JPS5843570B2 - 水素を燃料とするオ−プンサイクル式熱機関 - Google Patents
水素を燃料とするオ−プンサイクル式熱機関Info
- Publication number
- JPS5843570B2 JPS5843570B2 JP52135431A JP13543177A JPS5843570B2 JP S5843570 B2 JPS5843570 B2 JP S5843570B2 JP 52135431 A JP52135431 A JP 52135431A JP 13543177 A JP13543177 A JP 13543177A JP S5843570 B2 JPS5843570 B2 JP S5843570B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- steam
- internal combustion
- combustion engine
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、エネルギ源として水素を用い、生成した水
蒸気を動作流体とするオープン型熱機関に関する。
蒸気を動作流体とするオープン型熱機関に関する。
熱機関のエネルギ源として一般に使用されているガソリ
ン、重油等の化石炭化水素系燃料は、有限な資源であり
、将来は価額の高騰により実用性を失うおそれのあるも
のである。
ン、重油等の化石炭化水素系燃料は、有限な資源であり
、将来は価額の高騰により実用性を失うおそれのあるも
のである。
そこで、これに代わる燃料として水素が注目されるに至
っている。
っている。
水素は熱源に存在するといってよいものであり、燃焼さ
れると水となるので、自然界のサイクルにおいても全く
クリーンなものである。
れると水となるので、自然界のサイクルにおいても全く
クリーンなものである。
さらにこれは輸送貯蔵などの際に液体状態で使用でき、
したがって気体状態よりも小さな圧縮動力で液体加圧す
ることができ、また気化温度が低いので大気熱による気
化が可能であって取扱い上も便利である。
したがって気体状態よりも小さな圧縮動力で液体加圧す
ることができ、また気化温度が低いので大気熱による気
化が可能であって取扱い上も便利である。
このような点からすると水素は最も理想的な燃料といえ
るものである。
るものである。
そのため、近年、水素を燃料とする効率的な熱機関の開
発が要望せられている。
発が要望せられている。
この発明は上記要望にこたえることのできる熱機関を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
この発明による熱機関は、液体水素タンクおよび液体酸
素タンクと、これらタンクから内燃機関に至る各供給路
上にそれぞれ設けられた液体圧送ポンプと、同じく各供
給路上にそれぞれ設けられた気化再生装置と、白熱機関
に希釈剤として添加する水蒸気を生成するためのボイラ
と、内燃機関から排出される水蒸気の排気エネルギを回
収利用するためのタービンと、タービンから出た水蒸気
の廃熱を利用するように水蒸気を前記気化再生装置およ
びボイラに給送する水蒸気回送管とからなる水素を燃料
とするオープンサイクル式熱機関である。
素タンクと、これらタンクから内燃機関に至る各供給路
上にそれぞれ設けられた液体圧送ポンプと、同じく各供
給路上にそれぞれ設けられた気化再生装置と、白熱機関
に希釈剤として添加する水蒸気を生成するためのボイラ
と、内燃機関から排出される水蒸気の排気エネルギを回
収利用するためのタービンと、タービンから出た水蒸気
の廃熱を利用するように水蒸気を前記気化再生装置およ
びボイラに給送する水蒸気回送管とからなる水素を燃料
とするオープンサイクル式熱機関である。
以下、この発明の実施例について具体的に説明する。
第１図において、タンク１から出た液体水素は、ポンプ
２によって熱交換器３に圧送され、さらに再生装置４に
送入される。
２によって熱交換器３に圧送され、さらに再生装置４に
送入される。
熱交換器３において液体水素は大気との熱交換により加
熱され、再生装置４においてさらに加熱気化され、つい
で内燃機関５に供給される。
熱され、再生装置４においてさらに加熱気化され、つい
で内燃機関５に供給される。
なお、熱交換器３は省略されてもよく、この場合には液
体水素は再生装置４において加熱気化される。
体水素は再生装置４において加熱気化される。
またタンク６から出た液体酸素もやはりポンプ７で加圧
されて熱交換器８を介してまたは介さずに気化再生装置
９に送入され、気体状態で内燃機関５に供給される。
されて熱交換器８を介してまたは介さずに気化再生装置
９に送入され、気体状態で内燃機関５に供給される。
こうして燃料として供給された水素は酸化剤たる酸素に
よって燃焼させて水蒸気を発生する。
よって燃焼させて水蒸気を発生する。
この場合、内燃機関５に水素と酸素だけを当量ずつ供給
すると、燃焼速度が異常に高く、そのため燃焼温度も著
しく高くなる。
すると、燃焼速度が異常に高く、そのため燃焼温度も著
しく高くなる。
そこでこのような現象を避けるため、水槽１０からポン
プ１１によって水をボイラ１２に給送し、この水をボイ
ラ１２で水蒸気化し、これを希釈剤として内燃機関５に
添加する。
プ１１によって水をボイラ１２に給送し、この水をボイ
ラ１２で水蒸気化し、これを希釈剤として内燃機関５に
添加する。
内燃機関５において水素の燃焼により生じた水蒸気は機
関の動作ガスとして作用した後、希釈剤として添加され
た水蒸気とともに内燃機関５からタービン１３に排気さ
れ、タービン１３は排気エネルギを回収して駆動される
。
関の動作ガスとして作用した後、希釈剤として添加され
た水蒸気とともに内燃機関５からタービン１３に排気さ
れ、タービン１３は排気エネルギを回収して駆動される
。
タービン１３を出た水蒸気は、さらに回送管１４によっ
て水素再生装置４、酸素再生装置９およびボイラ１２に
給送されて廃熱が回収利用される。
て水素再生装置４、酸素再生装置９およびボイラ１２に
給送されて廃熱が回収利用される。
第２図はこの発明による熱機関のサイクル操作を示す圧
力−容積線図である。
力−容積線図である。
これは、内燃機関として機関回転数Ｎｅ＝２４０Ｏｒｐ
ｍ・ピストン径／行程（Ｄ／５）＝９２關／ ９８ ｍ
ｍ、有効圧縮比ε＝１７．２のひのを使用し、シリンダ
内の燃焼最高圧力Ｐ３を、標準的な空気ディーゼル運転
における定格出力時の値すなわち６６ ａｔａとし、水
素および酸素の供給量を、標準空気ディーゼルサイクル
操作における燃焼供給量に相当する量すなわち水素２．
６０９に９／時および酸素２０．８７ｋｇ／時として、
サイクル計算したものである。
ｍ・ピストン径／行程（Ｄ／５）＝９２關／ ９８ ｍ
ｍ、有効圧縮比ε＝１７．２のひのを使用し、シリンダ
内の燃焼最高圧力Ｐ３を、標準的な空気ディーゼル運転
における定格出力時の値すなわち６６ ａｔａとし、水
素および酸素の供給量を、標準空気ディーゼルサイクル
操作における燃焼供給量に相当する量すなわち水素２．
６０９に９／時および酸素２０．８７ｋｇ／時として、
サイクル計算したものである。
またこれら値を用いた場合、理論出力Ｎｔｈ＝５６Ｐ８
１機関正味出力Ｎｅ ＝ ３３．５ ＰＳ、正味出力Ｎ
ｅｔ＝４２．９ＰＳ１タービン出力Ｎｔ ＝ ９．４
ＰＳ１理論熱効率ηｔｈ＝０．４８、機関正味熱効率η
ｅ ＝ ０．２９、正味熱効率ηｅｔ＝０．３６３、タ
ービン効率ηｔ＝０．８５、比熱比に＝１．３３、締切
比δ＝１．３７、シリンダ内の燃焼最高温度Ｔ３＝２５
１７°にとなる。
１機関正味出力Ｎｅ ＝ ３３．５ ＰＳ、正味出力Ｎ
ｅｔ＝４２．９ＰＳ１タービン出力Ｎｔ ＝ ９．４
ＰＳ１理論熱効率ηｔｈ＝０．４８、機関正味熱効率η
ｅ ＝ ０．２９、正味熱効率ηｅｔ＝０．３６３、タ
ービン効率ηｔ＝０．８５、比熱比に＝１．３３、締切
比δ＝１．３７、シリンダ内の燃焼最高温度Ｔ３＝２５
１７°にとなる。
なお、機関の機械効率ηｍ ＝ ０．８５、線図係数η
ｇ＝０．７４７、有効燃焼係数ηｂ＝０．８５について
も、標準的空気ディーゼル運転における定格出力時の値
をそれぞれ用いた。
ｇ＝０．７４７、有効燃焼係数ηｂ＝０．８５について
も、標準的空気ディーゼル運転における定格出力時の値
をそれぞれ用いた。
また気化再生器における条件は、水素および酸素の気化
再生器４゜９での排気熱量利用率ηｒｅｇ＝ ０．１６
、ボイラ１２での排気熱利用率ηｒｅｇ＝０．９、気化
再生器４゜９の出口での水素および酸素の温度＝９００
’に１ボイラ１２出口での水蒸気供給量ＧＨ２０は５５
ｋｒ時である。
再生器４゜９での排気熱量利用率ηｒｅｇ＝ ０．１６
、ボイラ１２での排気熱利用率ηｒｅｇ＝０．９、気化
再生器４゜９の出口での水素および酸素の温度＝９００
’に１ボイラ１２出口での水蒸気供給量ＧＨ２０は５５
ｋｒ時である。
以上の次第で、この発明の熱機関によれば、燃料として
液体水素が用いられ酸化剤として液体酸素が用いられる
ので、排気ガスは水蒸気のみであって、炭化水素系燃料
を用いる場合のように排気ガス公害の問題が生じるおそ
れは全くない。
液体水素が用いられ酸化剤として液体酸素が用いられる
ので、排気ガスは水蒸気のみであって、炭化水素系燃料
を用いる場合のように排気ガス公害の問題が生じるおそ
れは全くない。
また、タンク１，６から内燃機関５に至る各供給路上に
は、液体圧送ポンプ２，７がそれぞれ設けられているの
で、水素および酸素を液体状態で加圧して輸送すること
ができ、気体加圧による輸送に比べて輸送用動力の低減
を果たすことができる。
は、液体圧送ポンプ２，７がそれぞれ設けられているの
で、水素および酸素を液体状態で加圧して輸送すること
ができ、気体加圧による輸送に比べて輸送用動力の低減
を果たすことができる。
またこの発明の熱機関はオープンサイクル式であって、
水蒸気生成用のボイラ１２を備えているので、生じた水
蒸気を希釈剤として内燃機関５に添加することができる
。
水蒸気生成用のボイラ１２を備えているので、生じた水
蒸気を希釈剤として内燃機関５に添加することができる
。
さらに内燃機関５から出る排気水蒸気はそのエネルギが
タービン１３の駆動に利用され、廃熱が気化再生装置４
，９およびボイラ１２に回収利用されるので、この機関
はエネルギ効率の点でも極めて経済的なものである。
タービン１３の駆動に利用され、廃熱が気化再生装置４
，９およびボイラ１２に回収利用されるので、この機関
はエネルギ効率の点でも極めて経済的なものである。
第１図はこの発明の実施例を示す管系読図、第２図はサ
イクル操作を示すグラフである。 １・・・・・・液体水素タンク、２・・・・・・ポンプ
、３・・・・・・熱交換器、４・・・・・・気化再生装
置、５・・・・・・内燃機関、６・・・・・・液体酸素
タンク、７・・・・・・ポンプ、８・・・・・・熱交換
器、９・・・・・・気化再生装置、１０・・・・・・水
槽、１２・・・・・・ボイラ、１３・・・・・・タービ
ン、１４・・・・・・水蒸気回送管。
イクル操作を示すグラフである。 １・・・・・・液体水素タンク、２・・・・・・ポンプ
、３・・・・・・熱交換器、４・・・・・・気化再生装
置、５・・・・・・内燃機関、６・・・・・・液体酸素
タンク、７・・・・・・ポンプ、８・・・・・・熱交換
器、９・・・・・・気化再生装置、１０・・・・・・水
槽、１２・・・・・・ボイラ、１３・・・・・・タービ
ン、１４・・・・・・水蒸気回送管。
Claims (1)
- １ 液体水素タンク１および液体酸素タンク６と、これ
らタンク１，６から内燃機関５に至る各供給路上にそれ
ぞれ設けられた液体圧送ポンプ２，７と、同じく各供給
路上にそれぞれ設けられた気化再生装置４，９ど、内燃
機関５に希釈剤として添加する水蒸気を生成するための
ボイラ１２と、内燃機関５から排出される水蒸気の排気
エネルギを回収利用するためのタービン１３と、タービ
ン１３から出た水蒸気の廃熱を利用するように水蒸気を
前記気化再生装置４，９およびボイラ１２に給送する水
蒸気回送管１４とからなる水素を燃料とするオープンサ
イクル式熱機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52135431A JPS5843570B2 (ja) | 1977-11-10 | 1977-11-10 | 水素を燃料とするオ−プンサイクル式熱機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52135431A JPS5843570B2 (ja) | 1977-11-10 | 1977-11-10 | 水素を燃料とするオ−プンサイクル式熱機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5467808A JPS5467808A (en) | 1979-05-31 |
| JPS5843570B2 true JPS5843570B2 (ja) | 1983-09-28 |
Family
ID=15151553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52135431A Expired JPS5843570B2 (ja) | 1977-11-10 | 1977-11-10 | 水素を燃料とするオ−プンサイクル式熱機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843570B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202019002150U1 (de) | 2019-05-15 | 2019-06-03 | Rüdiger Helge Hiemer | Verbrennungsmotor ohne Luftzufuhr |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3862624A (en) * | 1970-10-10 | 1975-01-28 | Patrick Lee Underwood | Oxygen-hydrogen fuel use for combustion engines |
| JPS5650104B2 (ja) * | 1974-02-13 | 1981-11-26 |
-
1977
- 1977-11-10 JP JP52135431A patent/JPS5843570B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5467808A (en) | 1979-05-31 |
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