JP2018502760A - 燃料貯蔵システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、ＤＭＥ、ＤＭＥ含有混合燃料又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵する燃料貯蔵システムに関する。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンク（１１）、膨張タンク（１２）、給油所の給油ノズル（２２）を受けるよう構成された給油口（１３）、少なくとも通常動作設定と給油設定を有する弁機構（１６）を備える。弁機構（１６）は、通常動作設定時にメイン貯蔵タンク（１１）と膨張タンク（１２）の間の燃料通路を開き、給油設定時に給油口（１３）とメイン貯蔵タンク（１１）の間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンク（１１）と膨張タンク（１２）の間の燃料の流れを遮断する。燃料貯蔵システムは、弁機構（１６）が通常動作設定になければ、給油ノズル（２２）の給油口（１３）からの切り離しを機械的に防止する。本発明はまた、これに対応する方法及び燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ＤＭＥ含有混合燃料、又は、ＬＰＧ（液化石油ガス）、プロパン、ブタン等の他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するための燃料貯蔵システムに関する。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクと、膨張タンク（expansion tank）と、給油所の給油ノズルを受けるよう構成された給油口と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構とを備える。弁機構は、通常動作設定時には、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を開き、給油設定時には、給油口とメイン貯蔵タンクの間の燃料通路を開く。

本燃料貯蔵システムは、ＤＭＥ燃料の貯蔵及び供給に特に適している。燃焼機関は、ディーゼルエンジン等の圧縮点火式が好ましい。燃焼機関は、大型トラック、建設車両、バス、又はボート等の大型車両に設けられていることが好ましいが、本発明はこれらの種類の車両に限定されるものではなく、自動車、又は固定発電機や固定油圧ポンプの電源等の固定エンジン設備にも利用することができる。

原油由来の燃料の価格高騰や、気候への影響に対する懸念、近い将来の枯渇に対する懸念から、代替燃料及び代替燃料を利用する内燃機関の製造プロセスがさらなる発展を見せている。バイオマス等の多様な資源から効率的に製造できる再生可能燃料は今後重要になる可能性を秘めているが、その１つにジメチルエーテル（ＤＭＥ）や他の同様な揮発性の高い燃料がある。ＤＭＥは、燃焼時に煤が発生せず、高いセタン価を有することから、ディーゼル式内燃プロセスに非常に適している。しかし、ＤＭＥには、ディーゼルやガソリンのような従来燃料に比べると、車両上での燃料貯蔵の観点からはいくつか欠点がある。米国特許第６，０１６，８３４号明細書には、プロパンを燃料として車両上に貯蔵するように設計された燃料貯蔵システムが開示されている。

ＤＭＥ又はＤＭＥ系燃料の欠点の１つに、１回の満タン給油で可能な走行距離を一定程度まで高めるためには、車両に貯蔵する燃料体積を非常に大きくする必要があるということがある。多くのタイプの車両において、設置する燃料タンクを大型化するために用意できる連続空間は非常に限られており、よってこれが走行距離を事実上制限している。また、ＤＭＥ系燃料の熱膨張係数は比較的高く、通常はこれが１つのタンクに貯蔵可能な燃料の有効体積をさらに制限するため、この問題を深刻化させている。

ＤＭＥ、ＤＭＥ含有混合燃料、及び、ＬＰＧ（液化石油ガス）、プロパン、ブタン等の同様な揮発性の高い燃料は、比較的高い熱膨張係数を有する。これは、液体燃料の温度上昇に伴い、一定量の液体燃料の体積が大幅に増加する（膨張する）ことを意味する。この点は、通常約−４０℃〜＋５０℃など比較的広い外気温範囲で動作するよう設計された車両に燃料を貯蔵する場合には必ず考慮すべき事柄である。燃料タンクに直射日光が当たることで、タンクに貯蔵された燃料の温度がさらに高温になることがある。燃料タンクの全貯蔵容量を比較的低温の液体ＤＭＥ燃料で満タンにし、その後燃料タンク内で燃料の温度上昇が許されるならば、燃料タンク内の圧力が大幅に上昇し、タンクの破裂及び／又は燃料の大気中への流出のリスクが生じる。

燃料貯蔵タンクの有効容積を増加させる試みの１つが米国特許第６，０１６，８３４号明細書により知られている。米国特許第６，０１６，８３４号明細書では、燃料の熱膨張によって加わる可能性がある過剰圧力をメインタンク内から逃がすことができる膨張タンクが設けられ、これによりメインタンクの満タン容積を増加可能としている。しかしながら、この特定の従来技術システムは、膨張タンクへの過剰給油や、安全性と車両の信頼性に関する問題、さらには環境汚染の原因となり得る、人為的ミス及び／又は弁の磨耗や給油所のパラメータのばらつきに対する十分な防護を備えた、フェイルセーフ性と十分な信頼性を持つシステムであることを保証するものではない。

本発明の目的は、燃料貯蔵システムの給油に関して安全性を向上させる、ＤＭＥ燃料や他の同様の揮発性の高い燃料用の燃料貯蔵システム及びそのような燃料貯蔵システムへの給油方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、本目的は請求項１に記載の燃料貯蔵システムによって達成される。本燃料貯蔵システムは、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するのに適している。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクと、膨張タンクと、給油所の給油ノズルを受けるよう構成された給油口と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構とを備え、弁機構が、通常動作設定時には、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を開き、弁機構が、給油設定時には、給油口とメイン貯蔵タンクの間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料の流れを遮断する。燃料貯蔵システムは、弁機構が通常動作設定になければ、給油ノズルの給油口からの切り離しを機械的に防止するように構成される。

本発明の第２の態様によれば、本目的は請求項３５に記載の燃料貯蔵システムへの給油方法によって達成される。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクと、膨張タンクと、給油所の給油ノズルを受けるよう構成された給油口と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構とを備え、弁機構が、通常動作設定時には、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を開き、弁機構が、給油設定時には、給油口とメイン貯蔵タンクの間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料の流れを遮断する。本方法は、給油口に給油ノズルを挿入するステップと、給油ノズルの給油口からの切り離しを機械的に防止するように給油ノズルを給油口内に係止するステップと、メイン貯蔵タンクに給油するステップと、給油口から給油ノズルの係止を解除し取り外すステップと、を含み、係止するステップにおいて弁機構は給油設定に自動設定され、係止を解除し取り外すステップにおいて弁機構は通常動作設定に自動設定される。

請求項１及び３５の燃料貯蔵システム及びこれに関連する燃料貯蔵システムへの給油方法により、燃料貯蔵システムへの過剰給油に対する安全性の向上が可能になる。メイン貯蔵タンクと、膨張タンクと、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を制御する弁機構とを備える燃料貯蔵システムでは、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの両方が満タンになる場合や、給油後に膨張タンクが空であっても燃料通路が閉じていてメイン貯蔵タンク内で膨張した燃料が膨張タンクに流入することができない場合には、メイン貯蔵タンクに過剰給油されてしまう可能性がある。

本発明の主な機能・安全特徴は、メイン貯蔵タンクと膨張タンクを接続する燃料通路が閉じている間は、車両の動作、すなわち車両が給油所から走り去ることを防止することにある。本特徴によって結果的に、車両は、メイン貯蔵タンクを膨張タンクに接続する燃料通路が再開しない限り、給油所から離れることができなくなる。燃料通路が開通していれば、燃料温度が上昇した場合に、メイン貯蔵タンク内で膨張した燃料が膨張タンクに流入することができる。これにより、燃料貯蔵システムの損傷のリスク及び／又は燃料の大気中への放出のリスクが低減される。

例示的な一実施形態によれば、給油ノズルが給油口に挿入されていなければ、弁機構を通常動作設定から給油設定に設定変更することが防止され得る。これには、通常動作設定時、すなわち給油と給油の間の時々に、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路が、偶発的に又は人為的ミスによって閉じられてしまうことがないという利点がある。この燃料通路が偶発的に閉じられると、膨張タンクへの流体の流入が遮断され、結果として安全上のリスクが生じると考えられる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムが、給油口に隣接配置され、給油ノズルを給油口内に選択的に係止するよう構成された機械的係止装置をさらに備えてよい。この主要事項は、燃料貯蔵システムが、一定の条件下では給油ノズルの給油口からの切り離しを機械的に防止できるようにする手法の例示的な一実施形態を表している。

さらなる例示的な一実施形態によれば、機械的係止装置が弁機構の設定を制御してよい。すなわち、機械的係止装置の実際の動作位置によって弁機構の設定が制御されるようにし、機械的係止装置の動作位置を係止動作位置から係止解除動作位置に、あるいは逆に、手動又は非手動で調整すると、自動的に弁機構の設定が変更されるようにする。これは、機械的係止装置の動作位置の制御のみが必要で、弁機構の設定は自動で行われることから、燃料貯蔵システムの取扱いの簡略化を実現する観点からは有利である。よって、ユーザが、機械的係止装置と弁機構の両方を個別に直接制御する必要は必ずしもない。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムが、機械的係止装置を弁機構と接続する機械的リンク機構を備え、弁機構の設定が機械的係止装置の作動位置によって自動制御されるようにしてよい。上述の通り、弁機構を自動制御とすることにより、燃料貯蔵システムの取扱いの簡略化が実現される。

さらなる例示的な一実施形態によれば、機械的係止装置が係止位置に設定された場合に、機械的リンク機構が自動的に弁機構を給油設定にしてよい。これには、給油中に膨張タンクにまで給油されるリスクが低減され、安全性の向上が実現するという利点がある。

さらなる例示的な一実施形態によれば、機械的係止装置が解除位置に設定された場合に、機械的リンク機構が自動的に弁機構を通常動作設定にしてよい。これには、膨張タンクとメイン貯蔵タンクの間の燃料通路が閉じた状態で車両が給油所から走り去るリスクが低減され、安全性の向上が実現するという利点がある。

さらなる例示的な一実施形態によれば、給油ノズルが給油口に挿入されていなければ、機械的係止装置が係止位置に入ることが防止されてよい。これには、例えば車両の通常利用時など、給油ノズルが挿入されていない状態で、機械的係止装置が係止位置に偶発的にまたは誤って切り替わることを防ぎ、膨張タンクとメイン貯蔵タンクの間の流路が給油中以外のいずれの場合にも偶発的に閉じられてしまうことがなくなるという利点がある。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、給油口に配置され、給油ノズルが給油口に挿入されると給油ノズルによって係止位置から解除位置に作動されるように構成される係止部材をさらに備えてよく、係止部材が解除位置になければ機械的係止装置が係止位置に入ることが防止されるように、係止部材は機械的リンク機構又は機械的係止装置と相互作用してよい。この主要事項は、給油ノズルが給油口に挿入されていなければ、機械的係止装置が係止位置に入ることを防止するための例示的な一実施形態を表している。

さらなる例示的な一実施形態によれば、係止部材は、給油ノズルが給油口に挿入されると、給油ノズルによって摺動されるように構成されてよい。給油ノズルの挿入時に係止部材を自動的に摺動させる、すなわち係止部材の動作位置を自動的に変化させることにより、燃料貯蔵システムの取扱いの簡略化が可能となる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、係止部材は、機械ばね等の弾性手段によって係止位置に向けて与圧されてもよい。機械ばねによって、堅牢な設計が保証され、係止部材の作動位置の不確実性が回避される。

さらなる例示的な一実施形態によれば、弁機構は、弁機構を通過する流れを制御するための少なくとも１つの可動弁部材を備えてよく、機械的リンク機構はこの少なくとも１つの可動弁部材に接続されてよい。機械的リンク機構を用いて可動弁部材の必要な制御動作を実現することにより、電気機械式コンポーネントを必ずしも必要としない、堅牢で信頼性と費用対効果の高い弁部材の位置制御の解決方法が提供される。

さらなる例示的な一実施形態によれば、弁機構が、給油口、メイン貯蔵タンク、及び膨張タンクに接続された三方弁を備えてよく、三方弁が、通常動作設定時にはメイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を開き、給油設定時には、給油口とメイン貯蔵タンクの間の燃料通路を開いてよい。２つの異なる動作設定を有する三方弁を単独で用いることで、見込まれる弁の設定項目が少なくなり、通常動作設定と給油設定の間の切り替えをこの単独の三方弁のみを制御することによって実現することができるため、使いやすさをさらに向上することができる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、弁機構の設定が手動で変更されるよう構成されてよい。これにより、費用対効果と信頼性の高いシステムが実現する。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムが、燃焼機関に燃料を供給するための燃料送出ラインをさらに備えてよい。燃料送出ラインは、メイン貯蔵タンクの燃料送出口に接続されてよい。この構成によれば、燃料貯蔵システム全体に残る最後の燃料が燃料貯蔵システムの燃料送出口に位置するため、メイン貯蔵タンクに十分な空き容量ができ次第、膨張タンク内の燃料がメイン貯蔵タンクに還流されるよう燃料貯蔵システムを構成することができる。これは、給油を行う際、すなわち燃料貯蔵システムの燃料残量が低い場合に、膨張タンクが空である可能性が高くなり、必要なとき、すなわちメイン貯蔵タンクの燃料残量が比較的高くなった場合に、燃料膨張用の空間を必要な分確保することができるため有利である。

さらなる例示的な一実施形態によれば、重力によって燃料が膨張タンクからメイン貯蔵タンクに自動的に還流可能となるよう、膨張タンクがメイン貯蔵タンクよりも高い位置に配置されてよい。この構成により、燃料を膨張タンクからメイン貯蔵タンクに還流するために、燃料移送ポンプを利用する等のより複雑でコストの高い解決方法を用いる必要性が回避される。

さらなる例示的な一実施形態によれば、膨張タンクとメイン貯蔵タンクは、側壁を共有しない物理的に分離した燃料タンクであってよい。この構成により、例えば、メイン貯蔵タンクの領域に空間が不足している場合に車両への積載性を向上することができる。膨張タンクは、メイン貯蔵タンクから離れた、空き空間がより大きい位置に配置し、膨張タンク燃料ラインでメイン貯蔵タンクに接続することができる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクから燃料送出ラインに燃料を送給するための燃料送給ポンプをさらに備えてよい。燃料送給ポンプはメイン貯蔵タンク内の液体燃料中に埋没させるのが好ましい。この構成により、燃料送出ライン内で燃料が気化するリスクが低減する。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）又は他の同様な揮発性の高い燃料を貯蔵するよう構成されてよい。燃料の圧力と温度がより気化しにくいレベルである場合、燃料が燃料タンク内で加圧状態で貯蔵され、燃料ライン内でも可能な限り加圧状態で移送されることを意味する。また、燃料温度の過度の上昇を避けるために燃料冷却機構をさらに備えるのが好ましい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、自動逃がし機能を選択的に備えるソレノイド遮断弁が、メイン貯蔵タンク及び膨張タンクの少なくとも一方に接続される燃料ライン内に設けられてよい。このような遮断弁は、エンジン停止中に、気化した燃料がメイン貯蔵タンク及び／又は膨張タンクから漏出するのを低減する点で有利で有り得る。ソレノイド遮断弁は、エンジンが動作状態にある間は、常時開弁状態に設定され、エンジン停止時のみ閉弁するよう構成される。ソレノイド遮断弁を開閉する回数は比較的少ないため、ソレノイド遮断弁の封止機構は、比較的軟質の封止面を有することで高い封止性能が実現できるようにしてよい。これにより、ＤＭＥ燃料又は同様の燃料からの気化ガスが、エンジンの停止中に燃料タンクから漏出したり、燃料ラインに沿ってどこかに入り込んだりすることが効果的に防止される。ＤＭＥ燃料の揮発性は非常に高く、金属シール座を備えた弁の場合、精度が悪かったり、摩耗したりすると、弁を越えて入り込み、さらには、燃料ポンプや燃料フィルタ等の様々な燃料コンポーネントにまで到達する可能性があり、これら燃料コンポーネントの機能を損なう潜在的可能性がある。

さらなる例示的な一実施形態によれば、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁が、弁機構と膨張タンクを接続する膨張タンク燃料ライン内に設けられてよい。自動逃がし機能を備える場合には、ソレノイド遮断弁を弁機構と膨張タンクを接続する膨張タンク燃料ライン内の圧力を膨張タンクに逃がすよう構成してよい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁が、メイン貯蔵タンクに接続され、再循環した燃料を燃焼機関からメイン貯蔵タンクに還流するよう構成された燃料還流ライン内に設けられてよい。ソレノイド遮断弁が自動逃がし機能を備える場合は、燃焼機関とメイン貯蔵タンクを接続する燃料還流ライン内の圧力をメイン貯蔵タンクに逃がすよう構成してよい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、弁機構からメイン貯蔵タンクに燃料を供給するよう構成された燃料送入ラインが、ソレノイド遮断弁と燃焼機関の間の位置で燃料還流ラインに接続されてよい。これにより、燃料還流ラインと燃料送入ラインの両方に対して、自動逃がし機能を備えた又は備えない１つのソレノイド遮断弁のみを利用することができる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁が、弁機構とメイン貯蔵タンクを接続する燃料送入ライン内に設けられてよい。燃料送入ラインは、燃料を弁機構からメイン貯蔵タンクに供給するよう構成されてよい。ソレノイド遮断弁が自動逃がし機能を備える場合は、燃料送入ライン内の圧力を逃がすよう構成してよい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁が、燃料送出ライン内に設けられる。ソレノイド遮断弁が自動逃がし機能を備える場合は、燃焼機関とメイン貯蔵タンクを接続する燃料送出ライン内の圧力をメイン貯蔵タンクに逃がすよう構成してよい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンク内の圧力が所定の限界値を上回った場合に、開弁してメイン貯蔵タンクから圧力を大気中に逃がすよう構成された安全弁を備えてよい。これにより、燃料貯蔵システム内の過剰な燃料圧力によって燃料貯蔵システムが破損する事態の回避を安全弁が保証する。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクと燃料送入ラインとに接続された逃がし逆止弁（check and relief valve）をさらに備えてよく、逃がし逆止弁は、メイン貯蔵タンクの圧力を膨張タンクに逃がすことを可能にするよう適合されてよい。この逃がし逆止弁は、ソレノイド遮断弁が燃料送入ライン内に設けられる場合には重要な意味を持つもので、燃焼機関が停止モードにある場合に、メイン貯蔵タンクから膨張タンクへの燃料の流れを効果的に遮断する。膨張した燃料は、この逃がし逆止弁を経由してメイン貯蔵タンクから膨張タンクに流入することができる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムが、メイン貯蔵タンクと燃料送入ラインに接続された逃がし逆止弁と、膨張タンク燃料ライン内に設けられたソレノイド遮断弁とを備え、これら２つの弁が、メイン貯蔵タンクの圧力を膨張タンクに逃がすことを可能にするよう適合されている。ソレノイド遮断弁が膨張タンク燃料ライン内に設けられる場合、膨張タンクを出入りする燃料の流れはこのソレノイド遮断弁によって遮断されやすい。ただし、エンジン停止中に膨張した燃料がメイン貯蔵タンクから膨張タンクに流入するのを可能にするためには、膨張タンク燃料ライン内のソレノイド遮断弁に自動逃がし機能を備えてよい。これにより、燃料は逃がし逆止弁とソレノイド遮断弁の両方を経由してメイン貯蔵タンクから膨張タンクに流入することができる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、少なくとも逃がし逆止弁、そして選択的には、膨張タンク燃料ライン内に設けられるソレノイド遮断弁が、メイン貯蔵タンクの圧力が安全弁の開弁圧未満のある圧力レベルに達すると膨張タンクに逃がすことを可能にするよう適合されてよい。この構成により、エンジンの停止中も熱膨張により燃料がメイン貯蔵タンクから膨張タンクに流入することが本質的に可能になる。

さらなる例示的な一実施形態によれば、メイン貯蔵タンク内に設置され、弁機構からメイン貯蔵タンクに燃料を供給するよう構成された燃料送入ラインに接続される給油逆止弁をさらに備えてよい。給油逆止弁は、燃料送入ライン内の送液圧が所定のレベルを上回ると、開弁してメイン貯蔵タンクへの給油速度を上昇させるよう適合されてよい。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、２つ、３つまたはそれ以上のメイン貯蔵タンクを備えてよく、メイン貯蔵タンクが同じ１つの弁機構に接続されてよい。

本目的のさらなる目的は、設計の複雑さが低減された、ＤＭＥ燃料や他の同様の揮発性の高い燃料用の燃料貯蔵システムを提供することにある。本発明のさらなる態様によれば、本目的は請求項２に記載の燃料貯蔵システムによって達成される。本燃料貯蔵システムは、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するのに適している。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンクと、膨張タンクと、燃焼機関に燃料を供給するよう構成された燃料送出ラインとを備える。燃料送出ラインはメイン貯蔵タンクの燃料送出口に接続され、膨張タンクは、重力によって燃料が膨張タンクからメイン貯蔵タンクに自動的に還流可能となるよう、メイン貯蔵タンクよりも高い位置に配置される。この構成により、燃料を膨張タンクからメイン貯蔵タンクに還流するために、燃料移送ポンプを利用する等のより複雑でコストの高い解決方法を用いる必要性が回避される。

請求項２の燃料貯蔵システムにより、燃料の熱膨張によりメイン貯蔵タンクから膨張タンクに流入した燃料を、メイン貯蔵タンクに十分な空き容量ができると自動的にメイン貯蔵タンクに還流させることを簡単に実現できる。重力によって還流させることで、燃料移送ポンプ等の還流ポンプ手段や、それに付随する全ての制御機構を別途設ける必要がなくなる。したがって、請求項２に記載の燃料貯蔵システムは、信頼性が高く、非常に堅牢で、低コストのメイン・膨張タンクシステム、すなわち、設計の複雑さが低減された燃料貯蔵システムである。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、給油所の給油ノズルを受けるよう構成された給油口と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構とをさらに備えてよく、弁機構は、通常動作設定時には、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を開いてよく、弁機構が、給油設定時には、給油口とメイン貯蔵タンクの間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料の流れを遮断してよい。これにより、燃料貯蔵システムへの過剰給油に対する安全性の向上が可能になる。

メイン貯蔵タンクと、膨張タンクと、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路を制御する弁機構とを備える燃料貯蔵システムでは、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの両方が満タンになる場合や、給油後に膨張タンクが空であっても燃料通路が閉じていてメイン貯蔵タンク内で膨張した燃料が膨張タンクに流入することができない場合には、メイン貯蔵タンクに過剰給油されてしまう可能性がある。本発明の主な機能・安全特徴は、メイン貯蔵タンクと膨張タンクを接続する燃料通路が閉じている間は、車両の動作、すなわち車両が給油所から走り去ることを防止することにある。本特徴によって結果的に、車両は、メイン貯蔵タンクを膨張タンクに接続する燃料通路が再開しない限り、給油所から離れることができなくなる。燃料通路が開通していれば、燃料温度が上昇した場合に、メイン貯蔵タンク内で膨張した燃料が膨張タンクに流入することができる。これにより、燃料貯蔵システムの損傷のリスク及び／又は燃料の大気中への放出のリスクが低減される。

さらなる例示的な一実施形態によれば、燃料貯蔵システムは、弁機構が通常動作設定になければ、給油ノズルの給油口からの切り離しを機械的に防止するように構成されてよい。この構成により、車両はメイン貯蔵タンクと膨張タンクの間の燃料通路が閉じたまま走り去ることが決してできなくなる。

本発明のさらなる利点および有利な特徴は、以下の説明および従属請求項に開示される。

以下に、添付の図面を参照して、例示的に示される本発明の実施形態についてより詳細に説明する。

燃料貯蔵システムの例示的な実施形態を備える車両を示す。 燃料貯蔵システムの例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムの部分の例示的な実施形態の第１の図を示す。 図７に示した例示的な実施形態の第２の図を示す。 図７に示した部分の例示的な実施形態の第３の図を示す。 図７に示した例示的な実施形態の第４の図を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 燃料貯蔵システムのさらなる例示的な実施形態を示す。 方法の例示的な実施形態のフローチャートを示す。

以下に、本発明の種々の態様を添付の図面と関連付けて説明する。これらの態様は、本発明を例示的に説明するためのものであって、限定を意図したものではない。本発明の態様の変形は、具体的に示した例示的な実施形態に限定されず、本発明の他の変形にも適用可能である。なお、同様の符号は同様の要素を示すものとする。

図１は、本発明を実装することができる車両１の例示的な実施形態を示している。この例では、車両１はトラックであるが、本発明は、バスや自動車等の他の車両にも同様に有利に実装されるであろう。この例示的な実施形態では、車両は、剛性フレーム４と、前後輪３と、運転室８と、トレーラーに連結されるように適合された貨物運搬機構６とを備える。

図１の車両は、燃料貯蔵システムの例示的な実施形態をさらに備える。燃料貯蔵システムは、フレーム４に取り付けられたメイン貯蔵タンク１１と、メイン貯蔵タンク１１に隣接配置される給油口１３と、別体の膨張タンク１２とを備える。膨張タンク１２は、膨張して膨張タンク１２に流入した燃料が、メイン貯蔵タンク１１内に十分な空き容量ができるとメイン貯蔵タンク１１に自動的に還流することができるようメイン貯蔵タンク１１の上方に配置されている。

図１に模式的に示したように、膨張タンク１２は、例えば運転室８の後壁に取り付けることができる。また、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２を接続する燃料ライン１４が設けられており、燃料ライン１４により、これらのタンク１１、１２の間を燃料が流れることができる。膨張タンク１２とメイン貯蔵タンク１１は、側壁を共有しない物理的に分離した燃料タンクである。

膨張タンク１２は、重力によって燃料が膨張タンク１２からメイン貯蔵タンク１１に自動的に還流可能となるようメイン貯蔵タンク１１よりも高い位置に配置することができる。

メイン貯蔵タンク１１及び膨張タンク１２の一方又は両方を、例えば、プロパン貯蔵用に使用されるものと同様の種類の比較的単純な鋼製の燃料タンクとして形成することができる。典型的には、燃料タンク１１，１２にはＤＭＥ燃料が液体状態で常温貯蔵されている。これは、ＤＭＥ燃料を、例えば約７５ｐｓｉ等の一定のタンク内圧で貯蔵した場合に可能となる。

図２は、燃料貯蔵システム２０の例示的な実施形態と、燃料貯蔵システム２０が通常、不定期又は恒久的に相互作用するコンポーネント、すなわち給油所２１と、燃焼機関２４とを概略的に示している。給油所２１は、燃料タンク２１と、給油ノズル２２と、給油ノズル２２を燃料タンク２１に接続する給油ホース２３とを備える。通常、メイン貯蔵タンク１１に給油するためには、給油所２１まで車両を運転し、給油ノズル２２を給油口１３に接続して、燃料を燃料タンク２１からメイン貯蔵タンク１１に移送する。給油完了後は、給油ノズル２２を給油口１３から切り離して取り外すことで、車両は再び使用できる状態になる。

燃焼機関２４は、燃料送出ライン２５を介してメイン貯蔵タンク１１に接続されている。通常、燃料送出ライン２５は、メイン貯蔵タンク１１の燃料送出口１５及び燃焼機関２４の燃料噴射システムに接続されている。

給油完了後は、膨張タンクの貯蔵容量をほぼ空にするのが望ましい。これは、その後に見込まれるメイン貯蔵タンク１１に貯蔵された燃料の温度上昇時に、膨張タンクを燃料膨張時用の容量として利用できるようにするためである。したがって、給油時に、膨張タンク１２への燃料注入は避けるのが望ましい。ただし、上述したその後に見込まれる燃料の膨張が、例えば車両の運転中や停車中などいつ起きてもいいように、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２とを接続する燃料ライン１４は開いたままにするのが望ましい。しかしこれにより、給油中に膨張タンクに燃料が注入されて、メイン貯蔵タンクと膨張タンクの両方が給油後にほぼ満タンになるリスクが生じる。このような事態が発生すると、その後に燃料の温度が上昇しても膨張時用の空き容量がないため、安全上のリスクが生じる。

本燃料貯蔵システムには、給油口１３や、メイン貯蔵タンク１１、及び膨張タンク１２を出入りする燃料の流れを制御するための弁機構１６が設けられ、これによりこの矛盾しかつ危険性をはらんだ状況が解消される。図２の例示的な実施形態においては、弁機構１６が、膨張タンク燃料ライン１４ａを介して膨張タンク１２に、燃料送入ライン１４ｂを介してメイン貯蔵タンク１１に、給油口燃料ライン１７を介して給油口１３に接続されている。

弁機構１６は、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有している。通常動作設定時には、弁機構１６は、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料通路を開き、燃料の温度上昇時に膨張した燃料が膨張タンク１２に自由に流入するよう構成される。一方、給油設定時には、弁機構１６は、給油口１３とメイン貯蔵タンク１１の間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料の流れを遮断するよう構成される。これにより、弁機構１６は、車両給油中には、膨張タンク１２へのいかなる望ましくない偶発的な給油も防止し、それ以外の間は、膨張タンク１２を膨張時用の容量として確実に利用できるようにするよう構成される。膨張タンク１２は、給油を始めてすぐの間はほぼ空になっていると想定されている。

しかしながら、給油設定時に弁機構１６がメイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料の流れを遮断すると、給油完了後に該流路が開かれないリスクが生じ、新たな安全上のリスクが生まれる。このような事態は、例えば、給油中の運転手による人為的ミスによって引き起こされ得る。メイン貯蔵タンク１１が満タンでかつ膨張タンク１２への通路が閉じていれば、膨張時に利用できる空き容量はない。

この課題の解決方法として、弁機構１６が通常動作設定になければ、給油ノズル２２の給油口１３からの切り離しを機械的に防止するように燃料貯蔵システム２０を構成することがある。弁機構１６が、通常動作設定時にメイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料通路を開き、かつ先にメイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料通路が再開しない限り車両が給油所２１を出ないようにすることで、弁機構１６が通常動作設定に設定されていなければ給油ノズル２２の切り離しが防止される。

給油ノズル２２の給油口１３からの切り離しを、弁機構１６が通常動作設定になければ機械的に防止することは、多種多様な方法で実現可能である。例えば、燃料貯蔵システムが、給油口１３に隣接配置され、給油ノズル２２を給油口１３内に選択的に係止するよう構成された機械的係止装置を備えてよい。例えば、機械的係止装置は、係止位置と解除位置の間を移動可能な係止部材を備え、給油設定時には給油ノズルの取り外しを防止するよう係止部材を構成することができる。この機械的係止装置は、手動操作としても、あるいは電気機械式アクチュエータや空気圧アクチュエータ等による操作としてもよい。同様に、機械的係止装置は、必ずしも可動性でなくてよく、その代わりに磁力を利用することもできる。また、機械的係止装置を、給油ノズル２２に配置することや、給油ホース２３の隣接部に配置することも可能である。

言うまでもないが、給油セッション終了後に弁機構１６が確実に通常動作設定に所望通り復帰できるよう、給油セッションと弁機構１６の動作設定の間には機能的リンク１８を設けなければならない。機能的リンク１８は、機械式システム、電気式システム、電気機械式システム、空気圧システム、手動式システム、又はその組み合わせのいずれに基づくものであってよい。

給油セッションの開始及び停止は、燃料貯蔵システムのトリガ特徴のステータス変化によって同定することができる。弁機構１６を一時的に給油設定にするトリガ特徴としては、給油ノズル２２の給油口１３内への取り付け、給油ノズル２２の給油口１３への係止、あるいは、給油所２１に固定された鍵等の、給油所２１から取り外せない他の任意の給油所の部品を、車両の特定の位置に取り付けること、が挙げられる。これにより、弁機構１６を一時的に給油設定にするトリガ特徴が先に解除されない限り、車両は給油所を離れることができない。尚、ここで弁機構は、給油設定から外れるとすぐに通常動作設定に復帰するように構成されるのが好ましい。

図３及び図４は、燃料貯蔵システムのより詳細な例示的な実施形態を示している。弁機構１６は、給油口１３に接続された三方弁３０と、メイン貯蔵タンク１１と、膨張タンク１２とを備える。図３には、車両の停車中や走行中等の通常動作設定時における弁機構１６が示されている。図４には、メイン貯蔵タンク１１への給油中等の給油設定時における弁機構１６が示されている。給油ノズル２２の給油口１３への接続及び切り離しは、三方弁３０が通常動作位置にある場合のみ可能とされている。ただし、三方弁３０の位置変更は、給油所２１が車両に接続されている場合、すなわち給油所２１の何らかの部品が車両に接続されている場合のみ可能とされている。

給油ノズル２２を給油口１３内に選択的に係止するための機械的係止装置（不図示）は、給油口１３に隣接して設けられている。前述の給油セッションと弁機構１６の動作設定の間の機能的リンク１８も同じ位置に設けられている。

三方弁３０は、２つの動作位置３４，３５と３つのポート３１，３２，３３を備える弁である。図３に使用状態を示す第１の動作位置３４にある場合、三方弁３０は、第１のポート３１と第２のポート３２の間の流路を開くと共に、第１のポート３１と第３のポート３３の間では流体を遮断する。図４に使用状態を示す第２の動作位置３５にある場合、三方弁３０は、第１のポート３１と第２のポート３２の間で流体を遮断すると共に、第１のポート３１と第３のポート３３の間の流路を開く。

図３及び図４において、第１のポート３１は、燃料送入ライン１４ｂを介してメイン貯蔵タンク１１に流体接続され、第２のポート３２は、膨張タンク燃料ライン１４ａを介して膨張タンク１２に流体接続され、第３のポート３３は、給油口燃料ライン１７を介して給油口１３に流体接続されている。これにより、三方弁３０が通常動作設定に対応する第１の動作位置３４にある場合には、三方弁３０はメイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料通路を開く。さらに、三方弁３０が給油設定に対応する第２の動作位置３５にある場合には、三方弁３０はメイン貯蔵タンク１１と給油口１３の間の燃料通路を開く。

接続されていないポートでは流体が遮断されるため、第１の動作位置３４では、メイン貯蔵タンク１１と給油口１３の間の流路が遮断され、第２の動作位置３５では、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の流路が遮断される。

弁機構１６を三方弁３０として実現することには、人為的ミス又は弁自体の誤動作による連結ミスが本質的に起こりえないという利点がある。メイン貯蔵タンク１１への給油中は、燃料が燃料タンク２１から膨張タンク１２に送られるような弁設定にすることはできない。

図３及び図４で模式的に示されるメイン貯蔵タンク１１は、燃料送給ポンプ３６と、燃料フィルタ３７と、燃料送給ポンプ３６を駆動するためのモータ３８と、メイン貯蔵タンク１１の燃料送出口１５に接続された燃料送出ライン２５とを備える。メイン貯蔵タンク１１の底面に近接して配置された燃料送入口３９で、燃料フィルタ３７内に燃料が吸い上げられる。燃料送給ポンプ３６及び燃料送出ライン２５の配置については、本開示の範囲を逸脱せずに他にも多くの実施形態が可能である。

図５及び図６は、図３及び図４に示す燃料貯蔵システムに類似した燃料貯蔵システムを模式的に示している。ただし、図５及び図６に示す燃料貯蔵システムは、２つの二方弁５１，５２を代わりに用いて実現されている。各二方弁５１，５２が電子制御ユニット５３によって電気的に制御されていることが図示されている。電子制御ユニット５３は、信号ケーブル５４によって各二方弁５１，５２に接続されている。給油口１３の内部又は近くに給油ノズル２２があるかどうかを検出するためのセンサ８３又はこれに類似のスイッチを、給油口１３に隣接して設け、信号ケーブル５６等を介して電子制御ユニット５３に接続してもよい。さらに、給油ノズル２２を給油口１３内に選択的に係止するための機械的係止装置８２を、給油口１３に隣接して設け、さらなる信号ケーブル５８を介して電子制御ユニット５３に接続してもよい。また代替的に、二方弁５１，５２及び／又は機械的係止装置８２の制御手段として、空気圧制御や手動制御等の他の制御手段を用いることもできる。さらに、弁機構１６を一時的に給油設定にするためのトリガ特徴として何か他の特徴または機構が設けられる場合には、トリガ特徴としてのセンサは省略できる。

第１の二方弁５１を膨張タンク燃料ライン１４ａ内に設けるともに、第２の二方弁５２を給油口燃料ライン１７内に設けてもよい。メイン貯蔵タンク１１から分岐点５７までは、単独の燃料送入ライン１４ｂを用いることができ、この分岐点５７で単独の燃料送入ライン１４ｂが二方弁５１，５２のそれぞれに接続する２本の燃料ラインに分岐することができる。

図５には、通常動作設定時の弁機構１６が示され、図６には、給油設定時の弁機構１６が示されている。図５及び図６に示す例示的な実施形態の弁機構１６の機能は、図３及び図４の弁機構１６の文脈で説明した機能と本質的には同じである。

例示的な実施形態によると、図５及び図６に図示した燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンク１１に給油する意向を検出するセンサ８３によって実質自動的に動作することができる。そのような意向が検出されると、電子制御ユニット５３は、これら２つの二方制御弁５１，５２を制御して、弁機構１６を通常動作設定から給油設定に移行させ、かつ給油ノズル２２を給油口１３に固定するための機械的係止装置８２を作動させる。

図７は、給油ノズル２２を実現するための例示的な実施形態を、関連する給油ホース２３、給油口１３及び弁機構１６と共に概略的に示している。給油ノズル２２は、内部流路７０と、給油口１３の弁部材７２と連係するよう構成された前部７１と、給油ホース２３と接続されるよう構成された後部７３とを備える。また給油ノズル２２は、給油口１３に隣接配置された、給油ノズル２２を給油口１３に固定するための機械的係止装置８２と連係するよう適合された空洞７４をさらに備える。

給油ノズル２２は、給油口１３の係止部材７６と連係するよう構成された当接部７５をさらに備える。係止部材７６は、給油ノズル２２が給油口１３に挿入されると、給油ノズル２２によって係止位置から解除位置に作動されるように構成される。これは、当接部７５が係止部材７６の第１の突起８１と係合することによって実現する。さらに係止部材７６は、機械式ばね、コイルばね、又は弾性部材等の弾性手段７７によって、係止位置に向けて与圧されている。

給油口１３は、給油ノズル２２を受け入れるための開口部７８と、弁部材７２を捕捉する弁挿入空洞７９と、弁部材７２を給油口１３の弁座に対して閉弁位置に向かって与圧するばね８０と、をさらに備える。ここで弁部材７２は、ボール弁として実現されている。弁挿入空洞７９は、給油口燃料ライン１７によって弁部材７２よりも下流側で弁機構１６に接続されている。

ここで、機械的係止装置８２は、図７に示す解除位置と、給油ノズルが開口部７８に正しく挿入された場合に機械的係止装置が空洞７４の位置で給油ノズル２２の経路に突出する係止位置との間を移動可能な部材として図示されているが、これは単に模式的なものに過ぎない。

係止部材７６は、係止部材７６が解除位置に設定されていなければ機械的係止装置８２が係止位置に入ることが防止されるように機械的係止装置８２と相互作用するよう構成されている。これは、給油ノズル２２の当接部７５を第１の突起８１と係合させ、次に係止部材７６を給油ノズル２２の挿入方向９０に押すことによって実現される。その結果、係止部材７６の第２の突起９１が機械的係止装置８２の係止凹部９２から外れ、機械的係止装置８２は、解除位置から係止位置に自由に移動することができるようになる。

係止部材７６の位置がずれて第２の突起９１が係止凹部９２から抜け出る程度まで給油ノズル２２を給油口１３に挿入されていなければ、係止部材７６の第２の突起９１が機械的係止装置８２の係止凹部９２に係合し、これにより機械的係止装置８２が係止位置に入ることが防止される。さらに、給油ノズル２２が給油口１３に挿入されていなければ、機械的係止装置８２と弁機構１６との機械的リンク機構によって、弁機構１６の設定が図７に示すような通常動作設定から給油設定に変更されることも防止される。

本概略図では、機械的係止装置８２が弁機構１６に直接連結され、機械的係止装置８２が解除位置と係止位置の間を移動すると弁機構１６の動作位置が直接変化するようにしている。よって、図７の燃料貯蔵システムは、機械的係止装置８２を弁機構１６と接続する機械的リンク機構を備え、弁機構の設定が機械的係止装置８２の作動位置によって自動制御されるようにしている。例えば、機械的リンク機構は、機械的係止装置８２が係止位置にある場合に、自動的に弁機構１６を給油設定にし、機械的係止装置が解除位置にある場合に、自動的に弁機構を通常動作設定にする。機械的リンク機構を有する構成によっては、弁機構１６が機械的係止装置８２から外れた場合にもこの制御を利用することができる。

図では象徴的に、弁機構が２つの動作位置３４，３５を有するように示している。これらの動作位置は通常、弁機構を通過する流れを制御するための可動弁部材（図示省略）を弁ハウジングに配置することで実現される。機械的リンク機構を用いる場合には、同リンク機構を可動弁部材に直接接続してよい。あるいは、該弁部材の制御を電気的制御又は空気圧制御で行ってもよい。

図８は、給油ノズル２２を給油口１３に挿入し、機械的係止装置８２が係止位置に移動した後の図７の例示的な実施形態を示している。実際には、機械的係止装置８２の解除位置から係止位置への動きは、第２の突起９１を係止凹部９２から外すことができるほど十分に係止部材７６を後方に摺動した後に初めて可能になるものである。これにより、給油ノズル２２は、給油口１３との連結位置に係止される。機械的係止装置８２が解除位置から係止位置に動くことにより自動的に、弁機構１６の動作状態が通常動作設定から給油設定に変化する。給油設定では、膨張タンク１２は隔絶され、燃料は給油所の燃料タンク２１から、燃料ライン１７，１４ｂを介してメイン貯蔵タンク１１に自由に流入することができる。この自由な流入は、弁部材７２の開口が給油ノズル２２の前部７１と相互作用することによっても可能となる。この給油状態においては、機械的係止装置８２を解除位置まで後退させて、それに伴い弁機構が通常動作設定まで変位しない限り、給油ノズルの取り外しは許可されない。

図９は、給油ノズル２２を給油口１３から取り外し始めた段階を示す。機械的係止装置８２は、例えば手動で、あるいは電子制御、油圧制御、又は空気圧制御によって解除位置まで引き戻されている。その結果、機械式リンク等の機能的リンクによって、膨張タンク１２とメイン貯蔵タンク１１の間の燃料流路が開いている。

図１０は、給油ノズル２２を給油口１３から取り外しているより後の段階を示している。この段階では、給油ノズル２２は後方に十分引き戻されており、係止部材７６は再び、機械的係止装置８２と係合して、機械的係止装置８２を開いた状態で係止できるようになる。膨張タンク１２とメイン貯蔵タンク１１の間の燃料流路は開いたままであり、機能的リンクによってこの状態に係止される。

図１１は、図３の実施形態に類似した例示的な実施形態を示している。以下、両実施形態において同様の態様については説明を省略する。弁機構１６は通常動作設定に設定されている。図１１の実施形態は、自動逃がし機能を選択的に備えた複数のソレノイド遮断弁１１０，１１１，１１３，１１４と、いくつかの安全弁及び／又は逆止弁１１５，１１６，１１７を備える点で異なる。

例えば、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁１１０を、弁機構１６と膨張タンク１２を接続する膨張タンク燃料ライン１４ａ内に設ける。

さらに又はこれとは別に、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁１１１を、メイン貯蔵タンク１１に接続され、再循環した燃料を燃焼機関２４からメイン貯蔵タンク１１に還流するよう構成された燃料還流ライン１１２内に設ける。

さらに又はこれとは別に、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁１１３が、弁機構１６とメイン貯蔵タンク１１を接続する燃料送入ライン１４ｂ内に設けられる。この燃料送入ライン１４ｂは、燃料を弁機構１６からメイン貯蔵タンク１１に供給するよう構成されている。

また、自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁１１４が、燃料送出ライン２５内にも設けられる。

通常、ソレノイド遮断弁１１０，１１１，１１３，１１４は、弁ハウジングとその内部に配置される可動弁部材とから成る。自動逃がし機能を備えたソレノイド遮断弁は、常閉弁として設計することができる。すなわち、圧縮された機械ばねが通常は常時、可動弁部材をシール座を閉じる方向に付勢している。ここで、シール座は十分な封止性能を発揮するため軟質材料で設計することができる。コイル通電時に弁部材を開弁状態に付勢するための電磁コイルをソレノイド遮断弁の芯に巻きつけることもできる。

膨張タンク燃料ライン１４ａ内のソレノイド遮断弁１１０に対して図示しているように、通常、自動逃がし機能を備えたソレノイド遮断弁の例示的な実施形態は２つの流体接続部１１０ａ，１１０ｂを備える。第１の流体接続部１１０ａは、弁ハウジングの軸方向端部の近傍に配置され、第１の流体接続部１１０ａに接続された燃料ライン内の流体圧力が、可動弁部材の開弁方向の圧力、すなわち閉弁方向とは逆方向の圧力を加えることができるように配置されている。第２の流体接続部１１０ｂは、弁ハウジングの側壁に配置され、第２の流体接続部１１０ｂに接続された燃料ライン内の流体圧力が、可動弁部材に対して開弁方向にも閉弁方向にも圧力を加えることのないように配置され得る。機械ばねのばね力に抗して弁を開弁するのに必要な、第１の流体接続部１１０ａに接続された燃料ライン内の流体圧力が、該弁の逃がし開弁圧力に対応する。

また、給油逆止弁１１５を、メイン貯蔵タンク１１に設置し、燃料送入ライン１４ｂと接続してもよい。ここで、給油逆止弁１１５は、燃料送入ライン１４ｂ内の送液圧が所定のレベルを上回ると、開弁してメイン貯蔵タンク１１への給油速度を上昇させるよう適合されている。

さらに、メイン貯蔵タンク１１内の圧力が設計上限を上回る緊急事態が起こった場合に、開弁してメイン貯蔵タンク１１から圧力を逃がすよう構成された安全弁１１６を備えてもよい。

また、メイン貯蔵タンク１１と、弁機構１６をメイン貯蔵タンク１１に接続する燃料送入ライン１４ｂとの間に逃がし逆止弁１１７を設置してもよい。逃がし逆止弁１１７は、メイン貯蔵タンク１１の圧力が安全弁１１６の開弁圧未満のある圧力レベルに達すると圧力を逃がすことを可能にするよう適合される。燃料送入ライン１４ｂ内においてソレノイド遮断弁１１３が配置される前述の位置に逃がし逆止弁１１７を設けることにより、ソレノイド遮断弁１１３の自動逃がし機能を省略することができる。ただし、この逃がし機能を逃がし逆止弁１１７と燃料送入ライン１４ｂ内のソレノイド遮断弁１１３の両方が備えることも選択的に可能である。

膨張タンク１２が損傷するリスクを避けるため、膨張タンク１２に安全逃がし弁１１９を備えてもよい。

給油逆止弁１１５、安全弁１１６、逃がし逆止弁１１７、及び安全逃がし弁１１９のすべてを、弁ハウジング内で弁部材をシール座に向かって付勢するばねによって決まる一定の開弁圧を有する逆止弁として設計してもよい。この場合、これらの弁１１５、１１６、１１７、１１９の開弁圧は、ばねのばね力によって決まる。

図１１は、ソレノイド遮断弁１１０，１１１，１１３，１１４、給油逆止弁１１５、安全弁１１６、逃がし逆止弁１１７、及び安全逃がし弁１１９が全て閉じた状態を示している。原則的にこの状態は、燃焼機関２４が停止し、液体状態又はガス状態のいずれの燃料もメイン貯蔵タンク１１や膨張タンク１２の外に出ることが許されない動作モードに対応する。

メイン貯蔵タンク１１への日射等の何らかの理由でエンジン停止中に燃料温度が上昇した場合、メイン貯蔵タンク１１内の燃料が熱膨張し、メイン貯蔵タンク１１内の圧力が上昇する。内圧があるレベルに達すると、逃がし逆止弁１１７が開いて燃料がメイン貯蔵タンク１１から燃料送入ライン１４ｂ及び膨張タンク燃料ライン１４ａに流入することができるようになり、次に膨張タンク燃料ライン１４ａ内のソレノイド遮断弁１１０が開いて、膨張した燃料が膨張タンク１２に流入することができるようになる。エンジン動作モード中は、ソレノイド遮断弁１１０，１１１，１１３，１１４のすべてが開弁状態に保たれるよう構成されている。

図１２は、さらなる例示的な実施形態を示している。この実施形態では、弁機構１６をメイン貯蔵タンク１１に接続する燃料送入ライン１４ｂが、還流ソレノイド遮断弁１１１と燃焼機関２４の間で燃料還流ライン１１２に接続されている。これにより、単独のソレノイド遮断弁１１１と単独のタンク接続部とをいくつかの異なる機能で利用することができる。一般的な機能としては、メイン貯蔵タンク１１への燃料供給、及びエンジン停止中のソレノイド遮断弁１１１でのメイン貯蔵タンク１１からの燃料漏れの防止が挙げられる。

さらに、燃料貯蔵システムが、同じ１つの弁機構１６に接続された２つ以上のメイン貯蔵タンクを備えてもよい。

図１１及び図１２に関連付けて説明した選択的機能は、互いに切り離して１つずつ、あるいは様々な形で互いに組み合わせて、すべてを組み合わせて、あるいは、図１〜図１０を参照して説明した本明細書の他の機能と組み合わせて、実現可能であることを理解されたい。

さらに、図１３を参照して、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ＤＭＥ含有混合燃料、又は、他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するための燃料貯蔵システムへの給油方法を概説する。燃料貯蔵システムは、メイン貯蔵タンク１１と、膨張タンク１２と、給油所の給油ノズル２２を受けるよう構成された給油口１３と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構１６とを備える。弁機構１６は、通常動作設定時には、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料通路を開き、給油設定時には、給油口１３とメイン貯蔵タンク１１の間の燃料通路を開くと共に、メイン貯蔵タンク１１と膨張タンク１２の間の燃料の流れを遮断する。本方法は、給油口１３に給油ノズル２２を挿入するステップ１３ａと、給油ノズル２２の給油口１３からの切り離しを機械的に防止するように給油ノズル２２を給油口１３内に係止するステップ１３ｂと、メイン貯蔵タンク１１に給油するステップ１３ｃと、給油口１３から給油ノズル２２の係止を解除し取り外すステップ１３ｄとを含み、ステップ１３ｂにおいて弁機構１６は給油設定に自動設定され、ステップ１３ｄにおいて弁機構１６は通常動作設定に自動設定される。

弁機構１６が給油設定にある状態で給油が行われるため、膨張タンク１２への流体通路は遮断される。さらに、給油逆止弁１１５は、燃料送入ライン１４ｂ内の送液圧が所定のレベルを上回ると、開弁してメイン貯蔵タンク１１への給油速度を上昇させるよう適合されている。

本発明が上述及び図示の例示的な実施形態には限定されないことが理解されよう。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲を逸脱しない範囲で多くの改変や変更が可能であることが認識されるであろう。

Claims (35)

1. メイン貯蔵タンク（１１）と、膨張タンク（１２）と、給油所の給油ノズル（２２）を受けるよう構成された給油口（１３）と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構（１６）とを備え、前記弁機構（１６）が、前記通常動作設定時には、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料通路を開き、前記弁機構（１６）が、前記給油設定時には、前記給油口（１３）と前記メイン貯蔵タンク（１１）の間の燃料通路を開くと共に、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料の流れを遮断する、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ＤＭＥ含有混合燃料、又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するための燃料貯蔵システムであって、
   前記弁機構（１６）が前記通常動作設定になければ、前記給油ノズル（２２）の前記給油口（１３）からの切り離しを機械的に防止するように構成されている、ことを特徴とする燃料貯蔵システム。
2. メイン貯蔵タンク（１１）と、膨張タンク（１２）とを備え、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ＤＭＥ含有混合燃料、又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するための燃料貯蔵システムであって、
   前記メイン貯蔵タンク（１１）の燃料送出口（１５）に接続され、燃焼機関（２４）に燃料を供給するよう構成された燃料送出ライン（２５）をさらに備え、
   重力によって燃料が前記膨張タンク（１２）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に自動的に還流可能となるよう、前記膨張タンク（１２）が前記メイン貯蔵タンク（１１）よりも高い位置に配置される、ことを特徴とする燃料貯蔵システム。
3. 給油所の給油ノズル（２２）を受けるよう構成された給油口（１３）と、
   少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構（１６）と
   をさらに備え、
   前記弁機構（１６）が、前記通常動作設定時には、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料通路を開き、
   前記弁機構（１６）が、前記給油設定時には、前記給油口（１３）と前記メイン貯蔵タンク（１１）の間の燃料通路を開くと共に、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料の流れを遮断する、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料貯蔵システム。
4. 前記弁機構（１６）が前記通常動作設定になければ、前記給油ノズル（２２）の前記給油口（１３）からの切り離しを機械的に防止するように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の燃料貯蔵システム。
5. 前記給油ノズル（２２）が前記給油口（１３）に挿入されていなければ、前記弁機構（１６）が通常動作設定から給油設定に設定変更されることが防止される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
6. 前記給油口（１３）に隣接配置され、前記給油ノズル（２２）を前記給油口（１３）内に選択的に係止するよう構成された機械的係止装置（８２）をさらに備える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
7. 前記機械的係止装置（８２）が、前記弁機構（１６）の設定を制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の燃料貯蔵システム。
8. 前記機械的係止装置（８２）を前記弁機構（１６）と接続する機械的リンク機構を備え、前記弁機構（１６）の設定が前記機械的係止装置（８２）の作動位置によって自動制御される、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料貯蔵システム。
9. 前記機械的リンク機構は、前記機械的係止装置（８２）が係止位置に設定された場合に、自動的に前記弁機構（１６）を前記給油設定にする、ことを特徴とする請求項８に記載の燃料貯蔵システム。
10. 前記機械的リンク機構は、前記機械的係止装置（８２）が解除位置に設定された場合に、自動的に前記弁機構（１６）を前記通常動作設定にする、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の燃料貯蔵システム。
11. 前記給油ノズル（２２）が前記給油口（１３）に挿入されていなければ、前記機械的係止装置（８２）が係止位置に入ることが防止される、ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
12. 前記給油口（１３）に配置され、前記給油ノズル（２２）が前記給油口（１３）に挿入されると前記給油ノズル（２２）によって係止位置から解除位置に作動されるように構成される係止部材（７６）をさらに備え、
    前記係止部材（７６）が前記解除位置になければ前記機械的係止装置（８２）が係止位置に入ることが防止されるように、前記係止部材（７６）が前記機械的リンク機構又は前記機械的係止装置（８２）と相互作用する、ことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
13. 前記係止部材（７６）が、前記給油ノズル（２２）が前記給油口（１３）に挿入されると、前記給油ノズル（２２）によって摺動されるように構成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の燃料貯蔵システム。
14. 前記係止部材（７６）が、弾性手段（７７）によって前記係止位置に向けて与圧されている、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の燃料貯蔵システム。
15. 前記弁機構（１６）が前記弁機構（１６）を通過する流れを制御する少なくとも１つの可動弁部材を備え、
    前記機械的リンク機構が前記少なくとも１つの可動弁部材に接続されている、ことを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
16. 前記弁機構（１６）が、前記給油口（１３）、前記メイン貯蔵タンク（１１）及び前記膨張タンク（１２）に接続された三方弁（３０）を備え、
    前記三方弁（３０）が、前記通常動作設定時には前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料通路を開き、前記給油設定時には、前記給油口（１３）と前記メイン貯蔵タンク（１１）の間の燃料通路を開く、ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
17. 前記弁機構（１６）の設定が手動で変更されるよう構成されている、ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
18. 前記メイン貯蔵タンク（１１）の燃料送出口（１５）に接続され、燃焼機関（２４）に燃料を供給するよう構成された燃料送出ライン（２５）をさらに備える、ことを特徴とする請求項１及び５〜１７のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
19. 重力によって燃料が前記膨張タンク（１２）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に自動的に還流可能となるよう、前記膨張タンク（１２）が前記メイン貯蔵タンク（１１）よりも高い位置に配置される、ことを特徴とする請求項１及び５〜１８のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
20. 前記膨張タンク（１２）と前記メイン貯蔵タンク（１１）は、側壁を共有しない物理的に分離した燃料タンクである、ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
21. 前記メイン貯蔵タンク（１１）から前記燃料送出ライン（２５）に燃料を送給するための燃料送給ポンプ（３６）をさらに備える、ことを特徴とする請求項２〜４及び１８〜２０のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
22. ジメチルエーテル（ＤＭＥ）又は他の同様な揮発性の高い燃料を貯蔵するよう構成されている、ことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
23. 自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁（１１０，１１１，１１３，１１４）が、前記メイン貯蔵タンク（１１）及び前記膨張タンク（１２）の少なくとも一方に接続される燃料ライン（１４ａ，１４ｂ，１７，２５）内に設けられる、ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
24. 自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁（１１０）が、前記弁機構（１６）と前記膨張タンク（１２）を接続する膨張タンク燃料ライン（１４ａ）内に設けられる、ことを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
25. 自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁（１１１）が、前記メイン貯蔵タンク（１１）に接続され、再循環した燃料を燃焼機関（２４）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に還流するよう構成された燃料還流ライン（１１２）内に設けられる、ことを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
26. 前記弁機構（１６）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に燃料を供給するよう構成された燃料送入ライン（１４ｂ）が、前記ソレノイド遮断弁（１１１）と前記燃焼機関（２４）の間の位置で前記燃料還流ライン（１１２）に接続されている、ことを特徴とする請求項２５に記載の燃料貯蔵システム。
27. 自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁（１１３）が、前記弁機構（１６）と前記メイン貯蔵タンク（１１）を接続し、燃料を前記弁機構（１６）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に供給するよう構成された燃料送入ライン（１４ｂ）内に設けられる、ことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
28. 自動逃がし機能を備えた又は備えないソレノイド遮断弁（１１４）が、前記燃料送出ライン（２５）内に設けられる、ことを特徴とする請求項２〜４及び１８〜２７のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
29. 前記メイン貯蔵タンク（１１）内の圧力が所定の限界値を上回った場合に、開弁して前記メイン貯蔵タンク（１１）から圧力を大気中に逃がすよう構成された安全弁（１１６）を備える、ことを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
30. 前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記燃料送入ライン（１４ｂ）とに接続され、前記メイン貯蔵タンク（１１）の圧力を前記膨張タンク（１２）に逃がすことを可能にするよう適合された逃がし逆止弁（１１７）をさらに備える、ことを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
31. 前記逃がし逆止弁（１１７）、及び前記膨張タンク燃料ライン（１４ａ）内に設けられ、自動逃がし機能を備えた前記ソレノイド遮断弁（１１０）のいずれもが、前記メイン貯蔵タンク（１１）の圧力を前記膨張タンク（１２）に逃がすことを可能にするよう適合されている、ことを特徴とする請求項３０に記載の燃料貯蔵システム。
32. 少なくとも前記逃がし逆止弁（１１７）、そして選択的には、前記膨張タンク燃料ライン（１４ａ）内に設けられ、自動逃がし機能を備えた前記ソレノイド遮断弁（１１０）が、前記メイン貯蔵タンク（１１）の圧力が前記安全弁（１１６）の開弁圧未満のある圧力レベルに達すると前記膨張タンク（１２）に逃がすことを可能にするよう適合されている、ことを特徴とする請求項３０又は３１に記載の燃料貯蔵システム。
33. 前記弁機構（１６）から前記メイン貯蔵タンク（１１）に燃料を供給するよう構成された前記燃料送入ライン（１４ｂ）に接続され、前記燃料送入ライン（１４ｂ）内の送液圧が所定のレベルを上回ると、開弁して前記メイン貯蔵タンク（１１）への給油速度を上昇させるよう適合された給油逆止弁（１１５）をさらに備える、ことを特徴とする請求項２６〜３２のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
34. 同じ前記弁機構（１６）に接続された２つ、３つまたはそれ以上のメイン貯蔵タンク（１１）を備える、ことを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１つに記載の燃料貯蔵システム。
35. メイン貯蔵タンク（１１）と、膨張タンク（１２）と、給油所の給油ノズル（２２）を受けるよう構成された給油口（１３）と、少なくとも通常動作設定と給油設定とを有する弁機構（１６）とを備え、前記弁機構（１６）が、前記通常動作設定時には、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料通路を開き、前記弁機構（１６）が、前記給油設定時には、前記給油口（１３）と前記メイン貯蔵タンク（１１）の間の燃料通路を開くと共に、前記メイン貯蔵タンク（１１）と前記膨張タンク（１２）の間の燃料の流れを遮断する、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ＤＭＥ含有混合燃料、又は他の同様な揮発性の高い燃料を車両上に貯蔵するための燃料貯蔵システムへの給油方法であって、
    前記給油口（１３）に前記給油ノズル（２２）を挿入するステップ（１３ａ）と、
    前記給油ノズル（２２）の前記給油口（１３）からの切り離しを機械的に防止するように前記給油ノズル（２２）を前記給油口（１３）内に係止するステップ（１３ｂ）と、
    前記メイン貯蔵タンク（１１）に給油するステップ（１３ｃ）と、
    前記給油口（１３）から前記給油ノズル（２２）の係止を解除し取り外すステップ（１３ｄ）と、を含み、
    ステップ（１３ｂ）において前記弁機構（１６）は前記給油設定に自動設定され、
    ステップ（１３ｄ）において前記弁機構（１６）は前記通常動作設定に自動設定される、ことを特徴とする方法。