(57)【要約】【解決手段】  本発明のひとつの観点は、光エネルギーと最小限の熱エネルギーとを使用して、液体燃料を気化するための装置に関する。装置は、液体燃料を配送するための燃料配送装置と、燃料配送装置によって配送された液体燃料を気化するための気化装置とを備えている。気化装置は、気化装置に隣接する周辺空気温度に比べて少なくとも約５度低温であるような温度の気化燃料を提供する。本発明の別の観点は、燃料の化学構造を改質及び調質し、燃料その他の化合物の化学処理を行うための装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を配送するための燃料配送装置と、この燃料配送装置によって配送された液体燃料を気化するための気化装置であって、この気化装置が、気化装置に隣接する周辺空気温度に比べて少なくとも約５度低温であるような温度の気化燃料を提供する上記気化装置とを備えた燃料気化装置であって、
陥凹部を備えた表面を有している裏板と、
裏板の表面に結合される表面を有している透過板であって、透過板の表面の一部分と陥凹部とによって気化チャンバを区画して形成し、気化チャンバは液体燃料のための入口と気化燃料を排出するための出口を有しているような、上記透過板と、
気化チャンバの部分を流通する液体燃料を気化して、気化チャンバの出口から排出される気化燃料を得るべく、透過板を介して気化チャンバの部分へエネルギービームを与える少なくともひとつのレーザ源と、
を有することを特徴とする燃料気化装置。
する燃料気化装置。
【請求項２】
裏板は結晶性物質から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料気化装置。
【請求項３】
結晶性物質は石英ガラスであることを特徴とする請求項２に記載の燃料気化装置。
【請求項４】
透過板は水晶から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料気化装置。
【請求項５】
エネルギービームは、少なくともひとつの紫外線光のビームを備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料気化装置。
【請求項６】
紫外線光のビームの周波数は、約３０８ｎｍと、約２４８ｎｍと、約１９３ｎｍと、これらのうちの複数とから構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項５に記載の燃料気化装置。
【請求項７】
紫外線光の少なくともひとつのビームの周波数は、少なくともひとつの周波数を備えていることを特徴とする請求項５に記載の燃料気化装置。
【請求項８】
少なくともひとつのレーザ源が第１のエネルギービームを与えて液体燃料をハーモニックプリコンディショニング（harmonic pre-conditioning）した後で、液体燃料への第２のエネルギービームが液体燃料を気化することを特徴とする請求項５に記載の燃料気化装置。
【請求項９】
周辺温度は、約２０゜Ｆ〜約１２０゜Ｆの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の燃料気化装置。
【請求項１０】
気化燃料を化学的に処理するための化学処理装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料気化装置。
【請求項１１】
化学処理装置は、炭化水素結合を壊すことができる改質装置を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の燃料気化装置。
【請求項１２】
改質装置は、気化燃料から水素を剥離させて水素を得ることができ、水素は少なくとも燃料電池によって使用されることを特徴とする請求項１１に記載の燃料気化装置。
【請求項１３】
液体燃料を配送するための燃料配送装置と、この燃料配送装置によって配送された液体燃料を気化するための気化装置を備え、この気化装置が、気化装置に隣接する周辺空気温度に比べて少なくとも約５度低温であるような温度の気化燃料を提供する燃料気化装置であって、
液体燃料の液滴を発生させるための噴霧ノズルであって、液体燃料を受け入れる入口と液体燃料の液滴を排出するための出口とを有しているような、上記噴霧ノズルと、
液体燃料の液滴を受け入れるべく噴霧ノズルに結合されている入口と、気化燃料を排出するための出口とを有している真空ポンプであって、液体燃料の液滴を気化して真空ポンプの出口から排出される気化燃料を得ることができるような、上記真空ポンプと、
を有することを特徴とする燃料気化装置。
【請求項１４】
噴霧ノズルは、直径が約１μｍ〜約５μｍの範囲である液体燃料の液滴を発生させることができることを特徴とする請求項１３に記載の燃料気化装置。
【請求項１５】
真空ポンプはオイルレスの真空ポンプから構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料気化装置。
【請求項１６】
オイルレスの真空ポンプは、約２５インチＨｇ〜約２９．９インチＨｇの範囲である真空を発生させることができることを特徴とする請求項１５に記載の燃料気化装置。
【請求項１７】
赤外線エネルギー源によって液体燃料の液滴に熱エネルギーが加えられることを特徴とする請求項１３に記載の燃料気化装置。
【請求項１８】
気化燃料を空気と混合して混合気を作り、混合気は燃焼装置に導入されるような燃料混合装置と、少なくともひとつのエンジン装置のパラメータを制御するための制御装置と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
燃料気化装置は低温プラズマ装置から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料気化装置。
【請求項２０】
化合物を処理するための装置であって、この装置が、
陥凹部を備えた表面を有している裏板と、
裏板の表面に結合される表面を有している透過板であって、透過板の表面の一部分と陥凹部とによって気化チャンバを区画して形成し、気化チャンバは化合物のための入口と少なくともひとつの改質された化合物を排出するための出口を有しているような、上記透過板と、
気化チャンバの部分に存する化合物を改質して、気化チャンバの出口から排出される少なくともひとつの改質された化合物を得るべく、透過板を介して気化チャンバの部分へエネルギービームを与える少なくともひとつのレーザ源と、
を有することを特徴とする化合物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のひとつの観点は、一般的には、燃料を気化するための燃料気化装置に関する。本発明の他の観点は、気化燃料のエンジンへの供給に関する。本発明のさらに別の観点は、燃料の化学構造を改質及び調質し、燃料その他の化合物の化学処理を行うための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼を改善し、排出物質を減少させるために、様々な装置及び方法が開発されている。提案された装置は、代表的に、気化チャンバを使用して、燃料の物理的状態を液体から気化燃料へと変化させている。気化チャンバへ熱を届けるために複雑な装置が開発された。例えば、エンジンの排気ガスや、加熱されたエンジン冷却剤、エンジンの熱、及び電気的に加熱されるプラグを使用して、気化チャンバへ熱を供給している。
【０００３】
米国特許第５，７８２，２２５号が開示している流体気化装置は、一連の流体入口と吐出開口と結合通路とを備えている。入口と開口と通路とを連通させることで熱伝達を行って、第１の吐出開口から気化された流体混合物を吐出させている。
【０００４】
米国特許第５，８９６，８４７号が開示している液体燃料の気化装置は、アルミニウム合金などの高い熱伝導率をもった材料から構成された、厚い板状の気化器を備えている。気化器は、エンジンのシリンダ本体と熱交換する関係になっている。シリンダ本体は、熱伝導によって、気化器にある液体燃料を加熱する。
【０００５】
米国特許第５，７７８，８６０号は、燃料ポンプないし注入ポンプから気化チャンバへ液体燃料を通すための一組の器具を開示している。燃料は、エンジン熱に近接している気化チャンバによって加熱される。途中まで気化された燃料は、別の組の器具によってキャブレターないしインジェクタへと運ばれて、そこで空気と混合されてから、通常のやり方で燃焼装置へ運ばれる。
【０００６】
米国特許第５，２９１，８７０号が開示している燃料気化装置は、一連のバッフルを含んでいて、これらのバッフルは、気化器内に形成された曲がりくねった経路に沿って空気と燃料とが通過するように配置されている。気化器には排気ガスが熱を提供して、気化器の通路に沿って空気と燃料とが通過すると、均質な空気／燃料の混合気が作られる。気化器から排出された均質な混合気は、アダプタプレート組立体を介して、エンジンへ供給される。
【０００７】
これらの装置は、他の欠点に加えて、機械的に複雑であるという欠点を有している。従って、デザインが簡単で、効率的な運転を提供し、燃料の化学構造を改質及び調質できるような、燃料気化装置を提供することが求められる。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，７８２，２２５号
【特許文献２】米国特許第５，８９６，８４７号
【特許文献３】米国特許第５，７７８，８６０号
【特許文献４】米国特許第５，２９１，８７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明のひとつの観点は、デザインが簡単で、効率的な運転を提供し、燃料の化学構造を改質及び調質できるような、燃料気化装置に関する。本発明の他の観点によれば、限定はしないが、例えば、ガソリン、軽質原油、ディーゼル燃料、アルコール、暖房用燃料、ＪＰ８（すなわち軍用燃料）、及び生物ディーゼル燃料などの液体燃料を燃焼させるために気化燃料に変換する燃料気化装置が提供される。本発明による気化装置が作る気化燃料の温度は、従来の装置によって作られる気化燃料に比べて比較的低温である。従来の装置によって作られる比較的高温の気化燃料に比べて、低温の気化燃料が必要とする体積は小さいので、デザインに体積効率をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるひとつの好ましい装置は、液体燃料を配送するための燃料配送装置と、燃料配送装置によって配送された液体燃料を気化するための光エネルギーを使用した気化装置とを備えている。気化装置は、周辺温度に比べて低温であるか、等温であるような温度の気化燃料を提供することができる。気化燃料の温度は、気化装置に隣接する空気つまり周辺温度に比べて少なくとも約５度低温であることが好ましい。周辺温度は、約０゜Ｆ〜約１２０゜Ｆの範囲である。
【００１１】
好ましい装置は、気化燃料を化学的に処理するための化学処理装置をさらに備えることができる。化学処理装置は、炭化水素結合を壊すことができる改質装置を備えることができる。改質装置は、気化燃料から水素を剥離させて水素を得ることができる。
【００１２】
好ましい装置の実施形態においては、気化装置は、陥凹部を備えた表面を有している裏板と、裏板の表面に結合される表面を有している透過板であって、透過板の表面の一部分と陥凹部とによって気化チャンバを区画して形成しているような上記透過板と、気化チャンバの部分を流通する液体燃料を気化して、気化燃料を得るべく、透過板を介して気化チャンバの部分へエネルギービームを与える少なくともひとつのレーザ源と、を備えている。気化チャンバは液体燃料のための入口と気化燃料を排出するための出口を有している。気化チャンバの出口から排出される気化燃料の温度は好ましくは、周辺温度に比べて低温であるか、等温である。裏板は、例えば石英ガラスなどの結晶性物質から構成することができる。エネルギービームは、紫外線光のビームであって、その周波数は、約３０８ｎｍと、約２４８ｎｍと、約１９３ｎｍと、これらのうちの複数とから構成されるグループから選択することができる。紫外線光のビームは、少なくともひとつの周波数から構成することができる。ひとつのレーザ源が第１のエネルギービームを与えて液体燃料をハーモニックプリコンディショニング（harmonic pre-conditioning）した後で、液体燃料への第２のエネルギービームが液体燃料を気化することができる。
【００１３】
他の好ましい装置の実施形態においては、気化装置は、液体燃料の液滴を発生させるための噴霧ノズルであって、液体燃料を受け入れる入口と液体燃料の液滴を排出するための出口とを有しているような上記噴霧ノズルと、液体燃料の液滴を受け入れるべく噴霧ノズルに結合されている入口と、気化燃料を排出するための出口とを有している真空ポンプとを備えている。真空ポンプは、液体燃料の液滴を気化して真空ポンプの出口から排出される気化燃料を得ることができる。気化チャンバの出口から排出される気化燃料の温度は、周辺温度に比べて低温であるか、等温である。噴霧ノズルは、直径が約１μｍ〜約５μｍの範囲である液体燃料の液滴を発生させることができることが好ましい。真空ポンプはオイルレスの真空ポンプから構成することができる。オイルレスの真空ポンプは好ましくは、約２５インチＨｇ〜約２９．９インチＨｇの範囲である真空を発生させることができる。赤外線エネルギー源によって液体燃料の液滴に熱エネルギーを加えることが好ましい。赤外線エネルギー源は好ましくは、赤外線レーザから構成される。
【００１４】
本発明における上述の及びその他の観点、目的、特徴、及び利点については、添付図面を参照しつつ、以下の好ましい実施形態の詳細な説明、並びに特許請求の範囲を検討することで、さらに明らかに理解され認められるだろう。
【００１５】
本発明についてのより完全な理解と多くの利点に関しては、以下の詳細な説明に、特に添付図面を関連付けることで、容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
必要に応じて、本発明の詳細な実施形態を開示する。しかしながら、開示される実施形態は、様々に応用される形態にて実施される発明の単なる例示であることを理解されたい。図面は、必ずしも正確な尺度にはなっていなくて、特定の構成要素の詳細を示すために、いくつかの特徴は誇張され又は縮小されている。従って、本願に開示されている特定の構造及び機能の詳細は、限定的に解釈されるべきではなく、単なる特許請求の範囲のための代表例、及び／又は、当業者が本発明を様々に実施する上での教示のための代表例にすぎない。
【００１７】
従って、図１は、本発明の好ましい実施形態による気化装置を使用したエンジン装置１０を模式的に示している。図１は、模式的な例示であって、図面を明瞭にするために、エンジン装置１０のいくつかの特徴は、組み合わせられ、再配置され、又は省略されていることを理解されたい。本発明におけるエンジン装置は、排出物質の清浄化と高い燃料経済性が求められるようなあらゆるエンジン装置で良く、限定はしないが、例えば、加熱装置、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、並びにボート、飛行機、ジェットスキー、自動車、タービン、芝刈機、及びボイラに使用されるエンジンなどである。
【００１８】
液体燃料は、符号１２の箇所からエンジン装置へ入ると、燃料供給ライン１４を通って液体燃料バルブ１６へ入り、該バルブにて、液体燃料出口２０から気化装置１８へ入る液体燃料の量が調節される。液体燃料バルブ１６は、本発明の具体的な用途に応じ、気化装置１８へ適切な量の液体燃料を届けるように機能する。液体燃料は好ましくは、燃料ポンプによって、燃料供給ライン１４へ送られる。さらに、液体燃料は、燃料供給ライン１４へ入る前に、燃料フィルタに通されて、不純物を除去される。
【００１９】
液体燃料が、気化装置によって（詳しくは後述するように）気化されて気化燃料が作られたならば、気化燃料は気化燃料ライン２２へ供給されて、該ラインは好ましくは、燃料混合装置２４へ気化燃料を輸送する。本発明による気化装置を使用して作られた気化燃料は、燃料混合装置２４を使用しなくても燃焼させることができることを理解されたい。気化燃料を貯蔵タンクへ送って、その後に、燃料混合装置で混合しても良い。本発明のある種の用途においては、貯蔵タンクやバラストチャンバに大量の気化燃料を保存することが有益である。
【００２０】
燃料混合装置２４は、空気供給ライン２６と、混合気ライン２８と、空気−燃料混合器とを含んでいる。空気−燃料混合器は好ましくは、気化燃料ライン２２と空気供給ライン２６とに結合されていて、空気供給ラインは好ましくは、空気−燃料混合器へ導入される空気の量を調節するための空気バルブ２７を備えている。適当な空気−燃料混合器は、例えば米国特許第３，１２３，４５１号と米国特許第２，９２７，８４８号に開示されているので、これらをここで参照して引用する。
【００２１】
燃焼装置３０は、混合気ライン２８を介して、混合気を受け入れる。混合気は、燃焼装置３０によって消費されて、効率的な燃焼を提供する。燃焼装置３０を、インテーク・マニホールドとガソリン車両エンジンとから構成することで、液体燃料の燃焼を提供することができる。他の好適な燃焼装置には、限定はしないが、タービンエンジン、加熱炉、又はボイラ装置などにおける燃料の直接燃焼が含まれる。燃焼した燃料は、燃焼燃料出口３２を介して、燃焼装置３０から排出される。燃焼燃料出口３２は好ましくは、排気管である。その他の好適な燃焼燃料出口には、限定はしないが、軍用車両に要求されるような、水を再生する凝縮チャンバが含まれる。本発明によれば、従来の気化装置を使用したエンジン装置に比べて、燃焼した混合気は比較的低温の排気ガスを発生させる。
【００２２】
エンジン装置１０は、制御装置３４を含むことが望ましい。制御装置３４は、データを検出するための複数のセンサと、検出されたデータに基づいてエンジン装置のパラメータを制御するための制御ユニットとを含む。複数のセンサによって検出されたデータは、伝達ライン３６Ａ〜Ｎを介して、制御ユニットに伝達される。複数のセンサには、燃料バルブの位置を検出するための燃料バルブセンサ、燃料の流量を検出するための燃料流量センサ、燃料の物理的な状態を検出するための燃料物理状態センサ、燃料の温度を検出するための燃料温度センサ、気化燃料の流量を検出するための気化燃料流量センサ、気化燃料の温度を検出するための気化燃料温度センサ、酸素含有量を検出するための酸素センサ、空気バルブの位置を検出するための空気バルブセンサ、空気の流量を検出するための空気流量センサ、空気の温度を検出するための空気温度センサなどが、本発明の特定の具体化に応じて含まれる。制御ユニットは、エンジン装置１０の効率を最適化するために、伝達ライン３６Ａ〜Ｎを介して、燃料バルブ１６や空気バルブ２７などのエンジン装置１０の特徴を制御する。
【００２３】
エンジン装置１０の全体について説明したので、以下では、本発明による気化装置について詳細に説明する。例えば、比較的低い（周辺温度よりも低温であるか又は等温である）気化燃料の温度や、比較的低い排気ガス温度などの本発明の利点を提供するためには、様々な実施形態による気化装置を使用することができることを理解されたい。本発明の実施形態によって達成できる他の利点には、限定はしないが、燃料の化学構造の調整、簡単なデザイン、燃料の清浄な燃焼、効率の改善、及び、排気流れ中の有害汚染物が比較的低いレベルであることなどが含まれる。
【００２４】
本発明による気化装置は、燃料の化学構造を改質及び調質するための装置、及び／又は、燃料その他の化合物の化学処理のための装置に、変更し、再配置し、または、改変せずに適用することができることを理解されたい。一般的に言えば、これらの装置は、例えば炭化水素連鎖を異なった炭化水素にするなど、化合物を改質することができる。そのためのひとつの手段は、炭化水素をサブユニットに分割し、サブユニットの組み合わせを促進して、異なった例えば炭化水素などの化合物を得ることである。
【００２５】
本発明によれば、エンジン装置１０のいくつかの構成要素を、他の必要な構成要素と組み合わせて使用することで、化学構造を調質したり、化学処理したり、及び／又は、燃料のコンディショニングをするなどの有利な結果を達成することができる。最も注目に値するのは、気化装置１８を他の装置の構成要素と組み合わせて使用できることである。例えば、本発明によって作られた気化燃料は、気化と同時に又は気化の後に、化学処理を受けることができる。化学反応の熱を加えずに、ベンゼンリングを異なる化合物に変換することができる。非熱的なエネルギー、例えば紫外線光をベンゼンに適用して、ベンゼンリングを壊すことができる。それから、壊された炭化水素のリングに蒸気を加えて、水素、二酸化炭素、及び一酸化炭素を作ることができる。その他の非限定的な例としては、本発明が想定している気化燃料の化学処理を達成するために、燃料電池の改質装置を使用することができる。燃料電池の改質処理の例には、限定はしないが、蒸気、触媒、管理された酸化不足などの導入が含まれる。特に、燃料電池の改質装置を使用して、気化燃料その他の化合物から、燃料電池のための水素を抽出することができる。さらに、抽出された水素を排気系に導入することで、有害なガスを燃やして、汚染を低減することができる。
【００２６】
図２は、本発明の好ましい実施形態による気化装置を示した斜視図である。気化装置３８は、裏板４０と、透過板４２とから構成されている。好ましくは、板４０及び４２の形状は同様であって、矩形になっている。板４０及び４２の好ましい寸法は、長さが約１．５インチで、幅が約１．５インチで、高さが約０．５インチである。裏板４０は好ましくは、矩形の形状であって、例えば石英ガラスや水晶など、結晶性の物質から構成されている。他の好適な裏板の材料としては、アルミニウムと炭素とが含まれる。裏板４０は、切欠４６を有する表面４４を含んでいて、裏板４０の表面４４の部分に透過板４２が好ましくは接着結合で固定されたときに、切欠４６はチャンバ４８を形成する。変形例として、ある種の用途にあっては、機械的に結合することが適している。
【００２７】
切欠４６の横断面は好ましくは、均一で矩形の形状であって、液体燃料の薄膜を提供すると共に、レーザ源５２が発生するエネルギービーム５０によって提供されるエネルギーを、焦点ないし領域４９にてチャンバ４８を流通する液体燃料の薄膜に集中させる。切欠の横断面の形状は、液体燃料にエネルギーを集めるように該形状が機能する限り、矩形以外の形状でも良くて、限定はしないが、“ｖ”字形や、円形、卵形などでも良いことを完全に理解されたい。
【００２８】
図３は、本発明の好ましい実施形態による他の裏板５４を示した斜視図である。裏板５４の表面５６は、複数の浅い陥凹部５８を様々な深さにて含んでいる。図２の透過板４２を表面５６の部分に固定すると、複数の浅い陥凹部５８と透過板４２との間には、気化チャンバ６０が形成される。気化チャンバの寸法は好ましくは、長さが約１．０インチで、幅が約０．７５インチで、高さが約０．０１０インチである。
【００２９】
透過板４２は、水晶の材料から、又はその他の任意の材料であって紫外線波長を伝達するのに好適である材料から構成される。透過板４２の透過度は、約１５０ｎｍ〜約１５μｍの範囲であることが好ましい。
【００３０】
レーザ源５２は、小型構造であって、箇所ないし領域４９にて、気化チャンバ４８又は６０を通り抜ける液体燃料に、エネルギービーム５０の焦点を合わせることができる。エネルギービーム５０は、液体燃料を活性化及び励起するのに十分であるような任意の手段によって、液体燃料に届けられることを理解されたい。目的とすることは、燃料によって吸収される範囲のエネルギー、代表的には紫外線及び／又は赤外線を届けることである。エネルギーの量及び周波数は、燃料によって、及び／又は単位時間あたりに気化変換すべき量によって定められる。入手可能であるレーザ源と本発明での使用の適正に鑑みると、エネルギービーム５０は、約３０８ｎｍと、約２４８ｎｍと、約１９３ｎｍと、これらのうちの複数との周波数から構成することができる。他の周波数を使用することもでき、又は、液体燃料の組成や入手可能なレーザ源に基づいて、周波数を組み合わせることもできることを完全に理解されたい。周波数が単一であることは必要とさせず、複数の周波数を使用することができることを理解されたい。例えば、複数のレーザを使用して、混合されたハーモニック（harmonic）を提供して、これをを液体燃料に与えることもできる。次に、他のレーザを使用して、相変化を生じさせる。この例は、ハーモニックプリコンディショニング（harmonic pre-conditioning）と称される。その他の非限定的な例として、離散的な周波数を液体燃料に接触したときに広範囲の周波数に拡散させることもできる。
【００３１】
紫外線光に含まれている光エネルギーは、燃料によって吸収されて、気化チャンバに最小限の熱エネルギーを与えることで、気化のためのエネルギーを提供することができる。かかる現象によって、有利なことに、約０゜Ｆ〜約１２０゜Ｆ、好ましくは約２０゜Ｆ〜１２０゜Ｆの周辺温度範囲において、液体燃料を気化燃料に相変移させることができる。周辺温度は、燃料混合装置２４へ入る空気供給ライン２６における空気温度として測定される（つまり気化装置に隣接した空気の温度である。）ことを理解されたい。気化燃料の温度は好ましくは、周辺空気の供給温度に比べて低温であるが、気化蒸気が凝縮することはない。最も望ましくは、気化燃料の温度は、周辺温度に比べて少なくとも約５度低い温度である。
【００３２】
気化チャンバ４８を真空に曝すことで、真空無しに比べて、少ない必要エネルギーにて、相変移の段階を促進することもできる。かかる目的を達成するために真空を使用する場合には、約２０インチＨｇ〜約２９インチＨｇの範囲の真空を届けることが好ましい。さらに、紫外線光に曝す前に液体燃料を冷却することによって、また、気化装置３８の全体を冷却することによって、気化の行われる温度を低下させることができる。
【００３３】
図４は、本発明の別の好ましい実施形態による気化装置を模式的に示している。気化装置６２は、真空ポンプ６６に結合され連通してなる噴霧ノズル６４を備えている。噴霧ノズル６４は、液体燃料出口２０から液体燃料を受け取って、液体燃料を、好ましくは約１μｍ〜５μｍである、微細な液滴に破砕することができる。噴霧ノズル６４としては、超音波タイプのものが好ましい。液体燃料を微細な液滴に破砕できるようなあらゆる装置を使用することができ、それらには、限定はしないが、例えばネブライザや、高圧霧化器などが含まれる。
【００３４】
真空ポンプ６６は、ポンプ入口６８と、ポンプ入口フィルタ７０と、真空７２と、ポンプ出口７４と、電気ユニット７６と、電気伝達ライン７８とを備えている。真空ポンプ６６は好ましくは、オイルレスの真空ポンプであって、さらに好ましくは、ニュージャージ州のトレントンにある、Neuberger, Inc.から入手可能である、Ｋ＆Ｆ ＵＮ ８１０．３ ＦＴＰ型のオイルレス真空ポンプである。ポンプの入口６８は、噴霧ノズル６４によって作られた液体燃料の液滴を受け入れる。真空７２は、約２５インチＨｇ〜約２９インチＨｇの真空を届けるのが好ましい。液体燃料の液滴の圧力が低下して、液体燃料の表面積が増加するため、燃料の液滴は、液体から蒸気へ変移するために必要なエネルギーを吸収することができるこの装置は、液体の液滴を取り巻いている空気から熱エネルギーを抜き取ることで作用する。ポンプの出口７４は、燃料混合装置２４へ気化燃料を提供する。電気ユニット７６と電気伝達ライン７８とは、真空ポンプ６６を駆動するための電力を提供する。
【００３５】
気化装置６２に基づいた変形例の実施形態においては、好ましくは赤外線レーザなどの赤外線エネルギー源によって、噴霧ノズル６４で作られた液体燃料の液滴に熱エネルギーを加える。赤外線レーザの周波数として好ましいのは、約３μｍ〜約１０μｍであって、最も好ましくは約５μｍ〜約１０μｍである。赤外線レーザが提供するエネルギーは、好ましくは約２０インチＨｇ〜約２９インチＨｇの範囲の真空条件の下において、必要な気化潜熱にちょうど十分であって、得られる気化燃料の温度を周辺温度と等温か周辺温度よりも低温に維持する。
【００３６】
本発明の他の好ましい実施形態は、低温プラズマ装置を使用した燃料気化チャンバに関する。かかる実施形態によれば、霧状の液体燃料は、低温イオン放電器や低温プラズマチャンバへ引き入れられてないし吹き込まれて、液体燃料の霧は電場に曝される。液体燃料における燃料の液滴は、電場からエネルギーを吸収して、低温イオン放電器ないし低温プラズマチャンバから気化燃料が排出される。
【００３７】
本発明の実施形態について図示して説明したけれども、これらの実施形態は本発明のあらゆる可能な形態を示すことを意図したものではない。開示した燃料気化装置は、石炭その他の化合物などの固形源にも、また、炉などのその他の発電装置にも、等しく適用することができる。本願において使用した用語は、限定のためというよりも、説明のための用語であって、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な変更を行えることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の実施形態による気化装置を使用したエンジン装置を示した模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による気化装置を示した斜視図である。
【図３】図３は、本発明による他の好ましい実施形態の気化装置を示した斜視図である。
【図４】図４は、本発明のさらに別の好ましい実施形態の気化装置を示した斜視図である。
【図１】
2005520093.tif 000003
【図２】
2005520093.tif 000004
【図３】
2005520093.tif 000005
【図４】
2005520093.tif 000006
【国際調査報告】
2005520093.tif 000007
2005520093.tif 000008
2005520093.tif 000009