WO2020208876A1 - 改質システム及びエンジンシステム - Google Patents

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WO2020208876A1
WO2020208876A1 PCT/JP2019/050272 JP2019050272W WO2020208876A1 WO 2020208876 A1 WO2020208876 A1 WO 2020208876A1 JP 2019050272 W JP2019050272 W JP 2019050272W WO 2020208876 A1 WO2020208876 A1 WO 2020208876A1
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ammonia
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竹内秀隆
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株式会社豊田自動織機
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a reforming system and an engine system.
  • Patent Document 1 a reforming system applied to an engine has been conventionally known.
  • the reforming system described in Patent Document 1 includes an evaporator that vaporizes liquid ammonia stored in a tank, a decomposer that decomposes gaseous ammonia obtained by this evaporator with a catalyst to generate hydrogen, and a decomposer.
  • An ammonia supply pipe that supplies gaseous ammonia to this decomposer, an air supply pipe that supplies air to the decomposer, and an outflow pipe from which a gas containing hydrogen generated by the decomposer flows out are connected to this outflow pipe. It is equipped with a cooler that cools the hot gas that flows out of the decomposer.
  • the above-mentioned conventional technology has the following problems. That is, for example, to the engine cooling system in which the engine cooling water that cools the engine circulates, a pipe connected to the evaporator (vaporizer) and a pipe connected to the cooler (cooling part) are added to add engine cooling water.
  • a pipe connected to the evaporator (vaporizer) and a pipe connected to the cooler (cooling part) are added to add engine cooling water.
  • An object of the present invention is to provide a reforming system and an engine system capable of efficiently exchanging heat between a vaporization unit and a cooling unit by a simple system.
  • a vaporizing unit that vaporizes a liquid fuel to generate a fuel gas and a reforming gas that reforms the fuel gas generated by the vaporizing unit to generate a reformed gas containing hydrogen.
  • the air supply section that supplies air to the reforming section
  • the fuel gas supply section that supplies fuel gas to the reforming section
  • the heater section that raises the temperature of the reforming section
  • the reforming gas flow path through which the reformed gas flows, the cooler section that is arranged in the reforming gas flow path and cools the reforming gas, and the vaporization section and the cooler section are provided so as to be connected to each other.
  • a circulation path in which the gas circulates with the cooler portion and a circulation pump provided in the circulation path for circulating the gas in the circulation path are provided.
  • the refrigerant circulates in the circulation path by the circulation pump.
  • the high-temperature refrigerant and the liquid fuel exchange heat in the vaporization section, so that the liquid fuel is vaporized to generate fuel gas and the temperature of the refrigerant. Decreases.
  • the low-temperature refrigerant and the reforming gas exchange heat in the cooler section to cool the reforming gas and raise the temperature of the refrigerant. Then, the high-temperature refrigerant is supplied to the vaporization unit again.
  • heat exchange in the vaporization section and the cooling section can be realized by a simple system of a circulation path and a circulation pump. Further, since the vaporization section and the cooler section are directly connected via the circulation path, heat exchange between the vaporization section and the cooling section can be efficiently performed.
  • the reforming system may be further provided with a temperature adjusting unit which is arranged in the circulation path and adjusts the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path.
  • a temperature adjusting unit which is arranged in the circulation path and adjusts the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path.
  • the temperature adjusting unit may adjust the temperature of the refrigerant by cooling the refrigerant flowing in the circulation path.
  • the temperature of the refrigerant flowing in the circulation path can be kept constant by the temperature adjusting section.
  • the temperature adjusting unit may adjust the temperature of the refrigerant by heating the refrigerant flowing in the circulation path.
  • the temperature of the refrigerant flowing in the circulation path can be kept constant by the temperature adjusting unit even if the temperature decrease of the refrigerant in the vaporization unit is larger than the temperature increase of the refrigerant in the cooler unit.
  • the engine system comprises an engine, an intake passage through which air supplied to the engine flows, a vaporization unit that vaporizes liquid fuel to generate fuel gas, and a fuel gas generated by the vaporization unit.
  • a reforming section that reforms to generate reformed gas containing hydrogen, an air supply section that supplies air to the reforming section, and a fuel gas supply section that supplies fuel gas to the engine and reforming section.
  • a heater section that raises the temperature of the quality section, a reforming gas flow path through which the reforming gas generated by the reforming section flows toward the engine, and a cooler that is arranged in the reforming gas flow path to cool the reforming gas.
  • a circulation pump that is provided so as to connect the unit, the vaporization unit, and the cooler unit, and is arranged in the circulation path for circulating the gas between the vaporization unit and the cooler unit, and is arranged in the circulation path to circulate the gas in the circulation path.
  • the refrigerant circulates in the circulation path by the circulation pump.
  • the high-temperature refrigerant and the liquid fuel exchange heat in the vaporization section, so that the liquid fuel is vaporized to generate fuel gas and the temperature of the refrigerant. Decreases.
  • the low-temperature refrigerant and the reforming gas exchange heat in the cooler section to cool the reforming gas and raise the temperature of the refrigerant. Then, the high-temperature refrigerant is supplied to the vaporization unit again.
  • heat exchange in the vaporization section and the cooling section can be realized by a simple system of a circulation path and a circulation pump. Further, since the vaporization section and the cooler section are directly connected via the circulation path, heat exchange between the vaporization section and the cooling section can be efficiently performed.
  • heat exchange between the vaporization unit and the cooling unit can be efficiently performed by a simple system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine system including a reforming system according to an embodiment of the present invention.
  • the engine system 1 is mounted on a vehicle.
  • the engine system 1 includes an ammonia engine 2, an intake passage 3, an exhaust passage 4, a plurality of (four in this case) main injectors 5, and a main throttle valve 6.
  • the ammonia engine 2 is an engine that uses ammonia (NH 3 ) as fuel.
  • the ammonia engine 2 is, for example, a 4-cylinder engine and has four combustion chambers 2a. Hydrogen (H 2 ) is supplied to the ammonia engine 2 together with ammonia (described later).
  • the intake passage 3 is connected to the combustion chamber 2a.
  • the intake passage 3 is a passage through which the air supplied to the combustion chamber 2a flows.
  • An air cleaner 7 for removing dust and foreign matter such as dust contained in the air is provided in the intake passage 3.
  • the exhaust passage 4 is connected to the combustion chamber 2a.
  • the exhaust passage 4 is a passage through which the exhaust gas generated from the combustion chamber 2a flows.
  • An exhaust purification catalyst 8 for removing harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and ammonia contained in the exhaust gas is arranged in the exhaust passage 4.
  • the exhaust gas purification catalyst 8 for example, a three-way catalyst, an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst, or the like is used.
  • the main injector 5 is an electromagnetic type fuel injection valve for injecting ammonia gas (NH 3 gas) into the combustion chamber 2a.
  • the main injector 5 is connected to a vaporizer 12 described later via an ammonia gas flow path 9.
  • the main injector 5 is attached to the ammonia engine 2.
  • the main throttle valve 6 is arranged between the air cleaner 7 and the ammonia engine 2 in the intake passage 3.
  • the main throttle valve 6 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the ammonia engine 2.
  • the engine system 1 is provided with an engine cooling system 40 for cooling the ammonia engine 2.
  • the engine cooling system 40 has a cooling circulation flow path 41 connected to the ammonia engine 2, and a water pump 42 and a radiator 43 arranged in the cooling circulation flow path 41.
  • the cooling circulation flow path 41 is a flow path through which engine cooling water flows.
  • engine cooling water for example, antifreeze liquid is used.
  • the water pump 42 circulates engine cooling water in one direction in the cooling circulation flow path 41.
  • the water pump 42 is directly attached to the ammonia engine 2. For example, the driving force of the ammonia engine 2 is transmitted to the water pump 42 via the belt to drive the water pump 42.
  • the radiator 43 radiates and cools the hot engine cooling water from the inside of the ammonia engine 2 by the running wind or the wind of the heat radiating fan (not shown).
  • the engine cooling water cooled by the radiator 43 returns to the inside of the ammonia engine 2.
  • the engine system 1 includes the reforming system 10 of the present embodiment that reforms ammonia gas.
  • the reforming system 10 includes an ammonia tank 11, a vaporizer 12, a reformer 13, an air flow path 14, a reforming throttle valve 15, a reforming injector 16, an electric heater 17, and a reforming gas flow.
  • a road 18 and a reformed gas cooler 19 are provided.
  • Ammonia tank 11 stores ammonia in a liquid state. That is, the ammonia tank 11 stores liquid ammonia, which is a liquid fuel.
  • the vaporizer 12 is a vaporizer unit that vaporizes the liquid ammonia stored in the ammonia tank 11 to generate ammonia gas. The operation of the vaporizer 12 will be described in detail later.
  • the reformer 13 is a reforming unit that reforms ammonia gas to generate a reformed gas containing hydrogen.
  • the reformer 13 has, for example, a carrier 13a exhibiting a honeycomb structure.
  • the carrier 13a is coated with a reforming catalyst 13b that decomposes ammonia gas into hydrogen.
  • the reforming catalyst 13b has a function of burning ammonia gas in addition to a function of decomposing ammonia gas into hydrogen.
  • the reforming catalyst 13b is an ATR (Autothermal Reformer) type ammonia reforming catalyst.
  • a low temperature reaction catalyst may be used as the reforming catalyst 13b.
  • the air passage 14 connects the intake passage 3 and the reformer 13. Specifically, one end of the air flow path 14 is branched and connected to a portion of the intake passage 3 between the air cleaner 7 and the main throttle valve 6. The other end of the air flow path 14 is connected to the reformer 13.
  • the air flow path 14 is a flow path through which the air supplied to the reformer 13 flows.
  • the reforming throttle valve 15 is arranged in the air flow path 14.
  • the reforming throttle valve 15 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the reformer 13.
  • the air flow path 14 and the reforming throttle valve 15 constitute an air supply unit 21 that supplies air to the reformer 13.
  • the reforming injector 16 is connected to the vaporizer 12 via an ammonia gas flow path 9.
  • the ammonia gas flow path 9 is a flow path through which the ammonia gas generated by the vaporizer 12 flows.
  • the reforming injector 16 is an electromagnetic fuel injection valve that injects ammonia gas toward the reformer 13. Specifically, the reforming injector 16 injects ammonia gas between the reforming throttle valve 15 and the reformer 13 in the air flow path 14. Therefore, air and ammonia gas flow through the portion of the air flow path 14 between the reforming throttle valve 15 and the reformer 13.
  • ammonia gas flow path 9 the main injector 5, the reforming injector 16 and the air flow path 14 constitute an ammonia gas supply unit 22 (fuel gas supply unit) that supplies ammonia gas to the ammonia engine 2 and the reformer 13. There is.
  • ammonia gas supply unit 22 fuel gas supply unit
  • a pressure reducing valve 23 is provided in the ammonia gas flow path 9.
  • the pressure reducing valve 23 depressurizes the ammonia gas supplied to the ammonia engine 2 and the reformer 13.
  • the pressure reducing valve 23 maintains the pressure of the ammonia gas supplied to the ammonia engine 2 and the reformer 13 at a predetermined pressure.
  • the electric heater 17 is a heater unit that raises the temperature of the reformer 13 through the ammonia gas by heating the ammonia gas supplied to the reformer 13.
  • the electric heater 17 has a heating element 24 arranged in the air flow path 14 and a power supply 25 for energizing the heating element 24.
  • the heating element 24 has, for example, a honeycomb structure. The heat of the ammonia gas heated by the electric heater 17 is transferred to the reformer 13, so that the temperature of the reformer 13 rises.
  • the reformed gas flow path 18 connects the reformer 13 and the intake passage 3. Specifically, one end of the reforming gas flow path 18 is connected to the reformer 13. The other end of the reformed gas flow path 18 is branched and connected to a portion of the intake passage 3 between the main throttle valve 6 and the ammonia engine 2.
  • the reformed gas flow path 18 is a flow path through which the reformed gas generated by the reformer 13 flows toward the ammonia engine 2.
  • the reformed gas cooler 19 is arranged in the reformed gas flow path 18.
  • the reformed gas cooler 19 is a cooler unit that cools the reformed gas supplied to the ammonia engine 2.
  • the reforming system 10 includes a circulation path 27, a circulation pump 28, and a temperature control cooler 29.
  • the circulation pump 28 and the temperature adjusting cooler 29 are arranged in the circulation path 27.
  • the circulation path 27 is provided so as to connect the vaporizer 12 and the reformed gas cooler 19, and is a path through which the refrigerant circulates between the vaporizer 12 and the reformed gas cooler 19.
  • the refrigerant for example, an antifreeze liquid is used as in the case of engine cooling water.
  • the circulation pump 28 circulates the refrigerant in one direction in the circulation path 27.
  • the circulation direction of the refrigerant may be any direction.
  • the circulation pump 28 is always in operation, for example.
  • the temperature adjusting cooler 29 is a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path 27.
  • the temperature adjusting cooler 29 adjusts the temperature of the refrigerant by cooling the refrigerant flowing through the circulation path 27.
  • a radiator different from the radiator 43 of the engine cooling system 40 is used as the temperature adjusting cooler 29, for example.
  • the temperature adjusting cooler 29 may have a heat radiating fan together with the radiator.
  • the radiator radiates and cools the refrigerant by the running wind or the wind of the heat radiating fan.
  • the temperature adjusting cooler 29 is not particularly limited to that, and a Peltier element or the like may be used.
  • the refrigerant circulates in the circulation path 27 in one direction. Then, ammonia gas is generated by the vaporizer 12, and the reformed gas is cooled by the reformed gas cooler 19.
  • the high-temperature refrigerant flows through the circulation path 27 and is introduced into the vaporizer 12, and the high-temperature refrigerant and liquid ammonia exchange heat in the vaporizer 12.
  • the liquid ammonia is vaporized to generate ammonia gas, and the temperature of the refrigerant is lowered.
  • the cooled refrigerant is further cooled by the temperature adjusting cooler 29.
  • the low-temperature refrigerant cooled by the temperature adjusting cooler 29 flows through the circulation path 27 and is introduced into the reformed gas cooler 19, and the low-temperature refrigerant and the high-temperature reformed gas exchange heat in the reformed gas cooler 19. ..
  • the reformed gas in the high temperature state is cooled and the temperature of the refrigerant rises.
  • the heated high-temperature refrigerant flows through the circulation path 27 and is introduced into the vaporizer 12.
  • the engine system 1 includes a temperature sensor 31, an ignition switch 32 (IG switch), a starter motor 33, and a controller 34.
  • the temperature sensor 31 is a sensor that detects the temperature of the reformer 13.
  • the temperature sensor 31 detects, for example, the temperature at the upstream end of the reforming catalyst 13b of the reformer 13.
  • the ignition switch 32 is a manually operated switch for instructing the driver of the vehicle to start and stop the ammonia engine 2.
  • the starter motor 33 is a motor for starting the ammonia engine 2.
  • the controller 34 is composed of a CPU, RAM, ROM, an input / output interface, and the like.
  • the controller 34 includes a main injector 5, a main throttle valve 6, a reforming throttle valve 15, a reforming injector 16, an electric heater 17, a water pump 42, and a water pump 42, based on the operation signal of the ignition switch 32 and the detected value of the temperature sensor 31. It controls the circulation pump 28 and the starter motor 33.
  • FIG. 2 is a flowchart showing details of the control processing procedure executed by the controller 34. This process is executed when the ammonia engine 2 is started. Before the execution of this process, the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 15, and the reforming injector 16 are in a closed state.
  • the controller 34 first determines whether or not the ignition switch 32 has been turned ON based on the operation signal of the ignition switch 32 (procedure S101). When the controller 34 determines that the ignition switch 32 has been turned on, the controller 34 controls the power supply 25 so as to energize the heating element 24 of the electric heater 17 (procedure S102). As a result, the heating element 24 generates heat.
  • the controller 34 controls to open the reforming injector 16 (procedure S103).
  • ammonia gas is injected from the reforming injector 16 and the ammonia gas is supplied to the reformer 13.
  • the controller 34 controls to open the reforming throttle valve 15 (procedure S104). As a result, air is supplied to the reformer 13.
  • the controller 34 controls the starter motor 33 so as to crank the ammonia engine 2 (procedure S105). As a result, the ammonia engine 2 is started.
  • the controller 34 controls to open the main throttle valve 6 and also controls to open the main injector 5 (procedure S106).
  • air is supplied to the ammonia engine 2, ammonia gas is injected from the main injector 5, and ammonia gas is supplied to the ammonia engine 2.
  • the controller 34 determines whether or not the temperature of the reformer 13 is equal to or higher than the specified temperature based on the detected value of the temperature sensor 31 (procedure S107).
  • the specified temperature is a temperature at which ammonia gas can be burned, and is, for example, about 200 ° C.
  • the controller 34 controls the power supply 25 so as to stop the energization of the heating element 24 (procedure S108).
  • step S105 may be performed after step S107.
  • the ammonia engine 2 is started by the starter motor 33. Then, the ammonia engine 2 is driven to operate the water pump 42. Then, when the main throttle valve 6 and the main injector 5 are opened, air is supplied to the combustion chamber 2a of the ammonia engine 2, and ammonia gas is injected from the main injector 5 to the combustion chamber 2a of the ammonia engine 2. Ammonia gas is supplied. As a result, the ammonia gas is burned in the combustion chamber 2a.
  • the reforming catalyst 13b of the reformer 13 starts reforming the ammonia gas and contains hydrogen. High temperature reformed gas is generated. Specifically, as shown in the following formula, a reforming reaction occurs in which ammonia is decomposed into hydrogen and nitrogen by the heat of combustion of ammonia, and a reforming gas containing hydrogen and nitrogen is generated.
  • a reforming reaction occurs in which ammonia is decomposed into hydrogen and nitrogen by the heat of combustion of ammonia, and a reforming gas containing hydrogen and nitrogen is generated.
  • the reformed gas is cooled by the reformed gas cooler 19, and the cooled reformed gas is supplied to the combustion chamber 2a of the ammonia engine 2.
  • the ammonia gas burns together with the hydrogen in the reformed gas in the combustion chamber 2a.
  • the engine system 1 is in steady operation after the warming up of the reformer 13 is completed.
  • the refrigerant circulates in the circulation path 27 by the circulation pump 28.
  • the high-temperature refrigerant and the liquid ammonia are heat-exchanged in the vaporizer 12, so that the liquid ammonia is vaporized to generate ammonia gas and the refrigerant.
  • the temperature drops.
  • a low-temperature refrigerant is supplied to the reformed gas cooler 19, the low-temperature refrigerant and the reformed gas exchange heat in the reformed gas cooler 19, so that the reformed gas is cooled and the temperature of the refrigerant rises. To rise.
  • the high-temperature refrigerant is supplied to the vaporizer 12 again.
  • heat exchange between the vaporizer 12 and the reformed gas cooler 19 can be realized by a simple system of the circulation path 27 and the circulation pump 28. As a result, it is not necessary to significantly modify the engine cooling system 40, so that the cost can be reduced. Further, since the vaporizer 12 and the reformed gas cooler 19 are directly connected to each other via the circulation path 27, heat exchange between the vaporizer 12 and the reformed gas cooler 19 can be efficiently performed. This makes it possible to reduce fuel consumption.
  • the temperature increase of the refrigerant in the reformed gas cooler 19 is different. Even if it is larger than the temperature drop of the refrigerant in the vaporizer 12, the temperature of the refrigerant flowing in the circulation path 27 can be kept constant by the temperature adjusting cooler 29.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an engine system including a reforming system according to another embodiment of the present invention.
  • the reforming system 10A of the present embodiment includes a temperature adjusting heater 39 instead of the temperature adjusting cooler 29 of the above embodiment.
  • the temperature adjusting heater 39 is a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path 27.
  • the temperature adjusting heater 39 adjusts the temperature of the refrigerant by heating the refrigerant flowing through the circulation path 27.
  • the temperature adjusting heater 39 is connected to a portion of the cooling circulation flow path 41 of the engine cooling system 40 between the ammonia engine 2 and the radiator 43.
  • the temperature adjusting heater 39 heats the refrigerant by exchanging heat between the hot engine cooling water from the inside of the ammonia engine 2 and the refrigerant flowing through the circulation path 27.
  • the temperature adjusting heater 39 is not particularly limited to that, and an electric heater or the like may be used.
  • the high-temperature refrigerant flows through the circulation path 27 and is introduced into the vaporizer 12, and the high-temperature refrigerant and liquid ammonia exchange heat in the vaporizer 12. As a result, the liquid ammonia is vaporized to generate ammonia gas, and the temperature of the refrigerant is lowered. The lowered refrigerant is heated by the temperature adjusting heater 39.
  • the low-temperature refrigerant warmed by the temperature adjusting heater 39 flows through the circulation path 27 and is introduced into the reforming gas cooler 19, and the low-temperature refrigerant and the high-temperature reforming gas exchange heat in the reforming gas cooler 19. ..
  • the reformed gas in the high temperature state is cooled and the temperature of the refrigerant rises.
  • the heated high-temperature refrigerant flows through the circulation path 27 and is introduced into the vaporizer 12.
  • the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path 27 is set by the temperature adjusting heater 39. Can be constant.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the temperature adjusting cooler 29 or the temperature adjusting heater 39 for adjusting the temperature of the refrigerant flowing through the circulation path 27 is provided, but the embodiment is not particularly limited.
  • the embodiment is not particularly limited. For example, by balancing the operation of lowering the temperature of the refrigerant by the vaporizer 12 and the operation of raising the temperature of the refrigerant by the reforming gas cooler 19, the temperature decrease of the refrigerant in the vaporizer 12 and the temperature increase of the refrigerant in the reforming gas cooler 19 are balanced. If they are almost equal, it is not necessary to provide a temperature control unit.
  • the electric heater 17 heats the ammonia gas supplied to the reformer 13 to raise the temperature of the reformer 13 through the ammonia gas, but the temperature is particularly limited to that form. Absent.
  • the electric heater 17 may directly raise the temperature of the reformer 13 by directly heating the reformer 13. Further, a combustion type heater that burns and heats ammonia may be used.
  • the vaporizer 12 may be heated by an electric heater or the like.
  • an electric heater or the like is operated to heat the vaporizer 12.
  • the temperature of the reformer 13 is detected by the temperature sensor 31, but the present invention is not particularly limited to that mode, and the reformer 13 is based on the flow rate of ammonia gas, the flow rate of air, the time, room temperature, and the like. You may estimate the temperature of.
  • the air flow path 14 through which the air supplied to the reformer 13 flows is branched and connected to the intake passage 3, but the present invention is not particularly limited to that form, and the intake air connected to the ammonia engine 2 is connected. Air may be supplied to the air passage 14 from a route different from that of the passage 3. In this case, it is possible to prevent the influence of the pulsation of the intake passage 3.
  • main injectors 5 for injecting ammonia gas into each combustion chamber 2a of the ammonia engine 2 are attached to the ammonia engine 2, but the number of main injectors 5 is one. May be good.
  • the main injector 5 may be arranged so as to inject ammonia gas between the main throttle valve 6 and the ammonia engine 2 in the intake passage 3.
  • the ammonia gas supply unit 22 has a reforming injector 16 that injects ammonia gas toward the reformer 13, but the embodiment is not particularly limited, and for example, the reforming injector 16 Instead of, a flow rate adjusting valve may be used.
  • the other end of the ammonia gas flow path 9 is connected to the air flow path 14, and a flow rate adjusting valve is provided in the ammonia gas flow path 9. By using the flow rate adjusting valve, ammonia gas can be continuously supplied to the reformer 13.
  • the other end of the reformed gas flow path 18 is connected to the intake passage 3, but the embodiment is not particularly limited, and for example, the ammonia engine 2 is connected to the other end of the reformed gas flow path 18.
  • an injector may be provided to inject the reformed gas toward the intake passage 3.
  • ammonia is used as the fuel supplied to the ammonia engine 2 and the reformer 13, but the fuel used is not particularly limited to ammonia, for example, alcohol-based substances such as ethanol and the like. It may be.
  • the reforming system of the above embodiment is provided in the engine system, the present invention is not particularly limited to the engine system, and can be applied to, for example, a turbine system or a fuel cell system.

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Abstract

改質システム（１０）は、液体アンモニアを気化させてアンモニアガスを生成する気化器（１２）と、気化器（１２）により生成されたアンモニアガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質器（１３）と、改質器（１３）に空気を供給する空気供給部（２１）と、改質器（１３）を昇温させる電気ヒータ（１７）と、改質器（１３）により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路（１８）と、改質ガス流路（１８）に配設され、改質ガスを冷却する改質ガスクーラ（１９）と、気化器（１２）と改質ガスクーラ（１９）とを接続するように設けられ、気化器（１２）と改質ガスクーラ（１９）との間で冷媒が循環する循環経路（２７）と、循環経路（２７）に配設され、循環経路（２７）において冷媒を循環させる循環ポンプ（２８）とを備える。

Description

改質システム及びエンジンシステム
　本発明は、改質システム及びエンジンシステムに関する。
　例えば特許文献１に記載されているように、エンジンに適用された改質システムが従来から知られている。特許文献１に記載の改質システムは、タンクに貯留された液体のアンモニアを気化する蒸発器と、この蒸発器により得られた気体のアンモニアを触媒により分解して水素を生成する分解器と、この分解器に気体のアンモニアを供給するアンモニア供給管と、分解器に空気を供給する空気供給管と、分解器で生成された水素を含む気体が流出する流出管と、この流出管に接続され、分解器から流出した高温の気体を冷却する冷却器とを備えている。
特再公表２０１２－０９０７３９号公報
　しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、例えばエンジンを冷却するエンジン冷却水が循環するエンジン冷却系に、蒸発器（気化部）に接続された配管と冷却器（冷却部）に接続された配管とを追加し、エンジン冷却水を用いて蒸発器及び冷却器での熱交換を行う場合には、エンジン冷却系のウォーターポンプの大型化及びエンジン冷却系の大改造が必要となる。
　本発明の目的は、気化部及び冷却部での熱交換を簡単なシステムにより且つ効率良く行うことができる改質システム及びエンジンシステムを提供することである。
　本発明の一態様に係る改質システムは、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成する気化部と、気化部により生成された燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、改質部に空気を供給する空気供給部と、改質部に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、改質部を昇温させるヒータ部と、改質部により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路と、改質ガス流路に配設され、改質ガスを冷却するクーラ部と、気化部とクーラ部とを接続するように設けられ、気化部とクーラ部との間で冷媒が循環する循環経路と、循環経路に配設され、循環経路において冷媒を循環させる循環ポンプとを備える。
　このような改質システムにおいては、循環ポンプによって冷媒が循環経路を循環する。このとき、気化部に高温の冷媒が供給されると、気化部において高温の冷媒と液体燃料とが熱交換されることで、液体燃料が気化されて燃料ガスが生成されると共に、冷媒の温度が低下する。そして、クーラ部に低温の冷媒が供給されると、クーラ部において低温の冷媒と改質ガスとが熱交換されることで、改質ガスが冷却されると共に、冷媒の温度が上昇する。そして、高温の冷媒が再び気化部に供給される。このように循環経路及び循環ポンプという簡単なシステムにより、気化部及び冷却部での熱交換を実現することができる。また、気化部とクーラ部とが循環経路を介して直接接続されているので、気化部及び冷却部での熱交換を効率良く行うことができる。
　改質システムは、循環経路に配設され、循環経路を流れる冷媒の温度を調整する温度調整部を更に備えてもよい。このような構成では、気化部における冷媒の温度低下分とクーラ部における冷媒の温度上昇分とが異なっていても、温度調整部によって循環経路を流れる冷媒の温度を一定にすることができる。
　温度調整部は、循環経路を流れる冷媒を冷却することで、冷媒の温度を調整してもよい。このような構成では、クーラ部における冷媒の温度上昇分が気化部における冷媒の温度低下分よりも大きくても、温度調整部によって循環経路を流れる冷媒の温度を一定にすることができる。
　温度調整部は、循環経路を流れる冷媒を加熱することで、冷媒の温度を調整してもよい。このような構成では、気化部における冷媒の温度低下分がクーラ部における冷媒の温度上昇分よりも大きくても、温度調整部によって循環経路を流れる冷媒の温度を一定にすることができる。
　本発明の一態様に係るエンジンシステムは、エンジンと、エンジンに供給される空気が流れる吸気通路と、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成する気化部と、気化部により生成された燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、改質部に空気を供給する空気供給部と、エンジン及び改質部に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、改質部を昇温させるヒータ部と、改質部により生成された改質ガスがエンジンに向けて流れる改質ガス流路と、改質ガス流路に配設され、改質ガスを冷却するクーラ部と、気化部とクーラ部とを接続するように設けられ、気化部とクーラ部との間で冷媒が循環する循環経路と、循環経路に配設され、循環経路において冷媒を循環させる循環ポンプとを備える。
　このようなエンジンシステムにおいては、循環ポンプによって冷媒が循環経路を循環する。このとき、気化部に高温の冷媒が供給されると、気化部において高温の冷媒と液体燃料とが熱交換されることで、液体燃料が気化されて燃料ガスが生成されると共に、冷媒の温度が低下する。そして、クーラ部に低温の冷媒が供給されると、クーラ部において低温の冷媒と改質ガスとが熱交換されることで、改質ガスが冷却されると共に、冷媒の温度が上昇する。そして、高温の冷媒が再び気化部に供給される。このように循環経路及び循環ポンプという簡単なシステムにより、気化部及び冷却部での熱交換を実現することができる。また、気化部とクーラ部とが循環経路を介して直接接続されているので、気化部及び冷却部での熱交換を効率良く行うことができる。
　本発明によれば、気化部及び冷却部での熱交換を簡単なシステムにより且つ効率良く行うことができる。
本発明の一実施形態に係る改質システムを備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。 図１に示されたコントローラにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る改質システムを備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る改質システムを備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。図１において、エンジンシステム１は、車両に搭載されている。エンジンシステム１は、アンモニアエンジン２と、吸気通路３と、排気通路４と、複数（ここでは４つ）のメインインジェクタ５と、メインスロットルバルブ６とを備えている。
　アンモニアエンジン２は、アンモニア（ＮＨ３）を燃料として使用するエンジンである。アンモニアエンジン２は、例えば４気筒エンジンであり、４つの燃焼室２ａを有している。アンモニアエンジン２には、アンモニアと共に水素（Ｈ２）が供給される（後述）。
　吸気通路３は、燃焼室２ａに接続されている。吸気通路３は、燃焼室２ａに供給される空気が流れる通路である。吸気通路３には、空気に含まれる塵及び埃等の異物を除去するエアクリーナ７が配設されている。
　排気通路４は、燃焼室２ａに接続されている。排気通路４は、燃焼室２ａから発生した排気ガスが流れる通路である。排気通路４には、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）及びアンモニア等の有害物質を除去する排気浄化触媒８が配設されている。排気浄化触媒８としては、例えば三元触媒やＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒等が用いられる。
　メインインジェクタ５は、燃焼室２ａにアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を噴射する電磁式の燃料噴射弁である。メインインジェクタ５は、後述する気化器１２とアンモニアガス流路９を介して接続されている。メインインジェクタ５は、アンモニアエンジン２に取り付けられている。
　メインスロットルバルブ６は、吸気通路３におけるエアクリーナ７とアンモニアエンジン２との間に配設されている。メインスロットルバルブ６は、アンモニアエンジン２に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。
　また、エンジンシステム１は、アンモニアエンジン２を冷却するエンジン冷却系４０を備えている。エンジン冷却系４０は、アンモニアエンジン２と接続された冷却循環流路４１と、この冷却循環流路４１に配設されたウォーターポンプ４２及びラジエータ４３とを有している。
　冷却循環流路４１は、エンジン冷却水が流れる流路である。エンジン冷却水としては、例えば不凍液が用いられる。ウォーターポンプ４２は、冷却循環流路４１においてエンジン冷却水を一方向に循環させる。ウォーターポンプ４２は、アンモニアエンジン２に直付けされている。例えば、アンモニアエンジン２の駆動力がベルトを介してウォーターポンプ４２に伝達されることで、ウォーターポンプ４２が駆動される。
　ラジエータ４３は、アンモニアエンジン２内からの熱いエンジン冷却水を走行風または放熱ファン（図示せず）の風により放熱して冷却する。ラジエータ４３により冷やされたエンジン冷却水は、アンモニアエンジン２内に戻る。
　また、エンジンシステム１は、アンモニアガスの改質を行う本実施形態の改質システム１０を具備している。改質システム１０は、アンモニアタンク１１と、気化器１２と、改質器１３と、空気流路１４と、改質スロットルバルブ１５と、改質インジェクタ１６と、電気ヒータ１７と、改質ガス流路１８と、改質ガスクーラ１９とを備えている。
　アンモニアタンク１１は、アンモニアを液体状態で貯蔵する。つまり、アンモニアタンク１１は、液体燃料である液体アンモニアを貯蔵する。気化器１２は、アンモニアタンク１１に貯蔵された液体アンモニアを気化させてアンモニアガスを生成する気化部である。気化器１２の動作については、後で詳述する。
　改質器１３は、アンモニアガスを改質して、水素を含有した改質ガスを生成する改質部である。改質器１３は、例えばハニカム構造を呈する担体１３ａを有している。担体１３ａには、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒１３ｂが塗布されている。改質触媒１３ｂは、アンモニアガスを水素に分解する機能に加え、アンモニアガスを燃焼させる機能も有している。改質触媒１３ｂは、ＡＴＲ（Autothermal Reformer）式アンモニア改質触媒である。なお、改質触媒１３ｂとして低温反応触媒を採用してもよい。
　空気流路１４は、吸気通路３と改質器１３とを接続している。具体的には、空気流路１４の一端は、吸気通路３におけるエアクリーナ７とメインスロットルバルブ６との間の部分に分岐接続されている。空気流路１４の他端は、改質器１３に接続されている。空気流路１４は、改質器１３に供給される空気が流れる流路である。
　改質スロットルバルブ１５は、空気流路１４に配設されている。改質スロットルバルブ１５は、改質器１３に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。空気流路１４及び改質スロットルバルブ１５は、改質器１３に空気を供給する空気供給部２１を構成している。
　改質インジェクタ１６は、気化器１２とアンモニアガス流路９を介して接続されている。アンモニアガス流路９は、気化器１２により生成されたアンモニアガスが流れる流路である。改質インジェクタ１６は、改質器１３に向けてアンモニアガスを噴射する電磁式の燃料噴射弁である。具体的は、改質インジェクタ１６は、空気流路１４における改質スロットルバルブ１５と改質器１３との間にアンモニアガスを噴射する。従って、空気流路１４における改質スロットルバルブ１５と改質器１３との間の部分には、空気及びアンモニアガスが流れることとなる。
　アンモニアガス流路９、メインインジェクタ５、改質インジェクタ１６及び空気流路１４は、アンモニアエンジン２及び改質器１３にアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給部２２（燃料ガス供給部）を構成している。
　アンモニアガス流路９には、減圧弁２３が配設されている。減圧弁２３は、アンモニアエンジン２及び改質器１３に供給されるアンモニアガスを減圧する。減圧弁２３は、アンモニアエンジン２及び改質器１３に供給されるアンモニアガスの圧力を所定圧に保持する。
　電気ヒータ１７は、改質器１３に供給されるアンモニアガスを加熱することにより、改質器１３をアンモニアガスを通して昇温させるヒータ部である。電気ヒータ１７は、空気流路１４に配設された発熱体２４と、この発熱体２４を通電する電源２５とを有している。発熱体２４は、例えばハニカム構造を呈している。電気ヒータ１７により加熱されたアンモニアガスの熱が改質器１３に伝達されることで、改質器１３が昇温する。
　改質ガス流路１８は、改質器１３と吸気通路３とを接続している。具体的には、改質ガス流路１８の一端は、改質器１３に接続されている。改質ガス流路１８の他端は、吸気通路３におけるメインスロットルバルブ６とアンモニアエンジン２との間の部分に分岐接続されている。改質ガス流路１８は、改質器１３により生成された改質ガスがアンモニアエンジン２に向けて流れる流路である。
　改質ガスクーラ１９は、改質ガス流路１８に配設されている。改質ガスクーラ１９は、アンモニアエンジン２に供給される改質ガスを冷却するクーラ部である。改質ガスクーラ１９を備えることにより、メインスロットルバルブ６等の吸気系部品が熱により損傷することが防止されると共に、改質ガスの体積膨張が抑制されるため、空気がアンモニアエンジン２の燃焼室２ａに十分に吸入されやすくなる。
　また、改質システム１０は、循環経路２７と、循環ポンプ２８と、温度調整用クーラ２９とを備えている。循環ポンプ２８及び温度調整用クーラ２９は、循環経路２７に配設されている。
　循環経路２７は、気化器１２と改質ガスクーラ１９とを接続するように設けられ、気化器１２と改質ガスクーラ１９との間で冷媒が循環する経路である。冷媒としては、例えばエンジン冷却水と同様に不凍液が用いられる。循環ポンプ２８は、循環経路２７において冷媒を一方向に循環させる。冷媒の循環方向としては、何れの方向でもよい。循環ポンプ２８は、例えば常時作動している。
　温度調整用クーラ２９は、循環経路２７を流れる冷媒の温度を調整する温度調整部である。温度調整用クーラ２９は、循環経路２７を流れる冷媒を冷却することで、冷媒の温度を調整する。温度調整用クーラ２９としては、例えばエンジン冷却系４０のラジエータ４３とは別のラジエータが用いられる。このとき、温度調整用クーラ２９は、ラジエータと共に放熱ファンを有してもよい。ラジエータは、走行風または放熱ファンの風により冷媒を放熱して冷却する。なお、温度調整用クーラ２９としては、特にそれには限られず、ペルチェ素子等を用いてもよい。
　循環ポンプ２８の作動中は、冷媒が循環経路２７を一方向に循環する。すると、気化器１２によりアンモニアガスが生成されると共に、改質ガスクーラ１９により改質ガスが冷却される。
　具体的には、高温の冷媒が循環経路２７を流れて気化器１２に導入され、気化器１２において高温の冷媒と液体アンモニアとが熱交換される。その結果、液体アンモニアが気化されてアンモニアガスが生成されると共に、冷媒の温度が低下する。降温された冷媒は、温度調整用クーラ２９により更に冷却される。
　そして、温度調整用クーラ２９により冷やされた低温の冷媒が循環経路２７を流れて改質ガスクーラ１９に導入され、改質ガスクーラ１９において低温の冷媒と高温状態の改質ガスとが熱交換される。その結果、高温状態の改質ガスが冷却されると共に、冷媒の温度が上昇する。そして、昇温された高温の冷媒が循環経路２７を流れて気化器１２に導入される。
　また、エンジンシステム１は、温度センサ３１と、イグニッションスイッチ３２（ＩＧスイッチ）と、スタータモータ３３と、コントローラ３４とを備えている。
　温度センサ３１は、改質器１３の温度を検出するセンサである。温度センサ３１は、例えば改質器１３の改質触媒１３ｂの上流側端部の温度を検出する。イグニッションスイッチ３２は、車両の運転者がアンモニアエンジン２の始動及び停止を指示するための手動操作スイッチである。スタータモータ３３は、アンモニアエンジン２を始動させるモータである。
　コントローラ３４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ３４は、イグニッションスイッチ３２の操作信号と温度センサ３１の検出値とに基づいて、メインインジェクタ５、メインスロットルバルブ６、改質スロットルバルブ１５、改質インジェクタ１６、電気ヒータ１７、ウォーターポンプ４２、循環ポンプ２８及びスタータモータ３３を制御する。
　図２は、コントローラ３４により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、アンモニアエンジン２の始動時に実行される。本処理の実行前には、メインインジェクタ５、メインスロットルバルブ６、改質スロットルバルブ１５及び改質インジェクタ１６は、閉じた状態となっている。
　図２において、コントローラ３４は、まずイグニッションスイッチ３２の操作信号に基づいて、イグニッションスイッチ３２がＯＮ操作されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。コントローラ３４は、イグニッションスイッチ３２がＯＮ操作されたと判断したときは、電気ヒータ１７の発熱体２４を通電するように電源２５を制御する（手順Ｓ１０２）。これにより、発熱体２４が発熱するようになる。
　そして、コントローラ３４は、改質インジェクタ１６を開くように制御する（手順Ｓ１０３）。これにより、改質インジェクタ１６からアンモニアガスが噴射し、改質器１３にアンモニアガスが供給される。このとき、発熱体２４によりアンモニアガスが加熱されるため、アンモニアガスの熱によって改質器１３が昇温する。続いて、コントローラ３４は、改質スロットルバルブ１５を開くように制御する（手順Ｓ１０４）。これにより、改質器１３に空気が供給される。
　そして、コントローラ３４は、アンモニアエンジン２をクランキングさせるようにスタータモータ３３を制御する（手順Ｓ１０５）。これにより、アンモニアエンジン２が始動する。
　続いて、コントローラ３４は、メインスロットルバルブ６を開くように制御すると共に、メインインジェクタ５を開くように制御する（手順Ｓ１０６）。これにより、アンモニアエンジン２に空気が供給されると共に、メインインジェクタ５からアンモニアガスが噴射し、アンモニアエンジン２にアンモニアガスが供給される。
　続いて、コントローラ３４は、温度センサ３１の検出値に基づいて、改質器１３の温度が規定温度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。規定温度は、アンモニアガスの燃焼が可能となる温度であり、例えば２００℃程度である。コントローラ３４は、改質器１３の温度が規定温度以上であると判断したときは、発熱体２４の通電を停止させるように電源２５を制御する（手順Ｓ１０８）。
　なお、コントローラ３４により実行される制御処理手順としては、特に上記のフローには限られない。例えば、手順Ｓ１０５は、手順Ｓ１０７の後に実行されてもよい。
　以上のようなエンジンシステム１において、循環ポンプ２８により冷媒が循環経路２７を循環している状態で、イグニッションスイッチ３２がＯＮ操作されると、電気ヒータ１７の発熱体２４が通電され、発熱体２４が発熱する。
　そして、改質インジェクタ１６が開弁することで、改質インジェクタ１６からアンモニアガスが噴射し、気化器１２により生成されたアンモニアガスが改質器１３に供給される。このとき、発熱体２４の熱によってアンモニアガスが加熱され、暖められたアンモニアガスの熱が改質器１３に伝達されるため、改質器１３が昇温する。そして、改質スロットルバルブ１５が開弁することで、改質器１３に空気が供給される。
　そして、スタータモータ３３によりアンモニアエンジン２が始動する。すると、アンモニアエンジン２が駆動されることで、ウォーターポンプ４２が作動する。そして、メインスロットルバルブ６及びメインインジェクタ５が開弁することで、アンモニアエンジン２の燃焼室２ａに空気が供給されると共に、メインインジェクタ５からアンモニアガスが噴射し、アンモニアエンジン２の燃焼室２ａにアンモニアガスが供給される。これにより、燃焼室２ａにおいてアンモニアガスが燃焼する。
　改質器１３の温度が規定温度に達すると、発熱体２４の通電が停止するが、改質器１３の改質触媒１３ｂによってアンモニアガスが着火して燃焼し、その燃焼熱によって改質器１３が更に昇温する。具体的には、下記式のように、一部のアンモニアと空気中の酸素とが化学反応（酸化反応）することで、アンモニアの燃焼反応が起こり、燃焼熱が発生する。
　　　　ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ＋Ｑ
　そして、改質器１３の温度が改質可能な温度（例えば３００℃～４００℃程度）に達すると、改質器１３の改質触媒１３ｂによってアンモニアガスの改質が開始され、水素を含有した高温の改質ガスが生成される。具体的には、下記式のように、アンモニアの燃焼熱によってアンモニアが水素と窒素とに分解される改質反応が起こり、水素及び窒素を含む改質ガスが生成される。
　　　　ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２－Ｑ
　このとき、改質ガスクーラ１９により改質ガスが冷却され、冷やされた改質ガスがアンモニアエンジン２の燃焼室２ａに供給される。これにより、燃焼室２ａにおいてアンモニアガスが改質ガス中の水素と共に燃焼するようになる。以上により、エンジンシステム１は、改質器１３の暖気が完了した後の定常動作となる。
　以上のように本実施形態にあっては、循環ポンプ２８によって冷媒が循環経路２７を循環する。このとき、気化器１２に高温の冷媒が供給されると、気化器１２において高温の冷媒と液体アンモニアとが熱交換されることで、液体アンモニアが気化されてアンモニアガスが生成されると共に、冷媒の温度が低下する。そして、改質ガスクーラ１９に低温の冷媒が供給されると、改質ガスクーラ１９において低温の冷媒と改質ガスとが熱交換されることで、改質ガスが冷却されると共に、冷媒の温度が上昇する。そして、高温の冷媒が再び気化器１２に供給される。このように循環経路２７及び循環ポンプ２８という簡単なシステムにより、気化器１２及び改質ガスクーラ１９での熱交換を実現することができる。これにより、エンジン冷却系４０の大幅な改造が不要となるため、低コスト化を図ることが可能となる。また、気化器１２と改質ガスクーラ１９とが循環経路２７を介して直接接続されているので、気化器１２及び改質ガスクーラ１９での熱交換を効率良く行うことができる。これにより、燃費の低減を図ることが可能となる。
　また、本実施形態では、気化器１２における冷媒の温度低下分と改質ガスクーラ１９における冷媒の温度上昇分とが異なっていても、より具体的には改質ガスクーラ１９における冷媒の温度上昇分が気化器１２における冷媒の温度低下分よりも大きくても、温度調整用クーラ２９によって循環経路２７を流れる冷媒の温度を一定にすることができる。
　図３は、本発明の他の実施形態に係る改質システムを備えたエンジンシステムを示す概略構成図である。図３において、本実施形態の改質システム１０Ａは、上記の実施形態における温度調整用クーラ２９に代えて、温度調整用ヒータ３９を備えている。温度調整用ヒータ３９は、循環経路２７を流れる冷媒の温度を調整する温度調整部である。温度調整用ヒータ３９は、循環経路２７を流れる冷媒を加熱することで、冷媒の温度を調整する。
　温度調整用ヒータ３９は、エンジン冷却系４０の冷却循環流路４１におけるアンモニアエンジン２とラジエータ４３との間の部分と接続されている。温度調整用ヒータ３９は、アンモニアエンジン２内からの熱いエンジン冷却水と循環経路２７を流れる冷媒とを熱交換することにより、冷媒を加熱する。なお、温度調整用ヒータ３９としては、特にそれには限られず、電気ヒータ等を用いてもよい。
　高温の冷媒が循環経路２７を流れて気化器１２に導入され、気化器１２において高温の冷媒と液体アンモニアとが熱交換される。その結果、液体アンモニアが気化されてアンモニアガスが生成されると共に、冷媒の温度が低下する。降温された冷媒は、温度調整用ヒータ３９により加熱される。
　そして、温度調整用ヒータ３９により暖められた低温の冷媒が循環経路２７を流れて改質ガスクーラ１９に導入され、改質ガスクーラ１９において低温の冷媒と高温状態の改質ガスとが熱交換される。その結果、高温状態の改質ガスが冷却されると共に、冷媒の温度が上昇する。そして、昇温された高温の冷媒が循環経路２７を流れて気化器１２に導入される。
　このような本実施形態においては、気化器１２における冷媒の温度低下分が改質ガスクーラ１９における冷媒の温度上昇分よりも大きくても、温度調整用ヒータ３９によって循環経路２７を流れる冷媒の温度を一定にすることができる。
　なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、循環経路２７を流れる冷媒の温度を調整する温度調整用クーラ２９または温度調整用ヒータ３９が備えられているが、特にその形態には限られない。例えば、気化器１２による冷媒の降温動作と改質ガスクーラ１９による冷媒の昇温動作とがバランスすることで、気化器１２における冷媒の温度低下分と改質ガスクーラ１９における冷媒の温度上昇分とがほぼ等しいような場合には、特に温度調整部を備えなくてもよい。
　また、上記実施形態では、電気ヒータ１７は、改質器１３に供給されるアンモニアガスを加熱することにより、改質器１３をアンモニアガスを通して昇温させているが、特にその形態には限られない。電気ヒータ１７は、改質器１３を直接加熱することにより、改質器１３を直接昇温させてもよい。また、アンモニアを燃やして加熱する燃焼式のヒータを使用してもよい。
　また、アンモニアエンジン２の始動時に、電気ヒータ等により気化器１２を加熱してもよい。この場合、イグニッションスイッチ３２がＯＮ操作されたときに、電気ヒータ等を作動させて気化器１２を加熱する。このように気化器１２を加熱することにより、液体アンモニアを気化させる熱を十分に気化器１２に供給することができる。
　また、上記実施形態では、温度センサ３１により改質器１３の温度が検出されているが、特にその形態には限られず、アンモニアガスの流量、空気の流量、時間及び室温等から改質器１３の温度を推定してもよい。
　また、上記実施形態では、改質器１３に供給される空気が流れる空気流路１４が吸気通路３に分岐接続されているが、特にその形態には限られず、アンモニアエンジン２と接続された吸気通路３とは異なる経路から空気流路１４に空気が供給されてもよい。この場合には、吸気通路３の脈動の影響を受けることを防止できる。
　また、上記実施形態では、アンモニアエンジン２の各燃焼室２ａにアンモニアガスを噴射する複数のメインインジェクタ５がアンモニアエンジン２に取り付けられているが、メインインジェクタ５の数としては、１つであってもよい。この場合には、メインインジェクタ５は、吸気通路３におけるメインスロットルバルブ６とアンモニアエンジン２との間にアンモニアガスを噴射するように配置されていてもよい。
　また、上記実施形態では、アンモニアガス供給部２２は、改質器１３に向けてアンモニアガスを噴射する改質インジェクタ１６を有しているが、特にその形態には限られず、例えば改質インジェクタ１６に代えて、流量調整弁を用いてもよい。この場合には、アンモニアガス流路９の他端を空気流路１４に接続すると共に、アンモニアガス流路９に流量調整弁を配設する。流量調整弁を用いることにより、アンモニアガスを改質器１３に連続供給することができる。
　また、上記実施形態では、改質ガス流路１８の他端が吸気通路３に接続されているが、特にその形態には限られず、例えば改質ガス流路１８の他端に、アンモニアエンジン２または吸気通路３に向けて改質ガスを噴射するインジェクタを設けてもよい。
　また、上記実施形態では、アンモニアエンジン２及び改質器１３に供給される燃料としてアンモニアを使用しているが、使用する燃料としては、特にアンモニアには限られず、例えばエタノール等のアルコール系物質等であってもよい。
　また、上記実施形態の改質システムは、エンジンシステムに具備されているが、本発明は、特にエンジンシステムには限られず、例えばタービンシステムまたは燃料電池システム等にも適用可能である。
　１　　エンジンシステム
　２　　アンモニアエンジン（エンジン）
　３　　吸気通路
　１０，１０Ａ　　改質システム
　１２　　気化器（気化部）
　１３　　改質器（改質部）
　１７　　電気ヒータ（ヒータ部）
　１８　　改質ガス流路
　１９　　改質ガスクーラ（クーラ部）
　２１　　空気供給部
　２２　　アンモニアガス供給部（燃料ガス供給部）
　２７　　循環経路
　２８　　循環ポンプ
　２９　　温度調整用クーラ（温度調整部）
　３９　　温度調整用ヒータ（温度調整部）

Claims (5)

  1. 　液体燃料を気化させて燃料ガスを生成する気化部と、
    　前記気化部により生成された前記燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、
    　前記改質部に空気を供給する空気供給部と、
    　前記改質部に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
    　前記改質部を昇温させるヒータ部と、
    　前記改質部により生成された前記改質ガスが流れる改質ガス流路と、
    　前記改質ガス流路に配設され、前記改質ガスを冷却するクーラ部と、
    　前記気化部と前記クーラ部とを接続するように設けられ、前記気化部と前記クーラ部との間で冷媒が循環する循環経路と、
    　前記循環経路に配設され、前記循環経路において前記冷媒を循環させる循環ポンプとを備える改質システム。
  2. 　前記循環経路に配設され、前記循環経路を流れる前記冷媒の温度を調整する温度調整部を更に備える請求項１記載の改質システム。
  3. 　前記温度調整部は、前記循環経路を流れる前記冷媒を冷却することで、前記冷媒の温度を調整する請求項２記載の改質システム。
  4. 　前記温度調整部は、前記循環経路を流れる前記冷媒を加熱することで、前記冷媒の温度を調整する請求項２記載の改質システム。
  5. 　エンジンと、
    　前記エンジンに供給される空気が流れる吸気通路と、
    　液体燃料を気化させて燃料ガスを生成する気化部と、
    　前記気化部により生成された前記燃料ガスを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、
    　前記改質部に空気を供給する空気供給部と、
    　前記エンジン及び前記改質部に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部と、
    　前記改質部を昇温させるヒータ部と、
    　前記改質部により生成された前記改質ガスが前記エンジンに向けて流れる改質ガス流路と、
    　前記改質ガス流路に配設され、前記改質ガスを冷却するクーラ部と、
    　前記気化部と前記クーラ部とを接続するように設けられ、前記気化部と前記クーラ部との間で冷媒が循環する循環経路と、
    　前記循環経路に配設され、前記循環経路において前記冷媒を循環させる循環ポンプとを備えるエンジンシステム。
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