JPS60501603A - 水素エンジン - Google Patents
水素エンジンInfo
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- JPS60501603A JPS60501603A JP59502597A JP50259784A JPS60501603A JP S60501603 A JPS60501603 A JP S60501603A JP 59502597 A JP59502597 A JP 59502597A JP 50259784 A JP50259784 A JP 50259784A JP S60501603 A JPS60501603 A JP S60501603A
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Y—GENERAL 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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- Y10S123/12—Hydrogen
Landscapes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、水素を発生させ且つその水素を内燃機関の燃料に利用する方法および
装置に関するものである発明の背景
水素は燃焼させると、駆動力として利用可能な相当量のエネルギを放出する。し
かし、この水素をエンジンの燃料として使用する為には、水素は化学的に活性な
元素であるため、天然には遊離状態の気体元素としては存在せず、人為的に製造
し、貯蔵することが必要となる。水素を製造する一般的な方法は、水素含有化合
物の化学結合を分離して行なう方法である。この方法は当然、相当量のエネルギ
を必要とする。炭化水素、酸、塩基および水などを利用して、水素を退離させる
方法は多数あるが、業務目的用としては、水または石油を利用するのが一般的な
方法である。炭化水素から大量の水素を製造する場合、一般的に、メタンと蒸気
の混合体を触媒の存在下で、高温度に加熱することで行っている。水からの水素
の製造は電解方法による。
水素の製造方法の例は米国特許第3,699,718号、第3,786,138
号、第3,816.609号、第3,859,373号、第4,069,304
号および第4,202,744号により具体的に記載されている。これら方法は
おおむね蒸気−軽質炭化水素の改質による方法、炭化水素および他の炭素買物質
の部分酸化による方法、および石油カス化による方法(ケロッグ方法)に分けら
れる。
今日まで、水素エンジンはロケットやミサイルの推進、その他の軍事目的など、
極く限られた特定の分野の用途にのみ使用されてきた。水素エンジンは様々な理
由により、一般道路を走行する自8車の駆動動力源としては広く採用されるに至
っていない。その最大の理由はおそらく、水素は燃焼し易く、急激に反応して、
大量のエネルギを放出するため、危険性が伴うことによるであろう。自動車の燃
焼タンクに水素気体を入れて走行することは、自動車を運転する一般の人々にと
って、極めて危険なことである。もう1つの理由は、水素をメタンの如き炭化水
素から発生させる場合、桶めてコスト高となり、また、水素の貯蔵スペースも広
く確保しなけれはならないことである。華から水素を発生させる場合には、貯蔵
スペース、またはコス[〜は問題とならないのは当然だが、しかし、電解によっ
て、水から発生する水素の早は自動車]−ンジンの燃料どして使用する為には不
十分である。
従って、本発明の主な目的は水素を発生させ、ぞの発生された水素をそのまま、
内燃機関の燃料として利用する方法および装置を提供することである。
発明の要約
本発明の1実施態様によると、水素カス発生方法は500’ F乃至900°F
の温度の蒸気流を形成する段階とおよび、その蒸気を油または塊状樹脂内に通過
させることで、その蒸気流の少なくとも一部分を水素と酸素に分離する段階とを
備えている。
本発明の別の実施態様による動力発生方法は500°「乃至900°Fの温度て
蒸気流を形成し、その蒸気を樹脂または油と接触させることで、酸素と水素を分
離する段階とおよび水素を発火させる段階とを備えている。
本発明の別の実施態様によると、水素か発生され、そのエンジン燃料としての使
用量が発生量とほぼ等しい!こめ、水素の貯蔵がほぼ不要になる動力発生方法を
提供することができる。この方法はエンジン絞りによっ−C制御される弁手段を
介して、水を水素−酸素分離装置内に導入する段階と、その分離装置内で水素と
酸素を分離づる段階と、および発生されたままの水素をエンジンに供給する段階
とを備えている。
本発明の別の実施態様による動力発生システムは内燃機関と、供給水を保持し得
るようにした燃料タンクと、および供給された油または樹脂を収容した水素−酸
素分離室とを備えて構成しである。このシステムはさらに、燃料タンクから酸素
−水素分離室まで水を供給する第1導管手段と、上記第1導管手段を通って、供
給される水を液体から気体相に変化させる加熱手段と、および水素−酸素分離室
内で発生した水素を燃焼させるため、内燃機関内に供給する第2導管手段とを備
えている。
本発明のもう1つ別の実施態様によると、水素と酸素の分離装置は油または樹脂
を入れた至と、およびこの至を貫通し、内部で加熱気体を通過させ、油または樹
脂を加熱する導管手段とを備えている。上記至には熱伝導状態に結合し且つこの
室と連通する管が設けである。この管には塊状粒子が入れてあり、供給される水
が上記至からの熱伝導により、加熱された粒子と接触すると、直ちに上記に相変
化し、その上記は室内に流入して、油または樹脂と接融する。
図面の簡単な説明
第1図は本発明の原理を具現化し、本発明による方法を実施するためのシステム
の図解図、第2図は本発明に従って、水素と酸素を分離する装置の断面図、およ
び
第3図は第2図の装置の面3−3に沿った断面図である。
第1図の図解図を参照すると、水素発生装置を包含する水素エンジンは自動車の
駆動用として従来から使用されているような内燃機関を備え、この内燃機関は絞
り王を有し、従来型のエンジン冷却系で水冷却されることが分かる。供給水を入
れる水タンクが設けである。この水タンクから第1熱交換器まで導管10が伸長
している。この第1熱交換器は内部に熱イオン弁を介′装させた導管11系を介
して、エンジン冷却システムに結合しである。内燃機関の絞り王に結合され且つ
この絞り王によって制御される弁Vを介して、導管12は導管10と流体連通ず
る状態で第1熱交挨器から第2熱交換器まで伸長している。この第2熱交換器か
らは別の導管13が導管12と流体連通状・態で、片巻き導@14まで伸長しで
いる。この片巻き導管141よ水素−醸素分離至と流体連通している。尋菅15
は第流体連通状態で分離室から第2熱交換器まで戻るように伸長している。内燃
機関口体内で導管16は気化または燃料噴射装置に接続されている。別の導管1
7が内燃機関のエンジン排気系から分離室まで伸長し、排気管18と連通してい
る。
次に、第2図および第3図を参照すると、水素−酸素分離室はタンク20を備え
、このタンク20の1端には吸気マニホルド21が取付()てあり、その他端に
はill気マニホルド22が取付けであるのが分かる。」二記2つのマニホルド
間で、5水の管24がタンク20を貫通している。導管17は吸気マニホルドに
接続され、一方、尾管18は排気マニホルドに結合しである。
導管13はタンク20に緊密に巻付き、熱伝導状態で結合した片巻き形状の導管
14と合流する。片巻き導管14内には一般的な鉄含有岩塊のような塊状粒子が
充填しである。片巻き導管の1端には、エルホ継手26が設けてあり、流体はこ
の継手26を通って、タンク20の底部に供給される。
導管15は吸気マニホルドを通って、タンク20から、第2熱交換器まで伸長し
ている。タンク20には供給された樹脂または油が入れである。鉱油または石油
のような各種の油を採用することができる。大豆油を使用することも可能だが、
ガムまたはパイシタール樹脂が好適である。カム樹脂はダイオウマツなどの米国
産マツから採取することができる。
反応開始前、従来型式の補助予熱手段(図示せず)を使用して、水素−酸素分離
室内で樹脂または油を500’ F乃至900’Fly)温度まで予熱する。樹
脂の温度が500’ F以下の場合、効率が低下し、十分な水素が発生できない
ので、樹脂の温度は少なくとも500゛「に保つ必要がある。逆に、樹脂の温度
が900’ F以上になると、その樹脂の種類によっては分解し、状態が変化し
易くなる。
樹脂または油の温度が適正温度にイ【ると、次のよう7
に、エンジンを作動させる。水はポンプ手段(図示せず)によって、水タンクか
ら導管10.12.15、第1および第2熱交換器、弁Vを介して、分離室に供
給される。第1熱交換器を通過する際に、水はエンジン冷却液からの熱で予熱さ
れる。次いで、水は弁Vを通って、第2熱交換器に供給される。弁\/の位置は
エンジン絞り王の位置によって、調節される。水は第2熱交換器から導管13を
通って、片巻き管14内に供給され、この片巻き管14内で加熱した塊状粒子と
接触し低圧の蒸気流に変化刃る。ここから、低圧の蒸気流は樹脂または油体を通
って、水素−酸素分離苗内を徐々に流れて行く。樹脂または油と接触すると、蒸
気は直ちに、水素と酸素に分離する。
分離した水素と酸素は導管15を通って、分離室から第2熱交換器まで流れ、こ
の第2熱交換器内で、その温度は600° 「より幾分、低下する。次に、導管
16を通って、水素はエンジンの燃料吸入系内に直接供給され、ここで発火され
て、エネルギを発生し、エンジンの内部部品を駆動する。排気カスの熱は導管1
7を通って、吸気マニホルド21内に至り、管24を通って、タンク20に至り
、その後、排気マニホルドを通って、尾管18に送られる。この熱は樹脂または
油体に伝達され、その温度を適正に保つ。
■程温度は酸素と水素の化学結合を分離するのに必要なエネルギを発生させるの
にこれまで必要と考えら −
れていた温度より、相当に低温に拘らず、上述したシステムによると水素と酸素
が分離される。この理由は完全に解明されていない。しかし、低圧の蒸気流は樹
脂または油の表面に接触すると、何等かの作用で変化し、その結果、低温でも所
要のエネルギを発生させることができるようである。いずれにしろ本発明のat
および樹脂および油の供給することと、エンジン燃料として、水を供給し、補助
予熱装置を使用するだけで、道路上で自動車を良好に走行させることができる。
上述した実施態様は特定の実施態様による本発明の原理を単に説明したものに過
き′ないことを理解丁べきである。当然、特許請求の範囲に記載した本発明の精
神および範囲から逸脱することなく、多くの変形、追加または削減が可能である
。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.500°F乃至900’ F間の温度で蒸気流を形成する段階と、および前 記蒸気流を油または樹脂体を通過させることによって、少なくともその蒸気流の 一部を水素と酸素に分離する段階とを備えることを特徴とする気体発生方法。 2、前記蒸気流をガム樹脂体を通過させることを特徴とする特許請求の範囲第1 項に記載した気体発生方法。 3、前記蒸気流をパイン樹脂体を通過させることを特徴とする特許請求の範囲第 1項に記載した気体発生方法。 4.500°「乃至900°F間の温度で蒸気流を形成する段階と、および前記 蒸気流を樹脂または油に接触させることによって、水素と酸素を分離刃る段階と J5よびその水素を発火させる段階とを備えること、を特徴とする動力発生方法 。 5、前記蒸気流を樹脂体を通過させることを特徴とする特許請求の範囲第4項に 記載した動力発生方法66、前記蒸気流を油体を通過させることを特徴とする特 許請求の範囲第4項に記載した動力発生方法。 7、水素を内燃機関内で発火させることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記 載した動力発生方法。 8、エンジン絞りによって制御される弁手段を介して、水素−酸素分離装置内に 水を導入する段階と、前記分離装置内で水素と酸素を分離する分解と、および発 生されたままの水素をエンジン内で燃焼させるためエンジン内に供給する段階と を備え、水素の発生量とほぼ同一量をエンジン燃料として使用することで、水素 の貯蔵をほぼ不要にすることを特徴とする動力発生方法。 9.500°F乃至900’ F間の温度で水を蒸発させて、蒸気に変え、前記 蒸気を油または樹脂に接触させることによって、水素と酸素を分離することを特 徴とする特許請求の範囲第8項に記載した動力発生方法。 10、内燃機関と、供給されIC水を収容する燃料タンクと、供給された油また は樹脂を収容する水素−酸素分離室と、前記燃料タンクから前記水素−酸素分離 室まで水を供給する第1導管手段と、前記第1導管手段を通って供給された水を 液体から気体相に変化させる加熱手段と、および前記水素−酸素分離室内で発生 させた水素を前記内燃機関内に供給する第2導管手段とを備えることを特徴とす る動力発生システム。 11、前記第1導管手段が塊状粒子を入れた管を備えることを特徴とする特許請 求の範囲第10項に記載した動力発生システム。 12、前記粒子が岩塊であることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載し た動力発生システム11゜11 前記管を前記水素−酸素分離に熱伝導状態で結合することを特徴とする特許請求 の範囲第11項に記載した動力発生システム。 前記水素−酸素分離室を通って、前記内燃機関から伸長する排気導管を備えるこ とを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載した動力発生システム。 前記内燃機関がエンジン冷却系を備え、前記動力発生システムがさらに、前記第 1導管手段が量適して伸長する熱交換器手段および前記エンジン冷却系から前記 熱交換器手段まで伸長ゴる第3導管手段を備え、前記燃料タンクから前記分離室 に供給された水を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載した 動力発生システム7、前記第1J5Jび第2導管手段が量適して伸長する熱交換 器手段を備え、前記分離室から前記内燃機関に供給された水素および酸素を冷却 することを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載した動力発生システム。 前記内燃機関が絞り手段を備え、前記動力発生システムが前記燃料タンクから、 前記エンジン絞り手段を結合した前記分離室内に至る水の流量を調節する弁手段 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載した動力発生システム 。 油または樹脂を収容する室と、加熱気体を通して、2 前記油または樹脂を加熱する導管手段と、塊状粒子を入れた前記室と熱伝導状態 に結合し月つ連通する管とを備え、前記粒子内に供給される水が前記室からの熱 伝導によって加熱された粒子と接触すると直ちに、蒸気に相変化し、前記蒸気が 室内に流入し、油または樹脂と接触することを特徴とする水素と酸素の分離装置 。 19、前記管を前記分離室の周囲で片巻きしたことを特徴とする特許請求の範囲 第18項に記載した分離装置。 20、さらに、吸気マニホル1り゛およびD1気マニホルドを備え、前記導管手 段が前記吸気マニホルドおよび排気マニホルドと流体連通する複数の導管を備え ることを特徴とする特許請求の範囲第18項に記載した分離装置。
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