特許 7535212 燃料ガス供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】燃料ガス供給装置

(51)【国際特許分類】

   F23K 5/00 20060101AFI20240807BHJP

   F23N 1/00 20060101ALI20240807BHJP

   G05D 7/06 20060101ALI20240807BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20240807BHJP

   H01M 8/0438 20160101ALI20240807BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

F23K5/00 301D

F23N1/00 103Z

G05D7/06 B

H01M8/04 N

H01M8/0438

H01M8/04746

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024539009

(86)(22)【出願日】2024-02-15

(86)【国際出願番号】 JP2024005168

【審査請求日】2024-06-26

(31)【優先権主張番号】P 2023029217

(32)【優先日】2023-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390003665

【氏名又は名称】株式会社日進製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】松本 輝正

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 照章

(72)【発明者】

【氏名】能勢 明宏

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３１５８５６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１１８２９０４６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１４６９５９２０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００３－１００３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公平０１－０３７２６５（ＪＰ，Ｙ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｋ ５／００

Ｆ２３Ｎ １／００

Ｇ０５Ｄ ７／０６

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／０４３８

Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスを貯蔵するタンクから供給される燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する少なくとも１つの減圧弁と、
前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択することにより前記燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する供給量調整ユニットと、
前記タンク内の前記燃料ガスの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記供給量調整ユニットは、複数種類の前記燃料供給路の中から選択する少なくとも１つの燃料供給路を繰り返し変更するとともに、前記圧力センサから入力される検出信号に基づいて、前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態を維持する状態維持時間を変化させることにより、前記燃料ガスの平均供給量が予め設定された目標供給量で維持されるように調整し、
前記供給量調整ユニットは、
前記タンク内の前記燃料ガスの圧力と、前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態それぞれにおける前記供給量と、の相関を示すルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、
前記圧力センサから入力される検出信号に基づいて、前記タンク内の前記燃料ガスの圧力を特定し、前記ルックアップテーブルを参照して、特定した前記燃料ガスの圧力に対応する前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態における前記供給量を特定し、特定した前記供給量と、前記少なくとも１つの燃料供給路を繰り返し変更する際の予め設定された切り替え周期と、から、前記平均供給量が前記目標供給量となるときの前記状態維持時間を算出し、算出した前記状態維持時間だけ前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態が維持されるように制御する供給量調整部と、を有する、
燃料ガス供給装置。

【請求項2】

前記供給量調整部は、前記目標供給量の時間変化に応じて、前記状態維持時間を変化させることにより、前記平均供給量を変化させる、
請求項１に記載の燃料ガス供給装置。

【請求項3】

前記供給量調整ユニットは、更に、前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択した状態と、下流側への燃料供給を遮断した状態と、を繰り返し交互に発生させることにより前記燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する、
請求項１または２に記載の燃料ガス供給装置。

【請求項4】

燃料ガスを貯蔵するタンクから供給される燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する少なくとも１つの減圧弁と、
前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択することにより前記燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する供給量調整ユニットと、を備え、
前記供給量調整ユニットは、互いにオリフィス径が異なる２種類のオリフィスの両方を経由する第１燃料供給路のみが選択された第１状態と、前記２種類のオリフィスのうちオリフィス径が小さい一方のオリフィスを迂回し、他方のオリフィスのみを経由する第２燃料供給路と、前記第１燃料供給路と、の両方が選択された第２状態と、のいずれかに切り替える、
燃料ガス供給装置。

【請求項5】

底部で前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に連通するとともに内側壁で前記オリフィスが設けられた第２オリフィス部材に連通する第１凹部が形成された本体部を更に備え、
前記供給量調整ユニットは、柱状であり先端部に第２凹部が形成されるとともに、前記第２凹部の内側から外側壁に連通するように前記オリフィスが穿設され、前記第１凹部内において摺動自在に嵌入された第１オリフィス部材と、
前記第１オリフィス部材を駆動する駆動部と、を有し、
前記駆動部は、前記第１凹部内における前記第１オリフィス部材の位置を変化させることにより、前記第１状態と前記第２状態とのいずれかに切り替わるように前記第１オリフィス部材を駆動する、
請求項４に記載の燃料ガス供給装置。

【請求項6】

前記供給量調整ユニットは、更に、前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択した状態と、下流側への燃料供給を遮断した状態と、をとりうる、
請求項４または５に記載の燃料ガス供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料ガス供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料ガスを高圧で貯蔵するタンクと、基準圧に基づいてタンクの供給口から供給されて燃料供給流路を流れる燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁と、減圧弁の下流に設けられ、燃料供給流路の断面積を変化させることによって燃料ガスの供給量を制御する電気式圧力調整弁と、を備える燃料ガス供給システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、減圧弁は、ダイヤフラム式の減圧弁であり、内部に弁体とダイヤフラムとによって分離された大気圧導入室と水素供給路とが形成されており、大気圧導入室の大気圧と水素供給路の燃料ガスの圧力とが釣り合った状態となっている。そして、コンプレッサから大気圧導入室に供給される空気圧を、燃料ガスの流量が増加する場合と減少する場合とで一定となるように制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１４９３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された燃料ガス供給システムでは、減圧弁の圧力変化を抑制して燃料ガスの平均供給量を一定で維持するために、コンプレッサを含む空気供給手段が必要となるため、その分、燃料ガス供給システム全体が大型化してしまう虞がある。この場合、例えば小型無人飛行体のような小型移動手段に搭載すると、小型移動手段全体の重量が大きくなってしまい、燃費が低下してしまう虞もある。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることができる燃料ガス供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る燃料ガス供給装置は、
燃料ガスを貯蔵するタンクから供給される燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する少なくとも１つの減圧弁と、
前記少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択することにより前記燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する供給量調整ユニットと、
前記タンク内の前記燃料ガスの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記供給量調整ユニットは、複数種類の前記燃料供給路の中から選択する少なくとも１つの燃料供給路を繰り返し変更するとともに、前記圧力センサから入力される検出信号に基づいて、前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態を維持する状態維持時間を変化させることにより、前記燃料ガスの平均供給量が予め設定された目標供給量で維持されるように調整し、
前記供給量調整ユニットは、
前記タンク内の前記燃料ガスの圧力と、前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態それぞれにおける前記供給量と、の相関を示すルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、
前記圧力センサから入力される検出信号に基づいて、前記タンク内の前記燃料ガスの圧力を特定し、前記ルックアップテーブルを参照して、特定した前記燃料ガスの圧力に対応する前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態における前記供給量を特定し、特定した前記供給量と、前記少なくとも１つの燃料供給路を繰り返し変更する際の予め設定された切り替え周期と、から、前記平均供給量が前記目標供給量となるときの前記状態維持時間を算出し、算出した前記状態維持時間だけ前記少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態が維持されるように制御する供給量調整部と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、供給量調整ユニットが、少なくとも１つの減圧弁の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択することにより燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する。これにより、燃料ガスの圧力変動を抑制するための機構が不要となるので、その分、燃料ガス供給装置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係る燃料ガス供給装置の構成図である。

【図2】実施の形態に係る燃料ガス供給装置の斜視図である。

【図3】実施の形態に係る燃料ガス供給装置の側面図である。

【図4A】実施の形態に係る燃料ガス供給装置の図２のＡ－Ａ線での断面矢視図である。

【図4B】実施の形態に係る燃料ガス供給装置の図２および図３のＢ－Ｂ線での断面矢視図である。

【図5A】実施の形態に係る燃料ガス供給装置が第１状態にある場合の図２のＡ－Ａ線での断面矢視図である。

【図5B】実施の形態に係る燃料ガス供給装置が第１状態にある場合の図３および図４ＡのＣ－Ｃ線での断面矢視図である。

【図6A】実施の形態に係る燃料ガス供給装置が第２状態にある場合の図２のＡ－Ａ線での断面矢視図である。

【図6B】実施の形態に係る燃料ガス供給装置が第２状態にある場合の図３および図４ＡのＣ－Ｃ線での断面矢視図である。

【図7】実施の形態に係る燃料ガス供給装置のルックアップテーブルが記憶する相関情報が示す相関関係を示す図である。

【図8A】実施の形態に係る燃料ガス供給装置から供給される燃料ガスの供給量の推移を示し、単位周期当たりの第２状態で維持される時間がｄＴ１＿１の場合を示す図である。

【図8B】実施の形態に係る燃料ガス供給装置から供給される燃料ガスの供給量の推移を示し、単位周期当たりの第２状態で維持される時間がｄＴ１＿１よりも長いｄＴ１＿２である場合を示す図である。

【図9A】変形例に係る燃料ガス供給装置が第１状態にある場合の断面図である。

【図9B】変形例に係る燃料ガス供給装置が第２状態にある場合の断面図である。

【図10A】変形例に係る燃料ガス供給装置が第１状態にある場合の断面図である。

【図10B】変形例に係る燃料ガス供給装置が第２状態にある場合の断面図である。

【図11】変形例に係る燃料ガス供給装置の構成図である。

【図12】変形例に係る燃料ガス供給装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態に係る燃料ガス供給装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る燃料ガス供給装置は、燃料ガスを貯蔵するタンクから供給される燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する減圧弁と、減圧弁の下流側に形成される、互いにオリフィス径が異なる複数種類のオリフィス部材のうちの少なくとも１つを経由する複数種類の燃料供給路の中から１つの燃料供給路を選択することにより燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する供給量調整ユニットと、を備える。

【0010】

本実施の形態に係る燃料ガス供給システムは、図１に示すように、燃料ガスを貯蔵するタンク１と、タンク１に貯蔵された燃料ガスを、例えば燃料電池のような発電装置へ供給する燃料ガス供給装置２と、を備える。タンク１は、燃料ガスとして例えば水素を貯蔵する。

【0011】

燃料ガス供給装置２は、タンク１から供給される燃料ガスの燃料供給路Ｌ１に介挿された遮断弁２１と、遮断弁２１の下流側に設けられた減圧弁２２と、減圧弁２２の下流側に設けられ発電装置との接続口２５へ供給する燃料ガスの流量を調節する供給量調整ユニット３と、を備える。また、燃料ガス供給装置２は、遮断弁２１を遮断した状態で燃料ガスをタンク１に充填するための燃料充填部４１と、タンク１の内圧が予め設定された基準値を超えた場合に開放さる安全弁４２と、タンク１の内圧を計測する圧力センサ２６とを備える。燃料充填部４１は、燃料ガスのタンク１への充填時においてタンク１に充填された燃料ガスの逆流を防止するための逆止弁４１１を有する。更に、燃料ガス供給装置２は、遮断弁２１の上流側に他のタンク（図示せず）を並列に接続する際に使用される接続ポート４４と、減圧弁２２の下流側の圧力が予め設定された基準圧力を超えた場合に開放される安全弁４３と、を備える。

【0012】

燃料ガス供給装置２は、図２に示すように、本体部３１と、有底円筒状であり本体部３１の＋Ｚ方向側を覆うように本体部３１に取り付けられるカバー３２と、本体部３１から－Ｚ方向へ突出しタンク１の口金部分に固定される固定部３３と、を備える。また、本体部３１の－Ｙ方向側には、枠状であり内側に後述の駆動部２７が配置された状態で駆動部２７を保持する駆動部保持部３５が突設されている。更に、図３に示すように、本体部３１の－Ｘ方向側には、筒状であり本体部３１と連続一体に形成されるとともに、内側に供給量調整ユニット３の後述のオリフィス部材２３２が嵌入されるオリフィス部材保持部３４が設けられている。オリフィス部材２３２の－Ｘ方向側に接続口２５が配設されている。また、本体部３１の－Ｘ方向側におけるオリフィス部材保持部３４の＋Ｙ方向側において、Ｚ軸方向に並ぶように安全弁４２、４３が配設されている。

【0013】

遮断弁２１は、図４Ａに示すように、円筒状であり筒軸方向における＋Ｙ方向側の端部が本体部３１の＋Ｙ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ａに嵌入されたシリンダ２１１と、シリンダ２１１の内側に配置された弁体２１２と、弁体２１２の＋Ｙ方向側の端部に設けられた操作ノブ２１３と、を有する。また、遮断弁２１は、シリンダ２１１の外壁に形成された溝２１１ａに嵌入され本体部３１の凹部３１ａの内壁に圧接するＯリング２１４を有する。

【0014】

減圧弁２２は、円筒状であり筒軸方向における－Ｚ方向側の端部が本体部３１に形成された凹部３１ｂに嵌入されたシリンダ２２１と、弁体２２２と、弁体２２２を＋Ｚ方向側へ付勢する付勢部材２２３と、を有する。弁体２２２は、円筒状であり－Ｚ方向側の端部がシリンダ２２１の内側に挿入された主部２２２１と、円板状であり主部２２２１の＋Ｚ方向側の端部から主部２２２１の径方向に延出した外鍔部２２２２と、を有する。また、減圧弁２２は、弁体２２２の外鍔部２２２２の周面に形成された溝２２２２ａに嵌入されカバー３２の内壁に当接するＯリング２２４と、弁体２２２の主部２２２１の－Ｚ方向側の端部の外壁に形成された溝２２２１ａに嵌入されシリンダ２２１の内壁に圧接するＯリング２２５と、シリンダ２２１の－Ｚ方向側の端部の外壁に形成された溝２２１ａに嵌入され本体部３１に形成された凹部３１ｂの内壁に圧接するＯリング２２６と、を有する。そして、主部２２２１の内側と外鍔部２２２２の＋Ｚ方向側とカバー３２の内壁との間に形成される領域Ｓ２２１には、燃料ガスが導入され、カバー３２の内壁と外鍔部２２２２の－Ｚ方向側と主部２２２１の外壁と本体部３１の＋Ｚ方向側との間に形成される領域Ｓ２２２には空気が導入される。そして、付勢部材２２３の付勢力と領域Ｓ２２１に導入された燃料ガスの圧力とに基づいて、弁体２２２の位置が定まる。減圧弁２２は、遮断弁２１が開放されると、タンク１から固定部３３および本体部３１の内側に形成された燃料供給路Ｌ１と、本体部３１内部において遮断弁２１から減圧弁２２に連通する燃料供給路Ｌ２と、を流れる燃料ガスを予め設定された圧力に減圧して、減圧弁２２の下流側の燃料供給路Ｌ３へ供給する。

【0015】

圧力センサ２６は、例えばダイヤフラム式の圧力センサであり、－Ｙ方向側の端部が本体部３１の－Ｙ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｃに嵌入されており、燃料供給路Ｌ１に連通する分岐流路Ｌ１１を介して燃料供給路Ｌ１に存在する燃料ガスの圧力を検出する。そして、圧力センサ２６は、検出した燃料ガスの圧力を示す検出信号を制御ユニット２８へ出力する。

【0016】

燃料充填部４１は、図４Ｂに示すように、円筒状であり筒軸方向における＋Ｘ方向側の端部が本体部３１の＋Ｘ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｄに嵌入された充填部本体４１２を有し、充填部本体４１２の内側に逆止弁４１１が配設されている。充填部本体４１２の－Ｘ方向側の端部は、本体部３１の内部に形成された分岐流路Ｌ１２を介して燃料供給路Ｌ１に連通している。また、燃料充填部４１は、充填部本体４１２の－Ｘ方向側の端部の外壁に形成された溝４１２ｂに嵌入され本体部３１に形成された凹部３１ｄの内壁に圧接するＯリング４１３を有する。安全弁４２は、本体部３１における、Ｘ軸方向で燃料充填部４１と燃料供給路Ｌ１を挟んで対向する位置に配置され、－Ｘ方向側の端部が本体部３１の－Ｘ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｅに嵌入されている。安全弁４２の＋Ｘ方向側の端部は、本体部３１の内部に形成された分岐流路Ｌ１３を介して燃料供給路Ｌ１に連通している。安全弁４３は、本体部３１における安全弁４２の＋Ｚ方向側に配置され、－Ｘ方向側の端部が本体部３１の－Ｘ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｆに嵌入されている。安全弁４３の＋Ｘ方向側の端部は、減圧弁２２における本体部３１の内部に形成された燃料供給路Ｌ３に連通する領域に連通している。

【0017】

図１に戻って、供給量調整ユニット３は、複数種類の燃料供給路の中から選択する少なくとも１つの燃料供給路を繰り返し変更する。具体的には、供給量調整ユニット３は、減圧弁２２の下流側に形成される、互いにオリフィス径が異なる２種類のオリフィス２４１、２４２のうちの少なくとも１つを経由する２種類の燃料供給路の中から少なくとも１つの燃料供給路を選択することにより燃料供給路Ｌ３からの燃料ガスの供給量を調整する。供給量調整ユニット３は、オリフィス２４１が形成されたオリフィス部材２３１と、オリフィス２４２が形成されたオリフィス部材２３２と、オリフィス部材２３１を駆動する駆動部２７と、駆動部２７を制御する制御ユニット２８と、を有する。駆動部２７は、オリフィス部材２３１を駆動することにより、矢印ＡＲ１に示すように、オリフィス２４１、２４２の両方を経由する燃料供給路のみが選択された第１状態と、オリフィス２４１を迂回しオリフィス２４２のみを経由する燃料供給路とオリフィス２４１、２４２の両方を経由する燃料供給路との両方が選択された第２状態と、のいずれかに切り替える。

【0018】

オリフィス部材２３１は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、柱状であり－Ｙ方向側の端部が本体部３１の－Ｙ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｇに、Ｙ軸方向において摺動自在に嵌入されている。この凹部３１ｇは、底部で減圧弁２２の下流側に連通するとともに内側壁でオリフィス２４２が設けられたオリフィス部材２３２に連通している。オリフィス部材２３１の＋Ｙ方向側の端部には、凹部２３１ａが形成されている。また、オリフィス部材２３１の＋Ｙ方向側の端部には、凹部２３１ａの内側から外壁に連通するようにオリフィス２４１が穿設されている。また、オリフィス部材２３１の＋Ｙ方向側の端部の外壁には、溝２３１ｂが形成されており、溝２３１ｂには、シリコーンゴムのような弾性材料から環状に形成され凹部３１ｇの内壁に弾接する封止部材２３３が嵌入されている。駆動部２７は、＋Ｙ方向側の端部がオリフィス部材２３１に連結されたシャフト２７２と、シャフト２７２をＹ軸方向に沿って駆動するアクチュエータ２７１と、を有する。オリフィス部材２３２は、円筒状であり＋Ｘ方向側の端部がオリフィス部材保持部３４の＋Ｘ方向側に露出した状態でオリフィス部材保持部３４に形成された凹部３４ａに嵌入されている。オリフィス部材２３２の－Ｘ方向側の端部の内側にはオリフィス２４２が形成されている。また、オリフィス部材２３２の－Ｘ方向側の端部の外壁に形成された溝２３２ａには、凹部３４ａの内壁に圧接するＯリング２３４が嵌入されている。

【0019】

そして、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、オリフィス部材２３１が、その＋Ｙ方向側の端部が本体部３１の凹部３１ｇの底部に当接した第１位置Ｐｏｓ１にある状態では、破線矢印で示すように、オリフィス２４１、２４２の両方を経由する燃料供給路ＰＡＳＳ１のみが選択された第１状態となる。ここで、駆動部２７が、図６Ａおよび図６Ｂの矢印ＡＲ２に示すように、オリフィス部材２３１を第１位置Ｐｏｓ１からその－Ｙ方向側の第２位置Ｐｏｓ２へ移動させると、オリフィス部材２３１の＋Ｙ方向側の端部が本体部３１の凹部３１ｇの底部から離間した状態となる。この場合、オリフィス２４１を迂回しオリフィス２４２のみを経由する燃料供給路ＰＡＳＳ２と、オリフィス２４１、２４２の両方を経由する燃料供給路ＰＡＳＳ１と、の両方が選択された第２状態となる。この第２状態の場合、接続口２５へ供給される燃料ガスの供給量は、第１状態の場合に比べて増加する。このように、駆動部２７は、凹部３１ｇ内におけるオリフィス部材２３１の位置を変化させることにより、接続口２５に燃料供給路Ｌ４を介して供給される燃料ガスの供給量を変化させる。

【0020】

制御ユニット２８は、接続口２５へ供給される燃料ガスの供給量を調整する供給量調整部２８１と、ルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部２８２と、を有する。制御ユニット２８は、例えばメモリを備えたマイクロコンピュータである。ルックアップテーブル記憶部２８２が記憶するルックアップテーブルは、例えば図７に示すように、圧力センサ２６で検出されるタンク１の燃料ガスの圧力Ｐｒと、前述の第１状態、第２状態それぞれにおける接続口２５へ供給される燃料ガスの供給量Ｆ０、Ｆ１との相関関係を示す情報を記憶している。図７に示す例では、第１状態、第２状態それぞれにおける供給量Ｆ０、Ｆ１は、タンク１の圧力Ｐｒが満タン時の圧力Ｐｒ＿０であるとき、最大供給量Ｆ０＿０、Ｆ１＿０となり、圧力Ｐｒが減少するにつれて漸減していくことを示している。

【0021】

供給量調整ユニット３は、圧力センサ２６から入力される検出信号に基づいて、少なくとも１つの燃料供給路を選択した状態を維持する状態維持時間を変化させることにより、燃料ガスの平均供給量が予め設定された目標供給量で維持されるように調整する。具体的には、供給量調整部２８１は、圧力センサ２６から入力される検出信号に基づいて、前述の第１状態と第２状態とを繰り返し交互に発生させて、燃料ガスの平均供給量が予め設定された目標供給量で維持されるように調整する。具体的には、供給量調整部２８１は、圧力センサ２６から入力される検出信号に基づいて、本体部３１の凹部３１ｇ内におけるオリフィス部材２３１の位置を繰り返し変化させるように駆動部２７を制御する。これにより、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、接続口２５へ供給される燃料ガスの供給量Ｆが、前述の第１状態における供給量Ｆ０と、第２状態における供給量Ｆ１と、に経時的に交互に変化する。そして、供給量調整部２８１は、接続口２５へ供給される燃料ガスの供給量Ｆを時間平均した平均供給量が目標供給量となるように駆動部２７を制御する。ここで平均供給量は、下記式（１）の関係式で表される。

【0022】

【数1】

【0023】

ここで、Ｆａｖｅは平均供給量を示し、Ｆ０は、前述の第１状態における供給量を示し、Ｆ１は、前述の第２状態における供給量を示す。また、ｄＴ１は、第２状態を維持している第２状態維持時間を示し、ｄＴ２は、第１状態と第２状態との切り替えを行う切り替え周期を示す。ここで、供給量調整部２８１は、圧力センサ２６から入力される検出信号に基づいて、タンク１の圧力を特定し、ルックアップテーブル記憶部２８２が記憶するルックアップテーブルを参照して、特定した圧力に対応する各供給量Ｆ０、Ｆ１を特定する。次に、供給量調整部２８１は、前述の式（１）で表される関係式を用いて、特定した各供給量Ｆ０、Ｆ１と、予め設定された切り替え周期と、から、平均供給量が目標供給量となるときの第２状態維持時間を算出する。そして、供給量調整部２８１は、算出した第２状態維持時間だけ第２状態が維持されるように駆動部２７を制御する。供給量調整部２８１は、例えば図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第２状態維持時間を時間ｄＴ１＿１或いは時間ｄＴ１＿１よりも長い時間ｄＴ１＿２に切り替えることにより、接続口２５へ供給される燃料ガスの平均供給量をＦａｖｅ１またはＦａｖｅ１よりも多いＦａｖｅ２に切り替える。また、供給量調整部２８１は、前述の目標供給量が経時的に変化する場合、当該目標供給量の時間変化に応じて、第２状態維持時間を変化させることにより、接続口２５へ供給される燃料ガスの平均供給量を変化させる。

【0024】

以上説明したように、本実施の形態に係る燃料ガス供給装置２によれば、供給量調整ユニット３が、減圧弁２２の下流側に形成される、互いにオリフィス径が異なる複数種類のオリフィス２４１、２４２のうちの少なくとも１つを経由する２種類の燃料供給路ＰＡＳＳ１、ＰＡＳＳ２の中から少なくとも１つの燃料供給路ＰＡＳＳ１、ＰＡＳＳ２を選択することにより燃料供給路ＰＡＳＳ１、ＰＡＳＳ２からの燃料ガスの供給量を調整する。これにより、燃料ガスの圧力変動を抑制するための機構が不要となるので、その分、燃料ガス供給装置２全体の小型化を図ることができる。

【0025】

また、本実施の形態に係る燃料ガス供給装置２は、底部で減圧弁２２の下流側に連通するとともに内側壁でオリフィス２４２が設けられたオリフィス部材２３２に連通する凹部３１ｇが形成された本体部３１を備える。また、供給量調整ユニット３は、柱状であり＋Ｙ方向側の端部に凹部２３１ａが形成されるとともに、凹部２３１ａの内側から外側壁に連通するオリフィス２４１が穿設され、凹部３１ｇ内において摺動自在に嵌入されたオリフィス部材２３１と、オリフィス部材２３１を駆動する駆動部２７と、を有する。そして、供給量調整ユニット３は、駆動部２７によりオリフィス部材２３１を駆動して、凹部３１ｇ内におけるオリフィス部材２３１の位置を変化させることにより、オリフィス２４１、２４２の両方を経由する燃料供給路のみが選択された第１状態と、オリフィス２４１を迂回し、オリフィス２４２のみを経由する燃料供給路ＰＡＳＳ２と燃料供給路ＰＡＳＳ１との両方が選択された第２状態と、のいずれかに切り替える。これにより、供給量調整ユニット３の構成の簡素化並びに小型化を図ることができる。

【0026】

更に、オリフィス部材２３１は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、柱状であり－Ｙ方向側の端部が本体部３１の－Ｙ方向側に露出した状態で本体部３１に形成された凹部３１ｇに、Ｙ軸方向において摺動自在に嵌入されている。

【0027】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば供給量調整ユニットが、減圧弁２２の下流側に形成される、互いにオリフィス径が異なる３種類以上のオリフィスのうちの少なくとも１つを経由する３種類以上の燃料供給路の中から少なくとも１つの燃料供給路を選択することにより燃料ガスの供給量を調整するものであってもよい。

【0028】

実施の形態において、例えば図９Ａに示すように、供給量調整ユニットが、燃料供給路Ｌ３から流入する燃料ガスを下流側へ流出させる供給路中継部材２２３１と、供給路中継部材２２３１を駆動する駆動部２０２７と、を有するものであってもよい。供給路中継部材２２３１は、柱状であり側壁に溝２２３１ａが形成されるとともに、燃料供給路Ｌ３から溝２２３１ａに流入する燃料ガスを下流側へ流出させる。また、この供給路中継部材２２３１は、燃料ガス供給装置の本体部２０３１に形成された凹部２０３１ｇに、その中心軸方向において摺動自在に嵌入されている。また、供給路中継部材２２３１の側壁におけるその中心軸方向における溝２２３１ａの両側には、複数の溝２２３１ｂが形成されており、各溝２２３１ｂには、弾性材料から環状に形成され凹部２０３１ｇの内壁に弾接する封止部材２２３３が嵌入されている。駆動部２０２７は、供給路中継２２３１に連結されたシャフト２２７２と、シャフト２２７２を供給路中継部材２２３１の中心軸方向に沿って駆動するアクチュエータ２２７１と、を有する。

【0029】

また、本体部２０３１における凹部２０３１ｇと燃料供給路Ｌ４との間には、断面積が互いに異なる２つのオリフィス２２４１、２２４２が形成されている。オリフィス２２４１、２２４２は、例えば断面円形状であり、オリフィス２２４１の内径Ｄ１が、オリフィス２２４２の内径Ｄ２よりも小さくなっている。図９Ａでは、破線矢印に示すように、燃料供給路Ｌ３から供給路中継部材２２３１の溝２２３１ａに流入した燃料ガスがオリフィス２２４１のみを経由して燃料供給路Ｌ４へ至る状態となっている。そして、燃料供給装置の駆動部２０２７が、図９Ｂに示すように供給路中継部材２２３１を矢印ＡＲ３に示すように移動させると、破線矢印で示すように、燃料供給路Ｌ３から供給路中継部材２２３１の溝２２３１ａに流入した燃料ガスがオリフィス２２４２のみを経由して燃料供給路Ｌ４へ至る状態に切り替わる。

【0030】

或いは、図１０Ａに示すように、燃料ガス供給装置の本体部３０３１における凹部３０３１ｇと燃料供給路Ｌ４との間に、２つのオリフィス３２４１、３２４２が形成されており、供給路中継部２２３１が、その溝２２３１ａが２つのオリフィス３２４１、３２４２のいずれか一方のみに対向する位置または２つのオリフィス３２４１、３２４２の両方に対向する位置のいずれかに配置されるものであってもよい。図１０Ａでは、破線矢印に示すように、燃料供給路Ｌ３から供給路中継部材２２３１の溝２２３１ａに流入した燃料ガスがオリフィス３２４１のみを経由して燃料供給路Ｌ４へ至る状態となっている。そして、燃料供給装置の駆動部３０２７が、図１０Ｂに示すように供給路中継部材２２３１を矢印ＡＲ４に示すように移動させると、破線矢印で示すように、燃料供給路Ｌ３から供給路中継部材２２３１の溝２２３１ａに流入した燃料ガスがオリフィス３２４１、３２４２の両方を経由して燃料供給路Ｌ４へ至る状態に切り替わる。

【0031】

実施の形態において、供給量調整ユニットが、更に、減圧弁２２の下流側に形成される少なくとも１つのオリフィスを経由する燃料供給路を選択した状態と、下流側への燃料供給を遮断した状態と、を繰り返し交互に発生させることにより燃料供給路Ｌ３からの燃料ガスの供給量を調整するものであってもよい。即ち、実施の形態で説明した第１状態における燃料ガスの供給量が０に設定されるものであってもよい。この場合、供給量調整ユニットが、オリフィス部材２３１の代わりに、オリフィス部材２３１についてオリフィス２４１を無くした構造を有し燃料ガスの下流側への流出を遮断する遮断部材（図示せず）を備える構成とすればよい。

【0032】

実施の形態において、例えば図１１に示す燃料ガス供給装置３００２のように、タンク１から供給される燃料ガスの燃料供給路Ｌ１に介挿された遮断弁２１の下流側に互いに直列に接続された２つの減圧弁３０２２を備えるものであってもよい。ここで、互いに直列に接続された減圧弁３０２２の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。或いは、例えば図１２に示す燃料ガス供給装置４００２のように、タンク１から供給される燃料ガスの燃料供給路Ｌ１に介挿された遮断弁２１の下流側に互いに並列に接続された２つの減圧弁４０２２を備えるものであってもよい。ここで、互いに並列に接続された減圧弁４０２２の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。或いは、並列に接続された複数の減圧弁４０２２から構成される少なくとも１つの組と、少なくとも１つの減圧弁３０２２とが互いに直列に接続された構成であってもよい。

【0033】

以上、本発明の実施の形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

【0034】

本出願は、２０２３年２月２８日に出願された日本国特許出願特願２０２３－０２９２１７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２３－０２９２１７号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明は、例えば小型移動手段に搭載される燃料電池へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置として好適である。

【符号の説明】

【0036】

１：タンク、２，３００２，４００２：燃料ガス供給装置、３：供給量調整ユニット、２１：遮断弁、２２，３０２２，４０２２：減圧弁、２５：接続口、２６：圧力センサ、２７，２０２７：駆動部、２８：制御ユニット、３１：本体部、３１ａ,３１ｂ,３１ｃ,３１ｄ,３１ｅ,３１ｆ,３１ｇ,３４ａ,２３１ａ，２０３１ｇ，３０３１ｇ：凹部、３２：カバー、３３：固定部、３４：オリフィス部材保持部、３５：駆動部保持部、４１：燃料充填部、４２,４３：安全弁、４４：接続ポート、２１１,２２１：シリンダ、２１１ａ,２２１ａ,２３１ｂ,２３２ａ,４１２ａ,２２２１ａ,２２２２ａ，２２３１ａ，２２３１ｂ：溝、２１２,２２２：弁体、２１３：操作ノブ、２１４,２２４,２２５,２２６,２３４,４１３：Ｏリング、２２３：付勢部材、２３１,２３２：オリフィス部材、２３３，２２３３：封止部材、２４１,２４２，２２４１，２２４２，３２４１，３２４２：オリフィス、２７１，２２７１：アクチュエータ、２７２，２２７２：シャフト、２８１：供給量調整部、２８２：ルックアップテーブル記憶部、４１１：逆止弁、４１２：充填部本体、２２２１：主部、２２２２：外鍔部、２２３１：供給路中継部材、Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３：燃料供給路、Ｌ１１,Ｌ１２,Ｌ１３：分岐流路、ＰＡＳＳ１,ＰＡＳＳ２：燃料供給路、Ｓ２２１,Ｓ２２２：領域

【要約】

燃料ガス供給装置（２）は、燃料ガスを貯蔵するタンク（１）から供給される燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する減圧弁（２２）と、減圧弁（２２）の下流側に形成される、互いにオリフィス径が異なる２つのオリフィス（２４１、２４２）のうちの少なくとも１つを経由する燃料供給路を選択することにより燃料供給路からの燃料ガスの供給量を調整する供給量調整ユニット（３）と、を備える。この燃料ガス供給装置（２）によれば、燃料ガスの圧力変動を抑制するための機構が不要となるので、その分、燃料ガス供給装置（２）全体の小型化を図ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】