JPS5950886B2 - アンモニア液を霧化かつ分解する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンモニア液を霧化かつ分解して水素燃料を発
生させるための装置に関する。

本発明によれば、アンモニア液霧化分解装置はケーシン
グを備え、このケーシングには内室とアンモニア液入口
と蒸気排出ダクトが形成されている。

この内室には変換器に連結され超音波周波数で振動する
振動板が設けられている。

本発明の特徴に従えば、この装置は、無声放電装置と、
アンモニア分解触媒と、加熱手段とを備えている。

採用した装置を炉のまたは内燃機関の燃料として使用可
能な如くアンモニア性液体（例えば水和されたアンモニ
ア）を気化・霧化することを可能にするために該装置は
タングステンからなるヒータを含んでおり該ヒータは電
気的加熱要素を埋設し内室内の供給管の出口端子部に位
置し、無声放電装置および泊金触媒（白金金網板等）を
設けそれを通りプローブから流出前に霧化した液体蒸気
を連続通過せしめて水素、窒素および水蒸気混合物に分
解するようにする。

本発明の一層の理解とその実施を一層容易とするために
以下図面を参照して本発明の実施例を述べる。

図示した装置は下部に公知の形式でかつ超音波周波数に
おいて振動可能な構造を有する電気機械式または電磁式
変換器２を内蔵した円筒ケーシング１および該ケーシン
グの上部に反応室４の床を形成しまたは床に含まれる金
属（好ましくはチタニウム）の板３からなる。

装置使用時に液体燃料を一定の速度で流しまたは射出す
る供給管の出口端５を壁面から前記板３上方の室内部へ
突出し、出口ダクト６をそこから上方へそしてケーシン
グの開口頭部と同心状に突出させる。

ダクトの下部大径部６ａはケーシングの断面と同寸法で
ありその下部開口をケーシングの上部開口と両開口端の
リムでもって互いに緊結する。

前記大径部を越えてダクトは６ｂにおいて同心部または
ノズル６Ｃへと小径に収束させる。

ノズルは炉の空気取入口（図示せず）または燃料を供給
すべき機関の導入システム内に延在し、銅または銅と比
較し得る程度の熱伝導率を有する金属からなり装置の外
部から炉または機関からの燃焼生成物によって加熱可能
となしたロッド７を円筒ケーシング１の下部壁を越えて
超音波周波数変換器２と同心状に延在させ振動板の下面
に当接させる。

少なくとも熱源および板間では銅ロッド７を熱絶縁物質
のさや７ａ内に囲周する。

螺旋状に巻回したチューブ体８からなり隣り合う巻回部
は互いに離隔し内部に加熱要素８ａを埋設したヒータを
板の上面に接触させ同心状に供給管の下方に設ける。

プローブ部分６ａは無声放電装置９および触媒１０を有
する。

無声放電装置は図示した実施例では触媒１０の下方に設
置しており同心状の２つのガラス管９ａ、９ｂからなり
、該ガラス管はセラミック等の熱抵抗を有するもの９Ｃ
に固定されてプローブ部分の内部で間隔を有している。

外管９ａの内径は内管９ｂの外径より大きく該装置を通
り環状通路９ｄが延在する。

また２管の離れた面をアルミニウム塗料等の電流伝導媒
体の被覆９ｅで蓋い１００．０００ボルト程度の高圧を
適宜断続的に供給する電源（図示せず）に連結する。

他の変態様ではかかる管を多数（１例として６）対設け
て機関へのチョーク効果の可能性を避けるようにしてい
る。

きわめて高電圧下では管の間の空気は分解されてオゾン
となる。

好ましくは触媒を白金線金網製円板としてプローブの大
径部６ａ内に張架した環状のセラミックまたは同様物か
らなる熱抵抗担持体１０ａ内に固定する。

本装置はアンモニア性液体燃料を炉、若しくはピストン
・ジェット若しくはターボジェット形式の機関へ、また
は炭化水素燃料を炉、若しくはピストン・ジェット若し
くはターボジェット形式の機関へ供給するのに使い得る
。

本装置を液体アンモニア性液体で使用する際には、該液
体燃料を供給管から噴射して反応室内部に噴霧する。

当初炉を点火するには、または冷間時に機関を始動する
には、タングステン加熱体８をまず埋設した要素８ａに
より所定温度に昇温する。

次いで変換器２を励起して振動板３を超音波周波数で振
動し、無声放電装置をその電流電源に接続して液体燃料
を室内に噴出し噴霧する。

しぶきは振動板上に落下し気化・霧化されて霧化された
蒸気の一部はヒータの熱によって分解される。

管から滴下する液滴があっても同様に枢およびヒータに
落下しそれによって気化・霧化され部分的に分解される
。

霧化され部分的に分解された蒸気は環状通路９ｄおよび
泊金金網触媒１０を通り流れて実質的に十分に分解され
て水素および窒素を主成分とする混合物となる。

この気化された混合物はノズル６Ｃがら空気取入口内に
排出されてそこで通路を通り流れる空気と十分に混合さ
れて可燃混合気となり、該可燃混合気は炉または機関内
に供給され燃焼される。

炉の煙道内の燃焼生成物または機関排気はほとんど窒素
および水蒸気からなっておりロッド７の加熱に用いられ
る。

炉を着火しまたは機関を始動し、かつロッド７をタング
ステン体８温度まで加熱したときまたは僅かに後に、サ
ーマルスイッチ（図示せず）が要素８ａをその電流電源
から遮断して加熱体を加熱ロッドにより所定温度に維持
する。

本装置を石油のような液体炭化水素燃料を炉または内燃
機関へ供給するのに用いるときは、燃料を管５を通じて
一定水位に燃料を維持している貯留具から室４へ供給す
る。

供給開始前に変換器を励起し、一方埋設要素８ａおよび
無声放電装置は励起せず、その電流電源に接続する。

燃料が供給管から流れるにつれて、燃料が振動板上に落
下しそれによって気化・霧化されて霧化された蒸気はノ
ズル６Ｃがら空気通路へ移送されそこで該通路から炉ま
たは機関へ流れる空気と十分に混合して炉内または機関
内で完全にまたは実質的に完全に燃焼し得る可燃混合気
を生成して炉の煙道または機関から排出した燃焼生成物
の一酸化炭素成分を零または無視し得る程度とする。

前述し図面に示した本装置は所望により供給管をヒータ
と排出ダクト間の他のいかなる位置に配置し、および／
または無声放電装置および触媒および／または変換器２
およびそれに連結した振動板を供給管５の出口およびノ
ズル６０間の他の位置へ配置することによる変形が可能
であるがこの場合に霧化した燃料蒸気が振動板をること
なくダクトに入りかつ連続して無声放電装置および触媒
も通ることがないようにする必要があり、および／また
は銅またはその均等物の熱伝導ロッドおよびそれに接続
したサーマルスイッチを省略する変形も可能である。

未燃焼または部分燃焼燃料が本発明装置の供給を受ける
炉の煙道または機関の排気エミッションに含まれる可能
性を避けるために排気循環ユニットを設けてもよい、か
かる装置はアンモニア性燃料を用いるときに限り適切と
なるが排気を大気中へ流出する前に燃焼を実質的に完了
するように作動させることができる。

第２図にかかる装置を内燃機関に適用したものを示す。

第２図において排気膨張室は内側へ開口端を有する容器
１２からなり、該容器は池数の間隔１３が横方向に突出
し一端に入口ダクト１４を有する。

容器１２は入口ダクトから離れた端部が開口している。

容器１２を囲周して実質的に閉塞した端面１６を容器１
２の開口端近傍に有する外ざや１５があり、開口端１７
が容器１２の実質的に閉塞し入口ダクト１４を連結した
端部を囲周する。

さや１５は容器より幾分大きいので環状空間１７ａがそ
の間に形成され、このさや１５および容器１２間のさや
１５端における環状空間１７ａはさや１５の端部１６お
よび容器１２の開口離間の空間として定義される室１８
に入る空気の入口を形成する。

さや１５の端壁１６は２つの出口管、すなわち大気に導
通した細管１９および後述する如く排気エミッション膨
張室が連結した機関の吸気マニホールドへ気体を供給す
る大径管２０を有する。

使用に際して、排気は入口ダクト１４を通じて室に入り
ひき続いて隔壁１３により曲げられ容器１２により形成
される膨張室内で膨張する。

管２０は機関作動中に真空を生じる機関の吸気マニホー
ルドに連結しているのでさや１５の端壁１６近傍の膨張
室端内に低圧域を発生し隔壁１３の配置および数が多い
ので入口ダクト１４から室１８へ圧力勾配を維持する。

第３図から判るように、管２０を数字２１で示す機関の
吸気マニホールドに連通しており該吸気マニホールドへ
第１図に示す装置のダク）６Ｃによって燃料が供給され
る。

室１８内に低圧域があるので、空気が容器１２およびさ
や１５間の環状空間を通じてひき込まれ管２０内へ吸引
される前に排気と混合し更に第１図に示す気化・霧化装
置から供給される霧化燃料と混合する。

排気中に残留するいかなる未燃焼料も管１９から大気中
へ放散される排気を除いて機関へ再循環される。

燃料が超音波周波数霧化器を離れた後に気化状態を維持
するために第３図に示す機関２１の如き内燃機関の吸気
および排気マニホールドを外部ケーシングによって保温
してもよい。

第４図に示す如く、図示した機関では吸気マニホールド
２２および排気マニホールド２３が互いに近接しており
機関２１に密封した絶縁ケーシングにより囲周して囲み
を形成しており該囲みはその内部を真空管２５により減
圧となっている導入ダク）６Ｃに連通してその部分的に
排気可能としてハウジング２４の内部を減圧状態に維持
する。

しかして吸気マニホールドは排気マニホールドと僅かな
熱損失によって熱的に平衡して気化した燃料が蒸気状態
で機関の気筒に入ることを助ける。

ケーシング２２内の空間が満たされ、または実質的に熱
的に伝導性物質で満たされると吸気マニホールドへの熱
の均等分配を助けかつ導入燃料のプレイグニツシヨンを
生じ易い局部的な熱点を防止する。

第５図に概略的に蒸気発生ボイラ内で用いる超音波周波
数装置を示す。

この構成は管状の高圧チタニウみボイラ３０からなり該
ボイラ３０を通りダク１−６ｄが延在し該ダクトは燃料
または燃料−空気混合気が入口管５を通じ供給される霧
化器６から延びるダクト６Ｃの延長である。

ダク）６ｄはその長さ方向に配設した多数のバーナを有
し該バーナにおいて燃料または燃料−空気混合気が管状
高圧チタニウムボイラ３０内で燃焼される。

ボイラ３０に入口管３１を通じて水を供給し加熱水また
は蒸気は出口管３２を通じてボイラから抽出される。

付加した燃焼空気および／または再循環燃焼生成物は管
状高圧チタニウムボイラ３０を通すボイラ３０を通る空
気を案内するダクトハウジング３５に設けたモータ３４
により駆動される送風機によって循環される。

全装置を外側のステンレス製円筒容器３６内に収納する
。

該容器は開口３７から離れて実質的に閉塞しており一端
において開口３７から燃焼空気の送風機３３により吸引
されて管状高圧チタニウムボイラ３０の端部外を通過し
てきた再循環燃焼生成物とまじり該一端および円筒ハウ
ジング３６間の空間で再循環される。

容器３６からの排気はコンデンサ室３９に連なるバルブ
３８を通り流れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉または内燃機関に供給する液体燃料を気化・
霧化する装置の断面図、第２図は排気膨張室の概略断面
図で該膨張室によって未燃または部分燃焼燃料を炉また
は機関の空気供給を具備した燃焼室へ再循環する。 第３図は第１図の気化装置および第２図の排気膨張室を
連結し炉または機関とする方法を概略的に示す概略線図
、第４図は燃料を気化状態に保つための第１図の装置に
関するシールドマニホールド配置を示す概略図、第５図
は第１図の装置を蒸気発生ボイラ設備として使用する方
法を示す概略図である。 １・・・・・・ケーシング、２・・・・・・交換器、３
・・・・・・振動板、４・・・・・・内室、５・・・・
・・燃料供給管、６． ６ａ。 ６ｂ、６Ｃ・・・・・・蒸気排出ダクト、７・・・・・
・熱伝導要素、８，８ａ・・−・−・ヒータ、９ａ、９
ｂ、９Ｃ，９ｄ、９ｅ・・・・・・無声放電装置、１０
・・・・・・触媒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング１に内室４を設け、該内室４の一面に振
   動板３を設け、該振動板３に変換器２を連結して該振動
   板３を超音波周波数で振動させるようになし、該ケーシ
   ング１には該内室４に連通するアンモニア液人口５を設
   けると共に該内室４から延長する蒸気排出ダクト６ａ、
   ６ｂ、６Ｃを設けて成る、アンモニア液を霧化しかつ分
   解する装置において、前記装置は、 （イ）前記入口５と排出ダクト６との間に設けた無声放
   電装置９ａ、９ｂ、９Ｃ，９ｄ、９ｅであって、該内室
   ４を流れる霧化されたアンモニア液が該無声放電装置内
   で発生せられた高電界を通過するべく配置されたものと
   、 （ロ）該無声放電装置９と排出ダクト６との間に配置さ
   れアンモニア蒸気の分解を促進する触媒１０と、 （ハ）装置作動中に該無声放電装置９内でのアンモニア
   の触媒分解を促進するに十分に高い高度に該内室４を加
   熱する手段、とを具備することを特徴とする、アンモニ
   ア液を霧化しかつ分解する装置。 ２ 前記内室４にヒータ８，８ａを設けた特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３ 前記ヒータは電気的加熱要素８ａを埋め込んだタン
   グステン体８からなる特許請求の範囲第２項記載の装置
   。 ４ 前記触媒１０は白金である特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ５ 該振動板３と伝熱接触した伝熱要素７を設け、該伝
   熱要素７は装置から離隔した熱源に接触するべく延長さ
   せ、該伝熱要素７が該ヒータ８゜８ａの作動温度に実質
   的に等しい臨界温度に達した時に該ヒータへの通電を遮
   断するべく作動可能で該伝熱要素７の温度に応答するサ
   ーマルスイッチを設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の装置。