(57)【要約】【課題】液化天然ガスを貯蔵する燃料容器から送り出される液化天然ガスを気化させてエンジンへ供給する燃料供給ライン、を備える液化天然ガス車両の燃料系システムにおいて、ＬＮＧ単位容積あたりの航続距離を伸ばせるようにする。【解決手段】前記燃料容器として車両に搭載される複数の小型容器１０（Ａ〜Ｄ）と、各小型容器１０の燃料供給口を個別に開閉する第１弁手段ＶＡ〜ＶＤと、複数の小型容器１０を順次に経由する形に各小型容器１０間を接続する圧力交換ライン１２ａ〜１２ｄと、各圧力交換ラインを個別に開閉する第２弁手段Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄ，Ｖｄａと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスを貯蔵する燃料容器から送り出される液化天然ガスを気化させてエンジンへ供給する燃料供給ライン、を備える液化天然ガス車両の燃料系システムにおいて、前記燃料容器として車両に搭載される複数の小型容器と、各小型容器の燃料供給口を個別に開閉する第１弁手段と、複数の小型容器を順次に経由する形に各小型容器間を接続する圧力交換ラインと、各圧力交換ラインを個別に開閉する第２弁手段と、を備えることを特徴とする液化天然ガス車両の燃料系システム。
【請求項２】
複数の小型容器へ液化天然ガスを充填する燃料供給ラインと、各小型容器の燃料充填口を個別に開閉する第３弁手段と、を備えることを特徴とする請求項１に係る液化天然ガス車両の燃料系システム。
【請求項３】
各小型容器内の液化天然ガス量を検出する手段と、これら液化天然ガス量の検出信号に基づいて各第１手段および各第２弁手段を順次に開閉する第１制御手段と、同じく液化天然ガス量の検出信号に基づいて各第３弁手段を順次に開閉する第２制御手段と、を備えることを特徴とする請求項２に係る液化天然ガス車両の燃料系システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液化天然ガス車両の燃料系システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃料とするエンジンを搭載する車両（液化天然ガス車両）は、低公害型かつ圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とするエンジンを搭載する車両と較べると燃料とするガスを液体の状態で貯蔵するため、同容量の燃料容器の場合、遙かに長距離走行が可能という利点を持つ車両として注目される（特許文献１）。
【０００３】
このような、液化天然ガス車両の燃料系システムは、ＬＮＧを貯蔵する燃料容器からその容器内の圧力で送り出されるＬＮＧを気化させてエンジンへ供給する燃料供給ラインと、燃料容器へ液化天然ガスを充填する燃料補給ラインと、を備えて構成される。
【特許文献１】特開平０９−０４２０９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＮＧは、極低温の液体であり、これを貯蔵する燃料容器は、断熱性の極めて高い容器が必要となる。燃料容器へのＬＮＧの補給については、極低温のＬＮＧを充填すると、ＬＮＧの密度が上がり（図、参照）、航続距離に有利となるが、極低温のＬＮＧは圧力が低く、容器内の温度がある程度まで上がらないと、エンジンへ供給できない、という不具合が考えられる。
【０００５】
この発明は、このような不具合を改善するための有効な手段の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、液化天然ガスを貯蔵する燃料容器から送り出される液化天然ガスを気化させてエンジンへ供給する燃料供給ライン、を備える液化天然ガス車両の燃料系システムにおいて、前記燃料容器として車両に搭載される複数の小型容器と、各小型容器の燃料供給口を個別に開閉する第１弁手段と、複数の小型容器を順次に経由する形に各小型容器間を接続する圧力交換ラインと、各圧力交換ラインを個別に開閉する第２弁手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、複数の小型容器へ液化天然ガスを充填する燃料供給ラインと、各小型容器の燃料充填口を個別に開閉する第３弁手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、各小型容器内の液化天然ガス量を検出する手段と、これら液化天然ガス量の検出信号に基づいて各第１手段および各第２弁手段を順次に開閉する第１制御手段と、同じく液化天然ガス量の検出信号に基づいて各第３弁手段を順次に開閉する第２制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明〜第３の発明においては、第１弁手段および第２弁手段により、使用済みの小型容器内の圧力が次に使用する小型容器内に導入され、小型容器内のＬＮＧ送り出し圧力が十分に得られる。その結果、極低温かつ密度の高いＬＮＧを充填しえるので、ＬＮＧの単位容積あたりの航続距離が伸ばせることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１において、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃料とするエンジンを搭載する車両（液化天然ガス車両）のエンジン燃料系システムは、ＬＮＧを貯蔵する燃料容器（タンク）と、この燃料容器１０から送り出される液化天然ガスを気化させてエンジンへ供給する燃料供給ライン１１と、燃料容器１０へＬＮＧを補給する燃料充填ライン（図示せず）と、が備えられる。
【００１１】
燃料容器して、複数の小型容器１０（Ａ〜Ｄ）が車体に搭載される。各小型容器１０は、外殻と内殻との二重構造に構成され、これらの間が断熱用の真空層に設定される。
【００１２】
燃料供給ライン１１においては、各小型容器１０にその燃料供給口を個別に開閉する燃料供給用の電磁弁ＶＡ〜ＶＤ（第１弁手段）が配設される。複数の小型容器１０においては、これらを順次に経由する具合に各小型容器１０間を接続する複数の圧力交換ライン１２ａ〜１２ｄが備えられ、各圧力交換ライン１２ａ〜１２ｄにこれを開閉する圧力交換用の電磁弁Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄ，Ｖｄａ（第２弁手段）が介装される。燃料充填ラインにおいては、各小型容器１０の燃料充填口を個別に開閉する燃料充填用の電磁弁（第３弁手段）が配設される（図３、参照）。
【００１３】
燃料供給ライン１１においては、燃料供給用の電磁弁ＶＡ〜ＶＤを選択的に開閉することにより、複数の小型容器１０内のＬＮＧを順次に燃料供給ライン１１へ送り出せるようになる。例えば、燃料供給用の電磁弁ＶＡのみ開弁する（他の電磁弁ＶＢ〜ＶＤは閉弁する）と、小型容器Ａ内のＬＮＧがエンジンへ供給される。小型容器Ａ内の液面は、エンジンの運転に伴って低下する。この液面の低下、つまり、小型容器Ａ内のＬＮＧ量（残量）の減少に伴って小型容器Ａ内の昇圧速度が上がる（図５、参照）ため、小型容器Ａ内の圧力は、小型容器Ｂ〜Ｄ内の圧力よりも、次第に高くなる。
【００１４】
小型容器Ａ内の液面が所定の下限値以下になると、小型容器Ａの電磁弁ＶＡを閉弁すると共に次の小型容器Ｂ内のＬＮＧを燃料供給ライン１１へ供給するべく燃料供給用の電磁弁ＶＢが開弁する。小型容器Ｂ内の圧力は、相対的に低圧のため、圧力交換用の電磁弁Ｖａｂを開弁することにより、小型容器Ａ内の圧力が小型容器Ｂ内に導入され、小型容器Ｂ内のＬＮＧ送り出し圧力が十分に確保される。このように電磁弁ＶＡ〜ＶＤおよび電磁弁Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄ，Ｖｄａを開閉することにより、エンジンへの供給燃料として複数の小型容器１０内のＬＮＧを順次に使用しえるようになる。
【００１５】
燃料充填ラインにおいては、ＬＮＧの補給が必要になると、外部の補給設備において、極低温のＬＮＧの補給を受けることになる。その場合、燃料充填用の電磁弁を選択的に開閉することにより、小型容器１０に対してその内部へ極低温のＬＮＧを、液面が所定の上限値以上になるまで充填できるのである。
【００１６】
第１弁手段〜第３弁手段の開閉を制御するのがコントロールユニット１４（電子制御装置）であり、各小型容器１０内の液面（ＬＮＧ量）を個別に検出する手段１３（液面レベルセンサ）が備えられる。図１においては、小型容器１０の液面レベルセンサ１３のみ図示されるが、他の小型容器１０についても、個々に配設される。
【００１７】
コントロールユニット１４は、液面レベルセンサ１３の検出信号に基づいて燃料供給用の電磁弁ＶＡ〜ＶＤおよび圧力交換用の電磁弁Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄ，Ｖｄａを順次に開閉する第１制御手段と、同じく検出信号に基づいて燃料充填用の電磁弁を開閉する第２制御手段と、を備える。
【００１８】
図２は、第１制御手段の処理内容を説明する流れ図である。この例においては、ＬＮＧの充填（補給）完了時に設定される使用順序に従って、使用順序が第１位の小型容器Ｂから使用順序が第３位の小型容器Ｄへ至る燃料供給処理が示される。
【００１９】
エンジンキーのオンにより制御が開始され、Ｓ１１において、燃料充填用の電磁弁ＶＢを開弁する。Ｓ１２においては、圧力交換用の電磁弁Ｖａｂを開弁する。これは、ＬＮＧの充填時にＬＮＧの充填を行わず、ＬＮＧが下限値以下のままに残した小型容器Ａ内の圧力によって小型容器Ｂ内の圧力を十分に確保するための処理である。
【００２０】
Ｓ１３において、エンジンが始動すると、小型容器Ｂ内の液面レベルが監視され、Ｓ１４において、液面レベルＶｂが小型容器Ｂに設定される所定の下限値Ｖｂ１に対し、Ｖｂ＜Ｖｂ１になると、Ｓ１５およびＳ１６において、使用順序が第１位の小型容器Ｂに対し、燃料供給用の電磁弁ＶＢおよび圧力交換用の電磁弁Ｖａｂを閉弁する一方、Ｓ１７およびＳ１８において、使用順序が次の小型容器Ｃに対し、燃料供給用の電磁弁ＶＣおよび圧力交換用の電磁弁Ｖｂｃを開弁する。これにより、小型容器ＢからのＬＮＧのエンジンへの供給が停止され、小型容器ＣからＬＮＧがエンジンへ供給される。
【００２１】
Ｓ１９において、小型容器Ｃ内の液面レベルが監視され、液面レベルＶｃが小型容器Ｃに設定される所定の下限値Ｖｃ１に対し、Ｖｃ＜Ｖｃ１になると、Ｓ２０およびＳ２１において、使用順序が第２位の小型容器Ｃに対し、燃料供給用の電磁弁ＶＣおよび圧力交換用の電磁弁Ｖｂｃを閉弁する一方、Ｓ２２およびＳ２３において、使用順序が次の小型容器Ｄに対し、燃料供給用の電磁弁ＶＤおよび圧力交換用の電磁弁Ｖｃｄを開弁する。これにより、小型容器ＣからのＬＮＧのエンジンへの供給が停止され、小型容器ＤからＬＮＧがエンジンへ供給される。
【００２２】
Ｓ２４において、小型容器Ｄ内の液面レベルが監視され、液面レベルＶｄが小型容器に設定される所定の下限値Ｖｄ１に対し、Ｖｄ＜Ｖｄ１になると、Ｓ２５において、燃料補給ランプを点灯する。これにより、運転者は、車両をＬＮＧの補給設備へ走行させることになる（Ｓ２６）。
【００２３】
図３は、第２制御手段の処理内容を説明する流れ図である。この例においては、図のＳ２６で行われる補給（充填）処理となる。充填順序として、前回の充填時にＬＮＧの充填を行わず、ＬＮＧが下限値以下のままに残した小型容器Ａが第１位、小型容器Ｂが第２位、小型容器Ｃが第３位に設定され、前回の使用順序が第３位（最後）の小型容器Ｄが、ＬＮＧの充填を行わず、ＬＮＧが下限値以下のままに残される容器に設定される。
【００２４】
エンジンキーのオンにより制御が開始され、Ｓ３１において、燃料供給用の電磁弁ＶＤおよび圧力交換用の電磁弁Ｖｃｄを閉弁する。Ｓ３２においては、充填順序が第１位の小型容器Ａの燃料充填用の電磁弁を開弁する。Ｓ３３において、小型容器Ａ内の液面レベルが監視され、液面レベルＶａが小型容器Ａに設定される所定の上限値Ｖａ１に対し、Ｖａ＞Ｖａ１になると、Ｓ３４において、充填順序が第１位の小型容器Ａに対し、燃料充填用の電磁弁を閉弁する一方、Ｓ３５において、充填順序が第２位の小型容器Ｂに対し、燃料充填用の電磁弁を開弁する。
【００２５】
Ｓ３６において、小型容器Ｂ内の液面レベルが監視され、液面レベルＶｂが小型容器Ｂに設定される所定の上限値Ｖｂ２に対し、Ｖｂ＞Ｖｂ２になると、Ｓ３７において、充填順序が第２位の小型容器Ｂに対し、燃料充填用の電磁弁を閉弁する一方、Ｓ３８において、充填順序が第３位の小型容器Ｃに対し、燃料充填用の電磁弁を開弁する。
【００２６】
Ｓ３９において、小型容器Ｃ内の液面レベルが監視され、液面レベルＶｃが小型容器Ｃに設定される所定の上限値Ｖｃ２に対し、Ｖｃ＞Ｖｃ２になると、Ｓ４０において、充填順序が第３位の小型容器Ｃに対し、燃料充填用の電磁弁を閉弁する。そして、Ｓ４１において、今回の燃料充填の完了を警報する。この警報については、燃料補給ランプの消灯で代用してもよい。
【００２７】
このような制御（図２および図３、参照）により、使用済みの小型容器１０内の圧力が次に使用する小型容器１０内に導入され、小型容器１０内のＬＮＧ送り出し圧力が十分に得られることになる。このため、充填対象の小型容器１０へ極低温かつ密度の高いＬＮＧを充填しえるので、ＬＮＧの単位容積あたりの航続距離が伸ばせるのである（図４、参照）。
【００２８】
車両において、ＬＮＧを貯蔵する燃料容器として、複数の小型容器１０を搭載するので、車両の大きさ（ホイールベースなど）に対応して容量違いの大型容器をいくつも製作しなくて済む。つまり、車両の大きさ違いに対し、小型容器は同一容量のものが共通に搭載可能となり、小型容器をユニット化して容器の個数を変えることにより、簡単かつ容易に対処できる。従って、複数の小型容器については、燃料容器の生産コストの低下が図れ、車両への搭載性および適用性も高められる。
【００２９】
図６は、この発明に係る小型容器１０の車両（大型トラックが想定される）への搭載例を示すものであり、２０はキャブであり、２１はシャシフレームであり、２２は後２軸の車輪である。複数の小型容器１０は、シャシフレーム２１の両側にバランスよく搭載される。図１の小型容器１０は、この搭載例においては、個数に違いがあるものの、シャシフレーム２１の両側に搭載される片方を構成するものに対応し、同一の構成のものがシャシフレーム２１のもう一方に搭載されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施形態を説明する概要図である。
【図２】同じくコントロールユニットの制御を説明する流れ図である。
【図３】同じくコントロールユニットの制御を説明する流れ図である。。
【図４】同じくＬＮＧの特性図である。
【図５】同じくＬＮＧの特性図である。
【図６】同じく小型容器の搭載例を示す車両の平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  小型容器
１１  燃料供給ライン
１２ａ〜１２ｂ  圧力交換ライン
１３  液面レベルセンサ
１４  コントロールユニット
ＶＡ〜ＶＤ  燃料供給用の電磁弁（第１弁手段）
Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃｄ，Ｖｄａ  圧力交換用の電磁弁（第２弁手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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