JPS6158657B2 - - Google Patents
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- JPS6158657B2 JPS6158657B2 JP53121117A JP12111778A JPS6158657B2 JP S6158657 B2 JPS6158657 B2 JP S6158657B2 JP 53121117 A JP53121117 A JP 53121117A JP 12111778 A JP12111778 A JP 12111778A JP S6158657 B2 JPS6158657 B2 JP S6158657B2
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Classifications
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-
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-
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description
本発明は、再使用可能な燃料で外燃機関を運転
する方法に関し、特に再生使用可能で比較的非汚
染性の燃料による機関の運転方法に関するもので
ある。 現在用いられている自動車エンジンは殆んど例
外なしに石油または石油から作られるガソリンで
運転している。 これらのエンジンには二つの主な欠点がある。
その一つはエンジンの用いる燃料は再生使用不能
であり現在の消費速度では世界の石油埋蔵量はす
ぐに枯渇する。第二の欠点は燃料の燃焼生成物は
大気中へ排出されると大気汚染の主原因となるこ
とである。 本発明の一目的は比較的に非汚染性の再生使用
可能な燃料を利用した機関の運転方法を提供する
ことである。すなわち本発明は、機関の作動流体
を加熱することによつて運転される外燃機関にお
いて、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウ
ムとアルミニウム、マグネシウム−アルミニウム
合金、水素化マグネシウム、水素化アルミニウム
及び水素化アルミニウムマグネシウムから成るグ
ループから選択された燃料を用い、機関と共働す
る燃焼室に前記燃料と空気を供給して燃料を燃焼
させ、該燃焼熱を熱移動させて前記作動流体を加
熱すべく、該作動流体を前記燃焼室を備えるエネ
ルギー交換装置に通過させ、前記燃焼によつて生
じた固体酸化物および水酸化物のうち少なくとも
いずれか一方を燃焼生成物全体から分離しこれを
収集するものである。前記空気と燃料とを燃焼さ
せて生ずる固体生成物は酸化アルミニウム
（Al2O3）、酸化マグネシウム（MgO）、水酸化マ
グネシウム（Mg（OH）2）および水酸化アルミニ
ウム（Al2（OH）3）であろう。これらの収集され
た酸化物と水酸化物は、還元することにより燃料
としてまたは他の用途、例えば食品その他の製品
の容器またはかんの製造に再使用できる。この燃
料は比較的に非汚洗である、というものは、酸化
物と水酸化物が収集された後には大気中に排出さ
れるものは空気以外に実質的に何物もないからで
ある。 他の諸目的には、燃料を燃焼するのに用いる空
気を予熱するために燃焼生成物を利用すること；
再生使用のために燃焼生成物の固体部分を収集す
べくセパレータを提供すること；このセパレータ
を燃料の燃焼室として利用すること；ナトリウム
または他のヒートパイプの如き熱伝達手段を用い
て間接的にヒートパイプを介して燃料によりエン
ジンの作動流体を加熱すること；が含まれる。勿
論、作動流体は熱伝達手段を用いずに直接に加熱
することもできる。 本発明の他の諸目的と特長は特に添付図面につ
いて考察すれば記述の進むにつれて一層明らかに
なろう。 図面、特に第１図を参照するに、本発明に係る
システムはマグネシウム、アルミニウム、マグネ
シウムとアルミニウム、マグネシウム−アルミニ
ウム合金、水素化マグネシウム、水素化アルミニ
ウム、および水素化アルミニウムマグネシウムか
ら成る群から選択された燃料Ｆでスターリングエ
ンジンの如き機関Ｅを運転することを含む。換言
すれば、燃料Ｆは群の物質のいづれか一つまたは
それ以上を含むことができる。燃料Ｆはマグネシ
ウムおよびアルミニウム（合金であるか否かを問
わない）ならびにその水素化物を含むものと仮定
する。機関Ｅの運転から生じる燃焼の固体生成物
Ｐ、即ち、酸化マグネシウム（MgO）、酸化アル
ミニウム（Al2O3）、水酸化マグネシウム（Mg
（OH）2）および水酸化アルミニウム（Al2
（OH）3）は、収集される。次いでこれらは再生使
用のために変換設備CFへ運ばれる。適当な発電
所、例えば原子力または水力発電所あるいは石炭
または油で運転される発電所を用いて変換設備
CFを運転できる。変換設備CFにおいて、マグネ
シウムおよびアルミニウムの酸化物と水酸化物は
還元されてマグネシウムとアルミニウムおよびそ
の水素化物となり、次いでこれらはエンジンを運
転するのに再び使用できる燃料を作るために再生
される。所望であれば再生されたマグネシウムと
アルミニウムとのうちの一部は容器またはかんの
如き他の製品の製造に使用でき、これらの製品も
後で収集して燃料として再成使用できる。 マグネシウムの製造は任意の適当な方法、例え
ば、フエロシリコンを用いて酸化マグネシウムを
熱還元することにより行いうる。またシリコンを
用いて酸化マグネシウムで熱還元することにより
行うこともできる。よく知られたこれらの方法に
ついてのより完全な説明については、ジヨンワイ
リーアンドサンズ社のニユーヨーク、ロンドン、
シドニー、トロントのインターサイエンスパブリ
ツシヤーズ支社1967年発行の「エンサイクロペデ
イアオブケミカルテクノロジー」（カークオスマ
ー著）第２版第12巻、第661−708頁の「マグネシ
ウムとマグネシウム合金」を参照されたい。他の
方法を使用してもよい。 アルミニウムの製造は任意の適当な方法、例え
ば、氷晶石に溶かしたアルミナを容する電解セル
を流れる連続した電流によりアルミナを分解する
ことにより行いうる。アルミニウムは陰極に堆積
する。操作は940℃ないし980℃の温度で行われ
る。よく知られたこの方法のより完全な説明につ
いては、ジヨンワイリーアンドサンズ社のニユー
ヨーク、ロンドンのインターサイエンスパブリツ
シヤー支社1963年発行の「エンサイクロペデイア
オブケミカルテクノロジー」（カークオスマー
著）第２版第１巻、第929−989頁の「アルミニウ
ムとアルミニウム合金」を参照されたい。他の方
法を使用してもよい。 水素化マグネシウム（MgH2）の製造は任意の
適当な手段により行いうる。水素はマグネシウム
に可溶であるから、高い温度、圧力、例えば470
℃、50気圧、にて粉末または溶融状態のマグネシ
ウムに水素を通気することにより行いうる。形成
される水素化マグネシウムの量は工程が続けられ
る時間の長さに依存する。故に水素化マグネシウ
ムに対する純マグネシウムの比は時間を変化する
ことにより制御できる。他の方法を使用してもよ
い。 水素化アルミニウム（AlH3）の製造は任意の適
当な手段により行いうる。水素はアルミニウムに
も可溶であるから、高い温度、圧力にて粉末また
は溶融状態のアルミニウムに水素を通気すること
により行いうる。やはり、水素化アルミニウムに
対する純アルミニウムの比は工程が続けられる時
間の長さに依存する。AlH3は化学反応
する方法に関し、特に再生使用可能で比較的非汚
染性の燃料による機関の運転方法に関するもので
ある。 現在用いられている自動車エンジンは殆んど例
外なしに石油または石油から作られるガソリンで
運転している。 これらのエンジンには二つの主な欠点がある。
その一つはエンジンの用いる燃料は再生使用不能
であり現在の消費速度では世界の石油埋蔵量はす
ぐに枯渇する。第二の欠点は燃料の燃焼生成物は
大気中へ排出されると大気汚染の主原因となるこ
とである。 本発明の一目的は比較的に非汚染性の再生使用
可能な燃料を利用した機関の運転方法を提供する
ことである。すなわち本発明は、機関の作動流体
を加熱することによつて運転される外燃機関にお
いて、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウ
ムとアルミニウム、マグネシウム−アルミニウム
合金、水素化マグネシウム、水素化アルミニウム
及び水素化アルミニウムマグネシウムから成るグ
ループから選択された燃料を用い、機関と共働す
る燃焼室に前記燃料と空気を供給して燃料を燃焼
させ、該燃焼熱を熱移動させて前記作動流体を加
熱すべく、該作動流体を前記燃焼室を備えるエネ
ルギー交換装置に通過させ、前記燃焼によつて生
じた固体酸化物および水酸化物のうち少なくとも
いずれか一方を燃焼生成物全体から分離しこれを
収集するものである。前記空気と燃料とを燃焼さ
せて生ずる固体生成物は酸化アルミニウム
（Al2O3）、酸化マグネシウム（MgO）、水酸化マ
グネシウム（Mg（OH）2）および水酸化アルミニ
ウム（Al2（OH）3）であろう。これらの収集され
た酸化物と水酸化物は、還元することにより燃料
としてまたは他の用途、例えば食品その他の製品
の容器またはかんの製造に再使用できる。この燃
料は比較的に非汚洗である、というものは、酸化
物と水酸化物が収集された後には大気中に排出さ
れるものは空気以外に実質的に何物もないからで
ある。 他の諸目的には、燃料を燃焼するのに用いる空
気を予熱するために燃焼生成物を利用すること；
再生使用のために燃焼生成物の固体部分を収集す
べくセパレータを提供すること；このセパレータ
を燃料の燃焼室として利用すること；ナトリウム
または他のヒートパイプの如き熱伝達手段を用い
て間接的にヒートパイプを介して燃料によりエン
ジンの作動流体を加熱すること；が含まれる。勿
論、作動流体は熱伝達手段を用いずに直接に加熱
することもできる。 本発明の他の諸目的と特長は特に添付図面につ
いて考察すれば記述の進むにつれて一層明らかに
なろう。 図面、特に第１図を参照するに、本発明に係る
システムはマグネシウム、アルミニウム、マグネ
シウムとアルミニウム、マグネシウム−アルミニ
ウム合金、水素化マグネシウム、水素化アルミニ
ウム、および水素化アルミニウムマグネシウムか
ら成る群から選択された燃料Ｆでスターリングエ
ンジンの如き機関Ｅを運転することを含む。換言
すれば、燃料Ｆは群の物質のいづれか一つまたは
それ以上を含むことができる。燃料Ｆはマグネシ
ウムおよびアルミニウム（合金であるか否かを問
わない）ならびにその水素化物を含むものと仮定
する。機関Ｅの運転から生じる燃焼の固体生成物
Ｐ、即ち、酸化マグネシウム（MgO）、酸化アル
ミニウム（Al2O3）、水酸化マグネシウム（Mg
（OH）2）および水酸化アルミニウム（Al2
（OH）3）は、収集される。次いでこれらは再生使
用のために変換設備CFへ運ばれる。適当な発電
所、例えば原子力または水力発電所あるいは石炭
または油で運転される発電所を用いて変換設備
CFを運転できる。変換設備CFにおいて、マグネ
シウムおよびアルミニウムの酸化物と水酸化物は
還元されてマグネシウムとアルミニウムおよびそ
の水素化物となり、次いでこれらはエンジンを運
転するのに再び使用できる燃料を作るために再生
される。所望であれば再生されたマグネシウムと
アルミニウムとのうちの一部は容器またはかんの
如き他の製品の製造に使用でき、これらの製品も
後で収集して燃料として再成使用できる。 マグネシウムの製造は任意の適当な方法、例え
ば、フエロシリコンを用いて酸化マグネシウムを
熱還元することにより行いうる。またシリコンを
用いて酸化マグネシウムで熱還元することにより
行うこともできる。よく知られたこれらの方法に
ついてのより完全な説明については、ジヨンワイ
リーアンドサンズ社のニユーヨーク、ロンドン、
シドニー、トロントのインターサイエンスパブリ
ツシヤーズ支社1967年発行の「エンサイクロペデ
イアオブケミカルテクノロジー」（カークオスマ
ー著）第２版第12巻、第661−708頁の「マグネシ
ウムとマグネシウム合金」を参照されたい。他の
方法を使用してもよい。 アルミニウムの製造は任意の適当な方法、例え
ば、氷晶石に溶かしたアルミナを容する電解セル
を流れる連続した電流によりアルミナを分解する
ことにより行いうる。アルミニウムは陰極に堆積
する。操作は940℃ないし980℃の温度で行われ
る。よく知られたこの方法のより完全な説明につ
いては、ジヨンワイリーアンドサンズ社のニユー
ヨーク、ロンドンのインターサイエンスパブリツ
シヤー支社1963年発行の「エンサイクロペデイア
オブケミカルテクノロジー」（カークオスマー
著）第２版第１巻、第929−989頁の「アルミニウ
ムとアルミニウム合金」を参照されたい。他の方
法を使用してもよい。 水素化マグネシウム（MgH2）の製造は任意の
適当な手段により行いうる。水素はマグネシウム
に可溶であるから、高い温度、圧力、例えば470
℃、50気圧、にて粉末または溶融状態のマグネシ
ウムに水素を通気することにより行いうる。形成
される水素化マグネシウムの量は工程が続けられ
る時間の長さに依存する。故に水素化マグネシウ
ムに対する純マグネシウムの比は時間を変化する
ことにより制御できる。他の方法を使用してもよ
い。 水素化アルミニウム（AlH3）の製造は任意の適
当な手段により行いうる。水素はアルミニウムに
も可溶であるから、高い温度、圧力にて粉末また
は溶融状態のアルミニウムに水素を通気すること
により行いうる。やはり、水素化アルミニウムに
対する純アルミニウムの比は工程が続けられる時
間の長さに依存する。AlH3は化学反応
【式】により形成する
こともできる。他の方法を使用してもよい。
水素化アルミニウムマグネシウム（Mg
（AlH4）2）の製造は任意の適当な方法、例えば、
高い温度、圧力にて粉末または溶融状態のマグネ
シウムアルミニウム合金に水素を通気することに
より行うことができ、最終混合物における水素化
アルミニウムマグネシウムに対するマグネシウム
アルミニウム合金の比は時間に依存する。他の方
法を使用してもよい。 第２図、第３図を参照するに、スターリングエ
ンジン１０を含むエンジンシステムが略示されて
いる。エンジンを運転するのに必要な熱を供給す
べく燃焼室１３へ燃料棒１２を送る手段が設けら
れている。また燃焼生成物から固体残滓を分離す
るためにセパレータ１５が示されている。 エンジン１０は採用できるエンジンの一型式を
示すに過ぎない。他の設計のスターリングエンジ
ン、ならびにランキンサイクルやブライトンサイ
クルで運転するエンジンを使用してもよい。かか
るすべてのエンジンは外燃エンジンとすることが
でき、本発明の目的のためのものでなければなら
ない。この理由で、この燃料は外燃エンジンに用
いられる。 エンジン１０は前述の如くスターリング型エン
ジンである。これは４−シリンダ複動斜板設計の
もので、図示の目的で選択されている。単動型の
ものを含む他の設計も考えられる。列型、Ｖ型そ
の他の形態が可能であり、多段の燃焼室およびセ
パレータ並びに第５図に示す如き多段の燃焼室−
セパレータの組合せの使用が望ましい。駆動部は
斜板駆動部の代りにロムビツク（rhombic）、リ
アナ（riana）または他の駆動部にできよう。エ
ンジン１０はシリンダブロツクＢ内に等角度間隔
関係に円状に配置された４個のシリンダを有し各
シリンダにおけるピストン運動間に正確に90゜の
位相を与える。 第４図に図は４シリンダおよびシリンダを接続
する動作チヤンネルを示し、エンジンの運転を理
解するのに役立つ。膨張空間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，の
各々は動作チヤンネルまたは導管３１〜３４の一
つにより次のシリンダの底部の圧縮空間へ接続さ
れている。圧縮空間はＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚで示されて
いる。スターリングエンジンの用語では膨張空間
は熱空間、また圧縮空間は冷空間と称されること
がある。チヤンネル３１はシリンダC1の頂部の
膨張空間ＡからシリンダC4の底部の圧縮空間Ｚ
へ延びる。チヤンネル３２はシリンダC2の頂部
の膨張空間ＢからシリンダC1の底部の圧縮空間
Ｗへ延びており、以下同様である。これらチヤン
ネルの各々は加熱器Ｈ、再生器Ｒ、冷却器Ｃを通
る。再生器Ｒはワイヤまたはストリツプの形態の
微細に分割された金属のマトリツクスにでき、熱
を交互に吸収したり解放したりする熱力学的スポ
ンジであると考えうるものである。 図示の目的で選ばれたエンジン１０は複動斜板
設計のもので、膨張空間、圧縮空間および接続チ
ヤンネル内の動作流体として空気、水素またはヘ
リウムの如き適当な流体を用いている。複動であ
るから各ピストンの両側には有効な圧力変化があ
る。このエンジンの熱力学的設計は63゜の最良圧
力位相を有するように計算されている。即ち、ピ
ストンが上死点位置に到達した後の63゜のクラン
ク角において、圧力がその最大値に達するように
なつている。第４図に各シリンダの下の円におけ
る点Ｖの軸方向（点線）突出は各シリンダのピス
トン位置を示し、点Ｐの軸方向突出はピストン上
方のシリンダ圧力を与える。 この提案された設計において、第４図のピスト
ンP1はピストンが上死点に位置した後にクランク
角で63゜動いている。ピストンP1の頂部の圧力
は、このエンジンに対して計算された熱力学的設
計によれば207気圧であり、また底部の圧力は150
気圧である。なおも下降するピストンP2は頂部に
150気圧、底部に106気圧を受ける。上昇するピス
トンP3は頂部に106気圧、底部に150気圧を受け
る。これらの差圧の故に、各ピストンはほぼ連続
的に仕事をする。この提案されたスターリングエ
ンジン設計において、膨張空間は高温（1674°ラ
ンキン）で、また圧縮空間は比較的低い温度
（629゜ランキン）で働く。上記温度と圧力は理論
的な温度と圧力である。このエンジンの理論的お
よび実際的な面はオクスフオードのクラレンドン
プレス社1973年発行のテキストブツク、「スター
リングサイクルエンジン」（Dr.G.ウオーカ著）
に述べられている。 再び第２図を参照するに、各ピストンのピスト
ンロツド４０はエンジンの室４４中に連結器４２
を有する。斜板４６は室４４内で軸４８上で回転
し、またその頂面と底面にはピストンが上昇、降
下するとともに斜板を回転すべく連結器に担持さ
れたローラ５４，５６と係合する円形溝または軌
道５０，５２を有する。 シリンダC1の頂部の膨張空間ＡをシリンダC4
の底部の圧縮空間Ｚへ接続するチヤンネルは３１
で示されている。第２図に示す如く、ハウジング
６２内の燃焼室１３（これは第４図に略示した加
熱器Ｈを構成する）へ延入し、次いで再びシリン
ダブロツクＢへ延入し、再生器Ｒおよび冷却器Ｃ
を通つて圧縮空間へ入る。他のチヤンネル３２〜
３４も次のシリンダの圧縮空間へ行く途中で同様
に燃焼室１３、再生器Ｒ、冷却器Ｃを通る。 空気と燃料は燃焼室１３へ運ばれここで燃料が
燃やされる。燃料の燃焼によりエンジンを駆動す
べくシリンダの膨張空間内の動作流体を加熱する
のに必要な高温が生じる。燃料は多くの形態にで
き、マグネシウムアルミニウム合金の棒から構成
できる。合金中のマグネシウムとアルミニウムの
量は効果的に合金できる割合いの全範囲内のいず
れの値にもなしうる。合金中の提案されたまたは
望ましいマグネシウム対アルミニウム比はマグネ
シウム35重量％、アルミニウム65重量％である。
純アルミニウムまたは純マグネシウムあるいはマ
グネシウムとアルミニウムの棒もまた燃焼室で燃
焼される燃料として考えられる。マグネシウムと
アルミニウムの棒はマグネシウムおよびアルミニ
ウムの圧縮または焼結粒子から形成できる。これ
ら二種の金属が燃料中で結合されるならば、これ
らを合金するのが好ましいが所望であればこれら
の金属は別々にあるいは合金せずに一緒に使用で
きる。マグネシウムとアルミニウムを結合するこ
とは望ましいことであり、好ましい燃料を作るこ
とになる。何故ならば、アルミニウムはエンジン
を運転するに必要な熱を与え、またマグネシウム
はまた熱を供給すると共に、容易に発火しアルミ
ニウムを点火する能力を有するからである。 前述の如く、燃料は、マグネシウム、アルミニ
ウム、マグネシウムとアルミニウム、マグネシウ
ム−アルミニウム合金、水素化マグネシウム、水
素化アルミニウム、および水素化マグネシウムア
ルミニウムのうちの一つまたはそれ以上を含むこ
とができる。水素化物は燃焼時にマグネシウムま
たはアルミニウム単独よりも多くの熱を発生する
から有利であり好ましい燃料である。しかし、水
が存在するときの水素化物の反応は危険になりう
る。或る燃料は前記群内の物質のすべてを特定要
件に応じてその量をいろいろ変えて含むことがで
き、またかかる物質の一種またはそれ以上を含む
ことができる。例えば、燃料はマグネシウムとア
ルミニウムの両者を、合金であるか否かを問わ
ず、また熱出力を増すために水素化物の一種また
はそれ以上を付加しまたは付加せずに、含むこと
ができる。 純マグネシウムの燃焼時の化学反応は、Mg＋
1/2O2→MgOであつてエンタルピの変化または熱
放出は−143.84Kcal/ｇmmolである。アルミニ
ウムの場合の反応は、2Al2＋2/3O2→Al2O3であ
つて熱放出は−399.09Kcal/ｇmmolである。 マグネシウムおよび／またはアルミニウムを含
む燃料の燃焼は図面について後で詳述する如く水
により加速できる。マグネシウムの燃焼において
水が添加されると、その反応はMg＋H2O＋1/2O2
→Mg（OH）2であつて熱放出は−152Kcal/ｇmm
ｏｌである。このことは水が不在の場合に比べて水
が存在する場合のマグネシウム燃焼時に放出され
る熱量が増加することを表わす。同様の放出熱の
増加は水の存在のもとにアルミニウムが燃焼した
ときに生起する。ただし、アルミニウムはより容
易に化合して酸化アルミニウム（Al2O3）を作る
ことからこの反応から期待できる水酸化アルミニ
ウムの量は比較的に小さい。 水素化マグネシウム（MgH2）が燃焼すると、
その反応はMgH2＋O2→MgO＋H2Oでありその熱
放出またはエンタルピ変化は−183.4Kcal/ｇmm
ｏｌである。しかしてMgH2が酸素と共に燃焼する
と純マグネシウムよりも実質的に大きい熱放出を
生ぜしめる。 MgH2は水と激しく反応することは周知であ
る。その反応はMgH2＋2H2O→Mg（OH）2＋H2で
あり、熱放出は−67Kcal/ｇmmolである。次い
でH2が酸素と反応すると全熱放出は−182.66Kca
ｌ／ｇｍｍｏｌになりこれは酸素によるMgH2の熱放
出に非常に近ずく。 MgH2が燃焼すると次の反応も可能である。即
ち、MgH2＋O2→Mg（OH）2で、−202.8Kcal/ｇm
ｍｏｌを生じる。これは放出熱量が純マグネシウム
の場合よりも実質的に増すことを示す。 水素化アルミニウム（AlH3）が燃焼すると、次
の反応が生じる。即ち、2AlH3＋3O2→Al2O3＋
3H2Oで、熱放出は−550.5Kcal/ｇmmolであり、
純アルミニウムの燃焼に比べて実質的な向上を示
す。 上記化学反応はMgH2の燃焼が純Mgよりも大き
い熱放出を生じることを示す。同様の比較が
AlH3と純Alについても行われている。Mg
（AlH4）2の熱放出は、混合であるか合金であるか
を問わずMgとAlに比べて同様に向上する。 第２図の説明を続けるに、一本またはそれ以上
の燃料棒が好ましくはエンジンの熱要求に関連し
た速度でかつ適当な態様で駆動される供給ロール
７２の如き適当な手段により導管７０を介して燃
焼室へ送り込まれる。所要であれば、燃料棒は燃
焼室へ送るときに縦方向に分割してより燃え易い
より小さい断面を有する二つ以上の金属合金スト
リツプとしてもよい。軸方向に回転可能な形態の
ナイフになしうるスリツタは７４で略示されてい
る。 また燃料棒はエンジンの燃焼速度および熱要件
に応じて編まれたものあるいは望ましいまたは適
当と考えられる他の形態のものにすることも考え
られる。燃料棒が燃焼室へ入るときに燃料棒をス
トリツプに形成するスリツタの使用は棒の燃焼速
度を変更するために棒を処理する一方法を示すに
過ぎない。燃焼速度の変更は炎前部を適正位置に
維持するためにロツドの送り速度を変化すること
を必要とする。放出される熱を変化する他の方法
は、後で更に詳述する如く燃焼室へ送られる棒の
数を増すことであろう。 棒が燃焼室へ送られるときに通る導管７０は空
気導管であつてこれにより空気が燃焼室へ導入さ
れて燃料を燃焼する。導管のシールされた孔７１
は棒を導入する。入口７０′から空気を引き込ん
で燃焼室へ押し込むために送風機を設けることが
できる。送風機８０はこの目的で採用され、この
場合導管７０に配置されたものとして示されてい
る。導管７０は好ましくはベンチユリ絞り８１を
有しここにたとえばプロパンまたはブタン炎の形
態で略示された点火器Ｉが設けられて導管のオリ
フイスを通じて燃料に点火し、点火器Ｉの右側で
燃料が燃えており燃焼室へ入るときに燃え続けて
いる。炎型点火の代りに、スパーク点火を使用で
き、その場合ベンチユリ絞りは用をなさず除去さ
れる。スパークまたは炎による点火器は導管７０
または燃焼室１３内に配置される。後で詳述する
第５図、第９図に示す実施例において、スパーク
または炎による点火器は導管７０または燃焼室−
セパレータ１５または１５０に配置できる。 給水管６９からの水は点火点を越えて噴霧リン
グ６９′を通つて導管７０へ導入され、燃焼中の
燃料棒が燃焼室へ入る直前に燃料棒に水を噴霧す
る。実際には、水は燃料棒が燃焼室に入つた後に
燃料棒に噴霧できる。水は燃料の燃焼速度を増し
より多くの熱を生ぜしめる。水が使用されたとき
の燃焼生成物の固体部分は水酸化マグネシウム
（恐らく、ごく少量の水酸化アルミニウム）を含
み、これは前記した周知の方法に従つてマグネシ
ウムまたはアルミニウムに還元できる。 第２図はヒートパイプ１００を通る燃焼室内の
チヤンネル３１の部分を示す。ヒートパイプはチ
ヤンネル内の動作流体をエンジンの運転に十分な
温度にまで間接的に加熱するのに用いられる。ヒ
ートパイプ１００はナトリウムヒートパイプであ
り、これは小さい温度差で多量の熱を大きい面か
ら小さい面へ伝達できるから好ましい。ナトリウ
ムヒートパイプ以外のヒートパイプを含む他の熱
伝達手段を採用できる。ナトリウムヒートパイプ
はナトリウムを満たされかつ燃焼室内のチヤンネ
ル３１の部分を完全に抱いた密封された室から成
る。ヒートパイプの内面には多孔性物質のライニ
ング１０１が設けられこのライニングに液（この
場合液体ナトリウム）が吸収されて毛細管力によ
り輸送される。 ナトリウムは燃焼室の熱により蒸発する。次い
でナトリウム蒸気は比較的に冷たい導管３１の面
で凝縮する。凝縮中、熱が放出してナトリウムを
凝縮しこのナトリウムは次いで多孔性ライニング
の毛細管力の作用で熱パイプの比較的に温かい面
へ流動する。ヒートパイプの面の丁度内側の点線
は多孔性ライニングを示す。 燃焼室に配置された他のチヤンネル３２〜３４
の部分はヒートパイプ１００と同様のナトリウム
ヒートパイプを通つて延びうることは理解されよ
う。また、チヤンネル３１〜３４のうちの二つ以
上は共通のヒートパイプに通してもよい。 燃焼室からの導管８２はセパレータ１５に通じ
るがこのセパレータの目的は燃焼室から引き出さ
れた燃焼生成物から固体分〔MgOおよびAl2O3
（および水または水素化物を加速剤として用いた
場合Mg（OH）2およびAl2（OH）3〕を分離しかつ
気体の燃焼生成物を大気中へ解放または排出する
ことである。多くの場合必要ではないが、導管８
２に排風機８６を設けて燃焼室から燃焼生成物を
引き出してセパレータ１５へ押し込むようにして
もよい。 セパレータ１５は各種型式のものになしうるが
この場合は円形頂部分８８、円錐形中央部分９０
および底部の容器９２を有するハウジングの形態
の渦巻きセパレータとして示されている。燃焼生
成物の気体分と固体分は円形部分８８内で周方向
にセパレータへ入り、急速回転せしめられる。セ
パレータのジグザグ線９４は燃焼生成物の固体粒
子が容器９２に収集されるべく落下するときの螺
線経路を略示したものである。適当な覆いにより
覆われる開口を固体分の除去のために容器を設け
ることができる。燃焼生成物の気体部分は９６で
示した頂部の中央出口を通つて大気中へ排出され
る。排気は実質的に空気であり、従つて非汚染性
である。 空気に対する固体（MgO、Al2O3およびMg
（OH）2）の密度は高く、故に渦巻きセパレータを
用いる遠心方法が推奨される。「プロキユアフオ
ーアメリカンスタンダードインダストリアルプロ
ダクツデパートメント（Brochure for American
Industrial Products Department）、シリーズ
322、ダストコレクター、カタログＦ−1201」に
記載された市販のダストコレクタは固体用コレク
タとして本発明の目的に適当な寸法、重量および
空気流のものであるがその寸法を増減できる。汚
染がゼロでかつ完全再生使用という目的は
MgO、Al2O3およびMg（OH）2が反磁性であるか
ら静電沈降器または他の型の固体用コレクタを渦
巻きセパレータの代りにまたこれと直列に用いる
ことを必要とする。 導管７０内の入来空気および導管８２内の外出
する燃焼生成物は予熱用熱交換器９８を通り、入
来空気は熱い燃焼生成物により予熱されることを
注目されよう。熱ガスまたは粒子流中の燃焼室、
導管および予熱用熱交換器を含むすべての素子は
良好な設計方法に従つて熱的に絶縁されている。 使用にあたり、燃料棒１２は送風機８０が空気
を導管７０へ圧送するのと同時に供給ローラ７２
により導管７０を通つて送られる。燃料棒の前進
速度およびその寸法はエンジンの動力要求に依存
する。燃料は点火器Ｉにより点火されて燃焼室１
３内で燃焼し、エンジンを駆動すべくシリンダの
膨張空間の作動流体を加熱するのに十分なように
燃焼室内の温度を高める。前述の如く、作動流体
は動作チヤンネルを包囲したナトリウムヒートパ
イプを介して間接的に加熱するのが好ましいが、
他の熱伝達手段ならびに直接加熱も採用できる。 燃焼生成物の固体および気体は燃焼室から引き
出されて渦巻きセパレータ１５へ圧送される。導
管８２を通つて引き出される熱い燃焼生成物は予
熱用熱交換器９８により導管７０内の入来空気を
予熱する。 燃焼生成物の固体はセパレータの底部で容器９
２に収集される。燃焼生成物の気体部分は実質的
に純空気であつて開口９６を通つて大気中へ排出
される。 容器９２内の燃焼生成物の固体（なお燃料は合
金であるか否かを問わずマグネシウムとアルミニ
ウムおよびまたは前記したその水素化物を含むも
のとする）は酸化マグネシウム（MgO）および
酸化アルミニウムまたはアルミナ（Al2O3）それ
に水酸化マグネシウム（Mg（OH）2）および恐ら
く若干の水酸化アルミニウム（Al2（OH）3）を含
む。これらの固体は変換ステーシヨンへ移送され
ここで前記した周知の方法に従つて還元されてマ
グネシウムおよびアルミニウム元素になる。 マグネシウムおよびアルミニウムは次いで再び
合金化および（または）水素化されエンジンの燃
料としてあるいは他の消費製品として再使用する
ために棒または他の望ましいまたは適当な形態に
形成される。 再生使用される燃料は何回も繰り返して使用で
きる。大気中へ排出されるこれらのガスは実質的
に非汚染性である。 第５図は本発明の改変例を示すもので、渦巻き
セパレータ１５は燃焼室としても役立ち故に適当
には燃焼室−セパレータと称されうるものであ
る。第２図、第３図に記載されたものに対応する
部分は同参照符号で示され、導管内で燃焼する燃
料は第２図において燃焼生成物がセパレータへ入
る点において燃焼室−セパレータへ直接に入る。
点火位置を越えて導管７０へ開口した噴霧リング
６９′を有する導管６９により燃焼中の燃料に水
を噴霧することができる。燃焼中の燃料は前述の
如く燃焼室となるセパレータ内の室を加熱し、燃
焼生成物の固体（MgOおよびAl2O3、および水ま
たは水素化を用いれば、Mg（OH）2を含む）は燃
焼室−セパレータ１５の底部の容器９２へ螺旋経
路をたどり、また燃焼生成物の気体は頂部の排気
出口９６を通つて燃焼室−セパレータを出る。燃
焼室−セパレータ１５は後で詳述する如く燃焼室
−セパレータからの熱をヒートパイプ１００′へ
伝達する良好な熱伝達性質を有しかつ頑丈なカー
ボングラフアイト９３の如き適当な高温物質に包
まれていることが判るであろう。同様の特性を有
する他の物質を用いてもよい。適当な熱絶縁物質
９５がカーボングラフアイト容器を覆う。 燃焼生成物の熱気体部のみが排風機８６により
引き出され、大気中へ排出される前に熱交換器９
８を通る。固体は熱交換器の詰りと汚れを阻止す
るために除去されている。 ナトリウムヒートパイプ１００′は加熱される
べき燃焼室−セパレータの円錐形部分のまわりに
螺旋に巻かれた区分を有することが判るであろ
う。エンジンの動作流体のチヤンネル３１′はヒ
ートパイプにより間接的に加熱されるべく前記実
施例の如くヒートパイプ１００′内に延びてい
る。ヒートパイプ１００′は燃焼室−セパレータ
のまわりに螺旋状に延びていること以外は前述し
たものと構造および機能が同様である。燃焼室−
セパレータの熱は包囲物質９３によりヒートパイ
プ１００′へ実質的にその全周にわたつて伝達さ
れる。勿論、他のチヤンネル（図示せず）もまた
燃焼室−セパレータのまわりに同様に螺旋に巻か
れた同様のヒートパイプ内を延びている。前記実
施例の如く、二つ以上のチヤンネルを同じヒート
パイプ内に配置できる。 この改変例の操作は前述のものと実質的に同じ
であり、燃料は収集された酸化物から再生使用さ
れまた比較的に非汚染性のガスは大気中へ排出さ
れる。 第６図は第２図の装置の改変例を示すもので、
複数個の燃料棒１２ａ，１２ｂが採用され、スパ
ーク点火器が設けられる。明らかな如く、前述の
型の炎点火器を設けることもできる。燃料棒は前
述のものと同じ組成のものにできる。 燃料棒１２ａは例えばＯリング１２２によりシ
ールされた燃焼室１３の開口１２０を通じて送ら
れる。燃料棒１２ａを前進させる供給ローラはア
イドラ１２４およびモータM1により駆動される
ローラ１２６を含む。燃焼室の丁度内側で燃料棒
１２ａに隣接してスパークプラグ１２８が配置さ
れている。１３２においてフランジ止めされたフ
ラツプ１３０は常位置へばねにより平常押圧さ
れ、この位置では燃焼室の開口１２０を覆うが、
前進する燃料棒により押し開けられる。スパーク
プラグ１２８は燃料を点火すべくフラツプ１３０
の開きに応答して電気スイツチの如き適当な手段
により操作できる。 燃料棒１２ｂは燃焼室１３の壁の開口１３４を
通つて突出し、開口１３４はＯリング１３６によ
りシールされる。１４０にてヒンジ止めされた同
様のフラツプ１３８は燃焼室壁の開口１３４を平
常閉じており、ばね圧により閉位置へ押圧される
が燃料棒１２ｂの前進により押し開けられる。ロ
ツド１２ｂの供給ローラはアイドラ１４２および
モータM2により駆動されるローラ１４４を含
む。ロツド１２ｂを点火するスパークプラグ１３
９は燃焼室１３内に燃料ロツド１２ｂに隣接して
配置され、スパークプラグ１２８と同様にフラツ
プ１３８の開きに応答して操作できる。棒を２本
示しただけであるが、エンジンの全要求に必要な
だけの多くの棒を含むよう形態を拡張できる。所
望であれば複数の棒を第２図の導管７０へ送入す
ることもできる。 空気はベンチユリを持たないが前述の導管７０
と同様な導管７９を通つて燃焼室１９へ導入され
る。また、空気は異なる点において燃焼室１３へ
入る。燃焼生成物は前述の実施例と同様に導管８
２により燃焼室１３から除去される。 第６図の構造の一目的は変化する動力要求のも
とにエンジンを運転する手段を示すことである。
棒１２ａはエンジンの運転中、モータM1により
無負荷運転速度で燃焼室１３へ送られるものとす
る。エンジンを加速したいとき、即ち、動力の要
求が増したとき、エンジンの運転はモータM2を
付勢して第二の棒１２ｂを燃焼室へ送る。棒１２
ｂのスパークプラグ１３９はフラツプ１３８の開
きに反答して働き、棒１２ｂを点火して要求され
る追加の熱量を供給する。追加の補給燃料棒およ
び関連する点火および駆動装置は高動力要求に対
して加速器を更に押下する場合に設けることがで
きることは理解されよう。 エンジンは無負荷運転速度または低動力に戻し
たいとき、加速器を解放するとモータM2が消勢
される。燃焼室１３へ突入する固体燃料棒１２ｂ
の部分は室壁へ後方に燃えたこのときフラツプ１
３８が閉じて棒を消火する。 前述の実施例において、燃料は棒の形態のもの
として示された。他の固体形態のものも述べた。
しかし、燃料は燃焼室へポンプ輸送できる粒子の
混合物の形態をとることができる。前記燃料成分
から選択された小ペレツトまたは粒子を液に入れ
たスラリを形成してもよい。この液は酸素を含ん
ではならず、例えば灯油または油から成ることが
できる。これらの揮発性の液目体は大気に対して
非汚染性であるが、全スラリの小部分を構成する
ものであり、燃料ペレツトのキヤリヤまたは媒体
として役立つ主としてその能力のために存在する
ものであつてスラリ型混合物を提供する。 第７図は第２図に構造体の一部の改変例を示
し、残りの構造体は第２図のものと同じである。 第７図に示す如く、光電セル２００を点火点に
設け、これにより燃料棒１２の先端の点火を感知
してパルス信号をサーボコンピユータ２０２へ送
り、このサーボコンピユータは供給ロールル７２
の一つ（他の供給ロールはアイドラ）を作動し、
棒１２を燃料の燃焼速度よりも大きい速度で前方
または右へ送り、かくして棒の先端の炎前部を導
管７０に沿つて更に下流に配置された光電セル２
０６を過ぎて前進させる。光電セル２０６は炎前
部の通過を感知してサーボコンピユータ２０２へ
信号を送り、駆動モータ２０４の速度を減じて棒
の前進を減速するが燃焼速度よりも僅かに大きい
前進速度を維持する。炎前部は更に下流へ光電セ
ル２０８の方へ前進するがこの光電セルはこの炎
前部を感知してパルス信号をサーボコンピユータ
２０２へ送りこれにより駆動モータ２０４の速度
を減じ従つてまた燃料棒１２の前進速度を減じて
燃焼速度よりも僅かに小さいはまたはこれと等し
い速度にする。しかして、燃焼する先端はサーボ
コンピユータ２０２を介して駆動モータへ伝達さ
れてこの速度を調節する信号を介して２個の光電
セル２０６，２０８間に維持される。 燃料の燃焼を加速し従つて高負荷要求に応ずる
ために水噴霧器を第７図に設ける。水噴霧は、常
閉弁２１４を有する水パイプ２１２により給水さ
れる噴霧インゼクタ２１０により炎前部が維持さ
れる点において光電セル２０６，２０８間で導管
へ導入される。エンジンのスロツトルまたは加速
器が押下されるときの如く加速された燃焼が所望
されるとき、スロツトルまたは加速器から弁２１
４への接続部がこの弁を開いて水を燃焼中の燃料
に噴霧する。 熱電対になしうる熱センサ２１６を燃焼室に設
けて過度の温度を防止できる。燃焼室が危険な高
温になると、熱センサ２１６がサーボコンピユー
タ２０２へ信号を送り、送風機８０の速度を増し
て、燃焼の目的に必要とされるよりも実質的に多
い空気を管７０から燃焼室へ送り込み、熱を吸収
して燃焼室内の操作温度を下げる。また熱センサ
２１６は温度の変動を感知して燃焼速度を変化す
るのにも使用できるものであつて、例えば適当な
信号をサーボコンピユータに送つてスリツタを係
合、離脱させあるいは水弁を開閉してより多くの
またはより少ない燃料棒を燃焼室へ送る。 光電セル２００，２０６，２０８および熱セン
サ２１６からサーボコンピユータ２０２への、お
よびサーボコンピユータ２０２から駆動モータ２
０４送風機８０および弁２１４への適当な配線が
図示の如く設けられる。 第８図は第２図の構造体の一部の更に他の改変
例であつて、第２図の構造体の残部は同じであ
る。図示の如く、前述のものと同じ構造の複数の
燃料棒１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃが駆動モー
タ２１８により導管７０へ送入される。棒１２，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃのための供給ローラの対
が設けられ、これは７２，７２ａ，７２ｂ，７２
ｃで示され、駆動モータ２１８の出力軸へこの場
合磁気クラツチ２２０により接続され、他の供給
ローラはアイドラである。第８図は水の使用に依
存せずに増加したエンジン要求に応じる他の方法
を示す。第８図において、供給ローラ７２のクラ
ツチ２２０は、無負荷速度で最小の動力を与える
ようにモータ２１８が運転しているとき、電気接
点と常に係合する。より多くの出力を要求するた
めにスロツトルまたは加速器を押下すると、電気
接点が閉じられて第二の棒１２ａの供給ローラ７
２ａの磁気クラツチ２２０を作動し、第二の棒を
炎前部へ送る。加速器を更に押下すると、棒７２
ｂ，７２ｃの供給ローラのクラツチが同様の態様
で順次係合する。棒１２ａ〜１２ｃの先端は棒１
２の炎前部に到達するとその燃焼している先端に
よりあるいは他の手段により点火される。 第９図は第５図の構造体のうち、図示されてい
ない第５図と同じ部分の改変例を示す。 第９図が第５図と異なる点は、チヤンネル３
１′〜３４′が燃焼室−セパレータ内の燃焼中の燃
料の熱により、セパレータに組み入れられた熱伝
達手段（この場合はヒートパイプ、好ましくはナ
トリウムヒートパイプ）を介して間接的に加熱さ
れることである。第９の燃焼室−セパレータは１
５０で示され、第５図のものと異なる点はその円
錘形壁部分９０′が２個の離間した円錘形壁から
形成され円錐空間９０ａを画成しこの内部にナト
リウムヒートパイプを形成すべくナトリウムが入
つていることである。チヤンネル３１′〜３４′は
エンジン１０から延びており、ループを形成すべ
く円錘形ヒートパイプの外壁のシールされた開口
を通つて延び、シールされた開口を通つてエンジ
ンへ戻る部分を有する。この円錐形空間９０ａに
より画成されたナトリウムヒートパイプは燃焼中
の燃料の熱をチヤンネルへ間接的に伝達する。し
かして本発明のこの実施例において、固体セパレ
ータは燃焼室とし役立つのみならず、エンジンの
動作流体のためにチヤンネル３１′〜３４′を間接
的に加熱するために利用されるナトリウムヒート
パイプを形成する構造のものである。 エンジンの動作流体のチヤンネルの間接的加熱
を第２図、第５図に示したが、これらのチヤンネ
ルは燃焼室の燃焼中の燃料からの直接的熱伝達に
より加熱しうることは理解すべきである。しかし
て、第２図において、ナトリウムヒートパイプ１
００を除去して燃焼室１３内の燃料チヤンネルの
部分を燃焼中の燃料の熱に直接にさらすようにで
きる。第５図において、ナトリウムヒートパイプ
１００′を除去し、燃焼室−セパレータ１５の円
錐形部分のまわりに螺旋状に巻かれた部分を含む
図示の動作流体チヤンネル３１′とこれと直接に
面接させ、熱伝達手段を介在させずにチヤンネル
の壁および燃焼室−セパレータの壁を通じて直接
に加熱できる。勿論、包囲カーボングラフアイト
または他の熱伝達物質９３を介してチヤンネルが
一部間接的に加熱される。 上記したいくつかの燃料薬品は燃焼時に各種の
熱量を放出すること、および放出される熱を増す
ための加速剤として水を用いうることを示した。
これらの燃料薬品の一種またはそれ以上、例え
ば、マグネシウムまたはアルミニウムまたはその
合金をマグネシウムまたはアルミニウムの水素化
物と組み合せかつその比率を変化することによ
り、特定の用途に所望される単位体積あたりの熱
放出に合せて燃料を調製できる。 また、ときには燃焼速度と称される単位時間あ
たりに放出される熱を制御することも加能であ
る。粒子の表面積と体積との関係は単位時間あた
りの熱放出にとつて重要である。燃料の粒度はこ
の観点から重要である。更に、与えられた寸法の
粒子内のエネルギを制御できる。 圧縮粒子を棒またはビレツトとして燃料を形成
すれば、制御のためのいくつかの追加のパラメー
タが得られる。例えば、側部では燃えずに端で燃
えるようにした燃料の棒は棒に沿つて熱を伝達す
る。熱の伝達は粒子の化学的および熱力学的性質
のみならず緊結度即ち全体的密度に依存する。こ
れらの変数は単位時間あたりの熱放出を制御する
のに用いうる。 炎の温度は燃料の仕様に依存する。炎の温度が
高ければ高いほど、与えられた熱伝導度の燃料棒
に沿つてある距離にわたつて温度が高くなる。こ
の相関関係は物質を固体相から液体相へより急速
に変換し、燃焼速度を増す。このことは合金化さ
れた水素化燃料棒または他の形態の燃料棒にもあ
てはまる。
（AlH4）2）の製造は任意の適当な方法、例えば、
高い温度、圧力にて粉末または溶融状態のマグネ
シウムアルミニウム合金に水素を通気することに
より行うことができ、最終混合物における水素化
アルミニウムマグネシウムに対するマグネシウム
アルミニウム合金の比は時間に依存する。他の方
法を使用してもよい。 第２図、第３図を参照するに、スターリングエ
ンジン１０を含むエンジンシステムが略示されて
いる。エンジンを運転するのに必要な熱を供給す
べく燃焼室１３へ燃料棒１２を送る手段が設けら
れている。また燃焼生成物から固体残滓を分離す
るためにセパレータ１５が示されている。 エンジン１０は採用できるエンジンの一型式を
示すに過ぎない。他の設計のスターリングエンジ
ン、ならびにランキンサイクルやブライトンサイ
クルで運転するエンジンを使用してもよい。かか
るすべてのエンジンは外燃エンジンとすることが
でき、本発明の目的のためのものでなければなら
ない。この理由で、この燃料は外燃エンジンに用
いられる。 エンジン１０は前述の如くスターリング型エン
ジンである。これは４−シリンダ複動斜板設計の
もので、図示の目的で選択されている。単動型の
ものを含む他の設計も考えられる。列型、Ｖ型そ
の他の形態が可能であり、多段の燃焼室およびセ
パレータ並びに第５図に示す如き多段の燃焼室−
セパレータの組合せの使用が望ましい。駆動部は
斜板駆動部の代りにロムビツク（rhombic）、リ
アナ（riana）または他の駆動部にできよう。エ
ンジン１０はシリンダブロツクＢ内に等角度間隔
関係に円状に配置された４個のシリンダを有し各
シリンダにおけるピストン運動間に正確に90゜の
位相を与える。 第４図に図は４シリンダおよびシリンダを接続
する動作チヤンネルを示し、エンジンの運転を理
解するのに役立つ。膨張空間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，の
各々は動作チヤンネルまたは導管３１〜３４の一
つにより次のシリンダの底部の圧縮空間へ接続さ
れている。圧縮空間はＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚで示されて
いる。スターリングエンジンの用語では膨張空間
は熱空間、また圧縮空間は冷空間と称されること
がある。チヤンネル３１はシリンダC1の頂部の
膨張空間ＡからシリンダC4の底部の圧縮空間Ｚ
へ延びる。チヤンネル３２はシリンダC2の頂部
の膨張空間ＢからシリンダC1の底部の圧縮空間
Ｗへ延びており、以下同様である。これらチヤン
ネルの各々は加熱器Ｈ、再生器Ｒ、冷却器Ｃを通
る。再生器Ｒはワイヤまたはストリツプの形態の
微細に分割された金属のマトリツクスにでき、熱
を交互に吸収したり解放したりする熱力学的スポ
ンジであると考えうるものである。 図示の目的で選ばれたエンジン１０は複動斜板
設計のもので、膨張空間、圧縮空間および接続チ
ヤンネル内の動作流体として空気、水素またはヘ
リウムの如き適当な流体を用いている。複動であ
るから各ピストンの両側には有効な圧力変化があ
る。このエンジンの熱力学的設計は63゜の最良圧
力位相を有するように計算されている。即ち、ピ
ストンが上死点位置に到達した後の63゜のクラン
ク角において、圧力がその最大値に達するように
なつている。第４図に各シリンダの下の円におけ
る点Ｖの軸方向（点線）突出は各シリンダのピス
トン位置を示し、点Ｐの軸方向突出はピストン上
方のシリンダ圧力を与える。 この提案された設計において、第４図のピスト
ンP1はピストンが上死点に位置した後にクランク
角で63゜動いている。ピストンP1の頂部の圧力
は、このエンジンに対して計算された熱力学的設
計によれば207気圧であり、また底部の圧力は150
気圧である。なおも下降するピストンP2は頂部に
150気圧、底部に106気圧を受ける。上昇するピス
トンP3は頂部に106気圧、底部に150気圧を受け
る。これらの差圧の故に、各ピストンはほぼ連続
的に仕事をする。この提案されたスターリングエ
ンジン設計において、膨張空間は高温（1674°ラ
ンキン）で、また圧縮空間は比較的低い温度
（629゜ランキン）で働く。上記温度と圧力は理論
的な温度と圧力である。このエンジンの理論的お
よび実際的な面はオクスフオードのクラレンドン
プレス社1973年発行のテキストブツク、「スター
リングサイクルエンジン」（Dr.G.ウオーカ著）
に述べられている。 再び第２図を参照するに、各ピストンのピスト
ンロツド４０はエンジンの室４４中に連結器４２
を有する。斜板４６は室４４内で軸４８上で回転
し、またその頂面と底面にはピストンが上昇、降
下するとともに斜板を回転すべく連結器に担持さ
れたローラ５４，５６と係合する円形溝または軌
道５０，５２を有する。 シリンダC1の頂部の膨張空間ＡをシリンダC4
の底部の圧縮空間Ｚへ接続するチヤンネルは３１
で示されている。第２図に示す如く、ハウジング
６２内の燃焼室１３（これは第４図に略示した加
熱器Ｈを構成する）へ延入し、次いで再びシリン
ダブロツクＢへ延入し、再生器Ｒおよび冷却器Ｃ
を通つて圧縮空間へ入る。他のチヤンネル３２〜
３４も次のシリンダの圧縮空間へ行く途中で同様
に燃焼室１３、再生器Ｒ、冷却器Ｃを通る。 空気と燃料は燃焼室１３へ運ばれここで燃料が
燃やされる。燃料の燃焼によりエンジンを駆動す
べくシリンダの膨張空間内の動作流体を加熱する
のに必要な高温が生じる。燃料は多くの形態にで
き、マグネシウムアルミニウム合金の棒から構成
できる。合金中のマグネシウムとアルミニウムの
量は効果的に合金できる割合いの全範囲内のいず
れの値にもなしうる。合金中の提案されたまたは
望ましいマグネシウム対アルミニウム比はマグネ
シウム35重量％、アルミニウム65重量％である。
純アルミニウムまたは純マグネシウムあるいはマ
グネシウムとアルミニウムの棒もまた燃焼室で燃
焼される燃料として考えられる。マグネシウムと
アルミニウムの棒はマグネシウムおよびアルミニ
ウムの圧縮または焼結粒子から形成できる。これ
ら二種の金属が燃料中で結合されるならば、これ
らを合金するのが好ましいが所望であればこれら
の金属は別々にあるいは合金せずに一緒に使用で
きる。マグネシウムとアルミニウムを結合するこ
とは望ましいことであり、好ましい燃料を作るこ
とになる。何故ならば、アルミニウムはエンジン
を運転するに必要な熱を与え、またマグネシウム
はまた熱を供給すると共に、容易に発火しアルミ
ニウムを点火する能力を有するからである。 前述の如く、燃料は、マグネシウム、アルミニ
ウム、マグネシウムとアルミニウム、マグネシウ
ム−アルミニウム合金、水素化マグネシウム、水
素化アルミニウム、および水素化マグネシウムア
ルミニウムのうちの一つまたはそれ以上を含むこ
とができる。水素化物は燃焼時にマグネシウムま
たはアルミニウム単独よりも多くの熱を発生する
から有利であり好ましい燃料である。しかし、水
が存在するときの水素化物の反応は危険になりう
る。或る燃料は前記群内の物質のすべてを特定要
件に応じてその量をいろいろ変えて含むことがで
き、またかかる物質の一種またはそれ以上を含む
ことができる。例えば、燃料はマグネシウムとア
ルミニウムの両者を、合金であるか否かを問わ
ず、また熱出力を増すために水素化物の一種また
はそれ以上を付加しまたは付加せずに、含むこと
ができる。 純マグネシウムの燃焼時の化学反応は、Mg＋
1/2O2→MgOであつてエンタルピの変化または熱
放出は−143.84Kcal/ｇmmolである。アルミニ
ウムの場合の反応は、2Al2＋2/3O2→Al2O3であ
つて熱放出は−399.09Kcal/ｇmmolである。 マグネシウムおよび／またはアルミニウムを含
む燃料の燃焼は図面について後で詳述する如く水
により加速できる。マグネシウムの燃焼において
水が添加されると、その反応はMg＋H2O＋1/2O2
→Mg（OH）2であつて熱放出は−152Kcal/ｇmm
ｏｌである。このことは水が不在の場合に比べて水
が存在する場合のマグネシウム燃焼時に放出され
る熱量が増加することを表わす。同様の放出熱の
増加は水の存在のもとにアルミニウムが燃焼した
ときに生起する。ただし、アルミニウムはより容
易に化合して酸化アルミニウム（Al2O3）を作る
ことからこの反応から期待できる水酸化アルミニ
ウムの量は比較的に小さい。 水素化マグネシウム（MgH2）が燃焼すると、
その反応はMgH2＋O2→MgO＋H2Oでありその熱
放出またはエンタルピ変化は−183.4Kcal/ｇmm
ｏｌである。しかしてMgH2が酸素と共に燃焼する
と純マグネシウムよりも実質的に大きい熱放出を
生ぜしめる。 MgH2は水と激しく反応することは周知であ
る。その反応はMgH2＋2H2O→Mg（OH）2＋H2で
あり、熱放出は−67Kcal/ｇmmolである。次い
でH2が酸素と反応すると全熱放出は−182.66Kca
ｌ／ｇｍｍｏｌになりこれは酸素によるMgH2の熱放
出に非常に近ずく。 MgH2が燃焼すると次の反応も可能である。即
ち、MgH2＋O2→Mg（OH）2で、−202.8Kcal/ｇm
ｍｏｌを生じる。これは放出熱量が純マグネシウム
の場合よりも実質的に増すことを示す。 水素化アルミニウム（AlH3）が燃焼すると、次
の反応が生じる。即ち、2AlH3＋3O2→Al2O3＋
3H2Oで、熱放出は−550.5Kcal/ｇmmolであり、
純アルミニウムの燃焼に比べて実質的な向上を示
す。 上記化学反応はMgH2の燃焼が純Mgよりも大き
い熱放出を生じることを示す。同様の比較が
AlH3と純Alについても行われている。Mg
（AlH4）2の熱放出は、混合であるか合金であるか
を問わずMgとAlに比べて同様に向上する。 第２図の説明を続けるに、一本またはそれ以上
の燃料棒が好ましくはエンジンの熱要求に関連し
た速度でかつ適当な態様で駆動される供給ロール
７２の如き適当な手段により導管７０を介して燃
焼室へ送り込まれる。所要であれば、燃料棒は燃
焼室へ送るときに縦方向に分割してより燃え易い
より小さい断面を有する二つ以上の金属合金スト
リツプとしてもよい。軸方向に回転可能な形態の
ナイフになしうるスリツタは７４で略示されてい
る。 また燃料棒はエンジンの燃焼速度および熱要件
に応じて編まれたものあるいは望ましいまたは適
当と考えられる他の形態のものにすることも考え
られる。燃料棒が燃焼室へ入るときに燃料棒をス
トリツプに形成するスリツタの使用は棒の燃焼速
度を変更するために棒を処理する一方法を示すに
過ぎない。燃焼速度の変更は炎前部を適正位置に
維持するためにロツドの送り速度を変化すること
を必要とする。放出される熱を変化する他の方法
は、後で更に詳述する如く燃焼室へ送られる棒の
数を増すことであろう。 棒が燃焼室へ送られるときに通る導管７０は空
気導管であつてこれにより空気が燃焼室へ導入さ
れて燃料を燃焼する。導管のシールされた孔７１
は棒を導入する。入口７０′から空気を引き込ん
で燃焼室へ押し込むために送風機を設けることが
できる。送風機８０はこの目的で採用され、この
場合導管７０に配置されたものとして示されてい
る。導管７０は好ましくはベンチユリ絞り８１を
有しここにたとえばプロパンまたはブタン炎の形
態で略示された点火器Ｉが設けられて導管のオリ
フイスを通じて燃料に点火し、点火器Ｉの右側で
燃料が燃えており燃焼室へ入るときに燃え続けて
いる。炎型点火の代りに、スパーク点火を使用で
き、その場合ベンチユリ絞りは用をなさず除去さ
れる。スパークまたは炎による点火器は導管７０
または燃焼室１３内に配置される。後で詳述する
第５図、第９図に示す実施例において、スパーク
または炎による点火器は導管７０または燃焼室−
セパレータ１５または１５０に配置できる。 給水管６９からの水は点火点を越えて噴霧リン
グ６９′を通つて導管７０へ導入され、燃焼中の
燃料棒が燃焼室へ入る直前に燃料棒に水を噴霧す
る。実際には、水は燃料棒が燃焼室に入つた後に
燃料棒に噴霧できる。水は燃料の燃焼速度を増し
より多くの熱を生ぜしめる。水が使用されたとき
の燃焼生成物の固体部分は水酸化マグネシウム
（恐らく、ごく少量の水酸化アルミニウム）を含
み、これは前記した周知の方法に従つてマグネシ
ウムまたはアルミニウムに還元できる。 第２図はヒートパイプ１００を通る燃焼室内の
チヤンネル３１の部分を示す。ヒートパイプはチ
ヤンネル内の動作流体をエンジンの運転に十分な
温度にまで間接的に加熱するのに用いられる。ヒ
ートパイプ１００はナトリウムヒートパイプであ
り、これは小さい温度差で多量の熱を大きい面か
ら小さい面へ伝達できるから好ましい。ナトリウ
ムヒートパイプ以外のヒートパイプを含む他の熱
伝達手段を採用できる。ナトリウムヒートパイプ
はナトリウムを満たされかつ燃焼室内のチヤンネ
ル３１の部分を完全に抱いた密封された室から成
る。ヒートパイプの内面には多孔性物質のライニ
ング１０１が設けられこのライニングに液（この
場合液体ナトリウム）が吸収されて毛細管力によ
り輸送される。 ナトリウムは燃焼室の熱により蒸発する。次い
でナトリウム蒸気は比較的に冷たい導管３１の面
で凝縮する。凝縮中、熱が放出してナトリウムを
凝縮しこのナトリウムは次いで多孔性ライニング
の毛細管力の作用で熱パイプの比較的に温かい面
へ流動する。ヒートパイプの面の丁度内側の点線
は多孔性ライニングを示す。 燃焼室に配置された他のチヤンネル３２〜３４
の部分はヒートパイプ１００と同様のナトリウム
ヒートパイプを通つて延びうることは理解されよ
う。また、チヤンネル３１〜３４のうちの二つ以
上は共通のヒートパイプに通してもよい。 燃焼室からの導管８２はセパレータ１５に通じ
るがこのセパレータの目的は燃焼室から引き出さ
れた燃焼生成物から固体分〔MgOおよびAl2O3
（および水または水素化物を加速剤として用いた
場合Mg（OH）2およびAl2（OH）3〕を分離しかつ
気体の燃焼生成物を大気中へ解放または排出する
ことである。多くの場合必要ではないが、導管８
２に排風機８６を設けて燃焼室から燃焼生成物を
引き出してセパレータ１５へ押し込むようにして
もよい。 セパレータ１５は各種型式のものになしうるが
この場合は円形頂部分８８、円錐形中央部分９０
および底部の容器９２を有するハウジングの形態
の渦巻きセパレータとして示されている。燃焼生
成物の気体分と固体分は円形部分８８内で周方向
にセパレータへ入り、急速回転せしめられる。セ
パレータのジグザグ線９４は燃焼生成物の固体粒
子が容器９２に収集されるべく落下するときの螺
線経路を略示したものである。適当な覆いにより
覆われる開口を固体分の除去のために容器を設け
ることができる。燃焼生成物の気体部分は９６で
示した頂部の中央出口を通つて大気中へ排出され
る。排気は実質的に空気であり、従つて非汚染性
である。 空気に対する固体（MgO、Al2O3およびMg
（OH）2）の密度は高く、故に渦巻きセパレータを
用いる遠心方法が推奨される。「プロキユアフオ
ーアメリカンスタンダードインダストリアルプロ
ダクツデパートメント（Brochure for American
Industrial Products Department）、シリーズ
322、ダストコレクター、カタログＦ−1201」に
記載された市販のダストコレクタは固体用コレク
タとして本発明の目的に適当な寸法、重量および
空気流のものであるがその寸法を増減できる。汚
染がゼロでかつ完全再生使用という目的は
MgO、Al2O3およびMg（OH）2が反磁性であるか
ら静電沈降器または他の型の固体用コレクタを渦
巻きセパレータの代りにまたこれと直列に用いる
ことを必要とする。 導管７０内の入来空気および導管８２内の外出
する燃焼生成物は予熱用熱交換器９８を通り、入
来空気は熱い燃焼生成物により予熱されることを
注目されよう。熱ガスまたは粒子流中の燃焼室、
導管および予熱用熱交換器を含むすべての素子は
良好な設計方法に従つて熱的に絶縁されている。 使用にあたり、燃料棒１２は送風機８０が空気
を導管７０へ圧送するのと同時に供給ローラ７２
により導管７０を通つて送られる。燃料棒の前進
速度およびその寸法はエンジンの動力要求に依存
する。燃料は点火器Ｉにより点火されて燃焼室１
３内で燃焼し、エンジンを駆動すべくシリンダの
膨張空間の作動流体を加熱するのに十分なように
燃焼室内の温度を高める。前述の如く、作動流体
は動作チヤンネルを包囲したナトリウムヒートパ
イプを介して間接的に加熱するのが好ましいが、
他の熱伝達手段ならびに直接加熱も採用できる。 燃焼生成物の固体および気体は燃焼室から引き
出されて渦巻きセパレータ１５へ圧送される。導
管８２を通つて引き出される熱い燃焼生成物は予
熱用熱交換器９８により導管７０内の入来空気を
予熱する。 燃焼生成物の固体はセパレータの底部で容器９
２に収集される。燃焼生成物の気体部分は実質的
に純空気であつて開口９６を通つて大気中へ排出
される。 容器９２内の燃焼生成物の固体（なお燃料は合
金であるか否かを問わずマグネシウムとアルミニ
ウムおよびまたは前記したその水素化物を含むも
のとする）は酸化マグネシウム（MgO）および
酸化アルミニウムまたはアルミナ（Al2O3）それ
に水酸化マグネシウム（Mg（OH）2）および恐ら
く若干の水酸化アルミニウム（Al2（OH）3）を含
む。これらの固体は変換ステーシヨンへ移送され
ここで前記した周知の方法に従つて還元されてマ
グネシウムおよびアルミニウム元素になる。 マグネシウムおよびアルミニウムは次いで再び
合金化および（または）水素化されエンジンの燃
料としてあるいは他の消費製品として再使用する
ために棒または他の望ましいまたは適当な形態に
形成される。 再生使用される燃料は何回も繰り返して使用で
きる。大気中へ排出されるこれらのガスは実質的
に非汚染性である。 第５図は本発明の改変例を示すもので、渦巻き
セパレータ１５は燃焼室としても役立ち故に適当
には燃焼室−セパレータと称されうるものであ
る。第２図、第３図に記載されたものに対応する
部分は同参照符号で示され、導管内で燃焼する燃
料は第２図において燃焼生成物がセパレータへ入
る点において燃焼室−セパレータへ直接に入る。
点火位置を越えて導管７０へ開口した噴霧リング
６９′を有する導管６９により燃焼中の燃料に水
を噴霧することができる。燃焼中の燃料は前述の
如く燃焼室となるセパレータ内の室を加熱し、燃
焼生成物の固体（MgOおよびAl2O3、および水ま
たは水素化を用いれば、Mg（OH）2を含む）は燃
焼室−セパレータ１５の底部の容器９２へ螺旋経
路をたどり、また燃焼生成物の気体は頂部の排気
出口９６を通つて燃焼室−セパレータを出る。燃
焼室−セパレータ１５は後で詳述する如く燃焼室
−セパレータからの熱をヒートパイプ１００′へ
伝達する良好な熱伝達性質を有しかつ頑丈なカー
ボングラフアイト９３の如き適当な高温物質に包
まれていることが判るであろう。同様の特性を有
する他の物質を用いてもよい。適当な熱絶縁物質
９５がカーボングラフアイト容器を覆う。 燃焼生成物の熱気体部のみが排風機８６により
引き出され、大気中へ排出される前に熱交換器９
８を通る。固体は熱交換器の詰りと汚れを阻止す
るために除去されている。 ナトリウムヒートパイプ１００′は加熱される
べき燃焼室−セパレータの円錐形部分のまわりに
螺旋に巻かれた区分を有することが判るであろ
う。エンジンの動作流体のチヤンネル３１′はヒ
ートパイプにより間接的に加熱されるべく前記実
施例の如くヒートパイプ１００′内に延びてい
る。ヒートパイプ１００′は燃焼室−セパレータ
のまわりに螺旋状に延びていること以外は前述し
たものと構造および機能が同様である。燃焼室−
セパレータの熱は包囲物質９３によりヒートパイ
プ１００′へ実質的にその全周にわたつて伝達さ
れる。勿論、他のチヤンネル（図示せず）もまた
燃焼室−セパレータのまわりに同様に螺旋に巻か
れた同様のヒートパイプ内を延びている。前記実
施例の如く、二つ以上のチヤンネルを同じヒート
パイプ内に配置できる。 この改変例の操作は前述のものと実質的に同じ
であり、燃料は収集された酸化物から再生使用さ
れまた比較的に非汚染性のガスは大気中へ排出さ
れる。 第６図は第２図の装置の改変例を示すもので、
複数個の燃料棒１２ａ，１２ｂが採用され、スパ
ーク点火器が設けられる。明らかな如く、前述の
型の炎点火器を設けることもできる。燃料棒は前
述のものと同じ組成のものにできる。 燃料棒１２ａは例えばＯリング１２２によりシ
ールされた燃焼室１３の開口１２０を通じて送ら
れる。燃料棒１２ａを前進させる供給ローラはア
イドラ１２４およびモータM1により駆動される
ローラ１２６を含む。燃焼室の丁度内側で燃料棒
１２ａに隣接してスパークプラグ１２８が配置さ
れている。１３２においてフランジ止めされたフ
ラツプ１３０は常位置へばねにより平常押圧さ
れ、この位置では燃焼室の開口１２０を覆うが、
前進する燃料棒により押し開けられる。スパーク
プラグ１２８は燃料を点火すべくフラツプ１３０
の開きに応答して電気スイツチの如き適当な手段
により操作できる。 燃料棒１２ｂは燃焼室１３の壁の開口１３４を
通つて突出し、開口１３４はＯリング１３６によ
りシールされる。１４０にてヒンジ止めされた同
様のフラツプ１３８は燃焼室壁の開口１３４を平
常閉じており、ばね圧により閉位置へ押圧される
が燃料棒１２ｂの前進により押し開けられる。ロ
ツド１２ｂの供給ローラはアイドラ１４２および
モータM2により駆動されるローラ１４４を含
む。ロツド１２ｂを点火するスパークプラグ１３
９は燃焼室１３内に燃料ロツド１２ｂに隣接して
配置され、スパークプラグ１２８と同様にフラツ
プ１３８の開きに応答して操作できる。棒を２本
示しただけであるが、エンジンの全要求に必要な
だけの多くの棒を含むよう形態を拡張できる。所
望であれば複数の棒を第２図の導管７０へ送入す
ることもできる。 空気はベンチユリを持たないが前述の導管７０
と同様な導管７９を通つて燃焼室１９へ導入され
る。また、空気は異なる点において燃焼室１３へ
入る。燃焼生成物は前述の実施例と同様に導管８
２により燃焼室１３から除去される。 第６図の構造の一目的は変化する動力要求のも
とにエンジンを運転する手段を示すことである。
棒１２ａはエンジンの運転中、モータM1により
無負荷運転速度で燃焼室１３へ送られるものとす
る。エンジンを加速したいとき、即ち、動力の要
求が増したとき、エンジンの運転はモータM2を
付勢して第二の棒１２ｂを燃焼室へ送る。棒１２
ｂのスパークプラグ１３９はフラツプ１３８の開
きに反答して働き、棒１２ｂを点火して要求され
る追加の熱量を供給する。追加の補給燃料棒およ
び関連する点火および駆動装置は高動力要求に対
して加速器を更に押下する場合に設けることがで
きることは理解されよう。 エンジンは無負荷運転速度または低動力に戻し
たいとき、加速器を解放するとモータM2が消勢
される。燃焼室１３へ突入する固体燃料棒１２ｂ
の部分は室壁へ後方に燃えたこのときフラツプ１
３８が閉じて棒を消火する。 前述の実施例において、燃料は棒の形態のもの
として示された。他の固体形態のものも述べた。
しかし、燃料は燃焼室へポンプ輸送できる粒子の
混合物の形態をとることができる。前記燃料成分
から選択された小ペレツトまたは粒子を液に入れ
たスラリを形成してもよい。この液は酸素を含ん
ではならず、例えば灯油または油から成ることが
できる。これらの揮発性の液目体は大気に対して
非汚染性であるが、全スラリの小部分を構成する
ものであり、燃料ペレツトのキヤリヤまたは媒体
として役立つ主としてその能力のために存在する
ものであつてスラリ型混合物を提供する。 第７図は第２図に構造体の一部の改変例を示
し、残りの構造体は第２図のものと同じである。 第７図に示す如く、光電セル２００を点火点に
設け、これにより燃料棒１２の先端の点火を感知
してパルス信号をサーボコンピユータ２０２へ送
り、このサーボコンピユータは供給ロールル７２
の一つ（他の供給ロールはアイドラ）を作動し、
棒１２を燃料の燃焼速度よりも大きい速度で前方
または右へ送り、かくして棒の先端の炎前部を導
管７０に沿つて更に下流に配置された光電セル２
０６を過ぎて前進させる。光電セル２０６は炎前
部の通過を感知してサーボコンピユータ２０２へ
信号を送り、駆動モータ２０４の速度を減じて棒
の前進を減速するが燃焼速度よりも僅かに大きい
前進速度を維持する。炎前部は更に下流へ光電セ
ル２０８の方へ前進するがこの光電セルはこの炎
前部を感知してパルス信号をサーボコンピユータ
２０２へ送りこれにより駆動モータ２０４の速度
を減じ従つてまた燃料棒１２の前進速度を減じて
燃焼速度よりも僅かに小さいはまたはこれと等し
い速度にする。しかして、燃焼する先端はサーボ
コンピユータ２０２を介して駆動モータへ伝達さ
れてこの速度を調節する信号を介して２個の光電
セル２０６，２０８間に維持される。 燃料の燃焼を加速し従つて高負荷要求に応ずる
ために水噴霧器を第７図に設ける。水噴霧は、常
閉弁２１４を有する水パイプ２１２により給水さ
れる噴霧インゼクタ２１０により炎前部が維持さ
れる点において光電セル２０６，２０８間で導管
へ導入される。エンジンのスロツトルまたは加速
器が押下されるときの如く加速された燃焼が所望
されるとき、スロツトルまたは加速器から弁２１
４への接続部がこの弁を開いて水を燃焼中の燃料
に噴霧する。 熱電対になしうる熱センサ２１６を燃焼室に設
けて過度の温度を防止できる。燃焼室が危険な高
温になると、熱センサ２１６がサーボコンピユー
タ２０２へ信号を送り、送風機８０の速度を増し
て、燃焼の目的に必要とされるよりも実質的に多
い空気を管７０から燃焼室へ送り込み、熱を吸収
して燃焼室内の操作温度を下げる。また熱センサ
２１６は温度の変動を感知して燃焼速度を変化す
るのにも使用できるものであつて、例えば適当な
信号をサーボコンピユータに送つてスリツタを係
合、離脱させあるいは水弁を開閉してより多くの
またはより少ない燃料棒を燃焼室へ送る。 光電セル２００，２０６，２０８および熱セン
サ２１６からサーボコンピユータ２０２への、お
よびサーボコンピユータ２０２から駆動モータ２
０４送風機８０および弁２１４への適当な配線が
図示の如く設けられる。 第８図は第２図の構造体の一部の更に他の改変
例であつて、第２図の構造体の残部は同じであ
る。図示の如く、前述のものと同じ構造の複数の
燃料棒１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃが駆動モー
タ２１８により導管７０へ送入される。棒１２，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃのための供給ローラの対
が設けられ、これは７２，７２ａ，７２ｂ，７２
ｃで示され、駆動モータ２１８の出力軸へこの場
合磁気クラツチ２２０により接続され、他の供給
ローラはアイドラである。第８図は水の使用に依
存せずに増加したエンジン要求に応じる他の方法
を示す。第８図において、供給ローラ７２のクラ
ツチ２２０は、無負荷速度で最小の動力を与える
ようにモータ２１８が運転しているとき、電気接
点と常に係合する。より多くの出力を要求するた
めにスロツトルまたは加速器を押下すると、電気
接点が閉じられて第二の棒１２ａの供給ローラ７
２ａの磁気クラツチ２２０を作動し、第二の棒を
炎前部へ送る。加速器を更に押下すると、棒７２
ｂ，７２ｃの供給ローラのクラツチが同様の態様
で順次係合する。棒１２ａ〜１２ｃの先端は棒１
２の炎前部に到達するとその燃焼している先端に
よりあるいは他の手段により点火される。 第９図は第５図の構造体のうち、図示されてい
ない第５図と同じ部分の改変例を示す。 第９図が第５図と異なる点は、チヤンネル３
１′〜３４′が燃焼室−セパレータ内の燃焼中の燃
料の熱により、セパレータに組み入れられた熱伝
達手段（この場合はヒートパイプ、好ましくはナ
トリウムヒートパイプ）を介して間接的に加熱さ
れることである。第９の燃焼室−セパレータは１
５０で示され、第５図のものと異なる点はその円
錘形壁部分９０′が２個の離間した円錘形壁から
形成され円錐空間９０ａを画成しこの内部にナト
リウムヒートパイプを形成すべくナトリウムが入
つていることである。チヤンネル３１′〜３４′は
エンジン１０から延びており、ループを形成すべ
く円錘形ヒートパイプの外壁のシールされた開口
を通つて延び、シールされた開口を通つてエンジ
ンへ戻る部分を有する。この円錐形空間９０ａに
より画成されたナトリウムヒートパイプは燃焼中
の燃料の熱をチヤンネルへ間接的に伝達する。し
かして本発明のこの実施例において、固体セパレ
ータは燃焼室とし役立つのみならず、エンジンの
動作流体のためにチヤンネル３１′〜３４′を間接
的に加熱するために利用されるナトリウムヒート
パイプを形成する構造のものである。 エンジンの動作流体のチヤンネルの間接的加熱
を第２図、第５図に示したが、これらのチヤンネ
ルは燃焼室の燃焼中の燃料からの直接的熱伝達に
より加熱しうることは理解すべきである。しかし
て、第２図において、ナトリウムヒートパイプ１
００を除去して燃焼室１３内の燃料チヤンネルの
部分を燃焼中の燃料の熱に直接にさらすようにで
きる。第５図において、ナトリウムヒートパイプ
１００′を除去し、燃焼室−セパレータ１５の円
錐形部分のまわりに螺旋状に巻かれた部分を含む
図示の動作流体チヤンネル３１′とこれと直接に
面接させ、熱伝達手段を介在させずにチヤンネル
の壁および燃焼室−セパレータの壁を通じて直接
に加熱できる。勿論、包囲カーボングラフアイト
または他の熱伝達物質９３を介してチヤンネルが
一部間接的に加熱される。 上記したいくつかの燃料薬品は燃焼時に各種の
熱量を放出すること、および放出される熱を増す
ための加速剤として水を用いうることを示した。
これらの燃料薬品の一種またはそれ以上、例え
ば、マグネシウムまたはアルミニウムまたはその
合金をマグネシウムまたはアルミニウムの水素化
物と組み合せかつその比率を変化することによ
り、特定の用途に所望される単位体積あたりの熱
放出に合せて燃料を調製できる。 また、ときには燃焼速度と称される単位時間あ
たりに放出される熱を制御することも加能であ
る。粒子の表面積と体積との関係は単位時間あた
りの熱放出にとつて重要である。燃料の粒度はこ
の観点から重要である。更に、与えられた寸法の
粒子内のエネルギを制御できる。 圧縮粒子を棒またはビレツトとして燃料を形成
すれば、制御のためのいくつかの追加のパラメー
タが得られる。例えば、側部では燃えずに端で燃
えるようにした燃料の棒は棒に沿つて熱を伝達す
る。熱の伝達は粒子の化学的および熱力学的性質
のみならず緊結度即ち全体的密度に依存する。こ
れらの変数は単位時間あたりの熱放出を制御する
のに用いうる。 炎の温度は燃料の仕様に依存する。炎の温度が
高ければ高いほど、与えられた熱伝導度の燃料棒
に沿つてある距離にわたつて温度が高くなる。こ
の相関関係は物質を固体相から液体相へより急速
に変換し、燃焼速度を増す。このことは合金化さ
れた水素化燃料棒または他の形態の燃料棒にもあ
てはまる。
第１図はエンジン内で使用された後に変換設備
における燃料の再生使用を含む本発明のシステム
を示す図表、第２図は本発明のシステムにより運
転されるスターリング型エンジンの概略図、第３
図は第２図の３−３線で実質的にとつた図、第４
図はエンジンのシリンダおよび動作流体のチヤン
ネルを示す概略図、第５図は第２図の一部と同様
であるが改変例を示す図、第６図は他の改変例を
示す断片的断面図、第７図は第２図の構造体の一
部の改変例を示すが残部構造体は第２図と同じで
ある図、第８図は第２図の他の改変例を示す図、
第９図は第５図の構造体の一部の改変例を示すも
ので、図示しない構造体部分は第５図と同じであ
る。 Ｅ……エンジンシステム、CF……変換設備、
Ｆ……燃料、Ｐ……燃焼生成物、C1〜C4……シ
リンダ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……膨張空間、Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚ……圧縮空間、P1〜P4……ピストン、Ｈ…
…加熱器、Ｒ……再生器、Ｃ……冷却器、Ｉ……
点火器、M1，M2……モータ、１０……スターリ
ングエンジン、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…
…燃料棒、１３……燃焼室、１５，１５０……セ
パレータ又は燃焼室−セパレータ、３１〜３４，
３１′〜３４′……チヤンネル、４０……ピストン
ロツド、４２……連結器、４４……室、４６……
斜板、４８……軸、６２……ハウジング、６９…
…給水管、６９′……噴霧リング、７０……導
管、７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ……供給ロー
ル、７４……スリツタ、８０……送風機、８１…
…ベンチユリ絞り、８２……導管、９３……カー
ボングラフアイト、９５……熱絶縁物質、９６…
…排気出口、９８……予熱用熱交換器、１００，
１００′……ヒートパイプ、１２０，１３４……
開口、１２４，１２６，１４２，１４４……供給
ローラ、１２８，１３９……スパークプラグ、１
３０，１３８……フラツプ、２００，２０６，２
０８……光電セル、２０２……サーボコンピユー
タ、２０４，２１８……駆動モータ、２１２……
水パイプ、２１４……常閉弁、２１６……熱セン
サ。
における燃料の再生使用を含む本発明のシステム
を示す図表、第２図は本発明のシステムにより運
転されるスターリング型エンジンの概略図、第３
図は第２図の３−３線で実質的にとつた図、第４
図はエンジンのシリンダおよび動作流体のチヤン
ネルを示す概略図、第５図は第２図の一部と同様
であるが改変例を示す図、第６図は他の改変例を
示す断片的断面図、第７図は第２図の構造体の一
部の改変例を示すが残部構造体は第２図と同じで
ある図、第８図は第２図の他の改変例を示す図、
第９図は第５図の構造体の一部の改変例を示すも
ので、図示しない構造体部分は第５図と同じであ
る。 Ｅ……エンジンシステム、CF……変換設備、
Ｆ……燃料、Ｐ……燃焼生成物、C1〜C4……シ
リンダ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……膨張空間、Ｗ，Ｘ，
Ｙ，Ｚ……圧縮空間、P1〜P4……ピストン、Ｈ…
…加熱器、Ｒ……再生器、Ｃ……冷却器、Ｉ……
点火器、M1，M2……モータ、１０……スターリ
ングエンジン、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…
…燃料棒、１３……燃焼室、１５，１５０……セ
パレータ又は燃焼室−セパレータ、３１〜３４，
３１′〜３４′……チヤンネル、４０……ピストン
ロツド、４２……連結器、４４……室、４６……
斜板、４８……軸、６２……ハウジング、６９…
…給水管、６９′……噴霧リング、７０……導
管、７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ……供給ロー
ル、７４……スリツタ、８０……送風機、８１…
…ベンチユリ絞り、８２……導管、９３……カー
ボングラフアイト、９５……熱絶縁物質、９６…
…排気出口、９８……予熱用熱交換器、１００，
１００′……ヒートパイプ、１２０，１３４……
開口、１２４，１２６，１４２，１４４……供給
ローラ、１２８，１３９……スパークプラグ、１
３０，１３８……フラツプ、２００，２０６，２
０８……光電セル、２０２……サーボコンピユー
タ、２０４，２１８……駆動モータ、２１２……
水パイプ、２１４……常閉弁、２１６……熱セン
サ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 機関の作動流体を加熱することによつて運転
される外燃機関において、マグネシウム、アルミ
ニウム、マグネシウムとアルミニウム、マグネシ
ウム−アルミニウム合金、水素化マグネシウム、
水素化アルミニウム及び水素化アルミニウムマグ
ネシウムから成るグループから選択された燃料を
用い、機関と共働する燃焼室に前記燃料と空気を
供給して燃料を燃焼させ、該燃焼熱を熱移動させ
て前記作動流体を加熱すべく、該作動流体を前記
燃焼室を備えるエネルギー交換装置に通過させ、
前記燃焼によつて生じた固体酸化物および水酸化
物のうち少なくともいずれか一方を燃焼生成物全
体から分離しこれを収集することを特徴とする再
使用可能な燃料で外燃機関を運転する方法。 ２ 前記燃料は、その一部分がマグネシウム、ア
ルミニウム、マグネシウムとアルミニウム及びマ
グネシウム−アルミニウム合金から成るグループ
から選択され、もう一つの部分が水素化マグネシ
ウム、水素化アルミニウム及び水素化アルミニウ
ムマグネシウムから成るグループから選択された
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の外燃機関を運転する方法。 ３ 収集した前記固体酸化物または水酸化物のう
ち少なくともいづれか一方を還元し、外燃機関の
燃料として又は他の用途材料として再使用すべく
還元生成物を再生することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の外燃機関を運転する方法。 ４ 燃料燃焼によつて発生した熱を、前記燃焼室
内で熱交換手段を介して間接的に前記機関の作動
流体に付与することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の外燃機関を運転する方法。 ５ 単位体積及び時間当りの発生熱量及び炎の温
度を、燃料の組成の選択及び物理的な特性の選択
によつて制御することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の外燃機関を運転する方法。 ６ 前記燃料がマグネシウム−アルミニウム燃
料、又は水素化マグネシウム、水素化アルミニウ
ム及び水素化アルミニウムマグネシウムのグルー
プから選択された燃料であり、前記エネルギー交
換装置がナトリウムヒートパイプを備えているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の外燃
機関を運転する方法。 ７ 機関の必要に応じて燃料の燃焼速度を変化さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の外燃機関を運転する方法。 ８ 機関の必要に応じて燃料にスリツトを形成し
て燃料の燃焼速度を加速することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の外燃機関を運転する方
法。 ９ 機関の必要に応じて燃焼している燃料に水を
加えて燃料の燃焼速度を加速することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の外燃機関を運転す
る方法。 １０ 前記燃焼が複数のロツドの形態であり、機
関の必要に応じて１又はそれ以上のロツドを供給
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の外燃機関を運転する方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/937,553 US4248048A (en) | 1978-09-01 | 1978-09-01 | Engine operated by a non-polluting recyclable fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5535188A JPS5535188A (en) | 1980-03-12 |
| JPS6158657B2 true JPS6158657B2 (ja) | 1986-12-12 |
Family
ID=25470077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12111778A Granted JPS5535188A (en) | 1978-09-01 | 1978-09-29 | Method of running external combustion engine by reusable fuel |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4248048A (ja) |
| EP (1) | EP0016151B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5535188A (ja) |
| AR (1) | AR220726A1 (ja) |
| AT (1) | ATA705078A (ja) |
| AU (1) | AU532622B2 (ja) |
| BE (1) | BE870860A (ja) |
| CA (1) | CA1110856A (ja) |
| DE (1) | DE2862353D1 (ja) |
| EG (1) | EG13992A (ja) |
| ES (1) | ES473797A1 (ja) |
| IE (1) | IE47955B1 (ja) |
| IL (1) | IL55592A (ja) |
| IN (1) | IN148881B (ja) |
| IT (1) | IT1106066B (ja) |
| NL (1) | NL7809565A (ja) |
| OA (1) | OA07385A (ja) |
| WO (1) | WO1980000596A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009074718A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Yasuharu Nagai | 内燃式ガスタービン装置 |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
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| DE102006001299A1 (de) * | 2006-01-11 | 2007-07-12 | Eckhart Weber | Holzpellet-Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor in Brennwerttechnik |
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