| 【発明の名称】 |
煤の発生が低減した燃焼室で炭化水素が豊富な燃料を燃焼するための方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】トミー・ハンセン
【氏名】ニールス・イエルゲン・ブローム
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| 【要約】 |
【課題】煤の発生を少ない燃料の燃焼方法の提供。
【解決手段】少なくとも一部が燃焼室内にまで伸びる一つまたはそれ以上の電極によって燃焼室内に静電場を適用することによって、燃焼室内で炭化水素を豊富に含む燃料を燃焼する際の煤の形成を低減する方法であって、燃焼室内に伸びる電極の上記一部が、多孔質セラミック材料を含んでなる上記方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも一部が燃焼室内にまで伸びる一つまたはそれ以上の電極によって燃焼室内に静電場を適用することによって、燃焼室内で炭化水素を豊富に含む燃料を燃焼する際の煤の形成を低減する方法であって、燃焼室内に伸びる電極の上記一部が、多孔質セラミック材料を含んでなる上記方法。
【請求項２】 多孔質セラミック材料が二酸化ジルコニウムである、請求項１の方法。
【請求項３】 電極に一定の電圧を加えることによって静電場を維持する、請求項１の方法。
【請求項４】 変動する電圧を電極に加えることによって静電場を適用する、請求項１の方法。
【請求項５】 燃焼室が、ディーゼルエンジンの一部である、請求項１〜４のいずれか一つの方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般的に、炭化水素の燃焼に関する。詳しくは、本発明は、通常は、高級炭化水素を豊富に含む燃料の燃焼の間に進行してしまう煤の発生の原因となる反応を抑えることによって燃料燃焼室内での煤の発生を実質的に抑制する、炭化水素を豊富に含む燃料をディーゼルエンジンまたはオイルバーナー中で燃焼するための方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】火炎反応(flame reaction)におけるイオン化学に関する文献、例えばH.F. Calcote, D.G. Keil, "The role of ions in soot formation", Pure & Appl. Chem, Vol.62, No.5 (1990) からのデータでは、煤の発生はイオン機構によって進行し、その際、プロパルギルもしくはシクロプロペニルケミイオン(chem-ions)C3H3 + が、煤の主な前駆体であることが示されている。
【０００３】C3H3+ イオンは、メチンラジカルCH* と酸素との反応によって燃料の燃焼の間に生ずる：【０００４】
【化１】
次の反応が続く：【０００５】
【化２】
反応性が非常に高い上記プロパルギルイオンは、燃料燃焼ガス中に存在する炭化水素と反応する。そして最終的に、ガス中でのアセチレン分子へのプロパルギルイオンの付加によって開始される縮合反応及び更にプロパルギルイオンとアセチレン分子との初期イオン縮合生成物と炭化水素の付加的な反応に次いで直ぐに煤が発生する。
【０００６】燃料燃焼から発生する排気ガス中の煤は、著しい環境及び健康害であり、それゆえ、排ガスからの煤の放出を無くすことまたはこれを低減することは、現在は環境に関する規制によって定められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、炭化水素を豊富に含む燃料の燃焼の際、燃料燃焼室に静電場をかけると、例えばディーゼルエンジン及びオイルバーナーの燃焼室中での煤の発生が低減されるかまたは実質的に防止されることを見い出した。付加的な反応から生ずるC3H3+ 及びより高級のイオン炭化水素種の形成は、静電場によって実質的に防止される。これはおそらく、静電場では上記反応(1) におけるCHO + 前駆体の生成にとって望ましくない平衡条件となるためと思われる。
【０００８】燃料燃焼室内部での静電場は、この室内に一つまたはそれ以上の電極を設けることによって得られる。一定のあるいは負荷される燃料に依存して可変のレベルの電圧を上記電極に加えることができる。ディーゼルエンジンでは、電極は、エンジン燃焼室内に設置された燃料余熱システムの一部であることができる。
【０００９】煤形成の低減のために静電場を使用することは、米国特許第4,091,779 号から公知である。この公知方法に付随する問題は、運転中に電極の表面に煤が付着することである。電極表面に付着した煤は、燃料室内の静電場の強度を弱めてしまう。
【００１０】本発明者らは、酸素を透過可能な多孔性セラミック材料で電極の導電部をコーティングすると、電極表面から煤が連続的に燃焼除去されることを見い出した。
【００１１】好ましくは、燃焼室中に伸びる電極の少なくとも一部を、二酸化ジルコニウムでコーティングするか、または電極のこの少なくとも一部にそれ以外の方法で二酸化ジルコニウムを付与する。
【００１２】上記の知見及び観察に基づいて、本発明は、燃料燃焼室内に静電場を適用し、それによって燃料の燃焼の間に生ずるイオン性化学種から煤が形成することを抑制することによって、煤の発生を低減させながら、炭化水素を豊富に含む燃料を燃焼させる方法を提供するものである。
【００１３】更に、本発明の方法は、炭化水素の燃焼からの排ガス中の他の有害な化合物の低減、例えば酸化窒素類、ダイオキシン類及びアルデヒド類の低減にも使用し得る。
【００１４】
【実施例】ディーゼル燃料（Statoil)を、金属製のオリフィスを有する慣用のオイルバーナー中で燃焼させた。１mmの針の形の二つのスチール製電極を、バーナー前面の燃焼域中に据え付けた（一つの電極は、火炎始点の近くに、そしてもう一方の電極は、火炎頂部から10mm上に置く）。
【００１５】この燃料が燃焼する間に生ずる煤の量を、燃焼域からの煙道ガス中でボッシュ・ソート・モニター(model EFAW 6GA)により測定した。
【００１６】煙道ガス中に測定された煤は、所謂ボッシュナンバー(Bosch number)によって表される。ボッシュナンバーは、煤の量に依存し、それゆえ大きいボッシュナンバーは多量の煤が生じたことを意味する。
【００１７】ディーゼル燃料を燃焼する間、電極へ加える電圧を高めることによって、燃焼室に適用される静電場を次第に強めた。
【００１８】2000V 〜6000V の電圧で得られた結果を以下に纏める。
以上の結果から明らかな通り、煙道ガス中の煤の量は、電圧が高まると共に直線的に減少する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９００００２８２
【氏名又は名称】ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月２１日（２００１．１１．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６９５５６
【弁理士】
【氏名又は名称】江崎 光史 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６８１２８（Ｐ２００２−１６８１２８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月１４日（２００２．６．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３５６４０４（Ｐ２００１−３５６４０４） |
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