(57)【要約】  本発明は貯蔵器を製造するための方法であり、特に冷却貯蔵器であり、同心円をなすエンベロープ（１、３）を有し、例えば内壁（１）と外壁（３）であり、それぞれ、それらの間に壁間空間を規定し、上記壁間空間は、減少した操作上の圧力に対して露出可能であり、内部のエンベロープ（１）は、内壁の正の過程に対して露出可能である。本発明の方法は、少なくとも１つの第１の安全応力を満たすための内部のエンベロープ（１）の少なくとも１つの最小寸法特性を計算するための第１のステップと、少なくとも１つの第２の安全応力を満たすための外部のエンベロープ（３）の少なくとも１つの最小寸法特性を計算するための第２のステップと、計算された第１と第２のステップのそれぞれの寸法特性に対応する第１と第２のエンベロープ（１、３）を製造するためのステップを有し、本発明は、第２の安全応力が、少なくとも１つの基準または設計規定に従う内部のエンベロープに沿った過程圧力のための、外部のエンベロープ（３）の圧力抵抗と破壊抵抗であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク、特に冷却タンクを製造する方法であって、前記タンクが、同心円をなす２つの壁（１、３）、すなわち内壁（１）と外壁（３）を有し、２つの壁の間には、低圧力の作動圧力を受けるように設計された壁間空間（２）が規定され、前記内壁（１）が、正の内部供給圧力（positive internal service pressure）を受けるように設計されており、
少なくとも第１の安全制約に見合うための前記内壁（１）の最小寸法特性（minimum dimension characteristic）を少なくとも１つ計算する、第１の設計ステップと、
少なくとも第２の安全制約に見合うための前記外壁（３）の最小寸法特性（minimum dimension characteristic）を少なくとも１つ計算する、第２の設計ステップと、
第１と第２の設計ステップそれぞれにおいて計算された最小寸法に見合う、前記内壁（１）と前記外壁（３）を製造するステップと、
を含み、
前記第２の安全制約が、耐圧能力と、前記内壁（１）の所望の供給圧力に対する前記外壁（１）の破裂強度であり、前記第１の安全制約が、内壁の破裂強度である、ことを特徴とし、前記第１の安全制約が、第２の安全制約以下である方法。
【請求項２】
前記第２の安全制約が、例えば、少なくとも１つの建築法または建築基準に従って規定された第１の強度係数とともに決定された最大の内部供給圧力に耐えるための前記外壁（３）の性能である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記第１の安全制約が、例えば、前記第２の制約と同様の建築法または建築基準に従って規定された前記第１の強度係数以下の第２の強度係数とともに決定された最大の内部供給圧力に耐える前記内壁（１）の能力である、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記第２の強度係数が、前記内壁の供給圧力のおよそ２倍の値の、最大の内部供給圧力での破裂の状態に対応する、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記第１の安全制約が、前記外壁（３）の第２の安全制約以下である、規定の最大の内部供給圧力に耐えるための前記内壁（１）の能力である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１の設計ステップの間に計算された前記内壁（１）の最小寸法特性が、前記内壁（１）の厚さである、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項７】
前記第２の設計ステップの間に計算された前記外壁（３）の最小寸法特性が、前記外壁（３）の厚さである、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
前記外壁が複合材料で作られており、選択的に、金属と／またはプラスティック・ライナーを含む、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項９】
前記内壁が金属製である、ことを特徴とする、前記の請求項のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１０】
同心円をなす２つの壁（１、３）を有し、２つの壁の間には、低圧力の作動圧力を受けるように設計された壁間空間（２）が形成され、これは、前記の請求項のいずれか１つに記載の製造方法を用いて得られる、ことを特徴とする、タンク、特に冷却タンク。
【請求項１１】
前記外壁（３）が、第１の作動条件に従って、内部の破裂圧力に耐える能力に見合うように設計された厚さを有し、前記内壁（１）が、第２の作動状態に従って、内部の破裂圧力に耐える能力に見合うように設計された厚さを持ち、前記第２の作動条件は、圧力と／または安全の点において、第１の作動条件以下である、ことを特徴とするタンク。
【請求項１２】
前記内壁（１）及び／または内壁（３）が、ステンレス鋼及び／またはアルミニウム及び／または複合材料を含む、ことを特徴とする、請求項９または１０に記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク、特に冷却タンクの製造方法と、この方法を使用して得られたタンクに関連している。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、タンク、特に冷却タンクの製造方法に特に関連しており、このタンクは同心円をなす２つの壁、すなわち内壁と外壁を有し、２つの壁の間に低圧力の作動圧力を受けるように設計された壁間空間を作る。内壁は、正の内部供給圧力（positive internal service pressure）を受けるように設計されている。この方法は以下を含む。
【０００３】
少なくとも第１の安全制約に見合うための内壁の最小寸法特性（minimum dimension characteristic）を少なくとも１つ計算する、第１の設計ステップ。
【０００４】
少なくとも第２の安全制約に見合うための外壁の最小寸法特性（minimum dimension characteristic）を少なくとも１つ計算する、第２の設計ステップ。
【０００５】
第１と第２の設計ステップそれぞれにおいて計算される最小寸法に見合う、内壁と外壁を製造するステップ。
【０００６】
一般的に、冷却タンクは、壁間空間によってそれぞれ隔てられた、同心円をなす２つの金属の壁を持つ。真空のもとにある壁間空間は、低温流体を含んでいる内部のタンクを、内部のタンクより熱い外部の温度からタンク内へ入る熱から絶縁するために設計されている。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。
【０００７】
積層断熱と呼ばれる絶縁体は、特に伝熱を放射することに関して、能率的にこの絶縁体を利用できるように、一般的にこの壁間空間に設置されている。
【０００８】
液体水素を搭載した自動車用のタンクに搭載された液体水素は相対的に小さいサイズであり、外径は、自動車の組み立て（automobile integration）に互換性がなければならない（例えば、４５０と８００ｍｍの間）。
【０００９】
一般的に、冷却タンクの内壁の供給圧力は、１０バールは超えない。内壁は、通常（内壁の厚さを）、大きい安全係数（large safety factors）をもつ効力のある建築法（例えば、ＰＥＤまたはＡＳＭＥ）にもとづいて設計されている。このことは、例えば、内壁は、破裂前の供給圧力のおよそ４倍の内圧に耐えることができるにちがいないということである。
【００１０】
通常、外壁は、（外壁の厚さを）、内側の真空（実質上、ゼロの内圧）に耐えることができるように設計されている。このことは、外壁は、ゆがみのタイプ(buckling type)の力に耐えることができるように設計されているということである。
【００１１】
壁は、一般的に、金属製であり、骨組みのローリング（rolling）と先端の深絞り（deep-drawing）の公知の原理を用いて製造されている。もちろん、そのような金属製の壁は、その他の、同様の公知の方法、たとえばハイドロフォーミング法で製造されている。
【００１２】
しかしながら、このタイプのタンクは、高質量であり、特に、大量生産される自動車にとって重要である。
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１３】
本発明の１つの目的は、上記で述べた従来技術の欠点のすべてもしくはそのいくつかを緩和するタンクを製造するために方法を提供するためである。
【００１４】
この目的のために、本発明に従った方法は、上記前文で挙げた一般的な定義にさらに見合うものであり、本質的に、第２の安全制約は、耐圧能力と、内壁の所望の供給圧力に対する外壁の破裂強度であり、第１の安全制約が、内壁の破裂強度である、ことを特徴とし、前記第１の安全制約が、第２の安全制約以下である。
【００１５】
その他の特徴は、
前記第２の安全制約が、第１の強度係数とともに、例えば、少なくとも１つの建築法または建築基準に従って決定された１の強度係数最大の内部供給圧力に耐えるための前記外壁の性能である。
【００１６】
前記第１の安全制約が、少なくとも１つの建築法または建築基準に従って規定された最大の内部供給圧力に耐える前記内壁の能力であり、前記第２の強度係数は第１の強度係数以下である。
【００１７】
前記第２の強度係数が、前記内壁の供給圧力のおよそ２倍の値の、最大の内部供給圧力での破裂の状態に対応する。
【００１８】
前記第１の安全制約が、前記外壁の第２の安全制約以下である、規定の最大の内部供給圧力に耐えるための前記内壁の能力である。
【００１９】
前記第１の設計ステップの間に計算された前記内壁の最小寸法特性が、前記内壁の厚さである。
【００２０】
前記第２の設計ステップの間に計算された前記外壁の最小寸法特性が、前記外壁の厚さである。
【００２１】
建築法または建築基準は、ヨーロッパのＰＥＤ指針と／またはＡＳＭＥ建築法またはＣＯＤＡＰ建築法またはその他いずれか同等の建築法または建築基準を含む。
【００２２】
本発明のその他の目的は、タンク、特に冷却タンクを提供することである。
【００２３】
１つの特徴によると（According to one feature）、タンク、特に冷却タンクは、同心円をなす２つの壁を有し、２つの壁の間には、低圧力の作動圧力を受けるように設計された壁間空間が形成され、これは、前記の特徴のいずれか１つに従った方法を用いて得られる。
【００２４】
さらに、本発明は、以下の特徴の１つ以上を含む。
【００２５】
前記外壁が、第１の作動条件に従って、内部の破裂圧力に耐える能力に見合うように設計された厚さを有し、前記内壁が、第２の作動状態に従って、内部の破裂圧力に耐える能力に見合うように設計された厚さを持ち、前記第２の作動条件は、圧力と／または安全の点において、第１の作動条件以下である。
【００２６】
前記内壁及び／または内壁が、ステンレス鋼及び／またはアルミニウムからなる。
【００２７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に示されている冷却タンク２０は、第1の流動体または混合流体９、例えば、液体水素とガス状水素の混合物、を含む内壁１を有する。
【００２９】
タンク２０は、第２の外壁３を有する。外壁３は、内壁１の周囲に同心円をなして置かれている。２つの壁１、３は、間に壁間空間２を作り、この壁間空間２の中は、低圧（例えば、およそ１０−５mバールの圧力）の作動圧力が働いている。
【００３０】
通常、壁間空間２は、内側のタンク１に対する支持体を形成する手段５を含む。壁間空間２は、伝導性または非伝導性の、マルチレイヤ（multilayer）を含んでいる。例えば、絶縁手段４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。
【００３１】
通常、タンク２０は、内壁１内部に現れる充填チューブ７と、ガス抜き取りチューブ６と、水平なプローブ（a level probe）１９と、ガスが導管６を経由して流れ出る時に内部の圧力が維持されるように、タンク内にある液体水素を温めるためのチューブ８とを有する。
【００３２】
タンク２０は、公知の方法で設置され、真空ポンプバルブ１０を有し、外のタンク３をどんな過度の圧力（例えば、大気中に排出するためのバルブ）からも保護するための、第１のデバイス１１に接続されている。真空ポンプバルブ１０は、外のタンク３をどんな過度の圧力（例えば、大気中に排出するための破裂板またはバルブ）からも保護するための、第２のデバイス１２にも接続されている。保護デバイス１１、１２は両方とも、出口となる導管を経由する通気孔１４に接続されている。
【００３３】
驚いたことに、また好都合なことに、出願者は、少なくともあるケースにおいては、圧力容器コード（pressure vessel codes）から取り入れられた通常のデザインを用いると、供給圧力（service pressure）（例えば、１０バール）に対する耐性のある計算された壁の厚さは、ゼロの内圧と所定の外部の圧力（例えば、１バールの外部の圧力）によってゆがむことに対する単純耐性のある同様のタンクに対して計算された厚さよりも小さい、ということに気づいた。
【００３４】
詳細は、表１と表２で説明されている。
【００３５】
表１は、真空に耐える状態に見合う、外壁３の、計算された厚さEext（in mm）の数値を示している。厚さは、いくつかの形状、すなわち、内容量VINTが５０リットル、１００リットル、１５０リットル、２００リットルに対してそれぞれと、外径Dext、４５０、５００、５５０、６００、６５０mmとに対してそれぞれ計算された。
【表１】
2009516129.tif 000003
【００３６】
これは、１００リットルの容量を持ち、外径５５０mmの壁にとって、真空に耐える状態に見合う最小の厚さは１．５１mmということを示している。
【００３７】
下の表２は、圧力に耐える（破裂する）状態に見合う、同様の外壁３の、計算された厚さEext（in mm）の数値を、ＣＯＤＡＰ建築法に従って示している。計算は１０バールの供給圧力で行われた。
【表２】
2009516129.tif 000004
【００３８】
このように、あるケースにおいて、供給圧力（例えば１０バール）に対する耐性に関する壁の計算された厚さは、ゆがむことに対する単純耐性に関して同様のタンクに対して計算された厚さよりも小さいということがわかる。外壁の臨界基準（真空または圧力）は、それぞれのケースに対して、下の表２aに与えられている。
【表２ａ】
2009516129.tif 000005
この表では、“真空”と示されているすべてのボックスにおいて、真空設計（vacuum design）（ゆがみに対する耐性）は、圧力設計（pressure design）より大きな厚みを持たせる。それゆえ、これらのケースにおいて、外壁は、１バールの外圧に耐えなければならないが、さらに外壁は、（調整により）１０バールの内圧にも耐えることが可能である。その結果、これらの壁に関しては、厚さを追加する必要がないので、これらの壁は、１０バールの例における想定された設計圧力（design pressure）に対する圧力容器建築法（pressure vessel construction code）にも従うこととなる。
【００３９】
この情報を根幹として、本発明は、二重壁のタンクを管理する安全状態が、再定義されるということを提案する。この提案は、外壁もまた、特にゆがみに耐えるために設計される代わりに、内側のタンク（破裂に対する耐性）の最大の供給圧力に耐えるための調整により設計される、という提案によってなされる。
【００４０】
このことは、“圧力容器”を定義していると見なされているのは内壁１ではなく、外壁３ということを意味している。しかし、それゆえ、内壁１は、耐性の観点から、調節により、“単純な付属品”と見なされる。よって、内壁１の耐性の特質は、本発明に従って計算されることが可能であり、圧力容器コードによって規定されたルールではなく、安全係数をより低く、少なく制限する別のルールに従うので、それによって最終的なタンク２０の安全を減らすことがない。
【００４１】
これらの特質を適用することによって、本発明は内部のタンクの厚さを節減し、よって、二重壁のタンクの重量を節減する、ということを達成できるのである。
【００４２】
上記で説明された方法で節減された重量の例は、次の表３ないし９によって要約されている。これらの表３ないし９は、次に挙げる例に対して通用する。ＣＯＤＡＰ厚さ設計コードに従ったＡＩＳＩ  ３１６Ｌ（１４４０４）ステンレス製の壁は、１立方メートル当たりのスチールの密度をメートルトンで表しているｄ＝７・８である。
【表３】
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【００４３】
このように、外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの、上記で定義したステンレス製の外壁に対して、真空に耐える安全な状態に見合う、計算された壁の重量は、３３．９１kgである。
【表４】
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【００４４】
このように、外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの、上記で定義したステンレス製の外壁に対して、圧力に耐える状態（１０バールの作動圧力）に見合う、計算された壁の重量は、３１．４４kgである。
【表４ａ】
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表４aは、表３と４における圧力の最大値を示している。すなわち、設計コードに従った真空と圧力の両方に耐えるタンクの重量を示している。このように、１００リットルの容量で５００mmの外径のタンクは、１７．５１kgの重量である（このケースにおいて、“真空”応力（”vacuum” stress）は、表２aで示されるように、限界応力（critical stress）である）。
【表５】
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【００４５】
このように、外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの、上記で定義したステンレス製の内壁に対して、圧力に耐える状態（１０バールの作動圧力）に見合う、計算された壁１の重量は、２８．８０kgである。
【００４６】
外壁は、外壁が圧力（特に破裂圧力）に耐える安全な状態にある特質を持っているので、内壁１の耐性の特質は、本発明に従うと、より低く、少なく抑制される安全係数で計算されることが可能になる（下の表６の例を参照のこと）。
【表６】
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【００４７】
表６において、内壁の重量は、下降した破裂係数（表面圧力のわずか２倍等しい）に対して、圧力に耐える状態に設計された。比較として、表５で使用されている“ノーマル”の破裂係数は、供給圧力のおよそ４倍である（Ｐdesign＝この例では１０バール）。
【００４８】
このことは、上記で定義した外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの、ステンレス製の内壁１に対して、下降した破裂係数の圧力に耐える状態（１０バールの作動圧力）に設計された壁１の重量は、１７．７８kgであるということを意味している。
【００４９】
それゆえ、従来技術に従った“最終的な”タンクの重量は（２つの壁のみを考慮すると）、真空に耐えるための外壁３の設計重量と、圧力に耐える内壁１の設計重量の合計となる（合計の重量は、表３と５、表７に与えられている）。
【表７】
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【００５０】
このように、外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの、従来技術によるタンクに対して、合計の重量（内壁＋外壁）は、３３．９１＋２８．８０＝６２．７１kgである。
【００５１】
対照的に、本発明に従った製造方法によって得られた“合計の”重量は、それぞれのケースにおいて、圧力（１０バールの作動圧力）に耐えるためと真空に耐えるための外壁３の設計重量と、減少または下降した耐性係数の圧力（Ｐdesign＝１０バール）に耐える内壁１の設計重量との合計である（表４aと６、表８に与えられた重量の合計を参照のこと）。
【表８】
2009516129.tif 000012
【００５２】
このように、外径Dext６００mmで内容量VINT２００リットルの本発明に従ったタンクに対して、合計の重量（内壁＋外壁）は、３３．９１＋１７．７８＝５１．６９kgである。
【００５３】
それゆえ、本発明に従ったタンクは、（例えば、表７と８に表される重量と単純に比較すると）、前記タンクの安全係数を減らすことなく、従来技術よりもおよそ１７．５％以上の重量節減となる。
【００５４】
下の表９は、本発明に従ったそれぞれの形状に通用する重量節減のパーセンテージである。
【表９】
2009516129.tif 000013
【００５５】
このことは、本発明に従った製造方法により、ほとんどすべての形状において重量節減が可能となるということを示している。本発明に従った方法がタンクの重量の増加をもたらすケース（Dext＝５５０、６００または６５０リットルでVINT＝５０リットル、またはDext＝６５０でVINT＝１００リットル）においては、従来技術に従った方法が好ましい。本発明に従った方法は、本発明に従って得られたタンクの設計重量と、従来技術に従って得られたタンクの設計重量を比較するステップも含み、さらに、本発明に従って得られたタンクの設計重量が、従来技術に従って得られたタンクの重量と同じまたは少ない場合にのみ、本発明に従ったタンクを製造するステップも含む。
【００５６】
本発明は、２つの壁を持つどんなタイプのタンクにも、タンクの形状にかかわりなく適応し、外部の長さLext、外径Dext、外部の厚さEext、内部の直径DINT、内部の厚さEint、内部の容量VINT（図２を参照のこと）を有する。
【００５７】
本発明は、内壁と／またはステンレス製と／またはアルミニウムまたはその他のどんな材料からなる内壁をタンク内に持つタンクに適応する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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図式的な部分図を示している。
【図２】タンクの主な特質を図解している図１のタンクの、簡易化した部分図を示している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2009516129.tif 000017
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