(57)【要約】【課題】  燃料としての水素の酸素との高い反応性のために、特に水素駆動乗物の安全な運行を可能にするのに役立つ保護を提供する。【解決手段】  収容室の中に入れられた燃料が、バリア層（１６）により、保護すべき接触エリア及び／又は接触エレメントから少なくとも部分的に分離されており、しかも、バリア層が、貯蔵された燃料よりも重い不燃性媒質から形成されているという特徴を有するリザーバにより達成される。これにより、保護すべき周囲からの水素の化学的・物理的分離が行われる。乗物、特に航空機においては、安全な運行をリザーバの適用により保証することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温燃料を入れるための密封状態でロック可能な収容室（１２）を有する極低温燃料用、特に水素用リザーバにおいて、
前記収容室（１２）の中に入れられた前記燃料を、バリア層（１６）により、保護すべき接触エリア及び／又は接触エレメントから少なくとも部分的に分離することができ、前記バリア層（１６）が、前記貯蔵された燃料よりも重い不燃性媒質から形成されていることを特徴とするリザーバ。
【請求項２】
前記バリア層（１６）が不活性ガスから形成されていることを特徴とする請求項１記載のリザーバ。
【請求項３】
前記バリア層（１６）がヘリウム（１５）から形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリザーバ。
【請求項４】
ヘリウム（１５）が、燃料、すなわち水素（１４）とともに、ヘリウム／水素混合物として、前記収容室（１２）の内部に供給されることを特徴とする請求項３記載のリザーバ。
【請求項５】
水素（１４）及びヘリウム（１５）が液体及び／又は気体の形で前記収容室（１２）の内部に供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項６】
ヘリウム（１５）が、化学的・物理的層（１６）として、一方では水素（１４）を分離し、危険な接触エリア、エレメント等を前記収容室（１２）の外側に形成し、しかも、ヘリウム（１５）がサンドイッチ状に前記リザーバ（１０、２１）の壁（１１）と前記収容室の内部に供給される水素（１４）との間に配置されていることを特徴とする請求項３〜５記載のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項７】
前記水素が前記バリア層（１６）により完全に囲まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項８】
前記収容室（１２）が不活性ガスを満たされたチャンバ（２２）により囲まれているという形態で、前記極低温燃料用収容室（１２）が周囲に関して完全にカプセル化されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項９】
前記壁（１１）と追加壁（２３）との間の前記チャンバ（２２）が収容室（２４）として形成されており、ヘリウム（１５）を満たされていることを特徴とする請求項８記載のリザーバ。
【請求項１０】
前記チャンバ（２２）が気密状態で提供されることを特徴とする請求項８又は９記載のリザーバ。
【請求項１１】
前記バリア層（１６）が前記リザーバ（１０、２１）と一体の部分であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項１２】
前記リザーバ（１０、２１）がタンクとして提供され、航空機の、特に飛行機（１８）の機体（１９）のエリアに配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項記載のリザーバ。
【請求項１３】
前記タンクが客室（２０）の上方に配置するようになっていることを特徴とする請求項１２記載のリザーバ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項記載の少なくとも１つのリザーバ（１０、２１）を有する乗物、特に航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温燃料を受け入れるための密封状態でロック可能な収容室を有する極低温燃料用、特に水素用リザーバに関する。さらに、本発明は、少なくとも１つの極低温燃料用リザーバを有する乗物、特に航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のリザーバは通常はあらゆる種類の乗物を駆動するために使用される燃料を貯蔵するために使用される。今日では、例えば、航空機は通常はケロシンにより駆動又は推進される。しかし、代替的形態のエネルギーを適用することが次第に所望され、必要になっている。一方では、航空機が大気の敏感な領域に及ぼす環境影響の増大と、それとの関連における汚染物質の排出の制限のための規制の強化によって、代替エネルギーを求めざるを得なくなっている。他方では、エネルギー需要を満たすための化石燃料、特にガソリンの入手可能性にも限界がある。従って、代替燃料の開発のためには、いわゆる極低温燃料が不可欠である。極低温燃料とは超低温の液体ガスである。
【０００３】
液体水素及び液体天然ガスは特に好適であることがすでに判明している。水素は特に環境に優しく、太陽エネルギー又は風力により得ることができるので、特に航空産業における開発はエネルギー源としての水素に主眼をおいている。
【０００４】
しかし、かかる燃料を受け入れ、貯蔵するためには、特別な安全規定を設けなければならない。特に水素は、特に気体状態において、酸素との高い反応性を示す。このことは、空気中に含まれる酸素と水素との接触により、爆燃、爆発等の形態の望ましくない反応が起こる可能性があることを意味している。しかし、通常のリザーバは、必要な信頼性とともに水素をその周囲から分離するのに十分なものではない。さらに、公知の通常は耐火性を有してないリザーバが提供する防火性は不十分なものにすぎない。特に水素の発火の場合は、火の拡大を抑えきれないことがあるので、水素タンクの周囲にも危険が及ぶ恐れがある。しかし、このことが、特に飛行機を運行する際には、受け入れられない安全脆弱性を招くことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、極低温燃料と危険な接触エリア及び／又は接触エレメントとを簡単かつ安全に分離する広く適用可能な単純なリザーバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、収容室（１２）の中に入れられた燃料を、バリア層（１６）により、保護すべき接触エリア及び／又は接触エレメントから少なくとも部分的に分離することができ、しかも、バリア層（１６）が、貯蔵された燃料よりも重い不燃性媒質から形成されているという点において、上記特徴を有するリザーバにより達成される。これにより、驚くほど簡単かつ安全な方法で、保護すべき周囲からの水素の分離が、すなわち、例えば、飛行機の客室の構造用構成材、短絡の危険のあるケーブル、水素に近接して配置され、荷重を受けている高温又は機械的に危険な状態にある構成材のような、危険な接触エリアからの水素の分離が行われる。これにより、危険な接触エリアを有するあらゆる種類の装置の操作がより安全になる。さらなる利点は、本発明によるリザーバが公知のリザーバに実質上基づくものであり、従って、それほど大きな努力なしで改造が可能なことである。さらに、重量のわずかな増加により、安全性をはるかに高めることもできる。
【０００７】
好ましくは、バリア層はヘリウムから形成されている。ヘリウムと水素との重量比により、完全に重力上の理由から、ヘリウムの天然のバリア層が水素の下方に形成され、その結果、不燃性ヘリウムの下方の全ての領域が確実に水素から分離される。この理由から、かかるリザーバは、リザーバが機体の客席の上方に配置されている航空機に配置するのに特に適している。
【０００８】
本発明のさらなる好ましい実施例においては、水素はバリア層により完全に囲まれている。これにより、貯蔵水素の側面及び／又は上方の危険な接触エリアも分離することができる。
【０００９】
収容室が不活性ガスを満たされたチャンバにより囲まれているという形態で、極低温燃料用収容室が周囲に関して完全にカプセル化されていることが効果的である。これにより、安全レベルがさらに高まることになる。
【００１０】
さらに、上記問題は、上記種類の少なくとも１つのリザーバを有する乗物により解決される。これにより、極低温燃料が保護すべき周囲から確実に分離されるので、乗物の運行の安全性の向上が保証される。たとえ火災が起こった場合でも、バリア層を備えた領域に火災が及ぶのを防止することができ、火災処理が容易になる。
【００１１】
本発明の更なる好ましい特徴及び実施例は、従属請求項及び説明から明らかになろう。特に好ましい実施例及び適用分野については、添付図面を参照して以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図示したリザーバは、例えば飛行機のような航空機に極低温燃料を貯蔵するために使用される。もちろん、リザーバがその他の分野においても、特に乗用車及びトラックの製造にも適用することができる。図示したリザーバは、その目的が何であれ、極低温燃料が使用される場合には適用可能であり、例えば、危険な接触エリア及び／又は接触エレメント、すなわち、例えば、航空機客室の構造用構成材、配線、加熱される又は機械的な危険を受ける構成材のような、保護すべき周囲から分離しなければならない、又はリザーバに隣接する使用荷重から分離しなければならない。
【００１３】
図１に示したリザーバ１０は円筒形タンクである。しかしタンクの形状は変えることができ、例えば球形又はその他の形状とすることもできる。タンクは、収容室１２を形成するために閉じることができる壁１１を有する。壁１１は１つ又は複数の層からなることができる。さらに、リザーバ１０は、例えば、制御及び／調節エレメント、及び／又は収容室１２の注排及び換気用エレメント、並びにポンプ等のような、図１には概略しか示していない全ての普通のエレメントを有する。
【００１４】
収容室１２の内部には、極低温燃料が入っている。通常、かかるリザーバ１０には水素１４が満たされている。図においては、水素１４は主としては液体の形態で存在している（ＬＨ2、波線により表示）。液体水素１４の上方の空のスペースには気体水素１４（点により表示）が満たされている。水素１４に加えて、水素１４よりも重い媒質が収容室１３の中に存在している。この媒質は、好ましくは、例えばヘリウム（Ｈｅ）１５のような、不活性ガスである。ヘリウム１５は水素１４よりもかなり重く、その結果、水素の全ての（液体及び気体）部分が、収容室１２の中の通常は液体のヘリウム塊の上方に集められる。従って、不燃性ヘリウム１５は、ヘリウム１５の反対側に配置されたバリア１６を水素１４と周囲１７との間に形成する。一方、酸素の特に気体部分との反応性が高いために、バリア１６は、バリア１６の反対側に配置され、しかも収容室１２の内部に配置された構成材等から酸素１４を分離することもできる。
【００１５】
図１に示したリザーバ１０は、極低温燃料が客室２０の上方の機体１９の領域内のリザーバ１０の中に貯蔵されている航空機１８に特に適用可能である（例えば、図３及び４を参照）。好ましくは、いくつかのリザーバ１０が相互に前後左右に配置されている。バリア１６により、リザーバ１０の中の酸素１４は、例えば、機体１９の構造材のような、危険な接触エリアから化学的・物理的に安全に分離され、その結果、たとえ水素１４が燃焼した場合にも、水素は上側に燃え上がることになる。しかし、バリア１６の下方の領域は火災から遮断される。
【００１６】
危険な接触エレメント及び／又は接触表面が、例えば、水素１４の側面又は上方に配置されているので、重力条件の下で水素／ヘリウム混合物から形成されているバリアが十分ではない場合は、図２から分かるように、リザーバ２１は追加チャンバ２２を有することもできる。この目的のために、リザーバ１０は、図１に示したように、外部層を外見上形成する追加壁により完全に囲まれている。壁１１に対する壁２３の距離によって、別の収容室２４が形成される。収容室１２の代替又は追加であるこの収容室２４の中には、不活性ガスが存在している。これにより、保護チャンバの形態の保護バリア層が水素チャンバを囲んで形成される。これにより、水素の化学的・物理的及び機械的複合分離が可能になる。図２においては、収容室１２には、大部分が液体の形態で（波線により表示）、小部分が気体の形態で（点により表示）存在している水素１４が満たされている。随意的に、収容室１２の中には、ヘリウム１５がまだ存在していてもよい。収容室２４の中には、ヘリウム１５（点線により表示）が主として液体の形態で存在しているが、しかし選択的に気体の形態又は液体／気体混合物の形態でも存在している。
【００１７】
航空機１８の中のリザーバ１０、２１の図示した位置に代替又は追加して、例えば、操縦室２５と客室２０との間、及び翼２６の領域の中のような、機体（胴体）の前部エリアにも、これらのリザーバを配置することができる。リザーバ１０、２１は、宇宙船、発電所又は造船の分野に適用することもできる。
【００１８】
用語「からなる」はその他のエレメント又は段階を排除するものではなく、用語「１つの」は複数を排除するものではない。異なる実施例との関連で説明した全てのエレメントも組み合わせることができる。
【００１９】
特許請求の範囲の参照符号は特許請求の範囲を制限するものではないと解釈するものとするということにも注意するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】リザーバの第１の実施例の側断面図である。
【図２】リザーバの別の実施例の側断面図である。
【図３】機体の客室の上方に配置されたリザーバを有する航空機の側面図である。
【図４】図３による航空機の平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０：リザーバ
１１：壁
１２、１３：収容室
１４：水素
１５：ヘリウム
１６：バリア層
１８：飛行機
１９：機体
２０：客室  
２１：リザーバ
２２：チャンバ
２３：追加壁
２４：収容室
２５：操縦室
２６：翼
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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