CN104685198A - 内燃机的运转方法和空气供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机的运转方法，其为降低内燃机的废气中的氮氧化物的方法，该方法具有以下工序：将不包含废气的低氧浓度空气导入内燃机的工序；和在烃类燃料中混合加湿用水，以乳液燃料的形式喷射至内燃机的燃烧室的工序。

Description

内燃机的运转方法和空气供给装置

技术领域

本发明涉及内燃机的运转方法和空气供给装置。更详细来说，涉及能够降低内燃机的废气中的氮氧化物的内燃机的运转方法和空气供给装置。

背景技术

以柴油发动机等为代表的内燃机由于燃烧效率高、二氧化碳的产生也少，因而在广泛的领域中使用。但是，内燃机的废气中含有氮氧化物(下文有时称为NOx)，近年来由于环保意识的提高，NOx的排放限制具有被强化的趋势。

关于由船用柴油机排出的NOx，2016年起有望由国际海事组织(IMO)推行TierIII规定，该规定要求由现行的Tier II规定值降低75％。因此，要求开发出效果高且成本低的NOx除去技术，正在进行与NOx的降低有关的各种研究(参见非专利文献1)。

作为基于废气后处理的NOx降低技术的具体例，可以举出利用催化剂对柴油发动机废气中的NOx进行选择性还原的选择性催化还原(SCR)技术(参见非专利文献1)。但是，SCR技术中，NOx的还原需要脲、氨等化学药品，化学药品的管理和过高的成本成为问题。另外，在应用于NOx浓度高达数百～数千ppm的废气中的情况下，预测装置会大型化，这也成为问题。

作为基于控制燃烧的NOx降低技术的具体例，提出了下述方法：将用水喷雾而加湿的供气供给至内燃机中，从而降低NOx(参见非专利文献2)。该方法中，利用水蒸气的稀释效果，可以有效地降低供气中的氧浓度。但是，水蒸气压力仅为温度的函数，因此具有在同一温度下若增压压力升高则加湿量相对降低的缺点。而且还存在下述问题：若为了增加加湿量而过度提高供气的温度，则油耗定额有可能降低。

作为利用水蒸气控制燃烧的其他方法，提出了利用水蒸气透过膜使水蒸气从废气移至供气侧的方法(参见专利文献1)。该方法中，移动的水蒸气量少，因而具有NOx降低效果小的缺点。

除此之外，还提出了使用膜的NOx降低方法。例如，专利文献2中记载了下述内容：通过使用氧选择透过膜来富集空气的氮浓度，将该富氮化空气供给至内燃机中，以此来降低NOx。

此外，还提出了在燃料中添加水而以乳液的形式供给至发动机等的方法、向发动机气缸直接喷射水的方法(非专利文献1)。该方法具有单位重量的水带来的NOx降低效果高的优点。但是，单独利用该方法时，无法将NOx降低至Tier III水平。

另外，正在开发下述技术(EGR)：使一部分废气循环至供气中，降低供气中的氧浓度，由此降低废气中的NOx(非专利文献1)。废气中包含燃料中的硫发生氧化而生成的SOx，若SOx被废气中的水吸收则成为硫酸。在EGR中，为了避免废气循环的部分的设备配管发生硫酸腐蚀，需要利用水洗器对废气进行脱硫、或需要洗涤器排水处理设备。因此，装置复杂，从装置初期费用、运转成本、维持成本的方面考虑存在问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平03-61658号公报

专利文献2：日本特开平4-231670号公报

非专利文献

非专利文献1：マリンエンジニアリング(海洋工程)、Vol46,No.6,2011,p1-54.

非专利文献2：J.Hupli,“Humidification method for reduction of NOx emission(减少NOx释放的加湿方法)”,CIMAC Congress,2004,No.11

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而进行的，其主要目的在于提供一种能够降低内燃机的废气中的氮氧化物的内燃机的运转方法和空气供给装置。

用于解决课题的方案

本发明人为了解决上述课题进行了反复深入的研究，结果发现，通过将不包含废气的低氧浓度空气导入内燃机，进而将在烃类燃料中混合了水的乳液燃料喷射至内燃机的燃烧室，从而与以往相比能够大幅降低NOx，由此完成了本发明。

即，本发明如下所述。

[1]

一种内燃机的运转方法，其为使烃类燃料和空气在燃烧室内燃烧的内燃机的运转方法，其中，上述空气不包含上述内燃机的废气，上述方法具有以下工序：降低导入至上述燃烧室的上述空气的氧浓度的氧浓度降低工序；和将上述烃类燃料和水喷射至上述燃烧室的工序。

[2]

如[1]所述的内燃机的运转方法，其中，将上述烃类燃料和水喷射至上述燃烧室的工序为以下工序：在上述烃类燃料中混合水，以乳液的形式喷射至上述燃烧室。

[3]

如[1]或[2]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述氧浓度降低工序中包括以下工序：将上述空气加压而制成加压空气的空气加压工序；和使上述加压空气与气体透过膜的一个面接触，降低该加压空气的氧浓度的工序。

[4]

如[3]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述氧浓度降低工序中包括以下工序：水蒸气添加工序，使加湿上述加压空气的加湿用水与上述气体透过膜的另一个面接触，向该加压空气中添加水蒸气。

[5]

如[1]或[2]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述氧浓度降低工序中包括以下工序：水蒸气添加工序，将水蒸气添加至上述空气中，降低该空气的氧浓度。

[6]

如[5]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述水蒸气添加工序中包括以下工序：将上述空气加压而制成加压空气的空气加压工序；和使上述加压空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使加湿用水与该水蒸气透过膜的另一个面接触，向该加压空气中添加水蒸气的工序。

[7]

如[3]或[4]所述的内燃机的运转方法，其中，上述气体透过膜是基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的气体透过膜。

[8]

如[6]所述的内燃机的运转方法，其中，上述水蒸气透过膜是基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的气体透过膜。

[9]

如[6]所述的内燃机的运转方法，其中，上述水蒸气透过膜是疏水性微多孔膜。

[10]

如[1]～[9]中任一项所述的内燃机的运转方法，其中，在上述氧浓度降低工序中，上述空气的氧浓度为10mol％以上20.5mol％以下。

[11]

如[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，上述加湿用水包含电解质。

[12]

如[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，上述加湿用水包含氯化钠。

[13]

如[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，上述加湿用水的温度为20℃以上95℃以下。

[14]

如[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，使上述加湿用水循环使用。

[15]

如[4]～[6]中任一项所述的内燃机的运转方法，其中，经加湿的上述空气的水的含量为1mol％以上，且经加湿的上述空气的湿度小于100％RH。

[16]

如[3]、[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述空气加压工序中，上述空气被上述内燃机附带的增压器加压，进而被与该增压器串联配置的压缩机加压。

[17]

如[3]、[4]或[6]所述的内燃机的运转方法，其中，在上述空气加压工序中，上述空气是将利用上述内燃机附带的增压器而加压的空气、和利用与该增压器并联配置的压缩机而加压的空气加在一起的空气。

[18]

一种内燃机的运转方法，其为使烃类燃料和空气在燃烧室内燃烧的内燃机的运转方法，其中，该方法包括以下步骤：利用上述内燃机附带的增压器对上述空气进行加压，利用与该增压器串联配置的压缩机对利用上述增压器所加压的空气进行压缩；或者，在该利用增压器所加压的空气中加入利用与该增压器并联配置的压缩机所加压的空气，使经加压的上述空气与气体透过膜的一个面接触，从该空气中除去特定量的氧，将所得到的低氧浓度空气导入至上述内燃机。

[19]

一种空气供给装置，其是具备增压器、空气压缩机和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，上述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，将上述增压器、上述空气压缩机和上述氧浓度降低组件串联连接。

[20]

一种空气供给装置，其是具备增压器、空气压缩机和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，上述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，上述增压器和上述氧浓度降低组件串联连接，上述空气压缩机在上述增压器与上述氧浓度降低组件之间与上述增压器并联连接。

[21]

一种空气供给装置，其是具备增压器和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，上述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，上述氧浓度降低组件和上述增压器串联连接。

[22]

如[19]～[21]中任一项所述的空气供给装置，其中，上述气体透过膜为水蒸气透过膜。

[23]

如[19]～[22]中任一项所述的空气供给装置，其中，上述气体透过膜为中空纤维或平膜。

[24]

如[1]或[2]所述的内燃机的运转方法，其特征在于，将通过上述氧浓度降低工序而降低了氧浓度的上述空气供给至上述内燃机的增压器。

[25]

如[1]或[2]所述的内燃机的运转方法，其特征在于，在上述氧浓度降低工序中，利用减压单元进行减压，使得气体透过膜的一个面侧的总压低于另一个面侧。

[26]

如[3]、[4]、[7]、[18]或[25]所述的内燃机的运转方法，其特征在于，对于通过上述气体透过膜而富氧化的一侧，流入气体进行吹扫。

[27]

如[21]所述的空气供给装置，其特征在于，在上述氧浓度降低组件的上游侧具备升压单元。

[28]

如[19]～[21]中任一项所述的空气供给装置，其特征在于，其具备减压单元，该减压单元按照使上述气体透过膜的富氧化侧的总压低于富氮化侧的总压的方式进行减压。

[29]

如[19]～[21]中任一项所述的空气供给装置，其特征在于，对于上述气体透过膜的富氧化侧，流入气体进行吹扫。

[30]

如[2]所述的内燃机的运转方法，其特征在于，上述乳液不包含乳化剂。

发明的效果

根据本发明的内燃机的运转方法，可以降低内燃机的废气中的NOx。

附图说明

图1是本实施方式的膜组件的一个实施方式的立体图。

图2是本实施方式的膜组件的另一个实施方式的立体图。

图3是本实施方式的膜组件的另一个实施方式的立体图。

图4是本实施方式中使用的中空纤维型膜组件的一个实施方式的示意图。

图5是本实施方式中使用的平膜型组件的一个实施方式的示意图。

图6是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图7是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图8是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图9是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图10是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图11是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图12是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图13是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图14是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图15是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

图16是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。

具体实施方式

下面，根据需要参照附图对本具体实施方式(下面仅称为“本实施方式”)进行详细说明。下面的本实施方式为用于对本发明进行说明的示例，并非意图将本发明限定于以下的内容。另外，所附的附图为示出实施方式的一例的附图，并非解释为将实施方式限定于此。本发明可以在其要点的范围内进行适当变形来实施。需要说明的是，对于附图中的上下左右等位置关系来说，只要不特别声明，其基于附图所示的位置关系，附图的尺寸比例并不限于图示的比例。另外，在所有图中，对于相同或同等要素赋以相同符号。

本实施方式为一种内燃机的运转方法，该方法为使烃类燃料和空气在燃烧室内燃烧的内燃机的运转方法，其中，上述空气不包含上述内燃机的废气，上述方法具有以下工序：降低导入至上述燃烧室的上述空气的氧浓度的氧浓度降低工序；和将上述烃类燃料和水喷射至上述燃烧室的工序。对内燃机的种类没有特别限定，可以例示出汽油发动机、柴油发动机、燃气发动机等。这些之中，柴油发动机的热效率优异，除轻油或重油等一般的燃料外，还可以使用各种液体燃料，通用性高。柴油发动机将过量的氧从燃料导入燃烧室，因此废气中的氮氧化物(NOx)多。能够降低该柴油发动机的废气中的NOx含量对于环境方面具有很大意义。作为柴油发动机，可以例示出4-冲程高速发动机、4-冲程中速发动机、2-冲程低速发动机。对柴油发动机的用途没有特别限定，可以举出作为船舶、汽车、发电机、飞机、各种重型设备等的动力源使用的用途。

作为将上述烃类燃料和水喷射至上述燃烧室的工序，可以例示出下述方法：在上述烃类燃料中混合水，以乳液的形式喷射至上述燃烧室的方法；在上述燃烧室中设置与燃料喷射单元不同的水喷射单元的方法。后者的方法向燃烧室的火焰喷射水。这些之中，在上述烃类燃料中混合水而以乳液的形式喷射至上述燃烧室的方法因简便而优选。

本实施方式中，乳液是指分散质在分散介质中以液滴状微分散的状态，也可以不包含乳化剂，包含分散体。例如，其是水以液滴状分散于燃料中的W/O型乳液燃料，该情况下，还包括不含乳化剂的W/O型分散体。需要说明的是，优选无乳化剂的情况。特别是，在与降低导入至内燃机的燃烧室的空气的氧浓度的氧浓度降低工序合用的情况下，可确认到油耗定额提高效果。

这与包含废气的情况不同，特别是在利用膜而降低了氧浓度的情况下，虽然燃烧室中杂质少，但在低氧环境下难以燃烧的条件下，乳化剂这样的阻燃性物质的混入对燃烧恶化的不良影响有可能增大，推测通过不使用乳化剂在水乳液合用等情况下的油耗定额改善效果增大。

关于乳液中的水的量，水/燃料(重量)的下限优选为0.1以上、进一步优选为0.2以上、进一步优选为0.3以上、进一步优选为0.4以上、进一步优选为0.5以上、进一步优选为0.6以上、进一步优选为0.7以上，水/燃料(重量)的上限优选为1.2以下、进一步优选为1.0以下。

通过将上述低氧浓度空气用作内燃机的供气，可以降低NOx的产生。虽然其作用尚未确定，但推测可以通过下述(1)～(3)而降低NOx的产生(但是，本实施方式的作用不限定于此)。

(1)通过使用氧浓度降低了的空气，燃烧温度下降，可以抑制NOx生成。

(2)作为三原子分子的水(水蒸气)的比热相对较高，可以降低燃烧时的放热温度。因此，可以抑制NOx生成。

(3)在喷射至发动机气缸内的乳液燃料中的液体的水、或者直接喷射至燃烧室的液体的水在蒸发的过程中，通过蒸发潜热而降低周围的温度，由此燃烧温度降低，可以抑制NOx生成。

本实施方式中的乳液燃料通过将水和烃类燃料搅拌混合而得到。虽然内燃机附带有燃料供给装置，但乳液燃料在该燃料供给装置的跟前进行制造。在柴油机的情况下，乳液燃料制造工序设置于燃料喷射泵的上游。烃类燃料和水的搅拌可以使用槽型、流线型等。根据由烃类燃料的性状、是否需要乳化剂、其种类等导致的乳液的生成容易性，适当选择搅拌机的种类，其剪切力可从高至低适当选择。乳液可以使用水包油乳液，也可以使用油包水乳液。为了使乳液稳定化，可以使用乳化剂。水/烃类燃料比(容量比)为1/99～90/10是通常使用的范围，优选为10/90～80/20、更优选为20/80～70/30、进一步优选为20/80～50/50。需要说明的是，本说明书中，“～”的标记包括上限值和下限值。

本实施方式中，供气中不包含废气。不包含废气是指不实施下述方法：使内燃机附带目的在于将供气和废气混合的装置，向供气中混合废气，以此降低供气中的氧浓度。在燃料中含有硫的情况下，废气中含有来自燃料的SOx。在EGR中在供气中混合废气，因而有可能引起内燃机的部件类的腐蚀，具有需要脱硫装置的缺点。由于不使用废气，内燃机的供气极其洁净，具有内燃机部件的耐久性提高、处理变得容易的优点。

低氧浓度空气中的氧浓度优选为20.5mol％以下10mol％以上。若超过20.5mol％，则NOx的产生多，若小于10mol％，则发动机输出功率降低、燃料消耗率变差。更优选为15mol％以上、更优选为16mol％以上、更优选为17mol％以上、更优选为18mol％以上、更优选为18.5mol％以上、更优选为19mol％以上、进一步优选为19.5mol％以上。

本实施方式中，为了在氧浓度降低工序中调整低氧浓度空气，有两种方法。第一方法为下述方法：使经加压的空气与气体透过膜的一个面接触，从空气中除去特定量的氧而制备出低氧浓度空气(富氮化空气)，包括以下工序：将空气加压而制成加压空气的空气加压工序；和使加压空气与气体透过膜的一个面接触，降低该加压空气的氧浓度的工序。第二方法为通过在空气中添加水蒸气(加湿)而进行稀释的方法，包括将水蒸气添加至空气中以降低该空气的氧浓度的水蒸气添加工序。本实施方式中，可以将这些方法单独或组合使用，制备出低氧浓度空气，并将其导入内燃机。对所使用的空气中的氧、氮、水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等成分的浓度没有特别限定。

第一方法中，使经加压的空气与气体透过膜的一个面(一次侧)接触，从该气体透过膜的另一个面(二次侧)排出富氧化空气，由此从一次侧得到富氮化空气。

第一方法中使用的气体透过膜是实质上没有克努森流(Knudsen Flow)等气体能够透过的程度的孔的非多孔质膜，是气体通过溶解·扩散机理在膜中透过的膜。即，气体透过膜是基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的膜。作为气体透过膜的种类，没有特别限定，可以举出有机系高分子或无机系的气体透过膜。本实施方式中，作为气体透过膜，优选氧透过速度/氮透过速度大于1。

第一方法中加压空气被导入使用的气体透过膜的非透过侧(一次侧)，因此，一次侧的氮分压和氧分压高于透过侧(二次侧)的氮分压和氧分压，将其差压作为驱动力，气体从一次侧向二次侧透过。此时，与氮相比氧的透过速度高，因而一次侧成为富氮化空气，二次侧成为富氧化空气。一次侧的压力高于二次侧的压力时，氧的透过速度变快，因而优选。另外，若用空气对二次侧进行扫气(吹扫)，则可以降低二次侧的氧分压，气体分离膜的气体分离性能提高，因而优选。

作为有机系高分子的气体透过膜材料，可以举出例如氟树脂、聚酰亚胺系树脂、硅酮系树脂、TR聚合物系树脂、PIMS系树脂、PPO系树脂。这些之中，优选气体透过系数大的氟树脂系树脂、硅酮系树脂；或气体选择性高的聚酰亚胺系树脂，更优选氟树脂系树脂。

作为氟树脂系树脂，优选使用非晶态的含氟聚合物。作为这样的非晶态的含氟聚合物，可以举出例如在主链上具有含氟脂环结构的聚合物。在主链上具有含氟脂环结构的聚合物例如通过从全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)、全氟(2-甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)、全氟(2-乙基-2丙基-1,3-间二氧杂环戊烯)、全氟(2,2-二甲基-4甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)等具有间二氧杂环戊烯环的单体；具有氟、三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基等氟取代烷基的全氟间二氧杂环戊烯类、全氟(4-甲基-2-亚甲基-1,3-二氧戊环)(MMD)、全氟(2-甲基-1,4-二噁英)等具有含氟脂环结构的单体；能够与它们共聚的单体；中将一种以上聚合而得到。

作为上述能够共聚的单体，优选C-H键的H全部被F取代的化合物。从提高含氟聚合物的气体的透过性的方面考虑，含氟聚合物中的具有含氟脂环结构的单体的聚合单元的比例优选为30摩尔％以上。由此，具有大量的环状结构，分子间隙增大，可以进一步提高气体的透过速度。

作为C-H键的H全部被F取代(不含C-H键)的自由基聚合性单体，可以举出四氟乙烯、三氟氯乙烯、全氟(甲基乙烯基醚)等。

作为不含C-H键的非晶态的含氟聚合物，可以举出全氟-2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯与四氟乙烯的共聚物等。它们也可以使用市售品，可以举出例如商品名“特氟龙(注册商标)AF1600”(杜邦社制造)、商品名“特氟龙(注册商标)AF2400”(杜邦社制造)、商品名“HYFLON AD”(Ausimont社制造)、Cytop(旭硝子社制造)等。

气体透过膜(下文中有时统称为“膜”)也可以为在支撑层上形成了具有气体透过性能的薄膜的结构。通过将保持膜强度的功能和气体分离功能分离，能够使膜的机械强度提高，提高气体透过速度。支撑层的材质只要是具有微细的贯通孔的材料就没有特别限定，可以使用有机系、无机系的微多孔膜。例如，可以使用织布、无纺布、微多孔膜等。这些之中，优选微多孔膜。作为微多孔膜，可以举出聚酰亚胺微多孔膜、PVDF微多孔膜、PTFE微多孔膜、聚烯烃微多孔膜、作为超滤膜(UF膜)使用的聚砜微多孔膜或聚醚砜微多孔膜、聚丙烯腈系微多孔膜等。微多孔膜存在具有对称结构的孔的情况和具有非对称结构的孔的情况，两者均可使用。

作为有机系材料中形成孔的方法，可以例示出基于湿式相分离法、干式法(层状开孔法、界面剥离法等)的方法。

气体分离性树脂薄膜形成于支撑体的单面或双面。在中空纤维膜的情况下，也可以使用在作为支撑层的中空纤维膜的内侧的表面或外侧的表面形成有膜的形态等。

作为无机系的气体透过膜，可以举出氮化硅系、碳系等的气体透过膜。可以举出在作为支撑层的陶瓷膜上通过水热合成形成了气体透过膜的膜；通过化学蒸镀(CVD)形成了薄膜的膜。

作为用于得到低氧浓度空气的第二方法、即向空气中添加水蒸气(加湿)的方法，可以例示出喷雾水的方法、导入蒸气的方法、膜加湿法。这些之中，优选水的蒸发表面积宽、能够高效加湿的膜加湿。作为膜加湿法，可以例示出利用用水润湿的多孔质膜的方法、利用水蒸气透过膜的方法、利用气体透过膜的方法等。

膜加湿中可以使用水蒸气透过膜，该水蒸气透过膜具有不透过液体的加湿用水而透过水蒸气的性质。对膜的结构或材料没有特别限定，可以根据用途或使用环境适当选择合适的结构或材料。水蒸气透过膜是实质上没有克努森流(Knudsen Flow)等气体能够透过的程度的孔的非多孔质膜，可以使用气体通过溶解·扩散机理在膜中透过的膜、亲水性膜、疏水性微多孔膜。对于亲水性膜来说，可以通过在膜中存在液体的水且该水发生蒸发来进行加湿。在疏水性微多孔膜中，气体的水在孔中透过，但液体的水不能在孔中透过。作为水蒸气透过膜的种类，没有特别限定，可以举出有机系高分子或无机系的气体透过膜。更具体来说，可以使用上述第一方法中的气体透过膜材料，可以使用在第一方法中记载的在支撑体上以薄膜的方式形成有上述气体透过膜材料的气体透过膜。另外，作为在膜中含有水的膜，也可以使用具有离子基的膜，可以例示出离子交换树脂膜。

疏水性微多孔膜是指不透过液体的水、但透过水蒸气的膜。此处，疏水性是指作为聚合物的吸水率为0.5质量％以下的性质。吸水率优选为0.1质量％以下、更优选为0.05质量％以下、进一步优选为0.01质量％以下。此处，作为聚合物的吸水率可以通过后述实施例中记载的方法进行测定。

作为疏水性微多孔膜的种类，没有特别限定，可以使用有机系、无机系的微多孔膜。对疏水性微多孔膜的种类没有特别限定，例如可以举出氟树脂系微多孔膜等，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)微多孔膜、聚四氟乙烯(PTFE)微多孔膜、聚酰亚胺微多孔膜、聚烯烃微多孔膜、聚砜微多孔膜、聚醚砜微多孔膜、聚丙烯腈系微多孔膜等。此外，也可以使用无纺布、织布等。氟系微多孔膜由于疏水性强而优选。即便是其他微多孔膜，也优选进行提高表面疏水性的加工。

作为有机系材料中的孔形成的方法，可以例示出基于湿式相分离法、干式法(层状开孔法、界面剥离法等)的方法。

在利用水蒸气透过膜的加湿中，使空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使水(加湿用水)沿着该水蒸气透过膜的另一个面流动，在该空气中添加特定量的水蒸气，由此稀释空气，得到低氧浓度空气(加湿空气)。由于水蒸气压力仅为温度的函数，不取决于体系的总压，因而，体系的总压越低则水蒸气产生的空气稀释效果越高，空气的温度越高则水蒸气产生的空气稀释效果越高。作为水蒸气透过膜和后述的同时实施富氮化与加湿的膜的表面的水接触角，优选为90°以上、更优选为95°以上、进一步优选为100°以上。

对于加湿用水，其与水蒸气透过膜的被加湿气体夹着膜，流向对抗侧(二次侧)。通过隔着膜，仅仅水蒸气被添加到被加湿侧(一次侧)。从防止经加湿的空气因略微的温度变化而结露的方面考虑，被加湿侧空气的湿度优选小于100％RH、更优选为95％RH以下。通过控制流向二次侧的加湿用水的温度和流量，可以高精度地对通过水蒸气透过膜而进行加湿的空气的湿度进行控制。在使一次侧的空气的流动和二次侧的空气的流动为挤出流动的情况下，优选使一次侧流动和二次侧流动为对向流。也可以代替加湿用水而使用水蒸气。

本实施方式中，作为加湿用水没有特别限定，可以为纯水、自来水、中水等，也可以为包含离子或微粒作为夹杂物的加湿用水。本实施方式中使用的加湿用水即使包含电解质也可以得到优异的加湿效果，例如，即便是包含氯化钠的加湿用水(例如，海水等)，也可以得到优异的加湿效果。特别是，在使用了不具有离子性官能团的有机系高分子的水蒸气透过膜中，这些夹杂物可以有效地抑制泄漏到空气供给侧的现象，可以进行更清洁的加湿。

以往，作为将内燃机的供气加湿的方法，已知SAM法(Scavenge Air Moisturizing，扫气加湿)。该方法是为了降低由船舶用柴油发动机排出的氮氧化物而使用的方法，该方法中，用海水将供气加湿后，经过用淡水处理而除去供气中包含的海水雾的脱盐工序，将供气加湿。在未完全进行脱盐的情况下，盐进入内燃机，会引起内燃机的故障，因而需要仔细地进行脱盐。本实施方式的方法中，利用水蒸气透过膜而添加水蒸气，由此空气被稀释，氧浓度降低。膜加湿中不存在雾飞散，因而与加湿用水中包含的盐类等溶解成分无关，具有能够实施极其洁净的加湿的特征。因此，不需要加湿后的空气的脱盐工序。通过洁净的加湿，可实现发动机可靠性的提高和故障的防止。

本实施方式中，使加湿用水(也包含水蒸气)沿着水蒸气透过膜流动，从而将空气加湿，因此，通过根据上述各水蒸气透过膜的性能来控制加湿用水的流量和温度，可以容易地调整空气的湿度。

对本实施方式中使用的加湿用水的状态没有特别限定，可以为液体，也可以为气体(水蒸气)。通过使用水蒸气，能够进行加湿而不降低富氮化膜和加湿富氮化膜的富氮化能力。

在加湿用水为水蒸气的情况下，根据需要可以以载体的形式合用其他物质。特别优选使用空气作为载体。通过使用载体，可以更精确地控制水蒸气的流量或温度。也可以使用内燃机的废气作为载体。此外，也可以使空气与加湿用水的混相流体流向膜的二次侧。

在通过水蒸气透过膜而进行加湿时，对空气流动的方向和加湿用水流动的方向没有特别限定，优选被加湿空气流动的方向和加湿用水或水蒸气流动的方向隔着膜相对。通过使两者逆向流动，可以高效地进行加湿。

在膜加湿中，对空气的压力(空气压)和加湿用水的压力(水压)的关系没有特别限定。在仅进行加湿时，加湿用水优选以高压加压至经加压的空气以上。即，优选维持与经加湿一侧的空气压力相同或更高的压力而使加湿用水流动。由此，容易对经加压的空气进行加湿。另外，通过使加湿用水的压力为经加湿一侧的压力以上，可以防止经加湿一侧的空气通过水蒸气透过膜而漏出，可以抑制空气量和能量的损失。在同时进行富氮化和加湿的情况下，优选二次侧的压力低于一次侧的压力。

在加湿时，需要供给加湿用水的蒸发潜热，优选利用流向膜的二次侧(加湿用水侧)的加湿用水的显热。该情况下，由加湿装置的入口与出口的温度差及加湿用水的循环量来决定与所供给的蒸发潜热相符的显热。另外，利用该温度差和循环量可以容易地控制空气的湿度和温度。流动的加湿用水的温度优选为20℃以上95℃以下。通过为该温度范围，可以更有效地将空气加湿，对NOx的降低更有效。另外，相对于所供给的经加压的空气的温度，优选设定为-10℃～+50℃。

本实施方式中，可以得到湿度为50％RH以上的经加湿的空气。经加湿的空气的湿度更优选为80％RH以上、进一步优选为90％RH以上。在将该湿度的空气用于内燃机的运转时，可以大幅降低内燃机的废气中的NOx的含量。另外，经加湿的空气的湿度优选为不发生结露的程度，湿度优选小于100％RH、更优选为95％RH以下。由此，可以防止因略微的温度变化而结露。

本实施方式的内燃机的运转方法中，经加湿的空气中的水的含量优选为1mol％以上。经加湿的空气中的水分子的量越多，则越可以抑制内燃机中的NOx产生，因而优选。更优选为3mol％以上、进一步优选为6mol％以上、更进一步优选为9mol％以上、再进一步优选为10mol％以上。

本实施方式中，优选将加湿用水循环使用。作为循环的方式，没有特别限定，例如优选在将在水蒸气透过膜的表面流动的加湿用水加热后，使其再次沿着水蒸气透过膜的表面流动，从而使加湿用水循环。由此可以节水，因而从经济性的方面出发也优选。

本实施方式的方法中，通过富氮化和/或加湿来降低空气中的氧。作为降低空气中的氧的方法，包括仅使用富氮化的情况、仅使用加湿的情况、使用两者的情况。在使用两者的情况下，可以举出将富氮化的空气加湿的方法、将加湿的空气富氮化的方法、和与富氮化同时进行加湿的方法。在同时实施富氮化和加湿的情况下，可以通过使气体透过膜和水蒸气透过膜为相同的膜来实现。通过向气体透过膜的一次侧流入被处理空气，向膜的二次侧流入经加热的加湿用水或水空气混相流体，可以同时进行富氮化和加湿。

在同时进行富氮化和加湿的情况下，具有作业工序少、且能够以简易的装置结构实施的优点。此时所用的气体透过膜使用可选择性地透过氧、且水蒸气透过速度高、可通过溶解·扩散进行气体透过的膜。作为这样的气体透过膜，可以使用在上述制备低氧浓度空气的第一方法中所例示的、基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的非多孔质膜。

在同时进行富氮化和加湿的情况下，对一次侧(被加湿侧)的压力和二次侧(气体透过侧)的压力没有特别限定，优选二次侧的压力为一次侧的压力以下。由此，氧容易透过。优选二次侧的压力接近大气压或者为大气压以下。

在同时进行富氮化和加湿的情况下，从可高效地实施富氮化·加湿的方面出发，优选一次侧的空气的流动与二次侧的空气或加湿用水的流动为对向流。

关于优选的湿度范围，如上述加湿方法中记载的那样。

除此以外，加湿用水或水蒸气的温度或流量、循环等符合上述基于进行加湿的内燃机的运转方法中记载的事项。特别是，即使是在进行加湿和富氮化时，也可以通过流入加湿用水或水蒸气来容易地控制经加压的空气的温度和湿度。

本实施方式中，经加压的空气优选为在利用内燃机附带的增压器进行压缩后，进而利用与增压器串联配置的压缩机进行了压缩的空气。增压器是尤其多用于柴油发动机中的、回收使用废气的能量的装置。代表性的方法有：将涡轮和压缩器串联，利用废气的能量使涡轮旋转，利用压缩器对供气进行压缩的形式；和利用发动机的轴动力使压缩器工作，对供气进行压缩的方法；等等。气体透过膜中，富氧空气从其二次侧被排出至体系外，相应地供气量减少，因而废气量也减少。为了维持使增压器的涡轮转动的废气的量，从不使热机的油耗定额恶化的方面出发，优选利用与增压器串联配置的压缩机来增加空气的压力和量。该情况下，该压缩机具有升压机的作用。作为上述压缩机的动力，可以使用电、内燃机的废气、内燃机的轴动力。在电的情况下，可以例示出电动马达的使用，在内燃机的废气的情况下，可以例示出增压器的使用，在内燃机的轴动力的情况下，可以例示出机械方法。

作为用于维持使增压器的涡轮转动的废气的量的其他方法，从不使热机的油耗定额恶化的方面出发，也优选经加压的空气为将利用内燃机附带的增压器而压缩的空气、和利用与增压器并联配置的压缩机而压缩的空气加在一起的空气。

作为其他方法，在空气加压工序中，上述空气还优选为利用增压器进行了压缩的空气，该增压器具有向内燃机附带的增压器的轴供给动力的机理。作为该机理，可以例示出：将电动马达连接至增压器的轴以供给动力的方法；通过油压将上述内燃机的轴动力的一部分供给至增压器的轴的方法；通过机械方式将上述内燃机的轴动力的一部分供给至增压器的轴的方法；等等。根据该方法，即使在废气量不足的情况下，也可以提高增压器的压缩能力。

本实施方式中，在利用内燃机附带的增压器将空气压缩后，进一步利用与增压器串联配置的压缩机进行压缩，使通过该两阶段压缩的空气与气体透过膜的一个面接触，从空气中除去特定量的氧，将所得到的低氧浓度空气(富氮化空气)导入内燃机中，从而也可以高效地降低氮氧化物。第二阶段的压缩机起到升压机的作用，能够以某种程度补偿在富氮化工序中被排出至体系外的富氧化空气的量，因而可以抑制油耗定额的恶化。

另外，本实施方式中，利用内燃机附带的增压器将空气压缩，该空气加上利用与增压器并联配置的压缩机而压缩的空气后，使所得到的空气与气体透过膜的一个面接触，从该空气中除去特定量的氧，将所得到的低氧浓度空气(富氮化空气)导入内燃机中，从而也可以高效地降低氮氧化物。

此外，本实施方式中，也可以将利用气体透过膜除去了特定量的氧的低氧浓度空气供给至增压器的吸入侧。该情况下，也可以将利用气体透过膜而形成为低氧浓度的空气侧(一次侧)的出口(富氮化空气出口)连接至增压器的吸入侧。一次侧的入口(向气体透过膜的供气侧)可以为大气开放(大气压)，也可以进一步具备压缩机等升压单元。该情况下，对于升压单元的配置，其为膜组件(氧浓度降低组件)的上游侧。

在将气体透过膜设置于增压器的吸入侧、排出侧的任一者的情况下，在使用富氮化膜作为气体透过膜时，均使富氮化膜的二次侧的氧分压低于一次侧。具体来说，可以按照二次侧的总压低于一次侧的方式，利用真空泵、吸入式鼓风机吸引等减压单元进行减压。或者，也可以为将空气或低氧浓度的混合气体流向二次侧而进行吹扫的方法。

在使用加湿膜的情况下，可以单独使用，也可以与富氮化膜合用。在与富氮化膜合用的情况下，优选设置于富氮化膜的下游。

此外，其他的本实施方式的内燃机的氮氧化物的削减方法为内燃机的废气中的氮氧化物的削减方法，该削减方法具有以下工序：使大气压以下的空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使水沿着上述水蒸气透过膜的另一个面流动，由此将上述空气加湿的工序(加湿工序)；和将上述经加湿的空气导入内燃机的工序(导入工序)。通过将导入至内燃机的空气加湿，可以削减在内燃机中的燃烧时产生的氮氧化物。

通过将上述经加湿的空气用作内燃机的供气，可以降低NOx的产生。虽然其作用尚未确定，但推测通过下述(1)和(2)可以降低NOx的产生(但是，本实施方式的作用不限定于此)。

(1)通过燃烧中所用的空气中包含水蒸气，从而空气的氧浓度降低，可抑制燃烧反应，由此可以降低燃烧温度。因此，可以抑制生成NOx的副反应。

(2)作为三原子分子的水的比热相对较高，可以降低燃烧时的放热温度。因此，可以抑制生成NOx的副反应。

(3)内燃机中所用的工作流体的比热增大的结果，燃烧时的温度降低，压缩时的压力降低，但着火前的压缩压力也降低，因而燃料消耗不增加，可以抑制油耗定额的恶化。

首先，在本实施方式的内燃机的氮氧化物的削减方法中，使大气压以下的空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使水沿着上述水蒸气透过膜的另一个面流动，由此进行将上述空气加湿的工序(加湿工序)。

本实施方式中，使用大气压以下的空气。大气压以下的空气与后述水蒸气透过膜的一个面接触。此时，在水蒸气透过膜的相反侧的面进行通水的水从水蒸气透过膜渗透，由此将空气加湿。本实施方式中，使大气压以下的空气沿着水蒸气透过膜的面流动，同时使水沿着水蒸气透过膜的另一个面流动，从而可以在较高地维持膜的水蒸气透过性能的同时，高效且充分地将空气加湿。因此，本实施方式中，不需要对欲加湿的空气进行加压，也不需要在加湿工序前设置增压器等空气加压装置。本实施方式的方法虽为简便的方法，但也可以充分降低NOx的产生。

另外，在利用水蒸气透过膜进行加湿时，优选水的压力与空气的压力同等或选择略高的条件。这是为了防止空气从水蒸气透过膜向水侧透过而发生损失。本实施方式中，由于空气未被加压而为大气压以下，因此可以使水(水蒸气)以更低的压力流动而进行加湿。在液体的水的情况下，可以将流动的水的压力抑制为较低，可以抑制加压所需要的能量和成本。另外，加湿用的水也可以为水蒸气。

另外，本实施方式中，由于为将大气压以下的空气加湿并导入至内燃机的方法，因此对于不对空气进行加压的自然吸气发动机、或增压器在低负荷下实质上不工作的运转也有效。此外，由于使大气压以下的空气与水蒸气透过膜接触而进行加湿，因而不需要对水蒸气透过膜或具有该水蒸气透过膜的装置赋予特别高的耐压性或耐热性，因此可以使其结构简单。另外，通常，发动机的周边由于空间大多有限，因而能够使水蒸气透过膜或具有该水蒸气透过膜的装置小型化的优点非常突出。此外，还具有水蒸气透过膜或具有该水蒸气透过膜的装置中使用的材料等的选择自由度变宽的优点。

空气的压力只要为大气压以下即可，从减少供气所需要的能量损失的方面考虑，优选为-50kPaG以上大气压(0kPaG)以下、更优选为-20kPaG以上大气压以下、进一步优选为-10kPaG以上大气压以下。

对所使用的空气中的成分或其浓度没有特别限定。例如，对氧、氮、二氧化碳、一氧化碳等成分的浓度没有特别限定，也可以使用在大气中混合废气等而进行了成分调整的空气等。

本实施方式的氮氧化物的削减方法中，由于通过水蒸气透过膜而将空气加湿，因此可以使经加湿的空气中不含水滴。从防止经加湿的空气因略微的温度变化而结露的方面考虑，经加湿的空气的湿度优选小于100％RH、更优选为95％RH以下。本实施方式的氮氧化物的削减方法中，通过控制流动的水的温度和流量，从而能够以高精度对通过水蒸气透过膜而加湿的空气的湿度进行控制。

在单独使用氧浓度降低工序或者将烃类燃料和水喷射至燃烧室的工序时，即使在NOx降低的同时使油耗定额上升(恶化)的情况下，通过如本发明这样一并使用氧浓度降低工序和将烃类燃料和水喷射至燃烧室的工序，也可以降低NOx而不使油耗定额上升(恶化)。

下面，对本实施方式的膜组件(氧浓度降低组件)、内燃机的空气供给装置进行说明。

本实施方式的膜组件是具有气体透过膜和收纳上述气体透过膜的外壳的膜组件，在上述壳内形成有用上述气体透过膜隔开的第一空间和第二空间，上述外壳具备：向上述第一空间供给空气的空气供给口；从上述第一空间排出上述空气的空气排出口；向上述第二空间供给空气和/或加湿用水的空气/加湿用水供给口；和从上述第二空间排出上述空气和/或加湿用水的空气/加湿用水排出口。上述加湿用水也包含水蒸气。

本实施方式的膜组件是组装了气体透过膜并组件化的膜组件。膜组件的第一空间具有：作为供给空气的开口部的空气供给口；和作为将经气体透过膜而低氧化的空气取出的开口部的空气排出口。该第一空间是上述空气流动的空间。膜组件的第二空间具备作为用于流入空气和/或加湿用水的开口部的空气/加湿用水供给口与空气/加湿用水排出口。该第二空间是上述空气和/或加湿用水流动的空间。对上述各开口部的数量没有特别限定，可以考虑膜组件的使用方式等设置适当的数量。上述加湿用水也包含水蒸气。

作为膜组件的形态，没有特别限定，可以例示出中空纤维型膜组件或平膜型膜组件等。例如可以举出使用平膜的板框式、褶皱式、或者中空纤维式、管式等的膜组件。对于褶皱式，可以举出将褶皱重叠为箱型形状的膜组件、以及将褶皱缠绕为圆筒形状的膜组件等。另外，作为膜组件，也可以将两个以上的膜组件连结使用。

图1是本实施方式的膜组件的一个实施方式的立体图。膜组件α为将褶皱重叠成箱型形状的膜组件。气体透过膜α1连续折叠成波纹状，具有凸折部分和凹折部分重合形成的2个以上的褶部(褶皱)。通过褶皱加工，按特定间距形成凸折、凹折反复而成的结构，由于能够提高接触面积而变得高效。此处，作为一例，对使用气体透过膜α1的情况进行了说明，但是，作为α1，也可以使用水蒸气透过膜、具有富氮化和水蒸气透过这两者的性质的富氮化·水蒸气透过膜。

图2是本实施方式的膜组件的另一个实施方式的立体图。膜组件β为将褶皱缠绕为圆筒形状的膜组件。此处，作为一例，对使用气体透过膜β1的情况进行了说明，但是，作为β1，也可以使用水蒸气透过膜、具有富氮化和水蒸气透过这两者的性质的富氮化·水蒸气透过膜。

图3是本实施方式的膜组件的另一个实施方式的立体图。膜组件γ是将褶皱缠绕在圆筒上、相对于圆筒的中心轴在从侧面观察的状态下将褶皱倾斜(扭转)成逆时针旋转的形状(螺旋形状)的膜组件。此处，作为一例，对使用气体透过膜γ1的情况进行了说明，但是，作为γ1，也可以使用水蒸气透过膜、具有富氮化和水蒸气透过这两者的性质的富氮化·水蒸气透过膜。

上述膜组件中，从每单位容积的膜面积(比表面积)大这一方面考虑，优选中空纤维型膜组件、或压力损失小的褶皱式。中空纤维型膜组件可以是由中空纤维的外面侧进行过滤的外压式，也可以是由中空纤维的内面侧进行过滤的内压式，更优选将供给空气供给至中空纤维内面的内压式。

图4是本实施方式的内燃机的运转方法中使用的中空纤维型膜组件的一个实施方式的示意图。膜组件1具备气体透过膜11和容纳气体透过膜11的外壳12。膜组件1为筒状的中空纤维型膜组件，在其内部组装有作为中空纤维膜的气体透过膜11。外壳12具备空气供给口121、空气排出口122、空气和/或加湿用水供给口123、和空气和/或加湿用水排出口124。在外壳12内形成有经气体透过膜11分隔开的第一空间a1和第二空间b1。中空纤维型膜组件的情况下，在膜(气体透过膜11)的内径侧(内侧)形成第一空间a1、在外径侧(外侧)形成第二空间b1。第一空间a1为待处理的空气流动的空气区域，第二空间b1为空气和/或加湿用水流动的水区域。上述加湿用水也包含水蒸气。中空纤维中也可以使用水蒸气透过膜、具有富氮化和水蒸气透过这两者的性质的富氮化·水蒸气透过膜。

空气由空气供给口121送入到气体透过膜11(参照箭头F1)、经低氧化的空气由空气排出口122排出(参照箭头F2)。富氧化空气从排出口124被排出。该情况下，也可以将供给口123用作富氧化空气排出口。为了对第二空间b1进行扫气，从空气供给口123导入空气。在对空气进行加湿的情况下，加湿用水由加湿用水供给口123供给至第二空间b1(参照箭头F3)，由加湿用水排出口124排出到外壳外(参照箭头F4)。也可以同时由供给口123导入空气和加湿用水两者。图4为第一空间a1内的流动与第二空间b1内的流动相对的状态。膜组件1为分别各具有1个空气供给口121、空气排出口122、空气和/或加湿用水供给口123及空气和/或加湿用水排出口124的形态，但本实施方式中也可以根据需要将这些的数目设为2以上。例如，从空气的流速、空气的加湿(和富氮化)效率的方面出发，也可以分别将空气供给口121、空气排出口122、空气和/或加湿用水供给口123及加湿用水排出口124设为2个以上。上述加湿用水也包含水蒸气。图4概念性地记载了一根中空纤维，但通常中空纤维是将多根捆扎而使用的。

图5是本实施方式的内燃机的运转方法中使用的平膜型组件的一个实施方式的示意图。此处省略对与图4中说明过的事项相同的事项的说明，以与图4不同的方面为中心进行说明。膜组件2具备气体透过膜21和容纳气体透过膜21的外壳22。膜组件2为箱型膜组件，在其内部组装有作为平膜的气体透过膜21。外壳22具备空气供给口221、空气排出口222、空气和/或加湿用水供给口223、及空气和/或加湿用水排出口224。供给口223也可以用作富氧化空气排出口。在外壳22内形成有经气体透过膜21分隔开的第一空间a2与第二空间b2。箱型膜组件的情况下，在平膜(气体透过膜21)的一个表面侧(图5中为上方)形成第一空间a2，在平膜的另一个表面侧(图5中为下方)形成第二空间b2。第一空间a2为待处理的空气流动的空气区域，第二空间b2为空气和/或加湿用水流动的水区域。平膜也可以使用水蒸气透过膜、具有富氮化和水蒸气透过这两者的性质的富氮化·水蒸气透过膜。

空气由空气供给口221送入到气体透过膜21(参照箭头F1)、经低氧化的空气由空气排出口222排出(参照箭头F2)。富氧化空气从排出口224被排出。该情况下，也可以将供给口223用作富氧化空气排出口。为了对第二空间b2进行扫气，从空气供给口223导入空气。在对空气进行加湿的情况下，加湿用水由加湿用水供给口223供给至第二空间b2(参照箭头F3)，由加湿用水排出口224排出到外壳外(参照箭头F4)。也可以同时由供给口223导入空气和加湿用水两者。图5为第一空间a2内的流动与第二空间b2内的流动相对的状态。

本实施方式的内燃机的空气供给装置具备上述膜组件、向上述膜组件的上述空气供给口供给空气的供气部、以及上述膜组件的上述空气和/或加湿用水供给口，在上述空气供给口连接有压缩机。由上述膜组件的上述空气排出口排出的低氧浓度空气被供给至内燃机的燃烧室中。本实施方式中，将利用上述膜组件进行了处理(富氮化·加湿)的空气供给至内燃机的燃烧室中。由烃类燃料和水构成的乳液燃料被供给至内燃机，并与本实施方式的低氧浓度空气供给装置合用，由此可以大幅降低由内燃机排出的废气中的NOx的含量。加湿用水也包含水蒸气。

如上所述，本实施方式中，加湿水也可以使用含有氯化钠等盐或其他杂质的物质。从该方面出发，也能够用于例如可容易地获得海水等的船舶等的柴油发动机中。

本实施方式中，与空气供给口连接的空气压缩机是出于下述目的使用的：利用富氮化工序中排出到体系外的富氧化空气，补偿低氧浓度空气压力降低的量和压力。作为该空气压缩机的动力，可以使用电、发动机的轴动力、废气等的能量。另外，该空气压缩机可以适当选择空气压缩的能力，可以从低压的鼓风机至高压的压缩器广泛地选择。空气压缩机的空气吸入口具有与内燃机的增压器的空气排出口连接的情况、和在大气中开放的情况这两种形态。无论是哪种形态，均可以对富氮化工序导致的低氧浓度空气压力的降低进行补偿，因此可以使用一直以来所用的内燃机的增压器。关于具有空气压缩机时的空气量的增加量，与无空气压缩机时相比优选为30％以下。优选为20％以下、更优选为10％以下。但是，根据情况，也可以不使用空气压缩机。

前者的情况为增压器和空气压缩机串联连接的状态。在后者的方法中，增压器的排出口和空气压缩机的排出口在富氮化工序中被同时连接，因而，增压器和空气压缩机为并联连接的状态。在串联连接的情况下，对于利用增压器进行了压缩的空气，优选暂时用内部冷却器冷却后再导入空气压缩机中。对于利用空气压缩机进行了压缩的空气，根据需要，在利用内部冷却器冷却后再导入富氮化工序中。在并联连接的情况下，来自增压器的压缩空气和来自空气压缩机的压缩空气汇合，并被导入至富氮化工序中。对于由增压器和空气压缩机排出的压缩空气，根据需要利用内部冷却器冷却后导入富氮化工序中。

作为上述内燃机的增压器，可以例示出涡轮增压器、机械增压器、里斯曼压缩器(Lysholm compressor)、气波式增压器(Pressure Wave Supercharger)等。

本实施方式中，在对空气进行加湿的情况下，供水部将加湿用水供给至膜组件的加湿用水供给口。对供水部没有特别限定，只要能将加湿用水供给至膜组件的加湿用水供给口即可，可以使用公知的部件。可以举出例如将加湿用水由水槽供给至膜组件的加湿用水供给口的方法。另外，也可以通过对加湿用水进行加压而将加湿用水供给至加湿用水供给口，例如，作为将加湿用水加压并导入至加湿用水供给口的方法，可以举出在加湿用水供给口之前、或在加湿用水排出口之后设置加压泵来导入加湿用水或水蒸气的方法等。另外，优选通过对上述膜组件的第二空间(空气区域)进行减压来将加湿用水由加湿用水供给口导入至第二空间。作为其具体例，可以举出在加湿用水排出口的后面设置自给式泵或喷射器来将加湿用水导入至第二空间的方法等。

本实施方式中，为了提高膜组件的富氮化能力，用空气对膜组件的第二空间进行扫气是优选的方法。也可以使上述第二空间为空气与加湿用水的混相而导入。通过该方法，可以利用同一膜同时实施富氮化和加湿。

另外，优选供水部具有将由膜组件的加湿用水排出口排出的加湿用水再次供给至膜组件的加湿用水供给口的送液部。由此能够使供给至膜组件的加湿用水进行循环，能够节水，因而是优选的。例如，在膜组件中，使第二空间的至少2个开口部与水槽连接，该开口部中的1个经由加湿用水供给装置，由此能够使加湿用水或水蒸气循环。开口部为2个的情况下，可以举出使1个开口部经加湿用水供给泵与水槽连接、另1个开口部与水槽直接连接的构成。开口部为2个以上的情况下，可以举出使2个以上的开口部经加湿用水供给泵与水槽连接、此外的2个以上的开口部与水槽连接的构成。利用该构成，可以确保由水槽经由加湿用水供给装置将加湿用水或水蒸气供给至膜组件、进而由加湿用水排出口排出并返回至水槽的路线，由此能够使加湿用水或水蒸气循环。在为水蒸气时，可以将废气作为载体，也可以使由内燃机排出的废气与水蒸气通过的路线相连结。

本实施方式中，优选进一步具备对加湿用水的温度进行控制的温度控制部、对加湿用水的流量进行控制的流量控制部、或者这二者。可以利用与水槽或加湿用水供给装置连接的加湿用水的温度控制部或加湿用水的流量控制部，将加湿用水的温度或流量控制在适当的条件。对装置构成等没有特别限定，可以举出例如具备：基于利用水温监视器测定到的水温对加湿用水进行加热或冷却的加湿用水温控制部、以及基于利用流量监视器测定到的流量对加湿用水的流量进行调节的流量控制部的构成等。优选通过使用水温监视器和流量监视器对加湿用水进行实时监控来对流经的水的水温和流量进行自动控制。此外，在对加湿用水进行加热时，优选利用内燃机的废热。废热可以由内燃机排出的废气和发动机油中得到。

本实施方式的空气供给装置优选具有热交换器。通过使由空气加压装置送来的空气与由膜组件排出的加湿用水进行热交换，能够调整温度，能够有效利用废热，因而是优选的。

本实施方式的装置中，也可以作为前处理在膜组件前方设置前置过滤器以从经加压的空气中除去尘埃。

下面使用附图对本实施方式的内燃机的空气供给装置进行说明。

图6是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置3具有膜组件9。膜组件9使用中空纤维膜组件或者平膜组件。膜组件9中，利用空气压缩机36进行了压缩的空气由箭头F5送入空气供给口(参照图4的121、图5的221)，由空气排出口(参照图4的122、图5的222)被排出至箭头F25。由于由膜组件9的二次侧以箭头F8排出的富氧化空气，箭头F25的压力和流量降低。为了增大箭头F25的压力和流量而使用空气压缩机36。由空气压缩机36流出的压缩空气可根据需要利用内部冷却器51进行冷却。

在膜组件9的空气排出口(参照图4的122、图5的222)，连接有温度计31、压力计32、流量计33、湿度计34和氧浓度计35。在空气供给鼓风机37与膜组件9之间设置有流量计38和压力计39。由箭头F9导入的空气被增压器40所压缩，导入至空气压缩机36中。该情况下，空气被内燃机附带的增压器40压缩后，进一步被与增压器40串联配置的空气压缩机36所压缩。

若由F16导入空气，则可以赶走在膜组件9的二次侧的膜附近存积的氧浓度高的空气(扫气)，因而膜组件的分离性能提高。该情况下，优选膜组件9的一次侧的流动与二次侧的流动方向相对。即使不由箭头F16导入空气，也可以使用。该情况下，富氧空气可以由F8排出，但也可以通过与箭头F7反向的流动排出。38为该扫气的流量计，39为扫气的压力计，扫气量的调整由阀V1和V2进行控制。

箭头F13表示的燃料与箭头F14表示的加湿用水和根据需要的箭头F15表示的乳化剂在利用42的乳液制造装置制备了乳液燃料后被导入至柴油发动机41中。柴油发动机的尾气F11使增压器40的涡轮转动，成为压缩器的能量，由箭头F12排出。对于由增压器40流出的压缩空气，根据需要用内部冷却器50进行冷却。本实施方式的空气供给装置的结构只要包括上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。

图7是本实施方式的内燃机的空气供给装置的另一个实施方式的示意图。空气供给装置4具有膜组件10。膜组件使用中空纤维膜组件或者平膜组件。膜组件10的膜使用气体分离膜、水蒸气透过膜。在使用气体分离膜的情况下，可以同时实施富氮化和加湿。与图6装置符号和箭头符号相同的情况下与图6的说明相同。用泵47将温水浴46的加湿用水送入膜组件10。在泵47的下游设置有阀V4、温度计43、流量计44、压力计45，在膜组件10的加湿用水供给口(参照图4的123、图5的223)，加湿用水由箭头F18被送入膜组件10。在膜组件10的加湿用水供给口(参照图4、5)的上游连接有温度计43和压力计45。加湿用水通过膜组件10的二次侧且部分蒸发，向膜组件10的一次侧移动，剩余的加湿用水返回至温水浴46。在膜组件10中蒸发的部分的加湿用水由箭头F21供给。伴随着加湿用水的循环，在温水浴46中蓄积了加湿用水中包含的杂质，因而必要时由箭头F22废弃一部分加湿用水。也可以利用膜组件10同时实施富氮化和加湿。也可以使膜组件10的二次侧为空气与加湿用水的混相流体。此时，由箭头F17导入空气，加湿用水和空气在阀V4的上部混合。由膜组件10返回的空气由箭头F20被废弃到体系外。

膜组件10的第一空间(一次侧)与第二空间(二次侧)的流动优选为相对。

为了根据内燃机的负荷来控制吸气的最佳氧浓度和湿度，可以利用阀V3和V4对循环加湿用水的压力和流量进行控制。或者，也可以利用换流器来控制泵47。循环加湿用水的温度可以利用温水浴46进行控制。

接着，对用于在将空气富氮化后进行加湿、进而进行低氧化的装置进行说明。如上所述，为了得到经富氮化和加湿的低氧浓度空气，可以举出在不同的工序中进行富氮化和加湿的情况、与在一个工序中进行富氮化和加湿的情况。本实施方式的空气供给装置的结构只要包含上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。

图8是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置5具备主要进行将空气富氮化的第一膜组件9、和主要进行将空气加湿的第二膜组件10。在膜组件9中使用气体透过膜，在膜组件10中使用气体透过膜、水蒸气透过膜。膜组件使用中空纤维膜组件或者平膜组件。与图6、图7装置符号和箭头符号相同的情况下与图6、图7的说明相同。利用膜组件9进行了富氮化的空气被膜组件10加湿，进而空气被低氧化，导入至柴油发动机41中。由膜组件9流出的富氮化空气在必要时用热交换器52加热，导入至膜组件10。本实施方式的空气供给装置的结构只要包含上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。V5、V6是膜组件10旁通的阀。

图9是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置6具有膜组件9。膜组件9使用中空纤维膜组件或者平膜组件。与图6装置符号和箭头符号相同的情况下与图6的说明相同。利用空气压缩机49进行了压缩的空气F23汇合至利用增压器40进行了压缩的空气F24，被导入膜组件9。由于从膜组件9的二次侧由箭头F8排出的富氧化空气，箭头F25的压力和流量降低。为了增大箭头F25的压力和流量，使用空气压缩机49。本实施方式的空气供给装置的结构只要包含上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。

图10是实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置7具有膜组件10。膜组件10使用中空纤维膜组件或者平膜组件。与图7装置符号和箭头符号相同的情况下与图7的说明相同。利用空气压缩机49进行了压缩的空气F23汇合至利用增压器40进行了压缩的空气F24，被导入膜组件10。由于从膜组件10的二次侧由箭头F19排出的富氧化空气，箭头F25的压力和流量降低。为了增大箭头F25的压力和流量，使用空气压缩机49。本实施方式的空气供给装置的结构只要包含上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。该情况下，将利用内燃机附带的增压器40进行了压缩的空气加上利用与增压器40并联配置的空气压缩机49进行了压缩的空气后，将所得到的空气供给至膜组件10。

图11是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置8具备主要进行将空气富氮化的第一膜组件9、和主要进行将空气加湿的第二膜组件10。膜组件使用中空纤维膜组件或者平膜组件。与图8装置符号和箭头符号相同的情况下与图8的说明相同。利用膜组件9进行了富氮化的空气被膜组件10加湿，进而空气被低氧化，导入至柴油发动机41中。本实施方式的空气供给装置的结构只要包含上述结构即可，可以根据内燃机的用途或使用环境等适当设计。

图12是本实施方式的内燃机的空气供给装置的一个实施方式的示意图。空气供给装置8’是为了补偿由膜组件9排出的富氧化空气量而使用了空气压缩机36和空气压缩机49两者的示例。

作为在内燃机的运转中使用的供气，优选供气平衡高的供气。此处，供气平衡是指由于进行加湿或富氮化而导致的空气流量(m³/分钟)的增减，可由下式求出。

供气平衡(％)＝(经加湿和/或富氮化的空气的流量－所供给的空气的流量)/所供给的空气的流量

即，通过进行加湿和/或富氮化，若空气的流量增加，则供气平衡显示出正值。具体来说，本实施方式中，优选为-40％以上。更优选为-15％以上、进一步优选为-10％以上、更进一步优选为0％以上、再进一步优选为10％以上、再进一步优选为15％以上。通过使经加湿和/或富氮化的空气的供气平衡在上述范围，也可以进一步提高能量效率。

实施例

通过以下的实施例来更详细地说明本实施方式，但本实施方式不受以下的实施例的任何限定。

[实施例1～37、比较例1～32]

如图8、11、12所示那样连接各装置。表中记载了与哪个装置连接。另外，表中用○(有连接)、×(无连接)表示图中的各构成装置的使用的有无。另外，本实施例中，只要不特别声明，则压力以表压表示。

即，图8中，空气供给装置5具备主要进行将空气富氮化的第一膜组件9、和主要进行将空气加湿的第二膜组件10。利用第一膜组件9进行了富氮化的空气被第二膜组件10加湿，进而空气被低氧化，导入至柴油发动机41中。对于由第一膜组件9流出的富氮化空气，在必要时用热交换器52进行加热，导入至第二膜组件10。

图11中，空气供给装置8具备主要进行将空气富氮化的第一膜组件9、和主要进行将空气加湿的第二膜组件10。与图8装置符号和箭头符号相同的情况下与图8的说明相同。利用第一膜组件9进行了富氮化的空气被第二膜组件10加湿，进而空气被低氧化，导入至柴油发动机41中。

关于图12也同样。

图13中，101为真空泵或吸引鼓风机。除此以外与图6的说明相同。

图14中，101为真空泵或吸引鼓风机。102为设置于增压器的吸入侧的膜装置。F16为空气，根据需要进行导入。F8为废气，F101为空气。F102为富氮化空气。除此以外与图6的说明相同。

图15中，101为真空泵或吸引鼓风机。除此之外与图8的说明相同。

图16中，101为真空泵或吸引鼓风机。102为设置于增压器的吸入侧的膜装置。F16为空气，根据需要进行导入。F8为废气，F101为空气。F102为富氮化空气。除此以外与图8的说明相同。

需要说明的是，在任一种装置的连接的情况下，在实施例1～17、比较例1～21中乳液燃料对发动机的供给均是在发动机跟前使燃料和水分别通过计量器并注入混合器(セキエマBF/DND-300HC-ST)，从而进行混合、乳液化。在乳液化时，相对于燃料添加了乳化剂セキエマールSA 0.3容量％、セキエマールLK 0.2容量％。

另外，对于实施例18～27、比较例22～28，使用了同样利用乳化剂进行了乳液化的燃料。

另外，对于实施例28～37、比较例29～32，不利用乳化剂而利用NANOX社制造的静态混合器(Ramond nanomixer(注册商标))，在无乳化剂的条件下将轻油和水混合，使用由此制备的乳液燃料。

各实施例、比较例的图8、11、12的内燃机装置的第一膜组件、第二膜组件使用了下述所示的平膜型膜组件、中空纤维型膜组件(表中示出了使用哪种和根数)。平膜型膜组件使用聚乙烯微多孔膜(由水银孔隙率计测得的众数径为90nm)作为支撑层，将聚乙烯微多孔膜剪裁成宽300mm后，利用微型凹版涂布机(康井精机制造)仅在聚乙烯微多孔膜的一个表面涂布“特氟龙(注册商标)AF1600”(杜邦社制造)，使厚度为1μm以下，得到气体透过膜。

接着，准备2片隔板，将上述气体透过膜夹在其中间，使用褶皱机，以褶皱高度为60mm的条件进行褶皱加工后，剪裁为宽120mm，从而得到褶部的片数为550片(长度约380mm)的褶皱层积体。利用环氧树脂对其端部进行粘合，得到膜元件。隔板使用线的交点通过热融合固定的厚度为183μm、开口(线间距离)为1mm、宽度为300mm的平纹织物，该平纹织物是利用由直径约126μm的多条线构成的聚酯制捻线制作得到的平纹织物。对该膜元件进行装填，按照膜的一侧(一次侧)和另一侧(二次侧)除了膜的透过以外无气体移动的方式保持气密，得到平膜型膜组件。每一根的膜面积为7.5m²(称为平膜A)。同样地，还制成了每一根的膜面积为15m²的平膜型膜组件(称为平膜B)。装填到膜组件中的膜元件如下制作：以内径为外径为的聚醚砜制中空纤维超滤膜(UF膜)作为支撑层，在其外侧以厚度为1μm以下的方式涂布作为气体透过膜的氟树脂“特氟龙(注册商标)AF1600”(商品名、杜邦社制造)，将其在芯棒周围制成络筒(綾巻)状，由此来进行制作。该膜元件是每一根的膜面积为10m²、外径为长度为430mm的圆筒形状。同样地对该膜元件进行装填，得到中空纤维型膜组件。需要说明的是，上述气体透过膜的吸水率为0.01％以下、与水的接触角为104°。吸水率是基于ASTM D570在将样品浸渍在23℃的水中24小时的条件下进行测定的。与水的接触角如下测定：在样品的表面放置去离子水的水滴、在23℃放置1分钟后，使用接触角测定装置(协和界面科学社制造，“CA-X150型接触角计”)进行测定。

实施例1～17、比较例1～21中使用2冲程低速柴油发动机，其规格如下：额定177rpm(100％负荷时)、输出功率857kW、缸径400mm、冲程1360mm、Pme1.7MPa、使用A重油作为燃料。发动机的运转基于“关于船用柴油发动机NOx排放限制的技术规范(2008)”(日本海事协会)中规定的E3型检验循环来进行。

通过变化喷射泵的容量来进行喷射时期调整，延迟4°。

将实施例的运转条件和结果示于表1，将比较例的运转条件和结果示于表2。使用自来水作为水。氧浓度使用横河电机制造的氧化锆型氧浓度计YEWZR202G+ZR20H进行测定。湿度使用Testo制造的6681型温湿度计进行测定。

在实施例18～27、比较例22～28中使用4-冲程高速柴油发动机，其规格如下：额定2400rpm(100％负荷时)、输出功率103kW、缸径110mm、冲程125mm、净平均有效压力Pme1.08MPa、使用轻油燃料作为燃料(称为发动机4A)。实施例28～37、比较例29～32中使用其他的4-冲程高速柴油发动机，其规格如下：额定3101rpm(100％负荷时)、输出功率214kW、缸径100mm、冲程110mm、Pme1.59MPa、使用轻油燃料作为燃料(称为发动机4B)。将实施例、比较例的运转条件和结果示于表1～5。

需要说明的是，在使用空气压缩机(特别是空气压缩机(49))的情况下，根据需要排出来自增压器和空气压缩机的一部分供气，进行压力调整、防止喘振。

[表1]

[表3]

[表4]

以上，在各实施例中确认到能够简便且有效地降低内燃机的废气中的氮氧化物。另外，还确认到可有效地抑制燃料消耗率的上升。另外，还确认到空气压缩机的合用对氮氧化物的降低、燃料消耗率的抑制这两者有效。

符号说明

1…膜组件、2…膜组件、3…空气供给装置、4…空气供给装置、5…空气供给装置、6…空气供给装置、7…空气供给装置、8…空气供给装置、8’…空气供给装置、9…膜组件、10…膜组件、11…气体透过膜、12…外壳、21…气体透过膜、22…外壳、31…温度计、32…压力计、33…流量计、34…湿度计、35…氧浓度计、36…空气压缩机、37…空气供给鼓风机、38…流量计、39…压力计、40…增压器、41…柴油发动机、43…温度计、44…流量计、45…压力计、46…温水浴、47…泵、49…空气压缩机、50…内部冷却器、51…内部冷却器、52…热交换器、121…空气供给口、122…空气排出口、123…空气和/或加湿用水供给口、124…空气和/或加湿用水排出口、221…空气供给口、222…空气排出口、223…空气和/或加湿用水供给口、224…空气和/或加湿用水排出口、a1…第一空间、a2…第一空间、b1…第二空间、b2…第二空间、α…膜组件、α1…气体透过膜、β…膜组件、β1…气体透过膜、γ…膜组件、γ1…气体透过膜。

Claims (30)

1.一种内燃机的运转方法，其为使烃类燃料和空气在燃烧室内燃烧的内燃机的运转方法，其中，

所述空气不包含所述内燃机的废气，

所述方法具有以下工序：

降低导入至所述燃烧室的所述空气的氧浓度的氧浓度降低工序；和

将所述烃类燃料和水喷射至所述燃烧室的工序。

2.如权利要求1所述的内燃机的运转方法，其中，将所述烃类燃料和水喷射至所述燃烧室的工序为以下工序：在所述烃类燃料中混合水，以乳液的形式喷射至所述燃烧室。

3.如权利要求1或2所述的内燃机的运转方法，其中，在所述氧浓度降低工序中包括以下工序：

将所述空气加压而制成加压空气的空气加压工序；和

使所述加压空气与气体透过膜的一个面接触，降低该加压空气的氧浓度的工序。

4.如权利要求3所述的内燃机的运转方法，其中，在所述氧浓度降低工序中包括以下工序：

水蒸气添加工序，使加湿所述加压空气的加湿用水与所述气体透过膜的另一个面接触，向该加压空气中添加水蒸气。

5.如权利要求1或2所述的内燃机的运转方法，其中，在所述氧浓度降低工序中包括以下工序：

水蒸气添加工序，将水蒸气添加至所述空气中，降低该空气的氧浓度。

6.如权利要求5所述的内燃机的运转方法，其中，在所述水蒸气添加工序中包括以下工序：

将所述空气加压而制成加压空气的空气加压工序；和

使所述加压空气与水蒸气透过膜的一个面接触，使加湿用水与该水蒸气透过膜的另一个面接触，向该加压空气中添加水蒸气的工序。

7.如权利要求3或4所述的内燃机的运转方法，其中，所述气体透过膜是基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的气体透过膜。

8.如权利要求6所述的内燃机的运转方法，其中，所述水蒸气透过膜是基于气体的溶解扩散而显示出气体分离性能的气体透过膜。

9.如权利要求6所述的内燃机的运转方法，其中，所述水蒸气透过膜是疏水性微多孔膜。

10.如权利要求1～9中任一项所述的内燃机的运转方法，其中，在所述氧浓度降低工序中，所述空气的氧浓度为10mol％以上20.5mol％以下。

11.如权利要求4或6所述的内燃机的运转方法，其中，所述加湿用水包含电解质。

12.如权利要求4或6所述的内燃机的运转方法，其中，所述加湿用水包含氯化钠。

13.如权利要求4或6所述的内燃机的运转方法，其中，所述加湿用水的温度为20℃以上95℃以下。

14.如权利要求4或6所述的内燃机的运转方法，其中，使所述加湿用水循环使用。

15.如权利要求4～6中任一项所述的内燃机的运转方法，其中，经加湿的所述空气的水的含量为1mol％以上，且经加湿的所述空气的湿度小于100％RH。

16.如权利要求3、4或6所述的内燃机的运转方法，其中，在所述空气加压工序中，

所述空气被所述内燃机附带的增压器加压，进而被与该增压器串联配置的压缩机加压。

17.如权利要求3、4或6所述的内燃机的运转方法，其中，在所述空气加压工序中，

所述空气是将利用所述内燃机附带的增压器而加压的空气、和利用与该增压器并联配置的压缩机而加压的空气加在一起的空气。

18.一种内燃机的运转方法，其为使烃类燃料和空气在燃烧室内燃烧的内燃机的运转方法，其中，该方法包括以下步骤：

利用所述内燃机附带的增压器对所述空气进行加压，

利用与该增压器串联配置的压缩机对利用所述增压器所加压的空气进行压缩；或者，在该利用增压器所加压的空气中加入利用与该增压器并联配置的压缩机所加压的空气，

使经加压的所述空气与气体透过膜的一个面接触，从该空气中除去特定量的氧，将所得到的低氧浓度空气导入至所述内燃机。

19.一种空气供给装置，其是具备增压器、空气压缩机和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，

所述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，

将所述增压器、所述空气压缩机和所述氧浓度降低组件串联连接。

20.一种空气供给装置，其是具备增压器、空气压缩机和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，

所述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，

所述增压器和所述氧浓度降低组件串联连接，所述空气压缩机在所述增压器与所述氧浓度降低组件之间与所述增压器并联连接。

21.一种空气供给装置，其是具备增压器和氧浓度降低组件的内燃机的空气供给装置，其特征在于，

所述氧浓度降低组件具备气体透过膜和收纳该气体透过膜的外壳，

所述氧浓度降低组件和所述增压器串联连接。

22.如权利要求19～21中任一项所述的空气供给装置，其中，所述气体透过膜为水蒸气透过膜。

23.如权利要求19～22中任一项所述的空气供给装置，其中，所述气体透过膜为中空纤维或平膜。

24.如权利要求1或2所述的内燃机的运转方法，其特征在于，将通过所述氧浓度降低工序而降低了氧浓度的所述空气供给至所述内燃机的增压器。

25.如权利要求1或2所述的内燃机的运转方法，其特征在于，在所述氧浓度降低工序中，

利用减压单元进行减压，使得气体透过膜的一个面侧的总压低于另一个面侧。

26.如权利要求3、4、7、18或25所述的内燃机的运转方法，其特征在于，对于通过所述气体透过膜而富氧化的一侧，流入气体进行吹扫。

27.如权利要求21所述的空气供给装置，其特征在于，在所述氧浓度降低组件的上游侧具备升压单元。

28.如权利要求19～21中任一项所述的空气供给装置，其特征在于，其具备减压单元，该减压单元按照使所述气体透过膜的富氧化侧的总压低于富氮化侧的总压的方式进行减压。

29.如权利要求19～21中任一项所述的空气供给装置，其特征在于，对于所述气体透过膜的富氧化侧，流入气体进行吹扫。

30.如权利要求2所述的内燃机的运转方法，其特征在于，所述乳液不包含乳化剂。