特許ウォッチ

公開番号2025125428
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021481
出願日2024-02-15
発明の名称車両の燃料改質システム
出願人マツダ株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類F02M 27/02 20060101AFI20250820BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】車両搭載燃料改質システムで触媒を担持体から引きはがさずカーボン回収する。
【解決手段】車両の燃料改質システム1は、車両に搭載されたレシプロエンジン10と、炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し且つカーボンを貯蔵する分解器50と、分解器へ炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給部30と、水素ガスをシリンダ11内へ供給する水素ガス供給部40と、カーボンを回収するカーボン回収部70と、を備える。レシプロエンジンは、圧縮行程と膨張行程と再圧縮行程とを含むサイクルを実行する。分解器は、再圧縮行程における燃焼ガスの熱と圧力とを利用して、炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解する。分解器は、カーボンが付着する触媒52と、触媒に対して直接的に接触することなくカーボンを触媒から除去するカーボン除去機構55と、を有する。カーボン回収部は、触媒から除去されたカーボンを回収する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
車両に搭載され且つシリンダ内をピストンが往復動するレシプロエンジンと、
炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解し且つ前記カーボンを貯蔵する分解器と、
前記分解器へ前記炭化水素燃料を供給する炭化水素燃料供給部と、
前記分解器によって生成された前記水素ガスを前記シリンダ内へ供給する水素ガス供給部と、
前記分解器で生成された前記カーボンを回収するカーボン回収部と、を備え、
前記レシプロエンジンは、前記シリンダ内における前記水素ガスを含む混合気が前記ピストンの上昇により圧縮される圧縮行程と、前記混合気の燃焼により前記ピストンが下降する膨張行程と、前記ピストンの上昇により燃焼ガスが圧縮される再圧縮行程と、を少なくとも含むサイクルを実行し、
前記分解器は、前記再圧縮行程における前記燃焼ガスの熱と圧力とを利用して、前記炭化水素燃料供給部から供給された前記炭化水素燃料を前記カーボンと前記水素ガスとに分解し、
前記分解器は、
前記カーボンが付着する触媒と、
前記触媒に対して直接的に接触することなく前記カーボンを前記触媒から除去するカーボン除去機構と、を有し、
前記カーボン回収部は、前記触媒から除去された前記カーボンを回収する、車両の燃料改質システム。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記カーボン除去機構は、前記触媒に対して直接的に接触することなく振動を与える振動子を含む、請求項１に記載の車両の燃料改質システム。
【請求項３】
前記分解器は、前記触媒を担持する担持体を有し、
前記振動子は、前記触媒に対して、前記担持体を挟んで反対側に配置されており、
前記振動子は、前記担持体を介して前記触媒に対して振動を与える、請求項２に記載の車両の燃料改質システム。
【請求項４】
前記担持体は、筒状であり且つ前記触媒を内面で担持し、
前記振動子は、前記担持体の外面側に保持されている、請求項３に記載の車両の燃料改質システム。
【請求項５】
前記カーボン除去機構は、カテキンを含む液体を前記触媒に供給するカテキン供給装置を含む、請求項１から４のいずれか１つに記載の車両の燃料改質システム。
【請求項６】
前記分解器は、
前記触媒を担持する担持体と、
前記触媒に隣り合うように前記担持体に設けられた液分離膜と、を有し、
前記カテキン供給装置は、前記液体を、前記液分離膜を通じて前記触媒に供給する、請求項５に記載の車両の燃料改質システム。
【請求項７】
前記カーボン回収部は、
前記触媒から除去された前記カーボンが排出される排出路と、
前記排出路を開閉する排出弁と、有する、請求項１から４のいずれか１つに記載の車両の燃料改質システム。
【請求項８】
前記排出弁が前記排出路を閉じ且つ前記カーボン除去機構によって前記触媒から前記カーボンが除去されるカーボン除去モードと、
前記排出弁が前記排出路を開き且つ前記燃焼ガスを利用して前記カーボンが前記排出路に排出されるカーボン排出モードと、が実行する、請求項７に記載の車両の燃料改質システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の燃料改質システムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、炭化水素をカーボンと水素とに直接分解する分解装置が記載されている。
【０００３】
この従来の分解装置は、触媒が収容された反応器を備える。炭化水素を含む原料ガスが反応器に供給されると、カーボンが触媒に付着し、水素を含む反応ガスは反応器を通過する。反応器よりも下流側にある水素精製装置は、反応ガス中の水素を精製し、水素濃度を高める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１０４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両（例えば四輪自動車）の技術分野において、カーボンニュートラルへの取り組みが求められている。炭化水素燃料（ガソリン及び／又は軽油を含む）を利用するエンジンを搭載した車両において、カーボンニュートラルを実現するためには、エンジンの熱効率の向上及び／又は排気エミッション性能の向上に加えて、炭化水素燃料からカーボン（Ｃ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）を回収する新たな技術が必要である。
【０００６】
炭化水素燃料を利用するエンジンが搭載された車両において、カーボン又は二酸化炭素を回収しようとすれば、（１）炭化水素燃料の燃焼後に二酸化炭素を回収する、又は、（２）炭化水素燃料の燃焼前に炭化水素燃料をカーボンと水素ガスとに分解してカーボンを回収する、ことが考えられる。
【０００７】
回収された二酸化炭素又はカーボンが車両に貯蔵されることを考慮すれば、二酸化炭素はカーボンよりも重い（カーボンは二酸化炭素よりも軽い）ため、（１）よりも（２）の方が、車両の燃費性能の点で有利である。また、（２）であれば、水素ガスをエンジンの燃料として利用することも可能である。水素ガスを燃焼させれば、燃焼に起因する炭素酸化物が発生しないという利点もある。
【０００８】
そこで、上述した従来の分解装置を車両に搭載することが考えられる。
【０００９】
従来の分解装置は、流動床式の反応容器を備える。この反応容器は、複数の触媒粒子が内部に収容されるとともに、流動床から触媒粒子に対して上向きに原料ガスが噴出される。触媒粒子に付着したカーボンは、触媒粒子が原料ガス中に懸濁浮遊されるとともに触媒粒子同士が互いに擦れ合わされることによって、触媒粒子から除去される。
【００１０】
また、従来の分解装置は、反応器の外部に、触媒再生装置を備える。触媒再生装置は、触媒供給ライン及び触媒戻りラインを介して、反応器と連通している。触媒再生装置は、反応器から触媒供給ラインを介して供給されてきた触媒粒子からカーボンを除去するとともに、カーボンが除去された触媒粒子を触媒戻りラインを介して反応器に戻す。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許