(57)【要約】【課題】内燃機関の作動中、排気ガスから有害物質を除去して外気と混合し、二酸化炭素濃度を希釈化させた混合ガスとして内燃機関に還流させる排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】エンジン１から排出される排気ガスＧ０を導入し、排気ガスＧ０に含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部20と、粒子状物質が除去された浄化排気ガスＧ１を混合室32に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスＧmixを生成する混合ガス生成部30と、生成された外気混合ガスＧmixを貯留室42に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室42内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部40と、混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスＧmixをエンジン１に送出する混合ガス送出部50を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、混合室にファンを備え、ファンの回転により、粒子状物質除去部から混合室に導入された排気ガスと別に導入した外気を混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
粒子状物質除去部が、排気ガス導入部と、排気ガスに含まれる粒子状物質を吸着する吸着液が満たされた吸着液室と、排気ガス導入部に導入された排気ガスを吸着液室に向けて噴出する排気ガス噴出部と、粒子状物質が吸着された排気ガスが一時的に貯留される貯留室を備えることを特徴とする、請求項１記載の排気ガス還流装置。
【請求項３】
混合ガス貯留部が、複数の容器本体を備えるとともに、各容器本体が内部に混合室を備えており、各容器本体の貯留室が、下流の混合ガス生成部側から上流の混合ガス送出部側にかけて直列に接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の排気ガス還流装置。
【請求項４】
混合ガス送出部が、容器本体の内部に圧縮室を備えるとともに、圧縮室にファンを備えており、ファンの回転により、混合ガス貯留部から導入した外気混合ガスを圧縮室内で圧縮して内燃機関に向け送出することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の排気ガス還流装置。
【請求項５】
内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、粒子状物質除去部から混合室に導入される排気ガスであって、吸着、溶着または触媒の手段からなる二酸化炭素の捕集手段により二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された排気ガスと、別に導入した外気を混合して外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項６】
内燃機関の作動中に内燃機関から排出される排気ガスの全量を内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスの全量を導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備えたことを特徴とする排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の作動中、内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、外気を混合して二酸化炭素濃度を希釈化させた外気混合ガスとして、内燃機関に還流させる排気ガス還流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や農業機械に使用される内燃機関は、シリンダ内でガソリンや軽油などの燃料を燃焼させ、ピストンを作動させ、動力を取り出す仕組みとなっている。シリンダ内の燃焼ガスは排気通路を通して大気中に排出されるようになっている。
【０００３】
排気ガスの成分は大部分が二酸化炭素（ＣＯ２）と水蒸気であり、その他の有害物質として、黒煙などの粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）などが含まれ、これらの物質は温暖化や大気汚染の原因、健康被害の要因となり得ることから、これまで、排気通路の途中に浄化装置（触媒、吸着、フィルタなど）を設けたり、従来の内燃機関に代えてハイブリッドタイプのエンジンや電気モータの普及を進めるなどの対策がとられてきた。
【０００４】
上記の方法以外にも、排気ガスの一部を排気通路から給気通路へ循環させる排気ガス循環装置が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献３）。この排気ガス循環装置は、排気ガスの一部を給気通路に循環させることで、燃焼温度を低下させ、排気ガスに含まれる窒素酸化物を低減させることなどを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９３４４１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１６６号公報
【特許文献３】特開２０１８−８７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の排気ガス循環装置は、排気ガスの一部を給気通路に循環させるもので、排気ガスの多くは、従来方法のような排気ガス浄化装置を通す場合もあるが、大気中に放出されている。
【０００７】
発明者は、長年にわたり上記課題を研究した結果、排気ガスから有害物質の除去処理を施すとともに処理後の排気ガスに外気を混合して二酸化炭素濃度を大幅に希釈化させた外気混合ガスとして内燃機関に還流させることで内燃機関を持続的に作動させることに成功し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
本発明は、内燃機関の作動中、排気ガスから有害物質を除去して外気と混合し、二酸化炭素濃度を希釈化させた混合ガスとして、内燃機関に還流させる排気ガス還流装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る排気ガス還流装置は、
内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、混合室にファンを備え、ファンの回転により、粒子状物質除去部から混合室に導入された排気ガスと別に導入した外気を混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを第１の特徴とする。
【００１０】
本発明は、粒子状物質除去部が、排気ガス導入部と、排気ガスに含まれる粒子状物質を吸着する吸着液が満たされた吸着液室と、排気ガス導入部に導入された排気ガスを吸着液室に向けて噴出する排気ガス噴出部と、粒子状物質が吸着された排気ガスが一時的に貯留される貯留室を備えることを第２の特徴とする。
【００１１】
本発明は、混合ガス貯留部が、複数の容器本体を備えるとともに、各容器本体が内部に貯留室を備えており、各容器本体の貯留室が、下流の混合ガス生成部側から上流の混合ガス送出部側にかけて直列に接続されていることを第３の特徴とする。
【００１２】
本発明は、混合ガス送出部が、容器本体の内部に圧縮室を備えるとともに、圧縮室にファンを備えており、ファンの回転により、混合ガス貯留部から導入した外気混合ガスを圧縮室内で圧縮して内燃機関に向け送出することを第４の特徴とする。
【００１３】
本発明は、内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、粒子状物質除去部から混合室に導入される排気ガスであって、吸着、溶着または触媒の手段からなる二酸化炭素の捕集手段により二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された排気ガスと、別に導入した外気を混合して外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを第５の特徴とする。
【００１４】
本発明は、内燃機関の作動中に内燃機関から排出される排気ガスの全量を内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスの全量を導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、内燃機関の作動中、前記貯留室内を所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備えたことを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の排気ガス還流装置は、内燃機関から排出される排気ガスから黒煙・煤等の粒子状物質を除去して外気と混合し、二酸化炭素濃度を０．１６％以下に希釈化した外気混合ガスとして内燃機関に送るようにしており、内燃機関から排出される排気ガスを清浄な外気混合ガスとして内燃機関に還流させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る排気ガス還流装置の全体構成図、
【図２】粒子状物質除去部の断面図、
【図３】混合ガス貯留部の別構成図、
【図４】黒煙除去部の別構成を示すもので（Ａ）は水平断面図、（Ｂ）は縦断面図、
【図５】黒煙除去部のさらに別構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は本発明に係る一実施形態を示すもので、これらの図において、符号Ｓは排気ガス還流装置を示している。
【００１８】
排気ガス還流装置Ｓ（以下、装置Ｓという）は、エンジン（内燃機関）１の作動中に、エンジン１から発生した排気ガス（燃焼ガス）から有害物質を除去し、別に導入した外気を混合し、二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスとしてエンジン１に還流させる装置であり、図１に示すように、タービン部１０と、黒煙除去部（粒子状物質除去部）２０と、混合ガス生成部３０と、混合ガス貯留部４０と、混合ガス圧縮送出部５０を備えている。エンジン１から発生した排気ガスは全量を外気と混合するようになっている。
【００１９】
エンジン１は、シリンダ内に燃料と後述する外気混合ガスの混合気を吸入して燃焼させ、ピストンを作動させ、動力を取り出すもので、燃焼後に排気ガスが排出される。図示例のエンジン１は軽油を燃料とする。燃焼後の排気ガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）、黒煙・煤などの粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質が含まれる。
【００２０】
エンジン１は、図１に示すように、排気ガスを排出する排気ガス配管２が下流に接続され、また、本装置Ｓで生成された外気混合ガスが還流する給気ガス配管３が上流に接続されている。同エンジン１は、ベルト４およびプーリ５を介して駆動軸６に出力を伝達可能であり、駆動軸６はエンジン１からの出力の接続と遮断を行うクラッチ７が設けられている。
【００２１】
タービン部１０は、高圧の排気ガスから補助動力を取り出すと共に、排気ガスを減速させるもので、排気配管２の途中に容器本体１１が設けられている。容器本体１１は、排気ガスＧ０の風圧を受けて回転するタービン１２を内蔵している。タービン１２の回転力は、回転軸１３からプーリ１４、１４間のベルト１５を介して駆動軸６に補助動力として伝達されるようになっている。
【００２２】
黒煙除去部２０は、タービン部１０から排気ガス配管１６を経由して送出された排気ガスＧ０に含まれる黒煙・煤などの粒子状物質（ＰＭ）を吸着して除去する。黒煙除去部２０は、円筒状の容器本体２１の内部に、排気ガス導入部２２と、排気ガス噴出部２３と、吸着液室２４と、一時貯留室２５を備えている。
【００２３】
図２に示すように、容器本体２１には、排気ガス導入部２２の下向き先端部に排気ガス噴出部２３が設けられ、排気ガス噴出部２３の直下に吸着液室２４が設けられている。排気ガス噴出部２３は多数の縦向きの噴出孔２３Ａが設けられており、排気ガスＧ０が各噴出孔２３Ａを通り、下端開口から吸着液２４Ａの液面に向けて噴出されるようになっている。各噴出孔２３Ａは内部に絞り部を設け、排気ガスＧ０の流速を増速させてよい。
【００２４】
吸着液室２４内には、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を吸着する吸着液（フラッシングオイル、天ぷら廃油など）２４Ａが貯留されており、下向きに噴出された排気ガスＧ０が吸着液２４Ａの液面に叩きつけられ、また、吸着液２４Ａと混ざりあい、大部分の粒子状物質（ＰＭ）が吸着されるようになっている。
【００２５】
吸着液室２４で大部分の粒子状物質（ＰＭ）が除去された排気ガスは、吸着液室２４から浄化排気ガスＧ１として一時貯留室２５に貯留され、排気ガス配管２６から導出されるようになっている。排気ガス配管２６の途中に粒子状物質の残りや他の有害物質（窒素酸化物など）を除去するフィルタ部２７が設けられている。
【００２６】
容器本体２１の側面下部には吸着液２４Ａを抜き取るドレーン２８が設けられ、容器本体２１の上面には吸着液２４Ａを吸着室２４に導入するための開閉可能な導入蓋２９が設けられている。容器本体２１の下端は図２に示すように下蓋２１Ａが設けられ、液漏れ防止パッキンなどを介してボルトにより着脱可能に取付けられている。下蓋２１Ａは、吸着室２４の吸着液２４Ａを抜き取り後に取り外して、排気ガス噴出部２３を含め、内部を清掃できるようになっている。
【００２７】
混合ガス生成部３０は、粒子状物質（ＰＭ）などが除去された浄化排気ガスを、別に導入された外気と混合し、二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成するもので、容器本体３１の内部に混合室３２が設けられている。混合室３２には、浄化排気ガスと共に外気を導入し、互いに混合し、外気混合ガスを混合ガス貯留部４０に向けて送出するファン３３が内蔵されている。ファン３３はバッテリー６０からの電力により作動するモータにより駆動される。
【００２８】
容器本体３１は、黒煙除去部２０の一次貯留室２７から続く排気ガス配管２８と、外気（空気）Ａirを導入する外気導入管３４と、外気混合ガスを導出する混合ガス配管３５が接続されている。浄化排気ガスと外気の割合は、容器本体３１から導出される外気混合ガスの二酸化炭素濃度が０．１６％以下になるように調整する。例えば外気導入管３４の途中にバッテリー６０からの動力でモータ駆動する流量調整弁を設け、混合ガス配管３５の途中に設けた濃度センサーからの制御信号により流量調整弁の開度を調整し、導入する外気の流量を調整する。あるいは、排気ガス配管２６の途中に排気ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する固体吸着剤、二酸化炭素を吸収し溶解させる吸収液室、二酸化炭素を分離回収する触媒のいずれかを配置し、これらのＣＯ２捕集手段によって、浄化排気ガスの二酸化炭素濃度を０．１６％以下に希釈化させてから、外気と混合させる。
【００２９】
混合ガス貯留部４０は、混合ガス生成部３０で生成された外気混合ガスを一時的に貯留するもので、円筒形の容器本体４１内に貯留室４２が設けられている。貯留室４２の容量は約２００〜３００リットルである。容器本体４１の上面に混合ガス配管３５の出口が接続され、容器本体４１の側面下部に混合ガス配管４３の入口が接続されている。混合ガス配管３５から貯留室４２に送出される外気混合ガスＧmixは、調整弁などにより、貯留室４２内の気圧が０．１ｋｇ／ｃｍ２以下の低圧に維持される。混合ガス配管４３の入口径は、混合ガス配管３５の出口径より小さく（図示例は１／２）、適量（図示例は導入量の１／２）の外気混合ガスが導出されるようになっている。
【００３０】
容器本体４１の上面には調整弁の一つである安全弁（逃がし弁）４５が設けられている。安全弁４５は、エンジン１の作動中に貯留室４２内の気圧が所定の気圧（０．１ｋｇ／ｃｍ２）を超えると弁が開き、外気混合ガスを大気に放出し、エンジン１の作動中、貯留室４２内の気圧を所定の気圧（０．１ｋｇ／ｃｍ２）以下の低圧に常時維持するようになっている。大気に放出される外気混合ガスは、粒子状物質が除去され、二酸化炭素濃度も０．１６％以下に希釈化されており、清浄な外気混合ガスとして放出される。安全弁４５は、黒煙除去部２０の容器本体２１の上面に設けてよい。
【００３１】
混合ガス送出部５０は、混合ガス貯留部４０から混合ガス配管４３に導出された外気混合ガスＧmixを圧縮してエンジン１に向け送出するもので、球状の容器本体５１の内部に圧縮室５２が設けられている。圧縮室５２には外気混合ガスＧmixを導入して圧縮し、エンジン１に送出するファン５３が内蔵されている。ファン５３はバッテリー６０からの電力により作動するモータにより駆動される。
【００３２】
容器本体５１は、上流に混合ガス配管４３の出口が接続され、下流にエンジン１の給気ガス配管３の入口が接続されている。
【００３３】
混合ガス送出部５０からエンジン１に送出された外気混合ガスＧmixは、エンジン１の内部で燃料（軽油）と混合され、シリンダ内で燃焼し、排気ガスとして再びエンジン１から排気ガス配管２に排出されるようになっている。
【００３４】
次に、上記構成の排ガス還流装置Ｓについて、その作用を以下に述べる。
【００３５】
エンジン１を始動させると、バッテリー６０からの電力により、セルモータ８とファン３３、５３が作動し、混合ガス貯留部４０の貯留室４２内の外気混合ガスＧmix（または外気導入管３４からの外気Ａir）が混合ガス圧縮送出部５０、給気ガス配管３を経由してエンジン１に給気され、エンジン１内部で燃料と混合してシリンダ内に吸入され、燃焼され、排気ガスが排気ガス配管２に排出される。
【００３６】
エンジン１から排出された高圧の排気ガスＧＯは、排気ガス配管２の途中のマフラー（図示せず）で圧力が下がり、タービン部１０に０．５ｋｇ／ｃｍ２前後の圧力で入り、風圧でタービン１２を回転させ、回転軸１３から駆動軸６に補助動力を取り出す。また、タービン１２の回転により減速され、排気ガス配管１６から黒煙除去部２０内部の排気ガス導入部２２に導入される（０．１５〜０．２ｋｇ／ｃｍ２前後）。
【００３７】
排気ガス導入部２２の下向き先端部の排気ガス噴出部２３には多数の噴出孔２３Ａが開口しており、排気ガス導入部２２に導入された排気ガスＧＯは、各噴出孔２３Ａの上端入口から下向きに入り、下端出口から吸着液室２４の吸着液２４Ａに向け噴出される。
【００３８】
吸着液室２４内に噴出された排気ガスＧＯは、吸着液２４Ａの液面に叩きつけられ、また、吸着液２４Ａと混ざりあい、大部分の粒子状物質（ＰＭ）が吸着され、浄化排気ガスＧ１として一時貯留室２５に貯留される。
【００３９】
一時貯留室２５に貯留された浄化排気ガスＧ１は、混合ガス生成部３０の回転するファン３３により、排気ガス配管２６に導出され（０．１ｋｇ／ｃｍ２前後）、フィルタ部２７で残りの有害物質が捕捉され、混合室３２に入り、外気導入管３４から導入された外気Ａirと混合され、二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスが生成される。
【００４０】
生成された外気混合ガスＧmixは、回転するファン３３により混合ガス配管３５に導出され（０．１ｋｇ／ｃｍ２前後）、混合ガス配管３５の出口から混合ガス貯留部４０の貯留室４２に貯留される（０．１ｋｇ／ｃｍ２未満、０．０１〜０．０２５ｋｇ／ｃｍ２程度）。その間、混合ガス配管３５に設けられた濃度センサーにより外気混合ガスの二酸化炭素濃度が測定され、外気導入管３４に設けられた開度調整弁の駆動モータを制御し、二酸化炭素濃度が０．１６％以下となるように、外気の流入量がコントロールされる。エンジン１の出力を上げる時はアイドリング時よりも排出ガスの排出量が増えるので外気の流入量も増やすように調整する。
【００４１】
また、排気ガス配管２６の途中に排気ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する固体吸着剤、二酸化炭素を吸収し溶解させる吸収液室、二酸化炭素を分離回収する触媒のいずれかを配置した場合は、これらのＣＯ２捕集手段によって、浄化排気ガスの二酸化炭素濃度を０．１６％以下に希釈化させてから、ファン３３により外気と混合し、二酸化炭素濃度が０．１６％以下の外気混合ガスとして混合ガス配管３５に導出する。
【００４２】
貯留室４２に貯留された外気混合ガスＧmixは、混合ガス送出部５０の回転するファン５３により、混合ガス配管４３に導出され、混合ガス配管４３から圧縮室５２に導入されて圧縮（０．１ｋｇ／ｃｍ２程度）され、給気ガス配管３からエンジン１に送出される。エンジン１の作動中に貯留室４２内の気圧が上昇して、貯留室４２内の気圧が０．１ｋｇ／ｃｍ２を超えると安全弁４５が開き、貯留室４２内を０．１ｋｇ／ｃｍ２以下の低圧に常時維持する。
【００４３】
本実施形態の排気ガス還流装置Ｓによると、エンジン１から排出された排気ガスＧＯは、黒煙除去部２０により粒子状物質（ＰＭ）が除去され、さらに、混合ガス生成部３０で外気Ａirと混合され、二酸化炭素濃度が希釈化された外気混合ガスＧmixとしてエンジン１に還流させることができる。
【００４４】
発明者がエンジン１の運転試験を実施したところ、外気混合ガスの二酸化炭素濃度が０．１６％を超えるときはエンジン１の作動と運転が不安定であり、同濃度が０．１６％以下のときはエンジン１の作動と運転が安定することが分かった。
【００４５】
図３は、混合ガス貯留部４０の別構成例であり、同図に示す混合ガス貯留部４０’は複数（図示例は４基）の容器本体４１を混合ガス配管４４により直列に接続し、多量の外気混合ガスＧmixを複数の容器本体４１に分散して貯留し、外気混合ガスＧmixを少量ずつ混合ガス配管４３からエンジン１へ安定的に送出可能としたものである。図３に示すように、エンジン１の作動中、各容器本体４１内の気圧を０．１ｋｇ／ｃｍ２以下の低圧に常時維持するために安全弁４６を途中の混合ガス配管４４に設置してよい。安全弁４６は各容器本体４１に設置してもよい。
【００４６】
図４は、黒煙除去部２０の別構成例であり、同図に示す黒煙除去部２０’は、容器本体２１の内部に内周面に沿って湾曲する排気ガス導入部２２’を配置し、排気ガス導入部２２’の下面に排気ガス噴出孔２３Ａ’を一定間隔で設けた例である。容器本体２１の内部に導入した排気ガスＧ０は周囲の各排気ガス噴出孔２３Ａ’から吸着液室２４の吸着液２４Ａに対し下向きに一斉に噴出し、大部分の粒子状物質が除去され、一時貯留室２５に貯留されるようになっている。
【００４７】
図５は、黒煙除去部２０の別構成例であり、同図に示す黒煙除去部２０’’は容器本体２１の内部に排気ガス導入室２２’’、排気ガス噴出室２３’、吸着液室２４、排気ガス上向き案内室２４Ｂ、フィルタ室２４Ｃ、一時貯留室２５を区画して設けた例である。排出ガス噴出室２３’には縦向きに多数の噴出ノズル管２３Ｂが配置され、噴出ノズル管２３Ｂの途中には絞り部２３Ｃが設けられている。
【００４８】
図５の黒煙除去部２０’によると、排気ガス導入室２２’’に導入された排気ガスは、排気ガス噴出室２３’の各噴出ノズル管２３Ｂ内で加速されて下から吸着液室２４に噴出し、大部分の粒子状物質が除去され、排気ガス上向き案内室２４Ｂに入り、フィルタ室２４Ｃのフィルタ材で残りの粒子状物質と有害物質が除去され、一時貯留室２５に入り貯留される。
【００４９】
以上説明した実施形態は、ディーゼルエンジンの例であるが、ガソリンエンジンに適用できることは言うまでもない。
【００５０】
発明者が本実施形態の還流ガス還流装置を搭載した車両（マツダ製小型貨物車、型式ＳＥＦ８Ｔ）について、仮ナンバーを取得し、高隅〜鹿屋間を平均時速２０〜４０ｋｍ／ｈで１０ｋｍ往復走行試験を行ったところ、エンジンは安定して作動し、走行に特に支障がないことが確認できた。
【００５１】
本発明は、内燃機関の作動中、内燃機関から排出される排気ガス全量から黒煙等の粒子状物質を除去して外気と混合し、二酸化炭素濃度を内燃機関の継続作動を可能とする程度まで希釈化した外気混合ガスとして内燃機関に還流させ、再び燃料と混合し、内燃機関で燃焼させることができる。
【００５２】
また、本発明は、内燃機関の作動中、内燃機関から排出される排気ガスの全量を内燃機関に還流させ、排気ガスを大気に一切放出しない還流装置として実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、内燃機関の作動中、内燃機関から排出された排気ガスから有害物質を除去して外気と混合し、二酸化炭素濃度が希釈化された外気混合ガスとして内燃機関に還流させる排気ガス還流装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  エンジン（内燃機関）
２，１６，２６  排気ガス配管
３  給気ガス配管
４，１５  ベルト
５，１４  プーリ
６  駆動軸
７  クラッチ
８  セルモータ
１０  タービン部
１１，２１，３１，４１，５１  容器本体
１２  タービン
１３  回転軸
２０，２０’，２０’’  黒煙除去部
２２，２２’  排気ガス導入部
２３  排気ガス噴出部
２３Ａ，２３Ａ’  噴出孔
２４  吸着液室
２４Ａ  吸着液
２５  一時貯留室
２７  フィルタ部
２８  ドレーン
２９  導入蓋
３０  外気混合ガス生成部
３２  混合室
３３，５３  ファン
３４  外気導入管
３５，４３，４４  混合ガス配管
４０  混合ガス貯留部
４２  貯留室
４５，４６  安全弁（逃がし弁）
５０  混合ガス送出部
５２  圧縮室
６０  バッテリー
Ｇ０  排気ガス
Ｇ１  浄化排気ガス
Ｇmix  外気混合ガス
Ｓ  排気ガス還流装置
【図１】
2020204317.tif 000003
【図２】
2020204317.tif 000004
【図３】
2020204317.tif 000005
【図４】
2020204317.tif 000006
【図５】
2020204317.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月24日(2020.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、当該貯留室内が大気圧を超える値に設定された所定の気圧を超えると弁が開いて貯留室内の外気混合ガスを大気に放出し、以て内燃機関の作動中、前記貯留室内を前記所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、混合室にファンを備え、ファンの回転により、粒子状物質除去部から混合室に導入された排気ガスと別に導入した外気を混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
粒子状物質除去部が、排気ガス導入部と、排気ガスに含まれる粒子状物質を吸着する吸着液が満たされた吸着液室と、排気ガス導入部に導入された排気ガスを吸着液室に向けて噴出する排気ガス噴出部と、粒子状物質が吸着された排気ガスが一時的に貯留される貯留室を備えることを特徴とする、請求項１記載の排気ガス還流装置。
【請求項３】
混合ガス貯留部が、複数の容器本体を備えるとともに、各容器本体が内部に混合室を備えており、各容器本体の貯留室が、下流の混合ガス生成部側から上流の混合ガス送出部側にかけて直列に接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の排気ガス還流装置。
【請求項４】
混合ガス送出部が、容器本体の内部に圧縮室を備えるとともに、圧縮室にファンを備えており、ファンの回転により、混合ガス貯留部から導入した外気混合ガスを圧縮室内で圧縮して内燃機関に向け送出することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の排気ガス還流装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る排気ガス還流装置は、
内燃機関の作動中に当該内燃機関から排出される排気ガスから有害物質を除去し、別に導入した外気と混合して前記内燃機関に還流させる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導入し、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去部と、
粒子状物質が除去された排気ガスを混合室に導入し、別に導入した外気と混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成する混合ガス生成部と、
生成された外気混合ガスを貯留室に一時的に貯留し、当該貯留室内が大気圧を超える値に設定された所定の気圧を超えると弁が開いて貯留室内の外気混合ガスを大気に放出し、以て内燃機関の作動中、前記貯留室内を前記所定の気圧以下に維持可能な混合ガス貯留部と、
混合ガス貯留部に貯留された外気混合ガスを前記内燃機関に送出する混合ガス送出部を備え、
前記混合ガス生成部が、混合室にファンを備え、ファンの回転により、粒子状物質除去部から混合室に導入された排気ガスと別に導入した外気を混合して二酸化炭素濃度が０．１６％以下に希釈化された外気混合ガスを生成し、生成した外気混合ガスを混合ガス貯留部に向けて導出させることを第１の特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は本発明に係る一実施形態を示すもので、これらの図において、符号Ｓは排気ガス還流装置を示している。また、本実施形態において、気圧または圧力を示す数値は、すべて、大気圧を０ｋｇ／ｃｍ２とするゲージ圧（正圧）を示している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】削除
【補正の内容】