JP3150173U - ハイブリッド・ビークル - Google Patents

Abstract

【課題】ビークルのスピードに応じて酸素／水素混合ガスのハイブリッド量をコントロールする上、水電解のためのビークルへの装置付加による重量増加をも下げて燃料油の消費量を節約することができるハイブリッド・ビークルを提供する。
【解決手段】ハイブリッド・ビークルにおける電源システムを、蓄電池と、そのエンジンシステムから伝わって来る機械力を電気エネルギーへと変換するオルタネーターと、その酸素／水素混合ガス発生装置への電解用電流の提供をコントロールすることができるように、その蓄電池及びオルタネーターのそれぞれと前記酸素／水素混合ガス発生装置との間に電気的に接続している電流コントローラーと、使用中のビークルの周囲にある自然エネルギーを電気エネルギーへと変換してから前記蓄電池を充電する補助発電ユニットとを有するように構成すること。
【選択図】図１

Description

本考案は、ビークルに関し、特に酸素／水素混合ガスと燃料油とをハイブリッド燃料として使用するハイブリッド・ビークルに関するものである。

水で走る車があるというが、水を主成分とした電解液を電解して発生させる酸素／水素混合ガスを燃料として利用する車をいうのである。しかし、蓄電池技術の制限のために、今まで、水のみを燃料として利用する車は、未だないであり、既にあるのは、前記酸素／水素混合ガスとガソリンや重油などの燃料油とをハイブリッド燃料として利用するハイブリッド・ビークルである。このハイブリッド・ビークルは、燃料油の燃焼によって得る動力を利用して車を走らせると同時に発電して蓄電し、該蓄電により水を酸素／水素混合ガスに電解して第２の燃料とする機構になっている。このような機構によると、水は燃料油の一部の代りに利用されて燃料油の消費を節約できるので、燃料油の水への代替率が大きければ大きい程、燃料油の消費が大いに節約できるとよく分かる。

例えば、台湾專利公報公告第Ｍ３１３６２７号（特許文献１）に開示されているハイブリッド・ビークルが、その例である。このハイブリッド・ビークルは、エンジンの点火装置や、ワイパー、ライト、エアコン等の装置の作動に影響を来たさないために、酸素／水素混合ガス発生装置１６のための専用蓄電池１５を他に一つ備えているが、該専用蓄電池１５への充電は、やはり、従来の、エンジンの点火装置や、ワイパー、ライト、エアコン等の装置に電力を提供する元の蓄電池を充電するためのオルタネーター１４である（図５参照）。オルタネーター１４は、車の伝動軸１７や車軸１３の回転により駆動されて電力を発生するものであるが、この従来技術においては、図示のように、６個ほど多く使用されている。これは、燃料油の水への代替率をなるべく上げるための措置と分かるものの、この従来技術の構成では、専用蓄電池１５から酸素／水素混合ガス発生装置１６への電流提供が、ビークルのスピードと共に変更できないので、ビークルが低速であれ、高速であれ、酸素／水素混合ガスの提供量がすべて同様であり、結局燃料油の方から制御しなければならず、即ち、ビークルが低速である場合、伝動軸１７や車軸１３の回転が遅くて酸素／水素混合ガスの提供量がもちろん少ないばかりでなく、ビークルが高速である場合でも、酸素／水素混合ガスの提供量も上がらないので、燃料油消費の節約をよく生かせない、という欠点がある。

それに、オルタネーター６個及び蓄電池２個という「多々益々善し」のような措置で、ビークルを無駄に重くする一方、エネルギー変換効率をも下げるので、燃料油消費の節約効果を悪化させる結果となる。

ところで、本願の出願人は、日本実用新案登録第３１４１７０６号において、ハイブリッド燃料における酸素／水素混合ガスと燃料油とのハイブリッド比例をコントロールするシステムを有するハイブリッド・ビークルを開示したが、それが前記問題点を解消する対策に触れなかった。

台湾專利公報公告第Ｍ３１３６２７号 実用新案登録第３１４１７０６号

前記問題点を解消するために、本考案は、ビークルのスピードに応じて酸素／水素混合ガスのハイブリッド量をコントロールし、燃料油の消費量を節約することができる上、水電解のためのビークルへの装置付加による重量増加をも下げて燃料油の消費量節約を更に上げることができるハイブリッド・ビークルを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本考案は、水を主成分とした電解液を電解し、酸素／水素混合ガスを発生させる酸素／水素混合ガス発生装置と、燃料油を貯蔵する燃料油タンクと、前記酸素／水素混合ガス発生装置及び前記燃料油タンクとそれぞれ接続しており、且つ、前記酸素／水素混合ガス発生装置からの酸素／水素混合ガスと前記燃料油タンクからの燃料油とをハイブリッド燃料に混合してから燃焼し、機械力を出力するように構成されているエンジンシステムと、前記酸素／水素混合ガス発生装置と電気的に接続していて該酸素／水素混合ガス発生装置に前記電解液を電解するための電力を提供する電源システムと、を備えているハイブリッド・ビークルにおいて、前記電源システムは、蓄電池と、前記エンジンシステムから伝わって来る機械力を電気エネルギーへと変換することができるように前記エンジンシステムと連結しており、且つ、前記電気エネルギーで前記蓄電池を充電することができるように前記蓄電池と電気的に接続しているオルタネーターと、前記酸素／水素混合ガス発生装置への電解用電流の提供をコントロールすることができるように、前記蓄電池及び前記オルタネーターのそれぞれと前記酸素／水素混合ガス発生装置との間に電気的に接続している電流コントローラーと、使用中のビークルの周囲にある自然エネルギーを電気エネルギーへと変換してから該蓄電池を充電することができるように前記蓄電池と電気的に接続している補助発電ユニットと、を有することを特徴とするハイブリッド・ビークルを提供する。

前記構成によるハイブリッド・ビークルは、まず、前記電源システムをビークルの従来の電源システムと合併し、即ち、前記蓄電池を、従来の、点火装置や、ワイパー、ライト、エアコン等の装置に電力を提供する常用蓄電池と合併し、前記オルタネーターを、従来の、前記常用蓄電池と接続していてビークルの伝動軸や車軸の回転により駆動されて電力を発生する常用オルタネーターと合併することができるので、ビークル全体に、蓄電池を一個のみ、また、オルタネーターをも１個のみ使用することができるので、水電解のためのビークルへの装置付加による重量増加を下げ、燃料の使用効率を上げることができる。

また、前記構成によるハイブリッド・ビークルは、前記電流コントローラーにより、前記酸素／水素混合ガス発生装置への電解用電流の提供をビークルのスピードに応じてコントロールし、前記酸素／水素混合ガスの提供量を上げることができるので、燃料油の水への代替率を上げ、燃料油の消費量をもっと節約することができる。

そしてまた、前記構成によるハイブリッド・ビークルは、使用中のビークルの周囲にある自然エネルギーを電気エネルギーへと変換してから該蓄電池を充電する補助発電ユニットを備えているので、ビークルが長期低速で走行しても、その蓄電池は、風力や太陽光で充電されることができ、電量不足の虞れがない。

本考案のハイブリッド・ビークルの一部構成を示す略示図である。 同ハイブリッド・ビークルにおける酸素／水素混合ガス発生装置としての酸素／水素混合ガス発生装置の構成を示す一部断面図である。 同ハイブリッド・ビークルを示す立体図である。 同ハイブリッド・ビークルにおけるインテークマニホールドと、燃料油噴射装置と、エンジン本体との接続関係を示す断面略示図である。 従来のハイブリッド・ビークルの一部構成を示す略示図である。

以下、本考案に関するハイブリッド・ビークルの好適な実施形態を、上記の図面を参照しながら説明する。

図１に示すのは、本考案の好適な実施形態のハイブリッド・ビークルであるが、従来からある装置や機構をなるべく省略し、ただ本考案の特徴と関わりを持つ部分、即ちガソリン等の燃料油を貯蔵する燃料油タンク４１、酸素／水素混合ガス発生装置７、酸素／水素混合ガスと燃料油とからなるハイブリッド燃料を燃焼して動力を発生するエンジンシステム３、ビークル全体の電力を提供する電源システム９、及びそれらを収容しているビークル・ボディー２などを中心として示している。

即ち、本考案の実施形態のハイブリッド・ビークルは、図１に示すように、少なくとも、ビークル・ボディー２や、燃料油タンク４１、酸素／水素混合ガス発生装置７、エンジンシステム３、電源システム９を備えている。

酸素／水素混合ガス発生装置７は、図２に示すように、電解液７０を収容する電槽７１と、電槽７１に挿入される上、電源システム９と電気的に接続している電極板７２とからなっていて、該電極板７２の電解により、水を主成分とした電解液７０を電解して酸素／水素混合ガスを発生させるものである。図中で示していないが、通常は、電解液７０を補充する補充装置や、電解液７０の残量を検知する補充制御手段などからなる電解液補充機構を備えた方が良い。

エンジンシステム３は、酸素／水素混合ガス発生装置７及び燃料油タンク４１とそれぞれ接続しており、且つ、その酸素／水素混合ガス発生装置７からの酸素／水素混合ガスと燃料油タンク４１からの燃料油とをハイブリッド燃料に混合してから燃焼し、機械力を出力するように構成されており、もっと具体的には、エンジン本体３２と、インテークマニホールド３３と、燃料油噴射装置３４と、オイルドレイン手段４４と、燃焼済みのガスを排出する排気パイプ手段３５と、駆動部３１と、を主な構成として備えている。

エンジン本体３２は、ハイブリッド燃料の燃焼・爆発により、機械力を出力するものである。

インテークマニホールド３３は、図１及び図４に示すように、主パイプ３３１と、主パイプ３３１の先端近くから分岐してなった四つの通路３３２とからなっている上、四つの通路３３２を介してエンジン本体３２と接続し、主パイプ３３１を介して酸素／水素混合ガス発生装置７からの酸素／水素混合ガス供給パイプ（以下、第１バイプ４２）と接続しているので、酸素／水素混合ガス発生装置７からの酸素／水素混合ガスを四つの通路３３２でエンジン本体３２に送ることができる。第１パイプ４２には、電解中に発生して酸素／水素混合ガスに混在する湿気を除去するための除湿手段５３と、該酸素／水素混合ガスを濾過して不純物を除去するためのガスフィルタ５１とが、設けられている。

燃料油噴射装置３４は、四つのインゼクター３４１があってそれぞれ前記インテークマニホールド３３における各四つの通路３３１に設けられていて、燃料ポンプ（図にせず）で燃料油に圧力をかけて第２パイプ４３を経由して燃料油タンク４１からの燃料油を該四つのインゼクター３４１によってそれぞれ四つの通路３３２内に導入して噴射し、酸素／水素混合ガス発生装置７からの酸素／水素混合ガスと混合してからエンジン本体３２に供給するものである。第２パイプ４３には、燃料油がインテークマニホールド３３における四つの通路３３２への途中で、燃料油内の異物を取り除くフィルター（図にせず）が設けられている。

駆動部３１は、エンジン本体３２から伝わって来る機械力によって駆動されるように、エンジン本体３２と連結している。その例としては、歯車や歯車列が挙げられる。

オイルドレイン手段４４は、各通路３３２におけるインゼクター３４１より下流側から、インゼクター３４１で霧化させ切れなくて管内に溜まった燃料油を燃料タンク４１に送り戻すものである。

電源システム９は、ビークル全体の電力を提供するものである。即ち、電源システム９は、酸素／水素混合ガス発生装置７への電解電力を提供する電源システムと、ビークルの点火装置や、ワイパー、ライト、エアコン等の装置に電力を提供する電源システムとの合併であるが、以下は、酸素／水素混合ガス発生装置７における電解液７０を電解するための電力を、ビークルのスピードと共に変更することができるように、電源システム９と酸素／水素混合ガス発生装置７との電気的な接続関係のみについて説明する。

電源システム９は、蓄電池９５と、オルタネーター９１と、電流コントローラー９４と、補助発電ユニット９０と、を備えている。

オルタネーター９１は、それと機械的に連結している駆動部３１を介してエンジン本体３２と連結しているので、エンジン本体３２の機械力によって駆動されることができる。従って、オルタネーター９１は、エンジン本体３２から伝わって来る機械力を電気エネルギーへ変換することができる。

また、オルタネーター９１は、前記電気エネルギーで蓄電池９５を充電することができるように蓄電池９５と電気的に接続している。

電流コントローラー９４は、酸素／水素混合ガス発生装置７への電解用電流の提供をコントロールすることができるように、蓄電池９５及びオルタネーター９１のそれぞれと酸素／水素混合ガス発生装置７との間に電気的に接続している。即ち、蓄電池９５及びオルタネーター９１はそれぞれ電流コントローラー９４を介して、酸素／水素混合ガス発生装置７と電気的に接続している。

詳しく言えば、この実施例では、まず蓄電池９５から基本の電流提供をし、また、ビークルが低速である場合、伝動軸や車軸の回転が遅くて、該回転で発電するオルタネーター９１により発生する電流がもちろん少ないが、該電流の全部と前記基本の電流提供を合わせて酸素／水素混合ガス発生装置７へ提供して電解を行い、そして、速度が段段上がると該回転で発生する電流がもちろん段段上がるが、該電流が多すぎる可能性がある場合、酸素／水素混合ガス発生装置７への提供ばかりでなくその一部を分けて蓄電池９５の充電にも使用し、不足となる可能性がある場合、蓄電池９５への充電を止めてすべて酸素／水素混合ガス発生装置７へ提供する上、蓄電池９５からの基本電流提供をも上げることにより、前記の過・不足の可能性を除去するようにコントロールするようになっている。

前記構成によると、この実施例における酸素／水素混合ガス発生装置７は、走行速度に応じて酸素／水素混合ガス量を提供することができ、低速走行中はもちろん、高速走行中における燃料油の消費量を節約することができるので、燃料油の消費のみから観察すると、１リットルあたりの走行距離を大きく上げることができる。

例えば、出願人の、排気量２０００ＣＣの自動車を１００ｋｍ／ｈｒの速度走行させる実験によると、ガソリンのみを使用する場合、ガソリン１リットルあたりの走行距離は１１〜１２キロ程度であるが、本考案のような仕組みでハイブリッド燃料を使用する場合、ガソリン１リットルあたりの走行距離は１３．２〜１４．６キロ程度となる。

また、電流コントローラー９４の例としては、可変抵抗器及びコンピューター制御ユニット等が挙げられる。

補助発電ユニット９０は、使用中のビークルの周囲にある自然エネルギーを電気エネルギーへと変換してから蓄電池９５を充電することができるように該蓄電池９５と電気的に接続している。

図３に示すように、該補助発電ユニット９０は、風力を電気エネルギーへと変換する風力発電機９２と、太陽光を電気エネルギーへと変換する太陽光発電機９３と、を備えている発電ユニットである。

風力発電機９２は、風力を利用して回転する回転部９２１と、該回転部９２１と連結していて該回転部９２１の回転を電気エネルギーへと変換する機械−電気変換器９２２とからなっているもので、ビークル・ボディー２に固定されている。

この実施例における太陽光発電機９３は、太陽光発電パネルを使用するものである。

前記構成による本実施例のビークルは、補助発電ユニット９０が設けてあるので、オルタネーター９１が蓄電池９５を充電していないうちに、風力や太陽光により充電することができ、ビークルの超低速や超高速走行による充電停止で蓄電池９５の電力不足を招くことがない。

叙上のように、本考案のハイブリッド・ビークルは、蓄電池もオルタネーターも１個のみ使用することができるので、水電解のためのビークルへの装置付加による重量増加を下げ、燃料の使用効率を上げることができる。

また、本考案のハイブリッド・ビークルは、酸素／水素混合ガス発生装置への電解用電流の提供をビークルのスピードに応じてコントロールすることができるので、特に高速走行中の酸素／水素混合ガス提供量を上げ、燃料油の消費量を従来より節約することができる。

そしてまた、本考案のハイブリッド・ビークルは、使用中のビークルの周囲にある太陽光や風力など自然エネルギーを利用してその蓄電池を充電することができるので、電量不足の虞れがない。

２ ビークル・ボディー
３ エンジンシステム
３１ 駆動部
３２ エンジン本体
３３ インテークマニホールド
３３１ 主パイプ
３３２ 通路
３４ 燃料油噴射装置
３４１ インゼクター
３５ 排気パイプ手段
４１ 燃料油タンク
４２ 第１パイプ
４３ 第２パイプ
４４ オイルドレイン手段
５１ ガスフィルタ
５３ 除湿手段
７ 酸素／水素混合ガス発生装置
７０ 電解液
７１ 電槽
７２ 電極板
９ 電源システム
９０ 補助発電ユニット
９１ オルタネーター
９２ 風力発電機
９２１ 回転部
９２２ 機械−電気変換器
９３ 太陽光発電機
９４ 電流コントローラー
９５ 蓄電池
１２ エンジンシステム
１３ 車軸
１４ オルタネーター
１５ 蓄電池
１６ 酸素／水素混合ガス発生装置
１７ 伝動軸

Claims (8)

1. 水を主成分とした電解液を電解し、酸素／水素混合ガスを発生させる酸素／水素混合ガス発生装置と、
   燃料油を貯蔵する燃料油タンクと、
   前記酸素／水素混合ガス発生装置及び前記燃料油タンクとそれぞれ接続しており、且つ、前記酸素／水素混合ガス発生装置からの酸素／水素混合ガスと前記燃料油タンクからの燃料油とをハイブリッド燃料に混合してから燃焼し、機械力を出力するように構成されているエンジンシステムと、
   前記酸素／水素混合ガス発生装置と電気的に接続していて該酸素／水素混合ガス発生装置に前記電解液を電解するための電力を提供する電源システムと、を備えているハイブリッド・ビークルにおいて、
   前記電源システムは、
   蓄電池と、
   前記エンジンシステムから伝わって来る機械力を電気エネルギーへと変換することができるように前記エンジンシステムと連結しており、且つ、前記電気エネルギーで前記蓄電池を充電することができるように前記蓄電池と電気的に接続しているオルタネーターと、
   前記酸素／水素混合ガス発生装置への電解用電流の提供をコントロールすることができるように、前記蓄電池及び前記オルタネーターのそれぞれと前記酸素／水素混合ガス発生装置との間に電気的に接続している電流コントローラーと、
   使用中のビークルの周囲にある自然エネルギーを電気エネルギーへと変換してから前記蓄電池を充電することができるように該蓄電池と電気的に接続している補助発電ユニットと、を有することを特徴とするハイブリッド・ビークル。
2. 前記補助発電ユニットは、風力を電気エネルギーへと変換する風力発電機を備えている発電ユニットであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド・ビークル。
3. ビークル・ボディーを更に備えており、
   該ビークル・ボディーに、前記風力発電機は、風力を利用して回転する回転部と、前記回転部と連結していて該回転部の出力である機械力を電気エネルギーへと変換する機械−電気変換器とからなるように固定されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド・ビークル。
4. 前記補助発電ユニットは、太陽光を電気エネルギーへと変換する太陽光発電機を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド・ビークル。
5. 前記エンジンシステムへの酸素／水素混合ガスを濾過して不純物を除去するためのガスフィルタを更に備えていること特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のハイブリッド・ビークル。
6. 電解中に発生して前記エンジンシステムへの酸素／水素混合ガスに混在する湿気を除去するための除湿手段を更に備えていること特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のハイブリッド・ビークル。
7. 前記エンジンシステムは、
   エンジン本体と、
   複数の通路を介して前記エンジン本体と接続する上、前記酸素／水素混合ガス発生装置からの酸素／水素混合ガスを前記複数の通路で前記エンジン本体に送るように配置構成されているインテークマニホールドと、
   複数のインゼクターがあってそれぞれ前記インテークマニホールドにおける各複数の通路に設けられていて前記燃料油タンクからの燃料油を前記複数の通路内に導入して噴射し、前記酸素／水素混合ガス発生装置からの酸素／水素混合ガスと混合してから前記エンジン本体に供給する燃料油噴射装置と、を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のハイブリッド・ビークル。
8. 前記エンジンシステムは、前記エンジン本体の機械力によって駆動されることができるように前記エンジン本体と連結している駆動部を備えており、
   該駆動部は、更に、前記エンジン本体の駆動により、前記オルタネーターを駆動することができるように該オルタネーターと連結していることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド・ビークル。

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