JP5508638B2 - 燃料供給システム - Google Patents
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Description
燃料ガスを供給する燃料供給装置であって、前記燃料ガスを高圧で貯蔵する燃料ガスタンクと、前記燃料ガスタンク内の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料ガスタンクに接続される燃料ガス放出流路と、前記燃料ガス放出流路に設けられるパイロット式弁と、前記パイロット式弁の開閉を制御する制御部と、を備え、前記パイロット式弁は、前記燃料ガスが流入する入口部及び前記燃料ガスが流出する出口部と、前記入口部及び前記出口部の間に配置され、前記燃料ガス放出流路を開閉する主弁と、前記入口部及び前記出口部を連通するように設けられたパイロット流路と、前記パイロット流路を開閉するパイロット弁と、前記主弁及び前記パイロット弁を別々のタイミングで開閉可能なアクチュエータと、を有し、前記制御部は、前記温度検出手段が検出する検出温度が基準温度以下になったときに、前記パイロット弁のみを開弁し、前記主弁の閉弁状態を維持する燃料供給装置。
適用例1に記載の燃料供給装置であって、前記制御部は、前記温度検出手段が検出する前記検出温度が前記基準値以下になったときに、前記パイロット弁の開閉を繰り返し、前記主弁の開弁状態を維持する燃料供給装置。適用例2に記載の燃料供給装置によれば、パイロット弁の開閉を繰り返して主弁を閉弁状態に維持することで、燃料ガスタンクから放出される燃料ガス量を抑制することができる。
適用例1または2に記載の燃料供給装置であって、前記パイロット弁は、前記主弁内に設けられている前記パイロット流路を開閉する燃料供給装置。適用例3に記載の燃料供給装置によれば、パイロット弁が開閉するパイロット流路が主弁内に設けられたコンパクトなパイロット式弁を用いて、燃料ガスタンクから放出される燃料ガス量を抑制することができる。
適用例1ないし3いずれか記載の燃料供給装置であって、前記アクチュエータは、前記パイロット弁を駆動すると共に、前記パイロット弁を介して前記主弁を駆動する燃料供給装置。適用例4に記載の燃料供給装置によれば、主弁とパイロット弁の開閉のために共通のアクチュエータを用いるコンパクトなパイロット式弁を用いて、燃料タンクから放出される燃料ガス量を抑制することができる。
適用例1ないし4いずれか記載の燃料供給装置であって、前記アクチュエータは電磁石である燃料供給装置。適用例5に記載の燃料供給装置によれば、電磁石に対する通電制御を行なうことで、燃料ガスタンクから放出される燃料ガス量を抑制することができる。
適用例1ないし5いずれか記載の燃料供給装置であって、前記基準温度は、前記燃料ガス放出流路において、前記パイロット式弁よりも下流側に配置された部材における耐冷温度に基づいて設定される温度である燃料供給装置。適用例6に記載の燃料供給装置によれば、パイロット式弁よりも下流側に配置された部材において、低温の燃料ガスが供給されることに起因する不都合の発生を抑制することができる。
図1は、本発明の好適な一実施例である燃料供給装置10の概略構成を表わすブロック図である。本実施例の燃料供給装置10は、燃料電池を駆動用電源として備える電気自動車に搭載されて、燃料電池に対して燃料ガスである水素ガスを供給する装置である。すなわち、本実施例の燃料供給装置10は、電気自動車に搭載される燃料電池システムの一部を構成する。
主止弁20は、主弁とパイロット弁とを備えるパイロット式の電磁弁である。本実施例のパイロット式電磁弁は、アクチュエータである電磁石によってパイロット弁の開閉を行ない、パイロット弁を開弁することで下流側の流体圧力と上流側の流体圧力との差圧を小さくして、小さな動力で主弁の開弁を行なう。以下に、主止弁20の開閉に係る基本動作を説明する。
本実施例の燃料供給装置10は、水素タンク22からの水素取り出し時に、水素タンク22内で水素ガスが断熱膨張することにより水素タンク内の温度が低下すると、主止弁20の制御を変更して、水素タンク内の温度低下を抑制する。以下に、このような主止弁20の制御変更に係る動作について説明する。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
実施例の燃料供給装置10では、水素タンク22内の水素ガス温度が低下して、主止弁20における主弁300が閉弁し、パイロット弁333のみが開弁する状態を維持するために、コイル310への通電量を調節する制御を行なっているが、異なる構成としても良い。例えば、主止弁20における主弁300が開弁しないように、パイロット弁333の開閉動作を繰り返すこととしても良い。以下に、このようにパイロット弁333の開閉を繰り返す制御について説明する。
実施例では、主止弁20を、パイロット式電磁弁によって構成したが、異なる構成としても良い。電磁石以外のアクチュエータ(例えばピエゾ素子)によってパイロット弁を開弁させることとしても良い。パイロット弁と、パイロット弁が開弁したときに主止弁の入口部と出口部の間に生じる燃料ガスの圧力差の変化を利用して開弁される主弁と、を備えるパイロット式弁を用いるならば、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
実施例では、主弁300の主弁弁体330内に、パイロット流路395と、パイロット流路395を開閉するパイロット弁333を設けたが、異なる構成としても良い。パイロット弁333は、主弁300に先立って開弁され、主止弁20の入口部と出口部の圧力差(一次圧と二次圧の圧力差)を減少させ、より小さな力で主弁300を開弁可能にすることができればよい。そのため、主弁弁体330の内部以外、あるいは主弁300の内部以外の場所に、パイロット流路395あるいはパイロット弁333を設けても良い。
実施例では、燃料供給装置10を、燃料電池システムの構成要素として、燃料電池に対して水素ガスを供給するために用いたが、異なる構成としても良い。例えば、燃料電池に代えて、水素エンジンなど、他種の水素消費装置に対して水素ガスを供給するために用いることとしても良い。
また、内部に高圧で充填された気体を取り出す際に、断熱膨張により温度低下する現象は、水素ガス以外であっても、気体燃料を蓄えるタンクにおいて同様に起こり得る。そのため、メタンガスやエタンガス、圧縮天然ガス(CNG)など、種々の気体燃料の供給装置において、本願発明を適用し、同様の効果を得ることができる。
20…主止弁
21…第1圧力センサ
22…水素タンク
23…温度センサ
24…逆止弁
25…レギュレータ
26…インジェクタ
27…第2圧力センサ
28…第3圧力センサ
29…第4圧力センサ
30…充填口
31…第1の水素充填流路
32…充填流路集合部
33…第2の水素充填流路
34…第1の水素放出流路
35…放出流路集合部
36…第2の水素放出流路
38…制御部
300…主弁
310…コイル
320…リターンスプリング
330…主弁弁体
333…パイロット弁
335…主弁第2孔
340…主弁弁座
341…主弁弁座部材
345…主弁シート部
350…パイロット弁弁体
360…パイロット弁弁座
361…パイロット弁弁座部材
365…パイロット弁シート部
370…開口部
380…パイロットピン
385…主弁第1孔
390…主弁流路
395…パイロット流路
399…開口部
Claims (7)
- 燃料ガスを供給する燃料供給装置であって、
前記燃料ガスを高圧で貯蔵する燃料ガスタンクと、
前記燃料ガスタンク内の温度を検出する温度検出手段と、
前記燃料ガスタンクに接続される燃料ガス放出流路と、
前記燃料ガス放出流路に設けられるパイロット式弁と、
前記パイロット式弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
前記パイロット式弁は、
前記燃料ガスが流入する入口部及び前記燃料ガスが流出する出口部と、
前記入口部及び前記出口部の間に配置され、前記燃料ガス放出流路を開閉する主弁と、
前記入口部及び前記出口部を連通するように設けられたパイロット流路と、
前記パイロット流路を開閉するパイロット弁と、
前記主弁及び前記パイロット弁を別々のタイミングで開閉可能なアクチュエータと、を有し、
前記制御部は、
前記温度検出手段が検出する検出温度が基準温度以下になったときに、前記パイロット弁のみを開弁し、前記主弁の閉弁状態を維持する
燃料供給装置。 - 請求項1に記載の燃料供給装置であって、
前記制御部は、前記温度検出手段が検出する前記検出温度が前記基準値以下になったときに、前記パイロット弁の開閉を繰り返し、前記主弁の開弁状態を維持する
燃料供給装置。 - 請求項1または2に記載の燃料供給装置であって、
前記パイロット弁は、前記主弁内に設けられている前記パイロット流路を開閉する
燃料供給装置。 - 請求項1ないし3いずれか記載の燃料供給装置であって、
前記アクチュエータは、前記パイロット弁を駆動すると共に、前記パイロット弁を介して前記主弁を駆動する
燃料供給装置。 - 請求項1ないし4いずれか記載の燃料供給装置であって、
前記アクチュエータは電磁石である
燃料供給装置。 - 請求項1ないし5いずれか記載の燃料供給装置であって、
前記基準温度は、前記燃料ガス放出流路において、前記パイロット式弁よりも下流側に配置された部材における耐冷温度に基づいて設定される温度である
燃料供給装置。 - 燃料電池を備える燃料電池システムであって、
請求項1ないし6いずれか記載の燃料供給装置を備え、
前記燃料ガスは水素ガスであり、
前記燃料電池は、前記燃料供給装置から供給される水素ガスを用いて発電を行なう
燃料電池システム。
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