WO2020246302A1 - アンモニア燃焼システム - Google Patents

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WO2020246302A1
WO2020246302A1 PCT/JP2020/020639 JP2020020639W WO2020246302A1 WO 2020246302 A1 WO2020246302 A1 WO 2020246302A1 JP 2020020639 W JP2020020639 W JP 2020020639W WO 2020246302 A1 WO2020246302 A1 WO 2020246302A1
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WO
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ammonia
reforming
pipe
reformer
exhaust
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PCT/JP2020/020639
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Inventor
針生聡
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
    • F02B51/02—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
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    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to an ammonia combustion system.
  • Patent Document 1 describes an engine system.
  • the engine system described in Patent Document 1 includes an engine, an intake pipe connected to an intake port of the engine, an exhaust pipe connected to an exhaust port of the engine, and a three-way catalyst attached to the exhaust pipe. It is equipped with a fuel reforming system.
  • the fuel reforming system is connected to a fuel reformer that reacts air with a hydrocarbon fuel by a reforming catalyst to generate a reforming gas containing hydrogen, and an air-fuel mixing section of the fuel reformer.
  • the reformed gas produced by the fuel reformer is mixed with the intake air. Then, the air-fuel mixture of the intake air and the reformed gas is introduced into the combustion chamber of the engine, and the reformed gas burns in the combustion chamber.
  • ammonia may be used as fuel.
  • a part of ammonia is burned in the reformer, and the remaining ammonia is decomposed by the combustion heat to generate a reformed gas containing hydrogen.
  • the reforming gas may contain water.
  • Moisture contained in the reforming gas is vaporized as water vapor due to high temperature during engine operation, but after the engine is stopped, the water vapor is cooled and condensed. If the condensed water stays inside the pipe through which the reforming gas and the exhaust gas flow, the pipe is blocked by the condensed water, or the pipe is corroded by the ammonia water containing an alkaline component.
  • An object of the present invention is to provide an ammonia combustion system capable of preventing condensed water from staying inside a pipe.
  • the ammonia combustion system includes a combustion device in which ammonia is burned to generate exhaust gas, an intake pipe through which air supplied to the combustion device flows, and ammonia injection that injects ammonia toward the combustion device.
  • a valve an exhaust pipe through which the exhaust gas generated in the combustion device flows, a reformer having a reformer that reforms ammonia to generate a reformed gas containing hydrogen, and air supplied to the reformer Ammonia supply valve for supplying ammonia to the reforming part, and a reforming gas pipe for the reforming gas generated by the reforming part to flow toward the combustion device.
  • Has a catalyst for burning ammonia and the combustion device has an intake part connected to an intake pipe and introduced with air, and an exhaust part connected to an exhaust pipe and from which exhaust gas is derived.
  • the quality device is located above the intake section, and the reforming gas pipe connects the reforming device and the intake section and is arranged so as to descend from the reforming device side toward the intake section.
  • the exhaust pipe has an outlet for discharging the exhaust gas, and is arranged so as to descend from the exhaust portion side toward the exhaust port side.
  • ammonia combustion system when ammonia and air are supplied to the reforming section of the reformer, ammonia is burned by the catalyst of the reforming section to generate a reforming gas containing hydrogen.
  • the reforming gas flows through the reforming gas pipe and is supplied to the combustion apparatus.
  • the combustion device ammonia is burned together with hydrogen in the reforming gas, and exhaust gas is generated.
  • Exhaust gas flows through the exhaust pipe and is discharged.
  • the reforming gas generated by the reforming portion due to the combustion of ammonia in the reforming portion contains water. Therefore, moisture may be present inside the reformed gas pipe and the exhaust pipe.
  • the reformer is located above the intake portion of the combustion device.
  • the reforming gas pipe is arranged so as to descend from the reforming device side toward the intake portion side. Therefore, even if the water existing in the reformed gas pipe is cooled to become condensed water, the condensed water will flow down in the reformed gas pipe toward the intake portion.
  • the exhaust pipe is arranged so as to descend from the exhaust portion side toward the exhaust port side. Therefore, even if the water existing in the exhaust pipe is cooled to become condensed water, the condensed water flows down in the exhaust pipe toward the exhaust port. This prevents condensed water from staying inside the reformed gas pipe and the exhaust pipe.
  • the reformer may be arranged at an angle so that the downstream side of the reformer is lower than the upstream side of the reformer. In such a configuration, even if the water existing inside the reformer is cooled to become condensed water, the condensed water flows down the reformer toward the reforming gas pipe, so that the reforming is performed. Condensed water in the device is likely to flow out to the reformed gas pipe. This prevents the condensed water from staying inside the reformer.
  • the reformer further includes a housing for accommodating the reforming portion, a first connecting portion for connecting the housing and the air pipe, and a second connecting portion for connecting the housing and the reforming gas pipe.
  • the second connecting portion has a shape that tapers from the housing side toward the reformed gas pipe side, and the second connecting portion and the bottom of the reformed gas pipe are linear with respect to the bottom of the housing. It may be lowered to. In such a configuration, even if the water existing at the bottom of the reforming portion is cooled to become condensed water, the condensed water flows down the housing and the second connecting portion and flows out to the reforming gas pipe. Therefore, it is further prevented that the condensed water stays inside the reformer.
  • the combustion device may be an ammonia engine.
  • an ammonia engine that uses ammonia as fuel, when hydrogen is mixed with ammonia, the ammonia burns easily.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the ammonia engine system as the ammonia combustion system which concerns on one Embodiment of this invention. It is an enlarged view of the main part of the ammonia engine system shown in FIG. It is an enlarged view of the main part which shows the modification of the ammonia engine system shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ammonia engine system as an ammonia combustion system according to an embodiment of the present invention.
  • the ammonia engine system 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle.
  • the ammonia engine system 1 includes an ammonia engine 2, an intake pipe 3, an exhaust pipe 4, a main injector 5, and a main throttle valve 6.
  • the ammonia engine 2 is a combustion device that uses ammonia (NH 3 ) as fuel. In the ammonia engine 2, ammonia is burned to generate exhaust gas. Hydrogen (H 2 ) is supplied to the ammonia engine 2 together with ammonia. As a result, ammonia and hydrogen are mixed, so that ammonia is easily burned.
  • NH 3 ammonia
  • H 2 Hydrogen
  • the ammonia engine 2 includes a cylinder block 7, a cylinder head 8 fixed to the upper surface of the cylinder block 7, and a piston 9 arranged inside the cylinder block 7 so as to be able to move up and down.
  • a combustion chamber 10 in which ammonia burns together with hydrogen to generate exhaust gas.
  • the cylinder head 8 is provided with an intake port 11 and an exhaust port 12 that are communicated with the combustion chamber 10.
  • An intake manifold 13 is connected to the intake port 11.
  • the intake manifold 13 constitutes an intake portion into which air is introduced.
  • An exhaust manifold 14 is connected to the exhaust port 12.
  • the exhaust manifold 14 constitutes an exhaust portion from which the exhaust gas is led out.
  • the intake pipe 3 is connected to the intake manifold 13.
  • the intake pipe 3 is a pipe through which air supplied to the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2 flows.
  • the intake pipe 3 is provided with an air cleaner 15 for removing dust and foreign matter such as dust contained in the air.
  • the exhaust pipe 4 is connected to the exhaust manifold 14.
  • the exhaust pipe 4 is a pipe through which the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2 flows.
  • the exhaust pipe 4 is provided with a post-treatment catalyst 16 for removing harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and ammonia contained in the exhaust gas.
  • a post-treatment catalyst 16 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 ammonia injection valve for injecting ammonia gas (NH 3 gas) toward the ammonia engine 2.
  • the main injector 5 is connected to the vaporizer 19 described later via an ammonia gas pipe 17.
  • the main injector 5 is arranged so as to inject ammonia gas into the intake pipe 3.
  • the main throttle valve 6 is arranged between the air cleaner 15 in the intake pipe 3 and the ammonia engine 2.
  • 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.
  • ammonia engine system 1 is modified with an ammonia tank 18, a vaporizer 19, a reformer 20, an air pipe 21, a reforming throttle valve 22, a reforming injector 23, and a reforming gas pipe 24. It is equipped with a quality gas cooler 25.
  • Ammonia tank 18 stores ammonia in a liquid state. That is, the ammonia tank 18 stores liquid ammonia.
  • the vaporizer 19 vaporizes the liquid ammonia stored in the ammonia tank 18 to generate ammonia gas.
  • the reformer 20 has an electric heater 26 and a reformer 27.
  • the electric heater 26 is arranged on the upstream side of the reformer 27.
  • the electric heater 26 raises the temperature of the reformer 27 by heating the ammonia gas supplied to the reformer 27.
  • the electric heater 26 has, for example, a heating element having a cylindrical honeycomb structure and a power source for energizing the heating element. The heat of the ammonia gas heated by the electric heater 26 is transferred to the reformer 27, so that the temperature of the reformer 27 rises.
  • the reformer 27 is a reforming unit that reforms ammonia gas to generate a reformed gas containing hydrogen.
  • the reformer 27 has a reforming catalyst 27a that decomposes ammonia gas into hydrogen.
  • the reforming catalyst 27a is supported on a carrier having a cylindrical honeycomb structure, for example.
  • the reforming catalyst 27a has a function of burning ammonia gas in addition to a function of decomposing ammonia gas into hydrogen.
  • As the reforming catalyst 27a for example, ruthenium, palladium, rhodium, platinum or the like is used.
  • the reformer 20 is an upstream connecting portion that connects the cylindrical housing 28 accommodating the electric heater 26 and the reformer 27, and the housing 28 and the air pipe 21. It has a 29 (first connecting portion) and a downstream connecting portion 30 (second connecting portion) that connects the housing 28 and the reformed gas pipe 24.
  • the housing 28, the upstream connecting portion 29, and the downstream connecting portion 30 are made of a metal (for example, stainless steel) having corrosion resistance to ammonia gas and reformed gas.
  • the electric heater 26 and the reformer 27 are fixed to the inner wall surface of the housing 28.
  • the upstream side connecting portion 29 has a conical shape that tapers from the base end side (housing 28 side) toward the tip end side (air pipe 21 side). That is, the upstream side connecting portion 29 has a tapered cross section.
  • the downstream side connecting portion 30 has a conical shape that tapers from the base end side (housing 28 side) toward the tip end side (reformed gas pipe 24 side). That is, the downstream connecting portion 30 has a tapered cross section.
  • the air pipe 21 connects the intake pipe 3 and the reformer 20. Specifically, one end of the air pipe 21 is branched and connected to a portion of the intake pipe 3 between the air cleaner 15 and the main throttle valve 6. The other end of the air pipe 21 is connected to the upstream connecting portion 29 of the reformer 20.
  • the air pipe 21 is a pipe through which the air supplied to the reformer 27 flows.
  • the reformed throttle valve 22 is arranged in the air pipe 21.
  • the reforming throttle valve 22 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the reformer 27.
  • the reforming injector 23 is connected to the vaporizer 19 via an ammonia gas pipe 17.
  • the ammonia gas pipe 17 is a pipe through which the ammonia gas generated by the vaporizer 19 flows.
  • the reforming injector 23 is an electromagnetic fuel injection valve that injects ammonia gas toward the reformer 27. Specifically, the reforming injector 23 injects ammonia gas between the reforming throttle valve 22 and the reforming device 20 in the air pipe 21.
  • the reforming injector 23 constitutes an ammonia supply valve that supplies ammonia gas to the reformer 27.
  • the reformed gas pipe 24 connects the reformer 20 and the intake manifold 13 of the ammonia engine 2 (see FIG. 2). Specifically, one end of the reforming gas pipe 24 is connected to the downstream connecting portion 30 of the reforming device 20. The other end of the reforming gas pipe 24 is branched and connected to the intake manifold 13.
  • the reformed gas pipe 24 is a pipe through which the reformed gas generated by the reformer 27 flows toward the ammonia engine 2.
  • the reformed gas cooler 25 is arranged in the reformed gas pipe 24.
  • the reforming gas cooler 25 cools the reforming gas supplied to the ammonia engine 2.
  • the intake system parts such as the main throttle valve 6 are prevented from being damaged by heat, and the volume expansion of the reformed gas is suppressed, so that the air is in the combustion chamber of the ammonia engine 2. It becomes easy to be sufficiently inhaled to 10.
  • the ammonia engine system 1 includes an ignition switch 31 (IG switch), a starter motor 32, and a controller 33.
  • the ignition switch 31 is a manually operated switch for instructing the driver of the vehicle to start and stop the ammonia engine 2.
  • the starter motor 32 is a motor for starting the ammonia engine 2.
  • the controller 33 is composed of a CPU, RAM, ROM, an input / output interface, and the like.
  • the controller 33 executes a predetermined process based on the operation signal of the ignition switch 31 and controls the main injector 5, the main throttle valve 6, the reforming throttle valve 22, the reforming injector 23, the electric heater 26, and the starter motor 32. ..
  • the details of the control processing procedure executed by the controller 33 will be omitted.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the ammonia engine system 1 shown in FIG.
  • the reformer 20 is located above the ammonia engine 2.
  • the lower part corresponds to the direction of gravity (the G direction in FIG. 2).
  • the upper part corresponds to the direction opposite to the direction of gravity.
  • the reformer 20 is located above the intake manifold 13 of the ammonia engine 2. Further, the reformer 20 is arranged so as to be inclined so that the downstream side (reformer 27 side) of the reformer 20 is lower than the upstream side (electric heater 26 side) of the reformer 20.
  • the reforming gas pipe 24 is arranged so as to descend from the reforming device 20 side toward the intake manifold 13 side. Specifically, the reforming gas pipe 24 is arranged so as to be lowered as a whole from the reforming device 20 to the intake manifold 13, for example. At this time, the reforming gas pipe 24 may extend in the vertical direction or may be inclined with respect to the vertical direction as long as it is lowered from the reforming device 20 to the intake manifold 13. Further, the reformed gas pipe 24 may be lowered straight or may be bent and lowered.
  • the exhaust pipe 4 has an exhaust port 4a from which exhaust gas is discharged.
  • the exhaust pipe 4 is arranged so as to descend from the exhaust manifold 14 side of the ammonia engine 2 toward the exhaust port 4a side.
  • the exhaust pipe 4 is arranged so as to be lowered as a whole from the exhaust manifold 14 to the exhaust port 4a, for example.
  • the exhaust pipe 4 may extend in the vertical direction or may be inclined with respect to the vertical direction as long as it is lowered from the exhaust manifold 14 to the discharge port 4a. Further, the exhaust pipe 4 may be lowered straight or may be bent and lowered.
  • the electric heater 26 is energized to generate heat.
  • the reforming injector 23 opens, ammonia gas is injected from the reforming injector 23, and ammonia gas is supplied to the reformer 27.
  • the ammonia gas is heated by the heat of the electric heater 26, and the heat of the warmed ammonia gas is transferred to the reformer 27, so that the reformer 27 raises the temperature.
  • the reforming throttle valve 22 is opened, air is supplied to the reformer 27.
  • the ammonia engine 2 is started by the starter motor 32. Then, when the main injector 5 and the main throttle valve 6 are opened, ammonia gas is injected from the main injector 5, ammonia gas is supplied to the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2, and the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2 is supplied. Is supplied with air. As a result, the ammonia gas begins to burn in the combustion chamber 10.
  • the reforming catalyst 27a of the reformer 27 starts reforming the ammonia gas, and the reformer contains hydrogen. Quality gas is produced. 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.
  • the reformed gas flows through the reformed gas pipe 24 and is supplied to the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2.
  • the ammonia gas burns together with the hydrogen in the reforming gas in the combustion chamber 10.
  • the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 flows through the exhaust pipe 4 and is discharged to the outside from the discharge port 4a.
  • the reforming gas produced by the reformer 27 contains water due to the combustion of ammonia gas in the reformer 27. Therefore, moisture may be present inside the reformed gas pipe 24 and the exhaust pipe 4. Moisture contained in the reforming gas is vaporized as water vapor due to high temperature during operation of the ammonia engine 2, but after the ammonia engine 2 is stopped, the water vapor is cooled and condensed. If condensed water stays inside the reformed gas pipe 24 and the exhaust pipe 4, the reformed gas pipe 24 and the exhaust pipe 4 may be blocked by the condensed water, or the reformed gas pipe may be blocked by ammonia water containing an alkaline component.
  • the reformer 20 is located above the intake manifold 13 of the ammonia engine 2. Further, the reforming gas pipe 24 is arranged so as to descend from the reforming device 20 side toward the intake manifold 13 side. Therefore, even if the water existing in the reformed gas pipe 24 is cooled to become condensed water, the condensed water flows down in the reformed gas pipe 24 toward the intake manifold 13. Further, the exhaust pipe 4 is arranged so as to descend from the exhaust manifold 14 side toward the exhaust port 4a side. Therefore, even if the water existing in the exhaust pipe 4 is cooled to become condensed water, the condensed water flows down in the exhaust pipe 4 toward the discharge port 4a. This prevents condensed water from staying inside the reformed gas pipe 24 and the exhaust pipe 4.
  • the ammonia engine system 1 can be simplified, downsized, and reduced in cost.
  • the reformer 20 is arranged so as to be inclined so that the downstream side of the reformer 20 is lower than the upstream side of the reformer 20. Therefore, even if the water existing inside the reformer 20 is cooled to become condensed water, the condensed water will flow down into the reformer 20 toward the reformer gas pipe 24, so that the reformer The condensed water in 20 is likely to flow out to the reformed gas pipe 24. This prevents the condensed water from staying inside the reformer 20.
  • the reformer 20 since the reformer 20 is located above the ammonia engine 2, the reformer 20 can be easily mounted and the space efficiency of the ammonia engine system 1 is improved.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a modified example of the ammonia engine system 1 shown in FIG.
  • the reformer 20 replaces the upstream side connecting portion 29 and the downstream side connecting portion 30 in the above embodiment with the upstream side connecting portion 29A (first connecting portion). It also has a downstream connecting portion 30A (second connecting portion).
  • the reformer 20 is located above the intake manifold 13 of the ammonia engine 2 and the downstream side of the reformer 20 is lower than the upstream side of the reformer 20 as in the above embodiment. It is arranged so as to be inclined.
  • the upstream side connecting portion 29A has a shape that tapers from the base end side (housing 28 side) toward the tip end side (air pipe 21 side).
  • the upstream side connecting portion 29A has a tapered cross section.
  • the top 29a of the upstream connecting portion 29A and the top 21a of the air pipe 21 rise in a straight line with respect to the top 28a of the housing 28.
  • the upstream side connecting portion 29 may be used as in the above embodiment.
  • the downstream side connecting portion 30A has a shape that tapers from the base end side (housing 28 side) toward the tip end side (reformed gas pipe 24 side).
  • the downstream connecting portion 30A has a tapered cross section. That is, the downstream side connecting portion 30A and the upstream side connecting portion 29A are composed of common parts.
  • the bottom portion 30b of the downstream connecting portion 30A and the bottom portion 24b of the reforming gas pipe 24 are lowered in a straight line with respect to the bottom portion 28b of the housing 28.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the reformer 20 is arranged so as to be inclined so that the downstream side of the reformer 20 is lower than the upstream side of the reformer 20, but the embodiment is not particularly limited.
  • the reformer 20 may be arranged so that, for example, the electric heater 26 and the reformer 27 are arranged at the same height position in the horizontal direction (direction perpendicular to the direction of gravity).
  • the reforming gas pipe 24 is arranged so as to be lowered as a whole from the reforming device 20 to the intake manifold 13, but the form is not particularly limited.
  • the reforming gas pipe 24 may have a non-inclined portion that does not descend from the reforming device 20 side toward the intake manifold 13 side as long as the condensed water does not collect.
  • the exhaust pipe 4 is arranged so as to be lowered as a whole from the exhaust manifold 14 to the exhaust port 4a, but the form is not particularly limited.
  • the exhaust pipe 4 may have a non-inclined portion that does not descend from the exhaust manifold 14 side toward the exhaust port 4a side as long as the condensed water does not collect.
  • the reformer 27 has a reforming catalyst 27a having a function of decomposing ammonia gas into hydrogen and a function of burning ammonia gas, but the reformer 27 is particularly limited to that form. Absent.
  • the reformer 27 may separately have a combustion catalyst that burns ammonia gas and a reforming catalyst that decomposes ammonia gas into hydrogen.
  • the reforming gas pipe 24 directly connects the reforming device 20 and the intake manifold 13 of the ammonia engine 2, but the form is not particularly limited.
  • the reforming gas pipe 24 may connect the reforming device 20 and the intake manifold 13 via the intake pipe 3 by connecting the reforming device 20 and the intake pipe 3.
  • the main injector 5 is arranged so as to inject ammonia gas into the intake pipe 3, but the arrangement position of the main injector 5 is not particularly limited to that.
  • the main injector 5 may be attached to the ammonia engine 2 so as to directly inject ammonia gas into the combustion chamber 10 of the ammonia engine 2.
  • the number of main injectors 5 may be plural depending on the number of cylinders of the ammonia engine 2.
  • ammonia combustion system of the above embodiment is an ammonia engine system 1 in which the combustion device is an ammonia engine, but the present invention is not particularly limited to the ammonia engine system, for example, an ammonia turbine system in which the combustion device is an ammonia turbine. It can also be applied to.
  • Ammonia engine system (ammonia combustion system) 2 Ammonia engine (combustion device) 3 Intake pipe 4 Exhaust pipe 4a Outlet 5 Main injector (ammonia injection valve) 13 Intake manifold (intake section) 14 Exhaust manifold (exhaust part) 20 Reformer 21 Air piping 23 Reform injector (Ammonia supply valve) 24 Reforming gas piping 24b Bottom 27 Reformer (reformer) 27a Reforming catalyst (catalyst) 28 Housing 28b Bottom 29, 29A Upstream connection (first connection) 30, 30A Downstream connection (second connection) 30b bottom

Landscapes

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Abstract

改質器（２７）は、アンモニアガスを燃焼させる改質触媒（２７ａ）を有し、アンモニアエンジン（２）は、吸気管（３）と接続され、空気が導入される吸気マニホールド（１３）と、排気管（４）と接続され、排気ガスが導出される排気マニホールド（１４）とを有し、改質装置（２０）は、吸気マニホールド（１３）よりも上側に位置しており、改質ガス配管（２４）は、改質装置（２０）と吸気マニホールド（１３）とを接続し、改質装置（２０）側から吸気マニホールド（１３）側に向かって下がるように配置されており、排気管（４）は、排気ガスが排出される排出口（４ａ）を有し、排気マニホールド（１４）側から排出口（４ａ）側に向かって下がるように配置されている。

Description

アンモニア燃焼システム
　本発明は、アンモニア燃焼システムに関する。
　例えば特許文献１には、エンジンシステムが記載されている。特許文献１に記載のエンジンシステムは、エンジンと、このエンジンの吸気ポートに連結された吸気管と、エンジンの排気ポートに連結された排気管と、この排気管に装着された三元触媒と、燃料改質システムとを備えている。燃料改質システムは、改質触媒により空気と炭化水素系の燃料とを反応させて水素を含む改質ガスを生成する燃料改質器と、この燃料改質器の空燃混合部に連結された吸気管と、この吸気管を通して導入される空気に対して燃料を噴射するインジェクタと、燃料改質器の改質ガス排出部とエンジンの吸気ポートに連結された吸気管とを連結する連結管とを備えている。燃料改質器により生成された改質ガスは、吸気と混合される。そして、吸気と改質ガスとの混合気がエンジンの燃焼室に導入され、燃焼室において改質ガスが燃焼する。
特開２００７－１１３４２１号公報
　ところで、上記のような改質器付きのエンジンシステムでは、燃料としてアンモニアを使用することがある。この場合には、改質器においてアンモニアの一部が燃焼し、その燃焼熱によって残りのアンモニアが分解されて、水素を含む改質ガスが生成される。このとき、改質ガスは水分を含むことがある。改質ガスに含まれる水分は、エンジンの運転中は高温により水蒸気として気化されているが、エンジンの停止後は水蒸気が冷やされて凝縮してしまう。改質ガス及び排気ガスが流れる配管の内部に凝縮水が滞留していると、凝縮水により配管が閉塞されたり、アルカリ分を含んだアンモニア水により配管が腐食してしまう。
　本発明の目的は、配管の内部に凝縮水が滞留することを防止できるアンモニア燃焼システムを提供することである。
　本発明の一態様に係るアンモニア燃焼システムは、アンモニアが燃焼して排気ガスが発生する燃焼装置と、燃焼装置に供給される空気が流れる吸気管と、燃焼装置に向けてアンモニアを噴射するアンモニア噴射弁と、燃焼装置で発生した排気ガスが流れる排気管と、アンモニアを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部を有する改質装置と、改質部に供給される空気が流れる空気配管と、改質部に向けてアンモニアを供給するアンモニア供給用バルブと、改質部により生成された改質ガスが燃焼装置に向けて流れる改質ガス配管とを備え、改質部は、アンモニアを燃焼させる触媒を有し、燃焼装置は、吸気管と接続され、空気が導入される吸気部と、排気管と接続され、排気ガスが導出される排気部とを有し、改質装置は、吸気部よりも上側に位置しており、改質ガス配管は、改質装置と吸気部とを接続し、改質装置側から吸気部側に向かって下がるように配置されており、排気管は、排気ガスが排出される排出口を有し、排気部側から排出口側に向かって下がるように配置されている。
　このようなアンモニア燃焼システムにおいては、改質装置の改質部にアンモニア及び空気が供給されると、改質部の触媒によってアンモニアが燃焼して水素を含有した改質ガスが生成される。改質ガスは、改質ガス配管を流れて燃焼装置に供給される。そして、燃焼装置においてアンモニアが改質ガス中の水素と共に燃焼し、排気ガスが発生する。排気ガスは、排気管を流れて排出される。ここで、改質部においてアンモニアが燃焼することで、改質部により生成される改質ガスには水分が含まれる。このため、改質ガス配管及び排気管の内部に水分が存在することがある。しかし、改質装置は、燃焼装置の吸気部よりも上側に位置している。また、改質ガス配管は、改質装置側から吸気部側に向かって下がるように配置されている。このため、改質ガス配管内に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は改質ガス配管内を吸気部に向かって流れ落ちるようになる。また、排気管は、排気部側から排出口側に向かって下がるように配置されている。このため、排気管内に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は排気管内を排出口に向かって流れ落ちるようになる。これにより、改質ガス配管及び排気管の内部に凝縮水が滞留することが防止される。
　改質装置は、改質装置の上流側よりも改質装置の下流側が下がるように傾斜して配置されていてもよい。このような構成では、改質装置の内部に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は改質装置内を改質ガス配管に向かって流れ落ちるようになるため、改質装置内の凝縮水が改質ガス配管に流出されやすくなる。これにより、改質装置の内部に凝縮水が滞留することが防止される。
　改質装置は、改質部を収容する筐体と、筐体と空気配管とを連結する第１連結部と、筐体と改質ガス配管とを連結する第２連結部とを更に有し、第２連結部は、筐体側から改質ガス配管側に向かって先細りとなるような形状を有し、第２連結部及び改質ガス配管の底部は、筐体の底部に対して一直線状に下がっていてもよい。このような構成では、改質部の底部に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水が筐体及び第２連結部を流れ落ちて改質ガス配管に流出される。従って、改質装置の内部に凝縮水が滞留することが一層防止される。
　燃焼装置がアンモニアエンジンであってもよい。アンモニアを燃料としたアンモニアエンジンでは、アンモニアに水素が混合されると、アンモニアが燃焼しやすくなる。
　本発明によれば、配管の内部に凝縮水が滞留することを防止できる。
本発明の一実施形態に係るアンモニア燃焼システムとしてアンモニアエンジンシステムを示す概略構成図である。 図１に示されたアンモニアエンジンシステムの要部拡大図である。 図２に示されたアンモニアエンジンシステムの変形例を示す要部拡大図である。
　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アンモニア燃焼システムとしてアンモニア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、本実施形態のアンモニアエンジンシステム１は、車両に搭載されている。アンモニアエンジンシステム１は、アンモニアエンジン２と、吸気管３と、排気管４と、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燃焼装置である。アンモニアエンジン２では、アンモニアが燃焼して排気ガスが発生する。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。これにより、アンモニアと水素とが混合されるため、アンモニアが燃焼しやすくなる。
　アンモニアエンジン２は、図２に示されるように、シリンダブロック７と、このシリンダブロック７の上面に固定されたシリンダヘッド８と、シリンダブロック７の内部に往復昇降可能に配置されたピストン９とを有している。シリンダブロック７とシリンダヘッド８とピストン９とで囲まれる空間は、アンモニアが水素と共に燃焼して排気ガスが発生する燃焼室１０を画成している。
　シリンダヘッド８には、燃焼室１０と連通された吸気ポート１１及び排気ポート１２が設けられている。吸気ポート１１には、吸気マニホールド１３が接続されている。吸気マニホールド１３は、空気が導入される吸気部を構成している。排気ポート１２には、排気マニホールド１４が接続されている。排気マニホールド１４は、排気ガスが導出される排気部を構成している。
　吸気管３は、吸気マニホールド１３に接続されている。吸気管３は、アンモニアエンジン２の燃焼室１０に供給される空気が流れる配管である。吸気管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１５が配設されている。
　排気管４は、排気マニホールド１４に接続されている。排気管４は、アンモニアエンジン２の燃焼室１０で発生した排気ガスが流れる配管である。排気管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後処理触媒１６が配設されている。後処理触媒１６としては、例えば三元触媒またはＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒等が用いられる。
　メインインジェクタ５は、アンモニアエンジン２に向けてアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を噴射する電磁式のアンモニア噴射弁である。メインインジェクタ５は、後述する気化器１９とアンモニアガス配管１７を介して接続されている。メインインジェクタ５は、吸気管３内にアンモニアガスを噴射するように配置されている。
　メインスロットルバルブ６は、吸気管３におけるエアクリーナ１５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、アンモニアエンジンシステム１は、アンモニアタンク１８と、気化器１９と、改質装置２０と、空気配管２１と、改質スロットルバルブ２２と、改質インジェクタ２３と、改質ガス配管２４と、改質ガスクーラ２５とを備えている。
　アンモニアタンク１８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１８は、液体アンモニアを貯蔵する。気化器１９は、アンモニアタンク１８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。
　改質装置２０は、電気ヒータ２６と、改質器２７とを有している。電気ヒータ２６は、改質器２７の上流側に配置されている。
　電気ヒータ２６は、改質器２７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２７を昇温させる。電気ヒータ２６は、特に図示はしないが、例えば円筒状のハニカム構造を呈する発熱体と、この発熱体を通電する電源とを有している。電気ヒータ２６により加熱されたアンモニアガスの熱が改質器２７に伝達されることで、改質器２７が昇温する。
　改質器２７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２７は、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒２７ａを有している。改質触媒２７ａは、例えば円筒状のハニカム構造を呈する担体に担持されている。改質触媒２７ａ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２７ａとしては、例えばルテニウム、パラジウム、ロジウムまたは白金等が用いられる。
　また、改質装置２０は、図２に示されるように、電気ヒータ２６及び改質器２７を収容する円筒状の筐体２８と、筐体２８と空気配管２１とを連結する上流側連結部２９（第１連結部）と、筐体２８と改質ガス配管２４とを連結する下流側連結部３０（第２連結部）とを有している。筐体２８、上流側連結部２９及び下流側連結部３０は、アンモニアガス及び改質ガスに対して耐腐食性を有する金属（例えばステンレス鋼等）で形成されている。
　電気ヒータ２６及び改質器２７は、筐体２８の内壁面に固定されている。上流側連結部２９は、基端側（筐体２８側）から先端側（空気配管２１側）に向かって先細りとなるような円錐形状を有している。つまり、上流側連結部２９は、断面両テーパ状を呈している。下流側連結部３０は、基端側（筐体２８側）から先端側（改質ガス配管２４側）に向かって先細りとなるような円錐形状を有している。つまり、下流側連結部３０は、断面両テーパ状を呈している。
　空気配管２１は、吸気管３と改質装置２０とを接続している。具体的には、空気配管２１の一端は、吸気管３におけるエアクリーナ１５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。空気配管２１の他端は、改質装置２０の上流側連結部２９に接続されている。空気配管２１は、改質器２７に供給される空気が流れる配管である。
　改質スロットルバルブ２２は、空気配管２１に配設されている。改質スロットルバルブ２２は、改質器２７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。
　改質インジェクタ２３は、気化器１９とアンモニアガス配管１７を介して接続されている。アンモニアガス配管１７は、気化器１９により生成されたアンモニアガスが流れる配管である。改質インジェクタ２３は、改質器２７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。具体的には、改質インジェクタ２３は、空気配管２１における改質スロットルバルブ２２と改質装置２０との間にアンモニアガスを噴射する。改質インジェクタ２３は、改質器２７に向けてアンモニアガスを供給するアンモニア供給用バルブを構成している。
　改質ガス配管２４は、改質装置２０とアンモニアエンジン２の吸気マニホールド１３とを接続している（図２参照）。具体的には、改質ガス配管２４の一端は、改質装置２０の下流側連結部３０に接続されている。改質ガス配管２４の他端は、吸気マニホールド１３に分岐接続されている。改質ガス配管２４は、改質器２７により生成された改質ガスがアンモニアエンジン２に向けて流れる配管である。
　改質ガスクーラ２５は、改質ガス配管２４に配設されている。改質ガスクーラ２５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。改質ガスクーラ２５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１０に十分に吸気されやすくなる。
　また、アンモニアエンジンシステム１は、イグニッションスイッチ３１（ＩＧスイッチ）と、スタータモータ３２と、コントローラ３３とを備えている。イグニッションスイッチ３１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３２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３３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３３は、イグニッションスイッチ３１の操作信号に基づいて所定の処理を実行し、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２２、改質インジェクタ２３、電気ヒータ２６及びスタータモータ３２を制御する。なお、コントローラ３３により実行される制御処理手順の詳細については省略する。
　図２は、図１に示されたアンモニアエンジンシステム１の要部拡大図である。図２において、改質装置２０は、アンモニアエンジン２の上方に位置している。ここで、下方は、重力方向（図２中のＧ方向）に相当する。上方は、重力方向とは反対の方向に相当する。改質装置２０は、アンモニアエンジン２の吸気マニホールド１３よりも上側に位置している。また、改質装置２０は、改質装置２０の上流側（電気ヒータ２６側）よりも改質装置２０の下流側（改質器２７側）が下がるように傾斜して配置されている。
　改質ガス配管２４は、改質装置２０側から吸気マニホールド１３側に向かって下がるように配置されている。具体的には、改質ガス配管２４は、例えば改質装置２０から吸気マニホールド１３まで全体的に連続して下がるように配置されている。このとき、改質ガス配管２４は、改質装置２０から吸気マニホールド１３まで下がっていれば、鉛直方向に延びていてもよいし、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。また、改質ガス配管２４は、真っ直ぐに下がっていてもよいし、曲がって下がっていてもよい。
　排気管４は、排気ガスが排出される排出口４ａを有している。排気管４は、アンモニアエンジン２の排気マニホールド１４側から排出口４ａ側に向かって下がるように配置されている。具体的には、排気管４は、例えば排気マニホールド１４から排出口４ａまで全体的に連続して下がるように配置されている。このとき、排気管４は、排気マニホールド１４から排出口４ａまで下がっていれば、鉛直方向に延びていてもよいし、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。また、排気管４は、真っ直ぐに下がっていてもよいし、曲がって下がっていてもよい。
　以上のようなアンモニアエンジンシステム１において、イグニッションスイッチ３１がＯＮ操作されると、電気ヒータ２６が通電されて発熱する。そして、改質インジェクタ２３が開弁することで、改質インジェクタ２３からアンモニアガスが噴射し、改質器２７にアンモニアガスが供給される。このとき、電気ヒータ２６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２７に伝達されるため、改質器２７が昇温する。そして、改質スロットルバルブ２２が開弁することで、改質器２７に空気が供給される。
　続いて、スタータモータ３２によりアンモニアエンジン２が始動する。そして、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６が開弁することで、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１０にアンモニアガスが供給されると共に、アンモニアエンジン２の燃焼室１０に空気が供給される。これにより、燃焼室１０においてアンモニアガスが燃焼し始める。
　改質器２７の温度が燃焼可能温度（例えば２００℃程度）に達すると、改質器２７の改質触媒２７ａによってアンモニアガスが燃焼し、その燃焼熱によって改質器２７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＋３Ｎ２→７／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ    ［化１］
　そして、改質器２７の温度が改質可能温度（例えば３００℃～４００℃程度）に達すると、改質器２７の改質触媒２７ａ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    ［化２］
　改質ガスは、改質ガス配管２４を流れてアンモニアエンジン２の燃焼室１０に供給される。これにより、燃焼室１０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。そして、燃焼室１０において発生した排気ガスは、排気管４を流れて排出口４ａから外部に排出される。
　その後、イグニッションスイッチ３１がＯＦＦ操作されると、改質インジェクタ２３及び改質スロットルバルブ２２が閉弁することで、改質器２７へのアンモニアガス及び空気の供給が停止する。そして、メインインジェクタ５及びメインスロットルバルブ６が閉弁することで、アンモニアエンジン２の燃焼室１０へのアンモニアガス及び空気の供給が停止する。これにより、アンモニアエンジン２が停止する。
　ところで、上記の［化１］式から分かるように、改質器２７においてアンモニアガスが燃焼することで、改質器２７により生成される改質ガスには水分が含まれる。このため、改質ガス配管２４及び排気管４の内部に水分が存在することがある。改質ガスに含まれる水分は、アンモニアエンジン２の運転中は高温により水蒸気として気化されているが、アンモニアエンジン２の停止後は水蒸気が冷やされて凝縮してしまう。改質ガス配管２４及び排気管４の内部に凝縮水が滞留していると、凝縮水により改質ガス配管２４及び排気管４が閉塞されたり、アルカリ分を含んだアンモニア水により改質ガス配管２４及び排気管４が腐食してしまう。そこで、改質ガス配管２４及び排気管４の内部に滞留した凝縮水を、ドレーンパン等のような回収装置を用いて回収することが考えられる。しかし、この場合には、アンモニアエンジンシステム１の大型化及びコストアップにつながる。
　そのような不具合に対し、本実施形態においては、改質装置２０は、アンモニアエンジン２の吸気マニホールド１３よりも上側に位置している。また、改質ガス配管２４は、改質装置２０側から吸気マニホールド１３側に向かって下がるように配置されている。このため、改質ガス配管２４内に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は改質ガス配管２４内を吸気マニホールド１３に向かって流れ落ちるようになる。また、排気管４は、排気マニホールド１４側から排出口４ａ側に向かって下がるように配置されている。このため、排気管４内に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は排気管４内を排出口４ａに向かって流れ落ちるようになる。これにより、改質ガス配管２４及び排気管４の内部に凝縮水が滞留することが防止される。
　その結果、凝縮水による改質ガス配管２４及び排気管４の閉塞を防止することができる。また、アルカリ分を含んだアンモニア水による改質ガス配管２４及び排気管４の腐食を防止することができる。さらに、ドレーンパン等のような回収装置を使用しなくて済むため、アンモニアエンジンシステム１の簡素化、小型化及び低コスト化を図ることができる。
　また、本実施形態では、改質装置２０は、改質装置２０の上流側よりも改質装置２０の下流側が下がるように傾斜して配置されている。従って、改質装置２０の内部に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水は改質装置２０内を改質ガス配管２４に向かって流れ落ちるようになるため、改質装置２０内の凝縮水が改質ガス配管２４に流出されやすくなる。これにより、改質装置２０の内部に凝縮水が滞留することが防止される。
　また、本実施形態では、改質装置２０がアンモニアエンジン２の上方に位置しているので、改質装置２０が搭載しやすくなると共に、アンモニアエンジンシステム１のスペース効率が良くなる。
　図３は、図２に示されたアンモニアエンジンシステム１の変形例を示す要部拡大図である。図３において、本変形例のアンモニアエンジンシステム１では、改質装置２０は、上記実施形態における上流側連結部２９及び下流側連結部３０に代えて、上流側連結部２９Ａ（第１連結部）及び下流側連結部３０Ａ（第２連結部）を有している。なお、改質装置２０は、上記の実施形態と同様に、アンモニアエンジン２の吸気マニホールド１３よりも上側に位置していると共に、改質装置２０の上流側よりも改質装置２０の下流側が下がるように傾斜して配置されている。
　上流側連結部２９Ａは、基端側（筐体２８側）から先端側（空気配管２１側）に向かって先細りとなるような形状を有している。上流側連結部２９Ａは、断面片テーパ状を呈している。上流側連結部２９Ａの頂部２９ａ及び空気配管２１の頂部２１ａは、筐体２８の頂部２８ａに対して一直線状に上がっている。なお、このような上流側連結部２９Ａではなく、上記の実施形態と同様に上流側連結部２９を使用してもよい。
　下流側連結部３０Ａは、基端側（筐体２８側）から先端側（改質ガス配管２４側）に向かって先細りとなるような形状を有している。下流側連結部３０Ａは、断面片テーパ状を呈している。つまり、下流側連結部３０Ａと上記の上流側連結部２９Ａとは、共通の部品で構成されている。下流側連結部３０Ａの底部３０ｂ及び改質ガス配管２４の底部２４ｂは、筐体２８の底部２８ｂに対して一直線状に下がっている。
　このような本変形例では、改質器２７の底部に存在する水分が冷やされて凝縮水となっても、その凝縮水が筐体２８及び下流側連結部３０Ａを流れ落ちて改質ガス配管２４に流出される。従って、改質装置２０の内部に凝縮水が滞留することが一層防止される。
　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、改質装置２０は、改質装置２０の上流側よりも改質装置２０の下流側が下がるように傾斜して配置されているが、特にその形態には限られない。改質装置２０は、例えば電気ヒータ２６及び改質器２７が同じ高さ位置で水平方向（重力方向に垂直な方向）に並ぶように配置されていてもよい。
　また、上記実施形態では、改質ガス配管２４は、改質装置２０から吸気マニホールド１３まで全体的に連続して下がるように配置されているが、特にその形態には限られない。改質ガス配管２４は、凝縮水が溜まらないのであれば、改質装置２０側から吸気マニホールド１３側に向かって下がっていない非傾斜部を有していてもよい。
　また、上記実施形態では、排気管４は、排気マニホールド１４から排出口４ａまで全体的に連続して下がるように配置されているが、特にその形態には限られない。排気管４は、凝縮水が溜まらないのであれば、排気マニホールド１４側から排出口４ａ側に向かって下がっていない非傾斜部を有していてもよい。
　また、上記実施形態では、改質器２７は、アンモニアガスを水素に分解する機能とアンモニアガスを燃焼させる機能とを併せ持った改質触媒２７ａを有しているが、特にその形態には限られない。改質器２７は、アンモニアガスを燃焼させる燃焼触媒と、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒とを別々に有していてもよい。
　また、上記実施形態では、改質ガス配管２４は、改質装置２０とアンモニアエンジン２の吸気マニホールド１３とを直接接続しているが、特にその形態には限られない。改質ガス配管２４は、改質装置２０と吸気管３とを接続することで、改質装置２０と吸気マニホールド１３とを吸気管３を介して接続してもよい。
　また、上記実施形態では、メインインジェクタ５は、吸気管３にアンモニアガスを噴射するように配置されているが、メインインジェクタ５の配置位置としては、特にそれには限られない。メインインジェクタ５は、アンモニアエンジン２の燃焼室１０にアンモニアガスを直接噴射するようにアンモニアエンジン２に取り付けられていてもよい。この場合には、メインインジェクタ５の数としては、アンモニアエンジン２の気筒数に応じて複数あってもよい。
　また、上記実施形態のアンモニア燃焼システムは、燃焼装置がアンモニアエンジンであるアンモニアエンジンシステム１であるが、本発明は、特にアンモニアエンジンシステムには限られず、例えば燃焼装置がアンモニアタービンであるアンモニアタービンシステム等にも適用可能である。
　１　　アンモニアエンジンシステム（アンモニア燃焼システム）
２　　アンモニアエンジン（燃焼装置）
３　　吸気管
４　　排気管
４ａ　　排出口
５　　メインインジェクタ（アンモニア噴射弁）
１３　　吸気マニホールド（吸気部）
１４　　排気マニホールド（排気部）
２０　　改質装置
２１　　空気配管
２３　　改質インジェクタ（アンモニア供給用バルブ）
２４　　改質ガス配管
２４ｂ　　底部
２７　　改質器（改質部）
２７ａ　　改質触媒（触媒）
２８　　筐体
２８ｂ　　底部
２９，２９Ａ　　上流側連結部（第１連結部）
３０，３０Ａ　　下流側連結部（第２連結部）
３０ｂ　　底部

Claims (4)

  1. 　アンモニアが燃焼して排気ガスが発生する燃焼装置と、
    　前記燃焼装置に供給される空気が流れる吸気管と、
    　前記燃焼装置に向けて前記アンモニアを噴射するアンモニア噴射弁と、
    　前記燃焼装置で発生した前記排気ガスが流れる排気管と、
    　前記アンモニアを改質して水素を含有した改質ガスを生成する改質部を有する改質装置と、
    　前記改質部に供給される空気が流れる空気配管と、
    　前記改質部に向けて前記アンモニアを供給するアンモニア供給用バルブと、
    　前記改質部により生成された前記改質ガスが前記燃焼装置に向けて流れる改質ガス配管とを備え、
    　前記改質部は、前記アンモニアを燃焼させる触媒を有し、
    　前記燃焼装置は、前記吸気管と接続され、前記空気が導入される吸気部と、前記排気管と接続され、前記排気ガスが導出される排気部とを有し、
    　前記改質装置は、前記吸気部よりも上側に位置しており、
    　前記改質ガス配管は、前記改質装置と前記吸気部とを接続し、前記改質装置側から前記吸気部側に向かって下がるように配置されており、
    　前記排気管は、前記排気ガスが排出される排出口を有し、前記排気部側から前記排出口側に向かって下がるように配置されているアンモニア燃焼システム。
  2. 　前記改質装置は、前記改質装置の上流側よりも前記改質装置の下流側が下がるように傾斜して配置されている請求項１記載のアンモニア燃焼システム。
  3. 　前記改質装置は、前記改質部を収容する筐体と、前記筐体と前記空気配管とを連結する第１連結部と、前記筐体と前記改質ガス配管とを連結する第２連結部とを更に有し、
    　前記第２連結部は、前記筐体側から前記改質ガス配管側に向かって先細りとなるような形状を有し、
    　前記第２連結部及び前記改質ガス配管の底部は、前記筐体の底部に対して一直線状に下がっている請求項２記載のアンモニア燃焼システム。
  4. 　前記燃焼装置がアンモニアエンジンである請求項１～３の何れか一項記載のアンモニア燃焼システム。
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