JP4024661B2 - 燃料ガスの送入圧調節方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）を燃料とするトラック等の自動車等の燃料ガスの送入圧調節方法およびそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＬＮＧを燃料とするトラック等は、図２（一点鎖線内は、トラック等の内部を示す）に示すように、トラック等に搭載した、ＬＮＧ３１を収容する燃料タンク３２からＬＮＧ３１を略一定の圧力（例えば、０．８〜１．０ＭＰａ程度）で取り出して気化器３３に導入し、ここでエンジン３６の熱を利用してガス化し、燃料ガスとしてバッファタンク３４に溜め、圧力調節弁３５により略一定の圧力に調節してエンジン３６に送入している（例えば、特許文献１）。図において、３７はエンジン３６の熱で昇温した流体を気化器３３に導入しここで気化器３３を通るＬＮＧ３１と熱交換して降温した流体をエンジン３６に戻す循環手段である。４５は燃料タンク３２の頂部（天井壁もしくは上端部側壁）と、燃料タンク３２のＬＮＧ３１を気化器３３に送るＬＮＧ送供路４７とを連結するＢＯＧ（ボイルオフガス）取り出しパイプであり、圧力調節弁４６を備えている。そして、燃料タンク３２の気相部のガス３１ａが所定の圧力（例えば、１．５ＭＰａ）を越えると、上記燃料タンク３２の気相部のガス３１ａを取り出し、圧力調節弁４６により圧力調節してＬＮＧ送供路４７に供給し、燃料タンク３２の気相部の圧力を下げる作用をする。
【０００３】
一方、所定の場所には、トレーラー３８から供給されたＬＮＧ３１を溜める供給タンク３９が設置されており、所望に応じて、この供給タンク３９からトラック等の燃料タンク３２にＬＮＧ３１をパイプ４０を介して供給するようにしている。なお、上記パイプ４０は、トラック等と切り離し可能に構成されている。
【０００４】
ところが、トラック等の走行等により、燃料タンク３２内のＬＮＧ３１を消費していく段階で燃料タンク３２内の圧力は徐々に低下するため、この圧力低下を防止することを目的として、燃料タンク３２は、その気相部（図２では、燃料タンク３２の上部空間）の圧力を常時０．８〜１．０ＭＰａに保持するための自己加圧手段４１を有している。この自己加圧手段４１は、燃料タンク３２の底部と天井部とを連通するパイプ４２に、蒸発器４３と圧力調節弁４４とを設けたもので構成されており、燃料タンク３２のＬＮＧ３１を蒸発器４３で少量気化させ、気化させたガス３１ａを圧力調節弁４４で圧力調節して燃料タンク３２の気相部へ戻すようにしている。このような自己加圧手段４１は、供給タンク３９にも設けられている。
【０００５】
しかしながら、この方法では、ＬＮＧ３１が気化されたとしても、ＬＮＧ３１中のエタンやプロパンが燃料タンク３２の気相部に戻った段階で再液化されるため、気相部にメタンの濃度が増大し、液相部のＬＮＧ３１中にエタン，プロパンの濃度が増大する（この現象をウェザリングという）。この現象は、燃料タンク３２の液量が少なくなればなるほど、また圧力が高くなればなるほど顕著に表れる。そして、燃料ガスのガス組成が変化すれば、エンジン３６はノッキングしやすくなり、エンジントラブルの原因となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−１４９２９６号公報（第２頁左下欄第１行目〜同欄第１３行目）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、燃料タンク３２の圧力を０．２ＭＰａ程度に下げ、ＬＮＧポンプにより０．８〜１．０ＭＰａに昇圧したり、ＬＮＧ３１をガス化したのち圧縮機により０．８〜１．０ＭＰａに昇圧したりする方法を考えてみたが、どちらの方法も、新たに回転機を設けなければならず、取り付けスペースや価格の問題が発生する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、回転機を用いることなく、また、ウェザリングを起こすこともなく、燃料タンク内の圧力を一定に保持することができる燃料ガスの送入圧調節方法およびそれに用いる装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、液化天然ガスを収容する燃料タンクを車両に備え、上記燃料タンクから内燃機関に液化天然ガスを気化させ燃料ガスとして送入し、この送入される燃料ガスの圧力を調節する燃料ガスの送入圧調節方法であって、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器を車両に搭載し、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合には、上記圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給し、この気相部の圧力を一定に保持することにより燃料タンクからの燃料ガスの送入圧を略一定にするようにした燃料ガスの送入圧調節方法を第１の要旨とし、車両に、液化天然ガスを収容する燃料タンクと、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器と、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合に上記圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給することにより内燃機関に送入される燃料ガスの圧力を略一定に調節する送入圧調節手段とを設けた燃料ガスの送入圧調節装置を第２の要旨とする。
【００１０】
すなわち、本発明の燃料ガスの送入圧調節方法は、ＬＮＧを収容する燃料タンクを備えた車両に、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器を搭載し、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合には、上記圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給してこの気相部の圧力を一定に保持し、これにより、燃料タンクからの燃料ガスの送入圧を略一定にするようにしている。このように、本発明の燃料ガスの送入圧調節方法では、燃料タンクの気相部の圧力を一定に保持することができるうえ、圧力容器内のメタン濃度の高いガスを燃料タンクの気相部に供給するようにしているため、燃料タンクの気相部および液相部のＬＮＧ中でのメタン，エタン，プロパン等の濃度（組成）の変化は微量となり（すなわち、ウェザリングを起こすことがなく）、ノッキング等の内燃機関のトラブルが発生しない。しかも、メタン濃度の高いガスを収容するための圧力容器を用いてはいるものの、回転機を用いておらず、取り付けスペースや価格の問題があまり生じない。一方、本発明の燃料ガスの送入圧調節装置でも、車両に、ＬＮＧを収容する燃料タンクと、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器と、送入圧調節手段とを設け、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合に、上記送入圧調節手段で圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給し、これにより、内燃機関に送入される燃料ガスの圧力を略一定に調節するようにしており、上記の燃料ガスの送入圧調節方法と同様の作用・効果を奏する。なお、本発明において、「メタン濃度の高いガス」とは、圧力容器に収容するガスのメタン濃度が、燃料タンクの液相部のＬＮＧのメタン濃度よりも高ければ、ウェザリングを抑えることができるため、上記燃料タンクのＬＮＧのメタン濃度よりも高濃度であるガスを指すが、後述する、所定の場所に設けられた供給タンクの気相部ではメタン濃度が、例えば９９体積％以上であるため、このガスを用いることもできる。また、本発明において、「送入圧を略一定にする」とは、送入圧を完全に一定にする場合をも含む意味である。
【００１１】
本発明の燃料ガスの送入圧調節方法において、所定の場所に設けられた供給タンクに、液化天然ガスを貯留し、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給するようにした場合には、供給タンクの気相部に溜まるガス（このガスのメタン濃度は、例えば９９体積％以上である）を有効利用することができる。また、本発明の燃料ガスの送入圧調節装置において、所定の場所に、液化天然ガスを貯留する供給タンクを設け、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給する供給手段を設けた場合にも、上記の燃料ガスの送入圧調節方法の場合と同様の作用・効果を奏する。
【００１２】
本発明の燃料ガスの送入圧調節方法において、車両の燃料タンクに液化天然ガスを供給する前に、燃料タンクの気相部の残ガスを上記供給タンクへ戻すようにした場合には、上記残ガスが、メタン濃度の高いガスであるため、供給タンクでのウェザリングを抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１４】
図１は本発明の燃料ガスの送入圧調節装置の一実施の形態を示している。図において、１はＬＮＧ収容タンク１ａを載せたローリー車、２は所定の場所に設置された供給タンクであり、上記ローリー車１のＬＮＧ収容タンク１ａからＬＮＧ３が供給パイプ４等を介して供給タンク２の内部に供給され貯留されている。上記供給タンク２には、その内部に、ＬＮＧ３からなる液相部と、この液相部の上部空間に形成される気相部とがあり、この気相部に、メタン濃度の高いガス３ａが充満されている。図において、４１は供給タンク２内の圧力低下を防止することを目的とし、供給タンク２の気相部の圧力を常時、例えば、０．２ＭＰａに保持するために設けた自己加圧手段であり、図２における自己加圧手段４１と同様の作用・効果を奏する。より詳しく説明すると、供給タンク２の底部と天井部とを連通するパイプ４２に、蒸発器４３と圧力調節弁４４とを設け、供給タンク２のＬＮＧ３を蒸発器４３で少量気化させ、気化させたガス３ａを圧力調節弁４４で圧力調節して供給タンク２の気相部へ戻すようにしている。
【００１５】
上記供給タンク２内のＬＮＧ３の液組成およびガス３ａのガス組成の一例を、表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
６は上記供給タンク２の底部（底壁もしくは下端部側壁）から延びる開閉弁５ａ，５ｂ付きＬＮＧ供給ラインであり、供給タンク２内のＬＮＧ３を、トラック等（図１において、一点鎖線で示す）に搭載した燃料タンク７内に供給する作用をする。この燃料タンク７には、その内部に、ＬＮＧ３からなる液相部と、この液相部の上部空間に形成される気相部とがあり、この気相部に、後述するように、メタン濃度の高いガス３ａが充満されている。この実施の形態では、燃料タンク７の気相部の圧力は、所定の圧力に（例えば、供給タンク２の圧力以下に、もしくはＬＮＧ供給ライン６にＬＮＧポンプ（図示せず）を設け、このＬＮＧポンプで供給タンク２からＬＮＧを燃料タンク７に供給する場合には、０．８〜１．０ＭＰａに）維持されている。
【００１８】
８は上記供給タンク２の頂部（天井壁もしくは上端部側壁）から延びる第１接続パイプであり、ガス供給パイプ９，開閉弁１１付き第２接続パイプ１０を介して、高圧ボンベ（圧力容器）１２のガス導入口１２ａに接続している。また、上記ガス供給パイプ９には、その供給ガス流の上流側から（すなわち、供給タンク２に近い側から）順に、開閉弁１３ａ，供給タンク２の気相部の（メタン濃度の高い）ガス３ａを高圧ボンベ１２に圧送する圧縮機１４，開閉弁１３ｂが設けられており、上記圧縮機１４により供給タンク２の気相部のガス３ａを高圧ボンベ１２に圧送しここに貯蔵するようにしている。この実施の形態では、高圧ボンベ１２内の圧力は、例えば、１５〜２０ＭＰａに設定されている。図において、１５は高圧ボンベ１２のガス導入口１２ａに設けた開閉弁である。
【００１９】
１７は上記第２接続パイプ１０の、開閉弁１１より上記供給ガス流の上流側の部分（すなわち、両開閉弁１１，１５間の部分）と上記燃料タンク７の頂部（天井壁もしくは上端部側壁）とを連結する連結パイプであり、高圧ボンベ１２から第２接続パイプ１０に取り出した（メタン濃度の高い）ガス３ａを燃料タンク７の気相部に導入する作用をする。この連結パイプ１７には、その導入ガス流の上流側から（すなわち、高圧ボンベ１２に近い側から）順に、開閉弁１８，燃料タンク７に導入するガス３ａの圧力を所定の圧力（設定圧力：０．８〜１．０ＭＰａ）に調節する圧力調節弁１９が設けられている。そして、上記燃料タンク７の気相部の圧力が上記所定の圧力を下回った場合には、高圧ボンベ１０内のガス３ａを燃料タンク７の気相部に導入し、この気相部の圧力を常時、上記所定の圧力に保持するようにしている。
【００２０】
２０は上記ガス供給パイプ９と並列状に配設された開閉弁２１付きガス戻しパイプであり、第１接続パイプ８（の供給ガス流の下流側端部）と第２接続パイプ１０（の供給ガス流の上流側端部）とに接続している。そして、トラック等の走行後に、供給タンク２のＬＮＧ３を燃料タンク７に供給する前に、燃料タンク７の気相部のガス３ａ（残ガス）を連結パイプ１７，第２接続パイプ１０，ガス戻しパイプ２０，第１接続パイプ８を介して、供給タンク２の気相部に戻すようにしている。
【００２１】
なお、上記ＬＮＧ供給ライン６および第２接続パイプ１０は、トラック等と切り離し可能に構成されている。それ以外の部分は、図２に示す従来例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００２２】
上記構成において、トラック等に搭載した燃料タンク７に燃料を供給する場合には、供給タンク２内に貯留したＬＮＧ３を、ＬＮＧ供給ライン６を介して燃料タンク７に供給する。また、供給タンク２の気相部に溜まるガス３ａ（このガス３ａは、メタン濃度が高い）を、トラック等に搭載した高圧ボンベ１２に、第１接続パイプ８，ガス供給パイプ９，第２接続パイプ１０を介して、高圧ボンベ１２内に圧送する。燃料供給後、トラック等の走行時等に、トラック等では、燃料タンク７からＬＮＧ３を上記所定の圧力で取り出して気化器３３に導入し、ここでエンジン３６の熱を利用してガス化し、燃料ガスとしてバッファタンク３４に溜め、圧力調節弁３５により略一定の圧力に調節してエンジン（内燃機関）３６に送入する。このとき、燃料タンク７内のＬＮＧ３が消費されて燃料タンク７内の圧力が低下しても、高圧ボンベ１２内のガス３ａ（このガス３ａは、メタン濃度が高い）を燃料タンク７の気相部に供給してこの気相部の圧力低下を防止するようにしている。また、高圧ボンベ１２に貯留した、メタン濃度が高いガス３ａを燃料タンク７の気相部に供給するため、燃料タンク７内でウェザリングが生じない。そして、走行後、供給タンク２から燃料供給を受ける場合に、燃料タンク７の気相部のガス３ａを連結パイプ１７，第２接続パイプ１０，ガス戻しパイプ２０，第１接続パイプ８を介して、供給タンク２の気相部に戻すことを行う。
【００２３】
上記のように、この実施の形態では、燃料タンク７内の圧力が低下しても、高圧ボンベ１２内のガス３ａを燃料タンク７の気相部に供給しているため、燃料タンク７の気相部の圧力を一定に保持することができる。しかも、高圧ボンベ１２から供給されるガス３ａは、メタン濃度の高いガス３ａであるため、燃料タンク７の気相部および液相部のＬＮＧ３中での、メタン，エタン，プロパン等の濃度（組成）の変化は微量となる。しかも、上記高圧ボンベ１２の搭載により、部品点数が１つ増加するものの、回転機を搭載する場合と比べ、取り付けスペースや価格の問題があまり生じない。しかも、供給タンク２の気相部のガス３ａを高圧ボンベ１２に供給しているため、供給タンク２の気相部のガス３ａを有効利用することができる。しかも、燃料タンク７にＬＮＧ３を供給する前に、燃料タンク７の気相部のガス３ａを上記供給タンク２の気相部へ戻すようにしているため、供給タンク２でのウェザリングを抑えることができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、供給タンク２の気相部のガス３ａを高圧ボンベ１２に供給しているが、これに限定するものではなく、供給タンク２以外の装置を用い、高圧ボンベ１２に、メタン濃度の高いガス３ａを充填してもよい。また、走行後、供給タンク２から燃料供給を受ける場合に、燃料タンク７の気相部のガス３ａを供給タンク２の気相部に戻しているが、大気中等に放出してもよい。
【００２５】
また、上記実施の形態において、ＬＮＧ供給ライン６に、供給タンク２内のＬＮＧ３を燃料タンク７に圧送するＬＮＧポンプを設けてもよい。また、内燃機関としては、各種のエンジン３６等、どのようなものを用いてもよい。また、供給タンク２の気相部の圧力を０．２ＭＰａに設定し、燃料タンク７の気相部の圧力を０．８〜１．０ＭＰａに設定しているが、これに限定するものではなく、適宜設定することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の燃料ガスの送入圧調節方法によれば、燃料タンクの気相部の圧力を一定に保持することができるうえ、圧力容器内のメタン濃度の高いガスを燃料タンクの気相部に供給するようにしているため、燃料タンクの気相部および液相部のＬＮＧ中での、メタン，エタン，プロパン等の濃度（組成）の変化は微量となり（すなわち、ウェザリングを起こすことがなく）、ノッキング等のエンジントラブルが発生しない。しかも、メタン濃度の高いガスを収容するための圧力容器を用いてはいるものの、回転機を用いておらず、取り付けスペースや価格の問題があまり生じない。一方、本発明の燃料ガスの送入圧調節装置でも、車両に、ＬＮＧを収容する燃料タンクと、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器と、送入圧調節手段とを設け、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合に、上記送入圧調節手段で圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給し、これにより、内燃機関に送入される燃料ガスの圧力を略一定に調節するようにしており、上記の燃料ガスの送入圧調節方法と同様の作用・効果を奏する。
【００２７】
本発明の燃料ガスの送入圧調節方法において、所定の場所に設けられた供給タンクに、液化天然ガスを貯留し、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給するようにした場合には、供給タンクの気相部に溜まるガスを有効利用することができる。また、本発明の燃料ガスの送入圧調節装置において、所定の場所に、液化天然ガスを貯留する供給タンクを設け、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給する供給手段を設けた場合にも、上記の燃料ガスの送入圧調節方法の場合と同様の作用・効果を奏する。
【００２８】
本発明の燃料ガスの送入圧調節方法において、車両の燃料タンクに液化天然ガスを供給する前に、燃料タンクの気相部の残ガスを上記供給タンクへ戻すようにした場合には、上記残ガスが、メタン濃度の高いガスであるため、供給タンクでのウェザリングを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料ガスの送入圧調節装置の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
３ ＬＮＧ
３ａ ガス
７ 燃料タンク
１２ 高圧ボンベ
３６ エンジン

Claims (5)

1. 液化天然ガスを収容する燃料タンクを車両に備え、上記燃料タンクから内燃機関に液化天然ガスを気化させ燃料ガスとして送入し、この送入される燃料ガスの圧力を調節する燃料ガスの送入圧調節方法であって、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器を車両に搭載し、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合には、上記圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給し、この気相部の圧力を一定に保持することにより燃料タンクからの燃料ガスの送入圧を略一定にするようにしたことを特徴とする燃料ガスの送入圧調節方法。
2. 所定の場所に設けられた供給タンクに、液化天然ガスを貯留し、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給するようにした請求項１記載の燃料ガスの送入圧調節方法。
3. 車両の燃料タンクに液化天然ガスを供給する前に、燃料タンクの気相部の残ガスを上記供給タンクへ戻すようにした請求項１または２記載の燃料ガスの送入圧調節方法。
4. 車両に、液化天然ガスを収容する燃料タンクと、メタン濃度の高いガスを収容する圧力容器と、上記燃料タンクの気相部の圧力が所定の圧力を下回った場合に上記圧力容器内のガスを燃料タンクの気相部に供給することにより内燃機関に送入される燃料ガスの圧力を略一定に調節する送入圧調節手段とを設けたことを特徴とする燃料ガスの送入圧調節装置。
5. 所定の場所に、液化天然ガスを貯留する供給タンクを設け、この供給タンクの気相部に溜まるガスを所望に応じて車両の上記圧力容器に供給する供給手段を設けた請求項４記載の燃料ガスの送入圧調節装置。

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