JP2009156094A

JP2009156094A - 液化ガス燃料供給装置

Info

Publication number: JP2009156094A
Application number: JP2007332786A
Authority: JP
Inventors: Kenji Toda; 憲二戸田; Naotoshi Amano; 直利天野
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】周囲温度の影響を受けずに安定した燃料供給を可能とする。
【解決手段】液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンク１０と、燃料タンク１０に貯蔵される液化ガス燃料を気化してガス燃料とし、これを燃料タンク１０の上部空間へと戻す電熱式の加圧蒸発器１２と、燃料タンク１０の上部空間の圧力Ｐを検出する圧力センサ３４と、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６と、を含んで構成される液化ガス燃料供給装置において、コントロールユニット３６は、圧力センサ３４により検出された圧力Ｐが下限閾値未満になったときに、その圧力が上限閾値より高くなるまで、加圧蒸発器１２を作動させるようにする。このようにすれば、燃料タンク１０の上部空間圧力Ｐが所定圧力範囲に維持され、周囲温度の影響を受けずに、液化ガス燃料がガス燃料の圧力により押し出され、液化ガス燃料を安定して供給することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）などの液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置に関する。

液化ガス燃料を燃料とするエンジンは、排気性状が良好なことから、都市部の走行が多いトラックやタクシーなどに利用されている。液化ガス燃料の１つであるＤＭＥを供給する燃料供給装置として、特開２００１−１１５９０８号公報（特許文献１）に記載されるように、燃料タンクに貯蔵されるＤＭＥをエンジン冷却水で加熱して気化させ、燃料タンクの上部空間に充満するガス燃料の圧力を利用してＤＭＥをエンジンに供給する技術が提案されている。
特開２００１−１１５９０８号公報

しかしながら、従来提案技術では、厳寒期に長時間エンジンを停止させておくと、燃料タンクの上部空間に充満するガス燃料の圧力が低下し、エンジン始動直後車両走行に必要な燃料供給ができず、エンジン冷却水温度が上昇するまで走行開始を待たねばならないおそれがあった。また、北海道などの極寒地では、燃料タンクの上部空間に充満するガス燃料の圧力が過度に低下し、燃料タンクからエンジンへと液化ガス燃料を押し出すことができなくなって、エンジン始動すらできなくなるおそれもあった。このように、液化ガス燃料の供給は、周囲温度の影響を受け易く、安定した燃料供給が困難であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、電熱式加圧蒸発器により燃料タンクに貯蔵された液化ガス燃料を適宜気化させ、その上部空間に充満するガス燃料の圧力で液化ガス燃料を押し出すことで、周囲温度の影響を受けずに安定した燃料供給が可能な液化ガス燃料供給装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクに貯蔵される液化ガス燃料を気化してガス燃料とし、これを燃料タンクへと戻す電熱式の加圧蒸発器と、前記燃料タンクの上部空間の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された圧力が下限閾値未満になったときに、該圧力が上限閾値より高くなるまで、前記加圧蒸発器を作動させる制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記加圧蒸発器は、ガス燃料を燃料タンクの上部空間に戻すことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記燃料タンクから加圧蒸発器へと液化ガス燃料を供給する燃料供給配管、及び、前記加圧蒸発器から燃料タンクへとガス燃料を戻す燃料戻し配管に、各配管の通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁が夫々配設され、前記制御手段は、前記加圧蒸発器を作動させるときのみ、前記開閉弁を夫々開弁させることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記開閉弁は、常閉式の開閉弁であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、燃料タンクの上部空間圧力が下限閾値未満になったとき、その圧力が上限閾値より高くなるまで、加圧蒸発器が作動される。このため、燃料タンクの上部空間圧力が所定圧力範囲に維持され、周囲温度の影響を受けずに、液化ガス燃料がガス燃料の圧力により押し出され、液化ガス燃料を安定して供給することができる。また、例えば、液化ガス燃料の供給対象たるエンジンの始動直後であっても、短時間で燃料タンクの上部空間圧力を上昇させることが可能であり、車両走行開始までに要する時間を短縮することができる。さらに、燃料タンクの上部空間圧力が過度に低く、液化ガス燃料を押し出すことができない状況であっても、電気的な制御により短時間で上部空間圧力を上昇させることが可能であり、例えば、エンジン始動ができなくなることを回避することができる。その他、加圧蒸発器が断続的に作動するため、例えば、車載バッテリの消耗を抑制することができる。

請求項２記載の発明によれば、加圧蒸発器がガス燃料を燃料タンクの上部空間に戻すため、ガス燃料が液化ガス燃料に溶け込むことがなく、燃料タンクの上部空間圧力を効率的に上昇させることができる。
請求項３記載の発明によれば、加圧蒸発器を作動させるときのみ、燃料タンクから加圧蒸発器へと液化ガス燃料を供給する燃料供給配管、及び、加圧蒸発器から燃料タンクへとガス燃料を戻す燃料戻し配管に夫々配設された開閉弁が開弁される。このため、加圧蒸発器が作動していないときには、燃料供給配管及び燃料戻し配管の通路が夫々閉塞され、燃料タンクの上部空間圧力の過度な上昇を防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、常閉式の開閉弁を用いることで、燃料供給が行われていないときの安全性を担保することができる。

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液化ガス燃料供給装置の一実施形態を示す。
液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンク１０には、液化ガス燃料を気化してガス燃料とした後、これを燃料タンク１０の上部空間へと戻す電熱式の加圧蒸発器１２が併設される。燃料タンク１０の下部から加圧蒸発器１２へと液化ガス燃料を供給する燃料供給配管１４、及び、加圧蒸発器１２から燃料タンク１０の上部空間へとガス燃料を戻す燃料戻し配管１６には、各配管の通路を開閉する遠隔操作可能な充填弁１８及び加圧弁２０が夫々配設される。ここで、充填弁１８及び加圧弁２０は、本発明の開閉弁に夫々相当し、燃料供給が行われていないときの安全性を担保すべく、常閉式の電磁開閉弁を使用することが望ましい。なお、加圧蒸発器１２は、ガス燃料を燃料タンク１０の下部（液相部）へ戻すようにしてもよい。

また、燃料タンク１０には、エンジン２２に液化ガス燃料を供給する燃料供給配管２４、及び、エンジン２２から余剰の液化ガス燃料を燃料タンク１０に戻す燃料戻し配管２６が夫々接続される。燃料供給配管２４及び燃料戻し配管２６には、エンジン停止中に液化ガス燃料がエンジン２２へと供給されることを防止すべく、エンジン２２に連動して開弁する常閉式の電磁開閉弁２８及び３０が夫々配設される。さらに、燃料戻し配管２６には、燃料タンク１０からエンジン２２への液化ガス燃料の逆流を防止すべく、エンジン２２から燃料タンク１０へと向かう向きにのみ開弁する逆止弁３２が配設される。

液化ガス燃料供給装置の制御系として、燃料タンク１０には、その上部空間の圧力Ｐを検出する圧力検出手段としての圧力センサ３４が取り付けられる。圧力センサ３４からの出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６へと入力され、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、バッテリ３８から加圧蒸発器１２に供給される電力を制御する電力リレー４０、並びに、充填弁１８及び加圧弁２０が適宜電子制御される。なお、コントロールユニット３６が制御プログラムを実行することで、制御手段が具現化される。

図２は、エンジン始動を契機として、コントロールユニット３６におい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。また、コントロールユニット３６は、エンジン始動操作を契機として、電磁開閉弁２８及び３０を夫々開弁させる制御も併せて行う。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、圧力センサ３４から出力される圧力Ｐが下限閾値未満であるか否かを判定する。ここで、下限閾値としては、燃料タンク１０の上部空間に充満するガス燃料により、燃料タンク１０から液化ガス燃料を押し出すことができる最低圧力よりも若干高い圧力値が適用される。そして、圧力Ｐが下限閾値未満であればステップ２へと進む一方（Ｙｅｓ）、圧力Ｐが下限閾値以上であれば処理を終了する（Ｎｏ）。

ステップ２では、燃料タンク１０から加圧蒸発器１２に液化ガス燃料を供給すべく、充填弁１８を開弁させる。
ステップ３では、加圧蒸発器１２を作動させて液化ガス燃料を気化させるべく、電力リレー４０を作動（ＯＮ）させる。
ステップ４では、充填弁１８を閉弁させる。

ステップ５では、加圧蒸発器１２から燃料タンク１０の上部空間へガス燃料を戻すべく、加圧弁２０を開弁させる。
ステップ６では、加圧蒸発器１２による液化ガス燃料の気化を停止すべく、電力リレー４０を停止（ＯＦＦ）させる。
ステップ７では、加圧蒸発器１２から燃料タンク１０の上部空間にガス燃料を戻すことを停止すべく、加圧弁２０を閉弁させる。

ステップ８では、圧力センサ３４から出力される圧力Ｐが上限閾値より高いか否かを判定する。ここで、上限閾値としては、燃料タンク１０の耐圧能力，液化ガス燃料の供給圧力などを考慮して、例えば、燃料タンク１０が耐え得る最高圧力よりも若干低い圧力値が適用される。そして、圧力Ｐが上限閾値より高ければ処理を終了する一方（Ｙｅｓ）、圧力Ｐが上限閾値以下であればステップ２へと戻る（Ｎｏ）。

かかる液化ガス燃料供給装置によれば、燃料タンク１０の上部空間の圧力Ｐが下限閾値未満であれば、燃料タンク１０から加圧蒸発器１２へと一定量の液化ガス燃料が供給され、これが気化されてガス燃料となって燃料タンク１０の上部空間へと戻される。そして、燃料タンク１０の上部空間の圧力Ｐが上限閾値より高くなるまで、このサイクルが順次繰り返し実行される。このため、燃料タンク１０の上部空間の圧力Ｐが、図３に示すような所定圧力範囲に維持される。ここで、圧力Ｐが下限閾値以下及び上限閾値以上となる理由は、加圧蒸発器１２を作動させても、液化ガス燃料を気化させるまでには多少の時間を要するためである。

従って、燃料タンク１０の上部空間圧力が所定圧力範囲に維持され、周囲温度の影響を受けずに、液化ガス燃料がガス燃料の圧力により押し出され、エンジン２２へ液化ガス燃料を安定して供給することができる。また、エンジン始動直後であっても、短時間で燃料タンク１０の上部空間圧力を上昇させることが可能であるため、車両走行開始までに要する時間を短縮することができる。さらに、燃料タンク１０の上部空間圧力が過度に低く、エンジン２２へと液化ガス燃料を供給することができない状況であっても、電気的な制御により短時間でガス燃料の圧力を上昇させることが可能であり、エンジン始動ができなくなることを回避することができる。その他、図３に示すように、加圧蒸発器１２が断続的に作動するため、バッテリ３８の消耗を抑制することができる。

なお、加圧蒸発器１２としては、液化ガス燃料を連続的に気化可能なものであってもよい。この場合、燃料タンク１０の上部空間の圧力Ｐが下限閾値以上かつ上限閾値以下となるように、充填弁１８，加圧弁２０及び電力リレー４０を適宜制御すればよい。また、液化ガス燃料の供給対象は、エンジンに限らず、ボイラ，タービンなどであってもよい。

本発明を具現化した液化ガス燃料供給装置の全体構成図制御プログラムの処理内容を示すフローチャート燃料タンク内圧力の制御状態説明図

符号の説明

１０燃料タンク
１２加圧蒸発器
１４燃料供給配管
１６燃料戻し配管
１８充填弁
２０加圧弁
３４圧力センサ
３６コントロールユニット
３８バッテリ
４０電力リレー

Claims

液化ガス燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクに貯蔵される液化ガス燃料を気化してガス燃料とし、これを燃料タンクへと戻す電熱式の加圧蒸発器と、
前記燃料タンクの上部空間の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が下限閾値未満になったときに、該圧力が上限閾値より高くなるまで、前記加圧蒸発器を作動させる制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
前記加圧蒸発器は、ガス燃料を燃料タンクの上部空間に戻すことを特徴とする請求項１記載の液化ガス燃料供給装置。
前記燃料タンクから加圧蒸発器へと液化ガス燃料を供給する燃料供給配管、及び、前記加圧蒸発器から燃料タンクへとガス燃料を戻す燃料戻し配管に、各配管の通路を開閉する遠隔操作可能な開閉弁が夫々配設され、
前記制御手段は、前記加圧蒸発器を作動させるときのみ、前記開閉弁を夫々開弁させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液化ガス燃料供給装置。
前記開閉弁は、常閉式の開閉弁であることを特徴とする請求項３記載の液化ガス燃料供給装置。