JPH056016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、H₂Ｏ（水）を利用して、気化器に
よりH₂Ｏ（ｇ）（水蒸気）を発生し、以後多段階
の放電プラズマ、誘導加熱等により、H₂Ｏ（ｇ）
を解離、導電性プラズマガス化し、逐次反応性遊
離基（Radical）濃度を高め、最終段階にて、時
間ゲート変調により、シリンダー内に中心温度数
千度（°Ｋ）に達するプラズマジエツトを周期的
に生成、解離度を急上昇せしめ、かつ同時にこれ
と同期して圧縮点火を行い爆発反応を誘起せし
め、これにより機械的エネルギーを取り出す方法
に関するものである。 本発明の目的は、H₂Ｏを利用して、大気中の
酸素を使用しなくとも、爆発反応をおこさせると
共に、その爆発反応生成物も殆んどH₂Ｏ（ｇ）の
みとした殆んど無公害な「H₂Ｏを利用して、多
段階プラズマにより機械的エネルギーを取り出す
方法」を提供することにある。 以下、添付の図面により本発明の詳細な説明を
行う。 一般に、酸素を可燃性の気体と混じてその一部
分に着火したとすると、反応はこの部分の気体の
中で一様におこるから、その反応速度すなわち熱
の発生速度は著しく大きくなる。ところが熱の逸
散の方は熱伝導度の貧弱な気体中を通じて行われ
るので、結局熱の発生速度の方が常に熱の逸散速
度を上まわるようになる。これすなわち非定常燃
焼であり、しかも燃焼に際して生成されるもの
は、ほとんど常に気体又は蒸気だけであるから、
この非定常燃焼は爆発になる。酸水素爆鳴気の爆
発、ガソリンの蒸気と空気との混合物の爆発、何
れもそれである。このように混合気体の爆発は、
燃焼による熱の発生速度が熱の逸散速度を上まわ
ることによつておこるのであるから爆発の起こる
混合気体の組成には一定の限界があらわれる。 第１図は、気体Ａと気体Ｂの混合気体が爆発を
おこす場合、熱の発生速度V₁と逸散速度V₂との
関係の基本説明図である。第１図の横軸には、混
合気体中の可燃性のガスＡの濃度Ｃを、左から右
へ向つて目盛つてある。図の左端のＢに於てはＣ
＝０％であつて、酸素（又は空気）100％に相当
し、右端のＡに於てはＣ＝100％で可燃性の気体
（例えば水素とか、ガソリン）100％をあらわして
いる。それぞれA100％、B100％だけの時には反
応速度、すなわち熱の発生速度はゼロであるから
V₁曲線の両端はそれぞれゼロの点から出発し、
その中間のある部分で極大となつていなければな
らない。これに対し熱の逸散の方は、100％Ａだ
けの時でも100％Ｂだけの時でも行なわれるから、
混合気体の組成と熱の逸散速度との関係を同図に
描けば曲線V₂で示すように左右のＡ、Ｂ端の両
縦軸を、それぞれ有限の点で切る筈である。この
点が熱の発生曲線V₁と異なつている。従つて、
もし与えられた温度環境下において、熱の発生曲
線V₁と逸散速度V₂との、相対的位置が第１図に
示すようになつたとすると、この両曲線は２点
K₁及びK₂で交り、この２点の間、すなわち混合
気体の中における、可燃性の気体Ａの濃度がC₁
とC₂との間にある場合には、熱の発生速度V₁の
方が逸散速度V₂よりも上にある。従つて、この
温度環境下においてはこの二つの組成C₁及びC₂
の間にある混合気体を用いれば爆発が起こり、し
かも、この温度はそれぞれのC₁及びC₂という組
成の混合気体に対しては丁度発火温度又は起爆温
度となつている。実際に色々な混合気体に着火さ
せるときの温度は、大体赤熱（773°K〜873°K）
〔Kelvin温度〕付近の温度である。これらのこと
を考慮に入れると、爆発の起こる組成の範囲は大
体それぞれの混合気 本発明の中で扱われる可燃性の気体Ａとは水素
体毎に個別特有なものと見做してよい。 であるから以下水素の爆発範囲について述べる。 空気と混じた水素ガスの爆発範囲は、体積％で
C₁４％〜C₂75％〔1982年度理科年表（丸善
(株)発行）物162（578）Ｐによる〕である。こゝで
注意すべきは、この爆発の起こる上部限界である
C₂の組成においては、与えられた混合気体の酸
素源として空気を使う限り、完全な燃焼の起こる
ためには著しく酸素が不足しているということで
ある。すなわち、空気１体積の中には1/5体積の
酸素を含むだけであるから、この空気を水素と混
じて、それらが燃焼したときに完全に水となるた
めには、簡単な計算から判るように、この混合気
体の中における水素濃度は約30％以下でなければ
ならない。この値を上記の水素の上部限界の濃度
C₂75％と比べてみれば酸素源として空気を使
つたのでは、いわゆる水素爆鳴気反応の完全燃焼
のできるのは水素濃度約30％以下で、それ以上の
水素濃度領域では酸素が足りないということで素
ボンベを持ち歩いたり、その上更に酸素ボンベあ
る。さればといつて水素爆鳴気燃焼のために水か
ら純粋な酸素を供給したりするのも大変なこと
で、第一危険かつ不経済である。 この点において本発明の方法では、それ自体が
水素及び酸素より成る水H₂Ｏに着目し、その必
要量のみをＨ、Ｏ原子に解離した上、爆発反応を
おこして再びH₂Ｏに結合せしめるという方法、
すなわち、具体的にはH₂Ｏを利用して、多段階
プラズマにより最終段階で密閉した容器内に生成
するプラズマジエツト内の超高温下で水素、酸素
の解離度を急上昇せしめ（後掲第１表参照）、か
つ同時に、これと同期して圧縮点火することによ
り爆発反応を起こすという方法を用いており、従
つて酸素を大気中からも、まして酸素ボンベから
も補給することなく水を利用して酸素水素爆発反
応をおこし、これから機械的エネルギーを取り出
すという特徴をもつている。 さて、再び酸素水素爆発の機構から説明を進め
てゆく。第２図はガラス容器内の酸水素爆鳴気
〔Kelvin温度〕対圧力（Pa）〔Pascal〕特性（水
素２体積、酸素１体積）の爆発の温度（°Ｋ）の
概要説明図である。爆鳴反応式は簡単に2H₂Ｏ＋
O₂→2H₂Ｏで表され、その際多量の反応熱を出
す。すなわち、 2H₂（ｇ）＋O₂（ｇ）→2H₂Ｏ（ｇ）＋115.6Kcal
……(1) 発熱量は1gr.当たり、ガソリンの２倍以上もあ
る。この反応は一見簡単そうに見えるが、その反
応機構は遊離基（ラジカルRadical）Ｈ・、Ｏ・
及び・OHの関与する複雑な連鎖反応である。第
２図において、温度Ｔ770°Kとして特性曲線を
見てみると、圧力ｐが約5.3×10²Pa（Ａ点）より
下では爆発は起こらず、これをこえると約5.3×
10³Pa（Ｂ点）までの間はいわゆる低圧爆発を起
こし、これをこえると又、約8.0×10⁴Pa（Ｃ点）
までの間は爆発は起こらなくなる。しかし圧力が
Ｃ点を越えると忽ちいわゆる高圧爆発（熱爆発
thermal explosionともいう。）領域に入る。熱
爆発では反応速度も急上昇し、従つてそれに伴う
熱の発生速度もまた一定の温度下においては圧力
ｐの増す 本発明において扱われる爆発はこのＣ点以上の
程急上昇する。 熱爆発領域で行なわれるものである。さて、 ○ 連鎖反応の開始： H₂ →2H・ ……(2) 又はH₂＋O₂→HO₂＋Ｈ・ ……(3) ○ 連鎖反応の伝播： Ｈ・＋O₂→・HO₂ ……(4) ・HO₂＋H₂→・OH＋H₂Ｏ ……(5) ・OH＋H₂→H₂Ｏ＋Ｈ・ ……(6) この機構だけであれば連鎖反応のメツセンジヤ
役をする遊離基（ラジカルRadical）〔以下、メ
ツセンジヤ・ラジカルと呼び、M.R.と略記す
る。〕１個からラジカル１個が生成する状態で連
鎖反応の分岐は起こらず、爆発は起こらない。 ところが次の反応、 Ｈ・＋O₂→・OH＋Ｏ・ ……(7) Ｏ・＋H₂→・OH＋Ｈ・ ……(8) が起こると何れもM.R.1個からラジカル２個が生
成し、新生M.R.は、Ｈ・とＯ・と・OHの３個起
こす。なお、爆発の伝播はもつぱら断熱圧縮にに
なつて連鎖反応の分岐伝播が起こり爆発反応をよ
つて行なわれる。 ○ 連鎖反応の切断： ガス中ではM.R.同士の衝突によつて、また、
若し容器壁上でM.R.と容器壁物質との反応があ
ればこれによつて連鎖反応の切断が起こる。 Ｈ・＋Ｈ・→H₂ ……(9) ・OH ＋Ｈ・→H₂Ｏ ……(10) Ｏ・＋Ｏ・→O₂ ……(11) 容器壁物質がセラミツクの時はM.R.との反応
による生成物（substrate）は殆ど無視できる。
高圧爆発の起こるのは、連鎖の切断の方は適当に
行なわれているが運動エネルギーの大きい、いわ
ゆる「熱い（thermal）」分子、原子及び遊離基
の消失が充分急速に行なわれない結果であるとい
うことができる。 酸水素爆鳴気爆発反応が上記のような連鎖反応
の機構に従つて行なわれており、実際にこの反応
が水素の遊離基Ｈ・によつて開始されることは放
電によつて作つておいて、それを水素と酸素の、
Ｈ・を別の方法、例えば水素ガスの中での発光混
合気体中に導入してやると水素の燃焼あるいは爆
発が起こることからも確認することができる。 以下、本発明方法の１実施例を第３図〜第６図
について詳細に説明する。 第３図は、本発明の第１段階におけるH₂Ｏ
（ｌ）からH₂Ｏ（ｇ）を発生する気化器
（gasifier）の一例を示す説明図である。H₂Ｏ
（ｌ）タンクよりろ過器１を通じてポンプ２で定
水位自動調整弁３へH₂Ｏを送り、気化器本体４
内のH₂Ｏ（ｌ）を供給して行く。気化器内に超音
波噴霧装置（ultrasonic spray generator）が設
けられ、超音波トランスデユーサ５が入力端子
ｕ，u′よりの超音波周波数入力で駆動され上部に
噴霧する。この微細粒H₂Ｏ（ｌ）を始動に先立つ
て急速にH₂Ｏ（ｇ）化するため噴霧の中に加熱タ
ングステン−ネツト６が置かれ、ｂ，b′端子より
の高周波入力により誘導加熱（induction
heating）される。これにより霧は急速にH₂Ｏ
（ｇ）化されターボ過給機（turbo supe ーボ過
給機よりの排気が消音器（muffler）を通じ
rcharger）の吸気（intake）へと向う。始動後は
タて気化器内に送り込まれ、排気余熱にて気化器
内H₂Ｏ（ｌ）を温めると共に排気そのものは前記
の気化H₂Ｏ（ｇ）の流れに加わり、更にその温度
を上げて行く。排気といつても殆んどH₂Ｏ（ｇ）
なので又給気側へ循環させて熱効率を高めること
となる。なお、H₂Ｏ（ｇ）の温度上昇と共に圧力
も上昇して行くから、これを安全域におくために
圧力安全弁８が設けられ、又、制御基準温度
（appropriate temperature for control）に誘導
加熱高周波の入力を電子的に制御するための情報
を得るための測温プローブ（probe）９が設けら
れている。 第４図は、本発明の方法を詳細に説明する助け
とするため、実施の一例として本発明の方法でタ
ーボコンパウンド・セラミツク断熱デイーゼル系
を構成した要領図である。 第３図により説明した気化器の電気的入力
ON、第４図のターボ過給機１０におけるターボ
フアン軸駆動モーター１１もON、モーター１１
の回付きのリングギヤ１２と噛み合い、ターボフ
アン転でピニオンギヤがとび出して、ターボフア
ン軸軸１３を回転させると吸気側フアン１０ａに
気化器よりのH₂Ｏ（ｇ）が吸気され、吸気多岐管
（intake manifold）１４を経由してH₂Ｏ（ｇ）を
距離g₁の第１放電間隙１５へ導入する。P₁，
P₁′間には繰返し周波数₁（Hz）波高｜h₁｜
（KV）、放電時定数τ₁（sec）なる高電圧HV₁が印
加されて第１放電間隙１５に気中放電を開始、第
１段の非等温プラズマ（unisothermal plasma）
（電子温度Te≫イオン温度Tiガス温度Tg）を
発生、このプラズマガスが吸気弁１６を通じて第
２放電間隙１７へ導入されることになる。但し始
動前にはコンロツド２３に連結したピストン２１
の停止位置によつては吸気弁１６が閉じているこ
ともあるが、この時は第１放電間隙１５で発生し
たプラズマガスは吸気弁１６がプラズマガスの圧
力により開くまでその直前に溜ることになる。 第２放電間隙１７は、吸気弁１６直後のセラミ
ツクシリンダー２２内軸中心に設置された導体１
_２に形成された放電間隙で、ここにも第１放電開
８とセラミツクシリンダー内壁面との間の距離ｇ
始と同時に繰り返し周波数₂（Hz）、波高｜h₂｜
（KV）、放電時定数τ₂（sec）なる未変調高電圧
HV₂が端子P₂，P₂′間に印加され、第２放電間隙
１７にも気中放電を開始し第２段の非等温プラズ
マ発生を行う。H₂Ｏ（ｇ）中の非等温プラズマに
於ては、最多イオンH₂O⁺、H₃O⁺、OH⁺、H⁺、
並びにH^-、O^-、OH^-イオン等を中間体として反
応性ラジカルＨ・、Ｏ・及び・HOが生成され
る。但し、第１段放電プラズマエネルギーより第
２段放電プラズマエネルギーを高めて行くため ｜h₂｜／g₂＞｜h₁｜／g₁とし、また、 第１段プラズマのラジカル生成にプール効果を
与えるため₁ ≧₂ ……(12) τ₁≫τ₂Ｏ（10^-7sec）〔Ｏはorder〕……(13) とする。τ₂を10^-7secオーダーとするのは第２放
電間隙部で万一にも制御されぬ爆発を起こさ これらの放電に併せて周波数_i（Hz）なる高周
ぬためである。 波〔但し_iＯ（10⁸Hz）とすることが望まし
い〕にて第２放電間隙中心の導体１８の前方のプ
ラズマガス（導電性）を誘導加熱し、中心導体１
８前方のプラズマジエツト発生部１９のプラズマ
ガス温度をプラズマジエツト発生直前の制御基準
設定温度（Tg₃）ｓ領域まで上昇させる。 ここで_iを10⁸Hzオーダーとすることが望まし
いとしたのは、無電極放電を可能ならしめると共
に、電子に対する補捉作用（trapping）により気
体の電離を大いに促進するためである。この誘導
加熱周波_i（Hz）入力をセラミツク管外より供給
する端子がａ，a′端子である。 以上の段階までは未だクランクシヤフト２４の
始動スイツチは入つてない。すなわち、始動前準
備段階で、以降がいよいよ始動段階に入る。 第４図には省略されているがクランクシヤフト
２４の一端には当然フライ・ホイルが、更にその
外側にはリング・ギヤがそれぞれ取りつけられて
し、この回転が25回／秒以上になるとピニオン・
おり、始動スイツチを入れると始動モータが回転
ギヤが跳び出してリング・ギヤと噛み合いクラン
クシヤフト２４に回転を与える。 クランクシヤフト２４の他端にはクランクシヤ
フト・ギヤが付いており、これがカムシヤフト・
ギヤと噛み合つてクランクシヤフトが回転すると
カムシヤフトをも回転させ、これに付いているカ
ムを通じて吸入弁、排気弁を駆動する等のことは
本発明の方法と直接的関連がなく、かつ種々な機
械設計のできる公知の部分であるため第４図から
は省略した。また、クランクシヤフトの回転を滑
らかにするためにその後端に付けられるはずみ車
（フライホイール）や、カムギヤ、クランクギヤ、
カムシヤフト等より成るタイミングギヤ装置、あ
るいは配電器駆動装置（デストリビユーター）、
充電発電機、バツテリ等の従来のガソリン機関に
準じる装置や機構部も煩雑を避けるため第４図か
らは省略してある。 さて、クランクシヤフト２４が回転すると、こ
リガー（trigger）パルスＤが得られ（以下、第
５れと連動して配電器（distributor）カムよりの
ト図参照）、これを基としてシリンダー付きの補
助点火栓P₃，P₃′の点火時期に対し適当な時間的
先行位相φの位置より起動する可変巾Δtgの繰り
返しゲート（gate）Ｇを作り、更にこれより各気
筒を制御するG₁，G₂，G₃，G₄のゲートを作り出
し、これにより始動前未変調であつた高電圧
HV₂をゲート変調（gate modulation）して波高
値を｜h₂｜（KV）より｜h_gn｜（KV）（10KV以
上、その放電時定数τ₃は、τ₁＞τ₃≫τ₂とする。）
に上昇させ（第５図（HV₂）₁，（HV₂）₂，（HV₂）
_３，（HV₂）₄）、セラミツクシリンダー内第２放電
間隙１７のプラズマ電子温度を衝撃的かつ周期的
に高め、反応性ラジカル濃度を急増させ、このプ
ラズマガスを中心導体１８（第４図）前方の高周
波加熱プラズマガス部へ噴出、中心導体１８前方
部に中心局所電子温度数千（°Ｋ）に達するゲー
ト制御プラズマジエツトを発生させる。数千（°
Ｋ）の熱プラズマジエツト中では、H₂2H、0₂
20なる熱解離反応が生じ、Ｈ原子、Ｏ原子の解
離度はそれぞれ、計算上次表の程度に達してい
る。

【表】 すなわち、3000°K以上になれば充分酸水素爆
発可能域に入つていることが判る。すなわち、本
発明において、プラズマジエツトへの繰り返し瞬
間的に投入する高ピーク値の電力は具体的には、 τ₂＝10^-7秒のパルスで、 衝撃率＝τ₂／Δtg＝10^-3とする。 従つて、解離したH₂Ｏプラズマの制御基準温
度（Tg₃）ｓ723°K〜773°K（450℃〜500℃）、か
つ圧力8.0×10⁴Pascal以上で、プラズマジエツ
ト内の電子温度Te（3100°K）≫TiTg（820°K
以下）の不平衡プラズマ（Te／Tg３）を現出
させることが本発明において熱爆発を起こすため
の臨界条件である。 こゝで、シリンダー内のプラズマは吸気ガスの
流入による冷却によつてその外側は低温になつて
いるから、プラズマの表面部ではガスのイオン化
が減少（すなわち電気抵抗が増大）するので電流
はプラズマの中心部に集まり、その部分の温度を
上昇させる。温度の上昇はガスのイオン化を促進
し、益々プラズマの導電性を増加させ、加熱効果
は大となる。すなわち熱ピンチ効果（thermal
pinch effect）が生じる。 更にこの効果によつて誘発される磁場による磁
気ピンチ効果（magnetic pinch effect）も併せ
作用してプラズマの温度は更に上昇し、プラズマ
は収縮、その熱プラズマ中に超高温が発生する。
勿論圧力も上昇する。第４図の２６は（Tg₁）測
温プローブ、２７は（Tg₃）測温プローブであ
る。 さて、上記のゲート制御プラズマジエツトは、
第５図を見れば判るように、クランクシヤフト２
４の毎秒当りの回転数をＮ（r.p.s.）とすると、４
−サイクル機関（以下、特記せざる限りこれを扱
う。）の時は、_c ＝Ｎ／２（Hz） ……(14)式 で与えられる_c（Hz）の繰り返しで発生せしめら
れる。ここまでくれば圧縮点火時期をこれに同調
せしめることで爆発の繰り返し発生を電子的に制
御維持せしめることができる。すなわちエンジン
は始動する。なお、第４図に示されている補助点
火栓P₃，P₃′は始動時の圧縮点火を助けるため
で、始動後はOFFとし、エンジン運転中は圧縮
のみで動作させてもよいが、爆発の繰り返しにお
いて生じる電子的条件のむらに対して確実にシリ
ンダーの回転と同期させるため、短かい時間巾の
パルスを加えていく。すなわち該パルスは波高
10KV以上で、τ₁＞τ₃≫τ₂の関係にある放電時定
数τ₃を有する高電圧HV₃とする。 本発明において上記のパルステクニツクにより
解離されるＨ原子及びＯ原子は、H₂Ｏ分子の僅
か4.1％〜８％のみであつて、他の92％〜95.9％
のH₂Ｏ（ｇ）は約350℃を以て反応の媒介物
（reactive intermediary）としてプラズマジエツ
トと、セラミツクシリンダーの間隙を経て外気と
は全く遮断された状態で機関内を還流するもので
あるから、エンジン外への排気は殆どない。 従つて本発明ではH₂Ｏ（ｇ）は燃料として燃焼
消費するのでは全くなく、機関から余熱をもつた
H₂Ｏ（ｇ）が、排気弁２０を通じて排出され、排
気多岐管（exhaust manifold）２５を経由して
ターボ過給機１０を駆動、その排気は、第３図の
消音器７を経て気化器４に排気H₂Ｏ（ｇ）余熱を
与える一方、前述の如く再び給気H₂Ｏ（ｇ）に参
加していく。なお、エンジンが始動し、第４図に
示されるターボ過給機のターボフアン軸１３が回
転駆動されるようになれば同図のターボフアン軸
駆動モーター１１はOFFとなり、ピニオンギヤ
は自動的にリングギヤ１２との噛み合いが外れ
る。 次に本発明の方法における変調ゲートの時間巾
Δtgについて説明を進める。上記の(14)式において
Ｎ（r.p.s.）の最大値をNmax（r.p.s.）とすると、_c （MAX）＝Nmax／２（Hz） ……(15) クランクシヤフト２４の最高回転数は最近のガ
ソリンエンジンでは15×10³r.p.m.にも達する設
計となつており、従つて１点火栓の点火回数は
１／２×15×10³÷60＝125、すなわち125回／秒
に達する。１例として、Nmax＝15×10³÷60＝
250（r.p.s.）と云つた値である。_c（MAX）の状
態においてもゲート巾Δtg内で最小限１回の爆発
が行われるためには、Δtgの時間巾内に少なくと
も₂（Hz）繰り返しの高圧パルスHV（KV）が確
実に１回以上入つている必要がある。そのために
は １／₂＜Δtg ……(16)₂ ＞_c（MAX） ……(17) とすればよい。 また、Δtgの上限は、第５図Ｇで明らかな如
く、 Δtg＜１／4_c ……(18) (16)式と(18)式より １／4_c＞Δtg＞１／₂ ……(19) (12)式（P.16）と(17)式より、₁ ≧₂＞_c（MAX） ……(20) とすべきことが判る。始動後は第５図ＧのΔtgを
制御することでアクセルを電子式とすることも可
能となる。 第６図は、以上の(12)式〜(14)式で与えられる条件
も含め、第３図に示す気化器の１例及び第４図に
示す本発明実施の１例（４サイクル機関）に対し
て総合的に全体の電子回路系統を構成した１例の
要領図である。 又、始動準備段階から始動までの全電力は蓄電
池（battery）から供給され、始動後は充電発電
機（generator）が回され発電を開始、付属の電
圧調整器（regulator）により発生電圧を一定に
し過充電しないように、かつ発電機に蓄電池の電
流が逆流しないように自動的に遮断作用を行う
が、その他の在来エンジンと同様なことは省略す
る。 なお、第４図に示した本発明実施の１例におい
て、吸気したH₂Ｏ（ｇ）の全部を完全に解離して
原子化する必要は全くない。本発明の方法は、吸
気したH₂Ｏ（ｇ）を第１段階と第２段階とでエネ
ルギーを高められたプラズマ中で逐次反応性遊離
基濃度を増加し、さらに、最終段階で時間ゲート
変調して衝撃的かつ周期的（impulsively and
periodicaly）に、高電子温度プラズマガスを噴
出、局所温度数千（°Ｋ）に達するプラズマジエ
ツトを生成し、これと同時に同期圧縮して爆発さ
せる、という方法であるから、プラズマジエツト
に充分熱ピンチ効果及び磁気ピンチ効果をよう与
えることが重要であり、そのためには、吸気ガス
H₂Ｏ（ｇ）の流入によるプラズマ外側の低温化で
プラズマを収縮させることが大切である。（前述
のプラズマジエツトの熱ピンチ効果の説明参照）。
そのためにも吸気したH₂Ｏ（ｇ）ガスが残ること
が望ましい。その方がプラズマジエツトの内部温
度が高められるからである。 さらに、今一つの理由としては、H₂Ｏ（ｇ）分
子には水素と酸素の反応速度を促進するという一
種の触媒効果もあるからである。(1)式（P.9）に
示されているように、酸水素爆発反応では発熱量
は1gr.当りガソリンの２倍以上もある。本発明の
方法の実施の１例として示された第４図の機関の
場合、始動後、取り出せた機械的エネルギーの何
割を充電発電機駆動の方に回して蓄電池エネルギ
ーの補助分とするか、残りの何割を機関として計
画された用途に用いる機械的エネルギーとして用
いるかは設計上の問題であり、種々の考え方がで
きる。 本発明の方法は、 のように、一巡する系を外界空気から遮断密閉し
ておいて支障ない。 以上の如く構成される本発明の方法は、水素ボ
ンベや酸素ボンベは勿論、石油燃料も、あるいは
大気中の酸素さえも用いることなく、水のみを利
用して多段階プラズマにより機械的エネルギーを
周期的に繰り返す爆発の形で取り出せることが可
能であり、しかも殆ど無公害であるという画期的
な利点および経済的な利点をもつものであり、こ
れを内燃機関等に用いれば産業界は申すに及ばず
社会全般に裨益する所多大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、気体Ａと気体Ｂの混合気体が爆発を
起す場合における熱の発生速度V₁と逸散速度V₂
との関係説明図、第２図は、酸水素爆鳴気の爆発
の温度Ｔ（°Ｋ）〔単位ケルビン温度〕対圧力Ｐ
（Pa）〔単位パスカル〕特性の概要説明図、第３
図は、本発明の第１段階におけるH₂Ｏ（ｌ）から
H₂Ｏ（ｇ）を発生する気化器（gasifier）の一例
を示す説明図、第４図は、本発明の方法でターボ
コンパウンド・セラミツク断熱デイーゼル系を構
成した一実施例の要領図、第５図は、第４図の実
施例を４−サイクル機関とし、特許請求の範囲第
３項記載の外部信号に該当するパルス列、並びに
特許請求の範囲第１項及び第３項記載のプラズマ
ジエツトを生成制御するゲート変調パルス列等の
時間位相の相互関係の要領説明図、第６図は、第
４図の実施例に対する電子回路系統構成例の要領
図である。 １……濾過器、２……ポンプ、３……定水位自
動調整弁、４……気化器本体、５……超音波トラ
ンスデユーサ、６……加熱Ｗ−ネツト、７……消
音器、８……圧力安全弁、９……測温プローブ、
１０……ターボ過給機本体、１０ａ……吸気側フ
アン、１１……ターボフアン軸駆動モーター、１
２……ターボフアン軸付きのリングギヤ、１３…
…ターボフアン軸、１４……吸気多岐管、１５
（g₂）……第１放電間隙、１６……吸気弁、１７
（g₁）……第２放電間隙、１８……軸中心導体、
１９……プラズマジエツト発生部、２０……排気
弁、２１……ピストン、２２……シリンダー、２
３……ロツド、２４……クランクシヤフト、２５
……排気多岐管、２６……（Tg₁）測温プロー
ブ、２７……（Tg₂）測温プローブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気化器等によりH₂Ｏ（ｇ）（水蒸気）を発生
   し、第１段気中放電にてプラズマガス化する第１
   段階と、第１段階におけるよりも強度の大きい第
   ２段気中放電と高周波誘導加熱にてプラズマガス
   のエネルギー状態をプラズマジエツト発生直前レ
   ベルにまで高める第２段階と、更に上記第２段気
   中放電を生ぜしめるための高電圧を繰り返しゲー
   トパルスによつて変調することによりプラズマ電
   子温度を衝撃的かつ周期的に高めて反応性ラジカ
   ル濃度を、連鎖反応の分岐が発生するレベルにま
   で急増させ、中心局所において、H₂Ｏ分子の4.1
   ％〜８％の電子温度が数千（°Ｋ）に達するゲー
   ト制御プラズマジエツトを生成し、特に、熱爆発
   を起こすための臨界条件として、解離したH₂Ｏ
   プラズマの制御基準温度約723°K〜773°K（450℃
   〜500℃）、圧力約8.0×10Pascal以上で、プラズ
   マジエツト内の電子温度Te（3100°K）≫イオン
   温度Tiガス温度Tg（820°K以下）の不平衡プラ
   ズマ（Te／Tg３）を生成し、これと圧縮とを
   同期せしめることにより、高圧熱爆発反応をおこ
   し、プラズマジエツト内の超高温下のプラズマ反
   応で生ずるエネルギーを機械的エネルギーに変換
   する第３段階とから成り、高温のH₂Ｏ（ｇ）は総
   て断熱密閉した径路内を循環して第３段階後は再
   び上記第１段階に戻るように構成したことを特徴
   とするH₂Ｏを利用して、多段階プラズマにより
   機械的エネルギーを取り出す方法。 ２ 第３段階で行なわれる高電圧の変調段階及び
   これと同期的に行なわれるプラズマガスの圧縮段
   階、並びにプラズマジエツト生成とを、外部信号
   により選択的に生起せしめる、すなわち、前記の
   機械的エネルギーを与えられるところの機械的手
   段のくり返し運動によつて得られるトリガーパル
   スを基として補助点火栓の点火時期に対し適当な
   時間的先行位相の位置より起動する可変巾の繰り
   返しゲートを作り、更にこれより作り出した各気
   筒を制御するそれぞれのゲートにより始動前未変
   調であつた高電圧をゲート変調して波高値を上昇
   させ、シリンダー内第２放電間隙のプラズマ電子
   温度を衝撃的かつ周期的に高めて反応性ラジカル
   濃度を急増させ、中心局所電子温度数千（°Ｋ）
   に達するゲート制御プラズマジエツトを発生させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のH₂Ｏを利用して、多段階プラズマに
   より機械的エネルギーを取り出す方法。