(57)【要約】【課題】複数のタンクを用いることなく安定したオクタン価の改質燃料を内燃機関に供給できる燃料改質システムを提供すること。【解決手段】燃料改質システム１は、改質反応器３とタンク７１とを接続する循環戻り管７２と、タンク７１と混合器２とを接続する混合燃料還流管７５と、タンク７１と内燃機関とを接続するエンジン用改質燃料供給管７７と、改質燃料を混合器２へ圧送する循環燃料ポンプ７６と、を備え、タンク７１の燃料貯留槽７１１は、隔壁７１２〜７１４によって循環燃料貯留槽７１５と改質燃料貯留槽７１６とに分けられ、隔壁７１２〜７１４のうち少なくとも底部には改質燃料が流れ循環燃料貯留槽７１５及び改質燃料貯留槽７１６の水位を等しくする隙間が設けられ、混合燃料還流管７５の吸入口及び循環戻り管７２の排出口は循環燃料貯留槽７１５に設けられ、エンジン用改質燃料供給管７７の吸入口は改質燃料貯留槽７１６に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を主体とした燃料を、酸素を用いて改質してアルコールを含む改質燃料を生成する燃料改質システムであって、
酸化ガスと燃料との混合気を生成する混合器と、
前記混合器から混合気が供給されると、改質触媒の作用下で改質反応が進行し出口から改質燃料を排出する改質反応器と、
前記改質反応器を経た改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクと、
前記出口と前記改質燃料タンクとを接続する循環戻り管と、
前記改質燃料タンクと前記混合器とを接続する循環供給管と、
前記改質燃料タンクと内燃機関の燃料供給装置とを接続する改質燃料供給管と、
前記改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を前記混合器へ前記循環供給管を介して圧送する循環ポンプと、を備え、
前記改質燃料タンクの燃料貯留槽は、１つ以上の隔壁によって循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽とに分けられ、
前記隔壁のうち少なくとも底部には改質燃料が流れ前記循環燃料貯留槽及び前記改質燃料貯留槽の水位を等しくする隙間が設けられ、
前記循環供給管の吸入口及び前記循環戻り管の排出口は前記循環燃料貯留槽に設けられ、前記改質燃料供給管の吸入口は前記改質燃料貯留槽に設けられることを特徴とする燃料改質システム。
【請求項２】
前記循環燃料貯留槽内において、前記循環戻り管の排出口は、前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記改質反応器を経ていない未改質燃料を貯蔵する未改質燃料タンクと、
前記未改質燃料タンクと前記改質燃料タンクとを接続する未改質燃料供給管と、
前記未改質燃料タンクに貯蔵された未改質燃料を前記改質燃料タンクへ前記未改質燃料供給管を介して圧送する未改質燃料ポンプと、をさらに備え、
前記未改質燃料供給管の排出口は前記循環燃料貯留槽に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記循環燃料貯留槽において、前記未改質燃料供給管の排出口は、前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることを特徴とする請求項３に記載の燃料改質システム。
【請求項５】
前記改質触媒は、前記燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の燃料改質システム。
【請求項６】
前記改質反応器を経ていない主触媒を貯蔵する主触媒タンクと、
前記主触媒タンクと前記改質燃料タンクとを接続する主触媒供給管と、
前記主触媒タンクに貯蔵された主触媒を前記改質燃料タンクへ前記主触媒供給管を介して圧送する主触媒ポンプと、をさらに備え、
前記主触媒供給管の排出口は、前記循環燃料貯留槽のうち前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることを特徴とする請求項５に記載の燃料改質システム。
【請求項７】
前記燃料貯留槽は、互いに略平行に設けられた２つ以上の隔壁によって前記循環燃料貯留槽と前記改質燃料貯留槽とに分けられ、
前記隙間は、前記各隔壁の両側部のうち何れか一方に、前記循環燃料貯留槽側から前記改質燃料貯留槽側へ向かって互い違いになるように設けられることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の燃料改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を主体とした燃料を改質しオクタン価を向上させる燃料改質システムに関する。より詳しくは、安定したオクタン価の改質燃料を内燃機関に供給できる燃料改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の熱効率のさらなる向上を目指して、内燃機関の圧縮比を高くする技術の研究が進められている。例えばガソリンエンジンにおいて圧縮比を高くすると、エンドガス（点火プラグから離れた場所における未燃混合気）が、燃焼室全体に火炎が到達する前に圧縮によって自己着火してしまう、所謂ノッキングが発生しやすくなる。したがって内燃機関の高効率化を実現するには、高圧縮比にしながらノッキングの発生を回避することが重要である。近年、数多く提案されている高圧縮比の内燃機関では、点火時期を遅らせることによってノッキングの発生を抑制するものが多い。しかしながら点火時期を遅らせると熱効率が低下するため、ノッキングの発生を抑制する技術としては十分とは言い難い。
【０００３】
そこで、外部から車両に給油された燃料を車両上で改質することによって内燃機関で用いる燃料のオクタン価を向上する技術が注目されている。例えば特許文献１には、ガソリンを改質しアルコールを生成する燃料改質システムであって、車両に搭載可能なものが本願出願人によって提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載の燃料改質システムは、炭化水素を主体とする燃料と空気とを混合して混合気を生成する混合器と、生成された混合気を改質触媒の作用下で改質してアルコールを含む改質燃料を生成する改質反応器と、改質反応器で生成した気液混合状態の改質燃料を凝縮する凝縮器と、凝縮した改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクと、を備える。改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料は、内燃機関における燃焼に適宜用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７６３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、改質反応器を経た反応済みの改質燃料には、反応速度を向上させる効果があることが知られている。そこで近年では、改質反応器を経て改質燃料タンクに貯蔵された反応済みの改質燃料を再度改質反応器に供給することにより、改質反応器における改質反応を促進する技術が提案されている。この場合、改質反応器と凝縮器と改質燃料タンクとの間で反応済みの燃料を循環させることによって、改質燃料タンク内の改質燃料のオクタン価を所定の目標オクタン価まで上昇させる。
【０００７】
しかしながらこの場合、改質燃料タンク内に貯蔵されている改質燃料は、改質反応器を多数回通過した部分と、改質反応器を少数回しか通過していない部分とが混ざってしまう。このため、内燃機関に供給される燃料のオクタン価が不安定になるおそれがある。このような課題を解決するため、目標オクタン価に到達しておらず循環させるための改質燃料と、目標オクタン価に到達しており内燃機関に供給するための改質燃料と、を別々に貯蔵することが考えられる。しかしながらこの場合、循環用のタンク及び供給用のタンクと、これら２つのタンクの間で改質燃料を移動させるためのポンプとが必要になってしまう。
【０００８】
本発明は、改質反応器では反応済みの改質燃料を用いた効率的な改質反応が可能なものであって、複数のタンクを用いることなく安定したオクタン価の改質燃料を内燃機関に供給できる燃料改質システム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】
（１）本発明の燃料改質システム（例えば、後述の燃料改質システム１）は、炭化水素を主体とした燃料を、酸素を用いて改質してアルコールを含む改質燃料を生成するものであって、酸化ガスと燃料との混合気を生成する混合器（例えば、後述の混合器２）と、前記混合器から混合気が供給されると、改質触媒の作用下で改質反応が進行し出口から改質燃料を排出する改質反応器（例えば、後述の改質反応器３）と、前記改質反応器を経た改質燃料を貯蔵する改質燃料タンク（例えば、後述の改質燃料タンク７１）と、前記出口と前記改質燃料タンクとを接続する循環戻り管（例えば、後述の循環戻り管７２）と、前記改質燃料タンクと前記混合器とを接続する循環供給管（例えば、後述の混合燃料還流管７５）と、前記改質燃料タンクと内燃機関の燃料供給装置とを接続する改質燃料供給管（例えば、後述のエンジン用改質燃料供給管７７）と、前記改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を前記混合器へ前記循環供給管を介して圧送する循環ポンプ（例えば、後述の循環燃料ポンプ７６）と、を備え、前記改質燃料タンクの燃料貯留槽（例えば、後述の燃料貯留槽７１１）は、１つ以上の隔壁（例えば、後述の隔壁７１２，７１３，７１４）によって循環燃料貯留槽（例えば、後述の循環燃料貯留槽７１５）と改質燃料貯留槽（例えば、後述の改質燃料貯留槽７１６）とに分けられ、前記隔壁のうち少なくとも底部には改質燃料が流れ前記循環燃料貯留槽及び前記改質燃料貯留槽の水位を等しくする隙間（例えば、後述の隙間７１２ａ，７１３ａ，７１４ａ）が設けられ、前記循環供給管の吸入口及び前記循環戻り管の排出口は前記循環燃料貯留槽に設けられ、前記改質燃料供給管の吸入口は前記改質燃料貯留槽に設けられる。
【００１０】
（２）この場合、前記循環燃料貯留槽内において、前記循環戻り管の排出口は、前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることが好ましい。
【００１１】
（３）この場合、前記燃料改質システムは、前記改質反応器を経ていない未改質燃料を貯蔵する未改質燃料タンク（例えば、後述の給油燃料タンク５１）と、前記未改質燃料タンクと前記改質燃料タンクとを接続する未改質燃料供給管（例えば、後述の燃料供給管５２）と、前記未改質燃料タンクに貯蔵された未改質燃料を前記改質燃料タンクへ前記未改質燃料供給管を介して圧送する未改質燃料ポンプ（例えば、後述の燃料ポンプ５３）と、をさらに備え、前記未改質燃料供給管の排出口は前記循環燃料貯留槽に設けられることが好ましい。
【００１２】
（４）この場合、前記循環燃料貯留槽において、前記未改質燃料供給管の排出口は、前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることが好ましい。
【００１３】
（５）この場合、前記改質触媒は、前記燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、を含んで構成されることが好ましい。
【００１４】
（６）この場合、前記燃料改質システムは、前記改質反応器を経ていない主触媒を貯蔵する主触媒タンク（例えば、後述の主触媒タンク６１）と、前記主触媒タンクと前記改質燃料タンクとを接続する主触媒供給管（例えば、後述の触媒供給管６２）と、前記主触媒タンクに貯蔵された主触媒を前記改質燃料タンクへ前記主触媒供給管を介して圧送する主触媒ポンプ（例えば、後述の触媒ポンプ６４）と、をさらに備え、前記主触媒供給管の排出口は、前記循環燃料貯留槽のうち前記隙間よりも前記循環供給管の吸入口に近い位置に設けられることが好ましい。
【００１５】
（７）この場合、前記燃料貯留槽は、互いに略平行に設けられた２つ以上の隔壁によって前記循環燃料貯留槽と前記改質燃料貯留槽とに分けられ、前記隙間は、前記各隔壁の両側部のうち何れか一方に、前記循環燃料貯留槽側から前記改質燃料貯留槽側へ向かって互い違いになるように設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
（１）本発明では、改質反応器の出口と改質燃料タンクとを循環戻り管で接続し、さらに改質燃料タンクと混合器とを循環供給管で接続する。これにより、混合器と改質反応器と循環戻り管と改質燃料タンクと循環供給管とで改質反応器を経た反応済みの改質燃料が循環する循環経路が形成される。これにより本発明では、外部から供給された未改質燃料を改質反応器に複数回通過させることができる。例えば未改質燃料を改質反応器に１回だけ通過させることによって所定の目標オクタン価の改質燃料を得ようとすると、改質反応器に供給する燃料の量に対し相応の空気を供給せねばならず、改質反応器を大型化する必要があった。これに対し本発明では、上記のような循環経路を形成して改質反応器に未改質燃料を複数回通過させることによって目標オクタン価の改質燃料が得られるようにできるので、最終的に得ようとする目標オクタン価に応じて改質反応器を大型化する必要がない。また未改質燃料を改質反応器に１回だけ通過させることによって目標オクタン価の改質燃料を得ようとすると、改質反応器で目標オクタン価に応じた酸化反応が進むように改質反応器に燃料や空気を供給するポンプの能力を変化させる複雑な制御が必要となる。これに対し本発明では、目標オクタン価の改質燃料を得るためには循環経路によって燃料を循環させる回数を管理するだけで良いので、ポンプ能力を変化させる複雑な制御も不要となる。また改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応によってアルコールを含む改質燃料を生成する場合、改質反応器を経た反応済みの改質燃料は、反応速度を向上する効果がある。本発明では、循環経路によってこのような反応済みの改質燃料を再度改質反応器へ供給することにより、従来と比較して速やかに目標オクタン価の改質燃料を得ることができる。
【００１７】
さらに本発明では、上記のように改質燃料の循環経路を構成する改質燃料タンクの燃料貯留槽を、１つ以上の隔壁によって循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽とに分け、さらにこの隔壁のうち少なくとも底部には改質燃料が流れ両貯留槽の水位を等しくする隙間を設ける。これにより、循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽との間で、燃料の移送を妨げない程度に混ざりにくくすることができる。そして本発明では、循環燃料貯留槽には循環供給管の吸入口及び循環戻り管の排出口を設け、改質燃料貯留槽には改質燃料供給管の吸入口を設ける。これにより、上記循環経路で改質燃料を循環させることによって、循環燃料貯留槽内の燃料のオクタン価を上昇させながら、循環燃料貯留槽内の燃料をかけて徐々に改質燃料貯留槽へ移送させることができる。したがって改質燃料貯留槽には、循環燃料貯留槽における改質途中の改質燃料から改質反応が十分に進行しそのオクタン価が十分に高くなった後の改質燃料まで、様々な燃料を混合した改質燃料が貯蔵される。したがって本発明によれば、複数のタンクを用いることなく１つのタンクで安定したオクタン価の改質燃料を内燃機関に供給できる。また循環燃料貯留槽から改質燃料貯留槽へ燃料を移送するためのポンプも不要となる。
【００１８】
（２）本発明では、循環戻り管の排出口を循環燃料貯留槽内で上記隙間よりも循環供給管の吸入口に近い位置に設ける。これにより、循環戻り管の排出口から排出された反応済みの改質燃料の多くを循環供給管の吸入口を介して改質反応器へ再度供給できる。これにより、改質燃料貯留槽へ改質途中の燃料が混ざるのを抑制できるので、改質燃料貯留槽内の改質燃料のオクタン価の変動を抑制できる。
【００１９】
（３）燃料を循環させている時における混合器の内圧と改質燃料タンクの内圧とを比較すると、混合器と改質反応器と循環戻り管とを合わせた圧力降下分だけ混合器の内圧の方が高い。したがって未改質燃料タンク内の未改質燃料を混合器に直接供給する場合、混合器の内圧より高い圧力で未改質燃料を圧送する必要がある。これに対し本発明では、未改質燃料を直接混合器に供給せずに、未改質燃料供給管及び未改質燃料ポンプを利用してより内圧の低い循環燃料貯留槽に供給することによって循環燃料貯留槽内で反応済みの改質燃料と混合してから循環供給管を介して混合器に供給する。これにより、未改質燃料ポンプに要求される動力を低減でき、また未改質燃料ポンプを小型化できる。なお、上述のように循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽とは隔壁によって分けられているため、燃料を循環させている間に循環燃料貯留槽に供給した未改質燃料が直ちに改質燃料貯留槽に流れ込むことはない。
【００２０】
（４）本発明では、未改質燃料供給管の排出口を循環燃料貯留槽内で上記隙間よりも循環供給管の吸入口に近い位置に設ける。これにより、未改質燃料供給管の排出口から排出された未改質燃料の多くを循環供給管の吸入口を介して、反応済みの改質燃料とともに改質反応器へ供給できる。これにより、改質燃料貯留槽へ未改質燃料が混ざるのを抑制できるので、改質燃料貯留槽内の改質燃料のオクタン価の変動を抑制できる。
【００２１】
（５）本発明では、改質触媒を燃料中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに当該アルコールを前記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる助触媒と、で構成することにより、これら触媒の作用下で速やかに改質燃料を生成することができる。
【００２２】
（６）循環燃料貯留槽内に貯蔵される反応済みの改質燃料は、主触媒の溶解度を向上し、改質反応器における反応速度を向上させる効果がある。そこで本発明では、主触媒を主触媒供給管及び主触媒ポンプを用いて循環燃料貯留槽に供給することによって循環燃料貯留槽内で反応済みの改質燃料と混合してから循環供給管を介して混合器に供給する。これにより、改質反応器には、その溶解度が向上した状態で改質燃料とともに主触媒が供給されるので、改質反応器における反応速度を向上させることができる。また本発明では、主触媒供給管の排出口を循環燃料貯留槽内で上記隙間よりも循環供給管の吸入口に近い位置に設ける。これにより、主触媒供給管の排出口から排出された主触媒の多くを循環供給管の吸入口を介して、反応済みの改質燃料とともに改質反応器へ供給できる。これにより、改質燃料貯留槽へ主触媒が混ざってしまい、改質反応器に供給される主触媒の量が減るのを抑制できる。
【００２３】
（７）本発明では、循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽とを分ける隔壁を２つ以上設ける。またこれら隔壁の両側部のうち何れか一方に、改質燃料貯留槽側から改質燃料貯留槽側へ向かって互い違いになるように隙間を設ける。これにより、循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽との間には、隔壁の数に応じた回数分蛇行する燃料の流路が形成される。このため、循環燃料貯留槽と改質燃料貯留槽との間で燃料が混ざるのをさらに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料改質システムの構成を示す図である。
【図２】改質燃料タンクの上面図である。
【図３】隔壁の斜視図である。
【図４】未改質燃料に反応済みの改質燃料を所定の割合で混ぜて改質した場合と、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜずに改質した場合とで、最終的に得られた改質燃料の１時間当たりの酸化進行度を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料改質システム１の構成を示す図である。燃料改質システム１は、図示しない車両に搭載される。燃料改質システム１は、改質反応器３を備えており、炭化水素を主体とした燃料（例えば、ガソリン）と酸化ガスとしての空気を用いて改質反応器３によってアルコールやケトン等を含む改質燃料を生成し、この改質燃料を車両の動力発生源であるエンジンに供給する。
【００２６】
燃料改質システム１は、空気と燃料の混合気を生成する混合器２と、混合気が供給されると改質反応が進行しその出口から改質燃料を排出する改質反応器３と、混合器２に空気を供給する空気供給装置４と、混合器２及び改質反応器３を含む後述の循環経路内で改質反応器３から排出された改質燃料を循環させる改質燃料循環装置７と、上記循環経路内に車外から給油された未改質燃料を供給する未改質燃料供給装置５と、上記循環経路内に改質反応器３における改質反応を促進するための触媒を供給する主触媒供給装置６と、これらの電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）８と、を備える。
【００２７】
空気供給装置４は、空気供給管４１と、空気フィルタ４２と、空気ポンプ４３と、空気流量計４５と、空気弁４６と、を備え、これらを用いて空気を混合器２に供給する。空気供給管４１は、燃料改質システム１の外と混合器２とを接続する配管である。外気（空気）は、この空気供給管４１を流れ、混合器２の内部へ供給される。空気フィルタ４２は、空気供給管４１に設けられ、空気中の異物を取り除く。空気ポンプ４３は、空気供給管４１に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて空気供給管４１から導入される外気を圧縮し、圧縮空気を混合器２へ供給する。空気流量計４５は、空気供給管４１に設けられ、空気供給管４１を流れる空気の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。空気弁４６は、空気供給管４１に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、空気流量計４５の検出信号を用いて空気ポンプ４３の回転数及び空気弁４６の開度を制御することによって、混合器２に供給される空気の流量（以下、「空気供給量」ともいう）を調整する。
【００２８】
未改質燃料供給装置５は、給油燃料タンク５１と、燃料供給管５２と、燃料ポンプ５３と、燃料流量計５４と、燃料弁５５と、エンジン用燃料ポンプ５６と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３を未だ経ていない未改質燃料を、上記循環経路内に供給する。給油燃料タンク５１は、炭化水素を主体とした未改質燃料（例えば、ガソリン）を貯蔵する。車外から給油される未改質燃料は、始めにこの給油燃料タンク５１に供給される。燃料供給管５２は、給油燃料タンク５１と改質燃料循環装置７の後述の改質燃料タンク７１とを接続する配管である。未改質燃料は、この燃料供給管５２を流れ、一旦、改質燃料タンク７１に供給された後、混合器２の内部へ供給される。燃料ポンプ５３は、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて給油燃料タンク５１内に貯蔵された未改質燃料を改質燃料タンク７１へ燃料供給管５２を介して圧送する。燃料流量計５４は、燃料供給管５２を流れる未改質燃料の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。燃料弁５５は、燃料供給管５２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、燃料流量計５４の検出信号を用いて燃料ポンプ５３の回転数及び燃料弁５５の開度を制御することにより、改質燃料タンク７１に投入される未改質燃料の流量（以下、「未改質触媒投入量」ともいう）を調整する。エンジン用燃料ポンプ５６は、給油燃料タンク５１内に貯蔵された未改質燃料を、改質反応器３を介さずにエンジンの燃料噴射装置（図示せず）へ供給する。
【００２９】
主触媒供給装置６は、主触媒タンク６１と、触媒供給管６２と、触媒フィルタ６３と、触媒ポンプ６４と、触媒流量計６５と、触媒弁６６と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３における改質反応を促進する改質触媒を構成する主触媒を、上記循環経路内に供給する。主触媒タンク６１は、車外から供給される液体の主触媒であって、改質反応器３を経ていないものを貯蔵する。なお、この主触媒の具体的な構成については、後述の助触媒の構成とともに後に詳細に説明する。触媒供給管６２は、主触媒タンク６１と改質燃料タンク７１とを接続する配管である。主触媒は、この触媒供給管６２を流れ、一旦、改質燃料タンク７１に供給された後、混合器２の内部へ供給される。触媒フィルタ６３は、触媒供給管６２を流れる主触媒中の異物を取り除く。触媒ポンプ６４は、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて主触媒タンク６１内に貯蔵された主触媒を改質燃料タンク７１へ触媒供給管６２を介して圧送する。触媒流量計６５は、触媒供給管６２を流れる主触媒の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。触媒弁６６は、触媒供給管６２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、触媒流量計６５の検出信号を用いて触媒ポンプ６４の回転数及び触媒弁６６の開度を制御することにより、改質燃料タンク７１に投入される主触媒の流量（以下、「主触媒投入量」ともいう）を調整する。
【００３０】
混合器２は、空気導入部２１と混合燃料導入部２２とが設けられた混合容器２５と、この混合容器２５の内部に充填された粒子状物質又は多孔質物質（図示せず）と、混合容器２５内に導入された流体を加熱するヒータ（図示せず）と、を備える。空気導入部２１には空気供給管４１が接続されている。空気供給装置４によって流量が調整された空気は、空気導入部２１を介して混合容器２５内に供給される。混合燃料導入部２２には改質燃料循環装置７の後述の混合燃料還流管７５が接続されている。改質燃料循環装置７によってその流量が調整された後述の混合燃料は、混合燃料導入部２２を介して混合容器２５内に供給される。
【００３１】
また混合器２における粒子状物質としては、例えば、石英石、二酸化ケイ素、ゼオライト等が用いられる。また多孔質物質としては、例えば、ステンレスの焼結体であるポーラスステンレスや、その他のポーラス金属等が用いられる。各導入部２１，２２から導入された流体が混合容器２５の内部で均一に混合され、さらにこのようにして生成された混合気が改質反応器３の複数の混合気の入口へ均等の圧力で供給されるように、これら粒子状物質や多孔質物質は混合容器２５内にむらなく充填されている。
【００３２】
各導入部２１，２２を介して混合容器２５内に導入される空気や未改質燃料等の流体は、ヒータによって改質反応器３における改質反応に適した温度まで昇温されるとともに、混合容器２５の内部に設けられた粒子状物質又は多孔質物質によってその流れが分散、変転、転換（回転）され、均一な混合気が生成される。混合容器２５の内部で生成された混合気は、鉛直方向上方に設けられた改質反応器３の複数の混合気の入口へ押し出される。
【００３３】
改質反応器３は、混合器２によって生成された混合気の流路となる複数の反応管３１と、これら複数の反応管３１を収容する筒状の胴体３２とを備え、胴体３２の内部のうち反応管３１の周囲に冷媒が流れる冷媒流路が形成された多管式熱交換器である。
【００３４】
各反応管３１の入口は上述の混合器２の内部と連通している。また各反応管３１の内部には、改質反応を促進するための改質触媒を構成する助触媒が担持された粒子状物質又は多孔質物質が充填されている。混合器２によって各反応管３１の入口へ均等の圧力で押し上げられた混合気は、各反応管３１の内部を流れ、その出口から排出される。混合器２において空気、主触媒、未改質燃料、及び改質燃料を所定の割合で混合して形成された混合気は、各反応管３１の内部を流れる過程で、改質触媒の作用下で酸素を用いた改質反応が進行し、改質燃料として気液混合の状態で出口から排出される。なお図１に示すように、混合器２から供給される混合気がその自重に逆らって鉛直方向に沿って下方から上方へ流れるように、各反応管３１の出口を入口より高くしかつ鉛直方向に対して平行に設けられるが、本発明はこれに限らない。例えば、混合器２から供給される混合気が水平方向に沿って流れるように、各反応管３１は水平方向に対して平行に設けてもよい。
【００３５】
胴体３２のうち反応管３１の出口側には、外部から供給される冷媒を受け入れる冷媒導入部３３が設けられ、胴体３２のうち反応管３１の入口側には、胴体３２の内部から冷媒を排出する冷媒排出部３４が設けられている。冷媒導入部３３及び冷媒排出部３４は、エンジンを冷却するための冷却水が循環する冷却水循環回路（図示せず）に接続されている。これにより胴体３２の内部には、エンジンを熱源とし、ラジエタによって温度調整された冷却水が流れる。
【００３６】
改質反応器３に供給する冷却水の温度は、例えば７０〜１１０℃の範囲内であることが好ましい。冷却水の温度が７０℃未満になると、各反応管３１内における改質反応速度を上昇させる効果が低下する。また、冷却水の温度が高くなるほど改質反応速度を上昇させる効果も上昇するが、冷却水の温度が１１０℃を超えるとエンジンの冷却水の使用が難しくなる。そこでＥＣＵ８は、改質反応器３を用いて燃料を改質する時期であって、冷却水の温度が上記温度範囲内にある場合には、冷却水循環回路の冷却水ポンプを駆動し、改質反応器３に冷却水を循環させ、冷却水の温度が上記温度範囲外にある場合には、冷却水ポンプを停止し、冷却水の循環を停止する。これにより、反応管３１内における改質反応が進行して反応管３１内の温度が既に高温に達しているときには、冷却水は反応管３１を冷却するように作用し、改質反応の初期で反応管３１内の温度が低温の場合には、冷却水は反応管３１を暖めるように作用する。これにより、各反応管３１内の混合気の改質反応速度が向上する。
【００３７】
次に、主触媒及び助触媒の具体的な構成について説明する。上述の主触媒供給装置６によって混合器２を介して各反応管３１に供給される主触媒には、ガソリン中の炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させるように作用するものが用いられる。具体的には、主触媒としては、Ｎ−ヒドロキシイミド基を有するＮ−ヒドロキシイミド基含有化合物が用いられる。中でも、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド（以下、「ＮＨＰＩ」という）やＮＨＰＩ誘導体は上記作用が顕著であるため、好ましく用いられる。
【００３８】
また反応管３１の内部に担持されている助触媒には、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させるとともに、このアルコールを上記アルキルラジカルと反応させてケトンを生成させる能力を有するものが用いられる。具体的には、助触媒としては、遷移金属化合物が用いられる。中でも、コバルト化合物、マンガン化合物及び銅化合物からなる群より選ばれる化合物が好ましく用いられる。コバルト化合物としては酢酸コバルト（ＩＩ）等が用いられ、マンガン化合物としては酢酸マンガン（ＩＩ）等が用いられ、銅化合物としては塩化銅（Ｉ）等が用いられる。
【００３９】
各反応管３１内では、以上のような主触媒及び助触媒から成る改質触媒の作用下で、以下のような改質反応が進行する。先ず、本実施形態の改質反応は、下記の反応式（１）に示すように、ガソリン中の炭化水素から水素原子が引き抜かれてアルキルラジカルが生成する水素引き抜き反応により開始される。この水素引き抜き反応は、主触媒、ラジカル及び酸素分子等の作用により進行する。
［化１］
ＲＨ  →  Ｒ・      …反応式（１）
［反応式（１）中、ＲＨは炭化水素を表し、Ｒ・はアルキルラジカルを表す。］
【００４０】
次いで、水素引き抜き反応により生成したアルキルラジカルは、下記の反応式（２）に示すように、酸素分子と結合してアルキルペルオキシラジカルを生成する。
［化２］
Ｒ・  ＋  Ｏ２  →  ＲＯＯ・      …反応式（２）
［反応式（２）中、Ｏ２は酸素分子を表し、ＲＯＯ・はアルキルペルオキシラジカルを表す。］
【００４１】
次いで、反応式（２）により生成したアルキルペルオキシラジカルは、下記の反応式（３）に示すように、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルキルヒドロペルオキシドを生成する。
［化３］
ＲＯＯ・  ＋ＲＨ  →  ＲＯＯＨ  ＋  Ｒ・      …反応式（３）
［反応式（３）中、ＲＯＯＨはアルキルヒドロペルオキシドを表す。］
【００４２】
次いで、反応式（３）により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式（４）に示すように、助触媒の作用によりアルコールに還元される。
［化４］
ＲＯＯＨ  →  ＲＯＨ      …反応式（４）
［反応式（４）中、ＲＯＨはアルコールを表す。］
【００４３】
また反応式（３）により生成したアルキルヒドロペルオキシドは、下記の反応式（５）に示すように、助触媒又は熱の作用によりアルコキシラジカルとヒドロキシラジカルとに分解する。
［化５］
ＲＯＯＨ  →  ＲＯ・  ＋  ・ＯＨ      …反応式（５）
［反応式（５）中、ＲＯ／はアルコキシラジカルを表し、・ＯＨはヒドロキシラジカルを表す。］
【００４４】
次いで、反応式（５）により生成したアルコキシラジカルは、ガソリン中に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜いて、アルコールを生成する。
［化６］
ＲＯ・  ＋  ＲＨ  →  ＲＯＨ  ＋  Ｒ・      …反応式（６）
【００４５】
以上のようにして、ガソリン中に主体的に含まれる炭化水素が酸化改質され、アルコールに変換される。より詳しくは、ガソリン中に含まれる炭化水素は炭素数が４〜１０の炭化水素であるため、これら炭化水素が、炭素数４〜１０のアルコールに変換される。なお、上述のようにして生成したアルコールＲＯＨのうち、その大部分は第２級アルコールＲ−ＣＨＯＨ−Ｒ’である。
【００４６】
次いで、上述のようにして生成した第２級アルコールＲ−ＣＨＯＨ−Ｒ’は、下記の反応式（７）に示すように、例えばアルキルペルオキシラジカルＲＯＯ・のようなアルキルラジカルと反応して、ヒドロキシアルキルラジカルＲ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’を生成する。
［化７］
Ｒ−ＣＨＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯ・  →  Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯＨ
…反応式（７）
［反応式（７）中、Ｒ−ＣＨＯＨ−Ｒ’は第２級アルコールを表し、Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’はヒドロキシアルキルラジカルを表す。］
【００４７】
次いで、ヒドロキシアルキルラジカルＲ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’は、さらに下記の反応式（８）に示すように、例えばアルキルペルオキシラジカルＲＯＯ・のようなアルキルラジカルと反応して、ケトンＲ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’を生成する。
［化８］
Ｒ−Ｃ・ＯＨ−Ｒ’  ＋  ＲＯＯ・  →  Ｒ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’  ＋ＲＯＯＨ
…反応式（８）
［反応式（８）中、Ｒ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’はケトンを表す。］
【００４８】
以上のようにして、本実施形態の燃料改質システム１では、外部から給油されたガソリンを、ケトンを含む高オクタン価燃料に改質することができ、燃料のオクタン価を向上できる。
【００４９】
改質燃料循環装置７は、改質燃料タンク７１と、循環戻り管７２と、凝縮器７３と、気液分離器７４と、混合燃料還流管７５と、循環燃料ポンプ７６と、エンジン用改質燃料供給管７７と、エンジン用改質燃料ポンプ７８と、燃料回収ポンプ７９と、を備え、これらを用いることによって改質反応器３を含む循環経路内で改質燃料を循環させる。
【００５０】
図２は、改質燃料タンク７１の上面図である。
改質燃料タンク７１において液体の燃料が貯蔵される燃料貯留槽７１１の略中央は、第１隔壁７１２と第２隔壁７１３と第３隔壁７１４とから成る複数の板状の隔壁が互いに略平行にして設けられている。燃料貯留槽７１１は、これら隔壁７１１〜７１３によって、第１隔壁７１２側の循環燃料貯留槽７１５と、第３隔壁７１４側の改質燃料貯留槽７１６と、に分けられる。
【００５１】
図３は、第１隔壁７１２の斜視図である。第１隔壁７１２のうち少なくとも底部には、第１隔壁７１２の表面積と比較して十分に小さな隙間７１２ａが形成されている。また、図示を省略するが、第２隔壁７１３及び第３隔壁７１４にも同様に隙間７１３ａ，７１４ａが形成されている。
【００５２】
またこれら隙間７１２ａ〜７１４ａは、図３の上面図に示すように、各隔壁７１２〜７１４の両側部のうち何れか一方に、循環燃料貯留槽７１５側から改質燃料貯留槽７１６側へ向かって互い違いになるように設けられる。また、これら循環燃料貯留槽７１５と改質燃料貯留槽７１６とは、燃料の水位より高い位置で連通しており、これにより各貯留槽７１５，７１６の内部の圧力は所定圧（例えば、大気圧）で等しく維持される。
【００５３】
これにより、循環燃料貯留槽７１５と改質燃料貯留槽７１６との間では、複数の隔壁７１２〜７１４が設けられていながらも、これら隙間７１２ａ〜７１４ａを通過する蛇行した移送経路を通って液体の燃料の移送が可能となっている。例えば、循環燃料貯留槽７１５のみに連続的に燃料を供給すると、始めは循環燃料貯留槽７１５のみ水位が上昇し、改質燃料貯留槽７１６の水位は殆ど上昇しない。しかしながら循環燃料貯留槽７１５に一時的に貯蔵された燃料は、その後各隔壁７１２〜７１４に形成された隙間７１２ａ〜７１４ａを通過して改質燃料貯留槽７１６へ移送され、平衡状態ではこれら循環燃料貯留槽７１５と改質燃料貯留槽７１６とでは水位が等しくなる。一旦平衡状態となった後は、循環燃料貯留槽７１５や改質燃料貯留槽７１６への燃料の供給や、これら貯留槽７１５，７１６からの燃料の持ち出しが無い限り、これら貯留槽７１５，７１６の間で燃料の移送は無い。
【００５４】
これら貯留槽７１５，７１６の何れか一方に水位の変化が生じてから上記のように平衡状態に達するまでの時間を緩和時間という。すなわちこの緩和時間とは、循環燃料貯留槽７１５と改質燃料貯留槽７１６との間での燃料の流れにくさを表すパラメータである。この改質燃料タンク７１において、この緩和時間は、例えば、隔壁の数、隔壁に形成された隙間の面積、及び両貯留槽７１５，７１６間の燃料の移送経路長によって調整することができる。すなわち、隔壁の数を多くするほど、各隙間の面積を小さくするほど、又は移送経路長を長くするほど、緩和時間は長くなる。
【００５５】
図１に戻り、循環戻り管７２は、改質反応器３の反応管３１の出口から延び改質燃料タンク７１に至る配管である。この循環戻り管７２の排出口は、図１に示すように改質燃料タンク７１のうち循環燃料貯留槽７１５内に設けられている。またこの循環燃料貯留槽７１５内には、未改質燃料供給装置５の燃料供給管５２の排出口と、主触媒供給装置６の触媒供給管６２の排出口と、が設けられている。したがって、循環戻り管７２を介して供給された反応済みの改質燃料と、燃料供給管５２を介して供給された未改質燃料と、触媒供給管６２を介して供給された主触媒とは、一時的に循環燃料貯留槽７１５に貯蔵されてこの循環燃料貯留槽７１５内で混合される。循環燃料貯留槽７１５内に貯蔵されている燃料を、改質燃料と未改質燃料と主触媒との混合燃料ともいう。この循環燃料貯留槽７１５に貯蔵された混合燃料は、上記のような緩和時間をかけて徐々に改質燃料貯留槽７１６側に移送される。
【００５６】
凝縮器７３は、循環戻り管７２に設けられ、車両が走行することによって発生する走行風又は図示しない電動ファンを駆動することによって発生する冷却風を利用することにより、改質反応器３から気液混合の状態で排出される改質燃料を凝縮する。気液分離器７４は、循環戻り管７２のうち凝縮器７３の下流側に設けられ、凝縮器７３を経て凝縮された改質燃料を、凝縮相と気相とに分離して別々の配管へ排出する。より具体的には、凝縮器７３を経た改質燃料のうち凝縮相は、気液分離器７４によって循環戻り管７２を介して改質燃料タンク７１の循環燃料貯留槽７１５へ排出される。また凝縮器７３を経た改質燃料のうち気相は、気液分離器７４によって気相排出管７４１を介し、エンジンの吸気負圧を利用してエンジンの吸気通路（図示せず）へ排出される。ここで凝縮相の物質には、改質反応によって生成されたアルコールや他の副生成物等が含まれ、気相の物質には、窒素、酸素、及び改質反応によって生成された他の副生成物等が含まれる。
【００５７】
燃料回収ポンプ７９は、循環戻り管７２に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて改質反応器３内に残留する改質燃料を吸引し改質燃料タンク７１へ圧送する。なお、改質反応器３内の改質燃料は、混合器２へ空気や燃料を連続的に供給している間であれば、燃料回収ポンプ７９を駆動せずとも、混合器２から新たに供給される混合気によって循環戻り管７２で発生する圧力降下に抗して改質燃料タンク７１へ押し出される。したがってＥＣＵ８は、混合器２への空気や燃料等の供給を停止し、混合器２内の圧力が改質燃料タンク７１内の圧力と等しくなるまで低下した後、燃料回収ポンプ７９を駆動することによって改質反応器３内に残留する改質燃料を改質燃料タンク７１内に回収する。
【００５８】
混合燃料還流管７５は、改質燃料タンク７１と混合器２とを接続する配管である。この混合燃料還流管７５の吸入口は、図１に示すように改質燃料タンク７１のうち循環燃料貯留槽７１５内に設けられている。循環燃料ポンプ７６は、改質燃料タンク７１のうち循環燃料貯留槽７１５内に設けられ、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて循環燃料貯留槽７１５内に貯蔵された混合燃料を、混合燃料還流管７５を介して混合器２へ圧送する。
【００５９】
混合燃料還流管７５には、混合燃料弁７５１と、混合燃料流量計７５２とが設けられている。混合燃料流量計７５２は、混合燃料還流管７５を流れる混合燃料の流量を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ８へ送信する。混合燃料弁７５１は、ＥＣＵ８からの制御信号に応じて開閉する。ＥＣＵ８は、混合燃料流量計７５２の検出信号を用いて循環燃料ポンプ７６の回転数及び混合燃料弁７５１の開度を制御することにより、混合器２に供給される混合燃料の流量（以下、「混合燃料供給量」ともいう）を調整する。
【００６０】
エンジン用改質燃料供給管７７は、改質燃料タンク７１とエンジンの燃料噴射装置（図示せず）とを接続する配管である。このエンジン用改質燃料供給管７７の吸入口は、図１に示すように改質燃料タンク７１のうち改質燃料貯留槽７１６内に設けられている。エンジン用改質燃料ポンプ７８は、改質燃料貯留槽７１６内に貯蔵された燃料を、エンジン用改質燃料供給管７７を介してエンジンの燃料噴射装置へ圧送する。
【００６１】
以上のような改質燃料循環装置７によれば、混合器２と改質反応器３と循環戻り管７２と改質燃料タンク７１の循環燃料貯留槽７１５と混合燃料還流管７５とによって、改質反応器３を少なくとも１回は通過した改質燃料を含む混合燃料が循環する循環経路が形成される。
【００６２】
ＥＣＵ８は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種データや各種プログラムを記憶するＲＡＭやＲＯＭ、各種プログラムを実行するＣＰＵ、並びにこの処理の下で決定した態様で空気供給装置４、未改質燃料供給装置５、主触媒供給装置６、及び改質燃料循環装置７等を構成する各種デバイスを駆動する駆動回路等で構成されるマイクロコンピュータである。ここで、ＥＣＵ８において実行されるプログラムとしては、空気供給装置４による混合器２への空気供給量と未改質燃料供給装置５による改質燃料タンク７１への未改質燃料投入量と主触媒供給装置６による改質燃料タンク７１への主触媒投入量と改質燃料循環装置７による混合器２への混合燃料供給量とを制御するプログラムや、混合器２によって混合気を生成するタイミングに合わせてそのヒータを駆動するプログラムや、改質反応器３で混合気を改質するタイミングに合わせてその冷却水ポンプを駆動するプログラム等、がある。
【００６３】
次に、改質燃料循環装置７を用いて改質反応器を経た反応済みの改質燃料を再度改質反応器に供給することの効果を検証するために行った実験とその結果について説明する。この実験では、改質反応器を用いて所定量の未改質燃料を所定時間かけて改質し、最終的に得られた改質燃料のオクタン価の上昇速度と相関のある酸化進行度［％］を測定した。特に本実験では、上記実施形態の燃料改質システムのように改質反応器に未改質燃料と改質燃料と空気と主触媒とを供給した場合、すなわち、未改質燃料に所定量の反応済みの改質燃料を混ぜて改質反応器に供給した場合の酸化進行度と、従来の燃料改質システムのように改質反応器に未改質燃料と空気と主触媒とを供給した場合、すなわち改質燃料を混ぜずに未改質燃料を改質反応器に供給した場合の酸化進行度とを取得し、これらを比較した。
【００６４】
図４は、未改質燃料に反応済みの改質燃料を所定の割合（反応済みの改質燃料を１．０とした場合、未改質燃料は０．２５の割合）で混ぜて改質した場合（図４の右側）と、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜずに改質した場合（図４の左側）とで、最終的に得られた改質燃料の１時間当たりの酸化進行度を比較した図である。
【００６５】
図４に示すように、未改質燃料に反応済みの改質燃料を混ぜて改質反応器に供給した場合、これらを混ぜずに未改質燃料のみを改質反応器に供給した場合と比較して１時間当たりの酸化進行度が上昇する。すなわち、酸素を用いた改質反応を利用して燃料を改質する場合、反応済みの改質燃料には改質反応器における改質反応速度を上昇させ、速やかにオクタン価を上昇させる効果がある。これは、反応済みの改質燃料には極性があり、このため反応速度が向上するものと考えられる。またこのような極性のある改質燃料を供給すると、混合気中の主触媒の溶解度が上昇し、これによって混合気の主触媒の濃度が高くなるので、このような理由によっても反応速度が向上すると考えられる。
【００６６】
次に、図１に戻り、燃料改質システムにおいて給油燃料タンクに貯蔵された未改質燃料を改質反応器によって改質し、そのオクタン価を高くする具体的なＥＣＵ８における制御手順について説明する。
始めにＥＣＵ８は、循環燃料貯留槽７１５内における水位が循環燃料ポンプ７６を駆動できる位置に到達するまで、未改質燃料供給装置５及び主触媒供給装置６を用いて未改質燃料及び主触媒を循環燃料貯留槽７１５に投入する。この際、循環燃料貯留槽７１５への未改質燃料投入量と主触媒投入量の比は改質反応器３における改質反応に適した大きさになるように設定される。
【００６７】
次に、未改質燃料と主触媒とを混合して得られる混合燃料の循環燃料貯留槽７１５における水位が循環燃料ポンプ７６を駆動できる位置に到達したら、ＥＣＵ８は、改質燃料循環装置７を用いて循環経路内で混合燃料を循環させる循環運転を開始する。循環運転では、循環燃料ポンプ７６をオンにし、循環燃料貯留槽７１５内の混合燃料を混合器２に供給するとともに、空気供給装置４を用いて空気を混合器２に供給する。これにより、混合器２では未改質燃料と主触媒と空気とを混合した混合気が形成され、さらにこの混合気は改質反応器３に供給される。この際、ＥＣＵ８は、改質反応器３内における燃料と空気又は酸素との体積比が所定の目標範囲内になるように空気供給量と混合燃料供給量とを制御する。このような循環運転を継続すると、混合気が改質反応器３の各反応管３１を通過する過程で改質反応が進行し、その出口から改質燃料が排出される。改質反応器３の出口から排出された改質燃料のうち凝縮器７３によって凝縮されたものは、循環戻り管７２を通って循環燃料貯留槽７１５内に戻される。循環燃料貯留槽７１５に戻された改質燃料は、循環燃料貯留槽７１５内に残留する未改質燃料及び主触媒、並びにこの間新たに投入された未改質燃料及び主触媒と、循環燃料貯留槽７１５内で混合される。混合された燃料は、再び混合器２に供給される。
【００６８】
未改質燃料及び主触媒を新たに投入しながらこのような循環運転を継続して行い、改質反応器３に複数回にわたって混合燃料を通過させると、循環燃料貯留槽７１５内の混合燃料のオクタン価及び水位が各々の目標に向けて徐々に上昇する。この際、混合器２には、上記のように改質反応速度を向上させる効果がある反応済みの改質燃料と未改質燃料と主触媒とを混合させた混合燃料が供給されるため、改質反応器３では効率的な改質反応が進行する。
【００６９】
ここで、上述のように循環燃料貯留槽７１５に貯蔵された混合燃料は、所定の緩和時間をかけて徐々に改質燃料貯留槽７１６側へ移送される。またこのように混合燃料が移送されている間、循環運転を行うことによって循環燃料貯留槽７１５内に貯蔵されている混合燃料のオクタン価が徐々に上昇する。よって改質燃料貯留槽７１６には、循環燃料貯留槽７１５における改質途中の混合燃料から改質反応が十分に進行しそのオクタン価が十分に高くなった後の混合燃料まで、様々な燃料を混合した改質燃料が貯蔵される。したがって本実施形態によれば、改質燃料タンク７１を複数用いることなく１つのタンクで安定したオクタン価の改質燃料を改質燃料貯留槽７１６に貯蔵し、エンジンに供給できる。またこの際、循環燃料貯留槽７１５から改質燃料貯留槽７１６へ燃料を移送するためのポンプも不要となる。
【００７０】
ここで、循環燃料貯留槽７１５内における循環戻り管７２の排出口と、燃料供給管５２の排出口と、触媒供給管６２の排出口と、混合燃料還流管７５の吸入口と、第１隔壁７１２の隙間７１２ａとの好ましい位置関係について説明する。
【００７１】
例えば、循環燃料貯留槽７１５内において、循環戻り管７２の排出口は、これに最も近い第１隔壁７１２の隙間７１２ａよりも混合燃料還流管７５の吸入口に近い位置に設けることが好ましい。これにより、循環戻り管７２の排出口から排出された改質燃料の多くを混合燃料還流管７５の吸入口を介して改質反応器３へ再度供給できる。これにより、循環燃料貯留槽７１５内において改質途中であってオクタン価の低い燃料が改質燃料貯留槽７１６に移送されるのを抑制できるので、改質燃料貯留槽７１６内における改質燃料のオクタン価の変動を抑制できる。
【００７２】
また、循環燃料貯留槽７１５内において、燃料供給管５２の排出口は、上記隙間７１２ａよりも混合燃料還流管７５の吸入口に近い位置に設けることが好ましい。これにより、燃料供給管５２の排出口から排出された未改質燃料の多くを混合燃料還流管７５の吸入口を介して、反応済みの改質燃料とともに改質反応器３へ供給できる。またこれにより、改質燃料貯留槽７１６へ未改質燃料が混ざるのを抑制できるので、改質燃料貯留槽７１６内の改質燃料のオクタン価の変動を抑制できる。
【００７３】
また、循環燃料貯留槽７１５内において、触媒供給管６２の排出口は、上記隙間７１２ａよりも混合燃料還流管７５の吸入口に近い位置に設けることが好ましい。これにより、触媒供給管６２の排出口から排出された主触媒の多くを混合燃料還流管７５の吸入口を介して、反応済みの改質燃料とともに改質反応器３へ供給できる。これにより、改質燃料貯留槽７１６へ主触媒が混ざってしまい、改質反応器３に供給される主触媒の量が減るのを抑制できる。
【００７４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば上記実施形態では、主触媒を未改質燃料とともに混合器へ供給する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば主触媒は、助触媒と同様に、改質反応器の反応管内に充填された粒子状物質又は多孔質物質に担持させてもよい。
【００７５】
また上記実施形態では、改質燃料タンク７１に設ける隔壁の数を３枚とした場合について説明したが、隔壁の数はこれに限らない。隔壁は、１枚以上あればよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…燃料改質システム
２…混合器
３…改質反応器
５１…給油燃料タンク（未改質燃料タンク）
５２…燃料供給管（未改質燃料供給管）
５３…燃料ポンプ（未改質燃料ポンプ）
６１…主触媒タンク
６２…触媒供給管（主触媒供給管）
６４…触媒ポンプ（主触媒ポンプ）
７…改質燃料循環装置
７１…改質燃料タンク（改質燃料タンク）
７１１…燃料貯留槽
７１２，７１３，７１４…隔壁
７１２ａ，７１３ａ，７１４ａ…隙間
７１５…循環燃料貯留槽
７１６…改質燃料貯留槽
７２…循環戻り管
７５…混合燃料還流管（循環供給管）
７６…循環燃料ポンプ（循環ポンプ）
７７…エンジン用改質燃料供給管（改質燃料供給管）
【図１】
2018003803.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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