熱力發動機及使用該熱力發動機的發電系統技術方案

本發明專利技術的課題在于提供一種熱力發動機及使用其的發電系統，該熱力發動機能夠不排出二氧化碳、氮氧化物并且使結構簡化。為了解決上述課題，本發明專利技術所涉及的熱力發動機是內燃機(1a(1b))，其具備：用于向燃燒室內取入氫氧氣體(或者與現有燃料的混合氣體)的燃料取入口；在規定的時機對燃燒室內的氫氧氣體(混合氣體)進行點火的火花塞；與點火前后的燃燒室內的壓力變化對應地運動的活塞；將活塞的運動轉換為輸出軸(7)的旋轉運動的運動轉換機構。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及包含內燃機、外燃機的熱カ發動機及使用該熱カ發動機的發電系統。
技術介紹
一般來說，2沖程引擎或4沖程引擎那樣的內燃機使汽油、重油、輕油、天然氣等化石燃料與空氣的混合氣體在燃燒室內燃燒，利用燃燒室內的壓カ變化而產生能量。即，由于現有的內燃機利用化石燃料與空氣兩者而產生能量，因此用于調整構成混合氣體的化石燃料與空氣的混合比、以及送入燃燒室內的混合氣體的量的機構是不可缺少的。作為此類機構，例如具有汽化器、燃料噴射裝置。另外，燃氣輪機那樣的外燃機使被壓縮機壓縮的空氣與化石燃料的混合氣體在燃燒室內燃燒，利用由此得到的高溫氣體從燃燒室強勢排出時的能量而轉動渦輪，從而從渦 輪的旋轉軸獲取能量。即，與現有的內燃機同樣，現有的外燃機也利用化石燃料與空氣兩者產生能量。在上述內燃機及外燃機(以下，通稱“熱カ發動機”)中，當使混合氣體燃燒時，產生不少ニ氧化碳(CO2)。例如，在化石燃料為汽油或天然氣的情況下，如下述反應式所示，分另Ij產生16C02、3C02的ニ氧化碳。2C8H18+2502 — 18H20+16C02C3H8+502 — 4H20+3C02并且，由于空氣的70%以上是氮氣，因此當使混合氣體燃燒時，在產生上述ニ氧化碳的同時也產生氮氧化物(NOx)。從熱カ發動機排出的ニ氧化碳是地球變暖的ー個因素，給地球環境帶來深刻的負面影響。并且，規定值以上的氮氧化物除了成為光化學煙霧、酸雨的原因之外，還對人體的呼吸系統造成不良影響。因此，特別是近年來，用于降低上述物質排出的研究、開發得以積極進行。此外，上述的現有技術是本申請的申請人所知曉的一般技術信息，在提交本申請的時刻，申請人并不具有關于記載了上述現有技術及其他在先技術的在先技術文獻的信O專利技術要解決的問題根據經過上述研究、開發所得到的技術，能夠在一定程度上減少產生的ニ氧化碳及氮氧化物的量。然而，在使用化石燃料作為燃料的條件下，不能完全不產生ニ氧化碳、氮氧化物。另外，如果將氫作為燃料來代替化石燃料，則能夠完全不產生ニ氧化碳、氮氧化物。然而，與現有的熱カ發動機同樣，此類熱カ發動機需要用于嚴格調整氫與空氣的混合比、向燃燒室內取入空氣的復雜機構
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述情況而完成的，其課題在于提供一種熱カ發動機及使用該熱カ發動機的發電系統，該熱力發動機能夠不排出ニ氧化碳、氮氧化物，并且省略用于向燃燒室內取入空氣或調整燃料與空氣的混合比的機構使結構簡化。用于解決問題的方法本申請專利技術人為了解決上述課題而多次深入研究，其結果是發現如下情況，即，如將含有比例為2 I的氫與氧的“氫氧氣體(作為一例，列舉出日本專利第3975467號公報所公開的氫-氧氣體。氧原子與兩個氫原子不是以水分子那樣約105度(參照圖1(A))結合、而是以180度(參照圖1(B))結合)”作為燃料使用，則能夠同時解決上述兩個問題，從而完成了本專利技術。S卩，本專利技術的第一專利技術所涉及的熱カ發動機是內燃機，其特征在于，所述內燃機具備燃料取入口，該燃料取入口用于向燃燒室內取入作為燃料的氫氧氣體；火花塞，該火花塞對燃燒室內的燃料進行點火；活塞，該活塞與點火前后的燃燒室內的壓カ變化對應地運 動；運動轉換機構，該運動轉換機構將活塞的運動轉換為輸出軸的旋轉運動。由于氫氧氣體原本含有氧，因此在燃燒時無需與空氣混合。并且，由于氫氧氣體由氫與氧構成，因此通過燃燒產生的是水或者水蒸氣。由此，根據該結構，能夠完全不排出ニ氧化碳和氮氧化物，并且能夠省略用于調節空氣與燃料的混合比或向燃燒室內取入空氣的機構，從而使結構得以簡化。并且，由于該熱カ發動機不需要空氣，因此即使在真空中或水中也能從輸出軸獲取能量。在上述第一專利技術所涉及的熱カ發動機中，能夠將氫氧氣體與現有燃料的混合氣體作為燃料。在此，本說明書中的“現有燃料” ー詞表示在現有的熱カ發動機中通常使用的燃料。例如，“現有燃料”除了汽油、重油、輕油、天然氣、天然氣、燈油(煤油)、噴射燃料、以及火箭燃料等化石燃料之外，還包含氫等。當使用混合了氫氧氣體與化石燃料的混合氣體時，雖然與化石燃料的混合比對應地產生ニ氧化碳、氮氧化物，但通過同時采用比較容易得到的化石燃料，能夠抑制氫氧氣體的使用量，并且提高氫氧氣體的燃燒效率。并且，即使在化石燃料的混合比率高的情況下，也能夠提高化石燃料的燃燒效率，從而能夠實現油耗改善并減少排出的ニ氧化碳及氮氧化物。在將氫氧氣體與氫的混合氣體作為燃料的情況下，也能夠抑制氫氧氣體的使用量，并且提高氫氧氣體的燃燒效率。由此，根據該結構，能夠使熱カ發動機穩定地運轉。該作用效果在用于穩定供給氫氧氣體的基礎建設完備之前的普及過渡期內被認為是特別有利的。上述第一專利技術所涉及的熱カ發動機還可以具備供納米級的霧狀水向燃燒室內噴射的水噴射ロ。根據該結構，由干與氫氧氣體一同燃燒的霧狀水的體積通過水蒸氣爆發而形成為約1700倍，因此點火前后的燃燒室內的壓カ變化變大而能夠獲取更大的能量，并且與同時采用現有燃料的情況同樣，也能夠抑制氫氧氣體的使用量。上述第一專利技術中的燃料取入ロ將燃料以例如直接噴射方式直接噴射到燃燒室內，并且可以是起到止回閥及安全閥的作用的閥。上述第一專利技術所涉及的熱カ發動機優選構成為如下方式，S卩，在啟動之后的固定期間內，燃料取入ロ不向燃燒室內取入燃料，或者火花塞不對燃料進行點火。根據該結構，能夠防止因積存于燃燒室內的空氣與新取入的氫氧氣體的混合氣體燃燒而引起剛啟動之后的聚爆。另外，本專利技術的第二專利技術所涉及的熱カ發動機是外燃機，其特征在于，所述外燃機具備燃料取入口，該燃料取入口用于取入作為燃料的氫氧氣體；壓縮機，該壓縮機通過繞輸出軸旋轉對取入的燃料進行壓縮并輸送至燃燒室；火花塞，該火花塞對燃燒室內的被壓縮的燃料進行點火并使其高溫氣體化；渦輪，該渦輪利用從燃燒室排出的高溫氣體而繞輸出軸旋轉。根據該結構，與第一專利技術所涉及的熱カ發動機(內燃機)同樣，也能夠完全不排出ニ氧化碳、氮氧化物。并且，由于該熱カ發動機不需要空氣，因此即使在真空中、水中也能夠從輸出軸獲取能量。上述第二專利技術所涉及的熱カ發動機也可以具備用于向燃燒室內噴射現有燃料的燃料噴射ロ、用于向燃燒室內噴射納米級的霧狀水的水噴射ロ。 根據該結構，與第一專利技術所涉及的熱カ發動機(內燃機)同樣，也能夠抑制氫氧氣體的使用量且提高氫氧氣體的燃燒效率，能夠利用霧狀水進行水蒸氣爆發而獲取更大的能量。另外，本專利技術的第三專利技術所涉及的發電系統的特征在于，所述發電系統具備上述第一專利技術或第二專利技術所涉及的熱カ發動機、以及與該熱カ發動機的輸出軸連接的發電機。根據該結構，通過使用第一專利技術或第二專利技術所涉及的熱カ發動機，能夠完全不排出ニ氧化碳、氮氧化物，或者能夠抑制排出量，并且產生環保的電力。上述第三專利技術所涉及的發電系統還優選具備電カ轉換裝置，該電カ轉換裝置將發電機產生的第一電カ轉換為所期望的第二電カ；控制單元，該控制単元對發電機或電カ轉換裝置的輸出電壓或輸出電流、或者輸出電壓與輸出電壓這兩者進行檢測，并基于檢測到的結果使取入的燃料的量及火的時機變化。專利技術效果根據本專利技術，能夠提供不排出ニ氧化碳、氮氧化物且簡化現有結構的熱力發動機及使用該熱カ發動機的發電系統。附圖說明圖I中，(A)是示出水分子的結構的示意圖，(B)是示出氫氧氣體的結構的示意圖。圖2是本專利技術所涉及本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.02 JP 2010-086090;2010.12.22 JP 2010-285401.一種熱力發動機，其為內燃機且該熱力發動機的特征在于，所述內燃機具備 燃料取入口，其用于向燃燒室內取入作為燃料的氫氧氣體； 火花塞，其對所述燃燒室內的所述燃料進行點火； 活塞，其與點火前后的所述燃燒室內的壓力變化對應地運動； 運動轉換機構，其將所述活塞的運動轉換為輸出軸的旋轉運動。2.根據權利要求I所述的熱力發動機，其特征在于， 所述燃料是所述氫氧氣體與現有燃料的混合氣體。3.根據權利要求I所述的熱力發動機，其特征在于， 所述熱力發動機具備供納米級的霧狀水向所述燃燒室內噴射的水噴射口。4.根據權利要求I至3中任一項所述的熱力發動機，其特征在于， 所述燃料取入口將所述燃料以直接噴射方式直接噴射到所述燃燒室內。5.根據權利要求I至4中任一項所述的熱力發動機，其特征在于， 所述燃料取入口是起到止回閥及安全閥的作用的閥。6.根據權利要求I至5中任一項所述的熱力發動機，其特征在于， 在啟動之后的固定期間內，所述燃料取入口不向所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尾崎順康，內山正克，
申請(專利權)人：正國際股份公司，
類型：
國別省市：