車両のガス燃料供給装置
【課題】液化ガス燃料を補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、液化ガス燃料の補給を可能とする。
【解決手段】車両１に搭載され、液化されたＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１を備え、ＬＮＧタンク１１から供給された天然ガス燃料によって走行する車両１のガス燃料供給装置１００であって、天然ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填されたＣＮＧタンク２１と、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをＬＮＧタンク１１に導く連結通路４１と、連結通路４１に設けられ、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧する圧力調整弁４２と、を備える。
【解決手段】車両１に搭載され、液化されたＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１を備え、ＬＮＧタンク１１から供給された天然ガス燃料によって走行する車両１のガス燃料供給装置１００であって、天然ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填されたＣＮＧタンク２１と、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをＬＮＧタンク１１に導く連結通路４１と、連結通路４１に設けられ、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧する圧力調整弁４２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両にガス燃料を供給するガス燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：圧縮天然ガス）やＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：液化天然ガス）等のガス燃料を使用して走行する車両が知られている。
【０００３】
特許文献１には、液化天然ガス車両の燃料系システムが開示されている。このような液化天然ガス車両では、液相のＬＮＧを気化器によって気化し、ＣＮＧの状態でエンジンに供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＣＮＧを車両に補給するための補給施設は全国に数百箇所設けられているため、ＣＮＧを補給することは比較的容易である。これに対して、ＬＮＧを車両に補給するための補給施設は全国に一箇所しか設けられてないため、走行する方面によってはＬＮＧを補給することが困難となる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液化ガス燃料を補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、液化ガス燃料の補給を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両に搭載され、液化されたガス燃料が充填された液化ガスタンクを備え、前記液化ガスタンクから供給されたガス燃料によって走行する車両のガス燃料供給装置であって、前記ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填された圧縮ガスタンクと、前記圧縮ガスタンク内のガス燃料を前記液化ガスタンクに導く連結通路と、前記連結通路に設けられ、前記圧縮ガスタンクから導かれたガス燃料を減圧する圧力調整弁と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮ガスタンクに充填されたガス燃料を減圧し、低温の液化ガスタンクに供給することによって、ガス燃料を液化することができる。したがって、液化ガス燃料を補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、圧縮ガスタンクに補給されたガス燃料によって、液化ガス燃料の補給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の構成図である。
【図２】燃料供給装置の作用を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るガス燃料供給装置１００について説明する。
【００１１】
まず、図１を参照して、ガス燃料供給装置１００の構成について説明する。
【００１２】
ガス燃料供給装置１００は、車両１に搭載され、車両１の駆動力を発生するエンジン２にガス燃料を供給するものである。以下では、ガス燃料として天然ガスを使用する場合について説明する。
【００１３】
一般に、ガス燃料として使用される天然ガスには、気体の状態で数十ｋＰａに圧縮されたＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：圧縮天然ガス）と、液化されたＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：液化天然ガス）とがある。
【００１４】
ＣＮＧ及びＬＮＧとして使用される天然ガスは、約９０％がメタンであり、この他にエタン，プロパン，ブタン等を含む。１気圧のときのメタンの標準沸点は、−１６１．５℃である。メタンは、圧力に応じて沸点が上昇し、臨界温度である−８２．６℃を超えると、いくら圧力をかけても液化しない。天然ガスに含まれる成分の中では、メタンの沸点が最も低いため、メタンが液化されれば他の成分も液化されることとなる。
【００１５】
天然ガスは、気体の状態から液化されると体積が約６００分の１になる。そのため、ガス燃料としてＬＮＧを車両に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できることとなる。よって、ガス燃料としてＬＮＧを使用することによって、ＣＮＧを使用する場合と比較して、車両の航続可能距離を延ばすことができる。
【００１６】
ガス燃料供給装置１００は、液化ガスタンクとしてのＬＮＧタンク１１に充填されたＬＮＧをエンジン２に供給するＬＮＧ供給部１０と、圧縮ガスタンクとしてのＣＮＧタンク２１に充填されたＣＮＧをエンジン２に供給するＣＮＧ供給部２０と、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧを再液化してＬＮＧを生成する再液化部４０とを備える。ガス燃料供給装置１００は、コントローラ（図示省略）を備え、このコントローラによって燃料の供給が制御される。
【００１７】
ガス燃料供給装置１００は、ＬＮＧ供給部１０から供給されるＬＮＧとＣＮＧ供給部２０から供給されるＣＮＧとのいずれをエンジン２に供給するかを選択する切換弁３１と、エンジン２へのＣＮＧの供給を遮断可能な開閉弁３２とを備える。
【００１８】
切換弁３１は、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧを気化させたＣＮＧをエンジン２に供給するか、又はＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをエンジン２に供給するかを選択的に切り換えるバルブである。切換弁３１は、コントローラによって切り換え制御され、通常はＣＮＧタンク２１内のＣＮＧを優先的にエンジン２に供給する。
【００１９】
開閉弁３２は、開状態に切り換えられると、切換弁３１を通過してきたＣＮＧをエンジン２に供給し、閉状態に切り換えられると、切換弁３１を通過してきたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断するものである。開閉弁３２は、コントローラによって開閉制御される。
【００２０】
以下、ＬＮＧ供給部１０について説明する。
【００２１】
ＬＮＧ供給部１０は、ＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１と、ＬＮＧタンク１１からのＬＮＧの供給を遮断可能な開閉弁１２とを備える。
【００２２】
ＬＮＧタンク１１は、内部にＬＮＧを貯留可能なタンクである。ＬＮＧタンク１１は、充填されたＬＮＧを−１００℃以下の極低温で貯留する。ＬＮＧタンク１１は、魔法瓶構造に形成され、外部との熱伝達が抑制される。
【００２３】
ＬＮＧタンク１１の内部には、液化されたＬＮＧとともに、ＢＯＧ（ｂｏｉｌ−ｏｆｆ ｇａｓ：蒸発損ガス）と呼ばれるＬＮＧの一部が気化してできた気体の状態の天然ガスが貯留される。ＬＮＧタンク１１の内部の圧力は約２ＭＰａである。
【００２４】
ＬＮＧタンク１１は、ＬＮＧを外部から供給可能な充填口１１ａと、内部のＬＮＧの温度を検出する温度検出器１１ｂと、内部のＬＮＧの圧力を検出する圧力検出器１１ｃとを有する。
【００２５】
充填口１１ａは、外部からＬＮＧを補給するための穴である。充填口１１ａは、通常は閉じられており、ＬＮＧを補給可能な補給施設にてＬＮＧを補給する際に開かれる。充填口１１ａには、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが外部に流出することを防止するチェック弁（図示省略）が設けられる。
【００２６】
温度検出器１１ｂは、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度を検出してコントローラに送信し、圧力検出器１１ｃは、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの圧力を検出してコントローラに送信する。
【００２７】
開閉弁１２は、開状態に切り換えられると、ＬＮＧタンク１１から導かれたＣＮＧがエンジン２に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＬＮＧタンク１１から導かれたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断する。開閉弁１２は、コントローラによって開閉制御される。
【００２８】
ＬＮＧ供給部１０は、ＬＮＧタンク１１から供給されたＬＮＧを気化させてＣＮＧとするベポライザ１３と、ベポライザ１３にて気化したＣＮＧが貯留されるバッファタンク１４と、バッファタンク１４からエンジン２に供給されるＣＮＧの圧力を調整する圧力調整弁１５とを備える。
【００２９】
ベポライザ１３は、エンジン２を冷却する冷却水を用いて極低温のＬＮＧを気化させるものである。ベポライザ１３では、エンジン２の熱によって約１００℃近くまで温度が上昇した冷却水との熱交換によってＬＮＧが気化してＣＮＧになる。
【００３０】
バッファタンク１４は、ベポライザ１３にて気化したＣＮＧを、一次的に貯留するものである。バッファタンク１４が設けられることによって、エンジン２の負荷が上昇して大量の燃料が必要となったときに、ベポライザ１３によるＬＮＧの気化が間に合わずにガス燃料が足りなくなることを防止している。
【００３１】
圧力調整弁１５は、コントローラによって制御され、バッファタンク１４に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給圧力を調整するバルブである。圧力調整弁１５にて圧力が調整されたＣＮＧは、切換弁３１及び開閉弁３２を通過してエンジン２に供給されることとなる。
【００３２】
以下、ＣＮＧ供給部２０について説明する。
【００３３】
ＣＮＧ供給部２０は、ＣＮＧが充填されたＣＮＧタンク２１と、ＣＮＧタンク２１からのＣＮＧの供給を遮断可能な開閉弁２２と、ＣＮＧタンク２１からエンジン２に供給されるＣＮＧの圧力を調整する圧力調整弁２５とを備える。
【００３４】
ＣＮＧタンク２１は、内部にＣＮＧを貯留可能なタンクである。ＣＮＧタンク２１は、充填されたＣＮＧを低温で保持する。ＣＮＧタンク２１は、魔法瓶構造に形成され、外部との熱伝達が抑制される。
【００３５】
ＣＮＧタンク２１の内部には、約２０ＭＰａに圧縮された気体の状態の天然ガスが貯留される。
【００３６】
ＣＮＧタンク２１は、ＣＮＧを外部から供給可能な充填口２１ａと、内部のＣＮＧの圧力を検出する圧力検出器２１ｃを有する。
【００３７】
充填口２１ａは、外部からＣＮＧを供給するための穴である。充填口２１ａは、通常は閉じられており、ＣＮＧを補給可能な補給施設にてＣＮＧを供給する際に開かれる。充填口２１ａには、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧが外部に流出することを防止するチェック弁（図示省略）が設けられる。
【００３８】
圧力検出器２１ｃは、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧの圧力を検出してコントローラに送信する。
【００３９】
開閉弁２２は、開状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧがエンジン２に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断する。開閉弁２２は、コントローラによって開閉制御される。
【００４０】
圧力調整弁２５は、コントローラによって制御され、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給圧力を調整するバルブである。圧力調整弁２５にて圧力が調整されたＣＮＧは、切換弁３１及び開閉弁３２を通過してエンジン２に供給されることとなる。
【００４１】
以下、再液化部４０について説明する。
【００４２】
再液化部４０は、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをＬＮＧタンク１１に導く連結通路４１と、連結通路４１に設けられＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧する圧力調整弁４２と、連結通路４１内のＣＮＧを遮断可能な開閉弁４３とを備える。
【００４３】
連結通路４１は、ＣＮＧタンク２１に貯留されているＣＮＧを液化させてＬＮＧにするために、ＬＮＧタンク１１に導くための通路である。
【００４４】
圧力調整弁４２は、コントローラによって制御され、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧するものである。ＣＮＧタンク２１の内部圧力は約２０ＭＰａであり、ＬＮＧタンク１１の内部圧力は約２ＭＰａ程度である。圧力調整弁４２が設けられることによって、ＣＮＧの圧力が下げられ、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧが一気にＬＮＧタンク１１内へ流れ込むことを防止している。つまり、圧力調整弁４２が設けられることによって、ＬＮＧタンク１１内に導かれるＣＮＧの流量が調整される。
【００４５】
圧力調整弁４２を通過したＣＮＧは、ＬＮＧタンク１１のＬＮＧにバブリングされ、ＬＮＧタンク１１内の極低温のＬＮＧによって冷却されて液化する。
【００４６】
圧力調整弁４２によってＣＮＧが減圧されると、ＣＮＧが断熱膨張して温度が低下する。そのため、圧力調整弁４２によってＣＮＧが断熱膨張して温度が低下すると、ＣＮＧがＬＮＧにバブリングされたときに液化しやすくなる。
【００４７】
また、ＬＮＧは温度が上昇すると気化するため、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度を極低温に維持する必要がある。圧力調整弁４２によってＣＮＧが断熱膨張して温度が低下すると、その分だけＣＮＧがバブリングされたときのＬＮＧタンク１１内の温度の上昇が抑制される。
【００４８】
圧力調整弁４２は、エンジン２の冷却水が導かれる保温装置（図示省略）によって外部から温められる。これにより、圧力調整弁４２は、ＣＮＧの断熱膨張によって温度が低下しても圧力調整のための動作が可能となる。
【００４９】
開閉弁４３は、開状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧがＬＮＧタンク１１に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを遮断する。開閉弁４３は、コントローラによって開閉制御され、温度検出器１１ｂによって検出されたＬＮＧの温度が所定の温度以下である場合に開状態に切り換え可能となる。この所定の温度は、ＬＮＧタンク１１にＣＮＧを導いても、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが液化された状態を維持できる温度であり、約−１００℃に設定される。
【００５０】
次に、図２を参照して、ガス燃料供給装置１００におけるＣＮＧの再液化について説明する。
【００５１】
ステップ１０１では、ＣＮＧタンク２１内に充填されたＣＮＧの圧力が、ＣＮＧタンク２１の最低圧力より大きいか否かを判定する。この最低圧力は、ＣＮＧタンク２１からエンジン２にＣＮＧを供給することが可能な最低の圧力に設定される。
【００５２】
ステップ１０１において、ＣＮＧの圧力が最低圧力より大きいと判定された場合には、ステップ１０２に移行する。一方、ステップ１０１において、ＣＮＧの圧力が最低圧力以下であると判定された場合には、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５３】
ステップ１０２では、ＬＮＧタンク１１内に充填されたＬＮＧの体積が、ＬＮＧタンク１１の最大体積より小さいか否かを判定する。最大体積は、ＬＮＧタンクの容積である。
【００５４】
ステップ１０２において、ＬＮＧの体積が最大体積より小さいと判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内に空き容量が残っているため、ステップ１０３に移行する。一方、ステップ１０２において、ＬＮＧの体積が最大体積であると判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内に空き容量が残っていないため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５５】
ステップ１０３では、ＬＮＧタンク１１内に充填されたＬＮＧの圧力が、ＬＮＧタンク１１の最大圧力より小さいか否かを判定する。この最大圧力は、ＬＮＧタンク１１が耐久可能な最大圧力に設定される。
【００５６】
ステップ１０３において、ＬＮＧの圧力が最大圧力より小さいと判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内にＣＮＧを充填して再液化を実行してもＬＮＧタンク１１が耐久可能であるため、ステップ１０４に移行する。一方、ステップ１０３において、ＬＮＧの圧力が最大圧力であると判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内の圧力をこれ以上上げることはできないため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５７】
ステップ１０４では、温度検出器１１ｂによって検出されたＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度が、所定の温度より低いか否かを判定する。この所定の温度は、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが液化された状態を維持できる約−１００℃に設定されるが、ＣＮＧが圧力にかかわらず液化可能な臨界温度である−８２．６℃に設定してもよい。
【００５８】
ステップ１０４において、ＬＮＧの温度が所定の温度より低いと判定された場合には、ＣＮＧをＬＮＧタンク１１に充填して液化可能であるため、ステップ１０５に移行する。一方、ステップ１０４において、ＬＮＧの温度が所定の温度以上であると判定された場合には、ＬＮＧの温度が高くＣＮＧを液化できなくなる可能性があるため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５９】
ステップ１０５では、開閉弁４３がコントローラによって開状態に切り換えられる。これにより、ＣＮＧタンク２１からＬＮＧタンク１１へのＣＮＧの供給が可能となり、圧力調整弁４２によって調圧されたＣＮＧがＬＮＧタンク１１内のＬＮＧにバブリングされて液化することとなる。
【００６０】
開閉弁４３が開状態に切り換えられた状態では、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧが、連結通路４１に設けられた圧力調整弁４２によって減圧され、極低温のＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１にバブリングされることによって液化される。したがって、ＬＮＧを補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、ＣＮＧタンク２１に補給されたＣＮＧによって、ＬＮＧタンク１１へのＬＮＧの補給が可能となる。
【００６１】
また、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが充分に残った状態で、ＣＮＧを補給可能な補給施設にてＣＮＧタンク２１にＣＮＧを補給すれことによって、気体の状態で補給されたＣＮＧを液化してＬＮＧタンク１１に補給し、ＬＮＧタンク１１を再び満タンにすることができる。このように、ＣＮＧタンク２１内にＣＮＧを補給することによって、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧを常に満タンに近い状態に維持することができる。
【００６２】
したがって、ＬＮＧを車両１に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できるため、ＣＮＧとして補給された天然ガスを液化してＬＮＧとして車両１に搭載することによって、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能である。
【００６３】
一方、ステップ１０６では、開閉弁４３がコントローラによって閉状態に切り換えられる。これにより、ＣＮＧタンク２１からＬＮＧタンク１１へのＣＮＧの供給が遮断され、ＬＮＧ供給部１０とＣＮＧ供給部２０とからは、それぞれ独立してエンジン２にＣＮＧを供給することとなる。
【００６４】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００６５】
ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを、連結通路４１に設けられた圧力調整弁４２によって減圧し、極低温のＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１に供給することによって、ＣＮＧを液化することができる。したがって、ＬＮＧを補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、ＣＮＧタンク２１に補給されたＣＮＧによって、ＬＮＧタンク１１へのＬＮＧの補給が可能となる。
【００６６】
また、ＬＮＧを車両１に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できるため、ＣＮＧとして補給された天然ガスを液化してＬＮＧとして車両１に搭載することによって、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能である。
【００６７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のガス燃料供給装置は、車両においてエンジンにガス燃料を供給する装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ ガス燃料供給装置
１ 車両
１０ ＬＮＧ供給部
１１ ＬＮＧタンク
１１ｂ 温度検出器
２０ ＣＮＧ供給部
２１ ＣＮＧタンク
３１ 切換弁
４０ 再液化部
４１ 連結通路
４２ 圧力調整弁
４３ 開閉弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両にガス燃料を供給するガス燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：圧縮天然ガス）やＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：液化天然ガス）等のガス燃料を使用して走行する車両が知られている。
【０００３】
特許文献１には、液化天然ガス車両の燃料系システムが開示されている。このような液化天然ガス車両では、液相のＬＮＧを気化器によって気化し、ＣＮＧの状態でエンジンに供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＣＮＧを車両に補給するための補給施設は全国に数百箇所設けられているため、ＣＮＧを補給することは比較的容易である。これに対して、ＬＮＧを車両に補給するための補給施設は全国に一箇所しか設けられてないため、走行する方面によってはＬＮＧを補給することが困難となる場合がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液化ガス燃料を補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、液化ガス燃料の補給を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両に搭載され、液化されたガス燃料が充填された液化ガスタンクを備え、前記液化ガスタンクから供給されたガス燃料によって走行する車両のガス燃料供給装置であって、前記ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填された圧縮ガスタンクと、前記圧縮ガスタンク内のガス燃料を前記液化ガスタンクに導く連結通路と、前記連結通路に設けられ、前記圧縮ガスタンクから導かれたガス燃料を減圧する圧力調整弁と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮ガスタンクに充填されたガス燃料を減圧し、低温の液化ガスタンクに供給することによって、ガス燃料を液化することができる。したがって、液化ガス燃料を補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、圧縮ガスタンクに補給されたガス燃料によって、液化ガス燃料の補給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の構成図である。
【図２】燃料供給装置の作用を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るガス燃料供給装置１００について説明する。
【００１１】
まず、図１を参照して、ガス燃料供給装置１００の構成について説明する。
【００１２】
ガス燃料供給装置１００は、車両１に搭載され、車両１の駆動力を発生するエンジン２にガス燃料を供給するものである。以下では、ガス燃料として天然ガスを使用する場合について説明する。
【００１３】
一般に、ガス燃料として使用される天然ガスには、気体の状態で数十ｋＰａに圧縮されたＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：圧縮天然ガス）と、液化されたＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ：液化天然ガス）とがある。
【００１４】
ＣＮＧ及びＬＮＧとして使用される天然ガスは、約９０％がメタンであり、この他にエタン，プロパン，ブタン等を含む。１気圧のときのメタンの標準沸点は、−１６１．５℃である。メタンは、圧力に応じて沸点が上昇し、臨界温度である−８２．６℃を超えると、いくら圧力をかけても液化しない。天然ガスに含まれる成分の中では、メタンの沸点が最も低いため、メタンが液化されれば他の成分も液化されることとなる。
【００１５】
天然ガスは、気体の状態から液化されると体積が約６００分の１になる。そのため、ガス燃料としてＬＮＧを車両に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できることとなる。よって、ガス燃料としてＬＮＧを使用することによって、ＣＮＧを使用する場合と比較して、車両の航続可能距離を延ばすことができる。
【００１６】
ガス燃料供給装置１００は、液化ガスタンクとしてのＬＮＧタンク１１に充填されたＬＮＧをエンジン２に供給するＬＮＧ供給部１０と、圧縮ガスタンクとしてのＣＮＧタンク２１に充填されたＣＮＧをエンジン２に供給するＣＮＧ供給部２０と、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧを再液化してＬＮＧを生成する再液化部４０とを備える。ガス燃料供給装置１００は、コントローラ（図示省略）を備え、このコントローラによって燃料の供給が制御される。
【００１７】
ガス燃料供給装置１００は、ＬＮＧ供給部１０から供給されるＬＮＧとＣＮＧ供給部２０から供給されるＣＮＧとのいずれをエンジン２に供給するかを選択する切換弁３１と、エンジン２へのＣＮＧの供給を遮断可能な開閉弁３２とを備える。
【００１８】
切換弁３１は、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧを気化させたＣＮＧをエンジン２に供給するか、又はＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをエンジン２に供給するかを選択的に切り換えるバルブである。切換弁３１は、コントローラによって切り換え制御され、通常はＣＮＧタンク２１内のＣＮＧを優先的にエンジン２に供給する。
【００１９】
開閉弁３２は、開状態に切り換えられると、切換弁３１を通過してきたＣＮＧをエンジン２に供給し、閉状態に切り換えられると、切換弁３１を通過してきたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断するものである。開閉弁３２は、コントローラによって開閉制御される。
【００２０】
以下、ＬＮＧ供給部１０について説明する。
【００２１】
ＬＮＧ供給部１０は、ＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１と、ＬＮＧタンク１１からのＬＮＧの供給を遮断可能な開閉弁１２とを備える。
【００２２】
ＬＮＧタンク１１は、内部にＬＮＧを貯留可能なタンクである。ＬＮＧタンク１１は、充填されたＬＮＧを−１００℃以下の極低温で貯留する。ＬＮＧタンク１１は、魔法瓶構造に形成され、外部との熱伝達が抑制される。
【００２３】
ＬＮＧタンク１１の内部には、液化されたＬＮＧとともに、ＢＯＧ（ｂｏｉｌ−ｏｆｆ ｇａｓ：蒸発損ガス）と呼ばれるＬＮＧの一部が気化してできた気体の状態の天然ガスが貯留される。ＬＮＧタンク１１の内部の圧力は約２ＭＰａである。
【００２４】
ＬＮＧタンク１１は、ＬＮＧを外部から供給可能な充填口１１ａと、内部のＬＮＧの温度を検出する温度検出器１１ｂと、内部のＬＮＧの圧力を検出する圧力検出器１１ｃとを有する。
【００２５】
充填口１１ａは、外部からＬＮＧを補給するための穴である。充填口１１ａは、通常は閉じられており、ＬＮＧを補給可能な補給施設にてＬＮＧを補給する際に開かれる。充填口１１ａには、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが外部に流出することを防止するチェック弁（図示省略）が設けられる。
【００２６】
温度検出器１１ｂは、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度を検出してコントローラに送信し、圧力検出器１１ｃは、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの圧力を検出してコントローラに送信する。
【００２７】
開閉弁１２は、開状態に切り換えられると、ＬＮＧタンク１１から導かれたＣＮＧがエンジン２に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＬＮＧタンク１１から導かれたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断する。開閉弁１２は、コントローラによって開閉制御される。
【００２８】
ＬＮＧ供給部１０は、ＬＮＧタンク１１から供給されたＬＮＧを気化させてＣＮＧとするベポライザ１３と、ベポライザ１３にて気化したＣＮＧが貯留されるバッファタンク１４と、バッファタンク１４からエンジン２に供給されるＣＮＧの圧力を調整する圧力調整弁１５とを備える。
【００２９】
ベポライザ１３は、エンジン２を冷却する冷却水を用いて極低温のＬＮＧを気化させるものである。ベポライザ１３では、エンジン２の熱によって約１００℃近くまで温度が上昇した冷却水との熱交換によってＬＮＧが気化してＣＮＧになる。
【００３０】
バッファタンク１４は、ベポライザ１３にて気化したＣＮＧを、一次的に貯留するものである。バッファタンク１４が設けられることによって、エンジン２の負荷が上昇して大量の燃料が必要となったときに、ベポライザ１３によるＬＮＧの気化が間に合わずにガス燃料が足りなくなることを防止している。
【００３１】
圧力調整弁１５は、コントローラによって制御され、バッファタンク１４に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給圧力を調整するバルブである。圧力調整弁１５にて圧力が調整されたＣＮＧは、切換弁３１及び開閉弁３２を通過してエンジン２に供給されることとなる。
【００３２】
以下、ＣＮＧ供給部２０について説明する。
【００３３】
ＣＮＧ供給部２０は、ＣＮＧが充填されたＣＮＧタンク２１と、ＣＮＧタンク２１からのＣＮＧの供給を遮断可能な開閉弁２２と、ＣＮＧタンク２１からエンジン２に供給されるＣＮＧの圧力を調整する圧力調整弁２５とを備える。
【００３４】
ＣＮＧタンク２１は、内部にＣＮＧを貯留可能なタンクである。ＣＮＧタンク２１は、充填されたＣＮＧを低温で保持する。ＣＮＧタンク２１は、魔法瓶構造に形成され、外部との熱伝達が抑制される。
【００３５】
ＣＮＧタンク２１の内部には、約２０ＭＰａに圧縮された気体の状態の天然ガスが貯留される。
【００３６】
ＣＮＧタンク２１は、ＣＮＧを外部から供給可能な充填口２１ａと、内部のＣＮＧの圧力を検出する圧力検出器２１ｃを有する。
【００３７】
充填口２１ａは、外部からＣＮＧを供給するための穴である。充填口２１ａは、通常は閉じられており、ＣＮＧを補給可能な補給施設にてＣＮＧを供給する際に開かれる。充填口２１ａには、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧが外部に流出することを防止するチェック弁（図示省略）が設けられる。
【００３８】
圧力検出器２１ｃは、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧの圧力を検出してコントローラに送信する。
【００３９】
開閉弁２２は、開状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧがエンジン２に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給を遮断する。開閉弁２２は、コントローラによって開閉制御される。
【００４０】
圧力調整弁２５は、コントローラによって制御され、ＣＮＧタンク２１に貯留されたＣＮＧのエンジン２への供給圧力を調整するバルブである。圧力調整弁２５にて圧力が調整されたＣＮＧは、切換弁３１及び開閉弁３２を通過してエンジン２に供給されることとなる。
【００４１】
以下、再液化部４０について説明する。
【００４２】
再液化部４０は、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧをＬＮＧタンク１１に導く連結通路４１と、連結通路４１に設けられＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧する圧力調整弁４２と、連結通路４１内のＣＮＧを遮断可能な開閉弁４３とを備える。
【００４３】
連結通路４１は、ＣＮＧタンク２１に貯留されているＣＮＧを液化させてＬＮＧにするために、ＬＮＧタンク１１に導くための通路である。
【００４４】
圧力調整弁４２は、コントローラによって制御され、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを減圧するものである。ＣＮＧタンク２１の内部圧力は約２０ＭＰａであり、ＬＮＧタンク１１の内部圧力は約２ＭＰａ程度である。圧力調整弁４２が設けられることによって、ＣＮＧの圧力が下げられ、ＣＮＧタンク２１内のＣＮＧが一気にＬＮＧタンク１１内へ流れ込むことを防止している。つまり、圧力調整弁４２が設けられることによって、ＬＮＧタンク１１内に導かれるＣＮＧの流量が調整される。
【００４５】
圧力調整弁４２を通過したＣＮＧは、ＬＮＧタンク１１のＬＮＧにバブリングされ、ＬＮＧタンク１１内の極低温のＬＮＧによって冷却されて液化する。
【００４６】
圧力調整弁４２によってＣＮＧが減圧されると、ＣＮＧが断熱膨張して温度が低下する。そのため、圧力調整弁４２によってＣＮＧが断熱膨張して温度が低下すると、ＣＮＧがＬＮＧにバブリングされたときに液化しやすくなる。
【００４７】
また、ＬＮＧは温度が上昇すると気化するため、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度を極低温に維持する必要がある。圧力調整弁４２によってＣＮＧが断熱膨張して温度が低下すると、その分だけＣＮＧがバブリングされたときのＬＮＧタンク１１内の温度の上昇が抑制される。
【００４８】
圧力調整弁４２は、エンジン２の冷却水が導かれる保温装置（図示省略）によって外部から温められる。これにより、圧力調整弁４２は、ＣＮＧの断熱膨張によって温度が低下しても圧力調整のための動作が可能となる。
【００４９】
開閉弁４３は、開状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧがＬＮＧタンク１１に供給可能となり、閉状態に切り換えられると、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを遮断する。開閉弁４３は、コントローラによって開閉制御され、温度検出器１１ｂによって検出されたＬＮＧの温度が所定の温度以下である場合に開状態に切り換え可能となる。この所定の温度は、ＬＮＧタンク１１にＣＮＧを導いても、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが液化された状態を維持できる温度であり、約−１００℃に設定される。
【００５０】
次に、図２を参照して、ガス燃料供給装置１００におけるＣＮＧの再液化について説明する。
【００５１】
ステップ１０１では、ＣＮＧタンク２１内に充填されたＣＮＧの圧力が、ＣＮＧタンク２１の最低圧力より大きいか否かを判定する。この最低圧力は、ＣＮＧタンク２１からエンジン２にＣＮＧを供給することが可能な最低の圧力に設定される。
【００５２】
ステップ１０１において、ＣＮＧの圧力が最低圧力より大きいと判定された場合には、ステップ１０２に移行する。一方、ステップ１０１において、ＣＮＧの圧力が最低圧力以下であると判定された場合には、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５３】
ステップ１０２では、ＬＮＧタンク１１内に充填されたＬＮＧの体積が、ＬＮＧタンク１１の最大体積より小さいか否かを判定する。最大体積は、ＬＮＧタンクの容積である。
【００５４】
ステップ１０２において、ＬＮＧの体積が最大体積より小さいと判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内に空き容量が残っているため、ステップ１０３に移行する。一方、ステップ１０２において、ＬＮＧの体積が最大体積であると判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内に空き容量が残っていないため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５５】
ステップ１０３では、ＬＮＧタンク１１内に充填されたＬＮＧの圧力が、ＬＮＧタンク１１の最大圧力より小さいか否かを判定する。この最大圧力は、ＬＮＧタンク１１が耐久可能な最大圧力に設定される。
【００５６】
ステップ１０３において、ＬＮＧの圧力が最大圧力より小さいと判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内にＣＮＧを充填して再液化を実行してもＬＮＧタンク１１が耐久可能であるため、ステップ１０４に移行する。一方、ステップ１０３において、ＬＮＧの圧力が最大圧力であると判定された場合には、ＬＮＧタンク１１内の圧力をこれ以上上げることはできないため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５７】
ステップ１０４では、温度検出器１１ｂによって検出されたＬＮＧタンク１１内のＬＮＧの温度が、所定の温度より低いか否かを判定する。この所定の温度は、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが液化された状態を維持できる約−１００℃に設定されるが、ＣＮＧが圧力にかかわらず液化可能な臨界温度である−８２．６℃に設定してもよい。
【００５８】
ステップ１０４において、ＬＮＧの温度が所定の温度より低いと判定された場合には、ＣＮＧをＬＮＧタンク１１に充填して液化可能であるため、ステップ１０５に移行する。一方、ステップ１０４において、ＬＮＧの温度が所定の温度以上であると判定された場合には、ＬＮＧの温度が高くＣＮＧを液化できなくなる可能性があるため、ステップ１０６に移行してＣＮＧの再液化を中止する。
【００５９】
ステップ１０５では、開閉弁４３がコントローラによって開状態に切り換えられる。これにより、ＣＮＧタンク２１からＬＮＧタンク１１へのＣＮＧの供給が可能となり、圧力調整弁４２によって調圧されたＣＮＧがＬＮＧタンク１１内のＬＮＧにバブリングされて液化することとなる。
【００６０】
開閉弁４３が開状態に切り換えられた状態では、ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧが、連結通路４１に設けられた圧力調整弁４２によって減圧され、極低温のＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１にバブリングされることによって液化される。したがって、ＬＮＧを補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、ＣＮＧタンク２１に補給されたＣＮＧによって、ＬＮＧタンク１１へのＬＮＧの補給が可能となる。
【００６１】
また、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧが充分に残った状態で、ＣＮＧを補給可能な補給施設にてＣＮＧタンク２１にＣＮＧを補給すれことによって、気体の状態で補給されたＣＮＧを液化してＬＮＧタンク１１に補給し、ＬＮＧタンク１１を再び満タンにすることができる。このように、ＣＮＧタンク２１内にＣＮＧを補給することによって、ＬＮＧタンク１１内のＬＮＧを常に満タンに近い状態に維持することができる。
【００６２】
したがって、ＬＮＧを車両１に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できるため、ＣＮＧとして補給された天然ガスを液化してＬＮＧとして車両１に搭載することによって、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能である。
【００６３】
一方、ステップ１０６では、開閉弁４３がコントローラによって閉状態に切り換えられる。これにより、ＣＮＧタンク２１からＬＮＧタンク１１へのＣＮＧの供給が遮断され、ＬＮＧ供給部１０とＣＮＧ供給部２０とからは、それぞれ独立してエンジン２にＣＮＧを供給することとなる。
【００６４】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００６５】
ＣＮＧタンク２１から導かれたＣＮＧを、連結通路４１に設けられた圧力調整弁４２によって減圧し、極低温のＬＮＧが充填されたＬＮＧタンク１１に供給することによって、ＣＮＧを液化することができる。したがって、ＬＮＧを補給可能な補給施設が近隣に無い環境であっても、ＣＮＧタンク２１に補給されたＣＮＧによって、ＬＮＧタンク１１へのＬＮＧの補給が可能となる。
【００６６】
また、ＬＮＧを車両１に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合と比較して数十倍の燃料を搭載できるため、ＣＮＧとして補給された天然ガスを液化してＬＮＧとして車両１に搭載することによって、車両１の航続可能距離を延ばすことが可能である。
【００６７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のガス燃料供給装置は、車両においてエンジンにガス燃料を供給する装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ ガス燃料供給装置
１ 車両
１０ ＬＮＧ供給部
１１ ＬＮＧタンク
１１ｂ 温度検出器
２０ ＣＮＧ供給部
２１ ＣＮＧタンク
３１ 切換弁
４０ 再液化部
４１ 連結通路
４２ 圧力調整弁
４３ 開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、液化されたガス燃料が充填された液化ガスタンクを備え、
前記液化ガスタンクから供給されたガス燃料によって走行する車両のガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填された圧縮ガスタンクと、
前記圧縮ガスタンク内のガス燃料を前記液化ガスタンクに導く連結通路と、
前記連結通路に設けられ、前記圧縮ガスタンクから導かれたガス燃料を減圧する圧力調整弁と、を備えることを特徴とする車両のガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記圧縮ガスタンクには、気体の状態のガス燃料を外部から供給可能であり、
前記液化ガスタンクには、液化されたガス燃料を外部から供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両のガス燃料供給装置。
【請求項３】
前記液化ガスタンクに充填されたガス燃料の温度を検出する温度検出器と、
前記連結通路に設けられ、ガス燃料の流れを遮断可能な開閉弁と、を更に備え、
前記開閉弁は、前記温度検出器によって検出されたガス燃料の温度が所定の温度以下である場合に開状態に切り換え可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のガス燃料供給装置。
【請求項４】
前記車両は、前記圧縮ガスタンクから供給されたガス燃料によっても走行可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両のガス燃料供給装置。
【請求項１】
車両に搭載され、液化されたガス燃料が充填された液化ガスタンクを備え、
前記液化ガスタンクから供給されたガス燃料によって走行する車両のガス燃料供給装置であって、
前記ガス燃料が気体の状態で圧縮されて充填された圧縮ガスタンクと、
前記圧縮ガスタンク内のガス燃料を前記液化ガスタンクに導く連結通路と、
前記連結通路に設けられ、前記圧縮ガスタンクから導かれたガス燃料を減圧する圧力調整弁と、を備えることを特徴とする車両のガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記圧縮ガスタンクには、気体の状態のガス燃料を外部から供給可能であり、
前記液化ガスタンクには、液化されたガス燃料を外部から供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両のガス燃料供給装置。
【請求項３】
前記液化ガスタンクに充填されたガス燃料の温度を検出する温度検出器と、
前記連結通路に設けられ、ガス燃料の流れを遮断可能な開閉弁と、を更に備え、
前記開閉弁は、前記温度検出器によって検出されたガス燃料の温度が所定の温度以下である場合に開状態に切り換え可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のガス燃料供給装置。
【請求項４】
前記車両は、前記圧縮ガスタンクから供給されたガス燃料によっても走行可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の車両のガス燃料供給装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１２２４９６（Ｐ２０１２−１２２４９６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１１４６（Ｐ２０１０−２７１１４６）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
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