JP2017002866A - Liquefied natural gas vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液化天然ガスを燃料とする液化天然ガス車に関するものである。 The present invention relates to a liquefied natural gas vehicle using liquefied natural gas as a fuel.
液化天然ガス(以下、LNG)を燃料とする大型車については、シェールガス供給拡大に伴う燃料の低価格化により今後のニーズが高まるとともに、海外におけるLNG車の普及が進んでいる。 With regard to large vehicles that use liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG) as fuel, future needs are increasing due to lower fuel prices associated with the expansion of shale gas supply, and LNG vehicles are becoming increasingly popular overseas.
LNG車は、LNGを燃料として用いるため、圧縮天然ガス(以下、CNG)を用いるCNG車に対して、エネルギー密度が単位体積当たり約3倍と高く、燃料の一充填当たりの航続距離が長く、長距離大型トラックなどに適している。 Since LNG vehicles use LNG as fuel, energy density is about three times higher per unit volume than CNG vehicles using compressed natural gas (hereinafter, CNG), and the cruising distance per fuel filling is long. Suitable for long haul trucks.
ところで、LNG車は、−162℃のLNGを気化させて車載エンジンに送る。このため、LNG車は、LNGを気化させる気化装置を備える。気化装置は、大気とLNGとの間で熱交換を行うことでLNGを安定して気化させる。 By the way, the LNG vehicle vaporizes LNG at −162 ° C. and sends it to the in-vehicle engine. Therefore, the LNG vehicle includes a vaporizer that vaporizes LNG. The vaporizer stably vaporizes LNG by exchanging heat between the atmosphere and LNG.
しかしながら、大気との熱交換でLNGを気化させるため、LNGの冷熱は利用されることなく大気に放出して捨てられていた。 However, in order to vaporize LNG by heat exchange with the atmosphere, the cold heat of LNG was discharged to the atmosphere and discarded without being used.
そこで、本発明の目的は、LNG気化時の気化潜熱を効率的に利用できるLNG車を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an LNG vehicle that can efficiently use the latent heat of vaporization during LNG vaporization.
上述の目的を達成するため、本発明は、液化天然ガスを気化させると共に車載エンジンに供給して燃焼させる液化天然ガス車において、インタークーラ及び排気再循環クーラに設けられた熱交換器と、これら熱交換器に接続され液化天然ガスの冷熱で冷却される冷媒の冷媒循環回路とを備えたものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention relates to a heat exchanger provided in an intercooler and an exhaust gas recirculation cooler in a liquefied natural gas vehicle that vaporizes liquefied natural gas and supplies it to an on-vehicle engine for combustion. And a refrigerant circulation circuit for a refrigerant that is connected to a heat exchanger and cooled by the cold of liquefied natural gas.
本発明のLNG車によれば、LNG気化時の気化潜熱を効率的に利用できる。 According to the LNG vehicle of the present invention, the latent heat of vaporization during LNG vaporization can be used efficiently.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2に示すように、LNG車1は、LNGを貯蔵するLNGタンク2と、LNGタンク2からのLNGを気化させる気化器3と、気化器3で気化されたLNGを減圧するレギュレータ4と、レギュレータ4からのLNGを燃料として駆動される車載エンジン5とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
LNGタンク2は、LNGを低温に保持できる低温タンクからなる。
The
気化器3は、LNGタンク2からのLNGを大気との熱交換で昇温させる昇温部6と、昇温部6で昇温されたLNGを後述する熱交換装置7の冷媒との熱交換で気化させると共に気化した天然ガスを昇温させる気化部8とを備える。昇温部6は、気化部8内で流れる水等からなる冷媒がLNGとの熱交換で凍結しない程度の温度(冷媒が水の場合0℃)までLNGを昇温させる。また、気化器3は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ9の車両走行方向前側に隣接して配置されており、常に大気が流通するようになっている。
The
車載エンジン5は、吸気を過給する過給機10と、排気の一部を排気再循環ガス(以下、EGRガス)として吸気側に戻す排気再循環装置(以下、EGR装置)11と、過給機10で過給された吸気とEGRガスとをLNG気化時の冷熱にて冷却する熱交換装置7とを備える。
The in-
過給機10は、車載エンジン5の排ガスで駆動されるタービン12と、タービン12の駆動力で駆動され吸気を圧縮するコンプレッサ13とを備える。また、コンプレッサ13と車載エンジン5のインテークマニホールド14との間の吸気管14aには、吸気を大気との熱交換で冷却するインタークーラ15が設けられると共に、吸気量を調節するための吸気スロットル16が設けられている。
The
EGR装置11は、車載エンジン5の排気側と吸気側を接続する排気再循環通路(以下、EGR通路)17と、EGR通路17に設けられEGRガスをエンジン冷却水との熱交換で冷却する排気再循環クーラ(以下、EGRクーラ)18と、EGR通路17に設けられ排気再循環量(以下、EGR量)を調節するための排気再循環バルブ(以下、EGRバルブ)33とを備える。
The EGR
熱交換装置7は、気化器3の気化部8と、インタークーラ15に設けられた吸気冷却用熱交換器19と、EGRクーラ18に設けられた排気再循環ガス冷却用熱交換器(以下、EGRガス冷却用熱交換器)20と、吸気冷却用熱交換器19及びEGRガス冷却用熱交換器20に接続されLNGの冷熱で冷却される冷媒の冷媒循環回路21とを備える。
The heat exchange device 7 includes a vaporizer 8 of the
吸気冷却用熱交換器19は、インタークーラ15の吸気入口側に配置されており、吸気を速やかに冷却するようになっている。
The intake air
EGRガス冷却用熱交換器20は、EGRクーラ18のガス出口側に配置されており、エンジン冷却水との熱交換で冷却されたEGRガスをさらに冷却するようになっている。
The EGR gas
冷媒循環回路21は、ポンプ22と、ポンプ22と気化器3の気化部8とを接続する第1往路23と、気化部8と吸気冷却用熱交換器19とを接続する第2往路24と、吸気冷却用熱交換器19とEGRガス冷却用熱交換器20とを接続する第3往路25と、EGRガス冷却用熱交換器20とポンプ22とを接続する復路26とを備える。
The refrigerant circulation circuit 21 includes a
復路26には、冷媒の流量を調整するための流量調整弁27が設けられている。流量調整弁27は、コントローラ28に電気的に接続されており、コントローラ28からの電気信号で開度を調節されるようになっている。
The
なお、コントローラ28は、気化器3の出口温度が所定温度となるように流量調整弁27を制御してもよい。この場合、気化器3の出口または出口近傍の燃料供給路29に、燃料たる天然ガスの温度を検出する温度センサ30を設け、コントローラ28は、温度センサ30の検出値が所定温度となるように流量調整弁27を制御するとよい。ここで所定温度は、レギュレータ4の耐寒温度以上に設定するとよい。
The
また、第3往路25には、EGRガス冷却用熱交換器20を迂回して復路26に接続されるバイパス路31が接続されており、バイパス路31には、開度調節可能なバイパス用流量調整弁32が設けられている。バイパス用流量調整弁32は、コントローラ28に電気的に接続されており、コントローラ28からの電気信号で開度を調節されるようになっている。バイパス用流量調整弁32は、開度が大きくされることでEGRガス冷却用熱交換器20に流れる冷媒の流量を減らし、開度が小さくされることでEGRガス冷却用熱交換器20に流れる冷媒の流量を増やす。
The third
なお、バイパス用流量調整弁32は、バイパス路31によって迂回される第3往路25に設けられてもよく、バイパス路31によって迂回される復路26に設けられてもよい。この場合、バイパス用流量調整弁32の開度が大きくなるとEGRガス冷却用熱交換器20に流れる冷媒の流量が減り、開度が小さくなるとEGRガス冷却用熱交換器20に流れる冷媒の流量が増える。
The bypass
次に本実施の形態の作用を述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
車載エンジン5が駆動されると、LNGタンク2からのLNGが気化器3で気化され、レギュレータ4で減圧され、車載エンジン5に吸気と共に供給される。
When the in-
このとき、LNGタンク2からのLNGは、まず気化器3の昇温部6に入り、大気と熱交換される。LNGタンク2からのLNGは、大気圧より十分高圧、かつ、低温であるため、昇温部6内で完全に気化することはない。この後、気化部8に入った気液混合状態のLNGは、冷媒循環回路21からの冷媒と熱交換されて気化される。このとき、気化部8に流入するLNGは昇温部6で予め昇温されているため、冷媒がLNGとの熱交換で凍結することはない。
At this time, the LNG from the
気化部8で熱を奪われた冷媒は、第2往路24を通って吸気冷却用熱交換器19に至り、インタークーラ15入口の吸気と熱交換される。インタークーラ15入口の吸気は、過給機10のコンプレッサ13によって常温より高い温度になっており、冷媒との熱交換で冷却される。
The refrigerant deprived of heat in the vaporization section 8 reaches the intake-air
吸気冷却用熱交換器19を通過した冷媒は、第3往路25を通ってEGRガス冷却用熱交換器20に至り、EGRクーラ18出口のEGRガスと熱交換される。EGRガス冷却用熱交換器20に至るEGRガスは、吸気冷却用熱交換器19で昇温された後の冷媒よりも温度が高く、冷媒との熱交換で冷却される。
The refrigerant that has passed through the intake air
EGRガス冷却用熱交換器20を通過した冷媒は、復路26を通ってポンプ22に至り、ポンプ22から吐出されて再び気化器3の気化部8に至る。
The refrigerant that has passed through the EGR gas
このように、インタークーラ15に設けられた吸気冷却用熱交換器19と、EGRクーラ18に設けられたEGRガス冷却用熱交換器20と、吸気冷却用熱交換器19及びEGRガス冷却用熱交換器20に接続されLNGの冷熱で冷却される冷媒の冷媒循環回路21とを備えるものとしたため、従来捨てられていたLNGの気化潜熱を効果的に利用でき、過給後の吸気及びEGRガスの温度を効率的に下げることができる。
Thus, the intake air
気化器3は、LNGタンク2からのLNGを大気との熱交換で昇温させる昇温部6と、昇温部6で昇温されたLNGを冷媒との熱交換で気化させる気化部8とを備えるものとしたため、冷媒がLNGとの熱交換で凍結するのを防ぐことができ、LNGの気化潜熱を安定して利用できる。
The
また、冷媒循環回路21は、気化器3で冷却された冷媒を、吸気冷却用熱交換器19、EGRガス冷却用熱交換器20の順で循環させるものとしたため、過給後の吸気及びEGRガスを効率よく冷却できる。
The refrigerant circulation circuit 21 circulates the refrigerant cooled by the
1 LNG車(液化天然ガス車)
5 車載エンジン
15 インタークーラ
18 EGRクーラ(排気再循環クーラ)
19 吸気冷却用熱交換器(熱交換器)
20 EGRガス冷却用熱交換器(熱交換器)
21 冷媒循環回路
1 LNG vehicle (liquefied natural gas vehicle)
5 On-
19 Heat exchanger for intake air cooling (heat exchanger)
20 EGR gas cooling heat exchanger (heat exchanger)
21 Refrigerant circuit
Claims (3)
インタークーラ及び排気再循環クーラに設けられた熱交換器と、これら熱交換器に接続され液化天然ガスの冷熱で冷却される冷媒の冷媒循環回路とを備えたことを特徴とする液化天然ガス車。 In a liquefied natural gas vehicle that vaporizes liquefied natural gas and burns it by supplying it to an in-vehicle engine,
A liquefied natural gas vehicle comprising: a heat exchanger provided in an intercooler and an exhaust gas recirculation cooler; and a refrigerant circulation circuit connected to these heat exchangers and cooled by the cold heat of liquefied natural gas. .
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Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2017002866A true JP2017002866A (en) | 2017-01-05 |
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Cited By (3)
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JP2018168845A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 東邦瓦斯株式会社 | Gas engine and method for operating the same |
JP2019151295A (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | ヤンマー株式会社 | Work machine |
US11840140B2 (en) | 2019-10-02 | 2023-12-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Combination vehicle, trailer, and tractor |
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2015
- 2015-06-12 JP JP2015119475A patent/JP2017002866A/en active Pending
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