JP5713894B2 - 含気燃料を製造するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
適用されない。
本開示は、含気燃料を製造するための、液体燃料と酸化剤ガスとを高せん断装置を用いて混合することを含む装置及び方法を提供する。その装置及び方法は、高せん断機械装置を用いることによって、内燃機関への導入前に、反応装置/混合装置内の管理された環境において反応物の迅速な接触及び混合をもたらすことができる。高せん断装置は、液体燃料中に完全に酸化剤ガスを分散させることによって、燃焼を改善することができる。場合によっては、その装置は可搬型に形成される。
図1に図示されるように、高せん断燃料システム(HSFS)100は、容器50、ポンプ5、高せん断装置40、及びエンジン10を有する。HSFS100は車両30に設置される。車両30は、車、トラック、トラクター、電車、又は限定されないその他の輸送車両であってもよい。または、車両30は可動型、携帯型又は可搬型のエンジン、例えば発電機を有しても良い。車両30はエンジン10によって駆動又は電力供給される。エンジン10は内燃機関を有する。ある実施形態においては、エンジン10は軽油又はガソリンエンジンである。または、エンジン10は、限定されること無く、酸化剤を伴う燃料の燃焼によって稼動するあらゆるエンジン、例えば灯油の又はプロパンのエンジンであっても良い。
高せん断混合装置及び高せん断ミルなどの高せん断装置40は、それらの流体混合機能に応じて一般に複数のクラスに分類される。混合は流体内における不均一な種又は粒子のサイズを低下させる処理である。混合の程度又は完全性の一つの基準は、混合装置が流体を攪乱するために生じる単位体積あたりのエネルギー密度である。クラスは伝達されるエネルギー密度に応じて区別される。一貫して0から50μmの範囲の粒子又は気泡サイズを有する混合物又はエマルジョンを形成するために十分なエネルギー密度を有する工業用の混合装置の三つのクラスが存在する。
Claims (20)
- 含気燃料を製造する方法であって、
0.025mmから10.0mmのせん断隙間によって離間された複数の歯付きのロータ−固定子のセットを有する高せん断装置を提供する工程と、
気体及び液体燃料を前記高せん断装置に導入する工程と、
気体及び液体燃料のエマルジョンを形成する工程と、
を有し、前記複数の歯付きのロータ−固定子のセットは同軸状に配置されるとともに、それぞれ異なるせん断隙間によって軸方向に離間され、前記高せん断装置は少なくとも5m/秒の先端速度を生じるよう形成され、前記気体は含気燃料を生成するために5μm未満の平均直径を有する気泡を含有することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、エマルジョンを形成する工程は、前記高せん断装置内において1.5μm未満の平均直径を有する気泡を形成する工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記高せん断装置は23m/秒を超える先端速度を有するように形成されていることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記高せん断装置は1000MPaの局所圧を先端で生じるように形成されていることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記液体燃料及び気泡に20,000s-1を超える速度のせん断を加える工程を更に有することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記高せん断装置は少なくとも1000W/m3のエネルギーを消費するよう形成されていることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記エマルジョンは液体燃料の爆発上限(UEL)を超える液体燃料と気体との混合物を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記エマルジョンは含気燃料の微細な泡を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、気体及び液体燃料を導入する工程は液体燃料を加圧する工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法であって、液体燃料を加圧する工程は、少なくとも203kPa(2気圧)の圧力を加えることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、
含気燃料を燃焼チャンバへと噴射する工程と、
含気燃料を燃焼して機械力を生じる工程と、を有することを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、含気燃料を噴射する工程は、理論混合比になるよう酸化剤ガスを加える工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法であって、含気燃料を噴射する工程は、化学量論的に過剰に前記エマルジョンを燃焼チャンバに導入する工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記気体は、空気、水蒸気、メタノール、亜酸化窒素、プロパン、ニトロメタン、シュウ酸塩、有機硝酸塩、アセトン、灯油、トルエン、又はメチルシクロペンタジエニル・マンガン・トリカルボニルからなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする方法。
- 含気燃料を製造するための装置であって、
高せん断装置の上流に配置されたポンプと、
0.025mmから10.0mmのせん断隙間によって離間された複数の歯付きのロータ−固定子のセットを有する高せん断装置と、
前記エマルジョンを燃焼するよう形成されたエンジンと、
を有し、前記ポンプは前記高せん断装置の入口と流体接続されており、前記複数の歯付きのロータ−固定子のセットは同軸状に配置されるとともに、それぞれ異なるせん断隙間によって軸方向に離間され、前記高せん断装置は燃料中気体のエマルジョンを生成し、前記エマルジョンは1.5μm未満である気泡の平均直径を有することを特徴とする装置。 - 請求項15に記載の装置であって、前記高せん断混合装置は23m/秒を超える先端速度を生じることを特徴とする装置。
- 請求項15に記載の装置であって、前記高せん断装置は少なくとも1000MPaの局所圧を先端で生じるよう形成されていることを特徴とする装置。
- 請求項16に記載の装置であって、前記高せん断装置は20,000s-1を超えるせん断速度を生じるように形成されていることを特徴とする装置。
- 請求項15に記載の装置であって、前記エマルジョンは、液体燃料の爆発上限(UEL)を超える液体燃料と気体との混合物を含むことを特徴とする装置。
- 請求項15に記載の装置であって、前記気体は、空気、水蒸気、メタノール、亜酸化窒素、プロパン、ニトロメタン、シュウ酸塩、有機硝酸塩、アセトン、灯油、トルエン、又はメチルシクロペンタジエニル・マンガン・トリカルボニルからなる群から選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする装置。
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