(57)【要約】【課題】改質反応によって生成する燃料や改質燃料に溶解し難い成分の析出による詰まりを抑制できる燃料改質システムを提供すること。【解決手段】ガソリンを空気を用いて改質してアルコールを生成させるための改質触媒１５１を有する改質器１５と、改質器１５の下流側に配置され、改質触媒１５１による改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を有するエステル化装置３０と、を備える燃料改質システム１である。【選択図】図１
2018003797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を主体とする燃料を、空気を用いて改質してアルコールを生成させるための改質触媒を有する改質器と、
前記改質器の下流側に配置され、前記改質触媒による改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を有するエステル化装置と、を備える燃料改質システム。
【請求項２】
前記エステル化装置は、前記改質器の下流端に近接して配置される請求項１に記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記固体酸触媒は、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、活性アルミナ及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記改質触媒は、Ｎ−ヒドロキシイミド基含有化合物からなる主触媒と、遷移金属化合物からなる助触媒と、を含んで構成される請求項１から３いず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、燃料改質システムに関する。詳しくは、炭化水素を主体とする燃料を改質してアルコールを生成させることで燃料のオクタン価を向上できる燃料改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
予め混合した燃料と空気の混合気を点火プラグによる火花点火で燃焼させるガソリンエンジンでは、点火プラグから離隔した未燃焼の混合気（エンドガス）が自着火することで、ノッキングが生じることが知られている。ノッキングは、エンジンの圧縮比を高めると生じ易くなるため、近年の高圧縮比エンジンでは、ノッキングの抑制が強く求められている。
【０００３】
ノッキングを抑制する方法としては、点火時期を遅角する方法が挙げられる。しかしながら、点火時期を遅角すると、エンジンの熱効率が低下する。そのため、高圧縮比エンジンにおいても、ノッキングを抑制しつつ高い熱効率が得られる技術の開発が望まれる。
【０００４】
ところで、ノッキングは燃料のオクタン価を高めることで抑制できるため、オクタン価の高い燃料として、ガソリン中にエタノール等のアルコールを予め混合したアルコール含有燃料が一部の地域で広く用いられている。また、このようなアルコール含有燃料の普及に伴い、外部から給油されたアルコール含有燃料を、車両上で高ガソリン濃度の燃料と高アルコール濃度の燃料とに分離する技術の開発が進められている。ガソリンとアルコールとでは、例えばオクタン価や発熱量等の燃料物性において種々の相違点があるため、外部から給油されたアルコール含有燃料をそのまま利用するよりも、車両上で分離し、用途に応じてガソリンとアルコールとを使い分けた方が好ましいからである。ところが、エンジンの要求に応じた分離は容易ではないのが現状である。
【０００５】
一方、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド（ＮＨＰＩ）等の炭素ラジカル生成触媒を用いて、炭化水素をアルコールに変換させる合成方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この合成方法を車両上で利用できれば、エンジンの要求に応じて、ガソリン中に含まれる炭化水素をオクタン価の高いアルコールに変換でき、高オクタン価のアルコールをエンジンに供給できると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S.Sakaguchi、S.Kato、T.Iwahama、Y.Ishii、Bull.Chem.Soc.  Jpn.71  (1998)  p.1237-1240
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の合成方法を利用した燃料改質システムでは、改質反応によって燃料や改質燃料に溶解し難い成分が生成し、該成分が下流側のフィルタやインジェクタで析出することで、詰まりが生じるおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、改質反応によって生成する燃料や改質燃料に溶解し難い成分の析出による詰まりを抑制できる燃料改質システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、改質反応によって生成する安息香酸が詰まりの原因であることを突き止め、この安息香酸をエステル化して燃料や改質燃料に溶解し易い安息香酸エステルに変換させることにより、詰まりを抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
具体的には、本発明は、炭化水素を主体とする燃料（例えば、後述のガソリン）を、空気を用いて改質してアルコールを生成させるための改質触媒（例えば、後述の改質触媒１５１）を有する改質器（例えば、後述の改質器１５）と、前記改質器の下流側に配置され、前記改質触媒による改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を有するエステル化装置（例えば、後述のエステル化装置３０）と、を備える燃料改質システム（例えば、後述の燃料改質システム１）を提供する。
【００１１】
本発明では、炭化水素を主体とする燃料を、空気を用いて改質してアルコールを生成させるための改質触媒を有する改質器の下流側に、改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を有するエステル化装置を設ける。
これにより、燃料を改質したときに生成する燃料や改質燃料に溶け難い安息香酸を、改質反応で生成したアルコールと反応させて燃料や改質燃料に可溶な安息香酸エステルに変換することにより、安息香酸の析出を抑制できる。従って、本発明に係る燃料改質システムによれば、フィルタやインジェクタの詰まりを抑制でき、より効率良く燃料を改質できる。
【００１２】
前記エステル化装置は、前記改質器の下流端に近接して配置されることが好ましい。
【００１３】
この発明では、エステル化装置を改質器の下流端に近接して配置する。即ち、エステル化装置を改質器の直下に配置する。これにより、改質反応によって生じる熱をエステル化反応に利用できるため、より効率良く安息香酸をエステル化できる。
【００１４】
前記固体酸触媒は、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、活性アルミナ及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
この発明では、固体酸触媒として、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、活性アルミナ及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種を用いる。これにより、エステル化装置において安息香酸を確実にエステル化できる。
【００１６】
前記改質触媒は、Ｎ−ヒドロキシイミド基含有化合物からなる主触媒と、遷移金属化合物からなる助触媒と、を含んで構成されることが好ましい。
【００１７】
この発明では、改質触媒として、Ｎ−ヒドロキシイミド基含有化合物からなる主触媒と、遷移金属化合物からなる助触媒と、を含んで構成される改質触媒を用いる。これにより、改質反応で生じるアルコールを利用してより確実に安息香酸をエステル化できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、改質反応によって生成する燃料や改質燃料に溶解し難い成分の析出による詰まりを抑制できる燃料改質システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料改質装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、本発明の一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。本実施形態の燃料改質システム１は、図示しない車両に搭載され、車両上で図示しないエンジンの要求に応じて、燃料中に含まれる炭化水素をアルコールに改質して、エンジンに供給する。
【００２１】
本実施形態の燃料改質システム１では、燃料としてガソリンを用い、酸化剤として空気を用いる。即ち、本実施形態の燃料改質システム１は、空気中の酸素による酸化反応を利用してガソリンを改質することから、例えば分解反応等を利用した改質と比べて低温で温和な条件下で改質が可能である。そのため、システム構成を簡易化でき、車両上でのオンデマンド運転に適する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る燃料改質システム１は、空気導入部１１と、燃料タンク１２と、燃料導入部１３と、混合器１４と、改質器１５と、エステル化装置３０と、凝縮器１６と、燃料供給部１７と、気液分離器１８と、気相供給部１９と、改質燃料タンク部２０と、改質燃料供給部２１と、を含んで構成される。この燃料改質システム１では、後述するように改質器１５により、炭化水素を主体とする燃料を空気を用いて改質してアルコールを生成させる。生成された改質燃料は、凝縮器１６を介して改質燃料タンク部２０に貯留され、該改質燃料タンク部２０から改質燃料ポンプ２１１により改質燃料供給管２１２を通してエンジン燃料供給系に供給される。
【００２３】
空気導入部１１は、後述する混合器１４の上流に設けられ、混合器１４内に酸化剤としての空気を導入する。
空気導入部１１は、空気導入管１１０の上流側から順に、空気フィルタ１１１と、空気ポンプ１１２と、空気流量計１１３と、空気バルブ１１４と、を備える。
空気導入部１１は、空気ポンプ１１２を駆動することで、空気フィルタ１１１を介して外気から空気を取り込む。また、空気導入部１１は、空気バルブ１１４を開弁することで、取り込んだ空気を混合器１４内に導入する。
【００２４】
空気流量計１１３で検出された空気流量に基づいて、図示しない電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）により、空気バルブ１１４の開度が調整され、この開度調整によって混合器１４内への空気の導入量が調整される。
【００２５】
燃料供給部１７は、燃料ポンプ１７１と、燃料供給管１７２と、図示しないインジェクタと、を備える。燃料供給部１７は、燃料ポンプ１７１を駆動することで、燃料供給管１７２及びインジェクタを介して、燃料タンク１２内に貯留されたガソリンを図示しないエンジンの気筒内又は吸気ポート内に供給する。エンジンへのガソリン供給量は、ＥＣＵによりインジェクタの噴射量を調整することによって制御される。
【００２６】
燃料導入部１３は、後述する混合器１４の上流に設けられ、混合器１４内に燃料のガソリンを導入する。
燃料導入部１３は、燃料導入管１３０の上流側から順に、改質ポンプ１３１と、燃料流量計１３２と、燃料バルブ１３３と、を備える。燃料導入部１３は、改質ポンプ１３１を駆動するとともに燃料バルブ１３３を開弁することで、燃料タンク１２内に貯留されたガソリンを混合器１４内に導入する。
【００２７】
燃料流量計１３２で検出された燃料流量に基づいて、ＥＣＵにより燃料バルブ１３３の開度が調整され、この開度調整によって混合器１４内へのガソリンの導入量が調整される。
【００２８】
この燃料改質システム１では、上述の空気導入部１１及び燃料導入部１３により、混合器１４に空気及び燃料を供給する供給装置１０が構成される。
この供給装置１０では、ＥＣＵの管理下で空気導入部１１及び燃料導入部１３が連係して動作し、混合器１４に供給される空気及び燃料の導入量の調整が行われる。
【００２９】
この調整が行われるため、混合器１４に供給される空気及び燃料は、該燃料の割合が２２重量パーセント以上となる。この割合は、爆発限界よりも燃料過濃な領域に該当する。従って、過度に急な反応が起こるおそれが極小となり、ガソリンをアルコールに変換する変換プロセスが安定したものとなる。
【００３０】
混合器１４は、改質器１５の上流側に設けられる。また、混合器１４は、例えば、空気導入管１１０と混合器１４の接続部を小孔に形成することで、小さな空気泡を生成するように構成されていてもよい。また、混合器１４は、空気の強い流れで渦を発生させるように構成されていてもよい。或いはまた、混合器１４は、その内部に粒子状の物質又は多孔質物質が配されて、この粒子状の物質又は多孔質物質によって、供給装置１０から供給された空気と燃料とが、流れの分散、変転、転換（回転）を生じて、均一に混合されるように構成されていてもよい。
更にまた、混合器１４は、スタティックミキサを備え、これにより空気と燃料とが均一に混合されるように構成されていてもよい。
なお、混合器１４は、図示しないヒータを備えており、ガソリン及び空気を所定の温度まで昇温しながら混合することで、ガソリンと空気の混合流体を生成する。
【００３１】
改質器１５は、混合器１４から供給される混合気中のガソリンの主成分である炭化水素を、混合気中の空気を用いて改質してアルコールを生成させる。具体的には、改質器１５としては、流通反応器及び完全混合反応器のいずれであってもよい。
【００３２】
ここで、流通反応器とは、混合器１４から導入されたガソリンと空気の混合気が、その前後に供給された混合気と反応器内部で混合されることなく、ピストンのように押し流されながら改質されて流出する反応器を意味する。そのため、流通反応器では、反応器から流出する流体の組成と反応器内部の流体の組成は相違し、混合気の反応器内部における滞在時間のばらつきが小さい特性を有する。
これに対して、完全混合反応器とは、混合器１４から導入されたガソリンと空気の混合気が、改質器内で反応物と均一に混合されて改質される反応器を意味する。そのため、完全混合反応器では、反応器から流出する流体の組成と反応器内部の流体の組成は同一であり、混合器の反応器内部における滞在時間のばらつきが大きい特性を有する。
【００３３】
図１に示すように、改質器１５には、図示しない温度センサと、改質器１５内を冷却するための冷却部１５３と、が設けられる。冷却部１５３は、温度センサの検出温度に基づいてＥＣＵにより制御され、図示しないエンジンの冷却水を改質器１５に供給することで改質器１５を冷却する。エンジン冷却水の温度は、７０℃〜１００℃が好ましい。エンジン冷却水の温度が７０℃未満では改質反応速度が小さく、１００℃を超えるとエンジン冷却水の使用が難しくなる。なお、冷却部１５３は、改質反応が進行して改質器１５内の温度が高温の場合には、エンジン冷却水で改質器１５を冷却するが、改質反応の初期で改質器１５内の温度が低温の場合には、逆にエンジン冷却水で改質器１５を暖める作用をもたらす。
【００３４】
また、改質器１５は、ガソリン中に主体的に含まれる炭化水素を、酸化剤としての空気を用いて改質し、アルコールを生成させる改質触媒１５１を備える。具体的には、改質器１５は、円筒状のケーシング１５２と、ケーシング１５２内に充填された固体状の改質触媒１５１と、を備える。
【００３５】
固体状の改質触媒１５１は、小球状の多孔質担体と、該多孔質担体の表面に担持された主触媒及び助触媒と、を含んで構成される。主触媒及び助触媒は、均一に混合された状態で、小球状の多孔質担体の表面に担持される。このように本実施形態の改質触媒１５１は、多孔質担体が小球状であることにより、その表面に担持される主触媒及び助触媒の表面積が増大し、燃料のガソリンや酸化剤の空気との接触面積が増大する。
【００３６】
小球状の多孔質担体としては、例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ、シリカアルミナビーズ等が用いられる。中でも、シリカビースが好ましく用いられる。多孔質担体の粒径は、好ましくは３μｍ〜５００μｍである。
【００３７】
主触媒は、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能力を有する。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。）又はＮＨＰＩ誘導体が好ましく用いられる。
【００３８】
助触媒は、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能力を有する。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】
上記主触媒及び助触媒の多孔質担体への担持方法については、従来公知の含浸法等が採用される。例えば、主触媒及び助触媒を所定の混合比で含有するスラリーを調製した後、調製したスラリー中に小球状の多孔質担体を浸漬させる。次いで、スラリー中から多孔質担体を引き上げ、多孔質担体の表面に付着した余分なスラリーを除去した後、所定の条件で乾燥する。これにより、多孔質担体の表面に主触媒及び助触媒が均一に担持された改質触媒１５１が得られる。
【００４０】
ここで、改質器１５内で進行する改質反応について、以下に詳しく説明する。
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。
【００４１】
【化１】
2018003797.tif 000003
［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。］
【００４２】
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。
【００４３】
【化２】
2018003797.tif 000004
［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。］
【００４４】
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。
【００４５】
【化３】
2018003797.tif 000005
［反応式（３）中、ＲＯＯＨはアルキルヒドロペルオキシドを表す。］
【００４６】
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。
【００４７】
【化４】
2018003797.tif 000006
［反応式（４）中、ＲＯＨはアルコールを表す。］
【００４８】
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。
【００４９】
【化５】
2018003797.tif 000007
［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。］
【００５０】
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。
【００５１】
【化６】
2018003797.tif 000008
【００５２】
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。このようにして、本実施形態の燃料改質システム１では、ガソリンのオクタン価を向上できるようになっている。
【００５３】
凝縮器１６は、改質器１５の下流に設けられ、改質器１５で生成した生成ガスを、改質燃料を主体とする凝縮相と、気相とに分離する。凝縮器１６は、車両の走行により生じる外気走行風により、改質器１５の出口から流出する生成ガスを冷却することで、凝縮相と気相とに分離する。なお、凝縮相の物質には、アルコールを主成分とする改質燃料の他に副生成物の水等が含まれ、気相の物質には、窒素、酸素、その他の副生成物のガス成分等が含まれる。
【００５４】
凝縮器１６の上流部には、固相物質の透過を阻止するフィルタ１６０が配置される。このフィルタ１６０としては、例えば不織布やステンレスメッシュ等の金属網を用いることができる。このフィルタ１６０により、固相物質が液相物質（改質燃料）に混入するのが抑制される。
【００５５】
気液分離器１８内に流入する生成ガスのうち液相（凝縮相）となった改質燃料（アルコールを主成分とする燃料）は重力により、気液分離器１８の底部側に設定された改質燃料タンク部２０に貯留される。
改質燃料タンク部２０に貯留された改質燃料は、ＥＣＵの制御下で所要に応じて、改質燃料供給部２１を通じてエンジン燃料供給系に供給される。
【００５６】
一方、気液分離器１８内に流入した生成ガスのうち気相となった物質は、気液分離器１８の上方に設けられた気相供給部１９から、エンジンの気筒内での燃焼に供される。
気相供給部１９は、凝縮器１６で分離された気相物質を、エンジンの吸気ポート内に供給する。気相供給部１９は、エンジンの吸気ポートに接続された気相供給管１９１を備える。凝縮器１６で分離された気相物質は、気相供給管１９１を介して、エンジンの吸気ポート内に供給される。
【００５７】
改質燃料タンク部２０は、凝縮器１６で分離された凝縮相中の改質燃料を貯留する。改質燃料タンク部２０は、改質器１５によりガソリンを改質することで生成した改質燃料のアルコールを、一時的に貯留するバッファタンクとして機能する。
【００５８】
改質燃料供給部２１は、改質燃料タンク部２０に貯留された改質燃料を、エンジンの気筒内又は吸気ポート内に供給する。改質燃料供給部２１は、改質燃料ポンプ２１１と、改質燃料供給管２１２と、図示しないインジェクタと、を備える。改質燃料供給部２１は、改質燃料ポンプ２１１を駆動することで、改質燃料供給管２１２及びインジェクタを介して、改質燃料を図示しないエンジンの吸気ポート内に供給する。アルコール供給量は、ＥＣＵによりインジェクタの噴射量を調整することで制御される。
【００５９】
ところで、本実施形態の燃料改質システム１では、改質器１５の下流側にエステル化装置３０が配置される。より詳しくは、エステル化装置３０が、改質器１５の下流端に近接する位置、即ち改質器１５の直下に配置される。エステル化装置３０は、改質器１５で生成される生成ガス中に含まれる安息香酸を、エステル化して安息香酸エステルに変換させる。
【００６０】
エステル化装置３０は、改質触媒１５１による改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を備える。固体の酸触媒を用いることにより、エステル化装置３０内への充填が容易となっている。
固体酸触媒としては、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、活性アルミナ及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。
【００６１】
上述の固体酸触媒を備えるエステル化装置３０に改質器１５で生成した生成ガスが流入すると、生成ガス中に含まれる安息香酸とアルコールが固体酸触媒の作用により反応する。具体的には、以下の反応式（７）に示すエステル化反応が進行する。これにより、燃料及び改質燃料に溶解し難い安息香酸が、燃料及び改質燃料に溶解し易い安息香酸エステルに変換される。このとき、エステル化反応は所定の高温条件下でなければ進行しないところ、本実施形態ではエステル化装置３０が改質器１５の直下に配置されているため、改質反応により生じる熱をそのままエステル化反応に利用できる。また、反応式（７）に示すように安息香酸エステル以外に水も同時に生成するところ、生成した水は改質燃料とともにエンジン燃料供給系に供給されても問題は無い。
【００６２】
【化７】
2018003797.tif 000009
【００６３】
以上の構成を備える本実施形態の燃料改質システム１は、ＥＣＵにより制御され、以下のように動作する。
先ず、エンジンの運転状態に応じて、ガソリンの改質が必要であると判断された場合には、エンジン冷却水の温度が所定温度以上であるか否かを判別する。エンジン始動直後でエンジン冷却水の温度が所定温度未満であるときには、前回改質時に凝縮器１６の改質燃料タンク部２０内に貯留された改質燃料を、改質燃料ポンプ２１１によりエンジンの吸気ポート内に供給する。
【００６４】
エンジン冷却水の温度が所定温度以上の場合は、燃料バルブ１３３及び空気バルブ１１４を開弁する。次いで、改質ポンプ１３１により、燃料タンク１２からガソリンを圧送して混合器１４内に導入する。同時に、空気ポンプ１１２により、空気フィルタ１１１を通過した空気を混合器１４内に導入する。
【００６５】
次いで、混合器１４内に導入されたガソリンと空気を、所定温度に暖めながら均一に混合して混合流体とした後、改質器１５内に供給する。改質器１５内に供給された混合流体中のガソリンの主成分である炭化水素は、改質触媒１５１の作用により上述の反応式（１）〜（６）が進行することで、アルコールに変換される。このとき、温度センサでモニターされた温度に基づいて、エンジン冷却水の供給を制御する。これにより、改質器１５内の温度が所望の適正温度に維持される。
【００６６】
次いで、改質器１５で生成した改質後の生成ガスは、エステル化装置３０に導入され、生成ガス中に含まれる安息香酸とアルコールが固体酸触媒の作用によりエステル化反応する。これにより、燃料及び改質燃料に溶解し難い安息香酸が、燃料及び改質燃料に溶解し易い安息香酸エステルに変換され、フィルタ１６０等の詰まりが抑制される。
【００６７】
次いで、改質器１５で生成した改質後の生成ガスを、凝縮器１６で凝縮相と気相とに分離し、この改質燃料は改質燃料タンク部２０に貯留される。改質燃料タンク部２０内の改質燃料は、改質燃料ポンプ２１１によりエンジンの吸気ポート内に供給する。一方、分離された気相物質は、気相供給部１９を通してエンジンの吸気ポートに導入することで、エンジンの気筒内での燃焼に供される。
【００６８】
なお、エンジンの運転状態に応じて、ガソリンの改質が不要であると判断された場合には、先ず、空気ポンプ１１２を停止して空気バルブ１１４を閉弁する。その後、改質器１５内がガソリンで満たした後に、改質ポンプ１３１を停止して燃料バルブ１３３を閉弁し、混合器１４内へのガソリンの供給を停止する。これにより、システム停止中に、改質器１５内に残存した酸素により改質反応が進行してしまう事態が回避される。
【００６９】
本実施形態の燃料改質システム１によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、ガソリンを空気を用いて改質してアルコールを生成させるための改質触媒１５１を有する改質器１５の下流側に、改質反応で生成する安息香酸をエステル化して安息香酸エステルとするための固体酸触媒を有するエステル化装置３０を設けた。
これにより、燃料を改質したときに生成する燃料や改質燃料に溶け難い安息香酸を、改質反応で生成したアルコールと反応させて燃料や改質燃料に可溶な安息香酸エステルに変換することにより、安息香酸の析出を抑制できる。従って、本実施形態に係る燃料改質システム１によれば、凝縮器１６に設けられたフィルタ１６０や改質燃料供給部２１に設けられたインジェクタの詰まりを抑制でき、より効率良く燃料を改質できる。
【００７０】
また本実施形態では、エステル化装置３０を改質器１５の下流端に近接して配置した。即ち、エステル化装置３０を改質器１５の直下に配置した。これにより、改質反応によって生じる熱をエステル化反応に利用できるため、より効率良く安息香酸をエステル化できる。
【００７１】
また本実施形態では、固体酸触媒として、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、活性アルミナ及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種を用いるとともに、改質触媒として、Ｎ−ヒドロキシイミド基含有化合物からなる主触媒と、遷移金属化合物からなる助触媒と、を含んで構成される改質触媒を用いた。
これにより、改質反応で生じるアルコールを利用して、エステル化に有効な上述の固体酸触媒の作用により、エステル化装置３０において安息香酸をより確実にエステル化できる。
【００７２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００７３】
上記実施形態では、燃料としてガソリンを用いたがこれに限定されない。例えば、エタノール等のアルコールを含有するアルコール含有ガソリンを用いた場合であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【００７４】
また上記実施形態では、安息香酸をエステル化するためのエステル化装置３０を改質器１５の直下に配置したが、これに限定されない。例えば、改質器の出口部（下流側端部）にエステル化装置を一体化させてもよい。具体的には、例えば改質触媒が充填された複数の反応管を備える改質器を用いる場合に、該反応管の出口部に蓋のように配置される多孔質体に固体酸触媒を配置してもよい。この場合には、エステル化装置のためにスペースを別途設ける必要がなくなり、スペースを有効活用でき、システムを小型化できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料改質システム
１５  改質器
１００  エステル化装置
１５１  改質触媒
【図１】
2018003797.tif 000010