JP2021092224A - 水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。 - Google Patents
水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
上記電気自動車EJでは蓄電器に充電する電気の製造で二酸化炭素を排出するケースもある。
そこで上記条件の費用を安く、かつ、必要期間を短くし、地球温暖化の二酸化炭素の排出削減が出来る策を発明する事である。
1、その為の具体策として、現段階で商品化され流通しておる燃料を水素と酸素としたレシプロエンジンかロータリーエンジンかディゼルエンジンかのエンジンを主構造とした構成で上記、地球温暖化の二酸化炭素の排出削減が出来る策を発明する。
2、水素と酸素を燃料とする上記エンジン内への水素と酸素と水の供給手段と水蒸気生成手段を上記PCT/JP2018/018606からより簡単な構造を発明する。
3、上記2の構造を航空機、船舶、ロケットに展開した構成を発明。
水素を燃焼する内燃機関エンジンの吸気か、圧縮か、爆発か、排気かの何れか1以上のステップで水か酸素か水素かの何れか1以上を供給する水素供給手段HSと酸素供給手段OSと水供給手段WSを設けて水素と酸素と水をエンジンに導入し該導入された水は燃焼室内の熱を吸熱し体積を膨張させた水蒸気Aを生成して、エンジンに導入された酸素と水素に点火する点火手段を設けて燃焼し,該酸素と水素の燃焼で生成した水蒸気Bと前記水蒸気Aを排気として排出しておる事を特徴とする水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*該水素供給手段HSで水素と酸素供給手段OSで酸素と水供給手段WSで水を供給し、供給された水は該水が上記水素と酸素の燃焼による熱で水を水蒸気Aにしており(水1CCが水蒸気になると1800倍〜1900倍の1.8L〜1.9Lの水蒸気となる、)該水蒸気化でエンジン内の熱を吸熱しており、かつ、水の気化により(体積増加分程)圧縮比をあげるとともに、上記酸素と水素の燃焼に耐えれる(耐熱手段を設けた)エンジンとした技術を特徴とするものである。
*上記供給した水が気化する事によりピストン下降時の気化ではエンジンの仕事量を多くしており、圧縮ステップ前の水の供給では気化による体積の増大分ほど圧縮比をあげることが出来ており、爆発ステップでは点火直後のタイミングで水を供給してエンジンの仕事量を多くして、更に水素生成手段ZU(後記)及び酸素生成手段ZUO(後記)に導入する水蒸気を生成する水蒸気生成手段としておる。((又は電気生成装置3E(後記)を設けた構成では電気生成装置3Eに導入する水蒸気))
*上記水か酸素か水素かの何れか1以上を供給する供給手段により該エンジン内で生成し排気口から排出される排気の(水蒸気)排気流の増大エネルギーを受けて上記水か酸素か水素かの何れか1以上を供給する供給物を圧縮(例えば遠心式・軸流式)し該エンジンに供給出来る。
*(富化)酸素と水素の燃焼では燃焼炎の中心温度は2800℃程度で空気(中の酸素)と水素の燃焼では燃焼炎の中心温度は1900℃程度で(富化)酸素の使用により47%程度燃焼炎の中心温度が上がる、(富化)酸素を使用したエンジンと、空気(の酸素)を使用したエンジンとでは上記水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOの何れか一方か両方かに導入する水蒸気の製造を計算上47%多く出来る(酸素密度の差であり、本願ではこれを酸素エネルギーと呼ぶ)。
*上記エンジンの点火手段であるが、通念上、水(水蒸気)の中で燃料を燃焼させる事は思考常識から除外された技術であるが水素を燃料とした自動車が開発され、該水素自動車の点火手段が数多く発明されており、(例えば燃料直噴射技術)本願に於いては上記水素と酸素の点火技術としては常識となった技術で対応すれば良い。
*燃焼ガスの持つ全エネルギー量はガス流量とその温度の積に比例するので、水素と(富化)酸素の燃焼で燃焼温度をUPした排気ガスを生成し、さらに水を水蒸気にする水蒸気生成手段で生成した水蒸気との両方でガス流量を多くしておりその上酸素の発熱反応による熱エネルギーで該燃焼ガスの持つ全エネルギー量を多くしておる。
水素と酸素を燃料とするエンジンEW内へ水素を供給する水素供給手段HSと酸素を供給する酸素供給手段OSと水を供給する水供給手段WSで水素と酸素と水をエンジンに導入しており、導入された水素と酸素は燃焼ノズルから噴射し点火手段を設けて点火して火炎3Fを形成しており、該火炎3Fと燃焼室内壁間に火炎3Fの直射熱を遮る噴射水層を形成する水噴射手段WJを設けており、該水噴射手段WJにより噴射した水は火炎3Fの熱で水を水蒸気Aにする水蒸気生成手段(水の体積を概略1800倍に膨張させた水蒸気)とするとともに、燃焼室NE内の熱を吸熱しており、水素と酸素の燃焼で生成される水蒸気Bと水蒸気Aを排気(水蒸気)として排出しておる事を特徴とする水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記水素供給手段であるが、例えば水素ボンベ(水素製造所で製造され充填した高圧水素(例えば圧縮された水素を充填した水素ボンベ))か、該エンジン内に設けておる水素生成手段ZUで生成され(又はタンク経由で)供給される水素か、或いは定置形態での太陽光発電で製造した電気で水を電気分解して製造された水素か可視光で分解し水素を得る技術で得られた水素かを供給する形態等々あるが本願では上記水素ボンベか該エンジン内に設けておる水素生成手段ZUで生成される水素かの何れかの供給手段を事例として記載しておる。
*上記酸素供給手段OSであるが、例えば酸素ボンベ(酸素製造所で製造され充填した高圧酸素(例えば圧縮された酸素を充填した酸素ボンベ))か該エンジン内に設けておる酸素生成手段ZUOで生成され(るか又はタンク経由で)供給される酸素か、或いは定置形態での太陽光発電で製造した電気で水を電気分解して製造された酸素を供給する形態等々あるが本願では上記酸素ボンベか分離手段により分離された酸素か該エンジン内に設けておる酸素生成手段ZUOで生成される酸素かの何れかの供給手段を事例として記載しておる。(上記水素生成手段ZUで生成される材料を水とした生成手段では水素生成分離後の気体は(殆ど)酸素である).
*現在製造されておる水素自動車は上記水素ボンベを水素供給手段としており、該自動車のエンジンに水を供給する手段を設けた構成が実現に一番近い構成であり該構成であってもエンジンの圧縮比を大きく出来ることで現在の燃費の向上に寄与する。
*更に酸素供給手段OSを上記酸素ボンベにする事で酸素と水素の燃焼温度を上げ上記水供給手段の水供給量を増量する事が出来、エンジンの仕事量を多くするので走行距離を伸ばせ500/Km走行(1充填当たりの)が可能となる。
*さらに上記水素供給手段を当該エンジン内で生成する水素生成手段ZUで水素を酸素生成手段ZUOで酸素を生成し供給するエンジンEWの構成にすればエンジン外からの水素の供給を不要に近づけられる(又は自給出来る)。
*該発明の水素と酸素を燃焼し水を噴射する構造は特許第5967682 富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジンの燃焼装置2,2aでは、燃焼室内外壁間に通水路MHを設けて該通水路に水を導入し、水素と酸素を燃焼する燃焼ノズル2Nと燃焼室内壁間に耐熱構造部を設け、上記通水路に導入した水を該耐熱構造部に噴射する噴射ノズルTJを複数設け該耐熱構造部に噴射する構成であり、(エンジンの燃焼装置2)上記耐熱構造部を設けないで通水路から燃焼室内壁に水を噴射する水の噴射方向を変えた燃焼室内壁に直接水を噴射する噴射ノズルMJを設けて噴射する構成であり、(エンジンの燃焼装置2a)、
上記PCT/JP2018/018606では上記耐熱構造部内に通水路を設けて該通水路に水を導入し、導入した水が通水路を通過する過程で水蒸気を生成し、生成した水蒸気を燃焼室及び水素生成手段に噴射する構成であり、(エンジンの燃焼装置Z)
・・上記構成に対して本願は上記耐熱構造部及びエンジン内外壁間の通水路及び耐熱構造部内の通水路かの何れかは設けておらず、該耐熱構造部や燃焼室内壁から水を噴射する水噴射ノズルも設けない構成であり、上記火炎3Fと燃焼室内壁間に火炎3Fの直射熱を遮る水噴射層を形成する水噴射手段WJを設けておるだけの構成で水蒸気生成手段及び燃焼室内の熱を吸熱する吸熱手段とした上記エンジン燃焼装置2及び2a及びZのいずれの構造より簡単な構造(コンパクトなエンジンに出来る)としており、簡単な構造にしたことがより早期に地球温暖化の二酸化炭素の排出削減が実施出来る策となった。
・・上記コンパクトな構造のエンジンを現在製造されておる電気自動車EJや、燃料電池DJ車の補助機能を提供する補助エンジンとする事が出来る、例えば燃料電池DJ車では走行距離を伸ばす為水素タンクを70MPaを採用しておるが35MPaで対応する事も出来更に水素・酸素の供給手段の補助とする事もでき、電気自動車EJに電気を供給する補器とした蓄電池の搭載容量を少なくする策となった。
上記エンジンE、又はエンジンEW、又はエンジンEWJの下流に電力生成手段3Eを設けており該電力生成手段3Eにエンジンからの排気(水蒸気A,水蒸気B)を導入しており、該電力生成手段3Eにて電気を取り出しており、取り出した電気(及び動力)を水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOの副材料(電気)及び駆動力としておる事を特徴とする第一の発明及び第二の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
上記エンジンE、又はエンジンEW、又は後述エンジンエンジンEWJ又は後述エンジンEPSの下流に水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOを設けて該水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUにエンジンからの水蒸気(水蒸気Aと水蒸気B)と電気(エンジンE及びエネルギー変換手段TEで生成した電気)を導入して水素と酸素+水蒸気を生成し、生成した水素から熱交換TR1で熱を取り出し該水素は燃料の水素としており、生成した酸素+水蒸気から熱交換TR2で熱を取り出し該酸素+水蒸気から水蒸気を除去し酸素は燃料の酸素としており、上記熱交換TR1・TR2で取り出した熱をエネルギー変換手段TEに導入して電気を生成しており生成した電気を上記水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOに導入する電気としておる事を特徴とする、第一の発明及び第三の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
上記エンジンE、又はエンジンEW、又は後述エンジンエンジンEWJ、又は後述エンジンEPSの下流に水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOを設けており、上流からの排気(水素と酸素の燃焼による水蒸気Bと水Aの気化による水蒸気WS)と電気生成装置3Eで生成した電気(蓄電器経由でも良い)を導入して該水素生成手段で水素を酸素生成手段で酸素をそれぞれ生成しており生成した水素及び酸素をエンジンE又はエンジンEWの燃料の酸素及び水素としておる事を特徴とする第一の発明から第四の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
上記エンジンEの排気を該エンジン搭載機外に噴出する噴出流(ジェット流)とし該エンジン搭載機の推進力とした構成のエンジンEWであって、上記電気生成装置手段の電気生成装置3Eからの排気5WJを分岐し分岐した一方を機外に噴出する噴出流(ジェット流)手段JWに導入し該エンジン搭載機の推進力としており、分岐した他方を酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに導入して該酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに副材料(例えば上記電力生成手段3Eで生成した電気)を導入して上記エンジンEWの燃料の酸素と水素を生成しておる事を特徴とする第一の発明から第五の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記機器外に噴出する噴出流(ジェット流)手段JWに供給しておる排気5WJの全量の供給分を上記該酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに供給出来る切換え手段(切換え弁)を設けて上記エンジン駐機器中にエンジンを稼働させ電気を生成する手段とする事も出来る。
*上記エンジンEWを移動体に搭載し移動と言う仕事をしているときは上記機外に噴出する噴出流(ジェット流)手段JWと該酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUの両方に上記電力生成手段装置3Eからの排気5WJを供給し燃料の酸素及び水素を生成しており、分岐した機外に噴出する噴出流(ジェット流)手段JWに導入した排気5WJは該エンジン搭載機の推進力としており、移動と言う仕事をしない時に該エンジンを稼働させる時は上記機器機外に噴出する噴出流(ジェット流)手段JWに供給しておる排気5WJの全量の供給分を上記該酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに供給出来る切換え手段(切換え弁)を設けて供給し水素と酸素を生成する構成にしておる。
上記エンジンEWの上流に大気を集気する集気手段を設けたエンジンEWJであって、該集気手段からバイパス流路を経て電力生成手段3Eに導入し電気を生成する電気生成量を増加させる手段とするか、大気に該エンジン搭載機外に噴出する噴出流A(ジェット流)と合流させた噴出流Bとするかの何れかにしており、該集気し圧縮された大気でエネルギーを得る構成とした事を特徴とする第一の発明から第六の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
上記エンジンを搭載機を成層圏近くを周回する周回軌道を周回させ、該エンジン搭載機を空中水供給スタンド機として燃料の水を搭載し航行する航空機に空中給水する構成にしたことを特徴とする第一の発明から第六の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記エンジンを搭載機に宇宙に発射するロケットを載せて該成層圏近くの空中水供給スタンド機から燃料の水の供給を受けロケットを発射する形態であり、地上から発射するときは成層圏近くまで運ぶため補助ロケットを複数着けておるので成層圏近くから発射すれば補助ロケットが不要となる。
*現在の旅客機はエンジンに供給する酸素を大気から調達しておるため高度1万メートル程度で運行しており、軍事用は1万5千メートルが精一杯であるが本願のエンジンは酸素供給は不要であり水の供給手段があれば(空中水供給スタンド機)成層圏外でも飛行出来る。
上記エンジン搭載機器(例えば自動車・船舶(エンジンで海上を走行する例えばマリンジェットスキー等も含む)・航空機・建設機械(例えばショベルカー)・農耕機器(例えば耕運機・草刈り機)林業作業機器(例えばチェンソー)鉄道(例えばレール上を走行する電車)等)の駐機器場(例えば駐車場・船舶係留場・飛行場・建設機械保管場・農耕機器保管場・林業作業機器保管場・電車車庫)等)に上記エンジンで生成した電気を受電する受電手段と該エンジンに水を供給する水供給手段を設け上記エンジン搭載機器の駐機器中に当該エンジンを稼働させ既存電気を製造し該電気を上記受電設備に供給し上記水を受給する事を特徴とする第一の発明から第七の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記水供給手段であるが使用済みの水(水蒸気)を循環して再使用する構成(例えば役割を果たした水蒸気を水タンクに戻し入れる構成)では水をエンジンに供給して循環使用する過程での水の消費ロス分を供給する供給手段である。((排気をエンジン外に排出する構成では排出分(水蒸気)に相当する相当分がプラスされる。))。
*上記移動体非稼働時を活用する手段によりエンジン内の停止・稼働の繰り返しによる該エンジンの構成材の疲労による亀裂破壊等を防止出来該エンジンの寿命延長に繋げるとともに該エンジン生成物の電気の販売もしくは使用(例えば自工場で使用)により該エンジンの原価償却を早く出来る。
・すなわち上記移動体移動時は上記エンジンを稼働して燃料の水素(及び酸素)を生成し移動体のエネルギーとする仕事をし、移動と言う仕事を終えた後は上記移動体エンジンを稼働させ水を供給する水供給手段を設け、生成される電気を引き取り設備(外部社会電力エネルギー供給インフラへの電力供給)にて引き取らせることで該移動体非稼働時を活用する手段とする。
上記エンジンE又はエンジンEW又はエンジンEWJに海を航行する移動体(例えば船舶)に搭載するか、海に接しておる陸地での海水の真水化装置に搭載しており、該移動体及び海水の真水化装置に上記海水で真水と塩を生成する手段SPを設けたエンジンESPとした事を特徴とする第一の発明から第七の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記エンジンを海を航行する移動体(例えば船舶)に搭載するか、海辺での海水の真水化装置(定置装置)に搭載して太陽光発電装置と水素貯蔵装置を設けられるスペースを有する設備で上記エンジンで生成する水素・酸素の生成量が不足する場合の補助手段とする。
上記エンジンE又はエンジンEWで公道を走行する移動体(例えば自動車)に搭載した構成に於いて該移動体に於ける走行形態を惰力で走行する惰力運転制御として、該惰力運転制御を自動制御とした惰力運転自動制御とし、且つ、降坂路走行ではエンジンブレーキに相当する制御を手動のブレーキ操作としておる事を特徴とする第一の発明から第七の発明に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジンを提供する。
*上記惰力運転自動制御に係る技術は特願2019−507870で提案しておる技術であり、技術詳細は該特許文献を参照されたい。
(吸気に関する理論)
*空燃比 1CCのガソリンに対して850CCの空気が必要で分離した酸素を使用すれば、165CCの酸素で良く660CCの窒素と25CCのアルゴンの混合ガスが分離され、窒素とアルゴンの混合ガスは畜ガスタンクに畜ガスされる理論量であり、このアルゴンも分離畜ガスすれば価値あるガスとして利用される構成にもできる。165/850は19%で窒素とアルゴンの取り扱い構造が約80%不要となり、仮に排気量2000CCのエンジンであれば理論上400CC(水素エンジンの水素濃度を4%とした場合)の排気量のエンジンで同じ出力が得られることになるがほとんどの科学反応は反応物の濃度が高い程早く進む(上記O2濃度・水素濃度の差により上記理論値より反応速度が異なり)更に少ない排気量のエンジンで良い事になる。
例えばスチールウールはO2濃度が約20%の空気中ではゆっくりとしか燃えないが、純酸素の中では炎を上げて燃える。・・・O2濃度の差。
*1a,電解法による水素製造法とそのコスト(阿部 勲夫)から引用。
高温水蒸気電解(HTES : High Temperature Electrolysis of Steam又はSOEC:Solid Oxide Electrolysis Cellと呼ばれる)とはアルカリ水電解やPEM水電解とは異なり、800℃から1000℃で水蒸気を、酸化ジルコニウムを主体とした無機の薄い固体電解質を用いて電解する方法である。逆反応の高温型燃料電池の技術を応用したもので、新しい方法であるため、開発の段階は未だ基礎的なものに留っている。
図6に示すように固体酸化物電解質薄膜の両側に電極を付けて電解セルとする。通常は電解質薄膜を円筒形にして内外に両極を付けて電解セルを構成する。
両極で以下の反応が起こる。
(陰極) H2O + 2e- → O2-- + H2 ↑
(陽極) O2-- →2e- + 1 / 2 O2 ↑
全体で、 H2O → H2 + 1/ 2 O2
陰極側に供給された水蒸気は一部が水素になり、水素と水蒸気の混合物となる。ここで生成した酸化物イオンが固体電解質の薄膜の内部を、陰極側から陽極側に移動して酸素となる。固体電解質にはイットリウム等で修飾した酸化ジルコニウムの薄膜が使われる。前述の図1のように温度が高くなると水電解のギブズエネルギー変化が常温より小さくなり、理論電解電圧が低くなる。また高温下では電極反応の速度が早くなるため、活性の強い触媒を用いなくても過電圧が低くなり、水の電解が熱中性電圧(理論稼働電圧)以下で可能であり、図1の吸熱領域で電解できる。電力はギブズエネルギー変化分(理論電解電圧)以上あれば、分解に必要な残りのエネルギーは熱の形で供給することができる。このため原理的には電解電圧はアルカリ水電解法やPEM水電解法のような液体電解よりもずっと低く出来る。
熱を直接反応に供給できるので電力が節約でき、熱を電力に変換する効率の悪さを回避できる。このため他の電解方式よりもずっと高い効率が期待できる。
*本願はエンジンE及びエンジンEW及びエンジンEWJの排気(水蒸気)の排出温度を上記800℃〜1000℃以上に出来るのでこの電解法が好ましい。
特開2012-52162の水蒸気電気分解技術を上記エンジンの燃料の水素と酸素に分解する技術とすることも出来る技術であり、上記エンジン燃焼装置から排出される排気ガスを上記電気生成装置3Eを貫流させ貫流後の熱を持つ高温の水蒸気を水蒸気電気分解装置F1,F2にて電気分解(水蒸気電解)し、水素および酸素を発生させる。水蒸気電解温度は高温ほど、熱源の直接利用に有利となる。600℃で作動する中温水蒸気電解装置を用いても良く、1000℃で作動する電気分解装置を用いればさらによい。なお、中温水蒸気電解装置は、電解質としてプロトン伝導体:SrZr0.5Ce0.4Y0.1O3−aを用い、電極として、水を分解するアノードには、高活性であるSm0.5Sr0.5CoO3という組成の酸化物電極、また、水素発生極であるカソードにはニッケル電極と電解質の間にセレート系のプロトン伝導体の薄い層を挿入する構造を採用することにより、600℃、0.2A/cm2の条件で0.3Vという低過電圧で作動する技術。
*本願のエンジンの水素・酸素生成手段の電気分解装置F1及びF2として採用出来る技術である。
水蒸気電気分解装置の技術に属する技術であり、
高温水蒸気ガスが固体電解質セル内を通過する間に電気分解する構成の技術が開示されておる特開2006−307290や特開平9−228085や特開2017−33816等に記載されており該開示技術記載では約900℃前後の高温条件下において、水蒸気を吹き込みながら外部電源によって燃料極及び空気極に通電することにより、水分子が分解される。具体的には、燃料極において水分子由来の水素ガスが取り出され、空気極において水分子由来の酸素ガスが取り出される。この高温水蒸気電解は、低温の水分解に比べて理論分解電圧が低い(例えば1000℃では0.9V)としておる技術。
400℃〜600℃の作動温度においても、原子の透過性を向上させることができる金属薄膜を用いた水蒸気電解装置で該金属薄膜を金属組成物と、前記金属組成物の結晶粒界に分散させた酸化物とを含有する。前記金属組成物を構成する金属ターゲットと、前記酸化物を構成する酸化物ターゲットとを同時にスパッタリングして形成した技術であり、上記高温水蒸気電解にて未分解となった水蒸気を更に分解する技術(電気分解装置F2)に出来る。
...上記特許文献3に記載の技術。
上記エンジンE・EW・EWJの構成外殻体((例えば、エンジン燃焼室・排気路、電気生成装置3E(回転力取り出し手段)・水素生成手段ZU,酸素生成手段ZUO及びその手段を連結する連結路))に水若しくは水蒸気を熱搬送体とした該水蒸気の流路を設け該構成手段(装置)外殻体からの熱を該流路中を流れる熱搬送体の水若しくは水蒸気に吸熱させる吸熱手段とした熱交換器とする。
特開2012−52162水素および酸素の製造・使用方法。
熱を電気に直接変換する熱電変換装置となる技術に係る熱で熱電変換モジュールが試作され、発電試験が実施されており、発電試験の結果(300℃に加熱し無負荷=電流ゼロ)起電力0.39Vを取り出すのに成功した事例が公開されておる、上記施策された発電モジュールは、p型材料にFe2V0.9Ti0.1Al2,n型材料にFe2val0.9si0.1を用いて18個の熱電素子からなるのである、
電極には銅が使用され、p,n各材料と拡散接合で接合しており、該モジュールの片方は20℃で一定とし、他方面を300℃に加熱し上下面の温度差により発電する技術である。
1、現段階で商品化され流通しておる燃料を水素と酸素としたレシプロエンジンかロータリーエンジンかディゼルエンジンかのエンジンを主構造とした構成で上記、地球温暖化の二酸化炭素の排出削減が出来る策を発明出来た。
2、水素と酸素を燃料とする上記エンジン内への水素と酸素と水の供給手段と水蒸気生成手段を上記PCT/JP2018/018606からより簡単な構造を発明出来た。
3、上記2の構造を航空機、船舶、ロケットに展開した構成を発明出来た。
・パターン1 (パターンの一例)
上記吸気工程で水を導入し、導入した水がシリンダー内の熱を吸熱し水蒸気Aを生成し該水蒸気を圧縮工程で圧縮し、爆発工程で水素及び酸素を直噴射で導入され、点火手段で点火し水素と酸素を燃焼し更に点火直後のタイミングで水を導入する。(この作業は排気の全量が多くなると排出圧が高くなる、(この排出力を使った遠心式圧縮機の概略図が図1下部図 ))該排気圧がエンジンの仕事量を多くする。
*排出圧を水及び酸素・水素の導入圧とする事ができる。
・例示パターン3は吸気工程で水素と水を導入しており、圧縮後爆発工程で酸素を直噴射で導入され、点火手段で点火され、水素と酸素が燃焼し、燃焼したタイミングで水を導入しておる。
該爆発工程で上記水素と酸素が燃焼した点火直後のタイミングで水を導入する作業を省略する事も出来ることを表したもの。
圧縮工程で水を供給することも出来るが、該水の供給を吸入工程でするのも同じ効果であり又排気工程で水を供給することも出来るが、排気工程での水の供給は
水蒸気の生成量を増大させる効果しかなく該エンジン内の熱で水蒸気を生成するのであれば吸入工程で及び爆発工程で水を導入するのが好ましい。
水をエンジン内に供給出来る量は上記爆発の熱エネルギーで水を水蒸気に生成出来る量であり、更に下流に電気生成装置3Eと水素及び酸素生成手段の水素及び酸素生成装置を設ける場合は該水素及び酸素生成装置の入口温度を(例えば水蒸気電気分解装置の場合入口温度を少なくとも該水蒸気分解装置の耐熱温度上限近くの温度)水素を生成出来る温度に確保する必要がある。
該水素生成手段ZUと・酸素生成手段ZUOに該電気生成装置3Eを貫流した水蒸気を導入し該生成手段で水素及び酸素を生成し生成した水素及び酸素を上記エンジンEの酸素供給手段及び水素供給手段の水素及び酸素としておる。
*すなわち水素・酸素を燃焼し燃焼熱で水を水蒸気Aとし、水素・酸素の燃焼で生成される水蒸気Bとともに排気として下流に排出し該排出された水蒸気の流力で電気・動力を得、(電気生成装置3E)電気・動力取り出し後の水蒸気を受けて酸素水素を生成する。
*上記エンジンEの回転力で電気を生成し、該電力で駆動(例えば走行)する形態では、エンジンからの水を水蒸気にした該1800倍に体積を増大した排気力を使用した電気製造手段EPは現在公開されておる技術で対応出来る。
*水素酸素生成装置で水素・酸素を生成し生成した水素・酸素を該エンジンEの燃料とする循環サイクルであり更に水素酸素を生成する生成装置で未改質及び未分解となった水蒸気STmをエンジンEの排気管路(又は水供給手段の水タンク)に戻し入れる手段を設けることで水の補給は該エンジンEのサイクルでの水のロス分を補充するだけで、エンジンEの駆動力を得る事が出来る技術である事を記載した図。
*上記水噴射手段WJの水噴射ノズルから噴射された噴射水層WSの噴射ノズルから噴射され形成された噴射水層の形態例を図示した図であり、WJ1及びWJ2は噴射水層が火炎3Fを囲む形態で燃焼室壁2Uへの直射熱を遮る構成で、WJ2は噴射ノズル部を凹部と凸部との間に形成しておる溝部を水噴射ノズルとした構成。WJ3は噴射水層中に水柱形状も混在しておる形態を表した水噴射手段WJ部の図。
更に上記推進力と燃料生成手段との何れかを使用しない時には何れか1方のみを使用出来る切換え手段を設けた構造としておる。
*上記の構成は空気抵抗をエネルギーに変える手段を設けたもので集気手段で集気口の面積分の空気を電気生成装置3Eに導入する取り込み口の面積との割合分程圧縮された空気で電気生成装置3Eの(例えば回転翼体)回転力を多く出来る。
上記集気し圧縮された空気を該エンジンで生成された水蒸気の排気で押し出す事により、より大きな推進力を得ることが出来る。
Claims (11)
- 水素を燃焼する内燃機関エンジンの吸気か、圧縮か、爆発か、排気かの何れか1以上のステップで水か酸素か水素かの何れか1以上を供給する水素供給手段HSと酸素供給手段OSと水供給手段WSを設けて水素と酸素と水をエンジンに導入し該導入された水は燃焼室内の熱を吸熱し体積を膨張させた水蒸気Aを生成して、エンジンに導入された酸素と水素に点火する点火手段を設けて燃焼し,該酸素と水素の燃焼で生成した水蒸気Bと前記水蒸気Aを排気として排出しておる事を特徴とする水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 水素と酸素を燃料とするエンジンEW内へ水素を供給する水素供給手段HSと酸素を供給する酸素供給手段OSと水を供給する水供給手段WSで水素と酸素と水をエンジンに導入しており、導入された水素と酸素は燃焼ノズルから噴射し点火手段を設けて点火して火炎3Fを形成しており、該火炎3Fと燃焼室内壁間に火炎3Fの直射熱を遮る噴射水層を形成する水噴射手段WJを設けており、該水噴射手段WJにより噴射した水は火炎3Fの熱で水を水蒸気Aにする水蒸気生成手段とするとともに、燃焼室NE内の熱を吸熱しており、水素と酸素の燃焼で生成される水蒸気Bと水蒸気Aを排気として排出しておる事を特徴とする水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンE、又はエンジンEW、又は後述エンジンEWJ又は後述エンジンEPSの下流に電力生成手段3Eを設けており該電力生成手段3Eにエンジンからの排気を導入しており、該電力生成手段3Eにて電気を取り出しており、取り出した電気を水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOの副材料及び駆動力としておる事を特徴とする請求項1から請求項2に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンE、又はエンジンEW、又は後述エンジンエンジンEWJ又は後述エンジンEPSの下流に水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOを設けて該水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOにエンジンからの水蒸気と電気を導入して水素と酸素+水蒸気を生成し、生成した水素から熱交換TR1で熱を取り出し該水素は燃料の水素としており、生成した酸素+水蒸気から熱交換TR2で熱を取り出し該酸素+水蒸気から水蒸気を除去し酸素は燃料の酸素としており、上記熱交換TR1・TR2で取り出した熱をエネルギー変換手段TEに導入して電気を生成しており生成した電気を上記水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOに導入する電気としておる事を特徴とする、請求項1から請求項3に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンE、又はエンジンEW、又は後述エンジンEWJ、又は後述エンジンEPSの下流に水素生成手段ZU及び酸素生成手段ZUOを設けており、上流からの排気と電気生成装置3Eで生成した電気を導入して該水素生成手段で水素を酸素生成手段で酸素をそれぞれ生成しており生成した水素及び酸素をエンジンE又はエンジンEWの燃料の酸素及び水素としておる事を特徴とする請求項1から請求項3に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンEWの排気を該エンジン搭載機外に噴出する噴出流とし該エンジン搭載機の推進力とした構成のエンジンEWであって、上記電気生成装置手段の電気生成装置3Eからの排気5WJを分岐し分岐した一方を機外に噴出する噴出流手段JWに導入し該エンジン搭載機の推進力としており、分岐した他方を酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに導入して該酸素生成手段ZUO及び水素生成手段ZUに副材料を導入して上記エンジンEWの燃料の酸素と水素を生成しておる事を特徴とする請求項1から請求項5に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンEWの上流に大気を集気する集気手段を設けたエンジンEWJであって、該集気手段からバイパス流路を経て電力生成手段3Eに導入し電気を生成する電気生成量を増加させる手段とするか、大気に該エンジン搭載機外に噴出する噴出流Aと合流させた噴出流Bとするかの何れかにしており、該集気し圧縮された大気でエネルギーを得る構成とした事を特徴とする請求項1から請求項6に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンを搭載機を成層圏近くを周回する周回軌道を周回させ、該エンジン搭載機を空中水供給スタンド機として燃料の水を搭載し航行する航空機に空中給水する構成にしたことを特徴とする請求項1から請求項7に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジン搭載機器の駐機器場に上記エンジンで生成した電気を受電する受電手段と該エンジンに水を供給する水供給手段を設け上記エンジン搭載機器の駐機器中に当該エンジンを稼働させ既存電気を製造し該電気を上記受電設備に供給し上記水を受給する事を特徴とする請求項1から請求項7に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンE又はエンジンEW又はエンジンEWJに海を航行する移動体に搭載するか、海辺での海水の真水化装置に搭載しており、該移動体及び海水の真水化装置に上記海水で真水と塩を生成する手段SPを設けたエンジンESPとした事を特徴とする請求項1から請求項7に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
- 上記エンジンE又はエンジンEWで公道を走行する移動体に搭載した構成に於いて該移動体に於ける走行形態を惰力で走行する惰力運転制御として、該惰力運転制御を自動制御とした惰力運転自動制御とし、且つ、降坂路走行ではエンジンブレーキに相当する制御を手動のブレーキ操作としておる事を特徴とする請求項1から請求項7に記載の水素と酸素を燃焼し、且つ、水素と酸素を生成するエンジン。
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