JP7491810B2 - 改質器付き燃料供給装置 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を使用する機器に改質燃料を供給する改質器付き燃料供給装置に関する。
燃料使用機器に改質燃料を供給する燃料供給装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の改質装置では、改質器外壁周りに貯水部を持ち、触媒で酸化反応するために発生する水分を、誘導通路を通して貯水部に貯め、触媒反応熱でその水分を蒸発させている。
しかしながら、先行技術の改質装置では、改質装置の外装筐体に収容された触媒の外周側に貯水部を設けており、外装筐体の出口部に発生した凝縮水を貯水部に導く構成となっているが、そもそも触媒周りの外装筐体は高温のため水蒸気が凝縮し難い。
実際には、改質装置の外装筐体よりも下流側の改質燃料供給用の配管が冷えやすく、該配管内で凝縮水が発生し易い。
エンジン等の内燃機関において、燃料供給用の配管内に凝縮水が溜まって配管が凝縮水で詰まると、エンジンを始動したときに凝縮水がエンジンのシリンダーに流入し、燃焼不良等の不具合を生じる原因となる。
実際には、改質装置の外装筐体よりも下流側の改質燃料供給用の配管が冷えやすく、該配管内で凝縮水が発生し易い。
エンジン等の内燃機関において、燃料供給用の配管内に凝縮水が溜まって配管が凝縮水で詰まると、エンジンを始動したときに凝縮水がエンジンのシリンダーに流入し、燃焼不良等の不具合を生じる原因となる。
本発明は上記事実を考慮し、改質器の下流側で生じた凝縮水が燃料使用機器に流れ込むことを抑制可能な改質器付き燃料供給装置の提供を目的とする。
請求項１に記載の改質器付き燃料供給装置は、燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、を備え、前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、前記貯留部は、前記改質燃料供給配管よりも下方に設けられる仕切弁と、前記仕切弁よりも下方に設けられ、前記仕切弁を通過した前記凝縮水を貯留するタンクと、前記タンクを加熱して前記タンク内の前記凝縮水を蒸発させる加熱装置と、を備えている。
請求項１に記載の燃料供給装置では、改質器が燃料を改質し気体状の改質燃料を生成することができる。
改質器で生成された気体状の改質燃料は、改質燃料供給配管を通過して燃料使用機器に供給することができる。なお、燃料使用機器に供給される改質燃料の量は、流量調整部で調整することができる。
燃料使用機器が停止すると、改質器と流量調整部との間の改質燃料供給配管に残存した気体状の改質燃料中の水分が冷えて凝縮し、凝縮水が改質器と流量調整部との間の改質燃料供給配管の内部に貯まる場合がある。
請求項１の燃料供給装置では、凝縮水が改質器と流量調整部との間の改質燃料供給配管に付着すると、凝縮水は改質器から流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部を流れて貯留部に貯まり、流量調整部から改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部を流れて貯留部に貯まる。これにより、改質器と流量調整部との間の改質燃料供給配管に付着した凝縮水が、燃料使用機器に流入することが抑制される。
その後、燃料使用機器が駆動されると、改質器で生成された気体状の改質燃料が、改質燃料供給配管を流れて燃料使用機器に供給される。貯留部に貯められた凝縮水は、気体状の改質燃料が通過する際に蒸発して水蒸気となり、気体状の改質燃料に混じって燃料使用機器に供給され、やがて貯留部に貯められた凝縮水は減少ないし消滅する。
改質器は、凝縮水を貯留可能とし、かつ気体状の改質燃料を通過させる構成となっているので、貯留した凝縮水が燃料使用機器に流れ込むことが抑制される。
請求項１の燃料供給装置では、改質燃料供給配管の構成を工夫するという簡単な構成で、凝縮水が燃料使用機器に流入することを抑制できる。
請求項１の燃料供給装置では、改質燃料供給配管の構成を工夫するという簡単な構成で、凝縮水が燃料使用機器に流入することを抑制できる。
また、請求項１に記載の改質器付き燃料供給装置では、貯留部に流れた凝縮水を、仕切弁を介してタンクに貯留することができる。また、仕切弁を閉めることで、タンクを密閉することができるため、タンクに貯留した凝縮水が蒸発して水蒸気となったり、凝縮水中の成分が気化した場合に、該水蒸気や気化した該成分が外気に放出されることを抑制できる。
請求項１に記載の改質器付き燃料供給装置では、加熱装置でタンクを加熱することで、タンクを加熱しない場合に比較して、タンク内に貯留した凝縮水を素早く蒸発させることができる。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置は、燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、を備え、前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、前記貯留部は、前記改質燃料供給配管よりも下方に設けられる仕切弁と、前記仕切弁よりも下方に設けられ、前記仕切弁を通過した前記凝縮水を貯留するタンクと、前記タンクを加熱する加熱装置と、を備え、前記燃料使用機器が駆動した際に、前記仕切弁を開き、前記加熱装置で前記タンクを加熱するように前記仕切弁、及び前記加熱装置を制御する制御装置を備えている。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置では、燃料使用機器が駆動した際に、制御装置が仕切弁を開き、加熱装置でタンクを加熱するように仕切弁、及び加熱装置を制御することができる。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置では、加熱装置でタンクを加熱することで、タンクを加熱しない場合に比較して、タンク内に貯留した凝縮水を素早く蒸発させることができる。
請求項３の改質器付き燃料供給装置は、燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、を備え、前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、前記改質燃料供給配管には、前記改質器と前記貯留部との間に、前記貯留部に貯留された前記凝縮水が気化した成分を吸着、及び放出を可能とする吸着材を備えた吸着部が設けられている。
請求項３に記載の改質器付き燃料供給装置では、例えば、貯留部に貯留された凝縮水が蒸発したり、凝縮水に含まる成分が気化する場合があるが、凝縮水が蒸発した水蒸気や、気化した成分は、吸着材に吸着され、外気へ漏れ出ることが抑制される。
なお、燃料使用機器が駆動され、改質器で生成された気体状の改質燃料が吸着材を通過すると、吸着した水分や成分などが吸着材から放出され、気体状の改質燃料に混じって燃料使用機器へ流れ、時間の経過と共に、吸着材が吸着した水分や成分は減少乃至消滅する。これにより、吸着材は、次に燃料使用機器を停止した際にタンクから生成される新たな水蒸気や気化した成分を吸着することができる。即ち、吸着材の再生を自動的に行うことができる。
請求項１に記載の改質器付き燃料供給装置では、加熱装置でタンクを加熱することで、タンクを加熱しない場合に比較して、タンク内に貯留した凝縮水を素早く蒸発させることができる。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置は、燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、を備え、前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、前記貯留部は、前記改質燃料供給配管よりも下方に設けられる仕切弁と、前記仕切弁よりも下方に設けられ、前記仕切弁を通過した前記凝縮水を貯留するタンクと、前記タンクを加熱する加熱装置と、を備え、前記燃料使用機器が駆動した際に、前記仕切弁を開き、前記加熱装置で前記タンクを加熱するように前記仕切弁、及び前記加熱装置を制御する制御装置を備えている。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置では、燃料使用機器が駆動した際に、制御装置が仕切弁を開き、加熱装置でタンクを加熱するように仕切弁、及び加熱装置を制御することができる。
請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置では、加熱装置でタンクを加熱することで、タンクを加熱しない場合に比較して、タンク内に貯留した凝縮水を素早く蒸発させることができる。
請求項３の改質器付き燃料供給装置は、燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、を備え、前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、前記改質燃料供給配管には、前記改質器と前記貯留部との間に、前記貯留部に貯留された前記凝縮水が気化した成分を吸着、及び放出を可能とする吸着材を備えた吸着部が設けられている。
請求項３に記載の改質器付き燃料供給装置では、例えば、貯留部に貯留された凝縮水が蒸発したり、凝縮水に含まる成分が気化する場合があるが、凝縮水が蒸発した水蒸気や、気化した成分は、吸着材に吸着され、外気へ漏れ出ることが抑制される。
なお、燃料使用機器が駆動され、改質器で生成された気体状の改質燃料が吸着材を通過すると、吸着した水分や成分などが吸着材から放出され、気体状の改質燃料に混じって燃料使用機器へ流れ、時間の経過と共に、吸着材が吸着した水分や成分は減少乃至消滅する。これにより、吸着材は、次に燃料使用機器を停止した際にタンクから生成される新たな水蒸気や気化した成分を吸着することができる。即ち、吸着材の再生を自動的に行うことができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の改質器付き燃料供給装置において、前記制御装置は前記燃料使用機器の駆動が停止してから、予め設定した期間、前記仕切弁を開け続けるように前記仕切弁の制御を行う。
請求項５に記載の改質器付き燃料供給装置では、燃料使用機器の駆動が停止してから、予め設定した期間、仕切弁を開け続けるように仕切弁の制御を行うことができる。
そのため、一例として、燃料使用機器の駆動が停止してから改質燃料供給配管の内部で生成した凝縮水がタンクに全て流れ込むまでの時間を、予め設定した時間とすれば、燃料使用機器の停止中において、タンクに貯留された凝縮水の蒸気や凝縮水中の成分がタンクから改質燃料供給配管へ漏れ出ることを自動的に阻止できる。
そのため、一例として、燃料使用機器の駆動が停止してから改質燃料供給配管の内部で生成した凝縮水がタンクに全て流れ込むまでの時間を、予め設定した時間とすれば、燃料使用機器の停止中において、タンクに貯留された凝縮水の蒸気や凝縮水中の成分がタンクから改質燃料供給配管へ漏れ出ることを自動的に阻止できる。
請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項２、及び請求項４の何れか１項に記載の改質器付き燃料供給装置において、前記加熱装置は、前記燃料使用機器を冷却し加熱された冷却媒体によって前記タンクを加熱する。
請求項６に記載の改質器付き燃料供給装置では、加熱装置は、燃料使用機器を冷却し、加熱された後の冷却媒体によってタンクを加熱することができる。例えば、燃料使用機器が内燃機関である場合、内燃機関を冷却水で冷却することがある。内燃機関を冷却した後の冷却水は、温まっているので、温まった該冷却水でタンクを加熱することができる。
請求項７に記載の発明は、請求項１、請求項２、及び請求項４の何れか１項に記載の改質器付き燃料供給装置において、前記加熱装置は電気ヒータによって前記タンクを加熱する。
請求項７に記載の改質器付き燃料供給装置では、電気ヒータによってタンクを加熱することができる。請求項７に記載の改質器付き燃料供給装置は、冷却水を用いることができない場合に好適な構成である。
以上説明したように本発明の改質器付き燃料供給装置によれば、改質器の下流側に生じた凝縮水が燃料使用機器に流れ込むことを抑制できる、という優れた効果を有する。
［第１の実施形態］
図１にしたがって、本発明の第１の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。
本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０は、自動車に設けられる内燃機関としてのエンジン１２に改質燃料を供給するものである。改質燃料は、エンジン１２に供給される主燃料に混合されて使用される。
図１にしたがって、本発明の第１の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。
本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０は、自動車に設けられる内燃機関としてのエンジン１２に改質燃料を供給するものである。改質燃料は、エンジン１２に供給される主燃料に混合されて使用される。
エンジン１２には、第１エアクリーナ１４から取り入れた空気が、配管１６、第１スロットル１８、及び配管２０を介してエンジン１２側に流れ、配管２０の途中で、例えば、ガソリン、軽油等の炭化水素燃料（主燃料）が配管２１を介して混合されるようになっている。
配管２０には、配管２１との接続部分と第１スロットル１８との間に、改質器付き燃料供給装置１０で生成された改質燃料が供給されようになっている。
改質器付き燃料供給装置１０は、第２エアクリーナ２２、配管２４、第２スロットル２６、配管２８、改質器３０、配管３６、熱交換器としてのクーラ３４、配管３７、流量調整弁３８、配管４０などを含んで構成されている。
改質器付き燃料供給装置１０の配管４０は、主燃料を供給する配管２１よりも第１スロットル１８側の配管２０の途中に接続されている。
改質器付き燃料供給装置１０において、第２エアクリーナ２２から取り入れられた空気は、第２スロットル２６で流量が調整された後、改質器３０に送られる。
また、第２スロットル２６と改質器３０とを繋ぐ配管２８の途中には、配管５４が接続されており、この配管５４から改質用燃料が配管２８に供給され、改質用燃料と空気とが改質器３０に供給される。
また、第２スロットル２６と改質器３０とを繋ぐ配管２８の途中には、配管５４が接続されており、この配管５４から改質用燃料が配管２８に供給され、改質用燃料と空気とが改質器３０に供給される。
本実施形態では、改質用燃料としてアンモニア（ＮＨ３）が用いられており、アンモニアを改質して得られたガス状の改質燃料が配管４０から配管２０へ排出されるようになっている。
この改質器３０では、内蔵された図示しない触媒によって改質用燃料の改質が行われる。具体的には、アンモニア（ＮＨ３）と空気中の酸素（Ｏ２）、及び窒素（Ｎ２）が改質器３０に流入し、改質器３０からは水素（ガス：Ｈ２）、アンモニア（ガス：ＮＨ３）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）及び窒素（ガス：Ｎ２）が排出される。
なお、改質器３０は、改質用燃料を改質する際に高温となるため、改質燃料は、配管３６を通過してクーラ３４で冷却された後、流量調整弁３８側へ送られる。なお、クーラ３４には、冷却水が循環するようになっている。
なお、改質器３０は、改質用燃料を改質する際に高温となるため、改質燃料は、配管３６を通過してクーラ３４で冷却された後、流量調整弁３８側へ送られる。なお、クーラ３４には、冷却水が循環するようになっている。
ここで、改質器３０の下流側に接続される配管３６は、下流側に向けて下方に傾斜する第１傾斜部３６Ａと、第１傾斜部３６Ａの下端から下流側に向けて上方に傾斜する第２傾斜部３６Ｂとを備えている。
また、前述したクーラ３４、配管３７、流量調整弁３８、及び配管４０は、下流側（配管２０側）に向けて上方に傾斜するように配置されている。なお、クーラ３４の内部の配管（図示せず）も同様に傾斜している。
また、前述したクーラ３４、配管３７、流量調整弁３８、及び配管４０は、下流側（配管２０側）に向けて上方に傾斜するように配置されている。なお、クーラ３４の内部の配管（図示せず）も同様に傾斜している。
即ち、本実施形態では、改質器３０と配管２０との間の配管経路において、第１傾斜部３６Ａと第２傾斜部３６Ｂとの接続部分は、改質器３０と配管２０との間の配管経路において最も低い位置にある。本実施形態では、この接続部分を貯留部３６Ｃ呼ぶ。
（作用、効果）
次に、第１の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０の作用、効果を説明する。
エンジン１２が駆動されると、配管２０の内部が大気圧に対して負圧となり、第１エアクリーナ１４から吸引された空気が、配管２０を介してエンジン１２側へ送られ、該空気に配管２０の途中で供給された改質燃料と主燃料とが混合され、混合気がエンジン１２に供給される。
次に、第１の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０の作用、効果を説明する。
エンジン１２が駆動されると、配管２０の内部が大気圧に対して負圧となり、第１エアクリーナ１４から吸引された空気が、配管２０を介してエンジン１２側へ送られ、該空気に配管２０の途中で供給された改質燃料と主燃料とが混合され、混合気がエンジン１２に供給される。
改質器付き燃料供給装置１０では、第２エアクリーナ２２から吸引された空気が改質器３０側へ送られ、該空気に配管２８の途中で供給された改質用燃料が混合され、改質器３０へ送られる。
改質器３０から排出された高温の改質燃料（水素（ガス：Ｈ２）、アンモニア（ガス：ＮＨ３）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）及び窒素（ガス：Ｎ２））は、クーラ３４で冷却された後、流量調整弁３８で流量が調整された後、配管２０に供給される。
なお、クーラ３４から排出される改質燃料は、クーラ３４である程度冷却されてはいるが、外気よりは高温である。
なお、クーラ３４から排出される改質燃料は、クーラ３４である程度冷却されてはいるが、外気よりは高温である。
次に、エンジン１２が停止した後の作用、効果について説明する。
エンジン１２が停止すると、触媒の改質反応が停止するので、改質器３０が冷えると共に、改質器３０の下流側の配管３６、クーラ３４、配管３７等も冷える。
また、エンジン１２が停止すると、配管３６、クーラ３４、配管３７の内部には、ガス状の改質燃料（水素（ガス：Ｈ２）、アンモニア（ガス：ＮＨ３）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）及び窒素（ガス：Ｎ２））が残存するので、配管３６、クーラ３４、配管３７が冷えると、これらの内部に残存した水蒸気が凝縮し、内壁に凝縮水が水滴状となって付着する。また、この凝縮水にはアンモニアが溶け込んでいる。
エンジン１２が停止すると、触媒の改質反応が停止するので、改質器３０が冷えると共に、改質器３０の下流側の配管３６、クーラ３４、配管３７等も冷える。
また、エンジン１２が停止すると、配管３６、クーラ３４、配管３７の内部には、ガス状の改質燃料（水素（ガス：Ｈ２）、アンモニア（ガス：ＮＨ３）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）及び窒素（ガス：Ｎ２））が残存するので、配管３６、クーラ３４、配管３７が冷えると、これらの内部に残存した水蒸気が凝縮し、内壁に凝縮水が水滴状となって付着する。また、この凝縮水にはアンモニアが溶け込んでいる。
改質器３０と流量調整弁３８との間で生じた凝縮水は、傾斜した第１傾斜部３６Ａ、第２傾斜部３６Ｂ、クーラ３４、配管３７の傾斜方向下流側、即ち、貯留部３６Ｃへ向けて流れ、貯留部３６に貯留される。
図１（Ｂ）に示すように、本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、貯留部３６Ｃに貯留される凝縮水Ｗの水面が、貯留部３６Ｃの管壁上部に接触しないように配管３６が構成されている。なお、貯留部３６Ｃに貯留する凝縮水Ｗの量が多い場合には、図１（Ｃ）に示すように、貯留部３６Ｃの下部に凹部３６Ｄを設け、多量の凝縮水Ｗを貯留できるようにしてもよい。
このように、本実施形態の貯留部３６Ｃは、配管内部に生じた凝縮水Ｗを貯留でき、かつ貯留した凝縮水Ｗの上側に気体が通過可能な空間Ｓが設けられるので、次にエンジン１２を駆動した際に、ガス状の改質燃料を空間Ｓを介してエンジン側１２に流すことができる。また、貯留部３６Ｃに貯留された凝縮水Ｗは、改質燃料の通過により蒸発が促進されてエンジン１２に供給され、時間の経過と共にその貯留量は減り、やがて消滅する。
このように、改質燃料は、貯留された凝縮水Ｗの上方の空間Ｓを介してエンジン側１２に流れるため、凝縮水Ｗがエンジン側１２へ押し出されることが抑制される。これにより、凝縮水がエンジン１２に流入し、エンジン１２に燃焼悪化、ウォーターハンマー等の不具合が生じることが抑制される。
［第２の実施形態］
図２を用いて、本発明の第２の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図２を用いて、本発明の第２の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、改質器３０の下流側に、配管３２を介してクーラ３４が接続され、クーラ３４が、配管３６を介して流量調整弁３８に接続されている。なお、配管３２、及びクーラ３４は、下流に向けて下がるように傾斜している。
図２（Ｂ）に示すように、貯留部３６Ｃの下側には、配管４２を介してタンク４６が接続されており、配管４２の途中に仕切弁４４が設けられている。
タンク４６の外周には、エンジン１２を冷却した後の温められた冷却水が循環する配管５６が密着して取り付けられている。
仕切弁４４は、制御装置５２によって開閉が制御される。
また、タンク４６の上部には、配管４８の一端が接続されている。配管４８の他端は、配管２０と配管４０との接続部より第１スロットル１８側の配管２０に接続されている。また、配管４８の途中に電磁弁５０が設けられており、この電磁弁５０は制御装置５２によって開閉が制御される。
（作用、効果）
次に、第２の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０の作用、効果を説明する。
本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、エンジン１２の駆動が停止された際に、制御装置５２は、一定時間だけ仕切弁４４を開状態とし、その後、仕切弁４４を閉止すると共に、電磁弁５０を閉止する制御を行う。
次に、第２の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０の作用、効果を説明する。
本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、エンジン１２の駆動が停止された際に、制御装置５２は、一定時間だけ仕切弁４４を開状態とし、その後、仕切弁４４を閉止すると共に、電磁弁５０を閉止する制御を行う。
次に、制御装置５２がこのような制御を行う理由を説明する。
エンジン１２の駆動が停止し、改質器３０と配管２０との配管経路内で生じた凝縮水は、最も低い位置にある貯留部３６Ｃに向けて流れる。貯留部３６Ｃに流れた凝縮水は、配管４２、仕切弁４４を介してタンク４６に流れ込んで貯留される。
エンジン１２の駆動が停止し、改質器３０と配管２０との配管経路内で生じた凝縮水は、最も低い位置にある貯留部３６Ｃに向けて流れる。貯留部３６Ｃに流れた凝縮水は、配管４２、仕切弁４４を介してタンク４６に流れ込んで貯留される。
制御装置５２は、エンジン１２が停止し、配管３６の内部に付着した凝縮水がタンク４６に流れ込んで、配管３６の内部に凝縮水が無くなる、または殆ど無くなる時間が経過した後に仕切弁４４を閉状態にすると共に、電磁弁５０を閉状態にする。なお、エンジン停止から仕切弁４４、及び電磁弁５０を閉状態にするまでの時間は、予め実験等によって決めることができる。
このように、アンモニアを含んだ凝縮水をタンク４６に貯留し、仕切弁４４、及び電磁弁５０を閉状態にするとタンク４６が密閉され、タンク４６内のアンモニアが溶け込んだ凝縮水が蒸発して外気に漏れ出ること、言い換えれば、周辺環境の大気中に漏れ出ることが抑制される。
なお、次にエンジン１２を駆動すると、前述したように、エンジン１２に主燃料、及び改質燃料が供給される。
ここで、次にエンジン１２を駆動する場合には、電磁弁５０を開状態とする。エンジン１２が駆動し、エンジン１２を冷却した後の温まった冷却水が配管５６を循環するようになると、タンク４６に貯留した凝縮水が温められて蒸発し、凝縮水の水蒸気が配管４８、及び電磁弁５０を介して負圧になった配管２０に流れ込む。
なお、タンク４６内に貯留された凝縮水は、時間の経過と共に減少し、やがて消滅する。
以後、エンジンの駆動、及び停止に伴って前述した工程が繰り返されるが、改質器３０と配管２０との配管経路内で凝縮水が溜まることはない。
ここで、次にエンジン１２を駆動する場合には、電磁弁５０を開状態とする。エンジン１２が駆動し、エンジン１２を冷却した後の温まった冷却水が配管５６を循環するようになると、タンク４６に貯留した凝縮水が温められて蒸発し、凝縮水の水蒸気が配管４８、及び電磁弁５０を介して負圧になった配管２０に流れ込む。
なお、タンク４６内に貯留された凝縮水は、時間の経過と共に減少し、やがて消滅する。
以後、エンジンの駆動、及び停止に伴って前述した工程が繰り返されるが、改質器３０と配管２０との配管経路内で凝縮水が溜まることはない。
［第３の実施形態］
図３を用いて、本発明の第３の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、本実施形態は第２の実施形態の変形例であり、第２の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、タンク４６の外面に、冷却水が循環する配管５６の代わりに、加熱装置としての電気ヒータ５８が取り付けられている。
この電気ヒータ５８は、エンジン１２の運転時に、タンク４６内に貯留した凝縮水を加熱して蒸発させ、凝縮水の蒸発を促進することができる。
また、この電気ヒータ５８による加熱は、エンジン１２が運転しているときにのみ行われる。即ち、エンジン１２が停止している際は電気ヒータ５８は通電を停止している。
なお、その他の作用、効果は、第２の実施形態と同様である。
図３を用いて、本発明の第３の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、本実施形態は第２の実施形態の変形例であり、第２の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、タンク４６の外面に、冷却水が循環する配管５６の代わりに、加熱装置としての電気ヒータ５８が取り付けられている。
この電気ヒータ５８は、エンジン１２の運転時に、タンク４６内に貯留した凝縮水を加熱して蒸発させ、凝縮水の蒸発を促進することができる。
また、この電気ヒータ５８による加熱は、エンジン１２が運転しているときにのみ行われる。即ち、エンジン１２が停止している際は電気ヒータ５８は通電を停止している。
なお、その他の作用、効果は、第２の実施形態と同様である。
［第４の実施形態］
図４を用いて、本発明の第４の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、タンク４６に接続された配管４８の先端が、第２エアクリーナ１４と第２スロットル１８とを繋ぐ配管１６の途中に接続されている。また、配管４８の途中には、ポンプ６０が設けられている。
図４を用いて、本発明の第４の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、タンク４６に接続された配管４８の先端が、第２エアクリーナ１４と第２スロットル１８とを繋ぐ配管１６の途中に接続されている。また、配管４８の途中には、ポンプ６０が設けられている。
第３の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、エンジン１２を駆動している間、タンク４６内の凝縮水の蒸気をポンプ６０で吸引して配管１６に供給し、該蒸気を第２エアクリーナ１４で吸引された空気に混ぜてエンジン１２に供給することができる。
なお、その他の作用、効果は、前述した実施形態と同様である。
なお、その他の作用、効果は、前述した実施形態と同様である。
［第５の実施形態］
図５を用いて、本発明の第５の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第５の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、改質器３０とクーラ３４とを接続する配管３２の途中に、ゼオライト等の吸着材（図示せず）を収容した吸着装置６２が設けられている。また、この吸着装置６２には、配管４８が接続されている。
図５を用いて、本発明の第５の実施形態に係る改質器付き燃料供給装置１０について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第５の実施形態の改質器付き燃料供給装置１０では、改質器３０とクーラ３４とを接続する配管３２の途中に、ゼオライト等の吸着材（図示せず）を収容した吸着装置６２が設けられている。また、この吸着装置６２には、配管４８が接続されている。
次に、本実施形態の改質器付き燃料供給装置１０の作用、効果を説明する。
ここでは、タンク４６の内部に凝縮水が貯留されている状態からエンジン１２を駆動する場合の説明を行う。
ここでは、タンク４６の内部に凝縮水が貯留されている状態からエンジン１２を駆動する場合の説明を行う。
エンジン１２が駆動されると、第２エアクリーナ２２からエンジン１２の間の配管内の圧力は負圧となるため、タンク４６内の蒸気と、蒸気に含まれるアンモニアは、配管４８を介して吸着部６２に流れ込む。蒸気、及びアンモニアは吸着材に吸着されるが、改質器３０が改質用燃料の改質を始めると、改質器３０の下流側は高温となるため、吸着部６２に流れ込んだ蒸気、及びアンモニアは吸着材から離れ、結露することなくエンジン１２まで流れ込む。また、蒸気内に含まれるアンモニアも燃料となる。そして、時間の経過と共に、タンク４６の凝縮水は減少し、やがて消滅する。
また、エンジン１２が停止すると、仕切弁４４が開状態となり、タンク４６内に凝縮水が貯留され、その後、仕切弁４４は閉状態とされる。
ところで、次のエンジン始動までの間に炎天下に自動車を放置するなどした場合は、タンク４６の温度も上がるため、貯留した凝縮水の蒸発が促進される場合がある。
タンク４６の温度上昇により、凝縮水が蒸発してタンク４６内の圧力が上昇すると、蒸気は配管４８を通り、改質器３０の下流の吸着部６２に流れる。
吸着部６２の吸着材により、蒸気、及びアンモニアは吸着されるため、アンモニアを含む蒸気は、外気に漏れ出すことなく吸着材に吸着されて溜まる。
次回のエンジン１２の始動時には、吸着材に吸着されたアンモニアは、吸着材から離れエンジン１２に供給される。
以後、同様の工程が繰り返されて改質器３０から配管２０までの間の配管経路に凝縮水が溜まることが抑制される。
［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記実施形態では、燃料使用機器がエンジンであったが、本発明はこれに限らす、燃料使用機器は、改質燃料を使用するものであればその種類は問わす、内燃機関以外の、例えば、外燃機関、燃料電池等であってもよい。
上記実施形態では、改質用燃料がアンモニアであったが、本発明はこれに限らす、改質用燃料はアンモニア以外のものであってもよい。
上記実施形態の説明で用いた図面は、概略構成を示しているものであって、改質器３０と流量調整弁３８との間の凝縮水が発生し易い配管経路が上記実施形態のように傾斜していればよく、凝縮水の生じないその他の配管は、水平、垂直、斜めであってもよい。
上記実施形態では、主燃料と、改質用燃料とを燃料使用機器に供給したが、燃料使用機器の種類によっては、燃料使用機器に改質用燃料のみを供給する場合もある。
１０ 改質器付き燃料供給装置
１２ エンジン（燃料使用機器）
３０ 改質器
３２ 配管（改質燃料供給配管）
３６ 配管（改質燃料供給配管）
３６Ａ 第１傾斜部（第１の下り傾斜部）
３６Ｂ 第２傾斜部（第２の下り傾斜部）
３６Ｃ 貯留部
３７ 配管（改質燃料供給配管）
３８ 流量調整弁（流量調整部）
４４ 仕切弁
４６ タンク
５２ 制御装置
５６ 配管（加熱装置）
５８ 電気ヒータ（加熱装置）
６２ 吸着部
１２ エンジン（燃料使用機器）
３０ 改質器
３２ 配管（改質燃料供給配管）
３６ 配管（改質燃料供給配管）
３６Ａ 第１傾斜部（第１の下り傾斜部）
３６Ｂ 第２傾斜部（第２の下り傾斜部）
３６Ｃ 貯留部
３７ 配管（改質燃料供給配管）
３８ 流量調整弁（流量調整部）
４４ 仕切弁
４６ タンク
５２ 制御装置
５６ 配管（加熱装置）
５８ 電気ヒータ（加熱装置）
６２ 吸着部
Claims (7)
- 燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、
前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、
前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、
を備え、
前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、
前記貯留部は、前記改質燃料供給配管よりも下方に設けられる仕切弁と、前記仕切弁よりも下方に設けられ、前記仕切弁を通過した前記凝縮水を貯留するタンクと、前記タンクを加熱して前記タンク内の前記凝縮水を蒸発させる加熱装置と、を備えている、
改質器付き燃料供給装置。 - 燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、
前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、
前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、
を備え、
前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、
前記貯留部は、前記改質燃料供給配管よりも下方に設けられる仕切弁と、前記仕切弁よりも下方に設けられ、前記仕切弁を通過した前記凝縮水を貯留するタンクと、前記タンクを加熱する加熱装置と、を備え、
前記燃料使用機器が駆動した際に、前記仕切弁を開き、前記加熱装置で前記タンクを加熱するように前記仕切弁、及び前記加熱装置を制御する制御装置を備えている、
改質器付き燃料供給装置。 - 燃料を改質し気体状の改質燃料を生成する改質器と、
前記改質器から前記改質燃料を使用する燃料使用機器に至る改質燃料供給配管と、
前記改質燃料供給配管に設けられ、前記燃料使用機器に送る前記改質燃料の流量を調整する流量調整部と、
を備え、
前記改質器と前記流量調整部との間の前記改質燃料供給配管は、前記改質器から前記流量調整部に向けて下方に傾斜する第１の下り傾斜部と、前記流量調整部から前記改質器に向けて下方に傾斜する第２の下り傾斜部とを備え、前記第１の下り傾斜部と前記第２の下り傾斜部との間が、前記改質燃料中の蒸気が凝縮した凝縮水を貯留可能とし、かつ前記改質燃料を通過可能とする貯留部とされており、
前記改質燃料供給配管には、前記改質器と前記貯留部との間に、前記貯留部に貯留された前記凝縮水が気化した成分を吸着、及び放出を可能とする吸着材を備えた吸着部が設けられている、
改質器付き燃料供給装置。 - 前記燃料使用機器が駆動した際に、前記仕切弁を開き、前記加熱装置で前記タンクを加熱するように前記仕切弁、及び前記加熱装置を制御する制御装置を備えている、
請求項１または請求項２に記載の改質器付き燃料供給装置。 - 前記制御装置は、前記燃料使用機器の駆動が停止してから予め設定した期間、前記仕切弁を開け続けるように前記仕切弁の制御を行う、
請求項４に記載の改質器付き燃料供給装置。 - 前記加熱装置は、前記燃料使用機器を冷却し加熱された冷却媒体によって前記タンクを加熱する、
請求項１、請求項２、及び請求項４の何れか１項に記載の改質器付き燃料供給装置。 - 前記加熱装置は、電気ヒータによって前記タンクを加熱する、
請求項１、請求項２、及び請求項４の何れか１項に記載の改質器付き燃料供給装置。
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2020
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