WO2005121540A1 - 燃料改質器 - Google Patents

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Description

明 細 書
燃料改質器
技術分野
[0001] 本発明は燃料を改質する燃料改質器に関し、より詳細には、ボイラー、熱処理炉、 加熱炉、内燃機関、暖房機器、乾燥機、その他燃料の燃焼により動力や発熱等を得 る装置乃至は機器 (本明細書において、これらを「燃焼装置」という。）の燃焼室に供 給される燃料を改質して活性化させる燃料改質器に関する。
背景技術
[0002] 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、一例として自動車分野を例にとっ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搭載車両の場合、その排気ガス中には、呼吸器疾患や気 管支炎 ·肺がん等の健康被害を引き起こすとレ、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)、地球温暖化の原因となる二酸化 炭素等の有害物質が含まれている。このうち、前述の 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ノレ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が高まっている。
[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力、、有害物質の排出を 低減させる装置を後付け装着しなければならなくなる。
[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ベく種々の装 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 'パティキユレ 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 ーゼルエンジン力 排出された PMがセルの壁を通過するときにこれを捕捉し、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] し力、し、 DPFには以下のような問題点があった。
[0009] 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， N〇x双方の低減を図るこ とができなかった。
[0010] 現在、 PM， N〇x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。
[0011] 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ぐアフターサービス面におい ても問題があった。
[0012] 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。
[0013] 前述のような有害物質の除去方法にあっては、いずれも排ガス中の有害物質を除 去した後にこれを排出することにより、空気中に放出される有害物質の排出量を減少 しょうとするものであるが、同様の仕事量を得るために必要な燃料の消費量自体を減 少させることができれば相対的に有害物質の排出量を減少させることができる。 [0014] このように、燃焼装置、具体的には内燃機関に供給する燃料を活性化し、燃費効 率を向上させることを目的として、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漬、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（特許文献 1参照)。
[0015] また、前述のような燃料の活性化を、光触媒を利用して行う燃料改質器も提案され ている（特許文献 2〜4参照）。
[0016] この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特許文献 1 :日本国特開平 10— 196496号公報
特許文献 2 :日本国特開平 10— 176615号公報
特許文献 3 :日本国特開平 10— 265783号公報
特許文献 4 :日本国特開 2004— 52601号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] 上記従来技術のうち、特許文献 1に記載の方法にあっては、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」（特許文献 1 第 6頁左欄第 29〜31行）とあり、 N〇x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。
[0018] この他、前掲の特許文献 2において、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、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、前掲の特許文献 2に記載の燃料貯蔵槽は、比較的 大掛かりな装置となり、車載することができない等、その設置場所が制約される等の 問題がある。
[0019] 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 (特許文献 3)、当該装置 におレ、て使用する光触媒も紫外線照射が必要であるため、紫外線の届かなレ、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 だけでなぐ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。
[0020] 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 体同士がぶっ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。
[0021] これに対し、特許文献 4に記載の燃料改質器にあっては、燃料が通過するケーシン グの室内に、表面に光触媒物質の被膜が形成されたラス状の金網ゃハニカム様の 構造体等から成る多孔板を配置し、この多孔板に形成された光触媒物質の被膜と燃 料とを接触させることにより燃料の改質を行うものであるが、この燃料の改質を行う光 触媒物質が、紫外線よりも長波長の電磁波（ガンマ線、 X線、可視光線、赤外線、電 磁波）に対しても応答して光触媒性能を発揮する、表面から内部に入るに従って徐 々に酸素との結合が欠乏する構造 (本明細書にぉレ、て「酸素欠乏傾斜構造」とレ、う。 )を有する酸化金属被膜であるために、紫外線を透過しないケーシング内にこれを収 容して燃料改質器を製造し、しかも、ケーシング内に紫外線を照射するための光源を 設けていない場合であっても、燃料の改質を行うことができるものとなっている。
[0022] しかし、この特許文献 4に記載の燃料改質器にあっては、ケーシング内に収容され ている触媒物質として、表面に前述した酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属の被膜 が形成された多孔板を収容しているが、このような構造の燃料改質器にあっては燃 料の改質効率に頭打ちがあり、より高効率の燃料改質器とすることができない。
[0023] 一例として、前記特許文献 4に試験例 1として記載されている燃料改質器において 、触媒物質である多孔板として使用されている「チタンラス 38枚 +セラミックハニカム 18枚」に代えて「チタンラス 600枚」を使用し、その他の条件を共通として燃料消費率 を測定したが、多孔板の表面積が約 10倍程度増大しているにも拘わらず、特許文献 4の実施例 1に記載の燃料消費率以上の燃料消費率の向上を得ることができなかつ た。
[0024] なお、以上のような燃費の向上や有害物質の発生阻止という目的は、前述のディー ゼルエンジン等の内燃機関に対する特有の課題ではなぐ燃料を燃焼させて動力の 発生や発熱等を得る、各種の燃焼装置に共通の課題である。
[0025] そこで本発明は、紫外線を照射するための光源等を備える必要がなぐ比較的簡 単な構成で、軽量かつ小型で適用対象を選ばないという、前掲の特許文献 4に記載 の燃料改質器における有利な特徴をそのままに、ボイラー、熱処理炉、加熱炉、内燃 機関、暖房機器、乾燥機、その他燃料の燃焼により動力や発熱等を得る前述の燃焼 装置に供給される燃料を、より高効率で改質することができる燃料改質器を提供する ことを目的とすると共に、これらの燃焼装置における燃料消費率をより一層向上させ ることにより、使用する燃料量を減少し、燃焼装置の作動に伴い発生する窒素酸化 物 (NOx)、粒子状物質 (PM)、二酸化炭素等の排出量を相対的に減少させることの できる燃料改質器を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0026] 上記目的を達成すベぐ本発明の燃料改質器 1は、燃料の供給源から燃焼装置に 至る燃料供給系に配置され、前記燃料の供給源に連通された流入口 21と、前記燃 焼装置に連通する流出口 22と、前記流入口 21及び流出口 22に連通された処理室 24を備えたケーシング 20と、
前記ケーシング 20の前記処理室 24内に充填された粒状の触媒物質 10から成り、 前記触媒物質 10の表面に、表面から内部に入るに従って徐々に酸素との結合が 欠乏する構造を有し、かつ、紫外線よりも長波長の電磁波に応答する光触媒性を有 する酸化金属の被膜 12を形成したことを特徴とする (請求項 1)。
[0027] 前記構成の燃料改質器 1において、好ましくは前記触媒物質 10を、
式：空間率（％) = [ (処理室内の容積 触媒物質の合計体積) /処理室内の容積 ] X 100
で定義される空間率が 50%以下、好ましくは 45%以下となるように前記処理室 24 内に充填する (請求項 2)。 [0028] 更に、前記構成の燃料改質器 1において、前記処理室 24内に充填された触媒物 質 10の表面積の合計が、前記処理室 24を通過する燃料の流量 0. IL/min当たりに 対して 5, 000cm2以上、好ましくは 10, 000cm2以上となるように前記触媒物質 10を 前記処理室 24内に充填し (請求項 3)、又は、
前記燃焼装置がエンジンである場合には、前記処理室 24内に充填された触媒物 質 10の表面積の合計力 該エンジンの排気量 1， OOOcc当たりに対して 5, 000cm2 以上、好ましくは 10, 000cm2以上となるように前記触媒物質 10を前記処理室 24内 に充填する (請求項 4)。
[0029] 前記触媒物質 10の粒径は、これを 20mm以下、好ましくは 10mm以下とすることが 好ましぐより好ましくは 6mm以下とする（請求項 5)。
[0030] また、前記触媒物質 10はこれを中空構造とすることが好ましく（請求項 6)、さらに該 触媒物質 10を貫通する開孔 13を備えた構造とすることができる（請求項 7)。
[0031] 前記ケーシング 20は、これを筒状に形成された本体部 23と、該本体部 23の両端 開口をそれぞれ被蓋する蓋体 25, 26とを備えた構成とし、前記本体部 23の両端開 口のうちの少なくとも一方に、前記蓋体（図 1に示す実施形態にあっては蓋体 26)を 着脱可能に取り付けたものとすることができる（請求項 8)。
[0032] なお、前記処理室 24の少なくとも端部を網状体 30により画成する構成としても良い
(請求項 9)。
発明の効果
[0033] ケーシング 20内に粒状の触媒物質 10を充填した本発明の燃料改質器 1は、燃料 の改質を触媒物質 10の表面に形成された酸化金属被膜 12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 1を通過する際、ケーシング 20 内部に多数収容された粒体状の触媒物質 10間を流動し、触媒物質 10の表面に形 成された酸化金属被膜 12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 12による燃料の改質を効果的に行なうことができる。
[0034] このように、該燃焼装置において消費される燃料量を減少させることができる結果、 発生する窒素酸化物 (NOx)、粒子状物質 (PM)、二酸化炭素を大幅に減少させるこ とが可能となった。 [0035] 前記触媒物質 10を 50%以下、好ましくは 45%以下の空間率で処理室 24内に充 填した燃料改質器にあっては、燃料の消費量を顕著に減少させることができた。
[0036] 更に、触媒物質 10の表面積の合計が、前記処理室 24を通過する燃料の流量 0. 1 L/min当たりに対して 5， 000cm2以上、好ましくは 10， 000cm2以上となるように前記 触媒物質 10を前記処理室 24内に充填することにより、又は、前記燃焼装置がェンジ ンである場合には、該エンジンの排気量 1， OOOcc当たりに対し、表面積の合計が 5, 000cm2以上、好ましくは 10， 000cm2以上となるように前記触媒物質 10が前記処理 室 24内に充填すること、特に前記空間率 50%以下、好ましくは 45%以下とすること との組合せにおいて前記いずれかの充填量とすることにより、燃料消費量の減少は 更に顕著である。
[0037] 更に前述の触媒物質 10の粒径を 20mm以下、好ましくは 10mm以下、より好ましく は 6mm以下とする場合には、ケーシング 20の処理室 24内の単位容積当たりの触媒 物質 10の表面積を大きくとることができると共に、触媒物質 10間に形成される、燃料 の流路となる隙間が比較的狭ぐかつ複雑となり、該隙間を流れる燃料を確実に酸化 金属被膜 12に接触させることができる。その結果、燃料の改質効率が向上された燃 料改質器 1を提供することができた。
[0038] 中空に形成された触媒物質 10を使用する場合には、燃料の改質効率を低下させ ることなく容易に燃料改質器 1の軽量ィ匕を果たすことができた。
[0039] また、前記触媒物質 10を球状とし、該触媒物質 10の直径方向に貫通する開孔 13 を形成した場合には、前記中空構造とした触媒物質 10と同様に、燃料改質器 1全体 を軽量ィ匕することが可能であると共に、該開孔 13内に対しても前述の酸ィ匕金属被膜 12を形成することにより、燃料改質器 1全体を大型化することなぐ燃料と接触する酸 化金属被膜 12の表面積を拡大することができ、より高効率の燃料改質器 1を提供す ること力 Sできた。
[0040] 前記ケーシング本体 23の両端開口のうちの少なくとも一方に、蓋体 26を着脱可能 に取り付けた燃料改質器にあっては、充填された触媒物質の交換等のメンテナンス が容易であると共に、ケーシング 20の処理室 24内に、触媒物質 10を遊び無く充填 することが容易である。 [0041] さらに、前記処理室 24の少なくとも端部が網状体 30により画成することにより、処理 室 24内に充填された触媒物質がこの網状体 30間に挟持されて処理室 24内で遊び 等が生じることなぐ従って相互に衝突等することを防止することができた。
図面の簡単な説明
[0042] [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]多孔板たる金網（ラス）の平面。
[図 3]金網の部分拡大斜視図。
[図 4]触媒物質の断面図であり、 （A)は中空構造、（B)は孔開き構造、（C)は中空で 力っ孔開き構造の触媒物質を示す。
[図 5]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
[0043] 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 触媒物質
11 粒状体
12 酸化金属被膜
13 開孔
20 ケーシング
21 流入口
22 流出口
23 ケーシング本体
24 処理室
25, 26 蓋体
27, 28 連結具 30 金網（多孔板）
発明を実施するための最良の形態
[0044] 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。
[0045] 〔燃料改質器の全体構造〕
本発明の燃料改質器 1は、燃料タンクなどの燃料の供給源力 燃焼装置に至る燃 料供給系に配置され、燃料を通過可能なケーシング 20の処理室 24内に、金属、セ ラミック又はこれらの混合体から成る粒状物質の表面に、表面から内部に入るに従つ て徐々に酸素との結合が欠乏する構造を有し、かつ、紫外線よりも長波長の電磁波 に応答する光触媒性を有する酸化金属の被膜を形成した触媒物質 10を充填した構 造を備えたものであり、このケーシング 20の処理室 24内に充填された触媒物質 10 間に燃料を通過させることにより、触媒物質 10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て、燃料の改質を可能としたものである。
[0046] 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と触媒 物質 10の構成につきそれぞれ詳細に説明する。
[0047] 〔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、粒 状に形成された触媒物質 10を内部に収容すると共に、改質対象である燃料を導入 し、収容された触媒物質 10間を通過させて該触媒物質 10と燃料との接触を行わせ るための空間を形成するもので、図 1に示すように、触媒物質 10を収容すると共に、 導入された燃料が通過する処理室 24がその内部に形成されている。
[0048] そして、このケーシング 20には、その一端に改質対象となる燃料を前記処理室 24 に導入するための流入口 21を、他端にケーシング 20の処理室 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。
[0049] 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ぐ燃焼装置の 燃焼室に対して燃料の供給を行う配管中等の燃料供給系 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ぐ例えばステンレス、その 他の金属を使用することができる。
[0050] また、その大きさも、燃焼装置に供給する燃料の流量との関係において、燃料に対 する十分な接触面積を確保し得る接触面積と成る触媒物質 10をその内部に収容で き、かつ、燃焼装置に対して必要とされる量の燃料を継続的に供給可能な燃料の流 量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。
[0051] 前記ケーシング 20は、燃料を導入した際、ケーシング 20内部に収容された触媒物 質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 部に形成された処理室 24において前記触媒物質をケーシング 20内に遊び無く充填 することができるように構成されていることが好ましぐこれにより、例えば自動車のェ ンジンに対する燃料供給系、その他、使用時において振動等の発生が予想される燃 焼装置に本発明の燃料改質器を取り付けた場合であっても、振動等により触媒物質 が相互に衝突等することを防止することができ、このような衝突による割れ、欠け等の 破損が生じることを防止することができる。
[0052] また、このようにケーシング 20内に遊び無く触媒物質を収容することにより、燃料に 対して接触する酸化金属被膜の表面積を増大して燃料の改質効率を向上させること ができる。
[0053] このように、ケーシング 20内に触媒物質を遊び無く充填するために、本発明の燃料 改質器の前記ケーシング 20は、円筒状に形成されたケーシングの本体部 23と、前 記本体部 23の両端開口をそれぞれ被蓋する蓋体 25, 26により形成されていると共 に、前記蓋体 25, 26の少なくとも一方（図示の例では蓋体 26)は、前記本体部 23に 対して着脱可能に取り付けることが好ましい。
[0054] 本実施形態にあっては、本体部 23の少なくとも一方の開口端の周縁に、外周方向 に突出するフランジ 23aを形成し、このフランジ 23aに前述の蓋体 26の周縁部より突 出したフランジ 26aを、ガスケット等を介して重合すると共に、この重合状態において 両フランジ 23a, 26aを貫通するボルト孔内にボルトを揷入すると共に、該ボルトにナ ットを螺合する等して、本体部 23の一端開口に蓋体 25， 26の一方 26を着脱可能に 固定している。
[0055] このように、ケーシングの本体部 23の開口端のうちの少なくとも一方の開口端を被 蓋する蓋体 26を着脱可能に取り付けることにより、ケーシング 20内に充填された触 媒物質 10を、本体部 23の開口端をこの蓋体で被蓋する際に本体部 23内に僅かに 押し込むようにすることにより、ケーシング 20の処理室 24内に触媒物質 10を遊び無 く充填することが容易となっている。
[0056] また、このようにケーシング本体 23の一端開口を被蓋する蓋体 26を着脱可能とす ることにより、一旦ケーシング 20内に収容され、燃料の改質に使用された触媒物質の 交換、その他のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
[0057] このケーシング 20内に形成された処理室 24の端部は、好ましくは可撓性を有する 金網 30等の多孔板により画成することが好ましぐこのように金網等の網状体により 処理室 24の端部を画成することにより、充填された触媒物質が金網 30により固定さ れて遊びを生じ難くすることができると共に、触媒物質 10自体の流失や、割れ乃至 は欠けた触媒物質、触媒物質の表面より剥離した酸化金属被膜等が、フィルターの 役割をする金網 30等の多孔板により捕捉され、これらの異物が燃料と共に処理室か ら流出することを防止することができる。
[0058] 特に、ケーシング本体 23の開口端を被蓋する蓋体 25, 26を、図 1に示すように外 方に膨出する湾曲形状とする場合には、触媒物質 10をケーシング本体 23内に充填 した後に蓋体でこのケーシング本体の開口端を被蓋すると、膨出部分において触媒 物質の充填されていない隙間が生じるおそれがある力 S、ケーシング本体 23の開口端 を可撓性を有する前述の金網 30等の多孔板で被蓋することにより、湾曲形状の蓋体 26でケーシング本体 23の開口端を被蓋した場合であっても触媒物質 10をケーシン グ 20内に遊び無く充填することが可能となる。
[0059] この金網 30としては、一例として腐食等に対する耐性が高いチタン製の金網であつ て、線径約 0. 2mmで、開孔 13が長幅 3mm X短幅 2mm程度の略菱形に形成された ものを使用している（図 2及び図 3参照）。
[0060] 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 30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 30はこのうちのいずれの構造であっても良ぐまた、前述のラ スに限定されず、改質対象とする燃料に対する耐性を有するものであれば既知の各 種金網を使用することができる。
[0061] また、本実施形態における前述のケーシング 20はオーステナイト系ステンレス（SU S304)製で、円筒状に形成されたケーシング本体の両端開口を、このケーシング本 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ており、 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処理室 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。
[0062] なお、図 1に示す燃料改質器 1にあっては、燃料の流動方向は特に限定されるもの ではなぐ流入口 21と流出口 22はそれぞれ入れ替えて使用することもできる。
[0063] 〔触媒物質〕
前述のケーシング 20内に収容される触媒物質は、金属、セラミック又はこれらの混 合体により形成された粒体の表面に、酸化により光触媒性を発揮する金属粉体を用 レ、たショットピーニングを行うことにより形成された、酸化金属の被膜が形成されたも のであり、定形、又は不定形の粒状体を成す。
[0064] 本実施形態にあっては、この触媒物質の核を成す前述の粒体を直径 20mm以下、 好ましくは 10mm以下、より好ましくは 6mm以下の球状とし、この表面に前述のように 酸化により光触媒性を発揮する金属を噴射して酸化金属の被膜を形成している。
[0065] 前述の酸化金属の被膜を形成する金属、セラミック又はこれらの混合体からなる粒 体としては、図 1に示すように球状のものを使用しても良レ、が、装置全体の軽量化を 図るベぐ図 4 (A)及び図 4 (B)に示すようにこれを中空乃至は穴あき形状としても良 ぐさらには、図 4 (C)に示すように中空でかつ穴開き形状に形成しても良い。
[0066] なお、触媒物質 10を穴開き形状とする場合には、導入された燃料が触媒物質 10 に形成された開孔内をも流れることから、粒体 11に形成された開孔 13内にも後述す る酸化金属被膜 12を形成することが好ましぐこれによりケーシング 20、従って燃料 改質器 1全体のサイズを増大したり、又はケーシング 20内に充填する触媒物質 10の 量を増加することなぐ燃料と接触する酸化金属被膜 12の表面積を増大できると共 に、触媒物質 10間における燃料の流れが複雑となり、これにより燃料の改質効率を 向上させることができる。
[0067] 前述の触媒物質の核を成す前記粒体 11の材質としては、後述するように酸化によ り光触媒性を発揮する金属の粉体を噴射することにより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 れることなぐ燃料タンク 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ぐ一例としてチタン 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、若しくはこれらの混合 体等を使用することができる。
[0068] 特に、触媒物質 10の核となる粒体 11として、例えば遠赤外線を発生するセラミック を使用する場合には、燃料を遠赤外線の照射により活性化させて改質することも可 能となり、酸化金属被膜 12による改質との相乗効果により、より高効率に燃料の改質 を行うこと力 Sできる。
[0069] また、必要とされる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、粒径やその形状、サイズの均一性の有無等についても特に限定さ れず、例えば粒形状を多角形や円、楕円、その他の各種の形状に形成することがで きる。
[0070] このように燃料との接触面積を確保するための触媒物質の粒径は、一例として 20 mm以下、好ましくは 10mm以下、より好ましくは直径 6mm以下である。
[0071] 前述の触媒物質 10は、単一種類のものを多数ケーシング 20内に充填して使用す ることもできる力 その大きさや形状の異なる触媒物質 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り、比較的大径の触媒物質間に形 成された間隔内に、比較的小径に形成された触媒物質が配置されるように、混合状 態の触媒物質 10をケーシング 20内に充填することで、燃料と接触する酸化金属被 膜の表面積を拡大するよう構成しても良い。
[0072] 触媒物質の核となる粒体の表面には、前述のように酸化により光触媒性を発揮する 金属の酸化物であって、表面から内部に入るに従って酸素との結合が徐々に欠乏す る傾斜構造 (本明細書において「酸素欠乏傾斜構造」という。）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、前記触 媒物質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。
[0073] このような酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜 12は、酸化により光触媒性を 発揮する例えばチタン等の金属の粉体を、触媒物質 10の核となる前述の粒体 11の 表面に対して高速投射することにより形成することができる。
[0074] 当該被膜形成に使用する金属（噴射粉体)としては、チタン (Ti)、亜鉛 (Zn)、タンダ 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、前述の触媒物質の核となる金属、セラミ ッタス、これらの混合体等から成る粒体の表面に高速噴射すると、当該金属粉体は前 記粒状体の表面に溶融付着すると共に、この溶融付着の際に噴射粒体や周辺雰囲 気の酸素と結合して酸化するため、粒体の表面には TiO、 Zn〇、 WO、 SnO、 ZrO等 の酸化金属被膜が形成される。
[0075] 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ずつ欠乏気味となる前述の酸素欠乏傾斜構造を有し、この構 造を有する前述の酸化金属被膜は、紫外線よりも長波長の電磁波（ガンマ線、 X線、 可視光、赤外線、電波等）に対して応答して、改質対象と成る燃料を活性化させる光 触媒性能を発揮する。
[0076] 従来より、上記 TiO、 ZnO、 WO、 SnO、 ZrO等の酸化金属は、紫外線の照射によ 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。
[0077] しかし、前述のように触媒物質 10の表面に形成された、酸素欠乏傾斜構造を有す る酸化金属被膜 12は、紫外線よりも長波長の電磁波（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、上記電磁波のうちいずれかのェ ネルギ一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ぐ触媒作用を発揮し 得るものである。
[0078] 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 12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。
[0079] 前記酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜 12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ぐ粒径は 200 a m以下、好ましくは 30 μ m〜 100 z mである。また、噴射圧力は 0.3MPa以上で、噴射粉体の材質等にもよる力 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以上とすることが好 ましい。
[0080] 使用する金属の種類も酸化により光触媒性能を発揮するものであれば上記の例に 限られず各種のものを使用することができ、また、上記金属の数種を混合して使用し てもよい。
[0081] 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)、銅 (Cu)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ても良ぐまた、形成された酸化金属被膜 12にバナジウムやクロ ム等の金属イオンを注入しても良レ、。
[0082] 酸化金属被膜 12に対し、これらの貴金属を担持し、又は金属イオンを注入すること により、光触媒性をより一層向上させることができ、効率的な燃料の改質を行うことが 可能となる。
[0083] 本実施形態にあっては、前述の粒体の表面にチタン (Ti)粉末をブラストしてチタ二 ァ (酸化チタン TiO )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た。
2
本発明が意図する電磁波応答型の光触媒機能は紫外線の照射が不要であると共に 、酸化、還元を行う点で、酸化分解のみを行う従来の一般的な光触媒とは異なる機 能を発揮する。ここで、酸化チタンは、酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属被膜を 形成するため、ルチル型及び/又はアナターゼ型から成る。
[0084] 以上のように構成された前記触媒物質 10は、
式：空間率（％) = [ (処理室内の容積一触媒物質の合計体積) /処理室内の容積 ] X 100
で定義される空間率を 50%以下、好ましくは 45%以下として前記処理室 24内に充 填することが好ましい。これにより、燃料改質器 1内を通過する燃料が触媒物質 10の 表面に形成された酸化金属被膜 12と好適に接触して、燃料の改質を確実に行うこと ができた。
[0085] 更に、前記触媒物質 10は、その表面積の合計が、処理室 24を通過する燃料の流 量 0. lL/min当たりに対し、 5, 000cm2以上、好ましくは 10， 000cm2以上となるよう に前記処理室 24内に充填する。
[0086] 特に、改質後の燃料が供給される燃焼装置がエンジンである場合には、燃料改質 器 1内を通過する燃料の流量に拘わらず、その表面積の合計が該エンジンの排気量 1 , OOOcc当たりに対し 5， 000cm2以上、好ましくは 10, 000cm2以上となるように前記 処理室 24内に充填しても良レ、。
[0087] このように、燃料改質器 1の処理室 24内に充填される触媒物質 10の表面積を、燃 料改質器 1内を通過する燃料の流量、又は改質後の燃料が供給される燃焼装置 (ェ ンジン)の排気量との関係において、前述の数値とすることにより、燃料の消費量や 燃焼装置 (エンジン)の排気量との関係におレ、て燃料と接触する触媒物質の表面積 を十分に確保することができ、燃料の消費量を確実に低減することができた。
[0088] 特に、前述の空間率 50%以下、好ましくは 45%以下という条件と、前記燃料の流 量又は燃焼装置 (エンジン)の排気量に対する触媒物質 10の表面積の条件とを同時 に満たした燃料改質器 1にあっては、燃料の改質をより確実に行うことができると共に 、該改質後の燃料が供給される燃焼装置における燃料の消費量を顕著に低下させ ること力 Sできた。
[0089] 〔燃料改質器による作用〕
本発明の燃料改質器 1を通過した燃料を使用することによる燃費の向上は、燃焼 反応の反応直前に燃焼物質が活性化 (電離化'イオン化)現象を起こし、この活性化 が燃焼の前駆現象として起こり酸化反応 (燃焼）へと移行するために生じるものと考え られる。
[0090] この前駆現象を起こすエネルギーとしては、燃焼の三要素の 1つである熱エネルギ 一があるが、前述の酸素欠乏傾斜構造を有する酸化金属には燃料を活性化させる エネルギーを相当量含有していると考えられ、このエネルギーとして、物質を活性化 する電離放射線を包含しているものと考えられる。
[0091] そのため、本発明の燃料改質器 1内に導入された燃料は、ケーシング 20の処理室 24内に充填された触媒物質 10間を通過して触媒物質 10の表面に形成された酸化 金属被膜 12と接触する際に、この低レベルの放射線（自然現象レベル放射線）によ り燃料 (CmHn)が電離 (イオン)現象を起こし、燃焼反応の促進が起こるため燃費が 向上するものと考えられる。
[0092] しかも、ケーシング 20内に粒状の触媒物質 10が充填された本発明の燃料改質器 1 、特に、前述の空間率、燃料の流量に対する触媒物質 10の表面積、又は燃焼装置 ( エンジン）の排気量に対する触媒物質の表面積で触媒物質 10を処理室 24内に充填 した燃料改質器 1にあっては、燃料と接触する前述の酸化金属被膜 12の表面積が 広ぐしかも、ケーシング 20内に導入された燃料は、触媒物質 10間に形成された複 雑な形状の流路内を通過するために、酸化金属被膜との接触時間が長ぐかつ、確 実に酸化金属被膜 12と接触することから、本発明の燃料改質器 1にあっては、高効 率で燃料の改質を行うことができるものとなっている。
実施例
[0093] 以上説明した本発明の燃料改質器の性能試験を行った結果を以下説明する。
[0094] なお、以下に示す各試験例において、本願の燃料改質器に使用した触媒物質は、 セラミックの球体の表面に前述の酸素欠乏傾斜構造を有する酸化チタンの被膜を形 成したもので、その詳細は下記の表 1に示す通りである。
[0095] [表 1]
触媒物質の規格
セラミック球の材質； A 1 203+ S i〇2 : 9 2 %以上
Figure imgf000020_0001
[0096] また、比較例において使用した「チタンラス」とは、チタニウム製の金網（ラス）の表面 に、酸素欠乏傾斜構造を有する酸化チタンの被膜を形成したものであり、その詳細 は、下記の表 2に示す通りである。
[0097] [表 2] 規格
比重： 4. 5 4
Figure imgf000020_0002
[0098] 〔試験例 1〕 本発明の燃料改質器を通過させた燃料 (A重油）を、この重油を燃料とする乾燥装 置に供給した。
[0099] この乾燥装置における設定温度を 280°Cとし、乾燥装置内の温度が 280°Cとなる 迄に要した燃焼時間（分)、燃料の使用量 (リットル)を測定した結果を表 1に示す。
[0100] なお、使用した燃料改質器は、円筒状のケーシング本体部分の直径力 SlOOmm、長 さ 900mmで、この中に酸素欠乏傾斜構造を有する酸化チタンの被膜が形成された 直径 3mmのセラミック球 15kgを触媒物質として充填して使用した。
[0101] 容量 1リットルの空間中に充填される触媒物質の重量： 2030g (表 1)
触媒物質の比重： 3. 62 より、容量 1リットルの空間中における触媒物質の体積は
2030/3. 62 = 560. 8cm3
従って、この触媒物質の空間率は、
[ (1000 - 560. 8) /1000] X 100
= 43. 92 (%)
また、触媒物質 1粒当たりの重量: 0. 047g (表 1)より、触媒物質の表面積の合計は (15000/0. 047) X 0. 2826 = 90191. 5 (cm2)
73分間における燃料使用量 22. 76リットル (表 3)より、燃料の 1分間当たりの流量 は、
22. 76/73 = 0. 312 (L/min)
よって、流量 0. lL/min当たりの触媒物質の表面積の合計は、
90191. 5/3. 12 = 28907. 5 (cm2)である。
[0102] 使用した乾燥装置は、燃焼機としてガンタイプバーナーを備えた直火式熱発生機 で、発熱量は 300， 000kcal/hである。
[0103] [表 3] 乾燥装置の運転試験 （試験例 1 )
Figure imgf000022_0001
[0104] 以上の結果、設定温度（280°C)に温度が上昇する迄の所要時間において、本発 明の燃料改質器を通過した燃料を使用した場合には、改質を行っていない燃料を使 用した場合に比較して燃焼時間が 15分短縮された。
[0105] また、設定温度に上昇する迄に使用する燃料についても、本発明の燃料改質器を 通過した後の燃料を使用した場合には、改質を行わない通常の燃料を使用した場合 に比較して使用する燃料の量を 7. 55リットル減少させることができた。
[0106] 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、 [ (30. 31 - 22. 76) /30. 31] X 100 (%)
= 24. 9 (%)
であり、本発明の燃料改質器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 24. 9%も向上している。
[0107] 〔試験例 2〕
本発明の燃料改質器を小型トラックの燃料供給系に装着し、該燃料改質装置を通 過した燃料をエンジンに供給して走行テスト (ノレ一トセ一ルスに使用）を行った。この 際の燃料消費量と燃費の向上率とを測定した結果を表 4に示す。
[0108] なお、使用した燃料改質器は、ケーシングの本体部分の直径が 100mm、長さが 60 Ommで、このケーシング内にチタユアの被膜が形成された直径 3mmのセラミック球を 1 Okg充填したものを使用した。
[0109] 走行テストに使用した小型トラックは、平成 13年式 (走行距離 45， 000km)で、排気 量 3, OOOccのディーゼルエンジン車である。
[0110] ケーシング内に充填された触媒物質の空間率は、前掲の〔試験例 1〕と同様に 43. 92 (%)
触媒物質 1粒当たりの重量: 0. 047g (表 1)より、触媒物質の表面積の合計は、 (10000/0. 047) X 0. 2826 = 60127. 7 (cm2)
燃焼装置であるエンジンの排気量 3， OOOccより、 1 , OOOcc当りの触媒物質の表面 積の合計は、
60127. 7/3 = 20042. 6 (cm2)である。
[0111] 自動車の燃料供給系は、一般に図 5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、本試験例にあ つては、前述の燃料改質器を燃料タンクと燃料フィルタ間の管路に取り付けた。
[0112] なお、燃料改質器を前述の位置に取り付けることとしたのは、力 に触媒物質に割 れゃ欠けが生じ、又は触媒物質の表面に形成された酸化被膜が一部剥離等して改 質された燃料中に異物が混入した場合であっても、その下流側に設けられたフィルタ により燃料中に混入した異物は除去されて燃焼室に導入されることを防止できるため であり、燃料改質器の取り付け位置はこの例に限定されることなく燃焼室に供給され る前に燃料を改質することができるものであれば、燃料タンクから燃料噴射ポンプ間 のレ、ずれの位置に取り付けても良レ、。
[0113] 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。
[0114] [表 4] 小型トラックの走行試験 （試験例 2 )
Figure imgf000023_0001
以上の結果、本発明の燃料改質器を装着した小型トラックにあっては、燃料改質器 を装着していない小型トラックに比較して燃費が 20. 2%向上していることが確認でき た。また、馬力、出足、加速性の向上も体感でき、特に登り坂での黒煙排出が減少し ていることを目視によっても明らかに確認することができた。
[0116] 〔試験例 3〕
本発明の燃料改質器を小型トラックの燃料供給系（装着位置については試験例 2と 同じ）に装着し、該燃料改質器を通過した燃料をエンジンに供給して走行テスト (ル 一トセ一ルスに使用）を行った。この際の燃料消費量と燃費の向上率とを測定した結 果を表 5に示す。
[0117] なお、燃料改質器として、ケーシングの本体部分の直径が 100mm、長さ 300mmで 、このケーシング内にチタユアの被膜が形成された直径 3mmのセラミック球を 6kg充 填したものを使用した。
[0118] 走行テストに使用した小型トラックは、平成 15年式 (走行距離 15， 000km)で、排気 量 2, OOOccのガソリンエンジン車である。
[0119] ケーシング内に充填された触媒物質の空間率は、前掲の〔試験例 1〕と同様に 43.
92 (%)
触媒物質 1粒当たりの重量: 0. 047g (表 1)より、触媒物質の表面積の合計は、 (6000/0. 047) X 0. 2826 = 36076. 6 (cm2)
燃焼装置であるエンジンの排気量 2, OOOccより、 1 , OOOcc当りの触媒物質の表面 積の合計は、
36076. 6/2 = 18038. 3 (cm2)である。
[0120] 比較例として、上記本発明の燃料改質器と同様のケーシング内に、表 2における厚 さ 0. 2mmのチタンラスを、直径 100mmの円盤状に成形したものを 800枚挿入した燃 料改質器を使用して同様の走行試験を行つた。
[0121] なお、チタンラス 1枚当たりの重量： 2. 08gであり、 800枚の合計重量 1 , 664g、チ タンラスの比重: 4. 54から、このチタンラスが充填された燃料改質器における空間率 は、
{ [2355 - (1664/4. 54) ] /2355 } X 100
= 84. 44 (%)
チタンラス 1枚当たりの表面積： 46cm2より、 ケーシング内に充填されたチタンラス 800枚の総表面積は、
46 X 800 = 36800cm2
燃焼装置であるエンジンの排気量 2, OOOccより、 1 , OOOcc当りのチタンラスの表面 積の合計は、
36800/2 = 18400 (cm2)である。
[表 5] 小型トラックの走行試験 （試験例 3 )
Figure imgf000025_0001
[0123] 以上の結果、本発明の燃料改質器を装着した小型トラックにあっては、燃料改質器 を装着していない小型トラックに比較して、消費された燃料が 25%減少していること が確認された。また、馬力、出足、加速性の向上も体感できた。
[0124] また、試験例 3においては、ディーゼルエンジン車における走行試験である試験例 2の試験結果に比較して燃費向上率が更に向上していることから、本発明の燃料改 質器は、軽油に比較してガソリンの改質に対してより高い改質性能を発揮することが 確認できた。
[0125] これに対し、比較例であるチタンラスを充填した燃料改質器にあっては、燃料改質 器を装着しなレ、場合に比較すれば燃料消費量の減少は確認されてレ、るものの、本 発明の燃料改質器を装着した場合に比較して、その向上率は極めて低いものであつ た。
[0126] 本発明の燃料改質器と、比較例の燃料改質器とでは、いずれも内部に充填された 触媒物質の表面積については略同等の数値を示すものである力 空間率において 顕著に相違するものであることから、この空間率の相違が効果の差として現れたもの と考えられる。
[0127] 特に、本試験例において使用した小型トラック力 比較的排気量の小さなエンジン を使用するものであるために、燃料改質器内を流れる燃料の流量が少なぐ抵抗なく 燃料がエンジンに供給されるために、酸化チタン被膜の表面積が同等であっても比 較例の燃料改質器にあってはこの表面積が有効に作用しなかったために効果の差と して現れたものと考えられる。
[0128] 従って、酸化チタン被膜の表面積を燃料の流量、又は使用する燃焼装置がェンジ ンである場合には、該エンジンの排気量に応じて所定の範囲で増大すると共に、処 理室内の空間率を一定の範囲以下とすることの組合せにより、燃料改質器による燃 料改質の効率を効果的に向上させることができることが確認できた。
[0129] 〔試験例 4〕
触媒物質の充填量の異なる燃料改質器を小型トラックの燃料供給系 (装着位置に ついては試験例 2と同じ）に装着し、該燃料改質器を通過した燃料をエンジンに供給 して走行テスト (ルートセールスに使用）を行った。この際の各燃料改質器における空 間率、排気量 lOOOcc当たりの触媒物質の表面積、燃料消費量と燃費の向上率とを 測定した結果を表 6に示す。
[0130] なお、燃料改質器として、ケーシングの本体部分の直径が 100mm、長さ 300mm、 このケーシング内にチタユアの被膜が形成された直径 4mmのセラミック球を 5kg充填 したものを準備し、これを 1〜7個接続して、触媒物質の充填量 5kg、 10kg, 15kg, 2 Okg、 25kg, 30kg, 35kgの燃料改質器とした。なお、下記表 6において触媒物質の 充填量「0」は、燃料改質器の取り付けを行っていない小型トラックによる走行試験結 果である。
[0131] 走行テストに使用した小型トラックは、平成 15年式 (走行距離 15， 000km)で、排気 量 2, OOOccのガソリンエンジン車である。
[0132] [表 6] 充填量の変化と燃費の向上率
Figure imgf000027_0001
[0133] 以上の結果、触媒物質の充填量が 5kgの燃料改質器を使用した場合においても燃 料消費量の減少を確認することはできたが、触媒物質の充填量を 10kg以上とした場 合に比較して、その効果は相対的に低いものとなっていた。
[0134] 前記各走行試験に使用した燃料改質器は、いずれもその空間率を同一の値とする こと力 、この空間率を 50%以下、好ましくは 45%以下とすると共に、触媒物質の表 面積の合計をエンジンの排気量の増加に伴い増加することにより、顕著な効果が得 られることが確認された。
[0135] 〔試験例 5〕
充填した触媒物質の粒径がそれぞれ異なる複数の燃料改質器を小型トラックの燃 料供給系 (装着位置については試験例 2と同じ)に装着し、該燃料改質器を通過した 燃料をエンジンに供給して走行テスト (ノレ一トセ一ルスに使用）を行った。
[0136] 使用した各燃料改質器は、ケーシングの本体部分の直径が 100mm、長さ 300mm で、このケーシング内にチタユアの被膜が形成された直径 2mm、 3mm、 4mm, 5mm、 6mm, 8mm、 10mm, 15mm, 20mmのセラミック球をそれぞれ充填したものを準備し た。
[0137] 走行テストに使用した小型トラックは、平成 15年式 (走行距離 15， 000km)で、排気 量 2, OOOccのガソリンエンジン車である。
[0138] 上記走行試験における触媒物質の直径、排気量 lOOOcc当りの触媒物質の表面積
、空間率、平均燃料消費量、及び向上率とを測定した結果を表 7に示す。
[0139] [表 7] 空間率及び表面積の変化と燃費の向上率
Figure imgf000028_0001
[0140] 以上の結果から、空間率が 50%を越える場合 (一例として、空間率 50. 1 %の場合 )には、向上率は 2%と僅かである力 空間率が 50%以下の場合（一例として、空間 率 48· 1 %の場合）には、倍の 4%となり、更に、 45%以下（44· 8%)では 17%と、顕 著な向上率の上昇が確認された。
[0141] また、排気量 lOOOcc当りの触媒物質の表面積については、 5000cm2以下にぉレヽ ても燃費の向上が見られるものの、 5000cm2以上で向上率が 10%近く向上し（651 0cm2で 13%)、さらに 10000cm2以上で向上率が 20%以上（10253cm2で 23%)と 顕著に向上することが確認できた。
[0142] 以上の結果から、空間率を 50%以下、好ましくは 45。/0以下とすることにより燃費が 顕著に向上することが確認できると共に、排気量 lOOOcc当りの触媒物質の表面積を 5000cm2以上、好ましくは 10000cm2以上とすることによる燃費の顕著な向上を確認

Claims

請求の範囲
[1] 燃料の供給源から燃焼装置に至る燃料供給系に配置され、前記燃料の供給源に 連通された流入口と、前記燃焼装置に連通する流出口と、前記流入口及び流出口 に連通された処理室を備えたケーシングと、
前記ケーシングの前記処理室内に充填された粒状の触媒物質力 成り、 前記触媒物質の表面に、表面から内部に入るに従って徐々に酸素との結合が欠乏 する構造を有し、かつ、紫外線よりも長波長の電磁波に応答する光触媒性を有する 酸化金属の被膜を形成したことを特徴とする燃料改質器。
[2] 前記触媒物質が、次式で定義される空間率が 50%以下となるように前記処理室内 に充填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。
空間率 (％) = [ (処理室内の容積 触媒物質の合計体積) /処理室内の容積] X 100
[3] 前記処理室内に充填された触媒物質の表面積の合計が、前記処理室を通過する 燃料の流量 0. IL/min当たりに対して 5, 000cm2以上となるように前記触媒物質を前 記処理室内に充填したことを特徴とする請求項 1又は 2記載の燃料改質器。
[4] 前記燃焼装置がエンジンであり、前記処理室内に充填された触媒物質の表面積の 合計力 該エンジンの排気量 i， OOOcc当たりに対して 5, 000cm2以上となるように前 記触媒物質を前記処理室内に充填したことを特徴とする請求項 1又は 2記載の燃料 改質器。
[5] 前記触媒物質の粒径が 20mm以下であ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。
[6] 前記触媒物質が中空構造であることを特徴とする請求項 1〜5いずれ力 4項記載の 燃料改質器。
[7] 前記触媒物質が、該触媒物質を貫通する開孔を有することを特徴とする請求項 1 〜6いずれか 1項記載の燃料改質器。
[8] 前記ケーシングが、筒状に形成された本体部と、該本体部の両端開口をそれぞれ 被蓋する蓋体とを備え、前記本体部の両端開口のうちの少なくとも一方に、前記蓋体 を着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項 1〜7いずれ力 1項記載の燃料改質 口口 前記処理室の少なくとも端部が網状体により画成されていることを特徴とする 項 1〜8いずれか 1項記載の燃料改質器。
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