JPH0633732B2 - 水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシステム - Google Patents
水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシステムInfo
- Publication number
- JPH0633732B2 JPH0633732B2 JP63184535A JP18453588A JPH0633732B2 JP H0633732 B2 JPH0633732 B2 JP H0633732B2 JP 63184535 A JP63184535 A JP 63184535A JP 18453588 A JP18453588 A JP 18453588A JP H0633732 B2 JPH0633732 B2 JP H0633732B2
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- heat
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水素吸蔵合金に蓄えた水素を燃料とする水素エ
ンジンシステムに関するものである。
ンジンシステムに関するものである。
例えば昭和60年５月社団法人自動車技術会発行の「自動
車技術学術講演会前刷集851の 247頁「金属水素化物使
用エンジンシステムの試作」に記載されているような、
水素吸蔵合金を利用した水素エンジンシステムの従来法
を第４図に示す。
車技術学術講演会前刷集851の 247頁「金属水素化物使
用エンジンシステムの試作」に記載されているような、
水素吸蔵合金を利用した水素エンジンシステムの従来法
を第４図に示す。
同図で、水素吸蔵合金容器（以下ＭＨタンクという）５
より発生した水素でエンジン１が作動し、その排ガスが
排ガス熱交換器７で、ＭＨタンク５を一定流量で循環す
る熱媒12と熱交換される。
より発生した水素でエンジン１が作動し、その排ガスが
排ガス熱交換器７で、ＭＨタンク５を一定流量で循環す
る熱媒12と熱交換される。
熱媒12はＭＨタンクで水素吸蔵合金と熱交換し、熱を受
けたタンクは温度と圧力で定まる合金の平衡条件に応じ
て水素を放出する。
けたタンクは温度と圧力で定まる合金の平衡条件に応じ
て水素を放出する。
ＭＨタンクに於ける熱の授受は次のように行われる。
まず、熱媒から水素吸蔵合金への熱流量Ｑwmは、 Ｑwm＝（Ｔｗ−Ｔｍ）／Ｒwm ＝２（Ｔwin −Ｔｗ）γｗＣｗＦｗ (1) （ kcal /h） 但し、Ｔｗ＝（Ｔwin ＋Ｔwout）／２ Ｔｗ ：熱媒のタンク内平均温度 Ｔwin ：熱媒のタンク入口温度 Ｔwout：熱媒のタンク出口温度 Ｔｍ ：水素吸蔵合金のタンク内平均温度 Ｒwm ：熱媒と合金間の熱抵抗 γｗ ：熱媒の比重量 Ｃｗ ：熱媒の比熱 Ｆｗ ：熱媒のタンク内循環流量 で表される。
また、合金温度Ｔｍは次式で与えられる。
Ｔｍ＝∫（Ｑwm−Ｑmt−Ｑｍ）/Ｃｍ・dt (2) Ｑｍ＝α・Ｆｅ (3) 但し、α ：水素の解離熱量 kcal ／Nm３ Ｆｅ：水素発生流量 Ｑmt：容器表面に逃げる熱流量 Ｃｍ：合金の熱容量 タンクを断熱しておればＱmtは小さく抑えることができ
る。したがって、ＭＨ合金が熱平衡に達しているとき
は、(2) 式よりＱwm＝Ｑｍとなり、熱媒より得られた熱
量に見合うだけ水素が発生する。
る。したがって、ＭＨ合金が熱平衡に達しているとき
は、(2) 式よりＱwm＝Ｑｍとなり、熱媒より得られた熱
量に見合うだけ水素が発生する。
従来法では、かかるシステムにおいて、水素の圧力が設
定地に一致するように圧力制御器10の指令で排ガス調節
弁８が作動し、排ガス熱交換器７への入熱量を調節して
いる。即ちＭＨタンク５の入口熱媒温度は成り行きで決
まる。
定地に一致するように圧力制御器10の指令で排ガス調節
弁８が作動し、排ガス熱交換器７への入熱量を調節して
いる。即ちＭＨタンク５の入口熱媒温度は成り行きで決
まる。
例えば、いま水素の圧力が設定地より低下したとすれ
ば、圧力制御器10は排ガス調節弁８を操作し、排ガスを
熱交換器７に流す。その結果循環熱媒12の温度が徐々に
上昇し、タンクの合金を加熱する。これで、ようやく水
素の発生量が増加し、圧力が回復する。
ば、圧力制御器10は排ガス調節弁８を操作し、排ガスを
熱交換器７に流す。その結果循環熱媒12の温度が徐々に
上昇し、タンクの合金を加熱する。これで、ようやく水
素の発生量が増加し、圧力が回復する。
一方、圧力が設定値より上昇した場合の動作は、この逆
である。
である。
以上述べた如く、従来法は排ガス熱交換器を含めた熱媒
循環系の熱容量のために、圧力制御器10から見たプロセ
スの時定数が大きく、この遅れに基づく水素圧力の変動
がどうしても発生する。とくに、エンジン負荷が急変し
た場合には、水素圧力が大きく変動し、安定した運転を
阻害する要因にもなり得る。
循環系の熱容量のために、圧力制御器10から見たプロセ
スの時定数が大きく、この遅れに基づく水素圧力の変動
がどうしても発生する。とくに、エンジン負荷が急変し
た場合には、水素圧力が大きく変動し、安定した運転を
阻害する要因にもなり得る。
本発明は上述の問題を解決した水素吸蔵合金を用いた水
素エンジンシステムを提起するものである。
素エンジンシステムを提起するものである。
本発明は水素吸蔵合金に蓄えた水素を燃料とするエンジ
ンと、該水素吸蔵合金を収納した水素貯蔵容器と、エン
ジン排熱を水素貯蔵容器に供給する熱媒配管系とからな
るエンジンシステムにおいて、熱媒配管の水素貯蔵容器
入側に熱媒温度検出手段を設けて、該容器入口の熱媒温
度を一定に制御し、かつ該容器への熱媒体流入量を弁開
度に応じて連続的に変える熱媒流量調整弁を、熱媒配管
の該容器入側に設け、該容器内の水素圧力を予め定める
設定値に制御する水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシ
ステムである。
ンと、該水素吸蔵合金を収納した水素貯蔵容器と、エン
ジン排熱を水素貯蔵容器に供給する熱媒配管系とからな
るエンジンシステムにおいて、熱媒配管の水素貯蔵容器
入側に熱媒温度検出手段を設けて、該容器入口の熱媒温
度を一定に制御し、かつ該容器への熱媒体流入量を弁開
度に応じて連続的に変える熱媒流量調整弁を、熱媒配管
の該容器入側に設け、該容器内の水素圧力を予め定める
設定値に制御する水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシ
ステムである。
第１図は本発明の説明図である。ＭＨタンク入口の熱媒
温度がほぼ設定値上限になるように温度調節計17で排ガ
ス熱交換器７への入熱量の調節を行う。一方、発生水素
圧力が設定された値になるように、弁開度に応じて連続
的に流量を変えることのできる熱媒流量調節弁15によっ
てタンク内を流れる熱媒流量を調節する。弁16は熱媒の
循環が停止することを防止するためのバイパス弁であ
る。
温度がほぼ設定値上限になるように温度調節計17で排ガ
ス熱交換器７への入熱量の調節を行う。一方、発生水素
圧力が設定された値になるように、弁開度に応じて連続
的に流量を変えることのできる熱媒流量調節弁15によっ
てタンク内を流れる熱媒流量を調節する。弁16は熱媒の
循環が停止することを防止するためのバイパス弁であ
る。
こうすることにより、循環する熱媒温度は熱源の容量が
十分であれば、常に設定値上限に保たれている。つま
り、ＭＨタンクへの熱量の調整はＭＨタンクに流す流量
を連続的に変化させることによって行われる。
十分であれば、常に設定値上限に保たれている。つま
り、ＭＨタンクへの熱量の調整はＭＨタンクに流す流量
を連続的に変化させることによって行われる。
即ち (1)式において、従来法は温水の温度Ｔｗを上下さ
せて熱量の調整を行っていたのに対し、本発明の方法は
温水流量Ｆｗを操作するものである。
せて熱量の調整を行っていたのに対し、本発明の方法は
温水流量Ｆｗを操作するものである。
したがって、水素使用量の急変に対しては応答の速い弁
15の連続的な開閉で対応できることになり、水素の圧力
変動を軽減できる。また、負荷急減時の場合もＭＨタン
クへの熱媒の流入を止めれば、ＭＨタンク内の熱媒配管
内に滞留した熱媒の顕熱は小さいので水素の圧力異常上
昇は極小にとどめることができる。
15の連続的な開閉で対応できることになり、水素の圧力
変動を軽減できる。また、負荷急減時の場合もＭＨタン
クへの熱媒の流入を止めれば、ＭＨタンク内の熱媒配管
内に滞留した熱媒の顕熱は小さいので水素の圧力異常上
昇は極小にとどめることができる。
このように、本発明の方法によれば従来法では起こり得
た負荷急変時の水素圧力変動を小さく抑えることができ
る。
た負荷急変時の水素圧力変動を小さく抑えることができ
る。
また第２図は、エンジンの排ガス顕熱だけではなく、エ
ンジン冷却水へ逃げる熱をも利用できるようにしたシス
テムの例であるが、本発明の方法は全く同様に適用でき
る。
ンジン冷却水へ逃げる熱をも利用できるようにしたシス
テムの例であるが、本発明の方法は全く同様に適用でき
る。
以下、本発明の効果の例について説明する。
第５図は、第４図に示す従来法の運転シミュレーション
の例である。
の例である。
横軸は時間（秒）、縦軸は温度（℃）および水素圧力
(kg／cm2G)の10倍を示す。また、エンジン負荷も同図に
示されており、全負荷とアイドリングを数回繰り返し
た。運転開始直後のアイドリング時にはＭＨタンク内の
水素圧力は徐々に低下し、その後、エンジンが全負荷に
なると圧力設定値８kg／cm2の付近に制御されている。
しかし、1200秒でエンジン負荷が急減した際に、水素消
費量の激減に比べて排ガス熱交換器７への入熱量の低下
の時定数が大きいことから、水素吸蔵合金からの水素発
生が引き続いて起こり、ＭＨタンク内の水素圧力は設定
値を大きく越えてしまっている。
(kg／cm2G)の10倍を示す。また、エンジン負荷も同図に
示されており、全負荷とアイドリングを数回繰り返し
た。運転開始直後のアイドリング時にはＭＨタンク内の
水素圧力は徐々に低下し、その後、エンジンが全負荷に
なると圧力設定値８kg／cm2の付近に制御されている。
しかし、1200秒でエンジン負荷が急減した際に、水素消
費量の激減に比べて排ガス熱交換器７への入熱量の低下
の時定数が大きいことから、水素吸蔵合金からの水素発
生が引き続いて起こり、ＭＨタンク内の水素圧力は設定
値を大きく越えてしまっている。
その後、長時間のアイドリングには熱量が若干不足し、
熱媒温度上昇させることができないために水素圧力が低
下している。3500秒時点で再び全負荷になった後、約６
分後にようやく圧力が設定値に到達するが、排ガス熱交
換器での入熱変動プロセスの時定数が大きいため、熱媒
温度の変動およびこれに起因するＭＨタンク内の水素圧
力の変動は収まらない。
熱媒温度上昇させることができないために水素圧力が低
下している。3500秒時点で再び全負荷になった後、約６
分後にようやく圧力が設定値に到達するが、排ガス熱交
換器での入熱変動プロセスの時定数が大きいため、熱媒
温度の変動およびこれに起因するＭＨタンク内の水素圧
力の変動は収まらない。
一方、第５図と全く同一の設備および運転条件におい
て、本発明による結果を示したものが第３図である。
て、本発明による結果を示したものが第３図である。
運転開始直後から約５分後に全負荷運転に入った後の水
素圧力は、きわめて安定に制御されていることがわか
る。
素圧力は、きわめて安定に制御されていることがわか
る。
長時間のアイドリング中に、熱媒温度が徐々に低下して
いるのは、エンジンからの供給熱量が、やはり不足して
いることによる。しかし、熱量が十分であれば、熱媒の
温度は設定値の85℃にきちんと制御されている。
いるのは、エンジンからの供給熱量が、やはり不足して
いることによる。しかし、熱量が十分であれば、熱媒の
温度は設定値の85℃にきちんと制御されている。
このように本発明の方法によれば、エンジンへの水素供
給を安定にし、システム全体の円滑な運転を可能にする
ものである。
給を安定にし、システム全体の円滑な運転を可能にする
ものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法の説明図、第２図はエンジンの排
ガス顕熱だけではなく、エンジン冷却水へ逃げる熱をも
利用できるようにしたシステムの説明図、第３図は本発
明の方法の運転シミュレーションの図表、第４図は水素
吸蔵合金を利用した水素エンジンシステムの従来法の説
明図、第５図は従来法の運転シミュレーションの図表で
ある。 １：エンジン ２：エンジン冷却水ポンプ ３：ラジエータ、４：温度スイッチ ５：水素吸蔵合金容器 ６：ＭＨタンク循環水ポンプ ７：熱交換器、８：排ガス調節弁 ９：水素減圧弁 10：圧力スイッチ（圧力制御装置） 11：エンジン冷却水配管経路 12：循環熱媒 13：エンジン排ガス管、14：水素配管 15：調節弁、16：弁 17：温度スイッチ（温度制御装置）
ガス顕熱だけではなく、エンジン冷却水へ逃げる熱をも
利用できるようにしたシステムの説明図、第３図は本発
明の方法の運転シミュレーションの図表、第４図は水素
吸蔵合金を利用した水素エンジンシステムの従来法の説
明図、第５図は従来法の運転シミュレーションの図表で
ある。 １：エンジン ２：エンジン冷却水ポンプ ３：ラジエータ、４：温度スイッチ ５：水素吸蔵合金容器 ６：ＭＨタンク循環水ポンプ ７：熱交換器、８：排ガス調節弁 ９：水素減圧弁 10：圧力スイッチ（圧力制御装置） 11：エンジン冷却水配管経路 12：循環熱媒 13：エンジン排ガス管、14：水素配管 15：調節弁、16：弁 17：温度スイッチ（温度制御装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 充蔵 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第三技術研究所内 (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 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 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58−52922（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】水素吸蔵合金に蓄えた水素を燃料とするエ
ンジンと、該水素吸蔵合金を収納した水素貯蔵容器と、
エンジン排熱を水素貯蔵容器に供給する熱媒配管系とか
らなるエンジンシステムにおいて、熱媒配管の水素貯蔵
容器入側に熱媒温度検出手段を設けて、該容器入口の熱
媒温度を一定に制御し、かつ該容器への熱媒体流入量を
弁開度に応じて連続的に変える熱媒流量調整弁を、熱媒
配管の該容器入側に設け、該容器内の水素圧力を予め定
める設定値に制御する水素吸蔵合金を用いた水素エンジ
ンシステム。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184535A JPH0633732B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシステム |
| US07/384,302 US5092281A (en) | 1988-07-26 | 1989-07-24 | Hydrogen engine system |
| DE3924776A DE3924776A1 (de) | 1988-07-26 | 1989-07-26 | Mit einem wasserstoffmotor ausgestattetes antriebssystem und verfahren zu dessen betrieb |
| DE3943581A DE3943581C2 (ja) | 1988-07-26 | 1989-07-26 | |
| US07/626,472 US5088452A (en) | 1988-07-26 | 1990-12-12 | Method for starting a hydrogen engine and a method for stopping a hydrogen engine |
| US07/626,684 US5082048A (en) | 1988-07-26 | 1990-12-12 | Hydrogen engine system with metal hydride container |
| US07/628,840 US5067447A (en) | 1988-07-26 | 1990-12-12 | Method for controlling heat of a metal hydride container |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184535A JPH0633732B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237159A JPH0237159A (ja) | 1990-02-07 |
| JPH0633732B2 true JPH0633732B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=16154899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63184535A Expired - Fee Related JPH0633732B2 (ja) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | 水素吸蔵合金を用いた水素エンジンシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633732B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3229023B2 (ja) * | 1992-07-29 | 2001-11-12 | マツダ株式会社 | 水素エンジンに対する水素ガス供給装置 |
| CN118757259A (zh) * | 2024-09-06 | 2024-10-11 | 潍柴动力股份有限公司 | 动力系统、动力系统控制方法及车辆 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5852922A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空気調和機の散水装置 |
-
1988
- 1988-07-26 JP JP63184535A patent/JPH0633732B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237159A (ja) | 1990-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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