專利名稱：燃料供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種燃料供給系統(tǒng)，該燃料供給系統(tǒng)分解含氫的燃料以生成氫并且將生成的氫作為補(bǔ)充的燃料供給給能量輸出設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，例如在JP2010-269965A中公開了包括氨分解部和氨氧化部的燃料供給系統(tǒng)。氨分解部在氨分解催化劑的影響下分解氨以生成氫氣，并且因此氨分解部用作分解氨燃料以生成氫的重整器(reformer)。氨氧化部位于氨流動方向上氨分解部的上游以在氨氧化催化劑的影響下氧化氨。在JP2010-269965A中描述的傳統(tǒng)的技術(shù)中，通過使用氨氧化催化劑來氧化載體(carrier)以生成熱量，并且生成的熱量引起氨的氧化反應(yīng)?？梢栽诎狈纸獠恐惺褂迷诎钡?氧化反應(yīng)中生成的熱量，其中氨分解部位于氨流動方向上氨氧化部的下游。因此，在氨的分解處理中，可以省略通過使用電加熱器等預(yù)熱氨的步驟，并且因此可以以低成本生成氫。在JP2010-269965A中描述的傳統(tǒng)的技術(shù)中，因為從重整器供給給作為能量輸出設(shè)備使用的引擎的氫氣的溫度變高，所以供給給引擎的燃料密度減小。因此，引擎的壓縮比可能降低，并且引擎的效率可能因此降低。此外，在JP2010-269965A中描述的傳統(tǒng)的技術(shù)中，氧化(燃燒)供給給重整器的燃料的一部分以生成熱量，并且傳統(tǒng)的技術(shù)使用該熱量用于燃料的分解。換言之，在將燃料供給給引擎之前部分地氧化燃料。因此，可能會降低引擎的效率。此外，在JP2010-269965A中描述的傳統(tǒng)的技術(shù)具有這樣的配置在該配置中空氣混合到燃料供給通道中，其中通過燃料供給通道將燃料供給給引擎。因此，通過燃燒燃料(氨)在重整器中生成了水蒸氣和氮，并且將大量的生成的水蒸氣和氮供給給引擎。所以，可能因此難以提高引擎的壓縮比例。結(jié)果，不能提高引擎的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的目的是提供一種能夠降低供給給能量輸出設(shè)備的氫的溫度的燃料供給系統(tǒng)。根據(jù)本公開的一方面，燃料供給系統(tǒng)包括能量輸出設(shè)備、重整器以及冷卻單元。能量輸出設(shè)備被配置成消耗燃料并且輸出能量，其中燃料是含氫的化合物。重整器被配置成分解燃料以生成氫，其中氫將被供給給能量輸出設(shè)備。冷卻單元被配置成冷卻在重整器中生成的氫。


根據(jù)下面的描述、所附權(quán)利要求以及附圖將會最好地理解本公開連同其附加的目的、特征以及優(yōu)點，其中圖I是示出根據(jù)第一實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖2是示出根據(jù)第二實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖；圖3是示出根據(jù)第三實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖；圖4是示出根據(jù)第四實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖；圖5是示出根據(jù)第五實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖；圖6是示出根據(jù)第六實施例的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖；圖7是示出用于根據(jù)第六實施例的燃料供給系統(tǒng)的熱交換器的透視圖；圖8是示出圖7的部X的分解圖；以及圖9是示出修改的燃料供給系統(tǒng)的整體配置的圖。
具體實施例方式下面將參考附圖描述實施例。在附圖中，與前述實施例中描述的部件相同或者等價的部件可以分配與前述實施例中描述的部件的數(shù)字相同的數(shù)字，并且可省略對于該部件的冗余說明。(第一實施例)將參考圖I描述第一實施例。第一實施例的燃料供給系統(tǒng)I用于車輛，并且將燃料供給給車輛的內(nèi)燃機(jī)EG。使用引擎EG用作輸出用于車輛行駛的驅(qū)動力的能量輸出設(shè)備。燃料供給系統(tǒng)I包括作為液體燃料存儲部的高壓容器11，該高壓容器11在其中積聚已被加壓和液化的高壓液體燃料。存儲在高壓容器11中的燃料具有可燃性以在引擎EG中點燃，并且可能易于在常溫(近似地從15°C到25°C)和高壓下液化以降低用于制造高壓容器11的成本。在本實施例中，使用氨(NH3)作為用于燃料供給系統(tǒng)I的燃料，這是因為氨具有可燃性并且甚至在常溫下可以在等于或者低于I. 5MPa的壓力下液化。此外，因為氨是含氫的燃料(化合物)，因此可以重整氨以生成具有可燃性的氫氣。另外，例如含有乙烷或者乙醇的燃料具有與氨等價的特性，并且可能因此替選地用作用于燃料供給系統(tǒng)I的燃料。此外，可以使用含有氫和硫(S)、氧(O)、氮(N)以及鹵素中的至少一個原子元素并且在其中形成分子間的氫鍵的燃料作為用于燃料供給系統(tǒng)I的燃料。除此之外，可以替選地使用丙烷作為燃料。高壓容器11的燃料流出端口連接到氣化器12的燃料流入端口 12a。本實施例的氣化器12是氣化熱交換器，在其中通過與經(jīng)由隨后描述的氫流入端口 12c引入到氣化器12的氫氣進(jìn)行熱交換來加熱和氣化流出高壓容器11的液體燃料(處于液相狀態(tài)的燃料)。具體地，氣化器12包括燃料通過的燃料通道12e和氫氣通過的氫氣通道12f。在氣化器12中氣化的處于氣相狀態(tài)的燃料(氣體燃料)通過氣化器12的燃料流出端口 12b流出氣化器12。通過燃料流出端口 12b流出氣化器12的氣體燃料流分為兩個流。氣體燃料的兩個分支流中的一個定向為進(jìn)入燃料噴射閥(噴射器)，該燃料噴射閥將氣體燃料噴射并且供給給引擎EG的燃燒室，并且氣體燃料的兩個流中的另外一個定向為進(jìn)入重整器13，該重整器13重整氣體燃料以生成氫氣。重整器13將氣體燃料加熱到燃料可重整溫度，在此溫度之上在催化劑的影響下氣體燃料是可重整的，以重整氣體燃料并且生成氫氣。具體地，在本實施例中，因為使用含氫的氨作為用于燃料供給系統(tǒng)I的燃料，因此以300°C到700°C的溫度加熱燃料以在催化劑的影響下重整燃料以生成氫氣。在本實施例中，使用電加熱器(未示出)作為將氣體燃料加熱到燃料可重整溫度的加熱裝置。重整器13的氫流出端口連接到氣化器12的氫流入端口 12c。在氣化器12中，如上所述，流出高壓容器11的液體燃料與經(jīng)由氣化器12的氫流入端口 12c引入氣化器12的氫氣交換熱量。在此，對液體燃料加熱，并且通過液體燃料和氫氣之間的熱交換同時在氣化器12中冷卻氫氣。當(dāng)氣化流出高壓容器11的液體燃料時，從流經(jīng)氣化器12的氫氣中吸收液體燃料的蒸發(fā)潛熱，并且因此冷卻氫氣。在此，通過吸收氫氣的熱量加熱燃料，并且促進(jìn)燃料的蒸發(fā)。因此，氣化器12還用作冷卻單元，其中冷卻單元冷卻在重整器13中生成的氫氣并且使冷卻的氫氣流向引擎EG。在本實施例中，因為使用作為含氫的燃料的 氨作為用于燃料供給設(shè)備I的燃料，所以冷卻氫氣以具有_40°C到300°C的溫度。氣化器12的氫流出端口 12d連接到引擎EG的進(jìn)氣口(intake air port)。因此，在重整器13中生成并且在氣化器12中冷卻的氫氣與引入的空氣混合并且作為補(bǔ)充的燃料通過引擎EG的進(jìn)氣口供給給燃燒室。在本實施例中，用作冷卻單元的氣化器12能夠冷卻在重整器13中生成的氫氣。因此，能夠降低將要供給給引擎EG的氫氣的溫度。因此，可以增加將要供給給引擎EG的燃料的密度，并且因此可以提高壓縮比。結(jié)果，可以改善引擎EG的效率。此外，通過使用氣化器12作為冷卻單元，可以降低將要供給給引擎EG的氫氣溫度而不需來自外部的額外的激勵。在本實施例中，在氣化器12中通過使用燃料的蒸發(fā)潛熱冷卻氫氣，并且使用氨作為用于燃料供給系統(tǒng)I的燃料。因為通常地氨具有相對較高的蒸發(fā)潛熱，所以可以充分地冷卻氫氣。另外，在本實施例中，在氣化器12中通過吸收氫氣的熱量而加熱的氣體燃料流入重整器13中。因此，氣體燃料可以在重整器13的入口側(cè)被重整，換言之，氣體燃料可以在重整器13的整個內(nèi)部空間中被重整。(第二實施例)將參考圖2描述第二實施例。第二實施例與上述的第一實施例的不同點在于,其中使用引擎冷卻系統(tǒng)的冷卻熱交換器14作為冷卻在重整器13中生成的氫氣的冷卻單元。第二實施例的氣化器12通過液體燃料的解壓縮來氣化流出高壓容器11的高壓液體燃料。在重整器13中生成的氫氣流入冷卻熱交換器14。冷卻熱交換器14用作冷卻單元，該冷卻單元通過與引擎冷卻劑進(jìn)行熱交換來冷卻在重整器13中生成的氫氣。在冷卻熱交換器14中冷卻的氫氣與引入的空氣混合，并且作為補(bǔ)充的燃料通過引擎EG的進(jìn)氣口被供給給內(nèi)燃機(jī)。具體地，冷卻熱交換器14包括氫氣通過的氫氣通道14a和冷卻劑通道21，其中在冷卻劑回路20中循環(huán)的引擎冷卻劑通過冷卻劑通道21。冷卻引擎EG的冷卻劑(例如，乙二醇水溶液)在冷卻劑回路20中循環(huán)。冷卻劑回路20具有環(huán)路形狀，并且按照下述順序循環(huán)地連接上述的冷卻熱交換器14的冷卻通道21、冷卻劑泵22、設(shè)置于引擎EG內(nèi)的引擎冷卻通道23以及散熱器24。散熱器24用作冷卻劑冷卻器，該散熱器通過與外部空氣熱交換來冷卻引擎冷卻齊U。冷卻劑泵22是電動泵，該冷卻劑泵將冷卻劑泵送到引擎EG的引擎冷卻通道23，并且冷卻劑泵22的轉(zhuǎn)速(流量)由從圖中未示出的系統(tǒng)控制器輸出的控制信號來控制。當(dāng)系統(tǒng)控制器操作冷卻劑泵22時，引擎冷卻劑按照下述順序循環(huán)冷卻劑泵22、引擎EG的引擎冷卻通道23、散熱器24、冷卻熱交換器14的冷卻劑通道21以及然后是冷卻劑泵22。因此，在流過散熱器24期間在散熱器24中冷卻在引擎EG的引擎冷卻通道23中加熱的引擎冷卻劑。隨后，冷卻的引擎冷卻劑流過冷卻熱交換器14的冷卻劑通道21，并且冷卻通過冷卻熱交換器14的氫氣。然后，引擎冷卻劑通過引擎EG的引擎冷卻通道23以冷卻引擎EG。在第二實施例中，冷卻熱交換器14通過與引擎冷卻劑的熱交換來冷卻氫氣，并且用作冷卻重整器13中生成的氫氣的冷卻單元。在這種情況下，可以使用對于車輛的引擎系統(tǒng)必需的引擎冷卻系統(tǒng)作為冷卻單元。因此，可以降低將要供給給引擎EG的氫氣的溫度而不需來自外部的額外的激勵。此外，可以容易地且可靠地提供用于冷卻在重整器13中生成的氫的配置。 在本實施例中，當(dāng)在引擎EG變熱之前使重整器13變熱時，流出重整器13的高溫氫氣與引擎冷卻劑熱交換。因此，引擎EG可以在引擎EG激活后在初期快速加熱。結(jié)果，可以減少引擎EG的摩擦損失，并且可以因此改善車輛的燃料效率。(第三實施例)將參考圖3描述第三實施例。第三實施例與上述的第一實施例的不同點在于,其中使用引擎EG的廢熱作為加熱氣體燃料以在重整器13中具有燃料可重整溫度的加熱手段。具體地，第三實施例的燃料供給系統(tǒng)I包括燃燒氣體供給通道15，其中燃燒氣體供給通道15將在引擎EG中的燃料燃燒時生成的燃燒氣體供給給重整器13。由于燃燒氣體供給通道15，因此可以將在引擎EG中的燃料燃燒時生成的廢熱供給給重整器13。因此，燃燒氣體供給通道15用作將廢熱供給給重整器13的廢熱供給部。本實施例的重整器13用作熱交換器，在其中通過與從引擎EG排放的燃燒氣體熱交換來加熱并且分解流出氣化器12的氣體燃料以生成氫。重整器13包括連接到氣化器12的燃料流出端口 12b的氣體燃料流入端口 13a、連接到氣化器12的氫流入端口 12c的氫流出端口 13b、以及燃料通道13e，其中從氣體燃料流入端口 13a引入到重整器13的氣體燃料流過燃料通道13e。氣體燃料沿燃料通道13e被分解以生成氫。重整器13還包括連接到燃燒氣體供給通道15的出口側(cè)的燃燒氣體流入端口 13c、連接到外部的燃燒氣體流出端口 13d、以及燃燒氣體通道13f，其中從燃燒氣體流入端口13c引入到重整器13的燃燒氣體流過燃燒氣體通道13f。在重整器13中，流過燃燒氣體通道13f的燃燒氣體與流過燃料通道13e的氣體燃料交換熱量。在燃燒氣體和氣體燃料之間的熱交換之后，燃燒氣體通過重整器13的燃燒氣體流出端口 13d被排放到外部。在燃燒氣體通道13f中，燃燒催化劑被提供作為燃燒部，其中燃燒部燃燒流出引擎EG的燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料(氨)。如上所述，在本實施例中，使用引擎EG的廢熱作為加熱重整器13的加熱手段。因此，能夠在重整器13中分解氣體燃料以生成氫氣，而不需來自外部的額外的激勵。
此外，在本實施例中，通過使用引擎EG的廢熱(即燃燒氣體的熱量)分解氣體燃料。因此，將要供給給重整器13的燃料不需部分氧化(點燃)以生成用于燃料分解的熱量(如在上述的傳統(tǒng)技術(shù)的情況下)。結(jié)果，可以限制由于在將燃料供給給引擎EG之前燃料的氧化而引起的引擎EG的效率降低。在本實施例中，不在重整器13的燃料通道13e中燃燒燃料。因此，可以限制供給到引擎EG中的水蒸氣或氮，其中水蒸氣或氮通常是在燃料的氧化中生成的。因此，可以提高引擎EG的壓縮比，并且因此可以改善引擎EG的效率。另外，在本實施例中，在重整器13的燃燒氣體通道13f中提供燃燒催化劑作為燃燒部，其中燃燒部對燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料進(jìn)行燃燒。甚至當(dāng)燃料在引擎EG中沒有充分地燃燒時，也可以在提供了燃燒催化劑的燃燒氣體通道13f中點燃燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料。因此，甚至當(dāng)燃料在引擎EG中沒有充分地燃燒時，也可以充分地加熱重整器13。結(jié)果，可以將重整器13中重整氣體燃料必須的熱量供給給重整器13。在本實施例中，將在引擎EG中生成的高溫燃燒氣體供給給重整器13的燃燒氣體 通道13f。換言之，將在引擎EG中生成的高溫燃燒氣體供給給用作燃燒部的燃燒催化劑。因此，在放置了燃燒催化劑的燃燒氣體通道13f中，可以進(jìn)一步提高高溫燃燒氣體的溫度。因此，可以將更高溫度的燃燒氣體供給給重整器13。(第四實施例)將參考圖4描述第四實施例。第四實施例與上述的第三實施例的不同點在于，其中第四實施例的燃料供給系統(tǒng)I包括混合燃料和燃燒氣體的燃料混合部。在第四實施例中，如在圖4中所示，流出高壓容器11的液體燃料流分為兩個流。液體燃料的兩個分支流中的一個定向為進(jìn)入氣化器12，并且液體燃料的兩個流中的另一個定向為進(jìn)入燃燒氣體供給通道15。在此，液體燃料的兩個分支流中的一個通過其與氣化器12接合的流動通道稱為氣化器側(cè)液體燃料通道161。另一方面，液體燃料的兩個流中的另一個通過其與燃燒氣體供給通道15匯合的流動通道稱為混合側(cè)液體燃料通道162。氣化器側(cè)液體燃料通道161的出口側(cè)連接到氣化器12的燃料流入端口 12a?；旌蟼?cè)液體燃料通道162的出口側(cè)連接到燃燒氣體供給通道15。因此，流出高溫容器11的液體燃料流過混合側(cè)液體燃料通道162以與在燃燒氣體供給通道15中流動的燃燒氣體混合。因此，混合側(cè)液體燃料通道162可對應(yīng)于燃料混合部，其中燃料混合部混合流出高壓容器11的液體燃料和在燃燒氣體供給通道15中流動的燃燒氣體。更具體地，混合側(cè)液體燃料通道162的出口連接到重整器13的燃燒氣體通道13f的上游側(cè)，其中在燃燒氣體通道13f中放置燃燒催化劑作為燃燒部。換言之，混合側(cè)液體燃料通道162的出口側(cè)連接到用作燃燒部的燃燒催化劑的上游側(cè)。因此，在燃燒氣體流動方向上在燃燒催化劑的上游側(cè)，流出混合側(cè)液體燃料通道162的液體燃料與燃燒氣體混合。在混合側(cè)液體燃料通道162中，設(shè)置了作為打開或者關(guān)閉混合側(cè)液體燃料通道162的開關(guān)部的第一電磁閥163。由從未不出的系統(tǒng)控制器輸出的控制電壓控制第一電磁閥163的操作。因此，通過調(diào)整第一電磁閥163的打開時間長度，可以調(diào)整供給給燃燒氣體供給通道15的燃料流量。在本實施例中，甚至在引擎EG中生成的燃燒氣體包含很少的未燃燒的燃料時，燃料也可以經(jīng)由混合側(cè)液體燃料通道162與在燃燒氣體供給通道15中流動的燃燒氣體混合。在這種情況下，可以在放置了燃燒催化劑的燃燒氣體通道13f中點燃燃料，并且可以因此將用于在重整器13中重整燃料的必要熱量供給給重整器13。通常地，存儲在高壓容器11中的燃料處于加壓狀態(tài)，并且外部的空氣的壓力具有大氣壓力。因此，燃料的壓力高于燃燒氣體壓力，其中燃燒氣體壓力高于空氣壓力(空氣〈燃燒氣體〈燃料)。在本實施例中，燃料被混合到燃燒氣體供給通道15，其中從引擎EG排放的燃燒氣體流過燃燒氣體供給通道15。因此，與空氣被混合到燃料供給通道的配置相比，易于防止燃料的回流，并且因此可以容易地執(zhí)行燃料混合量的精確控制，其中燃料通過燃料供給通道被供給給引擎。(第五實施例)將參考圖5描述第五實施例。第五實施例與上述的第四實施例的不同點在于,其中燃料供給系統(tǒng)I包括氧供給部，其中氧供部供給在重整器13中的燃燒催化劑中對燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料進(jìn)行燃燒必要的氧?！け緦嵤├娜紵龤怏w供給通道15連接到空氣混合通道171，其中空氣通過空氣混合通道171與在燃燒氣體供給通道15中流動的燃燒氣體混合?？諝饣旌贤ǖ?71連接到燃燒氣體供給通道15的一部分，其中燃燒氣體供給通道15的該部分位于在燃燒氣體的流動方向上在燃燒氣體供給通道15和混合側(cè)液體燃料通道162之間的連接部分的上游。換言之，在燃燒氣體供給通道15和空氣混合通道171之間的連接部分位于在燃燒氣體的流動方向上重整器13中的燃燒催化劑的上游。因此，通過經(jīng)由空氣混合通道171混合空氣和燃燒氣體，可以將氧供給給重整器13，其中該氧為在重整器13中的燃燒催化劑處對燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料進(jìn)行燃燒所需的氧。因此，空氣混合通道171可對應(yīng)于氧供給部。在空氣混合通道171中，設(shè)置了作為打開或者關(guān)閉空氣混合通道171的開關(guān)部的第二電磁閥172。由從未示出的系統(tǒng)控制器輸出的控制電壓控制第二電磁閥172的操作。因此，通過調(diào)整第二電磁閥172的打開時間長度，可以調(diào)整供給給燃燒氣體供給通道15的空氣的流量。在本實施例中，即使在引擎EG中生成的燃燒氣體包含很少的氧時，空氣(氧)也可以經(jīng)由空氣混合通道171與在燃燒氣體供給通道15中流動的燃燒氣體混合。在這種情況下，可以在放置了燃燒催化劑的燃燒氣體通道13f中點燃未燃燒的燃料，并且可以因此將在重整器13中重整燃料必須的熱量供給給重整器13。在本實施例中，將空氣供給給燃燒氣體供給通道15，其中從引擎EG排放的燃燒氣體流過燃燒氣體供給通道15。因為本實施例的燃料供給系統(tǒng)I不具有空氣被供給給燃料通過其被供給給引擎的燃料供給通道的配置，所以水蒸氣或者氮不與將要供給給引擎EG的燃料混合。因此，可以提高引擎EG的壓縮比，并且因此改善引擎EG的效率。(第六實施例)將參考圖6到圖8描述第六實施例。第六實施例與上述的第三實施例的不同點在于，其中氣化器12和重整器13互相集成為單個熱交換器3。第六實施例的燃料供給系統(tǒng)I包括單個熱交換器3，其中氣化器12和重整器13集成在單個熱交換器3中。本實施例的熱交換器3是微通道類型，并且包括在其中執(zhí)行熱交換的核心部。如在圖7中所示，核心部包括多個堆疊的板構(gòu)件32，并且每個板構(gòu)件32具有熱介質(zhì)(如液體燃料、氣體燃料或者燃燒氣體)流過的熱介質(zhì)通道31。如在圖8中所示，每個板構(gòu)件32具有限定熱介質(zhì)通道31的凹槽部分33。每個板構(gòu)件32除凹槽部分33之外的部分為壁(wall)部分34。通過例如在以下述步驟中進(jìn)行裝配獲得熱交換器3的核心部，其中在熱交換器3的核心部中執(zhí)行熱交換。首先，在板構(gòu)件32中分別地設(shè)置凹槽部分33。其次，堆疊板構(gòu)件32以使上面的板構(gòu)件32置于下面的板構(gòu)件32的壁部分34上。最后，使上面的板構(gòu)件32和下面的板構(gòu)件32的壁部分34相互接合。在此，由凹槽部分33和置于凹槽部分33上方的板構(gòu)件32限定上述的每個熱介質(zhì)通道31。換言之，由板構(gòu)件32的對在垂直方向上和壁部分34的對在水平方向上限定熱介質(zhì)通道31。具體地，熱交換器3包括三種類型的板構(gòu)件32，即，氣體燃料板32A、液體燃料板32B以及燃燒氣體板32C。氣體燃料板32A插入在液體燃料板32B和燃燒氣體板32C之間。氣體燃料板32A·包括限定氣體燃料通道31A的氣體燃料凹槽33A，其中氣體燃料在氣體燃料通道31A中流動并且被分解以生成氫氣。液體燃料板32B在板構(gòu)件32的堆疊方向上置于氣體燃料板32A的一側(cè)，并且在下文中將該堆疊方向稱為板堆疊方向。在圖8中，液體燃料板32B置于氣體燃料板32A的上偵U。液體燃料板32B包括限定液體燃料通道31B的液體燃料凹槽33B，其中液體燃料在液體燃料通道31B中流動以被加熱和氣化。燃燒氣體板32C在板堆疊方向上置于氣體燃料板32A的另一側(cè)。在圖8中，燃燒氣體板32C置于氣體燃料板32A下。燃燒氣體板32C包括限定燃燒氣體流過的燃燒氣體通道31C的燃燒氣體凹槽33C。燃燒催化劑(未示出)放置于燃燒氣體通道31C中，并且在燃燒氣體通道31C中點燃燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料。因此，燃燒氣體通道31C可對應(yīng)于燃燒部。如在圖8中所示，氣體燃料凹槽33A幾乎占據(jù)了氣體燃料板32A的上表面的整個區(qū)域。氣體燃料凹槽33A被配置為使得氣體燃料通道31A連接到圖8中在前側(cè)的氣體燃料流入端口 13a (參見圖6)，并且氣體燃料通道31A連接到圖8中在后面上的氫氣流出端口12d(參見圖6)。因此，在氣體燃料凹槽33A中流動的氣體燃料的流動方向因而近似地與圖8中的從前到后的方向相同。在圖8中，液體燃料通道31B的主要部分331占據(jù)了液體燃料板32B的上表面的后面的區(qū)域。在圖8中主要部分331在從右到左的方向上延伸。在圖8中，液體燃料通道3IB具有位于主要部分331的后側(cè)的流入部分332，并且流入部分332將主要部分331和燃料流入端口 12a (參見圖6)連接在一起。在圖8中，流入部分332在左右方向上的尺寸小于主要部分331在左右方向上的尺寸。例如，流入部分332在左右方向上的尺寸等于或者小于主要部分331在左右方向上的尺寸的一半。在圖8中，液體燃料通道31B具有位于主要部分331的前側(cè)的流出部分333，并且流出部分333將主要部分331和燃料流出端口 12b (參見圖6)連接在一起。在圖8中，流出部分333在左右方向上的尺寸小于主要部分331在左右方向上的尺寸。例如，流出部分333在左右方向上的尺寸等于或者小于主要部分331在左右方向上的尺寸的一半。
流入部分332在左右方向上在一側(cè)連接到主要部分331的端部，并且流出部分333在左右方向上在另一側(cè)連接到主要部分331的端部。因此，在主要部分331中流動的液體燃料的流動方向近似與圖8中從右到左的方向相同。如在圖8中所示，燃燒氣體凹槽33C占據(jù)燃燒氣體板32C的上表面的前面區(qū)域。燃燒氣體凹槽33C被配置為使得燃燒氣體通道31C連接到圖8中在右側(cè)的燃燒氣體流入端口13c (參見圖6)，并且使得燃燒氣體通道31C連接到圖8中在左側(cè)的燃燒氣體流出端口 13d(參見圖6)。如上所述，在圖8中燃燒氣體凹槽33C占據(jù)了燃燒氣體板32C的上表面的前面區(qū)域。因此，在燃燒氣體通道31C中流動的燃燒氣體的熱量僅傳遞到氣體燃料通道31A的鄰近燃燒氣體通道31C的部分，即，當(dāng)在板堆疊方向上查看時氣體燃料通道31A的與燃燒氣體通道31C重疊的部分。在圖8中由從左下方到右上方的對角線示出了氣體燃料通道31A的鄰近燃燒氣體通道31C的部分，即當(dāng)在板堆疊方向上查看時氣體燃料通道31A的與燃燒氣體通道31C重疊的部分，并且該部分稱為上游部分。
因此，氣體燃料板32A具有在氣體燃料通道31A的上游部分和燃燒氣體通道31C之間的第一熱傳遞部351。第一熱傳遞部351將在燃燒氣體通道31C中流動的燃燒氣體的熱量傳遞給在氣體燃料通道31A的上游部分中流動的氣體燃料。在這種情況下，氣體燃料通道31A的上游部分可對應(yīng)于重整器13，其中重整器13經(jīng)由與燃燒氣體的熱交換來加熱氣體燃料，以分解氣體燃料并且生成氫氣。此外，因為通過使用在燃燒氣體通道31C中流動的燃燒氣體的熱量來加熱在氣體燃料通道31A的上游部分中流動的氣體燃料，因此燃燒氣體通道31C用作將氣體燃料加熱到燃料可重整溫度的加熱
>j-U ρ α裝直。如上所述，在圖8中液體燃料凹槽33Β占據(jù)了液體燃料板32Β的上表面的后面區(qū)域。因此，僅在氣體燃料通道31Α的鄰近液體燃料通道31Β的主要部分331的部分中流動的氫氣的熱量傳遞到在液體燃料通道31Β的主要部分331中流動的液體燃料。換言之，僅在氣體燃料通道31Α的如下部分中流動的氫氣的熱量傳遞到在液體燃料通道31Β的主要部分331中流動的液體燃料其中當(dāng)在板堆疊方向上查看時，氣體燃料通道31Α的該部分與液體燃料通道31Β的主要部分331重疊。在圖8中由從左上方到右下方的對角線示出了氣體燃料通道31Α的鄰近液體燃料通道31Β的主要部分331的部分，即，當(dāng)在板堆疊方向上查看時，氣體燃料通道31Α的與液體燃料通道31Β的主要部分331重疊的部分，并且該部分稱為下游部分。因此，液體燃料板32Β具有在氣體燃料通道31Α的下游部分和液體燃料通道31Β的主要部分331之間的第二熱傳遞部352。第二熱傳遞部352將在氣體燃料通道31Α的下游部分中流動的氫氣的熱量傳遞給在液體燃料通道31Β的主要部分331中流動的液體燃料。在液體燃料通道31Β的主要部分331中，通過與氫氣的熱交換加熱并且氣化液體燃料。因此，液體燃料通道31Β的主要部分331可對應(yīng)于氣化器12。當(dāng)在液體燃料通道31Β的主要部分331中氣化液體燃料時，從在氣體燃料通道31Α的下游部分中流動的氫氣中吸收液體燃料的蒸發(fā)潛熱。因此，氫氣被冷卻。因此，液體燃料通道31Β的主要部分331還用作冷卻氫氣的冷卻單元。
如上所述，因為將重整器13和氣化器12集成到單個熱交換器3中，所以可以縮小重整器13和氣化器12的尺寸。此外，可以省略連接重整器13和氣化器12的管道，并且可以因此防止熱量損失，如從管道釋放的熱量。在本實施例中，氣體燃料板32A具有在氣體燃料通道31A的上游部分和燃燒氣體通道31C之間的第一熱傳遞部351以將燃燒氣體的熱量傳遞給氣體燃料，并且液體燃料板32B具有在氣體燃料通道31A的下游部分和液體燃料通道31B的主要部分331之間的第二熱傳遞部352以將氫氣的熱量傳遞給液體燃料。因此，熱交換器3被配置為使得當(dāng)在板堆疊方向上查看時第一熱傳遞部351和第 二熱傳遞部352不互相重疊。換言之，熱交換器3被配置為使得在第一熱傳遞部351中的熱通量的矢量和在第二熱傳遞部352中的熱通量的矢量不互相重疊。因此，在微通道類型的熱交換器3中，可以在燃燒氣體與氣體燃料之間和液體燃料與氫氣之間選擇性地執(zhí)行熱交換。本公開不限于上述實施例，并且可以如下廣泛地修改實施例而不偏離本公開的范圍。在上述的第二實施例中，散熱器24被設(shè)置作為冷卻引擎冷卻劑的冷卻劑冷卻器，在散熱器24中外部的空氣和冷卻劑彼此交換熱量，但是冷卻劑冷卻器不限于散熱器24。例如，可以使用氣化器作為冷卻劑冷卻器，該氣化器通過冷卻劑和液體燃料之間的熱交換來冷卻冷卻劑并且加熱液體燃料以氣化液體燃料。替選地，可以使用車輛空氣調(diào)節(jié)器的加熱器核心作為冷卻劑冷卻器，該加熱器核心通過冷卻劑和吹出的空氣之間的熱交換來冷卻冷卻劑并且加熱吹到車廂內(nèi)的空氣。在上述的第三實施例中，在重整器13中設(shè)置了燃料通道13e和燃燒氣體通道13f作為將氣體燃料加熱到燃料可重整溫度的加熱裝置，并且通過使用流過燃燒氣體通道13f的燃燒氣體的熱量來加熱在燃料通道13e中流動的氣體燃料。換言之，在上述的第三實施例中，采用下述配置作為加熱裝置其中與燃料通道13e分開設(shè)置燃燒氣體通道13f以防止燃燒氣體混合進(jìn)氣體燃料中。然而，加熱裝置不限于這樣的配置。例如，可以采取下述配置作為加熱裝置其中燃燒氣體和燃料在流動通道中流動以在重整器13中彼此混合。在上述的第三實施例中，在重整器13的燃燒氣體通道13f中提供燃燒催化劑作為燃燒部，其中燃燒部對燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料進(jìn)行燃燒，但是燃燒部不限于此。例如，可以在燃燒氣體供給通道15中提供燃燒催化劑或者可以在燃燒氣體供給通道15中設(shè)置燃燒器作為燃燒部。而且，可以省略燃燒部。在上述的第五實施例中，采用空氣混合通道171作為氧供給部，其中氧供給部供給必要的氧量以在重整器13中的燃燒催化劑處燃燒燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料，但是氧供給部不限于空氣混合通道171。例如，可以采用下述配置作為氧供給部其中系統(tǒng)控制器控制引擎EG中的空氣燃料比例使之為缺乏燃料的(fuel-lean)，以增加從引擎EG排放的燃燒氣體中包含的氧量。在上述的第六實施例中，在熱交換器3的燃燒氣體通道31C中提供燃燒催化劑作為燃燒部，其中燃燒部燃燒燃燒氣體中包含的未燃燒的燃料，但是燃燒部不限于此。例如，可以在燃燒氣體供給通道15中提供燃燒催化劑或者可以在燃燒氣體供給通道15中設(shè)置燃燒器作為燃燒部。而且，可以省略燃燒部。
可以在合理的范圍內(nèi)任意地互相組合上述實施例。例如，如在圖9中所示，在第五實施例中描述的空氣混合通道171可以與第三實施例的燃料供給系統(tǒng)I組合。雖然參考本公開的實施例描述了本公開，但是應(yīng)該理解本公開不限于這些實施例和配置。本公開旨在覆蓋各種變型和等價的布置。另外，盡管描述了各種組合和配置，但是包括更多、更少或者僅單一元件的其他組合和配置也在本公開的精神和范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料供給系統(tǒng)，其包括 能量輸出設(shè)備(EG)，被配置成消耗燃料并且輸出能量，其中所述燃料為包含氫的化合物； 重整器(13)，被配置成分解燃料以生成氫，其中所述氫將要被供給給所述能量輸出設(shè)備(EG);以及 冷卻單元，被配置成冷卻在所述重整器(13 )中生成的所述氫。
2.如權(quán)利要求I所述的燃料供給系統(tǒng)，還包括液體燃料存儲部(11)，所述液體燃料存儲部(11)在其中積聚處于高壓液體狀態(tài)的燃料，其中 所述冷卻單元包括氣化器(12)，其中所述氣化器(12)被配置成氣化流出所述液體燃料存儲部(11)的高壓液體燃料并且將氣化的燃料供給給所述重整器(13)； 所述重整器(13)分解由所述氣化器(12)氣化的燃料以生成氫；以及所述冷卻單元通過所述氣化器(12)利用燃料的蒸發(fā)潛熱來冷卻所述重整器(13)中生成的所述氫。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述能量輸出設(shè)備(EG)通過燃燒燃料輸出機(jī)械能，所述系統(tǒng)還包括廢熱供給部，所述廢熱供給部被配置成將在所述能量輸出設(shè)備(EG)中燃燒燃料時生成的廢熱供給給所述重整器(13)。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述廢熱供給部包括燃燒氣體供給通道(15)，其中在所述能量輸出設(shè)備(EG)中燃燒燃料時生成的燃燒氣體通過所述燃燒氣體供給通道(15)被供給給所述重整器(13)，所述系統(tǒng)還包括被配置成燃燒下述燃料的燃燒部其中所述燃料為在所述能量輸出設(shè)備(EG)中燃燒燃料時剩下未燃燒并且包括于燃燒氣體中的燃料。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料供給系統(tǒng)，還包括燃料混合部(162)，所述燃料混合部(162)被配置成混合流出所述液體燃料存儲部(11)的燃料和流過所述燃燒氣體供給通道(15)的燃燒氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料供給系統(tǒng)，還包括被配置成將氧供給給所述燃燒部的氧供給部(171)，其中所述氧是所述燃燒部燃燒所述燃燒氣體中包括的未燃燒的燃料所需的氧。
7.如權(quán)利要求4所述的燃料供給系統(tǒng)，還包括被配置成將氧供給給所述燃燒部的氧供給部(171 )，其中所述氧是所述燃燒部燃燒所述燃燒氣體中包括的未燃燒的燃料所需的氧。
8.如權(quán)利要求4到7中任一項所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述重整器(13)、所述氣化器(12)以及所述燃燒部集成到單個熱交換器(3)中。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述熱交換器(3)包括 液體燃料通道(31B)，其中液體燃料流過所述液體燃料通道(31B)以被氣化； 氣體燃料通道(31A)，其中氣體燃料流過所述氣體燃料通道(31A)以被分解從而生成氫； 燃燒氣體通道(31C )，其中燃燒氣體流過所述燃燒氣體通道(31C ); 第一熱傳遞部(351)，置于所述氣體燃料通道(31A)和所述燃燒氣體通道(31C)之間以將燃燒氣體的熱量傳遞給氣體燃料；以及 第二熱傳遞部(352)，置于所述液體燃料通道(31B)和所述氣體燃料通道(31A)之間以將氫的熱量傳遞給液體燃料。
10.如權(quán)利要求2到7中任一項所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述重整器(13)和所述氣化器(12)集成到單個熱交換器(3)中。
11.如權(quán)利要求I所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述冷卻單元包括被配置成經(jīng)由與熱介質(zhì)的熱交換來冷卻在所述重整器(13)中生成的氫的冷卻熱交換器(14)。
12.如權(quán)利要求I到7和11中任一項所述的燃料供給系統(tǒng)，其中所述燃料為氨。
全文摘要
一種燃料供給系統(tǒng)，該燃料供給系統(tǒng)包括能量輸出設(shè)備(EG)、重整器(13)以及冷卻單元(12，14)。能量輸出設(shè)備(EG)消耗燃料并且輸出能量，其中燃料為含氫的化合物。重整器(13)分解燃料以生成將要供給給能量輸出設(shè)備(EG)的氫。冷卻單元(12，14)冷卻在重整器(13)中生成的氫。
文檔編號F02M25/10GK102900572SQ201210260588
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者中川忠纮, 布施卓哉, 桑山和利 申請人:株式會社電裝