(57)【要約】【課題】  特に起動時における燃料の消費を抑えることができ、燃費を向上させることができる燃料供給ラインを提供することを目的とする。【解決手段】  燃料として使用される低温流体が貯蔵された貯蔵タンク１１から、車両を駆動する内燃機関Ｅに前記低温流体を導く燃料供給ライン１０であって、前記貯蔵タンク１１に貯蔵された低温流体を低温流体用昇圧ポンプ１２に導くとともに、該低温流体用昇圧ポンプ１２により昇圧された低温流体を前記内燃機関Ｅに搭載された高圧用の燃料噴射装置ＪＨに導く高圧ライン１０Ｈと、前記貯蔵タンク１１に貯蔵された低温流体を前記内燃機関Ｅに搭載された低圧用の燃料噴射装置ＪＬに導く低圧ライン１０Ｌと、前記低温流体用昇圧ポンプ１２よりも下流側に位置する高圧ライン１０Ｈ、および前記低圧ライン１０Ｌを連通するバイパスライン１０Ｂとを具備してなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料として使用される低温流体が貯蔵された貯蔵タンクから、車両を駆動する内燃機関に前記低温流体を導く燃料供給ラインであって、
前記貯蔵タンクに貯蔵された低温流体を低温流体用昇圧ポンプに導くとともに、該低温流体用昇圧ポンプにより昇圧された低温流体を前記内燃機関に搭載された高圧用燃料噴射装置に導く高圧ラインと、
前記貯蔵タンクに貯蔵された低温流体を前記内燃機関に搭載された低圧用燃料噴射装置に導く低圧ラインと、
前記低温流体用昇圧ポンプよりも下流側に位置する高圧ライン、および前記低圧ラインを連通するバイパスラインとを具備してなることを特徴とする燃料供給ライン。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給ラインと、
燃料として使用される低温流体が貯蔵された貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクから前記高圧ラインを介して導かれた低温流体を昇圧する低温流体用昇圧ポンプとを具備してなる燃料供給装置であって、
前記低圧ラインが、前記貯蔵タンクおよび前記低温流体用昇圧ポンプを冷却可能に配置されていることを特徴とする燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料供給装置を具備してなることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンクに溜められた低温の流体を、燃料として車両を駆動する内燃機関に導く燃料供給ラインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯蔵タンクに溜められた低温の流体（例えば、液体水素や液体窒素等）を、燃料として車両を駆動する内燃機関に導く燃料供給ラインとしては、貯蔵タンクから圧縮機を介して高圧の燃料を内燃機関に搭載された高圧用の燃料噴射装置に導く第１のラインと、貯蔵タンクから低圧の燃料を内燃機関に搭載された低圧用の燃料噴射装置に導く第２のラインとを有するものが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ダブリュー・ペシュカ（W  PESCHKA）著、「ザ・フューチャー・クリョフューエル・イン・インターナル・コンバッション・エンジンズ（The future cryofuel in internal combustion engines）」、（英国）、イント・ジェイ・ハイドロジェン・エナジー（Int.J.HydrogenEnergy）、Vol23、No.1、p.27−43、1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような燃料供給ラインでは、圧縮機から吐出された低温流体がすべて内燃機関に搭載された高圧用の燃料噴射装置に供給されるようになっている。そのため、内燃機関起動時等、圧縮機起動時において十分に昇圧されていない低温流体が高圧用の燃料噴射装置に供給されることとなり、この高圧用の燃料噴射装置を効率よく作動させることができず、燃料が無駄に消費されてしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、特に起動時における燃料の消費を抑えることができ、燃費を向上させることができる燃料供給ラインを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の燃料供給ラインは、燃料として使用される低温流体が貯蔵された貯蔵タンクから、車両を駆動する内燃機関に前記低温流体を導く燃料供給ラインであって、前記貯蔵タンクに貯蔵された低温流体を低温流体用昇圧ポンプに導くとともに、該低温流体用昇圧ポンプにより昇圧された低温流体を前記内燃機関に搭載された高圧用の燃料噴射装置に導く高圧ラインと、前記貯蔵タンクに貯蔵された低温流体を前記内燃機関に搭載された低圧用の燃料噴射装置に導く低圧ラインと、前記低温流体用昇圧ポンプよりも下流側に位置する高圧ライン、および前記低圧ラインを連通するバイパスラインとを具備してなることを特徴とする。
このような燃料供給ラインによれば、例えば、起動時等、低温流体用昇圧ポンプから吐出される低温流体の圧力が低く、内燃機関に搭載された高圧用の燃料噴射装置に適さないような圧力である場合に、低温流体用昇圧ポンプから吐出された低温流体をバイパスラインを通して低圧用の燃料噴射装置の方へ流すようにしている。
これにより、高圧用の燃料噴射装置および低圧用の燃料噴射装置に対して、それぞれ適切な圧力を有する低温流体が供給されることとなり、燃料の消費を抑えることができて、燃費を向上させることができる。
【０００６】
請求項２に記載の燃料供給装置は、請求項１に記載の燃料供給ラインと、燃料として使用される低温流体が貯蔵された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクから前記高圧ラインを介して導かれた低温流体を昇圧する低温流体用昇圧ポンプとを具備してなる燃料供給装置であって、前記低圧ラインが、前記貯蔵タンクおよび前記低温流体用昇圧ポンプを冷却可能に配置されていることを特徴とする。
このような燃料供給装置によれば、低圧ライン内を通過する低温流体により、貯蔵タンクおよび低圧流体用昇圧ポンプが十分に冷却されることとなるので、貯蔵タンクおよび低圧流体用昇圧ポンプにおける低温流体のガス化（ボイルオフ）を低減させることができる。
【０００７】
請求項３に記載の車両は、請求項２に記載の燃料供給装置を具備してなることを特徴とする。
このような車両によれば、例えば、起動時等、低温流体用昇圧ポンプから吐出される低温流体の圧力が低く、内燃機関に搭載された高圧用の燃料噴射装置に適さないような圧力である場合に、低温流体用昇圧ポンプから吐出された低温流体をバイパスラインを通して低圧用の燃料噴射装置の方へ流すようにしている。
これにより、高圧用の燃料噴射装置および低圧用の燃料噴射装置に対して、それぞれ適切な圧力を有する低温流体が供給されることとなり、燃料の消費を抑えることができて、燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低温流体を加熱することなく昇圧させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による燃料供給ラインの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料供給ライン１０を具備する燃料供給装置１の概略構成図である。この図１に示すように、燃料供給装置１は、燃料供給ライン１０と、貯蔵タンク１１と、低温流体用昇圧ポンプ１２とを主たる要素として構成されたものである。
なお、図中の符号Ｅ、ＪＨ、ＪＬはそれぞれ、内燃機関（以下、「エンジン」という。）、高圧用の燃料噴射装置（直接噴射式の燃料噴射装置）、低圧用の燃料噴射装置（予混合式の燃料噴射装置）を示している。
【００１０】
燃料供給ライン１０は、高圧ライン１０Ｈと、低圧ライン１０Ｌと、バイパスライン１０Ｂとを具備してなる、いわゆる配管である。
高圧ライン１０Ｈは、貯蔵タンク１１と低温流体用昇圧ポンプ１２との間、および低温流体用昇圧ポンプ１２とエンジンＥとの間に設けられており、これにより、貯蔵タンク１１に溜められた低温の流体が、低温流体用昇圧ポンプ１２により昇圧された後、熱交換器１４を通って高圧用の燃料噴射装置ＪＨに導かれるようになっている。
低圧ライン１０Ｌは、貯蔵タンク１１と低圧流体用昇圧ポンプ１２との間、および低温流体用昇圧ポンプ１２とエンジンＥとの間に設けられており、これにより、貯蔵タンク１１に溜められた低温の流体が、貯蔵タンク１１のケーシングおよび低圧流体用昇圧ポンプ１２のケーシングを順次冷却した後、熱交換器１５を通って低圧用の燃料噴射装置ＪＬに導かれるようになっている。
熱交換器１４，１５には、それぞれエンジン冷却水が導かれるようになっており、このエンジン冷却水と低温流体との間で熱交換が行われて、低温流体が高圧用の燃料噴射装置ＪＨまたは低圧用の燃料噴射装置ＪＬに対して適切な温度にまで昇温（あるいは加熱）されるようになっている。
【００１１】
低温流体用昇圧ポンプ１２と熱交換器１４との間に位置する高圧ライン１０Ｈには三方弁１６が設けられている。また、低温流体用昇圧ポンプ１２と熱交換器１５との間に位置する低圧ライン１０Ｌには合流部１７が設けられている。そして、これら三方弁１６と合流部１７とは、バイパスライン１０Ｂにより接続されている。すなわち、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出された低温流体は、三方弁１６が切り替えられることによって高圧ライン１０Ｈの側（すなわち、熱交換器１４および高圧用の燃料噴射装置ＪＨの側）に導かれたり、バイパスライン１０Ｂの側（すなわち、熱交換器１５および低圧用の燃料噴射装置ＪＬの側）に導かれるようになっている。
三方弁１６は、起動時等、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出される低温流体の圧力が、例えば、１ＭＰａよりも低くなる場合に、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出された低温流体をバイパスライン１０Ｂを通して低圧用の燃料噴射装置ＪＬの方へ流すようにし、それ以外の場合に、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出された低温流体を高圧ライン１０Ｈを通して高圧用の燃料噴射装置ＪＨの方へ流すように切り替えられるように構成されている。
【００１２】
また、低温流体用昇圧ポンプ１２と貯蔵タンク１１とは、戻り管１８を介して接続されているとともに、この戻り管１８にはミニタンク（バッファ）１９がさらに接続されている。ミニタンク１９は、低温流体用昇圧ポンプ１２から貯蔵タンク１１に戻される低温流体を一時貯留しておくための容器である。そして、このミニタンク１９よりも下流側で、かつ貯蔵タンク１１の上流側に位置する戻り管１８には、バッテリー２０からの供給される電力により駆動される冷凍機（例えば、パルス管冷凍機や磁気冷凍機等）Ｒが設けられている。バッテリー２０には、エンジンＥにより駆動される図示しない発電機から供給された電力、およびフューエル・セル（燃料電池）２１から供給された電力が蓄えられている。図中のフューエル・セル２１からバッテリー２０への矢印およびバッテリー２０から冷凍機Ｒへの矢印はいずれも電力の流れの向きを示している。
【００１３】
さらに、貯蔵タンク１１と低温流体用昇圧ポンプ１２との間に位置する低圧ライン１０Ｌと、フューエル・セル２１とは、発電ライン２２により接続されている。この発電ライン２２には、バッファ２３および熱交換器２４がさらに接続されている。バッファ２３は、低圧ライン１０Ｌから熱交換器２４およびフューエル・セル２１に供給される低温流体を一時貯留しておくための容器であり、熱交換器２４は、外気と低温流体との間で熱交換させて、低温流体がフューエル・セル２１で使用されるのに際して適切な温度にまで昇温（あるいは加熱）されるようになっている。
【００１４】
さらにまた、貯蔵タンク１１には、充填ライン２５、ベントライン２６、およびカプラ２７が設けられている。これら充填ライン２５、ベントライン２６、およびカプラ２７は、屋外（あるいは屋内）に設置された充填ステーションＳｔに具備された充填ライン２５ａ、ベントライン２６ａ、およびカプラ２７ａに接続され、充填ステーションＳｔから貯蔵タンク１１に低温流体が充填（補充）可能になっている。
【００１５】
図中の符号２８はリリーフライン、符号２９はリリーフバルブ、符号３０はノーマル・クローズ・バルブ、符号３１はノーマル・オープン・バルブ、符号３２はチェック・バルブ（逆止弁）、および符号３３はバッファである。
リリーフライン２８は、充填ライン２５内の圧力および／または貯蔵タンク１１内の圧力が所定値を超えてしまうような場合に系外（すなわち、燃料供給装置１の外部）に逃がすためのラインである。
リリーフバルブ２９は、前記所定値の圧力がかかった場合に開弁状態となる、いわゆる逃がし弁である。
ノーマル・クローズ・バルブ３０は、一定の圧力がかかっていると開弁状態となる、いわゆるオートマチック弁である。
ノーマル・オープン・バルブ３１は、一定の圧力がかかっていると閉弁状態となる、いわゆるオートマチック弁である。
チェック・バルブ３２は、一方向への流れだけを許容する、いわゆる逆止弁である。
バッファ３３は、前述したバッファ２３と同様、低温流体を一時貯留しておくための容器である。
【００１６】
本実施形態による燃料供給ライン１０によれば、低温流体用昇圧ポンプ１２の下流側に位置する高圧ライン１０Ｈと、低温流体用昇圧ポンプ１２の下流側に位置する低圧ライン１０Ｌとが、三方弁１６、合流部１７、およびバイパスライン１０Ｂを介して接続されている。すなわち、起動時等、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出される低温流体の圧力が、例えば、１ＭＰａよりも低くなる場合に、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出された低温流体を三方弁１６、合流部１７、およびバイパスライン１０Ｂを通して低圧用の燃料噴射装置ＪＬの方へ流すようにし、それ以外の場合に、低温流体用昇圧ポンプ１２から吐出された低温流体を高圧ライン１０Ｈを通して高圧用の燃料噴射装置ＪＨの方へ流すようにしている。
これにより、高圧用の燃料噴射装置ＪＨおよび低圧用の燃料噴射装置ＪＬに対して、それぞれ適切な圧力を有する低温流体が供給されることとなり、燃料の消費を抑えることができて、燃費を向上させることができる。
【００１７】
また、このような燃料供給ライン１０を具備する燃料供給装置１によれば、低圧ライン１０Ｌ内を通過する低温流体により、貯蔵タンク１１のケーシングおよび低圧流体用昇圧ポンプ１２のケーシングが十分冷却されるように構成されているので、貯蔵タンク１１および低圧流体用昇圧ポンプ１２における低温流体のガス化（ボイルオフ）を低減させることができる。
【００１８】
さらに、ミニタンク１９よりも下流側で、かつ貯蔵タンク１１の上流側に位置する戻り管１８には、冷凍機Ｒが設けられており、ミニタンク１９内に溜められた低温流体は冷凍機により冷却された後に、貯蔵タンク１１に戻されるようになっているので、貯蔵タンク１１における低温流体のガス化（ボイルオフ）を低減させることができる。
【００１９】
さらにまた、エンジン停止時（すなわち、車両停止時）等、低圧ライン１０Ｌ内で温度が上昇してしまった低温流体や低圧ライン１０Ｌ内でガス化してしまった低温流体は、発電ライン２２を通って一時バッファ２３に回収された後、フューエル・セル２１にて電気エネルギーに変換され、バッテリー２０に蓄えられるようになっている。これにより低温流体が燃料として無駄なく利用（使用）されることとなり、燃料の浪費をなくすことができて、燃費を向上させることができる。
【００２０】
本明細書中において使用した「低温」とは、−２７３℃〜−数１０℃のことを指し、また、「高圧」とは、２０ＭＰａ〜４０ＭＰａのことを指している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による燃料供給ラインを具備する燃料供給装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    燃料供給装置
１０    燃料供給ライン
１０Ｂ  バイパスライン
１０Ｈ  高圧ライン
１０Ｌ  低圧ライン
１１    貯蔵タンク
１２    低温流体用昇圧ポンプ
Ｅ    エンジン（内燃機関）
ＪＨ    高圧用の燃料噴射装置
ＪＬ    低圧用の燃料噴射装置
【図１】
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