(57)【要約】【課題】減圧器の圧力が異常となって停止した後でも、ガス燃料機器を安全に停止することができ、また、減圧器の機能が回復した場合、ガス燃料機器を容易に再起動できるガス燃料供給装置を提供する。【解決手段】高圧ガス燃料を減圧器３を介して内燃機関もしくは燃料電池などのガス燃料機器７に供給するガス燃料供給装置１００であって、減圧器３の減圧室側３ａに圧力センサ６と、減圧器３の上流および下流に遮断弁２、４とを備え、減圧器３の減圧室側３ａの圧力が所定の圧力以上となると、２つの遮断弁２、４を同時に遮断し、ガス燃料機器７の再起動の際は減圧器３の下流の遮断弁４を先に開き、減圧室側３ａの圧力が所定の圧力未満となったとき、減圧器３の上流の遮断弁２を後に開く。【選択図】　　　図１
2004100583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料機器へ燃料ガスを供給するガス燃料供給装置の停止および開始方法であって、
燃料ガスを減圧する減圧器の下流側の圧力が所定の圧力以上の場合には、前記減圧器の上流および下流の遮断弁を遮断し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を停止し、
前記ガス燃料機器の再起動時には、前記減圧器の下流の前記遮断弁を開放し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を開始し、
前記減圧器の下流側の圧力が所定の圧力未満まで下がったときに、前記減圧器の上流の前記遮断弁を開放し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を開始することを特徴とするガス燃料供給装置の停止および開始方法。
【請求項２】
燃料ガスを減圧する減圧器と、前記減圧器の上流側に配置された上流側の遮断弁と、前記減圧器の下流側に配置された下流側の遮断弁と、前記減圧器と前記下流側の遮断弁との間の圧力を検知する圧力センサと、前記上流側の遮断弁及び前記下流側の遮断弁の遮断・開放を指示する制御手段とを含んでなるガス燃料供給装置であって、
前記制御手段は、
起動信号を入力すると、前記下流側の遮断弁を開放指示し、前記圧力センサにより検知される圧力が所定圧以下になると、前記上流側の遮断弁を開放指示することを特徴とするガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧ガスを減圧器で減圧して内燃機関、もしくは燃料電池などのガス燃料機器へ燃料ガスとして供給するガス燃料供給装置の停止および開始方法に関し、特に、減圧器の圧力異常時におけるガス燃料供給装置の停止および開始方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高圧ガスを燃料とした内燃機関や燃料電池などのガス燃料機器に燃料ガスを供給する燃料配管系において、圧力の異常時に燃料ガスを遮断するもので、高圧ガスを減圧する減圧器の減圧室側に減圧室の圧力を検出する圧力センサを備え、減圧室内の圧力が所定の圧力以上になったことを検知したとき、減圧器の上流にある遮断弁を閉じるように制御されるガス燃料供給装置がある。
【０００３】
また、減圧室の下流に備えられた安全弁が作動して減圧室内を減圧するが、安全弁が故障した場合にも、高圧ガスの通路を燃料の遮断弁で遮断するガス燃料用減圧器の安全装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、何らかの原因により減圧器の調圧機構に不良が発生し、減圧室内の圧力が所定の圧力以上になった場合に、圧力センサによりこれを検知し、燃料の遮断弁を駆動することにより高圧ガスの通路を遮断している。これにより低圧配管系への高圧ガスの印加を未然に防止することができ、低圧配管部品の破損を回避することができる。また、安全弁が設けられている場合には、安全弁がまず作動して減圧室内を減圧するが、安全弁が故障した場合にも、圧力センサにより減圧室内の異常圧力を検知し、高圧ガスの通路を燃料遮断弁で遮断している。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−４１６５１号公報（第８頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、減圧室内の圧力の不具合時などに、減圧器の上流の遮断弁だけでなく、下流の遮断弁も遮断してガス燃料機器のシステム全体を停止してしまう場合においては、減圧室側に所定の圧力以上の圧力が封じ込められるため、減圧器の機能が回復した場合でもガス燃料機器の再起動ができないことがあった。つまり、減圧室側に封じ込められている圧力のため、圧力センサが減圧器を不良として検知してしまい、ガス燃料機器を再起動することができないという問題があった。
【０００６】
さらに、減圧器の減圧室側に安全弁を設けた場合、減圧器の上流の遮断弁を閉じる圧力の設定を安全弁の開弁圧よりも高く設定すると、減圧器の不具合時に減圧室側の圧力が安全弁の開弁圧力付近で推移する微少な圧力変動を検知できず、また、前記したように低く設定すると減圧室側に設定圧力以上の圧力が封じ込められた状態になり、減圧器の機能が回復した場合でも再起動ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、減圧器の圧力が異常となって停止した後、減圧器の機能が回復した場合、ガス燃料機器を容易に再起動することができるガス燃料供給装置の停止および開始方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、ガス燃料機器へ燃料ガスを供給するガス燃料供給装置の停止および開始方法であって、燃料ガスを減圧する減圧器の下流側の圧力が所定の圧力以上の場合には、前記減圧器の上流および下流の遮断弁を遮断し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を停止し、前記ガス燃料機器の再起動時には、前記減圧器の下流の前記遮断弁を開放し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を開始し、前記減圧器の下流側の圧力が所定の圧力未満まで下がったときに、前記減圧器の上流の前記遮断弁を開放し、前記ガス燃料機器への燃料ガスの供給を開始することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、前記減圧器の下流側の圧力が所定の圧力以上になると減圧器を不良として検知し、前記燃料ガスを減圧する減圧器の上流および下流に設けられた２つの遮断弁を同時に遮断するため、減圧器の下流の遮断弁と接続されているガス燃料機器を安全に停止することができる。
【００１０】
また、内燃機関もしくは燃料電池などのガス燃料機器の再起動時には，減圧器の下流の遮断弁を先に開き、ガス燃料機器へ燃料ガスの供給を開始し、減圧器の下流側の圧力が所定の圧力未満となったとき、減圧器の上流の遮断弁を後に開くため、圧力センサは減圧室内の圧力が所定の圧力未満であることを確認し、ガス燃料機器を容易に再起動することができる。さらに、減圧器の不具合が解消した場合にはガス燃料機器の運転を再開することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、燃料ガスを減圧する減圧器と、前記減圧器の上流側に配置された上流側の遮断弁と、前記減圧器の下流側に配置された下流側の遮断弁と、前記減圧器と前記下流側の遮断弁との間の圧力を検知する圧力センサと、前記上流側の遮断弁及び前記下流側の遮断弁の遮断・開放を指示する制御手段とを含んでなるガス燃料供給装置であって、前記制御手段は、起動信号を入力すると、前記下流側の遮断弁を開放指示し、前記圧力センサにより検知される圧力が所定圧以下になると、前記上流側の遮断弁を開放指示することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記制御手段は、起動信号を入力すると、前記下流側の遮断弁を開放指示し、前記圧力センサにより検知される圧力が所定圧以下になると、前記上流側の遮断弁を開放指示するため、減圧器の圧力が異常となって停止した後、減圧器の機能が回復した場合、ガス燃料機器を容易に再起動することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス燃料供給装置の停止および開始方法について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置１００の構成を示す概略図である。図１において、ガス燃料供給装置１００は、不図示のガス燃料自動車に搭載されている。このガス燃料供給装置１００において、高圧ガス燃料を貯蔵する燃料タンク１の圧力は、減圧器３によって所望の圧力に減圧され、この減圧された燃料ガスが燃料屯池もしくは内燃機関などのガス燃料機器７へ供給される。また、燃料ガスの供給の停止や開始は、減圧器３の上流の遮断弁２および下流の遮断弁４によって行われる。この上流の遮断弁２は、燃料タンク１内に装備されたインタンクの遮断弁である。また下流の遮断弁４にはガス燃料機器７が接続されている。ここでは高圧ガス燃料を貯蔵する燃料タンク１を上流側、ガス燃料機器７を下流側としている。また、減圧器３の減圧室側３ａと遮断弁４との間には安全弁５を備えている。また、減圧器３と安全弁５との間に圧力センサ６を設けており、減圧器３の減圧室側３ａの圧力を検出している。これらの遮断弁２、４及び圧力センサ６は、ガス燃料供給装置１００を制御する制御装置８に接続されている。尚、制御装置（制御手段）の機能の詳細については、フローチャートなどを参照して、後で明らかにする。
【００１４】
次に、以上の構成を備えたガス燃料供給装置１００の停止および開始方法について説明する。図１に示すように、高圧ガス燃料を減圧器３を介して内燃機関もしくは燃料電池などのガス燃料機器７に供給するガス燃料供給装置１００において、減圧器３の減圧室側３ａの圧力を検知する圧力センサ６と減圧器３の上流および下流に遮断弁２、４を備え、減圧器３の減圧室側３ａの圧力が所定の圧力以上となると、減圧器３の上流の遮断弁２と下流の遮断弁４をほぼ同時に遮断して、ガス燃料機器７への燃料ガスの供給を停止する。
【００１５】
このような燃料配管系において、減圧器３と、この減圧器３の下流の遮断弁４との間に残圧が閉じ込められてしまうため、圧力異常により停止したガス燃料機器７の再起動時には、圧力センサが残圧を検知して遮断弁２、４を遮断してしまい、不図示のイグニツションキーをＯＮにしても再起動できない状態になる。そのため、ガス燃料機器７の再起動時には、減圧器３の下流の遮断弁４を先に開放し、ガス燃料機器７へ残圧による燃料ガスの供給を開始し、減圧器３の下流側の圧力が所定の圧力未満まで下がったときに、減圧器３の上流の遮断弁２を開放し、燃料ガスの供給を開始する。このとき、上流側の遮断弁２を開放するまで異常停止フローをキャンセルしておく。これにより減圧器３の調圧が回復した場合、イグニツションキーをＯＮすることにより再起動することができる。尚、この記載は請求項の「起動信号を入力すると、前記下流側遮断弁を開放指示」に相当する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置１００の動作を示すフローチャートであり、ガス燃料供給装置１００の停止および開始方法を示している。尚、ガス燃料供給装置１００は圧力の異常により両遮断弁２、４が遮断しているものとする。図２に示すように、ガス燃料機器７へ燃料ガスを供給するガス燃料供給装置１００の停止および開始方法において、たとえば、車両のイグニツションキーをＯＮすると（ステップＳｌ）、燃料ガスを減圧する減圧器３の下流の遮断弁４が開くように制御されることにより（ステップＳ２）、圧力異常で停止したガス燃料供給装置１００の減圧器３の減圧室側３ａと遮断弁４との間（減圧器と下流側の遮断器との間）に残留した、たとえば水素などの燃料ガスを燃料電池で消費することで、燃料ガスの残圧を下げることができる。これにより圧力の異常による車両の停止後も、減圧器（レギュレータ）３の下流側の燃料ガスを消費することによって、ガス燃料機器７（水素機器とも言う）の運転が可能である。車両は、この残圧による燃料ガスをガス燃料機器７の運転による動力エネルギーに変換することによって走行することができる。このとき圧力センサ６が、減圧器３の減圧室側３ａに設定された所定の圧力より低いことを検出し（ステップＳ３：ＹＥＳの場合）、減圧器３を正常と判断し、減圧器３の上流の遮断弁２を解放する（ステップＳ４）。言い換えると、上流側の遮断弁を開放するまでは異常停止のフローをキャンセルしている。これにより、たとえば車両は通常走行を行える。
【００１７】
また、通常走行時などに圧力センサ８が所定の圧力以上であると検知されると（ステップＳ５：ＹＥＳの場合）、減圧器３の上流および下流の遮断弁２、４が遮断され（ステップＳ６）、ガス燃料機器７への燃料ガスの供給を停止する。
【００１８】
これにより減圧器３の下流の遮断弁４も閉じられるため、この下流の遮断弁４と接続されてガス燃料機器７を安全に停止することができる。
【００１９】
このときガス燃料機器７は、圧力の異常によって停止しているため、再起動のときは、前記したように、減圧器３の下流の遮断弁４を開けて（ステップＳ２）、残圧を解放し、圧力センサ６の指示値を下げる。これにより、次に再起動または始動できることを確認することができる。つまり減圧器３の良・不良の診断が可能となる。
【００２０】
これにより、内燃機関もしくは燃料電池などのガス燃料機器７の起動の際は，減圧器３の下流の遮断弁４を先に開き、減圧器３の減圧室側３ａの圧力が所定の圧力未満となったとき、減圧器３の上流の遮断弁２を後に開くため、圧力センサ６は減圧室内の圧力が所定の圧力未満であることを確認し、ガス燃料機器の起動をすることができる。
【００２１】
また、減圧器３の減圧室側３ａに安全弁５を設け、遮断弁４を閉じる所定の圧力を安全弁５の開弁圧力より低く設定しているので、遮断弁４を閉じる所定の圧力を安全弁５の開弁圧力よりも高く設定した場合に検知できなかった微少な圧力変動が発生する場合でも減圧器３の不良を検知することができる。また、安全弁を開放することによる、必要以上の燃料ガスの放出をさけることができる。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態に係る圧力センサ６の指示値を示したグラフ（タイムチャート）である。（ａ）は減圧器３が回復した場合の圧力センサ６の指示値を示すグラフであり、（ｂ）は減圧器３が回復していない場合の圧力センサ６の指示値を示すグラフである。
【００２３】
図３（ａ）において、減圧器３の機能の不具合などにより、減圧室側の圧力が所定の圧力を超え、燃料ガスの供給が止まってガス燃料機器（燃料電池）７が停止した場合に、再起動する様子を圧力の推移で示している。縦軸が圧力センサ６の指示値を示し、横軸は時間軸を示している。通常、減圧器３の減圧室側３ａの圧力は、通常圧力ａを示している（時間軸上の指示値Ａ）。減圧器３に不具合が発生すると圧力センサ６の指示値が上昇し、不良検知の閾値ｂを示す、ここで減圧器３の上流の遮断弁２および下流の遮断弁４を閉じて（時間軸上の指示値Ｂ）、燃料ガスの供給を停止する。その後、圧力センサの指示値は多少上昇するものの、図３（ａ）の時間軸上の指示値Ｂと時間軸上の指示値Ｃとの間のグラフに示すように、ある圧力で推移する。燃料ガスの供給を停止した後の圧力上昇によって安全弁が作動した場合は、その作動圧力未満になるまで、燃料ガスを放出し、ある圧力で推移する。
【００２４】
ガス燃料供給装置１００が圧力の異常で停止した後、再起動をする際に、減圧器３の下流の遮断弁４を解放すると（時間軸上の指示値Ｃ）、圧力センサ６の指示値は下がり、不良検知の閾値ｂを通過する。ここで、上流の遮断弁２を開くと（時間軸上の指示値Ｄ）、圧力センサ６の指示値は通常圧力ａに達し、ガス燃料機器７に燃料が供給されて再起動される。尚、遮断弁２、４を遮断するときの閾値ｂ（所定の圧力）と、遮断弁２を開放するときの閾値ｂ（所定の圧力）を異なるものとして、ヒステリシスを設定するようにしてもよい。
【００２５】
図３（ｂ）は減圧器３の機能に不具合が発生し、燃料ガスの供給が止まってガス燃料機器７が停止した後の再起動時に減圧弁の不具合が解消しておらず、再びガス燃料機器７が停止する様子をグラフで示している。このグラフの圧力の推移は、図３（ａ）における時間軸上の指示値Ｄ迄は同様であり、減圧器３の上流の遮断弁２を開くと（時間軸上の指示値Ｄ）、圧力センサ６の指示値は、一旦、下がるが減圧器３の不具合が解消されていない場合、減圧室側３ａの圧力が減圧されないため、すぐに上昇し始め、減圧器３の減圧室側３ａの圧力の不具合を検知する不良検知の閾値ｂを超える。そのため、圧力センサ６の指示により遮断弁２、４が閉じ（時間軸上の指示値Ｅ）、燃料ガスの供給を停止する。このように圧力の異常で停止した減圧器３が、ガス燃料機器の再起動時に回復していなかったとき、圧力センサ６が減圧器３の不良を検知すると共に、安全弁５が作動している。尚、前記減圧器３と前記下流側遮断弁４との間の圧力は、減圧室内の圧力を含んで意味するものである。
【００２６】
そのため、本実施の形態によれば、減圧器３の減圧室側３ａの圧力を検知する圧力センサ６と、減圧器３の上流および下流に遮断弁２、４を持ち、減圧器３の減圧室の圧力が所定の圧力以上になると２つの遮断弁２、４を同時に遮断し、ガス燃料機器７の再起動の際は、減圧器３の下流の遮断弁４を先に開き、減圧室側３ａの圧力が所定の圧力未満となったとき、減圧器３の上流の遮断弁２を開くことにより、ガス燃料機器７の再起動が可能となり、前記した問題が解決される。また、本発明により減圧器３の減圧室側３ａに安全弁５を設けた場合においても、遮断弁２、４を閉じる所定の圧力の設定にかかわらず、ガス燃料機器７の再起動が可能となる。また、遮断弁２、４を閉じる所定の圧力を安全弁５の開弁圧力よりも低く設定することで、遮断弁２、４を閉じる所定の圧力を安全弁５の開弁圧力よりも高く設定した場合に検知できなかった微少な圧力の変動が発生するケースでも、減圧器３の不良を検知することができる。
【００２７】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。たとえば、本実施の形態において、ガス燃料機器は、自動車に積載して使用するものに関して説明したが、船舶や航空機などに適用することもできる。また、地上設置型（定置型）のガス燃料機器にも適用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、減圧器の下流側の圧力が所定の圧力以上になると減圧器を不良として検知し、燃料ガスを減圧する減圧器の上流および下流に設けられた２つの遮断弁を同時に遮断するため、減圧器の下流の遮断弁と接続されているガス燃料機器を安全に停止することができる。
【００２９】
また、内燃機関もしくは燃料電池などのガス燃料機器の再起動時には，減圧器の下流の遮断弁を先に開き、ガス燃料機器へ燃料ガスの供給を開始し、減圧器の下流側の圧力が所定の圧力未満となったとき、減圧器の上流の遮断弁を後に開くため、圧力センサは減圧室内の圧力が所定の圧力未満であることを確認し、ガス燃料機器を容易に再起動することができる。さらに、減圧器の不具合が解消した場合にはガス燃料機器の運転を再開することができる。
【００３０】
請求項２に記載の発明によれば、減圧器の圧力が異常となって停止した後、減圧器の機能が回復した場合、ガス燃料機器を容易に再起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガス燃料供給装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る圧力センサの指示値を示すグラフであり、（ａ）は減圧器が回復した場合を示し、（ｂ）は減圧器が回復していない場合を示す。
【符号の説明】
１　　　燃料タンク
２、４　遮断弁
３　　　減圧器
３ａ　　減圧室側
５　　　安全弁
６　　　圧力センサ
７　　　ガス燃料機器
８　　　制御装置
１００　　　ガス燃料供給装置
【図１】
2004100583.tif 000003
【図２】
2004100583.tif 000004
【図３】
2004100583.tif 000005