JP6748802B2 - 水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステム。 - Google Patents

Description

水素と富化酸素を連続燃焼させるエンジンの技術分野である。

温室効果ガスＣＯ_２を燃料に改質する水蒸気改質技術やドライリフォーミング法やオートサーマルリフォーミング法や直接的接触部分酸化法等はすでに実用化されておる技術であり、
上記温室効果ガスＣＯ_２を燃料に改質する技術の他の技術には、東北大学金属研究所らのグループでの、海水を電気分解により水素を生成し生成した水素と二酸化炭素から、常圧３００℃でメタンの生成と、該生成に使用する触媒の発明を含む技術を発明されておられるが、該電気は中東地区等の砂漠での太陽光発電で発電しており、該二酸化炭素は二酸化炭素排出国からの輸送で調達するものである（グローバル二酸化炭素リサイクル）。
気体の膜による分離（例えば高分子膜分離器や高温ガス膜分離器や金属分離膜等）は、現技術に於いては深冷分離方や吸着分離方と並んで常識と成っておる技術であり、分離膜システムはモンサント、ダウ、セパレック、ＷＲグレース、我が国では、宇部興産（それぞれの名称は会社名）等がそれぞれ独自の分離膜システムを商品化しており、近年では反応器と分離器を一体した物もある。

特許５９６７６８２ 富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジン。 特許４２３１７３５ プロトン導電セラミックスによる水素の分離。 特許第５６６０４２８号 耐熱コーティング材 特開２０１１−１４０６０５ 酸素透過電解質及びその製造方法並びに、スルホンイミドモノマ。 特開２０１１−２６５７８混合ガスの製造方法

空気から富化酸素を分離した該富化酸素と水素を連続燃焼するエンジンであり、該富化酸素と水素を連続燃する燃焼温度に耐えられる構成の燃焼室部を考案し燃焼後の排気ガスで水蒸気改質を始めとする改質により燃料の水素を生成する技術（例えば特許文献１）がある。
＊本願は該技術を基本技術として上記文献の不明瞭な記載を可能な限り明瞭にして更に該特許文献１には記載していない公知技術や派生した技術等を織り込んだ案件としておる。

この発明に係るプロトン−電子混合伝導性セラミックスは、ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物であって、これを構成する金属のモル比の総和を２としたとき、クロム（Ｃｒ），マンガン（Ｍｎ），鉄（Ｆｅ），コバルト（ＣＯ），ニッケル（Ｎｉ），ルテニュウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも１種を、モル比で、０．０１以上，０．０８以下の範囲で含み、プロトン伝導性及び電子伝導性を有する事を特徴とするものである。
該発明によれば、高温領域に於いてプロトンと電子とを導電種として併せもち、プロトン伝導性及び電子伝導性が発現される。これは試験により確認されている、に関する技術（例えば特許文献２）がある。
本願の合成ガスを水素と二酸化炭素に分離する技術として使用している。

Ｎｉ基超合金基材にコート材を塗布したＮｉ基超合金部材において、コート材が基材界面において相互拡散を生じない化学組成を有するコート材（ＥＱコート材と呼称）であって、質量％として、０．２％以上１５％以下のＰｔ（白金）または／およびＩｒ（イリジウム）、Ａｌを２．９％以上１６．０％以下、Ｃｒを１９．６％以下、Ｍｏを１０．０％以下、Ｗを１５．０％以下、Ｔａを１４．０％以下、Ｈｆを３．０％以下、Ｙを０．１％含有し、残部がＮｉと不可避的不純物とからなる組成を有することを特徴とする技術（例えば特許文献３）がある。
＊本願吸熱構造手段ＳＣ及び燃焼室部内壁及び回転力取り出し構造部等の耐熱材としてのコーティング技術とする事も出来る。

軟化温度が高く、かつ、酸素透過性及びプロトン伝導性に優れた高酸素透過電解質及びその製造方法、並びに、このような高酸素透過電解質の原料として使用することが可能なスルホンイミドモノマを提供する技術（例えば特許文献４）がある．本願にも採用出来る技術である。

フィッシャートロプッシュ合成装置より得られる混合ガスを用いてジメチルエーテル、メタノール又はメタンを製造することを特徴とする混合ガスの製造方法（例えば特許文献５）がある．
＊本願の合成ガスの合成に富化酸素と炭化水素化合物（例えばメタンＣＨ_４）の酸化法での一酸化炭素と水素の合成ガスあるいは炭化水素化合物（例えばメタンＣＨ_４）生成器の反応熱を吸熱出来る技術として本願に取り込める技術である。

最大の課題は地球温暖化に対処する「ＣＯ_２」，「ＮＯ_Ｘ」の排出削減・排出抑制であり、その為の施策の１つの方法を構成するエンジン機構を発明する事であり、
１、エンジン燃焼工程に窒素を排除することで「ＮＯ_Ｘ」は生成しないので、該燃焼工程の水素を富化酸素空気で連続燃焼させるエンジンの構成にすれば空気中の窒素は富化酸素分離工程１で分離時に除去されるのでＮＯ_Ｘを排出しない構成にする。
２、上記水素を富化酸素空気で連続燃焼させると燃焼火炎の中心温度が概略２８００℃と空気で燃焼させた時より（空気で燃焼させると概略１９００℃）概略４７％燃焼温度が上がる、上記高温に燃焼室部の内壁が直接晒されると内壁が持たない（強度上の限界を超える）、従って水素を富化酸素空気で連続燃焼させても該燃焼室部の内壁を保護出来る構造を考案する事が課題。
３、燃料生成工程内に設けておる水蒸気改質器に水蒸気及び水蒸気を含む排気ガスの熱を使用した改質の水蒸気改質か、水性ガスシフトか、ドライリフォーミングかの何れか１以上の改質路に加えて上記富化酸素の発熱反応の熱を利用したオートサーマルリフォーミングか直接的接触部分酸化法等の改質技術や分離手段（膜透過技術を含む）技術を用いて、水素と一酸化炭素の合成ガスに改質し、該合成ガスを水素分離手段で水素と二酸化炭素に別々に分離して畜ガスタンクに畜ガスして水素を当該エンジンの燃料とする。

第一の発明は
酸素分離工程１で分離された富化酸素と水素を連続燃焼するエンジンのエンジン燃焼工程２で有って、該燃焼工程２の燃焼室部ＮＥの内外壁間に通水路ＭＨを設けて該通水路に水タンクＴ４から水導入管にて水を導入しており、該燃焼室部内壁２Ｕには通水路の水を燃焼室部内に噴射する噴射ノズルＴＪを複数設けており、燃焼室部ＮＥ内には上記水素と冨化酸素を噴射し燃焼する燃料噴射バーナ２Ｎと該燃料噴射バーナから噴射する水素と冨化酸素に点火する点火栓Ｐを設けて上記水素と冨化酸素を燃料噴射バーナから噴射し点火栓にて点火し連続燃焼させており上記富化酸素（富化酸素タンクから管路３で供給）と水素（水素タンクから管路２で供給）の燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造部ＳＣを上記燃焼室部内壁２Ｕの内側に（間隔を開けて）設けており、上記水を噴射ノズルから吸熱構造手段及びエンジンの燃焼室部ＮＥ内に噴射しており該エンジンの燃焼室部内の吸熱構造手段（吸熱構造部ＳＣの大径面）に噴射した水は吸熱構造手段の熱を吸熱して該水を水蒸気にしており、該燃焼室部内ＮＥに噴射した水も該燃焼室部内の燃焼熱を吸熱して該水を水蒸気にして該燃焼室部内の冷却手段及び水蒸気生成手段としており、噴射した水は水蒸気と成り上記富化酸素と水素の燃焼で生成された排気ガスとともに排気ガス流路５に排出されており、かつ
上記燃焼工程２に供給する上記水素と上記富化酸素に加えて二酸化炭素を二酸化炭素タンクより（管路２１，２５で）燃焼室部に導入するかあるいは上記通水路ＭＨに水タンクから水導入管４に合流する管路２２から導入するかあるいは燃料生成工程４に直接二酸化炭素タンクより管路２３で供給するかのいずれかの手段にて上記エンジンの燃焼室部ＮＥから上記燃料生成工程４間に二酸化炭素を供給して燃料生成工程にて合成ガス（ＣＯ＋Ｈ_２）かあるいは炭化水素化合物かの何れかに改質する二酸化炭素供給手段を設けておる事を特徴とする、水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステムを提供する。
＊上記エンジンの燃焼室部内に設けておる燃料の燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造手段ＳＣを耐熱吸熱構造材（例えば熱伝導率及び耐熱温度が高いアルミナＡｌ_２Ｏ_３系合金が好ましい）にして設け、該エンジン燃焼室部内の吸熱構造手段と内壁に水を噴射する噴射手段をエンジン燃焼室の冷却手段と水蒸気生成手段の両方を兼ね備えた手段としたことが富化酸素と水素を連続燃焼させても該燃焼室部の内壁を保護出来るエンジンを考案出来た新規技術である。
第二の発明は
上記エンジンの上記燃焼室部内壁２Ｕの内側に設けておる吸熱構造部ＳＣに替えて上記水噴射ノズルの水の噴射方向を変えた水噴射ノズルＭＪを設けて上記燃焼室部内壁２Ｕの燃焼側内面に噴射して該燃焼室部内壁の燃焼側内面の冷却手段としており、水の噴射方向を変えた水噴射ノズルＭＪから水を該燃焼室部の内壁面及び燃焼室内に噴射しており該内壁面に噴射した水は内壁面の熱を吸熱して水蒸気になり該燃焼部室ＮＥ内に噴射した水は燃焼室部内の燃焼ガスの熱を吸熱して水蒸気と成り該燃焼室部の内壁面に噴射して生成した水蒸気と上記富化酸素と水素の燃焼で生成された排気ガスとともに排気ガス流路５に排出されておる事を特徴とする、第一の発明に記載の水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステムを提供する。
第三の発明は
上記燃焼工程２の排気ガス流路に排気ガス流力を回転力に変換する流力方向変換手段で取り出す回転力取り出し工程３を設けて上記燃焼工程から排出される排気ガスを上記回転力取り出し工程３を貫流させ貫流する排気ガス流力にて流力方向変換手段の回転翼体（ガスタービンの静翼、動翼、蒸気タービン翼を含む）を回転させて回転力として取り出し、取り出した該回転力を機器（運輸機器、発電機等）の駆動力としておる事を特徴とする、第一の発明乃至第二の発明に記載の水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステムを提供する。
第四の発明は
上記エンジンの回転力取り出し工程３を貫流した排気ガス流路中に上記燃料生成工程４を設けており該燃料生成工程４には水蒸気改質か、水性ガスシフトか、ドライリフォーミングかの何れか１以上の改質路にて炭化水素化合物を排気ガス中の水蒸気と二酸化炭素の何れか一方か両方かで、水素と一酸化炭素の合成ガスか二酸化炭素（又は炭化水素化合物）に改質する改質手段を設けており、該改質手段で生成したガスをガス改質分離手段で水素か二酸化炭素（炭化水素化合物の何れか）にして取りだし、取り出した水素と二酸化炭素と上記富化酸素と合成ガス（水素と一酸化炭素）と改質剤の炭化水素化合物は別々に畜ガス出来る畜ガスタンク（水素タンクＴ１、冨化酸素タンクＴ２、二酸化炭素タンクＴ３、炭化水素化合物タンクＴ５、合成ガス（水素と一酸化炭素）タンクＴ６）を設けて畜ガスして更に水は水タンクＴ４に貯水しておる事を特徴とする第一の発明乃至第三の発明に記載の、水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステムを提供する。
第五の発明は
上記エンジンの回転力取り出し工程３を貫流した排気ガス流路中に上記燃料生成工程４を設けており該燃料生成工程４には水蒸気改質か、水性ガスシフトか、ドライリフォーミングかの何れか１以上の改質路にて炭化水素化合物を排気ガス中の水蒸気と吸熱二酸化炭素の何れか一方か両方かで、水素と一酸化炭素の合成ガスか二酸化炭素（又は炭化水素化合物）に改質する改質手段を設けており、該改質手段で生成したガスをガス改質分離手段で水素か二酸化炭素（炭化水素化合物の何れか）にして取りだし、取り出した水素と二酸化炭素と上記富化酸素と合成ガス（水素と一酸化炭素）と改質剤の炭化水素化合物は別々に畜ガス出来る畜ガスタンク（水素タンクＴ１、冨化酸素タンクＴ２、二酸化炭素タンクＴ３、炭化水素化合物タンクＴ５、合成ガス（水素と一酸化炭素）タンクＴ６）を設けて畜ガスして更に水は水タンクＴ４に貯水しておる事を特徴とする第一の発明乃至第四の発明に記載の、富化酸素空気と燃料の燃焼で燃料を生成するエンジンシステムを提供する。
第六の発明は
上記エンジンの１実施例であって、上記エンジンの燃焼室部ＮＥの中央に回転軸を設けたドーナツ状円筒のガスタービン形態の燃焼室部にして設けており、燃焼室部上流に富化酸素を圧縮する圧縮手段（動翼ＤＹ、静翼ＳＹ）等）を更に設けて富化酸素を圧縮し燃焼室部に供給して燃料と吸気を燃焼させており、前記噴射ノズルからの水の噴射による水蒸気生成手段の水蒸気と燃料の燃焼による排気ガスとのガスでタービン翼を回転させ、該タービン翼の回転力を運輸機器の駆動力にするか発電機の発電動力にするかの何れかにしておる事を特徴とする第一の発明乃至第五の発明に記載の富化酸素空気と燃料を連続燃焼するエンジンシステムを提供する。

第一の発明の補足記載、（酸素富化手段）
＊上記空気大気から窒素Ｎ_２を分離除去する酸素富化手段であるが、
気体の膜による分離｛例えば、プリズムセパレーター（モンサント社）、プリズムアルファガス（モンサント社）ＰＶ（透過気化）、等｝は、現技術に於いては深冷分離方や吸着分離方と並んで常識と成っておる技術であり、分離膜システムはモンサント、ダウ、セパレック、ＷＲグレース、我が国では、宇部興産（何れも会社名）等がそれぞれ独自の分離膜システムを商品化しておる。
＊ガスを分離する膜分離の原理構成は、分離する気体の相対的透過速度により分離する物で、
早いガスは膜の壁を通って簡単に透過し、サイドポートに出て行き、遅いガスは膜の壁の透過が困難なために、中空糸の内部を移動し、排出口から排出される構成であり、
早いガスには、Ｈ_２Ｏ，Ｈ_２，Ｈ_２Ｓ，ＣＯ_２，Ｏ_２があり、遅いガスにはＡｒ，ＣＯ_３，Ｎ_２，ＣＨ_４等がある。
運転圧力８〜１５０Ｋｇ／Ｃｍ^２Ｇ（８Ｋｇ／ｃｍ^２未満の圧力で可能な物もある）
富化酸素ガス純度は９７％〜１００％未満（燃焼してもＮＯｘを排出しない範囲）
被分離ガスに圧力が有ることが条件であり、該分離膜システムの駆動力は圧力差の利用である。
コンプレッサーとしては、軸流式、往復式、スクリュー式、ロータリ式、スクロール式等のいずれをも用いることが出来る

第一の発明の補足記載、（吸気に関する理論）
＊水が蒸発する時に必要な発熱量は１ｍｏｌあたり９，７ｋｃａｌ（１００℃）
地球上には１４億Ｋｍ^３の水が存在Ｓその９７％が海水で約３％が陸水である。
＊空燃比 １ＣＣのガソリンに対して８５０ＣＣの空気が必要で本願酸素富化空気を使用すれば、１６５ＣＣの酸素で良く６６０ＣＣの窒素と２５ＣＣのアルゴンの混合ガスが分離され、窒素とアルゴンの混合ガスは大気に放出される理論量であり、このアルゴンも分離畜ガスすれば価値あるガスとして利用される構成にもできる。１６５／８５０は１９％で窒素とアルゴンの取り扱い構造が約８０％不要となり、仮に排気量２０００ＣＣのエンジンであれば理論上４００ＣＣの排気量のエンジンで同じ出力が得られることになる。

第一の発明補足（水蒸気生成手段）
＊本願の富化酸素空気を使用した構成では改質に使用出来る水蒸気を、水素の燃焼で生成される水蒸気とエンジン内での水蒸気生成手段による水蒸気との両方を使用しており、該エンジン内での水蒸気生成手段はエンジン燃焼室部内で燃料の直射熱を受ける直射熱受け体（吸熱構造手段ＳＣ）を上記燃焼室部内壁の内側中心方向に間隔を開けて設けて（図１参照）おり、水か温水を噴射する噴射ノズルＴＪを燃焼室内壁に複数設けて該水を噴射ノズルＴＪから吸熱構造手段（の大径方向）外面及びエンジンの燃焼室部内に噴射しており該エンジンの燃焼室部内の吸熱構造手段に噴射した水は吸熱構造手段ＳＣの熱を吸熱して該水を水蒸気にしており、燃焼室部ＮＥ内に噴射した水も該燃焼室部内の燃焼熱（排気ガスの熱）を吸熱して該水を水蒸気にして水蒸気を多く生成できる構成にしており、更に富化酸素空気の燃焼で燃焼火炎の中心温度を４７％（計算値）ＵＰしておるので水蒸気改質器及び吸熱改質器を多数設けることが出来、更に酸素分離装置１Ａで分離した富化酸素をオートサーマルリフォーミング法（ＡＴＲ）ＫＧ４、や直接的接触部分酸化法（Ｄ−ＣＰＯＸ）ＫＧ５等の酸化熱（発熱反応）を使用出来るので水素の製造を多く出来る。
＊燃焼ガスの持つ全エネルギー量はガス流量とその温度の積に比例するので、水素と富化酸素の燃焼で燃焼温度をＵＰした排気ガスを生成し、さらに水を水蒸気にする水蒸気生成手段で生成した水蒸気との両方でガス流量を多くしておりその上酸素の発熱反応により得られる熱エネルギーで該燃焼ガスの持つ全エネルギー量を多くしておる。
＊第一の発明に記載の吸熱構造手段ＳＣの耐熱吸熱構造材
エンジンの燃焼室部内の耐熱構造部は例えばタングステンＷかハフニュウムＨｆかセラミックスかアルミナＡｌ_２Ｏ_３かチタンＴｉかニッケルＮｉかあるいはタングステンＷかハフニュウムＨｆかセラミックスかアルミナかチタンかニッケル化合物か耐熱金属（例えばニッケル）にチタンかセラミックスをコーティング（蒸着）した物質でも可能であるが、
上記耐熱（吸熱）構造材には例えば熱伝導率及び耐熱温度が高いアルミナＡｌ_２Ｏ_３が好ましいので上記耐熱構造をアルミナとする事も出来る。
例えば西村陶業（企業名）ではアルミナＡｌ_２Ｏ_３を主材として、用途により伝熱性(熱伝導率３９Ｗ／ｍ・Ｋ)や、耐熱性（１５００℃）の製品を製造しておるので同社の製品を使用する事も出来る。

第一発明の補足記載、（燃焼部の冷却手段）
＊エンジンの燃焼室部内の冷却構造であってエンジン燃焼部内外壁間に通水路ＭＨを設けて、水を該通水路に導入しており、該燃焼部内壁に複数設けておる噴射ノズルＴＪから燃焼室内に水か温水を噴射してエンジン燃焼室部ＮＥの燃料の燃焼熱を吸熱するとともにエンジン燃焼部内壁の一次熱受け部として耐熱構造部ＳＣを上記燃焼室部内壁の内側中心方向に間隔を開けて設けており（図１参照）、該耐熱構造部（吸熱構造手段ＳＣ）に水か温水かの何れかを噴射して該吸熱構造手段ＳＣに噴射した水は燃焼部内の熱を吸熱して水蒸気となり、燃焼室部に噴射した水は該燃焼室内の燃焼ガスの熱を吸熱して水蒸気となり該燃焼室部内壁及び燃焼室部内を冷却する冷却手段としておる。
＊この冷却構造はジェットターボエンジンの燃焼部の冷却は空気を使用して多数の穴から燃焼室内に空気を墳出しており、この空気の墳出により燃焼部の冷却をして燃焼部内壁の冷却（耐熱）手段としておる。
本願は該空気に換えて水を使用しており、水が吸熱した水蒸気で冷却するとともに該水蒸気を燃料生成の水蒸気として活用しておる。（ガスタービンエンジンの動翼及び静翼の冷却も同じである。）
＊富化酸素空気と水素の燃焼では燃焼火炎の中心温度は２８００℃程度で空気（中の酸素）と水素の燃焼では燃焼火炎の中心温度は１９００℃程度で富化酸素空気の使用により４７％程度燃焼火炎の中心温度が上がる、富化酸素空気を使用したエンジンと、空気（の酸素）を使用したエンジンとでは上記改質器か水素分離手段かの何れかを計算上４７％多く出来る。

第二の発明の補足記載、（燃焼部の冷却手段）
＊エンジンの燃焼室部内の冷却構造であって上記耐熱構造部ＳＣに替えて水噴射ノズルＴＪの水の噴射方向を変えた水噴射ノズルＭＪを複数設けており該噴射ノズルＭＪは水を該燃焼室部の内壁面及び燃焼室内に噴射しており該内壁面に噴射した水は内壁面の熱を吸熱して水蒸気になり該燃焼部室ＮＥ内に噴射した水は燃焼室部内の燃焼ガスの熱を吸熱して水蒸気にして、該燃焼室部の内壁面及び該燃焼部室ＮＥ内の冷却手段としており該噴射ノズルＭＪを設ける事で上記耐熱構造部ＳＣを設けなくても該燃焼室部を富化酸素と水素を連続燃焼に耐えられるエンジン燃焼工程２としておる。

第一の発明及び第四の発明の補足記載、
燃料生成工程で生成した二酸化炭素ＣＯ_２を大気に排出しない構成とする為には燃料生成工程４で生成して畜ガスタンクＴ３に畜ガスしておる二酸化炭素をエンジン内の燃焼室部ＮＥ（燃焼工程２）から上記燃料生成工程４間の何れかから二酸化炭素を供給する供給手段を設けて燃料生成工程４で分離改質するかあるいは燃料生成工程の中間工程で合成した二酸化炭素を含むガスを分離改質器ＢＲで分離するか畜ガスタンクに畜ガスしておる水素畜ガスタンクＴ１及び二酸化炭素畜ガスタンクＴ３から燃料生成工程内の改質器ＫＧ（ＫＧ１〜ＫＧ５）に供給して該改質器ＫＧで改質して合成ガスＣＯ＋Ｈ_２か炭化水素化合物に改質するかの何れかの手段としておることが二酸化炭素を大気に排出しない排出削減技術である。
本願では上記燃料生成工程４で分離改質した二酸化炭素ＣＯ_２を含むガス（富化酸素、水素、合成ガス（ＣＯ＋Ｈ_２）を畜ガスタンク経由にしておるが畜ガスタンクに畜ガスして燃料生成工程の改質器に必要量供給できるメリットがあるので畜ガスタンク経由にしておるが畜ガスタンクを経由させない構成でも良い

第三の発明の補足記載
排気流力を回転力として取り出す回転力取り出し工程３であるが、流体（水、水蒸気、燃焼ガス）の略直線方向の流力を回転力にして取り出す構造にはダムからの落水力や潮流の干満潮の流力、農業用水路の水流力等の水の流れる力を回転力に替える技術及び蒸気機関（水蒸気の圧力を利用してピストンの往復運動を回転力にする原動機）やタービン（燃焼ガスや水蒸気を吹き付けて羽根車を回転運動させる原動機の翼体やガスタービンの圧縮空気に燃料をまぜて燃焼させた高温・高圧のガスを使ってタービン軸体を回す原動機の翼体（静翼・動翼））があり、本願では常識（公知の技術）に成っておる翼体（回転力に変換する回転力変換手段）の基本形状を１例として取り上げており上記回転力取出し工程３を貫流する排気ガス及び水蒸気は少なくとも６００℃の高温なので必要に応じて耐熱構造手段（例えばニッケル合金にセラミックコーティング等の加工をする）を設けるかあるいは上記通水路ＭＨの水を上記回転力取出し工程３の入り口５ａから回転翼体３ａに噴射する構成とする事で上記回転力変換手段の冷却手段とする事が出来る。

第四の発明の補足記載
上記エンジンの回転力取り出し工程３を貫流した排気ガス流路中に上記燃料生成工程４を設けており該燃料生成工程４には上記酸素分離装置１Ａで分離された富化酸素とエンジン燃焼工程で生成された水蒸気か水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素か畜ガスされておる二酸化炭素と炭化水素化合物か（必要によっては貯水タンクに貯水されておる水）が供給されており、上記供給材を水蒸気改質か、水性ガスシフトか、ドライリフォーミングかの何れか１以上の改質路にて排気ガス中の水蒸気と吸熱気体の二酸化炭素の何れか一方か両方かを、水素と一酸化炭素の合成ガスか二酸化炭素か炭化水素化合物かの何れか１以上に生成する生成手段を設けており、該生成手段で生成したガスをガス改質分離手段で水素と二酸化炭素か炭化水素化合物の何れかに分離して取りだす上記燃料生成工程４であり、
＊水蒸気改質は炭化水素を水蒸気と反応させる吸熱反応であり生成ガス中の水素濃度を高く出来る特徴が有り、
ＣｎＨｍ＋ｎＨ_２Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ/２）Ｈ_２の反応式で示され、
例えば被改質物質としてメタンＣＨ_４を用いた改質反応式は、
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ⇔ＣＯ＋３Ｈ_２
炭化水素化合物をメタンとした場合の水蒸気改質反応では、ＣｍＨｎ+ｍＨ_２Ｏ→（ｍ＋ｎ／２）Ｈ_２＋ｍＣＯ・・又はＣＨ_４＋ＣＯ_２→2Ｈ₂＋2ＣＯこの反応式は改質温度が高温の時であり、改質温度を低温にする改質路を上記改質路の下流に設けて，Ｈ₂及びＣＯの割合を変えて再度排熱にて反応させると、３Ｈ_２＋ＣＯ→ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏとする事も出来る（改質には上記改質用の触媒を用いる）
又被改質物質をジメチルエーテルとした場合は、ジメチルエーテルに水蒸気か二酸化炭素の何れか一方か両方かとともに触媒に接触させると、
Ａ．ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋Ｈ_２Ｏ（水蒸気）→２ＣＯ＋４Ｈ_２→４８．９ ｋａｌ／ｍｏｌ
Ｂ．ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋ＣＯ_２（二酸化炭素）→３ＣＯ＋３Ｈ_２→５８．８ｋａｌ／ｍｏｌ
Ａ＋Ｂは概略１６００ｋＪ／ｍｏｉ
その反応温度は２００〜５００℃、好ましくは２５０〜４５０℃であり、その反応圧力は常圧〜１０Ｋｇ/ｃｍ²が好ましいとしておる、
又改質触媒等の条件を変える事により下式の二酸化炭素と水素にもできる。
Ｃ．ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋３Ｈ_２Ｏ→２ＣＯ_２＋６Ｈ_２→２９．３ｋａｌ／ｍｏｌ
ジメチルエーテル１ｍｏｌを燃焼させた時の熱量は約１３００ｋＪ／ｍｏｉ
＊メタンの水蒸気改質
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ 改質温度６５０〜８００℃
上式のＣＯ一部は更に水蒸気と反応して
シフト反応 ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２
水素１ｍｏｉあたりの燃焼熱２８５．８ｋｊ／ｍｏｌ

第四の発明の補足記載、（二酸化炭素の改質）
＊二酸化炭素の改質は、二酸化炭素と水蒸気の改質材とともに炭化水素化合物（例えばジメチルエーテル）を触媒と接触させて水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）の混合気体を取り出す技術の特開平１１−１０６７７０を本願に組み込んで二酸化炭素をも該エンジンの燃料とする事で、燃費向上を図り更なる温室効果ガス排出削減策としている物である。
＊本願は水蒸気改質を例示した構成であるが公知技術の合成ガスの生成方法には、前記水蒸気改質方法、乾燥改質法や部分酸化方法や、オートサーマル改質方法等もあり、本願の水蒸気改質方法に替えて上記合成ガスの生成方法を採用する事も出来る。
＊オートサーマル｛自己熱改質｝
部分酸化反応と水蒸気改質反応の両方により水素を生成する方式。
部分酸化方式は発熱反応であり、外部加熱が不要で添加材として酸素富化空気を使用すれば、所定温度に達する迄の起動時間を短縮出来る。
炭化水素化合物と酸素Ｏ_２を反応させ水蒸気（スチーム）と二酸化炭素ＣＯ_２を製造するとともに、反応熱を用いて触媒上で炭化水素化合とスチームおよびＣＯ_２とのリフォーミング反応を行わせる方法。
（オートサーマルリフォーミング）
ＣＨ_４＋２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ（ΔＨ_２９８＝−８０２ｋｊ／ｍｏｌ （４）
水蒸気改質に比べて温度の制御性が困難と言う問題もある。
例えば被改質物質としてメタンＣＨ_４を用いた改質反応式
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ⇔３Ｈ_２＋ＣＯ （１）
ＣＯ+Ｈ_２Ｏ⇔Ｈ_２＋ＣＯ_２ （２） シフト反応（１）の反応時に副次的に起こる
＊上記水蒸気改質用触媒としては、例えば、ニッケル系触媒などの公知の触媒を用いることができる、 ・改質温度６５０〜８００℃
＊ドライリフォーミング（ＣＯ_２リフォーミング）法
大きな吸熱反応を伴う反応で例えば被改質物質としてメタンＣＨ_４を用いた改質反応式
ＣＨ_４＋ＣＯ_２⇔２Ｈ_２＋２ＣＯ （３）
式（３）の反応時に式（２）の判応が副次的に起こる
＊その他の改質として
直接的接触部分酸化法（Ｄ−ＣＰＯＸ・・Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｐａｒｔｉａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）
炭化水素化合物を化学量論量の半分程度の酸素と反応させ、酸化反応を中途にとどめ、Ｈ_２とＣＯを製造する。 例えば被改質物質としてメタンＣＨ_４を用いた改質反応式
ＣＨ_４＋０．５Ｏ_２→２Ｈ_２＋ＣＯ（ΔＨ_２９８＝−３６ｋｊ／ｍｏｌ）（５）
上記方法は上記オートサーマルリフォーミング法（ＡＴＲ）と比較して反応器サイズを１／１０〜１／１００程度とコンパクト化が期待できるので船上など限られたスペースへの設置が期待できる。
＊上記以外にも合成ガスを合成する技術は公開（開示）されており、該公開技術を使用することも出来る。

第四の発明の補足記載 分離膜による分離
水素の膜分離で工業的に実績のある物にポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、等が有り
・パラジュウムＰｄ金属薄膜ＢＲ２
金属パラジュウム膜は、水素分子のみ透過する。すなわち、水素分子が膜表面で原子化してプロトン（Ｈ^＋）とエレクトロン（ｅ）となり、これが膜中を拡散して膜の表面で再結合し、分子化して分離する物であり、パラジュウム合金の細管を３００℃〜５００℃に加熱する事で水素を分離出来る、この膜は高純度の水素製造に適している。
・高温水素ガス分離膜（セラミックス）ＢＲ３
７００℃程度の高温水素ガス分離膜システムがあり例えば６００℃〜１０００℃で改質をする水蒸気改質で改質された水素と一酸化炭素の合成ガスから水素を分離して取り出す高温ガス分離に適している。
本願改質器ＫＧでの改質を該分離膜に替える構成（気体の温度・圧力・透過したガスの純度等の条件が合えば）にする事も出来る。
＊プロトン導電セラミック管による分離
プロトン導電セラミックスは燃焼温度に応じた耐熱性を有すると共に、燃焼ガスを通過させ得る連通気孔を備えたもので、ストロンチウムセレートベースとジルコン酸塩ベースのベログスカイト酸化セラミックス等の、プロトン導電セラミックスは水素、酸素を活性化させる作用を有する点で、特に合成ガスを水素と二酸化炭素を分離して取り出すのに有利である。
一例として本願のプロトン導電セラミックスはプロトン伝導性及び電子伝導性の双方を有し，水素を透過できるプロトン−電子混合伝導性セラミックスを使用する事でも良い。
この酸化物は高温でも安定であり、特に４００〜７００℃において良好なプロトン導電性を示す。
・特開２００８−３０２３３４の記載では含酸素炭化水素を主原料ガスとし、水（水蒸気）、二酸化炭素、酸素等を副原料ガスとして用いて改質反応、部分酸化反応、分解反応等の化学反応を利用して、水素を含む混合ガスを生成した後に、水素を選択的に透過させることの出来る選択透過膜（例えばパラジウム合金膜）によって混合ガスから水素を分離して取り出す反応器であり上記化学反応と選択分離とを同時に行うことの可能な選択透過膜型反応器（メンブレンリアクタともいう）である
＊また特開２００６−２９８６６４の記載では多孔質支持体と、この上に形成された酸素イオン・電子混合伝導性固体電解質からなる緻密層と、前記緻密層の上に形成された触媒層とからなる３層構造の反応構造体を用いた膜型反応器であって、前記触媒層表面に炭化水素を主成分とした被処理ガスを、前記多孔質支持体側表面に高純度酸素ガスを、それぞれ供給することを特徴とすると言った高純度酸素ガスを供給する固体電解質膜型反応器の記載もある。
上記膜型反応器の採用により改質等の反応と透過による分離が一体化した装置となるので装置のコンパクト化に寄与するとともに自動車等の移動体に搭載可能な技術であり今後上記のような化学反応を伴う改質と改質された物（気体）の分離を一体化した装置の開発が進めば本願エンジンを適用した装置となるので装置のコンパクト化に寄与するとともに自動車等の移動体に搭載可能な技術であり今後上記のような化学反応を伴う改質と改質された物（気体）の分離を一体化した装置の開発が進めば本願エンジンの適用範囲はひろがる。

第四の発明の補足記載、（燃料を合成ガスとした技術）
＊特開２００２‐０３９０２２ 燃料改質ガスエンジンの改質ガス供給装置の記載では、
炭化水素系燃料を、触媒等を有する改質器で改質ガスに改質し、この改質ガスを改質ガス供給装置によりエンジンに供給し、エンジンの運転を行うものである。このエンジンに供給される燃料は、水素と一酸化炭素を主成分とする改質ガスであるために、希薄燃焼限界が高く、希薄域でも安定したエンジンの運転が可能であり、低ＮＯ_x 、高効率を同時に実現することが可能であり、
本願の水素に替えて合成ガスを燃料とする事が出来るとした技術であり、上記合成ガスを燃料とする事も出来る。

第四の発明の補足（改質器設置例）
＊燃料生成工程４内の上流部に合成ガス改質器ＫＧの中の水蒸気改質器ＫＧ１とＣＯ_２リフォーミングＫＧ２を設けて、酸素を供給して発熱反応させる改質器ＫＧ４，ＫＧ５を例えば隣接（並列）もしくは上記発熱反応改質を外側、吸熱改質を中側に配置する事で吸熱されて温度の下がった水蒸気の温度をあげる（温度を長く維持する）事が出来る。
上記合成ガス改質器ＫＧで生成したＨ_２＋ＣＯのＨ_２を気体分離器による分離器で分離して分離したＨ_２は畜ガスタンクに畜ガスし分離した他方のＣＯは畜ガスタンクを設けて畜ガスする形態をとるか気体改質分離器ＫＢに直接導入して水素と二酸化炭素に分離して畜ガスタンクに畜ガスするかの形態をとるのが好ましい改質器設置形態である。
上記燃料生成工程４を例えば自動車等の小型移動体に搭載するには直接的接触部分酸化法ＫＧ５や膜型反応器ＫＢ２を使用する形態にコンパクト化すれば本願エンジンの使用範囲は広がる。

第四の発明の補足（燃料生成工程設置例）
本願エンジンは窒素を除去した富化酸素を使用しておるので窒素取扱い構造が不要と成るため在来のガスタービンエンジンに比較して少なくとも１／３程度の体積のエンジンとする事が出来る、従って燃料生成工程で反応時間が必要な場合、改質ガスの量を多くする場合等を同時進行で行いたい場合等に複数の燃料生成工程を設ける構成にも出来るし、上記改質で吸熱された後の１５０℃〜３００℃の排気ガスを使用した改質器を別に設けることも出来る。

第四の発明の補足（水の分離・回収手段）
上記燃料生成工程で生成し畜ガスするガスに水蒸気を含む場合及び大気に廃棄する排ガスに水を含んでおる場合には水膜分離器（図９参照）を設けて分離回収して水の消費量を少なくする手段としておる。

炭化水素化合物の合成
燃料生成工程４に炭化水素化合物合成器（触媒を対峙しておる）を設け、本願エンジンで生成した炭化水素化合物合成材のガス（富化酸素、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、合成ガス（水素＋一酸化炭素）水蒸気）を該炭化水素化合物合成器に導入して炭化水素化合物を合成する。
例えば上記炭化水素化合物をジメチルエーテルＣＨ_３ＯＣＨ_３とした場合上記炭化水素化合物合成器（触媒を対峙しておる）を設け本願エンジンで生成した上記ガスを炭化水素化合物合成器に導入して該炭化水素化合物合成器にてジメチルエーテルを合成する事が出来る。
３Ｈ_２＋３ＣＯ→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋ＣＯ_２ 式で表される。
＊＊又炭化水素化合物ジメチルエーテルの合成技術は数多く開示されており、その多くは以下の反応によって行われる。
２Ｈ_２＋ＣＯ→ＣＨ_３ＯＨ・・・（１）
２ＣＨ_３ＯＨ→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋Ｈ_２Ｏ・・・（２）
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２・・・(３)
ジメチルエーテルの合成法としては、間接法と直接法とがあり、間接法では上記反応式（１）および（２）によってジメチルエーテルが合成される。一方、直接法では上記反応式（１）〜（３）の反応が同時に起こる。上記反応式（１）〜（３）で示される反応をまとめると、下記反応式（４）として示すことができる。
３Ｈ_２＋３ＣＯ→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋ＣＯ_２・・・（４）
上記反応式（４）から、ジメチルエーテルの合成において水素および一酸化炭素の濃度が高い程、ジメチルエーテルの収率が増加すると、特開2009-242248ジメチルエーテルの製造方法および製造装置に記載されておる。
＊本願では一酸化炭素は７００℃〜９００℃での水蒸気改質ＫＧ１で合成した水素と一酸化炭素の合成ガスから水素を分離するＳｉ−Ｎ結合主体の繰返し構造を基本骨格とするセラミック膜（特開２００２−１８７７０６（高温対応型膜型改質器）に記載されておる）を使用して水素を分離し分離後のＯＦＦガスである一酸化炭素を畜ガスする畜ガスタンクを設けて畜ガスして、水素と一酸化炭素を必要量上記二酸化炭素の水蒸気改質器ＫＧ１に供給し改質材のジメチルエーテルを必要量ずつ供給する事が出来るので、外部からの炭化水素化合物の補充は原則必要なく改質ロス分の補充でよくなり、該炭化水素化合物を当該燃料生成工程で合成出来る事は本願のエンジンは「水Ｈ_２Ｏ」を主燃料とするエンジンとする事が出来る。

畜ガスタンクの補足記載
本願発明の畜ガスタンクを運搬機器に搭載する運搬機器搭載形態の畜ガスタンクであるが、前記タンクは、３５ＭＰａの高圧水素ガス貯蔵タンクは必要無く、該エンジンで生成されたガスで少なくとも(最小限)該エンジン改質路が正常に機能する（暖気運転に相当）までに必要な燃料を畜ガス出来るタンクであれば良いので多くて１ＭＰａの程度の圧力のタンクが好ましい。
又タンク損傷を防止する損傷防止手段であるが、例えば１〜複数個のタンクを１個の包括体にして発泡ポリエチレン、ボロン繊維強化プラスチック、等の衝撃緩衝材を固着して車上部に固定保持しており、前記固定保持の固定保持具で車上部に固着固定している固定具に固着した物であり、タンク分離手段は前記固定具に衝撃が掛かるとＶ字状の切り欠け部が集中応力により破断し、前記衝撃緩衝材の包括体（タンク支持体を一体としている）が前記固定具から外れる（完全に外れ飛ぶのでは無く線体等で前記固定具等に係止する構造を取ることが、前記衝撃緩衝材の包括体が完全に外れ飛ぶ２次被害を回避する策と成るので好ましい形態である）例示構造にしており、前記タンク損傷を防止する損傷防止手段かあるいは衝突時に車のタンク設置部からタンクを分離する、タンク分離手段かの、何れかの一方かあるいは両方かの何れかの手段を設けておる事を特徴とするものであり、更に前記畜ガス手段の非定置設備（例えば自動車）畜ガスタンクで構成され、該畜ガスタンクを車の車体上部に搭載するか、あるいはトラックのシャーシー部に車載するか、前記非定置設備に附帯設置する形態かのいずれかにするのが好ましいが、定置設備（例えば発電所）の場合は安全基準（日本ではＪＩＳ Ｂ ８２６５の登録を完了している段階であり・国際的にはＩＳＯ １６５２８がある）内の構造と材質で構成されなければならないので、非定置設備の畜ガスタンクと定置設備（例えば化学工場）の畜ガスタンクはそれぞれ前記安全基準内か若しくは少なくとも安全基準を変更させ得る要素を持っているもので構成されなければならない、従って、非定置設備（例えば自動車）畜ガスタンクと定置設備の（例えば化学工場）畜ガスタンクはガスを溜めると言う機能は同じであっても構造（規格）は全く違うものである。

エンジンから生成した水素ガス蓄ガスタンクを移動体の上部に設け、前記貯ガスタンクに、衝撃緩衝材（発砲ポリエチレン，ボロン繊維強化プラスチック等）を固着あるいはコーティングあるいは多層に積層した物の何れかを固着・若しくは貯ガスタンクに包括固着して設け車が大破する事故時の破裂・爆発対策とした貯ガスタンク。
現行法規（日本ではＪＩＳ Ｂ ８２６５の登録を完了している段階であり・国際的にはＩＳＯ １６５２８がある）では輸送用のＣＦＲＰ（高密度ポリエチレンライナーの全面をガラス繊維や炭素繊維で強化したタンク）容器は圧力３５ＭＰａ容量３６０Ｌまでと成っているので該容器を活用するには規制緩和が必要である。（日本産業ガス協会，水素ガス容器基準）

上記畜ガスタンクの構造で移動体（固定形態でも良い）に搭載できる事は例えばＨ_２＋ＣＯの合成ガスを上記燃料生成工程４内の改質器で生成して次工程で炭化水素化合物に改質する該改質器に供給する（あるいは燃料として使用する）Ｈ_２／ＣＯ比が異なる場合に問題となる、そこで生成されたＨ_２＋ＣＯの合成ガスを畜ガスタンクに畜ガスしてからその後気体分離膜（ＢＲ２，ＢＲ３）により水素を分離するかあるいは気体改質分離器（ＫＢ１，例えばプロトン導電セラミック管改質器）で水素と二酸化炭素に分離して分離した水素は水素畜ガスタンクＴ１に二酸化炭素は二酸化炭素畜ガスタンクＴ３に畜ガスする構成にすることで炭化水素化合物に改質する該改質器にＨ_２／ＣＯ比を適正な量を水素畜ガスタンクＴ１と二酸化炭素は二酸化炭素畜ガスタンクＴ３との何れか一方か両方から供給出来る、

最大の課題は地球温暖化に対処する「ＣＯ_２」の排出削減であり、富化酸素空気を使用する事で、窒素酸化物「ＮＯ_Ｘ」を排出しないエンジンとするとともに課題である二酸化炭素をも燃料に改質する事で、温室効果ガス削減施策課題の１つを構成する温室効果ガス排出削減策のエンジンとする事が出来た、この事が最大の効果である。
第二の発明の補足記載、（燃焼部の冷却手段）
＊エンジンの燃焼室部内の冷却構造であって上記耐熱構造部ＳＣに替えて水噴射ノズルＴＪの水の噴射方向を変えた水噴射ノズルＭＪを複数設けており該噴射ノズルＭＪは水を該燃焼室部の内壁面及び燃焼室内に噴射しており該内壁面に噴射した水は内壁面の熱を吸熱して水蒸気になり該燃焼部室ＮＥ内に噴射した水は燃焼室部内の燃焼ガスの熱を吸熱して水蒸気にして、該燃焼室部の内壁面及び該燃焼部室ＮＥ内の冷却手段としており該噴射ノズルＭＪを設ける事で上記耐熱構造部ＳＣを設けなくても該燃焼室部を富化酸素と水素を連続燃焼に耐えられるエンジン燃焼工程２としておる。

１、 上記富化酸素と水素の燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造手段ＳＣを上記燃焼室部内壁２Ｕの内側中心方向に間隔を開けて設け、かつ、吸熱構造手段ＳＣに水を噴射して該吸熱構造手段の冷却をするとともに噴射した水を水蒸気とする事が出来、水素を富化酸素空気で連続燃焼させるエンジンとする事ができた。
２、 又上記富化酸素と水素の燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造手段ＳＣに替えて水噴射ノズルＴＪの水の噴射方向を変えた水噴射ノズルＭＪを複数設けて上記燃焼室部内の冷却手段とする事が出来た。

３、上記１〜２項により富化酸素と水素の燃焼による水蒸気の生成と吸熱構造手段ＳＣと及び上記燃焼室内に水を噴射して水蒸気（火炎Ｆの中心温度が４７％ＵＰしておる分程生成量は多い）の生成をプラスする事が出来た、此の事は水素の生成を多くする事が出来た。

４、窒素（空気中の約８０％）を取り込まないのでその分燃焼室部を小さくした構造（少なくとも１／３程度）の燃焼室部にする事が出来た。

５、さらに水蒸気改質器での改質材の炭化水素化合物を生成する炭化水素化合物生成改質器を設け該炭化水素化合物（例えばメタンＣＨ₄，ジメチルエーテルＣＨ_３ＯＣＨ_３等）を生成する事が出来るので該炭化水素化合物の補充をしない（又は少なくする）構成に出来た。

６、２０１６年のパリ協定による温室効果ガスＣＯ_２の排出量を今世紀後半に実質「ゼロ」にする効果ある１施策と成る。

図面に於けるそれぞれの寸法関係は、重要部分は拡大し、詳細が解り難いところは誇張している、また広範囲部分、又は本願発明で重要度の低い部分を、記載する時は縮小している、従って図面間及び図面内の寸法は比例していないし、実寸、縮尺寸法ではない。
又線間の間隔が狭い場合スキャンの段階で黒く太く１本の線に成り易いので、線間の間隔を広げるか、一本の線で記載している。
更に本願発明の根幹（主要）機構以外部に付いては、図面間で省略している部分もある。

水素（Ｈ_２）を富化酸素（Ｏ_２）で連続（間欠にも出来る）燃焼させるエンジンの燃焼工程の概略構成フロー図（図１）であって、エンジン燃焼工程２に空気から窒素を分離除去する酸素分離装置１Ａを設けており、該酸素分離装置には空気圧縮器と空気を富化酸素と窒素とに分離する分離装置｛例えばメンブレン分離膜（図９Ａ）｝と分離した富化酸素を畜ガスする畜ガスタンクＴ１を備えており、該畜ガスタンクから富化酸素導入管３にて燃料噴射バーナ２Ｎに供給されており、燃料の水素を畜ガスしておる水素畜ガスタンクＴ２より水素導入管２にて燃料噴射バーナに供給されており、該燃焼バーナから燃焼室部ＮＥに噴射された燃料の水素と富化酸素に点火栓２Ｐにて点火され連続燃焼し、該燃焼による排気ガス（大半は水蒸気）は排気口５から排出される。
上記エンジン燃焼工程（外郭体）の内外壁間（２Ｇ，２Ｕ間）に通水路ＭＨを設けて該通水路ＭＨに水タンクＴ４から水導入管４にて水を該通水路ＭＨに導入しており、燃焼室部内壁２Ｕには上記通水路の水を燃焼室部内に噴射する噴射ノズルＴＪを複数設けており、上記富化酸素と水素の連続燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造手段ＳＣを上記燃焼室部内壁の内側中心方向に間隔を開けて設けて水素と富化酸素の燃焼による燃焼室内壁面の（燃焼温度に対する）保護手段としており、該水を噴射ノズルＴＪから吸熱構造手段ＳＣの大径面及びエンジンの燃焼室部内に噴射しており該エンジンの燃焼室部内の吸熱構造手段に噴射した水は吸熱構造手段ＳＣの熱を吸熱して該水を水蒸気にしており、燃焼室部内ＮＥに噴射した水も該燃焼室部内の燃焼熱（排気ガスの熱）を吸熱して該水を水蒸気にして該燃焼室部内の冷却手段及び水蒸気生成手段としており、噴射された水は水蒸気と成り上記富化酸素と水素の燃焼で生成された排気ガスとともに排気ガス流路５に排出さている、水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンの燃焼工程２。（上記吸熱構造手段内に通水路を設けて該吸熱構造手段から水を噴射して燃焼室部の冷却手段とする事も出来る。）

図２は、上記図１に記載の富化酸素と水素の連続燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造手段ＳＣに替えて上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面を該燃焼火炎Ｆの直射熱に耐えられる耐熱手段を設けた物で該耐熱手段は上記通水路の水を燃焼室部内に噴射する複数の噴射ノズルＴＪの、ノズルの噴射方向を上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面（図２Ｃ参照）と燃焼室部内に噴射する様にノズルの噴射口角度を上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面に噴射するノズルＭＪにして設けており該噴射ノズルＭＪから噴射した水は上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面に噴射して反射し上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面（図２Ｃ参照）と燃焼室部内を冷却する冷却手段とし更に該噴射ノズルＭＪから噴射した水は（跳ね返った水も）上記燃焼室部ＮＥ内壁の燃焼側内面と上記燃焼室部ＮＥ内の熱を吸熱して該水を水蒸気にして該燃焼室部内の水蒸気生成手段としておる。

図３の上記エンジンの燃焼工程２の排気ガス出口５ａに排気ガスの流力を回転力に変換する流力方向変換手段で回転力を取り出す回転力取り出し工程３を設けたエンジンシステム（図３、４図参照）、上記エンジンの燃焼工程２から排出された排気ガス５ａを回転力取り出し工程３の流力方向変換手段の回転翼体３ａに貫流させて回転翼体（本図の場合は３、４図に公知技術の回転翼体３ａを説明図として記載している）を排気ガスの排気流力にて回転させてその回転力を回転軸３ｄから取り出し、取り出した該回転力を駆動力（もしくは発電力）としておる回転力取り出し工程３。

上記富化空気と水素を燃焼する水素燃焼エンジン燃焼工程２の排気口部５に回転力取り出し工程３を設けたエンジンであり（図３）該回転力取り出し工程３を貫流した排気ガスは次工程の燃料生成工程４（４図参照）に導入されており、該燃料生成工程４には合成ガス改質器ＫＧ，水蒸気改質法（スチームリフォーミング法）ＫＧ１、ドライリフォーミング（ＣＯ_２リフォーミング法）ＫＧ２、スチーム／ＣＯ_２リフォーミングＫＧ３、オートサーマルリフォーミングＫＧ４，直接的接触酸化法ＫＧ５，）と気体分離膜による分離器ＢＲ
（高分子膜分離器ＢＲ１、金属分離膜（パラジュウム合金薄膜等）ＢＲ２，高温水素ガス分離膜（セラミックス分離膜等）ＢＲ３、気体改質分離器ＫＢ，（プロトン導電セラミックス管改質器ＫＢ１，膜型反応器（反応器と分離器一体型）ＫＢ２から，
１燃料と成る水素を多く取り出せる改質法を選択する（富化酸素の反応熱を使った改質法も考慮する）
２、二酸化炭素を改質して合成ガスを生成する改質法を選択する（必須改質法）。
３、合成ガスから水素を分離する方法を選択する（必須分離法）。
４、可能な限りコンパクトに出来る装置を選択する。
上記条件を考慮すると（水蒸気改質法）ＫＧ１、ＣＯ_２リフォーミング法（ドライリフォーミング）ＫＧ２、気体分離膜による分離器ＢＲの内７００℃〜ＩＯＯＯ°の使用では金属分離膜（パラジュウム合金薄膜等）ＢＲ２，高温水素ガス分離膜（セラミックス分離膜等）ＢＲ３、の内何れか、気体改質分離器ＫＢではプロトン導電セラミックス管改質器ＫＢ１を選択するのが上記燃料生成工程の好ましい組み合わせである。

上記水素燃焼エンジン燃焼工程２と回転力取り出し工程３と燃料生成工程４を具備したエンジンの構成を使用した用途の１例であって、（図６参照）
図６は上記エンジンの燃焼室部ＮＥの中央にメインタービンＭＴＡ・低圧タービンＬＴＡの回転軸を設けたドーナツ状円筒のガスタービン形態の燃焼室部ＮＥにして設けており、ガス（燃焼ガスと冷却手段で生成された水蒸気と吸熱二酸化炭素を主とするガス）の流力でメインタービンＭＴＡ・低圧タービンＬＴＡの動翼ＤＹを回転させ動力を得る構造のガスタービン構成であって、大気から遠心式圧縮機（軸流式、往復式、スクリュー式、ロータリ式、スクロール式等コンプレッサーの何れでも良い）にて圧縮した空気を酸素（窒素）分離部に導入して富化酸素を分離して（蓄ガスタンクに畜ガスして）おり、上記水素燃焼タービン本体に設けておる圧縮機で更に圧縮して燃焼室部の燃焼バーナ２Ｎに導入しており、該燃焼室部の内外壁間に通水路ＭＴと該内壁に複数の噴射ノズルＴＪを設けており燃焼室内には該圧縮した富化酸素と燃料を燃焼ノズルに導入して燃焼させており、（燃焼バーナ２Ｎは複数個に１個の割合で点火栓２Ｐを設けておる）燃料の燃焼による燃焼直射熱を受ける耐熱構造部ＳＣを設けて該噴射ノズルから水か温水を該燃焼室部ＮＥ内と該燃焼室内に設けておる耐熱構造部ＳＣとに噴射して該耐熱構造部を含む燃焼室部内の冷却をするとともに噴射した水か温水を水蒸気にして燃焼での排ガスとともに低圧タービン翼ＬＴＡの静翼から動翼に→メインタービン翼ＭＴＡの静翼から動翼に噴射しており、前記ガス(燃焼ガスと水蒸気生成手段の水蒸気)でメインタービンの動翼を回転させその回転力を前方に取り出し（本願の場合は1例としてＶベルトとプーリーを使用して動力伝達を行った形態であるが航空機のターボプロップエンジンの主動力の伝達は減速ギヤー装置を使用して動力伝達をしており本願の主動力の伝達をギヤー伝達とする事も出来る）駆動力とするか発電動力とするかにしておる。（低圧タービンの回転動力は空気及び富酸素圧縮器の動力として使用している）
上記タービンを貫流した排気ガスは次工程の燃料生成工程４にて水素を自給する構成の水素燃焼タービン。

図６（Ｂ）はメインタービンの駆動力をエンジン後方に取り出した形態を現した概略図である。

図７Ａは図６の燃焼室部位を含む部位のＡ−Ａ半断面図であり、燃焼室部内外壁間（２Ｇ−２Ｕ間）に複数の水噴射ノズルＴＪにて耐熱構造部ＳＣに噴射する構成と燃焼ノズル２Ｎの配置（複数円形に配置）と、更に点火栓２Ｐを複数（２〜３個）設けておる事を現した図である。

図７ＢはＡ図がタービン燃焼室部を円筒形にした１燃焼室部で構成しておるのに対してタービン回転軸ＬＴＡ_ＫＪ・ＭＴＡ_ＫＪを中心として円を描くように複数個の燃焼室部を設けた構成にしたもので、燃焼室部を小径にする事で燃焼室部の加工（例えば成形・焼成等，特に耐熱構造部ＳＣをアルミナ成形等とした場合での焼成）では有利である。

図８は実施例２の燃焼工程と該燃焼工程内に耐熱構造部ＳＣと耐熱構造部ＳＣを含む燃焼室部とタービン翼冷却構造部ＲＹとの冷却手段を設けておる水素燃焼タービンエンジンの構造の外面にターボフアンＦＡによって吸い込まれた空気で富酸素分離部に導入する空気以外（用途により異なるが軍用以外では５/６程度）を排気口に流出させるバイパス流路ＢＲを設けたターボフアンエンジン（航空機に搭載）とした構成であり、該図では大気を酸素分離部に導入（用途により異なるが軍用以外では概略１／６）して富酸素を分離して分離した窒素は排気口近傍でバイパス流の空気と合流させて墳出しており、分離した富化酸素は導入管３で軸流圧縮機へ導入され更に圧縮されて燃焼部の燃料噴射バーナ２Ｎに送られ、他方燃料の水素は水素タンクから水素供給管２で燃焼部の燃料噴射ノズルに送られ、点火栓２Ｐにて点火し該水素と富化酸素を燃焼する。
当該エンジンの排気流路に設けた合成ガス改質器にて燃料(水素)を生成して通常の飛行時には畜ガスタンク経由で生成した水素の概略１／２弱を当該エンジンの推進力として使用する構成にするかあるいは生成する全ガスを推進力として噴出する必要時用に（例えば飛行機の離陸時か戦闘飛行機が戦闘態勢に成った時に当該エンジンの燃料として）生成燃料の1部を畜ガスする構成にするかの何れかにしておる。
上記エンジンに供給する二酸化炭素は二酸化炭素畜ガスタンクより燃料生成工程に直接供給する管路２３にて供給しており、該燃料生成工程に直接供給することで、該航空機の推進力と成る排気ガス中には二酸化炭素を含有しない、すなわち大気に「ＣＯ_２」を排出しない航空機となる。

図９（Ａ）は上記実施例に記載の酸素分離部の構成を簡単に図示した物で、
例えば空気Ａｉｒをコンプレッサー等で圧縮してフィルターで不純物を除去した空気をプリズムセパレーター＝中空糸複合膜に導入して該中空糸複合膜で酸素はプリズムセパレーターの外側に排出され窒素ガスはセパレーター排出口から排出される構造を図示したものである。

図９（Ｂ）は水分離に該プリズムセパレーター＝中空糸複合膜を水（水蒸気）の分離に適用した物であり分離基本原理（水素等のガスや水蒸気）は相対的透過係数により分離するものや、拡散係数の差により分離するもの等がある。

水素を燃料としたロータリ−エンジン車は、マツダプレマシーハイドロジェンＲＥハイブリッド車で、水素を燃料とする走行とガソリンを燃料とする走行を選択できる構造にしており、高圧水素燃料タンク（３５ＭＰａ，７４Ｌ）と、ガソリンタンクを車載しており、水素ロータリーエンジンの回転で発電してリチウムイオンバッテリーに蓄電しており、車輪の駆動はバッテリーに蓄電しておる電気であり、この車の特徴は燃費の良い条件（一定の条件）でエンジンを運転して、車の走行状態による車速変動等の制御は電気制御としており、その運転制御及び発電構成部分を、本願エンジン（運搬機器搭載形態）にも適用出来る。

本願の特許請求の範囲に記載の権利範囲事項から容易に想到出来る構造を使用したもの全て本願の権利範囲である。

本願は空気中の酸素を分離した富化酸素と水素を燃焼させるエンジンであり、空気と水があれば駆動力（駆動体を動かす力、発電力を含む）として幅広く産業に利用できるエンジンである。

富酸素と水素を連続燃焼させるエンジンの燃焼工程２の１例図で該エンジンに耐熱構造部を設けて富酸素と水素を連続燃焼出来る構造にしたエンジンの概略フロー１例図。 図１の耐熱構造部に替えて燃焼室部内面に水を噴射する噴射ノズルＭＪを設けた図 図１の排気口以降に排気ガスの流力を回転力として取り出す取り出し構造部を付加した概略構造部１例図 図３の回転翼体のＡ−Ａ断面図。 上記１〜３図の排気口下流部に該ガスを燃料に改質する燃料生成工程を付加した富化酸素と水素を連続燃焼させるエンジンで燃料も生成出来るエンジンとした概略フロー１例図。 図１のエンジン燃焼室の形態をガスタービンエンジン形態のエンジンに適用した概略フォロー１例図。（Ｂ）回転力を後部方向に取り出した形態の１例図。 図６の燃焼室部分の半断面１例図、（Ｂ）燃焼室部タービン軸を中心として複数設けた概略１例図。 図６のガスタービンエンジン形態のエンジンを適用して空気導入フアンとバイパス流路と排気ジェット噴射部を設けてターボフアンエンジンとした概略フォロー１例図。 （Ａ）富化酸素分離装置概略構造１例図 （Ｂ）水蒸気（水）分離概略構造１例図

Claims (4)

1. 酸素分離工程で分離された富化酸素と水素を連続燃焼するエンジンのエンジン燃焼工程で有って、該燃焼工程の燃焼室部の内外壁間に通水路を設けて該通水路に水タンクから水導入管にて水を導入しており、該燃焼室部内壁には通水路の水を燃焼室部内に噴射する噴射ノズルを複数設けており、燃焼室部内には上記水素と冨化酸素を噴射し燃焼する燃料噴射バーナと該燃料噴射バーナから噴射する水素と冨化酸素に点火する点火栓を設けて上記水素と冨化酸素を燃料噴射バーナから噴射し点火栓にて点火し連続燃焼させており上記富化酸素と水素の燃焼による燃焼火炎の直射熱を受ける吸熱構造部を上記燃焼室部内壁の内側に設けており、上記水を噴射ノズルから吸熱構造手段及びエンジンの燃焼室部内に噴射しており該エンジンの燃焼室部内の吸熱構造手段に噴射した水は吸熱構造手段の熱を吸熱して該水を水蒸気にしており、該燃焼室部内に噴射した水も該燃焼室部内の燃焼熱を吸熱して該水を水蒸気にして該燃焼室部内の冷却手段及び水蒸気生成手段としており、噴射した水は水蒸気と成り上記富化酸素と水素の燃焼で生成された排気ガスとともに排気ガス流路に排出されており、かつ、上記燃焼工程に供給する上記水素と上記富化酸素に加えて二酸化炭素タンクより燃焼室部に二酸化炭素を導入するかあるいは上記通水路に水タンクから水導入管に合流する管路から導入するかあるいは燃料生成工程に直接二酸化炭素タンクより供給するかのいずれかの手段にて上記エンジンの燃焼室部から上記燃料生成工程間に二酸化炭素を供給して燃料生成工程にて合成ガス（ＣＯ＋Ｈ_２）かあるいは炭化水素化合物かの何れかに改質する二酸化炭素供給手段としておる事を特徴とする、水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステム。
2. 上記エンジンの上記燃焼室部内壁の内側に設けておる吸熱構造部に替えて上記水噴射ノズルの水の噴射方向を変えた水噴射ノズルを設けて上記燃焼室部内壁の燃焼側内面に噴射して該燃焼室部内壁の燃焼側内面の冷却手段としており、水の噴射方向を変えた水噴射ノズルから水を該燃焼室部の内壁面及び燃焼室内に噴射しており該内壁面に噴射した水は内壁面の熱を吸熱して水蒸気になり該燃焼部室内に噴射した水は燃焼室部内の燃焼ガスの熱を吸熱して水蒸気と成り該燃焼室部の内壁面に噴射して生成した水蒸気と上記富化酸素と水素の燃焼で生成された排気ガスとともに排気ガス流路に排出されておる事を特徴とする、請求項１に記載の水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステム。
3. 上記燃焼工程の排気ガス流路に排気ガス流力を回転力に変換する流力方向変換手段で取り出す回転力取り出し工程を設けて上記燃焼工程から排出される排気ガスを上記回転力取り出し工程を貫流させ貫流する排気ガス流力にて流力方向変換手段の回転翼体を回転させて回転力として取り出し、取り出した該回転力を機器の駆動力としておる事を特徴とする、請求項１乃至請求項２に記載の水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステム。
4. 上記エンジンの回転力取り出し工程を貫流した排気ガス流路中に上記燃料生成工程を設けており該燃料生成工程には水蒸気改質か、水性ガスシフトか、ドライリフォーミングかの何れか１以上の改質路にて炭化水素化合物を排気ガス中の水蒸気と二酸化炭素の何れか一方か両方かで、水素と一酸化炭素の合成ガスか二酸化炭素に改質する改質手段を設けており、該改質手段で生成したガスをガス改質分離手段で水素か二酸化炭素にして取りだし、取り出した水素と二酸化炭素と上記富化酸素と合成ガスと改質剤の炭化水素化合物は別々に畜ガス出来る畜ガスタンクを設けて畜ガスして更に水は水タンクに貯水しておる事を特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の、水素と富化酸素空気を連続燃焼するエンジンシステム。