JP2017067240A - 液化ガス燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】使用可能残量の低減と、強度の確保とを両立可能な液化ガス燃料タンクの提供。【解決手段】液化ガス燃料タンク１００は、車両に搭載されている。液化ガス燃料タンク１００に貯留された液化ガス燃料は、フィードポンプ１０の作動によって吸込口６０から吸い込まれ、外部の高圧燃料系９０等へ供給される。液化ガス燃料タンク１００は、タンク区画壁２１及び内部区画壁３１を備えている。タンク区画壁２１は、主貯留空間２５を区画している。主貯留空間２５には、タンク区画壁２１による圧力の付与により、液化されたガス燃料が貯留される。内部区画壁３１は、主貯留空間２５の一部を収集空間３６として区画することで、吸込口６０の周囲に液化ガス燃料を留めさせる。さらに内部区画壁３１は、タンク区画壁２１と接合されることで当該タンク区画壁２１を補強している。【選択図】図１

Description

本発明は、液化されたガス燃料を貯留する液化ガス燃料タンクに関する。

従来、例えば特許文献１には、車両に搭載され、ジメチルエーテル（Dimethyl Ether，ＤＭＥ）のような液化ガス燃料をディーゼルエンジンに供給する燃料供給装置が開示されている。この燃料供給装置は、液化ガス燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクに貯留された液化ガス燃料を吸い込むフィードポンプとを備えている。

ここで一般に、液化ガス燃料のエネルギー密度は、液体燃料のエネルギー密度よりも低い。故に、特許文献１の燃料供給装置は、車両の航続距離が短くならないように、二つの燃料タンクを備えている。こうした構成により、燃料供給装置では、液化ガス燃料を貯留する貯留空間の容量が確保されている。

特許第４８６２７５０号公報

さて、特許文献１に開示の燃料供給装置のように二つの燃料タンクを備える構成では、それぞれの燃料タンク内に燃料がある程度残っている段階で、外部への燃料の供給は継続不可能になる。故に、燃料供給を継続できる最少のタンク残量（以下、使用可能残量）の低減は、困難であった。そのため、一つの燃料タンクについて、例えば大型化又は形状の工夫等により、貯留空間の容量を確保することが望まれた。しかし、燃料タンクに対して大型化や形状変更を試みた場合、液化ガス燃料の圧力に耐えるだけの強度の獲得が困難となり得た。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、使用可能残量の低減と、強度の確保とを両立可能な液化ガス燃料タンクを供給することにある。

上記目的を達成するため、開示された一つの発明は、車両に搭載され、燃料ポンプ（１０，４１０）の作動によって吸込口（６０，４６０）から吸い込まれた液化ガス燃料が外部（９０）へ供給される液化ガス燃料タンクであって、圧力の付与によって液化されたガス燃料を貯留する主貯留空間（２５，３２５）、を区画するタンク区画壁（２１，３２１）と、主貯留空間の一部を収集空間（３６，２３６，３３６）として区画することで吸込口の周囲に液化ガス燃料を留めさせ、且つ、タンク区画壁と接合されることで当該タンク区画壁を補強する内部区画壁（３１，２３１，３３１）と、を備える液化ガス燃料タンクとする。

この発明では、収集空間によって液化ガス燃料が吸込口の周囲に留まるようになる。故に、収集空間が区画されない場合と比較して、燃料ポンプは、主貯留空間に残留する液化ガス燃料が少なくなるまで、吸込口からの液化ガス燃料の吸込みを継続できる。その結果、使用可能残量の低減が可能になる。

加えて、収集空間を区画する内部区画壁は、タンク区画壁と接合されており、タンク区画壁を補強している。故に、タンク区画壁は、液化ガス燃料の圧力に耐えるだけの強度を確実に獲得し得る。以上によれば、使用可能残量の低減と強度の確保とを両立する液化ガス燃料タンクが実現可能となる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の第一実施形態による液化ガス燃料タンクの全体構成を、高圧燃料系等と共に示す図である。 内部区画壁の構造を示す図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 内部区画壁の構造を模式的に示す斜視図である。 戻り移送ポンプ及び充填移送ポンプに用いられているエジェクタの構造及び原理を説明するための図である。 第二実施形態による内部区画壁の構造を模式的に示す斜視図である。 第三実施形態による内部区画壁の構造を模式的に示す斜視図である。 フィードポンプが液化ガス燃料タンクの外に設けられた第一実施形態の変形例を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す本発明の第一実施形態による液化ガス燃料タンク１００は、高圧燃料系９０及び内燃機関と共に車両に搭載されている。液化ガス燃料タンク１００は、燃料として、ジメチルエーテル（Dimethyl Ether，ＤＭＥ）を貯留している。高圧燃料系９０は、サプライポンプ、コモンレール、及びインジェクタ等によって構成されており、液化ガス燃料タンク１００貯留されているＤＭＥ燃料を昇圧して、内燃機関に供給する。内燃機関は、高圧燃料系９０から供給されたＤＭＥ燃料を燃焼させることで、車両を動かす動力を出力する。

液化ガス燃料タンク１００には、フィード配管１１、オーバーフロー配管１２、戻り配管９１、及びフィードポンプ１０が組み付けられている。フィード配管１１、オーバーフロー配管１２、及び戻り配管９１は、ＤＭＥ燃料を流通させる燃料流路を形成している。これらの配管は、ポリエステル又はアラミド等により補強されたゴム製のホース材、及び湾曲させた金属製の管状部材等によって形成されている。

フィード配管１１は、フィードポンプ１０と高圧燃料系９０とを繋いでいる。フィード配管１１は、液化ガス燃料タンク１００に貯留されたＤＭＥ燃料を、フィードポンプ１０から高圧燃料系９０に流通させる低圧燃料流路を形成している。オーバーフロー配管１２は、フィードポンプ１０から排出される余剰燃料を、液化ガス燃料タンク１００内に還流させるオーバーフロー流路を形成している。

戻り配管９１は、高圧燃料系９０と液化ガス燃料タンク１００とを繋いでいる。戻り配管９１は、高圧燃料系９０に供給されたＤＭＥ燃料のうちで内燃機関において使用されなかった一部（以下、戻り燃料）を、液化ガス燃料タンク１００に還流させる高圧リターン流路を形成している。戻り配管９１には、逆流防止弁９２が設けられている。逆流防止弁９２は、液化ガス燃料タンク１００から高圧燃料系９０へと向かう戻り燃料の流れを遮断する。

フィードポンプ１０は、液化ガス燃料タンク１００内に収容されるインタンク型の電動ポンプである。フィードポンプ１０の作動によれば、液化ガス燃料タンク１００内のＤＭＥ燃料がフィード配管１１を通じて高圧燃料系９０に圧送される。詳記すると、フィードポンプ１０には、ＤＭＥ燃料を吸い込む吸込口６０が設けられている。フィードポンプ１０は、電動モータの動力を用いて、主貯留空間２５に貯留されたＤＭＥ燃料を吸込口６０から吸い込む。フィードポンプ１０は、ＤＭＥ燃料にフィード圧力（例えば３ＭＰａ程度）を加えて高圧燃料系９０へ向けて吐出する。フィードポンプ１０には、吐出圧の上限を制御するプレッシャーレギュレータが設けられている。プレッシャーレギュレータの開弁によれば、余剰燃料がオーバーフロー配管１２に排出される。

次に液化ガス燃料タンク１００の構成を、図１〜図３に基づき説明する。液化ガス燃料タンク１００は、メインタンク２０、サブタンク３０、戻り移送ポンプ４０、充填移送ポンプ５０等によって構成されている。

メインタンク２０は、タンク区画壁２１及び炭素繊維強化層２７等によって構成されている。メインタンク２０には、充填バルブ１４、安全弁１５、及び戻りバルブ９３が設けられている。

タンク区画壁２１は、鉄等の金属によって形成されている。タンク区画壁２１は、周壁部２２及び一対の塞壁部２３，２４を有している。周壁部２２は、金属の板材を曲げる加工により、サブタンク３０の周囲を囲む楕円筒状に形成されている。周壁部２２の横断面は、楕円形状である。液化ガス燃料タンク１００は、周壁部２２の長軸（長手）方向を重力方向に沿わせた姿勢であって、周壁部２２の軸方向を前後方向に沿わせた姿勢にて、貨物自動車等のメインフレーム等に固定されている。

塞壁部２３，２４は、円板状の金属の板材を凹状に窪ませることにより、椀形に形成されている。塞壁部２３，２４は、周壁部２２の軸方向の両端にそれぞれ接合されており、これら両端を閉塞させている。周壁部２２及び一対の塞壁部２３，２４により、ＤＭＥ燃料を貯留する繭型の主貯留空間２５が区画される。主貯留空間２５は、常温で気体となるＤＭＥに、その燃料蒸気圧に応じた圧力を付与し、液化された状態のＤＭＥ燃料を貯留している。

炭素繊維強化層２７は、炭素繊維とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等とを組み合わせることによって形成されている。炭素繊維は、糸状又は織物状とされ、タンク区画壁２１の外表面に貼り付けられる。熱硬化性樹脂は、炭素繊維の隙間に浸透した状態で硬化することにより、炭素繊維強化層２７を形成している。炭素繊維強化層２７は、タンク区画壁２１を外側から覆うことで、このタンク区画壁２１を外側から補強している。

充填バルブ１４は、塞壁部２４の中央に配置されている。充填バルブ１４は、給油時に開弁されることにより、給油器から主貯留空間２５へのＤＭＥ燃料の流通を許容する。安全弁１５は、塞壁部２４において、充填バルブ１４に隣接して設けられている。安全弁１５は、主貯留空間２５の圧力が所定の上限圧力を超えた場合に開弁する。戻りバルブ９３は、塞壁部２３の中央に配置されている。戻りバルブ９３は、通常は開弁状態とされており、逆流防止弁９２を流通した戻り燃料の主貯留空間２５への流入を許容する。

サブタンク３０は、内部区画壁３１等によって形成されている。内部区画壁３１は、タンク区画壁２１と同様に金属の板材によって形成されており、主貯留空間２５の一部を収集空間３６として区画している。収集空間３６には、フィードポンプ１０が収容されている。内部区画壁３１は、桶状壁部３２及び複数の補強板３３を有している。加えて内部区画壁３１には、複数の連通孔３７及び複数の逆止弁３８が設けられている。

桶状壁部３２は、吸込口６０の周囲を囲む深底の桶状に形成されている。桶状壁部３２は、サブタンク３０として機能する円柱状の収集空間３６を形成している。収集空間３６の軸方向は、周壁部２２の長軸方向に沿っており、液化ガス燃料タンク１００が車載された状態では、概ね重力方向に沿っている。収集空間３６は、吸込口６０の周囲にＤＭＥ燃料を留めさせることで、車両が傾いた場合や遠心力が作用した場合でも、吸込口６０がＤＭＥ燃料に浸った状態を維持させる。収集空間３６は、周壁部２２の軸方向の中央に形成されている。

補強板３３は、桶状壁部３２とタンク区画壁２１との間に配置された板状の部材である。各補強板３３は、それぞれ桶状壁部３２とタンク区画壁２１との隙間形状に対応した外形形状であって、円弧の両端を直線で結んだ外形形状とされている。補強板３３の端面は、タンク区画壁２１及び桶状壁部３２と溶接等によって強固に接合されている。補強板３３がタンク区画壁２１及び桶状壁部３２と接合されることで、内部区画壁３１は、タンク区画壁２１を内側から補強する。即ち、内部区画壁３１は、ＤＭＥ燃料の圧力によって外側へ押し広げられるタンク区画壁２１に、内側へ引き戻す力を作用させることができる。

連通孔３７は、桶状壁部３２及び補強板３３を板厚方向に貫通する貫通孔である。桶状壁部３２には、補強板３３を挟んだ両側に連通孔３７が一つずつ形成されている。桶状壁部３２の連通孔３７は、収集空間３６の内外を連通させており、桶状壁部３２の高さ方向において中央よりも上方に形成されている。各補強板３３には、連通孔３７が一つずつ形成されている。補強板３３の連通孔３７は、補強板３３によって仕切られた主貯留空間２５の二つの領域を互いに連通させている。

逆止弁３８は、桶状壁部３２の底部近傍に二つ設けられている。二つの逆止弁３８は、周方向において、互いに１８０°程度離れた位置であって、補強板３３から９０°程度ずれた位置に設けられている。逆止弁３８は、一方向の燃料の流れのみを許容する。即ち、逆止弁３８は、収集空間３６の外から収集空間３６へのＤＭＥ燃料の流入を許容する一方で、収集空間３６からのＤＭＥ燃料の流出を遮断する。逆止弁３８の機能により、収集空間３６の液面高さは、収集空間３６の外の液面高さ以上に維持される。

戻り移送ポンプ４０は、主貯留空間２５のうちで収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料を、収集空間３６へ移送する移送部である。戻り移送ポンプ４０は、補強板３３によって区切られた主貯留空間２５の二つの領域のうち、塞壁部２３側に位置する領域に収容されている。戻り移送ポンプ４０は、戻り燃料導管４６、戻り吸込管４７、及びエジェクタ４１等によって構成されている。

戻り燃料導管４６及び戻り吸込管４７は、ゴム製のホース材或いは金属製又は樹脂製のパイプ材によって形成されている。戻り燃料導管４６は、戻りバルブ９３とエジェクタ４１とを繋ぐ部材と、エジェクタ４１と収集空間３６とを繋ぐ部材とによって構成されている。戻り燃料導管４６は、戻り配管９１によって主貯留空間２５に還流される戻り燃料を、収集空間３６に流通させる流路を形成している。戻り吸込管４７は、エジェクタ４１から重力方向に延伸している。戻り吸込管４７の一端は、収集空間３６の外において、タンク区画壁２１の底面近傍に位置し、ＤＭＥ燃料の吸込みが可能なように開放されている。戻り吸込管４７は、主貯留空間２５のうちで、収集空間３６の外に貯留されているＤＭＥ燃料を、エジェクタ４１に流通させる。

エジェクタ４１は、戻り燃料導管４６の中間に設けられており、戻り吸込管４７と接続されている。エジェクタ４１は、戻り燃料導管４６における戻り燃料の流れにより、収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料を汲み上げる。戻り吸込管４７を通じてエジェクタ４１に汲み上げられた収集空間３６の外のＤＭＥ燃料は、戻り燃料と共に収集空間３６に供給される。

充填移送ポンプ５０は、主貯留空間２５のうちで収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料を、収集空間へ移送する移送部である。戻り移送ポンプ４０は、補強板３３によって区切られた主貯留空間２５の二つの領域のうち、塞壁部２４側に位置する領域に収容されており、収集空間３６を挟んで充填移送ポンプ５０の反対側に位置している。充填移送ポンプ５０は、充填導管５６、充填吸込管５７、及びエジェクタ５１等によって構成されている。

充填導管５６及び充填吸込管５７は、ゴム製のホース材或いは金属製又は樹脂製のパイプ材によって形成されている。充填導管５６は、充填バルブ１４及びオーバーフロー配管１２とエジェクタ５１とを繋ぐ部材、並びにエジェクタ５１と収集空間３６とを繋ぐ部材によって構成されている。充填導管５６は、フィードポンプ１０の作動時において、オーバーフロー配管１２によって還流される余剰燃料を、収集空間３６に流通させる流路を形成している。

加えて充填導管５６は、給油時において、給油器によって主貯留空間２５に充填されるＤＭＥ燃料を、収集空間３６に流通させる流路を形成している。充填吸込管５７は、エジェクタ５１から重力方向に延伸している。充填吸込管５７の一端は、収集空間３６の外において、タンク区画壁２１の底面近傍に位置し、ＤＭＥ燃料の吸込みが可能なように開放されている。充填吸込管５７は、主貯留空間２５のうちで収集空間３６の外に貯留されているＤＭＥ燃料を、エジェクタ５１に流通させる。

エジェクタ５１は、充填導管５６の中間に設けられており、充填吸込管５７と接続されている。エジェクタ５１は、戻り移送ポンプ４０のエジェクタ４１と実質同一の構成である。エジェクタ５１は、充填導管５６を流れるＤＭＥ燃料を用いて、収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料を汲み上げる。充填吸込管５７を通じてエジェクタ５１に汲み上げられた収集空間３６の外のＤＭＥ燃料は、給油器によって充填されるＤＭＥ燃料と共に収集空間３６に供給される。

以上の各エジェクタ４１，５１の構成の詳細を、図４及び図１に基づいてさらに説明する。エジェクタ４１，５１は、流体ポンプであって、金属材料により、全体として筒状に形成されている。エジェクタ４１，５１は、ノズル４２，５２、吸込部４３，５３、混合部４４，５４、及びディフューザ４５，５５を有している。

ノズル４２，５２は、筒状に形成されており、一端から流入するＤＭＥ燃料を他端から噴射する。ノズル４２には、戻り燃料導管４６を流通する戻り燃料が流入する。ノズル５２には、フィードポンプ１０の余剰燃料又は給油器によって充填されたＤＭＥ燃料が流入する。ノズル４２，５２は、下流へ向かうに従って流路面積を絞る形状により、流入したＤＭＥ燃料の圧力（図４ Ｐ_０参照）を降下させつつ、流速を上昇させたうえで、混合部４４，５４へ向けて射出する。その結果、混合部４４，５４のうちで、ノズル４２，５２の出口付近の圧力（図４ Ｐ_ｍｉｎ参照）は、主貯留空間２５の圧力（図４ Ｐ_ｔａｎｋ参照）よりも低くなる。尚、ノズル４２，５２から噴射されるＤＭＥ燃料の一部は、気化していてもよい。

吸込部４３，５３は、ノズル４２，５２の外周側に形成されている。吸込部４３には、戻り吸込管４７が接続されている。吸込部５３には、充填吸込管５７が接続されている。吸込部４３，５３には、混合部４４，５４に発生した低圧により、主貯留空間２５のうちで収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料が吸い込まれる。吸込部４３，５３に吸い上げられたＤＭＥ燃料の圧力は、主貯留空間２５の圧力よりも低下している（図４ Ｐ_Ｌ参照）。このＤＭＥ燃料は、さらに低圧である混合部４４，５４へと移動する。

混合部４４，５４は、吸込部４３，５３とディフューザ４５，５５との間に形成された円筒状の区間である。混合部４４，５４の横断面の形状は、実質一定とされている。混合部４４，５４では、ノズル４２，５２から噴射されたＤＭＥ燃料と吸込部４３，５３に吸い上げられたＤＭＥ燃料とが合流する。混合されたＤＭＥ燃料は、圧力を回復させつつ、流速を下げながら、ディフューザ４５，５５へ向けて移動する。

ディフューザ４５，５５は、円筒状に形成されており、混合部４４から遠ざかるに従って流路面積を徐々に拡大させるテーパ円筒状に形成されている。ディフューザ４５は、戻り燃料導管４６の下流側の区間と接続されている。ディフューザ５５は、充填導管５６の下流側の空間と接続されている。ディフューザ４５，５５は、内部を流れるＤＭＥ燃料の圧力を、主貯留空間２５の圧力（図４ Ｐ_ｔａｎｋ参照）まで回復させつつ、戻り燃料導管４６又は充填導管５６へ吐出する。以上により、収集空間３６にＤＭＥが供給される。

ここまで説明した第一実施形態によれば、サブタンク３０の収集空間３６により、吸込口６０の周囲にＤＭＥ燃料が留まるようになる。故に、収集空間３６が区画されない場合と比較して、フィードポンプ１０は、主貯留空間２５に残留するＤＭＥ燃料が少なくなるまで、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを継続できる。その結果、使用可能残量は、望ましくは１０％以下に、さらに望ましくは５％以下まで低減可能になる。よって、車両に搭載された液化ガス燃料タンク１００が一つであっても、車両の航続距離は確保される。

加えて、収集空間３６を区画する内部区画壁３１は、タンク区画壁２１と接合されており、タンク区画壁２１を補強している。このように、内部区画壁３１が補強構造材の役割を果たすことにより、タンク区画壁２１は、ＤＭＥ燃料の圧力に耐えるだけの強度を確実に獲得し得る。以上によれば、使用可能残量の低減と強度の確保とを両立する液化ガス燃料タンク１００が実現可能となる。

また第一実施形態では、吸込口６０の周囲が桶状壁部３２によって囲まれており、この桶状壁部３２によって柱状の収集空間３６が形成されている。こうした構造であれば、主貯留空間２５に対して、コンパクトな形状の収集空間３６が形成され得る。その結果、燃料残量が少なくなっても、収集空間３６内の液化ガス燃料の液位は、高く維持される。したがって、使用可能残量のいっそうの低減が可能となる。

さらに第一実施形態では、主貯留空間２５に還流される戻り燃料を利用して、区画された収集空間３６にＤＭＥ燃料が移送される。また、逆止弁３８が収集空間３６からのＤＭＥ燃料の流出を遮断している。故に、収集空間３６の液面は、収集空間３６の外の液面よりも高く維持され得る。以上によれば、フィードポンプ１０は、主貯留空間２５に残留するＤＭＥ燃料が僅かになるまで、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを確実に継続できる。加えて、戻り移送ポンプ４０にエジェクタ４１を用いることによれば、戻り燃料のエネルギーを効率的に利用して、多くのＤＭＥ燃料を収集空間３６に移送させることが可能となる。このように、エジェクタ４１は、戻り燃料を利用した移送手として好適なのである。

また第一実施形態では、充填導管５６により、給油器から充填されるＤＭＥ燃料が収集空間３６に流入する。故に、収集空間３６の液面高さは、給油開始直後から迅速に上昇し得る。以上によれば、充填されたＤＭＥ燃料の収集空間３６への移動を待つことなく、フィードポンプ１０は、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを開始できる。

さらに第一実施形態では、給油器から充填されるＤＭＥ燃料だけでなく、収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料も、充填移送ポンプ５０によって収集空間３６に供給される。以上によれば、収集空間３６の液面高さは、給油直後からさらに迅速に上昇するようになる。その結果、フィードポンプ１０は、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを速やかに開始できるようになる。

さらに加えて第一実施形態では、フィードポンプ１０の作動時において、フィードポンプ１０から排出される余剰燃料を用いて、充填移送ポンプ５０が、収集空間３６の外にあるＤＭＥ燃料を、収集空間３６に移送させる。故に、収集空間３６の液面は、収集空間３６の外の液面よりも高く維持される。さらに、給油時以外は機能していない充填移送ポンプ５０に余剰燃料を流入させる構成とすれば、液化ガス燃料タンク１００の構成を複雑化させることなく、収集空間３６の液面高さの維持が可能になる。

加えて第一実施形態では、フィードポンプ１０が収集空間３６に収容されている。故に、フィードポンプ１０の容積分だけ、収集空間３６の液面高さは上昇する。その結果、フィードポンプ１０は、残留するＤＭＥ燃料がさらに少なくなるまで、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを継続可能となる。

また第一実施形態のメインタンク２０の横断面は、楕円形状であり、扁平形状である。故に、例えば車両のメインフレーム脇に確保された扁平な空間への配置を前提とした場合、単純な円筒状のタンク形状と比較して、主貯留空間２５の容積は確保され易くなる。故に、大容量でありながら車両への搭載性の高い液化ガス燃料タンク１００が実現される。そのため、車両に複数の液化ガス燃料タンクを搭載する必要がなくなる。そして、扁平形状に形成したことに起因する強度的な不利は、内部区画壁３１の補強作用によって相殺され得る。

さらに第一実施形態の液化ガス燃料タンク１００は、タンク区画壁２１の横断面の長軸方向が重力方向に沿った姿勢にて、車両に搭載される。故に、収集空間３６は、水平方向に狭く、上下方向に長い縦長形状となり、燃料残量が僅かとなっても、液面を高く維持し易い。したがって、フィードポンプ１０は、主貯留空間２５に残留するＤＭＥ燃料がさらに少なくなるまで、吸込口６０からのＤＭＥ燃料の吸込みを継続できる。

加えて第一実施形態におけるタンク区画壁２１は、炭素繊維により形成された炭素繊維強化層２７によって覆われている。その結果、タンク区画壁２１には、炭素繊維強化層２７による外側からの補強作用と、内部区画壁３１による内側からの補強作用とが共にはたらくようになる。したがって、タンク区画壁２１は、扁平な繭型に形成されたとしても、ＤＭＥ燃料の圧力に耐えるだけの強度を確実に獲得できる。

また第一実施形態では、内部区画壁３１の複数箇所に連通孔３７が形成されている。故にＤＭＥ燃料は、主貯留空間２５を仕切る内部区画壁３１を超えて、一方から他方へと容易に移動し得る。そのため給油時においては、内部区画壁３１によって仕切られた主貯留空間２５の領域全てに、確実にＤＭＥ燃料が行き渡る。したがって、内部区画壁３１で主貯留空間２５が仕切られていても、給油時にメインタンク２０に充填されるＤＭＥ燃料量の減少は、生じない。

尚、第一実施形態において、フィードポンプ１０が「燃料ポンプ」に相当し、炭素繊維強化層２７が「強化層」に相当し、戻り移送ポンプ４０が「戻り移送部」に相当し、充填移送ポンプ５０が「充填移送部」に相当し、高圧燃料系９０が「外部」に相当する。

（第二実施形態）
図５に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による液化ガス燃料タンク２００では、サブタンク２３０の形状が第一実施形態とは異なっている。サブタンク２３０は、内部区画壁２３１によって主貯留空間２５の一部を収集空間２３６として区画している。内部区画壁２３１は、一対の仕切壁部２３２，２３３を有している。

仕切壁部２３２，２３３は、金属の板材により、主貯留空間２５の横断面の輪郭形状と実質同一の楕円形状に形成されている。仕切壁部２３２，２３３は、周壁部２２の軸方向において吸込口６０（図１参照）を挟んだ両側に位置しており、互いに間隔を開けて対向配置されている。仕切壁部２３２，２３３の板面方向は、周壁部２２の軸方向と実質直交している。仕切壁部２３２，２３３の外周端面は、溶接等により、全周に亘って周壁部２２に接合されている。仕切壁部２３２，２３３は、互いに実質平行な姿勢で周壁部２２に固定されている。仕切壁部２３２，２３３は、タンク区画壁２１を内側から補強し、タンク区画壁２１を内側へ引き戻す力を作用させることができる。

二つの仕切壁部２３２，２３３は、互いの間に収集空間２３６を形成している。収集空間２３６は、長軸方向の長さよりも、軸方向の高さが低い扁平の楕円柱形状となっている。収集空間２３６は、主貯留空間２５における軸方向の中央に設けられている。収集空間２３６には、フィードポンプ１０（図１参照）が収容されている。各仕切壁部２３２，２３３のそれぞれには、高さの異なる二つの連通孔３７が形成されている。加えて各仕切壁部２３２，２３３には、逆止弁３８が一つずつ設けられている。

ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、吸込口６０（図１参照）の周囲にＤＭＥ燃料が留まるようになるため、使用可能残量の低減が可能になる。加えて、楕円板状の仕切壁部２３２，２３３がタンク区画壁２１を補強しているため、タンク区画壁２１は、ＤＭＥ燃料の圧力に耐えるだけの強度を確実に獲得し得る。したがって、第二実施形態による液化ガス燃料タンク２００も、使用可能残量の低減と強度の確保とを両立することができる。

加えて第二実施形態では、一対の仕切壁部２３２，２３３によって仕切られた主貯留空間２５の一部が収集空間２３６とされる。こうした構造であれば、タンク区画壁２１の内部に収集空間２３６を設けることが容易となる。故に、一対の仕切壁部２３２，２３３によって収集空間２３６を形成する構造は、使用可能残量の低減と強度の確保とを両立する液化ガス燃料タンク２００の量産に好適な構造となる。

（第三実施形態）
図６に示す本発明の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態による液化ガス燃料タンク３００では、メインタンク３２０及びサブタンク３３０の形状が第一実施形態とは異なっている。加えて液化ガス燃料タンク３００には、一対の補強板３３５ａ，３３５ｂが設けられている。

メインタンク３２０のタンク区画壁３２１は、周壁部３２２及び一対の塞壁部３２３，３２４を有している。周壁部３２２は、扁平の筒状に形成されている。周壁部３２２は、一対の塞壁部３２３，３２４と共に扁平形状の主貯留空間３２５を区画している。周壁部３２２の横断面は、外側に凸となる一対の湾曲線を二つの直線で繋げたトラック形状の扁平断面となっている。各湾曲線は、半楕円弧とされている。液化ガス燃料タンク３００は、周壁部３２２の横断面の長手方向を重力方向に沿わせた姿勢にて、車両に取り付けられる。尚、各湾曲線は、半円弧等とされていてもよい。さらに、二つの湾曲線を繋ぐ線は、内側又は外側に湾曲する曲線であってもよい。

サブタンク３３０は、内部区画壁３３１によって主貯留空間３２５の一部を収集空間３３６として区画している。内部区画壁３３１は、第二実施形態の各仕切壁部２３２，２３３（図５参照）に相当する一対の仕切壁部３３２，３３３を有している。

仕切壁部３３２，３３３は、主貯留空間３２５の横断面の輪郭形状に対応したトラック形状に形成された金属の板部材である。仕切壁部３３２，３３３は、吸込口６０（図１参照）を挟んだ両側に対向配置されている。二つの仕切壁部３３２，３３３は、互いの間に収集空間３３６を形成している。収集空間３３６（図１参照）には、フィードポンプ１０は収容されている。また各仕切壁部３３２，３３３には、それぞれ複数の連通孔３７及び逆止弁３８が設けられている。

補強板３３５ａ，３３５ｂは、仕切壁部３３２，３３３と実質同一のトラック形状に形成された金属の板部材である。補強板３３５ａ，３３５ｂは、二つの仕切壁部３３２，３３３を挟んだ両側に配置されている。一方の補強板３３５ａは、周壁部３２２の軸方向において、仕切壁部３３２と塞壁部３２３との中間に位置している。他方の補強板３３５ｂは、仕切壁部３３３と塞壁部３２４との中間に位置している。各補強板３３５ａ，３３５ｂには、仕切壁部３３２，３３３よりも多くの連通孔３３７が形成されている。これら多数の連通孔３３７は、補強板３３５ａ，３３５ｂによって区切られた領域間におけるＤＭＥ燃料の流通を可能にしている。

ここまで説明した第三実施形態でも、第一実施形態と同様に、使用可能残量の低減と強度の確保とを両立可能な液化ガス燃料タンク３００が実現される。加えて、第三実施形態のように周壁部３２２の横断面がトラック形状となるようなメインタンク３２０を形成すれば、車両に確保された扁平空間に収容可能な搭載性の高い液化ガス燃料タンク３００が実現される。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の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して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記第一実施形態のさらに別の変形例１では、図７に示すように、フィードポンプ４１０は、主貯留空間２５の外部に設置されている。フィードポンプ４１０は、液化ガス燃料タンク１００と高圧燃料系９０とを繋ぐフィード配管１１の中間に設けられている。フィードポンプ４１０は、収集空間３６に配置された吸込口４６０からＤＭＥ燃料を吸い込み、高圧燃料系９０へ供給する。フィードポンプ４１０には、オーバーフロー配管１２が接続されている。オーバーフロー配管１２は、第一実施形態と同様に、プレッシャーレギュレータの作動によってフィードポンプ４１０排出された余剰燃料を、主貯留空間２５へ還流させる。

尚、上記実施形態及び上記変形例では、一つのフィードポンプの制御だけで、高圧燃料系への燃料供給が可能である。故に、複数のフィードポンプを用いて、複数の燃料タンクから、液化ガス燃料を高圧燃料系へ供給する形態と比較して、フィードポンプの制御は、複雑にならなくてすむ。

上記実施形態におけるタンク区画壁は、扁平筒状に形成されていたが、タンク区画の形状は、適宜変更可能である。上述したように、内部区画壁の補強効果によって強度の確保が容易となったタンク区画壁は、高い形状の自由度を確保されている。故に、タンク区画壁は、車両に確保された空間に収容可能であって、且つ、燃料充填量の増大に好適な形状に形成され得る。

上記第一実施形態の桶状壁部は、円筒状に形成されていた。しかし、桶状壁部の形状は、収集空間を区画できれば、適宜変更可能である。例えば桶状壁部は、角筒状に形成されてもよく、又は上方に向かうに従って内径の拡大する円錐台状に形成されてもよい。

上記第二，第三実施形態における一対の仕切壁部の間隔は、狭くされることが望ましく、例えば各仕切壁部の長手方向の寸法よりも狭くされることが望ましい。こうした形態によれば、収集空間の液面高さが確保され易くなるため、使用可能残量は、いっそう低減され得る。さらに、仕切壁部の形状及び固定姿勢は、適宜変更可能である。例えば、Ｌ字状に屈曲させた板部材によって仕切壁部を形成することが可能である。こうした形態での仕切壁部は、周壁部の横断面に沿った部分と、周壁部の縦断面に沿った部分とで、周壁部を補強することができる。故に、仕切壁部は、いっそう高い補強効果を発揮可能となる。

上記実施形態では、エジェクタに戻り燃料を流通させる構成により、収集空間の外にあるＤＭＥ燃料が収集空間に移送されていた。しかし、メインタンク内にフィードポンプとは別に設けられた電動ポンプ等により、収集空間へのＤＭＥ燃料の汲み上げが実施されてもよい。さらに、フィードポンプの動力を用いて、収集空間へのＤＭＥ燃料の汲み上げが実施されてもよい。

上記実施形態において、給油器によって充填されるＤＭＥ燃料は、収集空間に流入していたが、給油されるＤＭＥ燃料は、収集空間の外にまず流入してもよい。さらに、給油されるＤＭＥ燃料を利用して収集空間にＤＭＥ燃料を汲み上げる充填移送ポンプに相当する構成は、省略されていてもよい。

上記実施形態における充填移送ポンプ５０には、給油器から充填されるＤＭＥ燃料と、オーバーフロー配管１２によって還流される余剰燃料とが共に流入可能であった。しかし、充填移送ポンプは、給油器から充填されるＤＭＥ燃料のみを流入させる構成であってもよい。さらに、オーバーフロー配管によって還流される余剰燃料により、収集空間にＤＭＥ燃料を移送させる移送ポンプが、充填移送ポンプ及び戻り移送ポンプとは別に設けられていてもよい。

上記実施形態の液化ガス燃料タンクは、横断面の長手方向を重力方向に沿わせた姿勢での車両への搭載を想定されていた。しかし、液化ガス燃料タンクの車両への設置姿勢は、適宜変更可能である。例えば、横断面の長手方向を水平方向に沿わせた姿勢であって、周壁部の軸方向を車両の幅方向に沿わせた姿勢にて、液化ガス燃料タンクは、車両に搭載されていてもよい。さらに、液化ガス燃料タンクは、一台の車両に複数搭載されていてもよく、又は軽油等の液体燃料を貯留する液体燃料タンクと共に車両に搭載されていてもよい。

上記実施形態において、周壁部外側の全体に亘って形成されていた炭素繊維強化層は、内部区画壁による補強作用が十分であれば、省略されてもよい。さらに、炭素繊維強化層は、収集空間の外側部分や、仕切壁部の外側部分といったように、周壁部のうちで補強が有効となる領域に局所的に巻きつけられていてもよい。

上記実施形態において、周壁部２２と接合されていた補強板３３，３３５ａ，３３５ｂ及び仕切壁部２３２，２３３等の外周端面は、溶接による接合強度が確保されるよう、適宜形状を変更されてよい。例えば端面部分は、メインタンクの周壁部との接合面積が確保されるよう、縦断面においてＬ字状又はＴ字状とされていてもよい。

上記実施形態では、液化ガス燃料タンクに貯留される液化ガス燃料として、ＤＭＥ燃料を例示した。しかし、液化ガス燃料は、ＤＭＥ燃料に限定されない。例えば、主成分としてＤＭＥを含む軽油等のディーゼル燃料が、液化ガス燃料として使用可能である。加えて、液化石油ガス（Liquefied Petroleum Gas，ＬＰＧ）等も、液化ガス燃料として使用可能である。

１０，４１０ フィードポンプ（燃料ポンプ）、２１，３２１ タンク区画壁、２２，３２２ 周壁部、２５，３２５ 主貯留空間、２７ 炭素繊維強化層、３０ サブタンク、３１，２３１，３３１ 内部区画壁、３２ 桶状壁部、２３２，２３３，３３２，３３３ 仕切壁部、３６，２３６，３３６ 収集空間、４０ 戻り移送ポンプ（戻り移送部）、４１ エジェクタ、５０ 充填移送ポンプ（充填移送部）、５６ 充填導管、６０，４６０ 吸込口、９０ 高圧燃料系（外部）、９１ 戻り配管、１００，２００，３００ 液化ガス燃料タンク

Claims (12)

1. 車両に搭載され、燃料ポンプ（１０，４１０）の作動によって吸込口（６０，４６０）から吸い込まれた液化ガス燃料が外部（９０）へ供給される液化ガス燃料タンクであって、
   圧力の付与によって液化されたガス燃料を貯留する主貯留空間（２５，３２５）、を区画するタンク区画壁（２１，３２１）と、
   前記主貯留空間の一部を収集空間（３６，２３６，３３６）として区画することで前記吸込口の周囲に液化ガス燃料を留めさせ、且つ、前記タンク区画壁と接合されることで当該タンク区画壁を補強する内部区画壁（３１，２３１，３３１）と、を備える液化ガス燃料タンク。
2. 前記内部区画壁（３１）は、前記吸込口の周囲を囲み、柱状の前記収集空間を形成する桶状壁部（３２）を有する請求項１に記載の液化ガス燃料タンク。
3. 前記内部区画壁（２３１，３３１）は、前記吸込口を挟んだ両側に対向配置され、互いの間に前記収集空間を形成する一対の板状の仕切壁部（２３２，２３３，３３２，３３３）を有する請求項１に記載の液化ガス燃料タンク。
4. 前記外部へ供給された液化ガス燃料の一部が還流される戻り配管（９１）と接続された液化ガス燃料タンクであって、
   前記主貯留空間のうちで前記収集空間の外にある液化ガス燃料を、前記戻り配管によって還流される戻り燃料を用いて前記収集空間へ移送する戻り移送部（４０）、をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。
5. 前記戻り移送部は、戻り燃料の流れによって前記収集空間の外にある液化ガス燃料を汲み上げるエジェクタ（４１）を有する請求項４に記載の液化ガス燃料タンク。
6. 給油器によって前記主貯留空間に充填される液化ガス燃料を前記収集空間に流通させる充填導管（５６）、をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。
7. 前記充填導管に設けられ、前記主貯留空間のうちで前記収集空間の外にある液化ガス燃料を、前記充填導管を流れる液化ガス燃料を用いて前記収集空間へ移送する充填移送部（５０）、をさらに備える請求項６に記載の液化ガス燃料タンク。
8. 前記収集空間に前記燃料ポンプが収容される請求項１〜７のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。
9. 前記タンク区画壁（２１）は、前記内部区画壁の周囲を囲む筒状の周壁部（２２）を有し、
   前記周壁部の横断面は、楕円形状である請求項１〜８のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。
10. 前記タンク区画壁（３２１）は、前記内部区画壁の周囲を囲む筒状の周壁部（３２２）を有し、
    前記周壁部の横断面は、外側に凸となる一対の湾曲線を二つの直線で繋げたトラック形状の扁平断面である請求項１〜８のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。
11. 前記タンク区画壁は、前記横断面の長手方向を重力方向に沿わせた姿勢にて前記車両に対し固定される請求項９又は１０に記載の液化ガス燃料タンク。
12. 炭素繊維によって形成され、前記タンク区画壁を外側から補強する強化層（２７）が当該タンク区画壁を覆う請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液化ガス燃料タンク。

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