(57)【要約】【課題】本発明は、簡便にかつ短時間でエタノールをエタノール含有燃料から分離することができる簡素な構造のエタノール分離システムを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃エンジン１の燃料として使用するエタノールとガソリンとの混合燃料からエタノールを分離するエタノール分離システムＳであって、前記混合燃料と、前記内燃エンジン１から排出される燃焼排ガスとを接触させる分離装置本体２を備えることを特徴とする。このエタノール分離システムＳでは、混合燃料からエタノールが水相分離される。【選択図】図１
2008303716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料として使用するエタノールと液体化石燃料との混合燃料からエタノールを分離するエタノール分離システムであって、
前記混合燃料と、前記内燃機関から排出される燃焼排ガスとを接触させる分離装置を備えることを特徴とするエタノール分離システム。
【請求項２】
前記分離装置は、前記エタノールの必要量に応じて前記混合燃料の供給量と、前記燃焼排ガスの供給量とを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエタノール分離システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記混合燃料のエタノール濃度、および前記内燃機関の空燃費（Ａ／Ｆ）に基づいて前記混合燃料の供給量と、前記燃焼排ガスの供給量とを補正することを特徴とする請求項２に記載のエタノール分離システム。
【請求項４】
前記混合燃料から分離されたエタノールが貯留されるエタノールタンクを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のエタノール分離システム。
【請求項５】
前記分離装置は、前記混合燃料から前記エタノールを連続式で分離することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のエタノール分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料として使用されるエタノールと液体化石燃料との混合燃料からエタノールを分離するエタノール分離システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エタノールは、再生可能な資源であるバイオマスから得ることができるので、過去の石油危機時代を背景に、近年では枯渇資源であるガソリンや軽油等の液体化石燃料の代替として使用されつつある。そして、エタノールは、内燃機関の燃料として使用した際に、ガソリンや軽油と比較して地球温暖化の原因とされるＣＯ２の発生量を低減できること、およびバイオエタノールの燃焼で発生するＣＯ２は、カーボンニュートラルとするとの考えから、エタノールを燃料とする内燃機関の研究開発が地球温暖化防止対策の重要課題の一つとして注目されている。
その一方で、エタノールを車両用の内燃機関の燃料として使用すると、ガソリンや軽油等の液体化石燃料を使用した場合と比較して燃焼した際の発熱量が小さいために、車両の燃費が低下して走行距離が減少する。ちなみに、エタノールを燃料とする車両では、ガソリンを燃料とするものと比較して走行距離が３０％程度減少する。
そこで、昨今では、エタノールと液体化石燃料との混合燃料も使用されている。このような混合燃料を使用した車両は、液体化石燃料を単独で使用したものと比較してＣＯ２の発生量を低減することができるとともに、エタノールを単独で使用したものと比較して燃費を向上させることができる。
従来、このようなエタノールを含有する混合燃料を使用した内燃機関システムとしては、この混合燃料からエタノールを分離する分離装置を備えたものが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１の内燃機関システムは、分離したエタノールを燃料として燃料電池に供給することで発電を行っている。そして、この分離装置では、燃料電池が発電した際に副生した水（生成水）を回収して混合燃料に注入することで、混合燃料からエタノールを相分離している。
【特許文献１】特開２００６−２２１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような混合燃料を使用した内燃機関システムにおいては、分離したエタノールを前記した燃料電池の燃料以外にも様々な用途に使用することが考えられる。具体的なエタノールの活用技術としては、例えば、ノッキング抑制のためにエタノールをエンジンに直接添加するものや、熱効率を向上させるために内燃機関に添加する水素をエタノールの改質によって得るもの、排ガス中のＮＯＸを分解する浄化装置にエタノールを還元剤として供給するもの等が挙げられる。
そして、これらのエタノールの活用技術では、予め定められたエタノールの必要量を安定して供給するために、混合燃料からエタノールを短時間で分離するシステムが望まれる。特に、車両に使用するものでは、簡便にエタノールを分離できる簡素な構造の分離システムが望まれる。
【０００４】
しかしながら、これらのエタノールの活用技術に前記した特許文献１の分離装置を適用しようとすると、エタノールの分離に必要な水を得るための燃料電池が必須の構成要素となる。つまり、燃料電池を搭載しない車両にはこの分離システムを適用することができないという問題が生じるだけでなく、燃料電池を有することで分離システム自体が大型化するという問題が生じる。
また、特許文献１の分離装置では、混合燃料からエタノールを分離する際に、混合燃料に注入した生成水中にエタノールを移行させる（抽出する）必要があることから、生成水を混合燃料中に分散させる工程と、分散させた生成水を混合燃料中で再び水相として分離させる工程とが必要となる。つまり、特許文献１の分離装置では、混合燃料中から水相としてエタノールを分離するまでに時間を要するという問題がある。
また、特許文献１の分離装置では、水相中にエタノールを高濃度で得ようとすると、混合燃料に生成水を均一に分散させる攪拌手段が必要となって、分離システム自体が更に大型化するという問題も生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、エタノールと液体化石燃料との混合燃料からエタノールを簡便に、かつ短時間で分離することができる簡素な構造のエタノール分離システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、内燃機関の燃料として使用するエタノールと液体化石燃料との混合燃料からエタノールを分離するエタノール分離システムであって、前記混合燃料と、前記内燃機関から排出される燃焼排ガスとを接触させる分離装置を備えることを特徴とする。
このエタノール分離システムでは、混合燃料に内燃機関の燃焼排ガスを接触させることによって混合燃料からエタノールを分離することができるので、従来の分離装置（例えば、特許文献１参照）のように混合燃料に水を添加してエタノールを分離するものと比較して短時間で混合燃料からエタノールを分離することができる。
また、このエタノール分離システムでは、従来の分離装置と異なって、エタノールの分離に必要な水を得るための燃料電池等の水の生成装置を必須の構成要素としないので、従来の分離装置と比較して簡素でコンパクトな構造にすることができる。
【０００７】
また、このようなエタノール分離システムにおいては、前記分離装置は、前記エタノールの必要量に応じて前記混合燃料の供給量と、前記燃焼排ガスの供給量とを制御する制御部を備えていることが望ましい。
このエタノール分離システムでは、分離装置で混合燃料に燃焼排ガスを接触させてエタノールを分離する際に、分離装置に対する混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を、制御部が、エタノールの必要量に応じて制御するので、必要で十分なエタノールを安定して得ることができる。
【０００８】
また、このようなエタノール分離システムにおいては、前記制御部は、前記混合燃料のエタノール濃度、および前記内燃機関の空燃費（Ａ／Ｆ）に基づいて前記混合燃料の供給量と、前記燃焼排ガスの供給量とを補正するように構成することができる。
このエタノール分離システムでは、混合燃料中のエタノールの濃度、および内燃機関の空燃費（Ａ／Ｆ）に応じて、制御部が分離装置に対する混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を補正するので、エタノールの必要量に応じた混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を精度よく設定することができる。
【０００９】
また、このようなエタノール分離システムにおいては、前記混合燃料から分離されたエタノールが貯留されるエタノールタンクを更に備えていてもよい。
このようなエタノール分離システムでは、混合燃料から分離されたエタノールがエタノールタンクに一時的に貯留されるので、エタノールの必要量が急激に増大した場合にも安定してエタノールの必要量を供給することができる。
【００１０】
また、このようなエタノール分離システムにおいては、前記分離装置は、前記混合燃料から前記エタノールを連続式で分離するように構成することができる。
このようなエタノール分離システムでは、回分式の分離装置と比較して必要で十分なエタノールをより安定して得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エタノールと液体化石燃料との混合燃料からエタノールを簡便に、かつ短時間で分離することができる簡素な構造のエタノール分離システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のエタノール分離システムにおける実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係るエタノール分離システムの構成説明図である。ここでは内燃機関（以下、「内燃エンジン」という場合がある）の燃料として使用されるエタノールとガソリン（液体化石燃料）との混合燃料、つまりエタノール混合ガソリンからエタノールを分離するエタノール分離システムについて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るエタノール分離システムＳは、混合燃料を貯留する燃料タンク３と、この燃料タンク３から供給された混合燃料で運転される内燃エンジン１と、この内燃エンジン１の運転時に内燃エンジン１から排出された燃焼排ガスを燃料タンク３から供給された混合燃料に接触させる分離装置本体２とを備えている。そして、このエタノール分離システムＳは、分離装置本体２に対する混合燃料の供給量、および燃焼排ガスの供給量を後記する手順で制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）６と、分離装置本体２で混合燃料から分離したエタノールを貯蔵するエタノールタンク４とを更に備えている。なお、ＥＣＵ６は、特許請求の範囲にいう「制御部」に相当する。そして、分離装置本体２とＥＣＵ６とは、特許請求の範囲にいう「分離装置」を構成している。
【００１４】
前記した燃料タンク３は、配管Ｐ１およびインジェクタ７を介して内燃エンジン１に接続された吸気管１４と接続されている。そして、内燃エンジン１は、インジェクタ７を介して供給された燃料によって運転された際に、この内燃エンジン１に接続された排気管１５を介して燃焼排ガスを排出するようになっている。ちなみに、本実施形態での排気管１５には、三元触媒を内蔵する排ガス浄化装置５が配置されている。そして、排ガス浄化装置５の上流側の排気管１５には、酸素センサ１１が配置されている。この酸素センサ１１は、内燃エンジン１から排出された燃焼排ガス中の酸素濃度を検出するとともに、その検出信号を後記するＥＣＵ６に出力するようになっている。
【００１５】
排ガス浄化装置５の下流側の排気管１５には、この排気管１５から分岐して、浄化された燃焼排ガスを分離装置本体２に送り込む配管Ｐ２の一端側が接続されている。この配管Ｐ２の他端側は、分離装置本体２に接続されている。この配管Ｐ２の途中には、開閉弁８ａが配置されている。開閉弁８ａは、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じて開閉するようになっている。なお、配管Ｐ２の途中には、開閉弁８ａが開かれた際に連動して燃焼排ガスを分離装置本体２側に送り込むポンプ（図示省略）が配置されている。
そして、分離装置本体２には、配管Ｐ２を介して送り込まれた燃焼排ガスを吸気管１４に戻す配管Ｐ３の一端側が接続されている。この配管Ｐ３の他端側は、インジェクタ７に接続されている。
【００１６】
そして、分離装置本体２と燃料タンク３との間には、燃料タンク３の混合燃料を分離装置本体２に送り込む配管Ｐ４が設けられている。この配管Ｐ４の途中には、開閉弁８ｂが配置されている。開閉弁８ｂは、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じて開閉するようになっている。なお、配管Ｐ４の途中には、開閉弁８ｂが開かれた際に連動して混合燃料を分離装置本体２側に送り込むポンプ（図示省略）が配置されている。
【００１７】
また、分離装置本体２には、後記するように、燃焼排ガスと接触させた後の燃料を送り出す配管Ｐ５が設けられている。この配管Ｐ５の途中には、分離装置本体２から燃料を送り出すポンプ９が配置されている。このポンプ９は、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じて後記するタイミングで起動し、または停止するように構成されている。分離装置本体２側から延びる配管Ｐ５の先端部には、三方弁１３を介して配管Ｐ６および配管Ｐ７のそれぞれが分岐するように接続されている。この三方弁１３は、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じて後記するタイミングで配管Ｐ６および配管Ｐ７のそれぞれに燃料の流路が切り替えられるように構成されている。そして、配管Ｐ６は、三方弁１３側から延びる先端部が燃料タンク３側に接続されており、配管Ｐ７は、三方弁１３側から延びる先端部がエタノールタンク４側に接続されている。
【００１８】
次に、分離装置本体２について説明する。ここで参照する図２は、分離装置本体の構成説明図である。
図２に示すように、分離装置本体２は、混合燃料と燃焼排ガスとを接触させるカラム２ａを備えている。このカラム２ａは、混合燃料と燃焼排ガスとを気液接触させる構造の密閉容器であればよい。ちなみに、本実施形態でのカラム２ａとしては、円筒状の胴部２ｂとこの胴部２ｂから下方に徐々に縮径した逆円錐状の外形を有する底部２ｃとで構成される分液漏斗状のものが使用されている。
【００１９】
このようなカラム２ａの胴部２ｂの上方には、前記した配管Ｐ２、配管Ｐ３、および配管Ｐ４が接続されており、カラム２ａの底部２ｃには、前記した配管Ｐ５が接続されている。そして、配管Ｐ２は、カラム２ａの胴部２ｂ内を下方に延びて、その先端部がカラム２ａの底部２ｃにまで達するとともに、その先端部には所定のバブラー（図示省略）が取り付けられている。つまり、この分離装置本体２では、燃料タンク３から配管Ｐ４を介して供給された混合燃料Ｆがカラム２ａ内に満たされた際に、配管Ｐ２を介して供給された燃焼排ガスＧが混合燃料Ｆにバブリングされて、混合燃料Ｆと燃焼排ガスＧとが接触することとなる。なお、カラム２ａ内には、混合燃料Ｆと燃焼排ガスＧとの接触効率を高めるために、バッフル（図示省略）が設けられていてもよい。
【００２０】
本実施形態での分離装置本体２は、混合燃料ＦからエタノールＥを回分処理（バッチ処理）で分離する回分式に構成されているが、カラム２ａは、連続処理でエタノールＥを分離する連続式に構成されたものであってもよい。連続式の分離装置本体２としては、例えば、カラム２ａ内で胴部２ｂの上方から下方に流下する混合燃料Ｆに対して、底部２ｃ側から胴部２ｂの上方に向かって燃焼排ガスが向流で接触するように構成したものが挙げられる。このようなカラム２ａ内には、ラシヒリング等の充填材を配置することが望ましい。なお、このようなカラム２ａにおいては、燃料タンク３側に燃料を戻す配管Ｐ３の取り付け位置を所定の段数計算によって適宜に決定することができる。
【００２１】
エタノールタンク４（図１参照）は、混合燃料から分離されたエタノールを貯留するものである。本実施形態でのエタノールタンク４は、内燃エンジン１のノッキングを抑制するために内燃エンジン１に直接添加するエタノールや、燃焼排ガス中のＮＯＸを分解する排ガス浄化装置５に還元剤として供給するエタノールを一時的に貯留するものである。
このエタノールタンク４には、図１に示すように、インジェクタ７にエタノールを供給するための配管Ｐ８の一端側が接続されている。そして、配管Ｐ８の他端側は、インジェクタ７に接続されている。この配管Ｐ８の途中には、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じてインジェクタ７に送り込むエタノールの流量を調整するポンプ（図示省略）が配置されている。また、エタノールタンク４には、排ガス浄化装置５にエタノールを供給するための配管Ｐ９の一端側が接続されている。そして、配管Ｐ９の他端側は、排気管１５の排ガス浄化装置５の上流側に合流するように接続されている。この配管Ｐ９の途中には、後記するＥＣＵ６からの指令信号に応じて排ガス浄化装置５に送り込むエタノールの流量を調整するポンプ（図示省略）が配置されている。
【００２２】
ＥＣＵ６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や半導体メモリ等の記憶部からなる公知のものを使用することができる。このＥＣＵ６は、分離装置本体２に対する混合燃料の供給量、および燃焼排ガスの供給量を制御するものである。さらに具体的に説明すると、本実施形態でのＥＣＵ６は、ノッキング抑制のために内燃エンジン１に直接添加するエタノールの必要量や、排ガス浄化装置５に還元剤として供給するエタノールの必要量（以下、単に「エタノールの必要量」という場合がある）に応じて、混合燃料の供給量と燃焼排ガスの供給量とを次に説明する手順を実行して制御するように構成されている。ちなみに、エタノールの必要量は、公知の方法で求められ、ノッキング抑制ためのエタノールの必要量は、例えばノッキングセンサのノック強度とノック頻度とに基づいて求めることができ、排ガス浄化装置５に還元剤として供給するエタノールの必要量は、例えばアクセル開度、エンジン回転速度（ｒｐｍ）、エンジントルク、および燃焼排ガス中の酸素濃度に基づいて求めることができる。このようなエタノールの必要量は、ノック強度、ノック頻度、アクセル開度、エンジン回転速度（ｒｐｍ）、エンジントルク、および燃焼排ガス中の酸素濃度の検出信号に基づいてＥＣＵ６のＣＰＵが算出することとなる。
【００２３】
次に、ＥＣＵ６の実行する手順を説明しつつ、本実施形態に係るエタノール分離システムＳの動作について説明する。
まず、このエタノール分離システムＳでは、燃料タンク３から内燃エンジン１に供給される混合燃料に含まれるエタノールの濃度、つまり、燃料タンク３に貯留された混合燃料のエタノールの濃度が検出される。このエタノールの濃度の検出方法としては、公知の方法でよく、例えば、内燃エンジン１の運転時における空燃費（Ａ／Ｆ）と、この空燃費（Ａ／Ｆ）で運転された内燃エンジン１から排出される燃焼排ガスに含まれる酸素濃度によって算出する方法が挙げられる。ちなみに、本実施形態のエタノール分離システムＳでは、燃焼排ガス中の酸素濃度が図１に示す排気管１５に設けられた酸素センサ１１で検出され、その検出信号と内燃エンジン１の運転時の空燃費（Ａ／Ｆ）とに基づいてＥＣＵ６のＣＰＵがエタノールの濃度を算出するようになっている。そして、算出されたエタノールの濃度は、ＥＣＵ６の記憶部が記憶するようになっている。ちなみに、記憶されたエタノールの濃度は、後記するように、ＥＣＵ６のＣＰＵが混合燃料の供給量を算出する際に参照される。
【００２４】
次に、このエタノール分離システムＳでは、ＥＣＵ６が、前記したエタノールの必要量に応じて、分離装置本体２に供給する混合燃料の供給量と、燃焼排ガスの供給量とを次の手順によって制御する。ここで参照する図３は、ＥＣＵ（制御部）が、分離装置本体に対する混合燃料の供給量を決定する際に実行する手順を示すフローチャートである。図４は、ＥＣＵ（制御部）が図３に示す手順を実行する際に参照するテーブルを表すグラフであり、横軸がエタノールの必要量（ｍ３）を示し、縦軸が分離装置本体への混合燃料の供給量（ｍ３）を示している。図５は、ＥＣＵ（制御部）が、分離装置本体に対する燃焼排ガスの供給量を決定する際に実行する手順を示すフローチャートである。図６は、ＥＣＵ（制御部）が図５に示す手順を実行する際に参照するテーブルを表すグラフであり、縦軸が分離装置本体への混合燃料の供給量（ｍ３）を示し、横軸が分離装置本体に対する燃焼排ガスの供給量（ｍ３）を示している。
【００２５】
まず、ＥＣＵ６（図１参照）のＣＰＵは、分離装置本体２に混合燃料を供給する際に、図３に示すように、前記したエタノールの必要量に応じて、分離装置本体２に供給する混合燃料の供給量を算出する（ステップＳ１１）。
【００２６】
この算出は、ＥＣＵ６のＣＰＵが、ＥＣＵ６の記憶部に記憶された所定のテーブルを参照して行う。このテーブルは、図４に示すように、エタノールの必要量に対する混燃料の供給量の相対関係で規定されている。具体的には、ＥＣＵ６のＣＰＵは、例えば、エタノールの必要量がＥＲ１の場合には、混合燃料の供給量をＥＦ１と算出し、エタノールの必要量がＥＲ２の場合には、混合燃料の供給量をＥＦ２と算出する。ちなみに、テーブルは、所定量の混合燃料と、この混合燃料に十分な燃焼排ガスを接触させて得られるエタノールの量との関係を予め実験的に求めて規定したものである。なお、図４に示すテーブルは、混合燃料に含まれるエタノールの濃度が１０％である、いわゆるＥ１０に対応するテーブルである。このようなテーブルは、ＥＣＵ６のＣＰＵが算出して記憶部に記憶した前記のエタノールの濃度に対応するように、濃度別に複数のテーブルがＥＣＵ６の記憶部に記憶されている。
つまり、ＥＣＵ６のＣＰＵは、燃料タンク３から内燃エンジン１に供給される混合燃料中のエタノールの濃度に対応するテーブルを参照してエタノールの必要量に応じた混合燃料の供給量を補正しつつ算出することとなる。
【００２７】
そして、ＥＣＵ６のＣＰＵは、図３に示すように、算出した供給量で混合燃料が燃料タンク３から分離装置本体２に送り込まれるように、配管Ｐ４に設けられた開閉弁８ｂの開弁時間ＴＡＬを算出する（ステップＳ１２）。この算出は、予め測定された、開閉弁８ｂが開いた際の配管Ｐ４内における混合燃料の流量に基づいて行われる。そして、ＥＣＵ６のＣＰＵは、開閉弁８ｂに指令信号を出力して算出した開弁時間ＴＡＬの間、開閉弁８ｂを開かせるように駆動する（ステップＳ１３）。その結果、分離装置本体２には算出した供給量で混合燃料が送り込まれることでこのサブルーチンは終了する。
【００２８】
次に、ＥＣＵ６（図１参照）のＣＰＵは、分離装置本体２に燃焼排ガスを供給する際に、図５に示すように、混合燃料の供給量に応じて、分離装置本体２に供給する燃焼排ガスの供給量を算出する（ステップＳ２１）。
【００２９】
この算出は、ＥＣＵ６のＣＰＵがＥＣＵ６の記憶部に記憶された所定のテーブルを参照して行われる。このテーブルは、図６に示すように、分離装置本体２への混合燃料の供給量に対する燃焼排ガスの供給量の相対関係で規定されている。具体的には、ＥＣＵ６のＣＰＵは、例えば、混合燃料の供給量がＥＦ１の場合には、燃焼排ガスの供給量をＧＦ１と算出し、混合燃料の供給量がＥＦ２の場合には、ＥＣＵ６のＣＰＵは、燃焼排ガスの供給量をＧＦ２と算出する。ちなみに、テーブルは、所定量の混合燃料と、この混合燃料に燃焼排ガスを接触させて分離可能なエタノールの殆どを分離させる際に必要な燃焼排ガスの量との関係を予め実験的に求めて規定したものである。なお、図６に示すテーブルは、理論空燃費で内燃エンジン１が運転されたときの燃焼排ガス（ストイキ燃焼排ガス）に対応するテーブルであり、このようなテーブルは、内燃エンジン１の運転時の空燃費（Ａ／Ｆ）に対応するように、空燃費（Ａ／Ｆ）別に複数のテーブルがＥＣＵ６の記憶部に記憶されている。
つまり、ＥＣＵ６のＣＰＵは、空燃費（Ａ／Ｆ）に対応するテーブルを参照して混合燃料の供給量に応じて燃焼排ガスの供給量を補正しつつ算出することとなる。そして、このことを言い換えれば、前記したように混合燃料の供給量がエタノールの必要量に応じて算出され、さらには燃焼排ガス中の水分が空燃費（Ａ／Ｆ）に対応することから、ＥＣＵ６のＣＰＵは、前記したエタノールの必要量、および燃焼排ガス中に含まれる水分に応じて燃焼排ガスの供給量を補正しつつ算出することとなる。
【００３０】
そして、ＥＣＵ６のＣＰＵは、図５に示すように、算出した供給量で燃焼排ガスが排気管１５から分離装置本体２に送り込まれるように、配管Ｐ２に設けられた開閉弁８ａの開弁時間ＴＡＬを算出する（ステップＳ２２）。この算出は、予め測定された、開閉弁８ａが開いた際の配管Ｐ２内における燃焼排ガスの流量に基づいて行われる。そして、ＥＣＵ６のＣＰＵは、開閉弁８ａに指令信号を出力して算出した開弁時間ＴＡＬの間、開閉弁８ａを開かせるように駆動する（ステップＳ２３）。その結果、分離装置本体２には算出した供給量で燃焼排ガスが送り込まれることでこのサブルーチンは終了する。
【００３１】
そして、図２に示すように、分離装置本体２のカラム２ａ内の混合燃料Ｆに燃焼排ガスＧが接触することで、混合燃料ＦからエタノールＥが相分離される。この相分離は、燃焼排ガスＧ中に含まれる水分（水蒸気）によって生じるものであり、エタノールＥは、水相としてカラム２ａの下方に分離される。そして、エタノールＥが分離した後の混合燃料Ｆの残部は、油相としてカラム２ａの上方に分離される。
【００３２】
次に、このエタノール分離システムＳでは、エタノールＥが分離した後に、つまりＥＣＵ６のＣＰＵが算出した供給量で燃焼排ガスが分離装置本体２に送り込まれた後のタイミングで、ＥＣＵ６のＣＰＵは、三方弁１３（図１参照）に指令信号を出力して配管Ｐ５（図１参照）と配管Ｐ７（図１参照）とが通じるように三方弁１３を切り替える。これと同時に、ＥＣＵ６のＣＰＵは、ポンプ９（図１参照）に指令信号を出力してポンプ９を起動させる。その結果、図２に示すエタノールＥは、エタノールタンク４に送り込まれる。
【００３３】
次に、ＥＣＵ６のＣＰＵは、算出したエタノールの必要量が分離装置本体２からエタノールタンク４側に送り出されたタイミングで三方弁１３（図１参照）に指令信号を出力して配管Ｐ５（図１参照）と配管Ｐ６（図１参照）とが通じるように三方弁１３（図１参照）を切り替える。その結果、エタノールが分離した後の混合燃料の残部は、分離装置本体２（図１参照）から燃料タンク３（図１参照）側に送り込まれる。なお、ＥＣＵ６のＣＰＵは、エタノールが分離した後の混合燃料の残部が分離装置本体２から燃料タンク３に送り出されたタイミングでポンプ９（図１参照）に指令信号を出力してポンプ９を停止させる。
【００３４】
そして、このエタノール分離システムＳでは、エタノールタンク４に貯留されたエタノールが、配管Ｐ８を介して内燃エンジン１に必要量で直接添加されるとともに、配管Ｐ９を介して排ガス浄化装置５に必要量で供給されることとなる。その結果、内燃エンジン１ではノッキングが抑制されるとともに、排ガス浄化装置５では、燃焼排ガス中のＮＯＸが分解される。
【００３５】
以上のようなエタノール分離システムＳは、次のような作用効果を奏する。
このエタノール分離システムＳでは、混合燃料に内燃エンジン１の燃焼排ガスを接触させることによって混合燃料からエタノールを分離することができるので、従来の分離装置（例えば、特許文献１参照）のように混合燃料に水を添加してエタノールを分離するものと比較して短時間で混合燃料からエタノールを分離することができる。さらに具体的に説明すると、本実施形態に係るエタノール分離システムＳは、従来の分離装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、混合燃料からエタノールを分離する際に、混合燃料に注入した生成水中にエタノールを移行させる（抽出する）必要がなく、生成水を混合燃料中に分散させる工程と、分散させた生成水を混合燃料中で再び水相として分離させる工程とが省略されるので短時間で混合燃料からエタノールを分離することができる。
【００３６】
また、このエタノール分離システムＳでは、従来の分離装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、エタノールの分離に必要な水を得るための燃料電池等の水の生成装置を必須の構成要素としないので、従来の分離装置と比較して簡素でコンパクトな構造にすることができる。そのため、このエタノール分離システムＳは、搭載スペースに制限がある車両に好適に使用することができる。また、このエタノール分離システムＳは、燃料電池を搭載していない車両等の移動体にも使用することができる。
【００３７】
また、このエタノール分離システムＳでは、従来の分離装置（例えば、特許文献１参照）のように混合燃料に水を添加してエタノールを分離するものと異なって、混合燃料に燃焼排ガスを接触させてエタノールを分離するので、従来の分離装置よりも高濃度でエタノールを得ることができる。
【００３８】
また、このエタノール分離システムＳでは、従来の分離装置のように混合燃料に水を添加してエタノールを分離するものと異なって、水相中にエタノールを高濃度で得ようとして混合燃料に生成水を均一に分散させる攪拌手段を設ける必要もないので、更に簡素化した構造にすることができる。
【００３９】
また、このエタノール分離システムＳでは、分離装置本体２で混合燃料に燃焼排ガスを接触させてエタノールを分離する際に、ＥＣＵ６（制御部）が、分離装置本体２に対する混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を、エタノールの必要量に応じて制御するので、必要で十分なエタノールを安定して得ることができる。その結果、エタノールの活用技術の応用範囲が広くなる。具体的には、このエタノール分離システムＳは、比較的に大量にエタノールを必要とする内燃エンジン１への直接添加や、比較的に微量のエタノールでよい排ガス浄化装置への供給のように、エタノールの必要量に関らずに種々のエタノールの活用技術に応用することができる。
【００４０】
また、分離装置本体２を回分式から前記した連続式のものに変更することで、必要で十分なエタノールをより安定して得ることができる。その結果、エタノールの活用技術の応用範囲が更に広くなる。
【００４１】
また、分離したエタノールは、前記したように、内燃エンジン１のノッキング抑制や、排ガス浄化装置５への還元剤として利用することができる。また、分離したエタノールは、燃料電池の燃料として利用することもできる。また、所定の改質器を使用してエタノールから得られる水素も、内燃エンジン１に直接添加することによってノッキング抑制に利用することができる。
【００４２】
また、このエタノール分離システムＳでは、混合燃料中のエタノールの濃度、および空燃費（Ａ／Ｆ）に応じて、ＥＣＵ６（制御部）が、分離装置本体２に対する混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を補正して設定することができるので、使用する混合燃料中のエタノールの濃度や空燃費（Ａ／Ｆ）が変動したとしても、エタノールの必要量に応じた、混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を精度よく設定することができる。
その結果、分離装置本体２から燃料タンク３に戻されたエタノール分離後の燃料によって、燃料タンク３内の混合燃料のエタノールの濃度が変動したとしても、エタノールの必要量を精度よく混合燃料から分離することができる。また、Ｅ１０やＥ２０といった規格から外れる様々なエタノールの濃度の混合燃料を幅広く使用したとしても、エタノールの必要量を精度よく混合燃料から分離することができる。
そして、このエタノール分離システムＳでは、内燃エンジン１の運転条件を変更して空燃費（Ａ／Ｆ）が変動したとしても、エタノールの必要量を精度よく混合燃料から分離することができる。
【００４３】
また、このエタノール分離システムＳでは、混合燃料から分離したエタノールを一時的に貯留するエタノールタンク４を備えているので、エタノールの必要量が急激に増大した場合にも安定してエタノールの必要量を供給することができる。その結果、このエタノール分離システムＳは、エタノールを大量に使用するエタノール活用技術にも応用することが可能となる。
【００４４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、分離装置本体２に対する混合燃料の供給量および燃焼排ガスの供給量を、配管Ｐ２，Ｐ４のそれぞれに設けた開閉弁８ａ，８ｂの開弁時間ＴＡＬをＥＣＵ６が制御することによって設定しているが、本発明は開閉弁８ａ，８ｂに代えて、配管Ｐ２，Ｐ４に設けた流量調整可能なポンプやフローコントロールバルブを使用するものであってもよい。
【００４５】
また、前記実施形態では、混合燃料として３〜９９％のエタノールを含むエタノール混合ガソリンを使用することを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、混合燃料として、軽油、ＧＴＬ（Gas To Liquid）等のアルカン類、アルケン類、芳香族炭化水素を含む他の液体化石燃料にエタノールを混合したものであってもよい。
【００４６】
また、前記実施形態に係るエタノール分離システムＳは、内燃エンジン１を備えた車両や船舶等に幅広く適用することができる。
【００４７】
また、前記実施形態に係るエタノール分離システムＳは、分離装置本体２に対する燃焼排ガスの供給量を、内燃機関の空燃費（Ａ／Ｆ）に基づいて補正しているが、本発明は焼排ガスの供給量を燃焼排ガスの温度に基づいて補正してもよい。具体的には、エタノール分離システムＳは、配管Ｐ２の途中に設けた温度センサ（図示省略）で燃焼排ガスの温度を検出するとともに、この検出信号に基づいて燃焼焼排ガスの供給量を設定するようにＥＣＵ６（制御部）を構成することができる。ちなみに、ＥＣＵ６は、例えば、燃焼排ガスの温度と燃焼排ガスに含まれる水分量との関係を予め実験的に求めて規定したテーブルを参照するとともに、エタノールの分離に必要な水分量に応じた燃焼焼排ガスの量が分離装置本体２に供給されるように、開閉弁８ａの開弁時間ＴＡＬを決定することとなる。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明のエタノール分離システムを実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１では、図２に示す分離装置本体２を使用して、エタノールの含有率が１０質量％であるエタノール混合ガソリン（Ｅ１０）からエタノールを分離した。
本実施例では、まず、図２に示すカラム２ａ内に配管Ｐ４を介して１０ｃｃの前記Ｅ１０を投入した。そして、図２に示す配管Ｐ２を介して内燃エンジン１（図１参照）からの燃焼排ガスを分離装置本体２に導入してＥ１０に燃焼排ガスを接触させた。このときの燃焼排ガスの供給量は、図６に示すテーブルの相関関係に基づいて、Ｅ１０の供給量（１０ｃｃ）に対応する燃焼排ガスの供給量である２．８Ｌに設定された。なお、燃焼排ガス中の水分含有率は、８容積％であった。その結果、Ｅ１０からエタノールが完全に相分離されたことが確認された。次の表１にはＥ１０からエタノールを分離するのに要した燃焼排ガスの量を記す。
【００４９】
【表１】
2008303716.tif 000003
【００５０】
（実施例２）
実施例２では、Ｅ１０に代えてエタノールの含有率が２０質量％であるエタノール混合ガソリン（Ｅ２０）を使用し、燃焼排ガスの供給量を４．６Ｌとした以外は、実施例１と同様にエタノールの分離を行った。なお、燃焼排ガスの供給量は、Ｅ２０を使用した場合の混合燃料の供給量と、燃焼排ガスの供給量との関係を規定する図示しないテーブルの相関関係に基づいて設定された。
その結果、Ｅ２０からエタノールが完全に相分離されたことが確認された。表１にはＥ２０からエタノールを分離するのに要した燃焼排ガスの量を記す。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態に係るエタノール分離システムの構成説明図である。
【図２】分離装置本体の構成説明図である。
【図３】ＥＣＵ（制御部）が、分離装置本体に対する混合燃料の供給量を決定する際に実行する手順を示すフローチャートである。
【図４】ＥＣＵ（制御部）が図３に示す手順を実行する際に参照するテーブルを表すグラフであり、横軸がエタノールの必要量（ｍ３）を示し、縦軸が分離装置本体への混合燃料の供給量（ｍ３）を示している。
【図５】ＥＣＵ（制御部）が、分離装置本体に対する燃焼排ガスの供給量を決定する際に実行する手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵ（制御部）が図５に示す手順を実行する際に参照するテーブルを表すグラフであり、縦軸が分離装置本体への混合燃料の供給量（ｍ３）を示し、横軸が分離装置本体に対する燃焼排ガスの供給量（ｍ３）を示している。
【符号の説明】
【００５２】
１      内燃エンジン（内燃機関）
２      分離装置本体（分離装置）
４      エタノールタンク
６      ＥＣＵ（制御部）
Ｓ      エタノール分離システム
Ｆ      混合燃料
Ｇ      燃焼排ガス
Ｅ      エタノール
【図１】
2008303716.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008303716.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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