JP6132317B2 - 温室効果ガス排出削減方法。 - Google Patents
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Description
2014年現在の温室効果ガス排出削減策の自動車(内燃機関)の動力源としては、電気自動車,水素とのハイブリット,あるいは水素のみを燃料したものや「バイオエタノール」を燃料としたエンジンシステム特開2008−298030や「バイオエタノール」の燃料を水素と一酸化炭素とを含む燃料に改質して該改質ガスを燃料とする、温室効果ガスを排出削減する技術もあるが、しかし前記先行技術で製品化するにはそれぞれ解決しなければならない問題点が残っており、それぞれの問題は解決途上で決め手を欠いている部分を残しているのが現状と認識している。
又前記技術の内、電気を動力源とする技術では電気の製造は2011年の電気事業連合会の統計によると、日本の総発電量の約82%が火力発電であり該火力発電は石炭を始めとする化石燃料を使用しており「CO2」を排出しているのでこの発電設備からの「CO2」を排出しない策が実現しなければ、電気を動力源としても地球温暖化の温室効果ガスの削減に寄与する内燃機関の動力源とは言えない。
又前記技術の動力源を電気をとして温室効果ガスを削減する「CO2」を排出しない電力供給源には原子力発電がある、しかし「福島原発」の問題もあり、新たに新設するのは困難であり廃炉の方向に向かうとの見方が大勢を占めていると思っている。
本願は上記特許文献1の技術に、この技術の1部を本願に取り込む事で特許文献1の技術で排出される二酸化炭素をも内燃機関の燃料とする事で燃費の向上を図り、該内燃機関からの温室効果ガス(CO2)の排出を「ゼロ」に近ずけ、更に植物の炭素同化作用による温室効果ガス削減策と成る技術にしている。
本願の二酸化炭素を分離回収する技術とするには排ガスを数種の透過膜を透過させる膜型透過機器の設置や真空ポンプ等を設置する必要と言う問題が有る。
*エンジンの冷却熱の吸熱により二酸化炭素を放出する構成であるが、本願はエンジンブロックから直接該エンジンブロックから吸熱しており、該熱は水を水蒸気にする水蒸気生成手段に使用しておる点が異なるが、この技術は自動車の排気ガス中の二酸化炭素を分離する技術として本願にも採用できる。
本願は上記特許文献1の技術に、この技術の1部を本願に取り込む事で特許文献1の技術で排出される二酸化炭素をも内燃機関の燃料とする事で燃費の向上を図り、該内燃機関からの温室効果ガス(CO2)の排出を「ゼロ」に近ずけ、更に植物の炭素同化作用による温室効果ガス削減策と成る技術にしている。
*合成ガスの水素ガスと一酸化炭素は、エネルギー的には殆ど等価でありつまり(高位)発熱量はほぼ同じであるので、内燃機関の中で本願の合成ガスを燃料とする構造にはロータリーピストンエンジンで水素を燃料とする構造の説明する先行文献が最適であるので取り上げている。
その為の施策の1つの方法と、その方法を構成する機構を発明する事である。
第一の発明は、
水と炭素を内燃機関の燃焼熱を改質熱源として水素と一酸化炭素の合成ガスに改質する水蒸気改質の吸熱反応設備を設けており、上記燃焼熱(排熱)は 上記エンジンブロック1が吸熱した熱A.と、燃料の燃焼による排気ガス中の熱B、とであり、上記水蒸気改質の吸熱反応設備に供給しておる水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素は、上記内燃機関のエンジンブロック1に通水路を設けて水を供給する導入管路から水と二酸化炭素を該通水路に導入して上記熱Aで水を水蒸気にする水蒸気生成手段で生成した水蒸気と上記熱Aで該二酸化炭素を吸熱気体の二酸化炭素にした吸熱気体の二酸化炭素であり、上記熱Bでの燃料の燃焼により生成された水蒸気であり上記A,Bの熱と該熱で生成された水蒸気生成手段の水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素が上記エンジンの排気管路4に排出されており、該排気管路に水蒸気改質の吸熱反応設備を設け該吸熱反応設備中には上記燃焼排ガス中の水蒸気と二酸化炭素と新たに導入した炭化水素化合物を合成ガスに改質する触媒(一例として鉄系金属及び/または化合物の他に他の金属あるいは化合物を合わせて用いる事が出来る、他の金属あるいは化合物の例としては亜鉛、ニッケル、クロム、マンガン、スズ、セリュウム、ランタン及びこれらの化合物、他の金属あるいは化合物)を対峙させており、該改質路上流に炭化水素化合物(例えばジメチルエーテルCH 3 OCH 3 )を導入し、該水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素とともに該改質路中の触媒に接触させる事で水素と一酸化炭素の合成ガスを生成しており更に該水素と一酸化炭素の合成ガスを水素と二酸化炭素に改質する合成ガス改質路(例えばプロトン導電セラミックス管改質路)を上記排気管路4に設けて該合成ガス改質路に上記水蒸気改質の吸熱反応設備で生成した水素と二酸化炭素の合成ガスを導入して合成ガス改質路内で再度内燃機関の燃焼熱に反応させて水素と二酸化炭素を別々に取り出し取り出した水素と二酸化炭素と上記水素と一酸化炭素の合成ガスは別々の畜ガスタンクを設けて畜ガスしており、該水素を当該内燃機関の燃料としておる事を特徴とする温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第二の発明は
上記内燃機関を運輸機器に搭載し運輸機器の載内機関とすることを特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第三の発明は
上記内燃機関を自動車に搭載しており該自動車に搭載しておる該内燃機関を一定の条件で運転しその回転力で発電して蓄電器に蓄電しており、その電気を動力源として自動車を走行させる様にしていることを特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第四の発明は
上記蓄電器の蓄電量が上限設定値になると上記内燃機関の運転を停止して電力で走行し、蓄電量が下限設定値になると上記内燃機関で走行する様にしておる事を特徴とする、第三の発明に記載の温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第五の発明は
上記自動車に蓄電する充電手段を設けており、該充電手段で充電した電気を動力源として自動車を走行させる様にしておることを特徴とする、第三の発明乃至第四の発明に記載の温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第六の発明は
上記内燃機関の回転力をそのまま動力発電機の発電動力にしておることを特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス排出削減方法を提供する。
第七の発明は
廃棄されている水素を上記内燃機関の燃料として使用し、廃棄されている熱又は水蒸気又は二酸化炭素の内の何れかを上記内燃機関の水蒸気改質の改質材として使用する事を特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス削減方法を提供する。
第八の発明は
上記内燃機関の畜ガス手段は、該畜ガスタンク(合成ガスタンクか、水素ガスタンクか、二酸化炭素ガスタンクかの内いずれかの一方以上のタンク)を車の車体上部に搭載するか、あるいは車のシャーシー部に車載するか、のいずれかに車載する事を特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス削減方法を提供する。
第九の発明は
上記畜ガス手段に、タンク損傷を防止する損傷防止手段か、衝突時に車の設置部からタンクを分離する、タンク分離手段かの、いずれか一方か両方かの、手段を設けておる事を特徴とする、第八の発明に記載の温室効果ガス削減方法を提供する。
第十の発明は
上記内燃機関の排熱を改質熱源として含炭素化合物か含水素化合物(例えば炭酸水素ナトリュウム、NaHCO3)の一方かあるいは両方かの何れかを加工して熱分解若しくは改質して水素H2か、炭素Cか、二酸化炭素化CO2、の内少なくともいずれかの一種以上の物質を取り出しておる事を特徴とする、第一の発明に記載の温室効果ガス削減方法を提供する。
第一の発明の補足事例、
水と(H2O)と炭化水素化合物とを内燃機関の排熱にて反応させて水素(H2)と一酸化炭素(CO)の混合気体を取り出す水蒸気改質の吸熱反応設備であるが、例えば内燃機関のエンジンブロック1内に通水路Kを設けて、水H2Oを水蒸気Jにするかあるいは水蒸気を加熱水蒸気にするかのいずれかを水蒸気生成手段として設けており、
前記内燃機関の燃焼行程後の排気管路MS内に吸熱反応流路Sを設けており、前記吸熱反応流路に炭素(主として植物からの炭素C)を導入して、前記水蒸気か加熱水蒸気と、炭素を、吸熱反応流路にて反応させて、水素H2と一酸化炭素CO(合成ガス)を取り出しており、取り出した水素と一酸化炭素の混合気体を畜ガスする畜ガスタンクMTを設けており、該取り出した水素と一酸化炭素の混合気体を畜ガスするかあるいは畜ガスタンク経由で該混合気体を生成しておる当該内燃機関の燃料とするかの何れかにしておる事を特徴としたものであり、
前記内燃機関の排熱は主として内燃機関のエンジンブロック内の通水路で吸熱し水を水蒸気にするために使用した排熱と、排ガス管路にて排ガス中の熱を吸熱反応させた排熱とであり、前記エンジンブロック内の排熱と排ガス管路にて排ガス中の熱を吸熱反応させた排熱の主として2か所からの排熱であることを特徴とする物で、強調すべきはエンジンのオーバーヒ−ト防止のためにラジエターで冷却していた(動力を使って捨てていた)熱を水蒸気生成手段として活用しておることである。
更にエヤコンの管路から動力を使って捨てている冷媒圧縮熱を吸熱する手段を設ける事で更なる熱を吸熱反応に使用することができる。
本願は水蒸気改質を例示した構成であるが公知技術の合成ガスの生成方法には、前記水蒸気改質方法、前記吸熱反応流路に触媒を対峙させ200°〜300°程度の熱で前記吸熱反応させる燃料生成手段や、乾燥改質法や部分酸化方法や、オートサーマル改質方法等もあり、本願の水蒸気改質方法に替えて上記合成ガスの生成方法を採用する事も出来る。
最終的には前記炭素は稙物からの炭素100%使用に近づける事で温室効果ガス排出削減策とている。
内燃機関燃焼ガス中の二酸化炭素を、水に吸収させる二酸化炭素吸収手段(A)を設けるかあるいは、排気ガス中の二酸化炭素を分離する分離手段(B)を設けて、前記(A)、(B)をそれぞれ畜水手段&該畜ガス手段を設けてそれぞれ畜水,畜ガスして、前記(A)、(B)の何れか1方か両方かを、前記内燃機関のエンジンブロックに水を供給する導入口(1図B、H2O入り口)に水とともに導入し、該内燃機関内の燃焼熱{前記内燃機関の燃焼熱は内燃機関のエンジンブロック内の通水路(エンジンブロック冷却水の冷却クーラント水路に相当する)で水を水蒸気にした排熱である}で水は水蒸気に、二酸化炭素は吸熱気体の二酸化炭素にしており、燃焼工程後の排ガス流路に設けた改質流路(二酸化炭素の改質であるので前記水蒸気改質と区別するため名前を変更している)の改質流路中に触媒(一例として鉄系金属及び/または化合物の他に他の金属あるいは化合物を合わせて用いる事が出来る、他の金属あるいは化合物の例としては亜鉛、ニッケル、クロムマンガン、スズ、セリュウム、ランタン及びこれらの化合物、他の金属あるいは化合物)を対峙させており、該改質路上流に炭化水素化合物(例えばジメジエーテルCH3OCH3)を導入して該水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素とともに前記内燃機関に設けている改質流路(二酸化炭素の改質であるので名前を変更している)の改質流路に触媒を対峙させており、該触媒に前記ガス{炭化水素化合物(例えばジメジエーテルCH3OCH3)と水蒸気か吸熱気体の二酸化炭素のいずれか一方か両方か}を接触させる事で、水素と一酸化炭素の合成ガスを生成して、畜ガスタンク経由で該エンジンの燃料とする構成にも出来るものであり、{本願の解説では(B)で解説しており、(A)の詳細解説は省略している。}
A.CH3OCH3+H2O→2CO+4H2 −48.9Kal/mol
B.CH3OCH3++CO2→3CO+3H2 −58・8Kal/mol
その反応温度は200〜500℃、好ましくは250〜450℃であり、
その反応圧力は常圧〜10kg/cm2が好ましい。
炭化水素化合物をジメジエーテルの他にメタンを用いた技術も多く公開されている。
前記(A)には、特表2010−526759,特許3345782,特開2009−77457,特開2001―213545,特開2007−177684,等に開示されており、
前記(B)には特願2001−48591(カルマン渦),特開2007−177684,等に開示されており、
二酸化炭素改質反応による水素及び一酸化炭素の製造法の先行技術には特開平08−231204や特表2010−526759合成ガスの製造方法(CO2の改質を含む)特許文献2の特開平11−106770等々数多く有る、
この技術を本願に取り入れて、排ガス中の二酸化炭素を「本願の内燃機関内発性エネルギーのみで該内燃関の燃料に改質しておる事」が大きな温室効果ガス排出削減策であり、さらに前記廃棄されていたエネルギー(概略70%で、改質に使用出来るのは概略60%)で燃料を生成しており、該燃料生成分程燃費を向上させた事が本願の特徴点である。
排ガス中の未燃焼燃料ガス又は未燃焼炭素粒に不足温度を補う程度分の畜ガスしている燃料と酸素(空気)を導入して再加熱しても良い。
上記内燃機関を運輸機器に搭載し運輸機器の載内機関とする形態を取っており、前記運輸機器には二輪車・軍需兵器の車両・軍需兵器の船舶等々を含んでいる。
上記内燃機関に既存の水素ロータリーピストンエンジン車が採用している「エンジンを燃費の良い条件(一定の条件)で運転しその回転力で発電して蓄電器に蓄電しており、その電気を動力源として自動車を走行させている、」の形態を、該内燃機関に適用する事で安定した燃焼熱が得られ、更に吸熱反応条件も安定するので、本願を「上記エンジンを燃費の良い条件で運転しその回転力で発電して蓄電器に蓄電して、その電気を動力源として運転させる構造」にした事で、更なる燃費の向上と温室効果ガス排出削減をすると言う大きな効果を生んでいる。
更に一定の条件(燃費の良い条件)で運転するので燃費(Km/L)を向上させる効果がある。
蓄電器の蓄電量が設定値以上になると内燃機関エンジンの駆動を停止して電力で走行し、蓄電量が設定値以下になると内燃機関エンジンで駆動する構造にした事で、
動力が不要な走行状態が続く場合その間はエンジンを一定の条件(燃費の良い条件)で連続運転するので走行状態によっては、車の駆動に必要な発電電気は過剰充電となり該内燃機関で発電した電気を廃棄する事に成るので、エンジンをOFFにして蓄電電力で走行し、燃費の向上を図る事が出来る。
前記内燃機関に充電受電プラグを設け、畜電器に蓄電する充電手段としており、その電気を動力源として車を走行させる構成構造にする事で必要動力を全て電池で賄う為に高価な電池を多数設けなくて済み、前記内燃機関の蓄電設備容量を数十%大きくする程度で充電設備を有する場所で受電充電出来、畜電器の設置費用及び燃費向上が図れ、温室効果ガス排出削減策となる。
内燃機関の回転力をそのまま動力発電機の発電動力とする手段か、あるいは火力発電のタービンを回す役目を終えた水蒸気と新たに投入する主として植物の炭素を、前記内燃機関の吸熱反応流路に導入して吸熱反応化させて、生成した燃料(ガス)を補助燃料の代替とする構成にして、現有の火力発電設備に併合する形態にする手段とするか、あるいは前記火力発電設備のボイラーの排ガス管路に吸熱反応設備を設けて吸熱反応化させて、生成した燃料(ガス)を畜ガスタンク経由で前記動力発電の燃料とする構成かの何れかの手段にするかにしても良い。
熱又は水蒸気又は二酸化炭素又は水素を廃棄している製造業(例えば製鋼・鉄の鍛造・鉄の鋳造・アルミ精錬&製造・塵焼却場・石油精製業等)に於いて、前記廃棄されている熱又は水蒸気又は二酸化炭素又は水素の内何れか1以上の何れかを、第一の発明に記載の改質技術で改質して、生成した燃料(ガス)を当該内燃機関の燃料として内燃機関を運転して、更に前記内燃機関の排ガス中の「CO2」を水素と一酸化炭素の合成ガスに生成して該内燃機関の燃料として運転し,その回転力をそのまま動力発電機の発電動力とする内燃機関である。
例えば製鋼所の圧延工程では脱炭された真赤な鋼隗を多数の圧延機を通過させて10mm前後の鋼板ロールにするのであるが、最終圧延後に多量の水を掛けて赤色の圧延板を黒っぽい板に冷却しており、このときの掛ける多量の水は水蒸気となり一部は廃棄されており、更に最終圧延された鋼板ロールは鋼板ロール自然放冷置き場にて天井クレンが吊り降ろし作業するために必要なクランプ具作動幅を持たせて敷設してある複数列のローラーコンベアーに順送りで並べられている。この時の鋼板ロールの温度は700°〜900°であり、このローラーコンベアー間に吸熱反応部を設けて吸熱反応化させて生成した燃料(ガス)を当該内燃機関の燃料として動力発電機の発電動力とすることが電力の削減策であり、温室効果ガス排出削減策となる。
前記畜ガスタンク{前記タンクは、35MPaの高圧水素ガス貯蔵タンクは必要無く、該内燃機関で生成されたガスで少なくとも10分程度運転するのに必要な燃料を畜ガス出来るタンクであれば当該内燃機関を運転(切り替えロスを無視すれば)することは出来る}のタンク損傷を防止する損傷防止手段であるが、例えば1〜複数個のタンクを1個の包括体にして発泡ポリエチレン、ボロン繊維強化プラスチック、等の衝撃緩衝材HPEを固着して車上部に固定保持しており、前記固定保持の固定保持具MT1で車上部に固着固定している固定具MT5に固着した物であり、タンク分離手段は前記固定具MT5に衝撃が掛かるとV字状の切り欠け部MT6が集中応力により破断し、前記衝撃緩衝材の包括体MT3(タンク支持体MT2を一体としている)が前記固定具MT5から外れる(完全に外れ飛ぶのでは無く線体等で前記固定具MT5等に係止する構造を取ることが、前記衝撃緩衝材の包括体MT3が完全に外れ飛ぶ2次被害を回避する策と成るので好ましい形態である)例示構造にしており、
前記タンク損傷を防止する損傷防止手段かあるいは衝突時に車のタンク設置部からタンクを分離する、タンク分離手段かの、何れかの一方かあるいは両方かの何れかの手段を設けておる事を特徴とするものであり、更に前記畜ガス手段の非定置設備(例えば自動車)畜ガスタンクで構成され、該畜ガスタンクを車の車体上部に搭載するか、あるいはトラックのシャーシー部に車載するか、前記非定置設備に附帯設置する形態かのいずれかにするのが好ましいが、定置設備(例えば発電所)の場合は安全基準(日本ではJIS B 8265の登録を完了している段階であり・国際的にはISO 16528がある)内の構造と材質で構成されなければならないので、非定置設備の畜ガスタンクと定置設備(例えば化学工場)の畜ガスタンクはそれぞれ前記安全基準内か若しくは少なくとも安全基準を変更させ得る要素を持っているもので構成されなければならない、従って、非定置設備(例えば自動車)畜ガスタンクと定置設備(例えば化学工場)の畜ガスタンクはガスを溜めると言う機能は同じであっても構造(規格)は全く違うものである。
例えば炭酸水素ナトリュウム(NaHCO3)を内燃機関の排熱で加工して熱分解して水素(H2)と炭酸ナトリュウム(Na2CO3)を作り、炭酸ナトリュウム(Na2CO3)は取り出して製品として販売し、水素(H2)を畜ガスタンク経由で内燃機関の燃料とする構成にしているもので有るが、内燃機関の排熱で加工して燃料を取り出す取り出し手段を使用して付加価値を付加する物で有れば前記炭酸水素ナトリュウム(NaHCO3)は1例とした物で炭酸水素ナトリュウム(NaHCO3)に限定するものではない。
燃料は、水素と一酸化炭素を燃焼させると水と二酸化炭素と窒素を主構成とする排気であり、排気中の二酸化炭素を改質した水素と一酸化炭素を燃焼させると水と二酸化炭素と窒素を主構成とする排気であり、
いずれの燃料を使用しても水が水蒸気の形で排出されておる、この水蒸気から更なる吸熱手段で改質出発原料の水を温める構造構成にするとともに排ガス中の水蒸気から水を取り出しろ過するろ過手段経由で改質出発原料の水として貯水タンクに戻し入れる物で、
前記水蒸気からの吸熱手段は例えば排気管路の下流部に水貯水タンクを設けて該貯水タンクの水の中に排気管路を通す事で水タンクの水が吸熱して水タンクの水は温水となり排気管路内の水蒸気は水と成り回収する事を特徴とする、水を回収する回収手段、
上記各種の改質手段は水を燃料に改質しておるので相当量の水が必要と成るが水の車載量を大きくすれば車載量の水(重量)を運搬する為のエネルギーが必要と成るので水を回収して循環使用すれば水の車載量を少なく出来更に水タンク中の水は温水とする事が出来るこのことは温室効果ガス削減及び排出削減に寄与する事になる。
燃料を水素とする事で、本願の課題である、温室効果ガス削減施策課題の1つを構成する温室効果ガス削減策の内燃機関とする事が出来た、更にCO2をも燃料に改質しており、該CO2をも燃料に改質した事が、更なる温室効果ガス削減と燃費を驚愕するほど向上させる効果を生んでおる、この事が最大の効果である。
*水H2OとCO2を燃料に改質した手段を設けた事で前記効果を得る事が出来た。
又線間の間隔が狭い場合スキャンの段階で黒く太く1本の線に成り易いので、線間の間隔を広げるか、一本の線で記載している。
本願の主構成は多種の公知技術(中には特許登録されており権利が生きている物も一部含んでいる)を引用しているが、個々の公知技術のみでは得ることが出来ない物を本願で効果を得るべく多様に組み合わせた構成構造にしたことで、前記温室効果ガス排出削減と燃費の向上の面に於いて驚愕する様な効果を得る事が出来た。
また特許文献4の特開2007−177684、車両用二酸化炭素回収装置及びそれを備えた車両の記載では二酸化炭素吸収材に二酸化炭素を吸収させて二酸化炭素を回収している
*この案の件案事項としては
畜ガスタンク内容積を広く、蓄圧を低く、出来るタンクにして、車載場所を何処にして、どの様な構造にすれば、車が大破する事故でも畜ガスタンクが破裂しない構造にする事が出来るかであった。
*前記件案事項を下記の構造構成にして解決した。
1、合成ガスタンクの設置場所を車の車体上部に設けるか車のシャーシー部に設けている事であり、車体上部に設ける事は車が崖から転落しても、また乗用車が大型トラックと大型トラックの間にサンドイッチ状には挟まれ潰される様な事故でも畜ガスタンクは爆発しない構造のタンクが要求されるが車載可能なボンベで業者が目標としている500Km走行できる目安の水素は水素4Kgで20MPaの圧力では容器内容積が300L必要となり、
マツダ(企業名)プレマシイハイドロジェンREハイブリッド車で搭載の水素74L/35MPaでは満タン充填で計算上123Kmしか走行出来ないので水素のみでは走行出来ないので、500Km走行するには約4倍の300L/35MPaの水素タンクが必要と成るが300Lの水素を74L/35MPの容器で賄うには、約150MPa圧縮で充填出来る容器が必要となり現在の技術では困難である。
そこで載内燃機関で合成ガスを生成することを立案したが載内構造の加圧ポンプでは圧縮圧を上げれば多くの動力を加圧ポンプのために消費する事になるので。スタート時点では油圧機器のアキュウムレーターに相当する機器で畜ガスする事であったが、その畜ガス器を何処に設置すれば良いか、又高速道路の事故で、前記車が崖から転落して上下が逆転するか、乗用車が大型トラックと大型トラックの間にサンドイッチ状には挟まれ潰される様な事故をテレビで見て、この様な事故が発生した時爆発を回避出来る構造構成でないと車載は無理とあきらめていた。
合成樹脂を使った他の案件の立案のために先行文献検索やインターネットで前記合成樹脂関係を調べていたら下記発砲ポリエチレン、(前記部材は対弾丸性があり軍事兵器に使用されているもので、一例としては軍隊の水面移動用ゴムホートの外面に発砲ポリエチレンを固着しており、ライフル銃等で狙撃された場合、弾丸は前記ゴムホートに穴を空けられない程の対弾丸性を有している)を、見つける事が出来これを使えば前記事故があっても爆発しない所まで解決出来た。しかし最後に残されたタンクの設置場所の問題で頓挫していた。
昨年出願のエコドライブ方法の実験を繰り返す中で車の軽量化するのに何処を樹脂化すれば良いかと考えていた時に乗用車のルーフの考察時、頓挫していた本願の畜ガスタンクを乗用車のルーフに搭載して前記事故時には離れ飛ぶ構成を思いつき、何とか実施可能案となり出願するに至ったので、この畜ガスタンクの構造構成が本願のキーポイントである。(図1A,図2参照)
2,上記畜ガスタンクの外面を図2に記載しているように、ポロン繊維強化プラスチック若しくは発砲ポリエチレン、(前記部材は対弾丸性があり軍事兵器に使用されているもので、一例としては軍隊の水面移動用ゴムホートの外面に発砲ポリエチレンを固着しており、ライフル銃等で狙撃された場合、弾丸は前記ゴムホートに穴を空けられない程の対弾丸性を有している)を、前記タンク部を覆う形に固着成形するとか、あるいは、塗布、あるいは、他の合成樹脂材と、多層コーティングして、車が転落、大破する衝撃が掛った時に、車の車体から分離するタンク分離手段を設け、跳ね飛んでも爆発しない構造にしている。(遠くに飛び過ぎない係止構造を設けるのが好ましい。)
3.前記タンクの出し入れ管の車ボディとの分離構造の一例として、電磁バルブの接点構成で通電時はON.非通電時はOFFと成る電磁バルブシーケンス回路を使用し、合成ガスタンクが車のボディから飛ぶ衝撃力が掛かると前記タンクのガス出し入れ管が抜けて(あるいは破損して)も、電磁バルブの作動によりタンクからのガス管路は閉じる構造にしている。(図2.H参照)
4.畜ガスの圧縮圧の問題も補助燃料使用と前記昨年出願のエコドライブ方と内燃機関は発電のみにしているマツダ(企業名)プレマシイハイドロジェンREハイブリッド車の構成を使用すれば補助燃料を使用しなくても、合成ガスのみ又は水素のみあるいは合成ガスと水素との切換え使用でも良い実施例と成リ蓄ガス圧も次段落で説明しておる様に低い圧縮圧で対応出来る。
図1Bはレシプロエンジンの水蒸気生成部のエンジンブロックと合成ガス生成吸熱反応流路部と燃料供給・噴射系統と点火栓の概略構成レシプロエンジンの水蒸気生成部のエンジンブロックと合成ガス生成吸熱反応流路部と燃料供給・噴射系統と点火栓の概略構成フロー図であって、4気筒のレシプロエンジンのエンジンブロック内に水HO2を水蒸気Jにする通水路Kをもうけて、水H2O(または水と二酸化炭素)を供給口より供給して水蒸気生成手段(または/及び二酸化炭素の吸熱手段)としおり、吸気口APへ空気02を供給する管路3を設けて空気02を吸気口APへ供給しており、排気口EPから管路4にて合成ガス生成部の排気管に連結しており、前記排気管MS内には排気管内に合成ガス生成吸熱反応部の吸熱反応管をコイル状にして設けており、前記コイル状にしている吸熱反応管内に前記レシプロエンジンのエンジンブロック内で生成された水蒸気Jを導入するとともに炭素を新たに投入しており、合成ガス生成部の排気管にMSを流れる、エンジン燃焼行程で発生する排気ガスEXの排熱でCO+H2の合成ガスを生成して、生成された合成ガスは合成ガス貯蔵タンク(畜ガスタンク)MTに畜ガスしており、前記生成燃料の不足分を補う為にサブタンクSTを設けてサブ燃料を貯油しており、サブタンク燃料と畜ガスタンクに畜ガスしておる合成ガスを切換え弁CBで切り替えて燃料供給管路5でインジエクターECH2に供給しており、更に強制着火のプラグPをもうけた構成にしておる内燃機関の概略構成図である。
前記コーティングあるいは全面に固着する、発泡ポリエチレン、ボロン繊維強化プラスチック、衝撃緩衝材等は現時点では高価かも判らないが、2000万台/年・(日本自動車メーカー全体で)近く生産されているので、量産効果によりコストは低くなる。
図2,Iは.車上部に固着固定している固定具MT5の両端部に弾性性状を有する逆J状の係止固定構造KRsecを設け、(下部図)車か大破する様な衝撃が掛かると、前記逆J状の係止固定構造KRsecの逆J状の係止機能部が伸びてHPE体が上部に離脱する構造(上部図)にした1例図であり、前記車か大破する様な衝撃力が掛かるとHPE体が上部に離脱する機能を有する構造であれば、金属・合成樹脂・その他・材質および形状にはこだわらない。
上記畜ガスタンクの構造で二酸化炭素畜ガスタンク・水素畜ガスタンクを設ける事が好ましい。
前記CO2改質で生成したガスは上記第一の発明の段落に記載しているが、一例として改質物質をジメジエーテルとした場合は、ジメジエーテルに水蒸気か二酸化炭素の何れか一方か両方かを加えて反応させると、
A.CH3OCH3+H2O→2CO+4H2 −48.9Kal/mol 水蒸気の場合
B.CH3OCH3++CO2→3CO+3H2 −58・8Kal/mol二酸化炭素の場合
C.2CH3OCH3+H2O+CO2−107.7Kal/mol両方の場合 のようになる。
*水素の性質・拡散が早く漏れやすい・高い反応性・特に鉄鋼を含む金属を脆くする。
ロータリーピストンエンジン ロータリーハウジングの内壁と外壁間に少なくとも1/2周する通水路Kを設けており、1方の、水の導入管からは水を前記ロータリーハウジングの内壁と外壁間の通水路Kに送り込み、前記水が燃料の燃焼熱で吸気→圧縮→爆発→排気工程部に当接する通水路を通る過程で水蒸気Jとなり吸熱反応流路部Sへ送り込まれ、炭素C挿入管より炭素が挿入される、
他方のロータリーピストンエンジン内に空気O2が送り込まれ、次に燃料の合成ガスMTCかサブタンクST燃料(ブタン・バイオ燃料・合成ガス等の何れか)がエンジン内に送り込まれ、→圧縮→爆発→排気EXとなり、吸熱反応流路部Sへ送り込まれる、3図の記載では前記排気EXは吸熱反応流路部Sの管中央部を流れ、水蒸気Jと挿入された炭素は熱反応流路管MSの管壁面に接してコイル状に設けられた合成ガス生成管を流れ、前記管中央部を流れる排気EXの熱で合成ガスに生成されて取り出し管から取り出され貯ガスタンクMTへ移送される構造の1例概略図である。
CO2改質、合成ガス改質に対応するロータリーハウジングの通水路・通気路の構成は図1B・図3、の説明構成を適用する。
CO2改質、合成ガス改質に対応するロータリーハウジングの通水路・通気路の構成は図3A,B,図4にも図1Bの説明構成を適用する。
さらにローターハウジング側面に大容量の吸気ポート16と排気ポート18を設け、更に爆発室を爆発寸前時に2分する構造にしており2個の点火プラグ14,15を設けている図。
そこで本願発明の燃料製造機構を併用し、太陽光発電可能時間以外は短時間稼動可能な本願発明の内燃機関発電とすれば、温室効果ガスCO2の排出削減は、より早期に達成出来ると言える。
酸素が入らない環境で植物原料(木材等)を加熱して炭化させる炭化室CSに木材等を投入して、前記炭化室を加熱する加熱用燃料(木材等の植物原料又はその他の燃焼材)を燃焼させる燃焼室FCに投入して燃焼させ、炭化室の内壁に燃焼室FCの排ガス排出管路Exと水タンクから導入した水H2Oを水蒸気にする水蒸気生成手段の管路Jを設けており、前記炭化過程で発生するガスC4を水蒸気とともに導入管C4で燃焼室に導入して炭化室を加熱する燃料とする構成構造であり、
更に改質部(CO2の改質)の使用により、石炭等の化石燃料を使用する事が出来、燃料としていた木材等を植物原料のCに改質する出発改質材に出来る。
前記触媒は一例として鉄系金属及び/または化合物の他に他の金属あるいは化合物を合わせて用いる事が出来る、他の金属あるいは化合物の例としては亜鉛、ニッケル、クロムマンガン、スズ、セリュウム、ランタン及びこれらの化合物、他の金属あるいは化合物である。
*、化学工場・製鉄工場・アルミ工場・塵焼却場・石油精製から工場等からパイプラインで水素と一酸化炭素の混合気体・二酸化炭素・水素等の輸送手段とすれば運輸機器での輸送よりはるかに輸送コストを下げる事が出来る。
アメリカや欧州各国ではそれぞれ数千Kmの水素輸送パイプラインを敷設しており、世界を競争相手として勝ち残るためにも政府の後押しで早期に実現するべきである。
更に現火力、原子力発電所は水源に隣接する必要があるが、本願動力発電設備の立地条件は水源に隣接する必要はなく可能な限り電力需要地に近接設置出来るメリットがある。
現行法規(日本ではJIS B 8265の登録を完了している段階であり・国際的にはISO 16528がある)では輸送用のCFRP(高密度ポリエチレンライナーの全面をガラス繊維や炭素繊維で強化したタンク)容器は圧力35MPa容量360Lまでと成っているので該容器を活用するには規制緩和が必要である。(日本産業ガス協会,水素ガス容器基準}
前記水素パイプラインのパイプ材としては、現在の先端技術では、通常のラインパイプ鋼材に比し、バナジュウムを減らしニッケルやクロムを少量加えた耐サワー材であれば、通常の輸送環境下での使用材と出来るとしており、それによるコストUP分も10%以下とされておる。
この車の特徴は燃費の良い条件でエンジンを運転して、車の走行状態による車速変動等の制御は電気制御としておる所であり、
短所としては高圧水素燃料タンク満タンでの走行距離が100Kmと短く、又水素の運搬手段も(車での運搬を想定)タンク重量に対する水素積載重量比が悪く、水素ステーション等のインフラ整備が進まない点や水素製造&輸送コストが高い点等である。
上記水素を燃料とする現存車の短所は、水素の運搬手段の(車での運搬を想定)タンク重量に対する水素積載重量比が悪く、水素ステーション等のインフラ整備が進まない点や水素製造コストが高い点等である。
更に現火力、原子力発電所は水源に隣接する必要があるが、本願動力発電設備の立地条件は水源に隣接する必要はなく可能な限り電力需要地に近接設置出来るメリットがある。
何より自国の資源を最大限活用するサイクルを作ることが、日本の100年の計を作る土作りとなり、それらの産業の育成につながる。
Claims (10)
- 水と炭素を内燃機関の燃焼熱を改質熱源として水素と一酸化炭素の合成ガスに改質する水蒸気改質の吸熱反応設備を設けており、上記燃焼熱は、上記エンジンブロック1が吸熱した熱A.と、燃料の燃焼による排気ガス中の熱B、とであり、上記水蒸気改質の吸熱反応設備に供給しておる水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素は、上記内燃機関のエンジンブロック1に通水路を設けて水を供給する導入管路から水と二酸化炭素を該通水路に導入して上記熱Aで水を水蒸気にする水蒸気生成手段で生成した水蒸気と上記熱Aで該二酸化炭素を吸熱気体の二酸化炭素にした吸熱気体の二酸化炭素であり、上記熱Bでの燃料の燃焼により生成された水蒸気であり上記A,Bの熱と該熱で生成された水蒸気生成手段の水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素が上記エンジンの排気管路4に排出されており、該排気管路に水蒸気改質の吸熱反応設備を設け該吸熱反応設備中には上記燃焼排ガス中の水蒸気と二酸化炭素と新たに導入した炭化水素化合物を合成ガスに改質する触媒を対峙させており、該吸熱反応設備上流に炭化水素化合物を導入し、該水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素とともに該吸熱反応設備中の触媒に接触させる事で水素と一酸化炭素の合成ガスを生成しており、更に該水素と一酸化炭素の合成ガスを水素と二酸化炭素に改質する合成ガス改質路を上記排気管路4に設けて該合成ガス改質路に上記水蒸気改質の吸熱反応設備で生成した水素と二酸化炭素の合成ガスを導入して合成ガス改質路内で再度内燃機関の燃焼熱に反応させて水素と二酸化炭素を別々に取り出し取り出した水素と二酸化炭素と上記水素と一酸化炭素の合成ガスは別々の畜ガスタンクを設けて畜ガスしており、該水素を当該内燃機関の燃料としておる事を特徴とする温室効果ガス排出削減方法。
- 上記内燃機関を運輸機器に搭載し運輸機器の載内機関とすることを特徴とする、請求項1に記載の温室効果ガス排出削減方法。
- 上記内燃機関を自動車に搭載しており該自動車に搭載しておる該内燃機関を一定の条件で運転しその回転力で発電して蓄電器に蓄電しており、その電気を動力源として自動車を走行させる様にしていることを特徴とする、請求項1に記載の温室効果ガス排出削減方法。
- 上記蓄電器の蓄電量が上限設定値になると上記内燃機関の運転を停止して電力で走行し、蓄電量が下限設定値になると上記内燃機関で走行する様にしておる事を特徴とする、請求項3に記載の温室効果ガス排出削減方法。
- 上記自動車に蓄電する充電手段を設けており、該充電手段で充電した電気を動力源として自動車を走行させる様にしておることを特徴とする、請求項3乃至請求項4に記載の温室効果ガス排出削減方法。
- 上記内燃機関の回転力をそのまま動力発電機の発電動力にしておることを特徴とする、請求項1に記載の温室効果ガス排出削減方法。
- 廃棄されている水素を上記内燃機関の燃料として使用し、廃棄されている熱又は水蒸気又は二酸化炭素の内の何れかを上記内燃機関の水蒸気改質の改質材として使用する事を特徴とする、請求項1に記載の温室効果ガス削減方法。
- 上記内燃機関の畜ガス手段は、該畜ガスタンクを車の車体上部に搭載するか、あるいは車のシャーシー部に車載するか、のいずれかに車載する事を特徴とする請求項3に記載の温室効果ガス削減方法。
- 上記畜ガス手段に、タンク損傷を防止する損傷防止手段か、衝突時に車の設置部からタンクを分離する、タンク分離手段かの、いずれか一方か両方かの、手段を設けておる事を特徴とする、請求項8に記載の温室効果ガス削減方法。
- 上記内燃機関の排熱を改質熱源として含炭素化合物か含水素化合物の一方かあるいは両方かの何れかを加工して熱分解若しくは改質して水素H2か、炭素Cか、二酸化炭素CO 2 か、の内少なくともいずれかの一種以上の物質を取り出しておる事を特徴とする、請求項1に記載の温室効果ガス削減方法。
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