(57)【要約】【課題】耐久性能を向上可能かつ調圧精度を向上可能とする車両用燃料ガス供給システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用燃料ガス供給システムは、車両用燃料ガスタンクと、車両用エネルギー発生装置と、燃料ガスタンクからエネルギー発生装置に向かって燃料ガスを送るガス供給経路と、第１及び第２の減圧弁と、中間遮断弁とを有している。かかるシステムにおいて、第１の減圧弁がピストン式の減圧弁であり、第２の減圧弁が、ダイヤフラム式の減圧弁であり、かつガス供給経路上にて第１の減圧弁に対してエネルギー発生装置寄りに位置し、中間遮断弁がガス供給経路上にて第１及び第２の減圧弁間に位置し、第１の減圧弁及び中間遮断弁間に位置するガス供給経路の第１の減圧弁側中間領域における長手方向の少なくとも一部がガス溜まり部分として構成されている。【選択図】図１
2018035876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを収容可能に構成される車両の燃料ガスタンクと、
前記車両を駆動するためのエネルギーを、前記燃料ガスを用いて発生可能とするように構成されるエネルギー発生装置と、
前記燃料ガスタンクから前記エネルギー発生装置に向かって前記燃料ガスを送ることができるように構成されるガス供給経路と、
前記ガス供給経路を通過する前記燃料ガスを減圧可能とするように配置される第１及び第２の減圧弁と、
前記ガス供給経路を通過する前記燃料ガスを遮断可能とするように配置される中間遮断弁と
を備え、
前記第２の減圧弁が、前記ガス供給経路上にて第１の減圧弁に対して前記エネルギー発生装置寄りに位置しており、
前記中間遮断弁は、前記ガス供給経路上にて前記第１及び第２の減圧弁間に位置している、車両用燃料ガス供給システムであって、
前記第１の減圧弁がピストン式の減圧弁となっており、
前記第１の減圧弁が、前記第１の減圧弁を通過した前記燃料ガスを排出可能とするように形成されるガス出口を有し、
前記第２の減圧弁がダイヤフラム式の減圧弁となっており、
前記第１の減圧弁及び前記中間遮断弁間に位置する前記ガス供給経路の第１の減圧弁側中間領域における長手方向の少なくとも一部がガス溜まり部分として構成され、
前記ガス溜まり部分が、前記第１の減圧弁側中間領域の長手方向に対する交差方向に沿って切断した前記ガス溜まり部分の横断面を、前記交差方向に沿って切断した前記ガス出口の横断面よりも大きくし、かつ前記ガス溜まり部分の周縁の少なくとも一部を前記交差方向に拡大するように形成されている、車両用燃料ガス供給システム。
【請求項２】
前記ガス溜まり部分が、前記第１の減圧弁側中間領域の長手方向に沿ったガス流れ部と、前記ガス流れ部の周縁の一部から前記ガス溜まり部の内外周方向に延びるガス受け部とを有することによって、前記ガス溜まり部分が、前記ガス溜まり部の横断面を前記ガス出口の横断面よりも大きくし、かつ前記ガス溜まり部分の周縁の一部を前記交差方向に拡大するように形成されている、請求項１に記載の車両用燃料ガス供給システム。
【請求項３】
前記ガス溜まり部分が、前記第１の減圧弁側中間領域の長手方向に沿ったガス流れ部を有し、前記ガス溜まり部分が、前記ガス流れ部の横断面を前記ガス出口の横断面よりも大きくし、かつ前記ガス流れ部の周縁の全体を前記交差方向に拡大するように形成されている、請求項１に記載の車両用燃料ガス供給システム。
【請求項４】
前記ガス供給経路を通過する前記燃料ガスを遮断可能とするように前記ガス供給経路上にて前記第１の減圧弁に対して前記燃料ガスタンク寄りに配置されるタンク側遮断弁と、
前記ガス供給経路の第１の減圧弁側中間領域内における第１の制御圧力値を検出可能とするように構成される第１の圧力センサと、
前記第２の減圧弁に対して前記燃料電池寄りに位置する前記ガス供給経路の電池側領域内における第２の制御圧力値を検出可能とするように構成される第２の圧力センサと
をさらに備え、
前記第１及び第２の制御圧力値のうち少なくとも一方の検出に基づいて前記中間遮断弁及び前記タンク側遮断弁のうち少なくとも一方の開閉が制御されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用燃料ガス供給システム。
【請求項５】
前記第１の減圧弁側中間領域内の圧力が第１の逃がし圧力値以上となった場合に、前記第１の減圧弁側中間領域内におけるガスの一部を、前記ガス供給経路からその外部に放出するように構成される第１の圧力逃がし弁と、
前記電池側領域内の圧力が第２の逃がし圧力値以上となった場合に、前記電池側領域内におけるガスの一部を、前記ガス供給経路からその外部に放出するように構成される第２の圧力逃がし弁と
をさらに備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用燃料ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを、減圧弁及び遮断弁を配置したガス供給経路を通って車両の燃料ガスタンクから車両のエネルギー発生装置に向かって供給するように構成される車両用燃料ガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車、天然ガス自動車等の車両においては、その駆動のためのエネルギーを、燃料ガスを用いて発生させている。例えば、燃料電池自動車等においては、このようなエネルギーを発生可能に構成されるエネルギー発生装置として燃料電池が用いられ、天然ガス自動車等においては、エネルギー発生装置としてエンジンが用いられている。このようなエネルギー発生装置を備える車両には、燃料ガスを燃料ガスタンクから流路を通ってエネルギー発生装置に向かって供給するように構成される燃料ガス供給システムが搭載されている。
【０００３】
燃料ガス供給システムにおいては、流路を通過する燃料ガスの圧力が、流路上に配置される複数のダイヤフラム式の減圧弁及び閉止弁を用いて調節されることがある（例えば、特許文献１を参照）。また、燃料ガス供給システムにおいては、ダイヤフラム式の減圧弁の代わりに、ピストン式の減圧弁が用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５７７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような燃料ガス供給システムにおいては、耐圧規定値以上のガス圧が減圧弁及び遮断弁の少なくとも一方に加えられることによって減圧弁及び遮断弁の少なくとも一方が故障し、流路を通過するガスの圧力が適切に調節できない可能性がある。また、上述のような燃料ガス供給システムにてダイヤフラム式の減圧弁を用いた場合、ダイヤフラム式の減圧弁の耐久性能が低いために、燃料ガス供給システムの耐久性を向上させることが難しくなる。その一方で、上述のような燃料ガス供給システムにてピストン式の減圧弁を用いた場合、ピストン式の減圧弁の調圧精度が低いために、燃料ガス供給システムの調圧精度を向上させることが難しくなる。
【０００６】
そのため、燃料ガス供給システムの耐久性能を向上させ、かつ燃料ガス供給システムの調圧精度を向上させることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両用燃料ガス供給システムによれば、燃料ガスを収容可能に構成される車両の燃料ガスタンクと、前記車両を駆動するためのエネルギーを、前記燃料ガスを用いて発生可能とするように構成されるエネルギー発生装置と、前記燃料ガスタンクから前記エネルギー発生装置に向かって前記燃料ガスを送ることができるように構成されるガス供給経路と、前記ガス供給経路を通過する前記燃料ガスを減圧可能とするように配置される第１及び第２の減圧弁と、前記ガス供給経路を通過する前記燃料ガスを遮断可能とするように配置される中間遮断弁とを備え、前記第２の減圧弁が、前記ガス供給経路上にて第１の減圧弁よりも前記エネルギー発生装置寄りに位置しており、前記中間遮断弁は、前記ガス供給経路上にて前記第１及び第２の減圧弁間に位置している、車両用燃料ガス供給システムであって、前記第１の減圧弁がピストン式の減圧弁となっており、前記第１の減圧弁が、前記第１の減圧弁を通過した前記燃料ガスを排出可能とするように形成されるガス出口を有し、前記第２の減圧弁がダイヤフラム式の減圧弁となっており、前記第１の減圧弁及び前記中間遮断弁間に位置する前記ガス供給経路の第１の減圧弁側中間領域における長手方向の少なくとも一部がガス溜まり部分として構成され、前記ガス溜まり部分が、前記第１の減圧弁側中間領域の長手方向に対する交差方向に沿って切断した前記ガス溜まり部分の横断面を前記交差方向に沿って切断した前記ガス出口の横断面よりも大きくし、かつ前記ガス溜まり部分の周縁の少なくとも一部を前記交差方向に拡大するように形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る車両用燃料ガス供給システムによれば、車両用燃料ガス供給システムの耐久性能を向上させることができ、かつ車両用燃料ガス供給システムの調圧精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用燃料ガス供給システムを模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例に係る車両用燃料ガス供給システムを模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態にて用いられるピストン式の第１の減圧弁に関する基本的な作動原理を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にて用いられるダイヤフラム式の第２の減圧弁に関する基本的な作動原理を説明するための模式的断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る車両用燃料ガス供給システムを模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１及び第２実施形態に係る車両用燃料ガス供給システムについて以下に説明する。なお、以下の説明において、燃料ガス供給システムにて用いられる燃料ガスは水素ガスとなっている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、燃料ガスは、車両を駆動するためのエネルギーを生成可能であれば、水素ガス以外の燃料ガスであってもよい。例えば、燃料ガスは、酸素ガス、空気、天然ガス等、又は水素若しくは酸素を含有するガスとすることもできる。
【００１１】
また、以下の説明において、燃料ガス供給システムは、燃料ガスを用いて電気エネルギーを発生可能に構成される燃料電池を備える燃料電池自動車に適用されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、燃料ガス供給システムは、燃料ガスから生成されるエネルギーを用いて駆動可能に構成される車両であれば、燃料電池自動車以外の車両にも適用することができる。例えば、燃料ガス供給システムは、天然ガスを用いて動力エネルギーを発生可能に構成されるエンジンを備える天然ガス自動車にも適用することができる。
【００１２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について以下に説明する。
【００１３】
［燃料ガス供給システムの基本的な構成］
最初に、燃料ガス供給システムの基本的な構成について説明する。図１に示すように、燃料ガス供給システムは、水素ガスを収容可能に構成され、かつ燃料電池自動車に搭載される燃料ガスタンク１と、水素ガスを用いて燃料電池自動車を駆動するための電気エネルギーを発生可能に構成され、かつ燃料電池自動車に搭載されるエネルギー発生装置である燃料電池２とを備えている。例えば、燃料ガスタンク１は高圧ガスタンクであるとよく、かかる燃料ガスタンク１は、その周面を略円筒形状とするように形成されると好ましい。
【００１４】
燃料ガス供給システムはまた、燃料ガスタンク１と燃料電池２とを接続するガス供給経路３を備えている。燃料ガスタンク１に収容された水素ガスは、かかるガス供給経路３を通って燃料ガスタンク１から燃料電池２に送られるようになっている。燃料ガス供給システムは、ガス供給経路３を通過する水素ガスを減圧可能とするように配置される第１及び第２の減圧弁４，５と、ガス供給経路３を通過する水素ガスを遮断可能とするように配置される中間遮断弁６とをさらに備えている。
【００１５】
第１の減圧弁４はピストン式の減圧弁となっている。第１の減圧弁４はまた、この第１の減圧弁４を通過した水素ガスを排出可能とするように形成されるガス出口４ａ（図３に示す）を有している。第２の減圧弁５はダイヤフラム式の減圧弁となっている。かかる第２の減圧弁５は、第１の減圧弁４に対して燃料電池２寄り、すなわち、燃料ガスタンク１からガス供給経路３を通って燃料電池２に向かう水素ガスの流れ方向（以下、「ガス流れ方向」という）の下流側に位置している。中間遮断弁６は、水素ガスを流すことができる開状態と、水素ガスの流れを遮断することができる閉状態とに切換可能に構成される電磁弁となっている。かかる中間遮断弁６は第１及び第２の減圧弁４，５間に位置している。
【００１６】
このような燃料ガス供給システムにおいて、第１の減圧弁４及び中間遮断弁６間に位置するガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａにおける長手方向の少なくとも一部分は、ガス溜まり部分７として構成されている。かかるガス溜まり部分７は、第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に沿って切断したガス溜まり部分７の横断面（以下、単に「ガス溜まり部分７の横断面」という）を同交差方向に沿って切断した第１の減圧弁４のガス出口４ａの横断面（以下、単に「ガス出口４ａの横断面」という）よりも大きくし、かつガス溜まり部分７の周縁の少なくとも一部を第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に拡大するように形成されている。なお、第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向は第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に対して交差するものとする。
【００１７】
さらに、燃料ガス供給システムの基本的な構成は以下のようになっていると好ましい。第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向は、第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に対して略直角に交差しており、この場合、上述したガス出口４ａの横断面及びガス溜まり部分７の横断面は、第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に対して略直角に交差する方向にて切断される。
【００１８】
燃料ガス供給システムは、ガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａ内における第１の制御圧力値Ｐ１を検出可能とするように構成される第１の圧力センサ８を備えている。燃料ガス供給システムは、第２の減圧弁５に対して燃料電池２寄り、すなわち、ガス流れ方向の下流側に位置するガス供給経路３の電池側領域３ｂ内における第２の制御圧力値Ｐ２を検出可能とするように構成される第２の圧力センサ９をさらに備えている。
【００１９】
また、燃料ガス供給システムは、第１の減圧弁側中間領域３ａ内の圧力が第１の逃がし圧力値Ｑ１以上となった場合に、第１の減圧弁側中間領域３ａ内におけるガスの一部を、第１の減圧弁側中間領域３ａからその外部に放出するように構成される第１の圧力逃がし弁１０を備えている。第１の逃がし圧力値Ｑ１は第１の制御圧力値Ｐ１以上になっているとよい。
【００２０】
燃料ガス供給システムはまた、電池側領域３ｂ内の圧力が第２の逃がし圧力値Ｑ２以上となった場合に、電池側領域３ｂ内におけるガスの一部を、電池側領域３ｂからその外部に放出するように構成される第２の圧力逃がし弁１１を備えている。第２の逃がし圧力値Ｑ２は第２の制御圧力値Ｐ２以上になっているとよい。
【００２１】
燃料ガス供給システムは、上述した中間遮断弁６に加えて、ガス供給経路３を通過する水素ガスを遮断可能とするように配置されるタンク側遮断弁１２及び電池側遮断弁１３をさらに備えている。タンク側遮断弁１２は、第１の減圧弁４に対して燃料ガスタンク１寄り、すなわち、ガス流れ方向の上流側に位置するガス供給経路３のタンク側領域３ｃに配置されている。タンク側遮断弁１２は燃料ガスタンク１に直接的に取り付けられている。さらに、電池側遮断弁１３は、ガス供給経路３の電池側領域３ｂに配置されている。タンク側遮断弁１２及び電池側遮断弁１３のそれぞれは、水素ガスを流すことができる開状態と、水素ガスの流れを遮断することができる閉状態とに切換可能に構成される電磁弁となっている。
【００２２】
燃料ガス供給システムは、燃料ガスタンク１から燃料電池２への水素ガスの供給を制御可能に構成される制御部であるコントローラ１４を備えている。コントローラ１４は、燃料ガスタンク１から燃料電池２への水素ガスの供給を制御することのみに対応する専用のコントローラとなっている。
【００２３】
かかる燃料ガス供給システムにおいて、ガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａと、第２の減圧弁５及び中間遮断弁６間に位置する第２の減圧弁側中間領域３ｄと、第１及び第２の減圧弁４，５と、中間遮断弁６と、第１及び第２の逃がし弁１０，１１とは、１つの弁ブロック組立体Ａ内に組み込まれた状態で一体化されている。
【００２４】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、燃料ガス供給システムの基本的な構成は以下のようになっていてもよい。第１の減圧弁側中間領域の交差方向は、第１の減圧弁側中間領域の長手方向に対して略直角以外の角度にて交差することもできる。中間遮断弁、タンク側遮断弁、及び電池側遮断弁の少なくとも１つを、電磁弁以外の弁とすることができ、例えば、モータ等の電動機により駆動可能な電動弁とすることができる。さらに、燃料ガス供給システムのコントローラは、燃料ガスタンクから燃料電池への水素ガスの供給を制御することと、それ以外の制御を行うこととに対応可能な汎用コントローラとすることもできる。例えば、コントローラは、燃料ガスタンクから燃料電池への水素ガスの供給を制御することと、燃料電池を制御することとの両方に対応可能な汎用コントローラとすることもできる。また、タンク側遮断弁は、ガス供給経路のタンク側領域に配置されていれば、燃料ガスタンクに直接的に取り付けられていなくてもよく、すなわち、燃料ガスタンクと分離していてもよい。燃料ガス供給システムにおいて、ガス供給経路の第１及び第２の減圧弁側中間領域、第１及び第２の減圧弁、中間遮断弁、並びに第１及び第２の逃がし弁のうち少なくとも１つが、１つの弁ブロック組立体内に組み込まれた状態で一体化されていなくてもよく、すなわち、これらのうち他のものとは分離していてもよい。
【００２５】
［ガス溜まり部分の詳細について］
ガス溜まり部分７の詳細について説明する。図１に示すように、ガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａにおけるガス溜まり部分７は、第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に沿ったガス流れ部７ａと、このガス流れ部７ａの周縁の一部から第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に延びるガス受け部７ｂとを有している。これらのガス流れ部７ａ及びガス受け部７ｂによって、ガス溜まり部分７が、このガス溜まり部分７の横断面を第１の減圧弁４におけるガス出口４ａの横断面よりも大きくし、かつガス溜まり部分７の周縁の一部を第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に拡大するように形成されることとなる。
【００２６】
かかるガス溜まり部分７のガス受け部７ｂは、ガス流れ部７ａから離れるに従ってガス受部７ｂの太さを太くするように段差形状に形成されている。すなわち、ガス受け部７ｂは、ガス流れ部７ａに接続される接続区域７ｂ１と、この接続区域７ｂ１を通過した水素ガスを溜めることができるように終端し、かつ接続区域７ｂ１よりも太く形成されるポケット区域７ｂ２とを有している。
【００２７】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、ガス溜まり部分は、このガス溜まり部分の横断面を第１の減圧弁におけるガス出口の横断面よりも大きくし、かつガス溜まり部分の周縁の一部を第１の減圧弁側中間領域の交差方向に拡大するように形成されていれば、あらゆる形状に形成することができる。例えば、本実施形態の変形例として、図２に示すように、ガス溜まり部分７が、上述のような段差形状のガス受け部７ｂの代わりに、略直線状に延びるように形成されるガス受け部７ｃを有することもできる。
【００２８】
［第１の減圧弁の詳細について］
図３を参照して第１の減圧弁４の詳細について説明する。第１の減圧弁４は、この第１の減圧弁４を通過した水素ガスの圧力を第１の減圧値Ｒ１に減少させるように構成されている。第１の減圧値Ｒ１は第１の制御圧力値Ｐ１よりも小さくなっているとよい。一例として、第１の減圧値Ｒ１は、約１ＭＰａより大きく、かつ約７ＭＰａより小さいと好ましく、さらに、燃料ガスタンク１から水素ガスが送られている状態において第１の減圧弁４を通過する前の水素ガスの初期圧力値Ｐ０は、約７ＭＰａ以上かつ約７０ＭＰａ以下であると好ましい。
【００２９】
第１の減圧弁４は、水素ガスを通過させることができる内部空間を有する筐体４ｂを含んでいる。上述したガス出口４ａは筐体４ｂに形成されている。筐体４ｂには、水素ガスが筐体４ｂの内部空間に入ることができるようにガス入口４ｃがさらに形成されている。かかる第１の減圧弁４において、ガス供給経路３のタンク側領域３ｃから送られた水素ガスは、ガス入口４ｃから筐体４ｂの内部空間に入り、筐体４ｂの内部空間を通過し、その後、ガス出口４ａからガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａに排出される。
【００３０】
また、筐体４ｂの内部空間には、ガス入口４ｃに向かって移動可能に構成される弁体４ｄが配置されている。特に、弁体４ｄは実質的にピストン形状に形成されると好ましい。かかる弁体４ｄは、圧縮コイルバネ４ｅによってガス入口４ｃに向かって付勢されている。このように付勢された弁体４ｄによって、ガス入口４ｃから入った水素ガスが、第１の減圧値Ｒ１に減圧された状態でガス出口４ａから排出されることとなる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、弁体は、圧縮コイルバネ以外の付勢手段によって付勢することもできる。
【００３１】
［第２の減圧弁の詳細について］
図４を参照して第２の減圧弁５の詳細について説明する。第２の減圧弁５は、この第２の減圧弁５を通過した水素ガスの圧力を第２の減圧値Ｒ２に減少させるように構成されている。第２の減圧値Ｒ２は第２の制御圧力値Ｐ２よりも小さくなっているとよく、さらに、第２の減圧値Ｒ２は第１の減圧値Ｒ１よりも小さくなっているとよい。一例として、第２の減圧値Ｒ２は約１ＭＰａ以下であると好ましい。
【００３２】
第２の減圧弁５は、この第２の減圧弁５を通過した水素ガスを排出可能とするように形成されるガス出口５ａを有している。かかる第２の減圧弁５は、水素ガスを通過させることができる内部空間を有する筐体５ｂを含んでいる。上述したガス出口５ａは筐体５ｂに形成されている。筐体５ｂには、水素ガスが筐体５ｂの内部空間に入ることができるようにガス入口５ｃがさらに形成されている。かかる第２の減圧弁５において、ガス供給経路３の第２の減圧弁側中間領域３ｄから送られた水素ガスは、ガス入口５ｃから筐体５ｂの内部空間に入り、筐体５ｂの内部空間を通過し、その後、ガス出口５ａからガス供給経路３の電池側領域３ｂに排出される。
【００３３】
また、筐体５ｂの内部空間には、ガス入口５ｃに向かって移動可能に構成される弁体５ｄが配置されている。かかる弁体５ｄは、弾性変形可能に構成されるダイヤフラム５ｅによって支持されており、さらに、かかるダイヤフラム５ｅによって付勢されている。このように付勢された弁体５ｄによって、ガス入口５ｃから入った水素ガスが、第２の減圧値Ｒ２に減圧された状態でガス出口５ａから排出されることとなる。
【００３４】
［第１及び第２の圧力センサ並びに第１及び第２の圧力逃がし弁の詳細について］
第１及び第２の圧力センサ８，９並びに第１及び第２の圧力逃がし弁１０，１１の詳細について説明する。第１の圧力センサ８はガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａに接続されている。第２の圧力センサ９はガス供給経路３の電池側領域３ｂに接続されている。
【００３５】
第１の圧力逃がし弁１０は、第１の減圧弁側中間領域３ａに接続された第１のガス逃がし経路１５上に配置されている。第１の減圧弁側中間領域３ａと第１のガス逃がし経路１５との接続部は、第１の減圧弁側中間領域３ａと第１の圧力センサ８との接続部に対して燃料電池２寄り、すなわち、ガス流れ方向の下流側に位置している。第１の減圧弁側中間領域３ａ内の圧力が第１の逃がし圧力値Ｑ１以上となった場合に、第１の減圧弁側中間領域３ａ内におけるガスの一部は、第１のガス逃がし経路１５上の第１の圧力逃がし弁１０を通過し、その後、第１のガス逃がし経路１５の外部、言い換えれば、第１の減圧弁側中間領域３ａの外部に放出されることとなる。
【００３６】
第２の圧力逃がし弁１１は、電池側領域３ｂに接続された第２のガス逃がし経路１６上に配置されている。電池側領域３ｂと第２のガス逃がし経路１６との接続部は、電池側領域３ｂと第２の圧力センサ９との接続部に対して燃料電池２寄り、すなわち、ガス流れ方向の下流側に位置している。電池側領域３ｂ内の圧力が第２の逃がし圧力値Ｑ２以上となった場合に、電池側領域３ｂ内におけるガスの一部は、第２のガス逃がし経路１６上の第２の圧力逃がし弁１１を通過し、その後、第２のガス逃がし経路１６の外部、言い換えれば、電池側領域３ｂの外部に放出されることとなる。
【００３７】
［コントローラの詳細について］
コントローラ１４の詳細について説明する。図１に示すように、コントローラ１４は、中間遮断弁６と、第１の圧力センサ８と、第２の圧力センサ９と、タンク側遮断弁１２と、電池側遮断弁１３とに電気的に接続されている（破線により示す）。かかるコントローラ１４は、第１の圧力センサ８が第１の制御圧力値Ｐ１を検知した場合に第１の圧力センサ８により送られる第１の検知信号と、第２の圧力センサ９が第２の制御圧力値Ｐ２を検知した場合に第２の圧力センサ９により送られる第２の検知信号とを認識可能に構成されている。コントローラ１４はまた、これらの第１及び第２の検知信号の少なくとも一方に基づいて、中間遮断弁６、タンク側遮断弁１２、及び電池側遮断弁１３のそれぞれの開閉を制御可能とするように構成されている。
【００３８】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、コントローラは以下のように構成することもできる。コントローラが、第１及び第２の圧力逃がし弁の少なくとも一方に電気的に接続されてもよく、さらに、コントローラは、第１及び第２の検知信号の少なくとも一方に基づいて第１及び第２の圧力逃がし弁を制御可能とするように構成されるとよい。この場合、第１及び第２の制御圧力値はそれぞれ第１及び第２の逃がし圧力値と略一致するとよい。
【００３９】
［燃料ガス供給システムの作動方法について］
図１を参照して燃料ガス供給システムの作動方法について説明する。燃料ガスタンク１に収容された水素ガスを燃料電池２に供給する前の初期状態において、コントローラ１４は、中間遮断弁６、タンク側遮断弁１２、及び電池側遮断弁１３を閉じた状態に制御する。初期状態では、燃料ガスタンク１からガス供給経路３を通って燃料電池２に向かう水素ガスの流れは遮断されている。
【００４０】
水素ガスの供給時において、燃料ガス供給システムは、初期状態から以下のような通常状態となるように作動する。コントローラ１４がタンク側遮断弁１２を開くように制御する。水素ガスが、その圧力を初期圧力値Ｐ０とした状態で燃料ガスタンク１からガス供給経路３のタンク側領域３ｃに流れる。タンク側領域３ｃを流れる水素ガスは、第１の減圧弁４を通過してガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａに流れる。このように水素ガスが第１の減圧弁４を通過することによって、水素ガスの圧力値は第１の減圧値Ｒ１に減少する。
【００４１】
コントローラ１４が中間遮断弁６を開くように制御する。第１の減圧弁側中間領域３ａを流れる水素ガスは、開かれた状態の中間遮断弁６を通過してガス供給経路３の第２の減圧弁側中間領域３ｄに流れる。第２の減圧弁側中間領域３ｄに入った水素ガスは、第２の減圧弁５を通過してガス供給経路３の電池側領域３ｂに流れる。このように水素ガスが第２の減圧弁５を通過することによって、水素ガスの圧力値は第２の減圧値Ｒ２に減少する。さらに、コントローラ１４が電池側遮断弁１３を開くように制御する。電池側領域３ｂを流れる水素ガスは、開かれた状態の電池側遮断弁１３を通過して燃料電池２に供給される。
【００４２】
ここで、第１の減圧弁４において、圧力等による塑性変形に起因して生じるクリープ現象、故障等の不具合が発生すると、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力が上昇する。この場合、燃料ガス供給システムは、通常状態から以下のような第１のフェールセーフ状態となるように作動する。最初に、第１の減圧弁４の不具合発生当初においては、第１の減圧弁側中間領域３ａに送られる水素ガスの流量が増加する。増加した水素ガスはガス溜まり部分７に溜められるので、第１の減圧弁側中間領域３ａ内の圧力が急激に増加することを防ぐことができる。
【００４３】
その後、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力値が第１の制御圧力値Ｐ１に達した場合、第１の圧力センサ８が、第１の制御圧力値Ｐ１を検知し、かつ第１の検知信号をコントローラ１４に送る。コントローラ１４が、第１の検知信号を認識するとタンク側遮断弁１２を閉じるように制御する。燃料ガスタンク１から第１の減圧弁側中間領域３ａへの水素ガスの送給が遮断され、その結果、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力を下げることができる。
【００４４】
さらに、第１の圧力センサ８が、第１の制御圧力値Ｐ１を検知できなかった場合であっても、第１の減圧弁側中間領域３ａ内の圧力値が第１の逃がし圧力値Ｑ１以上となると、第１の減圧弁側中間領域３ａ内におけるガスの一部は、第１の圧力逃がし弁１０によってガス供給経路３の外部に放出される。その結果、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力を下げることができる。
【００４５】
第２の減圧弁５において故障、クリープ現象等の不具合が発生すると、電池側領域３ｂの圧力が上昇する。この場合、燃料ガス供給システムは、通常状態から以下のような第２のフェールセーフ状態とするように作動する。電池側領域３ｂの圧力値が第２の制御圧力値Ｐ２に達した場合、第２の圧力センサ９が、第２の制御圧力値Ｐ２を検知し、かつ第２の検知信号をコントローラ１４に送る。コントローラ１４が、第２の検知信号を認識すると中間遮断弁６及びタンク側遮断弁１２を閉じるように制御する。燃料ガスタンク１から電池側領域３ｂへの水素ガスの送給が遮断され、その結果、電池側領域３ｂの圧力を下げることができる。
【００４６】
さらに、第２の圧力センサ９が、第２の制御圧力値Ｐ２を検知できなかった場合であっても、電池側領域３ｂ内の圧力値が第２の逃がし圧力値Ｑ２以上となると、電池側領域３ｂ内におけるガスの一部は、第２の圧力逃がし弁１１によってガス供給経路３の外部に放出される。その結果、電池側領域３ｂの圧力を下げることができる。
【００４７】
以上、本実施形態に係る燃料ガス供給システムによれば、第１の減圧弁４がピストン式の減圧弁となっており、第１の減圧弁４が、この第１の減圧弁４を通過した水素ガスを排出可能とするように形成されるガス出口４ａを有し、第２の減圧弁５がダイヤフラム式の減圧弁となっており、ガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａにおける長手方向の少なくとも一部がガス溜まり部分７として構成され、ガス溜まり部分７が、このガス溜まり部分７の横断面を第１の減圧弁４におけるガス出口４ａの横断面よりも大きくし、かつガス溜まり部分７の周縁の少なくとも一部を第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に拡大するように形成されている。特に、ガス溜まり部分７が、第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に沿ったガス流れ部７ａと、このガス流れ部７ａの周縁の一部から第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に延びるガス受け部７ｂ，７ｃとを有することによって、ガス溜まり部分７が、このガス溜まり部分７の横断面を第１の減圧弁４におけるガス出口４ａの横断面よりも大きくし、かつガス溜まり部分７の周縁の一部を第１の減圧弁側中間領域３ａの交差方向に拡大するように形成されている。
【００４８】
そのため、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力が、中間遮断弁６の耐圧規定値よりも高くなり得る状態であっても、第１の圧力センサ８による圧力検知に基づいたタンク側遮断弁１２の制御によって、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力を減少させることができる。その結果、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力上昇による中間遮断弁６の故障を防止することができる。また、電池側領域３ｂの圧力が、燃料電池２又は電池側遮断弁１３の耐圧規定値よりも高くなり得る状態であっても、第２の圧力センサ９による圧力検知に基づいた中間遮断弁６及びタンク側遮断弁１２の制御によって、電池側領域３ｂの圧力を減少させることができる。その結果、電池側領域３ｂの圧力上昇による燃料電池２又は電池側遮断弁１３の故障を防止することができる。よって、中間遮断弁６の故障及び燃料電池２又は電池側遮断弁１３の故障を防止することによって、燃料ガス供給システムの耐久性能を向上させることができる。
【００４９】
本実施形態に係る燃料ガス供給システムによれば、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力が、中間遮断弁６の耐圧規定値よりも高くなり得る状態であっても、第１の圧力逃がし弁１０によって第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力を減少させることができる。その結果、第１の減圧弁側中間領域３ａの圧力上昇による中間遮断弁６の故障を防止することができる。また、電池側領域３ｂの圧力が、燃料電池２又は電池側遮断弁１３の耐圧規定値よりも高くなり得る状態であっても、第２の圧力逃がし弁１１によって電池側領域３ｂの圧力を減少させることができる。その結果、電池側領域３ｂの圧力上昇による燃料電池２又は電池側遮断弁１３の故障を防止することができる。よって、中間遮断弁６の故障及び燃料電池２又は電池側遮断弁１３の故障を防止することによって、燃料ガス供給システムの耐久性能を向上させることができる。
【００５０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について以下に説明する。なお、本実施形態に係る燃料ガス供給システムは、ガス溜まり部分の詳細を除いて第１実施形態に係る燃料ガス供給システムと同様になっている。そこで、本実施形態に係る燃料ガス供給システムのガス溜まり部分の詳細について説明する。
【００５１】
［ガス溜まり部分の詳細について］
ガス溜まり部分７の詳細について説明する。図５に示すように、ガス溜まり部分７は、ガス供給経路３の第１の減圧弁側中間領域３ａにおける長手方向の全部となっている。かかるガス溜まり部分７は、第１の減圧弁側中間領域３ａの長手方向に沿ったガス流れ部７ｄを有している。ガス溜まり部分７は、このガス溜まり部分７の横断面を第１の減圧弁４におけるガス出口４ａの横断面よりも大きくし、かつガス流れ部７ｄの周縁の全体を前記交差方向に拡大するように形成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ガス溜まり部分は、ガス供給経路の第１の減圧弁側中間領域における長手方向の一部となっていてもよい。
【００５２】
このような本実施形態に係る燃料ガス供給システムの作動方法は、第１実施形態に係る燃料ガス供給システムの作動方法と同様である。また、本実施形態に係る燃料ガス供給システムによれば、第１実施形態に係る燃料ガス供給システムと同様の作用及び効果を得ることができる。
【００５３】
ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料ガスタンク
２  燃料電池
３  ガス供給経路
３ａ  第１の減圧弁側中間領域
３ｂ  電池側領域
４  第１の減圧弁
４ａ  ガス出口
５  第２の減圧弁
６  中間遮断弁
７  ガス溜まり部分
７ａ，７ｄ  ガス流れ部
７ｂ，７ｃ  ガス受け部
８  第１の圧力センサ
９  第２の圧力センサ
１０  第１の圧力逃がし弁
１１  第２の圧力逃がし弁
１２  タンク側遮断弁
１４  コントローラ
Ａ  弁ブロック組立体
Ｐ０  初期圧力値
Ｐ１  第１の制御圧力値
Ｐ２  第２の制御圧力値
Ｑ１  第１の逃がし圧力値
Ｑ２  第２の逃がし圧力値
Ｒ１  第１の減圧値
Ｒ２  第２の減圧値
【図１】
2018035876.tif 000003
【図２】
2018035876.tif 000004
【図３】
2018035876.tif 000005
【図４】
2018035876.tif 000006
【図５】
2018035876.tif 000007