JP4315863B2

JP4315863B2 - 燃料供給システム

Info

Publication number: JP4315863B2
Application number: JP2004171339A
Authority: JP
Inventors: 嘉明宮田; 珠樹山田; 利春佐藤; 進一伊藤; 孝彦大橋
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: JP2005351133A

Description

本発明は、ＬＮＧ自動車の燃料供給システムに係り、特にＬＮＧ自動車のエンジン駆動時からエンジン停止時のすべての段階に亘ってシステム内の圧力を一定範囲内に保つことができ、ＬＮＧから発生するＢＯＧの外部への放出を抑制することのできる燃料供給システムに関する。

地球環境保全や地球温暖化の抑制などが強く叫ばれている昨今、自動車から排出される排気ガスも大気汚染の大きな原因であるとして、自動車業界をはじめとする各種産業界では低公害型の自動車の開発、普及活動が積極的に行われている。低公害型自動車の一つとして天然ガス自動車などが挙げられる。天然ガス自動車には、天然ガスを高圧に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とする圧縮天然ガス自動車などがある。天然ガス自動車は、黒煙を排出せず、粒子状物質もほとんど排出しない。地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量はガソリン車より２〜３割低減できる。また、窒素酸化物といった環境汚染物質の排出量を低く抑えることができる。かかる圧縮天然ガス自動車は、都心部を中心に路線バスやスーパー、コンビニエンスストアーなどへの商品配送用トラックなどとして実用化されている。

圧縮天然ガス自動車は上記するように低公害型の自動車ではあるものの、ガス（気体）を燃料とすることから搭載するガスの量がガソリンなどの液体燃料に比べて制限され、したがって長距離走行車輌には適用し難いといった問題を抱えている。すなわち、燃料供給頻度が増大することと、かかる天然ガスを供給可能な天然ガススタンドが多数存在しないことから長距離走行用の自動車としての普及は極めて難しいものと考えられる。実用化の対象が一定のルーチン路線を回送する路線バス等に限定されているのもかかる問題に起因するものである。

天然ガス自動車の有する低公害型という特性と、長距離走行が可能であるという特性の双方を満足する自動車として、現在、国を挙げてその開発が進められているものにＬＮＧ自動車（液化天然ガス自動車）がある。このＬＮＧ自動車は、燃料とするガスを液体の状態で搭載するものであり、上記する圧縮天然ガス自動車に比べて、同じ容量の貯蔵容器に約３倍のガスを収容することができる。したがって、かかるＬＮＧ自動車が実用化されれば、低公害型で長距離走行が可能な自動車が提供されることとなる。

ところで、ＬＮＧはその沸点が−１６２℃と極低温液体であるために気化しやすく、外気などから熱が提供されることによって可燃性のボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生する。これまで、ＬＮＧを燃料とする自動車が開発され、普及してこなかった原因として、一つにはＬＮＧが気化しやすく、気化することで発生するＢＯＧによってＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が非常に高くなって危険であることと、他の一つにはＬＮＧ貯蔵容器の圧力を下げるためには頻繁にＢＯＧを外部に放出する必要があり、可燃性のＢＯＧを頻繁に放出するのは危険であるからである。

上記する問題を解決するために、自己加圧式の燃料供給システムが開発されている。自己加圧式の燃料供給システムとは、ＬＮＧ貯蔵容器内に設けられた熱交換体に気化後のＬＮＧを送り、該気化後のＬＮＧを熱媒体として使用することによって該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つことのできる燃料供給システムのことである。図１２ａ〜１２ｃに、そのシステムの概要を示している。図１２ａをもとにシステムを説明すると、該燃料供給システムは、ＬＮＧ貯蔵容器ａと気化器ｂと緩衝容器ｃと減圧弁ｄとから主要な燃料供給のための配管系が形成されている。さらに、ＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力を圧力計ｆにて計測し、該圧力計ｆと連動する圧力調整弁ｅが圧力計ｆの検知結果に応じて開閉自在な構成となっている。気化器ｂとは、極低温のＬＮＧを気化させるための装置であり、エンジン冷却水などの熱媒を通すチューブから構成することができる。緩衝容器ｃとは、気化したＬＮＧ（Ｌ２）を一時的に貯蔵しておく容器であり、エンジンＥの回転数の変動に対応してエンジンＥへの適宜の燃料供給を行うためのものである。かかる燃料供給のための配管系はＬＮＧ（Ｌ１およびＬ２）をエンジンＥへ供給するために、例えば０．９ＭＰａ程度の一定圧力下に置かれる必要がある。０．９ＭＰａ圧力下において、気化したＬＮＧ（Ｌ２）は緩衝容器ｃから減圧弁ｄへ送られた後、減圧弁ｄで例えば０．８ＭＰａ程度に減圧されてエンジンＥへ送られることとなる。

自動車走行時には、ＬＮＧ貯蔵容器ａ内のＬＮＧの液面低下に応じて該容器内の圧力は低下していく。尤も、ＬＮＧ貯蔵容器ａ内には徐々にＢＯＧも発生することから、液面低下に伴う圧力低下はＢＯＧの発生による圧力上昇によって相殺され、ＬＮＧ貯蔵容器ａは一定の所望圧力を保つことができる。したがって、通常の走行時のＬＮＧ（ＬＮＧ（Ｌ１）と気化後のＬＮＧ（Ｌ２））の流れは、図１２ａの矢印Ｘとなる。ＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力低下がＢＯＧの発生による圧力上昇よりも大きな場合には、気化後のＬＮＧ（Ｌ２）が矢印Ｙの流れで熱交換体ｋに送られ、ＬＮＧ（Ｌ１）に熱が供給されてＢＯＧが発生することでＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力を上昇させることができる。

仮にＢＯＧの発生よりもＬＮＧ（Ｌ１）の液面低下が激しく、結果として容器内の圧力低下が大きな場合には、図１２ａの矢印Ｚの流れで気化後のＬＮＧ（Ｌ２）の一部をＬＮＧ貯蔵容器ａに提供することにより、ＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力を所定圧力（０．９ＭＰａ程度）に保つことができる。

また、渋滞等の場合でＬＮＧ貯蔵容器ａ内のＬＮＧ（Ｌ１）の減少量よりもＢＯＧの発生量が多くなり、該ＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力が急激に高くなる場合には、図１２ｂに示すように加圧防止弁ｉを開き、ＬＮＧ供給弁ｈを閉じて矢印Ｘの流れでＬＮＧ貯蔵容器ａ内のＢＯＧを容器外に払い出すことができる。

さらに、図１２ｃに示すように、ＬＮＧ自動車のエンジン停止時に図中の配管Ｖ内に溜まっているＬＮＧからＢＯＧが発生する場合も考えられる。そのまま放置しておくと、配管内の圧力によって該配管が破裂するという問題が考えられる。そこで、かかる場合には液封防止弁ｊを通る矢印Ｘの流れにより配管Ｖ内に発生したＢＯＧをＬＮＧ貯蔵容器ａ内に払い出すことができる。なお、エンジン停止時にＬＮＧ貯蔵容器ａ内の圧力が該容器の許容内部圧力程度に上昇した場合には安全弁ｇが開いて矢印Ｙの流れによりＢＯＧを外部に放出する構成となっている。

以上のように、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力低下に応じて、気化後のＬＮＧを熱媒体としてＬＮＧ貯蔵容器内の熱交換体へ送ったり、気化後のＬＮＧの一部をＬＮＧ貯蔵容器に送ることにより、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力調整を可能としたシステムが自己加圧式の燃料供給システムである。

一方、特許文献１では、ＬＮＧから発生するＢＯＧを吸着材にて吸着させる装置の発明が開示されている。かかる装置は、有機金属錯体からなるＢＯＧ吸着材を備えた極低温液体貯蔵容器であり、発生するＢＯＧを効率よく有機金属錯体に吸着させることでＢＯＧの外部への放出を抑制するものである。なお、有機金属錯体は、フマル酸銅やテレフタル酸銅、シクロヘキサンジカルボン酸銅、ビフェニルジカルボン酸銅などからなるものである。

特開平９−２４２９９４号公報

上記する自己加圧式の燃料供給システムによれば、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力低下に応じて、気化後のＬＮＧを熱媒体としてＬＮＧ貯蔵容器内の熱交換体へ送ったり、気化後のＬＮＧの一部をＬＮＧ貯蔵容器に送ることにより、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力調整が可能となる。しかし、自己加圧式であることからＬＮＧ貯蔵容器と繋がる配管の数が多くなり、配管の数に応じてシステム内への熱の流入も多くなるため、ＬＮＧが気化しやすく、したがってＢＯＧの発生量が多くなる。また、かかるシステム内には、発生するＢＯＧを一時的に貯蔵しておく等の措置が講じられていないため、実際には、発生するＢＯＧの量に応じてシステム内の圧力を適宜の圧力に調整するのが困難である。特に、ＬＮＧ自動車のエンジン停止期間が数日に及ぶ場合などではＢＯＧの発生によってＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が上昇することとなるが、かかるＢＯＧを該容器以外で一時的に貯蔵することができないため、結局は安全弁が早い期間で開いてしまい、外部へＢＯＧが放出されることとなる。発明者等の試算によれば、ＬＮＧ貯蔵容器の総容量が５７０リットル、ＬＮＧ貯蔵容器の許容内部圧力が２ＭＰａ、ＬＮＧの液量が容器の２５％、ＢＯＧの発生量が１日あたり２％とすると、４日で安全弁が開放する結果となる。なお、上記設定は、実際にＬＮＧ自動車を製作する場合に適用される条件に基づいたものである。

また、特許文献１に開示の発明によれば、発生するＢＯＧを有機金属錯体にて吸着するため、ＢＯＧが外部に放出される可能性は極めて低くなる。ここで、かかる有機金属錯体を上記する自己加圧式の燃料供給システムに搭載することとした場合には次のような問題が考えられる。その一つは、気体貯蔵容器の許容内部圧力（４ＭＰａ程度）下において、その吸着性能が十分に発揮されるか否かが不明なことである。他の問題としては、ＢＯＧ吸着量によっては適用する有機金属錯体の規模も大きくなり、ＬＮＧ自動車に搭載するのに適した大きさとなるか否かが不明なことである。さらに、他の大きな問題としては、かかる有機金属錯体が燃料供給システム内の圧力変動に応じて吸着させたＢＯＧを適宜、該システム（ＬＮＧ貯蔵容器）内に放出することができるか否かが不明であり、現実的には困難であろうと想定されることである。ＬＮＧ自動車では、そのエンジン駆動時からエンジン停止時のすべての段階に亘ってＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が刻々変動することとなるため、かかる圧力変動に応じて、適宜のＢＯＧをＬＮＧ貯蔵容器外に放出したり、適宜のＢＯＧや気化後のＬＮＧをＬＮＧ貯蔵容器内に供給したりしながらシステム全体の圧力を一定範囲内に保つことが必要である。仮に、ＢＯＧを吸着した有機金属錯体を減圧状況下に置くことによってＢＯＧを有機金属錯体から放出できる構成としたとしても、刻々変動するＬＮＧ貯蔵容器（または燃料供給システム）内の圧力変動に応じて有機金属錯体からのＢＯＧ放出量を適宜調整可能に制御するのは極めて困難なものとなる。

本発明の燃料供給システムは、上記する問題に鑑みてなされたものであり、ＬＮＧ自動車のエンジン駆動時からエンジン停止時のすべての段階に亘って、燃料供給システム内の圧力変動に応じて該システム（特にＬＮＧ貯蔵容器）内を一定の所望圧力範囲内に保つことができる燃料供給システムを提供することを目的とする。また、ＬＮＧ貯蔵容器と繋がる配管数を極力減らすことによって、外部からの入熱を減らし、ＬＮＧから発生するＢＯＧの量を低減することのできる燃料供給システムを提供することを目的とする。また、システムに適用されるＬＮＧ貯蔵容器などの許容内部圧力条件下において、ＢＯＧが外部へ放出されるまでのＬＮＧ自動車のエンジン停止期間を長期化することができ、したがって環境への影響が極めて少ない燃料供給システムを提供することを目的とする。さらに、ＬＮＧの濃縮によるエンジンのノッキング対策としてＬＮＧ貯蔵容器内のＬＮＧの濃縮を防止することのできる燃料供給システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による燃料供給システムは、ＬＮＧ自動車の燃料供給システムであって、ＬＮＧ貯蔵容器と、該ＬＮＧ貯蔵容器から払い出されるＬＮＧを気化させて気化後のＬＮＧをエンジンへ送る第一配管と、からなる第一配管系と、ＬＮＧから発生するＢＯＧを貯蔵する気体貯蔵容器と、該気体貯蔵容器と前記ＬＮＧ貯蔵容器を繋いでその途中に圧力計および圧力調整弁を介在させた第二配管と、からなる第二配管系と、から構成されることを特徴とする。

第一配管系には、上記する従来例と同様に、気化器や緩衝容器、減圧弁が介在されている。また、第二配管系には、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を測定する圧力計と、該圧力計に連動して開閉自在な圧力調整弁が介在している。ここで、気化器は上記する従来例と同様に熱媒であるエンジン冷却水（８０℃程度の温度）を通すチューブなどから構成される。ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力の変動を圧力計で計測し、その計測値が所望の圧力（例えば０．９ＭＰａ程度）よりも高低する場合は、圧力調整弁が開くことにより気体貯蔵容器へのＢＯＧの払い出しや、逆に気体貯蔵容器からＬＮＧ貯蔵容器へのＢＯＧの流入を行うことができ、結果としてＬＮＧ貯蔵容器内の圧力調整が可能となる。例えば、気体貯蔵容器内にＢＯＧが蓄えられていてＬＮＧ貯蔵容器内に比べて気体貯蔵容器の内圧が高い状態において、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が低下した際には圧力調整弁を開くことによって気体貯蔵容器内のＢＯＧをＬＮＧ貯蔵容器内へ送ることができる。さらに、ＬＮＧ貯蔵容器内が所望の内圧になったことを圧力計が検知すると同時に圧力調整弁が閉じることでＬＮＧ貯蔵容器内は所望の内圧を保持することができる。逆に、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が所望圧力よりも高くなる場合は、圧力調整弁を開いてＬＮＧ貯蔵容器内のＢＯＧを気体貯蔵容器へ払い出すことによりＬＮＧ貯蔵容器内の内圧を所望圧力に保つことが可能となる。尤も、かかる場合は、気体貯蔵容器内の圧力を一時的にＬＮＧ貯蔵容器内の圧力よりも低くするような措置を講じたり、ＬＮＧ貯蔵容器からＢＯＧを吸い出す吸気装置（例えば圧縮機など）などを設置しておくのが好ましい。

上記する燃料供給システムによれば、従来の自己加圧式の燃料供給システムに比べて、ＬＮＧ貯蔵容器に繋がる配管の数を減することが可能となり、したがって外部からの入熱量を低減できるため、結果的にはＢＯＧの発生量を低減することができる。ところで、燃料供給システムを構成する容器や配管には、その材質などから耐え得る圧力が設定されている（許容内部圧力）。燃料供給システム内に所定量のＢＯＧ、すなわち容器や配管などの許容内部圧力以上のＢＯＧが溜まってしまうと（実際にはかかる許容値は材質耐力よりも低めに設定されているが）、容器や配管は圧力に抗し切れずに破壊に至ることとなる。したがって、燃料供給システム内の圧力がその許容内部圧力程度となった段階で、該システム外へＢＯＧを放出する必要がある。上記するように、燃料供給システム内に発生するＢＯＧの量が減少することにより、外部へ放出するＢＯＧ量も低減することができる。

ＬＮＧ自動車の走行中においては、ＬＮＧがエンジンへ供給されることからＬＮＧの液面低下に応じてＬＮＧ貯蔵容器内の圧力は低下する一方で、該容器内にはＢＯＧが発生することから容器内の圧力は０．９ＭＰａ程度の一定値に保たれている。したがって、通常の自動車走行時の燃料供給システム内の気体や液体の流れとしては、第一配管系におけるＬＮＧ（液体）と気化後のＬＮＧが流れているのみとなる。

一方、自動車走行中であっても、ＬＮＧ貯蔵容器内のＬＮＧの液面低下に応じた容器内圧力の低下が、発生するＢＯＧによる容器内圧力の上昇を上回り、結果として容器内の圧力が低下する場合が考えられる。例えば、高速道路などを連続的に走行している場合などがそれである。この場合には、気体貯蔵容器内に予め蓄えられたＢＯＧをＬＮＧ貯蔵容器に送ることによって該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定の範囲ないし一定値に保つことが可能となる。ここで、気体貯蔵容器内に蓄えられるＢＯＧは、例えばＬＮＧ貯蔵容器内で発生したＢＯＧを、適宜気体貯蔵容器へ払い出すことによって蓄えられたものである。

一方、自動車の走行中であっても、渋滞等の場合には、ＬＮＧ貯蔵容器からのＬＮＧの供給に比べて該容器内のＢＯＧの発生量が多くなり、結果的に該容器内の圧力が所望圧力以上に上がってしまうことが考えられる。この場合には、ＬＮＧ貯蔵容器内のＢＯＧを気体貯蔵容器へ払い出すことによってＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を所望圧力に下げるとともに一定値に保つことが可能となる。

さらに、自動車が数日間連続して停止している状況が考えられる。この場合、外部からの入熱によりＬＮＧ貯蔵容器内のＬＮＧからＢＯＧが発生し続け、かかるＢＯＧの発生によって該容器内の圧力は上昇していく。ＬＮＧ貯蔵容器の圧力がその許容内部圧力程度となった段階で、該容器内からＢＯＧを放出する必要がある。上記する発明者等の試算結果からも分かるように、想定される規模のＬＮＧ自動車において、従来の自己加圧式の燃料供給システムによれば４日程度停止し続けると外気へＢＯＧを放出することとなる。そこで、本発明は、ＢＯＧを外気へ放出するまでのＬＮＧ自動車の停止期間をより長期化することにより、結果的にＢＯＧの外気への放出を抑制できる燃料供給システムを考案したものである。

すなわち、ＬＮＧ自動車の連続停止時において、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力がその許容内部圧力程度となった段階で、該容器内のＢＯＧを気体貯蔵容器へ送る構成としたものである。ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が容器の許容内部圧力程度となったことを圧力計が検知すると同時に、圧力調整弁が開き、ＬＮＧ貯蔵容器内のＢＯＧを気体貯蔵容器へ送ることができる。ＢＯＧを気体貯蔵容器へ払い出すことによってＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が低下して所望圧力となった後は、該ＬＮＧ貯蔵容器内に再度ＢＯＧが発生してその内部圧力が上昇し、該容器内圧力が許容内部圧力となるまでＬＮＧ自動車は外気へＢＯＧを放出することなく停止し続けることができる。

また、本発明による燃料供給システムは、前記ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力に応じて、該ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へのＢＯＧの払い出しや、前記気体貯蔵容器に蓄えられたＢＯＧの該ＬＮＧ貯蔵容器への流入を調整することで、少なくとも該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つようにしたことを特徴とする。

上記する燃料供給システムとすることにより、ＬＮＧ貯蔵容器をはじめとする燃料供給システム内に発生するＢＯＧを気体貯蔵容器内に蓄えておくことができ、またＬＮＧ貯蔵容器内の圧力状況によっては蓄えられたＢＯＧをＬＮＧ貯蔵容器へ供給することが可能となる。したがって、ＢＯＧを外気へ放出するのを抑制できるとともに、燃料供給システム内の圧力、特にＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つことでシステムの安全性も確保することができる。なお、かかる「一定範囲内」とは、燃料供給システム内の構成要素（各配管や各容器）それぞれの許容内部圧力以内の圧力範囲を意味する。尤も、上記説明からも明らかなように、該燃料供給システムは、ＬＮＧ自動車のエンジン駆動時には第一配管系内の圧力を０．９ＭＰａ程度の一定圧力に維持するような制御を行うこととなる。

また、本発明による燃料供給システムは、前記気体貯蔵容器と前記第一配管とを繋ぐ第三配管をさらに備えており、気化後のＬＮＧを該気体貯蔵容器へ送付可能としたことを特徴とする。

第三配管を備えた構成とすることにより、緩衝容器にて一時的に蓄えられた気化後のＬＮＧを必要に応じて気体貯蔵容器内に送ることが可能となる。かかる気化後のＬＮＧを気体貯蔵容器に送るケースとしては、例えば、気体貯蔵容器内にＢＯＧが十分蓄えられておらず、該気体貯蔵容器内の圧力がその他の燃料供給システム構成要素（配管やＬＮＧ貯蔵容器など）の圧力に比べて低い場合などである。気化後のＬＮＧを気体貯蔵容器内に蓄えておくことにより、システム内でのＢＯＧの発生量が少ないと同時に気体貯蔵容器内にも十分なＢＯＧが蓄えられていない状況下で、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が急激に低下して該容器内へ気体を供給する必要が生じた場合の対応が可能となる。

また、本発明による燃料供給システムにおいて、前記第二配管は、前記ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へＢＯＧを送るＢＯＧ送付配管と、前記気体貯蔵容器から前記ＬＮＧ貯蔵容器へＢＯＧおよび／または気化後のＬＮＧを送る気体送付配管と、からなることを特徴とする。

第二配管を２つのライン、すなわちＬＮＧ貯蔵容器から気体貯蔵容器へＢＯＧを払い出すラインと、気体貯蔵容器からＬＮＧ貯蔵容器へＢＯＧや気化後のＬＮＧを送るラインに分けた構成とすることにより、該第二配管が１本の場合に比べてＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を調整する性能を向上させることができる。すなわち、システム内の圧力状態で気体の流れる方向は逆になることから、気体の流れる方向ごとに配管が設定されることにより、圧力変動に迅速に対応した気体の流れを実現することが可能となる。

また、本発明による燃料供給システムにおいて、前記気体送付配管はその途中に圧力計および圧力調整弁を介在しており、前記ＢＯＧ送付配管はその途中に過熱器および圧縮機を介在したことを特徴とする。

気体送付配管の途中に介在する圧力計は、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を計測するものであり、該容器内の圧力が所望圧力から高低したことを検知した場合は、該圧力計に連動する圧力調整弁が開いて気体貯蔵容器内の気体（ＢＯＧや気化後のＬＮＧ）をＬＮＧ貯蔵容器へ送ることができるような構成となっている。例えば、気体をＬＮＧ貯蔵容器へ送った後は、圧力計の値も上昇し、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が所望圧力値となった段階で圧力調整弁も連動して閉じることができる。

一方、ＢＯＧ送付配管は、その途中に過熱器と圧縮機を介在させたラインであり、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力がその許容内部圧力程度まで上昇したことを上記する圧力計が検知した際に圧縮機が作動してＬＮＧ貯蔵容器からのＢＯＧを吸引し始め、ＬＮＧ貯蔵容器からＢＯＧを払い出し、払い出されたＢＯＧを該ＢＯＧ送付配管を通して気体貯蔵容器へ送るための配管である。ところで、ＬＮＧ貯蔵容器内に溜まったＢＯＧは、−９０℃程度の低温状態であるため、そのまま圧縮機に流してしまうと圧縮機が効率良く作動しない恐れがある。すなわち、使用する圧縮機は一般に使用されている圧縮機（小型のコンプレッサーなど）であることから、その材質は極低温の気体の処理に対応したものではなく、したがって気体が流入する圧縮機の入り口付近が低温にさらされることにより該圧縮機の作動に支障を来たすことが懸念される。尤も、極低温に対応した圧縮機を製作して使用することで対応可能であるが、製作費用等を勘案すると通常使用される圧縮機を使用するのが好ましい。そこで、まず低温のＢＯＧを過熱器を通して常温程度まで温度上昇させた後に圧縮機に通す構成としたものである。かかる過熱器は、上記する気化器と同様に熱媒であるエンジン冷却水（８０℃程度の温度）を通すチューブなどから構成される。常温程度まで温められたＢＯＧを圧縮機にて吸引し、圧縮した後に気体貯蔵容器へ送ることにより、気体貯蔵容器内がすぐに容量オーバーとなる事態も防止することができる。かかる構成とすることにより、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力に応じて、適宜、該容器への気体の供給や該容器からのＢＯＧの払い出しを可能とすることができる。また、かかるシステムは比較的安価に構築することができるため、経済的な燃料供給システムの製作が実現できる。

また、本発明による燃料供給システムの前記ＢＯＧ送付配管において、前記過熱器と前記気体貯蔵容器との間の部分はその途中で二股に分かれた第一ＢＯＧ送付配管と第二ＢＯＧ送付配管とからなり、該第一ＢＯＧ送付配管には前記圧縮機が介在されていることを特徴とする。

ＢＯＧ送付配管において、過熱器と気体貯蔵容器との間の部分を上記のごとく２つのラインから構成させる目的は、圧縮機にて吸引しなくともＢＯＧを気体貯蔵容器へ送ることが可能な場合や、過熱器を通ったＢＯＧを圧縮機でわざわざ圧縮する必要がない場合には、圧縮機の介在しないルートでＢＯＧを流すことを可能とするためである。例えば、気体貯蔵容器内に蓄えられている気体が少なく、該気体貯蔵容器内の圧力が他の配管等に比べて低い場合、すなわち、気体貯蔵容器の気体収容量に余裕がある場合には、該容器に送るＢＯＧを圧縮機にて吸引する必要は必ずしもなく、また圧縮機にて圧縮させる必要もない。したがって、気体貯蔵容器内の圧力検知結果に基づき、気体貯蔵容器内の圧力が相対的に低い場合には圧縮機を作動させずに第二ＢＯＧ送付配管にＢＯＧを通すようにし、気体貯蔵容器内の圧力が相対的に高い場合には圧縮機を作動させて第一ＢＯＧ送付配管にＢＯＧを通すようにする。かかる構成とすることにより、気体貯蔵容器内の圧力状態を適宜調整することが可能となり、結果的にはＬＮＧ貯蔵容器内の適宜な圧力調整が可能となる。

また、本発明による燃料供給システムにおいて、前記第三配管は、その途中に圧縮機を介在したことを特徴とする。

第三配管を通して気化後のＬＮＧを気体貯蔵容器へ送る際に、圧縮機を通すことにより、すぐに気体貯蔵容器内が容量オーバーとなることを防止することができる。また、圧縮機にて気化後のＬＮＧを吸引することにより、気化後のＬＮＧを効率的に気体貯蔵容器へ送ることが可能となる。なお、第三配管を第一ＢＯＧ送付配管に繋げた構成とすることにより、１つの圧縮機で第一ＢＯＧ送付配管用と第三配管用を兼用することができ、システムの簡素化を図ることが可能となる。

また、本発明による燃料供給システムは、前記ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力に応じて、該ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へのＢＯＧの払い出しや、前記気体貯蔵容器に蓄えられたＢＯＧおよび／または気化後のＬＮＧの該ＬＮＧ貯蔵容器内への流入を調整することで、少なくとも該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つようにしたことを特徴とする。

第三配管を備えた構成とすることにより、気体貯蔵容器内にはＢＯＧのみならず気化後のＬＮＧも蓄えることが可能となる。したがって、気体貯蔵容器内には、ＢＯＧのみが貯蔵されている場合や気化後のＬＮＧのみが貯蔵されている場合、ＢＯＧと気化後のＬＮＧの双方が混じり合って貯蔵されている場合が起こり得る。ＬＮＧ貯蔵容器内からのＢＯＧの払い出しやＬＮＧ貯蔵容器への気体（ＢＯＧや気化後のＬＮＧ）の流入を適宜調整することにより、ＬＮＧ貯蔵容器をはじめとする第一配管系の圧力を所望圧力に保つことが可能となる。

ＬＮＧ貯蔵容器の許容内部圧力は、その使用材質によっても異なるが、現在の燃料供給システム開発段階においては、２．０ＭＰａ程度が設定されている。上記するように、ＬＮＧ貯蔵容器内からエンジン側へＬＮＧを送る際には該ＬＮＧ貯蔵容器をはじめとするＬＮＧ供給システム内の圧力は０．９ＭＰａ程度の一定圧力に保つ必要がある。ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力はＢＯＧの発生によってその内部圧力が上昇する場合もあるが、容器の許容内部圧力程度に上昇した際にはその破壊を防止すべく内部のＢＯＧを容器外へ放出する必要がある。したがって、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を計測している圧力計が、該容器内の圧力を２．０ＭＰａ程度と検知した際には、自動的に圧縮機が作動するなどして容器内のＢＯＧを気体貯蔵容器へ送ることができる。なお、ＬＮＧ貯蔵容器や配管などの許容内部圧力は設計事項であり、その材質などを変更することにより、許容値をさらに高めることができることは勿論のことである。

さらに、ＬＮＧ貯蔵容器と同様に、気体貯蔵容器にも許容内部圧力が設定されている。現在の燃料供給システム開発段階においては、気体貯蔵容器の許容内部圧力として４．０ＭＰａ程度が設定されている。ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力が許容内部圧力程度となった場合には、上記するようにその容器内のＢＯＧは気体貯蔵容器内へ送られて蓄えられることとなる。自動車が走行している場合にはＬＮＧの消費に応じて気体貯蔵容器内のＢＯＧもＬＮＧ貯蔵容器へ送られることとなるが、自動車のエンジン停止時においては気体貯蔵容器内のＢＯＧが消費されることはない。したがって、自動車のエンジン停止期間が数日程度に及んだ場合には、ＬＮＧ貯蔵容器内で発生したＢＯＧの気体貯蔵容器への払い出しにも限界が生じてくる。すなわち、気体貯蔵容器内の圧力がその許容内部圧力である４．０ＭＰａ程度となった場合には、もはや該気体貯蔵容器内にそれ以上のＢＯＧを蓄えることはできない。したがって、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力がその許容内部圧力程度になるとともに、気体貯蔵容器内の圧力も同様にその許容内部圧力程度となった場合には、ＬＮＧ貯蔵容器に連通した安全弁が開き、はじめて燃料供給システム内のＢＯＧが燃料供給システム外、すなわち外気へ放出される構成とするものである。

また、本発明による燃料供給システムにおいて、前記気体貯蔵容器から前記ＬＮＧ貯蔵容器へのＢＯＧの流入を調整することで、該ＬＮＧ貯蔵容器内のＬＮＧの濃縮を防止可能としたことを特徴とする。

ＬＮＧ貯蔵容器内では入熱により、ＬＮＧ中のメタンが選択的に蒸発することでＬＮＧの質量分割合が高くなる、いわゆる濃縮が起こり得る。かかる濃縮により、ノッキングが起き易くなるといった問題があった。

本発明では、ＬＮＧ貯蔵容器と繋がる配管の数を低減させることで入熱を減らし、発生するＢＯＧの量を低減することができるとともに、ＬＮＧ貯蔵容器へ適宜ＢＯＧを供給することでＬＮＧを再凝縮できるため、濃縮によるノッキングの可能性を格段に減らすことが可能となる。

なお、従来例と同様の条件（ＬＮＧ貯蔵容器の総容量が５７０リットル、ＬＮＧ貯蔵容器の許容内部圧力が２ＭＰａ、ＬＮＧの液量が容器の２５％、ＢＯＧの発生量が１日あたり２％）で本発明に係る燃料供給システムを適用した場合には、従来例では４日で安全弁が開く結果となっていたものが、７日程度ないしそれ以上までその期間を長期化することができるという試算結果を発明者等は得ている。尤も、１週間以上にわたってトラックなどの自動車が使用されない状態が続くということは極めて少ないものと考えられる。したがって、ＬＮＧ自動車が本発明の燃料供給システムを搭載することにより、ＢＯＧを外気へ放出する可能性は極めて低くなるため、環境への影響はほとんど生じないと考えられる。

以上の説明から理解できるように、本発明の燃料供給システムによれば、ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力変動に応じた適宜の気体の供給やＢＯＧの放出を可能とすることができ、ＬＮＧ自動車のエンジン駆動時からエンジン停止時のすべての段階に亘ってシステム内の圧力を一定範囲内に保つことができる。したがって、安全性の高い燃料供給システムの提供を実現することができる。また、ＬＮＧ貯蔵容器と繋がる配管の数を低減することができるため、入熱を減らして発生するＢＯＧの量を低減することができるとともに、ＬＮＧ貯蔵容器へＢＯＧを供給することでＬＮＧを再凝縮できるため、濃縮によるノッキングの可能性を格段に減らすことができる。さらに、燃料供給システム外へのＢＯＧの放出期間を長期化でき、したがって環境への影響が極めて少ないＬＮＧ自動車を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の燃料供給システムの一実施形態において、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧの流れを説明した図であり、図２は図１の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図である。図３は、本発明の燃料供給システムの他の実施形態において、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図である。図４〜図８は、本発明の燃料供給システムのさらに他の実施形態を示す図であり、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れや、ＬＮＧ自動車停止時のＢＯＧの流れを説明した図である。図９は、ＬＮＧ自動車走行時のＬＮＧ貯蔵容器および気体貯蔵容器の圧力変化の試算結果を示した図であり、図１０，１１は、ＬＮＧ自動車停止時のＬＮＧ貯蔵容器、気体貯蔵容器の圧力変化の試算結果を示した図である。

図１に示す燃料供給システム１は、ＬＮＧ貯蔵容器２と、該ＬＮＧ貯蔵容器２から払い出されるＬＮＧ（Ｌ１）を気化させて気化後のＬＮＧ（Ｌ２）をエンジンＥへ送る第一配管３１とから構成される第一配管系１００と、ＬＮＧ（Ｌ１）から発生するＢＯＧ（Ｂ）を貯蔵する気体貯蔵容器５と、該気体貯蔵容器５とＬＮＧ貯蔵容器２とを繋ぐ第二配管６１とから構成される第二配管系２００とからなる。

第一配管３１には、その途中に払い出し弁３１ａと、気化器４１、緩衝容器４２、減圧弁４３が介在している。なお、第一配管３１には、ＬＮＧ貯蔵容器２から適宜ＬＮＧを取り出し可能な取り出し弁３１ｂが備えてある。さらに、ＬＮＧ貯蔵容器２にはＬＮＧ充填弁３２ａ，ｂがその途中に介在した充填配管３２が取り付けられており、該ＬＮＧ貯蔵容器２内には容器内の温度やＬＮＧ液面レベルを計測する温度・液面計２１が備えてある。

第二配管６１には、その途中に圧力計６１ａと圧力調整弁６１ｂが介在しており、この圧力調整弁６１ｂは圧力計６１ａと連動していて該圧力計６１ａの計測結果に応じて適宜開閉自在な構成となっている。さらに、ＬＮＧ貯蔵容器２と第二配管６１の接続部付近における該第二配管６１箇所においては安全弁８が備えてあり、ＬＮＧ貯蔵容器２内及び気体貯蔵容器５内の圧力がそれぞれ所定の圧力に達した段階で該安全弁８が開いて、ＬＮＧ貯蔵容器２内のＢＯＧが外部へ放出できるようになっている。

図１では、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧ（Ｌ１）および気化後のＬＮＧ（Ｌ２）の流れＸを示している。ＬＮＧ貯蔵容器２から減圧弁４３に向かって適宜のＬＮＧ（Ｌ１）（および気化後のＬＮＧ（Ｌ２））を送るためには、第一配管系１００内の圧力を０．９ＭＰａ程度に保つことが望ましいが、ＬＮＧ貯蔵容器２内のＬＮＧ（Ｌ１）の液面低下と該容器内に発生するＢＯＧ（Ｂ）によって、ＬＮＧ貯蔵容器２をはじめとする第一配管系１００内が０．９ＭＰａ程度に保たれている場合は、図１のような液体および気体の流れとなる。

一方、ＬＮＧ自動車の走行中において、ＬＮＧ貯蔵容器２内の液面低下と発生ＢＯＧ量のバランスが崩れ、該容器内の圧力が０．９ＭＰａを高低する場合が想定される。図２は、このような場合の気体および液体の流れを示したものである。ＬＮＧ自動車が走行しているため、ＬＮＧ（Ｌ１）と気化後のＬＮＧ（Ｌ２）の流れＸは図１と同様である。

ここで、ＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力が０．９ＭＰａよりも高くなった場合は、その圧力値を圧力計６１ａが検知すると同時に圧力調整弁６１ｂが開き、ＬＮＧ貯蔵容器２内のＢＯＧ（Ｂ）は第二配管６１を通って気体貯蔵容器５へ送られる（矢印Ｙの方向）。気体貯蔵容器５内に送られたＢＯＧ（Ｂ）は該容器内で蓄えられるが、その貯蔵量は、気体貯蔵容器５の材質などから設定される許容内部圧力程度までである。一方、ＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力が０．９ＭＰａよりも低くなった場合は、やはりその圧力値を圧力計６１ａが検知すると同時に圧力調整弁６１ｂが開き、気体貯蔵容器５内のＢＯＧ（Ｂ）は第二配管６１を通ってＬＮＧ貯蔵容器２へ送られる（矢印Ｚの方向）。

ＬＮＧ自動車が例えば数日間停止し続けた場合には、ＬＮＧ貯蔵容器２内において、ＬＮＧ（Ｌ１）の液面低下がない一方でＢＯＧ（Ｂ）は発生し続けることとなる。発生したＢＯＧ（Ｂ）によってＬＮＧ貯蔵容器２内および気体貯蔵容器５内の圧力がそれぞれの許容内部圧力程度となった段階で、安全弁８が開き、ＬＮＧ貯蔵容器２内のＢＯＧ（Ｂ）を外気へ放出する。

本発明の燃料供給システム１の他の実施形態を図３に示す。図３に示す燃料供給システム１は、気体貯蔵容器５と第一配管３１とを繋ぐ第三配管７を備えたシステムである。第三配管７は、その途中に気体送付弁７ａを介在している。第三配管７と第一配管３１との接続箇所は、第一配管３１に介在する気化器４１と減圧弁４３の間がよい。かかる第三配管７は、緩衝容器４２に一時的に蓄えられた気化後のＬＮＧ（Ｌ２）を気体貯蔵容器５へ送る配管だからである。

気体貯蔵容器５内にＢＯＧ（Ｂ）が十分に蓄えられておらず、該気体貯蔵容器５内の圧力が燃料供給システム１を構成する各配管内やＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力に比べて低い場合などに、気化後のＬＮＧ（Ｌ２）を矢印Ｙの方向で気体貯蔵容器５へ送り貯蔵するものである。ＬＮＧ自動車の走行中において、ＬＮＧ（Ｌ１）および気化後のＬＮＧ（Ｌ２）は矢印Ｘの方向でエンジンＥへ送られる。ここで、ＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力が０．９ＭＰａよりも低くなった場合には、気体貯蔵容器５から矢印Ｚの方向で気化後のＬＮＧ（Ｌ２）やＢＯＧ（Ｂ）を送ることにより、ＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力を０．９ＭＰａ程度とすることができる。圧力計６１ａにてＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力が所望圧力となったことを検知すると同時に圧力調整弁６１ｂが閉じる構成とする。その後、ＬＮＧ貯蔵容器２内が減圧した場合には再度圧力調整弁６１ｂが開いて上記と同様の作用を繰り返すことができる。

本発明の燃料供給システム１のさらに他の実施形態を図４に示す。図４に示す燃料供給システム１は、第二配管が大きく２つのラインに分かれており、その１つはＬＮＧ貯蔵容器２から気体貯蔵容器５へＢＯＧ（Ｂ）を送るＢＯＧ送付配管６３であり、他の１つは気体貯蔵容器５からＬＮＧ貯蔵容器２へＢＯＧおよび（または）気化後のＬＮＧ（Ｌ２）を送る気体送付配管６２である。気体送付配管６２は、その途中に圧力計６２ａと圧力調整弁６２ｂを備えている。一方、ＢＯＧ送付配管６３はその途中に液封防止弁６４ｂと過熱器６４ａを配管６４で繋いだ構成となっている。また、図示するように、ＢＯＧ送付配管６３において、過熱器６４ａと気体貯蔵容器５との間の部分はさらに二股に分かれた構成とすることもでき、その１つ（第一ＢＯＧ送付配管６５）には圧縮機６５ａが介在し、他の１つ（第二ＢＯＧ送付配管６６）にはＢＯＧ送付弁６６ａが介在した構成とすることができる。また、第三配管７は第一ＢＯＧ送付配管６５と接続し、該第三配管７を通った気化後のＬＮＧ（Ｌ２）が第一ＢＯＧ送付配管６５を通って圧縮機６５ａに入るように構成している。なお、ＢＯＧ送付配管６３をその途中で二股に分岐させる構成とせず、ＢＯＧ送付配管６３に少なくとも過熱器と圧縮機が介在した構成とすることもできる。さらには、ＢＯＧ送付配管６３に介在した圧縮機６５ａとは別の圧縮機を第三配管内に介在させた構成とすることもできる。

ＬＮＧ自動車の走行中において、少なくともＬＮＧ貯蔵容器２をはじめとする第一配管系１００内が一定の圧力下（０．９ＭＰａ程度）にある場合には、燃料供給システム１内には図４に示すようにＬＮＧ（Ｌ１）および気化後のＬＮＧ（Ｌ２）が矢印Ｘの方向に流れているのみであり、該システム内におけるその他の気体の流れはない。

ＬＮＧ自動車の走行中において、ＬＮＧ貯蔵容器２内が所望圧力から減圧された状態となった場合には、図５に示すように、気体貯蔵容器５に蓄えられたＢＯＧ（Ｂ）や気化後のＬＮＧ（Ｌ２）が矢印Ｙの流れでＬＮＧ貯蔵容器２へ送られる。

ＬＮＧ自動車の走行中において、ＬＮＧ貯蔵容器２内が所望圧力から加圧された状態となった場合には、図６に示すようなＢＯＧの流れでＬＮＧ貯蔵容器２から気体貯蔵容器５へＢＯＧ（Ｂ）を払い出すことができる。図６ａは、圧縮機６５ａ（第一ＢＯＧ送付配管６５）を通って気体貯蔵容器５へＢＯＧ（Ｂ）が流れるルート（矢印Ｙ方向）を示しており、図６ｂは、圧縮機６５ａを通らずに第二ＢＯＧ送付配管６６を通ってＢＯＧ（Ｂ）が流れるルート（矢印Ｙ方向）を示している。かかるルートの選定は、気体貯蔵容器５内の圧力状況に応じてシステム内にて自動制御する。例えば、気体貯蔵容器５内の圧力が他の各配管やＬＮＧ貯蔵容器２に比べて低い場合には、圧縮機６５ａが作動せずにＢＯＧ送付弁６６ａが開くことによって第二ＢＯＧ送付配管６６を通るルートが選定される。

気体貯蔵容器５内にＢＯＧ（Ｂ）が十分に蓄えられておらず、該気体貯蔵容器５内の圧力が燃料供給システム１を構成する各配管内やＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力に比べて低い場合には、図７に示すように気化後のＬＮＧ（Ｌ２）を矢印Ｙの方向で気体貯蔵容器５へ送り貯蔵する。

次に、ＬＮＧ自動車が数日間停止し続ける場合を想定する。ＬＮＧ貯蔵容器２や気体貯蔵容器５、各配管にはそれぞれ耐え得る許容内部圧力が設定されている。例えば、ＬＮＧ貯蔵容器２や配管は２．０ＭＰａに、気体貯蔵容器５は４．０ＭＰａにそれぞれの許容内部圧力が設定できる。尤も、かかる許容内部圧力はその材質によって変わるため、使用材料の材料費や設計上必要とする許容内部圧力などから適宜の材質の容器や配管を選定すればよい。

ＬＮＧ自動車が停止し続けると、ＬＮＧ貯蔵容器２内にはＢＯＧ（Ｂ）が発生し続けることから該容器内の圧力は上昇していく。ＬＮＧ貯蔵容器２内の内部圧力がその許容内部圧力程度となったことを圧力計６２ａが検知すると同時に圧力調整弁６２ｂが開く構成とすることにより、ＬＮＧ貯蔵容器２内のＢＯＧ（Ｂ）は気体貯蔵容器５へ払い出される。ＢＯＧ（Ｂ）が払い出されることによってＬＮＧ貯蔵容器２内は減圧される。ＬＮＧ自動車がさらに停止し続けると、再度ＬＮＧ貯蔵容器２内にＢＯＧ（Ｂ）が発生して該容器内は加圧される。はじめにＢＯＧ（Ｂ）が気体貯蔵容器５へ払い出された段階で該気体貯蔵容器５内が許容内部圧力程度となった場合には、気体貯蔵容器５にはそれ以上の気体を収容することができない。したがって、かかる場合にはＬＮＧ貯蔵容器２内の圧力が許容内部圧力程度となった段階で、安全弁８が開くように構成する。ＬＮＧ貯蔵容器２からは安全弁８へ向かう図８の矢印Ｘの流れでＢＯＧ（Ｂ）が外部へ放出される。

上記する燃料供給システム１によれば、ＬＮＧ自動車のエンジン駆動時からエンジン停止時のすべてに亘り、該システム内の圧力を効率良く所望圧力範囲内に調整することが可能となる。なお、図１〜図８における実施形態ではＬＮＧ貯蔵容器２を１基のみ備えた燃料供給システム１としているが、製造するＬＮＧ自動車の規模などに応じて２基以上のＬＮＧ貯蔵容器２を備えた構成とすることもできる。さらには、ＬＮＧ貯蔵容器２の搭載数量の増加に伴って、気体貯蔵容器５も２基以上備えた構成とすることができる。

次に、上記する燃料供給システム１（図４に示す燃料供給システム１）を使用した場合における、ＬＮＧ自動車の走行中および停止時の該システム内の圧力変化に関する試算結果を以下に示す。なお、試算にあたっての燃料供給システム１の構成においては、ＬＮＧ貯蔵容器２の搭載数を２基とし、気体貯蔵容器５の搭載数を１基とした場合を想定している。

まず、ＬＮＧ自動車走行時のＬＮＧ貯蔵容器および気体貯蔵容器の圧力変化を、加圧しない場合のＬＮＧ貯蔵容器の圧力変化と比較した試算結果について説明する。

試算条件としては、気体貯蔵容器５内の圧力低下が最も速くなると考えられる条件として、ＬＮＧ貯蔵容器２からのＬＮＧ（Ｌ１）のエンジンＥへの供給量を８０ｍ^３Ｎ／ｈ（最大負荷一定）とする。なお、ｍ^３Ｎ／ｈとは、標準状態で１時間当たりの気体の体積のことである。さらに、ＬＮＧ貯蔵容器２内の初期液量を該容器の９０％、気体貯蔵容器５内の初期圧力をその許容内部圧力の４．０ＭＰａ、ＬＮＧ貯蔵容器２内の容器内ガス温度を−１２３℃（０．９ＭＰａ飽和温度）、気体貯蔵容器５内の容器内ガス温度を３５℃、ＬＮＧ液密度を３６０ｋｇ／ｍ^３（０．９ＭＰａ，−１２３℃時）とした。さらに、試算に当たっての仮定条件として、（１）ＬＮＧ貯蔵容器２内の液相と加圧ガスとの間の熱移動は無視すること。（２）ＬＮＧ貯蔵容器２内への浸入熱の影響は無視する。（３）ＬＮＧ貯蔵容器２内の液相温度分布は考慮しない。かかる条件の下で、燃料供給量に見合うＬＮＧ（Ｌ１）がＬＮＧ貯蔵容器２から払い出され、該払い出されたＬＮＧ（Ｌ１）と同じ体積のＢＯＧ（Ｂ）が気体貯蔵容器５から消費されるとして気体貯蔵容器５内の圧力変化を試算した。

試算した結果、ＬＮＧ（Ｌ１）の消費量は５７．３ｋｇ／ｈとなり、ＬＮＧ貯蔵容器２からのＬＮＧ（Ｌ１）の払い出し量は０．１５９ｍ^３／ｈとなる。かかる払い出し量をＬＮＧ貯蔵容器２内の加圧ガス量としてその試算結果を図９に示している。

図９から理解できるように、ＬＮＧ自動車走行中において、気体貯蔵容器５からＬＮＧ貯蔵容器２へのＢＯＧ（Ｂ）の供給がない場合にはＬＮＧ貯蔵容器２内は１００分程度で常圧（０．１ＭＰａ）まで減圧されてしまうこととなり、したがってＬＮＧ貯蔵容器２からエンジンＥへのＬＮＧの供給が不能となってしまう。

次に、ＬＮＧ自動車のエンジン停止時におけるＬＮＧ貯蔵容器、気体貯蔵容器の圧力変化を、１日当たりの入熱が２％と３％の場合で試算した結果について説明する。

本試算においては、ＬＮＧ貯蔵容器２内の残液量が該容器の２５％と５０％の２ケースを想定した。試算条件としては、ＬＮＧ貯蔵容器２内の初期圧力を０．９ＭＰａ、ＬＮＧ貯蔵容器２内の容器内ガス温度を−１０６℃（２ＭＰａ飽和温度）、気体貯蔵容器５内の初期圧力を１．０ＭＰａ、気体貯蔵容器５内の容器内ガス温度を３５℃とした。また、使用する圧縮機６５ａの処理量は吸入圧力に比例して吐出圧力によらないものとした。

試算した結果、気体貯蔵容器５の気体貯蔵可能量は４４４２リットルとなる。一方、ＬＮＧ貯蔵容器２内の残液量が該容器の２５％の場合のＢＯＧ発生量は７５８７リットル、残液量が該容器の５０％の場合のＢＯＧ発生量は５０５８リットルとなる。この結果に基づいてＬＮＧ貯蔵容器２内と気体貯蔵容器５内の圧力変化の試算結果を図１０，１１に示している。

図１０から理解できるように、ＬＮＧ貯蔵容器の許容内部圧力が２ＭＰａ、ＬＮＧの液量が容器の２５％、入熱（ＢＯＧの発生量）が１日あたり２％とすると、４日で安全弁が開放する従来の自己加圧式の燃料供給システムに比べて、エンジン停止期間を約７日程度まで伸ばすことができる。さらに、図１１によれば、残液量が５０％で入熱が２％の場合には、エンジン停止期間を約１３日程度まで伸ばすことができる。

以上の試算結果からも証明されるように、本発明の燃料供給システム１によれば、ＬＮＧ自動車のエンジン駆動時においては該システム内の圧力を適宜の圧力範囲内に調整することができ、したがって該システムの安全性を向上させることができる。さらに、エンジン停止時においてはＢＯＧを外部へ放出するまでの停止期間を長期化できることから環境への影響を極めて少なくすることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

本発明の燃料供給システムの一実施形態において、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧの流れを説明した図。図１の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図。本発明の燃料供給システムの他の実施形態において、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図。本発明の燃料供給システムの他の実施形態において、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧの流れを説明した図。図４の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図。図４の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図。図４の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧおよびＢＯＧの流れを説明した図。図４の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧの流れを説明した図。図４の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車停止時のＢＯＧの流れを説明した図。ＬＮＧ自動車走行時のＬＮＧ貯蔵容器および気体貯蔵容器の圧力変化を、加圧しない場合のＬＮＧ貯蔵容器の圧力変化と比較した試算結果を示した図。ＬＮＧ自動車停止時のＬＮＧ貯蔵容器（残液量２５％の場合）、気体貯蔵容器の圧力変化を、１日当たりの入熱が２％と３％の場合で試算した結果を示した図。ＬＮＧ自動車停止時のＬＮＧ貯蔵容器（残液量５０％の場合）、気体貯蔵容器の圧力変化を、１日当たりの入熱が２％と３％の場合で試算した結果を示した図。従来の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＬＮＧおよび気化後のＬＮＧの流れを説明した図。従来の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車走行中のＢＯＧの流れを説明した図。従来の燃料供給システムにおいて、ＬＮＧ自動車停止時のＢＯＧの流れを説明した図。

符号の説明

１…燃料供給システム、２…ＬＮＧ貯蔵容器、５…気体貯蔵容器、７…第三配管、８…安全弁、３１…第一配管、４１…気化器、４２…緩衝容器、４３…減圧弁、６１…第二配管、６１ａ…圧力計、６１ｂ…圧力調整弁、６２…気体送付配管、６３…ＢＯＧ送付配管、６４ａ…過熱器、６５…第一ＢＯＧ送付配管、６５ａ…圧縮機、６６…第二ＢＯＧ送付配管、１００…第一配管系、２００…第二配管系、Ｌ１…ＬＮＧ（液体）、Ｌ２…気化後のＬＮＧ、Ｂ…ＢＯＧ

Claims

ＬＮＧ自動車の燃料供給システムであって、
ＬＮＧ貯蔵容器と、該ＬＮＧ貯蔵容器から払い出されるＬＮＧを気化させて気化後のＬＮＧをエンジンへ送る第一配管と、からなる第一配管系と、ＬＮＧから発生するＢＯＧを貯蔵する気体貯蔵容器と、該気体貯蔵容器と前記ＬＮＧ貯蔵容器を繋いでその途中に圧力計および圧力調整弁を介在させた第二配管と、からなる第二配管系と、から構成され、
前記ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力に応じて、該ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へのＢＯＧの払い出しや、前記気体貯蔵容器に蓄えられたＢＯＧの該ＬＮＧ貯蔵容器への流入を調整することで、少なくとも該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つようにしたことを特徴とする、燃料供給システム。
請求項１に記載の燃料供給システムは、前記気体貯蔵容器と前記第一配管とを繋ぐ第三配管をさらに備えており、気化後のＬＮＧを該気体貯蔵容器へ送付可能としたことを特徴とする、燃料供給システム。
前記第二配管は、前記ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へＢＯＧを送るＢＯＧ送付配管と、前記気体貯蔵容器から前記ＬＮＧ貯蔵容器へＢＯＧおよび／または気化後のＬＮＧを送る気体送付配管と、からなることを特徴とする、請求項２に記載の燃料供給システム。
前記気体送付配管はその途中に圧力計および圧力調整弁を介在しており、前記ＢＯＧ送付配管はその途中に過熱器および圧縮機を介在したことを特徴とする、請求項３に記載の燃料供給システム。
前記ＢＯＧ送付配管において、前記過熱器と前記気体貯蔵容器との間の部分はその途中で二股に分かれた第一ＢＯＧ送付配管と第二ＢＯＧ送付配管とからなり、該第一ＢＯＧ送付配管には前記圧縮機が介在されていることを特徴とする、請求項４に記載の燃料供給システム。
前記第三配管は、その途中に圧縮機を介在したことを特徴とする、請求項２から５のいずれかに記載の燃料供給システム。
前記ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力に応じて、該ＬＮＧ貯蔵容器から前記気体貯蔵容器へのＢＯＧの払い出しや、前記気体貯蔵容器に蓄えられたＢＯＧおよび／または気化後のＬＮＧの該ＬＮＧ貯蔵容器内への流入を調整することで、少なくとも該ＬＮＧ貯蔵容器内の圧力を一定範囲内に保つようにしたことを特徴とする、請求項２から６のいずれかに記載の燃料供給システム。
前記気体貯蔵容器から前記ＬＮＧ貯蔵容器へのＢＯＧの流入を調整することで、該ＬＮＧ貯蔵容器内のＬＮＧの濃縮を防止可能としたことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の燃料供給システム。