JPH06146873A - On-vehicle hydrogen supply device - Google Patents
On-vehicle hydrogen supply deviceInfo
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- JPH06146873A JPH06146873A JP4298860A JP29886092A JPH06146873A JP H06146873 A JPH06146873 A JP H06146873A JP 4298860 A JP4298860 A JP 4298860A JP 29886092 A JP29886092 A JP 29886092A JP H06146873 A JPH06146873 A JP H06146873A
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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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス浄化用の触媒
の上流に水素を供給する車載用水素供給装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-vehicle hydrogen supply device for supplying hydrogen upstream of a catalyst for purifying exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の車載用水素供給装置とし
ては、エンジン始動時、排気管内の排気ガス浄化用の触
媒の上流で未燃成分を燃焼し且つ前記触媒を加熱するた
めに触媒の上流に水素を供給するものが知られていた。
これは、水電解により水素ガス及び水を発生するセルを
内蔵した水素発生器と、水素発生器に水を供給する水タ
ンクと、水素ガスをシールする為に水タンクから供給さ
れた水封水を貯蔵すると共に、水素発生器が発生する水
素ガスを排気管内の圧力よりも高い圧力で貯蔵する水素
タンクと、水素タンクに貯蔵された圧力水素ガスを水封
水と共に取り込み、水封水を水素タンクに還流し、圧力
水素ガスを排気管に放出する気水分離器とを有してお
り、エンジン始動直後に水素ガスを触媒上流に圧送して
その水素ガスと未燃成分とに点火して燃焼させ触媒を急
速暖機し、エンジン始動時の排気ガスを浄化する能力を
向上させようとしたものであった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle-mounted hydrogen supply device of this type, when starting an engine, a catalyst for burning unburned components upstream of a catalyst for purifying exhaust gas in an exhaust pipe and heating the catalyst is used. It was known to supply hydrogen upstream.
This is a hydrogen generator with a built-in cell that generates hydrogen gas and water by water electrolysis, a water tank that supplies water to the hydrogen generator, and a water seal water supplied from the water tank to seal the hydrogen gas. And a hydrogen tank that stores the hydrogen gas generated by the hydrogen generator at a pressure higher than the pressure in the exhaust pipe, and the pressure hydrogen gas stored in the hydrogen tank is taken in together with the water sealing water, and the water sealing water is stored as hydrogen. It has a steam separator that recirculates to the tank and discharges the pressurized hydrogen gas to the exhaust pipe, and immediately after starting the engine, hydrogen gas is pumped upstream of the catalyst to ignite the hydrogen gas and unburned components. This was to burn the catalyst and warm it up rapidly to improve the ability to purify the exhaust gas at engine start.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した車載
用水素供給装置であると、水素タンク内には水タンクか
ら供給された水封水が貯蔵されている為、冬期等にエン
ジンを始動した場合、水素タンク内の水封水が凍結して
しまい、水素タンク内に貯蔵された圧力水素ガスが水素
タンク内に閉じ込められ気水分離器を介して排気管内に
供給されなくなる。However, in the above-mentioned hydrogen supply device for a vehicle, the hydrogen-sealed water supplied from the water tank is stored in the hydrogen tank, so that the engine is started in winter or the like. In this case, the water-sealed water in the hydrogen tank freezes, and the pressurized hydrogen gas stored in the hydrogen tank is trapped in the hydrogen tank and cannot be supplied to the exhaust pipe via the steam separator.
【０００４】本発明は、冬期等にエンジンを始動した直
後に、水素タンク内の圧力水素ガスを確実且つ迅速に排
気管内に供給することを、その技術的課題とするもので
ある。An object of the present invention is to supply the pressurized hydrogen gas in the hydrogen tank to the exhaust pipe reliably and promptly immediately after starting the engine in winter or the like.
【０００５】[0005]
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために本発明において講じた技術的手段は、エンジン
始動時、排気管内の排気ガス浄化用の触媒の上流で未燃
成分を燃焼し且つ触媒を加熱するための車載用水素供給
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、水素発生器に水を供給する水タ
ンクと、水素発生器で発生される水素ガスと水素発生器
から水素ガスと共に流入する水とを分離して、水成分を
前記水タンクに還流する気水分離器と、不凍液を貯蔵す
ると共に、気水分離器により分離された水素ガス成分を
排気管内の圧力よりも高い圧力で貯蔵する水素タンク
と、水素タンクに貯蔵された圧力水素ガスを不凍液と共
に取り込み、不凍液成分を水素タンクに還流し、圧力水
素ガス成分を排気管に放出する気液分離器とを有したこ
とである。The technical means taken in the present invention to solve the above technical problems is to burn unburned components upstream of a catalyst for purifying exhaust gas in an exhaust pipe at the time of engine start. In addition, it is an on-vehicle hydrogen supply device for heating the catalyst, which is a hydrogen generator with a built-in cell that generates hydrogen gas by water electrolysis, a water tank that supplies water to the hydrogen generator, and a hydrogen generator. The hydrogen gas and the water flowing in together with the hydrogen gas from the hydrogen generator are separated, and a steam separator for returning water components to the water tank and an antifreeze solution are stored and separated by the steam separator. A hydrogen tank that stores the hydrogen gas component at a pressure higher than the pressure in the exhaust pipe, and the pressure hydrogen gas stored in the hydrogen tank is taken in with the antifreeze liquid, the antifreeze liquid component is returned to the hydrogen tank, and the pressure hydrogen gas component is exhaust pipe It is that having a gas-liquid separator to release.
【０００７】[0007]
【作用】上記技術的手段によれば、冬期つまり低温時に
エンジンを始動した場合、水素タンク内の不凍液は凍結
しないので、圧力水素ガスは水素タンク内に閉じ込めら
れることなく速やかに且つ確実に気液分離器を介して排
気管に放出される。According to the above technical means, when the engine is started in the winter, that is, when the temperature is low, the antifreeze liquid in the hydrogen tank does not freeze. Therefore, the pressurized hydrogen gas is not trapped in the hydrogen tank and can be quickly and surely vaporized. It is discharged to the exhaust pipe through the separator.
【０００８】更に、水素タンクに水素ガスが供給される
前に水素発生器で発生した水と水素ガスを気水分離器で
分離している為、水素タンクには水は供給されない。つ
まり、水素タンク内で水と不凍液が混合する恐れがなく
なる。Further, since the water generated in the hydrogen generator and the hydrogen gas are separated by the steam separator before the hydrogen gas is supplied to the hydrogen tank, no water is supplied to the hydrogen tank. In other words, there is no risk of water and antifreeze mixing in the hydrogen tank.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１０】図１は、本実施例に係る水素供給装置の概
略図であり、図２は、本実施例による水素供給装置が適
用された排気浄化装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a hydrogen supply apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is a schematic view of an exhaust gas purification apparatus to which the hydrogen supply apparatus according to this embodiment is applied.
【００１１】図１に示されるように、水素供給装置１
は、常時保温されたポンプ２ａを内蔵する水タンク２を
備えており、この水タンク２は、配管３０及び配管３１
を介して水素発生器４に接続されている。配管３０は、
水タンク２からポンプ２ａを介して水素発生器４に水を
供給するためのものであり、この配管３０の途中には、
フィルター３が配設されている。このフィルター３は、
水タンク２からポンプ２ａを介して供給される水を浄化
するものである。水素発生器４内には、セル４ａが内蔵
されており、貯蔵された水を利用した電気分解により、
陽極側において酸素ガスを発生し、陰極側において水素
ガスを発生するようになっている。水素発生器４には、
リミットスイッチ９が取付けられており、配管３１内の
途中には、電磁弁８が配設されている。このリミットス
イッチ９により水素発生器４内に貯蔵された水の水位が
検出され、この検出信号に基づいてコントローラ４０に
より電磁弁８が制御され、所定水位以下ならばポンプ２
ａを作動させて水タンク２内の水を配管３０を介して水
素発生器４に供給され、所定水位以上ならば配管３１を
介して水タンク２に戻される。As shown in FIG. 1, the hydrogen supply device 1
Is equipped with a water tank 2 having a pump 2a which is always kept warm, and the water tank 2 includes a pipe 30 and a pipe 31.
It is connected to the hydrogen generator 4 via. The piping 30 is
Water is supplied from the water tank 2 to the hydrogen generator 4 via the pump 2a, and in the middle of the pipe 30,
A filter 3 is provided. This filter 3
The water supplied from the water tank 2 via the pump 2a is purified. A cell 4a is built in the hydrogen generator 4, and by the electrolysis using the stored water,
Oxygen gas is generated on the anode side and hydrogen gas is generated on the cathode side. In the hydrogen generator 4,
A limit switch 9 is attached, and a solenoid valve 8 is arranged midway in the pipe 31. The limit switch 9 detects the water level of the water stored in the hydrogen generator 4, and the controller 40 controls the solenoid valve 8 based on this detection signal.
The water in the water tank 2 is supplied to the hydrogen generator 4 via the pipe 30 by operating a, and is returned to the water tank 2 via the pipe 31 if the water level is above a predetermined level.
【００１２】水素発生器４の陰極側には、配管３２を介
して気水分離器５が接続されており、陰極側にて発生し
た水素ガス及び水素ガスと共に同伴する水が配管３２を
介して気水分離器５に供給されるようになっている。気
水分離器５は、配管３３を介して水タンク２に接続さ
れ、配管３４を介して水素タンク６に接続されている。A steam-water separator 5 is connected to the cathode side of the hydrogen generator 4 via a pipe 32, and the hydrogen gas generated on the cathode side and the water accompanying the hydrogen gas are entrained via the pipe 32. It is adapted to be supplied to the steam separator 5. The steam separator 5 is connected to the water tank 2 via a pipe 33, and is connected to the hydrogen tank 6 via a pipe 34.
【００１３】この気水分離器５は、陰極側にて発生した
水素ガスと水素ガスと共に同伴する水とを分離し、水成
分を配管３３及び配管３３の途中に配設された電磁弁１
０を介して水タンクに還流させるようになっている。電
磁弁１０はコントローラ４０により制御されている。配
管３４の途中には、配管３５が分岐しており、図２に示
されるように、この配管３５は、排気管５０内のＮＯX
触媒５２の上流側に位置するノズル５６に連通してい
る。従って、気水分離器５で分離された水素ガス成分
は、配管３４の途中で分流して一方ではバイパス配管３
５を介してノズル５６に供給され、他方では水素タンク
６に供給されるようになっている。バイパス配管３５の
途中には、ノズル５６側に近づくに連れて電磁弁１１，
圧力スイッチ１２及びチェックバルブ１３が順次配設さ
れている。圧力スイッチ１２は、配管３５に供給される
水素ガスの圧力を検出するものであり、その検出信号に
基づいてコントローラ４０により電磁弁１１が制御さ
れ、必要に応じて電磁弁１１が開弁するようになってい
る。尚、チェックバルブ１３は、排気管５０内の排気ガ
スがバイパス配管３５に逆流するのを防ぐためのもので
あり、所定圧力（一般的には、１．５ｋｇ／ｃｍ2 ）が
加えられると開弁するようになっている。This steam separator 5 separates the hydrogen gas generated on the cathode side and the water entrained together with the hydrogen gas, and the water component is connected to the pipe 33 and the solenoid valve 1 disposed in the middle of the pipe 33.
It is designed to be returned to the water tank via 0. The solenoid valve 10 is controlled by the controller 40. In the middle of the pipe 34, the pipe has 35 branches, as shown in FIG. 2, the pipe 35 is NO X in the exhaust pipe 50
It communicates with a nozzle 56 located upstream of the catalyst 52. Therefore, the hydrogen gas component separated by the steam separator 5 is divided in the middle of the pipe 34 and, on the other hand, the bypass pipe 3
It is adapted to be supplied to the nozzle 56 via 5 and to the hydrogen tank 6 on the other hand. In the middle of the bypass pipe 35, the solenoid valve 11,
The pressure switch 12 and the check valve 13 are sequentially arranged. The pressure switch 12 detects the pressure of the hydrogen gas supplied to the pipe 35, and the controller 40 controls the solenoid valve 11 based on the detection signal so that the solenoid valve 11 is opened as necessary. It has become. The check valve 13 is for preventing the exhaust gas in the exhaust pipe 50 from flowing back to the bypass pipe 35, and opens when a predetermined pressure (generally 1.5 kg / cm 2 ) is applied. I'm supposed to speak.
【００１４】配管３４のバイパス配管３５との合流部よ
り水素タンク６側には、チェックバルブ１４及び圧力ス
イッチ１５が配設されている。圧力スイッチ１５は、水
素タンク６内に供給される水素ガスの圧力を検出するも
のであり、この圧力スイッチ１５により、水素タンク６
は排気管５０内の圧力よりも高い圧力（一般的には、
３．０ｋｇ／ｃｍ2 ）の水素ガスを貯蔵するようになっ
ている。又、水素タンク６内には、例えば、エチレング
リコール等の不凍液が貯蔵されており、冬期時において
も凍結しないようになっている。尚、チェックバルブ１
４は、水素タンク６内の不凍液が気水分離器５に逆流し
てその不凍液と気水分離器５内の水とが混合するのを防
ぐと共に、不凍液がバイパス配管３５へ逆流するのを防
ぐためのものである。A check valve 14 and a pressure switch 15 are arranged on the hydrogen tank 6 side from the confluence of the pipe 34 with the bypass pipe 35. The pressure switch 15 detects the pressure of the hydrogen gas supplied into the hydrogen tank 6, and the pressure switch 15 allows the hydrogen tank 6 to operate.
Is higher than the pressure in the exhaust pipe 50 (generally,
It is designed to store 3.0 kg / cm 2 ) of hydrogen gas. An antifreeze liquid such as ethylene glycol is stored in the hydrogen tank 6 so that it does not freeze even in the winter season. Check valve 1
No. 4 prevents the antifreeze liquid in the hydrogen tank 6 from flowing back to the steam separator 5 and mixing of the antifreeze liquid with the water in the steam separator 5, and also prevents the antifreeze liquid from flowing back to the bypass pipe 35. It is for.
【００１５】水素タンク６は、配管３６及び配管３７を
介して気液分離器７に接続されている。水素タンク６内
の圧力水素ガスは不凍液と共に配管３６及び配管３６の
途中に配設された電磁弁１６を介して気液分離器７に供
給される。気液分離器７は、圧力水素ガスと不凍液とを
分離し、不凍液を配管３７及び配管３７の途中に配設さ
れた電磁弁１７を介して水素タンク６内に還流させる。
又、圧力水素ガスを配管３８を介して排気管５０内の三
元触媒５１の上流側に位置するノズル５５に供給される
ようになっている。配管３８の途中には、所定圧力（一
般的には、０．５ｋｇ／ｃｍ2 ）が加えられると開弁す
るチェックバルブ１８及びオリフィス１９が配設されて
いる。このチェックバルブ１８は、排気ガスが排気管５
０から配管３８へ逆流するのを防いでいる。The hydrogen tank 6 is connected to the gas-liquid separator 7 via a pipe 36 and a pipe 37. The pressurized hydrogen gas in the hydrogen tank 6 is supplied to the gas-liquid separator 7 together with the antifreeze liquid through the pipe 36 and the electromagnetic valve 16 arranged in the middle of the pipe 36. The gas-liquid separator 7 separates the pressurized hydrogen gas and the antifreeze liquid, and causes the antifreeze liquid to flow back into the hydrogen tank 6 via the pipe 37 and the solenoid valve 17 arranged in the middle of the pipe 37.
Further, the pressurized hydrogen gas is supplied to the nozzle 55 located upstream of the three-way catalyst 51 in the exhaust pipe 50 through the pipe 38. A check valve 18 and an orifice 19 that open when a predetermined pressure (generally 0.5 kg / cm 2 ) is applied are arranged in the middle of the pipe 38. The check valve 18 is configured so that the exhaust gas is discharged from the exhaust pipe 5.
It prevents the backflow from 0 to the pipe 38.
【００１６】図２に示されるように、本実施例が適用さ
れた排気浄化装置の排気管５０内の三元触媒５１の上流
側には、エアポンプ５０がポート５４を介して接続され
ており、２次空気が導入されるようになっている。その
三元触媒５１側には前述の水素供給装置１の水素タンク
６から圧力水素ガスが供給されるノズル５５が排気管５
０に連通するように配設されている。ノズル５５の三元
触媒５１側にて、コントローラ４０により制御された高
圧コイル４５により点火されるようになっており、Ｈ
Ｃ，ＣＯ等の未燃成分を水素ガス，二次空気と共に燃焼
している。この燃焼エネルギーによって三元触媒５１を
強制加熱することで三元触媒５１が急速に活性状態にな
り、ＨＣ，ＣＯ等を三元触媒５１で浄化させている。一
方、ＮＯx触媒の上流側には、前述の水素供給装置１の
水素発生器４から水素ガスが供給されるノズル５６が配
設されており、その水素ガスとＮＯx とがＮＯx 触媒の
作用で還元反応を起こすことにより、ＮＯx を浄化させ
ている。As shown in FIG. 2, an air pump 50 is connected through a port 54 to the upstream side of the three-way catalyst 51 in the exhaust pipe 50 of the exhaust gas purification apparatus to which this embodiment is applied. Secondary air is introduced. On the side of the three-way catalyst 51, a nozzle 55 to which pressurized hydrogen gas is supplied from the hydrogen tank 6 of the hydrogen supply device 1 is provided with the exhaust pipe 5.
It is arranged so as to communicate with 0. On the side of the three-way catalyst 51 of the nozzle 55, ignition is performed by the high-voltage coil 45 controlled by the controller 40.
Unburned components such as C and CO are burned together with hydrogen gas and secondary air. By forcibly heating the three-way catalyst 51 by this combustion energy, the three-way catalyst 51 is rapidly activated, and HC, CO, etc. are purified by the three-way catalyst 51. On the other hand, on the upstream side of the NO x catalyst, a nozzle 56 to which hydrogen gas is supplied from the hydrogen generator 4 of the above-described hydrogen supply device 1 is arranged, and the hydrogen gas and NO x serve as the NO x catalyst. by causing a reduction reaction at the working, thereby purifying NO x.
【００１７】本実施例に係る水素供給装置の作動を説明
する。The operation of the hydrogen supply device according to this embodiment will be described.
【００１８】エンジン始動時に、イグニッションスイッ
チ（図示せず）がＯＮされると、コントローラ４０によ
り配管３６内の電磁弁１６が開弁され、予め水素タンク
６内に貯蔵された圧力水素ガスが不凍液と共に配管３６
を介して気液分離器７に供給される。気液分離器７内で
圧力水素ガスと不凍液とが分離され、圧力水素ガス成分
がチェックバルブ１８により規定される圧力に抗しなが
ら配管３８を介してノズル５５へ放出される。このよう
にして圧力水素ガスは排気管５０内に迅速に供給され
る。When an ignition switch (not shown) is turned on at the time of starting the engine, the solenoid valve 16 in the pipe 36 is opened by the controller 40, and the pressure hydrogen gas stored in advance in the hydrogen tank 6 together with the antifreeze liquid. Piping 36
Is supplied to the gas-liquid separator 7 via. The pressure hydrogen gas and the antifreeze liquid are separated in the gas-liquid separator 7, and the pressure hydrogen gas component is discharged to the nozzle 55 through the pipe 38 while resisting the pressure defined by the check valve 18. In this way, the pressurized hydrogen gas is rapidly supplied into the exhaust pipe 50.
【００１９】水素タンク６からの圧力水素ガスが三元触
媒５１の上流側に供給されると同時に、エアポンプ５３
から２次空気が導入され、更に高圧コイル４５が作動し
て圧力水素ガスと２次空気は、ＨＣ，ＣＯ等の未燃成分
と共に燃焼される。この燃焼エネルギーによって三元触
媒５１を強制加熱することができ、三元触媒５１は急速
に活性状態になりこの活性状態の三元触媒５１がＨＣ，
ＣＯ等の未燃成分を浄化する。At the same time that the pressurized hydrogen gas from the hydrogen tank 6 is supplied to the upstream side of the three-way catalyst 51, the air pump 53
Secondary air is introduced from the above, the high pressure coil 45 is further operated, and the pressurized hydrogen gas and the secondary air are burned together with unburned components such as HC and CO. The three-way catalyst 51 can be forcibly heated by this combustion energy, the three-way catalyst 51 rapidly becomes active, and the three-way catalyst 51 in this active state becomes HC,
Purifies unburned components such as CO.
【００２０】所定時間経過後、コントローラ４０により
配管３７内の電磁弁１７が開弁され、気液分離器７に圧
力水素ガスと共に供給された不凍液が配管３７を介して
水素タンク６に還流する。その後、コントローラ４０に
より電磁弁１６が閉弁される。After a predetermined time has passed, the solenoid valve 17 in the pipe 37 is opened by the controller 40, and the antifreeze liquid supplied to the gas-liquid separator 7 together with the pressurized hydrogen gas flows back to the hydrogen tank 6 via the pipe 37. After that, the solenoid valve 16 is closed by the controller 40.
【００２１】一方、以上の作動と同時に、水タンク２内
で常時保温されたポンプ２ａが作動してリミットスイッ
チ９がＯＮになるまで水素発生器４に水タンク２内の水
を供給する。ここで、ポンプ２ａは常時保温されている
ので、仮に冬期時に水タンク２内に貯蔵された水が凍結
したとしても、ポンプ２ａ内及びポンプ２ａの周辺の水
は速やかに水素発生器４に供給される。On the other hand, simultaneously with the above operation, the water in the water tank 2 is supplied to the hydrogen generator 4 until the pump 2a, which is always kept warm in the water tank 2, operates and the limit switch 9 turns ON. Here, since the pump 2a is always kept warm, even if the water stored in the water tank 2 is frozen during the winter season, the water inside the pump 2a and the water around the pump 2a are immediately supplied to the hydrogen generator 4. To be done.
【００２２】配管３６内の電磁弁１６が開弁された後、
水素発生器４が作動し、水素発生器４内のセル４ａで、
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が発生する。陽極側で発生した酸
素ガスは、エンジンの吸気系に導入されたり、排気管５
０内の三元触媒５１やＮＯx 触媒５２の上流側に供給さ
れたり、大気中に放出される。陰極側で発生した水素ガ
スは水素発生器４内の水と同伴して配管３２を介して気
水分離器５に供給され、この気水分離器５で水素ガスと
水が分離される。コントローラ４０により適宜電磁弁１
０が開弁され、分離された水成分は配管３３を介して水
タンク２に戻される。After the solenoid valve 16 in the pipe 36 is opened,
The hydrogen generator 4 is activated, and in the cell 4a in the hydrogen generator 4,
Water electrolysis occurs, oxygen gas is generated on the anode side, and hydrogen gas is generated on the cathode side. Oxygen gas generated on the anode side is introduced into the intake system of the engine or the exhaust pipe 5
It is supplied to the upstream side of the three-way catalyst 51 and the NO x catalyst 52 in 0, or released into the atmosphere. The hydrogen gas generated on the cathode side is supplied with the water in the hydrogen generator 4 to the steam / water separator 5 through the pipe 32, and the steam / water separator 5 separates the hydrogen gas and the water. Appropriate solenoid valve 1 by controller 40
0 is opened, and the separated water component is returned to the water tank 2 via the pipe 33.
【００２３】配管３５へ供給された水素ガスの圧力がチ
ェックバルブ１３の圧力（一般的には、１．５ｋｇ／ｃ
ｍ2 ）よりも低い場合には、常時圧力スイッチ１２がＯ
Ｎ状態になっており、その信号に基づいてコントローラ
４０により電磁弁１１が開弁されている。一方、配管３
４内に配設された圧力スイッチ１５もＯＮ状態になって
いる。従って、水素発生器４で発生して気水分離器５で
分離された水素ガス成分は、配管３４の一部を介して配
管３５へ供給されると共に、配管３４及びチェックバル
ブ１４を介して水素タンク６に貯蔵される。配管３５へ
供給された水素ガスの圧力がチェックバルブ１３の圧力
（一般的には、１．５ｋｇ／ｃｍ2 ）に到達すると、圧
力スイッチ１２がＯＮからＯＦＦに切り換えられ、その
信号に基づいてコントローラ４０により電磁弁１１が閉
弁される。この状態では、水素発生器４で発生した水素
ガス成分は全て配管３４及びチェックバルブ１４を介し
て水素タンク６に貯蔵されることになる（略２．０ｋｇ
／ｃｍ2 ）。The pressure of the hydrogen gas supplied to the pipe 35 is the pressure of the check valve 13 (generally 1.5 kg / c).
m 2 ), the pressure switch 12 is constantly turned on.
It is in the N state, and the solenoid valve 11 is opened by the controller 40 based on the signal. On the other hand, piping 3
The pressure switch 15 disposed inside the switch 4 is also in the ON state. Therefore, the hydrogen gas component generated in the hydrogen generator 4 and separated in the steam separator 5 is supplied to the pipe 35 through a part of the pipe 34, and at the same time, hydrogen is supplied through the pipe 34 and the check valve 14. It is stored in the tank 6. When the pressure of the hydrogen gas supplied to the pipe 35 reaches the pressure of the check valve 13 (generally 1.5 kg / cm 2 ), the pressure switch 12 is switched from ON to OFF, and the controller is based on the signal. The solenoid valve 11 is closed by 40. In this state, all the hydrogen gas components generated in the hydrogen generator 4 are stored in the hydrogen tank 6 through the pipe 34 and the check valve 14 (about 2.0 kg).
/ Cm 2 ).
【００２４】高速運転中には、コントローラ４０により
適宜電磁弁１１が開弁され、前述の如くチェックバルブ
１３の圧力まで到達した水素ガスが配管３５を介してノ
ズル５６へ放出され、この水素ガスがＮＯx 触媒５２の
作用でＮＯx と還元反応を起こしてＮＯx を浄化する。
又、電磁弁１１は走行状況に応じて閉弁され、電磁弁１
１が閉弁されている間に、水素発生器４で発生した水素
ガスが水素タンク６にに貯蔵される。この水素タンク６
内に貯蔵された水素ガスの圧力が所定圧力（一般的に
は、３．０ｋｇ／ｃｍ2 ）に達すると、圧力スイッチ１
５がＯＮからＯＦＦに切り換えられ、その信号に基づい
てコントローラ４０により水素タンク６への水素ガスの
供給が終了する。During high speed operation, the solenoid valve 11 is appropriately opened by the controller 40, and the hydrogen gas which has reached the pressure of the check valve 13 is discharged to the nozzle 56 through the pipe 35 as described above, and this hydrogen gas is discharged. causing a reduction reaction with NO x by the action of the NO x catalyst 52 for purifying NO x.
Further, the solenoid valve 11 is closed according to the traveling situation, and the solenoid valve 1
While 1 is closed, the hydrogen gas generated in the hydrogen generator 4 is stored in the hydrogen tank 6. This hydrogen tank 6
When the pressure of the hydrogen gas stored inside reaches a predetermined pressure (generally 3.0 kg / cm 2 ), the pressure switch 1
5 is switched from ON to OFF, and the controller 40 terminates the supply of hydrogen gas to the hydrogen tank 6 based on the signal.
【００２５】水素発生器４の作動が終了すると、コント
ローラ４０により電磁弁８が所定時間開弁されて水素発
生器４内に貯蔵された水が全部配管３１を介して水タン
ク２に戻される。When the operation of the hydrogen generator 4 is completed, the solenoid valve 8 is opened for a predetermined time by the controller 40, and all the water stored in the hydrogen generator 4 is returned to the water tank 2 through the pipe 31.
【００２６】このように、本実施例においては、冬期つ
まり低温時にエンジンを始動した場合、水素タンク６内
の不凍液は凍結しないので、水素タンク６内の圧力水素
ガスは水素タンク６内に閉じ込められることなく速やか
に且つ確実に気液分離器７を介して排気管５０内の三元
触媒５１の上流側に放出される。水素タンク６から気液
分離器７に至る配管３６及び気液分離器７から水素タン
ク６に至る配管３７が破裂する危険性がない。As described above, in the present embodiment, when the engine is started in the winter, that is, when the temperature is low, the antifreezing liquid in the hydrogen tank 6 does not freeze, so the pressurized hydrogen gas in the hydrogen tank 6 is confined in the hydrogen tank 6. Promptly and reliably without being discharged to the upstream side of the three-way catalyst 51 in the exhaust pipe 50 via the gas-liquid separator 7. There is no risk of the pipe 36 leading from the hydrogen tank 6 to the gas-liquid separator 7 and the pipe 37 leading from the gas-liquid separator 7 to the hydrogen tank 6 bursting.
【００２７】又、水素タンク６に水素ガスが供給される
以前の段階で水素発生器４で発生した水素ガスとそれと
同伴する水とを気水分離器５で分離している為、水素タ
ンク６には水は供給されない。つまり、水素タンク６内
で水と不凍液が混合する恐れがなくなる。Further, since the hydrogen gas generated in the hydrogen generator 4 and the water accompanying it are separated by the steam separator 5 before the hydrogen gas is supplied to the hydrogen tank 6, the hydrogen tank 6 Is not supplied with water. That is, there is no possibility that water and antifreeze mix in the hydrogen tank 6.
【００２８】更に、エンジン始動直後において、水素発
生器４内には水が貯蔵されていないので、水素発生器４
内で凍結するものがなく、確実に水素発生器４が作動す
ることができる。Further, since water is not stored in the hydrogen generator 4 immediately after the engine is started, the hydrogen generator 4 is not stored.
There is nothing that freezes inside, and the hydrogen generator 4 can operate reliably.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。The present invention has the following effects.
【００３０】冬期つまり低温時にエンジンを始動した場
合、水素タンク内の不凍液は凍結しないので、圧力水素
ガスは水素タンク内に閉じ込められることなく速やかに
且つ確実に気液分離器を介して排気管に放出される。When the engine is started in the winter, that is, at a low temperature, the antifreeze liquid in the hydrogen tank does not freeze. Therefore, the pressurized hydrogen gas is not confined in the hydrogen tank and is quickly and surely discharged to the exhaust pipe via the gas-liquid separator. Is released.
【図１】本実施例に係る水素供給装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a hydrogen supply device according to this embodiment.
【図２】本実施例が適用された排気浄化装置の概略図で
ある。FIG. 2 is a schematic diagram of an exhaust emission control device to which this embodiment is applied.
１ 水素供給装置 ２ 水タンク ４ 水素発生器 ５ 気水分離器 ６ 水素タンク ７ 気液分離器 ５０ 排気管 1 hydrogen supply device 2 water tank 4 hydrogen generator 5 steam separator 6 hydrogen tank 7 gas-liquid separator 50 exhaust pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Soichi Matsushita 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation
Claims (1)
化用の触媒の上流で未燃成分を燃焼し且つ前記触媒を加
熱するための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、 前記水素発生器に水を供給する水タンクと、 前記水素発生器で発生される前記水素ガスと前記水素発
生器から前記水素ガスと共に流入する水とを分離して、
水成分を前記水タンクに還流する気水分離器と、 不凍液を貯蔵すると共に、前記気水分離器により分離さ
れた水素ガス成分を前記排気管内の圧力よりも高い圧力
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不凍液
と共に取り込み、不凍液成分を前記水素タンクに還流
し、圧力水素ガス成分を前記排気管に放出する気液分離
器とを有することを特徴とする車載用水素供給装置。1. An on-vehicle hydrogen supply device for burning unburned components and heating the catalyst upstream of a catalyst for purifying exhaust gas in an exhaust pipe when starting an engine, wherein hydrogen gas is generated by water electrolysis. A hydrogen generator with a built-in cell for generating, a water tank for supplying water to the hydrogen generator, the hydrogen gas generated in the hydrogen generator and water flowing in together with the hydrogen gas from the hydrogen generator. Separate
A steam separator for returning water components to the water tank, a hydrogen tank for storing an antifreeze liquid, and a hydrogen gas component separated by the steam separator at a pressure higher than the pressure in the exhaust pipe, A gas-liquid separator that takes in pressurized hydrogen gas stored in the hydrogen tank together with the antifreeze liquid, recirculates the antifreeze liquid component into the hydrogen tank, and discharges the pressurized hydrogen gas component into the exhaust pipe. Hydrogen supply device for.
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- 1992-11-09 JP JP4298860A patent/JP3027057B2/en not_active Expired - Fee Related
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