JPS59501518A - 加熱ド−ム表面上に直接熱を発生する触媒被覆 - 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】 発　明　の　背　景 発明の技術分野 二こに記載された発明は外燃機ｌ関に動力ぞ供給するか或いは作動流体に熱を伝 達する無炎熱源として使用するのに適した触媒材料利用法の改良である。

先行技術の説明 れ、その燃焼熱を作＝Ｊ流本に伝達している。現在広く１吏用されている一般の 型は伝達媒不として開放プラズマ炎を使用している。池の型は熱を与える表面領 域、こ触媒被覆を利用して無炎燃焼方法を使用している。本発明は後者の型の熱 伝達装置に関し、米国特許第６，２２５，０８１号（イー　ビー　・・ント）及 び第３，９５５，５５６号（ジエー　ビー・パンπ−ン外）明細書にその例が示 されている。両特許共、触媒材料が燃、焼燃料と共に使用されてそこで燃焼し、 且つ触媒材料は、７１Ｄ熱される作動離体からそれを分離する金属面に接合して いる。・・ントの発明では二つのスクリーンが触媒をその上に有する材料を支持 して、それが金属ケース４に接合し、そのケースは又その他１１１１７ｃ熱云達 液８を有している。パンざ−ン発明の上記特許明細書は厚さ１ミルより小さい基 板ライナ又はスリーブの形状の触媒１才科を示しでいる（第５欄、１−４４行目 参照）。この薄いスリーブは金属室壁に接合１．、二の壁は加熱される流体と直 接装身しているつ従って二つ三層方式は触媒材料を、次に金属壁を、更に次に加 熱される作動危本をＭしている。

先行技術に記載フ′−なく、当方の実施列で記載されるものは熱が伝達される作 動庇体を有する側と逆の面に直接冶金された触媒材料の使用でちる。それによっ て触媒オ科用の支持基板が排除される。触媒材料を１接付与１．、所望り犬ぎさ と形７）狭面領域２還択する事疋より、外燃機関の機関頭部からその作動黒体へ 非常Ｉζ効果的に熱を伝達する事か３ｇ１こつ二Ｔ′Ｌ／ｃより汚染吻発赦の少 ない非常に燃料効率のよい機関Ｄ″−得らｎる。

湯沸しで水を加熱するような池の熱伝達１更用も又考慮される。

発　明　の　概　要 ここに記載し且つ請求された発明、ま表面Ｃ直接結合された触媒材料をｌ重用し て内燃機関の刀口熱ドームである事がでざる目標領域と備える事に関する。二の 目標領域で燃尭然科が導入されると無炎燃焼、つり行なわれる。

このよう：でして、生じた熱は目標領域７１１）ら表面の逆側の作動流体て伝達 される。この加熱された作動流木は従って機械作動をなすのに使用され、それは 又成気を生ずる事ができる。その最も基本的な使用の一つ疋おいて、作業化体１ ・ま湯沸し器又は蒸気機関における湯のようなそれ自身所望の目的製品でもよい 。

二の発明の主要目的は作動流体に接片する加熱１−ム表面ンて触媒材料を直接結 ばする方法を備えろ事である。

図　面　の　説　明 第１図は二の発明の一実施例を重用した一つの装置の断面を示す。

第２図は本発明を実施した機関頭部の好ましい実施例な示す。

窮６図は作動様態にある時に見た第１図のＸ−Ｘ線ｌ／ｃ沿って切断した機関頭 部の拡大部分断面図である。

第４図は本発明と共に使用Ｃぎろ第１図の機関の変形列を示す。

第５図は第４図のＹ−Ｙ線に沿って切断した拡大部分断面図である。

第６Ａは湯又は蒸気を生ずる本発明の更に他の実施例を示しているう 第１図は従来の外燃機関１を示し、そこでは空気のような内部作動流木３が方口 熱されて機誠作業をなす。

二の場計、それがエリクツ／機関における如く、膨張と収縮をくり返していき、 ピストン５を駆動する。熱源又はυ１熱ドームから内側作動流体へできるだけロ スを少なくして熱云導を達成する事、即わち燃焼熱エネルゼー〇機砿的作業へて きるだけ高い率の転換により最も高い機関の熱効率かこの装置の本来の効果であ る。

炎プラズマは通常多量の熱エネルギーを燃焼副産物と共に排出してしすう。この 拮果を避けるため、触媒材料で生じる高能率無炎燃焼物を考察する事に決定した 。

二〇高熱効率を改良するため、触媒材料７をエンノンの加熱１−ム又はヘッドを 形成する外面９に直接結合した。従って、触媒は加熱ドームに接合して℃・る材 料に結合又は一体化されているのでなしむしろそれを１加熱ドームの表面に直接 結合されて（・る。こσ）事Ｖま殆ど無限の形と大きさの加熱ドームにめて（・ る高熱公達と熱効率を確かにする。

再び第１図を参照して、そこには導入管１１カー示されて名り、その中にガス状 化学量燃料／空気混合物カー進入し、燃焼室１３に達して（・る。実際上それ力 ″−空気と正しい比率と量で適切に混合されて℃・る限り、ゾロパンがス、天然 ガス、メタン等の（・力・なる型の可燃気体状態の燃料が使用できる。この室１ ３内で・燃料１１ま最初に点火される。これは触媒との相互作用（水素との場今 のゾロ＜）Ｋよる自動発火燃焼により最初に生じても或いはシス的点火装置１５ を使用してスパークをそこ′Ｄ′−ら室を越えて外面９に送ってもよい。圧准水 晶本（図示せず）を手動で操作してスパークを得るよってしてもよい。適当な７ シソ／ユバツク防護体を燃料供給装置１９内に保護体１７／Ｃよつ備えられる。

いったんこのような予備点火された燃料が表面燃焼を支えるのに士分なよと触媒 反応表面の温度を上昇させると、燃料が正しい化学量混舒で適当１て供給されて 燃焼を支えろ限り、触媒面７で燃焼を続ける。現存する炎・フ・自動的り消えな げれ１了、外的手段で吹き消すか、或（ｑま黙科−塁気混合吻を一時的に停止し 、番在炎の消滅を行なう。燃料−空気温合物の供給により、燃焼が触媒処理面上 で燃焼つ・続けられ、今度は適当な高さの温度で燃焼を維持する。前方外面触媒 を姻今したシリンダ９内に細長状移動ロッド２３か取りつげられた往復移動スラ ツジ２１、つ）力る。このロッドはシリンダの後端に立直した往復ピストン５中 のパツキン押えを通して延長する。ピストンを通して延長するロツ１ま適当なり ／り本等に連結して移動体の必要な機械的運動？行なう。この運動は発鑞機７′ Ｃ運℃古した駆動ピストン５によりそれ自身、駆動される回猷ソナツトによつ行 なわれる。

第２図は第１図の／リンダ９の斜視図でそｉｔによってその詳細をより示すもの である。／リンダの前端は切断されてその中に一連の縦の１，１１平行の平等に 離れたフィン２９を、杉成し、フィンは／リンク゛を囲み（前端ρ・ら見た時） 且つ一部後方て延長している。二の特定の幾何学的形態は目標熱領域を形成する 触媒材料を岩倉するなめらかな７リンダ面より大きな表面面、債を備えるように 選択される。無炎燃１児が生じ、加熱ドームを構成するのは結合触媒材料で被覆 した二のフィン形成面上である。付随する設計上の制約、（依存して、殆ど無限 の異なる造形面が目標領域として使用できる０ 第１図のｘ−、ｌＪに沿って見た拡大部分新面スが第３図に描かれている。フィ ン２９、まその前方閑ａ端で／リンダ９に１＋上げられる。左って−ＣＩシらは ／リンダ９の−＠Ｑあり、その外＋１４１１に直接壱ぎしｆこ触媒材１４−７を 支持し且つ作動流体と可動ロッドを内側に制限するように機能し、駆動ピストン が／リングの四側の開放端内で作用する。分離したフィンの司とフィンの外層及 び隣接する室壁３３の間の空間３１によ□す、これらのフィンの間と周囲７ｃ燃 料−空気の運動ρ″−−町駆り、燃焼を支持し且つ排出物が矢印の方向に示すよ うに燃焼室１３から脱出する。

二の発明の一作動太施列にていて、シリンタ″′／力Ｉ熱ドームへノー：まステ ンレス鋼から作られる。この材料は燃Ａ源から制限作動流体、この場片空気の流 １本へその壁を通して非潜に熱電導率Ω・高い所望の特徴を確か、（する。池の 侯補材料も同様に利用でき、実施例にてｌするステンレス鋼り使用に：仮定する 事を意図するもので、主ない。移動スラグ２１がアルミニウムから作られ、後方 ピストンと連結ロッド２Ｙと共に所定の機械立相内で運動する。文字ＡからＢ及 びＣＤ・らＤは移動スラツジ及びピストンのそｎぞれの７ビいたいのストローク 限界を示している。

この記載し１こバー六の実施例に一＋ｉ￥合した放射熱の反射熱は囲い叛３３の 内壁の反射面の位１はり制限できろ。

第４図の麦杉例〕ま・窮１図の実施例と冶と４似である。

同じ作用をなす部材は同じ符号を与え、ダノンを付しである。これらの二つの実 延例の司の直下的な差はシリンダ９′の前端の形と結合触媒７′の移動に関して いる。

シリンダの前端の形態は第５Ａの断面図に最もよく示さｎている。二の実ｒｙｔ Ｍ例に丁６いて、触媒材料７′は裁頭ピラミッド型突起３９の内面と更に滑面４ １に結訃されている。相補形状突起４３が面３９に対面し、それと短い、司隔で 分離している。形状突起４３はめず“スジライン”に似ておつ、その目的は機関 に含剪れた作動流体（ハ）で作動して、隣接壁４１により形１戊された室から作 動流木の完全な移送を行なう事である。スジライン４３は移動ピストン２１′の 最寄りの面に付刀口された延長部であり、或いまパーストツクから直接型づげし て、移動ピスト７２１’とスプラインフィン４３め単一組立体とするボができる 。密な公差を利用して結合した移動ピストンとスプラインフィンの組立体（各２ １′及び４３）の前進及び後退の往復運動により熱交換面４１の壁に隣接した二 つの端部から移動ピストン２１′と駆動ピスト１５′の前面７．）間に存在する シリンダ９′の後に再位置するように周囲機関作動流体を完全・１（移送するよ うにする。゛外側″、触媒処理熱移送壁４１上の付加面領域を作り出す手段の変 形も又考えられる。各のこのような変形例において、相補移動体の界面の作用が ４１の隣接する内壁と同じ密な摘片をなすように構成されて、作動流木が移動ピ ストン組立体２１′の循環移送作用及びバーナ壁４１の隣接面との密な界面に通 計する遣加溝戊体により作動流木ａ・影響されないで残る“死空間”を常に最少 にするように構、戊される。

先に記載した燃料−空気管理と同様な作用で、燃料と空気の化学量混訃物が導入 口１１′に供給され、火室基底１９′を経て、管３５の端部からの面付する流れ Ｗ排出し、隣接する複雑な加熱「−ムの触媒処理面全体を均一に流れる。燃焼は 最初スパーク点火により始められ（自動点火が予備点火を必要とする燃料の使用 により妨げられている所では）、そこで周囲構成体から電気的に絶碌されている 菅３５が壁４１に最も近いその先端からスパークを排出する。点火の後、先に述 べた機関の形態て記載し１こＤと同様の作用０・二の実施例、Ｃ行なＴっれる。

第４図に示した複雑なバーナ形態の使用てより前に記載したバーナ組立木に半な う放射損失を排除する事ができる。９′と隣接壁７・こより形成された室内の潜 熱かその若干の熱を点火管３５に与え、従って口３７を通して排出物に解放され てしまう熱をとり戻す。

第６図は湯沸し【応用した本発明の更に曲の実施例を示すもＤて゛ある。実１際 つ出力、ま１暢ひも蒸気でもよく、所望の結果に依存する。：の実施例では、内 側バーナ３５′が導庁１１″乞、経て入る燃料？燃焼するの、で用いらイする。

第４図７・こついて前に述べたように、壁４７の内面に結合した触媒被覆７″上 で無炎然焼が生ずる。卵熱さｉｌる水４９４よ各器５１　：Ｌ′Ｃ市１１１浪さ れ、面熱の後、づ非出口５３乞通して排出される。第４図及び第５図ｔこついて 記載しにものと同様の構成形状のバーす壁を重用して熱の伝達を増大し且つ作動 流木と隣接する熱伝達壁４７の界面で増大した熱サイホン作用を助長する事がで きるつ・、その形状は七イ主に限られない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．刃口熱源から外燃機関の制限作動流体−・熱ぞ伝達する方法にりいて、 ａ）加熱ドームを有しその外面に直接結びした触媒材料を備えた機関の燃焼室に １ヒ学量調介されたｅ、焼燃料を供給し、該ドームが加熱される作動冠木と制限 し、それと直接物理的接合をなし、 ｂ）触媒材料を備えた面上で燃料を無炎燃焼させて、熱工不ルヤーをドームの材 料を介して刀口熱１−ムの内面を構成する材料に直接物理的接合するように位置 した制限作動流体へ直接伝達を行な（・Ｃ）　機ｔＪ＆的手段ヱ利用して加熱咋 動流：不０・りの作動出力を受理する工程を言む方法。 ２、請求の範囲第１項記載の方法において、更に燃焼室への燃料の供給を制御卸 する工程（ｄｉを含み、それｌτより触媒材料を備えた直上の無炎燃焼熱と、作 動流体へ供給されろ熱エネルぞ−の量？調節し、それにより工程ｔｅｌておいて 機関から出力される機械的仕事量を一制御する方法。 ６゜制限作動流体を有する外燃機１関であって、作動流体とその内面で直接物理 的に接合する加熱ドームであって、流体をその中に制限する材料を備え、作動流 体を制限する材料の他の表面に直接結分した触媒材料を有する加熱ドームと、 燃焼燃料混合物を１−ムの触媒材料に制限し且つ供給してその上で無炎ＪＰ！、 現させ、生じた熱エネルザー？ドームの材料を通して作動流体に直接伝達させる 手段と、 ｆ乍動流本により移動する機械的出力手段とを含む外燃機関。 ４、請求７）範囲第６項記載の機、関において、該刃口系ドームが多数のフィン を言むように溝戊さ？ｔて、フィン上に触媒オ叫を詰片さ７するようにし、該燃 ・完然科を制限し且つ供給する手段はその中で燃料を制限し且つ燃児する燃焼室 を可し、該、蒸焼室は排出口を有し、燃焼産出物を排出させるようにした機関。 ５、請求の範囲第４項記載の機、Ａにおいて、加熱ドームのフィンが細長状で１ −ム４を囲んＣおり、該ドームは作動流体を入れるシリンダの前方閉塞部分ごあ る＠関。 ６、請求の範囲第５項記載ｆ）機関に名いて、機械的出力手段がシリンダ内にそ の−Ｐ′Ｑ往復運劾する可動移動部材と駆動ピストンを含み、該ピストンｌよ作 動、＃ｉ、本の差動圧力によつ運動を生じ、そち、こよ／）機械的運動が出力す るよう、Ｉこした機関。 ７、請求の範囲第６項記載の機関において、移動部材の機械二勺運動１で応答す る発電：嫂を含み、それによって１気的エイ、ルキ９−は族１大により生じた機 械。 ８　請求７）範囲名６項記敗の機関において、触媒材科に供給される燃料及び空 気を制御する手段を含み、それによって作動流体て供給される熱エネルギー量を 制ｇ　Ｌ、機関ρ＼ら機械的出力手段てより出力さｒ５る機械的エネルヂー量を 調節する機関。 ９、請求の範囲第３項記載の機関に３いて、該触媒材料が刀口熱ドームに曲の材 料と混合するＳなく直接結合している機関。