CN101099064A - 燃料箱系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种可抑制燃料填充路径中的止回阀之间的燃料滞留的燃料箱系统，在具有用于从填充口向燃料箱供给燃料的燃料填充路径的燃料箱系统中，在该燃料填充路径中至少串联设置两个止回阀，设置在该燃料箱侧的该止回阀的打开压力设定得小于设置在该填充口侧的该止回阀的打开压力。

Description

燃料箱系统
技术领域
本发明涉及到一种填充燃料气体并利用的燃料箱系统。
背景技术
在使用燃料箱的系统中，一旦燃料气体填充到燃料箱后，就根据负荷量逐渐供给到燃料消耗装置。
现有技术中，作为这种燃料箱系统例如包括实用新型登记第3090448号公报(专利文献1)所述的装置。在该公报中，填充口和燃料箱通过填充用配管连通，在填充用配管上设有两个止回阀。这样一来，可防止止回阀对发生过流时所产生的差压的关闭动作迟钝。
专利文献1：实用新型登记第3090448号公报(图1，第0006段)
但是，当设有多个止回阀时，燃料填充路径中的止回阀之间、及止回阀和燃料箱之间滞留燃料气体，因此无法有效利用滞留在这些区间内的燃料气体。
并且，滞留在燃料填充路径中的燃料气体被消耗时，如果有多个止回阀，则出现配管内压不下降的区间，因此无法正确检测出阀的密封不良。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可抑制止回阀之间的燃料滞留的燃料箱系统。并且，在本发明的一个方式中，其目的在于提供一种可有效利用燃料填充路径中滞留的燃料气体的燃料箱系统。进一步在本发明的另一方式中，其目的在于提供一种可正确检测出阀的问题的燃料箱系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种燃料箱系统，具有用于从填充口向燃料箱供给燃料的燃料填充路径，其中，在该燃料填充路径中至少串联设置两个止回阀，设置在该燃料箱侧的该止回阀的打开压力设定得小于设置在该填充口侧的该止回阀的打开压力。
根据上述构造，设置在下游侧(燃料箱侧)的止回阀以比设置在上游侧(填充口侧)的止回阀小的压力打开。这样一来，在填充结束后，当燃料填充路径的压力下降时，上游侧的止回阀先关闭，滞留在止回阀之间的燃料气体经由未关闭的下游侧的止回阀排出到下游侧的燃料填充路径。因此，可抑制燃料气体滞留在止回阀之间。
其中，燃料气体在供给到燃料箱的“燃料”是液体燃料时，是指该液体燃料气化而产生的气体；而当供给到燃料箱的“燃料”是气体燃料时，是指该气体燃料。这种液体燃料例如有液氢或液化天然气。这种气体燃料包括氢气或天然气。
其中，止回阀的打开压力是指止回阀的最低动作压力或开启压力。
至少两个止回阀可以是填充口附近的两个止回阀，也可是燃料箱附近的两个止回阀。
优选本发明的燃料箱系统进一步具有：燃料消耗装置，消耗燃料；燃料供给路径，连通燃料消耗装置和燃料填充路径；和第一截止阀，设置在燃料供给路径上。并且，第一截止阀根据燃料填充路径的内压打开。根据该系统，燃料气体从止回阀之间排出时，当燃料填充路径的内压一定程度上升时，第一截止阀根据该内压打开。这样一来，燃料填充路径中滞留的燃料气体经由燃料供给路径供给到燃料消耗装置，从而可被有效地消耗。其中，第一截止阀可是一个阀单元，也可是多个阀。
优选的是，燃料供给路径，在燃料填充路径中连接到至少两个止回阀的下游侧。这样一来，可切实将从止回阀之间排出的燃料气体引导到燃料供给路径。
优选的是，第一截止阀，根据燃料填充路径的内压中的、至少两个止回阀之间的内压打开。其他优选方式是，第一截止阀，根据燃料填充路径的内压中的、至少两个止回阀的下游侧的内压打开。
在本发明的一个方式中，当燃料是液体燃料，且燃料箱是储存液体燃料的液体燃料箱时，燃料箱系统进一步具有：气体燃料箱，储存由液体燃料箱内的液体燃料气化的气体燃料；和填充路径，连通液体燃料箱和气体燃料箱，用于从液体燃料箱向气体燃料箱填充气体燃料。并且，燃料供给路径具有供给路径，其连通气体燃料箱和燃料消耗装置，燃料消耗装置消耗气体燃料。在上述构造中，在液体燃料及气体燃料的共用系统中，可有效抑制液体燃料在燃料填充路径中气化后的气体燃料滞留在止回阀之间。
优选的是，气体燃料箱有多个，填充路径连通液体燃料箱和多个气体燃料箱，供给路径连通多个气体燃料箱和燃料消耗装置。这样一来，可一边抑制止回阀之间的气体燃料的滞留，一边储存大量气体燃料。
优选的是，第一截止阀根据供给路径的压力关闭。
并且，第一截止阀也可根据燃料供给路径的压力或第一截止阀的打开时间关闭。一旦燃料气体从第一截止阀供给到燃料供给路径，则燃料供给路径的压力发生变化。并且由于燃料填充路径的容积通常有限，因此滞留的燃料气体的供给时间较短。根据这一点，在本发明中，根据燃料供给路径的压力变化、或燃料气体的供给时间，第一截止阀适当地关闭。
优选本发明的燃料箱系统具有：第二截止阀，位于燃料填充路径的燃料箱入口；控制部，在通过第一截止阀的开闭而对燃料填充路径减压结束时，根据设置在燃料箱侧的止回阀和第二截止阀之间的内压，判断第二截止阀的不良。如果第二截止阀产生不良，则燃料箱中的燃料气体泄漏、逆流，有可能改变燃料填充路径的内压。通过监测该内压值，可检测出第二截止阀的不良。
在一个优选方式中，本发明的燃料箱系统也可以具有控制部，在通过第一截止阀的开闭而对燃料填充路径减压结束时，根据相邻或连续的止回阀之间的内压，判断燃料填充路径下游侧的止回阀的不良。止回阀在滞留的燃料气体排出时低于打开压力并截止，如果止回阀产生不良，则滞留的燃料气体放出后，止回阀之间的内压也会上升。如果根据该止回阀之间的内压，则可检测出下游侧的止回阀的不良。
并且，本发明的燃料箱系统可采用下述各种优选方式。
优选至少两个止回阀由以下止回阀构成：附属于燃料箱的至少一个止回阀；和设置在离开燃料箱的位置上的至少一个止回阀。由于设置了附属于燃料箱的至少一个止回阀，因此即使燃料从燃料箱逆流，也可在燃料箱附近阻止或抑制该逆流。其中，“离开燃料箱的位置”是指不附属于燃料箱，例如是指填充路径上的靠近填充口的位置。
优选的是，附属于燃料箱的至少一个止回阀组装入与燃料箱的接头连接的阀组件。这样一来，可提高止回阀的处理。
优选的是，燃料箱有多个。
优选的是，燃料是气体燃料。因此，燃料箱中储存气体燃料，气体燃料在燃料填充路径中流动。
优选燃料箱系统具有：燃料电池，消耗气体燃料；供给路径，连通燃料电池和燃料箱。因此，燃料箱系统可适用于燃料电池系统。
根据上述本发明的燃料箱系统，可抑制止回阀之间的燃料滞留。
附图说明
图1是搭载了本发明的第一实施方式涉及的燃料箱系统的实施方式的燃料电池系统的结构框图。
图2是说明本发明的第一实施方式涉及的燃料箱残留气体利用处理的流程图。
图3是搭载了本发明的第二实施方式涉及的燃料箱系统的实施方式的燃料电池系统的结构框图。
图4是本发明的第二实施方式涉及的燃料箱的一部分的示意截面图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的优选实施方式。以下实施方式是本发明的示例，本发明不限定于以下实施方式，可进行各种变形并实施。
(第一实施方式)
图1是适用了本发明的燃料箱系统的燃料电池系统的系统框图。燃料电池系统200例如搭载于汽车等移动体上，因此作为填充蒸发气体的填充单元，具有多个填充箱11～13，上述蒸发气体作为燃料气体由液氢生成，根据蒸发气体的量可改变填充箱11～13的容积。
如图1所示，本燃料电池系统200具有：氢气供给系统1，向燃料电池组100供给作为燃料气体的氢气；空气供给系统2，供给作为氧化气体的空气；冷却系统3，冷却燃料电池组100；电力系统4，对燃料电池组100所发的电力进行充电放电；控制部50，控制系统整体。
氢气供给系统1可填充、供给作为燃料气体由液氢生成的蒸发气体，以燃料箱10及填充箱11～13为中心构成。即，氢气供给系统1将作为液体燃料的液氢填充到作为液体燃料箱的燃料箱10，将由燃料箱10内的液氢气化的作为气体燃料的燃料气体(蒸发气体)填充到填充箱11～13。并且，氢气供给系统1将该填充箱11～13内的燃料气体供给到燃料电池组100。填充箱11～13内的燃料气体以高压(例如35MPa)储存，通过下述调整阀等阶段性地减压，以大约1MPa的压力状态供给到燃料电池组100。
燃料箱10具有真空双重构造，可储存沸点极低(约20K)的液氢。并且，具有可将由该液氢生成的蒸发气体以一定程度的高压储存的耐压构造。燃料箱10中设有安全阀，用于在内压变得较高时降低内压。并且，燃料箱10中，用于调查液体燃料以液相残留的量的液位计LG可从控制部50读取地设置，通过测量液体燃料的液面位置，可使控制部50掌握液体燃料作为液体存在的量.
填充箱11～13均具有类似的构造，能够以一定程度的高压填充来自燃料箱10的蒸发气体。这些填充箱11～13中也设有安全阀，其在内压到达预定值以上时降低内压。并且，填充箱11～13的构造及阀的配置参照图4稍后论述。
说明连通这些箱的配管、阀的构造。从液体燃料填充口FI到燃料箱10铺设有燃料填充路径16，从燃料箱10到填充箱11～13的入口侧，填充配管17以彼此连通的构造铺设。并且，在填充箱11～13的出口侧，用于共同供给来自各箱的蒸发气体的第一燃料供给路径18以彼此连通的构造铺设，第一燃料供给路径18连接到第二燃料供给路径19(主配管)上。
燃料填充路径16是从液体燃料填充口FI到燃料箱10的连通路径，在填充液体燃料时使用。燃料填充路径16中，从液体燃料填充口FI开始依次设有止回阀RV1、RV2、手动阀H1、截止阀L1。液体燃料填充口FI具有通过液体燃料台等可连接液氢填充机的供给喷嘴的构造，还设有未图示的连接器，可在液氢填充机和该燃料电池系统200的控制部50之间进行通信。
止回阀RV1及RV2与本发明相关，是串联连接的双重构造。万一某个阀产生阀不良等问题时，可通过止回阀防止液氢逆流。并且通过下述打开压力设定，可尽量减少止回阀RV1-RV2之间滞留的燃料气体的量。
压力传感器p1及p2用于测量由止回阀RV1及RV2划分成的燃料填充路径16的各区间的压力。
手动阀H1是制造时进行调整、服务时手动开闭的服务用阀，通常使用时以预定的开度打开。截止阀L1由通过控制部50可进行开闭控制的电磁阀构成，控制成在供给液体燃料时打开。燃料箱10的入口侧设有用于测量箱内压即液氢气化而生成的蒸发气体的压力的压力传感器p3、及用于测量蒸发气体的内部温度的温度传感器t1。
填充配管17(填充路径)用于使燃料箱10和各填充箱11～13连通，在燃料箱10的出口附近设有手动阀H2。并且，在分支为各填充箱11～13后的填充箱入口侧，分别设有与各填充箱对应的止回阀RV3～RV5、手动阀H3～H5。
止回阀RV3～RV5和本发明相关，其构成是，当到达预定的打开压力时自动打开。手动阀H3～H5是制造时进行调整、服务时手动开闭的服务用阀，通常使用时以预定的开度保持打开。在各填充箱11～13的入口设有用于测量箱内的蒸发气体压力的压力传感器p4～p6、及用于测量各箱的内部温度的温度传感器t2～t4。
第一燃料供给路径18用于连通各填充箱11～13并连接到第二燃料供给路径19上。第一燃料供给路径18中，与各填充箱11～13对应的支管部分分别对应设置调整阀R1～R3、手动阀H6～H8、截止阀G1～G3。调整阀R1～R3分别用于规定从各填充箱11～13到第一燃料供给路径18的供给压力，因此调整为以预定的差压输出蒸发气体。手动阀H6～H8是制造时进行调整、服务时手动开关的服务用阀，通常使用时以预定的开度打开。
第一燃料供给路径18的一部分18a上设有截止阀L2，该一部分18a的一端在比两个截止阀RV1、RV2靠近下游侧的连接点A连接到燃料填充路径16。即，燃料填充路径16和第一燃料供给路径18可通过截止阀L2(第一截止阀)绕过。这是因为，使燃料填充路径16内残留的蒸发气体迅速地经由截止阀L2供给到第一燃料供给路径18并由燃料电池组100消耗。截止阀L2例如由电磁阀构成，通过控制部50进行开闭控制。
此外，发明内容所述的“燃料供给路径”是广义的含义，指从填充了燃料的燃料箱10到该填充的燃料被供给并被消耗的燃料电池组100为止的流路，在本实施方式中，相当于填充配管17、第一燃料供给路径18、其一部分18a、及第二燃料供给路径19。
以另一种观点来看，发明内容所述的“燃料供给路径”具有：由除该一部分18a以外的第一燃料供给路径18的路径及第二燃料供给路径19构成的“供给路径”；由第一燃料供给路径18的一部分18a构成的“连接路径”；和填充配管17。“供给路径”连接或连通作为气体燃料箱的填充箱11～13和燃料电池组100。“连接路径”连接或连通“供给路径”和燃料填充路径16。这样一来，发明内容所述的“燃料供给路径”在本实施方式中相当于供给路径、连接路径及填充配管17。
说明第二燃料供给路径19之后的构造。从第二燃料供给路径19的上游侧开始依次设有调压阀R4、R5、截止阀L3，经过燃料电池组100内的流路设有气液分离器14、截止阀L4、氢泵15及清除截止阀L5。第二燃料供给路径19的一部分(截止阀L3的下游侧)构成用于向燃料电池组100循环供给氢气的氢气循环路径。
调压阀R4及R5对来自第一燃料供给路径18的蒸发气体进行调压并输出。为了应对密封不良，调压阀R4及R5使隔膜双重化。调压阀R4、R5的附近均设有安全阀，用于在配管内达到预定以上的压力时减压。截止阀L3对应于发电的开始、停止进行开闭，在第二燃料供给路径19上，可控制蒸发气体供给的有无。压力传感器p10设置成可测量第一燃料供给路径18中的内压，压力传感器p11设置成可测量调压阀R4-R5之间的内压，压力传感器p12设置成可测量燃料电池组100的内压，压力传感器p13设置成可测量氢泵15的入口压力。
燃料电池组100具有层压多个称为单电池的发电构造体的层叠构造。各单电池具有以下构造：将称为MEA(Membrane ElectrodeAssembly：膜电极组件)的发电体通过一对设有氢气(蒸发气体)、空气及冷却水的流路的隔板夹持。MEA由阳极及阴极两个电极夹持高分子电解质膜而构成。阳极将阳极用催化剂层设置在多孔质支撑层上，阴极将阴极用催化剂层设置在多孔质支撑层上。
供给到燃料电池组100的阳极的蒸发气体经由歧管供给到各单电池，在隔板的燃料气体流路中流动，并在MEA的阳极中产生电化学反应。从燃料电池组100排出的蒸发气体(氢废气)供给到气液分离器14。气液分离器14在通常运行时，将通过燃料电池组100的电化学反应而产生的水分等杂质从氢废气中去除，通过截止阀L4放出到外部。氢泵15使氢废气强制循环而返回到第二燃料供给路径19，从而构成循环路径。清除截止阀L5在清除时打开，在通常的运行状态及判断配管内氢气泄漏时关闭。从清除截止阀L5清除的氢废气由包括稀释器25的排气系统处理。
空气供给系统2具有空气滤清器21、压缩机22、加湿器23、气液分离器24、稀释器25、以及消音器26。空气滤清器21净化外部气体并导入到燃料电池系统。压缩机22，在控制部50的控制下，对导入的空气进行压缩，并改变所供给的空气量、空气压力。供给到燃料电池组100的阴极空气与蒸发气体一样，经由歧管供给到各单电池，在隔板的空气流路中流动，在MEA的阴极中产生电化学反应。从燃料电池组100排出的空气(废空气)加湿器23对压缩后的空气进行废空气和水分的交换，增加适当的湿度。供给到燃料电池组100的空气经由歧管供给到各单电池，在隔板的空气流路中流动，在MEA的阴极中产生电化学反应。从燃料电池组100排出的废空气在气液分离器24中去除过剩的水分。稀释器25将由清除截止阀L5供给的氢废气在废空气中混合、稀释，并使其均匀化到不会产生氧化反应的浓度。消音器26能够降低混合后的排气的噪音等级，并将其排出。
冷却系统3具有散热器31、风扇32、冷却泵33、冷却装置34、及旋转阀C1～C4。散热器31具有多个配管，分流后的冷却液通过风扇32的送风被强制空冷。冷却泵33将冷却液循环供给到燃料电池组100内部。进入到燃料电池组100内的冷却液经由歧管供给到各单电池，在隔板的冷却液流路中流动，吸取发电产生的热。冷却装置34具有电容器等，具有提高空冷的冷却功能，可降低冷却液的温度。
该冷却系统3通过将冷却路径35～37的任意一个切换到旋转阀C1或C2而可进行选择。冷却路径35是不利用散热器31进行空冷地将冷却液供给到冷却泵33的路径，冷却路径36是利用散热器31进行强制空冷的路径。冷却路径37是用于冷却本发明的填充箱11～13的循环路径。旋转阀C1用于切换填充箱11～13的冷却路径37、或冷却路径35、36，旋转阀C2用于切换使从填充箱11～13循环而来的冷却液通过不进行空冷的冷却路径35、或通过进行空冷的冷却路径36。在冷却路径37中设有旋转阀C3及C4。其构成是，旋转阀C3进行是否向填充箱11供给冷却液的选择，旋转阀C4进行是否向填充箱12供给冷却液的选择。冷却路径37在各填充箱11～13中进行配管，能够冷却蒸发气体的输入输出口附近(止回阀RV3～RV5、调压阀R1～R3附近)，并能够控制蒸发气体的温度，降低压力。
特别是，控制旋转阀C1和C2，使得起动时在冷却路径35中循环冷却液。这是因为，在起动时散热器31及填充箱11～13中不流入冷却液，从而可抑制供给温差大的冷却液而产生的热冲击造成破坏。
电力系统4具有DC-DC变流器40、蓄电池41、牵引逆变器42、牵引马达43、辅机逆变器44、高压辅机45等。燃料电池组100是单电池串连连接的构造，在其阳极A和阴极C之间产生预定的高电压(例如约500V)。DC-DC变流器40与具有输出电压不同于燃料电池组100的端子电压的蓄电池41之间进行双向的电压变换，作为燃料电池组100的辅助电源可利用蓄电池41的电力，或者可将来自燃料电池组100的剩余电力充到蓄电池41。该DC-DC变流器40可设定与控制部50的控制对应的端子间电压。蓄电池41层压蓄电池单格(battery cell)而将一定的高压作为端子电压，通过未图示的蓄电池计算机的控制，可充以剩余电力，或可辅助性地供给电力。牵引逆变器42用于将直流电流变换为三相交流，并供给到牵引马达43。牵引马达43例如是三相马达，是搭载该燃料电池系统200的汽车的主动力源。辅机逆变器44是用于驱动高压辅机45的直流-交流变换单元。高压辅机45是压缩机22、氢泵15、风扇32、冷却泵33等燃料电池系统200的运行所必须的各种马达类。
控制部50具有RAM、ROM、接口电路等通用计算机的构造。控制部50通过依次执行内置ROM等中储存的软件程序，主要可控制包括氢气供给系统1、空气供给系统2、冷却系统3、电力系统4的燃料电池系统200整体。
特别是在本实施方式中，关于设置在燃料填充路径16上的止回阀RV1及RV2，其特征在于，设置在燃料箱10侧的止回阀RV2的打开压力Po2设定得小于设置在填充口FI侧的止回阀RV1的打开压力Po1(Po1＞Po2)。通过这种设定，设置在下游侧(燃料箱10侧)的止回阀RV2以比设置在上游侧(填充口FI侧)的止回阀RV1低的压力打开。填充结束后，当燃料填充路径16的压力下降时，上游侧的止回阀RV1先关闭，滞留在止回阀RV1-RV2之间的燃料气体经由未关闭的下游侧的止回阀RV2，排出到下游侧的燃料填充路径16。因此，可抑制止回阀RV1-RV2之间滞留燃料气体。
根据图2所示的流程图说明本实施方式的燃料箱残留气体的利用处理。通过本发明中设定的止回阀RV1和止回阀RV2的打开压力，当未填充液氢时，止回阀RV1-RV2之间的燃料气体向止回阀RV2的下游侧流动。控制部50测量该止回阀RV1-RV2之间的压力p1及止回阀RV2与截止阀L1之间的燃料填充路径16的压力p2(S1)，判断止回阀RV1-RV2之间的压力p1是否大于预定压力Pj1，或者判断止回阀RV2与截止阀L1之间的压力P2是否大于预定压力Pj2(S2)。其结果是，压力p1或p2超过预定压力时(S2：YES)，控制部50使连通到第一燃料供给路径18的截止阀L2、及控制第二燃料供给路径19的流通的截止阀L3打开(S3)。通过该处理，滞留在止回阀RV1-RV2之间、从打开压力小的止回阀RV2排出到燃料填充路径16的燃料气体进一步通过截止阀L2及L3，供给到燃料电池组100。并且，截止阀L2相当于发明内容所述的“第一截止阀”。
接着，根据压力p1、p2的推移、第一燃料供给路径18、第二燃料供给路径19的内压、截止阀13的打开时间，判断截止阀L2的关闭时序。即，当止回阀RV1-RV2之间的压力p1小于等于预定压力Pj3、或止回阀RV2到截止阀L1之间的压力p2小于等于预定压力Pj4时，判断燃料填充路径16的压力充分下降，残留的燃料气体基本上供给到燃料电池组100。并且，当第一燃料供给路径18、第二燃料供给路径19的内压p11、p12、p13大于等于预定值Pj11、Pj12、Pj13中的任意一个时，表明第一燃料供给路径18、第二燃料供给路径19的内压上升，残留的燃料气体供给到燃料电池组100。并且，当截止阀L2的打开时间在预定时间t1以上时，可判断出经过的时间足以将残留的燃料气体从容量较小的燃料填充路径16排出。因此，符合上述任意一个条件时(S4：YES)，控制部50使截止阀L2打开(S5)。
接着，检查是否从燃料填充路径16充分排出残留燃料气体，即检查配管内的减压是否完成，当配管减压完成时(S6：YES)，移至设置在燃料填充路径16上的阀的密封不良的检测等。首先，止回阀RV2到截止阀L1之间的燃料填充路径16的压力p2升高到一定程度时，表示在止回阀RV2的下游侧的燃料填充路径16中存在较多的燃料气体。由于已经进行完将残留的燃料气体供给到燃料电池组100的处理，因此这种情况下，认定存在截止阀L2或截止阀L1的密封不良。因此，压力p2在预定压力Pj5以上时(S8：YES)，使表示截止阀L2或截止阀L1的密封不良的警告灯等亮灯(S9)。此外，截止阀L1相当于发明内容所述的“第二截止阀”。
另一方面，止回阀RV1-RV2之间的压力p1升高到一定程度时，表示下游侧的燃料气体通过止回阀RV2逆流到本应充分减压的该区间中。其原因可认为是止回阀RV2的密封不良。因此，当压力p1在预定压力Pj6以上时(S10：YES)，使表示止回阀RV2的密封不良的警告灯亮灯(S11)。
另一方面，止回阀RV1-RV2之间的压力p1，在这些止回阀正常动作时，基本上应该维持止回阀RV2设定的打开压力。如果压力p1小于该止回阀RV2的打开压力时，可能会因上游侧的止回阀RV1的密封不良等接近外部气压。因此，当压力p1在小于止回阀RV2设定的打开压力的预定压力Pj7以下时(S12：YES)，判断为上游侧的止回阀RV1密封不良，进行表示止回阀RV1产生动作问题的警告，根据需要执行燃料电池系统200的停止程序(S13)。
以上，根据本实施方式，设置在下游侧的止回阀RV2以比设置在上游侧的止回阀RV1小的压力打开，因此可抑制止回阀之间滞留燃料气体，可有效利用燃料气体。
并且根据本实施方式，当燃料填充路径16的内压上升时使截止阀L2(L3)打开，因此滞留在燃料填充路径16的燃料气体经由第一燃料供给路径18和第二燃料供给路径19，供给到作为燃料消耗装置的燃料电池组100，可有效地被消耗。
进一步根据本实施方式，根据第一燃料供给路径18、第二燃料供给路径19的压力变化、截止阀L2的打开时间，控制截止阀L2的关闭，因此无论是否发生阀不良，均可暂时解除燃料填充路径16和第一燃料供给路径18的连通状态。
进一步根据本实施方式，监测止回阀RV2和燃料箱10的入口的截止阀L1之间的内压。如果截止阀L1(L2)中产生不良，则燃料箱10中的燃料气体泄漏并逆流，改变燃料填充路径16的内压。根据本发明，由于构成为监测该内压值，因此可正确检测出截止阀L1的不良。
并且根据本实施方式，通过截止阀L2的开闭对燃料填充路径16减压结束时，监测连续的止回阀RV1-RV2之间的内压。止回阀RV2在排出滞留的燃料气体时低于打开压力并截止，但是如果止回阀RV2产生不良，则在滞留的燃料气体放出后，止回阀RV1-RV2之间的内压也仍然会上升。如果根据该止回阀RV1-RV2之间的内压，则可检测出下游侧的止回阀RV2的不良。
(变形例)
本发明不限于上述实施方式，可进行各种变形并适用。
例如，在上述实施方式中，作为处理的液体燃料以液氢为例进行了说明，但只要是含有气相燃料的均可适用于本发明。例如液体燃料也可以是液化天然气。
并且，说明了燃料填充路径16上设置的两个止回阀RV1、RV2，当然止回阀也可以是两个以上。设置三个以上止回阀时，各止回阀的打开压力从上游侧(填充口FI侧)到下游侧(燃料箱10侧)依次减小设置即可。并且，两个止回阀可以象本实施方式一样设置在燃料填充路径16上，也可设置在燃料箱10附近(例如箱接头)，还可设置在其中之一上。
进一步，燃料箱10不限于一个，也可是多个。
(第二实施方式)
接着参照图3及图4，对于适用了本发明的第二实施方式涉及的燃料箱系统的燃料电池系统200，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。本实施方式不使用液氢，而是将氢气从外直接填充到燃料箱110～130(相当于第一实施方式的填充箱)，将该填充的氢气供给到燃料电池组200。以下对和第一实施方式相同的部件、装置或系统标注和第一实施方式相同的标记，并适当省略其详细说明。
图3是第二实施方式涉及的燃料电池系统200的系统框图。
燃料电池系统200例如搭载于汽车等移动体，具有燃料电池组100、氢气供给系统1、空气供给系统2、冷却系统3、电力系统4及控制部50。
氢气供给系统1作为通过填充口FI填充从外部供给的燃料气体的气体燃料箱，具有多个燃料箱110～130。燃料箱110～130均具有类似的构造，与第一实施方式的填充箱11～13以相同的构造构成，但如下所述，阀的配置不同。
燃料填充路径16，将燃料填充口FI到燃料箱110～130的入口侧彼此连通，在填充燃料气体时使用。在燃料箱110～130的出口侧，用于共同供给来自各箱的燃料气体的第一燃料供给路径18以彼此连通的构造铺设，第一燃料供给路径18连接到第二燃料供给路径19(主配管)上。
燃料填充口F1具有通过燃料气体台等可连接氢气填充机的供给喷嘴的构造。燃料填充路径16中，在离开燃料箱110～130的位置上，从燃料填充口FI开始依次设有止回阀RV1、RV2。止回阀RV1及RV2与本发明有关，形成串联连接的双重结构。止回阀RV1及RV2允许从燃料填充口FI到燃料箱110～130的燃料气体的流动，阻止其逆流。并且通过下述打开压力设定，可尽量减少滞留在止回阀RV1-RV2之间的燃料气体的量。压力传感器p1及p2用于测量由止回阀RV1及RV2划分成的燃料填充路径16的各区间的压力。
燃料填充路径16中，在分支为用于各燃料箱110～130后的燃料箱入口侧分别设置和各燃料箱110～130对应的止回阀RV3～RV5、手动阀H3～H5。止回阀RV3～RV5与本发明相关，构成为在达到预定的打开压力时自动打开。在各燃料箱110～130的入口处设有压力传感器p4～p6及温度传感器t2～t4。
第一燃料供给路径18在和各燃料箱110～130对应的支管部分上分别对应设置调整阀R1～R3、手动阀H6～H8、截止阀G1～G3。调整阀R1～R3使燃料气体减压。截止阀G1～G3例如由电磁阀构成，通过控制部50进行开闭控制。
在此参照图4对燃料箱的具体构造及阀的配置等以燃料箱110为例进行说明。
燃料箱110具有：由内衬301及其外侧的外壳302构成的容器主体310；安装在容器主体2的长度方向的一端的接头320。容器主体310可储存高压燃料气体，例如35MPa或70MPa的氢气。并且，燃料气体为压缩天然气(CNG气体)时，容器主体310例如储存20MPa的CNG气体。容器主体310通过以下方法形成：在呈半球面状的端壁部的中心插入接头320而成形。接头320的开口部的内周面上形成阴螺纹322，阀组件340与其螺合连接。
阀组件340是指除了气体通路外，将阀、接头等配管元件、及各种气体传感器等一体组装入壳体350的模块。阀组件340设置得横贯燃料箱110的内外。壳体350的颈部的外周面上形成与阴螺纹322螺合的阳螺纹。在螺合连接的状态下，壳体350和接头320之间被通过省略图示的多个密封部件气密密封。
壳体350的内部形成燃料填充路径16的一部分的流路16c、第一燃料供给路径18的一部分的流路18c、安全流路351。流路16c通过燃料填充路径16的外部配管16d，使容器主体310的内部和燃料填充口FI连通。流路16c上设有上述止回阀RV3、手动阀H3、以及压力传感器P4。并且，也可在流路16c上设置多个止回阀RV3，使多个止回阀附属于燃料箱110。流路18c通过第一燃料供给路径18的外部配管18d连通容器主体310的内部和第二燃料供给路径19。流路18c上设有上述截止阀G1、手动阀H6及调整阀R1。安全流路351上设有安全阀360，其用于在燃料箱110的内压达到预定值以上时降低内压。并且，也可使截止阀G1及调整阀R1的配置(上游下游)相反。
再次返回到图3进行说明。
第二燃料供给路径19之后的构造和第一实施方式相同。即，从第二燃料供给路径19的上游侧开始依次设有调压阀R4、R5、截止阀L3，经过燃料电池组100内的流路设有气液分离器14及截止阀L4、氢泵15及清除截止阀L5。燃料箱110～130内的燃料气体通过调压阀R1、R4、R5阶段性地减压，在大约1MPa的压力状态下供给到燃料电池组100。并且，第二燃料供给路径19上设有压力传感器P11～P13。
空气供给系统2和第一实施方式一样，具有空气滤清器21、压缩机22、加湿器23、气液分离器24、稀释器25、以及消音器26。并且，冷却系统3在本实施方式中具有散热器31、风扇32、冷却泵33及旋转阀C2。此外也可和第一实施方式一样，冷却系统2具有冷却装置34、冷却路径35～37及旋转阀C1、C3、C4。进一步，电力系统4具有DC-DC变流器40、蓄电池41、牵引逆变器42、牵引马达43、辅机逆变器44、高压辅机45等。
控制部50具有作为包括RAM、ROM、接口电路等通用计算机的构造。控制部50通过依次执行内置ROM等中储存的软件程序，主要可控制包括氢气供给系统1、空气供给系统2、冷却系统3、电力系统4的燃料电池系统200整体。
在本实施方式中，关于设置在燃料填充路径16上的止回阀RV1及RV2，其特征在于，设置在燃料箱110～130侧的止回阀RV2的打开压力Po2设定得小于设置在填充口FI侧的止回阀RV1的打开压力Po1(Po1＞Po2)。通过这种设定，设置在下游侧的止回阀RV2以比设置在上游侧的止回阀RV1小的压力打开。填充结束后，当燃料填充路径16的压力下降时，上游侧的止回阀RV1先关闭，滞留在止回阀RV1-RV2之间的燃料气体经由未关闭的下游侧的止回阀RV2，排出到下游侧的燃料填充路径16。因此，可抑制止回阀RV1-RV2之间滞留燃料气体。
同样，对于止回阀RV2和止回阀RV3～RV5，止回阀RV3～RV5的打开压力Po3～Po5如下式所示，设定得小于其上游的止回阀RV2的打开压力Po2。
Po2＞Po3
Po2＞Po4
Po2＞Po5
这样一来，填充结束后，当燃料填充路径16的压力下降时，按照止回阀RV1、RV2的顺序关闭后，止回阀RV3～RV5关闭。因此，止回阀RV3～RV5之间、止回阀RV2～RV4之间、及止回阀RV2～RV5之间滞留的燃料气体经由未关闭的下游侧的止回阀RV3～RV5，排出到下游侧的燃料填充路径16。因此，可抑制燃料气体滞留在止回阀RV2到RV3～RV5之间。
根据本实施方式，和第一实施方式一样，燃料填充路径16的多个止回阀从其上游侧依次关闭，因此可抑制燃料气体滞留在止回阀之间，可有效利用燃料气体。
工业实用性
以上说明的本发明不仅可适用于搭载了燃料电池系统200的车辆、船舶、飞机等移动体，而且可适用于放置在建筑、房屋等封闭空间中的燃料电池系统200。这是因为其为只要是可再次填充并利用燃料气体系统即可利用的构造。
并且，在上述实施方式中，作为适用燃料箱系统的系统，以燃料电池系统200为例进行了说明。燃料箱系统当然也可是具有和燃料电池组100不同的其他燃料消耗装置的系统。例如，其他燃料消耗装置可以是消耗液氢气化的氢气的氢发动机(内燃机)，或者也可是消耗液化天然气气化的天然气发动机。

Claims (17)

1.一种燃料箱系统，具有用于从填充口向燃料箱供给燃料的燃料填充路径，其中，
在该燃料填充路径中串联设置至少两个止回阀，
设置在该燃料箱侧的该止回阀的打开压力设定得小于设置在该填充口侧的该止回阀的打开压力。
2.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其中，还具有：
燃料消耗装置，消耗所述燃料；
燃料供给路径，连通所述燃料消耗装置和所述燃料填充路径；和
第一截止阀，设置在所述燃料供给路径上，
所述第一截止阀根据所述燃料填充路径的内压打开。
3.根据权利要求2所述的燃料箱系统，其中，所述燃料供给路径，在所述燃料填充路径中连接到所述至少两个止回阀的下游侧。
4.根据权利要求2或3所述的燃料箱系统，其中，所述第一截止阀，根据所述燃料填充路径的内压中的、所述至少两个止回阀之间的内压打开。
5.根据权利要求2或3所述的燃料箱系统，其中，所述第一截止阀，根据所述燃料填充路径的内压中的、所述至少两个止回阀的下游侧的内压打开。
6.根据权利要求2至5的任意一项所述的燃料箱系统，其中，
所述燃料是液体燃料，且所述燃料箱是储存该液体燃料的液体燃料箱，
该燃料箱系统还具有：气体燃料箱，储存由所述液体燃料箱内的所述液体燃料气化的气体燃料；和
填充路径，连通所述液体燃料箱和所述气体燃料箱，用于从该液体燃料箱向该气体燃料箱填充所述气体燃料，
所述燃料供给路径具有连通所述气体燃料箱和所述燃料消耗装置的供给路径，
所述燃料消耗装置消耗所述气体燃料。
7.根据权利要求6所述的燃料箱系统，其中，
所述气体燃料箱有多个，
所述填充路径连通所述液体燃料箱和所述多个气体燃料箱，
所述供给路径连通所述多个气体燃料箱和所述燃料消耗装置。
8.根据权利要求6或7所述的燃料箱系统，其中，所述第一截止阀根据所述供给路径的压力关闭。
9.根据权利要求2至7的任意一项所述的燃料箱系统，其中，所述第一截止阀根据所述燃料供给路径的压力关闭。
10.根据权利要求2至7的任意一项所述的燃料箱系统，其中，所述第一截止阀根据该第一截止阀的打开时间关闭。
11.根据权利要求2至10的任意一项所述的燃料箱系统，其中，具有：
第二截止阀，位于所述燃料填充路径的所述燃料箱入口；和
控制部，在通过所述第一截止阀的开闭对所述燃料填充路径减压结束时，根据设置在所述燃料箱侧的所述止回阀和所述第二截止阀之间的内压，判断所述第二截止阀的不良。
12.根据权利要求2至10的任意一项所述的燃料箱系统，其中，具有控制部，在通过所述第一截止阀的开闭对所述燃料填充路径减压结束时，该控制部根据连续的所述止回阀之间的内压，判断所述燃料填充路径下游侧的止回阀的不良。
13.根据权利要求1所述的燃料箱系统，其中，所述至少两个止回阀由下述止回阀构成：附属于所述燃料箱的至少一个止回阀；和设置在离开所述燃料箱的位置上的至少一个止回阀。
14.根据权利要求13所述的燃料箱系统，其中，附属于所述燃料箱的至少一个止回阀组装入与所述燃料箱的接头连接的阀组件中。
15.根据权利要求1、13或14所述的燃料箱系统，其中，所述燃料箱有多个。
16.根据权利要求1、13、14或15所述的燃料箱系统，其中，所述燃料是气体燃料。
17.根据权利要求16所述的燃料箱系统，其中，具有：
燃料电池，消耗所述气体燃料；和
供给路径，连通所述燃料电池和所述燃料箱。
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