KR20190128661A - 연료 혼합물을 기화시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법 - Google Patents

연료 혼합물을 기화시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법 Download PDF

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Abstract

연료를 기화시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법이 개시된다. 연료를 기화시키기 위한 방법은 연료 기화기(300)를 제공하는 단계를 포함한다. 연료 기화기(300)는 액체를 수용하는 챔버(306)를 포함하고, 챔버는 적어도 하나의 입구(310)와 적어도 하나의 출구(316)를 포함한다. 연료 기화기는 또한 챔버(306)에 결합되는 드라이버 모듈(302), 및 챔버(306) 내에 배치되고 드라이버 모듈(302)에 의해 구동되도록 구성되는 진동자(304)를 포함한다. 방법은 적어도 하나의 입구의 입구(310)를 통해 챔버(306)로 물을 공급하는 단계를 포함한다. 방법은 미리 결정된 주파수로 드라이버 모듈(302)을 사용하여 진동자(304)를 구동시키는 단계를 포함하고, 미스트가 액체로부터 생성된다. 방법은 또한 적어도 하나의 출구의 출구(316)를 통해 챔버(306)로부터 미스트를 내연 엔진의 흡기부로 도입하는 단계를 포함한다.

Description

연료 혼합물을 기화시키기 위한 장치, 시스템, 및 방법{APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD FOR VAPORIZING A FUEL MIXTURE}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 "H2G 127 System(H2G 127 시스템)"을 명칭으로 하고 Walt Jenkins로 2011년 1월 24일에 출원된 미국 가출원 번호 61/435,613 및 "Spark Plug Design(점화 플러그 설계)"을 명칭으로 하고 Walt Jenkins로 2011년 1월 24일에 출원된 미국 가출원 번호 61/435,618의 이익을 주장하고 있고, 이들은 참조로 여기에 첨부된다.
본 발명은 액체를 기화시키는 것에 관한 것이고 보다 구체적으로는 내연 엔진으로 투입하기 위한 액체를 기화시키는 것에 관한 것이다.
연소는 화학 종들의 변환과 열의 생성을 초래하는 연료와 산화제를 포함하는 화학 공정이다. 일반적으로, 내연 엔진은 실린더의 내에 대체로 화학량론적 비율의 연료와 산화제를 혼합시키고 점화 플러그는 반응물을 점화시키며 연소 공정을 시작한다. 연소 반응의 발열 성질은 실린더 내의 온도와 압력이 상승되는 것을 야기하고, 이는 피스톤을 외측으로 밀어냄으로써 실린더가 팽창하는 것을 야기하며, 차례대로 크랭크 샤프트를 구동시키고 원하는 결과(차량을 가속시키고, 잔디 깎기를 추진시키는 등)를 생성하는 동력을 발생시킨다. 내연 엔진에 의해 생성된 동력의 양은 연소 반응의 완전성 및 연료와 산화물의 특성에 직접적으로 비례한다.
연소 반응이 많은 상이한 변수들에 의존하더라도, 효율적인 연소 반응의 가장 중요한 요소 중의 하나는 서로 상호 작용하는 반응물들, 연료 분자들 및 산화제 분자들의 성능이다. 그러므로, 효율적인 연소 반응은 산화제 분자들의 전체에 걸쳐 대체로 그리고 고르게 분산되기 위해 연료 분자들을 제공하는 것을 수반할 것이고, 그에 의해 반응물들 사이의 충분한 상호 작용을 허용하며 연소 반응을 촉진시킨다. 그러나, 내연 엔진에 사용되는 대부분의 연료들은 가솔린, 디젤, 바이오 연료 등과 같은 액체이고, 연소가 기체 상에서 일어나기 때문에, 산화제 분자들 중에 연료 분자들의 대체로 균일한 분산을 달성하는 것은 어려운 것으로 판명될 수 있다. 액체의 증기압 때문에, 대부분의 액체 연료들은 액체의 표면에서 증발되는 적어도 최소 농도의 기화 연료 분자들을 가지고, 이는 연소가 일어나는 것을 가능하게 한다. 그러나, 이런 제한된 농도의 기화 상 연료 분자들은 연소 반응의 초기 속도를 심하게 제한한다.
종래의 시스템과 방법은 증기압을 증가시키기 위해 액체 연료의 온도를 상승시켜 기체 상 연료 분자들의 양을 증가시킴으로써 이런 문제점을 해결하고자 시도하였다. 또한, 종래의 시스템과 방법은 증발을 촉진시키기 위해 미세한 미스트 입자들로 액체 연료를 분무하는 것을 수반한다. 이와 같은 시스템이 연소에 이용 가능한 기화 분자들의 농도를 증가시키는데 성공할 수 있더라도, 이런 문제점은, 기체 상 반응물 분자들의 양에 관계없이, 연소 공정의 반응 속도가 연소의 이전에 균일하게 혼합된 반응물 분자들의 성능에 주로 의존한다는 것을 여전히 남긴다.
앞의 논의로부터, 반응물 분자들을 균일하게 혼합하는 장치, 시스템, 및 방법에 대한 필요가 존재한다는 것이 명백하다. 유리하게도, 이와 같은 장치, 시스템, 및 방법은 작은 입자 크기를 가지는 미스트를 생성할 것이다.
본 발명은 본 기술분야의 현재 상태에 응답하여, 특히 현재 이용 가능한 연료 기화기들에 의해 아직 완전히 해결되지 않은 본 기술분야의 문제점들과 필요에 응답하여 개발되었다. 따라서, 본 발명은 많은 또는 모든 위에 논의된 본 기술분야의 단점들을 극복하는 장치, 시스템, 및 방법을 제공하기 위해 개발되었다.
연료를 기화시키기 위한 방법은 연료 기화기를 제공하는 단계를 포함한다. 연료 기화기는 액체를 받아들이기 위한 챔버를 포함하고, 챔버는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 포함한다. 연료 기화기는 또한 챔버에 결합되는 드라이버 모듈, 및 챔버의 내에 배치되고 드라이버 모듈에 의해 구동되도록 구성되는 진동자를 포함한다. 방법은 챔버로 적어도 하나의 입구의 입구를 통해 물을 공급하는 단계를 포함한다. 방법은 미리 결정된 주파수로 드라이버 모듈을 사용하여 진동자를 구동시키는 단계를 포함하고, 여기서 미스트가 액체로부터 생성된다. 방법은 또한 내연 엔진의 흡기부로 적어도 하나의 출구의 출구를 통해 챔버로부터 미스트를 도입하는 단계를 포함한다.
연료를 기화시키는 장치 및 시스템은 위의 방법의 필수적인 단계들을 기능적으로 실행하도록 구성된다. 개시된 실시예들의 장치 및 시스템은 설명된 방법에 대해 위에 제공되는 기능을 실행하는데 필요한 모듈들과 특징들을 대체로 포함한다.
특징들, 이점들, 또는 유사한 언어에 대한 본 명세서 전체에 걸친 참조는 본 발명으로 구현될 수 있는 모든 특징들과 이점들이 본 발명의 임의의 하나의 실시예에 있어야 하거나 있다는 것을 암시하지 않는다. 오히려, 특징들과 이점들을 가리키는 언어는 실시예와 관련하여 설명되는 특수한 특징, 이점, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 본 명세서의 전체에 걸쳐 특징들과 이점들, 및 유사한 언어의 논의는 반드시 필요하지는 않지만, 동일한 실시예를 가리킨다.
게다가, 본 발명의 설명된 특징들, 이점들, 및 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있다. 관련 기술분야에서 숙련된 사람은 본 발명이 특정한 실시예의 하나 이상의 특정한 특징들 또는 이점들 없이 실시될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 다른 예에서, 추가적인 특징들과 이점들이 본 발명의 모든 실시예들에 존재할 수 없는 특정한 실시예들에서 인지될 수 있다.
본 발명의 이런 특징들과 이점들은 다음의 설명과 첨부된 청구항들로부터 보다 완전히 명백해지거나, 여기 이후에 설명되는 바와 같은 본 발명의 실시에 의해 배울 수 있다.
본 발명의 이점들이 쉽게 이해되기 위해, 위에 간략하게 설명된 본 발명의 보다 특수한 설명이 첨부된 도면들에 도시된 특정한 실시예들을 참조하여 제공될 것이다. 이런 도면들이 본 발명의 일반적인 실시예들만을 도시하고 그에 따라 이의 범위를 제한하도록 고려되지 않는다는 것을 이해할 때, 본 발명은 첨부한 도면들의 사용을 통해 추가적인 특수성과 세부 사항이 묘사되고 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 기화기의 단면도를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 연료 시스템의 단면도를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따라, 미크론 입자 크기의 미스트로 물을 무화하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따라 물의 가수분해를 위한 장치(400)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따라 점화 플러그의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따라 하이브리드 연료 시스템의 다른 실시예의 단면도를 도시하는 블록도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따라 하이브리드 연료 시스템에 사용될 수 있는 노즐의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따라 두 개의 노즐들을 이용하는 하이브리드 연료 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따라 물/촉진제 혼합물을 연소시키기 위한 공정의 일 실시예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따라 물/촉진제 혼합물을 연소시키기 위한 공정의 다른 실시예를 도시한다.
"일 실시예", "실시예" 또는 유사한 언어에 대한 본 명세서의 전체에 걸친 참조는 실시예와 관련하여 설명된 특수한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 문구 "일 실시예", "실시예" 또는 유사한 언어의 출연은 반드시 필요하지는 않지만, 모두 동일한 실시예를 가리킨다.
게다가, 본 발명의 설명된 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있다. 다음의 설명에서, 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 프로그래밍, 소프트웨어 모듈들, 사용자 선택들, 네트워크 처리들, 데이터베이스 질문들, 데이터베이스 구조들, 하드웨어 모듈들, 하드웨어 회로들, 하드웨어 칩들, 등의 예와 같은 수많은 특정한 세부 사항들이 제공된다. 그러나, 관련 기술분야에서 숙련된 사람은 본 발명이 하나 이상의 특정한 세부 사항들 없이, 또는 다른 방법들, 구성요소들, 물질들 등으로 실시될 수 잇다는 것을 인지할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 구조들, 물질들, 또는 작동들이 본 발명의 불분명한 양상들을 회피하기 위해 상세하게 보여지거나 설명되지 않는다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "촉진제"와 "연료"는 임의의 가연성 물질을 가리키는데 교환 가능하게 사용된다. 예시적인 촉진제들 또는 연료들은 알코올, 디젤 연료, 가솔린, 오일들, 등유, 제트 연료, AV 가스 등을 포함한다. 예시적인 촉진제들은 점화될 수 있는 유기 또는 미네랄 공급원으로부터 나온 임의의 액체를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 연료/촉진제는 기체를 포함할 수 있다. 예시적인 기체 연료들/촉진제들은 수소, 산소, 부탄, 프로판, 메탄, 또는 점화될 수 있는 임의의 다른 기체를 포함할 수 있다.
도 1은 연료 기화기(100)의 단면도를 도시하는 블록도이다. 연료 기화기(이하, "기화기"라 함)(100)는 일 실시예에서, 증기 챔버(104)와 액체 챔버(106)를 포함하는 가늘고 긴 컨테이너로 형성된다. 증기 챔버(104)와 액체 챔버(106)는 서로 유체로 연통된다. 다시 말해서, 액체는 액체 챔버(106)로부터 증기 챔버(104)로 통과될 수 있다.
기화기(100)는 또한 다수의 유체 입구들과 유체 출구들을 포함한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유체"는 가해진 힘 하에 변형되거나, 흐르는 물질을 가리키고 컨테이너의 외형과 일치한다. 게다가, 여기에 사용되는 바와 같은 용어 "유체"는 액체상의 물질 또는 기체상의 물질을 가리킬 수 있다. 그러므로, 아래에 설명된 입구들은 기화기(100)로 기체, 액체 또는 이들의 조합의 도입에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 기화기(100)는 기화기(100)의 하부 근처의 영역으로 연장되는 튜브(110)에 결합되는 공기 입구(108)를 포함한다. 도시된 공기 입구(108)가 기화기(100)의 상부의 근처에 배치되더라도, 기화기(100)로 외기를 여전히 효과적으로 도입하는 동안 공기 입구(108)는 다르게 배치될 수 있다. 튜브(110)의 개구부(112)는 개구부(112)가 액체 연료(114)에 침수되도록 배치된다. 기화기(100)에 사용될 수 있는 액체 연료(114)의 예는 가솔린, 디젤, 바이오 연료들, 등유 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
기화기(100)는 또한 기화기(100)의 액체 챔버(106)로 연료(114)를 이송하기 위한 연료 입구(115)를 포함한다. 연료 입구(115)는 기화기(100)를 연료 공급원(도시되지 않음)에, 예를 들면, 연료 탱크와 결합시킨다. 기화기(100)는 일 실시예에서, 기화기(100)에 있는 연료(114)의 양을 검출하는 플루트 스위치(116)를 포함한다. 플루트 스위치(116)는 연료의 양을 밸브(118)에 전달하고, 그 다음에 기화기(100)로 허용되는 연료(114)의 양을 계량한다. 미리 결정된 연료 레벨에서, 플루트 스위치(116)는 밸브(118)로 액체 챔버(106)가 거의 채워진 것을 가리키고, 그에 따라 밸브(118)는 액체 챔버(106)로 연료(114)의 흐름을 중지시키기 위해 폐쇄된다. 다른 실시예에서, 플루트 스위치(116)는 연료 레벨을 엔진 제어 모듈(ECM)에 전달하고 이는 연이어서 밸브(118)가 폐쇄되어야 한다는 것을 가리키는 명령을 밸브(118)에 전송한다.
다른 실시예에서, 기화기(100)는 자동차의 흡기부에 기화기(100)를 연결하는 출구 또는 연료 공급 라인(120)을 포함한다. 연료 공급 라인(120)은 기화기로부터 출구 흐름을 조절하기 위해 조절 가능한 밸브(122)를 포함한다. 내연 자동차에 의해 생성되는 진공 압력은 증기 챔버(104)로부터 공기-연료 혼합물을 흡입하고 저압의 영역을 생성하며, 이는 연이어서 튜브(110)를 지나 공기 입구(108)를 통해 공기를 흡입한다. 공기가 증기 챔버(104)로 흡입될 때, 공기는 연료(114)를 통해 기포를 발생시키고 분무화된 입자들의 연료 공기 혼합물을 생성한다.
제2 액체 물질이 액체 챔버(106)로 도입될 수 있고 연료(114)와 혼합될 수 있다. 자동차가 작동 상태일 때, 진공 압력은 연료(114)와 제2 액체 물질이 그 다음에 공기 입구(108)로부터 나온 기포에 의해 기화되는 블랜딩된 혼합물로 균질화되는 액체 챔버(106)에 이와 같은 난류를 야기한다. 제2 액체 물질의 예는 자동차의 동력, 효율, 또는 이들 모두를 증가시키기 위한 임의의 타입의 바람직한 연료(114) 첨가제를 포함한다. 다른 예에서, 제2 액체 물질은 가연성 공기/연료/물 혼합물을 여전히 제공하는 동안 연료 소비를 감소시키기 위해 선택된 양의 물을 포함할 수 있다.
도 2는 하이브리드 연료 시스템(200)의 단면도를 도시하는 블록도이다. 일 실시예에서, 하이브리드 연료 시스템(이하, "시스템"이라 함)(200)은 도 1 내지 3 각각의 기화기들(100, 200, 300)과 유사한 방식으로 다수의 입구들과 출구를 가지는 컨테이너(202)를 포함한다. 특히, 컨테이너(202)는 공기 입구(204), 물 입구(206), 및 연료 입구(208)를 포함한다. 입구들(204, 206, 208)의 배치는 시스템(200)이 사용되는 환경에 따라 결정될 수 있다. 다시 말해서, 입구들(204, 206, 208)의 배치는 편의에 따라 결정된다.
일 실시예에서, 컨테이너로 입구들(204, 206, 208)의 튜브들의 길이는 컨테이너(202)의 크기 및 물/연료 혼합물의 원하는 깊이에 따라 선택된다. 물 입구(206)는 예를 들면, 컨테이너(202)로 연장되고 물/연료 혼합물로 하향된다. 다른 실시예에서, 물 입구(206) 튜브는 레벨 컨트롤러(210)의 아래로 3 내지 6 인치 연장된다. 공기 흡기부(204)는 반대로, 컨테이너의 외부로부터 레벨 컨트롤러(210)의 위로 약 3 내지 6 인치 사이의 거리까지 연장된다. 연료 입구(208)는 일 예에서, 연료 공급원(도시되지 않음)로부터 컨테이너(202)로 그리고 레벨 컨트롤러(210)의 깊이와 유사한 깊이로 연장된다.
레벨 컨트롤러(210)는 물/연료 혼합물의 레벨과 조성물을 검출하고 제어 모듈(212)에 이런 정보를 전달한다. 제어 모듈(212)은 그런 다음에 물 입구(206)를 통과하는 물과 연료 입구(208)를 통과하는 연료의 흐름을 제어함으로써 컨테이너(202)의 내에 연료와 물의 적절한 비율을 유지할 수 있다. 이는 예를 들면, 물 및 연료 입구들(206, 208)에 결합되는 개개의 밸브들을 제어함으로써 달성될 수 있다. 또한, 제어 모듈(212)은 컨테이너(202)로 물 및/또는 연료의 흐름을 제어하기 위해 펌프들을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈(212)은 도시된 바와 같이, 레벨 컨트롤러(210)로부터 분리된 요소이다. 다른 실시예에서, 제어 모듈(212)은 레벨 컨트롤러(210)에 통합되고 컨테이너(202)의 내에 배치된다.
제어 모듈(212)은 미리 결정된 레벨로 물/연료 혼합물을 유지한다. 도시된 실시예에서, 얇은 층의 연료(214)는 물(216)의 위에 부유되고, 물(216)에 대한 연료(214)의 비율은 레벨 컨트롤러(210)에 의해 제어된다. 일 예에서, 레벨 컨트롤러(210)는 컨테이너(202)에서 물/연료 혼합물의 상승하거나 하강하는 레벨들을 검출하는 플루트 스위치이다. 레벨 컨트롤러(210)는 그런 다음에 위에 설명된 바와 같이 제어 모듈(212)에 물/연료 혼합물의 양을 전달한다. 또한, 레벨 컨트롤러(210)는 광 센서, 또는 컨덕턴스 센서이다.
물에 대한 연료의 비율은 상당히 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 혼합물은 5%보다 적은 연료 또는 촉진제를 포함할 수 있다. 다른 실시예들은 20% 또는 50%의 촉진제를 포함할 수 있다. 게다가, 이런 타입의 연료/촉진제는 또한 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 상태 기체 또는 디젤이 물과 혼합될 수 있다. 다른 실시예에서, 기체 상태 수소(H) 및/또는 산소(H)가 물과 혼합될 수 있다. 이런 실시예에서, 이것은 전적으로 물로부터 유래되는 연료 혼합물을 생성할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이런 혼합물은 연소 챔버로 공급되는 모두를 포함하고 이것으로 연소 챔버는 물로부터 얻어진 연료 100%를 점화시킬 수 있다.
컨테이너(202)는 또한 다수의 진동자 디스크들(220)로 형성되는 진동자 어레이(218)를 포함한다. 진동자 디스크들(220)은 물/연료 혼합물(221)을 교란하고, 혼합하며, 기화시키기 위해 고주파수 진동을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 고주파수 진동을 할 수 있는 진동 디스크(220)의 일 예는 압전 물질을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 압전 물질은 자연 발생 결정들 및 바륨 티타네이트, 납 티타네이트, 납 지르코네이트 티타네이트 등과 같지만 이에 한정되지 않는 인조 세라믹들을 포함한다.
일 실시예에서, 압전 물질은 약 0.5 내지 5.0 MHz 사이의 범위에 있는 주파수를 진동시키는 성능에 따라 선택된다. 다른 실시예에서, 압전 물질은 약 1.6과 3.0 MHz 사이의 범위에 있는 주파수를 진동시키는 성능에 따라 선택된다. 이런 실시예에서, 진동 디스크들(220)은 연소를 위해 이상적인 크기를 가지는 물/연료 입자들을 발생시킨다. 일반적으로, 진동 디스크들의 주파수가 높으면 높을수록, 물/연료 입자들의 크기가 더 작다. 이상적인 크기의 입자는 엔진 배기량, 및 연소 기술을 포함하는 다양한 엔진 파라미터들에 의존할 수 있다. 일 실시예에서, 입자 크기는 약 2 미크론 이하의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 입자 크기는 약 1.8 미크론 이하의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 입자 크기는 약 1.6 미크론 이하의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 입자들은 약 1.6과 1.8 미크론(㎛)까지의 범위에 있는 크기를 가진다. 진동 디스크들(220)로부터 발생된 입자 크기의 일 예는 1.7 ㎛이다.
일 실시예에 따라, 입자 크기가 작으면 작을수록 연료 및/또는 물 혼합물이 보다 양호하게 연소될 것이다. 예를 들면, 더 작은 크기는 물 및 또는 촉진제 혼합물의 보다 완전한 연소를 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 약 2 ㎛ 이하의 입자 크기는 약 5% 내지 95%의 연료 대 물의 비율을 허용한다. 몇몇 실시예들은 5%보다 적은 연료 분배량을 포함한다.
일 실시예에서, 진동 디스크들(220)의 수는 컨테이너(202)의 단면적에 따라 결정된다. 예를 들면 가지는 약 6 인치의 직경을 가지는 튜브형 컨테이너(202)에서, 진동자 어레이(218)는 약 3과 12 사이의 범위에 있는 진동자 디스크들(220)을 가질 수 있다.
일 실시예에서 따라, 연못 분무기가 진동자 어레이(218)로 사용될 수 있다. 예를 들면, www.mainlandmar.com은 일 실시예에서 진동자 어레이(218)로 사용될 수 있는 Ocean Mist Maker (TM) 분무기를 판매한다. 다른 예시적인 분무기들은 www.siansonic.com에서 매매로 이용 가능한 중국, 베이징의 Siansonic Technology Ltd에 의해 제조된 것들을 포함한다. 다른 연못 분무기들, 예를 들면 위에 설명된 주파수들을 가지는 것들이 몇몇 실시예들에 사용될 수 있다. 일 실시예에 따라, 초음파 노즐이 촉진제 및/또는 물을 기화시키는데 사용될 수 있다(도 7과 8을 보라).
일 실시예에서, 컨테이너(202)는 컨테이너(202)의 형상과 일치하는 스크린 라이너(222)를 포함한다. 스크린 라이너(222)는 스크린 라이너(222)를 양으로 또는 음으로 대전되기 위해 동력 공급원에 결합된다. 스크린 라이너(222)는 전기 전도성 물질로 형성된다. 스크린 라이너(222)는 기화된 물/연료 혼합물을 효과적으로 대전시킨다. 반대로 대전된 스크린 메시(224)가 출구(226)에 결합된다. 출구(226)는 자동차의 흡기부와 연결된다.
일 실시예에서, 스크린 라이너(222)와 스크린 메시(224)는 서로에 대해 전기적으로 바이어싱된다. 예를 들면, 만약 스크린 라이너(222)가 양으로 대전되면, 스크린 메시(224)는 음으로 대전될 수 있다. 일 실시예에서, 전기적으로 바이어싱된 스크린 라이너(222)와 스크린 메시(224)는 자기장 또는 전기장과 정렬되기 위해 기화된 물/연료 입자들을 유도한다. 예를 들면, 분자들 중의 적어도 일부분을 자기장 또는 전기장과 정렬함으로써 서로의 사이에 물 분자들과 연료 분자들의 분산이 증가될 수 있다.
도 3은 미크론 입자 크기의 미스트로 물을 무화하기 위한 시스템(300)의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다. 시스템(300)은 일 실시예에서 드라이버 모듈(302), 진동 디스크(304), 챔버(306), 및 커플러(308)를 포함한다. 드라이버 모듈(302)은 진동 디스크(304)에 동력을 제공하고 진동의 주파수를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 드라이버 모듈(302)은 고주파수 진동 장치들, 예를 들면 압전 디스크를 구동시키기 위해 DC 입력 전압을 AC 출력 전압으로 바꾼다.
드라이버 모듈(302)은 특정한 원하는 주파수로 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 원하는 주파수는 약 0.5 내지 5.0 MHz 사이의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 원하는 주파수는 약 1.6 내지 3.0 MHz 사이의 범위에 있다. 일 실시예에서, 원하는 주파수는 1.6 MHz보다 크다. 진동 디스크(304)는 일 예에서, 약 0.5와 5.0 MHz 사이의 범위의 주파수로 진동될 수 있는 압전 물질로 형성되는 압전 디스크이다. 약 0.5와 5.0 MHz 사이의 범위의 주파수로 진동될 수 있는 물질의 예는 납-지르코네이트 티타네이트, 납 티타네이트, 바륨 티타네이트, 나트륨 텅스테이트 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
주파수는 원하는 미스트 또는 증기 입자 크기에 따라 선택된다. 진동 디스크(304)는 커플러(308)를 향해 상부로 진행되는 미스트 또는 증기를 발생시키기 위해 액체(305)를 진동시키고 교반한다. 다시 말해서, 진동 디스크(304)의 진동 주파수는 미스트의 입자 크기와 서로 관련되고, 더 높은 진동은 더 작은 입자 크기를 초래한다. 일 실시예에서, 원하는 입자 크기는 약 0.5와 4.5 미크론 사이의 범위에 있다. 다른 실시예에서, 원하는 입자 크기는 약 1.2와 2.2 미크론 사이의 범위에 있다. 또 다른 실시예에서, 원하는 입자 크기는 약 1.7 미크론이다.
진동 디스크(304)는 드라이버 모듈(302)에 결합되는 챔버(306)의 내에 배치된다. 일 실시예에서, 드라이버 모듈(302)은 진동 디스크(304)에 걸쳐 전기 바이어스를 제공하는 펄스 발생기이다. 챔버(306)는 일 실시예에서, 입구 포트(310)와 출구 포트(312)가 형성된다. 입구 포트(310)는 액체 공급원, 예를 들면 물 탱크와 유체로 결합된다. 출구 포트(312)는 또한 물이 액체 공급원으로부터 챔버(306)로 그리고 액체 공급원로 되돌아서 순환되는 액체 공급원과 유체로 결합된다.
커플러(308)는 공기 흡기부(314)를 챔버(306)와 연결한다. 공기 흡기부(314)는 자동차로 흡입되는 공기를 위한 배관이다. 자연 흡입 자동차에서, 공기는 자동차의 사이클의 일부분으로 흡입된다. 터보차징되거나 슈퍼차징되는 자동차에서, 공기는 자동차에서 가압된다. 어느 하나의 상황에서, 자동차의 공기 흡기부는 커플러(308)를 통과하고 공기의 흐름으로 진동 디스크에 의해 생성된 미스트를 흡입한다. 공기/미스트 혼합물은 보다 상세하게 아래에 설명되는 바와 같이 자동차를 향해 배관(316)을 통해 흐른다.
도 4는 물의 가수분해를 위한 장치(400)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다. 장치(400)는 물로부터 수소와 산소를 추출하기 위해 도 3의 시스템(300)과 함께 작동한다. 도 3의 시스템(300)의 출구 배관(316)은 장치(400)의 흡기부(402)를 형성하고, 그에 따라 장치(400)는 도 3의 진동 디스크(304)로부터 형성된 물 미스트를 가수분해하도록 기능을 한다. 장치(400)는 링 마그넷들(404), 반응 챔버(406), 코일 A(408), 코일 B(410) 및 코일 C(412)로 언급되는 복수의 코일들, 트랜스듀서들(414), 및 LED들(416)의 링을 포함한다.
링 마그넷들(404)은 먼저 미스트에서 입자들의 전계들을 정렬하기 위해 유입되는 미스트에 작용한다. 링 마그넷들(404)은 일 실시예에서, 네오디뮴 원형 마그넷들이고 각각의 마그넷은 동일한 방향으로 극들과 함께 배향된다. 예를 들면, 링 마그넷들(404)은 반응 챔버(406)를 향해 유도되는 이들의 N극들을 가질 수 있다. 링 마그넷들(404)은 대략 일 인치로 떨어지게 이격되고, 도시된 바와 같이, 흡기부 배관(402)의 위에 배치된다.
일 실시예에서, 반응 챔버는 약 2와 6 인치 사이의 범위에 있는 직경을 가진다. 다른 실시예에서, 반응 챔버(406)는 약 4 인치의 직경을 가진다. 반응 챔버(406)의 길이는 일 예에서, 약 6과 8 인치 사이의 범위에 있다. 반응 챔버(406)는 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 단단한 재질로 형성될 수 있다. 반응 챔버(406)는 미스트가 흡기부(402)를 통해 반응 챔버(406)로 흐를 정도로 흡기부 배관(402)과 유체로 결합된다.
복수의 코일들(408, 410, 412)은 반응 챔버(406)의 외부면을 둘러싸고 반대 방향으로 감긴다. 각각의 코일들(408, 410, 412)은 서로에 조화하는 주파수에서 공진하기 위해 선택된 길이로 감긴다. 코일 A(408)와 코일 C(412)의 극성은 서로 반대일 수 있다. 다른 실시예에서, 코일 B(410)는 폐루프 코일이다. 다시 말해서, 코일 B(410)는 구동되는 코일이 아니고, 오히려 유도에 의해 코일 A(408)와 코일 C(412)로부터 공명 에너지를 수집한다.
코일 A와 코일 C는 일 실시예에서, 50 암페어가 가능한 제1 및 제2 펄스 폭 변조기들에 의해 구동된다. 미스트의 입자들의 정렬은 복수의 코일들 A, B, C에 의해 발생된 DC 전류의 교류 필드들로 작용된다. 이는 코일 A와 코일 C가 반대 극성에서 그리고 위상으로부터 180도에서 구동되고, 중심 코일 B가 교류 타이밍에서 코일 A와 코일 C의 조화로 공명으로 공진하기 위해 감기기 때문이다. 코일 A(408)와 코일 C(412)는 또한 미스트의 입자들에 더 영향을 끼치지 위해 출구 배관(420)을 둘러쌀 수 있다.
트랜스듀서들(414)은 미스트가 반응 챔버(406)의 내외로 흐를 때 물 미스트에 특정한 주파수들을 도입한다. 일 예에서, 주파수들은 약 6010 Hz의 범위에 있다. 게다가, 트랜스듀서들(414)은 광과 음향 주파수들이 훨씬 더 일관되게 상호 작용하는 것을 야기하는 주파수들을 미스트에 도입할 수 있다. 이와 같은 주파수의 일 예는 1.094 MHz이다.
LED들(416)의 링은 미스트에 영향을 끼치기 위해 반응 챔버(406)에 광을 조사하도록 구성된다. LED들은 광대역 UV 및 적외선 스펙트럼들 모두에서 발광하도록 구성된다. 다른 실시예에서, LED들의 링은 UV, 원자외선(far UV), 및 적외선 스펙트럼들에서 특정한 좁은 주파수들에서 발광하도록 구성되는 개개의 LED들을 포함한다. LED들(416)의 링은 코일 A 또는 코일 C에 의해, 또는 그 대신으로 별개의 전력 회로에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
적외선 및 UV 주파수들은 물 분자에서 공유 결합들의 분리에 영향을 끼치거나 이를 향상시키는 것으로 보여졌다. 그러나, 이런 주파수들은 단독으로 목표 매질, 또는 액체 이런 경우에 물의 공진과 입자 상호 작용의 동적 곡선 내의 좁은 범위에만 작용한다. 물을 수소와 산소로 분리하는 반응의 동적 성질은 협대역 반응에 한정되지 않지만, 그 대신에 주파수들의 동적으로 변하는 영역 내에서 이동 목표의 최대 반응을 제공한다는 것이 알려져 있다. 그러므로, 도 4를 참조하여 위에 설명된 구성요소들은 물 분자에서 수소와 산소의 공유 결합들을 깨뜨리는 다수의 목표로 하는 주파수들을 제공하기 위해 함께 기능을 한다.
달성된 효과는 물 입자들의 양성자화 및 또는 양성자 스핀이다. 얼마간의 물 입자들이 수소와 산소로 분리되는 중에, 분리되지 않은 다른 것들은 내연 엔진 실린더의 내에서 열 및 스파크와 같은 전기 또는 열 변화에 의해 작용될 때 그렇게 하는 것이 전제 조건이다. 이를 더 잘 달성하기 위해, 약 150,000과 200,000 볼트 사이의 범위의 더 높은 전압을 가지는 점화 플러그는 사용될 수 있다. 게다가, 점화 타이밍은 피스톤이 하사점으로 이동될 때까지 점화 플러그의 반복된 점화에 의해 각각의 실린더의 하향 행정의 전체에 걸쳐 스파크를 유도하기 위해 넓혀질 수 있다.
도 5는 내연 엔진에 사용될 수 있는 점화 플러그(500)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다. 일 실시예에 따라, 도시된 점화 플러그는 내연 엔진에서 이의 사용을 향상시키기 위해 디자인과 형상 원리를 사용하는 독특한 타입의 플러그이다. 점화 플러그(500)는 절연 세라믹 케이싱(502), 캡 커넥터(506)와 구형 전극(508) 사이에 이어지는 전도성 로드(504), 및 원뿔형 전극(510)을 포함한다.
구형 전극(508)은 원뿔형 전극(510)의 근처에 위치한다. 구형 전극(508)은 대체로 구형인 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 구형 전극(508)은 임의의 전도성 물질로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 구형 전극은 적어도 부분적으로 백금으로 제조된다. 이런 구형 디자인은 구가 가장 날카로운 점으로부터 전류를 누설하는 경향이 있는 날카로운 엣지가 있는 형상들보다 길게 이의 전하를 보유하는 다음의 니콜라 테슬라의 원리에 의해 선택된다. 일반적인 점화 플러그는 링 형상의 날카로운 엣지를 남기는 절단된 평평한 단부를 가지는 로드를 사용한다. 구형 전극(508)은 날카로운 점들을 포함하고 그에 따라 이의 전하를 보다 양호하게 보유한다. 따라서, 구형 전극(508)은 최대 양의 전하가 최소의 누설로 형성될 때까지 전하를 유지할 수 있다. 이는 연소 챔버 내에서 연료 및/또는 물의 더 큰 연소에 이르게 하는 더 크거나 더 많은 실질적인 스파크를 초래할 수 있다.
스파크는 서로에 대해 전기적으로 바이어싱된 전극들(508, 510)에 의해 구형 전극(508)과 원뿔형 전극(510) 사이에서 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 스파크는 구형 전극과 원뿔형 전극(510) 사이의 전기 아크에 의해 형성될 수 있다. 구형 전극(508)과 유사하게 원뿔형 전극(510)은 임의의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 원뿔형 전극(510)은 백금으로 형성된다. 일 실시예에서, 원뿔형 전극(510)은 절두 원뿔형을 가지는 내부면을 가진다. 일 실시예에서, 원뿔형 전극(510)의 내부면은 45도에 있다. 일 실시예에서, 원뿔형 전극(510)은 구형 전극(508)의 하부의 아래로 연장되지 않는다. 이는 스파크가 구형 전극(508)과 원뿔형 전극(510)의 아래로 아크를 형성하지 않거나 원뿔형 전극(510)과 전도성 로드(504) 또는 구형 전극(508) 사이의 쇼트가 형성된다는 것을 보장할 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 캡(506)에 연결되는 전도성 로드(504)의 일부분은 구형 전극(508)에 연결되는 전도성 로드(504)의 일부분에 대해 나사 결합된다. 일 실시예에서, 원뿔형 전극(510)의 원뿔 형상과 결합된 디자인의 나사 결합 양상은 캡 커넥터(506)를 회전시킴으로써 구형 전극(508)이 그라운드 원뿔로부터 더 가깝게 또는 더 멀게 조절되는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 이를 통해 중심 전도체가 나사 결합되는 나사결합된 튜브 인서트 또는 캐스팅이 회전에 의해 조절된다.
도 6은 도 2의 하이브리드 연료 시스템(200)과 유사한, 하이브리드 연료 시스템(600)의 다른 실시예의 단면도를 도시하는 블록도이다. 시스템(600)은 삽입된 물일 수 있는 연료가 기화 챔버에서 기화되는 것을 도시한다. 시스템(600)의 몇몇 부분들은 간단화를 위해 제거되었다. 하이브리드 연료 시스템(600)은 컨테이너(602), 공기 입구(604), 공기 출구(606), 물 입구(도시되지 않음), 및 연료 입구(608)를 포함한다. 연료 극성자(610)가 연료 입구(608)의 위에 도시되고 물 극성자(612)가 공기 출구(606)의 위에 도시된다. 밸브(614)가 공기 출구(614)의 위에 도시된다. 진동자 어레이(616)가 일정한 양의 물(618)에서 컨테이너(602)의 내에 도시된다.
도 2의 실시예와 유사하게, 진동자 어레이(616)는 컨테이너(602)의 챔버 내에서 미스트 또는 증기(620)를 생성하기 위해 진동될 수 있다. 공기가 공기 입구(602)와 공기 출구(606)를 지나, 컨테이너(602)를 통해 흡입될 때, 얼마간의 미스트(620)가 함께 이송된다.
도시된 실시예에서, 연료는 컨테이너(602)의 챔버 이후에 삽입된다. 보다 구체적으로는, 연료는 공기 출구(606) 이후에 연료 입구(608)를 통해 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 물의 미스트나 증기보다 연료의 분산된 미스트 또는 증기를 획득하는 것이 더 쉽다.
연료 극성자(610)와 물 극성자(612)는 이를 통해 전류 또는 신호가 유도될 수 있는 코일들이다. 코일들을 통한 전류 또는 신호는 그런 다음에 개개의 공기 출구(606)와 연료 입구(608) 내에서 전기장 또는 자기장을 유도할 수 있다. 일 실시예에서, 연료 극성자(610)가 반대 배향으로 유입되는 연료에 극성을 띠게 하는데 사용된다. 일 실시예에 따라, 이는 전자기 극성 결합에 이르게 할 수 있고 연료와 물 증기 또는 미스트의 혼합을 촉진할 수 있다.
일 실시예에서, 연료와 물은 위상 신호들로부터, 반대 전류들을 유도하거나, 두 개의 극성자들(610, 612) 사이의 코일 배선을 뒤집음으로써 반대로 극성을 띠게 될 수 있다. 예를 들면, 극성자들(610, 612)의 코일들은 도 4의 코일 A(408)와 코일 C(412)와 유사하게 구동될 수 있다. 코일들이 도 4에서와 같은 캠 챔버를 둘러싸지 않더라도, 코일들의 동일한 구동이 사용될 수 있다. 게다가, 회전 수는 극성화 강도를 가지는 원하는 극성화를 획득하기 위해 바뀔 수 있거나 변경될 수 있다. 일 실시예에 따라, 극성자들(610, 612)은 진동자 어레이 또는 노즐에 있는 진동자들의 주파수에 상응하는 주파수에서 구동될 수 있다. 예를 들면, 극성자들(610, 612)은 대체로 동일한 주파수에서 또는 동일한 주파수의 조화로 구동될 수 있다. 예를 들면, 만약 압전 진동자가 1.6 MHz에서 구동된다면 극성자들(610, 612)의 코일들은 0.8, 1.6, 또는 3.2 MHz 또는 1.6의 임의의 다른 정수의 승수 또는 제수에서 구동될 수 있다.
물 극성자(612)가 연료가 연료 입구(608)에 의해 삽입되는 위치의 이후에 도시되더라도, 물 극성자(612)는 또한 연료 입구(608)의 위치에 위치될 수 있다.
도 7a 및 7b는 하이브리드 연료 시스템에 사용될 수 있는 노즐(700)의 예시적인 실시예를 도시한다. 예를 들면, 컨테이너들(202, 602)과 진동자 어레이들을 사용하는 것보다 오히려 노즐(700)이 물 및 촉진제와 같은 액체들을 기화하는데 사용될 수 있다. 도 7a는 두 개의 액체들을 혼합하고 기화시키는데 사용되는 노즐(700)의 일 실시예의 단면 측면도를 도시한다. 도 7b는 도 7a의 노즐(700)의 단면 평면도이다.
노즐(700)은 노즐 몸체(702), 노즐 챔버(704), 및 노즐 출구(706)를 포함한다. 일 실시예에서, 노즐 챔버(704)는 액체를 기화시키기 위해 하나 이상의 (도 3의 진동자와 같은) 압전 진동자들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 노즐 몸체(702)는 노즐 챔버(704) 내에서 진동자를 구동시키기 위해 드라이버 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 노즐 챔버(704)로 도입된 액체는 챔버(704)의 내에서 진동자에 의해 빠르게 기화될 수 있고 이는 압력을 증가시킬 수 있으며 증기 또는 미스트가 노즐 출구(706)를 통해 강제로 배출되는 것을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 노즐(700)은 연못 분무기 또는 진동자 어레이보다 훨씬 더 높게 액체를 처리할 수 있다. 이와 같이, 큰 내연 엔진에 노즐(700)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
노즐(700)은 물 입구(708)와 연료 입구(710)를 포함한다. 일 실시예에서, 물은 연료 또는 촉진제가 연료 입구(710)를 통해 챔버에 도입되는 동안 물 입구(708)를 통해 챔버(704)에 도입된다. 물과 연료는 액체, 기체, 미스트, 또는 증기 형태로 도입될 수 있다. 일 실시예에 따라, 조절 가능한 밸브들, 제어 모듈, 또는 다른 메커니즘 또는 장치가 챔버(704)에 유도되는 물과 연료의 분배량을 제어하는데 사용될 수 있다.
매매로 이용 가능한 노즐들은 몇몇 실시예들에 사용될 수 있다. 예를 들면, 중국의 베이징의 Hangzhou Banry Ultrasonic Equipment Co., Ltd에 의해 제조된 노즐들이 banrysonic.en.alibaba.com에서 매매로 이용 가능하고 뉴욕, 밀톤의 Sono-Tek Corporation에 의해 제조된 노즐들이 www.sono-tek.com에서 매매로 이용 가능하다. 다른 노즐들은 예를 들면 도 2 및 6의 시스템들(200 및 600)의 진동자들과 유사한 주파수들을 가지는 것들은 몇몇 실시예들에서 사용될 수 있다.
도 7b는 물 입구(708)의 위에 있는 물 극성자(712) 및 연료 입구(710)의 위에 있는 연료 극성자(714)를 도시한다. 일 실시예에서, 극성자들(712, 714)은 반대 방향으로 물과 연료에 극성을 띠게 하는데 사용될 수 있다. 이는 위에 설명된 바와 같이 물과 연료의 혼합을 촉진시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 노즐(700)은 하이브리드 연료 시스템으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 노즐(700)은 도 2 및 6의 하이브리드 연료 시스템(200 또는 600)을 대체할 수 있다. 일 실시예에서, 하이브리드 연료 시스템은 둘 이상의 노즐들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 단일의 노즐이 내연 엔진의 각각의 실린더에 사용될 수 있거나 단일의 노즐이 각각의 타입의 입력에 사용될 수 있다. 예를 들면, 만약 연료와 물의 혼합물이 입력으로 사용된다면 단일의 노즐이 물에 사용될 수 있고 다른 노즐이 연료 또는 촉진제에 사용될 수 있다.
도 8은 두 개의 노즐들(700a, 700b)을 이용하는 하이브리드 연료 시스템(800)의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에 따라, 노즐들(700)은 도 7과 관련하여 설명된 방식으로 작동될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 노즐들(700a, 700b)은 단일의 입구를 포함한다. 노즐(700a)은 물 입구(708)를 포함하고 노즐(700b)은 연료 입구(710)를 포함한다. 노즐들(700a, 700b)은 개개의 물 미스트 출구(802)와 연료 미스트 출구(804)로 기화된 연료/물 미스트를 외부로 강제 배출할 수 있다. 일 실시예에 따라, 출구(802)는 개개의 연료 및 물 미스트들 내에서 입자들에 반대로 극성을 띠도록 작동될 수 있는 극성자들(712, 714)을 포함한다. 극성을 띠게 된 미스트들은 물/연료 혼합물의 흐름을 조절하는데 사용될 수 있는 밸브(808)에 의해 조절되는 시스템 출구(806)로 유도된다. 일 실시예에 따라, 시스템 출구(806)가 내연 엔진의 흡기부에 제공된다. 예를 들면, 시스템 출구(806)는 카뷰레터 또는 연소 챔버와 유체로 연통될 수 있다.
도 9는 물/촉진제 혼합물을 연소시키기 위한 공정(900)의 일 실시예를 도시한다. 공정은 물 및/또는 촉진제를 포함하는 미스트가 생성되는 것으로 시작한다. 미스트는 임의의 방식으로 생성될 수 있다(902). 일 실시예에 따라, 미스트는 압전 진동자, 강제된 공기, 열 또는 임의의 다른 방법을 사용하여 생성된다(902). 일 실시예에서, 미스트는 챔버에서 압전 진동자를 사용하여 생성된다(902).
미스트는 내연 엔진의 흡기부로 도입된다(904). 미스트는 공기 흡기부, 카뷰레터, 및/또는 연소 챔버로 도입될 수 있다(904). 일 실시예에서, 미스트는 연소의 이전에 추가적인 연료 또는 공기와 혼합될 수 있다. 일 실시예에서, 미스트는 연료 또는 다른 성분들의 다른 추가나 혼합 없이 연소 챔버에 직접 도입될 수 있다(904).
미스트의 연소가 유발된다(906). 연소는 몇몇 실시예들에서 점화 플러그로 유발될 수 있다(906). 예를 들면, 4행정 가솔린 엔진에서 점화 플러그로부터 나온 스파크가 혼합물을 점화하는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 연소는 압축에 근거하여 유발될 수 있다(906). 예를 들면, 디젤 엔진은 연소 챔버의 압축에 근거하여 연소를 유발할 수 있다(906).
일 실시예에 따라, 연소의 유발(906)은 연료/촉진제를 먼저 점화시킨다. 점화는 가연성 기체 연료들이 되도록 물/미스트 증기에서 수소와 산소 기체들을 변환하며/변환하거나 분해하는 물/미스트 증기를 통해 퍼질 수 있다. 폭발은 또한 빠르게 확대되는 스템을 생성할 수 있다. 이런 공정은 촉진제의 보다 완전한 연소에 이르게 할 수 있고 5% 이하로 내연 엔진을 운전하는데 필요한 화석 연료의 의 양을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 혼합물 내의 수증기의 함유는 또한 엔진에 대한 마모와 파손을 감소시킬 수 있는 저온 연소에 이르게 할 수 있다.
도 10은 연료 또는 촉진제와 혼합된 물을 연소시키기 위한 공정(1000)의 일 실시예를 도시한다. 이런 방법은 시작되고 연료 기화기가 제공된다(1002). 기화기는 본 발명에 있는 임의의 기화기들, 노즐들, 하이브리드 연료 시스템들 또는 다른 기화기나 미스트 발생기들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기화기는 액체를 수용하기 위한 챔버, 챔버에 결합되는 드라이버 모듈 및 챔버의 내에 배치되고 드라이버 모듈에 의해 구동되도록 구성되는 진동자를 포함한다. 일 실시예에서, 기화기는 복수의 챔버들을 포함할 수 있다.
물이 챔버들 중의 적어도 하나에 공급된다(1004). 물은 액체 또는 물 입구와 같은 입구를 통해 공급될 수 있다(1004). 일 실시예에 따라, 촉진제가 또한 이런 챔버에 또는 다른 챔버에 공급될 수 있다(1004).
진동자가 미스트를 생성하기 위해 구동된다(1006). 진동자는 드라이버 모듈에 의해 구동되는(1006) 압전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기 신호가 압전 물질에 가해질 수 있고 이는 압전 물질이 진동되는 것을 야기한다. 진동은 물과 임의의 연료가 입자들로 기화되는 것을 야기할 수 있다. 입자들은 여기에서 개시된 임의의 크기를 가질 수 있다. 미스트는 물 및/또는 연료를 포함할 수 있다.
미스트는 내연 엔진의 흡기부에 도입된다(1008). 미스트는 내연 엔진의 연소 챔버에 직접 도입될 수 있거나 카뷰레터, 공기 흡기부, 또는 내연 엔진의 임의의 다른 부분을 통해 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 미스트의 연소가 유발된다.
본 발명은 이의 사상 또는 본질적인 특성들로부터 벗어나지 않고 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 제한하는 것이 아니라 단지 설명하는 것으로 모든 측면들에서 고려되는 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞의 설명보다는 오히려 첨부된 청구항들에 의해 지시된다. 청구항들의 균등물의 의미와 범위의 내에서 나오는 모든 변화들은 이들의 범위의 내에 포함되는 것이다.

Claims (20)

  1. 연료 입구와 출구 및 물 입구를 포함하며, 물과 액체 연료, 또는 챔버 내로 점화될 수 있는 가스를 포함하는 다른 촉진제를 수용하기 위한 챔버;
    상기 챔버에 결합되는 드라이버 모듈;
    특정한 크기의 가연성 연료 입자들을 생성하기 위한 진동자; 및
    전기 전도성 물질들로 형성된 스크린 라이너 및 스크린 메시를 포함하는 컨테이너를 포함하고,
    상기 진동자는 상기 챔버 내에 배치되고 상기 드라이버 모듈에 의해 구동되도록 구성되며,
    상기 진동자는 수면 아래에 위치하고,
    상기 촉진제, 가솔린 또는 임의의 다른 촉진제는 용기 또는 액체 내에서 에어로졸 기체, 예컨대 물 위에 부유하는 가솔린 또는 디젤과 같은 기체 또는 다른 촉진제로 분산될 수 있으며,
    상기 진동자는 물 위에 떠있는 가스/디젤 표면을 통해 물의 미크론 입자를 상향으로 구동하고 물과 연료를 복합 연료 입자로 코팅하거나 혼합하고,
    상기 물과 연료의 혼합 비율은 물 표면에 떠있는 촉진제의 두께에 의해 그리고 사용된 주파수에 의해 제어될 수 있으며,
    상기 물과 연료의 혼합 비율은, 대부분이 물인, 그러나 입자가 폭발할 수 있게 하는 촉진제, 가솔린, 또는 다른 촉진제로 코팅된 복합 입자로 물을 함께 혼합하는 피에조 주파수(piezo frequencies)의 결과로서, 상기 물 입자가 무화되어 분출된 물 입자의 표면에 혼합되거나 또는 코팅되게 하고,
    상기 스크린 라이너를 양으로 또는 음으로 대전시키기 위해, 상기 스크린 라이너는 동력 공급원에 결합되고,
    상기 스크린 라이너 및 상기 스크린 메시는 서로에 대하여 전기적으로 바이어싱되며,
    상기 전기적으로 바이어싱된 스크린 라이너 및 스크린 메시는 자기장 또는 전기장과 정렬되기 위해 기화된 물/연료 입자들을 유도하며, 이에 따라 물 입자의 촉진제 연료 코팅의 인력을 생성하여 반대 전하에 의해 유인되는 상기 촉진제 연료가 물 입자의 표면에 부착되고,
    상기 기화된 물/연료 입자 분자의 적어도 일부는 상기 자기장 또는 상기 전기장과 정렬되어 물 분자 및 연료 분자의 분산을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는 압전 물질을 포함하고,
    상기 압전 물질은 주파수를 사용하여 물과 연료를 복합 입자로 혼합하는 데 사용되는 주파수에 따라 물을 특정 크기의 무화된 입자로 분리시키며,
    상기 진동자가 수면의 표면에 떠 있는 가솔린 또는 다른 촉진제를 갖는 수면의 아래에 위치할 때, 초음파는 가솔린 또는 다른 촉진제의 코팅으로 물의 복합 입자를 형성하여 본질적으로 폭발성이 있는 연료 입자인 무화된 복합 입자가 되게 하는 상기 복합 입자를 형성할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동자는 0.5 MHz와 5.0 MHz 사이의 주파수로 진동되는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 진동자는 1.6 MHz와 3.0 MHz 사이의 주파수로 진동되는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가연성 연료 입자들은 2 미크론 이하의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 챔버로 연료 첨가제를 이송하기 위한 연료 첨가제 입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 장치.
  8. 서로 유체로 연통되는 증기 부분과 액체 부분을 포함하는 챔버;
    상기 챔버의 상기 액체 부분 내에 배치되는 진동자;
    상기 물을 상기 챔버로 전달하도록 구성된 물 입구;
    상기 챔버에 공기를 이송하도록 구성되는 공기 입구;
    연료 공급부로부터 상기 챔버로 연료를 이송하도록 구성되는 연료 입구;
    상기 챔버의 상기 증기 부분으로부터 엔진의 흡기부 라인으로 기화된 연료를 이송하도록 구성되는 출구; 및
    전기 전도성 물질들로 형성된 스크린 라이너 및 스크린 메시를 포함하는 컨테이너를 포함하고,
    상기 스크린 라이너를 양으로 또는 음으로 대전시키기 위해, 상기 스크린 라이너는 동력 공급원에 결합되고,
    상기 스크린 라이너 및 상기 스크린 메시는 서로에 대하여 전기적으로 바이어싱되며,
    상기 전기적으로 바이어싱된 스크린 라이너 및 스크린 메시는 자기장 또는 전기장과 정렬되기 위해 기화된 물/연료 입자들을 유도하고,
    상기 기화된 물/연료 입자들의 분자들의 적어도 일부는 상기 자기장 또는 상기 전기장과 정렬되어 상기 물 분자들 및 상기 연료 분자들의 상호간의 분산을 증가시키고, 가스 또는 다른 촉진제로 코팅된 대전된 물 입자의 복합 입자가 서로 반대로 대전되고 서로 부착되어 상기 물 입자와 상기 물 입자에 코팅된 연료 또는 촉진제의 결합력이 증가하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    연료 첨가제 공급부로부터 상기 챔버로 연료 첨가제를 이송하도록 구성되는 연료 첨가제 입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 물인 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    물로부터 수소와 산소를 추출하기 위한 가수분해 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    물에서 공유 결합의 분해에 영향을 끼치기 위한 전자기 방사 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 연료 첨가제 입구는 연료 첨가제 공급부로부터 상기 챔버의 상기 액체 부분으로 연료 첨가제를 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 공기 입구는 상기 챔버의 상기 증기 부분으로 직접 공기를 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 연료 입구는 직접 연료 공급부로부터 상기 챔버의 상기 액체 부분과 상기 증기 부분 사이의 영역으로 연료를 이송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 진동자는 압전 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 진동자는 0.5 MHz와 5.0 MHz 사이의 주파수로 진동하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 연료는 2 미크론 이하의 크기를 가지는 가연성 연료 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 챔버로 유입되고 유출되는 유체들에 극성을 띠게 하기 위한 극성자들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 기화기 시스템.
  20. 연료 입구와 출구 및 물 입구를 포함하며 물 및 액체 연료를 수용하기 위한 챔버, 상기 챔버에 결합되는 드라이버 모듈, 상기 챔버 내에 배치되고 상기 드라이버 모듈에 의해 구동되도록 구성되는 진동자, 및 전기 전도성 물질들로 형성된 스크린 라이너 및 스크린 메시를 포함하는 컨테이너를 포함하는 연료 기화기를 제공하는 단계;
    상기 챔버에 적어도 하나의 입구 중 하나의 입구를 통해 물을 공급하는 단계;
    미리 결정된 주파수로 상기 드라이버 모듈을 사용하여 상기 진동자를 구동시키는 단계; 및
    적어도 하나의 출구 중 하나의 출구를 통해 내연 엔진의 흡기부에 상기 챔버로부터 상기 미스트를 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 미스트는 상기 액체로부터 생성되며,
    상기 스크린 라이너를 양으로 또는 음으로 대전시키기 위해, 상기 스크린 라이너는 동력 공급원에 결합되며,
    상기 스크린 라이너 및 상기 스크린 메시는 서로에 대하여 전기적으로 바이어싱되고 배열되며,
    상기 전기적으로 바이어싱된 스크린 라이너 및 스크린 메시는 자기장 또는 전기장과 정렬되기 위해 기화된 물/연료 입자들을 유도하고,
    상기 기화된 물/연료 입자 분자의 적어도 일부는 상기 자기장 또는 상기 전기장과 정렬되어 물 분자 및 연료 분자의 분산을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료를 기화시키기 위한 방법.
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