(57)【要約】  この発明は、作動ガス循環型エンジンに関し、凝縮器での凝縮水生成量を増量可能な作動ガス循環型エンジンを提供することを目的とする。  成層化運転においては、吸気バルブ２６の開弁中、酸素インジェクタ２４からＯ２が噴射される。そのため、噴射されたＯ２は、その噴射直後から燃焼室１４に流入し、燃焼室１４内で一定の広がりをもった層を形成する（図５Ａ）。他方、燃焼室１４内の作動ガスは、このＯ２層の形成に伴い、燃焼室１４壁面においてこのＯ２層を覆うような層を形成する（図５Ｂ）。つまり、燃焼室１４において、Ｏ２濃度の高い内側層（図５Ａ）と作動ガス濃度の高い外側層（図５Ｂ）とがそれぞれ形成される。
2013183127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
前記燃焼室内に反応物の層と作動ガスの層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備えることを特徴とする作動ガス循環型エンジン。
【請求項２】
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
燃焼室内に反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備えることを特徴とする作動ガス循環型エンジン。
【請求項３】
前記成層化運転実行手段は、
前記燃焼室の吸入口を開閉する吸入口開閉手段と、
前記吸入口近傍の前記循環経路に設けられ、前記燃焼室に反応物を供給する反応物供給手段と、
前記吸入口の開放中に前記燃焼室の中心付近に反応物が流入するように前記吸入口開閉手段および前記反応物供給手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項４】
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、前記凝縮水排出手段からの排水を禁止する排水禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項５】
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記燃焼室内に反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成する均質化運転を実行する均質化運転実行手段と、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は前記成層化手段による成層化運転を実行し、前記循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は前記均質化手段による均質化運転を実行する運転切換手段と、
を備えることを特徴とする請求項２乃至４何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項６】
前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路を更に備えることを特徴とする請求項２乃至５何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項７】
前記水蒸気分離除去手段は、
冷媒により水蒸気を冷却して液化する第１凝縮水生成手段と、
前記第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒によって水蒸気を冷却して液化する第２凝縮水生成手段と、を備え、
前記第１凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路と接続され、
前記第２凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路において、前記高濃度水蒸気流路を除いた流路としての低濃度水蒸気流路と接続されていることを特徴とする請求項２乃至６何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項８】
前記吸入口近傍の前記循環経路には、その一部を区画する区画流路が形成され、
前記反応物供給手段は、前記区画流路に設けられていることを特徴とする請求項３乃至７何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項９】
前記循環経路は、前記吸入口の近傍において第１経路と第２経路とに分岐しており、
前記反応物供給手段は前記第１経路に設けられると共に、前記第２経路は前記燃焼室に流入する作動ガス流にスワール流を形成可能に構成されていることを特徴とする請求項３乃至８何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１０】
前記第１経路において前記反応物供給手段よりも上流側に設けられ、前記第１経路を流れる作動ガス量を調整可能な作動ガス量調整手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１１】
エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように前記作動ガス量調整手段を制御する作動ガス量制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項１２】
前記反応物供給手段は、反応物を噴射するための噴射口を備え、
前記反応物供給手段は、前記噴射口が前記燃焼室の中心に向くように設けられていることを特徴とする請求項３乃至１１何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動ガス循環型エンジンに関し、密閉回路または半密閉回路内に作動ガスを循環させる作動ガス循環型エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、密閉回路または半密閉回路内に作動ガスを循環させる作動ガス循環型エンジンが知られている。作動ガス循環型エンジンは、作動ガスで充填された循環経路および燃焼室と、該燃焼室に燃料を供給する手段とを備える構成において、該燃焼室で燃料を燃焼させ、これに伴い膨張する作動ガスを該循環経路に流通し該燃焼室に再導入するものである。このような作動ガス循環型エンジンは、クローズドサイクルエンジンとも称される。【０００３】
作動ガス循環型エンジンとして、例えば特許文献１には、燃料に水素（Ｈ２）、作動ガスにアルゴン（Ａｒ）をそれぞれ用い、燃焼室に供給した酸素（Ｏ２）とＨ２との反応によりＡｒを循環させる水素アルゴンクローズドサイクルエンジンが開示されている。このエンジンは、上記反応で生成する水蒸気を冷却して液化する凝縮器を循環経路に備えている。作動ガス中の水蒸気は、エンジン熱効率を低下させる要因のひとつである。この点、特許文献１のエンジンによれば、該凝縮器において作動ガス中の水蒸気を分離除去できる。また、特許文献１のエンジンでは、該凝縮器で生成した凝縮水を貯溜するタンクを設けると共に、該タンクの凝縮水を外部排出する際、該タンク内圧を外部圧よりも高くする圧力制御を実行している。従って、特許文献１のエンジンによれば、該凝縮器で生成した凝縮水を適切に外部排出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２０１１−１９６２３６号公報
【発明の概要】
【０００５】
上述したように、作動ガス中の水蒸気の存在は、エンジン熱効率の低下要因である。換言すれば、作動ガス中の水蒸気量が少なければエンジン熱効率が向上する。従って、該凝縮器での凝縮水生成量を増やすことは、エンジン熱効率、更には燃費の向上を図る上で重要である。凝縮水生成量を増やす手段のひとつに、冷却水の低温化が挙げられる。例えば上記特許文献１において、凝縮器はラジエータと接続されており、これらの間を冷却水が流通している。そのため、該ラジエータでの放熱量を上げれば冷却水の低温化を図ることができる。しかし、該ラジエータでの放熱量を上げるには、ラジエータの大型化等する必要があり、コストの増加に繋がる可能性がある。また、作動ガス循環型エンジンの車両等への搭載を考えた場合、搭載自由度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みなされたものである。即ち、凝縮器での凝縮水生成量を増量可能な作動ガス循環型エンジン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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、作動ガス循環型エンジンであって、
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
前記燃焼室内に反応物の層と作動ガスの層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備えることを特徴とする。【０００８】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、作動ガス循環型エンジンであって、
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
燃焼室内に反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備えることを特徴とする。【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記成層化運転実行手段は、
前記燃焼室の吸入口を開閉する吸入口開閉手段と、
前記吸入口近傍の前記循環経路に設けられ、前記燃焼室に反応物を供給する反応物供給手段と、
前記吸入口の開放中に前記燃焼室の中心付近に反応物が流入するように前記吸入口開閉手段および前記反応物供給手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。【００１０】
また、第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、前記凝縮水排出手段からの排水を禁止する排水禁止手段と、
を備えることを特徴とする。【００１１】
第５の発明は、第２乃至第４の発明の何れか１つにおいて、
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記燃焼室内に反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成する均質化運転を実行する均質化運転実行手段と、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は前記成層化手段による成層化運転を実行し、前記循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は前記均質化手段による均質化運転を実行する運転切換手段と、
を備えることを特徴とする。【００１２】
また、第６の発明は、第２乃至第５の発明の何れか１つにおいて、
前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路を更に備えることを特徴とする。【００１３】
また、第７の発明は、第２乃至第６の発明の何れか１つにおいて、
前記水蒸気分離除去手段は、
冷媒により水蒸気を冷却して液化する第１凝縮水生成手段と、
前記第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒によって水蒸気を冷却して液化する第２凝縮水生成手段と、を備え、
前記第１凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路と接続され、
前記第２凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路において、前記高濃度水蒸気流路を除いた流路としての低濃度水蒸気流路と接続されていることを特徴とする。【００１４】
また、第８の発明は、第３乃至第７の発明の何れか１つにおいて、
前記吸入口近傍の前記循環経路には、その一部を区画する区画流路が形成され、
前記反応物供給手段は、前記区画流路に設けられていることを特徴とする。【００１５】
また、第９の発明は、第３乃至第８の発明の何れか１つにおいて、
前記循環経路は、前記吸入口の近傍において第１経路と第２経路とに分岐しており、
前記反応物供給手段は前記第１経路に設けられると共に、前記第２経路は前記燃焼室に流入する作動ガス流にスワール流を形成可能に構成されていることを特徴とする。【００１６】
また、第１０の発明は、第９の発明において、
前記第１経路において前記反応物供給手段よりも上流側に設けられ、前記第１経路を流れる作動ガス量を調整可能な作動ガス量調整手段を更に備えることを特徴とする。【００１７】
また、第１１の発明は、第１０の発明において、
エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように前記作動ガス量調整手段を制御する作動ガス量制御手段を更に備えることを特徴とする。【００１８】
また、第１２の発明は、第３乃至第１１の発明の何れか１つにおいて、
前記反応物供給手段は、反応物を噴射するための噴射口を備え、
前記反応物供給手段は、前記噴射口が前記燃焼室の中心に向くように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、成層化運転を実行することで、反応前の燃焼室内において反応物の層と作動ガスの層とを形成できる。そのため、反応後の燃焼室内において、生成した水蒸気の濃度の高い層と、作動ガスの濃度の高い層とを形成できる。ここで、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、これに導入される作動ガス中の水蒸気分圧と、飽和水蒸気分圧との圧力差が大きいほど多くなる。また、作動ガス中の水蒸気分圧は、水蒸気濃度の増加に応じて高くなる。この点、第１の発明によれば、水蒸気濃度の高い層を形成できるので、水蒸気分圧の高い作動ガスを循環経路に排出できる。よって、水蒸気分離除去手段において、より多くの水蒸気を分離除去できる。【００２０】
第２の発明によれば、成層化運転を実行することで、反応前の燃焼室内において反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成できる。そのため、反応後の燃焼室内において、生成した水蒸気の濃度の高い内側層と、作動ガスの濃度の高い外側層とを形成できる。従って、上記第１の発明同様、水蒸気分離除去手段において、より多くの水蒸気を分離除去できる。また、第２の発明によれば、燃焼室の内側において反応を進行できる。換言すれば、燃焼室の壁面近傍での反応進行を抑制できる。従って、燃焼室壁面からの冷却損失を抑制できるので、熱効率を向上できる。【００２１】
第３の発明によれば、反応物供給手段を吸入口近傍の循環経路に設ける場合において、反応前の燃焼室内に反応物からなる内側層を好適に形成可能となる。【００２２】
第４の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、凝縮水排出手段からの排水を禁止できる。従って、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合に、凝縮水排出手段に外気が流入するのを好適に抑制できる。【００２３】
第５の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は成層化運転を実行し、循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は均質化運転を実行できる。均質化運転を実行すれば、反応前の燃焼室内において反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成できる。そのため、成層化運転を実行する場合に比して、短時間で作動ガスを暖気できる。従って、第５の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合に、短時間で作動ガスを暖気できる。【００２４】
第６の発明によれば、高濃度水蒸気流路を備えるので、反応後の燃焼室内で形成した水蒸気濃度の高い内側層を該高濃度水蒸気流路に流し、確実に水蒸気分離除去手段に導入できる。従って、燃焼室排出後、水蒸気分離除去手段到達前において、作動ガス中の水蒸気分圧が低下するのを良好に抑制できる。【００２５】
上述したように、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、上記圧力差が大きいほど多くなる。また、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、使用冷媒の温度が低くなるほど多くなる。この点、第７の発明によれば、水蒸気濃度の高い層を高濃度水蒸気流路に流して第１凝縮水生成手段に導入できる。従って、水蒸気分圧の高い作動ガスを第１凝縮水生成手段に導入して十分な量の水蒸気を分離除去できる。また、第７の発明によれば、水蒸気濃度の低い層を低濃度水蒸気流路に流し、第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒を使用する第２凝縮水生成手段に導入できる。従って、水蒸気分圧の低い作動ガスを第２凝縮水生成手段に導入して必要最低限な量の水蒸気を分離除去できる。【００２６】
第８の発明によれば、上記反応物供給手段を上記区画流路に設けたので、燃焼室流入前において、作動ガスと反応物とが混合するのを良好に抑制できる。【００２７】
第９の発明によれば、第２経路を流れた作動ガス流にスワール流を形成できるので、反応前の燃焼室内に作動ガスからなる外側層を好適に形成可能となる。【００２８】
第１０の発明によれば、作動ガス量調整手段によって第１経路に流れる作動ガス量を調整できるので、第１経路に反応物のみを流すことも可能となる。従って、燃焼室流入前において、作動ガスと反応物とが混合するのを良好に抑制できる。【００２９】
第１経路に反応物のみを流す場合、作動ガス量調整手段によって第１経路を流れる作動ガス量がゼロとされている。そのため、ポンプ損失が発生し、エンジン回転数が高くなるにつれてこのポンプ損失が増大する。この点、第１１の発明によれば、エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように上記作動ガス量調整手段を制御できる。よって、上記ポンプ損失の増大を抑制できる。【００３０】
第１２の発明によれば、反応物供給手段の噴射口が上記燃焼室の中心に向くように設けたので、反応前の燃焼室内に反応物からなる内側層を好適に形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。
【図２】各種ガスの比熱比を示した図である。
【図３】圧縮比εと熱効率ηthとの関係を示した図である。
【図４】飽和水蒸気分圧曲線である。
【図５】成層化運転を説明するための図である。
【図６】実施の形態２の特徴部分を説明するための図である。
【図７】実施の形態３の特徴部分を説明するための図である。
【図８】実施の形態４の特徴部分を説明するための図である。
【図９】実施の形態５において、ＥＣＵ５０により実行されるＳＣＶ開度制御の一例を説明する図である。
【図１０】実施の形態６の特徴部分を説明するための図である。
【図１１】実施の形態７の特徴部分を説明するための図である。
【図１２】実施の形態８の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。
【図１３】図１２の高濃度水蒸気流路４０を説明するための図である。
【図１４】実施の形態９の特徴部分を説明するための図である。
【図１５】実施の形態１０の特徴部分を説明するための図である。
【図１６】実施の形態１１の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。
【図１７】実施の形態１１において、ＥＣＵ５０により実行される運転切替制御ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施の形態１．
［エンジン構成の説明］
先ず、図１乃至図５を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、エンジン本体１０を備えている。エンジン本体１０は、所謂４ストロークエンジンであり、少なくとも１つの気筒を有している。該気筒においては、ピストン１２により燃焼室１４が画成されている。また、該気筒には、燃焼室１４に向けて高圧Ｈ２を噴射する水素インジェクタ１６が設けられている。
【００３３】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８と排気ポート２０とを備えている。吸気ポート１８と排気ポート２０との間には、これらを接続する接続通路２２が設けられている。吸気ポート１８には、高圧Ｏ２を噴射する酸素インジェクタ２４と、燃焼室１４の吸入口を開／閉する吸気バルブ２６とが設けられている。排気ポート２０には、燃焼室１４の排出口を開／閉する排気バルブ２８が設けられている。
【００３４】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、凝縮器３０を備えている。凝縮器３０は、接続通路２２の途中に設けられ、接続通路２２を流れる作動ガス中の水蒸気を冷却して液化するものである。凝縮器３０は、その内部に冷却水を流すための冷却水流路３２を備えている。冷却水流路３２は、ラジエータ３４と接続されており、該冷却水はラジエータ３４にて冷却される。また、凝縮器３０は、凝縮器３０で生成した凝縮水を外部に排出する排出経路３６を備えている。
【００３５】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、制御装置としてのＥＣＵ５０を備えている。ＥＣＵ５０は、水素インジェクタ１６、酸素インジェクタ２４、吸気バルブ２６、排気バルブ２８等と接続されている。ＥＣＵ５０は、エンジン本体１０の運転情報をセンサ系統により検出しつつ各アクチュエータを駆動し、後述する成層化運転等を実行する。
【００３６】
［実施の形態１の特徴］
本実施形態において、燃焼室１４、吸気ポート１８、排気ポート２０や接続通路２２には作動ガスが充填されている。この作動ガスの流れについて、ピストン１２、吸気バルブ２６や排気バルブ２８の動作と併せて説明する。吸気ポート１８内の作動ガスは、燃焼室１４の吸入口が開かれている間（つまり、吸気バルブ２６の開弁中）、ピストン１２の下降に伴い燃焼室１４内に流入する（吸気行程）。この吸気行程においては、作動ガスの他、酸素インジェクタ２４からのＯ２も燃焼室１４内に流入する。ピストン１２は、その下死点到達後に上昇する。そうすると、燃焼室１４内に流入した作動ガスやＯ２は、既に燃焼室１４内に充填されていた作動ガスと共に圧縮される（圧縮行程）。その後、上死点付近で水素インジェクタ１６からＨ２が噴射され、このＨ２がＯ２と反応する。この反応熱により、燃焼室１４内の作動ガスは膨張してピストン１２を下方に押し下げる（燃焼行程）。ピストン１２は、その下死点到達後、再び上昇する。この際、排気バルブ２８を作動して燃焼室１４の排出口を開くと、燃焼室１４内の作動ガスが排気ポート２０に排出される（排気行程）。排出された作動ガスは、排気ポート２０、接続通路２２を流れて吸気ポート１８に到達する。
【００３７】
本実施形態において、作動ガスにはＡｒが用いられる。Ａｒを用いることで、熱効率を向上できる。この理由について、図２乃至図３を参照しながら説明する。図２は、各種ガスの比熱比を示した図である。図２に示すように、Ａｒは、Ｈ２、Ｎ２、Ｏ２やＨ２Ｏよりも比熱比が大きい。また、図３は、圧縮比εと熱効率ηthとの関係を示した図である。図３に示すように、圧縮比ε一定条件では、比熱比κが大きくなるほど熱効率ηthが高くなる。従って、作動ガスに比熱比κの大きいＡｒを用いれば、熱効率を向上できる。尚、空気よりも比熱比が大きく、尚且つ、燃焼室での反応に対して不活性なガスであれば、Ａｒ同様の作用効果を得ることが可能である。そのため、当該不活性ガスをＡｒの代わりに、或いはＡｒと共に用いることも可能である。
【００３８】
ところで、燃焼室１４から排出された作動ガス中には、Ｈ２とＯ２の反応により生成した水蒸気が含まれる。この水蒸気は、凝縮器３０において凝縮されて液化する。しかし、凝縮器３０での凝縮液化には限界がある。そのため、凝縮器３０において作動ガス中の水蒸気を完全に分離除去することはできない。この理由について、図４を参照しながら説明する。図４は、飽和水蒸気分圧曲線である。図４に示すように、例えば４０℃のガス中の水蒸気分圧が飽和水蒸気分圧よりも高いときは、これらの圧力差（Ｐａ，Ｐｂ）に相当する水蒸気が液化する。換言すれば、飽和水蒸気分圧（Ｐ１）に相当する水蒸気は必ずガス中に残留する。この残留現象は、凝縮器３０内においても同様である。従って、凝縮器３０よりも下流側には、ガス温度に応じた一定量の水蒸気が流れてしまう。
【００３９】
但し、ここで着目すべきは、図４中の圧力差がＰａ＞Ｐｂである点である。上述したように、凝縮器３０においては、上記圧力差に相当する水蒸気を液化できる。つまり、上記圧力差がより大きければ、より多くの凝縮水を生成できる。この点に着目し、本実施形態では、圧縮行程中の燃焼室１４内の作動ガス濃度について、その壁面近傍をその中心部よりも高くする成層化運転を実行する。
【００４０】
［成層化運転］
図５は、成層化運転を説明するための図である。成層化運転においては、吸気バルブ２６の開弁中、酸素インジェクタ２４からＯ２が噴射される。そのため、噴射されたＯ２は、その噴射直後から燃焼室１４に流入し、燃焼室１４内で一定の広がりをもった層を形成する（図５Ａ）。他方、燃焼室１４内の作動ガスは、このＯ２層の形成に伴い、燃焼室１４壁面においてこのＯ２層を覆うような層を形成する（図５Ｂ）。つまり、燃焼室１４において、Ｏ２濃度の高い内側層（図５Ａ）と作動ガス濃度の高い外側層（図５Ｂ）とがそれぞれ形成される。
【００４１】
このように形成された内側層は、上記圧縮行程においても成層状態を維持する。そのため、その後の燃焼行程において生成する水蒸気も、Ｏ２同様に一定の広がりをもった層を形成する。つまり、燃焼行程の燃焼室１４においては、水蒸気濃度の高い内側層と水蒸気濃度の低い外側層が形成される。このように形成された内側層を含む作動ガスは、ガス中の水蒸気分圧が高い。よって、この状態の作動ガスを凝縮器３０に導入すれば、上記圧力差を大きくできるので、凝縮器３０においてより多くの凝縮水を生成することが可能となる。
【００４２】
ここで、成層化運転との比較として、均質化運転について説明する。均質化運転とは、圧縮行程中の燃焼室１４内の作動ガス濃度分布を均一化する制御であり、上記成層化運転とは異なる制御である。均質化運転では、燃焼室１４の吸入口が閉じられている間（つまり、吸気バルブ２６の開弁前）に、酸素インジェクタ２４からのＯ２噴射が開始される。そうすると、噴射されたＯ２が吸気ポート１８内に一時的に滞留する。滞留したＯ２は、作動ガスと混合し均質状態となり、吸気バルブ２６の開弁に伴い燃焼室１４に流入し、圧縮される。つまり、燃焼室１４内のＯ２濃度分布は略均一となる。そのため、燃焼行程において生成した水蒸気の濃度分布も略均一となる。よって、この状態の作動ガスを凝縮器３０に導入しても、生成される凝縮水量は少ない。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、成層化運転を実行することで、ガス中の水蒸気分圧の高い作動ガスを凝縮器３０に導入できる。そのため、燃焼室１４から排出される作動ガス中の水蒸気分圧と、飽和水蒸気分圧との圧力差を大きくできる。従って、凝縮器３０において、より多くの凝縮水を生成できる。また、成層化運転を実行すれば、燃焼行程の際、燃焼室１４の壁面近傍に作動ガス濃度の高い作動ガス層を形成できる。従って、該壁面近傍でのＨ２とＯ２の反応を抑制でき、冷却損失の低減を図ることもできる。よって、熱効率の大幅な向上を図ることも可能となる。
【００４４】
尚、上記実施の形態１においては、水素インジェクタ１６をエンジン本体１０の気筒に設け、酸素インジェクタ２４を吸気ポート１８に設けたが、これらのインジェクタの配置箇所は変更可能である。具体的に、水素インジェクタ１６の設置箇所と酸素インジェクタ２４の設置箇所とを交換してもよい。また、両インジェクタの設置箇所を、吸気ポート１８としてもよいし、エンジン本体１０の気筒としてもよい。
但し、両インジェクタ間で設置箇所を交換した場合、上記成層化運転において、吸気バルブ２６の開弁中、水素インジェクタ１６からＨ２を噴射する必要がある。また、両インジェクタの設置箇所を共に吸気ポート１８とした場合、上記成層化運転において、吸気バルブ２６の開弁中、両インジェクタからＨ２およびＯ２を噴射する必要がある。両インジェクタの設置箇所を共にエンジン本体１０の気筒とした場合、上記成層化運転において、吸気行程から燃焼行程までの間にＨ２およびＯ２を噴射する必要がある。
即ち、燃焼行程直前の燃焼室１４において、Ｈ２およびＯ２の層と、作動ガス層とが別々に形成可能なインジェクタ配置と、このインジェクタ配置に対応した成層化運転の組み合わせであれば、上記実施の形態１の変形例としてその適用が可能である。
【００４５】
尚、上記実施の形態１においては、吸気ポート１８、排気ポート２０および接続通路２２が上記第１，第２の発明における「循環経路」に、燃焼室１４が上記第１，第２の発明における「燃焼室」に、凝縮器３０が上記第１，第２の発明における「水蒸気分離除去手段」に、それぞれ相当している。
また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が成層化運転を実行することにより上記第１，第２の発明における「成層化運転実行手段」が実現されている。
また、上記実施の形態１においては、吸気バルブ２６が上記第３の発明における「吸入口開閉手段」に、酸素インジェクタ２４が上記第３の発明における「反応物供給手段」に、ＥＣＵ５０が上記第３の発明における「制御手段」に、それぞれ相当している。
【００４６】
実施の形態２．
次に、図６を参照しながら本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態においては、酸素インジェクタ２４の配置箇所を特定した点で上記実施の形態１と相違する。つまり、エンジンの構成、作動ガスの基本的な流れや、成層化運転については上記実施の形態１のエンジンと共通する。よって、以下においては、上記相違点を中心に説明し、上記実施の形態１との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００４７】
［実施の形態２の特徴］
図６は、実施の形態２の特徴部分を説明するための図である。図６に示すように、吸気ポート１８は燃焼室１４の上流側において分岐している。具体的に、吸気ポート１８は、燃焼室１４の吸入口１４ａ側に分岐した吸気ポート１８ａと、燃焼室の吸入口１４ｂ側に分岐した吸気ポート１８ｂとから構成されている。また、吸気ポート１８ａ，１８ｂの中間には、これらの一部を部分的に区画する区画通路１９ａが形成されている。区画通路１９ａには、酸素インジェクタ２４が設けられている。
【００４８】
本実施形態では、吸気ポート１８を上記の如く構成したので、吸気ポート１８内における作動ガス流路とＯ２流路とを別々に構成できる。即ち、作動ガスを吸気ポート１８ａ，１８ｂに流し、酸素インジェクタ２４からのＯ２を区画通路１９ａに流し、燃焼室１４に流入させることができる。そのため、吸気ポート１８内において、作動ガスとＯ２とが混合するのを確実に防止できる。また、本実施形態では、区画通路１９ａを上記の如く形成したので、燃焼室１４内に流入したＯ２について、その中心部において一定の広がりをもった層を形成できる。従って、本実施形態によれば、燃焼室１４の中心部にＯ２濃度の高い内側層を確実に形成できる。よって、上記実施の形態１同様の効果を確実に得ることが可能となる。
【００４９】
尚、上記実施の形態２においては、区画通路１９ａが上記第８の発明における「区画流路」に相当している。
【００５０】
実施の形態３．
次に、図７を参照しながら本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態においては、酸素インジェクタ２４の配置箇所を特定した点、および、吸気ポート１８ｂをヘリカルポートで構成した点で上記実施の形態１と相違する。つまり、エンジンの構成、作動ガスの基本的な流れや、成層化運転については上記実施の形態１のエンジンと共通する。よって、以下においては、上記相違点を中心に説明し、上記実施の形態１との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００５１】
［実施の形態３の特徴］
図７は、実施の形態３の特徴部分を説明するための図である。図７に示すように、吸気ポート１８は、吸入口１４ａ側に分岐した吸気ポート１８ａと、吸入口１４ｂ側に分岐した吸気ポート１８ｂとから構成されている。吸気ポート１８ｂは、燃焼室１４内にスワール流を発生させるようにヘリカル状に形成された所謂ヘリカルポートである。他方、吸気ポート１８ａは、所謂ストレートポートである。吸気ポート１８ａには、酸素インジェクタ２４が設けられている。
【００５２】
接続通路２２を流れる作動ガスは、吸気ポート１８ａ，１８ｂを経由して燃焼室１４に流入する。但し、本実施の形態では、吸気ポート１８ｂをヘリカルポートにより構成したので、吸気ポート１８ｂを経由した作動ガスはスワール流となって燃焼室１４に流入し、その壁面に沿って作動ガス濃度の高い外側層を形成する。一方、吸気ポート１８ａを経由したＯ２含有作動ガスは、この外側層の形成により、燃焼室１４内の中心部において一定の広がりをもった内側層を形成する。従って、本実施形態によれば、燃焼室１４の中心部にＯ２濃度の高い内側層を形成できる。よって、上記実施の形態１同様の効果を得ることが可能となる。
【００５３】
実施の形態４．
次に、図８を参照しながら本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態においては、吸気ポート１８ａにスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）を設けた点において上記実施の形態３と相違する。よって、以下においては、この相違点を中心に説明し、上記実施の形態３との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００５４】
［実施の形態４の特徴］
図８は、実施の形態４の特徴部分を説明するための図である。図８に示すように、吸気ポート１８は、吸気ポート１８ａと吸気ポート１８ｂとから構成されている。吸気ポート１８ｂは所謂ヘリカルポートである。吸気ポート１８ａは所謂ストレートポートである。吸気ポート１８ａには、酸素インジェクタ２４が設けられている。酸素インジェクタ２４よりも上流側の吸気ポート１８ａには、ＳＣＶ３８が設けられている。ＳＣＶ３８は、ＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵ５０によりＳＣＶ３８の開度を制御することで吸気ポート１８ａを経由して燃焼室１４に流入する作動ガス量を調整できる。
【００５５】
図８においては、ＳＣＶ３８が閉状態（即ち、ＳＣＶ３８の開度がゼロ）となっている。ＳＣＶ３８が閉状態の場合、接続通路２２を流れる作動ガスは、吸気ポート１８ｂのみを流れる。吸気ポート１８ｂを流れた作動ガスは、強いスワール流となって燃焼室１４に流入し、その壁面を沿うように作動ガス濃度の高い外側層を形成する。他方、吸気ポート１８ａには、酸素インジェクタ２４からのＯ２のみが流れる。そのため、燃焼室１４内に形成される内側層内のＯ２濃度を極めて高くできる。よって、本実施形態によれば、上記実施の形態３に比して上記圧力差を大きくできるので、凝縮器３０においてより多くの凝縮水を生成できる。
【００５６】
尚、上記実施の形態４においては、ＳＣＶ３８が上記第１０の発明における「作動ガス量調整手段」に相当している。
【００５７】
実施の形態５．
次に、図９を参照しながら本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態においては、実施の形態４と同一の構成において、以下に説明するＳＣＶ開度制御を実行することをその特徴とする。
【００５８】
［実施の形態５の特徴］
上記実施の形態４で述べたように、ＳＣＶ３８を閉状態とした場合には、上記圧力差を大きくでき、凝縮器３０においてより多くの凝縮水を生成できる。しかしながら、ＳＣＶ３８を閉じた場合には、ポンプ損失の発生が避けられず、燃費悪化に繋がる可能性が否めない。そこで、本実施形態においては、エンジン回転数に基づいて、ＳＣＶ３８の開度を制御している（ＳＣＶ開度制御）。
【００５９】
図９は、実施の形態５において、ＥＣＵ５０により実行されるＳＣＶ開度制御の一例を説明する図である。図９に示すように、ＳＣＶ開度制御においては、エンジン回転数が閾値Ｎｅｔｈ以下のときはＳＣＶ３８を閉状態とされる。また、エンジン回転数が閾値Ｎｅｔｈを超えたときは、該エンジン回転数に応じてＳＣＶ３８の開度が大きくされる。これにより、高回転域におけるポンプ損失の増大を抑制しつつ、上記実施の形態１同様の効果を得ることが可能となる。
【００６０】
尚、上記実施の形態５においては、ＥＣＵ５０がＳＣＶ開度制御を実行することにより上記第１１の発明における「作動ガス量制御手段」が実現されている。
【００６１】
実施の形態６．
次に、図１０を参照しながら本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態においては、酸素インジェクタ２４の配置箇所が特定されている点で上記実施の形態４と相違する。よって、以下においては、この相違点を中心に説明し、上記実施の形態４との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００６２】
［実施の形態６の特徴］
図１０は、実施の形態６の特徴部分を説明するための図である。図１０に示すように、酸素インジェクタ２４は、その噴射口２４ａが燃焼室１４の中心Ｃを指向するように設置されている。そのため、噴射口２４ａからのＯ２は、中心Ｃに向かって噴射される。
【００６３】
図１０においては、ＳＣＶ３８が開状態となっている場合を示している。ＳＣＶ３８が開状態の場合、接続通路２２を流れる作動ガスの一部が、吸気ポート１８ａを流れる。この点、本実施形態においては、噴射口２４ａを上記の如く設置したので、噴射口２４ａから噴射されたＯ２と吸気ポート１８ａを流れる作動ガスとの混合を抑制できる。従って、燃焼室１４内において形成される内側層内の中心に、Ｏ２濃度の高い中心層を形成できる。よって、上記実施の形態１同様の効果を得ることが可能となる。
【００６４】
尚、上記実施の形態６においては、噴射口２４ａが上記第１２の発明における「噴射口」に相当している。
【００６５】
実施の形態７．
次に、図１１を参照しながら本発明の実施の形態７について説明する。本実施形態においては、上記実施の形態６同様、酸素インジェクタ２４の配置箇所が特定されている点で上記実施の形態４と相違する。よって、以下においては、この相違点を中心に説明し、上記実施の形態４との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００６６】
［実施の形態７の特徴］
図１１は、実施の形態７の特徴部分を説明するための図である。図１１に示すように、吸気ポート１８は、吸気ポート１８ａと吸気ポート１８ｂとから構成されている。吸気ポート１８ａには、吸気ポート１８ｂ側の一部を部分的に区画する区画通路１９ｂが形成されている。酸素インジェクタ２４は、区画通路１９ｂの上流に設置され、その噴射口２４ａは、燃焼室１４の中心Ｃを指向するように設置されている。
【００６７】
上記実施の形態６で述べたように、ＳＣＶ３８が開状態の場合、接続通路２２を流れる作動ガスの一部が、吸気ポート１８ａを流れる。この点、本実施形態においては、区画通路１９ｂに酸素インジェクタ２４を設置したので、酸素インジェクタ２４からのＯ２と吸気ポート１８ａを流れる作動ガスとの混合を確実に防止できる。また、本実施形態においては、噴射口２４ａを上記の如く設置している。従って、燃焼室１４内において形成される内側層内の中心に、Ｏ２濃度の極めて高い中心層を形成できる。よって、本実施形態によれば、上記実施の形態６に比して上記圧力差を大きくできるので、凝縮器３０においてより多くの凝縮水を生成できる。
【００６８】
尚、上記実施の形態７においては、区画通路１９ｂが上記第８の発明における「区画流路」に相当している。
【００６９】
実施の形態８．
次に、図１２乃至図１３を参照しながら本発明の実施の形態８について説明する。本実施形態においては、排気経路の一部を区画した点で上記実施の形態１と相違する。つまり、エンジンの構成、作動ガスの基本的な流れや、成層化運転については上記実施の形態１のエンジンと共通する。よって、以下においては、上記相違点を中心に説明し、上記実施の形態１との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００７０】
［実施の形態８の特徴］
図１２は、実施の形態８の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。図１２に示すように、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、燃焼室１４の排出口から凝縮器３０までの排気経路に、高濃度水蒸気流路４０を備えている。図１３は、図１２の高濃度水蒸気流路４０を説明するための図である。図１３に示すように、排気ポート２０は、燃焼室１４の排出口１４ｃ，排出口１４ｄの両方に接続されている。また、排気ポート２０の中央には、排気ポート２０の中央部分を部分的に区画する区画通路２１が形成されている。区画通路２１は、接続通路２２の中央部分を部分的に区画する区画通路２３と接続されている。高濃度水蒸気流路４０は、区画通路２１と区画通路２３とから構成される。
【００７１】
上記実施の形態１で述べたように、成層化運転を実行すると、燃焼室１４内に水蒸気濃度の高い内側層と水蒸気濃度の低い外側層とを形成できる。しかしながら、燃焼室１４からの排出後、該内側層と該外側層とは混じり合いながら凝縮器３０側へ流れていく。そのため、上記内側層の水蒸気分圧が低下してしまう可能性がある。この点、本実施形態では上記の如く高濃度水蒸気流路４０を形成したので、水蒸気濃度の高い内側層をこの高濃度水蒸気流路４０に流して凝縮器３０に導入できる。従って、凝縮器３０においてより多くの凝縮水を生成することが可能となる。
【００７２】
尚、上記実施の形態８においては、高濃度水蒸気流路４０が上記第６の発明における「高濃度水蒸気流路」に相当している。
【００７３】
実施の形態９．
次に、図１４を参照しながら本発明の実施の形態９について説明する。上記実施の形態８においては、上記排気経路に高濃度水蒸気流路４０を形成した。本実施形態においては、この高濃度水蒸気流路４０と同様の機能を持たせた吸気ポートを独立形成した点をその特徴とする。よって、以下においては、上記特徴を中心に説明し、それ以外については上記実施の形態８の内容を適宜援用するものとする。
【００７４】
［実施の形態９の特徴］
図１４は、実施の形態９の特徴部分を説明するための図である。図１４に示すように、排気ポート２０は、排出口１４ｃ〜１４ｅにそれぞれ接続された排気ポート２０ｃ〜２０ｅから構成されている。排気ポート２０ｃ，２０ｄはその下流側において合流し、合流後の吸気ポートが接続通路２２に接続している。他方、排気ポート２０ｅは直接、凝縮器３０に接続されている。つまり、排気ポート２０ｅは、高濃度水蒸気流路４０同様、水蒸気濃度の高い内側層の専用流路として機能する。よって、本実施形態によれば、上記実施の形態８同様の効果を得ることができる。
【００７５】
尚、上記実施の形態９においては、排気ポート２０ｅが上記第６の発明における「高濃度水蒸気流路」に相当している。
【００７６】
実施の形態１０．
次に、図１５を参照しながら本発明の実施の形態１０について説明する。本実施形態においては、接続通路２２上に冷却水温の異なる２つの凝縮器を配置した点、および、該２つの凝縮器のうちの上流側の凝縮器から分岐する分岐流路を設けた点、において上記実施の形態８と相違する。よって、以下においては、この相違点を中心に説明し、上記実施の形態８との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００７７】
図１５は、実施の形態１０の特徴部分を説明するための図である。図１５に示すように、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、接続通路２２上に凝縮器３０ａ，３０ｂを備えている。凝縮器３０ａ，３０ｂは、その内部に冷却水を流すための冷却水流路３２ａ，３２ｂを備えている。冷却水流路３２ａ，３２ｂは、ラジエータ３４ａ，３４ｂと接続されている。冷却水流路３２ａ，３２ｂを流れる冷却水は、ラジエータ３４ａ，３４ｂにて冷却される。また、凝縮器３０ａ，３０ｂは、凝縮水を外部に排出する排出経路３６ａ，３６ｂを備えている。
【００７８】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、高濃度水蒸気流路４２を備えている。高濃度水蒸気流路４２は、燃焼室１４の排出口から凝縮器３０ｂまでの排気経路に形成されている点以外は、高濃度水蒸気流路４０と同一である。つまり、高濃度水蒸気流路４２は、その最下流地点が凝縮器３０ｂである点において、その最下流地点が凝縮器３０である高濃度水蒸気流路４０と異なる。高濃度水蒸気流路４２には、燃焼室１４内において形成した水蒸気濃度の高い内側層を流すことができる。
【００７９】
また、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、低濃度水蒸気流路４４をも備えている。低濃度水蒸気流路４４は、燃焼室１４の排出口と凝縮器３０ｂよりも下流側の排気通路との間の排気通路の一部を構成するものである。具体的に、低濃度水蒸気流路４４は、燃焼室１４の排出口から凝縮器３０ａまでの排気通路のうちの高濃度水蒸気流路４２以外の部分と、凝縮器３０ｂよりも下流側の接続通路２２と凝縮器３０ａとを接続する部分とから構成される。低濃度水蒸気流路４４には、燃焼室１４内において形成した水蒸気濃度の高い外側層を流すことができる。
【００８０】
低濃度水蒸気流路４４に水蒸気濃度の低い外側層を流すことができれば、該外側層を凝縮器３０ａのみに導入できる。水蒸気濃度の低い外側層には、液化可能な水蒸気の絶対量が少ない。そのため、該外側層を凝縮器３０ａのみに導入できれば、凝縮器３０ａを流れる冷却水の温度が多少高温であっても一定量の凝縮水量を確保できる。よって、凝縮器３０ａの小型化が可能となる。尚、高濃度水蒸気流路４２には水蒸気濃度の低い内側層を流すので、凝縮器３０ｂを流れる冷却水温は低温に設定する必要がある。
【００８１】
ところで、上記実施の形態１０においては、高濃度水蒸気流路４２上に凝縮器３０ａ，３０ｂの両方を設けたが、凝縮器３０ａは設けなくてもよい。何故なら、冷却水温の低い凝縮器３０ｂを高濃度水蒸気流路４２上に設ければ、該凝縮器３０ｂにおいて上記内側層の水蒸気を十分に液化できるためである。即ち、高濃度水蒸気流路４２上に冷却水温の高い凝縮器３０ｂを設け、低濃度水蒸気流路４４上に冷却水温の低い凝縮器３０ａを設ける排気経路構成であれば、上記実施の形態１０と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
尚、上記実施の形態１０においては、凝縮器３０ｂが上記第７の発明における「第１凝縮水生成手段」に、凝縮器３０ａが上記第７の発明における「第２凝縮水生成手段」に、高濃度水蒸気流路４２が上記第７の発明における「高濃度水蒸気流路」に、低濃度水蒸気流路４４が上記第７の発明における「低濃度水蒸気流路」に、それぞれ相当している。
【００８３】
実施の形態１１．
次に、図１６乃至図１７を参照しながら本発明の実施の形態１１について説明する。本実施形態においては、凝縮器３０からの排水制御が可能なエンジン構成において、後述する運転切替制御を実行する点において上記実施の形態１と相違する。よって、以下においては、この相違点を中心に説明し、上記実施の形態１との共通点については、その説明を簡略化または省略する。
【００８４】
図１６は、実施の形態１１の作動ガス循環型エンジンの構成を示す図である。図１６に示すように、本実施形態の作動ガス循環型エンジンは、凝縮水タンク４６と、排水バルブ４８とを備えている。凝縮水タンク４６は、凝縮器３０において生成した凝縮水を一時的に貯留しておくためのタンクである。排水バルブ４８は、凝縮水タンク４６およびＥＣＵ５０に接続され、ＥＣＵ５０によりその開度が制御されることで凝縮水タンク４６内の凝縮水を外部に排出するように構成されている。
【００８５】
凝縮水タンク４６や排水バルブ４８を搭載する目的は、接続通路２２内への外気流入防止である。凝縮水タンク４６内の圧力が外部圧（例えば大気圧）以上であれば、凝縮器３０で生成した凝縮水を問題なく外部排出できる。ところが、凝縮水タンク４６内の圧力が外部圧よりも低いと、凝縮器３０内に外気が流入し接続通路２２内に混入してしまう。特に、エンジン停止後は作動ガスの温度が下がるので、接続通路２２や凝縮水タンク４６内の圧力（以下、「循環系内圧」と称す。）が下がり易い。そのため、エンジン再始動後にいきなり排水バルブ４８を開くと、上述した外気流入が起こってしまう。故に、循環系内圧が外部圧よりも低い間は凝縮水タンク４６内に凝縮水を貯留し、外部圧以上になれば排水バルブ４８を開いて凝縮水を外部に排出することが望ましい。
【００８６】
このような構成において、本実施形態においては、循環系内圧が外気圧よりも低い場合には、成層化運転を一時的に中断して、均質化運転を実行する（運転切替制御）。均質化運転は、上記実施の形態１で述べたように、燃焼室１４内のＯ２濃度分布を略均一化するものである。そのため、該Ｏ２濃度分布を不均一化する成層化運転の場合に比して、より短時間で作動ガス温度を上昇できる。よって、運転切替制御によって均質化運転を実行すれば、循環系内圧をより短時間で上昇できる。加えて、貯留する凝縮水量が少なくて済むので、凝縮水タンク４６の小型化も可能となる。
【００８７】
図１７を参照しながら、上述した運転切替制御の具体的処理について説明する。図１７は、実施の形態１１において、ＥＣＵ５０により実行される運転切替制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、エンジン運転中、定期的に繰り返して実行されるものとする。図１７に示すルーチンにおいては、先ず、循環系内圧と外気圧とが取得される（ステップ１００，１１０）。そして、ステップ１２０において、取得した循環系内圧と外気圧とが比較される。そして、循環系内圧が外気圧以上の場合には、排水バルブ４８が開かれた上で、成層化運転が実行される（ステップ１３０）。他方、循環系内圧が外気圧よりも低い場合には、排水バルブ４８が閉じられた上で、均質化運転が実行される（ステップ１４０）。従って、図１７に示したルーチンによれば、循環系内圧の早期上昇を図ることが可能となる。
【００８８】
尚、上記実施の形態１１においては、凝縮器３０が上記第４，第５の発明における「凝縮水生成手段」に、凝縮水タンク４６が上記第４，第５の発明における「凝縮水貯留手段」に、排水バルブ４８が上記第４，第５の発明における「凝縮水排出手段」に、それぞれ相当している。
また、上記実施の形態１１においては、ＥＣＵ５０が図１７のステップ１２０の処理を実行することにより上記第４，第５の発明における「圧力比較手段」が、同図のステップ１４０の処理を実行することにより上記第４の発明における「排水禁止手段」が、同図のステップ１３０，１４０の処理を実行することにより上記第５の発明における「運転切換手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００８９】
１０  エンジン本体
１２  ピストン
１４  燃焼室
１４ａ，１４ｂ  吸入口
１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ  排出口
１６  水素インジェクタ
１８，１８ａ，１８ｂ  吸気ポート
１９ａ，１９ｂ，２１，２３  区画通路
２０，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ  排気ポート
２２  接続通路
２４  酸素インジェクタ
２４ａ  噴射口
２６  吸気バルブ
２８  排気バルブ
３０，３０ａ，３０ｂ  凝縮器
３２，３２ａ，３２ｂ  内部流路
３４，３４ａ，３４ｂ  ラジエータ
３６，３６ａ，３６ｂ  排出経路
３８  スワールコントロールバルブ
４０，４２  高濃度水蒸気流路
４４  低濃度水蒸気流路
４６  凝縮水タンク
４８  排水バルブ
５０  ＥＣＵ
【図１】
2013183127.tif 000003
【図２】
2013183127.tif 000004
【図３】
2013183127.tif 000005
【図４】
2013183127.tif 000006
【図５】
2013183127.tif 000007
【図６】
2013183127.tif 000008
【図７】
2013183127.tif 000009
【図８】
2013183127.tif 000010
【図９】
2013183127.tif 000011
【図１０】
2013183127.tif 000012
【図１１】
2013183127.tif 000013
【図１２】
2013183127.tif 000014
【図１３】
2013183127.tif 000015
【図１４】
2013183127.tif 000016
【図１５】
2013183127.tif 000017
【図１６】
2013183127.tif 000018
【図１７】
2013183127.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月29日(2014.10.29)
【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】
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
前記燃焼室内に反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備え、
前記成層化運転実行手段は、
前記燃焼室の吸入口を開閉する吸入口開閉手段と、
前記吸入口近傍の前記循環経路に設けられ、前記燃焼室に反応物を供給する反応物供給手段と、
前記吸入口の開放中に前記燃焼室の中心付近に反応物が流入するように前記吸入口開閉手段および前記反応物供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記吸入口近傍の前記循環経路には、その一部を区画する区画流路が形成され、
前記反応物供給手段は、前記区画流路に設けられていることを特徴とする作動ガス循環型エンジン。
【請求項２】
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、前記凝縮水排出手段からの排水を禁止する排水禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項３】
前記燃焼室内に反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成する均質化運転を実行する均質化運転実行手段と、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は前記成層化運転実行手段による成層化運転を実行し、前記循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は前記均質化運転実行手段による均質化運転を実行する運転切換手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項４】
前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項５】
前記水蒸気分離除去手段は、
冷媒により水蒸気を冷却して液化する第１凝縮水生成手段と、
前記第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒によって水蒸気を冷却して液化する第２凝縮水生成手段と、を備え、
前記第１凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路と接続され、
前記第２凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路において、前記高濃度水蒸気流路を除いた流路としての低濃度水蒸気流路と接続されていることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項６】
前記循環経路は、前記吸入口の近傍において第１経路と第２経路とに分岐しており、
前記反応物供給手段は前記第１経路に設けられると共に、前記第２経路は前記燃焼室に流入する作動ガス流にスワール流を形成可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項７】
前記第１経路において前記反応物供給手段よりも上流側に設けられ、前記第１経路を流れる作動ガス量を調整可能な作動ガス量調整手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項８】
エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように前記作動ガス量調整手段を制御する作動ガス量制御手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項９】
前記反応物供給手段は、反応物を噴射するための噴射口を備え、
前記反応物供給手段は、前記噴射口が前記燃焼室の中心に向くように設けられていることを特徴とする請求項１乃至８何れか１項に記載の作動ガス循環型エンジン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、作動ガス循環型エンジンであって、
作動ガスが循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、酸化剤と燃料との燃焼により水蒸気を生成する反応を進行させると共に、前記循環経路から吸入した作動ガスを該反応に伴い膨張させて前記循環経路に排出する燃焼室と、
前記燃焼室内に反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成する成層化運転を実行する成層化運転実行手段と、
前記循環経路に設けられ、前記循環経路を流れる作動ガスから水蒸気を分離除去する水蒸気分離除去手段と、
を備え、
前記成層化運転実行手段は、
前記燃焼室の吸入口を開閉する吸入口開閉手段と、
前記吸入口近傍の前記循環経路に設けられ、前記燃焼室に反応物を供給する反応物供給手段と、
前記吸入口の開放中に前記燃焼室の中心付近に反応物が流入するように前記吸入口開閉手段および前記反応物供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記吸入口近傍の前記循環経路には、その一部を区画する区画流路が形成され、
前記反応物供給手段は、前記区画流路に設けられていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【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】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記水蒸気分離除去手段は、
水蒸気を冷却して液化する凝縮水生成手段と、
前記凝縮水生成手段で生成した凝縮水を貯留する凝縮水貯留手段と、
前記凝縮水貯留手段内の凝縮水を外部に排出する凝縮水排出手段と、を備え、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、前記凝縮水排出手段からの排水を禁止する排水禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記燃焼室内に反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成する均質化運転を実行する均質化運転実行手段と、
前記循環経路内の圧力と外部圧とを比較する圧力比較手段と、
前記循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は前記成層化運転実行手段による成層化運転を実行し、前記循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は前記均質化運転実行手段による均質化運転を実行する運転切換手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、
前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路を更に備えることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れか１つにおいて、
前記水蒸気分離除去手段は、
冷媒により水蒸気を冷却して液化する第１凝縮水生成手段と、
前記第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒によって水蒸気を冷却して液化する第２凝縮水生成手段と、を備え、
前記第１凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路に独立形成され、その燃焼室側端が前記燃焼室の排出口の中心部に対して開口する高濃度水蒸気流路と接続され、
前記第２凝縮水生成手段は、前記水蒸気分離除去手段と前記燃焼室の間の前記循環経路において、前記高濃度水蒸気流路を除いた流路としての低濃度水蒸気流路と接続されていることを特徴とする。
【手続補正９】
【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１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れか１つにおいて、
前記循環経路は、前記吸入口の近傍において第１経路と第２経路とに分岐しており、
前記反応物供給手段は前記第１経路に設けられると共に、前記第２経路は前記燃焼室に流入する作動ガス流にスワール流を形成可能に構成されていることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、第７の発明は、第６の発明において、
前記第１経路において前記反応物供給手段よりも上流側に設けられ、前記第１経路を流れる作動ガス量を調整可能な作動ガス量調整手段を更に備えることを特徴とする。
【手続補正１２】
【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】
また、第８の発明は、第７の発明において、
エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように前記作動ガス量調整手段を制御する作動ガス量制御手段を更に備えることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、第９の発明は、第１乃至第８の発明の何れか１つにおいて、
前記反応物供給手段は、反応物を噴射するための噴射口を備え、
前記反応物供給手段は、前記噴射口が前記燃焼室の中心に向くように設けられていることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第１の発明によれば、成層化運転を実行することで、反応前の燃焼室内において反応物からなる内側層と作動ガスからなる外側層とを形成できる。そのため、反応後の燃焼室内において、生成した水蒸気の濃度の高い内側層と、作動ガスの濃度の高い外側層とを形成できる。ここで、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、これに導入される作動ガス中の水蒸気分圧と、飽和水蒸気分圧との圧力差が大きいほど多くなる。また、作動ガス中の水蒸気分圧は、水蒸気濃度の増加に応じて高くなる。この点、第１の発明によれば、水蒸気濃度の高い層を形成できるので、水蒸気分圧の高い作動ガスを循環経路に排出できる。従って、水蒸気分離除去手段において、より多くの水蒸気を分離除去できる。また、第１の発明によれば、燃焼室の内側において反応を進行できる。換言すれば、燃焼室の壁面近傍での反応進行を抑制できる。従って、燃焼室壁面からの冷却損失を抑制できるので、熱効率を向上できる。また、第１の発明によれば、反応物供給手段を吸入口近傍の循環経路に設けるので、反応前の燃焼室内に反応物からなる内側層を好適に形成できる。加えて、第１の発明によれば、吸入口近傍の循環経路の一部を区画する区画流路に上記反応物供給手段を設けたので、燃焼室流入前において、作動ガスと反応物とが混合するのを良好に抑制できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第２の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合、凝縮水排出手段からの排水を禁止できる。従って、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合に、凝縮水排出手段に外気が流入するのを好適に抑制できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第３の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも高い場合は成層化運転を実行し、循環経路内の圧力が外部圧以下の場合は均質化運転を実行できる。均質化運転を実行すれば、反応前の燃焼室内において反応物と作動ガスとの均質混合ガスを形成できる。そのため、成層化運転を実行する場合に比して、短時間で作動ガスを暖気できる。従って、第３の発明によれば、循環経路内の圧力が外部圧よりも低い場合に、短時間で作動ガスを暖気できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第４の発明によれば、高濃度水蒸気流路を備えるので、反応後の燃焼室内で形成した水蒸気濃度の高い内側層を該高濃度水蒸気流路に流し、確実に水蒸気分離除去手段に導入できる。従って、燃焼室排出後、水蒸気分離除去手段到達前において、作動ガス中の水蒸気分圧が低下するのを良好に抑制できる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上述したように、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、上記圧力差が大きいほど多くなる。また、水蒸気分離除去手段で分離除去可能な水蒸気量は、使用冷媒の温度が低くなるほど多くなる。この点、第５の発明によれば、水蒸気濃度の高い層を高濃度水蒸気流路に流して第１凝縮水生成手段に導入できる。従って、水蒸気分圧の高い作動ガスを第１凝縮水生成手段に導入して十分な量の水蒸気を分離除去できる。また、第５の発明によれば、水蒸気濃度の低い層を低濃度水蒸気流路に流し、第１凝縮水生成手段に使用する冷媒よりも高温の冷媒を使用する第２凝縮水生成手段に導入できる。従って、水蒸気分圧の低い作動ガスを第２凝縮水生成手段に導入して必要最低限な量の水蒸気を分離除去できる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
第６の発明によれば、第２経路を流れた作動ガス流にスワール流を形成できるので、反応前の燃焼室内に作動ガスからなる外側層を好適に形成可能となる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
第７の発明によれば、作動ガス量調整手段によって第１経路に流れる作動ガス量を調整できるので、第１経路に反応物のみを流すことも可能となる。従って、燃焼室流入前において、作動ガスと反応物とが混合するのを良好に抑制できる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第１経路に反応物のみを流す場合、作動ガス量調整手段によって第１経路を流れる作動ガス量がゼロとされている。そのため、ポンプ損失が発生し、エンジン回転数が高くなるにつれてこのポンプ損失が増大する。この点、第８の発明によれば、エンジン回転数が設定値を超えた場合に、エンジン回転数に応じて作動ガス量が増加するように上記作動ガス量調整手段を制御できる。よって、上記ポンプ損失の増大を抑制できる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第９の発明によれば、反応物供給手段の噴射口が上記燃焼室の中心に向くように設けたので、反応前の燃焼室内に反応物からなる内側層を好適に形成可能となる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
尚、上記実施の形態１においては、吸気ポート１８、排気ポート２０および接続通路２２が上記第１の発明における「循環経路」に、燃焼室１４が上記第１の発明における「燃焼室」に、凝縮器３０が上記第１の発明における「水蒸気分離除去手段」に、それぞれ相当している。
また、上記実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が成層化運転を実行することにより上記第１の発明における「成層化運転実行手段」が実現されている。
また、上記実施の形態１においては、吸気バルブ２６が上記第１の発明における「吸入口開閉手段」に、酸素インジェクタ２４が上記第１の発明における「反応物供給手段」に、ＥＣＵ５０が上記第１の発明における「制御手段」に、それぞれ相当している。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
尚、上記実施の形態２においては、区画通路１９ａが上記第１の発明における「区画流路」に相当している。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
尚、上記実施の形態４においては、ＳＣＶ３８が上記第７の発明における「作動ガス量調整手段」に相当している。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
尚、上記実施の形態５においては、ＥＣＵ５０がＳＣＶ開度制御を実行することにより上記第８の発明における「作動ガス量制御手段」が実現されている。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
尚、上記実施の形態６においては、噴射口２４ａが上記第９の発明における「噴射口」に相当している。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
［実施の形態９の特徴］
図１４は、実施の形態９の特徴部分を説明するための図である。図１４に示すように、排気ポート２０は、排出口１４ｃ〜１４ｅにそれぞれ接続された排気ポート２０ｃ〜２０ｅから構成されている。排気ポート２０ｃ，２０ｄはその下流側において合流し、合流後の排気ポートが接続通路２２に接続している。他方、排気ポート２０ｅは直接、凝縮器３０に接続されている。つまり、排気ポート２０ｅは、高濃度水蒸気流路４０同様、水蒸気濃度の高い内側層の専用流路として機能する。よって、本実施形態によれば、上記実施の形態８同様の効果を得ることができる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
尚、上記実施の形態９においては、排気ポート２０ｅが上記第４の発明における「高濃度水蒸気流路」に相当している。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
尚、上記実施の形態１０においては、凝縮器３０ｂが上記第５の発明における「第１凝縮水生成手段」に、凝縮器３０ａが上記第５の発明における「第２凝縮水生成手段」に、高濃度水蒸気流路４２が上記第５の発明における「高濃度水蒸気流路」に、低濃度水蒸気流路４４が上記第５の発明における「低濃度水蒸気流路」に、それぞれ相当している。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
尚、上記実施の形態１１においては、凝縮器３０が上記第２の発明における「凝縮水生成手段」に、凝縮水タンク４６が上記第２の発明における「凝縮水貯留手段」に、排水バルブ４８が上記第２の発明における「凝縮水排出手段」に、それぞれ相当している。
また、上記実施の形態１１においては、ＥＣＵ５０が図１７のステップ１２０の処理を実行することにより上記第２，第３の発明における「圧力比較手段」が、同図のステップ１４０の処理を実行することにより上記第２の発明における「排水禁止手段」が、同図のステップ１３０，１４０の処理を実行することにより上記第３の発明における「運転切換手段」が、それぞれ実現されている。
【国際調査報告】
2013183127.tif 000020
2013183127.tif 000021
2013183127.tif 000022
2013183127.tif 000023