JP2544473B2 - 高圧環境動力装置 - Google Patents
高圧環境動力装置Info
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- JP2544473B2 JP2544473B2 JP1059555A JP5955589A JP2544473B2 JP 2544473 B2 JP2544473 B2 JP 2544473B2 JP 1059555 A JP1059555 A JP 1059555A JP 5955589 A JP5955589 A JP 5955589A JP 2544473 B2 JP2544473 B2 JP 2544473B2
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- combustion
- carbon dioxide
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は深海などの高い圧力環境のもとで、外部から
空気の供給を受けずに動力を発生させる装置、特にその
排ガス処理システムに関する。
空気の供給を受けずに動力を発生させる装置、特にその
排ガス処理システムに関する。
従来装置の構成図を第２図に示す。
01は高圧燃焼容器、02は石油などの炭化水素系燃料を
入れる燃料タンク、03は燃料を加圧送給する燃料ポン
プ、04は液体酸素又は過酸化水素からなる液体状酸化剤
を入れる酸化剤タンク、05は酸化剤を加圧送給する酸化
剤ポンプ、06は燃焼ガスで酸化剤を加熱し蒸発又は分解
させる予熱器、07は燃料および酸化剤を混合燃焼させる
燃焼器、08はスターリングエンジンなどの外燃式の熱サ
イクルにより、熱を動力に変換する熱サイクル機関、08
1は熱サイクル機関08の吸熱装置、011は燃焼ガスを高圧
環境に排出する排出口である。
入れる燃料タンク、03は燃料を加圧送給する燃料ポン
プ、04は液体酸素又は過酸化水素からなる液体状酸化剤
を入れる酸化剤タンク、05は酸化剤を加圧送給する酸化
剤ポンプ、06は燃焼ガスで酸化剤を加熱し蒸発又は分解
させる予熱器、07は燃料および酸化剤を混合燃焼させる
燃焼器、08はスターリングエンジンなどの外燃式の熱サ
イクルにより、熱を動力に変換する熱サイクル機関、08
1は熱サイクル機関08の吸熱装置、011は燃焼ガスを高圧
環境に排出する排出口である。
このような装置において、燃料および液体状酸化剤
は、少なくとも外部環境の圧力よりも高い圧力までポン
プ03および05により加圧されて、燃焼器07に送り込まれ
る。このとき液体酸素などの酸化剤は、予熱器06にて排
ガスから熱を受け蒸発し気体となる。
は、少なくとも外部環境の圧力よりも高い圧力までポン
プ03および05により加圧されて、燃焼器07に送り込まれ
る。このとき液体酸素などの酸化剤は、予熱器06にて排
ガスから熱を受け蒸発し気体となる。
燃焼器07は、少なくとも外部環境の圧力よりも高い耐
圧性をもった高圧燃焼容器01内へ燃料および酸化剤を噴
出燃焼させ、生じた燃焼熱は同じく高圧燃焼器01内に設
けられた吸熱装置081に伝えられる。熱サイクル機関08
は、吸熱装置081に伝えられた熱の一部を動力に変換
し、残りの熱量を図示しない放熱装置により、外部環境
へ放熱する。
圧性をもった高圧燃焼容器01内へ燃料および酸化剤を噴
出燃焼させ、生じた燃焼熱は同じく高圧燃焼器01内に設
けられた吸熱装置081に伝えられる。熱サイクル機関08
は、吸熱装置081に伝えられた熱の一部を動力に変換
し、残りの熱量を図示しない放熱装置により、外部環境
へ放熱する。
高圧燃焼容器01からの燃焼ガスは、予熱器06で熱量の
一部を酸化剤に与えたのち、排出口011に導びかれる。
このとき、燃焼ガスの圧力は排出口011の外部環境圧力
よりも高いので、そのまま外部へ放出される。
一部を酸化剤に与えたのち、排出口011に導びかれる。
このとき、燃焼ガスの圧力は排出口011の外部環境圧力
よりも高いので、そのまま外部へ放出される。
ここで、燃料ポンプ03および酸化剤ポンプ05はいずれ
も液体を圧縮するポンプであるから、深度が数百ｍの深
海における外部環境圧力に対しても、その圧縮所要動力
はわずかであり、動力システムとして成立することがで
きる。
も液体を圧縮するポンプであるから、深度が数百ｍの深
海における外部環境圧力に対しても、その圧縮所要動力
はわずかであり、動力システムとして成立することがで
きる。
前述のような従来装置においては、深度が数千ｍある
いは１万ｍ以上の深海において、環境圧力が数百気圧か
ら千気圧以上となると、高圧燃焼容器01や燃焼器07の耐
圧性の点で実現困難となり、またそれ以上に、燃料と酸
化剤を混合拡散させて行なう燃焼反応そのものが成立不
可能となるという問題があって、せいぜい数10気圧の環
境のもとでしか適応できなかった。
いは１万ｍ以上の深海において、環境圧力が数百気圧か
ら千気圧以上となると、高圧燃焼容器01や燃焼器07の耐
圧性の点で実現困難となり、またそれ以上に、燃料と酸
化剤を混合拡散させて行なう燃焼反応そのものが成立不
可能となるという問題があって、せいぜい数10気圧の環
境のもとでしか適応できなかった。
この欠点を避けるために、燃焼ガスを環境圧力まで圧
縮して排出するコンプレッサを設けると、その圧縮に必
要とする動力が、熱サイクル機関の出力を上廻りかねな
いレベルとなり動力源装置として、成立しなくなる。
縮して排出するコンプレッサを設けると、その圧縮に必
要とする動力が、熱サイクル機関の出力を上廻りかねな
いレベルとなり動力源装置として、成立しなくなる。
また、燃焼ガスを外部環境へ放出することをやめて、
燃焼ガス中の水蒸気（H2O）を凝縮液化し、或は二酸化
炭素（CO2）を吸収液に吸収させるという方法もある
が、この場合でも、CO2ガスの吸収装置が大容量のもの
となり、動力源システムとしては適応が困難となる。
燃焼ガス中の水蒸気（H2O）を凝縮液化し、或は二酸化
炭素（CO2）を吸収液に吸収させるという方法もある
が、この場合でも、CO2ガスの吸収装置が大容量のもの
となり、動力源システムとしては適応が困難となる。
燃焼ガスが二酸化炭素（CO2）および水蒸気（H2O）の
みとなるような液体燃料および酸化剤を選択し、これら
を、外部環境温度における二酸化炭素の飽和圧力以上の
圧力のもとで高圧燃焼させる燃焼装置とする。
みとなるような液体燃料および酸化剤を選択し、これら
を、外部環境温度における二酸化炭素の飽和圧力以上の
圧力のもとで高圧燃焼させる燃焼装置とする。
ここで液体燃料としては、炭化水素系の石油などで、
微量の他原子が含有されていても問題ない。また液体状
酸化剤としては液体酸素や過酸化水素が用いられる。さ
らにこれらの燃焼反応熱を受けて動力を発生させる熱サ
イクル機関および、上記二酸化炭素および水蒸気を主成
分とする燃焼ガスを、環境温度を有する環境媒体、すな
わち、深海の場合では海水にて直接又は間接的に冷却
し、凝縮液化させる冷却装置を設け、さらに、上記凝縮
液化した、液体状の二酸化炭素および水を、環境圧力ま
で昇圧、排出させるポンプ装置を設ける。
微量の他原子が含有されていても問題ない。また液体状
酸化剤としては液体酸素や過酸化水素が用いられる。さ
らにこれらの燃焼反応熱を受けて動力を発生させる熱サ
イクル機関および、上記二酸化炭素および水蒸気を主成
分とする燃焼ガスを、環境温度を有する環境媒体、すな
わち、深海の場合では海水にて直接又は間接的に冷却
し、凝縮液化させる冷却装置を設け、さらに、上記凝縮
液化した、液体状の二酸化炭素および水を、環境圧力ま
で昇圧、排出させるポンプ装置を設ける。
高圧燃焼容器から排出されてきた燃焼ガスは、冷却装
置にて環境温度に近い温度レベルまで低温化され、その
圧力は環境温度での二酸化炭素の飽和圧力以上の圧力で
あるから、水蒸気はもちろんのこと、二酸化炭素ガスも
冷却装置内で凝縮液化する。
置にて環境温度に近い温度レベルまで低温化され、その
圧力は環境温度での二酸化炭素の飽和圧力以上の圧力で
あるから、水蒸気はもちろんのこと、二酸化炭素ガスも
冷却装置内で凝縮液化する。
ここで環境温度が15℃の場合には、二酸化炭素の飽和
圧力は約40気圧で、この温度、圧力では水蒸気は当然液
化する。したがって、たとえば100気圧以上の高圧燃焼
を行なわせて外部海水により冷却させると、燃焼ガスの
大部分は液化させることができるので、生成した液体状
の二酸化炭素および水を加圧ポンプで外部環境圧力まで
昇圧排出すれば、そのための所要動力もわずかであり、
動力発生装置として成立する。
圧力は約40気圧で、この温度、圧力では水蒸気は当然液
化する。したがって、たとえば100気圧以上の高圧燃焼
を行なわせて外部海水により冷却させると、燃焼ガスの
大部分は液化させることができるので、生成した液体状
の二酸化炭素および水を加圧ポンプで外部環境圧力まで
昇圧排出すれば、そのための所要動力もわずかであり、
動力発生装置として成立する。
第１図において、１は高圧燃焼容器、２は燃料タン
ク、４は酸化剤タンク、７は燃焼器、８は熱サイクル機
関、81は吸熱装置、９は冷却装置、91は冷却器、10はポ
ンプ装置、11は排出口である。
ク、４は酸化剤タンク、７は燃焼器、８は熱サイクル機
関、81は吸熱装置、９は冷却装置、91は冷却器、10はポ
ンプ装置、11は排出口である。
上記部材１〜８および81,11は、第２図に示した従来
装置の部材01〜08および081,011と対応しており、同一
の作用を有する。
装置の部材01〜08および081,011と対応しており、同一
の作用を有する。
９は高圧燃焼容器１から、予熱器６を経て導びかれて
きた燃焼ガスを冷却する冷却装置で、91の冷却器には外
部環境媒体が直接導びかれるか、又は外部環境媒体によ
り冷却された媒体が導びかれる。
きた燃焼ガスを冷却する冷却装置で、91の冷却器には外
部環境媒体が直接導びかれるか、又は外部環境媒体によ
り冷却された媒体が導びかれる。
冷却装置９内で凝縮液化した液体二酸化炭素および水
は10のポンプ装置に導びかれ、外部環境圧力以上の圧力
に昇圧されたのち、排出口11より外部へ排出される。
は10のポンプ装置に導びかれ、外部環境圧力以上の圧力
に昇圧されたのち、排出口11より外部へ排出される。
本発明による高圧環境動力装置は、環境温度における
二酸化炭素の飽和圧力以上の圧力のもとで炭化水素系燃
料と酸素又は過酸化水素とを高圧燃焼させる燃焼装置
と、上記燃焼熱を受けて動力を発生させる熱サイクル機
関と、上記燃焼により成生した二酸化炭素および水蒸気
からなる燃焼ガスを環境媒体により直接又は間接的に冷
却し凝縮液化させる冷却装置と、上記凝縮液化した二酸
化炭素および水を環境圧力まで昇圧して排出させるポン
プ装置とからなることにより、次の効果を有する。
二酸化炭素の飽和圧力以上の圧力のもとで炭化水素系燃
料と酸素又は過酸化水素とを高圧燃焼させる燃焼装置
と、上記燃焼熱を受けて動力を発生させる熱サイクル機
関と、上記燃焼により成生した二酸化炭素および水蒸気
からなる燃焼ガスを環境媒体により直接又は間接的に冷
却し凝縮液化させる冷却装置と、上記凝縮液化した二酸
化炭素および水を環境圧力まで昇圧して排出させるポン
プ装置とからなることにより、次の効果を有する。
従来技術では成立困難であった、環境圧力が数百気圧
から千気圧以上、すなわち深度が数千ｍから１万ｍ以上
の深海においても、液体状にされた二酸化炭素および水
を昇圧排出するに必要なわずかの内部動力を消費するだ
けで駆動力をうることができる。
から千気圧以上、すなわち深度が数千ｍから１万ｍ以上
の深海においても、液体状にされた二酸化炭素および水
を昇圧排出するに必要なわずかの内部動力を消費するだ
けで駆動力をうることができる。
また、CO2ガスの吸収装置などを用いる方式に比べて
も、十分コンパクトな高圧環境用の動力装置を実現する
ことができる。
も、十分コンパクトな高圧環境用の動力装置を実現する
ことができる。
第１図は本発明の実施例に係る高圧環境動力装置の構成
図、第２図は従来装置の構成図である。 １……高圧燃焼容器、２……燃料タンク ４……酸化剤タンク、７……燃焼器 ８……熱サイクル機関、81……吸熱装置 ９……冷却装置、10……ポンプ装置
図、第２図は従来装置の構成図である。 １……高圧燃焼容器、２……燃料タンク ４……酸化剤タンク、７……燃焼器 ８……熱サイクル機関、81……吸熱装置 ９……冷却装置、10……ポンプ装置
Claims (1)
- 【請求項１】環境温度における二酸化炭素の飽和圧力以
上の圧力のもとで炭化水素系燃料と酸素又は過酸化水素
とを高圧燃焼させる燃焼装置と、上記燃焼熱を受けて動
力を発生させる熱サイクル機関と、上記燃焼により成生
した二酸化炭素および水蒸気からなる燃焼ガスを環境媒
体により直接又は間接的に冷却し凝縮液化させる冷却装
置と、上記凝縮液化した二酸化炭素および水を環境圧力
まで昇圧して排出させるポンプ装置とからなることを特
徴とする高圧環境動力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059555A JP2544473B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 高圧環境動力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1059555A JP2544473B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 高圧環境動力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241918A JPH02241918A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2544473B2 true JP2544473B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=13116615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1059555A Expired - Fee Related JP2544473B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 高圧環境動力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544473B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1059555A patent/JP2544473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241918A (ja) | 1990-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |