热力发动机及使用该热力发动机的发电系统技术方案

本发明专利技术的课题在于提供一种热力发动机及使用其的发电系统，该热力发动机能够不排出二氧化碳、氮氧化物并且使结构简化。为了解决上述课题，本发明专利技术所涉及的热力发动机是内燃机(1a(1b))，其具备：用于向燃烧室内取入氢氧气体(或者与现有燃料的混合气体)的燃料取入口；在规定的时机对燃烧室内的氢氧气体(混合气体)进行点火的火花塞；与点火前后的燃烧室内的压力变化对应地运动的活塞；将活塞的运动转换为输出轴(7)的旋转运动的运动转换机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含内燃机、外燃机的热カ发动机及使用该热カ发动机的发电系统。
技术介绍
一般来说，2冲程引擎或4冲程引擎那样的内燃机使汽油、重油、轻油、天然气等化石燃料与空气的混合气体在燃烧室内燃烧，利用燃烧室内的压カ变化而产生能量。即，由于现有的内燃机利用化石燃料与空气两者而产生能量，因此用于调整构成混合气体的化石燃料与空气的混合比、以及送入燃烧室内的混合气体的量的机构是不可缺少的。作为此类机构，例如具有汽化器、燃料喷射装置。另外，燃气轮机那样的外燃机使被压缩机压缩的空气与化石燃料的混合气体在燃烧室内燃烧，利用由此得到的高温气体从燃烧室强势排出时的能量而转动涡轮，从而从涡 轮的旋转轴获取能量。即，与现有的内燃机同样，现有的外燃机也利用化石燃料与空气两者产生能量。在上述内燃机及外燃机(以下，通称“热カ发动机”)中，当使混合气体燃烧时，产生不少ニ氧化碳(CO2)。例如，在化石燃料为汽油或天然气的情况下，如下述反应式所示，分另Ij产生16C02、3C02的ニ氧化碳。2C8H18+2502 — 18H20+16C02C3H8+502 — 4H20+3C02并且，由于空气的70%以上是氮气，因此当使混合气体燃烧时，在产生上述ニ氧化碳的同时也产生氮氧化物(NOx)。从热カ发动机排出的ニ氧化碳是地球变暖的ー个因素，给地球环境带来深刻的负面影响。并且，规定值以上的氮氧化物除了成为光化学烟雾、酸雨的原因之外，还对人体的呼吸系统造成不良影响。因此，特别是近年来，用于降低上述物质排出的研究、开发得以积极进行。此外，上述的现有技术是本申请的申请人所知晓的一般技术信息，在提交本申请的时刻，申请人并不具有关于记载了上述现有技术及其他在先技术的在先技术文献的信O专利技术要解决的问题根据经过上述研究、开发所得到的技术，能够在一定程度上减少产生的ニ氧化碳及氮氧化物的量。然而，在使用化石燃料作为燃料的条件下，不能完全不产生ニ氧化碳、氮氧化物。另外，如果将氢作为燃料来代替化石燃料，则能够完全不产生ニ氧化碳、氮氧化物。然而，与现有的热カ发动机同样，此类热カ发动机需要用于严格调整氢与空气的混合比、向燃烧室内取入空气的复杂机构
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供一种热カ发动机及使用该热カ发动机的发电系统，该热力发动机能够不排出ニ氧化碳、氮氧化物，并且省略用于向燃烧室内取入空气或调整燃料与空气的混合比的机构使结构简化。用于解决问题的方法本申请专利技术人为了解决上述课题而多次深入研究，其结果是发现如下情况，即，如将含有比例为2 I的氢与氧的“氢氧气体(作为一例，列举出日本专利第3975467号公报所公开的氢-氧气体。氧原子与两个氢原子不是以水分子那样约105度(參照图1(A))结合、而是以180度(參照图1(B))结合)”作为燃料使用，则能够同时解决上述两个问题，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术的第一专利技术所涉及的热カ发动机是内燃机，其特征在于，所述内燃机具备燃料取入口，该燃料取入口用于向燃烧室内取入作为燃料的氢氧气体；火花塞，该火花塞对燃烧室内的燃料进行点火；活塞，该活塞与点火前后的燃烧室内的压カ变化对应地运 动；运动转换机构，该运动转换机构将活塞的运动转换为输出轴的旋转运动。由于氢氧气体原本含有氧，因此在燃烧时无需与空气混合。并且，由于氢氧气体由氢与氧构成，因此通过燃烧产生的是水或者水蒸气。由此，根据该结构，能够完全不排出ニ氧化碳和氮氧化物，并且能够省略用于调节空气与燃料的混合比或向燃烧室内取入空气的机构，从而使结构得以简化。并且，由于该热カ发动机不需要空气，因此即使在真空中或水中也能从输出轴获取能量。在上述第一专利技术所涉及的热カ发动机中，能够将氢氧气体与现有燃料的混合气体作为燃料。在此，本说明书中的“现有燃料” ー词表示在现有的热カ发动机中通常使用的燃料。例如，“现有燃料”除了汽油、重油、轻油、天然气、天然气、灯油(煤油)、喷射燃料、以及火箭燃料等化石燃料之外，还包含氢等。当使用混合了氢氧气体与化石燃料的混合气体时，虽然与化石燃料的混合比对应地产生ニ氧化碳、氮氧化物，但通过同时采用比较容易得到的化石燃料，能够抑制氢氧气体的使用量，并且提高氢氧气体的燃烧效率。并且，即使在化石燃料的混合比率高的情况下，也能够提高化石燃料的燃烧效率，从而能够实现油耗改善并减少排出的ニ氧化碳及氮氧化物。在将氢氧气体与氢的混合气体作为燃料的情况下，也能够抑制氢氧气体的使用量，并且提高氢氧气体的燃烧效率。由此，根据该结构，能够使热カ发动机稳定地运转。该作用效果在用于稳定供给氢氧气体的基础建设完备之前的普及过渡期内被认为是特别有利的。上述第一专利技术所涉及的热カ发动机还可以具备供纳米级的雾状水向燃烧室内喷射的水喷射ロ。根据该结构，由干与氢氧气体一同燃烧的雾状水的体积通过水蒸气爆发而形成为约1700倍，因此点火前后的燃烧室内的压カ变化变大而能够获取更大的能量，并且与同时采用现有燃料的情况同样，也能够抑制氢氧气体的使用量。上述第一专利技术中的燃料取入ロ将燃料以例如直接喷射方式直接喷射到燃烧室内，并且可以是起到止回阀及安全阀的作用的阀。上述第一专利技术所涉及的热カ发动机优选构成为如下方式，S卩，在启动之后的固定期间内，燃料取入ロ不向燃烧室内取入燃料，或者火花塞不对燃料进行点火。根据该结构，能够防止因积存于燃烧室内的空气与新取入的氢氧气体的混合气体燃烧而引起刚启动之后的聚爆。另外，本专利技术的第二专利技术所涉及的热カ发动机是外燃机，其特征在于，所述外燃机具备燃料取入口，该燃料取入口用于取入作为燃料的氢氧气体；压缩机，该压缩机通过绕输出轴旋转对取入的燃料进行压缩并输送至燃烧室；火花塞，该火花塞对燃烧室内的被压缩的燃料进行点火并使其高温气体化；涡轮，该涡轮利用从燃烧室排出的高温气体而绕输出轴旋转。根据该结构，与第一专利技术所涉及的热カ发动机(内燃机)同样，也能够完全不排出ニ氧化碳、氮氧化物。并且，由于该热カ发动机不需要空气，因此即使在真空中、水中也能够从输出轴获取能量。上述第二专利技术所涉及的热カ发动机也可以具备用于向燃烧室内喷射现有燃料的燃料喷射ロ、用于向燃烧室内喷射纳米级的雾状水的水喷射ロ。 根据该结构，与第一专利技术所涉及的热カ发动机(内燃机)同样，也能够抑制氢氧气体的使用量且提高氢氧气体的燃烧效率，能够利用雾状水进行水蒸气爆发而获取更大的能量。另外，本专利技术的第三专利技术所涉及的发电系统的特征在于，所述发电系统具备上述第一专利技术或第二专利技术所涉及的热カ发动机、以及与该热カ发动机的输出轴连接的发电机。根据该结构，通过使用第一专利技术或第二专利技术所涉及的热カ发动机，能够完全不排出ニ氧化碳、氮氧化物，或者能够抑制排出量，并且产生环保的电力。上述第三专利技术所涉及的发电系统还优选具备电カ转换装置，该电カ转换装置将发电机产生的第一电カ转换为所期望的第二电カ；控制单元，该控制単元对发电机或电カ转换装置的输出电压或输出电流、或者输出电压与输出电压这两者进行检测，并基于检测到的结果使取入的燃料的量及火的时机变化。专利技术效果根据本专利技术，能够提供不排出ニ氧化碳、氮氧化物且简化现有结构的热力发动机及使用该热カ发动机的发电系统。附图说明图I中，(A)是示出水分子的结构的示意图，(B)是示出氢氧气体的结构的示意图。图2是本专利技术所涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.02 JP 2010-086090;2010.12.22 JP 2010-285401.一种热力发动机，其为内燃机且该热力发动机的特征在于，所述内燃机具备 燃料取入口，其用于向燃烧室内取入作为燃料的氢氧气体； 火花塞，其对所述燃烧室内的所述燃料进行点火； 活塞，其与点火前后的所述燃烧室内的压力变化对应地运动； 运动转换机构，其将所述活塞的运动转换为输出轴的旋转运动。2.根据权利要求I所述的热力发动机，其特征在于， 所述燃料是所述氢氧气体与现有燃料的混合气体。3.根据权利要求I所述的热力发动机，其特征在于， 所述热力发动机具备供纳米级的雾状水向所述燃烧室内喷射的水喷射口。4.根据权利要求I至3中任一项所述的热力发动机，其特征在于， 所述燃料取入口将所述燃料以直接喷射方式直接喷射到所述燃烧室内。5.根据权利要求I至4中任一项所述的热力发动机，其特征在于， 所述燃料取入口是起到止回阀及安全阀的作用的阀。6.根据权利要求I至5中任一项所述的热力发动机，其特征在于， 在启动之后的固定期间内，所述燃料取入口不向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎顺康，内山正克，
申请(专利权)人：正国际股份公司，
类型：
国别省市：