(57)【要約】【課題】  内燃機関用燃料を改質して内燃機関に供給するシステムにおいて、システムのエネルギ効率を向上させうる手段を提供する。【解決手段】  内燃機関用燃料と水との混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水の双方の臨界温度以上の温度で触媒と接触させて、前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質し、前記改質燃料を内燃機関へ供給する内燃機関用燃料の供給方法において、前記内燃機関用燃料および前記水の少なくとも一方を、前記内燃機関からの排気との熱交換により加熱して、前記排気の有する熱エネルギの少なくとも一部を前記改質燃料の有する化学エネルギとして回収する、内燃機関用燃料の供給方法、およびこの供給方法を実施するための内燃機関用燃料供給装置により、上記課題は解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用燃料と水との混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水の双方の臨界温度以上の温度で触媒と接触させて、前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質し、
前記改質燃料を内燃機関へ供給する内燃機関用燃料の供給方法において、
前記内燃機関用燃料および前記水の少なくとも一方を、前記内燃機関からの排気との熱交換により加熱して、前記排気の有する熱エネルギの少なくとも一部を前記改質燃料の有する化学エネルギとして回収する、内燃機関用燃料の供給方法。
【請求項２】
前記混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水のそれぞれの分圧が、それぞれの臨界圧以上となるように加圧して前記触媒と接触させる、請求項１に記載の供給方法。
【請求項３】
内燃機関用燃料と水との混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水の双方が超臨界状態または亜臨界状態となるように加熱および加圧して触媒と接触させて、前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質し、
前記改質燃料を内燃機関へ供給する内燃機関用燃料の供給方法において、
前記内燃機関用燃料および前記水の少なくとも一方を、前記内燃機関からの排気との熱交換により加熱して、前記排気の有する熱エネルギの少なくとも一部を前記改質燃料の有する化学エネルギとして回収する、内燃機関用燃料の供給方法。
【請求項４】
前記水を前記排気との熱交換により加熱し、前記内燃機関用燃料を前記排気との熱交換とは異なる手段により加熱する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の供給方法。
【請求項５】
前記触媒は、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、ゼオライトおよび層状粘土化合物、並びにこれらの２種以上の複合酸化物および混合物からなる群から選択される担体に、白金、ロジウム、パラジウム、およびルテニウムからなる群から選択される１種以上の貴金属成分が担持されてなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の供給方法。
【請求項６】
前記担体は、酸化ジルコニウムを含む、請求項５に記載の供給方法。
【請求項７】
前記内燃機関用燃料は、芳香族化合物を含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の供給方法。
【請求項８】
内燃機関用燃料を内燃機関に供給する内燃機関用燃料供給装置において、
前記内燃機関用燃料を貯留するための、燃料タンクと、
水を貯留するための、水タンクと、
前記燃料タンクに接続された、前記内燃機関用燃料が流通するための、燃料流通路と、
前記水タンクに接続された、前記水が流通するための、水流通路と、
前記燃料流通路に設置された、前記内燃機関用燃料を加圧するための、燃料加圧手段と、
前記水流通路に設置された、前記水を加圧するための、水加圧手段と、
前記燃料流通路または前記水流通路の少なくとも一方が内部を貫通している、前記内燃機関用燃料または前記水の少なくとも一方と前記内燃機関からの排気とを熱交換させるための、熱交換部と、
前記燃料流通路および前記水流通路に接続された、前記内燃機関用燃料および前記水の混合物を生成するための、混合物生成部と、
前記混合物と接触して前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質するための触媒を備えた、改質部と、
前記改質部に接続された、前記改質燃料を前記内燃機関に供給するための、改質燃料供給路と、
を有する、内燃機関用燃料供給装置。
【請求項９】
前記水または前記内燃機関用燃料を前記排気との熱交換とは異なる手段により加熱するための加熱手段をさらに有する、請求項８に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１０】
前記改質燃料供給路に設置された、前記改質燃料および前記水の混合物から前記改質燃料を分離するための改質燃料分離部をさらに有する、請求項８または９に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１１】
前記水流通路は、前記熱交換部の内部を貫通しており、前記燃料流通路は、前記熱交換部の内部を貫通していない、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１２】
前記燃料タンクまたは前記燃料流通路に接続された、未改質の前記内燃機関用燃料を前記内燃機関に供給するための、未改質燃料流通路と、
前記内燃機関の負荷状態に応じて、前記改質燃料流通路を流通する前記改質燃料と前記未改質燃料流通路を流通する前記未改質燃料との流量比を制御するための、流量比制御部と、
を有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１３】
前記未改質燃料流通路は前記燃料タンクに接続され、前記未改質燃料流通路には前記燃料流通路に設置された前記燃料加圧手段とは異なる未改質燃料加圧手段が設置されている、請求項１２に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１４】
前記未改質燃料流通路は、前記燃料加圧手段の下流において前記燃料流通路に接続されている、請求項１２に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１５】
前記触媒は、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、ゼオライトおよび層状粘土化合物、並びにこれらの２種以上の複合酸化物および混合物からなる群から選択される担体に、白金、ロジウム、パラジウム、およびルテニウムからなる群から選択される１種以上の貴金属成分が担持されてなる、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【請求項１６】
前記担体は、酸化ジルコニウムを含む、請求項１５に記載の内燃機関用燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用燃料を内燃機関へ供給する手段に関する。詳細には、本発明は、内燃機関用燃料を触媒と接触させて改質し、改質燃料を内燃機関に供給する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する配慮から、自動車等の内燃機関の燃焼性を改善し、内燃機関からの排気をより一層浄化する目的で種々の試みがなされている。
【０００３】
その試みの一つとして、燃料を超臨界状態で改質し、得られた改質燃料を内燃機関に供給する技術が提案されている。
【０００４】
例えば、水と燃料との混合物を超臨界状態で非対称ミラーサイクルに導入する手法が開示されている（特許文献１を参照）。この手法によれば、燃料の一部が水素および一酸化炭素に改質され、さらに燃料の他の一部は軽質化される。この改質により生成した水素の優れた着火性を利用し、燃料の有効セタン価の向上を図っている。
【０００５】
また、燃料を超臨界状態で触媒と接触させて改質し、得られた改質燃料を内燃機関に供給する手法が開示されている（特許文献２を参照）。この手法によれば、燃料中の高沸点成分（重質成分）が低沸点成分（軽質成分）に改質される。これにより、内燃機関における燃焼性の改善を図っている。
【特許文献１】特表２００２−５１９５６６号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料の有する化学エネルギのうち、内燃機関において正味の出力に変換されるのは約３割程度であり、約４割程度は内燃機関の排気熱等の熱エネルギとして（残りの約３割は機械損失や補機損失などとして）失われてしまう。従って、熱エネルギとして失われている排気熱を高効率で回収できれば、燃料の有する化学エネルギが有効利用され、システムのエネルギ効率が向上しうる。ここで、前記特許文献１および２には、燃料等を加熱する手段として内燃機関の排気熱を利用しうる旨が記載されている。
【０００７】
しかしながら、前記文献に記載の技術において内燃機関の排気熱を燃料等の加熱手段として用いても、熱回収効率はそれほど高くない。このため、燃料のエネルギ効率が、排気熱回収手段を設けることによるシステムの体積の増加、およびそれに伴うコストの上昇を賄える程度にまで向上しない虞があった。
【０００８】
そこで本発明は、内燃機関用燃料を改質して内燃機関に供給するシステムにおいて、システムのエネルギ効率を向上させうる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関用燃料と水との混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水の双方の臨界温度以上の温度で触媒と接触させて、前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質し、前記改質燃料を内燃機関へ供給する内燃機関用燃料の供給方法において、前記内燃機関用燃料および前記水の少なくとも一方を、前記内燃機関からの排気との熱交換により加熱して、前記排気の有する熱エネルギの少なくとも一部を前記改質燃料の有する化学エネルギとして回収する、内燃機関用燃料の供給方法を提供する。
【００１０】
また本発明は、上記の方法を実施するための内燃機関用燃料供給装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関用燃料を改質して内燃機関に供給するシステムにおいて、システムのエネルギ効率が向上しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１は、内燃機関用燃料と水との混合物を、前記内燃機関用燃料および前記水の双方の臨界温度以上の温度で触媒と接触させて、前記内燃機関用燃料を改質燃料へ改質し、前記改質燃料を内燃機関へ供給する内燃機関用燃料の供給方法において、前記内燃機関用燃料および前記水の少なくとも一方を、前記内燃機関からの排気との熱交換により加熱して、前記排気の有する熱エネルギの少なくとも一部を前記改質燃料の有する化学エネルギとして回収する、内燃機関用燃料の供給方法である。
【００１３】
上述したように、前記特許文献１および２に記載されているような超臨界状態を利用した従来の燃料改質技術では、燃料等を加熱するための手段として内燃機関の排気熱を利用したとしても、熱回収効率はそれほど高くない。これは以下の理由によると考えられる。
【００１４】
前記特許文献１に記載の技術の場合には、燃料を改質する際に水を共存させているものの、触媒を用いていない。これにより、燃料の一部は改質されたとしても水素および一酸化炭素となるのみであり、かような反応により吸収される熱エネルギは小さい。
【００１５】
一方、前記特許文献２に記載の技術の場合、燃料を改質する際に触媒を用いているものの、水素の供給源となりうる燃料以外の化合物を共存させていない。よって、重質成分を水素化して軽質成分へ改質させるのに必要な水素原子は、他の燃料成分から引き抜かれたものであるため、改質の前後で燃料全体の有する化学エネルギはほとんど変化しない。
【００１６】
従って、上記のような従来の燃料改質技術において、改質反応により内燃機関の排気熱を回収しようとしても、その熱回収効率は低いと考えられる。
【００１７】
これに対し、本発明においては、燃料を改質する際に、燃料、水、および触媒の三者が共存する。従って、前記特許文献１に記載の技術とは異なり触媒が存在することによって、水分子に含まれる水素原子により燃料中の成分が水素化される反応が進行しうる。また、前記特許文献２に記載の技術とは異なり燃料中の成分の水素化に必要な水素原子の供給源である水が存在することによって、水素化に必要な水素原子が他の燃料成分から引き抜かれることはほとんどない。
【００１８】
ここで、燃料成分の水素化反応は吸熱反応であり、その吸熱量も大きい。このため、燃料または水の少なくとも一方を内燃機関からの排気との熱交換により加熱することで、前記排気の有する熱エネルギが改質燃料の有する化学エネルギとして効率的に回収されうる。その結果、内燃機関の排気熱が有する熱エネルギの回収効率が向上し、システム全体のエネルギ効率が向上しうる。また、装置の小型化も期待される。
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい一実施形態について詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の形態のみには限定されない。なお、各図において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のために誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図１に示す本発明の燃料供給装置１ａは、上述した本発明の供給方法の実施に好適に用いられる。図１に示すように、本発明の燃料供給装置１ａは、燃料２０を内燃機関１００に供給する装置である。燃料２０は、後述するように水３０と混合され、所定の温度条件下で触媒４０と接触して、改質燃料へ改質される。この改質燃料が内燃機関１００へ供給されて燃焼することにより、改質燃料の有する化学エネルギが、車両を駆動するための力学的エネルギに変換される。本発明は、燃料２０または水３０の少なくとも一方の加熱手段として、前記内燃機関１００の排気との熱交換を利用する点に特徴を有する。
【００２１】
燃料２０は、燃料タンク２１に貯留される。燃料タンク２１には、燃料２０が流通するための燃料流通路２２が接続される。
【００２２】
一方、水３０は、水タンク３１に貯留される。水タンク３１には、水３０が流通するための水流通路３２が接続される。
【００２３】
燃料流通路２２の途中には、燃料ポンプ２３が設置されている。燃料ポンプ２３は、燃料２０を加圧するための燃料加圧手段として機能する。
【００２４】
一方、水流通路３２の途中には、水ポンプ３３が設置されている。水ポンプ３３は、水３０を加圧するための水加圧手段として機能する。
【００２５】
燃料ポンプ２３および水ポンプ３３の下流側には、熱交換器５０が設けられている。燃料流通路２２および水流通路３２は、熱交換器５０を貫通している。熱交換器５０は、燃料流通路２２を流通する燃料２０を所定の温度に加熱するための燃料加熱手段として機能し、また、熱交換器５０は、水流通路３２を流通する水３０を所定の温度に加熱するための水加熱手段として機能する。なお、燃料流通路２２および水流通路３２は、少なくとも一方が熱交換器５０を貫通していればよく、後述するようにいずれか一方のみが熱交換器５０を貫通している形態もまた、採用されうる。
【００２６】
熱交換器５０には、内燃機関１００の排気が流入するための排気入口ポート５１と、排気が流出するための排気出口ポート５２とが設けられている。内燃機関１００と排気入口ポート５１とは排気管６０で接続されている。また、排気出口ポート５２には排気浄化管７０が接続されており、排気浄化管７０の途中には、排気浄化用触媒７１が配設されている。なお、熱交換器５０の内部において、燃料２０および水３０と熱交換器５０に流入した排気とは燃料流通路２２および水流通路３２の壁によって隔離されているため、燃料２０または水３０と排気とが直接接触することはなく、これらの間では熱エネルギのみが移動しうる。
【００２７】
なお、「内燃機関」とは、シリンダ内で燃料を爆発燃焼させ、そのエネルギによって仕事をする原動機をいい、本発明において内燃機関１００の具体的な形態は特に制限されず、後述する燃料２０の性状に応じて選択されうる。内燃機関１００は、例えばガソリンエンジンのような火花点火式内燃機関であってもよく、ディーゼルエンジンのような圧縮着火式内燃機関であってもよい。
【００２８】
燃料流通路２２および水流通路３２の、熱交換器５０を貫通する領域の下流側には、混合容器８０が設けられている。混合容器８０は、燃料流通路２２を流通して熱交換器５０において加熱された燃料２０と、水流通路３２を流通して熱交換器５０において加熱された水３０とを混合するための混合物生成部として機能する。
【００２９】
混合容器８０内には、触媒４０が配設されている。触媒４０は、燃料２０と水３０との混合物に含まれる燃料２０を改質燃料へと改質する改質反応を促進する。すなわち、本実施形態において、混合容器８０は、燃料２０を改質するための改質部としても機能する。なお、内燃機関１００としてディーゼルエンジンを採用する場合には、改質部を兼ねる混合容器８０として、ディーゼルエンジンに設けられているコモンレールを用いてもよい。
【００３０】
本実施形態においては、混合容器８０が改質部を兼ねているが、これらが別々に設けられてもよい。具体的には、例えば、触媒が配設されていない混合容器に混合物流通路を接続し、この混合物流通路の下流側に、触媒が配設された改質器を設け、さらに、後述する改質燃料供給路を前記改質器に接続する形態が例示される。
【００３１】
混合容器８０の下流側には、燃料分配管９１が接続されている。この燃料分配管９１は、改質燃料を内燃機関１００へ供給するための供給路として機能する。
【００３２】
図１に示す燃料供給装置において、燃料流通路２２、水流通路３２、熱交換器５０、混合容器８０、および燃料分配管９１などは、超臨界流体と接触する可能性がある。例えば超臨界水は、通常の水では腐食されないステンレス等を腐食することが知られているため、これらの部位は、６００℃程度までの耐熱性、および１５０ＭＰａ程度までの耐圧性に加えて、耐腐食性を有する材料からなることが好ましい。かような性能を有する材料としては、ハステロイ合金、インコネル合金などの合金や、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの酸化物が挙げられる。
【００３３】
続いて、図１に示す本発明の燃料供給装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図示しない制御手段（例えば、ＥＣＵ）からの制御信号により、燃料ポンプ２３および水ポンプ３３が駆動する。燃料ポンプ２３が駆動することにより、燃料タンク２１から燃料２０が吸い上げられ、吸い上げられた燃料２０は燃料流通路２２を流通する。燃料の流量は、一般に０．５〜３０Ｌ／ｈ程度であり、通常使用においては０．５〜１５Ｌ／ｈ程度である。一方、水ポンプ３３が駆動することにより、水タンク３１から水３０が吸い上げられ、吸い上げられた水３０は水流通路３２を流通する。燃料２０の流量と水３０の流量との関係、すなわち、水（分子換算）／燃料（炭素原子換算）モル比は、好ましい値が内燃機関１００の運転状態に応じて変動しうるため一概には規定されないが、通常は０．０５〜２．０程度であり、好ましくは０．２〜０．７５である。なお、燃料流通路２２の燃料タンク２１側の先端および水流通路３２の水タンク３１側の先端には、図１に示すように、燃料用フィルタ２４および水用フィルタ３４が設置されていてもよい。これらのフィルタ（２４、３４）を設置することにより、燃料２０および水３０中に含まれる不純物の供給が防止され、内燃機関１００におけるエミッションが低減されうる。
【００３５】
燃料２０は燃料ポンプ２３により燃料流通路２２の下流側に圧送され、水３０は水ポンプ３３により水流通路３２の下流側に圧送される。この際の圧力は特に制限されないが、通常はそれぞれ２５〜１５０ＭＰａ程度である。なお、水３０は、後述するように、燃料２０と混合され、主に燃料２０を水素化して改質燃料へ改質する際の水素原子の供給源として作用する。
【００３６】
内燃機関１００の排気は、排気管６０を流通し、排気入口ポート５１から熱交換器５０に流入する。これにより、燃料流通路２２を流通する燃料２０、および水流通路３２を流通する水３０は、熱交換器５０を貫通する領域を通過する際に、内燃機関１００の排気と熱交換し、加熱される。換言すれば、排気の有する熱エネルギが、燃料２０および水３０の有する熱エネルギに変換される。
【００３７】
かような熱交換が行われるには、燃料２０および水３０の温度と比較して、熱交換器５０内を流通する内燃機関１００の排気の温度が高ければよい。燃料２０および水３０、並びに排気の具体的な温度は特に制限されない。
【００３８】
加熱された燃料２０および水３０は、混合容器８０において混合され、燃料２０と水３０との混合物となる。生成した混合物は、混合容器８０内に配設された触媒４０と接触する。前記混合物は、触媒４０と接触する際に、以下の（１）または（２）の条件を満たすことが必要である。
【００３９】
（１）混合物の温度が、燃料２０および水３０の双方の臨界温度以上であること；
（２）混合物中の燃料２０および水３０の双方が、超臨界状態または亜臨界状態であること。
【００４０】
上記の（１）または（２）の少なくともいずれかの条件を満たすことにより、改質反応が効率的に進行する。従って、燃料２０および水３０、並びに排気の温度は、前記混合物がかような条件を満たすように適宜制御されうる。なお、前記燃料２０が複数の燃料成分の混合物である場合には、当該燃料成分のうちの少なくとも一つの成分が上記の（１）または（２）の条件を満たしていればよい。
【００４１】
以下、「超臨界状態」について簡単に説明する。
【００４２】
一般に、物質には固体、液体および気体の三態が存在するが、液体または気体状態にある物質の温度および圧力を上昇させると、液体と気体との区別がつかない状態に達することがある。この状態を「超臨界状態」と称し、超臨界状態では、温度および圧力の双方が、物質固有の値である臨界点よりも高い。当該臨界点の温度を「臨界温度」と称し、臨界点の圧力を「臨界圧」と称する。超臨界状態の流体は、高密度な気体のような状態にあり、また、誘電率が小さく非極性の有機溶媒に近似した状態にある。よって、水と、有機物質である炭化水素等の燃料とは、超臨界状態においては良好に混和しうる。
【００４３】
本発明においては、前記混合物が上記の条件を満たすことにより、燃料２０と水３０とが極めて優れた混合状態で混合しうる。また、上記の条件を満足する混合物を触媒４０と接触させることにより、前記混合物が触媒４０の狭い細孔内にまで浸透しうる。また気体に比べて燃料、水共に高密度であるため接触頻度も高くなる。その結果、触媒活性点の利用率が上昇し、触媒４０による改質効率が向上しうる。
【００４４】
以下、上記の（１）および（２）の条件についてそれぞれ説明する。まず、上記の（１）の条件について詳細に説明する。
【００４５】
上述したように、燃料２０の臨界温度とは、燃料２０が超臨界状態となりうる温度の下限値であり、水３０の臨界温度とは、水３０が超臨界状態となりうる温度の下限値である。よって、混合物が上記の（１）の条件を満たすには、前記混合物の温度が、前記燃料２０の臨界温度および前記水３０の臨界温度のうち、いずれか高い温度以上であればよい。
【００４６】
ここで、水３０の臨界温度は３７４℃である。これに対し、燃料２０の臨界温度は、燃料２０の組成に応じて変動しうるため一概には決定できないが、例えばガソリン（平均炭素原子数：８前後）の場合には３００℃程度であり、軽油（平均炭素原子数：１２〜１８程度）の場合には４００〜５００℃程度である。なお、本発明において、燃料中に含まれる臨界温度の低い一部の燃料成分のみの改質を所望する場合には、前記混合物の温度が当該成分の臨界温度を超えていればよい。
【００４７】
燃料２および水３の混合物が上記の（１）の条件を満たす場合、前記混合物が触媒４０と接触する際の圧力条件は特に制限されない。ただし、前記混合物の圧力については、燃料２０および水３０のそれぞれの分圧が、それぞれの臨界圧以上であることが好ましい。これにより、燃料２０と水３０との混合状態がより向上し、改質効率も向上しうる。なお、燃料２０が単一成分ではなく種々の燃料成分の混合物である場合には、燃料２０に含まれる各燃料成分の分圧が、それぞれの成分の臨界圧を超えているとよい。
【００４８】
ここで、水３０の臨界圧は２２．１ＭＰａである。これに対し、燃料２０の臨界圧は、例えばガソリンの場合には３ＭＰａ程度であり、軽油の場合には２ＭＰａ程度である。
【００４９】
続いて、上記の（２）の条件について詳細に説明する。
【００５０】
一般に、単一成分系においては、系の温度が当該成分の臨界温度を超え、系の圧力が当該成分の臨界圧を超えると、当該成分は超臨界状態となる。しかしながら、本発明の燃料２０および水３０の混合物のような多成分系においては、系の温度および圧力が、系に含まれるある成分の臨界温度および臨界圧を上回ったとしても、当該成分が必ずしも超臨界状態になるとは限らない。これは、多成分系においてある成分が超臨界状態となるには、系における当該成分の分圧が、当該成分の臨界圧を上回る必要があるためである。すなわち、ある成分の臨界温度を超える温度の系において、当該成分のモル分率が大きい場合は、当該成分の分圧も比較的大きいため、系全体をわずかに加圧した場合であっても当該成分は超臨界状態となる場合がある。一方、当該成分のモル分率が小さい場合には、当該成分の分圧も比較的小さいため、当該成分を超臨界状態とするには、系を大幅に加圧する必要があるのが一般的である。
【００５１】
従って、混合物中の燃料２０および水３０の双方が超臨界状態となるには、混合物の温度が燃料２０および水３０の双方の臨界温度を超え、かつ、混合物に含まれる燃料成分の分圧が、当該燃料成分の臨界圧を超え、さらに、混合物に含まれる水の分圧が、水の臨界圧を超えることが必要である。なお、「分圧」とは、元来、混合気体を対象とする概念であるが、超臨界状態の流体も気体の性質を有しているため、同様に「分圧」の概念が用いられうる。すなわち、本発明において、「分圧」とは、混合流体に含まれる各成分が、容器の全体積を占めていると仮定したときの圧力を意味する。
【００５２】
「亜臨界状態」とは、超臨界状態に準ずる状態を意味する。「亜臨界状態」についての統一した定義は存在しないが、本発明においては、「亜臨界状態」を、ある成分の温度が、当該成分の臨界温度から、好ましくは０〜１００℃低く、より好ましくは０〜５０℃低く、かつ、燃料２０および水３０の混合物における当該成分の分圧が、当該成分の臨界圧から、好ましくは０〜５ＭＰａ低く、より好ましくは０〜２ＭＰａ低い状態と定義する。混合物中の燃料成分および／または水が亜臨界状態であれば、たとえ超臨界状態ではなくとも、燃料成分の改質反応が効率よく進行しうる。
【００５３】
本発明において、燃料２０および水３０の混合物が触媒４０と接触する際の温度条件および圧力条件は、混合物が上記の（１）または（２）の条件を満たす条件であればよく、特に制限されることはない。ただし、本発明においては、混合物が触媒４０と接触することによって燃料成分の改質反応（吸熱反応）が進行するため、この吸熱反応による混合物の温度低下を考慮した上で、温度条件を制御するとよい。混合物の温度条件は、例えば、燃料２０および水３０の流量、内燃機関１００からの排気の流量などを調節することにより制御されうる。同様に、混合物の圧力条件は、例えば、燃料ポンプ２３および水ポンプ３３の吐出圧などを調節することにより制御されうる。
【００５４】
触媒４０と接触する際の混合物の温度については、通常、４００〜６００℃程度となるように上記の条件を調節すればよく、好ましくは４００〜５００℃、より好ましくは４５０〜４７５℃となるように調節すればよい。なお、内燃機関１０の排気の温度は、一般的に、１１０〜９００℃程度である。また、混合物の圧力については、通常、２０〜５０ＭＰａ程度となるように上記の条件を調節すればよく、好ましくは２５〜４５ＭＰａ、より好ましくは３０〜４０ＭＰａとなるように調節すればよい。ただし、これらの範囲のみには制限されず、これらの範囲を外れる条件が採用されてもよい。
【００５５】
燃料２０および水３０の混合物が上述したような条件を満足することにより改質反応が効率的に進行し、燃料２０は改質されて改質燃料となる。改質の具体的な反応としては、例えば、燃料２０に含まれる化合物が、脱水素化、軽質化、水素化、または含酸素化される反応が例示される。これにより、燃料２０に含まれる化合物は、例えばメタンなどの軽質成分に改質される。
【００５６】
ここで、前記改質反応（脱水素化、軽質化、水素化、含酸素化など）の大部分は吸熱反応である。よって、燃料２０および水３０の有する熱エネルギの少なくとも一部は、この吸熱反応により改質燃料の有する化学エネルギに変換される。なお、「熱エネルギ」とは、個々の原子または分子の熱運動のエネルギの形で存在するエネルギの一形態であり、「化学エネルギ」とは、原子間の化学結合によって物質内に保有されるエネルギの一形態である。
【００５７】
触媒４０は、上記の改質反応を促進しうるものであればよく、特に制限されないが、例えば、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、ゼオライトおよび層状粘土化合物、並びにこれらの２種以上の複合酸化物および混合物からなる群から選択される担体に、白金、ロジウム、パラジウム、およびルテニウムからなる群から選択される１種以上の貴金属成分が担持されてなる触媒が好ましく用いられうる。触媒の劣化を防止し、長期間にわたって改質反応を触媒しうるという観点から、前記担体は、酸化ジルコニウムを含むことが好ましい。後述する実施例を参照すれば、担体が酸化ジルコニウムを含むことで、触媒が超臨界状態のような過酷な条件下に置かれたとしても、担持されている貴金属原子の分散度が長時間にわたって高く維持され、触媒の劣化が抑制されることがわかる。このメカニズムは明らかではないが、酸化ジルコニウムの表面には貴金属原子が強く吸着しうることで、腐食条件下においても貴金属原子のシンタリングが起こりにくいことによるものと推測される。なお、触媒４０中に含有される金属元素等の種類を選択することで、所望の成分組成を有する改質燃料が得られる。
【００５８】
触媒４０は、上記の成分以外にも必要な添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば適当なバインダとしてのアルミナゾル等が例示される。
【００５９】
従って、触媒４０には、例えば貴金属元素、担体、その他必要な添加剤が含有されるが、かかる場合にこれら各成分の含有量は特に制限されず、目的に応じて適宜決定されうる。好ましくは、触媒４０は、触媒全量に対して貴金属元素を０．１〜５質量％程度含む。
【００６０】
触媒４０の形態は特に限定されず、従来公知の形態が適宜採用されうる。触媒４０の形態としては、例えば、ペレット状、造粒法で得られた粒状、打錠成形された円筒形状、ラヒシリングなどの塊粒状の触媒を容器に充填する形態や、ハニカム、フォーム、プレートなどの各種形状を有するモノリス式の形態が例示される。ここで、自動車のような移動体に搭載される場合を考慮すると、特に車載時に必要となる高空間速度条件下における性能にも優れるモノリス式の形態が好ましく採用されうる。
【００６１】
触媒４０の製造方法は、特に制限されないが、通常は貴金属成分を担体である酸化物成分に担持させることにより製造されうる。貴金属元素を担体に担持させる方法としては、例えば特開２００２−６６３１３号公報に記載されているような攪拌法、含浸法および流通法等のイオン交換法や、その他通常の混練法、沈殿法、共沈法、吸着法、ゾルゲル法など各種の方法が用いられうる。また、メッキ法、蒸着法なども用いられうる。さらに、その後の乾燥および焼成により触媒が製造されうるが、場合によっては焼成が省略されてもよい。
【００６２】
改質燃料は、燃料分配管９１を流通した後、インジェクタ（図示せず）を介して内燃機関１００へ噴射される。なお、燃料ポンプ２３および水ポンプ３３から混合容器８０までは等しい圧力に保たれている。また、混合容器８０の高圧状態を利用して改質燃料を内燃機関１００へ噴射してもよく、あるいは、混合容器８０の下流側または燃料分配管９１の途中に保圧弁を設置し、別途の手段により加圧して改質燃料を内燃機関１００へ噴射してもよい。
【００６３】
内燃機関１００へ噴射された改質燃料が燃焼することにより、改質燃料の有する化学エネルギが、車両を駆動するための力学的エネルギに変換される。前記改質燃料は、改質により例えば軽質化（低沸点化）および水素化されているため、燃焼性に優れる。従って、内燃機関１００からのエミッションが低減され、ノッキングが抑制されうる。
【００６４】
一方、熱交換器５０に流入した排気は、燃料２０および水３０との熱交換後、熱交換器５０の排気出口ポート５２から流出する。流出した排気は、排気浄化用触媒７１と接触する。これにより、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）成分、硫黄酸化物（ＳＯｘ）成分、炭化水素（ＨＣ）成分、一酸化炭素（ＣＯ）成分などが除去される。これらの成分が除去された排気は、排気浄化管７０を流通して、大気中に排出される。なお、排気浄化用触媒７１の具体的な形態は特に制限されず、排気浄化用触媒についての従来公知の知見が適宜参照されうる。
【００６５】
続いて、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギの移動に着目し、本発明の効果について説明する。
【００６６】
排気の有する熱エネルギは、まず、熱交換器５０において、燃料２０および水３０との熱交換により燃料２０および水３０の熱エネルギに変換される。次いで、この燃料２０および水３０の熱エネルギは、混合容器８０内に配設された触媒４０との接触により、吸熱反応（改質反応）の反応熱として消費され、最終的に改質燃料の有する化学エネルギへと変換される。これらを総合すれば、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギの少なくとも一部が、改質燃料の有する化学エネルギとして回収されたことになる。
【００６７】
ここで、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギは、元来、燃料２０が化学エネルギとして有していたものである。従って、本発明によれば、燃料２０が本来有する化学エネルギが再利用されることになり、燃料２０の最終エネルギ効率が上昇する。その結果、最終的な燃料の供給量が削減されうる。
【００６８】
本発明によれば、特に制限されないが、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギの１〜１５％程度、好ましくは１０〜１５％程度が、改質燃料の有する化学エネルギとして回収されうる。換言すれば、燃料２０の最終エネルギ効率は向上し、３２〜３８％程度となる。なお、本発明の技術的範囲は、エネルギの回収率や最終エネルギ効率がかような範囲内の値となる形態のみに制限されず、この範囲を外れてもよい。
【００６９】
上記のエネルギ効率を向上させるためには、燃料２０を触媒４０と接触させて、吸熱量がより大きい吸熱反応を起こさせるとよい。この観点から、燃料２０には、直鎖または分枝鎖アルカン、環状アルカン、多環ナフテン類などの炭化水素成分が燃料成分として含有されていることが好ましい。これらの燃料成分の発熱量は炭素原子１モルあたり６１０〜６２０ｋＪ／ｍｏｌ程度であるが、上記のような改質によってこの発熱量が徐々に増加する。
【００７０】
特に、燃料成分がメタノールやメタンまで軽質化されると、メタノールの発熱量は約６７５ｋＪ／ｍｏｌであり、メタンの発熱量は約８００ｋＪ／ｍｏｌ（いずれも炭素原子１モルあたり）であることから、吸熱反応における吸熱量が他の生成物に比べて高く、好ましい。
【００７１】
また、トルエン、キシレン、ビフェニル、ビベンジル、ナフタレンなどの芳香族化合物の有する化学エネルギは、直鎖アルカン類やナフテン類等の他の化合物と比較して５３０〜５７０ｋＪ／ｍｏｌと小さいため、これらの芳香族化合物が、開環や水素化などの改質反応によりメタンなどの比較的大きい化学エネルギを有する化合物に改質されると、より好ましい。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の燃料供給装置について説明する。
【００７３】
図２は、第２実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図２に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｂにおいて、混合容器８０は、熱交換器５０内に設置されており、触媒４０は、混合容器８０内に配設されている。換言すれば、改質部を兼ねる混合容器８０が、熱交換器５０内に設置されている。混合容器８０の下流側には、改質燃料を内燃機関１００へ供給するための改質燃料供給路９０が接続されている。改質燃料供給路９０の下流側には、インジェクタ１１０が設置されている。インジェクタ１１０は、燃料分配管９１を介して改質燃料を内燃機関１００へ噴射するための燃料噴射手段として機能する。
【００７４】
図２に示す形態においては、改質部を兼ねる混合容器８０が熱交換器５０内に設置されている。しかしながら、かような形態のみには制限されない。すなわち、燃料２０と水３０との混合、および混合物と触媒４０との接触が良好に行われるのであれば、図２に示すような混合容器８０が設置されなくともよい。例えば、燃料流通路２２および水流通路３２が合流する合流部に触媒４０が配設される形態であってもよい。また、本実施形態においても、上記の第１実施形態と同様に、混合容器８０と改質器とが別々に設けられてもよい。すなわち、触媒４０が配設されていない混合容器８０が熱交換器５０内に設けられ、さらに前記混合容器８０の下流の熱交換器５０内に、触媒４０が配設された改質器が設けられる形態であってもよい。
【００７５】
図２に示すような燃料供給装置１ｂによれば、熱交換器５０において内燃機関１００の排気の有する熱エネルギが効率的に回収されうる。すなわち、熱回収効率が向上しうる。その結果、最終的なエネルギ効率も向上し、燃料２０の供給量が削減されうる。
【００７６】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の燃料供給装置について説明する。
【００７７】
図３は、第３実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図３に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｃは、熱交換器５０以外に、燃料２０、水３０、これらの混合物、および／または触媒４０を加熱するための加熱手段を備える点に特徴を有する。図２において具体的には、加熱手段として、電気ヒータ１２０が、触媒４０が配設された混合容器８０の外面に設置されている。
【００７８】
前記加熱手段は、燃料２０、水３０、これらの混合物、および触媒４０のうち少なくとも一つを加熱しうるのであれば特に制限されない。前記加熱手段としては、電気ヒータ１２０の他にも、マイクロ波照射装置、電磁加熱プレートなどが例示される。かような加熱手段は、燃料２０および／または水３０を加熱する目的で、燃料流通路２２および水流通路３２の、熱交換器５０を貫通する領域の下流側の外部または内部に設置されてもよく、あるいは、燃料２０および水３０の混合物および／または触媒４０を加熱する目的で、混合容器８０の外部または内部に設置されてもよい。前記加熱手段は、１種のみが単独で設置されてもよく、２種以上が併用されてもよい。また、１箇所のみに設置されてもよく、２箇所以上に設置されてもよい。
【００７９】
図３に示すような燃料供給装置１ｃによれば、熱交換器５０に加えて設置された加熱手段により、燃料２０、水３０、これらの混合物、および触媒４０のうち少なくとも一つが加熱されることでより高温での反応が可能となり、改質反応（吸熱反応）がより効率的に進行しうる。
【００８０】
また、本実施形態の燃料供給装置１ｃによれば、内燃機関１００の運転状況による反応温度の変動が抑制され、燃料供給の安定化が図れる。よって、かような燃料供給装置１ｃを用いて内燃機関１００へ燃料２０を供給する際には、特に、内燃機関１００の排気の温度が低い冷間始動時やエンジン低回転時などに、本実施形態において設置された電気ヒータ１２０等の加熱手段を作動させるとよい。これにより、速やかに改質反応を開始させることができ、冷間始動時やエンジン低回転時などにおいても燃料２０の燃焼性を向上させうる。本実施形態においては、内燃機関１００の運転が定常状態に到達した後に加熱手段を停止させ、熱交換器５０のみにより加熱することとしてもよい。
【００８１】
なお、本実施形態において、場合によっては、図４に示すように、改質部を兼ねる混合容器８０の下流側にさらにインジェクタ１１０を設置し、前記混合容器８０を電気ヒータ１２０等の加熱手段により加熱することとしてもよい。図４に示すような形態によれば、改質部とインジェクタとが分離されることから、燃料噴射の自由度が高められうる。
【００８２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の燃料供給装置について説明する。
【００８３】
図５は、第４実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図５に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｄは、図４に示す形態における改質部を兼ねる混合容器８０の下流側に、油水分離槽１３０が設置されている点に特徴を有する。この油水分離槽１３０は、改質燃料および水３０の混合物から改質燃料を分離するための改質燃料分離部として機能する。また、油水分離槽１３０には、改質燃料を取り出して内燃機関１００へ供給するための改質燃料供給路９０、および水３０を取り出して水タンク３１へ回収するための水回収路１４０が接続されている。
【００８４】
前記油水分離槽１３０のような改質燃料分離部の具体的な形態は、改質部を兼ねる混合容器８０において生成した改質燃料と水３０との混合物から改質燃料を分離しうる形態であれば特に制限されない。なお、上述したように、混合容器８０における改質燃料と水３０との混合性は極めて高い。このように良好に混合している混合物から改質燃料を分離するには、油水分離槽１３０において、混合物の温度を低下させるとよい。この際、混合物の圧力は維持したままであることが好ましい。かような形態によれば、改質燃料および水３０は高圧条件下で温度が低下するため、油水分離槽１３０において液化し、分離されうる。混合物の温度を低下させるための冷却手段は特に制限されず、例えば循環型ラジエターや圧縮冷却装置などを設ける形態が挙げられる。
【００８５】
油水分離槽１３０において水３０と分離された改質燃料は、一般的に、水３０よりも比重が小さく、上層に分離される。よって、通常は、油水分離槽１３０の下部に水回収路１４０が接続され、比較的上部に改質燃料供給路９０が接続される。改質燃料供給路９０が接続される位置は特に制限されず、混合物中の水／燃料比などに応じて適宜設定されうる。
【００８６】
図５に示すような燃料供給装置１ｄによれば、純度の高い改質燃料が内燃機関１００へ供給されうるため、内燃機関１００における燃料２０の燃焼性がより一層向上しうる。また、燃料２０を改質する際の水素源として供給される水３０が効率的に回収されるため、混合物の水／燃料比を高く設定することが可能となり、改質レベルを向上させうる。
【００８７】
なお、本実施形態において、場合によっては、図６に示すように、上記の第２実施形態と組み合わせて、改質部を兼ねる混合容器８０を熱交換器５０内に設置してもよい。図６に示すような形態によれば、熱回収効率が向上し、燃料２０の供給量の削減が図れる。
【００８８】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の燃料供給装置について説明する。
【００８９】
図７は、第５実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図７に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｅは、図４に示す形態において、水流通路３２が熱交換器５０を貫通しているのに対し、燃料流通路２２は熱交換器５０を貫通していない点に特徴を有する。
【００９０】
図７に示す本実施形態の燃料供給装置１ｅにより燃料２０を供給する際に、水３０は、水流通路３２の熱交換器５０を貫通する領域において内燃機関１００の排気との熱交換により加熱される。これに対し、燃料２０は、内燃機関１００の排気との熱交換によっては加熱されない。
【００９１】
ここで一般に、水３０の方が燃料２０と比較して熱容量が大きい。すなわち、水３０は燃料２０よりも温まりにくく、冷めにくい。一方、燃料２０は、温まりやすく、冷めやすい。従って、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギを燃料２０の熱エネルギへと変換させて回収しようとすると、燃料２０の温度が一挙に上昇してしまい、排気の熱エネルギが効率よく回収されず、排気浄化管７０を介して大気中に放散してしまう虞がある。
【００９２】
これに対し、本実施形態の燃料供給装置１ｅによれば、内燃機関１００の排気の有する熱エネルギを熱容量の大きい水３０の熱エネルギとして回収することで、排気の有する熱エネルギのうち、回収されずに放散してしまう割合を低下させることができる。その結果、熱回収効率を向上させうる。
【００９３】
なお、図７に示す形態においては、改質部を兼ねる混合容器８０の下流側にインジェクタ１１０が設けられ、前記混合容器８０の外部に電気ヒータ１２０が設置されている。
【００９４】
従って、図７に示す形態において、燃料２０は、改質部を兼ねる混合容器８０において、前記混合容器８０の外部に設置された電気ヒータ１２０により初めて加熱される。しかしながら、かような形態のみに制限されず、上記の第３実施形態において説明したような加熱手段が、燃料２０を加熱する目的で、燃料流通路２２の外面または内面に設置されてもよい。一方、内燃機関１００との熱交換により加熱された水３０の有する熱エネルギのみにより燃料２０の加熱に必要な熱エネルギおよび改質反応の反応熱として必要な熱エネルギが賄える場合には、図７に示す形態において電気ヒータ１２０が省略されてもよい。
【００９５】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態の燃料供給装置について説明する。
【００９６】
図８は、第６実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図８に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｆは、燃料流通路２２に加えて、未改質燃料流通路１５２を有する点に特徴を有する。燃料流通路２２は、上述したように、熱交換器５０を貫通し、混合容器８０に到達する。これに対し、図８に示す形態の未改質燃料流通路１５２は、熱交換器５０および混合容器８０のいずれをも経由せず、インジェクタ１１０に直接接続されている。未改質燃料流通路１５２の途中には、燃料流通路２２に設置された燃料ポンプ２３とは異なる未改質燃料ポンプ１５３が設置されている。未改質燃料ポンプ１５３は、未改質燃料を加圧するための加圧手段として機能する。また、未改質燃料流通路１５２の燃料タンク２１側の先端には、未改質燃料用フィルタ１５４が設置されている。
【００９７】
図８に示すような燃料供給装置１ｆにより内燃機関１００へ燃料２０を供給する際には、燃料流通路２２および未改質燃料流通路１５２のそれぞれを介して供給される燃料２０の流量比が調節されうる。これにより、内燃機関１００における所望の燃焼状態が達成されうる。また、改質するための燃料および未改質燃料のそれぞれに対してポンプ（２３、１５３）を設置することで、内燃機関１００への燃料２０の最大供給量が増大しうる。このため、内燃機関１００の幅広い運転状態に対応可能な燃料供給装置が提供されうる。
【００９８】
本実施形態においては、例えば、内燃機関１００の負荷状態に応じて、燃料流通路２２を流通する燃料２０と未改質燃料流通路１５２を流通する未改質燃料との流量比を制御するための、流量比制御部が設けられてもよい。これにより、燃料供給装置１ｆの応答性が向上し、内燃機関１００の負荷状態に応じたきめ細やかな制御が可能となる。流量比制御部としては、燃料ポンプ２３および未改質燃料ポンプ１５３に制御信号を発信しうる制御手段（例えば、ＥＣＵ）（図示せず）が例示される。前記制御手段は、燃料ポンプ２３および未改質燃料ポンプ１５３へ制御信号を発信することで、燃料流通路２２および未改質燃料流通路１５２のそれぞれを介して供給される燃料２０の流量比を制御しうる。
【００９９】
制御の一例を挙げると、冷間始動時の低負荷状態においては、未改質燃料流通路１５２を介して供給される未改質燃料の流量を比較的多く調節するとよい。かような形態によれば、冷間始動時の排気の温度低下が抑制されうる。その結果、排気浄化管７０の途中に配設された排気浄化用触媒７１が、内燃機関１００の排気により加熱されて、速やかに活性化されうる。かような制御を可能とする目的で、内燃機関１００の負荷状態を検出するための内燃機関負荷状態検出手段が内燃機関１００に設けられてもよい。かような内燃機関負荷状態検出手段の具体的な形態としては、例えば、センサを用いてエンジンのスロットル弁開度、スロットル弁の所定の開度への到達の有無、エンジンの吸入空気量およびエンジン回転速度等を検出する形態が例示される。
【０１００】
なお、図８に示す形態において、未改質燃料流通路１５２は、上述したように、熱交換器５０および混合容器８０のいずれをも経由していない。しかしながら、かような形態のみに制限されず、場合によっては、未改質燃料流通路１５２が熱交換器５０を貫通する形態もまた、採用されうる。かような形態によれば、未改質燃料が内燃機関１００の排気との熱交換により加熱されて内燃機関１００へ供給されることから、内燃機関１００における未改質燃料の燃焼性が向上しうる。
【０１０１】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態の燃料供給装置について説明する。
【０１０２】
図９は、第７実施形態の燃料供給装置を示す構成概要図である。図９に示すように、本実施形態の燃料供給装置１ｇは、上記の図８に示す形態と比較して、未改質燃料流通路１５２が、燃料ポンプ２３の下流において燃料流通路２２に接続されている点のみが異なる。未改質燃料流通路１５２が燃料流通路２２に接続されている箇所には、スプリッタ１６０が設けられている。このスプリッタ１６０は、制御手段（図示せず）（例えば、ＥＣＵ）により作動制御されている。なお、このスプリッタ１６０は、ある程度の耐圧性を有していることが好ましい。
【０１０３】
図９に示すような燃料供給装置１ｇにより内燃機関１００へ燃料２０を供給する際、燃料２０は、燃料ポンプ２３により所定の圧力に加圧され、燃料流通路２２をスプリッタ１６０が設置された箇所まで流通する。スプリッタ１６０は、前記制御手段からの制御信号により作動する。これにより、燃料流通路２２および未改質燃料流通路１５２のそれぞれを流通する燃料２０の流量比が調節される。制御手段からスプリッタ１６０への制御信号は、内燃機関１００の負荷状態に応じたものであることが好ましい。これにより、燃料供給装置１ｇの応答性が向上し、内燃機関１００の負荷状態に応じたきめ細やかな制御が可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態においては、燃料２０を加圧するための燃料ポンプ２３が１箇所にのみ設けられているため、ポンプを複数設置することによるコストの上昇が抑制されうる。
【０１０５】
なお、本実施形態において、上記の第６実施形態と同様に、未改質燃料流通路１５２が熱交換器５０を貫通する形態が採用されてもよく、これにより、上述したのと同様の効果が得られる。
【０１０６】
以上、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、上記で説明した具体的な実施形態にのみ制限されるべきではない。例えば、上記の各実施形態の有する特徴が任意に組み合わされた形態もまた、本発明の効果を奏する限り、本発明の技術的範囲に包含されうる。
【０１０７】
上述したように、本発明の燃料供給方法および燃料供給装置によれば、エネルギ効率に優れる燃料供給手段が提供されうる。このため、本発明の燃料供給装置は、例えば自動車等に搭載されるオンボード内燃機関システムなどの用途に適用されうる。
【実施例】
【０１０８】
（触媒調製例１）
貴金属元素の供給源として硝酸ロジウムを準備した。この硝酸ロジウム７０ｇを溶媒である水に添加し、ロジウム含有水溶液１０００ｇを調製した。一方、担体として酸化アルミニウム５００ｇを準備した。
【０１０９】
上記で準備した担体を、同じく上記で調製したロジウム含有水溶液に分散させて１時間撹拌することにより、担体にロジウムが担持されてなる粉末を得た。
【０１１０】
得られた粉末を１５０℃にて一晩乾燥させた後に粉砕した。粉砕された微粉末に水を噴霧することにより含水させ、次いで造粒装置を用いて微粉末を粒状に成形した。さらに、得られた触媒粒を６００℃にて２時間焼成することにより、触媒Ａを調製した。
【０１１１】
（触媒調製例２）
担体として、酸化アルミニウムに代えて酸化マグネシウムを用いたこと以外は、前記触媒調製例１と同様の手法により触媒Ｂを調製した。
【０１１２】
（触媒調製例３）
担体として、酸化アルミニウムに代えて酸化セリウムを用いたこと以外は、前記触媒調製例１と同様の手法により触媒Ｃを調製した。
【０１１３】
（触媒調製例４）
担体として、酸化アルミニウムに代えて酸化チタンを用いたこと以外は、前記触媒調製例１と同様の手法により触媒Ｄを調製した。
【０１１４】
（触媒調製例５）
担体として、酸化アルミニウムに代えて酸化ジルコニウムを用いたこと以外は、前記触媒調製例１と同様の手法により触媒Ｅを調製した。
【０１１５】
（燃料改質試験例）
上記で調製した触媒Ａ〜Ｅを用いて、燃料改質試験を行った。試験には、図２に示す形態（第２実施形態）の燃料供給装置を用いた。なお、内燃機関１００および熱交換器５０は省略した。一方、熱交換器５０に代えて電気ヒータ１２０を設置し、この電気ヒータ１２０により、改質部を兼ねる混合容器８０を加熱した。
【０１１６】
燃料２０としてはトルエンを用いた。また、改質燃料供給路９０の途中には保圧弁を設置し、改質試験中、燃料ポンプ２３および水ポンプ３３から前記保圧弁までの圧力を３０ＭＰａに設定した。また、電気ヒータ１２０の温度を５００℃に設定した。さらに、供給する燃料２０および水３０の水（分子換算）／燃料（炭素原子換算）モル比を、０．５に設定し、触媒４０の、燃料２０および水３０の合計流量に対する液空間速度（ＬＨＳＶ）を１５ｈ−１に設定した。なお、燃料２０および水３０は、混合容器８０において超臨界状態であったと推測される。
【０１１７】
運転開始から１２０分間改質試験を行い、定常運転時の改質燃料を改質燃料供給路９０から取り出して、組成を分析した。具体的には、燃料２０に含まれる炭素原子のうち、改質試験により改質燃料へと転化された炭素原子のモル百分率（転化率）を算出した。結果を図１０に示す。図１０において、前記転化率は、縦軸で示されている。
【０１１８】
また、改質試験終了後の触媒４０について、ＣＯパルス吸着法により、市販のガス吸着量測定装置を用いてロジウムの分散度を測定した。分散度の算出は下記数式１に従った。結果を図１０に示す。図１０において、ロジウムの分散度は、横軸で示されている。
【０１１９】
【数１】
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【０１２０】
図１０からわかるように、触媒の担体として酸化チタンまたは酸化ジルコニウムを用いると、触媒活性が向上しうる（図１０の触媒Ｄまたは触媒Ｅ）。この触媒活性の向上は、担体として酸化ジルコニウムを用いた場合に特に顕著である（図１０の触媒Ｅ）。
【０１２１】
また、担体として酸化ジルコニウムを用いると、他の担体と比較して、超臨界流体と接触するという過酷な条件下にさらされた後であっても、担持原子の分散度が高い値に維持される（図１０の触媒Ｅ）。このことが、上記の高い触媒活性に寄与している可能性が高いと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の燃料供給装置の好ましい形態（第１実施形態）を示す構成概要図である。
【図２】本発明の燃料供給装置の他の好ましい形態（第２実施形態）を示す構成概要図である。
【図３】本発明の燃料供給装置のさらに他の好ましい形態（第３実施形態）を示す構成概要図である。
【図４】本発明の燃料供給装置の第３実施形態の変形例を示す構成概要図である。
【図５】本発明の燃料供給装置のさらに他の好ましい形態（第４実施形態）を示す構成概要図である。
【図６】本発明の燃料供給装置の第４実施形態の変形例を示す構成概要図である。
【図７】本発明の燃料供給装置のさらに他の好ましい形態（第５実施形態）を示す構成概要図である。
【図８】本発明の燃料供給装置のさらに他の好ましい形態（第６実施形態）を示す構成概要図である。
【図９】本発明の燃料供給装置のさらに他の好ましい形態（第７実施形態）を示す構成概要図である。
【図１０】実施例において調製された触媒を用いた燃料改質試験の結果（転化率および分散度）を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１ａ〜１ｇ    燃料供給装置、
２０    燃料、
２１    燃料タンク、
２２    燃料流通路、
２３    燃料ポンプ、
２４    燃料用フィルタ、
３０    水、
３１    水タンク、
３２    水流通路、
３３    水ポンプ、
３４    水用フィルタ、
４０    触媒、
５０    熱交換器、
５１    排気入口ポート、
５２    排気出口ポート、
６０    排気管、
７０    排気浄化管、
７１    排気浄化用触媒、
８０    混合容器、
９０    改質燃料供給路、
９１    燃料分配管、
１００    内燃機関、
１１０    インジェクタ、
１２０    電気ヒータ、
１３０    油水分離槽、
１４０    水回収路、
１５２    未改質燃料流通路、
１５３    未改質燃料ポンプ、
１５４    未改質燃料用フィルタ、
１６０    スプリッタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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