(57)【要約】【課題】  本発明は、二酸化炭素や窒素酸化物の排出がない、あるいは減少させ、しかも、構造を簡素化することができる熱燃焼装置を提供することを課題としている。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明に係る燃焼装置は、燃焼室内に図５の酸水素ガス（または、既存燃料との混合ガス）を取り込むための燃料取込口と、燃焼室内の図５の酸水素ガス（混合ガス）を効率よく燃焼させるための燃焼室、あるいは、バーナー火口などを有していることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に燃料として図５の酸水素ガスを取り込むための燃料取込口と、
既存燃料を燃料として取り込むための既存燃料取込口と、
点火前後における前記燃焼室と、
その他通常のボイラー、ヒーターに備わっている装置と、
を備えた装置であることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃料は、前記図５の酸水素ガスと既存燃料との混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室内に、図５の酸水素ガスのみを燃料として取り込み、空気取り込み口を必要としない機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項４】
燃焼室内に燃料としての図５の酸水素ガスを取り込むための燃料取込口と、
既存燃料を燃料として取り込むための既存燃料取込口と、
点火前後における前記燃焼室と、
その他通常のガスバーナー、ガスコンロに備わっている装置と、
を備えた装置であることを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
前記燃料は、前記図５の酸水素ガスと既存燃料との混合ガスであることを特徴とする請求項４に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記以外に、図５の酸水素ガスと既存燃料との混合ガスである、あるいは、図５の酸水素ガスのみを燃焼させることの出来る装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、酸水素ガス等を用いた燃焼装置に関する技術。
【背景技術】
【０００２】  一般に、燃焼装置は既存燃料、たとえば、重油、石油、灯油、ガソリン、ＬＰＧ（プロパンガス）、ＣＮＧ（天然ガス）などの化石由来燃料を利用し、燃焼装置で利用している。【０００３】  例えば、ボイラー、バーナー、ヒーター、コンロ、トーチ、トーチランプ、焼却炉などは、化石由来燃料と空気との混合で効率よく燃焼させている。【０００４】  上記燃焼装置では、化石由来燃料を燃焼させる際に、少なからず二酸化炭素（ＣＯ２）が発生する。例えば、化石由来燃料がガソリンまたはプロパンガスの場合は、
・２Ｃ８Ｈ１８＋２５Ｏ２→１８Ｈ２Ｏ＋１６ＣＯ２
・Ｃ３Ｈ８＋５Ｏ２→４Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２
の反応式に示されるように、それぞれ、１６ＣＯ２、３ＣＯ２の二酸化炭素が発生する。また、空気の７０％以上は窒素なので、混合ガスを燃焼させると、上記二酸化炭素とともに窒素酸化物（ＮＯｘ）も発生する。【０００５】  これらの燃焼装置から排出される二酸化炭素は、地球温暖化の一因であり、地球環境に深刻な悪影響を及ぼす。また、規定値以上の窒素酸化物は、光化学スモッグや酸性雨の原因となるほか、人体の呼吸器系に悪影響を及ぼす。このため、特に近年では、これらの物質の排出を低減するための研究・開発が活発に行われている。【０００６】  なお、上記の従来技術は本願出願人が知得した一般的技術情報であって、本願出願の時点において、出願人は、上記従来技術およびその他の先行技術が記載された先行技術文献に関する情報を有していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上記研究・開発により得られた技術によれば、発生する二酸化炭素および窒素酸化物の量をある程度は低減することができる。しかしながら、燃料として化石由来燃料を使う以上、二酸化炭素や窒素酸化物の発生をゼロにすることはできない。【０００８】  また、化石由来燃料に代えて水素を燃料とすれば、二酸化炭素や窒素酸化物の発生をゼロにすることができる。しかしながら、従来の燃焼装置と同様に、この種の燃焼装置は、水素と空気の混合比を厳密に調整したり燃焼室内に空気を取り入れたりするための複雑な機構が必要であった。【０００９】  本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、二酸化炭素や窒素酸化物の排出がなく、しかも、燃焼室内に空気を取り入れたり、燃料と空気の混合比を調整したりするための機構を省略して構造を簡素化することができる燃焼装置、および該熱燃焼装置を用いた燃焼装置システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、水素と酸素が２：１の割合で含まれている“酸水素ガス（一例として、特許第３９７５４６７号公報に開示されている水素−酸素ガス。酸素原子と２つの水素原子が水分子のような約１０５度（図２参照）ではなく１８０度（図５参照）で結合していると考えられるもの。）”を燃料として用いれば上記２つの課題を同時に解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１１】  当然ながら、一例として、特許第３９７５４６７号公報に開示されている水素−酸素ガスであっても、電気分解であるために、割合は少ないが、Ｈ、Ｏ、Ｈ２、Ｏ２、やＨ３Ｏ＋、ＯＨ−等の成分も含まれる。【００１２】  通常の水の分子結合状態は図１に示されるＨ−Ｏ−Ｈ  ＰＬＡＮＥ  １に酸素３と水素２が角度４の１０５度〜１０７度で結合している。図２はその模式図である。【００１３】  また、水のそれぞれ酸素、水素の持つ電子軌道は図３に示される様にＮ＝１からＮ＝４まで存在し、図３に示される５（２Ｐ）が通常の水の電子軌道である。
図４はその電子数及び結合の様子を表したものである。【００１４】  この通常状態の水が、特許第３９７５４６７号公報等に開示されている方法で電解された場合に、電解による図６の７の電子が水分子電子軌道に入り込み、図３に示される６（３Ｓ）の状態へ移るものと考えられる。
図５はその模式図を示し、図６はその電子数及び結合の様子を表したものである。【００１５】  特許第３９７５４６７号公報等の方法で分解された水分子である酸水素ガスは電子取り込み、図６に示される様に電子を２個余分に保有し、酸素と水素が角度１８０度で結合し安定している。
通常の電気分解では酸素と水素に分解され、２：１の混合比で混ざり、Ｈ、Ｏ、Ｈ２、Ｏ２、やＨ３Ｏ＋、ＯＨ−等の混合ガスによる暴鳴気体と呼ばれ危険なガスとなるが、一例として使用している酸水素ガスは、図５に示される様に単一分子として存在するために、安全なガスとなる。本発明の酸水素ガスは、酸素と水素の混合ガス（ブラウンガス）ではなく、図５に示される単一分子の酸水素ガスを使用していることにある。
その特徴として、ブラウンガスは圧縮することが出来ないが、本発明に使用した図５の酸水素ガスは、２５Ｍｐａ（２５０気圧）まで圧縮しても爆発を起こさない。
また、液化のテストにおいて、酸素は−１８３℃、水素は−２５３℃で液化するが、図５の酸水素ガスは、−１７８．７℃で液化し、−２５５℃まで冷却しても結晶しない無色透明の液体のままであることから、酸素と水素の混合ガス（ブラウンガス）ではないことが明らかである。【００１６】  発明に使用する図５、図６の酸水素ガスは、図６の７の電子を放出し、エネルギーとして燃焼し、図２及び図４の水に戻る。このことによって二酸化炭素その他窒素化合物の排出がゼロとなる。【００１７】  また、既存燃料との混合で使用することにより、二酸化炭素その他窒素化合物等を減少させることが出来る。【００１８】  すなわち、本発明の第１発明に係る燃焼装置は、燃焼室内に燃料としての図５の酸水素ガスを取り込むための燃料取込口のみを持った燃焼装置であることを特徴とする。【００１９】  図５の酸水素ガスは元より酸素を含んでいるため燃焼させる際に空気を混合する必要がない。また、図５の酸水素ガスは、水素と酸素で構成されているので、燃焼により生じるのは水または水蒸気である。したがって、この構成によれば、二酸化炭素や窒素酸化物の排出をゼロにすることができるとともに、空気と燃料の混合比を調整したり空気を燃焼室内に取り込んだりするための機構を省略して、構造を簡素化することができる。また、この燃焼装置は空気を必要としないので、真空中や水中でも燃焼エネルギーを取り出すことができる。【００２０】  上記第１発明に係る燃焼装置では、燃料を図５の酸水素ガスと既存燃料との混合ガスとすることができる。
ここで、本明細書における“既存燃料”の語は従来の燃焼装置で一般的に使用されている燃料を意味するものとする。例えば、“既存燃料”には、ガソリン、重油、軽油、プロパンガス、天然ガス、灯油（ケロシン）、ジェット燃料、ロケット燃料等の化石由来燃料の他、水素等が含まれる。図５の酸水素ガスと化石由来燃料とを、例えば５０：５０に化石由来燃料と混合した混合ガスを用いると、化石由来燃料の混合比に応じて二酸化炭素や窒素酸化物が発生してしまうが、比較的入手が容易な化石由来燃料を併用することにより図５の酸水素ガスの使用量を抑えつつ、燃焼効率を高めることができる。また、化石由来燃料の混合比率が高い場合でも、化石由来燃料の燃焼効率を上げることができ、燃費改善や、排出される二酸化炭素および窒素酸化物の削減ができる。水素との混合ガスを燃料とした場合も図５の酸水素ガスの使用量を抑えつつ、図５の酸水素ガスの燃焼効率を高めることができる。したがって、この構成によれば、安定的に燃焼装置を稼動させることができる。この作用効果は、図５の酸水素ガスを安定供給するためのインフラが整うまでの普及過渡期において、特に有益だと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】水分子通常の水の分子結合状態を示す。
【図２】水の構造を示す模式図である。
【図３】水の酸素、水素の電子軌道に、電子が入ることの出来る起動シェル図である。
【図４】通常の水の電子数及び結合の様子を表したものである。
【図５】酸水素ガスの構造を示す模式図である。
【図６】酸水素ガスの電子数及び結合の様子を表したものである。
【図７】本特許に使用するボイラー装置等の模式図の位置一例である。
【図８】ボイラー装置等に使用するバーナーの一例である。
【図９】代表的なガスバーナー、コンロ火口の模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  以下、添付図面を参照して、本発明に係る燃焼システムの好ましい実施形態について説明する。なお、以下では、例としてボイラーやヒーターに使用される模式図［図７］、及びバーナー模式図［図８］、ガスコンロ等に使用されるガスバーナー模式図［図９］を使用して説明するが、これに限定されるものではない。
【００２３】［燃焼装置であるボイラー、ヒーター等の構成］
図７は、本発明に係る燃焼装置の一実施形態であるボイラー又は、ヒーターの一例である。同図は示すように、燃焼室１４内に、燃料としての既存燃料を取り込むための燃料取込口８と、図５の酸水素ガスを取り込むための取込口９と、燃料圧力を制御する圧力スィッチ１１と、メイン遮断弁１０と、バーナー装置１２と、バーナー火口１３と、排出ドレイン口１５と、加熱蒸気室１７と、排気筒１６と、温水往路、復路１８、１９等を備えている。
【００２４】  例えば、燃料取込口８は既存燃料を図７のサーバータンク２８に送り込み、燃料取込口９は、図７のサーバータンク２８内に図５の酸水素ガスを送り込むことができる。その割合は、図７の燃料取込口８、９に接続される圧力スィッチ１１によって制御することが出来る。
【００２５】  この燃焼装置では、図５の酸水素ガスと、ガス既存燃料と混合、又は液体既存燃料と混合されて、バーナー装置１２によって、バーナー火口１３を通して、燃焼室１４内で燃焼させ、加熱蒸気室１７を高温にすることによって、温水往路、復路１８、１９等を所定の温度まで上昇させ、燃焼後の排気を排気筒１６で行わせている。
また、図５の酸水素ガスは燃焼すると水に戻るために、その水は排出ドレイン口１５から排出される。
【００２６】  図８は、図７等に使用されるバーナーの模式図であり、２０のストレーナ、２２のヒーターを備えている。２２のヒーターは既存燃料の温度が低いときに使用され、２０のストレーナは、燃料供給を安定化させる。図８の２８は、混合ガスのサーバータンクである。また火口２３は、ガス混合あるいは、気液混合ノズルを使用してもよい。
【００２７】  この燃焼装置に送りこむ図５の酸水素ガスと、既存燃料の混合は、この燃焼装置内で行なわなくても、図５の酸水素ガスと既存燃料を外部で混合し、混合燃料を通常のバーナー装置に送り込み通常の燃焼装置を使用することも出来る。
【００２８】  図５の酸水素ガスのみで燃焼させる場合は、酸素を内部に保有しているため、空気を必要としない。そのためバーナーの空気取り込み口は不要となる。図５の酸水素ガスに着火後は、燃焼室内に炎が行き渡る様に噴射させるだけで、燃焼させることが可能である。また、燃焼後は排気ガスを発生せず、水蒸気と水のみとなりＣＯ２の発生、窒素化合物等の発生がゼロにすることが出来る。
この空気の取り込み口のないボイラー、ヒーターボイラー、バーナー、コンロ、トーチ、トーチランプ、焼却炉等の燃焼装置は今までに現存しない特徴を有している。
【００２９】［ガスバーナー、コンロの構成］
図９は、本発明に係る燃焼装置の一実施形態であるガスバーナーあるいはコンロの一例である。同図は示すように、ガス取り込み口２６と、空気取り込み口２５と、ガスと空気の混合部２４と、バーナー孔２７を備えている。
【００３０】  図９のガス取り込み口２６から、図５の酸水素ガスを取り込み、空気取り込み口２５を閉鎖すれば図５の酸水素ガスだけの燃焼バーナー、あるいはガスコンロとして使用可能であり、ＣＯ２の発生、窒素化合物等の発生がゼロにすることが出来る。
【００３１】  また、空気取り込み口２５から、既存燃料（例えばＬＰＧ。天然ガス、都市ガス等）を混合部２４へ加え、混合ガスとして燃焼させてもよい。
【００３２】  あるいは、図９のガス取り込み口２６から外部で図５の酸水素ガスと既存燃料を混合したガスを送り込み、空気取り込み口２５から空気を取り込ませ、ガスと空気の混合ガスとして燃焼させてもよい。
【００３２】  図５の酸水素ガスと既存燃料との混合ガスとして燃焼させる場合は、ＣＯ２の発生、窒素化合物等の発生がゼロにすることは出来ないが、減少させることが出来ると同時に、図５の酸水素ガスの使用量も抑えることが出来る。
【符号の説明】
【００５１】１    Ｈ−Ｏ−Ｈ  ＰＬＡＮＥ
２    水素
３    酸素
４    水の水素結合角
５    水の電子軌道位置
６    酸水素ガスの電子軌道位置
７    電子
８    燃料取込口
９    燃料取込口
１０    メイン遮断弁
１１    圧力スィッチ
１２    バーナー
１３    バーナー火口
１４    燃焼室
１５    排出ドレイン口
１６    排気筒
１７    加熱蒸気室
１８    温水往路、復路
１９    温水往路、復路
２０    ストレーナ
２１    バーナー
２２    ヒーター
２３    バーナー火口
２４    ガスと空気の混合部
２５    空気取り込み口
２６    ガス取り込み口
２７    バーナー孔
２８    サーバータンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012237541.tif 000009
【図８】
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【図９】
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