JP5617390B2 - 燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、高圧液体燃料を気化させて、気化された燃料をエネルギ出力手段へ供給する燃料供給システムに関する。

従来、特許文献１に、高圧液体燃料である液化天然ガスを気化手段にて気化させて、気化させた天然ガスを内燃機関、すなわち機械的エネルギを出力するエネルギ出力手段へ供給する燃料供給システムが開示されている。

より具体的には、この特許文献１の燃料供給システムは、気化手段にて気化する天然ガスと蒸気圧縮式の冷凍サイクルの高温高圧冷媒（熱交換対象物）とを熱交換させる熱交換手段を備えており、気化手段にて気化する天然ガスの温度が高温高圧冷媒の温度よりも低い時に、高温高圧冷媒を熱交換手段へ流入させて、気化手段にて気化する天然ガスと高温高圧冷媒とを熱交換させるようにしている。

これにより、特許文献１の燃料供給システムでは、気化手段にて気化する天然ガスの気化潜熱によって冷凍サイクルの高温高圧冷媒を冷却するとともに、高温高圧冷媒が放熱する熱量を利用して天然ガスの気化を促進させている。

特開２００６−２６４５６８号公報

しかしながら、特許文献１の燃料供給システムでは、冷凍サイクルの高温高圧冷媒が放熱する熱量を利用して天然ガスの気化を促進させているので、内燃機関が要求される出力（以下、要求出力という）を出力するために必要な流量の天然ガスを気化させることができなくなってしまうことがある。

例えば、内燃機関の高負荷時には、内燃機関への天然ガスの供給流量を増加させる必要があるにも関わらず、冷凍サイクルの冷却負荷が小さいと高温高圧冷媒が放熱する総放熱量が少なくなる。その結果、充分な流量の天然ガスを気化させることができなくなり、内燃機関に対して、要求出力を出力するために必要な供給流量の天然ガスを供給できなくなってしまう。

上記点に鑑み、本発明では、高圧液体燃料を気化させる際の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却可能に構成された燃料供給システムにおいて、エネルギ出力手段へ充分な供給流量の燃料を供給することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵手段（１１）と、液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した高圧液体燃料を気化させる第１燃料気化手段（１２）および第２燃料気化手段（１３）と、第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する冷却手段（２１ｂ）と、第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料および第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料のうち、少なくとも一方の気体燃料を消費してエネルギを出力するエネルギ出力手段（ＥＧ）とを備え、
さらに、第１燃料気化手段（１２）は、液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した高圧液体燃料の供給量を独立に制御可能な第１燃料供給量制御手段（１２ａ）を有しており、また、第２燃料気化手段（１３）は、液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した高圧液体燃料の供給量を独立に制御可能な第２燃料供給量制御手段（１３ａ）を有している燃料供給システムを特徴とする。

これによれば、第１、第２燃料気化手段（１２、１３）の２つの燃料気化手段を備え、この第１、第２燃料気化手段（１２、１３）は、液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した高圧液体燃料の供給量をそれぞれ独立に制御可能な第１、第２燃料供給量制御手段（１２ａ、１３ａ）を有しているので、双方の燃料気化手段（１２、１３）にて気化させる高圧液体燃料の気化流量を異なる流量とすることができる。従って、第１燃料気化手段（１２）では、エネルギ出力手段（ＥＧ）が要求されたエネルギを出力するために必要な燃料の流量によらず、熱交換対象物を充分に冷却可能な流量の燃料を気化させることができる。

なお、本請求項における「熱交換対象物」は、固体のみを意味するものではなく、液体、気体等、燃料の気化潜熱によって冷却可能なものの全てが含まれる意味である。さらに、熱交換対象物には、冷却手段（２１ｂ）において気化潜熱によって直接的に冷却されるもの、および、間接的に冷却されるものの双方が含まれる。また、本請求項における「エネルギ」には、機械的エネルギ、電気エネルギ、熱エネルギ等が含まれる。

例えば、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の燃料供給システムにおいて、熱交換対象物は、空調対象空間に送風される送風空気であってもよい。

請求項３に記載の発明のように、車両に適用される請求項１または２に記載の燃料供給システムであって、車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング（２３）を備え、熱交換対象物は、送風空気であり、冷却手段は、第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって冷却された熱媒体と送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器（２１ｂ）で構成されており、さらに、第１燃料気化手段（１２）は、ケーシング（２３）の外部に配置されていてもよい。

これにより、熱媒体を介して車室内へ送風される送風空気を間接的に冷却することのできる燃料供給システムが実現できる。さらに、第１燃料気化手段（１２）がケーシング（２３）の外部に配置されているので、何らかの理由で、第１燃料気化手段（１２）から燃料が漏れても、燃料が車室内に送風されてしまうことを防止できる。

また、請求項４に記載の発明のように、車両に適用される請求項１または２に記載の燃料供給システムにおいて、車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング（２３）と、蒸気圧縮式の冷凍サイクル（３０）とを備え、熱交換対象物は、送風空気であり、冷却手段は、第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって冷却された冷媒を蒸発させて送風空気から吸熱する冷凍サイクル（３０）の蒸発器（３５）にて構成されており、さらに、第１燃料気化手段（１２）は、ケーシング（２３）の外部に配置されていてもよい。

これにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクル（３０）の冷媒を介して車室内へ送風される送風空気を間接的に冷却することのできる燃料供給システムが実現できる。さらに、請求項３に記載の発明と同様に、第１燃料気化手段（１２）から燃料が漏れても、燃料が車室内に送風されてしまうことを防止できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、第１燃料気化手段（１２）から流出した気体燃料をエネルギ出力手段（ＥＧ）側へ圧送する燃料圧送手段（１４）を備えることを特徴とする。

ここで、第１燃料気化手段（１２）における気化流量を、熱交換対象物を充分に冷却できるように調整し、第２燃料気化手段（１３）における気化流量を、エネルギ出力手段（ＥＧ）へ充分な供給流量の燃料を供給できるように調整すると、第２燃料気化手段（１３）における気化流量が、第１燃料気化手段（１２）における気化流量よりも多くなりやすい。

そのため、第２燃料気化手段（１３）にて気化した気体燃料の圧力が、第１燃料気化手段（１２）にて気化した気体燃料の圧力よりも高くなってしまうことがある。これに対して、第１燃料気化手段（１２）から流出した気体燃料をエネルギ出力手段（ＥＧ）側へ圧送する燃料圧送手段（１４）を備えることで、第１燃料気化手段（１２）から流出した気体燃料を確実にエネルギ出力手段（ＥＧ）側へ供給することができる。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、エネルギ出力手段（ＥＧ）は、第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料と第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料とを合流させた燃料が供給されるようになっており、
また、合流させた燃料は、気体燃料の改質を行う改質器（１６）にも供給されるようになっており、
エネルギ出力手段（ＥＧ）の要求出力を出力するために必要な燃料供給量を目標供給流量とし、第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料の流量を第１流量とし、第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料の流量を第２流量としたとき、
第２燃料供給量制御手段（１３ａ）は、第２流量が、目標供給流量から第１流量を減算した値よりも所定量多くなるように制御されることを特徴とする。
これによれば、エネルギ出力手段（ＥＧ）および改質器（１６）へ充分な供給流量の燃料を供給することができる。従って、熱交換対象物を充分に冷却しつつ、エネルギ出力手段（ＥＧ）および改質器（１６）に対して充分な供給流量の燃料を供給することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の燃料供給システムの全体構成図である。 第２実施形態の燃料供給システムの全体構成図である。

（第１実施形態）
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の燃料供給システム１の全体構成図である。この燃料供給システム１は、車両に適用されており、車両走行用の駆動力を出力するエンジン（内燃機関）ＥＧへ燃料を供給する機能を有するとともに、後述する車両用空調装置２において、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を有している。

まず、燃料供給システム１は、高圧液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵手段としての高圧タンク１１を備えている。本実施形態では、この高圧タンク１１に貯蔵される燃料として、可燃性を有し、比較的気化潜熱が高く、さらに、高圧化においては常温（１５℃〜２５℃程度）でも液化する燃料を採用している。

つまり、本実施形態の燃料は、エンジンＥＧにて燃料として燃焼させるために可燃性が必要となる。また、後述するように、その気化潜熱によって送風空気を冷却するために比較的気化潜熱が高い燃料であることが望ましい。さらに、その製造コストを低減するとともに減圧することで容易に気化させることができるように常温でも液化しやすい燃料であることが望ましい。

具体的には、本実施形態では、可燃性を有し、気化潜熱が水の気化潜熱の２０％以上であり、常温で１．５ＭＰａ以下で液化する燃料として、ジメチルエーテルを採用している。さらに、ジメチルエーテルは水素を含有する燃料（水素化合物）であるので、改質することによって可燃性を有する水素ガスを生成することもできる。

この他にも、例えば、水素を含有する燃料であって、同燃料の分子中に、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）、及びハロゲンのうち少なくとも１種の原子が含まれるものであり、且つ、分子間にて水素結合が発現するものを同等の性質を有する燃料として採用してもよい。

高圧タンク１１から流出した液体燃料の流れは２つの流れに分岐され、分岐された一方の液体燃料は、第１気化器１２の第１噴射弁１２ａへ流入し、分岐された他方の液体燃料は、第２気化器１３の第２噴射弁１３ａへ流入する。第１、第２気化器１２、１３は、それぞれ高圧液化燃料を減圧させて気化させる第１、第２燃料気化手段を構成するものである。

具体的には、第１気化器１２は、燃料を気化させる第１気化空間１２ｃを形成する第１気化容器１２ｂ、第１気化空間１２ｃ内に高圧液化燃料を霧状に噴射する第１噴射弁１２ａ等を有して構成されている。この第１噴射弁１２ａは、分岐部から流入する高圧液化燃料の通路面積を小さく絞って燃料を減圧させて噴射するノズル、および、ノズルへ流入する燃料の通路を開閉する電磁弁等からなる。

そして、この電磁弁を開く時間を調整することによって、ノズルから噴射される燃料の噴射流量が調整される。なお、電磁弁は、後述するシステム制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。さらに、第１気化器１２の第１気化空間１２ｃの内部には、後述する車両用空調装置２の熱媒体循環回路２１を循環する熱媒体を流通させる熱媒体通路２１ａが配置されている。なお、熱媒体循環回路２１および熱媒体通路２１ａについては後述する。

第１気化器１２の気体燃料出口には、圧縮機１４の燃料吸入口が接続されている。圧縮機１４は、第１気化器１２にて気化した気体燃料をエンジンＥＧの吸入ポート側へ圧送する燃料圧送手段であり、本実施形態では、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構１４ａを電動モータ１４ｂにて駆動する電動圧縮機を採用している。

固定容量型圧縮機構１４ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構、プランジャ型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。電動モータ１４ｂは、システム制御装置から出力される制御信号によって、その回転数が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機１４の吐出能力が変更される。

圧縮機１４の燃料吐出口は、図示しない逆止弁を介して、第２気化器１３の気体燃料出口側に接続されている。従って、圧縮機１４から吐出された気体燃料は、第２気化器１３から流出した気体燃料と合流する。

次に、第２気化器１３の基本的構成は、第１気化器１２と同様である。従って、第２気化器１３も、燃料を気化させる第２気化空間１３ｃを形成する第２気化容器１３ｂ、第２気化空間１３ｃ内に高圧液化燃料を噴射する第２噴射弁１３ａ等を有して構成されている。従って、第２噴射弁１３ａの電磁弁を開く時間を調整することによって、第２噴射弁１３ａのノズルから噴射される燃料の噴射流量を調整することができる。

また、第２気化器１３の第２気化空間１３ｃの内部には、後述する冷却水循環回路４０を循環するエンジン冷却水を流通させる冷却水通路４１が配置されている。冷却水循環回路４０および冷却水通路４１については後述する。

第２気化器１３の気体燃料出口から流出した気体燃料は、前述の如く、圧縮機１４吐出燃料と合流した後、２つの流れに分岐され、分岐された一方の気体燃料は、気体燃料をエンジンＥＧの燃焼室内へ噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）１５へ流入し、分岐された他方の気体燃料は、気体燃料を改質して水素ガスを発生させる改質器（リフォーマ）１６へ流入する。

本実施形態のエンジンＥＧは、いわゆるレシプロ型エンジンで構成されており、第２気化器１３から供給される気体燃料を燃焼させることによって、車両走行用の駆動力となる機械的エネルギを出力するエネルギ出力手段を構成している。

インジェクタ１５は、エンジンＥＧのシリンダヘッドに固定されて、エンジンＥＧの吸気ポートに向けて気体燃料を噴射するものである。これにより、気体燃料と燃焼用空気（吸気）が混合された混合気が燃焼室内へ供給される。より具体的には、インジェクタ１５は、吸気経路内に燃料を供給する燃料供給通路を開閉する電磁弁によって構成されている。

さらに、この電磁弁は、システム制御装置から出力される制御電圧によってその作動が制御される。従って、インジェクタ１５は、第１、第２気化器１２、１３の第１、第２噴射弁１２ａ、１３ａと同様に、電磁弁を開く時間を調整することによって、燃焼室内へ供給される燃料の供給流量を調整することができる。

なお、図１では、図示の明確化のため、エンジンＥＧの１つの気筒のみを図示しているが、このエンジンＥＧは、多気筒型（例えば、４気筒）のエンジンであり、インジェクタ１５は、各気筒に対して１個づつ設けられている。

リフォーマ１６は、気体燃料を触媒下で改質可能温度まで加熱して改質反応させることによって、水素ガスを発生させるものである。具体的には、本実施形態では、燃料として炭化水素系燃料であるジメチルエーテルを採用しているので、燃料を２５０℃以上となるまで加熱して、触媒下にて水蒸気改質反応をさせて水素ガスを発生させている。リフォーマ１６にて発生した水素ガスは、補助燃料として吸気に混合されてエンジンＥＧの吸気ポートより燃焼室へ供給される。

次に、車両用空調装置２について説明する。本実施形態の車両用空調装置２は、前述した熱媒体循環回路２１に配置された冷却用熱交換器２１ｂ、この冷却用熱交換器２１ｂを収容するケーシング２３等を有して構成されている。

ケーシング２３は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、内部に車室内に向けて送風される送風空気の空気通路を形成するもので、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング２３の送風空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する図示しない内外気切替装置が配置されている。

内外気切替装置の空気流れ下流側には、内外気切替装置を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機２４が配置されている。この送風機２４は、システム制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される電動送風機である。送風機２４の空気流れ下流側には、熱媒体循環回路２１の冷却用熱交換器２１ｂが配置されている。

ここで、熱媒体循環回路２１について説明する。熱媒体循環回路２１は、熱媒体（例えば、エチレングリコール水溶液）を循環させる回路で、前述した第１気化器１２の第１気化空間１２ｃに配置された熱媒体通路２１ａ、冷却用熱交換器２１ｂ、熱媒体循環用の熱媒体ポンプ２１ｃを環状に接続したものである。

熱媒体ポンプ２１ｃは、熱媒体通路２１ａへ熱媒体を圧送する電動式のポンプであり、システム制御装置から出力される制御信号によって回転数（流量）が制御される。そして、システム制御装置が、熱媒体ポンプ２１ｃを作動させると、熱媒体は、熱媒体ポンプ２１ｃ→熱媒体通路２１ａ→冷却用熱交換器２１ｂ→熱媒体ポンプ２１ｃの順に循環する。

熱媒体通路２１ａは、蛇行状の熱媒体配管によって構成されており、第１噴射弁１２ａから噴射された燃料が吹き付けられるように、第１気化空間１２ｃ内に配置されている。このため、吹き付けられた燃料が気化する際に、熱媒体通路２１ａを流通する熱媒体から気化潜熱分の熱量が吸熱され、熱媒体が冷却される。換言すると、熱媒体の有する熱量を吸熱することによって燃料が加熱されて、燃料の気化が促進される。

冷却用熱交換器２１ｂは、熱媒体通路２１ａにて冷却された熱媒体と送風機２４によって送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却する冷却手段である。つまり、本実施形態では、熱媒体を介して、燃料の気化潜熱によって送風空気を間接的に冷却することができる。従って本実施形態では、送風空気が特許請求の範囲に記載された熱交換対象物となる。

冷却用熱交換器２１ｂの送風空気流れ下流側には、ヒータ２２が配置されている。ヒータ２２は、送風機２４から送風されて冷却用熱交換器２１ｂを通過して冷却された送風空気（冷風）を加熱する空気加熱手段である。本実施形態では、ヒータ２２として電力を供給されることによって発熱する電気ヒータを採用しており、ヒータ２２の加熱能力は、システム制御装置から出力される制御電圧によって制御される。

もちろん、ヒータ２２として、高温流体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用熱交換器を採用してもよい。このような高温流体としては、具体的に、冷却水循環回路４０を循環するエンジン冷却水のうち、エンジンＥＧから流出した高温の冷却水、ヒートポンプサイクルの高温高圧冷媒等を採用することができる。

ケーシング２３の空気流れ最下流部には、ヒータ２２にて加熱された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的には、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）が設けられている。

さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、システム制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

次に、冷却水循環回路４０について説明する。冷却水循環回路４０は、エンジンＥＧを冷却する冷却水（例えば、エチレングリコール水溶液）を循環させる回路で、前述した第２気化器１３の第２気化空間１３ｃに配置された冷却水通路４１、エンジンＥＧ内に形成されたエンジンＥＧの冷却用通路４２、冷却水ポンプ４３を環状に接続したものである。

冷却水ポンプ４３は、冷却用通路４２へ冷却水を圧送する電動式のポンプであり、システム制御装置から出力される制御信号によって回転数（流量）が制御される。そして、システム制御装置が、冷却水ポンプ４３を作動させると、冷却水は、冷却水ポンプ４３→エンジンＥＧ内の冷却用通路４２→第２気化器１３内の冷却水通路４１→冷却水ポンプ４３の順に循環する。

冷却水通路４１の基本的構成は、第１熱媒体回路２１の熱媒体通路２１ａと同様である。従って、第２噴射弁１３ａから第２気化空間１３ｃ内に噴射された燃料が気化する際に、冷却水通路４１を流通する冷却水から気化潜熱分の熱量が吸熱され、冷却水が冷却される。換言すると、冷却水の有する熱量を吸熱することによって燃料が加熱されて、燃料の気化が促進される。

そして、冷却された熱媒体がエンジンＥＧ内の冷却用通路４２を通過することで、エンジンＥＧが冷却される。なお、エンジンＥＧの廃熱が多く、第２気化器１３にて冷却水を充分に冷却することができない場合は、冷却水循環回路４０に、外気と熱媒体とを熱交換させるラジエータを追加してもよい。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。システム制御装置は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵおよびプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶回路を含む周知のマイクロコンピュータ、各種制御対象機器への制御信号あるいは制御電圧を出力する出力回路、各種センサの検出信号が入力される入力回路、並びに、電源回路等から構成されている。

システム制御装置の出力側には、前述した各種制御対象機器１２ａ、１３ａ、１４ｂ、１５、２１ｃ、２４、４３等が接続され、システム制御装置はこれらの制御対象機器の作動を制御する。システム制御装置の入力側には、エンジンＥＧの作動を制御するために用いられる物理量を検出するエンジン制御用のセンサ群、車両用空調装置２の作動を制御するために用いられる物理量を検出する空調制御用のセンサ群等が接続されている。

具体的には、エンジン制御用のセンサ群としては、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、エンジンＥＧの回転数を検出する回転数センサ、インジェクタ１５へ流入する燃料圧力を検出する燃圧センサ、エンジンＥＧの吸気経路に配置されて吸気流量を調整するスロットルバルブの弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（いずれも図示せず）等が設けられている。

また、空調制御用のセンサ群としては、車室内温度を検出する内気温センサ、車室外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、冷却用熱交換器２１ｂから吹き出される送風空気（冷風）の温度を検出する冷風温度センサ、ヒータ２２にて加熱された空調風の温度を検出する空調風温度センサ（いずれも図示せず）等が設けられている。

さらに、システム制御装置の入力側には、車両を起動あるいは停止させるスタートスイッチ、エンジンＥＧを始動させるイグニションスイッチ等のエンジン操作用のスイッチ群の操作信号が入力されるとともに、車両用空調装置２の作動スイッチ、車両用空調装置２の自動制御を設定あるいは解除するオートスイッチ、車室内の目標温度を設定する目標温度設定手段としての車室内温度設定スイッチ等の空調操作用のスイッチ群の操作信号が入力される。

なお、上述の如く、本実施形態のシステム制御装置は、エンジン制御および空調制御の双方を司る制御装置として構成されているが、もちろん、主にエンジン制御を行うエンジン制御用の制御装置と、主に空調制御を行う空調制御用の制御装置とを別体の制御装置として構成してもよい。

また、システム制御装置は、上述した各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、システム制御装置のうち各制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が各制御対象機器の制御手段を構成している。例えば、第１、第２気化器１２、１３の第１、第２噴射弁１２ａ、１３ａの作動を制御する構成が第１、第２噴射弁制御手段を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の燃料供給システム１の作動について説明する。まず、イグニションスイッチが投入されてエンジンＥＧが始動すると、システム制御装置が、その記憶回路に記憶されたエンジン制御プログラムを実行する。このエンジン制御プログラムでは、エンジンの運転状態に応じて、インジェクタ１５からエンジンＥＧへ供給される燃料の供給流量等を決定して、インジェクタ１５等の作動を制御する。

具体的には、エンジン制御プログラムが実行されると、システム制御装置が、予め定めた基準回転数（基準冷却水圧送能力）となるように、冷却水ポンプ４３を作動させる。さらに、システム制御装置は、所定の制御周期毎にエンジン制御用のセンサ群の各種検出値を読み込み、読み込まれたエンジン回転数、アクセル開度信号、スロットルバルブの弁開度等に基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、エンジンＥＧに要求されている駆動トルクを発生させるために必要な目標供給流量を決定する。

そして、決定した目標供給流量、エンジン回転数、インジェクタ１５入口側の燃料圧力等に基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、インジェクタ１５から燃焼室へ供給される供給流量が目標供給流量となるインジェクタ１５の開弁時間を決定する。

ここで、本実施形態のエンジンＥＧには、第１気化器１２にて気化された燃料と第２気化器１３にて気化された燃料とを合流させた燃料が供給される。さらに、合流された燃料は、エンジンＥＧのみならず改質器１６にも供給される。

そのため、第１気化器１２にて気化された燃料の第１気化流量（質量流量）と第２気化器１３にて気化された燃料の第２気化流量（質量流量）の和は、インジェクタ１５から燃焼室へ供給される燃料の供給流量（質量流量）より多くなっている必要がある。さらに、第１気化流量は、送風空気を充分に冷却できるように決定されている必要がある。

そこで、システム制御装置では、上述したインジェクタ１５の開弁時間と同様に、目標供給流量、第１噴射弁１２ａの開弁時間、第２噴射弁１３ａ入口側の燃料圧力等に基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、第２気化流量（すなわち、第２噴射弁１３ａから噴射される燃料の噴射流量）が、目標供給流量から第１気化流量を減算した値よりも所定量多くなるように、第２噴射弁１３ａの開弁時間を決定する。

つまり、第２気化流量は、エンジンＥＧに要求される出力に応じて決定され、具体的に、エンジンＥＧに要求出力を出力させるために必要な気化流量から第１気化流量を減算した値よりも所定量多くなるように決定される。

この際、第１気化流量が、エンジンＥＧが要求出力を出力するために必要な供給流量およびリフォーマ１６にて改質される燃料流量の合計流量よりも多い場合は、第２気化流量を０として、第１気化器１２のみにて燃料を気化させればよいし、送風空気を冷却する必要がない場合は、第１気化流量を０として、第２気化器１３のみにて燃料を気化させてもよい。

従って、エンジンＥＧは、第１気化器１２にて気化された気体燃料および第２気化器１３にて気化された気体燃料のうち、少なくとも一方の気体燃料を消費して機械的エネルギを出力することになる。そして、システム制御装置は、出力回路あるいは駆動回路（ＥＤＵ）を介して、決定された開弁時間の間だけ燃料を供給するように、インジェクタ１５および第２噴射弁１３ａに対して制御電圧を出力する。

その後、スタートスイッチによって車両の停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→インジェクタ１５および第２噴射弁１３ａの開弁時間等の決定→決定された開弁時間となる制御電圧の出力といった制御ルーチンを繰り返す。これにより、要求されている駆動トルクを発生させながらエンジンＥＧを作動させることができる。

さらに、本実施形態のシステム制御装置は、エンジンＥＧの始動に伴って、改質器１６に設けられた改質用加熱手段としての電気ヒータ（図示せず）に通電し、改質可能な温度以上となるまで燃料を加熱する。これにより、エンジンＥＧの燃焼室に水素ガスを補助燃料として供給することができる。

次に、エンジンＥＧの始動中に、車両用空調装置２の作動スイッチが投入された状態で、オートスイッチが投入されると、システム制御装置が、その記憶回路に記憶された空調制御プログラムを実行する。この空調制御プログラムでは、空調負荷に応じて、システム制御装置の出力側に接続された空調用の制御対象機器の作動状態を決定し、決定された作動状態となるように、制御対象機器の作動を制御する。

具体的には、空調制御プログラムが実行されると、システム制御装置が、予め定めた基準回転数（基準熱媒体圧送能力）となるように、第１、第２水ポンプ２１ｃ、２２ｃを作動させる。さらに、システム制御装置は、車室内温度、車室外気温、日射量等に基づいて、各吹出口から車室内に吹き出される送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを決定する。

そして、この目標吹出温度ＴＡＯおよび空調制御用のセンサ群の検出信号に基づいて、制御対象機器の作動を制御する。例えば、送風機２４の目標送風量、すなわち送風機２４の電動モータに出力する制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、目標吹出温度ＴＡＯが高温時および低温時に中間温度時よりも高くなるように決定される。

また、第１気化器１２の第１噴射弁１２ａの開弁時間については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って増加するように決定される。なお、目標吹出温度ＴＡＯは、車室内温度設定スイッチによって設定された目標温度に基づいて決定される値であるから、第１気化流量は、目標温度に応じて決定されることになる。

また、圧縮機１４の燃料吐出能力、すなわち圧縮機１４の電動モータ１４ｂに出力される制御信号については、圧縮機１４から吐出された燃料の燃圧が、第２気化器１３にて気化された燃料の燃圧と略同等となるように決定される。

また、ヒータ２２に出力される制御電圧については、ヒータ２２に加熱された空調風の温度と車室内温度設定スイッチによって設定された目標温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いてヒータ２２から吹き出される空調風の温度が目標冷風温度ＴＥＯに近づくように決定される。

そして、システム制御装置は、出力回路あるいは駆動回路を介して、制御対象機器に対して上記の如く決定された制御信号あるいは制御電圧を出力する。その後、車両用空調装置２の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→制御対象機器の制御状態の決定→決定された制御状態が得られる制御信号あるいは制御電圧の出力といった制御ルーチンを繰り返す。

これにより、送風機２４から送風された送風空気は、冷却用熱交換器２１ｂにて冷却される。さらに、冷却用熱交換器２１ｂにて冷却された冷風は、ヒータ２２によって乗員の所望の温度に温度調整されて、各吹出口を介して車室内へ吹き出される。そして、車室内に吹き出される空調風によって、車室内温度が車室外気温より低く冷やされる場合には車室内の冷房が実現され、車室内温度が車室外気温より高く加熱される場合には、車室内の暖房が実現される。

本実施形態の燃料供給システム１は、上記の如く作動するので、以下のような優れた効果を得ることができる。

本実施形態の燃料供給システム１では、第１、第２燃料気化手段１２、１３の２つの燃料気化手段を備えているので、双方の燃料気化手段１２、１３にて気化させる高圧液体燃料の気化流量を異なる流量とすることができる。つまり、第１気化器１２では、エンジンＥＧが要求出力を出力するために必要な供給流量によらず、車室内へ送風される送風空気を充分に冷却可能な流量の燃料を気化させることができる。

また、第２気化器１３では、エンジンＥＧに供給される燃料の供給流量から第１気化器１２にて気化された気化流量を減算した流量より多い流量の燃料を気化させているので、エンジンＥＧおよびリフォーマ１６へ充分な供給流量の燃料を供給することができる。従って、本実施形態の燃料供給システム１によれば、送風空気を充分に冷却しつつ、エンジンＥＧに対して充分な供給流量の燃料を供給することができる。

もちろん、第１気化器１２における気化流量が、エンジンＥＧが要求出力を出力するために必要な供給流量およびリフォーマ１６にて改質される燃料流量よりも多い場合は、第２気化器１３の第２噴射弁１３ａの作動を停止させてもよい。さらに、送風空気を冷却する必要がない場合は、第１気化器１２の第１噴射弁１２ａの作動を停止させてもよい。

また、本実施形態のように、車両に適用される燃料供給システム１においては、エンジンＥＧが要求出力を出力するために必要な燃料の供給流量が変動しやすいため、送風空気を充分に冷却しつつ、エンジンＥＧに対して充分な供給流量の燃料を供給できることは極めて有効である。

ところで、第１気化器１２における第１気化流量を、送風空気を充分に冷却できるように調整し、第２気化器１３における第２気化流量を、エンジンＥＧへ充分な供給流量の燃料を供給できるように調整すると、一般的に第２気化流量が、第１気化流量よりも多くなりやすい。

そのため、第２気化器１３にて気化した気体燃料の燃圧が、第１気化器１２にて気化した気体燃料の燃圧よりも高くなってしまうことがある。これに対して、本実施形態では、圧縮機１４を備えているので、第１気化器１２にて気化された気体燃料を確実にエンジンＥＧへ供給することができる。

さらに、本実施形態の第１気化器１２では、熱媒体循環回路２１を循環する熱媒体を介して、間接的に熱交換対象物である送風空気を冷却しているので、第１気化器１２を車両用空調装置２のケーシング２３外（すなわち、送風空気の空気通路外）に配置することができる。

従って、何らかの理由で、燃料供給システム１から燃料が漏れたとしての、可燃性を有する燃料が車室内に送風されてしまうことを防止できる。また、仮に毒性を有する燃料を採用したとしても、燃料が車室内に送風されてしまうことを防止して乗員の安全性を確保することができる。

なお、上述の説明から明らかなように、本実施形態は、燃料供給システム１にて気化する燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する熱管理システム、あるいは冷却システムについて説明したものと表現することができる。

すなわち、本実施形態は、
高圧液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵手段（高圧タンク１１）と、
前記液体燃料貯蔵手段から流出した前記高圧液体燃料を減圧させて気化する第１燃料気化手段（第１気化器１２）および第２燃料気化手段（第２気化器１３）と、
前記第１燃料気化手段にて気化する燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する冷却手段（冷却用熱交換器２１ｂ）と、
前記第１燃料気化手段にて気化された気体燃料および前記第２燃料気化手段にて気化された気体燃料のうち少なくとも一方の気体燃料を消費してエネルギを出力するエネルギ出力手段（エンジンＥＧ）とを備えることを特徴とする熱管理システム、あるいは冷却システムについて説明したものでもある。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図２の全体構成図に示すように、熱媒体循環回路２１を廃止するとともに、冷凍サイクル３０を追加した例を説明する。なお、図２では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。

冷凍サイクル３０は、冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機３１、冷媒圧縮機３１吐出冷媒を車室外空気と熱交換させて放熱させる室外熱交換器３２、第１気化器１２の第１気化空間１２ｃ内に配置された冷媒通路３３、冷媒通路３３から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁３４、膨張弁３４にて減圧された冷媒を送風機２４から送風された送風空気と熱交換させて蒸発させる蒸発器３５を環状に接続して構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。

この冷媒圧縮機３１としては、第１実施形態の圧縮機１４と同様の構成の電動圧縮機を採用できる。また、冷媒通路３３としては、第１実施形態の熱媒体通路２１ａと同様の構成の冷媒配管を採用できる。さらに、膨張弁３４としては、蒸発器３５流出冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように弁開度が機械的機構によって調整される温度式膨張弁を採用することができる。

さらに、本実施形態では、空調制御プログラムが実行されると、システム制御装置が、目標冷風温度ＴＥＯと冷却用熱交換器２１ｂから吹き出される送風空気の温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて蒸発器３５吹き出される送風空気の温度が目標冷風温度ＴＥＯに近づくように、冷媒圧縮機３１の冷媒吐出能力を制御する。その他の構成および作動について第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の燃料供給システムを作動させても、第１実施形態と同様に、エンジンＥＧへ供給される燃料の供給流量の変動によらず、送風空気を充分に冷却することができる。さらに、本実施形態では、第１気化器１２にて気化する燃料の気化潜熱によって冷凍サイクル３０の冷媒を冷却するので、高い成績係数（ＣＯＰ）を発揮させながら冷凍サイクル３０作動させることができる。

さらに、冷凍サイクル３０によって送風空気を冷却するので、例えば、高圧タンク１１内の燃料が減少して、第１気化器１２にて気化する燃料の気化流量が減少しても、安定した車室内空調を実現することができる。また、本実施形態も、第１実施形態と同様に、燃料供給システム１にて気化する燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する熱管理システム、あるいは冷却システムについて説明したものということもできる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、第１、第２燃料気化手段として、第１、第２気化空間１２ｃ、１３ｃに液体燃料を霧状に噴射する第１、第２気化器１２、１３を採用しているが、第１、第２燃料気化手段は、これに限定されない。例えば、高圧液化燃料と熱媒体とを熱交換させる熱交換器を採用してもよい。この場合は、高圧液化燃料を霧状に噴射する必要はなく、熱交換器へ流入させる高圧液化燃料の流量を調整すればよい。

（２）上述の実施形態では、エネルギ出力手段として、エンジン（内燃機関）ＥＧを採用した例を説明したが、エネルギ出力手段は、これに限定されない。例えば、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（空気）とを電気化学反応させて、電気エネルギを出力する燃料電池を採用してもよい。

（３）上述の実施形態では、熱交換対象物として車室内に送風される送風空気を冷却する構成について説明したが、熱交換対象物は、これに限定されない。つまり、熱交換対象物としては、燃料の気化潜熱によって冷却可能なものの全てが採用できる。

例えば、内燃機関や燃料電池のようなエネルギ出力手段、電動モータやこれに電力を供給するインバータ回路等の電気回路等、作動時に発熱を伴う発熱機器等を採用してもよいし、飲料水や熱媒体のような流体を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、熱交換対象物である送風空気を、熱媒体を介して間接的に冷却する例を説明したが、もちろん、直接的に冷却してもよい。さらに、上述の第２実施形態では、第２気化器１３にて気化する燃料によって、エンジンＥＧを間接的に冷却する例を説明したが、第２気化器１３にて気化する燃料によって、他のものを冷却してもよい。

例えば、改質器１６を冷却してもよいし、エネルギ出力手段として、燃料電池を採用する場合には、燃料電池を冷却してもよい。

（４）上述の実施形態では、第１気化器１２にて気化された気化燃料を昇圧させる圧縮機１４の燃料吐出口を、第２気化器１３の気体燃料出口側に接続し、圧縮機１４から吐出された気体燃料と第２気化器１３にて気化された気体燃料とを合流させた後に、エンジンＥＧおよびリフォーマ１６へ供給した例を説明したが、圧縮機１４の燃料吐出口の接続態様はこれに限定されない。

例えば、圧縮機１４から吐出された気体燃料を、リフォーマ１６へ供給することなく、直接エンジンＥＧの吸入ポートに接続してもよいし、エンジンＥＧへ供給することなく、リフォーマ１６へ流入させてもよい。
から流出した気体燃料と合流する。

（５）上述の実施形態では、本発明の燃料供給システムを車両に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、エンジン駆動式の定置型空調装置あるいは冷凍装置に適用してもよいし、燃料を燃焼させて熱エネルギを出力するボイラ装置に適用して温水と冷水とを同時に作り出すシステムなどに適用してもよい。

（６）上述の実施形態では、エンジンＥＧへ補助燃料としての水素ガスを供給するために、改質器１６を採用した例を説明したが、この改質器１６は、エンジンＥＧへ充分な供給流量の燃料を供給するという効果を得るための必須の構成ではないので、廃止してもよい。

１１ 高圧タンク
１２、１３ 第１、第２気化器
１４ 圧縮機
２１ｂ 冷却用熱交換器
２３ ケーシング
３０ 冷凍サイクル
３５ 蒸発器

Claims (6)

1. 高圧液体燃料を貯蔵する液体燃料貯蔵手段（１１）と、
   前記液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した前記高圧液体燃料を気化させる第１燃料気化手段（１２）および第２燃料気化手段（１３）と、
   前記第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する冷却手段（２１ｂ）と、
   前記第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料および前記第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料のうち、少なくとも一方の気体燃料を消費してエネルギを出力するエネルギ出力手段（ＥＧ）とを備え、
   さらに、前記第１燃料気化手段（１２）は、前記液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した前記高圧液体燃料の供給量を独立に制御可能な第１燃料供給量制御手段（１２ａ）を有しており、また、前記第２燃料気化手段（１３）は、前記液体燃料貯蔵手段（１１）から流出した前記高圧液体燃料の供給量を独立に制御可能な第２燃料供給量制御手段（１３ａ）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
2. 前記熱交換対象物は、空調対象空間に送風される送風空気であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
3. 車両に適用される燃料供給システムであって、
   車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング（２３）を備え、
   前記熱交換対象物は、前記送風空気であり、
   前記冷却手段は、前記第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって冷却された熱媒体と前記送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器（２１ｂ）で構成されており、
   さらに、前記第１燃料気化手段（１２）は、前記ケーシング（２３）の外部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給システム。
4. 車両に適用される燃料供給システムであって、
   車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング（２３）と、
   蒸気圧縮式の冷凍サイクル（３０）とを備え、
   前記熱交換対象物は、前記送風空気であり、
   前記冷却手段は、前記第１燃料気化手段（１２）にて気化する燃料の気化潜熱によって冷却された冷媒を蒸発させて前記送風空気から吸熱する前記冷凍サイクル（３０）の蒸発器（３５）にて構成されており、
   さらに、前記第１燃料気化手段（１２）は、前記ケーシング（２３）の外部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給システム。
5. 前記第１燃料気化手段（１２）から流出した気体燃料を前記エネルギ出力手段（ＥＧ）側へ圧送する燃料圧送手段（１４）を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料供給システム。
6. 前記エネルギ出力手段（ＥＧ）は、前記第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料と前記第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料とを合流させた燃料が供給されるようになっており、
   また、前記合流させた燃料は、前記気体燃料の改質を行う改質器（１６）にも供給されるようになっており、
   前記エネルギ出力手段（ＥＧ）の要求出力を出力するために必要な燃料供給量を目標供給流量とし、前記第１燃料気化手段（１２）にて気化された気体燃料の流量を第１流量とし、前記第２燃料気化手段（１３）にて気化された気体燃料の流量を第２流量としたとき、
   前記第２燃料供給量制御手段（１３ａ）は、前記第２流量が、前記目標供給流量から前記第１流量を減算した値よりも所定量多くなるように制御されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料供給システム。

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