专利名称：燃料重整器的制作方法
技术领域：
本发明涉及改善燃料的质量的燃料重整器，更具体地说，本发明涉及改善供给锅炉、热处理炉、加热炉、内燃机、供暖设备、干燥机、通过其它的燃料的燃烧，获得动力，发热等的装置，甚至设备(在本说明书中，将它们称为“燃烧器”)的燃烧室的燃料的质量，对其活化处理的燃料重整器。
背景技术：
近年，为了确保地球环保，人们针对大气污染的改善，采用了各种各样的对策，作为一个实例，以汽车领域为例，采取各种的排出物质降低对策。
特别是在装载柴油发动机的车辆的场合，在其排气中，包含引起呼吸器官疾病、支气管炎、肺癌等的健康损害的氮氧化物(NOx)，以及造成黑烟的颗粒状物质(Particulate MatterPM)、造成地球变暖的的二氧化碳等的有害物质。其中，上述PM不仅造成哮喘，而且在最近，人们还指出其具有引发癌症的可能，作为大气污染对策，重要的是降低Ox以及降低PM的排出量。
由此，同样在政府的城市地域的柴油车的排出物质限制中，不仅包括作为过去限制的对象物质的NOx，而且包括PM，对于车种，除了卡车、公共汽车等的大型汽车以外，还包括柴油普通车等，降低它们的有害物质的排出的必要性提高。
具体来说，为了确保达到上述限制的基准值，今后通过城市的柴油车必须换为装载新型柴油发动机的车辆，或后置安装降低有害物质的排出的装置。
面对这样的状况，人们开发了可降低汽车的排气中的有害物质的各种装置。比如，作为排气净化器，包括设置于排气的排路中，吸附，去除柴油发动机所排出的PM的“柴油颗粒过滤器”(在下面称为“DPF”)。
该DPF由蜂窝结构的多孔质陶瓷的单元的集合体构成，在从柴油发动机排出的PM通过单元的壁时，将其俘获，使其燃烧，由此，抑制PM在大气中扩散。
但是，DPF具有下述这样的问题。
按照DPF，虽然可有效地降低PM，但是，由于无法确立同时进行氮氧化物(NOx)的去除的技术，故无法谋求PM、NOx这两者的降低。
目前，人们开发了可降低PM、NOx这两者的催化剂，但是，该催化剂具有下述的问题，即，必须采用具有共轨式(commonrail)(电子控制燃料喷射器)的发动机，并且在硫黄程度较高的轻油的场合，产生由于该硫黄成分而不能使用，净化能力的降低等不可避免的情况，且因轻油的品质，影响寿命。
另外，为了确实使PM燃烧，减少排出量，DPF必须按照与发动机控制技术相组合的方式开发。于是，新车安装用的DPF必须与柴油发动机厂商共同开发，后置用的DPF必须针对每个车种而设计，并且发动机为汽车的主部件，必须针对每个系列而开发，由此，导致该系列之外的其他物品的处理与使用困难，缺乏互换性，而且在售后服务方面，也具有问题。
另一方面，人们还开发了目的在于去除排气中包含的NOx的排气净化器，为了将NOx分解，具有将其还原的NOx还原催化剂的类型等，具有为了实现该催化剂的活化，必须要求较高的温度，或作为还原剂，必须将燃料添加于排气中等情况，由此，导致装置结构复杂的问题。
在前述那样的有害物质的去除方法中，均在将排气中的有害物质去除之后，将其排出，由此，减少排放到空气中的有害物质的排出量，但是，如果能够减少获得相同的作工量所必需的燃料的消耗量本身，则可相对地减少有害物质的排出量。
如此，为了使燃烧器，具体来说，供给内燃机的燃料产生活性，提高消耗率的效率，则人们提出有下述的方法，其中，制作贵金属吸附于多孔质陶瓷上的催化剂，将其投入浸渍于燃料液中，或在箱内，涂敷分散有催化剂粉末，通过催化剂，提高燃烧效率(参照专利文献1)。
此外，人们还提出有利用光催化剂，进行前述那样的燃料的活化的燃料重整器(参照专利文献2～4)。
本发明的已有技术文献信息包括有下述的信息。
专利文献1JP特开平10-196496号文献专利文献2JP特开平10-176615号文献专利文献3JP特开平10-265783号文献专利文献4JP特开平2004-52601号文献发明的公开发明要解决的课题在上述过去技术中的，专利文献1所述的方法中，通过上述燃料的活化处理，“只要是燃烧空气，则不会产生接近安全的脱NOx、脱SOx”(专利文献1，第6左栏第29～31行)，为了去除NOx等，则具有必须在燃料本身中添加添加剂，或在排气系统中，通过特殊的清洗液，对排气进行清洗的装置等，装置整体尺寸大，另外，进行必须要求对内燃机的燃料的供给系统，排气系统进行大幅度的改造等措施，在实用方面具有各种问题。
此外，在上述专利文献2中，人们还提出了燃料重整催化剂采用光催化剂的燃料贮藏槽，但是，由于该光催化剂对紫外线作出反应，发挥光催化剂效果，故为了在没有紫外线的贮藏槽的内部，获得该光催化剂效果，必须设置用于向光催化剂，辐射紫外线的光源，装置结构复杂，并且整体尺寸大。由此，上述专利文献2中记载的燃料贮存槽构成较大尺寸的装置，具有无法在汽车上装载，设置场所受限制等问题。
还有，人们还开发了下述的燃料重整器，其可实现汽车装载，燃料重整催化剂采用光催化剂携带于丸状颗粒的多孔体上的类型(专利文献3)，由于该装置所采用的光催化剂也必须要求紫外线辐射，故在设置于没有紫外线的汽车的燃料供给系统中时，不仅具备紫外线辐射用的特殊的光源，而且必须要求该光源的定期的维护。另外，如果在没有间隙的情况下，将上述多孔体接纳于燃料重整器的密封容器内部，则在与光源保持距离的多孔体中，通过上述光源辐射的紫外线受到其它的多孔体的遮挡，无法投射，导致无法充分地发挥光催化剂效果。
另一方面，如果为了充分地进行紫外线的辐射，减小接纳于上述密封容器内部的多孔体的数量，则具有下述的问题，即，燃料重整性能降低，并且因汽车行驶时的振动，产生多孔体之间碰撞等情况，多孔体破碎，或因该破碎而产生的碎片将燃料过滤器堵塞。
相对该情况，在专利文献4所述的燃料重整器中，在燃料所通过的外壳的室的内部，设置由在表面上形成光催化物质的膜的网状的金属网，蜂窝样的结构体等构成的多孔板，通过使形成于该多孔板上的光催化物质的膜与燃料接触，改善燃料的质量，但是，由于改善燃料的质量的光催化物质为氧化金属膜，其即使相对其波长大于紫外线的电磁波(γ射线、X射线、可见光线、红外线、电磁波等)，仍作出反应，发挥光催化性能，具有随着从表面向内部的进入，与氧的结合慢慢地缺乏的结构(在本说明书中，称为“氧缺乏倾斜结构”。)，故将其接纳于没有紫外线透射的外壳的内部，制造燃料重整器，另外，即使在外壳的内部未设置辐射紫外线的光源的情况下，仍可改善燃料的质量。
但是，在专利文献4所述的燃料重整器中，作为容纳于外壳的内部的催化物质，容纳在表面上形成具有上述的氧缺乏倾斜结构的氧化金属的膜的多孔板，但是，在这样的结构的燃料重整器中，燃料的重整效率达到极限，无法形成更高效率的燃料重整器。
作为一个实例，在上述专利文献4中作为试验实例1而记载的燃料重整器中，代替用作催化物质的多孔板的“38个钛网+18个陶瓷蜂窝”，而采用“600个钛网”，其它的条件共同，测定燃料消耗率，尽管多孔板的表面积增加约10倍，仍无法提高专利文献4的实施例1所述的燃料消费率以上的燃料消耗率。
另外，提高上述这样的燃料消耗率，阻止有害物质的发生的目的不是前述的柴油发动机等的内燃机的特有课题，而是属于使燃料燃烧，获得动力的发生，发热等的，各种的燃烧器共同的课题。
于是，本发明的目的在于提供一种燃料重整器，其中，在原样保持不必设置用于辐射紫外线的光源等，结构简单，重量轻，并且小型，不选择适用对象的，前述的专利文献4所述的燃料重整器的有利的特征的状态，可以更高的效率，改善将上述燃料供给锅炉、热处理炉、加热炉、内燃机、供暖设备、干燥机、通过其它的燃料的燃烧，获得动力，发热等的装置的燃料的质量，并且本发明的目的在于提供一种燃料重整器，其中，可通过更进一步地提高这些燃烧器的燃料消耗率，减少所采用的燃料量，相对地减少伴随燃烧器的动作而产生的氮氧化物(NOx)、颗粒状物质(PM)、二氧化碳等的排出量。
发明要解决的课题为了实现上述目的，本发明的燃料重整器(1)的特征在于其由外壳(20)和催化物质(10)构成；该外壳设置于从燃料的供给源，到燃烧器的燃料供给系统中，该外壳具有流入口(21)，该流入口与上述燃料的供给源连通；流出口(22)，该流出口与上述燃烧器连通；处理室(24)，该处理室与上述流入口(21)和流出口(22)连通；
该催化物质填充于上述外壳(20)的处理室(24)的内部，呈颗粒状；在上述催化物质(10)的表面上，形成具有随着从表面，向内部的进入，与氧的结合慢慢缺乏的结构，并且具有对其波长大于紫外线的电磁波作出反应的光催化性能的氧化金属的膜(12)(权利要求1)。
在上述权利要求1所述的燃料重整器中，最好，上述催化物质(10)按照以下述式定义的空间率在50％以下的方式填充于上述处理室(24)的内部，该下述式为空间率(％)＝[(处理室内的容积-催化物质的总体积)/处理室内的容积]×100(权利要求2)另外，在上述结构的燃料重整器1中，按照相对通过上述处理室(24)的燃料的流量0.1L/min，填充于上述处理室(24)的内部的催化物质(10)的表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上的方式上述催化物质(10)填充于上述处理室(24)的内部(权利要求3)，或在上述燃烧器为发动机的场合，按照相对该发动机的排气量1000cc，填充于上述处理室(24)的内部的催化物质(10)的表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上的方式上述催化物质填充于上述处理室(24)的内部(权利要求4)。
在上述催化物质(10)的粒径最好在20mm以下，尤其最好在10mm以下，其中，特别是最好在6mm以下(权利要求5)。
另外，最好，上述催化物质为中空结构(权利要求6)。另外，可形成具有穿过上述催化物质(10)的开孔(13)的结构(权利要求7)。
外壳(20)包括呈筒状的主体部(23)；盖体(25，26)，该盖体分别覆盖该主体部(23)的两端开口，上述盖体(在
图1所示的实施例中的盖体26)可按照可装卸的方式安装于上述主体部(23)的两端开口中的至少一者上(权利要求8)。
此外，也可采用上述处理室(24)中的至少端部通过网状体(30)形成的方案(权利要求9)。
发明的效果颗粒状的催化物质(10)填充于外壳(20)的内部的本发明的燃料改质器(1)通过与形成于催化物质(10)的表面上的氧化金属膜(12)的接触，改善燃料的质量，但是，由于在作为重整对象的燃料通过该燃料重整器(1)时，该燃料在接纳于外壳(20)的内部中的多个颗粒状的催化物质(10)之间流动，可确保与形成于催化物质(10)的表面上的氧化金属膜(12)的接触面积较宽，故有效地通过上述氧化金属膜(12)，改善燃料的质量。
象这样，可减少在该燃烧器中消耗的燃料量，因此可大幅度地减少所产生的氮氧化物(NOx)、颗粒状物质(PM)、二氧化碳。
在以在50％以下，最好，在45％以下的空间率，将上述催化剂物(10)填充于处理室(24)的内部的燃料重整器中，可显著地减少燃料的消耗量。
另外，按照相对通过上述处理室(24)的燃料的流量0.1L/min，催化物质(10)的表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上的方式将上述催化物质(10)填充于上述处理室(24)的内部，或在上述燃烧器为发动机的场合，按照表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上的方式将上述催化物质(10)填充于上述处理室(24)的内部，在该方式与特别是，上述空间率在50％以下，最好在45％以下的组合中，形成上述任意的填充量，由此，燃料消耗量的减少更加显著。
此外，在上述催化物质(10)的粒径在20mm以下，最好在10mm以下，特别是最好在6mm以下的场合，可增加外壳(20)的处理室(24)的内部的单位容积的催化物质(10)的表面积，形成于催化物质(10)之间的，构成燃料的流路的间隙较窄，并且复杂，可使流过该间隙的燃料与氧化金属膜(12)确实接触。其结果是，可提供提高燃料的重整效率的燃料重整器(1)。
在采用呈中空状的催化物质(10)的场合，可在不降低燃料的重整效率的情况下，简单地减轻燃料重整器(1)的重量。
还有，在上述催化物质(10)呈球状，形成沿该催化物质(10)的直径方向贯穿的开孔(13)的场合，与上述中空结构的催化物质(10)相同，可减小燃料重整器(1)的整体重量，并且即使在该开孔(13)的内部，仍形成上述氧化金属膜(12)，由此，不增加燃料重整器(1)的整体尺寸，可扩大与燃料接触的氧化金属膜(12)的表面积，可提供更高效率的燃料重整器(1)。
在于上述外壳主体(23)的两端开口的至少一者上，以可装卸的方式安装盖体(26)的燃料重整器中，容易进行填充的催化物质的更换等的维修，并且容易在外壳(20)的处理室(24)的内部，在没有松动的情况下填充催化物质(10)。
另外，上述处理室(24)中的至少端部通过网状体(30)形成，由此，填充于处理室(24)的内部的催化物质夹持于该网状体(30)之间，在处理室(24)的内部，不产生松动等情况，于是，可防止相互碰撞等。
附图的简要说明图1为表示本发明的一个实施方式的燃料重整器的主要部分的剖视图；图2为多孔板的金属网(金属网)的平面；图3为金属网的部分放大透视图；图4为催化物质的剖视图，图4(A)表示中空结构，图4(B)表示开孔结构，图4(C)表示中空，并且开孔结构的催化物质；图5为表示燃料重整器的配置的燃料供给系统的外观结构说明图。
标号的说明
标号1表示燃料重整器；标号2表示燃料箱；标号3表示燃料过滤器；标号4表示燃料喷射泵；标号5表示燃烧室；标号6表示燃料供给系统；标号10表示催化物质；标号11表示颗粒状体；标号12表示氧化金属膜；标号13表示开孔；标号20表示外壳；标号21表示流入口；标号22表示流出口；标号23表示外壳主体；标号24表示处理室；标号25，26表示盖体；标号27，28表示连接件；标号30表示金属网(多孔板)。
用于实施发明的优选方式下面参照附图，对本发明的燃料重整器1进行描述。
(燃料重整器的整体结构)本发明的燃料重整器1包括外壳20，该外壳20设置于从燃料箱等的燃料的供给源，到燃烧器的燃烧供给系统中，在可使燃料通过的外壳20的处理室24的内部，包括填充催化物质10的结构，其中，在由金属、陶瓷或这些混合体形成的颗粒状物质的表面上，形成具有伴随从表面，向内部的进入，与氧的结合缺乏的结构，并且具有对其波长大于紫外线的电磁波作出反应的光催化剂性的氧化金属的膜，通过使燃料从填充于该外壳20的处理室24的内部的催化物质10之间通过，可使重整对象的燃料接触形成于催化物质10的表面上的氧化金属膜，改善燃料的质量。
下面分别对本发明的燃料重整器1的作为主要结构部件的前述外壳20和催化物质10的结构进行具体描述。
(外壳)在构成本发明的燃料重整器1的主要的结构部件的一个的上述外壳20形成下述空间，该空间用于在其内部，接纳有呈颗粒状的催化物质10，并且导入作为重整对象的燃料，使该燃料从已接纳的催化物质10之间通过，使该催化物质10和燃料之间接触，象图1所示的那样，在外壳20的内部，形成有处理室24，该处理室24接纳有催化物质10，并且已导入的燃料通过该处理室24。
另外，在该外壳20的一端，具有流入口21，该流入口21用于将构成重整对象的燃料导入上述处理室24中，在外壳20的另一端，具有流出口22，该流出口22用于排出通过外壳20的处理室24的内部，实现重整的燃料。
如果上述外壳20的材料在其质量不通过与燃料的接触而改变等的情况下，具有尽可能按照设置于向燃烧器的燃烧室，供给燃料的管等的燃料供给系统6中的方式使用的强度，则其可为任意的材料，比如，可采用不锈钢、其它的金属。
此外，如果外壳的尺寸为在供给燃烧器的燃料的流量的关系方面，可在该外壳内部接纳具有可确保与燃料的充分的接触面积的接触面积的催化物质10，并且可确保可连续地供给燃烧器所必需的量的燃料的燃料的流量的程度，则该尺寸不是特别限定的，该外壳的形状也可采用圆筒状、矩形筒状、多边形筒状等的各种形状。
最好，上述外壳20按照下述方式构成，该方式为在导入燃料时，在形成于其内部的处理室24中，上述催化物质可在没有松动的情况下填充于外壳20的内部，以便实现形成于接纳在外壳20的内部的催化物质的表面上的氧化金属膜和燃料之间的充分接触，由此，即使在比如，汽车的发动机的燃料供给系统，以及在于使用时，预计产生振动等的燃料器上安装本发明的燃料重整器的情况下，仍可防止因振动等，催化物质相互冲突等的情况，可防止这样的冲突造成的开裂、缺陷等的破损的产生。
还有，在没有松动的情况下将催化物质接纳于外壳20的内部，由此，可增加与燃料接触的氧化金属膜的表面积，提高燃料的重整效率。
象这样，为了在没有松动的情况下将催化物质填充于外壳20的内部，最好，本发明的燃料重整器的外壳20通过呈圆筒状的外壳的主体部23，与盖体25，26形成，该盖体25，26分别覆盖上述主体部23的两端开口，上述盖体25，26中的至少一个(在图示的实例中，盖体26)以可拆卸的方式安装于上述主体部23上。
在本实施方式中，在主体部23中的至少一者的开口端的周缘上，形成沿外周方向突出的法兰23a，在该法兰23a上，通过密封圈等，重合从上述盖体26的周缘部突出的法兰26a，并且在该重合状态，将螺栓插入穿过两个法兰23a，26a的螺栓孔内部，并且将螺母与螺栓螺合，通过上述等的作业，在主体部23的一端开口，以可装卸的方式固定盖体25，26中的一者26。
象这样，以可装卸的方式安装盖体26，该盖体26覆盖外壳的主体部23的开口端中的至少一者的开口端，由此，在通过盖体，覆盖主体部23的开口端时，将填充于外壳20的内部催化物质10稍稍地压入主体部23的内部，这样，容易在没有松动的情况下将催化物质10填充于外壳20的处理室24的内部。
另外，象这样，可装卸覆盖外壳主体23的一端开口的盖体26，这样，一旦接纳于外壳20的内部，可容易实现燃料的重整所采用的催化物质的交换、其它的维修。
最好，形成于该外壳20内部的处理室24的端部通过最好具有柔性的金属网30等的多孔板构成，象这样，通过金属网等的网状体，构成处理室24的端部，由此，可通过金属网30，将已填充的催化物质固定，难以产生松动，并且催化物质10本身的流失，开裂，甚至产生缺陷的催化物质、与催化物质的表面剥离的氧化金属膜等通过具有过滤器的金属网30等的多孔板而俘获，可防止这些异物与燃料一起，从处理室流出的情况。
特别是，在覆盖外壳主体23的开口端的盖体25，26象图1所示的那样，呈向外方鼓出的弯曲状的场合，如果在将催化物质10填充于外壳主体23的内部之后，通过盖体，覆盖该外壳主体的开口端，则具有在鼓出部分，产生未填充催化物质的间隙，但是，通过具有柔性的上述金属网30等的多孔板，覆盖外壳主体23的开口端，即使在通过弯曲状的盖体26，覆盖外壳主体23的开口端的情况下，仍可在没有松动的情况下，将催化物质10填充于外壳20的内部。
作为一个实例，上述金属网30为抵抗腐蚀等的性能较高的钛制的金属网，采用呈线径为0.2mm，开孔13的尺寸为长度3mm×宽度2mm的基本菱形状的网(参照图2和图3)。
本实施方式中所采用的钛制的金属网30为称为所谓“lath”的结构的金属网，在该“lath”中，包括有在金属制的薄板中，以一定间距形成多个切口，沿与该切口的长度方向相垂直的方向拉伸该薄板而呈网状的金属网、通过金属丝形成的丝网等，但是，在本发明中，用作多孔板的金属网30也可为其中的任意的结构，另外，并不限于上述金属网，如果为具有对作为改善质量对象的燃料的性能的类型，可采用已知的各种金属网。
另外，本实施方式的外壳20由奥氏体系不锈钢(SUS304)制成，按照通过沿延长外壳主体的两端的方向中间部鼓出的盖体25，26，覆盖呈圆筒状的外壳主体的两端开口的方式形成，在该盖体25，26的相应的中间部分，安装连接件27，28，该连接件27，28具有与形成于主体内部的处理室24连通的流路，通过该连接件27，28内的流路，分别形成前述的流入口21和流出口22。
此外，在图1所示的燃料重整器1中，燃料的流动方向并不特别限定，流入口21和流出口22也可分别替换地使用。
(催化物质)接纳于上述的外壳20的内部的催化物质通过下述方式形成，该方式为在通过金属、陶瓷或它们的混合体形成的颗粒体的表面上，形成借助采用通过氧化，获得光催化性的金属粉末，进行喷丸硬化处理的方式形成的氧化金属的膜，形成定形、或不定形的颗粒状体。
在本实施方式中，构成该催化物质的核的上述颗粒体呈直径在20mm以下，最好在10mm以下，特别是最好在6mm以下的球状，对该表面，如上所述，喷射通过氧化，获得光催化性的金属，形成氧化金属的膜。
由形成上述的氧化金属的膜的金属、陶瓷或这些混合体形成的颗粒体也可采用如图1所示，呈球状的颗粒体，但是，为了谋求装置整体的重量的减轻，如图4(A)和图4(B)所示，其也可呈中空，甚至呈具有孔的形状，另外，如图4(C)所示，也可呈中空，并且呈开孔形状。
还有，在催化物质10呈开孔形状的场合，由于已导入的燃料也在形成于催化物质10中的开孔内部流动，故最好，还在形成于颗粒体11中的开孔13的内部，形成后述的氧化金属膜12，由此，不增加外壳20，进而不增加燃料重整器1的整体的尺寸，或不增加填充于外壳20内部的催化物质10的量，可增加与燃料接触的氧化金属膜12的表面积，并且催化物质10之间的燃料的流动复杂，由此，可提高燃料的重整效率。
如果构成上述催化物质的核的颗粒体11的材质为下述类型，即，如下所述，喷射因氧化，获得光催化性的金属的粉末，由此，可在其表面上形成金属膜，并且，即使与作为重整对象的燃料接触，仍不产生变质、浸蚀等的情况，具有可设置于从燃料箱2，到内燃机的燃烧室5的燃料的供给系统6的强度等，则可采用任意的材料，作为一个实例，可采用钛、不锈钢等的金属、具有氧化物、铁氧体等的陶瓷，或采用它们的混合体等。
特别是，在构成催化物质10的核的颗粒体11采用比如，产生远红外线的陶瓷的场合，也可通过远红外线的辐射，对燃料进行活性处理，改善其质量，通过与氧化金属膜12的重整的加倍效果，可以更高的效率，改善燃料的质量。
另外，如果不妨碍必要的燃料的流动，可确保与燃料的充分的接触面积，则粒径、其形状、尺寸的均匀性等的有无等均并不特别限定，比如，颗粒形状可呈多边形、圆、椭圆、其它的各种的形状。
象这样，用于确保与燃料的接触面积的催化物质的粒径作为一个实例，在20mm以下，最好，在10mm以下，特别是最好在6mm以下。
上述催化物质10也按照一种物质填充于多个外壳20的内部的方式使用，但是，尺寸、形状不同的催化物质10也可按照2种，3种以上进行多种组合的方式使用，还可这样构成，即，在形成于较大直径的催化物质之间的间距内部，按照设置较小直径的催化物质的方式，混合状况的催化物质10填充于外壳20的内部，由此，扩大与燃料接触的氧化金属膜的表面积。
在构成催化物质的核的颗粒体的表面上形成氧化金属膜，该氧化金属膜为象前述那样，获得光催化性的金属的氧化物，具有从表面，向内部的进入，与氧的结合慢慢地缺乏的倾斜结构(在本说明书中，称为“氧缺乏倾斜结构”。)，作为重整对象的燃料在通过燃料重整器1的内部时，与形成于上述催化物质的表面上的氧化金属膜接触，实现其质量的改善。
具有这样的氧缺乏倾斜结构的氧化金属膜12可通过下述方式形成，该方式为高速地将通过氧化，获得光催化性的，比如，钛等的金属的粉末投射到构成催化物质10的核的颗粒体11的表面上。
作为用于该膜形成的金属(喷射粉末)，可例举有钛(Ti)、锌(Zn)、钨(W)、锡(Sn)、锆(Zr)和它们的合金等，如果采用比如，压缩空气，将这些金属粉末高速地喷射到由构成上述催化物质的核的金属、陶瓷、它们的混合体等构成的颗粒体的表面上，则该金属粉末熔融附着于上述颗粒体的表面上，并且在该熔融附着时，与喷射颗粒体、周边气氛的氧结合，发生氧化，这样，在颗粒体的表面上，形成TiO2、ZnO、WO3、SnO2、ZrO2等的氧化金属膜。
通过上述方法形成的氧化金属膜具有伴随相对膜表面的深度的增加，与氧的结合每次微量而缺乏的氧缺乏倾斜结构，具有该结构的氧化金属膜对其波长大于紫外线的电磁波(γ射线、X射线、可见光、红外线、电波等)作出反应，发挥对构成改善质量对象的燃料进行活性处理的光催化性能。
在过去，人们知道，上述TiO2、ZnO、WO3、SnO2、ZrO2等的氧化金属膜用作通过紫外线的照射，发挥优良的分解功能的，所谓的光催化剂，但是，通常，这些氧化金属膜通过紫外线的照射，发挥光催化剂功能。由此，为了在紫外线未达到的内燃机的燃料供给部，获得上述氧化金属的光催化剂作用，必须单独地设置用于对该氧化金属，辐射紫外线的特殊的光源。
但是，如上所述，形成于催化物质10的表面上的，具有氧缺乏倾斜结构的氧化金属膜12具有对其波长大于紫外线的电磁波(γ射线、X射线、可见光线、红外线、电波等)作出反应的性质，如果上述电磁波中的任意的能量，则可发挥光催化剂功能，即使在象前述那样，设置于外壳20的内部，在紫外线，可见光线未达到的状况使用的情况下，仍不必要求采用过去的光催化剂那样的紫外线辐射用的光源，可发挥催化剂作用。
另外，在通过上述金属粉末的喷射形成的氧化金属膜12中，还具有包括稳定的氧缺乏倾斜结构的优点。
具有氧缺乏倾斜结构的氧化金属膜12的形成所采用的金属粉末的形状最好为球状或多边形状，而其粒径在200μm以下，最好在30～100μm的范围内。另外，也可采用喷射压力在0.3MPa以上，喷射粉末的材料等，但是，为了使形成于表面上的氧化膜稳定，上述喷射压力尤其是最好在0.5MPa以上。
如果所采用的金属的种类也为通过氧化，发挥光催化性能的类型，则并不限于上述的实例，可采用各种金属，另外，也可按照将上述的多种金属组合的方式使用。
此外，在喷射金属粉末，形成覆盖膜时，将白金(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、铜(Cu)等的贵金属粉末混合，同时进行喷射，由此，既可在膜中携带这些金属，另外，也可在已形成的氧化金属膜12中，注入钒、铬等的金属离子。
通过在氧化金属膜12上，携带这些贵金属，或注入金属离子，可更进一步地提高光催化剂性能，可进行有效的燃料的重整。
在本实施方式中，在前述的颗粒体的表面上，喷射钛(Ti)粉末，形成二氧化钛(氧化钛TiO2)膜，通过该二氧化钛膜，获得光催化剂作用。本发明打算实现的电磁波反应型的光催化剂功能不需要紫外线的辐射，并且在进行氧化、还原的方面，实现与仅仅进行氧化分解的过去的一般的光催化剂不同的功能。在这里，为了形成具有氧缺乏倾斜结构的氧化金属膜，氧化钛由金红石型和/或锐钛矿型构成。
如上述的构成的上述催化物质10按照下述的空间率，填充于上述处理室24的内部，该空间率按照公式空间率(％)＝[(处理室内的容积-催化物质的总体积)/处理室内的容积]×100来定义，其在50％以下，最好在45％以上。由此，通过燃料重整器1的内部的燃料可与形成于催化物质10的表面上的氧化金属膜12进行最佳接触，确实改善燃料的质量。
还有，上述催化物质10按照下述方式填充于上述处理室24的内部，该方式为相对通过处理室24的燃料的流量0.1L/min，其表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上。
特别是在供给重整后的燃料的燃烧器为发动机的场合，按照无论通过燃料重整器1的内部的燃料的流量，相对该发动机的排气量1000cc，其表面积的总值在5000cm2以上，最好在10000cm2以上的方式上述物质填充于上述处理室24的内部。
象这样，就通过燃料重整器1的内部的燃料的流量，或供给重整后的燃料的燃烧器(发动机)的排气量之间的关系来说，填充于燃料重整器1的处理室24的内部的催化物质10的表面积为前述的数值，由此，在燃料的消耗量，燃烧器(发动机)的排气量之间的关系方面，可充分地确保与燃料接触的催化物质的表面积，可确实地减少燃料的消耗量。
特别是在同时满足前述的空间率在50％以下，最好在45％以下的条件，与相对上述燃料的流量或燃烧器(发动机)的排气量的催化物质的表面积的条件的燃料重整器1中，可更加确实地进行燃料的重整，可显著地降低供给该重整后的燃料的燃烧器的燃料的消耗量。
(燃料重整器的作用)人们认为，产生采用通过本发明的燃料重整器1的燃料的燃料消耗量的上升的原因在于在反应前，燃烧物质产生活化(电离化离子化)现象，该活化作为燃烧的前驱现象而产生，或转变为氧化反应(燃烧)。
产生上述前驱现象的能量包括有作为燃烧的3个要素中的1个的热能，但是，人们认为，具有前述的氧缺乏倾斜结构的氧化金属包括相当量的使燃料产生活性的能量，人们认为，该能量包括使物质产生活性的电离辐射线。
由此，人们认为，在导入本发明的燃料重整器1内部的燃料从填充于外壳20的处理室24的内部的催化物质10之间通过，与形成于催化物质10的表面上的氧化金属膜12接触时，通过该低度的辐射线(自然现象程度的辐射线)，燃料(CmHn)产生电离(离子)现象，促进燃料反应，由此，燃料消耗率上升。
此外，在于外壳20的内部填充颗粒状的催化物质10的本发明的燃料重整器1中，特别是在按照相对前述的空间率、燃料的流量的催化物质10的表面积，或相对燃烧器(发动机)的排气量的催化物质的表面积，将催化物质10填充于处理室24的内部的燃料重整器1中，与燃料接触的上述氧化金属膜12的表面积宽，还有，导入外壳20的内部的燃料通过形成于催化物质10之间的复杂的形状的流路的内部，由此，与氧化金属膜的接触时间长，并且确实与氧化金属膜12接触，于是，在本发明的燃料重整器1中，可高效率地实现燃料的重整。
实施例下面对进行以上说明的本发明的燃料重整器的性能试验的结果进行描述。
另外，在下面给出的各试验实例中，在用于本申请的燃料重整器的催化物质中，在陶瓷的球体的表面上，形成具有前述的氧缺乏倾斜结构的氧化钛的膜，其具体内容如下面的表1所述。
(表1)催化物质的规格陶瓷球的材料Al2O3+SiO292％以上催化物质的比重3.62
另外，比较例中所采用的“钛网”指在钛制的金属网的表面上形成具有氧缺乏倾斜结构的氧化钛的膜的网，其具体内容如下面的表2所述。
(表2)
钛网的规格比重4.54
(试验例1)将通过本发明的燃料重整器的燃料(A重油)供给以重油为燃料的干燥器。
表1表示测定该干燥器中的设定温度为280℃，干燥器内部的温度为280℃所需要的燃烧时间(分)、燃料的使用量(公升)的结果。
另外，已使用的燃料重整器按照下述方式使用，该方式为圆筒状的外壳主体部分的直径为100mm，长度为900mm，其中形成具有氧缺乏倾斜结构的氧化钛的膜的，直径为3mm的陶瓷球15kg作为催化物质而填充。
填充于容量为1公升的空间中的催化物质的重量为2030g(表1)相对催化物质的比重为3.62，容量为1公升的空间中的催化物质的体积为2030/3.62＝560.8cm3。
于是，该催化物质的空间率[(1000-560.8)/1000]×100＝43.92(％)此外，相对每个催化物质颗粒的重量0.047g(表1)，催化物质的表面积的总值(15000/0.047)×0.2826＝90191.5(cm2)相对73分钟的燃料使用量22.76公升(表3)，燃料的每分钟的流量为22.76/73＝0.312(L/min)
于是，流量0.1L/min的催化物质的表面积的总值90191.5/3.12＝28907.5(cm2)已采用的干燥器为具有作为燃烧器的枪式燃烧器的直火式热发生器，发热量为300000kcal/h。
(表3)干燥器的运转试验(试验例1)
作为上述的结果，就温度上升到设定温度(280℃)之前的所需时间来说，在采用通过本发明的燃料重整器的燃料的场合，与采用未进行重整处理的燃料的场合相比较，燃料时间缩短15分钟。
另外，在即使对于上升到设定温度之前所采用的燃料，仍采用通过本发明的燃料重整器之后的燃料的场合，与采用未进行重整处理的普通的燃料的场合相比较，可使所采用的燃料的量减少7.55公升。
此外，表中的“提高率”指以未安装燃料重整器的场合为基准，安装了燃料重整器时的燃料消耗率的提高量通过百分比表示的值，即，[(30.31-22.76)/30.31]×100(％)＝24.9(％)在安装本发明的燃料重整器的场合，与未安装燃料重整器的场合相比较，燃料消耗率也提高24.9％。
(试验例2)本发明的燃料重整器安装于小型卡车的燃料供给系统上，通过该燃料重整器的燃料供给发动机，进行行驶试验(用于巡回销售)。表4表示测定此时的燃料消耗量与燃料消耗率的提高率的结果。
另外，已采用的燃料重整器采用下述的制品，其中，外壳的主体部分的直径为100mm，长度为60mm，在该外壳内部，填充形成有二氧化钛的膜的，直径为3mm的填充球10kg。
用于行驶试验的小型卡车为平成13年式(行驶距离为45000km)，属于排气量为3000cc的柴油发动机车。
填充于外壳的内部的催化物质的空间率与前述的“试验例1”相同，为43.92％相对每个催化物质颗粒的重量0.047g(表1)，催化物质的表面积的总值为(10000/0.047)×0.2826＝60127.7(cm2)相对作为燃烧器的发动机的排气量3000cc，每1000cc的催化物质的表面积的总值为60127.7/3＝20042.6(cm2)汽车的燃料供给系统一般象如5所示，燃料箱2、燃料过滤器3、燃料喷射泵4、燃烧室5分别通过管而连接，在本试验例中，上述燃料重整器安装于燃料箱和燃料过滤器之间的管路上。
另外，将燃料重整器安装于上述位置的目的在于即使在催化物质中产生开裂，缺陷，或发生形成于催化物质的表面上的氧化膜局部地剥离等情况，在重整的燃料中，混入异物的情况下，通过设置于下游侧的过滤器，仍可将混入燃料中的异物去除，防止异物导入燃烧室中的情况，燃料重整器的安装位置并不限于本实例，如果可在供给燃烧室之前，对燃料进行重整处理，则也可安装于从燃料箱，到燃料喷射泵之间的任意位置。
对于燃料重整器1的安装，在外壳20中安装形成构成流入口21和流出口22的流路的连接件27，28等的场合，将燃料箱2和燃料过滤器3之间连通的过去的管更换为专用的管，将连接件与该专用管连接，由此，可容易安装。
(表4)小型卡车的行驶试验(试验例2)
作为上述的结果而可确认，在安装本发明的燃料重整器的小型卡车中，与不安装燃料重整器的卡车相比较，燃料消耗率提高20.2％。可感觉到马力、起动性、加速性的提高，即使通过目视，仍可明确地确认特别是道路上坡的黑烟的排出的减少。
(试验例3)本发明的燃料重整器安装于小型卡车的燃料供给系统(安装位置与试验例2相同)上，通过将该燃料重整器的燃料供给发动机，进行行驶试验(用于巡回销售)。表5表示测定此时的燃料消耗量和燃料消耗率的提高率的结果。
另外，燃料重整器采用下述的制品，其中，外壳的主体部分的直径为100mm，长度为300mm，在外壳内部，填充形成有二氧化钛的膜的直径为3mm的陶瓷球6kg。
用于行驶试验的小型卡车为平成15年式(行驶距离为15000km)，属于排气量为2000cc的汽油发动机车。
填充于外壳内部的催化物质的空间率与前述的(试验例1)相同，为43.92(％)。
相对每个催化物质颗粒的重量0.047g(表1)，催化物质的表面积的总值为(6000/0.047)×0.2826＝36076.6(cm2)相对作为燃烧器的发动机的排气量2000cc，每1000cc的催化物质的表面积的总值36076.6/2＝18038.3(cm2)作为比较实例，在与上述本发明的燃料重整器相同的外壳的内部，采用下述的燃料重整器，其中，插入表2的厚度为0.2mm的钛网呈直径为100mm的圆盘状的产品800个，进行相同的行驶试验。
此外，每个钛网的重量为2.08g，800个的钛网的总重量为1664g，钛网的比重为4.54，填充了该钛网的燃料重整器的空间率为{[2355-(1664/4.54)]/2355}×100＝84.44(％)相对每个钛网的表面积46cm2，填充于外壳内部的800个钛网的总表面积46×800＝36800cm2相对作为燃烧器的发动机的排气量2000cc，每1000cc的钛网的表面积的总值36800/2＝18400(cm2)
(表5)小型卡车的行驶试验(试验例3)
作为上述的结果，在安装本发明的燃料重整器的小型卡车中，与未安装燃料重整器的小型卡车相比较，确认已消耗的燃料减少25％。另外，可以确认马力、起动性、加速性的提高。
另外，在试验例3中，与作为柴油发动机车中的行驶试验的试验例2的试验结果相比较，燃料消耗率的提高率进一步上升，由此确认，本发明的燃料重整器与轻油相比较，发挥高于汽油的重整的重整性能。
相对该情况，在填充作为比较实例的钛网的燃料改善器中，如果与未安装燃料重整器的场合相比较，虽然确认燃料消耗量的减少，但是，与安装本发明的燃料重整器的场合相比较，其提高率极低。
人们认为，在本发明的燃料重整器、比较例的燃料重整器中，填充于内部的催化物质的表面积均呈现基本相同的数值，但是，由于空间率显著不同，故该空间率的差异是作为效果的差而呈现的。
人们认为，特别是由于在本试验例中使用的小型卡车采用排气量较小的发动机，在燃料重整器的内部流动的燃料的流量少，燃料没有阻力地供给发动机，由此，即使在氧化钛膜的表面积相同的情况下，在比较例的燃料重整器中，其表面积未有效地作用，于是，其效果差。
于是可以确认，对应于燃料的流量，或在所采用的燃烧器为发动机的场合，对应于该发动机的排气量，在规定的范围内增加氧化钛膜的表面积，并且处理室内的空间率在一定的范围内以下，通过这样的组合，可有效地提高燃料重整器的燃料重整的效率。
(试验例4)催化物质的填充量不同的燃料重整器安装于小型卡车的燃料供给系统(安装位置与试验例2相同)上，通过该燃料重整器的燃料供给发动机，进行行驶试验(用于巡回销售)。表6表示此时的各燃料重整器的空间率、排气量为1000cc的催化物质的表面积、燃料消耗量与燃料消耗率的提高率。
另外，作为燃料重整器，准备下述的制品，其中，外壳的主体部分的直径为100mm，长度为300mm，在该外壳的内部，填充形成有二氧化钛的膜的直径为4mm的陶瓷球5kg，将1～7个该制品连接，形成催化物质的填充量为5kg、10kg、15kg、20kg、25kg、30kg、35kg的燃料重整器。另外，下面的表6中的催化物质的填充量“0”为未安装燃料重整器的小型卡车的行驶试验结果。
用于行驶试验的小型卡车为平成15年式(行驶距离为15000km)，属于排气量为2000cc的汽油发动机车。
(表6)填充量的变化和燃料消耗率的提高率
作为上述的结果，即使在采用催化物质的填充量为5kg的燃料重整器的情况下，仍可确认燃料消耗量的减少，但是，与催化物质的填充量在10kg以上的场合相比较，其效果较低。
由于在用于上述各行驶试验的燃料重整器中，空间率均为相同值，故该空间率在50％以下，最好在45％以下，并且伴随发动机的排气量的增加，使催化物质的表面积的总值增加，由此，确认获得显著的效果。
(试验例5)已填充的催化物质的粒径分别不同的多个燃料重整器安装于小型卡车的燃料供给系统(安装位置与试验例2相同)上，通过燃料重整器的燃料供给发动机，进行行驶试验(用于巡回销售)。
在已使用的燃料重整器中，外壳的主体部分的直径为100mm，长度为300mm，在该外壳内部，准备分别填充了形成有二氧化钛的膜的直径为2mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、15mm、20mm的陶瓷球的制品。
用于行驶试验的小型卡车为平成15年式(行驶距离为15000km)，属于排气量为2000cc2的汽油发动机车。
表7表示测定上述行驶试验的催化物质的直径、排气量为1000cc的催化物质的表面积、空间率、平均燃料消耗量和提高率的结果。
表7空间率和表面积的变化与燃料消耗率的提高率
根据以上的结果而确认，在空间率超过50％的场合(作为一个实例，空间率为50.1％的场合)，提高率是微小的，为2％，但是在空间率在50％以下的场合(作为一个实例，空间率为48.1％的场合)，提高率为前述场合的1倍，即4％，另外，在空间率在45％以下(44.8％)的场合，提高率为17％，提高率显著提高。
另外，虽然即使在每1000cc的排气量的催化物质的表面积在5000cm2以下的情况下，仍呈现燃料消耗率的提高，但是，可确认在该表面积在5000cm2以上时，提高率提高而接近10％(在该表面积为6510cm2时，提高率为13％)，此外，在该表面积在10000cm2以上时，提高率在20％以上(在该表面积为10253cm2时，提高率为23％)，显著提高。
根据以上的结果而可确认，通过使空间率在50％以下，最好在45％以下，则燃料消耗率显著提高，并且可确认每1000cc的排气量的催化物质的表面积在5000cm2以上，最好在10000cm2以上，这样，燃料消耗率显著提高。
权利要求
1.一种燃料重整器，该燃料重整器由外壳和催化物质构成；该外壳设置于从燃料的供给源，到燃烧器的燃料供给系统中，该外壳具有流入口，该流入口与上述燃料的供给源连通；流出口，该流出口与上述燃烧器连通；处理室，该处理室与上述流入口和流出口连通；该催化物质填充于上述外壳的处理室的内部，呈颗粒状；在上述催化物质的表面上，形成具有随着从表面，向内部进入，与氧的结合慢慢缺乏的结构，并且具有对其波长大于紫外线的电磁波作出反应的光催化性能的氧化金属的膜。
2.根据权利要求1所述的燃料重整器，其特征在于上述催化物质按照以下述式定义的空间率在50％以下的方式填充于上述处理室的内部，该下述式为空间率(％)＝[(处理室内的容积-催化物质的总体积)/处理室内的容积]×100
3.根据权利要求1或2所述的燃料重整器，其特征在于按照相对通过上述处理室的燃料的流量0.1L/min，填充于上述处理室内部的催化物质的表面积的总值在5000cm2以上的方式上述催化物质填充于上述处理室的内部。
4.根据权利要求1或2所述的燃料重整器，其特征在于上述燃烧器为发动机，按照相对该发动机的排气量1000cc，填充于上述处理室内部的催化物质的表面积的总值在5000cm2以上的方式将上述催化物质填充于上述处理室的内部。
5.根据权利要求1～4中的任何一项所述的燃料重整器，其特征在于上述催化物质的粒径在20mm以下。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的燃料重整器，其特征在于上述催化物质为中空结构。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的燃料重整器，其特征在于上述催化物质具有穿过该催化物质的开孔。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的燃料重整器，其特征在于上述外壳包括呈筒状的主体部；盖体，该盖体分别覆盖该主体部的两端开口，上述盖体按照可装卸的方式安装于上述主体部的两端开口中的至少一者上。
9.根据权利要求1～8中的任何一项所述的燃料重整器，其特征在于上述处理室中的至少端部通过网状体形成。
全文摘要
燃料重整器(10)通过下述方式形成，即，在形成于具有燃料的流入口(21)和流出口(22)的外壳(20)的内部的处理室(24)的内部，填充颗粒状的催化物质(10)，在该催化物质的表面上，具有通过喷丸硬化形成的，具有氧缺乏倾斜结构的氧化金属膜。导入该燃料重整器(1)的内部的燃料通过与形成于上述催化物质(10)的表面上的氧化金属膜(12)的接触而活化，使供给该燃料的燃烧器的燃料消耗率提高。
文档编号F23C13/08GK1946928SQ20058001220
公开日2007年4月11日 申请日期2005年5月13日 优先权日2004年6月9日
发明者宫坂四志男 申请人:株式会社不二机贩