JP2526330Y2 - Power source for underwater vehicles - Google Patents
Power source for underwater vehiclesInfo
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- JP2526330Y2 JP2526330Y2 JP2061791U JP2061791U JP2526330Y2 JP 2526330 Y2 JP2526330 Y2 JP 2526330Y2 JP 2061791 U JP2061791 U JP 2061791U JP 2061791 U JP2061791 U JP 2061791U JP 2526330 Y2 JP2526330 Y2 JP 2526330Y2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は、水中航走体の動力源の
改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a power source for an underwater vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知の如く、燃料極，電解質，空気極及
びコネクタなどから構成された燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓ
olid Ｏxide Ｆuel Ｃell ）が知られている。この
燃料電池は高温ガスを発生させるが、かかる高温ガスは
従来海水等を用いて冷却し、海中に放出していた。2. Description of the Related Art As is well known, a fuel cell (SOFC; SFC) comprising a fuel electrode, an electrolyte, an air electrode, a connector and the like.
Oxide Fuel Cell) is known. This fuel cell generates a high-temperature gas, and the high-temperature gas has conventionally been cooled using seawater or the like and released into the sea.
【０００３】[0003]
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、以下に列挙する問題点を有する (1) 燃料電池にて発生した高温ガスを海中に放出するの
は無駄であり、コスト低減化に反する。 (2) 燃料電池にて高速用のスラスタを駆動するようにす
ると、非常に大きな電池になってしまう。 (3) スタ−リングエンジンでは、直接直流電源が得られ
ない。 (4) 燃料電池の水素利用率は工学的理由から１００％に
はできない。また、非常時の安全対策上未反応水素の処
理が必要となる。 (5) スタ−リングエンジンでは、高温・高圧ガスが必要
である。[Problems to be Solved by the Invention] However, according to the prior art, there are the following problems. (1) It is wasteful to discharge the high-temperature gas generated in the fuel cell into the sea, and the cost is reduced. Contrary to (2) If a high-speed thruster is driven by a fuel cell, the size of the fuel cell becomes very large. (3) DC power cannot be obtained directly with the stirling engine. (4) Fuel cell hydrogen utilization cannot be 100% for engineering reasons. In addition, it is necessary to treat unreacted hydrogen for safety measures in an emergency. (5) Stirling engines require high temperature and high pressure gas.
【０００４】以上詳述した如く本考案によれば、燃料電
池で発生した高温ガスの下流側に高温・高圧用のアフタ
−バ−ナを設けることにより、高温・高圧化してスタ−
リングエンジンの作動ガスを高温化しえる高効率化した
水中航走体の動力源を提供できる。As described in detail above, according to the present invention, a high-temperature and high-pressure afterburner is provided downstream of a high-temperature gas generated in a fuel cell, thereby increasing the temperature and the pressure.
It is possible to provide a highly efficient underwater vehicle power source capable of raising the temperature of the working gas of the ring engine.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本考案は、水素と酸素を
反応させて直流電源を発生させる燃料電池と、高温ガス
と低温ガスによって機械的動力を発生させるスタ−リン
グエンジンとを具備した水中航走体の動力源において、
前記燃料電池で発生した高温ガスをアフタ−バ−ナにて
さらに高温・高圧化させ、その高温・高圧ガスを用いて
前記スタ−リングエンジンを駆動させることを特徴とす
る水中航走体の動力源である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a water cell having a fuel cell that generates a DC power supply by reacting hydrogen and oxygen, and a stirling engine that generates mechanical power by using a high-temperature gas and a low-temperature gas. In the power source of the medium sailing body,
The high-temperature gas generated by the fuel cell is further heated and pressurized by an afterburner, and the stirling engine is driven by using the high-temperature and high pressure gas. Source.
【０００６】[0006]
【作用】本考案においては、ＳＯＦＣで発生した高温ガ
ス（約８００℃）をアフタ−バ−ナにより燃焼させ、高
温・高圧化（約２０００℃，７５ａｔｍ）し、スタ−リ
ングエンジンの作動ガスを高温化させる。より具体的に
は、例えば図１のようになる。In the present invention, the high-temperature gas (about 800 ° C.) generated by the SOFC is burned by an afterburner to increase the temperature and pressure (about 2000 ° C., 75 atm), and the working gas of the stirling engine is obtained. Increase the temperature. More specifically, for example, as shown in FIG.
【０００７】(1) 液体水素タンクを出た液体水素は、第
１蒸発器により気化され、第１流量調節弁を通った後、
ＳＯＦＣに供給される。一方、液体酸素タンクを出た液
体酸素は、第２蒸発器により気化され、第２流量調節弁
を通り、混合器により熱い空気と混合された後、ＳＯＦ
Ｃに供給される。前記ＳＯＦＣ１では、水素と酸素が反
応し、直流電流を出力するとともに、高温ガス（Ｈ2 ，
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，空気）を排出する。(1) The liquid hydrogen that has exited the liquid hydrogen tank is vaporized by the first evaporator and passes through the first flow control valve.
Supplied to SOFC. On the other hand, the liquid oxygen leaving the liquid oxygen tank is vaporized by the second evaporator, passes through the second flow control valve, is mixed with hot air by the mixer, and then
C. In the SOFC 1, hydrogen and oxygen react with each other to output a direct current, and a high-temperature gas (H 2 ,
O 2 , H 2 O, and air).
【０００８】(2) ＳＯＦＣでの未反応水素と別途供給さ
れた水素，酸素をアフタ−バ−ナにより完全に水蒸気に
し、予熱器により水蒸気分離後の空気と熱交換する。そ
の後、第２蒸発器，第１蒸発器により熱交換し、凝縮器
に入る。この凝縮器により海水により排気は冷却され、
水と空気に分離される。空気は、予熱器にて熱せられた
後、混合器に入り、酸素と混合される。水は、真水タン
クに貯えられる。(2) Unreacted hydrogen in the SOFC and hydrogen and oxygen separately supplied are completely converted into steam by an afterburner, and heat exchange is performed by a preheater with air after separation of steam. Thereafter, heat is exchanged by the second evaporator and the first evaporator, and the heat enters the condenser. The exhaust gas is cooled by seawater by this condenser,
Separated into water and air. After the air is heated in the preheater, it enters the mixer and is mixed with oxygen. Water is stored in fresh water tanks.
【０００９】(3) 前記アフタ−バ−ナにより別途供給さ
れた水素と酸素及びＳＯＦＣでの未反応水素が燃焼さ
れ、この高温・高圧ガスにてスタ−リングエンジンの作
動ガスを高温化し、ピストンを作動させる。この作動ガ
スは、冷却器により海水で冷却される。前記作動ガスの
等温圧縮，等積加熱，等温膨脹，等積冷却のサイクルに
より、ピストンを駆動する。このピストンの動きを出力
軸により取出し、発電機にて交流電源を出力する。(3) Hydrogen and oxygen separately supplied by the after-burner and unreacted hydrogen in the SOFC are burned, and the high-temperature and high-pressure gas raises the temperature of the working gas of the stirling engine, and the piston Activate This working gas is cooled with seawater by a cooler. The piston is driven by a cycle of isothermal compression, isothermal heating, isothermal expansion and isothermal cooling of the working gas. The movement of the piston is taken out by an output shaft, and an AC power is output by a generator.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本考案の一実施例に係る水中航走体の
動力源について図１を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A power source for an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００１１】図中の１は、燃料電池（ＳＯＦＣ）であ
る。このＳＯＦＣ１には、第１流量調節弁２ａを介在さ
せたライン３を介して第１蒸発器４ａ，液体水素タンク
５が接続されている。また、前記ＳＯＦＣ１には混合器
６が接続され、この混合器６には第２流量調節弁２ｂを
介在させたライン７を介して第２蒸発器４ｂ，液体酸素
水素タンク８が接続されている。前記混合器６には、第
１段予熱器９，第２段予熱器10を介在させたライン11を
介して凝縮器12が接続され、この凝縮器12には真水タン
ク13が接続されている。前記第１段予熱器９と凝縮器12
とは、前記第１蒸発器４ａ，第２蒸発器４ｂを通るライ
ン14により接続されている。Reference numeral 1 in the figure denotes a fuel cell (SOFC). A first evaporator 4a and a liquid hydrogen tank 5 are connected to the SOFC 1 via a line 3 with a first flow control valve 2a interposed. A mixer 6 is connected to the SOFC 1, and a second evaporator 4b and a liquid oxygen hydrogen tank 8 are connected to the mixer 6 via a line 7 having a second flow control valve 2b interposed. . A condenser 12 is connected to the mixer 6 via a line 11 having a first-stage preheater 9 and a second-stage preheater 10 interposed therebetween, and a fresh water tank 13 is connected to the condenser 12. . First stage preheater 9 and condenser 12
Are connected by a line 14 passing through the first evaporator 4a and the second evaporator 4b.
【００１２】前記ＳＯＦＣ１の下流側には、高温高圧用
のアフタ−バ−ナ15が設けられている。このアフタ−バ
−ナ15の近くには、発電機16により交流電源が出力され
るスタ−リングエンジン17が設けられている。前記スタ
−リングエンジン17の近くには、スタ−リングエンジン
17の作動ガスを海水で冷却する冷却器18が設けられてい
る。Downstream of the SOFC 1, an afterburner 15 for high temperature and high pressure is provided. In the vicinity of the afterburner 15, there is provided a stirring engine 17 to which an AC power is output by a generator 16. A stirling engine is located near the stirling engine 17.
A cooler 18 for cooling the working gas 17 with seawater is provided.
【００１３】次に、こうした構成の動力源の作用につい
て説明する。 (1) 液体水素タンク５を出た液体水素は、第１蒸発器４
ａにより気化され、第１流量調節弁２ａを通った後、Ｓ
ＯＦＣ１に供給される。一方、液体酸素タンク８を出た
液体酸素は、第２蒸発器４ｂにより気化され、第２流量
調節弁２ｂを通り、混合器６により熱い空気と混合され
た後、ＳＯＦＣ１に供給される。前記ＳＯＦＣ１では、
水素と酸素が反応し、直流電流を出力するとともに、高
温ガス（Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，空気）を排出する。Next, the operation of the power source having such a configuration will be described. (1) The liquid hydrogen exiting the liquid hydrogen tank 5 is supplied to the first evaporator 4
a, and after passing through the first flow control valve 2a, S
It is supplied to OFC1. On the other hand, the liquid oxygen that has exited the liquid oxygen tank 8 is vaporized by the second evaporator 4b, passes through the second flow control valve 2b, is mixed with hot air by the mixer 6, and then supplied to the SOFC 1. In the SOFC1,
The hydrogen and oxygen react to output a direct current and discharge high-temperature gas (H 2 , O 2 , H 2 O, air).
【００１４】(2) ＳＯＦＣ１での未反応水素と別途供給
された水素，酸素をアフタ−バ−ナ１５により完全に水
蒸気にし、予熱器９，１０により水蒸気分離後の空気と
熱交換する。その後、第２蒸発器４ａ，第１蒸発器４ｂ
により熱交換し、凝縮器１２に入る。この凝縮器１２に
より海水により排気は冷却され、水と空気に分離され
る。空気は、予熱器９，予熱器１０にて熱せられた後、
混合器６に入り、酸素と混合される。水は、真水タンク
１３に貯えられる。(2) The unreacted hydrogen in the SOFC 1 and the separately supplied hydrogen and oxygen are completely converted into steam by the afterburner 15, and the preheaters 9 and 10 exchange heat with the air after the steam separation. Then, the second evaporator 4a and the first evaporator 4b
And heat enters the condenser 12. The exhaust is cooled by the seawater by the condenser 12 and separated into water and air. After the air is heated by the preheaters 9 and 10,
It enters the mixer 6 and is mixed with oxygen. The water is stored in a fresh water tank 13.
【００１５】(3) 前記アフタ−バ−ナ１５により別途供
給された水素と酸素及びＳＯＦＣでの未反応水素が燃焼
され、この高温・高圧ガスにてスタ−リングエンジン１
６の作動ガスを高温化し、ピストンを作動させる。この
作動ガスは、冷却器１８により海水で冷却される。前記
作動ガスの等温圧縮，等積加熱，等温膨脹，等積冷却の
サイクルにより、ピストンを駆動する。このピストンの
動きを出力軸により取出し、発電機１７にて交流電源を
出力する。(3) Hydrogen and oxygen separately supplied by the after-burner 15 and unreacted hydrogen in the SOFC are burned, and the high-temperature and high-pressure gas is used in the stirling engine 1.
The temperature of the working gas of No. 6 is raised to operate the piston. This working gas is cooled by seawater by the cooler 18. The piston is driven by a cycle of isothermal compression, isothermal heating, isothermal expansion and isothermal cooling of the working gas. The movement of the piston is taken out by the output shaft, and the generator 17 outputs an AC power supply.
【００１６】しかして、上記実施例に係る水中航走体の
動力源によれば、水素と酸素を反応させて直流電源を発
生させるＳＯＦＣ１と、高温ガスと低温ガスによって機
械的動力を発生させるスタ−リングエンジン１６と、前
記燃料電池で発生した高温ガスをさらに高温・高圧化さ
せるアフタ−バ−ナ１５等を具備した構成となってお
り、その高温・高圧ガスを用いて前記スタ−リングエン
ジン１６を駆動させるようになっている。従って、高温
ガスを有効利用でき、高効率化を図ることができる。ま
た、未反応水素を処理できる。更に、機械的動力，交流
電源，直流電源のいずれもが直接得られる。According to the power source of the underwater vehicle according to the above-described embodiment, the SOFC 1 that generates DC power by reacting hydrogen and oxygen, and the star that generates mechanical power by using high-temperature gas and low-temperature gas. A ring engine 16 and an afterburner 15 for increasing the temperature of the high-temperature gas generated by the fuel cell to a higher temperature and a higher pressure. 16 is driven. Therefore, high-temperature gas can be used effectively, and high efficiency can be achieved. Further, unreacted hydrogen can be treated. Further, any of mechanical power, AC power and DC power can be directly obtained.
【００１７】[0017]
【考案の効果】以上詳述した如く本考案によれば、燃料
電池で発生した高温ガスの下流側に高温・高圧用のアフ
タ−バ−ナを設けることにより、高温・高圧化してスタ
−リングエンジンの作動ガスを高温化しえる高効率化し
た水中航走体の動力源を提供できる。As described in detail above, according to the present invention, high-temperature and high-pressure star burners are provided by providing a high-temperature and high-pressure afterburner downstream of the high-temperature gas generated in the fuel cell. A highly efficient underwater vehicle power source capable of raising the temperature of the working gas of the engine can be provided.
【図１】本考案の一実施例に係る水中航走体の動力源の
説明図。FIG. 1 is an explanatory view of a power source of an underwater vehicle according to an embodiment of the present invention.
１…ＳＯＦＣ、２ａ，２ｂ…流量調整弁、３…液体水素
タンク、４ａ，４ｂ…蒸発器、５…液体酸素タンク、６
…混合器、９，１０…予熱器、１２…凝縮器、１３…真
水タンク、１５…高温・高圧用アフタ−バ−ナ、１６…
スタ−リングエンジン、１８…冷却器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SOFC, 2a, 2b ... Flow control valve, 3 ... Liquid hydrogen tank, 4a, 4b ... Evaporator, 5 ... Liquid oxygen tank, 6
... Mixers, 9, 10 ... Preheaters, 12 ... Condensers, 13 ... Fresh water tanks, 15 ... High-temperature / high-pressure afterburners, 16 ...
Stirling engine, 18 ... cooler.
Claims (1)
させる燃料電池と、高温ガスと低温ガスによって機械的
動力を発生させるスタ−リングエンジンとを具備した水
中航走体の動力源において、前記燃料電池で発生した高
温ガスをアフタ−バ−ナにてさらに高温・高圧化させ、
その高温・高圧ガスを用いて前記スタ−リングエンジン
を駆動させることを特徴とする水中航走体の動力源。1. A power source for an underwater vehicle including a fuel cell that generates a DC power supply by reacting hydrogen and oxygen and a stirling engine that generates mechanical power by using a high-temperature gas and a low-temperature gas. The high-temperature gas generated in the fuel cell is further raised in temperature and pressure by an afterburner,
A power source for an underwater vehicle, wherein the stirling engine is driven using the high-temperature and high-pressure gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2061791U JP2526330Y2 (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Power source for underwater vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2061791U JP2526330Y2 (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Power source for underwater vehicles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04119297U JPH04119297U (en) | 1992-10-26 |
| JP2526330Y2 true JP2526330Y2 (en) | 1997-02-19 |
Family
ID=31906655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2061791U Expired - Lifetime JP2526330Y2 (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Power source for underwater vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526330Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO3136728T3 (en) * | 2014-06-30 | 2018-07-28 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP2061791U patent/JP2526330Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04119297U (en) | 1992-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960910 |