特開 2024-158231 水素供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158231

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】水素供給装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 7/04 20060101AFI20241031BHJP

   C01B 3/00 20060101ALI20241031BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F17C7/04

C01B3/00 Z

F02M21/02 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073256

(22)【出願日】2023-04-27

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和５年２月２３日に開催された「富士スピードウェイ公式テスト」にて発表

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 良太

(72)【発明者】

【氏名】和田 浩治

(72)【発明者】

【氏名】松尾 朋幸

(72)【発明者】

【氏名】中野 智洋

【テーマコード（参考）】

3E172

4G140

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA05

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA01

3E172BD03

3E172DA61

3E172EB03

3E172EB10

3E172GA16

3E172GA17

3E172KA03

4G140AB01

(57)【要約】

【課題】熱媒体に液体を用いる気化器において熱媒体の凍結を抑制する。
【解決手段】加熱器２０と、気化器４０と、加熱器２０と気化器４０の間に熱媒体を循環させる循環流路３０と、気化器４０の熱媒体の圧力Ｐ１、Ｐ２と、気化器４０の熱媒体の温度ＴＬと、気化器４０から流出する水素ガスの温度ＴＨが入力される制御部７０と、を含む水素供給装置１００であって、制御部７０は、圧力Ｐ１，Ｐ２と、温度ＴＬと、水素ガスの温度ＴＨに基づいて、水素エンジン１５の出力を制限する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の熱媒体を加熱する加熱器と、
加熱された前記熱媒体により液体水素を気化させて水素ガスとする気化器と、
前記加熱器と前記気化器の間に前記熱媒体を循環させる循環流路と、
前記気化器の前記熱媒体の圧力と、前記気化器の前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度とのいずれか一つ又は複数が入力される制御部と、を含む水素供給装置であって、
前記制御部は、
前記気化器の前記熱媒体の圧力と、前記気化器の前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度のいずれか一つ又は複数に基づいて、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、
を特徴とする水素供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の水素供給装置であって、
前記制御部は、
前記気化器の前記熱媒体の入口圧力と、前記気化器の前記熱媒体の出口圧力とが入力され、
前記入口圧力と前記出口圧力との差圧が所定の圧力閾値以上の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、
を特徴とする水素供給装置。

【請求項3】

請求項１に記載の水素供給装置であって、
前記制御部は、
前記気化器から流出する前記熱媒体の温度が入力され、
前記熱媒体の温度が所定の温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、
を特徴とする水素供給装置。

【請求項4】

請求項１に記載の水素供給装置であって、
前記制御部は、
前記気化器から流出する前記水素ガスの温度が入力され、
前記水素ガスの温度が所定の水素ガス温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、
を特徴とする水素供給装置。

【請求項5】

請求項１に記載の水素供給装置であって、
前記制御部は、
前記気化器の前記熱媒体の入口圧力と、前記気化器の前記熱媒体の出口圧力と、前記気化器から流出する前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度と、が入力され、
前記入口圧力と前記出口圧力との差圧が所定の圧力閾値以上の場合、又は前記熱媒体の温度が所定の温度閾値未満の場合、又は前記水素ガスの温度が所定の水素ガス温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、
を特徴とする水素供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体水素を気化して水素ガスを供給する水素供給装置の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、液体水素とＬＮＧとの熱交換を行う熱交換器において、ＬＮＧの流路の入口と出口の差圧を検出し、差圧が大きい場合にＬＮＧの流路の凍結を検出する技術が開示されている。また、特許文献１には、上記の差圧が大きい場合には、熱交換器をバイパスするバイパス流路に液体水素を通流させ、熱交換器を通流する液体水素の流量を低減することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１０９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、ガソリンに代わって水素ガスを直接燃焼させる水素エンジンを搭載した水素エンジン車両が用いられている。これらの水素エンジン車両では、液体水素を気化器で気化させた水素ガスを水素エンジンに供給する方法が用いられている。気化器は液体水素と熱媒体との熱交換器であり、熱媒体としては凍結しにくいヘリウムガス等の気体が用いられている。しかし、熱媒体として気体を用いた場合、気化器が大型になってしまうという問題があった。このため、熱媒体として水などの液体を用いることが検討されている。しかし、液体の熱媒体を用いると熱媒体の凍結により気化器の熱交換性能が低下し、極低温の水素ガスが水素配管に流入して水素配管が損傷するおそれがある。このため、気化器に液体の熱媒体を用いる場合には熱媒体の凍結を抑制することが必要となる。

【0005】

そこで、本開示の水素供給装置は、熱媒体に液体を用いる気化器において、熱媒体の凍結を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の水素供給装置は、液体の熱媒体を加熱する加熱器と、加熱された前記熱媒体により液体水素を気化させて水素ガスとする気化器と、前記加熱器と前記気化器の間に前記熱媒体を循環させる循環流路と、前記気化器の前記熱媒体の圧力と、前記気化器の前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度とのいずれか一つ又は複数が入力される制御部と、を含む水素供給装置であって、前記制御部は、前記気化器の前記熱媒体の圧力と、前記気化器の前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度のいずれか一つ又は複数に基づいて、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限すること、を特徴とする。

【0007】

これにより、熱媒体に液体を用いた気化器において、熱媒体の凍結を抑制することができる。

【0008】

本開示の水素供給装置において、前記制御部は、前記気化器の前記熱媒体の入口圧力と、前記気化器の前記熱媒体の出口圧力とが入力され、前記入口圧力と前記出口圧力との差圧が所定の圧力閾値以上の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限してもよい。

【0009】

このように、差圧により凍結を検知して動力装置の出力を制限するので、効果的に熱媒体の凍結を抑制することができる。

【0010】

本開示の水素供給装置において、前記制御部は、前記気化器から流出する前記熱媒体の温度が入力され、前記熱媒体の温度が所定の温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限してもよい。

【0011】

このように、気化器から流出する熱媒体の温度により凍結を検出して動力装置の出力を制限するので、効果的に熱媒体の凍結抑制できる。

【0012】

本開示の水素供給装置において、前記制御部は、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度が入力され、前記水素ガスの温度が所定の水素ガス温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限してもよい。

【0013】

このように、気化器から流出する前記水素ガスの温度により動力装置の出力を制限するので、極低温の水素ガスが動力装置に供給されることを効果的に抑制できる。

【0014】

本開示の水素供給装置において、前記制御部は、前記気化器の前記熱媒体の入口圧力と、前記気化器の前記熱媒体の出口圧力と、前記気化器から流出する前記熱媒体の温度と、前記気化器から流出する前記水素ガスの温度と、が入力され、前記入口圧力と前記出口圧力との差圧が所定の圧力閾値以上の場合、又は前記熱媒体の温度が所定の温度閾値未満の場合、又は前記水素ガスの温度が所定の水素ガス温度閾値未満の場合に、前記水素ガスが供給される動力装置の出力を制限してもよい。

【0015】

このように、複数の検出値の中の１つ又は複数の検出値によって動力装置の出力を制限するので、効果的に熱媒体の凍結を抑制できる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の水素供給装置は、熱媒体に液体を用いる気化器において、熱媒体の凍結を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の水素供給装置と、その水素供給装置が搭載された水素エンジン車両の構成を示す系統図である。

【図2】図１に示す水素供給装置の動作を示すフローチャートである。

【図3】図１に示す水素供給装置の他の動作を示すフローチャートである。

【図4】図１に示す水素供給装置の他の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら実施形態の水素供給装置１００について説明する。以下の説明では、水素供給装置１００は、水素エンジン車両２００に搭載される動力装置である水素エンジン１５に水素ガスを供給するものとして説明する。

【0019】

図１に示すように、水素供給装置１００は、熱媒体を加熱して気化器４０に供給する加熱回路１０と、気化器４０で気化した水素ガスを水素エンジン１５に供給する水素回路５０と、制御部７０とを備えている。最初に加熱回路１０について説明する。加熱回路１０は、加熱器２０と、気化器４０と、循環流路３０と、循環ポンプ３４と、で構成される。

【0020】

加熱器２０は、内部に冷却水流路２１と熱媒体流路３１とを備えている。冷却水流路２１は、水素エンジン１５の内部流路１７を通流した温度の高い冷却水が通流する。熱媒体流路３１は、気化器４０のケーシング４１の内部を通流した低温の熱媒体が通流する。加熱器２０は、冷却水流路２１を通流する温度の高い冷却水と低温の熱媒体との間で熱交換を行わせて熱媒体を加熱する。ここで、熱媒体は、液体であり、例えば、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）であってもよい。

【0021】

冷却水流路２１は、冷却水供給管２２と、冷却水戻り管２３によって内部流路１７に接続されている。内部流路１７と、冷却水流路２１と、冷却水供給管２２と、冷却水戻り管２３とは、水素エンジン１５と加熱器２０との間で冷却水を循環させる冷却水循環流路２５を形成する。冷却水循環流路２５は、水素エンジン１５で温度の上昇した冷却水を加熱器２０の冷却水流路２１に循環させる。

【0022】

気化器４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１の内部に収容された水素チューブ４５で構成される。ケーシング４１の内部には、加熱器２０で加熱された温度の高い熱媒体が通流する。水素チューブ４５の内部には低温の液体水素又は水素ガスが通流する。ケーシング４１の内部を通流する熱媒体は水素チューブ４５の外面を流れ、内部の液体水素を加熱、気化して水素ガスとする。

【0023】

循環流路３０は、加熱器２０の熱媒体流路３１と、熱媒体供給管３２と、気化器４０のケーシング４１と、熱媒体戻り管３３とで構成されている。熱媒体供給管３２は、熱媒体流路３１の出口と気化器４０の熱媒体入口４２とを接続する。熱媒体戻り管３３は、気化器４０の熱媒体出口４３と熱媒体流路３１の入口とを接続する。また、熱媒体供給管３２には、循環流路３０に熱媒体を圧送する循環ポンプ３４が設けられている。熱媒体供給管３２の熱媒体入口４２の近傍には、気化器入口熱媒体圧力Ｐ１を検出する入口圧力センサ３５が設けられている。また、熱媒体戻り管３３の熱媒体出口４３の近傍には、気化器出口熱媒体圧力Ｐ２を検出する出口圧力センサ３６と、気化器出口熱媒体温度ＴＬを検出する熱媒体温度センサ３８とが設けられている。

【0024】

循環ポンプ３４で加圧された熱媒体は、熱媒体供給管３２を通って熱媒体入口４２からケーシング４１の内部に流入する。熱媒体は、ケーシング４１の内部で水素チューブ４５の外面を流れ、水素チューブ４５の中を流れる低温の液体水素と熱交換して温度が低下する。温度の低下した熱媒体は、気化器４０の熱媒体出口４３から熱媒体戻り管３３に流出する。熱媒体は、熱媒体戻り管３３から加熱器２０の熱媒体流路３１に流入する。そして、熱媒体流路３１で冷却水流路２１を流れる温度の高い冷却水と熱交換して温度の上昇した熱媒体は熱媒体供給管３２から循環ポンプ３４に還流する。

【0025】

次に、水素回路５０について説明する。水素回路５０は、液体水素タンク５１と、液体水素ポンプ入口管５２と、液体水素ポンプ５３と、液体水素入口管５４と、水素チューブ４５と、水素ガス出口管５６と、減圧弁５７と、水素ガス供給管５９とで構成されている。

【0026】

液体水素タンク５１は内部に低温の液体水素を貯留するタンクである。液体水素ポンプ入口管５２は液体水素タンク５１と液体水素ポンプ５３の吸込口とを接続する。液体水素入口管５４は、液体水素ポンプ５３の吐出口と水素チューブ４５の入口とを接続する。水素ガス出口管５６は、水素チューブ４５の出口と減圧弁５７とを接続する。水素ガス出口管５６には、気化器出口水素ガス温度ＴＨを検出する水素ガス温度センサ５８が取り付けられている。水素ガス供給管５９は、減圧弁５７と水素エンジン１５のインジェクタ１６とを接続する。

【0027】

液体水素タンク５１に貯留された極低温の液体水素は液体水素ポンプ５３によって加圧され、液体水素ポンプ入口管５２から水素チューブ４５の中に流入する。水素チューブ４５の中を流れる液体水素は、水素チューブ４５の外面を通流する温度の高い熱媒体との間で熱交換し、気化して水素ガスとなる。水素チューブ４５の中を流れる水素ガスは、水素チューブ４５の外面を通流する温度の高い熱媒体との間で熱交換し、所定の温度の水素ガスとなって水素チューブ４５の出口から水素ガス出口管５６に流出する。水素ガスは減圧弁５７で水素エンジン１５への供給圧力に減圧された後、水素ガス供給管５９を通って水素エンジン１５のインジェクタ１６に供給される。水素ガスは水素エンジン１５の内部で燃焼して駆動力を発生するとともに、内部流路１７を通流する冷却水の温度を上昇させる。

【0028】

水素エンジン１５は、エンジン制御部６０によって制御される。エンジン制御部６０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ６１と、制御プログラムや制御データが格納されるメモリ６２とを含むコンピュータである。エンジン制御部６０は、インジェクタ１６の開度を調整して水素エンジン１５の出力を調整する。エンジン制御部６０には、水素エンジン車両２００に取り付けられたスタートスイッチ１８が接続されている。エンジン制御部６０は、スタートスイッチ１８がＯＮになると水素エンジン１５を始動させ、スタートスイッチ１８がＯＦＦとなると水素エンジン１５を停止する。また、エンジン制御部６０は、後で説明する制御部７０と通信して情報の授受を行う。エンジン制御部６０は、スタートスイッチ１８のオン／オフ信号を制御部７０に出力する。また、エンジン制御部６０は、制御部７０から水素エンジン出力制限信号と水素エンジン停止信号とを受信する。

【0029】

制御部７０は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ７１と、制御プログラムや制御データを格納するメモリ７２とを備えるコンピュータである。循環ポンプ３４と、液体水素ポンプ５３とは制御部７０に接続されて制御部７０の指令によって動作する。また、入口圧力センサ３５と、出口圧力センサ３６と、熱媒体温度センサ３８、水素ガス温度センサ５８とは制御部７０に接続されている。入口圧力センサ３５が検出した気化器入口熱媒体圧力Ｐ１と、出口圧力センサ３６が検出した気化器出口熱媒体圧力Ｐ２と、熱媒体温度センサ３８が検出した気化器出口熱媒体温度ＴＬと、水素ガス温度センサ５８が検出した気化器出口水素ガス温度ＴＨは、制御部７０に入力される。また、制御部７０は、エンジン制御部６０と情報の授受を行う。制御部７０は、エンジン制御部６０からスタートスイッチ１８のオン／オフ信号を受信する。また、制御部７０は、生成した水素エンジン出力制限信号と水素エンジン停止信号とをエンジン制御部６０に出力する。

【0030】

次に図２を参照して水素供給装置１００の動作について説明する。制御部７０は、図２のステップＳ１０１からＳ１０８の動作を所定の制御タイミングでスタートスイッチ１８がオフとなるまで繰り返して実行する。

【0031】

スタートスイッチ１８がオンになると、水素エンジン１５と水素供給装置１００が始動する。水素供給装置１００の制御部７０は、図２のステップＳ１０１で入口圧力センサ３５によって気化器入口熱媒体圧力Ｐ１を取得する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０２で出口圧力センサ３６によって気化器出口熱媒体圧力Ｐ２を取得する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０３において下記の式１で差圧ΔＰを算出する。
差圧ΔＰ＝Ｐ１－Ｐ２ ・・・・・・・・ （式１）

【0032】

制御部７０は、図２のステップＳ１０４で差圧ΔＰが第１圧力閾値以上かどうか判断する。ここで、第１圧力閾値は、例えば、凍結のない正常状態での循環ポンプ３４のデューティが１００％の際の最大差圧の２倍程度に設定してもよい。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０４でＮＯと判断した場合、つまり、差圧ΔＰが第１圧力閾値未満の場合には、熱媒体の凍結は発生していないと判断して図２のステップＳ１０８に進む。制御部７０は、ステップＳ１０８でエンジン制御部６０からスタートスイッチ１８のオフ信号を受信しているか判断する。制御部７０は、図２のステップＳ１０８でＮＯと判断した場合には、図２のステップＳ１０１に戻ってステップＳ１０１からステップＳ１０４、ステップＳ１０８の動作を繰り返して実行する。一方、制御部７０は、図２のステップＳ１０８でＹＥＳと判断した場合には処理を終了する。

【0033】

また、制御部７０は、図２のステップＳ１０４でＹＥＳと判断した場合には、熱媒体の凍結が始まっていると判断し、図２のステップＳ１０５に進む。

【0034】

制御部７０は、図２のステップＳ１０５で差圧ΔＰが第２圧力閾値以上かどうか判断する。ここで、第２圧力閾値は、例えば、循環流路３０を構成する各流路の最大許容圧力でもよいし、凍結のない正常状態での循環ポンプ３４のデューティが１００％の際の最大差圧の３倍程度に設定してもよい。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合、すなわち、差圧ΔＰが第１圧力閾値以上で第２圧力閾値未満の場合には、凍結が始まっているが熱媒体の流れはあると判断する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合には、図２のステップＳ１０７に進んで、水素エンジン出力制限信号を生成してエンジン制御部６０に出力する。エンジン制御部６０は、制御部７０から水素エンジン出力制限信号を受信したら、水素エンジン１５の出力を所定の出力まで低減する。これにより、気化器４０の水素チューブ４５を通流する液体水素、或いは水素ガスの流量が少なくなる。

【0035】

一方、図２のステップＳ１０５でＹＥＳと判断した場合、すなわち差圧ΔＰが第２圧力閾値以上の場合には、制御部７０は、凍結により循環流路３０のどこかに閉塞が発生していると判断する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０６に進んで水素エンジン停止信号を生成してエンジン制御部６０に出力する。エンジン制御部６０は、制御部７０から水素エンジン停止信号を受信したら、水素エンジン１５を停止する。これにより、気化器４０の水素チューブ４５の中を流れる液体水素或いは水素ガスの流量がゼロとなる。

【0036】

制御部７０は、図２のステップＳ１０６又はステップＳ１０７の動作を実行したら、図２のステップＳ１０８に進む。そして、先に説明したと同様、制御部７０は、図２のステップＳ１０８でＮＯと判断した場合には、図２のステップＳ１０１に戻ってステップＳ１０１からステップＳ１０８の動作を繰り返して実行し、図２のステップＳ１０８でＹＥＳと判断した場合には処理を終了する。

【0037】

以上説明したように、制御部７０は、図２のステップＳ１０１からＳ１０８の動作を所定の制御タイミングでスタートスイッチ１８がオフとなるまで繰り返して実行する。差圧ΔＰが第１圧力閾値未満で、制御部７０が図２のステップＳ１０４でＮＯと判断した場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１０５からステップＳ１０７を実行せず、水素エンジン出力制限信号、水素エンジン停止信号をエンジン制御部６０に出力しない。この場合、水素エンジン１５は出力制限なしで運転される。

【0038】

差圧ΔＰが第１圧力閾値と第２圧力閾値の間で、制御部７０が図２のステップＳ１０４でＹＥＳと判断し、図２のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１０１からステップＳ１０５とステップＳ１０７とを繰り返して実行する。これにより、水素エンジン１５の出力制限状態が保持される。水素エンジン１５の出力制限状態が維持されると、液体水素又は水素ガスの流量が少ない状態が維持されるので、凍結が解消され、差圧ΔＰが低下してくる。そして、差圧ΔＰが第１圧力閾値未満まで低下し、制御部７０が図２のステップＳ１０４でＮＯと判断した場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１０５、ステップＳ１０７を実行せず、水素エンジン出力制限信号をエンジン制御部６０に出力しなくなる。エンジン制御部６０は、制御部７０から水素エンジン出力制限信号の入力がなくなると、水素エンジン１５の出力制限を解除して、水素エンジン１５を通常の出力に戻す。

【0039】

同様に、差圧ΔＰが第２圧力閾値以上で、制御部７０が図２のステップＳ１０４でＹＥＳと判断し、図２のステップＳ１０５でＹＥＳと判断した場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１０１からステップＳ１０６を繰り返して実行する。これにより、水素エンジン１５の停止状態が保持される。水素エンジン１５の停止状態が維持されると、液体水素又は水素ガスの流量がゼロの状態が維持されるので、凍結が解消され、差圧ΔＰが低下してくる。そして、差圧ΔＰが第２圧力閾値未満となって、制御部７０が図２のステップＳ１０５でＮＯと判断した場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１０６を実行せず、図２のステップＳ１０７を実行して水素エンジン出力制限信号を出力する。エンジン制御部６０は、制御部７０から水素エンジン出力制限信号が入力されると水素エンジン１５を始動して出力制限運転を行う。そして、先に説明したと同様、凍結が解消され、差圧ΔＰが第１圧力閾値未満まで低下し、制御部７０が図２のステップＳ１０４でＮＯと判断した場合には、制御部７０は、水素エンジン出力制限信号をエンジン制御部６０に出力しなくなり、エンジン制御部６０は、水素エンジン１５の出力制限を解除して、水素エンジン１５を通常の出力に戻す。

【0040】

このように、制御部７０は、気化器入口熱媒体圧力Ｐ１と気化器出口熱媒体圧力Ｐ２の差圧ΔＰが所定の圧力閾値以上の場合に、水素エンジン１５の出力を制限、又は水素エンジン１５を停止するので、液体の熱媒体の凍結を効果的に抑制できる。また、気化器４０から極低温の水素ガスが流出することを抑制し、水素ガス出口管５６、減圧弁５７、水素ガス供給管５９のシール部材が損傷することを抑制できる。

【0041】

次に、図３を参照しながら水素供給装置１００の他の動作について説明する。先に図２を参照して説明したと同様の動作については簡単に説明する。図３に示す他の動作は、図２に示す動作が差圧ΔＰに基づいて水素エンジン１５の出力制限、停止を判断したのに代えて、気化器出口熱媒体温度ＴＬに基づいて水素エンジン１５の出力制限、停止を判断する。

【0042】

制御部７０は、図３のステップＳ２０１で熱媒体温度センサ３８から気化器出口熱媒体温度ＴＬを取得する。そして、制御部７０は、図３のステップＳ２０２で気化器出口熱媒体温度ＴＬが第１温度閾値未満かどうか判断する。第１温度閾値は、水素チューブ４５の外面で熱媒体の凍結が始まったことを示す温度であり、例えば、熱媒体の凍結温度（－ＴＡ（℃））の１／４程度（－ＴＡ／４（℃））に設定してもよいし、試験等により値を決定してもよい。

【0043】

制御部７０は、図３のステップＳ２０２でＮＯと判断した場合には、水素エンジン出力制限信号、水素エンジン停止信号の出力を行わずに図３のステップＳ２０６に進み、図３のステップＳ２０６でＹＥＳと判断するまで、図３のステップＳ２０１、ステップＳ２０２、ステップＳ２０６を繰り返し実行する。

【0044】

制御部７０は、図３のステップＳ２０２でＹＥＳと判断した場合、すなわち、気化器出口熱媒体温度ＴＬが第１温度閾値未満となったら、図３のステップＳ２０３に進んで、気化器出口熱媒体温度ＴＬが第２温度閾値未満かどうかを判断する。ここで、第２温度閾値は、水素チューブ４５の外面で熱媒体が凍結し、気化器４０から流出する水素ガスの温度が水素ガス出口管５６、減圧弁５７、水素ガス供給管５９に用いられているシール部材の使用下限温度まで低下すると推定される温度である。例えば、シール部材の使用下限温度（－ＴＢ（℃））の１／２程度（－ＴＢ／２（℃））に設定してもよいし、試験等により値を決定してもよい。

【0045】

制御部７０は、図３のステップＳ２０３でＮＯと判断した場合には図３のステップＳ２０５に進んで水素エンジン出力制限信号を生成してエンジン制御部６０に出力する。また、図３のステップＳ２０３でＹＥＳと判断した場合には、図３のステップＳ２０４に進んで水素エンジン停止信号を生成してエンジン制御部６０に出力する。

【0046】

制御部７０は、図３のステップＳ２０４又はステップＳ２０５を実行したらステップＳ２０６に進む。制御部７０は、図３のステップＳ２０６でＮＯと判断した場合には、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０６でＹＥＳと判断した場合には、動作を終了する。

【0047】

制御部７０は、図３のステップＳ２０１からＳ２０６の動作を所定の制御タイミングでスタートスイッチ１８がオフとなるまで繰り返して実行する。これにより、制御部７０は、気化器出口熱媒体温度ＴＬが第１温度閾値未満で第２温度閾値以上の場合には、水素エンジン１５の出力を制限した状態を保持し、気化器出口熱媒体温度ＴＬが第２温度閾値未満の場合には、水素エンジン１５の停止状態を保持する。これにより、水素供給装置１００は、液体の熱媒体の凍結を効果的に抑制できる。また、気化器４０から極低温の水素ガスが流出することを抑制し、水素ガス出口管５６、減圧弁５７、水素ガス供給管５９のシール部材が損傷することを抑制できる。

【0048】

次に図４を参照して水素供給装置１００の他の動作について説明する。図４に示す動作は、図２を参照して説明した動作の気化器出口熱媒体温度ＴＬに代えて、気化器出口水素ガス温度ＴＨに基づいて水素エンジン１５の停止、或いは出力制限を行うものである。制御部７０が図４のステップＳ３０１で水素ガス温度センサ５８によって気化器出口水素ガス温度ＴＨを取得し、図４のステップＳ３０２、ステップＳ３０３で気化器出口水素ガス温度ＴＨと第１水素ガス温度閾値、第２水素ガス温度閾値との比較に基づいて水素エンジン１５の停止、出力制限を行うこと以外は、先に図３を参照して説明した動作と同様である。

【0049】

ここで、第１水素ガス温度閾値は、第１温度閾値と同様、水素チューブ４５の外面で熱媒体の凍結が始まったと推定される水素ガスの温度であり、例えば、熱媒体の凍結温度（－ＴＡ（℃））の１／４程度（－ＴＡ／４（℃））に設定してもよいし、試験等により値を決定してもよい。また、第２水素ガス温度閾値は、第２温度閾値と同様、水素ガスの温度が水素ガス出口管５６等に用いられているシール部材の使用下限温度まで低下すると推定される温度である。例えば、シール部材の使用下限温度（－ＴＢ（℃））の１／２程度（－ＴＢ／２（℃））に設定してもよいし、試験等により値を決定してもよい。

【0050】

図４に示す動作は、図３に示す動作と同様、液体の熱媒体の凍結を効果的に抑制できるとともに、極低温のガスが気化器４０から流出することによる水素ガス出口管５６等に用いられているシール部材が損傷することを抑制できる。

【0051】

以上の説明では、制御部７０は、図２、図３、図４を参照して説明した各動作を行うこととして説明したがこれに限らない。制御部７０は、図２、図３、図４を参照して説明した３つの動作を同時に行い、いずれか一つの動作において、水素エンジン出力制限信号、或いは水素エンジン停止信号が生成された場合には、その信号をエンジン制御部６０に出力して水素エンジン１５を出力制限、或いは停止させるようにしてもよい。このように、複数の検出値の中の１つ又は複数の検出値によって水素エンジン１５の出力制限、停止を行うので、効果的に熱媒体の凍結を抑制できる。

【0052】

また、以上の説明では、水素供給装置１００は水素エンジン車両２００の水素エンジン１５に水素ガスを供給するものとして説明したがこれに限定されない。例えば、車両に搭載された燃料電池に水素ガスを供給するものでもよい。この場合、燃料電池から電力の供給を受けるモータの出力を制限、或いはモータを停止することにより、熱媒体の凍結を抑制してもよい。この場合、燃料電池とモータとは車両の動力装置を構成する。

【符号の説明】

【0053】

１０ 加熱回路、１５ 水素エンジン、１６ インジェクタ、１７ 内部流路、１８ スタートスイッチ、２０ 加熱器、２１ 冷却水流路、２２ 冷却水供給管、２３ 冷却水戻り管、２５ 冷却水循環流路、３０ 循環流路、３１ 熱媒体流路、３２ 熱媒体供給管、３３ 熱媒体戻り管、３４ 循環ポンプ、３５ 入口圧力センサ、３６ 出口圧力センサ、３８ 熱媒体温度センサ、４０ 気化器、４１ ケーシング、４２ 熱媒体入口、４３ 熱媒体出口、４５ 水素チューブ、５０ 水素回路、５１ 液体水素タンク、５２ 液体水素ポンプ入口管、５３ 液体水素ポンプ、５４ 液体水素入口管、５６ 水素ガス出口管、５７ 減圧弁、５８ 水素ガス温度センサ、５９ 水素ガス供給管、６０ エンジン制御部、６１、７１ ＣＰＵ、６２、７２ メモリ、７０ 制御部、１００ 水素供給装置、２００ 水素エンジン車両。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】