(57)【要約】【課題】充填時間の短縮化、簡素化を図ることができるジメチルエーテルエンジン搭載車両を提供する。【解決手段】ジメチルエーテル燃料を燃料とするエンジン２が搭載されたジメチルエーテルエンジン搭載車両１において、ジメチルエーテル燃料が貯蔵される燃料タンク３と、上記燃料タンク３に外部充填設備４からジメチルエーテル燃料を導入するための導入ライン５と、その導入ライン５とは別に上記燃料タンク３に接続され、上記燃料タンク３内の気化したジメチルエーテル燃料を上記外部充填設備４に排出するための脱圧ライン６とを備えたものである。【選択図】図１
2007262903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジメチルエーテル燃料を燃料とするエンジンが搭載されたジメチルエーテルエンジン搭載車両において、
ジメチルエーテル燃料が貯蔵される燃料タンクと、上記燃料タンクに外部充填設備からジメチルエーテル燃料を導入するための導入ラインと、その導入ラインとは別に上記燃料タンクに接続され、上記燃料タンク内の気化したジメチルエーテル燃料を上記外部充填設備に排出するための脱圧ラインとを備えたことを特徴とするジメチルエーテルエンジン搭載車両。
【請求項２】
上記脱圧ラインは、上記ジメチルエーテルエンジンから上記燃料タンクにジメチルエーテル燃料を戻すための燃料戻りラインと、その燃料戻りラインを上記外部充填設備に連通すべく該燃料戻りラインに接続された排出ラインとにて構成された請求項１記載のジメチルエーテルエンジン搭載車両。
【請求項３】
上記脱圧ラインは、上記燃料タンクに上記導入ラインを通じてジメチルエーテル燃料を充填する際に、常に開放されて上記外部充填設備に連通される請求項１または２記載のジメチルエーテルエンジン搭載車両。
【請求項４】
上記脱圧ラインは、上記燃料タンクに上記導入ラインを通じてジメチルエーテル燃料を充填する際に、上記燃料タンク内の気化したジメチルエーテル燃料の圧力が、一定閾値以下のとき閉塞され、上記一定閾値を超えるとき開放されて上記外部充填設備に連通される請求項１または２記載のジメチルエーテルエンジン搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジメチルエーテル燃料を燃料とするエンジンが搭載されたジメチルエーテルエンジン搭載車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥという）を燃料とするエンジンが搭載されたジメチルエーテルエンジン搭載車両（以下、ＤＭＥ自動車という）にＤＭＥ燃料を充填する方法として、現在研究段階であるが、重力差による方法、ポンプ加圧による方法、窒素加圧による方法などが検討されている。
【０００３】
重力差を用いた充填方法では、ＤＭＥ燃料の比重（２０℃において０．６６）が小さいことから、充填圧ΔＰを得るために、かなりの高さ（ΔＰ＝０．２ＭＰａとすると３０ｍ）までＤＭＥ燃料をリフトする必要がある。また、充填所の充填用タンクにＤＭＥ燃料を充填する場合、重力差のためにポンプ加圧などが必要となり、充填所に関しても立地上限定されたものとなってしまう。
【０００４】
ポンプ加圧による充填方法では、その充填処理量にもよるが、一般に、充填所は高圧ガス保安法適用の第一種製造所となるため、保安のために考慮すべき項目が多く、充填所普及のための障害が多い。
【０００５】
窒素加圧による充填方法は、充填所を高圧ガス保安法の第二種製造所として適用可能であり、充填所普及のためには望ましい方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１７６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した窒素加圧による充填方法は、ポンプ加圧などに比較して充填圧が低いため、ＤＭＥ燃料の充填に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００８】
以下、この点について詳述する。
【０００９】
充填方法として窒素ガスによる加圧方法を用いた場合、充填圧力（窒素加圧圧力）は１ＭＰａ未満であり、比較的低い。
【００１０】
その充填圧力にてＤＭＥ燃料をＤＭＥ自動車の燃料タンクに充填すると、ＤＭＥ燃料が充填されるにつれ、燃料タンク内の気相内圧力が上昇し、その気相内圧力と充填圧力との差が小さくなる。その結果、充填流量は低下してしまう。
【００１１】
そこで、過充填防止装置（作動は、充填率８０〜８５％）が作動する前、つまり、充填が完了する前に、燃料タンクの気相内圧力を一度脱圧しなければならない。
【００１２】
その脱圧の方法としては、充填ノズルを一度はずし気相を大気放散系統につなぎなおす方法や、充填ノズル側に設けた３方弁により気相を大気放散する方法がある。
【００１３】
充填ノズル側に３方弁を設けた装置としては、例えば、図３に示すようなものが考えられる。
【００１４】
図３に示すように、燃料タンク８１には、燃料を導入する配管８２が設けられ、その配管８２は、一端が燃料タンク８１内の気相にて開口し、他端がカップリング８３を介して充填所８５の充填ノズル８４に接続される。その充填ノズル８４には、燃料タンク８１を、充填所８５の外部タンク８６、あるいは大気放散系統８７に連通するための３方弁８８が設けられる。
【００１５】
ＤＭＥ燃料を充填するときには、基本的に、３方弁８８を導入側に設定して燃料タンク８１を外部タンク８６に連通させ、燃料タンク８６内の気相内圧力が高まったときに、３方弁８８を脱圧側に切り替えて燃料タンク８１を大気放散系統８７に連通させるようにしている。
【００１６】
このように、図３の装置では、ＤＭＥ燃料の充填と脱圧とを、３方弁８８を切り替えて個別に行う必要があるので、充填時間の短縮化、簡素化が図れないという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、充填時間の短縮化、簡素化を図ることができるジメチルエーテルエンジン搭載車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明は、ジメチルエーテル燃料を燃料とするエンジンが搭載されたジメチルエーテルエンジン搭載車両において、ジメチルエーテル燃料が貯蔵される燃料タンクと、上記燃料タンクに外部充填設備からジメチルエーテル燃料を導入するための導入ラインと、その導入ラインとは別に上記燃料タンクに接続され、上記燃料タンク内の気化したジメチルエーテル燃料を上記外部充填設備に排出するための脱圧ラインとを備えたものである。
【００１９】
好ましくは、上記脱圧ラインは、上記ジメチルエーテルエンジンから上記燃料タンクに上記導入ラインを通じてジメチルエーテル燃料を戻すための燃料戻りラインと、その燃料戻りラインを上記外部充填設備に連通すべく該燃料戻りラインに接続された排出ラインとにて構成されたものである。
【００２０】
上記脱圧ラインは、上記燃料タンクに上記導入ラインを通じてジメチルエーテル燃料を充填する際に、常に開放されて上記外部充填設備に連通されるものでもよい。
【００２１】
上記脱圧ラインは、上記燃料タンクに上記導入ラインを通じてジメチルエーテル燃料を充填する際に、上記燃料タンク内の気化したジメチルエーテル燃料の圧力が、一定閾値以下のとき閉塞され、上記一定閾値を超えるとき開放されて上記外部充填設備に連通されるものでもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、充填時間の短縮化、簡素化を図ることができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
本実施形態のジメチルエーテルエンジン搭載車両（以下、ＤＭＥ自動車という）は、例えば、窒素などの不活性ガスの加圧による比較的充填圧の低い充填方法にて、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥという）燃料が充填される車両などに適用される。なお、ＤＭＥ燃料の充填は、充填所などの外部充填設備により行われる。
【００２５】
まず、図１に基づきその外部充填設備について説明する。
【００２６】
図１に示すように、外部充填設備４は、窒素加圧によりＤＭＥ燃料をＤＭＥ自動車１に移送するものであり、外部タンク４１のＤＭＥ燃料をＤＭＥ自動車１に供給するための充填ライン４２と、ＤＭＥ自動車１内の気化したＤＭＥ燃料（以下、ＤＭＥ燃料ガスという）を回収するための圧抜きライン４３とが設けられる。圧抜きライン４３は、例えば、回収したＤＭＥ燃料ガスを大気に放散する大気放散系統４４や、回収タンク（図示せず）などに接続される。
【００２７】
次に、図１に基づき本実施形態のＤＭＥ自動車を説明する。
【００２８】
ＤＭＥ自動車１は、ジメチルエーテル燃料を燃料とするエンジン２（例えば、ディーゼルエンジン）が搭載されたものであり、ＤＭＥ燃料が貯蔵される燃料タンク３と、上記燃料タンク３に外部充填設備４からＤＭＥ燃料を導入するための導入ライン５と、その導入ライン５とは別に上記燃料タンク３に接続され、上記燃料タンク３内のＤＭＥ燃料ガスを上記外部充填設備４に排出するための脱圧ライン６とを備える。
【００２９】
エンジン２は、燃料タンク３に貯留されたＤＭＥ燃料を加圧するための高圧ポンプ２１と、その高圧ポンプ２１にて加圧されたＤＭＥ燃料を一時貯留するコモンレール２２と、そのコモンレール２２から供給された加圧ＤＭＥ燃料を燃焼室（図示せず）に噴射するインジェクタ２３とを備える。
【００３０】
高圧ポンプ２１とコモンレール２２とを連通する配管２１１には、その配管２１１を開閉するための電磁弁２１２が設けられる。また、高圧ポンプ２１には、内部のＤＭＥ燃料の温度を検出する高圧ポンプギャラリー温度センサー２１３が設けられる。
【００３１】
エンジン２と燃料タンク３との間には、燃料タンク３からエンジン２にＤＭＥ燃料を供給するための燃料供給ライン７と、エンジン２にて不要となった（もしくは、リークした）ＤＭＥ燃料をエンジン２から燃料タンク３に戻すための燃料戻りライン６１が設けられる。
【００３２】
燃料供給ライン７は、上流端が燃料タンク３に接続され、下流端が高圧ポンプ２１に接続される。その燃料供給ライン７には、上流側から順に、ＤＭＥ燃料をエンジン２の高圧ポンプ２１に圧送する２次ポンプ７１と、高圧ポンプ２１入口の圧力を検出する高圧ポンプ入口圧力センサー７２とが設けられる。
【００３３】
燃料戻りライン６１は、上流端がコモンレール２２の電磁弁２２１に接続されると共に、下流端が燃料タンク３に接続され、その両端間にインジェクタ２３が接続される。
【００３４】
また、燃料戻りライン６１には、高圧ポンプ２１とコモンレール２２とが、各リリーフ弁２１４、２２２を介して各々接続される。それらリリーフ弁２１４、２２２は、基本的には閉塞され、高圧ポンプ２１（またはコモンレール２２）の内部のＤＭＥ燃料の圧力が過度に上昇したときのみ開放されるようになっている。
【００３５】
高圧ポンプ２１よりも下流側の燃料戻りライン６１には、緊急遮断弁６１１が設けられる。
【００３６】
燃料タンク３には、燃料供給ライン７、燃料戻りライン６１、および導入ライン５が各々接続され、その燃料タンク３内に、燃料を燃料供給ライン７に圧送するインタンクポンプ３１が設けられる。
【００３７】
燃料タンク３内は、貯蔵されたＤＭＥ燃料からなる液相３２と、ＤＭＥ燃料の一部が気化してなる気相３３とが形成され、下部側に液相３２が位置し上部側に気相３３が位置する。
【００３８】
インタンクポンプ３１は、燃料タンク３内の底部に配置され、吸入口が燃料タンク３内の液相３２にて開口する。インタンクポンプ３１の吐出口には、取出し管３１１に接続され、その取出し管３１１は取出しバルブ３１２を介して燃料供給ライン７に接続される。
【００３９】
燃料タンク３内には、充填管３４と液戻り管３５と各々設けられる。充填管３４は、入口端が充填バルブ３４１を介して導入ライン５に接続され、出口端が燃料タンク３内の気相３３にて開口する。液戻り管３５は、一端が液戻りバルブ３５１を介して燃料戻りライン６１に接続され、他端が燃料タンク３内の気相３３にて開口する。
【００４０】
また、燃料タンク３には、気相３３の圧力が過度に上昇したときに、気相３３のＤＭＥ燃料ガスを放出するための安全弁３６が設けられる。
【００４１】
導入ライン５には、その導入ライン５を外部充填設備４の充填ライン４２に接続するための充填カップリング５１が設けられる。その充填カップリング５１は、燃料タンク３から導入ライン５へのＤＭＥ燃料の逆流を防止する逆止弁５１１を有する。充填カップリング５１は、例えば、クイックカップリングなどが考えられる。
【００４２】
さて、以上のように構成されたＤＭＥ自動車１の燃料系統において、本実施形態では、ＤＭＥ燃料の充填時間の短縮化を図るべく、導入ライン５から燃料タンク３へＤＭＥ燃料を導入するときに、その導入と同時に燃料タンク３の気相３３を脱圧するための脱圧ライン６が設けられている。
【００４３】
本実施形態の脱圧ライン６は、上記燃料戻りライン６１と、その燃料戻りライン６１を外部充填設備４に連通すべく該燃料戻りライン６１に接続された排出ライン６２とにて構成される。
【００４４】
排出ライン６２は、一端が緊急遮断弁６１１と液戻りバルブ３５１との間の燃料戻りライン６１に接続される。排出ライン６２の他端には、排出ライン６２を外部充填設備４の圧抜きライン４３に接続するための脱圧カップリング６３が設けられる。
【００４５】
その脱圧カップリング６３は、外部充填設備４の圧抜きライン４３からＤＭＥ自動車の脱圧ライン６へのＤＭＥ燃料ガスの逆流を防止する逆止弁６３１を有する。脱圧カップリング６３は、例えば、クイックカップリングなどが考えられる。
【００４６】
詳しくは後述するが、以上のように構成された本実施形態の脱圧ライン６は、上記燃料タンク３に導入ライン５を通じてジメチルエーテル燃料を充填する際に、常に開放されて外部充填設備４の大気放散系統４４に連通される。
【００４７】
次に本実施形態のＤＭＥ燃料充填方法を説明する。
【００４８】
本実施形態では、燃料タンク３の気相３３につながれた脱圧ライン６を設け、その脱圧ライン６に外部充填設備４を接続するためのクイックカップリング（脱圧カップリング）６３を設け、窒素加圧にてＤＭＥ燃料を、導入ライン５を通して燃料タンク３内に導入しつつ、燃料タンク３の気相３３内のＤＭＥ燃料ガスを脱圧ライン６を通して排出して脱圧する。
【００４９】
この本実施形態のＤＭＥ燃料充填方法では、充填時間の短縮化が可能となる。
【００５０】
すなわち、図３のようにＤＭＥ燃料を導入する配管８２に３方弁８８を設けて脱圧を行う場合には、導入と脱圧とを３方弁８８にて切り替える必要がある。これに対して、本実施形態では、ＤＭＥ燃料の導入用の導入ライン５とＤＭＥ燃料ガスの排出用の脱圧ライン６とを個別に設けているので、３方弁を設ける必要がなく、かつＤＭＥ燃料を充填しながら同時に燃料タンク３の気相３３を脱圧することができるので、充填時間を短縮することができる。
【００５１】
以下、ＤＭＥ燃料充填方法について詳述する。
【００５２】
まず、ＤＭＥ自動車１の導入ライン５を、充填カップリング５１により、外部充填設備４の充填ライン４２に接続し、かつＤＭＥ自動車１の排出ライン６２（脱圧ライン６）を、脱圧カップリング６３により、外部充填設備４の圧抜きライン４３に接続する。ここで、燃料戻りライン６１の戻りＤＭＥ燃料が圧抜きライン４３に流れないように、脱圧ライン６と圧抜きライン４３とを接続する前に、予め緊急遮断弁６１１を閉弁しておく。
【００５３】
次に、外部充填設備４の外部タンク４１から、充填ライン４２および導入ライン５を通してＤＭＥ燃料を燃料タンク３に移送する。このとき、脱圧ライン６の下流側を、窒素加圧による充填圧よりも低い所定圧（例えば、大気圧）に保持する。具体的には、脱圧ライン６を常に開放して、外部充填設備４の大気放散系統４４や回収タンクなどに連通しておく。
【００５４】
これにより、燃料タンク３内にＤＭＥ燃料が充填されて液相３２の液位が上昇するときに、その液位の上昇に応じて、気相３３のＤＭＥ燃料ガスが排出されるので、気相内圧力の上昇が抑制される。
【００５５】
なお、ＤＭＥ自動車１の通常運転時の燃料回路では、エンジン２内のＤＭＥ燃料の一部が燃料戻りライン６１を通り燃料タンク３の気相３３に戻ることになるが、脱圧ライン６（排出ライン６２）の下流端に設けられた脱圧カップリング６３（クイックカップリング）は逆止弁６３１を有するので、ＤＭＥ燃料が外部へ流出することはない。
【００５６】
このように、本実施形態では、ＤＭＥ燃料を燃料タンク３に導入する導入ライン５とは別に、燃料タンク３からＤＭＥ燃料ガスを排出する脱圧ライン６を設けているので、燃料タンク３の充填と脱圧とを同時に行うことができる。また、図３の装置で必要とされる３方弁８８の切替を省略することができる。
【００５７】
その結果、充填時間の短縮化と簡素化とを図ることができる。
【００５８】
また、燃料戻りライン６１の一部を脱圧ライン６として利用しているので、燃料タンク３まわりの配管の単純化を図ることができる。
【００５９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００６０】
例えば、本実施形態では、燃料戻りライン６１の一部を利用して脱圧ライン６を構成したが、これに限定されず、例えば、燃料戻りライン６１とは別に、燃料タンクに接続された脱圧ラインを設けるようにしてもよい。
【００６１】
また、脱圧ライン６は、上記燃料タンク３にジメチルエーテル燃料を充填する際に、上記燃料タンク３内の気化したジメチルエーテル燃料の圧力が、一定閾値以下のとき閉塞され、上記一定閾値を超えるとき開放されて上記外部充填設備４に連通されるものでもよい。
【００６２】
具体的には、図２に示すように、燃料タンク３に気相内圧力を計測するための気相圧センサ１０１を設け、脱圧ライン６に脱圧ライン６を開閉する脱圧弁（例えば、液戻りバルブ３５１）を設け、その液戻りバルブ３５１を気相圧センサ１０１が計測した気相内圧力が一定閾値以下のとき閉弁し上記一定閾値を超えるとき開弁する制御手段１０２を設けてもよい。
【００６３】
また、排出ライン６２（脱圧ライン）に、常時は排出ライン６２を閉塞し、かつ排出ライン６２の圧力が上記一定閾値を超えるとその排出ライン６２を開放する調圧弁を設けることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明に係る一実施形態によるジメチルエーテルエンジン搭載車両の燃料系統を示す。
【図２】図２は、他の実施形態によるジメチルエーテルエンジン搭載車両の燃料系統を示す。
【図３】図３は、従来のジメチルエーテルエンジン搭載車両の燃料系統を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１  ジメチルエーテルエンジン搭載車両（ＤＭＥ自動車）
２  エンジン
３  燃料タンク
４  外部充填設備
５  導入ライン
６  脱圧ライン
【図１】
2007262903.tif 000003
【図２】
2007262903.tif 000004
【図３】
2007262903.tif 000005