JPS5844856B2 - エンヂンヨウカネツスイジヨウキオクリコミキカイソウチノ サンコウテイコウカネツシキジヨウキオクリコミソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば自動車等のガノリン燃焼機関に於いて、
水を燃料の一部として用いることにより、燃料消費を大
巾に節約せんとして開発された新規な方法及び装置に関
する。

本発明を従来開発されている冷水添加方式と異なり、水
、燃料油、空気を共に内燃機関が発熱する高熱部を合理
的に吸収させ、三者を高温に上昇させることによって三
者の混合ガスを作り、これを燃焼させる出力方式により
、水を大量に消費させ、しかも燃料油だけの場合よりも
高出力を得んとして提供された内燃機関の燃焼出力法と
装置に関するものである。

従来、自動車等の内燃機関に於いて水を利用する技術は
種々開発されているが、その多くは冷水添加方式であり
、例えば排気ガスを少なくする目的で燃料の完全燃焼を
図る為、冷水にメタノールとか、ハイドレートのような
添加物を使用し、燃料の供給と併せてこれを燃焼室内へ
噴霧状態で供給し、燃焼させる方法がある。

しかしながら冷水添加方式はどんな方法で行なっても、
ガソリン等の燃料との混合比率があげられない、換言す
ればガソリン消費量を大巾に節約することが不可能であ
り、混合比率を上げると内燃機関の正常な動作が得られ
ない。

又燃焼室内部の摩耗が激しい欠点がある。

即ち、冷水を燃焼によって一度に分解するには高エネル
ギーが要求される。

又純水素を使う場合は内燃機関外での爆発が懸念され、
これに対する安全対策がまだ充分でない、燃料コストが
依然として高くつく等の諸欠点がある。

本発明の特徴は上記の全ての問題が解消されたもので、
水と燃料油の二種類の液体と空気を内燃機関自体の発熱
を利用して湿気性のない高熱の燃料気体に精製し、燃焼
室内での燃焼条件を最高に整えた上で、燃焼させる新規
な発明を提供するものである。

この方法に依れば多量の水を燃料として消費することが
できる。

本発明の究極の目的は水を燃料の一部として大量に用い
石油資源の節約を図る内燃機関の燃焼出力法とその装置
を提供することにある。

本発明の実施により自動車は従来の二倍の距離を走行す
るのに略半分のガソリン消費で足りる。

本発明による最適な条件で水を燃料として用いた場合、
ガソリン燃焼式の自動車に於いてガソリン１００に対し
、水７０の比率で完全燃焼させることが可能であり、従
来のガソリンだけの燃焼式に比べ大巾な燃料節約となり
、燃料コストの低減にも大きく寄与する。

又本発明の他の顕著な特徴は水を多量に使うことが排気
ガス中のＣＯ戒分を削減する上で非常に貢献しているこ
とにある。

本発明の燃焼方式に依れば、排気ガス中のＣＯは極度に
削減させることができ、排煙は全く肉視できず、完全燃
焼していることが認められる。

斯る燃焼効果は内燃機関が過熱する程助長され、水使用
量は益々多くなり、馬力が上昇することが認められる。

本発明の他の特徴は内燃機関の発熱する最も高温部の排
熱を全面的に利用することにある。

即ち、水、燃料油及び空気は共に内燃機関の排熱によっ
て気化又は加熱された状態で混合され、燃焼室に供給さ
れることを特徴としており、特に水は排熱によって段階
的に加熱され、一旦水蒸気に変えられ、最終的にシリン
ダーヘッド部等の高温金属部に触れさせることによって
分解寸前又は一部分解したガス化状態、即ち水性ガス化
又はこれに近い状態で燃焼室に送られることを特徴とし
ており、又本発明は水を段階的に加熱する為の新規な多
連式加熱装置を提供することを特徴としている。

水から純水素を取出し使用すると空気と混合の際爆発を
起こし易い欠点があるが、本発明は上記の通り、水は完
全な水素に分解されない状態、即ち分子の結合を弱めた
分解寸前の状態、又は一部分解した状態の高温加熱気体
で燃焼室内に送られ、燃焼室内の高熱により完全に爆発
、燃焼させることを特徴としている。

水はたいへん安定した化合物であるが、一定の高温に達
すると分解を開始する性質のあることが既に多くの研究
によって立証されている。

通常内燃機関のシリンダーヘッド部は爆発熱により一時
的に略２０００℃位の高温に達することが知られており
、水蒸気をこれに触れさせることによって上記立証状態
又？まこれに近い状態を得ることができる。

又本発明は水、燃料油、空気の三者の加熱気体は燃焼室
内で混合されることなく、燃焼室に吸入又は噴射する以
前に混合され、混合むらのない完全な混合ガスとして燃
焼室に供給することを特徴としている。

水蒸気を高温に加熱したガス状気体の酸素成分は水素成
分かも離れる傾向となり、酸素成分と加熱気化油の分子
とは結合する傾向を示し、個々の分子は連鎖反応的に爆
発燃焼し、完全燃焼させることができる。

本願の他の特徴は水蒸気のガス化状態を得る手段として
、内燃機関のシリンダーヘッドに直接連通路を設けて水
蒸気又は水蒸気加熱気体を通過させ、高温金属壁面に接
触させることによって瞬時にガス化し、直後に燃焼室内
へ供給する加熱機構を提供する点にある。

又該高温加熱過程に受は入れられる気体はフィルターを
通すことによって水滴が除かれた加熱気体であり、本発
明は斯ろ水蒸気の濾過過程を経て燃焼室に導入すること
を特徴としている。

この水蒸気源適用フィルターは鉄の如き酸素と結合力の
強い材料で構成したもので構成することによって一種の
触媒反応を引き起すことが認められ、水蒸気中０酸素の
一部はフィルターを通過する際鉄分と結合することによ
って除去される。

又フィルターは通気通水性を有する網状体で構成し、水
蒸気中の水滴を微細メツシュによって効果的に除去する
ことを特徴としている。

又本発明の他の特徴は斯る濾過と加熱に用いられる新規
な水蒸気の加熱濾過装置を提供することにある。

又本発明の他の特徴は寒冷時に於ける水の凍結、水温低
下を防止する新規な水供給手段であって、水を燃料油タ
ンク中に保持し燃料油供給パイプ中を通って水蒸気発生
過程に供給する新規な二重送管構造を提供することにあ
る。

以上の発明を更に図面で示した実施例に従い詳述する。

既に詳述したように内燃機関の爆発燃焼によって生ずる
高熱を高度に利用し、蒸気と燃料油そして空気を共に高
い温度に上昇させ、燃焼条件を最高の状態に揃え、高い
エネルギーを発生させる為、先ず水を第１加熱器８で１
００℃以上に加熱する。

これによって水蒸気を得る。

この水蒸気を更に第２加熱器１２で熱すると殆んど無色
の気体となる。

この水蒸気加熱気体をアクセルと連動の調整弁６によっ
て量を調整しながら内燃機関のシリンダーヘッド部１７
で高温加熱する。

ここで水蒸気加熱気体は一時的に略２０００℃の高熱金
属部に触れさせられることとなる。

高熱金属部との接触によって水蒸気加熱気体は分子結合
に変化を生じ、分解寸前又は一部分解の状態に膨張する
。

斯る変化を水蒸気が水性ガス状化すると称呼することが
できるであろう。

他方燃料油も加熱器９を通すことによって気化油とし、
又空気もシリンダーヘッド１７を通すことによって加熱
され、該高熱エヤーは気化油と共にキャブレター１９を
通り混合され、燃焼室に通ずる吸入管１８に於いて水性
ガス状気体と合流し、燃焼室内に三者の混合ガスとなっ
て供給される。

水、燃料油等の燃料材料は全て最高の燃焼条件下で完全
燃焼させられる。

蒸気加熱気体の混合によってオクタン価が上り、混合ガ
スの着火点が高くなる傾向があり、全ての装置の温度を
高温に保持しても安全性を保つことができる。

前記第１加熱器８は金属で構成した中空構造体２６を有
し、該中空構造体に排気管１６と連通ずる排気ガス２８
の導入口２０と導出口２７を設けて、中空構造体内を排
気ガス２８が自由に通過できる構成とする。

又該中空構造体２６の中心部には蓄熱棒１３を設け、一
端より水供給管２９を導入して上記蓄熱棒１３に高密度
に配管し、該高密度配管４を熱伝導の良好な材料で構成
して水を通過させる構成とし、該高密度配管４の外に排
気ガスを直接通過させることによって水は加熱され、水
蒸気となる。

配管４は銅の如き好熱伝導体をコイル状に巻き、中心に
蓄熱棒１３に入れであるので排気管１６より送られてく
る熱を効率良く吸収する特徴を有している。

前記水供給管２９は水タンク２に連通されて上記第１加
熱器８に常時適量の水を供給する構成となっており、逆
止弁３を設けて水蒸気による圧力が逆行するのを防止し
ている。

水タンク２及びその送出管３０は燃料油タンク１とその
送出管３１の内部を通って水を供給する二重送管構造を
採用し、寒冷時に於ける水温低下、凍結等を防止してい
る。

第１加熱器８で作られた水蒸気は高密度配管４の終端と
連通された管２３を通って更に高温に加熱する為第２加
熱器１２に供給される。

第２加熱器１２は管２３を通って導入される水蒸気の通
路３２を有し、該通路３２の外周を取り囲んで部屋３３
が外周壁３４によって構成されており、該部屋３３と排
気管１６とは排気ガス導入口３５と導出口３６によって
連通されてＬ・る。

排気ガスは該導入口３５かも入つて部屋３３を常時溝た
し、常時水蒸気通路３２の外周面に接している。

依って水蒸気は該水蒸気通路３２内を通過する時に更に
高温に加熱される。

水蒸気通路３２の内部には該通路を仕切るように網状体
で構成したフィルター３７が多段に設けられており、水
蒸気は加熱されながら、該フィルター３７を通過する。

該フィルター３７を通過させることによって水滴が除か
れた気体のみを選別先行させることができる。

水蒸気を第２加熱器１２で熱すると更に膨張し、殆んど
無色の気体となる。

フィルター３７は酸素と親和力の強い鉄の如き材料で構
成され、加熱水蒸気が該フィルター３７を通過する際、
触媒反応が引き起され水蒸気中の酸素の一部が除去され
、燃焼により適した状態に精製される。

この時フィルター３７を赤熱化し、水蒸気通過時これに
触れさせることによって水蒸気のガス化を促進させ、触
媒反応を喚起させることができる。

内燃機関のシリンダーヘッド部１７には直接連通孔３８
が穿げられ、該連通孔３８と前記第２加熱器１２とは管
３９によって連通され、第２加熱器１２で加熱濾過され
た気体が被管３９を通ってシリンダーヘッド部１７に導
入される。

シリンダーヘッド部は爆発時に発生する熱によって一時
的に略２０００℃前後の高温に達することが知られてい
る。

管３９を通ってシリンダーヘッド部１７の連通孔３８に
導入された蒸気加熱気体はシリンダーヘッド部１７の高
温金属部に瞬間的に触れることによって水性ガス状気体
とする。

連通孔３８の出口にはノズル４０が設げられ、該ノズル
４０の先端はキャブレター１９から各燃焼室４１に通ず
る吸気管１８内に突出開口されている。

シリンダーヘッド部１７等の高熱部との接触によって作
られた水性ガス化気体は該ノズル４０から吸気管１８に
噴出され、ここでキャブレター１９より送られた気化油
と加熱空気の混合ガスと合流し、三者の混合ガスとなり
、各燃焼室４１に吸入又は噴出される。

又シリンダーヘッド１７には同様に空気加熱用の連通孔
４２が穿けられ、その一端には外部に向は開口する採気
口４３が取り付けられ、他端はキャブレター１９に通ず
る加熱空気供給管４４に連通している。

外気は該採気口４３から導入され、シリンダーヘッド１
７の高熱によって加熱されて供給管４４を通じてキャブ
レター１９に吐出される。

採気口４３にはエヤークリーナー用フィルター４５が設
けられ、これによって塵埃を除去した清浄なる加熱空気
がキャブレター１９に供給される。

又燃料油の加熱器９は燃料油タンク１の油送出管３１と
管４６によって連結され、ポンプ１４の作動によって送
出される燃料油は必らず加熱器９を通って加熱される構
成となっている。

加熱器９は中空構造体４７によって構成され、該中空構
造体４７内には排気管と連通ずる管２４と前記第１加熱
器と連通ずる管１０によって常時排気ガスが導入されて
いる。

又中空構造体４７は内部に高密度配管４８を有し、該高
密度配管４８の一端は上記管４６と連通し、他端はキャ
ブレター１９に通ずる気化油供給管４６と連通しており
、その外周面は中空構造体４７内に満たされた排気ガス
と常時接触している。

燃料油タンク１より供給される燃料油は加熱器９の高密
度配管４８を通過する際、排気ガスの高熱を吸収して加
熱され気化油となる。

該気化油は供給管４６によってキャブレター１９に送り
込まれ、同時に該キャブレター１９に送り込まれる前記
加熱空気と混合される。

既述したように加熱空気及び気化油の混合ガスと水性ガ
ス状気体とは吸気管１８で合流し、三者の混合ガスが精
製される。

該混合ガスは吸入弁４９を介して燃焼室４１に供給され
る。

水、燃料油の燃料材料は全て高温に加熱された最高の条
件に於て完全燃焼させることができる。

本発明に基いて設計されたガソリン燃焼式実験車による
実験は数多く繰り返された。

この結果、ガソリンと水は燃焼室の気化室へ進むまで別
々の道を通らなければ正常に動作しないことが判明した
。

又気化油の流入量を調節するスロットルバルブと水蒸気
の調整バルブ６とはアクセルペダルと完全に同期連動し
て両者は同比率で開閉制御されなげればならないことが
判明した。

しかし、高速回転時には水の混合比を上げることができ
る手段を付設することはより理想であると言える。

又燃焼室での混合比率は水１に対し、ガソリンｌの割合
を超えると、即ち水の混合割合が５０％を超えると低速
時には充分な出力が得られないことが判明した。

しかし、本発明の理論に従い水の混合比率をもつと多く
上げることは可能であることは明白である。

但し、水がガソリンの量より多（でもエンジンの回転が
出ていれば充分な出力が得られることか判明した。

水の混合比率が５０％を超えると出力が劣る原因は、通
常燃焼室内の温度が２５００℃とされているが、水が多
いと温度が急激に低下し、水素ガスが発生する量が少く
なることにあると推定される。

水から水素が分解する現象は１０００℃より見い出せる
と言われているが、２５００℃では２〜２．５％程度と
考えられる。

本発明ではこのような分解状態又はこれに近い状態で燃
焼させることにより、ガソリンだけの燃焼よりもはるか
に大きな出力で完全燃焼させることができ、水を燃料と
して大量に消費させることができる。

上記実験車は現在水１１に対しガソリン２１の割合で使
用されている。

既に数年間の試乗実験でもエンジン系統は全く支障なく
、快適に走行していることに注目すべきである。

上記実験車は口座すニー１９６７年型総排気量１４００
ｃｃに本発明で説明した前記装置を組込んだものであり
、連続運転テストデータによれば総走行距離が既に５万
８千ｋｍを突破した古車であるにも拘らず、平均速度的
６０ｋｇ、平坦市街路走行の条件で、水３．８５５．ｇ
に対し、ガソリン１３．３１の混合比率で正味走行距離
４２５．６ｋｍを何等支障なく快適に走行することがで
きた。

これはガソリン１１に対し、３２ｋｍを走行できる驚く
べきデータを示している。

多くの実験の結果水の混合比はガソリン１００に対し略
７０まで上げることができることが裏付けられている。

これは水が完全な燃料として働いていることを明らかに
示しており、本発明の成立を完全に裏付けている。

しかも、全ての実験データで、排気ガス中のＣＯの量は
従来の同型の車種のそれに対し、０．４％以下に押える
ことができることが判明している。

本発明は石油資源の延命に着るしく貢献するばかりか、
排気ガス公害より尊い人命を保護することができるクリ
ーンエンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示している。 第１図は水と油の供給機構を説明する断面図、第２図は
水の第１加熱器の構造を説明する断面図、第３図は水蒸
気の加熱濾過器の構造を説明する断面図、第４図はシリ
ンダーヘッド部を利用した水蒸気加熱気体の加熱機構を
説明する断面図、第５図は燃料油の加熱器の構造を説明
する断面図、第６図は以上各図で示した各機構を系統的
に組合せて構成した全体機構を説明する断面図、第７図
はキャブレターと燃焼室の部分を側面より観て詳細に説
明する断面図、第８図は本発明の動作シスチルを説明す
るブロックダイアグラムである。 １・・・・・・燃料油タンク、２・・・・・・水タンク
、８・・・・・・第１加熱器、２６・・・・・・同中空
構造体、４・・・・・・同高密度配管、１３・・・・・
・同蓄熱棒、２０，２７・・・・−・同排気ガス導入、
導出口、２９・・・・・・水供給管、２３・・・・・・
水蒸気供給用管、１２・・・・・・第２加熱器、３２・
・・・・・同水蒸気通路、５・・・・・・同網状体で構
成したフィルター、３３・・・・・・同排気ガス用部屋
、３５゜３６・・・・・・同排気ガス導入、導出口、３
９・・・・・・水蒸気加熱気体供給用管、６・・・・・
・同調節バルブ、１７・・・・・・シリンダーヘッド、
３８−・・・・・回部に設けられた水蒸気加熱気体を加
熱する連通路、４ｏ・・・・・・同水性ガス化気体供給
ノズル、４２・・・・・・同空気加熱用連通路、４３・
・・・・・同採気口、４５・・・・・・同除塵用フィル
ター ４４・・・・・・加熱空気供給管、１９・・・・
・・キャブレター、１８・・・・・・吸入管、４１・・
・・・・燃焼室、９・−・・・・燃料油加熱器、４８・
・・・・・同高密度配管、１０．２４・・・・・・同排
気ガス導入導出管、２５・曲・同気化油供給管、４６・
・・・・・同燃料油供給管、１４０９０００．同ポンプ
、３１・・・・・・燃料油送出管、３ｏ・・・・・・水
送出管、３・・・・・・逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水を排気ガスの排熱で加熱し気化する過程に於て排
   気ガスの排熱で赤熱化された水と親和力の強い金属フィ
   ルターを通過させる加熱工程と、該加熱工程で得られた
   水の加熱気体を更にシリンダーヘッド内を通過させつつ
   該シリンダーヘッドの高熱金属壁に触れさせ水の気化の
   促進と高熱化を促す工程と、燃料油を排気ガスの排熱で
   加熱し該燃料油の加熱気体を得る工程と、外気をシリン
   ダーヘッド内を通過させつつ該シリンダーヘラ）？）高
   熱金属壁に触れさせ加熱空気を得る工程とを含み、該加
   熱空気と上記各工程で得られた水の加熱気体と油の加熱
   気体の三者の混合気体を燃焼室にて爆発燃焼させること
   を特徴とする内燃機関の燃焼出力法。