JP4952452B2 - Working gas circulation hydrogen engine - Google Patents

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Description

本発明は、酸素と、燃焼により水蒸気を生成する水素と、比熱比が水蒸気よりも高い不活性な作動ガス（例えば、単原子分子からなるガス）と、を燃焼室に供給し、同燃焼室において同燃料を燃焼させて同作動ガスを膨張させることにより動力を取り出すとともに、同燃焼室から排出された燃焼後のガスに含まれる前記作動ガスを同燃焼室に再び供給する作動ガス循環型水素エンジンに関する。   The present invention supplies oxygen, hydrogen that generates water vapor by combustion, and an inert working gas (for example, gas composed of monoatomic molecules) having a specific heat ratio higher than that of water vapor to the combustion chamber. In this case, the working gas is combusted and the working gas is expanded to take out power, and the working gas contained in the burned gas discharged from the combustion chamber is supplied again to the combustion chamber. Related to the engine.

従来から、燃焼室に水素と酸素と作動ガスとしてのアルゴンガスとを供給して同水素を燃焼させるとともに、同燃焼室から排出された排ガス中の作動ガスを同燃焼室に循環通路を通して循環させる作動ガス循環型水素エンジンが提案されている。アルゴンガスは空気よりも比熱比が大きいので、アルゴンガスを作動ガスとして用いる上記水素エンジンは、高い熱効率にて運転され得る。   Conventionally, hydrogen, oxygen, and argon gas as working gas are supplied to the combustion chamber to burn the hydrogen, and the working gas in the exhaust gas discharged from the combustion chamber is circulated to the combustion chamber through a circulation passage. A working gas circulation hydrogen engine has been proposed. Since argon gas has a larger specific heat ratio than air, the hydrogen engine using argon gas as a working gas can be operated with high thermal efficiency.

ところで、水素が燃焼して酸素と結合すると水蒸気が発生する。水蒸気は３原子からなる分子（３原子分子）のガスであるから、一つの原子からなる分子（単原子分子）のガスであるアルゴンよりも比熱比が小さい。従って、燃焼室から排出された排ガス中の作動ガスを燃焼室に循環通路を通して循環させる場合、機関の熱効率を高い値に維持するために、その循環されるガス（以下、「循環ガス」とも称呼する。）に含まれる水蒸気を除去することが望ましい。そこで、従来の水素エンジンは、循環通路中に凝縮器を備え、その凝縮器によって循環ガスに含まれる水蒸気を液化・凝縮して分離（除去）し、循環ガスからその凝縮水となった水蒸気を分離した後のガスを燃焼室に再び供給するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平１１−９３６８１号公報 By the way, when hydrogen burns and combines with oxygen, water vapor is generated. Since water vapor is a gas of molecules consisting of three atoms (triatomic molecules), the specific heat ratio is smaller than that of argon which is a gas of molecules consisting of one atom (monoatomic molecules). Therefore, when the working gas in the exhaust gas discharged from the combustion chamber is circulated through the circulation passage through the circulation chamber, the circulated gas (hereinafter also referred to as “circulation gas”) is used in order to maintain the high thermal efficiency of the engine. It is desirable to remove the water vapor contained in. Therefore, a conventional hydrogen engine has a condenser in the circulation passage, and the condenser liquefies and condenses the water vapor contained in the circulation gas to separate (remove) the water vapor that has become the condensed water from the circulation gas. The separated gas is supplied again to the combustion chamber (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-11-93681

しかしながら、従来の水素エンジンに使用される凝縮器は、水冷式であれ空冷式であれ、燃焼室から排出された排ガスを結果的に大気と熱交換させることにより水蒸気を液化・凝縮して分離している。従って、排ガスの温度は最も低くても大気温度にまでしか低下しない。一方、飽和水蒸気量はガスの温度が高いほど多くなる。そのため、大気温度が高い場合、排ガスの温度が十分低下しないので、排ガスの飽和水蒸気量も大きい。その結果、排ガスから水蒸気を十分に除去できないので、作動ガスとして機能する循環ガスの比熱比が低下し、それ故に機関の熱効率が低下するという問題が発生する。   However, the condensers used in conventional hydrogen engines, whether water-cooled or air-cooled, liquefy and condense water vapor as a result by exchanging exhaust gas discharged from the combustion chamber with the atmosphere, resulting in separation. ing. Therefore, even if the temperature of the exhaust gas is the lowest, it only decreases to the atmospheric temperature. On the other hand, the amount of saturated water vapor increases as the gas temperature increases. For this reason, when the atmospheric temperature is high, the temperature of the exhaust gas is not sufficiently lowered, so that the saturated water vapor amount of the exhaust gas is also large. As a result, since water vapor cannot be sufficiently removed from the exhaust gas, there arises a problem that the specific heat ratio of the circulating gas functioning as the working gas is lowered, and hence the thermal efficiency of the engine is lowered.

上記課題に対処するために為された本発明による作動ガス循環型水素エンジンは、
酸素と、燃料としての水素と、比熱比が水蒸気よりも高い不活性な作動ガスと、を燃焼室に供給し、同燃焼室において同燃料を燃焼させて同作動ガスを膨張させることにより動力を取り出すとともに、同燃焼室から排出された燃焼後のガス（排ガス）に含まれる前記作動ガスを同燃焼室に再び供給する作動ガス循環型水素エンジンである。 The working gas circulation hydrogen engine according to the present invention, which has been made in order to address the above problems,
Power is supplied by supplying oxygen, hydrogen as fuel, and an inert working gas having a specific heat ratio higher than that of water vapor to the combustion chamber and combusting the fuel in the combustion chamber to expand the working gas. A working gas circulation type hydrogen engine that takes out and supplies the working gas contained in the burned gas (exhaust gas) discharged from the combustion chamber to the combustion chamber again.

更に、この作動ガス循環型水素エンジンは、凝縮器と、第１水分吸着器と、第１〜第５通路部と、を備えている。   The working gas circulation hydrogen engine further includes a condenser, a first moisture adsorber, and first to fifth passage portions.

凝縮器は、その入口部から導入したガス（凝縮前ガス、凝縮前の循環ガス）をその内部において大気と熱交換させることにより、同凝縮前ガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水となし、同凝縮前ガスから「その熱交換により凝縮水となった水蒸気」を分離したガス（凝縮後ガス、凝縮後の循環ガス、凝縮水分離後循環ガス）を、その出口部から排出するようになっている。
第１水分吸着器は、吸湿材を収容している。第１水分吸着器は、その入口部から導入したガス（前記排ガスである凝縮前の循環ガス）に含まれる水蒸気を同収容している吸湿材に吸着させた後、そのガス（凝縮後の循環ガス）を出口部から排出するようになっている。 A condenser condenses water vapor contained in the pre-condensation gas into condensed water by exchanging heat (gas before condensing and circulating gas before condensing) from the air with the atmosphere inside the condenser. The gas (condensed gas, condensed gas, condensed gas, condensed gas separated gas) separated from the pre-condensed gas is discharged from its outlet. It has become.
The first moisture adsorber contains a hygroscopic material. First moisture adsorber can be adsorbed onto the hygroscopic material that is the same housing the water vapor contained in the gas introduced from the inlet portion (the circulating gas before condensation which exhaust gas), the gas (after condensation Circulating gas) is discharged from the outlet.

第１通路部は、前記燃焼室に連通する排気ポートと前記凝縮器の入口部とを連通させる通路を形成するようになっている。
第２通路部は、前記凝縮器の出口部と第１接続点とを連通させる通路を形成するようになっている。
第３通路部は、前記第１接続点と前記第１水分吸着器の入口部とを連通させる通路を形成するようになっている。
第４通路部は、前記第１水分吸着器の出口部と第２接続点とを連通させる通路を形成するようになっている。
第５通路部は、前記第２接続点と前記燃焼室に連通する吸気ポートとを連通させる通路を形成するようになっている。 The first passage portion forms a passage for communicating the exhaust port communicating with the combustion chamber and the inlet portion of the condenser.
The second passage portion forms a passage that communicates the outlet portion of the condenser and the first connection point.
The 3rd channel | path part forms the channel | path which connects the said 1st connection point and the inlet_port | entrance part of a said 1st moisture adsorption device.
A 4th channel | path part forms the channel | path which connects the exit part and said 2nd connection point of a said 1st moisture adsorption device.
The fifth passage portion forms a passage that communicates the second connection point with the intake port that communicates with the combustion chamber.

この場合、第２通路部及び第３通路部は互いに独立した管状部材（パイプ及びダクト等）より形成されていてもよく、一つの管状部材により形成されていてもよい。同様に、第４通路部及び第５通路部は互いに独立した管状部材より形成されていてもよく、一つの管状部材により形成されていてもよい。   In this case, the 2nd channel part and the 3rd channel part may be formed from the mutually independent tubular members (a pipe, a duct, etc.), and may be formed by one tubular member. Similarly, the 4th channel part and the 5th channel part may be formed from the mutually independent tubular member, and may be formed by one tubular member.

これによれば、燃焼室において水素が燃焼することにより、少なくとも「水蒸気及び単原子分子ガス」を含むガス（凝縮前の循環ガス、なお、この時点においては「排ガス」と言うこともできる。）が排気ポートを通して第１通路部に排出される。第１通路部に排出された循環ガスは、次いで、凝縮器の入口部から凝縮器の内部に流入する。そして、凝縮器に流入した循環ガス中の水蒸気は、凝縮器の入口部から出口部に至る間に凝縮され循環ガスから分離される。水蒸気が分離された循環ガス（凝縮後の循環ガス）は凝縮器の出口部から第２通路部に排出され、その後、第３通路部を通して第１水分吸着器の入口部から同第１水分吸着器の内部に流入する。このとき、循環ガス中に含まれる水蒸気（凝縮器において完全に凝縮・分離されなることなく循環ガス中に残存した水蒸気）の一部は第１水分吸着器内の吸湿材に吸着され、循環ガスから分離される。第１水分吸着器の出口部から流出した循環ガス（水蒸気吸着後の循環ガス）は、第４通路部、第５通路部及び吸気ポートを通して燃焼室に供給される。   According to this, when hydrogen burns in the combustion chamber, a gas containing at least “water vapor and monoatomic molecular gas” (circulated gas before condensation, which can also be referred to as “exhaust gas” at this point). Is discharged to the first passage portion through the exhaust port. The circulating gas discharged to the first passage portion then flows into the condenser from the inlet portion of the condenser. Then, the water vapor in the circulating gas flowing into the condenser is condensed and separated from the circulating gas from the inlet portion to the outlet portion of the condenser. The circulating gas from which the water vapor has been separated (the condensed circulating gas) is discharged from the outlet of the condenser to the second passage, and then the first moisture adsorption from the inlet of the first moisture adsorber through the third passage. Flows into the vessel. At this time, a part of the water vapor contained in the circulation gas (water vapor remaining in the circulation gas without being completely condensed and separated in the condenser) is adsorbed by the moisture absorbent in the first moisture adsorber, and the circulation gas. Separated from. Circulating gas (circulated gas after water vapor adsorption) flowing out from the outlet of the first moisture adsorber is supplied to the combustion chamber through the fourth passage portion, the fifth passage portion and the intake port.

このように、循環ガス中の水蒸気は、凝縮器のみならず第１水分吸着器によっても循環ガスから分離される。従って、大気温度が高く凝縮器によって循環ガス中の水蒸気が十分に分離・除去されないような場合であっても、水蒸気は第１水分吸着器によっても除去されるから、燃焼室に供給される循環ガス中の水蒸気濃度（水蒸気量）を小さくすることができる。従って、燃焼室に供給される循環ガス（即ち、実質的に作動ガスとして機能するガス）の平均的な比熱比は高い値に維持されるので、機関の熱効率を高い値に維持することができる。   Thus, the water vapor in the circulating gas is separated from the circulating gas not only by the condenser but also by the first moisture adsorber. Therefore, even if the atmospheric temperature is high and the water vapor in the circulating gas is not sufficiently separated and removed by the condenser, the water vapor is also removed by the first moisture adsorber. The water vapor concentration (water vapor amount) in the gas can be reduced. Therefore, the average specific heat ratio of the circulating gas (that is, the gas that substantially functions as the working gas) supplied to the combustion chamber is maintained at a high value, so that the thermal efficiency of the engine can be maintained at a high value. .

上記の本発明による作動ガス循環型水素エンジンは、
前記第１接続点と前記第２接続点とを連通する接続通路部と、
前記第２通路部を通して前記第１接続点に流入するガスのうち前記接続通路部へ流入するガスの流量（Ｇ１）と、前記第２通路部を通して前記第１接続点に流入するガスのうち前記第３通路部へ流入するガスの流量（Ｇ２）と、を調整可能な第１制御弁と、
を備えることが好適である。 The working gas circulation hydrogen engine according to the present invention is as follows.
A connection passage portion communicating the first connection point and the second connection point;
Of the gas flowing into the first connection point through the second passage portion, the flow rate (G1) of the gas flowing into the connection passage portion, and among the gases flowing into the first connection point through the second passage portion, A first control valve capable of adjusting the flow rate (G2) of the gas flowing into the third passage portion;
Is preferably provided.

これによれば、第１制御弁によって、第１水分吸着器を通過する循環ガス量（Ｇ２）を制御することが可能となる。第１水分吸着器の吸湿材の「水蒸気を吸着する能力（水蒸気吸着率）」は、その吸湿材が水蒸気を吸着するほど低下する。従って、上記作動ガス循環型水素エンジンが上記第１制御弁を備えれば、例えば、大気温度が低く、凝縮器により循環ガス中の水蒸気を十分に分離・除去できる場合、同第１制御弁を用いて「第１水分吸着器を通過する循環ガス量（Ｇ２）を低減し（接続通路部へ流入するガスの流量（Ｇ１）を増大し）」、それにより、吸湿材が水蒸気を無駄に吸着することを回避することが可能となる。その結果、吸湿材の水分吸着能力が早期に低下することを回避することができる。   According to this, it becomes possible to control the circulating gas amount (G2) passing through the first moisture adsorber by the first control valve. The “ability to adsorb water vapor (water vapor adsorption rate)” of the hygroscopic material of the first moisture adsorber decreases as the hygroscopic material adsorbs water vapor. Therefore, if the working gas circulation hydrogen engine includes the first control valve, for example, when the atmospheric temperature is low and the water vapor in the circulation gas can be sufficiently separated and removed by the condenser, the first control valve is set. Use to reduce the amount of circulating gas (G2) passing through the first moisture adsorber (increase the flow rate (G1) of gas flowing into the connecting passage), and the hygroscopic material adsorbs water vapor wastefully. It becomes possible to avoid doing. As a result, it is possible to prevent the moisture absorption capacity of the hygroscopic material from being lowered early.

前記第１制御弁は二つ以上の弁（流量調整弁及び開閉弁等）から構成され得る。また、前記第１制御弁の好適な一例は、一つの入口部と二つの出口部とを有し同入口部から導入したガスを指示信号に基いて選択された同二つの出口部のうちの何れか一方から排出することができる三方弁である。この場合、前記第１制御弁（前記三方弁）は前記第１接続点に配置されるとともに、前記第１制御弁の入口部は前記第２通路部に連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの一方は前記第３通路部に連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの他方は前記接続通路部に連通されることが好適である。   The first control valve may be composed of two or more valves (such as a flow rate adjustment valve and an on-off valve). Further, a preferred example of the first control valve has one inlet portion and two outlet portions, and the gas introduced from the inlet portion is selected from the two outlet portions selected based on the instruction signal. It is a three-way valve that can be discharged from either one. In this case, the first control valve (the three-way valve) is disposed at the first connection point, and an inlet portion of the first control valve is communicated with the second passage portion. One of the two outlet portions is preferably communicated with the third passage portion, and the other of the two outlet portions of the first control valve is preferably communicated with the connection passage portion.

これによれば、一つの三方弁を用いて、第１水分吸着器を通過する循環ガスの量（Ｇ２）を容易に制御することができる。   According to this, the amount (G2) of the circulating gas passing through the first moisture adsorber can be easily controlled using one three-way valve.

更に、上述した第１制御弁を備える作動ガス循環型水素エンジンは、
前記凝縮器の出口部から前記第２通路部内に排出されたガスに含まれる水蒸気量を取得する水蒸気量取得手段と、
前記取得された水蒸気量が多いときは同取得された水蒸気量が少ないときよりも、前記接続通路部に流入するガスの量Ｇ１に対する前記第３通路部に流入するガスの量Ｇ２の比（Ｇ２／Ｇ１）が大きくなるように前記第１制御弁を制御する第１制御弁制御手段と、
を備えることが好適である。 Furthermore, the working gas circulation hydrogen engine including the first control valve described above is
A water vapor amount obtaining means for obtaining a water vapor amount contained in the gas discharged from the outlet portion of the condenser into the second passage portion;
When the acquired amount of water vapor is large, the ratio of the amount G2 of gas flowing into the third passage part to the amount G1 of gas flowing into the connection passage part (G2) than when the acquired amount of water vapor is small. / G1) first control valve control means for controlling the first control valve so as to increase,
Is preferably provided.

これによれば、大気温度が高い場合等の理由により循環ガス中の水蒸気が凝縮器によって十分に分離・除去できない場合、前記接続通路部に流入するガスの量Ｇ１に対する前記第３通路部に流入するガスの量Ｇ２の量が増大させられる。従って、循環ガス中に含まれる過剰な水蒸気を第１水分吸着器によって分離・除去することができる。換言すると、大気温度が低い場合等の理由により循環ガス中の水蒸気が凝縮器によって十分に分離・除去できている場合、第１水分吸着器を通過する循環ガス量（Ｇ２）が低減され、接続通路部へ流入するガスの流量（Ｇ１）が増大される。従って、第１水分吸着器の吸湿材が水蒸気を無駄に吸着することを回避することが可能となる。その結果、吸湿材の水分吸着能力が早期に低下することを回避することができる。   According to this, when the water vapor in the circulating gas cannot be sufficiently separated / removed by the condenser due to a high atmospheric temperature or the like, it flows into the third passage portion with respect to the gas amount G1 flowing into the connection passage portion. The amount of gas G2 to be increased is increased. Therefore, excess water vapor contained in the circulating gas can be separated and removed by the first moisture adsorber. In other words, when the water vapor in the circulating gas can be sufficiently separated and removed by the condenser for reasons such as when the atmospheric temperature is low, the amount of circulating gas (G2) passing through the first moisture adsorber is reduced and connected. The flow rate (G1) of the gas flowing into the passage is increased. Therefore, it is possible to avoid the moisture absorbing material of the first moisture adsorber from adsorbing water vapor unnecessarily. As a result, it is possible to prevent the moisture absorption capacity of the hygroscopic material from being lowered early.

ところで、一般にシリカゲル等の吸湿材は、水蒸気を吸着するほど、水蒸気を吸着する能力（水蒸気吸着率）が低下するという特性を有する。更に、吸湿材は、その温度が所定温度以上となったとき、水蒸気を吸着する能力（水蒸気吸着率）が顕著に低下するという特性を有する。即ち、吸湿材は所定温度（又は所定温度以上）に加熱されると、吸着している水蒸気（水分）を放出する（水分が吸湿材から離脱する。）。その結果、吸湿材の水分吸着能力（吸湿材の温度が低下したときの水分吸着能力）が増大（復元）する。   By the way, generally hygroscopic materials, such as a silica gel, have the characteristic that the ability to adsorb | suck water vapor (water vapor adsorption rate) falls, so that water vapor | steam is adsorb | sucked. Furthermore, the hygroscopic material has a characteristic that when its temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the ability to adsorb water vapor (water vapor adsorption rate) significantly decreases. That is, when the hygroscopic material is heated to a predetermined temperature (or higher than the predetermined temperature), the adsorbed water vapor (moisture) is released (water is released from the hygroscopic material). As a result, the moisture adsorbing capacity of the hygroscopic material (moisture adsorbing capacity when the temperature of the hygroscopic material decreases) increases (restores).

そこで、上記作動ガス循環型水素エンジンは、
前記第１水分吸着器に収容された吸湿材を加熱し同吸湿材に吸着されている水分を同吸湿材から離脱させる第１水分吸着器再生手段を備えることが好適である。 Therefore, the working gas circulation hydrogen engine is
It is preferable to include a first moisture adsorber regenerating unit that heats the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber and releases the moisture adsorbed on the hygroscopic material from the hygroscopic material.

これによれば、適当な時期に第１水分吸着器再生手段を用いて吸湿材を加熱し（吸湿材の温度が所定温度以上となるように吸湿材を加熱し）、吸湿材が吸着している水蒸気（水分）を放出させることにより、その水分吸着能力を増大（復元）することができる。即ち、吸湿材を再生することができる。この結果、吸湿材を交換することなく、作動ガス循環型水素エンジンを長期に渡り高い熱効率をもって運転することが可能となる。   According to this, the hygroscopic material is heated at an appropriate time using the first moisture adsorber regeneration means (the hygroscopic material is heated so that the temperature of the hygroscopic material becomes equal to or higher than a predetermined temperature), and the hygroscopic material is adsorbed. By releasing the water vapor (moisture), the water adsorption capacity can be increased (restored). That is, the hygroscopic material can be regenerated. As a result, it is possible to operate the working gas circulation hydrogen engine with high thermal efficiency for a long time without exchanging the hygroscopic material.

前記第１水分吸着器再生手段は、前記第１通路部上の分岐点にて同第１通路部から分岐して前記第１水分吸着器の近傍を通過するとともに、同第１通路部上であって同分岐点よりも下流側（第１通路部を循環ガスが流れている場合における同循環ガスの流れ方向の下流側）の合流点にて同第１通路部に合流する「第１水分吸着器加熱通路部」であることが望ましい。   The first moisture adsorber regeneration means branches from the first passage portion at a branch point on the first passage portion, passes through the vicinity of the first moisture adsorber, and on the first passage portion. Thus, the “first moisture” that joins the first passage portion at the junction point downstream of the branch point (downstream side in the flow direction of the circulation gas when the circulation gas flows through the first passage portion). The “adsorber heating passage” is desirable.

ここで、第１水分吸着器加熱通路部が「第１水分吸着器の近傍を通過する」ことには、第１水分吸着器加熱通路部が第１水分吸着器から所定距離内を通過する態様、第１水分吸着器加熱通路部が第１水分吸着器を取り巻くように第１水分吸着器の近傍を通過する態様、及び、第１水分吸着器内部に貫通空間が形成され且つその貫通空間を第１水分吸着器加熱通路部を形成する管（放熱管）が貫通する態様等を含む。換言すると、「第１水分吸着器加熱通路部が第１水分吸着器の近傍を通過する」とは、「第１水分吸着器加熱通路部から発生する熱が第１水分吸着器（第１水分吸着器の吸湿材）を加熱し得るように第１水分吸着器加熱通路部が配設されている」ことを意味する。   Here, the first moisture adsorber heating passage portion “passes through the vicinity of the first moisture adsorber” means that the first moisture adsorber heating passage portion passes within a predetermined distance from the first moisture adsorber. A mode in which the first moisture adsorber heating passage portion passes through the vicinity of the first moisture adsorber so as to surround the first moisture adsorber, and a through space is formed in the first moisture adsorber and The aspect etc. which the pipe | tube (radiation pipe) which forms a 1st moisture adsorption device heating channel part penetrates are included. In other words, “the first moisture adsorber heating passage portion passes in the vicinity of the first moisture adsorber” means “the heat generated from the first moisture adsorber heating passage portion is the first moisture adsorber (first moisture adsorber). This means that the first moisture adsorber heating passage portion is disposed so as to heat the hygroscopic material of the adsorber).

これによれば、燃焼室から排出されたガスは第１通路部から分岐点を介して第１水分吸着器加熱通路部を通過し、その後、合流点を介して第１通路部に戻って凝縮器に流入する。燃焼室から排出されたガスは温度が高いから、第１水分吸着器加熱通路部は高温になる。従って、第１水分吸着器加熱通路部はその加熱通路部の近傍に存在する第１水分吸着器（第１水分吸着器の吸湿材）を加熱し再生することができる。即ち、この態様によれば、作動ガス循環型水素エンジンから排出された温度の高い排ガスを、「第１水分吸着器の吸湿材」を加熱して再生させるための熱源として用いることができる。   According to this, the gas discharged from the combustion chamber passes through the first moisture adsorber heating passage part from the first passage part via the branch point, and then returns to the first passage part via the junction and condenses. Flows into the vessel. Since the temperature of the gas discharged from the combustion chamber is high, the first moisture adsorber heating passage portion becomes high temperature. Therefore, the first moisture adsorber heating passage portion can heat and regenerate the first moisture adsorber (the moisture absorbent material of the first moisture adsorber) existing in the vicinity of the heating passage portion. That is, according to this aspect, the high-temperature exhaust gas discharged from the working gas circulation hydrogen engine can be used as a heat source for heating and regenerating the “moisture absorbent of the first moisture adsorber”.

このように、作動ガス循環型水素エンジンが第１水分吸着器加熱通路部を有する場合、その作動ガス循環型水素エンジンは、「前記第１通路部を流れるガスであって前記分岐点と前記合流点との間を流れるガスの流量Ｇ３」に対する「前記第１水分吸着器加熱通路部を流れるガスの流量Ｇ４」の比（Ｇ４／Ｇ３）を調整可能な「第２制御弁」を備えていることが好適である。   Thus, when the working gas circulation type hydrogen engine has the first moisture adsorber heating passage portion, the working gas circulation type hydrogen engine is “the gas flowing through the first passage portion, and the junction with the branch point”. A "second control valve" capable of adjusting a ratio (G4 / G3) of "a flow rate G4 of the gas flowing through the first moisture adsorber heating passage portion" to a "a flow rate G3 of the gas flowing between the points" is provided. Is preferred.

これによれば、第２制御弁を用いることにより、所望の条件が成立したとき、上記ガスの流量Ｇ４を増大せしめ、もって、第１水分吸着器に収容されている吸湿材を再生することができる。また、第１水分吸着器に収容されている吸湿材を再生する必要がない場合、循環ガスを「第１水分吸着器加熱通路部を通過させることなく第１通路部のみを通過させる」ように制御することができる。この結果、機関の背圧（排気圧）及び／又は循環ガスが循環する際の圧力損失を小さくすることができるので、作動ガス循環型水素エンジンをより高効率にて運転することも可能となる。   According to this, by using the second control valve, when a desired condition is satisfied, the gas flow rate G4 is increased, so that the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber can be regenerated. it can. Further, when it is not necessary to regenerate the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber, the circulating gas is “passed only through the first passage portion without passing through the first moisture adsorber heating passage portion”. Can be controlled. As a result, the back pressure (exhaust pressure) of the engine and / or the pressure loss when circulating gas circulates can be reduced, so that the working gas circulation hydrogen engine can be operated with higher efficiency. .

更に、上記第２制御弁を備える作動ガス循環型水素エンジンは、
前記第１水分吸着器の前記吸湿材に吸着されている水分を同吸湿材から離脱させることにより同吸湿材を再生させる吸湿材再生条件が成立したか否かを判定する吸湿材再生条件判定手段と、
前記吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき前記排気ポートから排出されたガスの総てが前記第１水分吸着器加熱通路部を流れ且つ前記第１通路部の前記分岐点と前記合流点との間には同排気ポートから排出されたガスが流れないように前記第２制御弁を制御するとともに、前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記排気ポートから排出されたガスの総てが前記第１通路部の前記分岐点と前記合流点との間を流れ且つ前記第１水分吸着器加熱通路部には同排気ポートから排出されたガスが流れないように前記第２制御弁を制御する再生時経路制御手段と、
を備えることが好適である。 Furthermore, the working gas circulation hydrogen engine provided with the second control valve is
Moisture absorbing material regeneration condition determining means for determining whether or not the moisture absorbing material regeneration condition for regenerating the moisture absorbing material is satisfied by releasing the moisture adsorbed on the moisture absorbing material of the first moisture adsorber from the moisture absorbing material. When,
When it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, all of the gas discharged from the exhaust port flows through the first moisture adsorber heating passage portion, and the branch point and the junction point of the first passage portion. The second control valve is controlled so that the gas discharged from the exhaust port does not flow between the exhaust port and the gas discharged from the exhaust port when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied. The second control is performed so that all the gas flows between the branch point and the junction of the first passage portion and the gas discharged from the exhaust port does not flow into the first moisture adsorber heating passage portion. A regeneration path control means for controlling the valve;
Is preferably provided.

これによれば、吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき、前記排気ポートから排出されたガスの総てが前記第１水分吸着器加熱通路部を流れる。従って、吸湿材再生条件が成立したとき、第１水分吸着器の吸湿材が効率良く再生される（吸湿材に吸着されている水分が吸湿材から効率良く離脱する。）。   According to this, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, all of the gas discharged from the exhaust port flows through the first moisture adsorber heating passage portion. Therefore, when the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, the hygroscopic material of the first moisture adsorber is efficiently regenerated (the moisture adsorbed on the hygroscopic material is efficiently separated from the hygroscopic material).

更に、前記再生時経路制御手段は、
前記吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき前記第２通路部を流れるガスの総てが前記接続通路部を流れるように前記第１制御弁を制御するように構成されることが好適である。 Further, the reproduction path control means includes:
It is preferable that the first control valve is configured to control so that all of the gas flowing through the second passage portion flows through the connection passage portion when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied. is there.

これによれば、吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき、凝縮器を通過したガスが「吸着した水分を加熱によって放出している最中にある第１水分吸着器」を通過しないので、循環ガスの水蒸気濃度が高くなってしまうこともなく、同時に、第１水分吸着器の吸湿材が効率良く水分を放出することができる。   According to this, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, the gas that has passed through the condenser does not pass through the “first moisture adsorber that is releasing the adsorbed moisture by heating”. In addition, the moisture concentration of the first moisture adsorber can efficiently release moisture without increasing the water vapor concentration of the circulating gas.

加えて、前記再生時経路制御手段は、
前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記第２通路部を流れるガスの総てが前記第３通路部を流れるように前記第１制御弁を制御するように構成されることが好適である。 In addition, the playback path control means includes:
Preferably, the first control valve is configured to control so that all of the gas flowing through the second passage portion flows through the third passage portion when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied. It is.

これによれば、前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたときには、前記第２通路部を流れるガスの総てが「吸着した水分を加熱によって放出している最中にはない第１水分吸着器」を通過することができるので、循環ガス中の水蒸気濃度を効率よく低減することができる。   According to this, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied, all of the gas flowing through the second passage portion is “the first moisture that is not in the middle of releasing the adsorbed moisture by heating. Since it can pass through the "adsorber", the water vapor concentration in the circulating gas can be efficiently reduced.

なお、この場合、吸湿材再生条件の一例は、前記水蒸気取得手段によって取得された「凝縮器の出口部から第２通路部内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値以下という条件である。このように吸湿材再生条件を定めると、「凝縮器の出口部から第２通路部内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値より大きい場合には、前記第１制御弁によって第３通路部を介して第１水分吸着器に多量の循環ガスを流入させることができる。このとき、第２制御弁によって、燃焼室から排出されたガスは第１水分吸着器加熱通路部を通過していない。その結果、循環ガス中の水蒸気量が多い場合に、凝縮器及び第１水分吸着器によって、循環ガス中の水蒸気量を効率良く低減することができる。一方、「凝縮器の出口部から第２通路部内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値より小さい場合には、前記第１制御弁によって第１水分吸着器に循環ガスが流入しない。このとき、第２制御弁によって、燃焼室から排出されたガスは第１水分吸着器加熱通路部を通過する。その結果、吸湿材を効率よく再生することができる。   In this case, an example of the hygroscopic material regeneration condition is a condition that the “amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion of the condenser into the second passage portion” acquired by the water vapor acquisition means is a predetermined value or less. is there. When the hygroscopic material regeneration condition is determined in this way, when the “amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion of the condenser into the second passage portion” is greater than a predetermined value, the first control valve causes the third A large amount of circulating gas can be caused to flow into the first moisture adsorber via the passage portion. At this time, the gas discharged from the combustion chamber by the second control valve does not pass through the first moisture adsorber heating passage. As a result, when the amount of water vapor in the circulating gas is large, the amount of water vapor in the circulating gas can be efficiently reduced by the condenser and the first moisture adsorber. On the other hand, when “the amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion of the condenser into the second passage portion” is smaller than a predetermined value, the first control valve does not allow the circulating gas to flow into the first moisture adsorber. . At this time, the gas discharged from the combustion chamber by the second control valve passes through the first moisture adsorber heating passage. As a result, the hygroscopic material can be efficiently regenerated.

ところで、本発明による作動ガス循環型水素エンジンの特別な技術的特徴の一つは、循環通路内に凝縮器と第１水分吸着器とを備えたこと（或は、第１水分吸着器を凝縮器よりも循環通路部の下流側に介装したこと）にある。従って、本発明による作動ガス循環型水素エンジンの他の態様は、凝縮器と、第１水分吸着器と、第２水分吸着器と、を備えていてもよい。第２水分吸着器は、第１水分吸着器と同様、吸湿材を収容し且つ入口部から導入したガスに含まれる水蒸気を同吸湿材に吸着させた後に同ガスを出口部から排出する装置である。   By the way, one of the special technical features of the working gas circulation type hydrogen engine according to the present invention is that a condenser and a first moisture adsorber are provided in the circulation passage (or the first moisture adsorber is condensed). It is in the downstream of the circulation passage part rather than the vessel). Accordingly, another aspect of the working gas circulation hydrogen engine according to the present invention may include a condenser, a first moisture adsorber, and a second moisture adsorber. Similar to the first moisture adsorber, the second moisture adsorber is a device that contains a moisture absorbent and discharges the gas from the outlet after adsorbing water vapor contained in the gas introduced from the inlet to the moisture absorbent. is there.

この場合、更に、作動ガス循環型水素エンジンは、
前記燃焼室に連通する排気ポートと第１分岐点とを連通させる第６通路部と、
前記第１分岐点から出発するとともに前記第１水分吸着器の近傍を通過し、その後前記凝縮器の入口部及び出口部を通過し（即ち、前記凝縮器の入口部に達し、同凝縮器を通って同凝縮器の出口部を通過し）、その後前記第２水分吸着器の入口部及び出口部を通過し（即ち、前記第２水分吸着器の入口部に達し、同第２水分吸着器を通って同第２水分吸着器の出口部を通過し）、その後前記燃焼室に連通した吸気ポートに到達する第１循環ガス経路を構成する第７通路部と、
前記第１分岐点から出発するとともに前記第２水分吸着器の近傍を通過し、その後前記凝縮器の入口部及び出口部を通過し（即ち、前記凝縮器の入口部に達し、同凝縮器を通って同凝縮器の出口部を通過し）、その後前記第１水分吸着器の入口部及び出口部を通過し（即ち、前記第１水分吸着器の入口部に達し、同第１水分吸着器を通って同第１水分吸着器の出口部を通過し）、その後前記吸気ポートに到達する第２循環ガス経路を構成する第８通路部と、
前記第７通路部及び前記第８通路部の何れか一方の通路部を選択的に選択し、同選択した通路部を通して前記燃焼室から排出された燃焼後のガスに含まれる作動ガスを同燃焼室に再び供給させる循環ガス通路部選択手段と、
を備えることが好適である。
なお、この場合、凝縮器、第１水分吸着器及び第２水分吸着器の各内部は、選択された通路部の一部を構成していることになる。 In this case, the working gas circulation hydrogen engine
A sixth passage portion for communicating the exhaust port communicating with the combustion chamber and the first branch point;
Starting from the first branch point and passing in the vicinity of the first moisture adsorber, then passing through the inlet and outlet of the condenser (that is, reaching the inlet of the condenser, Pass through the outlet of the condenser) and then pass through the inlet and outlet of the second moisture adsorber (that is, reach the inlet of the second moisture adsorber, and the second moisture adsorber). A seventh passage portion constituting a first circulation gas path that passes through the outlet portion of the second moisture adsorber and then reaches the intake port communicating with the combustion chamber;
Starting from the first branch point and passing in the vicinity of the second moisture adsorber, then passing through the inlet and outlet of the condenser (that is, reaching the inlet of the condenser, Through the outlet of the condenser) and then through the inlet and outlet of the first moisture adsorber (that is, the inlet of the first moisture adsorber reaches the first moisture adsorber). Through the outlet of the first moisture adsorber), and then the eighth passage portion constituting the second circulation gas path reaching the intake port;
One of the seventh passage portion and the eighth passage portion is selectively selected, and the working gas contained in the burned gas discharged from the combustion chamber through the selected passage portion is combusted. A circulating gas passage section selecting means for supplying the chamber again,
Is preferably provided.
In this case, each of the condenser, the first moisture adsorber, and the second moisture adsorber constitutes a part of the selected passage portion.

これによれば、前記第７通路部及び前記第８通路部の何れか一方の通路部が、例えば、所定時間が経過する毎に交互に選択的に選択される。そして、第７通路部が選択されると、第１水分吸着器の吸湿材が再生され且つ凝縮器及び第２水分吸着器によって循環ガスから水蒸気の分離・除去が行われる。第８通路部が選択されると、第２水分吸着器の吸湿材が再生され且つ凝縮器及び第１水分吸着器によって循環ガスから水蒸気の分離・除去が行われる。従って、第１水分吸着器の吸湿材及び第２水分吸着器の吸湿材は常に高い水蒸気吸着能力をもって（高い水蒸気吸着率にて）水蒸気を吸着できる状態に維持され、且つ、循環ガス中の水蒸気は、凝縮器と、第１水分吸着器及び第２水分吸着器のうちの何れか一方と、によって循環ガスから常に分離・除去される。その結果、循環ガスに含まれる水蒸気を長期に渡り効率良く分離・除去する（燃焼室に供給される循環ガスの水蒸気濃度を長期安定的に低い値に維持する）ことができる。更に、第１及び第２水分吸着器の吸湿材を交換しなければならない頻度を低減することができる。   According to this, one of the seventh passage portion and the eighth passage portion is selectively selected alternately every time a predetermined time elapses, for example. When the seventh passage portion is selected, the hygroscopic material of the first moisture adsorber is regenerated, and the water vapor is separated and removed from the circulating gas by the condenser and the second moisture adsorber. When the eighth passage is selected, the hygroscopic material of the second moisture adsorber is regenerated, and the water vapor is separated and removed from the circulating gas by the condenser and the first moisture adsorber. Therefore, the hygroscopic material of the first moisture adsorber and the hygroscopic material of the second moisture adsorber are always maintained in a state capable of adsorbing water vapor (with a high water vapor adsorption rate) with a high water vapor adsorption capacity, and the water vapor in the circulating gas. Is always separated and removed from the circulating gas by the condenser and any one of the first moisture adsorber and the second moisture adsorber. As a result, the water vapor contained in the circulating gas can be efficiently separated and removed over a long period of time (the water vapor concentration of the circulating gas supplied to the combustion chamber can be stably maintained at a low value for a long period of time). Furthermore, the frequency with which the hygroscopic material of the first and second moisture adsorbers must be replaced can be reduced.

以下、本発明による作動ガス循環型水素エンジンの各実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンは、燃焼室に「酸素（酸素ガス）」と「作動ガスであるアルゴンガス」とを供給するとともに、これらのガスを圧縮させることにより高圧となったガス中に「燃焼（酸素との結合）により水蒸気を生成する燃料」としての水素（水素ガス）を噴射し、その水素を拡散燃焼させる４サイクル多気筒エンジンである。更に、各実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンは、燃焼室から排気ポートを介して排出された排ガス中の作動ガスを、その燃焼室に循環通路部（循環通路、循環経路）及び吸気ポートを通して循環（再供給）させる作動ガス循環型のエンジンである。   Embodiments of a working gas circulation hydrogen engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The working gas circulation type hydrogen engine according to each embodiment is supplied with “oxygen (oxygen gas)” and “argon gas as working gas” to the combustion chamber and is compressed by compressing these gases. This is a four-cycle multi-cylinder engine that injects hydrogen (hydrogen gas) as a “fuel that generates water vapor by combustion (bonding with oxygen)” into gas and diffuses and burns the hydrogen. Furthermore, the working gas circulation type hydrogen engine according to each embodiment is configured so that the working gas in the exhaust gas discharged from the combustion chamber via the exhaust port is supplied to the circulation passage portion (circulation passage, circulation route) and the intake port in the combustion chamber. It is a working gas circulation type engine that circulates through (re-supply).

但し、本発明による作動ガス循環型水素エンジンにおいて使用される作動ガスは、「比熱比が水蒸気よりも高い不活性なガス」であればよい。従って、作動ガスは、アルゴンガスに限定されず、例えば、Ｈｅ等のアルゴン以外の単原子分子からなるガス（不活性ガス）、及び、窒素ガス等の２原子分子からなる不活性なガス等であっても構わない。また、本発明は、燃焼室に点火プラグを設け、その点火プラグから発生する点火用火花により水素を火花点火燃焼させる形式のエンジンにも適用され得る。   However, the working gas used in the working gas circulation hydrogen engine according to the present invention may be “an inert gas whose specific heat ratio is higher than that of water vapor”. Therefore, the working gas is not limited to argon gas, and is, for example, a gas (inert gas) made of monoatomic molecules other than argon such as He and an inert gas made of diatomic molecules such as nitrogen gas. It does not matter. The present invention can also be applied to an engine of a type in which an ignition plug is provided in a combustion chamber and hydrogen is spark-ignited and burned by an ignition spark generated from the ignition plug.

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジン１０の概略図である。このエンジン１０は、水素供給部４０、酸素供給部５０、作動ガス循環通路部６０、凝縮器８０、第１水分吸着器９０及び電気制御装置１００を備えている。なお、図１は、エンジン１０の特定気筒の断面と、同特定気筒に接続された吸気ポート及び排気ポート等の断面と、を示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。以下において、排気ポートから吸気ポートへと作動ガス循環通路部６０を通って循環されるガスを「循環ガス」とも称呼する。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view of a working gas circulation hydrogen engine 10 according to the first embodiment of the present invention. The engine 10 includes a hydrogen supply unit 40, an oxygen supply unit 50, a working gas circulation passage unit 60, a condenser 80, a first moisture adsorber 90, and an electric control device 100. FIG. 1 shows a cross section of a specific cylinder of the engine 10 and cross sections of an intake port and an exhaust port connected to the specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration. Hereinafter, the gas circulated from the exhaust port to the intake port through the working gas circulation passage section 60 is also referred to as “circulation gas”.

エンジン１０は、シリンダヘッド部が形成するシリンダヘッド１１と、シリンダブロック部が形成するシリンダ１２と、シリンダ１２内において往復運動するピストン１３と、クランク軸１４と、ピストン１３とクランク軸１４とを連結しピストン１３の往復運動をクランク軸１４の回転運動に変換するためのコネクティングロッド１５と、シリンダブロックに連接されたオイルパン１６と、を備えるピストン往復動型エンジンである。ピストン１３の側面にはピストンリング１３ａが配設されている。   The engine 10 connects a cylinder head 11 formed by a cylinder head portion, a cylinder 12 formed by a cylinder block portion, a piston 13 reciprocating in the cylinder 12, a crankshaft 14, and the piston 13 and the crankshaft 14. The piston 13 is a piston reciprocating engine including a connecting rod 15 for converting the reciprocating motion of the piston 13 into the rotational motion of the crankshaft 14 and an oil pan 16 connected to the cylinder block. A piston ring 13 a is disposed on the side surface of the piston 13.

シリンダヘッド１１、シリンダ１２及びオイルパン１６から形成される空間は、ピストン１３により、ピストン１３の頂面側の燃焼室２１と、クランク軸１４を収容するクランクケース２２と、に区画されている。   A space formed by the cylinder head 11, the cylinder 12, and the oil pan 16 is partitioned by the piston 13 into a combustion chamber 21 on the top surface side of the piston 13 and a crankcase 22 that houses the crankshaft 14.

シリンダヘッド１１には、燃焼室２１に連通した吸気ポート３１と、燃焼室２１に連通した排気ポート３２と、が形成されている。   An intake port 31 that communicates with the combustion chamber 21 and an exhaust port 32 that communicates with the combustion chamber 21 are formed in the cylinder head 11.

吸気ポート３１には吸気ポート３１を開閉するための吸気弁３３が配設されている。シリンダヘッド１１には、図示しないインテークカムシャフト等からなる吸気弁駆動機構が配設されている。吸気弁駆動機構は吸気弁３３を開閉駆動し、これにより吸気ポート３１を開閉するようになっている。   The intake port 31 is provided with an intake valve 33 for opening and closing the intake port 31. The cylinder head 11 is provided with an intake valve drive mechanism including an intake cam shaft (not shown). The intake valve driving mechanism drives the intake valve 33 to open and close, thereby opening and closing the intake port 31.

排気ポート３２には排気ポート３２を開閉するための排気弁３４が配設されている。シリンダヘッド１１には、図示しないエグゾーストカムシャフト等からなる排気弁駆動機構が配設されている。排気弁駆動機構は排気弁３４を開閉駆動し、これにより排気ポート３２を開閉するようになっている。   The exhaust port 32 is provided with an exhaust valve 34 for opening and closing the exhaust port 32. The cylinder head 11 is provided with an exhaust valve drive mechanism including an exhaust camshaft (not shown). The exhaust valve drive mechanism drives the exhaust valve 34 to open and close, thereby opening and closing the exhaust port 32.

更に、シリンダヘッド１１には、水素（水素ガス）を燃焼室２１内（筒内）に直接噴射する水素噴射弁３５が配設されている。水素噴射弁３５は、駆動信号（噴射指示信号）に応答して開弁したときに水素ガスを燃焼室２１内に直接噴射するようになっている。   Further, the cylinder head 11 is provided with a hydrogen injection valve 35 that directly injects hydrogen (hydrogen gas) into the combustion chamber 21 (inside the cylinder). The hydrogen injection valve 35 directly injects hydrogen gas into the combustion chamber 21 when opened in response to a drive signal (injection instruction signal).

水素供給部４０は、水素タンク（水素ガスタンク、水素ボンベ）４１、水素ガス通路４２、水素ガス圧レギュレータ４３、水素ガス流量計４４及びサージタンク４５を備えている。   The hydrogen supply unit 40 includes a hydrogen tank (hydrogen gas tank, hydrogen cylinder) 41, a hydrogen gas passage 42, a hydrogen gas pressure regulator 43, a hydrogen gas flow meter 44, and a surge tank 45.

水素タンク４１は燃料としての水素ガスを高圧状態にて貯蔵するガス燃料貯蔵タンクである。水素ガス通路４２は、水素タンク４１と水素噴射弁３５とを連通する通路（管）である。水素ガス通路４２には、水素タンク４１から水素噴射弁３５に向かう順に水素ガス圧レギュレータ４３、水素ガス流量計４４及びサージタンク４５が介装されている。   The hydrogen tank 41 is a gas fuel storage tank that stores hydrogen gas as fuel in a high-pressure state. The hydrogen gas passage 42 is a passage (tube) that allows the hydrogen tank 41 and the hydrogen injection valve 35 to communicate with each other. A hydrogen gas pressure regulator 43, a hydrogen gas flow meter 44, and a surge tank 45 are interposed in the hydrogen gas passage 42 in order from the hydrogen tank 41 toward the hydrogen injection valve 35.

水素ガス圧レギュレータ４３は、周知のプレッシャレギュレータである。水素ガス圧レギュレータ４３は、水素タンク４１内の水素ガスの圧力を減少させ、水素ガス圧レギュレータ４３よりも下流（サージタンク４５側）における水素ガス通路４２内の圧力を設定圧力に調整するようになっている。   The hydrogen gas pressure regulator 43 is a well-known pressure regulator. The hydrogen gas pressure regulator 43 decreases the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen tank 41 and adjusts the pressure in the hydrogen gas passage 42 downstream (on the surge tank 45 side) from the hydrogen gas pressure regulator 43 to a set pressure. It has become.

水素ガス流量計４４は、水素ガス通路４２を流れる水素ガスの量（水素ガス流量）を計測し、同水素ガス流量を表す信号FH2を発生するようになっている。サージタンク４５は、水素ガス噴射時に水素ガス通路４２内に発生する脈動を低減するようになっている。   The hydrogen gas flow meter 44 measures the amount of hydrogen gas flowing through the hydrogen gas passage 42 (hydrogen gas flow rate), and generates a signal FH2 representing the hydrogen gas flow rate. The surge tank 45 reduces pulsation generated in the hydrogen gas passage 42 when hydrogen gas is injected.

酸素供給部５０は、酸素タンク（酸素ガスタンク、酸素ボンベ）５１、酸素ガス通路５２、酸素ガス圧レギュレータ５３、酸素ガス流量計５４及び酸素ガスミキサ５５を備えている。   The oxygen supply unit 50 includes an oxygen tank (oxygen gas tank, oxygen cylinder) 51, an oxygen gas passage 52, an oxygen gas pressure regulator 53, an oxygen gas flow meter 54, and an oxygen gas mixer 55.

酸素タンク５１は酸素ガスを所定の圧力にて貯蔵するタンクである。酸素ガス通路５２は、酸素タンク５１と酸素ガスミキサ５５とを連通する通路（管）である。酸素ガス通路５２には、酸素タンク５１から酸素ガスミキサ５５に向かう順に酸素ガス圧レギュレータ５３及び酸素ガス流量計５４が介装されている。   The oxygen tank 51 is a tank that stores oxygen gas at a predetermined pressure. The oxygen gas passage 52 is a passage (tube) that allows the oxygen tank 51 and the oxygen gas mixer 55 to communicate with each other. An oxygen gas pressure regulator 53 and an oxygen gas flow meter 54 are interposed in the oxygen gas passage 52 in order from the oxygen tank 51 toward the oxygen gas mixer 55.

酸素ガス圧レギュレータ５３は、周知の調整圧可変型プレッシャレギュレータである。即ち、酸素ガス圧レギュレータ５３は、酸素ガス圧レギュレータ５３よりも下流（酸素ガスミキサ５５側）における酸素ガス通路５２内の圧力を指示信号に応じた目標調整圧力RO2tgtに調整できるようになっている。換言すると、酸素ガス圧レギュレータ５３は、指示信号に応答して酸素ガス通路５２を流れる酸素ガス量を制御することができるようになっている。   The oxygen gas pressure regulator 53 is a known adjustable pressure variable pressure regulator. That is, the oxygen gas pressure regulator 53 can adjust the pressure in the oxygen gas passage 52 downstream of the oxygen gas pressure regulator 53 (on the oxygen gas mixer 55 side) to the target adjustment pressure RO2tgt according to the instruction signal. In other words, the oxygen gas pressure regulator 53 can control the amount of oxygen gas flowing through the oxygen gas passage 52 in response to the instruction signal.

酸素ガス流量計５４は、酸素ガス通路５２を流れる酸素ガスの量（酸素ガス流量）を計測し、同酸素ガス流量FO2を表す信号を発生するようになっている。酸素ガスミキサ５５は、後述する作動ガス循環通路部６０の第５通路部６５に介装されている。酸素ガスミキサ５５は、酸素ガス通路５２を介して供給される酸素と、第５通路部６５を介して酸素ガスミキサ５５の入口部５５ａに供給される循環ガス（主として作動ガスであるアルゴンガス）とを混合し、その混合したガスを出口部５５ｂから再び第５通路部６５に排出するようになっている。   The oxygen gas flow meter 54 measures the amount of oxygen gas flowing through the oxygen gas passage 52 (oxygen gas flow rate), and generates a signal representing the oxygen gas flow rate FO2. The oxygen gas mixer 55 is interposed in a fifth passage portion 65 of a working gas circulation passage portion 60 described later. The oxygen gas mixer 55 supplies oxygen supplied through the oxygen gas passage 52 and circulating gas (mainly argon gas which is a working gas) supplied to the inlet portion 55a of the oxygen gas mixer 55 through the fifth passage portion 65. The mixed gas is discharged from the outlet portion 55b to the fifth passage portion 65 again.

作動ガス循環通路部６０は、第１〜第５通路部（第１〜第５経路、第１〜第５流路形成管）６１〜６５、接続通路部６６、第１制御弁（三方弁）６７、第１開閉弁６８、離脱水分排出路部６９、及び、第２開閉弁７１を備えている。第１〜第５通路部、接続通路部６６及び離脱水分排出路部６９は、管状部材（パイプ及びダクト等）により形成されている。   The working gas circulation passage portion 60 includes first to fifth passage portions (first to fifth passages, first to fifth passage forming pipes) 61 to 65, a connection passage portion 66, and a first control valve (three-way valve). 67, a first on-off valve 68, a detached water discharge passage 69, and a second on-off valve 71. The first to fifth passage portions, the connection passage portion 66, and the detached water discharge passage portion 69 are formed by tubular members (such as pipes and ducts).

第１通路部６１は、燃焼室２１に連通した排気ポート３２と、凝縮器８０の入口部８０ａと、を連通させる通路を形成するようになっている。
第２通路部６２は、凝縮器８０の出口部８０ｂと第１接続点Ｃ１とを連通させる通路を形成するようになっている。
第３通路部６３は、第１接続点Ｃ１と第１水分吸着器９０の入口部９０ａとを連通させる通路を形成するようになっている。 The first passage portion 61 forms a passage for communicating the exhaust port 32 communicating with the combustion chamber 21 and the inlet portion 80a of the condenser 80.
The 2nd channel | path part 62 forms the channel | path which connects the exit part 80b of the condenser 80, and the 1st connection point C1.
The 3rd channel | path part 63 forms the channel | path which connects the 1st connection point C1 and the inlet part 90a of the 1st moisture adsorption device 90. As shown in FIG.

第４通路部６４は、第１水分吸着器９０の出口部９０ｂと第２接続点Ｃ２とを連通させる通路を形成するようになっている。
第５通路部６５は、第２接続点Ｃ２と、燃焼室２１に連通した吸気ポート３１と、を連通させる通路を形成するようになっている。
接続通路部６６は、第１接続点Ｃ１と、第２接続点Ｃ２と、を連通させる通路を形成するようになっている。 The 4th channel | path part 64 forms the channel | path which connects the exit part 90b of the 1st moisture adsorption device 90, and the 2nd connection point C2.
The fifth passage portion 65 forms a passage for communicating the second connection point C <b> 2 and the intake port 31 communicating with the combustion chamber 21.
The connection passage portion 66 forms a passage for communicating the first connection point C1 and the second connection point C2.

第１制御弁６７は、第１接続点Ｃ１に設けられている。第１制御弁６７は、「第２通路部６２を通して第１接続点Ｃ１に流入するガス」のうち「接続通路部６６へ流入するガス」の流量Ｇ１と、「第２通路部６２を通して第１接続点Ｃ１に流入するガス」のうち「第３通路部６３へ流入するガス」の流量Ｇ２と、を調整することが可能な流量制御弁である。即ち、第１制御弁６７は、指示信号に応答して、「接続通路部６６に流入するガスの量Ｇ１」に対する「第３通路部６３に流入するガスの量Ｇ２」の比（Ｇ２／Ｇ１）を変更することができるようになっている。   The first control valve 67 is provided at the first connection point C1. The first control valve 67 includes a flow rate G1 of “gas flowing into the connection passage portion 66” out of “gas flowing into the first connection point C1 through the second passage portion 62” and “first through the second passage portion 62”. This is a flow rate control valve capable of adjusting the flow rate G2 of “the gas flowing into the third passage portion 63” among the “gas flowing into the connection point C1”. That is, in response to the instruction signal, the first control valve 67 has a ratio of “the amount of gas G2 flowing into the third passage portion 63” to “the amount of gas G1 flowing into the connection passage portion 66” (G2 / G1). ) Can be changed.

より具体的に述べると、第１制御弁６７は一つの入口部と二つの出口部とを有し、入口部から導入したガスを指示信号に基いて選択された「二つの出口部のうちの何れか一方」から排出することができる三方弁（経路切換弁）である。第１制御弁６７の入口部は第２通路部６２に連通されている。即ち、第１制御弁６７の入口部は第２通路部６２を通して凝縮器８０の出口部８０ｂに連通されている。   More specifically, the first control valve 67 has one inlet portion and two outlet portions, and the gas introduced from the inlet portion is selected based on the instruction signal. It is a three-way valve (path switching valve) that can be discharged from either one. The inlet portion of the first control valve 67 is in communication with the second passage portion 62. That is, the inlet portion of the first control valve 67 communicates with the outlet portion 80 b of the condenser 80 through the second passage portion 62.

第１制御弁６７の「二つの出口部のうちの一方」は第３通路部６３に連通されている。即ち、第１制御弁６７の「二つの出口部のうちの一方」は、第３通路部６３を通して第１水分吸着器９０の入口部９０ａに連通されている。
第１制御弁６７の「二つの出口部のうちの他方」は、接続通路部６６に連通されている。即ち、第１制御弁６７の「二つの出口部のうちの他方」は、接続通路部６６を通して第２接続点Ｃ２に連通されている。 “One of the two outlet portions” of the first control valve 67 communicates with the third passage portion 63. That is, “one of the two outlets” of the first control valve 67 is communicated with the inlet part 90 a of the first moisture adsorber 90 through the third passage part 63.
“The other of the two outlet portions” of the first control valve 67 communicates with the connection passage portion 66. That is, “the other of the two outlet portions” of the first control valve 67 is communicated with the second connection point C <b> 2 through the connection passage portion 66.

実際には、第１制御弁６７は、指示信号に応答して、第２通路部６２を流れる循環ガスの総てを、第３通路部６３及び接続通路部６６の何れか一方のみに選択的に供給するように構成されている。従って、第１制御弁６７は、上記ガス流量の比（Ｇ２／Ｇ１）を０又は無限大の何れかに設定することができるようになっている。   Actually, in response to the instruction signal, the first control valve 67 selectively selects all of the circulating gas flowing through the second passage portion 62 only to one of the third passage portion 63 and the connection passage portion 66. It is comprised so that it may supply. Therefore, the first control valve 67 can set the gas flow ratio (G2 / G1) to either 0 or infinity.

第１開閉弁６８は、第４通路部６４に介装（挿入）されている。第１開閉弁６８は指示信号に応答して第４通路部６４を閉じる状態（閉止状態、通流阻止状態）と第４通路部６４を開く状態（開放状態、通流許容状態）の何れか一方の状態を選択的に達成するようになっている。   The first on-off valve 68 is interposed (inserted) in the fourth passage portion 64. In response to the instruction signal, the first on-off valve 68 is either in a state in which the fourth passage portion 64 is closed (closed state, flow prevention state) or in a state in which the fourth passage portion 64 is opened (open state, flow permission state). One state is selectively achieved.

離脱水分排出路部６９は、その一端が第４通路部６４上の接続点Ｃ３に接続され、その他端は外気に開放されている。接続点Ｃ３は、第４通路部６４上であって、第１水分吸着器９０の出口部９０ｂと第１開閉弁６８との間に位置している。   One end of the detached water discharge path portion 69 is connected to the connection point C3 on the fourth passage portion 64, and the other end is open to the outside air. The connection point C3 is located on the fourth passage portion 64 and between the outlet portion 90b of the first moisture adsorber 90 and the first on-off valve 68.

第２開閉弁７１は、離脱水分排出路部６９に介装（挿入）されている。第２開閉弁７１は指示信号に応答して離脱水分排出路部６９を閉じる状態（閉止状態、通流阻止状態）と離脱水分排出路部６９を開く状態（開放状態、通流許容状態）の何れか一方の状態を選択的に達成するようになっている。   The second on-off valve 71 is interposed (inserted) in the detached water discharge path 69. In response to the instruction signal, the second on-off valve 71 is in a state in which the separated water discharge passage 69 is closed (closed state, flow prevention state) and a state in which the separation water discharge passage 69 is opened (open state, flow allowed state). Either one of the states is selectively achieved.

クランクケース２２と第５通路部６５とはブローバイガスリターン通路ＢＲによって接続されている。ブローバイガスリターン通路ＢＲは、クランクケース２２内に漏洩したブローバイガスを第５通路部６５に戻すようになっている。   The crankcase 22 and the fifth passage portion 65 are connected by a blow-by gas return passage BR. The blow-by gas return passage BR is configured to return the blow-by gas leaked into the crankcase 22 to the fifth passage portion 65.

凝縮器８０は、その入口部８０ａから導入したガス（凝縮前ガス）をその内部において大気と冷却水を介して熱交換させることにより、その凝縮前ガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水となし、その凝縮前ガスから「その熱交換により凝縮水となった水蒸気」を分離したガス（凝縮後ガス）を、その出口部８０ｂから排出するようになっている。   The condenser 80 condenses water vapor contained in the pre-condensation gas by condensing the water (pre-condensation gas) introduced from the inlet 80a through the atmosphere and cooling water, thereby condensing the condensed water and the condensed water. None, gas (post-condensation gas) obtained by separating “water vapor that has become condensed water by the heat exchange” from the pre-condensation gas is discharged from the outlet 80b.

第１水分吸着器９０は、吸湿材（例えばシリカゲル）を収容している。この吸湿材は、水蒸気を吸着するほど、水蒸気を吸着する能力（水蒸気吸着率）が低下するという特性を有する。更に、この吸湿材は、その温度が所定温度以上となったとき、水蒸気を吸着する能力が顕著に低下するという特性を有する。即ち、吸湿材は所定温度以上に加熱されると、吸着している水蒸気（水分）を放出する（水分が吸湿材から離脱する。）。その結果、吸湿材の温度を所定温度以上に上昇させた後に低下させると、同吸湿材の水分吸着能力が増大（復元）する。第１水分吸着器９０は、その入口部９０ａから導入したガスに含まれる水蒸気を吸湿材に吸着させて分離（除去）し、その水蒸気が分離（除去）されたガス（水蒸気吸着後循環ガス）を出口部９０ｂから排出するようになっている。   The first moisture adsorber 90 contains a hygroscopic material (for example, silica gel). This hygroscopic material has the characteristic that the ability to adsorb water vapor (water vapor adsorption rate) decreases as water vapor is adsorbed. Further, this hygroscopic material has a characteristic that its ability to adsorb water vapor is remarkably lowered when the temperature becomes a predetermined temperature or higher. That is, when the hygroscopic material is heated to a predetermined temperature or higher, the adsorbed water vapor (water) is released (the water is released from the hygroscopic material). As a result, when the temperature of the hygroscopic material is raised to a predetermined temperature or higher and then lowered, the moisture adsorption capacity of the hygroscopic material increases (restores). The first moisture adsorber 90 adsorbs and separates (removes) the water vapor contained in the gas introduced from the inlet portion 90a by the hygroscopic material, and separates (removes) the water vapor (circulated gas after water vapor adsorption). Is discharged from the outlet portion 90b.

電気制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子装置である。電気制御装置１００には、水素ガス流量計４４、酸素ガス流量計５４、アクセルペダル操作量センサ１０１、エンジン回転速度センサ（クランク角センサ）１０２及び循環ガス温度センサ１０３等が接続されている。電気制御装置１００は、これらから各測定信号（検出信号）を入力するようになっている。   The electric control device 100 is an electronic device mainly composed of a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a nonvolatile memory, and an interface. The electric control device 100 is connected to a hydrogen gas flow meter 44, an oxygen gas flow meter 54, an accelerator pedal operation amount sensor 101, an engine rotation speed sensor (crank angle sensor) 102, a circulating gas temperature sensor 103, and the like. The electric control apparatus 100 inputs each measurement signal (detection signal) from these.

アクセルペダル操作量センサ１０１は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、同アクセルペダルＡＰの操作量を表す信号Accpを出力するようになっている。
エンジン回転速度センサ１０２は、クランク軸１４の回転速度に基づいてエンジン回転速度を表す信号ＮＥとクランク角度を表す信号とを発生するようになっている。 The accelerator pedal operation amount sensor 101 detects the operation amount of the accelerator pedal AP, and outputs a signal Accp representing the operation amount of the accelerator pedal AP.
The engine rotation speed sensor 102 generates a signal NE representing the engine rotation speed and a signal representing the crank angle based on the rotation speed of the crankshaft 14.

循環ガス温度センサ１０３は、第２通路部６２に配設されている。循環ガス温度センサ１０３は、配設部位（第２通路部６２）を流れる循環ガスである「凝縮水分離後循環ガス（凝縮後ガス）」の温度を検出し、そのガス温度を表す信号Texを発生するようになっている。凝縮水分離後循環ガスは、凝縮器８０によって凝縮された水蒸気が分離された後の循環ガスのことである。   The circulating gas temperature sensor 103 is disposed in the second passage portion 62. The circulation gas temperature sensor 103 detects the temperature of “circulation gas after condensed water separation (gas after condensation)”, which is a circulation gas flowing through the arrangement site (second passage portion 62), and generates a signal Tex representing the gas temperature. It is supposed to occur. The circulation gas after separation of condensed water is the circulation gas after the water vapor condensed by the condenser 80 is separated.

更に、電気制御装置１００は、各気筒の水素噴射弁３５、酸素ガス圧レギュレータ５３、第１制御弁６７、第１開閉弁６８及び第２開閉弁７１等と接続されていて、これらに指示信号又は駆動信号を送出するようになっている。   Further, the electric control device 100 is connected to the hydrogen injection valve 35, the oxygen gas pressure regulator 53, the first control valve 67, the first on-off valve 68, the second on-off valve 71, and the like of each cylinder, to which an instruction signal is sent. Alternatively, a drive signal is transmitted.

次に、上記のように構成された作動ガス循環型水素エンジン１０の作動について図２乃至図４を参照しながら説明する。   Next, the operation of the working gas circulation hydrogen engine 10 configured as described above will be described with reference to FIGS.

電気制御装置１００のＣＰＵは、エンジン１０のクランク角度が所定のクランク角度（例えば、各気筒の圧縮上死点前１０°クランク角）に一致する毎に図２にフローチャートにより示した噴射制御ルーチンを実行するようになっている。従って、エンジン１０のクランク角度が前記所定のクランク角度に一致すると、ＣＰＵはこのルーチンの処理をステップ２００から開始してステップ２０５に進み、要求水素量ＳＨ２を「現時点にて検出されているアクセルペダル操作量Accp（負荷）及び現時点にて検出されているエンジン回転速度ＮＥ」と「関数ｆ１」とに基づいて求める。関数ｆ１は、「アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥ」により定まる「運転要求トルク」を発生させるのに必要な「要求水素量ＳＨ２」を求める関数である。関数ｆ１は、予め実験により定められ、例えば、ルックアップテーブル等の形成にてＲＯＭ内に格納されている。従って、関数ｆ１により定められる要求水素量ＳＨ２の水素が拡散燃焼されると、エンジン１０は運転要求トルクと略等しいトルクを発生する。   The CPU of the electric control device 100 executes the injection control routine shown by the flowchart in FIG. 2 every time the crank angle of the engine 10 matches a predetermined crank angle (for example, 10 ° crank angle before compression top dead center of each cylinder). It is supposed to run. Therefore, when the crank angle of the engine 10 coincides with the predetermined crank angle, the CPU starts the processing of this routine from step 200 and proceeds to step 205 to determine the required hydrogen amount SH2 as “accelerator pedal detected at present”. It is determined based on the manipulated variable Accp (load) and the engine rotational speed NE currently detected and the “function f1”. The function f1 is a function for obtaining “required hydrogen amount SH2” necessary for generating “required operation torque” determined by “accelerator pedal operation amount Accp and engine rotational speed NE”. The function f1 is determined in advance by experiments, and is stored in the ROM by forming a lookup table, for example. Therefore, when the hydrogen having the required hydrogen amount SH2 determined by the function f1 is diffusely burned, the engine 10 generates a torque that is substantially equal to the required operation torque.

次いで、ＣＰＵはステップ２１０に進み、上記要求水素量ＳＨ２及び現時点で検出されているエンジン回転速度ＮＥと、予め定められた関数ｆ２（例えば、ルックアップテーブル）と、に基づいて要求水素量ＳＨ２を水素噴射弁３５の開弁時間である水素噴射時間ＴＡＵに変換する。そして、ＣＰＵはステップ２１５に進み、水素噴射時間ＴＡＵの時間だけ、クランク角が圧縮上死点前１０°クランク角となっている気筒の水素噴射弁３５を開弁する「駆動信号」を水素噴射弁３５に送出し、ステップ２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、要求されたトルクを発生するのに必要な量の水素が燃焼室２１内に供給され、拡散燃焼によって燃焼させられる。   Next, the CPU proceeds to step 210 and calculates the required hydrogen amount SH2 based on the required hydrogen amount SH2 and the engine speed NE detected at the present time and a predetermined function f2 (for example, a look-up table). The hydrogen injection time TAU that is the valve opening time of the hydrogen injection valve 35 is converted. Then, the CPU proceeds to step 215 to hydrogen-inject a “drive signal” for opening the hydrogen injection valve 35 of the cylinder whose crank angle is 10 ° before compression top dead center for the time of the hydrogen injection time TAU. The program is sent to the valve 35, and the routine proceeds to step 295, where this routine is temporarily terminated. Thus, an amount of hydrogen necessary to generate the required torque is supplied into the combustion chamber 21 and burned by diffusion combustion.

なお、ＣＰＵは、現時点にて検出されているアクセルペダル操作量Accp（負荷）及び現時点にて検出されているエンジン回転速度ＮＥ等に基づいて、水素ガス噴射タイミング（ガス燃料噴射タイミング）を決定し、その水素ガス噴射タイミングにて水素ガスを噴射させてもよい。いずれにしても、水素ガス噴射タイミングは、圧縮上死点近傍のタイミングであって、拡散燃焼が安定的に行われるタイミングに設定される。   The CPU determines the hydrogen gas injection timing (gas fuel injection timing) based on the accelerator pedal operation amount Accp (load) detected at the present time, the engine rotational speed NE detected at the current time, and the like. The hydrogen gas may be injected at the hydrogen gas injection timing. In any case, the hydrogen gas injection timing is set to a timing near the compression top dead center and a timing at which diffusion combustion is stably performed.

更に、ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図３にフローチャートにより示したレギュレータ制御ルーチンを実行するようになっている。従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ３００から開始してステップ３０５に進み、現時点における要求水素量ＳＨ２の単位時間あたりの平均値ＳＨ２aveを算出する。この算出は、前述した図２のステップ２０５により求められる各気筒に対する要求水素量ＳＨ２の総てを単位時間に渡って積算することにより行われる。次いで、ＣＰＵはステップ３１０に進んで上記のようにして求められた平均値ＳＨ２aveと予め定められた関数ｆ３（例えば、ルックアップテーブル）とに基づいて目標酸素ガス流量FO2tgtを求める。   Further, the CPU executes a regulator control routine shown by a flowchart in FIG. 3 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the process of this routine from step 300 at a predetermined timing, proceeds to step 305, and calculates the average value SH2ave per unit time of the current required hydrogen amount SH2. This calculation is performed by integrating all the required hydrogen amounts SH2 for each cylinder obtained in step 205 of FIG. 2 over a unit time. Next, the CPU proceeds to step 310 to obtain the target oxygen gas flow rate FO2tgt based on the average value SH2ave obtained as described above and a predetermined function f3 (for example, a lookup table).

エンジン１０は水素を燃料として燃焼させる。従って、水素の燃焼により水のみを生成するためには、水素（水素ガス）２モルに対して酸素（酸素ガス）１モルを供給する必要がある。このため、関数ｆ３は、平均値ＳＨ２aveにより表される水素のモル数の半分のモル数の酸素（実際には、同半分のモル数の酸素量に相当に大きい余裕量を加えた量の酸素）が、単位時間あたりに燃焼室２１に供給されるように、目標酸素ガス流量FO2tgtを決定するようになっている。   The engine 10 burns using hydrogen as fuel. Therefore, in order to produce only water by hydrogen combustion, it is necessary to supply 1 mol of oxygen (oxygen gas) to 2 mol of hydrogen (hydrogen gas). For this reason, the function f3 is oxygen in the number of moles of half of the number of moles of hydrogen represented by the average value SH2ave (actually, an amount of oxygen obtained by adding a considerably large margin to the amount of oxygen in the same number of moles). However, the target oxygen gas flow rate FO2tgt is determined so as to be supplied to the combustion chamber 21 per unit time.

次いで、ＣＰＵはステップ３１５に進み、現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgt以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵは、現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgt以上であると判定したとき、ステップ３２０に進んで酸素ガス圧レギュレータ５３の目標調整圧力RO2tgtを正の一定値ａだけ減少させる。これにより、酸素ガスミキサ５５に供給される酸素ガス量が減少する。   Next, the CPU proceeds to step 315 to determine whether or not the oxygen gas flow rate FO2 detected at the present time is equal to or higher than the target oxygen gas flow rate FO2tgt. When the CPU determines that the currently detected oxygen gas flow rate FO2 is equal to or higher than the target oxygen gas flow rate FO2tgt, the CPU proceeds to step 320 and sets the target adjustment pressure RO2tgt of the oxygen gas pressure regulator 53 to a positive constant. Decrease by value a. Thereby, the amount of oxygen gas supplied to the oxygen gas mixer 55 is reduced.

一方、ＣＰＵは、ステップ３１５にて現時点にて検出されている酸素ガス流量FO2が上記目標酸素ガス流量FO2tgtより小さいと判定したとき、ステップ３２５に進んで酸素ガス圧レギュレータ５３の目標調整圧力RO2tgtを正の一定値ｂだけ増大させる。これにより、酸素ガスミキサ５５に供給される酸素ガス量が増大する。以上により、必要十分な量の酸素が酸素ガスミキサ５５を介して燃焼室２１に供給される。次いで、ＣＰＵはステップ３９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、適量の水素ガス及び酸素ガスが燃焼室２１に供給される。   On the other hand, when the CPU determines in step 315 that the oxygen gas flow rate FO2 detected at the present time is smaller than the target oxygen gas flow rate FO2tgt, the CPU proceeds to step 325 and sets the target adjustment pressure RO2tgt of the oxygen gas pressure regulator 53. Increase by a positive constant value b. Thereby, the amount of oxygen gas supplied to the oxygen gas mixer 55 increases. Thus, a necessary and sufficient amount of oxygen is supplied to the combustion chamber 21 via the oxygen gas mixer 55. Next, the CPU proceeds to step 395 to end the present routine tentatively. As described above, appropriate amounts of hydrogen gas and oxygen gas are supplied to the combustion chamber 21.

更に、ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図４にフローチャートにより示した経路制御ルーチンを実行するようになっている。従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ４００から開始してステップ４０５に進み、現時点における凝縮水分離後循環ガスの温度Texを循環ガス温度センサ１０３からの信号に基いて取得する。   Further, the CPU executes a route control routine shown by a flowchart in FIG. 4 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the processing of this routine from step 400 at a predetermined timing and proceeds to step 405 to acquire the current temperature Tex of the circulating gas after separation of condensed water based on the signal from the circulating gas temperature sensor 103. To do.

ところで、図５の曲線Ｃは、循環ガスの温度に対する飽和水蒸気圧を示している。いま、循環ガスの温度が６０℃であるときに約２０ｋＰａの水蒸気が同ガス中に含まれていると仮定する。このとき、循環ガスの温度に対するエンジンの理論熱効率ηｔｈは曲線Ｌ１〜Ｌ４により、循環ガスの温度に対するガスの比熱比κは曲線Ｍ１〜Ｍ４により、循環ガスの温度に対する汽水分離率は曲線Ｎ１〜Ｎ４により示される。ここで、曲線Ｌ１、Ｍ１及びＮ１は、各循環ガス温度に対して水蒸気を完全に凝縮・分離した場合（飽和凝縮時）の曲線であり、曲線Ｌ２、Ｍ２及びＮ２は、循環ガス温度に対して水蒸気を飽和凝縮状態の９０％分だけ凝縮・分離した場合の曲線である。また、曲線Ｌ３、Ｍ３及びＮ３は、循環ガス温度に対して水蒸気を飽和凝縮状態の５０％分だけ凝縮・分離した場合の曲線であり、曲線Ｌ４、Ｍ４及びＮ４は、循環ガス温度に対して水蒸気を飽和凝縮状態の２０％分だけ凝縮・分離した場合の曲線である。   Incidentally, the curve C in FIG. 5 shows the saturated water vapor pressure with respect to the temperature of the circulating gas. Assume that when the temperature of the circulating gas is 60 ° C., about 20 kPa of water vapor is contained in the gas. At this time, the theoretical thermal efficiency ηth of the engine with respect to the temperature of the circulating gas is based on the curves L1 to L4, the specific heat ratio κ of the gas with respect to the temperature of the circulating gas is based on the curves M1 to M4, and the brackish water separation rate with respect to the temperature of the circulating gas is Indicated by. Here, the curves L1, M1 and N1 are curves when water vapor is completely condensed and separated for each circulating gas temperature (at the time of saturated condensation), and the curves L2, M2 and N2 are based on the circulating gas temperature. It is a curve when water vapor is condensed and separated by 90% of the saturated condensed state. Curves L3, M3 and N3 are curves when water vapor is condensed and separated by 50% of the saturated condensed state with respect to the circulating gas temperature, and curves L4, M4 and N4 are plotted against the circulating gas temperature. It is a curve when water vapor is condensed and separated by 20% of the saturated condensed state.

この図５から、循環ガスの温度を低くして汽水分離率を高めるほど、循環ガス（燃焼室に供給される酸素を除くガス）の比熱比κは上昇し、その結果、エンジンの理論熱効率ηｔｈも上昇することが理解される。なお、エンジンの理論熱効率ηｔｈはエンジンの圧縮比をεとするとき、以下の（１）式により求めることができる。
ηｔｈ＝１−（１／εκ−１） …（１） From FIG. 5, the lower the circulating gas temperature and the higher the brackish water separation rate, the higher the specific heat ratio κ of the circulating gas (the gas excluding oxygen supplied to the combustion chamber). As a result, the theoretical thermal efficiency ηth of the engine Is also understood to rise. The theoretical thermal efficiency ηth of the engine can be obtained by the following equation (1) when the compression ratio of the engine is ε.
ηth = 1− (1 / ε κ−1 ) (1)

このように、燃焼室２１に供給されるガスに含まれる水蒸気の量が少ないほど、エンジン１０を高い熱効率をもって（効率よく）運転させることができる。   In this way, the smaller the amount of water vapor contained in the gas supplied to the combustion chamber 21, the more efficiently (efficiently) the engine 10 can be operated.

そこで、ＣＰＵはステップ４１０に進み、前記ステップ４０５にて取得した「凝縮水分離後循環ガスの温度Tex」と、関数ｆ４、とに基づいて、現時点の飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏを取得する。関数ｆ４は、図５の曲線Ｃにより示したように、「凝縮水分離後循環ガスの温度Tex」と飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏとの関係を表す「予め定められた関数」である。   Therefore, the CPU proceeds to step 410 to acquire the current saturated water vapor amount PH2O based on the “temperature Tex of the circulating gas after separation of condensed water” acquired in step 405 and the function f4. The function f4 is a “predetermined function” representing the relationship between the “temperature Tex of the circulating gas after condensed water separation” and the saturated water vapor amount PH2O, as shown by the curve C in FIG.

次にＣＰＵはステップ４１５に進み、上記ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値（経路切換判定値）ＰＨ２Ｏｔｈより大きいか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 415 to determine whether or not the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is greater than a predetermined value (path switching determination value) PH2Oth.

いま、ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより小さいと仮定する。この場合、凝縮水分離後循環ガスに含まれる水蒸気の量は比較的少ない。従って、第１水分吸着器９０を利用して循環ガス中の水蒸気を分離・除去しなくても、エンジン１０は比較的高い熱効率にて運転され得る。   Now, it is assumed that the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is smaller than a predetermined value PH2Oth. In this case, the amount of water vapor contained in the circulation gas after separation of condensed water is relatively small. Therefore, the engine 10 can be operated with relatively high thermal efficiency without using the first moisture adsorber 90 to separate and remove the water vapor in the circulating gas.

そこで、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２０に進み、第２通路部６２と接続通路部６６とが連通するように、第１制御弁６７に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、第１制御弁６７に対して、その入口部と、二つの出口部のうちの接続通路部６６に接続されている出口部と、を連通させる指示信号を送出する。   Therefore, the CPU makes a “No” determination at step 415 to proceed to step 420, and sends an instruction signal to the first control valve 67 so that the second passage portion 62 and the connection passage portion 66 communicate with each other. That is, the CPU sends to the first control valve 67 an instruction signal for communicating the inlet portion with the outlet portion connected to the connection passage portion 66 of the two outlet portions.

次に、ＣＰＵはステップ４２５に進んで第１開閉弁６８を閉じ（閉止し）、ステップ４３０にて第２開閉弁７１を開く（開放する）。その後、ＣＰＵはステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 425 to close (close) the first on-off valve 68 and open (open) the second on-off valve 71 at step 430. Thereafter, the CPU proceeds to step 495 to end the present routine tentatively.

この結果、第２通路部６２を流れる循環ガス（凝縮水分離後循環ガス）の総ては第２通路部６２から接続通路部６６へと流入し、その後、その循環ガスは第５通路部６５及び吸気ポート３１を通って燃焼室２１内に供給される。即ち、循環ガスが第１水分吸着器９０を通過しないので、第１水分吸着器９０の吸湿材を用いた水蒸気の吸着（吸湿）は停止される。従って、第１水分吸着器９０の吸湿材が不必要に水蒸気を吸着しないので、その吸湿材の水分吸着能力が早期に低下することを回避することができる。更に、第１水分吸着器９０は第４通路部６４の一部と離脱水分排出路部６９とを通して大気に開放される。その結果、第１水分吸着器９０の吸湿材に吸着している水分は同吸湿材から徐々に離脱し、大気へと放出される。   As a result, all of the circulation gas (circulation gas after separation of condensed water) flowing through the second passage portion 62 flows from the second passage portion 62 into the connection passage portion 66, and thereafter, the circulation gas flows into the fifth passage portion 65. And is supplied into the combustion chamber 21 through the intake port 31. That is, since the circulating gas does not pass through the first moisture adsorber 90, the adsorption (moisture absorption) of water vapor using the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is stopped. Therefore, since the moisture absorbent of the first moisture adsorber 90 does not unnecessarily adsorb water vapor, it can be avoided that the moisture adsorption capacity of the moisture absorbent is reduced early. Further, the first moisture adsorber 90 is opened to the atmosphere through a part of the fourth passage portion 64 and the detached moisture discharge passage portion 69. As a result, the moisture adsorbed on the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is gradually separated from the hygroscopic material and released to the atmosphere.

一方、ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより大きいと仮定する。この場合、凝縮水分離後循環ガスに含まれる水蒸気の量は比較的多い。従って、第１水分吸着器９０によって更に水蒸気を分離・除去しなければ、循環ガスに含まれる水蒸気量が過大となる。その結果、作動ガスとして機能するガス（燃焼室２１に供給される循環ガス）の平均的な比熱比が過小となるので、エンジン１０の熱効率が低下する。   On the other hand, it is assumed that the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is larger than a predetermined value PH2Oth. In this case, the amount of water vapor contained in the circulation gas after separation of condensed water is relatively large. Therefore, unless water vapor is further separated / removed by the first moisture adsorber 90, the amount of water vapor contained in the circulating gas becomes excessive. As a result, the average specific heat ratio of the gas functioning as the working gas (circulated gas supplied to the combustion chamber 21) becomes too low, so that the thermal efficiency of the engine 10 decreases.

そこで、この場合、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３５に進み、第２通路部６２と第３通路部６３とが連通するように、第１制御弁６７に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、第１制御弁６７に対して、「その入口部」と「二つの出口部のうちの第３通路部６３に接続されている出口部」とを連通させる指示信号を送出する。次に、ＣＰＵはステップ４４０に進んで第１開閉弁６８を開き（開放し）、ステップ４４５にて第２開閉弁７１を閉じる（閉止する）。その後、ＣＰＵはステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 415 and proceeds to step 435 to send an instruction signal to the first control valve 67 so that the second passage portion 62 and the third passage portion 63 communicate with each other. Send it out. That is, the CPU sends to the first control valve 67 an instruction signal for communicating “the inlet part” and “the outlet part connected to the third passage part 63 of the two outlet parts”. . Next, the CPU proceeds to step 440 to open (open) the first on-off valve 68 and close (close) the second on-off valve 71 at step 445. Thereafter, the CPU proceeds to step 495 to end the present routine tentatively.

この結果、燃焼室２１から排出された循環ガスは、先ず、第１通路部６１を通って凝縮器８０に流入する。従って、その循環ガス中の水蒸気は、その循環ガスが「凝縮器８０の入口部８０ａから出口部８０ｂに至る間」に凝縮され、その循環ガスから分離される。水蒸気が分離された循環ガスは凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２に排出され、その後、第３通路部６３を通って第１水分吸着器９０の入口部９０ａから第１水分吸着器９０の内部に流入する。そして、循環ガス中に含まれる水蒸気（凝縮器８０において完全に凝縮・分離されなることなく循環ガス中に残存した水蒸気）の一部は、第１水分吸着器９０に保持されている吸湿材に吸着され、循環ガスから分離される。第１水分吸着器９０の出口部９０ｂから流出した循環ガスは、その後、第４通路部６４、第５通路部６５及び吸気ポート３１を通して燃焼室２１に供給される。   As a result, the circulating gas discharged from the combustion chamber 21 first flows into the condenser 80 through the first passage portion 61. Therefore, the water vapor in the circulating gas is condensed and separated from the circulating gas “during the period from the inlet 80a to the outlet 80b of the condenser 80”. The circulating gas from which the water vapor has been separated is discharged from the outlet portion 80b of the condenser 80 to the second passage portion 62, and then passes through the third passage portion 63 to absorb the first moisture from the inlet portion 90a of the first moisture adsorber 90. Flows into the inside of the vessel 90. A part of the water vapor contained in the circulating gas (water vapor remaining in the circulating gas without being completely condensed / separated in the condenser 80) is transferred to the hygroscopic material held in the first moisture adsorber 90. Adsorbed and separated from circulating gas. The circulating gas that has flowed out of the outlet portion 90 b of the first moisture adsorber 90 is then supplied to the combustion chamber 21 through the fourth passage portion 64, the fifth passage portion 65, and the intake port 31.

このように、循環ガス中の水蒸気は凝縮器８０のみならず第１水分吸着器９０によっても循環ガスから分離される。従って、大気温度が高く凝縮器８０によって循環ガス中の水蒸気が十分に分離・除去されないような場合（飽和水蒸気圧が高い場合）であっても、その水蒸気は第１水分吸着器９０によっても除去されるから、燃焼室２１に供給される循環ガス中の水蒸気濃度を小さくすることができる。従って、燃焼室２１に供給される循環ガス（即ち、作動ガスとして機能するガス）の平均的な比熱比は高い値に維持される。その結果、エンジン１０の熱効率を高い値に維持することができる。   Thus, the water vapor in the circulating gas is separated from the circulating gas not only by the condenser 80 but also by the first moisture adsorber 90. Therefore, even when the atmospheric temperature is high and the water vapor in the circulating gas is not sufficiently separated and removed by the condenser 80 (when the saturated water vapor pressure is high), the water vapor is also removed by the first moisture adsorber 90. Therefore, the water vapor concentration in the circulating gas supplied to the combustion chamber 21 can be reduced. Therefore, the average specific heat ratio of the circulating gas (that is, the gas functioning as the working gas) supplied to the combustion chamber 21 is maintained at a high value. As a result, the thermal efficiency of the engine 10 can be maintained at a high value.

以上、説明したように、本発明の第１実施形態に係るエンジン１０は、飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより大きいとき、即ち、凝縮器８０を通過した循環ガス中の水蒸気量が所定値より多いとき、凝縮器８０よりも循環ガスの流れにおいて下流に設けられた第１水分吸着器９０を用いて循環ガス中の水蒸気量を低下させることができる。従って、燃焼室２１に再供給される循環ガスに含まれる水蒸気の量を低減することができるので、実質的に作動ガスとして機能するガスの比熱比が増大しない。その結果、エンジン１０は、高い熱効率にて運転され続けることができる。   As described above, in the engine 10 according to the first embodiment of the present invention, when the saturated water vapor amount PH2O is larger than the predetermined value PH2Oth, that is, the water vapor amount in the circulating gas that has passed through the condenser 80 is lower than the predetermined value. When the amount is large, the amount of water vapor in the circulating gas can be reduced by using the first moisture adsorber 90 provided downstream in the flow of the circulating gas from the condenser 80. Therefore, since the amount of water vapor contained in the circulating gas resupplied to the combustion chamber 21 can be reduced, the specific heat ratio of the gas that functions as the working gas does not substantially increase. As a result, the engine 10 can continue to be operated with high thermal efficiency.

また、このエンジン１０は、飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより小さいとき（即ち、大気温度が低く凝縮器８０によって循環ガス中の水蒸気が十分に分離・除去されるために第１水分吸着器９０を使用する必要がないとき）、循環ガスが第１水分吸着器９０を通過しないように制御している。従って、第１水分吸着器９０に収容されている吸湿材が水蒸気を無駄に吸着することを回避することできる。その結果、その吸湿材の水分吸着能力が早期に低下することを回避することができる。   In addition, when the saturated water vapor amount PH2O is smaller than the predetermined value PH2Oth (that is, since the atmospheric temperature is low and the water vapor in the circulating gas is sufficiently separated and removed by the condenser 80, the engine 10 has a first moisture adsorber 90. In this case, the circulating gas is controlled so as not to pass through the first moisture adsorber 90. Therefore, it is possible to avoid the moisture absorbent housed in the first moisture adsorber 90 from adsorbing water vapor unnecessarily. As a result, it is possible to prevent the moisture absorption capacity of the moisture absorbent from being lowered early.

なお、第１制御弁６７は、経路切換弁として機能する三方弁であったが、その入口部を二つの出口部のうちの一方（第３通路部６３に接続されている出口部）に連通している時間Ｔ１と、その入口部を二つの出口部のうちの他方（接続通路部６６に接続されている出口部）に連通している時間Ｔ２と、の比（Ｔ１／Ｔ２）を調整することにより、「第２通路部６２を通して第１接続点Ｃ１に流入するガスのうち接続通路部６６へ流入するガスの流量（Ｇ１）」に対する「第２通路部６２を通して第１接続点Ｃ１に流入するガスのうち第３通路部６３へ流入するガスの流量（Ｇ２）」の比（Ｇ２／Ｇ１）を任意の値に調整するように構成することもできる。この場合、ＣＰＵは、上記取得される飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏ（図４のステップ４１０を参照。）が大きくなるほど、ガス流量Ｇ１に対するガス流量Ｇ２の比（Ｇ２／Ｇ１）が大きくなるように、比（Ｔ１／Ｔ２）を制御する。なお、この場合、比（Ｔ１／Ｔ２）を大きくするほど、比（Ｇ２／Ｇ１）を大きくすることができる。   The first control valve 67 is a three-way valve that functions as a path switching valve, but the inlet portion communicates with one of the two outlet portions (the outlet portion connected to the third passage portion 63). Adjusting the ratio (T1 / T2) between the time T1 during which the inlet is connected and the time T2 in which the inlet is communicated with the other of the two outlets (the outlet connected to the connecting passage 66) As a result, “the flow rate (G1) of the gas flowing into the connection passage portion 66 out of the gas flowing into the first connection point C1 through the second passage portion 62” to the “first connection point C1 through the second passage portion 62”. The ratio (G2 / G1) of the flow rate (G2) of the gas flowing into the third passage portion 63 out of the flowing gas may be adjusted to an arbitrary value. In this case, the CPU increases the ratio (G2 / G1) so that the ratio (G2 / G1) of the gas flow rate G2 to the gas flow rate G1 increases as the acquired saturated water vapor amount PH2O (see step 410 in FIG. 4) increases. T1 / T2) is controlled. In this case, the ratio (G2 / G1) can be increased as the ratio (T1 / T2) is increased.

これによれば、第１制御弁６７によって、第１水分吸着器９０を通過する循環ガス量（Ｇ２）をより精度良く制御することが可能となる。その結果、第１水分吸着器９０の吸湿材の「水蒸気を吸着する能力（水蒸気吸着率）」を高い値に精度良く制御するとともに、燃焼室２１に再供給される循環ガスに含まれる水蒸気の量を精度良く制御することができる。   According to this, it is possible to control the circulating gas amount (G2) passing through the first moisture adsorber 90 with higher accuracy by the first control valve 67. As a result, the “capability of adsorbing water vapor (water vapor adsorption rate)” of the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is accurately controlled to a high value, and the water vapor contained in the circulating gas re-supplied to the combustion chamber 21 is controlled. The amount can be controlled with high accuracy.

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るエンジンは、図６に示したように、第１水分吸着器加熱通路部７２及び第２制御弁７３を備えている点において、上記第１実施形態のエンジンと相違している。従って、以下、係る相違点を中心として説明する。 Second Embodiment
As shown in FIG. 6, the engine according to the second embodiment of the present invention is different from the engine of the first embodiment in that it includes a first moisture adsorber heating passage portion 72 and a second control valve 73. It is different. Therefore, the following description will focus on such differences.

第１水分吸着器加熱通路部７２は、放熱性が良好な金属管からなっている。第１水分吸着器加熱通路部７２は、第１通路部６１上の分岐点Ｄ１にて第１通路部６１から分岐し、第１通路部６１上の合流点Ｄ２にて第１通路部６１に合流する通路部である。合流点Ｄ２は、第１通路部６１内の循環ガスの流れにおいて分岐点Ｄ１より下流側に位置している。第１水分吸着器加熱通路部７２は、第１水分吸着器９０の近傍を通過している。本明細書において、「第１水分吸着器加熱通路部７２が第１水分吸着器９０の近傍を通過する」とは、「第１水分吸着器加熱通路部７２から発生する熱が第１水分吸着器９０（第１水分吸着器９０の内部の吸湿材）を加熱し得るように（その吸湿材の温度を所定温度以上にまで上昇し得るように）第１水分吸着器加熱通路部７２が配設されている」ことである。   The first moisture adsorber heating passage portion 72 is made of a metal tube with good heat dissipation. The first moisture adsorber heating passage portion 72 branches from the first passage portion 61 at a branch point D1 on the first passage portion 61, and reaches the first passage portion 61 at a junction D <b> 2 on the first passage portion 61. It is a passage part that merges. The junction point D2 is located downstream of the branch point D1 in the flow of the circulating gas in the first passage portion 61. The first moisture adsorber heating passage 72 passes through the vicinity of the first moisture adsorber 90. In this specification, “the first moisture adsorber heating passage portion 72 passes in the vicinity of the first moisture adsorber 90” means “the heat generated from the first moisture adsorber heating passage portion 72 is the first moisture adsorption portion 72”. The first moisture adsorber heating passage 72 is arranged so as to heat the vessel 90 (the hygroscopic material inside the first moisture adsorber 90) (so that the temperature of the hygroscopic material can be raised to a predetermined temperature or higher). It is established.

従って、第１水分吸着器加熱通路部７２は、（１）図６に示したように第１水分吸着器９０の内部に設けられた貫通空間９０ｃ内を通過していてもよく、（２）図７に示したように、第１水分吸着器９０の周囲を取り巻くように配置されてもよく、（３）第１水分吸着器９０の近傍を単に通過してもよい。   Accordingly, the first moisture adsorber heating passage 72 may pass through the through space 90c provided in the first moisture adsorber 90 as shown in FIG. 6 (1), (2) As shown in FIG. 7, it may be arranged so as to surround the first moisture adsorber 90, and (3) it may simply pass through the vicinity of the first moisture adsorber 90.

第２制御弁７３は、分岐点Ｄ１に設けられている。第２制御弁７３は、「第１通路部６１を流れるガスであって分岐点Ｄ１と合流点Ｄ２との間を流れるガスの流量Ｇ３」に対する「第１水分吸着器加熱通路部７２を流れるガスの流量Ｇ４」の比（Ｇ４／Ｇ３）を調整することが可能な流量制御弁である。   The second control valve 73 is provided at the branch point D1. The second control valve 73 is “the gas flowing through the first moisture adsorber heating passage 72” with respect to “the flow rate G3 of the gas flowing through the first passage 61 and flowing between the branch point D1 and the junction D2.” The flow rate control valve is capable of adjusting the ratio (G4 / G3) of the flow rate G4 ".

より具体的に述べると、第２制御弁７３は一つの入口部と二つの出口部とを有し、入口部から導入したガスを指示信号に基いて選択された「二つの出口部のうちの何れか一方」から排出することができる三方弁（経路切換弁）である。第２制御弁７３の入口部は、分岐点Ｄ１と排気ポート３２とを連通する「第１通路部６１の上流側部分」に連通されている。   More specifically, the second control valve 73 has one inlet portion and two outlet portions, and the gas introduced from the inlet portion is selected based on the instruction signal “of the two outlet portions. It is a three-way valve (path switching valve) that can be discharged from either one. The inlet portion of the second control valve 73 is in communication with the “upstream portion of the first passage portion 61” that connects the branch point D 1 and the exhaust port 32.

第２制御弁７３の「二つの出口部のうちの一方」は、分岐点Ｄ１と合流点Ｄ２（従って、凝縮器８０の入口部８０ａ）とを連通する「第１通路部６１の下流側部分」に連通されている。即ち、第２制御弁７３の「二つの出口部のうちの一方」は、第１通路部６１の下流側部分を通して合流点Ｄ２に連通されている。
第２制御弁７３の「二つの出口部のうちの他方」は、第１水分吸着器加熱通路部７２に連通されている。即ち、第２制御弁７３の「二つの出口部のうちの他方」は、第１水分吸着器加熱通路部７２を通して合流点Ｄ２に連通されている。 “One of the two outlet portions” of the second control valve 73 is a “downstream portion of the first passage portion 61” that connects the branch point D 1 and the junction point D 2 (accordingly, the inlet portion 80 a of the condenser 80). ”. That is, “one of the two outlet portions” of the second control valve 73 is communicated with the junction point D <b> 2 through the downstream portion of the first passage portion 61.
“The other of the two outlet portions” of the second control valve 73 is in communication with the first moisture adsorber heating passage portion 72. In other words, “the other of the two outlet portions” of the second control valve 73 is communicated with the junction point D <b> 2 through the first moisture adsorber heating passage portion 72.

実際には、第２制御弁７３は、指示信号に応答して、排気ポート３２を通して第１通路部６１に排出された循環ガスの総てを、「分岐点Ｄ１よりも下流の第１通路部６１（第１通路部６１の下流側部分）」及び「第１水分吸着器加熱通路部７２」の何れか一方のみに選択的に供給するように構成されている。従って、第２制御弁７３は、上記ガス流量の比（Ｇ４／Ｇ３）を０又は無限大の何れかに設定することができるようになっている。   Actually, in response to the instruction signal, the second control valve 73 removes all of the circulating gas discharged to the first passage portion 61 through the exhaust port 32 as “the first passage portion downstream from the branch point D1. 61 (downstream portion of the first passage portion 61) "and" first moisture adsorber heating passage portion 72 "are selectively supplied to only one of them. Therefore, the second control valve 73 can set the gas flow ratio (G4 / G3) to either 0 or infinity.

上記のように構成された第２実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジン１０の電気制御装置１００のＣＰＵは、図２及び図３に示したルーチンを実行するようになっている。更に、このＣＰＵは、図４に代わる図８にフローチャートにより示した経路制御ルーチンを実行するようになっている。図２及び図３に示したルーチンに基づく作動については説明済みである。従って、以下、図８を参照しながらＣＰＵの作動について説明する。なお、図８に示されたステップのうち図４に示されたステップと同一のステップについては、図４に示されたそれらのステップと同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   The CPU of the electric control device 100 of the working gas circulation hydrogen engine 10 according to the second embodiment configured as described above executes the routines shown in FIGS. Further, this CPU executes a route control routine shown by a flowchart in FIG. 8 instead of FIG. The operation based on the routine shown in FIGS. 2 and 3 has been described. Therefore, the operation of the CPU will be described below with reference to FIG. Of the steps shown in FIG. 8, the same steps as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 4, and detailed description thereof is omitted.

ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図８に示した経路制御ルーチンを実行するようになっている。従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ８００から開始し、ステップ４０５及びステップ４１０の処理を実行することにより、現時点の飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏを取得する。次にＣＰＵはステップ４１５に進み、上記ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値（経路切換判定値）ＰＨ２Ｏｔｈより大きいか否かを判定する。   The CPU executes the route control routine shown in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the processing of this routine from step 800 at a predetermined timing, and acquires the current saturated water vapor amount PH2O by executing the processing of step 405 and step 410. Next, the CPU proceeds to step 415 to determine whether or not the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is greater than a predetermined value (path switching determination value) PH2Oth.

このとき、ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより小さければ、凝縮器８０から排出された直後の循環ガス（凝縮水分離後循環ガス）に含まれる水蒸気の量は比較的少ない。従って、第１水分吸着器９０を利用して循環ガス中の水蒸気を分離・除去しなくても、作動ガスとして機能するガス（燃焼室２１に供給される循環ガス）の平均的な比熱比は大きい値に維持されるので、エンジン１０は比較的高い熱効率にて運転され得る。   At this time, if the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is smaller than the predetermined value PH2Oth, the amount of water vapor contained in the circulation gas immediately after being discharged from the condenser 80 (circulation gas after separation of condensed water) is relatively small. . Therefore, even if the first moisture adsorber 90 is not used to separate and remove the water vapor in the circulation gas, the average specific heat ratio of the gas functioning as the working gas (circulation gas supplied to the combustion chamber 21) is Since it is maintained at a large value, the engine 10 can be operated with relatively high thermal efficiency.

そこで、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２０に進み、第１制御弁６７に指示信号を送出して第２通路部６２と接続通路部６６とを連通させる。即ち、ＣＰＵは接続通路部６６を選択する接続通路部選択信号を第１制御弁６７に送出する。これにより、第２通路部６２を流れる循環ガス（凝縮水分離後循環ガス）の総ては第２通路部６２から接続通路部６６へと流入し、その後、そのガスは第５通路部６５及び吸気ポート３１を通って燃焼室２１内に供給される。即ち、循環ガスが第１水分吸着器９０を通過しないので、第１水分吸着器９０の吸湿材を用いた水蒸気の吸着（吸湿）は停止される。従って、第１水分吸着器９０の吸湿材が不必要に水蒸気を吸着しないので、その吸湿材の水分吸着能力が早期に低下することを回避することができる。   Therefore, the CPU makes a “No” determination at step 415 to proceed to step 420 to send an instruction signal to the first control valve 67 to cause the second passage portion 62 and the connection passage portion 66 to communicate with each other. That is, the CPU sends a connection passage portion selection signal for selecting the connection passage portion 66 to the first control valve 67. As a result, all of the circulating gas (circulated gas after separation of condensed water) flowing through the second passage portion 62 flows from the second passage portion 62 into the connection passage portion 66, and then the gas flows into the fifth passage portion 65 and The fuel is supplied into the combustion chamber 21 through the intake port 31. That is, since the circulating gas does not pass through the first moisture adsorber 90, the adsorption (moisture absorption) of water vapor using the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is stopped. Therefore, since the moisture absorbent of the first moisture adsorber 90 does not unnecessarily adsorb water vapor, it can be avoided that the moisture adsorption capacity of the moisture absorbent is reduced early.

次に、ＣＰＵはステップ８０５に進み、「第１通路部６１の分岐点Ｄ１よりも上流側（第１通路部６１の上流側部分）」と「第１水分吸着器加熱通路部７２」とが連通するように、第２制御弁７３に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、第２制御弁７３に対して、その入口部と、二つの出口部のうちの「第１水分吸着器加熱通路部７２に接続されている」出口部と、を連通させる指示信号（第１水分吸着器加熱通路部７２を選択する第１水分吸着器加熱通路部選択信号）を送出する。その後、ＣＰＵはステップ４２５に進んで第１開閉弁６８を閉じ（閉止し）、ステップ４３０にて第２開閉弁７１を開く（開放する）。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 805, where “the upstream side of the branch point D1 of the first passage portion 61 (the upstream portion of the first passage portion 61)” and “the first moisture adsorber heating passage portion 72” are displayed. An instruction signal is sent to the second control valve 73 so as to communicate. That is, the CPU instructs the second control valve 73 to communicate with the inlet and the outlet of the two outlets “connected to the first moisture adsorber heating passage 72”. A signal (first moisture adsorber heating passage portion selection signal for selecting the first moisture adsorber heating passage portion 72) is sent out. Thereafter, the CPU proceeds to step 425 to close (close) the first on-off valve 68 and open (open) the second on-off valve 71 at step 430. Thereafter, the CPU proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

この結果、排気ポート３２を通して排出された「高温の排ガス（高温の凝縮前循環ガス）」は、第１水分吸着器加熱通路部７２を通過し、その後、凝縮器８０に流入する。従って、第１水分吸着器９０の近傍（図６の例では内部の貫通空間９０ｃ）を通過している第１水分吸着器加熱通路部７２は、高温の排ガスによって加熱され発熱する。その結果、第１水分吸着器加熱通路部７２は、第１水分吸着器９０に収容されている吸湿材を加熱する。従って、第１水分吸着器に収容されている吸湿材の温度が上昇し、吸湿材は吸着している水分（それまでに吸着した水蒸気）を放出する。即ち、水分が吸湿材から離脱する。そして、その離脱した水分は、第４通路部６４の一部と、離脱水分排出路部６９と、第２開閉弁７１と、を通して大気に放出される。その結果、温度が低下したときの吸湿材の水蒸気吸着率が大きくなる。即ち、吸湿材が再生される。   As a result, “hot exhaust gas (hot pre-condensation circulating gas)” discharged through the exhaust port 32 passes through the first moisture adsorber heating passage 72 and then flows into the condenser 80. Accordingly, the first moisture adsorber heating passage portion 72 passing through the vicinity of the first moisture adsorber 90 (in the example of FIG. 6, the internal through space 90c) is heated by the high-temperature exhaust gas and generates heat. As a result, the first moisture adsorber heating passage portion 72 heats the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber 90. Therefore, the temperature of the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber rises, and the hygroscopic material releases the adsorbed moisture (water vapor adsorbed so far). That is, moisture is released from the hygroscopic material. The separated moisture is released to the atmosphere through a part of the fourth passage portion 64, the separated moisture discharge passage portion 69, and the second on-off valve 71. As a result, the water vapor adsorption rate of the hygroscopic material when the temperature decreases is increased. That is, the hygroscopic material is regenerated.

一方、ステップ４１０にて取得した飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより大きい場合、凝縮水分離後循環ガスに含まれる水蒸気の量は比較的多い。従って、第１水分吸着器９０によって更に水蒸気を分離・除去しなければ、循環ガスに含まれる水蒸気量が過大となる。その結果、作動ガスとして機能するガス（燃焼室２１に供給される循環ガス）の平均的な比熱比が過小となるので、エンジン１０の熱効率が低下する。   On the other hand, when the saturated water vapor amount PH2O acquired in step 410 is larger than the predetermined value PH2Oth, the amount of water vapor contained in the circulating gas after the condensed water separation is relatively large. Therefore, unless water vapor is further separated / removed by the first moisture adsorber 90, the amount of water vapor contained in the circulating gas becomes excessive. As a result, the average specific heat ratio of the gas functioning as the working gas (circulated gas supplied to the combustion chamber 21) becomes too low, so that the thermal efficiency of the engine 10 decreases.

そこで、この場合、ＣＰＵはステップ４１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３５に進み、第２通路部６２と第３通路部６３とが連通するように、第１制御弁６７に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、第１制御弁６７に対して、「その入口部」と「二つの出口部のうちの第３通路部６３に接続されている出口部」とを連通させる指示信号（第３通路部を選択する第３通路部選択信号）を送出する。   Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 415 and proceeds to step 435 to send an instruction signal to the first control valve 67 so that the second passage portion 62 and the third passage portion 63 communicate with each other. Send it out. That is, the CPU communicates with the first control valve 67 the “inlet portion” and “the outlet portion connected to the third passage portion 63 of the two outlet portions” (third signal). A third passage portion selection signal for selecting the passage portion).

次に、ＣＰＵはステップ８１０に進み、「第１通路部６１の分岐点Ｄ１よりも上流側（第１通路部６１の上流側部分）」と「第１通路部６１の分岐点Ｄ１よりも下流側（第１通路部６１の下流側部分）」とが連通するように、第２制御弁７３に指示信号を送出する。即ち、ＣＰＵは、第２制御弁７３に対して、「その入口部」と「第１通路部６１の分岐点Ｄ１よりも下流側に接続されている出口部」とを連通させる指示信号（第１通路部６１の下流側の通路部を選択する第１通路部選択信号）を送出する。続いて、ＣＰＵはステップ４４０に進んで第１開閉弁６８を開き（開放し）、ステップ４４５にて第２開閉弁７１を閉じる（閉止する）。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 810, where “the upstream side of the branch point D1 of the first passage part 61 (upstream part of the first passage part 61)” and “the downstream side of the branch point D1 of the first passage part 61”. An instruction signal is sent to the second control valve 73 so that the “side (downstream portion of the first passage portion 61)” is in communication. In other words, the CPU communicates the second control valve 73 with an instruction signal (first output) for communicating “the inlet portion” and “the outlet portion connected to the downstream side of the branch point D1 of the first passage portion 61”. 1st passage part selection signal for selecting a passage part on the downstream side of the one passage part 61) is transmitted. Subsequently, the CPU proceeds to step 440 and opens (opens) the first on-off valve 68, and closes (closes) the second on-off valve 71 at step 445. Thereafter, the CPU proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

この結果、燃焼室２１から排出された循環ガス中は、第１水分吸着器加熱通路部７２を通過することなく、分岐点Ｄ１から第１通路部６１の下流側を通って凝縮器８０の入口部８０ａから凝縮器８０内に直接的に導入される。そして、その循環ガス中の水蒸気は、凝縮器８０の入口部８０ａから出口部８０ｂに至る間に凝縮され、循環ガスから分離される。水蒸気が分離された循環ガスは凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２及び第３通路部６３を通して第１水分吸着器９０の入口部９０ａから第１水分吸着器９０の内部に流入する。そして、循環ガス中に含まれる水蒸気（凝縮器８０おいて完全に凝縮・分離されなることなく循環ガス中に残存した水蒸気）の一部は、第１水分吸着器９０に保持されている吸湿材に吸着され、循環ガスから分離される。このとき、第１水分吸着器９０の吸湿材は、第１水分吸着器加熱通路部７２によって加熱されておらず、且つ、それまでの適宜の時期において吸湿材が再生されているから、水蒸気を効率良く吸着する。第１水分吸着器９０の出口部９０ｂから流出した循環ガスは、第４通路部６４、第５通路部６５及び吸気ポート３１を通して燃焼室２１に供給される。   As a result, the circulating gas discharged from the combustion chamber 21 does not pass through the first moisture adsorber heating passage portion 72 and passes through the downstream side of the first passage portion 61 from the branch point D1 to the inlet of the condenser 80. It is directly introduced into the condenser 80 from the section 80a. The water vapor in the circulating gas is condensed during the period from the inlet 80a to the outlet 80b of the condenser 80, and is separated from the circulating gas. The circulating gas from which the water vapor has been separated flows into the first moisture adsorber 90 from the inlet portion 90a of the first moisture adsorber 90 through the second passage portion 62 and the third passage portion 63 from the outlet portion 80b of the condenser 80. . A part of water vapor contained in the circulation gas (water vapor remaining in the circulation gas without being completely condensed and separated in the condenser 80) is partly absorbed by the first moisture adsorber 90. And is separated from the circulating gas. At this time, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is not heated by the first moisture adsorber heating passage portion 72 and the hygroscopic material is regenerated at an appropriate time until that time. Adsorbs efficiently. The circulating gas flowing out from the outlet portion 90 b of the first moisture adsorber 90 is supplied to the combustion chamber 21 through the fourth passage portion 64, the fifth passage portion 65 and the intake port 31.

以上、説明したように、本発明の第２実施形態に係るエンジン１０は、第１実施形態と同様の効果を奏する。加えて、第２実施形態に係るエンジン１０は、第１水分吸着器９０に収容された吸湿材を加熱し、その吸湿材に吸着されている水分をその吸湿材から離脱させる第１水分吸着器再生手段（第１水分吸着器加熱通路部７２）を備えている。従って、適当な時期（例えば、凝縮器８０を通過した循環ガスの飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより小さい等、第１水分吸着器９０を利用した水蒸気の除去が必要でないとき）に、第１水分吸着器再生手段を用いて吸湿材を加熱し、その水分吸着能力を増大（復元）することができる。即ち、吸湿材を再生することができる。この結果、吸湿材を頻繁に交換することなく、作動ガス循環型水素エンジン１０を長期に渡り高い熱効率をもって運転することが可能となる。   As described above, the engine 10 according to the second embodiment of the present invention has the same effects as those of the first embodiment. In addition, the engine 10 according to the second embodiment heats the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber 90, and causes the moisture adsorbed by the hygroscopic material to be separated from the hygroscopic material. Regeneration means (first moisture adsorber heating passage portion 72) is provided. Therefore, at an appropriate time (for example, when it is not necessary to remove water vapor using the first moisture adsorber 90, such as when the saturated water vapor amount PH2O of the circulating gas that has passed through the condenser 80 is smaller than the predetermined value PH2Oth), the first The moisture absorbing material can be heated using the moisture adsorber regeneration means to increase (restore) its moisture adsorption capacity. That is, the hygroscopic material can be regenerated. As a result, the working gas circulation hydrogen engine 10 can be operated with high thermal efficiency over a long period of time without frequently replacing the hygroscopic material.

更に、第１水分吸着器加熱通路部７２が第１水分吸着器再生手段として設けられているので、作動ガス循環型水素エンジン１０から排出された温度の高い排ガスを、「第１水分吸着器９０の吸湿材」を加熱して再生させるための熱源として用いることができる。即ち、エンジン１０の発生するエネルギーを効率良く利用して吸湿材を再生することができる。   Further, since the first moisture adsorber heating passage portion 72 is provided as the first moisture adsorber regenerating means, the exhaust gas having a high temperature discharged from the working gas circulation hydrogen engine 10 is sent to the “first moisture adsorber 90. Can be used as a heat source for heating and regenerating. That is, the hygroscopic material can be regenerated by efficiently using the energy generated by the engine 10.

更に、第２実施形態に係るエンジンは、
第１水分吸着器９０の吸湿材に吸着されている水分を同吸湿材から離脱させることによりその吸湿材を再生させる「吸湿材再生条件」が成立したか否かを判定する吸湿材再生条件判定手段（図８のステップ４１５を参照。）と、
その吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき、前記排気ポート３２から排出されたガスの総てが前記第１水分吸着器加熱通路部７２を流れ、且つ、「前記第１通路部６１の前記分岐点Ｄ１と前記合流点Ｄ２との間」には同排気ポートから排出されたガスが流れないように前記第２制御弁７３を制御するとともに、前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記排気ポート３２から排出されたガスの総てが「前記第１通路部６１の前記分岐点Ｄ１と前記合流点Ｄ２との間」を流れ、且つ、前記第１水分吸着器加熱通路部７２には同排気ポート３２から排出されたガスが流れないように前記第２制御弁７３を制御する再生時経路制御手段（図８のルーチン、特に、ステップ８０５及びステップ８１０を参照。）と、
を備えている。 Furthermore, the engine according to the second embodiment is
Moisture absorbing material regeneration condition determination for determining whether or not the “moisture absorbing material regeneration condition” for regenerating the moisture absorbing material by releasing the moisture adsorbed on the moisture absorbing material of the first moisture adsorber 90 from the moisture absorbing material is established. Means (see step 415 of FIG. 8);
When it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, all of the gas discharged from the exhaust port 32 flows through the first moisture adsorber heating passage portion 72, and “the first passage portion 61 The second control valve 73 is controlled so that the gas discharged from the exhaust port does not flow between the branch point D1 and the junction point D2, and it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied. All of the gas discharged from the exhaust port 32 flows “between the branch point D1 and the junction point D2 of the first passage portion 61” and the first moisture adsorber heating passage portion. 72 is a regeneration path control means for controlling the second control valve 73 so that the gas discharged from the exhaust port 32 does not flow (see the routine of FIG. 8, particularly, step 805 and step 810).
It has.

これによれば、吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき、排気ポート３２から排出されたガスの総てが第１水分吸着器加熱通路部７２を流れる。従って、吸湿材再生条件が成立したとき、第１水分吸着器９０の吸湿材が効率良く再生される。   According to this, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, all of the gas discharged from the exhaust port 32 flows through the first moisture adsorber heating passage portion 72. Therefore, when the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is efficiently regenerated.

更に、その再生時経路制御手段（図８のルーチンを参照。）は、
前記吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき前記第２通路部６２を流れるガスの総てが前記接続通路部６６を流れるように前記第１制御弁６７を制御するとともに、前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記第２通路部６２を流れるガスの総てが前記第３通路部６３を流れるように前記第１制御弁６７を制御するように構成されている（特に、図８のステップ４２０〜ステップ４４５を参照。）。 Further, the reproduction path control means (see the routine of FIG. 8)
When it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, the first control valve 67 is controlled so that all the gas flowing through the second passage portion 62 flows through the connection passage portion 66, and the hygroscopic material regeneration is performed. When it is determined that the condition is not satisfied, the first control valve 67 is controlled so that all of the gas flowing through the second passage portion 62 flows through the third passage portion 63 (particularly, (See step 420 to step 445 in FIG. 8.)

従って、吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき、凝縮器８０を通過した残余の水蒸気を含むガスが「第１水分吸着器加熱通路部７２による加熱によってそれまでに吸着した水分を吸湿材が放出している最中にある第１水分吸着器９０」を通過しない。従って、「凝縮器８０を通過することにより水蒸気濃度が低下した循環ガスの水蒸気濃度」が「循環ガスが第１水分吸着器９０を通過すること」によって、再び高くなることを回避することができ、同時に、第１水分吸着器９０の吸湿材が効率良く水分を放出することができる。   Therefore, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, the gas containing the remaining water vapor that has passed through the condenser 80 is “the moisture absorbed by the first moisture adsorber heating passage 72 is absorbed by the hygroscopic material. Does not pass through the first moisture adsorber 90 "that is being discharged. Therefore, it can be avoided that the “water vapor concentration of the circulating gas whose water vapor concentration has decreased by passing through the condenser 80” becomes high again by “the circulating gas passing through the first moisture adsorber 90”. At the same time, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 can efficiently release moisture.

更に、吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき、前記第２通路部６２を流れるガスの総てが「吸着した水分を、第１水分吸着器加熱通路部７２による加熱によって放出している最中にはない第１水分吸着器９０」を通過することができるので、循環ガス中の水蒸気濃度を効率よく低減することができる。   Further, when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied, all of the gas flowing through the second passage portion 62 releases “adsorbed moisture by heating by the first moisture adsorber heating passage portion 72. Since the first moisture adsorber 90 "that is not in the middle can be passed, the water vapor concentration in the circulating gas can be efficiently reduced.

更に、第２実施形態において、吸湿材再生条件は「凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値以下であるときに成立する。従って、「凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値より大きい場合には、前記第１制御弁６７によって第３通路部６３を介して第１水分吸着器９０に多量の循環ガスを流入させることができる。このとき、第２制御弁７３によって、燃焼室２１から排出された排ガスは第１水分吸着器加熱通路部７２を通過していない。その結果、循環ガス中の水蒸気量が多い場合に、循環ガス中の水蒸気量を効率良く低減することができる。   Furthermore, in the second embodiment, the hygroscopic material regeneration condition is satisfied when the “amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion 80b of the condenser 80 into the second passage portion 62” is a predetermined value or less. Therefore, when the “water vapor amount contained in the gas discharged from the outlet portion 80b of the condenser 80 into the second passage portion 62” is larger than a predetermined value, the first control valve 67 causes the third passage portion 63 to be moved. A large amount of circulating gas can flow into the first moisture adsorber 90 through the first moisture adsorber 90. At this time, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 by the second control valve 73 does not pass through the first moisture adsorber heating passage portion 72. As a result, when the amount of water vapor in the circulating gas is large, the amount of water vapor in the circulating gas can be efficiently reduced.

一方、「凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値以下の場合には、前記第１制御弁６７によって第１水分吸着器９０に循環ガスが流入しない。このとき、第２制御弁７３によって、燃焼室２１から排出された排ガスの総ては第１水分吸着器加熱通路部７２を通過する。その結果、第１水分吸着器９０の吸湿材を効率よく再生することができる。   On the other hand, when “the amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion 80 b of the condenser 80 into the second passage portion 62” is equal to or smaller than a predetermined value, the first moisture adsorber 90 is moved by the first control valve 67. Circulating gas does not flow into At this time, all of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 passes through the first moisture adsorber heating passage portion 72 by the second control valve 73. As a result, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 can be efficiently regenerated.

なお、上記第２実施形態においては、第１制御弁６７と第２制御弁７３とは同時に切り換えられていた。これに対し、第１水分吸着器９０によって循環ガスから水分を除去する必要がある場合（例えば、「凝縮器８０の出口部８０ｂから第２通路部６２内に排出されたガスに含まれる水蒸気量」が所定値より大きい場合）、第１制御弁６７によって第２通路部６２と第３通路部６３とを連通させ、且つ、第２制御弁７３によって第１通路部６１の上流側と第１通路部６１の下流側部分とを連通させ、一方、第１水分吸着器９０によって循環ガスから水分を除去する必要がない場合、第１制御弁６７によって第２通路部６２と接続通路部６６とを連通させ、且つ、第２制御弁７３によって第１通路部６１の上流側と第１通路部６１の下流側部分とを連通させてもよい。そして、第１制御弁６７によって第２通路部６２と接続通路部６６とが連通させられている場合であって、更に、他の条件（例えば、前回の吸湿材の再生実行時点から「所定時間以上が経過していること」又は「エンジン１０の総積算回転数が所定回転数以上となったこと」等の条件）が成立した場合に限って、第２制御弁７３によって第１通路部６１の上流側部分と第１水分吸着器加熱通路部７２とを連通させてもよい。即ち、第１水分吸着器９０の「吸湿材再生条件」は、第１水分吸着器９０の吸湿材による「吸湿実行条件」が成立しないという条件に「更に他の条件」を付加した条件とすることもできる。   In the second embodiment, the first control valve 67 and the second control valve 73 are switched simultaneously. On the other hand, when it is necessary to remove moisture from the circulating gas by the first moisture adsorber 90 (for example, “the amount of water vapor contained in the gas discharged from the outlet portion 80b of the condenser 80 into the second passage portion 62) ”Is larger than a predetermined value), the first control valve 67 causes the second passage portion 62 and the third passage portion 63 to communicate with each other, and the second control valve 73 connects the upstream side of the first passage portion 61 with the first passage portion 61. When the downstream portion of the passage portion 61 is in communication with the first moisture adsorber 90 and there is no need to remove moisture from the circulating gas, the first control valve 67 causes the second passage portion 62 and the connection passage portion 66 to Further, the second control valve 73 may communicate the upstream side of the first passage portion 61 and the downstream portion of the first passage portion 61. In addition, the second passage 62 and the connection passage 66 are communicated by the first control valve 67, and further, other conditions (for example, “predetermined time from the time when the moisture absorbent material is regenerated last time”). Only when the above condition has passed or a condition such as “the total accumulated rotational speed of the engine 10 has become equal to or higher than the predetermined rotational speed”) is established by the second control valve 73. The upstream portion of the first water adsorber and the first moisture adsorber heating passage 72 may be communicated with each other. That is, the “moisture absorbent regeneration condition” of the first moisture adsorber 90 is a condition in which “another condition” is added to the condition that the “moisture absorption execution condition” by the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is not satisfied. You can also.

また、第２制御弁７３は、経路切換弁であったが、その入口部を二つの出口部のうちの一方に連通している時間Ｔ３と、その入口部を二つの出口部のうちの他方に連通している時間Ｔ４と、の比（Ｔ３／Ｔ４）を調整することにより、「第１通路部６１を流れるガスであって分岐点Ｄ１と合流点Ｄ２との間を流れるガスの流量Ｇ３」に対する「第１水分吸着器加熱通路部７２を流れるガスの流量Ｇ４」の比（Ｇ４／Ｇ３）を、任意の値に調整するように構成することもできる。この場合、ＣＰＵは、上記取得される飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが小さくなるほど、ガス流量Ｇ３に対するガス流量Ｇ４の比（Ｇ４／Ｇ３）が大きくなるように、比（Ｔ３／Ｔ４）を制御する。   Further, the second control valve 73 is a path switching valve, but the time T3 in which the inlet portion communicates with one of the two outlet portions and the other inlet portion of the two outlet portions. By adjusting the ratio (T3 / T4) to the time T4 communicated with the “flow rate G3 of the gas flowing through the first passage 61 and flowing between the branch point D1 and the junction point D2” The ratio (G4 / G3) of “the flow rate G4 of the gas flowing through the first moisture adsorber heating passage 72” to “A” may be adjusted to an arbitrary value. In this case, the CPU controls the ratio (T3 / T4) so that the ratio (G4 / G3) of the gas flow rate G4 to the gas flow rate G3 increases as the acquired saturated water vapor amount PH2O decreases.

また、第１水分吸着器再生手段として、第１水分吸着器加熱通路部７２に代え、又は、第１水分吸着器加熱通路部７２に加えて、第１水分吸着器９０（第１水分吸着器９０に収容されている吸着材）を加熱する電気ヒータを設け、前記吸湿材再生条件が成立したときにその電気ヒータを通電することにより、吸湿材を再生してもよい。   Further, as the first moisture adsorber regeneration means, a first moisture adsorber 90 (first moisture adsorber) may be used instead of the first moisture adsorber heating passage portion 72 or in addition to the first moisture adsorber heating passage portion 72. The hygroscopic material may be regenerated by providing an electric heater that heats the adsorbent contained in 90 and energizing the electric heater when the hygroscopic material regeneration condition is satisfied.

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンは、図９に示したように、主として、二つの水分吸着器（即ち、第１水分吸着器９０及び第２水分吸着器９５）を備えるとともに、それらの水分吸着器に好適な作動ガス循環通路部１１０等を備える点において、上記第１実施形態のエンジン１０と相違している。従って、以下、係る相違点を中心として説明する。 <Third Embodiment>
As shown in FIG. 9, the working gas circulation hydrogen engine according to the third embodiment of the present invention mainly includes two moisture adsorbers (that is, a first moisture adsorber 90 and a second moisture adsorber 95). It is different from the engine 10 of the said 1st Embodiment in being equipped with the working gas circulation channel | path part 110 grade | etc., Suitable for those moisture adsorption devices. Therefore, the following description will focus on such differences.

上述したように、第３実施形態に係るエンジンは、第１水分吸着器９０及び第２水分吸着器９５を備えている。第２水分吸着器９５は、上記第１及び第２実施形態にて説明した第１水分吸着器９０と同じ構成及び機能を備える水分吸着器である。即ち、第２水分吸着器９５は第１水分吸着器９０が収容している吸湿材（例えばシリカゲル）と同じ吸湿材を収容している。第２水分吸着器９５は、その入口部９５ａから導入したガスに含まれる水蒸気を吸湿材に吸着させ、その水蒸気が吸湿材に吸着されることにより除去されたガスを出口部９５ｂから排出するようになっている。   As described above, the engine according to the third embodiment includes the first moisture adsorber 90 and the second moisture adsorber 95. The second moisture adsorber 95 is a moisture adsorber having the same configuration and function as the first moisture adsorber 90 described in the first and second embodiments. That is, the second moisture adsorber 95 accommodates the same hygroscopic material as the hygroscopic material (eg, silica gel) accommodated in the first moisture adsorber 90. The second moisture adsorber 95 adsorbs the water vapor contained in the gas introduced from the inlet portion 95a to the hygroscopic material and discharges the gas removed by the adsorption of the water vapor to the hygroscopic material from the outlet portion 95b. It has become.

作動ガス循環通路部１１０は、第１〜第１２接続通路部１１１〜１２２を備えている。   The working gas circulation passage part 110 includes first to twelfth connection passage parts 111 to 122.

第１接続通路部１１１は、燃焼室２１に連通した排気ポート３２と、第１分岐点Ｅ１に備えられた第３制御弁（第３三方弁）７３ａの一つの入口部と、を連通している。
第２接続通路部１１２は、放熱性が良好な金属管からなっている。第２接続通路部１１２は、第３制御弁７３ａの二つの出口部のうちの一方と、第１合流点Ｆ１と、を連通している。第２接続通路部１１２は、第１水分吸着器９０の近傍を通過している。即ち、第２接続通路部１１２は、その内部を排ガスが通過したとき、第１水分吸着器９０の吸湿材を加熱し得るようになっている。 The first connection passage portion 111 communicates the exhaust port 32 communicating with the combustion chamber 21 and one inlet portion of the third control valve (third three-way valve) 73a provided at the first branch point E1. Yes.
The 2nd connection channel | path part 112 consists of a metal tube with favorable heat dissipation. The second connection passage portion 112 communicates one of the two outlet portions of the third control valve 73a with the first junction point F1. The second connection passage portion 112 passes through the vicinity of the first moisture adsorber 90. That is, the second connection passage 112 can heat the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 when exhaust gas passes through the second connection passage 112.

第３接続通路部１１３は、第１合流点Ｆ１と、凝縮器８０の入口部８０ａと、を連通している。
第４接続通路部１１４は、凝縮器８０の出口部８０ｂと、第２分岐点Ｅ２に備えられた第４制御弁（第４三方弁）７４の一つの入口部と、を連通している。
第５接続通路部１１５は、第４制御弁７４の二つの出口部のうちの一方と、第１水分吸着器９０の入口部９０ａと、を連通している。
第６接続通路部１１６は、第１水分吸着器９０の出口部９０ｂと、第３分岐点Ｅ３に備えられた第５制御弁（第５三方弁）７５の一つの入口部と、を連通している。 The third connection passage portion 113 communicates the first junction point F <b> 1 and the inlet portion 80 a of the condenser 80.
The fourth connection passage 114 communicates the outlet 80b of the condenser 80 and one inlet of the fourth control valve (fourth three-way valve) 74 provided at the second branch point E2.
The fifth connection passage portion 115 communicates one of the two outlet portions of the fourth control valve 74 and the inlet portion 90 a of the first moisture adsorber 90.
The sixth connection passage portion 116 communicates the outlet portion 90b of the first moisture adsorber 90 and one inlet portion of the fifth control valve (fifth three-way valve) 75 provided at the third branch point E3. ing.

第７接続通路部１１７は、第５制御弁７５の二つの出口部のうちの一方と、第２合流点Ｆ２と、を連通している。
第８接続通路部１１８は、第２合流点Ｆ２と、燃焼室２１に連通する吸気ポート３１と、を連通している。
第９接続通路部１１９は、放熱性が良好な金属管からなっている。第９接続通路部１１９は、第３制御弁７３ａの二つの出口部のうちの他方と、第１合流点Ｆ１と、を連通している。第９接続通路部１１９は、第２水分吸着器９５の近傍を通過している。即ち、第９接続通路部１１９は、その内部を排ガスが通過したとき、第２水分吸着器９５の吸湿材を加熱し得るようになっている。 The seventh connection passage portion 117 communicates one of the two outlet portions of the fifth control valve 75 with the second junction point F2.
The eighth connection passage 118 communicates the second junction point F <b> 2 and the intake port 31 that communicates with the combustion chamber 21.
The ninth connection passage portion 119 is made of a metal tube with good heat dissipation. The ninth connection passage portion 119 communicates the other of the two outlet portions of the third control valve 73a with the first junction point F1. The ninth connection passage portion 119 passes through the vicinity of the second moisture adsorber 95. That is, the ninth connection passage portion 119 can heat the hygroscopic material of the second moisture adsorber 95 when the exhaust gas passes through the ninth connection passage portion 119.

第１０接続通路部１２０は、第４制御弁７４の二つの出口部のうちの他方と、第２水分吸着器９５の入口部９５ａと、を連通している。
第１１接続通路部１２１は、第２水分吸着器９５の出口部９５ｂと、第４分岐点Ｅ４に備えられた第６制御弁（第６三方弁）７６の一つの入口部と、を連通している。
第１２接続通路部１２２は、第６制御弁７６の二つの出口部のうちの一方と、第２合流点Ｆ２と、を連通している。 The tenth connection passage portion 120 communicates the other of the two outlet portions of the fourth control valve 74 and the inlet portion 95 a of the second moisture adsorber 95.
The eleventh connection passage 121 communicates the outlet 95b of the second moisture adsorber 95 with one inlet of the sixth control valve (sixth three-way valve) 76 provided at the fourth branch point E4. ing.
The twelfth connection passage portion 122 communicates one of the two outlet portions of the sixth control valve 76 with the second junction point F2.

更に、第５制御弁７５の二つの出口部のうちの他方は、大気に開放された通路と接続されている。同様に、第６制御弁７６の二つの出口部のうちの他方は、大気に開放された通路と接続されている。   Further, the other of the two outlet portions of the fifth control valve 75 is connected to a passage opened to the atmosphere. Similarly, the other of the two outlet portions of the sixth control valve 76 is connected to a passage opened to the atmosphere.

第３制御弁７３ａ、第４制御弁７４、第５制御弁７５及び第６制御弁７６は、運転モードが、第１水分吸着器再生モードと、第２水分吸着器再生モードと、の何れであるかに応じて、次の表１に示すように作動する。第１水分吸着器再生モードは、第１水分吸着器９０の吸湿材を加熱することにより再生させ、循環ガス中の水蒸気の除去を凝縮器８０及び第２水分吸着器９５によって行うモードである。第２水分吸着器再生モードは、第２水分吸着器９５の吸湿材を加熱することにより再生させ、循環ガス中の水蒸気の除去を凝縮器８０及び第１水分吸着器９０によって行うモードである。

Figure 0004952452
The operation mode of the third control valve 73a, the fourth control valve 74, the fifth control valve 75, and the sixth control valve 76 is any of the first moisture adsorber regeneration mode and the second moisture adsorber regeneration mode. Depending on whether it is present, it operates as shown in Table 1 below. The first moisture adsorber regeneration mode is a mode in which the moisture absorbing material of the first moisture adsorber 90 is regenerated by heating, and the water vapor in the circulating gas is removed by the condenser 80 and the second moisture adsorber 95. The second moisture adsorber regeneration mode is a mode in which the moisture absorbent in the second moisture adsorber 95 is regenerated by heating, and the water vapor in the circulating gas is removed by the condenser 80 and the first moisture adsorber 90.
Figure 0004952452

この結果、第１〜第１２接続通路部１１１〜１２２は、以下のように第６〜第８通路部を構成する。
即ち、第１接続通路部１１１は、燃焼室２１に連通する排気ポート３２と、第１分岐点Ｅ１と、を連通させる第６通路部を構成する。 As a result, the 1st-12th connection channel | path parts 111-122 comprise a 6th-8th channel | path part as follows.
That is, the first connection passage portion 111 constitutes a sixth passage portion that communicates the exhaust port 32 communicating with the combustion chamber 21 and the first branch point E1.

第２接続通路部１１２、第３接続通路部１１３、第４接続通路部１１４、第１０接続通路部１２０、第１１接続通路部１２１、第１２接続通路部１２２、及び、第８接続通路部１１８は、第１分岐点Ｅ１から出発するとともに第１水分吸着器９０の近傍を通過し、その後、凝縮器８０の入口部８０ａ及び出口部８０ｂを通過し、その後、第２水分吸着器９５の入口部９５ａ及び出口部９５ｂを通過し、その後、燃焼室２１に連通した吸気ポート３１に到達する「第７通路部（第１循環ガス経路）」を構成する。   Second connection passage portion 112, third connection passage portion 113, fourth connection passage portion 114, tenth connection passage portion 120, eleventh connection passage portion 121, twelfth connection passage portion 122, and eighth connection passage portion 118. Starts from the first branch point E1 and passes through the vicinity of the first moisture adsorber 90, then passes through the inlet 80a and outlet 80b of the condenser 80, and then enters the inlet of the second moisture adsorber 95. A “seventh passage portion (first circulation gas path)” that passes through the portion 95 a and the outlet portion 95 b and then reaches the intake port 31 communicating with the combustion chamber 21 is formed.

第９接続通路部１１９、第３接続通路部１１３、第４接続通路部１１４、第５接続通路部１１５、第６接続通路部１１６、第７接続通路部１１７、及び、第８接続通路部１１８は、第１分岐点Ｅ１から出発するとともに第２水分吸着器９５の近傍を通過し、その後、凝縮器８０の入口部８０ａ及び出口部８０ｂを通過し、その後、第１水分吸着器９０の入口部９０ａ及び出口部９０ｂを通過し、その後、燃焼室２１に連通した吸気ポート３１に到達する「第８通路部（第２循環ガス経路）」を構成する。   The ninth connection passage portion 119, the third connection passage portion 113, the fourth connection passage portion 114, the fifth connection passage portion 115, the sixth connection passage portion 116, the seventh connection passage portion 117, and the eighth connection passage portion 118. Starts from the first branch point E1 and passes through the vicinity of the second moisture adsorber 95, then passes through the inlet 80a and outlet 80b of the condenser 80, and then enters the inlet of the first moisture adsorber 90. An “eight passage portion (second circulation gas path)” that passes through the portion 90 a and the outlet portion 90 b and then reaches the intake port 31 communicating with the combustion chamber 21 is configured.

なお、この場合、ある通路が凝縮器８０の入口部８０ａ及び出口部８０ｂを通過するとは、ある通路が凝縮器８０の入口部８０ａに連通され（到達し）、凝縮器８０の内部を通って出口部８０ｂに達し、その出口部８０ｂから他の部分に向けて出発する通路を構成していることを意味する。
同様に、ある通路が第１水分吸着器９０の入口部９０ａ及び出口部９０ｂを通過するとは、ある通路が第１水分吸着器９０の入口部９０ａに連通され（到達し）、第１水分吸着器９０の内部を通って出口部９０ｂに達し、その出口部９０ｂから他の部分に向けて出発する通路を構成していることを意味する。
また、ある通路が第２水分吸着器９５の入口部９５ａ及び出口部９５ｂを通過するとは、ある通路が第２水分吸着器９５の入口部９５ａに連通され（到達し）、第２水分吸着器９５の内部を通って出口部９５ｂに達し、その出口部９５ｂから他の部分に向けて出発する通路を構成していることを意味する。 In this case, a passage passes through the inlet portion 80a and the outlet portion 80b of the condenser 80. The passage passes through (becomes) the inlet portion 80a of the condenser 80 and passes through the inside of the condenser 80. It means that the passage reaches the outlet portion 80b and starts from the outlet portion 80b toward another portion.
Similarly, when a certain passage passes through the inlet portion 90a and the outlet portion 90b of the first moisture adsorber 90, the certain passage is communicated (arrived) with the inlet portion 90a of the first moisture adsorber 90, and the first moisture adsorption It means that the outlet 90b is reached through the inside of the vessel 90, and a passage starting from the outlet 90b toward the other part is formed.
Further, when a certain passage passes through the inlet portion 95a and the outlet portion 95b of the second moisture adsorber 95, the certain passage is communicated (arrived) with the inlet portion 95a of the second moisture adsorber 95, and the second moisture adsorber. 95 means that the passage reaches the exit portion 95b through the inside of the passage 95 and starts from the exit portion 95b toward another portion.

上記のように構成された第３実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジン１０の電気制御装置１００のＣＰＵは、図２及び図３に示したルーチンを実行するようになっている。更に、このＣＰＵは、図４に代わる図１０にフローチャートにより示した経路制御ルーチンを実行するようになっている。図２及び図３に示したルーチンに基づく作動については説明済みである。従って、以下、図１０を参照しながらＣＰＵの作動について説明する。   The CPU of the electric control device 100 of the working gas circulation hydrogen engine 10 according to the third embodiment configured as described above executes the routines shown in FIGS. Further, this CPU executes a route control routine shown by a flowchart in FIG. 10 instead of FIG. The operation based on the routine shown in FIGS. 2 and 3 has been described. Therefore, the operation of the CPU will be described below with reference to FIG.

ＣＰＵは、所定時間の経過毎に図１０に示した経路制御ルーチンを実行するようになっている。従って、ＣＰＵは、所定のタイミングになるとこのルーチンの処理をステップ１０００から開始し、ステップ１００５にてタイマーＴの値を「１」だけ増大する。次いで、ＣＰＵはステップ１０１０に進み、タイマーＴの値が所定値Ｔｔｈより大きいか否かを判定する。このとき、タイマーＴの値が所定値Ｔｔｈより大きくなければ、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定し、直接ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   The CPU executes the route control routine shown in FIG. 10 every elapse of a predetermined time. Therefore, the CPU starts the process of this routine from step 1000 at a predetermined timing, and increases the value of the timer T by “1” in step 1005. Next, the CPU proceeds to step 1010 to determine whether or not the value of the timer T is greater than a predetermined value Tth. At this time, if the value of the timer T is not greater than the predetermined value Tth, the CPU makes a “No” determination at step 1010 to directly proceed to step 1095 to end the present routine tentatively.

その後、ステップ１００５の処理が繰り返されることにより、タイマーＴの値が所定値Ｔｔｈより大きくなる。この場合、ＣＰＵはステップ１０１０に進んだとき、同ステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、再生モードフラグＸＭの値が「０」であるか否かを判定する。この再生モードフラグＸＭは、その値が「１」であるとき上述した第１水分吸着器再生モードにてエンジン１０が運転されていることを示し、その値が「０」であるとき上述した第２水分吸着器再生モードにてエンジン１０が運転されていることを示す。   Thereafter, by repeating the processing of step 1005, the value of the timer T becomes larger than the predetermined value Tth. In this case, when the CPU proceeds to step 1010, it determines “Yes” at step 1010, proceeds to step 1015, and determines whether or not the value of the reproduction mode flag XM is “0”. The regeneration mode flag XM indicates that the engine 10 is operating in the above-described first moisture adsorber regeneration mode when the value is “1”, and when the value is “0”, It shows that the engine 10 is operated in the two moisture adsorber regeneration mode.

いま、再生モードフラグＸＭの値が「０」である（現時点まで第２水分吸着器９５の吸湿材の再生が行われていた。）と仮定すると、ＣＰＵはステップ１０１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、第１水分吸着器再生モードを実行するように第３制御弁７３ａ及び第４〜第６制御弁７４〜７６を「表１に示した第１水分吸着器再生モード」に従って制御する。そして、ＣＰＵはステップ１０３０にてタイマーＴの値を「０」に設定し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Assuming that the value of the regeneration mode flag XM is “0” (the moisture absorbent material of the second moisture adsorber 95 has been regenerated up to the present time), the CPU determines “Yes” in step 1015. In step 1020, the third control valve 73a and the fourth to sixth control valves 74 to 76 are set to “the first moisture adsorber regeneration mode shown in Table 1” so as to execute the first moisture adsorber regeneration mode. Control according to. Then, the CPU sets the value of the timer T to “0” in step 1030, proceeds to step 1095, and once ends this routine.

この結果、循環ガスは上述した「第１循環ガス経路（第７通路部）」を通過するので、第１水分吸着器９０の吸湿材が再生させられ、循環ガス中の水蒸気は凝縮器８０及び第２水分吸着器９５にて循環ガスから除去される。   As a result, the circulating gas passes through the “first circulating gas path (seventh passage)” described above, so that the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 is regenerated, and the water vapor in the circulating gas is converted into the condenser 80 and The second moisture adsorber 95 removes the circulating gas.

この第１水分吸着器再生モードが所定時間継続すると、ステップ１００５の処理が繰り返されることにより、タイマーＴの値は再び所定値Ｔｔｈより大きくなる。この場合、ＣＰＵはステップ１０１０に進んだとき、同ステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、再生モードフラグＸＭの値が「０」であるか否かを判定する。このとき、再生モードフラグＸＭの値は「１」である（即ち、現時点まで第１水分吸着器９０の吸湿材の再生が行われていた。）。従って、ＣＰＵはステップ１０１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０３５に進み、第２水分吸着器再生モードを実行するように第３制御弁７３ａ及び第４〜第６制御弁７４〜７６を「表１に示した第２水分吸着器再生モード」に示したように制御する。その後、ＣＰＵはステップ１０４０に進んで再生モードフラグＸＭの値を「０」に設定し、ステップ１０３０に進んでタイマーＴの値を「０」に設定し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。   When the first moisture adsorber regeneration mode continues for a predetermined time, the value of the timer T becomes larger than the predetermined value Tth again by repeating the processing of step 1005. In this case, when the CPU proceeds to step 1010, it determines “Yes” at step 1010, proceeds to step 1015, and determines whether or not the value of the reproduction mode flag XM is “0”. At this time, the value of the regeneration mode flag XM is “1” (that is, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 has been regenerated up to the present time). Therefore, the CPU makes a “No” determination at step 1015 to proceed to step 1035, and sets the third control valve 73a and the fourth to sixth control valves 74 to 76 to “execute the second moisture adsorber regeneration mode”. Control is performed as shown in “Second moisture adsorber regeneration mode shown in Table 1”. Thereafter, the CPU proceeds to step 1040 to set the value of the reproduction mode flag XM to “0”, proceeds to step 1030 to set the value of the timer T to “0”, proceeds to step 1095 and ends this routine once. To do.

この結果、循環ガスは上述した「第２循環ガス経路（第８通路部）」を通過するので、第２水分吸着器９５の吸湿材が再生させられ、循環ガス中の水蒸気は凝縮器８０及び第１水分吸着器９０にて循環ガスから除去される。   As a result, since the circulating gas passes through the “second circulating gas path (eighth passage portion)” described above, the hygroscopic material of the second moisture adsorber 95 is regenerated, and the water vapor in the circulating gas is converted into the condenser 80 and The first moisture adsorber 90 removes the circulating gas.

このように、第３実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンは、前記第７通路部及び前記第８通路部の何れか一方の通路部を、例えば、所定時間が経過する毎に交互に選択的に選択するようになっている。従って、第１水分吸着器９０の吸湿材及び第２水分吸着器９５の吸湿材は常に高い水蒸気吸着率にて水蒸気を吸着できる状態に維持され、且つ、循環ガス中の水蒸気は凝縮器８０と、第１水分吸着器９０及び第２水分吸着器９５のうちの何れか一方と、によって循環ガスから常に分離・除去される。その結果、循環ガスに含まれる水蒸気を長期に渡り効率良く分離・除去する（燃焼室２１に供給される循環ガスの水蒸気濃度を長期安定的に低い値に維持する）ことができる。更に、第１水分吸着器９０及び第２水分吸着器９５の吸湿材を交換しなければならない頻度を低減することができる。   Thus, the working gas circulation hydrogen engine according to the third embodiment alternately selects one of the seventh passage portion and the eighth passage portion every time a predetermined time elapses. To choose. Therefore, the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 and the hygroscopic material of the second moisture adsorber 95 are always maintained in a state where water vapor can be adsorbed at a high water vapor adsorption rate, and the water vapor in the circulating gas is The first moisture adsorber 90 and the second moisture adsorber 95 are always separated and removed from the circulating gas by one of the first moisture adsorber 90 and the second moisture adsorber 95. As a result, the water vapor contained in the circulating gas can be efficiently separated and removed over a long period of time (the water vapor concentration of the circulating gas supplied to the combustion chamber 21 can be stably maintained at a low value for a long period of time). Furthermore, the frequency with which the hygroscopic material of the first moisture adsorber 90 and the second moisture adsorber 95 must be replaced can be reduced.

なお、第３実施形態において、前記第７通路部及び前記第８通路部を交互に選択的に選択して切換える条件は、前回の通路部選択（切換）実行後のエンジン運転時間が「所定時間以上となったこと（タイマーＴの値が所定値Ｔｔｈに到達したこと）」であったが、前回の通路部選択（切換）実行後からの「エンジン１０の総積算回転数」が所定回転数以上となったこと、或は、前回の通路部選択（切換）実行後からの「エンジン１０を搭載した車両の積算距離」が所定距離以上となったこと、としてもよい。   In the third embodiment, the condition for selectively selecting and switching the seventh passage portion and the eighth passage portion is that the engine operating time after the previous passage portion selection (switching) execution is “predetermined time”. “The value of the timer T has reached the predetermined value Tth”. However, the “total accumulated engine speed” of the engine 10 after the previous passage portion selection (switching) execution is the predetermined engine speed. It is good also as having become above or that "the integrated distance of the vehicle carrying the engine 10" after the last passage part selection (switching) execution became more than predetermined distance.

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンによれば、凝縮器８０により循環ガス中の水蒸気を循環ガスから分離しても、その循環ガス中の水蒸気量が依然として比較的多くなる場合、水分吸着器（第１水分吸着器９０又は第２水分吸着器９５）の吸湿材によって循環ガス中の水蒸気を循環ガスから更に分離することができる。従って、燃焼室２１に供給される循環ガス（実質的に作動ガスとして機能するガス）の平均的な比熱比を高い値に維持できる。その結果、各作動ガス循環型水素エンジンは高い熱効率にて運転され得る。   As described above, according to the working gas circulation hydrogen engine according to each embodiment of the present invention, even if the water vapor in the circulation gas is separated from the circulation gas by the condenser 80, the amount of water vapor in the circulation gas Is still relatively large, the water vapor in the circulation gas can be further separated from the circulation gas by the moisture absorbent of the moisture adsorber (the first moisture adsorber 90 or the second moisture adsorber 95). Therefore, the average specific heat ratio of the circulating gas (substantially functioning as working gas) supplied to the combustion chamber 21 can be maintained at a high value. As a result, each working gas circulation hydrogen engine can be operated with high thermal efficiency.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態に係るエンジンは水素を拡散燃焼させていたが、自着火燃焼運転又は燃焼室２１に配設された点火プラグからの火花による火花点火燃焼（火炎伝播燃焼）運転を行うエンジンにも本発明を適用することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, although the engine according to each of the above embodiments diffuses and burns hydrogen, the engine performs a self-ignition combustion operation or a spark ignition combustion (flame propagation combustion) operation by a spark from an ignition plug disposed in the combustion chamber 21. The present invention can also be applied to.

また、凝縮器（凝縮器）８０は水冷式であったが、空冷式であってもよい。   Further, the condenser (condenser) 80 is a water-cooled type, but may be an air-cooled type.

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、飽和水蒸気量ＰＨ２Ｏが所定値ＰＨ２Ｏｔｈより大きいことを「第１水分吸着器９０による水蒸気の除去を追加的に実行する水蒸気追加除去実行条件（吸湿実行条件）」としていたが、この水蒸気追加除去実行条件は、以下の何れか一つに設定することもできる。更に、上記「吸湿材再生条件」も、以下の何れか一つに設定することができる。   Further, in the first embodiment and the second embodiment, the saturated water vapor amount PH2O is larger than the predetermined value PH2Oth that “the water vapor additional removal execution condition for additionally performing the water vapor removal by the first water adsorber 90 (moisture absorption). Execution condition) ”, but the water vapor addition removal execution condition can be set to any one of the following. Furthermore, the above “hygroscopic material regeneration condition” can be set to any one of the following.

（１）大気温度を大気温度センサにより取得し、その大気温度が所定値以上であること。
（２）第１水分吸着器９０による所定継続時間に渡る水蒸気の除去が終了した後に所定時間が経過したこと。
（３）燃焼室２１内の圧力を検出する筒内圧センサを設け、その筒内圧センサからの出力とエンジン回転速度センサ１０２から取得されるクランク角（実際には、そのクランク角により定まる燃焼室２１の容積）とに基いて作動ガス循環型水素エンジンの図示トルクを算出し、その図示トルクと投入した水素量とから同エンジンの効率を取得し、そのエンジンの効率が所定値以下になったこと。 (1) The atmospheric temperature is acquired by an atmospheric temperature sensor, and the atmospheric temperature is not less than a predetermined value.
(2) A predetermined time has elapsed after the removal of water vapor over a predetermined duration by the first moisture adsorber 90 is completed.
(3) An in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber 21 is provided, and an output from the in-cylinder pressure sensor and a crank angle acquired from the engine rotation speed sensor 102 (actually, the combustion chamber 21 determined by the crank angle). The indicated torque of the working gas circulation type hydrogen engine is calculated based on the volume of the engine, and the efficiency of the engine is obtained from the indicated torque and the amount of hydrogen input, and the engine efficiency is below a predetermined value. .

また、上記循環ガス温度センサ１０３に代え、循環ガスに含まれる水蒸気の量又は濃度を直接取得する水蒸気量取得手段（例えば、水蒸気量センサ又は水蒸気圧センサ）を採用してもよい。更に、上記各実施形態の作動ガス循環型水素エンジンは、以下に述べる態様のエンジンであると言うこともできる。   Further, instead of the circulating gas temperature sensor 103, a water vapor amount acquisition means (for example, a water vapor amount sensor or a water vapor pressure sensor) that directly acquires the amount or concentration of water vapor contained in the circulating gas may be employed. Furthermore, it can be said that the working gas circulation hydrogen engine of each of the above embodiments is an engine of the aspect described below.

＜態様１＞ 燃焼室に連通した排気ポートと同燃焼室に連通した吸気ポートとを同燃焼室の外部において連通する循環通路を備え、同燃焼室から排出された燃焼後のガスに含まれる作動ガスを同循環通路を通して同燃焼室に再び供給する作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記循環通路に介装されるとともに入口部から導入した同循環通路を流れるガスである循環ガスを大気と熱交換させることにより同循環ガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水となし同循環ガスから同熱交換により凝縮水となった水蒸気を分離した後の循環ガスを出口部から排出する凝縮器８０と、
前記凝縮器よりも前記循環ガスの下流側において前記循環通路に介装されるとともに吸湿材を内部に収容し且つ入口部から導入した同循環ガスに含まれる水蒸気を同吸湿材に吸着させた後に同循環ガスを出口部から同循環通路に排出する第１水分吸着器９０と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 1> An operation included in a gas after combustion that is provided with a circulation passage that communicates an exhaust port communicating with the combustion chamber and an intake port communicating with the combustion chamber outside the combustion chamber. A working gas circulation hydrogen engine that supplies gas to the combustion chamber again through the circulation passage;
The circulation gas, which is interposed in the circulation passage and flows through the circulation passage introduced from the inlet portion, is subjected to heat exchange with the atmosphere to condense the water vapor contained in the circulation gas, thereby forming condensed water. A condenser 80 for discharging the circulating gas from the outlet after separating the water vapor that has become condensed water by the same heat exchange,
After interposing in the circulation passage downstream of the circulation gas from the condenser and accommodating the moisture absorbent in the interior and adsorbing the moisture absorbent in the circulation gas introduced from the inlet portion to the moisture absorbent A first moisture adsorber 90 for discharging the circulation gas from the outlet to the circulation passage;
Working gas circulation type hydrogen engine.

＜態様２＞ 態様１に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記循環通路は、
排気ポート３２と吸気ポート３１とを連通するとともに凝縮器８０を介装した主循環通路（６１、６２、６６、６５）と、
前記主循環通路上であって前記凝縮器よりも前記循環ガスの下流側における分岐点（接続点Ｃ１）にて同主循環通路から分岐するとともに、同主循環通路上であって同分岐点よりも同循環ガスの下流側における合流点（接続点Ｃ２）にて同主循環通路に合流し、且つ、前記第１水分吸着器９０を介装したバイパス通路（６３、６４）と、
からなり、
前記バイパス通路に流入するガスの流量を調整可能な第１制御弁６７（前記分岐点と前記合流点の間に流れる循環ガスの通路を、前記主循環通路及び前記パイパス通路のうちの何れかの通路に設定・選択する流路切換弁）を更に備える、
作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 2> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 1,
The circulation passage is
A main circulation passage (61, 62, 66, 65) in which the exhaust port 32 and the intake port 31 are communicated and the condenser 80 is interposed;
A branch point (connection point C1) on the main circulation path and downstream of the circulation gas from the condenser branches from the main circulation path, and on the main circulation path and from the branch point. And a bypass passage (63, 64) that joins the main circulation passage at the joining point (connection point C2) on the downstream side of the circulation gas and that includes the first moisture adsorber 90;
Consists of
A first control valve 67 capable of adjusting the flow rate of the gas flowing into the bypass passage (the passage of the circulating gas flowing between the branch point and the junction point is one of the main circulation passage and the bypass passage). A flow path switching valve set / selected in the passage),
Working gas circulation hydrogen engine.

＜態様３＞ 態様２に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１制御弁６７は、指示信号に応答して、一つの入口部から導入したガスを二つの出口部の何れかから選択的に排出する三方弁であって、
前記第１制御弁の一つの入口部は前記主循環通路を通して前記凝縮器の出口部８０ｂに連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの一方は前記バイパス通路を通して前記第１水分吸着器の入口部９０ａに連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの他方は前記主循環通路（接続通路部６６）を通して前記合流点（Ｃ２）に連通された作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 3> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 2,
The first control valve 67 is a three-way valve that selectively discharges gas introduced from one inlet portion from one of two outlet portions in response to an instruction signal,
One inlet of the first control valve communicates with the outlet 80b of the condenser through the main circulation passage, and one of the two outlets of the first control valve passes through the bypass passage with the first moisture. A working gas circulation type communicated with the inlet portion 90a of the adsorber, and the other of the two outlet portions of the first control valve communicated with the junction (C2) through the main circulation passage (connection passage portion 66). Hydrogen engine.

＜態様４＞ 態様３に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記凝縮器から排出された循環ガス中の水蒸気量が所定値より多いと判定される場合に、前記凝縮器の出口部を通して前記主循環通路に排出された循環ガスの総てが前記バイパス通路を流れるように前記第１制御弁６７を制御する手段（第１経路切換手段）を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 4> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 3,
When it is determined that the amount of water vapor in the circulating gas discharged from the condenser is greater than a predetermined value, all of the circulating gas discharged to the main circulation passage through the outlet of the condenser passes through the bypass passage. A working gas circulation hydrogen engine provided with means (first path switching means) for controlling the first control valve 67 to flow.

＜態様５＞ 態様１〜４に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１水分吸着器に収容された吸湿材を加熱することにより同吸湿材から水分を離脱させる吸湿材再生手段（７２）を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 5> A working gas circulation hydrogen engine according to aspects 1 to 4,
A working gas circulation hydrogen engine provided with a hygroscopic material regeneration means (72) for releasing moisture from the hygroscopic material by heating the hygroscopic material accommodated in the first moisture adsorber.

＜態様６＞ 態様５に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記吸湿材再生手段は、前記排気ポートと前記凝縮器の入口部との間の前記主循環通路の分岐点から分岐し、その後前記第１水分吸着器の近傍を通過し、その後同分岐点よりも下流の同主循環通路に合流する加熱用バイパス通路７２である作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 6> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 5,
The moisture absorbent regeneration means branches from a branch point of the main circulation passage between the exhaust port and the inlet of the condenser, and then passes near the first moisture adsorber, and then from the branch point. The working gas circulation type hydrogen engine which is a bypass passage 72 for heating which joins the main circulation passage downstream.

＜態様７＞ 態様６に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記凝縮器から排出された循環ガス中の水蒸気量が所定値より少ないと判定される場合に、前記排気ポートから排出されて前記分岐点に到達する循環ガスの総てが前記加熱用バイパス通路を流れるように制御する第２制御弁（第２経路切換手段）７３を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 7> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 6,
When it is determined that the amount of water vapor in the circulating gas discharged from the condenser is less than a predetermined value, all of the circulating gas discharged from the exhaust port and reaching the branch point passes through the heating bypass passage. A working gas circulation hydrogen engine provided with a second control valve (second path switching means) 73 that controls the flow.

＜態様８＞ 態様７に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記凝縮器から排出された循環ガス中の水蒸気量が所定値より少ないと判定される場合であっても、前記凝縮器の出口部を通して前記主循環通路に排出された循環ガスの総てが前記バイパス通路（前記第１水分吸着器）を流れるように前記第１制御弁が制御されている場合、前記排気ポートから排出されて前記分岐点に到達する循環ガスの総てが前記加熱用バイパス通路を流れることなく前記主循環通路を流れるように前記第２制御弁を制御する作動ガス循環型水素エンジン。 <Aspect 8> The working gas circulation hydrogen engine according to aspect 7,
Even if it is determined that the amount of water vapor in the circulating gas discharged from the condenser is less than a predetermined value, all of the circulating gas discharged to the main circulation passage through the outlet of the condenser is the When the first control valve is controlled to flow through the bypass passage (the first moisture adsorber), all of the circulating gas discharged from the exhaust port and reaching the branch point is the heating bypass passage. A working gas circulation hydrogen engine that controls the second control valve to flow through the main circulation passage without flowing through the engine.

本発明の第１実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンの概略図である。1 is a schematic view of a working gas circulation hydrogen engine according to a first embodiment of the present invention. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the electric control apparatus shown in FIG. 1 performs. 循環ガス温度に対するエンジン理論熱効率、ガスの比熱比、汽水分離率及び飽和水蒸気圧の変化の様子を示したグラフである。It is the graph which showed the mode of the engine theoretical thermal efficiency with respect to circulating gas temperature, the specific heat ratio of gas, the brackish water separation rate, and the change of saturated water vapor pressure. 本発明の第２実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンの概略図である。It is the schematic of the working gas circulation type hydrogen engine concerning a 2nd embodiment of the present invention. 図６に示した第１水分吸着器の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the 1st moisture adsorption device shown in FIG. 本発明の第２実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the working gas circulation type hydrogen engine concerning a 2nd embodiment of the present invention performs. 本発明の第３実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンの概略図である。It is the schematic of the working gas circulation type hydrogen engine concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態に係る作動ガス循環型水素エンジンのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the working gas circulation type hydrogen engine concerning a 3rd embodiment of the present invention performs.

符号の説明Explanation of symbols

１０…作動ガス循環型水素エンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…クランク軸、１５…コネクティングロッド、１６…オイルパン、２１…燃焼室、２２…クランクケース、３１…吸気ポート、３２…排気ポート、３３…吸気弁、３４…排気弁、３５…水素噴射弁、４０…水素供給部、４１…水素タンク、４２…水素ガス通路、４３…水素ガス圧レギュレータ、４５…サージタンク、５０…酸素供給部、５１…酸素タンク、５２…酸素ガス通路、５３…酸素ガス圧レギュレータ、５５…酸素ガスミキサ、５５ａ…入口部、５５ｂ…出口部、６０…作動ガス循環通路部、６１…第１通路部、６２…第２通路部、６３…第３通路部、６４…第４通路部、６５…第５通路部、６６…接続通路部、６７…第１制御弁、６８…第１開閉弁、６９…離脱水分排出路部、７１…第２開閉弁、７２…第１水分吸着器加熱通路部（加熱用バイパス通路）、７３…第２制御弁、７３ａ…第３制御弁、７４…第４制御弁、７５…第５制御弁、７６…第６制御弁、８０…凝縮器、８０ａ…入口部、８０ｂ…出口部、９０…第１水分吸着器、９０ａ…入口部、９０ｂ…出口部、９０ｃ…貫通空間、９５…第２水分吸着器、９５ａ…入口部、９５ｂ…出口部、１００…電気制御装置、１０３…循環ガス温度センサ、１１０…作動ガス循環通路部、１１１…第１接続通路部、１１２…第２接続通路部、１１３…第３接続通路部、１１４…第４接続通路部、１１５…第５接続通路部、１１６…第６接続通路部、１１７…第７接続通路部、１１８…第８接続通路部、１１９…第９接続通路部、１２０…第１０接続通路部、１２１…第１１接続通路部、１２２…第１２接続通路部、Ｃ１…第１接続点（第１接続部）、Ｃ２…第２接続点（第２接続部）、Ｃ３…第３接続点（第３接続部）、Ｄ１…分岐点（分岐部）、Ｄ２…合流点（合流部）、Ｅ１…第１分岐点（第１分岐部）、Ｅ２…第２分岐点（第２分岐部）、Ｅ３…第３分岐点（第３分岐部）、Ｅ４…第４分岐点（第４分岐部）、Ｆ１…第１合流点（第１合流部）、Ｆ２…第２合流点（第２合流部）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Working gas circulation type hydrogen engine, 11 ... Cylinder head, 12 ... Cylinder, 13 ... Piston, 14 ... Crankshaft, 15 ... Connecting rod, 16 ... Oil pan, 21 ... Combustion chamber, 22 ... Crankcase, 31 ... Intake Port 32, Exhaust port 33, Intake valve 34, Exhaust valve 35, Hydrogen injection valve 40, Hydrogen supply unit 41, Hydrogen tank 42, Hydrogen gas passage 43, Hydrogen gas pressure regulator 45, surge 50, oxygen supply section, 51 ... oxygen tank, 52 ... oxygen gas passage, 53 ... oxygen gas pressure regulator, 55 ... oxygen gas mixer, 55a ... inlet section, 55b ... outlet section, 60 ... working gas circulation passage section, 61 ... 1st passage part, 62 ... 2nd passage part, 63 ... 3rd passage part, 64 ... 4th passage part, 65 ... 5th passage part, 66 ... Connection passage part, 67 ... 1st control valve 68 ... first on-off valve, 69 ... detached water discharge passage, 71 ... second on-off valve, 72 ... first moisture adsorber heating passage (heating bypass passage), 73 ... second control valve, 73a ... third Control valve 74 ... Fourth control valve 75 ... Fifth control valve 76 ... Sixth control valve 80 ... Condenser 80a ... Inlet part 80b ... Outlet part 90 ... First moisture adsorber 90a ... Inlet , 90b ... outlet part, 90c ... penetrating space, 95 ... second moisture adsorber, 95a ... inlet part, 95b ... outlet part, 100 ... electric control device, 103 ... circulating gas temperature sensor, 110 ... working gas circulation passage part 111 ... 1st connection passage part, 112 ... 2nd connection passage part, 113 ... 3rd connection passage part, 114 ... 4th connection passage part, 115 ... 5th connection passage part, 116 ... 6th connection passage part, 117 ... 7th connection passage part, 118 ... 8th connection passage part, 119 ... 9th connection Road part, 120 ... 10th connection passage part, 121 ... 11th connection passage part, 122 ... 12th connection passage part, C1 ... 1st connection point (1st connection part), C2 ... 2nd connection point (2nd connection) Part), C3 ... third connection point (third connection part), D1 ... branch point (branch part), D2 ... confluence (junction part), E1 ... first branch point (first branch part), E2 ... first 2 branch points (second branch part), E3... Third branch point (third branch part), E4... Fourth branch point (fourth branch part), F1... First junction point (first junction part), F2 ... 2nd junction (2nd junction).

Claims (11)

酸素と、燃料としての水素と、比熱比が水蒸気よりも高い不活性な作動ガスと、を燃焼室に供給し、同燃焼室において同燃料を燃焼させて同作動ガスを膨張させることにより動力を取り出すとともに、同燃焼室から排出された燃焼後の排ガスに含まれる前記作動ガスを同燃焼室に再び供給する作動ガス循環型水素エンジンであって、
入口部から導入した前記排ガスである凝縮前の循環ガスを大気と熱交換させることにより同凝縮前の循環ガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水となし同凝縮前の循環ガスから同熱交換により凝縮水となった水蒸気を分離した凝縮後の循環ガスを出口部から排出する凝縮器と、
吸湿材を収容し且つ入口部から導入した前記凝縮後の循環ガスに含まれる水蒸気を同吸湿材に吸着させた後の水蒸気吸着後の循環ガスを出口部から排出する第１水分吸着器と、
前記燃焼室に連通する排気ポートと前記凝縮器の入口部とを連通させる第１通路部と、
前記凝縮器の出口部と第１接続点とを連通させる第２通路部と、
前記第１接続点と前記第１水分吸着器の入口部とを連通させる第３通路部と、
前記第１水分吸着器の出口部と第２接続点とを連通させる第４通路部と、
前記第２接続点と前記燃焼室に連通する吸気ポートとを連通させる第５通路部と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 Power is supplied by supplying oxygen, hydrogen as fuel, and an inert working gas having a specific heat ratio higher than that of water vapor to the combustion chamber and combusting the fuel in the combustion chamber to expand the working gas. is taken out, a recirculating working hydrogen engine supplies again the working gas in the combustion chamber contained in the exhaust gas after combustion is discharged from the combustion chamber,
The heat from the exhaust gas at a pre-condensation of the circulating gases air and the pre-condensation of the circulating gases into the circulating gas before condensation to condensed water and without the condensing water vapor contained by the heat exchanger was introduced from the inlet portion A condenser that separates the water vapor that has become condensed water by exchange and discharges the condensed circulating gas from the outlet;
A first moisture adsorber that contains a moisture absorbent and discharges the circulating gas after the water vapor adsorption after the water vapor contained in the condensed circulation gas introduced from the inlet is adsorbed to the moisture absorbent from the outlet;
A first passage portion for communicating an exhaust port communicating with the combustion chamber and an inlet portion of the condenser;
A second passage portion communicating the outlet portion of the condenser and the first connection point;
A third passage portion communicating the first connection point and the inlet portion of the first moisture adsorber;
A fourth passage portion communicating the outlet portion of the first moisture adsorber and the second connection point;
A fifth passage portion communicating the second connection point and the intake port communicating with the combustion chamber;
Working gas circulation type hydrogen engine. 請求項１に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１接続点と前記第２接続点とを連通する接続通路部と、
前記第２通路部を通して前記第１接続点に流入するガスのうち前記接続通路部へ流入するガスの流量（Ｇ１）と、前記第２通路部を通して前記第１接続点に流入するガスのうち前記第３通路部へ流入するガスの流量（Ｇ２）と、を調整可能な第１制御弁と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 1,
A connection passage portion communicating the first connection point and the second connection point;
Of the gas flowing into the first connection point through the second passage portion, the flow rate (G1) of the gas flowing into the connection passage portion, and among the gases flowing into the first connection point through the second passage portion, A first control valve capable of adjusting the flow rate (G2) of the gas flowing into the third passage portion;
Working gas circulation type hydrogen engine. 請求項２に記載の作動ガス循環型水素エンジンにおいて、
前記第１制御弁は一つの入口部と二つの出口部とを有し同入口部から導入したガスを指示信号に基いて選択された同二つの出口部のうちの何れか一方から排出することができる三方弁であり、
前記第１制御弁は前記第１接続点に配置されるとともに、前記第１制御弁の入口部は前記第２通路部に連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの一方は前記第３通路部に連通され、前記第１制御弁の二つの出口部のうちの他方は前記接続通路部に連通された、
作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 2,
The first control valve has one inlet portion and two outlet portions, and discharges gas introduced from the inlet portion from any one of the two outlet portions selected based on the instruction signal. Is a three-way valve that can
The first control valve is disposed at the first connection point, an inlet portion of the first control valve is communicated with the second passage portion, and one of the two outlet portions of the first control valve is Communicated with the third passage portion, and the other of the two outlet portions of the first control valve was communicated with the connection passage portion,
Working gas circulation hydrogen engine. 請求項２又は請求項３に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記凝縮器の出口部から前記第２通路部内に排出されたガスに含まれる水蒸気量を取得する水蒸気量取得手段と、
前記取得された水蒸気量が多いときは同取得された水蒸気量が少ないときよりも、前記接続通路部に流入するガスの量Ｇ１に対する前記第３通路部に流入するガスの量Ｇ２の比（Ｇ２／Ｇ１）が大きくなるように前記第１制御弁を制御する第１制御弁制御手段と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 A working gas circulation hydrogen engine according to claim 2 or claim 3,
A water vapor amount obtaining means for obtaining a water vapor amount contained in the gas discharged from the outlet portion of the condenser into the second passage portion;
When the acquired amount of water vapor is large, the ratio of the amount G2 of gas flowing into the third passage part to the amount G1 of gas flowing into the connection passage part (G2) than when the acquired amount of water vapor is small. / G1) first control valve control means for controlling the first control valve so as to increase,
Working gas circulation type hydrogen engine. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１水分吸着器に収容された吸湿材を加熱し同吸湿材に吸着されている水分を同吸湿材から離脱させる第１水分吸着器再生手段を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 A working gas circulation hydrogen engine according to any one of claims 1 to 4,
A working gas circulation type hydrogen engine provided with a first moisture adsorber regenerating means for heating the moisture absorbent housed in the first moisture adsorber and releasing the moisture adsorbed on the moisture absorbent from the moisture absorbent. 請求項５に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１水分吸着器再生手段は、前記第１通路部上の分岐点にて同第１通路部から分岐して前記第１水分吸着器の近傍を通過するとともに同第１通路部上であって同分岐点よりも下流側の合流点にて同第１通路部に合流する第１水分吸着器加熱通路部である作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 5,
The first moisture adsorber regeneration means branches from the first passage portion at a branch point on the first passage portion, passes through the vicinity of the first moisture adsorber, and is on the first passage portion. And a working gas circulation hydrogen engine that is a first moisture adsorber heating passage portion that joins the first passage portion at a junction point downstream of the branch point. 請求項６に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１通路部を流れるガスであって前記分岐点と前記合流点との間を流れるガスの流量Ｇ３に対する前記第１水分吸着器加熱通路部を流れるガスの流量Ｇ４の比（Ｇ４／Ｇ３）を調整可能な第２制御弁を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 6,
Ratio of the flow rate G4 of the gas flowing through the first moisture adsorber heating passage portion to the flow rate G3 of the gas flowing through the first passage portion and flowing between the branch point and the junction (G4 / G3) The working gas circulation type hydrogen engine provided with the 2nd control valve which can adjust. 請求項７に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記第１水分吸着器の前記吸湿材に吸着されている水分を同吸湿材から離脱させることにより同吸湿材を再生させる吸湿材再生条件が成立したか否かを判定する吸湿材再生条件判定手段と、
前記吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき前記排気ポートから排出されたガスの総てが前記第１水分吸着器加熱通路部を流れ且つ前記第１通路部の前記分岐点と前記合流点との間には同排気ポートから排出されたガスが流れないように前記第２制御弁を制御するとともに、前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記排気ポートから排出されたガスの総てが前記第１通路部の前記分岐点と前記合流点との間を流れ且つ前記第１水分吸着器加熱通路部には同排気ポートから排出されたガスが流れないように前記第２制御弁を制御する再生時経路制御手段と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 7,
Moisture absorbing material regeneration condition determining means for determining whether or not the moisture absorbing material regeneration condition for regenerating the moisture absorbing material is satisfied by releasing the moisture adsorbed on the moisture absorbing material of the first moisture adsorber from the moisture absorbing material. When,
When it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied, all of the gas discharged from the exhaust port flows through the first moisture adsorber heating passage portion, and the branch point and the junction point of the first passage portion. The second control valve is controlled so that the gas discharged from the exhaust port does not flow between the exhaust port and the gas discharged from the exhaust port when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied. The second control is performed so that all the gas flows between the branch point and the junction of the first passage portion and the gas discharged from the exhaust port does not flow into the first moisture adsorber heating passage portion. A regeneration path control means for controlling the valve;
Working gas circulation type hydrogen engine. 請求項８に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記再生時経路制御手段は、
前記吸湿材再生条件が成立したと判定されたとき前記第２通路部を流れるガスの総てが前記接続通路部を流れるように前記第１制御弁を制御するように構成された作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 8,
The reproduction time path control means includes:
A working gas circulation type configured to control the first control valve so that all of the gas flowing through the second passage portion flows through the connection passage portion when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is satisfied. Hydrogen engine. 請求項９に記載の作動ガス循環型水素エンジンであって、
前記再生時経路制御手段は、
前記吸湿材再生条件が成立しないと判定されたとき前記第２通路部を流れるガスの総てが前記第３通路部を流れるように前記第１制御弁を制御するように構成された作動ガス循環型水素エンジン。 The working gas circulation hydrogen engine according to claim 9,
The reproduction time path control means includes:
Working gas circulation configured to control the first control valve so that all of the gas flowing through the second passage portion flows through the third passage portion when it is determined that the hygroscopic material regeneration condition is not satisfied. Type hydrogen engine. 酸素と、燃料としての水素と、比熱比が水蒸気よりも高い不活性な作動ガスと、を燃焼室に供給し、同燃焼室において同燃料を燃焼させて同作動ガスを膨張させることにより動力を取り出すとともに、同燃焼室から排出された燃焼後の排ガスに含まれる前記作動ガスを同燃焼室に再び供給する作動ガス循環型水素エンジンであって、
入口部から導入した前記排ガスである凝縮前の循環ガスを大気と熱交換させることにより同凝縮前の循環ガスに含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水となし同凝縮前の循環ガスから同熱交換により凝縮水となった水蒸気を分離した凝縮後の循環ガスを出口部から排出する凝縮器と、
吸湿材を収容し且つ入口部から導入した前記凝縮後の循環ガスに含まれる水蒸気を同吸湿材に吸着させた後の水蒸気吸着後の循環ガスを出口部から排出する第１水分吸着器と、
吸湿材を収容し且つ入口部から導入した前記凝縮後の循環ガスに含まれる水蒸気を同吸湿材に吸着させた後の水蒸気吸着後の循環ガスを出口部から排出する第２水分吸着器と、
前記燃焼室に連通する排気ポートと第１分岐点とを連通させる第６通路部と、
前記第１分岐点から出発するとともに前記第１水分吸着器の近傍を通過し、その後前記凝縮器の入口部及び出口部を通過し、その後前記第２水分吸着器の入口部及び出口部を通過し、その後前記燃焼室に連通した吸気ポートに到達する第１循環ガス経路を構成する第７通路部と、
前記第１分岐点から出発するとともに前記第２水分吸着器の近傍を通過し、その後前記凝縮器の入口部及び出口部を通過し、その後前記第１水分吸着器の入口部及び出口部を通過し、その後前記吸気ポートに到達する第２循環ガス経路を構成する第８通路部と、
前記第７通路部及び前記第８通路部の何れか一方の通路部を選択的に選択し、同選択した通路部を通して前記燃焼室から排出された燃焼後の排ガスに含まれる作動ガスを同燃焼室に再び供給させる循環ガス通路部選択手段と、
を備えた作動ガス循環型水素エンジン。 Power is supplied by supplying oxygen, hydrogen as fuel, and an inert working gas having a specific heat ratio higher than that of water vapor to the combustion chamber and combusting the fuel in the combustion chamber to expand the working gas. is taken out, a recirculating working hydrogen engine supplies again the working gas in the combustion chamber contained in the exhaust gas after combustion is discharged from the combustion chamber,
The heat from the exhaust gas at a pre-condensation of the circulating gases air and the pre-condensation of the circulating gases into the circulating gas before condensation to condensed water and without the condensing water vapor contained by the heat exchanger was introduced from the inlet portion A condenser that separates the water vapor that has become condensed water by exchange and discharges the condensed circulating gas from the outlet;
A first moisture adsorber that contains a moisture absorbent and discharges the circulating gas after the water vapor adsorption after the water vapor contained in the condensed circulation gas introduced from the inlet is adsorbed to the moisture absorbent from the outlet;
A second moisture adsorber that contains the moisture absorbent and discharges the circulation gas after the water vapor adsorption after the water vapor contained in the condensed circulation gas introduced from the inlet is adsorbed to the moisture absorbent from the outlet;
A sixth passage portion for communicating the exhaust port communicating with the combustion chamber and the first branch point;
Starting from the first branch point and passing through the vicinity of the first moisture adsorber, then passing through the inlet and outlet of the condenser, and then passing through the inlet and outlet of the second moisture adsorber And then a seventh passage portion constituting a first circulation gas path reaching the intake port communicating with the combustion chamber;
Starting from the first branch point and passing through the vicinity of the second moisture adsorber, then passing through the inlet and outlet of the condenser, and then passing through the inlet and outlet of the first moisture adsorber And then an eighth passage portion constituting a second circulation gas path reaching the intake port,
The seventh passage portion and selectively select one of the passage portion of the eighth passage section, the working gas contained in the exhaust gas after combustion of exhaust from the combustion chamber through the selected passage same A circulating gas passage selection means for supplying the combustion chamber again;
Working gas circulation type hydrogen engine.
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