(57)【要約】【課題】小型高性能、簡単構造、低コストの燃料自給システム、燃料自給型推進システム、燃料自給型船外機および燃料自給型船舶を提供することを目的とする。【解決手段】船体１３の底部に開口する取水ダクト１７から取水して、高圧ポンプ２２により高圧給水をカートリッジ型燃料生成装置２４に供給し、燃料生成装置２４に装填したカートリッジ燃料変換器１００の上流で高圧給水から水蒸気に変換して、水蒸気を上流側から下流側にかけて高速で移動させながら微小アークの存在下で固形状炭素材１１２と接触反応させて水素リッチ燃料を生成してコモンレール２６に蓄圧し、燃料噴射弁２８でエンジン１４の燃焼室内に噴射する。燃料自給型推進システム１２はかくして得られたエンジンの出力を推進装置１６に伝達して船舶Ｓを推進する。【選択図】図１
2004028073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンを有する船舶用燃料自給システムであって：
船舶に原料水を供給する給水手段と；
前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；
前記カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；
を備え、
前記カートリッジ型燃料生成装置が外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されて前記給水手段と連通して前記給水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて前記外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする船舶用燃料自給システム。
【請求項２】
請求項１において、エンジンの運転パラメータを検出してフイードバック信号を出力する運転状態検出センサと、前記フイードバック信号に基づいて前記給水手段および前記カートリッジ燃料生成装置の作動を制御する電子制御装置とを備える船舶用燃料自給システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、さらに、前記カートリッジ燃料変換器と前記エンジンとの間に配置されて前記カートリッジ型燃料変換装置から流入した水素リッチ燃料を蓄圧する蓄圧装置と、前記カートリッジ燃料変換器と前記蓄圧装置との間に配置されて前記蓄圧装置から前記カートリッジ燃料変換器への逆流を防止する弁手段とを備える船舶用燃料自給システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、さらに、前記エンジンにより駆動される発電機と、該発電機の出力電力を蓄電する蓄電装置とを備え、前記アーク電源が前記蓄電装置から給電される船舶用燃料自給システム。
【請求項５】
空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンと；
前記エンジンにより駆動されて船舶を推進させる推進装置と；
前記船舶に原料水を供給する給水手段と；
前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；
前記カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；
を備え、
前記カートリッジ型燃料生成装置が外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されて前記給水手段と連通して前記給水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて前記外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする船舶用燃料自給型推進システム。
【請求項６】
船舶の船体の外部に装着されるケース本体と；
前記ケース本体に配置されて空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンと；
前記ケース本体に配置されて前記エンジンにより駆動する推進装置と；
前記ケース本体に配置された開口部から原料水を供給する給水手段と；
前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；
前記カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；
を備え、
前記カートリッジ型燃料生成装置が外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されて前記給水手段と連通して前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて前記外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする燃料自給型船外機。
【請求項７】
空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンを有する船体と；
前記エンジンにより駆動されて前記船体を推進させる推進装置と；
前記船体の下部に配置されて該船体が浮上する水を原料水として取水する給水手段と；
前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成する燃料生成装置と；
前記燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；を備え、
前記燃料生成装置がアーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に配置されていて前記アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を該アークプラズマの存在下で前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする燃料自給型船舶。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は船舶用燃料供給システム、船舶用推進システム、船外機および船舶に関し、さらに詳しくは、船舶用燃料自給システム、船舶用燃料自給型推進システム、燃料自給型船外機および燃料自給型船舶に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、石油資源の枯渇化ならびに船舶による有害排ガスによる大気汚染ならびに炭酸ガス排出による地球温暖化が世界的に深刻な問題となっている。それにもかかわらず、大型船舶用動力システムでは主としてディーゼルエンジンが動力源として採用され、依然として大量の窒素酸化物と炭酸ガスを排出しているのが現状である。また、中型船舶およびボート等の船外機を備えた小型船舶でもディーセルエンジンまたはガソリンエンジンを駆動源とするもので有害ガスの発生源となっている。しかも、船舶には大量の石油系燃料である重油、軽油やガソリンが大型タンクに貯蔵されているため、海難事故のたびに大量の油が海面に流出して、深刻な問題を引き起こしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では船舶の動力源からの窒素酸化物や炭酸ガスの排出を抑制することができなく、また、海難事故の重油流出による多大の環境破壊に対して、その対策が何らとられていないのが現状である。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、窒素酸化物や温暖化ガスの排出を削減し、また、重油流出による海洋汚染を効果的に防止可能な船舶用燃料自給システム、船舶用燃料自給型推進システム、燃料自給型船外機および燃料自給型船舶を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明の船舶用燃料自給システムは、空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンを有する船舶の燃料自給システムであって：船舶に原料水を供給する給水手段と；給水から水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；を備える。該カートリッジ型燃料生成装置は外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されていて給水手段と連通して給水から水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備え、給水を固形状炭素材と接触反応させることで水素リッチ燃料を生成することを特徴とする。
【０００６】請求項５に記載の発明の船舶用燃料自給型推進システムは、空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンと；エンジンにより駆動されて船体を推進させる推進装置と；船舶に原料水を供給する給水手段と；給水から水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；を備える。該カートリッジ型燃料生成装置は外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されて給水手段と連通して給水から水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、給水を前記固形状炭素材と接触反応させることで水素リッチ燃料を生成することを特徴とする。
【０００７】請求項６に記載の発明の燃料自給型船外機は、船舶の船体の外部に装着されるケース本体と；前記ケース本体に配置されて空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンと；前記ケース本体に配置されて前記エンジンにより駆動する推進装置と；前記ケース本体に配置された開口部から原料水を供給する給水手段と；前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置と；前記カートリッジ型燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；を備え、前記カートリッジ型燃料生成装置が外部アーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に着脱自在に装着されて前記給水手段と連通して前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成するカートリッジ燃料変換器と、該カートリッジ燃料変換器内に配置されていて前記外部アーク電極に接続される内部アーク電極と、該内部アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする。
【０００８】請求項７に記載の燃料自給型船舶は、空気と水素リッチ燃料との混合気を爆発させて動力を発生させるエンジンを有する船体と；前記エンジンにより駆動されて前記船体を推進させる推進装置と；前記船体の下部に配置されて該船体が浮上する水を原料水として取水する給水手段と；前記原料水から前記水素リッチ燃料を生成する燃料生成装置と；前記燃料生成装置にアーク電力を供給するアーク電源と；を備え、前記燃料生成装置がアーク電極を有するケース本体と、該ケース本体に配置されていて前記アーク電極に隣接して充填されていて微小の多数のアークプラズマを発生させる複数の固形状炭素材とを備えていて、前記原料水を該アークプラズマの存在下で前記固形状炭素材と接触反応させることで前記水素リッチ燃料を生成することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１の発明の船舶用燃料自給システムでは、船舶に原料水を供給する給水手段を配置してカートリッジ型燃料生成装置に原料水を供給しながらアーク電力を供給して、船舶の航行中に必要な水素リッチ燃料を原料水から瞬時に大量発生させるようにしたものである。原料水は船舶の航行中に船底部または貯水タンクから取水した海水または淡水を原料水として利用する。このように、本発明の燃料自給システムによれば、船舶は大型の燃料タンクの準備を不要とし、小容量の給水タンクまたは船舶が浮上する水中から原料水をカートリッジ型燃料生成装置に供給することで、いつでもクリーン燃料の調達が可能となる。また、船舶からの有害排出ガスを大幅に低減し、重油流出に伴う海洋汚染の防止に大きな効果を有する。
【００１０】請求項５の発明の燃料自給型推進システムでは、船舶に配置した原料水を供給するための給水手段と該原料水からオンサイトで水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置を採用することで、公害の発生源となる化石燃料の補給なしで長時間航行が可能な高性能の燃料自給型推進システムを提供できる。燃料自給型推進システムは船体が浮上する水を燃料用原料として取水して船舶用推進に必要なクリーン燃料を瞬時にオンサイトで生成することが可能なため、大型の燃料タンクを必要としない。また、推進システムからの有害排出ガスを大幅に低減でき、重油流出に伴う海洋汚染の防止に大きな効果を有する。
【００１１】請求項６の発明の燃料自給型船外機では、船外機のケース本体に給水手段とカートリッジ型燃料生成装置を内蔵させることで、低公害で高性能の燃料自給型船外機を提供できる。燃料自給型船外機は船舶の航行中にケース本体の底部から給水手段で原料水を取水し、原料水からオンサイトでクリーン燃料を生成可能なため、船体中に危険な燃料タンクを配置することが不要となり、船舶の有効利用面積も飛躍的に拡大する。また、船舶からの有害排出ガスの低減ならびに油流出に伴う海洋汚染の防止に大きな効果を有する。
【００１２】請求項７の発明の燃料自給型船舶では、船舶が浮上する海水または淡水を燃料用原料として取水する給水手段と該原料からオンサイトで水素リッチ燃料を精製する燃料生成装置を船舶に搭載することで、低コストにて燃料自給型船舶を実現化できる。このため、当該船舶への普及が一段と容易になり、環境汚染対策と地球温暖化防止への貢献度が大となる。さらに、船底部分に取水ポンプの給水口を形成することによって船舶が浮上する淡水または海水を直接、燃料用原料水として取水することが可能となる。したがって、大型の燃料タンクを設ける必要がなく、船舶の有効使用面積が著しく拡大される。このように、船舶は原料水から直接、オンサイトで燃料を生成しながら（クリーン燃料を自給しながら）航行可能となり、低燃費、低公害、地球温暖化防止および海洋汚染防止に著しい効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の望ましい実施例の燃料自給型船舶について、図１を参照しながら説明する。図１において、燃料自給型船舶Ｓは燃料自給システム１０を有する燃料自給型推進システム１２を搭載したものとして示される。燃料自給型船舶Ｓは燃料自給システム１０および燃料自給型推進装置１２とを搭載した船体１３を備え、船体１３が海水に浮上して船首１３ａが海水面ＷＬに接触しているものとして示されているが、船舶Ｓは淡水を航行できることはもちろんである。
【００１４】図１において、燃料自給型推進システム１２は燃料と空気との混合気を爆発燃焼させることにより動力を発生させる往復動型ピストンエンジン、ワンケル型ロータリエンジン、ベーン型ロータリエンジン、ガスタービンエンジン、その他の熱機関から構成されるが、ここでは１例として、往復動型ピストンのディーゼルエンジン１４に適用したものとして説明する。エンジン１４には交流発電機１５が連結され、出力軸はウォータジェット推進装置またはプロペラ等の推進装置１６に接続される。
【００１５】燃料自給システム１０は、船体１３が航行する海水中に開口する開口部１７ａを有する取水ダクト１７と、海水を燃料用原料水として供給する取水ポンプ１８と、脱塩処理した給水を生成する電気透析脱塩装置または逆浸透膜装置からなる脱塩装置２０と、給水を脱塩装置２０から高圧で送る高圧ポンプ２２と、高圧給水を水蒸気に変換してこれを多量の微小アークの存在下で多数の固形状炭素材と接触反応させて水素リッチ燃料を生成するカートリッジ型燃料生成装置２４と、水素リッチ燃料を蓄圧するコモンレールからなる蓄圧装置２６と、エンジンの各気筒に配置されてコモンレール２６の水素リッチ燃料を各気筒に供給する電磁燃料噴射弁２８と、ガソリン、軽油、天然ガス、ＬＰガス、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）等の炭化水素燃料用補助燃料タンク３０と、補助燃料を給水と混合するための燃料ポンプ３２と、補助燃料を水素リッチ燃料と混合して電磁燃料噴射弁２８を介してエンジン１４に供給する燃料ポンプ３４とを備える。後述のごとく、燃料ポンプ３２、３４は選択的に使用されても良いし、あるいは緊急時の補助用として選択的にＯＮ／ＯＦＦ制御しても良い。なお、取水ポンプ１８と脱塩装置２０との間に三方制御弁を配置するとともに該三方制御弁と高圧ポンプ２２とをバイパスダクトで連結して、船舶が海洋から河川に侵入するときに、脱塩装置２０を介さずに取水ダクト１７の淡水を三方制御弁およびバイパスダクトを介して高圧ポンプ２２から直接、カートリッジ型燃料生成装置２４に給水するように構成しても良い。さらに、脱塩装置２０と高圧ポンプ２２との間には貯蔵タンクを配置しても良い。なお、給水タンクを船体に配置して、該給水タンクを高圧ポンプ２２に直結して、取水ダクト１７、取水ポンプ１８および脱塩装置２０を削除しても良い。
【００１６】燃料自給システム１０は、さらに、交流発電機１５の交流出力を直流出力に変換する整流器３５と、直流出力を蓄電する電気二重層コンデンサバンクおよび２次バッテリからなる蓄電装置３６と、アーク電源３８とを備える。アーク電源３８は単相交流、または三相交流インバータから構成してよいが、本実施例では単相交流インバータからなるものとして説明する。アーク電源３８はエンジンの運転パラメータに応じて後述のごとくカートリッジ型燃料発生装置２４にアーク電力を供給する。交流発電機１５は直流発電機に変えても良く、この場合、整流器３５は省略される。
【００１７】図１において、燃料自給システム１０は、さらに、図示しない操作室から供給されるシステム始動・停止信号ＳＴおよび前進・後退信号ＯＰが出力され、エンジンの必要トルクまたはエンジン負荷を表すアクセル開度Ａｃを出力するアクセル開度センサ４０と、エンジンの回転速度を表すエンジン回転数Ｎｅを出力するエンジン回転数センサ４２と、コモンレール２６内の実際の燃料ガス圧（実コモンレール圧）Ｐｒを検出するためのコモンレール圧センサ４４とを備え、これら出力信号を運転状態信号としてコントロールユニットとしての電子制御装置（ＥＣＵ）５０に供給する。
【００１８】図２は図１のカートリッジ型燃料生成装置２４の具体的構造の一例を示す。カートリッジ型燃料生成装置２４はエンジン１４のエンジン本体部１４ａに装着されたものとして示されているが、シリンダ本体１４ａとは独立して配置してもよい。図２において、カートリッジ型燃料生成装置２４はコモンレール本体２６ａと一体的に形成されたケース本体８０と該ケース本体８０の端部に着脱自在に配置されたカートリッジホルダー８１とを備える。ケース本体８０はコモンレール２６の蓄圧室２６ｂと同心的に形成されたカートリッジ収納室８２と、カートリッジ収納室８２に隣接して配置された中間電極ホルダー８４を備える。さらに詳しくは、コモンレール２６の蓄圧室２６ｂと高圧室８２との間に形成された環状フランジ部８６に一端が密着するように圧入される。中間電極ホルダー８４は高圧室８２に面する凹部８８ａと、軸方向に延びる複数のガス通路８８ｂからなるアウトレットと、中央部に固定支持された中間電極９０とを有するセラミック等の第１の耐熱性絶縁円形部材８８と、円形部材８８の外周に隣接して配置された第２の耐熱性絶縁部材９２とを備える。第１、第２耐熱性絶縁部材８８，９２はそれぞれ半径方向に伸びる外部アーク電極（陽極）９４と外部アーク電極（陰極）９６を支持する。陽極９４の内側先端は中央電極９０に圧入される。カートリッジ収納室８２には交換可能な円形状カートリッジ燃料変換器１００が装填される。
【００１９】図２において、カートリッジ燃料変換器１００は断面カップ状の絶縁性カートリッジケース１０２と、その内部に収納されたカーボンまたはグラファイトからなる円筒状陰極１０４と、円筒状陰極１０４の端部に圧入されてフランジ状端子部１０４ａを有する内部電極ホルダ１０６と、円形電極ホルダ１０６により支持されたカーボンまたはグラファイトからなる中央電極１０８と、内部電極ホルダ１０６の内側に配置された絶縁性フイルタ１０８と、中央電極１０８と円筒状陰極１０４の間で上流側から下流側に沿って充填された直径２〜３０ｍｍの球状炭素材（カーボンまたはグラファイト）１１２とを備える。球状炭素材１１２はこれらと略同一径のセラミック等の耐熱性球状絶縁体１１４と１：１．５〜１．５：１の範囲の混合物から構成してもよい。
【００２０】球状炭素材１１２または球状炭素材１１２と球状絶縁体１１４との混合物の隙間には球状炭素材に通電されたときに上流側から下流側にかけて広範囲でスパークによる微小アークを同時に多量に発生させるためのものである。この結果、高圧給水噴射ノズル１０２ｂから高圧給水がカートリッジケース１０２の上流側に噴射されたときに、上流側で微小アークと接触して瞬時に高温高圧水蒸気となり、次いで、高温高圧水蒸気は上流側から下流側にかけて高速で移動しながら多段階にわたってアークの存在下で複数の球状炭素（固形状炭素材）と順次接触反応して水素リッチ燃料を大量発生させるものである。
【００２１】上記構成のカートリッジ燃料変換器１００はケース本体８０の端部に着脱自在にねじ込まれたカートリッジホルダ８１によってカートリッジ収納室８２内で所定位置に保持され、このとき、陰極１０４のフランジ状端子部１０４ａが外部アーク電極９６と電気的に接続され、一方、中央電極１０８が中間電極９０を介して外部アーク電極９４と電気的に接続される。カートリッジホルダー８１は高圧ポンプ２０と連結されるインレット８１ａと、高圧給水路１１８と、円錐状の分配室１２０を備える。カートリッジケース１０２は分配室１２０に供給された高圧給水をカートリッジケース１０２の球状炭素材１１２の隙間に噴射するための複数の噴射ノズル１０２ｂを有する。内部電極ホルダ１０６は複数の吐出ポート１０６ａを備える。
【００２２】変形例において、カートリッジ燃料変換器１００は絶縁ケース内で周方向に等間隔で配置された棒状の三相交流内部アーク電極を内部電極ホルダ１０６により支持して円筒電極１０４を内部アース電極としてもよい。この場合、図２に示す構造と同様な方法で、ケース本体８０には三相の内部アーク電極とそれぞれ接続される三相の中間電極を内部電極ホルダー８４に固定して三相交流の外部アーク電極をケース本体８０に支持するとともに内部アース電極と電気的に接続されるように外部アース電極をケース本体に支持してもよい。一方、アーク電源４２は三相交流インバータから構成して、前述の外部アーク電極に接続し、インバータの中性点を前述の外部アース電極に接続するように構成してもよい。なお、他の変形例において、外部アーク電極９４，９６をケース本体８０に支持したものとして示したが、これら外部アーク電極９４，９６をカートリッジホルダー８１に支持するようにしてもよい．この場合、カートリッジ燃料変換器１００を図２とは逆向きに挿入して、内部アーク電極をカートリッジホルダー８１に支持した外部アーク電極と電気的に接続するように設計変更してもよい。
【００２３】コモンレール２６の蓄圧室２６ｂの底部にはカートリッジ燃料変換器１００の交換時に蓄圧室２６ｂの高圧燃料ガスが外部に逆流しないように保護するために環状フランジ８６に隣接して逆止弁１２２が圧入その他の適当な手段で固定支持される。逆止弁１２２は円形プレート１２４を備える。円形プレート１２４には小径のボア１２６と大径のボア１２８が同心的に形成され、さらに、小径のボア１２６連通するように形成された複数のガス通路１３０と、大径のボア１２８と蓄圧室２６ｂとに連通するガス導入ポート１３２を備える。大径のボア１２８の底部には弁座１３４が形成され、これにボール弁１３６が圧縮バネ１３８により所定の圧力で押圧される。符号１４０は大径のボア１２８の上部を密閉するためのキャップを示す。蓄圧室２６ｂの高圧燃料ガスは吐出ポート２６ｂを介して図１の燃料噴射弁２８からエンジンの気筒に供給される。なお、コモンレール２６の左側端部には図示しないキャップが着脱自在に結合され、逆止弁１２２は図２において左側から圧入された後、キャップでコモンレール２６の左端部が密閉される。符号１４２はガス漏洩を防ぐためのパッキングである。本実施例において、逆止弁１３６が採用されているが、カートリッジ燃料変換器１００の交換作業に合わせて電子制御装置５０からの指令信号でソレノイド弁のニードルを選択的にＯＮ／ＯＦＦ作動して水素リッチ燃料の逆流を防止するように変形しても良い。
【００２４】一方、ＥＣＵ５０は、エンジンを制御するためのプログラムを実行するＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラムを格納するＲＯＭおよびＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータを主要部として構成される。
【００２５】また、ＥＣＵ　５０には、エンジンのアクセル開度センサ４０、回転数センサ４２、圧力センサ４４からのアクセル開度Ａｃ，エンジン回転数Ｎｅおよびコモンレール圧信号Ｐｒ等のエンジン運転状態信号を入力させるための入力回路と、給水ポンプ１８、高圧ポンプ２２、３２、３４、燃料噴射弁２８およびアーク電源４２をＣＰＵからの指令に応じて駆動する出力回路とを備える。
【００２６】ＥＣＵ５０は上記エンジンの運転状態を表すフイードバック信号に基づき、コモンレール２６の目標燃料圧力ＴＧＰを算出するとともに、エンジンの回転数に同期したタイミングで各燃料噴射弁２８の開閉タイミングと開閉時間を制御することにより、エンジンへの燃料噴射を制御する。ＥＣＵ５０によって、コモンレール圧をアクセル開度Ａｃに対応した所定値にすべく高圧ポンプ２２およびアーク電源３８を起動したときの作動時間が予め定められた例えば、１５秒以上かかると判断されたときは、カートリッジ燃料変換器１００の交換時期を表す交換指令信号ＣｈがＥＣＵ５０から出力される。
【００２７】上記構成において、エンジンの始動時に、ＥＣＵ　５０によりアーク電源３８、給水ポンプ１８および高圧ポンプ２２がスィッチオンされ、カートリッジ型燃料生成装置２４の外部アーク電極９４，９６にアーク電源３８からアーク電力が供給される。このとき、中間電極９０およびフランジ状端子部１０４を介して内部アーク電極１０４，１０８に電圧が供給される。この状態において、図２に示すように、カートリッジ燃料変換器１００内では上流側から下流側にかけて同時に球状炭素材１１２と球状絶縁体１１４との間でスパークによる微小アークが大量に発生する。この状態で、分配室１２０に導入された高圧給水は複数の噴射ノズル１０４ｂから絶縁ケース１０２の上流側に噴射されて微小アークと接触して瞬時に高温高圧水蒸気となる。次いで、高温高圧水蒸気は、図２で矢印で示すごとく、下流方向に高速で移動しながら、次々と、微小アークの存在下で複数の球状炭素材１１２と接触し、次式で示すような反応式で水素リッチ燃料が生成される。
【化学式】
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２　　　　　（１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２　　　（２）
【００２８】以上のように生成された水素リッチ燃料はカートリッジ燃料変換器１００の中間電極ホルダー８４のアウトレット８８ｂから噴出して逆止弁１２２のガス通路１３０を経由して小径ボア１２６に導入される。このとき、水素リッチ燃料は高圧であるため、バネ１３８のバネ圧に抗してボール弁１３６を持ち上げ、水素リッチ燃料をガス導入ポート１３２からコモンレール２６の蓄圧室２６ｂに供給し、この中で、水素リッチ燃料の圧力が上昇する。この圧力は圧力センサ５４で検出され、フードバック信号ＰｒとしてＥＣＵ５０に供給される。
【００２９】ＥＣＵ５０において、ＲＯＭにはエンジンの負荷を表すアクセル開度信号Ａｃに対してコモンレール圧が比例的に上昇する制御マップ（図示せず）が格納されていて、アクセル開度信号Ａｃに対応した所定圧力と検出されたフイードバック信号とがＣＰＵで比較され、比較値が一致したときに高圧ポンプ２２およびアーク電源３８を遮断する指令信号が出力され、水素リッチ燃料の生成が停止される。船舶の加速時にアクセルをさらに踏み込むと、これに対応して制御マップの所定圧力が上昇するので、このとき、コモンレール圧が所定圧に達するまでＥＣＵ５０は高圧ポンプ２２およびアーク電源３８を再度起動する。このように、カートリッジ型燃料生成装置２４はエンジンの運転状態にマッチングするようにＥＣＵ５０により制御されて水素リッチ燃料の生成量が可変制御される。
【００３０】ＥＣＵ　５０によって高圧ポンプ２２およびアーク電源３８が連続的に作動された状態で、コモンレール圧が所定圧に達するまでの作動時間が予め定められた時間の例えば、１５秒以上かかる場合は、カートリッジ燃料変換器１００（図２参照）が交換時期に来たことを表し、ＥＣＵ５０から交換指令信号Ｃｈが出力され、船舶Ｓのインスツルメントパネル（図示せず）上に点滅信号として表示され、一方、高圧ポンプ２２およびアーク電源３８がオフとされる。この後、図２において、キャップ部材１１６を本体８０から取り外し、カートリッジ燃料変換器１００を新品と交換して、再度、キャップ部材１１６を所定位置に固定する。この交換作業中において、逆止弁１２２はコモンレール圧により閉じられるため、コモンレール２６内水素リッチ燃料は外部に漏洩しない。したがって、エンジン１４はカートリッジ燃料変換器１００の交換作業中にも停止させる必要がない。
【００３１】なお、ＥＣＵ５０はＲＯＭに補助燃料供給制御モードに対応した制御マップを格納していて、コモンレール圧が一定時間以上、継続して所定値以下となった場合は、補助燃料高圧ポンプ３２または３４のいずれかを起動して燃料噴射弁２８またはカートリッジ型燃料生成装置２４に補助燃料を供給するようにしても良い。したがって、簡単な構成でエンジン１４にフエールセーフ機能を持たせることができるため、極めて実用的である。
【００３２】図３は本発明の望ましい実施例による燃料自給型船外機を示し、この実施例において、燃料自給型船外機２００は、脱塩装置および補助燃料タンクならびに燃料ポンプを除いて、図１の燃料自給型推進システム１２と同一構成を有するため、主要な構成部品のみを図３に示し、同一部品には同一符号が付される。
【００３３】図３において、燃料自給型船外機２００はボート等の船舶Ｓの船尾１３ｂにブラケット２０１を介して着脱自在に取り付けられるケース本体２０２を備え、ケース本体２０２は上部ケース２０４と、中間ケース２０６と、下部ケース２０８とを備える。上部ケース２０４内にはエンジン１４と、交流発電機１５と、カートリッジ型燃料生成装置２４と、取水ポンプ１８と、下部ケース２０８の底部に開口する開口部１７ａと、開口部１７ａと取水ポンプ１８との間でケース本体２０２内に延びる取水ダクト１７とを備える。なお、エンジン１４の出力は駆動軸２１０および動力伝達手段２１２を介して推進装置１６に連結される。
【００３４】上記構成において、エンジン１４が起動されると、蓄圧装置２６に貯蔵されていた水素リッチ燃料によってエンジン１４が駆動され、このとき同時に、蓄電装置（図１参照）から給電された電力により、取水ポンプ１８が起動されてカートリッジ型燃料生成装置２４に給水される。このとき、燃料生成装置２４にはアーク電源からのアーク電力が前述したように供給されて給水は瞬時に水素リッチ燃料に変換され、蓄圧装置２６内に貯蔵され、そこからエンジン１４に供給される。本実施例では水面ＷＬの下から給水するものとして例示したが、船体に給水タンクを配置して給水タンクに給水ポンプ１８を接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例による燃料自給システムおよび燃料自給型推進システムを組み込んだ燃料自給型船舶の概略図である。
【図２】図１のカートリッジ型燃料生成装置の断面図である。
【図３】本発明の望ましい実施例による燃料自給型船外機の概略図である。
【符号の説明】
１０燃料自給システム
１２燃料自給型推進システム
１３船体
１５交流発電機
１６推進装置
１７ａ取水開口部
１７取水ダクト
１８取水ポンプ
２０脱塩装置
２２高圧ポンプ
２４カートリッジ型燃料生成装置
２６蓄圧装置
２８燃料噴射弁
３０補助燃料タンク
３２、３４燃料ポンプ
３５整流器
３６蓄電装置
３８アーク電源
５０電子制御装置
２００燃料自給型船外機
２０２ケース本体
【図１】
2004028073.tif 000003
【図２】
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【図３】
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