JP2003522886A - 炭化水素の燃焼を最適化する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料として用いられて、酸素を含んでいる空気と混合できる炭化水素の燃焼を最適化する装置（１０）および方法。前記装置（１０）は燃料供給管（１３）と対応して都合よくは脈動型の磁場を生成する手段（２０、２３）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野 本発明は、一般的には炭化水素そして特に、内燃機関（オットー・エンジンお
よびディーゼル・エンジン）および暖房システムまたはその他のプラント用のバ
ーナーにおいて燃料として用いられるものの燃焼を最適化するための装置および
関連の方法に関する。

【０００２】 本発明による装置および方法は、実際に燃やされる燃料のパーセンテージを増
やして、エンジンの排気管からまたはバーナーと関連する煙突から放出される残
留物質の減少を結果として得る。したがってエネルギー収率が大きくなり、燃焼
によって生じる大気汚染を著しく低減する。

【０００３】 発明の背景 一般的には液体そして特に炭化水素が互いに分極化する傾向がある正電荷およ
び負電荷を含む分子から成ることは周知である。すなわち、それらは各極が近く
の分子の反対の極と引力によって結び付けられて、規則正しい方法で分布するの
で、自然現象として表面張力がある。

【０００４】 分極した分子で形成された液体に外部の力が加えられない場合、まさに表面張
力のために、液体は最小限の寸法以下に分かれないで、小さな液滴（実質上球状
）を形成する傾向があり、これが最も低いエネルギー含有量を有する形であるか
らであることもまた知られている。

【０００５】 炭化水素が燃料として用いられるときに、各個々の液滴にある表面張力は酸素
が液滴の最も深い部分にある炭素の部分と結合するのを完全にかつ最適の方法で
妨げるで、炭素の幾分かは燃焼プロセスに参加しないか、さもなければそれらが
酸素の不足のためにうまく燃焼しない。

【０００６】 関連のピストンの上方への圧縮工程が終わる直前に燃料が噴射装置によって各
のシリンダに注入される内燃機関（ガソリンを用いるオットー・エンジン及びデ
ィーゼル油を用いるディーゼル・エンジンの両方）の動作もまた長い間知られて
いた。

【０００７】 内燃機関及びバーナーの両方において、穴またはノズルを通して、燃料は一つ
以上のジェットの形で注入され、小さい液滴に分かれ，燃焼室に入り、次に特定
の圧力および温度で導入される空気と混合される。

【０００８】 したがって、燃料−空気混合物の迅速な燃焼が得られ、それは起こるどちらか
、ガソリン・エンジンにおけるように制御された点火によって引き起こされるか
、またはディーゼル・エンジンにおけるように混合物の高圧のために自然にかの
どちらかで起こる。

【０００９】 周知の装置の欠点のうちの一つは、空気と混合されて燃焼室に導入される全て
の燃料が燃やされるので、多量であることさえある燃料のエネルギーの一部分が
用いられないで、エンジンまたはバーナーからそれぞれ排気管または煙突を通し
て放出される。これは、外部環境（それは汚染されている）および炭化水素のコ
ストを考慮すると、一般に、エネルギー・コストの両方に対して非常に悪い影響
を与える。

【００１０】 従来の技術は、とりわけ、文献ＥＰ−Ａ−０６５２３６２、ＥＰ−Ａ−０８９
４９６９、ＵＳ−Ａ−３，８３０，６２ｌ、ＵＳ−Ａ−３，９４３，４０７、Ｕ
Ｓ−Ａ−３，９７６，７２６およびＵＳ−Ａ−５，３３ｌ，８０７を含む。 さらに詳しく言えば、ＥＰ−Ａ−０６５２３６２は１０と２００Ｈｚの間の周波
数を有する矩形パルス発生装置によって生成される磁場によって化石燃料の消費
を減らすための装置および方法を記載している。

【００１１】 ＥＰ−Ａ−０８９４９６９は装置を記載する。そして、磁場を生成するパルス
の周波数が１，０００と５，０００Ｈｚの間である装置を記載している。 ＵＳ−Ａ−３，９７６，７２６は、燃料を活性化するために燃料パイプと関連す
るコイルが１６〜４２ ＭＨｚの範囲の周波数を生成している装置を記載してい
る。

【００１２】 本出願人は、これらの欠点を克服して、更なる利点を得るために本発明を考案
し、試験し、具体化した。

【００１３】 発明の開示 本発明は、主請求項に記載されて特徴づけられ、一方、従属クレームは本発明
のその他の革新的な特性を記載している。

【００１４】 本発明の主目的は、炭化水素の燃焼を最適化し、エンジンまたはバーナーに導
入された燃料の全量（１液滴ごとの最も奥の一部分さえ）がそれの内部エネルギ
ーを消尽できることを可能にする装置および方法を提供することである。

【００１５】 この目的に従って、本発明による装置および方法は、燃料供給管と対応して生
成される磁場（都合よくは脈動型の）を用いる。この磁場は、液滴内の表面また
は薄膜張力を減らす燃料の個々の液滴に振動を誘導することができる。

【００１６】 このようにして、燃料の液滴は、攪拌され，したがって支燃性の酸素とより容
易に混合するだけではなく、液滴の各々は、また、ばらばらにされて、小さい部
分に細分されもする。

【００１７】 したがって、滴の各々の微小滴または破片は、相互に作用することができて、
酸素と完全に結合してすっかり燃焼し、それのエネルギーをすべて与えて燃えず
に残らない。

【００１８】 磁場の特性である振動現象はまた、原子の挙動および電子の軌道の典型的周波
数に影響を及ぼし、例えば炭化水素に含まれる炭素の電子の軌道は、最も奥のレ
ベルで、酸素の電子とより容易に結合し始めるので、燃焼段階の間、酸化物が減
る現象を促進する。

【００１９】 磁場は、燃料が流れるパイプに付けられたソレノイド・コイルに可変電流を流
すことによって生成される。磁場は燃料の分子に作用して、それらを燃焼に対し
てより反応しやすくする。

【００２０】 燃料内の分子のあるパーセンテージが反応に触媒として作用して、燃料と空気
の混合物の燃焼性の範囲を広げる。これは、例えばディーゼル・エンジンにおい
て、温度および圧力の設定値を下げた混合物の自己点火を可能にし、その結果と
してエンジンが同じ燃料消費でより良い性能を出すという結果をもたらすか、ま
たは、それは固定設定温度および圧力においてより低い濃度での自己点火を可能
にし、エンジンが同じ性能で使う燃料を少なくするという結果を得る。

【００２１】 本発明による装置は、あたかも、ディーゼル・エンジンの場合、エンジンがよ
り高いセタン価を有する燃料を送られたかのように、それが取り付けられたエン
ジンの機能にプラスの方向に影響を与えることができる。点火の遅れを少なくす
ることおよび燃焼をより慎重に制御することは、エンジンを小綺麗でより小形に
する。

【００２２】 さらに、本発明による装置が適用されるときに、制御された混合物を用いるこ
とによって燃焼ステップの持続期間を長くし、燃料が噴出量のより多い領域で燃
焼室内に停滞しないので、結果として微粒子の形成を少なくすることができる。
ジェットにおいては、普通、微粒子が形成されるが、燃焼に利用可能にされる。

【００２３】 本発明による装置が取り付けられるエンジンにおいて、同じパワーを出す場合
に、送られる燃料の量を減らすとともに消費が少なくなる利点を持つことが可能
である。

【００２４】 本発明の一つの特徴によれば、磁場は、変調された振幅を有する信号によって
生成される。より詳しく言えば、電気回路は、１〜３０ＭＨｚの周波数（都合よ
いのは約２０ＭＨｚ）を有するキャリアを生成し、次に、キャリアは、５０〜１
，０００Ｈｚの変調周波数を有するパルス群を生成するように、ゼロと定められ
た値Ｖ_１（数ボルト、都合よくは６〜１２Ｖ）の値の間の振幅において変調され
る。

【００２５】 本発明は、支燃性物質用の供給管はまた、パルス形の電波によっても影響され
るということを規定している。電波は、適当なアンテナによって生成されて、燃
料供給管と関連する磁場を生成するパルス群の形になっている。電波はまた、上
述した磁場にプラスに影響して、それと相互作用することができる。

【００２６】 好ましい実施例の詳細な説明 本発明による装置１０は少なくとも一つの燃焼室１２を有する内燃機関１１に
適用されて示されており、燃料室１２には炭化水素（例えばガソリン、ディーゼ
ル油など）から成っている燃料および支燃性物質（例えば空気）をそれぞれ供給
管１３および１５を通して導入できる。

【００２７】 燃料および支燃性物質の両方は任意の従来の手段（例えばインジェクタ、ミキ
サー、キャブレータなど）によって燃焼室１２に導入できるし、流量は図面に示
されていない適当な弁によって、調整される。

【００２８】 燃焼室１２の中の燃料−空気の混合物は、また、任意の従来の手段によって点
火できる。

【００２９】 本発明の一つの特徴によれば、装置１０は、供給管１３に巻付けられて、電気
回路２３の端子２１および２２に接続できる第１のソレノイド・コイル２０（図
１および２）を備えており、回路２３は従来型の例えばアキュムレータまたは電
流発生器からなるエンジン１１の電源２５に接続されている。

【００３０】 第２のコイル２６を空気供給管１５のまわりにソレノイドの形に巻くことがで
きる。コイル２６は、一端をコイル２０と並列に接続され、効果的に送信アンテ
ナを構成するために一端が自由になっている。

【００３１】 回路２３は、１〜３０ＭＨｚ（都合よく約２０ＭＨｚ）の周波数を有するキャ
リアから成る信号ＯＳ（図３）を生成できる発振器２７を備えており、キャリア
は５０〜１，０００Ｈｚの範囲にある比較的低い変調周波数を有するパルス群を
生成するように、ゼロと定められた値Ｖ_１（数ボルト、都合よくは６〜２０Ｖ）
の値の間の振幅で変調される。

【００３２】 発振器２７は、信号ＯＳのパルス群のデューティサイクルに従って、形が事実
上三角形の電流信号ＩＰを生成するパワーアンプまたはパワー回路２９によって
コイル２０に接続されている。

【００３３】 図２は、回路２３の一つの実施例の例であって、発振器２７が互いに適当に接
続された論理ゲート３０、レジスタＲおよびコンデンサＣによって作られている
ことが分かる。

【００３４】 信号ＩＰはコイル２０において生成される脈動磁場を生成させ、その磁場は、
燃料供給管１３（図４）内を通過する燃料滴の流れと相互作用する。

【００３５】 脈動磁場が燃料滴と干渉するとき、磁場は、それぞれの薄膜張力を減らすので
、それらを多数の微小滴に分解して、顕微鏡レベルの乱気流を生成する。このよ
うにして、炭化水素分子（吸引力によって決まる所定の速度Ｖで入る）は互いに
関して反対方向に各々自転するようにされる。

【００３６】 この方法で、２つの所望の効果が得られる。表面張力が弱められ、それが液滴
を壊して、それらを微小滴に分割すること、および乱気流が一例としてｗによっ
て表される角速度に従って形成され、そのことが炭化水素および給水管１５を通
して導入される空気に含まれる酸素が互いに最もよく直接接触できるようするこ
とである。

【００３７】 アンテナとして機能するコイル２６は、信号ＯＳと同じ周波数と形を有する実
際の脈動電波を放出する。コイル−アンテナ２６によって放出される電波はまた
、燃料内で上述の現象を促進する。

【００３８】 燃料として用いられて、酸素を含んでいる空気と混合できる炭化水素の燃焼を
最適化するために、本発明による方法は、したがって、脈動型の第１の磁場が燃
料給水管１３と対応して生成されることを規定する

【００３９】 第２の磁場は、送信アンテナを構成するために、空気供給管１５の周辺に配列
され、一端を第１のコイル２０と並列にて接続され、一端が自由である第２のコ
イル２６によって生成される。

【００４０】 本発明による装置１０は、内燃機関１１の代わりに、図面に示されていない任
意の従来のバーナーにも適用することができる。この場合においても、コイル２
０は燃料供給管と関連させることができ、一方、コイル２６は空気供給管と関連
させることができる。

【００４１】 これまで記載されたような装置１０および方法に対して変更態様および／また
は付加態様を本発明の精神と範囲から逸脱することなく作ることができることは
明らかである。

【００４２】 本発明を特定の例について説明したが、当業者が多くの他の等価形を具体化す
ることが確かに可能であろうが、それらの全てが、それは本発明の分野および範
囲の中に入ることも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の略図である。

【図２】本発明による装置の電気回路の略図である。

【図３】図２に示された電気回路のいくつかの信号の概略グラフである

【図４】図２に示された電気回路によって生成された磁場内の炭化水素分子の動
きの略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料として用いられて、酸素を含んでいる空気と混合できる炭化
   水素の燃焼を最適化する装置であって、燃料供給管（１３）および前記燃料供給
   管（１３）と関連する脈動型の第１の磁場を生成できる第１の手段（２０）を備
   え、前記装置は、前記第１の手段（２０）が１〜３０ＭＨｚの第１の周波数を有
   するパルス群からなる信号（ＯＳ）を生成できるパルス（２７）生成手段を備え
   る電気回路（２３）に接続されていることを特徴とする炭化水素の燃焼を最適化
   する装置。
2. 【請求項２】前記信号（ＯＳ）は、ゼロと６〜１２Ｖの定められた値（Ｖ_１）
   の間の振幅で変調されたキャリアから成ることを特徴とする請求項１に記載の装
   置。
3. 【請求項３】前記キャリアは、５０〜１，０００Ｈｚの第２の周波数に変調さ
   れることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】前記第１の周波数は、約２０ＭＨｚであることを特徴とする請求
   項１に記載の装置。
5. 【請求項５】前記第２の周波数は、約１，０００Ｈｚであることを特徴とする
   請求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】前記第１の手段（２０）は、前記燃料供給管（１３）の周辺に巻
   かれている第１のソレノイド・コイル（２０）を含むことを特徴とする請求項１
   に記載の装置。
7. 【請求項７】前記パルス生成手段は、発振器（２７）を備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】前記発振器（２７）は、前記信号（ＯＳ）の前記パルス群のデュ
   ーティサイクルに従って形状が事実上三角形の電流信号（ＩＰ）を生成できるパ
   ワーアンプまたはパワー回路（２９）によって前記第１のソレノイド・コイル（
   ２０）に接続されていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. 【請求項９】第２の手段（２６）は、第２の磁場を生成するために空気供給管
   （１５）と関連しており、前記第２の手段（２６）は、送信アンテナを構成する
   ように前記第１の手段（２０）に接続されていることを特徴とする請求項１ない
   し８のいずれか一つに記載の装置。
10. 【請求項１０】前記第２の手段は、前記空気供給管（１５）の周辺にソレノイ
    ドの形に巻かれた第２のコイル（２６）を含み、前記第２のコイル（２６）が前
    記送信アンテナを構成するように前記第１のコイル（２０）に並列に接続された
    一端および自由な一端を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記第２のコイル（２６）は、前記信号（ＯＳ）のものと同じ
    周波数および形を有する脈動電波を放出することができることを特徴とする請求
    項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】燃料として用いられて、酸素を含んでいる空気と混ぜ合わせら
    れることが可能な炭化水素の燃焼を最適化する方法であって、脈動型の第１の磁
    場が燃料供給管（１３）関連した第１の手段（２０）によって生成されるステッ
    プを含み、第１の手段（２０）が１〜３０ＭＨｚの第１の周波数を有するパルス
    群から成る信号（ＯＳ）を生成できるパルス（２７）生成手段を備える電気回路
    （２３）に接続されていることを特徴とする炭化水素の燃焼を最適化する方法。
13. 【請求項１３】前記信号（ＯＳ）は、ゼロと６Ｖから１２Ｖの間の定められた
    値（Ｖ_１）の間の振幅で変調されたキャリアから成ることを特徴とする請求項１
    ２に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記キャリアは、５０〜１，０００Ｈｚの第２の周波数に変調
    されていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 【請求項１５】前記第１の周波数は、約２０ＭＨｚであることを特徴とする請
    求項１２に記載の方法。
16. 【請求項１６】前記第２の周波数は、約１，０００Ｈｚであることを特徴とす
    る請求項１４に記載の方法。
17. 【請求項１７】前記第１の手段（２０）は、前記燃料供給管（１３）の周辺に
    巻かれている第１のソレノイド・コイル（２０）を備えることを特徴とする請求
    項１２に記載の方法。
18. 【請求項１８】前記信号（ＯＳ）は、発振器（２７）によって生成されること
    を特徴とする請求項１２に記載の方法。
19. 【請求項１９】第２の磁界が空気供給管（１５）と関連した第２の手段（２６
    ）によって生成され、前記第２の手段（２６）は送信アンテナを構成するように
    前記第１の手段に接続されていることを特徴とする請求項１２ないし１８のいず
    れか１つに記載の方法。
20. 【請求項２０】前記第２の手段は、前記空気供給管（１５）の周辺にソレノイ
    ドの形に巻かれた第２のコイル（２６）から成り、前記第２のコイル（２６）が
    前記送信アンテナを構成するように前記第１のコイル（２０）に並列に接続され
    た一端および自由な一端を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】前記第２のコイル（２６）は、前記信号（ＯＳ）のものと同じ
    周波数および形を有する脈動電波を放出することができることを特徴とする請求
    項２０に記載の方法。