JP2910958B2 - 車載用水素供給装置 - Google Patents
車載用水素供給装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
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- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/38—Arrangements for igniting
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン始動時、排気
浄化用触媒の上流に設けた点火栓に二次空気及び水素ガ
スを送給して燃焼させ、ＨＣ，ＣＯ物質等の未燃成分を
同時に燃焼除去し、かつ、その燃焼エネルギーで始動時
の触媒を強制加熱する所謂アフターバーナ式触媒加熱に
好適な車載用水素供給装置に関する。
浄化用触媒の上流に設けた点火栓に二次空気及び水素ガ
スを送給して燃焼させ、ＨＣ，ＣＯ物質等の未燃成分を
同時に燃焼除去し、かつ、その燃焼エネルギーで始動時
の触媒を強制加熱する所謂アフターバーナ式触媒加熱に
好適な車載用水素供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化するため、エ
ンジンの排気通路に触媒を設けることが多く行われてい
る。この触媒は、浄化作用を行うようになる活性温度
が、例えば３５０°以上と非常に高いものであるため、
一般には、エンジン始動から触媒を活性温度に高めるべ
く、排気ガスで触媒を加熱している。しかし、このよう
な排気ガスを利用する方法では、触媒が上記活性温度に
上昇するまでに、略２分程度の時間を要し、エンジン始
動の直後より触媒を活性状態にさせることは難しい。エ
ンジン始動時の暖機状態においては、ＨＣ，ＣＯ物質等
の未燃成分が特に多量に発生するため、このようなエン
ジン始動時のＨＣ，ＣＯ物質の低減が要請されている。
ンジンの排気通路に触媒を設けることが多く行われてい
る。この触媒は、浄化作用を行うようになる活性温度
が、例えば３５０°以上と非常に高いものであるため、
一般には、エンジン始動から触媒を活性温度に高めるべ
く、排気ガスで触媒を加熱している。しかし、このよう
な排気ガスを利用する方法では、触媒が上記活性温度に
上昇するまでに、略２分程度の時間を要し、エンジン始
動の直後より触媒を活性状態にさせることは難しい。エ
ンジン始動時の暖機状態においては、ＨＣ，ＣＯ物質等
の未燃成分が特に多量に発生するため、このようなエン
ジン始動時のＨＣ，ＣＯ物質の低減が要請されている。
【０００３】そこで、近時、エンジン排気通路に、エン
ジン始動時、触媒を強制加熱する触媒加熱手段を設ける
措置が採られるようになってきている。例えば図５はそ
の一式を示すアフターバーナ式と称される触媒加熱手段
を示し、エンジン排気通路２８における触媒２９の上流
に、点火栓２６を設け、該点火栓２６に水素放出ノズル
２７が対峙されている。
ジン始動時、触媒を強制加熱する触媒加熱手段を設ける
措置が採られるようになってきている。例えば図５はそ
の一式を示すアフターバーナ式と称される触媒加熱手段
を示し、エンジン排気通路２８における触媒２９の上流
に、点火栓２６を設け、該点火栓２６に水素放出ノズル
２７が対峙されている。
【０００４】このような触媒加熱手段は、エンジン始動
直後から図外の水素供給装置を作動して水素放出ノズル
２７から水素ガスを放出し、排気管２８の上流から供給
される二次空気と混合して、点火栓２６で水素ガスに点
火し、同時に未燃成分であるＨＣ，ＣＯ物質等を燃焼さ
せて低減させる。そして、この燃焼エネルギーによって
触媒２９を強制加熱することで触媒２９が急速に加熱さ
れて活性温度に達し、ＨＣ物質他の有害成分を触媒２９
で浄化させるものである。
直後から図外の水素供給装置を作動して水素放出ノズル
２７から水素ガスを放出し、排気管２８の上流から供給
される二次空気と混合して、点火栓２６で水素ガスに点
火し、同時に未燃成分であるＨＣ，ＣＯ物質等を燃焼さ
せて低減させる。そして、この燃焼エネルギーによって
触媒２９を強制加熱することで触媒２９が急速に加熱さ
れて活性温度に達し、ＨＣ物質他の有害成分を触媒２９
で浄化させるものである。
【０００５】また、特開昭６３−６８７１４号公報に
は、燃料配管中に設けた燃料改質装置を排気ガスの熱を
利用して加熱することで水素ガスを発生させ、図５と同
様に、水素の燃焼により触媒を強制加熱したり、或い
は、前記燃料改質装置より発生させた水素ガスを水素吸
蔵合金に吸着し、その放熱作用を利用して触媒を強制加
熱する構成が開示されている。
は、燃料配管中に設けた燃料改質装置を排気ガスの熱を
利用して加熱することで水素ガスを発生させ、図５と同
様に、水素の燃焼により触媒を強制加熱したり、或い
は、前記燃料改質装置より発生させた水素ガスを水素吸
蔵合金に吸着し、その放熱作用を利用して触媒を強制加
熱する構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の触媒加熱手段では、水素発生装置として、一般的な
化学反応を利用したものや、水電解を利用したものを用
いるが、発生した水素ガスは、点火栓又は水素吸蔵合金
の存する排気通路まで送給しなければならず、この送給
に時間を要するという問題がある。
来の触媒加熱手段では、水素発生装置として、一般的な
化学反応を利用したものや、水電解を利用したものを用
いるが、発生した水素ガスは、点火栓又は水素吸蔵合金
の存する排気通路まで送給しなければならず、この送給
に時間を要するという問題がある。
【０００７】このため、上記公報では、冷間時に未燃成
分を吸着する吸着剤をバイパス通路に配設することが記
載されているが、水素供給の構成以外に、吸着剤を配設
することになり、車載用としては搭載部品が多くなり、
コスト的に問題がある。本発明は、簡単な構成で、水素
ガスを短時間で触媒上流の点火栓に送給することがで
き、エンジン始動の直後よりの触媒の急速加熱と未燃成
分の燃焼除去を行う車載用水素供給装置の提供を目的と
する。
分を吸着する吸着剤をバイパス通路に配設することが記
載されているが、水素供給の構成以外に、吸着剤を配設
することになり、車載用としては搭載部品が多くなり、
コスト的に問題がある。本発明は、簡単な構成で、水素
ガスを短時間で触媒上流の点火栓に送給することがで
き、エンジン始動の直後よりの触媒の急速加熱と未燃成
分の燃焼除去を行う車載用水素供給装置の提供を目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、水電解により
水素ガスを発生するセルを内蔵した水素発生器、該水素
発生器との間で水を授受する水タンク、該水タンクの水
を水封水として前記水素発生器が発生する水素ガスを前
記排気管内の圧力より高い圧力で貯蔵する水素タンク及
び前記水素タンクに貯蔵された圧力水素ガスを前記水封
水とともに取り込み、水成分は前記水タンクに還流し、
圧力水素ガスは前記排気管へ放出する気水分離槽を具備
している。
水素ガスを発生するセルを内蔵した水素発生器、該水素
発生器との間で水を授受する水タンク、該水タンクの水
を水封水として前記水素発生器が発生する水素ガスを前
記排気管内の圧力より高い圧力で貯蔵する水素タンク及
び前記水素タンクに貯蔵された圧力水素ガスを前記水封
水とともに取り込み、水成分は前記水タンクに還流し、
圧力水素ガスは前記排気管へ放出する気水分離槽を具備
している。
【０００９】
【作用】このような構成の車載用水素供給装置によれ
ば、水素タンクには、エンジン始動後の稼働中に、水素
タンクに所定圧の圧力水素ガスが封入されることにな
る。したがって、エンジン始動の直後より、水素タンク
中の圧力水素ガスを気水分離槽を介して触媒上流の排気
管に圧送することができ、エンジン始動の直後よりの触
媒の急速加熱と、未燃成分の燃焼除去とが可能となる。
ば、水素タンクには、エンジン始動後の稼働中に、水素
タンクに所定圧の圧力水素ガスが封入されることにな
る。したがって、エンジン始動の直後より、水素タンク
中の圧力水素ガスを気水分離槽を介して触媒上流の排気
管に圧送することができ、エンジン始動の直後よりの触
媒の急速加熱と、未燃成分の燃焼除去とが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の車載用水素供給装置を図１〜
図４に示す一実施例によって詳細に説明する。図１は本
装置全体を示すブロック図であり、本装置は、水素と水
を分離する気水分離槽３と一体に構成された水タンク２
と、該水タンク２と配管９及び１０にて接続された水素
発生器８と、該水素発生器８から発生した水素ガスが配
管１７を介して送給されるとともに、前記水タンク２の
水が配管９から分岐した配管１２を介して水素ガスの水
封水として供給される水素タンク１と、該水素タンク１
に充填された圧力水素ガス及び水封水を圧力水素ガスの
もつ圧力によって導く配管１８とによって構成されてい
る。なお、配管１７と１８は、水素タンク１近傍の配管
１２からそれぞれ分岐されている。
図４に示す一実施例によって詳細に説明する。図１は本
装置全体を示すブロック図であり、本装置は、水素と水
を分離する気水分離槽３と一体に構成された水タンク２
と、該水タンク２と配管９及び１０にて接続された水素
発生器８と、該水素発生器８から発生した水素ガスが配
管１７を介して送給されるとともに、前記水タンク２の
水が配管９から分岐した配管１２を介して水素ガスの水
封水として供給される水素タンク１と、該水素タンク１
に充填された圧力水素ガス及び水封水を圧力水素ガスの
もつ圧力によって導く配管１８とによって構成されてい
る。なお、配管１７と１８は、水素タンク１近傍の配管
１２からそれぞれ分岐されている。
【００１１】しかして、配管９には水素発生器８から水
タンク２への水の逆流を防止する逆止弁１１が挿入さ
れ、配管１２の途中には水素タンク１中に装置され上記
水封水の水位を検出するフロートスイッチ１ａからの情
報によって非動作状態及び動作状態に制御される水ポン
プ６が挿入され、水素タンク１近傍の配管１２には水封
水の水ポンプ６への逆流を阻止する逆止弁５が挿入され
ている。また、配管１７は、水素発生器８からの水素ガ
スを逆止弁７を介して水素タンク１に導いており、配管
１８は、電磁弁４を介して水素タンク１からの圧力水素
ガスを気水分離槽３に導くようになっている。さらに、
配管１２、１７、１８が結合した水素タンク１の吐出側
には、該水素タンク１内に充填される水素ガスの圧力を
水封水を介して検出する圧力スイッチ１６が管中に取付
けられている。
タンク２への水の逆流を防止する逆止弁１１が挿入さ
れ、配管１２の途中には水素タンク１中に装置され上記
水封水の水位を検出するフロートスイッチ１ａからの情
報によって非動作状態及び動作状態に制御される水ポン
プ６が挿入され、水素タンク１近傍の配管１２には水封
水の水ポンプ６への逆流を阻止する逆止弁５が挿入され
ている。また、配管１７は、水素発生器８からの水素ガ
スを逆止弁７を介して水素タンク１に導いており、配管
１８は、電磁弁４を介して水素タンク１からの圧力水素
ガスを気水分離槽３に導くようになっている。さらに、
配管１２、１７、１８が結合した水素タンク１の吐出側
には、該水素タンク１内に充填される水素ガスの圧力を
水封水を介して検出する圧力スイッチ１６が管中に取付
けられている。
【００１２】一方、水素発生器８は、複数の水素発生セ
ルを積層したものであり、水素発生セルは、例えばプロ
トン伝導により水分解を行なう固体高分子電解質の膜に
より構成されている。すなわち、水素発生器８の各セル
の一つは、図２に示すように、プロトン伝導膜３１ａを
中央に有する膜エレメント３１と、該膜エレメント３１
の両側に、例えばチタン製エキスパンドメッシュにて構
成された給電体３２ａを前記プロトン伝導膜３１ａの位
置に合わせて張設した給電エレメント３２と、これら両
給電エレメント３２の外側に隣接された陽極端子板３３
及び陰極端子板３４から成り、各セルは、それぞれ樹脂
製のセパレータ３５によって分離されている。プロトン
伝導膜３１ａは、例えばスルホン酸基をもつフッ素樹脂
系イオン交換膜にて構成され、両側に図示しない電極板
（陽極側及び陰極側）が接合されており、その厚みは、
略０．２ｍｍである。給電体３２ａは、導電路と気液の
通路を兼ねており、その厚みは、略０．８ｍｍである。
陽極及び陰極端子板３３，３４の厚みは略１ｍｍ，隣接
するセル間の分離を兼ねたセパレータ３５の厚みは、略
３ｍｍである。
ルを積層したものであり、水素発生セルは、例えばプロ
トン伝導により水分解を行なう固体高分子電解質の膜に
より構成されている。すなわち、水素発生器８の各セル
の一つは、図２に示すように、プロトン伝導膜３１ａを
中央に有する膜エレメント３１と、該膜エレメント３１
の両側に、例えばチタン製エキスパンドメッシュにて構
成された給電体３２ａを前記プロトン伝導膜３１ａの位
置に合わせて張設した給電エレメント３２と、これら両
給電エレメント３２の外側に隣接された陽極端子板３３
及び陰極端子板３４から成り、各セルは、それぞれ樹脂
製のセパレータ３５によって分離されている。プロトン
伝導膜３１ａは、例えばスルホン酸基をもつフッ素樹脂
系イオン交換膜にて構成され、両側に図示しない電極板
（陽極側及び陰極側）が接合されており、その厚みは、
略０．２ｍｍである。給電体３２ａは、導電路と気液の
通路を兼ねており、その厚みは、略０．８ｍｍである。
陽極及び陰極端子板３３，３４の厚みは略１ｍｍ，隣接
するセル間の分離を兼ねたセパレータ３５の厚みは、略
３ｍｍである。
【００１３】そして、膜エレメント３１，給電エレメン
ト３２，陽極端子板３３，陰極端子板３４及びセパレー
タ３５には、重合された状態で共通に連通して上記配管
９へと連絡した通路をなす通孔３６、同じく共通に連通
して上記配管１０へと連絡した通路を成す通孔３７及び
同じく共通に連通して上記配管１７へと連絡した通路を
成す通孔３８が形成されている。通孔３６による通路
は、上記水タンク２からの水を電解液として各セルに灌
漑するマニホールドを構成しており、該通孔３６による
通路の電解液は、陽極側の給電体３２ａに供給される。
通孔３７による通路は、水電解の過程で陽極側の給電体
３２ａに供給された水及び陽極側の給電体３２ａに発生
する酸素ガスを水タンク２に帰還させるものであり、通
孔３８による通路は、陰極側の給電体３２ａに発生する
水素ガスを配管１７に導くものである。
ト３２，陽極端子板３３，陰極端子板３４及びセパレー
タ３５には、重合された状態で共通に連通して上記配管
９へと連絡した通路をなす通孔３６、同じく共通に連通
して上記配管１０へと連絡した通路を成す通孔３７及び
同じく共通に連通して上記配管１７へと連絡した通路を
成す通孔３８が形成されている。通孔３６による通路
は、上記水タンク２からの水を電解液として各セルに灌
漑するマニホールドを構成しており、該通孔３６による
通路の電解液は、陽極側の給電体３２ａに供給される。
通孔３７による通路は、水電解の過程で陽極側の給電体
３２ａに供給された水及び陽極側の給電体３２ａに発生
する酸素ガスを水タンク２に帰還させるものであり、通
孔３８による通路は、陰極側の給電体３２ａに発生する
水素ガスを配管１７に導くものである。
【００１４】また、気水分離槽３は、図３に示すよう
に、配管１８からの圧力水素ガスと水封水との混合体を
旋回して気液分離を行い、圧力水素ガスは上方のラビリ
ンス通路３ａを介して排気管２８（図５参照）と接続し
た配管１３に導出されるようになっている。また、下方
に落下した水は、フロートスイッチ３ｂによって水位が
検出され、所定水位以上の水は、前記フロートスイッチ
３ｂからの情報によって制御される電磁弁３ｃを介して
水タンク２に逐次還流されるようになっている。なお、
配管１３には、圧力水素ガスの放出流量を調節するため
のオリフィス１５が配設されている。
に、配管１８からの圧力水素ガスと水封水との混合体を
旋回して気液分離を行い、圧力水素ガスは上方のラビリ
ンス通路３ａを介して排気管２８（図５参照）と接続し
た配管１３に導出されるようになっている。また、下方
に落下した水は、フロートスイッチ３ｂによって水位が
検出され、所定水位以上の水は、前記フロートスイッチ
３ｂからの情報によって制御される電磁弁３ｃを介して
水タンク２に逐次還流されるようになっている。なお、
配管１３には、圧力水素ガスの放出流量を調節するため
のオリフィス１５が配設されている。
【００１５】図４は上記車載用水素供給装置の動作を示
すタイミングチャートである。同図において、（ａ）は
図示しないイグニッションスイッチの情報信号を、
（ｂ）はフロートスイッチ１ａの情報信号を、（ｃ）は
圧力スイッチ１６の出力する情報信号を、（ｄ）は電磁
弁４の動作タイミングを、（ｅ）は点火栓２６への点火
信号を、（ｆ）は水ポンプ６の動作タイミングを、
（ｇ）は水素発生器８の動作タイミングを、（ｈ）はフ
ロートスイッチ３ｂの情報信号を、（ｉ）は電磁弁３ｃ
の動作タイミングをそれぞれ示している。
すタイミングチャートである。同図において、（ａ）は
図示しないイグニッションスイッチの情報信号を、
（ｂ）はフロートスイッチ１ａの情報信号を、（ｃ）は
圧力スイッチ１６の出力する情報信号を、（ｄ）は電磁
弁４の動作タイミングを、（ｅ）は点火栓２６への点火
信号を、（ｆ）は水ポンプ６の動作タイミングを、
（ｇ）は水素発生器８の動作タイミングを、（ｈ）はフ
ロートスイッチ３ｂの情報信号を、（ｉ）は電磁弁３ｃ
の動作タイミングをそれぞれ示している。
【００１６】エンジン始動時、イグニッションスイッチ
がＯＮされると、電磁弁４を駆動する信号（ａ）がＬレ
ベルからＨレベルに転移する（時刻ｔ１）。これによっ
て配管１８の電磁弁４が開かれ、水素タンク１と気水分
離槽３間の通路が開設される。ここで、初期水素タンク
１内の水素ガスは、後述するように、例えば排気管２８
の管内圧（一般には大気圧）より十分に高い圧力にて充
填され、圧力水素ガスとなっているので、水素タンク１
と気水分離槽３との通路が開設されると、圧力水素ガス
の圧力が逆止弁１４で規定される気水分離槽３の圧力に
打ち勝って、圧力水素ガスは、水封水を泡状にして水素
タンク１より吐出し、配管１２の一部及び配管１８を経
て気水分離槽３に圧送される。ここで、水封水は電磁弁
４等のシール効果を奏する。
がＯＮされると、電磁弁４を駆動する信号（ａ）がＬレ
ベルからＨレベルに転移する（時刻ｔ１）。これによっ
て配管１８の電磁弁４が開かれ、水素タンク１と気水分
離槽３間の通路が開設される。ここで、初期水素タンク
１内の水素ガスは、後述するように、例えば排気管２８
の管内圧（一般には大気圧）より十分に高い圧力にて充
填され、圧力水素ガスとなっているので、水素タンク１
と気水分離槽３との通路が開設されると、圧力水素ガス
の圧力が逆止弁１４で規定される気水分離槽３の圧力に
打ち勝って、圧力水素ガスは、水封水を泡状にして水素
タンク１より吐出し、配管１２の一部及び配管１８を経
て気水分離槽３に圧送される。ここで、水封水は電磁弁
４等のシール効果を奏する。
【００１７】気水分離槽３では、水成分が底部に落下
し、圧力水素ガスは、ラビリンス通路３ａを通って配管
１３に導かれ、逆止弁１４及びオリフィス１５を通過し
て、排気管２８に吐出される。こうして、圧力水素ガス
は、エンジン始動直後より、点火栓２６に排気管２８へ
の２次空気と共に極短時間に送給されることとなる。さ
て、水素タンク１からの圧力水素ガスが触媒２９（図５
参照）上流に送給されると、水素タンク１内の水封水の
水位が所定レベルより低下するので、これを検知したフ
ロートスイッチ１ａが信号（ｂ）をＨレベルからＬレベ
ルに転移する（時刻ｔ２）ことで、点火信号（ｅ）が時
刻ｔ２においてＬレベルからＨレベルに移転する。この
Ｈレベルに転移した点火信号（ｅ）によって、図示しな
い点火回路が作動して点火栓２６にスパークが発生す
る。この結果、圧力水素ガスが２次空気と共に燃焼し、
同時に未燃成分であるＨＣ，ＣＯ物質等を燃焼させて低
減させる。そして、この燃焼エネルギーによって触媒２
９を強制加熱することができ触媒２９が急速に加熱され
て活性温度に達し、ＨＣ物質他の有害成分が触媒２９で
浄化できる。なお、強制加熱期間ｔ２−ｔ３は、触媒２
９が活性温度付近になるまでの予め定められた時間が設
定されている。
し、圧力水素ガスは、ラビリンス通路３ａを通って配管
１３に導かれ、逆止弁１４及びオリフィス１５を通過し
て、排気管２８に吐出される。こうして、圧力水素ガス
は、エンジン始動直後より、点火栓２６に排気管２８へ
の２次空気と共に極短時間に送給されることとなる。さ
て、水素タンク１からの圧力水素ガスが触媒２９（図５
参照）上流に送給されると、水素タンク１内の水封水の
水位が所定レベルより低下するので、これを検知したフ
ロートスイッチ１ａが信号（ｂ）をＨレベルからＬレベ
ルに転移する（時刻ｔ２）ことで、点火信号（ｅ）が時
刻ｔ２においてＬレベルからＨレベルに移転する。この
Ｈレベルに転移した点火信号（ｅ）によって、図示しな
い点火回路が作動して点火栓２６にスパークが発生す
る。この結果、圧力水素ガスが２次空気と共に燃焼し、
同時に未燃成分であるＨＣ，ＣＯ物質等を燃焼させて低
減させる。そして、この燃焼エネルギーによって触媒２
９を強制加熱することができ触媒２９が急速に加熱され
て活性温度に達し、ＨＣ物質他の有害成分が触媒２９で
浄化できる。なお、強制加熱期間ｔ２−ｔ３は、触媒２
９が活性温度付近になるまでの予め定められた時間が設
定されている。
【００１８】強制加熱期間の終期で電磁弁４を駆動する
信号（ｄ）がＨレベルからＬレベルに転移する。これに
より、電磁弁４は閉状態となる。水ポンプ６を駆動する
信号は、電磁弁４を駆動する信号（ｄ）の上記レベル転
移のタイミング、即ち時刻ｔ３で、図４（ｆ）に示すよ
うに、水ポンプ６を非作動状態から作動状態に変える。
これは、次に水素ポンプ１に新たに水素ガスを充填する
に先立って、水素シール手段としての水封水を水素タン
ク１に送るものである。
信号（ｄ）がＨレベルからＬレベルに転移する。これに
より、電磁弁４は閉状態となる。水ポンプ６を駆動する
信号は、電磁弁４を駆動する信号（ｄ）の上記レベル転
移のタイミング、即ち時刻ｔ３で、図４（ｆ）に示すよ
うに、水ポンプ６を非作動状態から作動状態に変える。
これは、次に水素ポンプ１に新たに水素ガスを充填する
に先立って、水素シール手段としての水封水を水素タン
ク１に送るものである。
【００１９】水封水の送給は、期間ｔ３−ｔ４の間に行
われる。これは、フロートスイッチ１ａにて水素タンク
１内の水位を監視することによる。フロートスイッチ１
ａの信号（ｂ）は、前期間ｔ２−ｔ３での圧力水素ガス
の放出により、水封水が所定水位より下がり、Ｌレベル
になっているので、水封水が所定水位まで戻り、信号
（ｂ）がＨレベルに転移する時刻ｔ４まで行われるわけ
である。
われる。これは、フロートスイッチ１ａにて水素タンク
１内の水位を監視することによる。フロートスイッチ１
ａの信号（ｂ）は、前期間ｔ２−ｔ３での圧力水素ガス
の放出により、水封水が所定水位より下がり、Ｌレベル
になっているので、水封水が所定水位まで戻り、信号
（ｂ）がＨレベルに転移する時刻ｔ４まで行われるわけ
である。
【００２０】また、フロートスイッチ１ａの信号（ｂ）
におけるＬレベルからＨレベルへの信号転移は、水素発
生器８の各セルへの電圧を印加するタイミングを決定し
ている。すなわち、水素発生器８を非作動状態から作動
状態にして、水素ガスを水素タンク１に送給する。水素
発生器８は、図２に示した構成により、陽極端子板３３
及び陰極端子板３４に電圧が印加されることにより、プ
ロトン伝導膜３１ａの陽極側において水電解が起こり、
陽極側において酸素ガスが発生し、陰極側において水素
ガスと水が発生する。酸素ガスと電解液である水は、通
孔３７による通路を介して配管１０に導出され、水タン
ク２に帰還される。尚、当該酸素ガスはエンジンの吸気
系に導入したり、また、排気系における三元触媒や酸化
触媒の上流部に供給したり、または大気に放出してもよ
い。水素ガスは、通孔３８による通路を介して配管１７
に導出される。そして、配管１７に導かれた水素ガス
は、逆止弁７を介して配管１２の一部を通り、水素タン
ク１に充填されることになる。
におけるＬレベルからＨレベルへの信号転移は、水素発
生器８の各セルへの電圧を印加するタイミングを決定し
ている。すなわち、水素発生器８を非作動状態から作動
状態にして、水素ガスを水素タンク１に送給する。水素
発生器８は、図２に示した構成により、陽極端子板３３
及び陰極端子板３４に電圧が印加されることにより、プ
ロトン伝導膜３１ａの陽極側において水電解が起こり、
陽極側において酸素ガスが発生し、陰極側において水素
ガスと水が発生する。酸素ガスと電解液である水は、通
孔３７による通路を介して配管１０に導出され、水タン
ク２に帰還される。尚、当該酸素ガスはエンジンの吸気
系に導入したり、また、排気系における三元触媒や酸化
触媒の上流部に供給したり、または大気に放出してもよ
い。水素ガスは、通孔３８による通路を介して配管１７
に導出される。そして、配管１７に導かれた水素ガス
は、逆止弁７を介して配管１２の一部を通り、水素タン
ク１に充填されることになる。
【００２１】しかして、本発明では、水素ガスを次期エ
ンジン始動時にも短時間にノズル２７へ圧送することを
企図して、水素タンク１内の圧力水素ガスによる圧力が
所定レベルに高くなるまで水素ガスを発生させる。水素
タンク１内の圧力水素ガスが所定レベルに達したか否か
は、配管１２の圧力スイッチ１６によって監視される。
すなわち、圧力スイッチ１６によって監視される配管
１２，１８及び１７が分岐した部分の内圧は、電磁弁４
が閉じ、逆止弁７及び５が閉じていることにより、外部
と遮断されている。従って、同部分の内圧は、水素タン
ク１内の水素ガスの増加に応じて圧力が上昇する。圧力
スイッチ１６は、この圧力の値が例えば排気管２８の大
気圧を十分に越えた値となった時刻ｔ５でＬレベルから
Ｈレベルに転移する信号（ｃ）を出力する。この信号
は、水素発生器８の各セルへの電圧を遮断するタイミン
グを与え、水素発生器８は非作動状態とされる。
ンジン始動時にも短時間にノズル２７へ圧送することを
企図して、水素タンク１内の圧力水素ガスによる圧力が
所定レベルに高くなるまで水素ガスを発生させる。水素
タンク１内の圧力水素ガスが所定レベルに達したか否か
は、配管１２の圧力スイッチ１６によって監視される。
すなわち、圧力スイッチ１６によって監視される配管
１２，１８及び１７が分岐した部分の内圧は、電磁弁４
が閉じ、逆止弁７及び５が閉じていることにより、外部
と遮断されている。従って、同部分の内圧は、水素タン
ク１内の水素ガスの増加に応じて圧力が上昇する。圧力
スイッチ１６は、この圧力の値が例えば排気管２８の大
気圧を十分に越えた値となった時刻ｔ５でＬレベルから
Ｈレベルに転移する信号（ｃ）を出力する。この信号
は、水素発生器８の各セルへの電圧を遮断するタイミン
グを与え、水素発生器８は非作動状態とされる。
【００２２】かくして、水素発生器８は、水素タンク１
内の水素ガスによる圧力が排気管２８の圧力より十分に
高くなるまで、水素タンク１に水素ガスを充填し続け、
次回エンジン始動に備える。したがって、本発明によれ
ば、エンジン始動の直後よりの水素ガスの圧送を可能と
し、触媒温度を急昇させると同時に、未燃成分を燃焼除
去することができる。
内の水素ガスによる圧力が排気管２８の圧力より十分に
高くなるまで、水素タンク１に水素ガスを充填し続け、
次回エンジン始動に備える。したがって、本発明によれ
ば、エンジン始動の直後よりの水素ガスの圧送を可能と
し、触媒温度を急昇させると同時に、未燃成分を燃焼除
去することができる。
【００２３】なお、本実施例では、水タンク２内の水
は、水素発生器８から帰還されるとともに、気水分離槽
３からも還流されるので、水電解によって使用される量
以外は、補充の必要が殆どない。気水分離槽３からの還
流は、図４（ｈ）に示すように、フロートスイッチ３ｂ
の信号がハイレベルを呈する毎、すなわち、気水分離槽
３の水位がオーバーフローレベルを越える毎に図４
（ｉ）に示すように電磁弁３ｃが開いて行われるように
なっている。
は、水素発生器８から帰還されるとともに、気水分離槽
３からも還流されるので、水電解によって使用される量
以外は、補充の必要が殆どない。気水分離槽３からの還
流は、図４（ｈ）に示すように、フロートスイッチ３ｂ
の信号がハイレベルを呈する毎、すなわち、気水分離槽
３の水位がオーバーフローレベルを越える毎に図４
（ｉ）に示すように電磁弁３ｃが開いて行われるように
なっている。
【００２４】また、本発明はエンジン始動時に水素タン
ク１内に水素ガスが十分な圧力状態で充填されていれば
よいので、水素タンク１への水素ガスの充填は、エンジ
ン作動時（車両走行中）に行われるのが理想的である。
ク１内に水素ガスが十分な圧力状態で充填されていれば
よいので、水素タンク１への水素ガスの充填は、エンジ
ン作動時（車両走行中）に行われるのが理想的である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、エン
ジン稼働中に水素ガスを圧力状態で貯蔵する水素タンク
を設けたので、次回エンジン始動直後から水素ガスを触
媒上流に圧送することができ、触媒を急速暖機し、か
つ、未燃成分を燃焼して、エンジン始動時の排気浄化能
力を格段と向上するという効果がある。
ジン稼働中に水素ガスを圧力状態で貯蔵する水素タンク
を設けたので、次回エンジン始動直後から水素ガスを触
媒上流に圧送することができ、触媒を急速暖機し、か
つ、未燃成分を燃焼して、エンジン始動時の排気浄化能
力を格段と向上するという効果がある。
【図１】 本発明に係る車載用水素供給装置の一実施例
を示す構成図。
を示す構成図。
【図２】 上記実施例に用いた水素発生器の一例を示す
概略構成図。
概略構成図。
【図３】 上記実施例に用いた水分離槽の一例を示す概
略構成図。
略構成図。
【図４】 上記実施例の動作を示すタイミングチャー
ト。
ト。
【図５】 本発明を適用可能な触媒取付け部の構成を示
す概略図。
す概略図。
１…水素タンク、１ａ…フロートスイッチ、２…水タン
ク、３…気水分離槽、４…電磁弁、５，７，１１…逆止
弁、６…水ポンプ、８…水素発生器、９，１０，１２，
１３，１７，１８…配管、１６…圧力スイッチ。
ク、３…気水分離槽、４…電磁弁、５，７，１１…逆止
弁、６…水ポンプ、８…水素発生器、９，１０，１２，
１３，１７，１８…配管、１６…圧力スイッチ。
フロントページの続き (72)発明者 池川 敦俊 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 坂上 英二 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)発明者 松下 宗一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大島 雄次郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所 (56)参考文献 特開 昭63−68714（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−99189（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−247591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−1618（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/20 - 3/36
Claims (1)
- 【請求項１】 エンジン始動時、排気管路の排気浄化用
触媒上流で未燃成分を燃焼し、かつ、前記触媒を加熱す
るための水素を送給する車載用水素供給装置であって、 水電解により水素ガスを発生するセルを内蔵した水素発
生器と、 該水素発生器との間で水を授受する水タンクと、 該水タンクの水を水封水として前記水素発生器が発生す
る水素ガスを前記排気管内の圧力より高い圧力で貯蔵す
る水素タンクと、 前記水素タンクに貯蔵された圧力水素ガスを前記水封水
とともに取り込み、水成分は前記水タンクに還流し、圧
力水素ガスは前記排気管へ放出する気水分離槽とを、 具備したことを特徴とする車載用水素供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183854A JP2910958B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 車載用水素供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183854A JP2910958B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 車載用水素供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633748A JPH0633748A (ja) | 1994-02-08 |
| JP2910958B2 true JP2910958B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=16142992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183854A Expired - Fee Related JP2910958B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 車載用水素供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910958B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2577036A1 (en) * | 2010-05-28 | 2013-04-10 | Donald Wade Owens | Hydrogen supplemental system for internal combustion engines |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5813222A (en) * | 1994-10-07 | 1998-09-29 | Appleby; Anthony John | Method and apparatus for heating a catalytic converter to reduce emissions |
| JP3290353B2 (ja) * | 1996-07-01 | 2002-06-10 | 三菱電機株式会社 | エンジンスタータ |
| US5845485A (en) | 1996-07-16 | 1998-12-08 | Lynntech, Inc. | Method and apparatus for injecting hydrogen into a catalytic converter |
| AU8168198A (en) * | 1997-06-27 | 1999-01-19 | Lynntech, Inc. | Method and apparatus for injecting hydrogen into a catalytic converter |
| US6036827A (en) * | 1997-06-27 | 2000-03-14 | Lynntech, Inc. | Electrolyzer |
| US5964089A (en) * | 1997-06-27 | 1999-10-12 | Lynntech, Inc | Diagnostics and control of an on board hydrogen generation and delivery system |
| JP6005413B2 (ja) * | 2012-06-18 | 2016-10-12 | 日野自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
| JP2020008001A (ja) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 日本碍子株式会社 | 排ガス加熱システム及び排ガス加熱方法 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183854A patent/JP2910958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2577036A1 (en) * | 2010-05-28 | 2013-04-10 | Donald Wade Owens | Hydrogen supplemental system for internal combustion engines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0633748A (ja) | 1994-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |