KR100691354B1 - 연료 유도용 분자 반응기 - Google Patents

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KR100691354B1
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Abstract

압력하에서 미세화된 연료를 미세화된 연료 방울로 형성하기 위하여 반응기 챔버(12) 내부로 분사하기 위한 노즐(22)과, 반응기 영역(20) 내에서 미세화된 연료와 혼합하기 위하여 반응기 챔버(12)로 에어를 유입하기 위한 노즐(34)과, 적어도 하나의 전극(38)은 반응기 영역(20) 내에 설치하고 상기 미세화된 연료와 에어를 내연기관 매니폴드에 공급하기 위하여 고전압 전위차를 공급하기 위한 수단으로 이루어져 고연소성 연료를 제조하기 위한 연료 유도용 분자 반응기.
연료, 유도, 분자, 반응기

Description

연료 유도용 분자 반응기{Molecular reactor for fuel induction}
본 발명은 연료 유도용 분자 반응기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내연기관에 연료와 에어를 분사하기 위한 공정에 대한 방법과 장치에 관한 것이다.
출원인에 의해 1998년 4월 16일 PCT 출원된 연료 제조을 위한 연료와 공정을 참조로 한다. 상기 출원서에는 공정과 연료에 대하여 설명하였으며, 구체적으로, 가스상태의 탄화수소를 전기장 또는 플라즈마에 노출시켜 탄화수소 연료에 비하여 향상된 가연성을 갖는 연료를 제조하기 위한 것을 포함하여 가연성 연료를 제조하는 공정이 설명된다.
1996년 8월 16일 나이트에게 등록된 미국 특허 3,266,783과 1982년 9월 7일 스즈키 외 공동 출원인에게 등록된 미국 특허 4,347,825를 포함한 종래기술은 전하와 함께 에어와 연료의 혼합물을 대전하는 것을 제안하였다. 나이트가 출원한 출원서 경우에, 정전기적으로 대전된 연료 방울은 미크론(micron)보다 작은 사이즈로 분해된다. 대전된 입자들은 서로 반발하고 스스로 일정한 체적을 갖는 가스로 고르게 분산되는 경향을 갖을 것이다. 기화기 내에서 에어와 연료 혼합물의 방향과 운동을 조절하기 위하여 전자기장 역시 요구된다. 스즈키 외 공동 출원인은 연료 방울의 대전은 연료 노즐의 도관 벽에 연료가 퇴적되는 것을 방지한다고 제안하였다.
상기 두 예는 공정에 있어서 특히 피해야 할 아크(arcing)를 보다 쉽게 발생하는 전류의 사용을 요구한다.
본 발명은 종래의 가솔린과 에어의 혼합물에 대비하여 보다 효율적이고 배기 오염물을 저감할 수 있는 모터로 구동되는 자동차용으로 사용되는 향상된 가연성 연료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 내연기관 내에서 완전 연소와 그 결과 배기가스를 저감할 수 있는 연료와 가스 및 산소를 포함하는 유체의 재공정을 위한 반응기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 장치는 부압 상태에서 상기 반응기 챔버에 연료를 분사하기 위한 수단, 반응기 영역내에서 연료와 혼합하기 위하여 반응기 챔버로 에어를 유입하기 위한 수단, 반응기 영역인 반응기 챔버내의 한 쌍의 전극과, 연료 방울을 대전하기 위하여 두 전극 사이에서 고전압, 저전류 전하를 발생하는 수단으로 구성된 부압 상태에서 유지되는 반응기 챔버를 포함한다.
보다 특정한 구현예에 있어서, 가스를 제 2 반응기 영역으로 정의되는 제 2 반응기 챔버로 보내기 위한 수단, 제 1 챔버로부터 가스와 함께 스팀을 반응기 영 역으로 유입하기 위한 수단, 제 2 반응기 챔버에 열과 부압을 제공하기 위한 수단, 한 쌍의 전극과 제 2 반응기 챔버로부터 생성되는 연료를 내연기관의 매니폴드로 유입하기 위한 수단이 장착된다.
또한 보다 특정한 구현예에 있어서, 상기 장치는 제 1 반응기 영역에 열을 제공하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 보다 특정한 구현예에 따른 방법은 액체 연료를 부압 상태에서 챔버 내부로 분사하는 단계, 챔버 내부로 에어를 유입하는 단계, 중간단계 연료를 재조하기 위하여 챔버 내부로 음전자 방전을 실시하는 단계, 중간단계 연료를 제 2 반응기 챔버로 유입하는 단게, 중간단계 연료와 함께 스팀을 제 2 반응기 챔버로 유입하는 단계, 최종 연료를 제조하기 위하여 원하지 않는 전자를 제 2 챔버로부터 제거하는 단계와, 최종 연료를 내연기관의 매니폴드로 유입하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 따른 공정에 있어서, 가스 상태의 탄화수소 연료는 전기장 또는 플라즈마, 보다 상세하게는 전기 이온화 전위차, 또는 자외선 복사, 극초단파 복사 또는 레이저에 노출된다.
상기 노출은 산소 및/또는 에어, 또는 산소 및/또는 에어의 혼합물과 스팀 또는 가스 상태의 베이퍼(vapor)와 같은 가스를 포함하는 유체에 직면하여 노출된다. 다른 가스를 포함하는 유체는 질소와 아르곤과 헬륨 같은 불활성 가스를 포함한다.
가연성 연료 제조의 메카니즘에 관한 어떠한 특별한 이론에 의해 구속되지 않기를 원하는 반면, 전기 이온화 전위차 또는 복사는 가스 상태의 탄화수소 연료를 높은 에너지 상태로 활성화하고, 보다 상세하게는 탄화수소 분자 또는 연료의 이온은 전자적으로 자극되면 자극되지 않은 상태의 탄화수소 연료보다 더욱 연소 반응을 잘 하고 또는 더욱 연소되기 쉽다는 이론은 가정된다.
다른 이론은 상기 공정은 통상의 기화기 또는 연료 분사기 구비된 시스템으로부터 얻어지는 에어로솔(aerosol)보다 매우 미세하게 분해되어 훨씬 작은 크기의 입자를 갖는 에어로솔을 생성할 수 있는 것이다. 조직이 형성되는 상태하에서, 연료 방울 입자들은 처음에 견고하게 형성되고, 전자적으로 대전되는 조건이 된다. 이것은 내부 쿨롱 반발력에 의해 고밀도 대전된 연료 방울의 분열과 훨씬 미세하게 분해된 연료 방울을 형성하는 준안정의 상태이고, 각각의 연료 방울은 최초의 원래 연료 방울이 보유한 전하 일부를 갖는다. 이러한 두번째로 생성된 연료 방울은 빠르고 같은 모양으로 분열되고 분산되고, 또한 연료와 에어 혼합물은 연소 챔버에 유입되고 연소된다. 이러한 연료 입자간의 상호 정전기적 반발력은 입자들이 다시 큰 연료 방울로 결합되는 것을 방지한다. 더 나아가, 상기 연료 방울은 통상적인 기화기 또는 연료 분사기가 장착되는 시스템보다 상대적으로 미세하게 분해되어 연소 챔버로 유입된다. 연소 챔버 내에서 연료의 연소는 연료 입자 표면에서 발생하기 때문에, 연소율은 표면 면적에 좌우된다. 종래의 기화기나 연료 분사기가 장착된 시스템에서 평균 크기의 연료 방울의 고속의 엔진 스피드에서의 연소는 불완전하여 배기가스가 배출되고, 따라서 완전 연소는 연료 방울의 사이즈가 큰 경우에는 달성되기 어렵다. 다시말해, 미세하게 분해되어 분산되는 것은 연소에 있 어서 표면 면적을 크게 증가시키고, 완전 연소를 달성할 수 있으므로 본 발명에서 관찰되는 일산화탄소와 연소되지 않는 탄화수소 배기가스를 저감할 수 있는 결과를 가져온다.
에어로솔의 연료 방울에 대한 대전이 용이하게 향상되고 분산된 연료는 연소되며, 특히 연료 방울이 음극으로 대전되면, 상기 음극으로 대전된 연료 방울은 산소 내전을 증가시킨다.
탄화수소 분자 또는 이온의 전자적으로 자극되거나 대전된 연료 방울은 가스를 포함하는 유체가 되는 것은 확실하지는 않지만 가능하고, 특히 상기 가스를 포함하는 유체가 산소를 포함하는 유체인 경우에는 산소를 포함하는 유체와 대전된 연료 방울 사이에 첨가 생성물이 형성된다.
전술한 일반적인 공정 내의 특별한 공정에 있어서, 가스상태, 산소상태의 유체는 진공 상태에서 유지되는 가스상태의 탄화수소 연료내로 유입된다.
상기 가스상태, 산소상태의 유체는 산소 그리고/또는 에어, 또는 산소 그리고/또는 에어와 스팀 또는 가스상태의 수증기의 혼합물이다.
상기 탄화수소 연료는 여러 등급의 가솔린 모터 연료로 알려진 가솔린으로; 또한 상기 탄화수소 연료는 디젤 오일, 천연가스 또는 프로판이다.
일반적으로 액체상태의 탄화수소 연료를 기화함으로써 진공 또는 약간의 압력이 존재하는 챔버 내에서 가솔린과 같은 가스상태의 탄화수소 연료가 생성된다. 진공을 이용하는 것은 액체상태의 탄화수소 연료를 가스상태로 형성하는 것을 촉진한다. 일반적으로 진공압은 부압으로 3에서 28(7.62cm에서 71.12cm), 바람직하게는 10에서 28인치(inches)(25.4cm에서 71.12cm) 높이의 수은 높이에 상당한다(일반적으로 1기압은 29인치 높이의 수은 높이에 상당함). 약간의 압력이 존재하는 상태에서 기화가 진행되는 경우, 상기 압력은 15 내지 16(psi)이고 이러한 상태에서의 압력에 상응하는 온도는 어느정도는 고온이나 연료의 인화점을 초과하지는 않는다. 테스트 온도는 탄화수소 연료의 인화점 까지는 증가시킬 수 있으나, 상기 인화점을 초과하지는 못하고, 만약 초과할 경우에는 상기 연료의 폭발이 발생할 수 있으며, 결과적으로 실험자에게 부상을 입힐 수 있다.
상기 기화작용는 고온인, 250℉ 내지 450℉(121℃ 내지 232℃), 보다 상세하게는 350℉ 내지 410℉(177℃ 내지 210℃)에서 진행된다. 압력은 진공 및 부분진공에서 약간의 압력이 존재하는 0 내지 16(psi)(1.08864 atm)의 상태이다.
가스상태, 산소상태 유체는 고온 상태의 챔버 내부로 연속적으로 유입되고, 상기 생성된 가연성의 연료는 연속적으로 챔버로부터 인출되어 내연기관의 실린더로 전달되고, 바람직하게는 5분 이내에 이러한 구성이 이루어지고, 더욱 바람직하게는 1000분의 수초 이내에 이러한 구성이 이루어진다.
전기 이온화 전위는 산소상태의 유체를 포함하는 탄화수소 연료를 통해 900-10,000 볼트(volts), 보다 일반적으로는 600-5,000 볼트를 인가함으로써 이루어진다. 이것은 전술한 상태를 만들기 위하여 한쌍의 간격을 두고 배치된 전극에 의해 이루어진다. 전극에 간격을 둠으로써 상기 전극을 통한 전위차에 의한 전류는 매우 미세하고, 통상적으로 0.2 내지 0.8 마이크로 암페어(㎂)이다. 여기에서 상술된 테스트에 의하면 편균 0.5 마이크로 암페어가 측정되었다. 전극 면적과 배치 형태는 전류에 영향을 미치는 것은 주목되어야 한다. 아크(arcing)는 전극 사이 또는 장비의 어떠한 부분에 대응하여 발생되지 않아야 한다.
본 발명을 수행하기 위해 적용되는 반응기에 있어서, 한개의 전극은 반응기 내에 배치되고 다른 전극은 반응기 벽에 배치된다.
특정한 하나의 구현예에 있어서, 탄화수소 연료는 분사 노즐로부터 챔버 내부로 분사되며 산소상태의 유체는 챔버 내부로 분리되어 유입되고, 특히 분사 노즐과 챔버의 벽 사이에는 음으로 대전된 연료 방울을 제조하기 위하여 전위차가 형성된다. 이러한 구현예에 있어서, 상기 분사 노즐은 전극의 기능을 한다.
바람직한 구현에에 있어서, 에어는 가스상태, 산소상태의 유체로써 이용되고, 상기 에어와 가스상태의 탄화수소 연료는 10 내지 30:1, 바람직하게는 12 내지 17:1의 체적비율로 사용된다.
상기 가연성 연료는 내연기관의 실린더로 직접 공급된다. 기화기, 초오크 또는 분사 시스템이 사용되지 않는다. 또한 연료를 냉각과 같은 응축 조건으로 내보냄으로써 가연성 연료의 응축물을 생성할 수 있는 것이다.
상기 가연성 연료는 필요로 하는 상태로 형성되기 위하여 가스상태로 장시간의 안정성을 요구하지 않고 상기 가스상태의 가연성 연료가 제조되면 연속적으로 연소되고, 통상적으로 1000분의 수초 이내에 연소된다. 상기 가스상태의 가연성 연료는 약 10분 후에는 액체상태로 환원된다.
지금까지 일반적으로 본 발명의 특성을 설명하였고, 바람직한 구현예를 보이기 위하여 첨부도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 구현예의 횡방향 평면을 따라 취한 수직 단면도;
도 2는 상기 도 1의 수직방향 단면도;
도 3은 도 1의 3-3선을 따라 취한 수평 단면도;
도 4a는 본 발명의 상세부분을 나타내는 다이어그램(diagram)
도 4b는 상세부분을 나타난 도 4a를 보다 구체적으로 나타내는 다이어그램
도 5는 본 발명의 다른 상세부분을 나타내는 다이어그램
도 6은 본 발명의 또 다른 상세부분을 나타내는 다이어그램
도 7은 본 발명을 다른 상세부분을 나타내는 다이어그램
도 8은 본 발명의 상세부분의 부분 평면도
도 9는 본 발명에 따른 반응기의 구현예를 나타내는 반응기 어셈블리의 개요도
도 10은 본 발명에 따른 반응기의 다른 구현예를 나타내는 반응기 어셈블리의 개요도
도 11은 본 발명에 따른 반응기의 다른 구현예를 나타내는 반응기 어셈블리의 개요도
첨부도면, 특히 도 1 내지 도 3을 참조하면, 반응기(10)는 엔드 캡(14)(16)과 원통형의 코어 반응기 챔버(18)를 포함하는 하우징(12)을 갖는 것이 도시된다. 상기 원통형의 챔버(18) 내부는 반응기 영역(20)이다. 상기 하우징(12)의 끝단과 코어 챔버(18) 내부로의 수직 방향으로 미크론(micron) 필터(24)를 포함하고 탱크(30)와 고압펌프(32)로부터 연장되는 연료 라인(28)과 연결되는 노즐 커플러(26)에 연결된 연료 노즐(22)이 장착된다.
상기 하우징(12)의 수직 방향으로 연장된 반대편에는 에어 유입로(34)가 형성된다. 에어는 에어 필터(36)를 통하여 여과되고 연료 노즐(22)의 반대편에서 반응기 영역 내부로 분사된다. 한쌍의 구리 전극(38)(40)은 반응기(10)의 하우징(12)으로부터 비톤(Viton) 절연체(42)에 의해 절연된다. 상기 전극(38)(40)은 동일하게 대전되고, 여기에서는, 모두 음극으로 대전된다.
상기 비톤 절연체(42)와 전극(38)(40)은 납을 통하여 도 4에 나타나는 파워 서플라이(43)에 연결된다. 선택적으로, 전극에 -1,000 내지 -10,000 볼트(volts D.C)를 공급할 수 있는 다양한 파워 서플라이에 의해 파워가 공급된다.
응축기와 열교환기(46)는 챔버(18)의 바닥면에 장착되는 동시에 배출구(48) 반응기의 바닥에서 응축된 액체 연료를 재순환 연료 탱크(50)로 안내한다. 상기 하우징(12)은 세라믹으로 만들어진 절연체를 둘러싸며 크롬으로 경화되고, 질화 처리된 덮개를 포함한다. 가열부재(52)는 챔버에 제공될 수 있으며, 또는 상기 챔버 하우징(12)을 둘러싸고 결속부재(54)에 의해 결속된다. 여기에서 상기 챔버(18) 내의 온도는 250℉(121.2℃)로 유지된다. 양극의 납(56)과 음극의 납(58)은 서모스태트(60)를 통하여 가열부재(52)에 연결된다.
도 1과 도 2에 나타난 바와 같이, 도관(62)(64)은 주요한 반응기 챔버(18)와 후술하는 제 2 반응기 챔버(66)를 연결한다.
챔버 영역(20)은 진공 유출구(65)를 통한 내연기관(미도시됨)에 의해 생성되는 진공에 의해 부압 상태로 유지된다.
파워 서플라이(43)는 도 4a에 도시되고 상기 파워 서플라이는 도 2에 나타난 납(39)(41)에 연결된다. 도 4a에 나타난 파워 서플라이는 -900 볼트 까지의 직류 전압을 발생할 수 있다. 예를들어, 도 4b에 나타난 전압 쿼드러플러(quadrupler)는 도 4a에 나타난 회로도를 대신한다. 상기 쿼드러플러는 발생 전압을 -1,980 볼트까지 직류전압을 증가할 수 있다.
작동중에, 점화 스위치(68)가 온(on) 상태가 되면, 펌프(32)에 의해 연료는 탱크(30)로부터 반응기 영역(20) 내부로 안내되는 분사 노즐(22)을 지나게 된다. 이와 동시에, 에어는 반응기 영역(20) 내의 분사 또는 미립화된 연료와 대응하여 에어 유입로(34)를 통하여 유입된다. 음전자는 전극(38)(40)에 의해 새로운 연료 혼합물을 생성하기 위하여 반응기 영역(20)으로부터 제거된다. 상기 연료와 에어의 혼합비율은 14:1 내지 30:1 사이이고, 보다 바람직하게는 14.7:1이다.
상기 혼합물은 도관(62)(64)를 통하여 제 2 챔버(66)로 배출된다.
챔버 내의 모든 연료가 이러한 작용을 하는 것은 아니고, 나머지 연료는 응축기(46)에 의해 액체로 응축되고 배출구(48)를 통하여 재순환 탱크(50) 내로 유입 된다.
상기 탱크(50)는 액체 안정기 영역(70)을 포함한 레벨 제어장치가 장착되어 적외부 레벨 표시기(72)(74)에 의해 탱크 내의 연료 레벨을 보다 정확하게 결정될 수 있다. 상기 적외부 탐지기(72)는 탱크(50) 내의 최고 수위를 결정하는 반면, 탐지기(74)는 최저 수위를 결정한다.
상기 최고 수위 탐지기(72)는 도 5에 도시된 게이트(gate)화된 레벨트롤(leveltrol)(76)에 연결된다. 이러한 경우에, 상기 최고 수위 탐지기(72)는 납(78a)에 의해 터미널(S1)과 연결된다. 또한 상기 최저 수위 탐지기(79a)는 게이트화된 레벨트롤 시스템(76)에서 납(78b)를 통하여 터미널(S2)에 연결된다.
상기 다이어그램에 도시된 바와 같이, 회로가 작동하기 위해서, 터미널(S2)와 탐지기(74)는 탱크 내의 액체를 탐지해야 한다. 액체가 탐지기(72)의 레벨까지 도달하면, 상기 액체는 배출된다. 상기 탱크(50)는 밸브를 갖는 배출구와 연료 냉각장치로 둘러싸인 도관을 포함한다. 게이트화된 레벨트롤 시스템(76) 내의 회로에 의해 스위치가 제거됨으로써, 밸브가 개방되면 연료는 리턴 펌프(미도시됨)에 의해 탱크(30)를 지나게 된다.
게이트화된 레벨트롤의 터미널(S1)(S2)는 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 액체 레벨 센서(S1)(S2)는 하니웰(Honeywell)사에서 제조되고 통상적인 디자인은 다이어그램에 도시된 바와 같다.
도 6은 레벨트롤 시스템(76)의 게이트화된 컨트롤러 모듈에 사용되는 릴레이 드라이버의 상세부분을 나타낸다.
제 2 반응기(66)는 원통형의 하우징(80)을 포함한다. 주요한 반응기(12)로부터 배출된 연료는 도관(62)(64)을 지나고 볼텍스(voltex)(82)를 통하여 제 2 반응기(66) 내로 유입된다. 음점극(84)(86)은 제 2 반응기(66) 내의 가스상태의 연료로부터 음전자를 제거하기 위하여 제 2 반응기(66)에 설치된다. 또한 반응기 챔버(81)는 고온과 부압으로 유지된다. 예를들어 상기 온도는 135℉(57.2℃)로 측정된다.
스팀 발생기(88)는 제 2 반응기내로 연료와 에어의 혼합물을 증대시키기 위하여 스팀을 분사한다. 상기 스팀 발생기(88)에는 고압 펌프(89)와 컨트롤 유니트(90)가 연결된다. 상기 고압 펌프(89)는 증류 저장용기(92)로부터 증류를 퍼올린다. 체크 밸브(94)는 증류 저장용기(92)에 설치된다. 고압 솔레노이드 밸브(96)는 증류수를 전자 분사 시스템에 의해 조절하여 스팀 발생기(88)로 유입시킨다. 주위 온도가 어는점 이하일 경우에 동결되는 것을 방지하기 위하여 용기(92) 내에는 메틸 수화물이 필요하다.
어뎁터 베이스(98)는 흡기 매니폴드에 장착되고 재순환 연료 챔버(50)를 지지한다. 상기 어뎁터 베이스(98) 내에 형성된 관통공(99)은 도 1과 도 8에 도시되어 있다.
제 2 반응기 챔버(66)로부터 배출된 연료는 엔진의 연소실로 유입되기 위하여 내연기관 매니폴드로 유입된다. 구동장치(미도시됨)는 쓰로틀 플레이트의 개폐와 연료를 제조하기 위한 반응기 챔버의 구동을 제어한다.
도 9 내지 도 11은 출원인이 1998년 4월 16일 PCT 출원서 PCT/CA98/00367에 설명된 주요한 반응기의 여러 구현예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 반응기 어셈블리(100)는 반응기(102)를 포함한다.
상기 반응기(102)는 하우징(110), 끝단에 분사 노즐(114)이 설치되며 상기 하우징(110)의 포트(118) 내의 전기적으로 절연된 슬리브(116)에 장착된 연료 디리버리 파이프(112)로 이루어진다. 상기 반응기(102)는 에어 유입 포트(120)와 연료 유출 포트(122)를 갖는다.
가열부재(124)는 하우징(110)을 둘러싸고 전압원(126)는 하우징(110)의 벽(128)과 파이프(112)에 연결되어 파이프(112)와 벽(128)에 간격을 두고 전극이 형성되어 연속적인 이온화 직류 전위차가 달성된다.
진공 게이지(130)은 하우징(110) 내의 진공을 측정하고 써모커플 미터(thermocouple meter)(132)는 가열 부재(124)에 의해 달성된 반응기(102)의 온도를 측정한다.
공급라인(134)은 에어 또는 산소를 하우징(110)에 공급하고, 상기 공급 흐름은 미터링 밸브(136)에 의해 제어된다.
연료 탱크(미도시됨)로부터의 연료 공급로(104)는 연료 디리버리 파이프(112)와 연결된다.
배출 연료라인(106)은 도 1 내지 도 3에 도시된 제 2 반응기와 연결된다.
반응기(102)는 도 1에 도면 부호 50으로 표시된 재순환 탱크에 연결된 배출 라인(160)을 포함한다.
첨부도면 도 10에 반응기(202)를 포함하는 어셈블리(200)가 도시되어 있다.
상기 반응기(202)는 하우징(210)과 디리버리 파이프(212) 끝단에 설치되며 하우징(210)의 벽(264)에 장착되는 분사 노즐(214)을 포함한다. 전극(266)은 벽(228)을 관통하여 연장된 전기적으로 절연된 슬리브(268) 내에 장착된다. 상기 어셈블리(200)의 다른 구성요소는 도 9에 도시된 어셈블리(100)에 상당하는 구성요소에 도면 부호 100을 더한 도면 부호를 갖는다. 이러한 경우에, 연속적인 이온화 직류 전위차는 전극(266)과 벽(228) 사이의 전압원(226)에 의해 달성된다.
첨부도면 도 11에 반응기(302)를 포함하는 어셈블리(300)가 도시되어 있다.
상기 반응기(302)는 하우징(310)과 디리버리 파이프(312) 끝단에 설치되며 하우징(310)의 벽(364)에 장착되는 분사 노즐(314)을 포함한다. 길게 연장된 메탈 로드(366)는 하우징(310)의 벽(328) 내에 전기적으로 절연된 슬리브(368)에 장착되어 하우징(310) 내부에서 연장된다. 상기 로드(366)의 내부 끝단(370)은 분사 노즐(314)과 간격을 두고 있어서 연료는 분사 노즐(314)로부터 하우징(310) 내에 분사되고 로드(366) 주위를 유동하게 된다.
전압원(326)은 로드(366)와 하우징 벽(328) 사이에 연결된다. 이러한 경우에 연속적인 이온화 직류 전위차는 로드(366)와 벽(328) 사이의 전압원(326)에 의해 달성된다. 상기 어셈블리(300)의 다른 구성요소는 도 9에 도시된 어셈블리(100)에 상당하는 구성요소에 도면 부호 200을 더한 도면 부호를 갖는다.
반응기(102)(202)(302)를 포함한 반응기 어셈블리(100)의 작동중에, 연료는 연료 탱크로부터 연료 디리버리 파이프(112)(212)(312)로 펌핑되고 상기 연료는 분사 노즐(114)(214)(314)로부터 하우징(110)(210)(310) 내부로 분사된다.
전압원(126)(226)(326)에 의해 달성되는 통상적인 직류 고전압 전위차는 3000볼트이고, 가열부재(124)(224)(324)는 하우징(110)(210)(310) 내부의 온도를 통상적으로 약 400℉(204℃)까지 상승시킨다.
에어는 라인(134)로부터 하우징(110)(210)(310) 내로 유입된다.
고전압 전위차와 상승된 온도는 하우징(110)(210)(310) 내에서 대전된 연료 방울의 미세한 분산을 가능하게 하고, 라인(134)으로부터 하우징(110)(210)(310)으로 유입된 대전된 연료 방울과 함께 에어는 연료 배출포트(122)(222)(322)와 제 2 반응기(미도시됨)을 경유하여 모터(108)의 진공 펌프(158)에 의해 하우징(110)(210)(310)으로부터 배출된다.

Claims (7)

  1. 부압이 작용하는 반응기 챔버;
    상기 반응기 챔버에 열을 인가하는 가열수단;
    압력하에서 미세화한 연료를 미세화된 연료 방울로 형성하기 위하여 상기 반응기 챔버 내부로 분사하기 위한 수단;
    반응기 영역내에서 미세화된 연료와 혼합하기 위하여 상기 반응기 챔버로 산소 상태의 가스를 안내하기 위한 수단;
    반응기 영역내에 설치되는 적어도 하나의 전극을 포함하며 아크가 발생되지 않는 환경으로 상기 미세화된 연료 방울을 음전하로 대전시키기 위하여 고전압인 음전압 직류 전위차를 공급하기 위한 수단; 및
    제조된 미세화된 연료와 산소 상태의 가스를 내연기관의 매니폴더로 보내기 위한 수단으로 구성된 고연소성 연료를 제조하기 위한 연료 유도용 분자 반응기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응기 챔버는 주 반응기 챔버로써 부압과 고온 상태로 유지되며, 제 2 반응기 영역으로 정의되며 부압과 고온 상태로 유지되는 제 2 챔버로 제조된 가스를 보내는 수단과, 상기 주 챔버로부터 가스와 함께 스팀을 제 2 반응기 영역으로 유입하기 위한 수단과, 적어도 하나의 전극은 제 2 반응기 영역 내에 설치되고, 상기 제 2 반응기 챔버로부터 제조되는 연료 가스를 내연기관 매니폴드로 유입하기 위한 수단으로 이루어져 고연소성 연료를 제조하기 위한 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기적인 전위차는 900 ~ 10,000볼트(volts D.C.)이고 전류는 0.2 ~ 0.8마이크로암페어(㎂)인 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전위차는 600 ~ 5,000볼트(volts D.C.)인 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반응기는 250℉(121.2℃) ~ 450℉(232.4℃) 의 상승된 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 음극으로 대전되어 유지되고 전기장은 분사 노즐인 제 1 전극과 반응기 챔버를 형성하는 벽인 제 2 전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
  7. 부압과 고온 상태에서 액체 연료를 챔버 내로 분사하기 위한 수단과, 상기 챔버 내로 에어를 분사하기 위한 수단과, 중간단계의 연료를 제조하기 위하여 챔버 내에 전위차를 발생하기 위한 수단과, 상기 중간단계의 연료를 제 2 반응기 챔버 내로 유입하기 위한 수단과, 최종적인 고연소성 연료를 제조하기 위하여 전기 포텐셜을 제 2 반응기 챔버 내로 유입하기 위한 수단과, 상기 최종적으로 제조된 고연소성 연료를 내연기관 매니폴드로 직접적으로 유도할 수 있는 수단으로 이루어져 고연소성 연료를 제조하기 위한 것을 특징으로 하는 연료 유도용 분자 반응기.
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