JPH0849603A - Hydrogen fueled engine - Google Patents

Hydrogen fueled engine

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Publication number
JPH0849603A
JPH0849603A JP6187439A JP18743994A JPH0849603A JP H0849603 A JPH0849603 A JP H0849603A JP 6187439 A JP6187439 A JP 6187439A JP 18743994 A JP18743994 A JP 18743994A JP H0849603 A JPH0849603 A JP H0849603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
container
metal body
water
reaction
Prior art date
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Pending
Application number
JP6187439A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Ikuta
一成 生田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP6187439A priority Critical patent/JPH0849603A/en
Publication of JPH0849603A publication Critical patent/JPH0849603A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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Abstract

PURPOSE:To provide a hydrogen fueled engine which can directly drive a piston by using hydrogen and high temperature steam respectively generated by a reaction metal body reacting to water. CONSTITUTION:A hydrogen fueled engine is built up in such a way that a piston 200 is driven by. directly pouring a gaseous mixture 252 consisting of hydrogen and high temperature steam respectively generated from an electrothermic reacting means 100 by a rection metal body reacting to water, into the combustion chamber 206 of an engine so as to burn the hydrogen. Hereby, this hydrogen fueled engine can be used for a reciprocating engine for enhancing compression ratio, and also its spatiality and safety are improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水素エンジンに関し、
特に、水と電熱化学反応するアルミニウム又はマグネシ
ウム等の反応金属体を用いて発生した水素及び高温水蒸
気を用いて直接ピストンを駆動するための新規な改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a hydrogen engine,
In particular, it relates to a new improvement for directly driving a piston by using hydrogen and high temperature steam generated by using a reaction metal body such as aluminum or magnesium that electrochemically reacts with water.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の水素エン
ジンとしては、一般に、ボンベに充填された高圧水素、
水素吸蔵合金を用いた構成、液体水素ボンベ等の純水素
を直接用いる方法が採用されている。この水素エンジン
の1例を挙げると、図13に示されているように、ピス
トン200を有するシリンダ201の上部には、点火栓
202及び水素噴射弁203が設けられ、この水素噴射
弁203にはこの水素噴射弁203を駆動する油圧パイ
プ204及び水素ガスタンク205が接続され、水素ガ
スタンク205からの純水素205aが水素噴射弁20
3からシリンダ201内のピストン200上部の燃焼室
206に霧状に供給され、点火されてピストン200が
駆動されていた。従って、その動作について述べると、
所定のタイミングで燃焼室206へ供給された水素20
5aは、予め吸入された空気と混合し、点火栓202か
らの電気火花によって着火され、燃焼室206は高圧と
なり、ピストン200はシリンダ201内を下方へ押下
げられ、図示しないクランク機構によって動力を取り出
すようにしていた。
2. Description of the Related Art As a conventional hydrogen engine of this type, a high-pressure hydrogen filled in a cylinder,
A structure using a hydrogen storage alloy and a method of directly using pure hydrogen such as a liquid hydrogen cylinder have been adopted. As an example of this hydrogen engine, as shown in FIG. 13, a spark plug 202 and a hydrogen injection valve 203 are provided above a cylinder 201 having a piston 200. A hydraulic pipe 204 for driving the hydrogen injection valve 203 and a hydrogen gas tank 205 are connected, and pure hydrogen 205a from the hydrogen gas tank 205 is connected to the hydrogen injection valve 20.
3 was supplied to the combustion chamber 206 above the piston 200 in the cylinder 201 in the form of mist and ignited to drive the piston 200. Therefore, to describe its operation,
Hydrogen 20 supplied to the combustion chamber 206 at a predetermined timing
5a is mixed with air that has been sucked in in advance, is ignited by electric sparks from the spark plug 202, the combustion chamber 206 has a high pressure, the piston 200 is pushed downward in the cylinder 201, and power is supplied by a crank mechanism (not shown). I was taking it out.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の水素エンジン
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、従来の水素エンジンは、純
水素を比較的低圧のタンク内に貯め込み、使用していた
ため、高圧の例えば油圧式注入装置を有する水素噴射弁
が必要となり、小型化することが困難となって実用化へ
の大きい障害となっていた。
Since the conventional hydrogen engine is constructed as described above, the following problems exist. That is, since the conventional hydrogen engine stores pure hydrogen in a relatively low-pressure tank and uses it, a hydrogen injection valve having a high-pressure hydraulic injection device, for example, is required, which makes it difficult to downsize. It was a big obstacle to practical application.

【0004】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、水と電熱化学反応するアル
ミニウム又はマグネシウム等の反応金属体を用いて発生
した水素及び高温水蒸気を用いて直接ピストンを駆動す
るようにした水素エンジンを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, it uses hydrogen and high-temperature steam generated by using a reaction metal body such as aluminum or magnesium that electrochemically reacts with water. An object of the present invention is to provide a hydrogen engine in which a piston is directly driven.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による水素エンジ
ンは、水と反応金属体による電熱化学反応手段から発生
した水素と高温水蒸気からなる混合気体をエンジンの燃
焼室に直接注入して前記水素を燃焼させ、ピストンを駆
動する構成である。
In the hydrogen engine according to the present invention, a mixed gas of hydrogen and high temperature steam generated from an electrothermal chemical reaction means of water and a reaction metal body is directly injected into a combustion chamber of the engine to generate the hydrogen. It is configured to burn and drive the piston.

【0006】さらに詳細には、前記電熱化学反応手段
は、水を内蔵した容器と、前記容器に接続された摺動接
触電極により摺動自在に保持された反応金属体と、前記
水中に位置すると共に前記反応金属体に接触し、かつ、
前記容器に電気絶縁体を介して保持された耐熱性電極
と、前記容器内で発生する水素ガスを溜めるための水素
ガス溜部と、前記水素ガス溜部内の水素ガスを取り出す
ため前記水素ガス溜部に接続されたバルブと、前記反応
金属体と耐熱性電極に接続された電源とからなる構成で
ある。
More specifically, the electrothermal chemical reaction means is located in the water, a container containing water, a reaction metal body slidably held by a sliding contact electrode connected to the container, and the water. Together with the reaction metal body, and
A heat-resistant electrode held in the container via an electrical insulator, a hydrogen gas reservoir for accumulating hydrogen gas generated in the container, and a hydrogen gas reservoir for taking out hydrogen gas in the hydrogen gas reservoir. And a power source connected to the reaction metal body and the heat resistant electrode.

【0007】さらに詳細には、前記反応金属体は、電気
絶縁容器に封入されたマグネシウム体よりなり、前記電
気絶縁容器には前記各電極と接触する第1、第2電極が
形成されている構成である。
More specifically, the reaction metal body is made of a magnesium body enclosed in an electrically insulating container, and the electrically insulating container is provided with first and second electrodes which are in contact with the respective electrodes. Is.

【0008】さらに詳細には、前記反応金属体は、電気
絶縁容器に封入されたマグネシウム体よりなり、前記電
気絶縁容器には前記各電極からの通電により爆発する電
気着火性火薬が設けられている構成である。
More specifically, the reaction metal body is made of a magnesium body enclosed in an electrically insulating container, and the electrically insulating container is provided with an electrically ignitable explosive which explodes when electricity is applied from the electrodes. It is a composition.

【0009】さらに詳細には、前記電熱化学反応手段
は、高圧気体取出し管及びスタート電極を有する容器
と、前記容器内に設けられ前記スタート電極上に配設さ
れ水と電熱化学反応する反応金属体と、前記容器と前記
スタート電極間に接続された高圧電源と、前記容器内に
前記水を供給するための水供給手段とを備え、前記反応
金属体の下端とスタート電極との間の放電後に前記水を
前記反応金属体に供給するようにした構成である。
More specifically, the electrothermal chemical reaction means is a container having a high-pressure gas extraction tube and a start electrode, and a reaction metal body provided in the container and disposed on the start electrode to perform an electrochemical thermochemical reaction with water. A high-voltage power supply connected between the container and the start electrode, and water supply means for supplying the water into the container, and after discharge between the lower end of the reaction metal body and the start electrode. The water is supplied to the reaction metal body.

【0010】さらに詳細には、前記水を前記反応金属体
の下端に供給する構成である。
More specifically, the water is supplied to the lower end of the reaction metal body.

【0011】さらに詳細には、前記水を、前記容器内の
内部筒の上部の穴を経て前記反応金属体の上部から、供
給する構成である。
More specifically, the water is supplied from the upper part of the reaction metal body through the hole in the upper part of the inner cylinder in the container.

【0012】さらに詳細には、前記容器と水供給手段と
の間には、逆止弁が設けられている構成である。
More specifically, a check valve is provided between the container and the water supply means.

【0013】さらに詳細には、前記反応金属体はアルミ
ニウム体からなる構成である。
More specifically, the reaction metal body is made of an aluminum body.

【0014】さらに詳細には、前記反応金属体はマグネ
シウム体からなる構成である。
More specifically, the reaction metal body is composed of a magnesium body.

【0015】[0015]

【作用】本発明による水素エンジンにおける電熱化学反
応手段においては、水中の反応金属体と耐熱性電極に対
して通電すると、反応金属体と耐熱性電極との間に水中
放電が発生し、高温水蒸気が発生する。この高温水蒸気
により気体金属が発生し、この水蒸気と気体金属(すな
わち、水とアルミニウム体)の電熱化学反応を誘起して
水素と高温水蒸気が定常的に発生する。この水素及び高
温水蒸気は水素ガス溜部内に溜まり、バルブを開閉する
ことにより必要に応じて取出すことができる。また、他
の電熱化学反応手段においては、反応金属体とスタート
電極間の放電によって反応金属体を1000℃以上の高
温として水を供給することにより、反応金属体と水との
電熱化学反応が起動し、その後は、水のみの供給を続け
ることによって反応熱を活用して水の還元反応が継続さ
れ、高温水素と高温水蒸気の発生を継続することができ
る。このようにして得られた水素と水蒸気は高温である
ため、直接、シリンダの燃焼室へ供給することによって
ピストンを駆動することができる。
In the electrothermal chemical reaction means in the hydrogen engine according to the present invention, when electricity is applied to the reaction metal body in water and the heat-resistant electrode, underwater discharge is generated between the reaction metal body and the heat-resistant electrode, and high temperature steam is generated. Occurs. A gas metal is generated by the high temperature steam, and an electrothermal chemical reaction between the steam and the gas metal (that is, water and an aluminum body) is induced to constantly generate hydrogen and high temperature steam. The hydrogen and high-temperature steam accumulate in the hydrogen gas reservoir and can be taken out as needed by opening and closing the valve. Further, in another electrothermal chemical reaction means, water is supplied to the reactive metal body at a high temperature of 1000 ° C. or higher by the discharge between the reactive metal body and the start electrode to start the electrothermal chemical reaction between the reactive metal body and water. Then, thereafter, by continuing to supply only water, the reduction reaction of water is continued by utilizing the reaction heat, and the generation of high temperature hydrogen and high temperature steam can be continued. Since the hydrogen and steam thus obtained are high in temperature, the piston can be driven by directly supplying them to the combustion chamber of the cylinder.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面と共に本発明による水素エンジン
の好適な実施例について詳細に説明する。図1から図4
迄は、水素エンジンの構成図、図5は電熱化学反応手段
を示す断面図、図6は図5の作動状態を示す断面図、図
7は図5の他の実施例を示す構成図、図8は図5の要部
の他の実施例の断面図、図9は他の電熱化学反応手段の
構成図、図10は図9の動作状態図、図11は図9の他
の実施例を示す構成図、図12は図11の動作説明図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the hydrogen engine according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 to 4
Up to now, the hydrogen engine configuration diagram, FIG. 5 is a sectional view showing the electrothermal chemical reaction means, FIG. 6 is a sectional view showing the operating state of FIG. 5, and FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of FIG. 8 is a sectional view of another embodiment of the main part of FIG. 5, FIG. 9 is a configuration diagram of another electrothermal chemical reaction means, FIG. 10 is an operation state diagram of FIG. 9, and FIG. 11 is another embodiment of FIG. The configuration diagram shown in FIG. 12 and FIG. 12 are explanatory diagrams of the operation in FIG.

【0017】図1から図4迄において符号201で示さ
れるシリンダには、ピストン200及びクランク200
Aが作動自在に設けられ、このシリンダ201の上部に
形成された燃焼室206には、空気を吸入する吸気弁2
50を有する吸気管251、水素と高温水蒸気からなる
混合気体252を注入する混合気注入弁253を有する
混合気体注入管254、点火栓202、及び、排気弁2
55を有する排気管256が各々接続されている。
A cylinder designated by 201 in FIGS. 1 to 4 includes a piston 200 and a crank 200.
A is operably provided, and an intake valve 2 for sucking air is provided in a combustion chamber 206 formed in an upper portion of the cylinder 201.
Intake pipe 251 having 50, mixed gas injection pipe 254 having mixed gas injection valve 253 for injecting mixed gas 252 composed of hydrogen and high temperature steam, spark plug 202, and exhaust valve 2
Exhaust pipes 256 having 55 are each connected.

【0018】従って、前述の構成において、図1で示す
吸気弁250を開弁から閉弁して燃焼室206内の空気
を圧縮し、図2のように混合気注入弁253を開弁して
混合気注入管254より混合気体252を注入する。こ
の混合気体252の圧力によって図3のようにピストン
200は下方へ向って駆動され始めるので、再び混合気
注入弁253を閉弁し、点火栓202で着火させると、
燃焼室206内は圧力が最高値に達し、出力はクランク
200Aを経て図示しないフライホイールに蓄積され
る。最後に、排気弁255を開弁すると、排気管256
から排気300が行われる。
Therefore, in the above-mentioned structure, the intake valve 250 shown in FIG. 1 is closed from the open valve to compress the air in the combustion chamber 206, and the mixture injection valve 253 is opened as shown in FIG. The mixed gas 252 is injected from the mixed gas injection pipe 254. The pressure of the mixed gas 252 causes the piston 200 to start driving downward as shown in FIG. 3. Therefore, when the mixed gas injection valve 253 is closed again and the ignition plug 202 is ignited,
The pressure reaches the maximum value in the combustion chamber 206, and the output is accumulated in the flywheel (not shown) via the crank 200A. Finally, when the exhaust valve 255 is opened, the exhaust pipe 256
The exhaust 300 is performed.

【0019】次に、前述の混合気体252を発生するた
めの電熱化学反応手段100について述べる。まず、図
5及び図6において、符号1で示されるものは全体形状
が箱形をなし、水2を内蔵した耐圧性の導電性材料から
なる容器であり、この容器1の底部1aのねじ孔1aB
には、耐熱性電極3を有する電気絶縁体4が螺合して設
けられている。
Next, the electrothermal chemical reaction means 100 for generating the above-mentioned mixed gas 252 will be described. First, in FIGS. 5 and 6, the reference numeral 1 indicates a container having an overall shape of a box and made of a pressure-resistant conductive material containing water 2, and a screw hole at the bottom 1 a of the container 1. 1aB
An electric insulator 4 having a heat-resistant electrode 3 is screwed on and provided in the.

【0020】前記耐熱性電極3と前記底部1a間には、
抵抗器5とスイッチ6及び電源7が直列に接続されてお
り、前記容器1の天井部1bの内面1cから一体状に垂
下してなる摺動接触電極8の内側には、この摺動接触電
極8に保持された棒状のアルミニウム体からなり水2と
電熱反応する反応金属体9が上下動自在にかつ摺動式に
設けられており、この反応金属体9の下端9dは耐熱性
電極3の上端3aに接触するように構成されている。
Between the heat resistant electrode 3 and the bottom portion 1a,
A resistor 5, a switch 6 and a power source 7 are connected in series, and inside the sliding contact electrode 8 integrally hung from the inner surface 1c of the ceiling portion 1b of the container 1, the sliding contact electrode is formed. A reaction metal body 9 made of a rod-shaped aluminum body held by 8 and electrothermally reacting with water 2 is provided so as to be vertically movable and slidable. The lower end 9d of this reaction metal body 9 is It is configured to contact the upper end 3a.

【0021】前記容器1の天井部1b上に一体状に形成
された水素ガス溜部10の上部には蓋11が載置されて
いると共に、この水素ガス溜部10の側部に設けられた
吐出筒体12には、バルブ13が設けられている。従っ
て、このバルブ13の開弁により前記水素ガス溜部10
内に水素ガスを有する混合気体252を取出すことがで
きるように構成されている。
A lid 11 is placed on the upper portion of the hydrogen gas storage portion 10 formed integrally on the ceiling portion 1b of the container 1, and is provided on the side portion of the hydrogen gas storage portion 10. The discharge cylinder 12 is provided with a valve 13. Therefore, when the valve 13 is opened, the hydrogen gas reservoir 10 is opened.
The gas mixture 252 having hydrogen gas therein can be taken out.

【0022】次に、動作について述べる。まず、バルブ
13を閉弁してスイッチ6をオンとすると、耐熱性電極
3の上端3aと反応金属体9の下端9dの接点抵抗によ
って反応金属体9の下端9dが高熱を発し、その周囲の
水2は高温水蒸気となり、アルミニウムと水の電熱化学
反応が起こり、高圧水素20が発生し、反応金属体9は
矢印Aの方向へ押し上げられる。
Next, the operation will be described. First, when the valve 13 is closed and the switch 6 is turned on, the contact resistance between the upper end 3a of the heat-resistant electrode 3 and the lower end 9d of the reaction metal body 9 causes the lower end 9d of the reaction metal body 9 to generate high heat, and its surroundings. The water 2 becomes high-temperature steam, an electrothermal chemical reaction of aluminum and water occurs, high-pressure hydrogen 20 is generated, and the reactive metal body 9 is pushed up in the direction of arrow A.

【0023】前記反応金属体9の下端9dが摺動接触電
極8の接点8aより上方に来た場合には、容器1と耐熱
性電極3との導通が絶たれるため、耐熱性電極3に対す
る電流が切れ、上昇していた反応金属体9は耐熱性電極
3に当接するまで落下し、再び、前述の電熱化学反応が
始まる。
When the lower end 9d of the reaction metal body 9 is above the contact 8a of the sliding contact electrode 8, the container 1 and the heat-resistant electrode 3 are disconnected from each other, and the current to the heat-resistant electrode 3 is cut off. Then, the reaction metal body 9 which has risen and has risen falls until it comes into contact with the heat-resistant electrode 3, and the above-described electrothermal chemical reaction starts again.

【0024】前述の電熱化学反応により発生した混合気
体252は前述容器1の水素ガス溜部10内に蓄積さ
れ、バルブ13を開弁することにより、混合気体252
を取出すことができ、従って、反応金属体9が全て消耗
した場合には、蓋11を開き、新しい水2と反応金属体
9とを交換することにより、再び、前述と同じ電熱化学
反応によって高圧の混合気体252を得ることができ
る。なお、この電源7としては、商用電源だけでなく、
電池を用いることができる。前記水素ガス溜部10は、
前述の構成に限ることなく、例えば、図7で示すように
容器1に接続管20を介して水素ガス溜部10Aを接続
し、この水素ガス溜部10Aに設けたバルブ13を介し
て混合気体252を必要に応じて取出すようにすること
もできる。従って、全体の装置を小型化できるため、車
載用の水素エンジンにも適用可能である。
The mixed gas 252 generated by the above-described electrothermal chemical reaction is accumulated in the hydrogen gas reservoir 10 of the container 1, and the valve 13 is opened to open the mixed gas 252.
Therefore, when the reaction metal body 9 is completely consumed, the lid 11 is opened and the fresh water 2 and the reaction metal body 9 are exchanged, so that the same electrothermal chemical reaction as described above can be performed again to increase the pressure. Mixed gas 252 can be obtained. In addition, as the power source 7, not only a commercial power source,
Batteries can be used. The hydrogen gas reservoir 10 is
Without being limited to the above-mentioned configuration, for example, as shown in FIG. 7, a hydrogen gas reservoir 10A is connected to the container 1 via a connecting pipe 20, and a mixed gas is supplied via a valve 13 provided in the hydrogen gas reservoir 10A. It is also possible to take out 252 as needed. Therefore, the entire apparatus can be downsized, and it can be applied to a hydrogen engine mounted on a vehicle.

【0025】図8に示す構成は、前記反応金属体9の他
の実施例を示すものであり、前述のアルミニウム体に替
えて固体又は微小粒又は微粉末のマグネシウム体9aを
アルミニウム等で形成された金属容器9b内に収容して
反応金属体9を構成し、蓋9cで密閉化され、内部は真
空あるいは低気圧とした構成である。なお、この金属容
器9bによってマグネシウム体9aが水2とすぐに反応
しないように構成されている。
The structure shown in FIG. 8 shows another embodiment of the reaction metal body 9. Instead of the above-mentioned aluminum body, a solid or fine magnesium or fine powder magnesium body 9a is formed of aluminum or the like. The reaction metal body 9 is housed in the metal container 9b, and the reaction metal body 9 is sealed by the lid 9c. The metal container 9b is configured so that the magnesium body 9a does not immediately react with the water 2.

【0026】次に、動作について述べる。まず、図5の
反応金属体9を図8に示すマグネシウム体9aを内蔵し
た反応金属体9を用い、スイッチ6をONとすると耐熱
性電極3の上端3aと図8の金属容器9bの電熱化学反
応により金属容器9bは高熱を発して溶け、熱された水
2が金属容器9b内のマグネシウム体9aに接触し還元
反応が開始される。この間しばらくはスイッチ6をON
とし続けていると水中放電によりマグネシウム体9aは
高温となり、自発的に還元反応が維持されるようにな
る。ここで、スイッチ6をOFFとすると以後は自らの
発熱で反応は持続し水素が定常的に発生する。金属容器
9bがプラスティックス等の電気絶縁体からなる電気絶
縁容器(図示せず)の場合は、図5の各電極3,8に接
する部分のみを図8に示すように第1、第2電極30,
31とし、電気着火性火薬(図示していないが前記絶縁
容器に設けている)をスイッチ6によって発火させ、そ
の高熱によって前述のようにマグネシウム体9aと水2
の還元反応を誘発してもよい。
Next, the operation will be described. First, the reaction metal body 9 of FIG. 5 is used as the reaction metal body 9 having the magnesium body 9a shown in FIG. 8 therein, and when the switch 6 is turned on, the upper end 3a of the heat resistant electrode 3 and the electrothermal chemistry of the metal container 9b of FIG. The reaction causes the metal container 9b to generate high heat and melt, and the heated water 2 contacts the magnesium body 9a in the metal container 9b to start the reduction reaction. Switch 6 turns on for a while
Continuing with, the magnesium body 9a becomes hot due to the underwater discharge, and the reduction reaction is spontaneously maintained. Here, when the switch 6 is turned off, the reaction is continued by the heat generated by itself and hydrogen is constantly generated. When the metal container 9b is an electrically insulating container (not shown) made of an electrically insulating material such as plastics, only the portions in contact with the electrodes 3 and 8 of FIG. 5 have the first and second electrodes as shown in FIG. 30,
31, an electric ignitable powder (not shown, but provided in the insulating container) is ignited by the switch 6, and the high heat thereof causes the magnesium body 9a and the water 2 to pass through as described above.
The reduction reaction of may be induced.

【0027】次に、図9及び図10で示す電熱化学ボイ
ラからなる他の電熱化学反応手段100について述べ
る。なお、前述の実施例と同一部分には同一符号を用い
て説明する。なお、説明を簡単とするため、マグネシウ
ム体を反応金属体9として用いたボイラの場合について
述べる。図9において、40は水タンク、41は吸排気
ポンプ、42は吸排気管であり、この水タンク40と吸
排気ポンプ41は第1バルブ43及び吸排気管42を介
して互いに接続され、この水タンク40の上部には、第
2バルブ45を有する給水用開口管46が接続されてい
る。
Next, another electrothermal chemical reaction means 100 composed of the electrothermal chemical boiler shown in FIGS. 9 and 10 will be described. The same parts as those in the above-described embodiment will be described using the same reference numerals. For simplicity of description, a case of a boiler using a magnesium body as the reaction metal body 9 will be described. In FIG. 9, 40 is a water tank, 41 is an intake / exhaust pump, 42 is an intake / exhaust pipe, and the water tank 40 and the intake / exhaust pump 41 are connected to each other via a first valve 43 and an intake / exhaust pipe 42. A water supply opening pipe 46 having a second valve 45 is connected to the upper portion of 40.

【0028】前記水タンク40の水2中に設けられた給
排水管47は、第3バルブ48と逆止弁49を経て高圧
の容器1の下部へ接続されている。この容器1には圧力
計50を有する蓋51が設けられており、この容器1の
底部1aには電気絶縁体4によって絶縁されたスタート
電極3Aが設けられると共に、この容器1の上部には、
高圧気体取出し管12aが設けられている。
The water supply / drainage pipe 47 provided in the water 2 of the water tank 40 is connected to the lower portion of the high-pressure container 1 via the third valve 48 and the check valve 49. A lid 51 having a pressure gauge 50 is provided in the container 1, a start electrode 3A insulated by an electric insulator 4 is provided in a bottom portion 1a of the container 1, and an upper portion of the container 1 is provided with
A high pressure gas extraction pipe 12a is provided.

【0029】前記スタート電極3Aはスイッチ6と放電
抵抗5、コンデンサ60、充電抵抗61を経て高圧電源
7に接続されている。なお、前述の吸排気ポンプ41、
水タンク40、各バルブ43,45,48により水供給
手段80を構成しているが、例えば、シリンダ、水中ポ
ンプ管とすることもできる。
The start electrode 3A is connected to the high voltage power source 7 via the switch 6, the discharge resistor 5, the capacitor 60 and the charging resistor 61. The intake / exhaust pump 41,
The water tank 40 and the valves 43, 45, and 48 constitute the water supply means 80, but may be, for example, a cylinder or a submersible pump pipe.

【0030】次に動作について述べる。まず、混合気体
252が必要となると、水タンク40内に給水開口管4
6から水2が注入されるが、この時、第3バルブ48は
閉じられている。更にエネルギー源であるマグネシウム
棒からなる反応金属体9が蓋51を開いてスタート電極
3Aの上に置かれる後、蓋5は再び閉じられる。
Next, the operation will be described. First, when the mixed gas 252 is required, the water supply opening pipe 4 is placed in the water tank 40.
Water 2 is injected from 6 and the third valve 48 is closed at this time. Further, the reaction metal body 9 made of a magnesium rod which is an energy source opens the lid 51 and is placed on the start electrode 3A, and then the lid 5 is closed again.

【0031】次に、混合気体252を発生するには、図
10において、まず、第2バルブ45が閉じていること
を確認した後、第1、第3バルブ43,48を開弁した
後、スイッチ6をONとする。同時に、反応金属体9の
下端9dで放電Hが起り高温となる。この時、圧力計は
まだほとんど動かない。そこでポンプ41を始動して空
気をタンク40へ送り込むと第3バルブ48と逆止弁4
9を経て水2は底部1aへ給水される。この瞬間、圧力
計50は動き始めて容器1内の圧力上昇を示す。ここで
スイッチ6をOFFとしつつ水2を容器1内へ供給する
と、反応金属体9であるマグネシウムと水2が激しく反
応しはじめ、高温気体取出し管12aより混合気体25
2(高圧水素と高圧水蒸気の混合体)が前述の水素エン
ジンへ送り出される。
Next, in order to generate the mixed gas 252, in FIG. 10, first, after confirming that the second valve 45 is closed, after opening the first and third valves 43 and 48, Switch 6 is turned on. At the same time, discharge H occurs at the lower end 9d of the reaction metal body 9 and the temperature becomes high. At this time, the pressure gauge still hardly moves. Therefore, when the pump 41 is started to send air into the tank 40, the third valve 48 and the check valve 4
The water 2 is supplied to the bottom portion 1a through the water. At this moment, the pressure gauge 50 starts to move and indicates a pressure increase in the container 1. Here, when the water 2 is supplied into the container 1 while the switch 6 is turned off, the reaction metal body 9, magnesium, and the water 2 start to react violently, and the mixed gas 25
2 (mixture of high-pressure hydrogen and high-pressure steam) is sent to the aforementioned hydrogen engine.

【0032】次に、図11及び図12に示す構成は、前
述の図9及び図10で示す構成の他の実施例であり、図
9及び図10で示す構成とは異なる部分についてのみ説
明する。すなわち、容器1の上部に高温気体取出し管1
2a及び圧力計50を有する蓋51が着脱自在に設けら
れ、容器1の底部1aに植立して形成された保持筒部1
aAには、その上部に穴59を有する内部筒90が設け
られている。
Next, the configurations shown in FIGS. 11 and 12 are other embodiments of the configurations shown in FIGS. 9 and 10, and only the portions different from the configurations shown in FIGS. 9 and 10 will be described. . That is, the high temperature gas extraction pipe 1 is provided on the top of the container 1.
A lid 51 having a pressure gauge 50 and a lid 2a is detachably provided, and the holding cylinder portion 1 is formed by erected on the bottom portion 1a of the container 1.
The aA is provided with an internal cylinder 90 having a hole 59 in the upper part thereof.

【0033】前述の状態で、スイッチ6をオンとして反
応金属体9を前述の放電によって高温とした状態下で、
第3バルブ48を開弁して水を逆止弁49へ導くと、水
は容器1と内部筒90との間を経て上部の穴59から反
応金属体9の表面を伝わって下方に落ち、水が加熱され
た状態で反応金属体9であるマグネシウムと激しく反応
し、発生した水素と水蒸気は穴59から高温気体取出し
管12aより外部へ排出される。
In the above-mentioned state, the switch 6 is turned on and the reaction metal body 9 is heated to a high temperature by the above-mentioned discharge,
When the third valve 48 is opened and water is guided to the check valve 49, the water passes through the space between the container 1 and the inner cylinder 90, travels along the surface of the reaction metal body 9 from the upper hole 59, and falls down. The water reacts violently with magnesium which is the reaction metal body 9 in a heated state, and the generated hydrogen and water vapor are discharged to the outside through the hole 59 through the high temperature gas extraction pipe 12a.

【0034】なお、この水を反応金属体9の表面に沿っ
て下降させるので、発生熱は効率よく水に吸熱され、水
の大きい潜熱による熱損を最小限に留めることができ、
高効率の水素発生を行うことができる。なお、前述の反
応金属体9はマグネシウム体に限らず、アルミニウム体
を用いても同様の作用を得ることができる。
Since the water is moved down along the surface of the reaction metal body 9, the generated heat is efficiently absorbed by the water, and the heat loss due to the large latent heat of the water can be minimized.
It is possible to generate hydrogen with high efficiency. The reaction metal body 9 described above is not limited to the magnesium body, and the same effect can be obtained by using an aluminum body.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明による水素エンジンは、以上のよ
うに構成されているため、次のような効果を得ることが
できる。すなわち、容器内の反応金属体と水による電熱
化学反応によって、得られた高温高圧の水素ガスと高温
水蒸気からなる混合気体を水素エンジンの燃料として用
いるため、従来のボンベ型の純水素に比べると、圧縮比
を高くするレシプロエンジンに用いることができ、ま
た、そのスペース性及び安全性も大幅に向上され、水素
自動車等の実用化に大きく貢献できるものである。ま
た、この反応金属体をアルミニウム体からマグネシウム
体とした場合には、アルミニウム体よりも低温で反応で
きるため、水素発生中には必ずしも通電の必要がなくな
り、エネルギー経済的には有利な水素発生装置を得るこ
とができる。
Since the hydrogen engine according to the present invention is constructed as described above, the following effects can be obtained. That is, since a mixed gas composed of high-temperature and high-pressure hydrogen gas and high-temperature steam obtained by an electrothermal chemical reaction between a reaction metal body in a container and water is used as a fuel for a hydrogen engine, compared to conventional cylinder-type pure hydrogen. It can be used in a reciprocating engine with a high compression ratio, and its space and safety are greatly improved, which can greatly contribute to the practical application of hydrogen vehicles and the like. Further, when the reaction metal body is changed from an aluminum body to a magnesium body, the reaction can be performed at a temperature lower than that of the aluminum body, so that it is not always necessary to energize during hydrogen generation, which is an energy-efficient hydrogen generator. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による水素エンジンの構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a hydrogen engine according to the present invention.

【図2】図1の動作構成図である。FIG. 2 is an operation configuration diagram of FIG.

【図3】図1の動作構成図である。3 is an operation configuration diagram of FIG. 1. FIG.

【図4】図1の動作構成図である。FIG. 4 is an operation configuration diagram of FIG. 1.

【図5】本発明における電熱化学反応手段を示す構成図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an electrothermal chemical reaction means in the present invention.

【図6】図5の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of FIG. 5;

【図7】図5の他の実施例を示す構成図である。7 is a configuration diagram showing another embodiment of FIG.

【図8】図5の反応金属体の他の実施例を示す構成図で
ある。
FIG. 8 is a constitutional view showing another embodiment of the reaction metal body of FIG.

【図9】本発明における電熱化学ボイラ型の電熱化学反
応手段を示す構成図である。
FIG. 9 is a constitutional view showing an electrothermochemical boiler type electrothermal chemical reaction means in the present invention.

【図10】図9の動作説明図である。10 is an explanatory diagram of the operation of FIG.

【図11】図9の他の実施例を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing another embodiment of FIG. 9.

【図12】図11の動作説明図である。12 is an explanatory diagram of the operation of FIG.

【図13】従来の水素エンジンを示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram showing a conventional hydrogen engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 水 3 耐熱性電極 3A スタート電極 7 電源 8 摺動接触電極 9 反応金属体 9a マグネシウム体 9b 金属容器 10,10A 水素ガス溜部 10a 水素ガス 12a 高圧気体取出し管 13 バルブ 30,31 第1、第2電極 49 逆止弁 59 穴 80 水供給手段 90 内部筒 200 ピストン 206 燃焼室 252 混合気体 1 Container 2 Water 3 Heat Resistant Electrode 3A Start Electrode 7 Power Supply 8 Sliding Contact Electrode 9 Reactive Metal Body 9a Magnesium Body 9b Metal Container 10,10A Hydrogen Gas Reservoir 10a Hydrogen Gas 12a High Pressure Gas Extraction Tube 13 Valve 30,31 1st , 2nd electrode 49 Check valve 59 Hole 80 Water supply means 90 Inner cylinder 200 Piston 206 Combustion chamber 252 Mixed gas

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水(2)と反応金属体(9)による電熱化学反
応手段(100)から発生した水素と高温水蒸気からなる混
合気体(252)をエンジンの燃焼室(206)に直接注入して前
記水素を燃焼させ、ピストン(200)を駆動することを特
徴とする水素エンジン。
1. A mixed gas (252) consisting of hydrogen and high temperature steam generated from an electrothermal chemical reaction means (100) of water (2) and a reaction metal body (9) is directly injected into a combustion chamber (206) of an engine. The hydrogen engine is characterized in that the piston (200) is driven by burning the hydrogen.
【請求項2】 前記電熱化学反応手段(100)は、水(2)を
内蔵した容器(1)と、前記容器(1)に接続された摺動接触
電極(8)により摺動自在に保持された反応金属体(9)と、
前記水(2)中に位置すると共に前記反応金属体(9)に接触
し、かつ、前記容器(1)に電気絶縁体(4)を介して保持さ
れた耐熱性電極(3)と、前記容器(1)内で発生する水素ガ
ス(10a)を溜めるための水素ガス溜部(10,10A)と、前記
水素ガス溜部(10,10A)内の水素ガス(10a)を取り出すた
め前記水素ガス溜部(10,10A)に接続されたバルブ(13)
と、前記反応金属体(9)と耐熱性電極(3)に接続された電
源(7)とから構成したことを特徴とする請求項1記載の
水素エンジン。
2. The electrothermal chemical reaction means (100) is slidably held by a container (1) containing water (2) and a sliding contact electrode (8) connected to the container (1). The reacted metal body (9),
A heat resistant electrode (3) located in the water (2) and in contact with the reaction metal body (9), and held in the container (1) through an electrical insulator (4), Hydrogen gas reservoir (10, 10A) for storing hydrogen gas (10a) generated in the container (1), and the hydrogen gas (10a) for taking out the hydrogen gas (10a) in the hydrogen gas reservoir (10, 10A) Valve (13) connected to gas reservoir (10,10A)
2. The hydrogen engine according to claim 1, wherein the hydrogen engine comprises a reactive metal body (9) and a power source (7) connected to the heat resistant electrode (3).
【請求項3】 前記反応金属体(9)は、電気絶縁容器に
封入されたマグネシウム体(9a)よりなり、前記電気絶縁
容器には前記各電極(3,8)と接触する第1、第2電極(3
0,31)が形成されていることを特徴とする請求項1又は
2記載の水素エンジン。
3. The reaction metal body (9) is composed of a magnesium body (9a) enclosed in an electrically insulating container, and the electrically insulating container has first and second contacting members (3, 8). 2 electrodes (3
0,31) is formed, The hydrogen engine according to claim 1 or 2 characterized by things.
【請求項4】 前記反応金属体(9)は、電気絶縁容器に
封入されたマグネシウム体(9a)よりなり、前記電気絶縁
容器には前記各電極(3,8)からの通電により爆発する電
気着火性火薬が設けられていることを特徴とする請求項
1又は2記載の水素エンジン。
4. The reaction metal body (9) is made of a magnesium body (9a) enclosed in an electric insulation container, and the electric insulation container has an electric field that explodes when electricity is applied from the electrodes (3, 8). The hydrogen engine according to claim 1 or 2, wherein an ignitable explosive is provided.
【請求項5】 前記電熱化学反応手段は、高圧気体取出
し管(12a)及びスタート電極(3A)を有する容器(1)と、前
記容器(1)内に設けられ前記スタート電極(3A)上に配設
され水(2)と電熱化学反応する反応金属体(9)と、前記容
器(1)と前記スタート電極(3A)間に接続された高圧電源
(7)と、前記容器(1)内に前記水(2)を供給するための水
供給手段(80)とを備え、前記反応金属体(9)の下端(9d)
とスタート電極(3A)との間の放電後に前記水(2)を前記
反応金属体(9)に供給する構成としたことを特徴とする
請求項1記載の水素エンジン。
5. The electrothermal chemical reaction means comprises a container (1) having a high-pressure gas extraction pipe (12a) and a start electrode (3A), and a container (1) provided inside the container (1) above the start electrode (3A). A high-voltage power supply connected between the container (1) and the start electrode (3A), which is provided with a reaction metal body (9) that undergoes an electrothermal chemical reaction with water (2).
(7) and a water supply means (80) for supplying the water (2) in the container (1), the lower end (9d) of the reaction metal body (9)
2. The hydrogen engine according to claim 1, wherein the water (2) is supplied to the reaction metal body (9) after the electric discharge between the electrode and the start electrode (3A).
【請求項6】 前記水(2)を前記反応金属体(9)の下端(9
d)に供給することを特徴とする請求項5記載の水素エン
ジン。
6. The lower end (9) of the reaction metal body (9) is supplied with the water (2).
Hydrogen engine according to claim 5, characterized in that it is supplied to d).
【請求項7】 前記水(2)を、前記容器(1)内の内部筒(9
0)の上部の穴(59)を経て前記反応金属体(9)の上部か
ら、供給することを特徴とする請求項5記載の水素エン
ジン。
7. The water (2) is stored in an inner cylinder (9) inside the container (1).
The hydrogen engine according to claim 5, wherein the hydrogen is supplied from the upper part of the reactive metal body (9) through a hole (59) in the upper part of (0).
【請求項8】 前記容器(1)と水供給手段(80)との間に
は、逆止弁(49)が設けられていることを特徴とする請求
項5記載の水素エンジン。
8. The hydrogen engine according to claim 5, wherein a check valve (49) is provided between the container (1) and the water supply means (80).
【請求項9】 前記反応金属体(9)はアルミニウム体か
らなることを特徴とする請求項1,2,5,6,7,8
の何れかに記載の水素エンジン。
9. The reaction metal body (9) is made of an aluminum body.
The hydrogen engine according to any one of 1.
【請求項10】 前記反応金属体(9)はマグネシウム体
からなることを特徴とする請求項1,2,5,6,7,
8の何れかに記載の水素エンジン。
10. The reaction metal body (9) comprises a magnesium body, 1, 2, 5, 6, 7,
8. The hydrogen engine according to any one of 8.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010035551A (en) * 1999-10-01 2001-05-07 박영식 Engine using hydrogen fuel
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