JP3085748B2 - 水素エンジンの水素供給装置 - Google Patents
水素エンジンの水素供給装置Info
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- JP3085748B2 JP3085748B2 JP03253737A JP25373791A JP3085748B2 JP 3085748 B2 JP3085748 B2 JP 3085748B2 JP 03253737 A JP03253737 A JP 03253737A JP 25373791 A JP25373791 A JP 25373791A JP 3085748 B2 JP3085748 B2 JP 3085748B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンに対する燃料
の供給装置に係り、特に、水素を燃料とする水素エンジ
ン用の水素供給装置に関する。
の供給装置に係り、特に、水素を燃料とする水素エンジ
ン用の水素供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から水素エンジン用水素供給装置と
して水素吸蔵合金（メタルハイドライド、略してＭＨと
いう。）タンクが用いられており、このＭＨタンクにお
いては、タンクへ供給する熱量を制御することによって
タンク内の圧力を制御している。（一例として特開昭６
１−２２０００９号公報参照）。
して水素吸蔵合金（メタルハイドライド、略してＭＨと
いう。）タンクが用いられており、このＭＨタンクにお
いては、タンクへ供給する熱量を制御することによって
タンク内の圧力を制御している。（一例として特開昭６
１−２２０００９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の水素エンジンの
水素供給装置では、デッドソーク時等のように、水素消
費量が急減する状態において、タンク及び水素吸蔵合金
自身の保有熱量により、エンジンの停止後も水素が発生
し、タンクの許容圧力を超えてしまうことがある。その
場合、リリーフ弁等によって過剰な水素をタンク外に放
出すると水素が無駄になるばかりでなく、そのエンジン
を搭載した乗物の航続距離が短かくなる。しかしなが
ら、タンクの制御圧力を低く設定すると最大水素発生量
が減少し、全開加速時に必要な水素量をエンジンに供給
することができない。
水素供給装置では、デッドソーク時等のように、水素消
費量が急減する状態において、タンク及び水素吸蔵合金
自身の保有熱量により、エンジンの停止後も水素が発生
し、タンクの許容圧力を超えてしまうことがある。その
場合、リリーフ弁等によって過剰な水素をタンク外に放
出すると水素が無駄になるばかりでなく、そのエンジン
を搭載した乗物の航続距離が短かくなる。しかしなが
ら、タンクの制御圧力を低く設定すると最大水素発生量
が減少し、全開加速時に必要な水素量をエンジンに供給
することができない。
【０００４】本発明の目的は、ＭＨタンクにおいて発生
する過剰なガス状水素燃料を大気中に放出することなく
貯蔵すると共に、それを補助的に、且つ支障なくエンジ
ンへ供給して利用するシステムを提供することにある。
する過剰なガス状水素燃料を大気中に放出することなく
貯蔵すると共に、それを補助的に、且つ支障なくエンジ
ンへ供給して利用するシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、燃料としての水素を吸蔵する
ことができる水素吸蔵合金を収容しているメインタンク
と、前記メインタンクから水素エンジンへ水素を供給す
る第１水素供給通路と、燃料としての水素を吸蔵するこ
とができる水素吸蔵合金を収容している少なくとも１個
のサブタンクと、前記サブタンクから前記水素エンジン
へ水素を補助的に供給する第２水素供給通路と、前記メ
インタンクと前記サブタンクとの間に設けられて前記メ
インタン クの圧力が所定値を越えた時に開弁して前記メ
インタンク内の水素の一部が前記サブタンク内へ移動す
るのを許す弁手段と、前記第２水素供給通路に設けられ
て前記サブタンクから前記エンジンへ水素が供給される
時にその水素量を計測する手段と、前記第１水素供給通
路に設けられて前記メインタンクから前記水素エンジン
へ供給される水素量を前記サブタンクから前記水素エン
ジンへ供給される水素量だけ減量する手段とを備えてい
ることを特徴とする水素エンジンの水素供給装置を提供
する。
決するための手段として、燃料としての水素を吸蔵する
ことができる水素吸蔵合金を収容しているメインタンク
と、前記メインタンクから水素エンジンへ水素を供給す
る第１水素供給通路と、燃料としての水素を吸蔵するこ
とができる水素吸蔵合金を収容している少なくとも１個
のサブタンクと、前記サブタンクから前記水素エンジン
へ水素を補助的に供給する第２水素供給通路と、前記メ
インタンクと前記サブタンクとの間に設けられて前記メ
インタン クの圧力が所定値を越えた時に開弁して前記メ
インタンク内の水素の一部が前記サブタンク内へ移動す
るのを許す弁手段と、前記第２水素供給通路に設けられ
て前記サブタンクから前記エンジンへ水素が供給される
時にその水素量を計測する手段と、前記第１水素供給通
路に設けられて前記メインタンクから前記水素エンジン
へ供給される水素量を前記サブタンクから前記水素エン
ジンへ供給される水素量だけ減量する手段とを備えてい
ることを特徴とする水素エンジンの水素供給装置を提供
する。
【０００６】
【作用】温度の上昇などによってメインタンク内の水素
圧力が所定値よりも高くなったときに弁手段が開弁する
ため、メインタンク内のガス状の水素の一部がサブタン
クの方へ移動してその中に貯蔵される。水素エンジンが
運転されるとき、メインタンクから第１水素供給通路を
通って水素エンジンへ供給される水素が主たる燃料にな
るが、条件が整ったときには補助的にサブタンクに貯蔵
されていた水素も第２水素供給通路を通って水素エンジ
ンへ供給される。その時には、第２水素供給通路に設け
られた計測手段によってその水素量が計測され、第１水
素供給通路に設けられた減量手段によってメインタンク
から水素エンジンへ供給される主たる燃料量としての水
素量を前記手段によって計測された水素量だけ減少させ
るので、水素エンジンへ供給される水素量に変動が生じ
ないために、運転状態に支障を与えることがなく、メイ
ンタンクに収容できなかった水素を無駄なく利用するこ
とができ、それを大気中へ放出する必要がない。
圧力が所定値よりも高くなったときに弁手段が開弁する
ため、メインタンク内のガス状の水素の一部がサブタン
クの方へ移動してその中に貯蔵される。水素エンジンが
運転されるとき、メインタンクから第１水素供給通路を
通って水素エンジンへ供給される水素が主たる燃料にな
るが、条件が整ったときには補助的にサブタンクに貯蔵
されていた水素も第２水素供給通路を通って水素エンジ
ンへ供給される。その時には、第２水素供給通路に設け
られた計測手段によってその水素量が計測され、第１水
素供給通路に設けられた減量手段によってメインタンク
から水素エンジンへ供給される主たる燃料量としての水
素量を前記手段によって計測された水素量だけ減少させ
るので、水素エンジンへ供給される水素量に変動が生じ
ないために、運転状態に支障を与えることがなく、メイ
ンタンクに収容できなかった水素を無駄なく利用するこ
とができ、それを大気中へ放出する必要がない。
【０００７】
【実施例】以下本発明を図面に示す実施例により詳細に
説明する。図１は本発明が適用された水素エンジンの水
素供給装置の全体構成図である。１は水素を燃料とする
水素エンジン、２はエンジン１に水素を供給する水素吸
蔵合金（ＭＨ）を収容しているメインタンクである。通
常、タンク２はその中を循環するエンジン冷却水（排気
ガスでもよい）から熱を受け、ＭＨはその熱量に概ね対
応する量の水素を発生する。３は、例えばエンジン１の
シリンダヘッドの冷却水套や、ラジエータのアッパータ
ンクのような、熱を持っている冷却水の溜を模式的に示
したものである。この場合は、圧力センサ４によりタン
ク１内の水素の圧力を検知し、圧力が一定値になるよう
に調量弁５により、タンク２へ供給される熱い冷却水の
水量を調節する。一方、タンク２内のＭＨから発生した
水素は供給ライン６を通じて調量弁７により必要量だけ
エンジン１へ供給される。水素消費量が多いときは、Ｍ
Ｈタンク２に供給する冷却水の温度、流量を増大させ、
タンク２へ供給する熱量を増大させる。
説明する。図１は本発明が適用された水素エンジンの水
素供給装置の全体構成図である。１は水素を燃料とする
水素エンジン、２はエンジン１に水素を供給する水素吸
蔵合金（ＭＨ）を収容しているメインタンクである。通
常、タンク２はその中を循環するエンジン冷却水（排気
ガスでもよい）から熱を受け、ＭＨはその熱量に概ね対
応する量の水素を発生する。３は、例えばエンジン１の
シリンダヘッドの冷却水套や、ラジエータのアッパータ
ンクのような、熱を持っている冷却水の溜を模式的に示
したものである。この場合は、圧力センサ４によりタン
ク１内の水素の圧力を検知し、圧力が一定値になるよう
に調量弁５により、タンク２へ供給される熱い冷却水の
水量を調節する。一方、タンク２内のＭＨから発生した
水素は供給ライン６を通じて調量弁７により必要量だけ
エンジン１へ供給される。水素消費量が多いときは、Ｍ
Ｈタンク２に供給する冷却水の温度、流量を増大させ、
タンク２へ供給する熱量を増大させる。
【０００８】このように水素消費量の多い運転条件（エ
ンジン１の高負荷運転）からデッドソーク条件（エンジ
ン１の停止）へ移行すると水素消費量が急減するが、タ
ンク２内に既に流れこんでいる熱い冷却水や、タンク
２、水素吸蔵合金（ＭＨ）自身等が保有する熱によって
水素がなおもＭＨから解離（脱離）し、その圧力がシス
テムの許容圧力を超えてしまう場合がある。そこで、タ
ンク２の制御圧力以上で、かつシステムの許容圧力以内
の圧力で開弁作動するリリーフ弁８と、ＭＨを収容した
サブタンク９を設けることにより、過剰な水素をＭＨサ
ブタンク９へ流入させて吸着させる。この例の特徴とし
て、サブタンク９の下流にはストップ弁１０と所謂ソニ
ックノズル１１を設けている。
ンジン１の高負荷運転）からデッドソーク条件（エンジ
ン１の停止）へ移行すると水素消費量が急減するが、タ
ンク２内に既に流れこんでいる熱い冷却水や、タンク
２、水素吸蔵合金（ＭＨ）自身等が保有する熱によって
水素がなおもＭＨから解離（脱離）し、その圧力がシス
テムの許容圧力を超えてしまう場合がある。そこで、タ
ンク２の制御圧力以上で、かつシステムの許容圧力以内
の圧力で開弁作動するリリーフ弁８と、ＭＨを収容した
サブタンク９を設けることにより、過剰な水素をＭＨサ
ブタンク９へ流入させて吸着させる。この例の特徴とし
て、サブタンク９の下流にはストップ弁１０と所謂ソニ
ックノズル１１を設けている。
【０００９】なお、図１において、１５は水素流量計、
１６はエンジン１の吸気量を測定するエアフローメー
タ、１７はスロットルバルブ、１８はスーパーチャージ
ャ、１９はインタークーラ、２０は冷却水の水温セン
サ、２１はＯ2 センサ、２２は冷却水をＭＨタンク２へ
強制的に循環させるウォータポンプ、２３はフィルタ、
２４は流路を切換える三方弁、２５はフューエルカット
弁、２６は安全弁をそれぞれ示している。
１６はエンジン１の吸気量を測定するエアフローメー
タ、１７はスロットルバルブ、１８はスーパーチャージ
ャ、１９はインタークーラ、２０は冷却水の水温セン
サ、２１はＯ2 センサ、２２は冷却水をＭＨタンク２へ
強制的に循環させるウォータポンプ、２３はフィルタ、
２４は流路を切換える三方弁、２５はフューエルカット
弁、２６は安全弁をそれぞれ示している。
【００１０】ところで、ソニックノズル１１は前後の圧
力比がある一定値以下になると、流体を音速で一定流量
を保って流すという性質があることが知られているの
で、サブタンク９に設けた圧力センサ１２及びエンジン
１のインテークマニホルドに設けた圧力センサ１３によ
り検出した圧力値に基づき、一定圧力比以下の場合にの
みストップ弁１０を開いて、サブタンク９内の水素をイ
ンテークマニホルドへ流す。この際、メインＥＣＵ（電
子式制御装置）１４によってこの分を減量補正するよう
に、供給ライン６に設けられた調量弁７を制御する。
力比がある一定値以下になると、流体を音速で一定流量
を保って流すという性質があることが知られているの
で、サブタンク９に設けた圧力センサ１２及びエンジン
１のインテークマニホルドに設けた圧力センサ１３によ
り検出した圧力値に基づき、一定圧力比以下の場合にの
みストップ弁１０を開いて、サブタンク９内の水素をイ
ンテークマニホルドへ流す。この際、メインＥＣＵ（電
子式制御装置）１４によってこの分を減量補正するよう
に、供給ライン６に設けられた調量弁７を制御する。
【００１１】ここでソニックノズル１１について、図２
及び図３を用いて詳細に説明する。図２は、ソニックノ
ズル１１の具体的構造の１実施例を示したものである。
図３はソニックノズル１１の前後圧力比Ｐ1 ／Ｐ0 と流
量の関係を示したものであるが、ソニックノズル１１は
前後圧力比Ｐ1 ／Ｐ0 がある一定値Ｐ1 ／Ｐ0 ＭＡＸ以
下（ソニック域）になると、流体を音速で一定流量を保
って流す性質をもっている。そこで、水素流量をアイド
ル時の流量以下になるように設計することにより、エン
ジンのすべての運転条件において、ソニックノズルによ
る水素供給をすることが可能となる。この場合はソニッ
クノズルの特性を利用して、図１に示す圧力センサ１２
及び圧力センサ１３により、サブタンク９の内圧と吸気
管（インテークマニホルド）の圧力との比がＰ1 ／Ｐ0
ＭＡＸ以下であるときのみ、ストップ弁１０によりサブ
タンク９から水素をインテークマニホルドに流す。この
際、メインＥＣＵ１４でこの分を補正するように調量弁
７を制御する。
及び図３を用いて詳細に説明する。図２は、ソニックノ
ズル１１の具体的構造の１実施例を示したものである。
図３はソニックノズル１１の前後圧力比Ｐ1 ／Ｐ0 と流
量の関係を示したものであるが、ソニックノズル１１は
前後圧力比Ｐ1 ／Ｐ0 がある一定値Ｐ1 ／Ｐ0 ＭＡＸ以
下（ソニック域）になると、流体を音速で一定流量を保
って流す性質をもっている。そこで、水素流量をアイド
ル時の流量以下になるように設計することにより、エン
ジンのすべての運転条件において、ソニックノズルによ
る水素供給をすることが可能となる。この場合はソニッ
クノズルの特性を利用して、図１に示す圧力センサ１２
及び圧力センサ１３により、サブタンク９の内圧と吸気
管（インテークマニホルド）の圧力との比がＰ1 ／Ｐ0
ＭＡＸ以下であるときのみ、ストップ弁１０によりサブ
タンク９から水素をインテークマニホルドに流す。この
際、メインＥＣＵ１４でこの分を補正するように調量弁
７を制御する。
【００１２】次にＥＣＵ１４による本システムの制御ロ
ジックの実施例を、図４に示すフローチャートを用いて
詳細に説明する。ステップ４０１でスロットル開度や吸
気管圧力等、運転状態を示すセンサ類の計測値を読み込
み、ステップ４０２で基本水素量Ｑbaseを算出する。ス
テップ４０３でサブタンク９の圧力Ｐ0 及び吸気管圧力
Ｐ1 を検出しステップ４０４でストップ弁１１が開かど
うか判断する。ストップ弁１１が閉であったら、ステッ
プ４０８でこのエンジン１がとりうる最大吸気管負圧Ｐ
1maxとＰ0 の比Ｐ1max／Ｐ0 が、図３に示すＰ1 ／Ｐ0
ＭＡＸ（もしくは、それ以下の適当な値）以下かどうか
を判断し、Ｐ1max／Ｐ0 ≦Ｐ1 ／Ｐ0 ＭＡＸの時はステ
ップ４０９でストップ弁１０を開き、ステップ４０５へ
進む。ステップ４０８においてＰ1max／Ｐ0 ＞Ｐ1 ／Ｐ
0 ＭＡＸのとき、ステップ４１１にて最終水素量Ｑfin
をＱbaseとし、ステップ４１２でＱfin を出力し、ステ
ップ４０１へ戻る。ここで、４０８の判断を適用する理
由は、１度ストップ弁１０が開いて、水素が流れた場合
は、運転条件が変化して吸気管負圧が変化してもある程
度の時間はソニック域を維持しつづけて、制御を安定さ
せるためである。
ジックの実施例を、図４に示すフローチャートを用いて
詳細に説明する。ステップ４０１でスロットル開度や吸
気管圧力等、運転状態を示すセンサ類の計測値を読み込
み、ステップ４０２で基本水素量Ｑbaseを算出する。ス
テップ４０３でサブタンク９の圧力Ｐ0 及び吸気管圧力
Ｐ1 を検出しステップ４０４でストップ弁１１が開かど
うか判断する。ストップ弁１１が閉であったら、ステッ
プ４０８でこのエンジン１がとりうる最大吸気管負圧Ｐ
1maxとＰ0 の比Ｐ1max／Ｐ0 が、図３に示すＰ1 ／Ｐ0
ＭＡＸ（もしくは、それ以下の適当な値）以下かどうか
を判断し、Ｐ1max／Ｐ0 ≦Ｐ1 ／Ｐ0 ＭＡＸの時はステ
ップ４０９でストップ弁１０を開き、ステップ４０５へ
進む。ステップ４０８においてＰ1max／Ｐ0 ＞Ｐ1 ／Ｐ
0 ＭＡＸのとき、ステップ４１１にて最終水素量Ｑfin
をＱbaseとし、ステップ４１２でＱfin を出力し、ステ
ップ４０１へ戻る。ここで、４０８の判断を適用する理
由は、１度ストップ弁１０が開いて、水素が流れた場合
は、運転条件が変化して吸気管負圧が変化してもある程
度の時間はソニック域を維持しつづけて、制御を安定さ
せるためである。
【００１３】ステップ４０５では、リアルタイムのＰ1
／Ｐ0 がＰ1 ／Ｐ0 ＭＡＸよりも小さいかどうか判断
し、小さければステップ４０６で基本水素量Ｑbaseから
ソニックノズル１１の水素流量Ｑs を減じたものを最終
水素量Ｑfin とし、ステップ４０７でＱfin を出力す
る。ステップ４０５でＰ1 ／Ｐ0 がＰ1 ／Ｐ0 ＭＡＸ以
上であれば、ステップ４１０でストップ弁１０を閉じ、
ステップ４１１で最終水素量Ｑfin を基本水素量Ｑbase
とし、ステップ４１２でＱfin を出力する。以上の制御
により、サブＭＨタンクに貯えた余剰水素を有効に利用
することが可能になる。
／Ｐ0 がＰ1 ／Ｐ0 ＭＡＸよりも小さいかどうか判断
し、小さければステップ４０６で基本水素量Ｑbaseから
ソニックノズル１１の水素流量Ｑs を減じたものを最終
水素量Ｑfin とし、ステップ４０７でＱfin を出力す
る。ステップ４０５でＰ1 ／Ｐ0 がＰ1 ／Ｐ0 ＭＡＸ以
上であれば、ステップ４１０でストップ弁１０を閉じ、
ステップ４１１で最終水素量Ｑfin を基本水素量Ｑbase
とし、ステップ４１２でＱfin を出力する。以上の制御
により、サブＭＨタンクに貯えた余剰水素を有効に利用
することが可能になる。
【００１４】ところが、前記システムのままでは、サブ
ＭＨタンク９から水素を放出する際にタンク９内での吸
熱反応によりＭＨの温度が下がり、タンク９内の圧力が
低下して、水素を出しきる前にソニック域を超えてしま
う場合がある。また、サブＭＨタンク９内へ余剰水素が
流入する際に、タンク９内での発熱反応によりＭＨの温
度が上がり、タンク９の内圧が上昇して許容圧力を超え
る恐れがある。
ＭＨタンク９から水素を放出する際にタンク９内での吸
熱反応によりＭＨの温度が下がり、タンク９内の圧力が
低下して、水素を出しきる前にソニック域を超えてしま
う場合がある。また、サブＭＨタンク９内へ余剰水素が
流入する際に、タンク９内での発熱反応によりＭＨの温
度が上がり、タンク９の内圧が上昇して許容圧力を超え
る恐れがある。
【００１５】サブタンク９内に水素を効率よく貯蔵し、
またサブタンク９内から水素を効率よく放出させるため
には、サブタンク９の温度コントロールが有効であり、
その実施例を図５に示す。図５（Ａ）は断面図、図５
（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。この実施例は、サブ
ＭＨタンクを、そのエンジンを搭載している車両のヒー
タダクト内に設置し、ヒータによってタンクを温調した
例である。図５において、５０１は車両ヒーターダク
ト、５０２はサブＭＨタンクであり、サブタンク５０２
には水素インレット５０２ａ、水素アウトレット５０２
ｂ、放熱フィン５０２ｃが設けてある。サブタンク５０
２の内部には粒状の水素吸蔵合金（ＭＨ）５０６が収容
されている。５０３はヒータコアで、ウォータインレッ
ト５０３ａとウォータアウトレット５０３ｂが設けてあ
り、ウォータインレット５０３ａの上流には水ストップ
弁５０５が設けてある。５０４はブロアであって、外気
を吸込んでサブＭＨタンク５０２へ送る。サブＭＨタン
ク５０２を通過した外気は車室外へ放出される。
またサブタンク９内から水素を効率よく放出させるため
には、サブタンク９の温度コントロールが有効であり、
その実施例を図５に示す。図５（Ａ）は断面図、図５
（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。この実施例は、サブ
ＭＨタンクを、そのエンジンを搭載している車両のヒー
タダクト内に設置し、ヒータによってタンクを温調した
例である。図５において、５０１は車両ヒーターダク
ト、５０２はサブＭＨタンクであり、サブタンク５０２
には水素インレット５０２ａ、水素アウトレット５０２
ｂ、放熱フィン５０２ｃが設けてある。サブタンク５０
２の内部には粒状の水素吸蔵合金（ＭＨ）５０６が収容
されている。５０３はヒータコアで、ウォータインレッ
ト５０３ａとウォータアウトレット５０３ｂが設けてあ
り、ウォータインレット５０３ａの上流には水ストップ
弁５０５が設けてある。５０４はブロアであって、外気
を吸込んでサブＭＨタンク５０２へ送る。サブＭＨタン
ク５０２を通過した外気は車室外へ放出される。
【００１６】次に本実施例の作動を図６に示すフローチ
ャートに従って説明する。ステップ６０１で水素ストッ
プ弁１０（図１）が開と判断すると、ステップ６０２で
水ストップ弁５０５を開き、ヒータコア５０３にエンジ
ン１の熱い冷却水を流して、温風をサブタンク５０２内
へ導入する。それによってサブタンク５０２は加熱され
て収容しているＭＨ５０６から水素を放出する。更にス
テップ６０３でサブタンク内の圧力Ｐ0 と読み込み、ス
テップ６０４でサブタンクの安全弁２６の作動圧力より
低い圧力Ｐmax を越えたと判断した場合は、ステップ６
０５で水ストップ弁５０５を閉じ、エンジン冷却水を停
止して、外気でサブタンク５０２を冷却する。ＭＨ５０
６の温度が低下してサブタンク５０２内の圧力が低下し
たら再び水ストップ弁５０５を開ける。
ャートに従って説明する。ステップ６０１で水素ストッ
プ弁１０（図１）が開と判断すると、ステップ６０２で
水ストップ弁５０５を開き、ヒータコア５０３にエンジ
ン１の熱い冷却水を流して、温風をサブタンク５０２内
へ導入する。それによってサブタンク５０２は加熱され
て収容しているＭＨ５０６から水素を放出する。更にス
テップ６０３でサブタンク内の圧力Ｐ0 と読み込み、ス
テップ６０４でサブタンクの安全弁２６の作動圧力より
低い圧力Ｐmax を越えたと判断した場合は、ステップ６
０５で水ストップ弁５０５を閉じ、エンジン冷却水を停
止して、外気でサブタンク５０２を冷却する。ＭＨ５０
６の温度が低下してサブタンク５０２内の圧力が低下し
たら再び水ストップ弁５０５を開ける。
【００１７】また、ステップ６０１で水素ストップ弁１
０が閉と判断した場合は、ステップ６０５へ進んで水ス
トップ弁５０５を閉じ、外気でサブタンク５０２を冷却
してサブタンク５０２内の圧力を下げる。それによっ
て、メインＭＨタンク２から流れ込んだ水素をより多く
サブタンク５０２内に貯えることが可能となる。このよ
うにしてサブＭＨタンク５０２内に吸蔵されている水素
をそれから放出する場合は、サブタンク５０２を加熱し
て極力タンク５０２内の水素を使い切る一方、サブＭＨ
タンク５０２から水素を放出しない場合は、タンク５０
２を冷却して、タンク内圧力及びＭＨ５０６の温度を低
く保つことにより、より多くの過剰水素をサブＭＨタン
ク５０２内のＭＨ５０６によって吸蔵することができる
と共に、吸蔵された水素を効率よく使い切ることが可能
となる。
０が閉と判断した場合は、ステップ６０５へ進んで水ス
トップ弁５０５を閉じ、外気でサブタンク５０２を冷却
してサブタンク５０２内の圧力を下げる。それによっ
て、メインＭＨタンク２から流れ込んだ水素をより多く
サブタンク５０２内に貯えることが可能となる。このよ
うにしてサブＭＨタンク５０２内に吸蔵されている水素
をそれから放出する場合は、サブタンク５０２を加熱し
て極力タンク５０２内の水素を使い切る一方、サブＭＨ
タンク５０２から水素を放出しない場合は、タンク５０
２を冷却して、タンク内圧力及びＭＨ５０６の温度を低
く保つことにより、より多くの過剰水素をサブＭＨタン
ク５０２内のＭＨ５０６によって吸蔵することができる
と共に、吸蔵された水素を効率よく使い切ることが可能
となる。
【００１８】以上説明した各実施例によれば、水素エン
ジン用のＭＨタンクにおける最大水素発生量を増加させ
ることができ、水素エンジンの出力が増大するのみなら
ず、ＭＨタンクから過剰に発生した水素を大気中に捨て
る事がないため安全で、しかも過剰水素を有効に利用す
ることができるので、車両の場合は走行距離を長くする
ことができる。また、ソニックノズルを使用する場合は
計測が容易で且つ正確であり、計測手段の構成も簡単な
ものとなる。
ジン用のＭＨタンクにおける最大水素発生量を増加させ
ることができ、水素エンジンの出力が増大するのみなら
ず、ＭＨタンクから過剰に発生した水素を大気中に捨て
る事がないため安全で、しかも過剰水素を有効に利用す
ることができるので、車両の場合は走行距離を長くする
ことができる。また、ソニックノズルを使用する場合は
計測が容易で且つ正確であり、計測手段の構成も簡単な
ものとなる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、温度上昇等の原因によ
って第１水素容器内の水素吸蔵合金から脱離して第１水
素容器内に収容することができなくなった燃料の水素を
サブタンク内の水素吸蔵合金によって吸着することによ
り一時的に貯蔵し、それによってメインタンク内の圧力
が異常に上昇するのを抑えることができる。そして、サ
ブタンク内の水素を、水素エンジンが運転されるときに
第２水素供給通路において水素量を正確に計量しながら
水素エンジンへ供給して燃料として有効に利用し、その
分だけメインタンクから第１水素供給通路を通って水素
エンジンへ送られる水素量を減量させるので、水素の無
駄使いがなく、可燃性の水素を大気中へ放出することも
ないので、危険や公害を招くことがない。また、燃料の
水素を無駄なく利用するので、水素エンジンが車両等に
搭載されている場合は航続距離が延びる等の効果があ
る。
って第１水素容器内の水素吸蔵合金から脱離して第１水
素容器内に収容することができなくなった燃料の水素を
サブタンク内の水素吸蔵合金によって吸着することによ
り一時的に貯蔵し、それによってメインタンク内の圧力
が異常に上昇するのを抑えることができる。そして、サ
ブタンク内の水素を、水素エンジンが運転されるときに
第２水素供給通路において水素量を正確に計量しながら
水素エンジンへ供給して燃料として有効に利用し、その
分だけメインタンクから第１水素供給通路を通って水素
エンジンへ送られる水素量を減量させるので、水素の無
駄使いがなく、可燃性の水素を大気中へ放出することも
ないので、危険や公害を招くことがない。また、燃料の
水素を無駄なく利用するので、水素エンジンが車両等に
搭載されている場合は航続距離が延びる等の効果があ
る。
【００２０】計測手段の一部にソニックノズルを使用す
る場合は、計測手段を著しく簡単な構成のものとするこ
とができるが、その定流量特性によって正確な計測値が
得られるので、主たる燃料水素の減量分を正確に算出す
ることができ、エンジンを正確な空燃比によって運転す
ることができる。
る場合は、計測手段を著しく簡単な構成のものとするこ
とができるが、その定流量特性によって正確な計測値が
得られるので、主たる燃料水素の減量分を正確に算出す
ることができ、エンジンを正確な空燃比によって運転す
ることができる。
【００２１】また、本発明によれば、水素エンジンのＭ
Ｈタンクの制御圧力を高めることが可能になるので、最
大水素発生量を増大させることができ、水素エンジンを
出力の大きいものにすることができる。
Ｈタンクの制御圧力を高めることが可能になるので、最
大水素発生量を増大させることができ、水素エンジンを
出力の大きいものにすることができる。
【図１】本発明に係る水素供給装置を備えた水素エンジ
ンの全体構成図である。
ンの全体構成図である。
【図２】図１の実施例の要部であるソニックノズルの断
面図である。
面図である。
【図３】ソニックノズルの前後圧力比と流量の関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】水素供給装置の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図５】（Ａ）はＭＨサブタンクを温調した実施例を示
す断面図で、（Ｂ）はそのＡ−Ａ横断面図である。
す断面図で、（Ｂ）はそのＡ−Ａ横断面図である。
【図６】図５に示す実施例の作動を説明するフローチャ
ートである。
ートである。
１…水素エンジン ２…ＭＨメインタンク ３…エンジン冷却水溜 ４…圧力センサ ５…冷却水調量弁 ６…水素供給ライン ７…水素調量弁 ８…リリーフ弁 ９…ＭＨサブタンク １０…ストップ弁 １１…ソニックノズル １２，１３…圧力センサ ５０１…ヒータダクト ５０２…ＭＨサブタンク ５０３…ヒータコア ５０４…ブロア ５０５…水ストップ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪頭 敏彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 鬼頭 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−19631（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 21/02
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料としての水素を吸蔵することができ
る水素吸蔵合金を収容しているメインタンクと、前記メ
インタンクから水素エンジンへ水素を供給する第１水素
供給通路と、燃料としての水素を吸蔵することができる
水素吸蔵合金を収容している少なくとも１個のサブタン
クと、前記サブタンクから前記水素エンジンへ水素を補
助的に供給する第２水素供給通路と、前記メインタンク
と前記サブタンクとの間に設けられて前記メインタンク
の圧力が所定値を越えた時に開弁して前記メインタンク
内の水素の一部が前記サブタンク内へ移動するのを許す
弁手段と、前記第２水素供給通路に設けられて前記サブ
タンクから前記エンジンへ水素が供給される時にその水
素量を計測する手段と、前記第１水素供給通路に設けら
れて前記メインタンクから前記水素エンジンへ供給され
る水素量を前記サブタンクから前記水素エンジンへ供給
される水素量だけ減量する手段とを備えていることを特
徴とする水素エンジンの水素供給装置。 - 【請求項２】 前記第２水素供給通路が、前記サブタン
クから前記水素エンジンへ水素が供給される時にその水
素量を計測する前記手段の少なくとも一部を構成するソ
ニックノズルと、前記ソニックノズルの前後の圧力比が
所定値以下となったときに開弁する水素停止弁とを直列
的に備えていることを特徴とする前記請求項１に記載さ
れた水素エンジンの水素供給装置。 - 【請求項３】 前記第１水素供給通路に設けられて前記
メインタンクから前記水素エンジンへ供給される水素量
を前記サブタンクから前記水素エンジンへ供給される水
素量だけ減量する前記手段における減量値が、前記水素
停止弁が開弁したときに前記ソニックノズルを通って流
れる水素の一定の流量と等しくなるように制御されるこ
とを特徴とする前記請求項２に記載された水素エンジン
の水素供給装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03253737A JP3085748B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 水素エンジンの水素供給装置 |
| US07/908,270 US5305714A (en) | 1991-07-03 | 1992-07-02 | Fuel supply system for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03253737A JP3085748B2 (ja) | 1991-10-01 | 1991-10-01 | 水素エンジンの水素供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599073A JPH0599073A (ja) | 1993-04-20 |
| JP3085748B2 true JP3085748B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=17255441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03253737A Expired - Fee Related JP3085748B2 (ja) | 1991-07-03 | 1991-10-01 | 水素エンジンの水素供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085748B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011010342A1 (ja) * | 2009-07-21 | 2011-01-27 | 株式会社技術開発総合研究所 | 燃料供給装置 |
| JP6384432B2 (ja) * | 2015-09-02 | 2018-09-05 | 株式会社豊田中央研究所 | ガス貯蔵装置 |
-
1991
- 1991-10-01 JP JP03253737A patent/JP3085748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599073A (ja) | 1993-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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