CN1025637C - 高湿空气制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高温空气制造装置的改进方案，其目的在于降低锅炉和内燃机的燃料消耗以及减少NO^X等有害废气，所制得的高温空气供给将燃料空气混合气送人燃烧室的进气管内。

本发明装置中，经减压吸入而成为雾状的水与从另一人口吸入的空气，以55～65度的角度合流、碰撞而生成高温空气。

Description

本发明涉及高湿空气制造装置的改进，其目的在于降低锅炉或汽油发动机和柴油机等内燃机的燃料消耗，以及减少有害废气（氧化氮气体、一氧化碳气体、碳化氢气体、黑烟等）的排放。

以前，为了降低锅炉或汽油发动机和柴油机等内燃机的燃料消耗，以及减少有害废气（氧化氮气体、一氧化碳气体、碳化氢气体、黑烟等）的排放为目的，曾提出过向内燃机的进气管（即将燃料空气混合气体送入燃烧室的管）内提供“高湿空气”的方案。

可是，“高湿空气”谈起来似乎容易，但实际上，效果好的“高湿空气”，只有用非常有限的方法及装置才能获得。本申请发明人之一的小仓崇以前曾发明过这种效果好的“高湿空气”的制造装置（以下叫做基本发明），并向美国及日本提出了专利申请。

美国专利第4，479，907号（1984年10月30日授予专利）以及昭和57年（1982年）日本专利申请第143，865号（申请日1982年8月19日、公开日1984年2月24日、特开昭第59-34470号）就是这项基本发明。

该基本发明在日本申请时专利公报中公开的制造装置主要部分，系由贮水容器、气化细管4（相当于本说明书中第1细管1）、空气细管14（相当于本说明书中第2细管2）、合流球5（相当于本说明书中合流部5）以及吸入细管（相当于本说明书中第3细管3）构成;气化细管4设有向容器的水中开口的极细的水分入口，水从该入口经减压吸水而形成水雾;空气细管14设有向大气开口的空气入口，合流球5设有大致呈倒Y形的流路，流经气化细管的雾和流经空气细管的空气合流之后导向上方，吸入细管大体上呈垂直设置，它使在上述合流球处合流的空气上升，并从排出用喷管排出。

该基本发明的重要内容有下列几点。第一点是，气化细管的吸入嘴3（相当于本说明书中水分入口）的孔径非常细。由于孔径约为0.3mm，非常细，并使气化细管内部减压（靠发动机的负压，约为200～700mmHg），因此水通过吸入嘴3流入时，水容易雾化。

第2点是关于流经气化细管的雾与由空气细管进入的空气流在合流球中合流和碰撞时的角度。在基本发明中，该角度（相当于本发明说明书中的开脚角度）为锐角。若不是锐角，合流后流速降低，当流速降低时，既不能混合均匀，又不能使比较大的水块细化成小块或分子。这将会降低旨在改善燃 料消耗和减少有害废气的发明效果。

第3点是在合流点没有设置过大的空间，以导致减压（减速）。因此，两股流均以原有的压力和速度合流、碰撞，将比较大的水块分解成小块或分子，其结果使发明的效果得到明显提高。

与此相反，在基本发明的日本申请的审查过程中，审查员所引用的特公昭52-28179号公报图3所示的合流装置，在合流点设有构成过大空间的差压室18，该装置内，流经气化细管的雾和流经空气细管的空气在合流点减压、减速。因此，雾受到空气的碰撞较弱，从而改善燃料消耗以及降低有害废气的效果明显变差。

第4点是吸入细管大致垂直。与此相反，上述特公昭52-28179号公报图3所示的合流装置中，相当于吸入细管的细孔7倾斜到比水平还向下的程度。因此，合流的“含有水分的空气流”分离为以自重沿壁面流动的水和几乎不含水分的空气，因此，改善（燃料消耗）以及减少有害废气的效果明显变差。

可是，基本发明说明书中具体公开的合流角度（开脚角度α）为10度，此后经本发明者们的研究表明，这样的角度对于获得改善燃料消耗和抑制有害废气的效果是不够的。

因此，本发明者们又进一步进行专心研究，其结果表明，若将开脚角度α设为55～65度，则可以观察到最好的效果，及至形成本发明。

本发明提供一种高湿空气制造装置，其由贮水容器、第1细管、第2细管、合流部和第3细管构成;第1细管设有向容器的水中开口的极细的水分入口，通过从该入口经减压吸入水而形成水雾;第2细管设有向大气开口的空气入口;合流部设有大致呈倒Y形的流路，将流经第1细管的雾和流经第2细管的空气合流后导向上方;第3细管大体上呈垂直设置，它使在上述合流部合流的空气上升，并从排出用喷管排出;该高湿空气制造装置的特征在于上述Y字形流路的开脚角度α为55～65度。

为什么本发明装置的开脚角度α＝55～65度，能带来显著的高效果，其理由是不清楚的。可是，后述的实验事实证明了这一点。

由本发明的高湿空气制造装置生成的高湿空气是指，使水分子的氢原子和氧原子间的结合力减弱的气态不稳定结合的水分子。使普通的水分子热分解时，需要2000℃以上的高湿;可是，高湿空气由于水分子的结合处于不稳定状态，因此，用通常能量的大约1/3（700℃～800℃的温度）就能使其热分解。高湿空气的这一特性有助于降低燃料消耗以及减少有害废气。

将本发明装置所生成的高湿空气提供给锅炉或汽油发动机和柴油机时的燃烧机理如下。

（1）锅炉

高湿空气在用于燃烧的吸气的诱导下，从与燃烧喷嘴相同位置流入油雾喷射区内并被混合。由于高湿空气在700℃～800℃的温度下产生分解，所以，被燃烧用大气诱导来的高湿空气，在靠近火焰层附近获得分解所需的热量而分离成氢和氧。分离出来的氢立即发生高温、高热量的燃烧，将热影响波及到周围的燃油微粒。而氧则和可燃元素依次发生连锁式的氧化反应。

另一方面，锅炉在通常的燃烧下则会按下述方式发生热损失和废气。往燃烧室内引入的燃烧用大气，其构成的成分为氮79%、氧21%，因而需要往燃烧室内引入大量的含氮的空气，氮的体积约为燃烧所需氧的4倍。吸入燃烧室内的大量的氮，在吸收热量的同时还使体积变大。体积变大的氮向烟道流动的流速加快，带着炉内的热量排出去。这个过程中炉壁温度降低，等待氧化反应机会的浮游可燃元素也同时被排出去。另外，火焰流速也变快，因此从火焰传导到传热面的热量变少，热效率变差。这样便产生热损失。并且，往燃烧室内大量引入的空气中，氮约占4/5，因此，产生大量的NO_X气体。

然而，由本发明装置生成的高湿空气供给锅炉时，如上所述分离的氧有助于燃烧，因此可以使必需从空气中取得用于燃烧的氧气量减少，并可减少引入锅炉的空气量。根据实验，与通常锅炉中的燃烧相比，引入燃烧室内的空气量减少30%。因此，如前所述，在通常锅炉燃炉中，由于有燃烧室内大量引入的空气和占其体积4/5的氮气的存在而产生的热损失以及所生成的NO_X气体可以大幅度地减少。

（2）内燃机

从进气歧管向吸入燃烧室内的空气流供给高湿空气。供给的高湿空气由气态物质和未分解水滴构成。该未分解水滴在接触燃烧室内高温的同时，立 即成为潜热，传热给从外部吸收的空气，使燃烧室内热量均匀，形成良好的热环境，将热影响波及给燃料喷雾微粒，有助于形成良好的化学反应和燃烧区。另一方面，气态的高湿空气因点火而容易（在700℃～800℃的温度下）发生热分解反应，分离成氧和氢。分离的氧爆发力大，因此，起着往燃烧室内喷射的燃料以外的燃料的作用。实验表明，供给高湿空气的情况下，即使往燃烧室内少喷射10%左右燃料，也能够得到同样功率力。这样，呈爆炸性燃烧的氢所产生的高温、高热量，对燃料微粒的燃烧具有良好的影响。另外，分离的氧与燃料微粒结合促进燃烧，因此，可以使必需从空气中取得用于燃烧的氧气量变少，起着使引入燃烧室的空气量（含氮约4/5）减少的作用。若是通常的内燃机，为了形成爆炸压力，需要使空气充满燃烧室，该空气中4/5是氮气，因此，NO_X作为废气大量产生。可是，往燃烧室内供给气态高湿空气时，可以减少高湿空气所占有的体积那部分的空气吸入量。因此，氮气流入量也变少，从而减少NO_X的发生。另外，由于大气吸入量的减少，流入的氧气量也理应减少，但是高湿空气分离出来的氧能使氧的减少得到充分地补充。

这样便能达到燃烧效率提高、燃料消耗下降的同时，减少NO_X等废气。

本发明的高湿空气制造装置的第1细管1长度约为10～50mm、内径约为1～5mm是合适的，其水分入口直径d₀约为0.1～0.5mm是合适的。该水分入口直径d₀较大时对于减少NO_X有效，在大型柴油机用装置中，允许其直径最大约为1.5mm。

另外，使高湿空气排出用喷管的通孔直径d₂与上述水分入口的直径d₀相等的情况下进行实验，得到下面结果。即，废气中所含的碳化氢气体，在d₀＝d₂为0.1mm～0.5mm的条件下浓度最低，NO_X气体，在d₀＝d₂小于约1.5mm的情况下，直径越大，浓度越低。如与不使用本发明装置的情况相比，碳化氢气体浓度随着d₀＝d₂的值从0.05mm逐渐变大而降低，在0.1mm～0.5mm的范围内浓度最小，此后随着直径变大碳化氢气体浓度也逐渐变高，可是一直到d₀＝d₂小于约1.5mm以前时，仍一直比不使用本发明装置时的值低。因此，与不使用本发明装置时相比，至少能降低碳化氢气体浓度，并且，在希望尽量降低NO_X气体浓度时，即使将d₀＝d₂加大至小于约1.5mm也仍然有效。

另外，本发明的高湿空气制造装置中设有略呈倒Y字形流路的合流部5，其流路的直径在1mm～3mm的范围是适宜的。

第2细管2的长度没有特别限定，其内径在1～5mm的范围是适宜的。

第3细管3是为了使在合流部合流的流经第1细管的雾与来自第2细管的空气的合流空气进一步均匀地混合并上升而设置的。

这时，第3细管3大致呈垂直竖立状态设置是重要的。垂直是最理想的，可是，即使相对于垂直线有+19～-19度范围的倾斜也是允许的，根据情况的不同，也可以相对于垂直线有+20～-20度的倾斜。若倾斜度超过了上述允许值时，流经其中的合流空气-“含水分的空气流”中比较重的水块（团）靠自重容易与管壁接触，结果，块逐渐变大，终于成为液体沿管壁流落。就是说，“含水分的空气流”分离成沿管壁流落的水和几乎不含水分的空气，其结果是，改善燃料消耗以及减少有害气体的效果明显降低，这一点通过本发明者的实验已经得到证实。

第3细管3的长度约为80～180mm、内径约为1～5mm是适宜的。

如上所述，合流部5的流路直径在1mm至3mm的范围是适宜的;第1细管1、第2细管2和第3细管3的直径分别为1mm～5mm是适宜的，其理由如下。即，为了防止水中存在的二氧化硅和钙等在管中形成泥渣状堆积的缺陷，而采用上述直径是适宜的。在形成泥渣堆积时，会发生高湿空气的压力不稳定，或不能得到稳定燃烧等等不理想状态，不能长期使用达15年以上。本发明的发明人通过长年实验发现，在采用上述直径，燃烧状态最好，依靠常规维修就可以长期使用达15年以上。

按照本发明，若将高湿空气制造装置的开脚角度α定为55～65度，将所制造的高湿空气供给内燃机或锅炉时，可使燃烧室内的燃烧接近于完全燃烧。其结果是，焰芯温度变高，废气中的CO气体浓度、HC气体浓度、NO_X气体浓度均降低，燃料消耗得到改善。

附图是本发明的一个实施例。

图1是本发明实施例涉及的高湿空气制造装置的垂直剖面概略图;

图2是水入口7的垂直剖面概略图;

图3是空气入口8的垂直剖面概略图;

图4是合流部5的垂直剖面概略图;

图5是高湿空气排出口9的垂直剖面概略图;

图6是表示废气中的氧分子浓度的曲线图;

图7是表示图6中实施例的废气中的氧化氮气体浓度的曲线图。

下面，通过实施例来更具体地说明本发明，但是本发明并不局限于这个实施例。

图1是本实施例涉及的高湿空气制造装置的垂直剖面概略图。

本装置的主要部分安装在不锈钢制圆筒形容器4和聚乙烯制薄壁内部容器（内套管）4a中;容器4是装置的一部分，其内径100mm，高200mm，内部容器4a装于其内。设置内部容器4a的目的一是为了与外界绝热，防止其中的水的冻结，二是为了在将不锈钢制容器4固定在外部装置上时，容易清扫容器内部。在容器4a上一处形成纵槽（从上看为V字形），以便装配时空气通过纵槽逸散到外部，因此容器4a的内装工作变得容易。

容器4是用于贮存水的，水多时，若一振动，水就会起浪，因此，为防止这种情况发生，使质轻的中盖6浮在水表面。中盖6也起着水少时防止第1细管1的水入口7从水中浮出的作用。中盖6是硬质氯乙烯树脂制的圆板（厚2mm），其上开有许多通孔。

容器4的上部开口部有不锈钢制上盖4b，通过一次操作环（未图示），能将其合适地安装、卸下。容器4与上盖4b的接触部有橡胶密封垫（未图示），使二者贴紧。因此，通过上盖4b，能将容器4内部密封起来，即使容器4倾斜到水平状态，内部的水也不会泄漏。

第1细管1是一根耐热耐压乙烯树脂制的透明管（内径2.7mm、长30mm），用于吸取容器4内的水，并使其气化，在此管下端安装有向容器4内的水开口的水入口7，此管上端与合流部5连接。

水入口7，如图2所示，系由与第1细管1连接的磷青铜制的喷管外体7a、嵌在喷管外体内部的长度10mm、外径8.5mm、内径d₀为0.3mm的喷管内体7b、位于喷管前方的防脏物侵入的不锈钢网滤7c以及为将网滤安装在喷管外体上的筒形塑料框架7d所组成。

喷管内体7d用特殊树脂的超高分子聚乙烯制成，以防止水中含有的微量二氧化硅沉积吸附，在其中心，沿纵向贯通一个直径d₀＝0.3mm的细孔。

第1细管1的内部因靠发动机的负压而呈减压状态（200～700mm汞程度），因此，水通过该细孔被减吸引至内部，从而容易气化，产生水雾。

第2细管2是，用于吸入空气，在本实施例中大致呈“J”字形（见图1），是用耐热耐压乙烯树脂制的透明管（内径2.7mm、长度160mm）构成。第2细管2的上端有向大气开口的空气入口8，下端（弯曲部分顶端）与合流部5连接。

空气入口8安装在上盖4b上，如图3所示，系由与第2细管2连接的黄铜制的喷管8a、嵌插在喷管内部、长度为10mm、外径8.5mm的空气调节过滤器8b、包覆住8b的塑料制的防尘用滤清器8c（栗田工业株式会社制）以及滤清器8c的安装架8d所构成。

空气调节过滤器8b用连续气泡（形成空洞连续的弯曲通道）的多孔质塑料构成，如在实验例4中所说明的那样，起调节所制造高湿空气的“水/空气比”的作用。只用喷管的话，调节该比率的作用小。合流部5是为了在使流经第1细管1的雾和流经第2细管2的空气合流、碰撞后，将其导向上方（第3细管3的方向），其本体外形呈厚8mm、直径20mm的圆盘形。

材料为超高分子聚乙烯。使用该种材料的理由如下。即，合流部5的内部，如图4所示，流路大致呈倒Y形（不管哪条流路，其内径均为2mm）。该大致呈倒Y形流路的合流点的楔形的顶点，由于流经第1细管1的雾和流经第2细管2的空气之间的碰撞、合流容易磨损。可是，若使用这种材料，则难以磨损。并且，若使用这种材料，则水中含有的二氧化硅就难以沉积吸附。假如楔形的顶点磨损变圆，那么就不能制取对改善燃料消耗及减少有害废气有效果的高湿空气。

合流部5的流路的内径最好不要太粗，以1～3mm为好。

在流路的出入口处，从圆盘本体上突出有连接管，这些连接管分别与第1～第3细管嵌合，使合流部5能与各细管连接起来。

大致呈倒Y形流路的开脚角度α，在本实施例中为60°。在合流部5内部，来自第1细管的流路出口与来自第2细管的流路出口无间隔地邻接是重要的。假设二者间有间隔，那么在合流点就会产生过大空间，该空间是减压（减速）的主要原因。

离开合流部5沿第3细管3上升的合流空气为“含水分的空气流”，用肉眼可观察到呈白色雾状。随着沿第3细管3上升，白色逐渐地变淡，透明感增加。在第3细管3上部，可见比较大的水块。

这种从白色雾状向比较大的水块的变化是重要的，引起这种变化的是第3细管3的作用。

第3细管3的长度以80mm至180mm为好。若其长度超过上述范围时，就不会发生上述“从白色雾状向比较大的水块的变化”。

第3细管3是耐热耐压乙烯树脂制的透明直管（内径2.7mm、长160mm），呈垂直状设置。细管3的上端与向容器4外开口的高湿空气排出口9连接，下端与合流部连接。

高温空气的排出口9安装在上盖4b上，如图5所示，该排出口9，系由形成壳体的磷青铜制成黄铜制喷管外体9a、设置在其内部的负压维持室9b（使直径8mm、长10mm的圆筒置于水平位置的形状）、嵌插在通向维持室9b的垂直导孔内、高6mm、外径2.7mm的预备喷管9c、螺纹固定在垂直导孔入口的连接管接头9d、从负压调整室9b通向外部的嵌插在水平排出孔内的长8mm、外径8mm的排出用喷管9e以及螺纹固定在水平排出口的连接管接头9f组成。

连接管接头9d下端与第3细管3连接。管接头9d内部沿垂直方向开有直径2.7mm的通孔。“含水分的空气流”经此通孔上升。并且，空气流通过预备喷管9c，进入负压维持室9b。

预备喷管9c用超高分子聚乙烯制成，其中心为一个直径d₁＝0.8mm的垂直通孔。

设置负压维持室9b和预备喷管9c的理由如下。在往复式发动机中，吸入行程中产生负压（减压），这成为本装置第1细管1吸入水的原动力，并且也是第2细管2吸引大气中空气的原动力。但是，吸入行程与下一次吸入行程之间，没有产生负压。因此，负压是脉动的。没有负压时，吸引力就没有了，因此，沿第3细管3上升的“含水分的空气流”就落下。该气流的落下，将“含水分的空气”分离为沿管壁面流落的水和几乎不含水分的空气。可是，若设置负压维持室9b和预备喷管9c时，当来自发动机的负压停止一瞬间时，维持室9b和预备喷管9c仍向第3细管3提供负压，不让吸引停止。因而，使“含水分的空气流”在第3细管3内不会停止和落下。

如锅炉和柴油机那样的负压不发生或较弱的装置中，采用另一种方法，准备膜片式的电动抽气泵，将其接到锅炉或发动机与本装置之间的连接软管10的中间。这时，负压即使脉动也不会变为零，因此，也可以不要负压维持室9b。

“含水分的空气流”从负压调整室9b，最后通过排出用喷管9e，由本装置向外排出。因而生成符合目的的高湿空气。

排出用喷管9e用超高分子聚乙烯制成，中心是一个直径d₂＝0.3mm的水平通孔。直径d₂也可以约为0.1～0.5mm程度，尺寸大的对减少氧化氮的排放有效。在大型柴油机用的装置中，直径d₂最大容许达到约1.5mm。d₂最好与上述的贯穿水分入口7的喷管内体7b的细孔直径d₀相等。

在负压为零时，排出用喷管9e与空气调节过滤器8b共同起作用，使第3细管3的内部呈近似密封状态，并使正在沿细管3内上升的气流不致落下。另外，该喷管9e对作为本发明的目的的制造高湿空气有用。

在喷管9e的出口方向有连接管接头9f，其内部开有直径2.7mm的水平通孔。

连接管接头9f的出口处设有连接软管10，将本装置与发动机或锅炉连接起来。

连接软管10为一根内径2.7mm的耐热耐压乙烯树脂透明软管。

连接软管10的端部连接着发动机或抽气泵。因此，将脉动的负压通过排出用喷管9e供给本装置。

这样就能制造出作为本发明目的的高湿空气，由于连接软管10是透明的，故能了解内部状况。在连接到2000CC级汽车的汽油发动机时的实验例中观察到：在空转状态下，直径约为1.5～ 2.5mm的水珠，以大约20～40mm的间隔依次从软管内部飞去。在有负载的行驶状态下，水珠速度加快，间隔变短。

实验例1

（1）首先，准备13种开脚角度α为10～120°的合流部5，将它们分别与上述实施例装置中的合流部5置换，制作种种实验装置。

（2）准备燃料（A重油）供给量为87t/小时、蒸气发生量为1200Kg/小时的火筒烟管锅炉（装备有燃油喷雾式枪型喷燃器），在喷燃器的旁边设有感应喷管，用连接软管10将该感应喷管与上述实验装置连接起来。

并且，在连接软管10中间设置膜片式的电动抽气泵，向实验装置提供负压进行吸引的同时，将高湿空气供给锅炉。

（3）一边驱动实验装置，一边使锅炉工作，在这期间测定了焰心温度和废气中的CO、CO₂以及O₂浓度。这时，实验装置的水的消费量是15CC/分。实验结果如表1所示。

（表1见文后）

（4）从表1数据可以看出，开脚角度α为55～65度时，焰心温度（越高越好）、CO气体浓度（越低越好）、CO₂气体浓度（越高表示完全燃烧越好）以及O₂浓度（越低表示完全燃烧越好）的综合评价分最高。CO₂气体浓度高意味着燃料消耗低。

由此可见，本发明的高湿空气制造装置是一种多么卓越的装置。

实施例2

（1）首先，准备水入口7的细孔直径d₀和排出用喷管9e的通孔直径d₂为0.1～1.0mm的8种的第1细管1和喷管9e，将它们分别置换上述实施例装置中的第1细管1和喷管9e（d₀＝d₂），制作种种实验装置。

（2）接着，作为试验车，准备1989年式丰田汽车株式会社制造的汽油发动机皇冠2000cc（行驶距离7500Km）。

卸下该车的排气净化装置，使发动机的废气直接从消音器排出，在排出口处安装废气测定装置的传感器。

另外，在试验车的燃料系统中，安装燃料消耗检测器（安全汽车株式会社制）。

另一方面，在发动机的进气管中间，开一个直径为8mm的孔，以突出在进气管内的方式安装一个内径为2.7mm的圆筒型喷管。喷管的侧面开有许多直径为2mm的通孔。这种喷管称作吹笛式喷管。并且，将连接软管10连接在该喷管上，将软管10的另一端连接在与上述的实验装置上。

（3）往本装置的容器4内盛入1200cc自来水，将试验车置于坊修社制底座示功器上，一边在施加行驶负荷的状态下，分别以60Km/小时、80Km/小时、100Km/小时不同速度驱动发动机，使轮胎旋转。

然后，在各种不同的速度下，测量容器4内的水的消耗量（单位为相对于燃料消耗量的容量百分数）、燃料消耗量（cc/分）和废气浓度（ppm）。其结果列于表2。

（表2见文后）

从此实验中可以看出，关于燃料消耗方面，不管在哪种速度下，都是水入口7的细孔直径d₀与排出用喷管9e的通孔直径d₂相等，均为0.1mm～0.5mm时的结果（燃料消耗量少）。另外，关于废气浓度方面，碳化氢气体与上述燃料消耗实验情况相同，在d₀＝d₂，为0.1mm～0.5mm时的排出量变少;而NO_X气体在d₀＝d₂越大，排出量越低。

实验例3

将实施例装置（d₀＝d₂＝0.3mm）用于实验例2的试验车上，将第3细管3安装成与垂直线成设定的β角度。并与实验例2一样，使试验车分别以60Km/小时、80Km/小时速度作有负荷行驶，测定此时的水消耗量（单位为相对于燃料消耗量的容量%）和燃料消耗量（cc/分）。该项测定是在各种不同的β值下反复进行的。

所得结果列于表3。由于水消耗量不管速度是60Km/小时、还是80Km/小时都是不变的，因此统一列表3。

（表3见文后）

从此实验可以看出，第3细管3垂直竖立时（β＝0），燃料消耗情况最佳（燃料消耗量少）;第3细管3与垂直线之间的角度超过20°时，燃料消耗量迅速增加，表示燃料消耗状态变坏，即，从燃料消耗好坏的角度来看，第3细管3垂直竖立时特别好;即使与垂直线成+20～-20度的角度有时也能获得良好的燃料消耗状态。

实验例4

（1）将实施例装置（d₀＝d₂＝0.3mm）通过连接软管10与废气采样装置（岛津制作所制的CFP-301型）连接。

然后，用膜片式电动抽气泵，作为上述装置的吸气泵，利用该泵，实施例的装置在负压550mmHg下吸气，制造高湿空气。

在装置内部的吸入气体导管的中间，设有冷却器中心部分，高湿空气在此被冷却到-10℃，水分液化。上述泵将液化水与空气的混合物吸入，并送入设在装置内部的排水容器中。

排水容器下部有积存的水，上部则有空气。将该泵作了如下的设定。该空气压力一到1.3大气压（计入大气压）时，泵就自动停止工作。通过设定成1.3大气压，就预先确定了实验2的试验车以80Km/小时的负荷行驶时，会产生完全相同的负压（约500mmHg）。该负压施加于实施例装置。

实验时，外部空气（周围）温度约为15℃，排水容器内部空气温度为7℃。

排水容器上有刻度，能从外部读取水的容量。因而，可以测定该水量（cc）和空气量（7℃、1.3气压）。本说明书中将其称作“水/空气比”。

（2）这回将同一装置（d₀＝d₂＝0.3mm）连接到实验例2的试验车上。

并且，使该车以80Km/小时的负荷行驶（负压约550mmHg），测定燃料消耗量（cc/分）。

这时，由于试验车和抽气泵对实施例装置施加了完全相同的负压，因此，在与前项（1）相同条件下制造高湿空气。

（3）因而，把空气调节过滤器8b更换成各种不同的过滤器，反复进行前项（1）、（2）中有关内容的测定。将其结果列于表4。

（表4见文后）

从表4结果可以看出，水/空气比为1/17～1/21时的高湿空气最好，对燃料消耗有利（燃料消耗量少）。进一步可以看出，使用能够提供上述那种水/空气比的空气调节过滤器8b，对于改善燃料消耗是有利的。

实施例5

将实施例装置（d₀＝d₂＝0.3mm）连接到发动机（小松制作所制柴油发动机、S6D125型，220KVA/60HZ）上，用在共同发生系统上，进行性能验证试验。

另外，使用的发电机是电洋株式会社制造的DCA-220SPM（K）型。

在360A的负载下，对于安装实施例装置（实验例）和不安装该装置（通常运转）二种状态，进行废气浓度的测定试验，得到表5以及图6、图7所示的结果（1990年10月5日实施）。

图6和图7是从验证本发明装置性能的实施例5获得的曲线图。图6表示废气中O₂的浓度，图7表示废气中NO_X的浓度。不管是O₂浓度还是NO_X浓度都随着运转开始而增加，在稳定运转状态时，浓度大致上保持不变，随着停止运转，浓度减少。图6状态下，如表5所表示那样，比起通常运转状态来，实施例状态下O₂的浓度大。图7的NO_X的换算值是，将废气中NO_X浓度的实测值换算成废气中O₂浓度为13%时的值。

（这个实验中，对于CO₂、CO、O₂，是测定废气中所含的比例，而对NO_X是测定废气中的浓度）

从这个实验结果可以知道，使用本申请所发明装置时，废气中CO₂、CO、NO_X等等含有量减少，特别是NO_X气体的排放量得到了显著的控制。

表1（浓度单位：ppm）

实验装置 开脚角度α 焰心温度℃ CO浓度 CO₂浓度 O₂浓度

无    -    610    0.028    7.90    7.1

比较例1    10    658    0.023    8.99    6.5

比较例2    20    679    0.022    9.01    6.7

比较例3    30    675    0.020    8，78    6.3

比较例4    45    677    0.018    9.70    6.4

比较例5    50    693    0.014    10.60    5.6

实施例1    55    725    0.005    12.03    4.1

实施例2    60    805    0.000    14.70    2.6

实施例3    65    733    0.000    13.10    3.3

比较例6    70    707    0.007    12.00    4.4

比较例7    75    697    0.008    12.00    4.5

比较例8    90    683    0.013    10.57    5.5

比较例9    100    688    0.021    9.04    6.6

比较例10    120    689    0.022    8.79    6.3

表2（以60Km/小时的速度行驶时）

实验装置 d₀d₂水消耗量 燃料消耗量 HC浓度 NO_X浓度

无    -    -    54.0    104ppm    65ppm

NO.1    0.05    1.2%    54.0    104ppm    65ppm

NO.2    0.1    2.4    51.3    103    63

NO.3    0.2    2.7    48.9    60    47

NO.4    0.3    3.0    46.6    51    42

NO.5    0.4    3.3    48.8    65    48

NO.6    0.5    3.6    50.1    52    42

NO.7    0.7    3.9    53.7    73    35

NO.8    1.0    4.3    55.1    82    30

表2（以80Km/小时的速度行驶时）

实验装置 d₀d₂水消耗量 燃料消耗量 HC浓度 NO_X浓度

无    -    -    101.0    153ppm    93ppm

NO.1    0.05    1.2%    98.5    153ppm    93ppm

NO.2    0.1    2.4    91.0    146    91

NO.3    0.2    2.7    80.3    77    81

NO.4    0.3    3.0    80.0    74    69

NO.5    0.4    3.3    86.2    65    66

NO.6    0.5    3.6    91.6    85    66

NO.7    0.7    3.9    96.6    97    50

NO.8    1.0    4.3    104.4    124    44

表2（以100Km/小时的速度行驶时）

实验装置 d₀d₂水消耗量 燃料消耗量 HC浓度 NO_X浓度

无    -    -    121.7    184ppm    136ppm

NO.1    0.05    1.2%    121.0    184ppm    136ppm

NO.2    0.1    2.4    103.7    161    136

NO.3    0.2    2.7    99.0    83    98

NO.4    0.3    3.0    98.3    80    96

NO.5    0.4    3.3    99.2    83    94

NO.6    0.5    3.6    111.0    100    95

NO.7    0.7    3.9    116.5    108    88

NO.8    1.0    4.3    119.7    126    84

表3

燃料消耗量（cc/分）

实验NO.    倾角β    水消耗量

60Km/小时    80Km/小时

NO.1    -    -    54.02    101.00

NO.2    0    3.0%    43.60    80.07

NO.3    5    3.0    43.55    80.21

NO.4    10    3.0    43.84    80.34

NO.5    15    3.0    43.05    81.65

NO.6    20    3.0    44.23    81.85

NO.7    25    3.2    49.88    96.34

NO.8    45    18.1    54.52    107.01

NO.9    90    21.3    54.82    107.40

（实验NO.1没有安装实施例的装置）

表4

实验    水/空气比    燃料消耗量

NO.    （注1）    （cc/分）

NO.1    -    101.0

NO.2    1/15    99.0

NO.3    1/16    94.7

NO.4    1/17    90.5

NO.5    1/18    84.3

NO.6    1/19    79.9

NO.7    1/20    86.2

NO.8    1/21    91.7

NO.9    1/22    99.9

NO.10    1/23    107.4

（注1：空气为7℃、1.3气压下的体积）

（实验NO.1没有安装实施例的装置）

表5

通常运转    实验例

负荷    360A    360A

排气温度    383℃    401℃

CO₂6.4% 6.1%

CO    0.155%    0.108%

O₂10.4% 10.8%

NO_X930ppm 600ppm

水温：85℃    气温：27℃    湿度：77%

Claims (8)

1、一种高湿空气制造装置，由贮水容器(4)、第1细管(1)、第2细管(2)、合流部(5)和第3细管(3)构成；第1细管(1)设有向容器(4)的水中开口的非常细的水入口，水通过从该入口减压吸入，形成水雾；第2细管(2)设有向大气开口的空气入口；合流部(5)设有大致呈倒Y形的流路，使流经第1细管的雾和流经第2细管的空气合流后导向上方；第3细和(3)基本上呈垂直设置，它使在上述合流部合流的空气上升，并将其从排出用喷管排出；

该高湿空气制造装置的特征在于：上述Y字形流路的开脚角度α为55～65度。

2、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述合流部（5）的流路直径为1～3mm。

3、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述第1细管（1）、第2细管（2）和第3细管（3）的直径均为1～5mm。

4、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述第3细管（3）的长度为80～180mm。

5、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述第3细管（3）设置成垂直的或者与垂线成+20～-20度角倾斜的。

6、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述合流部是用超高分子聚乙烯构成的。

7、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述贯穿水入口的细孔的直径d₀与上述贯穿排出用喷管的细孔的直径d₂相等，即d₀＝d₂为0.1mm-0.5mm。

8、根据权利要求1中所述的高湿空气制造装置，其特征在于：上述贯穿水分入口的细孔的直径d₀与上述贯穿排出用喷管的细孔的直径d₂相等，即d₀＝d₂为0.5mm-1.5mm。

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