(57)【要約】【課題】  噴射室から高速に、かつ、長距離にわたって噴射物質を噴射することができる噴射装置および噴射方法を提供する。【解決手段】  噴射物質は、極めて高速かつ大射程の放射を与えることができる蒸気爆発プロセスを介して、液体および液体蒸気として噴射される。燃料を噴射するために、この装置を用いることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された液体燃料を保持しうる噴射室と、
前記噴射室内に液体燃料を移すために、選択的に開くように構成されている入口弁と、
前記噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、前記噴射室から燃料を噴射するために、選択的に開くように構成されている出口弁とを備えてなり、
前記燃料を燃焼域内に注入するために、前記液体燃料または液体燃料蒸気を、前記出口弁を介して、前記噴射室から燃焼域内に噴射するようになっている、燃焼域内に燃料を注入するための装置。
【請求項２】
前記噴射室内の液体燃料の温度を上昇させるために、前記噴射室の内部またはそれに近設して配置されている加熱素子をさらに備えてなる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記噴射室内の液体燃料の圧力を上昇させるために、前記噴射室の内部またはそれに近設して配置されているポンプ部をさらに備えてなる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記噴射室に関連したパラメータが、前記あらかじめ定められた条件が満たされたことを指示する、あらかじめ定められた閾値に達したときを決定するための少なくとも１つのセンサをさらに備えてなる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記センサは、圧力センサまたは温度センサからなる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記出口弁は、前記噴射室内の液体燃料の温度が、前記出口弁の下流の位置の圧力と等しい圧力における、前記液体燃料に関連した飽和温度と実質的に等しいか、または超過したときに、開くように構成されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
ガスが前記燃焼帯内に存在する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
液体燃料を収容するように構成されている収容室をさらに備えており、
前記収容室内の液体燃料の一部を、前記入口弁を介して、前記噴射室に選択的に移すように構成されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記収容室内の液体燃料の一部を、前記噴射室内に移す前に加熱するように構成されている加熱部をさらに備えている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記入口弁に前記収容室を接続している入口パイプであって、前記収容室から前記噴射室に移される液体燃料を加熱するために、前記燃焼帯の近位に配置されているか、または、エンジンの高温部分との間に熱交換器を有している入口パイプをさらに備えている、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記液体燃料は、多成分燃料を有しており、かつ、前記出口弁は、前記噴射室内の液体燃料の温度が、前記多成分燃料のうちの選択された１つの成分に関連する飽和温度以上になったときに開くように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記選択された１つの成分は、前記多成分燃料のうちの最も軽い成分を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記選択された１つの成分は、前記多成分燃料のうちの最も重い成分を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記噴射室は、前記燃焼帯の近傍に位置しており、かつ、前記燃焼帯内の燃料の燃焼によって発生する熱を吸収するように構成されている、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記燃焼帯から前記噴射室に熱を移すように構成されている熱交換器をさらに備えている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記液体燃料または液体燃料蒸気は、蒸気爆発プロセスを介して噴射されるようになっている、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記液体燃料または液体燃料蒸気は、２０を超過する射程を有する噴霧として噴射されるようになっている、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
前記液体燃料または液体燃料蒸気は、１００を超過する射程を有する噴霧として噴射されるようになっている、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１９】
前記液体燃料は、ケロシンまたはガソリン、またはディーゼル燃料を含んでいる、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２０】
前記噴射室は、金属材料で製造されている、請求項１〜１９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つの電源をさらに備えている、請求項１〜２０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２２】
前記噴射室は、実質的に円筒形状をしており、かつ、その出口端に首状領域を有しており、前記出口弁は、前記首状領域に位置している、請求項１〜２１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２３】
前記首状領域は、前記液体燃料または液体燃料蒸気を前記燃焼帯に噴射する狭い噴射開口を備えている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記噴射開口の断面の直径は、前記首状領域の断面の直径よりも小さい、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記燃焼帯内に噴射された前記液体燃料または液体燃料蒸気に点火するために、前記燃焼帯内に配置された点火源をさらに備えている、請求項１〜２４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２６】
選択された液体燃料を保持するための噴射室と、
前記噴射室内に液体燃料を移すために、選択的に開くように構成されている入口弁と、
前記噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、前記噴射室から燃料を噴射するために、選択的に開くように構成されている出口弁であって、前記噴射室内の液体燃料の温度が、前記出口弁の下流の位置の圧力と等しい圧力における、前記液体燃料に関連した飽和温度に実質的に等しいか、または、それを超過したときに、開くように構成されている出口弁とを備えてなり、
前記燃料を燃焼域内に注入するために、前記液体燃料または液体燃料蒸気を、前記出口弁を介して、前記噴射室から前記燃焼帯内に噴射するようになっている燃焼域内に燃料を注入するための装置。
【請求項２７】
選択された液体燃料を保持するように構成されている噴射室を用意するステップと、
前記噴射室内に液体燃料を移すために、入口弁を選択的に開くステップと、
前記噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、前記噴射室の出口弁を選択的に開くステップと、
前記出口弁を介して、前記噴射室から燃焼帯内に前記液体燃料または液体燃料蒸気を噴射するステップとを含んでなる、燃焼域内に燃料を注入する方法。
【請求項２８】
前記噴射室内に保持されている液体燃料の温度を上昇させるために、前記噴射室の内部またはそれに近接して配置されている加熱素子によって、前記液体燃料を加熱するステップをさらに含んでなる、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記出口弁を開くステップに先立って、前記噴射室内の液体燃料を加熱するステップをさらに含んでなる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記噴射室の内部またはそれに近接して配置されているポンプ部によって、前記噴射室内の圧力を上昇させるステップをさらに含んでなる、請求項２７〜２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
前記パラメータが、前記あらかじめ定められた条件を満たしたときを決定するステップと、その決定に応答して、前記出口弁を開くステップとを、さらに含んでいる、請求項２７〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３２】
前記液体燃料を前記噴射室内に入れる前に、前記入口弁に供給される液体燃料を、あらかじめ加熱するステップをさらに含んでなる、請求項２７〜３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも１つのセンサによって、前記噴射室内の圧力または温度を監視するステップをさらに含んでなる、請求項２７〜３２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３４】
前記噴射室内の液体燃料を、前記出口弁の下流の位置の圧力と等しい圧力における、前記液体燃料に関連する飽和温度と実質的に等しいか、または超過する温度まで加熱するステップをさらに含んでなる、請求項２７〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３５】
実質的に、添付図面を参照して、本明細書において記載されている方法。
【請求項３６】
実質的に、添付図面を参照して、本明細書において記載されているように構成され、かつ配置されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物質を噴射するための方法および装置に関する。詳細には、本発明は、ある量の液体が収容されている噴射室から、高速に、かつ相対的に長距離にわたって、液体または液体蒸気を噴射することができる高速質量噴射デバイスのための作動方法および装置を提供するものであるが、それらに限定されるものではない。さらに、より詳細には、本発明は、燃料を噴射するための燃料噴射装置および燃料噴射方法に関するものであるが、それらに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業において、質量噴射デバイスが必要とされている。すなわち、一定速度または可変速度で、かつ、所望の距離にわたって、液体噴霧および液体蒸気を送り出す装置が必要とされている。さらに、高速で、かつ長距離にわたって、液体噴霧および液体蒸気を発生させることが必要とされている。そのようなシステムにおいては、多くの場合、用語「射程」が、噴霧の１つの特性を示すものとして使用される。物質の射程は、走行した距離を、噴霧を噴射する噴射室の長さで割った値として定義される。
【０００３】
消火器、インクジェット・プリンタ、エアバッグ点火装置、モータエンジンおよびガスタービンのための燃料噴射装置、口火などのような質量噴射装置の種々の例は、公知である。これらの質量噴射デバイスにおいては、質量噴射デバイスにともなう特定の問題が存在する一方、全ての応用面において、高速に、かつ長距離にわたって、液体および液体蒸気を噴射することができるようにしたいという恒常的な願望が存在する。
【０００４】
質量噴射システムの応用に特有の問題の一例として、ガスタービンの再点火装置について述べる。ガスタービンの点火装置において、燃焼室内のガスに再点火するための従来の技術では、再点火装置の２つの電極間が通電されて、短時間、荷電ラジカルの混合ガスが生成される。このことが、図１に、明瞭に示されている。図１において、従来の再点火装置１０が、内側にペレット１２を設けられた、ほぼ円筒形状の外側電極１１を備えている。ペレット内には、中央電極１３が設けられている。外側電極１１と中央電極１３との間を通電させると、荷電ラジカルの混合ガスが生成する（すなわち、ガス分子が一時的に分裂して、プラズマと呼ばれる荷電成分になる）。このプラズマは、１秒の何分の１かの間しか持続せず、その後、再結合して、その電荷を失う。このとき、その電荷（再結合に伴って放出されるエネルギー）は、主エンジンの主燃焼室内の燃焼ガスの点火に用いられる。このような公知の再点火装置に伴う問題は、その目的機能を遂行するために、荷電ラジカルの混合ガスを、噴射物質１５として、出口開口１４を介して、十分遠方まで噴射しなければならないということと、十分に長く荷電させ続けなければならないということとである。なお噴射物質１５は、ケロシン、または、他の通常のガスタービン・エンジンの燃料に点火するために用いられる。
【０００５】
質量噴射システムに特有の問題のさらなる一例として、燃料噴射装置について言及する。従来技術の燃料噴射装置は、微細にミスト化された噴霧をつくり出すために、電気機械式ノズル、および、あらかじめ加圧された燃料を用いている。燃料は、噴射室内で加圧されており、電磁石コイルによって、シールのニードルが持ち上げられると、それによって、取り入れ弁を通った燃料が、加圧されながらノズルの開口を通ることができる。この加圧された液体の放出のタイミングは、電子的に制御される。これは、エラーを起こしやすく、かつ、多くの機構部品を必要とする、高価で複雑な構成要素を伴うという欠点を有している。
【０００６】
質量噴射システムの応用のさらなる一例は、エネルギー産業、または地上ガスタービンにおいて用いられる炉、およびボイラーのための口火である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、上述の問題を少なくとも、軽減することである。
【０００８】
本発明の実施形態の１つの目的は、燃料噴射装置を得るための装置および方法を提供することである。
【０００９】
本発明の実施形態の１つの目的は、物質を噴射し、それによって、液体および液体蒸気を、噴射室から噴射する装置および方法を提供することである。噴射される物質は、噴射速度および走行距離などに関して、望ましい特性を有する。
【００１０】
本発明の実施形態の１つの目的は、高速な質量噴射装置を与える装置および方法を提供することである。
【００１１】
本発明の実施形態の１つの目的は、口火点火装置を与える装置および方法を提供することである。
【００１２】
本発明の実施形態の１つの目的は、運行体を推進するために用いることができる推進ユニットを与える装置および方法を提供することである。
【００１３】
本発明の実施形態の１つの目的は、消火器を与える装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、
選択された液体燃料を保持しうる噴射室と、
噴射室内に液体燃料を移すために、選択的に開くように構成されている入口弁と、
噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室から燃料を噴射するために、選択的に開くように構成されている出口弁とを備えてなり、
燃料を燃焼帯内に注入するために、液体燃料または液体燃料蒸気を、出口弁を介して、噴射室から燃焼域内に噴射するようになっている燃焼域内に燃料を注入するための装置が提供される。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、
選択された液体燃料を保持するための噴射室と、
噴射室内に液体燃料を移すために、選択的に開くように構成されている入口弁と、
噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室から燃料を噴射するために、選択的に開くように構成されている出口弁であって、噴射室内の液体燃料の温度が、出口弁の下流に位置するガスの圧力と等しい圧力における、液体燃料に関連した飽和温度に等しいか、または、それを超過したときに、開くように構成されている出口弁とを備えてなり、
燃料を燃焼域内に注入するために、液体燃料または液体燃料蒸気を、記出口弁を介して、噴射室から燃焼帯内に噴射するようになっている、燃焼域内に燃料を注入するための装置が提供される。
【００１６】
本発明の第３の態様によれば、
選択された液体燃料を保持するための噴射室を用意するステップと、
噴射室内に液体燃料を移すために、入口弁を選択的に開くステップと、
噴射室に関連したパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室の出口弁を選択的に開くステップと、
出口弁を介して、噴射室から燃焼帯内に液体燃料または液体燃料蒸気を噴射するステップとを含んでなる、燃焼域内に燃料を注入する方法が提供される。
【００１７】
本発明の第４の態様によれば、
選択された液体を保持するためのチャンバと、
チャンバ内に、選択された液体を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、チャンバから含有物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
チャンバ内の液体の圧力を上昇させる手段とを備えてなり、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して、チャンバから噴射するようになっている、物質を噴射する装置が提供される。
【００１８】
圧力を上昇させる手段は、チャンバ内の液体を加熱するように構成されている加熱素子を備えていることが好ましい。
【００１９】
出口弁は、チャンバ内の圧力が、あらかじめ定められた値に達したときに、開くように構成されていることが好ましい。
【００２０】
入口弁は、出口弁の開放によって、チャンバ内の内容物が噴射された後に、再度、チャンバ内に液体を取り込むことを可能にするために、開くように構成されていることが好ましい。
【００２１】
チャンバは、液体または液体蒸気が噴射される狭い首状領域を備えていることが好ましい。
【００２２】
液体または液体蒸気は、出口弁が開いたときに、蒸気爆発プロセスを介して噴射されるようになっていることが好ましい。
【００２３】
液体は、水であることが好ましい。
【００２４】
液体は、可燃性液体、例えばケロシンまたはガソリンであることが好ましい。
【００２５】
出口弁は、１．１バールの圧力で開くように設定されていることが好ましい。
【００２６】
圧力を上昇させる手段は、液体を、大気圧におけるその沸点を超過して加熱する手段を備えていることが好ましい。
【００２７】
チャンバの直径は、１ｍｍから１ｍまでの範囲にあることが好ましい。
【００２８】
チャンバは、球状であることが好ましい。
【００２９】
チャンバは、ハート形状であることが好ましい。
【００３０】
出口弁は、ハート形状のチャンバの先端領域に位置していることが好ましい。
【００３１】
チャンバは、実質的に、円筒状であることが好ましい。
【００３２】
本発明の第５の態様によれば、
選択された液体を、入口弁を介して、チャンバ内に取り込むステップと、
チャンバ内の液体の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたとき、出口弁を開くステップと、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して、チャンバから噴射するステップとを含んでなる、物質をチャンバから噴射する方法が提供される。
【００３３】
この方法は、出口弁を開くステップに先立って、加熱素子によって、チャンバ内の液体を加熱するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００３４】
この方法は、あらかじめ定められたパラメータが満たされたときを決定するステップと、それに応答して、出口弁を開くステップとを、さらに含んでいることが好ましい。
【００３５】
この方法は、チャンバ内の液体を、出口弁の下流の位置にあるガスの圧力における、その液体の沸点を超過する温度まで加熱するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００３６】
本発明の第６の態様によれば、
噴射されるべき、選択された液体を保持するための噴射室と、
噴射室内に、選択された液体を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室の含有物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段とを備えてなり、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して噴射するようになっている、燃料を、その下流の燃焼帯内に噴射する装置が提供される。
【００３７】
液体または液体蒸気は、蒸気爆発プロセスを介して噴射されることが好ましい。
【００３８】
液体または液体蒸気は、２０を超過する射程を有する噴霧として噴射されることが好ましい。
【００３９】
液体または液体蒸気は、１００を超過する射程を有する噴霧として噴射されることが好ましい。
【００４０】
液体は、ケロシンを含んでいることが好ましい。
【００４１】
液体は、ガソリンを含んでいることが好ましい。
【００４２】
噴射室は、金属材料で製造されていることが好ましい。
【００４３】
圧力を上昇させる手段は、噴射室内にある加熱素子を備えていることが好ましい。
【００４４】
この装置は、さらに、加熱素子に対する電源を備えていることが好ましい。
【００４５】
噴射室は、実質的に、円筒状であって、かつ、その出口端に首状領域を有しており、出口弁は、首状領域に位置していることが好ましい。
【００４６】
首状領域は、液体燃料または液体燃料蒸気を燃焼帯内に噴射するための狭い噴射開口を備えていることが好ましい。
【００４７】
噴射開口の断面の直径は、首部領域の断面の直径よりも小さいことが好ましい。
【００４８】
この装置は、噴射室から燃焼帯内に噴射された液体燃料または液体燃料蒸気に点火するために、燃焼帯内に位置する点火源を、さらに備えていることが好ましい。
【００４９】
本発明の第７の態様によれば、
入口弁を介して、チャンバ内に、選択された液体を取り込むステップと、
チャンバ内の液体の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、出口弁を開くステップと、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して、チャンバから噴射するステップとを含んでなる、燃料を、下流の燃焼帯内に噴射する方法が提供される。
【００５０】
この方法は、
出口弁を開くステップに先立って、加熱素子によってチャンバ内の液体を加熱するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００５１】
本発明の第８の態様によれば、
選択された液体燃料を保持するための燃料噴射室と、
燃料噴射室内に、選択された液体燃料を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、燃料噴射室から含有物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
燃料噴射室内の液体燃料の圧力を上昇させる手段と、
燃料噴射室から噴射された液体燃料または液体燃料蒸気を受けるように配置されており、かつ、燃料噴射室から噴射された液体燃料または液体燃料蒸気に点火するための点火素子を有している燃焼室とを備えてなる、運行体に推進力を供給する装置が提供される。
【００５２】
燃焼室は、炎および高温のガスを燃焼室から放出することを可能にする出口を、さらに有していることが好ましい。炎および高温のガスの放出によって、車両（運行体）には、反対方向の推進力が与えられる。
【００５３】
点火素子は、スパーク点火装置を含んでいることが好ましい。
【００５４】
噴射物質を導くノズルが、燃料噴射室から噴射された液体燃料または液体燃料蒸気を、所望の方向に導くために、出口弁より下流の位置に向けられていることが好ましい。
【００５５】
この装置は、さらに、燃焼室内に空気を供給するための、少なくとも１つの空気取り入れ口を備えていることが好ましい。
【００５６】
少なくとも１つの空気取り入れ口は、運行体の外部から、推進システムに空気を引き込むための、１つ以上の空気吸い込み道を備えていることが好ましい。
【００５７】
運行体は、無人機（ＵＡＶ）を有していることが好ましい。
【００５８】
圧力を上昇させる手段は、燃料噴射室内の液体燃料を加熱するように構成されている加熱素子を備えていることが好ましい。
【００５９】
出口弁は、燃料噴射室内の圧力が、あらかじめ定められた値に達したときに、開くように構成されていることが好ましい。
【００６０】
本発明の第９の態様によれば、
入口弁を介して、運行体の噴射室内に、選択された液体燃料を取り込むステップと、
噴射室内の液体燃料の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、出口弁を開くステップと、
液体燃料または液体燃料蒸気を、出口弁を介して、噴射室から噴射するステップと、
噴射室から噴射された液体燃料または液体燃料蒸気を受けるように配置されている燃焼室内で、空気を含む、噴射された液体燃料または液体燃料蒸気に点火するステップと、
運行体に対して、第１の方向の推進力を供給するために、燃焼プロセスによって生じた炎および高温のガスを、燃焼室から、第１の方向に対して実質的に反対の方向に向けるステップとを含んでなる、運行体に推進力を供給する方法が提供される。
【００６１】
この方法は、さらに、燃焼室内に配置されている点火素子によって、噴射された液体燃料または液体燃料蒸気と空気との混合物に点火するステップを含んでいることが好ましい。
【００６２】
この方法は、噴射室から噴射された液体燃料または液体燃料蒸気を、出口弁の下流の位置に配置されているノズルによって、燃焼室内の所望の方向に向けるステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００６３】
この方法は、少なくとも１つの空気取り入れ口を介して、燃焼室内に空気を供給するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００６４】
この方法は、出口弁を開くステップに先立って、噴射室内の液体燃料を、加熱素子によって加熱するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００６５】
本発明は、上記装置を備える運行体を提供するものである。
【００６６】
この運行体は、無人機（ＵＡＶ）であることが好ましい。
【００６７】
本発明の第１０の態様によれば、
選択された消火液を保持するための噴射室と、
噴射室内に、選択された消火液を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室内の物質を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段とを備えてなり、
消火液または消火液蒸気を、出口弁を介して噴射する消火装置が提供される。
【００６８】
消火液または消火液蒸気は、蒸気爆発プロセスを介して噴射されることが好ましい。
【００６９】
消火液または消火液蒸気は、２０を超過する射程を有する噴霧として噴射されることが好ましい。
【００７０】
消火液または消火液蒸気は、１００を超過する射程を有する噴霧として噴射されることが好ましい。
【００７１】
消火液は、水を含んでいることが好ましい。
【００７２】
この装置は、消火液を、入口弁を介して噴射室に供給するための消火液タンクを、さらに備えていることが好ましい。
【００７３】
消火液タンクは、ポータブル型であり、かつ、装置は、消火液タンクを握るためのハンドルを、さらに備えていることが好ましい。
【００７４】
消火液タンクは、配管構成によって噴射室に接続されており、かつ、配管は、各々がそれぞれの出口弁を介して、消火液または消火液蒸気を噴射するように構成されている、さらなる複数の噴射室に接続されていることが好ましい。
【００７５】
噴射室は、１００ｍｌの容量を有することが好ましい。
【００７６】
本発明の第１１の態様によれば、
入口弁を介して、チャンバ内に、消火液を取り込むステップと、
チャンバ内の消火液の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、出口弁を開くステップと、
消火液または消火液蒸気を、出口弁を介して、チャンバから噴射するステップであって、消火液または消火液蒸気を、消火のために火炎に向けるステップとを含んでなる、消火方法が提供される。
【００７７】
この方法は、出口弁を開くステップに先立って、加熱素子によって、チャンバ内の消火液を加熱するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００７８】
この方法は、火炎の存在を示す、あらかじめ定められた条件が満たされたか否かを決定するステップと、
決定するステップの結果に応答して、チャンバから消火液または消火液蒸気を噴射するステップとを、さらに含んでいることが好ましい。
【００７９】
この方法は、ユーザが、チャンバを固定している消火液タンクを、火炎の存在が識別されている場所に運ぶステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００８０】
この方法は、火炎の存在が識別されたときに、消火液または消火液蒸気を、出口弁から自動的に噴射するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００８１】
本発明の第１２の態様によれば、
選択された可燃性液体を保持するための噴射室と、
噴射室内に、選択された可燃性液体を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室の内容物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段とを備えてなり、
可燃性液体または可燃性液体蒸気を、出口弁を介して噴射するようになっている、
口火点火装置を備える装置が提供される。
【００８２】
可燃性液体または可燃性液体蒸気は、蒸気爆発プロセスを介して噴射されることが好ましい。
【００８３】
選択された可燃性液体は、ケロシンまたはガソリンのような液体燃料を含むことが好ましい。
【００８４】
この装置の、連続する２つの噴射間の不感時間は、１回の出口弁開放動作中に、出口弁を介して噴射された可燃性液体または可燃性液体蒸気が燃え尽きてしまうまでに費やされる時間よりも短いことが好ましい。
【００８５】
噴射室は、口火点火装置に短い補充時間しか与えないような、あらかじめ定められた内部容量を有することが好ましい。
【００８６】
この装置は、入口弁を介して、噴射室内に可燃性液体を送り込むように構成されているポンプをさらに備えていることが好ましい。
【００８７】
本発明の第１３の態様によれば、
燃焼室内に噴射するための、選択された液体を保持するための噴射室と、
噴射室内に、選択された液体を取り込むことを可能にする入口弁と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室の内容物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段とを備えてなり、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して、燃焼室内に噴射するようになっている、
ガスタービンの燃焼室内の燃料に再点火する装置が提供される。
【００８８】
この装置は、蒸気爆発プロセスを介して、液体または液体蒸気を噴射するように構成されていることが好ましい。
【００８９】
この装置は、ガスタービンの燃焼室内に、複数個、配置されていることが好ましい。
【００９０】
この装置は、燃焼室内に燃料を注入するために配置されている複数の燃料噴射装置を、さらに備えていることが好ましい。
【００９１】
本発明の第１４の態様によれば、
噴射室内に、選択された液体を収容するステップと、
噴射室内の圧力を上昇させるステップと、
液体または液体蒸気を、出口弁を介して、燃焼室内に噴射するステップであって、噴射された物質が、燃焼室内の燃料に再点火するステップとを含んでなる、ガスタービンの燃焼室内の燃料に再点火する方法が提供される。
【００９２】
この方法は、噴射室から液体または液体蒸気を噴射する時刻を、燃焼室内に燃料を注入するために配置されている燃料噴射装置の動作の１サイクルのあらかじめ定められた時点と一致するように選ぶステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００９３】
選択された液体は、ガソリンまたはケロシンのような液体燃料を含んでいることが好ましい。
【００９４】
この方法は、蒸気爆発プロセスを介して、液体または液体蒸気を、燃焼室内に噴射するステップを、さらに含んでいることが好ましい。
【００９５】
本発明の第１５の態様によれば、
少なくとも１つの薬剤成分を含んでいる、選択された液体を保持するように構成されている噴射室と、
あらかじめ定められたパラメータが満たされたときに、噴射室の内容物を噴射することを可能にするために、開くように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段と、
所望の位置に、噴射室の出口開口を位置決めする手段とを備えてなり、
所望の位置に薬剤を送達するために、液体または液体蒸気を、噴射室から、所望の位置に噴射するようになっている、患者の体内に薬剤を送達するための装置が提供される。
【００９６】
この装置は、噴射室が、患者の体内のどこに位置しているかを決定するための手段を、さらに備えていることが好ましい。
【００９７】
選択された液体は、液体薬剤を含んでいることが好ましい。
【００９８】
選択された液体は、溶液中に薬物を含ませているキャリア液体を有していることが好ましい。
【００９９】
この装置は、目標位置に位置決め可能な遠位端を有する、可撓性のシャフトをさらに備えていることが好ましい。
【０１００】
この装置は、さらにカメラを備えていることが好ましい。
【０１０１】
この装置は、さらに光源を備えていることが好ましい。
【０１０２】
この装置は、管状身体部内に配置されて、かつ、身体過程に応じて、管状身体部を下って移動するように構成されている本体部分を、さらに備えていることが好ましい。
【０１０３】
この装置は、本体部分が所望の位置にあるときに、無線信号を受信するための無線通信中継受信器を、さらに備えていることが好ましい。
【０１０４】
この装置は、無線信号の受信に応答して、出口弁を開くための手段を、さらに備えていることが好ましい。
【０１０５】
本発明の第１６の態様によれば、
噴射室内に、少なくとも１つの薬剤成分を含んでいる、選択された液体を収容するステップと、
所望の位置に、噴射室の出口開口を位置決めするステップと、
噴射室内の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、出口開口を介して、噴射室の内容物を噴射することを可能にするために、出口弁を開くステップと、
所望の位置に薬剤を送達するために、液体または液体蒸気を、所望の位置に噴射するステップとを含んでなる、患者の体内に薬剤を送達するための方法が提供される。
【０１０６】
本発明の第１７の態様によれば、
選択された液体を保持するように構成されている噴射室と、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、噴射室の内容物を噴射することを可能にするように構成されている出口弁と、
噴射室内の圧力を上昇させる手段と、
所望の位置に、噴射室の出口開口を位置決めする手段とを備えてなり、
閉塞を治癒させるために、液体または液体蒸気を、噴射室から、所望の位置に噴射するようになっている、患者の体内の管状要素の閉塞を治癒させるための装置が提供される。
【０１０７】
液体または液体蒸気は、実質的に、管状要素の軸方向に噴射されることが好ましい。
【０１０８】
噴射室の出口開口は、装置の残余の部分に対して相対的に移動可能であることが好ましい。
【０１０９】
管状要素には、患者の動脈または静脈が含まれていることが好ましい。
【０１１０】
本発明の第１８の態様によれば、
噴射室内に、選択された液体を収容するステップと、
患者の体内の所望の位置に、噴射室の出口開口を位置決めするステップと、
噴射室内の圧力を上昇させるステップと、
あるパラメータが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに、出口弁を介して、噴射室の内容物を噴射することを可能にするステップと、
患者の体内の管状要素の閉塞を治癒させるために、液体または液体蒸気を、噴射室から噴射するステップとを含んでなる、患者の体内の管状要素の閉塞を治癒させる方法が提供される。
【発明の効果】
【０１１１】
本発明の実施形態によれば、液体または液体蒸気が、出口開口から、爆発して噴出する噴射室が提供される。蒸気爆発は、対象物質が、噴射室から非常に急激に、かつ、公知の技術では以前に得ることができなかった距離にわたって噴出するという効果を有する。
【０１１２】
蒸気爆発現象を用いることによって、従来の燃料噴射装置よりも長い射程が得られる。例えば、本発明の実施形態による、液体または液体蒸気爆発の射程は、その対応する噴射室の長さの約２００〜３００倍以上になる場合がある。従来の燃料噴射装置においては、そのような射程値は、噴射室のサイズの１０〜２０倍程度である。これは、高い圧力が、噴射室内の液体に繰り返し構築されて、最後に開放されたときに、蒸気爆発が生じるという蒸気爆発の力学に起因するものである。
【０１１３】
本発明の実施形態によれば、燃料点火システムが提供される。この燃料点火システムにおいては、物質を噴射するために用いられる蒸気爆発室を、燃焼室内に燃料（液体状態で用いられる）を注入するために用いることができる。注入される燃料は、燃料噴射装置のノズルから出る前に、ほとんど気化している（噴射される質量の約７０％以上は燃料蒸気である）。いかなる液体燃料も、空気（酸素）と反応することができるようになるためには、最初に気化しなければならないから、これは、重要な利点である。公知の燃料噴射装置では、気化を促進するために、最初に、液体燃料をミスト化しなければならない。本発明の一実施形態による燃料噴射装置では、容易に気化する燃料、または、既に気化している燃料が注入されるから、本発明の実施形態によれば、このミスト化するステップは不必要である。これによって、点火および燃焼の進行が、著しく促進される。
【０１１４】
燃料噴射装置として用いられる、本発明の実施形態は、さらに、この新しい燃料噴射装置が、ある量の燃料を注入する公知の燃料噴射装置に比して、はるかに低い圧力しか必要とせずに、同量の燃料を注入することができるという利点を備えている。例えば、ディーゼルエンジンよりもはるかに低い圧力で作動する、従来技術のガソリンエンジンで、噴射圧力は、約１００バールである。本発明の実施形態によれば、１０〜１５バールの圧力しか必要としない燃料噴射装置が提供される。これは、システムを作りやすく、かつ、維持しやすくする。
【０１１５】
本発明の実施形態によれば、公知の、従来技術の燃料噴射装置よりも長い射程を有する燃料噴射装置が提供される。これは、燃料の、より急速で、より良好な混合および気化を可能にするという長所を有する。
【０１１６】
本発明の実施形態によれば、ガスタービンの燃焼室内の燃料に、これまでに公知の技術において可能であったものよりも高速に、かつ制御性良く再点火することができるガスタービン再点火装置が提供される。
【０１１７】
本発明の実施形態によれば、対象燃料に、非常に急速に、かつ、自身のサイズおよび燃料の量に比して遠距離にわたって、点火することができる口火点火装置が提供される。噴射室から繰り返し燃料を噴射することによって、この口火点火装置は、口火を維持し続けることができる。
【０１１８】
本発明の実施形態によれば、運行体に用いることができる推進ユニットが提供される。運行体を推進するために用いられる噴射は、非常に強力かつ高速であって、かつ、遠距離にわたって高出力に生じるから、この推進ユニットを、小スケール、すなわち、ナノスケールにさえつくり上げることができ、また、公知の推進ユニットよりもずっと軽くすることができる。
【０１１９】
本発明の実施形態によれば、建物または運行体の内部で用いるための、ポータブル型と固定型のどちらにもなり得る消火器システムが供給される。この消火器システムは、一旦ハンドルを操作されると、火炎の中心に消火物質を噴射するために、非常に急速に作動することができる。噴霧の使用は、消火に有益であることが知られている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２０】
単に例示のために、次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０１２１】
図面において、同じ符号は、同様の部分を示している。
【０１２２】
図２は、本発明の一実施形態による、蒸気爆発プロセスを介して液体および液体蒸気を噴射するための噴射システム２０を示している。噴射室２１は、鋼鉄、または、相当の圧力および温度の変化に耐えることができる他の剛体材料のような材料によって、ほぼ円筒状に形成されている。容易に理解されるように、本発明の実施形態は、この特定の形状の噴射室にも、もちろん、鋼鉄によって形成された噴射室にも限定されない。符号２２によって示されている、噴射室２１の第１の端部領域に、入口弁２３が配置されている。したがって、付随している入口管２５を介して、水または他の選択された液体が、噴射室の中央領域２４に入れることが可能になっている。噴射室２１の第２の端部領域２６に、噴射室の中央領域２４から、ノズル２８を通じて物質を噴射することを可能にするために開くことができる出口弁２７が配置されている。
【０１２３】
噴射室内に配置された電気ヒータとして、加熱素子２９が設けられている。電気ヒータは、電源（図示せず）に接続されている。したがって、電気ヒータは、スイッチを入れられると、噴射室の中央領域２４内の液体を加熱するように作動する。容易に理解されるように、本発明のさらなる実施形態（それらのうちのいくつかについて、次に説明する）によれば、噴射室内の液体の圧力および温度を上げるために、他の方法が用いられることもある。
【０１２４】
図２に示すように、噴射室の中央領域２４内の液体の圧力を、その液体を加熱することによって上昇させることができる。この段階に先立って、液体の逸出を防止するために、出口弁２７を閉じる。噴射室が液体で満たされるか、または、あらかじめ定められた量の液体を収容するまで、液体を噴射室にいれることができるように、入口弁２３を開く。次に、入口弁を閉じて、噴射室内の液体を密封する。次いで、加熱素子２９は、液体を加熱するように作動する。その結果、液体が熱膨張によって膨張し、そのために、噴射室内の液体の圧力が上昇する。加熱素子によって加熱を行うことができるのと同様に、噴射室の入口に、高圧下で、あらかじめ加熱された液体を供給することも、もちろん可能である。
【０１２５】
この技術を用いると、入口弁を通じて噴射室内に液体を供給するポンプ（図示せず）によって、噴射室の圧力上昇が行われる。上述のように、液体を加熱することによって、噴射室内の圧力は、上昇する。また、温度も上昇する。出口弁は、あらかじめ規定されているか、またはあらかじめ決定されている圧力で、「外側に突き出て」開くように制御されている。噴射室内または噴射室の近傍に配置された、圧力トランスデューサのような１つ以上の圧力センサによって、圧力をモニターすることができる。したがって、噴射室内の水または他の液体は、電気的な加熱素子によって加熱されて（ちょうど電気湯沸かし器のように）、その温度は、大気圧における沸点よりもずっと高い沸点まで上昇する。沸点とは、飽和点を表わしており、容易に認識されるように、飽和点は、用いられている個々の液体の圧力と温度との間の関係によって決定される。
【０１２６】
噴射室内の液体の温度は、噴射室の出口弁の下流の圧力に等しい圧力における飽和点に近いか、または、それ以上であるのが有利である。水または他の液体が、その加熱に先立って閉じられている入口弁と、システムが特定の圧力に達したときしか解除されない出口弁との両方によって、噴射室内に閉じ込められているから、その温度は、大気圧における沸点を超えて上昇する。それぞれ、トリガー圧力およびトリガー温度と呼ばれることもある。
【０１２７】
この特定の圧力および温度において、出口弁は、圧力鍋の弁と同様に外側に突き出る。そうすると、蒸気爆発が発生して、液体と液体蒸気との混合物（液体が水の場合には、液体蒸気は水蒸気である）が、噴射室から出てくる。出口弁が開くと、例えば水蒸気と水との混合物が、ノズル２８から噴射される。
【０１２８】
出口弁が開いたとき、最初に噴射される第１の物質相は、噴霧状態の微細な液体という形態の液相である。この噴射は、出口弁が開いた後、数マイクロ秒のうちに起こる。液体のこの極めて迅速な噴射は、特別な長所を有している。２〜３マイクロ秒後に、液体と液体蒸気との混合物が噴射される。数マイクロ秒後に、わずかに少ない液体と、わずかに多い蒸気とを含んでいる混合物が噴射される。
【０１２９】
しかし、同じ周囲圧力において、より高いトリガー温度を用いると、最初の液体噴出を修正することができる、または、全くなくすることができる。他方、トリガー温度を低下させることによって、ほとんど、ミスト化された液体しか噴射しない状況に導くことができる。このように、噴射室に関連した、１つ以上のパラメータを変化させることによって、液体と蒸気との割合を選択することができる。さらに、温度または圧力のような、１つ以上のパラメータを選択的に変えることによって、噴射物質の滴径を選択的に制御することもできる。
【０１３０】
物質が噴射室から噴射されると、その圧力は低下する。圧力が、周囲圧力と等しい圧力まで、または、閉鎖圧力と呼ばれることもある、第２のあらかじめ定められた圧力まで低下すると、出口弁は閉じられ、そして、入口弁は、噴射室内に新しい液体物質を取り入れるために再び開かれる。これによって、サイクルが再開始する。したがって、新しく供給された水または他の液体が加熱されて、十分な圧力が発生すると、水／水蒸気混合物、または、他の液体／液体蒸気混合物が、出口から排出される。そして、このサイクルが、反復する。
【０１３１】
噴射室のサイズは変更可能であり、例えば、直径が１センチメートル未満の場合がある。例えば、噴射室は、ナノメートル・サイズから、ミリメートル・サイズの直径を有する場合さえある。あるいはまた、噴射室は、１メートル以上の直径を有する場合もある。容易に認識されるように、噴射室のサイズが増すと、圧力を上昇させるために費やされる時間が、それに見合って増加するから、噴出の周波数は低下する。容易に理解されるように、噴射室のサイズが、特定の使用のために増大すると、より大きなポンプまたは弁が必要になる。
【０１３２】
噴射室から噴射される液体の割合を最大にするように、入口弁を制御できることが好ましい。これは、入口開口部の直径を、出口開口部、すなわち排出開口部の直径とほとんど等しくなるように、または、等しくなるように選択することによって達成することができる。そのため、液体を噴射室内に過度に入れすぎないことが確実になる。
【０１３３】
図３は、図２に示されている実施形態と共通の多くの特徴を有する、噴射装置の一変形実施形態を示している。本発明の、図３に示されている実施形態は、噴射室内の液体を加熱するために、噴射室の側壁部を囲む熱交換器３０を用いている。噴射される液体が、水ではなくて、その後に燃える燃料である場合に、液体を加熱するこの方法は、特に有利である。出口弁の下流位置における、燃料である液体が燃えて発生する熱を、熱交換器を加熱し、それによって、噴射室内の液体を加熱するために用いることができる。
【０１３４】
噴射室内への液体の、より高速な補給を可能にするために、図４に示されているように、帰還開口部４０６および帰還弁４０１を、噴射室４０２に加えることができる。液体補充のために入口弁４０４が開かれているとき、帰還開口部４０６および帰還弁４０１によって、噴射室４０２内の液体および蒸気のうちのいくらかが、タンク４０３に帰還することが可能になる。帰還開口部４０６および帰還弁４０１の追加によって、十分かつ新鮮な液体を噴射室４０２に足して、噴射された質量を補うことを容易にすることが可能になる。したがって、連続噴射の後に、噴射室４０２内の液体の不足することが防止される。
【０１３５】
タンクとして、パイプライン（消火スプリンクラーの場合のような）を用いる場合には、帰還弁４０１に接続されている帰還開口部４０６は、供給パイプライン（タンク４０３に相当）よりも低圧（周囲圧力であることが好ましい）の、別のパイプラインに接続される場合もある。
【０１３６】
本発明の一実施形態において、内径２５ｍｍおよび長さ３２ｍｍの噴射室を用いることができる。２つ以上の別々のヒータを、噴射室内に挿入することができる。長さ２８ｍｍ、外径２１ｍｍ、内径１５ｍｍ、および出力５００Ｗの、第１のヘリカルコイルが、噴射室の壁の近傍に配置されている。長さ２５ｍｍ、直径１ｃｍ、および出力２００Ｗの、第２のカートリッジ・ヒータが、噴射室の中心近傍に配置されている。このような仕様で、５ヘルツまでの反復水蒸気／水噴霧噴射が可能である。
【０１３７】
周波数を、より高くすると、この加熱出力では、各噴出の後に、補給のために噴射室に供給された冷水を、沸点を超過するまで加熱するのに十分な時間がないために、純然たる、ミスト化されていない液体噴流が生じる。そのため、タンクを、より高温に、例えば約７５℃に保って、噴射間の、噴射室における加熱時間を短くし、その結果、噴射の周波数を上げることができる。
【０１３８】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明のさらなる一実施形態の、燃料噴射装置５０としての使用例を示している。燃焼エンジン５１が、取り入れ相（図５Ａに図示）と、排出相（図５Ｂに図示）とで示されている。燃焼エンジンは、円筒状の燃焼室５２を備えている。燃焼室５２は、その一方の端を、燃焼室５２の円筒状壁面にぴったりと嵌め込まれて、摺動するように構成されているピストン５３によって閉じられている。ピストン５３の移動によって、燃焼室５２の閉端５４と、ピストン５３の燃焼室側表面５５との間の燃焼室５２の容積が変化する。ピストンの反対側の表面は、ピストン・ロッド５７を介して、クランク・シャフト５６に接続している。ピストン５３の往復運動は、クランク・シャフト５６の回転運動に変換される。
【０１３９】
図５Ａおよび図５Ｂに示されている燃焼エンジンは、４サイクル内燃エンジンであるが、容易に理解されるように、本発明の実施形態は、そのようなタイプのエンジンを備えた燃料噴射装置への適用に制限されない。より正確に言えば、４サイクル内燃エンジンは、本明細書において、一例としてあげたに過ぎない。ピストンの第１の下向きのストローク時に、燃料が、燃料噴射装置５０によって、燃焼室５２内に注入される。
【０１４０】
従来の燃料噴射装置は、微細にミスト化された噴霧をつくり出すために、電気機械式ノズル、および、あらかじめ加圧された燃料を用いている。燃料は、噴射室内で加圧されており、電磁石コイルによって、シールのニードルが持ち上げられると、それによって、取り入れ弁を通った燃料が、加圧されながらノズルの開口を通ることができる。この加圧された燃料の放出のタイミングは、電子的に制御される。これは、エラーを起こしやすく、かつ、多くの機構部品を必要とする、高価で複雑な構成要素を伴うという欠点を有している。
【０１４１】
本発明の実施形態では、公知の燃料噴射システムを、上述の説明のように、蒸気爆発プロセスを介して、燃焼室５２内に液体燃料、および液体燃料蒸気を噴射する燃料噴射装置５０で置き換えることによって、この欠点を克服している。気化した液体燃料および液体燃料が、スパークプラグ５８のような点火素子によって点火される。
【０１４２】
本発明の一実施形態による燃料噴射システムが、図６に詳細に示されている。燃料噴射装置５０は、入口弁２３を介して液体燃料を入れることができる中央領域２４を規定する、燃料の噴射室２１を備えている。帰還開口部および帰還弁を、本発明のこの実施形態に組み入れて、それによって、噴射室内への液体燃料のより高速な補給を可能にする場合もある。容易に理解されるように、そのような帰還開口部および帰還弁を、本明細書において説明されているいずれの実施形態にも用いることができる。
【０１４３】
加熱素子２９は、入口弁からの液体燃料の取り入れ後に、噴射室の内部にある液体燃料を加熱するために用いられる。噴射室内が、あらかじめ定められた圧力に到達するまで、出口弁２７は、液体燃料を噴射室内に閉じ込めている。この圧力は、大気圧、または、噴射物質の下流（すなわち、図６の左端）における圧力よりも大きい。
【０１４４】
このようにして、噴射室内の液体燃料を、出口弁が開かれているときの沸点温度よりも高温に加熱することができる。上述の説明のように、出口弁が開かれると、圧力は低下する。そうすると、噴射室内の液体燃料は、その圧力における沸点を超過する温度まで昇温しているために、急速に、かつ、爆発的に沸騰する。例えばケロシンやガソリンのような、ある種の流体は、それ自身が、さまざまな炭化水素を含んでいる多成分燃料であることに注意されたい。それらの成分の各々は、互いに異なる沸点を有する。例えばガソリンにおいては、その沸点は、１１７℃（最も揮発性の高い成分における）から２００℃（最も重い成分における）にまでおよび、また、ケロシンにおいては、その沸点は、１５０℃から３００℃にまでおよぶ。
【０１４５】
最適性能を得るためには、最高沸点を超過する温度に維持して、全成分が気化することを確実にすることが望ましい。しかし、これは、もちろん、必要不可欠なことではない。例えば、どの成分が主要な濃度を有しているかがわかれば、その成分の沸点を用いて、液体燃料の残りの部分が沸騰することの確実な温度を確定することができる。
【０１４６】
容易に認識されるように、与えられた同一の圧力において、温度が高くなればなるほど、噴霧は、より微細になり、また、噴射物質のうちの蒸気の割合が、より大きくなる。容易に認識されるように、上で与えられている温度は、それぞれの成分に対応する、大気圧における沸点（飽和点）の実例である。これらの沸点は、圧力が上昇した状態では、非常に異なった値になる。実際の作動圧力は、物質の熱物性に関する公知のデータベースを参照して得ることができる。ノズル２８は、狭くなった首状領域６０を備えている。噴射される液体燃料および液体燃料蒸気は、開口６１を通じて、燃焼エンジンの燃焼室５２内に噴射される。
【０１４７】
エンジンによって生み出される熱量から、液体燃料を指定温度に至らしめるのに必要な熱量を、部分的に、または、完全に得ることができる。エンジンの、作動中に非常に高温になる燃焼室内に、または、その近傍に、燃料噴射装置を配置することができるから、必要とされるだけの熱量をエンジンから吸収するように、噴射室（蒸気爆発室とも呼ばれる）を設計することができる。
【０１４８】
燃料噴射装置の噴射室壁を介して、または、噴射室内にある熱交換器を介して、または、これら２つの技術の組み合わせを介して、この熱量、すなわち熱エネルギーを得ることができる。さらに、液体燃料を、指定温度のより近くまで加熱するために、入口側の燃料パイプを、エンジン本体の高温部分を通るように、または、それに隣接するように配置することができる。しかしながら、パイプライン内に好ましくないキャビテーションが発生することを避けるために、燃料パイプ内の液体燃料の温度を、液体燃料の最も軽い成分の飽和温度未満に維持することが望ましい。
【０１４９】
上述の蒸気爆発技術を、燃料噴射システムに適用することの１つの利点は、デバイスの射程を、したがって、大出力におけるエンジンの応答を大きく向上させるということである。公知の従来技術によれば、平均サイズのファミリーカーにおいては、正常な動作範囲は、２，０００〜６，０００ｒｐｍであり、フォーミュラＩカーでは、恐らく１７，０００ｒｐｍに達する。
【０１５０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、短い噴射相と、その後の、より長い再補給・再加圧相とを有する燃料噴射装置の１サイクルに費やされる時間は、約５ミリ秒以下である。したがって、燃料噴射速度は、毎分、約１２，０００噴射（回）である。一般的な４サイクルエンジンは、１噴射当たり、ほぼ２回転する。したがって、理論的には、これらの実施形態における燃料噴射装置は、２４，０００ｒｐｍまで対応することができる。
【０１５１】
したがって、エンジンの破壊を回避するために、何らかの形式の制限要因を用いて、噴射プロセスを減速させる場合さえあり得る。出口弁が開いている期間、噴射室の温度および圧力、およびエンジンの燃焼室の圧力のような、噴射プロセスの１つのパラメータ、または複数のパラメータを選択することによって、燃料噴射装置の噴射室から燃料を噴射するプロセスを制御することができる。容易に認識されるように、所望の結果を与えるために、他のパラメータを制御することもできる。
【０１５２】
燃料噴射の目的に、蒸気爆発技術を適用することのさらなる利点として、次のことが含まれる。
【０１５３】
１．  燃料噴霧がノズルから出現した直後から、燃料噴霧量のうちの非常に大きな割合を、燃料蒸気が占める。これによって、燃料の点火率および燃焼率は上昇し、したがって、エンジンのより大きな加速が可能になる。
【０１５４】
２．  燃料噴霧は、ほとんどの従来の噴霧装置の場合に比して、容易に、より小さな滴径を有することができる。これによって、燃料の点火速度および燃焼速度が向上し、それによって、次には、エンジンの加速が向上する。さらに、液滴が小さくなればなるほど、燃焼は、より完全になり、環境汚染物質の量は、より少なくなり、燃料の経済性は、よりよくなる。
【０１５５】
３．  蒸気爆発の使用によって、燃料噴射装置の「射程」、したがって、大出力におけるエンジンの応答を、大きく向上させることができる。
【０１５６】
４．  ノズル内部の物質のうちの大きな割合が燃料蒸気であるから、従来の噴霧装置よりもはるかに低い圧力で燃料噴射装置を作動させることができる。また、蒸気は低密度であるから、同一の噴射速度で燃料を移動させるのに、より低い圧力を用いることができる。これらのより低い圧力での噴射は、実際には、液体をミスト化する際に、機械エネルギーに比して高い比率の熱エネルギーを用いることによって達成される。熱エネルギーは、ほとんどの場合、燃焼自体から容易に利用可能であって、かつ、通常、冷却システムによって損失として取り去られるから、熱エネルギーを用いることによって、さらに、エンジン効率を向上させることができて、かつ、純粋に機械エネルギーだけを用いる場合と比較して、エネルギー損を、より少なくすることができる。
【０１５７】
５．  単調な開口のような、非常に単純なノズル設計を用いたときでさえ、非常に広角度な噴霧を得て、利用することができる。広角度な噴霧は、空気とよりよく混合して、より高い燃焼速度を生じることができるから、ほとんどの燃焼システムにおいて非常に好都合である。
【０１５８】
６．  燃料噴射装置内に形成される圧力を、燃料の熱膨張だけで、または、燃料の熱膨張と燃料ポンプの供給圧力との組み合わせで、つくり出すことができる。したがって、機械エネルギーの必要性は、さらに少なくなる。
【０１５９】
図７は、本発明の一実施形態をどのように適用して、ガスタービンの燃料再点火装置を提供することができるかということを示している。図７は、３つの主要なセクションを有するガスタービン７０を示している。それらのセクションは、圧縮機７１、燃焼装置７２、およびタービン７３である。外部空気が、圧縮機の作動によって、エンジン内に引き込まれる。引き込まれた空気は、圧縮機翼の運動によって機械的に圧縮され、したがって、空気の体積が減少して、それに伴って、空気の圧力および温度は上昇する。したがって、空気を圧縮するために用いられる機械エネルギーは、圧縮空気という形態で、運動エネルギーに変換される。
【０１６０】
その後、圧縮空気は、燃料噴射装置７４を介して燃料が注入される燃焼装置７２内に押し出される。燃料噴射装置は、従来のタイプのものであってもよいし、または、既に上で説明したタイプのものであってもよい。次に、本発明の一実施形態による燃料再点火装置７５が、燃料に点火して、化学エネルギーを、高温の膨張ガスという形態の熱エネルギーに変換するために用いられる。確実に連続燃焼をなすために、燃料は、燃焼装置内に、繰り返し注入される。燃料を、繰り返し注入するのではなくて、絶え間なく注入する場合もある。
【０１６１】
燃焼室７６全体にわたって、ガスの体積および温度は上昇するが、圧力は実質的に一定のままである。タービン７３が、タービンのフィン７７に作用するガスによって回転すると、高温の膨張ガスの熱エネルギーは、機械エネルギーに変換される。次いで、高温の排気ガスが、ガスタービンの前端７８を介して抜け出る。空気の圧縮に対する動力供給を助けるために、出力タービンが、圧縮機翼に接続している。
【０１６２】
上に説明したように、公知の再点火装置（例えば、図１に示されているような）は、ガスタービンの燃焼室７６内の物質に再点火する複雑なプラズマ発生構成を含んでいる。容易に認識されるように、燃焼室は、燃焼室全体にわたって、効果的に分布している多数の燃料噴射装置を備えており、各燃料噴射装置によって注入された燃料に再点火するために、１つ以上の燃料再点火装置が設けられている場合がある。
【０１６３】
それに代えて、容易に理解されるように、１つの燃料噴射装置当たり、１つ未満の燃料再点火装置しか必要でないように、燃料噴射装置の配置が、注意深く設計される場合もある。ガスタービンは、航空宇宙産業／海洋産業におけるジェットエンジン、陸上車用エンジン、および、地上ガスタービンを用いた発電のような多くの応用を有している。いくつかの地上ガスタービンにおいては、低窒素酸化物（ＮＯx）状態でのタービン稼動を促進する燃料点火装置技術が用いられている場合がある。これによって、タービン内の燃焼の安定性が促進される。
【０１６４】
図８は、ガスタービンの燃料再点火装置８０を、より詳細に示している。実質的に円筒形状の外側電極８１が、噴射室（燃料噴射装置の噴射室ではないことに注意されたい）の側壁を形成している。第１の端部領域８２において、ある投入量の液体燃料が、入口弁８３を介して入ってくる。投入された液体燃料は、内側電極８５の孔を通過する。投入された燃料は、中央噴射室領域にはいる。
【０１６５】
ついでに言及すると、本明細書において説明する他の実施形態と同様に、噴射室への液体燃料の、より高速な補給を可能にするために、帰還開口部および帰還弁を、本発明のこの実施形態に組み込んでもよい。噴射室の第２の端部領域８６には、投入された液体燃料の逸出を防止する出口弁８７が配置されている。出口弁８７が開かれると、液体燃料および液体燃料蒸気が、ノズル８８を介して噴射される。中間半導体ペレットが、外側電極と内側電極を隔離している。加熱素子が、噴射室内の液体燃料を加熱するために用いられる。１つ以上の圧力センサが、噴射室の圧力があらかじめ定められた値に達したことを検出すると、荷電粒子を生成するために、外側電極８１と内側電極８５とに通電される。
【０１６６】
本発明の燃料再点火装置は、短い炎を絶えず発生させるのではなくて、短時間の激しい爆発として長い炎を発生させるから、無駄が多く、あまり効果的でない、従来の再点火装置より有利である。さらに、液滴が非常に微細で、かつ、噴霧中の液体燃料蒸気含有率が高いから、点火して炎を維持することが、より容易になる。
【０１６７】
図９は、口火点火装置を備えた、本発明のさらなる一実施形態による蒸気爆発技術の一応用例を示している。この意味で、図９は、口火点火噴射システムを示している。口火点火システムは、ボイラーまたは炉、または家庭用器具、すなわち家庭用ガス応用器具のような多くの応用に必要である。従来技術の口火点火システムは、一般に、スパークを発生させて、その結果、燃料に点火するための電子回路を備えている。口火点火装置９０は、入口弁２３を通して取り込まれた液体燃料を収容するための燃料の噴射室２１を備えている。電気ヒータのような加熱素子２９が、上述の説明のように液体燃料を加熱する。
【０１６８】
噴射室内の圧力が、あらかじめ定められた閾値圧力に達したとき、液体燃料は、出口弁２７から出ていくことが可能になる。蒸気爆発プロセスが、繰り返し、急激に起こるから、液体燃料および液体燃料蒸気が、ノズル９１を通って、繰り返し、噴射される。蒸気爆発によって、液体燃料蒸気および液体燃料は、大射程で、すなわち、ノズル９１から長距離にわたって放出される。さらなる発火性物質に点火するために炎９２を絶えず供給するように、初期に、点火素子（図示せず）で液体燃料に点火する場合もある。
【０１６９】
容易に認識されるように、口火点火装置９０は、反復噴射プロセスを備えている。出口弁が開いた直後の初期段階中に噴射される物質は、実質的に、粉霧化された液体燃料の形態をしている。その後、数十マイクロ秒の間、噴射される物質は、液体燃料と液体燃料蒸気の混合物である。さらにその後、噴射される物質は、主に液体燃料蒸気である。噴射室の再充填を可能にするために出口弁が閉じられると、炎は、噴射室から分離する。出口弁の閉鎖によって生じている不感時間は、噴射室の燃料補給を可能にするのには十分に長いが、炎が全燃料を燃焼させて消えてしまうほどには長くならないように選択される。その結果、知覚されるほどに跳ね回るかもしれないが、消滅しない炎を有する口火点火装置が実現する。
【０１７０】
図１０は、蒸気爆発室１００が運行体１０１を推進するために用いられている、本発明のさらなる一実施形態を示している。運行体１０１は、無人機（ＵＡＶ）として示されている。このような運行体は、カメラ、センサ、通信機器、または他の積載物を保持することができる、遠隔操縦される飛行機、または、自己操縦される飛行機である。容易に認識されるように、本発明の他の実施形態を用いて、他のタイプの運行体を推進することもできる。ＵＡＶは、その運行体を浮き上がらせる揚力を発生させる２つの翼部１０３を有する運行体本体１０２を備えている。
【０１７１】
蒸気爆発室１００から燃焼室１０４内に噴射された液体燃料および液体燃料蒸気を燃焼させることによって、推進が供給される。多くのタイプのＵＡＶが存在する。それらのＵＡＶのなかには、小型機サイズであって、大量の情報量を記録して、基地局に中継することができる、高空で飛ぶものがある。単独の人間によって支持されて、手で放たれるほど十分に軽い運行体もある。マイクロ飛行体は、１５ｃｍ（６インチ）以下の大きさしか有しない飛行体として定義される飛行体である。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、マイクロ飛行体、または、それよりも小さい飛行体にも適用可能である。
【０１７２】
上述のように、蒸気爆発室１００は、ノズル１０５から、液体燃料および液体燃料蒸気を噴射する。空気が、空気取り入れ口１０６内に引き込まれ、そして、入口流路１０７を流れ下っていって、燃料と混合される。燃料は、そこで、スパーク点火装置のような点火素子１０８によって点火される。燃焼室１０４は、燃焼プロセスを律則しており、点火された燃焼ガスおよび炎が抜け出ることができる、少なくとも１つの出口開口１０９を備えている。膨張した高温の排出ガスによって、推進が行われる。蒸気爆発室１００のサイズは小さく、装置全体の寸法として、長さが５〜１０ｃｍ程度である場合がある。
【０１７３】
加熱素子に対するエネルギー源を与えるために、また、点火素子１０８を制御するために、必要であれば、太陽電池パネル１１００が設けられる。代替例として、機内搭載用の軽量バッテリーを、電源として設けてもよい。さらなる代替例として、排出ガスからの連続的な熱交換を用いて、取り込んだ燃料を加熱するエネルギーを供給することができる。
【０１７４】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１０に示されている蒸気爆発室の１サイクルを示している。この例においては、蒸気爆発室１００および燃焼室１０４は、それぞれ、直径が３３０ミクロンおよび３７０ミクロンであり、長さが３００ミクロンおよび７００ミクロンである。炭化水素液体燃料が蒸気爆発室内で気化する。生じた蒸気は、蒸気爆発室から、ノズルを介して燃焼室に噴射されて、そこで、空気と混合する。空気は、図１２に明瞭に示されているように、空気取り入れ口を介して取り込まれる。
【０１７５】
点火デバイス〔前サイクルからの熱または炎である場合もある（図示されているように）し、または、スパーク点火装置のような別個の点火素子である場合もある〕により、燃焼が誘発されて、数マイクロ秒以内に、炎が、燃焼室を満たす。これらの図には、時間経過に伴う炎の進展と、それに対応する温度変化とを示す、温度の色／陰影輪郭が、種々の時刻において示されている。
【０１７６】
燃焼室で安定した炎を維持するために、圧力逃しのための出口弁を、各サイクル間で数ミリ秒間しか閉じずに、燃料補充しなければならないから、燃焼室に燃料を噴射するのに、２個以上、最も望ましくは３〜１０個の蒸気爆発室を用いることが好ましい。それらの蒸気爆発室は、空間的に同一の点に向かって、または、その近傍に向かって、かつ、同一方向に噴射するが、各注入の開始時が、互いに対して、均等な、もしくは、いくつかの選択された時間遅れを有するように構成される。
【０１７７】
図１３は、本発明のさらなる一実施形態による、蒸気爆発プロセスを介して、消火液および消火液蒸気を噴射するための噴射システムを示している。噴射室１３０１が、消火器１３００の首状領域１３０２内に形成されている。消火液タンク１３０３が、大量の、水のような液体の消火剤を含んでいる。ハンドル１３０４は、火炎の存在が見出されたときに、ユーザが消火器を作動させるために用いられる。
【０１７８】
ハンドルの作動によって、制御ユニット１３０５が、入口弁１３０６および出口弁１３０７の開閉を制御する駆動信号を発生させ始める。さらに、噴射室への消火液の、より高速な補給を可能にするために、このシステムに、帰還開口部および帰還弁を組み込むこともできる。消火液および消火液蒸気が、噴射室１３０１から、図１３において矢印Ａによって示されている方向に噴射される。制御ユニット１３０５からの駆動信号は、噴射室１３０１内の電気ヒータに電力を供給する電源１３０８を制御するためにも用いられる。
【０１７９】
上述のように、この電気ヒータを、噴射室１３０１内の消火液の圧力を上昇させるために用いることができる。消火液が噴射室に急速に補充されるように、消火液タンク１３０３も、加圧されている。噴射室内の消火液の圧力を、大気圧を超過する圧力まで上昇させるほど、消火液タンク１３０３の圧力を高くすることができる。
【０１８０】
図１４および図１５は、消火液および消火液蒸気を噴射するために蒸気爆発デバイスを用いる、本発明のさらなる２つの実施形態を示している。図１４は、水蒸気スプリンクラー型の消火器として具体化されている蒸気爆発デバイスを示している。実際には、１つ以上の蒸気爆発デバイスを基にした、火炎抑制／消火用のスプリンクラーが、建物内に固定されており、火炎検出システムによって始動させられる。中央火炎検出システムが、建物内の全スプリンクラーに対して共通に用いられる場合もあるし、または、火炎が存在する場所だけに、消火剤を放出することを可能にするために、各スプリンクラーに、個別のセンサを設けている場合もある。火炎検出システムを、区画ごとに配置する場合もある。
【０１８１】
火炎が検出されて、かつ、消火液が水である場合には、スプリンクラーは、周囲に、水蒸気およびミスト状の水滴を、あらかじめ定められた特定の周波数値の反復パルスとして噴射する。この周波数値は、設計および個々の応用に応じて、０．５〜５Ｈｚ、または、さらに高くなることがある。図１４に示されているように、スプリンクラーは、消火液タンク１４０１、上で説明した噴射室による蒸気爆発室１４０２、および、任意選択に、消火液に圧力を加えて、必要とされる噴出周波数に対して十分に速く、蒸気爆発室１４０２に消火液を補充することを容易にするための小さなポンプを備えている。
【０１８２】
１つ以上のスプリンクラーが配置されている環境内のスプリンクラーの全体または特定のグループに、単一の消火液タンクが接続されている場合がある。さらに、そのような消火液タンクは、各スプリンクラーに対するポンプの設置の必要性を軽減する可能性を有する、加圧された送水管である場合もある。
【０１８３】
図１５は、消火液を噴射するシステムを示している。この実施形態においては、蒸気爆発デバイスが、ホース型の消火器内で用いられている。蒸気爆発室１５０１が、ホース１５０２の先端に嵌めこまれている。ホース１５０２は、加圧された消火液タンクとして働いており、水蒸気を反復して噴出させる蒸気爆発室１５０１に消火液を供給する。蒸気爆発デバイスに取り付けられたバッテリー、または、ホースに沿って平行に取り付けられている場合がある電力供給線のいずれかによって、蒸気爆発デバイスに電力を供給することができる。
【０１８４】
消火液を噴射するシステムとして、上に開示されている、本発明の３つの実施形態の全てにおいて、消火液は、水であってもよいし、または、任意の他の適切な消火液であってもよい。
【０１８５】
蒸気爆発デバイスは、多くの点で、従来の、水をベースにした消火デバイスより有利である。第一に、蒸気は、等量の水よりもはるかに大きな表面積を有する。したがって、蒸気は、ずっと多くの熱量を吸収し、そのために、よりよく火炎を抑制することができる。さらに、蒸気は、ミストのように火炎を包み込んで、火炎への酸素の流入を制限することができ、したがって、さらによく火炎を抑制することができる。それとは対照的に、水は、火炎上を一直線に流れて、極めて短時間しか酸素の流入を制限しない。
【０１８６】
さらなる１つの利点は、水ではなくて、蒸気爆発デバイスによってつくり出された水蒸気で火炎抑制または消火を行うことによって、はるかに少ない水しか使用する必要がないということである。より少ない水しか用いないということは、単に、経済的および環境上、有利であるだけではなくて、その消火プロセスによって、火炎の生じている周囲が、より少ない損傷しか与えられないということをも意味する。
【０１８７】
図１６は、本発明のさらなる一実施形態にしたがって、薬物送達装置および方法、または、患者の体内の閉塞を治癒させる装置および方法を提供するために、いかにして、蒸気爆発技術を応用することができるかということを示している。図１６は、人体の腸管または呼吸器系または循環系の部分に配置することができる、可撓性で、かつ、移動しやすいシャフト１６０１を有する内視鏡１６００を示している。可撓性のシャフト１６０１の遠位端領域１６０２には、可撓性の先端１６０３がある。先端１６０３は、外科医が、端部停止デバイス１７００（図１７に、より明瞭に示されている）を、患者の体中を移動させることができるように、また、シャフト端を、位置決めすることができるように構成されている。
【０１８８】
シャフト１６０１の近位端１６０４は、接眼部１６０６および付属装置用の開口１６０７を有する内視鏡本体１６０５に終端している。さらなるケーブル１６０８によって、内視鏡本体１６０５は、任意の必要な光、空気、水、または内視鏡に必要とされる他のユーティリティを供給する入力接続部１６０９を接続されている。
【０１８９】
図１７に明瞭に示されているように、内視鏡の端部停止デバイス１７００は、外科医のために、内視鏡の端部を囲む領域を照射するための光源１７０１、および、患部領域の視覚映像を供給するためのカメラ１７０２を備えている。カメラ１７０２からの信号は、接眼部１６０６に供給される場合もあるし、または、それらの信号は、入力接続部１６０９または開口１６０７を介して出力されて、その結果、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）画面のようなディスプレイ上に、映像が表示される場合もある。
【０１９０】
図１８に明瞭に示されているように、内視鏡１６００の端部停止デバイス１７００は、さらに、薬剤送達デバイス１８００を含んでいる。電力および制御信号が、コントローラ１７０３を介して、薬剤送達デバイス１８００に供給される。薬剤送達室１８０１から噴射された液体蒸気物質を、いくつかのやり方にしたがって用いることができる。
【０１９１】
それらのやり方のうちの１つにおいて、薬剤送達室１８０１は、薬剤が施されることになっている特定の位置に移動させられる。次に、入口弁１８０２を開くことによって、液体薬剤が、薬剤送達室１８０１内に投入される（または、既に挿入されている）。次いで、液体薬剤の温度および圧力を上昇させるために、ヒータ・ユニット１８０３に電力が供給される。その後、圧力または温度が、気化した液体薬剤および液体薬剤を所望の位置に噴射する、あらかじめ定められた値に達したとき、薬剤を施すことができる。上述の実施形態の全てと同様に、必要に応じて、噴射サイクルを何度も繰り返すことができる。
【０１９２】
一代替例として、動脈または静脈、またはその他同様のものの閉塞を治癒させるために、液体および液体蒸気を噴射される物質を用いることができる。この意味で、閉塞（動脈壁が付着物で覆われることによって、血流が制限される疾病のような）の場合の血流に関連して、本発明の実施形態を用いることができる。この場合には、前述の技術によって噴射される、水をベースにした溶液、または他の中性溶液を、閉塞している静脈線／動脈線に沿って縦方向に注いで、閉塞を取り除くことができる。これは、障害を起こしている導管を治癒させるために膨張チューブ／バルーンを用いる、現在のやり方に追加されるもの、または、置き換わるものである。
【０１９３】
図１６に示されている本発明の実施形態によれば、医師によって操作されるカメラが、超微小な蒸気爆発デバイスに取り付けられており、機能不全が生じている正確な地点に精確に薬物を置くために用いられる。本発明の実施形態は、腸に対する使用に制限されることなく、さらに、気管の呼吸器系にも用いることができ、また、血流環境に関して、循環系に適用することもできる。
【０１９４】
図１６〜図１８に関して説明した、本発明の実施形態においては、内視鏡のようなデバイスの使用に関連付けて説明したが、本発明の実施形態は、そのような使用に制限されない。より正確に言えば、錠剤状の形状のデバイスを挿入することによって、所望の位置に薬物を送達するために、本発明の実施形態を用いることができる。そのデバイスは、挿入後、例えば血流または腸管を通って自然に移動していって、色素および走査システムを用いたＸ線装置によって追跡される。したがって、オペレータは、画面上で、デバイスがどこに到達しているのかを知ることができる。
【０１９５】
その後、デバイスが所望の位置にあるとドクターが判定すると、無線信号が、人体中のデバイスに送信される。次に、デバイスが、薬物または単に液体を噴射して、所望の位置に薬剤を送達するか、または、閉塞している導管の流れをよくする。
【０１９６】
本発明の蒸気爆発デバイスのさらなる一適用は、呼吸器薬物送達システムの一部としての適用である。呼吸器薬物送達システムは、呼吸器系に薬物を直接送達して、喘息、嚢胞性繊維症、および慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）のような、多数の呼吸器系疾患を治療するために用いられる。さらに、最近では、系統的な薬物治療のための進入路として、肺を用いることができるようになっている。例えば、肺吸入インスリンを施すことに成功しており、糖尿病治療において、インスリン注入のための１つの代替ルーチン処理になっているようである。
【０１９７】
３つの主要なタイプの呼吸器薬物送達システム、すなわち、定量吸入器、乾燥粉末吸入器、および噴霧器が存在する。加圧された定量吸入器は、一定体積すなわち特定の値の加圧された液体を、患者の気道に放出する。放出されると、液体は急速に蒸発して、吸入に適した乾燥状態の薬物が残される。乾燥粉末吸入器は、吸入時に、空気とともに追い出される乾燥粉末を含んでいる。
【０１９８】
患者が、吸入器からの空気を吸い込むと、その後、乾燥粉末は、吸入の力によって、患者の肺に運ばれる。定量吸入器と乾燥粉末吸入器のどちらにおいても、一吸入において、あらかじめ定められた量の薬物が放出される。患者は、１日のなかで、これらの薬物の一定量を摂取する。
【０１９９】
第３のタイプの呼吸器薬物送達システムは、液体状態で収容されている薬を、エアロゾルまたはミストのような、薬粒子のガス状懸濁物に変換する噴霧器である。患者が、このミストを吸い込むと、薬物が、呼吸器系に送達される。２つの主要なタイプの噴霧器、すなわち、ジェット噴霧器および超音波噴霧器が存在する。加圧されたガスを狭い通路に通して、薬タンクに負圧をつくり出すことによって、ジェット噴霧器を作動させることができる。負圧によって、薬液の粒子が、薬タンクから引き出されて、患者が吸入するためのミストを形成する。
【０２００】
超音波噴霧器は、高速に振動する圧電結晶を用いている。圧電結晶は、ミストが立ちのぼる液柱を発生させる。これらの噴霧器は、約１５分の期間にわたって、ゆっくりと、液剤をミストに変換する。その期間、ユーザは、絶えず、ミスト状態の薬を吸入する。噴霧器は、はるかに多くの薬量を送達し、したがって、通常、重度の呼吸器障害をもつ患者に対して用いられる。
【０２０１】
本発明の一実施形態による蒸気爆発デバイスは、液タンクから液体を取り込んで、蒸気ミストを出力する。液タンクは、薬を蓄えている。したがって、吸入に適したミスト状態で、薬を投与することができる。蒸気爆発デバイスは、短い激しい爆発で蒸気（またはミスト）を出射する。蒸気爆発室内に入れられていた液体の量に相当する容積の蒸気が放出される。したがって、定量吸入器と同様に、蒸気状態の、単位ユニットの薬を投与するために、蒸気爆発デバイスを用いることができる。
【０２０２】
本発明の一実施形態のさらなる１つの特徴は、蒸気爆発デバイスが、極めて立て続けに連続して爆発蒸気を出射することができるということである。したがって、噴霧器のように、一定期間の間、連続して薬を投与するために、本発明の実施形態を用いることができる。さらに、蒸気爆発デバイスは、これら両方のタイプの呼吸器薬物送達システムの機能を遂行することができるから、単位ユニットの薬の蒸気と、連続的な、薬の爆発蒸気との両方を送達することができる多機能システムを提供することができる。
【０２０３】
蒸気爆発デバイスは、非常に長い射程、および広角噴霧を備えており、また、蒸気爆発デバイスがつくり出す噴霧は、非常に小さな液滴サイズを有しているから、本発明の、蒸気爆発デバイスに基づいた呼吸器薬物送達システムは、従来技術の呼吸器薬物送達システムよりも有利である。長い射程および広角噴霧によって、薬は、呼吸器系の、より内部に達することが可能になり、したがって、患者の吸入によって、十分に広がって、よりよく運ばれやすくなる。
【０２０４】
さらに、液滴サイズが小さいことによって、呼吸器系による薬のよりよい吸収が可能になる。１〜５μｍの液滴サイズが理想的である。それより大きい液滴は、多くの場合、気道の前方に沈積し、一方、それより小さい液滴は、ほとんど沈積せずに、大部分吐き出される。
【０２０５】
図１９は、本発明の蒸気爆発デバイスを、ポータブル噴霧器として、どのように具体化することができるかを示している。本発明の一実施形態のポータブル噴霧器は、入口弁１９０２、出口弁１９０３、および任意選択の帰還弁１９０４を有する蒸気爆発室１９０１を備えている。蒸気爆発室１９０１は、バッテリー１９０５、または他のそのような電源によって電力を供給される加熱素子によって加熱され、また、薬タンク１９０６から適切な液体を供給される。
【０２０６】
さらに、バッテリーと主電源とによって、または、バッテリーではなくて主電源によって、ポータブル噴霧器に電力を供給することができる。薬タンク１９０６は、その内部に一定量の液体を収容することができる。薬タンク１９０６内の液体に圧力を加えて、蒸気爆発室１９０１への高速な補給を可能にするために、ばね１９０７および可動ピストン１９０８を用いることができる。
【０２０７】
それに代えて、薬を、噴霧器から取り外し可能な、あらかじめ加圧された収容デバイスに収容することができる。収容デバイスを取り替えることによって、薬の容易な補充が可能である。薬タンク内の液体は、純粋な薬である場合もあるし、キャリア液体中に懸濁された薬である場合もある。ユーザは、ユーザ制御インターフェイス１９１１を用いて、噴霧器を制御することが可能である。そして、制御回路１９１０が、ユーザ制御インターフェイスからの入力信号を処理して、応答可能に噴霧器を制御することができる。
【０２０８】
図１９のポータブル噴霧器によって薬を気化させるプロセスは、薬タンク１９０６からの薬を、入口弁１９０２を通過させて、蒸気爆発室１９０１を薬で満たすことによって開始する。あらかじめ定められた量の薬が、蒸気爆発室１９０１内にはいると、全ての弁が閉じられる。そして、出口弁１９０３を開くことを可能にするトリガー温度およびトリガー圧力に達するまで、加熱素子が蒸気爆発室１９０１内の薬を加熱する。
【０２０９】
次に、出口弁が開いて、蒸気またはミストが、マウスピース１９０９に沿って放射される。出口弁１９０３とマウスピース端との間の距離は、ミストが、マウスピース端に達する前に冷えて、患者が薬物を吸入することができるほどに、十分に長くなっている。その後、あらかじめ定められた期間の間、または、あらかじめ定められた量の薬が気化してしまうまで、この噴射プロセスが、特定の周波数で繰り返される。蒸気爆発室１９０１のサイズ、または、蒸気爆発室１９０１内に入れられる液体の量は、各噴霧噴出によって放射されるべき液体の量に相関して定められる。
【０２１０】
図２０は、３つの主要構成部品、すなわち、噴霧器本体２００１、蒸気爆発デバイス２００２、および、噴霧器本体２００１と蒸気爆発デバイス２００２を連結している薬輸送パイプ２００３を有する卓上噴霧器を示している。噴霧器本体は、薬タンク２００４を備えている。薬タンク２００４は、蒸気爆発デバイスによって必要とされる温度に近いが、それよりも低い温度に薬を保っておく加熱素子２００５を有する場合がある。加熱素子２００５は、主電源２００６によって電力を供給される。
【０２１１】
薬タンク２００４は、薬タンク２００４への薬の補給を可能にするためのタンク入口２００７、および、薬タンク２００４から薬を汲み出すためのタンク・ポンプ２００８を有している。タンク・ポンプ２００８は、蒸気爆発デバイスへの高速な補給を可能にするために、薬輸送パイプ２００３に、加圧された薬を供給する。図２０に示されている蒸気爆発デバイスは、入口弁２００９、出口弁２０１０、蒸気爆発室２０１１、加熱素子２０１２、および加熱素子２０１２の電源２０１３を備えており、前述の実施形態の蒸気爆発デバイスと同様に作動する。
【０２１２】
薬は、マウスピース２０１４から、蒸気状態で放出される。より高速な蒸気爆発室への補給を促進するために、帰還開口部および帰還弁を、本実施形態に組み込む場合もある。ユーザによる噴霧器の制御を可能にするために、ユーザ制御インターフェイス２０１５を、噴霧器本体２００１に搭載することができる。ユーザ制御インターフェイス２０１５からの入力信号を処理して、応答可能に噴霧器を制御するために、制御回路２０１６が、噴霧器本体２００１に搭載されている。蒸気爆発デバイスに制御回路２０１６を接続するために、制御線２０１７を、薬輸送パイプ２００３に平行に配置することができる。
【０２１３】
ついでに言及すると、加熱素子２０１２の電源２０１３は、バッテリーである場合もあるし、または、噴霧器本体内の主電源２００６である場合もある。後者の場合には、主電源２００６から、電力線を介して電力が供給される。
【０２１４】
図２０は、薬タンク２００４を、補給可能なタンクとして示している。この実施形態においては、患者によって必要とされる量の薬を、薬タンク内に配置することができる。そして、全ての薬が噴射されてしまうまで、噴霧器を作動させることができる。それに代えて、薬タンクを薬で最大限に満たすこともでき、その後、噴霧器に、あらかじめ定められた量の薬を放射させることもできる。
【０２１５】
容易に理解されるように、本発明の実施形態においては、補給可能な薬タンクは、必要不可欠なわけではなく、それに代えて、薬をあらかじめ詰め込まれた容器を用いることもできる。さらに、加圧された容器を用いることもでき、その場合には、ポンプは不要である。
【０２１６】
図２１は、本発明の一実施形態による定量吸入器を示している。本発明のこの実施形態は、薬タンク２１０２から、入口弁２１０３を介して薬を受ける蒸気爆発室２１０１を備えている。蒸気爆発室内の薬の量は、ユーザによって必要とされる量に一致する。ユーザが制御ボタン２１０４を押すと、ユーザによる吸入のために、薬が、マウスピース２１０８から、蒸気状態で出射されるように、制御回路２１０５が、入口弁２１０３および出口弁２１０７とともに、加熱素子２１０６を制御する。加熱素子２１０６は、電源２１０９から電力を供給される。電源２１０９は、バッテリーである場合もあるし、または、主電源への接続部である場合もある。
【０２１７】
図２１の薬タンク２１０２は、蒸気爆発室２１０１への高速な補給を可能にするために、入口弁２１０３に加圧された液体を供給する、加圧された容器として示されている。容易に理解されるように、それに代えて、加圧されていない容器として、補給可能な薬タンクを用いることもできる。帰還開口部は、図２１に示されていないが、組み込まれる場合もある。
【０２１８】
容易に認識されるように、ニードルのない噴射装置を提供するために、本発明の実施形態を使用することができる。
【０２１９】
呼吸器薬物送達システムの一部として用いられる蒸気爆発デバイスの全ての応用において、患者は、患者の口内にふくまれているマウスピースを介して、または、患者の口または鼻を覆って、顔面上に置かれているフェースマスクを介して、薬物を受け入れることができる。患者の呼吸器系の任意の他の部分にも、薬を直接送達することができる。
【０２２０】
全ての呼吸器薬物送達において、蒸気爆発室内の液体の最大爆発を確実にするために、蒸気爆発室のトリガー温度は、蒸気爆発室内の１つ以上の液体の沸点を超過している必要がある。この利用に最も適した、非常に微細な噴霧が確実につくり出されるように、トリガー温度は、蒸気爆発室内の、最高沸点の液体の沸点を、約２０〜３０℃超過しているのが望ましい。蒸気爆発室の作動圧力とは異なるが、トリガー圧力は、４〜６バールまで低くてもよい。出口のノズルの直径は、０．０５〜０．５ｍｍの範囲内にあるとき、この応用に最も適合する場合がある。
【０２２１】
蒸気爆発デバイスに基づいた噴霧器において薬の送達を最大にして、かつ、薬の無駄な使用を最小にするために、電子検出システムまたは機械的な弁システムを用いて、いつユーザが吸入しているのかを決定し、次に、ユーザが吸入しているときだけ薬を出射するようにし、したがって、ユーザが息を吐き出している間は薬が無駄に使用されない、呼吸で作動する送達システムを組み込むことができる。
【０２２２】
このような機能を、手動で行うこともできるが、多くの人は、自分の呼吸と、噴霧器の切り換えとを調和させるのは困難であると感じる。ついでに言及すると、同様に、多くの人は、薬の噴射と吸入とを調和させるのは困難であると感じるから、そのような検出機構を、定量吸入システムにも用いてもよい。
【０２２３】
容易に認識されるように、噴射室内で、液体の温度を、その飽和点を超過して上昇させる加熱素子は、化学的な性質のものであってもよい。すなわち、混合されたとき、液体を「沸騰させる」のに十分な熱量を発生させる発熱反応を示す２つの成分を備えていてもよい。ユーザは、使用の直前に２つの成分を作動させて、次に、放出される状態になるまで待つ。これは、ユーザ・ディスプレイに表示する、または、音を発する、物質を可視的に噴射する、または、あらかじめ定められた時間の経過を待つなどの、いくつかの方法で識別することができる。
【０２２４】
図１９〜図２１に関して説明した、本発明の実施形態は、特定の呼吸器薬物送達システムに関連付けてあるが、本発明の実施形態は、そのようなシステムに限定されるものではない。
【０２２５】
図２２は、上述の実施形態のいずれにおいて使用してもよい、噴射室２２００を示している。容易に理解されるように、本発明の実施形態は、実質的に円筒形状の噴射室を用いるものに制限されない。より具体的に言えば、珍しい形状の噴射室、または球状の噴射室、または、図２２の場合のように、入口弁２２０１、出口弁２２０２、および加熱素子２２０３を有する、ハート形の噴射室を使用することができる。
【０２２６】
本発明の実施形態は、蒸気爆発プロセスを介して対象物質を噴射する噴射室の使用に関連する、基本的な中核技術を提供するものである。蒸気爆発プロセスを介して物質を噴射することによって、液体および液体蒸気の噴霧が走行する距離は、公知の噴射システムの場合に比して、著しく増加する。さらに、噴射は、非常に急激に、小さな噴射室で数十マイクロ秒の程度で生じる。
【０２２７】
本発明の実施形態によれば、噴射室内の圧力は、その中の液体が熱せられることによって増す。液体は、熱膨張によって膨張し、したがって、より高い圧力を与える。加熱は、電気的な加熱素子によって、または、局所的な熱源から液体に熱を伝達する熱交換器を介するような他の手段によって実現される。
【０２２８】
本発明の上述の実施形態の全てを、噴射室内で液体を加熱するのではなくて、あらかじめ加熱した液体を、高圧下で、噴射室の入口に供給するように変更することができる。噴射室内に、あらかじめ加熱した液体を送り込み続けることによって、噴射室内の圧力は上昇する。高圧で液体を送り込むことができる外部ポンプを用いて、これを実現することができる。噴射物質が噴射されることになっている圧力を超過する、あるあらかじめ定められた圧力値において、入口弁が閉じて、出口弁が開く。圧力の瞬間的な下降によって、その圧力における沸点に比して、相対的に液体の温度が高くなるために、液体の蒸発プロセスが誘発されるということが理解されるであろう。したがって、液体および蒸気が、噴射室の出口弁から、文字通り爆発的に噴出する。
【０２２９】
動作液体として水を用いて、１．１バールの噴射室圧力で、例えば大気圧（１．０バール）の外気に注入する場合には、噴射室から１ｍｍ弱の寸法の地点で、毎秒２０メートルまでの速度を達成することができる。炭化水素液体燃料を用いて、６バールの燃焼室に注入する場合に、噴射室から約２ｃｍの寸法の地点で、かつ、１０バールの圧力下で（言い換えると、噴射室と、それに隣接する燃焼室との間の圧力差が１バールで）、毎秒１００メートルまでの速度を達成することができる。
【０２３０】
種々の噴射室において、圧力トランスデューサのような、１つ以上のセンサによって容易に監視/測定することができる圧力に基づいて、入口弁および出口弁を電子的に制御することができる。噴射室内の圧力が、ある値に達すると、出口弁が開かれ、また、噴射室内の圧力が、第２のある値未満に下がると、出口弁は閉じられる。入口弁については、入口弁を、噴射室内が、ある上限圧力に達したときに閉じて、かつ、ある下限圧力に達したときに開くようにするか、または、出口弁と逆に開閉するようにするか、どちらにすることもできる。すなわち、後者の場合には、出口弁が開くときに入口弁は閉じるように、また、出口弁が閉じるときに入口弁は開くように制御される。
【０２３１】
本明細書の記載および請求項の全体にわたって、用語「備える」、「有する」、「含む」、および、これらの用語の変形、例えば「備えている」は、「含むが、それに限定されない」を意味しており、それ以外の部分、付加物、構成成分、完全体、またはステップを除外することを目的とはしていない（また、除外するものではない）。
【０２３２】
本明細書の記載および請求項の全体にわたって、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単数は複数を包含する。特に、不定冠詞が用いられている場合には、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、本明細書は、単一のみならず、複数をも見込んでいると解するべきである。
【０２３３】
本発明の特定の態様、実施形態、または実施例に関連付けて説明した特徴、完全体、特性、化合物、化学的部分、または化学基は、不適合でない限り、本明細書に記載されている任意の他の態様、実施形態、または実施例に適用可能であると理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】従来技術のガスタービンの再点火装置を示す図である。
【図２】物質を噴射する装置を示す図である。
【図３】一代替実施形態の、物質を噴射する装置を示す図である。
【図４】別の一代替実施形態の、物質を噴射する装置を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態を組み込んでいる燃焼エンジンの１つの相を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態を組み込んでいる燃焼エンジンの別の１つの相を示す図である。
【図６】燃料噴射装置を示す図である。
【図７】ガスタービンを示す図である。
【図８】ガスタービンの燃料再点火装置を示す図である。
【図９】口火点火装置を示す図である。
【図１０】運行体のための推進システムを示す図である。
【図１１Ａ】燃焼室のいくつかの燃焼相を示す図である。
【図１１Ｂ】燃焼室の別のいくつかの燃焼相を示す図である。
【図１２】図１１Ａおよび図１１Ｂの燃焼室の空気取り入れ口を示す図である。
【図１３】ポータブル型の消火器を示す図である。
【図１４】スプリンクラー型の消火器を示す図である。
【図１５】ホース型の消火器を示す図である。
【図１６】いかにして、本発明の一実施形態を薬剤送達に用いることができるかを示す図である。
【図１７】内視鏡の端部を示す図である。
【図１８】いかにして、薬剤を送達することができるかを示す図である。
【図１９】いかにして、本発明の一実施形態をポータブル噴霧器として用いることができるかを示す図である。
【図２０】卓上噴霧器を示す図である。
【図２１】定量吸入器を示す図である。
【図２２】ハート形の噴射室を示す図である。
【符号の説明】
【０２３５】
１０  従来の再点火装置
１１、８１  外側電極
１２  ペレット
１３  中央電極
１４、１０９  出口開口
１５  噴射物質
２０  噴射システム
２１、４０２、１３０１、２２００  噴射室
２２、８２  第１の端部領域
２３、４０４、１３０６、１８０２、１９０２、２００９、２１０３、２２０１  入口弁
２４  中央領域
２５、８３  入口管
２６、８６  第２の端部領域
２７、８７、１３０７、１９０３、２０１０、２１０７、２２０２  出口弁
２８、８８、９１、１０５  ノズル
２９、２００５、２０１２、２１０６、２２０３  加熱素子
３０  熱交換器
５０、７４  燃料噴射装置
５１  燃焼エンジン
５２、７６、１０４  燃焼室
５３  ピストン
５４  閉端
５５  燃焼室側表面
５６  クランク・シャフト
５７  ピストン・ロッド
５８  スパーク・プラグ
６０、１３０２  首状領域
６１、１６０７  開口
７０  ガスタービン
７１  圧縮機
７２  燃焼装置
７３  タービン
７５、８０  燃料再点火装置
７７  フィン
７８  前端
８５  内側電極
９０  口火点火装置
９２  炎
１００、１４０２、１５０１、１９０１、２０１１、２１０１  蒸気爆発室
１０１  運行体
１０２  運行体本体
１０３  翼部
１０６  空気取り入れ口
１０７  入口流路
１０８  点火素子
４０１、１９０４  帰還弁
４０３  タンク
４０６  帰還開口部
１１００  太陽電池パネル
１３００  消火器
１３０３、１４０１  消火液タンク
１３０４  ハンドル
１３０５  制御ユニット
１３０８、２０１３、２１０９  電源
１５０２  ホース
１６００  内視鏡
１６０１  シャフト
１６０２  遠位端領域
１６０３  先端
１６０４  近位端
１６０５  内視鏡本体
１６０６  接眼部
１６０８  ケーブル
１６０９  入力接続部
１７００  端部停止デバイス
１７０１  光源
１７０２  カメラ
１７０３  コントローラ
１８００  薬剤送達デバイス
１８０１  薬剤送達室
１８０３  ヒータ・ユニット
１９０５  バッテリー
１９０６、２００４、２１０２  薬タンク
１９０７  ばね
１９０８  可動ピストン
１９０９、２０１４、２１０８  マウスピース
１９１０、２０１６、２１０５  制御回路
１９１１、２０１５  ユーザ制御インターフェイス
２００１  噴霧器本体
２００２  蒸気爆発デバイス
２００３  薬輸送パイプ
２００６  主電源
２００７  タンク入口
２００８  タンク・ポンプ
２０１７  制御線
２１０４  制御ボタン
Ａ  矢印
【図１】
2009509743.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009509743.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2009509743.tif 000007
【図５Ｂ】
2009509743.tif 000008
【図６】
2009509743.tif 000009
【図７】
2009509743.tif 000010
【図８】
2009509743.tif 000011
【図９】
2009509743.tif 000012
【図１０】
2009509743.tif 000013
【図１１Ａ】
2009509743.tif 000014
【図１１Ｂ】
2009509743.tif 000015
【図１２】
2009509743.tif 000016
【図１３】
2009509743.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2009509743.tif 000019
【図１６】
2009509743.tif 000020
【図１７】
2009509743.tif 000021
【図１８】
2009509743.tif 000022
【図１９】
2009509743.tif 000023
【図２０】
2009509743.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
2009509743.tif 000027
2009509743.tif 000028
2009509743.tif 000029