JPH04164104A - 内燃型蒸気機関 - Google Patents

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】 本案はすでにあるエネルギー機関を全てにおいて超える
機関である□と自負しております。

まず従来の機関との比較をしてみたいと思います。

ａ・水力発電 水が高いところから低いところへと流れる性質を利用し
た機関です。

く欠点〉 ・自然条件に左右され立地場所が限られます。

・土地代、民家の移住等もふくめがなりの建設＝１＝ 費用がかかります。

・他・・・・ ｂ・火力発電 石油・ガス・石炭等の燃焼熱を利用してできた水蒸気で
タービンを回転させる機関です。

〈欠点〉 ・石油・ガス・石炭等が永久資源ではありません。石油
にいたっては数十午後に無くなってしまうといわれてい
ます。

・公害問題が上げられます。石油・ガス等は、数は少な
いのですが少量のＮ０ｘ（窒素酸化物）、そして多量の
Ｃｏ、（二酸化炭素）等を排出します。また石炭にいた
っては欧米、特にイギリスや西ドイツ等の酸性雨での被
害が問題になっているはずです。

・他・・・・・・ Ｃ・原子力発電 原子の核分裂よる熱を利用してできた水蒸気でタービン
を回転させる機関です。

〈欠点〉 −まず安全性です。ン連のチェルノブイリ事故以来かな
りの不信感と不安感をあたえています。

・安全性を高めたり、テレビのコマーシャルでＰＲした
りと、かなりの建設費用がかかっています。また装置の
老朽化による不安や老朽化の処理による費用等の問題も
あります。

・他・・・・・・ ｄ・内燃型機関 自動車エンジンのように、シリンダー内部において、空
気と化石燃料を爆発燃焼させエンジンを回転させる機関
です。

〈欠点〉 ・化石燃料（石油・ガス・石炭など）が永久資源ではあ
りません。

・ＮＯｘ、ＣＯ２などの排出による公害問題があります
。

・熱効率が高くありません。こｆＬは火力発電や原子力
発電にも言えることだと思うのですが自動車エンジンに
おいては、燃焼熱は邪魔にさえなっています。

ｅ・内燃型蒸気機関 本案によって達成される機関です。

〈利点〉 ・まず場所を選びません。

空気を必要としませんから月の上での発電とか、海底の
中での発電とかが行えます。

・公害問題もありません。

水素と酸素は燃えて水蒸気になります。そして余った熱
でさらに水を水蒸気に変えるというものです。水蒸気も
量を過ぎれば公害になりますが、本案では公害問題にな
るほどの水蒸気は外にでません。

・いやな悪臭もでません。

水蒸気には匂いがほとんどありません。

・資源にも困りません。水素と酸素は水の電気分解によ
って容易に得ることができます。

・建設費用は格段に安くなります。

というのは、すでに使用している火力・原子力発電所の
タービンや施設等をそのまま利用できるからです。

・資源コストもかかりません。

水は日本に豊富にあります。タンカーで遠くから運ぶ必
要もありません。はとんど無料にちがいものです。

・熱効率は格段に高くすることが可能です。

・そして半永久機関の可能性もあります。

水の電気分解が格段に早くなるような装置の開発とか、
水蒸気を効率よく冷却できる冷却機の改良とかの技術的
な問題がクリアーさｉｔ、機関の老朽化をほとんど考え
なくてもいいとしたならば可能性はあると思います。

・他・・・・・・ く欠点〉 はとんど欠点らしい欠点はないと思います。

あるとするならばおもに技術的な問題です。

次に本案の概略です。

（１）・電力発電 耐熱性や耐破性、そして耐久性に優れた容器−５＝ の中に一定量の水を入れ、さらにその中に一定量の水素
と酸素をいれ、容器内において爆発燃焼をさせて多量の
水蒸気を作ります。

その多量の水蒸気で発電用タービンを回転させ発電しま
す。

また技術的な改良を加えることによって家庭用発電機か
ら大企業用発電機としても利用できます。

（２）・温水機 上記の要領でできた水蒸気を利用し容易に温水機とし七
使用できます。

技術的な改良しだいで家庭用から大企業用までかなりの
産業になるはずです。

（３）・暖房用ボイラー 上記の要領でできた水蒸気を利用し容易に暖房用ボイラ
ーとして利用できます。

家庭・病院・老人ホーム・大企業・他、がなりの分野に
利用できます。

（４）・蒸気エンジン これはおもに自動車を対象にしたものです。

もちろん船舶や航空機等にも利用可能ですが産業的な規
模を見て自動車をメインに考えます。

話しは９０年はど前にさかのぼります、−時期アメリカ
において蒸気自動車が流行しました。無公害・無騒音・
無振動・無悪臭・等によりかなり持てはやされたと聞き
ます。

ただ残念なことに、水蒸気ができるまでに２〜３０分の
時間がかかり、すぐに車が発車できないという問題があ
りました。また多量の水を利用するため近くに水がない
と、これまただめでした。

さらに、水蒸気を作るにはガス・石油・石炭等の燃料が
必要でした。

そこで新型蒸気エンジンの作製です。

まず水蒸気ですが、今までの説明でわかるように水蒸気
ができるまでものの一分もかかりません。はんと−瞬で
す。

そして旧型の蒸気エンジンは蒸気を空中に捨てていたた
めに多量の水を必要としましたが、新型の蒸気エンジン
は蒸気を空中に捨てることなく蒸気を水に変え、その水
を還流させようというものです。もちろん優秀な冷却機
を必要としますが、技術的には可能だと思います。

また燃料となる水素と酸素ですが、水素と酸素を液化す
ることによりかなりコンパクトな形になると思います。

空き缶クラスの大きさで一ケ月〜半年、もしくはそれ以
上長持ちするのではないかと考えています。もちろん使
用頻度や走行距離等により変わってくることなので正確
なところは私にもうまくいえないのですが。

（５）・海底発電 海底で発電を行おうというものです。本案は空気を必要
としないので、Ｎｏ（１）ができれば簡単にできると思
います。

（６）・宇宙発電 宇宙においての発電です。

Ｎｏ（５）と同じです。空気を必要としないので場所を
選びません。

（７）・その他 その他かなりの応用や利用法が考えられますが、私には
ちょっと想像がつきません。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本案に関する簡単な略図です。形状や
大きさについては特にこだわりません。また図案のとう
りにしなければいけない、と゛も思いません。 むしろ、求める電力量やもとめる用途に応じて形や大き
さを自由に選べることのほうが利点が多いと言えます。 １だ図面では燃焼室の数を１つにしていますが、これを
多連式の様に、燃焼室の数を何個にも増やすことでより
使いやすい形にすることが可能です。 燃焼室には水・水蒸気や水素・酸素以外の物質を入れな
いようにすることが望ましいと思います。というのは燃
焼室はがなりの高温・高圧となり、他の不純物質と水素
や酸素とが化学反応を起こさないともかぎりません。 それから空気中には酸素のほが多量の窒素や一つ− 二酸化炭素等の物質が含まれているため空気の存在もあ
まり歓迎しません。もっとも心配するほどの事ではない
のかもしれませんが。 つぎに略図の簡単な説明をします。 第１図は小型であれば家庭用電力発電・家庭用温水機・
家庭の暖房用ボイラー・等として利用できます。 また大型であれば電力発電・海底発電・地域の温水機・
地域の暖房用ボイラー・等として利用できます。 第２図は蒸気エンジンを対象としていますが、電力発電
・温水機・暖房用ボイラー・海底発電・宇宙発電・等と
しても利用可能だと思います。 また、第３図・第４図・第５図は第１図の変形で他にも
まだまだ形があると思います。 重力を必要とするため、使用場所が限られますが、地球
上で使用する分には何の問題もないと思います。 第６図は第２図同様、無重力地帯を対称としていますが
、地球上での使用も可能だと思います。これにより月面
探査車両や月面開発車両の開発が期待できます。 第７図は第１図に、Ｈ２０分解装置を取りつけたもので
す。これは半永久機関を意識してのものです。 また、Ｈ２０分解装置については、この図に限ることな
く、他の図においても利用可能です。 ＊図面にある１）〜１５）の説明＊ ■）、＠焼室　　耐熱・耐圧・耐磁・耐久性に優れてい
ること。 ２）、水素　　　液体もしくは気体で、温度計・圧力計
等により噴霧量を自動調整できること。 ３）、酸素　　　液体もしくは気体で、・温度計・圧力
計等により噴霧量を自動調整できること。 ４）、プラグ　　湿度１００χでも火花が飛ぶこと。 また、これはプラグに限ることではなく、容器内の水素
と酸素を燃焼反応することのできる物であるのならば、
何でもいいと思います。 ５）、蒸気　　　飽和蒸気・過熱蒸気どちらでもいいの
ですが、タービン等の腐食を防ぐため過熱蒸気が望まし
いと思います。蒸気温度・蒸気圧力等については臨界点
を越えないはうがいいと思います。 ６）、水　　　　水温は９０度前後が望ましいと思いま
すが、水温により燃焼量を自動調整するため、特にこだ
わりません。 また水を直接入れるか、水を粒状にして入れるかにより
入口の形状を変える必要があります。また水は霧状にし
た方が水蒸気になりやすいので用途に応じて考慮する必
要があります。あたりまえのことですが水は不純物の少
ない高純度の純水とします。 ７）計器類　　温度計・圧力計・水温計・湿度計等の測
定器と水素量・酸素量・安全弁の開閉等を制御する制御
装置とからなります。 もちろん発電量等の測定・制御も行います。 ８）境界板　水蒸気と９）、の干渉物との境界板。 形状については特に指定しませんが、境界板−１２＝ を安定させるため縁を末広がり状とした方がいいと思い
ます。また焼室の燃焼効率を上げるため燃焼室面には突
起物を付けたり、凸凹を付けたりした方がいいと思いま
す。 また当り前のことですが干渉物が燃焼室に入らないよう
にします。 ９）、干渉物　８）、の境界板と１０）の重りとの干渉
物です。 干渉物には液体状の高耐熱グリースか気体状の不活性ガ
ス等を使います。 液体状の干渉物については、グリースに特にこだわりま
せん。高熱・高圧に耐え化学反応をおこしにくい物であ
れば何でもいいと思います。 また気体状の干渉物については、不活性ガス（Ｈｅ−Ｎ
ｅ−Ａｒ−Ｋｒ−Ｘｅ−Ｒｎ）を考えていますが、ほか
に高熱・高圧に耐え、化学反応をおこしにくい物があれ
ば何でもいいと思います。 １０）重り（ｌｉモ’ｌ）発生した水蒸気を効率よくク
ービンヘ送り込むためのものです。 干渉物が外部に漏れない構造とし、重量を自由にかえら
れる構造とします。 目的の発電量や大気圧・重力等の変化に応じて重量の調
整を行います。 海底であれば重りの替わりに海水の水圧を利用すること
も可能です。 また、はとんど無重力にちがい宇宙の場合では、９）干
渉物や１０）重りを取り払った形の第６図か、もしくは
第２図の形で十分だと思います。もちろん他にもいろい
ろな形があるとは思いますが。 １１）、蒸気タンク・　蒸気をためておくタンクです。 直接タンク内で爆発燃焼させ水蒸気を作ることも考えた
のですが、安全性や水蒸気量のコントロール等を考える
と燃焼室を分けたほうがいいように思います。 燃焼室はど無理かががらないので、製造については、さ
ほど問題がないと思います。 １２）、冷却器　　水蒸気を冷却し水に換えるものです
。 火力発電所では多量の水を還流させたりして　　″水蒸
気を冷却していますが、本案では自動車エンジンや宇宙
発電等も対象としていますので小型で優秀な冷却器が必
要です。 「気体は細孔から噴出膨張するときに冷却する」　（ジ
ュール・トムソン効果） 上のジュール・トムソン効果や電気冷蔵庫・電気冷凍庫
等の原理を応用し実用にみあうだけの冷却器ができると
思います。 また冷却器の入口側に海水の入った配管を通すことで、
海水の淡水化にも貢献できます。 １３）、動力部　　水蒸気を電気エネルギーや機械エネ
ルギーに変換するものです。 いまのところ現状にあるタービンやピストン等を考えて
いますが、他にも、もっと効率のいい動力部があるかも
しれません。 １４）、バネ　　　おもりの代わりに境界板を燃焼室に
追い込むものです。 無重力の宇宙において実用される案だと思います。（も
ちろん地上においても実用可能。）１５）、８２０分解
装置　　　水を水素と酸素に分解する装置のことです。 とりあえず電気分解を考えていますが、もっと効率のい
い方法や装置があるならばそれに置き替えることも可能
です。 ＊図による燃焼方法の説明＊ 第１図において説明します。 １）燃焼室内に一定量の６）水を入れます。そして一定
量の２）水素と３）酸素をいれ４）プラグで爆発燃焼を
おこない多量の５）水蒸気を作ります。 水が気体に変わると体積は１６００倍以上にも増えるた
め、水蒸気圧で８）境界板が押し上げられます。すると
９）干渉物をつたわり、１０）おもりが持ち上がります
。 そして１３）動力部の、水蒸気人口弁を開くことにより
、高圧力の水蒸気が動力部へ流れ込みます。 そこでタービンを回すなり、ピストンを動かすなりの機
械エネルギーへと変換され、使用された水蒸気は１２）
冷却器へ入り６）水となります。 水は燃焼室に入り燃焼室内の残った余熱でさらにまた水
蒸気へと変わります。 また燃焼は方法は、自動車の様に一分間に何千回転もの
ピストンの上下運動をおこなおうとすると、本体や境界
板の劣化が早まると思いますので、−回の燃焼で水蒸気
が、かなりの高温・高圧になるようにしておいて、でき
るだけ境界板と本体に摩擦による劣化が生じないように
、（できるだけ上下運動の回数を減らすように）します
。 第２図において説明します。 ■）燃焼室内に一定量の水を入ｔします。そして−定量
の２）水素と３）酸素を入れ４）プラグで爆発燃焼をお
こない多量の５）水蒸気を作ります。 できた水蒸気はすぐに、１１）蒸気タンクに入ります。 蒸気タンクに入った水蒸気は燃焼室に戻ってこない仕組
みとします。（逆止弁） そして１３）動力部の、水蒸気人口弁を開くことにより
、高圧力の水蒸気が動力部へ流れ込みます。 そこでタービンを回すなり、ピストンを動かすなりの機
械エネルギーへと変換され、使用された水蒸気は１２）
冷却器へ入り６）水となります。 ここで注意したいのは第１図と違い、かなり優秀な燃焼
室を必要とする点です。 まず燃焼室ですが自動車エンジンを対象としているため
前後、左右に揺れることを覚悟しないといけません。（
だから入ってくる水は霧状であるほうがいいと、Ｂいま
す。） また燃焼のさい、水がきちんと蒸発しないまま水素と酸
素の燃焼蒸気だけが蒸気タンクに入ってしまう恐れがあ
ります。 そのため燃焼のさい、蒸気タンクの大口弁を強制的に１
〜２秒間閉じることを考えていますが、燃焼室にはかな
りの無理がかかります。 だから、とにかく丈夫であること。これが絶対条件です
。 第３図と第４図について説明します。 基本的な動作は第１図と原理的に同じものです。 燃焼室を下から上に持ってきたり、横にしたり、ただそ
れだけの違いです。。 これは、特に燃焼効率を上げようとか、燃焼動作をスム
ーズに行おう、とかを意図したものではありません。 本案はあくまでも、使用目的（大型電力発電から小型家
庭用ボイラー・宇宙発電・他）や使用場所に応じて自由
に形や大きさを選べることのほうが利点が大きいと考え
ています。 そのため第１図や第２図にとられれることなく自由に燃
焼室を移動できる、という参考図です。 また燃焼室を上側にし、燃焼室等を地中に埋めた場合、
地上の環境変化（砂漠のように温度変化の激しい所、等
）に左右することなく、安定的な燃焼動作ができると思
います。 使用場所等により、考慮する一例です。 第５図について説明します。 図を見て分かるように、８）境界板に１０）重りの働き
をさせるようにし、９）干渉物を取り払ったものです。 第１図や第３図・第４図と同じように重力を必要としま
すが、動作原理については同じものです。 第６図について説明します。 これは、第２図同様に宇宙での無重力地帯や重力が極端
に低い所を対称にしたものです。 図を見て分かるように、９）干渉物や１０）重りを取り
払い、代わりに１４）バネを使用したものです。 耐久性に優れたバネが必要ですが、現在の技術を考えれ
ば、製作には特に問題がないと思います。 また特に図面の通りに、バネにこだわる必要はないと思
います。たとえば反発力の強い永久磁石を２個用意し１
個を上部天板へ、１個を８）境界板に取り付けることで
効率よく水蒸気を動力部につたえくれるのではないかと
思います。 他にも効率よく、強制的に蒸気を動力部に伝えてくれる
ものがあれば何でもいいと思います。 燃焼動作については、特に説明の必要がないと思います
。 また、第３図〜第６図では１２）冷却器や１３）動力部
を省略していますが、それは紙面のつごうによるものと
、温水器や暖房用ボイラーを意識してのものです。 第７図について説明します。 これは第１図に、Ｈ２０分解装置を取りつけたものです
。半永久機関をテーマに考えたものですが、これにより
装置の劣化を考えないかぎり永久運動を行うことが可能
です。 つまり燃料補充不要な完全サイクル機関の期待が持てま
す。 もちろん装置の劣化や摩擦による消耗、等を考慮に入れ
ない、というのは実際のところ不可能で、現実的に完成
された永久機関ということではありません。 ただ、定期的な点検や部品交換、等を行うことでかなり
高性能、効能率な機関の期待が持てると思います。 また第１図〜第７図に共通して言えることですが、これ
らの図面はあくまでも参考図であって、この図面どうり
にしなければいけない、とかごの図面どうりになる、と
いうものではありません。 基本的なテーマは 「水素と酸素と水により多量の水蒸気をつくりその水蒸
気をエネルギー資源として有効利用する」というもので
あって、特にきまった図面があるわけではありません。 もし考えられる図面をここで書くとしたなら、とてもキ
リのないことだし、それを考えるだけで私はパニックに
陥ってしまいます。 ですから第１図〜第７図の図面は、基本的なテーマに沿
う限り、いくらでも自由に書き替えて差しつかえのない
もので、特定の大きさや特定の形に束縛されるものでは
ありません。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水の入った容器内で水素と酸素を爆発燃焼させ、その水
   素と酸素の燃焼熱を利用し容器内の水を多量の水蒸気に
   かえ、さらにその多量の水蒸気をエネルギー資源として
   有効利用しようとする機関です。