热和氢气生成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热和氢气生成装置，其能够阻止重整用催化剂发生热劣化。热和氢气生成装置具备燃烧器燃烧室(3)、被送入燃烧器燃烧气体的重整用催化剂(4)、和用于对向燃烧器(7)供给的空气进行加热的热交换部(13a)。当重整用催化剂(4)的温度超过了容许催化剂温度(TX)时、或者预测到重整用催化剂(4)的温度将会超过容许催化剂温度(TX)时，将用于向燃烧器(7)引导空气的空气流通路径从将通过热交换部(13a)而被加热了的空气向燃烧器(7)引导的高温空气流通路径(13)切换到将不在热交换部(13a)内流动并且与在热交换部(13a)中被加热了的空气相比温度较低的空气向燃烧器(7)引导的低温空气流通路径(14)。

【技术实现步骤摘要】
热和氢气生成装置
本专利技术涉及一种热和氢气生成装置。
技术介绍
公知一种热和氢生成装置，其具备燃烧器燃烧室、具有用于向燃烧器燃烧室内喷射燃料的燃料喷射口的燃烧器、用于向燃烧器燃烧室内供给空气的空气供给装置、以及重整用催化剂，并且被设为，通过将在燃烧器燃烧室内生成的燃烧器燃烧气体向重整用催化剂送入，从而生成热和氢气(例如参照非专利文献1)。在该热和氢气生成装置中，为了产生部分氧化重整反应，而使空气和燃料在将空气和燃料的O2/C摩尔比维持于0.5的状态下进行反应，由此产生热，并且生成氢气。在先技术文献非专利文献非专利文献1：“ApplicationofaDieselFuelReformerforTier2Bin5Emissions”Delphi,2006DEERConference,August21,2006Detroit,Michigan
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在使用重整用催化剂来进行燃料的部分氧化重整反应的情况下，部分氧化重整反应处于平衡状态时的重整用催化剂的温度、即反应平衡温度会根据空气和燃料的O2/C摩尔比而发生变化，例如，当O2/C摩尔比为0.5时，重整用催化剂的温度、即反应平衡温度成为约830℃。然而，该重整用催化剂的温度是被供给的空气温度为25℃的情况下的值，如果被供给的空气温度升高，则重整用催化剂的温度会随之升高。然而，在上述的热和氢气生成装置中，成为被供给的空气通过从重整用催化剂流出的气体而始终被加热的结构。因此，由于来自重整用催化剂的流出气体的加热作用而使被供给的空气的温度上升时，重整用催化剂的温度会上升。而重整用催化剂的温度升高时，从重整用催化剂流出的气体的温度会升高，被供给的空气的温度会上升，因此，被供给的空气的温度会持续上升。其结果为，会产生重整用催化剂的温度升高、重整用催化剂发生热劣化的问题。用于解决问题的技术手段根据本专利技术，为了解决上述问题，提供了一种热和氢气生成装置，其具备燃烧器燃烧室、被配置在燃烧器燃烧室内以实施燃烧器燃烧的燃烧器、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的燃料的供给量进行控制的燃料供给装置、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气的温度以及供给量进行控制的空气供给装置、用于使燃料点燃的点燃装置、被送入燃烧器燃烧气体的重整用催化剂以及电子控制单元，空气供给装置具备用于通过燃烧器燃烧气体而对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气进行加热的热交换部，热和氢气生成装置通过进行燃烧器燃烧而生成热和氢气，在热和氢气生成装置中，预先设定有能够避免重整用催化剂的热劣化的容许催化剂温度，电子控制单元对空气供给装置进行控制，在进行燃烧器燃烧时，当重整用催化剂的温度超过了容许催化剂温度时、或者预测到重整用催化剂的温度将会超过容许催化剂温度时，为了将重整用催化剂的温度维持于容许催化剂温度以下，从而使从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气的温度降低。专利技术效果当重整用催化剂的温度超过了容许催化剂温度时、或者当预测到重整用催化剂的温度将会超过容许催化剂温度时，通过使向燃烧器燃烧室内供给的燃烧器燃烧用空气的温度降低，从而使重整用催化剂的温度过度升高的情况得到抑制，由此使重整用催化剂热劣化的情况得到抑制。附图说明图1是热和氢气生成装置的整体图。图2是用于说明轻油的重整反应的图。图3是表示反应平衡温度TB与O2/C摩尔比之间的关系的图。图4是表示每一个碳原子的生成分子个数与O2/C摩尔比之间的关系的图。图5是表示重整用催化剂内的温度分布的图。图6是表示被供给的空气温度TA发生了变化时的反应平衡温度TB与O2/C摩尔比之间的关系的图。图7是表示热和氢气生成控制的时序图。图8A和图8B是表示进行二次暖机的运转区域的图。图9是用于进行热和氢气生成控制的流程图。图10是用于进行热和氢气生成控制的流程图。图11是用于进行热和氢气生成控制的流程图。图12是用于进行催化剂温度的上升限制控制的流程图。具体实施方式在图1中示出了热和氢气生成装置1的整体图。该热和氢气生成装置1整体呈圆筒状。当参照图1时，2表示热和氢气生成装置1的圆筒状壳体，3表示被形成在壳体2内的燃烧器燃烧室，4表示被配置在壳体2中的重整用催化剂，5表示被形成在壳体内的气体流出室。在图1所示的实施例中，重整用催化剂4被配置在壳体2的长度方向中央部处，燃烧器燃烧室3被配置在壳体2的长度方向一端部处，气体流出室5被配置在壳体2的长度方向另一端部处。如图1所示，在本实施例中，壳体2的外周整体被绝热材料6覆盖。如图1所示，在燃烧器燃烧室3的一端部处配置有具备燃料喷射阀8的燃烧器7。燃料喷射阀8的顶端被配置在燃烧器燃烧室3内，在该燃料喷射阀8的顶端处形成有燃料喷射口9。此外，在燃料喷射阀8周围形成有空气室10，并且在燃料喷射阀8的顶端周围形成有用于将空气室10内的空气朝向燃烧器燃烧室3内喷出的空气供给口11。在图1所示的实施例中，燃料喷射阀8与燃料罐12连接，并且燃料罐12内的燃料从燃料喷射阀8的燃料喷射口9进行喷射。在图1所示的实施例中，该燃料由轻油构成。另一方面，空气室10在一方经由高温空气流通路径13而与能够控制排出量的空气泵15连接，并且在另一方经由低温空气流通路径14而与能够控制排出量的空气泵15连接。如图1所示，在上述的高温空气流通路径13以及低温空气流通路径14内，分别配置有高温空气阀16和低温空气阀17。此外，如图1所示，高温空气流通路径13具备被配置在气体流出室5内的热交换部，该热交换部在图1中通过附图标记13a而示意性地被示出。另外，该热交换部也能够形成在重整用催化剂4的下游处且划分出气体流出室5的壳体2的周围。即，优选为，该热交换部13a被配置或形成在使用从气体流出室5流出的高温气体热量而进行热交换作用的位置。另一方面，低温空气流通路径14不具有以此种方式使用从气体流出室5流出的高温气体热量而进行热交换作用的热交换部13a。如果使高温空气阀16开阀并使低温空气阀17闭阀，则外部气体经由空气滤清器18、空气泵15、高温空气流通路径13和空气室10而从空气供给口11被供给到燃烧器燃烧室3内。此时，外部气体、即空气在热交换部13a内流通。与此相对，如果使低温空气阀17开阀并使高温空气阀16闭阀，则外部气体、即空气经由空气滤清器18、空气泵15、低温空气流通路径14和空气室10而从空气供给口11被供给。因此，高温空气阀16以及低温空气阀17构成切换装置，其能够将经由空气室10向空气供给口11供给空气的空气流通路径在高温空气流通路径13与低温空气流通路径14之间进行切换。另一方面，在燃烧器燃烧室3内配置有点火装置19，在图1所示的实施例中，该点火装置19由电热塞构成。该电热塞19经由开关20而与电源21连接。另一方面，在图1所示的实施例中，重整用催化剂4由氧化部4a和重整部4b构成。在图1所示的实施例中，重整用催化剂4的基体由沸石构成，在该基体上，在氧化部4a处主要负载有钯Pd，在重整部4b处主要负载有铑Rh。此外，在燃烧器燃烧室3内，配置有用于对重整用催化剂4的氧化部4a的上游侧端面的温度进行检测的温度传感器22，并且在气体流出室5内，配置有用于对重整用催化剂4的重整部4b的下游侧端面的温度进行检测的温度传感器23。进而，在位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热和氢气生成装置，其具备燃烧器燃烧室、为了实施燃烧器燃烧而被配置在燃烧器燃烧室内的燃烧器、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的燃料的供给量进行控制的燃料供给装置、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气的温度以及供给量进行控制的空气供给装置、用于使燃料点燃的点燃装置、被送入燃烧器燃烧气体的重整用催化剂、以及电子控制单元，该空气供给装置具备用于通过燃烧器燃烧气体而对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气进行加热的热交换部，所述热和氢气生成装置通过实施燃烧器燃烧从而生成热和氢气，在所述热和氢气生成装置中，预先设定有能够避免该重整用催化剂的热劣化的容许催化剂温度，该电子控制单元对该空气供给装置进行控制，在正在进行燃烧器燃烧时，当该重整用催化剂的温度超过了该容许催化剂温度时、或者预测到该重整用催化剂的温度将会超过该容许催化剂温度时，为了将该重整用催化剂的温度维持于该容许催化剂温度以下，从而使从该燃烧器向该燃烧器燃烧室内供给的空气的温度降低。

【技术特征摘要】
2016.07.04 JP 2016-1323341.一种热和氢气生成装置，其具备燃烧器燃烧室、为了实施燃烧器燃烧而被配置在燃烧器燃烧室内的燃烧器、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的燃料的供给量进行控制的燃料供给装置、能够对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气的温度以及供给量进行控制的空气供给装置、用于使燃料点燃的点燃装置、被送入燃烧器燃烧气体的重整用催化剂、以及电子控制单元，该空气供给装置具备用于通过燃烧器燃烧气体而对从燃烧器向燃烧器燃烧室内供给的空气进行加热的热交换部，所述热和氢气生成装置通过实施燃烧器燃烧从而生成热和氢气，在所述热和氢气生成装置中，预先设定有能够避免该重整用催化剂的热劣化的容许催化剂温度，该电子控制单元对该空气供给装置进行控制，在正在进行燃烧器燃烧时，当该重整用催化剂的温度超过了该容许催化剂温度时、或者预测到该重整用催化剂的温度将会超过该容许催化剂温度时，为了将该重整用催化剂的温度维持于该容许催化剂温度以下，从而使从该燃烧器向该燃烧器燃烧室内供给的空气的温度降低。2.如权利要求1所述的热和氢气生成装置，其中，该电子控制单元通过使在该热交换部中被加热了的空气向燃烧器燃烧室内的供给停止，并且将与在该热交换部中被加热了的空气相比温度较低的空气从该燃烧器向该燃烧器燃烧室供给，从而使从该燃烧器向该燃烧器燃烧室内供给的空气的温度降低。3.如权利要求2所述的热和氢气生成装置，其中，具备切换装置，该切换装置使从该燃烧器向该燃烧器燃烧室内送入空气的空气流通路径在高温空气流通路径和低温空气流通路径之间切换，所述高温空气流通路径为，送入在该热交换部被加热了的空气的路径，所述低温空气流通路径为，送入与在该热交换部中被...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹岛伸一，西冈宽真，藤原清，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP