JP2002227608A - 水蒸気エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車輌 - Google Patents
水蒸気エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車輌Info
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- JP2002227608A JP2002227608A JP2001065733A JP2001065733A JP2002227608A JP 2002227608 A JP2002227608 A JP 2002227608A JP 2001065733 A JP2001065733 A JP 2001065733A JP 2001065733 A JP2001065733 A JP 2001065733A JP 2002227608 A JP2002227608 A JP 2002227608A
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- Y02T10/6243—
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- Y02T10/6265—
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型高性能、簡単構造、低コストの水蒸気エ
ンジン、動力システムおよび車輌を提供することを目的
とする。 【構成】 水蒸気エンジン10,10‘が加圧水供給手
段26、202と、加圧水から高圧蒸気を発生するアー
クプラズマ反応装置20、20’と、高圧蒸気を膨張さ
せて動力を発生するフライホイールからなる膨張タービ
ン22、22‘とを備え、動力システム12、12’が
水蒸気エンジン10、10‘と、発電機30、GEと、
整流器32と、バッテリ34と、プラズマ電源42とを
備え、車輌が動力システムに接続された推進装置40、
58により推進されるようにしたものである。
ンジン、動力システムおよび車輌を提供することを目的
とする。 【構成】 水蒸気エンジン10,10‘が加圧水供給手
段26、202と、加圧水から高圧蒸気を発生するアー
クプラズマ反応装置20、20’と、高圧蒸気を膨張さ
せて動力を発生するフライホイールからなる膨張タービ
ン22、22‘とを備え、動力システム12、12’が
水蒸気エンジン10、10‘と、発電機30、GEと、
整流器32と、バッテリ34と、プラズマ電源42とを
備え、車輌が動力システムに接続された推進装置40、
58により推進されるようにしたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は水素エンジン、水素動
力システムおよびこれにより駆動される車輌に関し、と
くに、水素酸素を燃料とする水蒸気エンジン、動力シス
テムおよびこれにより駆動される車輌に関する。
力システムおよびこれにより駆動される車輌に関し、と
くに、水素酸素を燃料とする水蒸気エンジン、動力シス
テムおよびこれにより駆動される車輌に関する。
【0002】
【従来技術】近い将来の石油資源の枯渇化、自動車、工
場および発電プラント等における有害排ガスによる大気
汚染ならびに炭酸ガス排出による地球温暖化防止の有効
な手段として、近年、水素エネルギーが新エネルギーと
して注目され、水素エンジンおよびこれを利用した動力
システムが提案されている。
場および発電プラント等における有害排ガスによる大気
汚染ならびに炭酸ガス排出による地球温暖化防止の有効
な手段として、近年、水素エネルギーが新エネルギーと
して注目され、水素エンジンおよびこれを利用した動力
システムが提案されている。
【0003】米国特許第5,177,952号には水素
エンジンを利用した動力システムが提案されている。こ
のシステムにおいて、電解装置により水を分解して水素
酸素を生成しているが、電解装置において電極表面上に
多量の水素酸素の気泡が付着して電極表面と水との接触
が著しく劣化して、水素酸素の生成効率が極めて低い。
この電解装置において、静止状態の水に浸漬された電極
表面から気泡を剥離させることが極めて困難であり、し
たがって、水素生成効率が低く、しかも、電力消費が大
きいために、動力システムの実用化が困難であった。
エンジンを利用した動力システムが提案されている。こ
のシステムにおいて、電解装置により水を分解して水素
酸素を生成しているが、電解装置において電極表面上に
多量の水素酸素の気泡が付着して電極表面と水との接触
が著しく劣化して、水素酸素の生成効率が極めて低い。
この電解装置において、静止状態の水に浸漬された電極
表面から気泡を剥離させることが極めて困難であり、し
たがって、水素生成効率が低く、しかも、電力消費が大
きいために、動力システムの実用化が困難であった。
【0004】米国特許第5,143、025号および同
第5、196、104号には水素酸素を燃料とする密閉
サイクル動力システムが提案されている。このシステム
において、エンジンの吸気側と排気側との間に多数の電
極板を備えた電解装置は配置されている。この電解装置
は前述の欠点を有し、オンデマーンドで必要量の水素酸
素を高速で生成することができないため、実用化が困難
となっていた。
第5、196、104号には水素酸素を燃料とする密閉
サイクル動力システムが提案されている。このシステム
において、エンジンの吸気側と排気側との間に多数の電
極板を備えた電解装置は配置されている。この電解装置
は前述の欠点を有し、オンデマーンドで必要量の水素酸
素を高速で生成することができないため、実用化が困難
となっていた。
【0005】米国特許第5、6590、902号には鉄
触媒を充填したリアクタベッドにアルカリ水溶液を接触
させて水素を発生し、これにより熱機関を駆動して自動
車を推進させるようにした密閉サイクルエンジンシステ
ムが提案されている。このシステムにおいて、アルカリ
水溶液を鉄触媒に接触させると、鉄は酸化してすぐ不動
態化するため、水分解反応が反応開始してから短時間に
停止する。このため、不動態化した鉄触媒の表面を研磨
装置を用いて研磨しているが、この場合、電解装置が複
雑となるだけでなく、水素生成効率を改善することが困
難であるため、実用化が困難であった。
触媒を充填したリアクタベッドにアルカリ水溶液を接触
させて水素を発生し、これにより熱機関を駆動して自動
車を推進させるようにした密閉サイクルエンジンシステ
ムが提案されている。このシステムにおいて、アルカリ
水溶液を鉄触媒に接触させると、鉄は酸化してすぐ不動
態化するため、水分解反応が反応開始してから短時間に
停止する。このため、不動態化した鉄触媒の表面を研磨
装置を用いて研磨しているが、この場合、電解装置が複
雑となるだけでなく、水素生成効率を改善することが困
難であるため、実用化が困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の水素エンジン、
動力システムおよび車輌では大型で低効率の電解装置お
よびリアクタベッドを必要とし、さらには水素酸素を燃
焼させるための大型で高コストの触媒反応装置またはコ
ンバスタを必要とするため、エンジンや動力システムの
部品点数が増加して構造が大型化し、製造コストも高く
なるため、分散型発電機や自動車、トラック、バス、船
舶や航空機などの車輌の動力システムとして実用化する
ことが困難であった。
動力システムおよび車輌では大型で低効率の電解装置お
よびリアクタベッドを必要とし、さらには水素酸素を燃
焼させるための大型で高コストの触媒反応装置またはコ
ンバスタを必要とするため、エンジンや動力システムの
部品点数が増加して構造が大型化し、製造コストも高く
なるため、分散型発電機や自動車、トラック、バス、船
舶や航空機などの車輌の動力システムとして実用化する
ことが困難であった。
【0007】本発明は部品点数が少なく、小型高性能
で、高効率、コンパクト、低コストの水蒸気エンジン、
動力システムおよびこれにより駆動される車輌を提供す
ることを目的とする。
で、高効率、コンパクト、低コストの水蒸気エンジン、
動力システムおよびこれにより駆動される車輌を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【問題を解決するための手段】本願第一発明によれば、
水蒸気エンジンが第一ゾーンおよび第二ゾーンを有する
エンジンハウジングと;第一ゾーンに接続されて加圧水
を供給する加圧水供給手段と;第一ゾーンに配置されて
加圧水供給手段と連通し、移動中の加圧水とアークプラ
ズマとを接触させて高温高圧水蒸気を発生させるアーク
プラズマ反応装置と;アークプラズマ反応装置から第二
ゾーンに延びているジェット通路と;第二ゾーンに配置
されていてジェット通路と連通するジェットノズルと;
第二ゾーンに収納されていてジェットノズルに連通して
高温高圧水蒸気を膨張させて動力を発生する膨張手段
と;を備えることにより達成される。
水蒸気エンジンが第一ゾーンおよび第二ゾーンを有する
エンジンハウジングと;第一ゾーンに接続されて加圧水
を供給する加圧水供給手段と;第一ゾーンに配置されて
加圧水供給手段と連通し、移動中の加圧水とアークプラ
ズマとを接触させて高温高圧水蒸気を発生させるアーク
プラズマ反応装置と;アークプラズマ反応装置から第二
ゾーンに延びているジェット通路と;第二ゾーンに配置
されていてジェット通路と連通するジェットノズルと;
第二ゾーンに収納されていてジェットノズルに連通して
高温高圧水蒸気を膨張させて動力を発生する膨張手段
と;を備えることにより達成される。
【0009】本願第二発明によれば、水蒸気エンジンが
第一、第二および第三ゾーンを有するエンジンハウジン
グと;第二ゾーンに収納されて加圧水を供給する加圧ポ
ンプと;第一ゾーンに収納されていて加圧ポンプと連通
し、移動中の加圧水とアークプラズマとを接触させて水
蒸気爆発による高温高圧水蒸気を発生させるアークプラ
ズマ反応装置と;アークプラズマ反応装置から第三ゾー
ンに延びるジェット通路と;第三ゾーンに配置されてジ
ェット通路に連通するジェットノズルと;第三ゾーンに
収納されていて加圧ポンプに連結され、ジェットノズル
に連通する膨張タービンと;を備えることにより達成さ
れる。
第一、第二および第三ゾーンを有するエンジンハウジン
グと;第二ゾーンに収納されて加圧水を供給する加圧ポ
ンプと;第一ゾーンに収納されていて加圧ポンプと連通
し、移動中の加圧水とアークプラズマとを接触させて水
蒸気爆発による高温高圧水蒸気を発生させるアークプラ
ズマ反応装置と;アークプラズマ反応装置から第三ゾー
ンに延びるジェット通路と;第三ゾーンに配置されてジ
ェット通路に連通するジェットノズルと;第三ゾーンに
収納されていて加圧ポンプに連結され、ジェットノズル
に連通する膨張タービンと;を備えることにより達成さ
れる。
【0010】本願第三発明によれば、動力システムが加
圧水を供給する加圧水供給手段と;エンジンハウジング
と;加圧水供給手段に連通する加圧水供給ノズルを備え
ていてアークプラズマと移動中の加圧水とを接触させる
ことにより高温高圧水蒸気を発生させるアークプラズマ
反応装置と;エンジンハウジング内に収納されて高温高
圧水蒸気を膨張させて動力を発生させるフライホイール
膨張手段と;フライホイール膨張手段により駆動されて
交流出力を発生する交流発電機と;交流出力を直流出力
に変換する整流器と;整流器に接続されて直流出力を充
電するバッテリと;バッテリに接続されてプラズマ発生
電力をアークプラズマ反応装置に供給するプラズマ電源
と;を備えることにより達成される。
圧水を供給する加圧水供給手段と;エンジンハウジング
と;加圧水供給手段に連通する加圧水供給ノズルを備え
ていてアークプラズマと移動中の加圧水とを接触させる
ことにより高温高圧水蒸気を発生させるアークプラズマ
反応装置と;エンジンハウジング内に収納されて高温高
圧水蒸気を膨張させて動力を発生させるフライホイール
膨張手段と;フライホイール膨張手段により駆動されて
交流出力を発生する交流発電機と;交流出力を直流出力
に変換する整流器と;整流器に接続されて直流出力を充
電するバッテリと;バッテリに接続されてプラズマ発生
電力をアークプラズマ反応装置に供給するプラズマ電源
と;を備えることにより達成される。
【0011】本願第四発明によれば、車輌が車輌本体
と;車輌本体に搭載された動力システムと;動力システ
ムにより駆動される推進装置と;を備え、動力システム
がエンジンハウジングと、加圧水を供給する加圧水供給
手段と、加圧水とアークプラズマとを接触させて高温高
圧水蒸気を発生させるアークプラズマ反応装置と、エン
ジンハウジング内に回転可能に収納されて高温高圧水蒸
気を膨張させるフライホイールタービンと、フライホイ
ールタービンに連結されて交流出力を発生する発電機
と、交流出力を直流出力に変換する整流器と、直流出力
を充電するバッテリと、バッテリに接続されてプラズマ
発生電力をアークプラズマ反応装置に供給するプラズマ
電源とを備えることにより達成される。
と;車輌本体に搭載された動力システムと;動力システ
ムにより駆動される推進装置と;を備え、動力システム
がエンジンハウジングと、加圧水を供給する加圧水供給
手段と、加圧水とアークプラズマとを接触させて高温高
圧水蒸気を発生させるアークプラズマ反応装置と、エン
ジンハウジング内に回転可能に収納されて高温高圧水蒸
気を膨張させるフライホイールタービンと、フライホイ
ールタービンに連結されて交流出力を発生する発電機
と、交流出力を直流出力に変換する整流器と、直流出力
を充電するバッテリと、バッテリに接続されてプラズマ
発生電力をアークプラズマ反応装置に供給するプラズマ
電源とを備えることにより達成される。
【0012】
【作用】本発明の水蒸気エンジン、動力システムおよび
これにより駆動される車輌において、アークプラズマ反
応装置内に加圧水恭給水手段から加圧水を供給しながら
アークプラズマと接触させて高温高圧水蒸気を直接発生
させ、これを動力ガスとして膨張手段に供給して動力を
発生させることにより、部品点数を少なくして、小型高
性能化、高効率化、コンパクト化、低コスト化を図るよ
うにしたものである。
これにより駆動される車輌において、アークプラズマ反
応装置内に加圧水恭給水手段から加圧水を供給しながら
アークプラズマと接触させて高温高圧水蒸気を直接発生
させ、これを動力ガスとして膨張手段に供給して動力を
発生させることにより、部品点数を少なくして、小型高
性能化、高効率化、コンパクト化、低コスト化を図るよ
うにしたものである。
【0013】
【実施例】本発明の望ましい実施例の水蒸気エンジン1
0を組み込んだ動力システム12を搭載したハイブリッ
ド車輌14のブロック図が図1に示される。水蒸気エン
ジン10は加圧水を導入するための一方向弁からなる逆
流防止手段18と、高圧水蒸気を発生するためのアーク
プラズマ反応装置20と、蒸気加減弁21と、高圧水蒸
気19を膨張させて動力を発生させる膨張タービン22
からなる膨張手段とを備える。膨張手段はタービンの他
にレシプロエンジン、ワンケルエンジンまたは公知のロ
ータリエンジンから構成しても良い。給水ポンプ26は
給水タンク24から水を燃料として加圧下で逆流防止手
段18を介してアークプラズマ発生装置20に供給す
る。給水タンク24の加圧水には望ましくは少量のNa
OH、KOH等のアルカリ剤が添加されて導電性が付与
される。
0を組み込んだ動力システム12を搭載したハイブリッ
ド車輌14のブロック図が図1に示される。水蒸気エン
ジン10は加圧水を導入するための一方向弁からなる逆
流防止手段18と、高圧水蒸気を発生するためのアーク
プラズマ反応装置20と、蒸気加減弁21と、高圧水蒸
気19を膨張させて動力を発生させる膨張タービン22
からなる膨張手段とを備える。膨張手段はタービンの他
にレシプロエンジン、ワンケルエンジンまたは公知のロ
ータリエンジンから構成しても良い。給水ポンプ26は
給水タンク24から水を燃料として加圧下で逆流防止手
段18を介してアークプラズマ発生装置20に供給す
る。給水タンク24の加圧水には望ましくは少量のNa
OH、KOH等のアルカリ剤が添加されて導電性が付与
される。
【0014】膨張タービン22の出力軸23には交流発
電機30が連結されて、交流出力が発生される。交流出
力は整流器32で直流変換され、バッテリ34に充電さ
れる。整流器32とバッテリ34との接続部にはパワー
コンバータ36を介してモータ/発電機38が接続され
る。パワーコンバータ36は公知のインバータ/コンバ
ータからなるもので整流器32またはバッテリ34の直
流出力を交流出力に変換してモータ/発電機38を駆動
して推進装置40を駆動する。車輌14の減速時にはモ
ータ/発電機で発生したブレーキ回生電力はパーワーコ
ンバータ36で直流変換されてバッテリ34に充電され
る。なお、車輌14の加速時にはモータ/発電機38に
整流器32とバッテリ34の双方の電力が供給され、パ
ーワーアップされる。バッテリ34にはプラズマ電源4
2が接続され、直流出力を交流出力に変換してプラズマ
発生電力をアークプラズマ反応装置20に供給する。プ
ラズマ電源42はコンデンサおよび切換回路からなる公
知の昇圧回路、インバータならびに変圧器からなり、出
力電圧50〜240V,出力周波数15〜60Hzの三
相交流出力をアークプラズマ反応装置20に供給する。
電機30が連結されて、交流出力が発生される。交流出
力は整流器32で直流変換され、バッテリ34に充電さ
れる。整流器32とバッテリ34との接続部にはパワー
コンバータ36を介してモータ/発電機38が接続され
る。パワーコンバータ36は公知のインバータ/コンバ
ータからなるもので整流器32またはバッテリ34の直
流出力を交流出力に変換してモータ/発電機38を駆動
して推進装置40を駆動する。車輌14の減速時にはモ
ータ/発電機で発生したブレーキ回生電力はパーワーコ
ンバータ36で直流変換されてバッテリ34に充電され
る。なお、車輌14の加速時にはモータ/発電機38に
整流器32とバッテリ34の双方の電力が供給され、パ
ーワーアップされる。バッテリ34にはプラズマ電源4
2が接続され、直流出力を交流出力に変換してプラズマ
発生電力をアークプラズマ反応装置20に供給する。プ
ラズマ電源42はコンデンサおよび切換回路からなる公
知の昇圧回路、インバータならびに変圧器からなり、出
力電圧50〜240V,出力周波数15〜60Hzの三
相交流出力をアークプラズマ反応装置20に供給する。
【0015】膨張タービン22には温度センサ46、圧
力センサ48および回転センサ50が取り付けられ、こ
れらの検出信号が制御装置52に供給される。制御装置
52は公知のマイクロコンピュータおよびメモリを備え
ていて、温度、圧力および出力軸の回転数に関する検出
信号をメモリに記憶された基準データと比較して制御信
号を出力し、これらにより給水ポンプ26、蒸気加減弁
21を制御することにより出力回転数を定速制御する。
膨張タービン22の出力軸23はデファレンシャルギア
56を介して推進装置を構成する後輪58を駆動する。
力センサ48および回転センサ50が取り付けられ、こ
れらの検出信号が制御装置52に供給される。制御装置
52は公知のマイクロコンピュータおよびメモリを備え
ていて、温度、圧力および出力軸の回転数に関する検出
信号をメモリに記憶された基準データと比較して制御信
号を出力し、これらにより給水ポンプ26、蒸気加減弁
21を制御することにより出力回転数を定速制御する。
膨張タービン22の出力軸23はデファレンシャルギア
56を介して推進装置を構成する後輪58を駆動する。
【0016】図2〜図5は水蒸気エンジン10の具体的
構造を示す。図2〜図4において、エンジン10は外筒
60と、内筒61と、これらの両端に固定支持されたエ
ンドプレート62、64からなるエンドハウジング66
を備える。エンジンハウジング66は同心的に配置され
た第一、第二ゾーン68、70を備え、これらはそれぞ
れアークプラズマ反応装置20と、フライホイール72
からなる膨張タービン22を収納する。
構造を示す。図2〜図4において、エンジン10は外筒
60と、内筒61と、これらの両端に固定支持されたエ
ンドプレート62、64からなるエンドハウジング66
を備える。エンジンハウジング66は同心的に配置され
た第一、第二ゾーン68、70を備え、これらはそれぞ
れアークプラズマ反応装置20と、フライホイール72
からなる膨張タービン22を収納する。
【0017】図2および図3より明らかなように、アー
クプラズマ反応装置20は第一ゾーン68内に収納され
た耐熱性セラミックからなる絶縁部材76を備える。絶
縁部材76はエンジンハウジング66内に固定支持され
ていて、その中にプラズマリアクタ78と、加圧水供給
室80と、円弧状水蒸気爆発室81とを備える。プラズ
マリアクタ78は円弧状アークプラズマ反応室82と、
等間隔で配置された三相交流プラズマ電極84、86、
88と、プラズマ電極に隣接して配置された微小アーク
プラズマ発生手段とを備える。微小アークプラズマ発生
手段はプラズマ電極84、86、88と接触するように
充填された直径3mm〜20mmの球状電極体90と、
これと略同一直径の耐熱性セラミックからなる球状絶縁
体92との混合物からなる。球状電極体90はタングス
テン、炭化ハフニウム、窒化ハフニウム等の高融点金属
から選択される。微小アークプラズマ発生手段はプラズ
マ電極の短絡を起こすことなくスパークを発生させるた
めのアークギャップを小さくし、プラズマリアクタ78
内の広い領域に亙って多量のアークプラズマを均一に発
生させて加圧水とアークプラズマとの接触効率を飛躍的
に増大させ、単位時間当たりの高温高圧水蒸気の発生量
を増大させるようにしたものである。球状電極体90と
球状絶縁体92との混合比は望ましくは1:1.5〜
1.5:1の範囲に定められる。球状体90、92の間
には多数の微小通路94が形成されるとともに、プラズ
マ電極84,86、88が通電された時に、微小通路9
4内にそれぞれ微小アークプラズマが均一に発生する。
この結果、加圧水は多数の微小通路94に分割されて同
時に多量の微小アークプラズマと接触可能となり、アー
クとの接触効率が飛躍的に高まる。しかしながら、微小
通路94を通過する間に水素酸素はアークプラズマの高
熱によって再結合されて高温水蒸気となり、この高温水
蒸気は他の加圧水の微小分流と接触してこれらを蒸発さ
せる。このように、加圧水はアークプラズマ反応室82
を上流から下流にかけて通過する間に爆発的に高温高圧
水蒸気に変換される。プラズマリアクタ78はさらにプ
ラズマ電極84、86、88の端部から間隔をおいてア
ークプラズマ反応室82の底部に配置された円弧状ニュ
ートラル電極102を備える。プラズマ電極84、8
6、88は端子84a、86a、88aを介してプラズ
マ電源42(図1参照)に接続され、ニュートラル電極
102は端子102aを介してプラズマ電源42の中性
点またはグランドに接続される。
クプラズマ反応装置20は第一ゾーン68内に収納され
た耐熱性セラミックからなる絶縁部材76を備える。絶
縁部材76はエンジンハウジング66内に固定支持され
ていて、その中にプラズマリアクタ78と、加圧水供給
室80と、円弧状水蒸気爆発室81とを備える。プラズ
マリアクタ78は円弧状アークプラズマ反応室82と、
等間隔で配置された三相交流プラズマ電極84、86、
88と、プラズマ電極に隣接して配置された微小アーク
プラズマ発生手段とを備える。微小アークプラズマ発生
手段はプラズマ電極84、86、88と接触するように
充填された直径3mm〜20mmの球状電極体90と、
これと略同一直径の耐熱性セラミックからなる球状絶縁
体92との混合物からなる。球状電極体90はタングス
テン、炭化ハフニウム、窒化ハフニウム等の高融点金属
から選択される。微小アークプラズマ発生手段はプラズ
マ電極の短絡を起こすことなくスパークを発生させるた
めのアークギャップを小さくし、プラズマリアクタ78
内の広い領域に亙って多量のアークプラズマを均一に発
生させて加圧水とアークプラズマとの接触効率を飛躍的
に増大させ、単位時間当たりの高温高圧水蒸気の発生量
を増大させるようにしたものである。球状電極体90と
球状絶縁体92との混合比は望ましくは1:1.5〜
1.5:1の範囲に定められる。球状体90、92の間
には多数の微小通路94が形成されるとともに、プラズ
マ電極84,86、88が通電された時に、微小通路9
4内にそれぞれ微小アークプラズマが均一に発生する。
この結果、加圧水は多数の微小通路94に分割されて同
時に多量の微小アークプラズマと接触可能となり、アー
クとの接触効率が飛躍的に高まる。しかしながら、微小
通路94を通過する間に水素酸素はアークプラズマの高
熱によって再結合されて高温水蒸気となり、この高温水
蒸気は他の加圧水の微小分流と接触してこれらを蒸発さ
せる。このように、加圧水はアークプラズマ反応室82
を上流から下流にかけて通過する間に爆発的に高温高圧
水蒸気に変換される。プラズマリアクタ78はさらにプ
ラズマ電極84、86、88の端部から間隔をおいてア
ークプラズマ反応室82の底部に配置された円弧状ニュ
ートラル電極102を備える。プラズマ電極84、8
6、88は端子84a、86a、88aを介してプラズ
マ電源42(図1参照)に接続され、ニュートラル電極
102は端子102aを介してプラズマ電源42の中性
点またはグランドに接続される。
【0018】図2、図3において、エンドプレート64
は加圧水を導入するためのインレット部材104を備え
る。インレット部材104はエンドプレート64に固定
支持されていて、加圧水供給室80に配置された円筒部
106を備える。円筒部106はコーン状弁座108
と、複数の透口110とを備え、その内側に円筒状可動
弁112が円筒状スライド114により可動的に支持さ
れる。可動弁112の内側にはバネ116が配置されて
いて、可動弁112はバネ116により弁座108に押
圧される。可動弁112はアークプラズマ反応室82と
連通する複数の開口118を備える。バネ116のバネ
圧はインレット104から加圧水が供給されたときはバ
ネ116のバネ圧に抗して可動弁112を押し下げてア
ークプラズマ反応室82の上流に形成された加圧水供給
ノズル96、98からアークプラズマ反応室82の上流
側に加圧水を供給し、アークプラズマ反応室82の圧力
が一定値に達したときは可動弁112を閉位置に動作さ
せる値に設定される。
は加圧水を導入するためのインレット部材104を備え
る。インレット部材104はエンドプレート64に固定
支持されていて、加圧水供給室80に配置された円筒部
106を備える。円筒部106はコーン状弁座108
と、複数の透口110とを備え、その内側に円筒状可動
弁112が円筒状スライド114により可動的に支持さ
れる。可動弁112の内側にはバネ116が配置されて
いて、可動弁112はバネ116により弁座108に押
圧される。可動弁112はアークプラズマ反応室82と
連通する複数の開口118を備える。バネ116のバネ
圧はインレット104から加圧水が供給されたときはバ
ネ116のバネ圧に抗して可動弁112を押し下げてア
ークプラズマ反応室82の上流に形成された加圧水供給
ノズル96、98からアークプラズマ反応室82の上流
側に加圧水を供給し、アークプラズマ反応室82の圧力
が一定値に達したときは可動弁112を閉位置に動作さ
せる値に設定される。
【0019】図3より明らかなように、加圧水供給ノズ
ル96、98は加圧水供給室80からアークプラズマ反
応室82の上流側および中間部に延びているが、該反応
室82の後流側に開口するように形成しても良い。な
お、加圧水供給ノズルの形状、サイズ、設置場所、設置
個数はエンジンの容量ならびにアークプラズマ反応室8
2の作動温度(望ましくは1200℃〜1800℃)に
合わせて最適値が選択される。絶縁部材76はアークプ
ラズマ反応室82の下流側から水蒸気爆発室81の上流
側に開口している複数の蒸気噴出口100と、水蒸気爆
発室81の中間部81に開口している加圧水噴射ノズル
101を備える。図2に示されるように、水蒸気爆発室
81には高圧水蒸気中の残存水素酸素を点火するための
点火プラグ120を備えている。水蒸気爆発室81は高
温高圧水蒸気の噴流に加圧水を噴射することにより爆発
的に高圧水蒸気を発生させるとともに、第一ゾーン68
における高圧水蒸気の異常温度上昇を効果的に防止す
る。この高圧水蒸気は外筒60と内筒61とのあいだで
軸方向に延びるジェット通路122からフライホイール
タービン72に供給される。
ル96、98は加圧水供給室80からアークプラズマ反
応室82の上流側および中間部に延びているが、該反応
室82の後流側に開口するように形成しても良い。な
お、加圧水供給ノズルの形状、サイズ、設置場所、設置
個数はエンジンの容量ならびにアークプラズマ反応室8
2の作動温度(望ましくは1200℃〜1800℃)に
合わせて最適値が選択される。絶縁部材76はアークプ
ラズマ反応室82の下流側から水蒸気爆発室81の上流
側に開口している複数の蒸気噴出口100と、水蒸気爆
発室81の中間部81に開口している加圧水噴射ノズル
101を備える。図2に示されるように、水蒸気爆発室
81には高圧水蒸気中の残存水素酸素を点火するための
点火プラグ120を備えている。水蒸気爆発室81は高
温高圧水蒸気の噴流に加圧水を噴射することにより爆発
的に高圧水蒸気を発生させるとともに、第一ゾーン68
における高圧水蒸気の異常温度上昇を効果的に防止す
る。この高圧水蒸気は外筒60と内筒61とのあいだで
軸方向に延びるジェット通路122からフライホイール
タービン72に供給される。
【0020】図2、図4において、フライホイール72
は内筒61内に配置された第一、第二タービン130、
132を備える。第一、第二タービン130、132は
それぞれ内筒61内に固定支持されたステータ134、
136と、ステータ内にそれぞれ回転可能に収納された
フライホイールタービン138、140を備える。フラ
イホイールタービン138、140はそれぞれ第一、第
二タービンロータ142、144;146、148を備
える。第一、第二タービンロータ142、144は第一
出力軸150に支持されて、フランジ152とボルト1
54により固定される。同様に、第一、第二タービンロ
ータ146、148は第二出力軸156に支持されて、
フランジ158とボルト160により固定される。第二
出力軸156内にはベアリング162が配置され、これ
により第一出力軸150が回転可能に支持される。図1
において、第一出力軸150はデファレンシャルギア5
6を介して後輪58に接続され、第二出力軸156は適
当な動力伝達手段を介して発電機30に接続されるが、
フライホイールタービン140と第二出力軸156は省
略しても良い。
は内筒61内に配置された第一、第二タービン130、
132を備える。第一、第二タービン130、132は
それぞれ内筒61内に固定支持されたステータ134、
136と、ステータ内にそれぞれ回転可能に収納された
フライホイールタービン138、140を備える。フラ
イホイールタービン138、140はそれぞれ第一、第
二タービンロータ142、144;146、148を備
える。第一、第二タービンロータ142、144は第一
出力軸150に支持されて、フランジ152とボルト1
54により固定される。同様に、第一、第二タービンロ
ータ146、148は第二出力軸156に支持されて、
フランジ158とボルト160により固定される。第二
出力軸156内にはベアリング162が配置され、これ
により第一出力軸150が回転可能に支持される。図1
において、第一出力軸150はデファレンシャルギア5
6を介して後輪58に接続され、第二出力軸156は適
当な動力伝達手段を介して発電機30に接続されるが、
フライホイールタービン140と第二出力軸156は省
略しても良い。
【0021】図4に示すように、ステータ134はジェ
ット通路122と連通するジェットノズル164と、環
状排気路74に開口するアウトレット166とを備え
る。ステータ134は半径方向内側に延びる仕切部材1
68を備え、この部材はジェットノズル164に露出し
ていてジェット流を図4にて半時計方向CCWに流入さ
せる第一アーチ状ガイド面168aと、アウトレット1
66の膨張蒸気を排気路74内に排出させるための第二
アーチ状ガイド面168bとを備える。同様に、ステー
タ136はジェット通路122と連通するジェットノズ
ル170と、排気路74に連通するアウトレット172
とを備える。排気路74は内筒61で排熱を回収しなが
ら排気口178から膨張蒸気を外部に排出する。
ット通路122と連通するジェットノズル164と、環
状排気路74に開口するアウトレット166とを備え
る。ステータ134は半径方向内側に延びる仕切部材1
68を備え、この部材はジェットノズル164に露出し
ていてジェット流を図4にて半時計方向CCWに流入さ
せる第一アーチ状ガイド面168aと、アウトレット1
66の膨張蒸気を排気路74内に排出させるための第二
アーチ状ガイド面168bとを備える。同様に、ステー
タ136はジェット通路122と連通するジェットノズ
ル170と、排気路74に連通するアウトレット172
とを備える。排気路74は内筒61で排熱を回収しなが
ら排気口178から膨張蒸気を外部に排出する。
【0022】図2、図4、図5において、フライホイー
ルタービン138はジェット通路122と連通するジェ
ットノズル164と、アウトレット166との間に延び
る環状ジェット通路180と、環状ジェット通路180
の両側に隣接してそれぞれ周方向に間隔をおいて配置さ
れた複数の断面アーチ状タービンブレード142a、1
44aと、複数の圧力室142c、144cを有するフ
ライホイールリム142b、144bとを備える。ステ
ータ134は環状ジェット通路内に配置された仕切部材
168の第一ガイド面168で偏向された高速ジェット
流を2方向に分割して圧力室142c、144c内に案
内するためのメイン偏向ガイド182aと、環状ジェッ
ト通路180を周期的に遮断して、圧力室142c、1
44c内の圧力を周期的に高めて第一タービン130を
低速高トルクで矢印B方向に回転させるための複数のブ
レード開閉部、すなわち、トルク増幅弁182cを有す
るタービンブレード182を備える。タービンブレード
142a、144aとタービンブレード182との開口
部をトルク増幅弁182cで瞬時に仕切ると、ジェット
流はタービンブレード142a、144aに激突停止し
て慣性力と反作用による力が生じ、ブレード内の圧力は
高くなってトルクを増幅させるとともに、弁182cが
開となったとき、ジェット流は慣性力を伴って弁182
cから噴出してブレードに強力な衝動力を与える。な
お、ステータブレード134は補助ガイド182dを備
える。タービンブレード142a、144aはそれぞれ
渦流を発生させてキャビテーション現象を防止するため
のガイド面142a‘、144a’を備える。図2にお
いて、第二タービン132は第一タービン130と同様
な構造を有し、ステータブレード190を有するステー
タ136と、タービンブレード146a、148aを有
するステータ136と、タービンブレード146a、1
48aを有するタービンロータ146、148とを備
え、第二タービン132のステータ136とタービンロ
ータ146、148は第一タービン130と反対方向と
なるように組み立てられる。
ルタービン138はジェット通路122と連通するジェ
ットノズル164と、アウトレット166との間に延び
る環状ジェット通路180と、環状ジェット通路180
の両側に隣接してそれぞれ周方向に間隔をおいて配置さ
れた複数の断面アーチ状タービンブレード142a、1
44aと、複数の圧力室142c、144cを有するフ
ライホイールリム142b、144bとを備える。ステ
ータ134は環状ジェット通路内に配置された仕切部材
168の第一ガイド面168で偏向された高速ジェット
流を2方向に分割して圧力室142c、144c内に案
内するためのメイン偏向ガイド182aと、環状ジェッ
ト通路180を周期的に遮断して、圧力室142c、1
44c内の圧力を周期的に高めて第一タービン130を
低速高トルクで矢印B方向に回転させるための複数のブ
レード開閉部、すなわち、トルク増幅弁182cを有す
るタービンブレード182を備える。タービンブレード
142a、144aとタービンブレード182との開口
部をトルク増幅弁182cで瞬時に仕切ると、ジェット
流はタービンブレード142a、144aに激突停止し
て慣性力と反作用による力が生じ、ブレード内の圧力は
高くなってトルクを増幅させるとともに、弁182cが
開となったとき、ジェット流は慣性力を伴って弁182
cから噴出してブレードに強力な衝動力を与える。な
お、ステータブレード134は補助ガイド182dを備
える。タービンブレード142a、144aはそれぞれ
渦流を発生させてキャビテーション現象を防止するため
のガイド面142a‘、144a’を備える。図2にお
いて、第二タービン132は第一タービン130と同様
な構造を有し、ステータブレード190を有するステー
タ136と、タービンブレード146a、148aを有
するステータ136と、タービンブレード146a、1
48aを有するタービンロータ146、148とを備
え、第二タービン132のステータ136とタービンロ
ータ146、148は第一タービン130と反対方向と
なるように組み立てられる。
【0023】上記構成において、インレット104に加
圧水が供給されると、加圧水はバネ116の圧力に抗し
て可動弁112を押圧して加圧水供給室80内に流入
し、次いで、加圧水供給ノズル96、98からアークプ
ラズマ反応室82の上流側および中間部に噴出する。こ
のとき、プラズマ電極84、86、88に三相交流電力
がプラズマ電源42から給電されているため、微小アー
クプラズマ発生手段の広域に亙って微小通路94内に微
小アークプラズマが発生しているため、微小通路94内
に侵入した加圧水はほぼ同時に多量の微小アークプラズ
マと接触する。このとき、加圧水は電解作用と熱分解作
用により水素酸素に分解されるが、微小通路内の高温に
より再結合して高温水蒸気を発生する。この高温水蒸気
は微小通路94内を移動中の他の加圧水と接触して高温
高圧水蒸気を発生し、蒸気噴出口100から水蒸気爆発
室81内に噴出する。なお、水蒸気爆発室81内の高温
高圧水蒸気に残存する水素酸素は点火プラグ120によ
り点火される。水蒸気爆発室81には水噴射ノズル10
1から加圧水が噴射されて高温高圧水蒸気と混合され、
爆発的に大量の高圧水蒸気が発生する。このとき、可動
弁112は一方向弁18をクローズする。ことため、高
圧水蒸気は外筒60のジェット通路122から第一、第
二タービン130,132のジェットノズル164,1
70に流入して、フライホイールタービン138、14
0をそれぞれ半時計方向、時計方向に駆動する。
圧水が供給されると、加圧水はバネ116の圧力に抗し
て可動弁112を押圧して加圧水供給室80内に流入
し、次いで、加圧水供給ノズル96、98からアークプ
ラズマ反応室82の上流側および中間部に噴出する。こ
のとき、プラズマ電極84、86、88に三相交流電力
がプラズマ電源42から給電されているため、微小アー
クプラズマ発生手段の広域に亙って微小通路94内に微
小アークプラズマが発生しているため、微小通路94内
に侵入した加圧水はほぼ同時に多量の微小アークプラズ
マと接触する。このとき、加圧水は電解作用と熱分解作
用により水素酸素に分解されるが、微小通路内の高温に
より再結合して高温水蒸気を発生する。この高温水蒸気
は微小通路94内を移動中の他の加圧水と接触して高温
高圧水蒸気を発生し、蒸気噴出口100から水蒸気爆発
室81内に噴出する。なお、水蒸気爆発室81内の高温
高圧水蒸気に残存する水素酸素は点火プラグ120によ
り点火される。水蒸気爆発室81には水噴射ノズル10
1から加圧水が噴射されて高温高圧水蒸気と混合され、
爆発的に大量の高圧水蒸気が発生する。このとき、可動
弁112は一方向弁18をクローズする。ことため、高
圧水蒸気は外筒60のジェット通路122から第一、第
二タービン130,132のジェットノズル164,1
70に流入して、フライホイールタービン138、14
0をそれぞれ半時計方向、時計方向に駆動する。
【0024】図6〜図10は本発明の望ましい第二実施
例による水燃料エンジン10‘を採用した動力システム
12’を組み込んだハイブリッド車輌14‘を示し、第
一実施例と同一部品には同一符号が用いられる。変形部
品には図1〜図5の符号にアポストロフイ(’)が付け
てある。第二実施例において、加圧水供給手段は膨張タ
ービン22’に連結された高圧ポンプ202からなり、
膨張タービン22‘と高圧タービン202との間に凝縮
器200が配置され、プラズマリアクタ78および水蒸
気爆発室81からなるアークプラズマ反応装置20と、
膨張タービン22’と、凝縮器200と、高圧ポンプ2
02とは密閉システム204を構成している。車輌1
4’の車輌本体14‘aの前部にはラジエータ208
と、ラジエータ208の冷却水を凝縮器200の熱交換
器部212に循環させるための循環ポンプ210を備
え、膨張タービン22’の膨張排気はラジエータ208
の冷却水で凝縮液化される。ラジエータ208の後部に
はモータ駆動ファン209が配置され、ラジエータ20
8を空冷している。なお、図6において、モータ/発電
機38は後輪58に接続され、膨張タービン22‘の出
力軸206は適当な駆動連結手段213を介して前輪4
0に連結される。密閉システム204内の水には前述の
アルカリ剤が添加され、さらに、アークプラズマ促進用
イオン化剤として、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の不
活性ガスから選ばれた一種またはこれらの混合物が封入
される。その他は図1の実施例と同様なので同一部品に
ついての詳細な説明は省略する。
例による水燃料エンジン10‘を採用した動力システム
12’を組み込んだハイブリッド車輌14‘を示し、第
一実施例と同一部品には同一符号が用いられる。変形部
品には図1〜図5の符号にアポストロフイ(’)が付け
てある。第二実施例において、加圧水供給手段は膨張タ
ービン22’に連結された高圧ポンプ202からなり、
膨張タービン22‘と高圧タービン202との間に凝縮
器200が配置され、プラズマリアクタ78および水蒸
気爆発室81からなるアークプラズマ反応装置20と、
膨張タービン22’と、凝縮器200と、高圧ポンプ2
02とは密閉システム204を構成している。車輌1
4’の車輌本体14‘aの前部にはラジエータ208
と、ラジエータ208の冷却水を凝縮器200の熱交換
器部212に循環させるための循環ポンプ210を備
え、膨張タービン22’の膨張排気はラジエータ208
の冷却水で凝縮液化される。ラジエータ208の後部に
はモータ駆動ファン209が配置され、ラジエータ20
8を空冷している。なお、図6において、モータ/発電
機38は後輪58に接続され、膨張タービン22‘の出
力軸206は適当な駆動連結手段213を介して前輪4
0に連結される。密閉システム204内の水には前述の
アルカリ剤が添加され、さらに、アークプラズマ促進用
イオン化剤として、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の不
活性ガスから選ばれた一種またはこれらの混合物が封入
される。その他は図1の実施例と同様なので同一部品に
ついての詳細な説明は省略する。
【0025】図7、図8において、アークプラズマ反応
装置20‘のプラズマリアクタ78’は基本的には第一
実施例の構造と同一であるが、加圧水供給室80‘がア
ークプラズマ反応室82と、蒸気爆発室81とに隣接し
てこれらの間で半径方向に伸びるラジアル室からなって
いる。また、複数の加圧水供給ノズル96’がアークプ
ラズマ反応室82の上流側に開口していて、加圧水をア
ークプラズマ反応室82の内周に鋭角で噴出させて内周
の冷却効果を高めている。なお、複数の加圧水供給ノズ
ル98‘がアークプラズマ反応室82の中間部と後流側
に噴出するように開口していて、アークプラズマ反応室
82の中間部および後流側の異常温度上昇を防止すると
ともに加圧水の供給量を増加して高温高圧水蒸気の発生
量を増大させている。なお、水蒸気爆発室81の上流側
および中間部には複数の水噴射ノズル101’が開口し
ていて水蒸気爆発室81への加圧水の噴射量を増加させ
ることにより、高圧水蒸気の発生量を増大させている。
装置20‘のプラズマリアクタ78’は基本的には第一
実施例の構造と同一であるが、加圧水供給室80‘がア
ークプラズマ反応室82と、蒸気爆発室81とに隣接し
てこれらの間で半径方向に伸びるラジアル室からなって
いる。また、複数の加圧水供給ノズル96’がアークプ
ラズマ反応室82の上流側に開口していて、加圧水をア
ークプラズマ反応室82の内周に鋭角で噴出させて内周
の冷却効果を高めている。なお、複数の加圧水供給ノズ
ル98‘がアークプラズマ反応室82の中間部と後流側
に噴出するように開口していて、アークプラズマ反応室
82の中間部および後流側の異常温度上昇を防止すると
ともに加圧水の供給量を増加して高温高圧水蒸気の発生
量を増大させている。なお、水蒸気爆発室81の上流側
および中間部には複数の水噴射ノズル101’が開口し
ていて水蒸気爆発室81への加圧水の噴射量を増加させ
ることにより、高圧水蒸気の発生量を増大させている。
【0026】図7、図9、図10において、水蒸気エン
ジン10‘の具体的構造が示される。水蒸気エンジン1
0’は第一〜第三ゾーン220、222、224を有す
るエンジンハウジング226を備える。エンジンハウジ
ング226は外筒228と、内筒230と、フロントエ
ンドプレート232と、絶縁性のリアーエンドプレート
234とを備える。第一ゾーン220内にはプラズマリ
アクタ78‘と、水蒸気爆発室81が収納されている。
第二ゾーン内には加圧ポンプ202が収納され、第三ゾ
ーン224内に膨張タービン22’が収納される。
ジン10‘の具体的構造が示される。水蒸気エンジン1
0’は第一〜第三ゾーン220、222、224を有す
るエンジンハウジング226を備える。エンジンハウジ
ング226は外筒228と、内筒230と、フロントエ
ンドプレート232と、絶縁性のリアーエンドプレート
234とを備える。第一ゾーン220内にはプラズマリ
アクタ78‘と、水蒸気爆発室81が収納されている。
第二ゾーン内には加圧ポンプ202が収納され、第三ゾ
ーン224内に膨張タービン22’が収納される。
【0027】図7〜図9において、ジェット通路122
は膨張タービン22‘のジェットノズル164(図9参
照)に連通し、膨張タービン22’のアウトレット16
6は円弧状排気路74を介して排気ポート166aと連
通していて、膨張排気22aを凝縮器200に給送する
(図6参照)し、そこで凝縮水200aが生成される
(図6参照)。図9において、凝縮水200aはインレ
ット252から高圧ポンプ202に導入されて加圧され
て、加圧水204は加圧水供給通路236を介して加圧
水供給室80‘に供給され、前述の密閉サイクルが繰り
返される。
は膨張タービン22‘のジェットノズル164(図9参
照)に連通し、膨張タービン22’のアウトレット16
6は円弧状排気路74を介して排気ポート166aと連
通していて、膨張排気22aを凝縮器200に給送する
(図6参照)し、そこで凝縮水200aが生成される
(図6参照)。図9において、凝縮水200aはインレ
ット252から高圧ポンプ202に導入されて加圧され
て、加圧水204は加圧水供給通路236を介して加圧
水供給室80‘に供給され、前述の密閉サイクルが繰り
返される。
【0028】図7、図10において、加圧ポンプ202
は内筒230内にステータ134と同心的に圧入された
ステータ240と、この中に回転可能に収納された一対
のロータディスク242、244からなるフライホイー
ルロータ246とを備える。ステータ240は環状ステ
ータリング248と、その中央部から半径方向内側に延
びる円弧状ステータブレード250および仕切部材25
2とを備える。ステータ240は仕切部材252のアー
チ状ガイド面252aに隣接する吸入口256と、アー
チ状ガイド面252bに隣接する吐出口256とを備え
る。吐出口256は加圧水供給室80‘を介してプラズ
マリアクタに連通する。
は内筒230内にステータ134と同心的に圧入された
ステータ240と、この中に回転可能に収納された一対
のロータディスク242、244からなるフライホイー
ルロータ246とを備える。ステータ240は環状ステ
ータリング248と、その中央部から半径方向内側に延
びる円弧状ステータブレード250および仕切部材25
2とを備える。ステータ240は仕切部材252のアー
チ状ガイド面252aに隣接する吸入口256と、アー
チ状ガイド面252bに隣接する吐出口256とを備え
る。吐出口256は加圧水供給室80‘を介してプラズ
マリアクタに連通する。
【0029】図9、図10において、ステータブレード
250は吸入口254と吐出口256との間に延びてい
て、吸入口254に隣接していて吸入した電解液をロー
タディスク242、244はボルト160により出力軸
206に固定支持されていて環状溝258を備え、この
中にステータブレード250が収納されている。ロータ
ディスク242、244はそれぞれフライホイールディ
スク260、262と、フライホイールディスク26
0、262の周方向に間隔を置いて形成されていて軸方
向に延びる複数の断面アーチ状ロータブレード260a
と、262aと、アーチ状チャンバ260b、262b
とを備える。ロータブレード260a、262aの軸方
向端部は環状溝258に沿うように半径方向に延びてい
て、周期的にブレード開閉部250bと重なり合って加
圧水の逆戻りを防止する。ロータ246の回転時に吸入
口254の水はロータブレード260a、262aによ
り移動され、吐出口256に圧送される。高圧ポンプ2
02はポンプ作用の他に回転エネルギーを蓄積するフラ
イホイール効果を備える。
250は吸入口254と吐出口256との間に延びてい
て、吸入口254に隣接していて吸入した電解液をロー
タディスク242、244はボルト160により出力軸
206に固定支持されていて環状溝258を備え、この
中にステータブレード250が収納されている。ロータ
ディスク242、244はそれぞれフライホイールディ
スク260、262と、フライホイールディスク26
0、262の周方向に間隔を置いて形成されていて軸方
向に延びる複数の断面アーチ状ロータブレード260a
と、262aと、アーチ状チャンバ260b、262b
とを備える。ロータブレード260a、262aの軸方
向端部は環状溝258に沿うように半径方向に延びてい
て、周期的にブレード開閉部250bと重なり合って加
圧水の逆戻りを防止する。ロータ246の回転時に吸入
口254の水はロータブレード260a、262aによ
り移動され、吐出口256に圧送される。高圧ポンプ2
02はポンプ作用の他に回転エネルギーを蓄積するフラ
イホイール効果を備える。
【0030】上記実施例において、エンジンハウジング
は互いに一体となった複数のゾーンからなるものとして
説明されたが、エンジンハウジングを分割してそれぞれ
に個別のゾーンを形成しても良い。さらに、膨張手段は
ペリフェラルタイプのタービンからなるものとして説明
されたが、ラジアルタイプ又はアキシャルタイプタービ
ンから構成しても良い。図示実施例の車輌において、膨
張タービンの出力軸が推進装置に連結されたものとして
説明したが、推進装置は膨張タービンにより駆動される
発電機の発電出力により作動されるモータにより駆動す
るように構成しても良い。なお、プラズマリアクタの高
温高圧水蒸気が水蒸気爆発室で加圧水と接触して高圧水
蒸気を発生させるものとして説明されたが、高温高圧水
蒸気を直接膨張タービンに供給しても良い。プラズマ電
極は三相交流電極からなるものとして説明されたが、こ
れら電極は四相交流、又は六相交流電極から構成しても
良い。なお、プラズマ電極は連続的に通電するものとし
て説明されたが、膨張手段をフライホイールから構成し
て水蒸気爆発エネルギーをフライホイールに蓄積して、
プラズマ電極を断続的に通電するように変更して、消費
電力を大幅に低下させ、バッテリ容量を小型化、軽量化
することが可能となる。第一実施例にて開示された水蒸
気エンジンは船舶、航空機、宇宙探査機等の二重反転プ
ロペラの動力システムとしても有効である。
は互いに一体となった複数のゾーンからなるものとして
説明されたが、エンジンハウジングを分割してそれぞれ
に個別のゾーンを形成しても良い。さらに、膨張手段は
ペリフェラルタイプのタービンからなるものとして説明
されたが、ラジアルタイプ又はアキシャルタイプタービ
ンから構成しても良い。図示実施例の車輌において、膨
張タービンの出力軸が推進装置に連結されたものとして
説明したが、推進装置は膨張タービンにより駆動される
発電機の発電出力により作動されるモータにより駆動す
るように構成しても良い。なお、プラズマリアクタの高
温高圧水蒸気が水蒸気爆発室で加圧水と接触して高圧水
蒸気を発生させるものとして説明されたが、高温高圧水
蒸気を直接膨張タービンに供給しても良い。プラズマ電
極は三相交流電極からなるものとして説明されたが、こ
れら電極は四相交流、又は六相交流電極から構成しても
良い。なお、プラズマ電極は連続的に通電するものとし
て説明されたが、膨張手段をフライホイールから構成し
て水蒸気爆発エネルギーをフライホイールに蓄積して、
プラズマ電極を断続的に通電するように変更して、消費
電力を大幅に低下させ、バッテリ容量を小型化、軽量化
することが可能となる。第一実施例にて開示された水蒸
気エンジンは船舶、航空機、宇宙探査機等の二重反転プ
ロペラの動力システムとしても有効である。
【0031】以上より明らかなように、本発明の水蒸気
エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車
輌を小型高性能化、高効率化、低コスト化することがで
きる。
エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車
輌を小型高性能化、高効率化、低コスト化することがで
きる。
【図1】本発明の望ましい第一実施例による水蒸気エン
ジン、動力システムおよび車輌を示すブロック図であ
る。
ジン、動力システムおよび車輌を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の水蒸気エンジンの部分断面図である。
【図3】図2のIII−III線の断面図である。
【図4】図2のVI−VI線の断面図である。
【図5】図2の水蒸気エンジンの膨張タービンを示す概
略図である。
略図である。
【図6】本発明の望ましい第二実施例による車輌のブロ
ック図である。
ック図である。
【図7】図6の水蒸気エンジンの部分断面図である。
【図8】図7のIIIV−VIII線の断面図である。
【図9】図7のXI−XI線の断面図である。
【図10】図7の高圧ポンプを示す概略図である。
10 水蒸気エンジン、12 動力システム、14 車
輌、18 逆流防止手段、20 アークプラズマ反応装
置、22 膨張タービン、30 発電機、32整流器、
34 バッテリ、36 パワーコンバータ、38 モー
タ/発電機、42 プラズマ電源、78 プラズマリア
クタ、80 加圧水供給室、81 蒸気爆発室、130
第一タービン、132 第二タービン、202 高圧
ポンプ
輌、18 逆流防止手段、20 アークプラズマ反応装
置、22 膨張タービン、30 発電機、32整流器、
34 バッテリ、36 パワーコンバータ、38 モー
タ/発電機、42 プラズマ電源、78 プラズマリア
クタ、80 加圧水供給室、81 蒸気爆発室、130
第一タービン、132 第二タービン、202 高圧
ポンプ
Claims (24)
- 【請求項1】第一ゾーンおよび第二ゾーンを有するエン
ジンハウジングと;第一ゾーンに接続されて加圧水を供
給する加圧水供給手段と;第一ゾーンに配置されて加圧
水供給手段と連通し、移動中の加圧水とアークプラズマ
とを接触させて高温高圧水蒸気を発生させるアークプラ
ズマ反応装置と;エンジンハウジングに配置されてアー
クプラズマ反応装置から第二ゾーンに延びているジェッ
ト通路と;第二ゾーンに配置されていてジェット通路と
連通するジェットノズルと;第二ゾーンに収納されてい
てジェットノズルに連通して高温高圧水蒸気を膨張させ
て動力を発生する膨張手段と;を備える水蒸気エンジ
ン。 - 【請求項2】請求項1において、第一ゾーンおよび第二
ゾーンがエンジンハウジングで同心的に隣接して配置さ
れ、膨張手段がフライホイールタービンからなる水蒸気
エンジン。 - 【請求項3】請求項1において、アークプラズマ反応装
置が第一ゾーンに収納されていて加圧水供給手段と連通
する加圧水供給室と、加圧水供給室に隣接して形成され
てこれと連通するアークプラズマ反応室とを備える水蒸
気エンジン。 - 【請求項4】請求項3において、アークプラズマ反応装
置がさらに、第一ゾーン内で加圧水供給室とアークプラ
ズマ反応室とに隣接して収納され、高温高圧水蒸気と加
圧水とを接触させることにより高圧水蒸気を生成する水
蒸気爆発室を備える水燃料エンジン。 - 【請求項5】請求項1において、アークプラズマ反応装
置が、さらに、アークプラズマ反応室に配置されたプラ
ズマ電極と、プラズマ電極に隣接して配置された微小ア
ークプラズマ発生手段とを備える水蒸気エンジン。 - 【請求項6】請求項1において、さらに、膨張手段によ
り駆動される交流発電機と、交流出力を直流出力に変換
する整流器と、直流出力を充電するバッテリと、バッテ
リに接続されてアークプラズマ反応装置にプラズマ発生
電力を供給するプラズマ電源とを備える水蒸気エンジ
ン。 - 【請求項7】請求項3において、さらに、加圧水供給手
段と加圧水供給室との間に配置された逆流防止弁を備え
る水蒸気エンジン。 - 【請求項8】第一、第二および第三ゾーンを有するエン
ジンハウジングと;第二ゾーンに収納されて加圧水を供
給する加圧ポンプと;第一ゾーンに収納されていて加圧
ポンプと連通し、移動中の加圧水とアークプラズマとを
接触させて高温高圧水蒸気を発生させるアークプラズマ
反応装置と;アークプラズマ反応装置から第三ゾーンに
延びるジェット通路と;第三ゾーンに配置されてジェッ
ト通路に連通するジェットノズルと;第三ゾーンに収納
されていて加圧ポンプに連結され、ジェットノズルに連
通する膨張タービンと;を備える水蒸気エンジン。 - 【請求項9】請求項8において、第一、第二および第三
ゾーンが同心的に配置され、膨張タービンがフライホイ
ールタービンからなる水蒸気エンジン。 - 【請求項10】請求項8において、アークプラズマ反応
装置が第一ゾーンに形成されていて加圧ポンプと連通す
る加圧水供給室と、加圧水供給室に隣接して形成され、
これと連通するアークプラズマ反応室とを備える水蒸気
エンジン。 - 【請求項11】請求項10において、アークプラズマ反
応装置が、さらに、加圧水供給室とアークプラズマ反応
室とに隣接して第一ゾーンに形成されるとともにこれら
と連通し、高温高圧水蒸気と加圧水とを接触させて高圧
水蒸気を生成する水蒸気爆発室を備える水蒸気エンジ
ン。 - 【請求項12】請求項8において、アークプラズマ反応
装置が微小プラズマ発生手段を備える水蒸気エンジン。 - 【請求項13】請求項8において、加圧ポンプと膨張タ
ービンがそれぞれ第二ゾーンと第三ゾーンに収納された
フライホイールを備える水蒸気エンジン。 - 【請求項14】加圧水を供給する加圧水供給手段と;エ
ンジンハウジングと;加圧水供給手段に連通する加圧水
供給ノズルを備えていてアークプラズマと移動中の加圧
水とを接触させることにより高温高圧水蒸気を発生させ
るアークプラズマ反応装置と;エンジンハウジング内に
収納されて高温高圧水蒸気を膨張させて動力を発生させ
るフライホイール膨張手段と;フライホイール膨張手段
により駆動されて交流出力を発生する交流発電機と;交
流出力を直流出力に変換する整流器と;整流器に接続さ
れて直流出力を充電するバッテリと;バッテリに接続さ
れてプラズマ発生電力をアークプラズマ反応装置に供給
するプラズマ電源と;を備える動力システム。 - 【請求項15】請求項14において、エンジンハウジン
グが同心的に配置された第一、第二および第三ゾーンを
備え、アークプラズマ反応装置が第一ゾーンに収納さ
れ、フライホイール膨張手段が第三ゾーンに収納されて
いる動力システム。 - 【請求項16】請求項15において、加圧水供給手段が
第三ゾーンに収納された加圧ポンプを備える動力システ
ム。 - 【請求項17】請求項14において、さらに、加圧水供
給手段とアークプラズマ反応装置との間に配置された逆
流防止弁を備える動力システム。 - 【請求項18】請求項14において、アークプラズマ反
応装置が微小アークプラズマ発生手段を備えている動力
システム。 - 【請求項19】請求項16において、さらに、フライホ
イール膨張手段と加圧ポンプとの間に接続されて膨張排
気を凝縮液化する凝縮器からなる密閉システムを備え、
密閉システムにアークプラズマ反応装置が配置されてい
る動力システム。 - 【請求項20】車輌本体と;車輌本体に搭載された動力
システムと;動力システムにより駆動される推進装置
と;を備え、 動力システムがエンジンハウジングと、加圧水を供給す
る加圧水供給手段と、加圧水とアークプラズマとを接触
させて高温高圧水蒸気を発生させるアークプラズマ反応
装置と、エンジンハウジング内に回転可能に収納されて
高温高圧水蒸気を膨張させて動力を発生するフライホイ
ールタービンと、フライホイールタービンに連結されて
交流出力を発生する発電機と、交流出力を直流出力に変
換する整流器と、直流出力を充電するバッテリと、バッ
テリに接続されてプラズマ発生電力をアークプラズマ反
応装置に供給するプラズマ電源とを備える車輌。 - 【請求項21】請求項20において、加圧水供給手段が
車輌本体に搭載された水タンクと、水タンクとアークプ
ラズマ反応装置との間に配置された給水ポンプとを備
え、さらに、給水ポンプとアークプラズマ反応装置との
間に配置された逆流防止弁を備える車輌。 - 【請求項22】請求項20において、加圧水供給手段が
エンジンハウジング内に収納されてフライホイールター
ビンに連結された加圧ポンプを備え、さらに、フライホ
イールタービンと加圧ポンプとの間に接続された凝縮器
を備え、アークプラズマ反応装置と、フライホイールタ
ービンと、凝縮器と、加圧ポンプとが密閉システムを構
成する車輌。 - 【請求項23】請求項22において、さらに、車輌本体
前部に配置されたラジエータと、ラジエータの冷却水を
密閉システムの凝縮器に循環させる循環ポンプを備える
車輌。 - 【請求項24】請求項20において、さらに、整流器と
バッテリとに接続されて交流出力と直流出力との間でパ
ワー変換を行うパワーコンバータと、パワーコンバータ
に接続されて推進装置を駆動するモータ/発電機を備
え、モータ発電機で発生した回生電力をパワーコンバー
タを介してバッテリに充電する車輌。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001065733A JP2002227608A (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | 水蒸気エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車輌 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001065733A JP2002227608A (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | 水蒸気エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車輌 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002227608A true JP2002227608A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=18924337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001065733A Pending JP2002227608A (ja) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | 水蒸気エンジン、動力システムおよびこれにより駆動される車輌 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002227608A (ja) |
-
2001
- 2001-02-02 JP JP2001065733A patent/JP2002227608A/ja active Pending
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