JP2014092185A - 流体供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】タンクの無効残量を小さくしつつ、バックリングなどの異常を防止する流体供給システムを提供する。
【解決手段】水素が貯留される水素タンク２と、水素タンク２から配管ａ１，ａ２を介して流入する水素の圧力を所定圧力範囲に減圧して燃料電池１に供給する１次減圧弁５と、水素タンク２と１次減圧弁５との間に設けられる逆止弁４と、を備え、水素タンク２の機能保証圧力値は、１次弁圧弁５の前記所定圧力範囲よりも高く、逆止弁４は、上流側の圧力が前記機能保証圧力値未満である場合に閉止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンクから流体利用ユニットに流体を供給する流体供給システムに関する。

近年、燃料電池車の開発が急速に進められ、その航続距離を延ばす一手法として、燃料電池に水素（燃料ガス）を供給する水素タンクの高圧化が図られている。水素タンクは、例えば、殻状に形成されたライナと、当該ライナの外面を覆うシェルと、を備える二層構造となっている。

ところで、水素タンクの充填室に大量の水素が充填されている場合、高圧水素がライナを徐々に透過し、ライナとシェルとの間に残留する可能性がある。この場合において水素タンクの内圧が急激に低下すると、ライナとシェルとの間に残留していた高圧水素が膨張し、ライナが変形する（いわゆるバックリングが発生する）虞がある。

前記したバックリングを防止する技術として、例えば、以下に示すものが知られている。
すなわち、特許文献１には、内部に高圧水素が充填される樹脂製の容器本体を有し、この容器本体の内面に、水素非透過性の高い材料で構成した水素バリア層が積層された高圧水素タンクについて記載されている。
また、特許文献２には、口金部の外周面に、繊維層とライナとの境界にあるガスを繊維層の外部に排出するための焼結金属層が形成されたガスタンクについて記載されている。

特開２００２−１８８７９４号公報 特開２００９−１８５９９０号公報

特許文献１，２に記載の技術では水素タンクの積層構造を工夫することによって、高圧水素がライナを透過することを防止したり（特許文献１）、ライナを透過した高圧水素を外部に排出したりしている（特許文献２）。しかしながら、前記各技術では、水素タンクの製造工程において手間やコストがかかるという問題がある。

また、例えば、水素タンクと燃料電池とを接続する配管に圧力センサを設け、当該圧力センサの検出値に基づいて水素タンクの残圧が規定値（例えば、０．５ＭＰａ）以下になったときに水素の供給を停止する手法を用いた場合、次のような問題が生ずる。
すなわち、前記した圧力センサの検出値において、水素の供給を停止する際の閾値は、圧力センサの検出誤差を考慮して高めに設定することが必要になる。したがって、前記検出誤差が大きい場合、必然的に水素タンクの無効残量が大きくなり（例えば、３ＭＰａ）、燃料電池自動車の航続距離が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は、タンクの無効残量を小さくしつつ、バックリングなどの異常を防止する流体供給システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る流体供給システムは、圧力により体積が変化する流体が貯留されるタンクと、前記タンクから配管を介して流入する流体の圧力を所定圧力範囲に減圧して、前記流体を利用する流体利用ユニットに供給する減圧弁と、前記タンクと前記減圧弁との間に設けられる自動閉止弁と、を備え、前記タンクの機能保証圧力値は、前記減圧弁の前記所定圧力範囲よりも高く、前記自動閉止弁は、上流側の圧力が前記機能保証圧力値未満である場合に閉止することを特徴とする。

かかる構成によれば、上流側の圧力がタンクの機能保証圧力値未満となった場合に自動閉止弁が閉止し、流体利用ユニットへの流体の供給が停止される。したがって、タンクの内圧を機能保証圧力値以上に維持できる。なお、機能保証圧力値とは、タンクの貯留機能を損なわない（つまり、バックリングなどの異常を防止する）ために必要なタンクの内圧である。
また、自動閉止弁を減圧弁よりも上流側に設けることで、タンクの内圧を自動閉止弁の開閉に直接的に反映させることができる。

また、タンクの機能保証圧力値は、減圧弁による減圧後の所定圧力範囲よりも高い。この場合において、仮に、減圧弁よりも上流側に圧力センサを設け、タンクの内圧が機能保証圧力値未満となったか否かを前記圧力センサの検出値に基づいて検知する場合、圧力センサの検出誤差を考慮して閾値を高めに設定する必要がある。前記したように、この場合にはタンク内の無効残量が多くなってしまう可能性がある。
これに対して本発明では、上流側の圧力がタンクの機能保証圧力値未満となった場合、自動閉止弁が閉止するため、前記した検出誤差を考慮する必要がない。したがって、タンク内の無効残量を低減しつつ、バックリングなどの異常を防止できる。

また、前記流体供給システムにおいて、前記自動閉止弁は、前記タンクから前記流体利用ユニットに向かう流体の流れを許可し、当該向きとは逆向きの流れを禁止するとともに、クラッキング圧力が前記機能保証圧力値に設定される逆止弁又は、上流側の圧力を前記機能保証圧力値以上に保つ背圧弁であることが好ましい。

かかる構成によれば、前記した自動閉止弁として、クラッキング圧力が機能保証圧力値に設定される逆止弁、又は、上流側の圧力を前記機能保証圧力値以上に保つ背圧弁を用いることができる。したがって、タンクの内圧を機能保証圧力値以上に維持しつつ、タンクの無効残量を低減できる。

また、前記流体供給システムにおいて、前記減圧弁と前記流体利用ユニットとの間に設けられ、前記減圧弁によって減圧される流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記タンクに設置される遮断弁に開弁指令を出力した状態で、前記圧力検出手段によって検出される圧力が低下した場合、前記自動閉止弁が閉止したと判定する制御手段と、を備えることが好ましい。

かかる構成によれば、制御手段は、遮断弁に開弁指令を出力した状態で、圧力検出手段の検出値が低下した場合、自動閉止弁が閉止したと判定する。したがって、自動閉止弁の閉止を適切に検知できる。
また、圧力検出手段は、減圧弁によって減圧される流体の圧力を検出するものであり、減圧弁の上流側の圧力を検出する場合と比較して検出誤差が小さくなる。したがって、自動閉止弁の閉止を正確に検知できる。

本発明によれば、タンクの無効残量を小さくしつつ、バックリングなどの異常を防止する流体供給システムを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る流体供給システムの全体構成図である。 逆止弁が閉止したことを検知する際の、ＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る流体供給システムの全体構成図である。 比較例において、高圧流体がタンクのシェルとライナとの間に残留している状態を示す説明図（断面模式図）である。

本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、一例として、流体供給システムＳ１を燃料電池車に適用する場合について説明するが、本発明の適用対象は燃料電池車に限定されるものではない。例えば、流体供給システムＳ１を搭載した船舶、航空機などの移動体に用いてもよいし、定置式のシステムに用いてもよい。

≪第１実施形態≫
＜流体供給システムの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体供給システムの全体構成図である。流体供給システムＳ１は、燃料電池１、水素タンク２、遮断弁３、逆止弁４、１次減圧弁５、２次減圧弁６、第１圧力センサ８、第２圧力センサ９、ＥＣＵ１４（Electric Control Unit）などを備えている。

燃料電池１（流体利用ユニット）は、例えば、複数の固体高分子型の単セル（図示せず）が積層された燃料電池スタックであり、各単セルが電気的に直列接続されている。単セルは、ＭＥＡ(Membrane Electrode Assembly)と、このＭＥＡを挟む導電性のアノードセパレータ（図示せず）及びカソードセパレータ（図示せず）と、を備えている。

燃料電池１が備えるそれぞれのＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノード及びカソードと、を備えている。アノード及びカソードは、主にカーボンペーパなどの導電性を有する多孔質体から構成され、電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔなど）を含んでいる。

燃料電池１の各セパレータには、ＭＥＡの全面に水素又は酸素を供給するための溝及び貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がアノード流路１ａ、カソード流路１ｂとして機能する。なお、各セパレータには、燃料電池１を冷却するための冷媒（例えば、エチレングリコールを含む水）を通流させる冷媒流路（図示せず）が形成されている。

アノード流路１ａに水素（圧力により体積が変化する流体）が供給され、カソード流路１ｂに酸素を含む空気が供給されると、燃料電池１において所定の電極反応が生じ、それぞれの単セルで電位差（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）が発生する。次いで、燃料電池１と走行モータ１７（外部負荷）とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池１の電極反応が進むようになっている。

水素タンク２（タンク）は、例えば、高密度ポリエチレン樹脂といった気密性の大きい部材からなる殻状のライナ２１（図４参照）を有している。また、ライナ２１の周囲をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチック）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics：ガラス繊維強化プラスチック）など、耐圧性の大きい部材からなるシェル２２（図４参照）で覆う２層構造となっている。ちなみに、シェル２２も所定の気密性を有しているため、仮に高圧水素がライナ２１を透過した場合、ライナ２１とシェル２２との間の領域Ｑ（図４参照）に高圧水素が残留する。

なお、前記した構成は一例であり、水素タンク２を３層以上の多層構造としてもよい。水素タンク２には高純度の水素が高圧で貯留され、遮断弁３が開弁すると、水素タンク２内の高圧水素が配管ａ１内に流出するようになっている。

水素タンク２のライナ２１には、軸線方向の一端側に円筒状のトップボス２３（図４参照）が形成され、他端側に円筒状のエンドボス２４（図４参照）が形成されている。トップボス２３の内周面には雌ネジ部（図示せず）が形成され、遮断弁３を含むバルブボディ２５が螺合される。

図１に示す遮断弁３（主止弁）は、例えば、常閉型のインタンク電磁弁であり、前記したバルブボディ（図４参照）に組み込まれている。遮断弁３は、開閉弁本体（図示せず）、ソレノイド（図示せず）、コイルばね（図示せず）などを有している。
遮断弁３にＥＣＵ１４から開指令が入力されると、ソレノイドが励磁されて開閉弁本体が開弁し、水素タンク２から燃料電池１に向けて水素が供給される。また、ＥＣＵ１４から閉指令が入力されると、コイルばねの付勢力によって開閉弁本体が閉弁する。

逆止弁４（自動閉止弁）は、配管ａ１を介して遮断弁３に接続されている。逆止弁４は、弁体がスプリング（図示せず）によって閉弁方向に付勢されるように構成され、遮断弁３から１次減圧弁５に向かう水素の流れを許可し、その逆向きの流れを禁止するようになっている。ちなみに、開弁時の圧損を小さくするために、逆止弁４は充分な開口面積を有している。
また、本実施形態において逆止弁４のクラッキング圧力は、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値（例えば、２ＭＰａ）未満となった場合、自動的に（つまり、前記したスプリングの付勢力によって機械的に）閉止するようになっている。

ここで、水素タンク２の「機能保証圧力値」について説明する。機能保証圧力値とは、水素タンク２の貯留機能を損なわない（つまり、バックリングなどの異常を防止する）ために必要な水素タンク２の内圧である。
図４に示すように、水素タンク２の充填室Ｐに貯留される高圧水素がライナ２１を透過すると、ライナ２１とシェル２２との間の領域Ｑに高圧水素が残留する。その後、水素タンク２の内圧が急激に低下すると、領域Ｑに残留する高圧水素が膨張してライナ２１が変形する虞がある。
このような現象（いわゆるバックリング）が生じることを防止するため、水素タンク２の内圧を、所定の下限値Ｐ_Ａ以上に維持することが望ましい。

また、通常、トップボス２３の内周面と、バルブボディ２５の外周面との間には、水素の漏洩を防止するためのＯリング（図示せず）及びバックアップリング（図示せず）が設置されている。水素タンク２の充填室Ｐに高圧水素が貯留されている場合、水素圧によってＯリング及びバックアップリングが一方側（水素タンク２の外部空間側）に押圧されることで高いシール機能が発揮される。
一方、水素タンク２の内圧が低下すると、前記したＯリングなどのシール機能が低下し、トップボス２３とバルブボディ２５の極小隙間を介して水素が漏洩する虞がある。このようなシール機能の低下を防止するため、水素タンク２の内圧を、所定の下限値Ｐ_Ｂ以上に維持することが望ましい。

したがって、水素タンク２の「機能保証圧力値」は、水素タンク２においてバックリングが生じることを防止し、かつ、Ｏリング（図示せず）などのシール機能を低下させない値に設定することが好ましい。つまり、前記した下限値Ｐ_Ａ（バックリングを防止できる値）、及び下限値Ｐ_Ｂ（シール機能を低下させない値）のうち、高いほうの圧力を水素タンク２の「機能保証圧力値」として設定することが好ましい。
逆止弁４は、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値未満となる場合に閉止して水素の流出を遮断する。したがって、水素タンク２の貯留機能が損なわれることを確実に防止できる。

１次減圧弁５（減圧弁）は、水素タンク２から供給される高圧の水素を所定の制御圧力範囲（例えば、０．５〜１．０ＭＰａ）まで減圧する機能を有し、配管ａ２を介して逆止弁４に接続されている。
なお、本実施形態では、水素タンク２の機能保証圧力値（例えば、２ＭＰａ）が、前記した１次減圧弁５の制御圧力範囲よりも高くなっている。したがって、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで低下した場合でも、１次減圧弁５による減圧後の水素圧（配管ａ３内の圧力）は、前記した制御圧力範囲内で維持される。

その後、さらに水素が所定量消費され、水素タンク２の内圧が１次減圧弁５の制御圧力範囲を下回ったときに、１次減圧弁５の下流側（配管ａ３内）の水素圧が低下する。したがって、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで降下する際のタイミングを、第２圧力センサ９の検出値を用いて正確に捉えることは困難となる。水素タンク２に貯留される水素の高圧化が進むにつれて、このような傾向が顕著になる。

２次減圧弁６は、１次減圧弁５によって減圧された水素の圧力を、さらに燃料電池１に供給可能な所定圧力まで減圧する機能を有し、配管ａ３を介して１次減圧弁５に接続されている。
リリーフ弁７は、配管ａ３に設けられ、１次減圧弁５と２次減圧弁６との間（中圧ライン）の常用圧力よりも高い圧力が印加されると開弁するようになっている。

第１圧力センサ８は、遮断弁３と１次減圧弁５との間の高圧ライン上に設けられるものである。図１に示す例において第１圧力センサ８は、遮断弁４と１次減圧弁５とを接続する配管ａ２に設けられ、配管ａ２内の水素圧を検出してＥＣＵ１４に出力する機能を有している。第１圧力センサ８は、例えば０〜１００ＭＰａの圧力を検出することが可能である。
また、第１圧力センサ８の検出誤差は、例えば３ＭＰａである。

第２圧力センサ９（圧力検出手段）は、１次減圧弁５と２次減圧弁６とを接続する配管ａ３に設けられ、配管ａ３内の水素圧を検出してＥＣＵ１４に出力する機能を有している。なお、第２圧力センサ９は、例えば０〜１．５ＭＰａの圧力を検出することができる。また、第２圧力センサ９の検出誤差は、例えば０．０５ＭＰａである。
つまり、高圧ラインに設けられる第１圧力センサ８の検出誤差は、中圧ラインに設けられる第２圧力センサ９の検出誤差（例えば、０．０５ＭＰａ）と比較して、非常に大きい。

仮に、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで降下したか否かを第１圧力センサ８の検出値に基づいて検知する場合、第１圧力センサ８の検出誤差を考慮して、前記検知を行う際の閾値を高めに設定することが望ましい。
例えば、水素タンク２の機能保証圧力値が２ＭＰａであり、第１圧力センサ８の検出誤差が３ＭＰａである場合、前記した検知を行う際の閾値を５ＭＰａ（＝２ＭＰａ＋３ＭＰａ）に設定することが望ましい。そうすると、第１圧力センサ８の検出誤差に起因する水素の無効残量は３ＭＰａであり、そのぶん利用可能な水素量が低減してしまう。

以上より、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで降下したか否かを検知する場合、次のことがいえる。
（１）仮に、第１圧力センサ８の検出値を用いて前記検知を行う場合、第１圧力センサ８の検出誤差を考慮して閾値を高めに設定する必要がある。したがって、そのぶん無効残量が多くなる。
（２）仮に、第２圧力センサ９の検出値を用いて前記検知を行う場合、水素タンク２の機能保証圧力値が１次減圧弁５の制御圧力範囲よりも高いため、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで降下するタイミングを正確に知ることは困難である。

本実施形態では、前記した（１），（２）の問題を解決し、かつ、水素タンク２の貯留機能を正常に維持するために、上流側の圧力が水素タンク２の機能保証圧力値未満である場合に閉止する逆止弁４を、水素タンク２と１次減圧弁５との間に設ける構成とした。

図１に示すエゼクタ１０は、水素タンク２から供給される水素をノズル（図示せず）から噴射することによってノズルの周囲に負圧を発生させるものである。エゼクタ１０の上流側は配管ａ４を介して２次減圧弁６に接続され、下流側は配管ａ５を介してアノード流路１ａの流入口に接続されている。
パージ弁１１は、ＥＣＵ１４からの指令に従って開弁することで、配管ａ５、アノード流路１ａ、配管ａ６，ａ７を含む循環流路に蓄積した不純物を、配管ａ８を介して希釈器（図示せず）に排出する機能を有している。

カソード流路１ｂの上流側に接続される配管ｂ１には、上流側から順に、空気を取り込むコンプレッサ１２、加湿器（図示せず）などが設けられている。また、カソード流路１ｂの下流側に接続される配管ｂ２には、上流側から順に、カソード流路１ｂ内の圧力を制御するバタフライ弁１３、希釈器（図示せず）などが設けられている。

ＶＣＵ１５（Voltage Control Unit）は、燃料電池１の発電電力やバッテリ（図示せず）の充放電を制御するものであり、ＤＣ／ＤＣチョッパ（図示せず）、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）などの電子回路が内蔵されている。
ＰＤＵ１６（Power Drive Unit）は、インバータ回路（図示せず）などで構成され、燃料電池１やバッテリ（図示せず）から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、走行モータ１７を含む負荷に供給する。
走行モータ１７は、例えば、永久磁石同期式の三相交流モータであり、ＰＤＵ１６によって変換された３相交流電力で燃料電池車の駆動輪を回転駆動させる。

ＥＣＵ１４（制御手段）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を備えて構成され、その内部に記憶したプログラムに従って各種機能を発揮する。

＜流体供給システムの動作＞
（１．水素圧が機能保証圧力値以上である場合）
水素タンク２に貯留される水素の圧力が機能保証圧力値以上である場合、遮断弁３が開弁する際の配管ａ１内（つまり、逆止弁４の上流側）の圧力は、機能保証圧力値よりも高くなる。また、前記したように、逆止弁４のクラッキング圧力は機能保証圧力値と略等しくなるように設定されている。したがって、上流側にクラッキング圧力以上の水素圧が印加されて、逆止弁４が開弁する。

逆止弁４を介して配管ａ２に流出した水素は、１次減圧弁５によって所定圧力範囲まで減圧される。１次減圧弁５を介して配管ａ３に流出した水素は、２次減圧弁６によってさらに減圧され、配管ａ４、エゼクタ１０、及び配管ａ５を介して燃料電池１のアノード流路１ａに供給される。

（２．水素圧が機能保証圧力値未満となった場合）
水素タンク２に貯留された水素が所定量だけ消費され、水素圧がバックリングを生じさせない機能保証圧力値未満まで降下した場合、遮断弁３が開弁した際の配管ａ１内の圧力も機能保証圧力値未満となる。したがって、逆止弁４の上流側に印加される圧力はクラッキング圧力未満となり、逆止弁４は自動的に閉弁して、アノード流路１ａへの水素供給が遮断される。
その結果、水素タンク２内の水素圧が機能保証圧力を下回ることが防止され、前記したバックリングの発生やシール機能の低下を回避できる。

図２は、逆止弁が閉止したことを検知する際の、ＥＣＵの動作の流れを示すフローチャートである。
図２のステップＳ１０１においてＥＣＵ１４は、遮断弁３に開指令を出力中であるか否かを判定する。遮断弁３に開指令を出力中である場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４の処理はステップＳ１０２に進む。一方、遮断弁３に開指令を出力中でない場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、ＥＣＵ１４の処理はステップＳ１０１に戻る。

次に、ステップＳ１０２においてＥＣＵ１４は、第２圧力センサ９によって検出される圧力の低下幅｜ΔＰ｜が、所定の閾値ΔＰ１（＞０）以上であるか否かを判定する。ここで、前記した閾値ΔＰ１は、逆止弁４の閉弁を適切に検知できる値として予め設定され、記憶手段（図示せず）に格納されている。
なお、低下幅｜ΔＰ｜は、現在時刻よりも所定時間前の第２圧力センサ９の検出値を基準としてもよいし、遮断弁３の前回開弁時における第２圧力センサ９の検出値を基準としてもよい。

第２圧力センサ９によって検出される圧力の低下幅｜ΔＰ｜が閾値ΔＰ１以上である場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１４の処理はステップＳ１０３に進む。この場合、逆止弁４の上流側の圧力がクラッキング圧力未満である可能性が高い。ステップＳ１０３においてＥＣＵ１４は、表示ランプ（図示せず）を点灯させることなどによって、燃料切れ（水素不足）であることをユーザに通知する。

一方、第２圧力センサ９によって検出される圧力の低下幅｜ΔＰ｜が、閾値ΔＰ１未満である場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、ＥＣＵ１４の処理はステップＳ１０１に戻る。
ちなみに、第２圧力センサ９の検出誤差（例えば、０．０５ＭＰａ）は、第１圧力センサ８の検出誤差（例えば、３ＭＰａ）よりも小さい。したがって、第２圧力センサ９の検出誤差に起因して、水素タンク２の燃料切れを誤検知する虞はない。

＜効果＞
本実施形態に係る流体供給システムＳ１によれば、逆止弁４のクラッキング圧力が水素タンク２の機能保証圧力値に設定されているため、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値未満まで降下した場合、逆止弁４が閉止する。その結果、水素タンク２からの水素供給が遮断され、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値未満となることを防止できる。また、ライナ２１（図４参照）とシェル２２（図４参照）との間に残留する高圧水素によって水素タンク２が変形することを防止し、かつ、Ｏリング（図示せず）などのシール機能の低下を防止できる。

また、本実施形態では、上流側が水素タンク２の機能保証圧力未満となった場合、逆止弁４は、スプリング（図示せず）の付勢力によって自動的に閉止する。したがって、第１圧力センサ８や第２圧力センサ９の検出値を用いることなく、実際に水素タンク２の内圧が機能保証圧力値まで降下したタイミングで水素供給を遮断できる。その結果、前記した（１），（２）の問題を解決し、かつ、水素タンク２の貯留機能を損なわずに無効残量を低減できる。

なお、逆止弁４が開弁する際の上流側の圧力ばらつき（例えば、０．５ＭＰａ）は、前記した第１圧力センサ８の検出誤差（例えば、３ＭＰａ）よりも小さい。したがって、第１圧力センサ８などの検出値を用いる場合と比較して、水素タンク２の無効残量を大幅に低減できる。
また、本実施形態では、水素ガスを供給する流路に逆止弁４を設ければよく、特許文献１，２に記載の技術のように特殊な構造の水素タンクを用意する必要はない。したがって、本実施形態によれば、低コストかつ簡単な構成で、水素の利用可能量を従来よりも多く確保できる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態に係る流体供給システムＳ２は、第１実施形態で説明した逆止弁４に代えて背圧弁４Ａを用いる点が異なるが、その他の点は第１実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、第１実施形態と重複する部分については説明を省略する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る流体供給システムの全体構成図である。図３に示すように、水素タンク２と１次減圧弁５との間に背圧弁４Ａ（自動閉止弁）が設けられている。すなわち、背圧弁４Ａの上流側が配管ａ１を介して遮断弁３に接続され、下流側が配管ａ２を介して１次減圧弁５に接続されている。

背圧弁４Ａ（自動閉止弁）は、例えば、加圧式の背圧弁であり、上流側（つまり、配管ａ１内）の圧力が機能保証圧力値以上になった場合に開弁して水素を下流側に流出させ、上流側の圧力が機能保証圧力値未満になった場合に閉弁して水素の流出を遮断するようになっている。つまり、背圧弁４Ａは、上流側の圧力を水素タンク２の機能保証圧力値以上に保つ機能を有している。

また、背圧弁４Ａは、開弁時の圧損を小さくするために充分な開口面積を有している。なお、その他の構成及びＥＣＵ１４による制御（図２参照）は、第１実施形態で説明した場合と同様であるから説明を省略する。

＜効果＞
本実施形態に係る流体供給システムＳ２によれば、背圧弁４Ａは、水素タンク２の内圧が機能保証圧力値未満になった場合には自動的に閉弁し、上流側が機能保証圧力値以上である場合に開弁する。これによって、水素タンク２の内圧を機能保証圧力値以上に維持し、水素タンク２の貯留機能を損なうことなく、水素の無効残量を低減できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る流体供給システムＳ１，Ｓ２について前記各実施形態により説明したが、本発明の実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記各実施形態では、上流側の圧力が水素タンク２の機能保証圧力値未満になった場合に逆止弁４（又は背圧弁４Ａ）が閉弁する例について説明したが、これに限らない。すなわち、逆止弁４が閉弁する際の上流側の圧力値は、水素タンク２の機能保証圧力値以上の所定値であってもよい。

また、前記各実施形態では、第２圧力センサ９によって検出される水素圧の低下幅｜ΔＰ｜が閾値ΔＰ１以上である場合、ＥＣＵ１４は逆止弁４（又は背圧弁４Ａ）が閉弁したと判定する場合について説明したが、これに限らない。
例えば、遮断弁３が開弁した状態で、第２圧力センサ９によって検出される水素圧が所定値以下である場合、ＥＣＵ１４は逆止弁４が閉弁したと判定してもよい。この場合、第２圧力センサ９による過去の検出値を用いる必要はない。

また、前記各実施形態では、「流体利用ユニット」が、水素（燃料ガス）と酸素（酸化剤ガス）が供給されることによって発電する燃料電池１である場合について説明したが、これに限らない。例えば、「流体利用ユニット」として、タンクから供給される高圧流体を用いてワークの加工を行う工作機械など、高圧流体を用いた様々な機器に適用できる。
また、前記各実施形態では、燃料ガスとして水素を用いる場合について説明したが、燃料ガスとして天然ガスなどを用いてもよい。また、前記各実施形態に係る流体供給システムＳ１，Ｓ２を、水素タンク２から供給される水素を利用した水素エンジンシステムに適用してもよい。

Ｓ１，Ｓ２ 流体供給システム
１ 燃料電池（流体利用ユニット）
２ 水素タンク（タンク）
３ 遮断弁
４ 逆止弁（自動閉止弁）
４Ａ 背圧弁（自動閉止弁）
５ １次減圧弁
６ ２次減圧弁
７ リリーフ弁
８ 第１圧力センサ
９ 第２圧力センサ（圧力検出手段）
１０ エゼクタ
１１ パージ弁
１２ コンプレッサ
１３ バタフライ弁
１４ ＥＣＵ（制御手段）
１５ ＶＣＵ
１６ ＰＤＵ
１７ 走行モータ

Claims (3)

1. 圧力により体積が変化する流体が貯留されるタンクと、
   前記タンクから配管を介して流入する流体の圧力を所定圧力範囲に減圧して、前記流体を利用する流体利用ユニットに供給する減圧弁と、
   前記タンクと前記減圧弁との間に設けられる自動閉止弁と、を備え、
   前記タンクの機能保証圧力値は、前記減圧弁の前記所定圧力範囲よりも高く、
   前記自動閉止弁は、上流側の圧力が前記機能保証圧力値未満である場合に閉止すること
   を特徴とする流体供給システム。
2. 前記自動閉止弁は、
   前記タンクから前記流体利用ユニットに向かう流体の流れを許可し、当該向きとは逆向きの流れを禁止するとともに、クラッキング圧力が前記機能保証圧力値に設定される逆止弁、
   又は、
   上流側の圧力を前記機能保証圧力値以上に保つ背圧弁であること
   を特徴とする請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記減圧弁と前記流体利用ユニットとの間に設けられ、前記減圧弁によって減圧される流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記タンクに設置される遮断弁に開弁指令を出力した状態で、前記圧力検出手段によって検出される圧力が低下した場合、前記自動閉止弁が閉止したと判定する制御手段と、を備えること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体供給システム。

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