(57)【要約】改質器の形態の水素ガス発生器は、改質ガソリンガス含有水素と、圧縮エンジン用の燃料または燃料の一部として使用する少なくとも１つの他の成分とを生成するために使用される。水素含有ガスブレンドまたは混合物は、水素補助式燃焼を用いるエンジン用の燃料の１つの成分として用いられる。改質ガソリンとして生成される水素含有ガスでは、非水素成分を、直接または間接的にエンジンへ導入する前にガスから除去する必要がない。純粋水素が、もはや水素補助式燃焼に必要でない場合、これによって、コストがかなり削減される。
2007538184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エンジン内において使用するために、燃料、燃料の一成分、燃料添加剤または燃料と混合する空気への添加剤として、水素含有ガスを使用する方法であって、
水素ガスまたは水素含有ガスが、水素発生器により生成され、当該水素発生器内において、水素含有ガスはまた、水素ガスを生成するために用いられる水素発生プロセスによる生成物を含有し、
前記水素発生器により水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するステップと、
前記燃料の一成分として前記ガスブレンドまたは混合物を圧縮エンジンに導入するステップと、 
前記エンジン内において動力を生成するために前記燃料を燃焼させるステップと、
を含み、
水素成分および非水素成分の量を含めた、前記ガスブレンドまたは混合物の複数の成分の相対量が、前記エンジンの水素補助式燃焼要件にしたがって選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
水素ガス発生器または混合器を備え、水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するための装置であって、
前記水素ガス、水素含有ガス、混合物またはブレンドが、他の材料とともに、前記水素ガス発生器により生成され、当該生成は、前記ガスブレンドまたは混合物中の水素と他の材料との相対量が、前記エンジンの水素補助式燃焼要件にしたがって、相互に、予め選択されたまたは定められた量になるように行われ、前記ガスブレンドまたは混合物が、燃焼前に前記混合器内に、導入され、成分混合されることを特徴とする装置。
【請求項３】
水素含有ガス、ブレンドまたは混合物を生成するために水素発生装置を作動させる方法であって、
水素と、燃料、燃料成分、燃料 添加剤または同様のものとしての使用に適する少なくとも１つの他の成分とが、水素発生器により生成され、
前記水素発生装置の作動パラメータは、ガスブレンドまたは混合物を予め選択されたまたは定められた組成にするように調節され、その組成では、水素または他の単一のまたは複数の成分の各量が、エンジンの要件にしたがっており、当該エンジンに、前記ガスブレンドまたは混合物が、前記エンジンの水素補助式燃焼を促進するために導入されて、それにより、前記エンジンの効率および／または性能が増すことを特徴とする方法。
【請求項４】
エンジンの水素補助式燃焼用の燃料であって、
水素が、１つまたはそれ以上の他の材料と組み合わされて水素発生器により生成され、前記他の成分が燃焼前に前記ガスから除去されないように、水素の、他の単一または複数の材料に対する相対量が、エンジンの要件にしたがって選択されることを特徴とする燃料。
【請求項５】
前記水素ガスブレンドまたは混合物は、水素に加えて１つまたはそれ以上の成分を含有し、水素の、他の単一または複数の成分に対する相対量が、ガスブレンドまたは混合物が導入されるエンジン内における水素補助式燃焼の要件にしたがうことを特徴とする水素含有ガスブレンドまたは混合物。
【請求項６】
水素ブレンド発生器により生成される水素含有ガス混合物またはブレンドであって、前記水素発生器により生成される前記ガスの非水素成分は、窒素補助式燃焼を利用する圧縮エンジン内において、前記ガスの燃焼前に除去する必要がないことを特徴とする水素含有ガス混合物またはブレンド。
【請求項７】
前記水素発生器は、電気分解装置、燃料電池、燃料処理器、改質器、常温核融合装置、または類似のもの、あるいは水素を生成する他の装置であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項８】
前記燃料電池は、陽子交換形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ形燃料電池、ダイレクトメタノール形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、リン酸形燃料電池、または再生形燃料電池であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項９】
前記水素発生器は、蒸気を、前記水素発生器内に設けられた触媒の上方に通過させると燃料を加熱するように使用する改質器であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１０】
前記燃料および蒸気は、前記水素発生器の中を通過することにより熱分解されて、水素ガスが生成されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１１】
前記改質器は、蒸気の助けを借りて炭化水素燃料を水素ガスに改質することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１２】
前記水素発生器は、酸素、窒素、水、エタノール、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素、メタノール、メタンまたは類似のものの少なくとも１つのまたはそれ以上のものと組み合わせて水素を生成することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１３】
前記水素発生器内において生成される前記炭化水素材料は、パラフィンまたはパラフィンのような炭化水素を含有した飽和結合であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１４】
前記炭化水素は、Ｃ１〜Ｃ２０の炭化水素、好ましくはＣ２〜Ｃ１２の炭化水素、さらに好ましくはＣ４〜Ｃ１０の炭化水素、さらに好ましくはＣ８の炭化水素であり、少なくとも１つまたはそれ以上のこのような材料の混合物および組み合わせを含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１５】
水素ガスと組み合わせて生成されるメタノール、メタンまたは同様の材料は、ディーゼル油、ガソリン、カノーラ油または類似のものなどの燃料材料から生成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１６】
前記水素発生器により生成される前記水素ガスブレンドまたは混合物には、水素が体積で、約０〜５０％、好ましくは３０〜４０％、好ましくは ３５〜４８％含有されることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１７】
前記ガスブレンドまたは混合物には、一酸化炭素が体積で、約０〜２５％、好ましくは３〜５％、さらに好ましくは４〜５％含有されることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１８】
前記ガス混合物またはブレンド中に含有される炭化水素材料の量は、体積で、０〜５％から、一般には１〜４％、好ましくは２〜３％であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１９】
前記ガス混合物またはブレンド中に含有される二酸化炭素の量は、体積で、０〜２５％から、好ましくは５〜１５％、さらに好ましくは３〜１０％であることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２０】
前記ガスブレンドまたは混合物には、窒素の残りが含有されることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２１】
前記ガスブレンドまたは混合物中の個々の成分の比率は、予め定められたまたは選択されたものであることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２２】
前記水素発生器の作動は、前記水素発生器により生成される前記ガス混合物またはブレンド中における他の成分に対する水素の比率を所望の比率にするように調節されることを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２３】
前記水素発生器の作動は、前記水素発生器に導入する前記材料の組成、種々の成分へのガス速度、前記水素発生器の作動温度、前記水素発生器の圧力、前記発生器を通過するガス速度、前記発生器内において使用する触媒、反応体から前記触媒への露出量、使用する水素発生器または類似のもののタイプなどのパラメータを変更することにより、調節されることを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２４】
改質器の形態の前記水素発生器は、１００℃〜１０００℃の温度で、好ましくは２００℃〜９００℃の温度で、さらに好ましくは２２０℃〜８００℃の温度で作動されることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２５】
前記水素発生器は、約１〜５バールの圧力で、好ましくは約１〜３バールの圧力で、さらに好ましくは約２バールの圧力で作動されることを特徴とする請求項１から２４のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２６】
前記水素発生器内で使用する前記触媒は、ニッケル、プラチナ、あるいはニッケルもしくはプラチナを含有する材料、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１から２５のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２７】
前記ガス混合物またはブレンドは、前記エンジンに直接または間接的に追加されることを特徴とする請求項１から２６のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２８】
前記ガス混合物またはブレンドは、別の構成要素を介して前記エンジンに追加され、前記別の構成要素は、混合室であることを特徴とする請求項１から２７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２９】
前記圧縮エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１から２８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３０】
前記システムは、１つまたはそれ以上の熱交換器を含むことを特徴とする請求項１から２９のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３１】
前記ガスブレンドまたは混合物は、前記エンジンまたは混合器に別々に、あるいは前記エンジン用の燃料の１つまたはそれ以上の他の成分と組み合わせて、追加されることを特徴とする請求項１から３０のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３２】
前記圧縮エンジン用の燃料は、水素補助式燃焼用の前記成分とは別に前記エンジンに導入される請求項１から３１のいずれかに記載の装置または方法。
【請求項３３】
実質的に、添付の図面を参照して上に述べた装置または方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素補助式燃焼において、燃料の一成分として水素ガスを生成しこのガスを使用する方法に関する。特に、本発明は、エンジン内における水素補助式燃焼用の燃料、燃料成分として、またはそのような燃料と組み合わせて使用する他の成分、一般には気体成分とともに、水素または水素含有ガスを生成する方法および装置に関する。さらに詳細には、本発明は、エンジン用の燃料または燃料添加剤として、またはそのような燃料と組み合わせて使用する水素含有ガスをより効率的に生成する方法および装置に関し、エンジンは、例えば、ディーゼルエンジンまたは同様のものを含めた、圧縮エンジンなどのエンジン用の、特に内燃機関用の給気部、または燃料供給部としてのエンジンである。さらにより詳細には、本発明は、水素発生器の使用に関し、例えば、加熱された蒸気から、あるいは燃料と空気または他のガスとを蒸気で加熱することにより、改質ガソリンガスを生成する改質装置などがあり、改質ガスは、水素以外の材料を含み、その材料には、例えば、酸素、窒素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、炭素含有材料またはガス、あるいは類似のものなどがあり、これらは、圧縮エンジン内において、特にディーゼルエンジンなどの、水素補助式燃焼を用いたエンジン内において使用する燃料への添加剤として、空気と組み合わせて使用するものである。
【０００２】
本発明では、水素含有ガスのブレンドを生成する方法および装置、ならびに水素補助燃焼または改質ガソリン補助燃焼用に、ディーゼルエンジン内へ導入される空気の流れに追加される燃料成分としてガスブレンドを使用する方法としての特定の応用を見出し、この応用では、エンジン内において燃焼効率が高まるので、それにより、燃料は同量で、動力が増し、または少ない燃料の量で、同じ動力が得られる。本発明の方法および装置によって、水素含有ガスを低コストでより効率的に生成することができ、また、燃料として使用するときには、水素補助式燃焼に関連した問題、例えば損傷を与える過早点火または過剰なシリンダ圧力を、水素に加えて他の材料を含むガスを使用し得ることにより回避することができ、それによって、これまで用いられてきた高価な精製プロセスが省略される。この精製プロセスにおいて、例えば排気触媒処理、燃料電池、または同様のものなどの応用において非水素ガス成分を使用できないうちは、水素発生器により生成される材料から非水素ガス成分のほとんど全てを除去する必要があった。したがって、本発明では、水素補助式燃焼において純粋でない水素を使用し得る。
【０００３】
他のガス成分とともに水素を含有する改質ガスを生成する水素改質器の一形態と、ディーゼルエンジンにおける、燃料成分としてのこのガスの使用法とを参照して本発明を説明するが、本発明は、説明する実施形態の範囲に限定されず、むしろ本発明の範囲は、水素を生成する他の手段と、改質ガソリンガス以外の水素を含有するガスの生成と、エンジン以外の応用における種々のガス混合物またはブレンドの使用と、燃料成分と種々のガスとを組み合わせ、エンジン内へ種々のガスの組み合わせを導入する、異なる実施形態とを含むようにさらに拡大されることに留意すべきである。
【背景技術】
【０００４】
いくつかのタイプのエンジン内に、特に燃料供給装置および／または給気装置の一部としての、ディーゼルエンジンなどの内燃機関または同様のエンジン内に、燃料添加剤として水素を使用することが知られている。その水素の使用を水素補助式燃焼と呼ぶ。しかしながら、例えばディーゼルエンジンおよび類似のものなどの圧縮点火エンジン内における水素補助式燃焼の種々の態様に関しては、最小限の研究しか行なわれてこなかったようである。この１つの理由は、水素補助式燃焼と関連し、また特にディーゼルエンジンに関連したいくつかの重大な問題が存在することである。ディーゼルエンジンの燃料装置および／または給気装置に水素ガスを追加できる場合、水素を燃料組成の一部分にすることによって、このようなエンジンの動力および効率が増すことになり、これは、このようなエンジンにおいて燃料の燃焼効率を増加させることにより、例えば、同量の燃料に対してさらに多くの動力または同様のものが生成されるように燃焼効率を高くすること、または追加の燃料を使用することなどにより、生じると考えられた。しかしながら、燃料組成内へ有効成分として水素を導入することによって、これまでは、損傷を与える過早点火が生じ、エンジン内においてシリンダ圧力が過剰となりまたは増す結果になった。
【０００５】
今までのところ、水素ガスブレンドまたは混合物を使用することを、誰も着想してこなかった。特に、エンジン内に導入する純粋でない水素を生成するために、高容量の改質器を使用することを、誰も着想していなかった。その理由は、このタイプの改質器は、燃料電池技術において開発されたものであって、エンジンの燃料の燃焼を減少させるために、ディーゼルエンジンの入口、または他の燃料、空気または同様のものの入口には連結されていなかったからである。それらの主な使用法は、不純な形態のガスを、エンジンを予熱し排気を処理するために使用したが、空気とともに、燃料または燃料成分として、また明らかにエンジンの水素補助式燃焼のためには使用しなかった。
【０００６】
驚いたことに、少なくともいくつかの圧縮エンジンでは、燃焼効率が増しかつ／またはエンジンによる動力が増す結果になる可能性があるとこれまで考えられていた純度よりも、水素成分中における純度が低いガスを使用し得ることが、分かった。さらに、ある場合には、排気もまた改善されたことが分かったのは、驚くべきことである。したがって、むしろ、以前には必要だったように、高コストで、水素発生器により生成された水素から汚染成分または不純成分を除去する必要はなく、エンジン内において純粋でない水素を使用し得る、すなわちエンジンの作動効率または出力生成に減少は見られずに、ディーゼルエンジンの燃料供給部への添加剤として、水素発生器からの他の成分と組み合わせて水素を使用し得ることを、本発明者は発見した。
【０００７】
既存の水素補助式燃焼法の別の問題は、エンジン内における水素補助式燃焼の問題を克服するために、種々の他の成分を水素に追加する必要があったことと、燃料システムに追加する個々の各成分の量を正確に調節するために、これらの他の成分をエンジンに個々に追加する必要があったこととである。したがって、例えば、実質的に純粋な水素、水、空気および燃料用の個々の供給ラインまたは送りラインなどの、エンジンへの、種々の各成分用の個々の送りまたは供給ラインが、必要だった。これらの各成分の所定量の導入を測定し調節することには、精巧なモニター装置、センサ、噴射装置および類似のものが必要であって、これらの装置によって、複数の成分の全てが、常に正確な量および比率でエンジン内に導入されること、および種々の成分が、エンジン内において実際に燃焼する前に正確な比率で適切に混合されることが保証される。したがって、既存の水素補助式燃焼法および装置では種々の成分を別々に導入する、ということに関連した複雑さの程度があった。したがって、実際の燃焼の前に、エンジンへの個々の送りラインに個々の材料を導入し、材料を正確な比率でかつ正確に組み合わせるという複雑さを減らす要請がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、水素ガス、あるいは水素含有ガス、ブレンドまたは混合物を１回分送るのに、単一の送りラインまたは入力のみで済む方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
したがって、他の材料と組み合わせて水素含有ガスを生成する方法および装置を提供し、また燃料として使用する前に水素ガスから他の不要な成分を予め除去しておく必要なしに、圧縮エンジン内において燃料成分として水素含有ガスを使用する方法および装置を提供することが、本発明の目的である。さらに、水素ガス混合物またはブレンド発生器の作動条件を調節することにより、ガスブレンドまたは混合物中の成分を正確な量および比率にして供給するための方法および装置を提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、燃料、燃料の一成分、燃料添加剤、または圧縮エンジンにおいて燃料と混合するための、空気への添加剤として、水素含有ガスを使用する方法であって、水素含有ガスはまた、水素ガスを発生させるために用いる水素生成プロセスによる他の生成物を含んでおり、水素含有ガス、ブレンドまたは混合物を生成するステップと、燃料の一成分として圧縮エンジンにガスブレンドまたは混合物を導入するステップと、エンジン内において動力を生成するように燃料を燃焼させるステップと、を含み、水素および非水素成分の量を含めた、ガスブレンドまたは混合物の複数の成分の相対量は、エンジンの水素補助式燃焼の要件にしたがって選択される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成する装置が提供され、当該装置は、水素ガス発生器および混合器を備え、水素ガス発生器を使用して他の材料と組み合わせて水素を生成するステップを含み、水素含有ガスブレンドまたは混合物は、水素と他の材料とを含有し、水素と他の材料との相対量は、エンジンの水素補助式燃焼の要件にしたがって、相互に所定の量に予め定められ、ガスブレンドまたは混合物が、燃焼前に混合器内に、導入され、成分混合される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、水素と、燃料、燃料成分、燃料添加剤または同様のものとしての使用に適する少なくとも１つの他の成分とを含む水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するために水素発生装置を作動させる方法が提供され、水素発生装置の作動パラメータを、ガスブレンドまたは混合物が予め選択された組成になるように調節するステップを含み、その組成では、水素と、他の単一のまたは複数の成分の各量が、エンジンの要件にしたがっており、当該エンジンに、ガスブレンドまたは混合物が、エンジンの水素補助式燃焼を促進するために供給されて、それにより、エンジンの効率および／または性能が増す。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、１つまたはそれ以上の他の材料と組み合わされた水素を含有する、エンジン内における水素補助式燃焼用の燃料が提供され、水素の、単一または複数の他の材料に対する相対量が、エンジンの要件にしたがって選択され、水素は、他の成分とともに水素発生器により生成される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、水素に加えて１つまたはそれ以上の成分を含有する水素ガス含有ブレンドまたは混合物であって、水素の、他の単一または複数の成分に対する相対量が、ガスブレンドまたは混合物が導入されるエンジン内における水素補助式燃焼の要件にしたがう水素ガス含有ブレンドまたは混合物が、提供される。
【００１５】
一般に、本発明において有用な水素発生器は、他の材料と組み合わせて水素を発生する。一般に、水素発生器は、電気分解装置、燃料電池、燃料処理器、改質器、常温核融合装置、または類似のものであり、あるいは水素を生成する他の種々の装置である。
【００１６】
一般に、燃料電池は、陽子交換形燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、アルカリ形燃料電池（ＡＦＣ）、ダイレクトメタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、または再生形燃料電池（ＲＦＣ）または同様のものである。さらに一般的には、水素発生器は、触媒の上方を通過すると燃料を加熱する蒸気を利用する改質器である。一般に、燃料および蒸気は、化学的に熱分解される。改質器は、一般に、蒸気の助けを借りて炭化水素燃料を水素ガスに改質する。一般に、水素発生器、通常は燃料電池内において生成される水素は、酸素、窒素、水、エタノール、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素、メタノール、メタンまたは同様のものと組み合わせて生成される。
【００１７】
一般に、水素発生器内において生成される炭化水素材料は、パラフィンまたはパラフィンのような炭化水素を含有した飽和結合である。さらに一般に、炭化水素は、Ｃ１〜Ｃ２０の炭化水素、好ましくはＣ２〜Ｃ１２の炭化水素、さらに好ましくはＣ４〜Ｃ１０の炭化水素、最も好ましくはＣ８の炭化水素から選択され、少なくとも１つまたはそれ以上のこのような材料の混合物および組み合わせが含まれる。
【００１８】
一般に、メタノール、メタンまたは同様の材料は、水素を生成するために、改質器などの水素発生器内において使用される燃料からの、例えば、ディーゼル油、ガソリン、カノーラ油または類似のものなどの、改質器に基づくもとの燃料から引き出される副生成物である。
【００１９】
一般に、水素発生器により生成されるガスブレンドまたは混合物には、水素が体積で約０〜５０％、好ましくは３０〜４０％、好ましくは ３５〜３８％含有される。一般に、一酸化炭素が、体積で、約０〜２５％、好ましくは３〜５％、好ましくは４〜５％含有されている。さらに一般的には、炭化水素材料の量は、体積で、０〜５％から、一般には１〜４％、好ましくは２〜３％である。一般に、生成される二酸化炭素の量は、体積で、０〜２５％から、好ましくは５〜１５％、さらに好ましくは３〜１０％である。水素発生器により生成される種々のガスブレンドまたは混合物の残りは、窒素、メタノール、または状況によって必要な場合または望ましい場合他のガスであることに留意すべきである。ガスブレンドは、例えば、エンジン内における過早点火を、排除する、防止する、減少させる、最小限にするまたは同様にする必要があるなど一連の目的のために選択される。
【００２０】
本発明の別の態様では、水素発生器により生成されるガスブレンドまたは混合物中の個々の成分の比率を、予め選択し、予め定め、または同様にし得る。エンジンの要件によって、水素発生器は、エンジンの作動効率を最大にするように、複数の各成分を最適量供給し、ガスブレンドまたは混合物の種々の成分の比率を提供するために、選択的に調節可能なパラメータで作動され、それは、エンジンのいくつかの因子、例えば、さらに経済性を促進するために、動力の量は同じで燃料の消費を少なくし、あるいは動力を促進するために、燃料の消費は同じで動力を増加させるなどによって、異なる。
【００２１】
エンジンに送られる材料の一般的なパラメータは、種々の成分のガスの流れまたはガス速度、複数の成分からなる混合物の全組成、水素発生器の作動温度、水素発生器の作動圧力、発生器を通過する、発生器により生成される、または発生器内において生じるガスの速度、発生器内において使用する触媒、反応物質の触媒への露出量、使用する水素発生器または類似のもののタイプなどである。
【００２２】
設定したパラメータまたは量の範囲内で本システムを作動させることにより、いくつかの成分の生成を最小限にし得るか、または妨げ得るように、水素発生器の作動条件を調節可能であることに留意する。しかしながら、他の成分の生成を最適化し得ることにさらに留意する。
【００２３】
加熱された蒸気を触媒により分解または熱分解して、水素および酸素を生成する改質器の一般的な作動条件には、以下のものが含まれる。改質器は、１００℃〜１０００℃の温度で、一般には２００℃〜９００℃の温度で、好ましくは２２０℃〜８００℃の温度で作動され得る。
【００２４】
一般に、改質器の作動圧力は、約１〜５バールから、一般には約１〜３バール、好ましくは約２バールである。
【００２５】
一般に、改質器は、ガス発生器のサイズ、および水素補助式組成を用いる応用次第で、いかなる体積または量のガスも生成し得る。一般的な触媒には、プラチナ、ニッケル、または高温の蒸気からの水素の改質に触媒作用を及ぼすのに適切な他の触媒が含まれる。
【００２６】
添付の図面を参照して一例として本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１に、全体を２として示した、本発明に係るガス供給および使用システムの一形態の概略を示す。この形態は、水素含有ガス、水素を含有するガスブレンドまたはガス混合物を生成するための水素発生器を含んでいる。水素発生器の一例は、水素を１つの成分として含有する改質ガソリンガスを生成する改質器１０である。改質器１０は、どんな適切な形態であってもよいことに留意する。一実施形態では、改質器１０は、燃料処理装置として知られる場合があり、高温の蒸気１２の流れが通過する金属製の開口したグリッドの形態をとる。グリッドを作製し得る金属は、プラチナまたはニッケルなどの適切な触媒であるか、あるいは、その金属には、コーティングを施すことができ、このコーティングは、ニッケル若しくはプラチナ含有化合物、またはニッケルおよびプラチナの両方を含有する化合物などの、適切な触媒作用を及ぼす材料からなるか、あるいは蒸気または類似のものからの水素の生成を促進することに適する他のいかなる触媒材料からもなる。改質器１０の触媒金属面の近傍において、入ってくる高温の蒸気１２が任意選択的に他のガス、燃料または類似のものと組み合わされて、加熱され、蒸気が触媒作用で分解され、必要に応じてまたは自然に、水素含有ガス、および他の成分または材料が、形成される。一実施形態では、空気の供給１４が、改質器燃料の供給１６と同様に、改質器１０内へ導入される。一般に、改質器は、蒸気ならびに／あるいは、他のガスおよび／または燃料を、水素および他の複数の成分に分解または熱分解するためのプラズマ装置またはプラズマアーク、あるいは同様のものを含み得る。
【００２８】
水素発生器内において水素が生成されることに加えて、他のガス成分も生成され得る。
【００２９】
ガス混合物またはブレンド中に生成される他の材料の一般的な例には、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、エタノール、炭化水素または類似のものがある。
【００３０】
ガス混合物またはブレンド１８は、約６００℃の温度で改質器１０から放出され、第１のまたは主熱交換器２０を通過し、そこで、熱が引き出されて、ガス混合物またはブレンドの温度が約２００℃に下がる。任意選択的に、ガスブレンドは、第２または補助熱交換器２２へ進み、そこで、水素ガス、ブレンドまたは混合物から熱がさらに引き出されて、ガスブレンドの温度が、さらに一層下がって、約１００℃未満になり、好ましくは約１００℃未満に、さらに好ましくは約５０℃未満になる。ガス混合物を冷却することにより形成される凝縮物の流れ２４が、熱交換器２２から給水容器２６、貯蔵器または同様のものに戻り、給水容器２６からの水または凝縮物は、第３の熱交換器２８を通過して、容器２６からの水の凝縮物および新鮮な水３０の混合物が加熱され、水素発生器１０の作動効率を補助するために、蒸気供給１２として改質器１０に供給される蒸気が生成される。
【００３１】
２００℃になったガスブレンドまたは混合物１８は、エンジン３４の第１の入口３２に進む。空気３６は、同様に入口３２を通ってエンジン３４に入り得る。一実施形態では、改質ガソリンガス１８は、入口４０を通って給気ライン３８に導入され、そこで、入口３２を通ってエンジン３４内へ導入される前に、入って来る空気３６と混合される。燃料は、ディーゼルエンジンまたは同様のものの形態では、別の噴射入口４２を通ってエンジン３４に入り得る。入口３２から導入される水素含有ガスブレンドと空気との混合物、および燃料は、エンジンを作動させるために、燃焼前にエンジン内において混合される。燃焼後、燃焼した生成物は、高温の排気ガスとして排気流４４によってエンジン３４から排出される。
【００３２】
一実施形態では、排気流４４中の高温の排気ガスは、熱交換器２８へ進み、そこで、入ってくる水供給３０に熱が伝達されて、蒸気が、形成され、改質器１０へ蒸気１２として供給される。次に、冷却された排気ガスは、冷却された排気ガス流４６として大気に排出される。
【００３３】
本発明の別の実施形態の概略を図２に示す。この実施形態は、混合室または同様のものを有し、この混合室は、図１の実施形態にはない。
【００３４】
図２に示す実施形態において、図１の同じまたは同様の対応する特徴を特定するために、同じ参照番号を使用する。図２のガス供給および使用システムの形態は、全体を４として示す。
【００３５】
このシステムは、エンジン３４の空気取り入れ供給ライン３８に連結された追加の混合室またはミキサー６０を有することを別にして、図１に説明したものと同じである。この実施形態では、水素および他の成分を含有する改質ガソリン流は、熱交換器２２から、混合室またはミキサーの６０の第１の入口６２へ輸送されて、ミキサー６０内へガスブレンドを導入する。空気の供給３６は、空気取り入れ供給ライン３８を通過して、入口６４からミキサー６０内へ導入される。メタノールと水の混合物６８を、入口７０を通ってミキサー６０へ供給する別の供給ライン６６が、設けられる。ガスブレンド１８と、空気３６と、水およびメタノール６８との成分のすべて、ならびにミキサー６０に追加される他の材料は、入口７２を通ってエンジン３４内へ導入される前にミキサー６０内において混合され、燃焼前に燃料４２と混合されて、エンジン３４が作動する。ガス混合物および空気は、燃料混合物の他の成分とともに、エンジンの条件によって必要な比率になるように、所定の量で混合されることに留意する。さらに、この実施形態では、空気は一定の速度で導入されることに留意する。
【００３６】
本発明の装置および方法のさらに別の実施形態では、水素発生器１０には、作動状態を調節するための適切な調節手段が設けられて、水素ガスブレンドまたは混合物の各成分が、所定の量生成されることに留意する。水素発生器は、望ましい場合、個々の各成分の比率を生じるように調節し得る。
【００３７】
本発明の利点は、純粋なまたは実質的に純粋な水素が、効率的な水素補助式燃焼には必要でないということである。これによって、エンジン内へ導入する前の、すなわちエンジン内における水素補助式燃焼用の水素ガスから汚染材料を除去する必要がなく、時間、努力および費用が大幅に削減されることになる。他の材料と、特に水素ガス発生中に生成される他の材料、すなわち改質器内の反応副生成物と組み合わせて、水素を使用することによって、現在の水素生成コストを５０倍まで削減し得ると推定される。そのように通常生成されるガスブレンドまたは混合物は、通常生成される蒸気を処理して不要な材料を除去することなく、単一の送りラインにおいてまたは単一の入口を通って、水素と組み合わせてエンジンに供給され得る。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態では、水素ガスは、事前に混合する必要なしに、圧縮エンジンに直接供給し得る。他の実施形態では、ガスは、燃焼効率を改善するために、例えば混合器などの中間の構成要素を通過させることにより、エンジン内に間接的に供給し得る。
【００３９】
本発明の別の利点は、水素発生器を、幅広く種々に異なる条件下で作動させ得ることであって、経済的に作動させても動力を高める開発を行っても、例えば、圧縮エンジンのサイズ、タイプ、および速度、ならびにエンジンの要件などの、特定の最終使用要件によってガスブレンドまたは混合物中の複数の成分を幅広い種々の異なる量にし、かつ幅広く種々に組み合わせて、水素発生器を作動させ得ることである。
【００４０】
本発明の他の利点には、燃料が削減され、高められた動力を利用可能であり、排気物質が低減されることがある。
【００４１】
ここに記載した構成は、説明によって進められ、また、本発明の精神および範囲を逸脱せずに多くの変更を行うことができ、本発明には、あらゆる新規な特徴およびここに開示した特徴の新規な組み合わせが含まれる。
【００４２】
ここに説明した本発明に、ここに特に説明した発明以外の変形および変更を行い得ることを、当業者は理解するだろう。精神および範囲以内となるようなすべてのこのような変形および変更が、本発明に含まれることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のガスブレンド生成および供給システム、ならびに燃料導入システムの一形態の概略図である。
【図２】本発明のガスブレンド生成供給および使用システムの別の形態の概略図である。
【図１】
2007538184.tif 000003
【図２】
2007538184.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月23日(2005.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エンジン内における水素補助式燃焼のために、燃料、燃料の一成分、燃料添加剤または燃料と混合する添加剤として、水素含有ガスを使用する方法であって、
水素含有ガスは、水素発生器により生成されるガスブレンドまたは混合物であり、水素と、水素発生プロセスにおいて水素が発生すると同時に生成される少なくとも１つの他の材料と、を含み、
当該水素発生プロセスは、
水素発生器を使用して水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するステップと、
前記ガスブレンドを熱交換器中に通過させることにより、前記ガスブレンドの温度を下げるステップと、
前記燃料の一成分として前記ガスブレンドまたは混合物を圧縮エンジンに導入するステップと、
前記エンジン内において前記燃料を燃焼させるステップと、
を含み、
水素と、前記ガスブレンドまたは混合物の少なくとも１つの他の材料との相対量が、前記少なくとも１つの他の材料の性質と、前記エンジンの水素補助式燃焼要件とにしたがって選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
圧縮エンジン用燃料システムであって、
第１の温度で、水素と少なくとも１つの他の材料とを含有する水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するための水素含有ガス発生器と、
前記ガスブレンドを前記エンジンに導入する前に、前記ガスブレンドまたは混合物を熱交換器に通過させることにより、水素ガスブレンドまたは混合物の温度を前記第１の温度から第２の温度に下げるための熱交換器と、
を備え、
前記ガスブレンドは、前記エンジン用の燃料または前記燃料の一成分を形成し、
前記水素と、前記ガスブレンドまたは混合物の少なくとも１つの他の材料との相対量は、前記少なくとも１つの他の材料の性質と、前記エンジン内における水素補助式燃焼の要件とにしたがって選択されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
燃料、燃料成分または燃料添加剤として使用するのに適切な水素含有ガス、ブレンドまたは混合物を生成するために水素発生装置を作動させる方法であって、
水素含有ガスブレンドまたは混合物は、水素と、水素が水素発生器により生成されると同時に前記プロセスにおいて生成される少なくとも１つの他の成分とを含有し、
前記水素発生装置の作動パラメータは、圧縮エンジンの水素補助式燃焼における使用に適する前記ガスブレンドまたは混合物を予め決められたまたは所定の組成にするように調節され、その組成では、水素または他の単一のまたは複数の成分の各量が、他の単一または複数の成分の性質と、エンジンの要件とにしたがって選択され、当該エンジンに、前記ガスブレンドまたは混合物が、前記エンジンの水素補助式燃焼を促進するために導入されて、それにより、前記エンジンの効率および／または性能が増すことを特徴とする方法。
【請求項４】
エンジンの水素補助式燃焼に使用し得る燃料であって、
前記燃料の一成分は、水素と、水素発生プロセス中に水素発生器により水素とともに生成される少なくとも１つの他の材料とを含む水素含有ガスであり、
水素と、単一または複数の他の材料との相対量は、単一または複数の他の材料の性質と、水素補助式燃焼用の前記エンジンの要件とにしたがって選択されることを特徴とする燃料。
【請求項５】
燃料、あるいは燃料添加剤または燃料の一成分としての使用に適する水素含有ガスブレンドまたは混合物であって、前記水素ガスブレンドまたは混合物は、水素と、水素に加えて少なくとも１つの他の成分とを含有し、前記他の成分は、水素発生器により水素と実質的に同時に生成され、前記水素と他の成分との相対量は、前記他の成分の性質と、前記ガスブレンドまたは混合物が導入されるエンジン内における水素補助式燃焼用の前記エンジンの要件とにしたがって選択されることを特徴とする水素含有ガスブレンドまたは混合物。
【請求項６】
燃料に水素含有ガスが含まれる、圧縮エンジンの水素補助式燃焼用の燃料の少なくとも１つの成分を生成する方法であって、
前記水素ガスは、水素発生器により生成されたガスブレンドまたは混合物であり、水素と、前記水素生成において水素が発生すると同時に水素とともに生成される少なくとも１つの他の材料とを含むガスブレンドまたは混合物であり、
前記水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するステップと、
前記ガスブレンドまたは混合物を熱交換器に通過させることにより、前記ガスブレンドまたは混合物を冷却するステップと、
前記燃料の少なくとも１つの成分として、前記冷却されたガスブレンドまたは混合物を前記圧縮エンジン内に導入するステップと、
を含み、
前記水素と、前記ガスブレンドまたは混合物の少なくとも１つの他の材料との相対量は、前記少なくとも１つの他の材料の性質と、水素補助式燃焼要件とにしたがって選択されることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ガスブレンドまたは混合物が、水素発生器により生成されるガスブレンドまたは方法であって、
前記水素発生器により生成される前記ガスの非水素成分は、水素補助式燃焼を用いる圧縮エンジン内における前記ガスの燃焼前に、全く除去する必要がないが、前記単一または複数の他の成分を含有するガスブレンドまたは混合物は、燃料または燃料添加剤として使用し得ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のガスブレンドまたは方法。
【請求項８】
前記水素発生器は、電気分解装置、燃料電池、燃料処理器、改質器、常温核融合装置、または１つまたはそれ以上の他の材料とともに水素を生成する他の装置であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項９】
前記燃料電池は、陽子交換形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ形燃料電池、ダイレクトメタノール形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、リン酸形燃料電池、または再生形燃料電池であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１０】
前記水素発生器は、蒸気を、前記水素発生器内に設けられた触媒の上方に通過させると燃料を加熱するように使用して、前記少なくとも１つの他の材料とともに水素が生成され、改質ガソリンガスの形態で、前記ガスブレンドまたは混合物が生成される改質器であることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法または装置。
【請求項１１】
前記燃料および蒸気は、前記水素発生器の中を通過することにより熱分解されて、改質ガソリンガス、あるいは水素含有ガスブレンドまたは混合物が生成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法または装置。
【請求項１２】
前記改質器は、蒸気の助けを借りて、揮発油、ディーゼル油、ガソリンまたは同様のものを含む炭化水素燃料を、改質ガソリンガスまたは水素含有ガスブレンドまたは混合物に改質することを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法または装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの他の材料は、酸素、窒素、水、エタノール、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素、メタノール、メタンまたはそれらを組み合わせたものの少なくとも１つまたはそれ以上のものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１４】
前記水素発生器内において生成される前記炭化水素材料は、パラフィンまたはパラフィンのような炭化水素を含有した飽和結合であることを特徴とする請求項１３に記載の方法または装置。
【請求項１５】
前記炭化水素は、Ｃ１〜Ｃ２０の炭化水素、好ましくはＣ２〜Ｃ１２の炭化水素、さらに好ましくはＣ４〜Ｃ１０の炭化水素、さらに好ましくはＣ８の炭化水素であり、このような炭化水素の混合物、および少なくとも１つまたはそれ以上のこのような炭化水素の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法または装置。
【請求項１６】
水素ガスと組み合わせて生成されるメタノール、メタンまたは同様の材料は、ディーゼル油、ガソリン、カノーラ油または類似のものなどの燃料材料から生成されることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１７】
前記水素発生器により生成される前記水素ガスブレンドまたは混合物には、水素が体積で、約０〜５０％、好ましくは３０〜４０％、好ましくは３５〜４８％含有されることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１８】
前記ガスブレンドまたは混合物には、一酸化炭素が体積で、約０〜２５％、好ましくは３〜５％、さらに好ましくは４〜５％含有されることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項１９】
前記ガス混合物またはブレンドには、炭化水素が体積で、約５％まで、一般には１〜４％、好ましくは２〜３％含有されることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２０】
前記ガス混合物またはブレンド中に含有される二酸化炭素の量は、体積で、約２５％まで、好ましくは５〜１５％、さらに好ましくは３〜１０％であることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２１】
前記ガスブレンドまたは混合物には、窒素の残りが含有されることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２２】
前記ガスブレンドまたは混合物中の個々の成分の比率は、水素補助式燃焼要件にしたがって、特定の成分に対する所定量になるように調節されることを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２３】
前記水素発生器の作動は、前記水素発生器により生成される前記ガス混合物またはブレンド中における少なくとも１つの他の成分に対する水素の比率を所望の比率にするように調節されることを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２４】
前記水素発生器の作動は、以下のパラメータの１つまたはそれ以上のパラメータを含めたパラメータを変更することにより調節され、すなわち、前記水素発生器に導入される前記材料の組成、種々の成分のガス速度、前記水素発生器の作動温度、前記水素発生器の圧力、前記発生器を通過するガスの速度、前記発生器内において使用する触媒、前記触媒への反応体の露出量、使用する水素発生器のタイプ、水素と同時に生成される他の成分の性質および組成、前記ガスブレンドが前記エンジン内に導入される前の前記ガスブレンドの冷却量などのパラメータを変更することにより調節されることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２５】
改質器の形態の前記水素発生器は、１００℃〜１０００℃の温度で、好ましくは２００℃〜９００℃の温度で、さらに好ましくは２２０℃〜８００℃の温度で作動されることを特徴とする請求項１から２４のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２６】
前記水素発生器は、約１〜５バールの圧力で、好ましくは約１〜３バールの圧力で、さらに好ましくは約２バールの圧力で作動されることを特徴とする請求項１から２５のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２７】
前記水素発生器内で使用する前記触媒は、ニッケル、プラチナ、あるいはニッケルもしくはプラチナを含有する材料、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１から２６のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２８】
前記ガス混合物またはブレンドは、冷却後前記エンジンに直接または間接的に追加されることを特徴とする請求項１から２７のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項２９】
前記ガス混合物またはブレンドは、前記エンジン内へ導入される前に混合室へ追加されることを特徴とする請求項１から２８のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３０】
前記圧縮エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする請求項１から２９のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３１】
前記システムは、前記ガスブレンドまたは混合物を冷却するために、または前記水素発生器へ再循環される前記ガスを冷却するために、１つまたはそれ以上の熱交換器を含むことを特徴とする請求項１から３０のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３２】
前記ガスブレンドまたは混合物は、前記エンジンまたは混合器に単独で追加されるか、あるいは前記エンジン用燃料の１つまたはそれ以上の他の成分、好ましくは燃焼に必要な改質ガソリンガス、燃料、および他のいかなる成分と組み合わせて、単一の送りラインで前記エンジン内に導入されることを特徴とする請求項１から３１のいずれかに記載の方法または装置。
【請求項３３】
前記圧縮エンジン用の燃料は、水素補助式燃焼に必要な前記水素含有ガスブレンドまたは混合物とは別に、前記エンジンに導入される請求項１から３２のいずれかに記載の装置または方法。
【請求項３４】
前記燃料は、ディーゼル油、燃料、揮発油、ガソリンまたは灯油であることを特徴とする請求項１から３３のいずれかに記載の装置または方法。
【請求項３５】
前記水素発生器により生成される水素および／または他の成分源は、ディーゼル油、揮発油、ガソリン、または類似のものを含めた炭化水素燃料であることを特徴とする請求項１から３４のいずれかに記載の装置または方法。
【請求項３６】
実質的に、添付の図面を参照して上に述べた装置または方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月21日(2007.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エンジン内における水素補助式燃焼のために、燃料、燃料の一成分、燃料添加剤または燃料と混合する添加剤として、水素含有ガスを使用する方法であって、
水素含有ガスは、水素発生器により生成されるガスブレンドまたは混合物であり、水素と、水素発生プロセスにおいて水素が発生すると同時に生成される少なくとも１つの他の材料と、を含み、
当該水素発生プロセスは、
水素発生器を使用して水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するステップと、
前記ガスブレンドまたは混合物を熱交換器中に通過させることにより、前記ガスブレンドまたは混合物の温度を下げるステップと、
前記燃料の一成分として前記ガスブレンドまたは混合物を圧縮エンジンに導入するステップと、
前記エンジン内において前記燃料を燃焼させるステップと、
を含み、
水素と、前記ガスブレンドまたは混合物の少なくとも１つの他の材料との相対量が、前記少なくとも１つの他の材料の性質と、前記エンジンの水素補助式燃焼要件とにしたがって選択されることを特徴とする方法。
【請求項２】
燃料、燃料成分または燃料添加剤として使用するのに適切な水素含有ガス、ブレンドまたは混合物を生成するために水素発生装置を作動させる方法であって、
水素含有ガスブレンドまたは混合物は、水素と、水素が水素発生器により生成されると同時に前記プロセスにおいて生成される少なくとも１つの他の成分とを含有し、
前記水素発生装置の作動パラメータは、圧縮エンジンの水素補助式燃焼における使用に適する前記ガスブレンドまたは混合物を予め決められたまたは所定の組成にするように調節され、その組成では、水素または他の単一のまたは複数の成分の各量が、他の単一または複数の成分の性質と、エンジンの要件とにしたがって選択され、当該エンジンに、前記ガスブレンドまたは混合物が、前記エンジンの水素補助式燃焼を促進するために導入されて、それにより、前記エンジンの効率および／または性能が増すことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記ガスブレンドまたは混合物が、水素発生器により生成される方法であって、
前記水素発生器により生成される前記ガスの非水素成分は、水素補助式燃焼を用いる圧縮エンジン内における前記ガスの燃焼前に、全く除去する必要がないが、前記単一または複数の他の成分を含有するガスブレンドまたは混合物は、燃料または燃料添加剤として使用し得ることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの他の材料は、酸素、窒素、水、エタノール、二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素、メタノール、メタンまたはそれらを組み合わせたものの少なくとも１つまたはそれ以上のものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記炭化水素は、Ｃ１〜Ｃ２０の炭化水素、好ましくはＣ２〜Ｃ１２の炭化水素、さらに好ましくはＣ４〜Ｃ１０の炭化水素、さらに好ましくはＣ８の炭化水素であり、このような炭化水素の混合物、および少なくとも１つまたはそれ以上のこのような炭化水素の組み合わせを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記水素発生器により生成される前記水素ガスブレンドまたは混合物には、水素が体積で、約０〜５０％、好ましくは３０〜４０％、好ましくは３５〜３８％含有されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ガスブレンドまたは混合物には、一酸化炭素が体積で、約０〜２５％、好ましくは３〜５％、さらに好ましくは４〜５％含有されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ガス混合物またはブレンドには、炭化水素が体積で、約５％まで、一般には１〜４％、好ましくは２〜３％含有されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記ガス混合物またはブレンド中に含有される二酸化炭素の量は、体積で、約２５％まで、好ましくは５〜１５％、さらに好ましくは３〜１０％であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記水素発生器の作動は、以下のパラメータの１つまたはそれ以上のパラメータを含めたパラメータを変更することにより調節され、すなわち、前記水素発生器に導入される前記材料の組成、種々の成分のガス速度、前記水素発生器の作動温度、前記水素発生器の圧力、前記発生器を通過するガスの速度、前記発生器内において使用する触媒、前記触媒への反応体の露出量、使用する水素発生器のタイプ、水素と同時に生成される他の成分の性質および組成、前記ガスブレンドが前記エンジン内に導入される前の前記ガスブレンドの冷却量などのパラメータを変更することにより調節されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
改質器の形態の前記水素発生器は、１００℃〜１０００℃の温度で、好ましくは２００℃〜９００℃の温度で、さらに好ましくは２２０℃〜８００℃の温度で作動されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記水素発生器は、約１〜５バールの圧力で、好ましくは約１〜３バールの圧力で、さらに好ましくは約２バールの圧力で作動されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記ガス混合物またはブレンドは、前記エンジン内へ導入される前に混合室へ追加されることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記システムは、前記ガスブレンドまたは混合物を冷却するために、または前記水素発生器へ再循環される前記ガスを冷却するために、１つまたはそれ以上の熱交換器を含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスブレンドまたは混合物は、前記エンジンまたは混合器に単独で追加されるか、あるいは前記エンジン用燃料の１つまたはそれ以上の他の成分、好ましくは燃焼に必要な改質ガソリンガス、燃料、および他のいかなる成分と組み合わせて、単一の送りラインで前記エンジン内に導入されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記水素発生器により生成される水素および／または他の成分源は、ディーゼル油、揮発油、ガソリン、または類似のものを含めた炭化水素燃料であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
圧縮エンジン用燃料システムであって、
第１の温度で、水素と少なくとも１つの他の材料とを含有する水素含有ガスブレンドまたは混合物を生成するための水素含有ガス発生器と、
前記ガスブレンドを前記エンジンに導入する前に、前記ガスブレンドまたは混合物を熱交換器に通過させることにより、水素ガスブレンドまたは混合物の温度を前記第１の温度から第２の温度に下げるための熱交換器と、
を備え、
前記ガスブレンドは、前記エンジン用の燃料または前記燃料の一成分を形成し、
前記水素と、前記ガスブレンドまたは混合物の少なくとも１つの他の材料との相対量は、前記少なくとも１つの他の材料の性質と、前記エンジン内における水素補助式燃焼の要件とにしたがって選択されることを特徴とする燃料システム。
【請求項１８】
前記水素発生器は、電気分解装置、燃料電池、燃料処理器、改質器、常温核融合装置、または１つまたはそれ以上の他の材料とともに水素を生成する他の装置であることを特徴とする請求項１７に記載の燃料システム。
【請求項１９】
前記燃料電池は、陽子交換形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ形燃料電池、ダイレクトメタノール形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、リン酸形燃料電池、または再生形燃料電池であることを特徴とする請求項１８に記載の燃料システム。
【請求項２０】
前記水素発生器は、蒸気を、前記水素発生器内に設けられた触媒の上方に通過させると燃料を加熱するように使用して、前記少なくとも１つの他の材料とともに水素が生成され、改質ガソリンガスの形態で、前記ガスブレンドまたは混合物が生成される改質器であることを特徴とする請求項１８または１９に記載の燃料システム。
【請求項２１】
前記燃料および蒸気は、前記水素発生器の中を通過することにより熱分解されて、改質ガソリンガス、あるいは水素含有ガスブレンドまたは混合物が生成されることを特徴とする請求項２０に記載の燃料システム。
【請求項２２】
前記改質器は、蒸気の助けを借りて、揮発油、ディーゼル油、ガソリンまたは同様のものを含む炭化水素燃料を、改質ガソリンガスまたは水素含有ガスブレンドまたは混合物に改質することを特徴とする請求項１８から２１のいずれかに記載の燃料システム。
【請求項２３】
エンジンの水素補助式燃焼に使用し得る燃料であって、
前記燃料の一成分は、水素と、水素発生プロセス中に水素発生器により水素とともに生成される少なくとも１つの他の成分とを含む水素含有ガスであり、
水素と、前記少なくとも１つの他の成分との相対量は、単一または複数の前記他の成分の性質と、水素補助式燃焼用の前記エンジンの要件とにしたがって選択されることを特徴とする燃料。
【請求項２４】
前記他の成分は、水素発生器により水素と実質的に同時に生成され、前記水素と他の成分との相対量は、前記他の成分の性質と、前記ガスブレンドまたは混合物が導入されるエンジン内における水素補助式燃焼用の前記エンジンの要件とにしたがって選択されることを特徴とする請求項２３に記載の燃料。
【国際調査報告】
2007538184.tif 000005
2007538184.tif 000006
2007538184.tif 000007