JPS62279263A - エンジンの改質燃料供給装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンの改質燃料供給装置に関するもの
で、より具体的には、液体燃料を改質して生成した水素
ガスを金属水素化物に一旦貯蔵し、その水素をエンジン
始動時に使用するものに関する。

（従来の技術） 一般に、車両等のエンジンの燃料はガソリンが用いられ
ている。しかし、近年ではガソリン燃料に変わる燃料に
ついて種々研究開発が行われ、その一つとしてアルコー
ルを燃料とするものが開発されている。すなわち、アル
コール（液体）をそのまま気化させ、或いは、エンジン
の排気管内に配設された改質装置にアルコールを供給し
、この改質装置により水素、−酸化炭素並びに二酸化炭
素等を主成分とする改質ガス燃料に改質し、この改質ガ
スをエンジンに供給するものがある。

前者の手段によれば、一旦エンジンが駆動した後は直接
アルコールを気化させたものをエンジンに供給しても運
転することができる。しかし、エンジンを始動させるた
めに停止状態のエンジンに気化したアルコールを供給し
てもエンジンがスムーズに始動することができず、始動
性が悲いという問題がある。また、後者の手段によれば
、エンジン運転中であれば排気管内の温度は改質湿度（
３０ｏ〜４００’Ｃ）になっているので問題はないが、
やはり、エンジン始動時には排気管内の温度が改質温度
まで上界していないため、改質装置が充分に作動するこ
とができないという問題を有していた。この問題を解決
するために、例えば、アルコール燃料のほかにエンジン
始動用としてガソリンを備える手段も考えられるが、２
種類の燃料を搭載しなければならず、装置が複雑になる
とともに、管理等が煩雑になるという問題がある。

これらの問題を解決する装置として、例えば、特開昭５
７−１２６５５０号公報に示されたエンジンの改質ガス
貯蔵装置がある。この装置は、エンジン運転中に改質装
置より発生された水素ガスを金属水素化物内に貯蔵して
おき、エンジン始動時に貯蔵しておいた水素をエンジン
側へ供給し、始動をするものである。そして、その具体
的構造は、第３図に示すように、燃料タンク１内に収納
されたアルコール等の液体燃料が、液体燃料供給通路２
を介して改質装置３へ送られる。そして、改質装置３に
より水素ガスと一酸化炭素とに改質され、これら改質ガ
スは改質装置３に連通ずる改質ガス通路４を介して吸気
通路５へ供給される。

このとき、改質装置３により生成された改質ガスの一部
はポンプ６により吸引されて水素貯蔵室７へ送られ、改
質ガス中の水素ガスが水素貯Ｅ［７内の金属水素化物に
吸蔵される。そして、この吸蔵された水素をエンジン始
動時にエンジン側の吸気負圧等の圧力差により放出し、
バイパス通路８゜改質ガス通路４を介して吸気通路５へ
供給し、始動を行うようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の装置によれば、エンジン始動時等
に金属水素化物内に貯蔵した水素ガスを放出する際に、
金属水素化物内の水素ガスの圧力と、始動時のエンジン
の吸気負圧との圧力差により、水素ガスを放出するよう
にしていたが、この圧力差のみの放出では、エンジン始
動に必要な水素ガスを金属水素化物から充分かつ急速に
放出させることはできなかった。

また、金属水素化物は、温度が高いほど内部圧力が上昇
し水素ガスを放出しゃすく（吸蔵し難く）なり、逆に、
温度が低いほど吸蔵しやすく（放出し難く）なるという
性質を有している。そして、水素を吸蔵する際には発熱
し、放出する際には吸熱するという性質を有する。その
結果、金属水素化物内に水素ガスを吸蔵させると反応熱
が発生し、その熱により温度が上貸し水素が吸蔵され難
くなる。また、エンジン始動時には、金属水素化物から
水素を放出すると、放出した分だけ圧力が低くなるとと
もに吸熱反応により金属水素化物は温度が下がり放出し
難くなるという問題を生じる。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたらので、その
目的とするところは、改質ガス中の水素ガスを貯蔵する
ための金属水素化物の水素ガスの吸蔵・放出性能を向上
させ、金属水素化物内の水素ガスをＪ：り急激、かつ充
分にエンジンに供給することので８−る・エンジンの改
質燃料供給装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの改
質燃料供給装置によれば、第１の金属水素化物の周囲に
熱交換可能に配設され、水素ガスの吸蔵にともない発生
する反応熱により第１の金属水素化物を加熱して第１の
金属水素化物内に貯蔵された水素ガスを放出させ、一方
水素ガスの放出にともない吸熱する第２の金属水素化物
を設け、第２の金属水素化物と開閉弁を備えた連通管を
介して接続された水素リザーブタンクを設けた。

（作　用） 改質装置にて生成された水素ガスを吸蔵する第１の金属
水素化物の周囲を第２の金」水素化物で被覆したことに
より、エンジン始動時等力１の金属水素化物から水素ガ
スを放出する場合には水素リザーブタンク内の水素ガス
を放出し第２の金属水素化物へ水素を吸蔵させる。する
と、その吸蔵により生じる反応熱により第１の金属水素
化物が加熱され第１の金属水素化物は急激に水素ガスを
放出することになる。

一方、第１の金属水素化物から水素ガスを放出した後は
、次回の放出のために第１の金属水素化物内に水素ガス
を吸蔵しなければならないとともに第２の金属水素化物
へ吸蔵させた水素ガスも再び水素リザーブタンクへ戻さ
なければならないが、このとき、第１の金属水素化物へ
水素ガスを吸蔵させる際に発生する反応熱を利用して第
２の金属水素化物内の水素を水素リザーブタンクにスム
ーズに戻すとともに第１の金属水素化物が発生した反応
熱を第２の金属水素化物に吸熱させることにより第１の
金属水素化物の温度上昇を防止し、より多くの水素ガス
を急速に吸蔵させることができる。

（実　施　例） 以下、本発明に係るエンジンの改質燃料供給装置の好適
な一実施例に付いて説明する。

第１図に示されるように、まず、アルコール等の液体燃
料が収納された燃料タンク１０には拡張室１２ａを有す
る改質燃料通路１２が接続されており、その先端部には
改質装置１４が接続されている。そして、改質装置１４
の先端部は第１のバルブ１６を有する改質ガス通路１８
を介してミキシングチャンバー２０に接続されている。

また、このミキシングチャンバー２０は、第２のバルブ
２２を有する燃料通路２４を介して直接燃料タンク１０
とも接続されている。そして、改質燃料通路１８或いは
燃料通路２４から供給された燃料は、ミキシングチャン
バ−２０に＠続されたミキシングツユエル通路２６を介
して吸気通路２８へ供給され、吸気管２８内を通ってき
た吸気と混合されエンジン３０へ供給されるようになっ
ている。

一方、上記改質装置１４の先端部に接続された改質ガス
通路１８と並列的に第１の金属水素化物３２が配設され
ている。すなわち、第１のバルブ１６の手前側の改質ガ
ス通路１８は分岐され、分岐管３４を介して第１の金属
水素化物３２と接続され、この第１の金属水素化物３２
の先端部はバイパス通路３６を介して第１のバルブ１６
の後方側の改質ガス通路１８に戻されている。さらに、
分岐管３４は第３のバルブ３８並びにダイヤフラムポン
プ等の加圧ポンプ４０を備え、また、バイパス通路３６
は第４のバルブ４２を備えている。

さらに、改質装置１４はエンジン３０に接続されたり［
気管４４内に配置され、改質装置１４の改質能力の向上
を図っている。

ここで、本発明にあっては、まず、第１の金属水素化物
３２の周囲を第２の金属水素化物５０で囲繞している。

この第２の金属水素化物５０は、例えばＦｅＴｉ系のよ
うな水素解離圧の低いものが用いられている。そして、
第２の金属水素化物５０は、第５のバルブ５２を有する
連通管５４を介して水素リザーブタンク５６に接続され
、これら第２の金属水素化物５０、連通管５／ｌ並びに
水素リザーブタンク５６で密封系を構成している。

さらに、本実施例では、水素リザーブタンク５６として
第３の金属水素化物５８が用いられている。

この第３の金属水素化物５８は、例えばＭ　ｍ　Ｎ　ｉ
５等の水素解離圧の高い物が用いられる。これにより、
第２の金属水素化物５０と第３の金属水素化物５８とが
同一温度下におかれると第３の金属水素化物５８内の水
素が第２の金属水素化物５０へ供給されることになる。

すなわち、第２図に示すように、同一温度下では、第３
の金属水素化物５８であるＭｍＮｉ　５の方が水素ｖｆ
ｌ離圧が高い。

そして、この水素ｗＩ離圧が高いほど、金属水素化物は
貯蔵した水素ガスを放出しやすい状態にある。

従って、同一温度下で両者を連通状態に接続すると、水
素解離圧の高い方から低い方へ、つまり、第３の金属水
素化物５８から第２の金属水素化物５０へ水素が流れ込
むのである。また、第３の金属水素化物５８は、上記し
た燃料タンク１０と改質装置１４とを接続する改質燃料
通路１２に形成された拡張室１２８内に配設されている
。ぞして、第３の金属水素化物５８内には予め所定徂の
水素ガスが吸蔵されている。

次に、本実施例における作用について説明すると、まず
、エンジン３０を始動する場合には、第４、第５のバル
ブ４２．５２を開き、その他のバルブは閉じておく。す
ると、第２．第３の金属水素化物５０，５８が連通状態
となるので、水素解離圧の差から予め第３の金属水素化
物５８内に貯蔵してあいた水素ガスが放出され、第２の
金属水素化物５ｏへ吸蔵されることになる。このとぎ、
第２の金属水素化物５０は水素ガスを吸蔵するとともに
反応熱を発生させ、この発生した熱により第１の金属水
素化物３２を加熱し第１の金属水素化物３２内の水素解
離圧を上Ｒさ往る。すなわら、放出しやすい状態にさせ
る。そして、第４のバルブ４２を間としているので、エ
ンジンの吸気負圧とあいまって、急激に第１の金属水素
化物３２内に貯蔵されていた水素ガス（第１の金属水素
化物内への水素ガスの貯蔵手段については後述する）を
エンジン３０側へ供給させることになる。そして、第２
の金属水素化物５０の水素ガス吸蔵にともない発生する
反応熱は第１の金属水素化物３２に貯蔵されていた水素
ガスの放出の際に吸熱されてしまうため、第２の金属水
素化物５０の温度は上昇せず、より多くの水素ガスを第
３の金属水素化物５８から供給されることができる。こ
のようにして、第１の金属水素化物３２内に貯蔵してお
いた水素ガスのみによりエンジンを始動・運転させ、エ
ンジン３０からの排気ガスの温度が上昇し、改質装置１
４が作動可能になった後は、第１．第２のバルブ１６．
２２を開き燃料通路２４から供給される液体燃料と改質
装置１４にて改質され改質ガス通路１８から供給される
改質ガスとをミキシングチャンバー２０にて混合してエ
ンジン３０側へ供給し、運転を続ける。

一方、上記したごとくエンジンが始動し、運転を開始し
たら、第４のバルブ４２を閉じるとともに、第３のバル
ブ３８を開く。すると、燃料タンク１ｏ内のアルコール
の一部は、改質燃料通路１２を介して改質装置１４へ供
給される。そして、ここで改質された水素ガス、−酸化
炭素等の改質ガスは、改質ガス通路１８を通ってエンジ
ン側へ供給されるとともに、加圧ポンプ４０により吸引
され分岐管３４を介して第１の金属水素化物３２に供給
される。従って、改質ガス中の水素ガスが第１の金属水
素化物３２内に吸蔵される。このとき、第１の金属水素
化物３２は水素ガス吸蔵にともない反応熱を生じる。こ
の反応熱並びに高温度の改質ガスの熱が第１の金属水素
化ｖ！Ｊ３２の外周を囲繞する第２の金属水素化物５０
に熱伝導され、第２の金属水素化物５０の温度が上昇す
る。一方、第３の金属水素化物５８はなんら加熱されず
常温のままであるので、第２の金属水素化物５０の方が
第３の金属水素化物５８より水素解離圧が高くなる。そ
の結果、エンジン始動時に吸蔵した水素ガスを第２の金
属水素化物５０は敢出し、第３の金属水素化物５８へ戻
すことになる。このとき、第３の金属水素化物５８を備
えた水素リザーブタンク５６はアルコール（液体）内に
配置されているので、水素ガス吸蔵にともない第３の金
属水素化物５８において発生する反応熱は、アルコール
に奪われるために、第３の金属水素化物５８は常に一定
の温度を保つことができ、発熱による水素ガス吸蔵量の
減少のおそれはなく、多重の水素ガスを吸蔵することが
できる。そして、第２の金属水素化物５ｏ内の水素ガス
を放出し、第３の金属水素化物５８内へ貯蔵し終えると
第５のバルブ５２を閉じ、次回のエンジン始動に備える
。また、改質燃料通路１２の拡張室１２ａ内のアルコー
ルは、第３の金属水素化物５８から発生する反応熱によ
り加熱されることになるので、改質されやすい状態にさ
れる。

さらに、第１の金属水素化物３２をみると、エンジン始
動用の水素ガスの貯蔵にともない発生する反応熱を第２
の金属水素化物５０が吸熱してくれるので、やはり、発
熱による吸蔵量の減少の問題はなく、予示の水素ガスを
比較的短期間にて吸蔵ザることができる。そして、エン
ジンの始動に必要なうだけ水素ガスを吸蔵すると、第３
のバルブ３８を閉じ、改質装置１４にて改質された改質
ガスのすべてを燃料としてエンジン３０へ供給すること
になる。

なお、上記実施例ではバイパス通路３６内の圧力を図示
しない圧力センサー等により計っておき、所定圧、例え
ば、１０（ａｔｍｌになったときに自動的に第３．第５
のバルブ３８．５２を閉じ、加圧ポンプ４０を停止する
ようになっている。

なお、上記実施例では、水素リザーブタンクとして第３
の金属水素化物５８を用いたが、本発明はこれに限るこ
とはなく、例えば、通常のタンクを用いても良く、その
場合には、エンジンを始動する際に第２の金属水素化物
５０へ水素ガスを供給する反応速度が早くなり、より急
速に第１の金属水素化物３２内に貯蔵していた水素ガス
を放出することができる。そして、そのときは、水素リ
ザーブタンクを改質燃料通路１２内に配設する必要がな
いのはいうまでもない。また、上記実施例では、エンジ
ン運転中においても改質装置１４を作動させ、改質ガス
をエンジンに供給するようにしているが、例えば、改質
装置１４は第１の金属水素化物３２内へ水素ガスを貯蔵
するためにのみ用い、エンジン始動後、水素ガス貯蔵完
了後は改質ガスを供給せず、アルコールをそのまま気化
させたもののみをエンジンに供給させても良い。

（発明の効果） 以上のように本発明に係るエンジンの改質燃料供給装置
によれば、エンジン始動用に用いる水素ガスを貯蔵した
第１の金属水素化物の周囲を第２の金属水素化物で被覆
し、第２の金属水素化物を連通管を介して水素リザーブ
タンクと接続したために、エンジン始動時に第２の金属
水素化物へ水素リザーブタンクから水素ガスを供給する
ことにより生じる反応熱によって第１の金属水素化物を
加熱し水素解離圧を高く、すなわち、水素を放出しやす
い状態にすることができる。そのため、エンジン始動時
における水素ガスの放出性能が向上し、より予示の水素
ガスを急速にエンジンに供給することができ、始動性を
向上させることができる。

さらに、第１の金属水素化物へ水素ガスを吸蔵する場合
には、その吸蔵にともない発生する反応熱を第２の金属
水素化物内の水素を水素リザーブタンクへの放出に利用
できるとともに、その反応熱を第２の金属水素化物が吸
熱してくれるので、第１の金属水素化物の温度は上昇せ
ず、多量の水素ガスを急速に貯蔵することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの改質燃料供給装置の一
実施例を示す原理図、第２図は外気温に対する金属水素
化物の水素解離圧を示すグラフ、第３図は従来例を示す
原理図である。 １０・・・燃料タンク　　　１４・・・改質装置３２・
・・第１の金属水素化物 ５０・・・第２の金属水素化物 ５４・・・連通管 ５６・・・水素リザーブタンク 特許出願人　　　　　　　マツダ　株式会社代　理　人
　　　　　　　弁理士　−色健輔同　　　　　　　　　
弁理士　松本雅利第　１区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体燃料から改質ガスを生成する改質装置を備え、該改
   質装置により生成された水素ガスを第１の金属水素化物
   へ一旦貯蔵させるとともに、該貯蔵させた水素ガスを放
   出させて該エンジンに供給するエンジンの改質燃料供給
   装置において、該第１の金属水素化物の周囲に熱交換可
   能に配設され、水素ガスの吸蔵にともない発生する反応
   熱により該第１の金属水素化物を加熱して該第１の金属
   水素化物内に貯蔵された水素ガスを放出させ、一方水素
   ガスの放出にともない吸熱する第２の金属水素化物を設
   け、該第２の金属水素化物と開閉弁を備えた連通管を介
   して接続された水素リザーブタンクを設けたことを特徴
   とするエンジンの改質燃料供給装置。