特許 6067557 冷媒−触媒間燃料改質方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6067557

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】冷媒−触媒間燃料改質方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 27/02 20060101AFI20170116BHJP

【ＦＩ】

   F02M27/02 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-519841(P2013-519841)

(86)(22)【出願日】2011年7月14日

(65)【公表番号】特表2013-532786(P2013-532786A)

(43)【公表日】2013年8月19日

(86)【国際出願番号】US2011044086

(87)【国際公開番号】WO2012009582

(87)【国際公開日】20120119

【審査請求日】2014年7月10日

(31)【優先権主張番号】61/364,132

(32)【優先日】2010年7月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514019202

【氏名又は名称】カタライズド フューエル テクノロジーズ，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(72)【発明者】

【氏名】タウシャー，スコット

【審査官】 津田 健嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５２−３１９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０５８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−８７５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の燃焼前の処理装置であって、
前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の流入口および前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の流出口を有するチャンバーと、
前記チャンバーを通って延在する管と、
前記チャンバー内の前記管に配置された少なくとも４つの触媒要素であって、前記触媒要素が少なくともＮｉ、Ｚｎ、およびＣｕを含む金属であって、前記金属が、少なくとも１つの金属スクリーン上に電気メッキされて構成され、前記少なくとも４つの触媒要素のうち少なくとも３つの触媒要素が一緒に作用する、触媒要素と
を含む、装置。

【請求項2】

前記金属スクリーンが、１００×１００の網目のスクリーンである、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記金属スクリーンが、前記管の周りに包まれている、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記管が、加熱されたエンジン冷媒の全容量の流れの源に接続されるよう、構成され、寸法が設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項5】

前記管が、燃焼エンジンの加熱ホースに列をなして接続されるよう、構成され、寸法が設定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項6】

前記チャンバーに電気的に接続された接地スタッドをさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。

【請求項7】

燃焼前のディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の前処理の方法であって、
装置を提供することであって、
前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の流入口および前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の流出口を有するチャンバーと、
前記チャンバーを通って延在する管と、
前記管と熱伝導するよう前記チャンバーに配置された少なくとも４つの触媒要素であって、前記触媒要素がＮｉ、Ｚｎ、およびＣｕを含む金属であって、前記金属が、少なくとも１つの金属スクリーン上に電気メッキされて構成され、前記少なくとも４つの触媒要素のうち少なくとも３つの触媒要素が一緒に作用する、触媒要素と
を含む、装置を提供することと、
前記触媒要素を加熱するよう、前記管を通る流体の流れを方向付けることと、
前記燃料の燃焼前に前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料を前処理するよう、前記流入口を通り、前記触媒要素と接触する前記チャンバーを通って、前記流出口から出る前記ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの燃料の流れを方向付けることと
を含む、方法。

【請求項8】

前記触媒要素が前記管の外面と接触しており、前記管を通る冷媒の流れを方向付ける工程が、前記触媒を加熱するよう、前記管を通る加熱された冷媒の全容量の流れを方向付けることを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記触媒要素が前記管の外面と接触しており、前記管を通る冷媒の流れを方向付ける工程が、前記触媒を加熱するよう、前記管を通る車両の加熱ホースからの加熱された冷媒の全容量の流れを方向付けることを含む、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

静電気の蓄積を防止するよう、前記チャンバーを電気的に接地することをさらに含む、請求項７〜９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、効率性の向上のための化石燃料の精製の分野に関する。特に、燃焼行程でガソリンおよびディーゼルエンジンからより多くのパワーを作成する冷媒−触媒間燃料改質システムに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃エンジンの作動時に、燃料の一部が、クランクシャフトでパワーを発生させることなく点火する。燃料は、より望ましくない排出量を生み出す最適に燃焼しない液体噴射で、内燃エンジンに導入される。長い炭化水素鎖は、燃焼チャンバーですべて気化しない場合には、燃焼プロセスの後半まで蒸発しない。これは、燃料が比較的熱がない場合の、特に低い動作温度での事実である。

【0003】

燃焼性能は、燃料の熱に伴って増加し、吸気マニホールド内部およびシリンダー内で気化する燃料の能力を増大させる。エンジンが動作温度に温まるよう、対流がタンクから入る燃料を温めるが、対流単独で十分に燃料を温めはしない。不十分または不完全な化石燃料の燃焼が、触媒コンバータおよび大気中に追加の汚染物質を放出させる。

【0004】

したがって、燃焼前にエンジンの動作温度付近まで燃料の温度を上昇させることが望ましい。エンジンに熱を追加することなく、そのようにすることが望ましい。したがって、エンジン冷媒システムにおける余分な熱を、燃料を加熱するために使用することが望ましい。

【0005】

燃焼プロセスの初期に、より効率的な利用のため燃料分子を触媒することがさらに望ましい。燃料触媒が加熱された触媒により発生することがさらにずっと望ましい。

【発明の概要】

【0006】

本開示は、新規性のある冷媒−燃料間熱交換器および多段触媒装置、ならびに方法を教示する。エンジン冷媒における無駄な、または未使用の熱を、燃焼前に触媒チャンバー内部の燃料および触媒を加熱するために再送する。結果、より多くの燃料をより早く気化するようエンジンに向かわせることを可能にする。これにより、排気における熱として浪費され、または大気汚染物質として放出される燃料が少なくて済むので、より少ない燃料からのより多くのパワーを可能にする。

【0007】

本開示の実施形態において、熱交換触媒は、好ましくはステンレス鋼の細長尺金属管を含む。金属冷却材管は、第一端および第二端を有する。第一端および第二端は、内燃エンジンのヒーターホースにそれぞれ着脱可能に接続されている。接続は、漏れまたは流れが阻害されることなく、そこを通るエンジン冷媒または水の循環を可能にする。冷媒管の内腔を通る流れの全容量が必要であるが、冷媒管内の流れの方向は重要ではない。

【0008】

冷媒管は、長尺外部金属管または「チャンバー管」内に配置されている。外部チャンバー管は、第一端および第二端を有する。冷媒管は、冷媒管の第一端は金属チャンバー管の第一端から外側に向かって延在し、冷媒管の第二端は、金属チャンバー管の第二端から外側に向かって延在するよう、金属チャンバー管の長さよりも長い寸法にされている。

【0009】

長尺外部チャンバー管は、好ましくは黒鉄、軟鋼、またはマンガン系合金による加工金属である。第一端および第二端は、内部冷媒管に圧着または溶接されている。あるいは、冷媒管がそこを通って延在することを可能にする中央開口部を含む、約０．１８７〜０．２０″の厚さのエンドキャップが、不浸透性のシールを形成する外部チャンバー管の第一端および第二端ならびに冷媒管に溶接されている。不浸透性のシールを形成するその他の手段が適合され得る。

【0010】

外部チャンバー管の内周および内部冷媒管の外周との間に形成された閉じられた空洞は、燃料チャンバーを画定する。チャンバー管壁の開口部により、燃料チャンバーへおよび燃料チャンバーからの燃料を循環させるために、永久的なまたはネジ止めで、燃料ラインを接続することが可能である。燃料チャンバー内の流れの方向は重要ではない。好ましい搭載は列をなした状態である（すなわち、９０°の「肘」が熱交換触媒ユニットに近接して接続するのではない）。

【0011】

圧着または溶接前に少なくとも１つの流れ制御要素および３つの触媒要素が、燃料チャンバーに搭載されている。流れ制御要素は、冷媒管の外周上に配置されており、外部チャンバー管の内周と接触するまで、そこから垂直に延在している。好ましい実施形態における流れ制御要素は、内部ディスク、スカッシュプレート、またはワッシャーを含む。ディスクは、冷媒管の外周とぴったり圧入するための寸法が形成された開口部が形成されている。

【0012】

ワッシャーは、約０．０５〜０．０７″の厚さであり得、燃料を冷媒管に隣接する流路において流させるよう冷媒管に隣接する開口部について約１／４″の複数のくぼみをさらに含む。冷媒管の基端に流すことによって、より多くの熱が燃料によって吸収される。

【0013】

あるいは、螺旋状のワッシャー、「リス」、または内部のフロー制御もしくはチャネリング手段といったその他の構成は、冷媒管の外周に近接して燃料の容量を最大化するように適合させ得る。螺旋状のワッシャーは、螺旋が形成されるように、放射状の端部を一緒に曲げて溶接し、同じ半径で少なくとも２つの標準的な円形のワッシャーを分割することにより形成し得る。リスは、燃料の渦が流れるよう、千鳥状の切り欠きを有する複数のワッシャーとして画定される。全体の燃料流量を低下させない限り、異なる種類のフロー制御要素を混在させることができる。

【0014】

フロー制御の要素（単数）または要素（複数）の目的は、冷媒管の外周に近接して燃料を維持しながら、触媒要素を介して燃料を流れさせることである。これにより、燃料が触媒化されながら、冷媒管から燃料へとより多くの熱を伝達する。水または冷媒を、冷媒管を通して流す際に、熱が、吸収され、燃料チャンバーにおいて燃料へと循環する冷却流体から伝導される。また、熱は、外部チャンバー管自体に伝達され、さらに燃料を温める。

【0015】

燃料チャンバーは、動作時にそこを通って流れることになる燃料の量に対して調製可能である。熱冷媒管およびチャンバー管は、それらが熱損失を最小限に抑えるよう内燃エンジンに近接して接続し得るように構成されている。複数の熱交換触媒ユニットは、「連動して」または直列に配置され得る。一部の高流量の適用において、直列の熱交換ユニットは、内部燃料チャンバーの大きさが増大すると、十分な熱を吸収するには冷媒管に十分に近接して燃料を維持し得ないので、特大の熱交換触媒を製造することが好ましい。従来の化石燃料システムに含まれる熱は、触媒部材を介して効果的に燃料を触媒するのに不十分である。

【0016】

内部燃料チャンバーは、エンジンの設計に対する燃料流量率を妨げることなく可能な限り外部の冷媒管に近接して触媒要素を介して燃料を流させるように、ディメンション化されている。内部ディスク、スカッシュプレート、リス、またはワッシャーの開口または切り欠きはまた、大型のエンジンの搭載において１時間あたり約５００ガロン（１８９３リットル）またはそれ以上であり得る燃料流量率に対応するために、ディメンション化される必要がある。

【0017】

燃料チャンバーは、少なくとも１つの触媒部材を含む。触媒部材は、少なくとも３つの触媒要素を含む。触媒要素は、一般的には薄く、電気メッキされた金属１００×１００のスクリーンまたはシートである。触媒部材は燃料チャンバー内に配置されている。冷媒管の外面および外部チャンバー管の内面との間に配置された各ワッシャー、螺旋、または類似の流れ制御要素は、燃料チャンバーをサブチャンバーに分割する（１つのワッシャーは２つのサブチャンバーを作成し、２つのワッシャーは３つのサブチャンバーを作成するなど）。触媒部材は、各燃料のサブチャンバー内の好ましくは１セットにセグメント化される。

【0018】

触媒の要素またはスクリーンは冷媒管の周りにしっかりと包まれているが、各シートに接触している燃料チャンバーを燃料が通過することが可能な程度に緩くなっている。シートは、燃料の流れを促進するよう、好ましくは、穿孔されているまたはスクリーンである。好ましい実施形態において、スクリーンは、燃料チャンバーまたはサブチャンバー内で圧縮されている場合でもその間に溝を提供するよう、波形、スクリーン目にされているか、あるいは縮れている。縮れさせることにより、燃料チャンバー内を占める触媒要素の空間が拡大し、よってより多くの燃料が要素と接触する。

【0019】

銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、および亜鉛（Ｚｎ）の触媒要素が効果的である。これらは任意の順序（例えば、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕなど）で重複し得る。好ましい実施形態において、金（Ａｕ）およびパラジウム（Ｐｄ）のさらなるスクリーンが効果を増大させる。Ａｕ触媒は、一般的にはＮｉ上にメッキされた２４カラットの金であり、Ｐｄ触媒はメッキされたＣｕのスクリーンである。さらなるスクリーンがまた、任意の順序で配置され得るが、冷媒管に隣接したＰｄは、効果的な溶接を妨げ得る。任意の触媒要素は、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、または白金イリジウム合金を含む。触媒の電気的励起は、より低い温度での効率性を向上させる。

【0020】

開示された熱交換触媒ユニットが電気的に接地されるのが良い。より小ない流量に対して設計された熱交換触媒は、アース線用のスタッドに適合させ得る。これは、小型のユニットが、一般的には非導電性のヒーターホースに搭載されるよう設計されているためである。大型の熱交換触媒ユニットのコネクターは、エンジンの鋳造に直接溶接することができるため、接地されている。より大きいユニットは、取扱いの容易さのため、取手を組み込め得る。

【0021】

使用時に、熱交換触媒の適用は、小型のガソリンエンジン（例えば、オートバイ）から高馬力エンジン（例えば、３０００馬力のディーゼル機関車）の範囲であり、はるかに大型のエンジン（例えば、１０，０００馬力のディーゼルタグボート）にも適用させることができる。ガソリン燃料のエンジンは、一般的に華氏１８０°〜２２６°（摂氏８２°〜１０８°）の範囲で動作する。電気自動車用ラジエータのファンは、エンジンの動作温度における損害の増加を抑制するために２２６°Ｆで活発化する傾向がある。循環水または冷媒は、達する時にはエンジンの通常の動作温度と同じ温度である。いくつかのより新しいエンジンおよびガソリンエンジン製剤は、開示された熱交換触媒ユニットのエンジンまたは性能に損害を与えることなく、少し加熱し得る。

【0022】

ディーゼルエンジンは、ディーゼル燃料システムの再循環的性質のために多少冷却器を稼動させている。したがって、熱交換触媒ユニットがガソリンエンジンに搭載されている場合、より良い効率性を達成し得る。

【0023】

熱交換触媒は、燃料噴射装置に到達する前に、燃料が改質のため触媒を介して循環するよう、燃料システムに搭載されるのがよい。装置は、キャブレター燃料システムでテストされてはいない。

【0024】

明確にするため、本開示では、まれに燃料「触媒」として示される燃料添加剤と混同すべきではない。それらは、一般的に、当初の精製の際、または時間もしくは保管によって劣化したおそれのある際に、燃料の化学的性質を変化させる、または補完するために燃料タンクまたは循環系に導入される流体である。本開示では、エンジン燃料に化学物質または余分な水分を追加することなく、燃焼効率を向上させる。

【0025】

本開示の触媒はまた、一般的に自動車用「触媒コンバータ」として知られているものと混同すべきではない。触媒コンバータは、エンジンの排気で動作する。現在の開示は、噴射または燃焼前に、燃料の触媒作用に対応する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】多段触媒要素を示すように切断した冷媒−燃料間熱交換装置の正面図を示す。

【図2】上部に複数の流れ制御部材（スカッシュプレートおよび螺旋）が配置されている内部冷媒管を示す外部チャンバー管の正面断面図を示す。

【図3】端部ワッシャー１３、ディボット１５を有するフロー制御スカッシュプレート１４、中央開口部１７、および螺旋状のワッシャー１６の上面図を示す。

【図4】エンドキャップ（すなわち、捲縮）とともにそれに溶接される、外部の燃料管パイプの第一端および第二端から外側に延在する内部冷媒管を示す図２のアセンブリの上部断面図を示す。

【図5】内部冷媒管パイプ用のスロット取り付けブラケットおよび溶接されたＮＰＴ継手をさらに示した図４の上部断面図である。

【図6】燃料ラインおよびその間に複数の取り付けバーを有し、ならびに内部冷媒管の一方の端部に溶接された任意のフレア状継手を有する熱交換触媒装置（冷媒接続ホースおよびクランプなし）の接続された配置の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本開示によって教示される例示的な実施形態は、以下の組立工程を含む。実施形態は、以下の主要な部材、
ａ． ５／８″ステンレス鋼内部管１２、
ｂ． １−１／４″鋼管外部触媒チャンバー２０、
ｃ． １／４″ＮＰＴ鋼カップリング３０、
ｄ． ２つの１／４″ＮＰＴ〜５／１６″ホースバーブ継手３２および締結具３３、
ｅ． １０／３２ステンレス鋼スタッド４０、
ｆ． １０／３２ステンレス鋼ナット４２、
ｇ． １０／３２ステンレス鋼ロックワッシャーまたはロックナット４４、
ｈ． Ｃｕ、Ｎｉ、およびＺｎの群による電気メッキ触媒５１を有する第一の独自の金属スクリーン物質、
ｉ． （以前に使用されていない）Ｃｕ、Ｎｉ、およびＺｎの群による独自の電気メッキ触媒５２を有する第二の独自の金属スクリーン物質、
ｊ． （以前に使用されていない）Ｃｕ、Ｎｉ、およびＺｎの群による独自の電気メッキ触媒５３を有する第二の独自の金属スクリーン物質、
Ｋ． 必要に応じて、中央開口部１７、または螺旋状のワッシャーサブアセンブリ１６に隣接するディボット１５を有する少なくとも１つの流れ制御ワッシャー１４、
を含む。
電気メッキ金属スクリーンは、任意の順序で配置し得る。Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、または白金イリジウムの随意的な追加の電気メッキ触媒スクリーン（図示せず）を加え得る。

【0028】

すべての要素は、その機能および動作のために既知の日付に必要である。異なる物質または寸法が、好適な実施形態で指定されたものとして置換される場合、所望の機能が、低減、またはガソリンもしくはディーゼルの適用において効果のないものになり得る。燃料の入口および出口継手用の１／４″ＮＰＴ×５／１６″ホースバーブの大きさは、デバイスの機能にどんな悪影響も与えることなく、異なる大きさの燃料ラインに合うように適合させることができる。

【0029】

ディーゼルなどの重油燃料におけるその他の適用では、追加の触媒が必要であり、追加の金属スクリーン基板に電気メッキがされ、ならびに１−１／４″外部触媒チャンバーパイプにおいて圧着および溶接する前に、搭載される必要がある。この追加部分は、重油燃料の適用のために必要な追加の独自の触媒により電気メッキされ、順番に包まれている部品番号８、９、１０の前に部品番号１に巻き付けられた部品番号１１である。

【0030】

部品番号１２：ステンレス鋼内部管１２が８ １／２″の長さに切断されており、その機能は、多段触媒５１、５２、および５３（および図示されていない随意的な追加の触媒要素）を収容する触媒燃料チャンバーである、外部チャンバー管２０、１−１／４″鋼パイプに冷媒から熱を吸収および伝導することである。ステンレス鋼管１２は、内部管１２の第一および第二端のフレア１８、または溶接されたフレア１７、もしくはネジ止めされたＮＰＴ１９の継手によって車両のエンジンの加熱ホース（図示せず）に接続する管を通過する。

【0031】

部品番号２０は、触媒燃料チャンバーを有する鋼またはマンガン系のパイプのいずれかで作られた、１−１／４″外部鋼管またはチャンバー２０である。この実施形態において、それは、６″の長さであり、この目的のために特別に設計された機械において圧着され、その後５／８″ステンレス鋼チューブ１２に溶接され得る。２つの０．３７５″の穴が、バーブ継手３２、好ましくは真鍮用のカップリング３０を受け入れるよう１−１／４鋼触媒チャンバー管２０に穿設されている。

【0032】

部品番号３０は、鋼燃料チャンバー管２０の丸い半径に適合するように加工され、その後鋼燃料チャンバー管（２）で掘削された１／４″の穴上に直接溶接された１／４″のＮＰＴカップリングである。

【0033】

部品番号４０は、かつて蓄積された静電気を排除するために車両に搭載されたアースポイントを提供し、同様に触媒、燃料、および冷媒流の相互作用から、任意の電気的活動を接地するために、外部触媒チャンバー２０に溶接された１０／３２ステンレス鋼のスタッドである。

【0034】

部品番号４２は、接地スタッド４０に底嵌合部を提供するステンレスのナットである。

【0035】

部品番号４１は、ステンレス鋼のスタッド４０および底部嵌合ナット４２に取り付けられるようにアースコネクター用の接地ポイントに対して引き締めおよびロック機構を提供するためのロックワッシャーまたはロックナットまたはその他の締結具である。

【0036】

部品番号３２は、エンジンの燃料ラインおよび燃料レールの間に接続されるよう燃料用入口および処理燃料用出口を提供するための１／４″のカップリング３０に搭載された１／４″のＮＰＴから５／１６″のホースバーブ真鍮継手３２である。これらの継手は、適用（例えば、大型ディーゼルの適用において１／４“ＮＰＴから２／１”ホースバーブが必要とされる）に合わせて変更できる。

【0037】

次の３つの部分５１、５２、および５３は、独自の触媒スクリーン要素であり、相乗的に液体炭化水素燃料で相互の効果を高めるために一緒に動作する。以下の３つの要素は、任意の順序で包まれ得る。内部冷媒管に隣接する名目上の系列は、Ｎｉ、Ｚｎ、およびＣｕである。

【0038】

部品番号５１：４−７／８″×４″の長さに切断され、内部ステンレス冷却パイプ１２に巻き付けられた、Ｃｕ、Ｎｉ、またはＺｎの第一の電気メッキ金属触媒のスクリーン要素。

【0039】

部品番号５２：同じ長さに切断され、第一触媒要素（８）に巻き付けられた、（まだ適所に巻き付けられていない）Ｃｕ、Ｎｉ、またはＺｎの第二の電気メッキ金属触媒スクリーン。

【0040】

部品番号５３：同じ長さに切断され、第一および第二触媒要素（８）および（９）に巻き付けられた、（まだ適所に巻き付けられていない）Ｃｕ、Ｎｉ、またはＺｎの第三の電気メッキ金属触媒スクリーン。

【0041】

任意の第四および第五のＡｕおよびＰｄの電気メッキ金属触媒スクリーン要素（図示せず）、または代替的もしくは追加的に、Ｉｒ、Ｐｄ、および／または白金イリジウムを用い得る。流れ制御スカッシュワッシャー１４、螺旋状のワッシャー１６等が配置されている場合、触媒要素５１、５２、および５３は、セグメント化され、その間に配置され得る。

【0042】

熱交換および触媒装置は、触媒チャンバーにおける多段触媒を活性化するためエンジンにおいて冷媒のホースから冷媒の熱源と交差させることによって冷媒において熱を充てることにより動作する。燃料が触媒燃料チャンバーを通る際に、同時に燃料がエンジンにおいて良く燃えるようにより大きい水素／炭素鎖を断ち切るための触媒と相互作用しながら熱の一部を吸収する。触媒のスクリーニングオーダーの配置、重量、細孔径は、その設計された機能に対してすべて不可欠である。

【0043】

一般的な１００×１００の穴の大きさの触媒金属スクリーン要素５１は、触媒のＣｕ、Ｎｉ、またはＺｎで電気メッキされ、それぞれ相互に異なる金属触媒でメッキされた要素５２および５３と連携して動作し、触媒要素５２および５３の効果を増強する。

【0044】

接地スタッド４０は、冷却および燃料と触媒との相互作用から蓄積し得る任意の静電気を防ぐ。１０／３２ナット４２は、接地端子の基礎であり、１０／３２ロックナット４１は、適所でアース端子を保持するクランプナットである。２つの１／４″のＮＰＴから５／１６″の真鍮バーブ継手３２は、装置の中へおよび外に燃料を送る導管である。

【0045】

物質が１−１／４″パイプ２０に到着すると、鋼切削ブレードを使用する切断のこぎり上で好ましい長さである６″に切断される必要がある。５／８″ステンレス鋼パイプ１２もまた、好ましい長さである８−１／２″に切断される必要がある。物質は、製造プロセスのあらゆる工程後に洗浄される必要がある。パイプ１２、２０が切断された後、それぞれの側は、外部のリムにベルトサンダーでバリ取りをしなければならない。パイプの内部のリムは、円錐テーパー砥石または円錐テーパー鋼グリンディングビットまたはフライスビットを有する研削工具を使用してバリ取りされる必要がある。

【0046】

次の工程は、相互に直接対立し一線上であるパイプ２０の第一および第二端から穴１−１／４″を掘削するフライス盤において０．３７５″エンドミルビットを用いてチャンバーパイプ２０を掘削することである。３／３２″ステンレス接地スタッド４０は、スタッドスポット溶接機を用いて適所に溶接することができる。パイプ１２および２０は、触媒要素５１、５２、および５３が搭載される前に、石鹸、温水、およびスクラブブラシなどによって十分に洗浄し、その後、十分に乾燥させる必要がある。電気メッキ化され、大きさに切断された後の触媒含浸スクリーン５１、５２、および５３は、この目的のために設計された機械で縮れさせるのが良い。縮れは、空間を取り、燃料触媒チャンバー２０の内壁に接触するようにするだけでなく、要素５１、５２、および５３の相互のより緊密な接触を確保することによって、触媒効果を高める。縮れが完了した後、触媒スクリーン５１、５２、および５３は、その後、内部パイプ１２の周囲に巻き付けることができ、１−１／４″触媒パイプ２０のアセンブリに挿入される。

【0047】

好ましい実施形態において、ディボットアレイ１５または螺旋状のワッシャー１６を有する少なくとも１つのスカッシュワッシャー１４が、面一に内部冷媒管１２上に垂直に配置され、前述の管１２および外部触媒チャンバー２０の内壁間に形成される燃料チャンバーを介してそこから外部に延在している。これは、冷媒管１２との密接な接触に燃料の流れを向け、これにより、それが触媒要素５１、５２、および５３（および任意のその他）を通って流れるため、燃料に多くの熱を伝達する。触媒要素５１、５２、および５３（および任意のその他）は、それぞれこのような流れ制御要素１４または１６との間に形成されたサブチャンバー内に面一に合わせて切断され得る。

【0048】

特別に製造されたジグおよびダイが、それらを適切に溶接することができるよう、１−１／４″のパイプ２０のアセンブリを適切な大きさの半径および許容誤差に圧縮するために設置される。１／４″ＮＰＴの栓は、ミルテーブルの上にそれらを保持するよう設計された、および１／２″ボールエンドミルを使用して径を設定されたジグにおいて径を設定され、その後バリ取りなければならず、その半径は１−１／４″の触媒パイプ２０のアセンブリの半径に一致する。栓３０は、圧着工具における崩壊から．３７５″の穴を防ぐために、最初に溶接される必要がある。栓が溶接された後、内部パイプ１２および触媒の挿入が完了すると、アセンブリ全体は、この目的のために作成された特別に設計された圧着工具で圧着することができる。

【0049】

圧着が完了した後、アセンブリ１０は、圧着工具から任意の残留物および油を除去するため溶剤で拭かれる必要がある。チャンバー２０の第一および第二端は、その際、１−１／４″の触媒チャンバーパイプ２０を５／８″のステンレス内部パイプ１２に融合して溶接することができる。溶接されたアセンブリは、その後、同時に溶接のどこにも漏れがないか検証するために水の下でアセンブリを浸漬させながら、片側を差し込み、他方においてエアチャックおよびエアーホースを挿入し、アセンブリへ１００ＰＳＩの圧縮空気を適用することによって、漏れがないか確認される。

【0050】

溶接が完了したら、アセンブリを溶剤で十分に再洗浄し乾燥させ、その後標準のバッチの色によって、または顧客の特別な要求によって決定される、業界標準のパウダーコーティング銃の色を使用してパウダーをコーティングし、その後、所望の仕上げのためにパウダーコーティングを修復するためオーブンで焼いた。パウダーコーティングのプロセスが完了した後、５／１６″のホース継手１７または１９に対する１／４″のＮＰＴは、パッケージングの前に、内部冷媒管１２の第一および第二端、さもなければ、フレア１８に搭載することができる。

【0051】

随意的またはそれ以上の実施形態において、圧着の代わりに、エンドプレート１３は、中央開口部を有し、内部冷媒管１２の第一および第二端の上を滑らせてあり、そこにおよび内部冷媒管１２に垂直な外部触媒チャンバー２０の第一および第二端のそれぞれに溶接されている。継手３２がエンジンの燃料ライン（図示せず）に密封または接続されている場合に、内部管１２の外面および冷却チャンバーパイプ２０の内壁との間に形成されたその結果生じる内部燃料チャンバー（図１の断面を参照）が液体漏れに対し不浸透性であるように、ネジ止め可能なまたはその他の接続を使用することができる。

【0052】

その他の実施形態において、内部冷媒管１２のフレア端部１８は、エンジン冷媒循環システム（図示せず）へのネジ止め可能な接続を収容するよう、図５に示されるように３／４″または５／８″のメスＮＰＴ継手１９に取り換え得る。さらに代替的な実施形態において、好ましくは複数の装置１０は、図６に示すように、直列に一緒に接続される場合、柔軟なヒーターホースのネジ止め可能なまたは摩擦の取り付けとして適したフレア継手またはボス１７が、ホースクランプ（図示せず）と結合される。冷却接続導管またはホースは、冷媒が順番に装置１０から装置１０へと流れるよう、継手１７、１８、または１９に固定またはクランプされる。同じように、燃料コネクターの導管３９は、燃料が連続した触媒作用のために順番に装置１０から装置１０へと流れるよう、継手３２に固定される。

【0053】

そのよう接続された実施形態において、複数の装置１０で随意的な底部取り付けバー３７が搭載される、および／または、上部取り付けクランプ（図示せず）が図６に示すように外部チャンバー本体２０に固定または溶接し得る。

【0054】

底部取り付けバー３７は、スロットブラケット３５（図５）に加えてまたはスロットブラケット３５（図５）と代わって、取り付けブラケットまたはエンジン部材（図示せず）にアセンブリを取り付けるため、締結具用開口部３８を含み得る。各装置１０の内部冷媒管１２は、冷媒が順番に各装置１０を通って流れることを可能にするために、各管１２の一端にクランプされたまたは取り付けられたホースにより相互に接続される。

【0055】

動作において、装置１０は、通常ほとんどの車で見られる５／８″または３／４″のヒーターホースのラインにおいて設置される。ヒーターホースは、それを切断するか、または、好ましくはヒーターコアに向かう途中でエンジンを横切る部分でその接続の一方の側から取り除くかのいずれかにより、およびアセンブリの５／８″のフレアパイプに接続することにより、交差させなければならない。その後、ホースは、車両のヒーターコアに戻るようにアセンブリの反対側に搭載されなければならず、ホースがホースの両端を接続される部分にて、＃１０ホースクランプを使用してしっかりと締める必要がある。搭載され、ブラス５／１６″のホースバーブに搭載するアセンブリの一方の側にもう一方の端を配線した後、車両からの燃料ラインを除去し、工場の燃料ラインに挿入されたクイックコネクトチューブを使用し、キットに同梱され、クイックコネクトチューブを搭載し、提供された５／１６″のホースクランプを使用してクランプされた燃料ラインを使用しなければならない。実施形態は、ほとんどの適用に適合するようにアダプタが含むが、追加のハードウェアは、当業者には明らかであろうが、非標準の搭載により、自動車部品またはハードウェアの店舗から購入しなければならないかもしれない。随意的スロット取り付けブラケット３５は、取り付けを容易にするために外部チャンバー２０に溶接またはその他の方法で固定することができる。

【0056】

この装置は、ディーゼル燃料、機関車のエンジン、重機、産業用機器、農業機械、空港での航空輸送飛行機および車両、遠洋定期船、ならびに貨物船で実行される発電システムにおいて使用することができる。

【0057】

したがって、読者は、熱交換触媒の少なくとも１つの実施形態が容易に広く用いられる様々なガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンに適応可能であることを認識するであろう。動作において、開示された熱交換触媒ユニットおよびその方法は、より多くの動力および燃費を提供することにより、排出ガス量および運用コストを低減させる。

【0058】

前述の説明は、説明、具体的な数、物質、および構成の目的のために、本発明の完全な理解を提供するために記載されている。しかし、当業者には、本発明は特定の詳細なしに実施し得、範囲を限定するものではなく、むしろ、その好ましい実施形態の例示として解釈されるべきであることは明らかであろう。

【0059】

場合によっては、周知の特徴は、本発明を不明瞭にしないために省略または簡略化されている。さらに、理解を容易にするため、特定の方法の工程が、別の工程として示されているが、これらの別に示された工程は、必ずしもその実行の順番に依存するものとして解釈されるべきではない。

【0060】

したがって、範囲は、記載または図示した実施形態または工程によってではなく、添付の特許請求の範囲および法の認めるその均等物によって決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】