JP5831313B2 - Fuel vaporizer - Google Patents
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Description
本発明は、高圧液体燃料を気化させる燃料気化装置に関する。 The present invention relates to a fuel vaporizer that vaporizes high-pressure liquid fuel.
特許文献1は、高圧液体燃料を気化させる燃料気化装置を含む燃料供給システムを開示している。この燃料供給システムでは、燃料を気化させるための熱源として、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの高温高圧冷媒を利用している。 Patent document 1 is disclosing the fuel supply system containing the fuel vaporization apparatus which vaporizes high pressure liquid fuel. In this fuel supply system, a high-temperature high-pressure refrigerant of a vapor compression refrigeration cycle is used as a heat source for vaporizing the fuel.
しかし、特許文献1の燃料供給システムでは、供給可能な燃料量が、冷凍サイクルの運転状態に依存して変動するおそれがある。例えば、冷凍サイクルの冷却負荷が小さいときには、高温高圧冷媒から得られる熱量が少ない。このため、充分な量の燃料を気化させることができないことがある。この結果、エネルギ出力部が必要とする燃料を供給できないおそれがあった。 However, in the fuel supply system disclosed in Patent Document 1, the amount of fuel that can be supplied may vary depending on the operating state of the refrigeration cycle. For example, when the cooling load of the refrigeration cycle is small, the amount of heat obtained from the high-temperature and high-pressure refrigerant is small. For this reason, a sufficient amount of fuel may not be vaporized. As a result, there is a possibility that the fuel required by the energy output unit cannot be supplied.
また、熱交換器内において、液体燃料は、液体から、気液混合状態を経由して、気体へと変化する。液体成分が多いとき、液体成分は熱交換器の内部の壁面に付着しながら流れる。このとき、燃料への熱伝達は良好である。燃料の気化が進行すると、液体成分が減り、気体成分が増加する。この結果、燃料は気体成分の中に液体成分の粒が漂う霧状態となる。霧状態では、液体成分の粒に熱を伝えることが困難となる。このため、液体燃料を完全に気化させることが困難であった。また、燃料気化装置の体格を小型化することが困難であった。 Further, in the heat exchanger, the liquid fuel changes from a liquid to a gas via a gas-liquid mixed state. When the liquid component is large, the liquid component flows while adhering to the inner wall surface of the heat exchanger. At this time, heat transfer to the fuel is good. As fuel vaporization proceeds, the liquid component decreases and the gas component increases. As a result, the fuel is in a mist state in which liquid component particles drift in the gas component. In the fog state, it is difficult to transfer heat to the liquid component grains. For this reason, it was difficult to completely vaporize the liquid fuel. Further, it has been difficult to reduce the size of the fuel vaporizer.
本発明は上記課題に鑑み、燃料供給システムの熱交換器における燃料の気化を促進することができる燃料気化装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel vaporizer that can promote the vaporization of fuel in a heat exchanger of a fuel supply system.
本発明の他の目的は、圧力損失の増加を抑制しながら、燃料の気化を促進することができる燃料気化装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a fuel vaporizer that can promote fuel vaporization while suppressing an increase in pressure loss.
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
請求項1に記載の発明は、タンク(11)から供給される高圧の液体燃料と熱媒体とを熱交換させることにより、燃料を気化させる燃料気化装置において、燃料を流すための燃料通路(14a、215a)と燃料を加熱する熱媒体を流すための熱媒体通路(14b、15b)とを区画する通路部材(13a、13b)と、燃料通路の下流部における燃料の流れ方向に関する断面積を燃料通路の上流部における燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供し、かつ通路部材から燃料へ伝達される熱を増加させる熱伝達向上手段でもあるインナーフィン(214ff、215ff)とを備え、燃料通路は、燃料が流される第1燃料通路(14a)と、第1燃料通路を流れた燃料が流される第2燃料通路(215a)とを有し、インナーフィンは、第1燃料通路の上流部に設けられることなく、第1燃料通路の下流部に設けられ、第2燃料通路の上流部に設けられることなく、第2燃料通路の下流部に設けられており、第1燃料通路の上流部は、燃料の液体成分が燃料通路の内面に付着しながら流れる環状流(ANF)を生じる環状流領域であり、第1燃料通路の下流部は、燃料の液体成分の粒が燃料の気体成分の中に漂いながら流れる霧状流(MSF)を生じる霧状流領域であり、第2燃料通路の上流部は、燃料の液体成分が燃料通路の内面に再び付着しながら流れる環状流(ANF)を生じる環状流領域であり、第2燃料通路の下流部は、燃料の液体成分の粒が燃料の気体成分の中に漂いながら流れる霧状流(MSF)を生じる霧状流領域であることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a fuel passage ( 14a) for flowing fuel in a fuel vaporizer that vaporizes fuel by exchanging heat between a high-pressure liquid fuel supplied from a tank (11) and a heat medium. 215a ) and a passage member (13a, 13b) for partitioning a heat medium passage (14b, 15b) for flowing a heat medium for heating the fuel, and a cross-sectional area in the fuel flow direction in the downstream portion of the fuel passage. Inner fins (214ff, 215ff) that provide a passage adjusting member that adjusts smaller than a cross-sectional area with respect to the flow direction of fuel in the upstream portion of the passage, and that are also heat transfer improving means for increasing heat transferred from the passage member to the fuel; comprising a fuel passage, a first fuel passage through which fuel flows (14a), a second fuel passage fuel flowing through the first fuel passage flows (215a) The inner fin is not provided in the upstream portion of the first fuel passage, is provided in the downstream portion of the first fuel passage, and is not provided in the upstream portion of the second fuel passage, and is downstream of the second fuel passage. The upstream portion of the first fuel passage is an annular flow region in which an annular flow (ANF) flows while the liquid component of the fuel adheres to the inner surface of the fuel passage, and the downstream portion of the first fuel passage. Is a mist flow region that generates a mist flow (MSF) in which particles of the liquid component of the fuel drift while drifting in the gas component of the fuel. The upstream portion of the second fuel passage is where the liquid component of the fuel is in the fuel passage. An annular flow region that generates an annular flow (ANF) that flows while adhering again to the inner surface of the fuel, and a downstream portion of the second fuel passage is a mist-like flow that flows while particles of the liquid component of the fuel drift in the gaseous component of the fuel (MSF) mist flow regime der wherein Rukoto cause And
この構成によると、気体成分が多くなる下流部には、熱伝達向上手段が設けられる。このため、熱伝達率が低下しやすい気体成分に対して効率的に熱を伝達することができる。この結果、燃料の気化が促進される。しかも、液体成分が多い上流部においては熱伝達向上手段が設けられていない。このため、熱伝達向上手段を設けることに起因する不利益が抑制される。例えば、過剰な気泡の発生による伝達熱量の低下、あるいは圧力損失の増加が抑制される。 According to this configuration, the heat transfer improving means is provided in the downstream portion where the gas component increases. For this reason, heat can be efficiently transferred to a gas component in which the heat transfer coefficient tends to decrease. As a result, fuel vaporization is promoted. Moreover, no heat transfer improving means is provided in the upstream portion where there are many liquid components. For this reason, the disadvantage resulting from providing a heat-transfer improvement means is suppressed. For example, a decrease in the amount of heat transferred due to excessive bubble generation or an increase in pressure loss is suppressed.
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the above-described means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical terms of the present invention. It does not limit the range.
以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
図面を参照して本発明の第1実施形態を説明する。この実施形態の燃料供給システム1は、燃料の気化潜熱によって熱交換対象物を冷却する熱管理システム、あるいは冷却システムを提供する。図1において、この実施形態に係る燃料供給システム1は、道路走行用の車両に適用されている。燃料供給システム1は、車両のエンジン(内燃機関)EGに燃料(FUEL)を供給する。エンジンEGは、車両の動力源である。エンジンEGは、車両の走行用の駆動力を出力する。さらに、燃料供給システム1は、冷熱を利用する装置、例えば車両用の空調装置2に対して冷熱を提供する。空調装置2は、車室内へ調節された空気(A/C_AIR)を送風する。燃料供給システム1は、空調装置2によって送風される空気を冷却する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The fuel supply system 1 of this embodiment provides a heat management system or a cooling system that cools an object to be exchanged by latent heat of vaporization of fuel. In FIG. 1, a fuel supply system 1 according to this embodiment is applied to a vehicle for road travel. The fuel supply system 1 supplies fuel (FUEL) to an engine (internal combustion engine) EG of a vehicle. The engine EG is a power source for the vehicle. The engine EG outputs driving force for traveling the vehicle. Further, the fuel supply system 1 provides cold heat to a device that uses cold heat, for example, an
燃料供給システム1は、加圧されて液化された高圧液体燃料を貯蔵する高圧タンク(TANK)11を備える。高圧タンク11は、液体燃料貯蔵部を提供する。燃料は、可燃性を有し、比較的気化潜熱が高く、さらに、高圧下においては常温(15℃〜25℃程度)で液化する燃料を採用している。
The fuel supply system 1 includes a high-pressure tank (TANK) 11 that stores high-pressure liquid fuel that has been pressurized and liquefied. The high-
燃料は、エンジンEGにて燃焼するために可燃性が必要である。また、後述するように、気化潜熱によって空気を冷却するために、比較的高い気化潜熱をもつ燃料であることが望ましい。さらに、生産コストを低減するとともに、減圧によって容易に気化させることができるように、常温でも液化しやすい燃料であることが望ましい。 The fuel needs to be combustible in order to burn in the engine EG. Further, as will be described later, in order to cool air by vaporization latent heat, it is desirable that the fuel has a relatively high vaporization latent heat. Furthermore, it is desirable that the fuel be easily liquefied even at room temperature so that the production cost can be reduced and the gas can be easily vaporized by decompression.
具体的には、可燃性を有し、気化潜熱が水の気化潜熱の20%以上であり、常温であっても1.5MPa以下で液化する燃料を選定することができる。例えば、燃料は、アンモニア(NH3)である。アンモニアは水素を含有する水素化合物である。よって、改質することによって、可燃性の水素ガスを生成することができる。 Specifically, a fuel that has flammability, has a latent heat of vaporization of 20% or more of the latent heat of vaporization of water, and can be liquefied at 1.5 MPa or less even at room temperature. For example, the fuel is ammonia (NH3). Ammonia is a hydrogen compound containing hydrogen. Therefore, combustible hydrogen gas can be generated by reforming.
アンモニアに代わる上記性質を有する燃料として、ジメチルエーテル、アルコール含有燃料等を採用してもよい。さらに、水素を含有する燃料であって、同燃料の分子中に、S(硫黄)、O(酸素)、N(窒素)およびハロゲンのうち少なくとも1種の原子が含まれるものであり、かつ、分子間にて水素結合が発現するものを採用してもよい。 Dimethyl ether, alcohol-containing fuel, or the like may be employed as the fuel having the above properties instead of ammonia. Further, the fuel contains hydrogen, and the molecule of the fuel contains at least one atom of S (sulfur), O (oxygen), N (nitrogen) and halogen, and You may employ | adopt the thing which a hydrogen bond expresses between molecules.
燃料供給システム1は、燃料を気化させる熱交換器13を備える。熱交換器13は、燃料気化装置を提供する。高圧タンク11の燃料のための出口には、開閉弁12を介して、熱交換器13の燃料のための入口が接続されている。入口は、燃料流入ポート131とも呼ばれる。開閉弁12は、高圧タンク11の出口から熱交換器13の入口へ至る燃料通路を開閉する電磁弁である。開閉弁12は、制御装置(CNTL)3から出力される信号によって作動が制御される。
The fuel supply system 1 includes a
制御装置3が、開閉弁12の開弁時間を調整することによって、熱交換器13へ流入する燃料流量が調整される。従って、開閉弁12は、燃料流量調整部を提供する。燃料流量調整部として、弁開度を調整することによって燃料流量を調整する流量調整弁を採用してもよい。また、開閉弁12は、高圧タンク11の出口に一体的に設けられてもよい。また、開閉弁12は、熱交換器13の入口に一体的に設けられてもよい。
The flow rate of the fuel flowing into the
熱交換器13は、高圧タンク11から供給される燃料を、熱媒体と熱交換させることによって加熱して気化させる気化用熱交換器である。熱交換器13は、一体的に構成された第1気化部14と第2気化部15と有する。
The
第1気化部14は、高圧タンク11から供給された液相状態の燃料、すなわち液体燃料を気化させる。第1気化部14は、液体燃料と、比較的低温の第1熱媒体とを熱交換させる。第1熱媒体は、空調装置2の第1熱源装置20を循環する循環水である。循環水の温度は、第1気化部14における燃料の温度より高い。循環水の温度は、空調装置2において空調用の空気を冷却できる程度に低い。
The
第2気化部15は、第1気化部14から流出した液体燃料あるいは気液二相状態の燃料、すなわち二相燃料を気化させる。第2気化部15は、液体燃料あるいは二相燃料と、比較的高温の第2熱媒体とを熱交換させる。第2熱媒体は、第2熱源装置40を循環するエンジンEGの冷却水である。冷却水は、第2気化部15における燃料の温度より高い。冷却水の温度は、空調装置2において空調用の空気を加熱できる程度に高い。冷却水の温度は、循環水の温度より高いか、または同じである。エンジンEGが定常運転されているとき、冷却水の温度は、循環水の温度より高い。
The
熱交換器13の下流には、バッファタンク16が設けられている。バッファタンク16は、気相状態の燃料、すなわち気体燃料を蓄える。バッファタンク16の下流において気体燃料の流れは、2つの流れに分岐されている。
A
エンジンEGは、種々の燃焼機関によって提供することができる。例えば、エンジンEGは、レシプロ型の内燃機関によって提供される。エンジンEGは、熱交換器13からバッファタンク16を介して供給される気体燃料を燃焼させる。この燃焼によって、エンジンEGは、走行用の動力となる機械的エネルギを出力する。エンジンEGは、多気筒、例えば、4気筒のエンジンである。エンジンEGは、エネルギ出力部を提供する。
The engine EG can be provided by various combustion engines. For example, the engine EG is provided by a reciprocating internal combustion engine. The engine EG burns gaseous fuel supplied from the
分岐部分の下流の一方には、インジェクタ17が設けられている。分岐された一方の気体燃料は、インジェクタ17に供給される。インジェクタ17は、気体燃料をエンジンEGの燃焼室内へ噴射供給する。インジェクタ17は、エンジンEGに燃料を直接的に供給する燃料供給器を提供する。
An
インジェクタ17は、エンジンEGのシリンダヘッドに固定されている。インジェクタ17は、エンジンEGの吸気ポート内に向けて気体燃料を噴射する。これにより、気体燃料と燃焼用の吸入空気(IN)とが混合された混合気が燃焼室内へ供給される。
The
インジェクタ17は、吸気経路内に燃料を供給する燃料供給通路を開閉する電磁弁によって構成されている。この電磁弁は、制御装置3から出力される信号によってその作動が制御される。制御装置3は、電磁弁を開く開弁時間を調整することによって、燃焼室内へ供給される燃料の供給流量を調整する。燃料供給システム1は、エンジンEGの気筒数に対応する複数のインジェクタ17を備える。
The
分岐部分の下流の他方には改質器(RFMR)18が設けられている。分岐された他方の気体燃料は、改質器18に供給される。改質器18には、大気から空気(AIR)が供給される。改質器18は、気体燃料を改質して水素ガスH2を発生する。改質器18は、気体燃料を触媒下で改質可能温度まで加熱して改質反応させることによって、水素ガスを発生させる。改質器18は、アンモニアを所定温度に加熱して、触媒下にて改質反応をさせることにより、水素ガスを発生させる。
A reformer (RFMR) 18 is provided on the other downstream side of the branch portion. The other branched gas fuel is supplied to the
改質器18にて発生した水素ガスは、補助燃料として吸気に混合されることによってエンジンEGの吸気ポートより燃焼室へ供給される。エンジンEGにて燃焼された排気ガスは、エンジンEGの排気ポートから排気される。
The hydrogen gas generated in the
車両には、空調装置2が搭載されている。空調装置2は、第1熱源装置20に配置された冷却器21、蒸気圧縮式の冷凍サイクル30の蒸発器34、およびヒータ50を備える。空調装置2は、冷却器21、蒸発器34およびヒータ50を収容するケーシング23を備える。
An
ケーシング23は、車室内前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。ケーシング23は、車室内に向けて送風される空調用の空気のための空気通路を形成する。ケーシング23の空気流れ上流には、空調用の空気を車室内へ向けて送風する送風機24が配置されている。送風機24は、制御装置3から出力される信号によって回転数、すなわち送風量が制御される電動送風機である。送風機24の空気流れ下流側には、冷却器21が配置されている。冷却器21の下流には、蒸発器34が配置されている。蒸発器34の下流には、ヒータ50が配置されている。冷却器21と蒸発器34とは、空気流れ方向に関して逆の順序に配置されてもよい。ケーシング23の空気流れ最下流部には、空調空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。
The
第1熱源装置20は、循環水を循環させる循環回路を提供する。循環水は、水またはエチレングリコール水溶液によって提供される。第1熱源装置20は、第1気化部14の第1熱媒体通路14b、冷却器21、および循環水のためのポンプ22を備える。これらの部品は、環状の通路上に配置されている。ポンプ22は、循環水、すなわち第1熱媒体を循環させる循環部を提供する。
The first
ポンプ22は、第1熱媒体通路14bへ循環水を圧送する電動式のポンプである。ポンプ22は、制御装置3から出力される信号によって回転数、すなわち流量が制御される。制御装置3がポンプ22を作動させると、循環水は、ポンプ22から、第1熱媒体通路14bを経由して、冷却器21に流れ、再びポンプ22に戻る。
The
これにより、第1気化部14の第1燃料通路14aを流通する液体燃料が、第1熱媒体通路14bを流通する循環水によって加熱されて気化する。一方、循環水は、第1熱媒体通路14bにて第1燃料通路14aを流通する燃料の気化潜熱によって冷却されて、冷却器21へ流入する。冷却器21では、燃料の気化潜熱によって冷却された循環水と送風機24によって送風された空気とが熱交換して、空気が冷却される。この結果、循環水を介して、燃料の気化潜熱によって空気を間接的に冷却することができる。従って、冷却器21は、空調用の空気を冷却する冷却用熱交換器を提供する。空調用の空気は、熱交換対象物の一例である。熱交換対象物として、水、他の熱伝達媒体などを採用してもよい。
Thereby, the liquid fuel which distribute | circulates the 1st fuel channel |
送風機24から送風される空気の温度は、車室の外の気温、または車室内の気温となる。従って、ポンプ22から第1熱媒体通路14bへ圧送される循環水の第1温度T1は、外気温あるいは内気温に近い温度、すなわち常温と呼べる温度になる。第1温度T1は、多くの場合、例えば、20°Cから40°Cの範囲内となる。
The temperature of the air blown from the
蒸発器34は、冷凍サイクル30において低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。蒸発器34は、冷却器21にて冷却された空気をさらに冷却する。冷凍サイクル30は、冷媒圧縮機31、放熱器32、膨張器33、および蒸発器34を備える。これらの冷凍サイクル部品31−34は、環状の冷媒通路上に配置されている。冷媒圧縮機31は、冷媒を圧縮して吐出する。放熱器32は、冷媒圧縮機31から吐出された冷媒を外気と熱交換させて放熱させる。膨張器33は、放熱器32から流出した冷媒を減圧膨張させる。
The
ヒータ50は、冷却器21および蒸発器34を通過して冷却された空気を加熱する空気加熱部である。ヒータ50は、電力を供給されることによって発熱する電気ヒータによって提供することができる。ヒータ50の加熱能力は、制御装置3から出力される信号によって制御される。ヒータ50として、高温流体と空気とを熱交換させて空気を加熱する加熱用熱交換器を採用してもよい。このような高温流体としては、例えば、第2熱源装置40を循環するエンジン冷却水、またはヒートポンプサイクルの高温高圧冷媒等を採用することができる。
The
第2熱源装置40は、エンジンEGの冷却水を循環させる循環回路を提供する。冷却水は、例えば、水またはエチレングリコール水溶液によって提供される。第2熱源装置40は、第2気化部15の第2熱媒体通路15b、エンジンEG内に形成された冷却用通路42、およびポンプ43を備える。これらの部品は、環状の通路上に配置されている。ポンプ43は、冷却水、すなわち第2熱媒体を循環させる循環部を提供する。
The second
ポンプ43は、第2熱媒体通路15bへ冷却水を圧送する電動式のポンプである。ポンプ43は、制御装置3から出力される信号によって回転数、すなわち流量が制御される。制御装置3が、ポンプ43を作動させると、冷却水は、ポンプ43から、冷却用通路42を経由して、第2熱媒体通路15bに流れ、再びポンプ43に戻る。
The
これにより、第2燃料通路15aを流通する液体燃料あるいは二相燃料が、第2熱媒体通路15bを流通する冷却水によって加熱されて気化される。一方、冷却水は、第2熱媒体通路15bにて、第2燃料通路15aを流通する燃料の気化潜熱によって冷却されて、冷却用通路42へ流入する。冷却用通路42では、冷却水がエンジンEGの廃熱を吸熱して、エンジンEGが冷却される。
Thereby, the liquid fuel or the two-phase fuel flowing through the
制御装置3は、エンジンEGの温度が80°Cから100°Cの範囲内になるように、ポンプ43の流量を調整する。これにより、エンジンEGのオーバーヒートの抑制およびエンジンEGの潤滑用オイルの粘度増加に起因するフリクションロスの増加の抑制が図られる。従って、ポンプ43から供給される冷却水の温度、すなわち第2温度T2は、80°Cから100°Cの範囲内の比較的高い温度となる。
The
エンジンEGの多くの運転状態において、第2温度T2は、第1温度T1よりも高くなる。エンジンEGの廃熱が多く、第2気化部15にて冷却水を充分に冷却することができない場合は、第2熱源装置40に、外気と熱媒体とを熱交換させるラジエータを追加してもよい。
In many operating states of the engine EG, the second temperature T2 is higher than the first temperature T1. If there is a lot of waste heat from the engine EG and the
図2、および図3において、熱交換器13は、燃料のための通路と、循環水のための通路と、冷却水のための通路とを提供する。熱交換器13は、燃料と循環水との間の熱交換と、燃料と冷却水との間の熱交換とを提供する。燃料は、循環水と熱交換した後に、冷却水と熱交換する。
2 and 3, the
図2において、熱交換器13は、複数のプレート部材を積層して構成された積層型プレート熱交換器である。図中には、熱交換器13の一部が分解して図示されている。複数のプレート部材は、略長方形状の金属板材にプレス加工を施すことによって形成されている。複数のプレート部材の間には、燃料の通路のための隙間、循環水の通路のための隙間、および冷却水の通路のための隙間が形成されている。熱交換器13は、複数の伝熱プレート13a、13bと、仕切のための区画プレート13cと、両端を提供するエンドプレート13d、13eを備える。
In FIG. 2, the
熱交換器13では、第1伝熱プレート13aと第2伝熱プレート13bとを介して、燃料と循環水との間の熱交換、および燃料と冷却水との間の熱交換が提供される。伝熱プレート13a、13bは、燃料を流すための燃料通路14a、15aと、燃料を加熱する熱媒体を流すための熱媒体通路14b、15bとを区画する通路部材を提供する。燃料と循環水とが熱交換する熱交換領域と、燃料と冷却水とが熱交換する熱交換領域との間が、区画プレート13cによって区画されている。よって、熱交換器13は、第1気化部14および第2気化部15に分割されている。
In the
第1気化部14では、複数の伝熱プレート13a、13bが交互に積層されている。複数の第1伝熱プレート13aと第2伝熱プレート13bとの間に、燃料を流通させる第1燃料通路14a、および循環水を流通させる第1熱媒体通路14bが積層方向に関して交互に形成されている。
In the
さらに、第1熱媒体通路14bの内部には、伝熱プレート13a、13bと循環水との間の熱交換を促進するためのインナーフィン14fwが配置されている。インナーフィン14fwは、薄板状金属を、波状に折り曲げて形成したものである。インナーフィン14fwは、通路14bを流通する流体の流れ方向から見たときに波状となるように折り曲げられ、配置されている。第1燃料通路14aには、インナーフィンは配置されていない。
Further, an inner fin 14fw for promoting heat exchange between the
伝熱プレート13a、13bの長辺方向の両端部には、それぞれ2個、合計4個のタンク形成部が設けられている。タンク形成部は、積層方向に打ち出し成形されている。タンク形成部は、その中央部に貫通穴を有している。タンク形成部は、伝熱プレート13a、13bが積層された際に、燃料および循環水を分配あるいは集合させる4つのタンク部を形成する。伝熱プレート13a、13bの両端に位置する2つのタンク部が第1燃料通路14aに連通する。残りの2つのタンク部が第1熱媒体通路14bに連通する。
Two tank forming portions are provided at both ends in the long side direction of the
第1気化部14の積層方向一端側には、第1エンドプレート13dが配置されている。第1エンドプレート13dには、燃料を第1気化部14へ流入させる燃料入口131が形成されている。第1エンドプレート13dには、循環水を第1気化部14へ流入させる第1熱媒体入口132が形成されている。第1エンドプレート13dには、循環水を第1気化部14から流出させる第1熱媒体出口133が形成されている。
A
図3に示すように、第1気化部14では、燃料は、燃料入口131から流入し、実線矢印に示すように流れる。循環水は、第1熱媒体入口132から流入し、破線矢印に示すように流れた後に、第1熱媒体出口133から流出する。
As shown in FIG. 3, in the
図2に戻り、第1気化部14の積層方向の他端側には、区画プレート13cが配置されている。この区画プレート13cは、第1気化部14と第2気化部15との間の熱移動を抑制する断熱部としての機能を果たす。具体的には、区画プレート13cは、2枚の板状部材を貼り合わせて中空状に形成したものである。区画プレート13cの内部空間には空気が封入されている。区画プレート13cの内部空間は、断熱性能を高めるために真空としてもよい。
Returning to FIG. 2, a
区画プレート13cには、その表裏を貫通する貫通穴134が形成されている。貫通穴134は、第1気化部14から流出した液体燃料あるいは二相燃料を第2気化部15へ流入させる燃料通路として機能する。
The
第2気化部15の基本的構成は、第1気化部14と同様である。第2気化部15でも、複数の伝熱プレート13a、13bが積層されている。複数の第1伝熱プレート13aと第2伝熱プレート13bとの間に、第2燃料通路15aおよび第2熱媒体通路15bが積層方向に交互に形成されている。第2燃料通路15aには、第1気化部14から流出した液体燃料あるいは二相燃料が流通する。第2熱媒体通路15bには、冷却水が流通する。
The basic configuration of the
第2燃料通路15aおよび第2熱媒体通路15bの両方の内部には、インナーフィン15ffが配置されている。インナーフィン15ffは、燃料と伝熱プレート13a、13bとの間の熱伝達を促進する。また、インナーフィン15ffは、冷却水と伝熱プレート13a、13bとの間の熱伝達を促進する。この結果、第2気化部15においては、インナーフィン15ffによって燃料と冷却水との間の熱伝達が促進される。
Inner fins 15ff are disposed inside both the
第2気化部15の積層方向の他端、すなわち区画プレート13cの反対側には、第2エンドプレート13eが配置されている。第2エンドプレート13eには、気体燃料を第2気化部15から流出させる燃料出口135が形成されている。第2エンドプレート13eには、冷却水を第2気化部15へ流入させる第2熱媒体入口136が形成されている。第2エンドプレート13eには、冷却水を第2気化部15から流出させる第2熱媒体出口137が形成されている。
A
図3に示すように、第2気化部15では、燃料は、区画プレート13cの貫通穴134から、実線矢印に示すように流れて、燃料出口135から流出する。冷却水は、第2熱媒体入口136から流入し、一点破線矢印に示すように流れて、第2熱媒体出口137から流出する。
As shown in FIG. 3, in the
熱交換器13の構成部材13a−13e、14fw、15ffは、燃料に対して耐食性に優れる金属、例えば、ステンレス合金で形成されている。第1気化部14の体積と、第2気化部15の体積との比率は、およそ1:2である。
The
制御装置3は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置3によって実行されることによって、制御装置3をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置3を機能させる。制御装置3が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
The
制御装置3の出力側には、複数の機器12、17、22、24、43が接続されている。制御装置3はこれらの制御対象となる機器の作動を制御する。制御装置3の入力側には、エンジンEGの作動を制御するために用いられる物理量を検出するエンジン制御用のセンサ群、空調装置2の作動を制御するために用いられる物理量を検出する空調制御用のセンサ群が接続されている。
A plurality of
エンジン制御用のセンサ群は、例えば、以下に列挙するセンサの少なくともひとつを備えることができる:(1)アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、(2)エンジンEGの回転数を検出する回転数センサ、(3)インジェクタ17へ流入する燃料圧力を検出する燃圧センサ、(4)エンジンEGの吸気経路に配置されて吸気流量を調整するスロットルバルブの弁開度を検出するスロットルポジションセンサ、(5)エンジンEGの冷却用通路42から流出した冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ。
The sensor group for engine control can include, for example, at least one of the sensors listed below: (1) an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening, and (2) a rotation that detects the number of revolutions of the engine EG. (3) a fuel pressure sensor that detects the fuel pressure flowing into the
また、空調制御用のセンサ群は、例えば、以下に列挙するセンサの少なくともひとつを備えることができる:(1)車室内温度を検出する内気温センサ、(2)車室外気温を検出する外気温センサ、(3)車室内の日射量を検出する日射センサ、(4)冷却器21から吹き出される空気の温度を検出する冷風温度センサ、(5)蒸発器34における冷媒蒸発温度に相関を有する温度、例えば蒸発器34の温度を検出する蒸発器温度センサ、(6)ヒータ50にて加熱された空気の温度を検出する温度センサ。
In addition, the air conditioning control sensor group can include, for example, at least one of the sensors listed below: (1) an inside air temperature sensor that detects a passenger compartment temperature, and (2) an outside air temperature that detects a passenger compartment outside temperature. A sensor, (3) a solar radiation sensor for detecting the amount of solar radiation in the passenger compartment, (4) a cold air temperature sensor for detecting the temperature of air blown from the cooler 21, and (5) a correlation with the refrigerant evaporation temperature in the
さらに、制御装置3の入力側には、車両を起動あるいは停止させるスタートスイッチ、およびエンジンEGを始動させるイグニションスイッチ等のエンジン操作用のスイッチ群を接続することができる。また、制御装置3の入力側には、空調装置2の作動スイッチ、空調装置2の自動制御を設定あるいは解除するオートスイッチ、車室内の目標温度を設定する目標温度設定部としての車室内温度設定スイッチ等の空調操作用のスイッチ群を接続することができる。
Furthermore, a switch group for engine operation such as a start switch for starting or stopping the vehicle and an ignition switch for starting the engine EG can be connected to the input side of the
制御装置3は、エンジン制御および空調制御の双方を実行するように構成されている。これに代えて、主にエンジン制御を実行うるエンジン制御用の制御装置と、主に空調制御を実行する空調制御用の制御装置とによって制御装置3を構築してもよい。
The
制御装置3は、複数の制御部を提供する。それぞれの制御部は、制御対象となる機器を制御するための構成要素、すなわちハードウェアおよびソフトウェアによって提供される。例えば、ポンプ22を制御する部分が第1熱媒体流量制御部を構成する。また、ポンプ43を制御する部分が第2熱媒体流量制御部を構成している。
The
燃料供給システム1の作動を説明する。イグニションスイッチが投入されてエンジンEGが始動すると、制御装置3は記憶媒体に記憶されたエンジン制御プログラムを実行する。エンジン制御プログラムでは、エンジンの運転状態に応じて、インジェクタ17からエンジンEGへ供給される燃料の供給流量等を決定して、インジェクタ17等の作動を制御する。
The operation of the fuel supply system 1 will be described. When the ignition switch is turned on and the engine EG is started, the
エンジン制御プログラムが実行されると、制御装置3は、所定の制御周期毎にエンジン制御用のセンサ群の各種検出値を読み込む。制御装置3は、検出値に基づいて、ポンプ43の能力、インジェクタ17の開弁時間、開閉弁12の開弁時間等を決定する。制御装置3は、例えば、冷却水温度センサの検出温度が80°Cから100°Cの範囲内となるようにポンプ43の能力を決定する。
When the engine control program is executed, the
制御装置3は、例えば、エンジン回転数、アクセル開度信号、スロットルバルブの弁開度等の検出値に基づいて、インジェクタ17の開弁時間を決定する。例えば、エンジンEGに要求されている駆動トルクを発生させるようにインジェクタ17の開弁時間を決定する。具体的には、制御装置3は、エンジン回転数、アクセル開度信号、スロットルバルブの弁開度等の検出値に基づいて、予め記憶装置に記憶されている制御マップを参照して、エンジンEGに要求されている駆動トルクを発生させるために必要な目標燃料供給流量を決定する。制御装置3は、目標燃料供給流量、エンジン回転数、インジェクタ17入口側の燃料圧力等に基づいて、予め記憶装置に記憶されている制御マップを参照して、インジェクタ17から燃焼室へ供給される供給流量が、目標燃料供給流量となるインジェクタ17の開弁時間を決定する。
For example, the
エンジンEGには、熱交換器13にて気化された燃料が供給される。さらに、熱交換器13にて気化された燃料は、エンジンEGのみならず改質器18にも供給される。したがって、熱交換器13にて気化される燃料の質量流量は、インジェクタ17から燃焼室へ供給される燃料の質量流量より多くなっている必要がある。
The fuel vaporized in the
制御装置3では、インジェクタ17の開弁時間と同様に、目標燃料供給流量、高圧タンク11から流出する燃料の圧力等に基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、熱交換器13へ供給される燃料流量が、目標燃料供給流量よりも所定量多くなるように、開閉弁12の開弁時間を決定する。制御装置3は、決定された制御状態となるように、出力回路あるいは駆動回路から複数の機器43、17、12に対して制御信号を出力する。
The
その後、制御装置3は、イグニッションスイッチによって車両の停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の制御ルーチンを繰り返す。
Thereafter, the
制御装置3は、エンジンEGの始動に応答して、改質器18に設けられた改質用加熱部としての電気ヒータに通電する。この結果、燃料は改質可能な温度に加熱される。これにより、エンジンEGの燃焼室に水素ガスを補助燃料として供給することができる。
In response to the start of the engine EG, the
エンジンEGの運転中に、空調装置2の作動スイッチが投入され、かつオートスイッチが投入されると、制御装置3は、空調制御プログラムを実行する。制御装置3は、空調制御プログラムの実行中に、空調負荷に応じて、空調用の機器の制御状態を決定し、決定された制御状態となるように、機器の作動を制御する。例えば、空調制御プログラムが実行されると、制御装置3は、予め定めた基準回転数となるように、ポンプ22を作動させる。さらに、制御装置3は、車室内温度、車室外気温、日射量等に基づいて、各吹出口から車室内に吹き出される空気の目標吹出温度TAOを決定する。
When the operation switch of the
制御装置3は、目標吹出温度TAOおよび空調制御用のセンサ群の検出信号に基づいて、制御対象機器の作動を制御する。制御装置3は、例えば、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶装置に記憶されている制御マップを参照して、送風機24の風量を決定する。制御装置3は、例えば、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶装置に記憶されている制御マップを参照して、目標冷媒蒸発温度TEOを決定し、フィードバック制御手法を用いて目標冷媒蒸発温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された検出値との偏差が縮小するように冷媒圧縮機31の能力を決定する。制御装置3は、例えば、ヒータ50に加熱された空気の温度と車室内温度設定スイッチによって設定された目標温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いてヒータ50から吹き出される空気の温度が目標温度に近づくようにヒータ50に出力される制御電圧を決定する。
The
制御装置3は、出力回路あるいは駆動回路から上記の如く決定された制御信号を制御対象機器に対して出力する。その後、空調装置2の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の制御ルーチンを繰り返す。
The
図4は、燃料の状態変化を示す。縦軸は圧力P、横軸は比エンタルピhを示す。図中には、燃料の飽和蒸気圧線が図示されている。図示されるように、熱交換器13では、第1気化部14および第2気化部15にて、エンジンEGに要求出力を出力させるために充分な量の燃料が気化される。高圧タンク11から供給された液体燃料は、図中のFaで示される液状態にある。燃料は、開閉弁12を通過する際の圧力損失によって減圧され、図中のFbで示される気液混合状態、すなわち二相状態に移行する。燃料は、二相状態で第1気化部14の第1燃料通路14aへ流入する。
FIG. 4 shows a change in the state of the fuel. The vertical axis represents the pressure P, and the horizontal axis represents the specific enthalpy h. In the figure, a saturated vapor pressure line of the fuel is shown. As shown in the figure, in the
第1燃料通路14aへ流入した二相状態の燃料は、第1熱媒体通路14bへ流入した第1温度T1の循環水と熱交換する。この結果、燃料のエンタルピは増加する。第1気化部14によって、燃料は、Fcで示される状態に移行する。この状態では、燃料は依然として二相状態である。第1気化部14では、循環水が冷却される。また、第1気化部14では、燃料の一部が気化する。二相状態の燃料は、第2気化部15の第2燃料通路15aへ流入する。
The two-phase fuel flowing into the
第2燃料通路15aへ流入した二相状態の燃料は、第2熱媒体通路15bへ流入した第2温度T2の冷却水と熱交換する。この結果、燃料のエンタルピは、さらに増加する。第2気化部15によって、燃料は、Fdで示される状態に移行する。すなわち、第2気化部15によって燃料は完全に気化する。第2気化部15では、冷却水が冷却される。第2気化部15では、二相状態の燃料がさらに気化し、気体燃料となって熱交換器13から流出する。
The two-phase fuel flowing into the
熱交換器13では、冷却水の第2温度T2が循環水の第1温度T1よりも高い。このため、第2気化部15における燃料の平均的なエンタルピは、第1気化部14における燃料の平均的なエンタルピよりも高い。換言すると、第2気化部15の所定の部位における燃料のエンタルピは、第1気化部14の対応する部位における燃料のエンタルピよりも高い。
In the
第2気化部15の燃料入口における燃料のエンタルピは、第1気化部14の燃料入口における燃料のエンタルピよりも高い。第2気化部15の燃料出口における燃料のエンタルピは、第1気化部14の燃料出口における燃料のエンタルピよりも高い。
The enthalpy of fuel at the fuel inlet of the
空調装置2の作動時であっても、開閉弁12の開弁時間は、熱交換器13へ流入させる燃料の流量が、目標燃料供給流量よりも多くなるように決定されている。よって、熱交換器13では、要求されている駆動トルクを発生させるために充分な量の燃料を気化させることができる。
Even when the
空調装置2では、送風機24から送風された空気が、冷却器21および蒸発器34にて冷却される。冷却された空気は、ヒータ50によって乗員の所望の温度に温度調整されて、吹出口を介して車室内へ吹き出される。この結果、冷房、または暖房が提供される。
In the
この実施形態の燃料供給システム1によると、以下のような優れた作用効果が得られる。燃料供給システム1は、第1気化部14から流出した燃料を第2気化部15にて気化させる熱交換器13を備えている。さらに、第2気化部15における燃料のエンタルピは、第1気化部14における燃料のエンタルピよりも高い。よって、第1気化部14における燃料の気化よりも、第2気化部15における燃料の気化を促進できる。この構成では、空調装置2を作動させない場合、または空調装置2の作動時であっても冷却器21に要求される冷却負荷が小さい場合に、第1気化部14にて気化させることのできる燃料量が減少する。このような場合でも、第1気化部14にて気化させることのできなかった燃料を第2気化部15にて気化させることができる。
According to the fuel supply system 1 of this embodiment, the following excellent effects can be obtained. The fuel supply system 1 includes a
従って、第1気化部14にて気化させることのできる燃料量に依存することなく、第2気化部15にて充分な量の燃料を気化させることができる。すなわち、冷却器21に要求される冷却負荷に依存することなく、エネルギ出力部へ充分な量の燃料を供給することができる。
Therefore, a sufficient amount of fuel can be vaporized by the
また、熱交換器13では、第2熱媒体通路15bへ流入させる冷却水の第2温度T2を、第1気化部14の第1熱媒体通路14bへ流入させる循環水の第1温度T1よりも高くしている。よって、容易に、第2気化部15における燃料のエンタルピを、第1気化部14における燃料のエンタルピよりも高くすることができる。
Further, in the
また、熱交換器13では、第1気化部14を構成する第1熱交換領域および第2気化部15を構成する第2熱交換領域を断熱性を有する区画プレート13cによって区画しているので、燃料のエンタルピの差を効率的に確保することができる。
Moreover, in the
また、燃料供給システム1では、バッファタンク16を備えているので、エンジンEGの要求出力が急増した場合であっても、バッファタンク16に蓄えられた気体燃料をエンジンEGへ供給できる。従って、より一層確実に、エンジンEGへ充分な量の燃料を供給することができる。
In addition, since the fuel supply system 1 includes the
さらに、第1気化部14では、第1熱源装置20を循環する循環水を介して、間接的に熱交換対象物である空気を冷却している。よって、第1気化部14を空調装置2のケーシング23の外部に配置することができる。
Furthermore, in the
図5において、熱交換器13における通路のモデルが図示されている。さらに、図中には、第1燃料通路14aおよび第2燃料通路15a内における燃料の状態を示すモデルが図示されている。第1燃料通路14aにはインナーフィンが設けられていない。これに対して、第2燃料通路15aには、インナーフィン15ffが設けられている。
In FIG. 5, a model of the passage in the
インナーフィン15ffは、第2燃料通路15a内における燃料の通路の断面積を減らす。伝熱プレート13a、13bは、第1燃料通路14aおよび第2燃料通路15aにおいて同じ断面積の通路を区画する。しかし、第2燃料通路15aにだけインナーフィン15ffが設けられる。このため、第2燃料通路15aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積は、第1燃料通路14aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積より小さい。
The inner fin 15ff reduces the cross-sectional area of the fuel passage in the
燃料は、第1燃料通路14aの入口においては、多くの液体成分を含んでいる。このため、第1燃料通と14aの上流部では、燃料はバブル流、またはスラグ流の状態にある。このとき、第1燃料通路14aの内面には、液体成分が付着している。液体成分の燃料の中には、多数の気泡が混じっている。この上流部では、燃料は、循環水によって加熱され、気泡を生じながら気化する。気泡は、第1燃料通路14aの内面に付着した液体成分の膜の中に生じる。気体成分が増加すると、第1燃料通路14aの中央部に気体成分が多く流れる。
The fuel contains many liquid components at the inlet of the
液体成分の膜内に生じた気泡は、第1燃料通路14aの内壁から液体成分への熱伝達を妨げる。特に、第1燃料通路14aと液体成分との接触面において大量の気泡が発生すると、燃料全体へ伝達される熱量が減る。よって、過剰な気泡の発生を抑制しながら、徐々に燃料を加熱することが望ましい。よって、第1燃料通路14aの上流部においては、過剰に熱伝達率を向上する手段を設けることは望ましくない。
Bubbles generated in the liquid component film prevent heat transfer from the inner wall of the
第1燃料通路14aの中流部では、第1燃料通路14aの中央部に液体成分の粒が流れる霧状態が生じる。この中流部でも、第1燃料通路14aの内面に液体成分が膜状に付着する。この中流部でも、燃料は、循環水によって加熱され、気泡を生じながら気化する。燃料の気化が進行するにつれて、第1燃料通路14aの内面に付着する燃料の膜厚は薄くなってゆく。
In the midstream portion of the
第1燃料通路14aの下流部では、液体成分の膜はほとんど消滅する。この下流部では、燃料は、液体成分の粒が流れる霧状態となっている。第1燃料通路14aと第2燃料通路15aとの境界付近では、液体成分の膜はほとんど消滅している。
In the downstream portion of the
第2燃料通路15aの内部では、燃料は、液体成分の粒が流れる霧状態となっている。液体成分は、第2燃料通路15aの内面に部分的に付着することがある。しかし、第2燃料通路15aの内面上では、液体成分はすぐに気化する。一方、気体成分の中に漂う液体成分は、気体成分によって熱伝達が阻害されている。よって、液体成分の粒は気化しにくい。
Inside the
この実施形態では、第1燃料通路14aの内部においては、内面に液体成分が環状に付着した環状流(ANF)が生じる。ここでは、バブル流、スラグ流、および環状噴霧流も含めて環状流と呼ぶ。熱交換器13内の燃料通路の上流部である燃料通路14aは、燃料の液体成分が通路の内面に付着しながら流れる環状流を生じる環状流領域である。この環状流の領域では、壁面と燃料の液体成分との間において高い熱伝達が得られる。このため、循環水から燃料へ効率的に熱伝達が図られる。
In this embodiment, an annular flow (ANF) in which the liquid component is annularly attached to the inner surface is generated inside the
第2燃料通路15aの内部においては、粒状の液体成分が流れる霧状流(MSF)または噴霧流が生じる。熱交換器13内の燃料通路の下流部である燃料通路15aは、燃料の液体成分の粒が燃料の気体成分の中に漂いながら流れる霧状流を生じる霧状流領域である。この霧状流の領域では、壁面と燃料との間において高い熱伝達が得られない。
In the
エンジンEGの運転状態に応じて燃料の流量は変化する。よって、環状流の領域と霧状流の領域との境界は、燃料の流量、第1温度T1、および第2温度T2などの運転条件に応じて変動する。しかし、多くの運転領域において、第1気化部14には環状流が生じ、第2気化部15では霧状流が生じる。また、環状流は、少なくとも第1燃料通路14aの上流部では、いつでも生じている。また、霧状流は、第2燃料通路15aのいずれかの部位において生じている。
The flow rate of the fuel changes according to the operating state of the engine EG. Therefore, the boundary between the annular flow region and the mist flow region varies according to the operating conditions such as the fuel flow rate, the first temperature T1, and the second temperature T2. However, in many operation regions, an annular flow is generated in the
第2燃料通路15aには、インナーフィン15ffが設けられている。インナーフィン15ffは、燃料通路の下流部15aにおける燃料の流れ方向に関する断面積を燃料通路の上流部14aにおける燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。インナーフィン15ffは、燃料通路の上流部14aに設けられることなく、燃料通路の下流部15aに設けられ、通路部材13a、13bから燃料へ伝達される熱を増加させる熱伝達向上手段でもある。
Inner fins 15ff are provided in the
第2燃料通路15aの断面積は、第1燃料通路14aの断面積より小さい。断面積の減少により、燃料の流速が増加する。よって、下流部における燃料の流速は、上流部における燃料の流速より速くなる。燃料の流速が増加すると、壁面と燃料との間における熱伝達が促進される。このため、霧状流となった燃料に冷却水の熱を効率的に伝達することができる。すなわち、下流部の燃料へ伝達される熱が増加する。この結果、燃料の気化を促進することができる。
The cross-sectional area of the
この構成によると、第1燃料通路14aにおいては、熱交換器13の中で最も大きい通路断面積が提供される。このため、液体成分が多い第1燃料通路14aにおける圧力損失の増加が回避される。言い換えると、液体成分が多く流れる通路において大きい断面積が提供されるから、圧力損失の増加を抑制することができる。よって、熱交換器13の全体においても、圧力損失の増加が抑制される。
According to this configuration, the
第2燃料通路15aにおいては、インナーフィン15ffによって内部の表面積が拡大される。よって、霧状流となった燃料に冷却水の熱を効率的に伝達することができる。この結果、燃料の気化を促進することができる。
In the
環状流の領域においては、燃料と第1熱媒体との間に、温度差DTanfが得られる。霧状流の領域においては、燃料と第2熱媒体との間に、温度差DTmsfが得られる。しかも、第2熱媒体の第2温度T2は、第1熱媒体の第1温度T1より高い。よって、温度差DTmsfは、温度差DTanfより大きい。この結果、霧状流の領域において燃料に与えられる熱を増加させることができる。この結果、燃料の気化を促進することができる。 In the annular flow region, a temperature difference DTanf is obtained between the fuel and the first heat medium. In the region of the mist flow, a temperature difference DTmsf is obtained between the fuel and the second heat medium. Moreover, the second temperature T2 of the second heat medium is higher than the first temperature T1 of the first heat medium. Therefore, the temperature difference DTmsf is larger than the temperature difference DTanf. As a result, the heat given to the fuel in the region of the mist flow can be increased. As a result, fuel vaporization can be promoted.
第1熱源装置20と第2熱源装置40とは、燃料通路の下流部15aにおける熱媒体の温度が燃料通路の上流部14aにおける熱媒体の温度より高くなるように熱媒体を供給する熱媒体供給装置を提供する。下流部15aにだけ設けられた第2熱源装置40は、熱伝達向上手段でもある。
The first
第1気化部14においては、燃料の流れ方向と循環水の流れ方向とが互いに対向する。このため、第1燃料通路14aの下流部における燃料と循環水との間の温度差を、第1燃料通路14aの上流部における燃料と循環水との間の温度差より大きくすることができる。このため、気体成分の燃料が多い領域においても、循環水から燃料へ熱が効率的に伝達される。
In the
第2気化部15においては、燃料の流れ方向と冷却水の流れ方向とが互いに対向する。このため、第2燃料通路15aの下流部における燃料と冷却水との間の温度差を、第2燃料通路15aの上流部における燃料と冷却水との間の温度差より大きくすることができる。このため、気体成分の燃料が多い領域においても、冷却水から燃料へ熱が効率的に伝達される。
In the
第1熱源装置20と第2熱源装置40とは、燃料通路14a、15aにおける燃料の流れ方向と、熱媒体通路14b、15bにおける熱媒体の流れ方向とが対向流となるように熱媒体を流す熱媒体供給装置を提供する。
The first
この実施形態によると、気体成分が多くなる下流部15aには、熱伝達向上手段15ff、40が設けられる。このため、熱伝達率が低下しやすい気体成分に対して効率的に熱を伝達することができる。この結果、燃料の気化が促進される。しかも、液体成分が多い上流部14aにおいては熱伝達向上手段が設けられていない。このため、熱伝達向上手段を設けることに起因する不利益が抑制される。例えば、過剰な気泡の発生による伝達熱量の低下、あるいは圧力損失の増加が抑制される。
According to this embodiment, the heat transfer improvement means 15ff and 40 are provided in the
この実施形態によると、霧状流領域に熱伝達向上手段15ff、40が設けられる。このため、霧状の燃料の気化が促進される。しかも、環状流領域には熱伝達向上部が設けられない。このため、環状流の領域において熱伝達を向上することによる不利益が抑制される。 According to this embodiment, the heat transfer improving means 15ff and 40 are provided in the mist flow region. For this reason, vaporization of the mist-like fuel is promoted. In addition, no heat transfer improving portion is provided in the annular flow region. For this reason, the disadvantage by improving heat transfer in the area | region of an annular flow is suppressed.
(第2実施形態)
上記実施形態では、第1燃料通路14aにインナーフィンを設けずに、第2燃料通路15aにインナーフィン15ffを設けた。この実施形態では、第1燃料通路14aの下流部にインナーフィン214ffを設ける。また、第2燃料通路215aの下流部にインナーフィン215ffを設ける。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, the inner fin 15ff is provided in the
図6において、熱交換器13は、燃料通路の上流部にインナーフィンを備えず、下流部にインナーフィン214ff、215ffを備える。第1燃料通路14aの下流部には、インナーフィン214ffが設けられている。第1熱媒体通路14bの上流部にもインナーフィン214fwが設けられている。同様に、第2燃料通路215aの下流部にインナーフィン215ffが設けられている。第2熱媒体通路15bの上流部にもインナーフィン215fwが設けられている。
In FIG. 6, the
第2燃料通路215aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積は、第1燃料通路14aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積より小さい。このような断面積の差は、伝熱プレート13a、13bの形状の差によって提供することができる。
The cross-sectional area of the passage in the
第2燃料通路215aは、熱交換器13の燃料通路の下流部215aにおける燃料の流れ方向に関する断面積を燃料通路の上流部14aにおける燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。第2燃料通路215aを区画する部材である伝熱プレート13a、13bは、熱伝達向上手段でもある。
The
図7に図示されるように、インナーフィン214ffは、第1燃料通路14aの下流側の半部を占めるように設けられている。インナーフィン215ffも、第2燃料通路15aの下流側の半部を占めるように設けられている。
As illustrated in FIG. 7, the inner fin 214ff is provided so as to occupy the downstream half of the
図8に図示されるように、燃料は、第1燃料通路14aの上流部においてスラグ流を生じる。燃料の気化が進行するにつれて、第1燃料通路14aの中央部には、霧状の領域が生じる。上流部と中流部では、燃料は環状流となって流れる。第1燃料通路14aの下流部では、燃料は霧状流となって流れる。
As shown in FIG. 8, the fuel generates a slag flow in the upstream portion of the
第1燃料通路14aの下流部にはインナーフィン214ffが設けられている。インナーフィン214ffは、第1燃料通路14aの断面積を減少させる。インナーフィン214ffが設けられた範囲で燃料の流速が増加する。このため、燃料への熱伝達が促進される。また、第1熱媒体通路14bの上流部にはインナーフィン214fwが設けられるから、循環水から燃料への熱伝達が促進される。
Inner fins 214ff are provided in the downstream portion of the
インナーフィン214ffは、第1燃料通路14aの下流部における燃料の流れ方向に関する断面積を第1燃料通路14aの上流部における燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。インナーフィン214ffは、熱伝達向上手段でもある。
The inner fin 214ff provides a passage adjusting member that adjusts the cross-sectional area in the downstream direction of the
第2燃料通路215aの上流部では、燃料の液体成分が再び内面に付着し、環状流の領域を生じる。環状流の領域は、上流部においてだけ生じる。第2燃料通路215aの中流部と下流部では、燃料は霧状流となる。
In the upstream portion of the
第2燃料通路215aの下流部にはインナーフィン215ffが設けられている。インナーフィン215ffは、第2燃料通路215aの断面積を減少させる。インナーフィン215ffが設けられた範囲で燃料の流速が増加する。このため、燃料への熱伝達が促進される。また、第2熱媒体通路15bの上流部にはインナーフィン215fwが設けられるから、循環水から燃料への熱伝達が促進される。
Inner fins 215ff are provided in the downstream portion of the
インナーフィン215ffは、第2燃料通路215aの下流部における燃料の流れ方向に関する断面積を第2燃料通路215aの上流部における燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。インナーフィン215ffは、熱伝達向上手段でもある。
Inner fin 215ff provides a passage adjustment member for adjusting the cross-sectional area related to the flow direction of the fuel in the downstream portion of the
燃料は、第1燃料通路14aの多くの領域で環状流を生じる。燃料は、第2燃料通路215aの多くの領域で霧状流を生じる。霧状流は、第1燃料通路14aより第2燃料通路215aにおいて長い範囲にわたって生じる。第2燃料通路215aの断面積は、第1燃料通路14aの断面積より小さい。よって、霧状流が多く生じる第2燃料通路215aにおいて燃料の流速が増加する。この結果、第2燃料通路215aの全体において、燃料への熱伝達が促進される。
The fuel produces an annular flow in many areas of the
さらに、第1燃料通路14aの上流部においては、熱交換器13の中で最も大きい通路断面積が提供される。このため、液体成分が多い第1燃料通路14aの上流部における圧力損失の増加が回避される。よって、熱交換器13の全体においても、圧力損失の増加が抑制される。また、インナーフィン214ff、215ffが設けられていない上流部においては、液膜中における過剰な気泡の発生が抑制されるから、熱伝達の低下が抑制される。
Furthermore, the largest cross-sectional area of the
(第3実施形態)
上記実施形態では、インナーフィンによって通路断面積を調節した。この実施形態では、第1燃料通路314aの下流部に、燃料の通路を絞る凸部314pfを設ける。また、第2燃料通路315aの下流部に、燃料の通路を絞る凸部315pfを設ける。
(Third embodiment)
In the above embodiment, the passage cross-sectional area is adjusted by the inner fin. In this embodiment, a convex portion 314pf for narrowing the fuel passage is provided in the downstream portion of the
図9は、この実施形態に係る伝熱プレート13aの平面図である。図10は、図9のX−X断面を示す。図示されるように、熱交換器13は、燃料通路の下流部だけに凸部314pf、315pfを備える。第1燃料通路314aの下流部には、凸部314pfが設けられている。同様に、第2燃料通路315aの下流部に凸部315pfが設けられている。凸部314pf、315pfは、伝熱プレート13a、13bの内面から、燃料通路の内部に向けて突出するように形成されている。凸部314pf、315pfは、台形である。凸部314pf、315pfは、ペデスタルとも呼ばれる。
FIG. 9 is a plan view of the
凸部314pfは、第1燃料通路314aの下流部に、上流部の断面積より小さい断面積をもつ狭窄部分を少なくとも部分的に形成する。凸部315pfは、第2燃料通路315aの下流部に、上流部の断面積より小さい断面積をもつ狭窄部分を少なくとも部分的に形成する。
The convex portion 314pf forms at least partially a narrowed portion having a cross-sectional area smaller than that of the upstream portion in the downstream portion of the
第2燃料通路315aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積は、第1燃料通路314aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積より小さい。このような断面積の差は、伝熱プレート13a、13bの形状の差によって提供することができる。
The cross-sectional area of the passage in the
図11に図示されるように、燃料は、第1燃料通路314aの上流部においてスラグ流を生じる。燃料の気化が進行するにつれて、第1燃料通路314aの中央部には、霧状の領域が生じる。上流部と中流部では、燃料は環状流となって流れる。第1燃料通路314aの下流部では、燃料は霧状流となって流れる。
As shown in FIG. 11, the fuel generates a slag flow in the upstream portion of the
第1燃料通路314aの下流部には凸部314pfが設けられている。凸部314pfは、第1燃料通路314aの断面積を減少させる。凸部314pfが設けられた範囲で燃料の流速が増加する。このため、燃料への熱伝達が促進される。凸部314pfは、第1燃料通路314aの下流部における燃料の流れ方向に関する断面積を第1燃料通路314aの上流部における燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。凸部314pfは、熱伝達向上手段でもある。
A convex portion 314pf is provided in the downstream portion of the
第2燃料通路315aの上流部では、燃料の液体成分が再び内面に付着し、環状流の領域を生じる。環状流の領域は、上流部においてだけ生じる。第2燃料通路315aの中流部と下流部では、燃料は霧状流となる。
In the upstream portion of the
第2燃料通路315aの下流部には凸部315pfが設けられている。凸部315pfは、第2燃料通路315aの断面積を減少させる。凸部315pfが設けられた範囲で燃料の流速が増加する。このため、燃料への熱伝達が促進される。凸部315pfは、第2燃料通路315aの下流部における燃料の流れ方向に関する断面積を第2燃料通路315aの上流部における燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供する。凸部315pfは、熱伝達向上手段でもある。
A convex portion 315pf is provided in the downstream portion of the
燃料は、第1燃料通路314aの多くの領域で環状流を生じる。燃料は、第2燃料通路315aの多くの領域で霧状流を生じる。霧状流は、第1燃料通路314aより第2燃料通路315aにおいて長い範囲にわたって生じる。第2燃料通路315aの断面積は、第1燃料通路314aの断面積より小さい。よって、霧状流が多く生じる第2燃料通路315aにおいて燃料の流速が増加する。この結果、第2燃料通路315aの全体において、燃料への熱伝達が促進される。
The fuel produces an annular flow in many areas of the
さらに、第1燃料通路314aの上流部においては、熱交換器13の中で最も大きい通路断面積が提供される。このため、液体成分が多い第1燃料通路314aの上流部における圧力損失の増加が回避される。よって、熱交換器13の全体においても、圧力損失の増加が抑制される。また、凸部314pf、315pfが設けられていない上流部では、液膜中における過剰な気泡の発生が抑制されるから、熱伝達の低下が抑制される。
Furthermore, the largest cross-sectional area of the
(第4実施形態)
上記実施形態では、インナーフィンまたは凸部によって通路の一部の断面積を調節した。この実施形態では、燃料通路だけで燃料の通路の断面積を調節する。第2燃料通路215aの全体にわたる断面積を、第1燃料通路14aの全体にわたる断面積より小さくしている。
(Fourth embodiment)
In the said embodiment, the cross-sectional area of a part of channel | path was adjusted with the inner fin or the convex part. In this embodiment, the cross-sectional area of the fuel passage is adjusted only by the fuel passage. The entire cross-sectional area of the
図12に図示されるように、第2燃料通路215aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積は、第1燃料通路14aにおける燃料の流れ方向に関する通路の断面積より小さい。このような断面積の差は、伝熱プレート13a、13bの形状の差によって提供することができる。
As shown in FIG. 12, the cross-sectional area of the passage in the
燃料は、第1燃料通路14aの上流部においてスラグ流を生じる。燃料の気化が進行するにつれて、第1燃料通路14aの中央部には、霧状の領域が生じる。燃料は、第1燃料通路14aの多くの領域で環状流を生じる。
The fuel generates a slag flow in the upstream portion of the
第2燃料通路215aの上流部では、燃料の液体成分が再び内面に付着し、わずかに環状流の領域を生じることがある。環状流の領域は、上流部においてだけ生じる。第2燃料通路215aの中流部と下流部では、燃料は霧状流となる。燃料は、第2燃料通路215aの多くの領域で霧状流を生じる。霧状流は、第1燃料通路14aより第2燃料通路215aにおいて長い範囲にわたって生じる。
In the upstream portion of the
第2燃料通路215aの断面積は、第1燃料通路14aの断面積より小さい。よって、霧状流が多く生じる第2燃料通路215aにおいて燃料の流速が増加する。この結果、第2燃料通路215aの全体において、燃料への熱伝達が促進される。
The cross-sectional area of the
さらに、第1燃料通路14aにおいては、熱交換器13の中で最も大きい通路断面積が提供される。このため、液体成分が多い第1燃料通路14aにおける圧力損失の増加が回避される。よって、熱交換器13の全体においても、圧力損失の増加が抑制される。また、第1燃料通路14aにおいては、液膜中における過剰な気泡の発生が抑制されるから、熱伝達の低下が抑制される。
Further, the
(他の実施形態)
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the disclosed invention have been described above, but the disclosed invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The technical scope of the disclosed invention is not limited to the range of these description. The technical scope of the disclosed invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the scope of claims.
(1)上記実施形態では、第1気化部および第2気化部を熱交換器13として一体化した。第1気化部および第2気化部の構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、第1気化部および第2気化部を、それぞれ別々の熱交換器で構成してもよい。また、積層型プレート熱交換器以外の他の形式の熱交換器によって構成してもよい。
(1) In the said embodiment, the 1st vaporization part and the 2nd vaporization part were integrated as the
例えば、第1熱媒体が流通する第1チラータンクの内部に、第1燃料通路を構成する燃料配管を配置し、第2熱媒体が流通する第2チラータンクの内部に第2燃料通路を構成する燃料配管を配置した熱交換器を採用してもよい。この場合、第1チラータンクと第2チラータンクとを断熱部材を介在させて一体化することができる。 For example, the fuel pipe which comprises the 1st fuel passage is arranged inside the 1st chiller tank through which the 1st heat carrier distributes, and the fuel which constitutes the 2nd fuel passage inside the 2nd chiller tank through which the 2nd heat carrier distributes You may employ | adopt the heat exchanger which has arrange | positioned piping. In this case, the first chiller tank and the second chiller tank can be integrated with the heat insulating member interposed.
さらに、第1気化部および第2気化部として、燃料を気化させる気化空間を形成する気化容器、および、気化空間内に配置された熱媒体通路に向けて高圧液化燃料を霧状に噴射する噴射弁等を有して構成される噴射式の気化器を採用してもよい。 Further, as the first vaporization section and the second vaporization section, a vaporization container that forms a vaporization space for vaporizing fuel, and an injection that injects high-pressure liquefied fuel in a mist toward a heat medium passage disposed in the vaporization space You may employ | adopt the injection-type vaporizer | carburetor comprised with a valve etc.
(2)上記実施形態では、第1熱媒体として熱媒体第1熱源装置20を循環する循環水を採用し、第2熱媒体として第2熱源装置40を循環する冷却水を採用した。第1熱媒体および第2熱媒体は上記実施形態に限定されない。第2熱媒体の第2温度T2が第1熱媒体の第1温度T1よりも高くなるように媒体は選定することができる。例えば、第2熱媒体として改質器18を冷却するための冷却水を採用してもよい。
(2) In the above embodiment, circulating water that circulates through the heat medium first
(3)上記実施形態では、熱交換対象物として車室内に送風される空気を採用した。熱交換対象物は、上記実施形態に限定されない。熱交換対象物としては、燃料の気化潜熱によって冷却可能なものを採用することができる。例えば、内燃機関、燃料電池などのエネルギ出力部、または電動モータ、インバータ回路などの電気機器などの、作動時に発熱を伴う発熱機器を熱交換対象物とすることができる。また、例えば、飲料水や熱媒体のような流体を熱交換対象物としてもよい。 (3) In the said embodiment, the air ventilated in a vehicle interior as a heat exchange target object was employ | adopted. The heat exchange object is not limited to the above embodiment. As the heat exchange object, an object that can be cooled by the latent heat of vaporization of the fuel can be employed. For example, an energy output unit such as an internal combustion engine or a fuel cell, or a heat generating device that generates heat during operation, such as an electric device such as an electric motor or an inverter circuit, can be used as a heat exchange object. Further, for example, a fluid such as drinking water or a heat medium may be used as the heat exchange object.
また、上記実施形態では、熱交換対象物を間接的に冷却した。これに代えて、熱交換対象物を直接的に冷却してもよい。さらに、上記実施形態では、第2気化部15にて気化する燃料によって、エンジンEGを間接的に冷却した。これに代えて、第2気化部15にて気化する燃料によって、他のものを冷却してもよい。例えば、第2気化部15によって改質器18を冷却してもよい。また、エネルギ出力部として燃料電池を採用する場合には、第2気化部15によって燃料電池を冷却してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the heat exchange target object was cooled indirectly. Instead of this, the heat exchange object may be directly cooled. Further, in the above embodiment, the engine EG is indirectly cooled by the fuel vaporized in the
(4)上記実施形態では、バッファタンク16を熱交換器13の燃料流れ下流側、すなわち第2気化部15の燃料流れ下流側に配置した。バッファタンク16の配置は上記実施形態に限定されない。例えば、バッファタンク16は、第1気化部14の燃料出口と第2気化部15の燃料入口との間に配置してもよい。例えば、上記実施形態のように、第1気化部14と第2気化部15が1つの積層型熱交換器として一体的に構成されている場合は、区画プレート13cの内部空間を利用してバッファタンクを提供してもよい。
(4) In the above embodiment, the
(5)上記実施形態では、燃料が開閉弁12を通過する際に燃料が減圧されることによって気化が促進される。これに代えて、例えば、開閉弁12の下流側に減圧機構、例えばノズル、またはオリフィスなどを配置してもよい。この構成によると、熱交換器13へ流入する燃料を減圧させ、二相状態にすることができる。
(5) In the above embodiment, vaporization is promoted by reducing the pressure of the fuel when the fuel passes through the on-off valve 12. Instead of this, for example, a pressure reducing mechanism such as a nozzle or an orifice may be arranged downstream of the on-off valve 12. According to this configuration, the fuel flowing into the
(6)上記実施形態では、エネルギ出力部として、エンジンEGを採用した。エネルギ出力部は、上記実施形態に限定されない。例えば、エネルギ出力部として、タービン燃焼器のような外燃機関を採用することができる。例えば、エネルギ出力部として燃料電池を採用してもよい。燃料電池は、改質器18にて発生させた水素ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応させることによって燃料を消費して、電気エネルギを出力する。
(6) In the above embodiment, the engine EG is employed as the energy output unit. The energy output unit is not limited to the above embodiment. For example, an external combustion engine such as a turbine combustor can be employed as the energy output unit. For example, a fuel cell may be employed as the energy output unit. The fuel cell consumes fuel by causing an electrochemical reaction between the hydrogen gas generated by the
(7)上記実施形態では、燃料供給システムを車両に適用した。ここに開示された発明の適用範囲は、上記実施形態に限定されない。例えば、開示された発明は、エンジン駆動式の定置型空調装置、あるいは冷凍装置に適用することができる。開示された発明は、燃料を燃焼させて熱エネルギを出力するボイラ装置に適用してもよい。この場合、温水と冷水とを同時に作り出すシステムを提供できる。 (7) In the said embodiment, the fuel supply system was applied to the vehicle. The scope of application of the invention disclosed herein is not limited to the above embodiment. For example, the disclosed invention can be applied to an engine-driven stationary air conditioner or a refrigeration apparatus. The disclosed invention may be applied to a boiler device that burns fuel and outputs thermal energy. In this case, a system for simultaneously producing hot water and cold water can be provided.
(8)上記実施形態では、エンジンEGへ補助燃料としての水素ガスを供給するために、改質器18を採用した。ここに開示された発明は、改質器18を備えない構成においても実施可能である。また、上記実施形態では、冷凍サイクル30によって空気を冷却した。これに代えて、冷却器21だけで充分に空気を冷却できる場合には、冷凍サイクル30を廃止してもよい。
(8) In the above embodiment, the
1 燃料供給システム、EG エンジン、 2 空調装置、 3 制御装置、
11 高圧タンク、 12 開閉弁、
13 熱交換器、 14 第1気化部、 15 第2気化部、
14a、314a 第1燃料通路、 15a、215a、315a 第2燃料通路、
14b 第1熱媒体通路、 15b 第2熱媒体通路、
14fw、15ff、15fw インナーフィン、
214ff、214fw、215ff、215fw インナーフィン、
314pf、315pf 凸部、
16 バッファタンク、 17 インジェクタ、 18 改質器、
20 第1熱源装置、 30 冷凍サイクル、 40 第2熱源装置、 50 ヒータ。
1 Fuel supply system, EG engine, 2 Air conditioner, 3 Control device,
11 high pressure tank, 12 on-off valve,
13 heat exchanger, 14 1st vaporization part, 15 2nd vaporization part,
14a, 314a first fuel passage, 15a, 215a, 315a second fuel passage,
14b first heat medium passage, 15b second heat medium passage,
14 fw, 15 ff, 15 fw inner fin,
214ff, 214fw, 215ff, 215fw inner fin,
314 pf, 315 pf convex part,
16 buffer tanks, 17 injectors, 18 reformers,
20 first heat source device, 30 refrigeration cycle, 40 second heat source device, 50 heater.
Claims (5)
前記燃料を流すための燃料通路(14a、215a)と前記燃料を加熱する熱媒体を流すための熱媒体通路(14b、15b)とを区画する通路部材(13a、13b)と、
前記燃料通路の下流部における前記燃料の流れ方向に関する断面積を前記燃料通路の上流部における前記燃料の流れ方向に関する断面積より小さく調節する通路調節部材を提供し、かつ前記通路部材から前記燃料へ伝達される熱を増加させる熱伝達向上手段でもあるインナーフィン(214ff、215ff)とを備え、
前記燃料通路は、
前記燃料が流される第1燃料通路(14a)と、
前記第1燃料通路を流れた燃料が流される第2燃料通路(215a)とを有し、
前記インナーフィンは、
前記第1燃料通路の上流部に設けられることなく、前記第1燃料通路の下流部に設けられ、
前記第2燃料通路の上流部に設けられることなく、前記第2燃料通路の下流部に設けられており、
前記第1燃料通路の上流部は、前記燃料の液体成分が前記燃料通路の内面に付着しながら流れる環状流(ANF)を生じる環状流領域であり、
前記第1燃料通路の下流部は、前記燃料の液体成分の粒が前記燃料の気体成分の中に漂いながら流れる霧状流(MSF)を生じる霧状流領域であり、
前記第2燃料通路の上流部は、前記燃料の液体成分が前記燃料通路の内面に再び付着しながら流れる環状流(ANF)を生じる環状流領域であり、
前記第2燃料通路の下流部は、前記燃料の液体成分の粒が前記燃料の気体成分の中に漂いながら流れる霧状流(MSF)を生じる霧状流領域であることを特徴とする燃料気化装置。 In the fuel vaporizer for vaporizing the fuel by exchanging heat between the high-pressure liquid fuel supplied from the tank (11) and the heat medium,
Passage members (13a, 13b) for partitioning fuel passages ( 14a, 215a ) for flowing the fuel and heat medium passages (14b, 15b) for flowing a heat medium for heating the fuel;
Provided is a passage adjusting member that adjusts a cross-sectional area in the downstream portion of the fuel passage in the fuel flow direction to be smaller than a cross-sectional area in the upstream portion of the fuel passage in the fuel flow direction, and from the passage member to the fuel Inner fins (214ff, 215ff) that are also heat transfer improving means for increasing the heat transferred,
The fuel passage is
A first fuel passage (14a) through which the fuel flows;
A second fuel passage (215a) through which the fuel flowing through the first fuel passage flows.
The inner fin is
Without being provided in the upstream portion of the first fuel passage, provided in the downstream portion of the first fuel passage,
Without being provided in the upstream portion of the second fuel passage, provided in the downstream portion of the second fuel passage,
The upstream portion of the first fuel passage is an annular flow region that generates an annular flow (ANF) in which the liquid component of the fuel flows while adhering to the inner surface of the fuel passage.
The downstream portion of the first fuel passage is a mist flow region that generates a mist flow (MSF) in which particles of the liquid component of the fuel flow while drifting in the gaseous component of the fuel,
The upstream portion of the second fuel passage is an annular flow region that generates an annular flow (ANF) in which the liquid component of the fuel flows while reattaching to the inner surface of the fuel passage.
Said downstream portion of the second fuel passage, the fuel particle of the liquid component of the fuel, characterized in misty flow regime der Rukoto resulting atomized stream flowing (MSF) while drifting in the gas component of the fuel Vaporizer.
前記燃料通路の上流部に設けられ、前記燃料を加熱する第1熱媒体を流すための第1熱媒体通路(14b)と、
前記燃料通路の下流部に設けられ、前記第1熱媒体以上の温度をもち、前記燃料を加熱する第2熱媒体を流すための第2熱媒体通路(15b)とを形成し、
前記熱媒体供給装置は、前記第1熱媒体を供給する第1熱源装置(20)と、前記第2熱媒体を供給する第2熱源装置(40)とを備えることを特徴とする請求項4に記載の燃料気化装置。 The passage member is
A first heat medium passage (14b) provided in an upstream portion of the fuel passage for flowing a first heat medium for heating the fuel;
A second heat medium passage (15b) is provided in a downstream portion of the fuel passage, has a temperature equal to or higher than the first heat medium, and flows a second heat medium that heats the fuel;
The heat medium supply apparatus according to claim 4 wherein the first first heat source unit for supplying a heat medium (20), characterized in that it comprises a second heat source unit and (40) for supplying the second heat medium A fuel vaporizer according to claim 1.
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