特開 2016-102489 燃料改質装置、動力システム、燃料改質方法及び動力システムの制御方法、並びに、燃料改質方法若しくは動力システムの制御方法のプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-102489(P2016-102489A)

(43)【公開日】2016年6月2日

(54)【発明の名称】燃料改質装置、動力システム、燃料改質方法及び動力システムの制御方法、並びに、燃料改質方法若しくは動力システムの制御方法のプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体

(51)【国際特許分類】

   F02M 33/00 20060101AFI20160502BHJP

   C25B 9/00 20060101ALI20160502BHJP

   C25B 1/04 20060101ALI20160502BHJP

   F02B 43/00 20060101ALI20160502BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20160502BHJP

   F02B 51/00 20060101ALI20160502BHJP

   F02D 19/08 20060101ALI20160502BHJP

   C10L 1/00 20060101ALI20160502BHJP

【ＦＩ】

   F02M33/00 Z

   C25B9/00 A

   C25B1/04

   F02B43/00 Z

   F02M21/02 G

   F02B51/00

   F02D19/08 Z

   F02D19/08 C

   F02D19/08 B

   C10L1/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-242625(P2014-242625)

(22)【出願日】2014年11月28日

(71)【出願人】

【識別番号】513313060

【氏名又は名称】株式会社エネプラン

(71)【出願人】

【識別番号】501359238

【氏名又は名称】水素パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100182198

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 貴男

(72)【発明者】

【氏名】末松 満

【テーマコード（参考）】

3G092

4H013

4K021

【Ｆターム（参考）】

3G092AB01

3G092AB09

3G092AB15

3G092AB18

3G092DE14

3G092EA01

3G092EA02

3G092EC01

3G092FA50

3G092HB01Z

4H013AA04

4K021AA01

4K021BA02

4K021CA05

4K021CA06

4K021CA09

4K021DC01

4K021DC03

(57)【要約】

【課題】独立した動力システムを構成するために用いる装置として、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質する燃料改質装置を提供すること。
【解決手段】電気分解で生成した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質装置であって、電気エネルギを充放電する蓄電手段と、前記蓄電手段から放電された前記電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成手段と、前記気体生成手段で生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合手段と、前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気分解で生成した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質装置であって、
電気エネルギを充放電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から放電された前記電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成手段と、
前記気体生成手段で生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合手段と、
前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御手段と
を有することを特徴とする燃料改質装置。

【請求項2】

前記蓄電手段に前記電気エネルギを蓄電する発電手段を更に有し、
前記発電手段は、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を用いて発電する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料改質装置。

【請求項3】

前記電解質溶液は、水であり、
前記気体は、水素ガスと酸素ガスである、
ことを特徴とする、請求項２に記載の燃料改質装置。

【請求項4】

前記検出手段は、前記気体生成手段が生成した前記気体によって変動する圧力を検出する、ことを特徴とする、請求項３に記載の燃料改質装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の燃料改質装置を含む動力システムであって、
前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を燃焼する燃焼手段と、
前記燃焼手段で発生した高温高圧の燃焼ガスを用いて、動力を得る熱機関と
を有する、ことを特徴とする動力システム。

【請求項6】

電気分解で発生した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質方法であって、
蓄電手段から気体生成手段に供給された電気エネルギを用いて、前記気体生成手段に配置された電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成ステップと、
気体混合手段を用いて、前記気体生成ステップで生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合ステップと、
発電手段を用いて、前記蓄電手段に前記電気エネルギを蓄電する発電ステップと、
前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御ステップと
を含み、
前記発電ステップは、前記気体混合ステップで改質した前記気体混合燃料を用いて発電する、
ことを特徴とする燃料改質方法。

【請求項7】

前記電解質溶液は、水であり、
前記気体は、水素ガスと酸素ガスである、
ことを特徴とする、請求項６に記載の燃料改質方法。

【請求項8】

請求項６又は請求項７に記載の燃料改質方法を含む動力システムの制御方法であって、
燃焼手段を用いて、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を燃焼する燃焼ステップと、
熱機関を用いて、前記燃焼手段で発生した高温高圧の燃焼ガスによって動力を得る熱機関ステップと
を更に含み、
前記検出ステップは、前記気体生成手段が生成した前記気体によって変動する圧力を検出し、
前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記圧力及び前記熱機関ステップで得る動力の出力に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する、
ことを特徴とする動力システムの制御方法。

【請求項9】

請求項６若しくは請求項７に記載の燃料改質方法又は請求項８に記載の動力システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項10】

請求項９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料改質装置、動力システム、燃料改質方法又は動力システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、循環系内の不活性ガス中に水素と酸素を供給して燃焼させ、その発生熱を動力とする循環型動力システムにおいて、水素及び酸素濃度に基づいて酸素供給量を制御することにより、少なくともシステムの起動時には循環系内に酸素が過剰になるように制御し、燃焼器の出口側温度に基づいて凝縮器の冷却能力の調整を行うことにより凝縮器の出口温度を制御し、それによって循環系内に残存する水蒸気濃度を制御して、燃焼器での燃焼温度を制御する技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−１２３２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、不活性ガス中に混入する水素ガスと酸素ガスを必要とするため、独立したシステムを構成することができない場合がある。また、特許文献１では、例えば冷却流体を用いて凝縮器でガスを冷却する必要があるため、システムが大型化する場合がある。更に、特許文献１では、水素センサ及び酸素センサによって検出した循環系内の水素及び酸素濃度に基づいて制御するため、高応答性および高精度の制御をすることができない場合がある。

【0005】

本発明は、独立した動力システムを構成するために用いる装置として、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質する燃料改質装置を提供することを目的とする。また、本発明は、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質する燃料改質装置を含み、可搬性に優れ、且つ、小型化を実現した独立系システムを構成する動力システム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一つの実施形態は、電気分解で生成した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質装置であって、電気エネルギを充放電する蓄電手段と、前記蓄電手段から放電された前記電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成手段と、前記気体生成手段で生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合手段と、前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御手段と、を有することを特徴とする燃料改質装置を提供する。また、前記蓄電手段に前記電気エネルギを蓄電する発電手段を更に有し、前記発電手段は、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を用いて発電する、ことを特徴とする燃料改質装置であってもよい。また、 前記電解質溶液は、水であり、前記気体は、水素ガスと酸素ガスである、ことを特徴とする燃料改質装置であってもよい。また、前記検出手段は、前記気体生成手段が生成した前記気体によって変動する圧力を検出する、ことを特徴とする燃料改質装置であってもよい。

【0007】

本発明の他の実施形態は、上記のいずれか一つの燃料改質装置を含む動力システムであって、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を燃焼する燃焼手段と、前記燃焼手段で発生した高温高圧の燃焼ガスを用いて、動力を得る熱機関とを有する、ことを特徴とする動力システムを提供する。

【0008】

本発明の他の実施形態は、電気分解で発生した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質方法であって、蓄電手段から気体生成手段に供給された電気エネルギを用いて、前記気体生成手段に配置された電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成ステップと、気体混合手段を用いて、前記気体生成ステップで生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合ステップと、発電手段を用いて、前記蓄電手段に前記電気エネルギを蓄電する発電ステップと、前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御ステップとを含み、前記発電ステップは、前記気体混合ステップで改質した前記気体混合燃料を用いて発電する、ことを特徴とする燃料改質方法を提供する。また、前記電解質溶液は、水であり、前記気体は、水素ガスと酸素ガスである、ことを特徴とする燃料改質方法であってもよい。また、上記のいずれか一つの燃料改質方法を含む動力システムの制御方法であって、燃焼手段を用いて、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を燃焼する燃焼ステップと、熱機関を用いて、前記燃焼手段で発生した高温高圧の燃焼ガスによって動力を得る熱機関ステップとを更に含み、前記検出ステップは、前記気体生成手段が生成した前記気体によって変動する圧力を検出し、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記圧力及び前記熱機関ステップで得る動力の出力に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する、ことを特徴とする動力システムの制御方法であってもよい。

【0009】

また、本発明の他の実施形態は、上記の燃料改質方法又は上記の動力システムの制御方法のいずれか一つをコンピュータに実行させるためのプログラムであってもよい。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る燃料改質装置によれば、独立系システムを構成するために用いる装置として、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質することができる。また、本発明に係る燃料改質装置を含む動力システムによれば、可搬性に優れた小型化を実現した独立系システムを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る燃料改質装置及び動力システムの一例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る燃料改質装置及び動力システムの機能の一例を説明する機能ブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る燃料改質装置の動作の一例を説明するフローチャート図である。

【図4】本発明の実施形態に係る動力システムの動作の一例を説明するフローチャート図である。

【図5】本発明の実施例に係る動力システムの一例を説明する概略システム図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質する燃料改質装置及びその燃料改質装置を含む動力システムの実施形態を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、以後に説明する燃料改質装置及び動力システムに限定されるものではない。本発明は、以後に説明する燃料改質装置及び動力システム以外でも、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質するもの（装置、機械、部品、システム、アプリケーションなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。

【0013】

下記に示す順序で、本発明を説明する。
１．燃料改質装置及び動力システムの構成
２．燃料改質装置及び動力システムの機能
３．燃料改質装置の動作
４．動力システムの動作
５．燃料改質方法若しくは動力システムの制御方法のプログラム及び記録媒体
６．実施例

【0014】

（１．燃料改質装置及び動力システムの構成）
図１を用いて、本発明の実施形態に係る燃料改質装置１００及び動力システム１１０の構成を説明する。ここで、図１は、本発明に係る燃料改質装置１００及び動力システム１１０の一例を示す概略構成図である。なお、図１に示す燃料改質装置及び動力システムの構成の例は一例であり、本発明は図１に示す燃料改質装置及び動力システムに限定されるものではない。

【0015】

図１に示すように、燃料改質装置１００は、本実施形態では、燃料改質装置１００の動作を制御する制御手段１０と、電気エネルギを充放電する蓄電手段１１と、電解質溶液を電気分解して気体を生成する気体生成手段１２と、気体生成手段１２で生成した気体と燃料とを混合する気体混合手段１３と、気体生成手段１２の気体生成量を検出する検出手段１４と、を有する。また、燃料改質装置１００は、本実施形態では、蓄電手段１１に電気エネルギを供給する発電手段１５を更に有する。

【0016】

本発明に係る燃料改質装置１００は、電気分解で生成した気体を用いて、燃料を改質する装置である。燃料改質装置１００は、本実施形態では、蓄電手段１１を用いて電気エネルギを充放電し、気体生成手段１２を用いて電解質溶液を電気分解することによって気体を生成し、気体混合手段１３を用いて気体を燃料に混合する。これにより、燃料改質装置１００は、生成した気体を混合した燃料（以下、「気体混合燃料」という。）を生成することができる。すなわち、燃料改質装置１００は、燃料を気体混合燃料に改質することができる。また、燃料改質装置１００の制御手段１０は、本実施形態では、検出手段１４で検出した気体生成量に基づいて、蓄電手段１１から気体生成手段１２に供給する電気エネルギを制御する。これにより、燃料改質装置１００は、気体混合燃料の消費量に応じて、所望の量の気体混合燃料を生成することができる。更に、燃料改質装置１００の発電手段１５は、本実施形態では、気体混合手段が改質した気体混合燃料を用いて発電する。これにより、燃料改質装置１００は、改質された気体混合燃料を用いて、高効率の発電を実現することができる。なお、改質された気体混合燃料を用いた発電効率の改善方法は、公知の技術を用いることができる。

【0017】

図１に示すように、動力システム１１０は、本実施形態では、燃料改質装置１００を含むシステムである。動力システム１１０は、気体混合手段１３が改質した気体混合燃料を燃焼する燃焼手段１６と、燃焼手段１６で発生した高温高圧の燃焼ガスを用いて、動力を得る熱機関１７と、を有する。なお、動力システム１１０は、動力システム１１０と外部との情報（信号）の入出力を行うＩ／Ｆ手段１８を更に有する構成であってもよい。

【0018】

本発明に係る動力システム１１０は、燃料改質装置１００で改質した気体混合燃料を用いて、高効率の燃焼を実現することができる。また、動力システム１１０は、燃料改質装置１００の発電手段１５を用いて、外部電源なしにシステムを稼働することができるので、独立系のシステムを構成することができる。更に、動力システム１１０は、燃料改質装置１００を用いて高効率の燃焼を実現することができるので、可搬性に優れ、且つ、小型化を実現した独立系システムを構成することができる。なお、改質された気体混合燃料を用いた燃焼効率の改善方法は、公知の技術を用いることができる。

【0019】

以下に、各構成を具体的に説明する。

【0020】

制御手段１０は、燃料改質装置１００の各構成に動作を指示し、燃料改質装置１００の動作を制御する手段である。制御手段１０は、例えばＣＰＵ及びメモリで構成される演算装置を用いることができる。また、制御手段１０は、燃料改質装置１００に予め搭載されている演算装置、コントローラ又はその他制御手段を利用する構成であってもよい。更に、制御手段１０は、燃料改質装置１００が動力システム１１０に利用される場合に、動力システム１１０の各構成に動作を指示し、動力システム１１０の動作を制御する。

【0021】

制御手段１０は、本実施形態では、検出手段１４で検出した気体生成量に基づいて、蓄電手段１１から気体生成手段１２に供給する電気エネルギを制御する。また、制御手段１０は、燃料改質装置１００が動力システム１１０に利用される場合に、検出手段１４で検出した気体生成量及び熱機関１７で得る動力の出力（所望の出力値）に基づいて、蓄電手段１１から気体生成手段１２に供給する電気エネルギの量を制御する。これにより、動力システム１１０（制御手段１０）は、所望の出力値を得ることができ、システムの高応答性を実現することができる。

【0022】

なお、制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段１８を用いて燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）外部から入力される情報（以下、「入力情報」という。）に基づいて、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）の動作を制御してもよい。また、制御手段１０は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）外部に出力される情報（以下、「出力情報」という。）を出力する動作を制御する。更に、制御手段１０は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）を制御するために必要な情報及び制御の結果を記憶する記憶部を更に含んでもよい。ここで、記憶部は、電子情報をデータベースとして記憶する公知の技術（ハードディスク、メモリなど）を用いることができる。

【0023】

蓄電手段１１は、電気エネルギを充放電する手段である。蓄電手段１１は、本実施形態では、発電手段１５が発電した電気エネルギを充電される。また、蓄電手段１１は、気体生成手段１２に電気エネルギを供給する。なお、蓄電手段１１は、二次電池、蓄電池及びその他公知の技術を用いることができる。

【0024】

気体生成手段１２は、気体を生成する手段である。気体生成手段１２は、本実施形態では、蓄電手段１１から放電された電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解する。これにより、気体生成手段１２は、気体を生成することができる。気体生成手段１２は、例えば電解質溶液に水を用いた場合に、水素ガス及び酸素ガスを生成することができる。なお、気体生成手段１２は、電気分解する方法として、公知の技術を用いることができる。

【0025】

気体混合手段１３は、燃料を気体混合燃料に改質する手段である。気体混合手段１３は、気体生成手段１２の下流側に配置される。気体混合手段１３は、本実施形態では、気体生成手段１２で生成した気体を燃料に混合することによって、燃料を気体混合燃料に改質する。気体混合手段１３は、例えば電解質溶液に水を用いた場合に生成した水素ガス及び酸素ガスの両方またはいずれか一方を燃料に混合する。なお、気体混合手段１３は、気体生成手段１２が気体を生成することによって発生する圧力エネルギを用いて、気体を燃料に混合してもよい。気体混合手段１３は、蓄電手段１１から放電された電気エネルギを更に用いて、気体を燃料に混合してもよい。気体混合手段１３は、例えばエジクター式マイクロナノバブル発生装置、ループ流式マイクロナノバブル発生装置、噴流式微細気泡発生装置及びその他公知の技術（以下、「混合器」という。）を用いることができる。

【0026】

検出手段１４は、気体生成手段１２の気体生成量を検出する手段である。検出手段１４は、本実施形態では、気体生成手段１２の下流側の流路に配置される。また、検出手段１４は、気体生成による気体生成手段１２の下流側の流路の圧力変化又は流速変動を検出する。なお、検出手段１４は、圧力計又は流量計を用いることができる。

【0027】

発電手段１５は、蓄電手段１１に電気エネルギを蓄電する手段である。発電手段１５は、本実施形態では、気体混合手段１３が改質した気体混合燃料を用いて発電する。これにより、発電手段１５は、改質した気体混合燃料を用いて高効率の発電を実現できる。なお、発電手段１５は、発電機、オルタネータ、ダイナモ、ジェネレータ及びその他公知の技術を用いることができる。

【0028】

燃焼手段１６は、気体混合手段１３が改質した気体混合燃料を燃焼する手段である。燃焼手段１６は、下記の熱機関１７に含まれる構成であってもよい。なお、燃焼手段１６は、燃料を燃焼する方法として、公知の技術を用いることができる。

【0029】

熱機関１７は、燃焼手段１６で発生した高温高圧の燃焼ガスを用いて、動力を得るものである。熱機関１７は、内燃機関（火花点火機関、レシプロエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービンなど）、外燃機関（蒸気タービン、蒸気機関、スターリングエンジンなど）及び熱若しくは熱エネルギを継続的に仕事に変換する装置を用いることができる。

【0030】

Ｉ／Ｆ手段１８は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）と外部との情報（信号）の入出力を行うインタフェース手段である。Ｉ／Ｆ手段１８は、コンピュータインタフェース部とユーザーインタフェース部とを含む。コンピュータインタフェース部は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）外のＰＣなどと情報の通信を行う。ユーザーインタフェース部は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）を使用するユーザーによる動作指示情報の入力、並びに、ユーザーに対して動作条件、動作状態及び動作結果などの情報の出力を行う。

【0031】

（２．燃料改質装置及び動力システムの機能）
図２を用いて、本発明の実施形態に係る燃料改質装置１００及び動力システム１１０の機能を説明する。ここで、図２は、本発明に係る燃料改質装置１００及び動力システム１１０の機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、図２に示す燃料改質装置及び動力システムの機能の例は一例であり、本発明は図２に示す燃料改質装置及び動力システムの機能に限定されるものではない。

【0032】

図２に示すように、ブロックＢ０１において、Ｉ／Ｆ手段１８は、制御手段１０の動作指示に応じて、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）と外部との情報（信号）の入出力を行う。

【0033】

ブロックＢ０２において、制御手段１０は、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）の各構成に動作を指示し、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）の動作を制御する。ここで、制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段１８を用いて入力された情報に基づいて、燃料改質装置１００（又は動力システム１１０）の動作を制御することができる。また、制御手段１０は、内蔵する記憶部に動作条件、動作状態及び動作結果などの情報を記憶してもよい。

【0034】

ブロックＢ０３において、発電手段１５は、制御手段１０の動作指示に応じて、蓄電手段１１に電気エネルギを蓄電する。ここで、発電手段１５は、気体混合手段１３が改質した気体混合燃料（後述するブロックＢ０６）を用いて発電することができる。

【0035】

ブロックＢ０４において、蓄電手段１１は、制御手段１０の動作指示に応じて、電気エネルギを充放電する。ここで、蓄電手段１１は、発電手段１５が発電した電気エネルギを充電される。また、蓄電手段１１は、制御手段１０の動作指示に応じて、後述するブロックＢ０８検出手段１４の検出結果に基づいて、気体生成手段１２に放電する電気エネルギ量を制御する。

【0036】

ブロックＢ０５において、気体生成手段１２は、制御手段１０の動作指示に応じて、蓄電手段１１から放電された電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解する。また、気体生成手段１２は、電気分解で生成した気体を気体混合手段１３に供給する。

【0037】

ブロックＢ０６において、気体混合手段１３は、制御手段１０の動作指示に応じて、気体生成手段１２で生成した気体を燃料に混合し、燃料を気体混合燃料に改質する。また、気体混合手段１３は、生成した気体混合燃料を熱機関１７（後述するブロックＢ０７）に供給する。

【0038】

ブロックＢ０７において、熱機関１７は、制御手段１０の動作指示に応じて、内蔵する燃焼手段１６で発生した高温高圧の燃焼ガスを用いて、動力を得る。ここで、熱機関１７は、気体混合手段１３から供給された気体混合燃料を燃焼することによって、動力を出力する。また、熱機関１７は、制御手段１０の動作指示に応じて、出力する動力を制御する。

【0039】

ブロックＢ０８において、検出手段１４は、制御手段１０の動作指示に応じて、気体生成手段１２の気体生成量を検出する。また、検出手段１４は、検出結果を制御手段１０に出力する。

【0040】

（３．燃料改質装置の動作）
図３を用いて、燃料改質装置１００（図１）が燃料を改質する動作（燃料改質方法）を説明する。ここで、図３は、本発明の実施形態に係る燃料改質装置１００の動作の例を説明するフローチャート図である。なお、図３に示す燃料改質装置の動作は一例であり、本発明は図３に示す燃料改質装置の動作に限定されるものではない。

【0041】

図３に示すように、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０１において、先ず、制御手段１０（図１）を用いて、燃料を改質する動作を開始する（制御ステップ）。制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段１８（図１）を用いて例えば燃料改質装置１００の外部から入力された情報に応じて、燃料を改質する動作を開始することができる。その後、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０２に進む。

【0042】

次に、ステップＳ３０２において、燃料改質装置１００は、発電手段１５（図１）を用いて、電気エネルギを発電する（発電ステップ）。また、燃料改質装置１００は、蓄電手段１１（図１）を用いて、発電手段１５が発電した電気エネルギを蓄電する。なお、燃料改質装置１００は、発電手段１５及び蓄電手段１１を用いて、蓄電手段１１に予め充電しておいてもよい。また、発電手段１５は、後述するステップＳ３０３で改質した気体混合燃料を用いて、発電してもよい。その後、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０３に進む。

【0043】

次いで、ステップＳ３０３において、燃料改質装置１００は、気体生成手段１２（図１）を用いて、蓄電手段１１から供給される電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解する（気体生成ステップ）。また、燃料改質装置１００は、気体生成手段１２を用いて、電気分解で生成した気体を気体混合手段１３（図１）に供給する。その後、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０４に進む。

【0044】

ステップＳ３０４において、燃料改質装置１００は、気体混合手段１３を用いて、気体生成手段１２で生成した気体を燃料に混合し、燃料を気体混合燃料に改質する（気体混合ステップ）。その後、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０５に進む。

【0045】

ステップＳ３０５において、燃料改質装置１００は、検出手段１４（図１）を用いて、気体生成手段１２の気体生成量を検出する（検出ステップ）。また、燃料改質装置１００は、検出手段１４を用いて、検出結果を制御手段１０に出力する。その後、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０６に進む。

【0046】

ステップＳ３０６において、燃料改質装置１００は、制御手段１０を用いて、ステップＳ３０５で検出された検出結果に基づいて、燃料を改質する動作を繰り返すか否かを判断する（制御ステップ）。制御手段１０は、例えば燃料改質装置１００の外部から入力された情報を更に用いて、燃料を改質する動作を繰り返すか否かを判断することができる。これにより、燃料改質装置１００は、所望の量の燃料を改質することができる。その後、改質する動作を繰り返すと判断した場合には、燃料改質装置１００は、ステップＳ３０３に戻る。改質する動作を終了すると判断した場合には、燃料改質装置１００は、図中の「ＥＮＤ」に進み、動作を終了する。

【0047】

以上のとおり、本発明に係る燃料改質装置１００は、所望の量の燃料を改質することができる。また、本発明に係る燃料改質装置１００は、ユーザーの要望に応じて、燃料を改質することができる。

【0048】

（４．動力システムの動作）
図４を用いて、動力システム１１０（図１）が動力を出力する動作（動力システムの制御方法）を説明する。ここで、図４は、本発明の実施形態に係る動力システム１１０の動作の例を説明するフローチャート図である。なお、図４に示す動力システムの動作は一例であり、本発明は図４に示す動力システムの動作に限定されるものではない。

【0049】

図４に示すように、動力システム１１０は、ステップＳ４０１において、先ず、制御手段１０（図１）を用いて、動力を出力する動作を開始する（制御ステップ）。制御手段１０は、Ｉ／Ｆ手段１８（図１）を用いて例えば動力システム１１０の外部から入力された情報に応じて、動力を出力する動作を開始することができる。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０２に進む。

【0050】

次に、ステップＳ４０２において、動力システム１１０は、発電手段１５（図１）を用いて、電気エネルギを発電する（発電ステップ）。また、動力システム１１０は、蓄電手段１１（図１）を用いて、発電手段１５が発電した電気エネルギを蓄電する。なお、動力システム１１０は、発電手段１５及び蓄電手段１１を用いて、蓄電手段１１に予め充電しておいてもよい。また、発電手段１５は、後述するステップＳ４０３で改質した気体混合燃料を用いて、発電してもよい。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０３に進む。

【0051】

次いで、ステップＳ４０３において、動力システム１１０は、気体生成手段１２（図１）を用いて、蓄電手段１１から供給される電気エネルギを用いて、電解質溶液を電気分解する（気体生成ステップ）。また、動力システム１１０は、気体生成手段１２を用いて、電気分解で生成した気体を気体混合手段１３（図１）に供給する。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０４に進む。

【0052】

ステップＳ４０４において、動力システム１１０は、気体混合手段１３を用いて、気体生成手段１２で生成した気体を燃料に混合し、燃料を気体混合燃料に改質する（気体混合ステップ）。ここで、気体混合手段１３は、本実施形態では、制御手段１０の動作指示（所望の出力）に応じて、燃料タンク（図２）から所定の量の燃料を混合器（図２）に配置し、所望の出力に対応する所望の量の気体混合燃料に生成する。また、気体混合手段１３は、生成した気体混合燃料を熱機関１７（図１）に供給する。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０５に進む。

【0053】

ステップＳ４０５において、動力システム１１０は、熱機関１７を用いて、動力を得る（熱機関ステップ）。ここで、熱機関１７は、気体混合手段１３から供給された気体混合燃料を燃焼手段１６（図１）で燃焼することによって（燃焼ステップ）、動力を出力する。また、熱機関１７は、制御手段１０の動作指示に応じて、出力する動力を制御する。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０６に進む。

【0054】

ステップＳ４０６において、動力システム１１０は、検出手段１４（図１）を用いて、気体生成手段１２の気体生成量を検出する（検出ステップ）。また、動力システム１１０は、検出手段１４を用いて、検出結果を制御手段１０に出力する。その後、動力システム１１０は、ステップＳ４０７に進む。

【0055】

ステップＳ４０７において、動力システム１１０は、制御手段１０を用いて、ステップＳ４０６で検出された検出結果に基づいて、動力を出力する動作を繰り返すか否かを判断する（制御ステップ）。制御手段１０は、例えば動力システム１１０の外部から入力された情報を更に用いて、動力を出力する動作を繰り返すか否かを判断することができる。これにより、動力システム１１０は、所望の出力値で出力することができる。その後、動力を出力する動作を繰り返すと判断した場合には、動力システム１１０は、ステップＳ４０３に戻る。動力を出力する動作を終了すると判断した場合には、動力システム１１０は、図中の「ＥＮＤ」に進み、動作を終了する。

【0056】

以上のとおり、本発明に係る動力システム１１０は、所望の動力を出力することができる。また、本発明に係る動力システム１１０は、ユーザーの要望に応じて、出力値を制御することができる。

【0057】

（５．燃料改質方法若しくは動力システムの制御方法のプログラム及び記録媒体）
本発明に係る燃料改質方法のプログラムＰｒ１は、電気分解で発生した気体を用いて、燃料を改質する燃料改質方法であって、蓄電手段から気体生成手段に供給された電気エネルギを用いて、前記気体生成手段に配置された電解質溶液を電気分解し、前記気体を生成する気体生成ステップと、気体混合手段を用いて、前記気体生成ステップで生成した前記気体を前記燃料に混合することによって、該燃料を気体混合燃料に改質する気体混合ステップと、発電手段を用いて、前記蓄電手段に前記電気エネルギを蓄電する発電ステップと、前記気体生成手段の気体生成量を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出した前記気体生成量に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する制御ステップとを含み、前記発電ステップは、前記気体混合ステップで改質した前記気体混合燃料を用いて発電する、ことを特徴とする燃料改質方法を実行する。また、本発明に係る燃料改質方法のプログラムＰｒ１において、前記電解質溶液は、水であり、前記気体は、水素ガスと酸素ガスである、ことを特徴とする燃料改質方法実行してもよい。

【0058】

上記のプログラムＰｒ１によれば、本発明に係る燃料改質装置１００（前述）と同等の効果が得られる。また、本発明は、プログラムＰｒ１を記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Ｍｄ１としてもよい。記録媒体Ｍｄ１には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、及び、メモリーカード等、コンピュータ読み取り可能な媒体を利用することができる。更に、本発明は、プログラムＰｒ１をインターネット等のネットワークを介して送信することが可能な伝送可能媒体であってもよい。

【0059】

本発明に係る動力システムの制御方法のプログラムＰｒ２は、上記のいずれか一つの燃料改質方法を含む動力システムの制御方法であって、燃焼手段を用いて、前記気体混合手段が改質した前記気体混合燃料を燃焼する燃焼ステップと、熱機関を用いて、前記燃焼手段で発生した高温高圧の燃焼ガスによって動力を得る熱機関ステップとを更に含み、前記検出ステップは、前記気体生成手段が生成した前記気体によって変動する圧力を検出し、前記制御ステップは、前記検出ステップで検出した前記圧力及び前記熱機関ステップで得る動力の出力に基づいて、前記蓄電手段から前記気体生成手段に供給する前記電気エネルギを制御する、ことを特徴とする動力システムの制御方法を実行する。

【0060】

上記のプログラムＰｒ２によれば、本発明に係る動力システム１１０（前述）と同等の効果が得られる。また、本発明は、プログラムＰｒ２を記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Ｍｄ２としてもよい。記録媒体Ｍｄ２には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、及び、メモリーカード等、コンピュータ読み取り可能な媒体を利用することができる。更に、本発明は、プログラムＰｒ２をインターネット等のネットワークを介して送信することが可能な伝送可能媒体であってもよい。

【実施例】

【0061】

実施例に係る動力システム１２０を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、以後に説明する動力システム１２０以外でも、電気分解で生成した気体を用いて燃料を改質し、改質した燃料を用いて動力を得るもの（装置、機械、部品、システム、アプリケーションなど）であれば、いずれのものにも用いることができる。

【0062】

図５に、本発明の実施例に係る動力システム１２０の構成を示す。ここで、図５は、本発明に係る動力システムの一例を示す概略システム図である。なお、図５に示す動力システムの構成は一例であり、本発明は図５に示す動力システムに限定されるものではない。

【0063】

図５に示すように、動力システム１２０は、本実施例では、制御手段１０として、コントローラ１０Ｐを備える。動力システム１２０は、蓄電手段１１として、蓄電池１１Ｐを備える。動力システム１２０は、気体生成手段１２として、発生装置１２Ｐを備える。動力システム１２０は、気体混合手段１３として、ナノミキサー１３Ｐを備える。動力システム１２０は、検出手段１４として、圧力センサ１４Ｐを備える。動力システム１２０は、発電手段１５として、小型発電機１５Ｐを備える。動力システム１２０は、熱機関１７として、動力出力機１７Ｐを備える。

【0064】

これにより、動力システム１２０によれば、ナノミキサー１３Ｐを用いて水素酸素ガスを液体燃料に混合することができるので、燃料を改質することができる。また、動力システム１２０によれば、燃料を改質することができるので、動力出力機（エンジン、ボイラーなど）１７Ｐに付帯する装置として、それらの総合燃費（装置運転の電力を考慮した燃費）の改善と排気ガス浄化（特にＰＭ主要素であるスス）を低コストで安定して達成することができる。更に、動力システム１２０によれば、小型発電機を用いてシステムに必要な電力を賄えることができるので、外部電源を全く必要とせず、燃料さえあればいつでも稼働する完全独立の装置を提供することができる。動力システム１２０は、例えば電源インフラ整備が整っていない船舶、山岳地帯あるいは開発途上国の一部地域でも利用することができる。

【0065】

また、動力システム１２０によれば、必要な時に必要な量の燃料を改質することができるので、改質燃料を保持するための界面活性剤を必要としない。また、動力システム１２０によれば、燃料を改質することができるので、燃費改善と排気ガス浄化とを両立することができる。これにより、動力システム１２０によれば、環境負荷を低減したシステムを構築することができる。

【0066】

以上のとおり、本発明に係る実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明は、特許請求の範囲に記載の内容に基づいて、様々に変形、変更又はその他任意に改変され得る。

【符号の説明】

【0067】

１００ ： 燃料改質装置
１１０，１２０ ： 動力システム
１０，１０Ｐ ： 制御手段
１１，１１Ｐ ： 蓄電手段
１２，１２Ｐ ： 気体生成手段
１３，１３Ｐ ： 気体混合手段
１４，１４Ｐ ： 検出手段
１５，１５Ｐ ： 発電手段
１６ ： 燃焼手段
１７，１７Ｐ ： 熱機関
１８ ： Ｉ／Ｆ手段
Ｐｒ１，Ｐｒ２ ： プログラム
Ｍｄ１，Ｍｄ２ ： 記録媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】