(57)【要約】液体燃料を気化させる方法と装置である。本装置は：入口端と出口端とを有する少なくとも１つの細管流れ通路と、前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記入口端を液体燃料源と流体的に連通した状態にして、液体燃料を実質的な液体状態にする流体制御バルブと、前記少なくとも１つの細管流れ通路に沿って配置された熱源であって、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を、少なくともその一部を液体状態から蒸気状態に変化させるに十分なレベルにまで加熱して、実質的に気化した燃料のストリームを前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記出口端から供給するように動作可能な、前記熱源と、前記装置の動作中に形成された堆積物を除去する手段と、を備える。この流れ通路は、抵抗加熱器によって加熱される細管チューブであったり、自体を通過する電気エネルギによって加熱されるチューブの１区分であったりする。液体燃料は、適用対象装置の必要とされる必要流量によっていかなる所望の圧力ででも流れ通路に供給することが可能である。気化した燃料は空気と混合して、２５μｍ以下という平均溶滴サイズを有するエアゾールを形成して、空燃混合物の点火エネルギを最小化し、空気ストリーム中での燃料の流れを促進し、液体燃料を効率的にそして清浄に燃焼させることが可能である。
2005520991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料の源から引き出された液体燃料を気化させる装置であって、
（ａ）入口端と出口端とを有する少なくとも１つの細管流れ通路と、
（ｂ）前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記入口端を前記液体燃料源と流体的に連通した状態にして、液体燃料を実質的に液体状態で導入する流体制御バルブと、
（ｃ）前記少なくとも１つの細管流れ通路に沿って配置された熱源であって、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を、少なくともその一部を液体状態から蒸気状態に変化させるに十分なレベルにまで加熱して、実質的に気化した燃料のストリームを前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記出口端から供給するように動作可能な熱源と、
（ｄ）前記装置の動作中に形成された堆積物を除去する手段と、
を備える前記装置。
【請求項２】
堆積物を除去する前記手段が前記流体制御バルブと、前記熱源と、前記少なくとも１つの細管流れ通路を酸化剤と流体的に連通した状態にする酸化剤制御バルブとを含み、前記熱源もまた、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の酸化剤を、液体燃料の加熱中に形成された堆積物を酸化させるに十分なレベルにまで加熱するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの細管流れ通路を酸化剤と流体的に連通した状態にする前記酸化剤制御バルブが、前記細管流れ通路中に液体燃料を導入する動作と酸化剤を導入する動作とを交互に実行し、これにより、酸化剤が前記少なくとも１つの細管流れ通路中に導入されたときに前記少なくとも１つの細管流れ通路をその場で清浄化することを可能とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの細管流れ通路が複数の細管流れ通路を含み、前記細管流れ通路の各々が燃料の供給体及び酸化ガスの供給体と流体的に連通した状態にある、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
酸化剤が空気、排出ガス、ストリーム及びこれらの混合物を含む、請求項２、３又は４に記載の装置。
【請求項６】
堆積物を除去する前記手段が、前記装置の動作中に形成された堆積物を磨耗させる手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
堆積物を磨耗させる前記手段が、前記バルブステムに沿って配置された清浄用ブラシを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項８】
堆積物を除去する前記手段が、前記流体制御バルブと、前記少なくとも１つの細管流れ通路を溶媒と流動的に連通した状態にする溶媒制御バルブとを含み、前記溶媒制御バルブが、前記少なくとも１つの細管流れ通路の一端に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
堆積物を除去する前記手段が前記流体制御バルブを含み、前記流体制御バルブが、前記少なくとも１つの細管流れ通路を溶媒と流体的に連通した状態にして、これにより、溶媒が前記少なくとも１つの細管流れ通路中に導入されたときに前記細管流れ通路のその場での清浄化を可能とするように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記溶媒が前記液体燃料源からの液体燃料を含み、また、前記熱源が、前記細管流れ通路の清浄化中に段階的に停止される、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記流体制御バルブが、前記液体燃料源からの液体燃料の流量を制御する、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの細管流れ通路が少なくとも１つの細管チューブを備える、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記熱源が、電流を通すことによって加熱される前記細管チューブの区分を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記熱源が抵抗加熱エレメントを備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
加圧された液体燃料を前記少なくとも１つの細管流れ通路に対して１００ｐｓｉｇ以下の圧力で供給することが可能な熱源をさらに備える、請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記出口端と流体的に連通している少なくとも１つの燃焼チャンバであり、前記少なくとも１つの燃焼チャンバが、前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記出口端から燃料のストリームを燃焼させるように動作可能であり、前記少なくとも１つの細管流れ通路の少なくとも一部が、前記少なくとも１つの燃焼チャンバによって生成された燃焼生成物によって加熱されるように位置付けられる、前記少なくとも１つの燃焼チャンバをさらに備える、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
燃料を気化させる方法であって、
（ａ）液体燃料を少なくとも１つの細管流れ通路に供給するステップと、
（ｂ）実質的に気化した燃料のストリームを、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を加熱することによって、前記少なくとも１つの細管流れ通路の出口から通過させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの細管流れ通路を周期的に清浄化するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
前記周期的清浄化ステップが：（ｉ）前記少なくとも１つの細管流れ通路への液体燃料の流れを停止するステップと、（ｉｉ）酸化剤を前記少なくとも１つの細管流れ通路に供給するステップと、（ｉｉｉ）前記少なくとも１つの細管流れ通路を加熱し、これにより、前記少なくとも１つの細管流れ通路中に形成された堆積物を酸化させるステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記細管清浄化ステップが、液体燃料を加熱する前記ステップ中に形成された堆積物を磨耗させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記周期的清浄化ステップが：（ｉ）前記少なくとも１つの細管流れ通路を加熱する前記動作を段階的に停止するステップと、（ｉｉ）前記少なくとも１つの細管流れ通路に溶媒を供給し、これにより、前記少なくとも１つの細管流れ通路中に形成された堆積物を除去するステップとを含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料の製造と供給とに関する。より詳しくは、本発明による方法と装置とは、燃料を気化させるための少なくとも１つの加熱された細管流れ通路を提供する。
【背景技術】
【０００２】
微細に噴霧化された流体スプレーを生産する能力によって、産業用の基盤製造、内燃機関や外燃機関への燃料供給を含む燃焼システムへの燃料供給、医薬品の生産用の一様サイズの粒子の形成、試験の基準として用いられる微粒子の生産、そして、抵抗体、コンデンサ及び他のコンポーネントを形成するために薄膜技法がしばしば用いられる電子業界における様々な応用分野を含む多様な応用分野が恩典を受ける。
【０００３】
一般に、液体燃料が燃焼する際の完全さと清浄さとは、空燃比、燃焼チャンバの機械的設計と空気力学的設計、燃料のタイプ、燃料インジェクタの設計及び燃料溶滴サイズの分布によって異なる。最近における燃焼システム設計でもっとも駆り立てられる要因は、燃焼で発生した排出物の削減であった。これは、住宅加熱装置から自動車の内燃機関からガスタービンから産業用・公共用加熱炉に至る広い応用範囲にわたって当てはまるものであった。液体燃料の製造方法は、結果として生じる排出物、特に、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）及び煤に対して非常に重要な影響を及ぼす。したがって、液体燃料燃焼デバイスからの排出物をこれらからも削減していこうとする動きの中で、気化された燃料と超微細燃料溶滴のどちらかを供給する簡単でコストパフォーマンスのよい方法の開発に照準を合わせた努力が多くなされてきた。
【０００４】
どの液体燃料の燃焼という応用分野においても、溶滴のサイズを減少させるといくつかの恩典があるが、それには、点火特徴の改善、チャンバ壁に対する溶滴の衝撃の減少、液体溶滴のより迅速な気化、ＣＯ、ＨＣ及び煤排出物の減少、及びより揮発性の低い（すなわちより重い）液体燃料での操作可能性が含まれる。燃料は液体溶滴という形態で燃焼チャンバに供給されるとはいえ、その液体は、その燃料成分が燃焼用空気と反応する以前に気化しなければならない。溶滴が大きいと気化してもその速度が遅く、また、燃焼チャンバから出るまでに完全に気化して反応するまでの時間がなく、その結果、排出物が増す。
【０００５】
特に、非常に小規模（たとえば、１０２０ｋｇ−ｍ／秒（１０ｋＷ）未満という発熱量）の燃焼システムの場合、小さい溶滴サイズを達成することの重要性は、特に、ディーゼル燃料やジェット燃料などの低揮発性燃料にとっては、なお一層決定的である。また、このような小規模システムでは、燃料を製造するのに多量の電力を必要しない簡単な燃料供給システムが必要とされる。したがって、従来の多く燃料供給方式（たとえば、圧力噴霧化、ツイン流体噴霧化又はデュプレックス噴霧化、超音波噴霧化）は小規模システムには応用不可能であるが、それは、流量が大きすぎたり、溶滴が大きすぎたり、必要とされる供給圧力が高すぎたり、追加の噴霧化燃料が必要とされたりするからである。したがって、小規模燃焼システムの多くが、気体燃料の場合にしか応用されない。
【０００６】
供給される燃料スプレーのサイズを減少させる多くの方式が提案されている。たとえば、超音波噴霧化デバイスで燃料を噴霧化させる燃焼デバイスが米国特許第５，１２７，８２２号に開示されている。この特許は、燃料を微細な溶滴として燃焼チャンバに供給して、燃料の気化を加速して、燃料の燃焼を安定化させるのに必要な時間を減少させる噴霧器を提案している。
【０００７】
米国特許第５，１２７，８２２号には、燃料を５ｃｃ／分で供給することになっていて、その燃料は４０μｍというソータ−平均径（ＳＭＤ）を有する溶滴となるように噴霧化されるという装置が記載されている。別の噴霧技法が、米国特許第６，０９５，４３６号と同第６，１０２，６８７号に提案されている。内燃機関に燃料を供給することになっている超音波噴霧器が、米国特許第４，９８６，２４８号に提案されている。
【０００８】
米国特許第４，０１３，３９６号は、炭化水素燃料（たとえばガソリン、重油、ケロシンなど）を凝縮エリア中に分散させて、直系１μｍ未満の比較的均一サイズの溶滴を示すといわれるエアゾール燃料を形成することになっているエアゾール化装置を提案している。このエアゾール燃料は、所望の空燃比となるように空気と混合されて、バーナーの燃料エリアで燃焼されるようになっている。この燃焼した燃料の熱を空気や、気体や、液体などの熱運搬手段に伝達する熱交換器が提案されている。
【０００９】
米国特許第５，４７２，６４５号には、内燃機関中での燃料エアゾールの不完全燃焼に関連するある問題に対処する燃料気化デバイスが提案されている。米国特許第５，４７２，６４５号によれば、エアゾール燃料溶滴は内燃機関中では点火もせず完全燃焼もしないので、未燃の燃料残留物は、炭化水素（ＨＣ）や、一酸化炭素（ＣＯ）や、窒素酸化物（ＮＯx）を付随生成するアルデヒド類などの汚染物質としてエンジンから排出される。米国特許第５，４７２，６４５号は、液体燃料を、空気と気化されたもしくは気相のエレメントから成る液体ストリームとに分割することによってエアゾール燃料の燃焼を改善することを提案している。このようなエレメントは、より分子量の高い炭化水素から成る気化されていないエアゾールの一部を、急速に気化して気相となり、空気と混合して、内燃機関に供給されるといわれるより軽い燃料成分と共に含んでいるといわれている。このより重い燃料部分は、気相気化状態に転換されるまでは、サイクロンボルテックスデバイスから出てエンジンの取り入れマニホルドに入ることは不可能であるといわれている。
【００１０】
米国特許第４，３４４，４０４号は、空気と混合されたエアゾール化燃料溶滴を内燃機関又はバーナーに供給する装置を提案しているが、この燃料溶滴は０．５〜１．５μｍというサイズを有するといわれる。このエアゾール形態の液体燃料は、約１８：１という空燃比で空気と混合して、エンジンからのＣＯ、ＨＣ及びＮＯx排出物のレベルを減少させようとするものである。
【００１１】
いくつかの特許に、液体を気化させる技法が開示されている。たとえば、共同譲受された米国特許第５，７４３，２５１号と同第６，２３４，１６７号には、加熱された細管チューブ中で液体を気化させるエアゾール発生器が開示されており、Ｔａｋｅｕｃｈｉに対して発行された米国特許第６，１５５，２６８号には、流れ通路を介してその流れ通路の端に配置されている加熱器まで細管動作によって液体フレイバリングを供給して、その液体フレイバリングを気化させることが開示されており、Ｙｏｕｎｇに対して発行された米国特許第５，８７０，５２５号には、リザーバからの液体を、細管動作によって供給ウイックを介してボイラーウイックまで供給して、このボイラーウイック中で、この液体を加熱して沸騰させて蒸気にすることが可能であることが開示されており、Ｈｏｒｉｅ  ｅｔ  ａｌ．に対して発行された米国特許第６，１９５，５０４号には、流れ通路中で液体を加熱して蒸気を生成することが開示されている。
【００１２】
米国特許第３，７１６，４１６号には、燃料電池システムで使用されることを意図する燃料計量デバイスが開示されている。この燃料電池システムは、自己調節式であって、所定のレベルの電力を発生するようになっている。この提案されている燃料計量システムには、後で燃焼させるために燃料を製造する方法を改善するのではなく、燃料電池のパワー出力に応答して流量を絞る細管流量調整デバイスが含まれている。このように改善するのではなく、燃料は燃料電池に供給されてＨ2に変換されるようになっている。ある好ましい実施形態では、細管チューブは金属製であり、細管自体は、燃料電池のパワー出力部と電気的に接触している抵抗体として用いられる。蒸気の粘性は液体の粘性より大きいため、パワー出力が増すに連れて流れは絞られる。使用されることを示唆されている燃料には、加熱することによって液体から気相に容易に転換されて細管を通って自由に流れるあらゆる液体が含まれる。ベーパーロックが自動車のエンジン中で発生するような仕方で気化が達成されるように思われる。
【００１３】
米国特許第６，２７６，３４７号には、液体を噴霧化又は気化させる臨界超過又はほぼ臨界超過の噴霧器が提案されている。米国特許第６，２７６，３４７号のこの臨界超過噴霧器は、一般にガソリンを燃焼させる小型で、軽量で、低圧縮比の火花点火ピストンエンジンを、重油を用いて発火させることを可能とするといわれている。この噴霧器は、液体又は液体状の燃料から微細な溶滴を、その燃料をその臨界超過温度に近づけてから、その燃料に関連する状態図中の気体安定フィールド上の低圧の領域中にその燃料を放射して、その燃料を微細噴霧化又は気化させることによって生成することになっている。このような燃焼機関、科学装置、化学処理、廃棄物処理制御、清浄化、エッチング、昆虫防除、表面改質、加湿、及び気化などの応用分野への有用性が開示されている。
【００１４】
分解を最小にとどめるため、米国特許第６，２７６，３４７号には、噴霧化のため、絞り弁の遠心端を過ぎるまで、燃料を臨界超過温度未満に保つことが提案されている。ある応用分野の場合、絞り弁の先端だけを加熱することが、化学反応又は析出の可能性を最小化するうえで望ましい。これは、さもないと溶液の外に追い出されて、ラインとフィルタとを目詰まりさせる傾向のある燃料ストリーム中の不純物や、反応物質や、材料と関連する問題を軽減するといわれている。臨界超過な又はほぼ臨界超過な圧力で動作するということは、燃料供給システムが２１．１〜５６．２ｋｇ／ｃｍ2（３００〜８００）ｐｓｉｇの範囲で動作することを意味する。臨界超過な圧力と温度を用いると噴霧器の目詰まりを軽減するが、他方、比較的高価な燃料ポンプを用いること、また、このような高い圧力で動作可能な燃料ライン、金具及び類似物を用いることを必要とする。
【発明の開示】
【００１５】
１つの態様では、本発明は液体燃料の源から引き出された液体燃料を気化させる装置を提供するが、前記装置は：
（ａ）入口端と出口端とを有する少なくとも１つの細管流れ通路と、
（ｂ）前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記入口端を前記液体燃料源と流体的に連通した状態にして、液体燃料を実質的に液体状態で導入する流体制御バルブと、
（ｃ）前記少なくとも１つの細管流れ通路に沿って配置された熱源であって、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を、少なくともその一部を液体状態から蒸気状態に変化させるに十分なレベルにまで加熱して、実質的に気化した燃料のストリームを前記少なくとも１つの細管流れ通路の前記出口端から供給するように動作可能な、前記熱源と、
（ｄ）前記装置の操作中に形成された堆積物を除去する手段と、
を備える。
【００１６】
別の態様では、本発明は燃料を気化させる方法を提供するが、本方法は：
（ａ）液体燃料を少なくとも１つの細管流れ通路に供給するステップと、
（ｂ）実質的に気化した燃料のストリームを、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を加熱することによって、前記少なくとも１つの細管流れ通路の出口から通過させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つの細管流れ通路を周期的に清浄化するステップと、
を含む。
【００１７】
本発明を、本発明の様々な実施形態を示す以下の図面を参照して、非制限的な例によって、次の説明中でさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで、図１〜１３に示す実施形態を参照するが、図中全般にわたって、同様の番号は同様の部品を示す。
【００１９】
本発明は、噴霧化された又は気化された液体燃料のストリームを必要とする実質的にあらゆる応用分野で有用な燃料供給装置を提供する。この液体燃料は、ジェット燃料、ガソリン、ケロシン又はディーゼル燃料などのどのタイプの炭化水素燃料、さらに、メタノール、エタノール、メチル第三ブチルエーテル及び炭化水素燃料と酸素化物の配合物などの酸素化物であってもよい。この燃料供給装置は、燃料を加熱し、これで、気化した燃料や気化した燃料と任意には別の流体との混合物が後続の燃焼のための適用対象装置（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に供給され得るようにする少なくとも１つの細管流れ通路を含む。代替例では、気化した燃料を、任意に、水や蒸気などの別の流体と混合して、リフォーマや燃料処理装置に供給することが可能である。利点として、本発明による燃料製造・供給装置は、低電力で、しかも、非常に短いウォームアップ時間で操作することが可能である。
【００２０】
従来の燃料システムを利用しているエンジンをスタートする際、液体燃料は比較的少ししか気化しないため、余分の液体燃料を適用対象装置に提供して、容易に点火するような空気と燃料を混合することが必要である。過剰に燃料を供給すると、結果として、一般的に、一酸化炭素や未燃炭化水素を含む好ましくない排出物が出る。燃料の過剰供給は、一般的に、エンジンをスタートするときの温度が低いときに増加して、スタート中で発生する排出物を増大させる。
【００２１】
本発明の装置と方法によれば、実質的に気化している燃料を直接的に又は間接的にエンジンに供給して、次いで燃焼させるので、コールドスタート状態やウオームアップ状態における燃料の過剰供給の必要性を軽減ないしは解消することが可能である。加えて、エンジンの通常動作温度では、空／燃混合を制御し、その結果、燃料の実質的にすべてを効果的に燃焼させ、これにより、排出物を減少させることが可能である。
【００２２】
ある好ましい実施形態では、本発明の装置を、燃料を供給する液体燃料供給体と、この燃料供給供給体に接続された少なくとも１つの細管流れ通路と、この少なくとも１つの細管流れ通路に沿って配置された熱源と一緒に用いる。この熱源は、少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を十分加熱して、気化している加熱済み液体燃料をわずかの比率だけ任意に含む実質的に気化した燃料のストリームを供給するように動作可能である。燃料気化デバイスは、気化した燃料のストリームを適用対象装置に供給するように操作するのが望ましい。
【００２３】
本発明はまた、燃料を適用対象装置に供給して、次いで燃焼させる方法を提供するが、本方法は、液体燃料を少なくとも１つの細管流れ通路に供給するステップと、前記少なくとも１つの細管流れ通路中の液体燃料を加熱して、実質的に気化した燃料のストリームを前記適用対象装置に供給させるステップとを含む。
【００２４】
本発明による燃料気化システムは、燃焼のため適用対象装置に供給される以前に液体燃料が流れる少なくとも１つの細管サイズの流れ通路を含む。この細管通路に沿って熱が印加され、その結果、流れ通路に侵入するこの液体燃料の少なくとも一部が、その通路に沿って進行するに連れて蒸気に変換される。この燃料は、細管通路から蒸気の状態で出るが、この蒸気には任意に、気化している加熱された液体燃料がわずかの比率で含まれている。「実質的に気化している」とは、液体燃料の少なくとも５０％が熱源によって気化している、好ましくは、液体燃料の少なくとも７０％、そしてもっとも好ましくは少なくとも８０％が気化していることを意味する。この気化した燃料は空気と混合して、２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下という平均溶滴サイズを有するエアゾールを形成することが可能である。
【００２５】
この細管サイズの流体通路は、単一層もしくは多層の金属製、セラミック又はガラス製の本体などの細管本体中に形成するのが望ましい。この通路は、取り入れ口又は出口に通じる、密閉体積開口を有しているが、この入口と出口はそのどちらかが、細管本体の外側に対して開放されているか、同じ本体もしくは別の本体内の別の通路に接続されているか又は金具（ｆｉｔｔｉｎｇｓ）に接続されている。熱慣性を最小化するのがもっとも好ましいので、加熱器をステンレススチールチューブの１区分などの本体の一部で形成する、又は、細管本体中又は細管本体上に組み込まれた個別の層もしくは抵抗加熱素材のワイヤにしたりすることが可能である。流体通路は、流体が通過する取り入れ口と出口にいたる密閉体積開口を有する形状であればどれでもよい。流体通路は、一様な直径を持つ円形である好ましい断面形状の所望の切断面を有する。別の細管流体通路の切断面としては、三角形、平方形、矩形、楕円形又は他の形状などの非円形があり、流体通路の切断面は必ずしも一様である必要はない。流体通路は、直線状に又は非直線状に延長し、また、単一流体通路であったり多経路流体通路であったりする。細管通路が金属製の細管チューブで画定されている場合、このチューブの内部直径は０．０１〜３ｍｍ、好ましくは０．１〜１ｍｍ、もっとも好ましくは０．１５〜０．５ｍｍである。代替例では、細管通路はその通路の横断面によって画定されるが、その面積は８×１０-5〜７ｍｍ2、好ましくは８×１０-3〜８×１０-1ｍｍ2、もっとも好ましくは２×１０-3〜２×１０-1ｍｍ2である。単一もしくは複数細管、様々な圧力、様々な細管長、細管に印加される熱の量並びに様々な形状及び断面積の組み合わせの多くが、所与の応用分野に適合する。
【００２６】
前記の細管チューブは熱慣性が低いことを特徴とする。「低い熱慣性」とは、加熱される本体（細管チューブ）はその質量が十分低く、そのため、動作温度にまで加熱するのに最小の時間しか必要としないことを意味する。細管通路を所望の温度にまで加熱して、非常に迅速に、好ましくは２．０秒以内で、より好ましくは０．５秒以内で、もっとも好ましくは０．１秒以内で燃料を気化させることが可能であれば望ましいが、これは、所望の温度に達するのに遅れると、コールドスタート時やウオームアップ時などの状態では望ましくないことになる応用分野では恩典となる。加えて、熱慣性（ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｅｒｔｉａ）が低いと、電力需要の急変に対する適用対象装置の応答性が改善されるなど、その適用対象装置の通常動作時で利点となりえる。
【００２７】
一実施形態では、本発明は、液体燃料の燃焼応用分野に対する燃料の製造方法と装置を提供する。従来の圧力渦式噴霧化又は空気ブラスト式噴霧化デバイスなどの他の燃料製造デバイスが好ましくないか適していないかのどちらかであることが分かっている適用対象の燃焼装置と関連する１つの燃焼装置では、液体燃料の流量は非常に低く、たとえば、０．１グラム／秒未満である。このデバイスは、化学エネルギで数十から数千ワットという範囲の流量で極端に小さい溶滴直径を有する燃料蒸気及び／又は燃料エアゾールを発生することが可能である。複数の細管を並列に用いると、より大型の適用対象となる燃焼装置で使用される化学的エネルギ総出力が増大する。このデバイスは超微細な燃料エアゾール及び／又は蒸気を生成することが可能であるが、これは、コンパクトな燃焼システム中での清浄で効率的な燃焼のために均一な空／燃混合物を製造するには理想的であり、また、優れた点火特徴を示す。
【００２８】
本発明による装置が、低い燃料供給圧力（７．０ｋｇ−ｍ／秒（１００ｐｓｉｇ）以下）で動作することが可能であり、これで、燃料の臨界超過圧力で又はその近傍で燃料を供給するために必要とされるような高価で、重くて、電力を消費する高圧ポンプに対する必要性が解消されれば利点となる。同様に、本発明による装置はより高い供給圧力を必要とせず、これで、重くて、電力を消費する空気ムーバーに対する必要性が解消される。この装置を用いて、加熱炉や、水加熱器などの液体燃料駆動のパイロット灯としたり、また、非常に様々な非伝統的な液体燃料応用分野に役立ったりする。
【００２９】
本発明による装置の１つの利点は、その点火エネルギ要求特徴にある。最小の点火エネルギとは、一般的には、火花点火源などの点火装置の場合における噴霧化された空／燃混合物を点火させる際の容易さを説明する用語である。本発明によるデバイスは、２５μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満、より好ましくは５μｍ未満というソーター平均径（ＳＭＤ）を有する溶滴を持つ気化された燃料及び／又はエアゾールを提供することが可能であり、このような微細なエアゾールは、ガスタービンや他の適用対象となる燃焼装置におけるスタートアップ特徴や保炎性を改善するのに役立つ。加えて、２５μｍ以下のＳＭＤ値を有する燃料の最小点火エネルギを非常に大幅に減少させることが可能である。たとえば、Ｌｅｆｅｂｖｒｅの「ガスタービンの燃焼」（Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、１９８３年）の２５２ページに記載されているように、噴霧化された空／燃混合物を点火させる際の容易さを相関させる用語であるＥminは、ＳＭＤが減少するに連れて急激に減少すると示されている。最小点火エネルギは、エアゾール中の燃料溶滴のソーター平均径（ＳＭＤ）の立方にほぼ比例する。ＳＭＤは、その表面対体積比がスプレー全体のそれと等しい溶滴の直径であり、スプレーの物質伝達特徴に関連するものである。様々な燃料のＥminとＳＭＤの関係は、次の関係式でほぼ近似されるとＬｅｆｅｂｖｒｅに示されている：
ｌｏｇＥmin＝４．５（ｌｏｇＳＭＤ）＋ｋ
ここで、ＥminはｍＪ単位で測定されており、
ＳＭＤはμｍ単位で測定されており
ｋは燃料のタイプに関連する定数である。
【００３０】
Ｌｅｆｅｂｖｒｅによれば、重油の最小点火エネルギは、ＳＭＤが１１５μｍで約８００ｍＪであり、ＳＭＤが５０μｍで約２３ｍＪである。イソオクタンの最小点火エネルギは、ＳＭＤが９０μｍで約９ｍＪ、ＳＭＤが４０μｍで約０．４ｍＪである。ディーゼル燃料の場合、ＳＭＤが１００μｍに等しい場合、Ｅminは約１００ｍＪである。ＳＭＤが３０μｍに減少すると、Ｅminは約０．８ｍＪに減少する。ＳＭＤ値の点火システム要件はかなり減少して２５μｍ未満に減少することが理解されよう。
【００３１】
細管流れ通路を通る液体燃料の質量流量は、この細管流れ通路に侵入する際の液体燃料の圧力と細管流れ通路に印加される熱の量とによって異なるものと判断されている。燃料の蒸気の量と溶滴サイズもまた、以下に検討するようにこれら２つの変数と、気化された燃料ストリームが流入する熱環境とによって異なる。本発明による燃料気化デバイスは、細管流れ通路の長さ、細管流れ通路の断面積、使用される細管流れ通路の数、細管流れ通路に供給される燃料の圧力及び／又は細管流れ通路に供給される熱の量を変化させることによって、実質的に気化したストリームを必要とする事実上すべての適用対象装置中で用いるように適応させることが可能である。このような変数は、熱源を必要とする実質的にあらゆる適用対象装置に適した構成を生じることが当業者には理解されよう。７．０ｋｇ−ｍ／秒（１００ｐｓｉｇ）、さらには３．５ｋｇ−ｍ／秒（５０ｐｓｉｇ）未満という様々な圧力が液体燃料源に印加されることが予測される。代替例では、重力供給式適用対象装置用の液体燃料源に対しては、圧力源は適用されない。
【００３２】
空／燃混合物が燃料気化デバイスの出口付近で点火される適用対象装置中では、燃焼の排出物特徴は、燃料溶滴サイズ分布の品質に敏感である。微細スプレーの品質が高いと、燃料の気化が促進され、混合性が向上し、これによって、濃厚燃焼傾向と、それに関連する煤煙の発生とが軽減される。小さい溶滴は急速に気化し、また、流れが非常に良好に流線型となり、したがって、バーナー壁に衝撃を与えにくくなることが周知である。それと逆に、大きい溶滴は流れが流線型になりえず、バーナー壁に衝撃を与え、したがって、ＣＯや炭化水素が排出されたり、炭素が堆積したり（コークス化）する。この問題は、炎が非常にこもるようなシステムではより顕著である。したがって、本発明による燃料気化デバイスはこのような適用対象装置中では恩典となるが、それは、非常に微細な溶滴から成る気化燃料及び／又はエアゾールのストリームを生成することが可能であり、これで、バーナー壁が衝撃を受ける可能性がはるかに減るからである。
【００３３】
燃料が、マニホルドを用いたりして気流で燃焼チャンバに出力される適用対象装置中では、エアゾール溶滴は、そのサイズが大きすぎると、気流によって運搬されて、ついには、その気流はマニホルドの壁などの表面で方向転換されるが、このときに、溶滴がこの表面と衝突して壁に集積されることが分かっている。燃料のタイプによっては、２５μｍより大きい溶滴は偏向表面に対して衝撃を与える。燃料の一部が流れ通路の表面に集積されるため、余分の燃料を注入して、十分な量の燃料蒸気を適用対象装置に供給して点火を発生させるようにする。究極的には、集積された燃料は不完全燃焼して、未燃燃料や汚染物として排出される。それとは対照的に、本発明による細管流れ通路では、小さいサイズのエアゾール溶滴をかなりの量だけ持つエアゾールが提供されるが、これは、この小さいエアゾール溶滴は、流れ通路とは無関係に、適用対象装置中に気流で運搬されて、効率的に燃焼され、しかも排出物は大幅に減少するという点で恩典となる。
【００３４】
加熱された細管通路中で液体燃料が気化している間、炭素及び／又は重い炭化水素の堆積物が細管壁に堆積して、燃料の流れが厳しく制限され、このため、究極的には、細管流れ通路が目詰まりしかねない。このような堆積物が堆積する速度は、細管壁の温度と、燃料の流量と、燃料のタイプとの関数である。燃料添加物はこのような堆積物を削減するのに役立つと信じられている。しかしながら、目詰まりは、進行しても、堆積物を酸化させることによって除去することが可能である。
【００３５】
図１に、本発明による、液体燃料源から引き出された液体燃料を気化させる装置１０を示す。装置１０は、取り入れ口端１４と出口端１６とを有する細管流れ通路１２を含んでいる。流体制御バルブ１８が備えられており、これで、細管流れ通路１２の取り入れ口端１４を液体燃料源Ｆと流体的に連通させて、実質的に液体状態の液体燃料を細管流れ通路１２中に導入するようになっている。流体制御バルブ１８はソレノイド２８で操作するのが好ましい。熱源２０が細管流れ通路１２に沿って配置されている。熱源２０は、電気抵抗を持つ物質のチューブで細管流れ通路１２を形成して、このチューブの接続部２２と２４に電流源を接続して電流を流すときに細管流れ通路の一部が加熱器エレメントを形成するように装備するのがもっとも好ましい。これで熱源２０は、細管流れ通路１２中の液体燃料を十分なレベルまで加熱して、その少なくとも一部が液体状態から蒸気状態に変化して、実質的に気化した燃料のストリームが細管流れ通路１２の出口端１６から供給されることが理解されよう。
【００３６】
装置１０はまた、装置１０の動作中に形成された堆積物を除去する手段を含む。図１に示す堆積物を除去するこの手段は、流体制御バルブ１８と、熱源２０と、細管流れ通路１２を酸化剤Ｃの源と流体的に連通させる酸化剤制御バルブ２６とを含む。酸化剤制御バルブは、細管流れ通路１２のどちらかの端のところもしくは近傍に位置付けするか、又は、細管流れ通路１２のどちらかの端と流体的に連通するように構成することが可能であることが理解されよう。酸化剤制御バルブを細管流れ通路１２の出口端１６のところもしくは近傍に位置付けると、それによって、酸化剤Ｃの源が細管流れ通路１２の出口端１６と流体的に連通することになる。動作中、熱源２０を用いて、細管流れ通路１２中の酸化剤Ｃを十分なレベルにまで加熱し、これで、円気体燃料Ｆが加熱されている間に形成された堆積物を酸化させる。一実施形態では、燃料供給モードから清浄化モードに切り替えるために、酸化剤制御バルブ２６は、細管流れ通路１２中への液体燃料Ｆの導入と酸化剤Ｃの導入とを交互に実行して、酸化剤が前記少なくとも１つの細管流れ通路中に導入されるときにこの細管流れ通路をその場で清浄化することを可能とするように動作する。
【００３７】
堆積物を酸化させる１つの技法として、空気又はストリームが細管を通過するようにさせる技法がある。この流れ通路は、清浄化動作中に加熱し、これにより、酸化プロセスが始動されて、堆積物が消耗するまで促進されるようにするのが好ましい。この清浄化動作を向上させるため、触媒物質を細管壁のコーティングとして又はそのコンポーネントとして用い、これにより、清浄化を遂行するために必要とされる温度及び／又は時間を軽減するようにする。燃料供給システムを連続的に動作させるためには、２つ以上の細管流れ通路を用い、これで、センサなどを用いたりして目詰まり状態が検出されたら、燃料の流れを別の細管流れ通路に方向転換させ、清浄化すべき目詰まりした細管流れ通路中をオキシダントが流れ始めるようにさせることが可能となるようにする。例として、細管本体中に、複数の細管流れ通路を備え、また、バルブ調節装置を装備して、液体燃料又は空気を各流れ通路に選択的に供給するようにすることが可能である。
【００３８】
代替例では、燃料の流れを細管流れ通路から方向転換させ、オキシダントの流れを事前設定された時間間隔で始動させることが可能である。細管流れ通路への燃料の供給はコントローラで達成することが可能である。たとえば、このコントローラは、事前設定された時間期間にわたって燃料を供給させ、その事前設定時間が経過したらその燃料供給を解除することが可能である。このコントローラはまた、細管流れ通路に供給される液体燃料の圧力及び／又は熱の量を感知された１つ以上の状態に基づいて調整する。この感知された状態にはとりわけ、燃料圧力と、細管温度と、空燃混合物とが含まれる。コントローラはまた、適用対象装置に取り付けられた複数の燃料供給デバイスを制御する。コントローラはまた、１つ以上の細管流れ通路を制御して、堆積物や目詰まりをそれから除去する。たとえば、細管流れ通路は、熱を細管流れ通路に印加して、オキシダント源の流れを細管流れ通路に供給することによって清浄化することが可能である。
【００３９】
この清浄化技法はまた、連続的に動作することを求められる燃料気化デバイスに適用される。この場合、複数の細管流れ通路を用いることが可能である。本発明による典型的な複数細管流れ通路式燃料気化デバイスを図２と図３に示す。図２は、単一のアセンブリ９４に組み込まれた複数細管チューブ式装置の略図である。図３は、このアセンブリ９４の端面図である。図示するように、このアセンブリは３つの細管チューブ８２Ａ、８２Ｂ及び８２Ｃを含むことが可能であり、正電極９２はソリッドステンレス鋼ロッドを含むことがある。これらのチューブとロッドは、電気的に絶縁性の材料からなっている本体９６中に支持することが可能であり、これで、電力をロッドと細管チューブとに金具９８を介して供給することが可能である。たとえば、直流をこれら細管チューブの内の１つ以上の細管チューブの上流端に供給することが可能であり、その下流端における接続部９５はこの電流がロッド９１を介して戻るための戻り通路を形成することが可能である。
【００４０】
ここで図４を参照すると、複数の細管チューブ式システム８０は、細管チューブ８２Ａ〜８２Ｃと、燃料供給ライン８４Ａ〜８４Ｃと、酸化剤供給ライン８６Ａ〜８６Ｃと、酸化剤制御バルブ８８Ａ〜８８Ｃと、電極入力ライン９０Ａ〜９０Ｃと、共通アース端子９２とを含んでいる。システム８０では、１つ以上の細管チューブを清浄化している間に、同時に、他の１つ以上の細管チューブで燃料の供給を継続することが可能である。たとえば、細管流れ通路８２Ａを清浄化している間に、細管通路８２Ｂと８２Ｃとを介して燃料を燃焼させることが可能である。細管流れ通路８２Ａの清浄化は、この細管流れ通路８２Ａへの燃料の供給を停止して、空気をこの細管流れ通路８２Ａに供給して、十分加熱して、この細管流れ通路中の堆積物を酸化させることによって遂行することが可能である。したがって、１つ又は複数の細管を、燃料を連続的に供給しながら、清浄化することが可能である。これら清浄化されている１つ以上の細管流れ通路は、清浄化プロセス中に、電気抵抗式加熱器又は適用対象装置からの熱のフィードバックによって加熱するのが好ましい。また、任意の細管流れ通路を１回清浄化したら次の清浄化までの時間期間は、周知の目詰まり特徴に基づいて固定させたり、実験的に判断したり、又は、感知・制御システムを用いて、堆積物の成長を検出して、清浄化プロセスを必要に応じて始動したりするようにする。
【００４１】
細管流れ通路への燃料供給は、コントローラで制御される。たとえば、コントローラは、火花点火式内燃機関、ディーゼルエンジン、バーナー、スターリングエンジン、ガスタービンエンジンなどの適用対象装置に対する燃料供給を、この適用対象装置の動作を開始して、事前設定された時間の経過後に燃料供給を解除するときに、又は、この適用対象装置の動作解除信号を受信したときに、起動させることが可能である。コントローラはまた、細管流れ通路に供給される液体燃料の圧力及び／又は熱の量を、感知された１つ以上の状態に基づいて調整する。このような感知された状態には、とりわけ、マニホルドの圧力、燃料の圧力、細管の温度、適用対象装置の温度及び排出出口における空燃混合物がある。コントローラはまた、適用対象装置に取り付けられている複数の燃料気化デバイスを制御する。コントローラは、１つ以上の細管流れ通路を制御して、それから堆積物や目詰まりを除去する。たとえば、コントローラは１つ以上の細管流れ通路を制御して、それから堆積物や目詰まりを除去して、適用対象装置が連続して動作するようにする。コントローラは、燃料の流れを部分的に目詰まりした細管流れ通路から１つ以上の他の細管流れ通路に方向転換して、この部分的に目詰まりした細管流れ通路に対する酸化ガスの流れと熱とを始動させて、最終的にこの細管流れ通路から堆積物が除去されるようにする。
【００４２】
図５に、目詰まりした細管通路を本発明にしたがって除去する酸化ガス供給体を組み込んだ燃焼システムを操作する制御システムの例示の略図を示す。この制御システムは、細管チューブ１０４などの流れ通路に対して燃料と、任意には空気とを供給する燃料供給体１０２に動作可能に接続されたコントローラ１００を含む。コントローラはまた、電力を抵抗加熱器に、又は、直接に金属製細管チューブ１０４に供給してチューブを十分加熱して燃料を気化させるようにする電源１０６に動作可能に接続されている。所望により、燃焼システムは、コントローラ１００に動作可能に接続された流れ通路と加熱器とを複数個含むことが可能である。コントローラ１００は、オン／オフスイッチ、熱電対、燃料流量センサ、空気流量センサ、パワー出力センサ、バッテリ充電センサなどの１つ以上の信号送出デバイスに動作可能に接続することが可能であり、これにより、この信号送出デバイスがコントローラに出力した信号に応答して燃焼システムの動作を自動的に制御するようにコントローラ１００をプログラムすることが可能である。
【００４３】
動作中、本発明によるデバイスは、燃焼中に生成された熱をフィードバックし、これで、液体燃料が十分加熱されて、この液体燃料が、それが細管を通過するに連れて実質的に気化され、これによって、細管流れ通路を電気的に又は別様に加熱する必要性を軽減する又は解消する又は補完するように構成することが可能である。たとえば、細管チューブをより長くして、より多くの熱が伝達されるようにその表面積を増加させることが可能であったり、細管チューブを燃焼燃料を通過させるように構成することが可能であったり、熱交換器を、燃焼反応による排出ガスを用いて燃料などを予熱するように構成することが可能であったりする。
【００４４】
図６に、どのようにして細管流れ通路６４を、それを移動する液体燃料が、燃料気化加熱器の所要電力を軽減させ得るように高温に加熱されるように構成することが可能であるかを簡略化された形態で示す。図示するように、細管流れ通路を含むチューブの部分６６は、燃焼した燃料の炎６８中を通過する。最初にスタートアップするには、チューブの１区分を含む抵抗加熱器又は別個の抵抗加熱器をバッテリ７４などの電源に接続されたリード線７０と７２で加熱しておいて用い、最初に液体燃料を気化させればよい。この気化した燃料が適切な点火装置によって点火されたら、チューブの部分６６を燃焼熱で予熱して、抵抗加熱器で燃料を継続的に気化させるために必要とされる電力を軽減させることが可能である。このように、チューブを予熱することによって、抵抗加熱器を用いることなくチューブ中の燃料を気化させ、これによって、電力を保存することが可能となる。
【００４５】
図１〜６に示す燃料を製造して供給する装置とシステムもまた、本発明の別の実施形態と関連して用いられることが理解されよう。図１を参照すると、堆積物を除去する手段は流体制御バルブ２８と溶媒制御バルブ２６（酸化清浄化を採用している前述の実施形態では酸化剤制御バルブ２６）とを含み、これで、細管流れ通路１２を溶媒と流体的に連通させるようになっており、この溶媒制御バルブ２６は細管流れ通路１２の一端に配置されている。溶媒清浄化を採用している装置の一実施形態では、溶媒制御バルブによって、細管流れ通路１２中への液体燃料の導入と溶媒の導入とが交互に実行され、これにより、溶媒が細管流れ通路１２中に導入されると細管流れ通路１２がその場で清浄化することが可能となっている。様々な溶媒が実用性を持っているが、溶媒とは液体燃料源からの液体燃料を含んでいるものである。この場合がそうであるとすると、溶媒制御バルブは必要ないが、それは、燃料と溶媒とを交代で供給する必要がなく、また、熱源を、時間の経過と共に段階的に停止するか、又は、細管流れ通路１２の清浄化中に起動解除するはずであるからである。
【００４６】
図７に、本発明の別の例示の実施形態を示す。装置２００は、液体燃料Ｆを適用対象装置に供給する加熱された細管流れ通路２１２を含む。燃料を供給する細管流れ通路２１２の詳細を図７Ａに示す。図示するように、軸方向可動ロッド２３２が、細管流れ通路２１２の内部に置かれている。細管流れ通路２１２の出口端２１６が張り出し、ロッド２３２の端にはテーパーが付いていて、これでバルブが形成され、その内部でロッド２３２が軸方向に移動することによってこのバルブが開閉するようになっている。チューブの内部にはまた、細管流れ通路２１２内を往復して軸方向可動ロッド２３２を清浄化するブラシ２３４が配置されている。
【００４７】
本発明の別の実施形態によれば、燃料気化デバイスが、適用対象装置の燃焼チャンバ中に通じる空気供給通路中に引き込まれた周辺温度の空気と混合することが可能な実質的に気化した燃料を供給する。代替例では、この気化した燃料は空気と混合することが可能であるが、この空気は熱交換器などで予熱されており、この熱交換器は、空気を、この適用対象装置の燃焼チャンバから除去された排出ガスの熱で予熱する。所望により、空気を、気化した燃料と混合する以前に送風機などによって加圧することが可能である。
【００４８】
所望により、本発明による燃料気化方法とデバイスを、気化した燃料のストリームを必要とするなんらかの適用対象装置又は装置中で用いてもよい。たとえば、このような適用対象装置は、これに限られないが、湯沸し器及び加熱炉、携帯式加熱器、エネルギ変換デバイス、内燃機関、冷蔵室、燃料処理装置もしくはリフォーマ、外燃機関、ガスタービン、燃料電池、直接熱変換デバイスなどを含む。本発明はまた、液体燃料をより清浄に燃焼させることが望ましい適用対象装置にも適用される。
【実施例１】
【００４９】
ＪＰ８ジェット燃料を、この燃料を加熱された細管通路にマイクロ隔膜式ポンプシステムで一定の圧力で供給することによって気化する試験を実行した。この試験では、様々な直径と長さとを持つ細管チューブを用いた。これらのチューブは、長さ２．５〜７．６ｃｍ（１〜３インチ）で、内径（ＩＤ）と外径（ＯＤ）がｃｍ（かっこ内はインチ）単位で、０．０２５ＩＤ／０．０４６ＯＤ（０．０１０ＩＤ／０．０１８ＯＤ）、０．０３３ＩＤ／０．０８３ＯＤ（０．０１３ＩＤ／０．０３３ＯＤ）及び０．０４３ＩＤ／０．０６４ＯＤ（０．０１７ＩＤ／０．０２５ＯＤ）の３０４ステンレス鋼で構築されていた。液体燃料を気化させる熱を、金属性チューブの一部に電流を通すことによって発生させた。溶滴サイズ分布を、Ｍａｌｖｅｍによって製造されたＳｐｒａｙ−Ｔｅｃｈレーザ回折システムを用いて測定した。１．７μｍと４．０μｍとの間のソーター平均直径（ＳＭＤ）を有する溶滴を生成した。ＳＭＤとは、その表面対体積比がスプレー全体のそれに等しい溶滴の直径のことであり、また、スプレーの物質移動特性に関連するものである。
【実施例２】
【００５０】
高レベルの堆積物を形成することが知られている無添加で、無含硫ベースのガソリンを用いる加熱された細管流れ通路に対する酸化清浄化技法の恩典を示すために試験を実施した。この試験に採用した細管流れ通路は、ステンレス鋼製で、内径が０．０５８ｃｍ（０．０２３インチ）の５．０８ｃｍ（２．０インチ）長の加熱された細管チューブであった。燃料圧力を０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉｇ）に維持した。電力を細管に供給して、様々なレベルのＲ／Ｒoを達成したが、ここで、Ｒは加熱された細管の抵抗値であり、Ｒoは周囲条件下での細管抵抗値である。
【００５１】
図８に、燃料流量対時間のグラフを示す。図示するように、界面活性剤添加物を含まないこのガソリンの場合、非常に短い時間でかなりの目詰まりが認められ、たった１０分で流量が５０％失われた。
【００５２】
かなりの目詰まりが認められた後で、燃料の流れを中断し、その代わりに空気を０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｇｉ）の割合で導入した。この期間中に加熱され、たった１分後には、かなり清浄化され、流量が前のレベルに戻った。
【実施例３】
【００５３】
この実施例は、効果的な添加物パッケージを用いている商用銘柄のガソリンを用いた場合、実施例２の加熱された細管流れ通路の目詰まりがはるかに減少することを示すものである。図９に示すように、デバイスをほぼ４時間操作した後で、燃料の流量の減少は１０％未満であった。
【実施例４】
【００５４】
様々なガソリンと界面活性剤とが目詰まりに及ぼす影響を比較するために、５つの試験燃料を、実施例２の加熱された細管流れ通路中を通した。この試験された燃料には、３００ｐｐｍの硫黄を含む無添加ベースのガソリンと、硫黄を含まない無添加ベースのガソリンと、市販のアフターマーケット添加物（添加物Ａ）を添加した無含硫ベースのガソリンと、別の市販のアフターマーケット添加物（添加物Ｂ）を添加した無含硫ベースのガソリンとが含まれていた。
【００５５】
図１０に示すように、添加物有りの燃料は同様に機能したが、無添加の燃料は、１時間未満の操作で厳しい目詰まりが認められた。
【実施例５】
【００５６】
この実施例では、０．０３６ｃｍ（０．０１４インチ）というＩ．Ｄ．と５．１ｃｍ（２インチ）という長さを有する細管流れ通路中で操作された、無添加ジェット燃料（ＪＰ−８）で動作する細管流れ通路と無添加Ｎｏ．２ディーゼル燃料で動作する同じ細管流れ通路との間で時間の経過と共にどのように動作するかが比較されている。燃料圧力を１．１ｋｇ／ｃｍ2（１５ｐｓｉｇ）に設定した。電力を細管に供給して、１．１９というＲ／Ｒoレベルを達成したが、ここで、Ｒは加熱された細管の抵抗値であり、Ｒoは周囲条件下での細管抵抗値である。
【００５７】
図１１に示すように、燃料は最初の１０分にわたる操作では類似の機能を示したが、ディーゼル燃料はその後ではより厳しい目詰まりがあった。
【実施例６】
【００５８】
高レベルの堆積物を形成することが知られている無添加で、Ｎｏ．２のディーゼル燃料を用いる加熱された細管流れ通路に対する酸化清浄化技法の有効性を評価する試験を実施した。この試験に採用した細管流れ通路は、ステンレス鋼製で、内径が０．０３６ｃｍ（０．０１４インチ）の２インチ長の加熱された細管チューブであった。燃料圧力を１．１ｋｇ／ｃｍ2（１５ｐｓｉｇ）に維持した。電力を細管に供給して、１．１９というＲ／Ｒoを達成したが、ここで、再度言えば、Ｒは加熱された細管の抵抗値であり、Ｒoは周囲条件下での細管抵抗値である。
【００５９】
図１２に、燃料流量対時間のグラフを示す。図示するように、界面活性剤添加物を含まないこのガソリンの場合、非常に短い時間でかなりの目詰まりが認められ、約３５分間連続動作させたら、流量が５０％失われた。
【００６０】
二回目は、５分間動作させた後で、燃料の流れを中断し、その代わりに空気を０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉｇ）の割合で５分間にわたって導入した。この期間中に加熱も実施した。この手順が５分毎に繰り返された。図１２に示すように、酸化清浄化プロセスによって、すべての場合で燃流の流量が増し、時間の経過と共に燃料の流量が全体的に減衰するのを遅らせる傾向があった。しかしながら、このプロセスの有効性は、実施例２に記載するように、無添加ガソリンを用いて達成された有効性より幾分劣るものであった。
【実施例７】
【００６１】
商用銘柄で、実施例６のＮｏ．２ディーゼル燃料を配合した汚染防止界面活性剤添加物が、加熱された細管流れ通路中での燃料流量に対して時間の経過と共にどのような影響を及ぼすかを評価するために試験を実施した。この試験に採用した細管流れ通路は、これまた、ステンレス鋼製で、内径が０．０３６ｃｍ（０．０１４インチ）の５．１ｃｍ（２インチ）長の加熱された細管チューブであった。燃料圧力を１．１ｋｇ／ｃｍ2（１５ｐｓｉｇ）に維持し、電力を細管に供給して、１．１９というＲ／Ｒoを達成した。
【００６２】
図１３に、添加物有りのＮｏ．２ディーゼル燃料と無添加のディーゼル燃料との間の燃料流量対時間の比較を示す。図示するように、界面活性剤添加物を含まない燃料の場合、非常に短い時間でかなりの目詰まりが認められ、約３５分間連続動作させたら、流量が５０％失われたが、界面活性剤を含む同じベースの燃料は、時間を延長しても目詰まりははるかに少なかった。
【００６３】
例示的な実施形態を図示し説明したが、前述の開示と一部の例に広範囲にわたる修正、変更及び置き換えが予測され、これら実施形態の特徴の一部は、それに応じて他の特徴を用いることなく採用される。したがって、添付クレームは、広く、また、本明細書に開示する実施形態の範囲にしたがって解釈されるべきであることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】その場で清浄化が可能な単一細管燃料インジェクタの部分断面図である。
【図２】図４に示すシステムを実施するために用いることが可能な複数細管式装置を示す断面図である。
【図３】図２に示すデバイスの端面図である。
【図４】本発明にしたがって、気化された燃料を供給するために用いることが可能な複数細管装置中の堆積物を酸化させるために用いることが可能なシステムの概念図である。
【図５】燃料と、任意には酸化ガスとを、細管流れ通路に供給する制御システムの略図である。
【図６】燃焼熱を用いて液体燃料を予熱する装置の概念図である。
【図７】内部で形成された堆積物を磨耗させることによってその場で清浄化することが可能な別の単一細管燃料インジェクタの部分断面図である。
【図７Ａ】図７の細管燃料インジェクタの拡大断面図である。
【図８】酸化清浄化の恩典を示す、無添加ガソリンの場合の燃料の流量対時間のグラフである。
【図９】商用銘柄のガソリンの場合の燃料の流量対時間のグラフである。
【図１０】様々なガソリンを比較する、燃料の流量対時間のグラフである。
【図１１】ジェット燃料をＮｏ．２のディーゼル燃料と比較する、燃料の流量対時間のグラフである。
【図１２】酸化清浄化の効果を示す、無添加ディーゼル燃料の場合の、燃料の流量対時間のグラフである。
【図１３】無添加ディーゼル燃料と汚染防止添加物を含んでいるディーゼル燃料と比較する、燃料の流量対時間のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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