JP2001221111A - 酸素ガス供給装置 - Google Patents

酸素ガス供給装置

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JP2001221111A
JP2001221111A JP2000034373A JP2000034373A JP2001221111A JP 2001221111 A JP2001221111 A JP 2001221111A JP 2000034373 A JP2000034373 A JP 2000034373A JP 2000034373 A JP2000034373 A JP 2000034373A JP 2001221111 A JP2001221111 A JP 2001221111A
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Japan
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oxygen
pipe
gas
air
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JP2000034373A
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English (en)
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Takasuke Kaneda
敬右 金田
Toshimitsu Takahashi
利光 高橋
Hisamitsu Saida
寿充 歳田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成により空気中から酸素を分離し
て、高酸素濃度のガスを内燃機関又は燃料電池へ供給し
うる酸素ガス供給装置を提供する。 【解決手段】 この酸素ガス供給装置は、中央部付近に
空気流入口を有する管10と、管10の内部に、一方の
端部10bから他方の端部10cへ向かう軸方向の磁界
を発生させる磁界発生手段14と、を具備する。空気中
の酸素は、常磁性で正の磁化率を有するため、強磁界下
で、端部10cの方へ移動する一方、窒素、反磁性で負
の磁化率を有するため、磁界の方向と反対の端部10b
の方へ移動する。そして、他方の端部10cから流出す
る高酸素濃度のガスを内燃機関又は燃料電池へと供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関又は燃料
電池に高酸素濃度のガスを供給する酸素ガス供給装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】現在、ガソリン機関、ディーゼル機関等
の内燃機関においては、空気がそのまま導入されてい
る。そのため、空気中の窒素と燃え残りの酸素とが反応
して有害ガスであるNOx (窒素酸化物)が発生する。
このNOx 排出量を抑制するためには、できるだけ酸素
のリッチな、即ち酸素濃度の高いガスを導入することが
好ましい。
【0003】また、水素を利用した燃料電池において
は、酸素を空気から得ているが、酸素は空気中の約20
%に過ぎないため、ガスの供給量が過大になるという問
題がある。この場合にも、酸素濃度の高いガスを供給す
ることが望まれる。
【0004】従来、酸素ガスを供給するシステムとして
は、酸素ボンベによる供給システムがあるが、車両内に
内燃機関とともに搭載するのは困難である。また、酸素
の製造方法としては、工業的に液体空気の分留等をする
ものがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な
構成により空気中から酸素を分離して、高酸素濃度のガ
スを内燃機関又は燃料電池へ供給しうる酸素ガス供給装
置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、中央部付近に空気流入口を有する
管と、前記管の内部に、一方の端部から他方の端部へ向
かう軸方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、を具備
し、前記管の前記他方の端部から流出する高酸素濃度の
ガスを内燃機関又は燃料電池へと供給する酸素ガス供給
装置が提供される。
【0007】また、本発明によれば、前記磁界発生手段
は、超電導磁石である。
【0008】また、本発明によれば、前記磁界発生手段
は、2T以上の強磁界を発生させるものである。
【0009】また、本発明によれば、この酸素ガス供給
装置は、得られた高酸素濃度のガスに対して、更に1回
以上、前記管及び前記磁界発生手段による処理が実施さ
れるように構成されている。
【0010】また、本発明によれば、前記磁界発生手段
は、前記管を囲む磁性体と、前記磁性体に巻かれたコイ
ルとからなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
【0012】図1は、本発明による酸素ガス供給装置の
第1実施形態を示す断面図である。管10にはその中央
部付近に空気流入口10aが設けられており、別の管1
2からの空気がその空気流入口10aより管10の内部
に導入されるようになっている。そして、管10の周囲
には、超電導コイル14が巻かれている。この超電導コ
イル14に電流が流されると、超電導コイル14は超電
導磁石となって、管10の内部に、一方の端部10bか
ら他方の端部10cへ向かう軸方向の磁界を発生させ
る。
【0013】空気は、主として約20%の酸素(O2
と約80%の窒素(N2 )とからなる。そして、酸素
は、常磁性で正の磁化率108×10-6〔cm3 /g〕
を有する。一方、窒素は、反磁性で負の磁化率−0.4
3×10-6〔cm3 /g〕を有する。したがって、空気
流入口10aより管10の内部に導入された空気の中の
酸素は、端部10bから端部10cへ向かう方向の強磁
界下で、端部10cの方へ移動する。一方、窒素は、そ
の逆に、磁界の方向とは反対の端部10bの方へ移動す
る。かくして、管10の端部10cから取り出されるガ
スは、高酸素濃度のガスとなっている。
【0014】この高酸素濃度のガスは、内燃機関又は燃
料電池に供給される。そして、ガソリン機関、ディーゼ
ル機関等の内燃機関に供給される場合には、空気中の窒
素と燃え残りの酸素とが反応して発生する有害ガスであ
るNOx (窒素酸化物)の排出量が、従来の内燃機関に
比較して抑制されることとなる。また、燃料電池に供給
される場合には、空気がそのまま供給されていた従来の
ものに比較して、その供給ガス量を大幅に低減すること
ができる。
【0015】図2は、本発明による酸素ガス供給装置の
第2実施形態を示す断面図である。上述した、磁界の印
加による酸素と窒素との分離については、磁界強度が大
きいほど、その効果が大きく現れ、高酸素濃度のガスが
得られる。例えば、2T(テスラ)以上の高磁界を作用
させることが好ましい。しかし、そのような高磁界の発
生が困難である場合には、図2に示されるように、一回
の磁界処理により高酸素濃度化されたガスに再び磁界を
作用させて、更に1回以上、酸素と窒素との分離処理を
施すことができる。
【0016】図3は、磁界による分離処理の回数と酸素
濃度との関係を磁界強度をパラメータとして示す特性図
である。図3に示されるように、かかる分離処理による
高酸素濃度化においては、作用させる磁界を強くするほ
ど、また、分離処理の回数を増やすほど、高い酸素濃度
が得られる。また、ガス濃度が増すほど、流速が増すた
め、ガス濃度が濃くなり易い。
【0017】図4は、本発明による酸素ガス供給装置の
第3実施形態を示す断面図である。図1及び図2に示さ
れる実施形態においては、磁界を発生させるために超電
導コイル14が使用されていたが、図4の実施形態で
は、通常のコイル16が使用され、通常の電磁石による
磁界が印加される。そして、磁界強度を高めるために、
管10を囲むように磁性体18が配置され、その磁性体
18に通常のコイル16が巻かれている。この磁性体1
8は、全体としてはヨーク状の形状をなしている。な
お、この場合においても、図2で説明した多段の分離処
理は有効に作用する。
【0018】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を採用することが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構成により空気中から酸素を分離して、高酸素濃
度のガスを内燃機関又は燃料電池へ供給しうる酸素ガス
供給装置が提供される。そして、内燃機関にあっては、
NOx (窒素酸化物)の排出量が抑制され、燃料電池に
あっては、ガス供給量が大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による酸素ガス供給装置の第1実施形態
を示す断面図である。
【図2】本発明による酸素ガス供給装置の第2実施形態
を示す断面図である。
【図3】磁界による分離処理の回数と酸素濃度の関係を
磁界強度をパラメータとして示す特性図である。
【図4】本発明による酸素ガス供給装置の第3実施形態
を示す断面図である。
【符号の説明】
10…管 10a…空気流入口 10b,10c…端部 12…管 14…超電導コイル 16…通常のコイル 18…磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/06 H01M 8/06 K (72)発明者 歳田 寿充 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G092 AA01 AA02 AB18 DF01 FA17 HA03X 4G042 BA33 BB02 BC06 5H027 BC06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部付近に空気流入口を有する管と、 前記管の内部に、一方の端部から他方の端部へ向かう軸
    方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、 を具備し、前記管の前記他方の端部から流出する高酸素
    濃度のガスを内燃機関又は燃料電池へと供給する酸素ガ
    ス供給装置。
  2. 【請求項2】 前記磁界発生手段は、超電導磁石であ
    る、請求項1に記載の酸素ガス供給装置。
  3. 【請求項3】 前記磁界発生手段は、2T以上の強磁界
    を発生させるものである、請求項1に記載の酸素ガス供
    給装置。
  4. 【請求項4】 得られた高酸素濃度のガスに対して、更
    に1回以上、前記管及び前記磁界発生手段による処理が
    実施されるように構成されている、請求項1に記載の酸
    素ガス供給装置。
  5. 【請求項5】 前記磁界発生手段は、前記管を囲む磁性
    体と、前記磁性体に巻かれたコイルとからなる、請求項
    1に記載の酸素ガス供給装置。
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