(57)【要約】【課題】常温・大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を用いた場合の燃料タンクや燃料配管中における気化およびリークの箇所，量を的確に検出し、その検出結果に基づいて燃料状態を制御することで、燃料気化およびリークを軽減もしくは防止することができる燃料供給装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】燃料貯蔵容器の内部に伸縮性のあるエラストマ材料製の別の容器を設け別の容器内に低沸点燃料を貯蔵する。燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管を加熱若しくは冷却する調温装置を設ける。燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管を流れる燃料を調量する流量制御装置を設ける。燃料のリーク量若しくは燃料の気化状態の少なくともいずれか一方に応じて電気信号を出力する制御装置の出力を受けて燃料の圧力若しくは燃料の温度の少なくともいずれか一方を調整する調整装置を設ける。【選択図】　図１
2004019505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料貯蔵容器、
当該燃料貯蔵容器の内部に伸縮性のあるエラストマ材料製の別の容器
を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記エラストマ材料製の別の容器の中にフィードポンプを備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項３】
燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管、
当該燃料配管を加熱若しくは冷却する調温装置
を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載のものにおいて、前記燃料配管を断熱材で包囲した低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項５】
請求項３に記載のものにおいて、前記燃料配管と前記燃料配管を加熱若しくは冷却するための冷媒を通流させる通路部材を近接状態にして両者を断熱材で包囲した低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項６】
燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管、
当該燃料配管を流れる燃料を調量する流量制御装置
を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項７】
請求項６に記載のものにおいて、前記流量制御装置の駆動信号が前記燃料の圧力若しくは燃料の温度の少なくともいずれかの関数になっている低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項８】
燃料のリーク量若しくは燃料の気化状態の少なくともいずれか一方に応じて電気信号を出力する制御装置と、
当該制御装置の出力を受けて燃料の圧力若しくは燃料の温度の少なくともいずれか一方を調整する調整装置を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項９】
燃料貯蔵容器内の燃料圧力を検出する第一の燃料圧力センサと、
燃料を前記燃料貯蔵容器から原動機に導く燃料配管内の燃料圧力を検出する第二の燃料圧力センサとを有し、
両圧力センサの出力が特定の関係になったとき前記燃料の圧力若しくは燃料の温度の少なくともいずれか一方を調整する調整装置を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項１０】
燃料を燃料貯蔵容器から原動機に導く燃料配管内の燃料圧力を検出する圧力センサと、
燃料を燃料貯蔵容器から原動機に導く燃料配管内の燃料の温度を検出する温度センサとを有し、
両センサの出力が特定の関係になったとき前記燃料配管を流れる燃料の量を調整する燃料量調整装置
を備えた低沸点燃料を使用する燃料供給装置。
【請求項１１】
常温，大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を供給する燃料供給装置において、
前記低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、前記燃料貯蔵手段から前記低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、前記燃料貯蔵手段から搬送される前記低沸点燃料を通じる燃料配管と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とを備え、
前記燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、前記燃料状態制御手段を用いて、前記燃料貯蔵手段，前記燃料搬送手段，前記燃料配管，前記燃料リーク防止手段のうち少なくとも何れか１つの状態を制御すること、
を特徴とする燃料供給装置の制御方法。
【請求項１２】
常温，大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を供給する燃料供給装置において、
前記低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、前記燃料貯蔵手段から内燃機関に前記低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、前記燃料貯蔵手段から前記内燃機関に搬送される前記低沸点燃料を通じる燃料配管と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とを備え、
前記燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の出力結果に応じて、前記燃料状態制御手段を用いて、前記燃料貯蔵手段，前記燃料搬送手段，前記燃料配管，前記燃料リーク防止手段のうち少なくとも何れか１つの状態を制御すること、
を特徴とする燃料供給装置の制御方法。
【請求項１３】
前記燃料状態制御手段は、前記燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、前記燃料貯蔵手段，前記燃料配管，前記燃料リーク防止手段における温度，圧力，形状のうち少なくとも何れか１つを制御するものであること、
を特徴とする請求項１１もしくは１２の何れかに記載の燃料供給装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常温・大気圧下で気体となる低沸点燃料の燃料供給装置に関するものであり、特に燃料の気化防止およびリーク防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
温暖化に代表される地球環境問題およびエネルギ問題の観点から、自動車用内燃機関をはじめとする原動機には、天然ガス（ＣＮＧ，ＬＮＧ），液化石油ガス（ＬＰＧ），ジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの低炭素燃料の導入が進められている。何れも燃料分子中の炭素原子数がガソリンや軽油より少なく、これら燃料の発熱量を炭素原子１個あたりで換算すると、その値はガソリンや軽油に比べて高くなるため、言い換えると同発熱量での炭素原子数が少なくなる。すなわち原動機からのＣＯ２　排出量を低減することができ、地球温暖化対策および省エネルギ化に有利である。特にＤＭＥを適用するとすすを全く発生しないことがわかっており、ディーゼル機関用の代替燃料として有効である。これら低炭素燃料は低沸点であるため常温・大気圧下で気相状態にある。例えばディーゼル機関に適用する場合には、燃料を適度に加圧もしくは冷却して液相状態を保ち、高圧ポンプを介して燃焼室内に噴射する必要がある。このとき燃料が低沸点であることによる燃料タンクから燃料配管中での気化による燃料フィード不良、および燃料供給系統外へのリークが課題となっている。これを解決する技術として、例えば特開２００１−１１５９１６号ではＤＭＥを燃料とするディーゼルエンジンにおいて、燃料配管中のＤＭＥを最適かつ最小限に加圧するために、ＤＭＥの蒸気圧線図に基づいて作成されたマップと燃圧センサ値に従って燃料タンク内のフィードポンプのフィード圧を制御する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、当該従来技術には以下のような問題点があった。
【０００４】
すなわち、燃料の蒸気圧線図は燃料温度によって一義的に定まるため、燃料ポンプのフィード圧力は温度センサの検出部分の燃料温度に律速される。すなわち配管中に局所的な高温部が存在した場合の気化もしくはリーク発生に対応できない。
【０００５】
上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、常温・大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を用いた場合の燃料タンクや燃料配管中における燃料の状態（例えば気化およびリークの箇所，量）を的確に検出し、その検出結果に基づいて燃料状態を制御することで、燃料気化およびリークを軽減もしくは防止することができる燃料供給装置およびその制御方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、
燃料貯蔵容器の内部に伸縮性のあるエラストマ材料製の別の容器
を設け別の容器内に低沸点燃料を貯蔵する。
【０００７】
また別の発明では、
燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管を加熱若しくは冷却する調温装置を設ける。
【０００８】
また別の発明では、
燃料貯蔵容器に貯蔵された低沸点燃料を原動機に導く燃料配管を流れる燃料を調量する流量制御装置を設ける。
【０００９】
また別の発明では、
燃料のリーク量若しくは燃料の気化状態の少なくともいずれか一方に応じて電気信号を出力する制御装置の出力を受けて燃料の圧力若しくは燃料の温度の少なくともいずれか一方を調整する調整装置を設ける。
【００１０】
また別の発明では、
燃料を燃料貯蔵容器から原動機に導く燃料配管内の燃料圧力と、燃料を燃料貯蔵容器から原動機に導く燃料配管内の燃料の温度との関係が特定の関係になったとき前記燃料配管を流れる燃料の量を調整する燃料量調整装置を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明が実施される実施例の基本構成は以下のとおりである。
【００１２】
常温，大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を供給する燃料供給装置において、低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、燃料貯蔵手段から低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、燃料貯蔵手段から搬送される低沸点燃料を通じる燃料配管と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とを備えており、燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、燃料状態制御手段を用いて、燃料貯蔵手段，燃料搬送手段，燃料配管，燃料リーク防止手段のうち少なくとも何れか１つの状態を制御する。
【００１３】
具体的には、好ましくは、上記燃料供給装置において燃料状態制御手段は、燃料状態検出手段および燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、燃料貯蔵手段，燃料配管，燃料リーク防止手段における温度，圧力，形状のうち少なくとも何れか１つを制御するものである。
【００１４】
さらに以下の各構成を備えていると好適である。
【００１５】
好ましくは、上記燃料供給装置において燃料状態制御手段は、燃料状態検出手段および燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、燃料搬送手段の電圧を制御するものである。
【００１６】
好ましくは、上記燃料供給装置において燃料貯蔵手段の内部に、燃料リーク防止手段を備え、この燃料リーク防止手段は伸縮可能なエラストマであって、該エラストマ内部に低沸点燃料を貯蔵するものである。
【００１７】
さらに好ましくは、上記燃料リーク防止手段は燃料状態検出手段および燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、エラストマ内部の容積を変化させるものである。
【００１８】
好ましくは、上記燃料供給装置は燃料配管の外部に燃料状態制御手段を備えているものである。
【００１９】
好ましくは、燃料状態制御手段は燃料配管に付設された温調器を備えている。
【００２０】
好ましくは、燃料状態制御手段は燃料配管に付設された管を通る冷媒であり、温調器によって温度が制御されるものである。
【００２１】
好ましくは、冷媒は水であり、燃料配管に付設された配管を通じて、内燃機関の冷却水用のラジエータ内を通る水である。
【００２２】
好ましくは、燃料リーク検出手段は燃料配管に備えられた燃料圧力センサと、燃料貯蔵手段に備えられた圧力センサと、燃料配管もしくは燃料貯蔵手段に備えられた燃料温度センサと、燃料貯蔵手段内の低沸点燃料の残量を検出する燃料残量センサと、燃料貯蔵手段内に備えられたエラストマ内部の容積を検出する容積検出センサと、燃料搬送手段とのうち、少なくとも何れか１つによって構成されるものであって、それぞれの出力値およびその演算結果により、燃料リーク量を推定するものである。
【００２３】
好ましくは、燃料リーク検出手段は、燃料配管に備えられた燃料圧力センサと燃料貯蔵手段に備えられた圧力センサと、燃料配管もしくは燃料貯蔵手段に備えられた燃料温度センサと、燃料貯蔵手段内の低沸点燃料の残量を検出する燃料残量センサと、燃料貯蔵手段内に備えられたエラストマ内部の容積を検出する容積検出センサと、燃料搬送手段とのうち、少なくとも何れか１つによって構成されるものであって、それぞれの出力値およびその演算結果により、燃料リーク箇所を推定するものである。
【００２４】
好ましくは、燃料リーク量の推定値が所定値以上の場合は、内燃機関の運転を停止するものである。
【００２５】
好ましくは、燃料リーク量の推定値が所定値以上の場合は、警告音もしくは警告ランプのうち少なくとも何れか１つを発信する燃料リーク警告手段を備えている。
【００２６】
好ましくは、燃料リーク箇所の推定結果を知らせる燃料リーク箇所警告手段を備えている。
【００２７】
好ましくは、低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、燃料貯蔵手段から原動機に低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、燃料貯蔵手段から内燃機関に搬送される低沸点燃料を通じる燃料配管と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、内燃機関の運転を停止する。
【００２８】
好ましくは、低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、燃料貯蔵手段から原動機に低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、燃料貯蔵手段から内燃機関に搬送される低沸点燃料を通じる燃料配管と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、警告音もしくは警告ランプのうち少なくとも何れか１つを発信する燃料系統故障警告手段を備えている。
【００２９】
好ましくは、低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、燃料貯蔵手段から内燃機関に低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、燃料貯蔵手段から内燃機関に搬送される低沸点燃料を通じる燃料配管と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、燃料貯蔵手段または燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、何れの手段が故障したかを知らせる燃料系統故障箇所警告手段を備えている。
【００３０】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図１は本発明の第一の実施例にかかる燃料供給装置の構成および制御概念図を示したものである。本実施例の構成上の特徴は、燃料搬送手段として燃料フィードポンプ６を用い、断熱材１６および温調器１２によって燃料配管１５の温度を制御可能となっているところである。図１中の３は燃料タンクであり、燃料５を貯蔵する手段である。燃料５は常温・大気圧下で気相状態である低沸点燃料であり、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス），ＬＰＧ（液化石油ガス），ＤＭＥ（ジメチルエーテル）などである。燃料タンク３内にはエラストマ膜４を備えている。このエラストマ膜４は伸縮可能な性質を持ち、膜内に低沸点燃料５を貯蔵することで、低沸点燃料５が気化する際に体積が増加して圧力が上昇しても、エラストマ膜４の弾性により圧力吸収して、燃料タンク３外へのリークを防止することができる。また、燃料タンク３には外部から燃料を供給するための燃料供給口２，燃料を搬送するフィードポンプ６，燃料の残量を検出する燃料残量センサ７，燃料タンク３内の圧力を検出する圧力センサ８，エラストマ膜４の伸縮量を検出するセンサ１０を備えている。センサ１０は好ましくはひずみ式センサであり、エラストマ膜４の伸縮によってセンサ１０上の電気抵抗値が変化することで、エラストマ膜４の伸縮量を検出することができるものである。２２は電磁式バルブであり、電磁式バルブ制御器１１を用いて燃料タンク３と燃料配管１５の間の燃料流量を制御するものであり、燃料リーク時やフェール時にはその間の燃料を遮断することもできる。これらの制御方法については後述することとする。１６は断熱材であり、燃料配管１５を外部の熱から防御し、燃料配管１５での燃料気化を防止するものである。なお、燃料配管１５が断熱仕様である場合には、断熱材１６は特に必要とするものではない。１２は温調器であり、燃料配管１５の温度を制御するものである。１３は燃圧センサ、１４は燃温センサであり、燃料配管１５を通る燃料の燃料圧力および温度を検出するものである。これら燃圧センサ１３および燃温センサ１４の設置場所については特に規定するものではないが、燃圧センサ１３と燃温センサ１４の位置関係はなるべく近づいていることが好ましい。１９は原動機であり、好ましくはポンプ１７を備え、ポンプ１７によって昇圧された燃料は、インジェクタ２０を介して、燃焼室１８内に直接噴射する内燃機関である。ただし、本実施例のポイントは、低沸点燃料５を燃料タンク３から原動機１９に搬送するまでの燃料供給装置にあるため、原動機の運転形式（内燃機関，外燃機関，燃料電池）や原動機の構成（ポンプ１７の有無など）については、特に規定するものではない。以降、原動機１９は内燃機関であるものとして実施例を記す。１はエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと記す）であり、原動機１９の運転状態などを制御するものである。本実施例においては、燃料タンク３や燃料配管１５において、上記のセンサ値から燃料状態（気相，液相），燃料リーク量，燃料リーク箇所を検出もしくは推定し、燃料状態を制御するための決定および演算を行っている。またこの結果に基づいて、フィードポンプ６，電磁式バルブ制御器１１，温調器１２を用いて、燃料タンク３内および燃料配管１５内の燃料状態を制御する。以降、本実施の形態における燃料状態の制御方法について、図２〜図６を用いて説明する。
【００３２】
図２には本発明の第一の実施例における、原動機１９（ここでは内燃機関）が運転時の燃料状態制御フローチャートについて示す。図２より、まず原動機１９が運転中はフィードポンプ６から所定圧力によって燃料５をフィードする（ブロック１００１）。このフィード圧力は運転条件や外気条件、また燃温センサ１４の出力値などに応じて、予めＥＣＵ１に書き込まれているマップ内の目標フィード圧力値を用いる。次に、燃料配管１５中の燃料圧力・温度を燃圧センサ１３および燃温センサ１４によって検出し、燃料タンク３内の情報として燃料残量センサ７，圧力センサ８，エラストマ膜の伸縮センサ１０の出力値をそれぞれ読み込む（ブロック１００２）。このとき、目標フィード圧力値と燃料配管１５中の燃圧センサの値を比較し、フィードポンプの出力値が目標フィード圧力値となるようにフィードバック制御する。次に燃料の状態について判定を行い（ブロック１００３）、気化燃料存在時には目標フィード圧力を高くする（ブロック１００４）。それでも気化燃料が存在する場合には、さらに温調器１２を動作して燃料配管１５を冷却する（ブロック１００５）。またブロック１００３での結果、燃料リークを検出した場合は、フィードポンプの圧力を低下させ（ブロック１００６）、この原動機１９が車両，定置式発電機，定置式圧縮冷凍機などに搭載されている場合には、車両のユーザに警告音もしくは警告光を発する（ブロック１００７）。このときの燃料リーク量が多い場合、またはフィードポンプ圧力を低下してもリーク量が所定値以上であれば、ユーザに警告後に電磁式バルブ２２を閉じて燃料供給をストップして原動機を停止する（ブロック１００８）。このとき原動機１９が車両でかつハイブリッド自動車などのように、原動機１９の他にモータによって装置を駆動するシステムを有している場合には、原動機１９への燃料供給を停止してモータ駆動により装置を動作してもよい。また燃料タンク３内の燃料状態については、ブロック１００２で読み込んだ燃料残量センサ７，エラストマ膜の伸縮センサ１０の出力値から燃料タンク３内の気相容積および液相容積を推定し（ブロック１００９）、燃料タンク３内の目標圧力値Ｐｆｔを演算する（ブロック１０１０）。この値と圧力センサ８の出力値Ｐｆｒを比較し（ブロック１０１１）、２つの値の差（Ｐｆｒ−Ｐｆｔ）が所定値以上の場合は、推定される気相容積より実際の気相容積が小さい、すなわち燃料リークが発生していると判定し（ブロック１０１２）、ブロック１００７に進んで以降の制御を行う。好ましくは、ブロック１００７では、燃料リーク箇所を燃料タンク３内，燃料配管１５内に区別して警告するものである。
【００３３】
図３に目標フィード圧力値と燃圧センサの出力値の関係について示す。図３に示すように目標フィード圧力値に対する燃圧センサの出力値は、（ａ）通常運転時（異常なし）、（ｂ）配管中における気化燃料存在時、（ｃ）燃料リーク時、でそれぞれ異なる。（ａ）の通常運転時、すなわち燃料供給系統に異常のない場合には目標フィード圧力値と燃圧センサ値はほぼ同じになるのに対し、（ｂ）気化燃料存在時には出力値のばらつきが発生し、（ｃ）リーク時には目標フィード圧力値に届かない。すなわちこれらの関係から、的確に燃料状態を判定することができ、燃料配管１５中での燃料気化や燃料リークの影響を軽減またはなくすことができる。
【００３４】
図４に原動機始動時の目標フィード圧力値と燃圧センサの出力値の関係について示す。原動機１９を始動させるためにキーＯＮすると、フィードポンプが動作し燃圧が立ち上がる。この図から燃料配管１５中に気化領域の有無によって、燃圧立ち上がり時の特性が異なることがわかる。
【００３５】
図５に原動機始動時の制御フローチャートを示す。図４に示した燃圧立ち上がり特性を利用して、燃料配管１５中に気化領域が存在すると判定されると（ブロック１０１４）、目標フィード圧力を高くする（ブロック１０１５）。それでも気化燃料が存在する場合には、さらに温調器１２を動作して燃料配管１５を冷却する（ブロック１０１６）。
【００３６】
図６は本発明の燃料供給装置における燃料配管１５および温調器などの冷却構造の構成例について示している。（ａ）は温調器としてラジエータ２４を用い、冷却した水を燃料配管１５と一体構造としたものである。このラジエータ２４は原動機１９の冷却水用として用いられているものを流用してもよいが、原動機の冷却水温は通常８０℃前後まで上昇するため、燃料配管１５の冷却用配管は原動機の冷却水用配管とは別に設けることが望ましい。（ｂ）は温調器１２としてクーラなどを設置し、クーラなどによって冷却される冷媒の配管２５と燃料配管１５と一体構造としたものである。これによって、燃料配管１５の温度管理がより精密に行えるという利点がある。（ｃ）は温調器１２としてクーラなどを設置し、冷媒を空気としてこの空気を断熱材１６と燃料配管１５の間に流すものである。空気は液相の冷媒に比べて熱容量が小さいことから、燃料配管１５や温調器１２との熱交換がスムーズに行えるため、（ａ）および（ｂ）の構造に比べて、より精密かつ高応答な温度管理を行えるという利点がある。
【００３７】
すなわち、本発明の第一の実施形態を用いることで、低沸点燃料を用いた場合の燃料タンク３内および燃料配管１５内での燃料気化およびリークを的確に検出して、その影響を軽減またはなくすことができるものである。ここで本実施の形態において、温調器１２，ラジエータ２４，断熱材１６のような構造がなくとも、燃料タンク３内のフィードポンプ６のみの制御でも、精度および適用範囲は下がるものの、燃料供給装置として成立するということは上記までの説明から自明である。
【００３８】
図７は本発明の第二の実施例にかかる燃料供給装置の構成および制御概念図を示したものである。本実施例の構成上の特徴は、燃料搬送手段として燃料タンク３内に、第一の実施例で示したフィードポンプ６に代わって、圧力制御器９を用いているところである。この圧力制御器９は、燃料タンク３内を大気圧より高圧に保ち（好ましくは５ｋｇｆ／ｃｍ２以上）、同時に燃料搬送も可能となるため、システムとして低コスト型といえるものである。それ以外の基本的な構成は第一の実施例と同じである。以降、本実施例における燃料状態の制御方法について、図８〜図１１を用いて説明する。
【００３９】
図８に本発明の第二の実施例における、原動機１９（ここでは内燃機関）が運転時の燃料状態制御フローチャートについて示す。図８より、まず原動機が運転中は圧力制御器９を用いて所定圧力（好ましくは５ｋｇｆ／ｃｍ２以上）によって燃料５をフィードする（ブロック１１０１）。この圧力は運転条件や外気条件、また燃温センサ１４の出力値などに応じて、予めＥＣＵ１に書き込まれているマップ内の目標フィード圧力値を用いる。次に、燃料配管１５中の燃料圧力・温度を燃圧センサ１３および燃温センサ１４によって検出し、燃料タンク３内の情報として燃料残量センサ７，圧力センサ８，エラストマ膜の伸縮センサ１０の出力値をそれぞれ読み込む（ブロック１１０２）。このとき、圧力制御器９の目標圧力値と燃料配管１５中の燃圧センサの値を比較し、圧力制御器９の出力値が目標フィード圧力値となるようにフィードバック制御する。次に燃料状態について判定を行い（ブロック１１０３）、気化燃料存在時には目標圧力値を高くする（ブロック１１０４）。それでも気化燃料が存在する場合には、さらに温調器１２を動作して燃料配管１５を冷却する（ブロック１１０５）。またブロック１１０３での結果、燃料リークを検出した場合は、圧力制御器９の圧力を低下させ（ブロック１１０６）、この原動機１９が車両に搭載されている場合には、車両のユーザに警告音もしくは警告光を発する（ブロック１１０７）。このときの燃料リーク量が多い場合、またはフィードポンプ圧力を低下してもリーク量が所定値以上であれば、ユーザに警告後に電磁式バルブ２２を閉じて燃料供給をストップして、原動機を停止する（ブロック１１０８）。このとき原動機１９が車両でかつハイブリッド自動車などのように、原動機１９の他にモータによって装置を駆動するシステムを有している場合には、原動機１９への燃料供給を停止してモータ駆動により装置を動作してもよい。また燃料タンク３内の燃料状態については、圧力制御器９の出力値Ｐｆｔ（指令値Ｐｆｔ）と圧力センサ８の出力値Ｐｆｒを比較し（ブロック１１０９）、２つの値の差（Ｐｆｔ−Ｐｆｒ）が所定値以上の場合は、推定される気相容積より実際の気相容積が小さい、すなわち燃料リークが発生していると判定し（ブロック１１１２）、ブロック１１０７に進んで以降の制御を行う。好ましくは、ブロック１１０７では、燃料リーク箇所を燃料タンク３内，燃料配管１５内に区別して警告するものである。このとき、圧力制御器９による加圧範囲は、エラストマ膜４の保護の観点から、伸縮センサ１０の出力値が所定値以内であるように制御する。
【００４０】
図９に圧力制御器９の目標圧力値と燃圧センサの出力値の関係について示す。図９に示すように目標圧力値に対する燃圧センサの出力値は、（ａ）通常運転時（異常なし）、（ｂ）配管中における気化燃料存在時、（ｃ）燃料リーク時、でそれぞれ異なる。（ａ）の通常運転時、すなわち燃料供給系統に異常のない場合には目標圧力値と燃圧センサ値はほぼ同じになるのに対し、（ｂ）気化燃料存在時には出力値のばらつきが発生し、（ｃ）リーク時には目標圧力値に届かない。すなわちこれらの関係から、的確に燃料状態を判定することができ、燃料配管
１５中での燃料気化や燃料リークの影響を軽減またはなくすことができる。
【００４１】
図１０に原動機始動時の目標圧力値と燃圧センサの出力値の関係について示す。原動機１９を始動させるためにキーＯＮすると、図のように電磁式バルブ２２を開いて燃料５を燃料配管１５中に送り込み、燃圧が立ち上がる。この図から燃料配管１５中に気化領域の有無によって、燃圧立ち上がり時の特性が異なることがわかる。
【００４２】
図１１に原動機始動時の制御フローチャートを示す。図１０に示した燃圧立ち上がり特性を利用して、燃料配管１５中に気化領域が存在すると判定されると（ブロック１１１４）、圧力制御器９の目標圧力値を高くする（ブロック１１１５）。それでも気化燃料が存在すると判定される場合には、さらに温調器１２を動作して燃料配管１５を冷却する（ブロック１１１６）。
【００４３】
すなわち、本発明の第二の実施形態を用いることで、低沸点燃料を用いた場合の燃料タンク３内および燃料配管１５内での燃料気化および燃料リークを的確に検出して、その影響を軽減またはなくすことができるものである。ここで本実施の形態において、温調器１２，ラジエータ２４，断熱材１６のような構造がなくとも、燃料タンク３内の圧力制御器９のみの制御でも、精度および適用範囲は下がるものの、燃料供給装置として成立する。
【００４４】
なお、内燃機関を搭載した装置とは、車両，定置式発電機，定置式圧縮冷凍機を含む。
【００４５】
また気化およびリークを防止するための燃料タンクや燃料配管などの構造改良と併用するとさらに効果的である。
【００４６】
本発明における実施態様を整理すると以下のとおりである。
【００４７】
（実施態様１）
請求項１１もしくは１２の何れかに記載のものにおいて、燃料状態制御手段は、前記燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、前記燃料搬送手段の電圧を制御するものである。
【００４８】
（実施態様２）
実施態様１において、前記燃料貯蔵手段の内部に、前記燃料リーク防止手段を施している。
【００４９】
（実施態様３）
実施態様２において、前記燃料リーク防止手段は伸縮可能なエラストマであって、該エラストマ内部に前記低沸点燃料を貯蔵する。
【００５０】
（実施態様４）
実施態様２又は３のいずれかにおいて、前記燃料リーク防止手段は伸縮可能なエラストマであって、前記燃料状態検出手段および前記燃料リーク検出手段の検出結果に応じて、前記エラストマ内部の容積を変化させる。
【００５１】
（実施態様５）
実施態様１乃至４において、前記燃料配管の外部に、前記燃料状態制御手段を施している。
【００５２】
（実施態様６）
実施態様５において、前記燃料状態制御手段は、前記燃料配管に併設された温調器である。
【００５３】
（実施態様７）
実施態様６において、前記燃料状態制御手段は、前記燃料配管に併設された管を通る冷媒である。
【００５４】
（実施態様８）
実施態様７において、前記冷媒は前記温調器によって温度を制御されたものである。
【００５５】
（実施態様９）
実施態様７又は８において、前記冷媒は水であり、前記燃料配管に併設された前記配管を通じて、前記内燃機関の冷却水用のラジエータ内を通る。
【００５６】
（実施態様１０）
実施態様１乃至９において、前記燃料リーク検出手段は、前記燃料配管に備えられた燃料圧力センサと、前記燃料貯蔵手段に備えられた圧力センサと、前記燃料配管もしくは前記燃料貯蔵手段に備えられた燃料温度センサと、前記燃料貯蔵手段内の前記低沸点燃料の残量を検出する燃料残量センサと、前記燃料貯蔵手段内に備えられたエラストマ内部の容積を検出する容積検出センサと、前記燃料搬送手段とのうち、少なくとも何れか１つによって構成されるものであって、それぞれの出力値およびその演算結果により、燃料リーク量を推定するものである。
【００５７】
（実施態様１１）
実施態様１乃至１０において、前記燃料リーク検出手段は、前記燃料配管に備えられた燃料圧力センサと、前記燃料貯蔵手段に備えられた圧力センサと、前記燃料配管もしくは前記燃料貯蔵手段に備えられた燃料温度センサと、前記燃料貯蔵手段内の前記低沸点燃料の残量を検出する燃料残量センサと、前記燃料貯蔵手段内に備えられたエラストマ内部の容積を検出する容積検出センサと、前記燃料搬送手段とのうち、少なくとも何れか１つによって構成されるものであって、それぞれの出力値およびその演算結果により、燃料リーク箇所を推定するものである。
【００５８】
（実施態様１２）
実施態様１１において、燃料リーク量の推定値が所定値以上の場合は、前記内燃機関の運転を停止する。
【００５９】
（実施態様１３）
実施態様１１において、燃料リーク量の推定値が所定値以上の場合は、前記内燃機関を搭載した装置のユーザに警告音もしくは警告ランプのうち少なくとも何れか１つを発信する燃料リーク警告手段を備えている。
【００６０】
（実施態様１４）
実施態様１乃至１１において、燃料リーク箇所警告手段を備えていること、
を特徴とする請求項１４に記載の燃料供給装置。
【００６１】
（実施態様１５）
請求項２において、前記低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、前記燃料貯蔵手段から内燃機関に前記低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、前記燃料貯蔵手段から前記内燃機関に搬送される前記低沸点燃料を通じる燃料配管と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、前記内燃機関の運転を停止する。
【００６２】
（実施態様１６）
請求項２において、前記低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、前記燃料貯蔵手段から内燃機関に前記低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、前記燃料貯蔵手段から前記内燃機関に搬送される前記低沸点燃料を通じる燃料配管と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、前記内燃機関を搭載した装置のユーザに警告音もしくは警告ランプのうち少なくとも何れか１つを発信する燃料系統故障警告手段を備えている。
【００６３】
（実施態様１７）
請求項２において、前記低沸点燃料を貯蔵する燃料貯蔵手段と、前記燃料貯蔵手段から内燃機関に前記低沸点燃料を搬送する燃料搬送手段と、前記燃料貯蔵手段から前記内燃機関に搬送される前記低沸点燃料を通じる燃料配管と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを防止する燃料リーク防止手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における前記低沸点燃料のリークを検出する燃料リーク検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を検出する燃料状態検出手段と、前記燃料貯蔵手段または前記燃料配管における燃料状態を制御する燃料状態制御手段とのうち、少なくとも何れか１つの手段が故障した場合には、何れの手段が故障したかを推定して、前記内燃機関を搭載した装置のユーザに、その推定結果を知らせる燃料系統故障箇所警告手段を備えている。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の燃料供給装置は、常温・大気圧下で気相状態にある低沸点燃料を用いた場合の燃料貯蔵容器や燃料配管中における燃料気化および燃料リークの状態に応じて燃料状態を制御することで、燃料気化および燃料リークを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例における燃料供給装置の構成および制御概念図。
【図２】本発明の第一実施例における原動機運転時の燃料状態制御フローチャート。
【図３】本発明の第一実施例における目標フィード圧力値と燃圧センサの出力値の関係図。
【図４】本発明の第一実施例における原動機始動時の目標フィード圧力値と燃圧センサの出力値の関係図。
【図５】本発明の第一実施例における原動機始動時の制御フローチャート。
【図６】本発明の燃料供給装置における燃料配管および温調器の冷却構造の構成例。
【図７】本発明の第二実施例における燃料供給装置の構成および制御概念図。
【図８】本発明の第二実施例における原動機運転時の燃料状態制御フローチャート。
【図９】本発明の第二実施例における圧力制御器の目標圧力値と燃圧センサの出力値の関係図。
【図１０】本発明の第二実施例における原動機始動時の目標圧力値と燃圧センサの出力値の関係図。
【図１１】本発明の第二実施例における原動機始動時の制御フローチャート。
【符号の説明】
１…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２…燃料供給口、３…燃料タンク（燃料貯蔵手段）、４…エラストマ膜、５…燃料（常温，大気圧下で気相状態）、６…フィードポンプ（燃料搬送手段）、７…燃料残量センサ、８…圧力センサ、９…圧力制御器、１１…電磁バルブ制御器、１２…温調器、１３…燃圧センサ、１４…燃温センサ、１５…燃料配管、１６…断熱材、１７…ポンプ、１８…燃焼室、１９…原動機、２０…インジェクタ、２２…電磁式バルブ、２４…ラジエータ（冷却装置）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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