(57)【要約】  簡単に形成することができて、最適化された内部構造を有する貯蔵容器を提供するために、貯蔵容器が以下のもの：貯蔵容器の内部空間を包囲する外壁；貯蔵容器の内部に配置された、貯蔵材料を収容するための１つ又は複数の収容パイプ；貯蔵接続端（これを用いて１つ又は複数の収容パイプの内部に配置されている収容領域が貯蔵容器の外部からアクセス可能となる）；及び／又は分配構造（これを用いて貯蔵接続端と１つ又は複数の収容パイプの内部の貯蔵領域との間に流体的に有効な接続が形成される）；を有し、ａ）外壁及び／又はｂ）１つ又は複数の収容パイプ及び／又はｃ）貯蔵接続端及び／又はｄ）分配構造が、たとえば３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、一緒になって一体的に形成される、かつ／又は、一緒に唯一の方法ステップにおいて形成される、ことが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵容器（１３０）であって、
−前記貯蔵容器（１３０）の内部空間（１３４）を包囲する外壁（１６６）と、
−前記貯蔵容器（１３０）の前記内部空間（１３４）内に配置された、貯蔵材料を収容するための１つ又は複数の収容パイプ（１７０）と、
−貯蔵接続端（１４０）であって、当該貯蔵接続端によって、前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）の内部に配置されている貯蔵領域（１３６）が、前記貯蔵容器（１３０）の外部からアクセス可能である、貯蔵接続端（１４０）と、及び／又は、
−分配構造（１８２）であって、当該分配構造によって、前記貯蔵接続端（１４０）と前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）の内部の前記貯蔵領域（１３６）との間に流体的に有効な接続が形成される、分配構造（１８２）と、
を有し、
ａ）前記外壁（１６６）及び／又はｂ）前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）及び／又はｃ）前記貯蔵接続端（１４０）及び／又はｄ）前記分配構造（１８２）が、たとえば３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、一緒になって一体的に形成されている、かつ／又は、一緒に唯一の方法ステップにおいて形成されている、
貯蔵容器（１３０）。
【請求項２】
前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）が、１つ又は複数のウェブ（１７４）によって互いに対してかつ／又は前記外壁（１６６）に対して固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項３】
前記１つ又は複数のウェブ（１７４）が、熱伝導構造（１７６）及び／又は前記貯蔵容器（１３０）の支持構造を形成する、ことを特徴とする請求項２に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項４】
前記貯蔵容器（１３０）、特に前記外壁（１６６）、前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）及び／又は１つ又は複数のウェブ（１７４）が、金属材料、特にアルミニウム材料を有する又はから形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項５】
前記外壁（１６６）及び／又は前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）が中空円筒状、特に中空真円筒状に形成されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項６】
前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）が、水素化物貯蔵材料によって、特にペレット形状で、充填されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項７】
前記貯蔵容器（１３０）の内部空間（１３４）の、前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）を包囲する部分と、前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）の１つ又は複数の内部空間（１３４）とが、流体的に有効に互いに分離されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の貯蔵容器（１３０）。
【請求項８】
対象、特に車両（１０２）のコンポーネント、を温度調節する温度調節装置（１００）であって、
−熱伝達媒体のための循環部（１２２）と、
−前記循環部（１２２）内へ結合された温度調節すべき対象、又は、温度調節すべき対象を前記循環部（１２２）内へ結合するためのインターフェイスと、
−貯蔵容器（１３０）、特に請求項１から７のいずれか１項に記載の貯蔵容器（１３０）であって、当該貯蔵容器（１３０）へ２つの媒体流が互いに独立して供給可能であり、当該貯蔵容器（１３０）へ一方で、前記熱伝達媒体が供給可能であり、当該貯蔵容器（１３０）へ他方で、前記熱伝達媒体とは異なる貯蔵すべき媒体が供給可能である、貯蔵容器（１３０）と、
−ポンプ（１２４）及び１つ又は複数の弁装置（１４８）であって、これらを用いて前記熱伝達媒体が、選択的にかつ／又は相前後して、熱伝達体（１２６）、貯蔵容器（１３０）及び／又は前記温度調節すべき対象へ供給可能である、ポンプ（１２４）及び１つ又は複数の弁装置（１４８）と、
を有する、温度調節装置（１００）。
【請求項９】
前記温度調節装置（１００）が制御装置（１５６）を有し、前記制御装置によって、前記ポンプ（１２４）及び／又は前記１つ又は複数の弁装置（１４８）が加熱動作へ移行するように構成されており、前記加熱動作において、
ａ）前記貯蔵容器（１３０）へ前記貯蔵すべき媒体及び熱伝達媒体が供給され、かつ
ｂ）前記熱伝達媒体が次に、前記温度調節すべき対象へ供給される、
ことを特徴とする請求項８に記載の温度調節装置（１００）。
【請求項１０】
前記温度調節装置（１００）が制御装置（１５６）を有し、前記制御装置によって、前記ポンプ（１２４）及び／又は前記１つ又は複数の弁装置（１４８）が冷却動作へ移行するように構成されており、前記冷却動作において、
ａ）前記貯蔵容器（１３０）へ熱伝達媒体が供給され、
ｂ）前記貯蔵すべき媒体が前記貯蔵容器（１３０）から取り出され、かつ
ｃ）前記熱伝達媒体が次に、前記温度調節すべき対象及び／又は前記熱伝達体（１２６）へ供給される、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の温度調節装置（１００）。
【請求項１１】
車両（１０２）、特に電気的に駆動される又は電気的に支援される２輪、３輪又は４輪の自転車であって、
−燃料電池装置（１０６）と、
−前記燃料電池装置（１０６）用の燃料を貯蔵するためのリザーバ（１０８）と、
−前記燃料電池装置（１０６）を温度調節するための、請求項８から１０のいずれか１項に記載の温度調節装置（１００）と、
を有する、車両（１０２）。
【請求項１２】
貯蔵容器（１３０）を形成する方法であって、
ａ）外壁（１６６）及び／又はｂ）１つ又は複数の収容パイプ（１７０）及び／又はｃ）貯蔵接続端（１４０）及び／又はｄ）分配構造（１８２）を、一体的な構成部分としてかつ／又は唯一の方法ステップにおいて、たとえば３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、形成する、
ことを含む、方法。
【請求項１３】
前記外壁（１６６）及び前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）が、前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）を前記外壁（１６６）へ結合及び／又は固定するためのウェブ（１７４）と共に形成される、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記外壁（１６６）及び前記１つ又は複数の収容パイプ（１７０）が、金属材料、特にアルミニウム合金から、形成される、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
温度調節方法であって、
−熱伝達媒体を、貯蔵容器（１３０）を通して案内することによって加熱し、同時に前記貯蔵容器内へ他の媒体が貯蔵するために導入され、又は、
−熱伝達媒体を、貯蔵容器（１３０）を通して案内することによって冷却し、同時に前記貯蔵容器からその中に貯蔵されている媒体が取り出され、
−前記熱伝達媒体を、温度調節すべき対象へ供給する、
ことを含む、温度調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば水素を貯蔵するために使用することができる、貯蔵容器に関する。貯蔵容器は、特に温度調節装置内で使用することができ、その温度調節装置は車両、たとえば自転車内で使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
金属水素化物によって燃料電池冷間始動する装置と方法が、たとえば独国特許出願公開第１０３１７１２３（Ｂ４）号から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３１７１２３（Ｂ４）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、簡単に形成することができ、かつ最適な内部構造を有する貯蔵容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば貯蔵容器によって解決され、その貯蔵容器は以下のものを有する：
貯蔵容器の内部空間を包囲する外壁
貯蔵容器の内部空間内に配置されている、貯蔵材料を収容するための１つ又は複数の収容パイプ、
貯蔵接続端、これを用いて、１つ又は複数の収容パイプの内部に配置されている貯蔵領域が、貯蔵容器の外部からアクセス可能となる；及び／又は
分配構造、これを用いて貯蔵接続端と、１つ又は複数の収容パイプの内部の貯蔵領域との間に流体的に有効な接続が形成される、
その場合にａ）外壁及び／又はｂ）１つ又は複数の収容パイプ及び／又はｃ）貯蔵接続端及び／又はｄ）分配構造が、たとえば３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、一緒になって一体的に形成されている、かつ／又は、一緒に唯一の方法ステップにおいて形成されている。
【０００６】
それによって貯蔵容器は、好ましくは最適化された内部構造を有し、さらに簡単に形成することができる。
【０００７】
一体的な形成というのは、特に、上述したコンポーネントをこれらのコンポーネントの間の移行箇所に継目箇所、溶接継目などが設けられないように、形成することである。特にトモグラフィ、超音波、冶金研磨などによって、好ましくは材料遷移又はコンポーネント遷移は確認できない。
【０００８】
本発明の形態において、１つ又は複数の収容パイプは、１つ又は複数のウェブによって互いに対してかつ／又は外壁に対して固定されている。
【０００９】
特に１つ又は複数の収容パイプは、１つ又は複数のウェブによって、互いに対して離間してかつ／又は外壁に対して離間して、貯蔵容器の内部空間内に配置かつ／又は固定されている。
【００１０】
１つ又は複数の収容パイプ、１つ又は複数のウェブ及び外壁が、特に３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、一緒になって一体的に形成されると、かつ／又は、一緒に唯一の方法ステップにおいて形成されると、効果的であり得る。
【００１１】
貯蔵容器の個々のあるいは複数の構成部分を、一体的な構成部分としてかつ／又は唯一の方法ステップにおいて形成することによって、好ましくはそれ以降の後加工を回避し、あるいは少なくともこれに関する手間を減少させることができる。
【００１２】
特に、技術的かつ／又は幾何学的に複雑な、貯蔵容器の構成部分を一体的に、たとえば３Ｄプリント方法において、形成することができる。
【００１３】
特に、分配構造は、それ自体を又は貯蔵容器の他のコンポーネント／構成部分と共に、３Ｄプリント方法において形成することができる。
【００１４】
好ましくは、選択された形成方法によって溶接継目を回避し、あるいは少なくともその数を減少させることがえきる。それによって好ましくはエラーの発生が少なくなり、かつ製造コストが低下する。
【００１５】
好ましくは幾何学的に小さい寸法、間隔のつまった構造などを実現することができる。
【００１６】
その代わりに又はそれに加えて、貯蔵容器の１つ又は複数のコンポーネント／構成部分を他の方法によって、たとえば射出成形、型による鋳造などによって、形成することができる。
【００１７】
分配構造は、特に、貯蔵接続端を介して供給された媒体を収容パイプへ分配することができるようにするために、流れを複数の支流に分ける分配集合点である。
【００１８】
特に、分配構造は、貯蔵接続端から複数の接続通路へと流れを複数の支流に分けることを有することができる。
【００１９】
好ましくは、分配構造は、収容パイプの２つの終端領域のうちの１つの中に配置及び／又は形成されている。
【００２０】
収容パイプは、分配構造とは逆の終端領域において、好ましくは貯蔵材料の充填後に、特に閉鎖部材、閉鎖キャップ又は類似のものによって、閉鎖される。
【００２１】
１つ又は複数のウェブは、好ましくは熱伝導構造及び／又は貯蔵容器の支持構造を形成する。
【００２２】
貯蔵容器、特に外壁、１つ又は複数の収容パイプ及び／又は１つ又は複数のウェブは、金属材料、特にアルミニウム材料を有する又はから形成することができる。
【００２３】
アルミニウム材料は、特にアルミニウム合金、たとえばＡｌＳｉ10Ｍｇである。
【００２４】
外壁は、好ましくは少なくとも約０．８ｍｍ、たとえば少なくとも約１ｍｍ、好ましくは約１．５ｍｍの材厚を有している。
【００２５】
さらに、外壁の材料厚が最大で約３ｍｍ、特に最大で約２ｍｍ、たとえば約１．５ｍｍであると、効果的であり得る。
【００２６】
１つ又は複数の収容パイプは、好ましくは、少なくとも約０．８ｍｍ、好ましくは少なくとも約１ｍｍ、かつ／又は最大で約３ｍｍ、たとえば最大で約２ｍｍの材料厚を有している。好ましくは、１つ又は複数の収容パイプの材料厚は、約１．５ｍｍである。
【００２７】
「約」と言う概念及び「少なくともほぼ」という表現は、特にそれぞれ記載される値の最大で２０％、たとえば最大で１０％の偏差を表すとして理解されるべきである。
【００２８】
ウェブの材料厚は、好ましくは少なくとも約０．５ｍｍかつ／又は最大で約２ｍｍ、たとえば約１ｍｍである。好ましくはウェブの材料厚は、外壁及び／又は１つ又は複数の収容パイプの材料厚よりも小さい。
【００２９】
１つ又は複数のウェブは、貯蔵容器の内部空間内に、特に１つ又は複数の収容パイプを包囲する貫流領域内に、特にフィン及び／又は流れガイド部材を形成する。
【００３０】
貯蔵容器が７つの収容パイプを有し、それらが特に同一の直径を有していると、効果的であり得る。
【００３１】
貯蔵容器の長手軸線に関して両側に、好ましくは終端キャップが配置及び／又は形成されている。
【００３２】
これらの終端キャップは、貯蔵すべき媒体及び／又は熱伝達媒体を供給及び／又は搬出するための、たとえば円錐状の終端セクション及び／又は接続セクションを有している。
【００３３】
外壁及び／又は１つ又は複数の収容パイプは、好ましくは中空円筒状、特に中空真円筒状に形成されている。
【００３４】
１つ又は複数の収容パイプが、水素化物貯蔵材料によって、特にペレット形状で、充填されていると、効果的であり得る。
【００３５】
好ましくは貯蔵材料、特に水素化物貯蔵材料は、グラファイト成分を有しており、それによって特に熱伝導を最適化することができる。
【００３６】
貯蔵材料を収容するために収容パイプは、好ましくは、たとえば３００ｇの貯蔵材料、特に水素化物貯蔵材料を収容できるように、寸法設計されている。
【００３７】
充填物なしの貯蔵容器の質量全体は、好ましくは少なくとも約２００ｇ、たとえば少なくとも約３００ｇ、特に約３５０ｇである。さらに、質量全体は最大で約５００ｇ、たとえば最大で約４００ｇとすることができる。
【００３８】
貯蔵容器は、特に水素貯蔵容器である。
【００３９】
貯蔵材料は、好ましくは水素化ホウ素ナトリウム、特に準安定の水素化ホウ素ナトリウム溶液である。
【００４０】
さらに、貯蔵材料は水素化マグネシウムとすることができる。特に水素化マグネシウムは、ペースト状の貯蔵材料である。
【００４１】
さらに、貯蔵材料として、特にＬａ−Ｎｉベースの、金属水素化物を使用することができる。
【００４２】
さらに、貯蔵材料としてチタン−鉄−化合物を設けることができる。
【００４３】
貯蔵容器の内部空間の、１つ又は複数の収容パイプを包囲する部分と、１つ又は複数の収容パイプの１つ又は複数の内部空間とは、好ましくは流体的に有効に互いに分離されている。
【００４４】
特に貯蔵容器は、媒体を、内部空間の、１つ又は複数の収容パイプを包囲する部分、及び、１つ又は複数の収容パイプの内部空間へ、別々に案内しかつ／又は排出するための、別体のアクセスノズル及び／又は接続端管及び／又はその他の接続部材を有している。
【００４５】
貯蔵容器、特に貯蔵容器の内部空間の、１つ又は複数の収容パイプを包囲する部分は、好ましくは熱伝達媒体によって貫流可能である。熱伝達媒体をそれぞれ供給及び搬出するための入口及び出口は、好ましくは貯蔵容器の互いに対向する側に、特に端部に、配置されている。
【００４６】
貯蔵すべき媒体は、特に唯一の入口を介して、１つ又は複数の収容パイプの内部空間内へ導入可能であり、あるいはそれから取り出し可能である。
【００４７】
１つ又は複数の収容パイプの内部空間は、特に貯蔵容器の貯蔵領域を形成する。
【００４８】
内部空間の、１つ又は複数の収容パイプを包囲する部分は、特に貫流領域を形成する。
【００４９】
好ましくは、貫流領域は、たとえば水として、あるいはグリコールとして、あるいは水−グリコール混合物として形成された熱伝達媒体によって貫流可能である。
【００５０】
本発明に係る貯蔵容器は、対象、特に車両のコンポーネント、を温度調節するための温度調節装置内で使用するのに特に適している。
【００５１】
したがって本発明は、温度調節装置にも関するものであって、その温度調節装置は好ましくは上述した貯蔵容器の１つ又は複数を有している。
【００５２】
温度調節装置は、さらに、好ましくは以下のものを有している：
【００５３】
熱伝達媒体用の循環部；
循環部内へ結合された温度調節すべき対象、又は、温度調節すべき対象を循環部内へ結合するためのインターフェイス；
少なくとも１つの貯蔵容器、特に少なくとも１つの本発明に係る貯蔵容器であって、貯蔵容器へ２つの媒体が互いに独立して供給可能であり、貯蔵容器へ一方で、熱伝達媒体が供給可能であり、かつ、貯蔵容器へ他方で、熱伝達媒体とは異なる貯蔵すべき媒体が供給可能であり；
ポンプと１つ又は複数の弁装置であって、それらを用いて熱伝達媒体が選択的かつ／又は次々と熱伝達体、貯蔵容器及び／又は温度調節すべき対象へ供給可能である。
【００５４】
選択的に、好ましくは循環部内へ結合された熱伝達体は、熱伝達媒体によって熱を放出又は救出するために設けられている。
【００５５】
熱伝達媒体用の循環部は、特に１つ又は複数の導管を有し、その導管が特に熱伝達体、貯蔵容器及び／又は温度調節すべき対象を互いに接続する。好ましくは、循環部は、熱伝達媒体を閉鎖的にかつ外部と接触なしで案内することができるようにするために、流体密に形成されている。
【００５６】
循環部は、たとえば、特に循環部内の熱伝達媒体の温度に基づく膨張を補償するために、補償容器を有することができる。
【００５７】
熱伝達体は、特に空気対液体の熱伝達器である。特に、熱伝達体を提供するために、複数の空気対液体の熱伝達ユニット、たとえばいわゆるクーラーを、設けることができる。
【００５８】
熱伝達体を通して周囲空気を案内し、それに伴って熱を周囲空気から熱伝達媒体へ又はその逆に効率的に伝達することができるようにするために、１つ又は複数のベンチレータ（ファン）が設けられていると、効果的であり得る。
【００５９】
温度調節すべき対象は、特に燃料電池装置、バッテリ装置、パワーエレクトロニクス装置、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ、制御装置及び／又はその他の温度的に問題となるコンポーネントである。
【００６０】
もちろん温度調節すべき複数の対象を、１つの循環部内へ結合することもできる。
【００６１】
ポンプ及び／又は弁装置によって適切に駆動することにより、特に温度調節すべき対象は、特に温度調節すべき対象が熱伝達媒体によって貫流されることにより、個別にあるいは同時にかつ／又は互いに独立して温度調節することができる。
【００６２】
ポンプは特に、液体として形成されている熱伝達媒体を駆動するために、液体ポンプである。
【００６３】
特にポンプは、従来の水ポンプである。
【００６４】
本発明の形態において、温度調節装置は制御装置を有することができ、その制御装置によって、ポンプ及び／又は１つ又は複数の弁装置は、加熱動作へ移行するように構成されており、その加熱動作においてａ）貯蔵容器へ貯蔵すべき媒体と熱伝達媒体が供給され、かつｂ）次に熱伝達媒体が温度調節すべき対象へ供給される。
【００６５】
貯蔵すべき媒体を貯蔵容器へ供給することによって、特に、１つ又は複数の収容パイプ内に発熱反応が生じる。その場合に遊離する熱は、特に貯蔵容器を通して案内される熱伝達媒体へ伝達されて、最終的に温度調節すべき対象の温度調節に利用される。
【００６６】
その代わりに又はそれに加えて、温度調節装置が制御装置を有することができ、その制御装置によって、ポンプ及び／又は１つ又は複数の弁装置は、冷却動作へ移行するように構成されており、その冷却動作においてａ）貯蔵容器へ熱伝達媒体が供給され、ｂ）貯蔵すべき媒体が貯蔵容器から取り出され、かつｃ）次に熱伝達媒体が温度調節すべき対象及び／又は熱伝達体へ供給される。
【００６７】
貯蔵すべき媒体を貯蔵容器から取り出すことによって、特に、吸熱反応が生じるので、貯蔵容器を通って案内される熱伝達媒体が冷却される。この冷却された熱伝達媒体は、最終的に対象を温度調節するために利用することができる。その代わりに又はそれに加えて、熱伝達体によって周囲からの熱が熱伝達媒体へ伝達され、かつ貯蔵装置を放出するために貯蔵容器へ供給される。
【００６８】
さらに、たとえば貯蔵容器の利用に加えて又は貯蔵容器を迂回して、熱伝達媒体によって温度調節すべき対象から熱を吸収して、熱伝達体によって周囲へ放出することができる。
【００６９】
温度調節装置は、特に車両、たとえば自転車内で使用するのに適している。
【００７０】
自転車は、特に電気的に駆動される又は電気的に支援される２輪車、３輪車又は４輪車である。たとえば２輪又は３輪又は４輪の荷物自転車である。
【００７１】
好ましくは、車両は、以下のものを有する：
燃料電池装置；
燃料電池装置用の燃料を貯蔵するためのリザーバ；
燃料電池装置及び／又はバッテリ装置及び／又はパワーエレクトロニクス装置及び／又は制御装置を温度調節するための温度調節装置、特に本発明に係る温度調節装置。
【００７２】
温度調節装置は、さらに、好ましくは自動車、特に乗用車などにも使用可能である。
【００７３】
本発明は、さらに、貯蔵容器を形成する方法に関する。
【００７４】
これに関して本発明の課題は、最適化された内部構造を有する貯蔵容器を簡単に形成することができる方法を提供することである。
【００７５】
本発明によれば、この課題は、貯蔵容器を形成する方法において以下のことが行われることにより、解決される：
ａ）外壁及び／又はｂ）１つ又は複数の収容パイプ及び／又はｃ）貯蔵接続端及び／又はｄ）分配構造を、たとえば３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法によって、一体的な構成部分としてかつ／又は唯一の方法ステップにおいて形成する。
【００７６】
本発明に係る方法は、好ましくは、貯蔵容器、温度調節装置及び／又は車両に関連して記述された特徴及び／又は利点の個々のものあるいは複数を有している。
【００７７】
外壁及び１つ又は複数の収容パイプが、１つ又は複数の収容パイプを外壁に結合かつ／又は固定するために、ウェブと共に形成されると、効果的であり得る。
【００７８】
外壁及び１つ又は複数の収容パイプは、好ましくは金属材料、特にアルミニウム材料、たとえばアルミニウム合金から形成される。
【００７９】
貯蔵容器を形成するために、特に以下に記述する方法ステップの１つ又は複数又はすべてを実施することができる：
ａ）外壁を形成する
ｂ）収容パイプを形成する
ｃ）ウェブを形成する
ｄ）分配構造を形成する
ｅ）貯蔵接続端を形成する
ｆ）第１の終端キャップを形成する
ｇ）第２の終端キャップを形成する
ｈ）閉鎖部材を形成する
ｉ）貯蔵容器の上述した構成部分／コンポーネントａ）からｆ）の複数、特にすべてを結合する
ｊ）収容パイプに貯蔵材料を充填する
ｋ）収容パイプの片側を閉鎖するために閉鎖部材を配置する
ｌ）１つ又は複数の終端キャップを、特に固定溶接又は接着によって配置する。
【００８０】
方法ステップａ）からｆ）が唯一の方法ステップとして一緒に実施されると、効果的であり得る。
【００８１】
さらに、少なくとも方法ステップａ）からｅ）を、共通の１つの方法ステップとして実施することができる。
【００８２】
貯蔵容器の複数の構成部分／コンポーネントを形成する方法ステップは、特に３Ｄプリント方法又は押し出しプレス方法である。
【００８３】
特にコンポーネント／構成部分ａ）からｈ）の個々のものだけが唯一の方法ステップにおいて形成される場合には、好ましくは後続の方法ステップにおいて、残りの構成部分／コンポーネントとの結合、特に溶接結合又は接着結合が形成される。
【００８４】
さらに、本発明は、温度調節すべき対象を温度調節する温度調節方法に関する。
【００８５】
これに関する本発明の課題は、対象の簡単かつ効率的な温度調節を可能にする温度調節方法を提供することである。
【００８６】
この課題は、本発明によれば、以下のものを有する温度調節方法によって解決される：
貯蔵容器を通して熱伝達媒体を案内することによって熱伝達媒体を加熱し、同時にその貯蔵容器内へ他の媒体が貯蔵するために導入され、又は
貯蔵容器を通して熱伝達媒体を案内することによって熱伝達媒体を冷却し、同時にその貯蔵容器からその中に貯蔵されている媒体が取り出され、
熱伝達媒体を温度調節すべき対象へ供給する。
【００８７】
そのために貯蔵容器の内部には、特に貯蔵材料が配置されており、その貯蔵材料は、他の媒体と共に発熱反応する、かつ／又は、中に貯蔵されている媒体を取り出す際に吸熱反応する。
【００８８】
貯蔵材料は、特に水素化物貯蔵材料である。
【００８９】
貯蔵容器は、好ましくは、燃料電池装置の放出圧力が供給圧力より大きく、あるいは少なくとも同じ大きさであるように、駆動される。それによって、貯蔵された媒体、特に水素は、燃料電池装置内で好ましくは完全に使用することができる。
【００９０】
貯蔵容器に貯蔵すべき媒体、特に水素を装填するために、好ましくは、燃料電池供給圧力を少なくとも約０．０５ＭＰａ（０．５ｂａｒ）、たとえば約０．１ＭＰａ（１ｂａｒ）上回る圧力が選択される。好ましくは、貯蔵容器に貯蔵すべき媒体を装填するための圧力は、約０．５ＭＰａ（５ｂａｒ）よりも低く、たとえば約０．３ＭＰａ（３ｂａｒ）よりも低い。それによって温度調節装置は、好ましくは、貯蔵材料として任意の既知の水素貯蔵材料によって駆動可能である。
【００９１】
熱伝達媒体は、ガス状又は液状であってもよい。
【００９２】
温度調節装置の、特に貯蔵容器の、１つ又は複数の構成部分は、好ましくは、温度調節すべき対象から、空間的に分離されている又は空間的に分離可能である。
【００９３】
特に、それによって、たとえば夏期において温度調節装置が燃料電池装置を迅速に加熱するために必要とされない場合に、重量を削減するために簡単な取り外しを実現することができる。
【００９４】
原則的に、貯蔵容器及び／又は温度調節装置は、任意の水素負荷、特に固定及び可搬の適用のために、適している。
【００９５】
たとえば小型車両、電気自転車、電気荷物自転車、陸上車両、航空機、船舶及び宇宙航空機内で使用することができる。
【００９６】
本発明の他の好ましい特徴及び／又は利点が、例示的な実施形態についての以下の説明及び図面のなかの描写の対象を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】燃料電池装置を温度調節するための温度調節装置の構造を図式的に示している。
【図２】図１に示す温度調節装置の貯蔵容器の代替的な実施形態を図式的に示す側面図である。
【図３】図２の貯蔵容器を、図２の矢印３の方向に見た図式的な上面図である。
【図４】図２の貯蔵容器の収容パイプ、分配構造及び貯蔵接続端を図式的に示す斜視図である。
【図５】図４の収容パイプ、分配構造及び貯蔵接続端を図式的に示す縦断面図である。
【図６】図４の貯蔵接続端と分配構造の前側を図式的に示す上面図である。
【図７】貯蔵容器を形成する第１の方法を説明するフローチャートである。
【図８】貯蔵容器を形成する第２の方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００９８】
すべての図において、同一又は機能的に等価の部材には、同一の参照符号が設けられている。
【００９９】
図１に図式的に示される、全体を符号１００で示す温度調節装置の実施形態は、たとえば車両１０２内で使用される。特に車両１０２は、電気的に駆動される自転車１０４とすることができる。
【０１００】
車両１０２は、たとえば燃料電池装置１０６を有しており、それを用いて（図示されない）電気モータを駆動するための電気エネルギが調達可能である。
【０１０１】
さらに車両１０２は、たとえば燃料電池装置１０６へ供給するための燃料用のリザーバ１０８を有している。リザーバ１０８は、特に水素タンク１１０である。
【０１０２】
空気供給１１２を介して燃料電池装置１０６へ、燃料電池装置１０６を駆動するための酸化剤を供給可能である。
【０１０３】
燃料供給１１４を介してリザーバ１０８から燃料が、燃料電池装置１０６へ供給可能である。
【０１０４】
温度調節装置１００は、たとえば温度調節するためだけに設けることができる。しかし温度調節装置１００が、１つ又は複数の他のコンポーネント、特に燃料電池装置１０６を有することもできる。その場合に温度調節装置１００は、たとえばエネルギ変換器である。
【０１０５】
好ましくは温度調節装置１００及び／又は車両１０２は、タンク接続端１１６を有しており、それを介してリザーバ１０８に燃料、特に水素を充填することができる。
【０１０６】
リザーバ１０８は、燃料供給１１４の燃料導管１１８と好ましくは取り外し可能に結合されている。それによってリザーバ１０８は、たとえば空のリザーバ１０８を満たされたリザーバ１０８と交換するために、特に交換可能である。
【０１０７】
そして燃料電池装置１０６には、燃料電池装置１０６内で発生した排ガスを搬出することができるようにするために、さらに排気導出ライン１２０が対応づけられている。
【０１０８】
温度調節装置１００は、特に、燃料電池装置１０６の駆動中に必要な温度限界を維持するために、用いられる。
【０１０９】
そのために燃料電池装置１０６は、温度調節装置１００によって好ましくは選択的に加熱可能又は冷却可能である。
【０１１０】
燃料電池装置１０６は、特に熱伝達媒体の循環部１２２内に組み込まれている。
【０１１１】
循環部１２２によって特に熱伝達媒体が、燃料電池装置１０６と温度調節装置１００の他のコンポーネントとを通して供給可能である。
【０１１２】
その場合に熱伝達媒体を駆動するために、特にポンプ１２４が設けられている。
【０１１３】
温度調節装置１００は、好ましくは１つ又は複数の熱伝達体１２６を有しており、その熱伝達体に特にそれぞれ１つ又は複数のファン１２８が設けられている。その代わりに、温度調節装置１００に、それぞれ１つ又は複数のファン１２８を備えた１つ又は複数の熱伝達体１２６を対応づけることができる。
【０１１４】
熱伝達体１２６は、温度調節装置１００の周囲から熱を熱伝達媒体へ、あるいはまた熱伝達媒体から温度調節装置１００の周囲へ放出することができるようにするために、特に空気対液体の熱伝達体である。
【０１１５】
温度調節装置１００はさらに、貯蔵容器１３０を有しており、それを通して熱伝達媒体を案内することができる。
【０１１６】
さらに、貯蔵容器１３０は燃料を収容するのに適している。
【０１１７】
そのために貯蔵容器１３０は、好ましくは内部構造１３２を有しており、その内部構造が貯蔵容器１３０の内部空間１３４を貯蔵領域１３６と貫流領域１３８とに分割する。
【０１１８】
貫流領域１３８は内部空間１３４の、特に熱伝達媒体によって貫流可能な部分である。
【０１１９】
貯蔵領域１３６は特に、燃料を貯蔵容器１３０内に貯蔵し、あるいは貯蔵容器１３０によって燃料を準備することができるようにするために、燃料、特に水素を供給することができる領域である。
【０１２０】
貯蔵領域１３６は、特に貯蔵材料、たとえば水素化物貯蔵材料、特に金属水素化物又は錯体水素化物によって満たされている。
【０１２１】
たとえば貯蔵材料は、ペレット形状で設けられている。
【０１２２】
最適に熱伝達するために、貯蔵材料はグラファイトを有することができる。
【０１２３】
貯蔵容器１３０は、好ましくは貯蔵接続端１４０を有しており、それを介して貯蔵領域１３６へ燃料を供給することができる。さらに貯蔵接続端１４０を通して燃料を貯蔵領域１３６から取り出すこともできる。
【０１２４】
しかしまた、燃料を貯蔵領域１３６へ供給し、もしくはそこら運び出すために、２つの別々の貯蔵接続端１４０を設けることもできる。
【０１２５】
貯蔵容器１３０は、さらに２つの温度調節接続端１４２を有しており、それを通して貯蔵容器１３０の内部空間１３４内の貫流領域１３８へアクセスすることができる。温度調節接続端１４２を介して、特に熱伝達媒体を貯蔵容器１３０内へ導入可能であり、かつそこから導出することができる。
【０１２６】
その場合に、貯蔵容器１３０を熱伝達媒体によって簡単に貫流することを可能にするために、温度調節接続端１４２は、好ましくは貯蔵容器１３０の互いに対向する端部１４４に配置することができる。
【０１２７】
循環部１２２のために、さらに、補償容器１４６が設けられている。この補償容器が、特に熱伝達媒体の温度に基づく体積変動の補償を可能にする。
【０１２８】
１つ又は複数の弁装置１４８が、循環部１２２を所望に開ループ制御及び／又は閉ループ制御するために用いられる。
【０１２９】
その場合に特に、熱伝達媒体による熱伝達体１２６の貫流を所望に調節し、特に許可又は阻止するために、熱伝達体１２６の領域内にクーラー弁１５０を設けることができる。
【０１３０】
貯蔵容器１３０の領域内に配置された温度調節弁１５２は、好ましくは貯蔵容器１３０の貫流を選択的に許可し、あるいは阻止するために用いられる。
【０１３１】
選択的に、さらに他のこの種の弁装置１４８を設けることができる。
【０１３２】
１つ又は複数の温度センサ１５４は、循環部１２２を所望に閉ループ制御するために用いられる。
【０１３３】
制御装置１５６によって、所望の温度調節プロセスを実施するために、特にポンプ１２４及び／又は弁装置１４８が所望に開ループ制御及び／又は閉ループ制御可能である。
【０１３４】
図１に破線で、選択的な付加コンポーネントが符号１５８で示されており、それが、燃料電池装置１０６の代わりに、あるいはそれに加えて、温度調節装置１００によって温度調節可能である。
【０１３５】
この種の付加コンポーネント１５８を複数設けることもできる。
【０１３６】
付加コンポーネント１５８として、たとえばバッテリ装置、特にパワーパック装置又はパワーエレクトロニクスを設けることができる。
【０１３７】
図１からさらに明らかなように、温度調節装置１００はモジュラー構造で形成されている。その場合にモジュール１６０として、特に複数の形態において様々な負荷要請のために互いに組み合わせることができるコンポーネントが、互いに組み合わされている。
【０１３８】
その代わりに、あるいはそれに加えて、温度調節装置の個々のコンポーネント、特に貯蔵容器１３０を、年数に従って、かつそれに伴って様々な温度要請に適合させるために、除去し、あるいは多重の個数で補完することができる。
【０１３９】
リザーバ１０８から、燃料電池装置１０６と貯蔵容器１３０に燃料、特に水素を供給することができる。
【０１４０】
そのために好ましくは、燃料供給１１４、特に燃料導管１１８内に、１つ又は複数の圧力解放装置１６２及び／又は供給弁１６４が配置されている。
【０１４１】
それによって好ましくは、燃料電池装置１０６へ燃料が最適な圧力水準で供給されることを、保証することができる。
【０１４２】
さらにそれによって、貯蔵容器１３０の所望の装填及び排出を可能にすることができる。
【０１４３】
図１に示す温度調節装置１００は、以下のように機能する：
【０１４４】
貯蔵容器１３０の貯蔵領域１３６内に、貯蔵材料、特に水素化物材料が配置されている。
【０１４５】
燃料供給１１４を介してリザーバ１０８から水素が貯蔵領域１３６内へ導入される場合に、好ましくは発熱反応が生じ、それによって貯蔵容器１３０の内部構造１３２が加熱される。
【０１４６】
生じたこの熱は、貫流領域１３８内を流れる熱伝達媒体へ伝達されて、その後、循環部１２２内で車両１０２のコンポーネントを温度調節するために提供される。
【０１４７】
特に加熱された熱伝達媒体は、循環部１２２を介して燃料電池装置１０６へ供給することができ、それによって燃料電池装置を駆動する際にそれを所望の駆動温度にすることができる。
【０１４８】
貯蔵容器１３０には、好ましくは、貯蔵容器の後の排出プロセス（この際に水素が遊離される）が燃料電池装置１０６の駆動に利用できるように、水素が充填される。
【０１４９】
特にこの駆動においては、圧力解放装置は不要であって、それによって特にシステム全体の効率を最適化することができる。
【０１５０】
貯蔵容器１３０を排出する場合、すなわち貯蔵領域１３６内の貯蔵材料から水素が除去される場合に、吸熱反応が生じ、それによって内部構造１３２が冷却される。
【０１５１】
それによって同様に冷却される、貫流領域１３８内の熱伝達媒体は、たとえば燃料電池装置１０６を冷却するために利用することができる。その代わりに、熱伝達媒体が熱すぎる場合、あるいは熱伝達媒体が冷たすぎる場合にも、選択的かつ周囲温度に従って熱を周囲へ逃がし、あるいは周囲から吸収するために、熱伝達体１２６を貫流することができる。
【０１５２】
貯蔵容器１３０を温度調節装置１００の構成要素として使用することによって、好ましくは特にエネルギ効率のよい車両１０２の駆動が得られる。
【０１５３】
特に貯蔵容器１３０は、リザーバ１０８の構成に関係なく、簡単かつ効率的な温度調節を可能にすることができる。
【０１５４】
図２から６には、貯蔵容器１３０の最適化された実施形態が示されている。
【０１５５】
その場合に、貯蔵容器１３０は、たとえば円筒状の外壁１６６を有しており、その外壁が特に貯蔵容器１３０の外側ケース１６８を形成している。
【０１５６】
外壁１６６によって包囲されている、貯蔵容器１３０の内部空間１３４内に、好ましくは複数の収容パイプ１７０が配置されている。
【０１５７】
収容パイプ１７０は、特に実質的に真円筒状に形成されている。
【０１５８】
好ましくは１つ又は複数の接続通路１７２が設けられており、その接続通路によって収容パイプ１７０が流体的に有効に互いに接続されている。
【０１５９】
それによって特に、貯蔵容器１３０内に貯蔵すべき燃料、特に水素を収容パイプ１７０へ分配することを保証することができる。
【０１６０】
収容パイプ１７０の内部空間が、一緒になって貯蔵領域１３６を形成している。
【０１６１】
内部空間１３４の、収容パイプ１７０の外部に位置する部分が、好ましくは貫流領域１３８を形成する。
【０１６２】
特に図３から明らかなように、収容パイプ１７０と外壁１６６は複数のウェブ１７４によって互いに結合されている。
【０１６３】
その場合にウェブ１７４は、特に熱伝導構造１７６及び／又は流体案内構造１７８を形成する。
【０１６４】
ウェブ１７４によって収容パイプ１７０が、好ましくは外壁１６６から離間して保持されている。
【０１６５】
それが特に、その収容パイプによって形成される貫流領域１３８が熱伝達媒体によって貫流可能であり、かつそれによって収容パイプ１７０内に生じる熱を確実に逃がし、したがって外壁１６６から離間させておくことによって、外壁１６６からの収容パイプ１７０の熱絶縁を可能にする。
【０１６６】
貯蔵容器１３０全体又は少なくとも外壁１６６、収容パイプ１７０及びウェブ１７４は、好ましくは３Ｄプリント方法において金属材料、特にアルミニウム合金から形成されている。
【０１６７】
収容パイプ１７０に貯蔵材料を充填するために、貯蔵容器１３０は好ましくは２つに分けて形成されており、その場合に１つの部分が外壁１６６、収容パイプ１７０及びウェブ１７４を形成し、あるいはそれらを有している。他の部分は、好ましくは終端キャップ１８０であって、それを上述した部分上へ取り付けることができ、それによって貯蔵容器１３０の内部空間１３４が閉鎖される。
【０１６８】
この終端キャップ１８０は、特に貯蔵容器１３０の一方の端部１４４に配置されており、他の端部１４４と同様に温度調節接続端１４２を有している。
【０１６９】
その場合に終端キャップ１８０は、特に溶接し、あるいは接着することができる。
【０１７０】
終端キャップ１８０は、特に流体密に形成されている。
【０１７１】
図２から６に関して説明された貯蔵容器１３０の形態によって、好ましくは簡単かつ好ましいコストで、かつ軽くてコンパクトでエネルギ効率のよい形態の貯蔵容器１３０が得られる。
【０１７２】
特に図４から６から読み取れるように、貯蔵容器１３０の内部構造は、比較的複雑に構成されている。
【０１７３】
特に接続通路１７２と貯蔵接続端１４０は、分配構造１８２の構成要素である。
【０１７４】
分配構造１８２全体は、収容パイプ１７０及び収容パイプ１７０を結合するウェブ１７４並びに外壁１６６と好ましくは一体的に形成されている。
【０１７５】
その場合に収容パイプ１７０は、一方の端部１４４において分配構造１８２によって区切られている。
【０１７６】
反対側の端部１４４において収容パイプ１７０は、好ましくは閉鎖部材１８４によって閉鎖されている。
【０１７７】
閉鎖部材１８４は、特に後から、好ましくは収容パイプ１７０が貯蔵材料によって満たされた後に、収容パイプ１７０内へ挿入され、あるいはそれに固定されている。
【０１７８】
特に図７から明らかなように、貯蔵容器１３０はたとえば以下のように形成することができる：
ａ）外壁１６６の形成
ｂ）収容パイプ１７０の形成
ｃ）ウェブ１７４の形成
ｄ）分配構造１８２の形成
ｅ）貯蔵接続端１４０の形成
ｆ）第１の終端キャップ１８０の形成
ｇ）第２の終端キャップ１８０の形成
ｈ）閉鎖部材１８４の形成
ｉ）貯蔵容器１３０の上述した構成部分／コンポーネントａ）からｆ）の複数、特にすべての結合
ｊ）収容パイプ１７０に貯蔵材料を充填
ｋ）収容パイプ１７０の片側を閉鎖するために閉鎖部材１８４を配置
ｌ）１つ又は複数の終端キャップ１８０を、特に固定溶接又は接着によって、配置。
【０１７９】
方法ステップａ）からｈ）のために、特に１つ又は複数の押し出し成形方法又は３Ｄプリント方法あるいは鋳造方法又はプレス方法が提供される。
【０１８０】
特に図８から明らかなように、方法ステップａ）からｆ）の好ましくは複数、特にすべてが、唯一の共通の方法ステップによって実施可能である。
【０１８１】
したがって図７に示す別体の結合ステップｉ）は省かれ、あるいは簡単にされる。というのは貯蔵容器１３０の大部分のコンポーネント／構成部分は、選択された形成方法に基づいてすでに互いに一体的に形成されているからである。
【０１８２】
その場合には好ましくは、さらに以下の方法ステップのみを実施すればよい：
ｊ）収容パイプ１７０に貯蔵材料を充填
ｋ）収容パイプ１７０の片側を閉鎖するために閉鎖部材１８４を配置。
ｌ）貯蔵容器１３０の内部空間１３４を閉鎖するために他の終端キャップ１８０を配置。
【０１８３】
貯蔵容器１３０を形成するための選択されたステップによって、貯蔵容器１３０は特にコンパクト、軽量かつ精巧繊細な内部構造をもって形成することができる。
【符号の説明】
【０１８４】
１００    温度調節装置
１０２    車両
１０４    自転車
１０６    燃料電池装置
１０８    リザーバ
１１０    水素タンク
１１２    空気供給
１１４    燃料供給
１１６    タンク接続端
１１８    燃料導管
１２０    排気導出ライン
１２２    循環部
１２４    ポンプ
１２６    熱伝達体
１２８    ファン
１３０    貯蔵容器
１３２    内部構造
１３４    内部空間
１３６    貯蔵領域
１３８    貫流領域
１４０    貯蔵接続端
１４２    温度調節接続端
１４４    端部
１４６    補償容器
１４８    弁装置
１５０    クーラー弁
１５２    温度調節弁
１５４    温度センサ
１５６    制御装置
１５８    付加コンポーネント
１６０    モジュール
１６２    圧力解放装置
１６４    供給弁
１６６    外壁
１６８    外側ケース
１７０    収容パイプ
１７２    接続通路
１７４    ウェブ
１７６    熱伝導構造
１７８    流体案内構造
１８０    終端キャップ
１８２    分配構造
１８４    閉鎖部材
【図１】
2020510170.tif 000003
【図２】
2020510170.tif 000004
【図３】
2020510170.tif 000005
【図４】
2020510170.tif 000006
【図５】
2020510170.tif 000007
【図６】
2020510170.tif 000008
【図７】
2020510170.tif 000009
【図８】
2020510170.tif 000010
【国際調査報告】
2020510170.tif 000011
2020510170.tif 000012
2020510170.tif 000013
2020510170.tif 000014
2020510170.tif 000015
2020510170.tif 000016
2020510170.tif 000017
2020510170.tif 000018
2020510170.tif 000019