本発明は、メチルシクロヘキサン等のよ� ��な脱水素が容易な水素供給体を内燃機関の� ��素源として用いる際に、水素生成反応器の� ��熱手段として内燃機関の排気の有する廃熱� ��利用して脱水素反応を行う水素生成反応器� ��有している。更に、水素生成反応器の一方� ��面には、脱水素反応触媒を設けた水素発生� ��応部を有し、他方の面に水素供給体から生� ��した脱水素生成物を酸化して発熱させる酸� ��触媒を担持した酸化反応部を設けたことに� ��って、内燃機関の廃熱による加熱が充分で� ��ない場合にも所定の温度とし、常に安定し� ��水素の供給が可能である内燃機関用の水素� ��給装置を提供することが可能であることを� ��出したものである。

 以下に図面を参照して本発明を説明する。
 図1は、本発明の水素供給装置を備えた内燃 機関の全体構成を説明する図である。
 内燃機関1には、空気清浄器3で清浄化され� �空気が空気流量計5を通じて供給され、また� ��燃料タンク7に貯蔵されたガソリン等の炭化 水素が供給ポンプ9によってガソリンインジ� �クタ11から供給噴射されて吸気系からシリン ダ内に供給され、点火プラグ13によって点火� ��れて内燃機関の運転が行われる。
 燃焼後の排気は、排気管15によって排気浄� �触媒コンバータ17に送られて浄化された後に 脱水素反応器19に供給される。

 脱水素反応器19には、メチルシクロヘキサ� �等の水素供給体が水素供給体貯槽21から供給 ポンプ23によって供給されて水素供給体イン� ��ェクタ24によって噴射され、脱水素反応器19 の脱水素反応部に配置した触媒によって脱水 素反応が起こる。
 生成した水素と脱水素生成物の混合物は、� ��合物排出管25を通じて水素分離装置26に送ら れて水素と、脱水素生成物が分離される。水 素は圧縮ポンプ27によって圧縮されて水素貯� ��29に貯蔵される。また、トルエン等の脱水� �生成物は水素貯蔵体として再度使用するた� �に水素貯蔵体貯槽31に貯蔵される。

 水素供給体としては、シクロヘキサン、� ��チルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキ� ��ン、テトラリン、デカリン、メチルデカリ� ��等の、芳香族炭化水素およびその誘導体等� ��不飽和結合を有する炭化水素及びその誘導� ��への水素添加によって生成する化合物であ� ��て、比較的容易に脱水素反応を起こして水� ��を生成する化合物を挙げることができる。

 脱水素反応器19に排気を供給する排気管33 には、空気供給手段35および脱水素生成物供� ��管37が結合されており、脱水素反応器19の脱 水素触媒温度が脱水素反応温度よりも低い場 合には、脱水素反応器19内部で、脱水素生成� ��供給管37から供給された脱水素生成物が空� �供給手段35から供給された空気とが酸化触媒 の作用によって燃焼する結果、脱水素触媒が 所定の反応温度に加熱される。また、脱水素 反応器19を通過した排気は、消音器39から外� �へ放出される。

 一方、排気管33には、脱水素反応器19をバイ パスする流量調整弁41およびバイパス管路43� �有しており、排気管から高温度の排気が大� �に流入することによって脱水素反応器19が所 定の温度以上となった場合には、排気をバイ パス管路側へ送気することによって脱水素反 応器19の温度を所定の反応温度に低下するこ� ��ができる。
 また、水素貯槽29に貯蔵された水素は、水� �インジェクタ45から吸気系に供給されて内燃 機関の燃料とされる。
 また、水素貯槽29に貯蔵された水素は、水� �インジェクタ45Aによって排気触媒コンバー� �17へ供給すると、リーンバーン状態で発生量 が増加した窒素酸化物の濃度を低下させるこ とができる。

 以上のガソリンインジェクタ、水素インジ� ��クタ、ポンプ、流量計、流量調整弁、温度� ��ンサ、点火プラグ等は、制御装置47と接続� �れており、内燃機関の負荷、アクセル開度� �加速度等の、運転状況に応じてインジェク� �による注入量、噴射間隔、流量、必要水素� �等が制御される。
 また、以上の説明では、水素はシリンダの� ��部において吸気系の空気に混合されること� ��説明したが、水素は加圧されて貯蔵された� ��素貯槽からシリンダ内に直接供給すること� ��できる。

 図2は、本発明の内燃機関用水素供給装置の 動作を説明する図である。
 内燃機関1の始動時に、ステップS21により運 転条件を検知し、ステップS22で必要水素量が 計算される。次にステップS23で脱水素反応器 19の脱水素反応部の脱水素触媒温度が検知さ� ��ステップS24により噴射すべき水素供給体量� ��算出され水素供給体が算出量に応じて噴射� ��れる。
 このとき脱水素反応器の脱水素触媒の温度� ��ステップS25により300℃以下と判断された場� ��は、ステップS26で脱水素触媒温度を上昇さ� ��るために水素貯蔵体貯槽31に貯留された脱� �素生成物である水素貯蔵体を水素貯蔵体供� �管37を通じて供給する供給ポンプ38、インジ� ��クタ40、水素貯蔵体を燃焼させるための空� �供給手段35を駆動させることにより温度を上 昇させる。
 また、本発明の脱水素反応器においては、� ��熱用電気ヒータを装着して通電加熱したり� ��あるいは脱水素反応器の脱水素反応部の基� ��金属に直接通電して加熱しても良い。

 また、脱水素反応器温度がステップS27で4 50℃以上と判断された場合は、排気流量調整� ��41が駆動され、排気の一部が排気バイパス� �路43を消音器39側への送気されて脱水素反応� ��温度が300℃から450℃の間となるよう制御さ� ��る。

 また、ステップS29により、空燃比、排気� ��口に設置された二酸化炭素センサによって� ��知された信号によって、ステップS30で設定� ��た二酸化炭素排出量となるようシステム全� ��が制御される。

 図3は、脱水素反応器の一実施例を説明する 図である。
 図3(A)は、平面図、図3(B)は、A-A’線で切断� �た断面図、図3(C)は、B-B’線で切断した断面� ��、図3(D)は、図3(C)で示した一つの反応管の� �大図である。
 脱水素反応器19は、内部にステンレス鋼等� �耐熱性金属材料からなる筐体61の内に、脱水 素反応部63、酸化反応部65を両面に形成した� �なくとも1個の反応管62を有している。
 反応管62は、ステンレス鋼、ニッケル合金� �の金属基材67の両面に、クラッド、無電解め っき等の方法によってアルミニウム層69が積� ��されたものであって、アルミニウム層の表� ��は、アルマイト処理を行った後に、更に熱� ��処理等の方法によって多孔質なアルミナ層� ��形成されている。そして、多孔質アルミナ� ��上には、脱水素触媒71および酸化触媒73が担 持されている。
 脱水素触媒、酸化触媒は、白金、パラジウ� ��、ロジウム、レニウム、ルテニウムから選� ��れる少なくとも一種の元素を含む化合物の� ��液を塗布した後に焼成することによって製� ��することができる。

 反応管62の外部空間は排気が通過して脱� �素触媒を所定の温度に加熱した後に排気さ� �る。また、反応管62の内部空間には、メチル シクロヘキサン等の水素供給体が水素供給体 インジェクタ24によって噴射されて、水素と� ��ルエン等の脱水素生成物が生じて、混合物� ��出管25を通じて取り出される。

 また、反応管62の外面には、酸化触媒73を 担持した酸化反応部65が形成されているので� ��供給された排気によっても脱水素触媒の温� ��が反応温度に達しない場合には、水素貯蔵� ��である脱水素生成物をインジェクタ40から� �射するとともに、排気管からは空気供給手� �(図示しない)によって空気を供給して、酸化 触媒73の作用によって発熱させることにより� ��脱水素触媒の温度を所定の温度に加熱する� ��とができる。

 また、本発明の脱水素反応器は、耐熱性の� ��属材料の表面に熱伝導性が良好なアルミニ� ��ムを積層した後に、触媒層を形成したもの� ��あるので熱伝導性が良好であって、排気の� ��する廃熱を有効に利用できる。
 また、耐熱性の金属材料に通電手段を接続� ��て自動車に搭載した電池等の電源から通電� ��、耐熱性の金属材料自体を加熱することに� ��って脱水素触媒を所定の温度としても良い� ��
 図3に示した脱水素反応器では、管状の反応 器を例に挙げて説明したが、連続した波板上 の部材の両面にそれぞれ、脱水素触媒層、酸 化触媒層を設けたものであっても良い。

 また、本発明の内燃機関では、炭化水素� ��燃料に水素を混合した場合には、排気中の� ��化水素は減少するものの、水素を混合しな� ��場合に比べて窒素酸化物が増加することが� ��った。この場合には、内燃機関用の燃料と� ��て配合する水素の一部を水素インジェクタ4 5Aによって排気浄化触媒コンバータ17に注入� �ることによって、排出される窒素酸化物の� �度を減少させることができる。