JP2021175875A

JP2021175875A - Fuel separating and reforming engine system

Info

Publication number: JP2021175875A
Application number: JP2018104231A
Authority: JP
Inventors: 雄三白川; Yuzo SHIRAKAWA; 敬郎石川; Takao Ishikawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2021-11-04
Also published as: WO2019230226A1

Abstract

To provide a fuel reforming engine system using ethanol mixed gasoline.SOLUTION: A fuel separating and reforming engine system includes: a first tank storing water; a second tank storing ethanol mixed gasoline; a mixer mixing water in the first tank with the ethanol mixed gasoline in the second tank to generate mixed fuel; a separation tank separating the mixed fuel generated by the mixer into gasoline and water-containing ethanol; a fuel reformer including a reaction device converting water-containing ethanol into reformed gas; and a water-containing ethanol supply device supplying the water-containing ethanol separated by the separation tank to the fuel reformer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料分離改質エンジンシステムに関する。 The present invention relates to a fuel separation reforming engine system.

エタノールはサトウキビ、とうもろこし、米等のバイオマスから生成することができる。このような、バイオマス由来のエタノールはカーボンニュートラルとして扱うことができるため、石油燃料の代替として使用することでＣＯ２排出量を削減することができる。そのため、バイオマス由来のエタノールの利用技術の開発が進められている。現在はバイオエタノールをガソリン燃料に混合したエタノール混合ガソリンとして、自動車用エンジン燃料に使用されている。その為、エタノール混合ガソリンの高効率な利用方法が求められている。 Ethanol can be produced from biomass such as sugar cane, corn and rice. Since such biomass-derived ethanol can be treated as carbon neutral, CO2 emissions can be reduced by using it as a substitute for petroleum fuel. Therefore, the development of technology for utilizing biomass-derived ethanol is underway. Currently, it is used as an engine fuel for automobiles as an ethanol-blended gasoline in which bioethanol is mixed with gasoline fuel. Therefore, a highly efficient method of using ethanol-mixed gasoline is required.

特許文献１には、含水エタノールを反応器を用いて燃料改質を行い、生成された改質ガスをエンジンに供給し、燃焼室内でエンジン燃料として燃焼することにより動力を発生させるエタノールエンジンシステムが開示されている。含水エタノールの燃料改質は吸熱反応であることから、排気熱を反応熱として利用することで、エンジンの排気熱回収が可能となり、エンジンシステムの高効率化が可能となる。 Patent Document 1 describes an ethanol engine system that uses a reactor to reform fuel with hydrous ethanol, supplies the generated reformed gas to the engine, and burns it as engine fuel in the combustion chamber to generate power. It is disclosed. Since the fuel reforming of hydrous ethanol is an endothermic reaction, the exhaust heat of the engine can be recovered by using the exhaust heat as the reaction heat, and the efficiency of the engine system can be improved.

特許文献２には、炭化水素系燃料にアルコール成分を部分的に混合したアルコール含有燃料から、アルコールと炭化水素系燃料とを分離し、改質ガスを得る燃料改質装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a fuel reformer that separates an alcohol and a hydrocarbon fuel from an alcohol-containing fuel in which an alcohol component is partially mixed with the hydrocarbon fuel to obtain a reformed gas.

特開２０１５−２１８６７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-218676 特開２００７−２３１１５０号公報JP-A-2007-231150

エタノール混合ガソリンを燃料改質に用いる場合、ガソリンが燃料改質装置の反応器に供給される。この場合、ガソリンに含まれる硫黄分や着色料などが反応器の触媒を劣化させる可能性がある。そのため、現状のエタノール混合ガソリンは燃料改質を備えたエンジンシステムに供給することは困難である。 When ethanol-blended gasoline is used for fuel reforming, the gasoline is supplied to the reactor of the fuel reformer. In this case, sulfur and colorants contained in gasoline may deteriorate the catalyst of the reactor. Therefore, it is difficult to supply the current ethanol-blended gasoline to an engine system equipped with fuel reforming.

そこで、本発明は、エタノール混合ガソリンを利用した燃料改質エンジンシステムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel reforming engine system using ethanol-mixed gasoline.

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料分離改質エンジンシステムは、水を貯留する第一タンクと、エタノール混合ガソリンを貯留する第二タンクと、第一タンクの水と第２タンクのエタノール混合ガソリンとを混合し、混合燃料を生成する混合器と、混合器で生成された混合燃料を、ガソリンと含水エタノールとに分離する分離タンクと、含水エタノールを改質ガスに変換する反応器を備える燃料改質装置と、分離タンクで分離された含水エタノールを燃料改質装置に供給する含水エタノール供給装置と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the fuel separation and reforming engine system according to the present invention includes a first tank for storing water, a second tank for storing ethanol-mixed gasoline, and water and a second tank in the first tank. A mixer that mixes ethanol-mixed gasoline to produce a mixed fuel, a separation tank that separates the mixed fuel produced by the mixer into gasoline and hydrous ethanol, and a reactor that converts hydrous ethanol into reformed gas. It is characterized by including a fuel reforming device including the above, and a hydrous ethanol supply device for supplying the hydrous ethanol separated in the separation tank to the fuel reformer.

本発明によれば、エタノール混合ガソリンを利用した燃料改質エンジンシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel reforming engine system using ethanol-mixed gasoline.

第１実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムの構成説明図。The configuration explanatory view of the fuel separation reforming engine system which concerns on 1st Embodiment. 燃料分離改質エンジンシステムに備えられる予混合式火花点火エンジンのシリンダヘッド近傍を模式的に示す断面図。A cross-sectional view schematically showing the vicinity of the cylinder head of a premixed spark ignition engine provided in a fuel separation reforming engine system. 燃料分離改質エンジンシステムに備えられる直噴式火花点火エンジンのシリンダヘッド近傍を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the vicinity of the cylinder head of the direct injection type spark ignition engine provided in the fuel separation reforming engine system. 燃料分離改質エンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンのシリンダヘッド近傍を模式的に示す断面図。The cross-sectional view which shows typically the vicinity of the cylinder head of the diesel engine provided in the fuel separation reforming engine system. 一流体型の反応器を模式的に示す断面図。A cross-sectional view schematically showing a one-fluid type reactor. 二流体型の反応器を模式的に示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a two-fluid type reactor. 燃料改質装置概略図。Schematic diagram of the fuel reformer. 燃料改質装置概略図。Schematic diagram of the fuel reformer. 燃料改質装置概略図。Schematic diagram of the fuel reformer. 分離タンク構成概略図。Schematic diagram of the separation tank configuration. 分離タンク構成概略図。Schematic diagram of the separation tank configuration. 分離タンク構成概略図。Schematic diagram of the separation tank configuration. 第２実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムの構成説明図。The configuration explanatory view of the fuel separation reforming engine system which concerns on 2nd Embodiment.

［第１実施形態］
第１実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムは、エタノール混合ガソリンと水とを混合器に供給し、混合された混合燃料を分離タンク内で含水エタノールとガソリンとに相分離し、分離後の含水エタノールを燃料改質装置により燃料改質し、生成された改質ガスをエンジンの燃料とする燃料分離改質エンジンシステムに関する。本実施形態によればエタノールの親水性の高さを利用して、エタノール混合ガソリンと水を混合させることで、ガソリンと含水エタノールとに分離させ、含水エタノールを燃料改質することで、燃焼性の高い水素を生成し、エンジン燃料とすることができる。以下に、第１実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムの構成について説明する。 [First Embodiment]
In the fuel separation reforming engine system according to the first embodiment, ethanol-mixed gasoline and water are supplied to a mixer, and the mixed fuel is phase-separated into hydrous ethanol and gasoline in a separation tank, and after separation. The present invention relates to a fuel separation reforming engine system in which hydrous ethanol is fuel reformed by a fuel reforming device and the generated reforming gas is used as fuel for the engine. According to the present embodiment, by utilizing the high hydrophilicity of ethanol, ethanol-mixed gasoline and water are mixed to separate gasoline and hydrous ethanol, and the hydrous ethanol is fuel-modified to be combustible. It can generate high-grade hydrogen and use it as engine fuel. The configuration of the fuel separation reforming engine system according to the first embodiment will be described below.

＜燃料分離改質エンジンシステム＞
図１は、第１実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムの概略図である。燃料分離改質エンジンシステムは、改質ガスを燃料とするエンジン１と、含水エタノールを改質ガスに変換する燃料改質装置２と、水を貯蔵する第１タンク３と、エタノール混合ガソリンを貯蔵する第二タンク４と、水供給装置５と、燃料供給装置６と、水とエタノール混合ガソリンとを混合し、混合燃料を生成する混合器７と、混合燃料をガソリンと含水エタノールとに分離する分離タンク８と、含水エタノールを燃料改質装置に供給する含水エタノール供給装置９と、備える。図１において矢印は水および燃料、改質ガスのラインを表している。 <Fuel separation reform engine system>
FIG. 1 is a schematic view of a fuel separation reforming engine system according to the first embodiment. The fuel separation reforming engine system stores an engine 1 that uses reforming gas as fuel, a fuel reforming device 2 that converts hydrous ethanol into reforming gas, a first tank 3 that stores water, and ethanol-mixed gasoline. The second tank 4, the water supply device 5, the fuel supply device 6, the mixer 7 that mixes water and ethanol-mixed gasoline to generate the mixed fuel, and the mixed fuel are separated into gasoline and hydrous ethanol. A separation tank 8 and a hydrous ethanol supply device 9 for supplying hydrous ethanol to the fuel reformer are provided. In FIG. 1, the arrows represent water, fuel, and reformed gas lines.

第１タンクには水が蓄えられており、水供給装置５が第１タンクから混合器に水を供給する。水供給装置は、第２タンクのエタノール濃度に応じて混合器への水の供給量を調整する。第２タンクにはエタノール混合ガソリンが蓄えられており、燃料供給装置により、第２タンクから混合器にエタノール供給ガソリンが供給される。 Water is stored in the first tank, and the water supply device 5 supplies water from the first tank to the mixer. The water supply device adjusts the amount of water supplied to the mixer according to the ethanol concentration in the second tank. Ethanol mixed gasoline is stored in the second tank, and the ethanol supply gasoline is supplied from the second tank to the mixer by the fuel supply device.

混合器７は、水供給装置５から供給された水と燃料供給装置６から供給されたエタノール混合ガソリンとを混合し、混合された混合流体は分離タンク８に蓄えられる。水はエタノールと親和性が高いことから、エタノール混合ガソリン中のエタノールとくっつき含水エタノールとなる。含水エタノールの密度はガソリンに比べて大きいため、分離タンク８内で密度差により相分離され、分離タンク８内の上部にガソリンが、分離タンク８内の下部に含水エタノールが蓄えられる。分離タンク８内で分離された含水エタノールは分離タンク８の下部より取り出され、含水エタノール供給装置９により燃料改質装置２へ供給される。上記燃料改質装置２は含水エタノールを改質ガスへ変換する装置である。 The mixer 7 mixes the water supplied from the water supply device 5 with the ethanol-mixed gasoline supplied from the fuel supply device 6, and the mixed fluid is stored in the separation tank 8. Since water has a high affinity for ethanol, it sticks to ethanol in ethanol-mixed gasoline and becomes hydrous ethanol. Since the density of hydrous ethanol is higher than that of gasoline, phase separation is performed in the separation tank 8 due to the density difference, and gasoline is stored in the upper part of the separation tank 8 and hydrous ethanol is stored in the lower part of the separation tank 8. The hydrous ethanol separated in the separation tank 8 is taken out from the lower part of the separation tank 8 and supplied to the fuel reformer 2 by the hydrous ethanol supply device 9. The fuel reformer 2 is a device that converts hydrous ethanol into a reformed gas.

燃料改質装置２より生成される改質ガスは水素、二酸化炭素、一酸化炭素などを含むガスであり改質ガス供給装置１０１によりエンジンへ供給される。また、分離タンク８内で分離されたガソリンは分離タンク８の上部より取り出され、エンジン燃料供給装置１０２によりエンジンへ供給される。この際に、改質ガスまたはガソリンの少なくとも一方、または両方をエンジン燃料として使用する。 The reforming gas generated by the fuel reforming device 2 is a gas containing hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, etc., and is supplied to the engine by the reforming gas supply device 101. Further, the gasoline separated in the separation tank 8 is taken out from the upper part of the separation tank 8 and supplied to the engine by the engine fuel supply device 102. At this time, at least one or both of the reformed gas and gasoline is used as the engine fuel.

＜エンジン＞
エンジン１は、ディーゼルエンジン、火花点火エンジン等の公知のエンジンが適用される。エンジンは、エタノール混合ガソリン、ガソリンおよび改質ガスの燃料のいずれかを燃料として動力または電力が発生する構成となっている。エンジンの台数に特に制限はなく、複数台搭載しても良い。エンジン排ガスの全量または一部は、排気管に搭載した燃料改質装置２へ供給されることで含水エタノールの燃料改質に必要な熱として用いることができる。 <Engine>
A known engine such as a diesel engine or a spark ignition engine is applied to the engine 1. The engine is configured to generate power or electric power using any of ethanol-blended gasoline, gasoline, and reformed gas fuel as fuel. There is no particular limitation on the number of engines, and a plurality of engines may be installed. All or part of the engine exhaust gas can be used as heat required for fuel reforming of hydrous ethanol by being supplied to the fuel reforming device 2 mounted on the exhaust pipe.

排気管に搭載する燃料改質装置に制限はなく、複数台搭載する場合でも並列や直列などに制限はない。エンジン排気熱は燃料改質装置２へ供給するだけでなく、暖房等に利用したり、熱電素子などを用いて電力変換に利用しても良い。 There are no restrictions on the fuel reformer installed in the exhaust pipe, and there are no restrictions on parallel or series even when multiple units are installed. The engine exhaust heat may not only be supplied to the fuel reformer 2, but may also be used for heating or the like, or may be used for electric power conversion using a thermoelectric element or the like.

エンジンのピストンに制限は無いが、熱伝導率の低い材料を使うことが好ましく、Ｍｇ合金や、ダクタイル鋳鉄がより好ましい。また、一般的なピストン材料アルミ合金のピストン燃焼室面にジルコニア膜などをコーティングした複合材料でも良い。このような、低熱伝導ピストンを使用して、エンジン燃焼室を遮熱化することで、エンジンの冷却損失を低減できることから、エンジンの仕事量と排気熱が増加する。これより、エンジンの熱効率の向上と燃料改質装置へ供給するできる排気熱が増大することから燃料改質量の増大が可能となる。 There are no restrictions on the engine piston, but it is preferable to use a material with low thermal conductivity, and Mg alloy and ductile cast iron are more preferable. Further, a composite material in which the piston combustion chamber surface of a general piston material aluminum alloy is coated with a zirconia film or the like may be used. By using such a low heat conductive piston to shield the engine combustion chamber from heat, the cooling loss of the engine can be reduced, so that the work load and exhaust heat of the engine increase. As a result, the thermal efficiency of the engine is improved and the exhaust heat that can be supplied to the fuel reformer is increased, so that the fuel reforming amount can be increased.

図２は、燃料改質エンジンシステムに用いることができる予混合式火花点火エンジンを模式的に示す断面図である。また、図３は、燃料改質エンジンシステムに用いることができる直噴式火花点火エンジンを模式的に示す断面図である。また、図４は、燃料改質エンジンシステムに備えられるディーゼルエンジンを模式的に示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a premixed spark ignition engine that can be used in a fuel reforming engine system. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a direct injection type spark ignition engine that can be used in a fuel reforming engine system. Further, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a diesel engine provided in the fuel reforming engine system.

図２、図３及び図４においては、燃料改質エンジンシステムに備えることが可能なエンジンのシリンダ近傍の構造を模式的に示している。 2, 3 and 4 schematically show a structure in the vicinity of an engine cylinder that can be provided in a fuel reforming engine system.

図２、図３及び図４に示すように、予混合式火花点火エンジン、直噴式火花点火エンジン、及び、ディーゼルエンジンのそれぞれは、シリンダ内で往復移動するピストン２１を備え、シリンダ内の燃焼室２２には、吸気管２３、排気管２４が接続されている。 As shown in FIGS. 2, 3 and 4, each of the premixed spark ignition engine, the direct injection spark ignition engine, and the diesel engine includes a piston 21 that reciprocates in the cylinder, and a combustion chamber in the cylinder. An intake pipe 23 and an exhaust pipe 24 are connected to 22.

図２に示すように、予混合式火花点火エンジンにおいては、吸気管２３の吸気ポートの近傍に、改質ガス供給装置１０１と、エンジン燃料供給装置１０２とが取り付けられ、燃焼室２２の内壁に、点火プラグ１５が取り付けられている。 As shown in FIG. 2, in the premixed spark ignition engine, the reformed gas supply device 101 and the engine fuel supply device 102 are attached in the vicinity of the intake port of the intake pipe 23, and are attached to the inner wall of the combustion chamber 22. , The spark plug 15 is attached.

また、図３に示すように、直噴式火花点火エンジンにおいては、吸気管２３の吸気ポートの近傍に、改質ガス供給装置１０１が取り付けられ、燃焼室２２の内壁に、エンジン燃料供給装置１０２と、点火プラグ２５とが取り付けられている。 Further, as shown in FIG. 3, in the direct injection type spark ignition engine, a reforming gas supply device 101 is attached in the vicinity of the intake port of the intake pipe 23, and the engine fuel supply device 102 is attached to the inner wall of the combustion chamber 22. , The spark plug 25 is attached.

また、図４に示すように、ディーゼルエンジンにおいては、吸気管２３の吸気ポートの近傍に、改質ガス供給装置１０１が取り付けられ、燃焼室２２の内壁に、エンジン燃料供給装置１０２が取り付けられている。 Further, as shown in FIG. 4, in a diesel engine, a reforming gas supply device 101 is attached near the intake port of the intake pipe 23, and an engine fuel supply device 102 is attached to the inner wall of the combustion chamber 22. There is.

改質ガス供給装置１０１より、改質ガスが吸入空気と共にエンジンに供給される。このように改質ガスをエンジンの燃料として利用することが可能となる。改質ガス中に含まれる水素は燃焼速度がエンジン燃料として一般的に使われている炭化水素系燃料に比べ大きいこと、燃焼範囲が炭化水素系燃料に比べて大きいことから、急速燃焼および希薄燃焼が可能となる。更に、炭化水素燃料に比べて燃焼性が高いことから燃焼効率の向上が可能となる。これにより、エンジン熱効率が向上し、エンジン燃料の消費量削減が可能となる。 The reformed gas supply device 101 supplies the reformed gas to the engine together with the intake air. In this way, the reformed gas can be used as fuel for the engine. Hydrogen contained in the reformed gas has a higher combustion rate than hydrocarbon fuels generally used as engine fuels, and has a larger combustion range than hydrocarbon fuels. Therefore, rapid combustion and dilute combustion Is possible. Further, since the combustibility is higher than that of the hydrocarbon fuel, the combustion efficiency can be improved. As a result, the thermal efficiency of the engine is improved, and the consumption of engine fuel can be reduced.

また、分離後のガソリン、または第二タンクに貯留されているエタノール混合ガソリンをエンジンに供給するためのエンジン燃料供給装置１０２が取り付けられている。分離後のガソリンと、エタノール混合ガソリンとの制御に関しては、エンジン出力にあわせて調整することが望ましい。例えば、エンジントルクが最大トルクの３０％未満の低負荷の場合は分離後のガソリンを優先的に使用し、エンジントルクが最大トルクの３０％以上の高負荷の場合は、エタノール混合ガソリンを優先的に使用する。これより、エンジンのノッキング発生を抑制することができ、点火時期を早めることができることから、エンジン熱効率の向上が期待できる。 Further, an engine fuel supply device 102 for supplying the separated gasoline or the ethanol-mixed gasoline stored in the second tank to the engine is attached. It is desirable to adjust the control of the separated gasoline and the ethanol-mixed gasoline according to the engine output. For example, when the engine torque is a low load of less than 30% of the maximum torque, the separated gasoline is preferentially used, and when the engine torque is a high load of 30% or more of the maximum torque, ethanol mixed gasoline is preferentially used. Used for. As a result, knocking of the engine can be suppressed and the ignition timing can be advanced, so that improvement in engine thermal efficiency can be expected.

＜エタノール混合ガソリン＞
エタノール混合ガソリンは炭化水素燃料にエタノールを１％以上含有した燃料である。一般的には、炭化水素燃料にはガソリンが考えられる。ただし、炭化水素燃料はガソリンに限られて物ではなく、軽油、重油、等の公知の燃料が適用される。また、エタノールに関しては純度９９．５ｗｔ％以上の無水エタノールだけでなく、一部水を含んだ含水エタノールでもかまわない。 <Ethanol mixed gasoline>
Ethanol-mixed gasoline is a hydrocarbon fuel containing 1% or more of ethanol. Generally, gasoline can be considered as the hydrocarbon fuel. However, the hydrocarbon fuel is not limited to gasoline, and known fuels such as light oil and heavy oil are applied. As for ethanol, not only absolute ethanol having a purity of 99.5 wt% or more but also hydrous ethanol containing a part of water may be used.

第二タンクに貯留されたエタノール混合ガソリンは、燃料供給装置６から混合器７に供給されるだけでなく、燃料供給装置１０２によりそのままエンジンへ供給する配管を備えることが好ましい。 It is preferable that the ethanol-mixed gasoline stored in the second tank is not only supplied from the fuel supply device 6 to the mixer 7 but also provided with a pipe that is directly supplied to the engine by the fuel supply device 102.

＜燃料改質装置＞
燃料改質装置は、含水エタノールを改質ガスに変換する反応器を備える。燃料改質装置２の反応器では、以下の式に示す反応により含水エタノールが改質ガスに変換される。
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋３Ｈ_２Ｏ → ２ＣＯ_２＋６Ｈ_２ − ２１７ｋＪ・・・式（１）
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ２ＣＯ＋４Ｈ_２ − ２９８ｋＪ・・・式（２） <Fuel reformer>
The fuel reformer is equipped with a reactor that converts hydrous ethanol into a reforming gas. In the reactor of the fuel reformer 2, the hydrous ethanol is converted into a reformed gas by the reaction represented by the following formula.
_{_{_{C 2 H 5 OH + 3H 2}}} O → 2CO 2 + 6H 2 - 217kJ ··· Equation (1)
_{_{_{C 2 H 5 OH + H 2}}} O → 2CO + 4H 2 - 298kJ ··· formula (2)

上記の反応は吸熱反応であることから、反応を行うために熱が必要となる。そのため、外部から燃料改質装置２の反応器３１へエンジン排気熱を供給する。または、含水エタノール自体をエンジン排気熱を用いて昇温し、含水エタノール中に蓄えた熱を燃料改質に必要な熱として利用する。 Since the above reaction is an endothermic reaction, heat is required to carry out the reaction. Therefore, the engine exhaust heat is supplied from the outside to the reactor 31 of the fuel reformer 2. Alternatively, the hydrous ethanol itself is heated by using the heat of the engine exhaust, and the heat stored in the hydrous ethanol is used as the heat required for fuel reforming.

本改質は吸熱反応であるため、含水エタノールに比べて、改質ガスの低位発熱量は増大する。よって、含水エタノールの反応熱にエンジン排気熱を用いることで、エンジン排気熱の一部をエンジン燃料と熱量として回収することができる。これにより、排気熱の一部を燃料熱量として回収することができるため、エンジンの熱効率向上が可能となる。 Since this reforming is an endothermic reaction, the lower calorific value of the reforming gas increases as compared with hydrous ethanol. Therefore, by using the engine exhaust heat as the reaction heat of the hydrous ethanol, a part of the engine exhaust heat can be recovered as the engine fuel and the amount of heat. As a result, a part of the exhaust heat can be recovered as the amount of fuel heat, so that the thermal efficiency of the engine can be improved.

燃料改質装置２の構成については含水エタノールの燃料改質を行うための内部に触媒を搭載した反応器３１が備わっていれば良く、その他構成品、サイズ、外形に制限は無い。サイズは、エンジンの出力に対応して、適宜調整する。反応器３１内部に搭載する触媒に制限はなく公知のものが用いられる。例えば金属やセラミックを材料とした母材に触媒材料を担持したものを用いる。母材の形状に制限はなく、ペレット状、ハニカム構造、シートなどが用いられる。担持する触媒材料は、例えばニッケル、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、モリブデン、レニウム、タングステン、バナジウム、オスミウム、クロム、コバルト、鉄、ニオブ、銅、亜鉛等から選択された少なくとも１種で構成される。 Regarding the configuration of the fuel reformer 2, it is sufficient that the reactor 31 equipped with a catalyst is provided inside for reforming the fuel of hydrous ethanol, and there are no other restrictions on the components, size, and outer shape. The size is adjusted appropriately according to the output of the engine. There is no limitation on the catalyst mounted inside the reactor 31, and known catalysts are used. For example, a base material made of metal or ceramic with a catalyst material supported is used. The shape of the base material is not limited, and pellets, honeycomb structures, sheets, etc. are used. The catalyst material to be carried is composed of at least one selected from, for example, nickel, platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, molybdenum, rhenium, tungsten, vanadium, osmium, chromium, cobalt, iron, niobium, copper, zinc and the like. Will be done.

反応器３１の概略図を図５、図６に示す。図５は、二流体型の反応器を模式的に示す断面図であり、図６が一流体型の反応器を模式的に示す断面図である。二流体型の反応器を使用する場合、燃料改質装置２は図７に示すように排気管に搭載する。これにより、改質反応に必要な熱をエンジン排熱により供給できる。または、図８に示した構成でもかまわない。これは、熱交換器３２を備え、熱交換器３２は反応器出口の高温改質ガスと反応器３１へ供給する含水エタノールとの熱交換を行う。本構成にすることで、エンジン排気熱を効率よく改質反応に必要な熱に使用できることから、反応器３１内での反応転化率、反応量が向上し、改質ガス量の増大により、エンジンの熱効率が向上する。 Schematic views of the reactor 31 are shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a two-fluid type reactor, and FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a one-fluid type reactor. When a two-fluid reactor is used, the fuel reformer 2 is mounted on the exhaust pipe as shown in FIG. As a result, the heat required for the reforming reaction can be supplied by the exhaust heat of the engine. Alternatively, the configuration shown in FIG. 8 may be used. It includes a heat exchanger 32, which exchanges heat between the high temperature reforming gas at the outlet of the reactor and the hydrous ethanol supplied to the reactor 31. With this configuration, the heat of the engine exhaust can be efficiently used for the heat required for the reforming reaction, so that the reaction conversion rate and reaction amount in the reactor 31 are improved, and the engine is increased by increasing the amount of reforming gas. Thermal efficiency is improved.

また、一流体型反応器を用いてもよい。一流体反応器は高温含水エタノールを反応器へ供給し、含水エタノール自体が持つ熱量を反応熱に用いるため、反応器３１へ外部から熱を供給する必要がない。その為、反応器構成が簡易かつ小型化することができる。一流体反応器を用いる場合は、燃料改質装置を図９に示したような構成にすることが好ましい。熱交換器３２は高温の改質ガスと含水エタノールとで熱交換し、含水エタノールの昇温を行う。熱交換器３３はエンジン排気熱と含水エタノールとで熱交換し、含水エタノールの昇温を行う。熱交換器３３出口の昇温後の含水エタノールを反応器３１へ供給する。本構成とすることで、簡易な反応器を用いても、含水エタノールの燃料改質を行うことが可能となる。 Moreover, you may use a one-fluid type reactor. Since the one-fluid reactor supplies high-temperature hydrous ethanol to the reactor and uses the amount of heat possessed by the hydrous ethanol itself as the heat of reaction, it is not necessary to supply heat to the reactor 31 from the outside. Therefore, the reactor configuration can be simplified and miniaturized. When a one-fluid reactor is used, it is preferable that the fuel reformer has a configuration as shown in FIG. The heat exchanger 32 exchanges heat between the high-temperature reformed gas and the hydrous ethanol to raise the temperature of the hydrous ethanol. The heat exchanger 33 exchanges heat between the engine exhaust heat and the hydrous ethanol to raise the temperature of the hydrous ethanol. Hydrous ethanol after the temperature rise at the outlet of the heat exchanger 33 is supplied to the reactor 31. With this configuration, it is possible to reform the fuel of hydrous ethanol even by using a simple reactor.

＜分離タンク＞
分離タンク８としては公知のタンクが適用され、材質などに指定はない。図１０〜１２に分離タンクの模式断面図を示す。分離タンク８上部にはガソリンを抜き出すことができる取り口が備わっており、下部には含水エタノールを取り出すことができる取り口が備わっている。 <Separation tank>
A known tank is applied as the separation tank 8, and the material and the like are not specified. 10 to 12 show a schematic cross-sectional view of the separation tank. The upper part of the separation tank 8 is provided with a take-out port from which gasoline can be taken out, and the lower part is provided with a take-out port from which hydrous ethanol can be taken out.

また、図１１に示すように、分離タンク内の液体量が少量になった場合でも取り出し可能なように、浮きと、ガソリン抜き取り用チューブとを備え、ガソリン抜き取り用チューブの片方をガソリン取り口へ、もう片方を浮きに接続してもよい。これより分離タンク内の液体量に係らず、液体上面からガソリンを取り出すことが可能となる。さらに、分離後の含水エタノール濃度が４６ｗｔ％以下の場合は、その液体の密度は約０．９ｋｇ／Ｌ以上となる。一方、分離後のガソリン密度は０．７２ｋｇ／Ｌから０．７８ｋｇ／Ｌである。そのため、図１２に示すように、０．８ｋｇ／Ｌから０．９ｋｇ／Ｌの範囲の密度をもつ中間浮きを分離タンク内に備えることで、含水エタノールとガソリンの分離層の間に中間浮きが保たれることとなる。これより、中間浮きを液面センサーとして使用することで、含水エタノールのタンク内残量を計測することが可能となる。また、混合器７からの混合流体の供給口から中間浮きに混合流体供給チューブを備えることで、分離層付近に混合流体を供給することができ、分離速度を速めることができる。中間浮きをタンク内に備えることで、分離後のガソリンおよび含水エタノールが分離タンクの振動などで最混合されることを抑制できる。さらに、図中には示していない密度計を燃料タンク下部に取り付けても良い。これより、含水エタノールの濃度を密度計により計測し、水供給量の制御を行うことが可能になる。 Further, as shown in FIG. 11, a float and a gasoline extraction tube are provided so that the liquid in the separation tank can be taken out even when the amount of liquid in the separation tank becomes small. The other may be connected to the float. This makes it possible to take out gasoline from the upper surface of the liquid regardless of the amount of liquid in the separation tank. Further, when the water-containing ethanol concentration after separation is 46 wt% or less, the density of the liquid is about 0.9 kg / L or more. On the other hand, the gasoline density after separation is 0.72 kg / L to 0.78 kg / L. Therefore, as shown in FIG. 12, by providing an intermediate float having a density in the range of 0.8 kg / L to 0.9 kg / L in the separation tank, an intermediate float is provided between the separation layer of the hydrous ethanol and the gasoline. It will be kept. Therefore, by using the intermediate float as a liquid level sensor, it is possible to measure the remaining amount of hydrous ethanol in the tank. Further, by providing the mixed fluid supply tube in the intermediate float from the supply port of the mixed fluid from the mixer 7, the mixed fluid can be supplied to the vicinity of the separation layer, and the separation speed can be increased. By providing an intermediate float in the tank, it is possible to prevent the separated gasoline and hydrous ethanol from being remixed due to vibration of the separation tank or the like. Further, a density meter (not shown in the figure) may be attached to the lower part of the fuel tank. This makes it possible to measure the concentration of hydrous ethanol with a density meter and control the amount of water supplied.

＜熱交換器＞
図８、図９に示したような燃料改質装置に用いる熱交換器３２、３３には、シェルアンドチューブ型、プレート型、フィンチューブ方等の公知の熱交換器が適用される。熱交換器３２、３３ともに、その構造および個数に制限はなく、複数台搭載した場合でも並列、直列などの並びに関しても制限はない。熱交換器は放熱による大気への熱損失を低減するために、断熱を行うことが好ましい。その方法に関しては、断熱材取り付けるなど制限はない。熱交換器の含水エタノール出口には図に記載していない圧力調整弁を搭載してもよい。これにより、熱交換内の低濃度含水エタノール流路の圧力を上昇させることから、密度を増加させるため、熱交換能力が増大する。そのため、熱交換器の小型化が可能となる。 <Heat exchanger>
Known heat exchangers such as shell-and-tube type, plate type, and fin tube type are applied to the heat exchangers 32 and 33 used in the fuel reformer as shown in FIGS. 8 and 9. There are no restrictions on the structure and number of heat exchangers 32 and 33, and there are no restrictions on the arrangement of heat exchangers 32 and 33 in parallel or in series even when a plurality of heat exchangers are mounted. The heat exchanger is preferably insulated in order to reduce heat loss to the atmosphere due to heat dissipation. There are no restrictions on the method, such as attaching a heat insulating material. A pressure regulating valve (not shown) may be installed at the water-containing ethanol outlet of the heat exchanger. As a result, the pressure in the low-concentration hydrous ethanol flow path in the heat exchange is increased, so that the density is increased and the heat exchange capacity is increased. Therefore, the heat exchanger can be miniaturized.

＜水供給装置および燃料供給装置＞
水供給装置５は、第一タンク３と混合器７の水入口流路とを接続する流路に備えられている。水供給装置５は、第一タンク３に貯留されている水を、制御された所定量で混合器７に供給する。燃料供給装置６は、第二タンク４と混合器７の燃料入口流路とを接続する流路に備えられている。燃料供給装置６は、第二タンク４に貯留されているエタノール混合ガソリンを、制御された所定量で混合器７に供給する。水供給装置５および燃料供給装置６としては、例えば、流量計、インジェクタ、バルブ、ポンプ、マスフローコントローラ等を備えた公知の液体流量制御が可能な装置が用いられる。分離タンクの含水エタノール濃度が所定の値となるように、混合器への水供給量を調整する流量制御装置を備えることが好ましい。混合器７へ供給する水の供給量は流量制御装置により流量制御され、その流量は分離タンク７で分離後の含水エタノール濃度を所定値になるように制御される。 <Water supply device and fuel supply device>
The water supply device 5 is provided in a flow path connecting the first tank 3 and the water inlet flow path of the mixer 7. The water supply device 5 supplies the water stored in the first tank 3 to the mixer 7 in a controlled predetermined amount. The fuel supply device 6 is provided in a flow path connecting the second tank 4 and the fuel inlet flow path of the mixer 7. The fuel supply device 6 supplies the ethanol-mixed gasoline stored in the second tank 4 to the mixer 7 in a controlled predetermined amount. As the water supply device 5 and the fuel supply device 6, for example, a known device capable of controlling the liquid flow rate equipped with a flow meter, an injector, a valve, a pump, a mass flow controller, and the like is used. It is preferable to provide a flow rate control device that adjusts the amount of water supplied to the mixer so that the water-containing ethanol concentration in the separation tank becomes a predetermined value. The amount of water supplied to the mixer 7 is controlled by the flow rate control device, and the flow rate is controlled by the separation tank 7 so that the water-containing ethanol concentration after separation becomes a predetermined value.

含水エタノールの燃料改質で想定している、エタノールの水蒸気改質は以下の式（１）（２）に示すような反応である。
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋３Ｈ_２Ｏ → ２ＣＯ_２＋６Ｈ_２ − ２１７ｋＪ・・・式（１）
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ２ＣＯ＋４Ｈ_２ − ２９８ｋＪ・・・式（２） The steam reforming of ethanol, which is assumed in the fuel reforming of hydrous ethanol, is a reaction as shown in the following formulas (1) and (2).
_{_{_{C 2 H 5 OH + 3H 2}}} O → 2CO 2 + 6H 2 - 217kJ ··· Equation (1)
_{_{_{C 2 H 5 OH + H 2}}} O → 2CO + 4H 2 - 298kJ ··· formula (2)

これより、式（１）を想定し、分離後の含水エタノールの濃度はエタノールが４６ｗｔ％以下になることが好ましい。また、含水エタノール中の水の量が多くなるほど上記式（１）式（２）に示したエタノールの水蒸気改質の反応転化率が高くなることから、含水エタノールのエタノール濃度は２５ｗｔ％以下がより好ましい。さらに、図６に示した１流体型反応器を用いる場合は、含水エタノールのエタノール濃度は１７ｗｔ％以下に制御することがさらに好ましい。上記濃度となるように水供給装置の流量を制御することが望ましい。 From this, assuming the formula (1), the concentration of hydrous ethanol after separation is preferably 46 wt% or less of ethanol. Further, as the amount of water in the hydrous ethanol increases, the reaction conversion rate of the steam reforming of ethanol represented by the above formulas (1) and (2) increases, so that the ethanol concentration of the hydrous ethanol is 25 wt% or less. preferable. Further, when the one-fluid reactor shown in FIG. 6 is used, it is more preferable to control the ethanol concentration of the hydrous ethanol to 17 wt% or less. It is desirable to control the flow rate of the water supply device so that the above concentration is obtained.

また、燃料供給装置の制御については分離タンク内に含水エタノールが所定量保たれるように流量制御を備えることが望ましい。 Further, regarding the control of the fuel supply device, it is desirable to provide a flow rate control so that a predetermined amount of hydrous ethanol is maintained in the separation tank.

第一タンク３に貯留されている水は、水道水、蒸留水、精製水などをもちいる。さらに、排気ガス中の水蒸気を冷却することにより回収可能な水や、自動車の場合はエアコンなどの空調器から排出される水を用いてもよい。 The water stored in the first tank 3 is tap water, distilled water, purified water, or the like. Further, water that can be recovered by cooling the water vapor in the exhaust gas or, in the case of an automobile, water discharged from an air conditioner such as an air conditioner may be used.

＜第一、第二タンク＞
第一、第二タンクは、公知のタンクが適用され、材質、サイズなどに指定はない。 <First and second tanks>
Known tanks are applied to the first and second tanks, and the material, size, etc. are not specified.

＜混合器＞
混合器７は水供給装置および燃料供給装置よりそれぞれの液体が供給される構造であり、水とエタノール混合ガソリンとが混合されればその構成に指定は無い。例えばマイクロ流路などを用いてそれぞれの液体を混合させてもかまない。また、水流路とエタノール混合ガソリン流路とを合流させた後の配管内にミキサーを備える構造でもかまわない。これにより、分離タンク内に攪拌器を備えることが必要なく、分離タンクに供給後すぐに分離後の含水エタノールおよびガソリンを使用することができるため、分離タンクの容量を小さくすることができる。 <Mixer>
The mixer 7 has a structure in which each liquid is supplied from a water supply device and a fuel supply device, and if water and ethanol-mixed gasoline are mixed, the configuration is not specified. For example, each liquid may be mixed using a microchannel or the like. Further, a structure may be provided in which a mixer is provided in the pipe after the water flow path and the ethanol-mixed gasoline flow path are merged. As a result, it is not necessary to provide a stirrer in the separation tank, and the hydrous ethanol and gasoline after separation can be used immediately after being supplied to the separation tank, so that the capacity of the separation tank can be reduced.

＜含水エタノール供給装置＞
含水エタノール供給装置９は、分離タンク８と燃料改質装置２とを接続する流路に備えられている。上記含水エタノール供給装置は、分離タンクに貯留されている含水エタノールを分離タンク下部より抜き出し、制御された所定量で燃料改質装置２へ供給する。構成は流量計、バルブ、ポンプ、インジェクタ、マスフロコントローラ等を備えた公知の流量制御が可能な装置により構成される。供給量制御に関しては含水エタノールの供給量はエンジン出力及びエンジン効率により任意に決定される。または、燃料改質装置内に備えた反応器出口の改質ガス温度を所定温度にするよう制御しても良い。反応器出口の改質ガス温度が所定温度以上になった場合は燃料改質装置へ供給する含水エタノール量を増大する。一方、反応器出口の改質ガス温度が所定温度以下になった場合は燃料改質装置へ供給する含水エタノール量を低減するように制御する。所定温度はエンジン仕様、燃料改質装置の構成により任意に決定される。図５に示したような２流体反応器を用いる場合は、燃料改質による反応転化率が高く保たれる４００℃以上に設定することが好ましい。また、図６に示したような１流体反応器を用いる場合は３５０℃以上に設定することが好ましい。 <Water-containing ethanol supply device>
The hydrous ethanol supply device 9 is provided in a flow path connecting the separation tank 8 and the fuel reformer 2. The hydrous ethanol supply device extracts the hydrous ethanol stored in the separation tank from the lower part of the separation tank and supplies it to the fuel reformer 2 in a controlled predetermined amount. The configuration is composed of a known flow control capable device including a flow meter, a valve, a pump, an injector, a mass flow controller, and the like. Regarding the supply amount control, the supply amount of hydrous ethanol is arbitrarily determined by the engine output and the engine efficiency. Alternatively, the temperature of the reformed gas at the outlet of the reactor provided in the fuel reformer may be controlled to be a predetermined temperature. When the reforming gas temperature at the reactor outlet exceeds the predetermined temperature, the amount of hydrous ethanol supplied to the fuel reformer is increased. On the other hand, when the reforming gas temperature at the outlet of the reactor falls below a predetermined temperature, the amount of hydrous ethanol supplied to the fuel reformer is controlled to be reduced. The predetermined temperature is arbitrarily determined by the engine specifications and the configuration of the fuel reformer. When a two-fluid reactor as shown in FIG. 5 is used, it is preferable to set the temperature to 400 ° C. or higher at which the reaction conversion rate due to fuel reforming is maintained at a high level. Further, when using a one-fluid reactor as shown in FIG. 6, it is preferable to set the temperature to 350 ° C. or higher.

本実施形態によれば、エタノール混合ガソリンと水を混合し、分離タンクで含水エタノールとガソリンとにすばやくかつ簡易に分離することが可能になり、分離後の含水エタノールは燃料改質装置で水素を含む改質ガスに変換でき、エンジン燃料と利用することが可能となる。含水エタノールの水蒸気改質は吸熱反応であり、この改質反応に必要な熱にエンジン排ガスの熱を用いることで、エンジン排熱の一部をエンジン燃料の熱量として再利用できることから、エンジンの熱効率を向上させることができる。さらに、改質ガスに含まれる水素は可燃範囲が炭化水素燃料に比べて大きいことから、リーン燃焼を実現し、エンジンの熱効率を向上させることができる。これらより、エタノール混合ガソリンを高効率に使用することを可能となる。さらに、含水エタノールを燃料改質装置２を介さずに直接エンジンに供給可能な第二含水エタノール供給装置してもかまわない。これより、含水エタノールをエンジンに直接供給することができるため、エンジン燃焼の低温化によるエンジン冷却損失の低減による熱効率向上が期待できる。さらに、含水エタノールの直接供給による燃焼室内の冷却により、ノッキングが発生しにくくなることから、点火時期を早めることが可能となり、エンジンの熱効率向上が可能となる。 According to this embodiment, ethanol-mixed gasoline and water can be mixed and separated into hydrous ethanol and gasoline quickly and easily in a separation tank, and the hydrous ethanol after separation can be hydrogenated by a fuel reformer. It can be converted into reformed gas containing it, and can be used as engine fuel. Steam reforming of hydrous ethanol is an endothermic reaction, and by using the heat of the engine exhaust gas for the heat required for this reforming reaction, part of the exhaust heat of the engine can be reused as the amount of heat of the engine fuel, so the thermal efficiency of the engine Can be improved. Further, since the hydrogen contained in the reformed gas has a larger flammable range than the hydrocarbon fuel, lean combustion can be realized and the thermal efficiency of the engine can be improved. From these, it becomes possible to use ethanol-mixed gasoline with high efficiency. Further, a second hydrous ethanol supply device capable of directly supplying hydrous ethanol to the engine without going through the fuel reformer 2 may be used. As a result, hydrous ethanol can be directly supplied to the engine, so that improvement in thermal efficiency can be expected by reducing engine cooling loss due to lowering the temperature of engine combustion. Further, cooling of the combustion chamber by direct supply of hydrous ethanol makes knocking less likely to occur, so that the ignition timing can be advanced and the thermal efficiency of the engine can be improved.

［第２実施形態］
本実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステムは水を貯蔵する第一タンクと、エタノール混合ガソリンを貯蔵する第二タンクと、第二タンクの燃料と第一タンクの水とを混合する混合器と、第二タンクのエタノール濃度に応じて混合器への水の供給量を調整する流量制御装置と、分離タンクによりエタノー混合ガソリンをガソリンと含水エタノールとに分離し、分離後の含水エタノールを燃料改質装置により水素を含む改質ガスに改質し、生成された改質ガスを冷却器により冷却し、冷却により改質ガス中に含まれる水分を気液分離により回収し、分離後の改質ガスをエンジン燃料の一部として利用するものである。なお、第１の実施形態と同じ構成は説明を省略する。 [Second Embodiment]
The fuel separation reforming engine system according to the present embodiment includes a first tank for storing water, a second tank for storing ethanol-mixed gasoline, and a mixer for mixing fuel in the second tank and water in the first tank. , The flow control device that adjusts the amount of water supplied to the mixer according to the ethanol concentration in the second tank, and the separation tank separates the etano mixed gasoline into gasoline and hydrous ethanol, and the hydrous ethanol after separation is refueled. It is reformed into a reforming gas containing hydrogen by a quality device, the generated reforming gas is cooled by a cooler, and the water contained in the reforming gas is recovered by gas-liquid separation by cooling, and reforming after separation. Gas is used as a part of engine fuel. The description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図１３に第２実施形態に係る燃料分離改質エンジンシステム別構成を示す。燃料改質エンジンシステムは、燃料改質装置により生成される改質ガスを冷却する冷却器１０と、冷却器により冷却された改質ガスを水と改質ガスとに気液分離する気液分離装置と、を備える。燃料改質装置２より生成される改質ガスを冷却器により冷却し、改質ガス中に含まれる水を気液分離により回収することを特徴とする。その他構成は第一の実施形態と同じである。 FIG. 13 shows the configuration of each fuel separation reforming engine system according to the second embodiment. The fuel reforming engine system has a cooler 10 that cools the reformed gas generated by the fuel reformer and a gas-liquid separation that separates the reformed gas cooled by the cooler into water and reformed gas. It is equipped with a device. The reforming gas generated from the fuel reforming apparatus 2 is cooled by a cooler, and the water contained in the reforming gas is recovered by gas-liquid separation. Other configurations are the same as in the first embodiment.

燃料改質装置２により生成された改質ガスには水蒸気および未反応エタノールが混在する場合がある。水の使用量が最大となる式（１）の反応のみであった場合でも、エタノール濃度４６％未満の含水エタノールを用いた場合、改質ガス中に余剰水が含まれる。水または水蒸気をエンジンに供給した場合、熱効率の低減や燃焼効率の低下につながる。そのため、改質ガス中の水蒸気、水を回収することが望ましい。その為、改質ガスを冷却することで、未反応の水蒸気を液化し、気液分離タンク１１にて水を回収する。これによりエンジンへ供給する改質ガス中の水蒸気を低減できる。また、回収された水は第一タンク３へ戻し、再度使用しても良い。また、気液分離タンク１１の代わりに第一タンク３で気液分離する構成としてもよい。 Steam and unreacted ethanol may be mixed in the reformed gas generated by the fuel reformer 2. Even when only the reaction of the formula (1) that maximizes the amount of water used is used, excess water is contained in the reformed gas when hydrous ethanol having an ethanol concentration of less than 46% is used. When water or steam is supplied to the engine, it leads to a decrease in thermal efficiency and a decrease in combustion efficiency. Therefore, it is desirable to recover water vapor and water in the reformed gas. Therefore, by cooling the reformed gas, unreacted steam is liquefied and water is recovered in the gas-liquid separation tank 11. As a result, water vapor in the reformed gas supplied to the engine can be reduced. Further, the recovered water may be returned to the first tank 3 and used again. Further, instead of the gas-liquid separation tank 11, the first tank 3 may be used for gas-liquid separation.

＜冷却器＞
冷却器１０は燃料改質装置２を改質ガス供給装置１０１に供給する配管の途中に備えられており、改質ガスの温度を冷却することができればその構成に制限はない。例えば、フィンチューブ型熱交換器やプレート型熱交換器で、改質ガスを空冷する方法、エンジン冷却水や水道水による水冷、ファンによる強制空冷で冷却する方法などがあげられる。冷却後の改質ガスの温度は水の沸点である１００℃以下が好ましい。さらに、未反応エタノールを回収する場合は７８℃以下まで冷却することが望ましく、より水蒸気を回収するために４０℃以下まで冷却することがより望ましい。また、気液分離を行うガス圧力を上げることで、同温度でもより水を気液分離により回収することができる。そのため、図には記載されていない、圧力調整弁により、気液分離タンクの圧力を上げても良い。 <Cooler>
The cooler 10 is provided in the middle of the pipe for supplying the fuel reformer 2 to the reformed gas supply device 101, and the configuration is not limited as long as the temperature of the reformed gas can be cooled. For example, a fin tube type heat exchanger or a plate type heat exchanger can be used to air-cool the reformed gas, water-cooled with engine cooling water or tap water, or forced air-cooled with a fan. The temperature of the reformed gas after cooling is preferably 100 ° C. or lower, which is the boiling point of water. Further, when recovering unreacted ethanol, it is desirable to cool it to 78 ° C. or lower, and it is more desirable to cool it to 40 ° C. or lower in order to recover more water vapor. Further, by increasing the gas pressure for gas-liquid separation, more water can be recovered by gas-liquid separation even at the same temperature. Therefore, the pressure in the gas-liquid separation tank may be increased by a pressure regulating valve (not shown in the figure).

改質ガス供給装置は、燃料改質装置により生成された改質ガスの温度に基づき、混合器に供給するエタノール混合ガソリンの量を制御することが好ましい。 The reformed gas supply device preferably controls the amount of ethanol-mixed gasoline supplied to the mixer based on the temperature of the reformed gas produced by the fuel reformer.

Ｓ燃料改質エンジンシステム
１エンジン
２燃料改質装置
３第一タンク
４第二タンク
５水供給装置
６燃料供給装置
７混合器
８分離タンク
９含水エタノール供給装置
１０冷却器
１１気液分離タンク
２１ピストン
２２燃焼室
２３吸気管
２４排気管
２５点火プラグ
３１反応器
３２熱交換器
３３熱交換器
１０１改質ガス供給装置
１０２エンジン燃料供給装置 S Fuel reforming engine system 1 Engine 2 Fuel reforming device 3 First tank 4 Second tank 5 Water supply device 6 Fuel supply device 7 Mixer 8 Separation tank 9 Hydrous ethanol supply device 10 Cooler 11 Gas-liquid separation tank 21 Piston 22 Combustion chamber 23 Intake pipe 24 Exhaust pipe 25 Spark plug 31 Reactor 32 Heat exchanger 33 Heat exchanger 101 Modified gas supply device 102 Engine fuel supply device

Claims

水を貯留する第一タンクと、
エタノール混合ガソリンを貯留する第二タンクと、
前記第一タンクの水と前記第２タンクのエタノール混合ガソリンとを混合し、混合燃料を生成する混合器と、
前記混合器で生成された混合燃料を、ガソリンと含水エタノールとに分離する分離タンクと、
含水エタノールを改質ガスに変換する反応器を備える燃料改質装置と、
前記分離タンクで分離された含水エタノールを前記燃料改質装置に供給する含水エタノール供給装置と、
を備えた燃料分離改質エンジンシステム。 The first tank to store water and
A second tank for storing ethanol-mixed gasoline,
A mixer that mixes the water in the first tank with the ethanol-mixed gasoline in the second tank to produce a mixed fuel, and
A separation tank that separates the mixed fuel produced by the mixer into gasoline and hydrous ethanol,
A fuel reformer equipped with a reactor that converts hydrous ethanol into a reforming gas,
A hydrous ethanol supply device that supplies the hydrous ethanol separated in the separation tank to the fuel reformer, and
Fuel separation reforming engine system equipped with.

請求項１に記載の燃料分離改質エンジンシステムであって、
さらに、前記前記分離タンクの含水エタノール濃度に応じて前記混合器への水供給量を調整する流量制御装置を備えることを特徴とする燃料分離改質エンジンシステム。 The fuel separation reforming engine system according to claim 1.
Further, the fuel separation reforming engine system is provided with a flow rate control device that adjusts the amount of water supplied to the mixer according to the concentration of water-containing ethanol in the separation tank.

請求項１又は２に記載の燃料分離改質エンジンシステムであって、
ガソリン又は改質ガスで動作するエンジンと、
前記燃料改質装置により生成された改質ガスを前記エンジンに供給する改質ガス供給装置と、
前記分離タンクにより分離されたガソリンを前記分離タンクから前記エンジンに供給するエンジン燃料供給装置と、
を備えることを特徴とする燃料分離改質エンジンシステム。 The fuel separation reforming engine system according to claim 1 or 2.
With an engine that runs on gasoline or reformed gas,
A reformed gas supply device that supplies the reformed gas generated by the fuel reformer to the engine, and
An engine fuel supply device that supplies gasoline separated by the separation tank from the separation tank to the engine.
A fuel separation reforming engine system characterized by being equipped with.

請求項３に記載の燃料分離改質エンジンシステムであって、
前記含水エタノール供給装置は、前記燃料改質装置により生成された改質ガスの温度に基づき、前記燃料改質装置に供給する含水エタノールの量を制御することを特徴とする燃料分離改質エンジンシステム。 The fuel separation reforming engine system according to claim 3.
The fuel-separated reforming engine system is characterized in that the hydrous ethanol supply device controls the amount of hydrous ethanol supplied to the fuel reformer based on the temperature of the reforming gas generated by the fuel reformer. ..

請求項２に記載の燃料分離改質エンジンシステムであって、
前記流量制御装置は、前記分離タンクによる分離後のエタノール濃度が４６質量％以下になるように水の供給量を制御することを特徴とする燃料分離改質エンジンシステム。 The fuel separation reforming engine system according to claim 2.
The flow rate control device is a fuel separation reforming engine system characterized in that the supply amount of water is controlled so that the ethanol concentration after separation by the separation tank is 46% by mass or less.

請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料分離改質エンジンシステムであって、
前記燃料改質装置により生成された改質ガスを冷却する冷却器と、
前記冷却器により冷却された改質ガスを水と改質ガスとに気液分離する気液分離装置と、
を備える燃料分離改質エンジンシステム。 The fuel separation reforming engine system according to any one of claims 1 to 5.
A cooler that cools the reformed gas generated by the fuel reformer, and
A gas-liquid separator that separates the reformed gas cooled by the cooler into water and the reformed gas.
Fuel separation reforming engine system equipped with.