JPH065029B2 - 水素を燃料とする内燃機関の駆動装置及び駆動方法 - Google Patents
水素を燃料とする内燃機関の駆動装置及び駆動方法Info
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- JPH065029B2 JPH065029B2 JP63184536A JP18453688A JPH065029B2 JP H065029 B2 JPH065029 B2 JP H065029B2 JP 63184536 A JP63184536 A JP 63184536A JP 18453688 A JP18453688 A JP 18453688A JP H065029 B2 JPH065029 B2 JP H065029B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水素自動車等の水素を燃料とする内燃機関の駆
動装置及び駆動方法に関するもので、さらに詳述すると
内燃機関と燃料供給装置との間の熱の分配を制御する装
置と、運転方法に関するものである。
動装置及び駆動方法に関するもので、さらに詳述すると
内燃機関と燃料供給装置との間の熱の分配を制御する装
置と、運転方法に関するものである。
［従来の技術］ 金属水素化物を加熱する際放出される水素を燃料とする
水素自動車は、1978年ダイムラー・ベンツ社製作のもの
を初めとして、日本国内でも工業技術院機械技術研究所
などで試作され、実際に走行している。
水素自動車は、1978年ダイムラー・ベンツ社製作のもの
を初めとして、日本国内でも工業技術院機械技術研究所
などで試作され、実際に走行している。
これらの水素自動車においては、閉じた熱交換回路内の
循環水を600〜1200℃の排気ガスと熱交換させ、貯槽内
部の熱交換器へ導入して金属水素化物を加熱している。
循環水を600〜1200℃の排気ガスと熱交換させ、貯槽内
部の熱交換器へ導入して金属水素化物を加熱している。
金属水素化物が１モルの水素を放出するには、ＬａＮｉ
５を例にとると約７キロカロリーの熱量を必要とし、１
モルの水素を内燃機関内で燃焼させると約60キロカロリ
ーの発熱が起こる。よって燃焼熱の１割強が回収できれ
ば、水素の需要と供給に均衝がとれることになる。
５を例にとると約７キロカロリーの熱量を必要とし、１
モルの水素を内燃機関内で燃焼させると約60キロカロリ
ーの発熱が起こる。よって燃焼熱の１割強が回収できれ
ば、水素の需要と供給に均衝がとれることになる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、内燃機関・排気ガス熱交換器・貯槽の内
壁・外壁そして金属水素化物の温度上昇に奪われる熱量
が無視できないため、内燃機関始動時には金属水素化物
の水素放出に必要な熱量の供給が不可能なケースも報告
されている。
壁・外壁そして金属水素化物の温度上昇に奪われる熱量
が無視できないため、内燃機関始動時には金属水素化物
の水素放出に必要な熱量の供給が不可能なケースも報告
されている。
この問題の解決策の例として、温度上昇が小さくても水
素が放出できる、ミッシュメタルニッケルのような金属
水素化物を始動時専用燃料貯槽として併設する方法が提
案されている。
素が放出できる、ミッシュメタルニッケルのような金属
水素化物を始動時専用燃料貯槽として併設する方法が提
案されている。
始動時の熱量不足を補うため、排気ガス熱交換器は伝熱
面積を大きくして熱交換効率を上げざるを得なくなり、
結果として大きな排気ガス熱交換器を自動車に搭載しな
ければならない。
面積を大きくして熱交換効率を上げざるを得なくなり、
結果として大きな排気ガス熱交換器を自動車に搭載しな
ければならない。
上記熱量不足の問題とは反対に、内燃機関の内・外壁の
顕熱をラジエーターと呼ばれる放熱器だけでは放熱しき
れない熱量過多の問題がある。フォークリフトを初めと
する産業車両の一部には、ラジエーターが車体内部に収
納されているため、放熱効果が小さく、結果として連続
運転でオーバーヒート気味になる車両がある。
顕熱をラジエーターと呼ばれる放熱器だけでは放熱しき
れない熱量過多の問題がある。フォークリフトを初めと
する産業車両の一部には、ラジエーターが車体内部に収
納されているため、放熱効果が小さく、結果として連続
運転でオーバーヒート気味になる車両がある。
本発明は上記のような熱量の過不足なく、水素を燃料と
する内燃機関を運転することができ、内燃機関の駆動装
置及び駆動方法を提供するものである。
する内燃機関を運転することができ、内燃機関の駆動装
置及び駆動方法を提供するものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は以下の構成からなる水素を燃料とする内燃機関
の駆動装置と駆動方法に特徴がある。
の駆動装置と駆動方法に特徴がある。
即ち金属水素化物を収容した貯槽と、該貯槽を貫通し、
かつ内部を流通する加熱水により貯槽内の金属水素化物
を加熱して水素ガスを放出させるための加熱管と、前記
の貯槽と連通して貯槽から供給される水素ガスにより駆
動される内燃機関を備えた水素を燃料とする内燃機関の
駆動装置において、加熱管を内燃機関の冷却器と排ガス
冷却用熱交換器に連通させ、排ガス冷却用熱交換器に導
入する排ガスの流路に、金属水素化物貯槽に導入する加
熱水温度を検知して作動する排ガス流量調節弁とバイパ
スを設け、前記貯槽に導入する加熱水の流路に、該貯槽
内の水素圧力を検知して作動する加熱水流量調節弁とバ
イパスを設けたことを特徴とし、 更に、水素を燃料とする内燃機関の駆動装置を駆動させ
る際に、排ガス冷却用熱交換器に供給する排ガス流量及
び／又は貯槽に供給する加熱水流量を調節して、加熱水
が排気ガスより取得する熱量と加熱水から水素ガス発生
用に供給する熱量を調整することを特徴とする水素を燃
料とする内燃機関の駆動方法である。
かつ内部を流通する加熱水により貯槽内の金属水素化物
を加熱して水素ガスを放出させるための加熱管と、前記
の貯槽と連通して貯槽から供給される水素ガスにより駆
動される内燃機関を備えた水素を燃料とする内燃機関の
駆動装置において、加熱管を内燃機関の冷却器と排ガス
冷却用熱交換器に連通させ、排ガス冷却用熱交換器に導
入する排ガスの流路に、金属水素化物貯槽に導入する加
熱水温度を検知して作動する排ガス流量調節弁とバイパ
スを設け、前記貯槽に導入する加熱水の流路に、該貯槽
内の水素圧力を検知して作動する加熱水流量調節弁とバ
イパスを設けたことを特徴とし、 更に、水素を燃料とする内燃機関の駆動装置を駆動させ
る際に、排ガス冷却用熱交換器に供給する排ガス流量及
び／又は貯槽に供給する加熱水流量を調節して、加熱水
が排気ガスより取得する熱量と加熱水から水素ガス発生
用に供給する熱量を調整することを特徴とする水素を燃
料とする内燃機関の駆動方法である。
このような構成よりなる本発明によれば金属水素化物を
加熱するための熱源を、排気ガス熱交換器の他に、内燃
機関本体内部とラジエーターとの間を循環する冷却水に
も求めることにより、排気ガス熱交換器への熱供給の依
存度を下げ、比較的小さな排気ガス熱交換器でも、始動
時の金属水素化物への熱供給が充足可能な燃料供給を実
現できる。
加熱するための熱源を、排気ガス熱交換器の他に、内燃
機関本体内部とラジエーターとの間を循環する冷却水に
も求めることにより、排気ガス熱交換器への熱供給の依
存度を下げ、比較的小さな排気ガス熱交換器でも、始動
時の金属水素化物への熱供給が充足可能な燃料供給を実
現できる。
また、連続運転時に内燃機関本体とラジエーターとの循
環系の水において過多になる熱量を、金属水素化物の水
素放出に必要な熱量に充当することにより、オーバーヒ
ートも抑えることができる。
環系の水において過多になる熱量を、金属水素化物の水
素放出に必要な熱量に充当することにより、オーバーヒ
ートも抑えることができる。
以下、本発明を図面によって説明する。
本発明の駆動装置例を第１図に示した。この駆動装置は
金属水素化物を収容する貯槽１と、この貯槽を貫通し、
貯槽の内部に加熱水を導入して金属水素化物を加熱する
ための加熱管17と、前記貯槽に水素ガス連通管２によっ
て連通され、これから供給される水素によって駆動され
る内燃機関３とから主に構成される。
金属水素化物を収容する貯槽１と、この貯槽を貫通し、
貯槽の内部に加熱水を導入して金属水素化物を加熱する
ための加熱管17と、前記貯槽に水素ガス連通管２によっ
て連通され、これから供給される水素によって駆動され
る内燃機関３とから主に構成される。
さらに加熱管17は水配管８，11,12を経て内燃機関３の
冷却器と排ガス熱交換器６に連通されている。
冷却器と排ガス熱交換器６に連通されている。
また、排気ガス連通管４は排気ガス熱交換器６に連通さ
せ、その経路において排気ガス管バイパス18を設けると
共に、排気ガス流量調節弁５が設けられている。
せ、その経路において排気ガス管バイパス18を設けると
共に、排気ガス流量調節弁５が設けられている。
さらにまた貯槽１に連通する水配管12の経路において
は、水配管バイパス13を設けるとともに加熱水流量調節
弁15が設けられている。
は、水配管バイパス13を設けるとともに加熱水流量調節
弁15が設けられている。
次に、このような内燃機関の駆動装置を用いて内燃機関
を駆動する方法とその作用について説明する。
を駆動する方法とその作用について説明する。
加熱水を供給することによって金属水素化物貯槽１から
発生した水素は、水素ガス連通管２を通じて内燃機関３
に導かれ、該内燃機関内で燃焼され、生成する排気ガス
は、排気ガス連通管４を通じ、調節弁５によって流量を
調節されて、排気ガス熱交換器６へと導かれる。
発生した水素は、水素ガス連通管２を通じて内燃機関３
に導かれ、該内燃機関内で燃焼され、生成する排気ガス
は、排気ガス連通管４を通じ、調節弁５によって流量を
調節されて、排気ガス熱交換器６へと導かれる。
内燃機関本体の冷却水は、ポンプ７により本体内部へ通
ずる水配管８とバイパス９を循環し、内燃機関３の冷却
器で熱交換により温度が上昇した冷却水の一部は、ポン
プ10によって水配管11を通じ、排ガス熱交換器６に導か
れ、排気ガスとの熱交換によってさらに温度は上昇す
る。
ずる水配管８とバイパス９を循環し、内燃機関３の冷却
器で熱交換により温度が上昇した冷却水の一部は、ポン
プ10によって水配管11を通じ、排ガス熱交換器６に導か
れ、排気ガスとの熱交換によってさらに温度は上昇す
る。
加熱水として用いる冷却水の到達温度は、貯槽１内部の
金属水素化物の種類に応じて、調節弁５により排気ガス
の流量を調節することにより任意に設定できる。
金属水素化物の種類に応じて、調節弁５により排気ガス
の流量を調節することにより任意に設定できる。
第１図の実施例では金属水素化物として鉄チタン系合金
を採用し、排ガス熱交換器６の出側での冷却水到達温度
は80℃に設定している。
を採用し、排ガス熱交換器６の出側での冷却水到達温度
は80℃に設定している。
高温の冷却水は水配管12を通じて貯槽１に導かれ、加熱
管17を介して金属水素化物を加熱し、水素が発生する。
金属水素化物の過剰加熱による貯槽１内の水素の圧力上
昇が、水素ガス連通管２や貯槽１本体の設計圧力を超え
る場合には、高温冷却水（加熱水）はバイパス13によっ
て、貯槽１を通過せずに、ラジエーター14に導かれる。
管17を介して金属水素化物を加熱し、水素が発生する。
金属水素化物の過剰加熱による貯槽１内の水素の圧力上
昇が、水素ガス連通管２や貯槽１本体の設計圧力を超え
る場合には、高温冷却水（加熱水）はバイパス13によっ
て、貯槽１を通過せずに、ラジエーター14に導かれる。
本実施例では、冷却水配管12での水温と、貯槽１内部の
水素圧力を測定し、それぞれ設定温度、設定圧力を超え
た場合に調節弁５，15をそれぞれ操作し、排ガス熱交換
器６への排ガス流入量と、貯槽１への高温冷却水（加熱
水）の流量をそれぞれ調節している。
水素圧力を測定し、それぞれ設定温度、設定圧力を超え
た場合に調節弁５，15をそれぞれ操作し、排ガス熱交換
器６への排ガス流入量と、貯槽１への高温冷却水（加熱
水）の流量をそれぞれ調節している。
貯槽１出側の冷却水は、金属水素化物との熱交換によっ
て温度が低下するため、バイパス16を通じラジエーター
14を通過しないで、冷却水は内燃機関３へ戻る。すなわ
ちラジエーター不用の運転を可能としている。
て温度が低下するため、バイパス16を通じラジエーター
14を通過しないで、冷却水は内燃機関３へ戻る。すなわ
ちラジエーター不用の運転を可能としている。
［発明の効果］ 本発明の装置は、排気ガス熱交換器のみを熱源とする従
来の装置で問題であった内燃機関の始動時に金属水素化
物への供給熱不足を、内燃機関本体の冷却水循環系にも
熱を求めたことにより解消し、加えて取得熱量の余裕を
排気ガス熱交換器の小型化の形で反映するものである。
来の装置で問題であった内燃機関の始動時に金属水素化
物への供給熱不足を、内燃機関本体の冷却水循環系にも
熱を求めたことにより解消し、加えて取得熱量の余裕を
排気ガス熱交換器の小型化の形で反映するものである。
更に本発明の方法は、排気ガス熱交換器に導入される排
気ガスの流量と、金属水素化物貯槽に導入される加熱水
の流量を、加熱用水の温度、貯槽内の水素の圧力を測定
してそれぞれ制御することにより、熱バランスをコント
ロールでき、結果として貯槽内の水素圧力の異常上昇の
抑止や、貯槽へ供給する加熱水の温度の適正化を実現し
た。
気ガスの流量と、金属水素化物貯槽に導入される加熱水
の流量を、加熱用水の温度、貯槽内の水素の圧力を測定
してそれぞれ制御することにより、熱バランスをコント
ロールでき、結果として貯槽内の水素圧力の異常上昇の
抑止や、貯槽へ供給する加熱水の温度の適正化を実現し
た。
また本発明によれば前記圧力上昇抑止と冷却水温度適正
化の他にも、ラジエーター不要の運転を可能とすること
による省空間化、600〜1200℃の高温排ガスと水が接触
する排気ガス熱交換器内での水の沸騰抑止の効果も掲げ
られる。
化の他にも、ラジエーター不要の運転を可能とすること
による省空間化、600〜1200℃の高温排ガスと水が接触
する排気ガス熱交換器内での水の沸騰抑止の効果も掲げ
られる。
第１図は本発明の装置の一実施例の説明図である。 １：金属水素化物貯槽、２：水素ガス連通管 ３：内燃機関、４：排気ガス連通管 ５：排気ガス流量調節弁 ６：排気ガス熱交換器 ７：冷却水循環ポンプ、８，11,12：水配管 ９，13,16：水配管バイパス 10：冷却水循環ポンプ、14：ラジエーター 15：加熱水流量調節弁、17：加熱管 18：排気ガス管バイパス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 国俊 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式会社設備技術本部内 (72)発明者 伊藤 和則 愛知県刈谷市豊田町２―１ 株式会社豊田 自動織機製作所内 (72)発明者 井脇 貴 愛知県刈谷市豊田町２―１ 株式会社豊田 自動織機製作所内 (72)発明者 松本 洋 愛知県刈谷市豊田町２―１ 株式会社豊田 自動織機製作所内 (56)参考文献 特公 昭57−4808（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭53−41635（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (2)
- 【請求項１】金属水素化物を収容した貯槽と、該貯槽を
貫通しかつ内部を流通する加熱水により貯槽内の金属水
素化物を加熱して水素ガスを放出させるための加熱管
と、前記貯槽と連通して貯槽から供給される水素ガスに
より駆動される内燃機関を備えた水素を燃料とする内燃
機関の駆動装置において、加熱管を内燃機関の冷却器と
排ガス冷却用熱交換器に連通させ、排ガス冷却用熱交換
器に導入する排ガスの流路に、金属水素化物貯槽に導入
する加熱水温度を検知して作動する排ガス流量調節弁と
バイパスを設け、前記貯槽に導入する加熱水の流路に、
該貯槽内の水素圧力を検知して作動する加熱水流量調節
弁とバイパスを設けたことを特徴とする水素を燃料とす
る内燃機関の駆動装置。 - 【請求項２】請求項１記載の水素を燃料とする内燃機関
の駆動装置を駆動させる際に、排ガス冷却用熱交換器に
供給する排ガス流量及び／又は貯槽に供給する加熱水流
量を調節して、加熱水が排気ガスより取得する熱量と加
熱水から水素ガス発生用に供給する熱量を調整すること
を特徴とする水素を燃料とする内燃機関の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184536A JPH065029B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素を燃料とする内燃機関の駆動装置及び駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184536A JPH065029B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素を燃料とする内燃機関の駆動装置及び駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237114A JPH0237114A (ja) | 1990-02-07 |
| JPH065029B2 true JPH065029B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=16154919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63184536A Expired - Fee Related JPH065029B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素を燃料とする内燃機関の駆動装置及び駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065029B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6020918Y2 (ja) * | 1976-09-14 | 1985-06-22 | 株式会社村田製作所 | アキシヤルリ−ド型コンデンサ |
| JPS574808A (en) * | 1980-06-12 | 1982-01-11 | Sumitomo Chem Co Ltd | Delivery of sludgy substance |
-
1988
- 1988-07-26 JP JP63184536A patent/JPH065029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237114A (ja) | 1990-02-07 |
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