JP2016133194A - Boil-off gas release preventing controlling method of liquefied natural gas (lng) vehicle - Google Patents
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本発明は、LNGを燃料とするLNG車に係り、特に、LNGタンクで発生するボイルオフガスを大気に放出するのを防止できるLNG車のボイルオフガス放出防止制御方法に関するものである。 The present invention relates to an LNG vehicle using LNG as fuel, and more particularly to a boil-off gas emission prevention control method for an LNG vehicle that can prevent release of boil-off gas generated in an LNG tank to the atmosphere.
LNG(液化天然ガス)を燃料とする大型車については、シェールガス供給拡大に伴う燃料の低価格化により今後のニーズが高まるとともに、海外におけるLNG車の普及が進んでいる。 With regard to large vehicles that use LNG (liquefied natural gas) as fuel, future needs are increasing due to lower fuel prices associated with the expansion of shale gas supply, and LNG vehicles are spreading overseas.
LNG車は、LNGを燃料として用いるため、圧縮天然ガス(CNG)を用いるCNG車に対して、エネルギー密度が単位体積当たり約3倍と高く、燃料の一充填当たりの航続距離が長く、長距離大型トラックなどに適している。 Since LNG vehicles use LNG as fuel, the energy density is about three times higher per unit volume than CNG vehicles that use compressed natural gas (CNG), and the cruising distance per filling of fuel is long. Suitable for large trucks.
LNG車のLNG燃料タンクは断熱二重構造で形成されているものの、入熱によりタンク内圧が上昇することは避けられない。LNG車の運転中は、燃料蒸発ガス(ボイルオフガス)の気化潜熱でLNG燃料タンクが冷却されるためにタンク内圧力の上昇は防止できるものの、LNG車を数日間も運転停車したままにするとボイルオフガスの取り扱いが課題となっている。 Although the LNG fuel tank of the LNG vehicle is formed with a heat insulating double structure, it is inevitable that the tank internal pressure rises due to heat input. While the LNG vehicle is in operation, the LNG fuel tank is cooled by the latent heat of vaporization of the fuel evaporative gas (boil-off gas), so that the pressure inside the tank can be prevented from rising, but if the LNG vehicle is left operating for several days, the boil-off occurs. The handling of gas is an issue.
すなわち、長期間放置時には、LNG燃料タンク内部の圧力が上昇し、タンクの破裂防止のため、安全弁よりボイルオフガスが大気へ放出するようにしている。しかし、ボイルオフガスは、メタンが主成分であり、温室効果ガスであるため、車外に放出しないことが望ましい。 That is, when left standing for a long period of time, the pressure inside the LNG fuel tank rises, and the boil-off gas is discharged from the safety valve to the atmosphere to prevent the tank from bursting. However, since boil-off gas is mainly composed of methane and is a greenhouse gas, it is desirable that the boil-off gas is not released outside the vehicle.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、長期間放置してもボイルオフガスの放出を防止できるLNG車のボイルオフガス放出防止制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a boil-off gas release prevention control method for an LNG vehicle that can solve the above-described problems and prevent the release of boil-off gas even when left for a long period of time.
上記目的を達成するために本発明は、LNG燃料を貯蔵するLNG燃料タンクと、該LNG燃料タンク内のLNGを気化させてエンジンに供給する燃料供給回路と、前記LNG燃料タンク内の圧力が限界圧になったときにボイルオフガスを大気に放出する安全弁と、前記LNG燃料タンク内のボイルオフガスを蓄ガスとして回収するボイルオフガス回収容器とを備え、前記LNG車の運転停止前に、前記ボイルオフガス回収容器内の蓄ガスを前記燃料供給回路に供給して前記ボイルオフガス回収容器を落圧し、前記LNG車の運転停車時に、前記LNG燃料タンク内のボイルオフガスの圧力が上昇したとき、そのボイルオフガスをボイルオフガス回収容器に回収することを特徴とするLNG車のボイルオフガス放出制御方法である。 In order to achieve the above object, the present invention provides an LNG fuel tank that stores LNG fuel, a fuel supply circuit that vaporizes LNG in the LNG fuel tank and supplies the LNG fuel to an engine, and a pressure in the LNG fuel tank is limited. And a boil-off gas recovery container for recovering the boil-off gas in the LNG fuel tank as a stored gas, and before the operation of the LNG vehicle is stopped, the boil-off gas is provided. When the stored gas in the recovery container is supplied to the fuel supply circuit to lower the pressure of the boil-off gas recovery container and the pressure of the boil-off gas in the LNG fuel tank rises when the LNG vehicle is stopped, the boil-off gas Is a boil-off gas release control method for an LNG vehicle.
前記LNG車がアイドル回転のとき、前記ボイルオフガス回収容器内の蓄ガスを前記燃料供給回路に供給して、前記ボイルオフガス回収容器内を落圧するのが好ましい。 When the LNG vehicle is idling, it is preferable that the stored gas in the boil-off gas recovery container is supplied to the fuel supply circuit to reduce the pressure in the boil-off gas recovery container.
前記LNG車の停止時に、前記ボイルオフガス回収容器内の蓄ガスの圧力が高いとき、前記ボイルオフガス回収容器内の蓄ガスを前記燃料供給回路に供給して、前記ボイルオフガス回収容器内を落圧するのが好ましい。 When the pressure of the stored gas in the boil-off gas recovery container is high when the LNG vehicle is stopped, the stored gas in the boil-off gas recovery container is supplied to the fuel supply circuit to reduce the pressure in the boil-off gas recovery container. Is preferred.
前記燃料供給回路に消費ガス切替弁が接続され、前記ボイルオフガス回収容器の出口側に蓄ガス消費切替弁が接続され、前記ボイルオフガス回収容器の蓄ガス圧力が前記燃料供給回路側の圧力より高いとき、前記消費ガス切替弁を閉じ、前記蓄ガス消費切替弁を開とするのが好ましい。 A consumption gas switching valve is connected to the fuel supply circuit, a storage gas consumption switching valve is connected to an outlet side of the boil-off gas recovery container, and a stored gas pressure in the boil-off gas recovery container is higher than a pressure on the fuel supply circuit side It is preferable that the consumption gas switching valve is closed and the stored gas consumption switching valve is opened.
前記ボイルオフガス回収容器には、メタン吸着材が充填されるのが好ましい。 The boil-off gas recovery container is preferably filled with a methane adsorbent.
本発明は、LNG車の運転中にボイスオフガス回収容器の蓄ガスをエンジン側に供給して落圧しておくことで、LNG車を長期間停止する際に、LNG燃料タンク内で発生するボイルオフガスをボイスオフガス回収容器に回収させることができ、LNG燃料タンクの圧力上昇を極力抑えてボイルオフガスの大気放出を防止できるという優れた効果を発揮する。 The present invention supplies boil-off gas generated in the LNG fuel tank when the LNG vehicle is stopped for a long time by supplying the stored gas in the voice-off gas recovery container to the engine side and reducing the pressure during operation of the LNG vehicle. Can be recovered in the voice-off gas recovery container, and an excellent effect of preventing the boil-off gas from being released into the atmosphere by suppressing the pressure increase of the LNG fuel tank as much as possible.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、LNG車のLNG燃料供給系に本発明のボイルオフガス放出防止構造を組み込み、これを制御するための実施の形態を示したもので、図において、LNG11を貯蔵するLNG燃料タンク10は、内槽と外槽からなる断熱二重構造で形成される。このLNG燃料タンク10は、例えば、耐圧3MPaのタンクで、車両に1基又は2基搭載される。
FIG. 1 shows an embodiment for incorporating and controlling the boil-off gas emission preventing structure of the present invention in an LNG fuel supply system of an LNG vehicle. In the figure, an
LNG燃料タンク10には、LNG11を充填する充填ライン12が接続されると共にLNG燃料タンク10内が限界圧に達したときにタンク内のボイルオフガスを放出するボイルオフガス放出回路13が接続される。
The
ボイルオフガス放出回路13は、LNG燃料タンク10の気相部10gに臨んで接続されるボイルオフガス放出ライン14が接続され、そのボイルオフガス放出ライン14に安全弁15が接続されて構成される。この安全弁15は、LNG燃料タンク10内の気相部10gの圧力が、限界圧(例えば1.4〜1.6MPaの間で設定)に達したときに開いてボイルオフガスを大気に放出する。
The boil-off
LNG燃料タンク10には、エンジンにLNG燃料タンク10内のLNG11を気化させてエンジンに供給する燃料供給回路16が接続される。
Connected to the
この燃料供給回路16は、LNG燃料タンク10の液相部10lに臨んで接続される燃料供給ライン17に、LNGを気化してNGとする熱交換器18、脈動を防止する緩衝容器19、消費ガス切替弁20、エンジンへ供給するNGの圧力を、例えば0.4MPaに調整するレギュレータ21が接続されて構成される。
This
2基のLNG燃料タンク10を搭載する場合、各LNG燃料タンク10の燃料供給ライン17を共用し、充填ライン12を共用する等を行い、燃料タンク内圧力と2つの容器間のLNG液面の平均化を図るように構成するのがよい。
When two
熱交換器18の上流側の燃料供給ライン17とボイルオフガス放出ライン14を結んでLNG戻す或いはボイルオフガスを供給するライン22が接続されると共にそのライン22に、LNG燃料タンク10内の圧力を保圧する保圧弁23が接続される。
A
本発明においては、ボイルオフガス放出ライン14に、回収ライン24を介してボイルオフガス回収容器25を接続してなり、ボイルオフガス回収容器25で、LNG車の運転停車時に、LNG燃料タンク10内のボイルオフガスを蓄ガスとして回収するようにしたものである。
In the present invention, a boil-off
このボイルオフガス回収容器25は、ライン22の接続位置と安全弁15間のボイルオフガス放出ライン14に回収ライン24を介して接続され、その回収ライン24に、圧力制御弁26が接続される。圧力制御弁26は、例えば出入口ポートの差圧が設定圧(例えば0.3MPa)以上のときに開き、差圧がゼロ近くになったときに閉じるようになっている。
The boil-off
またボイルオフガス回収容器25の出口側は、排出ライン30を介して、蓄ガス消費切替弁33とレギュレータ21間の燃料供給ライン17に接続される。排出ライン30には、圧力計32、蓄ガス消費切替弁33、逆止弁34が順次接続される。
The outlet side of the boil-off
ボイルオフガス回収容器25で、LNG燃料タンク10内で発生するボイルオフガスを回収するためには、ボイルオフガス回収容器25内を落圧する必要がある。
In order to recover the boil-off gas generated in the
このため、LNG車を運転中に、ボイルオフガス回収容器25内に回収された蓄ガスを燃料供給回路16を介してエンジンに供給することで落圧する。
For this reason, during operation of the LNG vehicle, the stored gas recovered in the boil-off
この際、圧力計32の検出圧力が、ECU35に入力され、ECU35がボイルオフガス回収容器25内の圧力を基に、消費ガス切替弁20と蓄ガス消費切替弁33を開閉制御する。
At this time, the detected pressure of the
このようにエンジン運転中に、ボイルオフガス回収容器25内の蓄ガスを蓄ガス消費切替弁33、逆止弁34を介してエンジン側に供給することで、ボイルオフガス回収容器25内の圧力は減少するので、車両を停止する際に、LNG燃料タンク10内の圧力が上昇したときにボイルオフガスを回収することが可能となる。
Thus, during operation of the engine, the pressure in the boil-off
特に低温始動時等のLNGの気化促進が期待できない環境下で、ボイルオフガス回収容器25内の蓄ガスを安定したCNG(気化されたLNG)をエンジンに供給することも可能となる。
It is also possible to supply CNG (vaporized LNG) with stable stored gas in the boil-off
このボイルオフガス回収容器25内の蓄ガスを供給する場合、運転可能な圧力(予め設定された蓄ガス圧力)まで気体で安定している蓄ガスのみをエンジンに供給する。水温が設定された温度へ到達し、かつ蓄ガス圧力が予め設定された圧力まで到達するとLNGの燃料供給回路16に切り替える。また、場合によっては蓄ガスで燃料供給している間は、エンジン回転数制限や吸入空気量制限など運転制限をかけるようにしてもよい。
When the stored gas in the boil-off
図2は、本発明の他の実施の形態を示したものである。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
図2の実施の形態においては、基本構成は図1と同じであるが、ボイルオフガス回収容器25A内にメタンを吸蔵するための吸着剤31を充填して構成したものである。
In the embodiment of FIG. 2, the basic configuration is the same as that of FIG. 1, but the boil-off
次に、本実施の形態におけるボイルオフガス放出防止を説明する。 Next, prevention of boil-off gas emission in the present embodiment will be described.
先ず図5は、従来のLNG車のLNG燃料供給系を示し、図1、図2で説明した本発明のLNG車のボイルオフガス放出防止構造で、部材符号が同じものは同じ番号で示してある。 First, FIG. 5 shows a LNG fuel supply system of a conventional LNG vehicle. In the LNG vehicle boil-off gas emission preventing structure of the present invention described in FIGS. 1 and 2, the same reference numerals are used to denote the same member codes. .
従来においては、図4に示すようにエンジン稼働中は、LNG燃料タンク10内の圧力は、低く保たれ(例えば0.4MPa以下)、エンジン停止後は、LNG燃料タンク10内のLNG11は、大気からの入熱を受けて徐々にその温度が上昇して蒸発してボイルオフガスとなり、そのボイルオフガスで気相部10gの圧力が上昇する。この気相部10gの圧力が安全弁15の限界圧(1.4MPa)に達すると安全弁15が開いてオイルオフガスを大気に放出され、その放出で、気相部10gの圧力が下がるため、安全弁15が閉じ、その後の入熱で、気相部10gの圧力が上昇して安全弁15が開いてオイルオフガスを大気に放出され、これを繰り返すことになる。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the pressure in the
本発明においては、LNG車が運転停止する前に、ボイルオフガス回収容器25内に貯留されている蓄ガスを、LNG車の運転中にLNG燃料タンク10内の気相部10gの圧力と同じか、それより低い圧力に保持されるように制御しておく。この制御は運転始動時や運転中或いは停止中で、エンジンがアイドル回転のときに行うのがよい。
In the present invention, before the operation of the LNG vehicle is stopped, whether the stored gas stored in the boil-off
LNG車の停止後は、図3に示すように、LNG燃料タンク10内のLNG11が、大気からの入熱を受けて徐々にその温度が上昇し、気相部10gの圧力が上昇するが、圧力制御弁26の出入口の圧力差Δp(気相部10gの圧力とボイルオフガス回収容器25の圧力差)が、例えば0.3MPa以上となると圧力制御弁26が開き、気相部10gのボイルオフガスは、ボイルオフガス放出ライン14、圧力制御弁26、回収ライン24を介してボイルオフガス回収容器25に回収される。
After the LNG vehicle is stopped, as shown in FIG. 3, the
これにより、LNG燃料タンク10内の気相部10gの圧力が下がり、従来のような圧力上昇を防止できる。
Thereby, the pressure of the gas phase part 10g in the
次に、この下がった圧力から、再度気相部10gの圧力が上昇し、気相部10gとボイルオフガス回収容器25の圧力差がΔpとなったとき、再度圧力制御弁26が開いて、気相部10gのボイルオフガスをボイルオフガス回収容器25内に回収する。
Next, when the pressure in the gas phase part 10g rises again from this reduced pressure and the pressure difference between the gas phase part 10g and the boil-off
このようにして、気相部10gで発生したボイルオフガスを、圧力制御弁26を介してボイルオフガス回収容器25内に回収し、これを蓄ガスとすることで、安全弁15が動作する限界圧(例えば1.4MPa)に達してボイルオフガスの大気放出する時間を、拡大することができる。
In this way, the boil-off gas generated in the gas phase portion 10g is recovered in the boil-off
また、図2のようにボイルオフガス回収容器25Aに吸着剤31を充填した場合には、内容積は1/8程度とすることができる。
Further, when the boil-off
本発明では、LNG燃料タンク10から放出されるボイルオフガスをボイルオフガス回収容器25に回収する際に、ボイルオフガス回収容器25内に回収し、蓄積された蓄ガスをLNG車の運転中にエンジン側に供給して、ボイルオフガス回収容器25内の圧力をLNG燃料タンク10内の運転中の圧力(例えば0.4MPaに落圧しておく。この落圧運転は、LNG車がアイドル回転のときなど、ECU35が圧力計32で検出した圧力に基づいて適宜消費ガス切替弁20と蓄ガス消費切替弁33を開閉制御する。
In the present invention, when the boil-off gas discharged from the
このようにして、ボイルオフガス回収容器25内を落圧し、LNG車が長期間停車する際には、LNG燃料タンク10から放出されるボイルオフガスをボイルオフガス回収容器25に回収し、併せてその際に放出されるLNG気化潜熱によりLNG燃料タンク10を冷やすことで、ボイルオフガスの大気放出に至るまでの時間を延長させることができる。
In this way, when the pressure in the boil-off
10 LNG燃料タンク
15 安全弁
16 燃料供給回路
25 ボイルオフガス回収容器
10
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