(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温燃料特に水素用貯蔵容器であって、内側容器及び外側容器から成る二重壁構造、及びこれらの容器の間の空間に真空絶縁、多層絶縁及び冷却剤を通すことができる冷却導管を持っているものにおいて、冷却導管（９）が、多層絶縁（４ａ）と熱遮蔽（４ｂ）との間でこれらに接触して延び、かつ能動的に作動可能な閉じた冷却回路の構成部分であり、この冷却回路が、別の構成部分として、冷却剤を通されることができかつ内側容器（２）の内部に延びる冷却導管（７）を持ち、冷却剤がまず容器（１）の内部にある冷却導管（７）を通り、続いて内側容器（２）と外側容器（３）との間の冷却導管（９）を通ることを特徴とする、貯蔵容器。
【請求項２】
冷却回路が外部の冷却装置により作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の貯蔵容器。
【請求項３】
冷却装置（５）がパルス管冷却器又はスターリング冷却器であることを特徴とする、請求項２に記載の貯蔵容器。
【請求項４】
熱遮蔽（４ｂ）が熱伝導性金属から成ることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の貯蔵容器。
【請求項５】
熱遮蔽（４ｂ）が多層絶縁（４ａ）又は内側容器（２）を広範に完全に包囲していることを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の貯蔵容器。
【請求項６】
冷却剤が、低温燃料の温度に比較して低い温度で冷却回路へ供給され、ヘリウムガス又は窒素であることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の貯蔵容器。
【請求項７】
電子制御装置（８）が設けられ、この電子制御装置により冷却系統が、特に種々の個所における冷却剤の流速、流量及び温度に関係して制御可能であることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の貯蔵容器。
【請求項８】
内側容器（２）が無接触で磁気により吊るされていることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、低温燃料特に水素用貯蔵容器であって、内側容器及び外側容器から成る二重壁構造、及びこれらの容器の間の空間に真空絶縁、多層絶縁及び冷却剤を通すことができる冷却導管多層絶縁を持っているものに関する。
【０００２】
水素は、既に数時代以後将来の機関燃料とみなされている。航空機、自動車等のような種々の交通手段の機関における水素の貯蔵は、液体の形又は水素どろの形で最も有効である。液状水素は約２０°Ｋの温度で、水素どろは約１３．８°Ｋの温度で使用可能である。さて適当な手段によって、水素が貯蔵容器内でこの温度を可能な限り長く維持するのが保証されているようにする。
【０００３】
さて貯蔵容器又は低温媒体用導管を絶縁するため、間で作用する真空絶縁及びここに設けられる多層絶縁を持つ二重壁構造を設けることは、基本的に公知である。最初にあげた種類の容器はドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２２７７４号明細書から公知である。外側容器と内側容器との間の空間には、真空絶縁及び交互に重ねられる放射遮蔽箔の多数の層から成る超絶縁及び熱をよく伝導しない絶縁層が設けられている。この超絶縁包装体へ、撓む放出ガス導管が巻込まれている。従って容器内で蒸発するガスが、外部へ導かれる前に、放射遮蔽の冷却のため使用される。別の貯蔵容器は米国特許出願公開第４，２９２，０５２号明細書から公知である。容器又は導管の外側に熱絶縁材料例えば発泡プラスチックを適当な厚さで取付けることも公知である。自動車又は航空機に使用される貯蔵容器のかさばって大抵は重い絶縁は望ましくない。低温水素用貯蔵容器における今まで公知の絶縁手段は、更に費用のかかる構造にもかかわらず不充分である。これにより、比較的長い有効寿命では、貯蔵容器の内部において、貯蔵容器の最大作動圧力を超過するに至る量の水素が蒸発するので、過剰な水素を吹出さねばならず、このことは一方では燃料損失を意味し、他方ではある程度の危険を意味する。
【０００４】
従って本発明の基礎となっている課題は、低温燃料特に液状水素、又は水素どろ、他の低温燃料例えば液化天然ガス用の貯蔵容器を構成して、比較的長い有効寿命においてもこのように僅かな水素しか蒸発せず、必要な吹出しまでの時間が公知の装置におけるより著しく長いか又はもはや必要でないようにすることである。とりわけ外部への放射損失ができるだけ少ないようにする。
【０００５】
課された課題は、本発明によれば、冷却導管が、多層絶縁と熱遮蔽との間でこれらに接触して延び、かつ能動的に作動可能な閉じた冷却回路の構成部分であり、この冷却回路が、別の構成部分として、冷却剤を通されることができかつ内側容器の内部に延びる冷却導管を持ち、冷却剤がまず容器の内部にある冷却導管を通り、続いて内側容器と外側容器との間の冷却導管を通ることによって解決される。
【０００６】
本発明により構成される容器において考慮される多層絶縁及び別の熱遮蔽の冷却によって、放射損失が著しく減少されることができる。それにより貯蔵容器内の低温燃料の蒸発が少なくとも大幅に防止可能である。従って吹出しはもはや全く必要でないか、又は必要な吹出しまでの時間が今まで公知の貯蔵容器におけるより著しく長くなる。その際多層絶縁の冷却及び熱遮蔽の冷却が同時に行われる。
【０００７】
冷却回路が外部の冷却装置により特に簡単に効果的に作動可能であり、この冷却装置がパルス管冷却器又はスターリング冷却器である（請求項２及び３）。
【０００８】
熱遮蔽が熱伝導性金属例えばアルミニウムから成り、多層絶縁をできるだけ完全に包囲していると、熱遮蔽の効率が特に良好である（請求項４及び５）。
【０００９】
冷却剤として例えばヘリウムガス又は窒素が問題となる。その際冷却剤は、低温燃料の温度に比較して低い温度で冷却回路へ供給されることができる（請求項６）。これは、低温燃料と接触している容器内の冷却導管が冷却剤を通される時に、好都合である。この冷却導管が冷却回路から切離され、内側容器と外側容器との間にある冷却導管のみが冷却剤を通されると、冷却剤の温度が低温燃料の温度より若干だけ高いようにすることができる。
【００１０】
容器の内部にある冷却導管が冷却回路に接続されている場合、冷却剤がまず容器の内部にある冷却導管を通り、続いて内側容器と外側容器との間の冷却導管を通る（請求項７）ことによって、冷却剤例えばヘリウムガスの冷却能力が特によく利用される。
【００１１】
電子制御装置又は調整装置が設けられ、この装置により冷却系統が、特に種々の個所における冷却剤の流速、流量及び温度に関係して制御可能である（請求項８）と、最適な冷却のために更に有利である。
【００１２】
内側容器が無接触で磁気により吊るされている（請求項９）と、貯蔵容器の内部への熱伝達が更に減少される。
【００１３】
本発明のそれ以外の特徴、利点及び詳細は、本発明による貯蔵容器の実施例を示す図面により詳細に説明される。
【００１４】
ただ１つの図が示すように、貯蔵容器１は外側容器３と内側容器２から成っている。両方の容器２，３は同じ形状を持っており、例えば円筒状に構成されている。内側容器２と外側容器３との間隔は、貯蔵容器１全体に対してなるべく同じ大きさに選ばれている。両方の容器２，３はステンレス鋼，アルミニウム又はガラス繊維複合材から製造することができる。内側容器２と外側容器３との間隔は、数ｍ〜数ｃｍの程度である。
【００１５】
貯蔵容器１への液状燃料例えば水素又は水素どろ充填、及び機関例えば自動車機関の作動のためにその取出しは、本発明の対象ではない。従ってこれに関して必要な手段は図示及び説明されておらず、公知のように行うことができる。
【００１６】
両方の容器２，３の間の空間は、貯蔵容器１の内部空間の絶縁のために利用される。絶縁手段として、両方の容器２，３の間の空間に負圧を発生して維持することによる真空絶縁、及び容器２，３の間の空間における多層絶縁４ａ及び熱遮蔽４ｂが設けられている。多層絶縁４ａは、公知のように片側で反射するように設けられた箔例えばアルミニウムで被覆されている紙から成る多数の層から成っている。多層絶縁４ａは、例えば内側容器２の外側に設けられた層の１０〜２０層を含み、反射する側は内側容器２の表面に対して平行に向けられている。外側容器３から離れて、多層絶縁４ａが遮蔽４ｂにより包囲され、一方この熱遮蔽は外側容器３の内側から離れて設けられている。
【００１７】
熱遮蔽４ｂは内側容器２の形状に合わされ、従って丸い容器２の場合金属例えばアルミニウム又は熱を伝導しかつ反射しかつ低温に耐える材料から成る円筒状部分である。
【００１８】
熱遮蔽４ｂと多層絶縁４ａとの間に、冷却回路の構成部分である冷却導管９が延びている。冷却導管９は多層絶縁４ａの周りにらせん状に巻回をなして延び、多層絶縁４ａ及び熱遮蔽４ｂに接触している。冷却導管９は、更に後述される冷却剤を通される。
【００１９】
冷却回路は、パルス管冷却器又はスターリング冷却器とすることができる冷却装置５により作動せしめられる。パルス管冷却器は種々の実施形態で公知であり、これに関して例えば米国特許出願公開第５，７９１，１４９号又は米国特許第５，９６６，９４３号明細書から公知のパルス管冷却器が参照され、これらの冷却器は本発明の範囲内で使用可能である。パルス管冷却器により、冷却剤、燃料としての水素の場合、例えばヘリウムガスが、例えば１６°Ｋの温度に冷却され、冷却系統回路へ導かれる。
【００２０】
冷却回路の別の構成部分は、冷却装置５から適当に絶縁される導管６を経て供給可能で貯蔵容器１の内部に延びる冷却導管７であり、なるべくらせん状で、冷却剤により、貯蔵容器１の内部にある低温燃料を冷却する。図はらせん状に延びるただ１つの冷却導管７を概略的に示しているが、低温燃料の種々の充填レベルで貯蔵容器１にある燃料の効果的な冷却を保証するため、著しく複雑に構成される冷却導管系統を貯蔵容器１の内部に設けることができる。らせん形状の代わりに、輪状に延びる冷却導管７も貯蔵容器１の内部に設けることができる。冷却導管７の輪又はらせんは、燃料のざぶざぶ音を更に効果的に減少する。
【００２１】
冷却導管７は、特に貯蔵容器１の縦方向に延び、貯蔵容器１の導入部とは反射側の端部範囲で、別の冷却導管９へ通じ、この別の冷却導管９は、両方の容器２，３の間の空間で多層絶縁４ａの周りにらせん状に延びている。それにより最初の供給範囲へ冷却剤の戻りが行われる。適当に絶縁される別の導管１６を経て、貯蔵容器１の外部で、冷却装置５への冷却剤の戻りが行われる。
【００２２】
適当に設計される電子制御装置８を介して、例えば冷却剤の流量及び流速を考慮して、冷却系統の種々の個所における冷却剤の温度に関係して、冷却及び冷却能力の調整及び制御を行うことができる。従って例えば約１６°Ｋの温度を持つヘリウムガスが冷却又は冷却系統７へ供給されると、温度制御装置８により、約２０°Ｋの温度を持つヘリウムガスが容器２，３の間に延びる冷却導管９へ入るようにすることができる。ここで多層絶縁４ａ及び熱遮蔽４ｂの冷却が行われ、貯蔵容器から出る際例えば約２４°Ｋへのヘリウムガスの加熱が行われるようにすることができる。導管１６を経て、冷却装置５へのヘリウムガスの戻りが行われ、再び所望の初期温度への冷却が行われる。
【００２３】
貯蔵容器の図示しない変形例では、容器の内部にある冷却導管７を冷却回路から切離し、内側容器２と外側容器３との間の冷却導管９のみに冷却剤を供給することができる。必要な場合、（自動的に）冷却導管９を再び冷却回路へ接続することができる。冷却導管９が切離されていると、適当に高い温度にある冷却剤で冷却回路を作動させることができる。
【００２４】
本発明により、貯蔵容器１内に生じる燃料蒸気の場合によっては必要な吹出しまでの有効寿命を長くすることが直ちに可能である。能動的な冷却系統及び受動的な絶縁の適当な設計により、貯蔵容器内にある低温燃料の蒸発を大幅に減少することさえ可能である。蒸発する水素ガスは更に燃料電池を介して電流を発生し、この電流をパルス管冷却器の作動のために使用することができる。
【００２５】
周囲温度にある外側容器から冷たい内側容器への熱の伝達を更に減少するため、内側容器を超伝導体及び強い永久磁石により無接触に吊るすことができる。このような構造は既に文献において提案されており、これに関して例えば”ＬＨ２−Ｋｒｙｏｂｅｈａｅｌｔｅｒ  ｍｉｔ  ＨＴＳＳ−Ｌａｇｅｒｕｎｇ  ｄｅｓ  Ｉｎｎｅｎｔａｎｋｓ”，ＶＤＩ−Ｔａｇｕｎｇ  Ｋｒｙｏｔｅｃｈｎｉｋ，Ｇｅｌｓｅｎｋｉｒｃｈｅｎ，Ｏｋｔｏｂｅｒ  １９９８が参照される。
【００２６】
本発明により構成される燃料容器は、水素とは異なる燃料のためにも使用されることができる。例えば液化天然ガスが問題となり、この場合窒素が冷却剤として適している。
【００２７】
更に本発明により構成される貯蔵容器１の使用が自動車に限られないことも述べておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】  概略的にのみ示される貯蔵容器の縦断面を示す。容器外に設けられてこれと共同作用する冷却装置も示されている。
【図１】
0004873210.tif 000002