JP2018013090A

JP2018013090A - 水素エンジン装置

Info

Publication number: JP2018013090A
Application number: JP2016143401A
Authority: JP
Inventors: 海老原雄二; Yuji Ebihara
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-25

Abstract

【課題】(書類名）要約書
従来の自動車などでは、水の燃料、水素燃料で直接走ったり、飛んだりは難しい。本発明ではその欠点を取り除き小型、軽量化を容易にする。

【解決手段】水と化学物質により、化学反応が起こり、水素ガスを発生する手段、ガス発生部、蓄積部、ガス制御部、電子制御部、燃焼部などの構成により、エンジンの推進力を得る手段を持つ。また、小型、軽量化の手段を得る。更に、直接に水素を燃料とする手段も選択的に付加できる。
【選択図】図１

Description

水、水素などを燃料として動力を得る水素エンジン装置に関するものである。

現状の自動車などでは、ガソリンエンジンが主力で電気自動車、ハイブリド車、更に水素、酸素の燃料による燃料電池車が実用化されている。吸気、排気、プラーグなどで構成される水素エンジン車も開発されているが、実用化は十分でない。

タイトル水素の本、監修者新エネルギー・産業技術総合開発機構、編者水素エネルギー協会、発行所日刊工業新聞社、２００８年６月３０日初版１刷発行

従来の装置はエンジン、車体の小型化、軽量化が難しい。また、ガソリン、燃料ガス等を外部より供給するので、外部の供給設備などが必要となる。また、地上を走ることが主力となるが、空中を飛ぶような機能を持たせることが困難である。

本発明では、以上のような欠点を除き、小型軽量化を行い易くする。水を燃料として直接、水から水素を発生する事が出来る。この場合、水に化学物質（Ｎa粒子など）を又は、化学物質に水を加える等の方法がある。本発明の実施例では前者の例で説明する。勿論、水素燃料を直接エンジンに取り込んで燃焼させる手段も選択できる。更に、簡単なエンジンシステムにより、空中を飛ぶ機能を備える手段など従来にない機能を持つことを特徴とする。基本的には、水を燃料として水素を発生する手段を持ち、水素ガス蓄積部、電子制御部、ガス制御バルブ、動力エンジン部、ガス噴射部などの構成により、エンジンの推進力を得る手段を持つ。

水を燃料として水素ガスに変換し、または、直接に水素ガスを使用し点火、爆発力で地上の走行や空中を飛ぶことが容易にできる。これにより、石油、ガソリンの使用、排出によるエネルギー、大気汚染など環境問題の軽減が期待される。

図１は本発明の基本構成の例を示す。同図の(a)は本発明エンジンの基本図である。同図の(b)は本エンジン動作タイミングチャートの例である。図１(a)において,１は水燃料タンク、２は燃料の水、３は化学物質（Naなど）、１３は化学物質供給バルブ、４、８は水素ガス管、５は水素ガス蓄積部、７は水素ガス調節バルブ、９は水素混合ガス管、１０はガス制御バルブ、１０’は空気吸入弁（酸素を含む）、１１は混合ガス入力部、１５は動力エンジン部、１６はガス点火部、１８はガス噴射部、２０は電子制御部、２５は電源部（バッテリー）である。３５は水素供給部（水素ボンベイ等）、３７は水素供給バルブである。図１（b）において、それぞれのタイミングの例を示す。（A）は水素ガス調節バルブ７、(B)は電子制御部２０、（Ｃ）はガス制御バルブ１０、(D)はガス点火部１６、(E)はガス噴射部１８を示す。図２は本発明エンジンの応用例である。図２において、１は水燃料タンク、２は燃料の水、３は化学物質（Naなど）、３３は化学物質供給バルブ、５はガス蓄積部（空気混合）、６はガス制御バルブ（空気吸入バルブ含む）、７は混合ガス水平動力バルブ、８は混合ガス垂直動力バルブ、１０は水平動力エンジン部（点火部含む）、１１は水平動力ガス噴射部、２０は垂直動力エンジン部（点火部含む）、２１は垂直動力ガス噴射部、３０は電源部（バッテリー）、３１は電子制御部、３５は水素供給部（水素ボンベイ等）、３７は水素供給バルブ、３８は本装置の車体、４０は前車輪と軸、４１は後車輪と軸、５０は車体カバー、５１は前進方向カバー、５３は上方向カバーである。図３は従来開発されているエンジンの構成例である。同図において、１は水素補給口、２は水素タンク、３は水素ガスの電子制御部、４と５は水素パイプ、１０はエンジン部、１１は吸気室、１２は回転部、１３は燃焼室、１４は吸気口、２１は排気パイプ、２２は排気の出口、２５は車輪の駆動部、３０は前輪、３１は後輪、３２は車体、３３は車体カバーである。

図１を基に本発明の基本動作の例について説明する。図1（a)において、先ず、水燃料タンク１に燃料の水２を入れる。化学物質３（Naなど）は化学物質供給バルブ１３を開いて水燃料タンク１に注入する。燃料の水２と化学反応をを起し、水素ガスを発生する。そのガスを水素ガス蓄積部５へ蓄えておく。水素供給バルブ３７が開いている場合、この水素ガスは水素ガス管４を介して水素ガス調節バルブ７へ送られる。しかし、動作しない時は閉じられている。動作を開始する時、電子制御部２０のコントローラによって水素ガス調節バルブ７が開いて水素ガス管８を介してガス制御バルブ１０で電子制御２０によりバルブの開閉でガス流量が制御される。この時、同時に空気吸入弁１０’より酸素等の空気が流入される。それらの混合ガスは水素混合ガス管９を介して混合ガス入力部１１より、動力エンジン部１５へ流入する。その混合ガスはガス点火部１６において、図１（b）のタイミングチャートに従って動作し点火、爆発する。その爆発力がガス噴射部１８を経て動力源となる。これらは電子制御部２０が本エンジンの動作をコントロールする。電源部２５（バッテリー）が電気系機能の全ての電源となる。また、必要に応じて発電機と連結して充電することも出来る。更に、図１(a)において水素供給部（水素ボンベイ等）３５、水素供給バルブ37とを連動することにより直接水素ガスを使用して本発明の上述のような動作機能を行うこともできる。図1(ｂ)のタイミングチャートでもう少し詳しく説明する。前述の様な状態で水素ガス調節バルブ７を調節設定する。図１（b）のタイミング(A)で水素ガス調節バルブ７が制御される。水素ガス蓄積部５の水素ガスが水素ガス管４を介して水素ガス調節バルブ７へ流入し電子制御部２０によるタイミング（B)でコントロールされる。水素ガス管８を経てガス制御バルブ１０へ流入する。この時、ガス制御バルブ１０のタイミング（Ｃ）で水素混合ガスはコントロールされる。この時、ガス制御バルブ１０の中で空気吸入弁１０’を同じタイミングで空気（酸素)を混入する。この様にして、それらの水素と空気の混合ガスが混合ガス入力部１１を経て動力エンジン部１５に導入される。この時、ガス点火部１６がタイミング（D)で点火し、爆発する。この爆発ガスがガス噴射部１８よりタイミング（E)で放出される。その圧力がエンジン動力源となる。このサイクルは速く、遅く、連続、停止など必要に応じてガス量、点火サイクルで制御できる。従って、馬力、スピード等は自由に調節できる。電子制御部２０のコントロールでエンジンの始動、停止、可動、走行などの操作が行える。

次に、図2に基づいて本発明エンジンの応用の実施例について説明する。同図において先ず、化学物質３が化学物質供給バルブ３３を介して水燃料タンク１に加えられて燃料の水２と反応して水素を発生する。水素供給バルブ３７がガス蓄積部５へ流れるように切り替えられる。ガス制御バルブ６（空気吸入口も含まれる）が開いてガス蓄積部５へ水素が送られる。この時、水素ガスは空気吸入口から空気（酸素)を取り入れて混合ガスとすることが出来る。この状態で電子制御部３１の操作により、混合ガス水平動力バルブ７で調節して水平動力エンジン部１０へ混合ガスを送る。そこで電子制御部３１のタイミングによりガスが点火し、その爆発力で水平動力ガス噴射部１１からの圧力が発生する。その時の力で車輪が前進の方向へ走行できる。その後、混合ガス水平動力バルブ７を閉じて前進走行を停止する。また、電子制御部３１の操作により混合ガス垂直動力バルブ８を制御するとガス蓄積部５の混合ガスが垂直動力エンジン部２０へ流入する。そこで規定のタイミングで点火、爆発が起こり、垂直動力ガス噴射部２１により、上方向へ推進の力が得られ、上に飛ぶことが出来る。この時、水平動力エンジン部１０が停止していれば、真上に上がり、停止していなければ、斜め方向へ飛ぶことが可能である。また、水素供給部３５の水素を直接に使用して水素供給バルブ３７を開いて以上の説明と同様のことが出来る。これまでの説明は一例であるが、構造も簡単で軽量化出来るので種々への応用が可能である。本発明の装置は水を燃料として使用でき垂直、水平方向など種々の方向へ推進できる。水、化学物質燃料は得られ易く再生も出来る。小型、軽量化等と共に経済的にも環境的にも従来にない有利な装置となることを特徴とする。

本発明の水素エンジンの使用例として陸上、空中での利用について説明したが、本装置は防水の構造にする事により、水中、水上で走行することが可能である。

図１(a)において、１は水燃料タンク、２は燃料の水、３は化学物質（Naなど）、13は化学物質供給バルブ、４、８は水素ガス管、５は水素ガス蓄積部、７は水素ガス調節バルブ、９は水素混合ガス管、１０はガス制御バルブ、１０’は空気吸入弁、１１は混合ガス入力部、１５は動力エンジン部、１６はガス点火部、１８はガス噴射部、２０は電子制御部、２５は電源部。更に、図１(a)において、35は水素供給部（水素ボンベイ等）、37は水素供給バルブである。図１(b)は本発明の動作タイミングチャートの例で（A)は水素ガス調節バルブ７のタイミング、（Ｂ）は電子制御部２０のタイミング、(C)ガス制御バルブ１０のタイミング、（D)ガス点火部１６のタイミング、（E)ガス噴射部１８のタイミングである。図２において１は水燃料タンク、２は燃料の水、３は化学物質（Naなど）、３３は化学物質供給バルブ、５はガス蓄積部（空気混合）、３５は水素供給部、３７は水素供給バルブ、６はガス制御バルブ（空気吸入バルブを含む）、７は混合ガス水平動力バルブ、８は混合ガス垂直動力バルブ、１０は水平動力エンジン部、１１は水平動力ガス噴射部、２０は垂直動力エンジン部、２１は垂直動力ガス噴射部、３０は電源部（バッテリー）、３１は電子制御部、３８本装置の車体、４０は前車輪と車軸、４１は後車輪と車軸、５０は車体カバー、５１は前進方向カバー、５３は上方向カバーである。なお、図３の符号の説明は図面の簡単な説明の図３の項に対応する。

Claims

（請求項目１）水を燃料として、化学物質との反応により、水素などガス発生する手段、ガス制御部、電子制御部、燃焼部などにより構成される水素エンジンで、点火、爆発、噴射により動力を得る事を特徴とする。
（請求項目２）水燃料、化学物質を用い、水素供給部、ガス制御部、燃焼部などにより構成される水素エンジンで、点火、爆発、噴射による複数の動力で垂直、水平などの方向へ推進できる装置とする。また、直接水素を燃料とする手段も選択的に付加出来るものとする。