(57)【要約】【課題】排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）や粒子状物質（ＰＭ）等の有害物質の発生が効果的に減少する、改質された燃料を得ることができる燃料改質器を提供する。【解決手段】燃料改質器１は、燃料の流入口２１及び流出口２２を有するケーシング２０内に、表面にショットピーニングにより形成された酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜を備えた多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を収容することにより形成されている。この燃料改質器１内に導入された燃料は、前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成された酸化金属被膜との接触によりＮＯｘ，ＰＭ等の有害物質の発生しにくい性質に改質される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料供給系に配置して、前記燃焼室に供給される燃料を改質する燃料改質器であって、
前記燃料改質器は、改質対象とする燃料を導入及び排出可能なケーシングと、
燃料の通過方向に対して角度を成して前記ケーシング内に複数枚収容され、かつ、ショットピーニングにより表面に酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜が形成された多孔板を備えることを特徴とする燃料改質器。
【請求項２】
前記多孔板が、前記燃料の通過方向に対して直角に前記ケーシング内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料改質器。
【請求項３】
前記内燃機関がディーゼルエンジンであり、改質対象とする燃料が軽油である請求項１又は２記載の燃料改質器。
【請求項４】
前記多孔板の表面に形成された前記酸化金属被膜がチタニア被膜であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の燃料改質器。
【請求項５】
前記多孔板が開孔の形状及び／又は大きさが異なる複数種類から成り、
前記ケーシング内部において、これらの複数種類の多孔板が混在して配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の燃料改質器。
【請求項６】
前記多孔板が、ハニカム状に多数の開孔が形成されたセラミック製のハニカム様構造体と、チタン製の金網の２種類から成り、
前記ケーシング内に、１の前記ハニカム様構造体又は複数の前記ハニカム様構造体の組と、１の前記金網又は複数枚の前記金網の組とを交互に重ねて配置したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の燃料改質器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に使用する燃料を改質する燃料改質器に関し、より詳細には、内燃機関、特にディーゼルエンジンに供給される燃料の性質を、有害物質（窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）等）の発生し難いものに改質する燃料改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境保全のため、大気汚染の改善についてさまざまな対策が講じられており、その一環として自動車分野においても種々の排出物質低減対策が進められている。
【０００３】
特にディーゼルエンジンの場合、その排気ガス中には、呼吸器疾患や気管支・肺がん等の健康被害を引き起こすといわれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の他、黒煙の原因となる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）等の有害物質が含まれている。このＰＭは、ぜんそくの原因となるだけでなく、最近ではその発癌性も指摘されており、大気汚染対策としてはＮＯｘに加えてＰＭの排出量を低減することが非常に重要であるといえる。
【０００４】
そのため、政府による大都市地域のディーゼル車の排出物質規制においても、従来の規制の対象物質であったＮＯｘに加えてＰＭを含め、車種についてもトラック、バス等の大型自動車以外にディーゼル普通車を含めるなどされており、これらの有害物質の排出を低減する必要性は今後さらに高まっていくものと考えられる。
【０００５】
具体的には、今後大都市を通過するディーゼル車は、前記規制の基準値をクリアするために、新型ディーゼルエンジン搭載車両に買い替えるか、有害物質の排出を低減させる装置を後付け装着しなくてはならなくなる。
【０００６】
このような状況を受け、自動車の排気ガス中の有害物質を低減させるべく種々の装置が開発されている。例えば、排気ガス浄化装置として、排気ガスの排出路中に設置し、ディーゼルエンジンが排出するＰＭを吸着、除去する「ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（以下、「ＤＰＦ」という。）」がある。
【０００７】
このＤＰＦはハニカム構造の多孔質セラミックのセルの集合体で構成されており、ディーゼルエンジンから排出されたＰＭがセルの壁を通過するときにこれを補足し、燃焼することで、大気中にＰＭが拡散することを抑制するものである。
【０００８】
しかし、ＤＰＦには以下のような問題点があった。
ＤＰＦによればＰＭを効果的に低減させることができるものの、窒素酸化物ＮＯｘの除去を同時に行なえる技術が確立されていないため、ＰＭ，ＮＯｘ双方の低減を図ることができなかった。現在、ＰＭ，ＮＯｘ双方の低減を可能とする触媒が開発されてはいるが、当該触媒はコモンレール（電子制御燃料噴射装置）を備えたエンジンを使用することが必要不可欠である他、硫黄レベルの高い軽油では当該硫黄分によって使用不可能となり浄化能力の低下が不可避である等、軽油の品質によって寿命が左右されるという問題がある。
【０００９】
また、ＤＰＦは、ＰＭを確実に燃焼し、排出量を減少させるために、エンジン制御技術と組み合わせて開発することが必要である。従って、新車装着用のＤＰＦはディーゼルエンジンメーカと共同開発する必要があり、後付け用のＤＰＦは車種ごとに設計する必要がある他、エンジンは自動車の基幹部品であって必然的に系列ごとに開発されるため、系列外取引が困難で互換性に乏しいだけでなく、アフターサービス面においても問題があった。
【００１０】
一方、排気ガス中に含まれるＮＯｘの除去を目的とする排気浄化装置も開示されており、ＮＯｘを分解するため、これを還元するＮＯｘ還元触媒を使用したもの等があるが、当該触媒が活性化するためには高い温度が必要であったり、還元剤として排気ガス中に燃料を添加する必要等があることから、装置構成が煩雑になるという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、内燃機関の排気系に設ける排気浄化装置は依然として種々の解決すべき問題を内在するものであることから、内燃機関の燃料の供給系において供給される燃料を活性化し、燃費効率を高めることで排気の浄化を図るべく、多孔質セラミックに貴金属を吸着した触媒を作り、これを燃料液中に投入浸積、又はタンク内に触媒粉を分散した塗料を塗布して触媒により燃焼効率を向上させる方法が提案されている（特開平１０−１９６４９６号公報）。
【００１２】
しかし、上記従来の方法では、前述の燃料の活性化によっては「空気を燃焼する限り安全に近い脱ＮＯｘ、脱Ｓｏｘは出来ない」（特開平１０−１９６４９６号公報６頁左欄第２９〜３１行）とあり、ＮＯｘ等除去のためには、燃料自体に添加剤を添加したり、排気系において排気ガスを特殊な洗浄液で洗浄する装置を付加する必要があるなど装置全体が大掛かりとなり、また、内燃機関の燃料の供給系や排気系に対する大幅な改造が必要となる等、実用上種々の問題点を有するものとなっている。
【００１３】
この他、燃料改質触媒として光触媒を使用した燃料貯蔵槽も提案されているが（特開平１０−１７６６１５号公報）、当該光触媒は紫外線に応答して光触媒効果を発揮するものであるため、紫外線の届かない貯蔵槽内において当該光触媒効果を得るためには、光触媒に紫外線を照射するための光源を備える必要があり、装置構成が複雑かつ大掛かりとなる。そのため、特開平１０−１７６６１５号公報記載の燃料貯蔵槽は、乗用車の燃料タンク等に充填するための燃料を貯蔵するための装置として設けられるものであり、車載するに適していない。
【００１４】
また、車載が可能であり、燃料改質触媒としてペレット状粒子の多孔体に光触媒を担持させたものを使用した燃料改質器も開示されているが（特開平１０−２６５７８３号）、当該装置において使用する光触媒も紫外線照射が必要であるため、紫外線の届かない自動車の燃料供給系に設置する際には紫外線照射用の特殊な光源を備える必要があるだけでなく、当該光源の定期的なメンテナンスが必要となる。さらに、上記多孔体を燃料改質装置の密閉容器内に隙間なく収容すると、光源と距離のある多孔体には、前記光源より照射される紫外線が他の多孔体により遮られるために届かず、光触媒効果を十分発揮することができない。一方、紫外線の照射を十分に行なうため前記密閉容器内に収容する多孔体の数を減らせば燃料改質性能が低下すると共に、自動車が走行する際の振動により多孔体同士がぶつかる等して多孔体が破砕したり、当該破砕によって生じた破片が燃料フィルタを詰まらせるという問題が生じるおそれがある。
【００１５】
そこで、本発明は、自動車、広くは内燃機関より排出される排気ガス中のＮＯｘ，ＰＭ双方を効果的に低減させることができると共に、装置構成が比較的簡単であって、装着が容易、かつ車種に依存されず互換性があり、燃料改質を好適に行なうことができる燃料改質器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の燃料改質器１は、内燃機関の燃焼室５に燃料を供給する燃料供給系６に配置して、前記燃焼室５に供給される燃料を改質する燃料改質器１であって、
前記燃料改質器１は、改質対象とする燃料を導入及び排出可能なケーシング２０と、
燃料の通過方向に対して角度を成して前記ケーシング内に複数枚収容され、かつ、ショットピーニングにより表面に酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜が形成された多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を備えることを特徴とする（請求項１）。なお、前記燃料の通過方向に対する多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の配置角度は、好ましくはこれを直角とする（請求項２）。
【００１７】
前記燃料改質器１は、改質した燃料の供給対象とする内燃機関をディーゼルエンジンとすることができ、この場合、改質対象とする燃料はこれを軽油とする（請求項３）。
【００１８】
また、前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成された前記酸化金属被膜は、これをチタニア被膜とすることができる（請求項４）。
【００１９】
前記多孔板１０としては、開孔の形状及び／又は大きさが異なる複数種類１０ａ，１０ｂから成るものを使用でき、前記ケーシング２０内部においてこれらの複数種類の多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を混在して配置しても良い（請求項５）。
【００２０】
この多孔板１０の一例として、ハニカム状に多数の開孔１２（１２ａ）が形成されたセラミック製のハニカム様構造体１０ａと、チタン製の金網１０ｂの２種類の多孔板を使用することができ、
前記ケーシング２０内に、１の前記ハニカム様構造体１０ａ又は複数の前記ハニカム様構造体１０ａの組と、１の前記金網１０ｂ又は複数枚の前記金網１０ｂの組とを交互に重ねて配置した構成としても良い（請求項６）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の燃料改質器１について説明する。
【００２２】
〔燃料改質器の全体構造〕
本発明の燃料改質器１は、ショットピーニングにより形成された、酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜がその表面に形成された多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）をケーシング２０内に収容し、このケーシング２０内に改質対象とする燃料を通過させることにより、多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成された酸化金属被膜に改質対象の燃料を接触させることにより燃料の改質を可能としたものである。
【００２３】
以下、本発明の燃料改質器１の主要な構成部品である前述のケーシング２０と多孔板１０の構成につきそれぞれ詳細に説明する。
【００２４】
〔ケーシング〕
本発明の燃料改質器１の主要な構成部品の一を成す前述のケーシング２０は、後述する多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を内部に収容すると共に、改質対象の燃料を導入して多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）と接触させるための室を成すもので、図１に示すように、多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を収容し、燃料を通過させるための室２４がその内部に形成されていると共に、その一端に改質対象となる燃料を前記室２４に導入するための流入口２１を、他端にケーシング２０の室２４内を通過して改質された燃料を排出するための流出口２２を備えている。
【００２５】
前記ケーシング２０の素材は、燃料との接触により変質等することなく、内燃機関の燃料供給系６に配置して使用できるだけの強度を有するものであれば如何なるものであってもよく、例えばステンレス、その他の金属を使用することができる。
【００２６】
また、その大きさも、後述する多孔板１０をその内部に収容でき、かつ、内燃機関に対して必要とされる量の燃料を継続的に供給可能な流量等を確保し得るものであれば特に限定されず、形状も円筒状、四角筒状、多角筒状等、様々な形状を採ることができる。
【００２７】
前記ケーシング２０は、燃料を導入した際、ケーシング２０内部に収容された多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成された酸化金属被膜と燃料との十分な接触が行われるよう、その内部に形成された室２４において前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）が燃料の通過方向に対して角度をもって、好ましくは流れ方向に対して直角に配置することができる形状に形成されており、使用中に振動等が付加される環境において使用する場合には、前記多孔板１０がケーシング２０内で動かないよう固定可能な構造であることが好ましい。
【００２８】
特に、前記多孔板１０と燃料とをもれなく接触させると共に、振動等による前記多孔板１０の破損、変形等を防止する観点からは、前記多孔板１０をケーシング２０の室２４内に収容した状態において、多孔板１０の外縁１４とケーシング２０の内壁２３とが全周にわたって接触するよう構成されていることが好ましく、例えばケーシング２０の室２４の断面形状と多孔板１０の形状とを略同一に形成し、当該多孔板１０が、前記ケーシング２０内部に燃料の通過方向と略直交方向に収容可能に構成する。
【００２９】
本実施形態にあっては、このケーシング２０はオーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３０４）製で、厚さが２．５ｍｍ、内径が１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒体の両端開口を、この円筒体の両端を延長する方向に中央を膨出する蓋体２５，２６で被蓋して形成された３００ｍｍの全長を有する本体部分を有し、この蓋体２５，２６のそれぞれの中央部分に、本体内に形成された室２４と連通する流路を備えた連結具２７，２８を取り付けてこの連結具２７，２８内の流路により、それぞれ前述の流入口２１及び流出口２２が形成されている。
【００３０】
なお、図１に示す実施形態にあっては、ケーシング２０は図中左右対称形状を成すため、流入口２１と流出口２２はそれぞれ入れ替えて使用しても良い。
【００３１】
〔多孔板〕
前述のケーシング２０内に収容される多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）は、略板状を成すと共にその肉厚を貫通する多数の開孔１２を備えており、改質対象となる燃料が燃料改質器１内を通過する際、前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成された酸化金属の被膜と接触しつつ、当該多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の開孔１２（１２ａ，１２ｂ）内を流動するよう構成されている。
【００３２】
この酸化金属の被膜は、多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面の一部分に形成されているものであっても良いが、好ましくは、燃料と接触する部分のすべてに対して酸化金属被膜を形成することが燃料との接触面積を確保する点から好ましい。
【００３３】
従って、本実施形態にあってはこの酸化金属の被膜は、開孔１２（１２ａ，１２ｂ）内において多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の厚み方向に形成された面（本明細書において「厚み表面」という。）１３（１３ａ，１３ｂ）にも形成されている（図４及び図５参照）。
【００３４】
前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の材質としては、後述する酸化金属被膜をその表面に形成することができ、かつ、改質対象である燃料との接触によっても変質、浸食等されることなく、燃料タンク２から内燃機関の燃焼室５に至る迄の燃料の供給系６に配置可能な強度等を備えるものであれば如何なるものを使用しても良く、一例としてチタンやステンレス等の金属、アルミナ，フェライト等を含むセラミック等を使用することができる。
【００３５】
また、燃料の流動を妨げず、燃料に対して十分な接触面積を確保できるものであれば、開孔１２（１２ａ，１２ｂ）の大きさやその形状、板厚等も特に限定されず、例えば開孔１２（１２ａ，１２ｂ）の形状を多角形や円、楕円、その他の各種の形状に形成することができる。
【００３６】
多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の大きさや形状、厚みについても、後述するケーシング２０内に収容した際、燃料との接触状態が当該燃料を改質するのに十分であるよう配置することができるものであれば特に限定されず、ケーシング２０の内部断面の大きさ、形状等に応じて種々のパターンをとることができる。
【００３７】
前述の多孔板１０は、単一種類のものを複数ケーシング２０内に配置して使用することもできるが、その大きさや形状、開孔１２の大きさや形状等の異なる多孔板１０を２種類、または３種類以上を複数種類組み合わせて使用することも可能である。
【００３８】
本実施形態にあっては２種類の多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を使用しており、一方は図２に示すようにハニカム状に多数の開孔が形成され、アルミナ（ＡｌＯ２）を主成分とするセラミック製のハニカム様構造体１０ａであり、他方は、図３に示すチタン（Ｔｉ）製の金網１０ｂである。
【００３９】
尚、本実施形態における多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）は、いずれも前述のケーシング２０の内径に対応してその直径を約９５〜１００ｍｍとする円板状を成し、前記セラミック製のハニカム様構造体１０ａにあってはその厚さが１０ｍｍ程度で、開孔１２ａが一辺約１〜２ｍｍの矩形、開孔１２ａ間の間隔を約０．７〜１．２ｍｍとし、前記チタン製の金網１０ｂが、線径約０．２ｍｍで、開孔１２ｂが長幅３ｍｍ×短幅２ｍｍ程度の略菱形に形成されている。
【００４０】
本実施形態において使用している前述のチタン製の金網１２ｂは、所謂「ラス」と呼ばれる構造の金網で、この「ラス」には、金属製の薄板に多くの切れ目を一定間隔に入れ、この薄板を前記切れ目の長さ方向に対して直交方向に引き伸ばして網状にしたメタルラスや、金属線により成形されたワイヤーラス等があるが、本発明において多孔板として使用する金網１０ｂはこのうちのいずれの構造であっても良く、また、前述のラスに限定されず既知の各種金網を使用することができる。
【００４１】
また、ハニカム様構造体１０ａは、本実施形態においては開孔１２ａの形状を略正方形としているが、ハニカム様構造体１０ａに形成する開孔１２ａの形状はこれに限定されるものではなく、例えば三角形のように実施形態の形状に対して角の少ない形状や、五角形、六角形等、実施形態に対して角数の多い多角形であっても良く、また、円形であっても良く、または、これらが混在するものであっても良い。
【００４２】
このような種類の異なる多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）は、これを組み合わせて使用することで、多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の組み合わせにより形成される燃料の流路パターンを異なったものとすることができ、特に開孔１２（１２ａ，１２ｂ）の形状、板厚の異なる多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）を組み合わせことにより、これらの多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の開孔１２（１２ａ，１２ｂ）内を流動する燃料の流路を複雑化することが可能となり、燃料と前記多孔板１０表面に形成された酸化金属被膜とを好適に接触させることができる。
【００４３】
特に図２に示すように、開孔１２ａ間に平坦な面１１が形成されているハニカム様構造体１０ａを多孔板として使用する場合には、このハニカム様構造体１０ａを複数重ねて配置すると、一のハニカム様構造体１０ａの面１１と、他のハニカム様構造体１０ａの面１１が相互に重なり合って燃料と接触しない部分が生じると共に、一のハニカム様構造体１０ａの面１１が、他のハニカム様構造体１０ａの開孔１２ａを塞いで燃料の流れが悪くなる場合がある。しかし、前述のように図３に示す金網１０ｂから成る多孔板を２つのハニカム様構造体１０ａ間に配置することにより、隣接するハニカム様構造体１０ａ，１０ａの面１１，１１間に隙間を生じさせてこのような問題を解消することもできる。
【００４４】
前述のような材質、形状に形成された多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）には、その表面に酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜が形成されており、改質対象となる燃料は、燃料改質器１内を通過する際、前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）の表面に形成されたこの酸化金属被膜と接触し、その改質が行なわれる。
【００４５】
前記酸化金属被膜は、金属粉体を被膜が形成される前の多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）に対して高速投射することにより形成される。
【００４６】
当該被膜形成に使用する金属としては、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、錫（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びこれらの合金等を挙げることができ、これらの金属粉体を例えば圧縮空気を利用して多孔板１０に高速噴射すると、当該金属粉体は前記多孔板１０表面に溶融付着すると共に、この溶融付着の際に酸化するため、多孔板１０表面にはＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２等の酸化金属被膜が形成される。
【００４７】
上記方法により形成された酸化金属被膜は、被膜表面からの深さが増すにつれて酸素との結合がわずかづつ欠乏気味となる構造（本明細書において、このような構造を「酸素欠乏傾斜構造」という。）を有している。
【００４８】
従来より、上記ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２等の酸化金属は、紫外線を照射されることにより優れた分解機能を発揮する、いわゆる光触媒として知られているが、通常これらの酸化金属は紫外線の照射によりその光触媒機能を発揮するものである。そのため、紫外線の届かない内燃機関の燃料供給部において上記酸化金属による光触媒作用を得るためには、当該酸化金属に対して紫外線を照射するための特殊な光源を独自に備える必要があった。
【００４９】
しかし、多孔板１０の表面に形成する酸化金属被膜は、前述のように酸素欠乏傾斜構造を有することから、紫外線以外の電磁波（ガンマ線、Ｘ線、可視光線、赤外線、電波等）に対して応答するという性質を有しているため、上記電磁波のうちいずれかのエネルギーがあれば光触媒機能を発揮することができ、前述のようにケーシング２０内に配置され、紫外線や可視光線の届かない状況において使用する場合であっても、従来の光触媒のような紫外線照射用の光源を必要とすることなく、触媒作用を発揮し得るものである。　さらに、上記金属粉体の噴射により形成された酸化金属被膜にあっては、安定した酸素欠乏傾斜構造を有するという利点もある。
【００５０】
前記酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜の形成に使用する金属粉体の形状は、球状または多角形状が好ましく、粒径は２００μｍ以下、好ましくは３０μｍ〜１００μｍとする。また、噴射圧力は０．３ＭＰａ以上で、噴射粉体の材質等にもよるが、表面に形成された酸化被膜を安定させるために、好ましくは０．５ＭＰａ以上とする。
【００５１】
使用する金属の種類も光触媒機能を有するものであれば上記例に限られず、また、上記金属の数種を混合して使用してもよい。さらに、金属粉体を噴射して被膜を形成する際に、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）等の貴金属粉体を混合して同時に噴射することにより、これらの金属を被膜中に担持させることもできる。
【００５２】
前記酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜がその表面に形成された前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）は、開孔１２（１２ａ，１２ｂ）内の厚みに形成された厚み表面１３（１３ａ，１３ｂ）にもこれらの酸化金属被膜が形成されており、改質対象となる燃料との接触面積が広く確保されるため、燃料が前記多孔板１０内を流動する際、表面の酸化金属被膜と十分に接触し、当該燃料の改質を好適に行なうことができる。
【００５３】
本実施形態にあっては、前記ハニカム様構造体１０ａ及び金網１０ｂの表面にチタン（Ｔｉ）粉末をブラストしてチタニア（酸化チタンＴｉＯ２）被膜を形成し、当該チタニア被膜によって光触媒作用を得ることとする。本発明が意図する電磁波応答型の光触媒機能は、従来と異なり、紫外線照射が不要であると共に、酸化、還元を行う点で、酸化分解のみの従来の光触媒機能と異なる。
【００５４】
〔ケーシング内における多孔板の配置〕
前述のようにして形成された多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）は、ケーシング２０内に所定の状態で収容され、このケーシング２０と多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）との組み合わせにより本発明の燃料改質器１が構成されている。
【００５５】
本実施形態にあっては、前記ハニカム様構造体１０ａを１８枚、金網１０ｂを３８枚使用し、当該ハニカム様構造体１０ａ及び金網１０ｂが燃料の通過方向に対して直角をなすよう、前記ケーシング２０の長手方向に、金網１０ｂを２枚１組として、ハニカム様構造体１０ａを１枚の順に交互に重ねた状態でケーシング２０内部に収容している（図１）。
【００５６】
このように収容することにより、前記ハニカム様構造体１０ａ及び金網１０ｂは、ケーシング２０内部において燃料の通過方向と直交方向に緊密に配置され、また、前記ハニカム様構造体１０ａ及び金網１０ｂの直径は前記ケーシング２０の内径と略等しく、ケーシング２０の内壁２３と前記ハニカム様構造体１０ａや金網１０ｂの外縁１４（１４ａ，１４ｂ）との間に大きな間隙が形成されることもないため、ケーシング２０内を通過する燃料は前記ハニカム様構造体１０ａ及び金網１０ｂの開孔１２内を流動し、これらの表面に形成されている酸化金属被膜と接触する。
【００５７】
また、前記ハニカム様構造体１０ａと金網１０ｂにそれぞれ形成されている開孔１２（１２ａ，１２ｂ）は、その大きさ、形状等が異なっているため、本実施形態のようにこれらを交互に配置することによって、その内部を通過する燃料の流路は複雑化し、前記ハニカム様構造体１０ａ等の表面に形成されている酸化金属被膜１１と燃料とが好適に接触可能となる。
【００５８】
なお、前記金網１０ｂを２枚ずつ配置する際には、隣り合う金網１０ｂの開孔１２ｂの位置をずらして一の金網１０ｂの開孔１２上にこれと隣り合う金網１０ｂの金属線１５が位置するように配置しておくことが好ましい。こうすることにより、金網１０ｂを通過する燃料は、より金網１０ｂの表面に形成された酸化金属被膜１１と接触し易くなる。
【００５９】
尚、本発明の燃料改質器１は、燃料を前記ケーシング２０内に通過させる際、前記多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）表面に形成された酸化金属被膜１１と好適に接触しうるものであれば如何なる構成であってもよく、例えば、前記ハニカム様構造体１０ａとラス１０ｂを１枚ずつ交互に配置してもよい。
【００６０】
また、前記ハニカム様構造体１０ａのみ、または前記ラス１０ｂのみをケーシング内に収容することも可能であるが、前述のように燃料の流路をより複雑化し、酸化金属被膜１１への接触を最適化する観点からは、本実施形態記載のように種類の異なる多孔板１０ａ、１０ｂを使用する構成が好ましく、特にハニカム様構造体１０ａのみを重ねて配置する場合には、前述のように隣接するハニカム様構造体１０ａの開孔１２ａ間に形成された面１１が開孔１２ａを塞いで燃料の流れが悪くなる等の問題が生じるおそれがあることから、前述の金網１０ｂ、その他スペーサ等を介して隣接するハニカム様構造体１０ａ間に若干の間隔を設けることが好ましい。
【００６１】
もっとも、隣接する多孔板１０（１０ａ，１０ｂ）間に間隔を設けてケーシング２０内に配置する場合には、各多孔板１０をケーシング２０内の所定の位置に係止するための構造、例えば多孔板１０間にスペーサ等を挟持する必要がある等、その構造が複雑となると共に、間隔を設けた分、ケーシング２０内に配置可能な多孔板１０の枚数が減少して、燃料との接触する酸化金属被膜の表面積が減少することから、本実施形態のように複数種類の多孔板１０ａ，１０ｂを交互に重ねて配置することが好ましい。
【００６２】
〔使用例等〕
以上のように構成された本発明の燃料改質器１は、ケーシング２０内に配置された多孔板１０の表面に形成された酸化金属被膜の触媒作用による燃料の改質により、この燃料を内燃機関の燃焼室内で燃焼させた際に生じる排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ等の有害物質を低減することができる。このような本願の燃料改質器１が有する作用から、本発明の燃料改質器１の用途としては第１にＮＯｘやＰＭの排出が問題となっているディーゼルエンジンに供給する燃料、すなわち軽油の改質に使用することがあげられる。
【００６３】
もっとも、改質対象とする燃料はこれに限定されるものではなく、内燃機関の燃料として使用される重油やガソリン等の石油系燃料、その他、燃焼後の排ガス中にＮＯｘやＰＭ等の有害物質が含まれるおそれのある各種燃料を対象とすことが可能である。
【００６４】
なお、以下に示す例にあっては一例としてディーゼルエンジンを備えた機関、具体的にはディーゼル車に車載して使用する場合を例として説明するが、本発明の燃料改質器１の用途はこれに限定されるものではなく、船舶、航空機等の他の移動・輸送手段において使用することができ、また、エンジン駆動型の発電機やコンプレッサ等、内燃機関を備えるものであれば各種の機器に幅広く使用することができる。
【００６５】
ディーゼル車の燃料供給系は、一般に図４に示すように、燃料タンク２、燃料フィルタ３、燃焼噴射ポンプ４、燃焼室５がそれぞれ配管を通じて接続されており、本発明の燃料改質器１は燃料タンク２から燃焼噴射ポンプ４に至るまでの燃料供給系６のいずれの位置に取り付けても良く、この燃料改質器１のケーシング内に燃料タンク２からの燃料を導入し、前記ケーシング２０に収容された多孔板１０が表面に形成された酸化金属被膜と前記燃料とを接触させることにより、当該燃料の改質を効果的に行ない、改質された燃料をディーゼルエンジンの燃焼室に供給する。
【００６６】
その配置位置は、前記燃料供給系６内であれば特に限定されないが、好ましくは、燃焼室５に供給される燃料中に混入した不純物を取り除く燃料フィルタ３の前に配置することにより、かりに多孔板１０の欠けや、多孔板１０の表面から酸化金属の被膜が剥離する等して、燃料中に不純物が混入した場合であっても、これらの不純物異物が燃焼室内に導入される前に燃料フィルタ３により捕捉されるように構成している。
【００６７】
燃料改質器１の取付は、ケーシング２０に流入口２１及び流出口２２となる流路が形成された連結具２７，２８等が取り付けられている場合には、燃料タンク２と燃料フィルタ３間を連通する既存のパイプを専用のパイプに交換すると共に、この専用パイプに接続具を連結することにより、容易に取り付けることができる。
【００６８】
【実施例】
以上説明した本発明の燃料改質器１の性能試験を行った結果を以下説明する。
【００６９】
〔試験例１〕
テスト車として、ディーゼル４ｔトラックを使用して、前述した実施形態に記載の本発明の燃料改質器１を装着した場合と未装着の場合との比較試験を行なった。
【００７０】
走行条件は、高速道路にて平均速度１００ｋｍ／ｈ、走行距離９０ｋｍとし、それぞれの場合について数回ずつ測定したところ、以下のような結果となった。
この実験で用いた燃料改質器は、実施形態で挙げた「チタンラス３８枚＋セラミックハニカム１８枚」の構成の燃料改質器である。
【００７１】
【表１】燃料消費率の比較（平均値）
2004052601.tif 000003
【００７２】
本発明の燃料改質器１を装着した場合には、未装着の場合と比較して使用する軽油の量を低減させ、燃料消費率（所謂「燃費」）を向上させることができた。
【００７３】
なお、表中の「向上率」とは、燃料改質器を未装着の場合を基準とし、燃料改質器を装着した際の燃料消費率の向上分をパーセンテージで示した値、すなわち
（５．４８−４．６６）／４．６６×１００　≒　１．７５（％）
であり、燃料改質器１を装着した場合には未装着の場合と比較して燃料消費率が１７．５％も向上している。
【００７４】
また、この燃料改質器を装着した実験車輌にあっては、馬力、出足、加速性も向上しており、燃料が好適に改質されていることが判る。
【００７５】
〔試験例２〕
整備工場内にて、試験例１と同様のトラックを用いて下記各種条件別に燃料改質器の黒煙率の比較を行なった。黒煙率は重量測定による。
【００７６】
黒煙率の減少は、ＰＭ（主として黒煙から成る粒子状物質）の減少と同義である。
尚、本試験例に用いたハニカム様構造体１０ａ、及び金網１０ｂは、実施形態で挙げたものと同様のものであり、これらをそれぞれ下表に示す枚数ケーシング２０内に収容して成る燃料改質器を使用している。
【００７７】
【表２】黒煙率（％）の比較
2004052601.tif 000004
【００７８】
上記測定結果より、本発明の燃料改質器１を装着した場合には、未装着の場合と比較して黒煙率が低減されていることが確認された。
【００７９】
ここで、表２中、「低減率」は、燃料改質器未装着の場合の黒煙率（平均値）を基準とし、燃料改質器を装着することによる黒煙率の減少分（平均値）をパーセンテージで示した値であり、それぞれ
金網２０枚装着時
（４０．７−３７．３）／４０．７×１００　≒　　８．３（％）
金網４０枚装着時
（４０．７−３３．７）／４０．７×１００　≒　１７．３（％）
金網３８枚＋ハニカム様構造体１８枚装着時
（４０．７−３０．６）／４０．７×１００　≒　２４．８（％）
といずれの場合にも高い低減率が得られている。
【００８０】
特に、金網３８枚及びハニカム様構造体１８枚を使用した燃料改質器１を装着した場合が最も低減率が高く、黒煙の低減に好適であるといえる。
【００８１】
これは、ハニカム様構造体１０ａと金網１０ｂを交互に配置し、燃料の流路を複雑化することにより、燃料と酸化金属被膜１１の接触面積が増大したこと等が理由として考えられるが、この他に、ハニカム様構造体１０ａを成すセラミックより遠赤外線が放射され、当該遠赤外線により前記酸化金属被膜１１の光触媒機能が活性化することが考えられる。ここでのセラミックは、Ａｌ２Ｏ３＋Ｓｉｏ２で、実験結果から遠赤外線効果が見られた。
【００８２】
また、通常、黒煙率の測定の際には、マフラより排出される排気ガスが目を刺激して痛みをおぼえる等の現象がみられるが、本発明の燃料改質器１を装着した場合の測定においてはこのような現象はみられなかった。
【００８３】
〔試験例３〕
本発明の燃料改質器１を通過させる前の軽油と通過させた後の軽油について、成分分析を行なった。尚、本実施例に用いたラス１０ｂは、実施形態で挙げたものと同様のものであり、軽油の改質は前記ラス１０ｂを前記ケーシング２０内に収容した燃料改質器１に通過させることにより行なった。
【００８４】
上記成分分析の対象とした燃料（軽油）は、ラス２０枚の場合も、ラス４０枚の場合も、燃料改質器に一度だけ約３分間通過させたものである。毎分約０．３ｌ（リットル）。
【００８５】
【表３】成分分析結果（軽油）
2004052601.tif 000005
【００８６】
上記改質前後の軽油の比較を行なったところ、改質後の軽油は改質前の軽油と比較して色が濃くなっているという外観における変化がみられるだけでなく、成分分析結果より、改質後の軽油に窒素分の減少がみられた。当該窒素分の減少により、ＮＯｘの発生が減少するものと思われる。窒素分の減少で完全燃焼しやすくなったといえる。
【００８７】
黒煙とＮＯｘの関係では、通常、完全燃焼すると、黒煙が少なくなり、ＮＯｘが増加するが、上記分析結果によれば、窒素分が減少することによりＮＯｘの低減が図れ、同時にＰＭの低減についても窒素分の減少による完全燃焼により達成されたものといえる。
【００８８】
以上より、本発明の燃料改質器１によれば、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び粒子状物質（ＰＭ）の低減が効果的に行なわれるといえる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の燃料改質器によれば、内燃機関より排出される有害物質、特に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）の双方を効果的に低減させることができる。
【００９０】
また、本発明の燃料改質器は、内燃機関の排気ガス排出路中において上記有害物質の低減を図るのではなく、燃料供給系において燃料改質することによりこれを実現するため、車種に依存し互換性の乏しい自動車等においても好適に使用することができる。さらに、多孔板をケーシング内部に収容するという比較的簡単な方法によって製造することができ、その装着も容易であるという利点を有する。
【００９１】
本発明の燃料改質器は、燃料の改質を酸化金属被膜との接触により行なうものであるが、改質対象である燃料が当該燃料改質器を通過する際、ケーシング内部に収容された複数枚の多孔板の開孔の中を流動し、多孔板の表面に形成された酸化金属被膜との接触面積を広く確保することができるため、前記酸化金属被膜による燃料の改質を効果的に行なうことができる。
【００９２】
特に、前記多孔板として、開孔の形状、大きさ等の異なる複数種類の多孔板を使用したり、多孔板の配置方法を工夫すること等によって、開孔内を流動する燃料の流路を複雑化させれば、前記酸化金属被膜との接触がより好適に行なわれ、燃料改質を効率的に行なうことができる。
【００９３】
本発明で燃料改質に使用する酸化金属被膜は、ショットピーニングという比較的簡単な方法により多孔板表面に形成することができるだけでなく、当該酸化金属被膜は安定した酸素欠乏傾斜構造を有するため、高い燃料改質機能を発揮する。
【００９４】
また、前記酸化金属被膜は、その酸素欠乏傾斜構造により、可視光線、赤外線等、紫外線以外の電磁波に応答して光触媒機能を発揮することができるため、従来の光触媒のように紫外線照射用の特殊光源を備える必要がなく、紫外線、可視光線の届かない内燃機関の燃料供給部においても好適に使用することができる。
【００９５】
さらに、前記酸化金属被膜を形成する多孔板としてセラミックを使用することにより、セラミックの放出する遠赤外線によって光触媒機能が活性化され、燃料の改質を効果的に行なうことができる。
【００９６】
ケーシング内部に収容する多孔板を、本発明の実施形態において挙げたハニカム様構造体及び金網とすれば、前記ハニカム様構造体は、単純な構造であるため汚れの付着が少なく、金網も形状が単純であることに加え、比較的安価であるという利点を有する。従って、長期間の使用に適した燃料改質器を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料改質器の要部断面図。
【図２】多孔板たるハニカム様構造体の平面図。
【図３】多孔板たる金網の平面。
【図４】ハニカム構造体の部分拡大斜視図。
【図５】金網の部分拡大斜視図。
【図６】燃料改質器の配置を示す燃料供給系の概略説明図。
【符号の説明】
１　燃料改質器
２　燃料タンク
３　燃料フィルタ
４　燃料噴射ポンプ
５　燃焼室
６　燃料供給系
１０　多孔板
１０ａ　ハニカム様構造体
１０ｂ　金網
１１　開孔間に形成された面
１２　開孔
１２ａ　開孔（ハニカム様構造体の）
１２ｂ　開孔（金網の）
１３　開孔を形成する厚み表面
１３ａ　厚み表面（ハニカム様構造体の）
１３ｂ　厚み表面（金網の）
１４　外縁
１４ａ　外縁（ハニカム様構造体の）
１４ｂ　外縁（金網の）
１５　金属線（金網の）
２０　ケーシング
２１　流入口
２２　流出口
２３　内壁
２４　室
２５，２６　蓋体
２７，２８　連結具
【図１】
2004052601.tif 000006
【図２】
2004052601.tif 000007
【図３】
2004052601.tif 000008
【図４】
2004052601.tif 000009
【図５】
2004052601.tif 000010
【図６】
2004052601.tif 000011