JP2000130690A - 液化ガス用貯蔵タンク - Google Patents

液化ガス用貯蔵タンク

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯蔵タンク内の液体中に存在する温度の急勾
配分布を維持することのできる液化ガス用貯蔵タンクを
提供する。 【解決手段】 内部が仕切壁（２）によって多数の区画
（４）に仕切られている特に液化ガス用の貯蔵タンク
（１）において、仕切壁（２）を低い伝熱性の材料で構
成し、仕切壁（２）に直角な平面における個々の区画の
最大内法幅（３）を５０ｍｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部が仕切壁によ
って多数の区画に仕切られている特に液化ガス用の貯蔵
タンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料を利用した交通手段に起因する
環境汚染の問題に鑑み、将来的には自動車、飛行機、船
舶用の燃料として水素が益々利用されるようになると云
われている。これら乗物内での水素の貯蔵は液体の形で
行われることが望ましく、これは気体水素では密度が低
いので貯蔵容量がごく限定さてしまうからである。この
ため水素は約２５Ｋに冷却され、車両に搭載された貯蔵
タンクに３〜４ｂａｒの圧力で導入される。
【０００３】駆動ユニットとして内燃機関を利用する場
合は、３〜４ｂａｒの充填圧力は正常な機関運転にとっ
て充分であり、丁度適合している。これに対し、燃料電
池を車両駆動エネルギー源とする場合は、現在のところ
燃料電池へは約１０ｂａｒの圧力で水素を供給する必要
がある。しかしながら、１０ｂａｒの圧力とその平衡温
度約３１Ｋで貯蔵タンクに水素を貯蔵することは、温度
の上昇による液体水素の密度の低下によって貯蔵容量が
著しく低下するので不利である。
【０００４】このため、実際には、３〜４ｂａｒの圧力
で貯蔵した水素を燃料電池に供給する前に一旦１０ｂａ
ｒに圧縮している。この加圧操作は、例えば付加的に気
体水素を貯蔵タンクに導入するか、或いはタンク内の液
体水素の一部を蒸発させることによって達成可能であ
る。このような加圧装置として気泡ポンプを利用したも
のが例えばドイツ公開特許第４２１２６２６号により公
知であり、そこでは気泡ポンプによって液体水素を上方
の気体空間内に送るようにし、このポンプの上端に液体
水素蒸発用の加熱ヒータを設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のような加熱ヒー
タによる加圧操作でタンク内の圧力が上昇すると、貯留
液体水素が約２５Ｋの過冷温度下にある一方で、上方の
気体空間の雰囲気温度は約３１Ｋの沸騰温度になってい
るので、貯蔵タンク内の液体水素と気体水素は熱力学的
に非平衡状態となる。従って、このときタンク内に存在
する熱力学系は、水素ガスの逆行凝縮によって気体と液
体との熱的状況の一様化をもたらすように働く傾向にあ
る。
【０００６】水素ガスの逆行凝縮とそれから帰結する圧
力低下を防止するには、貯留されている液体水素の少な
くとも最表面の液層を気体水素と熱平衡状態にし、この
平衡状態を維持する必要がある。さもなければ液体水素
全体の加熱に至り、これは貯蔵容量低下という前述の望
ましくない結果をもたらすことになる。
【０００７】そこで本発明の課題は、貯蔵タンク内の液
体中に存在する温度の急勾配分布を維持することのでき
る液化ガス用貯蔵タンクを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による液化ガス用
貯蔵タンクは、内部が仕切壁によって多数の区画に仕切
られている液化ガス用貯蔵タンクであって、前述の課題
を解決するために、仕切壁を伝熱性の低い材料製とし、
仕切壁に直角な平面における前記区画のそれぞれの最大
内法幅を５０ｍｍ以下としたことを特徴とする。
【０００９】本発明による貯蔵タンクの内部は仕切壁に
よって多数の区画に仕切られ、これにより仕切壁に直角
な平面における貯蔵タンク内部での液体の移動は著しく
制限される。個々の区画についても、仕切壁に直角な平
面で液体の移動が極力抑制されるように各仕切壁間の距
離が選定される。本発明者らによる知見によれば、この
目的のためには個々の区画の最大内法幅は５０ｍｍ以下
に制限する必要があることが判明している。好ましく
は、仕切壁に直角な平面における個々の区画の内法幅は
１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下に制限する。これによ
り、貯蔵タンク内における仕切壁の適用とそれから帰結
する多数の区画の本発明による寸法設計とに基づいて、
貯蔵タンク内に貯蔵された液体中に既に存在若しくは適
切にもたらされる温度の急勾配分布を維持することがで
きる。
【００１０】本発明においては、仕切壁を伝熱性の低い
断熱性材料で構成することにより、隣接する区画内に貯
蔵されている液体間の熱交換を抑制している。これによ
り個々の区画内に貯蔵された液体は実質的に熱的に分離
された状態となる。但し、仕切壁は貯蔵タンクの底壁に
対して各区画を密閉しないように構成することが有利で
あり、それによって液体がそれぞれ仕切壁とタンク壁と
の間の継目で１つの区画から隣接区画へと流れることが
できるようにするとよい。このように個々の区画を液側
で連通させることによって、全区画に対して共通の一つ
の給排管、或いは共通の一つの液位センサ等の点検計測
機器を設けることが可能となる。
【００１１】仕切壁を構成する材料としては、熱伝導性
の低い種々の断熱性材料を利用することができるが、特
にプラスチック材料、或いは樹脂又は類似物質を含浸さ
せた布材料などの複合材料は、伝熱性が低いことと軽量
安価で加工し易い点から仕切壁の構成材料として優れて
いる。仕切壁自体は基本的には全体が液不透過性である
が、限られた量の液体のみを貫流させる孔を有していて
もよい。
【００１２】個々の区画は、好ましくは三角形、四角形
又は六角形の横断面形状を有するものとする。これは、
一方では貯蔵タンク内の全体に液体を均一に充填するこ
とができるようになり、他方ではこのような横断面形状
の区画は比較的簡単に製造可能であるからである。例え
ば、複数枚の仕切壁素材スリップを積重ね、各層間を特
定の間隔で互いに接着し、次いで層間の非接着部分を拡
開離反させることにより多数の区画を層間に形成すれば
よい。円形の横断面形状を有する区画とすることも製造
技術上の理由から有利である。
【００１３】仕切壁は好ましくはほぼ縦向きに配置さ
れ、それにより細長い縦向きの筒状区画が形成される。
この場合、各区画は好ましくは貯蔵タンクの底部から貯
蔵タンクの高さの少なくとも８０％のレベル位置まで、
特に好ましくは貯蔵タンクの高さの８０〜９５％のレベ
ルまで延在し、その上方に残された僅かな高さ部分が気
体領域としてのヘッド空間および取付部材配置空間とし
て利用される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図示の実施例に基づいて本発明を
更に詳述すれば以下の通りである。
【００１５】図１は燃料電池技術を利用して駆動される
車両用の液体水素貯蔵タンク１を模式的に示し、この車
両では運転走行時に圧力１０ｂａｒの気体水素を燃料電
池に供給する必要がある。貯蔵タンク１内は、上部のヘ
ッド空間７を除いて縦に配置された仕切壁２によって多
数の区画に仕切られており、この実施例では、仕切壁は
タンク横断面でハニカム状配列の多数の筒状区画４を形
成するように成形されている（図２参照）。仕切壁２に
直角な平面におけるこれらハニカム状区画４の個々の最
大内法幅３（正六角形の対角寸法）は６ｍｍである。こ
の仕切壁自体は液不透過性で伝熱性の低い断熱性材料、
例えば樹脂含浸編布からなる。
【００１６】上述の構成の貯蔵タンクの使用に際して
は、先ず始めに、可能な限り多量の水素が貯蔵タンク１
内に貯留されるように、例えば１〜４ｂａｒの比較的低
い圧力で供給管５を介して液体水素が貯蔵タンク１に導
入される。次いで運転走行に際しては、タンク１内が液
体水素の部分的な加熱蒸発によって加圧される。
【００１７】この加圧のために液体水素の一部がハウジ
ングで囲まれたヒータ６により加熱蒸発させられ、ハウ
ジング内のヒータ領域から上昇する蒸気泡によって液体
水素表面よりも上方のヘッド空間７内の気体水素の圧力
が上昇する。このような加圧の初期段階においては、ヘ
ッド空間７から液体水素表面へ気体水素が逆行凝縮する
が、これは、その後直ちに液体水素の最表面層がそれ以
上の逆行凝縮を阻止する熱力学的な絶縁層を形成するの
で安定し、液体水素には３１Ｋから２５Ｋへの比較的急
な温度勾配が維持される。このようにして約３１Ｋの沸
騰温度に対応する１０ｂａｒの圧力をヘッド空間７内に
維持する一方で、各区画内に貯留されている液体水素を
約２５Ｋの過冷状態に保つことができる。貯蔵タンク１
内で液体水素が比較的激しく揺動したり熱対流運動を生
じたりすると上述の液体水素中の比較的急な温度勾配が
破壊される恐れがあるが、本発明によれば貯蔵タンク１
内を個々の区画４に仕切ることでこのような液体水素の
移動を阻止している。ヘッド空間７内の加圧された気体
水素は管１３を介して燃料電池に供給される。
【００１８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
貯蔵タンク内の液体中に存在する温度の急勾配分布を維
持することのできる液化ガス用貯蔵タンクを提供するこ
とができ、従って液体水素を低温過冷状態で安定に貯蔵
すると共に貯蔵タンクの容積を最大限に利用して大きな
充填量を実現することができ、しかも同時に例えば１０
ｂａｒもの高圧で気体水素を外部へ供給することも可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による液化ガス用貯蔵タンクの
縦断面構造を示す模式構成図である。
【図２】図１の貯蔵タンクの横断面構造を示す模式構成
図である。
【符号の説明】
１：貯蔵タンク ２：仕切壁 ３：区画の最大内法幅 ４：筒状区画 ５：供給管 ６：ヒータ ７：ヘッド空間 ８：出口管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィルフレット ヘニンク レーゼ ドイツ連邦共和国 85716 ウンターシュ ライスハイム、ケーテ・コルヴィッツ・シ ュトラーセ 24 (72)発明者 ディートハルト ジラート ドイツ連邦共和国 82152 マルティンス リート、ハインリッヒ・ハイネ・シュトラ ーセ 38

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部が仕切壁によって多数の区画に仕切
    られている液化ガス用貯蔵タンクにおいて、仕切壁が伝
    熱性の低い材料からなり、仕切壁に直角な平面における
    前記区画のそれぞれの最大内法幅が５０ｍｍ以下である
    ことを特徴とする液化ガス用貯蔵タンク。
  2. 【請求項２】 仕切壁に直角な平面における前記区画の
    最大内法幅が１０ｍｍ以下又は５ｍｍ以下であることを
    特徴とする請求項１に記載の貯蔵タンク。
  3. 【請求項３】 仕切壁が、プラスチック材料又は樹脂と
    布との複合材料製であることを特徴とする請求項１又は
    ２に記載の貯蔵タンク。
  4. 【請求項４】 前記各区画が三角形、四角形、六角形又
    は円形の横断面形状を有することを特徴とする請求項１
    〜３のいずれか１項に記載の貯蔵タンク。
  5. 【請求項５】 仕切壁がほぼ縦向きに配置されているこ
    とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯
    蔵タンク。
  6. 【請求項６】 各区画が貯蔵タンクの底部から貯蔵タン
    クの高さの８０〜９５％の高さに位置まで延在している
    ことを特徴とする請求項５に記載の貯蔵タンク。
  7. 【請求項７】 貯蔵タンク内に貯蔵された液体中の温度
    勾配を維持することへの請求項１〜６のいずれか１項に
    記載された貯蔵タンクの使用。
  8. 【請求項８】 自動車の車載用液体水素貯蔵手段への請
    求項１〜６のいずれか１項に記載の貯蔵タンクの使用。
JP30252599A 1998-10-28 1999-10-25 液化ガス用貯蔵タンク Abandoned JP2000130690A (ja)

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