液化燃料貯留装置
【課題】 過充填防止弁４０の作動時におけるウォーターハンマの発生を簡易な構成にて抑制する。
【解決手段】 気相連通外配管３３に均圧電磁弁６０を設ける。車載ＥＣＵ７０は、充填装置１００から燃料タンク１１に液化燃料を充填しているときに、燃料タンク１１内の液化燃料の充填量が過充填防止弁４０の作動する第１基準レベルＬ１よりも小さい第２基準レベルＬ２未満となる場合は均圧電磁弁６０を開弁状態に維持し、充填量が第２基準レベルＬ２以上になると均圧電磁弁６０を閉弁状態に切り替える。
【解決手段】 気相連通外配管３３に均圧電磁弁６０を設ける。車載ＥＣＵ７０は、充填装置１００から燃料タンク１１に液化燃料を充填しているときに、燃料タンク１１内の液化燃料の充填量が過充填防止弁４０の作動する第１基準レベルＬ１よりも小さい第２基準レベルＬ２未満となる場合は均圧電磁弁６０を開弁状態に維持し、充填量が第２基準レベルＬ２以上になると均圧電磁弁６０を閉弁状態に切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化燃料の充填装置に接続され、充填装置から供給される液化燃料を貯留する液化燃料貯留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液化燃料を使用してエンジンを駆動する車両が知られている。液化燃料としては、液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料がよく知られているが、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の代替としてジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと呼ぶ）燃料を使用する車両も知られている。
【０００３】
液化燃料は、一般に、車両のトランクや車体下部に取り付けられたタンク内に充填される。タンク内の液化燃料が少なくなった場合には、燃料スタンドにおいて、車両の燃料供給口に燃料充填用ホースを接続し、スタンドの充填装置から液化燃料をタンクに充填できるようになっている。タンクは、最大充填量が規定されており、この最大充填量を超えないようにするために過充填防止弁を備えている。過充填防止弁は、例えば、タンク内の液化燃料の液面の昇降にあわせて浮動するフロートと、タンク内へ燃料が流入する流入口をフロートの高さ位置に応じて開閉する弁体とを備え、タンク内の液化燃料の液面が最大充填量に相当する設定レベルに達すると自動的に弁体が閉弁するように構成されている。
【０００４】
ＤＭＥ燃料を使用する場合、ＤＭＥ燃料の単位容積当たりの発熱量が軽油に比べて小さいことから、軽油と同程度の時間で燃料補給を完了しようとすると、高速充填する必要がある。この場合、スタンドの充填装置のポンプ能力を増しても、密閉したタンク内の圧力上昇の影響で、あまり充填速度を上げることができない。そこで、特許文献１に提案された液化ガス充填システムにおいては、タンク内の上部空間であって液化燃料が貯留されない気相領域と、燃料供給元となる貯層タンク内の上部空間であって液化燃料が貯留されない気相領域とを連通する配管（以下、均圧用配管と呼ぶ）を設けることによりタンク内の圧力上昇を抑えて高速充填を可能にしている。
【０００５】
しかし、高速充填を行う場合には、ウォーターハンマにより衝撃が発生するという問題が生じる。これは、タンク内の液化燃料の液面が設定レベルに到達して過充填防止弁が閉弁したとき、液化燃料の流れが急に遮断されるため、燃料供給路において圧力衝撃が働くからである。このウォーターハンマによる衝撃ため、液化燃料貯留装置や充填装置における燃料供給路の部品を破損させるおそれがある。
【０００６】
そこで、特許文献１に提案された液化ガス充填システムにおいては、タンク内の液化燃料の液面の高さを検出する液面センサを設け、液面センサで検出された液面検出データを車両の無線機からスタンドの充填装置の無線機に送信し、充填装置側でタンク内の液化燃料の液面の高さを検出できるようなシステムを構成している。そして、充填装置においては、液面検出データに基づいて、タンクの液化燃料の液面が過充填防止弁の作動するレベルよりも低い設定レベルに達したときに、充填装置に設けられた開閉弁を閉弁して均圧用配管による気相領域間の連通を遮断する。これにより、それ以降、タンク内の圧力上昇によって、充填装置から供給される液化燃料の充填圧力とタンク内圧との差が減少して充填流量が減少し、過充填防止弁が作動したときのウォーターハンマが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５５８０９号公報
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のものでは、車両と、燃料スタンドの充填装置とのそれぞれに、無線通信装置を設ける必要がある。従って、車両、充填装置の双方が、そうした通信機能を有するものであれば実施できるものの、何れか一方でも、通信機能を備えていない場合には実施することができない。このため、通信機能を有さない汎用の充填装置を使って燃料補給する場合には、ウォーターハンマが発生して、液化燃料貯留装置や充填装置における燃料供給路の部品を破損させるおそれがある。また、充填装置が、こうした通信による液面検知機能を備えていても、車両側がそれに対応した送信機能を備えていない場合には、やはり、ウォーターハンマを抑制することができない。
【０００９】
従って、特許文献１のものでは、専用の大掛かりなシステムが必要となり汎用性に欠ける。
【００１０】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、専用の大掛かりなシステムを必要とすることなく、簡易な構成でウォーターハンマの発生を抑制することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、液化燃料を貯留するための貯留容器と、充填装置の燃料充填用ホースが着脱可能に接続される充填用接続口と、充填装置の気相連通用ホースが着脱可能に接続される気相連通用接続口と、先端を前記貯留容器内に臨ませて前記貯留容器と前記充填用接続口とを連通し前記液化燃料を前記貯留容器に供給する流路となる燃料供給路と、先端を前記貯留容器内の上部空間であって前記液化燃料が貯留されない気相領域に臨ませて前記気相領域と前記気相連通用接続口とを連通する気相連通路と、前記貯留容器内に臨んで前記燃料供給路の先端側に設けられ、前記貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達しないあいだは開弁状態を維持し、前記充填量が第１基準量に達すると閉弁して前記貯留容器への液化燃料の充填を遮断する過充填防止弁とを備えた液化燃料貯留装置において、
前記気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、前記貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する充填量検出手段と、前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記充填量検出手段により検出された充填量が前記第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は前記電磁弁を開弁状態に維持し、前記充填量が前記第２基準量以上になると前記電磁弁を閉弁状態に切り替える電磁弁制御手段とを備えたことにある。
【００１２】
本発明においては、貯留容器に液化燃料を充填する場合、オペレータが、充填装置の燃料充填用ホースを充填用接続口に接続し、充填装置の気相連通用ホースを気相連通用接続口に接続する。充填装置は、例えば、ポンプを作動させて供給元燃料タンク内の液化燃料を燃料充填用ホースに送り出す。これにより、液化燃料は、燃料供給路を流れて貯留容器に流入する。貯留容器内の上部には液化燃料が貯留されない空間（液化燃料の液面より上部の空間）となる気相領域が形成される。気相領域は、気相連通路を介して気相連通用接続口と連通する。従って、貯留容器の気相領域と、充填装置側の供給元燃料タンクの気相領域とを連通させることができる。このため、液化燃料の充填中においては、貯留容器の圧力上昇を抑えることができ高速充填が可能となる。
【００１３】
貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達すると過充填防止弁が閉弁して貯留容器への液化燃料の充填を遮断するが、高速充填の状態で過充填防止弁が閉弁するとウォーターハンマが発生してしまう。そこで、本発明においては、気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、充填量検出手段と、電磁弁制御手段とを備えている。
【００１４】
充填量検出手段は、貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する。例えば、充填量検出手段は、貯留容器内に充填された液化燃料の液面の高さを検出することにより充填量を検出する。電磁弁制御手段は、充填装置から貯留容器に液化燃料を充填しているときに、充填量検出手段により検出された充填量が第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は電磁弁を開弁状態に維持し、充填量が第２基準量以上になると電磁弁を閉弁状態に切り替える。従って、液化燃料の充填開始当初においては、電磁弁が開弁状態となるため、貯留容器の気相領域と充填装置側の燃料タンクの気相領域との連通により、貯留容器の圧力上昇が抑えられ、高速で液化燃料を充填することができる。そして、貯留容器内の液化燃料の充填量が増加して第２基準量に達すると、電磁弁制御手段は、電磁弁を閉弁状態に切り替える。従って、貯留容器内の気相領域は密閉される。この段階では、まだ過充填防止弁が閉弁動作していないため、液化燃料の充填が継続される。
【００１５】
液化燃料の充填が進むにつれて、貯留容器内の圧力が上昇し、一方で充填装置からの供給圧は一定である。このため、液化燃料の充填速度が徐々に低下する。そして、液化燃料の充填量が第１基準量に達すると過充填防止弁が閉弁して充填が完了する。過充填防止弁が閉弁した時点においては、充填速度が低下しているため、閉弁によるウォーターハンマの発生を抑制することができる。このため、燃料供給路の上流側に伝達される圧力衝撃が抑制され、液化燃料貯留装置や充填装置の部品の破損を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、液化燃料貯留装置側で、充填装置とは独立して貯留容器内の圧力調整による充填速度調整を行うことができるため、充填装置に対して、充填量に関するデータを送信する必要がない。このため、液化燃料貯留装置と充填装置との双方に通信装置を設ける必要が無く、大掛かりなシステムを構成しなくてもよい。従って、低コストにて実施することができる。また、充填装置を選ばないため、汎用性が高いものとなる。
【００１７】
尚、本発明の液化燃料貯留装置は、例えば、車両に搭載することにより、エンジンの燃料貯留装置として利用することができる。また、例えば、コジェネレーションに使用するエンジンの燃料貯留装置として利用することもできる。特に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の代替としてＤＭＥ燃料を使用する場合には、高速充填が必要となるため、本発明は有効なものとなる。
【００１８】
本発明の他の特徴は、前記電磁弁と前記気相連通用接続口との間における前記気相連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、前記充填量にかかわらず前記電磁弁を閉弁状態にする異常時閉弁手段とを備えたことにある。
【００１９】
本発明においては、圧力検出手段が電磁弁と気相連通用接続口との間における気相連通路内の圧力を検出する。気相連通用ホースが気相連通用接続口に接続され、気相領域の圧力が気相連通路内に働いている場合には、所定値以上の圧力を検出することができるが、気相連通路の破損等により気化燃料が気相連通路から漏れている場合には、気相連通路内の圧力が低下する。そこで、異常時閉弁手段は、充填装置から貯留容器に液化燃料を充填しているときに、圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、充填量にかかわらず電磁弁を閉弁状態にする。従って、気相連通路からの燃料漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両に搭載される液化燃料貯留装置、および、燃料スタンドの充填装置の概略構成図である。
【図２】均圧電磁弁制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】充填速度の推移を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態としての車両に搭載される液化燃料貯留装置１０、および、燃料スタンドに設けられる充填装置１００の概略構成図である。
【００２２】
本実施形態の液化燃料貯留装置１０は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンで使用する液化ガス燃料（単に、液化燃料と呼ぶ）を貯留する装置である。本実施形態においては、液化燃料としてＤＭＥ燃料を使用する。液化燃料貯留装置１０は、液化燃料を貯留するための容器となる燃料タンク１１を備えている。燃料タンク１１は、略円筒状に形成され、車両のフレーム等に固定される。車体の側面には、燃料充填用接続口２１と気相連通用接続口３１とが並べて設けられる。燃料充填用接続口２１は、充填装置１００の燃料充填用ホース１２０の先端に設けられた雄カップリング１２０ａと着脱可能に接続される雌カップリングである。また、気相連通用接続口３１は、充填装置１００の気相連通用ホース１３０の先端に設けられた雄カップリング１３０ａと着脱可能に接続される雌カップリングである。尚、燃料充填用接続口２１および気相連通用接続口３１は、それぞれ雄カップリング１２０ａあるいは雄カップリング１３０ａが接続されたとき、内部通路を開き、雄カップリング１２０ａあるいは雄カップリング１３０ａが外されたとき、内部通路を閉じる弁機構（図示略）を備えている。
【００２３】
燃料タンク１１の壁面には、燃料供給管接続部２２と気相連通管接続部３２とが形成されている。燃料供給管接続部２２と燃料充填用接続口２１とは、燃料供給外配管２３により連結される。また、気相連通管接続部３２と気相連通用接続口３１とは、気相連通外配管３３により連結される。燃料タンク１１内においては、燃料供給管接続部２２に燃料供給内配管２４が接続される。燃料供給内配管２４は、中間部で上方向に向けて曲げられて形成されている。これにより、燃料供給外配管２３と燃料供給内配管２４とで、燃料充填用接続口２１から燃料タンク１１内へ液化燃料を供給する燃料供給路２０を形成する。
【００２４】
また、燃料タンク１１内においては、気相連通管接続部３２に気相連通内配管３４が接続される。気相連通内配管３４は、中間部で上方向に向けて曲げられ、その先端が燃料タンク１１の上部空間に臨むように形成されている。これにより、気相連通外配管３３と気相連通内配管３４とで、気相連通用接続口３１と燃料タンク１１内の上部空間とを連通する気相連通路３０を形成する。
【００２５】
燃料供給内配管２４には、その先端に過充填防止弁４０が設けられる。過充填防止弁４０は、液化燃料の充填時において、燃料タンク１１内への過充填を防止するもので、液化燃料の液面の高さにしたがって浮動するフロート４１を備え、フロート４１の動作により図示しないカムを介して弁体を開閉するフロート弁である。この過充填防止弁４０は、液化燃料の液面の高さが第１基準レベルＬ１より低いときに開弁状態となり、液化燃料の液面の高さが第１基準レベルＬ１に達すると閉弁状態となって燃料供給路２０からの燃料供給を遮断する。これにより、満充填量が規定される。本実施形態においては、燃料タンク１１の容量の８５％を満充填としている。従って、燃料タンク１１内には、その上部に、液化燃料が貯留されない空間である気相領域Ａが必ず形成される。気相連通内配管３４は、燃料タンク１１に液化燃料が満充填されている状態においても、その先端が気相領域Ａに臨むように形成されている。
【００２６】
燃料タンク１１には、液化燃料の液面の高さを検出する液面センサ５０が設けられる。液面センサ５０は、例えば、上下方向に延びたガイド軸５１に沿って移動可能なフロート５２を設け、このフロート５２の高さ位置に応じた信号を出力する。本実施形態においては、後述するように、液化燃料の液面の高さが、第２基準レベルＬ２以上であるか否かについての判定ができればよいため、液面の高さを必ずしもリニアに検出する必要は無く、第２基準レベルＬ２に達したときに検出信号が変化するスイッチ形式のものであればよい。この第２基準レベルＬ２は、過充填防止弁４０が閉弁動作する第１基準レベルＬ１よりも低い位置に設定されている。
【００２７】
燃料供給外配管２３には、燃料タンク１１に近い位置（燃料供給管接続部２２）に手動式の開閉弁２５が設けられ、更に、開閉弁２５よりも燃料充填用接続口２１側に、逆止弁２６が開閉弁２５と並べて設けられる。開閉弁２５には図示しないハンドルが設けられており、このハンドルの操作により開弁状態と閉弁状態とが切り替えられるようになっている。逆止弁２６は、燃料タンク１１から燃料充填用接続口２１へ向かう液化燃料の流れを規制（遮断）し、燃料充填用接続口２１から燃料タンク１１へ向かう液化燃料の流れを許容するものである。尚、本実施形態においては、燃料供給外配管２３に開閉弁２５と逆止弁２６とを並設しているが、燃料タンク１１から燃料充填用接続口２１へ向かう液化燃料の流れを遮断可能な弁が設けられていればよいので、逆止弁２６を省略した構成であってもよい。
【００２８】
気相連通外配管３３には、燃料タンク１１に近い位置（気相連通管接続部３２）において電磁弁６０が設けられる。この電磁弁６０は、開弁により燃料タンク１１の内圧と後述する燃料供給元の貯層タンク２００の内圧とを均等にするものであるため、以下、この電磁弁６０を均圧電磁弁６０と呼ぶ。また、気相連通外配管３３には、均圧電磁弁６０よりも気相連通用接続口３１側に圧力センサ６１が設けられる。圧力センサ６１は、気相連通外配管３３内の圧力Ｐに応じた検出信号を出力する。
【００２９】
液化燃料貯留装置１０は、更に、燃料タンク１１内の圧力を調整するための電子制御装置７０を備えている。この電子制御装置７０を、以下、車載ＥＣＵ７０と呼ぶ。車載ＥＣＵ７０は、マイコンにて構成してもよいし、ディスクリート回路等にて構成してもよい。車載ＥＣＵ７０は、車両内の任意の場所に設けることができる。車載ＥＣＵ７０は、液面センサ５０により検出される液面レベルＬを表す液面検出信号と、圧力センサ６１により検出される圧力Ｐを表す圧力検出信号とを入力する。また、車載ＥＣＵ７０は、電磁弁６０を駆動するための駆動回路を備えており、電磁弁６０に対して駆動信号を出力して電磁弁６０の開閉を制御する。
【００３０】
また、車載ＥＣＵ７０は、操作スイッチ７１と警報ブザー７２とを接続している。操作スイッチ７１は、液化燃料の充填を行うときにオペレータが操作するものであるため、車両の操作しやすい位置に設ければよく、例えば、車両の運転席に設けてもよいし、燃料タンク１１あるいは燃料充填用接続口２１の近くに設けてもよい。
【００３１】
次に、燃料スタンドに設けられる充填装置１００について説明する。尚、本発明は、充填装置に係るものではないため、ここでは、基本的な構成例についての説明に留める。充填装置１００は、液化燃料の貯蔵元となる貯層タンク２００の液相領域ｂと燃料充填用ホース１２０とを連通する燃料供給管１２１と、貯層タンク２００の気相領域ａと気相連通用ホース１３０とを連通する気相連通管１３１とを備える。燃料供給管１２１にはポンプ１２２と流量センサ１２３と電磁弁１２４とが設けられ、気相連通管１３１には電磁弁１３２が設けられる。
【００３２】
充填装置１００は、電子制御装置（以下、スタンドＥＣＵとよぶ）１４０を備えており、図示しない操作器により充填開始操作が行われると、スタンドＥＣＵ１４０がポンプ１２２を駆動するとともに２つの電磁弁１２４，１３２を開弁する。これにより、液化燃料の供給が開始される。また、貯層タンク２００の気相領域ａの内圧が、車両の液化燃料貯留装置１０の気相連通用接続口３１に付与される。また、スタンドＥＣＵ１４０は、流量センサ１２３により検出される流量を積算することにより、液化燃料の供給量（燃料タンク１１への充填量）を逐次計算し、図示しない表示器に計算値（充填量）を表示する。そして、操作器により充填終了操作が行われると、スタンドＥＣＵ１４０は、ポンプ１２２を停止するとともに２つの電磁弁１２４，１３２を閉弁する。
【００３３】
このように、充填装置１００は、単に、オペレータの操作により、車両側に対して貯層タンク２００の液化燃料を圧送するとともに気相領域ａの内圧を付与するだけのものであり、車両とデータ通信を行う構成を全く備えていない。
【００３４】
次に、車両側の液化燃料貯留装置１０の作動について説明する。オペレータは、充填装置１００の燃料充填用ホース１２０の雄カップリング１２０ａを燃料充填用接続口２１に接続し、気相連通用ホース１３０の雄カップリング１３０ａを気相連通用接続口３１に接続し、車両側において開閉弁２５を手動で開弁する。尚、燃料充填用ホース１２０と気相連通用ホース１３０とをツインチューブで構成すれば、一度に、２個所の接続を行うことができる。そして、オペレータは、充填装置１００の操作器を使って充填開始操作を行う。これにより、貯層タンク２００の液相領域ｂと燃料タンク１１とが連通し、ポンプ１２２により貯層タンク２００内の液化燃料が燃料タンク１１内に圧送される。この充填開始操作とあわせて、オペレータは、車両側において、操作スイッチ７１をオン操作する。これにより、車載ＥＣＵ７０は、図２に示す均圧電磁弁制御ルーチンを開始する。
【００３５】
車載ＥＣＵ７０は、まず、ステップＳ１１において、均圧電磁弁６０を開弁する。これにより、燃料タンク１１の気相領域Ａと貯層タンク２００の気相領域ａとが連通する。従って、燃料タンク１１の内圧と貯層タンク２００の内圧が均等になる。このため、液化燃料の充填開始とともに、燃料タンク１１内の液化燃料の液面が上昇しても、燃料タンク１１の気相領域Ａの気体を燃料タンク１１の外に逃がすことができ、燃料タンク１１の内圧の上昇を抑えることができる。従って、ポンプ１２２の吐出圧力を充填するための圧力として有効に利用することができ、高速充填を行うことができる。以下、このような充填方式を、均圧充填と呼ぶ。
【００３６】
続いて、車載ＥＣＵ７０は、ステップＳ１２において、液面センサ５０から出力される液面レベルＬを表す検出信号を読み込み、続く、ステップＳ１３において、圧力センサ６１から出力される圧力Ｐを表す検出信号を読み込む。続いて、ステップＳ１４において、液面センサ５０から出力される検出信号に基づいて、液面レベルＬが第２基準レベルＬ２以上になっているか否かを判断する。充填開始当初は、液面レベルＬは第２基準レベルＬ２に達していない。従って、車載ＥＣＵ７０は、「Ｎｏ」と判定して、その処理をステップＳ１５に進める。
【００３７】
車載ＥＣＵ７０は、ステップＳ１５において、圧力センサ６１から出力される検出信号に基づいて、気相連通外配管３３の漏れチェックを行う。この場合、車載ＥＣＵ７０は、気相連通路３０における圧力Ｐが異常判定基準値Ｐrefよりも低下しているか否かを判断する。気相連通外配管３３に破損等の異常が生じている場合には、燃料タンク１１内の液化燃料がその破損部から漏れてしまう。液化燃料が漏れる場合には、気相連通路３０における圧力が低下する。異常判定基準値Ｐrefは、正常時において圧力センサ６１の検出する圧力Ｐがとりうる想定範囲よりも低い値に設定されている。従って、気相連通外配管３３に異常が生じていなければ、「Ｎｏ」と判定される。
【００３８】
車載ＥＣＵ７０は、こうしたステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。そして、液面レベルＬが第２基準レベルＬ２に到達すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７において、均圧電磁弁６０を閉弁状態に切り替えて本ルーチンを終了する。
【００３９】
この第２基準レベル２は、過充填防止弁４０が閉弁作動する第１基準レベル１よりも低い位置に設定されている。従って、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達しても、そのまま液化燃料の燃料タンク１１への充填は継続される。この場合、燃料タンク１１の気相領域Ａと貯層タンク２００の気相領域ａとの連通が遮断されるため、燃料タンク１１の気相領域Ａは、密閉されることになる。従って、液化燃料の充填が進むにつれて、燃料タンク１１内の圧力が上昇する。このため、液化燃料の充填速度が徐々に低下していく。以下、このような充填方式を、押し込み充填と呼ぶ。
【００４０】
こうした押し込み充填が継続されて、液面レベルが第１基準レベル１に到達すると、過充填防止弁４０が閉弁作動する。これにより、燃料タンク１１への液化燃料の充填が終了する。この過充填防止弁４０が閉弁作動するときにおいては、充填速度がかなり低下している。このため過充填防止弁４０の閉弁作動に伴うウォーターハンマの発生が抑制される。
【００４１】
図３は、液化燃料の充填速度の推移を表す。時刻ｔ０において液化燃料の充填が開始される。充填開始当初は、均圧充填が行われるため、高速充填となる。そして、時刻ｔ１において液面レベルが第２基準レベル２に到達すると、均圧電磁弁６０が閉弁して均圧充填から押し込み充填に切り替わる。これにより、充填速度は、自然に低下していき、液面レベルが第１基準レベル１に達する時点、つまり、過充填防止弁４０が閉弁作動する時刻ｔ２においては、ウォーターハンマの影響が少ない低速度領域Ｚに入るようになる。従って、過充填防止弁４０の閉弁時に、燃料供給路３０の上流側に加わる圧力衝撃が低減されて、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品、例えば、開閉弁２５、逆止弁２６、電磁弁１２４、ポンプ１２２、流量センサ１２３等に悪影響を与えにくくなる。この結果、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品の破損を抑制することができる。
【００４２】
車載ＥＣＵ７０は、均圧充填を行っているときに、ステップＳ１５において、気相連通外配管３３の漏れチェックを行っている。そして、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達する前、つまり、均圧電磁弁６０を閉弁する前に、気相連通外配管３３の異常を検出した場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６において、警報ブザー７２を駆動してオペレータに異常を知らせる。この場合には、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達することを待たずに、即座にステップＳ１７において均圧電磁弁６０を閉弁状態にする。従って、燃料漏れを防止することができる。
【００４３】
尚、従来から、燃料タンクの気相領域と燃料供給元となる貯層タンクの気相領域とを連通して均圧充填を行う液化燃料貯留装置が知られているが、こうした従来の液化燃料貯留装置においては、気相連通路からの燃料漏れを防止するために、燃料タンクの気相領域の出口に過流防止弁を設けている。しかし、過流防止弁は、弁体を開弁方向に付勢するバネ力に打ち勝つ押圧力が弁体に働いたときに閉弁して気相連通路を遮断するものであるためバネ力の設定が難しい。つまり、夏場と冬場とでは、燃料タンク内の温度がかなり異なるため、過流防止弁の上流側と下流側との圧力差が変動する。このため、季節によっては、過流防止弁が過剰に働いてしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、気相連通外配管３３内の圧力異常を検出して均圧電磁弁６０を閉弁するものであるため、そうしたバネ力の設定が必要なく、適切に燃料漏れを防止することができる。
【００４４】
また、過流防止弁が閉弁動作した場合には、オペレータによって弁体を開弁位置に戻すリセット作業が必要であったが、本実施形態においては、そうしたリセット作業も不要となる。
【００４５】
以上説明した本実施形態の液化燃料貯留装置１０によれば、気相連通路３０に設けた均圧電磁弁６０の開閉制御により、充填開始当初は均圧充填（高速充填）を行い、途中から押し込み充填に切り替える。従って、過充填防止弁４０が作動する時点での充填速度を低くすることができウォーターハンマの発生を抑制することができる。この結果、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品の破損を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の液化燃料貯留装置１０においては、充填装置１００とは独立して燃料タンク１１内の圧力調整により充填速度調整を行うことができるため、充填装置１００に対して、液面レベル等の充填量に関するデータを送信する必要がない。このため、液化燃料貯留装置１０と充填装置１００との双方に通信インタフェースを設ける必要が無く、大掛かりなシステムを構成しなくてもよい。また、充填装置１００に、燃料タンク１１への充填速度制御機能を設ける必要も無い。従って、ウォーターハンマを低減するという目的に対して低コストにて実施することができる。また、充填装置１００を選ばないため、汎用性が高いものとなる。このため、液化燃料車両の普及促進を図ることができる。
【００４７】
また、圧力センサ６１により気相連通路３０の異常を検出した場合には、充填方式切替用の均圧電磁弁６０を使って気相連通路を遮断するため、燃料漏れを適切に防止することができ、また、警報ブザー７２の鳴動によりオペレータに異常を知らせることができる。また、従来装置のような過流防止弁のリセット操作が不要となり使い勝手がよい。
【００４８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００４９】
例えば、本実施形態においては、ＤＭＥ燃料に適用した液化燃料貯留装置について説明したが、ＤＭＥ燃料に限らず液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料等、他の液化燃料に適用した液化燃料貯留装置であってもよい。また、本実施形態の液化燃料貯留装置は、車両に搭載されるものであるが、コジェネレーションに使用するエンジンの燃料貯留装置など、施設に設置される液化燃料貯留装置に適用することもできる。この場合は、液化燃料の補給は、タンクローリーなどを利用することになる。
【００５０】
また、本実施形態においては、燃料供給外配管２３に手動式の開閉弁２５を設けているが、この開閉弁２５に代えて電磁弁（充填電磁弁と呼ぶ）を設け、車載ＥＣＵ７０から出力される駆動信号により充填電磁弁を開閉する構成であってもよい。この構成においては、例えば、充填開始を指示する操作スイッチの操作により均圧電磁弁６０とともに充填電磁弁を開弁し、充填終了を指示する別の操作スイッチの操作により充填電磁弁を閉弁するようにすればよい。
【００５１】
また、操作スイッチ７１に代えて、気相連通用接続口３１に気相連通用ホース１３０の先端に設けられた雄カップリング１３０ａが接続されたことを検出する接続検知器６２（図１に破線にて示す）を設け、この接続検知器６２の検知信号Ｓを車載ＥＣＵ７０に入力して、気相連通用接続口３１に雄カップリング１３０ａが接続されたことが検出されたときに、車載ＥＣＵ７０が均圧電磁弁６０を開弁するようにしてもよい。接続検知器６２として、気相連通用接続口３１に雄カップリング１３０ａが接続されたときに接点状態が切り替わるメカスイッチなどを採用すれば簡単に実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…液化燃料貯留装置、１１…燃料タンク、２０…燃料供給路、２１…燃料充填用接続口、２３…燃料供給外配管、２４…燃料供給内配管、２５…開閉弁、２６…逆止弁、３０…気相連通路、３１…気相連通用接続口、３３…気相連通外配管、３４…気相連通内配管、４０…過充填防止弁、５０…液面センサ、６０…電磁弁（均圧電磁弁）、６１…圧力センサ、７０…電子制御装置（車載ＥＣＵ）、１００…充填装置、１２０…燃料充填用ホース、１２０ａ，１３０ａ…雄カップリング、１３０…気相連通用ホース、２００…貯層タンク、Ａ…気相領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化燃料の充填装置に接続され、充填装置から供給される液化燃料を貯留する液化燃料貯留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液化燃料を使用してエンジンを駆動する車両が知られている。液化燃料としては、液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料がよく知られているが、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の代替としてジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと呼ぶ）燃料を使用する車両も知られている。
【０００３】
液化燃料は、一般に、車両のトランクや車体下部に取り付けられたタンク内に充填される。タンク内の液化燃料が少なくなった場合には、燃料スタンドにおいて、車両の燃料供給口に燃料充填用ホースを接続し、スタンドの充填装置から液化燃料をタンクに充填できるようになっている。タンクは、最大充填量が規定されており、この最大充填量を超えないようにするために過充填防止弁を備えている。過充填防止弁は、例えば、タンク内の液化燃料の液面の昇降にあわせて浮動するフロートと、タンク内へ燃料が流入する流入口をフロートの高さ位置に応じて開閉する弁体とを備え、タンク内の液化燃料の液面が最大充填量に相当する設定レベルに達すると自動的に弁体が閉弁するように構成されている。
【０００４】
ＤＭＥ燃料を使用する場合、ＤＭＥ燃料の単位容積当たりの発熱量が軽油に比べて小さいことから、軽油と同程度の時間で燃料補給を完了しようとすると、高速充填する必要がある。この場合、スタンドの充填装置のポンプ能力を増しても、密閉したタンク内の圧力上昇の影響で、あまり充填速度を上げることができない。そこで、特許文献１に提案された液化ガス充填システムにおいては、タンク内の上部空間であって液化燃料が貯留されない気相領域と、燃料供給元となる貯層タンク内の上部空間であって液化燃料が貯留されない気相領域とを連通する配管（以下、均圧用配管と呼ぶ）を設けることによりタンク内の圧力上昇を抑えて高速充填を可能にしている。
【０００５】
しかし、高速充填を行う場合には、ウォーターハンマにより衝撃が発生するという問題が生じる。これは、タンク内の液化燃料の液面が設定レベルに到達して過充填防止弁が閉弁したとき、液化燃料の流れが急に遮断されるため、燃料供給路において圧力衝撃が働くからである。このウォーターハンマによる衝撃ため、液化燃料貯留装置や充填装置における燃料供給路の部品を破損させるおそれがある。
【０００６】
そこで、特許文献１に提案された液化ガス充填システムにおいては、タンク内の液化燃料の液面の高さを検出する液面センサを設け、液面センサで検出された液面検出データを車両の無線機からスタンドの充填装置の無線機に送信し、充填装置側でタンク内の液化燃料の液面の高さを検出できるようなシステムを構成している。そして、充填装置においては、液面検出データに基づいて、タンクの液化燃料の液面が過充填防止弁の作動するレベルよりも低い設定レベルに達したときに、充填装置に設けられた開閉弁を閉弁して均圧用配管による気相領域間の連通を遮断する。これにより、それ以降、タンク内の圧力上昇によって、充填装置から供給される液化燃料の充填圧力とタンク内圧との差が減少して充填流量が減少し、過充填防止弁が作動したときのウォーターハンマが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５５８０９号公報
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のものでは、車両と、燃料スタンドの充填装置とのそれぞれに、無線通信装置を設ける必要がある。従って、車両、充填装置の双方が、そうした通信機能を有するものであれば実施できるものの、何れか一方でも、通信機能を備えていない場合には実施することができない。このため、通信機能を有さない汎用の充填装置を使って燃料補給する場合には、ウォーターハンマが発生して、液化燃料貯留装置や充填装置における燃料供給路の部品を破損させるおそれがある。また、充填装置が、こうした通信による液面検知機能を備えていても、車両側がそれに対応した送信機能を備えていない場合には、やはり、ウォーターハンマを抑制することができない。
【０００９】
従って、特許文献１のものでは、専用の大掛かりなシステムが必要となり汎用性に欠ける。
【００１０】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、専用の大掛かりなシステムを必要とすることなく、簡易な構成でウォーターハンマの発生を抑制することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、液化燃料を貯留するための貯留容器と、充填装置の燃料充填用ホースが着脱可能に接続される充填用接続口と、充填装置の気相連通用ホースが着脱可能に接続される気相連通用接続口と、先端を前記貯留容器内に臨ませて前記貯留容器と前記充填用接続口とを連通し前記液化燃料を前記貯留容器に供給する流路となる燃料供給路と、先端を前記貯留容器内の上部空間であって前記液化燃料が貯留されない気相領域に臨ませて前記気相領域と前記気相連通用接続口とを連通する気相連通路と、前記貯留容器内に臨んで前記燃料供給路の先端側に設けられ、前記貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達しないあいだは開弁状態を維持し、前記充填量が第１基準量に達すると閉弁して前記貯留容器への液化燃料の充填を遮断する過充填防止弁とを備えた液化燃料貯留装置において、
前記気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、前記貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する充填量検出手段と、前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記充填量検出手段により検出された充填量が前記第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は前記電磁弁を開弁状態に維持し、前記充填量が前記第２基準量以上になると前記電磁弁を閉弁状態に切り替える電磁弁制御手段とを備えたことにある。
【００１２】
本発明においては、貯留容器に液化燃料を充填する場合、オペレータが、充填装置の燃料充填用ホースを充填用接続口に接続し、充填装置の気相連通用ホースを気相連通用接続口に接続する。充填装置は、例えば、ポンプを作動させて供給元燃料タンク内の液化燃料を燃料充填用ホースに送り出す。これにより、液化燃料は、燃料供給路を流れて貯留容器に流入する。貯留容器内の上部には液化燃料が貯留されない空間（液化燃料の液面より上部の空間）となる気相領域が形成される。気相領域は、気相連通路を介して気相連通用接続口と連通する。従って、貯留容器の気相領域と、充填装置側の供給元燃料タンクの気相領域とを連通させることができる。このため、液化燃料の充填中においては、貯留容器の圧力上昇を抑えることができ高速充填が可能となる。
【００１３】
貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達すると過充填防止弁が閉弁して貯留容器への液化燃料の充填を遮断するが、高速充填の状態で過充填防止弁が閉弁するとウォーターハンマが発生してしまう。そこで、本発明においては、気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、充填量検出手段と、電磁弁制御手段とを備えている。
【００１４】
充填量検出手段は、貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する。例えば、充填量検出手段は、貯留容器内に充填された液化燃料の液面の高さを検出することにより充填量を検出する。電磁弁制御手段は、充填装置から貯留容器に液化燃料を充填しているときに、充填量検出手段により検出された充填量が第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は電磁弁を開弁状態に維持し、充填量が第２基準量以上になると電磁弁を閉弁状態に切り替える。従って、液化燃料の充填開始当初においては、電磁弁が開弁状態となるため、貯留容器の気相領域と充填装置側の燃料タンクの気相領域との連通により、貯留容器の圧力上昇が抑えられ、高速で液化燃料を充填することができる。そして、貯留容器内の液化燃料の充填量が増加して第２基準量に達すると、電磁弁制御手段は、電磁弁を閉弁状態に切り替える。従って、貯留容器内の気相領域は密閉される。この段階では、まだ過充填防止弁が閉弁動作していないため、液化燃料の充填が継続される。
【００１５】
液化燃料の充填が進むにつれて、貯留容器内の圧力が上昇し、一方で充填装置からの供給圧は一定である。このため、液化燃料の充填速度が徐々に低下する。そして、液化燃料の充填量が第１基準量に達すると過充填防止弁が閉弁して充填が完了する。過充填防止弁が閉弁した時点においては、充填速度が低下しているため、閉弁によるウォーターハンマの発生を抑制することができる。このため、燃料供給路の上流側に伝達される圧力衝撃が抑制され、液化燃料貯留装置や充填装置の部品の破損を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、液化燃料貯留装置側で、充填装置とは独立して貯留容器内の圧力調整による充填速度調整を行うことができるため、充填装置に対して、充填量に関するデータを送信する必要がない。このため、液化燃料貯留装置と充填装置との双方に通信装置を設ける必要が無く、大掛かりなシステムを構成しなくてもよい。従って、低コストにて実施することができる。また、充填装置を選ばないため、汎用性が高いものとなる。
【００１７】
尚、本発明の液化燃料貯留装置は、例えば、車両に搭載することにより、エンジンの燃料貯留装置として利用することができる。また、例えば、コジェネレーションに使用するエンジンの燃料貯留装置として利用することもできる。特に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の代替としてＤＭＥ燃料を使用する場合には、高速充填が必要となるため、本発明は有効なものとなる。
【００１８】
本発明の他の特徴は、前記電磁弁と前記気相連通用接続口との間における前記気相連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、前記充填量にかかわらず前記電磁弁を閉弁状態にする異常時閉弁手段とを備えたことにある。
【００１９】
本発明においては、圧力検出手段が電磁弁と気相連通用接続口との間における気相連通路内の圧力を検出する。気相連通用ホースが気相連通用接続口に接続され、気相領域の圧力が気相連通路内に働いている場合には、所定値以上の圧力を検出することができるが、気相連通路の破損等により気化燃料が気相連通路から漏れている場合には、気相連通路内の圧力が低下する。そこで、異常時閉弁手段は、充填装置から貯留容器に液化燃料を充填しているときに、圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、充填量にかかわらず電磁弁を閉弁状態にする。従って、気相連通路からの燃料漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両に搭載される液化燃料貯留装置、および、燃料スタンドの充填装置の概略構成図である。
【図２】均圧電磁弁制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】充填速度の推移を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態としての車両に搭載される液化燃料貯留装置１０、および、燃料スタンドに設けられる充填装置１００の概略構成図である。
【００２２】
本実施形態の液化燃料貯留装置１０は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンで使用する液化ガス燃料（単に、液化燃料と呼ぶ）を貯留する装置である。本実施形態においては、液化燃料としてＤＭＥ燃料を使用する。液化燃料貯留装置１０は、液化燃料を貯留するための容器となる燃料タンク１１を備えている。燃料タンク１１は、略円筒状に形成され、車両のフレーム等に固定される。車体の側面には、燃料充填用接続口２１と気相連通用接続口３１とが並べて設けられる。燃料充填用接続口２１は、充填装置１００の燃料充填用ホース１２０の先端に設けられた雄カップリング１２０ａと着脱可能に接続される雌カップリングである。また、気相連通用接続口３１は、充填装置１００の気相連通用ホース１３０の先端に設けられた雄カップリング１３０ａと着脱可能に接続される雌カップリングである。尚、燃料充填用接続口２１および気相連通用接続口３１は、それぞれ雄カップリング１２０ａあるいは雄カップリング１３０ａが接続されたとき、内部通路を開き、雄カップリング１２０ａあるいは雄カップリング１３０ａが外されたとき、内部通路を閉じる弁機構（図示略）を備えている。
【００２３】
燃料タンク１１の壁面には、燃料供給管接続部２２と気相連通管接続部３２とが形成されている。燃料供給管接続部２２と燃料充填用接続口２１とは、燃料供給外配管２３により連結される。また、気相連通管接続部３２と気相連通用接続口３１とは、気相連通外配管３３により連結される。燃料タンク１１内においては、燃料供給管接続部２２に燃料供給内配管２４が接続される。燃料供給内配管２４は、中間部で上方向に向けて曲げられて形成されている。これにより、燃料供給外配管２３と燃料供給内配管２４とで、燃料充填用接続口２１から燃料タンク１１内へ液化燃料を供給する燃料供給路２０を形成する。
【００２４】
また、燃料タンク１１内においては、気相連通管接続部３２に気相連通内配管３４が接続される。気相連通内配管３４は、中間部で上方向に向けて曲げられ、その先端が燃料タンク１１の上部空間に臨むように形成されている。これにより、気相連通外配管３３と気相連通内配管３４とで、気相連通用接続口３１と燃料タンク１１内の上部空間とを連通する気相連通路３０を形成する。
【００２５】
燃料供給内配管２４には、その先端に過充填防止弁４０が設けられる。過充填防止弁４０は、液化燃料の充填時において、燃料タンク１１内への過充填を防止するもので、液化燃料の液面の高さにしたがって浮動するフロート４１を備え、フロート４１の動作により図示しないカムを介して弁体を開閉するフロート弁である。この過充填防止弁４０は、液化燃料の液面の高さが第１基準レベルＬ１より低いときに開弁状態となり、液化燃料の液面の高さが第１基準レベルＬ１に達すると閉弁状態となって燃料供給路２０からの燃料供給を遮断する。これにより、満充填量が規定される。本実施形態においては、燃料タンク１１の容量の８５％を満充填としている。従って、燃料タンク１１内には、その上部に、液化燃料が貯留されない空間である気相領域Ａが必ず形成される。気相連通内配管３４は、燃料タンク１１に液化燃料が満充填されている状態においても、その先端が気相領域Ａに臨むように形成されている。
【００２６】
燃料タンク１１には、液化燃料の液面の高さを検出する液面センサ５０が設けられる。液面センサ５０は、例えば、上下方向に延びたガイド軸５１に沿って移動可能なフロート５２を設け、このフロート５２の高さ位置に応じた信号を出力する。本実施形態においては、後述するように、液化燃料の液面の高さが、第２基準レベルＬ２以上であるか否かについての判定ができればよいため、液面の高さを必ずしもリニアに検出する必要は無く、第２基準レベルＬ２に達したときに検出信号が変化するスイッチ形式のものであればよい。この第２基準レベルＬ２は、過充填防止弁４０が閉弁動作する第１基準レベルＬ１よりも低い位置に設定されている。
【００２７】
燃料供給外配管２３には、燃料タンク１１に近い位置（燃料供給管接続部２２）に手動式の開閉弁２５が設けられ、更に、開閉弁２５よりも燃料充填用接続口２１側に、逆止弁２６が開閉弁２５と並べて設けられる。開閉弁２５には図示しないハンドルが設けられており、このハンドルの操作により開弁状態と閉弁状態とが切り替えられるようになっている。逆止弁２６は、燃料タンク１１から燃料充填用接続口２１へ向かう液化燃料の流れを規制（遮断）し、燃料充填用接続口２１から燃料タンク１１へ向かう液化燃料の流れを許容するものである。尚、本実施形態においては、燃料供給外配管２３に開閉弁２５と逆止弁２６とを並設しているが、燃料タンク１１から燃料充填用接続口２１へ向かう液化燃料の流れを遮断可能な弁が設けられていればよいので、逆止弁２６を省略した構成であってもよい。
【００２８】
気相連通外配管３３には、燃料タンク１１に近い位置（気相連通管接続部３２）において電磁弁６０が設けられる。この電磁弁６０は、開弁により燃料タンク１１の内圧と後述する燃料供給元の貯層タンク２００の内圧とを均等にするものであるため、以下、この電磁弁６０を均圧電磁弁６０と呼ぶ。また、気相連通外配管３３には、均圧電磁弁６０よりも気相連通用接続口３１側に圧力センサ６１が設けられる。圧力センサ６１は、気相連通外配管３３内の圧力Ｐに応じた検出信号を出力する。
【００２９】
液化燃料貯留装置１０は、更に、燃料タンク１１内の圧力を調整するための電子制御装置７０を備えている。この電子制御装置７０を、以下、車載ＥＣＵ７０と呼ぶ。車載ＥＣＵ７０は、マイコンにて構成してもよいし、ディスクリート回路等にて構成してもよい。車載ＥＣＵ７０は、車両内の任意の場所に設けることができる。車載ＥＣＵ７０は、液面センサ５０により検出される液面レベルＬを表す液面検出信号と、圧力センサ６１により検出される圧力Ｐを表す圧力検出信号とを入力する。また、車載ＥＣＵ７０は、電磁弁６０を駆動するための駆動回路を備えており、電磁弁６０に対して駆動信号を出力して電磁弁６０の開閉を制御する。
【００３０】
また、車載ＥＣＵ７０は、操作スイッチ７１と警報ブザー７２とを接続している。操作スイッチ７１は、液化燃料の充填を行うときにオペレータが操作するものであるため、車両の操作しやすい位置に設ければよく、例えば、車両の運転席に設けてもよいし、燃料タンク１１あるいは燃料充填用接続口２１の近くに設けてもよい。
【００３１】
次に、燃料スタンドに設けられる充填装置１００について説明する。尚、本発明は、充填装置に係るものではないため、ここでは、基本的な構成例についての説明に留める。充填装置１００は、液化燃料の貯蔵元となる貯層タンク２００の液相領域ｂと燃料充填用ホース１２０とを連通する燃料供給管１２１と、貯層タンク２００の気相領域ａと気相連通用ホース１３０とを連通する気相連通管１３１とを備える。燃料供給管１２１にはポンプ１２２と流量センサ１２３と電磁弁１２４とが設けられ、気相連通管１３１には電磁弁１３２が設けられる。
【００３２】
充填装置１００は、電子制御装置（以下、スタンドＥＣＵとよぶ）１４０を備えており、図示しない操作器により充填開始操作が行われると、スタンドＥＣＵ１４０がポンプ１２２を駆動するとともに２つの電磁弁１２４，１３２を開弁する。これにより、液化燃料の供給が開始される。また、貯層タンク２００の気相領域ａの内圧が、車両の液化燃料貯留装置１０の気相連通用接続口３１に付与される。また、スタンドＥＣＵ１４０は、流量センサ１２３により検出される流量を積算することにより、液化燃料の供給量（燃料タンク１１への充填量）を逐次計算し、図示しない表示器に計算値（充填量）を表示する。そして、操作器により充填終了操作が行われると、スタンドＥＣＵ１４０は、ポンプ１２２を停止するとともに２つの電磁弁１２４，１３２を閉弁する。
【００３３】
このように、充填装置１００は、単に、オペレータの操作により、車両側に対して貯層タンク２００の液化燃料を圧送するとともに気相領域ａの内圧を付与するだけのものであり、車両とデータ通信を行う構成を全く備えていない。
【００３４】
次に、車両側の液化燃料貯留装置１０の作動について説明する。オペレータは、充填装置１００の燃料充填用ホース１２０の雄カップリング１２０ａを燃料充填用接続口２１に接続し、気相連通用ホース１３０の雄カップリング１３０ａを気相連通用接続口３１に接続し、車両側において開閉弁２５を手動で開弁する。尚、燃料充填用ホース１２０と気相連通用ホース１３０とをツインチューブで構成すれば、一度に、２個所の接続を行うことができる。そして、オペレータは、充填装置１００の操作器を使って充填開始操作を行う。これにより、貯層タンク２００の液相領域ｂと燃料タンク１１とが連通し、ポンプ１２２により貯層タンク２００内の液化燃料が燃料タンク１１内に圧送される。この充填開始操作とあわせて、オペレータは、車両側において、操作スイッチ７１をオン操作する。これにより、車載ＥＣＵ７０は、図２に示す均圧電磁弁制御ルーチンを開始する。
【００３５】
車載ＥＣＵ７０は、まず、ステップＳ１１において、均圧電磁弁６０を開弁する。これにより、燃料タンク１１の気相領域Ａと貯層タンク２００の気相領域ａとが連通する。従って、燃料タンク１１の内圧と貯層タンク２００の内圧が均等になる。このため、液化燃料の充填開始とともに、燃料タンク１１内の液化燃料の液面が上昇しても、燃料タンク１１の気相領域Ａの気体を燃料タンク１１の外に逃がすことができ、燃料タンク１１の内圧の上昇を抑えることができる。従って、ポンプ１２２の吐出圧力を充填するための圧力として有効に利用することができ、高速充填を行うことができる。以下、このような充填方式を、均圧充填と呼ぶ。
【００３６】
続いて、車載ＥＣＵ７０は、ステップＳ１２において、液面センサ５０から出力される液面レベルＬを表す検出信号を読み込み、続く、ステップＳ１３において、圧力センサ６１から出力される圧力Ｐを表す検出信号を読み込む。続いて、ステップＳ１４において、液面センサ５０から出力される検出信号に基づいて、液面レベルＬが第２基準レベルＬ２以上になっているか否かを判断する。充填開始当初は、液面レベルＬは第２基準レベルＬ２に達していない。従って、車載ＥＣＵ７０は、「Ｎｏ」と判定して、その処理をステップＳ１５に進める。
【００３７】
車載ＥＣＵ７０は、ステップＳ１５において、圧力センサ６１から出力される検出信号に基づいて、気相連通外配管３３の漏れチェックを行う。この場合、車載ＥＣＵ７０は、気相連通路３０における圧力Ｐが異常判定基準値Ｐrefよりも低下しているか否かを判断する。気相連通外配管３３に破損等の異常が生じている場合には、燃料タンク１１内の液化燃料がその破損部から漏れてしまう。液化燃料が漏れる場合には、気相連通路３０における圧力が低下する。異常判定基準値Ｐrefは、正常時において圧力センサ６１の検出する圧力Ｐがとりうる想定範囲よりも低い値に設定されている。従って、気相連通外配管３３に異常が生じていなければ、「Ｎｏ」と判定される。
【００３８】
車載ＥＣＵ７０は、こうしたステップＳ１２〜Ｓ１５の処理を繰り返す。そして、液面レベルＬが第２基準レベルＬ２に到達すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７において、均圧電磁弁６０を閉弁状態に切り替えて本ルーチンを終了する。
【００３９】
この第２基準レベル２は、過充填防止弁４０が閉弁作動する第１基準レベル１よりも低い位置に設定されている。従って、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達しても、そのまま液化燃料の燃料タンク１１への充填は継続される。この場合、燃料タンク１１の気相領域Ａと貯層タンク２００の気相領域ａとの連通が遮断されるため、燃料タンク１１の気相領域Ａは、密閉されることになる。従って、液化燃料の充填が進むにつれて、燃料タンク１１内の圧力が上昇する。このため、液化燃料の充填速度が徐々に低下していく。以下、このような充填方式を、押し込み充填と呼ぶ。
【００４０】
こうした押し込み充填が継続されて、液面レベルが第１基準レベル１に到達すると、過充填防止弁４０が閉弁作動する。これにより、燃料タンク１１への液化燃料の充填が終了する。この過充填防止弁４０が閉弁作動するときにおいては、充填速度がかなり低下している。このため過充填防止弁４０の閉弁作動に伴うウォーターハンマの発生が抑制される。
【００４１】
図３は、液化燃料の充填速度の推移を表す。時刻ｔ０において液化燃料の充填が開始される。充填開始当初は、均圧充填が行われるため、高速充填となる。そして、時刻ｔ１において液面レベルが第２基準レベル２に到達すると、均圧電磁弁６０が閉弁して均圧充填から押し込み充填に切り替わる。これにより、充填速度は、自然に低下していき、液面レベルが第１基準レベル１に達する時点、つまり、過充填防止弁４０が閉弁作動する時刻ｔ２においては、ウォーターハンマの影響が少ない低速度領域Ｚに入るようになる。従って、過充填防止弁４０の閉弁時に、燃料供給路３０の上流側に加わる圧力衝撃が低減されて、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品、例えば、開閉弁２５、逆止弁２６、電磁弁１２４、ポンプ１２２、流量センサ１２３等に悪影響を与えにくくなる。この結果、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品の破損を抑制することができる。
【００４２】
車載ＥＣＵ７０は、均圧充填を行っているときに、ステップＳ１５において、気相連通外配管３３の漏れチェックを行っている。そして、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達する前、つまり、均圧電磁弁６０を閉弁する前に、気相連通外配管３３の異常を検出した場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６において、警報ブザー７２を駆動してオペレータに異常を知らせる。この場合には、液面レベルＬが第２基準レベル２に到達することを待たずに、即座にステップＳ１７において均圧電磁弁６０を閉弁状態にする。従って、燃料漏れを防止することができる。
【００４３】
尚、従来から、燃料タンクの気相領域と燃料供給元となる貯層タンクの気相領域とを連通して均圧充填を行う液化燃料貯留装置が知られているが、こうした従来の液化燃料貯留装置においては、気相連通路からの燃料漏れを防止するために、燃料タンクの気相領域の出口に過流防止弁を設けている。しかし、過流防止弁は、弁体を開弁方向に付勢するバネ力に打ち勝つ押圧力が弁体に働いたときに閉弁して気相連通路を遮断するものであるためバネ力の設定が難しい。つまり、夏場と冬場とでは、燃料タンク内の温度がかなり異なるため、過流防止弁の上流側と下流側との圧力差が変動する。このため、季節によっては、過流防止弁が過剰に働いてしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、気相連通外配管３３内の圧力異常を検出して均圧電磁弁６０を閉弁するものであるため、そうしたバネ力の設定が必要なく、適切に燃料漏れを防止することができる。
【００４４】
また、過流防止弁が閉弁動作した場合には、オペレータによって弁体を開弁位置に戻すリセット作業が必要であったが、本実施形態においては、そうしたリセット作業も不要となる。
【００４５】
以上説明した本実施形態の液化燃料貯留装置１０によれば、気相連通路３０に設けた均圧電磁弁６０の開閉制御により、充填開始当初は均圧充填（高速充填）を行い、途中から押し込み充填に切り替える。従って、過充填防止弁４０が作動する時点での充填速度を低くすることができウォーターハンマの発生を抑制することができる。この結果、液化燃料貯留装置１０および充填装置１００の部品の破損を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の液化燃料貯留装置１０においては、充填装置１００とは独立して燃料タンク１１内の圧力調整により充填速度調整を行うことができるため、充填装置１００に対して、液面レベル等の充填量に関するデータを送信する必要がない。このため、液化燃料貯留装置１０と充填装置１００との双方に通信インタフェースを設ける必要が無く、大掛かりなシステムを構成しなくてもよい。また、充填装置１００に、燃料タンク１１への充填速度制御機能を設ける必要も無い。従って、ウォーターハンマを低減するという目的に対して低コストにて実施することができる。また、充填装置１００を選ばないため、汎用性が高いものとなる。このため、液化燃料車両の普及促進を図ることができる。
【００４７】
また、圧力センサ６１により気相連通路３０の異常を検出した場合には、充填方式切替用の均圧電磁弁６０を使って気相連通路を遮断するため、燃料漏れを適切に防止することができ、また、警報ブザー７２の鳴動によりオペレータに異常を知らせることができる。また、従来装置のような過流防止弁のリセット操作が不要となり使い勝手がよい。
【００４８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００４９】
例えば、本実施形態においては、ＤＭＥ燃料に適用した液化燃料貯留装置について説明したが、ＤＭＥ燃料に限らず液化石油ガス（ＬＰＧ）燃料等、他の液化燃料に適用した液化燃料貯留装置であってもよい。また、本実施形態の液化燃料貯留装置は、車両に搭載されるものであるが、コジェネレーションに使用するエンジンの燃料貯留装置など、施設に設置される液化燃料貯留装置に適用することもできる。この場合は、液化燃料の補給は、タンクローリーなどを利用することになる。
【００５０】
また、本実施形態においては、燃料供給外配管２３に手動式の開閉弁２５を設けているが、この開閉弁２５に代えて電磁弁（充填電磁弁と呼ぶ）を設け、車載ＥＣＵ７０から出力される駆動信号により充填電磁弁を開閉する構成であってもよい。この構成においては、例えば、充填開始を指示する操作スイッチの操作により均圧電磁弁６０とともに充填電磁弁を開弁し、充填終了を指示する別の操作スイッチの操作により充填電磁弁を閉弁するようにすればよい。
【００５１】
また、操作スイッチ７１に代えて、気相連通用接続口３１に気相連通用ホース１３０の先端に設けられた雄カップリング１３０ａが接続されたことを検出する接続検知器６２（図１に破線にて示す）を設け、この接続検知器６２の検知信号Ｓを車載ＥＣＵ７０に入力して、気相連通用接続口３１に雄カップリング１３０ａが接続されたことが検出されたときに、車載ＥＣＵ７０が均圧電磁弁６０を開弁するようにしてもよい。接続検知器６２として、気相連通用接続口３１に雄カップリング１３０ａが接続されたときに接点状態が切り替わるメカスイッチなどを採用すれば簡単に実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…液化燃料貯留装置、１１…燃料タンク、２０…燃料供給路、２１…燃料充填用接続口、２３…燃料供給外配管、２４…燃料供給内配管、２５…開閉弁、２６…逆止弁、３０…気相連通路、３１…気相連通用接続口、３３…気相連通外配管、３４…気相連通内配管、４０…過充填防止弁、５０…液面センサ、６０…電磁弁（均圧電磁弁）、６１…圧力センサ、７０…電子制御装置（車載ＥＣＵ）、１００…充填装置、１２０…燃料充填用ホース、１２０ａ，１３０ａ…雄カップリング、１３０…気相連通用ホース、２００…貯層タンク、Ａ…気相領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化燃料を貯留するための貯留容器と、
充填装置の燃料充填用ホースが着脱可能に接続される充填用接続口と、
充填装置の気相連通用ホースが着脱可能に接続される気相連通用接続口と、
先端を前記貯留容器内に臨ませて前記貯留容器と前記充填用接続口とを連通し前記液化燃料を前記貯留容器に供給する流路となる燃料供給路と、
先端を前記貯留容器内の上部空間であって前記液化燃料が貯留されない気相領域に臨ませて前記気相領域と前記気相連通用接続口とを連通する気相連通路と、
前記貯留容器内に臨んで前記燃料供給路の先端側に設けられ、前記貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達しないあいだは開弁状態を維持し、前記充填量が第１基準量に達すると閉弁して前記貯留容器への液化燃料の充填を遮断する過充填防止弁と
を備えた液化燃料貯留装置において、
前記気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、
前記貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する充填量検出手段と、
前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記充填量検出手段により検出された充填量が前記第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は前記電磁弁を開弁状態に維持し、前記充填量が前記第２基準量以上になると前記電磁弁を閉弁状態に切り替える電磁弁制御手段と
を備えたことを特徴とする液化燃料貯留装置。
【請求項２】
前記電磁弁と前記気相連通用接続口との間における前記気相連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、前記充填量にかかわらず前記電磁弁を閉弁状態にする異常時閉弁手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の液化燃料貯留装置。
【請求項１】
液化燃料を貯留するための貯留容器と、
充填装置の燃料充填用ホースが着脱可能に接続される充填用接続口と、
充填装置の気相連通用ホースが着脱可能に接続される気相連通用接続口と、
先端を前記貯留容器内に臨ませて前記貯留容器と前記充填用接続口とを連通し前記液化燃料を前記貯留容器に供給する流路となる燃料供給路と、
先端を前記貯留容器内の上部空間であって前記液化燃料が貯留されない気相領域に臨ませて前記気相領域と前記気相連通用接続口とを連通する気相連通路と、
前記貯留容器内に臨んで前記燃料供給路の先端側に設けられ、前記貯留容器内の液化燃料の充填量が第１基準量に達しないあいだは開弁状態を維持し、前記充填量が第１基準量に達すると閉弁して前記貯留容器への液化燃料の充填を遮断する過充填防止弁と
を備えた液化燃料貯留装置において、
前記気相連通路の流路を開閉する電磁弁と、
前記貯留容器内に充填された液化燃料の充填量を検出する充填量検出手段と、
前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記充填量検出手段により検出された充填量が前記第１基準量よりも小さい第２基準量未満となる場合は前記電磁弁を開弁状態に維持し、前記充填量が前記第２基準量以上になると前記電磁弁を閉弁状態に切り替える電磁弁制御手段と
を備えたことを特徴とする液化燃料貯留装置。
【請求項２】
前記電磁弁と前記気相連通用接続口との間における前記気相連通路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記充填装置から前記貯留容器に液化燃料を充填しているときに、前記圧力検出手段により検出された圧力が異常判定基準値よりも低下した場合に、前記充填量にかかわらず前記電磁弁を閉弁状態にする異常時閉弁手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の液化燃料貯留装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２３３４９３（Ｐ２０１２−２３３４９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００４７６（Ｐ２０１１−１００４７６）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【Ｆターム（参考）】
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