(57)【要約】【課題】燃料電池又は内燃機関に供給する液体燃料を、より外気温の影響を受けることなく加熱し、かつ貯留することができる燃料貯留システムを提供する。【解決手段】燃料貯留システムは、燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方であるパワーユニットと、パワーユニットに供給される液体燃料が貯留される第１燃料貯留部と、断熱材にて形成され、パワーユニットと第１燃料貯留部とを収容する断熱容器とを備える。【選択図】図１
2019067573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給されてエネルギー及び熱を発するパワーユニットと、
前記パワーユニットに供給する液体燃料を貯留する第１燃料貯留部と、
断熱材にて形成され、前記パワーユニットと前記第１燃料貯留部とを収容する断熱容器と、を備える、
ことを特徴とする燃料貯留システム。
【請求項２】
前記第１燃料貯留部は、前記パワーユニットと前記断熱容器の内面との間の領域の少なくとも一部を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料貯留システム。
【請求項３】
前記第１燃料貯留部は、前記断熱容器内に配置された燃料貯留用の容器を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料貯留システム。
【請求項４】
前記第１燃料貯留部は、前記パワーユニット内において、前記液体燃料が供給される流路となる配管もさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項５】
前記断熱容器の外部に配置された第２燃料貯留部をさらに備え、
前記第２燃料貯留部は、前記第１燃料貯留部に前記液体燃料を供給する供給配管と前記第１燃料貯留部から前記液体燃料が導入される吐出配管とにより前記第１燃料貯留部に接続される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項６】
前記第２燃料貯留部は、その内部に、前記第１燃料貯留部に前記供給配管を介して前記液体燃料を供給するためのポンプと、前記ポンプを収容するポンプ用容器とを有し、
前記吐出配管は、前記第１燃料貯留部から前記液体燃料を前記ポンプ用容器内に導入するように構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の燃料貯留システム。
【請求項７】
前記第１燃料貯留部は、前記ポンプ用容器の容量分の前記液体燃料が凍結した場合に当該液体燃料を全溶解させるのに必要な熱量を保有し得る量の前記液体燃料を貯留可能な容積を少なくとも有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の燃料貯留システム。
【請求項８】
前記第１燃料貯留部は、前記第２燃料貯留部よりも上方に配置される、
ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項９】
前記吐出配管は、前記第１燃料貯留部の底部に接して設けられる、
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項１０】
前記第１燃料貯留部と前記第２燃料貯留部との間を接続する通気用のガスラインをさらに備える、
ことを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項１１】
前記ガスラインは開閉弁を有し、
前記開閉弁は、前記第１燃料貯留部から前記第２燃料貯留部への燃料導入時、及び、前記第２燃料貯留部から前記第１燃料貯留部への燃料供給時の少なくともいずれか一方でのみ開弁する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の燃料貯留システム。
【請求項１２】
前記断熱容器内において、断熱材にて形成された補助断熱層をさらに備え、
前記補助断熱層は、前記パワーユニットと前記第１燃料貯留部とを隔てるように配置される、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項１３】
前記補助断熱層の厚みは、前記断熱容器の厚みよりも薄い、
ことを特徴とする請求項１２に記載の燃料貯留システム。
【請求項１４】
前記補助断熱層は、前記パワーユニットの運転時において、前記第１燃料貯留部を構成する材料、及び、前記第１燃料貯留部内部品が予め定められた許容温度内に収まる厚さに設定される、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料貯留システム。
【請求項１５】
前記第一貯留部には、前記パワーユニットを起動暖機するのに必要な所定量以上の前記液体燃料が貯留される、
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の燃料貯留システム。
【請求項１６】
燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方と、
前記燃料電池及び前記内燃機関の少なくとも一方に供給される液体燃料が貯留される第１燃料貯留部と、
前記燃料電池及び前記内燃機関の少なくとも一方により充電される蓄電装置と、
断熱材にて形成され、前記蓄電装置と前記第１燃料貯留部とを収容する断熱容器と、を備える、
ことを特徴とする燃料貯留システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料貯留システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池等に供給する液体燃料が貯留される燃料貯留システムにおいて、外気温の影響などにより燃料の温度が低下するのに伴い燃料の粘性が増加することがある。この粘性の増加により、燃料の噴霧性状が悪化する等の問題が引き起こされていた。
【０００３】
ここで、燃料タンクと、燃料タンクの下面に接する空間とを断熱材で覆うとともに、該空間に燃料電池からの排気を流通させることにより、排気の持つ熱によって燃料を加熱する燃料電池システムが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６０９９６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、特許文献１に開示された燃料電池システムでは、燃料電池、及び、燃料電池からの排気を流通させる配管に対する外気温の影響を回避することができない。したがって、特に燃料電池が停止した場合には、燃料電池からの排気による加熱効果が寒冷な外気温の影響によってすぐに失われてしまう課題がある。
【０００６】
本発明は、燃料電池又は内燃機関に供給する液体燃料を、より外気温の影響を受けることなく加熱し、かつ貯留することができる燃料貯留システム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】
【０００７】
本発明の一態様による燃料貯留システムは、燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方を含むパワーユニットと、パワーユニットに供給される液体燃料が貯留される第１燃料貯留部と、断熱材にて形成され、パワーユニットと第１燃料貯留部とを収容する断熱容器とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体燃料が貯留される燃料貯留部と発熱体であるパワーユニットとが同じ断熱容器内に収容されるので、液体燃料を、より外気温の影響を受けることなく加熱し、かつ貯留することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態の燃料貯留システムの主要構成を示す概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の燃料貯留システムの変形例１を示す概略構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態の燃料貯留システムの変形例２を示す概略構成図である。
【図４】図４は、第１実施形態の燃料貯留システムの変形例３を示す概略構成図である。
【図５】図５は、第２実施形態の燃料貯留システムの主要構成を示す概略構成図である。
【図６】図６は、第２実施形態の燃料貯留システムの他の例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、第２実施形態の燃料貯留システムの他の例を示す概略構成図である。
【図８】図８は、第２実施形態の燃料貯留システムが備えるメイン貯留部の構成を説明するための概略構成図である。
【図９】図９は、サブ貯留部とメイン貯留部の位置関係を説明するための図である。
【図１０】図１０は、サブ貯留部に接続される吐出配管の位置を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の燃料貯留システムが備えるガスラインを説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態の燃料貯留システムが備えるガスラインを説明するための図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態の燃料貯留システムの主要構成を示す概略構成図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態の燃料貯留システムの変形例１を示す概略構成図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態の燃料貯留システムの変形例２を示す概略構成図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態の燃料貯留システムの変形例３を示す概略構成図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態の燃料貯留システムの主要構成を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
−第１実施形態−
図１は、第１実施形態による燃料貯留システム１００の主要構成を示す概略構成図である。以下に説明する燃料貯留システム１００は、液体燃料を消費する燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方を搭載する車両に適用される。図１に示すとおり、燃料貯留システム１００は、断熱容器１０と、その内部に配置されるパワーユニット２０、及び、燃料貯留部３０とから構成される。
【００１２】
断熱容器１０は、断熱材により形成された容器であり、その内部と外部との熱移動を遮断あるいは減少させることによって内部の熱量（温度）を保持する機能を有している。断熱材（断熱層）は、化学的性質或いは物理的構造により熱移動、熱伝達を妨げる公知の材料或いは構造体が採用される。
【００１３】
パワーユニット２０は、後述する燃料貯留部３０に貯留された液体燃料が供給されることによりエネルギー及び熱を発する。本実施形態のパワーユニット２０は、例えば燃料電池２０ａ及び内燃機関２０ｂの少なくともいずれか一方である。パワーユニット２０は、断熱容器１０の内部に収容される。
【００１４】
燃料電池２０ａは、電解質材料と、２つの極（アノード極、カソード極）と、セパレータとにより構成されるセルが複数積み重ねられたいわゆる燃料電池スタックがケースに収容されて構成される。燃料電池２０ａは、液体燃料を改質して得られる燃料ガス（水素ガス、又はアノードガスとも呼ばれる）、及び、酸化剤ガス（カソードガス）の供給を受けて発電する。燃料電池２０ａが発電した電力は、例えば、燃料貯留システム１００が電動車両に適用される場合は、不図示の蓄電装置（二次電池）やモータ等に供給される。
【００１５】
内燃機関（エンジン）２０ｂは、内部で液体燃料を燃焼させて動力を取り出す機関である。内燃機関２０ｂの動力は、例えば、燃料貯留システム１００がシリーズ方式のハイブリッド車両に適用される場合は、不図示の発電機を回転駆動させるための駆動源となる。
【００１６】
なお、燃料貯留部３０からパワーユニット２０に供給される液体燃料が流通する燃料配管（不図示）の配置は特に限定しないが、外気温の影響をより好適に抑制する観点からは断熱容器１０内に配置されるのが好ましい。また、パワーユニット２０に燃料を供給するために必要な機器、例えばパワーユニット２０が燃料電池２０ａである場合に液体燃料を燃料ガスに改質するために必要となる改質器等の補機類についても図示していないが、これらの配置は、以下の説明において特に規定する場合を除いては燃料貯留システムが適用される車両のスペース、レイアウト等を考慮して適宜設定されてよい。
【００１７】
燃料貯留部３０は、断熱容器１０内において、パワーユニット２０に直接又は間接的に供給される液体燃料が貯留される領域である。パワーユニット２０に例えば固体酸化型燃料電池(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell)により実現される燃料電池２０ａが含まれる場合は、燃料貯留部３０には液体燃料としてのアルコール（例えばエタノール）が貯留される。パワーユニット２０に内燃機関２０ｂが含まれる場合は、燃料貯留部３０には液体燃料としてのガソリンが貯留される。
【００１８】
このような液体燃料が貯留される燃料貯留部３０は、以下に説明する燃料貯留部３０ａを基本構成とするが、本実施形態においては以下のような変形例１〜３を含んでいる。図１には基本構成としての燃料貯留部３０ａを示す。図２〜図４には、燃料貯留部３０の変形例として、燃料貯留部３０ｂ（変形例１）、燃料貯留部３０ｃ（変形例２）、及び、燃料貯留部３０ｄ（変形例３）を示す。なお、以下では、燃料貯留部３０ａ〜３０ｄを総称して、燃料貯留部３０とも記載する。
【００１９】
図１で示す燃料貯留部３０ａは、断熱容器１０内に燃料貯留用に別個に設けられた容器（燃料タンク）として構成される。燃料貯留部３０ａの材質は燃料貯留用として一般的な材質であればよく、鋼板又は樹脂製である。燃料貯留部３０ａの形状は、断熱容器１０内においてパワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間の領域に収まるのであれば特に限定されない。
【００２０】
また、燃料貯留部３０ａの断熱容器１０内における配置は、熱伝達の効率をより向上させる観点から、燃料貯留部３０ａの少なくとも一面がパワーユニット２０に接するように配置されるのが好ましい。ただし、燃料が加熱しすぎるのを防止するために熱伝達の効率を所望のレベルに抑えたい場合は、パワーユニット２０から所望のレベルに応じた間隙を設けた位置に燃料貯留部３０ａを配置してもよい。なお、燃料貯留部３０ａとパワーユニット２０の上下関係は、燃料貯留部３０ａの強度的に許容されるのであれば、燃料貯留部３０ａがパワーユニットの上方に配置されるのがより好ましい。燃料貯留部３０ａがパワーユニットの上方にあれば、燃料貯留部３０ａからパワーユニット２０に燃料を供給する際に重力を利用できるからである。
【００２１】
（変形例１）
図２で示す燃料貯留部３０ｂは、断熱容器１０内におけるパワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間の領域として構成される。換言すると、ここでの燃料貯留部３０ｂは、パワーユニット２０の外面、すなわち、断熱容器１０内におけるパワーユニット２０とその外部との境界面と、断熱容器１０の内壁との間の空間である。なお、パワーユニット２０とその外部との境界面とは、パワーユニット２０を構成する部品のうち最も外側に位置する部品の外面である。例えばパワーユニット２０が燃料電池２０ａであれば、パワーユニット２０とその外部との境界面は、ケースの外面である。
【００２２】
（変形例２）
図３で示す燃料貯留部３０ｃは、断熱容器１０内におけるパワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間の領域の一部として構成される。燃料貯留部３０ｃは、パワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間に形成された液体燃料を貯留可能な空間の一部であればよく、その外縁、すなわち、断熱容器１０内における燃料貯留部３０ｃとその外側の領域との境界の態様は特に限定されない。燃料貯留部３０ｃは、断熱容器１０内において、例えば、パワーユニット２０の外面の一部と断熱容器１０の内壁の一部との少なくとも一方を利用して形成される空間の一部であればよい。また、燃料貯留部３０ｃは、上記に加えて、断熱容器１０の内部に配置された部品（不図示）の少なくとも一部を利用して形成される空間部分であってもよい。
【００２３】
（変形例３）
図４で示す燃料貯留部３０ｄは、パワーユニット２０内の一部の領域により構成される。具体的には、燃料貯留部３０ｄは、パワーユニット２０内の領域であって、パワーユニット２０内において液体燃料が供給される流路である。例えば、パワーユニット２０が燃料電池２０ａであれば、液体燃料を燃料ガスに改質するための改質器もパワーユニット２０内に配置され、燃料貯留部３０ｄは、燃料電池２０ａ内における液体燃料の流路、すなわち、燃料配管、燃焼器（ＥＨＣ）及びインジェクタの内部の領域等を含む。また、パワーユニット２０が内燃機関２０ｂであれば、燃料貯留部３０ｄは、例えば、内燃機関２０ｂ内における燃料配管及びインジェクタの内部の領域を含む。
【００２４】
このように、燃料貯留部３０は、燃料貯留部３０ａ〜３０ｄで示した上記の態様を含み、断熱容器１０内においてパワーユニット２０と同一空間内に配置されることにより、パワーユニット２０の熱を効率よく受熱することができる。これにより、燃料貯留部３０に貯留される燃料を、低温環境下であっても外気温の影響を抑制しながら効率的に加熱することができる。また、燃料貯留部３０は、断熱容器１０内に配置されているので、外気温の影響により加熱された燃料の燃料温度が低下することを抑制しながら燃料を貯留し続けることができる。
【００２５】
結果として、燃料貯留システム１００は、寒冷地等においても、液体燃料を凍結させることなく、又、液体燃料が低温になり粘性が増加することによってパワーユニット２０で消費される際の噴霧性能等を悪化させることなく液体燃料を貯留することができる。
【００２６】
なお、燃料貯留部３０内、すなわち断熱容器１０内に貯留される液体燃料量は、パワーユニット２０を起動するのに必要な容量（起動暖気に必要な容量）以上確保されるのが好ましい。断熱容器１０内に貯留される液体燃料量がこのように設定されることにより、パワーユニット２０の起動暖気時に高温の液体燃料、換言すると、加熱され、且つ、外気温の影響により温度が低下するのを抑制された液体燃料を使用することができるので、液体燃料が低温であることによって噴霧性能が悪化した燃料が使用される虞が低減され、パワーユニット２０の始動特性を改善することができる。なお、起動暖気に必要な容量は、パワーユニット２０の種類や特性に応じて適宜設定される。
【００２７】
以上、第１実施形態の燃料貯留システム１００は、燃料が供給されてエネルギー及び熱を発するパワーユニット２０と、パワーユニット２０に供給される液体燃料を貯留する第１燃料貯留部（燃料貯留部３０）と、断熱材にて形成され、パワーユニット２０と燃料貯留部３０とを収容する断熱容器１０とを備える。これにより、燃料貯留部３０が発熱体であるパワーユニット２０と同じ断熱容器１０内に配置されるので、燃料電池２０ａ又は内燃機関２０ｂに供給する液体燃料を、より外気温の影響を受けることなく加熱し、かつ貯留することができる。
【００２８】
また、第１実施形態の燃料貯留システム１００は、以下のような態様の燃料貯留部３０を備える。すなわち、燃料貯留部３０は、パワーユニット２０と断熱容器１０の内面との間の領域の少なくとも一部（燃料貯留部３０ａ（基本構成）、３０ｂ（変形例１））を含む。また、燃料貯留部３０は、断熱容器１０内に配置された燃料貯留用の容器（燃料貯留部３０ｃ（変形例２）を含む。また、燃料貯留部３０は、パワーユニット２０内において、液体燃料が供給される流路となる配管（燃料貯留部３０ｄ（変形例３））もさらに含む。このように、断熱容器１０内においてパワーユニット２０と同一空間内に配置されることにより、パワーユニット２０の熱を効率よく受熱することができる燃料貯留部３０を様々な態様によって実現することができる。
【００２９】
また、第１実施形態の燃料貯留システム１００によれば、燃料貯留部３０には、パワーユニット２０を起動暖機するのに必要な所定量以上の液体燃料が貯留される。これにより、パワーユニット２０の起動暖気時に使用する量の高温の液体燃料を確保することができるので、液体燃料が低温であることによって噴霧性能が悪化する虞を低減し、パワーユニット２０の始動特性を改善することができる。
【００３０】
−第２実施形態−
図５は、第２実施形態による燃料貯留システム２００の主要構成を示す概略構成図である。燃料貯留システム２００は、断熱容器１０の外部に燃料貯留部４０を備える点が第１実施形態と異なっている。なお、以下では、燃料貯留部４０をメイン貯留部４０、燃料貯留部３０をサブ貯留部３０とも称する。
【００３１】
燃料貯留部（メイン貯留部）４０は、断熱容器１０の外部に配置された、燃料貯留部（サブ貯留部）３０とは別個に設けられた燃料貯留部である。メイン貯留部４０は、液体燃料貯留用として一般的な容器であればよく、鋼板又は樹脂製の燃料タンクである。メイン貯留部４０は、断熱容器１０の内部に配置された燃料貯留部３０と吐出配管５０及び供給配管６０を介して接続されるとともに、断熱容器１０の内部に配置されたパワーユニット２０とメイン燃料配管７０を介して接続されている。なお、メイン貯留部４０の内部構成については後述する。
【００３２】
吐出配管５０は、サブ貯留部３０に貯留された液体燃料が吐出され、吐出された液体燃料がメイン貯留部４０内に導入される際の流路となる配管である。
【００３３】
供給配管６０は、メイン貯留部４０に貯留された液体燃料がサブ貯留部３０に供給される際の流路となる配管である。
【００３４】
このように、断熱容器１０の外部に配置されたメイン貯留部４０と断熱容器１０内に配置されたサブ貯留部３０とが、吐出配管５０と供給配管６０とを介して接続されることにより、断熱容器１０の内部と外部とで液体燃料を交換（循環）させることが可能となる。
【００３５】
ここで、パワーユニット２０が運転（駆動）することにより発熱した場合、同じ断熱容器１０内に配置されたサブ貯留部３０に貯留された液体燃料の温度は、パワーユニット２０からの受熱により上昇する。一方で、断熱容器１０の外部に配置されたメイン貯留部４０に貯留された液体燃料の温度は、外気温の影響を受け、外気温に応じた温度となるので、特に燃料貯留システム２００が寒冷地にある場合は、低温な外気温の影響により低下する。外気温によっては、メイン貯留部４０に貯留された液体燃料が凍結する場合もある。
【００３６】
すなわち、特に寒冷地では、メイン貯留部４０内に貯留された液体燃料の温度が、サブ貯留部３０に貯留された液体燃料の温度よりも低くなる傾向がある。したがって、外気温の影響にさらされるメイン貯留部４０に貯留された液体燃料と、パワーユニット２０により加熱されたサブ貯留部３０に貯留された液体燃料とが、交換可能に構成されることにより、メイン貯留部４０に貯留された液体燃料の温度をサブ貯留部３０に貯留された高温の液体燃料によって上昇させることが可能となる。
【００３７】
より具体的には、まず、メイン貯留部４０及びサブ貯留部３０内に貯留されたそれぞれの液体燃料の温度と容量とを把握する。そして、サブ貯留部３０からメイン貯留部４０へ導入される液体燃料量を調整するとともに、必要に応じて、メイン貯留部４０からサブ貯留部３０へ供給する液体燃料量を調整することによって、少なくともメイン貯留部４０に貯留される液体燃料の温度を制御することができる。
【００３８】
メイン燃料配管７０は、メイン貯留部４０に貯留された液体燃料をパワーユニット２０に供給する際の流路となる配管である。
【００３９】
燃料貯留システム２００がこのように構成されることによって、メイン貯留部４０内に貯留された液体燃料の温度を適切な温度に制御しつつ、適切な温度に制御された液体燃料をパワーユニット２０に供給することができる。また、燃料貯留システム２００が燃料貯留部をメインとサブの二つに分割して備えることによって、燃料貯留部を一つのみ備えるのに比べて、燃料貯留システム２００が貯留可能な液体燃料の総量に対するレイアウトの自由度を向上させることができる。
【００４０】
ここで、図６、図７は、燃料貯留システム２００の他の構成例を示す図である。燃料貯留システム２００は、図５で示した構成に限定されず、図６、図７で示すような構成であってもよい。
【００４１】
例えば、図６で示すように、燃料貯留システム２００は、サブ貯留部３０からパワーユニット２０へ液体燃料を供給する際の流路となるサブ燃料配管８０をさらに備えてもよい。燃料貯留システム２００が同図のように構成されることにより、サブ貯留部３０に貯留された高温の液体燃料をパワーユニット２０へ直接供給することが可能となる。
【００４２】
また、図７で示すように、燃料貯留システム２００は、メイン燃料配管７０を備えずに、サブ燃料配管８０を備え、サブ貯留部３０からパワーユニット２０へ燃料を直接供給する構成でもよい。なお、このような構成であっても、メイン貯留部４０とサブ貯留部３０とは、吐出配管５０及び供給配管６０を介して接続されている。したがって、上述したように、それぞれに貯留された温度の異なる液体燃料を吐出配管５０及び供給配管６０を介してやりとりすることにより、少なくともサブ貯留部３０に貯留された液体燃料の温度を適切な温度に制御することができる。すなわち、図７で示す構成の燃料貯留システム２００であっても、適切な温度に調整された液体燃料をサブ貯留部３０からパワーユニット２０へサブ燃料配管８０を介して供給することができる。
【００４３】
以上、第２実施形態の燃料貯留システム２００によれば、断熱容器１０の外部に配置された第２燃料貯留部（燃料貯留部４０、メイン貯留部４０）をさらに備え、メイン貯留部４０は、サブ貯留部３０に液体燃料を供給する供給配管６０とサブ貯留部３０から液体燃料が導入される吐出配管５０とによりサブ貯留部３０と接続される。これにより、断熱容器１０の内部と外部の燃料貯留部間で液体燃料を交換することが可能となるので、少なくとも一方の燃料貯留部に貯留された液体燃料の温度をより効率よく制御することができる。
【００４４】
−第３実施形態−
図８は、第３実施形態による燃料貯留部３００の主要構成を示す概略構成図である。燃料貯留部３００は、メイン貯留部４０内に、貯留部内容器４１とポンプ４２とを備える。また、メイン貯留部４０とサブ貯留部３０とを接続する吐出配管５０は開閉弁４３を備え、供給配管６０は、メイン燃料配管７０との分岐点に三方弁４４を備える。
【００４５】
貯留部内容器４１は、メイン貯留部４０内に配置される鉛直方向上方が開口した桶状の容器（チャンバー）である（以下、貯留部内容器４１をチャンバー４１と称する）。
【００４６】
ポンプ４２は、チャンバー４１の内部に配置されたポンプであって、供給配管６０のメイン貯留部４０側の端部に接続されている。また、図示するとおり、本例に係る供給配管６０は、メイン貯留部４０の外部において、パワーユニット２０に接続されるメイン供給配管７０と分岐している。当該分岐点には三方弁４４が配置される。したがって、ポンプ４２は、三方弁４４の開弁方向を適宜選択することにより、チャンバー４１内の液体燃料を供給配管６０を介してサブ貯留部３０に、あるいは、メイン燃料配管７０を介してパワーユニット２０にそれぞれ圧送することができる。なお、ポンプ４２とチャンバー４１とは、二つをまとめてポンプモジュールチャンバーとも称される。
【００４７】
また、吐出配管５０は、そのメイン貯留部４０側の端部がチャンバー４１内に位置しており、開閉弁４３を開くことで、サブ貯留部３０内の液体燃料をチャンバー４１内に導入可能に構成される。
【００４８】
このように、燃料貯留システム３００は、メイン貯留部４０内にポンプモジュールチャンバーを備え、サブ貯留部３０内の加熱された液体燃料が吐出される際には、当該液体燃料がまずポンプモジュールチェンバー内に導入されるように構成される。これにより、メイン貯留部４０全体よりも容量の小さいチャンバー４１内の燃料を優先的に加熱することができる。また、メイン貯留部４０よりも容積の小さいチャンバー４１内の燃料が集中的に加熱されるので、チャンバー４１内の燃料は温度上昇が早く、すぐに高温になる。そして、このように加熱されたチャンバー４１内の高温の燃料が、例えばパワーユニット２０の始動時にメイン燃料配管７０を介してパワーユニット２０に供給される。結果として、寒冷地においてもパワーユニット２０をよりスムーズに始動させることができる。
【００４９】
また、サブ貯留部３０の容積は次のように規定される。
【００５０】
サブ貯留部３０の容積は、チャンバー４１に貯留可能な容量分の液体燃料が凝固点にて凍結した場合に、凍結した液体燃料を全溶解させるのに必要な熱量を有する容量以上の液体燃料を貯留可能な容積と規定される。換言すると、サブ貯留部３０は、チャンバー４１に貯留可能な容量分の液体燃料が固体から液体へと相が変化するのに伴う融解熱（潜熱）以上の熱エネルギーを沸点温度において有する容量の液体燃料を確保可能に構成される。
【００５１】
このように規定されることにより、サブ貯留部３０は、チャンバー４１の容量分の液体燃料が凍結したとしても、チャンバー４１に吐出されることにより凍結した液体燃料を全解凍するだけの熱エネルギーを有する液体燃料を確保することができる。
【００５２】
次に、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との位置関係について規定する。
【００５３】
図９は、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０の配置を説明するための図である。
【００５４】
図示するとおり、サブ貯留部３０はメイン貯留部４０の上方に配置される。換言すると、サブ貯留部３０の底部（最も下方に位置する部分）が、メイン貯留部４０の上面よりも高い位置となるように配置される。例えば、サブ貯留部３０の態様が、燃料タンクとして構成されるサブ貯留部３０ａであれば、同図の点線及び矢印が示すように、サブ貯留部３０の底面が、メイン貯留部４０の上面よりも高い位置となるように配置される。また、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０とを接続する吐出配管５０の位置は次のように規定される。
【００５５】
すなわち、吐出配管５０は、サブ貯留部３０の底部に接するように設けられる。図１０は、サブ貯留部３０ａに接続される吐出配管５０の位置を説明するための図である。図示するとおり、吐出配管５０は、サブ貯留部３０ａの底部に接するように設けられる。すなわち、吐出配管５０とサブ貯留部３０との接続位置は、例えば図１０（ａ）に示すように、サブ貯留部３０の側面における下端部分においてサブ貯留部３０の底部（底面）と連続して設けられる。また、吐出配管５０とサブ貯留部３０との接続位置は、例えば図１０（ｂ）に示すように、サブ貯留部３０の底部（底面）に設けられる。
【００５６】
サブ貯留部３０、メイン貯留部４０、及び吐出配管５０が、上述の規定を満たすように配置されることにより、サブ貯留部３０からメイン貯留部４０へ液体燃料が導入される際に重力を利用することができる。これにより、ポンプ等を設ける必要がなく、開閉弁４３を開くだけで、サブ貯留部３０からメイン貯留部４０へ液体燃料を導入することができる。
【００５７】
以上、第３実施形態の燃料貯留システム３００によれば、サブ貯留部３０は、その内部に、サブ貯留部３０に供給配管６０を介して液体燃料を供給するためのポンプ４２と、ポンプ４２を収容するポンプ用容器（チャンバー４１）とを有する。そして、吐出配管５０は、サブ貯留部３０から液体燃料をチャンバー４１内に導入するように構成される。これにより、サブ貯留部３０において加熱された液体燃料が最初にチャンバー４１内に導入されるので、パワーユニット２０の始動時にメイン貯留部４０からパワーユニット２０に供給される燃料（チャンバー４１内の燃料）を優先的に加温することができる。
【００５８】
また、第３実施形態の燃料貯留システム３００によれば、サブ貯留部３０は、チャンバー４１の容量分の液体燃料が凍結した場合に、当該液体燃料を全溶解させるのに必要な熱量を保有し得る量の液体燃料を貯留可能な容積を少なくとも有する。これにより、サブ貯留部３０に貯留される燃料に、チャンバー４１の容量分の燃料が凍結しても、少なくともそれを解凍できるポテンシャルを持たせることができる。
【００５９】
また、第３実施形態の燃料貯留システム３００によれば、サブ貯留部３０は、メイン貯留部４０よりも上方に配置される。これにより、サブ貯留部３０から吐出配管５０を介してメイン貯留部４０に燃料を導入する際に、重力を利用することができる。
【００６０】
また、第３実施形態の燃料貯留システム３００によれば、吐出配管５０は、サブ貯留部３０の底部に接して設けられる。これにより、サブ貯留部３０に貯留された液体燃料の全量を重力によってメイン貯留部４０へ導入することが可能となる。
【００６１】
−第４実施形態−
図１１は、第４実施形態による燃料貯留部４００の主要構成を示す概略構成図である。燃料貯留部４００は、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０とを接続するガスラインを備えている。
【００６２】
図１１、図１２は、ガスライン９０を備えた燃料貯留システム４００を説明するための図である。
【００６３】
燃料貯留システム４００は、図１１で示すように、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０とを繋ぐガスライン９０を備えることにより、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０とがガスラインを介して空気・燃料ベーパが常時通気される。これにより、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との圧力差をなくすことができるので、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との間において液体燃料を相互にやり取りすることが可能となる。なお、ガスライン９０とサブ貯留部３０及びメイン貯留部４０との各接続位置は、サブ貯留部３０及びメイン貯留部４０のそれぞれの上面と接する位置に設けられるのが好ましい。そうすることで、液体燃料を侵入させずにより効率よく通気させることができる。
【００６４】
また、図１２に示すように、ガスライン９０は開閉弁９１を備えてもよい。ガスライン９０が開閉弁９１を備えることにより、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との間の通気を遮断することが可能となる。
【００６５】
例えば、開閉弁９１を通常は閉弁し、サブ貯留部３０からメイン貯留部４０への液体燃料の吐出時、あるいは、メイン貯留部４０からサブ貯留部３０への液体燃料の供給時のみ開弁する。これにより、メイン貯留部４０とサブ貯留部３０との間を液体燃料が循環可能になるのに加えて、サブ貯留部３０に溜まった高温のガスがメイン貯留部４０へ流入するのを抑制することができる。
【００６６】
以上、第４実施形態の燃料貯留システム４００は、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との間を接続する通気用のガスライン９０をさらに備える。これにより、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との圧力差をなくすことができるので、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との間の液体燃料のやり取りをスムーズに行うことができる。
【００６７】
また、第４実施形態の燃料貯留システム４００によれば、ガスライン９０は開閉弁９１を有し、開閉弁９１は、サブ貯留部３０からメイン貯留部４０への燃料導入時、及び、メイン貯留部４０からサブ貯留部３０への燃料供給時の少なくともいずれか一方でのみ開弁する。これにより、サブ貯留部３０とメイン貯留部４０との間の通気を遮断することが可能になるので、サブ貯留部３０に溜まった高温のガスがメイン貯留部４０へ流入するのを防止することができる。
【００６８】
−第５実施形態−
図１３〜図１６は、第５実施形態による燃料貯留システム５００の主要構成を示す概略構成図である。燃料貯留システム５００は、サブ貯留部３０とパワーユニット２０との間に配置された補助断熱層３０１を備える点が第１、第２実施形態と異なっている。図１３〜図１６で示す燃料貯留部３０は、図１〜図４を用いて説明した燃料貯留部３０の基本構成及びその変形例１〜３の態様と対応しており、補助断熱層３０１は、燃料貯留部３０ａ〜３０ｄのそれぞれの態様に応じて構成される。なお、図１３〜図１６では燃料貯留部４０を示していないが、本実施形態の燃料貯留システム３００が燃料貯留部４０を備えるか否かについては特に限定されない。
【００６９】
例えば、図１３のように、燃料貯留部３０が断熱容器１０内に設けられた容器（燃料タンク）として構成される場合は（図１、燃料貯留部３０ａ参照）、補助断熱層３０１は、断熱容器１０内において燃料貯留部３０ａとパワーユニット２０とを隔てるように配置される。
【００７０】
補助断熱層３０１は、断熱容器１０と同様に、断熱材により構成される。ただし、その断熱効果は、断熱容器１０の断熱効果よりも弱くなるように設定される。例えば、補助断熱層３０１と断熱容器１０とが同じ種類の断熱材により構成される場合は、補助断熱層３０１の厚みを断熱容器１０の厚みよりも薄くなるように設定する。補助断熱層３０１の断熱効果を断熱容器１０の断熱効果よりも弱く設定することにより、燃料貯留部３０に作用する外気温の影響を遮断しながら、パワーユニット２０から燃料貯留部３０への熱伝達量を調整することができる。
【００７１】
特に本実施形態では、補助断熱層３０１の断熱効果は、パワーユニット２０がその運転時において最も温度が高い状態の時にパワーユニット２０からの受熱により燃料貯留部３０が加熱されても燃料貯留部３０の上昇温度を許容できる範囲内に設定される。より具体的には、補助断熱層３０１は、特に、燃料貯留部３０が燃料貯留部３０ａであった場合に、燃料貯留部３０ａを構成する素材、及び、燃料貯留部３０ａが例えばシール部材等を備える場合はそれら部品の温度が運転時における最高温度に到達した状態のパワーユニット２０からの受熱によって上昇しても、耐熱性の観点から許容できる温度以上には上昇しない厚さに設定される。
【００７２】
また、図１４のように、燃料貯留部３０が断熱容器１０内におけるパワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間の領域として構成される場合でも（図２、燃料貯留部３０ｂ参照）、補助断熱層３０１は、断熱容器１０内において燃料貯留部３０ａとパワーユニット２０とを隔てるように配置される。換言すれば、本例における燃料貯留部３０ｂは、断熱容器１０内において補助断熱層３０１と断熱容器１０の内壁との間の領域として構成される。
【００７３】
また、図１５のように、燃料貯留部３０が断熱容器１０内におけるパワーユニット２０と断熱容器１０の内壁との間の領域の一部として構成される場合でも（図３、燃料貯留部３０ｃ参照）、補助断熱層３０１は、断熱容器１０内において燃料貯留部３０ｃとパワーユニット２０とを隔てるように配置される。換言すれば、本例における補助断熱層３０１は、燃料貯留部３０ｃの少なくともパワーユニット２０側の側面と接するように構成される。
【００７４】
また、図１６のように、燃料貯留部３０が、パワーユニット２０内の一部の領域により構成される場合でも（図４、燃料貯留部３０ｄ参照）、補助断熱層３０１は、断熱容器１０内のさらにパワーユニット２０の内部において燃料貯留部３０ｄとパワーユニット２０とを隔てるように配置される。具体的な例としては、補助断熱層３０１は、パワーユニット２０内の燃料貯留部３０ｄとしての燃料配管やインジェクタの少なくとも一部を覆うように配置される。
【００７５】
このように、補助断熱層３０１が燃料貯留部３０とパワーユニット２０とを隔てるように配置されることにより、パワーユニット２０から燃料貯留部３０への熱伝達を緩和することができる。また、補助断熱層３０１の厚さを変える等してその断熱効果を調整することにより、パワーユニット２０から燃料貯留部３０への熱伝達量を制御することができる。
【００７６】
以上、第５実施形態の燃料貯留システム５００は、断熱容器１０内において、断熱材にて形成された補助断熱層３０１をさらに備え、補助断熱層３０１は、パワーユニット２０と燃料貯留部３０とを隔てるように配置される。これにより、パワーユニット２０と燃料貯留部３０との間に断熱層が介在されるので、パワーユニット２０から燃料貯留部３０への熱伝達を緩和することができる。
【００７７】
また、第５実施形態の燃料貯留システム５００によれば、補助断熱層３０１の厚みは、断熱容器１０の厚みよりも薄い。これにより、補助断熱層３０１の断熱効果が断熱容器１０の断熱効果を上回ることがないので、パワーユニット２０による燃料貯留部３０への熱伝達を好適に維持しつつ、外気温の影響を抑制することができる。
【００７８】
また、第５実施形態の燃料貯留システム５００によれば、補助断熱層３０１は、パワーユニット２０の運転時において、燃料貯留部３０を構成する材料、及び、燃料貯留部内部品が予め定められた許容温度内に収まる厚さに設定される。これにより、燃料貯留部３０が許容温度以上に加熱されることを防止することができる。
【００７９】
−第６実施形態−
図１７は、第６実施形態による燃料貯留システム６００の主要構成を示す概略構成図である。燃料貯留システム６００は、燃料貯留部３０と二次電池ユニット４０１とが断熱容器１０内に配置される点が第１から第３実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の燃料貯留システム４００は、第１実施形態から第３実施形態におけるパワーユニット２０を二次電池ユニット４０１に置き換えたものである。
【００８０】
二次電池ユニット４０１は、リチウムイオンバッテリや鉛バッテリ等の二次電池やキャパシタなどの蓄電装置がケースに収容されて構成される。二次電池ユニット４０１は、図示しない燃料電池や内燃機関等の発電機が発電した電力を不図示の電圧変換器等を介して充電する。そして、二次電池ユニット４０１は、充電された電力を車両の駆動源としてのモータ（不図示）等に供給する。この時、特にモータが駆動している際には、二次電池ユニット４０１は発熱する。
【００８１】
すなわち、燃料貯留システム６００は、二次電池ユニット４０１と燃料貯留部３０とを同じ断熱容器１０内に配置することにより、第１〜第３実施形態と同様に、発熱した二次電池ユニット４０１の熱により燃料貯留部３０に貯留された液体燃料を加熱することができる。換言すれば、燃料貯留システム４００は、燃料貯留システム１００、２００、３００におけるパワーユニット２０に代えて、二次電池ユニット４０１が発熱する熱により燃料貯留部３０を加熱する。
【００８２】
以上、第６実施形態の燃料貯留システム６００は、燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方と、燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方に供給される液体燃料が貯留される燃料貯留部３０と、燃料電池及び内燃機関の少なくとも一方により充電される蓄電装置（二次電池ユニット４０１）と、断熱材にて形成され、二次電池ユニット４０１と燃料貯留部３０とを収容する断熱容器１０と、を備える。これにより、燃料貯留部３０（第１燃料貯留部）が発熱体である二次電池ユニット４０１と同じ断熱容器１０内に配置されるので、燃料電池又は内燃機関に供給する液体燃料を、より外気温の影響を受けることなく加熱し、かつ貯留することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した一実施形態に限定されることはない。例えば、断熱容器１０は断熱材により形成される旨説明したが、必ずしも全ての部分が断熱材にて形成される必要はない。例えば、パワーユニット２０の下部は断熱材以外の素材で形成されてもよい。すなわち、断熱容器１０における断熱材の使用部分は、所望の断熱効果を実現するように適宜調整されてよい。
【００８４】
また、パワーユニット２０の一態様として説明した燃料電池２０ａは、ＳＯＦＣにより実現される旨説明したが、必ずしもこれに限定されない。燃料電池２０ａは、液体燃料を直接、又は間接的に消費する限りにおいてはその態様を限定する必要はなく、例えば固体高分子型燃料電池（PEFC; Polymer Electrolyte Fuel Cell）等であってもよい。
【００８５】
以上、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…断熱容器
２０…パワーユニット
３０…第１燃料貯留部（燃料貯留部、サブ貯留部）
４０…第２燃料貯留部（燃料貯留部、メイン貯留部）
５０…吐出配管
６０…供給配管
９０…ガスライン
９１…開閉弁
１００、２００、３００、４００、５００、６００…燃料貯留システム
【図１】
2019067573.tif 000003
【図２】
2019067573.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019067573.tif 000006
【図５】
2019067573.tif 000007
【図６】
2019067573.tif 000008
【図７】
2019067573.tif 000009
【図８】
2019067573.tif 000010
【図９】
2019067573.tif 000011
【図１０】
2019067573.tif 000012
【図１１】
2019067573.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2019067573.tif 000015
【図１４】
2019067573.tif 000016
【図１５】
2019067573.tif 000017
【図１６】
2019067573.tif 000018
【図１７】
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