（１、３、４）及び前記不活性手段（７、１０）と協働して、前記不活性手段（７、１０）による不活性ガスのフローの配送を制御する解放手段（５、６）とを具備する保護装置を有し、
前記不活性手段（７、１０）は、衝突または衝撃及び／または所定の強度の圧力の変動があった場合にのみ、不活性ガスのフローを前記壁間空間（１４）の内部に配送するように設計されていることを特徴とする冷却タンク。
【請求項３】
前記検出手段（１、３、４）は、所定の強度の熱衝撃があった場合、前記不活性手段（７、１０）による不活性ガスのフローの配送を制御するために熱衝撃を検出することができる請求項２に記載のタンク。
【請求項４】
前記不活性手段（７、１０）は、加圧不活性ガスの保存手段を有することを特徴とする、請求項２または３に記載のタンク。
【請求項５】
前記解放手段（５、６）は、前記不活性手段（７、１０）と前記壁間空間（１４）との間の通路を開けることができる、破裂性で取り外しのできるタイプのシステムを有するということを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか１つに記載のタンク。
【請求項６】
前記保護デバイスは、前記外部ケーシング（１２）に据え付けられるとともに、前記壁間空間（１４）と接続するボックス（３）と、前記不活性手段（７、１０）と前記壁間空間（１４）との間の不活性ガスのフローを防止する破裂性のバリア（６）とを有し、前記解放手段は、一方では、前記壁間空間（１４）内の圧力を受けるとともに、他方では、リターン手段（１）の作動を受けるストライカー（４、５）を有し、前記ストライカー（４、５）は、前記破裂性バリア（６）に関して不作動である位置と、前記破裂性バリア（６）を破裂させる作動位置との間で、前記ボックスに対して移動可能であることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれか１つに記載のタンク。
【請求項７】
前記タンクが、大気に露出された（venting to）安全弁を形成するとともに、所定の過度の圧力に達した時に、前記不活性手段（７、１０）により配送される不活性ガスのフローの一部を大気中に排出するように設計された手段（８）を有することを特徴とする、請求項２ないし６のいずれか１つに記載のタンク。
【請求項８】
前記タンクは、２０００リットルよりも少なく、好ましくは５００リットルよりも少ない容量を持つことを特徴とする、請求項２ないし７のいずれか１つに記載のタンク。
【請求項９】
前記解放手段（５、６）及び／または前記検出手段は、前記壁間空間（１４）が、一方では、前記タンク（１１）外部の圧力（Patm）と、他方では、前記壁間空間（１４）内部のいわゆる作動圧力（Pin）との間の圧力差の約半分の圧力の増加を受けたときに、不活性ガスのフローの配送を制御するように設計されていることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１つに記載のタンク。
【請求項１０】
前記不活性手段（７、１０）は、どんな漏れも検出されるようにヘリウムを有することを特徴とする請求項２ないし９のいずれか１つに記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却タンクを保護する方法、冷却タンクを保護するためのデバイス及びそのようなデバイスを有するタンクに関連している。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、同心円をなす２つのケーシングを有する冷却タンク（cryogenic tank）の保護に関連し、該２つのケーシングの間に、いわゆる低圧が得られる壁間空間が規定される。
【０００３】
冷却タンクは、一般的に、壁間空間によりお互いが分けられている、２つの同心円をなす金属製のケーシングで構成される。空にされた壁間空間は、より熱いタンク外部の温度から熱的に絶縁された低温流体を含む内部のタンクを提供するべく設計される。壁間空間内の作動圧力は、一般的におよそ１０−５mバールである。
【０００４】
積層断熱として知られる絶縁体は、特に伝熱の放射に関して、絶縁を最適化するように一般的にこの壁間空間に設置されている。この積層断熱は通常、一連の反射性材料と絶縁材で構成される重ね合わせ層（interleaved layers）を有する。
【０００５】
低温流体が、空気が液状化する温度を下回る温度になった場合（特に水素とヘリウムの場合）において、壁内部の真空が破壊した時に液化した空気（およそ５０ｗｔ％の液体酸素と５０％の液体窒素を含む混合物）が不活性タンクの冷水壁に形成される。この破裂に続いて衝突または衝撃があった場合、酸素が増大した雰囲気と直接接触するため、積層断熱は発火する可能性がある。このような発火は、タンクの完全さに深刻な影響をもたらすだろう。
【０００６】
以下の多くの事故に続いて、欧州標準（ＥＮ１７９７）は、冷却容器における積層断熱の使用に関連して必要条件を規定している。この標準には、特に、断熱層と酸素富化雰囲気との間の両立性について明記されている。この標準には、絶縁体は、半分が窒素で半分が酸素（これらの比率は、重量によってパーセンテージで表される）で構成された冷却液体雰囲気内で衝突（１００ジュールに等しい衝撃エネルギー）があった場合に発火してはいけないことが明記されている。
【０００７】
標準ＥＮ１７９７に従う規制のため、含まれたポリマーは酸素と両立しないので、（Ｍｙｌａｒ（登録商標）タイプの）アルミめっきをしたポリマー材の反射シートを有する絶縁体は、使用されることはない。
【０００８】
許容できる積層断熱は、例えば１２ｎから１５μｍのアルミニウムの層と、例えば厚さ８９μｍの紙やすりの層を有するタイプである。これらの積層の化合物は、大きな容器（一般的に、液体水素数千リットルの容量のある容器）を断熱するために、産業に十分に採用されている。
【０００９】
自動車に使用される、液体水素を搭載したタンクは、より小さい容量（一般的に６０から２００リットルの間）を持つ。これらのタンクは、通常、特に液体の注入と、液体の取り出しと、ガスの取り出しと、液位計（level gauges）の挿入と、のための多数のタンクインレットパイプとタンクアウトレットパイプを有する。
【００１０】
タンク内に接続されている各々のパイプは、断熱された表面に不連続性（discontinuity）を生み出し、タンクの正確な断熱を損ねる。具体的に言うと、断熱材が伝導性の層（例えばアルミニウム）を有する場合、もしこれらの層が、お互いと、またはチューブと接続されると、不活性ケーシングの放射線事故に関して少なくともいくつかの熱シールドの特性を失う。これらのタンクは、このような不連続性（discontinuity）の数を制限するような方法で設計され、また、製造過程で注意深く統御されていない断熱材における、たった１つの不連続性により約０．５ワットの熱損失となり、これはタンクのわずかな熱損失のおよそ３分の１を意味する、ということが、通例、容認されている。
【００１１】
しかしながら、それゆえ、多くの配慮がなされても、製造過程のほんの少しの不注意が、タンクの伝熱能力に重要な悪影響を与えるので、導電紙／紙やすりのマルチレイヤで十分にこれらのタンクを断熱するのは、非常に難しい。
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１２】
上述した従来技術の、不便なことのすべてまたはいくつかを軽減することが本発明の目的である。
【００１３】
この目的を達成するために、本発明に従う方法は、上記前文であげた一般的な定義にもとづいた他の点において、本質的に以下の点を有することを特徴とする。
【００１４】
もしタンクの所定の強度の衝突または衝撃及び／または壁間空間における圧力の所定の変動が検出されると、タンクの衝突または衝撃と／または壁間空間内の圧力の変動を検出するステップ。
【００１５】
壁間空間内に不活性ガスのフローを発生させるステップ。
【００１６】
本発明のその他の目的は、冷却タンクを保護するためのデバイスを提供することである。
【００１７】
本発明の１つの著しい特徴に従うと、冷却タンクを保護するためのデバイスは、衝突または衝撃及び／または圧力の変動を検出する手段と、不活性ガスのフローを運ぶことのできる不活性手段と、検出手段と共同して働く（collaborate with）解放手段と、検出手段が所定の強度の衝突または衝撃と／所定の圧力における変動を検出した時に不活性手段によって不活性ガスのフローを運ぶことを命令する不活性手段と、を有する。
【００１８】
１つの有益な著しい特徴に従うと、検出手段は、所定の強度の熱衝撃があった場合に、不活性手段によって不活性ガスのフローを運ぶことを命令するために、熱衝撃を検出することができる。
【００１９】
本発明のその他の目的は、このような保護デバイスを有する冷却タンクを提案することである。
【００２０】
この目的を達成するために、本発明に従う冷却タンクは、２つの同心円をなすケーシングを備えた冷却タンクであって、内部ケーシングは、流動体または混合流体を含むものであり、２つのケーシングの間には、いわゆる低圧となっている壁間空間が規定され、この冷却タンクは、本質的に、衝突または衝撃及び／または圧力の変動を検出する手段と、不活性ガスのフローを配送可能な不活性手段と、検出手段及び不活性手段と協働して、不活性手段による不活性ガスのフローの配送を制御する解放手段とを具備する保護装置を有する、という点を特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明は、以下の特質の１つ以上を有する。
【００２２】
不活性手段は、加圧不活性ガスの予備を有する。
【００２３】
解放手段は、不活性手段と壁間空間との間に通路を開けることのできる、破裂性で取り外しのできるタイプのシステムを有する。
【００２４】
保護デバイスは、外部ケーシングに据え付けられるとともに、壁間空間と接続すると、不活性手段と壁間空間との間の不活性ガスのフローを防止する破裂性のバリアとを通し、解放手段は、一方では、壁間空間内の圧力を受けるとともに、他方では、リターン手段の作動を受けるストライカーを有し、ストライカーは、は劣性バリアに関して不作動である位置と、破裂性バリアを破裂させる作動位置との間で、ボックスに対して移動可能である。
【００２５】
タンクは、大気に出口を与え、もし所定の過度の圧力に達した時に、不活性手段により運ばれた少量の不活性ガスのフローを大気中に放出するよう設計された安全弁を形成する装置を有する。
【００２６】
タンクは、２０００リットルよりも少なく、好ましくは５００リットルよりも少ない容量を持つ。
【００２７】
不活性手段は、どんな漏れも検出されるようにヘリウムを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
その他の特徴と利点は、与えられた図を参照に、以下の詳細を読むことにより明らかにされる。
【００２９】
図１に描かれた冷却タンクは、流動体または混合流体１７、例えば、液体水素とガス状水素の混合物、を含む第１の内部ケーシング１３を有する。タンク１１は第２の外部ケーシング１２を有する。この外部ケーシング１２は、内部ケーシング１３の周囲に同心円をなして置かれている。２つの壁１３、１２は、間に壁間空間１４を規定し、この壁間空間１４内部は、いわゆる低圧（例えば、およそ１０−5mバール未満の圧力）となっている。
【００３０】
通常、壁間空間１４は、内部タンク１３を支えるのに役立つ手段１６を含む。
【００３１】
壁間空間１４は、伝導性または非伝導性の、マルチレイヤ（multilayer）などの、絶縁手段１８もまた含んでいる。例えば、絶縁手段１８は、アルミめっきをしたポリエチレン・テレフタル酸エステルと、紙やすり（glass paper）の化合物からなるマルチレイヤを有する。
【００３２】
通常、タンク１１は、内部ケーシング１３の内部開口部に、充填チューブ１９と、ガスを排出するためのチューブ２０と、ガスがチューブ２０を用いて排出されるときに、タンク内の圧力を維持するように液体１７を加熱するためのチューブ２１とを有する。
【００３３】
本発明の１つの有効な特徴によると、タンク１１は壁間空間１４が不活性ガスで満たされることを可能とする保護デバイス１５を有する。
【００３４】
図２においてさらに詳しく描かれている保護デバイス１５は、タンク１１に取り付けられたボックス３またはマニホルドを有する。ボックス３は、タンク１１の外部ケーシング１２を通過して壁間空間１４に接続する。加圧不活性ガスのシリンダー７は、例えば締め付けねじによって、タンク１１の外側でボックス３に取り付けられている。不活性ガスのシリンダー７は、不浸透性で破裂性の膜６によって閉じられる。例えば、シリンダー７は、好ましくは５バールから７００バールの間の気圧における、アルゴンと／またはヘリウムと／または窒素またはその他同等のガスまたは混合物を含む。好ましくは、不活性ガスタンク７（一般に２ないし４vol％）内の加圧流体の一部はヘリウムであり、これによって、膜６のどんな漏れも、例えば、タンク７を製造するために用いられた生産循環の間に分光分析を用いて検出される。
【００３５】
壁間空間１４内に突出するボックス３の端は、ボックス３の内部が壁間空間１４に接続するように開口部１０を有する。
【００３６】
ボックス３は、ボックス３の内部に形成された台座２２に対して移動可能である真空タイトストッパー４（a vacuum tight stopper）を含む。ストッパー４の第１の表面３４は、壁間空間１４の内部で得られる低気圧（例えば１０−２バールより低い低圧Pin）を受ける。一方、ストッパー４の第２の対向する表面４４は、タンク１１（気圧Patm）の外部の圧力を受ける。
【００３７】
ストッパー４は、ばね１（例えば圧縮ばね）によって台座２２から押し離される。好ましくは、ばね１は、実質的に、ストッパー両端の圧力差の２分の１（（Patm-Pin）／２）と同等の強度の力をストッパー４に及ぼす。
【００３８】
台座２２は、ストッパー４の円筒状の表面にある溝に設置されている1個以上のOリングシール（描かれていない）によって、ガス密(gastight)にされている。
【００３９】
大気圧Patmを受けるストッパー４の表面４４は、膜６と協働するように設計されたニードル５を有する。
【００４０】
好ましくは、ストッパー４が台座２２から離れている時、機械的手段（描かれていない）は、（例えば、ストッパー４と台座２２のはめ合わせ形状(mating shapes)を用いて）ストッパー４がこの台座２２に戻るのを防止する。
【００４１】
もし壁間空間１４内の真空が破裂すると、ストッパー４に関する低気圧Pinに起因する力は消滅し、ばね１の力は、この台座２２のストッパー４を押すのに十分となる。その後、ニードル５の端は膜６に突き当たって穴を開け、ガスをシリンダー７から放つ。
【００４２】
その後、シリンダーからの加圧ガスは、開口部１０を経由して壁間空間１４へと入る。
【００４３】
好都合なことに、ボックス３の内部空間は、不活性ガスの超過圧力を放出する安全バルブを経由して外部に対する通気孔８を持つ。通気孔８は膜６が漏れている場合にシステムを保護する。
【００４４】
もちろん、本発明は上述した典型的な実施形態に限定されない。それゆえ、代案として、または組み合わせとして、不活性ガスの入った壁間空間１４のフラッシングは、タンクへの衝突または衝撃があった場合に引き起こされる。フラッシングは、特に、タンク１１が受ける圧力に敏感な衝突または衝撃の検出器（特に加速度計）の応答に基づいて自動的に引き起こされることが可能である。このようなシステムは、エアバッグシステムに使用され、考え出された装置に、機械的と／または熱技術的(pyrotechnically)に類似しているだろう。このシステムは、ストッパー４の並進運動をもたらす、または、表面４４を真空にさらす、機械的手段または磁気的手段に類似するものである。例えば、不活性を引き起こすシステムは、例えば、もしシステムの外側で火事があった場合、膜６が温められると膜６に穴を作ることが可能な共晶の金属合金を使用する熱システムである。システムの衝突または衝撃を検出する手段は、“熱衝撃”を検出することが可能であることが好ましい。
【００４５】
それゆえ、本発明は、単純で費用のあまりかからない構造であるが、事故があった場合、冷却タンクを効果的に保護するということが容易にわかるだろう。本発明は、ソース(source)７から取り出される過剰な不活性ガスで満たされた壁間空間をフラッシュすることにより、内部ケーシングの冷水壁近くの酸素濃度増加のどんな危険も防止することが可能である。
【００４６】
したがって、本発明は特に、（それゆえポリマーのような可燃物で作られている）反射する非導電層を有する積層断熱を使用することを可能にする。
【００４７】
衝突または衝撃のあった場合に壁間空間１４に送り込まれた不活性ガスは、内部ケーシング１３の冷たい外壁と接触するやいなや固体化する。それゆえ、この固体化した不活性ガスは、熱的、また機械的にこのケーシング１３を防護して、隔離する固体層を形成する。それゆえ、タンクの空気に触れる部分の温度は、空気が液化する温度よりも高い。
【００４８】
したがって、適合しない（可燃性の）物質を含む領域における酸素増大の危険は避けられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にもとづいたタンクの、１つの典型的な実施形態の概要の断面図を示している。
【図２】本発明の１つの典型的な実施形態にもとづいた保護デバイスを図解した、図1の詳細な断面の概要を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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