(57)【要約】【課題】調圧室が大気圧に近い状態で水素ガスを補給した後、主止弁を開いた場合に、減圧弁から水素ガスが漏れる恐れのない燃料供給システムを提供すること。【解決手段】第１減圧弁８が、開弁バネ４８により弁座４５方向に押圧される第１ピストン４３を備え、主止弁５が開弁された直後に、第１ピストン４３が傾くことを予測するピストン傾き判定プログラム６２１と、ピストン傾き判定プログラム６２１が、第１ピストン４３が傾くと予測したときに、インジェクタ１４〜１７を駆動するタンク充填後ＩＮＪ制御プログラム６２２を有すること、ピストン傾き判定プログラム６２１は、主止弁５と第１減圧弁８との間の圧力を計測する圧力計３１を備え、主止弁５の閉弁時の圧力（＝主止弁５開弁前の圧力）が、第１減圧弁８の調圧圧力より大きい所定値（調圧値＋α）より小さい場合に、第１ピストン４３が傾くと予測すること、を特徴とする【選択図】        図５
2016131069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料ガスの供給と遮断を行う主止弁と、前記主止弁から供給される前記燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁と、前記減圧弁により減圧された前記燃料ガスの流量を調節するインジェクタとを有する燃料供給システムにおいて、
前記減圧弁が、調圧バネにより弁座方向に押圧されるピストンを備え、
前記主止弁が開弁された直後に、前記ピストンが傾くことを予測するピストン傾き判定手段と、
前記ピストン傾き判定手段が、前記ピストンが傾くと予測したときに、前記インジェクタを駆動する制御手段を有すること、
を特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載する燃料供給システムにおいて、
前記判定手段は、前記主止弁と前記減圧弁との間の圧力を計測する圧力計を備え、前記主止弁の閉弁時の圧力が、前記減圧弁の調圧圧力より大きい所定圧力よりも小さい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、
を特徴とする燃料供給システム。
【請求項３】
請求項２に記載する燃料供給システムにおいて、
前記判定手段は、前記主止弁の開弁時の圧力が所定値よりも大きい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、
を特徴とする燃料供給システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載するいずれか１つの燃料供給システムにおいて、
前記判定手段は、フューエルリッドの開閉を検知するリッドスイッチを備え、前記リッドスイッチが、開閉を検知したときに、前記ピストンが傾くと予測すること、
を特徴とする燃料供給システム。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載するいずれか１つの燃料供給システムにおいて、
前記判定手段が、外気温が−１０℃以下の場合に、前記インジェクタの駆動回数を増加させ、または前記インジェクタの駆動間隔を短くすること、
を特徴とする燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクから燃料ガスの供給と遮断を行う主止弁と、主止弁から供給される燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁により減圧された燃料ガスの流量を調節するインジェクタとを有する燃料供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、特許文献１に記載される燃料電池システムが知られている。この燃料電池システムは、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電を行う燃料電池と、水素ガスを貯留した水素タンクと、水素タンクの水素ガスを燃料電池に供給するための水素供給通路とを備える。水素供給通路には、水素ガスの圧力を２段階に調整するために直列に配置された２個の減圧弁（レギュレータ）と、燃料電池へ供給される水素ガス流量を調節するインジェクタとが設けられる。そして、水素タンクの水素ガスを２個の減圧弁により段階的に減圧し、減圧された燃料ガスをインジェクタにより噴射して燃料電池に供給するようになっている。
【０００３】
減圧弁は、その上流側圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調整する装置であり、一次圧を減圧する機械式の減圧弁より構成される。インジェクタの上流側に２個の減圧弁が直列に配置されることにより、インジェクタの上流側圧力を効果的に低減することができる。これにより、インジェクタの機械的構造の設計自由度を高めることができる。
水素タンク内のガス圧は、０．１ＭＰａ〜９０ＭＰａに変化する。すなわち、水素タンク内のガス圧が下がると、使用者はガスステーションで水素ガスの供給を受けるが、供給後の水素ガスの圧力は、１０ＭＰａ〜９０ＭＰａの間でばらつく。これは、ガソリンの場合と同じで必ずしも満タンにしない場合があるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２３８７３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、水素タンク内のガス圧が０．１ＭＰａに近い状態となり、使用者が水素ステーションで満タンである８０ＭＰａ近くまで水素を補給した後、燃料電池車を駆動させた場合に、次のような問題が発生する。
図８（ａ）に、水素ガスを消費して、水素タンク内のガス圧が０．１ＭＰａに近い状態となっているときの減圧弁８の状態を断面図で示す。図８（ａ）に示すように、調圧室１０内のガス圧はほぼ大気圧であり、ピストン４３は、強い開弁バネ４８により上方に付勢され本体４１の内壁面に当接している。
主止弁を閉じて水素タンク内に水素ガスを約８０ＭＰａまで補給した後、主止弁を開いた状態を図８（ｂ）に示す。矢印の方向に突入圧ＰＴ（約８０ＭＰａ）で水素ガスが調圧室１０に流入する。そうすると、ピストン４３は下降するのだが、図に示すように、傾いてしまう恐れが高い。その理由は、リップシール４２等の摺動抵抗が全周で均一でなく、部分的にステックスリップ現象が生じるためである。
【０００６】
そして、ピストン４３が傾くと、リップシール４２と本体４１の内周面との間に隙間が発生し、この隙間により水素ガスが漏れてしまう問題がある。さらに、リップシール４２と本体４１の内周面との間の隙間から水素ガスが漏れた場合、図９（ａ）に示すように、リップシール４２の端部４２ａが水素ガスにより左右方向から受ける力は等しくなるため、端部４２ａは隙間を維持しつつ動かない。そのため、その隙間から水素ガスが漏れ続ける問題があった。ここで、リップシール４２が正しくシールしている状態を図９の（ｂ）に示す。リップシール４２の両端部４２ａ、４２ｂが共に本体７１の内周面に当接している。
水素タンク内に補給した水素ガスのガス圧が１０ＭＰａ程度ならば、ピストンに掛かる力が比較的小さくてピストンの動きも緩やかであるため、リップシール４２が対応できピストンが傾くことなく、水素ガスの漏れは発生しないが、補給したガス圧が例えば、２０ＭＰａを越えた場合には、ピストンに傾きが発生して水素ガスの漏れが発生する恐れが高い。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決して、調圧室が大気圧に近い状態で水素ガスを補給した後、主止弁を開いた場合に、減圧弁から水素ガスが漏れる恐れのない燃料供給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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料供給システムは、次の構成を有している。
（１）燃料タンクから燃料ガスの供給と遮断を行う主止弁と、主止弁から供給される燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁により減圧された燃料ガスの流量を調節するインジェクタとを有する燃料供給システムであって、減圧弁が、調圧バネにより弁座方向に押圧されるピストンを備え、主止弁が開弁された直後に、ピストンが傾くことを予測するピストン傾き判定手段と、ピストン傾き判定手段が、ピストンが傾くと予測したときに、インジェクタを駆動する制御手段を有すること、を特徴とする。
【０００９】
（２）（１）に記載する燃料供給システムにおいて、前記判定手段は、前記主止弁と前記減圧弁との間の圧力を計測する圧力計を備え、前記主止弁の閉弁時の圧力が、前記減圧弁の調圧圧力より大きい所定値より小さい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、を特徴とする。
（３）（２）に記載する燃料供給システムにおいて、前記判定手段は、前記主止弁の開弁時の圧力が所定値よりも大きい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、を特徴とする。
【００１０】
（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか1つの燃料供給システムにおいて、前記判定手段は、フューエルリッドの開閉を検知するリッドスイッチを備え、前記リッドスイッチが、開閉を検知したときに、前記ピストンが傾くと予測すること、を特徴とする。
（５）（１）乃至（４）に記載するいずれか１つの燃料供給システムにおいて、  前記判定手段が、外気温が−１０℃以下の場合に、前記インジェクタの駆動回数を増加させ、または前記インジェクタの駆動間隔を短くすること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料供給システムは、上記構成を有することにより、次のような作用、効果を有する。
（１）燃料タンクから燃料ガスの供給と遮断を行う主止弁と、主止弁から供給される燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁により減圧された燃料ガスの流量を調節するインジェクタとを有する燃料供給システムであって、減圧弁が、調圧バネにより弁座方向に押圧されるピストンを備え、主止弁が開弁された直後に、ピストンが傾くことを予測するピストン傾き判定手段と、ピストン傾き判定手段が、ピストンが傾くと予測したときに、インジェクタを駆動する制御手段を有すること、を特徴とするので、インジェクタが駆動されると、調圧室の水素ガスのガス圧が低下し、ピストンが強いバネにより上昇する。そして、インジェクタ駆動後、再び調圧室内の水素ガスのガス圧が上がると、ピストンは下降する。ピストンの一連の動作により、リップシールが図９の（ｂ）の状態に戻るため、リップシールの端部と本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００１２】
（２）（１）に記載する燃料供給システムにおいて、前記判定手段は、前記主止弁と前記減圧弁との間の圧力を計測する圧力計を備え、前記主止弁の閉弁時の圧力が、前記減圧弁の調圧圧力より大きい所定値より小さい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、を特徴とするので、水素ガスを補給するために主止弁を閉じた時の圧力が例えば、調圧圧力（３ＭＰａ）より大きい所定圧力（所定圧力は、調圧圧力のバラツキを考慮した値）である４ＭＰａ以下の場合には、ピストンは本体に当接しているか、あるいはピストンは本体に当接しないが、上昇した位置にあるため、主止弁を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁を開いて約８０ＭＰａの高圧のガス圧が調圧室に作用した場合に、ピストンが動くストロークが長い。そのため、その動きの中でピストンが傾く恐れがある。そのため、インジェクタを駆動して、調圧室の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、ピストンに一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシールを図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシールの端部と本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００１３】
ここで、水素ガスを補給するために主止弁を閉じた時の調圧室のガス圧が例えば、調圧圧力（３ＭＰａ）より大きい所定圧力である４ＭＰａ以上ある場合には、ピストンは本体に当接せずに下降した位置にあり、ニードルバルブが閉じているため、主止弁を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁を開いて約８０ＭＰａの高圧のガス圧は、調圧室に作用しない。そのためピストンが傾くことはなく、インジェクタを駆動しなくても、リップシールの端部と本体の内周面との隙間ができず、水素ガスが漏れることがない。
【００１４】
（３）（２）に記載する燃料供給システムにおいて、前記判定手段は、前記主止弁の開弁時の圧力が所定値よりも大きい場合に、前記ピストンが傾くと予測すること、を特徴とするので、主止弁を閉じて水素ガスを補給した時、補給した水素ガスのガス圧が例えば、１０ＭＰａ以上である場合には、主止弁を開いて１０ＭＰａ以上の高圧のガス圧が調圧室に作用するため、ピストンが速く動く中でピストンが傾く恐れがある。そのため、インジェクタを駆動して、調圧室の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、ピストンに一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシールを図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシールの端部と本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００１５】
ここで、水素ガスを補給するために主止弁を開いた時の調圧室のガス圧が例えば、１０ＭＰａ以下である場合には、ピストンの動くスピードが遅いため、主止弁を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁を開いて１０ＭＰａ以下のガス圧が調圧室に作用した場合に、その動きの中で、ピストンの傾きが是正される。そのため、ピストンが傾くことがなく、インジェクタを駆動しなくても、リップシールの端部と本体の内周面との隙間ができなくなり、水素ガスが漏れることがない。
【００１６】
（４）（１）乃至（３）に記載するいずれか１つの燃料供給システムにおいて、判定手段は、フューエルリッドの開閉を検知するリッドスイッチを備え、リッドスイッチが、開閉を検知したときに、ピストンが傾くと予測すること、を特徴とするので、水素ステーションで水素ガスを補給するときには、スタッフがフューエルリッドの開閉を行うので、リッドスイッチによりフューエルリッドの開閉を確認した場合に、水素タンクに水素ガスが充填され、ガス圧が上昇したものと予測して、インジェクタを駆動して、調圧室の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、ピストンに一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシールを図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシールの端部と本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００１７】
（５）（１）乃至（４）に記載するいずれか１つの燃料供給システムにおいて、  前記判定手段が、外気温が−１０℃以下の場合に、前記インジェクタの駆動回数を増加させ、または前記インジェクタの駆動間隔を短くすること、を特徴とするので、極低温状態では、ゴム製のリップシールの動きが悪いため、インジェクタを一度駆動させただけでは、ピストンの傾きが是正できない場合が想定されるが、その場合でも、インジェクタを繰り返し駆動させ、またインジェクタの駆動間隔を短くすれば、リップシールの動きも滑らかになり、リップシールを図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシールの端部と本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態のタンク充填後ＩＮＪ制御方法であるフローチャートを示す図である。
【図２】タンク充填初期判定プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態のタンク充填後ＩＮＪ制御方法であるフローチャートを示す図である。
【図４】第３の実施形態のタンク充填後ＩＮＪ制御方法であるフローチャートを示す図である。
【図５】第４の実施形態のタンク充填後ＩＮＪ制御方法であるフローチャートを示す図である。
【図６】本実施形態における燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図７】高圧減圧弁７の概略構成を示す断面図である。
【図８】減圧弁８の状態を示す断面図である。
【図９】リップシール４２の状態を示す断面図である。
【図１０】燃料電池システムの制御の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明における燃料供給システムに具体化した第１の実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図６に、本実施形態における燃料電池システムを概略構成図により示す。この燃料電池システムは、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池システムは、燃料電池（ＦＣ）１と、水素ボンベ２とを備える。燃料電池１は、燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしてのエアの供給を受けて発電を行うようになっている。燃料電池１で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータに供給されるようになっている。水素ボンベ２は、本発明の燃料タンクの一例に相当し、高圧の水素ガスが蓄えられる。
【００２０】
燃料電池１のアノード側には、本発明の燃料供給システムとして水素供給システムが設けられる。この水素供給システムは、水素ボンベ２から供給先である燃料電池１へ水素ガスを供給するための水素供給通路３と、燃料電池１から導出される水素オフガスを排出するための水素排出通路４とを備える。水素供給通路３は、本発明の燃料供給通路の一例に相当する。水素ボンベ２の直下流の水素供給通路３には、水素ボンベ２から水素供給通路３への水素ガスの供給と遮断を切り替える電磁弁よりなる主止弁５が設けられる。水素排出通路４には、電磁弁よりなる第１切換弁６が設けられる。
【００２１】
主止弁５より下流の水素供給通路３には、水素ガスの圧力を減圧するための高圧減圧弁７が設けられる。高圧減圧弁７は、本発明の減圧装置の一例に相当する。主止弁５と高圧減圧弁７との間の水素供給通路３には、その中の圧力を１次圧Ｐ１として検出するための１次圧センサ３１が設けられる。この１次圧Ｐ１として、例えば「０.１〜９０（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。
【００２２】
高圧減圧弁７は、直列に配置された第１及び第２の減圧弁８，９と、第２減圧弁９の上流側と下流側を連通させる連通路１０と、連通路１０に設けられた内気逆止弁１１とを備え、これらが一つのユニットとして一体的に構成される。第１減圧弁８は、本発明の減圧弁の一例に相当する。
高圧減圧弁７では、第１減圧弁８により減圧された水素ガスの圧力が、第２減圧弁９により更に減圧される、すなわち、水素ガスの圧力が２段階に減圧されるようになっている。
【００２３】
高圧減圧弁７より下流の水素供給通路３には、燃料電池１へ供給される水素ガス流量を調節するための水素流量調節装置１２が設けられる。水素流量調節装置１２は本発明の燃料流量調節手段の一例に相当し、デリバリパイプ１３と複数のインジェクタ１４，１５，１６，１７を含む。デリバリパイプ１３は、水素供給通路３の水素ガスを複数のインジェクタ１４〜１７へ分配するためのものであり、所定の容積を有する。このデリバリパイプ１３には、複数のインジェクタ１４〜１７が並列に接続される。デリバリパイプ１３には、その中の圧力が所定値（例えば「３（ＭＰａ）」）以上になったときに開弁して圧力を抜くための中圧リリーフ弁１８が設けられる。複数のインジェクタ１４〜１７は、通常流量を噴射する第１、第２及び第３のインジェクタ１４〜１６と、通常流量より少ない小流量を噴射する第４インジェクタ１７とを含む。各インジェクタ１４〜１７には、その上流側に作用する水素ガスの圧力であって各インジェクタ１４〜１７の開弁を可能とする開弁圧力が設定される。この実施形態で、各インジェクタ１４〜１７の開弁圧力は、例えば、第１〜第３のインジェクタ１４〜１６の開弁圧力が「３（ＭＰａ）」に設定され、第４インジェクタ１７の開弁圧力が「１０（ＭＰａ）」に設定される。デリバリパイプ１３の直上流の水素供給通路３には、その中の圧力を２次圧Ｐ２として検出するための２次圧センサ３２が設けられる。２次圧Ｐ２として、例えば「１.１〜１.６（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。
【００２４】
各インジェクタ１４〜１７の下流側は、それぞれ水素供給通路３を介して燃料電池１に接続される。各インジェクタ１４〜１７の直下流の水素供給通路３には、その中の圧力を３次圧Ｐ３として検出するための３次圧センサ３３が設けられる。この３次圧Ｐ３として、例えば「０.１〜０.３（ＭＰａ）」の範囲の値を当てはめることができる。３次圧センサ３３より下流の水素供給通路３には、その中の圧力が所定値以上になったときに開弁して圧力を抜くための低圧リリーフ弁１９が設けられる。
この実施形態では、水素流量調節装置１２を構成するデリバリパイプ１３、各インジェクタ１４〜１７、中圧リリーフ弁１８、低圧リリーフ弁１９、２次圧センサ３２、３次圧センサ３３及びそれらをつなぐ配管２０は、一つのユニットとして一体的に構成される。
【００２５】
一方、燃料電池１のカソード側には、燃料電池１にエアを供給するためのエア供給通路２１と、燃料電池１から導出されるエアオフガスを排出するためのエア排出通路２２とが設けられる。エア供給通路２１には、燃料電池１に供給されるエア流量を調節するためのエアポンプ２３が設けられる。エアポンプ２３より下流のエア供給通路２１には、エア圧力Ｐ４を検出するためのエア圧センサ３４が設けられる。エア排出通路２２には、電磁弁よりなる第２切換弁２４が設けられる。
【００２６】
上記構成において、水素ボンベ２から導出される水素ガスは、水素供給通路３を通り、主止弁５、高圧減圧弁７、水素流量調節装置１２を介して燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給された水素ガスは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１から水素オフガスとして水素排出通路４及び第１切換弁６を介して排出される。
また、上記構成において、エアポンプ２３によりエア供給通路２１へ吐出されたエアは燃料電池１に供給される。燃料電池１に供給されたエアは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１からエアオフガスとしてエア排出通路２２及び第２切換弁２４を介して排出される。
【００２７】
この燃料電池システムは、システムの制御手段であるコントローラ４０を備える。コントローラ４０は、燃料電池１へ供給される水素ガスの流れを制御するために、１次圧センサ３１、２次圧センサ３２及び３次圧センサ３３の検出値に基づき、主止弁５、各インジェクタ１４〜１７を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、水素排出通路４の水素オフガスの流れを制御するために、第１切換弁６を制御するようになっている。一方、コントローラ４０は、燃料電池１へ供給されるエアの流れを制御するために、エア圧センサ３４の検出値に基づきエアポンプ２３を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、エア排出通路２２のエアオフガスの流れを制御するために、第２切換弁２４を制御するようになっている。また、コントローラ４０は、燃料電池１の発電に係る電圧値及び電流値をそれぞれ入力するようになっている。
図１０に、燃料電池システムの制御の構成をブロック図で示す。
コントローラ４０は、図１０に示すように、ＣＰＵ６１及びメモリであるＲＯＭ６２を備え、燃料電池１へ供給される水素ガス量及びエア量を制御するために、メモリに記憶された所定の制御プログラムに基づいて各インジェクタ１４〜１７及びエアポンプ２３等を制御するようになっている。
また、図に示すように、コントローラ４０のＲＯＭ６２には、後述する図１から図５のフローチャートに示すピストン傾き判定プログラム６２１、タンク充填後制御プログラム６２２、及びタンク充填初期判定プログラム６２３が記憶されている。また、コントローラ４０には、リッドスイッチ７１、外気温度計７２が接続している。
【００２８】
ここで、高圧減圧弁７について詳しく説明する。図７に、高圧減圧弁７を概略的に断面図により示す。高圧減圧弁７は、本体であるケーシング４１を備え、そのケーシング４１に、第１減圧弁８、第２減圧弁９、前通路３ａ、中通路３ｂ、後通路３ｃ、調圧室１０及び内気逆止弁１１が一体的に設けられて構成される。前通路３ａは、主止弁５の出力ポートに連通し、第１減圧弁８による減圧前の水素ガスが入る空間である。中通路３ｂは、第１減圧弁８による減圧後であって第２減圧弁９による減圧前の水素ガスが入る空間である。後通路３ｃは、第２減圧弁９による減圧後の水素ガスが入る空間である。調圧室１０は、第１減圧弁８で調圧を行う空間である。
【００２９】
ケーシング４１において、その上流側に第１減圧弁８が、その下流側に第２減圧弁９が配置され、第１減圧弁８と第２減圧弁９との間に、調圧室１０、中通路３ｂ、内気逆止弁１１が配置される。内気逆止弁１１は、中通路３ｂを介して後通路３ｃへ向かう水素ガスの流れを許可し、その逆向きの流れを阻止するように、ボール１１１と付勢バネ１１２により構成される。この実施形態で、内気逆止弁１１は、中通路３ｂから後通路３ｃへ向かう水素ガスの圧力がある圧力（開弁圧）より大きい場合に、その水素ガスの流れを許可するようになっている。この実施形態では、内気逆止弁１１の開弁圧は、調圧室１０における水素ガスの通常調整圧力に所定値αを加算した圧力よりも大きくなるように設定される。
【００３０】
第１減圧弁８は、第１シリンダ４２と、第１シリンダ４２に配置された第１ピストン４３と、第１ピストン４３から下方へ延びるロッド４４と、ロッド４４の下端に設けられる弁体４５と、弁体４５に対応して前通路３ａに設けられた弁座４６と、弁体４５をロッド４４及び第１ピストン４３と共に弁体４５が閉じる方向へ付勢する閉弁スプリング４７と、第１ピストン４３をロッド４４及び弁体４５と共に弁体４５が開く方向へ付勢する開弁バネ４８とを含む。第１ピストン４３の外周には、リップシール４２、シール部材４９が設けられる。
従って、第１減圧弁８は、同減圧弁８の上流側の前通路３ａに作用する水素ガスの圧力と、調圧室１０における水素ガスの圧力と、閉弁バネ４７の付勢力と、開弁バネ４８の付勢力とのバランスにより作動し、第１減圧弁８の上流側に作用する水素ガスの圧力を減圧するようになっている。
【００３１】
第２減圧弁９は、第２シリンダ５１と、第２シリンダ５１に配置された第２ピストン５２と、第２ピストン５２と一体に設けられて上方へ延びるチューブ５３と、チューブ５３の上端に対応して中通路３ｂに設けられる弁座５４と、第２ピストン５２をチューブ５３と共にチューブ５３の上端開口５３ａが弁座５４から離間する方向へ付勢する開弁バネ５５とを含む。第２ピストン５２は、中空状に形成され、その中空部５２ａがチューブ５３の中空部５３ａに連通する。第２ピストン５２の外周には、第２シリンダ５１との間にシール部材５６が設けられる。
従って、第２減圧弁９は、同減圧弁９の上流側の中通路３ｂにおける減圧後の水素ガスの圧力と、後通路３ｃにおける水素ガスの圧力と、開弁バネ５５の付勢力とのバランスにより作動し、第２減圧弁９の上流側に作用する水素ガスの圧力を更に減圧するようになっている。
【００３２】
次に、本発明の主要部である制御方法について、フローチャートを用いて説明する。図１及び図２に、第１実施形態のタンク充填後ＩＮＪ制御方法であるフローチャートを示す。図１に示すフローチャートが、ピストン傾き判定プログラム６２１の1つの実施形態である。図２は、タンク充填初期判定プログラム６２３の内容を示すフローチャートである。
先に、図２でタンク充填の初期判定を行う。水素タンク２に水素ガスを充填するためには、フューエルリッドを開閉することが不可欠である。
フューエルリッドの開閉状態を検知するリッドスイッチが「開」を検知した場合には（Ｓ１２１，ＹＥＳ）、リッドスイッチの開閉状態を示すフラグであるＸＡＴＡＮＫＳＷを「０」とすると共に（Ｓ１２２）、インジェクタ１３を駆動させるためのフラグであるＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「０」にする（Ｓ１２３）。そして、Ｓ１２１に戻る（Ｓ１２５）。
一方、リッドスイッチが「閉」を検知した場合には（Ｓ１２１，ＮＯ）、ＸＡＴＡＮＫＳＷを「１」とし（Ｓ１２４）、Ｓ１２１に戻る（Ｓ１２５）。図２のフローチャートにより、リッドスイッチが一度開閉されると、ＸＡＴＡＮＫＳＷが「１」となる。
【００３３】
次に、図１のフローチャートを説明する。図１のフローチャートが、タンク充填後ＩＮＪ制御プログラム６２２の1つの実施形態である。
燃料電池車のＭＰＵから水素供給要求があった場合（Ｓ１０１，ＹＥＳ）、主止弁５を開弁する（Ｓ１０２）。そして、インジェクタ１３を駆動させるためのフラグであるＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「０」ならば（Ｓ１０３，ＹＥＳ）、未だインジェクタ駆動が行われていないと判断する。
そして、リッドスイッチの開閉状態を示すフラグＸＡＴＡＮＫＳＷを調べる（Ｓ１０４）。そのフラグが「１」ならば（Ｓ１０４，ＹＥＳ）、水素タンクに水素ガスが充填された直後であると判断する。
そして、主止弁５が開弁されてから所定時間Ａが経過したか否か判断する（Ｓ１０５）。所定時間Ａが経過している場合には（Ｓ１０５，ＹＥＳ）、インジェクタ１４〜１７を駆動して、タンク充填後のインジェクタ噴射駆動を行うと共に、インジェクタ駆動記憶フラグＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「１」とする（Ｓ１０６）。
そして、リターンでＳ１０１に戻る（Ｓ１０９）。所定時間Ａの経過を見ているのは、主止弁５が開かれても所定時間Ａ内では、調圧室１０にガス圧がかかっておらず、第１ピストン４３が未だ下降されていないと判断されるからである。
【００３４】
一方、水素供給要求が無い場合には（Ｓ１０１，ＮＯ）、主止弁５を閉弁する（Ｓ１０７）。また、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「１」の場合には（Ｓ１０３，ＮＯ）、既に一度タンク充填後のインジェクタ駆動が行われたと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ１０８）、Ｓ１０１に戻る（Ｓ１０９）。
また、ＸＡＴＡＮＫＳＷが「０」の場合には（Ｓ１０４，ＮＯ）、フューエルリッドの開閉が行われていないと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ１０８）、Ｓ１０１に戻る（Ｓ１０９）。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の燃料供給システムによれば、（１）水素タンク２から水素ガスの供給と遮断を行う主止弁５と、主止弁５から供給される水素ガスの圧力を減圧する減圧弁７と、減圧弁７により減圧された水素ガスの流量を調節するインジェクタ１４〜１７とを有する燃料供給システムであって、第１減圧弁８が、開弁バネ４８により弁座４５方向に押圧される第１ピストン４３を備え、主止弁５が開弁された直後に、第１ピストン４３が傾くことを予測するピストン傾き判定プログラム６２１と、ピストン傾き判定プログラム６２１が、第１ピストン４３が傾くと予測したときに、インジェクタ１４〜１７を駆動するタンク充填後ＩＮＪ制御プログラム６２２を有すること、を特徴とするので、インジェクタ１４〜１７が駆動されると、調圧室１０の水素ガスのガス圧が低下し、第１ピストン４３が強い開弁バネ４８により上昇する。そして、インジェクタ駆動後、再び調圧室１０内の水素ガスのガス圧が上がると、第１ピストン４３は下降する。第１ピストン４３の一連の動作により、リップシール４２が図９の（ｂ）の状態に戻るため、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００３６】
ピストン傾き判定プログラム６２１は、フューエルリッド７３の開閉を検知するリッドスイッチ７１を備え、リッドスイッチ７１が、フューエルリッド７３の開閉を検知したときに、第１ピストン４３が傾くと予測すること、を特徴とするので、水素ステーションで水素ガスを補給するときには、スタッフがフューエルリッド７３の開閉を行うので、リッドスイッチ７１によりフューエルリッド７３の開閉を確認した場合に、水素タンク２に水素ガスが充填され、ガス圧が上昇したものと予測して、インジェクタ１４〜１７を駆動して、調圧室１０の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、第１ピストン４３に一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシール４２を図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態の燃料供給システムについて説明する。第１の実施形態と同じ内容については、説明を割愛し、異なる内容のみ説明する。
図３に、フローチャートを示す。燃料電池車のＭＰＵから水素供給要求があった場合（Ｓ２０１，ＹＥＳ）、圧力計３１から第１減圧弁８の入口圧力Ｐ１を取り込み（Ｓ２０２）、主止弁５を開弁する（Ｓ２０３）。
そして、入口圧力Ｐ１が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ未満である場合には（Ｓ２０４，ＹＥＳ）、インジェクタ駆動記憶フラグＸＡＴＡＮＫＩＮＪを調べる（Ｓ２０５）。そして、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「０」ならば（Ｓ２０５，ＹＥＳ）、リッドスイッチの開閉状態を示すフラグＸＡＴＡＮＫＳＷを調べる（Ｓ２０６）。そのフラグが「１」ならば（Ｓ２０６，ＹＥＳ）、水素タンクに水素ガスが充填された直後であると判断する。
そして、主止弁５が開弁されてから所定時間Ａが経過したか否か判断する（Ｓ２０７）。所定時間Ａが経過している場合には（Ｓ２０７，ＹＥＳ）、インジェクタ１４〜１７を駆動して、タンク充填後のインジェクタ噴射駆動を行うと共に、インジェクタ駆動記憶フラグＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「１」とする（Ｓ２０８）。
そして、リターンでＳ１０１に戻る（Ｓ２１２）。所定時間Ａの経過を見ているのは、主止弁５が開かれても所定時間Ａ内では、調圧室１０にガス圧がかかっておらず、第１ピストン４３が未だ下降されていないと判断されるからである。
【００３８】
一方、水素供給要求が無い場合には（Ｓ２０１，ＮＯ）、主止弁５を閉弁する（Ｓ２０９）。また、入口圧力Ｐ１が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ以上である場合には（Ｓ２０４，ＮＯ）、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「１」とし（Ｓ２１０）、通常のＩＮＪ噴射制御を行い、（Ｓ２１１））、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２１２）。
また、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「１」の場合には（Ｓ２０５，ＮＯ）、既に一度タンク充填後のインジェクタ駆動が行われたと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ２１１）、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２１２）。
また、ＸＡＴＡＮＫＳＷが「０」の場合には（Ｓ２０６，ＮＯ）、フューエルリッドの開閉が行われていないと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ２１１）、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２１２）。
【００３９】
第２の実施の形態は、後述する第４の実施形態と第１の実施形態とを組み合わせたものであり、両実施形態の効果を併せ持っている。
すなわち、リッドスイッチ７１が一度開閉を検知したことと、かつ、水素ガスを補給するために主止弁５を閉じた時の圧力が例えば、調圧圧力（３ＭＰａ）より大きい所定圧力である４ＭＰａ（α＝１ＭＰａ）以下の場合にのみ、第１ピストン４３が傾く恐れがあると判定して、インジェクタ１４〜１７を駆動して、調圧室１０の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、第１ピストン４３に一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシール４２を図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態の燃料供給システムについて説明する。第１実施形態と同じ内容については、説明を割愛し、異なる内容のみ説明する。
図４に、フローチャートを示す。燃料電池車のＭＰＵから水素供給要求があった場合（Ｓ３０１，ＹＥＳ）、主止弁５を開弁する前に、圧力計３１から第１減圧弁８の入口圧力Ｐ１を取り込み（Ｓ３０２）、主止弁開弁前圧力Ｐ１−１として記憶する（Ｓ３０３）。その後、主止弁５を開弁する（Ｓ３０４）。
そして、入口圧力Ｐ１（主止弁開弁前圧力Ｐ１−１）が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ未満である場合には（Ｓ３０５，ＹＥＳ）、高突入圧噴射記憶フラグＸＨＰＩＮＪを調べる（Ｓ３０６）。そして、ＸＨＰＩＮＪが「０」ならば（Ｓ３０６，ＹＥＳ）、主止弁５が開弁されてから所定時間Ａが経過したか否か判断する（Ｓ３０７）。所定時間Ａが経過している場合には（Ｓ３０７，ＹＥＳ）、主止弁５の開弁後の入口圧力Ｐ１を圧力計３１から取得し（Ｓ３０８）、主止弁開弁後圧力Ｐ１−２として記憶する（Ｓ３０９）。
【００４１】
そして、主止弁開弁後圧力Ｐ１−２が所定値Ｂを越えている場合には（Ｓ３１０，ＹＥＳ）、インジェクタ１４〜１７を駆動して高突入圧噴射を実行し、フラグＸＨＰＩＮＪ＝１とする（Ｓ３１１）。
ここで、本実施形態では、Ｂ＝１０ＭＰａとしている。この理由は、主止弁５を閉じて水素ガスを補給した時、補給した水素ガスのガス圧が例えば、１０ＭＰａ以上である場合には、主止弁５を開いて１０ＭＰａ以上の高圧のガス圧が調圧室１０に作用するため、第１ピストン４３が速く動く中で第１ピストン４３が傾く恐れがあるからである。
一方、主止弁開弁後圧力Ｐ１−２が所定値Ｂ以下の場合には（Ｓ３１０，ＮＯ）、主止弁５を開いたときに調圧室１０に作用する圧力が比較的小さいため、第１ピストン４３の動くスピードが比較的遅くなり、第１ピストン４３が傾く恐れが少ない。そして、リップシール４２が第１ピストン４３の動きに追従できるため、水素が漏れる恐れがない。
【００４２】
また一方、水素供給要求が無い場合には（Ｓ３０１，ＮＯ）、主止弁５を閉弁する（Ｓ３１３）。また、入口圧力Ｐ１が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ以上である場合には（Ｓ３０５，ＮＯ）、ＸＨＰＩＮＪを「１」とし（Ｓ３１３）、通常のＩＮＪ噴射制御を行い、（Ｓ３１４）、Ｓ３０１に戻る（Ｓ３１５）。
また、ＸＨＰＩＮＪが「１」の場合には（Ｓ３０６，ＮＯ）、既に一度タンク充填後のインジェクタ駆動が行われたと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ３１４）、Ｓ３０１に戻る（Ｓ３１５）。
【００４３】
第３の実施形態によれば、ピストン傾き判定プログラム６２１は、主止弁５の開弁時の圧力Ｐ１−２が所定値Ｂ（１０ＭＰａ）よりも大きい場合に、第１ピストン４３が傾くと予測すること、を特徴とするので、主止弁５を閉じて水素ガスを補給した時、補給した水素ガスのガス圧が例えば、１０ＭＰａ以上である場合には、主止弁５を開いて１０ＭＰａ以上の高圧のガス圧が調圧室１０に作用するため、第１ピストン４３が速く動く中で第１ピストン４３が傾く恐れがある。そのため、インジェクタ１４〜１７を駆動して、調圧室１０の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、第１ピストン４３に一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシール４２を図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００４４】
ここで、水素ガスを補給するために主止弁５を開いた時の調圧室１０のガス圧が例えば、１０ＭＰａ以下である場合には、第１ピストン４３の動くスピードが遅いため、主止弁５を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁５を開いて１０ＭＰａ以下のガス圧が調圧室１０に作用した場合に、第１ピストン４３が動くスピードが遅いため、その動きの中で、第１ピストン４３の傾きが是正される。そのため、第１ピストン４３が傾くことがなく、インジェクタ１４〜１７を駆動しなくても、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間ができなくなり、水素ガスが漏れることがない。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施形態の燃料供給システムについて説明する。第１実施形態と同じ内容については、説明を割愛し、異なる内容のみ説明する。
図５に、フローチャートを示す。燃料電池車のＭＰＵから水素供給要求があった場合（Ｓ４０１，ＹＥＳ）、圧力計３１から第１減圧弁８の入口圧力Ｐ１を取り込み（Ｓ４０２）、主止弁５を開弁する（Ｓ４０３）。
そして、入口圧力Ｐ１が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ未満である場合には（Ｓ４０４，ＹＥＳ）、インジェクタ駆動記憶フラグＸＡＴＡＮＫＩＮＪを調べる（Ｓ４０５）。そして、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「０」ならば（Ｓ４０５，ＹＥＳ）、主止弁５が開弁されてから所定時間Ａが経過したか否か判断する（Ｓ４０６）。
所定時間Ａが経過している場合には（Ｓ４０６，ＹＥＳ）、インジェクタ１４〜１７を駆動して、タンク充填後のインジェクタ噴射駆動を行うと共に、インジェクタ駆動記憶フラグＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「１」とする（Ｓ４０７）。
そして、リターンでＳ４０１に戻る（Ｓ４１１）。所定時間Ａの経過を見ているのは、主止弁５が開かれても所定時間Ａ内では、調圧室１０にガス圧がかかっておらず、第１ピストン４３が未だ下降されていないと判断されるからである。
【００４６】
一方、水素供給要求が無い場合には（Ｓ４０１，ＮＯ）、主止弁５を閉弁する（Ｓ４０８）。また、入口圧力Ｐ１が、調圧圧力（例えば、３ＭＰａ）よりα＝１ＭＰａだけ大きい圧力値である４ＭＰａ以上である場合には（Ｓ４０４，ＮＯ）、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪを「１」とし（Ｓ４０９）、通常のＩＮＪ噴射制御を行い、（Ｓ４１０）、Ｓ４０１に戻る（Ｓ４１１）。
また、ＸＡＴＡＮＫＩＮＪが「１」の場合には（Ｓ４０５，ＮＯ）、既に一度タンク充填後のインジェクタ駆動が行われたと判断して、通常のＩＮＪ噴射制御を行い（Ｓ４１０）、Ｓ４０１に戻る（Ｓ４１１）。
【００４７】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、ピストン傾き判定プログラム６２１は、主止弁５と第１減圧弁８との間の圧力を計測する圧力計３１を備え、主止弁５の閉弁時の圧力（＝主止弁５開弁前の圧力）が、第１減圧弁８の調圧圧力より大きい所定値（調圧値＋α）より小さい場合に、第１ピストン４３が傾くと予測すること、を特徴とするので、水素ガスを補給するために主止弁を閉じた時の圧力が例えば、調圧圧力（３ＭＰａ）より大きい所定圧力（所定圧力は、調圧圧力のバラツキを考慮した値）である４ＭＰａ（α＝１ＭＰａ）以下の場合には、ピストンは本体に当接しているか、あるいはピストンは本体に当接しないが、上昇した位置にあるため、主止弁５を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁５を開いて約８０ＭＰａの高圧のガス圧が調圧室１０に作用した場合に、第１ピストン４３が動くストロークが長い。そのため、その動きの中で第１ピストン４３が傾く恐れがある。そのため、インジェクタ１４〜１７を駆動して、調圧室１０の水素ガスのガス圧が一時的に低下させることにより、第１ピストン４３に一度上昇動作、下降動作を行わせ、リップシール４２を図９の（ｂ）の状態に戻すため、リップシール４２の端部４２ａと本体の内周面との隙間が無くなり、水素ガスが漏れることがない。
【００４８】
ここで、水素ガスを補給するために主止弁を閉じた時の調圧室のガス圧が例えば、調圧圧力（３ＭＰａ）より大きい所定圧力である４ＭＰａ（α＝１ＭＰａ）以上ある場合には、ピストンは本体に当接せずに下降した位置にあり、ニードルバルブが閉じているため、主止弁を閉じて水素ガスを補給した後、主止弁を開いて約８０ＭＰａの高圧のガス圧は、調圧室に作用しない。そのためピストンが傾くことはなく、インジェクタを駆動しなくても、リップシールの端部と本体の内周面との隙間ができず、水素ガスが漏れることがない。
【００４９】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
本発明では、フューエルリッドを検知するリッドスイッチを利用しているが、水素ステーションにおける水素ガスの供給では、専属的な接続装置を用いるため、その接続装置の脱着を検出しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
５    主止弁
７    高圧減圧弁
８    第１減圧弁
９    第２減圧弁
１０  調圧室
１４〜１７  インジェクタ
３１  圧力計
４０  コントローラ
４２  リップシール
４３  第１ピストン
６２  ＲＯＭ
６２１  ピストン傾き判定プログラム
６２２  タンク充填後ＩＮＪ制御プログラム
６２３  タンク充填初期判定プログラム
７１  リッドスイッチ
７２  外気温度計
７３  フューエルリッド
【図１】
2016131069.tif 000003
【図２】
2016131069.tif 000004
【図３】
2016131069.tif 000005
【図４】
2016131069.tif 000006
【図５】
2016131069.tif 000007
【図６】
2016131069.tif 000008
【図７】
2016131069.tif 000009
【図８】
2016131069.tif 000010
【図９】
2016131069.tif 000011
【図１０】
2016131069.tif 000012