(57)【要約】【課題】ＨＨＯガスを安定して原動機に供給して、原動機の燃焼効率を高め、燃料の消費を削減し、かつ有害物を発生しない。【解決手段】水タンク１の吐出口１７から電気分解装置１の接続口１２に水を供給する。電気分解装置１で発生したＨＨＯガスは吐出口９からガス安定化装置２０の下室２７に供給される。ガスは下室２７内の水で冷やされ、中間円板の連通孔２４からパイプ３８で、原動機６０の燃料ガス供給管６３のＨＨＯガス取入口６４に供給される。原動機６０から高圧燃焼ガスがパイプ３８からガス安定装置２０に混入した場合には中間円板の弁体２５で阻止され上室２６内に留まり、その後発生したガスと共に、支障なく再度、ＨＨＯガス取入口６４に供給される。【選択図】図１
2014129805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＨＯガスを発生させる電気分解装置と、該電気分解装置に水を供給する水タンクと、前記電気分解装置の反応速度を制御する処理回路とからなり、前記電気分解装置には内燃機関の燃料ガス供給管にＨＨＯガスを供給する吐出口を有し、以下のような構成とすることを特徴とした内燃機関へのＨＨＯガス供給装置。
(1) 連通孔を有する中間円板で上室と下室とに区画して密封したガス安定化装置を構成し、前記下室の下端部に受入口を形成し、前記上室の上端部に送出口を形成する。
(2) 前記ガス安定化装置の下室内で、前記受入口よりも上方位置まで、水を充填する。
(3) 前記電気分解装置の吐出口と前記ガス安定化装置の受入口とを第一ガス供給パイプで連結する。
(4) 前記燃料ガス供給管にはＨＨＯガスを混入させるガス供給口が形成され、前記ガス安定化装置の送出口と前記燃料ガス供給管のガス供給口とを第二ガス供給パイプで連結する。
(5) 前記連通孔に、前記下室から前記上室へ気体の流入を許容し、前記上室から前記下室へ気体の流入を拒絶する機能を有する弁体を設ける。
【請求項２】
以下のように構成したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関へのＨＨＯガス供給装置。
(1) ガス安定化装置の下室内で、発生するＨＨＯガスの温度よりも低い温度の純水を充填した。
(2) 前記ガス安定化装置の下室の上端部と、電気分解装置の上端部とを、パイプで連結した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガソリンや軽油・重油などの燃料を燃焼させてる原動機などの内燃機関の燃料ガス供給管にＨＨＯガスを供給するための内燃機関用のＨＨＯガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンや軽油・重油などの化石燃料を使用する内燃機関では、燃焼効率が十分とは言えなかった。この場合、燃料に水素を混入すれば、燃焼効率が向上することも知られており、ＨＨＯガス（酸水素ガス、ブラウンガス）を燃料に混入して水素を利用することも提案されている（特許文献１）。また、ＨＨＯガスを電気分解で発生させる技術も多く提案されている（例えば特許文献２）。
【０００３】
一般に、石油系燃料は炭素が鎖状連結しており、炭素数に対し水素の数が少なく、燃焼時に送り込まれた空気中の酸素は水素と共に燃焼反応を起こし、炭素は燃焼しないまま放出されたり、不完全燃焼ガスとして放出されるため、燃焼効率が良くないと考えられる。ＨＨＯガスは、水素と酸素の混合ガスで、ガスの構成比は一般に水素２、酸素１の割合で、大気中に放置すると水に戻るものである。現在使用されている化石燃料とＨＨ０ガスの助燃を制御することで燃焼効率を向上させることが可能となると考えられている。
【０００４】
ＨＨＯガス自体は可燃性の高いガスであり、ガスに含まれている水素ガスの燃焼速度が速く、化石燃料に含まれる炭素化合物より、１０倍程度速いため、燃焼の初期で水素ガスが速く燃焼して、炭素化合物の燃焼を誘引する効果があり、連続的に燃焼反応が生じるため、化石燃料で、水素燃焼と炭素燃焼とが起こり、より完全燃焼に近い状態となる。よって、化石燃料にＨＨＯガスを混入すれば、より完全燃焼に近い状態になるため、燃焼効率を向上させることができた。またＨＨＯガスは化石燃料と異なり、炭素化合物を含まないので、燃焼後にＣＯ２が発生しない利点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２２０９２
【特許文献２】特許４５７１３８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、このような効果のあるＨＨＯガスを内燃機関に適用するためには、ＨＨＯガスを安定してかつ安価に供給し、また内燃機関に生じる予期せぬ過燃焼（微爆発）に対応することが必要であった。しかし、従来、このような工夫は提案されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこでこの発明では、内燃機関の燃料ガス供給管にＨＨＯガスを供給する前に、上室と低水温の水を張った下室を有するガス安定化装置を介在させたので、前記問題点を解決した。
【０００８】
すなわち、この発明は、ＨＨＯガスを発生させる電気分解装置と、該電気分解装置に水を供給する水タンクと、前記電気分解装置の反応速度を制御する処理回路とからなり、前記電気分解装置には内燃機関の燃料ガス供給管にＨＨＯガスを供給する吐出口を有し、以下のような構成とすることを特徴とした内燃機関へのＨＨＯガス供給装置である。  
(1) 連通孔を有する中間円板で上室と下室とに区画して密封したガス安定化装置を構成し、前記下室の下端部に受入口を形成し、前記上室の上端部に送出口を形成する。  
(2) 前記ガス安定化装置の下室内で、前記受入口よりも上方位置まで、水を充填する。  
(3) 前記電気分解装置の吐出口と前記ガス安定化装置の受入口とを第一ガス供給パイプで連結する。  
(4) 前記燃料ガス供給管にはＨＨＯガスを混入させるガス供給口が形成され、前記ガス安定化装置の送出口と前記燃料ガス供給管のガス供給口とを第二ガス供給パイプで連結する。  
(5) 前記連通孔に、前記下室から前記上室へ気体の流入を許容し、前記上室から前記下室へ気体の流入を拒絶する機能を有する弁体を設ける。
【０００９】
また、前記において、以下のように構成したことを特徴とする内燃機関へのＨＨＯガス供給装置である。  
(1) ガス安定化装置の下室内で、発生するＨＨＯガスの温度よりも低い温度の純水を充填した。  
(2) 前記ガス安定化装置の下室の上端部と、電気分解装置の上端部とを、パイプで連結した。
【発明の効果】
【００１０】
この発明では、電気分解装置で発生したＨＨＯガスを、ガス安定化装置を接続して、内燃機関の燃料ガス供給管に供給し、ＨＨＯガス安定化装置の水を入れた下室と、空洞の上室とを通過させたので、燃料ガス供給管に、良質のＨＨＯガスを安定して、かつ安価に供給できる。したがって、内燃機関の燃料消費量を大幅に軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はこの発明の実施態様の構成を表す概念図である。
【図２】図２はこの発明の実施態様に使用する電気分解装置の概略した縦断面図である。
【図３】図３はこの発明の実施態様に使用するガス安定化装置の概略した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面に基づいて、この発明の実施態様を説明する。
【００１３】
１．ＨＨＯガス供給装置５０
【００１４】
（１）  ＨＨＯガスを発生させる電気分解装置１と、電気分解装置１に水を供給する水タンク１５と、発生したＨＨＯガスを処理して原動機（内燃機関）６０の燃料ガス供給管６３に送るガス安定化装置２０と、電気分解装置１の反応速度などを制御する制御装置４０とから、この発明のＨＨＯガス供給装置５０を構成する（図１）。図中４６は、バッテリーであり、電気分解装置１と制御装置４０に電源を供給する。
【００１５】
（２）  電気分解装置１は、上方に開口した容器本体２（長さＬ、高さＨ）の開口３を蓋４で塞ぎ、容器本体２内に、高さＨ０の電極５、５を配置する（図２）。電極５は複数枚（例えば、７〜１１枚程度）並列して配置して電極群７を構成し、電極群７（電極５、５）はその下端を吊り材８に固定して、蓋４の下面に吊り下げて固定する。電極５の構成は、任意であるが、例えば、二枚の縦片を上部で連結して門型に形成したプラス電極と、プラス電極の両縦片間に挿入したマイナス電極とから構成される（図示していない）。  
蓋４で、電極群７の上方付近に、上下に連通する吐出口９を形成する。また、蓋４で、電極群７が位置しない側に、上下に連通する接続口１２を形成する。接続口１２は途中で分岐して、それぞれ電磁弁１８、１９が取り付けられている。また電気分解装置１内には、温度センサー、水位を検出するセンサーなどが取り付けられている（図示していない）。
【００１６】
（３）  水タンク１５は、上部に補充口１６、下端部に吐出口１７を有し、吐出口１７には開閉弁（図示していない）が取り付けられている。また、水タンク１５には通常は純水を入れて使用する（図１）。
【００１７】
（４）  ガス安定化装置２０は、天井板２１がある円筒状の材料と、同径で底板２２がある円筒状の材料とを、円形の中間円板２３を挟んで、上下に連結して構成する。また、ガス安定化装置２０内は中間円板２３を挟んで、上側が上室２６、下側が下室２７をそれぞれ構成する（図１、図３）。  
中間円板２３は、略中央に連通孔２４を有し、中間円板２３の上面（上室側）に、ゴムなどの弾性材料からなる弁体２５を設けて、連通孔２４を塞いである。弁体２５は、一端部２５ａのみを中間円板２３の上面２３ａに接着して、他の部分は非接着としてあり、連通孔２４から上方（矢示５３方向）に向けた弱い圧力で屈曲して、連通孔２４を開放できるようになっている（図３）。  
下室２７の下端部側面に開閉弁２８ａ付きの受入口２８を形成し、上端部側面に処理口２９を形成する。また、上室２６の天井板２１に、ガス供給口３１を設ける（図３）。
【００１８】
（５）  電気分解装置１内の電圧・電流、水の温度、水量、圧力等のデータを収集して、電気分解の反応速度、電気分解装置内の水量、水温などを調節する制御装置（電気回路）４０を設け、電気分解装置１内の各センサー（（図示していない）、電極５、５と電気的に接続する。また、電磁弁１８、１９も電気的に制御装置４０で処理されている。
【００１９】
（６）各パーツの連結
水タンク１の吐出口１７と電気分解装置１の接続口１２の分岐された一方の管とをパイプ３５で連結し、接続口１２に合流する前に電磁弁１８を設ける。また、電気分解装置１の吐出口９とガス安定化装置２０の下室２７の受入口２８とをパイプ３６で連結する。また、ガス安定化装置２０の下室２７の処理口２９と電気分解装置１の接続口１２の分岐した一方とをパイプ３７で連結し、接続口１２に合流する前に電磁弁１９を設ける。
【００２０】
２．ＨＨＯガス供給装置５０の作動
【００２１】
（１）  ガス供給装置５０の電源を入れ、制御装置４０を作動させて、水タンク１５内の電磁弁１８を開けて純水を吐出口１７から電気分解装置１の接続口１２に供給して、電気分解装置１内の所定深さまで純水を満たす。この場合の水面の位置を４２として（図２）、電極５、５が常に水に浸かった状態となるように水面位置４２が制御装置４０で調整されている。
【００２２】
（２）  また、ガス安定化装置２０の下室２７に純水を充填する。この場合、例えば、水タンク１５の吐出口１７とガス安定化装置２０の処理口２９とを連結して（図１鎖線図示のパイプ３９）、ガス安定化装置２の下室２７に純水を充填することもできる。この場合、水面４３は、受入口２８よりも十分に高く、処理口２９よりも下方となるように設定する。  
この際、ガス安定化装置２０内の純水は常温で支障ないが、燃料ガス供給管６３に供給する好ましいＨＨＯガスの温度は７０℃以下であり（最大で１２０℃）であるので、適するように調節する。
【００２３】
（３）  ＨＨＯガスを適用する原動機（内燃機関）は、燃料タンクから燃料ガスを生成する燃料装置６１から、エンジン（シリンダー）６２に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管６３を含む構成となっている。燃料ガス供給管６３の途中に、ＨＨＯガスのガス取込口６４を形成して、ガス取込口６４とガス安定化装置２０のガス供給口３１とを、パイプ３８で連結する（図１）。
【００２４】
（４）  続いて、電気分解装置１を作動させて、予め設定したＨＨＯガス供給量にしたがってＨＨＯガスを生成する（例えば、１分間に８００〜１０００ｃｃ程度）。生成したＨＨＯガスは、電気分解装置１の上部に溜まり、吐出口９からパイプ３６を通ってガス安定化装置２０の受入口２８に供給される。下室２７に入ったＨＨＯガスは下室２７の純水で冷やされ、下室２７の上部に溜まり、溜まったＨＨＯガスの圧力で弁体２５を押し上げ（図３実線図示２５）、ＨＨＯガスは連通孔２４から上室２６に溜まり、徐々にガス供給口３１からパイプ３８を通って燃料ガス供給管６３に提供される。  
電気分解装置１で生成されるＨＨＯガスの量、温度等は、予め設定した値となるように制御装置４０で制御されて吐出口９から排出されるので、ガス安定化装置２０のガス供給口３１から供給されるＨＨＯガスも、一定量・温度で提供される。したがって、ＨＨＯガスにより水素が供給された原動機（内燃機関）では、燃料ガスを無駄なく使用して、効率良い作動ができる。具体的な効果は次項で説明する。
【００２５】
（５）  また、作動途中で、エンジン６２や燃料供給装置６１に瞬間的に異常（爆発等）が発生した場合には、燃料ガス供給管６３からＨＨＯガス取入口５４、パイプ３８、ガス供給口３１に瞬間的に、「燃料などが混じった加圧気体」が流される場合もある。この場合、ガス安定化装置２０の上室２６に鎖線矢示５４方向に加圧されるが、弁体２５が鎖線位置となり、連通孔２４を塞ぐので下室２７側には「燃料などが混じった加圧気体」が入らないので、電気分解装置１に悪影響を及ぼすことはない。  
上室２６に入った「燃料などが混じった加圧気体」は、その後のＨＨＯガスの供給により、ＨＨＯガスとともに、ガス供給口３１、パイプ３８、ＨＨＯガス取入口６４を通って、燃料ガス供給管６３に戻されるので、支障なくその後のＨＨＯガス供給装置５０の作動を続けられる。
【００２６】
（６）  また、万一、電気分解装置１で、ＨＨＯガスが異常発生した場合、電気分解装置１の蓋４の下方が高圧になり、圧力センサー（図示していない）が設定以上の高圧を感知して制御装置４０が、接続口１２の電磁弁１９を開く。これにより、ＨＨＯガスは、接続口１２、パイプ３７、処理口２９を通って、下室２７に入る。下室２７に入ったＨＨＯガス（多少温度が高い）は、通常の水を通ったＨＨＯガスと共に、上室２６に送られる。したがって、電気分解装置１に負担を掛けることなく、発生したＨＨＯガスを無駄にしない。  
なお、この場合、電気分解装置１の接続口１２とガス安定化装置２０の処理口２９とを連結したが、開閉弁を設けて第二接続口１２を大気に開放することもできる。
【００２７】
３．ＨＨＯガス供給装置５０の効果実験
【００２８】
（１）  例えば、５トンクラスの（排気量７０００ｃｃ程度）の小型漁船用ディーゼルエンジンを搭載した刺網漁船に適用する。ＨＨＯガス供給装置５０に一分間に８００〜１０００ｃｃのＨＨＯガスを発生させ、ＨＨＯガスを原動機６０に供給する。  
この場合、同じ漁船で、ＨＨＯガスの供給無しで３日（３回）漁に出た場合の燃料軽油の合計消費量、ＨＨＯガスを供給して３日（３回）漁に出た場合の燃料軽油の消費量の合計は、下記表１のようになった。  
この航行実験では、ＨＨＯガスを供給した場合には、供給しない場合に比べて、約２３％の燃料削減を達成できた。この場合、４０マイルから２００マイルの航行においてエンジンの回転数２０００〜２５００回転の比較的高速での仕様で使った。
【００２９】
【表１】
2014129805.tif 000003
【００３０】
（２）  同じ大きさのガス供給装置５０を使用して、一分間に１０００〜１２００ｃｃのＨＨＯガスを原動機６０に供給して同様に９．７トンのイカ釣漁船に適用した場合、同様にＨＨＯガス有りと無しとで４日間（３回）漁に出た場合の燃料軽油の合計は、下記表の結果となった。  
この航行実験では、ＨＨＯガスを供給した場合には、供給しない場合に比べて、約２９％の燃料軽油の削減を実現できた。
【００３１】
【表２】
2014129805.tif 000004
【００３２】
４．他の実施態様
【００３３】
（１）  前記実施態様において、電気分解装置１の電極５の構成や配置は、上記例に限らず、通常使用されるＨＨＯガスの生成が可能であれば、他の条件で設定することもできる（図示していない）。すなわち、電気分解装置１は、電極の面積、電極の本数、水の量、水の温度、水の添加物の有無及び量などが適宜調節されているので、使用環境に合った構成とすることができる。
【００３４】
（２）  また、前記実施態様において、ガス安定化装置２０の処理口２９は省略することもできる（図示していない）。
【００３５】
（３）  また、前記実施態様において、ガス安定化装置２０は円筒形を基調にした形状としたが、上室と水を入れられる下室とを有すれば角筒など断面形状は任意である（図示していない）。
【００３６】
（４）  また、前記実施態様において、接続口１２は分岐させて、水タンク１５からのパイプ３５とガス安定化装置２０の処理口２９からのパイプ３７を合流させたが、合流させずにパイプ３５、３７に対応して接続口を２つ設けることもできる（図示していない）。
【００３７】
（５）  また、前記実施態様において、ガス安定化装置２０の下室２７に充填する水は、供給されるＨＨＯガスの温度を下げられる程度として常温としたが、温度を計測して、高温とならないように水タンク１５から自動的に水を供給するように制御装置４０を設定することもできる（図示していない）。
【符号の説明】
【００３８】
１    電気分解装置
２    容器本体（電気分解装置）
３    開口（電気分解装置）
４    蓋（電気分解装置）
５    電極（電気分解装置）
７    電極群（電気分解装置）
８    電極の吊り材（電気分解装置）
９    吐出口（電気分解装置）
１２  接続口（電気分解装置）
１５  水タンク
１６  補充口（水タンク）
１７  吐出口（水タンク）
１８  電磁弁
１９  電磁弁
２０  ガス安定化装置
２１  天井版（ガス安定化装置）
２２  底板（ガス安定化装置）
２３  中間円板（ガス安定化装置）
２４  連通孔（ガス安定化装置）
２５  弁体（ガス安定化装置）
２６  上室（ガス安定化装置）
２７  下室（ガス安定化装置）
２８  受入口（ガス安定化装置）
２９  処理口（ガス安定化装置）
３１  ガス供給口（ガス安定化装置）
３５  パイプ
３６  パイプ（第一ガス供給パイプ）
３７  パイプ
３８  パイプ（第二ガス供給パイプ）
３９  パイプ
４０  制御装置
４２  水面高さ（電気分解装置）
４３  水面高さ（ガス安定化装置）
４６  バッテリー
５０  ガス供給装置
６０  原動機（内燃機関）
６１  燃料ガス化装置（原動機）
６２  エンジン（原動機）
６３  燃料ガス供給管（原動機）
６４  ＨＨＯガス取入口（原動機）
【図１】
2014129805.tif 000005
【図２】
2014129805.tif 000006
【図３】
2014129805.tif 000007