JPH03501634A - 蒸発装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は蒸発装置に関し、特に液体をガス状蒸気例えば液状燃料を空気流中へ 蒸発するのに音用な装置に関する。

内燃機関、タービン、液体燃料燃焼炉及びこれらと類似のものにおいては液体燃 料は酸化ガス流例えば空気と混合される。気化器のような従来の燃料／空気混合 装置においては、燃料は各種サイズの小滴を解体し、かつ該小滴に接触する管１ ｇ！間内に゛ζ破砕される流れに噴出口又は計測パーから放出される。この工程 の間に蒸発が発生し、小滴は段々に最も微細な粒子に分解さｎ完全に蒸発する。

理想的には、凡ての液体小滴は燃焼帯又は燃焼室に達するまでに空気流中に蒸発 され一様に分散されることである。

実際問題として、特に内燃機関において生じ勝ちな種種の状懸下においては、幾 つかの小滴は不完全な蒸発となり、そのため燃料経済と排気ガス浄化両面に不利 な影響を与える。

気化器のような従来の装置の殆どは、完全な蒸発はスロットル部分状態でのみお こる。更に蒸発は燃料放出点から離れた距離において起こり、その距離はエンジ ンのそれぞれ異なる燃料必要量に伴って変化する。燃料蒸発は強力な燃料噴射シ ステムによって改善され、該システムでは燃料噴射ノズルは空気流に露出した先 端で燃料を機械的に霧化するように機能する。燃料噴射は従来の気化器より利点 を持っているが、高製造費及び一層複雑化した操作といった不利益かある。

本願発明は上記の観点に鑑み改善された蒸発装置を提供することをめた。

本願発明によれば、ガス状流れの受部分がノズルを通過するように該ガス状流れ 中に設置されｆこノズルと焼結されｆ二金属である多孔性物質の壁からなり、か っ該壁を蒸発される液がその一側面からガス状流中ヘノズルを介して浸透し、焼 結された前記金属の表面が該表面の機械加工部分にょっ゛ζ選択的に閉鎖される 蒸発装置を提供するものである。

＠記多孔性物質は焼結しｌ二金属で、特に真ちゅう、青銅、キュプロニッケル又 はこれらと類似の物質である。好ましくは、前記壁は円筒形に成型され、カス状 流は該円筒上を流れる。この場合、液体は該円筒の内側に供給されるが、又は円 筒を介して流れるが、この場合液体は該円筒の外側に供給される。

本願発明の装置の主要な用途は、例えば内燃機関用に、空気流と炭化水素燃料を 混合する場合であり、かつ燃料及び空気流なる語が正文に使用されているか、本 願発明の装置は液体がガス状流中で蒸発される場合にはいつも有用であることか 認識されるてあらう。

本願発明に従って装置を製造する一つの好ましい形態としては、出願人は従来は 不利と考えられた焼結した非鉄金属の特性を＋り用した。例えばろ過システムに おいて使用できるタイプの焼結した金属チコーブ又は円筒は昔通機械加工できな い。というのは焼結し几金属表面の機械加工切削は機械工具の物理的切削動作が 焼結した物質の球形粒子の隙間を平板にし、かつふさくことになるので該表面の 多孔性の多孔を喪失させてしまうからである。かくして、焼結した物質の円筒の 一部を選択的に機械加工切削することにより表面積は前色に変化されうる。か＜ １．て、下記により詳しく述へるように、焼結しｆこ物質の円筒の流れ特徴は特 定の最終用途用に必要な燃料放出特徴を有するノズルを具備するように変更でき る。

本願発明を添付図面に基づいて以下にこれを詳述する。

第１図（＆）は本願発明にかかる装置のノズルの概略断面図及び第１図（ｂ）は 概略平面図。

第２図は第１図に示すノズル特性を示す概略図。

第３図は内燃機械へ燃料を供給するための本願発明の装置にがかるｌ実施例を示 す断面図。

第４図は他の実施例を示す概略図。

第５図はラムジェットエンジン燃焼室に本願発明の装置を使用した概略図。

第６図はブースターベンチュリ管に本願発明の装置を使用し１こ概略図。

前記図面において、第１図は本願発明の装置の基本原理を示す。この図において 、ノズルｌＯはｌ！ｉ銅１２のような焼結した物質の円筒からなる。該円筒１２ は小さい深ざのカット（ｃｕｔ）で１４．１６及び１８においてその外側表面を 機械加工切削されている。１インチの１　／’　１００又はそれ以下のカブテノ グの深さは２．１／’２から５ミクロンの粒子の大きさの焼結しｆ二青銅に対し 適当であることが判明した。機械加工切削によって１４．１６及び１８において 多孔性表面を効果的にふさいでいる。２つの機械加工切削しない部分２゜は多孔 性のままである。同様に、円筒の内側で部分２２は機械加工切削されており、部 分２４は多孔性のままとなっている。

前記部分２４の細幅は、外壁表面へ充分な燃料が浸透するように、該円筒の内径 、多孔性物質の多孔性及び燃料必要量に関して計算されている。燃料はいづれが の端から該ノズル１０の内側へ供給され、他の端は閉塞されており、矢印によっ て示したように多孔性な壁１２中へストリップ部分２４を介し゛ζ通過する。多 孔性外側表面２０は内側表面２４に対して軸心の片寄りがあるので、２６で示し た空気流へ燃料が逃げる多孔性表面部分へ燃料が達する前にいくらかの軸移動が ある。

出口部分２０の縁表面帯域は燃料入り口部分２４の縁表面帯域より著しく大きい ことが観察され、ノズル体の圧力低下が線図で示された第２図において図示され ている。かくして燃料は空気流２６中の大きｔ多孔性表面帯域へ供給されるので 急速に蒸発する多数の極微細小滴の形で空気流２６中へ入る。

正確な燃料／空気比を得るためには、ノズル上を総空気流か通過する必要はなく 、空気流の受部分だけがノズル上を通過するのみであり、その結果としての豊富 な空気／燃料混合物が燃焼帯へ移動する萌に更に空気と混合されることになる。

本措置の一つの利点は、もし必要ならば、例えばパラフィン及びデーゼル燃料の ような重質燃料の場合には、ノズル２６を通過する空気Ａ又はノズル外被４０を 加熱することにより蒸発を援助することが必要であり、空気流全体はノズルを通 過する受部分を除いて加熱する必要がないことである。かくして加熱必要量は他 の方法の場合より遥かに少なく、エンジンの容量効率はそれにより改善される。

燃料は従来の気化器の噴出口から噴出４る同じ方法でノズルから噴出する。しか し、従来の方法においては燃料は分解され空気流中で霧状にされなければならな い形態のぬれて噴出口を離れるが、本願発明のものは燃料は入「１表面より非常 に大きな表面を離れるので既に微細な小滴及び蒸気の形態でノズル２６を離れる 。

第３図を参照して内燃機関用に適用した本願発明の一実施例をより詳細に示す。

ノズル１００は多孔性焼結物質の円筒形部分３２を内蔵する円筒部３０にして、 １つ又はそれ以上の通路３６によって前記多孔性円筒形部分３２の内側表面に直 接隣接する環状スペース３８に連結された燃料供給ライン３４からなる。該円筒 形部分３２は該ノズルが使用されるエンジンの操作必要性に従って第１図につい て記載された同一の方法で機械加工切削される。前記ノズル１００はハウジング の内側表面と該円筒形部分３２の外側表面間の空気空間４２を限定したハウジン グ４０内に配置される。該ノズル１００の前方端は該ハウジンク４０内の補足的 表面４６と共同するように適応されｆこ傾斜表面４４を具備する。矢印Ａによっ て表示されるように後方及び前方へ該ノズル体の運動で、該ノズルｌＯＯを該表 面４６と係合又は係脱して動かし、それにより該空間４２から燃料／空気混合物 の流れを正確に測定する。空気は該空間４２へ例えばムＪ変過剰空気通路４８及 び空気入口拡散器４９を経て供給され、燃料／空気混合物は出口５０において該 ハウジング４０を出る。該拡散器４９はハウジング４０の入口端に取付けられた 多孔性ディスクからなる。該拡散器４９の目的は該円筒形部分３２の周りに空気 の均等な外被を供給することである。該通路４８は可変的で、かつ過剰な空気の 供給を調節するのに使用できる。

第３図の装置は内燃機関の人口分岐管に設置される。空気は該入口４８を経て環 状空間４２へ供給され、そこで燃料の小滴を乗せて該多孔性の円筒３２の外側表 面を通過する。該燃料／空気混合物は該表面４４と４６間のギャップを通過し前 記出口５０を経て燃焼帯域へ至る。燃料は該燃料人口３４及び通路３６を介し環 状空間３８へと通過し、そこで上記第１図に関して詳細に記載したように空気流 中の出口表面を介して浸透する。該空気流の違反と該空気流により惹起された圧 力低下は従来の気化器と同一の態様で噴出する燃料の量を変化させることとなる 。燃料及び空気流量は該ノズル１００を後方及び前方へ動かすことにより及びそ れにより共同する該表面４６及び４６間の該ガヤップを変化することにより調節 されている。第３図で示したように、前記共同する表面は燃料／空気流を完全に 遮断しながら互いに接触している。該ノズル体を動かすメカニズムは図示されて いないか、例えばポペット弁と類似の方法でなしうる。

第４図は焼結した物質の機械加工切削した円筒がベンチュリ管内に挿入されたノ ズルの一形態を示す。この場合、該空気流は該円筒の内側にあり燃料は該外側表 面へ供給される。

第５図において本願発明にかかる装置ｌＯの一つのリングガラムジット燃焼室が 示されている。アーフタバーナー噴出口か配置されているが、これは又本願発明 の原理によるものである。

更に他の実施例を第６図に示すが０本願発明にかかる噴出口はブースターベンチ ュリ管へ組み入れられている。噴出口１００は第３図に示すものと類似であるが 、メインベンチュリ管内に順番にブースターベンチュリ管内に配置されている。

その操作は前述の通りである。

植種の孔の大きさの焼結した物質が本願発明の実施において有用なことが判明し た。２．５及び５ミクロンの孔の大きさが石油が該燃料である場合に好適であり 、一方１２．５ミクロンの孔の大きさを持つ物質がデーゼルのような該重質燃料 に一層好適であることが判明した。特に大きな孔の大きさの焼結した物質に関し ては、機械加工切削は該表面の多孔性を完全にふさいでしまわないてあらう。か かる環境においては、はんだのような追加の封印又は接着剤のような化学的封印 化合物を使用することが必要かも知れない。

本願発明の装置は従来の気化器の噴出口代用として使用でき、かつその速い蒸発 特徴で燃焼帯又はエンジン円筒により接近して有利に設置できる。かくして本願 発明の一つ又はそれ以上の装置は多気筒内燃機関の気筒に隣接して設置して有利 である。この形態においては、本願発明の装置は燃料噴射システムと同一効果を 有し、かつ経費が著しく安い。該ノズルの速い蒸発で以て、設置された凡ての内 燃燃焼エンジンの始動を容易とし、かつエンジン排気中の汚染産物を少なくする 完全燃焼をなす。本願発明の装置は液体燃料燃焼炉、タービン及び例えばロケッ トの低温燃焼を含む炉のような他の燃焼装置に有利に使用できる。

（ｂ） 梯２図 絶ダ図 国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ガス状流の小部分が通り抜ける該ガス伏流中に配設され、焼結された金属の 多孔性物質の壁からなり、かつ該壁の一方の側から蒸発する液体が前記ガス伏流 中に浸透するためのノズルからなり、かつ前記焼結金属の表面は該表面の記機械 加工切削によって選択的にふさがれることを特徴とする蒸発装置。
2. ２．前記多孔性物質が焼結された金属であり、球形粒子を有する特許請求の範囲 第１項記載の蒸留装置。
3. ３．前記金属が非鉄である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の蒸留装置。
4. ４．前記金属が真ちゅう、青銅又はキュプロニツケルである特許請求の範囲第３ 項記載の蒸留装置。
5. ５．前記壁が円筒形に成形され、前記ガス流の一部が該円筒上を流れ、前記液体 が該円筒の内部に供給される特許請求の範囲第１項から第４項に記載の蒸留装置 。
6. ６．機械工切削目的に選択された帯域は該ガス流中へ特定の液を蒸発するために 好適な特性に適合するように選択された特許請求の範囲第１項から第５項に記載 の蒸留装置。
7. ７．前記焼結金属が２、５から５ミクロンの粒子の青銅である特許請求の範囲第 １項から第６項に記載の蒸留装置。