為 并聯(lián)連接的狀態(tài)。在串聯(lián)連接的情況下，對于利用增壓器進(jìn)行了壓縮的空氣，優(yōu)選暫時(shí)用內(nèi) 部冷卻器冷卻后再導(dǎo)入空氣壓縮機(jī)中。對于利用空氣壓縮機(jī)進(jìn)行了壓縮的空氣，根據(jù)需要， 在利用內(nèi)部冷卻器冷卻后再導(dǎo)入富氮化工序中。在并聯(lián)連接的情況下，來自增壓器的壓縮 空氣和來自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣匯合，并被導(dǎo)入至富氮化工序中。對于由增壓器和空氣 壓縮機(jī)排出的壓縮空氣，根據(jù)需要利用內(nèi)部冷卻器冷卻后導(dǎo)入富氮化工序中。
[0187] 作為上述內(nèi)燃機(jī)的增壓器，可以例示出渦輪增壓器、機(jī)械增壓器、里斯曼壓縮器 (Lysholmcompressor)、氣波式增壓器（PressureWaveSupercharger)等。
[0188] 本實(shí)施方式中，在對空氣進(jìn)行加濕的情況下，供水部將加濕用水供給至膜組件的 加濕用水供給口。對供水部沒有特別限定，只要能將加濕用水供給至膜組件的加濕用水供 給口即可，可以使用公知的部件?？梢耘e出例如將加濕用水由水槽供給至膜組件的加濕用 水供給口的方法。另外，也可以通過對加濕用水進(jìn)行加壓而將加濕用水供給至加濕用水供 給口，例如，作為將加濕用水加壓并導(dǎo)入至加濕用水供給口的方法，可以舉出在加濕用水供 給口之前、或在加濕用水排出口之后設(shè)置加壓泵來導(dǎo)入加濕用水或水蒸氣的方法等。另外， 優(yōu)選通過對上述膜組件的第二空間（空氣區(qū)域）進(jìn)行減壓來將加濕用水由加濕用水供給口 導(dǎo)入至第二空間。作為其具體例，可以舉出在加濕用水排出口的后面設(shè)置自給式泵或噴射 器來將加濕用水導(dǎo)入至第二空間的方法等。
[0189] 本實(shí)施方式中，為了提高膜組件的富氮化能力，用空氣對膜組件的第二空間進(jìn)行 掃氣是優(yōu)選的方法。也可以使上述第二空間為空氣與加濕用水的混相而導(dǎo)入。通過該方法， 可以利用同一膜同時(shí)實(shí)施富氮化和加濕。
[0190] 另外，優(yōu)選供水部具有將由膜組件的加濕用水排出口排出的加濕用水再次供給至 膜組件的加濕用水供給口的送液部。由此能夠使供給至膜組件的加濕用水進(jìn)行循環(huán)，能夠 節(jié)水，因而是優(yōu)選的。例如，在膜組件中，使第二空間的至少2個(gè)開口部與水槽連接，該開口 部中的1個(gè)經(jīng)由加濕用水供給裝置，由此能夠使加濕用水或水蒸氣循環(huán)。開口部為2個(gè)的情 況下，可以舉出使1個(gè)開口部經(jīng)加濕用水供給泵與水槽連接、另1個(gè)開口部與水槽直接連接 的構(gòu)成。開口部為2個(gè)以上的情況下，可以舉出使2個(gè)以上的開口部經(jīng)加濕用水供給泵與 水槽連接、此外的2個(gè)以上的開口部與水槽連接的構(gòu)成。利用該構(gòu)成，可以確保由水槽經(jīng)由 加濕用水供給裝置將加濕用水或水蒸氣供給至膜組件、進(jìn)而由加濕用水排出口排出并返回 至水槽的路線，由此能夠使加濕用水或水蒸氣循環(huán)。在為水蒸氣時(shí)，可以將廢氣作為載體， 也可以使由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣與水蒸氣通過的路線相連結(jié)。
[0191] 本實(shí)施方式中，優(yōu)選進(jìn)一步具備對加濕用水的溫度進(jìn)行控制的溫度控制部、對加 濕用水的流量進(jìn)行控制的流量控制部、或者這二者?？梢岳门c水槽或加濕用水供給裝置 連接的加濕用水的溫度控制部或加濕用水的流量控制部，將加濕用水的溫度或流量控制在 適當(dāng)?shù)臈l件。對裝置構(gòu)成等沒有特別限定，可以舉出例如具備：基于利用水溫監(jiān)視器測定到 的水溫對加濕用水進(jìn)行加熱或冷卻的加濕用水溫控制部、以及基于利用流量監(jiān)視器測定到 的流量對加濕用水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的流量控制部的構(gòu)成等。優(yōu)選通過使用水溫監(jiān)視器和流 量監(jiān)視器對加濕用水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控來對流經(jīng)的水的水溫和流量進(jìn)行自動(dòng)控制。此外，在對 加濕用水進(jìn)行加熱時(shí)，優(yōu)選利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱。廢熱可以由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣和發(fā)動(dòng)機(jī)油 中得到。
[0192] 本實(shí)施方式的空氣供給裝置優(yōu)選具有熱交換器。通過使由空氣加壓裝置送來的空 氣與由膜組件排出的加濕用水進(jìn)行熱交換，能夠調(diào)整溫度，能夠有效利用廢熱，因而是優(yōu)選 的。
[0193] 本實(shí)施方式的裝置中，也可以作為前處理在膜組件前方設(shè)置前置過濾器以從經(jīng)加 壓的空氣中除去塵埃。
[0194] 下面使用附圖對本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置進(jìn)行說明。
[0195] 圖6是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖?？諝夤┙o 裝置3具有膜組件9。膜組件9使用中空纖維膜組件或者平膜組件。膜組件9中，利用空氣 壓縮機(jī)36進(jìn)行了壓縮的空氣由箭頭F5送入空氣供給口（參照圖4的121、圖5的221)，由 空氣排出口（參照圖4的122、圖5的222)被排出至箭頭F25。由于由膜組件9的二次側(cè) 以箭頭F8排出的富氧化空氣，箭頭F25的壓力和流量降低。為了增大箭頭F25的壓力和流 量而使用空氣壓縮機(jī)36。由空氣壓縮機(jī)36流出的壓縮空氣可根據(jù)需要利用內(nèi)部冷卻器51 進(jìn)行冷卻。
[0196] 在膜組件9的空氣排出口（參照圖4的122、圖5的222)，連接有溫度計(jì)31、壓力 計(jì)32、流量計(jì)33、濕度計(jì)34和氧濃度計(jì)35。在空氣供給鼓風(fēng)機(jī)37與膜組件9之間設(shè)置有 流量計(jì)38和壓力計(jì)39。由箭頭F9導(dǎo)入的空氣被增壓器40所壓縮，導(dǎo)入至空氣壓縮機(jī)36 中。該情況下，空氣被內(nèi)燃機(jī)附帶的增壓器40壓縮后，進(jìn)一步被與增壓器40串聯(lián)配置的空 氣壓縮機(jī)36所壓縮。
[0197] 若由F16導(dǎo)入空氣，則可以趕走在膜組件9的二次側(cè)的膜附近存積的氧濃度高的 空氣（掃氣），因而膜組件的分離性能提高。該情況下，優(yōu)選膜組件9的一次側(cè)的流動(dòng)與二 次側(cè)的流動(dòng)方向相對。即使不由箭頭F16導(dǎo)入空氣，也可以使用。該情況下，富氧空氣可以 由F8排出，但也可以通過與箭頭F7反向的流動(dòng)排出。38為該掃氣的流量計(jì)，39為掃氣的 壓力計(jì)，掃氣量的調(diào)整由閥Vl和V2進(jìn)行控制。
[0198] 箭頭F13表示的燃料與箭頭F14表示的加濕用水和根據(jù)需要的箭頭F15表示的乳 化劑在利用42的乳液制造裝置制備了乳液燃料后被導(dǎo)入至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)41中。柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 的尾氣Fll使增壓器40的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，成為壓縮器的能量，由箭頭F12排出。對于由增壓器 40流出的壓縮空氣，根據(jù)需要用內(nèi)部冷卻器50進(jìn)行冷卻。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié) 構(gòu)只要包括上述結(jié)構(gòu)即可，可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。
[0199] 圖7是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖?？諝夤?給裝置4具有膜組件10。膜組件使用中空纖維膜組件或者平膜組件。膜組件10的膜使用 氣體分離膜、水蒸氣透過膜。在使用氣體分離膜的情況下，可以同時(shí)實(shí)施富氮化和加濕。與 圖6裝置符號和箭頭符號相同的情況下與圖6的說明相同。用泵47將溫水浴46的加濕用 水送入膜組件10。在泵47的下游設(shè)置有閥V4、溫度計(jì)43、流量計(jì)44、壓力計(jì)45,在膜組件 10的加濕用水供給口（參照圖4的123、圖5的223)，加濕用水由箭頭F18被送入膜組件 10。在膜組件10的加濕用水供給口（參照圖4、5)的上游連接有溫度計(jì)43和壓力計(jì)45。 加濕用水通過膜組件10的二次側(cè)且部分蒸發(fā)，向膜組件10的一次側(cè)移動(dòng)，剩余的加濕用水 返回至溫水浴46。在膜組件10中蒸發(fā)的部分的加濕用水由箭頭F21供給。伴隨著加濕用 水的循環(huán)，在溫水浴46中蓄積了加濕用水中包含的雜質(zhì)，因而必要時(shí)由箭頭F22廢棄一部 分加濕用水。也可以利用膜組件10同時(shí)實(shí)施富氮化和加濕。也可以使膜組件10的二次側(cè) 為空氣與加濕用水的混相流體。此時(shí)，由箭頭F17導(dǎo)入空氣，加濕用水和空氣在閥V4的上 部混合。由膜組件10返回的空氣由箭頭F20被廢棄到體系外。
[0200] 膜組件10的第一空間（一次側(cè)）與第二空間（二次側(cè)）的流動(dòng)優(yōu)選為相對。
[0201] 為了根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷來控制吸氣的最佳氧濃度和濕度，可以利用閥V3和V4對 循環(huán)加濕用水的壓力和流量進(jìn)行控制。或者，也可以利用換流器來控制泵47。循環(huán)加濕用 水的溫度可以利用溫水浴46進(jìn)行控制。
[0202] 接著，對用于在將空氣富氮化后進(jìn)行加濕、進(jìn)而進(jìn)行低氧化的裝置進(jìn)行說明。如上 所述，為了得到經(jīng)富氮化和加濕的低氧濃度空氣，可以舉出在不同的工序中進(jìn)行富氮化和 加濕的情況、與在一個(gè)工序中進(jìn)行富氮化和加濕的情況。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié) 構(gòu)只要包含上述結(jié)構(gòu)即可，可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。
[0203] 圖8是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖?？諝夤┙o 裝置5具備主要進(jìn)行將空氣富氮化的第一膜組件9、和主要進(jìn)行將空氣加濕的第二膜組件 10。在膜組件9中使用氣體透過膜，在膜組件10中使用氣體透過膜、水蒸氣透過膜。膜組 件使用中空纖維膜組件或者平膜組件。與圖6、圖7裝置符號和箭頭符號相同的情況下與圖 6、圖7的說明相同。利用膜組件9進(jìn)行了富氮化的空氣被膜組件10加濕，進(jìn)而空氣被低氧 化，導(dǎo)入至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)41中。由膜組件9流出的富氮化空氣在必要時(shí)用熱交換器52加熱， 導(dǎo)入至膜組件10。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié)構(gòu)只要包含上述結(jié)構(gòu)即可，可以根據(jù)內(nèi) 燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。V5、V6是膜組件10旁通的閥。
[0204] 圖9是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。空氣供給 裝置6具有膜組件9。膜組件9使用中空纖維膜組件或者平膜組件。與圖6裝置符號和箭 頭符號相同的情況下與圖6的說明相同。利用空氣壓縮機(jī)49進(jìn)行了壓縮的空氣F23匯合 至利用增壓器40進(jìn)行了壓縮的空氣F24,被導(dǎo)入膜組件9。由于從膜組件9的二次側(cè)由箭 頭F8排出的富氧化空氣，箭頭F25的壓力和流量降低。為了增大箭頭F25的壓力和流量， 使用空氣壓縮機(jī)49。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié)構(gòu)只要包含上述結(jié)構(gòu)即可，可以根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。
[0205] 圖10是實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。空氣供給 裝置7具有膜組件10。膜組件10使用中空纖維膜組件或者平膜組件。與圖7裝置符號和 箭頭符號相同的情況下與圖7的說明相同。利用空氣壓縮機(jī)49進(jìn)行了壓縮的空氣F23匯 合至利用增壓器40進(jìn)行了壓縮的空氣F24,被導(dǎo)入膜組件10。由于從膜組件10的二次側(cè) 由箭頭F19排出的富氧化空氣，箭頭F25的壓力和流量降低。為了增大箭頭F25的壓力和 流量，使用空氣壓縮機(jī)49。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié)構(gòu)只要包含上述結(jié)構(gòu)即可，可以 根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。該情況下，將利用內(nèi)燃機(jī)附帶的增壓器40進(jìn)行 了壓縮的空氣加上利用與增壓器40并聯(lián)配置的空氣壓縮機(jī)49進(jìn)行了壓縮的空氣后，將所 得到的空氣供給至膜組件10。
[0206] 圖11是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖?？諝夤?給裝置8具備主要進(jìn)行將空氣富氮化的第一膜組件9、和主要進(jìn)行將空氣加濕的第二膜組 件10。膜組件使用中空纖維膜組件或者平膜組件。與圖8裝置符號和箭頭符號相同的情 況下與圖8的說明相同。利用膜組件9進(jìn)行了富氮化的空氣被膜組件10加濕，進(jìn)而空氣被 低氧化，導(dǎo)入至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)41中。本實(shí)施方式的空氣供給裝置的結(jié)構(gòu)只要包含上述結(jié)構(gòu)即 可，可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途或使用環(huán)境等適當(dāng)設(shè)計(jì)。
[0207] 圖12是本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的空氣供給裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。空氣供 給裝置8'是為了補(bǔ)償由膜組件9排出的富氧化空氣量而使用了空氣壓縮機(jī)36和空氣壓縮 機(jī)49兩者的示例。
[0208] 作為在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中使用的供氣，優(yōu)選供氣平衡高的供氣。此處，供氣平衡是指 由于進(jìn)行加濕或富氮化而導(dǎo)致的空氣流量（m3/分鐘）的增減，可由下式求出。
[0209] 供氣平衡（％) =(經(jīng)加濕和/或富氮化的空氣的流量一所供給的空氣的流量）/ 所供給的空氣的流量
[0210] 即，通過進(jìn)行加濕和/或富氮化，若空氣的流量增加，則供氣平衡顯示出正值。具 體來說，本實(shí)施方式中，優(yōu)選為-40%以上。更優(yōu)選為-15%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為-10%以上、 更進(jìn)一步優(yōu)選為〇%以上、再進(jìn)一步優(yōu)選為10%以上、再進(jìn)一步優(yōu)選為15%以上。通過使經(jīng) 加濕和/或富氮化的空氣的供氣平衡在上述范圍，也可以進(jìn)一步提高能量效率。
[0211] 實(shí)施例
[0212] 通過以下的實(shí)施例來更詳細(xì)地說明本實(shí)施方式，但本實(shí)施方式不受以下的實(shí)施例 的任何限定。
[0213] [實(shí)施例1~37、比較例1~32]
[0214] 如圖8、11、12所示那樣連接各裝置。表中記載了與哪個(gè)裝置連接。另外，表中用 〇（有連接）、X(無連接）表示圖中的各構(gòu)成裝置的使用的有無。另外，本實(shí)施例中，只要 不特別聲明，則壓力以表壓表示。
[0215] S卩，圖8中，空氣供給裝置5具備主要進(jìn)行將空氣富氮化的第一膜組件9、和主要進(jìn) 行將空氣加濕的第二膜組件10。利用第一膜組件9進(jìn)行了富氮化的空氣被第二膜組件10 加濕，進(jìn)而空氣被低氧化，導(dǎo)入至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)41中。對于由第一膜組件9流出的富氮化空 氣，在必要時(shí)用熱交換器52進(jìn)行加熱，導(dǎo)入至第二膜組件10。
[0216] 圖11中，空氣供給裝置8