最適な性能のためのプレミアム CNG 燃料システム コンポーネント選定

高性能圧縮天然ガス燃料システムコンポーネント調達の重要性

ポール・ハーグレイブ、輸送市場マネージャー、スウェージロック、およびチャールズ・ヘイズ、リード ニュー プロダクト デベロップメント エンジニア、スウェージロック

グローバルおよび地域のクリーンエア政策がより厳格になる中、有望でますます採用が進む代替燃料の一つが圧縮天然ガス（CNG）です。世界の一部地域での強力なインセンティブプログラムが、CNG 大型機器のより迅速な開発と、この技術を実現可能にする必要な充填インフラの開発を促進しています。バス、長距離トラック、その他の車両でのディーゼル燃料使用の縮小は、グローバル排出量に大きな影響を与える可能性があります — 規制当局と OEM は注目しています。

一方、フリートオーナー自身も、中型・大型代替燃料車両のあらゆるカテゴリーで持続可能な車両と燃料の利用が拡大する中、その可能性を認識しています。「The State of Sustainable Fleets, 2019-2020」レポート¹によると、フリートオーナーの 83% が全フリートタイプでクリーン車両の採用拡大を期待しています。同レポートはまた、フリートの持続可能性が革新的な早期導入フリートのトップ動機であり、クリーン車両がもたらす潜在的なコストメリットと並んでいることも明らかにしています。

重要なことは、技術が成熟するにつれ、CNG 燃料システムは妥協のない信頼性と安全性を提供しなければならないということです。賭けは高い — 世界中の人々が公共交通に依存しており、たとえば CNG 燃料バスフリートは、他の燃料で走る車両から日常的に期待されてきたのと同じレベルの稼働率と信頼性を、日々の通勤者に提供しなければなりません。

これらの理由から、CNG コンポーネントとそれらで構成される燃料システムは高品質でなければならず、これらの車両への新たな需要を取り込もうとする OEM は、それらの高品質コンポーネントを効果的に調達できる必要があります。これらの要因を踏まえ、高品質な CNG 車両のためのコンポーネント設計、構築、仕様決定におけるいくつかの考慮事項をご紹介します。

運用上の課題への対応

あらゆる CNG 機器は、フィッティング、チェックバルブ、遮断弁、その他の流体システムコンポーネントを多様に使用し、貯蔵タンクからエンジンへガスを確実に供給します。同様に、充填ステーションもそれらと同じタイプのコンポーネントを使用し、より大規模な貯蔵ユニットを、エンドユーザーが車両を充填できるディスペンサーポイントに接続します。これには、車載充填用に圧力を 250 bar wp まで高めるコンプレッサステーションも含まれます。

これらすべてのコンポーネントは、多様な実世界の運用課題に対応できる必要があります。主なものは以下の通りです：

高圧力

CNG は 4,000 psi を超える圧力で圧縮・貯蔵されるため、すべてのコンポーネントが漏洩の脅威なしに高圧レベルを処理できることが不可欠です。安全性が最優先されます — CNG 漏洩は危険です。特に、一般のエンドユーザーが車両を充填する充填ステーションは、完全に欠陥のないことが求められます。高品質コンポーネントは必須です。

熱力学的課題

運転中、CNG アプリケーションはいくつかの熱力学的課題にもさらされます。CNG が高圧貯蔵からエンジン供給時の低圧へ膨張する際、ジュール・トムソン効果によりガス温度が大幅に低下します。システムのすべての部分が、ゴムおよびエラストマーシール、金属バルブとフィッティングを含め、これらの温度変化に耐えられる必要があります。低品質な材料は温度変動により膨張・収縮し、漏洩やその他の故障を招く可能性があります。

化学的適合性

CNG システムのエラストマーコンポーネントは信頼性の高い運転で重要な役割を果たし、材料選定では化学的適合性を考慮しなければなりません。たとえば、エチレンプロピレンは低温で良好に機能しますが、CNG に特に存在しやすい炭化水素とは化学的に適合しません。

継続的な振動

CNG アプリケーションのフィッティングと接続は、走行車両に伴う反復的で継続的な振動に確実に耐えられる必要があります。したがって、妥協のない耐振動性を示すフィッティングを探すことが重要です。メカニカルグリップフィッティングは良い選択肢です。ダブルフェルール設計がシステムチューブに二重のメカニカルグリップを生み出し、継続的な運転振動下でもフィッティングが緩む可能性を効果的に低減します。

走行環境での腐食

CNG 自体は通常、金属の腐食問題を引き起こしませんが、車両上のシステムコンポーネントは通常、腐食を引き起こす環境要因に対処しなければなりません。冬場の塩害対策された道路は、十分な耐食性を持たないシステムコンポーネントに課題をもたらします。ニッケルとクロム含有量が低い低品質ステンレス鋼は、これらの腐食問題に対してより脆弱です。

これらの運用課題それぞれが、信頼性の高い性能、耐食性、リークタイトネスを提供するために、適切な合金組成で作られた高品質コンポーネントを要求します。メーカーは、アプリケーションの課題と適用可能な材料科学、製品考慮事項を強く理解した上で、これらのコンポーネントを求めるべきです。

高品質コンポーネント調達時に見るべきポイント

CNG 市場がより競争的かつ革新的になる中、先を行く OEM には、高品質な製品だけでなく、適切なサプライヤーからそれらを調達する能力が求められます。実現できるメリットはいくつかあります：

信頼できる供給による製造効率

生産スケジュールを維持しようとする CNG OEM にとって、ジャストインタイム納品は必須です。重要部品のローカル在庫を提供し、生産ニーズを理解して密に協力するサプライヤーは、成功に影響を与えられます。

より容易な大量生産

トルクによる組立が可能な高品質フィッティングは、迅速、反復可能、リークタイトな CNG システム接続を可能にします。個々のコンポーネントを超えて、特定のサプライヤーは完全なプレファブリケートシステムを提供でき、CNG 燃料システムで必要とされる多数の個別チューブ曲げと接続に伴う製造の悩みを軽減できます。たとえば、徹底的にテストされたバルブパネルをプレファブリケート品として調達すれば、OEM の生産時間を短縮できます。

材料科学の経験

信頼できるサプライヤーは、冶金学と合金組成、エラストマー化学的適合性に関する知識に裏打ちされた高品質材料コンポーネントを提供できるべきです。これらは妥協のない性能に貢献します。

OEM が CNG 動力機器の可能性を引き続き掴み取る中、デザイナーとメーカーが、この種のサービスとサポートを最高品質コンポーネントに加えて提供できるサプライヤーを探すことは、努力に値します。

さらに詳しく知りたいですか？今日、より信頼性の高い CNG 燃料システムとインフラの実現に向けてどう支援できるか、お問い合わせください。

¹ 「The State of Sustainable Fleets」, Gladstein, Neandross, & Associates, 2020.

ポール・ハーグレイブはスウェージロック社の輸送市場マネージャーです。燃料および産業流体システムエンジニアリングの豊富な経験を持ち、23 年以上にわたり多様なリーダーシップポジションでスウェージロックに在籍しています。

チャック・ヘイズはスウェージロック社のプリンシパル エンジニアです。ほぼ 30 年間スウェージロックに在籍し、新製品技術と開発を主導し、多様な業界の顧客を支援する長い歴史を持っています。