JP2002168128A - 煤の発生が低減した燃焼室で炭化水素が豊富な燃料を燃焼するための方法 - Google Patents
煤の発生が低減した燃焼室で炭化水素が豊富な燃料を燃焼するための方法Info
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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- F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 煤の発生を少ない燃料の燃焼方法の提供。
【解決手段】 少なくとも一部が燃焼室内にまで伸びる
一つまたはそれ以上の電極によって燃焼室内に静電場を
適用することによって、燃焼室内で炭化水素を豊富に含
む燃料を燃焼する際の煤の形成を低減する方法であっ
て、燃焼室内に伸びる電極の上記一部が、多孔質セラミ
ック材料を含んでなる上記方法。
一つまたはそれ以上の電極によって燃焼室内に静電場を
適用することによって、燃焼室内で炭化水素を豊富に含
む燃料を燃焼する際の煤の形成を低減する方法であっ
て、燃焼室内に伸びる電極の上記一部が、多孔質セラミ
ック材料を含んでなる上記方法。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般的に、炭化水
素の燃焼に関する。詳しくは、本発明は、通常は、高級
炭化水素を豊富に含む燃料の燃焼の間に進行してしまう
煤の発生の原因となる反応を抑えることによって燃料燃
焼室内での煤の発生を実質的に抑制する、炭化水素を豊
富に含む燃料をディーゼルエンジンまたはオイルバーナ
ー中で燃焼するための方法を提供する。
素の燃焼に関する。詳しくは、本発明は、通常は、高級
炭化水素を豊富に含む燃料の燃焼の間に進行してしまう
煤の発生の原因となる反応を抑えることによって燃料燃
焼室内での煤の発生を実質的に抑制する、炭化水素を豊
富に含む燃料をディーゼルエンジンまたはオイルバーナ
ー中で燃焼するための方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】火炎反
応(flame reaction)におけるイオン化学に関する文献、
例えばH.F. Calcote, D.G. Keil, "The role of ions i
n soot formation", Pure & Appl. Chem, Vol.62, No.5
(1990) からのデータでは、煤の発生はイオン機構によ
って進行し、その際、プロパルギルもしくはシクロプロ
ペニルケミイオン(chem-ions)C3H 3 + が、煤の主な前駆
体であることが示されている。
応(flame reaction)におけるイオン化学に関する文献、
例えばH.F. Calcote, D.G. Keil, "The role of ions i
n soot formation", Pure & Appl. Chem, Vol.62, No.5
(1990) からのデータでは、煤の発生はイオン機構によ
って進行し、その際、プロパルギルもしくはシクロプロ
ペニルケミイオン(chem-ions)C3H 3 + が、煤の主な前駆
体であることが示されている。
【０００３】C3H3 + イオンは、メチンラジカルCH* と酸
素との反応によって燃料の燃焼の間に生ずる：
素との反応によって燃料の燃焼の間に生ずる：
【０００４】
【化１】 次の反応が続く：
【０００５】
【化２】 反応性が非常に高い上記プロパルギルイオンは、燃料燃
焼ガス中に存在する炭化水素と反応する。そして最終的
に、ガス中でのアセチレン分子へのプロパルギルイオン
の付加によって開始される縮合反応及び更にプロパルギ
ルイオンとアセチレン分子との初期イオン縮合生成物と
炭化水素の付加的な反応に次いで直ぐに煤が発生する。
焼ガス中に存在する炭化水素と反応する。そして最終的
に、ガス中でのアセチレン分子へのプロパルギルイオン
の付加によって開始される縮合反応及び更にプロパルギ
ルイオンとアセチレン分子との初期イオン縮合生成物と
炭化水素の付加的な反応に次いで直ぐに煤が発生する。
【０００６】燃料燃焼から発生する排気ガス中の煤は、
著しい環境及び健康害であり、それゆえ、排ガスからの
煤の放出を無くすことまたはこれを低減することは、現
在は環境に関する規制によって定められている。
著しい環境及び健康害であり、それゆえ、排ガスからの
煤の放出を無くすことまたはこれを低減することは、現
在は環境に関する規制によって定められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、炭化水素
を豊富に含む燃料の燃焼の際、燃料燃焼室に静電場をか
けると、例えばディーゼルエンジン及びオイルバーナー
の燃焼室中での煤の発生が低減されるかまたは実質的に
防止されることを見い出した。付加的な反応から生ずる
C3H3 + 及びより高級のイオン炭化水素種の形成は、静電
場によって実質的に防止される。これはおそらく、静電
場では上記反応(1) におけるCHO + 前駆体の生成にとっ
て望ましくない平衡条件となるためと思われる。
を豊富に含む燃料の燃焼の際、燃料燃焼室に静電場をか
けると、例えばディーゼルエンジン及びオイルバーナー
の燃焼室中での煤の発生が低減されるかまたは実質的に
防止されることを見い出した。付加的な反応から生ずる
C3H3 + 及びより高級のイオン炭化水素種の形成は、静電
場によって実質的に防止される。これはおそらく、静電
場では上記反応(1) におけるCHO + 前駆体の生成にとっ
て望ましくない平衡条件となるためと思われる。
【０００８】燃料燃焼室内部での静電場は、この室内に
一つまたはそれ以上の電極を設けることによって得られ
る。一定のあるいは負荷される燃料に依存して可変のレ
ベルの電圧を上記電極に加えることができる。ディーゼ
ルエンジンでは、電極は、エンジン燃焼室内に設置され
た燃料余熱システムの一部であることができる。
一つまたはそれ以上の電極を設けることによって得られ
る。一定のあるいは負荷される燃料に依存して可変のレ
ベルの電圧を上記電極に加えることができる。ディーゼ
ルエンジンでは、電極は、エンジン燃焼室内に設置され
た燃料余熱システムの一部であることができる。
【０００９】煤形成の低減のために静電場を使用するこ
とは、米国特許第4,091,779 号から公知である。この公
知方法に付随する問題は、運転中に電極の表面に煤が付
着することである。電極表面に付着した煤は、燃料室内
の静電場の強度を弱めてしまう。
とは、米国特許第4,091,779 号から公知である。この公
知方法に付随する問題は、運転中に電極の表面に煤が付
着することである。電極表面に付着した煤は、燃料室内
の静電場の強度を弱めてしまう。
【００１０】本発明者らは、酸素を透過可能な多孔性セ
ラミック材料で電極の導電部をコーティングすると、電
極表面から煤が連続的に燃焼除去されることを見い出し
た。
ラミック材料で電極の導電部をコーティングすると、電
極表面から煤が連続的に燃焼除去されることを見い出し
た。
【００１１】好ましくは、燃焼室中に伸びる電極の少な
くとも一部を、二酸化ジルコニウムでコーティングする
か、または電極のこの少なくとも一部にそれ以外の方法
で二酸化ジルコニウムを付与する。
くとも一部を、二酸化ジルコニウムでコーティングする
か、または電極のこの少なくとも一部にそれ以外の方法
で二酸化ジルコニウムを付与する。
【００１２】上記の知見及び観察に基づいて、本発明
は、燃料燃焼室内に静電場を適用し、それによって燃料
の燃焼の間に生ずるイオン性化学種から煤が形成するこ
とを抑制することによって、煤の発生を低減させなが
ら、炭化水素を豊富に含む燃料を燃焼させる方法を提供
するものである。
は、燃料燃焼室内に静電場を適用し、それによって燃料
の燃焼の間に生ずるイオン性化学種から煤が形成するこ
とを抑制することによって、煤の発生を低減させなが
ら、炭化水素を豊富に含む燃料を燃焼させる方法を提供
するものである。
【００１３】更に、本発明の方法は、炭化水素の燃焼か
らの排ガス中の他の有害な化合物の低減、例えば酸化窒
素類、ダイオキシン類及びアルデヒド類の低減にも使用
し得る。
らの排ガス中の他の有害な化合物の低減、例えば酸化窒
素類、ダイオキシン類及びアルデヒド類の低減にも使用
し得る。
【００１４】
【実施例】ディーゼル燃料（Statoil)を、金属製のオリ
フィスを有する慣用のオイルバーナー中で燃焼させた。
１mmの針の形の二つのスチール製電極を、バーナー前面
の燃焼域中に据え付けた（一つの電極は、火炎始点の近
くに、そしてもう一方の電極は、火炎頂部から10mm上に
置く）。
フィスを有する慣用のオイルバーナー中で燃焼させた。
１mmの針の形の二つのスチール製電極を、バーナー前面
の燃焼域中に据え付けた（一つの電極は、火炎始点の近
くに、そしてもう一方の電極は、火炎頂部から10mm上に
置く）。
【００１５】この燃料が燃焼する間に生ずる煤の量を、
燃焼域からの煙道ガス中でボッシュ・ソート・モニター
(model EFAW 6GA)により測定した。
燃焼域からの煙道ガス中でボッシュ・ソート・モニター
(model EFAW 6GA)により測定した。
【００１６】煙道ガス中に測定された煤は、所謂ボッシ
ュナンバー(Bosch number)によって表される。ボッシュ
ナンバーは、煤の量に依存し、それゆえ大きいボッシュ
ナンバーは多量の煤が生じたことを意味する。
ュナンバー(Bosch number)によって表される。ボッシュ
ナンバーは、煤の量に依存し、それゆえ大きいボッシュ
ナンバーは多量の煤が生じたことを意味する。
【００１７】ディーゼル燃料を燃焼する間、電極へ加え
る電圧を高めることによって、燃焼室に適用される静電
場を次第に強めた。
る電圧を高めることによって、燃焼室に適用される静電
場を次第に強めた。
【００１８】2000V 〜6000V の電圧で得られた結果を以
下に纏める。 以上の結果から明らかな通り、煙道ガス中の煤の量は、
電圧が高まると共に直線的に減少する。
下に纏める。 以上の結果から明らかな通り、煙道ガス中の煤の量は、
電圧が高まると共に直線的に減少する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AB05 AB09 AC04 AD01 AE01 AE04 AE06 AE07 AF01 3G091 AA18 AA28 BA00
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも一部が燃焼室内にまで伸びる
一つまたはそれ以上の電極によって燃焼室内に静電場を
適用することによって、燃焼室内で炭化水素を豊富に含
む燃料を燃焼する際の煤の形成を低減する方法であっ
て、燃焼室内に伸びる電極の上記一部が、多孔質セラミ
ック材料を含んでなる上記方法。 - 【請求項２】 多孔質セラミック材料が二酸化ジルコニ
ウムである、請求項１の方法。 - 【請求項３】 電極に一定の電圧を加えることによって
静電場を維持する、請求項１の方法。 - 【請求項４】 変動する電圧を電極に加えることによっ
て静電場を適用する、請求項１の方法。 - 【請求項５】 燃焼室が、ディーゼルエンジンの一部で
ある、請求項１〜４のいずれか一つの方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US25252100P | 2000-11-22 | 2000-11-22 | |
| US60/252,521 | 2000-11-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168128A true JP2002168128A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=22956365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356404A Pending JP2002168128A (ja) | 2000-11-22 | 2001-11-21 | 煤の発生が低減した燃焼室で炭化水素が豊富な燃料を燃焼するための方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1209414B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002168128A (ja) |
| AT (1) | ATE340305T1 (ja) |
| DE (1) | DE60123194T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102005016125A1 (de) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Zündsystem einer Brennkraftmaschine |
| US11073280B2 (en) | 2010-04-01 | 2021-07-27 | Clearsign Technologies Corporation | Electrodynamic control in a burner system |
| DE102010038153B3 (de) * | 2010-10-13 | 2012-03-08 | Ford Global Technologies, Llc. | Partikelsensor, Abgassystem und Verfahren zum Schutz von Komponenten eines turbogeladenen Motors mit Abgasrückführung |
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| WO2015017084A1 (en) | 2013-07-30 | 2015-02-05 | Clearsign Combustion Corporation | Combustor having a nonmetallic body with external electrodes |
| WO2015051377A1 (en) | 2013-10-04 | 2015-04-09 | Clearsign Combustion Corporation | Ionizer for a combustion system |
| WO2015057740A1 (en) | 2013-10-14 | 2015-04-23 | Clearsign Combustion Corporation | Flame visualization control for electrodynamic combustion control |
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| US9702547B2 (en) | 2014-10-15 | 2017-07-11 | Clearsign Combustion Corporation | Current gated electrode for applying an electric field to a flame |
| WO2016073431A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-12 | Clearsign Combustion Corporation | Solid fuel system with electrodynamic combustion control |
| US10514165B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-12-24 | Clearsign Combustion Corporation | Perforated flame holder and system including protection from abrasive or corrosive fuel |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US2844135A (en) * | 1954-11-08 | 1958-07-22 | Sun Oil Co | Internal combustion process and apparatus |
| DE2253249A1 (de) | 1972-10-30 | 1974-05-02 | Ehrhardt Helmut | Verfahren zur beeinflussung der verbrennung bei kraftmaschinen und feuerungsanlagen mittels elektrischer felder |
| DE2456163C2 (de) | 1974-11-28 | 1986-03-13 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Brennkammer, insbesondere Kolbenarbeitsraum eines Motors |
| AU500108B2 (en) | 1976-05-11 | 1979-05-10 | P. & Raymond J Caillaud | Improving energy yields of combustion reactions |
| US4380978A (en) * | 1980-04-22 | 1983-04-26 | Rockwell International Corporation | Electrostatic diesel fuel injector |
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| US5061462A (en) * | 1987-11-12 | 1991-10-29 | Nagatoshi Suzuki | Apparatus for producing a streamer corona |
| US5027764A (en) * | 1990-04-26 | 1991-07-02 | Michael Reimann | Method of and apparatus for igniting a gas/fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine |
| DE19847096A1 (de) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Massholder Karl F | Verfahren und Vorrichtung zur plasmachemischen Reduzierung von gasförmigen und/oder festen Schadstoffen in Abgasen von Verbrennungsmotoren |
-
2001
- 2001-11-05 AT AT01126194T patent/ATE340305T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-11-05 DE DE60123194T patent/DE60123194T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-05 EP EP01126194A patent/EP1209414B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-14 US US09/992,298 patent/US6453889B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-11-21 JP JP2001356404A patent/JP2002168128A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1209414A2 (en) | 2002-05-29 |
| ATE340305T1 (de) | 2006-10-15 |
| US6453889B1 (en) | 2002-09-24 |
| DE60123194T2 (de) | 2007-01-04 |
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