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公開番号2024153326
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067143
出願日2023-04-17
発明の名称水素式動力システム
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類F17C 9/00 20060101AFI20241022BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】水素ポンプの劣化を効果的に防止できる水素式動力システムを提供する。
【解決手段】水素式動力システム10は、水素をエネルギ源として動作する水素エンジン12と、液体水素を貯留する水素タンク16と、前記水素タンクから前記液体水素を汲み上げて、前記水素エンジン側に出力する水素ポンプ20であって、一部要素が前記水素タンク内において摺動運動する水素ポンプと、コントローラ70と、を備え、前記コントローラは、前記水素ポンプの効率が低下していると判断した場合、前記水素ポンプの駆動を停止し、その後に規定の待機時間twが経過した後、前記水素ポンプを再駆動させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素をエネルギ源として動作する動力装置と、
液体水素を貯留する水素タンクと、
前記水素タンクから前記液体水素を汲み上げて、前記動力装置側に出力する水素ポンプであって、一部要素が前記水素タンク内において摺動運動する水素ポンプと、
コントローラと、
を備え、前記コントローラは、前記水素ポンプの効率が低下していると判断した場合、前記水素ポンプの駆動を停止し、その後に規定の待機時間が経過した後、前記水素ポンプを再駆動させる、
ことを特徴とする水素式動力システム。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水素式動力システムであって、
前記水素ポンプは、前記液体水素が流入出するポンプ室を含むシリンダと、前記シリンダ内において摺動進退することで前記ポンプ室を膨縮させるピストンと、を有するピストンポンプである、
ことを特徴とする水素式動力システム。
【請求項３】
請求項１に記載の水素式動力システムであって、さらに、
汲み上げられた前記液体水素を気化させて、水素ガスに変換する気化器と、
前記気化器から出力される前記水素ガスを一時的に貯留する中間チャンバと、
を備える、ことを特徴とする水素式動力システム。
【請求項４】
請求項１に記載の水素式動力システムであって、
前記コントローラは、規定の低下状態が規定の第一判断時間継続した場合に、前記水素ポンプの効率が低下していると判断し、
前記低下状態は、第一条件および第二条件の少なくとも一方を満たす状態であり、
前記第一条件は、前記水素ポンプの駆動量が、規定の基準駆動量以上であることであり、
前記第二条件は、前記水素ポンプから出力される前記液体水素の温度が規定の基準温度以上または前記水素ポンプから出力される前記液体水素の圧力が基準圧力未満であることである、
ことを特徴とする水素式動力システム。
【請求項５】
請求項４に記載の水素式動力システムであって、
前記コントローラは、
前記低下状態と判断された場合、判断前に比べて、前記動力装置の出力制限を強化し、
前記水素ポンプの再駆動後、前記水素ポンプの効率状態に応じて、前記動力装置の前記出力制限を段階的に緩和する、
ことを特徴とする水素式動力システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、水素をエネルギ源として動作する動力装置と、液体水素を貯留する水素タンクと、を有する水素式動力システムを開示する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、水素をエネルギ源として動作する動力装置と、水素の貯蔵構造と、を有する水素式動力システムが知られている。例えば、燃料電池自動車には、水素で発電する燃料電池と、燃料電池で発電された電力で動作するモータと、水素タンクと、を有する水素式動力システムが搭載されている。また、水素エンジン自動車には、水素で動作する水素エンジンと、水素タンクと、を有する水素式動力システムが搭載されている。
【０００３】
かかる水素式動力システムの中には、水素の貯蔵効率向上のために、水素を、液体状態で貯留するものがある。この場合、水素式動力システムは、液体水素を貯留する水素タンクと、液体水素を汲み上げる水素ポンプと、を有する。水素ポンプは、通常、水素タンク内において摺動運動する摺動部材を有する。この摺動部材は、水素ポンプが液体水素を吸引吐出する過程で、当該液体水素により冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－０３１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、何らかの原因で水素ポンプの効率が低下した場合、水素ポンプの摺動部材が十分に冷却できず、摺動部材の温度が上昇することがあった。この状態で水素ポンプの駆動を継続すると、摺動部材の摩擦が上昇し、摺動部材、ひいては、水素ポンプの劣化を招くおそれがある。
【０００６】
なお、特許文献１には、車両に搭載された燃料ポンプの異常を検出した場合に、車両の速度を制限する、あるいは、ユーザに警告を通知する技術が開示されている。ただし、特許文献１の技術では、上述した水素ポンプの劣化を防止できない。
【０００７】
そこで、水素ポンプの劣化を効果的に防止できる水素式動力システムを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する水素式動力システムは、水素をエネルギ源として動作する動力装置と、液体水素を貯留する水素タンクと、前記水素タンクから前記液体水素を汲み上げて、前記動力装置側に出力する水素ポンプであって、一部要素が前記水素タンク内において摺動運動する水素ポンプと、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記水素ポンプの効率が低下していると判断した場合、前記水素ポンプの駆動を停止し、その後に規定の待機時間が経過した後、前記水素ポンプを再駆動させる、ことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成とすることで、水素ポンプが、一時停止期間中に、液体水素により冷却される。これにより、摺動部材の焼き付けが防止され、水素ポンプの劣化を効果的に防止できる。
【００１０】
この場合、前記水素ポンプは、前記液体水素が流入出するポンプ室を含むシリンダと、前記シリンダ内において摺動進退することで前記ポンプ室を膨縮させるピストンと、を有するピストンポンプでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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