(57)【要約】【課題】レイアウト上の制約を緩和しつつ、天然ガスを安定して供給する。【解決手段】ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ容器１０と、ＣＮＧを貯蔵するＣＮＧ容器１２と、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されたＬＮＧを気化させる気化器１８と、気化器１８により気化されたＬＮＧとＣＮＧ容器１２に貯蔵されたＣＮＧとを選択的にエンジンに供給する三方弁２４と、を含んで構成される天然ガス供給装置において、圧力計３６により検出されたＬＮＧ容器１０の上部空間圧力Ｐが所定圧力になるように、ＣＮＧ容器１２とＬＮＧ容器１０とを連通する供給配管３２に配設された開閉弁３４を適宜制御する。そして、ＬＮＧ容器１０の上部空間に存在する所定圧力の天然ガスを用いて、ここに貯蔵されるＬＮＧをＬＮＧ払出配管１４へと押し出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスを貯蔵するＬＮＧ容器と、
圧縮天然ガスを貯蔵するＣＮＧ容器と、
前記ＬＮＧ容器に貯蔵された液化天然ガスを気化させる気化器と、
前記気化器により気化された液化天然ガスと前記ＣＮＧ容器に貯蔵された圧縮天然ガスとを選択的にガス供給対象に供給する選択手段と、
前記ＬＮＧ容器の上部空間圧力が所定圧力となるように、前記ＣＮＧ容器に貯蔵された圧縮天然ガスをＬＮＧ容器に供給する供給手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする天然ガス供給装置。
【請求項２】
前記供給手段は、
前記ＬＮＧ容器の上部空間圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ＣＮＧ容器に貯蔵された圧縮天然ガスを減圧する減圧弁と、
前記減圧弁により減圧された圧縮天然ガスをＬＮＧ容器に供給する供給配管と、
前記供給配管内の通路を開閉する遠隔制御可能な開閉弁と、
前記圧力検出手段により検出された圧力に応じて開閉弁を制御する制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする請求項１記載の天然ガス供給装置。
【請求項３】
前記所定圧力は、上限閾値及び下限閾値により画定される圧力幅を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の天然ガス供給装置。
【請求項４】
前記供給手段は、
前記ＣＮＧ容器に貯蔵された圧縮天然ガスを前記所定圧力まで減圧する減圧弁と、
前記減圧弁により減圧された圧縮天然ガスをＬＮＧ容器に供給する供給配管と、
を含んで構成されたことを特徴とする請求項１記載の天然ガス供給装置。
【請求項５】
前記供給配管には、前記減圧弁からＬＮＧ容器に向かう方向にのみ開弁する逆止弁がさらに配設されたことを特徴とする請求項４記載の天然ガス供給装置。
【請求項６】
前記気化器により気化された液化天然ガスを一時的に貯蔵するバッファタンクをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の天然ガス供給装置。
【請求項７】
前記ＬＮＧ容器は、密閉した内側容器及び外側容器からなり、該内側容器と外側容器との間が減圧されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の天然ガス供給装置。
【請求項８】
前記気化器には、エンジン冷却水が循環されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の天然ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスを燃料とするエンジンなどに対して、貯蔵容器に貯蔵された液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化しつつ供給する天然ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスを燃料とするエンジンは、排気性状が良好なことから、都市部の物流を行う商用車などに広く利用されている。天然ガスを供給する供給装置として、特開平９−４２０９３号公報（特許文献１）に記載されるように、貯蔵容器に貯蔵されたＬＮＧを気化しつつ供給するものが提案されている。ＬＮＧは、天然ガスを−１６２℃に冷却して液体としたものであるため、一般的な燃料ポンプを用いてＬＮＧを気化器などに供給することができない。このため、ＬＮＧの供給方式として、貯蔵容器に貯蔵されるＬＮＧの自重を利用して圧送するものや、貯蔵容器に貯蔵されるＬＮＧを気化器で気化しつつ上部空間へ戻し、その圧力を利用して圧送するものが考えられている。
【特許文献１】特開平９−４２０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＬＮＧの自重を利用する供給方式では、貯蔵容器内のＬＮＧが少なくなると重量が減ることから、ＬＮＧの供給が十分行われないおそれがあった。一方、ＬＮＧを気化させた圧力を利用する供給方式では、ＬＮＧを気化させるための気化器が不可欠であり、特に、車両への搭載についてレイアウト上の制約があった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ＬＮＧスタンドが普及するまでは、ＣＮＧ燃料とのバイフューエル（Bi-Fuel）車が必要となることに着目して、ＣＮＧを利用して貯蔵容器に貯蔵されるＬＮＧを圧送することで、レイアウト上の制約を緩和しつつ、天然ガスを安定して供給可能な天然ガス供給装置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】
【０００４】
このため、請求項１記載の発明では、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ容器と、ＣＮＧを貯蔵するＣＮＧ容器と、前記ＬＮＧ容器に貯蔵されたＬＮＧを気化させる気化器と、前記気化器により気化されたＬＮＧと前記ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧとを選択的にガス供給対象に供給する選択手段と、前記ＬＮＧ容器の上部空間圧力が所定圧力となるように、前記ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧをＬＮＧ容器に供給する供給手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の発明では、前記供給手段は、前記ＬＮＧ容器の上部空間圧力を検出する圧力検出手段と、前記ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧを減圧する減圧弁と、前記減圧弁により減圧されたＣＮＧをＬＮＧ容器に供給する供給配管と、前記供給配管内の通路を開閉する遠隔制御可能な開閉弁と、前記圧力検出手段により検出された圧力に応じて開閉弁を制御する制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３記載の発明では、前記所定圧力は、上限閾値及び下限閾値により画定される圧力幅を有していることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記供給手段は、前記ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧを前記所定圧力まで減圧する減圧弁と、前記減圧弁により減圧されたＣＮＧをＬＮＧ容器に供給する供給配管と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項５記載の発明では、前記供給配管には、前記減圧弁からＬＮＧ容器に向かう方向にのみ開弁する逆止弁がさらに配設されたことを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記気化器により気化されたＬＮＧを一時的に貯蔵するバッファタンクをさらに備えたことを特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記ＬＮＧ容器は、密閉した内側容器及び外側容器からなり、該内側容器と外側容器との間が減圧されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項８記載の発明では、前記気化器には、エンジン冷却水が循環されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、ＬＮＧを主燃料として使用する場合には、ＬＮＧ容器に貯蔵されたＬＮＧは、その上部空間に存在する天然ガスの圧力で気化器へと供給される。そして、気化器に供給されたＬＮＧは、ここで気化されて天然ガスとなった後、エンジンなどのガス供給対象へと供給される。この状態において、ＬＮＧ容器に貯蔵されるＬＮＧの消費に伴ってその液面が低下して上部空間圧力が所定圧力から逸脱すると、ＣＮＧ容器からＬＮＧ容器へとＣＮＧが供給され、上部空間圧力を上昇させる。
【００１０】
このため、ＬＮＧ容器の上部空間圧力は、ＬＮＧの残量にかかわらず、所定圧力に維持されるので、天然ガスを安定して供給することができる。また、ＬＮＧを圧送するために、ＬＮＧから天然ガスを生成する気化器が不要となり、車両搭載時におけるレイアウト上の制約を緩和することができる。なお、ＬＮＧ容器に貯蔵されるＬＮＧが空になったときには、ＣＮＧ容器に貯蔵されるＣＮＧがガス供給対象へと供給されるようにすることで、ＣＮＧを予備燃料として使用することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ＬＮＧ容器の上部空間圧力に応じて遠隔制御可能な開閉弁を適宜制御することで、ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧがＬＮＧ容器へと供給され、ＬＮＧ容器の上部空間圧力を所定圧力に維持することができる。このとき、ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧは、減圧弁により減圧されつつＬＮＧ容器へと供給されるので、ＬＮＧ容器に過度な圧力が作用することがなく、これを保護することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、所定圧力は上限閾値及び下限閾値により画定される圧力幅を有しているため、開閉弁が極短い周期で開閉する「ハンチング」が防止され、その耐久性の低下などを抑制することができる。
請求項４記載の発明によれば、ＣＮＧ容器に貯蔵されたＣＮＧは、減圧弁により所定圧力まで減圧されつつ供給配管へと押し出される。ここで、ＬＮＧ容器に貯蔵されるＬＮＧの消費に伴ってその液面が低下し、上部空間圧力が所定圧力未満になると、供給配管内のＣＮＧがＬＮＧ容器へと供給され、その上部空間圧力を上昇させる。そして、ＬＮＧ容器の上部空間圧力が所定圧力に達すると、これが供給配管内のＣＮＧ圧力と等しくなることから、ＣＮＧがＬＮＧ容器へと供給されることが中止される。従って、機械的な制御により、ＬＮＧ容器の上部空間を所定圧力に維持することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明によれば、減圧弁により減圧されたＣＮＧをＬＮＧ容器に供給する供給配管に逆止弁が配設されているため、何らかの要因によりＬＮＧ容器の上部空間圧力が上昇しても、その圧力が減圧弁に作用することが防止されるので、減圧弁を保護することができる。
請求項６記載の発明によれば、気化器により気化されたＬＮＧを一時的に貯蔵するバッファタンクを備えるため、例えば、ガス供給対象たるエンジンの過渡運転時における燃料供給を担保することができる。
【００１４】
請求項７記載の発明によれば、ＬＮＧ容器は、密閉した内側容器及び外側容器からなり、その間が減圧されているため、いわゆる「魔法瓶構造」となり、極低温で貯蔵されるＬＮＧの気化を抑制することができる。
請求項８記載の発明によれば、気化器にエンジン冷却水が循環されるため、ここに供給されたＬＮＧを安定して気化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を具現化した天然ガス供給装置の第１実施形態を示す。
ＬＮＧを主燃料，ＣＮＧを予備燃料とするバイフューエルを実現すべく、車両には、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ容器１０と、ＣＮＧを貯蔵するＣＮＧ容器１２と、が備えられる。ＬＮＧ容器１０は、良好な断熱性を確保して極低温で貯蔵されるＬＮＧの気化を抑制すべく、密閉した内側容器１０Ａ及び外側容器１０Ｂからなり、これらの間が減圧されたいわゆる「魔法瓶構造」をなしている。
【００１６】
ＬＮＧ容器１０の下部に接続されるＬＮＧ払出配管１４には、開閉弁１６，気化器１８，バッファタンク２０，減圧弁２２，選択手段としての三方弁２４及び開閉弁２６がこの順番で夫々配設される。開閉弁１６は、エンジン停止中にＬＮＧ容器１０からＬＮＧが漏出することを防止すべく、エンジン始動に連動して開弁する常閉式電磁弁からなる。気化器１８は、ＬＮＧ容器１０から供給されたＬＮＧを安定して気化すべく、ラジエータにより略一定温度に冷却されたエンジン冷却水が循環される。バッファタンク２０は、エンジン過渡運転時における燃料供給を担保すべく、気化器１８により気化されたＬＮＧ（以下「天然ガス」という）を一時的に貯蔵する。減圧弁２２は、ガス供給対象たるエンジンに供給される天然ガスの圧力を調圧すべく、バッファタンク２０から供給された天然ガスをエンジンが要求する圧力（以下「要求圧力」という）まで減圧する。三方弁２４は、減圧弁２２により減圧された天然ガスとＣＮＧ容器１２から供給されるＣＮＧとを選択的にエンジンへ供給すべく、遠隔制御可能な電磁式三方弁からなる。開閉弁２６は、エンジン停止中にエンジンへ天然ガスが供給されることを防止すべく、エンジン停止に連動して閉弁する常閉式電磁弁からなる。
【００１７】
一方、ＣＮＧ容器１２と三方弁２４とを連通するＣＮＧ払出配管２８には、ＣＮＧ容器１２から供給されたＣＮＧを要求圧力まで減圧する減圧弁３０が配設される。
本発明の特徴として、減圧弁３０により減圧されたＣＮＧをＬＮＧ容器１０に供給可能とすべく、減圧弁３０とＬＮＧ容器１０とを連通する供給配管３２には、遠隔制御可能な開閉弁３４が配設される。ここで、開閉弁３４としては、安全性を確保すべく、例えば、常閉式電磁弁を用いることが望ましい。また、ＬＮＧ容器１０には、その上部空間圧力Ｐを検出する圧力検出手段としての圧力計３６が取り付けられる。圧力計３６からの圧力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３８に入力される。そして、コントロールユニット３８は、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、ＬＮＧ容器１０の上部空間圧力が所定圧力となるように、開閉弁３４を適宜制御する。なお、コントロールユニット３８は、制御プログラムを実行することで制御手段を具現化する。
【００１８】
図２は、コントロールユニット３８において、エンジン始動を契機として繰り返し実行される制御プログラムの処理内容を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、圧力計３６により検出された上部空間圧力Ｐが所定圧力未満であるか否かを判定する。ここで、所定圧力としては、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されたＬＮＧをＬＮＧ払出配管１４に押し出し可能な圧力とすればよい。そして、上部空間圧力Ｐが所定圧力未満であればステップ２へと進む一方（Ｙｅｓ）、上部空間圧力Ｐが所定圧力以上であれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００１９】
ステップ２では、ＣＮＧ容器１２からＬＮＧ容器１０にＣＮＧを供給すべく、供給配管３２に配設された開閉弁３４を開弁させる。
ステップ３では、圧力計３６により検出された上部空間圧力Ｐが所定圧力より高いか否かを判定する。そして、上部空間圧力Ｐが所定圧力より高ければステップ４へと進む一方（Ｙｅｓ）、上部空間圧力Ｐが所定圧力以下であればステップ２へと戻る（Ｎｏ）。
【００２０】
ステップ４では、ＣＮＧ容器１２からＬＮＧ容器１０にＣＮＧを供給することを中止すべく、供給配管３２に配設された開閉弁３４を閉弁させる。
かかる天然ガス供給装置において、ＬＮＧを主燃料として使用する場合には、エンジン始動に連動して開閉弁１６及び２６が夫々開弁すると、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されたＬＮＧは、その上部空間に存在する天然ガスの圧力でＬＮＧ払出通路１４へと押し出され、気化器１８へと供給される。そして、気化器１８において、エンジン冷却水を利用してＬＮＧが気化されて天然ガスとなり、これがバッファタンク２０を経て減圧弁２２へと供給される。バッファタンク２０に供給された天然ガスは、減圧弁２２により要求圧力まで減圧された後、三方弁２４を経てエンジンへと供給される。
【００２１】
この状態において、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されるＬＮＧの消費に伴ってその液面が低下し、上部空間圧力Ｐが所定圧力未満になると、供給配管３２に配設された開閉弁３４が開弁される。開閉弁３４が開弁すると、ＣＮＧ容器１２に貯蔵されたＣＮＧは、減圧弁３０で減圧された後ＬＮＧ容器１０へと供給され、その上部空間内の圧力を徐々に上昇させる。そして、ＬＮＧ容器１０の上部空間圧力Ｐが所定圧力より高くなると、開閉弁３４が閉弁され、ＣＮＧ容器１２からＬＮＧ容器１０へとＣＮＧを供給することが中止される。
【００２２】
従って、ＬＮＧ容器１０の上部空間圧力は、ＬＮＧの残量にかかわらず、所定圧力に維持さるので、天然ガスをエンジンへ安定して供給することができる。また、ＣＮＧ容器１２に貯蔵されたＣＮＧを利用して、ＬＮＧ容器１０からＬＮＧを圧送するため、ＬＮＧから天然ガスを生成する気化器が不要となり、車両搭載時におけるレイアウト上の制約を緩和することができる。
【００２３】
一方、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されたＬＮＧが空になったときには、三方弁２４を切り換え、減圧弁３０が配設されたＣＮＧ払出配管２８を介して、ＣＮＧ容器１２からエンジンへと天然ガスを供給すればよい。
なお、所定圧力として、上限閾値及び下限閾値により画定される圧力幅を持たせてもよい。このようにすれば、開閉弁３４が極短い周期で開閉する「ハンチング」が防止され、その耐久性の低下などを抑制することができる。
【００２４】
図３は、本発明を具現化した天然ガス供給装置の第２実施形態を示す。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付すことでその説明を省略又は簡潔にする。
本発明の特徴として、開閉弁３４が配設された供給配管３２に代えて、ＣＮＧ容器１２とＬＮＧ容器１０とを連通する供給配管４０には、ＣＮＧ容器１２から供給されたＣＮＧを所定圧力まで減圧する減圧弁４２と、ＣＮＧ容器１２からＬＮＧ容器１０に向かう方向にのみ開弁する逆止弁４４と、が夫々配設される。
【００２５】
かかる天然ガス供給装置において、ＣＮＧ容器１２に貯蔵されたＣＮＧは、減圧弁４２により所定圧力まで減圧されつつ供給配管４０内へと押し出される。ここで、ＬＮＧ容器１０に貯蔵されるＬＮＧの消費に伴ってその液面が低下し、上部空間圧力が所定圧力未満になると、供給配管４０内のＣＮＧがＬＮＧ容器１０へと供給され、その上部空間圧力を上昇させる。そして、ＬＮＧ容器１０の上部空間圧力が所定圧力に達すると、これが供給配管４０内のＣＮＧ圧力と等しくなることから、ＣＮＧがＬＮＧ容器１０へと供給されることが中止される。
【００２６】
従って、電子的な制御を行わなくとも、ＬＮＧ容器１０の上部空間圧力は所定圧力に維持され、天然ガスをエンジンへと安定して供給することができる。また、エンジン停止中に、何らかの要因によりＬＮＧ容器１０の上部空間圧力が上昇しても、供給配管４０に逆止弁４４が配設されているため、その圧力が減圧弁４２に作用することが防止される。このため、減圧弁４２の出力側に過度な圧力が作用することがなく、これを保護することができる。なお、減圧弁４２の出力側の耐圧性が十分であれば、逆止弁４４は不要であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を具現化した天然ガス供給装置の第１実施形態の構成図
【図２】制御プログラムの処理内容を示すフローチャート
【図３】本発明を具現化した天然ガス供給装置の第２実施形態の構成図
【符号の説明】
【００２８】
１０    ＬＮＧ容器
１０Ａ  内側容器
１０Ｂ  外側容器
１２    ＣＮＧ容器
１８    気化器
２０    バッファタンク
２４    三方弁
３０    減圧弁
３２    供給配管
３４    開閉弁
３６    圧力計
３８    コントロールユニット
４０    供給配管
４２    減圧弁
４４    逆止弁
【図１】
2009133352.tif 000003
【図２】
2009133352.tif 000004
【図３】
2009133352.tif 000005