JPH10511448A

JPH10511448A - 内燃ガス発生装置

Info

Publication number: JPH10511448A
Application number: JP8515564A
Authority: JP
Inventors: エム．モウアド，デイビッド; グライナー，レオナード
Original assignee: ハイドロジェン、バーナー、テクノロジー、インコーポレーテッド
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1998-11-04
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: US5529484A; EP0828804A4; WO1996038516A1; US5437123A; JP3145123B2; EP0828804A1; CA2221594A1; US5441546A

Abstract

(57)【要約】１つのバーナのエンジン燃料の一部またはすべてから分離された水素を混合することによってエンジンの窒素酸化物の放出を低減する装置が示される。この装置は、ガス状燃料または液体燃料の一部またはすべてを受け、空気と混合し、スパークプラグ（２７）による点火を行う内燃室（１７，４０）を有する断熱バーナ（１０）を含む。この室は送り予備ヒータ組立体内にある。また、一連の障壁（２２，２３，３２，３７）を有する混合室（１７，４０）が含まれる。噴射された空気燃料蒸気がこの障壁に衝突し、空気燃料の混合を生じ混合が完了し、次に点火し燃焼させ、エンジン室の燃焼室それ自身に排出される。予備加熱組立体（１５，３１）は、燃焼室からの燃焼ガスと共に熱交換処理を介して入って来る空気燃料混合気の温度を上昇させる。装置は、操作性を改良し、全体のバーナを断熱することによってエネルギーを保持し、バーナ部分を送り予備ヒータ組立体内に配置し、外側の断熱材（１２）に隣接するように予備ヒータの送り混合流を配置することによって実行する。水素出力は、主な反応または付加によって生じる一酸化炭素と水との間の反応によって増大される。

Description

【発明の詳細な説明】内燃ガス発生装置発明の背景１．発明の分野本発明は、内燃エンジン及びタービンからの窒素酸化物の放出を低減する技術分野に関し、さらに詳細には、ガスまたは液体である主エンジン燃料の一部からガスを供給する断熱された内側バーナを有する完全に断熱されたバーナに、予備加熱された組立体から供給された混合流を導入する新しい装置及び方法に関する。２．従来技術の詳細な説明窒素酸化物（ＮＯｘ）は、燃焼プロセスに関連する高温で発生すること、及び過剰な空気によりリーン状態でエンジンを作動させることによって温度を降下し、ＮＯｘを低減することは知られている。しかしながら、エンジン及びタービンの長年にわたる研究は、リーン燃焼の制限が、ＮＯｘの放出に関する目標を達成できないことを示した。天然ガス及びガソリンにおいて、リーン燃焼及び、水素添加物がこの制限を克服し、ＮＯｘが許容できるように低くなることが分かった。しかしながら、この目的において水素を得る装置は、問題を生じる。水素の供給源が、極端に大きい加圧を必要とする分離タンクで収容されるときに問題及び困難性が生じる。例として、メタノール、水素、硝酸アンモニウムは、エンジン燃焼器に付加されるときに水素を発生する。しかしながら、これらは燃料の場所をとり、全体性能を下降させる容量的な収納性能を低減し、二次材料の使用を介して複雑性を増大する。メタン（Hythane）を保持する加圧容器に収容された水素も使用することができるが、容量に関して非常に低いエメルギー内容によって使用される各パーセントの水素において約０．７５パーセントのエンジンレンジが減少する。また、水素の安全な収容を可能にする特定の装置が必要になる。本発明は、水素を得るために主燃料を使用するアンダ・オキサイドバーナの使用を示す。従来の試みは、燃料及び空気を予備混合し、バーナ製品との熱交換によって送られる燃料空気を予備加熱し、燃焼製品の循環を行うことによって出願人の前の二件の特許出願に示されたアンダ・オキサイドバーナを改良することについて行われた。このような従来の試みは、窒素酸化物の放出を低減する際に有効である。よって第１の内容に示された二段バーナは、大きな余分の燃料を有する空気燃料組成によって化学的な平衡化を行う技術を使用し、第１段階の製品と過剰な空気との間の平衡化を試みる関連技術を使用する従来の内容の第２段階を使用する。従来のバーナは、空気が濃い状態で作動し、大まかに二段階で作用する。第１段は、高温が生じ、燃料との望ましくない化学反応が開始される高温が生じる化学量論比に近い空燃比を有する領域を含む。このような温度は、ＮＯｘの濃度を上昇させる。第２の段階は、最終的な全体の空燃比を達成するために空気が濃い状態で作動する。その温度は低いが、それほど低くはなく、ＮＯｘは生成しない。この段階は、第１の段階において形成されたＮＯｘを除去しない。この全体としての結果は、双方の段階に形成されたＮＯｘがバーナの排出部に現れるということである。上述した前の第２の特許出願において、プロセスを通して空気とアンダ・オキサイドバーナの過剰な燃料との間で化学的な平衡をとるために空気と燃料の混合気の流れが、ある迅速な反転を行う技術が示されている。この技術は、窒素酸化物が生成されることなく合理的な高温での平衡化が生じる。なぜならば、その過剰な燃料濃縮は、空気及びＮ３の代わりに空気及び燃料との間の反応を生じＮＯ₂を生成するからである。第０７−８５８，８４０号及び第０７−９９７，４５０号の特許は、空気と容易に燃焼される生成物を生じる。その結果、実質的にゼロのＮＯｘを生成する動力エンジンにおいて過剰な空気を有する燃焼器は、関連する二段階のプロセスによって達成することができる。この第１の段階は、これらの特許において示されるタイプの燃料の濃いバーナを有する。第２の段階は、同様の技術を使用するが、空気の濃い状態で作動する。第１の段階の生成及び最終的な空気燃料の混合気を達成するために必要な過剰な空気は、第２段階に導入される。この段階において、空気と生成物の混合気は、上述した特許の技術によって示される同じ迅速な流れの反転に会い、これによって迅速に化学的な平衡状態が形成される。誘導された流れの逆転及び比較的に高密度の水素から得られる燃料生成物の改良された反応という側面において、平衡化処理を通常使用されるものよりも大きな空燃比で第２の段階で導入することができる。これは、非常に低い温度にあり、ここでＮＯｘの発生は非常に低い。上述した特許の技術は、これまでのバーナーの第１段階の化学量論的な領域を交換するアンダ・オキサイドバーナを生じる。第１段階のバーナーは、排出物に最終的に現れるＮＯｘを生成するが、ＮＯｘは非常に燃料の多いアンダ・オキサイドバーナで形成することはできない。それは、容易に燃焼可能なＣＯ及びＨ２の平衡化を図り、その結果、上述した特許によって示された同じ迅速な流れの反転を達成する装置を有する第２段階のバーナーに所望の全体の空燃比を達成する必要がある生成物及び空気の混合気は、迅速な化学的な平衡化を生じるからである。比較的に高密度のＨ２によって補助されるこれらの因子は、ＮＯｘが形成されない比較的低温で非常なリーン空燃配分で安定した燃焼を可能にする。従って、長年にわたって、触媒のない、特別に加圧された水素または関連する貯蔵装置、従って正規に必要な関連する収容装置のない全く簡単な断熱バーナーで燃料から水素を生成する簡単な装置において技術的な解決を達成する新しい装置及び方法を提供することが求められている。それによって、燃焼器全体において、ＮＯｘのないバーナを形成する実質的にＮＯｘのない第１及び第２の段階を使用する改良された結果が得られる。発明の要約従って、上述した問題と困難性は、０．３乃至１の燃料の豊富な化学量論的な空燃比で空気及び炭化水素を燃焼するために完全に断熱されたバーナーを使用する新しい装置及び方法を提供し、この装置は、主な燃料源に適当に結合された燃焼室を有する第１段階のバーナを有し、この燃料源は、主空気の一部または全部とともにバーナにメイン燃料の一部を配分する装置を有し、この燃料部分及び空気部分は、第１の障壁構成に衝突し、それによって、燃焼室で点火されるために準備される燃料空気燃焼を十分に混合する。第１段階のバーナから第２段階のバーナの燃焼室に第２の障壁構成を介して排出部に燃焼ガスを排出する装置が設けられる。元の過剰な燃料の反応が低いにもかかわらず前記衝突によるこの優れた混合は、燃料の豊富な反応の理論的な平衡化において緊密になる。従って、本発明の第１の目的は、第１の分離室のつぎに第２の室に空気及び燃料をともに搬送することによって達成される空気の不足を燃料の緊密な予備混合を行う新しい完全に断熱されたバーナ装置を提供することにあり、ここで、混合物の点火が生じる燃焼室に入るために準備された室の各々に一連の障壁組立体を介して前後に誘導されるように流れが誘導される。他の目的は、主エンジン燃料の一部またはすべてから水素を生成し、燃料の残りまたは完全な燃料流を主エンジン燃焼器に注入し、高い空燃比を達成し、窒素酸化物の生成を最小限またはゼロとする非常に簡単で触媒を使用しないバーナ装置及び方法を提供することである。本発明の他の目的は、燃料の性能を低下させる添加物を必要とせず、エンジンを複雑にすることのないバーナを提供することである。本発明の他の目的は、二段階の完全断熱バーナを使用して主エンジン燃料の小さい部分または全部によって送られる簡単な水素発生器の使用によって内燃エンジン及びタービンからの窒素酸化物を低減し、結果として生じる水素を残りの燃料とともに燃料としてエンジン内で点火するか流す新しい装置及び装置及び方法を提供することである。他の目的は、平衡化を補助するために高温燃焼温度を生成するために空気燃料混合気の予備加熱装置及び方法を設けることにある。他の目的は、水素の出力を増加することで液体燃料の蒸発を保証するために好ましくは２つの燃料空気混合室を備えた断熱バーナを使用することである。図面の簡単な説明新しい本発明の特徴を、添付したクレームで説明する。本発明は、他の目的及び利点の双方とともに機構及び動作方法に関して添付図面を参照して次の説明を参照して最もよく理解することができる。第１図は、メタンー空気の組み合わせの理論的な平衡化計算のグラフである。第２図は、水素発生のためにエンジンに使用される新しい二段階のＮＯｘバーナ装置を示す長手方向の拡大断面図である。第３図は、熱交換の原理を使用して１０００°Ｆまで加熱する前後（ＶＯＢで示す）“ノーマル”で示される空気／燃料送りの水素発生器の理論的な温度を示すグラフである。第４図は、従来の一段バーナの長手方向断面図である。第５図は、分離して個々に断熱された熱交換室を有する二段バーナの他の態様の概略断面図である。第６図は、変形された熱交換器を示す第５図に示すバーナと同様の図面である。第７図は、第５図の矢印７−７の方向で切った第５図に示す示すバーナの断面図である。第８図は、第６図の矢印８−８の方向に切った縦方向の断面図である。第９図は、好ましい変形された熱交換器を示し、熱交換器とバーナの後方との間のセラミックまたはセメント断熱リングを示す図面である。第１０図は、第９図に示すバーナから分解されたセラミックリングの側面図である。好ましい実施例の詳細な説明第１図に示す従来のバーナにおいて、燃料対空気の比（公式Ｏ₂＋３．７６Ｎ₂ ）が、十分な酸素（Ｏ₂）で設定され、炭素（Ｃ）原子を二酸化炭素（ＣＯ₂）に反応させ、すべての（Ｈ）を水（Ｈ₂Ｏ）に反応させる。燃料としてのメタンによって、次の等式が表される。（１）ＣＨ₄＋Ｓ×２（Ｏ₂＋３．７６Ｎ₂）＝ＣＯ₂＋２Ｈ₂＋Ｓ×２×３．７６Ｎ₂＋２×（Ｓ−１）Ｏ₂ ここでＳ、すなわち空気燃料の“化学量輪的比”は、すべての燃料原子に到達する十分な酸素があるとき１である。例えば、使用する現在のバーナは、例えば１より大きいＳで作動し、過剰な空気分子（Ｏ₂及びＮ₂）は、元素に分離することが困難なＮＯｘの形の高温の高い濃度であることを除いて比較的に変化しないで現れる。これは望ましくない汚染である。メタン空気の組み合わせの理論的な平衡化計算の結果は、０．１ないし３．０の空気／燃料Ｓにおいて第１図で組み立てられ、大気で作用し、２６℃（７８° Ｆ）で送られる。スペシズは、ＮＯｘが容量パーセントの１０倍であることを除いてＳ対メタン送りのモル毎のモルの積として与えられる。温度は、１０００で分割された華氏で表される。実質的にすべてのポテンシャル製品は、計算において誘導される。しかしながら、Ｎ₂は、除外される。なぜならば、オリネート（o rinate）を越えるからであり、それは、Ｓ×２×３．７６から計算することができる。図示するように、ＮＯｘは、Ｓ＝１に近い０．１９％ないし０．３４％であり、ここで温度は、高い。これらは過剰な値である。なぜならば、過剰な空気は温度を低下させ、ＮＯｘはＳ＝２で、．０８％あり、Ｓ＝３で、０．０１％である。後者の条件において、Ｎ₂とＯ₂との間の反応は、小さく、実際のＮＯｘの濃度は、低い。しかしながら、通常のバーナーは、このような非常にリーンな条件で安定しては作動しない。上述した特許の技術は、バーナの第１の段階で従来の化学量論的な領域を置換するアンダ・オキシダイズバーナを生じる。バーナ濃度第１の段階は、廃棄物に通常現れるＮＯｘを生じるが、ＮＯｘは、非常に燃料が豊富な燃焼可能なＣＯ及びＨ₂には形成される。それは、容易に燃焼可能なＣＯ及びＨ₂及び非常に小さい量の非分解可能な燃料の代わりに平衡化する。その結果、このような製品及び空気の混合物を噴出することは、上述した特許によって示される同じ迅速な流れを達成する装置を有し、第２の段階のバーナへの全体の空気燃料の所望の分配を達成するために必要であり、迅速な化学的な平衡が達成される。相対的にＨ２の高い密度によって保持されるこれらの要因は、ＮＯｘを形成しない比較的低温で非常なリーン空気／燃料比での安定位置した燃焼を可能にする。この結果は、第１及び第２段階である。これらの段階は、全体が燃焼器であるように、実質的にＮＯｘのない段階であり、ＮＯｘを生じないバーナを形成する。第２図は、本発明のＮＯｘを生じないバーナであり、矢印１０で示される。バーナの包囲体１１は、断熱材料で全体がカバーされる。空気が弁１４によって制御される流れによって入口１３を介して導入される。弁１４Ａによって制御される空気の一部は、第１の段階のバーナ１７内で高温ガス１６で熱交換の関係で熱交換器１５に送られる。燃料は、入口１８を通って熱交換器１５に導入され、熱交換器１５への弁１９を通過する。予備加熱空気燃料混合気は、孔２０を介して熱交換器１５を出て、管２２によって閉鎖された環状体２１に入る。このガスは、環状体２１を通過し、シンブル２３のカバー上に衝突し、９０°回転し、最終的に、オリフィス２４を介してシンブル２３を出る。このガスは、後方の壁２５に衝突し、ここでもう一度９０°回転する。このガスは、外壁２６で９０°回転し、点火プラグ２７によって点火される。次に燃焼混合気は、第１段のバーナ１７を通って防火壁３０に移動し、管２１を介して第１段の室を出る。弁１４からの残りの空気は、ガス２４と熱交換する関係で平坦な管状の熱交換機３１に移動し、加熱空気は、交換機３１を出て、入口３３を介して管３２に入る。この熱交換機３１は、管２１に入る直線管によって置き換えられる。混合空気及びバーナ生成物は、穴３４を介して管３４を出て第２の環状体３５に入る。ガスはシンブル３７の閉鎖端に衝突し、出口開口部３８を介してシンブル３７を出て、耐火壁に当たり流れが９０°回転する。このガスは、第２の室または第２段階のバーナでシリンダ壁２６に移動する。ガスは最終的にオリフィス４１を通ってバーナを出る。第１及び第２段階のバーナの許容することができる公式は、第１図から演算される。よって、第１段階のアンダ・オキサイドバーナにおいて、Ｓは、固体炭素の形成を防止するために０．３以上でなければならず、固体炭素が形成されると、バーナーまたはメタンの動作に干渉しなければならず、第２段階で燃焼することが困難になり、ＮＯｘの形成を防止するために約０．６以下でなければならない。第２段階において、Ｓは３までの値であるが、好ましくは、ＮＯｘの形成を防止するために３である。この比は、双方の段階への空気全体及び供給流れを含む。さらに、アンダ・オキサイドバーナの作動及び性能を改良する装置が示されるが、これは、次のようにして実現される。すなわち、全体のバーナを断熱し、送り予備ヒータ組立体内にバーナ部分を配置し、外側の断熱部分に隣接して予備ヒータの送り混合流を配置することによって、また、主反応または分離して付加によって生じた一酸化炭素及び水の間の反応を行うことによって水素出力を増加することによってエネルギを変換しながら実現される。上述した特許は、空気と燃料を予備混合し、バーナ生成物との熱交換によって燃料／空気供給を予備加熱し、燃焼生成物の循環を行うことによってアンダ・オキシドバーナを改良する。これらの改良の追加的な装置を次に説明する。第３図は、５３８℃（１０００°Ｆ）まで加熱した前後に燃料送り供給の理論的な温度を含み、これによって、後者のケースにおいて３１６℃ないし４２７℃ （６００°ないし８００°Ｆ）まで増大する。前の出願において示したように、高温は、水素を提供することを必要とする理論的な平衡を達成する可能性を増大する。しかしながら、このような温度を達成するために、熱損失を減少させる必要がある。大きな生成物としてＣＯ₂及びＨ₂Ｏとの１単位（ｕｎｉｔｙ）の化学量論的比で作動するメタンバーナは、約２２，０００のＢｔｕ／ｌｂを提供し、その結果、１０００Ｂｔｕ／ｌｂのレンジの熱損失は、比較的に重要ではなく、その燃焼温度は、化学的な平衡を生じる１８１５℃（３３００°Ｆ）の理論値に到達する。他方、さらに少ないエネルギーがアンダ・オキシドバーナの作用によって解放される。なぜならば、その理想的な製品は水素及び一酸化炭素であるからである。よって、第３図の“Ｂｔｕ／ｌｂ”は、０．２５乃至０．７５のアンダ・オキシドでメタンー空気反応における理論的熱出力に関連する。約０．５の上方の比で約０．３と約７５００の最も低い比で約５００Ｂｔｕほどの低いエネルギー出力を示す。このような低いエネルギー出力において、熱損失は十分に小さくなる。第３図の正規曲線は、０．２５乃至０．７５のアンダ・オキシドバーナの２６ ℃（７８°Ｆ）の送りから化学量論的な比の２６℃（７８°Ｆ）の送りにおいて理論的温度に関する。０．３の低い実際の比において、熱出力は、熱損失によって容易にオーバーシャドウされ、理論的な温度は、達成するためには、実際に不可能である。０．５の大きな実際の比において、１２６０℃（２３００°Ｆ）の理論的な温度は、熱損失が非常に低減しない限りにおいて、達成することが困難である。通常の熱損失を低減する１つの装置は、断熱である。上述した特許出願及び第４図に示したように、バーナ壁４５は、常にある程度断熱性を有する材料から形成される。このバーナ壁は、熱損失を生じる。なぜならば、熱伝導率は、温度差に比例し、断熱は、一方の側で高温のバーナに他方の側で最も低い低温に接触する。また、最も断熱をした場合の熱伝導率は、耐火材ファイバフェックスフェルトのカルボランダムにおいて次の表に示される。温度熱伝導率 °ＦＢｔｕ−ｉｎ／ｈｒ−ｆｔ₂−°Ｆ５００（２６０℃）．３９４１０００（５３８℃）．６４３１５００（８１６℃）１．０４１２０００（１０９３℃）１．５０４２５００（１３７１℃）２．５７２３０００（１６４９℃）６．３００第３図は、生成された理論的な水素と化学量論的な比を示す。低い比の水の生成によって、水素は、最大２モルのメタンから増大した比で低減する。第３図は、１モルのメタンにおいて１モルのＣＯが形成されることが示されている。すべての一酸化炭素が変換され、メタン１モルにおいて全体の水素が２モル残るときに、低温度において、反応ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ＝Ｈ２＋ＣＯ₂を介して下流シフト反応において水素を再び形成する。非常に低い比において、水素は、図面に示すように過剰な水を加えることによって形成される。このような“シフト”反応は、空気流と螺旋の熱交換によって冷却されたバーナから下流に配置されたシリンダにおいて冷却を必要とする。さらに、熱損失は外部領域に比例し、第４図の形状はこの領域を最小限にしない。従来技術のバーナは、内燃室４７を備えたハウジング４６を有する数字４５によって示される。入口４８を介して燃料を、入口５０を介して空気を受け入れ、燃料の一部は入口５１を介して導入される。燃料／空気は最初管５２で混合され、これは開放端を有しており、組み合わされた燃料／空気は、矢印によって示すように障壁５３に向かって流れ、流れはそれ自身で反転し、流れは障壁５３で衝突し、カップ５３の内側で管５２を通って出る。流れの方向は、半径方向外側に９０°次に燃焼室４７にプレート５５の開口部５４で９０°変化してダクト５６を介して出る。上述した特許にはさらに追加的な内容が示されている。第５図に示すようにバーナ部分に送り熱交換機を配置することによって熱損失が減少し、これは、バーナをそれ自身の上に折り曲げ、さらに球形に似る。第２図に示す実施例は、従来技術より厚いさらに十分な断熱材を使用するが、第５図及び第７図は、矢印６０で示すようにさらに十分である。バーナ６０は、内側部分６３を包囲する厳重な断熱材６２を備えた外側部分６１を有する。内側部分６３は、中空であり、参照符号６４が開放端部であり、壁６５で閉鎖している。厳重な断熱部材６３と外側部分６１との間に第１の室６６が画定され、参照符号６７は、内側部分６３内に第２の室を示している。送り混合気を含む熱交換器６８は、第１の室６６内に配置され、第２の室６４に排出される入口７０及び出口７１を有する。空気／燃料混合気は、入口コイル７２を介して熱交換器６８に入り、内側部分６３を包囲する中間コイル７４を介して既存コイル７３に出る。ガスが壁６５に当たり、流れの方向を反転させたとき、予備加熱された空気燃料混合気が出口７１から排出されたとき、第２の室６７内のスパークプラグ７３によって点火される。ガスは、第２の室６７から開口部６４を通って排気出口７５を通って排出用の外側または第１の室６６に流れる。従って、送り混合気を含む螺旋熱交換器６８は、バーナ室６７から高温のガスによって包囲される。これらの高温ガスは、外側部分の断熱壁の内面に接触するが、外面は冷たい外面と接触する。その結果、断熱材を通る温度低下は大きく、これは、熱束の値において著しい変化を生じる。第６図及び第８図の実施例は、熱束変化値を減少する熱交換部分を示す。このバーナ装置は、矢印８０の方向に示され、外側部分８１及び内側部分８２を有する。その双方は、同軸の間隔を置いた関係で配置され、第１の室８３と端部８５が開放している内側バーナ室８４を画定する。入口８６は、空気燃料混合気を熱交換器８７に送り、この熱交換器８７は、バーナと同軸で環状管８８及び８９に接続された対向部を有する間隔を置いた平行な複数の管を有する。管状スポーク９０−９４は、熱交換器の平行な管と入口８６を接触させ、同様の管状スポーク１０３は、平行な管の他端と送り管９５を接触させる。管９５の端部は、送り混合気の衝突に対して端壁を有する障壁またはカップ９６を示し、これは、流れを逆転させ、バーナ室８４に出る。流れは、端壁に衝突して他の方向に流れを逆転する。この点火は、スパークプラグ１００によって達成され、排気流は、熱交換器８７によって一部が占められている第１の室８３に開口部８５を通って出る。ガスの排出は、ガスが熱交換器を通って流れた後に第１の室に接続された排気出口１０２を介して行われる。熱交換器は、外側及び内側環状体を形成する。外側は、冷却された送り混合気を含み、断熱材の外壁に隣接して配置される。つぎに、１つのバーナからの全体の熱損失は、バーナ出力ガスと環境との間の大きな差の代わりに供給混合気と環境温度との間の差に比例する。また、上述したように、正規の高温の熱伝導が温度とともに増大し、もし高温のバーナのガスが外部の断熱材に隣接するよりも小さい。１７．８ｃｍ（７インチ）のＩＤを有する上記のテーブルに与えられた熱伝導でバーナを包囲する円筒形断熱材を通過する熱の通路において、２５．４ｃｍ（１０インチ）のＯＤ、平均１１５０℃（２１００°Ｆ）のガスバーナ、４８２℃ （９００°Ｆ）のガス及び２５．５℃（７８°Ｆ）の大気で上述した表に与えられる。熱フラックスが正規の熱交換器において７９０Ｂｔｕ／ｈｒであり、本発明のバーナにおいて１３６の熱束であり、これは３０％までの減少である。第９図を参照すると、矢印１１０の方向に示された他のバーナが内側部分１１２に関して同軸に配置された断熱外壁１１１を有し、この断熱外壁１１１は、前述したように閉鎖した内壁１１４に流体連通する開口部１１３を有する。外側室１１５は“カン”状の金属セパレータ１１６によって分離される。外側室は、完全に断熱されたインジェクタミキサ１１８に空気／燃料混合気を導入する入口１１７を備えており、このインジェクタミキサ１１８は、送り混合気の流れを行う障壁プレートまたはカップ１２０を含む。内側部分１２１の壁は、他の流れの反転を生じる。スパークプラグ１２２は内側室１１４を通って排気出口１２４を出るバーナ室１２３のガスを点火する。送りガスは、入口１１７を通ってバーナ１１０を出て、空隙または外側室１１５を通って半径方向に移動する。ガスは環状体内の断熱壁１１１に対して移動し、室１１５に沿って半径方向内側にインジェクタミキサ１１８に通過する。バーナ室１２３に形成された高温ガスは、分離機１１６の内面に衝突し、セパレータ及び断熱された内側部分１１２によって境界が形成された環状体に半径方向外側に通過する。最後にガスは出口１２４から出る。セパレータは、バーナガスと供給ガスとの間の熱交換器表面である。その領域は、“延長された”表面を必要とはしないように十分に大きい。流れは反対流の代わりに熱交換を制御し、従来の“ブーツ”ステップ処理によって生じる制御されない温度を防止するために平行である。これは要求ではなく、反対流を使用することもできる。本発明のバーナのコンセプトは、ディーゼルタイプのエンジンのディーゼル燃料と共に使用することができる。このようなエンジンに関する主な問題は、テイルパイプから放出された粒子（煙）であり、これは、有害な物質を含み、目や耳に障害を生じる。このような粒子は、最終的な空燃比を得るために必要な空気と共にエンジンに噴射する前にすべてのディーゼルエンジンをガス化するために本発明のバーナの第１の部分を使用することによってなくすことができる。それを行うことによって、ディーゼル燃料は粒子を生成することができない。またこの方法は、エンジンのバーナの性能が、ＮＯｘを形成しない低い空燃比で作動することができるようにする。空気燃料混合気は、容易に点火し、ある容積で完全に燃焼することができるように緊密な混合気を生じる。この容積は、第９図に示すように燃料流がミキサを出る場所の下のバーナ内に好ましくはセラミックリング１２５を配置することによって約２５％減少される。明らかに、リングは、燃焼ガスをバーナの両側からその中心に移動し、その後、一部が、自発的に壁に戻る。その結果、バーナ容積がさらに完全に活用される。本発明の特定の実施例を図示説明したが、広い範囲の本発明から逸脱せずに変更及び変形を行うことは明らかであり、従って、請求の範囲の目的は、本発明の範囲内のある変更改造例をすべてカバーすることである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】と水との間の反応によって増大される。

Claims

【特許請求の範囲】１．０．３ないし１．０の燃料の濃い化学量論的な空燃比で空気及び炭化水素を燃焼し空気燃料蒸気を生成する一対の燃焼室を有するバーナ装置を有し、前記燃焼室は、内燃装置に噴射する空気／燃料蒸気を緊密に組み合わせる混合装置を有し、前記バーナ装置は燃料及び空気の供給を受ける対になった各燃焼室と連通する入口装置を有し、さらに、供給された空気と燃料を加熱する前記入口装置の各々に接続された予備加熱装置を有し、前記バーナ装置の燃焼室の各々に設けた前記混合装置は、衝突する関係で前記入口装置から前記予備加熱され組み合わされた空気燃料供給を受けるように前記燃焼室の各々に配置された障壁を有し、前記障壁は、前記燃焼室内に予備加熱され組み合わされた空気燃料混合気を受け、前記空気／燃料混合気を混合することを特徴とする内燃装置。２．前記混合装置の各々は、前記空気燃料供給を受け混合する管状コイルを有し、前記予備加熱装置は、各燃焼室の前記環状コイルに隣接して導入された前記燃焼室で燃焼されたガスを使用し、内燃装置に入る準備をする空気燃料混合物の温度を上昇する熱交換器を構成することを特徴とする請求項１に記載の内燃装置。３．前記コイルは、前記障壁に直に隣接した出口管開口部で終結することを特徴とする請求項２に記載の内燃装置。４．前記コイルは、２６０℃ないし５３８℃（５００°ないし１０００°Ｆ）内で内側の空気燃料混合気を加熱するのに十分な長さであることを特徴とする請求項３に記載の内燃装置。５．前記燃焼室の対は、端部と端部が結合された関係で共通の長手方向の軸線に沿って互いに関して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃装置。６．大気環境から前記燃焼室を分離する断熱層によって包囲された前記燃焼室の各々を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃装置。７．前記燃焼室は、端部と端部が結合された関係で耐火壁によって分離されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃装置。８．前記燃焼室の対は、前記対の第１の室が前記対の第２の室によって同軸的に間隔を置いた関係で包囲されており、前記第２の室と前記第１の室の間に配置された前記第２の室に関連する前記予備加熱器及び前記第１の室内に配置された前記第１の室に関連した前記予備加熱機を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃装置。９．前記燃焼室の各々は、厚くされた断熱壁によって固定されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃装置。１０．前記第１の室は、前記第２の室と流体連通するように端部が開放されていることを特徴とする請求項９に記載の内燃装置。１１．空気及び炭化水素を燃焼し化学量論的な比の０．３ないし１．０倍の燃料の濃い比で空気燃料蒸気を生成するバーナ装置を有し、前記バーナ装置は内燃装置に噴射する空気／燃料蒸気を緊密に組み合わせる第１の室に混合装置を有する一対の室と、燃料及び空気の供給源を受ける対の第２の室に入口装置を有し、さらに、供給された空気と燃料を加熱する第２の室に予備加熱装置を有し、予備加熱装置は、第２の室の前記環状コイルに隣接して導入された前記第１の室で燃焼されたガスを使用し、前記第１の室に入る準備をする空気燃料混合物の温度を上昇する熱交換器を構成することを特徴とする有する内燃装置。１２．前記室の対は、前記室前記室内に熱を保持するように断熱層によって包囲されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃装置。１３．前記室は、互いに関して同軸に配置されており、前記内側室を構成する第１の室は、間隔おいた関係で外側室を構成する前記第２の室によって包囲されており、前記第１の室は、前記第２の室と流体連通するように端部が開放されていることを特徴とする請求項１２に記載の内燃装置。１４．前記第１の室と前記第２の室との間に配置され、前記第１室の混合装置に入るインテーク溝と、前記第１の室から前記内燃装置に入る出口溝とを画定する分離プレートを有することを特徴とする請求項１３に記載の内燃装置。１５．前記空気燃料蒸気を点火する第１の室内で作動可能に配置された点火装置を有することを特徴とする請求項１１に記載の内燃装置。１６．空気及び炭化水素を燃焼して空気燃料蒸気を提供するバーナ装置を有し、前記バーナ装置は、固定された空間的に離れた関係で第２の室によって包囲された第１の室を有し、前記室の各々は前記断熱壁によって画定され、さらに前記第２の室を包囲する前記バーナ装置に支持された予備加熱装置と、前記空気燃料蒸気を点火するために前記第２の室に配置された点火装置とを有することを特徴とする内燃装置。１７．前記第２の室内で前記空気燃料蒸気を緊密に混合する前記第２の室の混合装置を有することを特徴とする請求項１６に記載の内燃装置。１８．前記第１と第２の室の間に配置された熱交換コイルを有することを特徴とする請求項１７に記載の内燃装置。１９．前記熱交換器は螺旋コイルであることを特徴とする請求項１８に記載の内燃装置。２０．前記熱交換器は、螺旋形であることを特徴とする請求項１８に記載の内燃装置。２１．前記第１の室に配置された分離プレートを有し、このプレートは、一方のダクトが前記第２の室と流体連通し、前記他のダクトは内燃装置に流体連通している一対の流れダクトを画定することを特徴とする請求項１８に記載の内燃装置。２２．前記第１の室は、前記内燃装置と流体連通するように前記選択されたダクトを有する空気燃料インテーク及び前記混合装置に結合されていることを特徴とする請求項２１に記載の内燃装置。２３．前記室の中央に向かって高温ガスの流れを生じるように前記混合装置に関して同軸的に配置された前記第２の室に配置されたセラミックリングを有することを特徴とする請求項２２に記載の内燃装置。２４．空気及び炭化水素を燃焼して化学量論的比の１．０．３ないし１．０倍の燃料の濃い比の空気燃料蒸気を生成するバーナ装置を有し、前記バーナ装置は、内燃装置に噴射する空気／燃料蒸気を緊密に混合する前記対の第１の室に混合装置を有する一対の完全に断熱された室と、燃料及び空気の供給を受ける対の第２の室に連通する入口装置を有し、さらに供給された空気と燃料を加熱する前記入口装置の各々に接続された予備加熱装置を有し、前記混合装置は、衝突する関係で前記予備加熱され組み合わされた空気燃料供給を受け、混合蒸気をつくるように第１の室に配置された障壁を有し、前記障壁は、予備加熱され組み合わされた空気燃料混合気を受け、その向きを変え、第１の室内で空気／燃料混合気を混合して空気燃料混合気を混合し、前記混合装置は、前記空気燃料供給を受け及び混合する管状コイルを有し、前記予備加熱装置は、各燃焼室の前記環状コイルに隣接して導入された前記燃焼室で燃焼されたガスを使用し、内燃装置に入る準備をする空気燃料混合物の温度を上昇する熱交換器を構成することを特徴とする内燃装置。