JPH0295760A - 水素エンジン用水素ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は水素エンジン用水素ガス発生装置に係り、特
に、水素タンク内の水素化金属を加熱して水素ガスを発
生させる熱エネルギを充分に確保し得る水素エンジン用
水素ガス発生装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関たるエンジンは、燃料として主にガソリンや軽
油等を供給されるが、有害排気物質による汚…や資源の
枯渇等の諸問題に鑑み、近時、代替燃料として水素ガス
を燃料とする水素エンジンが注目されている。燃料とし
ての水素ガスは、気体燃料であることから空気との混合
が良好で均質な混合気を生成することができ、これによ
り良好な燃焼を得て有害排気物質の低減を果すことがで
きる等の種々の利点を有するものである。

このような水素エンジンに供給される燃料たる水素ガス
は、極低温により液化して圧力容器内に貯留しているが
、近時は水素化金属（Ｍ、Ｈ，；ＭＥＴＡＬ　　ＨＹＤ
ＲＩ　ＤＥ）に吸着保持させて貯留するものが提案され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、水素化金属により貯溜された水素ガスを発生
させる場合に、従来は、第３図に示す如く、水素エンジ
ン２の排気ガス熱エネルギにより加熱している。即ち、
排気通路３６の途中に排気ガス熱エネルギとの熱交換に
より熱媒体である例えば水を昇温させる昇温器１１６を
内蔵した熱交換器１１８を設け、この熱交換器１１８に
より昇温された熱媒体である水との熱交換により水素タ
ンク１２０内の水素化金属１２２を加熱する加熱器１２
４を設け、前記昇温器１１６と加熱器１２４とを往管１
２６と復管１２８とにより連絡して設け、排気ガスの熱
エネルギにより水素ガスを発生させていた。

ところが、小型の水素エンジンにあっては、排気ガスの
熱エネルギが小さいことから必要な熱エネルギを確保し
得す、このため水素ガスを充分に発生させることができ
ない不都合があり、また、排気ガスの熱エネルギの損失
を防止するために断熱構造としなければならないことに
よりコストの上昇を招く不都合があった。

〔発明の目的〕

そこで、この発明の目的は、水素タンク内の水素化金属
を加熱して水素ガスを発生させるのに必要な熱エネルギ
を充分に確保し得てコストダウンを果し得る水素エンジ
ン用水素ガス発生装置を実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するためにこの発明は、水素エンジンの
排気ガスの熱エネルギにより水素化金属を加熱して水素
ガスを発生させる水素エンジン用水素ガス発生装置にお
いて、前記水素エンジンから取出した冷却水を排気ガス
の熱エネルギにより所定に昇温させる昇温手段を設け、
この昇温手段により昇温された前記冷却水により前記水
素化金属を加熱して水素ガスを発生させる加熱手段を設
けたことを特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、水素エンジンから取出した冷
却水を排気ガスの熱エネルギにより昇温させて水素化金
属を加熱するので、従来よりも熱エネルギを多く取出す
ことができる。

〔実・施例〕

次にこの発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１・２図は、この発明の実施例を示すものである。図
において、２は水素エンジン、４は酸素富化空気供給機
構である。この実施例において、水素エンジン２は、燃
料として水素とともに液化天然ガスを供給される。

前記エンジン２に酸素富化空気を供給する酸素富化空気
供給機構４は、本体６内に特定の気体を選択的に透過さ
せる気体選択性透過膜等の酸素富化空気生成体たる例え
ば酸素富化膜８を備えている。前記本体６の空気の取入
口６ａ側にはエアクリーナｌＯを設け、本体６の取出口
６ｂ側には例えば前記エンジン２の駆動力等により駆動
される吸引ポンプ１２を設けている。この吸引ポンプＩ
２によ／Ｊ酸素富化膜８の前記取入口６ａ側と取出口６
ｂ側との間に圧力差を生じさせ、取出口６ｂ側に酸素富
化膜８により空気中の酸素濃度を高めて酸素富化空気を
生成する。

このように、取出口６ｂ側に空気中の酸素濃度を高めて
酸素富化空気を生成する一方で、取入口６ｂ側に残留生
成される窒素濃度の高められた窒素富化空気を排出する
ために、酸素富化空気供給機構４の本体６に排気口１４
を設け、この排気口１４に排気ファン１６を設けるとと
もにこの排気口１４の下流側を水素エンジン２の冷却系
の冷却風吸引箇所であるラジェータ１８の前方に開口終
端させて設けている。これにより、不要な窒素富化空気
を外部に排出し得るとともに冷却風としても利用するこ
とができる。

前記酸素富化膜８の取出口Ｇｂ側に生成された酸素富化
空気は、前記吸引ポンプ１２下流に始端する連通路２０
によって、前記水素エンジン２の吸気通路２２始端側に
設けた酸素富化空気の導入室２４に供給される。導入室
２４内には、後述のヘーパライザ６２が設けられており
、燃料たる液化天然ガスの気化潜熱により酸素富化空気
を冷却する。導入室２４で冷却された酸素富化空気は、
ミキサ２６により燃料と混合して混合気を生成し、吸気
絞り弁２８により流量を調整され、吸気弁３０を介して
燃焼室３２に供給される。燃焼室３２で燃焼生成された
排気は、排気弁３４を介して排気通路３６に排出され外
部に排出される。

この酸素富化空気供給機構４の本体６内の酸素富化膜８
は、基準となる基準酸素富化膜８−０と、この基準酸素
富化膜８−０と同様に構成された第１・第２酸素冨化膜
８−１・８−２と、から成る。

前記第１・第２酸素冨化膜８−１・８−２の取出口６ｂ
側には、夫々第１・第２制御井３８−１・３８−２を設
ける。これら第１・第２制御弁３８−１・３８−２を開
閉することにより、第１・第２酸素冨化膜８−１・８−
２は取出口６ｂ側に対して連通・遮断される。

前記本体６の取入口８ａ側と取出口８ｂ側とには夫々取
入口側圧力センサ４０と取出口側圧力センサ４２とを設
けるとともに、前記導入室２４には導入室圧力センサ４
４と導入室吸気温センサ４６とを設ける。前記取入口側
圧力センサ４０と取出口側圧力センサ４２とにより夫々
検出される圧力の差が所定圧力となるように、前記吸引
ポンプ１２は駆動制御される。

また、前記導入室吸気温センサ４６の検出する導入室吸
気温を加味しつつ導入室圧力センサ４４の検出する導入
室２４内の圧力に応じ、前記第１・第２制御井３８−１
・３８−２を開閉制御して第１・第２酸素冨化膜８−１
・８−２を取入口６ｂ側に選択的に連通させることによ
り、酸素富化膜８の酸素富化空気生成面積を増減制御す
る。これにより、酸素濃度の大幅な変動を招くことな（
、水素エンジン４の酸素富化空気要求量に応じて酸素富
化空気供給機構４より供給される酸素富化空気供給量を
増減し、適正に供給することができる。

なお、符号４８は導入室２４に大気を吸入する吸入用逆
止弁、５０は導入室２４から大気に排出する排出用逆止
弁である。

前記水素エンジン２に供給される燃料たる液化天然ガス
を貯溜する液化天然ガスタンク５２の液化天然ガスは、
液化天然ガス取出弁５４により取出され、液化天然ガス
供給管５６により供給される。液化天然ガス供給管５６
には、混入物を除去するフィルタ５８、液化天然ガスを
給断する電磁弁６０、液化天然ガスを気化させるベーパ
ライザ６２が配設されている。また、前記ベーパライザ
６２は、前記導入室２４内に設けられ、酸素富化空気と
の熱交換により液化天然ガスを加温して蒸発させるとと
もに酸素富化空気を冷却する。

前記ベーパライザ６２下流側の液化天然ガス供給管５６
は、第１分岐供給管６４と第２分岐通路供給管６６とに
分岐して形成されている。前記第１分岐供給管６４には
、第２レギユレータ７４と液化天然ガス噴射弁７０とが
設けられている。この液化天然ガス噴射弁７０は、液化
天然ガスを吸気弁３０の近傍の吸気通路２２に噴射供給
する。

前記第２分岐供給管６６には、電磁弁７２と第２レギユ
レータ７４とが設けられている。前記電磁弁７２は、液
化天然ガスをミキサ２６に供給する。

前記水素エンジン２に供給される燃料たる水素ガスを貯
溜する水素タンク７６は、水素充填管７８により水素充
填弁８０を介して水素ガスを充填される。この水素タン
ク７６は、水素化金属８２　（ＭＥＴＡＬ　　ＨＹＤＲ
Ｉ　ＤＥ）により水素ガスを貯留するものである。水素
タンク７６に貯留された水素ガスは、水素ガス供給管８
４により前記ミキサ２６に供給されて混合気を生成し、
吸気絞り弁２８により流量を調整されて燃焼室３２に供
給される。この水素ガス供給管８４には、水素ガスを所
定圧に減圧する減圧器８６と水素ガスを給断する電磁弁
８８とを設けである。

前記水素タンク７６内の水素化金属８２を水素エンジン
２の排気ガスの熱エネルギにより加熱して水素ガスを発
生させるために、前記水素エンジン２から取出した冷却
水を排気ガスの熱エネルギにより所定に昇温させる昇温
手段９０を設け、この昇温手段９０により昇温された前
記冷却水により前記水素化金属８２を加熱して水素ガス
を発生させる加熱手段９２を設けている。

前記昇温手段９０は、水素エンジン２の冷却水通路９４
に連絡する取出管９６により取出した冷却水を導入する
本体９８を設け、この本体９８内に前記・排気通路３６
に連絡する排気誘導管１００を設けている。この排気誘
導管１００は、入口１００ａと出口１００ｂとにより排
気通路１００に連通しており、この排気誘導管１００を
流れる排気ガスの熱エネルギにより、前記取出した冷却
水を昇温させる。また、この排気誘導管１００の入口１
００ａと出口１００ｂとの間の前記排気通路３６には、
冷却水を所定に昇温させるべく排気誘導管１００に誘導
される排気ガスの量を調整する調整弁１０２を設けであ
る。この調整弁１０２は、本体９８内の冷却水温度に応
じて開閉される。例えば、本体９８内の冷却水温度を検
出する温度センサ１０４を設け、この温度センサ１０４
の検出信号をアクチュエータ１０６に入力し、このアク
チュエータ１０６により調整弁１０２を開閉動作して排
気誘導管１００に誘導される排気ガスの量を調整し、冷
却水を所定に昇温させる。なお、調整弁１０２は、バイ
メタルや形状記憶合金等により開閉動作させることもで
きる。

この昇温手段９０の本体９８は、往管１０８により前記
加熱手段９２に連絡されている。加熱手段９２は、螺旋
状に形成された加熱管１１０をタンク７６内に設けてい
る。この加熱手段９２の加熱管１１０は、復管１１２に
より前記冷却水通路９４に連絡されている。なお、符号
１１４は、往管１０８の途中に設けた冷却水の給断用の
電磁弁である。

次に作用を説明する。

水素エンジン２を駆動すると、酸素富化空気供給機構４
は、水素エンジン２の酸素富化空気要求量に応じて酸素
富化膜８の酸素富化空気生成面積を増減することにより
酸素富化空気供給量を増残し、適正に供給する。

前記液化天然ガスタンク５２に貯留された液化天然ガス
は、液化天然ガス供給管５６の電磁弁６０を開閉するこ
とによりベーパライザ６２に供給され、ベーパライザ６
２において導入室２４の酸素富化空気との熱交換により
加温されて薄光されるとともにＭ素富化空気を冷却する
。蒸発された液化天然ガスは、第１分岐供給管６４に設
けた第１ンギユレータ６８により所定圧に減圧し調量さ
れ、液化天然ガス噴射弁７０の開閉により酸素富化空気
の酸素濃度に適応し得る債で噴射供給され、酸素富化空
気とともに燃焼室３２に供給される。

あるいは、ベーパライザ６２により蒸発された液化天然
ガスは、第２分岐供給管６Ｇに設けた電磁弁７２の開閉
により酸素富化空気の酸素濃度に適応し得る量に３ＦＦ
ＪＭされて、ミキサ２８に供給され、混合気を生成して
燃焼室３２に供給される。

また、前記水素タンク７６内の水素化金属８２に貯留さ
れた水素ガスは、排気ガスの熱エネルギにより加熱され
て発生され、水素ガス供給管８４によりミキサ２６に供
給される。

即ち、昇温手段９０は、水素エンジン２の冷却により加
熱されている冷却水を冷却水通路９４から取出管９６に
より取出し、本体９８内において排気誘導管１００を流
れる排気ガスの熱エネルギとの熱交換により昇温させる
。この冷却水の昇温は、水素ガスの発生に適した所定の
温度になるように、本体９８内の冷却水温度に応じ調整
弁１０２を開閉して排気導管１００に誘導される排気ガ
スの量を調整する。

昇温されな冷却水は、往管１０８により加熱手段９２の
加熱管１１０に供給され、水素タンク７６内の水素化金
属８２を加熱して水素ガスを発生させる。このとき、冷
却水は水素化金属８２の加熱により冷却された冷却水は
、復管１１２により冷却水ｊ■路９４に戻り、水素エン
ジン２を冷却する。

このように、水素エンジン２から取出した冷却水を排気
ガスの熱エネルギにより昇温させて水素化金属８２を加
熱するので、従来よりも熱エネルギを大きく取出すこと
ができる。

このため、小型の水素エンジン２であっても、水素化金
属８２を加熱して水素ガスを発生させるのに必要な熱エ
ネルギを充分に確保することができ、水素ガスを充分に
発生させることができる。

また、断熱構造とする必要がないことにより、コストダ
ウンを果すことができる。さらに、水素エンジン２から
取出した冷却水は、水素化金属８２の加熱により冷却さ
れるので、水素エンジン２のラジェータ１８の容量を小
とすることができ、これにより水素エンジン２の小型化
を果すことができる。

〔発明の効果〕

このようにこの発明によれば、水素エンジンから取出し
た冷却水を排気ガスの熱エネルギにより昇温させて水素
化金属を加熱するので、従来よりも熱エネルギを多く取
出すことができる。

これにより、小型の水素エンジンにあっても、水素化金
属を加熱して水素ガスを発生させるのに必要な熱エネル
ギを確保することができ、水素ガスを充分に発生させる
ことができる。また、断熱構造とする必要がないことに
よりコストダウンを果すことができる。さらに、水素エ
ンジンから取出した冷却水は、水素化金属の加熱により
冷却されるので、水素エンジンのラジェータの容量を小
とすることができ、これにより水素エンジンの小型化を
果すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１・２図はこの発明の実施例を示し、第１図は水素エ
ンジンの概略構成図、第２図は昇温手段の拡大説明図で
ある。 第３図は、従来の水素エンジンの概略説明図である。 図において、２は水素エンジン、４は酸素富化空気生成
装置、２４は吸気通路、２６はミキサ、２８は吸気絞り
弁、３６は排気通路、５２は液化ガスタンク、７６は水
素タンク、８２は水素化金属、９０は昇温手段、９２は
加熱手段、９６は取出管、９８は本体、１００は排気誘
導管、１０２は調整弁、１０４は温度センサ、１０６は
アクチュエータ、１０８は往管、１１０は加熱管、１１
２は復管である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水素エンジンの排気ガスの熱エネルギにより水素化
   金属を加熱して水素ガスを発生させる水素エンジン用水
   素ガス発生装置において、前記水素エンジンから取出し
   た冷却水を排気ガスの熱エネルギにより所定に昇温させ
   る昇温手段を設け、この昇温手段により昇温された前記
   冷却水により前記水素化金属を加熱して水素ガスを発生
   させる加熱手段を設けたことを特徴とする水素エンジン
   用水素ガス発生装置。