JP2020147475A - Reforming system - Google Patents

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隆行 本間
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Abstract

To provide a reforming system in which the amount of fuel gas passing through a reforming unit at start-up can be reduced.SOLUTION: A reforming system 10 comprises a reformer 22 reforming ammonia gas to produce reformed gas containing hydrogen, a gas supply flow channel 14 in which air supplied to the reformer 22 flows, a fuel supply unit 28 supplying the ammonia gas to the reformer 22 through the gas supply flow channel 14, a reformed gas flow channel 17 in which the reformed gas produced by the reformer flows, an electric heater 21 having a heat generating element 23 arranged upstream of the reformer 22 in the gas supply flow channel 14, a housing 25 for housing the reformer 22 and the heat generating element 23, an upstream side on-off valve 19 opening/closing the gas supply flow channel 14, and a downstream side on-off valve 20 opening/closing the reformed gas flow channel 17. The reformer 22 is arranged above the heat generating element 23 in the housing 25.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、改質システムに関する。 The present invention relates to a reforming system.

従来の改質システムとしては、例えば特許文献1に記載されている技術が知られている。特許文献1に記載の改質システムは、液体のアンモニアを気化する蒸発器と、この蒸発器により気化されたアンモニアを分解して水素を生成する分解器と、蒸発器から分解器に気体のアンモニアを供給するアンモニア供給管と、分解器に空気を供給する流入管と、分解器で生成された水素が流れる流出管とを備えている。 As a conventional reforming system, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. The reforming system described in Patent Document 1 includes an evaporator that vaporizes liquid ammonia, a decomposer that decomposes ammonia vaporized by this evaporator to generate hydrogen, and gaseous ammonia from the evaporator to the decomposer. It is provided with an ammonia supply pipe for supplying the gas, an inflow pipe for supplying air to the decomposer, and an outflow pipe through which hydrogen generated by the decomposer flows.

特開2014−211155号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-21115

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、改質システムの起動時には、分解器(改質部)の暖気が完了するまでは、分解器においてアンモニア(燃料ガス)が安定して燃焼されない。また、分解器の暖気時には、分解器の触媒の異常酸化を防止するために、アンモニアのみを分解器に供給するか、もしくはアンモニアを空気に対してリッチの状態で分解器に供給する必要がある。従って、分解器の暖気が完了するまでは、アンモニアが分解器をすり抜けてしまう。このため、アンモニアの後処理を行うための装置が必要となる。 However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, when the reforming system is started, ammonia (fuel gas) is not stably burned in the cracker until the warming up of the cracker (reformer) is completed. In addition, when the decomposer is warmed up, it is necessary to supply only ammonia to the decomposer or supply ammonia to the decomposer in a state rich in air in order to prevent abnormal oxidation of the catalyst of the decomposer. .. Therefore, ammonia will slip through the decomposer until the warming up of the decomposer is completed. Therefore, a device for post-treatment of ammonia is required.

本発明の目的は、起動時に改質部をすり抜ける燃料ガスの量を低減することができる改質システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a reforming system capable of reducing the amount of fuel gas that passes through the reforming section at startup.

本発明の一態様に係る改質システムは、燃料ガスを水素に分解する改質触媒を有し、燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、改質部に供給される酸化性ガスが流れるガス供給流路と、改質部にガス供給流路を通して燃料ガスを供給する燃料供給部と、改質部により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路と、改質部よりもガス供給流路の上流側に配置された発熱体を有するヒータ部と、改質部及び発熱体を収容する筐体と、ガス供給流路を開閉する第1開閉バルブと、改質ガス流路を開閉する第2開閉バルブと、燃料供給部、ヒータ部、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを制御する制御部とを備え、改質部は、筐体内における発熱体よりも上側に配置されており、制御部は、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを閉じた状態で発熱体を通電するようにヒータ部を制御する第1制御処理を実行した後、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを開いた状態で燃料ガス及び酸化性ガスを改質部に供給するように燃料供給部、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを制御する第2制御処理を実行する。 The reforming system according to one aspect of the present invention has a reforming catalyst that decomposes the fuel gas into hydrogen, reforms the fuel gas to generate a reformed gas containing hydrogen, and reforms. A gas supply flow path through which the oxidizing gas supplied to the section flows, a fuel supply section that supplies fuel gas to the reforming section through the gas supply flow path, and a reforming gas through which the reforming gas generated by the reforming section flows. A first that opens and closes the flow path, the heater part having a heating element arranged on the upstream side of the gas supply flow path from the reforming part, the housing accommodating the reforming part and the heating element, and the gas supply flow path. It includes an on-off valve, a second on-off valve that opens and closes the reformed gas flow path, and a control unit that controls a fuel supply unit, a heater unit, a first on-off valve, and a second on-off valve. The control unit is arranged above the heating element in the above, and after executing the first control process for controlling the heater unit so as to energize the heating element with the first on-off valve and the second on-off valve closed. , A second control process that controls the fuel supply unit, the first on-off valve, and the second on-off valve so as to supply the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming unit with the first on-off valve and the second on-off valve open. To execute.

このような改質システムにおいては、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを閉じると、第1開閉バルブと第2開閉バルブとの間の流路が閉鎖された状態となり、その流路内では燃料ガスの流れが生じない。従って、改質システムの起動時に、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを閉じた状態でヒータ部の発熱体が通電されると、発熱体の発熱により上昇気流が発生する。ここで、改質部は、筐体内における発熱体よりも上側に配置されている。このため、上昇気流の熱によって改質部が暖められることになる。このように発熱体の発熱により生じる上昇気流を利用して改質部を暖めることにより、発熱体の熱を燃料ガスを通じて改質部に伝達するために改質部に燃料ガスを供給する必要がない。これにより、改質システムの起動時に、改質部をすり抜ける燃料ガスの量が低減される。 In such a reforming system, when the first on-off valve and the second on-off valve are closed, the flow path between the first on-off valve and the second on-off valve is closed, and the fuel in the flow path is closed. No gas flow occurs. Therefore, when the heating element of the heater unit is energized with the first opening / closing valve and the second opening / closing valve closed when the reforming system is started, an updraft is generated due to the heat generated by the heating element. Here, the reforming portion is arranged above the heating element in the housing. Therefore, the reformed portion is warmed by the heat of the updraft. By warming the reforming section using the updraft generated by the heat generated by the heating element in this way, it is necessary to supply fuel gas to the reforming section in order to transfer the heat of the heating element to the reforming section through the fuel gas. Absent. This reduces the amount of fuel gas that slips through the reforming section when the reforming system is started.

改質部は、筐体内における発熱体の真上位置に配置されていてもよい。このような構成では、発熱体の発熱により生じる上昇気流を有効利用して、改質部を効率良く暖めることができる。 The reforming portion may be arranged at a position directly above the heating element in the housing. In such a configuration, the reformed portion can be efficiently warmed by effectively utilizing the updraft generated by the heat generated by the heating element.

ガス供給流路は、筐体と接続された配管を有し、配管の少なくとも一部は、筐体よりも下側に配置されていてもよい。第1開閉バルブと第2開閉バルブとの間の流路内に存在するガス中には、燃料の他に水素及び酸素等の成分が含まれる可能性がある。酸素の比重は、燃料及び水素の比重よりも高い。このため、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを閉じた際に、第1開閉バルブと第2開閉バルブとの間の流路内に存在するガス中に酸素が含まれていても、配管内における筐体よりも下側に酸素が溜まることになる。従って、筐体内に酸素が存在しにくくなるため、改質部の改質触媒の酸化劣化が防止される。 The gas supply flow path has a pipe connected to the housing, and at least a part of the pipe may be arranged below the housing. The gas existing in the flow path between the first on-off valve and the second on-off valve may contain components such as hydrogen and oxygen in addition to the fuel. The specific gravity of oxygen is higher than that of fuel and hydrogen. Therefore, even if oxygen is contained in the gas existing in the flow path between the first on-off valve and the second on-off valve when the first on-off valve and the second on-off valve are closed, the inside of the pipe Oxygen will be accumulated below the housing in. Therefore, oxygen is less likely to be present in the housing, and oxidative deterioration of the reforming catalyst in the reforming portion is prevented.

改質システムは、改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、制御部は、第2制御処理を実行するときは、温度検出部により検出された改質部の温度が予め定められた規定温度以上になると、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを開いた状態で燃料ガス及び酸化性ガスを改質部に供給するように燃料供給部、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを制御してもよい。このような構成では、改質部の温度を検出することにより、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを開いた状態で燃料ガス及び酸化性ガスを改質部に供給する適切なタイミングを容易に判断することができる。 The reforming system further includes a temperature detecting unit that detects the temperature of the reforming unit, and when the control unit executes the second control process, the temperature of the reforming unit detected by the temperature detecting unit is predetermined. When the temperature exceeds the specified temperature, the fuel supply unit, the first on-off valve and the second on-off valve are opened so as to supply the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming part with the first on-off valve and the second on-off valve open. You may control it. In such a configuration, by detecting the temperature of the reforming section, it is easy to properly time the fuel gas and the oxidizing gas to be supplied to the reforming section with the first on-off valve and the second on-off valve open. You can judge.

ガス供給流路には、改質部に供給される酸化性ガスの流量を制御する流量制御弁が配設されおり、制御部は、第2制御処理を実行するときは、第1開閉バルブ及び第2開閉バルブを開くように制御すると共に、燃料ガス及び酸化性ガスを改質部に供給するように燃料供給部及び流量制御弁を制御してもよい。このような構成では、ガス供給流路を開閉する第1開閉バルブと改質部に供給される酸化性ガスの流量を制御する流量制御弁とが別々のバルブであるため、ガス供給流路の開閉制御と酸化性ガスの供給量制御とが行いやすくなる。 A flow rate control valve for controlling the flow rate of the oxidizing gas supplied to the reforming unit is provided in the gas supply flow path, and the control unit uses the first on-off valve and the first on-off valve when executing the second control process. The fuel supply unit and the flow rate control valve may be controlled so as to supply the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming unit while controlling the opening of the second on-off valve. In such a configuration, since the first on-off valve that opens and closes the gas supply flow path and the flow rate control valve that controls the flow rate of the oxidizing gas supplied to the reforming portion are separate valves, the gas supply flow path It becomes easier to control the opening and closing and the supply amount of oxidizing gas.

本発明によれば、起動時に改質部をすり抜ける燃料ガスの量を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of fuel gas that passes through the reformed portion at startup.

本発明の一実施形態に係る改質システムを具備したエンジンシステムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the engine system provided with the reforming system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示された改質装置、ガス供給流路及び改質ガス流路の高さ位置関係を示す図である。It is a figure which shows the height positional relationship of the reformer, a gas supply flow path and a reforming gas flow path shown in FIG. 図1に示されたエンジンシステムの制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the engine system shown in FIG. 図3に示された始動制御部により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the start control unit shown in FIG. 図3に示された停止制御部により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the stop control unit shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る改質システムを具備したエンジンシステムを示す概略構成図である。図1において、エンジンシステム1は、車両に搭載されている。エンジンシステム1は、アンモニアエンジン2と、吸気通路3と、排気通路4と、メインインジェクタ5と、メインスロットルバルブ6とを備えている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine system including a reforming system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the engine system 1 is mounted on a vehicle. The engine system 1 includes an ammonia engine 2, an intake passage 3, an exhaust passage 4, a main injector 5, and a main throttle valve 6.

アンモニアエンジン2は、アンモニア(NH)を燃料として使用するエンジンである。アンモニアエンジン2は、例えば4つの燃焼室を有する4気筒エンジンである。アンモニアエンジン2には、アンモニアと共に水素が供給される(後述)。 The ammonia engine 2 is an engine that uses ammonia (NH 3 ) as fuel. The ammonia engine 2 is, for example, a 4-cylinder engine having four combustion chambers. Hydrogen is supplied to the ammonia engine 2 together with ammonia (described later).

吸気通路3は、アンモニアエンジン2に接続されている。吸気通路3は、アンモニアエンジン2に供給される空気が流れる通路である。吸気通路3には、空気に含まれる塵及び埃等の異物を除去するエアクリーナ7が配設されている。 The intake passage 3 is connected to the ammonia engine 2. The intake passage 3 is a passage through which the air supplied to the ammonia engine 2 flows. An air cleaner 7 for removing dust and foreign matter such as dust contained in the air is provided in the intake passage 3.

排気通路4は、アンモニアエンジン2に接続されている。排気通路4は、アンモニアエンジン2の燃焼室から発生した排気ガスが流れる通路である。排気通路4には、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)及びアンモニア等の有害物質を除去する排気浄化触媒8が配設されている。排気浄化触媒8としては、例えば三元触媒またはSCR(SelectiveCatalytic Reduction)触媒等が用いられる。 The exhaust passage 4 is connected to the ammonia engine 2. The exhaust passage 4 is a passage through which the exhaust gas generated from the combustion chamber of the ammonia engine 2 flows. An exhaust purification catalyst 8 for removing harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and ammonia contained in the exhaust gas is arranged in the exhaust passage 4. As the exhaust gas purification catalyst 8, for example, a three-way catalyst, an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst, or the like is used.

メインインジェクタ5は、アンモニアエンジン2に向けて燃料ガスであるアンモニアガス(NHガス)を噴射する電磁式の燃料噴射弁である。メインインジェクタ5は、吸気通路3におけるメインスロットルバルブ6とアンモニアエンジン2との間にアンモニアガスを噴射する。メインインジェクタ5は、後述する気化器12とアンモニア流路9を介して接続されている。 The main injector 5 is an electromagnetic type fuel injection valve for injecting ammonia gas (NH 3 gas) is a fuel gas toward the ammonia engine 2. The main injector 5 injects ammonia gas between the main throttle valve 6 and the ammonia engine 2 in the intake passage 3. The main injector 5 is connected to a vaporizer 12 described later via an ammonia flow path 9.

メインスロットルバルブ6は、吸気通路3におけるエアクリーナ7とアンモニアエンジン2との間に配設されている。メインスロットルバルブ6は、アンモニアエンジン2に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。 The main throttle valve 6 is arranged between the air cleaner 7 and the ammonia engine 2 in the intake passage 3. The main throttle valve 6 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the ammonia engine 2.

また、エンジンシステム1は、本実施形態の改質システム10を具備している。改質システム10は、アンモニアタンク11と、気化器12と、改質装置13と、ガス供給流路14と、改質スロットルバルブ15と、改質インジェクタ16と、改質ガス流路17と、クーラ18と、上流側開閉バルブ19と、下流側開閉バルブ20とを備えている。 Further, the engine system 1 includes the reforming system 10 of the present embodiment. The reforming system 10 includes an ammonia tank 11, a vaporizer 12, a reforming device 13, a gas supply flow path 14, a reforming throttle valve 15, a reforming injector 16, a reforming gas flow path 17. It includes a cooler 18, an upstream opening / closing valve 19, and a downstream opening / closing valve 20.

アンモニアタンク11は、アンモニアを液体状態で貯蔵するタンクである。気化器12は、アンモニアタンク11に貯蔵された液体状態のアンモニアを気化させて、アンモニアガスを生成する。 The ammonia tank 11 is a tank that stores ammonia in a liquid state. The vaporizer 12 vaporizes the liquid ammonia stored in the ammonia tank 11 to generate ammonia gas.

改質装置13は、電気ヒータ21と、改質器22とを有している。電気ヒータ21は、改質器22を昇温させるヒータ部である。電気ヒータ21は、例えばハニカム構造を呈する発熱体23と、この発熱体23に電極端子(図示せず)を介して接続され、発熱体23を通電する電源24とを有している。電源24により発熱体23が通電されると、発熱体23が発熱する。 The reformer 13 has an electric heater 21 and a reformer 22. The electric heater 21 is a heater unit that raises the temperature of the reformer 22. The electric heater 21 has, for example, a heating element 23 having a honeycomb structure, and a power supply 24 connected to the heating element 23 via an electrode terminal (not shown) to energize the heating element 23. When the heating element 23 is energized by the power supply 24, the heating element 23 generates heat.

改質器22は、アンモニアガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部である。改質器22は、例えばハニカム構造を呈する担体22aを有している。担体22aには、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒22bが塗布されている。改質触媒22bは、アンモニアガスを水素に分解する機能に加え、アンモニアガスを燃焼させる機能も有している。改質触媒22bとしては、例えばルテニウム、パラジウム、ロジウムまたは白金等が用いられる。 The reformer 22 is a reforming unit that reforms ammonia gas to generate a reformed gas containing hydrogen. The reformer 22 has, for example, a carrier 22a exhibiting a honeycomb structure. The carrier 22a is coated with a reforming catalyst 22b that decomposes ammonia gas into hydrogen. The reforming catalyst 22b has a function of burning ammonia gas in addition to a function of decomposing ammonia gas into hydrogen. As the reforming catalyst 22b, for example, ruthenium, palladium, rhodium, platinum or the like is used.

改質装置13は、図2に示されるように、電気ヒータ21の発熱体23及び改質器22を収容する円筒状の筐体25を有している。電気ヒータ21の電源24は、特に図示はしないが、例えば筐体25の外部に配置されている。筐体25は、アンモニアガス及び改質ガスに対して耐腐食性を有する金属(例えばステンレス鋼)で形成されている。 As shown in FIG. 2, the reformer 13 has a cylindrical housing 25 that houses the heating element 23 of the electric heater 21 and the reformer 22. Although not particularly shown, the power supply 24 of the electric heater 21 is arranged outside the housing 25, for example. The housing 25 is made of a metal (for example, stainless steel) having corrosion resistance to ammonia gas and reformed gas.

発熱体23は、筐体25内における改質器22よりもガス供給流路14の上流側に配置されている。改質器22は、筐体25内における発熱体23よりも上側に配置されている。ここでいう上側は、重力方向(図2中のG方向)の反対側に相当する。具体的には、改質器22は、筐体25内における発熱体23の真上(直上)位置に配置されている。発熱体23の真上位置は、発熱体23の鉛直方向上側の位置である。 The heating element 23 is arranged on the upstream side of the gas supply flow path 14 with respect to the reformer 22 in the housing 25. The reformer 22 is arranged above the heating element 23 in the housing 25. The upper side here corresponds to the opposite side in the direction of gravity (the G direction in FIG. 2). Specifically, the reformer 22 is arranged at a position directly above (directly above) the heating element 23 in the housing 25. The position directly above the heating element 23 is the position above the heating element 23 in the vertical direction.

ガス供給流路14は、吸気通路3と改質器22とを接続している。具体的には、ガス供給流路14の一端は、吸気通路3におけるエアクリーナ7とメインスロットルバルブ6との間の部分に分岐接続されている。ガス供給流路14の他端は、改質器22に接続されている。ガス供給流路14は、改質器22に供給される酸化性ガスである空気が流れる流路である。 The gas supply passage 14 connects the intake passage 3 and the reformer 22. Specifically, one end of the gas supply flow path 14 is branched and connected to a portion of the intake passage 3 between the air cleaner 7 and the main throttle valve 6. The other end of the gas supply flow path 14 is connected to the reformer 22. The gas supply flow path 14 is a flow path through which air, which is an oxidizing gas supplied to the reformer 22, flows.

ガス供給流路14は、図2に示されるように、吸気通路3と筐体25の下端とを接続するガス供給配管26と、筐体25内における筐体25の下端と改質器22との間の空間25aとからなっている。ガス供給配管26は、筐体25よりも下側に配置されている。ここでいう下側は、重力方向(図2中のG方向)に相当する。ガス供給配管26は、筐体25の下端から真下(直下)方向に延びる管部26aと、この管部26aの下端から水平方向に延びる管部26bとを有している。水平方向は、重力方向と直交する方向である。 As shown in FIG. 2, the gas supply flow path 14 includes a gas supply pipe 26 that connects the intake passage 3 and the lower end of the housing 25, a lower end of the housing 25 in the housing 25, and a reformer 22. It consists of a space 25a between them. The gas supply pipe 26 is arranged below the housing 25. The lower side here corresponds to the direction of gravity (the G direction in FIG. 2). The gas supply pipe 26 has a pipe portion 26a extending directly below (directly below) from the lower end of the housing 25, and a pipe portion 26b extending horizontally from the lower end of the pipe portion 26a. The horizontal direction is a direction orthogonal to the direction of gravity.

改質スロットルバルブ15は、ガス供給流路14のガス供給配管26に配設されている。改質スロットルバルブ15は、改質器22に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。 The reforming throttle valve 15 is arranged in the gas supply pipe 26 of the gas supply flow path 14. The reforming throttle valve 15 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the reformer 22.

改質インジェクタ16は、気化器12とアンモニア流路27を介して接続されている。改質インジェクタ16は、改質器22に向けて燃料ガスであるアンモニアガスを噴射する電磁式の燃料噴射弁である。改質インジェクタ16は、ガス供給流路14における改質スロットルバルブ15と改質装置13との間にアンモニアガスを噴射する。アンモニアタンク11、気化器12、アンモニア流路27及び改質インジェクタ16は、改質器22にガス供給流路14を通してアンモニアガスを供給する燃料供給部28を構成している。 The reforming injector 16 is connected to the vaporizer 12 via an ammonia flow path 27. The reforming injector 16 is an electromagnetic fuel injection valve that injects ammonia gas, which is a fuel gas, toward the reformer 22. The reforming injector 16 injects ammonia gas between the reforming throttle valve 15 and the reforming device 13 in the gas supply flow path 14. The ammonia tank 11, the vaporizer 12, the ammonia flow path 27, and the reforming injector 16 form a fuel supply unit 28 that supplies ammonia gas to the reformer 22 through the gas supply flow path 14.

改質ガス流路17は、改質器22と吸気通路3とを接続している。具体的には、改質ガス流路17の一端は、改質器22に接続されている。改質ガス流路17の他端は、吸気通路3におけるメインスロットルバルブ6とアンモニアエンジン2との間の部分に分岐接続されている。改質ガス流路17は、改質器22により生成された改質ガスが流れる流路である。 The reforming gas flow path 17 connects the reformer 22 and the intake passage 3. Specifically, one end of the reforming gas flow path 17 is connected to the reformer 22. The other end of the reformed gas flow path 17 is branched and connected to a portion of the intake passage 3 between the main throttle valve 6 and the ammonia engine 2. The reformed gas flow path 17 is a flow path through which the reformed gas generated by the reformer 22 flows.

改質ガス流路17は、図2に示されるように、吸気通路3と筐体25の上端とを接続する改質ガス配管29と、筐体25内における筐体25の上端と改質器22との間の空間25bとからなっている。改質ガス配管29は、筐体25の上端から真上方向に延びる管部29aと、この管部29aの上端からL字状に屈曲して下方に延びる管部29bと、この管部29bの下端から水平方向に延びる管部29cとを有している。管部29cは、例えばガス供給配管26の管部26bと同じ高さ位置に配置されている。 As shown in FIG. 2, the reformed gas flow path 17 includes a reformed gas pipe 29 connecting the intake passage 3 and the upper end of the housing 25, the upper end of the housing 25 in the housing 25, and the reformer. It consists of a space 25b between 22 and 22. The reforming gas pipe 29 includes a pipe portion 29a extending directly upward from the upper end of the housing 25, a pipe portion 29b bent in an L shape from the upper end of the pipe portion 29a and extending downward, and the pipe portion 29b. It has a pipe portion 29c extending in the horizontal direction from the lower end. The pipe portion 29c is arranged at the same height as the pipe portion 26b of the gas supply pipe 26, for example.

クーラ18は、改質ガス流路17に配設されている。具体的には、クーラ18は、図2に示されるように、改質ガス配管29の管部29bに配設されている。クーラ18は、アンモニアエンジン2に供給される改質ガスを冷却する。クーラ18は、例えばエンジン冷却水との熱交換によって改質ガスを冷却する。クーラ18により改質ガスを冷却することにより、改質ガスの体積膨張が抑制されるため、改質ガスがアンモニアエンジン2の燃焼室に入りやすくなる。 The cooler 18 is arranged in the reformed gas flow path 17. Specifically, as shown in FIG. 2, the cooler 18 is arranged in the pipe portion 29b of the reformed gas pipe 29. The cooler 18 cools the reformed gas supplied to the ammonia engine 2. The cooler 18 cools the reformed gas by, for example, heat exchange with the engine cooling water. By cooling the reformed gas with the cooler 18, the volume expansion of the reformed gas is suppressed, so that the reformed gas easily enters the combustion chamber of the ammonia engine 2.

上流側開閉バルブ19は、ガス供給流路14における改質スロットルバルブ15と改質装置13との間に配設されている。より具体的には、上流側開閉バルブ19は、ガス供給流路14における改質インジェクタ16と改質装置13との間に配設されている。上流側開閉バルブ19は、ガス供給流路14を開閉する電磁式の第1開閉バルブである。上流側開閉バルブ19は、図2に示されるように、ガス供給配管26の管部26bに配設されている。 The upstream opening / closing valve 19 is arranged between the reforming throttle valve 15 and the reforming device 13 in the gas supply flow path 14. More specifically, the upstream on-off valve 19 is arranged between the reforming injector 16 and the reforming device 13 in the gas supply flow path 14. The upstream opening / closing valve 19 is an electromagnetic first opening / closing valve that opens / closes the gas supply flow path 14. As shown in FIG. 2, the upstream opening / closing valve 19 is arranged in the pipe portion 26b of the gas supply pipe 26.

下流側開閉バルブ20は、改質ガス流路17に配設されている。具体的には、下流側開閉バルブ20は、改質ガス流路17におけるクーラ18と吸気通路3との間に配設されている。下流側開閉バルブ20は、改質ガス流路17を開閉する電磁式の第2開閉バルブである。下流側開閉バルブ20は、図2に示されるように、改質ガス配管29の管部29cに配設されている。 The downstream opening / closing valve 20 is arranged in the reformed gas flow path 17. Specifically, the downstream opening / closing valve 20 is arranged between the cooler 18 and the intake passage 3 in the reformed gas flow path 17. The downstream opening / closing valve 20 is an electromagnetic second opening / closing valve that opens / closes the reformed gas flow path 17. As shown in FIG. 2, the downstream opening / closing valve 20 is arranged in the pipe portion 29c of the reformed gas pipe 29.

また、改質システム10は、温度センサ30と、コントローラ31とを備えている。温度センサ30は、改質器22の温度を検出する温度検出部である。温度センサ30は、例えば改質器22の改質触媒22bの温度を検出する。 Further, the reforming system 10 includes a temperature sensor 30 and a controller 31. The temperature sensor 30 is a temperature detection unit that detects the temperature of the reformer 22. The temperature sensor 30 detects, for example, the temperature of the reforming catalyst 22b of the reformer 22.

コントローラ31は、CPU、RAM、ROM及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ31には、イグニッションスイッチ32(IGスイッチ)と、スタータモータ33とが接続されている。イグニッションスイッチ32は、車両の運転者がアンモニアエンジン2の始動及び停止を指示するための手動操作スイッチである。スタータモータ33は、アンモニアエンジン2を始動させるモータである。 The controller 31 is composed of a CPU, RAM, ROM, an input / output interface, and the like. The ignition switch 32 (IG switch) and the starter motor 33 are connected to the controller 31. The ignition switch 32 is a manually operated switch for instructing the driver of the vehicle to start and stop the ammonia engine 2. The starter motor 33 is a motor for starting the ammonia engine 2.

コントローラ31は、図3に示されるように、始動制御部34と、停止制御部35とを有している。 As shown in FIG. 3, the controller 31 has a start control unit 34 and a stop control unit 35.

始動制御部34は、アンモニアエンジン2の始動時に、イグニッションスイッチ32の操作信号と温度センサ30の検出値とに基づいて、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、改質スロットルバルブ15、燃料供給部28の改質インジェクタ16、電気ヒータ21の電源24、上流側開閉バルブ19、下流側開閉バルブ20及びスタータモータ33を制御する。 When the ammonia engine 2 is started, the start control unit 34 has the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 15, and the fuel supply unit 28 based on the operation signal of the ignition switch 32 and the detected value of the temperature sensor 30. Controls the reforming injector 16, the power supply 24 of the electric heater 21, the upstream opening / closing valve 19, the downstream opening / closing valve 20, and the starter motor 33.

始動制御部34は、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を閉じた状態で電気ヒータ21の発熱体23を通電するように電源24を制御する第1制御処理を実行した後、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を開いた状態でアンモニアガス及び空気を改質器22に供給するように改質インジェクタ16、改質スロットルバルブ15、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を制御する第2制御処理を実行する。 The start control unit 34 executes a first control process for controlling the power supply 24 so as to energize the heating element 23 of the electric heater 21 with the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 closed, and then the upstream side. A reforming injector 16, a reforming throttle valve 15, an upstream opening / closing valve 19 and a downstream opening / closing valve 20 so as to supply ammonia gas and air to the reformer 22 with the on-off valve 19 and the downstream on-off valve 20 open. The second control process for controlling the above is executed.

始動制御部34は、第2制御処理を実行するときは、温度センサ30により検出された改質器22の温度が予め定められた規定温度以上になると、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を開くように制御すると共に、アンモニアガス及び空気を改質器22に供給するように改質インジェクタ16及び改質スロットルバルブ15を制御する。 When the start control unit 34 executes the second control process, when the temperature of the reformer 22 detected by the temperature sensor 30 becomes equal to or higher than a predetermined predetermined temperature, the upstream open / close valve 19 and the downstream open / close valve 20 is controlled to open, and the reforming injector 16 and the reforming throttle valve 15 are controlled so as to supply ammonia gas and air to the reformer 22.

停止制御部35は、アンモニアエンジン2の停止時に、イグニッションスイッチ32の操作信号に基づいて、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、改質スロットルバルブ15、改質インジェクタ16、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を制御する。 When the ammonia engine 2 is stopped, the stop control unit 35 sets the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 15, the reforming injector 16, the upstream opening / closing valve 19 and the downstream based on the operation signal of the ignition switch 32. Controls the side open / close valve 20.

図4は、始動制御部34により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理の実行前には、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、改質スロットルバルブ15、改質インジェクタ16は、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20は、閉じた状態となっている。 FIG. 4 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the start control unit 34. Before the execution of this process, the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 15, and the reforming injector 16 are in a closed state with the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 closed.

図4において、始動制御部34は、まずイグニッションスイッチ32の操作信号に基づいて、イグニッションスイッチ32がON操作されたかどうかを判断する(手順S101)。始動制御部34は、イグニッションスイッチ32がON操作されたと判断したときは、電気ヒータ21の発熱体23を通電するように電源24を制御する(手順S102)。 In FIG. 4, the start control unit 34 first determines whether or not the ignition switch 32 has been turned ON based on the operation signal of the ignition switch 32 (procedure S101). When the start control unit 34 determines that the ignition switch 32 has been turned on, the start control unit 34 controls the power supply 24 so as to energize the heating element 23 of the electric heater 21 (procedure S102).

続いて、始動制御部34は、温度センサ30の検出値に基づいて、改質器22の温度が規定温度以上であるかどうかを判断する(手順S103)。規定温度は、アンモニアガスの燃焼が可能となる温度であり、例えば200℃程度である。始動制御部34は、改質器22の温度が規定温度以上であると判断したときは、発熱体23の通電を停止するように電源24を制御する(手順S104)。 Subsequently, the start control unit 34 determines whether or not the temperature of the reformer 22 is equal to or higher than the specified temperature based on the detected value of the temperature sensor 30 (procedure S103). The specified temperature is a temperature at which ammonia gas can be burned, and is, for example, about 200 ° C. When the start control unit 34 determines that the temperature of the reformer 22 is equal to or higher than the specified temperature, the start control unit 34 controls the power supply 24 so as to stop the energization of the heating element 23 (procedure S104).

そして、始動制御部34は、上流側開閉バルブ19を開くように制御すると共に、下流側開閉バルブ20を開くように制御する(手順S105)。そして、始動制御部34は、改質スロットルバルブ15を開くように制御すると共に、改質インジェクタ16からアンモニアガスを噴射させるように改質インジェクタ16を制御する(手順S106)。これにより、改質器22にアンモニアガス及び空気が供給される。 Then, the start control unit 34 controls to open the upstream opening / closing valve 19 and controls to open the downstream opening / closing valve 20 (procedure S105). Then, the start control unit 34 controls the reforming throttle valve 15 to open, and controls the reforming injector 16 so as to inject ammonia gas from the reforming injector 16 (procedure S106). As a result, ammonia gas and air are supplied to the reformer 22.

続いて、始動制御部34は、アンモニアエンジン2をクランキングさせるようにスタータモータ33を制御する(手順S107)。これにより、アンモニアエンジン2が始動する。そして、始動制御部34は、メインスロットルバルブ6を開くように制御する(手順S108)。これにより、アンモニアエンジン2に空気が供給される。そして、始動制御部34は、メインインジェクタ5からアンモニアガスを噴射させるようにメインインジェクタ5を制御する(手順S109)。これにより、アンモニアエンジン2にアンモニアガスが供給される。 Subsequently, the start control unit 34 controls the starter motor 33 so as to crank the ammonia engine 2 (procedure S107). As a result, the ammonia engine 2 is started. Then, the start control unit 34 controls to open the main throttle valve 6 (procedure S108). As a result, air is supplied to the ammonia engine 2. Then, the start control unit 34 controls the main injector 5 so as to inject ammonia gas from the main injector 5 (procedure S109). As a result, ammonia gas is supplied to the ammonia engine 2.

ここで、手順S101,S102は、上記の第1制御処理として機能する。手順S103〜S106は、上記の第2制御処理として機能する。 Here, the procedures S101 and S102 function as the first control process described above. Steps S103 to S106 function as the second control process described above.

図5は、停止制御部35により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理の実行前には、メインインジェクタ5、メインスロットルバルブ6、改質スロットルバルブ15、改質インジェクタ16は、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20は、開いた状態となっている。 FIG. 5 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the stop control unit 35. Before the execution of this process, the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 15, and the reforming injector 16 are in an open state with the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 open.

図5において、停止制御部35は、まずイグニッションスイッチ32の操作信号に基づいて、イグニッションスイッチ32がOFF操作されたかどうかを判断する(手順S111)。停止制御部35は、イグニッションスイッチ32がOFF操作されたと判断したときは、メインインジェクタ5からのアンモニアガスの噴射を停止させるようにメインインジェクタ5を制御する(手順S112)。これにより、アンモニアエンジン2へのアンモニアガスの供給が停止する。そして、停止制御部35は、メインスロットルバルブ6を閉じるように制御する(手順S113)。これにより、アンモニアエンジン2への空気の供給が停止する。 In FIG. 5, the stop control unit 35 first determines whether or not the ignition switch 32 has been turned off based on the operation signal of the ignition switch 32 (procedure S111). When the stop control unit 35 determines that the ignition switch 32 has been turned off, the stop control unit 35 controls the main injector 5 so as to stop the injection of ammonia gas from the main injector 5 (procedure S112). As a result, the supply of ammonia gas to the ammonia engine 2 is stopped. Then, the stop control unit 35 controls to close the main throttle valve 6 (procedure S113). As a result, the supply of air to the ammonia engine 2 is stopped.

続いて、停止制御部35は、改質スロットルバルブ15を閉じるように制御する(手順S114)。これにより、改質器22への空気の供給が停止する。そして、停止制御部35は、改質インジェクタ16からのアンモニアガスの噴射を停止させるように改質インジェクタ16を制御する(手順S115)。これにより、改質器22へのアンモニアガスの供給が停止する。 Subsequently, the stop control unit 35 controls to close the reforming throttle valve 15 (procedure S114). As a result, the supply of air to the reformer 22 is stopped. Then, the stop control unit 35 controls the reforming injector 16 so as to stop the injection of the ammonia gas from the reforming injector 16 (procedure S115). As a result, the supply of ammonia gas to the reformer 22 is stopped.

続いて、停止制御部35は、上流側開閉バルブ19を閉じるように制御すると共に、下流側開閉バルブ20を閉じるように制御する(手順S116)。 Subsequently, the stop control unit 35 controls to close the upstream opening / closing valve 19 and also controls to close the downstream opening / closing valve 20 (procedure S116).

以上のようなエンジンシステム1において、アンモニアエンジン2の作動中にイグニッションスイッチ32がOFF操作されると、アンモニアエンジン2へのアンモニアガス及び空気の供給が停止する。そして、改質器22への空気及びアンモニアガスの供給が停止する。そして、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20が閉弁する。これにより、アンモニアエンジン2が停止する。 In the engine system 1 as described above, if the ignition switch 32 is turned off while the ammonia engine 2 is operating, the supply of ammonia gas and air to the ammonia engine 2 is stopped. Then, the supply of air and ammonia gas to the reformer 22 is stopped. Then, the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 are closed. As a result, the ammonia engine 2 is stopped.

このとき、上流側開閉バルブ19と下流側開閉バルブ20との間の流路は、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20により閉鎖された閉鎖流路Cとなる(図2参照)。具体的には、閉鎖流路Cは、ガス供給配管26の内部における上流側開閉バルブ19と筐体25との間の領域と、筐体25の内部と、改質ガス配管29の内部における筐体25と下流側開閉バルブ20との間の領域とで形成される。なお、閉鎖流路C内は、密閉されている。 At this time, the flow path between the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 becomes a closed flow path C closed by the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 (see FIG. 2). Specifically, the closed flow path C is a region between the upstream opening / closing valve 19 and the housing 25 inside the gas supply pipe 26, a housing inside the housing 25, and a housing inside the reformed gas pipe 29. It is formed by a region between the body 25 and the downstream opening / closing valve 20. The inside of the closed flow path C is sealed.

閉鎖流路Cには、アンモニアガスがリッチな状態で充填されている。具体的には、閉鎖流路Cには、アンモニアガスが100%で充填されているか、もしくはアンモニアの酸化が起きない程度にアンモニアガスが高濃度で充填されている。閉鎖流路Cでは、アンモニアガスの流れが生じない。 The closed flow path C is filled with ammonia gas in a rich state. Specifically, the closed flow path C is filled with 100% ammonia gas, or is filled with ammonia gas at a high concentration so that oxidation of ammonia does not occur. Ammonia gas does not flow in the closed flow path C.

その後、アンモニアエンジン2を再始動させるために、イグニッションスイッチ32がON操作されると、電気ヒータ21の発熱体23が通電され、発熱体23が発熱する。すると、図2に示されるように、発熱体23に上昇気流が発生する。上昇気流は、鉛直方向上側への大気の流れである。発熱体23の真上位置には、改質器22が配置されている。このため、上昇気流が改質器22に到達し、上昇気流の熱が改質器22に伝達される。従って、上昇気流の熱によって改質器22が暖められ、改質器22が昇温する。 After that, when the ignition switch 32 is turned ON in order to restart the ammonia engine 2, the heating element 23 of the electric heater 21 is energized and the heating element 23 generates heat. Then, as shown in FIG. 2, an updraft is generated in the heating element 23. The updraft is the flow of the atmosphere upward in the vertical direction. A reformer 22 is arranged directly above the heating element 23. Therefore, the updraft reaches the reformer 22, and the heat of the updraft is transferred to the reformer 22. Therefore, the reformer 22 is warmed by the heat of the updraft, and the reformer 22 rises in temperature.

そして、改質器22の温度が規定温度に達すると、発熱体23の通電が停止し、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20が開弁する。そして、改質スロットルバルブ15が開弁すると共に、改質インジェクタ16からアンモニアガスが噴射することで、改質器22に空気及びアンモニアガスが供給される。 Then, when the temperature of the reformer 22 reaches the specified temperature, the energization of the heating element 23 is stopped, and the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 are opened. Then, the reforming throttle valve 15 opens and the reforming injector 16 injects ammonia gas to supply air and ammonia gas to the reformer 22.

すると、改質器22の改質触媒22bによってアンモニアガスが着火して燃焼し、その燃焼熱により改質器22が更に昇温する。具体的には、下記式のように、一部のアンモニアと空気中の酸素とが化学反応(酸化反応)することで、アンモニアの燃焼反応が起こり、燃焼熱が発生する。
NH+3/4O→1/2N+3/2HO+Q
Then, the reforming catalyst 22b of the reformer 22 ignites and burns the ammonia gas, and the heat of combustion further raises the temperature of the reformer 22. Specifically, as shown in the following formula, a chemical reaction (oxidation reaction) occurs between a part of ammonia and oxygen in the air, so that a combustion reaction of ammonia occurs and combustion heat is generated.
NH 3 + 3/4O 2 → 1 / 2N 2 + 3 / 2H 2 O + Q

そして、改質器22がアンモニアガスの改質が可能となる温度(例えば300℃〜400℃程度)に達すると、改質器22の改質触媒22bによってアンモニアガスの改質が開始され、水素を含有した改質ガスが生成される。具体的には、下記式のように、アンモニアの燃焼熱によってアンモニアが水素と窒素とに分解される改質反応が起こり、水素及び窒素を含む改質ガスが生成される。
NH→3/2H+1/2N−Q
Then, when the reformer 22 reaches a temperature at which the reformer 22 can reform the ammonia gas (for example, about 300 ° C. to 400 ° C.), the reformer 22b of the reformer 22 starts reforming the ammonia gas, and hydrogen is generated. A reformed gas containing the above is produced. Specifically, as shown in the following formula, a reforming reaction occurs in which ammonia is decomposed into hydrogen and nitrogen by the heat of combustion of ammonia, and a reforming gas containing hydrogen and nitrogen is generated.
NH 3 → 3 / 2H 2 + 1 / 2N 2 −Q

改質器22において水素がリッチな状態の改質ガスが生成されると、スタータモータ33によりアンモニアエンジン2が始動する。そして、メインスロットルバルブ6が開弁することで、アンモニアエンジン2に空気が供給される。すると、アンモニアエンジン2の燃焼室において改質ガスが燃焼する。そして、メインインジェクタ5からアンモニアガスが噴射することで、アンモニアエンジン2にアンモニアガスが供給される。これにより、アンモニアエンジン2の燃焼室においてアンモニアガスが改質ガス中の水素と共に燃焼するようになる。従って、エンジンシステム1は、改質器22の暖気が完了した後の定常動作となる。 When the reformer 22 produces a reformed gas in a hydrogen-rich state, the starter motor 33 starts the ammonia engine 2. Then, when the main throttle valve 6 is opened, air is supplied to the ammonia engine 2. Then, the reformed gas burns in the combustion chamber of the ammonia engine 2. Then, the ammonia gas is supplied to the ammonia engine 2 by injecting the ammonia gas from the main injector 5. As a result, the ammonia gas burns together with the hydrogen in the reformed gas in the combustion chamber of the ammonia engine 2. Therefore, the engine system 1 is in steady operation after the warming up of the reformer 22 is completed.

以上のように本実施形態にあっては、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を閉じると、上流側開閉バルブ19と下流側開閉バルブ20との間の流路が閉鎖された状態となり、その流路内ではアンモニアガスの流れが生じない。従って、エンジンシステム1の起動時に、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を閉じた状態で電気ヒータ21の発熱体23が通電されると、発熱体23の発熱により上昇気流が発生する。ここで、改質器22は、筐体25内において発熱体23よりも上側に配置されている。このため、上昇気流の熱によって改質器22が暖められることになる。このように発熱体23の発熱により生じる上昇気流を利用して改質器22を暖めることにより、発熱体23の熱をアンモニアガスを通じて改質器22に伝達するために改質器22にアンモニアガスを供給する必要がない。これにより、エンジンシステム1の起動時に、改質器22をすり抜けるアンモニアガスの量が低減される。 As described above, in the present embodiment, when the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 are closed, the flow path between the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 is closed. , No flow of ammonia gas occurs in the flow path. Therefore, when the heating element 23 of the electric heater 21 is energized with the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 closed when the engine system 1 is started, an updraft is generated due to the heat generated by the heating element 23. Here, the reformer 22 is arranged above the heating element 23 in the housing 25. Therefore, the reformer 22 is warmed by the heat of the updraft. By warming the reformer 22 by utilizing the updraft generated by the heat generated by the heating element 23 in this way, the ammonia gas is transferred to the reformer 22 in order to transfer the heat of the heating element 23 to the reformer 22 through the ammonia gas. There is no need to supply. As a result, the amount of ammonia gas that passes through the reformer 22 when the engine system 1 is started is reduced.

その結果、エンジンシステム1の外部に排出されるアンモニアガスの後処理が不要となるため、後処理装置としての排気浄化触媒8の体格を小さくすることができる。また、他の後処理装置としてアンモニアを吸着する吸着器等を備える必要がなくなる。さらに、改質器22に熱を伝達するための特別な部品等を使用しなくても、改質器22を暖めることができる。以上により、エンジンシステム1かかるコストを低減することが可能となる。 As a result, the post-treatment of the ammonia gas discharged to the outside of the engine system 1 becomes unnecessary, so that the physique of the exhaust gas purification catalyst 8 as the post-treatment device can be reduced. Further, it is not necessary to provide an adsorber or the like for adsorbing ammonia as another post-treatment device. Further, the reformer 22 can be warmed without using a special component or the like for transferring heat to the reformer 22. As described above, it is possible to reduce the cost of the engine system 1.

また、本実施形態では、改質器22は、筐体25内における発熱体23の真上位置に配置されている。従って、発熱体23の発熱により生じる上昇気流を有効利用して、改質器22を効率良く暖めることができる。 Further, in the present embodiment, the reformer 22 is arranged at a position directly above the heating element 23 in the housing 25. Therefore, the reformer 22 can be efficiently warmed by effectively utilizing the updraft generated by the heat generated by the heating element 23.

また、本実施形態では、ガス供給流路14は、筐体25と接続されたガス供給配管26を有し、ガス供給配管26は、筐体25よりも下側に配置されている。上流側開閉バルブ19と下流側開閉バルブ20との間の流路内に存在するガス中には、アンモニアの他に、水素、酸素、窒素及び水分が含まれる可能性がある。酸素の比重は、アンモニア、水素、窒素及び水分の比重よりも高い。このため、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を閉じた際に、上流側開閉バルブ19と下流側開閉バルブ20との間の流路内に存在するガス中に酸素が含まれていても、ガス供給配管26における筐体25よりも下側に酸素が溜まることになる。従って、筐体25内に酸素が存在しにくくなるため、改質器22の改質触媒22bの酸化劣化が防止される。 Further, in the present embodiment, the gas supply flow path 14 has a gas supply pipe 26 connected to the housing 25, and the gas supply pipe 26 is arranged below the housing 25. The gas existing in the flow path between the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 may contain hydrogen, oxygen, nitrogen and water in addition to ammonia. The specific gravity of oxygen is higher than the specific gravity of ammonia, hydrogen, nitrogen and water. Therefore, when the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 are closed, oxygen is contained in the gas existing in the flow path between the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20. However, oxygen will be accumulated below the housing 25 in the gas supply pipe 26. Therefore, since oxygen is less likely to be present in the housing 25, oxidative deterioration of the reforming catalyst 22b of the reformer 22 is prevented.

また、本実施形態では、改質器22の温度を検出することにより、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を開いた状態でアンモニアガス及び空気を改質器22に供給する適切なタイミングを容易に判断することができる。 Further, in the present embodiment, by detecting the temperature of the reformer 22, the appropriate timing for supplying ammonia gas and air to the reformer 22 with the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 open. Can be easily determined.

また、本実施形態では、ガス供給流路14を開閉する上流側開閉バルブ19と改質器22に供給される空気の流量を制御する改質スロットルバルブ15とが別々のバルブであるため、ガス供給流路14の開閉制御と空気の供給量制御とが行いやすくなる。 Further, in the present embodiment, the upstream opening / closing valve 19 that opens / closes the gas supply flow path 14 and the reforming throttle valve 15 that controls the flow rate of the air supplied to the reformer 22 are separate valves, so that the gas It becomes easier to control the opening / closing of the supply flow path 14 and the amount of air supplied.

また、本実施形態では、発熱体23の発熱により生じる上昇気流を利用して改質器22を暖めることにより、エンジンシステム1の起動時に、改質器22にアンモニアガスのみを供給しないため、スタータモータ33によりアンモニアエンジン2を直ちにクランキングしなくて済む。従って、エンジンシステム1の省エネルギー化を図ることができる。 Further, in the present embodiment, by warming the reformer 22 by utilizing the updraft generated by the heat generated by the heating element 23, only ammonia gas is not supplied to the reformer 22 when the engine system 1 is started, so that the starter is used. The motor 33 does not have to immediately crank the ammonia engine 2. Therefore, the energy saving of the engine system 1 can be achieved.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、改質器22は、筐体25内における発熱体23の真上位置に配置されているが、改質器22の配置位置としては、特にその形態には限られず、発熱体23よりも上側であれば、発熱体23の斜め上の位置であってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the reformer 22 is arranged at a position directly above the heating element 23 in the housing 25, but the position of the reformer 22 is not particularly limited to that form and generates heat. As long as it is above the body 23, it may be located diagonally above the heating element 23.

また、上記実施形態では、ガス供給配管26が全体的に筐体25よりも下側に配置されているが、特にその形態には限られず、ガス供給配管26の一部のみが筐体25よりも下側に配置されていてもよい。また、上流側開閉バルブ19と下流側開閉バルブ20との間の流路内に存在するガス中に含まれる酸素が極めて少ないような場合には、ガス供給配管26が筐体25よりも下側に配置されていなくてもよい。 Further, in the above embodiment, the gas supply pipe 26 is arranged below the housing 25 as a whole, but the present invention is not particularly limited to that form, and only a part of the gas supply pipe 26 is below the housing 25. May also be located on the lower side. Further, when the amount of oxygen contained in the gas existing in the flow path between the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 is extremely small, the gas supply pipe 26 is below the housing 25. It does not have to be placed in.

また、上記実施形態では、温度センサ30の検出値に基づいて、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を開くタイミングが制御されているが、特にその形態には限られない。例えばアンモニアガスの流量、空気の流量、時間及び室温等から改質器22の温度を推定することが可能であるため、イグニッションスイッチ32がON操作されてからの時間に基づいて、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20を開くタイミングを制御してもよい。 Further, in the above embodiment, the timing of opening the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 is controlled based on the detected value of the temperature sensor 30, but the embodiment is not particularly limited. For example, since the temperature of the reformer 22 can be estimated from the flow rate of ammonia gas, the flow rate of air, the time, the room temperature, etc., the upstream opening / closing valve is based on the time since the ignition switch 32 is turned on. The timing of opening 19 and the downstream opening / closing valve 20 may be controlled.

また、上記実施形態では、下流側開閉バルブ20は、改質ガス流路17におけるクーラ18と吸気通路3との間に配設されているが、特にその形態には限られない。例えば下流側開閉バルブ20の耐熱性が高い場合には、下流側開閉バルブ20は、改質ガス流路17における改質装置13とクーラ18との間に配設されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the downstream opening / closing valve 20 is arranged between the cooler 18 and the intake passage 3 in the reformed gas flow path 17, but is not particularly limited to that form. For example, when the downstream opening / closing valve 20 has high heat resistance, the downstream opening / closing valve 20 may be arranged between the reformer 13 and the cooler 18 in the reforming gas flow path 17.

また、上記実施形態では、アンモニアエンジン2の停止時に、改質スロットルバルブ15が閉弁するように制御された後に、改質インジェクタ16からのアンモニアガスの噴射が停止するように改質インジェクタ16が制御されているが、特にその形態には限られない。アンモニアエンジン2の停止後に、上流側開閉バルブ19及び下流側開閉バルブ20により閉鎖された閉鎖流路C内がアンモニアリッチな状態になるのであれば、改質スロットルバルブ15の閉弁制御と改質インジェクタ16からのアンモニアガスの噴射停止制御とを同時に行ってもよい。 Further, in the above embodiment, when the ammonia engine 2 is stopped, the reforming injector 16 stops the injection of ammonia gas from the reforming injector 16 after the reforming throttle valve 15 is controlled to close. It is controlled, but not particularly limited to its form. If the inside of the closed flow path C closed by the upstream opening / closing valve 19 and the downstream opening / closing valve 20 becomes ammonia-rich after the ammonia engine 2 is stopped, the valve closing control and reforming of the reforming throttle valve 15 are performed. Ammonia gas injection stop control from the injector 16 may be performed at the same time.

また、上記実施形態では、空気の流量を制御する改質スロットルバルブ15が備えられているが、改質スロットルバルブ15は特に無くてもよい。この場合には、ガス供給流路14を開閉する上流側開閉バルブ19が空気の流れを制御する機能を果たすことになる。従って、バルブの数が少なくて済み、改質システム10の構成を簡素化することができる。 Further, in the above embodiment, the reforming throttle valve 15 for controlling the flow rate of air is provided, but the reforming throttle valve 15 may not be particularly provided. In this case, the upstream opening / closing valve 19 that opens / closes the gas supply flow path 14 functions to control the air flow. Therefore, the number of valves can be reduced, and the configuration of the reforming system 10 can be simplified.

また、上記実施形態の改質システム10は、エンジンシステム1に具備されているが、本発明は、特にエンジンシステムには限られず、例えばタービンシステムまたは燃料電池システム等にも適用可能である。また、燃料ガスとしては、特にアンモニアガスには限られず、炭化水素ガス等を使用してもよい。また、酸化性ガスとしては、特に空気には限られず、酸素を使用してもよい。 Further, although the reforming system 10 of the above embodiment is provided in the engine system 1, the present invention is not particularly limited to the engine system, and can be applied to, for example, a turbine system or a fuel cell system. Further, the fuel gas is not particularly limited to ammonia gas, and hydrocarbon gas or the like may be used. Further, the oxidizing gas is not particularly limited to air, and oxygen may be used.

10…改質システム、14…ガス供給流路、15…改質スロットルバルブ(流量制御弁)、17…改質ガス流路、19…上流側開閉バルブ(第1開閉バルブ)、20…下流側開閉バルブ(第2開閉バルブ)、21…電気ヒータ(ヒータ部)、22…改質器(改質部)、22b…改質触媒、23…発熱体、25…筐体、26…ガス供給配管(配管)、28…燃料供給部、30…温度センサ(温度検出部)、34…始動制御部(制御部)。 10 ... reforming system, 14 ... gas supply flow path, 15 ... reforming throttle valve (flow control valve), 17 ... reforming gas flow path, 19 ... upstream side on-off valve (first on-off valve), 20 ... downstream side On-off valve (second on-off valve), 21 ... electric heater (heater part), 22 ... reformer (modifying part), 22b ... reforming catalyst, 23 ... heating element, 25 ... housing, 26 ... gas supply piping (Piping), 28 ... Fuel supply unit, 30 ... Temperature sensor (temperature detection unit), 34 ... Start control unit (control unit).

Claims (5)

燃料ガスを水素に分解する改質触媒を有し、前記燃料ガスを改質して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部に供給される酸化性ガスが流れるガス供給流路と、
前記改質部に前記ガス供給流路を通して前記燃料ガスを供給する燃料供給部と、
前記改質部により生成された前記改質ガスが流れる改質ガス流路と、
前記改質部よりも前記ガス供給流路の上流側に配置された発熱体を有するヒータ部と、
前記改質部及び前記発熱体を収容する筐体と、
前記ガス供給流路を開閉する第1開閉バルブと、
前記改質ガス流路を開閉する第2開閉バルブと、
前記燃料供給部、前記ヒータ部、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを制御する制御部とを備え、
前記改質部は、前記筐体内における前記発熱体よりも上側に配置されており、
前記制御部は、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを閉じた状態で前記発熱体を通電するように前記ヒータ部を制御する第1制御処理を実行した後、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを開いた状態で前記燃料ガス及び前記酸化性ガスを前記改質部に供給するように前記燃料供給部、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを制御する第2制御処理を実行する改質システム。
A reforming unit having a reforming catalyst that decomposes the fuel gas into hydrogen and reforming the fuel gas to generate the reforming gas containing hydrogen.
A gas supply flow path through which the oxidizing gas supplied to the reformer flows, and
A fuel supply unit that supplies the fuel gas to the reforming unit through the gas supply flow path,
A reformed gas flow path through which the reformed gas generated by the reformed portion flows,
A heater part having a heating element arranged on the upstream side of the gas supply flow path from the reforming part,
A housing that houses the modified part and the heating element,
A first on-off valve that opens and closes the gas supply flow path,
A second on-off valve that opens and closes the reformed gas flow path,
A fuel supply unit, a heater unit, a first on-off valve, and a control unit for controlling the second on-off valve are provided.
The reforming portion is arranged above the heating element in the housing.
The control unit executes the first control process for controlling the heater unit so as to energize the heating element with the first on-off valve and the second on-off valve closed, and then the first on-off valve and the first on-off valve. A second control that controls the fuel supply unit, the first on-off valve, and the second on-off valve so as to supply the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming unit with the second on-off valve open. A reforming system that performs the process.
前記改質部は、前記筐体内における前記発熱体の真上位置に配置されている請求項1記載の改質システム。 The reforming system according to claim 1, wherein the reforming portion is arranged at a position directly above the heating element in the housing. 前記ガス供給流路は、前記筐体と接続された配管を有し、
前記配管の少なくとも一部は、前記筐体よりも下側に配置されている請求項1または2記載の改質システム。
The gas supply flow path has a pipe connected to the housing and has a pipe.
The reforming system according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the pipe is arranged below the housing.
前記改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記第2制御処理を実行するときは、前記温度検出部により検出された前記改質部の温度が予め定められた規定温度以上になると、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを開いた状態で前記燃料ガス及び前記酸化性ガスを前記改質部に供給するように前記燃料供給部、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを制御する請求項1〜3の何れか一項記載の改質システム。
A temperature detection unit for detecting the temperature of the reforming unit is further provided.
When the control unit executes the second control process, when the temperature of the reforming unit detected by the temperature detection unit becomes equal to or higher than a predetermined predetermined temperature, the first on-off valve and the second opening / closing valve and the second Claims 1 to 3 that control the fuel supply unit, the first on-off valve, and the second on-off valve so as to supply the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming unit with the on-off valve open. The reforming system according to any one item.
前記ガス供給流路には、前記改質部に供給される前記酸化性ガスの流量を制御する流量制御弁が配設されおり、
前記制御部は、前記第2制御処理を実行するときは、前記第1開閉バルブ及び前記第2開閉バルブを開くように制御すると共に、前記燃料ガス及び前記酸化性ガスを前記改質部に供給するように前記燃料供給部及び前記流量制御弁を制御する請求項1〜4の何れか一項記載の改質システム。
A flow rate control valve for controlling the flow rate of the oxidizing gas supplied to the reforming unit is provided in the gas supply flow path.
When the second control process is executed, the control unit controls to open the first on-off valve and the second on-off valve, and supplies the fuel gas and the oxidizing gas to the reforming unit. The reforming system according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel supply unit and the flow rate control valve are controlled so as to be used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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