JP2003321208A - 天然ガス改質装置 - Google Patents
天然ガス改質装置Info
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- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この天然ガス改質装置は，排気ガス中のＣＯ
2 を捕捉すると共に排気ガスが有する熱エネルギを利用
して天然ガスを触媒を用いて反応させ，改質率をアップ
し，燃料の熱量を増加させてエンジンの熱効率を向上さ
せる。 【解決手段】 この天然ガス改質装置は，排気ガス中に
含まれるＣＯ2 ，外部から供給するＨ2 Ｏ，及び排気ガ
ス中に含まれるＯ2 を用いて，それぞれに適合した触媒
の存在下で天然ガスとＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 を順次に反
応させて天然ガスを改質燃料に変換する。
2 を捕捉すると共に排気ガスが有する熱エネルギを利用
して天然ガスを触媒を用いて反応させ，改質率をアップ
し，燃料の熱量を増加させてエンジンの熱効率を向上さ
せる。 【解決手段】 この天然ガス改質装置は，排気ガス中に
含まれるＣＯ2 ，外部から供給するＨ2 Ｏ，及び排気ガ
ス中に含まれるＯ2 を用いて，それぞれに適合した触媒
の存在下で天然ガスとＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 を順次に反
応させて天然ガスを改質燃料に変換する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，排気ガス中に含
まれるＣＯ2 を利用して天然ガスを排気ガスの熱エネル
ギによって改質する天然ガス改質装置に関する。
まれるＣＯ2 を利用して天然ガスを排気ガスの熱エネル
ギによって改質する天然ガス改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ガスは，その主成分がメタン（ＣＨ
4 ）であることが知られている。燃料のＣＨ4 は，発熱
量が大きく，自然界に多く存在するので，将来の石油代
替燃料として期待されている。即ち，天然ガスを燃料と
するガスエンジンでは，排気ガスが極めてクリーンであ
り，一般のディーゼルエンジンでは５００ｐｐｍ以上の
窒素酸化物が排出されるが，ガスエンジンでは１０ｐｐ
ｍ以下と極めて少なくなる。また，ガスエンジンを燃焼
させると，同一エネルギー当たりの二酸化炭素の排出量
は石油燃料と比較して３０％以上少なくなり，将来の公
害対策エンジンの燃料として極めて有望といえる。従
来，ガスエンジンは，コージェネレーションシステム等
として開発が進められている。コージェネレーションシ
ステムは，動力を発電機で電気エネルギーとして取り出
し，排気ガスエネルギが有する熱を熱交換器で水を加熱
して温水にし，該温水を給湯用として利用している。従
来，天然ガスを燃料とするエンジンとして，例えば，特
開平６−１０８８６５号公報，特開平６−１０１４９５
号公報等に開示されたものがある。
4 ）であることが知られている。燃料のＣＨ4 は，発熱
量が大きく，自然界に多く存在するので，将来の石油代
替燃料として期待されている。即ち，天然ガスを燃料と
するガスエンジンでは，排気ガスが極めてクリーンであ
り，一般のディーゼルエンジンでは５００ｐｐｍ以上の
窒素酸化物が排出されるが，ガスエンジンでは１０ｐｐ
ｍ以下と極めて少なくなる。また，ガスエンジンを燃焼
させると，同一エネルギー当たりの二酸化炭素の排出量
は石油燃料と比較して３０％以上少なくなり，将来の公
害対策エンジンの燃料として極めて有望といえる。従
来，ガスエンジンは，コージェネレーションシステム等
として開発が進められている。コージェネレーションシ
ステムは，動力を発電機で電気エネルギーとして取り出
し，排気ガスエネルギが有する熱を熱交換器で水を加熱
して温水にし，該温水を給湯用として利用している。従
来，天然ガスを燃料とするエンジンとして，例えば，特
開平６−１０８８６５号公報，特開平６−１０１４９５
号公報等に開示されたものがある。
【０００３】しかしながら，天然ガスを用いたガスエン
ジンの最大の欠点は，天然ガス燃料が気体燃料であるの
で，天然ガス燃料を燃費の良いディーゼル燃焼させるこ
とが難しいことである。即ち，ディーゼル燃焼では，圧
縮された空気中に燃料を吹き込むが，その燃料を圧縮さ
れた空気圧以上の圧力に圧縮しないと，燃焼室に燃料を
噴射することができない。従って，燃料を圧縮して高圧
にするために多くの仕事を要し，必ずしも燃費が良くな
らない。また，圧縮された空気中に燃料が噴射された場
合，気体同士では中々混合が良好に行われず，良好な燃
焼を確保できずに燃費も改良されず，窒素酸化物も少な
くならない。
ジンの最大の欠点は，天然ガス燃料が気体燃料であるの
で，天然ガス燃料を燃費の良いディーゼル燃焼させるこ
とが難しいことである。即ち，ディーゼル燃焼では，圧
縮された空気中に燃料を吹き込むが，その燃料を圧縮さ
れた空気圧以上の圧力に圧縮しないと，燃焼室に燃料を
噴射することができない。従って，燃料を圧縮して高圧
にするために多くの仕事を要し，必ずしも燃費が良くな
らない。また，圧縮された空気中に燃料が噴射された場
合，気体同士では中々混合が良好に行われず，良好な燃
焼を確保できずに燃費も改良されず，窒素酸化物も少な
くならない。
【０００４】また，天然ガスを改質した燃料を用いるガ
スエンジンとして，例えば，特開平１１−９３７７７号
公報，特開平１１−９３７７８号公報に開示されたもの
が知られている。特開平１１−９３７７７号公報に開示
された天然ガス改質装置は，天然ガス主成分のＣＨ4 を
熱分解してＣＯとＨ2 の改質燃料に転化させ，燃料によ
る熱効率を改善すると共に排気ガス中のＣＯ2 を熱分解
に使用し，ＮＯX の発生を抑制するものである。天然ガ
ス改質装置は，排気ガスパイプ内に排気ガス通路を形成
する排気ガス通路体を配置し，排気ガスパイプの外側に
ガス燃料が流れるガス燃料ケースを配置し，ガス燃料ケ
ース内にガス燃料通路を形成する多孔質セラミックスか
ら成る多孔質部材を配置し，多孔質部材の表面にＣＨ4
とＣＯ2をＣＯとＨ2 の改質燃料に変換させる作用を有
する触媒を被覆し，更にガス燃料パイプの外周に断熱材
を配置したものである。
スエンジンとして，例えば，特開平１１−９３７７７号
公報，特開平１１−９３７７８号公報に開示されたもの
が知られている。特開平１１−９３７７７号公報に開示
された天然ガス改質装置は，天然ガス主成分のＣＨ4 を
熱分解してＣＯとＨ2 の改質燃料に転化させ，燃料によ
る熱効率を改善すると共に排気ガス中のＣＯ2 を熱分解
に使用し，ＮＯX の発生を抑制するものである。天然ガ
ス改質装置は，排気ガスパイプ内に排気ガス通路を形成
する排気ガス通路体を配置し，排気ガスパイプの外側に
ガス燃料が流れるガス燃料ケースを配置し，ガス燃料ケ
ース内にガス燃料通路を形成する多孔質セラミックスか
ら成る多孔質部材を配置し，多孔質部材の表面にＣＨ4
とＣＯ2をＣＯとＨ2 の改質燃料に変換させる作用を有
する触媒を被覆し，更にガス燃料パイプの外周に断熱材
を配置したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで，天然ガスを
触媒の下で排気ガス熱エネルギを利用して熱分解して改
質させ，Ｈ2 とＣＯとに変換し，改質燃料を燃料とする
エンジンでは，その熱効率が３０％以上向上する可能性
がある。天然ガスを二酸化炭素と反応させ，改質させる
場合に，改質反応温度が高いので，天然ガスを十分に反
応させることが困難である。特に，エンジンのように，
排気ガスの温度が７００℃〜６００℃程度では，この傾
向が著しく現れる。しかしながら，排気ガス温度が低
く，天然ガスの改質反応温度が低ければ低いほど，天然
ガス改質装置の実現性が高くなる。天然ガスの主成分で
あるメタンの反応性を試験してみると，天然ガスのＣＯ
2 による改質温度よりも，水蒸気による改質温度の方が
低い状態である。また，ＣＯ2による天然ガスの改質
は，８００℃付近で８０％の改質率，水蒸気による天然
ガスの改質では，６００℃で８０％の改質率，また，低
酸素濃度の空気による天然ガスの改質では，４００℃で
８０％の改質率となる現象があることが分かった。そこ
で，天然ガスのこれらのガスによる改質は，それぞれに
合致した触媒を用いて天然ガスを反応させた時に，これ
らの改質率が高く成ることが分かった。
触媒の下で排気ガス熱エネルギを利用して熱分解して改
質させ，Ｈ2 とＣＯとに変換し，改質燃料を燃料とする
エンジンでは，その熱効率が３０％以上向上する可能性
がある。天然ガスを二酸化炭素と反応させ，改質させる
場合に，改質反応温度が高いので，天然ガスを十分に反
応させることが困難である。特に，エンジンのように，
排気ガスの温度が７００℃〜６００℃程度では，この傾
向が著しく現れる。しかしながら，排気ガス温度が低
く，天然ガスの改質反応温度が低ければ低いほど，天然
ガス改質装置の実現性が高くなる。天然ガスの主成分で
あるメタンの反応性を試験してみると，天然ガスのＣＯ
2 による改質温度よりも，水蒸気による改質温度の方が
低い状態である。また，ＣＯ2による天然ガスの改質
は，８００℃付近で８０％の改質率，水蒸気による天然
ガスの改質では，６００℃で８０％の改質率，また，低
酸素濃度の空気による天然ガスの改質では，４００℃で
８０％の改質率となる現象があることが分かった。そこ
で，天然ガスのこれらのガスによる改質は，それぞれに
合致した触媒を用いて天然ガスを反応させた時に，これ
らの改質率が高く成ることが分かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，例えば，天然ガスエンジ
ンに組み込んで天然ガスを改質するものであり，排気ガ
ス中に含まれているＣＯ2 をゼオライト粉末を用いて捕
捉し，捕捉されたＣＯ2 を用いて排気ガスの熱エネルギ
を利用して天然ガス中のＣＨ4 をＣＯ2 ，水蒸気，Ｏ2
によって改質する場合に，ＣＯ2 ，水蒸気，Ｏ2 に適合
した触媒の存在の下で，天然ガスをＣＯとＨ2 に熱分解
し，熱効率を向上させ，しかも小形に構成できる天然ガ
ス改質装置を提供することである。
の課題を解決することであり，例えば，天然ガスエンジ
ンに組み込んで天然ガスを改質するものであり，排気ガ
ス中に含まれているＣＯ2 をゼオライト粉末を用いて捕
捉し，捕捉されたＣＯ2 を用いて排気ガスの熱エネルギ
を利用して天然ガス中のＣＨ4 をＣＯ2 ，水蒸気，Ｏ2
によって改質する場合に，ＣＯ2 ，水蒸気，Ｏ2 に適合
した触媒の存在の下で，天然ガスをＣＯとＨ2 に熱分解
し，熱効率を向上させ，しかも小形に構成できる天然ガ
ス改質装置を提供することである。
【０００７】この発明は，天然ガスを排気ガスの熱エネ
ルギーを用いて改質燃料に変換し，前記改質燃料をエン
ジンに供給して燃焼させるエンジンシステムにおいて，
前記排気ガス中に含まれる炭酸ガス，前記エンジンの
外部から供給する水蒸気，及び前記排気ガス中に含まれ
る酸素を用いて，前記炭酸ガス，前記水蒸気及び前記酸
素に合致した触媒の存在下で前記天然ガスと前記炭酸ガ
ス，前記水蒸気及び前記酸素とを順次に反応させて前記
天然ガスを前記改質燃料に変換することを特徴とする天
然ガス改質装置に関する。
ルギーを用いて改質燃料に変換し，前記改質燃料をエン
ジンに供給して燃焼させるエンジンシステムにおいて，
前記排気ガス中に含まれる炭酸ガス，前記エンジンの
外部から供給する水蒸気，及び前記排気ガス中に含まれ
る酸素を用いて，前記炭酸ガス，前記水蒸気及び前記酸
素に合致した触媒の存在下で前記天然ガスと前記炭酸ガ
ス，前記水蒸気及び前記酸素とを順次に反応させて前記
天然ガスを前記改質燃料に変換することを特徴とする天
然ガス改質装置に関する。
【０００８】この天然ガス改質装置では，前記天然ガス
と前記炭酸ガスとの反応に寄与する前記触媒は多孔質材
表面にゼオライトをコーティングし，及び／又はアルミ
ナをコーティングした表面にリチウムジルコネートを分
散分布させ，更に前記リチウムジルコネートの表面に分
散された白金，ルテニウム，ニッケル等の微粒子であ
り，前記天然ガスと前記水蒸気との反応に寄与する前記
触媒は前記多孔質材表面にコーティングされたのアルミ
ナの表面に分散されたニッケル・ロジウム等の微粒子で
あり，及び前記天然ガスと前記酸素との反応に寄与する
前記触媒は前記多孔質材表面にコーティングされたアル
ミナの表面に分散されたパラジウム微粒子であることを
特徴としている。
と前記炭酸ガスとの反応に寄与する前記触媒は多孔質材
表面にゼオライトをコーティングし，及び／又はアルミ
ナをコーティングした表面にリチウムジルコネートを分
散分布させ，更に前記リチウムジルコネートの表面に分
散された白金，ルテニウム，ニッケル等の微粒子であ
り，前記天然ガスと前記水蒸気との反応に寄与する前記
触媒は前記多孔質材表面にコーティングされたのアルミ
ナの表面に分散されたニッケル・ロジウム等の微粒子で
あり，及び前記天然ガスと前記酸素との反応に寄与する
前記触媒は前記多孔質材表面にコーティングされたアル
ミナの表面に分散されたパラジウム微粒子であることを
特徴としている。
【０００９】また，この発明は，エンジンの排気管の下
流に設けられた天然ガスを触媒の存在下で前記エンジン
に排気ガスエネルギーによって改質させて改質燃料に変
換する円筒状ハウジングを備えた天然ガス改質装置にお
いて，前記ハウジング内には回転軸に取り付けられた円
筒管が外側にガス通路を形成するように配設され，前記
ハウジングと前記円筒管の間の前記ガス通路を断熱性を
有する一対の分割板で第１と第２との分割ガス通路に二
分割し，前記円筒管を周方向に隔置して長手方向に延び
る仕切板で多数の円弧状セルに分割し，前記円弧状セル
をフィン及び／又は多孔質材を配設した受熱セルと多孔
質材を埋設した多孔質セルとに周方向に交互に配設形成
し，前記受熱セルには前記ガス通路の上流側から流入さ
せた高温の前記排気ガスを通過させて下流側から放出
し，また，触媒が配置された前記多孔質セルに前記ガス
通路の上流側から流入させた前記天然ガス，空気及び水
蒸気を通過させて前記触媒の存在下で前記天然ガスを改
質して下流側から改質燃料を放出することから成る天然
ガス改質装置に関する。
流に設けられた天然ガスを触媒の存在下で前記エンジン
に排気ガスエネルギーによって改質させて改質燃料に変
換する円筒状ハウジングを備えた天然ガス改質装置にお
いて，前記ハウジング内には回転軸に取り付けられた円
筒管が外側にガス通路を形成するように配設され，前記
ハウジングと前記円筒管の間の前記ガス通路を断熱性を
有する一対の分割板で第１と第２との分割ガス通路に二
分割し，前記円筒管を周方向に隔置して長手方向に延び
る仕切板で多数の円弧状セルに分割し，前記円弧状セル
をフィン及び／又は多孔質材を配設した受熱セルと多孔
質材を埋設した多孔質セルとに周方向に交互に配設形成
し，前記受熱セルには前記ガス通路の上流側から流入さ
せた高温の前記排気ガスを通過させて下流側から放出
し，また，触媒が配置された前記多孔質セルに前記ガス
通路の上流側から流入させた前記天然ガス，空気及び水
蒸気を通過させて前記触媒の存在下で前記天然ガスを改
質して下流側から改質燃料を放出することから成る天然
ガス改質装置に関する。
【００１０】前記多孔質セルは外周面が前記ガス通路に
対して開口され且つ長手方向両端部が前記ガス通路に対
して閉鎖され，前記天然ガス，前記空気及び前記水蒸気
は前記第１分割ガス通路の上流側の周方向開口部から流
入して前記多孔質セルを長手方向に通過して改質燃料が
前記第１分割ガス通路の下流側の周方向開口部から前記
エンジンの吸気管へ通じる改質燃料通路から送り出さ
れ，また，前記受熱セルは外周面が前記ガス通路に対し
て閉鎖し且つ長手方向両端部が前記ガス通路に対して開
口され，前記排気ガスは前記第１分割ガス通路の上流側
の端部開口部から流入して前記受熱セルの長手方向に通
過して前記排気ガスの熱エネルギーを前記多孔質セルに
伝達して前記第１分割ガス通路の下流側の端部開口部か
ら流出するものである。
対して開口され且つ長手方向両端部が前記ガス通路に対
して閉鎖され，前記天然ガス，前記空気及び前記水蒸気
は前記第１分割ガス通路の上流側の周方向開口部から流
入して前記多孔質セルを長手方向に通過して改質燃料が
前記第１分割ガス通路の下流側の周方向開口部から前記
エンジンの吸気管へ通じる改質燃料通路から送り出さ
れ，また，前記受熱セルは外周面が前記ガス通路に対し
て閉鎖し且つ長手方向両端部が前記ガス通路に対して開
口され，前記排気ガスは前記第１分割ガス通路の上流側
の端部開口部から流入して前記受熱セルの長手方向に通
過して前記排気ガスの熱エネルギーを前記多孔質セルに
伝達して前記第１分割ガス通路の下流側の端部開口部か
ら流出するものである。
【００１１】この天然ガス改質装置は，前記多孔質セル
を長手方向に３分割し，上流の第１セルには前記多孔質
材の表面にゼオライトをコーティングし，及び／又はア
ルミナの表面にリチウムジルコネートを緻密にコーティ
ングし，前記ゼオライト及び／又は前記リチウムジルコ
ネートの表面に白金，ルテニウム，ニッケル等の微粒子
を分散させ，中間の第２セルには多孔材表面にアルミナ
をコーティングさせ，前記アルミナ表面にニッケル，ル
テニウム等の微粒子を分散させ，また下流の第３セルに
は前記多孔質材の表面にアルミナをコーティングさせ，
前記アルミナの表面にパラジウム微粒子を分散させたも
のである。
を長手方向に３分割し，上流の第１セルには前記多孔質
材の表面にゼオライトをコーティングし，及び／又はア
ルミナの表面にリチウムジルコネートを緻密にコーティ
ングし，前記ゼオライト及び／又は前記リチウムジルコ
ネートの表面に白金，ルテニウム，ニッケル等の微粒子
を分散させ，中間の第２セルには多孔材表面にアルミナ
をコーティングさせ，前記アルミナ表面にニッケル，ル
テニウム等の微粒子を分散させ，また下流の第３セルに
は前記多孔質材の表面にアルミナをコーティングさせ，
前記アルミナの表面にパラジウム微粒子を分散させたも
のである。
【００１２】また，この天然ガス改質装置は，前記第１
分割ガス通路を形成する前記ハウジングの一端部に高温
の前記排気ガスを送り込むため前記排気管に接続する排
気ガス入口が形成され且つ他端部に前記排気ガスを冷却
する熱交換器を備えた冷却排気ガス通路に接続する排気
ガス出口が形成され，また，前記第２分割ガス通路を形
成する前記ハウジングの外周部に前記冷却排気ガス通路
に接続する低温の前記排気ガスを送り込む排気ガス入口
が形成され且つ前記第１セルに対応する前記第２分割ガ
ス通路を形成する前記ハウジングの外周部に前記炭酸ガ
スが吸着排除された前記排気ガスを排出する排気ガス出
口が形成されている。
分割ガス通路を形成する前記ハウジングの一端部に高温
の前記排気ガスを送り込むため前記排気管に接続する排
気ガス入口が形成され且つ他端部に前記排気ガスを冷却
する熱交換器を備えた冷却排気ガス通路に接続する排気
ガス出口が形成され，また，前記第２分割ガス通路を形
成する前記ハウジングの外周部に前記冷却排気ガス通路
に接続する低温の前記排気ガスを送り込む排気ガス入口
が形成され且つ前記第１セルに対応する前記第２分割ガ
ス通路を形成する前記ハウジングの外周部に前記炭酸ガ
スが吸着排除された前記排気ガスを排出する排気ガス出
口が形成されている。
【００１３】また，この天然ガス改質装置は，前記ハウ
ジング内に形成された前記第１分割ガス通路の一端側に
は前記受熱セルに高温の前記排気ガスを送り込むための
排気ガス流入通路が形成され，他端側には前記受熱セル
から送り出される前記排気ガスを前記冷却排気ガス通路
に送り出すための排気ガス集合通路が形成されている。
ジング内に形成された前記第１分割ガス通路の一端側に
は前記受熱セルに高温の前記排気ガスを送り込むための
排気ガス流入通路が形成され，他端側には前記受熱セル
から送り出される前記排気ガスを前記冷却排気ガス通路
に送り出すための排気ガス集合通路が形成されている。
【００１４】この天然ガス改質装置は，前記第１分割ガ
ス通路から前記第１セルに前記空気を供給する空気管と
前記天然ガスを供給する天然ガス管，前記第１分割ガス
通路から前記第２セルに前記水蒸気を供給する水蒸気
管，前記第１分割ガス通路から前記第３セルに前記排気
ガスを供給する排気ガス管，前記受熱セルを通過した前
記排気ガスを冷却する前記冷却排気ガス通路及び前記第
１セルから排出される排気ガスを外部に排気する排気ガ
ス管には，コントローラで開閉制御される制御弁がそれ
ぞれ設けられている。
ス通路から前記第１セルに前記空気を供給する空気管と
前記天然ガスを供給する天然ガス管，前記第１分割ガス
通路から前記第２セルに前記水蒸気を供給する水蒸気
管，前記第１分割ガス通路から前記第３セルに前記排気
ガスを供給する排気ガス管，前記受熱セルを通過した前
記排気ガスを冷却する前記冷却排気ガス通路及び前記第
１セルから排出される排気ガスを外部に排気する排気ガ
ス管には，コントローラで開閉制御される制御弁がそれ
ぞれ設けられている。
【００１５】更に，この天然ガス改質装置には，前記円
筒管を回転させる前記回転軸は，前記制御弁の開閉制御
に関連して前記コントローラによって駆動制御されるス
テッピングモータで回転駆動される。
筒管を回転させる前記回転軸は，前記制御弁の開閉制御
に関連して前記コントローラによって駆動制御されるス
テッピングモータで回転駆動される。
【００１６】この天然ガス改質装置は，前記第１分割ガ
ス通路に位置する前記受熱セルを通過して冷却された低
温の前記排気ガスを，前記第２分割ガス通路に位置する
前記多孔質セルに通過させ，前記排気ガス中の前記炭酸
ガスを前記第１セルの前記多孔質材の表面の前記ゼオラ
イトに吸着及び／又は前記リチウムジルコネートに反応
吸着せしめ，次いで，前記円筒管を半回転させて前記第
１分割ガス通路に位置する前記受熱セルに高温の前記排
気ガスを流入させると共に，前記第１分割ガス通路に位
置する前記多孔質セルの前記第１セルに前記天然ガス
を，前記第２セルに前記水蒸気を及び前記第３セルに前
記排気ガスを流入させ，所定の時間を経過後に前記第１
分割ガス通路に位置する前記多孔質セルに前記空気を流
入させることを繰り返して前記天然ガスを前記改質燃料
に改質するものである。
ス通路に位置する前記受熱セルを通過して冷却された低
温の前記排気ガスを，前記第２分割ガス通路に位置する
前記多孔質セルに通過させ，前記排気ガス中の前記炭酸
ガスを前記第１セルの前記多孔質材の表面の前記ゼオラ
イトに吸着及び／又は前記リチウムジルコネートに反応
吸着せしめ，次いで，前記円筒管を半回転させて前記第
１分割ガス通路に位置する前記受熱セルに高温の前記排
気ガスを流入させると共に，前記第１分割ガス通路に位
置する前記多孔質セルの前記第１セルに前記天然ガス
を，前記第２セルに前記水蒸気を及び前記第３セルに前
記排気ガスを流入させ，所定の時間を経過後に前記第１
分割ガス通路に位置する前記多孔質セルに前記空気を流
入させることを繰り返して前記天然ガスを前記改質燃料
に改質するものである。
【００１７】この天然ガス改質装置では．前記多孔質セ
ルにおける前記第１セル，前記第２セル及び前記第３セ
ルに対応する前記ガス通路は，シールリングによって長
手方向に３分割されており，前記天然ガス，前記水蒸気
及び前記排気ガスが混合することなく前記第１セル，前
記第２セル及び前記第３セルに供給されるものである。
更に，前記シールリングは，前記ハウジングの内周面に
取り付けられたリング溝と該リング溝に嵌入されたシー
ル部材から構成されている。
ルにおける前記第１セル，前記第２セル及び前記第３セ
ルに対応する前記ガス通路は，シールリングによって長
手方向に３分割されており，前記天然ガス，前記水蒸気
及び前記排気ガスが混合することなく前記第１セル，前
記第２セル及び前記第３セルに供給されるものである。
更に，前記シールリングは，前記ハウジングの内周面に
取り付けられたリング溝と該リング溝に嵌入されたシー
ル部材から構成されている。
【００１８】前記ハウジングは，耐熱性の外側筒部材と
鏡面仕上げで形成された内側輻射筒部材とから二重構造
に構成され，前記外側筒部材と前記内側輻射筒部材との
間には真空層又は希薄空気層に構成されている。
鏡面仕上げで形成された内側輻射筒部材とから二重構造
に構成され，前記外側筒部材と前記内側輻射筒部材との
間には真空層又は希薄空気層に構成されている。
【００１９】前記受熱セル内に配設された前記フィンは
耐熱材を折り曲げてフィン状に形成した凸起部が前記仕
切板に密着接合及び／又は前記受熱セル内に配設された
前記多孔質材が前記仕切板に密着接合され，また，前記
多孔質セル内に配設された前記多孔質材は前記触媒を担
持して前記仕切板に密着接合されている。
耐熱材を折り曲げてフィン状に形成した凸起部が前記仕
切板に密着接合及び／又は前記受熱セル内に配設された
前記多孔質材が前記仕切板に密着接合され，また，前記
多孔質セル内に配設された前記多孔質材は前記触媒を担
持して前記仕切板に密着接合されている。
【００２０】この天然ガス改質装置は，上記のように構
成されているので，受熱セルや多孔質セルに充填された
多孔質材は，加熱により輻射熱を発生し，熱交換効率が
アップし，排気ガスが有する熱エネルギが天然ガスの改
質に有効に利用され，天然ガスの主成分であるＣＨ4 を
ＣＯとＨ2 とに改質し，改質において排気ガス中のＣＯ
2 を捕捉して排気ガスの温度が高い状態でＣＯ2 を利用
して天然ガスを５０％の改質率で改質し（ＣＯ2 ＋ＣＨ
4 →２ＣＯ＋２Ｈ2 ），排気ガス温度が少し低下した状
態で水蒸気を利用して天然ガスを２０％の改質率で改質
し（Ｈ2 Ｏ＋ＣＨ4 →ＣＯ＋３Ｈ2 ），次いで，排気ガ
ス温度が更に低下した状態でＯ2 を利用して天然ガスを
１０％の改質率で改質し（Ｏ2 ＋２ＣＨ4 →２ＣＯ＋４
Ｈ2 ），トータルで改質率を８０％を確保することを可
能にしたものである。
成されているので，受熱セルや多孔質セルに充填された
多孔質材は，加熱により輻射熱を発生し，熱交換効率が
アップし，排気ガスが有する熱エネルギが天然ガスの改
質に有効に利用され，天然ガスの主成分であるＣＨ4 を
ＣＯとＨ2 とに改質し，改質において排気ガス中のＣＯ
2 を捕捉して排気ガスの温度が高い状態でＣＯ2 を利用
して天然ガスを５０％の改質率で改質し（ＣＯ2 ＋ＣＨ
4 →２ＣＯ＋２Ｈ2 ），排気ガス温度が少し低下した状
態で水蒸気を利用して天然ガスを２０％の改質率で改質
し（Ｈ2 Ｏ＋ＣＨ4 →ＣＯ＋３Ｈ2 ），次いで，排気ガ
ス温度が更に低下した状態でＯ2 を利用して天然ガスを
１０％の改質率で改質し（Ｏ2 ＋２ＣＨ4 →２ＣＯ＋４
Ｈ2 ），トータルで改質率を８０％を確保することを可
能にしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による天然ガス改質装置の実施例を説明する。この天然
ガス改質装置は，天然ガスを排気ガスの熱エネルギーを
用いて改質燃料に変換し，改質燃料をエンジンに供給し
て燃焼させるエンジンシステムに組み込んで適用される
ものである。
による天然ガス改質装置の実施例を説明する。この天然
ガス改質装置は，天然ガスを排気ガスの熱エネルギーを
用いて改質燃料に変換し，改質燃料をエンジンに供給し
て燃焼させるエンジンシステムに組み込んで適用される
ものである。
【００２２】この天然ガス改質装置は，特に，エンジン
から放出される排気ガス（ＥＧ）中に含まれる炭酸ガス
（ＣＯ2 ），エンジンの外部から供給される水蒸気（Ｈ
2 Ｏ），及び排気ガスＥＧ中に含まれる酸素（Ｏ2 ）を
用いて，炭酸ガス，水蒸気及び酸素に合致した触媒の存
在下で天然ガス（ＣＮＧ）と炭酸ガス，水蒸気及び酸素
とを順次に反応させて天然ガスを改質燃料（ＲＦ）に変
換することを特徴とするものである。即ち，この天然ガ
ス改質装置は，ガスエンジンに使用される天然ガスを改
質して熱効率を向上させるものであり，構造が簡単であ
って小形に構成することができ，しかも，排気ガスが有
する熱エネルギを有効に利用し，上記熱エネルギと排気
ガス中に含まれるＣＯ2 を捕捉して利用して天然ガスの
主成分であるＣＨ4 をＨ2 とＣＯとの改質燃料に熱分解
させて熱効率の高い燃料に改質するものである。
から放出される排気ガス（ＥＧ）中に含まれる炭酸ガス
（ＣＯ2 ），エンジンの外部から供給される水蒸気（Ｈ
2 Ｏ），及び排気ガスＥＧ中に含まれる酸素（Ｏ2 ）を
用いて，炭酸ガス，水蒸気及び酸素に合致した触媒の存
在下で天然ガス（ＣＮＧ）と炭酸ガス，水蒸気及び酸素
とを順次に反応させて天然ガスを改質燃料（ＲＦ）に変
換することを特徴とするものである。即ち，この天然ガ
ス改質装置は，ガスエンジンに使用される天然ガスを改
質して熱効率を向上させるものであり，構造が簡単であ
って小形に構成することができ，しかも，排気ガスが有
する熱エネルギを有効に利用し，上記熱エネルギと排気
ガス中に含まれるＣＯ2 を捕捉して利用して天然ガスの
主成分であるＣＨ4 をＨ2 とＣＯとの改質燃料に熱分解
させて熱効率の高い燃料に改質するものである。
【００２３】この天然ガス改質装置において，天然ガス
と炭酸ガスとの反応に寄与する触媒は，例えば，多孔質
材表面のゼオライトにコーティング及び／又はアルミナ
の表面に分散分布してコーティングされたリチウムジル
コネート（Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3）の表面に分散された白金
（Ｐｔ），ルテニウム（Ｒｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の
微粒子である。天然ガスと水蒸気との反応に寄与する触
媒は，例えば，多孔質材表面にコーティングされたのア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の表面に分散されたニッケル，ロ
ジウム（Ｒｈ）等の微粒子である。また，天然ガスと酸
素との反応に寄与する触媒は，例えば，多孔質材表面に
コーティングされたアルミナの表面に分散されたパラジ
ウム（Ｐｄ）の微粒子である。
と炭酸ガスとの反応に寄与する触媒は，例えば，多孔質
材表面のゼオライトにコーティング及び／又はアルミナ
の表面に分散分布してコーティングされたリチウムジル
コネート（Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3）の表面に分散された白金
（Ｐｔ），ルテニウム（Ｒｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の
微粒子である。天然ガスと水蒸気との反応に寄与する触
媒は，例えば，多孔質材表面にコーティングされたのア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の表面に分散されたニッケル，ロ
ジウム（Ｒｈ）等の微粒子である。また，天然ガスと酸
素との反応に寄与する触媒は，例えば，多孔質材表面に
コーティングされたアルミナの表面に分散されたパラジ
ウム（Ｐｄ）の微粒子である。
【００２４】この天然ガス改質装置は，図５及び図６に
示すように，天然ガスの改質温度の高い順からＣＯ2 ，
Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 を用いて反応させ，改質率を大幅に向上さ
せたものである。例えば，第１層では，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｎ
ｉを触媒としてＣＯ2 を用いて全体の改質率を最も悪い
条件で反応したとして５０％にする（図６の実線で示
す）。第１層では，ＣＯ2 改質であるので，多孔質セル
６内に充填した多孔質材４０にはＣＯ2 を吸着させる物
質が必要である。ＣＯ2 の吸着では，種々のものが提案
されているが，ゼオライト及びリチウムジルコネートが
優れた特性を持っている。そこで，この天然ガス改質装
置では，低温になった排気ガス中に含まれるＣＯ2 をゼ
オライトで吸着及び／又はリチウムジルコネートで反応
吸着し，そのＣＯ2 を天然ガスの改質に利用する。リチ
ウムジルコネートについて，化学式を示すと次のとおり
である。排気ガス温度が３００℃付近では， Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 ＋ＣＯ2 →２Ｚｒ4 Ｏ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ
3 また，排気ガス温度が７００℃付近では， Ｚｒ4 Ｏ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ3 →Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 ＋ＣＯ2 即ち，３００℃付近では，Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 がＣＯ2 と
反応し，酸化ジルコニウム炭酸リチウムとなり，７００
℃付近ではリチウムジルコネートとＣＯ2 になる。
示すように，天然ガスの改質温度の高い順からＣＯ2 ，
Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 を用いて反応させ，改質率を大幅に向上さ
せたものである。例えば，第１層では，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｎ
ｉを触媒としてＣＯ2 を用いて全体の改質率を最も悪い
条件で反応したとして５０％にする（図６の実線で示
す）。第１層では，ＣＯ2 改質であるので，多孔質セル
６内に充填した多孔質材４０にはＣＯ2 を吸着させる物
質が必要である。ＣＯ2 の吸着では，種々のものが提案
されているが，ゼオライト及びリチウムジルコネートが
優れた特性を持っている。そこで，この天然ガス改質装
置では，低温になった排気ガス中に含まれるＣＯ2 をゼ
オライトで吸着及び／又はリチウムジルコネートで反応
吸着し，そのＣＯ2 を天然ガスの改質に利用する。リチ
ウムジルコネートについて，化学式を示すと次のとおり
である。排気ガス温度が３００℃付近では， Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 ＋ＣＯ2 →２Ｚｒ4 Ｏ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ
3 また，排気ガス温度が７００℃付近では， Ｚｒ4 Ｏ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ3 →Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 ＋ＣＯ2 即ち，３００℃付近では，Ｌｉ2 Ｚｒ4 Ｏ3 がＣＯ2 と
反応し，酸化ジルコニウム炭酸リチウムとなり，７００
℃付近ではリチウムジルコネートとＣＯ2 になる。
【００２５】従って，多孔質層にコーティングされたゼ
オライト及び／又はリチウムジルコネートと排気ガス中
のＣＯ2 を反応させるために，まず，温度の下がった排
気ガスを第１セル２４の上流から流入させる。第１セル
２４ではＣＯ2 が吸着され，第１セル２４内の触媒層は
回転軸３に固定された円筒管２が半回転して反対側に移
動する。反対側では高温の排気ガスがフィン及び／又は
多孔質材及び／又は多孔質材が充填された受熱セル５を
通り，第１セル２４の周方向の開口部４１から天然ガス
の主成分のＣＨ4 が流れ込む。ＣＨ4 は，高温の排気ガ
スの熱エネルギにより分離されたＣＯ2 と触媒作用によ
り反応し，ＣＯとＨ2 に熱効率が改質される。高温の排
気ガスは，吸熱反応により温度を下げ，第２セル２５に
移動する。第２セル２５の触媒室にはＮｉ，Ｒｈ（ロジ
ウム）等の微粒子がコーティングされているので，第２
セル２５に流入してきたＣＨ4 と，第２セル２５の上流
に噴射されたＨ2 Ｏ（水蒸気）が反応して，天然ガスの
改質を行う。水蒸気による天然ガスの改質が終了したＣ
Ｈ4 の未改質分は，第３セル２６に移動し，残留してい
る排気ガス又は兼入された排気ガス中に含まれる微量Ｏ
2 と反応し，ＣＯとＨ2 に分解される。熱交換部を通過
している排気ガスは，徐々に温度を下げ排出されるか，
高温の排ガスと比較しゆっくりした流れで移動してい
る。天然ガスの改質の反応が終了すると，吸気用空気が
触媒層を通過し，触媒の付加された多孔質材４０に折出
されたカーボンを除去しながら通過し，エンジンのシリ
ンダに送り込まれる。
オライト及び／又はリチウムジルコネートと排気ガス中
のＣＯ2 を反応させるために，まず，温度の下がった排
気ガスを第１セル２４の上流から流入させる。第１セル
２４ではＣＯ2 が吸着され，第１セル２４内の触媒層は
回転軸３に固定された円筒管２が半回転して反対側に移
動する。反対側では高温の排気ガスがフィン及び／又は
多孔質材及び／又は多孔質材が充填された受熱セル５を
通り，第１セル２４の周方向の開口部４１から天然ガス
の主成分のＣＨ4 が流れ込む。ＣＨ4 は，高温の排気ガ
スの熱エネルギにより分離されたＣＯ2 と触媒作用によ
り反応し，ＣＯとＨ2 に熱効率が改質される。高温の排
気ガスは，吸熱反応により温度を下げ，第２セル２５に
移動する。第２セル２５の触媒室にはＮｉ，Ｒｈ（ロジ
ウム）等の微粒子がコーティングされているので，第２
セル２５に流入してきたＣＨ4 と，第２セル２５の上流
に噴射されたＨ2 Ｏ（水蒸気）が反応して，天然ガスの
改質を行う。水蒸気による天然ガスの改質が終了したＣ
Ｈ4 の未改質分は，第３セル２６に移動し，残留してい
る排気ガス又は兼入された排気ガス中に含まれる微量Ｏ
2 と反応し，ＣＯとＨ2 に分解される。熱交換部を通過
している排気ガスは，徐々に温度を下げ排出されるか，
高温の排ガスと比較しゆっくりした流れで移動してい
る。天然ガスの改質の反応が終了すると，吸気用空気が
触媒層を通過し，触媒の付加された多孔質材４０に折出
されたカーボンを除去しながら通過し，エンジンのシリ
ンダに送り込まれる。
【００２６】一方，高温の排気ガスは，円筒管２内の受
熱セル５を通り抜けて集合ガス通路３６から排出される
が，排気ガスと燃料改質ガスとを区分するため，仕切板
９やシールリング３０によってシール構造に形成されて
おり，両者のガスの混合は発生することがない。また，
水蒸気とＣＨ4 の反応は，図６の点線で示すように，約
５５０℃で，ほぼ９０％の改質率を示すが，第２セル２
５に流入してくるＣＨ 4 は全体の５０％が未改質となっ
ているが，排気ガス温度は４５０℃〜５００℃に降下し
ているので，未改質の天然ガスの改質率は５０％×７０
％×μ（効率：８０％）＝２８％が改質される。ここで
残りの天然ガスの未改質量は２２％であり，この残りの
２２％は第３セル２６に流れ込み，図６の一点鎖線で示
すように，希薄酸素により改質される。Ｐｄ（パラジウ
ム）触媒の存在下では，メタンはＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 →
ＣＯ＋２Ｈ2 の反応を示し，改質される。第３セル２６
では，排気ガス温度即ち平均触媒層温度が３５０℃〜４
００℃であるので，改質量は２２×８０％×μ（効率：
５０％）＝８．８％で残りは１１％がそのままエンジン
側に流入する。即ち，この天然ガス改質装置では，天然
ガスのＣＯ，Ｈ2 への全改質率は，約９０％になる（図
５，図６参照）。
熱セル５を通り抜けて集合ガス通路３６から排出される
が，排気ガスと燃料改質ガスとを区分するため，仕切板
９やシールリング３０によってシール構造に形成されて
おり，両者のガスの混合は発生することがない。また，
水蒸気とＣＨ4 の反応は，図６の点線で示すように，約
５５０℃で，ほぼ９０％の改質率を示すが，第２セル２
５に流入してくるＣＨ 4 は全体の５０％が未改質となっ
ているが，排気ガス温度は４５０℃〜５００℃に降下し
ているので，未改質の天然ガスの改質率は５０％×７０
％×μ（効率：８０％）＝２８％が改質される。ここで
残りの天然ガスの未改質量は２２％であり，この残りの
２２％は第３セル２６に流れ込み，図６の一点鎖線で示
すように，希薄酸素により改質される。Ｐｄ（パラジウ
ム）触媒の存在下では，メタンはＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 →
ＣＯ＋２Ｈ2 の反応を示し，改質される。第３セル２６
では，排気ガス温度即ち平均触媒層温度が３５０℃〜４
００℃であるので，改質量は２２×８０％×μ（効率：
５０％）＝８．８％で残りは１１％がそのままエンジン
側に流入する。即ち，この天然ガス改質装置では，天然
ガスのＣＯ，Ｈ2 への全改質率は，約９０％になる（図
５，図６参照）。
【００２７】次に，図１〜図４を参照して，この天然ガ
ス改質装置の一実施例を説明すると，次のとおりであ
る。この天然ガス改質装置は，天然ガスの改質反応が吸
熱反応であるので，非常に多くの熱が吸収される。従っ
て，排気ガスから常に多量の熱が供給されなければ，天
然ガスの改質反応を継続できない。このことを満足させ
るため，ハウジング１内の円筒管２は，高温の排ガス通
路を構成する受熱セル５と燃料改質通路を構成する多孔
質セル６とが仕切板９で分離され，高温排ガス通路はピ
ッチの小さいフィン及び／又はオープンポアの容積が大
きい即ち目の粗い多孔質材３９が円筒形の一部を切り取
った三角柱の受熱セル５の中に取り付けられ隔壁を通し
て触媒層を構成する多孔質金属と接合されている。フィ
ン及び／又は多孔質材３９は円筒軸方向に延び，高温排
気ガスの通過が容易になるよう取り付けられている。言
い換えれば，円筒管２は，高温排気ガス通路と触媒層と
交互に丁度みかんの房のように配置され，円筒の半分
（又は３分割でも良い）で作用が変わるように仕切られ
ている。また，受熱セル５に配設された多孔質材の板材
又は孔の明いた板状フィンは，排気ガスで加熱される
と，輻射熱を放散し，多孔質セル６へと熱移動し，多量
の熱が天然ガスの改質エネルギに消費されることにな
る。
ス改質装置の一実施例を説明すると，次のとおりであ
る。この天然ガス改質装置は，天然ガスの改質反応が吸
熱反応であるので，非常に多くの熱が吸収される。従っ
て，排気ガスから常に多量の熱が供給されなければ，天
然ガスの改質反応を継続できない。このことを満足させ
るため，ハウジング１内の円筒管２は，高温の排ガス通
路を構成する受熱セル５と燃料改質通路を構成する多孔
質セル６とが仕切板９で分離され，高温排ガス通路はピ
ッチの小さいフィン及び／又はオープンポアの容積が大
きい即ち目の粗い多孔質材３９が円筒形の一部を切り取
った三角柱の受熱セル５の中に取り付けられ隔壁を通し
て触媒層を構成する多孔質金属と接合されている。フィ
ン及び／又は多孔質材３９は円筒軸方向に延び，高温排
気ガスの通過が容易になるよう取り付けられている。言
い換えれば，円筒管２は，高温排気ガス通路と触媒層と
交互に丁度みかんの房のように配置され，円筒の半分
（又は３分割でも良い）で作用が変わるように仕切られ
ている。また，受熱セル５に配設された多孔質材の板材
又は孔の明いた板状フィンは，排気ガスで加熱される
と，輻射熱を放散し，多孔質セル６へと熱移動し，多量
の熱が天然ガスの改質エネルギに消費されることにな
る。
【００２８】この天然ガス改質装置は，概して，エンジ
ンの排気管１３の下流に設けられた天然ガスを触媒の存
在下でエンジンに排気ガスエネルギーによって改質させ
て改質燃料に変換する円筒状ハウジング１を備えたもの
である。この天然ガス改質装置は，特に，ハウジング１
内には軸受２３を介して回転軸３が回転可能に取り付け
られ，回転軸３には円筒管２が取り付けられ，ハウジン
グ１内には円筒管２が外側にガス通路７，８，３５，３
６を形成するように配設されている。ハウジング１と円
筒管２との間の周方向に形成されたガス通路７，８は，
ガス通路７，８間の熱移動を阻止する断熱材からなる一
対の分割板３１で第１と第２との分割ガス通路７，８に
二分割されている。円筒管２は，周方向に隔置して長手
方向に延びる仕切板９で多数の円弧状セル５，６に分割
されている。また，円弧状セル５，６は，フィン３９を
配設した受熱セル５と多孔質材４０を埋設した多孔質セ
ル６とに周方向に交互に配設形成されている。フィン３
９は，多数の棒状や板状の金属突起部からなり，排気ガ
ス流れの抵抗にならずに熱エネルギを受熱し，多孔質材
４０へと熱を伝達できるように構成されている。多孔質
材４０は，熱伝導の高い多孔質金属材で作製されてい
る。また，受熱セル５には，ガス通路７の上流側から流
入させた高温の排気ガスを通過させて下流側から放出
し，また，触媒が配置された多孔質セル６にガス通路７
の上流側から流入させた天然ガス，空気及び水蒸気を通
過させて触媒の存在下で天然ガスを改質して下流側の改
質燃料通路１４から改質燃料を放出することである。ま
た，ハウジング１内で円筒管２の両端側に形成されたガ
ス通路３５，３６は，エンジンからの排気ガスが流入す
る排気ガス流入ガス通路３５と，受熱セル５を通過した
排気ガスを集合する排気ガス集合ガス通路３６に形成さ
れている。
ンの排気管１３の下流に設けられた天然ガスを触媒の存
在下でエンジンに排気ガスエネルギーによって改質させ
て改質燃料に変換する円筒状ハウジング１を備えたもの
である。この天然ガス改質装置は，特に，ハウジング１
内には軸受２３を介して回転軸３が回転可能に取り付け
られ，回転軸３には円筒管２が取り付けられ，ハウジン
グ１内には円筒管２が外側にガス通路７，８，３５，３
６を形成するように配設されている。ハウジング１と円
筒管２との間の周方向に形成されたガス通路７，８は，
ガス通路７，８間の熱移動を阻止する断熱材からなる一
対の分割板３１で第１と第２との分割ガス通路７，８に
二分割されている。円筒管２は，周方向に隔置して長手
方向に延びる仕切板９で多数の円弧状セル５，６に分割
されている。また，円弧状セル５，６は，フィン３９を
配設した受熱セル５と多孔質材４０を埋設した多孔質セ
ル６とに周方向に交互に配設形成されている。フィン３
９は，多数の棒状や板状の金属突起部からなり，排気ガ
ス流れの抵抗にならずに熱エネルギを受熱し，多孔質材
４０へと熱を伝達できるように構成されている。多孔質
材４０は，熱伝導の高い多孔質金属材で作製されてい
る。また，受熱セル５には，ガス通路７の上流側から流
入させた高温の排気ガスを通過させて下流側から放出
し，また，触媒が配置された多孔質セル６にガス通路７
の上流側から流入させた天然ガス，空気及び水蒸気を通
過させて触媒の存在下で天然ガスを改質して下流側の改
質燃料通路１４から改質燃料を放出することである。ま
た，ハウジング１内で円筒管２の両端側に形成されたガ
ス通路３５，３６は，エンジンからの排気ガスが流入す
る排気ガス流入ガス通路３５と，受熱セル５を通過した
排気ガスを集合する排気ガス集合ガス通路３６に形成さ
れている。
【００２９】多孔質セル６は，外周面がガス通路７，８
に対して開口され且つ長手方向両端部が端板１１によっ
てガス通路７，８に対して閉鎖され，天然ガス，空気及
び水蒸気は第１分割ガス通路７の上流側の周方向開口部
４１から流入して多孔質セル６を長手方向に通過して改
質燃料が分割ガス通路７の下流側の周方向開口部４１か
らエンジンの吸気管（図示せず）へ通じる改質燃料通路
１４から送り出されるように構成されている。また，受
熱セル５は，外周面がガス通路６，７に対して周方向閉
鎖板４２によって閉鎖され，長手方向両端部がガス通路
３５，３６に対して開口され，排気ガスは第１分割ガス
通路７の上流側の端部開口部３３から流入して受熱セル
５の長手方向に通過して排気ガスの熱エネルギーを多孔
質セル６に伝達して第１分割ガス通路７の下流側の端部
開口部３４から送り出されるように構成されている。
に対して開口され且つ長手方向両端部が端板１１によっ
てガス通路７，８に対して閉鎖され，天然ガス，空気及
び水蒸気は第１分割ガス通路７の上流側の周方向開口部
４１から流入して多孔質セル６を長手方向に通過して改
質燃料が分割ガス通路７の下流側の周方向開口部４１か
らエンジンの吸気管（図示せず）へ通じる改質燃料通路
１４から送り出されるように構成されている。また，受
熱セル５は，外周面がガス通路６，７に対して周方向閉
鎖板４２によって閉鎖され，長手方向両端部がガス通路
３５，３６に対して開口され，排気ガスは第１分割ガス
通路７の上流側の端部開口部３３から流入して受熱セル
５の長手方向に通過して排気ガスの熱エネルギーを多孔
質セル６に伝達して第１分割ガス通路７の下流側の端部
開口部３４から送り出されるように構成されている。
【００３０】多孔質セル６は，長手方向に３分割されて
おり，上流の第１セル２４には多孔質材４０の表面にゼ
オライトがコーティングされ，ゼオライト表面にリチウ
ムジルコネートが緻密にコーティングさせ，リチウムジ
ルコネートの表面に白金，ルテニウム，ニッケル等の微
粒子が分散されている。中間の第２セル２５には，多孔
質材４０の表面にアルミナがコーティングされ，アルミ
ナ表面にニッケル・ルテニウム等の微粒子が分散されて
いる。また，下流の第３セル２６には，多孔質材４０の
表面にアルミナがコーティングされ，アルミナの表面に
パラジウム微粒子が分散されている。多孔質金属材への
触媒の付着は，例えば，多孔質金属材を成形し，これを
Ａｌ溶湯に浸漬し，表面にＡｌをコーティングする。Ａ
ｌは酸化されてアルミナに転化し，それをＰｔ，Ｎｉ溶
融溶液に浸漬し，カーボンを加えて還元雰囲気にするこ
とによってＰｔ，Ｎｉの微粒子が表面に析出し，多孔質
金属の表面にＰｔ，Ｎｉの微粒子が分散付着されること
になる。
おり，上流の第１セル２４には多孔質材４０の表面にゼ
オライトがコーティングされ，ゼオライト表面にリチウ
ムジルコネートが緻密にコーティングさせ，リチウムジ
ルコネートの表面に白金，ルテニウム，ニッケル等の微
粒子が分散されている。中間の第２セル２５には，多孔
質材４０の表面にアルミナがコーティングされ，アルミ
ナ表面にニッケル・ルテニウム等の微粒子が分散されて
いる。また，下流の第３セル２６には，多孔質材４０の
表面にアルミナがコーティングされ，アルミナの表面に
パラジウム微粒子が分散されている。多孔質金属材への
触媒の付着は，例えば，多孔質金属材を成形し，これを
Ａｌ溶湯に浸漬し，表面にＡｌをコーティングする。Ａ
ｌは酸化されてアルミナに転化し，それをＰｔ，Ｎｉ溶
融溶液に浸漬し，カーボンを加えて還元雰囲気にするこ
とによってＰｔ，Ｎｉの微粒子が表面に析出し，多孔質
金属の表面にＰｔ，Ｎｉの微粒子が分散付着されること
になる。
【００３１】第１分割ガス通路７を形成するハウジング
１の一端部には，高温の排気ガスが排気管１３から送り
込まれるように，排気管１３に接続する排気ガス入口３
３が形成され，他端部に排気ガスを冷却する熱交換器１
５を備えた冷却排気ガス通路１６に接続する排気ガス出
口である端板１２の開口部３４が形成されている。ま
た，第２分割ガス通路８を形成するハウジング１の外周
部に冷却排気ガス通路１６に接続する低温の排気ガスを
送り込む排気ガス入口４３が形成され且つ第１セル２４
に対応する分割ガス通路８を形成するハウジング１の外
周部に炭酸ガスが吸着排除された排気ガスを排出する排
気ガス出口４４が形成されている。
１の一端部には，高温の排気ガスが排気管１３から送り
込まれるように，排気管１３に接続する排気ガス入口３
３が形成され，他端部に排気ガスを冷却する熱交換器１
５を備えた冷却排気ガス通路１６に接続する排気ガス出
口である端板１２の開口部３４が形成されている。ま
た，第２分割ガス通路８を形成するハウジング１の外周
部に冷却排気ガス通路１６に接続する低温の排気ガスを
送り込む排気ガス入口４３が形成され且つ第１セル２４
に対応する分割ガス通路８を形成するハウジング１の外
周部に炭酸ガスが吸着排除された排気ガスを排出する排
気ガス出口４４が形成されている。
【００３２】ハウジング１内に形成された第１分割ガス
通路７の一端側には，受熱セル５に高温の排気ガスを送
り込むためのガス通路を構成する排気ガス流入通路３５
が形成され，また，第１分割ガス通路７の他端側には，
受熱セル５から送り出される排気ガスを冷却排気ガス通
路１６に送り出すためのガス通路を構成する排気ガス集
合通路３６が形成されている。排気ガス集合通路３６か
ら冷却排気ガス通路１６に送り出された排気ガスは，熱
交換器１５によって更に冷却され，制御弁３８の開放に
よって冷却排気ガス通路１６から排気ガス入口４３を通
って第２分割ガス通路８へと流入し，次いで，第２分割
ガス通路８から多孔質セル６の外周面の周方向開口部４
１を通って多孔質セル６へ送り込まれる。
通路７の一端側には，受熱セル５に高温の排気ガスを送
り込むためのガス通路を構成する排気ガス流入通路３５
が形成され，また，第１分割ガス通路７の他端側には，
受熱セル５から送り出される排気ガスを冷却排気ガス通
路１６に送り出すためのガス通路を構成する排気ガス集
合通路３６が形成されている。排気ガス集合通路３６か
ら冷却排気ガス通路１６に送り出された排気ガスは，熱
交換器１５によって更に冷却され，制御弁３８の開放に
よって冷却排気ガス通路１６から排気ガス入口４３を通
って第２分割ガス通路８へと流入し，次いで，第２分割
ガス通路８から多孔質セル６の外周面の周方向開口部４
１を通って多孔質セル６へ送り込まれる。
【００３３】多孔質セル６へ送り込まれた排気ガスは温
度が低下しているので，多孔質材４０の表面のゼオライ
トによってＣＯ2 が捕捉され，ＣＯ2 が捕捉除去された
排気ガスは制御弁３２の開放によって排気ガス管２２か
ら外部へ排気される。第２分割ガス通路８に多孔質セル
６が位置している間に，多孔質材４０によってＣＯ2が
捕捉され，その状態で，回転軸がステッピングモータ４
の作動によって円筒管２が半回転し，ＣＯ2 が捕捉され
ている多孔質セル６が第２分割ガス通路８側へ移動し，
そこで，制御弁２８の開放によって天然ガス管１８から
天然ガスが多孔質セル６の周方向開口部４１を通って多
孔質セル６の第１セル２４へ流入し，そこで，第１セル
２４では，ＣＯ2 によって触媒の存在の下で天然ガスが
改質される。また，多孔質セル６の第２セル２５へは，
制御弁２９の開放によって水蒸気管１９から水蒸気が周
方向開口部４１を通って流入され，また，多孔質セル６
の第３セル２６へは，制御弁３７の開放によって排気ガ
ス管２１から空気過剰率によって酸素が含まれる排気ガ
ス，即ち，希薄なＯ2 が周方向開口部４１を通って流入
される。従って，第２セル２５では，Ｈ2 Ｏによって天
然ガスが触媒の存在の下で改質され，また，第３セル２
６では，Ｏ2 によって天然ガスが触媒の存在の下で改質
されることになる。天然ガスが改質燃料になると，制御
弁２７が開放して空気管１７から空気が周方向開口部４
１を通って多孔質セル６に送り込まれ，空気が多孔質セ
ル６内をクリアするようにして改質燃料が改質燃料通路
１４へ吐き出され，エンジンの吸気管へと送り込まれ
る。
度が低下しているので，多孔質材４０の表面のゼオライ
トによってＣＯ2 が捕捉され，ＣＯ2 が捕捉除去された
排気ガスは制御弁３２の開放によって排気ガス管２２か
ら外部へ排気される。第２分割ガス通路８に多孔質セル
６が位置している間に，多孔質材４０によってＣＯ2が
捕捉され，その状態で，回転軸がステッピングモータ４
の作動によって円筒管２が半回転し，ＣＯ2 が捕捉され
ている多孔質セル６が第２分割ガス通路８側へ移動し，
そこで，制御弁２８の開放によって天然ガス管１８から
天然ガスが多孔質セル６の周方向開口部４１を通って多
孔質セル６の第１セル２４へ流入し，そこで，第１セル
２４では，ＣＯ2 によって触媒の存在の下で天然ガスが
改質される。また，多孔質セル６の第２セル２５へは，
制御弁２９の開放によって水蒸気管１９から水蒸気が周
方向開口部４１を通って流入され，また，多孔質セル６
の第３セル２６へは，制御弁３７の開放によって排気ガ
ス管２１から空気過剰率によって酸素が含まれる排気ガ
ス，即ち，希薄なＯ2 が周方向開口部４１を通って流入
される。従って，第２セル２５では，Ｈ2 Ｏによって天
然ガスが触媒の存在の下で改質され，また，第３セル２
６では，Ｏ2 によって天然ガスが触媒の存在の下で改質
されることになる。天然ガスが改質燃料になると，制御
弁２７が開放して空気管１７から空気が周方向開口部４
１を通って多孔質セル６に送り込まれ，空気が多孔質セ
ル６内をクリアするようにして改質燃料が改質燃料通路
１４へ吐き出され，エンジンの吸気管へと送り込まれ
る。
【００３４】ハウジング１には，その外周に，第１分割
ガス通路７から第１セル２４に空気を供給する空気管１
７，第１分割ガス通路７から第１セル２４に天然ガスを
供給する天然ガス管１８，第１分割ガス通路７から第２
セル２５に水蒸気を供給する水蒸気管１９，及び第１分
割ガス通路７から第３セル２６に排気ガスを供給する排
気ガス管２１が接続されている。また，空気管１７には
制御弁２７が，天然ガス管１８には制御弁２８が，水蒸
気管１９には制御弁２９が，受熱セル５を通過した排気
ガスを冷却する冷却排気ガス通路１６には制御弁３８
が，更に，第１セル２４から排出される排気ガスを外部
に排気する排気ガス管２２には制御弁３２が配設されて
いる。コントローラ１０は，制御弁２７，２８，２９，
３２，３８の開閉制御するように構成されている。ま
た，円筒管２を回転させる回転軸３は，制御弁２７，２
８，２９，３２，３８の開閉制御に関連してコントロー
ラ１０によって駆動制御されるステッピングモータ４で
回転駆動されるように構成されている。
ガス通路７から第１セル２４に空気を供給する空気管１
７，第１分割ガス通路７から第１セル２４に天然ガスを
供給する天然ガス管１８，第１分割ガス通路７から第２
セル２５に水蒸気を供給する水蒸気管１９，及び第１分
割ガス通路７から第３セル２６に排気ガスを供給する排
気ガス管２１が接続されている。また，空気管１７には
制御弁２７が，天然ガス管１８には制御弁２８が，水蒸
気管１９には制御弁２９が，受熱セル５を通過した排気
ガスを冷却する冷却排気ガス通路１６には制御弁３８
が，更に，第１セル２４から排出される排気ガスを外部
に排気する排気ガス管２２には制御弁３２が配設されて
いる。コントローラ１０は，制御弁２７，２８，２９，
３２，３８の開閉制御するように構成されている。ま
た，円筒管２を回転させる回転軸３は，制御弁２７，２
８，２９，３２，３８の開閉制御に関連してコントロー
ラ１０によって駆動制御されるステッピングモータ４で
回転駆動されるように構成されている。
【００３５】この天然ガス改質装置は，特に，第１分割
ガス通路７に位置する受熱セル５を通過して冷却された
低温の排気ガスを第２分割ガス通路７に位置する多孔質
セル６に通過させ，そこで，排気ガス中の炭酸ガスを第
１セル２４の多孔質材４０の表面のリチウムジルコネー
トに捕捉吸着せしめ，次いで，円筒管２を半回転させ
て，第１分割ガス通路７に位置する受熱セル５に高温の
排気ガスを流入させると共に，第１分割ガス通路７に位
置する多孔質セル６の第１セル２４に天然ガスを，第２
セル２５に水蒸気を及び第３セル２６に排気ガスを流入
させ，所定の時間を経過後に，第１分割ガス通路７に位
置する多孔質セル４０に空気を流入させることを繰り返
して天然ガスを改質燃料に改質するものである。
ガス通路７に位置する受熱セル５を通過して冷却された
低温の排気ガスを第２分割ガス通路７に位置する多孔質
セル６に通過させ，そこで，排気ガス中の炭酸ガスを第
１セル２４の多孔質材４０の表面のリチウムジルコネー
トに捕捉吸着せしめ，次いで，円筒管２を半回転させ
て，第１分割ガス通路７に位置する受熱セル５に高温の
排気ガスを流入させると共に，第１分割ガス通路７に位
置する多孔質セル６の第１セル２４に天然ガスを，第２
セル２５に水蒸気を及び第３セル２６に排気ガスを流入
させ，所定の時間を経過後に，第１分割ガス通路７に位
置する多孔質セル４０に空気を流入させることを繰り返
して天然ガスを改質燃料に改質するものである。
【００３６】この天然ガス改質装置では，円筒管２が分
割された多孔質セル６における第１セル２４，第２セル
２５及び第３セル２６に対応するガス通路７，８は，シ
ールリング３０によって長手方向に３分割されており，
天然ガス，水蒸気及び排気ガスが混合することなく，第
１セル２４，第２セル２５及び第３セル２６に供給され
るように構成されている。シールリング３０は，ハウジ
ング１の内周面に取り付けられたリング溝４５と，リン
グ溝４５に嵌入されたシール部材４６から構成されてい
る。
割された多孔質セル６における第１セル２４，第２セル
２５及び第３セル２６に対応するガス通路７，８は，シ
ールリング３０によって長手方向に３分割されており，
天然ガス，水蒸気及び排気ガスが混合することなく，第
１セル２４，第２セル２５及び第３セル２６に供給され
るように構成されている。シールリング３０は，ハウジ
ング１の内周面に取り付けられたリング溝４５と，リン
グ溝４５に嵌入されたシール部材４６から構成されてい
る。
【００３７】ハウジング１は，耐熱性の外側筒部材４７
と，鏡面仕上げで形成された内側輻射筒部材４８とから
二重構造に構成され，外側筒部材４７と内側輻射筒部材
４８との間には真空層又は希薄空気層４９に構成されて
いる。また，受熱セル５の内部に配設されたフィン３９
及び多孔質セル６の内部に配設された多孔質材４０は，
円筒管２を分割する仕切板９にそれぞれ密着接合されて
いる。即ち，受熱セル５内に配設されたフィン３９は，
耐熱材を折り曲げてフィン状に形成した凸起部が仕切板
９に密着接合され，また，多孔質セル６内に配設された
多孔質材４０は，触媒を担持して仕切板９に密着接合さ
れている。
と，鏡面仕上げで形成された内側輻射筒部材４８とから
二重構造に構成され，外側筒部材４７と内側輻射筒部材
４８との間には真空層又は希薄空気層４９に構成されて
いる。また，受熱セル５の内部に配設されたフィン３９
及び多孔質セル６の内部に配設された多孔質材４０は，
円筒管２を分割する仕切板９にそれぞれ密着接合されて
いる。即ち，受熱セル５内に配設されたフィン３９は，
耐熱材を折り曲げてフィン状に形成した凸起部が仕切板
９に密着接合され，また，多孔質セル６内に配設された
多孔質材４０は，触媒を担持して仕切板９に密着接合さ
れている。
【００３８】
【発明の効果】この発明による天然ガス改質装置は，上
記のように構成されているので，排気ガス中のＣＯ2 が
ゼオライト及び／又は活性炭素に捕捉され，次いで，区
画室に導入された天然ガスと捕捉されたＣＯ2 とによっ
て排気ガスの熱エネルギと触媒によって天然ガスが熱分
解し，ＣＯとＨ2 とに熱分解されて改質燃料が生成され
る。天然ガスが改質された改質燃料は，エンジンで着火
燃焼されて熱効率を向上させることができる。
記のように構成されているので，排気ガス中のＣＯ2 が
ゼオライト及び／又は活性炭素に捕捉され，次いで，区
画室に導入された天然ガスと捕捉されたＣＯ2 とによっ
て排気ガスの熱エネルギと触媒によって天然ガスが熱分
解し，ＣＯとＨ2 とに熱分解されて改質燃料が生成され
る。天然ガスが改質された改質燃料は，エンジンで着火
燃焼されて熱効率を向上させることができる。
【図１】この発明による天然ガス改質装置の一実施例を
示し，図３のＣ−Ｃ断面における断面図である。
示し，図３のＣ−Ｃ断面における断面図である。
【図２】図１の天然ガス改質装置におけるＡ−Ａ断面を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】図１の天然ガス改質装置におけるＢ−Ｂ断面を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面における断面図である。
【図５】この発明による天然ガス改質装置による天然ガ
スの多段改質反応の原理を示す説明図である。
スの多段改質反応の原理を示す説明図である。
【図６】この天然ガス改質装置について，排気ガス温度
と天然ガスの改質率との関係を示すグラフである。
と天然ガスの改質率との関係を示すグラフである。
１ ハウジング
２ 円筒管
３ 回転軸
４ ステッピングモータ
５ 受熱セル（円弧状セル）
６ 多孔質セル（円弧状セル）
７ 第１分割ガス通路
８ 第２分割ガス通路
９ 仕切板
１０ コントローラ
１１，１２ 端板
１３ 排気管
１４ 改質燃料通路
１５ 熱交換器
１６ 冷却排気ガス通路
１７ 空気管
１８ 天然ガス管
１９ 水蒸気管
２１，２２ 排気ガス管
２４ 第１セル
２５ 第２セル
２６ 第３セル
２７，２８，２９，３２，３８ 制御弁
３０ シールリング
３１ 分割板
３３，３４ 端部開口部
３５，３６ ガス通路
３９ フィン及び／又は多孔質材
４０ 多孔質材
４１ 周方向開口部
４２ 周方向閉鎖板
４３ 排気ガス入口
４４ 排気ガス出口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3G092 AB08 AB15
4G140 EA03 EA05 EA06 EA07 EB11
EB18 EB23 EB42 EB43 EB44
EB45 EB46 EC02 EC03
Claims (15)
- 【請求項１】 天然ガスを排気ガスの熱エネルギーを用
いて改質燃料に変換し，前記改質燃料をエンジンに供給
して燃焼させるエンジンシステムにおいて，前記排気ガ
ス中に含まれる炭酸ガス，前記エンジンの外部から供給
する水蒸気，及び前記排気ガス中に含まれる酸素を用い
て，前記炭酸ガス，前記水蒸気及び前記酸素に合致した
触媒の存在下で前記天然ガスと前記炭酸ガス，前記水蒸
気及び前記酸素とを順次に反応させて前記天然ガスを前
記改質燃料に変換することを特徴とする天然ガス改質装
置。 - 【請求項２】 前記天然ガスと前記炭酸ガスとの反応に
寄与する前記触媒は多孔質材表面にゼオライトをコーテ
ィングし，及び／又はアルミナをコーティングした表面
にリチウムジルコネートを分散分布させ，更に前記リチ
ウムジルコネートの表面に分散された白金，ルテニウ
ム，ニッケル等の微粒子であり，前記天然ガスと前記水
蒸気との反応に寄与する前記触媒は前記多孔質材表面に
コーティングされたのアルミナの表面に分散されたニッ
ケル・ロジウム等の微粒子であり，及び前記天然ガスと
前記酸素との反応に寄与する前記触媒は前記多孔質材表
面にコーティングされたアルミナの表面に分散されたパ
ラジウム微粒子であることを特徴とする請求項１に記載
の天然ガス改質装置。 - 【請求項３】 エンジンの排気管の下流に設けられた天
然ガスを触媒の存在下で前記エンジンに排気ガスエネル
ギーによって改質させて改質燃料に変換する円筒状ハウ
ジングを備えた天然ガス改質装置において，前記ハウジ
ング内には回転軸に取り付けられた円筒管が外側にガス
通路を形成するように配設され，前記ハウジングと前記
円筒管の間の前記ガス通路を断熱性を有する一対の分割
板で第１と第２との分割ガス通路に二分割し，前記円筒
管を周方向に隔置して長手方向に延びる仕切板で多数の
円弧状セルに分割し，前記円弧状セルをフィン及び／又
は多孔質材を配設した受熱セルと多孔質材を埋設した多
孔質セルとに周方向に交互に配設形成し，前記受熱セル
には前記ガス通路の上流側から流入させた高温の前記排
気ガスを通過させて下流側から放出し，また，触媒が配
置された前記多孔質セルに前記ガス通路の上流側から流
入させた前記天然ガス，空気及び水蒸気を通過させて前
記触媒の存在下で前記天然ガスを改質して下流側から改
質燃料を放出することを特徴とする天然ガス改質装置。 - 【請求項４】 前記多孔質セルは外周面が前記ガス通路
に対して開口され且つ長手方向両端部が前記ガス通路に
対して閉鎖され，前記天然ガス，前記空気及び前記水蒸
気は前記第１分割ガス通路の上流側の周方向開口部から
流入して前記多孔質セルを長手方向に通過して改質燃料
が前記第１分割ガス通路の下流側の周方向開口部から前
記エンジンの吸気管へ通じる改質燃料通路から送り出さ
れ，また，前記受熱セルは外周面が前記ガス通路に対し
て閉鎖し且つ長手方向両端部が前記ガス通路に対して開
口され，前記排気ガスは前記第１分割ガス通路の上流側
の端部開口部から流入して前記受熱セルの長手方向に通
過して前記排気ガスの熱エネルギーを前記多孔質セルに
伝達して前記第１分割ガス通路の下流側の端部開口部か
ら流出することを特徴とする請求項３に記載の天然ガス
改質装置。 - 【請求項５】 前記多孔質セルを長手方向に３分割し，
上流の第１セルには前記多孔質材の表面にゼオライトを
コーティングし，及び／又はアルミナの表面にリチウム
ジルコネートを緻密にコーティングし，前記ゼオライト
及び／又は前記リチウムジルコネートの表面に白金，ル
テニウム，ニッケル等の微粒子を分散させ，中間の第２
セルには多孔材表面にアルミナをコーティングさせ，前
記アルミナ表面にニッケル，ルテニウム等の微粒子を分
散させ，また下流の第３セルには前記多孔質材の表面に
アルミナをコーティングさせ，前記アルミナの表面にパ
ラジウム微粒子を分散させたことを特徴とする請求項３
又は４に記載の天然ガス改質装置。 - 【請求項６】 前記第１分割ガス通路を形成する前記ハ
ウジングの一端部に高温の前記排気ガスを送り込むため
前記排気管に接続する排気ガス入口が形成され且つ他端
部に前記排気ガスを冷却する熱交換器を備えた冷却排気
ガス通路に接続する排気ガス出口が形成され，また，前
記第２分割ガス通路を形成する前記ハウジングの外周部
に前記冷却排気ガス通路に接続する低温の前記排気ガス
を送り込む排気ガス入口が形成され且つ前記第１セルに
対応する前記第２分割ガス通路を形成する前記ハウジン
グの外周部に前記炭酸ガスが吸着排除された前記排気ガ
スを排出する排気ガス出口が形成されていることを特徴
とする請求項５に記載の天然ガス改質装置。 - 【請求項７】 前記ハウジング内に形成された前記第１
分割ガス通路の一端側には前記受熱セルに高温の前記排
気ガスを送り込むための排気ガス流入通路が形成され，
他端側には前記受熱セルから送り出される前記排気ガス
を前記冷却排気ガス通路に送り出すための排気ガス集合
通路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載
の天然ガス改質装置。 - 【請求項８】 前記第１分割ガス通路から前記第１セル
に前記空気を供給する空気管と前記天然ガスを供給する
天然ガス管，前記第１分割ガス通路から前記第２セルに
前記水蒸気を供給する水蒸気管，前記第１分割ガス通路
から前記第３セルに前記排気ガスを供給する排気ガス
管，前記受熱セルを通過した前記排気ガスを冷却する前
記冷却排気ガス通路及び前記第１セルから排出される排
気ガスを外部に排気する排気ガス管には，コントローラ
で開閉制御される制御弁がそれぞれ設けられていること
を特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の天然
ガス改質装置。 - 【請求項９】 前記円筒管を回転させる前記回転軸は，
前記制御弁の開閉制御に関連して前記コントローラによ
って駆動制御されるステッピングモータで回転駆動され
ることを特徴とする請求項８に記載の天然ガス改質装
置。 - 【請求項１０】 前記第１分割ガス通路に位置する前記
受熱セルを通過して冷却された低温の前記排気ガスを，
前記第２分割ガス通路に位置する前記多孔質セルに通過
させ，前記排気ガス中の前記炭酸ガスを前記第１セルの
前記多孔質材の表面の前記ゼオライトに吸着及び／又は
前記リチウムジルコネートに反応吸着せしめ，次いで，
前記円筒管を半回転させて前記第１分割ガス通路に位置
する前記受熱セルに高温の前記排気ガスを流入させると
共に，前記第１分割ガス通路に位置する前記多孔質セル
の前記第１セルに前記天然ガスを，前記第２セルに前記
水蒸気を及び前記第３セルに前記排気ガスを流入させ，
所定の時間を経過後に前記第１分割ガス通路に位置する
前記多孔質セルに前記空気を流入させることを繰り返し
て前記天然ガスを前記改質燃料に改質することを特徴と
する請求項５〜９のいずれか１項に記載の天然ガス改質
装置。 - 【請求項１１】 前記多孔質セルにおける前記第１セ
ル，前記第２セル及び前記第３セルに対応する前記ガス
通路は，シールリングによって長手方向に３分割されて
おり，前記天然ガス，前記水蒸気及び前記排気ガスが混
合することなく前記第１セル，前記第２セル及び前記第
３セルに供給されることを特徴とする請求項５〜１０の
いずれか１項に記載の天然ガス改質装置。 - 【請求項１２】 前記シールリングは，前記ハウジング
の内周面に取り付けられたリング溝と該リング溝に嵌入
されたシール部材から構成されていることを特徴とする
請求項１１に記載の天然ガス改質装置。 - 【請求項１３】 前記ハウジングは，耐熱性の外側筒部
材と鏡面仕上げで形成された内側輻射筒部材とから二重
構造に構成され，前記外側筒部材と前記内側輻射筒部材
との間には真空層又は希薄空気層に構成されていること
を特徴とする請求項３〜１２のいずれか１項に記載の天
然ガス改質装置。 - 【請求項１４】 前記受熱セルの内部に配設された前記
フィン及び／又は多孔質材，並びに前記多孔質セルの内
部に配設された前記多孔質材は，前記円筒管を分割する
前記仕切板にそれぞれ密着接合されていることを特徴と
する請求項３〜１３のいずれか１項に記載の天然ガス改
質装置。 - 【請求項１５】 前記受熱セル内に配設された前記フィ
ンは耐熱材を折り曲げてフィン状に形成した凸起部が前
記仕切板に密着接合及び／又は前記受熱セル内に配設さ
れた前記多孔質材が前記仕切板に密着接合され，また，
前記多孔質セル内に配設された前記多孔質材は前記触媒
を担持して前記仕切板に密着接合されていることを特徴
とする請求項１４に記載の天然ガス改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132557A JP2003321208A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 天然ガス改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002132557A JP2003321208A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 天然ガス改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003321208A true JP2003321208A (ja) | 2003-11-11 |
Family
ID=29544553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002132557A Pending JP2003321208A (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | 天然ガス改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003321208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113461A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Fuji Seratekku Kk | 燃料の着火性を向上させたガスエンジン |
| CN107061053A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-08-18 | 武汉理工大学 | 废气—燃料重整再循环天然气发动机系统及控制方法 |
-
2002
- 2002-05-08 JP JP2002132557A patent/JP2003321208A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113461A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Fuji Seratekku Kk | 燃料の着火性を向上させたガスエンジン |
| CN107061053A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-08-18 | 武汉理工大学 | 废气—燃料重整再循环天然气发动机系统及控制方法 |
| CN107061053B (zh) * | 2017-06-01 | 2022-11-01 | 武汉理工大学 | 废气—燃料重整再循环天然气发动机系统及控制方法 |
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