JPH0261314A - 排気ガス循環式内燃機関用閉回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排気ガスを処理し、吸気として再使用する排気
ガス循環式内燃機関用閉回路装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕排気ガ
スを循環利用して作動する内燃機関やガスタービンは厳
密には半閉回路式内燃機関又はガスタービンであるにも
かかわらず閉回路式内燃機関と不正確に定義付けられて
おり、例えば潜水艦等の用途に様々な国で何人かの発明
者により古くから考案されている。

上記半閉回路式内燃機関については以下に示す特許に記
載されている。

即ち、米国特許第２．０１７．４８１号、同上第３９８
．３６７号、同上第２．１８７．０７４号、同上第２．
５７１．０１４号、同上第２．７４２．８８５号、同上
第２．８８４．９１２号、ドイツ国特許第８２９．６７
６号、米国特許第１．０９０．１３１号、同上第２．７
２０．８５６号、同上第８３３．３９８号同上第２．９
４７．６１８号、英国特許第１．１２５．５０９号、米
国特許第３．５５９．４０２号、英国特許第１．３２７
．４９２号、同上第１．３２７．９５１号、米国特許第
３．３７７５．９７６号英国特許第１．４２３．８６２
号、米国特許第３．８７１．３４３号、イタリア国特許
第６８．８４０／Ａ号英国特許第１．５１７．７９９号
、同上第１１ｉ０８４１０３５３８、同上第２．１７０
．２６８／Ａ号イタリア国特許第２２８８５Ａ／８７号
である。

上記の特許は、はとんど全部が内燃機関をいかにして排
気ガス循環により作動させるかと言う問題のみを扱って
いるのに対し、上記のうち、スト−ン（Ｓｔｏｎｅ）氏
、カリグ（Ｋａｒｉｇ）氏及びテオノメア（Ｔｅｏｎｏ
ｍａｒｅ）氏の３人の発明者だけが、内燃機関の作動に
より発生するだけのＣＯ２を処理、貯蔵する方法に関し
てのみ取扱っているにせよ、半閉回路式内燃機関を閉回
路式内燃機関に改造するうえでの問題について包括的な
解決法を提供しようと試みている。

排気ガス循環法に基づく内燃機関の主な用途は無人若し
くは有人の潜水艦用であることを考慮すると、解決しな
ければならない問題は；系内の質量を一定に保つこと。

推進装置用に必要な容積を最小にすること。

装置全体を単純化する。こと。

等に関している。

更に装置が環境的制約条件に影響されないようにするこ
が重要で、上記制約条件は； 潜水深度による水圧。

熱帯や地中海の海面付近若しくは海中火山の近くの水中
では平均２７℃に達する水温。

等である。

更に、潜水艦や無人潜水艇の全ての構成部品はいわゆる
“容積制限”があり、推進装置の占める容積が小さい程
ペイロード用に使用可能な容積が大きくなることも考慮
しなければならない。

前述の特許公報においてはストーン氏、カリグ氏、テオ
ノメア氏以外は除去していた上述の問題を解決するため
上記の３氏は燃焼生成物即ち水とＣＯ２を、それぞれ１
つ若しくはそれ以上の特別製の専用タンクに貯蔵するこ
とを提案している。上記の３氏は皆、排気ガス循環エン
ジンに常に使用される排気ガスコンプレッサの負荷を最
小にするため、海水温度よりはるかに低い極低温でＣ［
＋２を液化することを提案している。また、海水温度が
高く、直接吸熱体としては使用できないことから、上記
３氏は皆ＣＯ２極低温で液化するために、燃焼支持剤と
して極低温の液体酸素のみを使用しており、カリグ氏と
テオノメア氏は燃料として液化天然ガス（ＬＮＧ）を使
用することまで提案している。即ち、液体酸素（ＬＯＸ
）の極低温エネルギーと、もし使用できるなら、ＬＮＧ
の場合の燃料の極低温エネルギーとを使用してＣＤ、を
Ｏｔよりはるかに低い温度で液化し、得られた液体ＣＯ
２を特別製の極低温容器に貯蔵するのである。上記の方
法により、系内の質量を一定に保つことと、水深による
問題とについては解決できたが上記解決法をとったこと
により装置は複雑になっている。

即ち、ＣＯ２の液化がどのような圧力をもってしても不
可能となる、ＣＤ２の臨界温度に海水の温度が近いこと
から生じる問題を解決するだけのためにＬＯＸの貯蔵や
極低温冷却及びそのための極低温貯蔵タンク等による装
置の複雑化と避は得ない推進装置容積増大等に関連した
問題が生じている。

本発明の目的は前述の合計５つの問題を包括的で単純か
つ実用的な解法で解決することである。

〔課題を解決するだの手段〕

本発明に依る推進装置は、所定の“容積制限”内に設置
でき、ディーゼル油、又は他の液体炭゛化水素等の液体
燃料用の１つ又はそれ以上のタンクと、ガス状若しくは
液状の酸素用のタンクと、圧縮ガスを受は入れ、保持可
能な圧力容器から成る１つのサービスタンクと、排気ガ
ス循環式の１つの内燃機関又は１つのガスタービンと、
１つの真空ポンプ若しくはコンプレッサと、第２若しく
は第３圧縮段のみから成る「オーバープレッサ」（ｏｖ
ｅｒｐｒｅｓｓｏｒ）　　と呼ぶ高圧コンプレッサとを
備えている。燃焼により生成したＣＯ７は前記内燃機聞
苦しくはガスタービンの循環回路から余剰物として排出
され、最低４０　ｋｇ／ｃａ！Ａ　（絶対圧）まで圧縮
され、海水又は吸熱体温度が２７℃付辺であるため臨界
圧付近まで冷却される。

この状態では、高圧コンプレッサ即ちオーバプレッサの
吐出冷却器からのＣＯ２出口温度を３５℃付近と仮定す
るとＣＯ２の臨界圧よりはるかに高いためＣＯ２は気体
のままであり４０ｋｇ／ｃｍＡの圧力で−は密度的９０
ｋｇ／ｍ’で７１ｋｇ／ｃａｌＡに圧縮された酸素の密
度と同等である。また、ＣＯ□を７５ｋｇ／ｃＩＩｌＡ
まで圧縮するとその比重は、温度を常に３５℃と仮定し
て４７４ｋｇ／ｍ’となり、約３？Ｏｋｇ／ｃｎｆＡま
で圧縮した０２ガスと同等になる。

上記の数値を較べると、０２ガスの充填圧力との関係で
高圧コンプレッサ、即ち２段若しくは３段の圧縮段のみ
のオーバプレッサを用いることにより０２ガスの圧力よ
りずっと低い圧力で、もつと高圧で貯蔵されている０２
ガスと同等の密度を得ることが可能となる。これにより
燃焼によって生成するＣＯ２を液化することなく貯蔵す
るために、燃焼用に必要とされる０２ガスが当初占めて
いた容積を利用するこ・とにより装置を簡略化すると共
に容積を削減する大きな利益を得ることが可能となる。

上記は液体酸素の貯蔵の場合にも応用できる。この場合
２段若しくは３役の圧縮段のみから成る高圧コンプレッ
サ即ちオーバプレッサの吐出圧力を１２０ｋｇ／ｃｍＡ
まで上げれば良く、この状態では３５℃の温度でＣＯ□
ガスの密度は液体酸素の比重１１４０ｋｇ／ｍ’に対し
て約８００ｋｇ／ｍ’となり燃焼により生成するＣＯ２
の貯蔵に必要な余分の容積を最小にすることができる。

更に、上記の方法によれば、通常適正な燃焼を行なうた
めいわゆる「過剰空気」状態で作動している内燃機関や
ガスタービン等の熱機関の排気には常に存在する残存酸
素を回収することが可能となる。上記の回収は前記の状
態の０□とＣＯ２の密度の大きな差を利用することによ
り可能となる。

例えば、排ガス中に残存する０２量を１０％又は軽負荷
時には２０％と仮定すると７５ｋｇ／ｃｒｊＡ、３５℃
に圧縮された混合気中ではＣＯ７の密度２７４ｋｇ／　
ｍ’に対して酸素の密度は９５ｋｇ／ｍ″である。

排気ガス循環式として一般に知られ、更に前述の特許公
報に記載されている内燃機関やガスタービンは２つの主
な種類、即ち 半閉回路式 閉回路式 に分類される。

半閉回路式とは燃焼により生成するＣＯ２を船外に排出
するものを意味するのに対し閉回路式とは、燃焼により
生成するＣＯ２を極低温で液化して船内の専用極低温タ
ンクに貯蔵するものを指す。上記どちらのものも燃焼に
より生成する水蒸気は吸熱剤として海水を用いて常温で
液化し、船外にポンプで排出するか船内の専用タンクに
貯蔵するようになっている。

上記半閉回路排気ガス循環式の機関の構成と原理は全て
第１図の線図で表すことができる。

即ち、参照番号２と３で示した液体若しくは気体酸素用
のタンクと、供給配管３２と減圧及び流量調節装置２４
とを備え、ディーゼルエンジン又はガスタービン２５の
混合室若しくは吸気マニホルド３７に酸素を供給し、オ
ーバフロー管又は加圧装置を有する１つ若しくはそれ以
上の燃料タンク４を備え、燃料ポンプ２６を介して燃料
を内燃機関２５の燃料噴射装置に供給するようになって
おり、更に、排気マニホルド３３からは排気ガスの一部
を循環回路２３の装置を通して前記混合室３７に還流さ
せ、燃焼により失った酸素を混合室３７に付加、希釈す
る。一方、燃焼生成物そのものに相当する量の排気ガス
は循環路２３の外部に２つの異なる部分に分けて排出さ
れる。即ち、水分は出口２９から排出され、過剰空気に
よる残存酸素とＣＯ２は常に前記混合室３７より高圧の
状態で出口２８から排出される。燃焼により生成した水
は前記出口２９から専用ポンプ６を介して配管３０によ
り専用貯蔵タンクに貯蔵されるか、又は船外に排出され
る。また、燃焼により生成したＣＯ２と過剰空気により
排気ガス中に残存する酸素とは前記出口２８から、多分
酸素回収処理の後、船外に排出されるか、又は第１図に
は図示していない特殊装置により専用の極低温タンクに
貯蔵される。

上述の簡単な説明から明らかなように従来の技術による
回路と、前記特許公報に記載の回路には、燃焼による副
産物を圧縮するために、同様に燃焼により発生した水を
取扱う前記ポンプ６と同様の機能のコンプレッサ又は同
様の装置が常に装備されている。

本発明の目的は、排気ガス循環で作動する内燃機関若し
くはガスタービンを、ＣＯ２を貯蔵のために極低温で液
化したりＣＯ２のみ又は燃焼により生成する水のための
専用タンクを設けることなく閉回路式の内燃機関若しく
はガスタービンに改良することである。

本発明においては内燃機関若しくはガスタービンの運転
は、系内の質量が一定に保たれる排気ガス循環方式、即
ち系内に供給される燃料と酸素との量が系外に排出され
る水分とＣＯ２の量とが等しくなるように行なわれてい
る。上記の運転を達成するため本発明に依れば； 液体用若しくは気体用、又はこれら２つの組合せの１つ
或いはそれ以上の酸素タンクと、通常、ディーゼル油又
は灯油を用いる燃料用の１つ或いはそれ以上の酸素タン
クと、排気ガス循環運転を行なう、潜水艦用のディーゼ
ルエンジン又はガスタービンと、 ４０ｋｇ／ｃｄＡ又はそれ以上の圧力で用いる高圧容器
から成る１つのサービスタンクと、１つのオーバプレッ
サ、即ち入口圧力が大気圧以上のガスで運転可能な高圧
コンプレッサと、 １つの真空ポンプ或いはコンプレッサ、とからなる排気
ガス循環式内燃機関用閉回路装置が提供される。

〔実施例〕

以下に、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

但し、以下の説明は本発明の１つの例示であり、本発明
の範囲を限定するものと解釈してはならない。

最初に第２図を参照すると、同図は本発明による閉回路
装置の構成を示している。図においてタンク系統は燃焼
支持用酸素タンク２と３及び本発明の構成要素の１つで
あるサービスタンク１とから成っており、サービスタン
ク１は、圧力容器であり、前記酸素タンク２と３が充填
圧力まで完全に充填されている場合は常に空で１ｋｇ／
ｃｆｆｌＡの圧力になっており三方弁１５を介して四方
弁１６及び１６′とに接続されている。弁１５．１６　
、’　１６’は減圧器を備えており接続配管内の圧力を
設定圧力に保持している。上記のタンクは前記ディーゼ
ルエンジン２５の人口混合室３７に減圧／流量調節弁２
４を介して酸素を供給している。前記耐圧サービスタン
ク１と液体若しくは気体酸素タンク２と３とは四方弁１
６及び１６′を介してマニホルド１７に接続されている
。また、マニホルド１７は一端に弁２７を備え、他の一
端には配管２１を介して、海水冷却による吐出冷却器を
備えた真空ポンプ／コンプレッサ１８の入口に接続され
た出口を備えている。純酸素を圧縮することから、般的
にはメンブレンコンプレッサを用いる前記真空ポンプ／
コンプレッサの吐出口は圧力タンク１９に接続され、酸
素は圧力タンク１９から減圧／流量調節弁２０を介して
圧力調整され混合／人口マニホルド３７に供給されてい
る。

また、本発明の一部を成す燃料タンク４は、１つ若しく
はそれ以上の容器としても良く、それぞれ内部に水密の
可撓性隔膜５を備えている。前記隔膜５は前記燃料タン
ク４の内部を第２図にａとｂで示す２つの空間に仕切っ
ており、空間ａには燃料を充填することは出来ないが、
空間すには燃料のみが充填される。燃料タンク４或いは
複数のダンクで構成されている場合、それらの合計の空
間ａ＋ｂの正味容積は、積載燃料の総容積より少くとも
３％以上大きくなっている。これは、燃焼時に密度０．
８２　ｋｇ　／β、比容積１．２２β／ｋｇに相当する
１ｋｇのディーゼル油は１．２６ｋｇ、即ち１．２６ｆ
の水を生成するため、１ｊ２のディーゼル油からは１．
０３３βの水が生成されるためである。

また、タンク４は２つの別個の接続口３５と３４を有し
ている。上記接続口３５はタンク４内の、上部を可撓性
隔膜５で仕切られた空間すに連通し、エンジンの作動中
燃料を供給するのに用いられ、上記接続口３４は前記空
間すの外側の空間ａに連通しており燃焼により生成され
る水をタンク４に貯蔵するためとタンク４から排出する
のに用いられる。燃料は供給ポンプ２６を経由して循環
回路２３内に流入し内燃機関２５に供給される。

燃焼により生成した水は循環回路２３の出口２９で水ポ
ンプ２６により回収されフィルタ７で濾過されて配管８
を介して前記接続口からタンク４の前記空間すに圧送さ
れる。前記空間すは燃料が入れられた空間ａとは隔膜５
によって分離されているため、燃焼により生成した水は
、同じ燃焼により燃料が消費されたことにより生じた空
間を、燃料と接触することなく占有することができる。

ＣＤ、は、過剰空気燃焼のために排気ガスに残存した酸
素と共に循環回路２３の出口２８から排出される。出口
２８には単段のオーバプレッサ、即ち大気圧以上の吸入
圧のガスを受容可能な高圧コンプレッサ又は中間冷却器
を有する多段のオーバブレッサ９と、第２図には図示し
ていない海水循環式の吐出冷却器が設けられ、ＣＯ２又
はＣＯ２と０□０混合物を最低でも４０ｋｇ／ｃＩＩｌ
Ａ以上であり、４０ｋｇ／ｃａｆＡを下回ることのない
圧力まで圧縮し、圧縮されたガスを、熱交換器が大型に
ならないように３５℃又は海水温度より少くとも６℃以
上高い温度まで冷却している。上述のように圧縮され、
冷却されたガスはオーバプレッサ９から濾過除湿器ｌＯ
を通り、次に重力式セパレータ１１に送られる。セパレ
ータ１１頂部には配管１３が接続され、酸素濃度の高い
混合ガスを回収して、減圧／流量調節弁１２を介して上
記混合ガスを循環回路２３中の内燃機関２５の混合吸入
室３７に送っている。前記セパレータ１１の底部からは
配管１４が非常にＣＯ□濃度の高い混合ガスを回収し、
弁１５に送っている。

また、上記配管１４にはバイパス３９．４０とオーバプ
レッサ３８が設けられ、オーバプレッサ３８には海水冷
却の吐出冷却器が設けられている。

次に本発明による閉回路式内燃機関の作動に関して説明
する。ここで、上記内燃機関は第２図に３６で略示した
潜水艦の耐圧殻内の密閉空間に設置されており、潜水艦
は海面の海水温度が２７℃の浅海領域又は深海の火山地
帯付近の同程度の海水温度層内を探査中と仮定する。ま
た、どちらの場合も深度が変動しないように排水量は一
定に保たれているとする。

内燃機関２５が起動され、循環回路２３を用いた半透環
式の運転を始めると、前述の従来技術に示されたように
、内燃機関２５は液体若しくは気体として貯蔵されたタ
ンク２又は３の酸素と、タンク４から供給される液体燃
料を消費し始める。

燃焼により生成する水蒸気は循環回路２３内で液化され
、ポンプ６により、フィルタ７で未然焼粒子を濾過した
後、燃料をエンジンに供給しているタンク４の空間ａに
送られる。タンク４の空間ａは、タンク４の燃料を貯蔵
している空間すからは水密隔膜５によって隔離されてお
り、燃焼により生成した水は接続口３４を介して上記空
間ａに流入し、貯蔵される。

前述の説明のように、密度０．８２　ｋｇ　／βである
１１のディーゼル油は、酸素と共に燃焼して１．０３３
ｋｇ、即ち１．０３３　ｆの水を生成することを考慮し
て、タンク４の総容積ａ＋ｂは燃料容積すよりも少くと
も３％太き（とられている。本発明の方法によれば、燃
焼により生成した水は燃料を汚染することなく船内に貯
蔵され、潜水艦の船内容積３６を更に狭める別の専用タ
ンクを必要としない点て前述の特許文献で検討されてい
る方式と全く異なっている。本方法はたとえタンク４が
耐圧殻３６の外側に設けられとしても、濾過不能の汚染
物により燃料や海が汚染されるのを防止するために必要
である。二酸化炭素と、空気過剰燃焼の結果、排気ガス
に残存した酸素は循環回路２３の出口２８から大気圧よ
りある程度高い圧力で排出される。

上記圧力は循環回路２３の設計、製作により異なってく
るが、前述の特許公報に記載されたものは全である程度
の圧力を有するようにされている。

上記出口２８から大気圧より高い圧力で排出されたＣＯ
□と０□の混合物は、海水冷却の吐出冷却器と必要なら
中間冷却器を備えた、単段若しくは多段のオーバプレッ
サ９に吸入される。前述のように、オーバプレッサとは
単段若しくは多段の、大気圧よりはるかに高い圧力のガ
スを吸込むことのできる高圧コンプレッサを意味してい
る。第２図には示していないが、オーバプレッサ９の一
部を成す最終段吐出冷却器中で圧縮後の混合ガスは、海
水によりＣＤ２の臨界温度、即ち３１．５℃より高い温
度まで冷却される。従って常に気体状態の混合ガスは、
未燃焼粒子の残存物や潤滑油等や水蒸気を除去するため
濾過／除湿器１０を通した後型力セバレータ１１に圧送
される。

本発明においては、オーバプレッサ９の最小吐出圧力の
設定は、適正な重力分離を行なう上で重要であり、この
圧力は４０ｋｇ／ｃａｆＡであるため、前記重力セパレ
ータの最小運転圧力も４０ｋｇ／ｃｒｌＡとされる。

排気ガス中の酸素の濃度を１０体積％と仮定すると、前
記セパレータの最小設定圧力を４０ｋｇ／ｃｒＩＡとす
ることにより、ＣＯ２の分圧は３６．（１ｋｇ／ｃｉ　
Ａ　、酸素の分圧は４ｋｇ／ｃｆＩＩＡとなる。この条
件下では温度を３２℃としてもＣＯ２の密度は８５ｋｇ
／ｍ′あるのに対し酸素の密度は５０ｋｇ／ｍ’である
。

重力セパレータ１１は第３図に示す構造であるため、セ
パレータ１１の上部には軽い成分が集まり、下部には重
い成分が集まることがわかる。

第２図に示すようにセパレータ１１の上部には配管１４
が接続され、軽い成分、即ち０２成分の多いガスを回収
して弁１２に送っている。弁１２は減圧／流量調節弁で
あり、配管１３の最小圧力を４０ｋｇ／ｃｒｌＡに保ち
ながら前記軽い成分のガスを減圧して内燃機関２５の混
合吸入室３７に供給している。また、セパレータ１１の
下部からは配管１４がＣＯ２成分の多い重いガスを弁１
５に送っている。弁１４は減圧弁であり、配管１４の圧
力を前記重力セパレータ１１内部と同じ４０ｋｇ／ｃＩ
ＩＩＡに保ちながら、当初は空だったサービスタンク１
をオーバブレッサ９の圧力で充填する。

こ）段階では内燃機関若しくはガスタービンはタンク２
から酸素を供給されており、四方弁１６はタンク２と配
管３２を接続するようにセットされ、四方弁１６′はタ
ンク３を閉止するがタンク２から配管３２へは酸素が流
れることができる位置にセットされている。

上記の状態では、循環系は潜水１１１３６内で完全に閉
じており系内の質量は一定で潜水艦３６内からの物質の
出入はない。酸素タンク２の内容が空に近くなると弁１
６は配管３２からマニホルド１７を介して配管２１に切
り換えられる。すると、真空ポンプ／コンプレッサ１８
はタンク２から酸素を吸い圧力タンク１９に充填し始め
、同時に、排気ガス循環運転中の内燃機関の混合室３７
に減圧／流量調節弁２０を介して酸素を供給する。真空
ポンプ／コンプレッサ１８と圧力タンク１９は、サービ
スタンク１が最大容量まで充填される前に酸素夕、ンク
２　　（１つ若しくは複数のタンク）を空にできるよう
な容ｌて設定されている。酸素タンク２が略完全に空に
なると四方弁１６′は酸素タンク３を開き、配管３２と
減圧／流量調節弁２４を介して混合室３７に酸素を供給
する。

タンク２が空になったときにも上記接続を活かして運転
する二とも可能であるが、この場合には真空ポンプ／コ
ンプレッサ１８はエンジン２５の体積酸素消費量よりは
るかに大きい体積流量を有している必要がある。酸素タ
ンク２内の酸素が完全に無くなるとタンクｌがタンク２
に接続される。

従って、今まで酸素によって占められていた空間が、タ
ンク４からの燃料とタンク３からの酸素との燃焼により
生成するＣ（］２を、海水を吸熱体として用いるため２
７℃の温度の気体状態であるにしても、受容するための
新たな容積として使用可能になったことになる。

本発明に依れば、前述の特許公報に記載の方式又は他の
方式に基づいて製造されたどの内燃機関やガスタービン
も燃焼により生成する水のための余分なタンクや極低温
装置、燃焼により生成するＣＯ２のための余分なタンク
を設けることなく、閉回路式に転換し、潜水艦内３６の
質量を一定に保持し海水温度がＣＯ□の臨界点付近であ
るにもかかわらず、少ないエネルギーでＣＯ２を圧縮す
ることができる。

また、本発明の特徴の１つは、燃焼により生成した上記
水分を燃料の貯蔵に使用しているタンクに収容すること
であり、もう１つの特徴は、燃焼により生成したＣＯ２
を液化することなく、水深や海水温度には無関係に、酸
素を貯蔵していた同じタンクに貯蔵することである。更
に、本発明によれば、排気ガスに残存する酸素はＣＯ□
ガスと分離され燃焼用に回収される。

本発明の中核を成す耐圧サービスタンク１、真空ポンプ
／コンプレッサ１８、隔膜付き燃料タンク４、オーバブ
レッサ９及び重力セパレータ１１は本発明の独創性を損
うことなく構造や配置を技術的に改変可能である。

例えば、第４図には耐圧サービスタンク１と酸素タンク
２，３の可能な改変例が示されている。

同図においては、サービスタンク１と酸素タンク２とは
同一の圧力容器内にガスケット付きの可動ピストン３８
とストッパ３９を設けて上記容器を図にＣＯ２と０□で
示した２つの空間に仕切ることにより形成されている。

この場合、第２図のオーバプレッサ９及び、図示してい
ない海水冷却の中間及び吐出冷却器を有し、バイパス３
９〜４０を通して作動するオーバプレッサ３８を介して
上記ＣＯ２空間が充填され、これによりタンク２の全容
積を利用することが可能となる。また上記オーバプレノ
サ９と上記オーバプレッサ３８は例えば、１つのオーバ
プレッサにすることが可能であることば明らかである。

また真空ポンプ／コンプレッサ１８はメンブレン型の代
わりにロークリ型又はレシプロ型とすることもできる。

燃料タンク４は、他にも第５図若しくは第６図のような
構造にすることもできる。

第５図においては、燃料タンクは剛体構造若しくは伸縮
可能な構造で、１つだけ設けられ、吸込部３５には燃料
供給ポンプ２Ｇの吸込用にフロートを備えており常にタ
ンク内の液体の上層部を吸込むようにされている。

この場合はポンプ人口の上流に燃料と水のセパレータが
設置され、燃料に混入した水を除去するようにされる。

燃焼により生成した水の供給配管８は上記タンク下部に
設けた入口３４に接続されており、前述のようにタンク
の総容積はいかなる場合にも燃料容積に対して最低３％
以上大きく設定されている。

第６図のタンク４は、剛体構造若しくは伸縮可能な構造
で内部に伸縮可能な第２のタンク５を備えている。この
場合、燃料は上記伸縮可能なタンク５内に収容され、従
ってタンク４とタンク５０間の容積はタンク５が縮小し
たときの容積を考慮して前述の３％以上の容積を設定す
る必要がある。

運転が終わると、タンク１，２及び３は弁２７を用いて
内容物を排出した後溶剤、例えばフレオンを用いて完全
に洗浄される。上記洗浄は上記弁２７と真空ポンプ／コ
ンプレッサ１８、及び減圧／流量調節弁１９を用いて、
第２図には示していない仮説のバイパスを設けることに
より行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ガス循環式内燃機関用準閉回路装置を表わ
す線図、第２図は本発明による排気ガス循環式内燃機関
用閉回路装置の一実施例を示す線図、第３図は重力セパ
レータの一実施例の構造を示す略本図、第４図は第２図
の酸素タンク２とサービスタンク１を併合した圧力容器
の構造を示す略本図、第５図と第６図は第２図の燃料タ
ンク４の別の実施例の構造を示す略本図である。 １・・・サービスタンク、２．３・・・酸素タンク、４
・・・燃料タンク、 ２５・・・内燃機関。 ９．３８・・・オーバブレッサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガス循環運転を行なうディーゼルエンジン若し
   くはガスタービンと、１組の燃料タンクと、液体若しく
   は気体酸素用の１組の酸素タンクとを備えた閉回路装置
   において、燃焼により生成した水はは前記燃料タンクに
   貯蔵され、燃焼により生成したＣＯ＿２は気体状態のま
   までも、前記酸素タンク内の酸素が燃焼支持に使用され
   た後の、空になった前記酸素タンクに、貯蔵され、前記
   ＣＯ＿２の前記酸素タンクでの貯蔵温度は海水温度より
   多少高い温度であり、前記酸素タンクでの前記ＣＯ＿２
   の貯蔵圧力は最低４０ｋｇ／ｃｍ＾２（絶対圧力）であ
   ることを特徴とする閉回路装置。 ２、前記燃料タンクはそれぞれ、水密の可撓性隔膜を備
   え、前記ディーゼルエンジン若しくはガスタービンが前
   記燃料タンクから供給される燃料で作動中に、燃焼によ
   り生成し上記燃料タンクにポンプで送られた前記水と前
   記タンク内の前記燃料とを隔離していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の閉回路装置。 ３、前記可撓性隔膜により仕切られた前記燃料タンクの
   ２つの空間の正味容積の合計は貯蔵燃料の総容積より少
   くとも３％大きいことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載の閉回路装置。 ４、前記燃料タンクは、潜水艦内の空間に自由にオーバ
   ーフローしないことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか１項に記載の閉回路装置。 ５、前記燃焼により生成した水を、前記ディーゼルエン
   ジン若しくはガスタービンに燃料を供給した前記燃料タ
   ンクに貯蔵する前に濾過して未然焼粒子や不純物を除去
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項
   までのいずれか１項に記載の閉回路装置。 ６、前記燃焼により生成するＣＯ＿２を回収するＣＯ＿
   ２回収装置を備え、該ＣＯ＿２回収装置は、前記酸素タ
   ンクの１つに貯蔵された酸素により生成するＣＯ＿２の
   量と少くとも同じ重量のＣＯ＿２を収容可能な耐圧容器
   から成るサービスタンクを備え、前記酸素タンクから排
   気ガス循環運転中の前記ディーゼルエンジン若しくはガ
   スタービンに酸素を供給し、前記ディーゼルエンジン若
   しくはガスタービンで生成したＣＯ＿２をサービスタン
   クに充填した場合、前記サービスタンクがＣＯ＿２で満
   たされると、前記酸素タンクは空になることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項
   に記載の閉回路装置。 ７、排気ガス循環運転中の前記ディーゼルエンジン若し
   くはガスタービンに酸素を供給する酸素供給装置を備え
   、該酸素供給装置は各々の酸素タンクが、前記ディーゼ
   ルエンジン若しくはガスタービンへの最低酸素供給圧力
   になった後、前記各々の酸素タンクの内容を完全に空に
   する真空ポンプ／コンプレッサを備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項
   に記載の閉回路装置。 ８、前記真空ポンプ／コンプレッサは、前記各々の酸素
   タンクが前記最低酸素供給圧力になった後、前記酸素タ
   ンクをを完全に排気して、排気ガス循環運転中の前記デ
   ィーゼルエンジン若しくはガスタービンに酸素を標準圧
   力で供給する補助圧力容器に前記酸素タンクから排気し
   た酸素を充填することを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の閉回路装置。 ９、前記燃焼により生成したＣＯ＿２と、もし残存して
   いるなら、排気ガス中の残存酸素とは、前記排気ガス循
   環系から排出されて、“オーバプレッサ”と称する、外
   部の海水圧力と温度に等しい海水により冷却される中間
   及び吐出冷却器を備えた単段若しくは多段の中／高圧コ
   ンプレッサに供給され、該“オーバプレッサ”は、前記
   ＣＯ＿２と酸素との混合ガスを水深及び海水温度と関係
   なく４０ｋｇ／ｃｍ＾２（絶対圧力）まで圧縮すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第８項までのい
   ずれか１項に記載の閉回路装置。１０、前記“オーバプ
   レッサ”の最大吐出圧力は、水深及び海水温度に関係な
   く１２５ｋｇ／ｃｍ＾２（絶対圧力）であることを特徴
   とする特許請求の範囲第９項に記載の閉回路装置。 １１、前記“オーバプレッサ”の出口側には、濾過性能
   １０ミクロンのフィルタが設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第９項又は第１０項に記載の閉回路
   装置。 １２、前記ＣＯ＿２と酸素は、濾過の後除湿されること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項から第１１項までの
   いずれか１項に記載の閉回路装置。 １３、前記混合ガス中のＣＯ＿２と酸素は重力により分
   離されることを特徴とする特許請求の範囲第９項から第
   １２項までのいずれか１項に記載の閉回路装置。 １４、前記重力により分離されたＣＯ＿２は気体状態の
   ままでも前記サービスタンクに貯蔵されることを特徴と
   する特許請求の範囲第９項から第１３項までのいずれか
   １項に記載の閉回路装置。 １５、前記サービスタンクにＣＯ＿２が充填される間に
   、前記酸素タンク内の酸素は完全に消費され、前記酸素
   タンクに最初に充填されていた酸素量に相当する量のＣ
   Ｏ＿２を燃焼により生成し、その生成したＣＯ＿２が前
   記サービスタンクに充填されることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項から第１４項までのいずれか１項に記載
   の閉回路装置。 １６、前記酸素タンクに貯蔵された燃焼により生成した
   ＣＯ＿２と残留残素の混合ガスは１組の弁を介して前記
   酸素タンクから排気され、前記酸素タンクは上記同じ１
   組の弁を介してフレオンのような流体で洗浄可能である
   特許請求の範囲第１項から第１５項までのいずれか１項
   に記載の閉回路装置。 １７、前述の機器は全て、或る密閉空間内に設置され、
   燃焼生成物は前記密閉空間の外に排出されず、内容物を
   使用した後の燃料タンクと酸素タンクに貯蔵され、前記
   密閉空間内の質量の総和は一定に保たれることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第１６項までに記載の閉
   回路装置。