JPH04119297U

JPH04119297U - 水中航走体の動力源

Info

Publication number: JPH04119297U
Application number: JP2061791U
Authority: JP
Inventors: 哲哉稲田
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 1992-10-26
Anticipated expiration: 2006-04-01
Also published as: JP2526330Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は、スタ−リングエンジンの作動ガスを
高温化して高効率化をはかることを主要な目的とする。【構成】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（１）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)とを具備し
た水中航走体の動力源において、前記燃料電池（１）で
発生した高温ガスをアフタ−バ−ナ(15)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(16)を駆動させることを特徴とする水中
航走体の動力源。

Description

【考案の詳細な説明】

【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。

【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；Ｓolid 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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、ＳＯＦＣ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，Ｈ₂Ｏ，空気）を排出する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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４ａにより気化され、第１流量調節弁２ａを通った後、ＳＯＦＣ１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，Ｈ₂Ｏ，空気）を排出する。

【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。

【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１６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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【符号の説明】

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。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】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。