KR20150113186A - Combustion promotion method, combustion promotion device, and heat engine - Google Patents
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Abstract
열기관 등의 연소 장치에서 연소시키는 경유 등의 연료의 연소를 개선하고, 연료의 연소를 촉진시켜, 연소에 의해 얻어지는 에너지를 증가시킨다. 적어도 자석(8)과 압전 소자(12)를 구비한다. 자석(8)의 자계(M)를 압전 소자(12)에 가한다. 이에 의해, 압전 소자(12)로부터 적어도 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 발생시키고, 이 전자파(E)를 연소하는 연료(F)에 조사시켜서 연료(F)의 연소를 촉진시킨다. 이 연소에 의해 변환되는 운동에너지를 증가시키고 있다. Improves combustion of fuel such as light oil burned in a combustion apparatus such as a heat engine, and promotes combustion of fuel, thereby increasing energy obtained by combustion. At least a magnet (8) and a piezoelectric element (12). The magnetic field (M) of the magnet (8) is applied to the piezoelectric element (12). Thus, an electromagnetic wave E containing at least far-infrared rays is generated from the piezoelectric element 12, and the electromagnetic wave E is irradiated to the burning fuel F to accelerate the combustion of the fuel F. The kinetic energy converted by the combustion is increased.
Description
본 발명은, 경유 등의 액체 연료나, 기체 연료를 연소시키는 연소 촉진 방법, 연소 촉진 장치 및 열기관에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
디젤 엔진이나 가솔린 엔진 등의 열기관은 연료의 연소에너지를 기계에너지 등의 운동에너지로 변환시킨다. 이로 인해, 운동에너지의 크기가 연료의 연소에 의존하고 있다. 연료의 연소는, 연료, 공기, 온도, 연료와 공기의 혼합 비율 등의 영향을 받는다. 연소로부터 변환되는 에너지는 연료의 연소 속도나 연소의 상태에 따라서도 달라진다. 따라서, 연소 상태가 변화되면, 그 연소로부터 변환되는 운동에너지가 변화된다.Heat engines such as diesel engines and gasoline engines convert the combustion energy of the fuel into kinetic energy such as mechanical energy. As a result, the magnitude of the kinetic energy depends on the combustion of the fuel. The combustion of fuel is influenced by fuel, air, temperature, mixing ratio of fuel and air, and the like. The energy that is converted from the combustion varies depending on the combustion rate of the fuel and the state of the combustion. Therefore, when the combustion state is changed, the kinetic energy converted from the combustion is changed.
열기관에 있어서의 연료의 연소에 관하여, 연료나 공기 이외의 자력이나 적외선 등이 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 연소와 자력이나 적외선의 관련에 관하여, 공기에 자력 및 원적외선을 작용시키는 것(예를 들어, 특허문헌 1), 연료에 원적외선을 작용시키는 것(예를 들어, 특허문헌 2), 공기나 연료에 자기를 작용시키는 것(예를 들어, 특허문헌 3)이 알려져 있다.As to the combustion of the fuel in the heat engine, it is known that a magnetic force other than fuel or air, infrared rays, and the like influence the combustion. As to the relationship between combustion and magnetic force or infrared rays, it is known to apply a magnetic force and a far infrared ray to air (for example, Patent Document 1), to cause far infrared rays to act on fuel (for example, (For example, Patent Document 3) is known.
연료의 연소에 관하여, 원적외선 영역의 어느 특정 파장의 전자파가 있는 연소 활성 화학종에 대하여 공명 현상이나 공진 현상을 일으키고, 이들이 연소의 촉진에 기여하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 비특허문헌 1). With respect to the combustion of fuel, it is known that resonance phenomenon or resonance phenomenon occurs with respect to a combustion active chemical species having an electromagnetic wave of a certain wavelength in the far-infrared region, and these contributes to the promotion of combustion (for example, Non-Patent Document 1) .
그런데, 연소 장치의 일례인 열기관에서는, 연료의 연소 효율이 동일하면, 그 연소량에 연소 에너지가 비례해서 증대하고, 연소 효율이 높으면, 필요한 연료량을 저감시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 연소 효율이 낮으면, 높은 연소 효율의 경우와 동일한 에너지를 얻고자 하면 연료량이 증가한다. 연료의 소비량이 증가하면, 연소에 의해 발생하는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등의 유해 물질의 배출량이 증가하고, 환경의 부하가 증가하여, 비용이 증가한다고 하는 과제가 있다. Incidentally, in a heat engine, which is an example of a combustion apparatus, if the combustion efficiency of the fuel is the same, the combustion energy increases in proportion to the combustion amount, and if the combustion efficiency is high, the necessary amount of fuel can be reduced. In other words, if the combustion efficiency is low, the amount of fuel is increased if the same energy as in the case of high combustion efficiency is obtained. When the consumption amount of fuel increases, the amount of emission of harmful substances such as carbon monoxide, hydrocarbon, nitrogen oxides, and the like generated by combustion increases, and the burden on the environment increases, resulting in an increase in cost.
연료의 연소에 관하여, 원적외선 영역이 있는 특정 파장의 전자파가 공명 현상이나 공진 현상을 연소 활성 화학종으로 일으켜, 연소의 촉진에 기여한다는 지견이 있다. 또한, 원적외선을 포함하는 전자파가 압전 물질로부터 얻어진다는 지견이 있다. With regard to the combustion of fuel, it is known that electromagnetic waves of a specific wavelength having a far infrared ray region cause resonance phenomenon or resonance phenomenon as a combustion active species, thereby contributing to promotion of combustion. Further, there is a belief that an electromagnetic wave including far-infrared rays is obtained from a piezoelectric material.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 상기 과제를 감안하고 또한 상기 지견에 기초하여 연료의 연소를 개선하여, 연소를 촉진시키는 것에 있다. Therefore, a first object of the present invention is to improve the combustion of fuel based on the above-mentioned knowledge in view of the above problems and to promote combustion.
본 발명의 제2 목적은 연소를 촉진시키고, 연소로부터 얻어지는 에너지를 증가시키는 것에 있다. A second object of the invention is to promote combustion and increase the energy obtained from combustion.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 연소 촉진 방법은, 연료를 연소시키는 연소실의 근방에 압전 소자를 설치하여, 상기 압전 소자에 자계를 작용시키고, 상기 압전 소자에 발생하는 원적외선을 포함하는 전자파를 적어도 상기 연소실의 상기 연료에 대하여 방사한다. 이에 의해, 연소가 활성화되어, 연소가 개선되고, 또한 연소를 촉진시킬 수 있다. 이 결과, 연료의 소비량이 저감된다. In order to solve the above problems, the combustion promoting method of the present invention is characterized in that a piezoelectric element is provided in the vicinity of a combustion chamber for burning fuel, a magnetic field is applied to the piezoelectric element, and an electromagnetic wave including far- And radiates at least the fuel in the combustion chamber. Thereby, the combustion is activated, the combustion is improved, and the combustion can be promoted. As a result, the consumption of fuel is reduced.
상기 연소 촉진 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 압전 소자를 가열 또는 냉각해서 상기 압전 소자의 온도를 제어해도 된다. 압전 소자의 온도가 낮은 경우에는, 이미 설명한 온도 범위가 되도록 가열하면 되고, 압전 소자가 과열되는 경우에는 그 온도 범위가 되도록 냉각하면 된다. In the combustion promoting method, the temperature of the piezoelectric element may be controlled by heating or cooling the piezoelectric element. When the temperature of the piezoelectric element is low, it may be heated to the temperature range described above. If the piezoelectric element is overheated, it may be cooled to the temperature range.
상기 연소 촉진 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 압전 소자는, 40℃ 내지 150℃의 온도 범위로 제어해도 된다. In the combustion promoting method, preferably, the piezoelectric element may be controlled in a temperature range of 40 占 폚 to 150 占 폚.
상기 연소 촉진 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 자계가 직류 자계 또는 교류 자계의 어느 것이어도 된다. In the combustion promoting method, preferably, the magnetic field may be a DC magnetic field or an AC magnetic field.
상기 연소 촉진 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 압전 소자에 작용시키는 상기 자계의 자속 밀도는, 50mT 내지 300mT이면 된다. In the combustion promoting method, preferably, the magnetic flux density of the magnetic field acting on the piezoelectric element may be 50 mT to 300 mT.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 연소 촉진 장치는, 연료를 연소시키는 연소실에 인접해서 설치되는 연소 촉진 장치이며, 자계의 작용에 의해 원적외선을 포함하는 전자파를 발생시키고, 상기 전자파를 적어도 상기 연료에 대하여 방사하는 압전 소자와, 상기 압전 소자에 상기 자계를 작용시키는 자석을 구비한다. In order to solve the above problems, the combustion promoting device of the present invention is a combustion promoting device provided adjacent to a combustion chamber for burning a fuel, generating an electromagnetic wave including a far-infrared ray by the action of a magnetic field, And a magnet for applying the magnetic field to the piezoelectric element.
상기 연소 촉진 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 압전 소자를 가열 또는 냉각하고, 상기 압전 소자를 소정의 온도 범위 내의 온도로 제어하는 온도 제어부를 더 구비해도 된다. The combustion promoting apparatus may further include a temperature control unit for heating or cooling the piezoelectric element and controlling the piezoelectric element to a temperature within a predetermined temperature range.
상기 연소 촉진 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 자석이 전자석 또는 영구 자석 중 어느 것어도 된다. In the above combustion promoting device, preferably, the magnet may be either an electromagnet or a permanent magnet.
상기 연소 촉진 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 자석을 포함하는 자기 회로를 구비하고, 이 자기 회로의 갭 내에 상기 압전 소자를 구비해도 된다. In the above-described combustion promoting device, preferably, a magnetic circuit including the magnet may be provided, and the piezoelectric element may be provided in the gap of the magnetic circuit.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 열기관은, 연료의 연소를 운동에너지로 변환하는 열기관이며, 연료를 연소시키는 연소실과, 자계의 작용에 의해 원적외선을 포함하는 전자파를 발생시키고, 상기 전자파를 적어도 상기 연료에 대하여 방사하는 압전 소자와, 상기 압전 소자에 상기 자계를 작용시키는 자석을 구비한다. In order to solve the above problems, a heat engine of the present invention is a heat engine for converting combustion of fuel into kinetic energy, comprising: a combustion chamber for burning a fuel; an electromagnetic wave generator for generating an electromagnetic wave including far infrared rays by the action of a magnetic field, A piezoelectric element for radiating the fuel; and a magnet for applying the magnetic field to the piezoelectric element.
상기 열기관에 있어서, 바람직하게는 상기 압전 소자를 가열 또는 냉각하고, 상기 압전 소자를 소정의 온도 범위 내의 온도로 제어하는 온도 제어부를 더 구비해도 된다. The heat engine may further include a temperature control unit for heating or cooling the piezoelectric element and controlling the piezoelectric element to a temperature within a predetermined temperature range.
상기 열기관에 있어서, 바람직하게는 상기 자석이 전자석 또는 영구 자석 중 어느 것이어도 된다. In the above heat engine, preferably, the magnet may be either an electromagnet or a permanent magnet.
본 발명에 따르면, 다음의 어느 하나의 효과가 얻어진다. According to the present invention, any one of the following effects can be obtained.
(1) 압전 소자로부터 방사되는 원적외선을 포함하는 전자파에 의해, 연료의 연소를 개선하여, 연소를 촉진시킬 수 있다. (1) By the electromagnetic wave including the far-infrared rays radiated from the piezoelectric element, the combustion of the fuel can be improved and the combustion can be promoted.
(2) 연소의 개선에 의해 연소 효율이 높여지고, 연소에너지의 증가, 연료 소비량의 저감을 도모할 수 있어, 환경 부하를 경감시킬 수 있다. (2) Improvement of combustion improves combustion efficiency, increases combustion energy, reduces fuel consumption, and reduces environmental load.
(3) 연료의 연소로부터 변환되는 운동에너지가 높여져, 연료의 운동에너지로의 변환 효율을 향상시킬 수 있다. (3) The kinetic energy converted from the combustion of the fuel is increased, and the conversion efficiency into the kinetic energy of the fuel can be improved.
그리고, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면이나 각 실시 형태를 참조함으로써, 가일층 명확해질 것이다. Other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by reference to the accompanying drawings and embodiments.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 연소 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 연소 촉진 장치의 자기 요크 부분에서 수평 방향으로 절단해서 도시하는 단면도이다.
도 3은 온도 제어부의 일례 및 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 관한 열기관의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 제3 실시 형태에 관한 연료 분사 장치를 도시하는 도면이다.
도 6은 제4 실시 형태에 관한 열기관의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 제5 실시 형태에 관한 연소 촉진 장치의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 제6 실시 형태에 관한 발전기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 압전 소자의 온도가 연소 효율에 관계되는 것을 도시하는 도면이다. 1 is a view showing an example of a combustion apparatus according to the first embodiment.
Fig. 2 is a cross-sectional view showing the magnetic yoke portion of the combustion promoting device cut in the horizontal direction.
3 is a diagram showing an example and a modified example of the temperature control unit.
4 is a view showing an example of a heat engine according to the second embodiment.
Fig. 5 is a view showing the fuel injecting apparatus according to the third embodiment. Fig.
6 is a view showing an example of a heat engine according to the fourth embodiment.
7 is a view showing an example of a manufacturing method of the combustion promoting apparatus according to the fifth embodiment.
8 is a diagram showing an example of a generator according to the sixth embodiment.
9 is a diagram showing that the temperature of the piezoelectric element is related to the combustion efficiency.
〔제1 실시 형태〕 [First Embodiment]
<연소 장치 및 연소 촉진 장치> <Combustion Apparatus and Combustion Promotion Apparatus>
도 1 및 도 2는, 제1 실시 형태에 관한 연소 장치의 일례를 나타내고 있다. 도 1 및 도 2에 도시하는 구성은 일례이며, 본 발명이 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. Fig. 1 and Fig. 2 show an example of the combustion apparatus according to the first embodiment. The configuration shown in Figs. 1 and 2 is an example, and the present invention is not limited to this configuration.
이 연소 장치(2-1)는, 본 발명의 연소 촉진 방법의 일례이다. 이 연소 장치(2-1)에는 연소 촉진 장치(4) 및 연소실(6)이 포함된다. 연소 장치(2-1)는 경유 등의 연료를 연소시키는 예를 들어, 열기관이다. This combustion device 2-1 is an example of the combustion promotion method of the present invention. The combustion device 2-1 includes a
연소실(6)은 연료(F)를 연소시키는 공간부이다. 이 연소실(6)에는 연소시키기 위한 연료(F)나 공기(BA)가 공급된다. 공기(BA)에는 연소에 필요한 산소가 포함된다. 연소에 의해 발생한 배기(FG)는 연소실(6)로부터 배출된다. 이 연료(F)에는 예를 들어, 경유가 사용된다. 연료(F)의 연소에는, 연소에 필요한 공기가 공급된다. 연료(F)에, 가솔린과 공기의 혼합기를 사용해도 된다. The combustion chamber (6) is a space portion for burning the fuel (F). The
연소 촉진 장치(4)에는 자석(8)과, 자기 요크(10)와, 압전 소자(12)와, 온도 제어부(14)와, 외장 부재(16)가 구비되어 있다. The
자석(8)은 자계(M)를 발생시키고, 이 자계(M)를 압전 소자(12)에 작용시킨다. 이 자석(8)은 영구 자석이어도 되고, 전자석이어도 된다. 영구 자석이라면 예를 들어, 이방성 페라이트 자석, 등방성 페라이트 자석, 네오디뮴 자석, 사마륨 코발트 자석, 알니코 자석 등의 영구 자석 재료를 사용하면 되지만, 다른 자석 재료이어도 된다. The
자석(8)에 전자석을 사용하면, 자석(8)으로부터 얻어지는 자계(M)는 정 자계이어도 되고, 교류 자계이어도 된다. 정 자계는 자성 재료에 권회된 코일에 직류 전류를 흘려서 자성 재료를 자화시키면 된다. 또한, 교류 자계에서는, 교류 전류를 흘려서 자성 재료를 자화시키면 된다. When an electromagnet is used for the
자석(8)은 일례로서 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 자석(8)의 높이 H1은, 자석(8)의 직경 Φ1(도 2)보다 작다(H1<Φ1). 이 자석(8)은 원기둥 형상 이외의 형상이어도 된다. The
이 자석(8)에서는, 한쪽의 원기둥 평면, 즉 원기둥의 단부면의 한쪽이 N극이면, 다른 단부면은 S극이 된다. N극으로부터 나온 자속은 S극에 이른다. 즉, 자계(M)가 형성된다. 이 자석(8)이 압전 소자(12)와 함께 가열되는 경우에는, 가열된 온도 범위 내에서 자계(M)를 발생시킨다. In this
자기 요크(10)는 자석(8)에 의해 자화되고, 압전 소자(12)에 작용시키기 위한 자계(M)를 통과시키는 자기 회로를 형성한다. 자기 요크(10)에는 예를 들어 연철로 형성하면 된다. The
이 실시 형태에서는, 자기 요크(10)는 일례로서, 대향부(10-1, 10-2) 및 만곡부(10-3)를 구비한다. 대향부(10-1, 10-2)는 만곡부(10-3)에 의해, 간격 L만큼 이격되어 대향한다. 이들 대향부(10-1, 10-2)는, 예를 들어 가로 폭 W, 깊이 D의 직사각형 형상이다. In this embodiment, the
자기 요크(10)의 대향부(10-1)와 대향부(10-2) 사이에 자석(8)이 설치되고, 자석(8)의 일면이 대향부(10-1)에 밀착되어 있다. 이 밀착 측을 N극으로 하면, 이 N극에 밀착된 자기 요크(10)는 N극에 자화되고, 대향부(10-2)의 내면측에는, N극이 나타난다. 이 N극과 자석(8)의 S극의 자기갭(18) 사이에 자계(M)가 발생한다. 이 자계(M)는 평행 자계이다. 도 1에서는, 자석(8)의 N극 측을 대향부(10-1) 측에 배치하고 있지만, 이것은 일례이며, S극 측을 배치해도 된다. A
압전 소자(12)는 압전성을 구비한다. 이 압전 소자(12)는 예를 들어, 수정, 랑가사이트 등의 압전체, 전기석, 황산 리튬 수화물, 이극광 등의 초전체 또는 로셜염, 티타늄산 바륨, 티타늄산 지르콘산 납(예를 들어, PZT: 상품명) 등의 강유전체로 형성된다. 초전체는 압전체의 일례이며, 압전성 및 초전성을 갖는다. 강유전체는, 압전체 및 초전체의 일례이며, 압전성 및 초전성을 갖는다. 이러한 압전 소자(12)에서는, 일정한 온도 범위 내에서 자계(M)를 작용시키면, 압전성 또는 초전성 또는 이들 양쪽의 기능을 발휘하여, 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 발생시킨다. 압전 소자(12)는, 이러한 압전 기능이 얻어지면 되고, 압전성 이외의 성질을 포함해도 된다. The
압전 소자(12)는 도 2에 도시한 바와 같이, 일례로서 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 압전 소자(12)의 높이 H2은, 압전 소자(12)의 직경 Φ2보다 작게 설정되어 있다(H2<Φ2). 또한, 압전 소자(12)의 형상은 원기둥 형상 이외의 형상이어도 된다. As shown in Fig. 2, the
이 압전 소자(12)는, 자기 요크(10)의 대향부(10-2)와 자석(8) 사이에 있는 자기갭(18) 내에 설치되어 있다. 이에 의해, 압전 소자(12)에는 자계(M)가 통과한다. 압전 소자(12)와 자석(8)의 배치 관계는, 자석(8)과 압전 소자(12)를 밀착시켜도 되고, 자기갭(18)을 갖게 해서 대향시켜도 된다. 즉, 압전 소자(12)에 자석(8) 및 자기 요크(10)로 형성된 평행한 자계(M)를 통과시키면 된다. 또한, 자석(8)으로부터 발생하고, 자기 요크(10)에 수렴시킨 자계(M)를 압전 소자(12)에 통과시키면 된다. The
또한, 이 실시 형태에서는, 압전 소자(12)의 직경 Φ2가 자석(8)의 직경 Φ1보다 크게 설정되어 있지만, 자석(8)의 직경 Φ1과 압전 소자(12)의 직경 Φ2가 동일한 크기이어도 되고, 자석(8)의 직경 Φ1이 압전 소자(12)의 직경 Φ2보다 커도 된다. Although the diameter? 2 of the
온도 제어부(14)는, 압전 소자(12)의 온도를 검지하여, 압전 소자(12)를 가열 또는 냉각해서 압전 소자(12)의 온도를 일정한 온도 범위 내로 제어한다. The
외장 부재(16)는, 자석(8), 자기 요크(10), 압전 소자(12) 및 온도 제어부(14)를 포위하고, 피복하는 케이싱의 일례이다. 이 외장 부재(16)의 내부에는 공간부(20)가 형성되고, 이 공간부(20)는 온도 제어부(14)에 의해 일정한 온도 범위로 제어된다. 즉, 외장 부재(16)는, 공간부(20)로부터의 방열이나, 외부로부터의 열이 가해지는 것을 억제하고 있다. The sheathing
이 외장 부재(16)에는, 예를 들어 단열 부재 등의 열의 통과를 차단하는 재료를 사용하면 되고, 예를 들어 유리면, 암면 및 실리콘 폼 등의 내열 단열 소재를 사용하면 된다. 이러한 외장 부재(16)를 구비하면, 공간부(20)로부터의 방열이나 외부로부터의 열이 가해지는 것을 방지할 수 있어, 공간부(20)의 내부 온도를 일정하게 보온하는 것이 가능하다. 즉, 외장 부재(16)는 보온 부재이기도 하다. 이러한 외장 부재(16)의 설치에 의해, 공간부(20)의 내부 온도가 일정 범위로 제어되어, 가열에너지의 손실을 저감시킬 수 있고, 연소실(6)의 발열 등에 의한 외부로부터의 열을 차단할 수 있어, 압전 소자(12)가 과열되는 일도 없다. 압전 소자(12)의 고온화를 방지할 수 있다. For example, a heat insulating material such as a glass surface, a rock surface, and a silicone foam may be used for the
<연소 촉진 기능> <Combustion promotion function>
이 연소 장치(2-1)에 대해서, 연소 촉진 장치(4)의 연소 촉진 기능을 설명한다. The combustion promoting function of the
자석(8)은 자기 요크(10)를 자화시키고, 자기 요크(10)는 자석(8)으로부터 자속을 통과시킨다. 자석(8)의 한쪽의 원기둥 평면으로부터 나온 자속은 자기 요크(10)를 통과하고, 이 자기 요크(10)의 자기 회로로 수렴되어 자석(8)의 다른 쪽 원기둥 평면으로 복귀된다. 자석(8)과 자기 요크(10)의 대향부(10-2) 사이에는 평행한 자계(M)가 생성되어 있다. 이 자계(M) 안에 놓인 압전 소자(12)에는 자속이 통과한다. 이 압전 소자(12)는, 외장 부재(16)의 공간부(20)에 설치되어 있으므로, 온도 제어부(14)에 의해 일정한 온도 범위로 제어된다. The
이렇게 일정한 온도 범위로 제어된 압전 소자(12)에 자계(M)를 작용시키면, 압전 소자(12)에는 압전 기능에 의해 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 발생하여, 방사된다. 외장 부재(16)를 통과한 전자파(E)는, 연소실(6) 내의 연료(F) 및 공기(BA)에 방사된다. When a magnetic field M is applied to the
이 전자파(E)의 조사를 받은 연료(F)에서는, 전자파(E)가 연료(F)의 분자나 입자에 작용하여, 그 분자나 입자를 활성화시킨다. 이미 설명한대로, 압전 소자(12)로부터 방사된 원적외선 영역이 있는 특정 파장의 전자파(E)는, 연료(F)의 연소 활성 화학종에 대하여 공명 현상이나 공진 현상을 일으키게 한다. 이러한 공명 현상이나 공진 현상은, 연료(F)의 연소를 촉진시킨다. 이것은 비특허문헌 1에도 개시되어 있다. In the fuel (F) irradiated with the electromagnetic wave (E), the electromagnetic wave (E) acts on the molecules or particles of the fuel (F) to activate the molecules or particles. As described above, the electromagnetic wave E of the specific wavelength having the far-infrared region radiated from the
이 압전 소자(12)로서 예를 들어, 압전체, 초전체 및 강유전체는, 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 발생시키는 특성을 갖는다. 초전체 및 강유전체는, 온도 변화에 따라 분극을 변화시키는 특성을 갖는다. 이 압전체, 초전체 및 강유전체에 대하여, 자계 작용이 가해지면, 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 발생시킨다. As the
일례로서, 자석(8)이 발생하는 자속의 자속 밀도(B)는 대략 50[mT(밀리 테슬러)] 이상이면 되고, 자속 밀도(B)가 이 범위 내인 경우, 전자파(E)에 의한 연료(F)의 연소 촉진 작용이 얻어진다. 50[mT] 이상 300[mT] 이하의 자속 밀도(B)는, 이미 설명한 자성 재료에 의해 용이하게 얻을 수 있다. 자속 밀도(B)가 100 [mT] 전후, 혹은 100[mT] 이상이면, 충분한 자속 밀도(B)가 얻어지고, 그 여유 비율이 커진다. 따라서, 자속 밀도(B)는 50[mT] 이상 300[mT] 이하가 바람직하고, 100[mT] 이상 300[mT] 이하가 바람직하다. For example, the magnetic flux density B of the magnetic flux generated by the
일례로서, 압전 소자(12)의 온도 T1은 40[℃] 이상 150 [℃] 이하가 바람직하다. 이 범위 내에 있는 온도 T1에서는, 전자파(E)에 의한 연료(F)의 연소 촉진 작용이 현저해진다. 따라서, 온도 T1은, 60[℃] 이상 110[℃] 이하가 바람직하다. 온도 T1에서는 전자파(E)에 의한 연료(F)의 연소 촉진 작용이 향상된다. 이 연소 촉진에 의해, 연료(F)가 효율적으로 연소되고, 연료(F)의 소비량의 삭감에 기여한다. 예를 들어, 자속 밀도(B)가 50[mT]부터 300[mT]이고, 압전 소자(12)의 온도 T1가 40[℃]부터 150[℃]이면, 이미 설명한 전자파(E)의 발생이 현저해진다. 이에 의해, 연료(F)의 연소 촉진이 얻어져, 향상된다. As an example, the temperature T1 of the
<온도 제어부 14> <
도 3의 A는, 온도 제어부(14)의 일례를 나타내고 있다. 온도 제어부(14)에는, PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터(22) 및 발열부(24)가 포함된다. 이 실시 형태에서는, 전원(26)에 PTC 서미스터(22)를 통해서 발열부(24)가 접속되어 있다. 전원(26)은 교류이어도 되고, 직류이어도 된다. Fig. 3 (A) shows an example of the
PTC 서미스터(22)는, 감열 제어 소자의 일례이다. 이 PTC 서미스터(22)는, 감열에 의해 전원(26)으로부터 발열부(24)로 흐르는 전류를 제어한다. PTC 서미스터(22)는, 기준 온도 Tc를 경계로 해서 저항값이 변화된다. 이 PTC 서미스터(22)의 저항값은, 검출 온도가 기준 온도 Tc를 초과하면, 급격하게 상승하고, 기준 온도 Tc를 하회하면, 급격하게 하강한다고 하는 가역성을 나타낸다. The
발열부(24)는, PTC 서미스터(22)를 통해서 접속된 전원(26)의 급전에 의해 발열된다. 이 발열부(24)에는 예를 들어 히터나 전열기 등이 사용된다. 압전 소자(12)의 온도를 일정한 온도 범위 내에 가열한다. The
이러한 온도 제어부(14)에 의하면, PTC 서미스터(22)에서 온도를 검지하고, 그 검지 온도에 따른 저항에 의해, 발열부(24)에 공급되는 전류가 제어된다. 이에 의해, 발열부(24)의 발열 온도를 일정한 온도 범위로 제어할 수 있다. According to the
PTC 서미스터(22)는, 압전 소자(12)에 자기 요크(10)의 대향부(10-2)를 통해서 설치되어 있다. 이렇게 압전 소자(12)의 근방에 설치된 PTC 서미스터(22)는, 압전 소자(12) 등으로부터 검출되는 온도에 따른 내부 저항을 나타낸다. 검출 온도가 소정의 온도 Tc보다 낮은 경우에는, 발열부(24)를 발열시키고, 검출 온도가 온도 Tc보다 높은 경우, PTC 서미스터(22)의 저항값이 증대되고, 발열부(24)에 흐르는 전류가 저감되어, 그 발열을 억제한다. The
도 3의 B는, 온도 제어부(14)의 변형예를 나타내고 있다. 압전 소자(12)가 소정 온도 범위를 초과하는 경우에는, 도 3의 B에 도시한 바와 같이, 온도 제어부(14)는, 이미 설명한 발열부(24)를 대신해 또는 발열부(24)와 함께 냉각부(28)를 구비해도 된다. 이 냉각부(28)의 구동을 감열 제어부(30)에 의해 제어함으로써, 외장 부재(16)의 공간부(20) 및 압전 소자(12)를 냉각하여, 소정 온도 범위로 조정해도 된다. Fig. 3B shows a modification of the
<제1 실시 형태의 효과> ≪ Effects of First Embodiment >
제1 실시 형태에 의하면, 다음과 같은 효과가 얻어진다. According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 자석(8)으로부터 자계(M)를 압전 소자(12)에 더하여, 압전 소자(12)로부터 압전 기능에 의해 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 발생시킨다. 압전 소자(12)는 온도 제어부(14)에 의해 가열 또는 냉각됨으로써, 일정한 온도 범위 내의 온도로 유지된다. 자계(M)가 가해짐으로써, 압전 소자(12)로부터 발생한 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 연소실(6) 내의 연료(F) 및 공기(BA)에 방사시킨다. 이에 의해, 연소실(6)에서 연소하는 연료(F)를 활성화시켜, 연소를 촉진시킨다. (1) A magnetic field M is added to the
(2) 이러한 연소 촉진에 의해, 연료(F)의 연소가 개선되어, 연소 상태가 개선된다. 연소 속도나 연소열이 높여진다. (2) By this combustion promotion, the combustion of the fuel F is improved, and the combustion state is improved. The combustion speed and the combustion heat are increased.
(3) 이 연소 촉진에 의해, 연소 효율이 높여지고, 연료 소비량의 삭감에 기여할 수 있다. (3) This combustion promotion promotes the combustion efficiency and contributes to the reduction of the fuel consumption amount.
〔제2 실시 형태〕 [Second embodiment]
도 4는 제2 실시 형태에 관한 열기관의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 4 is a view showing an example of a heat engine according to the second embodiment. In Fig. 4, the same components as those in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.
이 열기관(2-2)은 이미 설명한 연소 장치의 일례이다. 이 열기관(2-2)에는 기존의 열기관부에 이미 설명한 연소 촉진 장치(4)를 구비하는 구성이다. 이 열기관(2-2)은 예를 들어, 디젤 엔진이며, 연료(F)를 연소시킴으로써, 운동에너지를 생성한다. This heat engine 2-2 is an example of the combustion apparatus already described. The heat engine 2-2 is provided with the
이 열기관(2-2)에는, 실린더 블럭부(32), 실린더 헤드부(34) 및 크랭크실(36)이 포함된다. The heat engine 2-2 includes a
실린더 블럭부(32)에는 실린더(38)가 설치되어 있다. 이 실린더(38)는 이미 설명한 연소실(6)(도 1)에 상당한다. 이 실린더(38)에는 피스톤(40)이 미끄럼 이동 가능하게 설치되어 있다. The
실린더 헤드부(34)는 실린더(38)의 피스톤(40)의 상부 측에 설치되어 있다. 이 실린더 헤드부(34)에는 연료 분사부(44), 흡기부(46) 및 배기부(48)가 구비되고, 이들이 실린더(38)에 접속되어 있다. 연료 분사부(44)는 실린더(38)의 중앙부에 배치되어 있다. 흡기부(46) 및 배기부(48)는 연료 분사부(44)를 사이에 두고 좌우로 배치되어 있다. The
연료 분사부(44)에는 연료 밸브(50)가 설치되어 있다. 흡기부(46)에는 흡기 밸브(52)가 설치되어 있다. 배기부(48)에는 배기 밸브(54)가 설치되어 있다. 연료 밸브(50)가 열려짐으로써, 연료(F)가 실린더(38) 내에 분사된다. 흡기 밸브(52)가 열려짐으로써, 공기(BA)가 실린더(38) 내에 공급된다. 또한, 연소 배기(FG)는 배기 밸브(54)가 열려짐으로써, 실린더(38)로부터 피스톤(40)에 의해 압출된다. The
이 실린더(38)의 외면에는 워터 재킷(56)이 설치되어 있다. 이 워터 재킷(56)은 냉각부의 일례이다. 이 워터 재킷(56)에는 통수부(58)가 형성되고, 이 통수부(58)에 냉각수를 통류시킨다. 이에 의해, 실린더(38)의 열이 냉각수로 열교환되고, 실린더(38)가 냉각되어, 실린더(38)의 과열을 방지할 수 있다. A
크랭크실(36)에는 크랭크 샤프트(60)가 설치되고, 이 크랭크 샤프트(60)에는 커넥팅 로드(62)에 의해 피스톤(40)이 연결되어 있다. 이 피스톤(40)의 상하 운동이 커넥팅 로드(62)에 의해 크랭크 샤프트(60)에 전달되어, 회전 운동으로 변환된다. A
이 열기관(2-2)에서는, 흡입 공정, 압축 공정, 연소 공정 및 배기 공정에 의해 기계에너지가 출력된다. In this heat engine 2-2, mechanical energy is output by the suction process, the compression process, the combustion process, and the exhaust process.
(1) 흡입 공정 (1) Suction process
이 흡입 공정에서, 공기(BA)의 유입은 흡기 밸브(52)를 개방시키고, 흡기부(46)로부터 공기(BA)를 실린더(38) 내에 유입시켜, 실린더(38) 내에 가둔다. 흡기 밸브(52)는, 피스톤(40)이 스트로크 S의 상측으로부터 하측으로 하강하는 동안에 개방 상태로 되고, 피스톤(40)이 스트로크 S의 하부에 도달한 때에 폐쇄된다. In this suction process, the inflow of the air BA opens the
(2) 압축 공정 (2) Compression process
압축 공정에서는, 연료 밸브(50), 흡기 밸브(52) 및 배기 밸브(54)를 폐쇄한다. 이 상태에서, 피스톤(40)이 상승하면, 실린더(38) 내에 있는 공기(BA)가 압축되어, 공기(BA)의 온도가 상승한다. 이 온도는 예를 들어, 몇백도에 달한다. In the compression process, the
(3) 연소 공정 (3) Combustion process
피스톤(40)이 스트로크 S의 상사점에 도달한 때에, 연료 밸브(50)를 개방시켜, 높은 압력으로 압축된 연료(F)가 실린더(38)에 분사된다. 연료(F)는 실린더(38) 내에서 압축되어 몇백도에 도달되어 있는 공기(BA)와 반응해서 연소된다. 이 연소는 폭발이다. 실린더(38)에 분사된 연료(F)에는, 연소 촉진 장치(4)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 방사되어 있고, 이미 설명한 대로, 전자파(E)에 의한 연소가 촉진된다. 연료(F)와 공기(BA)를 포함하는 혼합 연료의 연소가 촉진되고, 이 연소는 폭발 상태가 되며, 또 전자파(E)의 연소 촉진 기능이 가해져, 폭발력이 증대된다. 이 연소에 의해 연소 배기(FG)가 발생한다. 실린더(38) 내의 연소 가스는 팽창 상태가 되고, 피스톤(40)이 스트로크 S의 하사점까지 끌어내려진다. 즉, 연료(F)가 폭발 연소되고, 이 연소 에너지가 피스톤(40)을 이동시켜, 운동에너지로 변환된다. When the
(4) 배기 공정 (4) Exhaust process
피스톤(40)이 스트로크 S의 하부까지 끌어내려지면, 피스톤(40)은 크랭크 샤프트(60)의 관성 운동에 의해 상측 방향으로의 운동으로 전환된다. 이때, 배기 밸브(54)가 개방되고, 실린더(38) 내의 연소 배기(FG)가 외기로 방출된다. When the
이러한 열기관(2-2)의 흡입 공정 및 연소 공정에 있어서, 실린더(38) 내의 연료(F) 및 공기(BA)에는 연소 촉진 장치(4)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)의 방사를 받고, 이에 의해, 연료(F) 및 공기(BA)가 활성화되고, 연료(F)의 연소가 촉진된다. In the suction process and the combustion process of the heat engine 2-2, the fuel F and the air BA in the
이 열기관(2-2)에 있어서, 압전 소자(12)의 원기둥 평면의 면적은, (π×Φ2×Φ2)/4이다. 이 압전 소자(12)의 평면으로부터 실린더(38)의 연소 공간에 있는 연료(F) 및 공기(BA)에 대하여, 이미 설명한 전자파(E)가 방사된다. In this heat engine 2-2, the area of the cylindrical plane of the
<제2 실시 형태의 특징 및 효과> <Features and Effects of the Second Embodiment>
이 제2 실시 형태의 특징 사항, 이점, 변형예 등을 이하에 열거한다. Features, advantages, modifications and the like of the second embodiment will be listed below.
(1) 실린더(38)에서 연소하는 연료(F) 및 공기(BA)에 대하여, 압전 소자(12)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 조사되므로, 연료(F)의 연소가 개선되어, 촉진시킬 수 있다. (1) Since the electromagnetic wave E containing the far-infrared rays is irradiated from the
(2) 압전 소자(12)의 온도는 온도 제어부(14)에서 일정한 온도 범위로 제어 됨과 함께, 자석(8) 및 자기 요크(10)에 의해 자계(M)를 작용시키고 있으므로, 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 얻을 수 있다. (2) Since the temperature of the
(3) 연료(F)의 연소가 개선되어 실린더(38) 내의 연료(F)가 활성화되고, 열기관(2-2)의 연소 과정에 있어서 연료(F)의 연소가 조장되어, 연소 효율이 상승된다. 그 결과, 열기관(2-2)의 연료 소비량이 삭감되거나 또는 단위 연료 당의 작업량을 증가시킬 수 있다. 즉, 동등한 연료 소비량이라면 열기관(2-2)의 작업량, 즉 운동에너지가 증가하게 된다. (3) The combustion of the fuel F is improved, the fuel F in the
(4) 연소 촉진 장치(4)는 예를 들어, 영구 자석, 압전 재료, 자기 요크(10) 및 히터 등에 의해 구성할 수 있고, 비교적 저렴한 재료로 실현할 수 있다. 즉, 낮은 제조 비용에 의해 연소 촉진 장치(4)가 얻어져, 열기관(2-2)의 고효율화를 실현할 수 있다. (4) The
(5) 연소 촉진 장치(4)는 열기관(2-2)의 외부에 설치할 수 있고, 열기관(2-2)의 구성을 변경시킬 필요가 없으므로, 설치가 용이하고, 설비를 복잡화시킬 일도 없다. (5) The
〔제3 실시 형태〕 [Third embodiment]
도 5는, 제3 실시 형태에 관한 연료 분사 장치를 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. Fig. 5 shows a fuel injecting apparatus according to the third embodiment. In Fig. 5, the same components as those in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.
이 연료 분사 장치(64)는 연소 촉진 장치의 일례이며, 연소 촉진 기능과 함께 연료 분사 기능을 구비한다. 이 연료 분사 장치(64)에는 이미 설명한 연소 촉진 장치(4)가 포함되어 있고, 상기 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. This
이 연료 분사 장치(64)는 하우징(66)을 구비하고, 이 하우징(66)에 연소 촉진 장치(4)가 설치되어 있다. 연소 촉진 장치(4)는 이미 설명한 바와 같이, 자석(8)과, 자기 요크(10)와, 압전 소자(12)와, 온도 제어부(14)가 구비되어 있다. 이미 설명한 외장 부재(16)는 하우징(66)에 겸용되어 있다. This
이 연료 분사 장치(64)에서는, 연소 촉진 장치(4)에 포함되는 압전 소자(12)가 압전 액추에이터로서 기능시킨다. 이 실시 형태에서는, 압전 소자(12)에 압전성을 갖는 부재를 적층한 적층 구조를 갖는다. 이러한 적층 구조의 압전 소자(12)에 의하면, 단층의 압전 부재로 이루어지는 압전 소자에 비교해서 큰 기계적 변위가 얻어진다. In the
하우징(66)에는 연료 공급관(68) 및 분사 노즐부(70)가 형성되어 있다. 연료 공급관(68)은, 연료 분사 장치(64)의 측면 측을 거쳐서 분사 노즐부(70) 측으로 연료(F)를 유도하는 통로이다. 분사 노즐부(70)는, 하우징(66)의 선단측에 형성되고, 연료 분사 구멍(72)을 구비한다. 이 분사 노즐부(70)의 내측에는 연료 분사 구멍(72)을 개폐하는 분사 밸브(74)가 미끄럼 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 분사 밸브(74)와, 압전 액추에이터를 구성하고 있는 압전 소자(12) 사이에는 밸브 제어부(76)가 설치되어 있다. 압전 소자(12)는 압전 액추에이터로서 기계적 변위를 발생시키고, 이 기계적 변위가 밸브 제어부(76)를 통해서 분사 밸브(74)에 전달된다. 즉, 압전 소자(12)의 기계적 변위에 의해 분사 밸브(74)가 조작된다. 이에 의해, 연료(F)의 분사 또는 그 분사 정지가 제어된다. A
압전 소자(12)는 전기 배선(78)을 통해서 급전부(80)에 접속되어 있다. 급전부(80)는 예를 들어, 전기 커넥터이며, 구동 회로가 접속되어 있다. 구동 회로에 의해 전기 배선(78)에 전하를 충전시켜면, 압전 소자(12)에는 압전 효과에 의해 기계적 변위 예를 들어, 단축된다. 이 압전 소자(12)의 단축에 의해, 밸브 제어부(76)가 이끌려서 이동한다. 이때, 분사 밸브(74)가 연료 분사 구멍(72)의 밸브 시트부로부터 이격된다. 즉, 연료 분사 구멍(72)이 열려지고, 연료(F)가 분사된다. The
또한, 구동 회로에 의해 전기 배선(78)의 전하가 방전되면, 압전 소자(12)에 기계적 변위가 발생하고, 즉, 이미 설명한 단축이 해제되어, 원래의 상태(신장 상태)로 복귀된다. 이 압전 소자(12)의 기계적 변위를 받고, 밸브 제어부(76)가 원래의 위치로 복귀되면, 분사 밸브(74)가 밸브 시트 측으로 밀착된다. 즉, 연료 분사 구멍(72)이 폐쇄되고, 연료(F)의 분사가 해제(정지)된다. Further, when the electric charge of the
<제3 실시 형태의 효과> ≪ Effect of Third Embodiment >
(1) 이 연료 분사 장치(64)에서는, 압전 소자(12)의 연료 분사 제어와 함께, 압전 소자(12)에는 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 생성된다. 이 전자파(E)는, 연료 공급관(68)을 통과하고 있는 연료(F)에 조사되어, 연료(F)의 입자나 분자를 활성화시킬 수 있다. (1) In this
(2) 이 연료 분사 장치(64)가 설치된 열기관에서는 전자파(E)를 조사하여, 연료(F)의 연소를 활성화시킬 수 있다. (2) In the heat engine provided with the
〔제4 실시 형태〕 [Fourth Embodiment]
도 6은, 제4 실시 형태에 관한 열기관(2-3)을 나타내고 있다. 도 6에 있어서, 도 4와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. Fig. 6 shows a heat engine pipe 2-3 according to the fourth embodiment. In Fig. 6, the same components as those in Fig. 4 are denoted by the same reference numerals.
이 열기관(2-3)은, 이미 설명한 열기관(2-2)(도 4)에 설치된 연소 촉진 장치(4) 및 연료 밸브(50)를 대신하여, 연료 분사 장치(64)를 구비한다. 즉, 연료 분사 기능 및 연소 촉진 기능을 구비하는 연료 분사 장치(64)가 설치되어 있다. This heat engine tube 2-3 is provided with a
이러한 연료 분사 장치(64)로부터 실린더(38)에 연료(F)가 분사됨과 함께, 연료 분사 장치(64)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 실린더(38) 내의 연료(F)나 공기(BA)에 방사된다. 이러한 구성에서는, 연료 분사 장치(64)를 통과하는 연료(F)에 대하여, 연료 분사 장치(64) 내에서 전자파(E)의 조사를 받고, 또한 연료 분사 장치(64)로부터 방사되는 전자파(E)가 실린더(38) 내의 연료(F)나 공기(BA)에 대하여도 조사되고 있다. 이에 의해, 연료(F)의 연소가 촉진되어, 폭발력이 높여진다. The fuel F is sprayed from the
<제4 실시 형태의 효과> ≪ Effect of Fourth Embodiment >
(1) 이미 설명한 효과에 더하여, 연료 분사 장치(64)에 연소 촉진 장치(4)를 내장했으므로, 연소 촉진 장치(4)의 콤팩트화가 도모된다. (1) In addition to the effects already described, since the
(2) 이러한 연료 분사 장치(64)에 의하면, 연료(F)의 분사 기능에 더하여, 통과 중의 연료(F)에 전자파(E)를 조사할 수 있어, 분사 전의 연료(F)의 활성화를 도모할 수 있다. (2) In addition to the injection function of the fuel F, the
(3) 실린더(38)의 헤드부에 설치된 연료 분사 장치(64)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)를 실린더(38) 내의 연료(F)에 방사할 수 있어, 연료의 활성화, 연소 촉진을 도모할 수 있다. (3) An electromagnetic wave E including far-infrared rays can be radiated to the fuel F in the
(4) 이 실시 형태에서는, 분사 전의 연료(F)에 대한 전자파(E)의 조사, 분사된 실린더(38) 내의 연료(F)에 대한 전자파(E)의 조사에 의해, 전자파(E)의 다중 조사가 얻어져, 연료(F)의 활성화, 연소 촉진을 높일 수 있다. (4) In this embodiment, by irradiating the electromagnetic wave E to the fuel F before the jetting and irradiating the electromagnetic wave E to the fuel F in the injected
(5) 연료 분사 장치(64)에 연소 촉진 장치(4)를 내장했으므로, 열기관(2-3)측의 기존의 실린더(38) 등의 기계적 구조를 변경하지 않고, 연소 촉진 기능이 얻어져, 열기관(2-3)의 운전 경비를 절감할 수 있다. (5) Since the
〔제5 실시 형태〕 [Fifth Embodiment]
도 7은, 연소 촉진 장치(4)의 제조 방법의 일례를 나타내고 있다. 이 실시 형태에서는, 온도 제어부(14)가 자석(8) 측에 설치되어 있다. Fig. 7 shows an example of a manufacturing method of the
이 제조 공정에는, 자기 요크(10)의 형성 공정, 자기 요크(10)에 대한 자석(8) 및 압전 소자(12)의 설치 공정, 온도 제어부(14)의 설치 공정, 외장 부재(16)의 설치 공정이 포함된다. This manufacturing process includes the steps of forming the
자기 요크(10)의 형성 공정에서는 도 7의 A에 도시한 바와 같이 예를 들어, 연철판을 사용해서 U자형의 자기 요크(10)를 형성한다. In the process of forming the
자석(8) 및 압전 소자(12)의 설치 공정에서는 도 7의 A에 도시한 바와 같이, 자기 요크(10)의 대향부(10-1)의 내면 측에 자석(8)을 설치하고, 대향부(10-2)의 상면에 압전 소자(12)를 설치한다. 이에 의해, 압전 소자(12)에 자계(M)를 통과시킨다. 7A, a
온도 제어부(14)의 설치 공정에서는, 예를 들어 도 7의 B에 도시한 바와 같이, 자기 요크(10)의 대향부(10-1)의 상면에 온도 제어부(14)를 설치한다. 온도 제어부(14)를 미리 형성한다. 이 온도 제어부(14)에서는, 히터(240)에 감열 제어 소자(220)를 전기 배선(82)에 의해 직렬로 접속한다. 히터(240)는 발열부(24)의 일례이며, 전열 히터이다. In the step of installing the
외장 부재(16)의 설치 공정에서는, 도 7의 C에 도시한 바와 같이, 자기 요크(10), 자석(8), 압전 소자(12) 및 온도 제어부(14)의 주위를 외장 부재(16)로 피복한다. 외장 부재(16)는 예를 들어, 단열 시트로 구성한다. 이 외장 부재(16)로 자기 요크(10) 및 온도 제어부(14)를 둘러싸고, 이 외장 부재(16)를 결속 끈(84)으로 묶는다. 이에 의해, 연소 촉진 장치(4)가 외장 부재(16)에 의해 피복 상태로 유지된다. 7C, the periphery of the
자석(8), 자기 요크(10), 압전 소자(12), 감열 제어 소자(220), 히터(240) 및 외장 부재(16)에는, 예를 들어 이하의 사양 또는 구성 부재를 사용하면 된다. For example, the following specifications or constituent members may be used for the
〔자석(8)〕 [Magnet (8)]
소재: 페라이트 자석 Material: ferrite magnets
형상: 원반 형상, 직경(Φ)=30 [mm], 높이(H)=6 [mm] Shape: disk shape, diameter (Φ) = 30 [mm], height (H) = 6 [mm]
자속 밀도(B)= 약 100[mT] Magnetic flux density (B) = about 100 [mT]
〔자기 요크(10)〕 [Magnetic yoke (10)]
소재: 연철 Material: Wrought Iron
두께(t): 2 [mm] Thickness (t): 2 [mm]
〔압전 소자(12)〕 [Piezoelectric element 12]
소재: 모건사제 PZT(티타늄산 지르콘산 납) Material: Manufactured by Morgan PZT (lead zirconate titanate)
형상: 원환 형상, 외경(Φ)=40 [mm], 내경=14 [mm], 높이(H)=7 [mm] (Φ) = 40 [mm], inner diameter = 14 [mm], height (H) = 7 [mm]
〔감열 제어 소자(220)〕 [The thermal control element 220]
레이켐사제의 폴리 스위치 Poly-switch manufactured by Raychem Co.
폴리 스위치는, 이미 설명한 PTC 서미스터의 일례이다. 이미 설명한 바와 같이, 기준 온도 Tc를 경계로 저항값이 급격하게 증감하는 성질(가역성)을 이용하여, 히터(240)에 공급하는 전력을 제어한다. 폴리 스위치의 온도가 기준 온도 Tc 미만이 되면, 히터(240)에 가해지는 전력이 증가한다. 이에 대해, 폴리 스위치의 온도가 기준 온도 Tc로 상승하면, 저항값이 상승하므로, 히터(240)에 가해지는 전력이 제한된다. 이러한 폴리 스위치의 동작에 의해, 압전 소자(12)의 온도가 예를 들어, 90 [℃]로 제어된다. The poly switch is an example of the PTC thermistor already described. As described above, the electric power supplied to the
〔히터(240)〕 [Heater 240]
출력: 5 [W] Output: 5 [W]
〔외장 부재(16)〕 (Exterior member 16)
소재: 유리면 Material: glass surface
이상의 구성 및 사양은 일례이며, 이러한 구성 및 사양에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. The configuration and the specification are merely examples, and the present invention is not limited to such a configuration and specification.
〔제6 실시 형태〕 [Sixth Embodiment]
도 8은, 제6 실시 형태에 관한 엔진발전기(2-4)의 일례를 나타내고 있다. 이 엔진발전기(2-4)에는 이미 설명한 연소 촉진 장치(4)(도 1)가 설치되어 있다. Fig. 8 shows an example of the engine generator 2-4 according to the sixth embodiment. In this engine generator 2-4, the combustion promoting device 4 (Fig. 1) already described is provided.
엔진발전기(2-4)는 열기관(2-2)의 일례이다. 이 엔진발전기(2-4)에는, 엔진부(86), 발전부(88), 배터리(90)가 포함된다. 엔진부(86)에는 이미 설명한 열기관(2-2)의 실린더 블럭부(32), 실린더 헤드부(34) 및 크랭크실(36)을 포함하는 엔진 부분을 구비하면 된다. 이 엔진부(86)의 측면에는 이미 설명한 연소 촉진 장치(4)가 설치되어 있다. 엔진부(86)의 상부 측면의 표면으로부터 압전 소자(12)까지의 거리는, 예를 들어 약 3[cm]으로 설정되어 있다. 엔진부(86)에서는 연료(F)의 연소에 의해 운동에너지로서 회전력이 생성된다. 이 회전력에 의해, 발전부(88)가 발전한다. 배터리(90)는 발전 출력으로 충전된다. 배터리(90)의 출력은, 전기 배선(82)을 통해서 온도 제어부(14)에 가해지고 있다. The engine generator 2-4 is an example of the heat engine 2-2. The engine generator 2-4 includes an
그리고, 엔진부(86)에는 연소 촉진 장치(4)로부터 원적외선을 포함하는 전자파(E)가 조사되어, 엔진부(86)에 있어서의 연료(F)의 연소 촉진이 도모되고 있다. The
엔진발전기(2-4)에는, 예를 들어 이하의 사양 또는 구성의 엔진발전기가 사용된다. 이하의 사양 또는 구성은 일례이다. In the engine generator 2-4, for example, an engine generator of the following specifications or configuration is used. The following specifications or configurations are exemplary.
〔엔진발전기(2-4)〕 [Engine generator (2-4)]
제조원: 하이거 산업사제 Manufacturer: Hager Industries
모델: HG6500CE 디젤발전기 Model: HG6500CE diesel generator
엔진: 4스트로크, 단기통, 공냉식 엔진 Engine: 4 strokes, single cylinder, air-cooled engine
엔진 출력: 9.9 [HP(horse power)](7.4[kW]) Engine power: 9.9 [HP (horse power)] (7.4 [kW])
엔진의 회전 수: 3600[rpm] Engine speed: 3600 [rpm]
엔진의 배기량: 406[cc] Engine displacement: 406 [cc]
〔실험〕 〔Experiment〕
이 실험에서는, 엔진발전기(2-4)에 대해서, 연료 소비량의 측정을 행했다. 엔진발전기(2-4)의 출력부에는 순저항 1.2[kW]의 부하를 접속하고, 이러한 부하 상태에서 운전했다. 연소 촉진 장치(4)의 유무에 의해, 경유 10[cc]을 소비하는 소비 시간을 비교했다. In this experiment, the fuel consumption amount was measured for the engine generator 2-4. A load having a net resistance of 1.2 [kW] was connected to the output portion of the engine generator 2-4 and operated under such a load condition. The consumption time consuming 10 [cc] of light oil was compared with the presence of the
이 측정은, 수분 정도의 난기 운전 후, 엔진부(86)를 안정시킨 후에 개시했다. 연료 소비량은 복수회의 측정을 행하여, 구해진 연료 소비량의 평균값을 산출했다. This measurement was started after stabilizing the
연소 촉진 장치(4)를 설치하고 있지 않은 경우에는, 경유 10[cc]이 41초간으로 소비되었다. In the case where the
이에 대해, 연소 촉진 장치(4)를 설치한 경우에는, 경유 10[cc]이 57초간으로 소비되고, 연소 촉진 장치(4)를 설치하고 있지 않은 경우에 비교하여, 16초간 만큼 긴 운전 시간이 얻어졌다. On the other hand, in the case where the
연소 효율은, 연소 촉진 장치(4)를 설치한 엔진부(86)의 경유의 소비 시간을 연소 촉진 장치(4)를 설치하고 있지 않은 엔진부(86)의 경유의 소비 시간으로 나누어서 구했다. 상기 실험예에서는, 연소 효율이 약 1.39가 되어, 39%의 효율 향상이 확인되었다. The combustion efficiency was obtained by dividing the consumption time of the light oil in the
이 실험예에서는, 자석(8)의 자속 밀도(B)를 약 100[mT], 즉, 100[mT] 또는 100[mT] 전후의 자속 밀도로 했다. 이에 대해, 예를 들어 100부터 300[mT]의 범위이어도, 상기 실험예와 동일한 연소 효율이 얻어지는 것이 확인되었다.
In this experimental example, the magnetic flux density B of the
〔실험 결과〕 〔Experiment result〕
도 9는, 실험에 의해 얻어진 특성 곡선을 나타내고 있다. 도 9에서는, 횡축에 압전 소자(12)의 온도[℃]를 나타내고, 종축에 연소 효율을 나타내고 있다. 실험에서는, 연소 촉진 장치(4)의 연소 촉진 기능을 검증하기 위해서, 압전 소자(12)의 온도와 엔진발전기(2-4)의 연소 효율의 관계를 검증했다. 즉, 엔진부(86)의 외부에 설치된 연소 촉진 장치(4)의 압전 소자(12)의 온도 변화에 대하여, 연소 효율이 증감하고 있다. 압전 소자(12)의 온도가 40[℃] 내지 150[℃]에 있어서의 온도 범위에서의 연소 효율에 대해서, 60[℃] 이상 110[℃]의 온도 범위 내에서 가장 연소 촉진이 진행되고, 연소 효율이 높아지고 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 실험 결과로부터 명백해진 바와 같이, 압전 소자(12)로부터 발해지는 전자파(E)의 조사를 받는 엔진발전기(2-4)의 연소 효율이 온도에 따라 변화하고 있고, 전자파(E)의 조사가 연소 효율에 영향을 주어, 고효율화가 도모되고 있다. Fig. 9 shows a characteristic curve obtained by an experiment. In Fig. 9, the horizontal axis represents the temperature [占 폚] of the
도 9에 나타내는 특성 곡선에서는, 압전 소자(12)의 온도가 40[℃]부터 86[℃]의 범위에서 온도 상승에 따라 연소 효율이 상승하고, 86℃에서는, 연소 효율이 e3=1.39가 되어, 가장 연소 효율이 좋아진다. 86[℃]을 초과하면, 연소 효율은, 온도 상승에 따라 하강하고 있다. 압전 소자의 온도가 60[℃]일 때, 연소 효율이 e1이 되고, 60[℃]을 초과하면, 연소 효율의 상승 비율이 커진다. 또한 압전 소자(12)의 온도가 70[℃]이면, 연소 효율이 e2가 되고, 70[℃]을 초과하면, 연소 효율의 상승 비율이 더욱 커지고 있다. 9, the combustion efficiency increases as the temperature of the
연소 효율은, 60부터 110[℃]의 범위에서 e1 이상의 값이 되어, 양호한 연소 효율이 얻어지고 있다. 70[℃]부터 105[℃]의 범위에서, e2 이상의 값이 되어, 더욱 양호한 연소 효율이 얻어진다. 이 실험 결과로부터 명백해진 바와 같이, 연소 촉진 장치(4)를 설치하면, 열기관의 연료 소비량이 삭감된다. The combustion efficiency becomes a value of e1 or more in the range of 60 to 110 [占 폚], and good combustion efficiency is obtained. A value of e2 or more is obtained in a range of 70 [deg.] C to 105 [deg.] C, and better combustion efficiency is obtained. As is evident from the results of this experiment, when the
상기의 실험예에서는, 엔진 상부 측면의 표면으로부터 압전 소자(12)까지의 거리는 약 3[cm]으로 설정했지만, 10[cm] 정도이어도 연료 소비량의 삭감 효과가 예상된다. In the above experimental example, the distance from the surface of the upper side of the engine to the
상기 실시예에서는, 높이(H)=7[mm]의 PZT를 사용했지만, 압전 물질을 사용한 연료 분사 장치에 사용되는 PZT, 즉 적층 구조를 갖는 PZT로 치환해서 실시해도 동일한 효과가 얻어졌다. Although PZT having a height H = 7 [mm] is used in the above embodiment, the same effect can be obtained by substituting PZT used in a fuel injecting apparatus using a piezoelectric material, that is, PZT having a laminated structure.
〔다른 실시 형태〕 [Other Embodiments]
상기한 실시 형태 또는 실시예에 대해서, 변형예 등을 열거한다. Modifications and the like are enumerated for the above-described embodiments or examples.
(1) 상기 실시 형태에서는, 가열 수단으로서 온도 제어부(14)를 설치했지만, 열기관에서 발생하는 열로 압전 소자(12)를 가열해도 된다. 열기관이 가열 수단으로서 이용되는 경우이더라도 압전 소자(12)를 가열할 수 있고, 연료(F)에 전자파(E)를 조사할 수 있다. (1) Although the
(2) 상기 실시 형태에서는, 단일한 자석(8)으로 평행 자계를 압전 소자(12)에 통과시키기 위해서, 자기 요크(10)를 설치했지만, 자기 요크(10)를 대신해, 예를 들어 두개의 자석으로서 평행 자계를 압전 소자(12)에 통과시키는 구성으로 해도 된다. (2) In the above embodiment, the
(3) 제3 실시 형태에 있어서, 하우징(66)으로 자기 요크(10)를 구성해도 된다. 이러한 구성에서는 연소 촉진 장치(4)나 연료 분사 장치(64)를 경량화시킬 수 있다. 자동차, 철도, 선박 등의 이동 수단의 열기관에 연소 촉진 장치(4)를 적용하는 경우, 연소 촉진 장치(4)의 경량화에 의해, 연소 촉진 장치(4)를 설치하는 이동 수단으로의 중량을 경감시킬 수 있고, 이동 수단의 이동에 필요로 하는 에너지를 저감시킬 수 있어, 연료량을 삭감화할 수 있다. (3) In the third embodiment, the
(4) 상기 실시 형태에서는, 열기관(2-2)에 디젤 엔진의 예를 나타냈지만, 예를 들어 가솔린 엔진, 제트 엔진, 로켓 엔진 등의 다른 열기관이어도 된다. 또한, 엔진에 대해서도, 2사이클 엔진, 4사이클 엔진, 로터리 엔진 등 어느 것이어도 된다. (4) In the above embodiment, an example of the diesel engine is shown in the heat engine 2-2, but other heat engines such as a gasoline engine, a jet engine, and a rocket engine may be used. The engine may be a two-cycle engine, a four-cycle engine, a rotary engine, or the like.
(5) 연소 촉진 장치(4)의 설치 장소는, 실린더 헤드부(34)의 바로 위에 한정되지 않고, 실린더(38)의 근방에 설치하면 된다. 예를 들어 실린더(38)의 측면에 설치해도 되고, 전자파(E)를 연료(F)에 조사할 수 있는 위치이면 된다. (5) The installation position of the
(6) 자기 요크(10)를 말굽형으로 했지만 환상이어도 된다. 자기갭(18) 내에 압전 소자(12)를 설치하는 구성이면, 자기 요크(10)의 형상은 C자형에 한정되지 않는다. (6) Although the
(7) 상기 실시 형태에서는, 외장 부재(16)의 내부에 자석(8)이나 압전 소자(12)를 설치했지만, 외장 부재(16)에는, 압전 소자(12)로부터 발해지는 전자파(E)가 통과하는 재료로 구성하면 된다. (7) Although the
이상 서술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 형태 등에 대해서 설명했다. 본 발명은, 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 청구 범위에 기재되거나, 또는 명세서에 개시된 발명의 요지에 기초하여, 당업자에 있어서 여러가지 변형이나 변경이 가능하다. 이러한 변형이나 변경이, 본 발명의 범위에 포함되는 것은 물론이다. As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. The present invention is not limited to the above description. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art based on the claims or on the gist of the invention disclosed in the specification. It goes without saying that such variations and modifications are included in the scope of the present invention.
2-1 : 연소 장치
2-2, 2-3 : 열기관
2-4 : 엔진 발전기
4 : 연소 촉진 장치
6 : 연소실
F : 연료
BA : 공기
FG : 배기
8 : 자석
10 : 자기 요크
10-1, 10-2 : 대향부
10-3 : 만곡부
12 : 압전 소자
14 : 온도 제어부
16 : 외장 부재
18 : 자기갭
20 : 공간부
22 : PTC 서미스터
24 : 발열부
26 : 전원
28 : 냉각부
30 : 감열 제어부
32 : 실린더 블럭부
34 : 실린더 헤드부
36 : 크랭크실
38 : 실린더
40 : 피스톤
44 : 연료 분사부
46 : 흡기부
48 : 배기부
50 : 연료 밸브
52 : 흡기 밸브
54 : 배기 밸브
56 : 워터 재킷
58 : 통수부
60 : 크랭크 샤프트
62 : 커넥팅 로드
64 : 연료 분사 장치
66 : 하우징
68 : 연료 공급관
70 : 분사 노즐부
72 : 연료 분사 구멍
74 : 분사 밸브
76 : 밸브 제어부
78 : 전기 배선
80 : 급전부
82 : 전기 배선
84 : 결속 끈
86 : 엔진부
88 : 발전부
90 : 배터리
220 : 감열 제어 소자
240 : 히터2-1: Combustion device
2-2, 2-3:
2-4: Engine generator
4: Combustion promoter
6: Combustion chamber
F: Fuel
BA: Air
FG: Exhaust
8: Magnet
10: magnetic yoke
10-1, 10-2:
10-3: Bend section
12: piezoelectric element
14:
16: outer member
18: magnetic gap
20:
22: PTC thermistor
24:
26: Power supply
28:
30:
32: Cylinder block part
34: cylinder head portion
36: Crankcase
38: Cylinder
40: Piston
44: fuel injector
46:
48:
50: Fuel valve
52: intake valve
54: Exhaust valve
56: Water jacket
58:
60: crankshaft
62: connecting rod
64: fuel injection device
66: Housing
68: fuel supply pipe
70: injection nozzle part
72: fuel injection hole
74: injection valve
76: Valve control section
78: Electrical wiring
80:
82: Electrical wiring
84: Binding strap
86: engine section
88:
90: Battery
220: Thermal control element
240: heater
Claims (12)
상기 압전 소자에 자계를 작용시켜,
상기 압전 소자에 발생하는 원적외선을 포함하는 전자파를 적어도 상기 연소실의 상기 연료에 대하여 방사하는 것을 특징으로 하는, 연소 촉진 방법.A piezoelectric element is provided in the vicinity of a combustion chamber for combusting fuel,
Applying a magnetic field to the piezoelectric element,
Characterized in that an electromagnetic wave including far-infrared rays generated in the piezoelectric element is radiated to at least the fuel of the combustion chamber.
자계의 작용에 의해 원적외선을 포함하는 전자파를 발생시키고, 상기 전자파를 적어도 상기 연료에 대하여 방사하는 압전 소자와,
상기 압전 소자에 상기 자계를 작용시키는 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는, 연소 촉진 장치.A combustion promoting device provided adjacent to a combustion chamber for combusting fuel,
A piezoelectric element for generating an electromagnetic wave including a far-infrared ray by the action of a magnetic field and radiating the electromagnetic wave at least to the fuel,
And a magnet for applying the magnetic field to the piezoelectric element.
연료를 연소시키는 연소실과,
자계의 작용에 의해 원적외선을 포함하는 전자파를 발생시키고, 상기 전자파를 적어도 상기 연료에 대하여 방사하는 압전 소자와,
상기 압전 소자에 상기 자계를 작용시키는 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는, 열기관.A heat engine for converting combustion of fuel into kinetic energy,
A combustion chamber for combusting fuel,
A piezoelectric element for generating an electromagnetic wave including a far-infrared ray by the action of a magnetic field and radiating the electromagnetic wave at least to the fuel,
And a magnet for applying the magnetic field to the piezoelectric element.
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